会治病能救人的“终结者”来了？我国液态金属技术已经领先全球
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液态金属
时隔三十多年，卡梅隆携《终结者6》归来。而随着电影下线，一代人的回忆也就此暂告一段落。而小编在看了最新这部电影后，牢牢占据脑海中回忆的确实施瓦辛格的对手，来自未来的液态金属机器人T1000。
T1000在杀人后的那一下面无表情的歪头一度成为小编的童年阴影。
童年噩梦
T1000最令人印象深刻的莫过于其特殊的身体材质，他全身由可还原记忆的液态金属构成，被破坏后能够自我还原，损失了可以再造，受伤或中弹后会自动闭合伤口，同时还能在固液之间随意转换，轻松穿越各种障碍。
虽然现代的液态金属离成为真正的“终结者”还很遥远，毕竟无法达到类似肌肉、神经和骨骼等组织的程度，但你知道吗？液态金属作为一类特殊功能材料，已经展示出引领和开拓重大科技前沿的特质，且在电子信息、先进制造、柔性机器人、生物医疗健康等领域带来颠覆性变革。我们有理由相信在不远的未来它将催生出一系列战略性新兴产业。
今天小编就带大家来了解一下液态金属这一技术在医疗设备领域的技术发展和相关专利。
当年把小编吓尿了的镜头
随着现代科学技术的进步，生物医学领域已经开发出各种各样的材料。到目前为止，传统的生物材料通常包括金属、聚合物、复合材料、陶瓷和天然衍生物。然而应用广泛的传统生物材料也面临着许多的挑战，例如极易诱导免疫排斥等问题，因此人们也不断研发各种新型生物材料以满足各种复杂需求。
而液态金属正是由于其自身特殊的性质，展现出作为新一代功能材料优于传统生物材料许多的非常规性质，包括高流动性、优异的导电性和导热性、良好的生物相容性和射线不透性等等特征，因此吸引了研究者们的注意。液态金属又称为非晶合金，或者金属玻璃。通过化学反应可以控制液态金属行为，便于操作，而易于制备成本低的特点更是大大增加了液态金属的商业化应用机会。
液态金属由熔点非常低的合金组成，这些合金在室温下形成液态的低共熔物。室温的液态金属具有可在不同形态和运动模式之间转换的普适变形能力，研究表明，造成这些变形与运动的机制之一在于液态金属与水体交界面上的双电层效应。这些超越常规的物体构象转换能力为可变性体特别是液体机器的设计和制造开辟了全新途径。例如，以液体金属制成的手术刀兼具更小、更薄、更锋利的特性，可以减少对患者造成创口破坏，使创口愈合更快。
药物递送
药物传递
北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种新的药物递送技术，该技术使用可生物降解的液态金属靶向癌细胞，并于2015年在动物模型中进行了测试。研究人员表示液态金属药物递送方法有望增强抗癌药物的作用，这种新型的药物输送技术可以提高所输送药物的有效性，可以帮助医生定位肿瘤、批量生产，并且理论上生物毒性极低，完全可以生物降解。
该技术主要将大块液态金属(镓铟合金)放入溶液中，该溶液包含两种类型的聚合配体分子。然后用超声波撞击溶液，这迫使液态金属破裂成直径约为100纳米的纳米级液滴。溶液中的配体从液滴中分离出来时会附着在液滴的表面。同时在纳米液滴表面上形成氧化的“皮肤”。氧化的皮肤和配体一起可以防止纳米液滴融合在一起。
之后研究人员将抗癌药阿霉素(Dox)引入溶液中，纳米液滴上的配体将会吸住阿霉素。在使用时我们可以将这些载有药物的纳米液滴从溶液中分离出来，并引入到血液中。而纳米液滴上的另一种配体则会起到识别癌细胞的作用，使癌细胞表面上的受体闩锁在纳米液滴上。一旦纳米液滴被癌细胞吸收，癌细胞内较高水平的酸度将溶解纳米液滴的氧化皮肤，依次释放液滴上的配体和其所吸附的药物，即阿霉素。
失去了氧化皮肤和配体的纳米金属液滴将融合在一起，形成更大的液态金属液滴，使用诊断技术可以很容易地检测到它们，从而帮助医生定位肿瘤。随时间推移，液态金属将继续与癌细胞中的酸性环境反应并完全溶解，释放出镓离子。这些镓离子会增强抗癌药物的性能，包括它们对耐药细胞系的有效性。
帮助医生定位肿瘤的液态金属方案
热消融剂
热消融剂
液态金属可以作为肿瘤治疗的高效热消融剂。近年来热疗已经成为继放疗、化疗之后又一种十分重要的肿瘤治疗手段。高温热疗的基本原理是由于正常细胞与肿瘤细胞对温度的耐受能力不同，即肿瘤细胞往往不耐热，在高温治疗下就能达到杀死肿瘤细胞，同时又不对正常细胞造成损伤的效果。
新型的液态金属技术能在确保有效杀灭肿瘤的同时不伤及正常组织，可确保只在目标部位释放高强度热量而对周边组织无明显加热及机械创伤。清华大学刘静研究员课题组已经通过系列离体及在体动物实验，证实了这种新方法的可行性。
他们对相关技术申请了专利保护，如CN105726119A，其披露了一种液态金属浴池式电极电疗装置，其中电极内装有液态金属，用于与人体特定体表相接触。这是一种将热疗和电疗结合起来的治疗手段，能够迅速对目标组织有选择性地快速加热或电刺激。
使用时，该发明将人体特定部位浸入液态金属浴池式电极的柔性电极之中，并将另一刚性电极金属探针导杆刺入肿瘤或目标组织中心，借助施加于电极上的高频电场的作用，依靠贯穿组织的焦耳热来迅速对体内目标组织有选择性地快速加热或电刺激，由此实现目标组织或肿瘤的精准治疗。可以说，该发明提供了一种全新概念的医用电极技术，具有操作简便、可实现选择性加热或电刺激，对病人侵入性小等特点。
能够实现目标组织或肿瘤的精准治疗的专利方案
在CN102949237B中，他们提出了另一款基于液态金属的探针加热装置，其特点在于能够有效防止探针头温度过高导致的周围组织碳化，并能避免传统降温工质如水火生理盐水等对探针的腐蚀。该发明通过驱动泵连接翅片换热器的流体通道和来留回流复合管的来流通道，用以驱动循环降温工质液态金属
另一方面，该发明采用液态金属作为降温工质和射频或微波加热探针的电极利用可弯折液态金属天线的特性，也可将其作为经由人体自然通道(例如呼吸道和呼吸道)导入人体内脏的局部肿瘤治疗装置，具有潜在的治疗优势。
能避免传统降温工质如水火生理盐水等对探针的腐蚀的专利
血管栓塞
血管栓塞
肿瘤的发生发展离不开来自血管的营养物质供给，因此，堵塞血管也有可能终结恶性肿瘤的生长。从这一基本思想出发，发展至今，血管栓塞治疗尤其是肝动脉化疗栓塞术也以成为肝癌的首选治疗方法之一。常用的血管栓塞材料或需要特质的导管递送至血管，或操作复杂、制备难度高，使用后不易取出。而刘静研究院课题组于2013年提出的液态金属血管栓塞治疗肿瘤方法及血管造影术，其原理在于借助注射装置将金属流体栓塞剂直接注射到特定血管位置，从而对目标肿瘤实施精准栓塞。
液态金属栓塞剂在医学影像系统的帮助下，可以实现高清晰造影，且不易被血流冲刷走，能充分阻塞住整个血管界面，可控性好，无明显毒副作用且不易误栓，这些都是传统栓塞剂所不具备的优势。
刘静课题组于今年 道了全新一代功能复合型肿瘤栓塞剂：液态金属/海藻酸钙水凝胶，研究中引入镓铟合金液态金属，经超声将其打碎成微小颗粒，使之均匀分散在海藻酸钠水溶液中，结合钙离子溶液在体原位快速形成水凝胶。这种水凝胶具有快速固化能力，可实现血管内定点迅速栓塞。
功能复合型肿瘤栓塞剂
这项技术也正是专利CN103315945A中所公开的的血管栓塞剂，其由液态金属或液态金属合金构成。其中，液态金属和液态金属合金的熔点在60℃以下，密度大于血液，无毒。同时该发明提供了适用于血管栓塞剂的注射装置，具有加热和测温功能。栓塞剂在液态时由注射装置直接注射到靶定血管位置，可根据需要灵活调整注射量，控制栓塞长度，操作方便。而由于采用的液态金属合金密度大，注射到血管内理科在血管内沉积，不易被血流冲走。
优选采用的液态金属合金即为镓铟合金、镓铟锡合金、铟铋锡合金以及镓铟锡锌合金中的一种或多种。还可以加入磁性纳米粒子进行进一步改良。注射到血管中的栓塞剂具有作为造影剂、肿瘤热疗增敏剂、肿瘤放疗药物、化疗药物等等多种用途。
由液态金属或液态金属合金构成的血管栓塞剂
治疗神经损伤
治疗神经损伤
刘静课题组在CN103405289A中提出了一种基于液体金属的用于缺损周围神经功能修复的装置以促进神经的生长，并保持神经再生过程传导信号的功能。该装置的结构包括外管和内管组成的同心套管结构，内管中填充促神经生长物质，内管与外管内壁之间的通道中部注入液体金属材料，两端置入可导电的纳米材料。同时内管中布置有生物可降解材料制成的疏松多孔结构作为支架。
在外周神经修复再生的过程中，该发明使得外周神经仍能传导信号，改善患者的术后生活质量。因液体金属可在影像学手段下显像，因此可以在外周神经完成修复后，利用影像方法或手术导航的方式将柔性液体吸取出来，避免复杂的二次神经外科手术。此外，液态金属导线作为神经信号的传输通路，其柔韧性和导电性很好，在组织内具有很高的顺应性，比较适合用于生物软组织，这是其它金属电极难以达到的效果。
一种基于液体金属的用于缺损周围神经功能修复的装置
除神经修复外，低频电刺激也是康复医学领域常用的治疗措施之一，其应用频率在1000Hz一下的脉冲电流对患者进行治疗，已达到改善患者功能、缓解疼痛、加快疾病恢复进程的效果。低频电刺激对于急性疾病或外伤的损伤所致疼痛具有较好的治疗效果，同时其对抑郁症、帕金森症也有明显的改善，因此受到医生的重视。
刘静课题组在CN106075723A中公开了一种植入-贴附式电刺激装置，包括植入式电极和贴附式电极，液态金属被封装在植入式电极的柔性封装套内。贴附式电极通过导线与封装壳相连接，封装壳内设有信号采集单元、控制器和电源模块。整个电刺激装置可以很好地完成电刺激的治疗，植入式电极中的液体金属可以通过简单的注射和吸出的方式更换。
由于该发明借助了液态金属的高导电性和流动性构成植入式电极替代现有的刚性柔性电极，并与体外贴附式电极相结合以产生更好的电刺激，跟以往的刚性电极相比，给病人带来更加舒适的治疗体验。
借助了液态金属的高导电性和流动性带来更加舒适的治疗体验
液体金属用于医疗设备领域估计总价值约为$18,430,000，总价值最大估计超过$23,613,400，而考虑到液体金属在多个领域内无限的应用潜力，真实的市场价值可能远不止于此。
一个材料，一个时代。液体金属会是新时代的领头材料吗？又有多少人能紧跟时代的步伐，拥抱浪潮呢？让我们拭目以待。
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