CN104815360A - 循环肿瘤细胞过滤治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，具体为一种循环肿瘤细胞过滤治疗仪。该治疗仪由动脉压力计、肝素泵、血泵、流入压力计、核心过滤机、除气系统、静脉压力计经由体外血液管道依次连接组成；本发明以体外血液循环系统引出患者血液，与核心过滤机连接，其中利用上皮细胞粘附分子抗体修饰过的碳纳米管结合肿瘤细胞，由半透膜过滤技术，过滤结合肿瘤细胞的碳纳米管，最后使净化后的血液回到患者体内。该发明能替代现有的对患者造成巨大副作用的放化疗方法，有效减小肿瘤远端转移概率，减小患者痛苦，提高患者治愈率。

Description

循环肿瘤细胞过滤治疗仪

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种基于物理吸附的肿瘤治疗仪。

背景技术

恶性肿瘤（癌症）是由细胞分裂失控引发的疾病，现已成为威胁各个年龄人群生命的重大杀手。根据《2012中国肿瘤登记年报》，我国的癌症死亡率达到13%，并呈逐年增长的趋势。然而，癌症的治疗一直是现阶段医学难以攻克的疾病。癌症是恶性肿瘤的通称，肿瘤包括良性肿瘤（局部细胞非正常增生）与恶性肿瘤。局部肿瘤细胞可能发生远端转移，也即肿瘤细胞侵入循环系统（往往是血液系统）在身体其他部位并生长，这种转移也被称为“恶性转移”，标志着恶性肿瘤的产生。一旦发生远端转移，对癌症治疗与控制将变得相当困难。现阶段的临床治疗中，即使在局部肿瘤切除后，肿瘤细胞还有扩散发展为恶性肿瘤的可能性。因此在肿瘤治疗中，如何控制进入血液系统的肿瘤细胞成了当务之急。临床上的一般办法是放疗化疗，却会对患者身体造成巨大伤害。在科研领域，已有研究能采取伤害较小的物理手段分离血液样本中的肿瘤细胞，其中有一种普遍受到认可的针对上皮细胞性肿瘤（例如：肝癌、肺癌、乳癌、脑癌、皮肤癌、鼻咽癌、卵巢癌、睾丸癌、前列腺癌 等等）的分离方法：利用上皮细胞粘附分子（上皮细胞肿瘤指标，存在于上皮性肿瘤的肿瘤细胞上）的抗体与血液肿瘤细胞结合，进而隔离出血液中的肿瘤细胞。但这些方法只能在实验室中较少的血液样本中使用，仍然无法清除血液中全部肿瘤细胞，阻止肿瘤细胞的扩散。

发明内容

为了全面清除血液中的肿瘤细胞，同时不对患者身体产生辐射与化学伤害，本发明设计了一种将人体血液抽出体外、过滤肿瘤细胞后、再将净化后的血液输入人体内的医疗器械，称为循环肿瘤细胞过滤治疗仪，其只针对最为常见的上皮细胞性肿瘤。

本发明设计的循环肿瘤细胞过滤治疗仪，由核心过滤机、动脉压力计、静脉压力计、流入压力计、除气系统、肝素泵、血泵、体外血液管道构成，参见图1所示。其中，动脉压力计1、肝素泵2、血泵3、流入压力计4、核心过滤机5、 除气系统10、静脉压力计11经由体外血液管道依次连接；血泵3用于提供体外循环动力，肝素泵2用于向血液中滴入肝素防止凝血现象，核心过滤机5用于过滤患者体内循环肿瘤细胞，净化后的血液，经过除气系统10的气泡检测与静脉压力计11的血压检测合格后，最后通过静脉回流到患者体内。

本治疗仪中的各种压力计、肝素泵、除气系统、血泵已在临床血液透析治疗中成熟使用，于此不再赘述。以下详细介绍核心过滤机的设计内容。核心过滤机内腔由一半透膜7将其分隔为上部腔体8和下部腔体9两个部分，所述半透膜7的孔径略大于最大血细胞直径（一般半透膜7的孔径为40-100μm）；上下腔体分别设有血流入口、血流出口，上部腔体8内壁安装有压电陶瓷；上部腔体内溶有大量修饰上皮细胞粘附分子的抗体的多层碳纳米管（图2），其直径与长度皆小于200μm但大于半透膜孔径。当血液进入核心过滤机上部腔体时，在压电陶瓷的超声作用下，血液与多层碳纳米管充分混合，血液中的循环肿瘤细胞被上皮细胞黏附分子抗体吸引，附着于多层碳纳米管上，由于碳纳米管尺寸过大，不能通过半透膜，而血液细胞尺寸小于半透膜孔径，则畅通无阻，从而过滤掉血液中肿瘤细胞。

根据仪器结构和尺寸，得到仪器对肿瘤细胞的吸附效果（图3），血液中残留的肿瘤细胞在过滤机腔体内的碳纳米管达到0.10g/ml时，血液中肿瘤细胞能被过滤，而此时活性炭只能过滤60%。此外，我们计算了仪器对正常血细胞的吸附能力（图4），与其他吸附材料（活性炭）的结果比较，仪器对正常的血液细胞几乎没有吸附和干扰。相比常见的吸附材料活性炭，修饰抗体的多层纳米管有更好的过滤能力，对过滤肿瘤细胞有更好的针对性。

本发明能够更好的抑制局部肿瘤切除手术后，上皮细胞性肿瘤的肿瘤细胞在体内的扩散，代替现有的对人体有巨大伤寒的放化疗系统，用伤害极小的生物与物理方法进行治疗。患者可多次接受过滤治疗，彻底清除血液内可能造成恶性转移的肿瘤细胞，有效减小肿瘤远端转移概率，减小患者痛苦，提高患者治愈率。

附图说明

图1：循环肿瘤细胞过滤仪的系统示意图（箭头方向为血流方向）。

图2：修饰有上皮细胞粘附分子的抗体的多层碳纳米管外观图。

图3：仪器对肿瘤细胞的吸附效果，修饰抗体的碳纳米管与活性炭过滤血液中肿瘤细胞效果对比图。

图4：运行仪器后，仪器对正常血细胞的吸附能力，修饰抗体的碳纳米管与活性炭过滤血液中肿瘤细胞效果对比图。

图中标号：1为动脉压力计；2为肝素泵；3为血泵；4为流入压力计；5为核心过滤机；6为压电陶瓷；7为半透膜；8为核心过滤机上部腔体；9为核心过滤机下部腔体；10为除气系统；11为静脉压力计。12为多层碳纳米管主体，13为多层碳纳米管主体上皮细胞粘附分子的抗体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施过程做进一步说明。

参见图1所示。本发明治疗仪由动脉压力计1、肝素泵2、血泵3、流入压力计4、核心过滤机5、 除气系统10、静脉压力计11经由体外血液管道依次连接组成；其中的各种压力计、肝素泵、除气系统、血泵采用目前在临床血液透析治疗中常用设备，核心过滤机腔体直径在10cm-5m，腔体长度在0.5m-5m。

治疗开始前，用生理盐水注入设备管道，多次润洗设备内部。此时修饰抗体的多层碳纳米管已经安放在核心过滤机上部腔体。

在治疗开始时，在患者身上进行动静脉内瘘手术以安全引出动脉血。

系统中血泵负责提供循环动力，肝素泵的作用为防止凝血，患者血液经过动脉压力计与流入压力计等设备进入核心过滤机腔体。

压电陶瓷开启，利用超声使血液与修饰抗体的多层碳纳米管充分融合，让血液中的肿瘤细胞附着于碳纳米管之上。

半透膜滤过碳纳米管，让血液中其他成分顺利通过。

净化后的血液通过除气系统清除可能的气泡，再次通过静脉压力计，压力指标正常后回流进患者体内。

患者全身血液循环过后一次治疗结束。

治疗结束后，清除用过的纳米碳管、清洗半透膜，下次设备开启时，换新的纳米碳管与清洗过的半透膜。

根据患者需要可多次治疗，彻底清除血液内肿瘤细胞。

Claims (3)

1. 一种循环肿瘤细胞过滤治疗仪，其特征在于由动脉压力计、肝素泵、血泵、流入压力计、核心过滤机、 除气系统、静脉压力计经由体外血液管道依次连接组成；其中，血泵用于提供体外循环动力，肝素泵用于向血液中滴入肝素防止凝血现象，核心过滤机用于过滤患者血液中循环肿瘤细胞，净化后的血液，经过除气系统的气泡检测与静脉压力计的血压检测合格后，最后通过静脉回流到患者体内。

2. 根据权利要求1所述的循环肿瘤细胞过滤治疗仪，其特征在于所述核心过滤机内腔由一半透膜将其分隔为上部腔体和下部腔体两个部分，所述半透膜的孔径略大于最大血细胞直径，其孔径为40-100μm；上下腔体分别设有血流入口、血流出口，上部腔体内壁安装有压电陶瓷；上部腔体内溶有大量修饰了上皮细胞粘附分子的抗体的多层碳纳米管，其直径与长度皆小于200μm但大于半透膜孔径。

3. 根据权利要求1所述的循环肿瘤细胞过滤治疗仪，其特征在于所述核心过滤机腔体直径在10cm-5m，腔体长度在0.5m-5m。