【摘要】：人是一個溫度恒定的生命體,調(diào)節(jié)溫度是治療疾病的手段之一。例如,熱療是治療溫度過敏性鼻炎病人的有效手段;冷敷是對發(fā)燒病人實施物理降溫的常用方法;將熱療與化療相結(jié)合是治療癌癥的新途徑。相變材料是指在特定溫度下發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變同時伴隨著大量熱量吸收或釋放的物質(zhì)。發(fā)生相變時溫度恒定且潛熱值高這兩種特性使相變材料可應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,實現(xiàn)精確并可控的溫度調(diào)節(jié)。本論文致力于將相變材料推廣應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域,研制適用于溫度過敏性鼻炎患者的熱療、發(fā)燒兒童的冷敷降溫以及癌癥病人的熱療-化療藥物控釋體系的新型復(fù)合相變材料,并對其熱特性進行研究,為這些復(fù)合相變材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用提供依據(jù)。在第一項研究工作中,針對溫度敏感型過敏性鼻炎,以醫(yī)用石蠟為相變材料,將其與聚丙烯中空纖維復(fù)合,采用物理吸附法,制備石蠟/聚丙烯中空纖維復(fù)合相變儲能材料;將復(fù)合相變材料編織成塊狀物,測試其儲、放熱性能,并根據(jù)過敏性鼻炎的臨床治療要求和復(fù)合相變材料的熱物性確定所需復(fù)合相變材料的溫度和質(zhì)量;采用數(shù)值模擬對中空纖維復(fù)合相變材料的放熱性能進行系統(tǒng)研究,理論分析石蠟溫度、質(zhì)量分數(shù)和表面換熱的對流傳熱系數(shù)對其放熱性能的影響;最后,設(shè)計了復(fù)合相變材料基腔道式熱療口罩,并通過數(shù)值計算得到口罩的放熱性能。研究表明,相變溫度為44℃的RT44HC/聚丙烯中空纖維復(fù)合相變儲能材料相變潛熱高達199.7 J·g~(-1),50次冷-熱循環(huán)后相變焓幾乎保持不變,并且生物可降解、熱性能穩(wěn)定;放熱性能結(jié)果顯示,38 g復(fù)合相變材料塊狀物的中心溫度在風(fēng)速為0.05 m·s~(-1),環(huán)境溫度為20℃時可在相變溫度44℃左右保持900 s,說明該復(fù)合相變材料具有很好的儲熱能力;提出了有效能概念(某一確定溫度范圍內(nèi)的可使用熱量),通過FLUENT軟件中的熔化-凝固模型計算得到石蠟/中空纖維塊狀物的有效能主要由復(fù)合相變材料的質(zhì)量分數(shù)決定,石蠟/中空纖維塊狀物的放熱時長由質(zhì)量分數(shù)和熱導(dǎo)率共同決定,但質(zhì)量分數(shù)占主導(dǎo),復(fù)合相變材料的顯熱對放熱時長影響很小,該數(shù)值模型可以針對目標溫度和加熱時長不同的熱敷產(chǎn)品進行預(yù)測設(shè)計;腔道式相變材料基熱療口罩的數(shù)值計算表明38 g復(fù)合相變材料即可滿足持續(xù)40℃以上加熱20 min的治療要求,為該材料在過敏性鼻炎的臨床應(yīng)用上提供了理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)。在第二項研究工作中,針對小兒發(fā)燒,以醫(yī)用石蠟OP10E為相變材料,將其余氫化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS彈性體)復(fù)合,采用物理吸附和平板硫化熱壓法制備OP10E/SEBS彈性相變油凝膠;采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式測試其儲、放熱性能;設(shè)計了中空球型OP10E/SEBS相變油凝膠基降溫頭套,并根據(jù)人體熱平衡動態(tài)模型和OP10E/SEBS相變油凝膠的熱物性,采用數(shù)值計算探究兒童身高、體重、發(fā)燒溫度與所需相變油凝膠質(zhì)量和降溫頭套厚度的關(guān)系。研究表明,OP10E/SEBS相變油凝膠相變潛熱高達133.2 J·g~(-1),50次冷-熱循環(huán)后相變焓幾乎保持不變,并且生物可降解、熱性能穩(wěn)定;在37℃的恒溫加熱臺上,62.4 g厚度為1 cm的OP10E/SEBS相變油凝膠的冷量釋放的平臺期長達1800 s,說明OP10E/SEBS相變油凝膠具有很好的冷量管理能力;通過數(shù)值計算得到了兒童身高、體重和發(fā)燒溫度與相變油凝膠質(zhì)量和降溫頭套厚度的關(guān)系的數(shù)據(jù)庫,當三者協(xié)同最大時,降溫頭套的厚度僅為0.8 cm,證明了OP10E/SEBS相變油凝膠基降溫頭套的可行性,為實際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。在第三項研究工作中,針對癌癥治療,以肉豆蔻醇為相變材料,聚乙二醇為表面活性劑,DOX為抗癌藥物,三者按一定比例混合后與熱溶劑法制備得到的介孔Fe_3O_4納米粒子通過溶劑蒸發(fā)法復(fù)合,構(gòu)建Fe_3O_4@PCM/PEG/DOX藥物控釋體系;對介孔Fe_3O_4納米粒子和Fe_3O_4@PCM/PEG/DOX粒子進行成分、結(jié)構(gòu)和性能表征;測試Fe_3O_4@PCM/PEG/DOX藥物控釋體系在直接加熱(25℃、37℃和42℃)、近紅外光照射下或處于外部交變磁場時的藥物釋放性能。研究表明,PCM/PEG/DOX被裝載在介孔Fe_3O_4納米粒子孔隙內(nèi);對于直接加熱控制釋放,Fe_3O_4@PCM/PEG/DOX藥物控釋體系在25℃和37℃時在4 h內(nèi)釋放率幾乎為零,而當溫度升高至42℃時,藥物在1.5 h內(nèi)快速釋放且釋放率高達80%;對于光-熱控制釋放,DOX可在前2 h內(nèi)迅速釋放至70%,4h內(nèi)最終釋放率達80%;對于磁-熱控制釋放,在室溫下放置8天仍無DOX釋放,而一旦處于外部交變磁場后,藥物DOX迅速釋放,最終釋放率達到80%;對無PEG的藥物控釋系統(tǒng),42℃下最終藥物釋放率幾乎為零。該溫控、光-熱控制、磁-熱控制三合一的多重藥物控釋體系在癌癥治療領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34
【圖文】：

圖 1-1 鼻炎紅外熱療儀 1-1 Infrared thermal therapy instrument for rhinitis溫度低的物理因子（冷水、冰等）刺激皮膚或敷可使毛細血管收縮，減輕局部充血；可使神局部血流量，防止炎癥化膿擴散；也可通過熱降低體溫，因此，主要應(yīng)用于痙攣性疾病、軟療以及中暑、發(fā)燒的物理降溫。冷敷的方法有敷袋里裝入半袋或三分之一袋碎冰或冷水，然后等患處；另一種冷敷法是把毛巾或敷布在冷水

家長就急忙給孩子吃退燒藥消炎藥，而有的孩子體溫超過 39℃，為孩子可以靠自身抵抗力自愈[22-24]。因此，對于發(fā)燒治療方法的普及顯得尤為情況下，對于由風(fēng)寒感冒或其他因素引起的低燒癥狀，世界衛(wèi)生組織優(yōu)先推薦降溫進行治療[25] [26, 27]。具體方法為把患兒放置在環(huán)境陰涼的空氣流通處后用冷水袋敷于額頭、雙腋等部位。對于物理降溫的溫度，臨床研究表明，10~1效快速且對患者機體不會有所損害的合適溫度。但現(xiàn)存的冷敷方法，包括冷巾或者通過水分蒸發(fā)的方式吸熱的擦拭酒精法，均不能有效控制冷敷的溫度和影響患者的恢復(fù)，并且傳統(tǒng)冷敷法的操作方式也很繁瑣。目前市面上現(xiàn)存的物備主要有一次性降溫貼[28, 29]， 如圖 1-2 所示，以及用于開顱手術(shù)病人術(shù)后降。其中，一次性降溫貼主要成分為水凝膠，通過水分的蒸發(fā)帶走人體多余的冷敷的溫度和時長無法精準控制，且不環(huán)保，為即用即丟型；而冰帽一般用于的腦部術(shù)后降溫，低于小兒發(fā)燒冷敷的溫度范圍，冷敷溫度過低。因此，有必型可精確控溫的冷敷材料用于發(fā)燒退熱等醫(yī)療領(lǐng)域。

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【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 呂s汨

本文編號：2754051