用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法及應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，包括以下步驟：將油溶性聚合單體與水混合，得到第一溶液；將第一溶液除氧，然后放入γ射線(xiàn)源，輻照交聯(lián)，得到溶解了聚合物的第二溶液，離心，冷凍干燥，得到聚合物微球固體粉末；將聚合物微球固體粉末與輻射發(fā)光單體在水中混合，得到第三溶液，將水溶性聚合單體溶于水中，得到第四溶液；將第三溶液和第四溶液混合，除氧，然后放入γ射線(xiàn)源，輻照交聯(lián)，得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。該制備方法快速簡(jiǎn)單、成本低廉、產(chǎn)量大、無(wú)其他副產(chǎn)物，合成的凝膠具有良好的發(fā)光效率、良好的機(jī)械強(qiáng)度，且具有很好的組織等效性，便于本發(fā)明中的凝膠劑量計(jì)在臨床放療過(guò)程中的劑量驗(yàn)證。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及放射治療劑量驗(yàn)證領(lǐng)域，尤其涉及一種用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，癌癥治療的主要方式有手術(shù)治療，化學(xué)治療和放射治療。據(jù)2014年WHO組織統(tǒng)計(jì)顯示，70%以上的癌癥患者需要采用單獨(dú)放療或與放療結(jié)合的手段進(jìn)行治療。
[0003]放射治療作為一種重要的手段，在癌癥治療中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但放射治療癌癥的最大缺陷是無(wú)選擇性的破壞，即在射線(xiàn)能量沉積的區(qū)域，在殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí)，也會(huì)對(duì)人體正常細(xì)胞造成傷害。因此整個(gè)放射治療過(guò)程中，設(shè)定精準(zhǔn)的放射治療計(jì)劃以控制劑量的分布和降低正常細(xì)胞的并發(fā)癥顯得尤為重要。因此，精準(zhǔn)的治療計(jì)劃和劑量驗(yàn)證技術(shù)將有效提高放療效果，減少副作用的產(chǎn)生，其發(fā)展具有必要性和迫切性。
[0004]然而目前劑量驗(yàn)證技術(shù)并沒(méi)有突破性的發(fā)展，現(xiàn)階段放射治療過(guò)程中的劑量驗(yàn)證仍然主要以一維點(diǎn)劑量或二維面劑量來(lái)驗(yàn)證整個(gè)放射治療過(guò)程中三維(3D)劑量的沉積分布，再結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)制定放療方案。點(diǎn)面劑量驗(yàn)證技術(shù)已不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)代放療對(duì)于三維吸收劑量與劑量梯度測(cè)量準(zhǔn)確性和精準(zhǔn)性的要求。因此精準(zhǔn)的劑量驗(yàn)證技術(shù)是高精確放射治療技術(shù)可靠用于臨床并保證治療質(zhì)量的前提，精準(zhǔn)、快速、個(gè)性化將是放療劑量驗(yàn)證技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。而三維水凝膠劑量計(jì)能真實(shí)地反映放射治療中靶區(qū)組織受輻射的三維劑量分布情況，因此可以滿(mǎn)足放射治療技術(shù)發(fā)展的要求，是當(dāng)今國(guó)際放療領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題，也是未來(lái)劑量驗(yàn)證的主要發(fā)展方向。凝膠劑量材料是三維凝膠劑量計(jì)的核心組成部分，決定了放療劑量驗(yàn)證的精確性和準(zhǔn)確性。因此研制可重復(fù)利用、機(jī)械強(qiáng)度良好、響應(yīng)靈敏、組織等效性?xún)?yōu)異的劑量驗(yàn)證材料具有非常重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[0005]目前放射治療過(guò)程中廣泛使用的3D劑量驗(yàn)證技術(shù)是利用三維水箱模擬生物組織的輻射吸收和散射狀態(tài)，再結(jié)合劑量探測(cè)器進(jìn)行3D劑量分布的驗(yàn)證。三維水箱可以比較準(zhǔn)確的測(cè)量單束射線(xiàn)固定照射過(guò)程中劑量的分布，但并不能滿(mǎn)足復(fù)雜照射條件(動(dòng)態(tài)照射條件、復(fù)雜照射野等)下的劑量驗(yàn)證。此外人體體模也用于劑量驗(yàn)證，但受制于探測(cè)器數(shù)量和體模昂貴的價(jià)格，并不適應(yīng)于放療過(guò)程中常規(guī)的劑量驗(yàn)證。
[0006]高分子因其組織等效性和成分近似性而被應(yīng)用于劑量驗(yàn)證，其中水凝膠材料是研究最多的一類(lèi)高分子材料。
[0007]鑒于上述缺陷，本設(shè)計(jì)人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠材料的制備方法及應(yīng)用，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠材料的制備方法及應(yīng)用，該制備方法快速簡(jiǎn)單，且成本低廉、產(chǎn)量大、無(wú)其他副產(chǎn)物，合成的材料具有良好的發(fā)光效率，同時(shí)提高了材料的強(qiáng)度，且具有很好的組織等效性，便于本發(fā)明中的凝膠劑量計(jì)在臨床放療過(guò)程中的劑量驗(yàn)證。
[0009]本發(fā)明的一種用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，包括以下步驟:
[0010](I)將油溶性聚合單體與水混合，得到第一溶液；
[0011](2)將步驟(I)中的第一溶液除氧，然后放入γ射線(xiàn)源中輻照交聯(lián)，得到含有聚合物的第二溶液，離心，冷凍干燥，得到聚合物微球固體粉末；
[0012](3)將步驟(2)得到的聚合物微球固體粉末與輻射發(fā)光單體在水中混合，得到第三溶液，將水溶性聚合單體溶于水中，得到第四溶液；
[0013](4)將步驟(3)中的第三溶液和第四溶液混合，除氧，然后放入γ射線(xiàn)源中輻照交聯(lián)，得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[OOM]進(jìn)一步的，在步驟(I)中，油溶性聚合單體為苯乙稀(St)、4_苯基-1-丁稀、稀丙苯、α-甲基苯丙烯、對(duì)甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯和丙烯酸丙酯中的一種或幾種。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟(I)中，第一溶液中油溶性聚合單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-90%。
[0016]進(jìn)一步的，在步驟(2)中，第二溶液中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-90%。
[0017]進(jìn)一步的，在步驟(3)中，輻射發(fā)光單體為2，5_二苯基惡唑(PPO)、2_苯基-5-(4’_聯(lián)苯基)I，3，4-嗯二唑(PBD)和I，4-雙(5 ’ -苯基-2 ’ -噁唑基)苯(POPOP)中的一種或幾種。
[0018]進(jìn)一步的，在步驟(3)中，聚合物微球固體粉末與輻射發(fā)光單體在水中充分?jǐn)嚢?4h0
[0019]進(jìn)一步的，在步驟(3)中，水溶性聚合單體為丙烯酰胺(AAM)和/或丙烯酸(AAC)。
[0020]進(jìn)一步的，在步驟(3)中，第三溶液中聚合物微球固體粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% -90%，第三溶液中輻射發(fā)光單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%_1.5%。
[0021]進(jìn)一步的，在步驟(3)中，第四溶液中水溶性聚合單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% -20 %。
[0022]進(jìn)一步的，在步驟(I)和步驟(4)中，γ射線(xiàn)源為鈷源。
[0023]進(jìn)一步的，在步驟(2)和步驟(4)中，輻照劑量率為2kGy/h，輻照交聯(lián)時(shí)間為15h。
[0024]進(jìn)一步的，用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠用于制備三維劑量驗(yàn)證的組織等效性輻射發(fā)光水凝膠劑量計(jì)。
[0025]借由上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]本發(fā)明的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，采用兩步法，不僅合成方法快速簡(jiǎn)單，且成本低廉、產(chǎn)量大、無(wú)其他副產(chǎn)物;采用輻照交聯(lián)法，不用摻雜其他試劑，使獲得的凝膠更加純凈，且可以大批量制造；制備的凝膠具有良好的發(fā)光效率，保持透光性，機(jī)械強(qiáng)度高，且具有很好的組織等效性，便于本發(fā)明中的凝膠劑量計(jì)在臨床放療過(guò)程中的劑量驗(yàn)證。
[0027]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明3D劑量驗(yàn)證的凝膠均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)截面SEM圖；
[0029]圖2是本發(fā)明3D劑量驗(yàn)證的凝膠截面局部放大SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0031]實(shí)施例1
[0032]取5ml的苯乙烯與95ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚苯乙烯微球溶液，1000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚苯乙烯微球粉末。將0.0lg的聚苯乙烯微球與0.0lg的PPO粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與50ml溶解了 5g丙烯酰胺的水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾螅腿?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥48h后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。圖1為3D劑量驗(yàn)證的凝膠均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)截面SEM圖，可以看出，該凝膠具有均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔的大小均一，形貌完整。
[0033]圖2為本發(fā)明3D劑量驗(yàn)證的凝膠截面局部放大SEM圖，從圖中可以看出凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表面凸起的結(jié)構(gòu)，為凝膠劑量計(jì)的發(fā)光部分。
[0034]實(shí)施例2
[0035]取5ml的苯乙烯與95ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚苯乙烯微球溶液，1000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚苯乙烯微球粉末。將1g的聚苯乙烯微球與1g的PPO粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與50ml溶解了20g的丙烯酰胺水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0036]實(shí)施例3
[0037]取5ml的苯乙稀與95ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾螅腿?kGy/h的鈷源中福照交聯(lián)15h，得到聚苯乙烯微球溶液，1000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚苯乙烯微球粉末。將0.0lg的聚苯乙烯微球與0.0lg的POPO粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與30ml溶解了 20g的丙烯酸水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0038]實(shí)施例4
[0039]取90ml的α-甲基苯丙烯與1ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚苯乙烯微球溶液，100000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚α-甲基苯丙烯微球粉末。將1g的聚α-甲基苯丙烯微球與1g的PPO粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與30ml溶解了 30g的丙烯酸水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾螅腿?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0040]實(shí)施例5
[0041]取90ml的α-甲基苯丙烯與1ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾螅腿?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚苯乙烯微球溶液，1000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚α-甲基苯丙烯微球粉末。將0.0lg的聚α-甲基苯丙烯微球與0.0lg的PPO粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與50ml溶解了 20g的丙烯酰胺水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾螅腿?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0042]實(shí)施例6
[0043]取5ml的苯乙烯和5ml的α-甲基苯丙烯與90ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚苯乙烯-聚α-甲基苯丙烯微球溶液，100000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚苯乙烯和聚α-甲基苯丙烯微球粉末。將0.0lg的聚苯乙烯和0.0lg聚α-甲基苯丙烯微球與0.0lg的POPOP粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與45ml溶解了5g的丙烯酰胺與5g的丙烯酸水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0044]實(shí)施例7
[0045]取90ml的4-苯基-1-丁烯與1ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚4-苯基-1-丁烯微球溶液，1000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚4-苯基-1-丁烯微球粉末。將1g的聚4-苯基-1-丁烯微球與1g的POPOP粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與45ml溶解了 5g的丙烯酸水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0046]實(shí)施例8
[0047]取90ml的4-苯基-1-丁烯與95ml的去離子水混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，得到聚4-苯基-1-丁烯微球溶液，100000轉(zhuǎn)/分離心，冷凍干燥后得到聚4-苯基-1-丁烯微球粉末。將0.0lg的聚4-苯基-1-丁烯微球、0.0lg的PPO和0.0lg的POPOP粉末在50ml的去離子水充分?jǐn)嚢?4h后，再與45ml溶解了 5g的丙烯酸與5g的丙烯酰胺水溶液混合，通入氮?dú)獬鹾?，送?kGy/h的鈷源中輻照交聯(lián)15h，冷凍干燥后得到用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。
[0048]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將油溶性聚合單體與水混合，得到第一溶液； (2)將步驟(I)中的所述第一溶液除氧，然后放入γ射線(xiàn)源中輻照交聯(lián)，得到含有聚合物的第二溶液，離心，冷凍干燥，得到聚合物微球固體粉末； (3)將步驟(2)得到的所述聚合物微球固體粉末與輻射發(fā)光單體在水中混合，得到第三溶液，將水溶性聚合單體溶于水中，得到第四溶液； (4)將步驟(3)中的所述第三溶液和第四溶液混合，除氧，然后放入γ射線(xiàn)源中輻照交聯(lián)，得到所述用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(I)中，所述油溶性聚合單體為苯乙烯、4-苯基-1-丁烯、稀丙苯、α-甲基苯丙烯、對(duì)甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸丙酯中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(I)中，所述第一溶液中油溶性聚合單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-90%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(2)中，所述第二溶液中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 % -90 %。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，所述輻射發(fā)光單體為2，5-二苯基惡唑、2-苯基-5-(4 ’ -聯(lián)苯基)I，3，4-嗯二唑和I，4-雙(5’_苯基-2’-噁唑基)苯中的一種或幾種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，所述水溶性聚合單體為丙烯酰胺和/或丙烯酸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，所述第三溶液中聚合物微球固體粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-90%，所述第三溶液中輻射發(fā)光單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%-1.5%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(3)中，所述第四溶液中水溶性聚合單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%-20%。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠的制備方法，其特征在于:在步驟(I)和步驟(4)中，所述γ射線(xiàn)源為鈷源。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠，其特征在于:所述用于放射治療三維劑量驗(yàn)證的凝膠在制備三維劑量驗(yàn)證的組織等效性輻射發(fā)光水凝膠劑量計(jì)中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08J3/28GK106008769SQ201610423188
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】劉漢洲, 樊文慧, 文萬(wàn)信, 閆思齊
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)張家港工業(yè)技術(shù)研究院