一种摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用

本发明涉及纳米材料和肿瘤治疗，涉及一种摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用。

背景技术：

1、胰腺癌由于早期缺乏特异性症状，解剖学位置隐蔽，对放化疗具有一定抗性等，其临床治疗存在许多困难。电离辐射治疗虽然对胰腺癌带来了良好的局部控制，但是电离辐射（ionizing radiation，ir）引起的癌症远处转移，以及周围正常组织的辐射暴露，这些问题限制了胰腺癌的电离辐射功效。肿瘤电场治疗（tumor treating fields, ttfields）是一种将低强度（1-3 v/cm）、中频率（100-300 khz）交变电场施加于肿瘤细胞的新型治疗方式，已被美国fda批准用于脑胶质瘤和恶性间皮瘤患者的临床治疗，能够有效延长患者的生存期。临床上使用最广泛的ttfields 输送系统（novottf-100a）由四个电极贴片、一个电场发生器和一个电源组成。为了达到更佳的治疗效果，需要患者每天连续佩戴治疗设备18小时以上。目前的ttfields设备存在电池供电不便、治疗电场强度低、治疗时间过长等缺点。摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator，teng）基于摩擦起电和静电感应的耦合效应，可以将机械能转化为电能，很多研究证明了其在生物医学应用中的巨大潜力，然而，其能否应用于胰腺癌的辅助治疗尚未见研究报道。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，通过将高强度交变电场（rdt-tf）传递给胰腺癌细胞，与电离辐射协同抑制胰腺癌细胞增殖，并改善由电离辐射引起的癌症转移。本发明不仅为自供电式癌症治疗装置的设计开辟了新途径，并且为胰腺癌的治愈带来了曙光。

2、本发明提供的技术方案如下所示：

3、本发明提供一种摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，所述摩擦纳米电机通过向癌细胞或组织施加电压为600~1000v的交流电场来降低电离辐射的剂量进而保护胰腺癌旁的正常细胞或组织。

4、进一步的，所述电离辐射向癌细胞递送剂量为2~4gy，向癌组织递送剂量为5gy。

5、进一步的，联合处理方式为在施加交流电场处理后立即进行电离辐射处理。

6、进一步的，与单独接受电离辐射相比，摩擦纳米电机联合电离辐射抑制胰腺癌细胞的增殖。

7、进一步的，摩擦纳米电机联合电离辐射抑制单独接受电离辐射导致的胰腺癌细胞的迁移和侵袭。

8、进一步的，向癌细胞施加交流电场的时间每次持续30min，向癌组织施加交流电场的时间每次持续1h。

9、进一步的，所述摩擦纳米电机为转盘式摩擦纳米电机。

10、进一步的，所述转盘式摩擦纳米电机包括定盘和转盘，转盘位于定盘的上方且与转盘同轴设置，定盘为上表面附着有一层氟化乙丙烯薄膜的镀金的印刷电路板，氟化乙丙烯薄膜与印刷电路板之间设有两组电极网络，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接，转盘包括旋转基层，旋转基层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与氟化乙丙烯薄膜接触。

11、进一步的，所述摩擦材料设有3个均匀分布在旋转基层上且夹角为60°，所述摩擦材料为兔毛。

12、进一步的，所述每组网络电极中的扇形电极个数相同均为3个，两组网络电极中的扇形电极间隔排练，所述两组电极网络的每组分别与正极引线和负极引线的一端相连，所述正极引线和负极引线的另一端与对应的绝缘电极连接。

13、有益效果

14、1、本发明先通过摩擦纳米电机将高强度交变电场（rdt-tf）传递给胰腺癌细胞，与电离辐射协同抑制胰腺癌细胞增殖，并改善由电离辐射引起的癌症转移。rdt-tf在较短的治疗时间内（1 h）内就显示出显著的抗癌效果，并且对正常组织无明显毒副作用。细胞和动物实验中证明，在ir之前的rdt-tf治疗能够增加胰腺癌细胞的辐射敏感性，rdt-tf和ir的联合治疗对胰腺癌细胞的增殖抑制具有协同作用。在胰腺癌的电离辐射治疗中，可加入rdt-tf治疗以降低辐射剂量，更好地保护周围正常组织。值得注意的是，我们的研究证实了辐射促进胰腺癌细胞的侵袭，然而，当ir与rdt-tf联合应用时，胰腺癌细胞的迁移能力和侵袭能力显著降低。这些结果表明rdt-tf和ir的联合应用能够降低胰腺癌远处转移的风险。

15、2、本发明摩擦式纳米电机为转盘式teng（roatory disc-shaped teng，rd-teng），通过一对绝缘电极向胰腺癌细胞施加高强度交变电场（rd-teng-based treating field,rdt-tf），以抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭。本发明不仅为自供电式癌症治疗器械的设计开辟了新途径，并且为胰腺癌的治愈带来了曙光。

16、3、本发明为了提高该摩擦纳米发电机的电压输出峰值，选择了兔毛作为摩擦层材料，其特性能够有效地增强摩擦产生的电荷转移效率。与此同时，定盘作为摩擦产生的电荷收集端，其结构是镀金的印刷电路板上覆盖一层氟化乙丙烯薄膜。

技术特征：

1.一种摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，所述摩擦纳米电机通过向癌细胞或组织施加电压为600~1000v的交流电场来降低电离辐射的剂量进而保护胰腺癌旁的正常细胞或组织。

2.根据权利要求1所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，所述电离辐射向癌细胞递送剂量为2~4gy，向癌组织递送剂量为5gy。

3.根据权利要求2所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，联合处理方式为在施加交流电场处理后立即进行电离辐射处理。

4.根据权利要求3所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，与单独接受电离辐射相比，摩擦纳米电机联合电离辐射抑制胰腺癌细胞的增殖。

5.根据权利要求3所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，摩擦纳米电机联合电离辐射抑制单独接受电离辐射导致的胰腺癌细胞的迁移和侵袭。

6.根据权利要求3所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，向癌细胞施加交流电场的时间每次持续30min，向癌组织施加交流电场的时间每次持续1h。

7.根据权利要求1所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，所述摩擦纳米电机为转盘式摩擦纳米电机。

8.根据权利要求7所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，所述转盘式摩擦纳米电机包括定盘和转盘，转盘位于定盘的上方且与定盘同轴设置，定盘为上表面附着有一层氟化乙丙烯薄膜的镀金的印刷电路板，氟化乙丙烯薄膜与印刷电路板之间设有两组电极网络，每组电极网络中均包括至少两个呈放射状排列的扇形电极，且每组电极网络中的扇形电极之间相互连接，转盘包括旋转基层，旋转基层上包括至少两个扇形的摩擦材料，所述摩擦材料与氟化乙丙烯薄膜接触。

9.根据权利要求8所述的摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，其特征在于，所述摩擦材料设有3个均匀分布在旋转基层上且夹角为60°，所述摩擦材料为兔毛。

10.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米电机的胰腺癌辅助电离辐射系统，其特征在于，所述每组网络电极中的扇形电极个数相同均为3个，两组网络电极中的扇形电极间隔排练，所述两组电极网络的每组分别与正极引线和负极引线的一端相连，所述正极引线和负极引线的另一端与对应的绝缘电极连接。

技术总结本发明涉及纳米材料和肿瘤治疗技术领域，涉及一种摩擦纳米电机联合电离辐射在制备用于治疗胰腺癌的医疗器械中的应用，所述摩擦纳米电机通过向癌细胞或组织施加电压为600~1000V的交流电场来降低电离辐射的剂量来保护胰腺癌旁的正常细胞或组织。通过将高强度交变电场（RDT‑TF）传递给胰腺癌细胞，与电离辐射协同抑制胰腺癌细胞增殖，并改善由电离辐射即放疗引起的癌症转移。技术研发人员：文震,胡文涛,郭梓,李宏扬受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12