[发明专利]含有石墨烯的用于冷冻消融法治疗癌症的冷刀

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷冻消融法治疗癌症的冷刀，具体涉及一种含有石墨烯的用于冷冻消融法治疗癌症的冷刀。

背景技术

据中国肿瘤登记年报，2010年全国恶性肿瘤发病率184.58/10万，死亡率113.92/10万；2012年发病率285.91/10万，死亡率180.54/10万；短短两年癌症发病率增长54.9％，死亡率增长58.4％。2010年，恶性肿瘤已经成为世界上致死率最高的疾病。据美国国家卫生中心数据显示，美国2014年新增166.55万癌症患者，58.57万患者死亡。预计2030年全世界将有2600万新增病例，死亡人数达到1700万人。因只有大约20％左右的肿瘤患者能够接受外科切除手术，冷冻消融、射频消融、微波、激光热疗等肿瘤微创治疗技术正成为当代临床医学发展的前沿，其中,冷冻消融是一种具有代表意义的技术。其主要通过低温器械，有控制地使病灶组织经历降温、冻结、复温过程，从而造成肿瘤细胞的不可逆损伤甚至坏死。冷冻消融对肿瘤细胞的杀伤机制是：细胞脱水和皱缩；细胞内冰晶形成的机械损伤；细胞电解质毒性浓缩和pH值改变；细胞膜蛋白质成分变性；血流淤积和微血栓形成；以及免疫效应等。冷冻消融不仅手术创伤小，而且具有定位精确、止血镇痛、术后并发症少、安全性高等优点，深受广大医生与患者的好评。

目前已经问世的冷冻消融系统主要分为两大类：一类是液氮系统冷刀，利用物质由液体变成气体时需要吸收大量的汽化潜热的原理使组织快速降温，可视为第一代冷刀系统；另一类是气体节流系统冷刀，是目前临床应用的主流，利用高压气体流经小孔绝热节流时温度的变化，完成冷冻消融的降复温治疗过程，代表产品为氩氦刀，可视为第二代冷刀系统。上海导向医疗系统有限公司开发的氮气节流冷刀是在前两代产品的基础上优化改进的第三代冷刀。但上诉三代冷刀均存在如下缺点：冷刀工作时，靶向区内壁随气液混合的气体流动形成一层气膜，它将气体与冷刀不锈钢刀壁隔开，大大降低它们之间的热(冷)量的交换传递，传入肿瘤组织的冷量大大损失，不能维持冷冻消融术时冷刀靶向区所需的低温，多把冷刀联合应用时，这一现象将更早出现，严重影响消融效果及冷刀的使用范围。另外，冷冻形成的冰球吸附在冷刀刀头，使得冷刀无法快速拔出患者体内，不能有效地适应临床实际需要，增大患者痛苦并加重了医疗风险。

发明内容

本发明是要解决冷冻消融术中冷刀冷量不足,冷量分布不均匀，靶向区换热效果差，冷量损失大，冷冻后冷刀难于快速拔出患者体内的不足的技术问题，而提供一种含有石墨烯的用于冷冻消融法治疗癌症的冷刀，该冷刀通过涂覆功能涂层及材料优化设计，用来增大靶向区处刀壁的导热系数，使更多的冷量传入肿瘤组织，减少回流冷量的损失，并利于冷刀尽快从患者体内中拔出，减轻患者痛苦及医疗风险，提高手术安全性。

为了解决上述技术问题，本发明的采用的技术方案是：一种含有石墨烯的用于冷冻消融治疗癌症的冷刀，具有冷刀靶向区、翅片管及J-T槽，所述冷刀靶向区、翅片管和J-T槽内外壁附有一层石墨烯组分的纳米级涂层，利用石墨烯组分的纳米级涂层表面活性，增加靶向区内壁导热性，使产生的冷量能在最短的时间内在横向和纵向上达到平衡状态，增大刀内冷量的热传导，减少冷量的损失；所述冷刀靶向区的外涂层再涂覆具有防冰雪功能的疏水涂层，通过具有低表面能的疏水表面使冰球与冷刀处于不润湿状态，极大减小对冰球的吸附力，大大缩短冷冻后冷刀的拔刀时间。

所述的石墨烯组分为石墨烯或氧化石墨烯，采用喷雾或浸渍方法涂覆石墨烯涂层，或化学气相沉积法制备的致密石墨烯薄膜。

所述的冷刀靶向区、翅片管及J-T槽由石墨烯组分材料制备而成。

所述的疏水涂层的材料为硅纳米涂层或氟碳纳米涂层或铝基体纳米，可与石墨烯组分混在一起进行涂覆，用于有效阻止在靶向区外表面形成一层致密的冰封层而降低冷量向肿瘤阻止的传输。

本发明的有益效果是：

1.在冷刀靶向区、翅片管及J-T槽内外壁涂覆导热性强的功能涂层，或优选的采用化学气相沉积法制备石墨烯致密薄膜，或更优选地，采用石墨烯材料制备冷刀靶向区、翅片管及J-T槽。石墨烯优异的传热性能有利于提高冷量的传递效率和速率，使温度在横向和纵向上快速达到平衡状态，增大刀内冷量的热传导，减少冷量的损失，使形成的冰球又大又圆。

2.在冷刀靶向区外壁涂覆具有防冰雪功能的疏水涂层，低表面能的疏水表面使冰球与冷刀处于不润湿状态，极大减小对冰球的吸附力，大大缩短冷冻后冷刀的拔刀时间。