[发明专利]一种利用脉冲激光控制药物释放的方法及系统

说明书

本发明涉及一种利用脉冲激光控制药物释放的方法及系统，属于脉冲激光应用技术领域。本发明使用的溶液包括琼脂糖水凝胶载体、抗癌药物和负载在水凝胶载体中的黑磷光敏剂，将抗癌药物封装入载有黑磷光敏剂的琼脂糖水凝胶中。本发明系统提供的780～1100nm近红外脉冲激光使黑磷光敏剂发生光热反应，实现水凝胶从凝胶状态到溶胶状态的转变，从而实现药物的释放过程。脉冲激光的单脉冲能量可控，辐照的空间精度高，因此本发明提出的一种利用脉冲激光控制药物释放的方法及系统能够精准控制药物的释放位置；通过控制脉冲激光的激光能量和脉冲个数，实现药物释放量的精确控制，具有很高的临床价值。

技术领域

本发明涉及一种利用脉冲激光控制药物释放的方法及系统，属于脉冲激光应用技术领域。

背景技术

癌症对人类生命健康有严重的危害，目前常见的治疗方式包括手术、放射疗法、化学疗法等。癌变组织的多次有创性药物注射对机体损伤较大，因而给药系统的临床研究受到广泛关注。已有的生物自降解给药系统由于其释药时间、释药量及释药位置可控性较差的缘故，在临床应用中受到限制。已有技术中，专利申请“一种基于黑磷的水凝胶近红外光可控释免疫药系统”(中国专利，申请号：201910473466.6)提出的通过连续近红外光照射控制药物释放的方法，实现了释药时间的控制，然而该专利申请中由于连续激光平均功率较大，连续激光的辐照能量以及辐照位置的可控性较差，导致释药量和释药位置可控性差，因此在临床应用方面仍有不足。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用脉冲激光控制药物释放的方法及系统，针对现有方法存在的问题，利用脉冲激光控制药物的释放，由于脉冲激光的单脉冲能量可调，脉冲数目可控，能够控制光敏释药溶液的光热反应，实现药物释放量及释放位置的精确控制。

本发明提出的利用脉冲激光控制药物释放的方法，包括以下步骤：

(1)合成光敏释药溶液，过程如下：

(1-1)采用溶液剥离法制备黑磷纳米薄片：

将黑磷粉末置于水中，得到黑磷溶液，黑磷溶液的质量体积浓度为0.3～5mg/ml，对黑磷溶液进行超声处理5～8小时，超声频率为3～7kHz，超声结束后，在6～10℃温度下进行离心分离500～1000秒，离心分离速度为1500～2500rpm，静置沉淀5～10分钟后，提取上清液，将上清液烘干，得到纳米黑磷薄片；

(1-2)在纳米黑磷薄片的表面包覆聚乙二醇胺：

将纳米黑磷薄片置于水中，使纳米黑磷溶液的浓度为0.01～0.35mg/ml，在纳米黑磷溶液中加入浓度为0.01～0.35mg/ml的聚乙二醇胺溶液，加入的质量体积比为：纳米黑磷溶液:聚乙二醇胺溶液＝1:(0.8～1.2)，得到第一混合液，对第一混合液进行超声处理0.5～3小时，超声频率为3～7kHz，超声结束后磁力搅拌1～4小时，磁力搅拌速度为1000～1800rpm；

(1-3)在步骤(1-2)的第一混合液中加入质量体积浓度为4～8mg/ml抗癌药物溶液，得到第二溶液，第一混合液与抗癌药物溶液的体积比为：第一混合液:抗癌药物溶液＝1:(1～1.5)；

(1-4)将步骤(1-3)的第二混合溶液加热至63～75℃，加入琼脂糖，加入琼脂糖的质量百分比为0.2～18.0wt％，待琼脂糖完全溶解，冷却后形成水凝胶，制得光敏释药溶液；

(2)将激光脉冲序列通过物镜聚焦到光敏释药溶液中，使激光脉冲个数为30～155个，脉冲激光的单脉冲能量为1～4J/cm²，控制药物的释放。

本发明提出的基于脉冲激光可控释药的系统，包括：脉冲激光器、密度衰减片、电控快门、反射镜、物镜和电控平移台；所述的脉冲激光器发出的激光脉冲序列依次通过密度衰减片、电控快门、反射镜和物镜后聚焦到光敏释药溶液中，光敏释药溶液置于所述的电控平移台上。