[發明專利]含有石墨烯的用于冷凍消融法治療癌癥的冷刀

在審

• 申請號: 201710096421.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106901828A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 常兆華;徐彬凱;楊遲;趙慶孝;張登浩
• 申請（專利權）人: 上海導向醫療系統有限公司
• 主分類號: A61B18/02
• 分類號: A61B18/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術領域

本發明涉及一種冷凍消融法治療癌癥的冷刀，具體涉及一種含有石墨烯的用于冷凍消融法治療癌癥的冷刀。

背景技術

據中國腫瘤登記年報，2010年全國惡性腫瘤發病率184.58/10萬，死亡率113.92/10萬；2012年發病率285.91/10萬，死亡率180.54/10萬；短短兩年癌癥發病率增長54.9％，死亡率增長58.4％。2010年，惡性腫瘤已經成為世界上致死率最高的疾病。據美國國家衛生中心數據顯示，美國2014年新增166.55萬癌癥患者，58.57萬患者死亡。預計2030年全世界將有2600萬新增病例，死亡人數達到1700萬人。因只有大約20％左右的腫瘤患者能夠接受外科切除手術，冷凍消融、射頻消融、微波、激光熱療等腫瘤微創治療技術正成為當代臨床醫學發展的前沿，其中,冷凍消融是一種具有代表意義的技術。其主要通過低溫器械，有控制地使病灶組織經歷降溫、凍結、復溫過程，從而造成腫瘤細胞的不可逆損傷甚至壞死。冷凍消融對腫瘤細胞的殺傷機制是：細胞脫水和皺縮；細胞內冰晶形成的機械損傷；細胞電解質毒性濃縮和pH值改變；細胞膜蛋白質成分變性；血流淤積和微血栓形成；以及免疫效應等。冷凍消融不僅手術創傷小，而且具有定位精確、止血鎮痛、術后并發癥少、安全性高等優點，深受廣大醫生與患者的好評。

目前已經問世的冷凍消融系統主要分為兩大類：一類是液氮系統冷刀，利用物質由液體變成氣體時需要吸收大量的汽化潛熱的原理使組織快速降溫，可視為第一代冷刀系統；另一類是氣體節流系統冷刀，是目前臨床應用的主流，利用高壓氣體流經小孔絕熱節流時溫度的變化，完成冷凍消融的降復溫治療過程，代表產品為氬氦刀，可視為第二代冷刀系統。上海導向醫療系統有限公司開發的氮氣節流冷刀是在前兩代產品的基礎上優化改進的第三代冷刀。但上訴三代冷刀均存在如下缺點：冷刀工作時，靶向區內壁隨氣液混合的氣體流動形成一層氣膜，它將氣體與冷刀不銹鋼刀壁隔開，大大降低它們之間的熱(冷)量的交換傳遞，傳入腫瘤組織的冷量大大損失，不能維持冷凍消融術時冷刀靶向區所需的低溫，多把冷刀聯合應用時，這一現象將更早出現，嚴重影響消融效果及冷刀的使用范圍。另外，冷凍形成的冰球吸附在冷刀刀頭，使得冷刀無法快速拔出患者體內，不能有效地適應臨床實際需要，增大患者痛苦并加重了醫療風險。

發明內容

本發明是要解決冷凍消融術中冷刀冷量不足,冷量分布不均勻，靶向區換熱效果差，冷量損失大，冷凍后冷刀難于快速拔出患者體內的不足的技術問題，而提供一種含有石墨烯的用于冷凍消融法治療癌癥的冷刀，該冷刀通過涂覆功能涂層及材料優化設計，用來增大靶向區處刀壁的導熱系數，使更多的冷量傳入腫瘤組織，減少回流冷量的損失，并利于冷刀盡快從患者體內中拔出，減輕患者痛苦及醫療風險，提高手術安全性。

為了解決上述技術問題，本發明的采用的技術方案是：一種含有石墨烯的用于冷凍消融治療癌癥的冷刀，具有冷刀靶向區、翅片管及J-T槽，所述冷刀靶向區、翅片管和J-T槽內外壁附有一層石墨烯組分的納米級涂層，利用石墨烯組分的納米級涂層表面活性，增加靶向區內壁導熱性，使產生的冷量能在最短的時間內在橫向和縱向上達到平衡狀態，增大刀內冷量的熱傳導，減少冷量的損失；所述冷刀靶向區的外涂層再涂覆具有防冰雪功能的疏水涂層，通過具有低表面能的疏水表面使冰球與冷刀處于不潤濕狀態，極大減小對冰球的吸附力，大大縮短冷凍后冷刀的拔刀時間。

所述的石墨烯組分為石墨烯或氧化石墨烯，采用噴霧或浸漬方法涂覆石墨烯涂層，或化學氣相沉積法制備的致密石墨烯薄膜。

所述的冷刀靶向區、翅片管及J-T槽由石墨烯組分材料制備而成。

所述的疏水涂層的材料為硅納米涂層或氟碳納米涂層或鋁基體納米，可與石墨烯組分混在一起進行涂覆，用于有效阻止在靶向區外表面形成一層致密的冰封層而降低冷量向腫瘤阻止的傳輸。

本發明的有益效果是：

1.在冷刀靶向區、翅片管及J-T槽內外壁涂覆導熱性強的功能涂層，或優選的采用化學氣相沉積法制備石墨烯致密薄膜，或更優選地，采用石墨烯材料制備冷刀靶向區、翅片管及J-T槽。石墨烯優異的傳熱性能有利于提高冷量的傳遞效率和速率，使溫度在橫向和縱向上快速達到平衡狀態，增大刀內冷量的熱傳導，減少冷量的損失，使形成的冰球又大又圓。

2.在冷刀靶向區外壁涂覆具有防冰雪功能的疏水涂層，低表面能的疏水表面使冰球與冷刀處于不潤濕狀態，極大減小對冰球的吸附力，大大縮短冷凍后冷刀的拔刀時間。