纳米粒子、其制备方法与结石取出装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及纳米粒子、其制备方法、结石取出装置及应用。所述纳米粒子包括由磁性材料构成的纳米粒子内核，以及通过引发剂和交联剂将表面修饰剂单体连接到所述纳米粒子内核形成的纳米粒子外壳。所制得纳米粒子能够将输尿管中的结石包裹，然后在体外磁场的作用下，无损伤快速将体内残存的细小的结石取出体外，拖移结石时不损伤输尿管壁、同时放置方便且不易造成结石移位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米粒子、其制备方法，包含纳米粒子的结石取出装置及其应用。
技术介绍
泌尿系结石发病率高达5％-10％，可见于肾、膀胱、输尿管和尿道的任何部位，以肾与输尿管结石为常见。经临床观测发现，含钙结石是泌尿系结石中最常见的结石类型。约占全部泌尿系结石的70％-80％。目前，仅有少数含钙结石病例能明确其病理病因，而大多数含钙结石的病因尚不十分清楚。按结石化学成分可分为含钙结石、感染结石、尿酸结石、胱氨酸结石四类。含钙结石可分为：单纯的草酸钙、草酸钙和磷酸钙、以及除草酸钙还有少量的尿酸；感染结石主要成分是磷酸镁铵和羟磷灰石；尿酸结石成分可分为：尿酸、尿酸胺或除上述成分外还含有少量的草酸钙；胱氨酸结石可分为：纯胱氨酸或含有少量草酸钙成分。输尿管软/硬镜碎石术经过人体自然腔道进行碎石，具有对病人创伤小和碎石效果确切的优点，是目前绝大多数输尿管结石和肾脏结石的主要治疗手段。然而，目前输尿管软/硬镜碎石术也存在一定不足：1.输尿管中、上段结石及结石碎片容易被灌注水流或碎石工具的反冲力冲回肾内；2.输尿管管腔内以及肾脏各盏内的残留结石碎屑缺乏快捷、安全、有效的取出方法。通过工具封阻在输尿管结石上方是防止输尿管结石被反冲回肾脏的重要手段，目前临床上也有一些输尿管封堵器，通常情况下此类结石阻截工具还兼具取出结石的功能。然而这些输尿管封堵器在实际使用中仍存在一定的缺点。套石篮是目前最常用的结石阻截取出工具，其在跨越结石的上方后撑开成网状从而起到防止结石碎屑向上漂移的作用，同时，套石篮作为取石工具，将小的结石碎屑网住并取出。但是套石篮每次取石的量有限，往往需要多次进镜，而反复注水进镜则会增加残留碎屑漂移的风险；另外，套石篮并不能将输尿管管腔完全封住，仍存在结石漏网的机率；再者，套石篮中的结石凸棱容易从篮孔中挤出，拖移取石时容易划伤输尿管壁，严重者引起并发症。综上所述，亟需一种可收集结石、取石便捷、拖移结石时不损伤输尿管壁、同时放置方便且不易造成结石移位的泌尿系统取石的材料及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的输尿管软/硬镜碎石手术中存在的结石碎屑残留及不易取出的问题。为此，本专利技术第一目的在于提供一种能够安全高效地用于取出位于肾脏、输尿管等位置的泌尿系统结石的纳米材料；本专利技术的第二目的在于提供所述具有不同形态结构的纳米材料的制备方法；本专利技术的第三目的在于提供所述纳米材料配合自制磁探杆系统在泌尿系统结石手术过程中的应用；本专利技术的第四个目的是将所述纳米材料制备成用于泌尿系统结石取出的产品。本专利技术的第一方面，提供纳米粒子，包括由磁性材料构成的纳米粒子内核；以及通过引发剂和交联剂将表面修饰剂单体连接到所述纳米粒子内核形成的纳米粒子外壳。根据本专利技术的某些实施方案，所述纳米粒子通过物理吸附、化学键合及光敏、温敏和pH值敏感交联作用来包裹结石，具体来说，所述纳米粒子与结石之间结合包裹的作用力包括：形成相互作用包裹的范德华力、疏水相互作用、吸附及表面沉积；羧基-结石之间形成共价键，包括氢键、酯键、酰胺键及其他共价键；链间的相互物理缠绕和化学交联。根据本专利技术的某些实施方案，所述纳米粒子内核直径为2-50nm，重量占整个纳米粒子的重量百分比为30％～95％，构成内核的磁性材料包括Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+化合物，及由不同的铁、镍、铜、钴、铂、金、铕、钆、镝、铽金属单质、或上述金属的复合物及氧化物的一种或任意两种以上的组合，优选Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+的一种或任意两种以上的组合，更优选Fe3+和Fe2+的比例为15％到85％，优选1:2.5到1.5:1。需要说明的是，本专利技术所采用的纳米粒子制备方法能够很好的控制磁性纳米粒子内核的大小和尺寸，尤其是相比其他方法制备的纳米粒子，本专利技术所获的的纳米粒子的参数中关系到生物医学应用的纳米粒子的分散性非常好，小于1.1。根据本专利技术的某些实施方案，其中所述表面修饰剂包括亲水性、疏水性、光敏性、温敏性或pH敏感性功能响应性表面修饰剂，其中亲水性表面修饰剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸、异丁基丙烯酰胺或聚N-取代异丙基丙烯酰胺；所述疏水性表面修饰剂包括烯烃类，优选聚苯乙烯、聚乙烯或油酸；所述光敏性表面修饰剂选自偶氮类和喹啉类及二苯甲酮(PVBP)类，优选乙烯二苯甲酮；所述温敏性表面修饰剂选自带有酰胺键的两亲性聚合物，优选聚丙烯酰胺或聚N-取代异丙基丙烯酰胺；所述pH敏感性表面修饰剂选自带有羧基和季铵盐类聚合物，优选聚丙烯酸、二甲胺乙酯及甲基丙烯酸二甲胺丙酯。根据本专利技术的某些实施方案，所述交联剂包括3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、二乙烯基苯、二异氰酸酯或N，N-亚甲基双丙烯酰胺，而所述引发剂包括3-氯丙酸、CuCl、4，4′-二壬基-2，2-联吡啶或过硫酸钾。本专利技术的第二方面，提供制备所述纳米粒子的方法，包括步骤：a)利用所述磁性材料制备所述纳米粒子内核；并且b)通过所述引发剂和交联剂将所述表面修饰剂单体原位连接到所述纳米粒子内核以形成纳米粒子外壳，从而形成所述纳米粒子。此处所述“原位”是指表面修饰剂直接连接到纳米粒子内核的表面上。所获得的修饰好的纳米粒子的粒径在50-5000纳米之间，根据不同的条件有所不同。根据本专利技术的某些实施方案，所述纳米粒子内核由Fe3O4、MnFe2O4、γ-Fe2O3或其他纳米级尺寸的铁氧体粒子构成，通过如下步骤制备这些铁氧体粒子：将一定比例的含金属盐材料溶解于水中；通入氮气将溶液中的氧气排出；在常温20-30℃下加入催化剂来调节pH值为8-12，优选10；继续搅拌反应20-40分钟；并且在50-100℃下，优选70℃水浴下，反应20-40分钟后，用磁铁分离干燥即可得到磁性纳米粒子内核。在本专利技术一个具体实施方案中，上述含氧金属盐为FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O，按照摩尔比15％到85％，优选1:2.5到1.5:1，溶解于水中，其中所述催化剂为氨水。按上述步骤即可得到Fe3O4纳米粒子。根据本专利技术的某些实施方案，上述步骤b包括：将所制备的纳米粒子分散到水溶液中，并且加入3-氯丙酸、聚苯乙烯、CuCl和4，4′-二壬基-2，2-联吡啶的二甲苯溶液，上述铁粒子溶液与反应液之间摩尔比例为1:1；将上述混合液在130℃，持续搅拌下反应15-30h，优选24小时；并且用磁铁收集纳米粒子并用甲苯反复洗涤，得到疏水聚苯乙烯包裹的磁性氧化铁纳米粒子。根据本专利技术的某些实施方案，上述步骤b包括：将所得纳米粒子内核溶解分散到二甲苯中，并且加入硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂，其中纳米粒子、二甲苯和硅烷偶联剂的加入比例为95:5；在氮气保护下，20-100℃，优选80℃下反应2-5h，优选3小时；用醇类溶剂(优选无水乙醇)洗涤干燥12h，经超声分散到水溶液中，加入过硫酸钾；在氮气保护下，40-80℃下反应10分钟后加入丙烯酸继续在40-80℃下反应1h，优选反应温度70度；并且磁分离洗涤干燥，即可制备得到聚丙烯酸修饰的亲水性纳米粒子。根据本专利技术的某些实施方案，上述步骤b包括：将Fe3O4纳米粒子溶解分散到二甲苯中，并且加入硅烷偶联剂，其中该硅烷偶联剂(Fe3O4纳米粒子和硅烷偶联剂的加入比例为95:5)；在氮气保护下，80℃下反应2-5h，优选3小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米粒子，包括由磁性材料构成的纳米粒子内核；以及通过引发剂和交联剂将表面修饰剂单体原位修饰到所述纳米粒子内核形成的纳米粒子外壳。

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子，包括由磁性材料构成的纳米粒子内核；以及通过引发剂和交联剂将表面修饰剂单体原位修饰到所述纳米粒子内核形成的纳米粒子外壳。2.如权利要求1所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子内核直径为2-50nm，重量占整个纳米粒子的重量百分比为30％～95％，其磁性材料包括Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+化合物，或铁、镍、铜、钴、铂、金、铕、钆、镝、铽金属单质、或上述金属的复合物及氧化物、或上述的一种或任意两种以上的组合，优选Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+化合物，更优选Fe3+和Fe2+且比例为15％到85％，优选1:2.5到1.5:1。3.如权利要求1所述的纳米粒子，其中所述纳米粒子与结石包裹交联作用的作用力包括：形成相互作用包裹的范德华力、疏水相互作用、吸附及表面沉积；羧基-结石之间形成化学键，包括氢键、酯键、酰胺键及其他共价键；链间的相互物理及化学链间缠绕和链间的化学交联。4.如权利要求1-3中任一项所述的纳米粒子，其中所述表面修饰剂包括亲水性、疏水性、光敏性、温敏性或pH敏感性功能响应性表面修饰剂，其中亲水性表面修饰剂包括丙烯酸、甲基丙烯酸、异丁基丙烯酰胺或聚N-取代异丙基丙烯酰胺；所述疏水性表面修饰剂包括烯烃类，优选聚苯乙烯、聚乙烯或油酸；所述光敏性表面修饰剂选自偶氮类和喹啉类及二苯甲酮(PVBP)类，优选乙烯二苯甲酮；所述温敏性表面修饰剂选自带有酰胺键的两亲性聚合物，优选聚丙烯酰胺或聚N-取代异丙基丙烯酰胺；所述pH敏感性表面修饰剂选自带有羧基和季铵盐类聚合物，优选聚丙烯酸、二甲胺乙酯及甲基丙烯酸二甲胺
\t丙酯；外壳占纳米粒子重量百分比为2-40％，优选所述粒子为球形、棒状或菱形。5.如权利要求1-3中任一项所述的纳米粒子，其中所述交联剂包括3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三乙氧基硅烷、二乙烯基苯、二异氰酸酯或N，N-亚甲基双丙烯酰胺，而所述引发剂包括3-氯丙酸、CuCl、4，4′-二壬基-2，2-联吡啶或过硫酸钾。6.一种制备权利要求1-6中任一项所述的纳米粒子的方法，包括步骤：a)利用磁性材料制备纳米粒子内核；b)通过引发剂和交联剂将表面修饰剂单体原位连接到所述纳米粒子内核以形成纳米粒子外壳，从而形成所述纳米粒子。7.如权利要求6所述的方法，其中所述磁性材料包括Fe3+、Fe2+、Mn2+、Ni2+化合物、或铁、镍、铜、钴、铂、金、铕、钆、镝、铽金属单质、或上述金属的复合物及氧化物、或上述的一种或任意两种以上的组合，优选Fe3O4、MnFe2O4、γ-Fe2O3或其他纳米级尺寸的铁氧体粒子，更优选FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O，其摩尔比为15％到85％，优选1:2.5到1.5:1，通过如下步骤制备：将一定比例的含金属盐材料溶解于水中；通入氮气将溶液中的氧气排出；在常温10-40℃,优选30℃下加入催化剂来调节pH值为7-12，优选10；继续搅拌反应10-60分钟；并且在40-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙颖浩，
申请(专利权)人：上海氪励铵勤科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31