[發明專利]一種激光引發爆炸的細胞炸彈

有效

• 申請號: 201810548983.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108721790B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 劉柳;周陽;黃兵;李敬明;楊光成;李華榮
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: A61B18/20
• 分類號: A61B18/20
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮;吳瑞芳

本發明公開了一種激光引發爆炸的細胞炸彈，由微納米含能材料和納米光敏物質兩種材料復合而成，通過近紅外激光輻照發生微尺度爆炸。本發明提供的激光引發爆炸的細胞炸彈，利用吸收特定波長激光的納米光敏物質作為熱源，將部分熱能轉化為含能材料的活化能，激發含能材料反應釋放出更多的化學能，由于微納米含能材料燃燒的氣體產物，其膨脹也具有較強的光聲效應。因此在微納尺度層面具有更高的毀傷效率。

技術領域

本發明涉及一種納米炸彈，具體涉及一種近紅外激光引發微納米尺度爆炸的細胞炸彈，屬于含能材料激光點火與生物醫學的交叉學科領域。

背景技術

在一定刺激條件下，含能材料能夠發生劇烈的反應，并對周圍造成一定的破壞效應。引起含能材料反應的能量形式有多種，其中激光對含能材料的作用，具有可小型化、精確可控、效率高等獨特優點，從而在微納層次上擁有生物醫學領域應用的潛質，比如癌癥治療的新方法。臨床醫學表明，700-1100nm波段的近紅外激光在人體組織內傳播時吸收很小(邵磊et al.2014)，因此在人體組織內具有一定的穿透深度。然而，經過威力、感度、毒性等綜合性能篩選排除后，幾乎所有的備選含能材料在近紅外區(Ahmad and Cartwright2014)也沒有吸收峰，即對應近紅外波段的激光感度極低。因此，需要通過摻雜技術，在含能材料中加入微量的光敏物質，使其在近紅外波段具有較強的吸收度，以達到大幅增加含能材料激光感度的作用。

同樣在生物醫學領域，金屬納米顆粒由于其獨特的激光納觀熱效應，而成為腫瘤診斷和治療技術的研究熱點。在特定頻率的激光輻照作用下，金屬納米顆粒的自由電子會產生共振，并具有極高的光熱轉換效率，即使弱功率激光輻照下，也能在局部快速形成高溫區。該現象稱為金屬的表面等離激元共振，其共振頻率取決于顆粒的結構、尺寸、材料以及周圍介電環境，因此具有較廣的可調范圍，以選擇性的吸收不同頻率的光。除此以外，近紅外吸收染料和碳納米管，也可以通過調整其吸收峰，使其成為高效的近紅外光敏物質。

發明內容

本發明通過引入光敏物質，將激光對含能材料的作用，與含能材料爆炸對細胞的破壞效應相結合，提出一種激光光能間接破壞細胞的新方法。

本發明是這樣實現的：

一種激光引發爆炸的細胞炸彈，由微納米含能材料和納米光敏物質兩種材料復合而成，通過近紅外激光輻照發生微尺度爆炸。

進一步的，本發明提供的近紅外激光的波長范圍為700-1100nm，對生物組織具有較強的穿透性；激光功率不高于2W，工作方式可以是連續波或脈沖式。

進一步的，所述的含能材料顆粒尺寸范圍為0.01-10μm，爆燃點溫度應低于300℃，毒性較低。

進一步的，所述的納米光敏顆粒的尺寸范圍為10-100nm，在上述激光波段范圍內具有強烈的吸收峰，即較高的光熱轉換效率，材料包括各種形貌的金、銀、銅等金屬或“核-殼”等結構的合金，也可以是碳納米管、近紅外吸收染料、有機高分子等，毒性較低或無毒性。

進一步的，含能材料和光敏物質的復合方式，可以是表面吸附、包覆、重結晶等。

本發明提供的激光引發爆炸的細胞炸彈，以特定波長的激光作為觸發能量，利用納米光敏物質的光學特性，將吸收的光子能量轉化為熱能。其中一部分熱能轉化為含能材料的活化能，激發含能材料反應釋放出更多的化學能，并與剩余部分的熱能共同作用于周圍的液體，生成溫度更高、尺寸更大的熱點，導致細胞炸彈周圍的液體發生空化現象，加上微納米含能材料反應的氣體產物，共同形成大量爆炸性的氣泡。氣泡的作用過程中，能量以機械波的形式彌散到周圍的介質，最終產生較強的光聲效應。與目前僅采用納米光敏物質(如金納米顆粒)的癌癥治療技術相比，本方法加入的含能材料增加了額外的能量，因此在微納尺度層面具有更高的毀傷效率。

附圖說明

圖1為掃描電鏡下包覆金納米棒的RDX顆粒；