[發明專利]一種磁性水凝膠器件及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110319805.2
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113069544B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 孫劍飛;薛樂;王鵬;張志珺;蔣青;顧寧
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61K9/06
• 分類號: A61K9/06;A61K41/00;A61K47/36;A61N2/10;B82Y5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種磁性水凝膠器件，所述水凝膠器件以水凝膠為主體結構，水凝膠中裝有多個磁性納米顆粒。本發明還公開了上述磁性水凝膠器件的制備方法以及其在神經磁刺激中的應用。本發明的磁性水凝膠器件相比于單獨磁性納米顆粒具有更強的超順磁性，同時在生物體內不易擴散，不易代謝(延長了磁性材料在生物體內的代謝時間)，能夠克服單獨磁性納米顆粒在生物體內易擴散且易代謝的問題，進而進一步提高了磁性納米顆粒在生物體內的生物磁效應時間，減少了神經調控中頻繁注射納米藥物帶來的損傷，并且其在發揮電磁效應同時，還能發揮力效應，進而協同提高對神經細胞的離子通道活化能力。

技術領域

本發明涉及一種磁性水凝膠器件，還涉及上述磁性水凝膠器件的制備方法以及其在神經磁刺激中的應用。

背景技術

近些年，磁性納米顆粒被廣泛應用于生物醫學領域。磁性納米顆粒在磁場的作用下可以產生獨特的生物磁效應，其已被用于神經調控，腫瘤靶向造影，腫瘤治療等生物醫學領域。目前已有報道使用磁性氧化鐵納米顆粒注射到特定神經核團結合外磁場作用進行神經調控，但是磁性納米顆粒在生物體內易擴散且容易代謝而影響治療的精準度和時效性，而反復給藥又會帶來創傷和感染風險。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術中使用磁性納米顆粒進行神經調控過程中存在的磁性納米顆粒在生物體內易擴散且容易代謝導致影響治療效果的問題，提供一種磁性水凝膠器件。

本發明還提供上述磁性水凝膠器件的制備方法以及其在神經磁刺激中的應用。

技術方案：本發明所述的磁性水凝膠器件，所述水凝膠器件以水凝膠為主體結構，水凝膠中裝有多個磁性納米顆粒。

其中，所述水凝膠器件呈球狀，球狀水凝膠器件的粒徑為100～200μm。

其中，所述磁性納米顆粒為外部包裹有聚葡萄糖山梨醇羧甲醚的三氧化二鐵納米顆粒。

上述磁性水凝膠器件的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制前驅液：將海藻酸鈉加入水中，在室溫下劇烈攪拌溶解形成質量分數為2.5～4％的母液；將母液(海藻酸鈉溶液-利用具有粘性的海藻酸鈉溶膠與重金屬鹽交聯反應形成凝膠網絡)與磁性納米顆粒溶液混合，并往混合液中加入去離子水劇烈攪拌，配制成前驅液；前驅液中，海藻酸鈉的質量分數為1.8～2％，磁性納米顆粒的濃度1-4mg/mL；海藻酸鈉濃度太高，導致溶液粘度太高，微球不容易成型，毛細管也容易堵塞，濃度太低，形成的球粒徑不均勻；

(2)配制接收液：往質量分數為2～3％的氯化鈣溶液中加入無水乙醇(無水乙醇用于調節接收液的密度，使微球下沉)，形成接收液；其中，氯化鈣溶液與無水乙醇的混合體積比為3：1～2：1；

(3)制備磁性水凝膠器件：在培養皿中倒入接收液，并將具有單通道的微流控芯片固定在培養皿上方，使微流控芯片的玻璃出口豎直向下；用注射器吸取配制好的前驅液(磁性納米顆粒/海藻酸鈉混合液)，利用注射泵將前驅液注入微流控芯片入口的金屬針尖內；將高壓電源的正極連接在微流控芯片入口的金屬針尖上，負極與培養皿內接收液連接；啟動注射泵，推進速度為30-31μL/min，打開高壓電源，電壓幅值為10-12kV，通過靜電作用，磁性納米顆粒/海藻酸鈉混合液噴入接收液中形成微球，交聯反應并靜置后，用純水洗滌微球，最后將微球保存在水溶液中備用。水凝膠中磁性納米顆粒的含量，按鐵元素質量計為5.1～10ng。

其中，步驟(1)中，磁性納米顆粒溶液中磁性納米顆粒的濃度為23～23.5mg/mL(按鐵元素質量計)。

其中，步驟(3)中，所述微流控芯片采用金屬制平口針頭作為微流控芯片入口，微流控芯片內的流道為毛細玻璃管，微流控芯片用樹脂密封針頭出口與流道入口；流道尾端內徑逐漸變窄(流道尾端內徑逐漸變窄能夠提高出口的壓力)。

其中，針頭內流體流動方向與流道內流體流動方向相互垂直。