-
Die Erfindung betrifft eine Biopsienadel zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen, ein Verfahren zur Herstellung einer Biopsienadel zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen sowie ein Verfahren zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen mit einer Biospienadel.
-
Stand der Technik
-
Die Analyse zirkulierender Tumorzellen (engl. CTCs) verspricht einen minimalinvasiven Einblick in die Wirksamkeit einer Krebstherapie oder über den Zustand eines soliden Tumors. Im Stand der Technik gibt es eine Vielzahl von Verfahren und Ansätzen, CTCs aus der Blutbahn zu isolieren. Das häufigste Prinzip ist die biochemische Isolation über Antigen-Antikörper Wechselwirkung. Hierbei werden Oberflächen mit Fängermolekülen wie bspw. Anti-EpCAM, HER2 oder VIMENTIN beschichtet. Während des Isolationsprozesses bringt man eine möglichst große Menge Blut mit derartigen Oberflächen in Kontakt. Weitere Isolationsprinzipien sind Separation nach Größenausschluss mit Hilfe eines Filters, nach Dichtegradient, aufgrund dielektrophoretischer Eigenschaften, mikrofluidisch Ansätze oder photoakustisch. Bei allen zuvor genannten Prinzipien erfolgt ein Isolieren der CTCs aus einer begrenzten Blutprobe (meist 7,5 Milliliter) ex-vivo. Um statistisch gesicherte Aussagen treffen zu können, gilt es die Zahl an isolierten CTCs zu maximieren. Die Entnahme derartiger Blutmengen bei Patienten in fortgeschritteneren Stadien wird als Belastung empfunden, ist für die vorbeschriebenen ex-vivo Prinzipien jedoch erforderlich.
-
Daher ist man bestrebt alternative Prinzipien zur Isolation von CTCs zu entwickeln und/oder zu verbessern, die auch in-vivo angewendet werden können. Eine Möglichkeit zur in-vivo-Isolation besteht darin, einen medizinischen Edelstahldraht, dessen Oberfläche mit Fängermolekülen beschichtet ist, für beispielsweise dreißig Minuten in die Armvene eines Patienten einzuführen. Während dieser Zeit strömt an dem Draht circa ein Liter Blut vorbei. Sobald CTCs auf die Oberfläche des Drahtes treffen, werden diese dort fixiert. Nach Entnahme und Waschen des Drahtes werden anschließend die Anzahl an fixierten Zellen und/oder der Mutationsstatus der fixierten Zellen bestimmt. Gemessen an der Menge an Blut, die während der Zeit der Anwendung an dem Draht vorbeiströmt, werden allerdings nur ein Bruchteil der vorbeischwimmenden CTCs fixiert.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Hier vorgeschlagen wird eine Biopsienadel zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen, aufweisend einen Biopsienadelkörper mit einer Außenoberfläche, an der eine zirkulierende Tumorzellen enthaltende Blutströmung entlang strömen kann, wobei die Außenoberfläche zumindest teilweise mit Fängermolekülen zum Fangen zirkulierender Tumorzellen versehen ist und aufweisend mindestens zwei Arme, die jeweils derart angeordnet und eingerichtet sind, dass sie sich von der Außenoberfläche weg erstrecken können.
-
Die hier vorgeschlagene Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Isolationseffizienz einer Biopsienadel zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen. Dies insbesondere dadurch, dass Arme vorgesehen sind, welche (im aktivierten Zustand) die Blutströmung vorteilhaft beeinflussen und/oder den Biopsienadelkörper vorteilhaft positionieren können. Durch die Arme kann die Turmorzellen-Ausbeute gegenüber bekannten Lösungen ohne Arme vorteilhaft erhöht werden. Mit anderen Worte kann die hier vorgestellte Lösung insbesondere auch als eine insbesondere zylindrische, mit Fängermolekülen beschichtete Biopsienadel beschrieben werden, die an bestimmten Stellen Anströmelemente und/oder Positionierelemente aufweist.
-
Die Biopsienadel dient zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Biopsienadel dazu vorgesehen und eingerichtet ist in einem Blutgefäß, wie etwa einer Vene eines lebenden Patienten zirkulierende Tumorzellen zu isolieren.
-
Die Biopsienadel weist einen Biopsienadelkörper auf. Der Biopsienadelkörper kann beispielsweise die Form eines Drahts aufweisen. Vorzugsweise ist der Biopsienadelkörper mit einem medizinischen Edelstahldraht gebildet. Weiterhin kann der Biopsienadelkörper auch die Form einer Kanüle aufweisen. Im letztgenannten Fall kann zudem vorgesehen sein, dass die den Biopsienadelkörper bildende Kanüle im Durchmesser kleiner ist als eine Kanüle, in welcher die Biopsienadelkörper geführt ist.
-
Der Biopsienadelkörper weist eine Außenoberfläche auf, an der eine zirkulierende Tumorzellen enthaltende Blutströmung entlang strömen kann bzw. entlang strömt, wenn der Biopsienadelkörper sich in einem Blutgefäß befindet. Darüber hinaus ist die Außenoberfläche zumindest teilweise, vorzugsweise im Bereich ihrer Spitze oder sogar vollständig mit Fängermolekülen zum Fangen zirkulierender Tumorzellen versehen, insbesondere beschichtet.
Zudem weist die Biopsienadel mindestens zwei Arme auf, die jeweils derart angeordnet und eingerichtet sind, dass sie sich von der Außenoberfläche weg erstrecken können bzw. weg erstrecken. Dies bedeutet mit anderen Worte insbesondere, dass die Arme jeweils derart angeordnet und eingerichtet sind, dass sie sich in einem aktivierten (expandierten) Zustand von der Außenoberfläche weg erstrecken. Jedoch können die Arme in einem deaktivierten (kollabierten) Zustand auch an dem Biopsienadelkörper anliegen oder sogar in entsprechenden Ausnehmungen der Außenoberfläche liegen. Der Biopsienadelkörper kann zylindrisch ausgeformt sein, mit Längen zwischen 1 mm und 10 cm, bevorzugterweise zwischen 1 cm und 6 cm. Der Durchmesser kann zwischen 100 µm und 2 mm betragen, bevorzugterweise zwischen 300 µm und 700 µm. Die Nadel kann auch hohl sein. Die Nadel kann aus medizinischem Edelstahl bestehen, aber auch aus anderen Metallen, und mit einer biokompatiblen Beschichtung (z.B. Gold) beschichtet sein. Die Nadel kann kann auch einem elastischen Material, z.B. einem Polymer (bspw. Polypropylen) bestehen.
-
Insbesondere sind die Arme jeweils derart angeordnet und eingerichtet, dass sie sich zumindest teilweise in radialer Richtung (bezogen auf die Längsrichtung des Biopsienadelkörpers) von der Außenoberfläche weg erstrecken können bzw. weg erstrecken. Weiterhin können die Arme jeweils derart angeordnet und eingerichtet ein, dass sie sich (von der Außenoberfläche weg) in die entlang der Außenoberfläche strömende Blutströmung erstrecken, wenn der Biopsienadelkörper sich in einem Blutgefäß befindet.
-
Bevorzugt sind die Arme mit einem ihrer Enden an dem Biopsienadelkörper, insbesondere an (bestimmten Positionen auf) der Außenoberfläche des Biopsienadelkörpers befestigt. Das andere Ende der Arme ist dabei vorzugsweise von der Außenoberfläche des Biopsienadelkörpers (zumindest teilweise in radialer Richtung) weggerichtet oder zumindest wegrichtbar. Die Länge eines solchen Ärmchens kann zwischen 100 µm und 10 mm liegen, bevorzugterweise zwischen 500 µm und 2 mm. Die Formen können rechteckig sein, mit Aspektverhältnissen (Länge zur Höhe) zwischen 1 : 1 bis hin zu 1 : 20. Dabei können die Ecken abgerundet sein. Weiterhin können stromlinienförmige Formen gewählt werden, die beispielsweise das Ergebnisse von Flusssimulationen sind. Ein Ärmchen kann entweder planar sein, besser aber gewölbt mit Radien zwischen 100 µm und 10 mm.
-
Weiterhin kann die Biopsienadel eine Kanüle aufweisen, in welcher der Biopsienadelkörper führbar ist. Diese Kanüle kann auch als Zugangskanüle bezeichnet werden. Bevorzugt ist die Kanüle insbesondere im Bereich ihrer Spitze dazu vorgesehen und eingerichtet den Biopsienadelkörper in ein Blutgefäß zu führen. Hierzu kann die Kanüle mit einer (scharfkantigen) Spitze versehen sein, mit der eine Gefäßwand vorteilhaft durchdrungen werden kann. Hier können kommerziell verfügbare Kanülen eingesetzt werden, wie z.B. Braunülen oder Kanülen von Beckton Dickinson (z.B. das Produkt Venflon).
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der zwei Arme (im aktivierten Zustand) ein Anströmelement bildet, welches derart eingerichtet ist, dass es an der Außenoberfläche vorbeiströmende Tumorzellen zumindest hin zu der Außenoberfläche leiten oder im Bereich der Außenoberfläche verwirbeln kann. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise die Turmorzellen-Ausbeute durch einen erzwungenen Kontakt mit der beschichteten Außenoberfläche zu erhöhen. Besonders bevorzugt bildet jeder Arm ein entsprechendes Anströmelement.
-
Vorteilhafter weise sind das Anströmelement bzw. die Arme dazu eingerichtet, dass es an der Außenoberfläche vorbeiströmende Tumorzellen hin zu dem mit den Fängermolekülen beschichteten Bereich der Außenoberfläche leiten oder in dem Bereich der Außenoberfläche verwirbeln kann, der mit den Fängermolekülen beschichtet ist.
-
Insbesondere sind das Anströmelement bzw. die Arme dazu eingerichtet, die in dem Blutstrom vorhandenen zirkulierenden Tumorzellen fluiddynamisch auf die Außenoberfläche des Biopsienadelkörpers zu leiten. Dadurch können die zirkulierenden Tumorzellen besonders vorteilhaft (gezielt) in Kontakt mit den Fängermolekülen gebracht werden.
-
Das Anströmelement bzw. die Arme können beispielweise derart eingerichtet sein, dass es vorbeifließende Tumorzellen auf eine Kollisionstrajektorie mit der Außenoberfläche der Biopsienadel zwingt. Alternativ oder kumulativ kann das Anströmelement beispielweise derart eingerichtet sein, dass es durch Erzeugung von Verwirbelungen die Verweildauer von zirkulierenden Tumorzellen in der Nähe der Außenoberfläche erhöht. Beide Effekte erhöhen in vorteilhafter Weise die Anbindeeffizienz von zirkulierenden Tumorzellen.
-
Besonders bevorzugt sind das Anströmelement bzw. die Arme in der Art einer Leitschaufel gebildet. Dies bedeutet mit anderen Worte insbesondere, dass das zumindest einer der Arme die Form einer Leitschaufel aufweisen kann. Dies erlaubt ein besonders effizientes Leiten von zirkulierenden Tumorzellen hin zu der Außenoberfläche.
-
Weiterhin können das Anströmelement bzw. die Arme in der Art eines Pfostens gebildet sein, der die Strömung lokal abbremst und dadurch (insbesondere stromab) eine Verwirbelung in der Strömung erzeugt. Dies erlaubt eine besonders effiziente Erhöhung der Verweildauer von zirkulierenden Tumorzellen in der Nähe der Außenoberfläche.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei der Arme (im aktivierten Zustand) Positionierelemente bilden, welche derart eingerichtet sind, dass sie (gemeinsam) den Biopsienadelkörper in einem Blutgefäß positionieren können. Dies erlaub in vorteilhafter Weise eine möglichst exakte Positionierung des Biopsienadelkörpers in dem Blutgefäß (beispielsweise einer Vene) zu gewährleisten.
-
Vorzugsweise sind die Positionierelemente bzw. die Arme derart eingerichtet und/oder dimensioniert, dass sie (gemeinsam) den Biopsienadelkörper in einem Blutgefäßquerschnitt positionieren, insbesondere zentrieren können. Beispielsweise kann eine (vorzugsweise einheitliche) Länge der Arme derart eingestellt sein, dass sie (im aktivierten Zustand) den Biopsienadelkörper in einem Blutgefäßquerschnitt zentrieren.
-
Durch die Positionierelemente bzw. die Arme kann insbesondere sichergestellt werden, dass der Biopsienadelkörper an einer immer definierten geometrischen Position gegenüber der Gefäßwand angeordnet ist. Dies kann auch dazu beitragen, die Reproduzierbarkeit und/oder Vergleichbarkeit aufeinanderfolgender Messungen zu erhöhen.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der zwei Arme zumindest aktivierbar oder verformbar ist. Dies erlaubt ein besonders vorteilhaftes Einbringen und/oder Ausbringen des Biopsienadelkörpers und/oder Arme in ein bzw. aus einem Blutgefäß.
-
Ein Aktivieren des Arms umfasst bzw. bedeutet mit anderen Worten insbesondere ein Verbringen des Arms von einem deaktivierten, beispielsweise kollabierten Zustand in einem aktivierten, beispielsweise expandierten Zustand. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere dass der aktivierte Zustand in der Regel durch ein Aktivieren mindestens eines Arms oder der Arme erreicht wird. Dementsprechend kann der deaktivierte Zustand durch ein Deaktivieren mindestens eines Arms oder der Arme erreicht werden.
-
Das Aktivieren kann vorzugsweise in der Art eines Expandierens, insbesondere Ausklappens und/oder Ausfahrens des Arms erfolgen. Beispielhaft können die Arme gelenkig und/oder schwenkbar mit einem Verbindungsstück verbunden sein, über welches die Arme an dem Biopsienadelkörper befestigt sein können. Besonders bevorzugt erfolgt das Aktivieren insbesondere im Falle der Verwendung einer Formgedächtnislegierung durch eine automatische und/oder temperaturabhängige Verformung mindestens eines Arms oder der Arme.
-
Zum Aktivieren und/oder Deaktivieren der Arme kann ein Mechanismus in und/oder an der Biopsienadel vorgesehen sein, beispielsweise umfassend mindestens ein Getriebe und/oder mindestens einen Kabelzug. Zum Aktivieren und/oder Deaktivieren können alternativ oder kumulativ auch elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Stellelemente in und/oder an der Biopsienadel vorgesehen sein.
-
Besonders bevorzugt wird zum Aktivierung und/oder Deaktivieren eine Materialeigenschaft einer Formgedächtnislegierung, wie etwa Nitinol, genutzt, die in besonders vorteilhafter Weise eine automatische und/oder temperaturabhängige Verformung mindestens eines Arms oder der Arme ermöglicht. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Arme aufgrund der temperaturabhängigen Verformung der Formgedächtnislegierung automatisch expandieren, insbesondere ausklappen und/oder ausfahren, wenn sie durch ein Verbringen in ein Blutgefäß eines lebenden Patienten auf Körpertemperatur erwärmt werden.
-
Durch eine Aktivierung und/oder Verformung der Positionierelemente bzw. der Arme (z. B. bis zum Anschmiegen an eine Gefäßinnenwand) kann der Biopsienadelkörper in besonders vorteilhafter Weise in dem Blutgefäß zentriert bzw. positioniert werden. Dadurch kann der Biopsienadelkörper relativ zur Gefäßwand beispielsweise an einer Stelle positioniert werden, an der sich zirkulierende Tumorzellen im Fluss bevorzugt aufhalten. So bildet sich beispielsweise bei kleineren Gefäßdurchmessern im Blutgefäß regelmäßig ein parabolisches Flussprofil aus. In einem solchen halten sich zirkulierende Tumorzellen z. B. bevorzugt in der Mitte auf.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der zwei Arme zumindest teilweise flexibel ist. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise ein automatisches Expandieren des Arms, wenn dieser eine Kanüle der Biopsienadel verlässt. Gleichermaßen kann der Arm wieder vorteilhaft zurückweichen, wenn er in die Kanüle zurückgezogen wird.
-
Der Arm kann beispielsweise dadurch flexibel sein, dass er zumindest teilweise mit einem flexiblen Material, insbesondere einem flexiblen Kunststoff, gebildet ist.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der zwei Arme zumindest teilweise mit einer Formgedächtnislegierung gebildet ist. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte und/oder automatische Aktivierung des Arms.
-
Als Formgedächtnislegierung kann vorzugsweise Nitinol verwendet werden. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass zumindest einer der zwei Arme oder vorteilhaft alle Arme zumindest teilweise mit Nitinol gebildet ist bzw. sind.
-
Nitinol ist eine Nickel-Titan-Legierung. Dabei ist der Name Nitinol ein Akronym für Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory. Nitinol beschreibt die intermetallische Phase NiTi mit einer geordnet-kubischen Kristallstruktur, die sich von der von Titan und Nickel unterscheidet. Es besteht zum Großteil aus Nickel (ca. 55 %) und einem weiteren großen Teil aus Titan. Die Legierung ist bis 650 °C verwendbar, biokompatibel, korrosionsbeständig und hochfest, dabei jedoch bis ca. 8 % pseudoelastisch verformbar.
-
Ein besonders vorteilhafter Einsatz einer solchen Formgedächtnislegierung wird nachfolgend beschrieben: Beim Legen der (Zugangs-) Kanüle für die Biopsienadel bzw. für den in der Kanüle geführten Biopsienadelkörper schmiegen sich die Nitinol-Arme noch sehr kompakt an den Biopsienadelkörper an. Dies kann hier auch als deaktivierter Zustand beschrieben werden. Sobald der Biopsienadelkörper (und damit auch die Arme) aus der Kanüle in die Vene geschoben wird, erwärmt (aktiviert) sich das Nitinol im Blutstrom und entfaltet sich so, dass die Nitinol-Arme für eine vorteilhafte Zentrierung des Biopsienadelkörpers sorgen. Dies kann hier auch als aktivierte Zustand beschrieben werden.
-
Die Nitinol-Arme können so geformt sein, dass Sie, insbesondere wie oben beschrieben, die Anströmung verbessern. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass sich die Nitinol-Arme so an die Gefäßwand anlegen, dass beim Zurückziehen des Biopsienadelkörpers in die Kanüle es zu keinem unerwünschten Verkanten oder Verhaken kommt.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der zwei Arme sich (im aktivierten Zustand) zumindest teilweise in Richtung einer Spitze des Biopsienadelkörpers erstreckt. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass der Arm möglichst einfach wieder in eine Kanüle zurückgezogen bzw. aus einem Blutgefäß herausgezogen werden kann. Eine solche Ausrichtung kann auch dazu beitragen, dass es beim Zurückziehen des Biopsienadelkörpers in die Kanüle zu keinem unerwünschten Verkanten oder Verhaken kommt.
-
Eine solche Anordnung der Arme kann auch so beschrieben werden, dass die Arme an einem distalen Armende an der Biopsienadel (bzw. dem Biopsienadelkörper) befestigt sind und ein proximales Ende der Arme frei ist bzw. dazu eingerichtet ist sich an eine Gefäßinnenwand anzuschmiegen.
-
Beim Einschieben der Biopsienadel müssen die Arme dann eng an der Biopsienadel anliegen, damit die Biopsienadel in das Blutgefäß eingeschoben werden kann. Andernfalls würden die Arme das Einschieben der Biopsienadel behindern. Dies ist die bevorzugte Situation wenn die Arme (bzw. die Positionierungselemente) nicht aktiviert sind. Sobald die Arme (bzw. die Positionierungselemente) aktiviert sind, legen diese an der Gefäßinnenwand an. Für das Herausziehen der Biopsienadel aus dem Blutgefäß ist es nicht erforderlich die Arme wieder zu deaktivieren. Dadurch, dass die Arme (bzw. die Positionierungselemente) mit ihrem distalen Ende an der Biopsienadel befestigt sind, lassen sie sich mit der Biopsienadel problemlos wieder aus dem Blutgefäß herausziehen. Die Arme stellen sich in einer Vene so auf, dass beim Zurückziehen der Biopsienadel in die Kanüle sich die Arme wieder an die Biopsienadel anlegen/anschmiegen
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass mindestens zwei der Arme in Längsrichtung des Biopsienadelkörpers zueinander beabstandet sind. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise die im Zusammenhang mit der vorteilhaften Positionierung und der vorteilhaften Strömungsbeeinflussung beschriebenen Effekte noch zu steigern.
-
Alternativ oder kumulativ kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei der Arme in radialer Richtung (d.h. radial zur Längsrichtung des Biopsienadelkörpers) zueinander beabstandet sind. Vorzugsweise sind in mindestens zwei in Längsrichtung des Biopsienadelkörpers zueinander beabstandeten Längsabschnitten des Biopsienadelkörpers jeweils mehrere Arme angeordnet, die sich insbesondere zu (radial) gegenüberliegenden Seiten des Biopsienadelkörpers erstrecken.
-
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Biopsienadel zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen vorgeschlagen, bei dem mindestens zwei Arme so mit einem Biopsienadelkörper der Biopsienadel verbunden werden, dass sie sich von einer Außenoberfläche des Biopsienadelkörpers weg erstrecken können.
-
Das Verfahren zur Herstellung einer Biopsienadel dient insbesondere zur Herstellung einer hier vorgeschlagenen Biopsienadel.
-
Vorzugsweise werden die Arme mit der Außenoberfläche des Biopsienadelkörpers verbunden bzw. auf dieser befestigt. Bevorzugt werden die Arme kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit Biopsienadelkörper, insbesondere der Außenoberfläche verbunden. Besonders bevorzugt werden die Arme über ein Krimpen auf der Außenoberfläche befestigt.
-
Es können grundsätzlich zwei Arme gleichzeitig bzw. gemeinsam mit dem Biopsienadelkörper verbunden werden. Hierzu können sich die Arme insbesondere von einem gemeinsamen Verbindungsstück weg erstrecken, welches auf der Außenoberfläche des Biopsienadelkörpers befestigt wird.
-
Die Arme werden vorzugsweise in einem deaktivierten Zustand mit dem Biopsienadelkörper verbunden. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Arme in einem Zustand mit dem Biopsienadelkörper verbunden werden, in dem sie sich noch nicht (signifikant) von dem Biopsienadelkörper weg erstrecken.
-
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen mit einer Biospienadel vorgeschlagen, bei dem eine zirkulierende Tumorzellen enthaltende Blutströmung an einer zumindest teilweise mit Fängermolekülen zum Fangen zirkulierender Tumorzellen versehenen Außenoberfläche eines Biopsienadelkörpers der Biopsienadel entlang strömt und wobei mindestens zwei sich von der Außenoberfläche weg ersteckende Arme zumindest den Biopsienadelkörper in einem Blutgefäß positionieren oder zirkulierende Tumorzellen zumindest hin zu der Außenoberfläche leiten oder im Bereich der Außenoberfläche verwirbeln.
-
Das Verfahren zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen kann insbesondere mit einer hier vorgeschlagenen Biopsienadel durchgeführt werden.
-
Die im Zusammenhang mit der Biopsienadel erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren zur Herstellung einer Biopsienadel und/oder dem Verfahren zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
-
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
- 1: eine beispielhafte Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Biopsienadel in einem deaktivierten Zustand, und
- 2: die Biopsienadel gemäß 1 in einem aktivierten Zustand.
-
1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer hier vorgeschlagenen Biopsienadel 1 in einem deaktivierten Zustand.
-
1 veranschaulicht in diesem Zusammenhang eine Biopsienadel 1 zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen 2 (hier nicht dargestellt, vgl. 2), aufweisend einen Biopsienadelkörper 3 mit einer Außenoberfläche 4, an der eine zirkulierende Tumorzellen 2 enthaltende Blutströmung 5 (hier nicht dargestellt, vgl. 2) entlang strömen kann, wobei die Außenoberfläche 4 zumindest teilweise mit Fängermolekülen 6 zum Fangen zirkulierender Tumorzellen 2 versehen ist und aufweisend mindestens zwei Arme 7, hier beispielhaft vier Arme 7, die jeweils derart angeordnet und eingerichtet sind, dass sie sich (zumindest im aktivierten Zustand, vgl. 2) von der Außenoberfläche 4 weg erstrecken können.
-
Der Biopsienadelkörper 3 ist hier beispielhaft als ein Draht ausgestaltet, der mit den Fängermolekülen 6 beschichtet ist. Auf der Außenoberfläche 4 des Biopsienadelkörpers 3 sind hier zum Beispiel zwei Verbindungsstücke 11 (beispielsweise durch Krimpen) befestigt, die jeweils zwei Arme 7 mit dem Biopsienadelkörper 3 (fest) verbinden.
-
In dem in 1 dargestellten, deaktivierten Zustand ist der Biopsienadelkörper 3 in einer Kanüle 10 der Biopsienadel 1 angeordnet bzw. in die Kanäle 10 zurückgezogen. Dabei liegen die Arme 7 hier beispielhaft an dem Biopsienadelkörper 3 an, sind also deaktiviert. Der deaktivierte Zustand betrifft mit anderen Worten einen Zustand vor der Applikation des Biopsienadelkörpers 3 und der Arme 7 in ein Blutgefäß.
-
In 1 ist bereits zu erkennen, dass auch mindestens zwei der Arme 7 in Längsrichtung des Biopsienadelkörpers 3 zueinander beabstandet sein können. Die Längsrichtung des Biopsienadelkörpers 3 entspricht hier im Wesentlichen auch der mit Pfeilen angedeutete Strömungsrichtung der Blutströmung 5.
-
2 zeigt schematisch die Biopsienadel 1 gemäß 1 in einem aktivierten Zustand. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorangehenden Ausführungen zur 1 vollumfänglich Bezug genommen werden kann.
-
In dem in 2 dargestellten, aktivierten Zustand ist der Biopsienadelkörper 3 zumindest teilweise aus der Kanüle 10 der Biopsienadel 1 heraus und dadurch beispielsweise in ein Blutgefäß 8, hier beispielhaft eine Armvene, hineingeschoben. In dem aktivierten Zustand erstecken sich die Arme 7 von der Außenoberfläche 4 weg. Der aktivierte Zustand betrifft mit anderen Worten einen Zustand bei der Applikation des Biopsienadelkörpers 3 und der Arme 7 in ein Blutgefäß 8.
-
Nach der Applikation können der Biopsienadelkörper 3 und mit diesem auch die Arme 7 in die Kanüle 10 zurückgezogen werden. Dadurch kann wieder ein (deaktivierter) Zustand erreicht werden, wie dieser in 1 veranschaulicht ist.
-
Die Arme 7 bilden in 2 beispielhaft jeweils ein Anströmelement, welches derart eingerichtet ist, dass es an der Außenoberfläche 4 vorbeiströmende Tumorzellen 2 zumindest hin zu der Außenoberfläche 4 leiten oder im Bereich der Außenoberfläche 4 verwirbeln kann. Eine mögliche Art der Strömungsbeeinflussung durch Leiten der Tumorzellen 2 hin zu der Außenoberfläche 4 wird anhand der Pfeile in 2 beispielhaft veranschaulicht.
-
Darüber hinaus bilden die Arme 7 in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auch Positionierelemente, welche derart eingerichtet sind, dass sie den Biopsienadelkörper 3 in einem Blutgefäß 8, hier beispielhaft einer Armvene, positionieren können.
-
Anhand der 1 und 2 ist beispielhaft veranschaulicht, dass die Arme 7 aktivierbar und/oder verformbar gestaltet sein können. Grundsätzlich können die Arme 7 hierzu zumindest teilweise flexibel sein, sodass zum Beispiel ein Herausschieben des Biopsienadelkörpers 3 und damit auch der Arme 7 aus der Kanüle automatisch zu einer Aktivierung und/oder Verformung, insbesondere einem Ausbreiten oder Ausklappen der Arme 7 führen kann.
-
Besonders vorteilhaft können die Arme 7 dadurch aktivierbar und/oder verformbar gestaltet werden, indem sie zumindest teilweise mit einer Formgedächtnislegierung gebildet ist. Als Formgedächtnislegierung kann beispielsweise Nitinol zur Anwendung kommen.
-
In 2 ist auch beispielhaft gezeigt, dass sich die Arme 7 insbesondere auch im aktivierten Zustand zumindest teilweise in Richtung einer Spitze 9 des Biopsienadelkörpers 3 erstrecken sollen. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein besonders sanftes Herausziehen der Arme 7 aus dem Blutgefäß 8 ermöglicht werden.
-
Anhand der Darstellung nach 2 kann auch das hier vorgestellte Verfahren zur in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen 2 mit einer Biospienadel 1 erläutert werden. Bei dem Verfahren strömt eine zirkulierende Tumorzellen 2 enthaltende Blutströmung 5 an einer zumindest teilweise mit Fängermolekülen 6 zum Fangen zirkulierender Tumorzellen 2 versehenen Außenoberfläche 4 eines Biopsienadelkörpers 3 der Biopsienadel 1 entlang. Dabei ist vorgesehen, dass mindestens zwei sich von der Außenoberfläche 4 weg ersteckende Arme 7 den Biopsienadelkörper 3 in einem Blutgefäß 8 positionieren und/oder zirkulierende Tumorzellen 2 hin zu der Außenoberfläche 4 leiten und/oder im Bereich der Außenoberfläche 4 verwirbeln.
-
Die hier vorgestellte Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Isolationseffizienz bei einer in-vivo-Isolation von zirkulierenden Tumorzellen. Dies erlaubt insbesondere auch deutliche Alleinstellungsmerkmale gegenüber den einleitende genannten Isolationsprinzipien ex-vivo.
