冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用

摘要

本发明公开了冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用，所述冰片制剂是用下述方法制成：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为30mg/mL-100mg/mL。本发明具有如下有益效果：1.冰片制剂具有与其他高渗制剂相同甚至优越的光学清透效果。在组织样品透射光谱测量中，随着冰片制剂作用于样品时间的增加，光穿透样品的能量逐渐增加。2.组织光学特性参数得到明显改善。组织样品在冰片制剂作用下，散射系数减小，改变了组织强散射特性，有利于组织内部深层信息的获取。3.原料来源丰富，成本低廉；天然冰片对组织样品无毒副作用。

权利要求

1.冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用，其特征是所述冰片制剂是用下述方法制成：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为30mg/mL-100mg/mL。

说明书

冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用

技术领域

[0001] 本发明涉及冰片制剂的用途，尤其涉及冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用。

背景技术

[0002] 目前，生物医学工程领域关于光学技术研究的热点之一集中在人体血糖无创伤检测以及应用光学相干层析技术(OCT)的组织光学成像等，目的在于实现对活体组织无辐射、无损伤检测以及组织内部深层信息的获取。由于生物组织高散射和强吸收的复杂特性造成光束非直线传播，并在生物组织内部的穿透深度非常有限，使得难以确定光路和获得组织内部深层的信息，从而限制了无创光学技术在生物医学领域趋向实用化。

[0003] 近年提出的组织光学清透(tissue optical clearing)技术，通过引入生物兼容高渗制剂，改变生物组织的光学特性，对生物组织进行一定程度的清透，从而达到降低其散射效应，提高生物组织的透明度，增加光在组织中的穿透深度的效果。国内外研究者先后对多种高渗制剂，如二甲基亚砜(DMSO)、甘油、丙二醇等进行研究，实施了将它们应用于各种生物组织，如皮肤、血液及猪的胃肠组织等的尝试，结果表明这些高渗制剂不同程度的增强了组织对光的通透性，实验证实了在高渗制剂的作用下组织可变得更透明。同时也有研究发现，这些化学制剂如DMSO对人体存在毒副作用，它能诱发心搏徐缓、呼吸困难以及血压变化，还存在着改变细胞膜化学结构的可能。又如甘油，具有吸湿性，对皮肤具有一定的刺激作用。而丙二醇对于皮肤存在潜在可能的刺激性及致敏性。这些问题引起了研究者的关注，试图选择高效的、无毒的新型高渗制剂并将其应用于组织光学清透技术。迄今为止，尚未见到将冰片制剂应用于该技术的报道。

[0004] 冰片是一种天然的、无毒性中药，其性辛、苦，微寒；归心、脾、肺经。具有芳香开窍，止痛消炎的功效。冰片本身可作为透皮剂，又是一种很好的促渗剂。

发明内容

[0005] 本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用。

[0006] 本发明的技术方案概述如下：

[0007] 冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用，其特征是所述冰片制剂是用下述方法制成：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为30mg/mL-100mg/mL。

[0008] 本发明与现有技术相比较，具有如下有益效果：

[0009] 1.冰片制剂具有与其他高渗制剂相同甚至优越的光学清透效果。例如，在组织样品透射光谱测量中，随着冰片制剂作用于样品时间的增加，光穿透样品的能量逐渐增加。

[0010] 2.组织光学特性参数得到明显改善。例如，组织样品在冰片制剂作用下，散射系数减小，改变了组织强散射特性，有利于组织内部深层信息的获取。

[0011] 3.原料来源丰富，成本低廉；天然冰片对组织样品无毒副作用，对于在体测量具有良好的应用前景。

附图说明

[0012] 图1为不同浓度冰片制剂的吸光度；

[0013] 图2为组织样品经30mg/mL冰片制剂作用不同时间后透射光谱图；

[0014] 图3为组织样品经50mg/mL冰片制剂作用不同时间后透射光谱图；

[0015] 图4为组织样品经80mg/mL冰片制剂作用不同时间后透射光谱图；

[0016] 图5为组织样品经100mg/mL冰片制剂作用不同时间后透射光谱图。

具体实施方式

[0017] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0018] 实施例1

[0019] 冰片制剂的制备：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为30mg/mL。

[0020] 实施例2

[0021] 冰片制剂的制备：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为50mg/mL。

[0022] 实施例3

[0023] 冰片制剂的制备：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为80mg/mL。

[0024] 实施例4

[0025] 冰片制剂的制备：称取冰片，加入适量无水乙醇，振荡使其全部溶解；再加入无水乙醇，使冰片的无水乙醇溶液的浓度为100mg/mL。

[0026] 实验例1

[0027] 冰片制剂在近红外区域可作为组织光学清透剂的可行性验证：配制冰片制剂母液，使其浓度为100mg/mL；将配制好的冰片制剂母液按冰片含量呈梯度变化进行稀释，浓度为：10-90mg/mL，梯度间隔为10mg/mL。运用傅里叶变换近红外光谱(Fourier TransformationInfrared spectrophotometer，FTIR)测量法，测量样品的近红外光谱，得到样品吸光度值。见图1。

[0028] 傅里叶变换近红外光谱测量方法为：

[0029] 红外光谱仪测量波段6000～10000cm-1(1000～1670nm)；石英样品池为1mm，测量无水乙醇透射光谱(Iback(λ))和测量10-90mg/mL，梯度间隔为10mg/mL的冰片制剂透射光谱(Isample(λ))；根据公式：

[0030]

[0031] 计算得到冰片在测量波段的吸光度值(图1)。可见，在1310nm附近，冰片无水乙醇溶液基本不吸收，其在组织光学清透技术中应用可行性得以验证。

[0032] 实验例2

[0033] 皮肤组织样品的制备：采用猪皮组织，用解剖刀小心将猪皮皮下组织和脂肪剔除，得到含有角质层的皮肤组织，使用生理盐水清洗猪皮组织表面的污垢，将猪皮用塑料袋密封好，以防止其自然脱水并保存于-80℃冷冻冰箱内备用。使用时，将冰冻的猪皮组织在4℃环境中解冻，并切割成25mm×25mm的正方形切片。在每一次测量前，允许将样品置于室温下30分钟，所有猪皮皮肤组织样品的平均厚度为1.14±0.08mm。

[0034] 实验例3

[0035] 冰片制剂应用于皮肤组织不同时刻后透射光谱测量。选取傅里叶红外光谱仪测量-1波段4000～10000cm (1000～2500nm)；将实验例2制备的皮肤组织样品夹在样品池中，测量得到其透射光谱；

[0036] 将30mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的透射光谱，再用30mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的透射光谱，按照相同的方法分别测量共30分钟，共40分钟，共60分钟的透射光谱(见图2)。

[0037] 将50mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的透射光谱，再用50mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的透射光谱，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的透射光谱(见图3)。

[0038] 将80mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的透射光谱，再用80mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的透射光谱，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的透射光谱(见图4)。

[0039] 将100mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的透射光谱，再用100mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的透射光谱，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的透射光谱(图5)。

[0040] 结论：随着冰片制剂作用于皮肤组织样品时间的增加，近红外光穿过样品的透射能量也随着增加，表明了光穿透皮肤组织样品的深度得到了增加。

[0041] 实验例4

[0042] 冰片制剂应用于皮肤组织不同时刻后光学参数的变化。采用双积分球测量技术，将实验例2制备的皮肤组织样品夹在样品池中，置于两个积分球之间；1310nm波长的准直光束入射到组织样品上，通过对样品的测量即可以同时获得准直光束经离体组织样品后的反射率和全透射率；采用逆倍增方法(IAD)计算得到皮肤组织样品的光学特性参数即吸收系数μa与散射系数μs。

[0043] 将30mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的反射率和全透射率，再用30mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的反射率和全透射率，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的反射率和全透射率；采用逆倍增方法(IAD)计算得到皮肤组织样品的光学特性参数即吸收系数μa与散射系数μs。

[0044] 将50mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的反射率和全透射率，再用50mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的反射率和全透射率，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的反射率和全透射率；采用逆倍增方法(IAD)计算得到皮肤组织样品的光学特性参数即吸收系数μa与散射系数μs。

[0045] 将80mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的反射率和全透射率，再用80mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的反射率和全透射率，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的反射率和全透射率；采用逆倍增方法(IAD)计算得到皮肤组织样品的光学特性参数即吸收系数μa与散射系数μs。

[0046] 将100mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面起计时，10分钟时，用滤纸吸干皮肤组织表面的冰片制剂，测量组织样品的反射率和全透射率，再用100mg/mL冰片制剂0.5ml滴于组织样品表面10分钟时(共20分钟)，用滤纸吸干，测量组织样品的反射率和全透射率，按照相同的方法分别测量共30，共40，共60分钟的反射率和全透射率；采用逆倍增方法(IAD)计算得到皮肤组织样品的光学特性参数即吸收系数μa与散射系数μs(表1)。

[0047] 结论：由表1得知，皮肤组织样品的散射系数在冰片制剂的作用下，随着时间的增加而呈现出减小的趋势，说明冰片制剂在降低生物组织的散射效应，改善其光学特性方面发挥了重要作用。

[0048] 表1 冰片制剂应用于皮肤组织不同时刻后光学参数的变化

[0049]

[0050] 实验例5

[0051] 为了验证冰片制剂在近红外区域作为组织光学清透剂的应用效果，通过计算得到1310nm处，不同冰片制剂作用于组织样品后不同时刻的透射增加百分比，有关数据见表2。
结果进一步证实，冰片制剂作用于组织样品前后，光穿透进入组织样品的能量明显的增加。

[0052] 表2 不同浓度冰片制剂作用于组织样品后不同时刻的透射增加百分比[0053]

[0054] 结论：

[0055] 现有的研究结果认为，光经过皮肤进入组织内部并获取其深层信息的能力受到了光穿透深度的限制，成为光学技术应用于生物医学领域的瓶颈。本发明首次采用冰片制剂制备组织光学清透剂，并将其应用于组织光学清透技术，通过研究冰片制剂作用于组织样品不同时刻后，组织样品的透射光谱以及光学特性参数尤其是散射系数均证实了冰片制剂具有较强的清透能力，即光穿透组织样品的光能量得到了显著增加；组织样品的光学特性参数，包括吸收系数和散射系数得到了不同程度的改变，其中，随着冰片制剂作用于组织样品时间的增加，其散射系数明显减小，组织内部的散射效应降低，从而增强了组织对光的透明度，光穿透皮肤深度增加。