专利名称：液体石蜡作为光透明增强剂的新用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及光透明技术，特别涉及到液体石蜡作为光透明增强剂提高光学检测方法在生物组织中的探测深度的新用途。
背景技术：
光学检测方法，如光谱测量、偏振成像、共聚焦成像、荧光测量和光学相干层析术等方法，相对于X射线计算层析(X-CT)、核磁共振(MRI)和超声等医学检测技术，在安全、成本以及光与生物组织相互作用所表现出的光学特性在灵敏度和分辨率等方面有独特的优势。但是，由于生物组织复杂的形态学结构和内部组分的折射率变化使得生物组织对输入光表现出强的多次散射，尤其在可见和近红外治疗和诊断的光学窗口。多次散射衰减了到达内部组织的有效光强度，降低了探测深度和图像对比度，因此限制了光学检测方法的临床应用。而光透明技术被认为可以有效减小多次散射，改善生物组织的光学诊断效果。光透明技术安全、无损、简单且廉价，对生物组织内部信号探测、结构和功能成像具有十分重要的意义。其中，选择合适的高渗和生物兼容的试剂成为其中的研究热点，通过把合适的试剂在组织表面局部涂敷或直接注射入组织内部可以减小细胞内部和细胞间的折射率不匹配。光透明剂的选择多基于经验，主要考虑试剂的物理特性，包括分子量、渗透压以及折射率等。国内外报道的可作为光透明剂的化学试剂有甘油、甘油-水溶液、聚乙二醇、葡萄糖、丙二醇、聚丙二醇、甘露醇、1，3-丁二醇和1，4-丁二醇等。这些光透明剂的共同特点是生物可适性，可作为食品添加剂或护肤品成分，对生物组织无损无害；具有较高的折射率，它们的折射率在1. 38-1. 55之间；有一定的渗透压和粘性；多是水溶性试剂。但是单纯使用这些水溶性试剂可能会造成组织脱水，改变生物组织的结构。另外，生物组织表面的保护层通常会阻碍光透明剂的扩散。以皮肤组织为例，表皮的角质层作为皮肤的保护层，是一种致密介质，它的屏障作用阻碍了透明剂的扩散，使这些试剂很难穿过完整人类皮肤。实践中常采用剥除术、微晶磨皮术、激光切除皮肤表面等方法去除皮肤角质层，或超声光热波及针注射等物理方法将光透明剂直接送入真皮层。液体石蜡是一种高度提纯的矿物油，属于脂溶性试剂，它被广泛用于化妆品或皮肤药膏基质，用于保持皮肤的水分。此外，液体石蜡还有许多其它的临床应用可被用于治疗便秘或大便失禁；可作为眼药膏的基质，缓解干眼症和刺激等。作为皮肤科药物和保湿剂，液体石蜡可以使角质层紧密，提高皮肤表面的光滑度。目前还没有关于液体石蜡作为光透明增强剂的相关专利或文献报道。

发明内容
本发明的目的是解决现有光透明剂会造成组织脱水、改变生物组织结构以及难于穿过生物组织表层等问题，提供一种液体石蜡作为光透明增强剂的新用途。
本发明利用液体石蜡是一种脂溶性试剂的特点，把它与水溶性光透明剂以一定比例混合，涂敷在被探测生物组织表面，可以提高光学检测方法对生物组织的探测深度。为此，本发明提供了一种液体石蜡作为光透明增强剂的新用途，用于增强光透明剂的透光性能，提高光的穿透深度。所述液体石蜡的新用途具体是，将液体石蜡与水溶性光透明剂混合，涂敷在被探测生物组织表面，用于增强光的穿透深度，提高光学检测方法对生物组织的探测深度。所述的水溶性透明剂是甘油、甘露醇、葡萄糖、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、 1，3- 丁二醇、1，4" 丁二醇以及它们的混合物。所述的液体石蜡与水溶性光透明剂的体积比的范围在1:9到7:3之间。所述的光学检测方法指与反射、散射或透射相关的光学成像方法或光谱检测方法。所述的生物组织包括活体组织和离体组织。本发明的优点在于液体石蜡已被广泛地应用于各种化妆品和药物中，对人体无毒无害；所配制的以一定比例混合的液体石蜡与水溶性光透明剂的混合溶液涂敷在生物组织上时可提高光透明剂的穿透速度，降低组织形变，可在长时间内保持好的光透明效果； 同时由于它合适的折射率可进一步提高内部组织的折射率匹配效果，显著提高光的穿透能力。


图1为光学相干层析术测试系统示意图2为涂敷不同浓度液体石蜡的甘油溶液的光透明效果图； 图3为涂敷不同浓度液体石蜡的甘油溶液后组织厚度随时间推移的变化情况； 图4为涂敷40%液体石蜡的甘油溶液的大鼠皮肤的光学相干层析图像；其中，(a)是未涂敷试剂的大鼠皮肤的光学相干层析图像，(b)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液10分钟时的大鼠皮肤的光学相干层析图像，(c)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液20分钟时的大鼠皮肤的光学相干层析图像，(d)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液30分钟时的大鼠皮肤的光学相干层析图像，(e)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液40分钟时的大鼠皮肤的光学相干层析图像；
图5为涂液体石蜡与甘露醇的大鼠皮肤的光学相干层析图像；(a)是未涂敷试剂的大鼠皮肤的光学相干层析图像，(b)是涂液体石蜡与甘露醇的体积比为5:1的混合试剂的光学相干层析图像；
图6为涂液体石蜡与甘油混合溶液的人体皮肤的光学相干层析图像；(a)是未涂敷试剂的人体皮肤的光学相干层析图像，(b)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液5分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像，(c)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液10分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像，(d)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液15分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像，(e)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液20分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像， (f )是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液25分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像，(g)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液30分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像，(h)是涂敷40%液体石蜡的甘油溶液35分钟时的人体皮肤的光学相干层析图像。
具体实施例方式一、本发明提供的液体石蜡作为光透明增强剂新用途的原理分析
本发明的原理是生物组织内部折射率的不均勻导致进入组织内部的探测光发生多重散射，导致了透射和背向散射或反射的有效光功率的下降，从而限制了光的探测深度。一般认为，生物组织中局部折射率的变化是由连续的组织纤维、细胞器、细胞核、 黑色素颗粒等所谓的散射粒子引起的。细胞核和细胞器的折射率约为1. 39^1. 42 ；胶原纤维和弹性纤维的折射率在1. 47左右；而通常被认为是基底物质的细胞间液和细胞质的折射率在1. 36附近。散射粒子与基底物质存在较大的折射率差，因此引起了光的剧烈散射。通常采用的光透明剂的折射率在1. 38-1. 55之间，当它们进入生物组织内部时， 由于渗透压差，使得水从组织间隙或细胞外和细胞内的间隙中流出，引起局部脱水，导致基底物质排列更加紧密，使基底物质的折射率增加，提高了散射粒子和基底物质间的折射率的匹配度。同时，光透明剂替代了组织间隙或细胞间的水，能够更好地和具有较高折射率的胶原纤维和弹性纤维相匹配，这样进一步降低了光的散射。因此，光透明剂可有效地减小组织内部的折射率梯度实现折射率匹配，降低光散射。作为生物组织的保护层，生物组织的表层往往是一种致密介质，外部分子很难渗入，尤其是亲水性的试剂，它们穿过表层的速度很慢，无法取得好的透明效果。亲脂性试剂具有膜穿透能力，可被用于药物传输的载体。因此，如果把亲水性和亲脂性试剂以一定比例混合，将有效提高光透明技术的透明效果，同时提高经皮穿透速度。液体石蜡，作为一种亲脂性试剂，它的折射率在1. 47左右，从折射率来说可以满足光的折射率匹配对光透明剂的要求，当把它与水溶性试剂混合时，可以起到协同的透明作用，提高水溶性试剂在组织深层的经皮渗透效果，同时液体石蜡具有保湿的功能，可以减小水分蒸发，补偿水溶性试剂在经皮穿透时引起的组织失水，减小组织形变。以皮肤组织为例，当把这种混合试剂涂敷在皮肤表面时，在液体石蜡的协同作用下，使得水溶性试剂可以快速穿过角质层，在组织内部逐渐渗透提高光的透明效果，同时在液体石蜡的保湿功能的作用下，水分损失和水分保持趋近于平衡状态。因此，这种混合试剂可以在较长时间内保持最佳的光透明效果。总之，利用液体石蜡亲脂性的膜穿透能力和亲水性试剂在生物组织内部的透明效果的共同作用，可以获得最佳的光透明效果。二、液体石蜡作为光透明增强剂的效果实验
光学相干层析术利用宽带光波场的低相干性来探测被测组织内部不同深度处或表面的散射光信号，从而获得其二维或三维图像信息或光谱信息。本发明采用该方法探测生物组织的内部信息，来检验液体石蜡与水溶性试剂混合后的增透效果。采用的基于迈克尔逊干涉原理的光学相干层析术测试系统的结构示意如图1所示。图1中，1-宽带光源；2-聚焦镜；3-样品；4-平移台，用于样品的二维移动，获得二维图像；5-半透半反镜；6-聚焦镜；7-反射镜；8-光探测器。光学相干层析术中所使用的宽带光源的中心波长可在600 nm 1800 nm范围。获得以下实施例的结果所用光学相干层析系统的宽带光源1的中心波长均为1550 nm。获得以下实施例结果的图像增强剂每次涂敷的用量在30 60微升。本发明实施例均以与人体皮肤模型最相近的大鼠皮肤作为探测样品，完成所有的离体实验，测试随时间推移光透明效果和组织厚度的变化；并用人体皮肤完成活体实验，测试对活体组织的光透明效果。大鼠表皮的毛发已被去除，并放置于0. 9%的 NaCl溶液中保存。每次取8 mm*10 mm大小的大鼠鼠皮用于实验。评价方法本发明采用区域强度比(RIR)来定量计算试剂涂敷前后内部组织信号的提高情况。MR被定义为内部组织和表面的信号强度比，可以被表示为下式
权利要求
1.一种液体石蜡作为光透明增强剂的新用途，用于增强光透明剂的透光性能，提高光的穿透深度。
2.根据权利要求1所述的新用途，其特征在于，将液体石蜡与水溶性光透明剂混合，涂敷在被探测生物组织表面，用于增强光的穿透深度，提高光学检测方法对生物组织的探测深度。
3.根据权利要求2所述的新用途，其特征在于所述的水溶性透明剂是甘油、甘露醇、葡萄糖、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇以及它们的混合物。
4.根据权利要求2所述的新用途，其特征在于所述的液体石蜡与水溶性光透明剂的体积比的范围在1:9到7:3之间。
5.根据权利要求2所述的新用途，其特征在于所述的光学检测方法指与反射、散射或透射相关的光学成像方法或光谱检测方法。
6.根据权利要求2所述的新用途，其特征在于所述的生物组织包括活体组织和离体组织ο
全文摘要
液体石蜡作为光透明增强剂的新用途。采用液体石蜡作为光透明增强剂与水溶性光透明剂混合，涂敷在被探测样品表面，利用液体石蜡的保湿与水溶性光透明剂对生物组织高渗透及脱水之间的协同作用，可以平滑生物组织内部的折射率分布，降低生物组织结构的变形，减小生物组织对光的散射，提高光学检测方法在生物组织中的探测深度及内部透射、散射或反射光信号的强度，获得组织内部的更多信息。该发明将推动光学检测方法在生物医学领域、临床与非临床研究中的应用。
文档编号A61K49/00GK102284066SQ201110117478
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月9日 优先权日2011年5月9日
发明者倪海洋, 张舒, 李燕, 梁艳梅, 王静怡 申请人:南开大学