[发明专利]生物组织光学仿生材料的制备方法及用该材料制备的模型

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物组织仿生材料的制备方法，具体涉及一种具有任意给定的光学常数的生物组织仿生材料的制备方法。

背景技术

研究用于癌症早期诊断的近红外光(600～1000nm)成像方法，是目前生物医学光学中的重要课题，这是因为用近红外光对生物组织进行成像具有无损、活体、实时的特点。要想用近红外光成像，就要了解近红外光与组织的相互作用规律，而这正是目前学术界研究的一个重要领域。只有在了解了光与组织相互作用的基本规律的基础上，才能作进一步的成像研究。生物体本身是一个实时变化的生命体，任何外界环境的变化都会改变其原来的状态，即使外界环境不变，其自身每时每刻也在不断变化。理论研究的结果需要实验来验证，但是，这些变化的因素给实验研究带来复杂性。

生物组织与近红外光相互作用时表现为弱吸收和高度前向散射，这一规律可以用两个基本的，也是最重要的光学常数来描述，即吸收系数μ_a和散射系数μ_s。如果能够制备出一种仿生模型，其具有与生物组织相近的光学性质，即相近的光学常数，并且性质稳定、形状可塑性强，又可以重复使用，这将有助于在实验中用来模拟生物组织，它将复杂问题简化，有利于基础理论研究的实验验证。

目前，光学仿生模型概括说来有两种，一种是液体仿生模型，另一种是固体仿生模型。在制备液体仿生模型时，大多选择脂肪乳剂(Intralipid)作为散射体，其中的水是基底，吸收体是墨水、血液、染料等。液体仿生模型制作灵活，可以实时制备和使用，直至今天依然被采用。但是，其缺点也十分显著。首先，稳定性差，主要表现是易变质。其次，不能重复使用，这将影响实验的重复性和可靠性。固体仿生模型是近年来发展起来的一种模拟生物组织光学性质的模型，它所具备的性能稳定、可重复使用等特点成为近年来关注的热点。固体仿生模型的基体可以是树脂、硅胶、凝胶，散射体是聚苯乙烯球、氧化钛、氧化铝、硅颗粒等，吸收体一般选用墨水、血液、染料等。它的制备工艺相对复杂，设备也相对昂贵。而且有关制备工艺在文献上少有报道，基本属于技术保密范畴。

因此，在癌症诊断与治疗的基础研究中迫切需要一种工艺简单、制备方便的固体生物组织仿生模型的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种固体生物组织光学仿生材料的制备方法。该方法所用设备简单，易于操作和控制。

本发明进一步的目的是提供一种用该方法得到的材料制备的固体生物组织光学仿生模型，该模型光学性质稳定，可以长期保存和反复使用。

为此，本发明提供一种生物组织光学仿生材料的制备方法，其中所述生物组织光学仿生材料具有0.1～10cm^-1范围内的吸收系数和1～1000cm^-1范围内的散射系数，所述方法包括：

A、提供基体树脂，所述基体树脂以1.0mm厚的薄板在600～1000nm的近红外光区测量其透光率大于等于80％；

B、用所述基体树脂和吸收剂混合制备吸收体，并确定式1中吸收常数K_a的值，其中μ_a表示所述吸收体的吸收系数，C_a表示所述吸收体中所述吸收剂的浓度，

μ_a＝K_a C_a    [式1]；

C、以所述基体树脂和给定的散射剂制备一系列散射体，并确定式2中的散射常数K_s的值，其中μ_s表示所述散射体的散射系数，C_s表示所述散射体中所述散射剂的浓度，

μ_s＝K_sC_s    [式2]；

D、根据所确定的K_a和K_s值，制备所述生物组织光学仿生材料。

根据本发明的实施方式，上述步骤B中所制备的吸收体的吸收系数μ_a≤1.2cm^-1；且步骤C中所制备的散射体的散射系数μ_s≤6cm^-1。

根据本发明的一种实施方式，所述基体树脂可以为可固化树脂，并优选固化时间在15～30分钟的范围内。所述可固化树脂可为热固性树脂、UV固化树脂、常温固化树脂等。优选采用常温固化树脂，其中以每克所述常温固化树脂中添加固化剂∶促进剂为3～5μL∶5～10μL的量加入固化剂和促进剂。