等离子在制备改善或治疗脑梗死和脑水肿的药物中的用途的制作方法

1.本发明涉及等离子在制备改善或治疗脑梗死和脑水肿的药物中的用途，属于医药技术领域。


背景技术：

2.卒中是由于脑部血液循环障碍,导致以局部神经功能缺失为主要特征的一组疾病，目前是全世界成年人第一致死和致残的原因，而缺血性脑卒中是脑卒中最主要的类型，占所有脑卒中的70％
‑
80％，主要病因是脑血管病变导致的脑部供血不足而引起的脑组织缺血损伤和神经细胞的死亡。在我国，随着人口老龄化趋势加速及人们生活方式的改变，缺血性卒中的发病率和死亡率呈逐年上升的趋势，给社会和家庭带来了沉重的负担。因此，对缺血性脑卒中相关类疾病的预防、治疗及保健手段的开发已逐渐成为了该领域的一个热点。
3.在缺血性卒中发病时，第一时间进行组织型纤溶酶原激活剂(recombinant tissue plasminogen activator,rtpa)溶栓治疗，使堵塞的血管再通恢复脑血流供应是治疗的第一选择。脑缺血损伤每延长1分钟，就会有多达数百万的脑细胞发生不可逆的死亡，从而对患者预后产生不可预知的影响。随着医疗技术的发展，缺血性脑卒中治疗“时间窗”可以延长到3
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4.5小时，个别情况下甚至可以延长到6小时。但是由于神经细胞死亡的不可逆性，许多病人虽然进行了溶栓治疗，但是效果依然不好，往往伴有严重的“后遗症”，如失语，偏瘫等，严重影响了患者及家人的生活质量，引起一系列的家庭社会问题。因此，在缺血性脑卒中发作时，能够采取一定的措施延缓脑缺血的核心区向周边正常脑组织的“侵蚀”，为溶栓治疗争取时间，对改善最终治疗效果意义重大。
4.近年来，低温等离子体技术在生物医学领域的应用成为一个新兴的研究热点，并因此发展成了一门新的学科—等离子体医学。利用等离子体产生的活性粒子(如o2‑
、no
‑
及n3‑
等)、带电粒子和紫外光线等等与气体、液体及组织等处理物的相互作用，等离子体被广泛应用于灭菌、皮肤病治疗、肿瘤治疗、口腔医学及伤口愈合等方面。已经获得授权的中国发明专利(zl201511009739.x)公开了一种神经细胞保护方法，该方法公开了等离子体在体外对神经细胞损伤的保护作用，需要注意的是，该专利在体外发现了等离子体预处理对h2o2氧化应激损伤的sh
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sy5y神经细胞的保护作用。而本发明通过精确控制等离子体产生及处理的参数，优化等离子体鼻腔吸入的间隔和处理条件，使得作用于人体的等离子体始终处于生理浓度下，基于等离子体的生理学特性，通过在缺血性脑卒中发病后给予干预，从而延缓脑缺血损伤的进展进程，从而改善最终的治疗效果。
5.然而，过去针对等离子体治疗仪器的开发往往局限于灭菌、肿瘤处理及皮肤病治疗等方面，这需要大量的等离子体产生的活性物质，当这种剂量的等离子体被人体直接吸入后，必然产生不适感，甚至会由于缺氧加重病情进展。如何通过控制等离子体的剂量，开发出操控简单方便，安全性高的用于神经系统疾病治疗的等离子体装置，是一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供间歇性等离子体吸入在改善脑梗死和脑水肿中的新用途。
7.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
8.等离子在制备改善或治疗脑梗死和脑水肿的药物中的用途。
9.所述的等离子体为低温等离子体、大气压等离子体、氦气放电等离子体中的一种或几种。
10.所述等离子体为间歇式等离子体。
11.所述间歇式等离子体是指制备若干个独立的等离子体释放单元，或者将连续产生等离子体以间歇式的方式给予干预，每一次等离子体间歇式的干预视为一个独立的干预单元，一次完整的过程需要使用12
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20次的干预单元。
12.所述的等离子体的反应气体为超纯氦气，纯度99.999％；放电驱动电压5.6千伏，频率5000赫兹的正弦交流电。每一个干预单元包括5
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20秒的等离子体释放时间和5
‑
20秒的间歇时间。
13.所述每个等离子体干预单元之间具有1
‑
30秒的时间间隔，优选5
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20秒。
14.本发明实施例用于缺血性脑卒中治疗的等离子体由等离子体放电装置产生，无需低气压环境，可直接在大气压条件下产生等离子体。可用于改善缺血性脑卒中治疗效果。鼻腔吸入等离子体后，等离子体中的活性粒子可以通过循环系统或者鼻腔后血脑屏障到达到卒中脑损伤区域周边的“半暗带”，从而延缓脑损伤的进展，改善治疗效果。本发明提供了一种产生等离子体放电装置，它具有以下优点：
15.1、等离子体发生器制作简单，易于拆卸和更换电极，便携可移动。
16.2、所产生的等离子体束流宏观温度接近常温，对正常细胞或生物组织几乎没有损害。
17.3、等离子体中包含能够对神经系统产生有益影响的活性物质，以鼻腔吸入大气压等离子体的方式来进行干预，为神经系统疾病治疗提供了新的思路和手段。
18.除了上述等离子体放电装置之外，还可以使用其他具有产生和/或贮存等离子体放电装置。
19.需要特别说明的是，本发明首次发现并证明了等离子体作为脑缺血、脑梗死药物的用途。等离子体中含有大量的活性氧和活性氮的成分，本发明利用通过间歇性的等离子体吸入方式，既保证了等离子体的作用，又控制了等离子体的量，不会导致大量的等离子体产生的氧化/硝化应激和损伤，从而利用了等离子体的生理学特性，证实了其在脑梗塞和脑水肿的治疗作用。
20.在前期动物实验中，对动物给与连续等离子体吸入，但是动物会很快窒息死亡。本发明创造性的发现，间歇性的给药方式避免了动物产生窒息，而且意想不到的具有确切的治疗效果。
21.动物脑卒中疾病模型实验中，通过5秒等离子体吸入，间隔5秒的方式，有很好的效果，本专利优选间歇式的吸入方式干预的。
22.以动物实验推测对于人的给药剂量，建议的参考区间为：吸入20秒，间隔10秒。持续5分钟。具体需要根据病人的情况进行优化，即保证最大量的吸入，又不使病人产生不适。
23.此外，在本发明一些实施例中，设置了时间控制模块来同步控制等离子体发生器
的供电和供气，通过调节时间模式可以定时间歇性地产生等离子体，使患者交替吸入等离子体和空气，防止长时间不间断吸入等离子体引发的不适感。
24.进一步，在本发明一些实施例中，可通过电源参数(如电压、电压的频率)和气体流量的调节来控制等离子体强度和活性物质浓度，可以根据神经系统疾病程度选择不同的干预强度，实现定制化治疗，增强了装置的应用灵活性。
25.本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现并获得。
26.本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明的限定。
28.图1为本发明实施例1所提供的一种间歇式等离子放电装置的整体结构图。
29.图2为本发明实施例1中气/电路控制器的结构示意图。
30.图3为本发明实施例1中气/电路控制器的气体控制模块结构示意图。
31.图4为本发明实施例1中等离子体发生器的结构示意图。
32.图5为本发明实施例1中气/电路控制器的控制面板结构示意图。
33.图6为本发明实施例1中等离子体发生器的绝缘固定套筒剖面示意图。
34.图7为根据本发明实施例1制作的等离子体放电模型机，以及将该装置应用于缺血性脑卒中疾病模型大鼠的示意性操作和实际操作图像示例。
35.图8本发明实施例3中各个时间点对大鼠的磁共振表观扩散系数(adc)成像结果，以检测大鼠的脑梗死体积。
36.图9为对图8中的大鼠梗死体积进行的统计学分析，表明等离子体干预后能的减少梗死体积。
37.图10为48小时后各组大鼠的磁共振t2序列成像结果，以检测大鼠脑水肿体积。
38.图11为对图10中大鼠脑水肿体积的统计学分析结果，表明等离子体干预后能够减少脑水肿体积。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
40.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
41.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并
不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
42.实施例1间歇式等离子体放电装置
43.如图1所示为本发明一实施例提供的一种用于神经系统疾病治疗的等离子体装置，该装置包括：气瓶1、气/电路控制器2和等离子体发生器3，图1中的示例的气瓶1为高纯气体罐，高纯气体罐中储存的可以是氦气或者氩气。气瓶1通过第一气管41与气/电路控制器2连接，气/电路控制器2通过第二气管42、高压线43和地线44与等离子体发生器3连接。在本发明实施例中，术语“高压线”是指相对于地线输出相对较高的电压的线路，而非用于限定高压线上施加的电压为10kv以上的电压。在本发明实施例中，在高压线上施加的电压的值通常在0
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10kv范围内。
44.如图2所示，气/电路控制器2包括供电控制模块21、气体控制模块22和电气参数模块23，此外还可包括控制面板(图2中未示出)。供电控制模块21可包括调控电源211和时间控制模块212，其中，调控电源211经由高压线43和地线44与等离子体发生器3连接，以向等离子体发生器3提供要施加在其金属电极之间的电压，以便利用金属电极的放电和气体控制模块输入到等离子体发生器3中的气体来产生等离子体射流。调控电源211输出的电压可以是恒压，也可以是脉冲电压，调控电源211可设有电压挡位调节器和频率挡位调节器，电压挡位调节器用于接高压线43上的电压值，频率挡位调节器用于调整输出电压的频率，通过调节施加在等离子体发生器上的电压和频率可以控制等离子体发生器3的金属电极间的放电强度和等离子体射流长度(金属电极的放电时长)。时间控制模块212可包括控制主板和逻辑电路，用于在控制主板的控制下经由逻辑电路向气体控制模块22和等离子体发生器3提供同步控制信号，也即时间控制模块212的输出端既与气体控制模块22连接，又与等离子体发生器3连接，用于控制等离子体发生器3的供电供气、断电断气同步。在本发明实施例中，等离子体发生器3可以以设定的时间模式进行工作，该时间模式(或称放电模式)可包括间歇模式和持续模式，间歇模式用于间歇性地向等离子体发生器提供高压，而持续模式用于持续向等离子体发生器提供高压。在发明实施例中，可利用控制面板来设置或调节时间模式、电压、频率、气体流量和总的放电时间等参数，通过调节金属电极间施加的电压和频率以及气体控制模块输出的气体流量可以控制金属电极的放电强度，通过调节时间模式和放电时长可以控制等离子体发生器3定时进行间歇式或持续式放电。
45.如图3所示，气体控制模块22包括气体流量计221、控制芯片222和气动电磁阀223。具体地，如图3所示，气体控制模块22的气体流量计221一端通过第一气管41与气瓶1连接，另一端与气动电磁阀223的进气孔连接，用于调节气体流量，气动电磁阀223的出气孔通过第二气管42与等离子体发生器3的进气口36连接。控制芯片222的输入端连接时间控制模块212，输出端连接气动电磁阀223，通过识别时间控制模块212输出的同步控制信号来控制气动电磁阀223的出气孔开启或关闭。
46.如图4所示，等离子体发生器3可包括绝缘壳体31、第一金属电极32、第二金属电极33、绝缘介质管34、绝缘固定套筒35和进气口36。第一金属电极32、第二金属电极33、绝缘介质管34和绝缘固定套筒35可被封装于绝缘壳体31内。绝缘壳体31可被设计为手持式，从而使得整个等离子体发生器3小巧便携，可手持。在一实施例中，等离子体发生器的绝缘壳体31可设计为圆柱状，但本发明并不限于此，还可以是其他便于手持和/或便于其他部件封装于内的形状。气瓶1用于向等离子体发生器3供气，气/电路控制器2用于调节气体流量、电
压、电压信号频率等放电参数从而控制等离子体发生器3的放电强度，通过供电控制模块21和气体控制模块22定时同步控制供电和供气进而控制等离子体发生器3的放电时间。此外，电气参数模块23连接电控制模块21和气体控制模块22，通过电气参数模块23可监测等离子发生器3的放电参数，从而可以监测等离子发生器3的放电状态。
47.如图4所示，绝缘壳体31还设有与绝缘介质管34末端齐平的喷口，等离子体射流在等离子体发生器的第一金属电极32和第二金属电极33间产生，向绝缘介质管34末端传播并从绝缘壳体31喷口处喷出。
48.在本发明一实施例中，供电控制模块21经由电气参数模块23与穿出等离子体发生器3的绝缘壳体31的高压线43和地线44连接，高压线43、地线44分别与第一金属电极32、第二金属电极33连接，以在第一金属电极32和第二金属电极33之间产生用于产生等离子体的高压。第一金属电极32置于绝缘介质管34内部，第二金属电极33包覆在绝缘介质管34外壁，第一金属电极32和第二金属电极33分别通过高压线43和地线44穿出绝缘壳体31连接供电控制模块21和电气参数模块23。
49.本发明一些实施例中，电气参数模块23由一些关于电压、电压的输出频率、气体流量等的表计构成，用于基于各表计的数值监测等离子体的放电状态，帮助判断等离子体干预过程中等离子体各项参数是否出现异常或者是否达标，从而维护治疗的安全性和精确性。
50.具体地，如图5所示，气/电路控制器2通过控制面板24进行调控，控制面板24上设有电路总开关(总电源开关)241、电压调节旋钮242、频率调节旋钮243、气体流量调节旋钮244和时间控制主板245。时间控制主板245包括电子显示屏2451、“时”选择按钮2452、“分”选择按钮2453、“秒”选择按钮2454和时间模式选择按钮2455。电路总开关241用于控制整个电路的通断，电压调节旋钮242、频率调节旋钮243和气体流量调节旋钮244分别用于调节为等离子体发生器3提供的电压大小、电压频率和气体流量，电子显示屏2451用于显示所选时间，以指示总的放电时长；“时”选择按钮2452、“分”选择按钮2453和“秒”选择按钮2454用于选择时间的“时”、“分”和“秒”，时间模式选择按钮2455用于选择间歇模式或持续模式。
51.具体地，如图6所示，等离子体发生器3的绝缘固定套筒35内可设置有沿轴向设置的一组通孔，例如绝缘固定套筒35可包括第一通孔351和第二通孔352，第一通孔351和第二通孔352可以是同轴的，但孔径不同，第一通孔351孔径略大于第一金属电极32的直径，用于插入并固定第一金属电极32，第二通孔352孔径略大于绝缘介质管34的直径，用于插入并固定绝缘介质管34。此外，绝缘固定套筒35侧面沿垂直轴向还可设有第三通孔353，第三通孔353与进气口36粘接，用于向绝缘介质管34中通入气体。本发明一实施例中，进气口36可设计为宝塔形，以保证连接气管时密封性良好，但本发明并不限于此，而还可以是其他形状。
52.绝缘介质管34插入第二通孔352并固定后，第一金属电极32经由第一通孔351、第二通孔352插入到绝缘介质管34内部，第二金属电极33紧密粘接在距离第一金属电极32一段距离处的绝缘介质管34外壁，等离子体在第一金属电极32和第二金属电极33之间产生并从绝缘介质管34的末端喷出至绝缘壳体31的喷口外。在本发明一些实施例中，第一金属电极32和第二金属电极33可分别采用不锈钢针和铝箔环，绝缘介质管34可采用石英玻璃管，在第一金属电极32和第二金属电极33之间所采用的放电方式为针
‑
环介质阻挡放电。在此，第一金属电极32、第二金属电极33和绝缘介质管34的材料仅为示例，本发明并不限于此，第
一金属电极32、第二金属电极33还可以是其他金属电极材质，绝缘介质管34还可以是其他硬质绝缘介质。
53.本实施例的等离子体发生器3的使用步骤如下：通过气瓶1和气体控制模块22向等离子体发生器3通入气体，例如向等离子体发生器3的绝缘固定套筒35通入气体，通过气/电路控制器2的控制面板24打开电路总开关241，调节在第一金属电极32和第二金属电极33之间施加的电压、电压输出的频率和气体流量等，通过“时”选择按钮2451、“分”选择按钮2452和“秒”选择按钮2453设定等离子体发生时间，通过时间模式按钮2455设定时间模式为间歇模式，时间控制模块基于通过控制面板设置的时间和时间模式控制，使得等离子体发生器3绝缘壳体31的喷口处间歇性产生等离子体射流，将鼻腔对准等离子体射流即可对患者进行间歇性吸入干预。在时间控制模块212的控制下，等离子体发生器3被供电供气时，患者吸入等离子体射流，等离子体发生器3被断电断气时，患者吸入空气，如此反复(例如等离子体吸入5秒，停5秒，正常呼吸空气，如此反复重复2分钟)。干预过程中，电气参数模块23对等离子体放电状态进行实时监测。干预完毕后，供电控制模块21自动断电，等离子体束流停止产生。本发明中，所产生的等离子体束流宏观温度接近常温，对正常细胞或生物组织几乎没有损害。
54.本发明实施例的间歇式等离子体放电装置体积小，制作简单，易于拆卸和更换电极，便携可移动。
55.此外，本发明一些实施例中，大气压等离子体中包含能够对神经系统产生有益影响的活性物质，以鼻腔吸入大气压等离子体的方式来进行干预，为神经系统疾病的治疗提供了新的思路和手段。
56.进一步地，本发明一些实施例中，由于设置了时间控制模块来同步控制等离子体发生器的供电和供气，通过调节时间模式可以定时间歇性地产生等离子体，使患者交替吸入等离子体和空气，防止长时间不间断吸入等离子体引发的不适感。
57.进一步地，本发明一些实施例中，通过电源参数和气体流量的调节来控制等离子体强度和活性物质浓度，可以根据脑缺血程度选择不同的干预强度，实现定制化治疗，增强了装置的灵活性。
58.实施例2等离子体放电装置
59.采用针
‑
环介质阻挡放电结构，石英玻璃管做介质管，内径1mm，外径3mm，曲率半径约0.05mm的不锈钢针做高压电极，地电极由宽2mm的铝箔在石英管外缠绕而成，针尖到地电极的距离以及地电极到管口的距离是10mm；驱动电压5.6千伏，频率5000赫兹，超纯氦气(99.999％)放电。本实施例的装置也可以用于实施例3的实验。
60.实施例3间歇性等离子体吸入在改善脑梗死和脑水肿中的新用途
61.一、实验材料
62.1.等离子体放电装置：将实施例1制作的等离子体放电装置应用于大鼠脑缺血模型干预实验。
63.2.实验动物:成年雄性sd大鼠，体重200
‑
220g，购买后被置于聚丙烯笼中，12h周期明
‑
暗交替环境下饲养，允许自由摄取食物水。用随机数字表法将大鼠随机分为假手术组(仅进行手术，不栓塞血管，用于对照)，模型组，和等离子体吸入组，每组6只。实验过程均遵循3r原则减少动物使用数量和动物痛苦。
64.二、实验方法
65.1、制作大鼠大脑中动脉闭塞(mcao)模型：
66.利用线栓法进行大鼠大脑中动脉闭塞(mcao)造模，构建了缺血性脑卒中疾病模型，具体操作为：腹腔注射100mg/kg 10mg/kg氯胺酮 甲苯噻嗪进行麻醉。麻醉成功后，sd大鼠颈部正中切口，分离表层肌肉及筋膜找到颈总动脉，剥离颈总动脉分叉处的血管，游离部分颈总动脉、颈外动脉、颈内动脉，动脉夹结扎颈外动脉两端，在结扎中间位置用眼科手术剪剪开一个小口，准备0.38mm的硅胶被覆的线拴，用眼科镊持线栓穿入颈外动脉，进入颈总动脉，将栓子推入到颈内动脉和颈外动脉分叉处转入颈内动脉适当位置，完成mcao模型制作。松开动脉夹，缝合切口。
67.造模45min后进行mri检测，以判断模型构建是否成功。
68.2、给药干预：
69.选择模型构建成功的大鼠，按如图7所示的方法，使用等离子体鼻腔吸入的方式进行干预。
70.在缺血损伤60分钟(线栓顺利插入血管指定位置后开始计时)后给予等离子体间歇吸入干预(图7)，具体干预方式为等离子体吸入5秒，停5秒，反复进行，整个过程持续2分钟，干预后15分钟对大鼠进行磁共振检测，评估干预的短期效果。造模90分钟后，麻醉大鼠，拔出栓子，恢复血流供应，模拟脑卒中治疗后的血管再通过程，大鼠继续正常饲养到24小时后观察最终效果，分别对大鼠进行磁共振和脑组织ttc(2，3，5－三苯基氯化四氮唑)染色检测。
71.三、实验结果
72.图8和图9的结果表明，等离子体处理后，短期内能减少大脑缺血体积，同时明显减少脑缺血损伤区域的蔓延；血管再通24小时后，ttc染色和磁共振图像都表明，等离子体处理明显减少了脑梗死体积，等离子体处理能够明显改善治疗效果。
73.图10和图11的结果表明，脑梗死48小时后脑水肿最为严重，所以各组大鼠被继续饲养48小时后进行mri检测，结果如下图所示，显示为各组大鼠t2wi序列磁共振图像，浅色区域为脑水肿区域。mcao模型组大鼠脑水肿明显，大脑中位线发生明显偏移。而经过等离子体干预后，大鼠脑水肿明显减轻。
74.该模型示例中的参数仅为示例，并非用于限制本发明，基于临床试验等确定不同患者不同并且严重情况下合适的参数。
75.需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
76.需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
77.本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他
实施方式的特征。
78.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。