DE102020118520A1 - DEVICE AND METHOD FOR INJECTING AN AGENTS, PREFERRED NEUROTOXIN, MORE PREFERRED BOTULINUM TOXIN - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Injektionsvorrichtung zum Injizieren von Wirkstoff, bevorzugt ein Neurotoxin, besonders bevorzugt Botulinumtoxin, wobei die Injektionsvorrichtung einen Hohlraum, einen mit dem Hohlraum fluidisch verbundenen Auslass und eine Ausstoßeinheit aufweist, mit der in den Hohlraum befindlicher Wirkstoff durch den Auslass aus der Injektionsvorrichtung ausstoßbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionsvorrichtung mindestens eine Spule aufweist, die dazu eingerichtet ist, durch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld in dem Hohlraum befindlicher Wirkstoff lokal zu konzentrieren und/oder Moleküle des Wirkstoffs auszurichten. Es wird weiterhin ein entsprechendes Verfahren beschrieben.The invention relates to an injection device for injecting an active substance, preferably a neurotoxin, particularly preferably botulinum toxin, the injection device having a cavity, an outlet fluidically connected to the cavity and an ejection unit with which the active substance in the cavity can be ejected through the outlet from the injection device characterized in that the injection device has at least one coil which is set up to locally concentrate active substance located in the cavity and/or to align molecules of the active substance by means of a magnetic field generated by the coil. A corresponding method is also described.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Injektion eines Wirkstoffs, etwa von Neurotoxin, insbesondere Botulinumtoxin, in definierte Regionen eines Gesichts, wobei die Tiefe und die Menge des injizierten Wirkstoffes bestimmt werden kann. Vorteilhafterweise kann die Menge Wirkstoff genau dosieren werden. Dabei kann an dem Nervenansatz des Muskels ein definiertes Depot gesetzt werden. Beim Injizieren ist es wichtig, eine geringe Menge Neurotoxin zu platzieren. Das ist mit der üblichen Methode, d.h. einer üblichen Injektion mit einer Kanüle, sehr schwierig. Ein besonderer Faktor ist auch, dass bei bekannten Injektionsverfahren durch die Kanüle einem Patienten Kanüle Schmerzen verursachen kann; zudem wird das Heranführen der Spritze in das Gesicht auch als sehr beängstigend empfunden. Untersuchungen haben ergeben, dass für Patienten die Injektion im Gesichtsbereich äußert unangenehm ist. Dennoch würden viele Patienten eine Behandlung mit Botox einer Behandlung mit Creme vorziehen, sofern eine andere Möglichkeit, z.B. Botulinumtoxin ohne Nadel zu injizieren, existieren würde.The invention relates to a device and a method for injecting an active substance, such as neurotoxin, in particular botulinum toxin, into defined regions of a face, with the depth and amount of the injected active substance being able to be determined. Advantageously, the amount of active ingredient can be precisely metered. A defined depot can be set at the nerve attachment of the muscle. When injecting, it is important to place a small amount of neurotoxin. This is very difficult with the usual method, i.e. a usual injection with a needle. A particular factor is also that with known injection methods through the cannula, cannula can cause pain to a patient; moreover, putting the syringe in the face is also perceived as very frightening. Studies have shown that injections in the facial area are extremely uncomfortable for patients. Nevertheless, many patients would prefer treatment with Botox to treatment with a cream if there was another option, e.g. injecting botulinum toxin without a needle.
Ein Ziel der Erfindung ist deshalb, eine Injektion von Neurotoxin ohne Verwendung einer Kanüle zu ermöglichen. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass der Wirkstoff direkt oder indirekt beschleunigt und durch eine Düse, die den Wirkstoff zentriert, in die Haut injiziert wird. Dazu sind mehrere Verfahren denkbar.An object of the invention is therefore to enable injection of neurotoxin without using a cannula. This goal is achieved by directly or indirectly accelerating the active ingredient and injecting it into the skin through a nozzle that centers the active ingredient. Several methods are conceivable for this.
Es besteht auch die Möglichkeit, eine handelsübliche Spritze so zu erweitern, dass diese mit einer Spule oder Motor gekoppelt wird, so dass zumindest die Portionierung des Wirkstoffes genau gesteuert werden kann. Die Spritze kann eine Molekülspritze sein. There is also the possibility of expanding a commercially available syringe in such a way that it is coupled to a coil or motor so that at least the portioning of the active substance can be precisely controlled. The syringe can be a molecular syringe.
Der Vorteil einer Verwendung einer Spule besteht darin, dass das Magnetfeld, das die Spule erzeugt, eine positive Wirkung auf die Wirkstoffmoleküle hat und diese beschleunigen kann.The advantage of using a coil is that the magnetic field that the coil creates has a positive effect on the drug molecules and can accelerate them.
Eine weitere Möglichkeit ist, das Neurotoxin in Mikrokapseln (Nanoträger) einzubringen und diese mit einem Magnetfeld zu beschleunigen. Die Kapseln können so gestaltet sein, dass sie genau platziert werden können und erst dann z.B. von außen so zu manipulieren, dass der Wirkstoff freigesetzt wird. Der Transport von Molekülen wie Biopharmazeutika, z.B. Neurotoxin, ohne Kanüle ins menschliche Gewebe hinein stellt die Pharmaforschung vor erhebliche Herausforderungen. Dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung mit einer molekularen Spritze gelöst, die bakterielle Gifte injizieren kann. Hierzu können magnetische Nanoträger mit Neurotoxinen beladen werden oder sein.Another option is to introduce the neurotoxin into microcapsules (nanocarriers) and accelerate them with a magnetic field. The capsules can be designed in such a way that they can be placed precisely and only then manipulated, e.g. from the outside, in such a way that the active ingredient is released. The transport of molecules such as biopharmaceuticals, e.g. neurotoxins, into human tissue without a cannula poses considerable challenges for pharmaceutical research. This problem is solved by the present invention with a molecular syringe capable of injecting bacterial toxins. For this purpose, magnetic nanocarriers can be loaded with neurotoxins.
Neuropharmazeutika können nicht oral - als Tablette oder Kapsel - verabreicht werden, sondern müssen an dem Wirkort injiziert werden. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, Proteine (z.B. Botulinumtoxin) und andere biopharmazeutische Wirkstoffe ohne Kanüle an ihre Zielorte zu transportieren. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass Nanoträger eingesetzt werden. Dies sind kleine Partikel, beispielsweise aus eisenhaltigen Lipidmolekülen oder bioabbaubaren magnetischen Polymeren, die die biopharmazeutischen Wirkstoffe transportieren und erst an ihrem Zielort freisetzen. Das Freisetzen kann direkt nach der Injektion mit Magnetwellen, Ultraschall oder anderen Verfahren erfolgen. Vorteilhafterweise wird dabei z.B. Botulinumtoxin in sehr geringen Mengen als Wirkstoff verabreicht, weshalb hier für den Transport Nanoträger eingesetzt werden können. Nanoträger können eine von Größen von 1-1000 nm aufweisen. In der Nanomedizin werden oftmals Träger mit einem Durchmesser von 200 nm verwendet. Aufgrund ihrer Größe können Nanoträger Medikamente an ansonsten unzugängliche Stellen im ganzen Körper liefern. Da Nanoträger so klein sind, können mit ihnen häufig nur sehr kleine Medikamentendosen zur Verfügung gestellt werden. Die Emulsionstechniken, die zur Herstellung von Nanoträgern verwendet werden, funktionieren nur bei einer geringen Arzneimittelbeladung und Medikamentenverkapselung, was eine Schwierigkeit für den klinischen Einsatz bei anderen Medikamenten mit sich bringt. Für den Einsatz von Neurotoxinen ist dieses Verfahren ideal.Neuropharmaceuticals cannot be administered orally - as tablets or capsules - but must be injected at the site of action. The aim of the present invention is to transport proteins (e.g. botulinum toxin) and other biopharmaceutical agents to their target sites without a cannula. This goal is achieved by using nanocarriers. These are small particles, for example made of iron-containing lipid molecules or biodegradable magnetic polymers, which transport the biopharmaceutical active ingredients and only release them at their destination. The release can take place directly after the injection with magnetic waves, ultrasound or other methods. Advantageously, e.g. botulinum toxin is administered in very small amounts as an active ingredient, which is why nanocarriers can be used here for transport. Nanocarriers can range in size from 1-1000 nm. Carriers with a diameter of 200 nm are often used in nanomedicine. Because of their size, nanocarriers can deliver drugs to otherwise inaccessible locations throughout the body. Because nanocarriers are so small, they can often only deliver very small doses of drugs. The emulsion techniques used to prepare nanocarriers only work with low drug loading and drug encapsulation, which poses a difficulty for clinical use with other drugs. This method is ideal for the use of neurotoxins.
Mit dem Begriff Mikroverkapselung kann eine Technik, mit der feste, flüssige oder gasförmige Stoffe in kleinsten Portionen mit einer Hülle umgeben werden und so immobilisiert werden, gemeint sein. Die Mikroverkapselung ist somit eine Form der Einschlussimmobilisierung. Es gibt vielfältige Einsatzbereiche der Mikroverkapselung: In der Chemie, in der Biotechnologie, in der Pharmazie, in der Lebensmitteltechnologie, in der Kosmetik, in der Elektronik und in der Umwelttechnik. Grundsätzlich versteht man also unter Mikroverkapselung das Einbetten mindestens einer Substanz (Wirkstoff) mit Hilfe mindestens einer zweiten Substanz (Hüllmaterial). Erstere kann oft aus verschiedenen Gründen (Löslichkeit, Reaktivität, Stabilität etc.) nicht direkt eingesetzt werden, oder es sollen bestimmte Wirkungen durch die Mikroverkapselung erzielt werden (z. B. Freisetzungskurven für Controlled Release, Alleinstellungsmerkmale etc.).The term microencapsulation can mean a technique with which solid, liquid or gaseous substances are surrounded in the smallest portions with a shell and are thus immobilized. Microencapsulation is thus a form of inclusion immobilization. There are many areas of application for microencapsulation: in chemistry, in biotechnology, in pharmacy, in food technology, in cosmetics, in electronics and in environmental technology. Basically, microencapsulation is the embedding of at least one substance (active ingredient) with the help of at least one second substance (shell material). The former can often not be used directly for various reasons (solubility, reactivity, stability, etc.), or certain effects are to be achieved through the microencapsulation (e.g. release curves for controlled release, unique selling points, etc.).
Bei einer Matrixverkapselung wird der oder die Aktivkomponente(n) mit der Hüllkomponente („Matrix“) homogen vermengt und es entsteht ein Partikel, in dem die Aktivkomponente(n) gleichmäßig verteilt ist. Üblicherweise bestimmt die Freisetzung entweder die Diffusion der Aktivkomponente(n) in die Umgebung oder die Degradationsgeschwindigkeit der Matrix die Freisetzung.In the case of matrix encapsulation, the active component(s) is/are homogeneously mixed with the shell component (“matrix”) and a particle is formed in which the active component(s) is/are evenly distributed. The release usually determines either the diffusion of the active component(s) into the environment or the rate of degradation of the matrix.
Bei der Kern-Hülle-Verkapselung werden die Aktivstoffe („Kern“) mit einem Hüllmaterial umhüllt. Es entsteht eine echte Kapsel mit einer oder mehrere Hüllen, z. B. ein Polymersom. Der Hüllbruch erzeugt in der Regel eine vollständige Freisetzung des Kernmaterials in kurzer Zeit („Burst“). Es ist aber auch möglich, durch die passende Wahl der Hülle eine extrem langsame Freisetzung zu erzeugen.In core-shell encapsulation, the active ingredients ("core") are encased in a shell material. A true capsule is formed with one or more shells, e.g. B. a polymersome. The rupture of the hull usually produces a complete release of the core material in a short time (“burst”). However, it is also possible to produce an extremely slow release by choosing the right shell.
Die Mikroverkapselung bietet insbesondere folgende Möglichkeiten: umformen flüssiger Stoffe in Pulver, leichtes Einkapseln flüchtiger Stoffe, Schützen von Stoffen vor der Reaktion z. B. mit Luft, Licht oder Flüssigkeiten, Freisetzen von Wirkstoffen (z.. Medikamente) in einem bestimmten Zeitraum freisetzen, Fixieren von Giften, Trennung reaktionsfreudiger Substanzen, Verbesserung der Verträglichkeit von Medikamenten, Verbesserung physikalischer Eigenschaften von Pulvern, Veränderung elektrostatischer Eigenschaften von Stoffen, Bereitstellen einer Hülle aus Eisenmaterial, Homogene Mischung mit Eisenanteilen, Kleinstmengen von Pulverförmigen Neurutoxin.In particular, microencapsulation offers the following possibilities: transforming liquid substances into powder, easy encapsulation of volatile substances, protecting substances from the reaction, e.g. B. with air, light or liquids, release of active ingredients (e.g. drugs) in a certain period of time, fixation of poisons, separation of reactive substances, improvement of the tolerability of drugs, improvement of physical properties of powders, change of electrostatic properties of substances, Providing a shell of iron material, homogeneous mixture with iron components, small amounts of powdered neurutoxin.
Die erste industrielle Anwendung war ein Durchschreibepapier auf der Basis eines Patents der Firma NCR aus dem Jahre 1953. Die Markteinführung erfolgte in den USA durch das Unternehmen Appleton 1954. Mittlerweile sind eine Reihe von Unternehmen am Markt, die kommerzielle Mikroverkapselung mit unterschiedlichen Verfahren wie Vertropfungsverfahren, Emulsionsverfahren, Sprühverfahren u. v. m. anbieten.The first industrial application was carbonless copy paper based on a patent from the NCR company in 1953. It was launched in the USA by the Appleton company in 1954. There are now a number of companies on the market that offer commercial microencapsulation using various processes such as dropping processes, Emulsion process, spray process, etc m. offer.
Beim Vertropfenverfahren entstehen beim Anlegen einer Schwingung an einem dünnen Flüssigkeitsstrahl (mit Lösung, Sol, Suspension oder Schmelze) regelmäßige Tropfen, die eventuell mit Hilfe einer Hochspannung aufgeladen werden können. Bedingt durch die physikalischen Abstoßungen der Teilchen entstehen dabei fast „runde Tropfen“. Diese können im freien Fall gekühlt (beispielsweise Wachs), getrocknet (z. B. Zucker) oder auch chemischen Reaktionen ausgesetzt werden. Für Systeme, die keine interne Gelierung aufweisen (also z. B. durch Abkühlen verfestigt werden) kommen in der Regel Bindemittel zum Einsatz. Diese verfestigen die Tropfen und können weitere Eigenschaften einbringen, wie z. B. definierte Freisetzungsprofile, zusätzlichen Schutz gegen Umwelteinflüsse oder reaktive Komponenten voneinander trennen (z. B. Sauerstoff von Probiotika o. ä.). Bei der vorliegenden Erfindung sollen mikroverkapselte Botulinumtoxin-Moleküle in eine eisenhaltige Kapsel eingeschlossen und somit die physikalischen Eigenschaften des Botoxpulvers so verändert werden, dass diese Kapsel mit Hilfe bzw. unter Verwendung einer Vorrichtung die menschliche Haut perforieren und an den Wirkort gelangen kann.In the dripping process, regular droplets are formed when vibration is applied to a thin jet of liquid (with solution, sol, suspension or melt), which can possibly be charged with the help of high voltage. Due to the physical repulsion of the particles, almost “round droplets” are formed. These can be cooled in free fall (e.g. wax), dried (e.g. sugar) or exposed to chemical reactions. Binding agents are generally used for systems that do not exhibit any internal gelation (i.e. are solidified by cooling, for example). These solidify the droplets and can bring in additional properties, such as e.g. B. separate defined release profiles, additional protection against environmental influences or reactive components (e.g. oxygen from probiotics or similar). In the present invention, microencapsulated botulinum toxin molecules are to be enclosed in an iron-containing capsule and the physical properties of the Botox powder are thus to be changed in such a way that this capsule can perforate the human skin with the aid or using a device and can reach the site of action.
Botox (Botulinumtoxin) wird seit vielen Jahren zur Faltenglättung in der ästhetischen Medizin eingesetzt. Botulinumtoxin ist in erster Linie zur Korrektur mimisch bedingter Falten geeignet, d.h. Falten, die durch die Bewegung der mimischen Muskulatur verursacht werden. Im oberen Gesichtsdrittel sind das die sogenannten Zornesfalten, Querfalten auf der Stirn und seitliche Augenfalten (Krähenfüße). Dies sind weithin bekannte Indikationsgebiete, bezüglich derer seit vielen Jahren umfangreiche Erfahrungen vorliegen. Es existieren hierzu bewährte Injektionsschemata, die aber nicht bei allen Patienten vorbehaltlos anzuwenden sind. Besondere Vorsicht ist z. B bei Patienten mit Schlupfliedern oder Asymmetrien der Augenbrauen geboten. Bei Schlupfliedern ist viel Erfahrung nötig, um festzulegen, ob überhaupt und in welcher Form eine Behandlung mit Botox in Frage kommt. Außer der Faltenbehandlung lassen sich mit Botox in gewissen Grenzen die Augenbrauen etwas anheben (Browlift). Ein von manchen Patienten geschätzter Nebeneffekt ist der Rückgang von Spannungskopfschmerzen nach einer Botoxbehandlung der Stirn. Im unteren Gesichtsbereich ist die Anwendung von Botox in einigen Indikationen mit mehr Risiken und Nebenwirkungen verbunden. Die Glättung der Oberlippenfalten ist sehr effektiv mit geringen Dosen möglich. Trotzdem berichten einige Patienten über eine gewisse Schwäche der Oberlippe, die für ca. 2-3 Wochen das Trinken aus engen Gläsern und das Pfeifen erschwert. Über diese Umstände müssen die Patienten vorher aufgeklärt werden; manche Patientengruppen, wie z.B. Sänger oder Musiker, dürfen nicht behandelt werden. Durch geschickt gesetzte Injektionspunkte ist ein Anheben der Mundwinkel durch Botoxinjektionen möglich. Ferner lassen sich durch Einsatz von Botulinumtoxin ein runzeliges Kinn glätten und eine verwaschene Unterkieferkante wieder betonen. Die im Alter durch hervorstehende Muskelbäuche oft auftretenden Halsfalten (Truthahnhals) lassen sich gut zurückbilden. Querfalten am Hals oder Dekollete-Falten sind dagegen deutlich schwieriger durch den Einsatz von Botulinumtoxin zu behandeln. Andere weniger weit etablierte Anwendungen sind unter anderem Mesobotox, bei dem sehr geringen Dosen unter die Haut gespritzt werden, so dass es zur Entspannung der unter der Haut gelegene Muskulatur und damit zur Faltenglättung kommt. Botulinumtoxin ist eine unverzichtbare Methode in der ästhetischen Medizin mit breitem Anwendungsgebiet. In der Hand des erfahrenen Arztes ist es ein sicheres und sehr effektives Werkzeug, um viele Problemstellen anzugehen.Botox (botulinum toxin) has been used for many years to smooth wrinkles in aesthetic medicine. Botulinum toxin is primarily suitable for correcting facial wrinkles, ie wrinkles caused by movement of the mimic muscles. In the upper third of the face, these are the so-called frown lines, transverse wrinkles on the forehead and wrinkles on the side of the eyes (crow's feet). These are well-known indication areas with extensive experience for many years. There are well-established injection schemes for this purpose, but they cannot be used unreservedly in all patients. Particular caution is z. B in patients with sagging eyebrows or asymmetry of the eyebrows. In the case of slippery limbs, a lot of experience is needed to determine whether and in what form treatment with Botox is an option. In addition to wrinkle treatment, Botox can be used to raise the eyebrows within certain limits (brow lift). A side effect appreciated by some patients is the reduction of tension headaches after a botox treatment of the forehead. In the lower part of the face, the use of botox in some indications is associated with more risks and side effects. Wrinkles in the upper lip can be smoothed out very effectively with small doses. Despite this, some patients report a certain weakness of the upper lip, which makes drinking from narrow glasses and whistling difficult for about 2-3 weeks. The patients must be informed about these circumstances beforehand; some patient groups, such as singers or musicians, may not be treated. Cleverly placed injection points make it possible to lift the corners of the mouth with Botox injections. Furthermore, by using botulinum toxin, a wrinkled chin can be smoothed out and a washed-out edge of the lower jaw can be emphasized again. The neck wrinkles (turkey neck) that often occur in old age due to protruding muscle bellies can be easily regressed. Transverse wrinkles on the neck or cleavage, on the other hand, are much more difficult to treat with the use of botulinum toxin. Other less well-established applications include Mesobotox, in which very small doses are injected under the skin so that the muscles under the skin relax and wrinkles are smoothed out. Botulinum toxin is a must bare method in aesthetic medicine with a wide range of applications. In the hands of the experienced practitioner, it is a safe and very effective tool for addressing many problem areas.
Botulinumtoxin (BTX), auch Botulinum-Neurotoxin (BoNT), Botulismustoxin, Botulinustoxin, Botulin - bekannt auch unter dem Handelsnamen Botox für das erste Botulinumtoxin-Fertigpräparat - ist ein Sammelbegriff für mehrere sehr ähnliche neurotoxische Proteine. Die Neurotoxine werden von verschiedenen Stämmen der Bakterienspezies Clostridium botulinum, Clostridium butyricum, Clostridium baratii sowie Clostridium argentinense gebildet und ausgeschieden; es sind damit Exotoxine. Die Giftwirkung dieser Proteine beruht auf der Hemmung der Erregungsübertragung von Nervenzellen, was neben Störungen des vegetativen Nervensystems insbesondere eine Muskelschwäche bis hin zum Stillstand der Lungenfunktion zur Folge haben kann. Botulinumtoxin ist für Lebewesen wie den Menschen das mit Abstand tödlichste bekannte Gift. Die LD50-Werte für Mäuse betragen 3 ng/kg bei Inhalation, bis 4 ng/kg bei subkutaner Aufnahme und bei intravenöser Gabe sind bereits 30 pg/kg (0,03 ng/kg) tödlich. Die Vergiftung mit Botulinustoxinen wird Botulismus genannt und ist eine gefürchtete Lebensmittelvergiftung, sie kann auch infolge von Darminfektionen und Wundinfektionen mit C. botulinum auftreten. Seit den 1980er-Jahren werden die von dem Bakterium erzeugten toxischen Proteine zu medizinischen Zwecken eingesetzt, vorwiegend zur Behandlung neurologischer Bewegungsstörungen (Dystonie). Die Verwendung in der kosmetischen Medizin zur vorübergehenden Abschwächung von Falten (Wirkungsdauer 3-6 Monate) ist wegen der dadurch bedingten massiven Zunahme von Tierversuchen heftig kritisiert worden. Außerdem besteht das Risiko gravierender Nervenschäden ohne medizinische Notwendigkeit für den Eingriff. Clostridium botulinum kommt ubiquitär im Erdboden wie im Sediment von Gewässern vor und bildet widerstandsfähige Endosporen, ebenso wie Clostridium tetani, welches das strukturell ähnliche Tetanustoxin produziert. Welchen evolutionären Nutzen solche für den Wirt pathogenen Wirkstoffe dem parasitierenden Mikroorganismus bringen, ist Gegenstand der Diskussion. Der Botulismus wurde im Februar 1815 vom württembergischen Arzt und Dichter Justinus Kerner das erste Mal wissenschaftlich beschrieben. Kerner erkannte 1820 den Wirkungsmechanismus des Toxins als Hemmung der Nervenleitung und schlug 1822 das Gift, das er als „Fettgift“ und „Fettsäure“ bezeichnete, in extrem niedrigen Dosen als Arzneistoff für verschiedene nervöse Störungen vor. Die Mediziner Rupprecht und Müller bezeichneten 1868 die Vergiftung erstmals als Botulismus. Clostridium botulinum (Toxintyp A), das für die Vergiftungen verantwortliche Bakterium, wurde 1895-1897 von Emile van Ermengem, einem belgischen Bakteriologen, bei der Untersuchung von Schinken, der für drei Todesfälle verantwortlich war, isoliert. Van Ermengem nannte den Mikroorganismus zunächst Bacillus botulinus, heute wird er als Clostridium botulinum bezeichnet. Schon 1897 stellte Walter Kemper das erste Antiserum gegen Botulinustoxin A her. Nachdem ab den 1920er-Jahren Botulinumtoxine in größeren Mengen gewonnen werden konnten, gelang 1946 Carl Lammanna in Fort Detrick (Maryland) am USAMRIID die Reindarstellung des Toxintyps A. Dabei wurde der schon früher vermutete Aufbau aus zwei verschiedenen Proteinketten verifiziert. 1949 wiesen Burgen, Dickens und Zatman in London die Hemmung der Acetylcholinsekretion als Ursache der Muskellähmung durch Botulinumtoxin A nach. Bis um 1970 wurden insgesamt sieben verschiedene Neurotoxin-Serotypen (A, B, C1, D, E, F und G) isoliert. 1973-1978 wurde das Protein erstmals unter Schantz nach einem durch die FDA zugelassenen Verfahren an Freiwilligen als Arzneistoff getestet und 1980 durch Scott erstmals zur Medikation von Strabismus (Schielen) eingesetzt. 1989 erteilte die US-amerikanische Zulassungsbehörde FDA die erste Arzneimittelzulassung für ein Botulinumtoxin-Präparat. Unter dem Namen Oculinum wurde Botulinumtoxin A für die Indikationen Nystagmus („Augenzittern“) und Blepharospasmus (Lidkrampf) zugelassen. Nachdem die Firma Allergan das Produkt 1991 vom damaligen Hersteller übernommen hatte, wurde der Handelsname 1992 in Botox abgeändert. 1993 erfolgte die Zulassung von Botox in Deutschland, ebenso die des Wettbewerberprodukts Dysport (Ipsen). Innerhalb weniger Jahre kamen als weitere Indikationen Spastiken der Gesichtsmuskulatur und Beine sowie Torticollis spasmodicus (zervikale Dystonie, „Schiefhals“) hinzu. 1992 veröffentlichten J. und A. Carruthers einen Bericht über einen vorübergehenden abschwächenden Effekt von Botulinustoxin A auf Hautfalten (Wirkungsdauer 3-6 Monate). Seither wurde das Toxin im kosmetischen Bereich offlabel eingesetzt. Eine Zulassung für diese Verwendung erhielten Präparate erst ab 2002. Seit 2001 wird auch Botulinumtoxin B zur Behandlung der zervikalen Dystonie verwendet. Die Namen für das Bakterium und das Toxin sind von dem lateinischen Wort botulus ,Wurst' abgeleitet, ebenso wie die schon zuvor eingeführte Bezeichnung Botulismus für das Krankheitsbild bei einer Wurstvergiftung. Der Grund ist, dass Vergiftungen mit dem Botulinumtoxin früher häufig im Zusammenhang mit Wurst oder Wurstkonserven standen. Darauf beruht auch die historische Bezeichnung Wurstgift (englisch sausage poison). Das hauptsächlich den Botulismus verursachende Bakterium Clostridium botulinum ist ubiquitär als Spore anzutreffen. Das Bakterium benötigt nichtsaure, extrem sauerstoffarme Milieubedingungen, um auszukeimen und das Toxin zu produzieren. Solche Bedingungen sind in Wurst- und Gemüsekonserven sowie vakuumverpackten Lebensmitteln meist gegeben; zudem gilt die anaerobe Kernzone von Fleisch und Wurst meist als exzellentes Substrat für das Wachstum von Clostridium. Ein Oberflächenmodell von Botulinumtoxin A weist eine leichter, neurotoxischer Kette und eine schwerer Kette auf. Botulinumtoxine sind hochmolekulare Proteinkomplexe aus der Gruppe der AB-Toxine, die aus zwei Teilen bestehen: der leichten Kette, eigentlichen, lähmend (paralytisch) wirkenden Neurotoxin (Teil A) sowie meist der schweren Kette, einem nichttoxischen Protein (Teil B), das eine Bindung an Nervenzellen und eine Aufnahme vermittelt. Über eine Disulfidbrücke sind die Bestandteile miteinander verbunden. Der leichtere neurotoxische Teil ist eine zinkhaltige Endopeptidase. Der B-Teil bindet an die präsynaptische Membran von Nervenzellen. Nach Aufnahme in synaptische Vesikel bildet der N-Terminus der schweren Kette durch die Absenkung des pH-Werts eine Membranpore. Zudem wird die Disulfidbrücke gespalten, wodurch die neurotoxische leichte Kette ins Cytosol diffundieren kann. Der B-Teil schützt das Neurotoxin vor dem proteolytischen Abbau im sauren Milieu des Magens nach oraler Applikation, so dass das Toxin biologisch verfügbar bleibt und Vergiftungen auslösen kann. Der Komplex dissoziiert jedoch bei neutralem pH-Wert des Gewebes und ist nicht mehr stabil. Ebenfalls instabil wird das Protein bei längerem Erhitzen. Bei der therapeutischen Applikation des Botulinumtoxins haben die Komplexproteine daher keine wesentliche Funktion und tragen nicht zur Wirksamkeit bei. Diskutiert wird allerdings, ob Unterschiede in der klinischen Wirksamkeit der zugelassenen Medikamente (zum Beispiel die Diffusionskapazität bzw. Ausbreitungsfähigkeit) auf die unterschiedlichen Arten der vorhandenen Hüllproteine zurückzuführen sein können. Serologisch unterscheidet man die Botulinumtoxine in die Typen A bis G, von denen A und B medizinisch genutzt werden. Lediglich die Typen A, B, E, und F sind toxisch für den Menschen. Die Botulinumtoxine besitzen eine große Ähnlichkeit in Bezug auf ihre Struktur und biochemische Wirkung mit dem ebenfalls von Clostridien (Clostridium tetani) gebildeten Tetanustoxin.
Neben den bisher sieben allgemein anerkannten „klassischen“ BoNT-Serotypen wurden mehrere neuartige BoNT-Typen postuliert. 2013 gab eine Forschergruppe in den USA an, in der Stuhlprobe eines Kindes einen weiteren Serotyp entdeckt zu haben, den sie als „Typ H''' bezeichneten (BoNT/H). Die DNA-Struktur wurde trotz ihrer Entschlüsselung zunächst geheim gehalten. Untersuchungen des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) zeigten später, dass es sich um einen Hybridtyp handelt mit strukturellen Ähnlichkeiten zu den Serotypen A und F. BoNT/X ist ein neuer Serotyp, der ebenfalls von C. botulinum gebildet wird. Eine auf molekularer Ebene den Botulin-Neurotoxinen ähnliche Variante ist das eBoNT/J (auch BoNT/En genannt) das jedoch durch ein Gen des Enterococcus faecium codiert wird.In addition to the seven generally recognized "classic" BoNT serotypes, several novel BoNT types have been postulated. In 2013, a group of researchers in the United States reported discovering another serotype in a child's stool sample, which they called "Type H''' (BoNT/H). Despite its decoding, the DNA structure was initially kept secret. Research by the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) later showed that it is a hybrid type with structural similarities to serotypes A and F. BoNT/X is a new serotype that is also formed by C. botulinum. A variant that is similar to the botulinum neurotoxins at the molecular level is eBoNT/J (also called BoNT/En), which, however, is encoded by a gene from Enterococcus faecium.
Durch Fortschritte in der DNA-Sequenzierungs-Technik konnten ferner Unterschiede innerhalb einzelner Serotypen aufgezeigt werden, was zu Einführung von Subtypen führte. Solche Subtypen können sich innerhalb eines Serotyps auf Aminosäureebene um bis zu 36 % unterscheiden. Bis 2019 wurden in der Literatur mehr als 40 Subtypen beschrieben. Es wurde gezeigt, dass sich die Subtypen eines Serotyps in ihrer biologischen Aktivität unterscheiden, beispielsweise in der Kinetik der Aufnahme und Substratspaltung, der Affinität zu Rezeptoren oder der Gesamtaktivität. Botulinumtoxin hemmt die Erregungsübertragung von Nervenzellen auf andere Zellen, insbesondere an den Synapsen zu Muskelzellen, wodurch eine Kontraktion des Muskels schwächer wird oder ganz ausfällt. Botulinumtoxine sind Proteine, die im Bakterium zunächst als lange Polypeptidketten hergestellt und durch Proteasen gespalten aktiviert werden. Sie bestehen dann aus zwei Protein-Untereinheiten, leichte (L-, ca. 50 kDa) bzw. schwere (S-, ca. 100 kDa) Kette genannt.Advances in DNA sequencing technology have also revealed differences within individual serotypes, leading to the introduction of subtypes. Such subtypes can differ by up to 36% within a serotype at the amino acid level. As of 2019, more than 40 subtypes have been described in the literature. It has been shown that the subtypes of a serotype differ in their biological activity, for example in the kinetics of uptake and substrate cleavage, the affinity for receptors or the overall activity. Botulinum toxin inhibits the transmission of impulses from nerve cells to other cells, especially at the synapses to muscle cells, which means that muscle contractions become weaker or stop altogether. Botulinum toxins are proteins that are first produced in the bacterium as long polypeptide chains and then cleaved by proteases and activated. They then consist of two protein subunits called light (L, approx. 50 kDa) and heavy (S, approx. 100 kDa) chains.
Unterschiedliche Funktionsproteine, die an der Erregungsübertragung beteiligt sind, können durch verschiedene Subtypen von Botulinumtoxin zerstört werden. Von Strukturmerkmalen der schweren Kette hängt die Gewebespezifität des Giftes ab. Denn hiermit bindet sich Botulinumtoxin an den präsynaptischen Teil eines Neurons, das Acetylcholin als Neurotransmitter verwendet - wie an einer neuromuskulären Endplatte. Anteile der schweren Kette vermitteln auch, dass das Gift durch Endocytose in die präsynaptische Endigung aufgenommen wird. Die in den Zellinnenraum der Nervenzelle gelangte leichte Kette ist der aktive Teil des Toxins. Denn sie trägt Strukturmerkmale mit katalytischer Aktivität und wirkt nun als Zink-Endopeptidase. Damit ist sie in der Lage, bestimmte Funktionsproteine der Zelle zu zerlegen, die für die synaptische Vesikelfusion gebraucht werden. Durch diese Wirkung behindert das Gift die Exozytose als den Vorgang, mit dem der in Vesikeln enthaltene Botenstoff in den synaptischen Spalt abgegeben wird. Die Übertragung von neuronalen Signalen auf Muskelzellen wird somit blockiert. Das Membranprotein Synaptobrevin (VAMP2), das ein wesentlicher Bestandteil sekretorischer Vesikel ist, wird bereits durch die Anwesenheit weniger Botulinumtoxinmoleküle der Typen B, D, F und G aufgrund der katalytischen Wirkung aufgespalten, ohne dass sich das Botulinumtoxin dabei selbst verbraucht. Die Botulinumtoxine A und E spalten das Synaptisch-assoziierte Protein SNAP-25; der Serotyp C zerstört Syntaxine. Wenn synaptische Vesikel nicht mehr mit der Membran fusionieren können, wird ihr Transmitter Acetylcholin nicht mehr in den synaptischen Spalt ausgeschüttet. Die betroffene Nervenzelle kann somit die zugeordnete Muskelfaser nicht mehr hinreichend erregen und es kommt dadurch zu einer Lähmung des Muskels, an dem das Gift wirkt. Bei der Reaktivierung der unterbrochenen neuromuskulären Transmission übernehmen zunächst neuauswachsende präsynaptische Endigungen vorübergehend die Funktion der gestörten Axonterminalen des Nervenzellfortsatzes. Jährlich werden in Deutschland 20-40 Fälle von Botulismus gemeldet, von denen 1-2 tödlich enden. Selten tritt der „viszerale Botulismus“ auf, der als „Säuglingsbotulismus“ oder „infantiler Botulismus“ bei Säuglingen und als „adulter infektiöser Botulismus“ bei Erwachsenen mit seltener Prädisposition als Infektion vorkommt. Dabei entwickelt sich das Bakterium aus über die Nahrung aufgenommenen Sporen im Dünndarm und produziert dort die Toxine. Als Antidot für alle Formen des Botulismus kommt entweder ein trivalentes (Typen A, B, E) oder ein polyvalentes Antiserum (Typen A-G) zum Einsatz, in den USA auch das Heptavalent Botulism Antitoxin. Alle drei werden aus Pferden gewonnen.Different functional proteins involved in excitation transmission can be destroyed by different subtypes of botulinum toxin. The tissue specificity of the venom depends on structural features of the heavy chain. This is because botulinum toxin binds to the presynaptic part of a neuron that uses acetylcholine as a neurotransmitter - like a neuromuscular junction. Heavy chain portions also mediate venom entry into the presynaptic terminal by endocytosis. The light chain that has entered the interior of the nerve cell is the active part of the toxin. This is because it has structural features with catalytic activity and now acts as a zinc endopeptidase. This enables it to dissect certain functional proteins of the cell that are needed for synaptic vesicle fusion. Through this action, the venom impedes exocytosis, the process by which the messenger substance contained in vesicles is released into the synaptic cleft. The transmission of neuronal signals to muscle cells is thus blocked. The membrane protein synaptobrevin (VAMP2), which is an essential component of secretory vesicles, is already split by the presence of a few botulinum toxin molecules of types B, D, F and G due to the catalytic effect, without the botulinum toxin itself being consumed. Botulinum toxins A and E cleave the synaptic-associated protein SNAP-25; serotype C destroys syntaxins. When synaptic vesicles can no longer fuse with the membrane, their transmitter acetylcholine is no longer released into the synaptic cleft. The affected nerve cell can therefore no longer sufficiently stimulate the associated muscle fiber and this leads to paralysis of the muscle on which the poison is acting. When the interrupted neuromuscular transmission is reactivated, newly growing presynaptic endings temporarily take over the function of the disturbed axon terminals of the nerve cell process. Every year 20-40 cases of botulism are reported in Germany, 1-2 of which are fatal. Rarely, "visceral botulism" occurs, which occurs as "infant botulism" or "infantile botulism" in infants and as "adult infectious botulism" in adults with a rare predisposition to infection. The bacterium develops from spores ingested through food in the small intestine and produces the toxins there. As an antidote for all forms of botulism, either a trivalent (types A, B, E) or a polyvalent antiserum (types A-G) is used, in the USA also the heptavalent botulism antitoxin. All three are derived from horses.
In der Neurologie wird Botulinumtoxin seit Anfang der 1980er-Jahre als zugelassenes Arzneimittel primär in der Behandlung von speziellen Bewegungsstörungen, den sog. fokalen Dystonien, eingesetzt. Dies sind Erkrankungen wie der Blepharospasmus (Lidkrampf), die oromandibuläre Dystonie (Mund- Zungen-, Schlundkrampf), der Torticollis spasmodicus (Schiefhals) und andere zervikale Dystonien, der Graphospasmus (Schreibkrampf) und die spasmodische Dysphonie (Stimmbandkrampf). Weiterhin sind auch bei segmentalen oder sekundären Dystonien und Spastiken die Fokalsymptome mit Botulinumtoxin behandelbar. Hierzu zählen etwa der Spasmus hemifacialis, Bewegungsstörungen nach peripherer Affektion des Nervus facialis sowie bestimmte spastische Syndrome bei Erwachsenen und Kindern, beispielsweise bei spastischem Spitzfuß, bei Patienten mit Zerebralparese, bei der Armspastik nach Schlaganfall bzw. bei fokaler Spastik von Hand und Handgelenk nach Schlaganfall. Bei diesen Indikationen wird immer intramuskulär oder subkutan injiziert. Ein Behandlungserfolg mit Besserung bis zum zeitweiligen Verlust der Symptome liegt beim Lidkrampf bei etwa 90 %, beim Schiefhals zwischen 60 und 80 %.In neurology, botulinum toxin has been used as an approved drug since the early 1980s, primarily in the treatment of specific movement disorders, so-called focal dystonia. These are diseases such as blepharospasm (eyelid spasm), oromandibular dystonia (spasm of the mouth, tongue and throat), spasmodic torticollis (wry neck) and other cervical dystonia, graphospasm (writer's cramp) and spasmodic dysphonia (spasm of the vocal cords). Furthermore, the focal symptoms of segmental or secondary dystonia and spasticity can be treated with botulinum toxin. These include hemifacial spasm, movement disorders after peripheral facial nerve affection and certain spastic syndromes in adults and children, for example spastic equinus, in patients with cerebral palsy, arm spasticity after a stroke or focal spasticity of the hand and wrist after a stroke. These indications are always injected intramuscularly or subcutaneously. A treatment success with improvement up to the temporary loss of symptoms is around 90% for eyelid spasms and between 60 and 80% for torticollis.
Weitere Anwendungsgebiete sind z.B.: Strabismus (Schielen), Behandlung von Spannungskopfschmerzen und Migräne, bei chronischer Migräne auch Zulassung zu Lasten der GKV, Verringerung der Hyperhidrose (übermäßige Schweißproduktion), Erhöhte Speichelproduktion (z. B. bei Patienten mit M. Parkinson oder amyotropher Lateralsklerose), bei der Therapie der Achalasie, einer Speiseröhrenengstellung, sowie bei diffusem Ösophagusspasmus (Spasmus der Speiseröhre), bei Patienten mit einer Sphincter-oddi-Dysfunktion (SOD) Typ II, zur Behandlung des Morbus Hirschsprung (Aganglionose des Dickdarms), bei Analfissuren, bei Blasenfunktionsstörungen (seit 2018 Leistung der GKV).Other areas of application are, for example: strabismus (squinting), treatment of tension headaches and migraines, in the case of chronic migraines also approval at the expense of the GKV, reduction of hyperhidrosis (excessive sweat production), increased saliva production (e.g. in patients with M. Par kinson or amyotrophic lateral sclerosis), in the treatment of achalasia, narrowing of the esophagus, and diffuse esophagus spasm (spasm of the esophagus), in patients with sphincter-oddi dysfunction (SOD) type II, for the treatment of Hirschsprung's disease (aganglionosis of the large intestine) , for anal fissures, for bladder dysfunction (since 2018 benefit of the GKV).
Zahlreiche weitere Anwendungsgebiete sind in der Erprobung, z. B. orthopädische Krankheiten (Epicondylitis humeroradialis und humeroulnaris, Plantarfasziitis, myofasciale Triggerpunkte der Wirbelsäule u. a.) oder dermatologische Probleme, bei denen jeweils durch eine Muskelrelaxation eine Verbesserung erreicht werden kann.Numerous other areas of application are being tested, e.g. B. orthopedic diseases (epicondylitis humeroradialis and humeroulnaris, plantar fasciitis, myofascial trigger points of the spine, etc.) or dermatological problems, each of which can be improved by muscle relaxation.
Zertifizierte ärztliche Ausbildungen werden u. a. vom Arbeitskreis Botulinumtoxin der Deutschen Gesellschaft für Neurologie (DGN) und von der Sektion Schmerz (IGOST) der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie (DGOOC) angeboten.Certified medical training is u. a. offered by the botulinum toxin working group of the German Society for Neurology (DGN) and by the Pain Section (IGOST) of the German Society for Orthopedics and Orthopedic Surgery (DGOOC).
Botulinumtoxine sind von Bakterien produzierte Exotoxine. Werden sie in einen Muskel gespritzt, so blockieren sie dort gezielt durch Zerstörung von Proteinkomplexen die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin. Dadurch kann der entsprechende Muskel nicht mehr wie gewohnt angespannt werden. Andere Nervenfunktionen - wie das Fühlen oder Tasten - werden nicht beeinflusst. Nach einer therapeutischen Injektion baut sich die Wirkung langsam auf und erreicht - je nach Indikation und Dosis - nach etwa zehn Tagen ihren Höhepunkt. Nach zwei bis sechs Monaten ist die Neuaussprossung der Nervenenden beendet, wodurch die Muskeln wieder aktiviert werden können. Die Injektion kann mit gleichzeitiger Messung eines Elektromyogrammes (EMG) im Muskel, der sogenannten Stimulationstechnik, ultraschallgesteuert oder nach anatomischer Kenntnis erfolgen. Es gibt eine Anzahl von Patienten mit Nerven-Muskelkrankheiten, bei denen der Körper nach vorhergehender langer und hochdosierter Anwendung neutralisierende Antikörper gegen den Subtyp A bildet; die Wirksamkeit der Medikamente nimmt dadurch ab oder geht ganz verloren. Seit 2001 sind auch Subtyp-B-Präparate (Neurobloc bzw. Myobloc, Zulassung 2001 gegen Schiefhalssyndrom) verfügbar. Diese besitzen allerdings eine deutlich kürzere Wirkungsdauer. Die therapeutische Breite des Toxins ist bei einem durch Versuche mit Affen ermittelten LD50-Wert von etwa 2000 ng bei intraorbitaler (in die Augenhöhle) Injektion groß; dies entspricht etwa 50 Ampullen Botox. Bei einer Überdosierung, oder wenn das Toxin in die Blutbahn gelangt, steht ein polyvalentes Botulismus-Antitoxin vom Pferd zur Verfügung. Es gehört in größeren Krankenhäusern zum Notfalldepot. Meist erfolgt die intravenöse Injektion aber zu spät und der Patient kann sich nicht sofort vollständig erholen. Eine künstliche Beatmung über längere Zeit ist unabdingbar. Als Nebenwirkungen bei subkutaner oder intramuskulärer Injektion werden relativ häufig eine Ptosis (beim Lidkrampf), vorübergehende Muskelschwäche, lokale, aus der Injektion resultierende Schmerzen, Mundtrockenheit, Störungen der Akkommodation des Auges sowie Hämatome genannt. Bei kosmetischer Verwendung wurden am häufigsten Schluckstörungen (Dysphagie) und in Einzelfällen unter anderem Sarkoidose (eine Erkrankung des Bindegewebes) an der Injektionsstelle sowie Blutergüsse durch arterielle Schäden (Pseudoaneurysma) berichtet. In einer systematischen Übersichtsarbeit von 2015 über bekannte Komplikationen bei kosmetischer Verwendung von Botulinumtoxin wurde gefordert, die Patienten vor einem Eingriff über folgende mögliche, ernste Nebenwirkungen aufzuklären: Syndrom des trockenen Auges (Keratoconjunctivitis sicca), Schielen (Strabismus), Doppelsehen (Diplopie), Pseudoaneurysma der oberflächlichen Schläfenarterie (Arteria temporalis superficialis), Nackenschwäche (neck weakness), Stimmstörung (Dysphonie) und Schluckstörungen. Die lokale Injektion vermindert die Gefahr von Nebenwirkungen (im Gegensatz zu einer wenig sinnvollen systemischen Behandlung), verlangt aber dennoch einen hohen Kenntnisstand beim Anwendenden. Oft wird eine sogenannte Titrierung angewandt, d. h., es wird zunächst eine zu geringe Dosis injiziert, die in zwei- bis dreiwöchigem Abstand durch eine jeweils höhere Menge ergänzt wird. Botulinum toxins are exotoxins produced by bacteria. If they are injected into a muscle, they specifically block the release of the neurotransmitter acetylcholine by destroying protein complexes. As a result, the corresponding muscle can no longer be tensed as usual. Other nerve functions - such as feeling or touching - are not affected. After a therapeutic injection, the effect builds up slowly and - depending on the indication and dose - reaches its peak after about ten days. After two to six months, the nerve endings have stopped sprouting, allowing the muscles to be activated again. The injection can be carried out with simultaneous measurement of an electromyogram (EMG) in the muscle, the so-called stimulation technique, ultrasound-controlled or according to anatomical knowledge. There are a number of patients with neuromuscular diseases in which the body produces neutralizing antibodies against subtype A after previous long-term and high-dose use; the effectiveness of the medication decreases or is completely lost. Subtype B preparations (Neurobloc or Myobloc, approved in 2001 for torticollis) have also been available since 2001. However, these have a significantly shorter duration of action. The therapeutic index of the toxin is wide, with an experimentally determined LD50 value of approximately 2000 ng in monkeys when injected intraorbitally (into the eye socket); this corresponds to about 50 ampoules of Botox. In the event of an overdose, or if the toxin enters the bloodstream, a polyvalent equine botulism antitoxin is available. It is part of the emergency depot in larger hospitals. In most cases, however, the intravenous injection is given too late and the patient cannot fully recover immediately. Long-term artificial respiration is essential. Ptosis (in eyelid spasms), temporary muscle weakness, local pain resulting from the injection, dry mouth, disturbances in the accommodation of the eye and hematoma are mentioned relatively frequently as side effects of subcutaneous or intramuscular injection. When used cosmetically, the most common reports reported were swallowing disorders (dysphagia) and isolated cases, including sarcoidosis (a connective tissue disease) at the injection site and bruising from arterial damage (pseudoaneurysm). In a systematic review from 2015 on known complications from the cosmetic use of botulinum toxin, it was requested that patients be informed about the following possible, serious side effects before an operation: dry eye syndrome (keratoconjunctivitis sicca), squinting (strabismus), double vision (diplopia), pseudoaneurysm the superficial temporal artery (Arteria temporalis superficialis), neck weakness (neck weakness), voice disorder (dysphonia) and swallowing disorders. The local injection reduces the risk of side effects (in contrast to a systemic treatment that makes little sense), but still requires a high level of knowledge on the part of the user. A so-called titration is often used, i. In other words, too small a dose is initially injected, which is then supplemented by a larger amount every two to three weeks.
Nachteilig ist zunächst auch, dass die Wirkung im günstigsten Fall nach etwa 24 Stunden, im Normalfall nach zwei bis zehn Tagen eintritt, dann aber - je nach Dosierung und Indikation - zwei bis sechs Monate anhält. Lähmt Botulinumtoxin die emotionale Mimik, dann schränken auch gefühlsverarbeitende Hirnregionen - wie die linke Amygdala - ihre Aktivität ein. Dies verhindert das mimische Nachspielen und damit das Verstehen von Emotionen („embodied emotion“, „verkörpertes Gefühl“). Nachgewiesen ist die systemische Ausbreitung von Botulinumtoxin von der Stelle der lokalen Anwendung in andere Bereiche des Körpers, insbesondere im Nervensystem. Obwohl dieser Ausbreitung bereits Störungen und Schädigungen zugeordnet wurden, sind die zugrundeliegenden Mechanismen der Ausbreitung und ihrer Folgen bisher (Stand 2016) nahezu unerforscht. Vor der Anwendung von Botulinumtoxin zur Behandlung von Bruxismus (Zähneknirschen), der kraniomandibulären Dysfunktion (Kiefergelenksbeschwerden) sowie zur optischen Verschlankung des Gesichts wird gewarnt, da sie zu massiven Schäden am Kieferknochen führen kann. Botulinumtoxin wird hierzu in den Musculus masseter gespritzt, der die Muskelspannung reduzieren soll. Eine Zeitspanne von drei Monaten zwischen den Injektionen, die üblicherweise eingehalten wird, reiche nicht aus, den verloren gegangenen Knochen wieder zu regenerieren. Teilweise zeigen die Ergebnisse, dass der Kieferknochen auch längerfristig nicht mehr regeneriert. Der Knochenabbau kann zur Zahnlockerung - bis hin zum Zahnverlust - führen und erhöht die Frakturgefahr des Kieferknochens. Die amerikanische Food and Drug Administration (FDA) hat bislang (Stand Januar 2017) die Anwendung von Botulinumtoxin in diesem Bereich nicht zugelassen. In der aktuellen S3-Leitlinie Stand 2019 zum Bruxismus wird dagegen der Einsatz von Botulinumtoxin eher positiv bewertet Faltenunterspritzungen im Stirn-, Augen- und Halsbereich, zur Lippen- und Faltenunterfüllung und zur Therapie der Migräneerkrankung sind approbierten Ärzten und Heilpraktikern erlaubt, Zahnärzten und anderen Heilberufsangehörigen sowie Laien hingegen untersagt. In einem Fall jahrelanger Verstöße gegen das Verbot der Faltenunterspritzung für Zahnärzte bejahte das Oberverwaltungsgericht für das Land Nordrhein-Westfalen die für den Approbationsentzug vorausgesetzte Unzuverlässigkeit eines Zahnarztes. Man hielt dem Zahnarzt sein langjähriges und hartnäckiges Verhalten vor, was er nur durch einen ernsthaften Einstellungswandel hätte beseitigen können.The first disadvantage is that the effect occurs after about 24 hours in the best case, usually after two to ten days, but then - depending on the dosage and indication - lasts for two to six months. If botulinum toxin paralyzes emotional facial expressions, then regions of the brain that process emotions - such as the left amygdala - also limit their activity. This prevents mimic imitation and thus the understanding of emotions (“embodied emotion”, “embodied feeling”). Systemic spread of botulinum toxin from the site of topical application to other areas of the body, particularly the nervous system, has been demonstrated. Although disturbances and damage have already been assigned to this spread, the underlying mechanisms of the spread and its consequences have so far (as of 2016) been almost unexplored. You are warned against using botulinum toxin to treat bruxism (teeth grinding), temporomandibular dysfunction (temporomandibular joint problems) and to slim the face visually, as it can lead to massive damage to the jawbone. Botulinum toxin is injected into the masseter muscle to reduce muscle tension. A period of time The three months between injections, which is usually observed, is not enough to regenerate the lost bone. Some of the results show that the jawbone no longer regenerates, even in the long term. Bone loss can lead to tooth loosening - even tooth loss - and increases the risk of fracture of the jawbone. The American Food and Drug Administration (FDA) has not (as of January 2017) approved the use of botulinum toxin in this area. In the current S3 guideline for bruxism as of 2019, on the other hand, the use of botulinum toxin is rated rather positively and laypersons are prohibited. In a case of years of violations of the ban on wrinkle injections for dentists, the Higher Administrative Court for the state of North Rhine-Westphalia affirmed the unreliability of a dentist, which is a prerequisite for the withdrawal of a license to practice medicine. The dentist was accused of his longstanding and stubborn behavior, which he could only have eliminated through a serious change in attitude.
Das Botulinumtoxin wird als Medikament von verschiedenen Firmen hergestellt: Botulinustoxin-Medikamente [5]
Seit April 2009 müssen alle in den USA verkauften Botulinumtoxinpräparate - nach Festlegung durch die FDA aufgrund von Berichten über Nebenwirkungen - einen Warnhinweis tragen. Für jedes zugelassene Produkt ist weiterhin eine Risk Evaluation and Mitigation Strategy (REMS) notwendig. Die betroffenen Präparate sind Botox und Botox Cosmetic, Myobloc und Dysport. Der Hersteller Eisai warnt vor Off-Label-Anwendung von „Neurobioc“ (Toxin B), da dies zu Schluckstörungen und Atembeschwerden führen könne, wenn sich das Nervengift auf benachbarte Strukturen ausbreite. [59] Jede Charge von Produktionseinheiten eines Botulinumtoxin-Medikaments muss auf Grund der hohen Giftigkeit routinemäßig einer Prüfung unterzogen werden. Hierbei ist der klassische LD50-Test zugelassen, bei dem mindestens 100 Mäusen das Gift in das Abdomen injiziert wird. Nach 3 bis 4 Tagen wird der LD50-Wert über die Anzahl der getöteten Tiere ermittelt. Die Tiere erleiden Muskellähmungen, Sehstörungen und Atemnot, bevor sie ersticken. Weltweit werden jedes Jahr rund 600.000 Mäuse dazu verwendet.As of April 2009, all botulinum toxin preparations sold in the US are required to carry a warning label, as determined by the FDA following reports of side effects. A Risk Evaluation and Mitigation Strategy (REMS) is still required for each approved product. The preparations concerned are Botox and Botox Cosmetic, Myobloc and Dysport. The manufacturer Eisai warns against off-label use of "Neurobioc" (toxin B) because it can lead to swallowing disorders and breathing difficulties if the neurotoxin spreads to neighboring structures. [59] Every batch of production units of a botulinum toxin drug must be routinely tested due to its high level of toxicity. Here, the classic LD 50 test is permitted, in which at least 100 mice are injected with the poison into the abdomen. After 3 to 4 days, the LD 50 value is determined from the number of animals killed. The animals suffer muscle paralysis, blurred vision and shortness of breath before suffocating. Around 600,000 mice are used worldwide every year.
Im Europäischen Arzneibuch sind folgende alternative Testverfahren beschrieben: Ein Nervus-phrenicus-Zwerchfell-Präparat, bei dem Nerven aus zuvor getöteten Mäusen oder Ratten herauspräpariert (ex vivo) und als Testobjekt verwendet werden; der Endopeptidase-Test, ein molekularbiologisches in-vitro-Verfahren, bei dem das Gift ein synthetisches Protein SNAP-25 spaltet; eine lokale Muskellähmung, bei der das Gift den Mäusen in die Hautfalte zwischen Bauch und Hinterbein gespritzt und das Ausmaß der Lähmungen des Hinterbeins beurteilt wird (Bestimmung der Wirksamkeit an der Maus mit paralytischem Endpunkt).The following alternative test methods are described in the European Pharmacopoeia: A phrenic nerve diaphragm preparation in which nerves are dissected out (ex vivo) from previously killed mice or rats and used as a test object; the endopeptidase test, an in vitro molecular biology test in which the venom cleaves a synthetic protein SNAP-25; a local muscle paralysis in which the poison mice in the skin fold between abdomen and hind limb and the extent of paralysis of the hind limb is assessed (determination of efficacy in the mouse with a paralytic endpoint).
Weitere Verfahren sind Zellkulturtests mit einer Zelllinie aus Mäusekrebszellen (Neuroblastoma) sowie der immunchemische ELISA-Test mit Antikörpern aus Versuchstieren[38]Other methods are cell culture tests with a cell line from mouse cancer cells (neuroblastoma) and the immunochemical ELISA test with antibodies from laboratory animals[38]
Das Tierversuchsverbot für Kosmetika greift nicht, da Botulinumtoxin-Produkte als Medikamente zugelassen sind sowie für die Anwendung injiziert und nicht bloß aufgetragen werden. Bei Tierversuchen mit Mäusen und Ratten wurde festgestellt, dass sich Botulinumtoxin im Zentralnervensystem verbreitet. Botulinumtoxin A wird aus Kulturen von Clostridium botulinum gewonnen. Bei einem pH-Wert von 3,5 wird das Protein aus dem Kulturmedium ausgefällt; durch eine Abfolge mehrerer Zentrifugations-, Fällungs- und Adsorptionsschritte wird das Toxin gereinigt. Die Gewinnung weiterer Botulinumtoxine erfolgt analog aus anderen Clostridium-Arten und -Stämmen. Das gereinigte Toxin kann bei -70 °C für längere Zeit gelagert und ohne Aktivitätsverlust aufgetaut werden. Eine aus dem festen Protein und steriler isotonischer Kochsalzlösung hergestellte Injektionslösung kann im Kühlschrank für maximal vier Stunden aufbewahrt werden.The ban on animal testing for cosmetics does not apply, since botulinum toxin products are approved as medicines and are injected for use and not just applied. In animal studies with mice and rats, botulinum toxin was found to spread through the central nervous system. Botulinum toxin A is obtained from cultures of Clostridium botulinum. At pH 3.5, the protein is precipitated from the culture medium; the toxin is purified by a sequence of several centrifugation, precipitation and adsorption steps. Other botulinum toxins are obtained analogously from other Clostridium species and strains. The purified toxin can be stored at -70 °C for long periods and thawed without loss of activity. A solution for injection made up of the solid protein and sterile isotonic saline can be stored in the refrigerator for a maximum of four hours.
Insbesondere in der Medizin ist es grundsätzlich bereits bekannt, eine Wirksubstanz, beispielsweise eine toxische Substanz, in einer inerten Mikrosphere unterzubringen, also in einem vorzugsweise mikroskopisch kleinen Nanoträger, z. B. einer Mikrokapsel, einzuschließen. Zu einer gezielten, insbesondere lokalen Medikamentation, beispielsweise in einem ganz bestimmten Organ oder Organbereich, soll das Nanoträger die Wirksubstanz möglichst dann freigeben, wenn es sich in diesem Zielbereich befindet. Das Nanoträger soll also die in ihm enthaltene Wirksubstanz planmäßig nach einer bestimmten Zeit oder nach einem bestimmten Weg bzw. an einem bestimmten Ort abgeben.In medicine in particular, it is already known in principle to accommodate an active substance, for example a toxic substance, in an inert microsphere, ie in a preferably microscopically small nanocarrier, e.g. B. a microcapsule to enclose. For targeted, in particular local medication, for example in a very specific organ or organ area, the nanocarrier should release the active substance as far as possible when it is in this target area. The nanocarrier should therefore release the active substance contained in it according to plan after a certain time or after a certain path or at a certain place.
Bisher ist man für diesen Zweck so vorgegangen, dass das Material der Nanoträgerwand ein Material war, welches sich nach einer gewissen Zeit so weit zersetzt, dass es dann zwangsläufig die in ihm enthaltene Wirksubstanz freigibt. Die Medikamentation erfolgte also quasi nach einem Zeitplan, wobei vorherberechnet wurde, zu welcher Zeit sich das Nanoträger an einem bestimmten Ort befindet, um die zeitliche Zersetzung des Materials, bei beispielsweise durch die gewählte Wandstärke oder das gewählte Material selbst, auf diese Zeit abzustimmen.So far, the procedure for this purpose has been that the material of the nanocarrier wall was a material which after a certain time decomposes to such an extent that it then inevitably releases the active substance contained in it. The medication was therefore administered according to a schedule, with the time at which the nanocarrier would be at a specific location being calculated in advance in order to coordinate the decomposition of the material over time, for example with the selected wall thickness or the selected material itself, to this time.
Dieses Verfahren ist aber dennoch relativ ungenau bezüglich seiner lokalen Zielgenauigkeit. Insbesondere bei der Behandlung von Tumoren oder dergleichen wäre es wünschenswert, wenn die Wirksubstanz aus dem Nanoträger definitiv nur genau am Ort des entdeckten Tumors abgegeben wird, was sich zeitlich nicht genau genug berechnen und vorbestimmen lässt.However, this method is still relatively imprecise with regard to its local accuracy. In particular in the treatment of tumors or the like, it would be desirable if the active substance from the nanocarrier is definitely released only at the precise location of the discovered tumor, which cannot be calculated and predetermined with sufficient time.
Ähnliche Aufgaben und Zielsetzungen könnten sich auch im nicht-medizinischen Bereich ergeben, beispielsweise bei dem Transport und der zielgenauen Abgabe von Substanzen bei hochempfindlichen, komplexen Gerätematerial selbst, auf diese Zeit abzustimmen.Similar tasks and objectives could also arise in the non-medical field, for example in the transport and the precise delivery of substances in the case of highly sensitive, complex device material itself, to be coordinated with this time.
Es kann eine gezielte lokale Freisetzung der Wirksubstanz ermöglicht sein oder werden.Targeted local release of the active substance can be or will be made possible.
Das Nanoträger kann nach einem Transport der Wirksubstanz bei Erreichen eines planmäßig vorgegebenen lokalen Ausgabebereiches zur gezielten Freisetzung der Wirksubstanz geöffnet werden.After the active substance has been transported, the nanocarrier can be opened for the targeted release of the active substance when a planned, predetermined local release area is reached.
Es kann also mit Vorteil vorgesehen sein, dass das Nanoträger bei Erreichen eines lokalen Zielbereiches aktiv geöffnet wird, so dass eine zielgenaue Freisetzung der Wirksubstanz möglich sein kann, wobei die unsichere Methode gemäß des Standes der Technik, das Nanoträger sich über eine vorbestimmbare Zeitdauer zersetzen zu lassen, vermieden wird, weil bei der bekannten Methode nicht gewährleistet ist, ob nach der vorbestimmten Zeit tatsächlich der vorbestimmte lokale Bereich erreicht ist. Auch die vorbestimmte Zeitdauer lässt sich oft nur ungenau errechnen und einstellen. Auch die Transportwege sind nicht immer vorher bestimmbar.It can therefore advantageously be provided that the nanocarrier is actively opened when a local target area is reached, so that a targeted release of the active substance can be possible, with the unsafe method according to the prior art, the nanocarrier decomposing over a predeterminable period of time let, is avoided, because with the known method it is not guaranteed whether the predetermined local area is actually reached after the predetermined time. The predetermined period of time can also often only be calculated and set imprecisely. The transport routes cannot always be determined in advance.
Eine Weiterbildung kann dadurch gegeben sein, dass der Wirksubstanz in das Nanoträger eine den Öffnungsvorgang durch ihre Aktivierung vornehmende bzw. begünstigende Aktionssubstanz beigegeben werden kann, deren Aktivierung planmäßig lokal gezielt vorgenommen wird. Es kann also in das Nanoträger eine Aktionssubstanz zugefügt werden, die in der Lage ist, quasi ferngesteuert, das Nanoträger zu öffnen.A further development can be given in that the active substance in the nanocarrier can be admixed with an action substance which carries out or promotes the opening process through its activation and whose activation is planned and carried out locally in a targeted manner. An action substance can therefore be added to the nanocarrier, which is able to open the nanocarrier in a quasi-remote manner.
Eine Möglichkeit, das Nanoträger zu öffnen, kann darin bestehen, den Druck im Innern des Nanoträgers bis zu dessen Zerbersten bzw. Aufplatzen, zu erhöhen, was durch eine Erhöhung der Entropie der Aktionssubstanz und/oder durch eine Erhöhung der kinetischen Energie der Aktionssubstanz möglich wäre.One way of opening the nanocarrier can be to increase the pressure inside the nanocarrier until it bursts or bursts, which would be possible by increasing the entropy of the active substance and/or by increasing the kinetic energy of the active substance .
Eine andere Weiterbildung kann jedoch vorsehen, dass die Aktionssubstanz zur Durchstoßung der Nanoträgerhülle angeregt wird, also das Nanoträger tatsächlich mikro-mechanisch geöffnet werden kann.However, another development can provide for the action substance to be stimulated to pierce through the nanocarrier shell, ie the nanocarrier can actually be opened micromechanically.
Für alle vorgenannten Methoden kann eine Aktionssubstanz in Betracht kommen, die aus Partikeln bestehen kann, die durch ein Magnetfeld in ihrer Bewegung und/oder Strukturbildung beinflussbar sind, wobei das die Aktionssubstanz enthaltende Nanoträger planmäßig einem lokal begrenzten Magnetfeld ausgesetzt werden kann. Für die Erzeugung eines solchen Magnetfeldes kann ein lokal angeordneter Permanentmagnet, der beispielsweise in einem menschlichen Körper implantiert ist, in Betracht kommen. Es käme aber auch in Betracht, elektromagnetische Magnetfelder, unter Umständen auch Wechselfelder, zu verwenden, beispielsweise mit Hilfe eines Computertomographen lokal begrenzt auszubilden. Durch ein magnetisches Wechselfeld könnte in erster Linie die kinetische Energie der Aktionssubstanz vergrößert werden, während durch das statische Feld sowohl die Entropie vergrößert werden könnte als auch eine mechanische Wirkung der magnetischen Partikel ausgelöst werden könnte.For all of the aforementioned methods, an action substance can be considered, which can consist of particles whose movement and/or structural formation can be influenced by a magnetic field, with the nanocarrier containing the action substance being able to be exposed to a locally limited magnetic field as planned. A locally arranged permanent magnet, which is implanted in a human body, for example, can be considered for generating such a magnetic field. However, it would also be possible to use electromagnetic magnetic fields, possibly also alternating fields, for example to form them locally with the aid of a computer tomograph. The kinetic energy of the active substance could primarily be increased by an alternating magnetic field, while the entropy could be increased by the static field and a mechanical effect of the magnetic particles could be triggered.
Es können magnetische Partikel als Aktionssubstanz verwendet werden, die eine mehr oder weniger ringförmige Struktur bilden, sich also zu einem Ring anordnen können. Bei Anlegen eines Magnetfeldes können sich dagegen diese Partikel zu einer linearen Kette parallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes ausrichten, indem also die Ringstruktur aufgebrochen werden kann. Es ist offensichtlich, dass die Länge der Kettenstruktur größer sein kann als zuvor der Durchmesser der Ringstruktur war, so dass durch die Ausbildung einer dornartigen linearen Kette das Wandmaterial des Nanoträgers durchstoßen werden kann. Zumindest kann es mechanisch so stark gespannt werden, dass es zerreißt. Gleichzeitig kann die lineare Kettenstruktur eine höhere Entropie aufweisen, so dass zudem der Innendruck im Nanoträger wächst, was zusätzlich das Aufplatzen des Nanoträgers begünstigen kann. Als vorzugsweise kugelförmige magnetische Partikel kommen Partikel aus Magnetit oder anderen Eisenoxiden in Betracht. Letztlich sind alle hochparamagnetischen Substanzen geeignet, also eine Vielzahl von nicht im Einzelnen auflistbarer Legierungen.Magnetic particles can be used as the action substance, which form a more or less ring-shaped structure, i.e. can arrange themselves into a ring. On the other hand, when a magnetic field is applied, these particles can align themselves to form a linear chain parallel to the field lines of the magnetic field, so that the ring structure can be broken up. It is evident that the length of the chain structure can be greater than the diameter of the ring structure previously was, such that the wall material of the nanocarrier can be pierced through the formation of a spike-like linear chain. At least it can be mechanically stretched so much that it tears. At the same time, the linear chain structure can have a higher entropy, so that the internal pressure in the nanocarrier also increases, which can also promote the bursting of the nanocarrier. Particles of magnetite or other iron oxides come into consideration as preferably spherical magnetic particles. Ultimately, all highly paramagnetic substances are suitable, i.e. a large number of alloys that cannot be listed individually.
Ein Nanoträger kann eine Aktionssubstanz enthalten, die aus magnetisch beeinflussbaren Partikeln bestehen kann.A nanocarrier can contain an action substance, which can consist of particles that can be influenced magnetically.
Es kann vorgesehen sein, dass die magnetisch unbeeinflussten Partikel in einer Ringstruktur vorliegen, während die magnetisch beeinflussten Partikel in wenigstens einer sich parallel zum Magnetfeld ausgerichteten linearen Kette vorliegen.It can be provided that the magnetically unaffected particles are present in a ring structure, while the magnetically influenced particles are present in at least one linear chain aligned parallel to the magnetic field.
Das Nanoträger kann vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 5 × 10-7 m haben, während der Durchmesser eines Partikels der Aktionssubstanz etwa 2×10-8 m betragen kann.The nanocarrier can preferably have a diameter of about 5 × 10 -7 m, while the diameter of a particle of the action substance can be about 2 × 10 -8 m.
In dem Nanoträger kann also eine Mehrzahl von Partikeln, vorzugsweise 6 bis 14 Partikel, untergebracht werden, und zwar zusätzlich zur Wirksubstanz, so dass eine aus diesen Partikeln gebildete Kette mit Sicherheit in der Lage sein kann, das Nanoträger an einem vorbestimmbaren Ort zum Öffnen zu bringen. Eine zu lange Kette von Partikeln könnte allerdings nachteilige Labyrinth-Strukturen bilden. Die kleinen magnetischen Partikel selbst können ihrerseits so herstellbar und auswählbar sein, dass sie auch medizinisch völlig unbedenklich sein können.A plurality of particles, preferably 6 to 14 particles, can thus be accommodated in the nanocarrier, in addition to the active substance, so that a chain formed from these particles can certainly be able to open the nanocarrier at a predeterminable location bring. However, a chain of particles that is too long could form disadvantageous labyrinth structures. For their part, the small magnetic particles themselves can be produced and selected in such a way that they can also be completely harmless from a medical point of view.
Zusätzlich kann die Wandung des Nanoträgers aus einem Material hergestellt werden, das relativ leicht zu durchbrechen ist. Beispielsweise kann das Nanoträger erfindungsgemäß aus Zellulose bestehen. Grundsätzlich kommen als Material für die Wandung des Nanoträgerses sowohl biologisch abbaubare (biodegradable) als auch biologisch nicht abbaubare (nonbiodegradable) Substanzen in Betracht. Geeignet wären beispielsweise: Albumin-, Poly(Alkylcyanoacrylate)-Mikrospheren, Ethylcellulose- und Polyglutaraldehyde-Mikrokapseln. Das Nanoträger selbst kann möglichst so bemessen sein, dass es ohne weiteres beispielsweise in eine Blutbahn injiziert werden kann und durch feinste Kapillargefäße bis zu einem bestimmten lokalen Ort transportiert werden kann. Es kann unwesentlich sein, wann das Nanoträger am Zielort eintrifft, da es beispielsweise ohnehin erst dann geöffnet wird, wenn es in den Einflussbereich des sehr begrenzt lokal ausgebildeten Magnetfeldes gerät.In addition, the wall of the nanocarrier can be made of a material that is relatively easy to breach. For example, according to the invention, the nanocarrier can consist of cellulose. In principle, both biodegradable and nonbiodegradable substances can be considered as material for the wall of the nanocarrier. For example, albumin, poly(alkylcyanoacrylate) microspheres, ethylcellulose and polyglutaraldehyde microcapsules would be suitable. If possible, the nanocarrier itself can be dimensioned in such a way that it can easily be injected into a bloodstream, for example, and can be transported to a specific local location through the finest capillary vessels. It can be immaterial when the nanocarrier arrives at the target site, since it is only opened anyway when it comes within the sphere of influence of the very limited locally formed magnetic field.
Auch eigentlich toxische Stoffe können daher zur gezielten lokalen Therapie, beispielsweise zur Zerstörung von Karzinomen, Tumoren oder Metastasen verwendet werden, ohne dass das gesunde Umfeld des Organs geschädigt wird.Even substances that are actually toxic can therefore be used for targeted local therapy, for example to destroy carcinomas, tumors or metastases, without damaging the healthy environment of the organ.
Wird ein äußeres Magnetfeld angelegt, so kann die Ringstruktur aufbrechen und die magnetisch beeinflussbaren Partikel eine lineare Kette bilden. Durch die sich dadurch ergebenden Längenerstreckung der Partikelkette kann das Nanoträger zunächst langgestreckt deformiert und schließlich geöffnet werden bzw. unter dem dadurch entstehenden Druck zerreißen. Zusätzlich kann die lineare Kette gegenüber der Ringstruktur eine höhere Entropie aufweisen, so dass innerhalb des Nanoträgers durch das Anwachsen der Entropie ein höherer Druck erzeugt werden kann, der ebenfalls das Zerplatzen des Nanoträgers begünstigen kann. Die Wirksubstanz, beispielsweise eine Flüssigkeit, kann aus dem geöffneten Nanoträger freigesetzt werden.If an external magnetic field is applied, the ring structure can break up and the magnetically influenced particles form a linear chain. As a result of the resulting lengthening of the particle chain, the nanocarrier can initially be elongated and deformed and finally opened or ruptured under the resulting pressure. In addition, the linear chain can have a higher entropy compared to the ring structure, so that a higher pressure can be generated within the nanocarrier due to the increase in entropy, which can also promote the bursting of the nanocarrier. The active substance, for example a liquid, can be released from the opened nanocarrier.
Die lineare Kette kann parallel zu den Feldlinien des beeinflussenden Magnetfeldes ausgerichtet sein. Unter Umständen können auch mehrere parallele Ketten entstehen. Da aber eine relativ große Anzahl magnetisch beeinflussbarer Partikel zusätzlich zur Wirksubstanz in dem Nanoträger untergebracht werden kann, können auch derartige Teilkettenstränge eine solche Ausdehnung erreichen, dass das Nanoträger zum Zerreißen gebracht werden kann.The linear chain can be aligned parallel to the field lines of the influencing magnetic field. Under certain circumstances, several parallel chains can also arise. However, since a relatively large number of particles that can be magnetically influenced can be accommodated in the nanocarrier in addition to the active substance, such partial chain strands can also reach such an extent that the nanocarrier can be made to tear.
Die europäische Patentanmeldung
Die Patentschrift
Clostridium botulinum Toxinkomplex Typ A (Mr 900.000) wird seit mehreren Jahren zur Therapie verschiedener Dystonien eingesetzt. Derzeit sind zwei verschiedene Präparate für die Behandlung des Blepharospasmus, hämifacialer Spasmen und des Torticollis spasmodicus zugelassen, und zwar BOTOX® und DYSPORT®. Die Therapie weiterer Erkrankungen des Nervensystems (z. B. Spastizitäten, Migräne, Lumbalgie, Cervicalsyndrom, Hypersalivation) wird derzeit klinisch geprüft. Die Präparate werden außerdem bei kosmetischen Indikationen wie z. B. Hyperhydrose und ausgeprägter Faltenbiddung im Gesichtsbereich eingesetzt.Clostridium botulinum toxin complex type A (Mr 900,000) has been used for the therapy of various dystonia for several years. Two different preparations are currently approved for the treatment of blepharospasm, hemifacial spasm and spasmodic torticollis, namely BOTOX® and DYSPORT®. The therapy of other diseases of the nervous system (e.g. spasticity, migraine, lumbago, cervical syndrome, hypersalivation) is currently being clinically tested. The preparations are also used for cosmetic indications such. B. hyperhydrosis and pronounced wrinkling in the facial area.
Botulinumtoxin-Komplexe setzen sich aus einem Gemisch clostridieller Proteine zusammen. Dies sind Hämagglutinine mit unterschiedlichen Molekularmassen, ein nicht-toxisches, nicht-hämagglutinierendes Protein (Mr 120.000) und zwei Neurotoxinmoleküle (Mr 150.000). Sie bilden einen losen Komplex, der für die orale Toxizität bei Lebensmittelintoxikationen verantwortlich ist. Im Gegensatz zum reinen Neurotoxin wider-, steht der Komplex dem aggressiven Milieu im Magen-Darm-Trakt und ermöglicht die enterale Resorption des Neurotoxins, welches über den Blutkreislauf oder das Lymphsystem die Zielzellen erreicht und dort eine Blockade der Transmitterfreisetzung auslöst. Daraufhin kommt es zur Paralyse der quergestreiften und glatten Muskulatur und zum Versiegen verschiedener vegetativer Funktionen. Vergiftete Patienten sterben an einer Insuffizienz der respiratorischen Muskulatur. Da das reine Neurotoxin im Magen-Darm-Trakt abgebaut und somit nicht enteral resorbiert wird, ist es nach einer Ingestition nicht giftig. Parenteral appliziert unterscheiden sich die Wirkungen des Komplexes nicht von den Wirkungen des Neurotoxins, denn der Komplex zerfällt im Gewebe in seine Bestandteile, und nur das Neurotoxin wird in die Zielzellen aufgenommen.Botulinum toxin complexes are composed of a mixture of clostridial proteins. These are hemagglutinins of different molecular masses, a non-toxic, non-hemagglutinating protein (Mr 120,000) and two neurotoxin molecules (Mr 150,000). They form a loose complex responsible for oral toxicity in food poisoning. In contrast to the pure neurotoxin, the complex withstands the aggressive environment in the gastrointestinal tract and enables enteral absorption of the neurotoxin, which reaches the target cells via the bloodstream or the lymphatic system and there triggers a blockage of the transmitter release. This leads to paralysis of the striated and smooth muscles and to the drying up of various vegetative functions. Poisoned patients die from insufficiency of the respiratory muscles. Since the pure neurotoxin is broken down in the gastrointestinal tract and is therefore not resorbed enterally, it is not toxic after ingestion. When applied parenterally, the effects of the complex do not differ from the effects of the neurotoxin, since the complex breaks down into its components in the tissue and only the neurotoxin is taken up into the target cells.
Zur therapeutischen Anwendung wird der Komplex direkt in dystone oder spastische Muskel injiziert, wo das Neurotoxin aus dem Komplex freigesetzt wird und die erwünschte pharmakologische Wirkung hervorruft. Obwohl der Komplex nur in äußerst geringen Dosen appliziert wird (1-25 ng, je nach Indikation und Größe des betroffenen Muskels), kommt es nach wiederholten Injektionen bei einer beträchtlichen Anzahl der Patienten zur Bildung von spezifischen, neutralisierenden Antikörpern, die auch gegen das Neurotoxin gerichtet sind. Diese Patienten sprechen auf keines der beiden Präparate mehr an. Sie könnten aber mit anderen Toxinsubtypen behandelt werden, von denen allerdings keiner zur Therapie zugelassen ist.For therapeutic use, the complex is injected directly into dystonic or spastic muscle, where the neurotoxin is released from the complex and produces the desired pharmacological effect. Although the complex is applied in extremely small doses (1-25 ng, depending on the indication and the size of the affected muscle), after repeated injections, a significant number of patients develop specific, neutralizing antibodies also against the neurotoxin are directed. These patients no longer respond to either of the two preparations. However, they could be treated with other toxin subtypes, none of which are approved for therapy.
Die Bildung von spezifischen Antikörpern wird durch zwei Faktoren begünstigt. Zum einen bleibt das Neurotoxin, fixiert im Komplex, über einen langen Zeitraum im Gewebe liegen und kann ins Gewebe hineinwandernde Immunzellen zur Antikörperbildung aktivieren. Die lange Verweildauer führt nicht zu einer gesteigerten Aufnahme in die Zielzellen, denn vergiftete Zellen können kein Toxin mehr aufnehmen. Das langsam aus dem Komplex herrausdissoziierende Toxin ist also nur noch immunologisch wirksam. Zum anderen verstärken die im Komplex enthaltenden Proteine eine Immunantwort. Hämagglutine sind Lektine, Proteine, die sich durch eine hohe Affinität zu bestimmten Zuckern auszeichnen. Aufgrund ihrer Bindung an Zuckerstrukturen wirken Lektine immunstimulierend. So konnte gezeigt werden, dass die Lektine Concanavalin A, Phytohämagglutinin und Pokeweed Mitogen T- und B-Lymphozyten aktivieren. Die Hämmagglutine des Botulinumtoxin-Komplexes, die ebenfalls an membranständige Zucker binden, können also in ähnlicher Weise als Immunadjuvanzien fungieren und zur Antikörperbildung und damit zum Therapieversagen beitragen.The formation of specific antibodies is favored by two factors. On the one hand, the neurotoxin, fixed in the complex, remains in the tissue for a long period of time and can activate immune cells migrating into the tissue to form antibodies. The long residence time does not lead to increased absorption in the target cells, because poisoned cells can no longer absorb the toxin. The toxin that slowly dissociates from the complex is therefore only immunologically effective. On the other hand, the proteins contained in the complex strengthen an immune response. Hemagglutins are lectins, proteins that are characterized by a high affinity for certain sugars. Due to their binding to sugar structures, lectins have an immune-stimulating effect. It could be shown that the lectins concanavalin A, phytohaemagglutinin and pokeweed mitogen activate T and B lymphocytes. The hemmagglutins of the botulinum toxin complex, which also bind to membrane-bound sugars, can therefore act in a similar way as immune adjuvants and contribute to the formation of antibodies and thus to therapy failure.
Als Alternative zu den beiden kommerziellen Präparaten aus Botulinumtoxinkomplex, BOTOX® und DYSPORT®, wurde ein neues Arzneimittel entwickelt, welches nur reines Neurotoxin enthält und frei von Hämagglutininen und anderen körperfremden Proteinen ist. Wegen seiner geringeren Molekularmasse diffundiert es schneller zu den Zielzellen, in die es aufgenommen wird, bevor Immunzellen, von Hämagglutininen angelockt, aktiviert werden. In Antigenitätsstudien fanden wir, dass dieses Präparat - im Unterschied zu kommerziellen Präparaten - keine Bildung von Antikörpern auslöst. Bei therapeutischem Einsatz dieses neuentwickelten Arzneimittels sollte es auch nach wiederholten Applikationen nicht zu einem antikörperbedingtem Therapieversagen kommen. Ferner konnte gezeigt werden, dass das reine Neurotoxin, und zwar wegen seiner sofortigen Bioverfügbarkeit, sich auch weiterhin zur Therapie von Patienten eignet, die unter der Behandlung mit BOTOX® oder DYSPORT® einen Antikörpertiter entwickelt haben.As an alternative to the two commercial preparations made from botulinum toxin complexes, BOTOX® and DYSPORT®, a new drug has been developed which contains only pure neurotoxin and is free from haemagglutinins and other exogenous proteins. Because of its lower molecular mass, it diffuses faster to the target cells into which it is taken up before immune cells attracted to hemagglutinins are activated. In antigenicity studies we found that this preparation - in contrast to commercial preparations - does not trigger the formation of antibodies. When this newly developed drug is used therapeutically, there should be no antibody-related therapy failure, even after repeated applications. Furthermore, it could be shown that the pure neurotoxin, because of its immediate bioavailability, is still suitable for the therapy of patients who have developed an antibody titer during treatment with BOTOX® or DYSPORT®.
Ein Neurotoxin, z.B. ein Botulinum-Neurotoxin von Clostridium botulinum Typ A, kann frei von sonstigen Proteinen des Botulinumtoxin-Komplexes, insbesondere frei von Hämagglutinen und nicht-toxischen nicht-hämagglutinierenden Proteinen sein.A neurotoxin, e.g., a botulinum neurotoxin from Clostridium botulinum type A, can be free of other proteins of the botulinum toxin complex, in particular free of hemagglutins and non-toxic non-hemagglutinating proteins.
Ein Neurotoxin, z.B. ein Botulinum-Neurotoxin von Clostridium botulinum Typ B, C, insbesondere C1, D, E, F und/oder G, kann frei von sonstigen Proteinen des Botulinum-Komplexes, insbesondere frei von Hämagglutinen und nicht-toxischen nicht-hämagglutinierenden Proteinen sein.A neurotoxin, for example a botulinum neurotoxin from Clostridium botulinum type B, C, in particular C1, D, E, F and/or G, can be free from other proteins of the botulinum complex, in particular free from hemagglutins and non-toxic non-hemagglutinating be proteins.
Dieses Neurotoxin kann durch ein Botulinum-Neurotoxin von Clostridium botulinum Typ B gekennzeichnet sein.This neurotoxin may be characterized by a Clostridium botulinum type B botulinum neurotoxin.
Ein Neurotoxin kann durch ein in an sich bekannter Weise gewonnenes Botulinum-Neurotoxin oder durch ein rekombinantes Botulinum-Neurotoxin gekennzeichnet sein.A neurotoxin can be characterized by a botulinum neurotoxin obtained in a manner known per se or by a recombinant botulinum neurotoxin.
Neurotoxin kann durch ein Botulinum-Neurotoxin eines Reinheitsgrades (hochreines Botulinum-Neurotoxin) gekennzeichnet sein, der zu keiner oder zu einer verminderten Induktion neutralisierender Antikörper führt, verglichen mit seinem Botulinumtoxin-Komplex.Neurotoxin may be characterized by a botulinum neurotoxin of a grade (high purity botulinum neurotoxin) that results in no or reduced induction of neutralizing antibodies compared to its botulinum toxin complex.
Ferner kann ein Neurotoxin als lyophilisiertes Präparat mit einem fakultativen Gehalt an einem therapeutisch üblichen Träger, Verdünnungsmittel und/oder Hilfsstoff vorliegen.Furthermore, a neurotoxin can be present as a lyophilized preparation with an optional content of a therapeutically customary carrier, diluent and/or adjuvant.
Auch kann ein Neurotoxin als flüssiges Präparat vorliegen, insbesondere als Infusionspräparat, vorzugsweise auf wässriger Basis, gegebenenfalls erhältlich durch Aufnahme eines erfindungsgemäßen lyophilisierten Präparats in Wasser oder Saline.A neurotoxin can also be present as a liquid preparation, in particular as an infusion preparation, preferably on an aqueous basis, optionally obtainable by taking up a lyophilized preparation according to the invention in water or saline.
Ein Neurotoxin kann zur Therapie von Erkrankungen des Nervensystems vorgesehen sein.A neurotoxin may be intended for therapy of disorders of the nervous system.
Ferner kann ein Neurotoxin zur Therapie von Secondary Non-Responders vorgesehen sein.Furthermore, a neurotoxin can be provided for the therapy of secondary non-responders.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes Neurotoxin zur Therapie von Dystonien, insbesondere Torticollis spasmodicus oder Blepharospasmus, Spastizitäten, insbesondere Spitzfuß, hämifascialen Spasmen, Migräne, Lumbalgie, Cervicalsyndrom oder Hypersalivation vorgesehen sein.Furthermore, a neurotoxin according to the invention can be provided for the therapy of dystonia, in particular spasmodic torticollis or blepharospasm, spasticity, in particular equinus foot, hemifascial spasms, migraine, lumbago, cervical syndrome or hypersalivation.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes Neurotoxin für kosmetische Indikation, insbesondere Hyperhydrose oder ausgeprägte Faltenbildung im Gesichtsbereich vorgesehen sein.Furthermore, a neurotoxin according to the invention can be provided for cosmetic indications, in particular hyperhydrosis or pronounced wrinkling in the facial area.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes Neurotoxin zur Therapie von Patienten mit neutralisierenden Antikörpern gegen einen Botulinum-Komplex vorgesehen sein.Furthermore, a neurotoxin according to the invention can be provided for the therapy of patients with neutralizing antibodies against a botulinum complex.
Ferner kann ein Neurotoxin mit einem Botulinum-Neurotoxin von Clostridium botulinum Typ A zur Therapie von Patienten mit neutralisierenden Antikörpern gegen einen Botulinumtoxin-Komplex von Clostridium botulinum Typ A vorgesehen sein.Furthermore, a neurotoxin with a botulinum neurotoxin from Clostridium botulinum type A can be provided for the therapy of patients with neutralizing antibodies against a botulinum toxin complex from Clostridium botulinum type A.
Schließlich kann ein erfindungsgemäßes Neurotoxin mit einem Botulinum-Neurotoxin von Clostridium botulinum Typ B zur Therapie von Patienten mit neutralisierenden Antikörpern gegen einen Botulinumtoxin-Komplex von Clostridium botulinum Typ B vorgesehen sein.Finally, a neurotoxin according to the invention with a botulinum neurotoxin from Clostridium botulinum type B can be provided for the therapy of patients with neutralizing antibodies against a botulinum toxin complex from Clostridium botulinum type B.
Beispielsweise wurden 20 Kaninchen 25 U BOTOX®, über einen Zeitraum von 12 Wochen im Abstand von 14 Tagen (5 Injektionen) intracutan injiziert. Nach 3 Wochen und im Weiteren im Abstand von 14 Tagen wurde Serum gewonnen. Antikörper gegen Clostridium botulinum Toxin A wurden mit einem Enzymimmunoassay nachgewiesen, in dem das homogene Neurotoxin auf einer Mikrotiterplatte immobilisiert war. An das Neurotoxin bindende Antikörper wurden mittels eines zweiten, enzymmarkierten Antikörpers quantifiziert. In Seren von 17 Tiere konnten nach 11 Wochen Antikörper nachgewiesen werden. Im biologischen Aktivitätstest konnte gezeigt werden, dass 12 der 17 Seren neutralisierende Antikörper enthielten.For example, 20 rabbits were injected intracutaneously with 25 U of BOTOX® over a period of 12 weeks at 14-day intervals (5 injections). Serum was obtained after 3 weeks and then at intervals of 14 days. Antibodies against Clostridium botulinum toxin A were detected using an enzyme immunoassay in which the homogeneous neurotoxin was immobilized on a microtiter plate. Antibodies binding to the neurotoxin were quantified using a second, enzyme-labeled antibody. Antibodies could be detected in sera from 17 animals after 11 weeks. The biological activity test showed that 12 of the 17 sera contained neutralizing antibodies.
Nachdem gezeigt wurde, dass der Komplex aus Neurotoxin und Hämagglutininen und dem nicht-toxischen, nicht-hämagglutinierenden Proteinen die Bildung neutralisierende Antikörper auslöst, wurde in einem weiteren Beispiel die immunogene Wirkung des reinen Neurotoxins geprüft. Dazu wurden 8 Kaninchen mit dem Toxinkomplex und 12 Kaninchen mit dem reinen Toxin behandelt. Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden 25 U des jeweiligen Präparates intracutan appliziert. Die Menge an Neurotoxin, gemessen als Gewicht, war in beiden Präparaten gleich (200 pg/Dosis), wie in einem ELISA nachgewiesen wurde. BOTOX® enthielt zusätzlich noch Komplexproteine (ca. 800 pg/Dosis). Vier der acht mit BOTOX® behandelten Tiere zeigten im ELISA einen Antikörpertiter, während bei den 12 mit reinem Neurotoxin behandelten Tieren keine Antikörper gegen das reine Neurotoxin nachzuweisen waren. Das Ergebnis wurde im biologischen Aktivitätstest bestätigt. Alle vier Kaninchenseren enthielten neutralisierende Antikörper, die eine Toxinwirkung verhinderten.After it was shown that the complex of neurotoxin and haemagglutinins and the non-toxic, non-haemagglutinating proteins triggers the formation of neutralizing antibodies, the immunogenic effect of the pure neurotoxin was tested in a further example. For this purpose, 8 rabbits were treated with the toxin complex and 12 rabbits with the pure toxin. According to the method described above, 25 U of the respective preparation were applied intracutaneously. The amount of neurotoxin measured by weight was the same in both preparations (200 pg/dose) as detected in an ELISA. BOTOX® also contained complex proteins (approx. 800 pg/dose). Four of the eight animals treated with BOTOX® showed an antibody titer in the ELISA, while no antibodies against the pure neurotoxin could be detected in the 12 animals treated with pure neurotoxin. The result was confirmed in the biological activity test. All four rabbit sera contained neutralizing antibodies that prevented toxin action.
In einem weiteren Experiment wurde die Antikörperbildung durch BOTOX® mit der durch DYSPORT® verglichen. Hierzu wurden jeweils zehn Kaninchen entweder mit BOTOX® (Gruppe 1), mit DYSPORT® (Gruppe 2) oder mit dem reinen Neurotoxin (Gruppe 3) nach beschriebenem Schema behandelt. Während in Gruppe 1, 2 mehr als 50% der Tiere einen neutralisierende Antikörpertiter bildeten, waren die Seren aus den Tieren der Gruppe 3 frei von Antikörpern.In another experiment, the formation of antibodies by BOTOX® was compared with that by DYSPORT®. For this purpose, ten rabbits were treated either with BOTOX® (group 1), with DYSPORT® (group 2) or with the pure neurotoxin (group 3) according to the scheme described del. While more than 50% of the animals in
In einem anderen Experiment hatte ein Patient (Alter 45 Jahre), der über einen Zeitraum von 5 Jahren wegen eines Torticollis spasmodicus mit BOTOX® behandelt wurde, einen Antikörpertiter von 3 mU/mL Serum entwickelt. Weder BOTOX® noch DYSPORT® waren bei diesem Patienten therapeutisch wirksam. Ein Therapieversuch mit dem reinen Botulinum Neurotoxins in einer Dosis von 145 Units, welche äquivalent der zuletzt injizierten Dosis von BOTOX® war, führte innerhalb von 72 Stunden zur Lockerung des Muskels, zur Normalisierung der Kopfhaltung und zum Verschwinden des Muskelschmerzes. Unerwünschte Wirkungen traten nicht auf.In another experiment, a patient (age 45 years) who had been treated with BOTOX® for a period of 5 years for spasmodic torticollis had developed an antibody titer of 3 mU/mL serum. Neither BOTOX® nor DYSPORT® were therapeutically effective in this patient. A therapy attempt with the pure botulinum neurotoxin in a dose of 145 units, which was equivalent to the last injected dose of BOTOX®, led to relaxation of the muscles, normalization of the head posture and disappearance of the muscle pain within 72 hours. Undesirable effects did not occur.
In noch einem anderen Experiment wurde ein Patient (Alter 52 Jahre) 3 Jahre wegen Cerebralparesee mit BOTOX behandelt. Er hatte einen Antikörpertiter von 10 mU/mL Serum entwickelt, die Therapie musste deshalb abgebrochen werden. Die Injektion von 200 Units reinen Neurotoxin ermöglichte eine erfolgreiche Therapie.In yet another experiment, a patient (age 52 years) was treated with BOTOX for 3 years for cerebral palsy. He had developed an antibody titer of 10 mU/mL serum, so the therapy had to be discontinued. The injection of 200 units of pure neurotoxin enabled a successful therapy.
Botulinumtoxin als typisches Beispiel eines von Bakterien abgesonderten Nervengiftes ist ein Proteotoxin, das von Clostridium Botulinum erzeugt wird. Botulinumtoxin wird in acht Serumgruppen wie A, B, C1, C2, D, E, F und G in Abhängigkeit ihrer Antigenität klassifiziert. Unter ihnen war das Typ A Toxin das erste, welches purifiziert und kristallisiert wurde (Lamnna, C.O.E. NcElroy und H.W. Eklund: Science, 103: 613-614, 1946).Botulinum toxin as a typical example of a neurotoxin secreted by bacteria is a proteotoxin produced by Clostridium botulinum. Botulinum toxin is classified into eight serum groups such as A, B, C1, C2, D, E, F and G depending on their antigenicity. Among them, the type A toxin was the first to be purified and crystallized (Lamnna, COE NcElroy and HW Eklund: Science, 103: 613-614, 1946).
Bisher erfordert der Herstellungsprozess für kristallines Typ A Botulinumtoxin komplizierte Verfahren, die in der Reihenfolge durchgeführt werden: Säurefällung, Wasserwaschen, Extraktion mit Calcium Chlorid und Säurefällung, Extraktion mit Phosphatpuffer, Fällung mit Ethanol und Extraktion und Absetzung in einer Ammonium-Sulfat-Lösung. Da die Herstellung kompliziert ist, erfordert sie zusätzlich geschickte Ingenieure, die Erfahrung in Beobachtung haben, und gibt nur niedrige Toxingewinnungsraten, und die erforderliche Menge und die Wirkung dieses Verfahrens bleibt hinter den Erwartungen zurück. Obwohl zusätzlich ein Verfahren angewendet wurde, das z. B. die Kombination einer Protaminbehandlung, Ionenaustausch-Chromatography und Gelfiltration aufweist, ist die Kristallisationswirkung nicht vorteilhaft.Hitherto, the production process for crystalline type A botulinum toxin requires complicated procedures, which are performed in the order: acid precipitation, water washing, extraction with calcium chloride and acid precipitation, extraction with phosphate buffer, precipitation with ethanol, and extraction and settling in an ammonium sulfate solution. In addition, since the production is complicated, it requires skilled engineers skilled in observation and gives only low toxin recovery rates, and the required amount and the effect of this method fall short of expectations. In addition, although a method was used, e.g. B. has the combination of a protamine treatment, ion exchange chromatography and gel filtration, the crystallization effect is not beneficial.
Eines der Probleme bei der Kristallisation des Typ A Botulinumtoxins liegt darin, möglichst viel eines leicht kristallisierbaren Macromoleküls zu erhalten, und das andere Problem liegt darin, Substanzen zu vermeiden, die die Kristallisierung verhindern, und die hauptsächlich Nukleinsäure enthalten, die in einer Kulturenlösung enthalten sind, ohne das Toxin zu denaturieren. Das erste Problem kann dadurch gelöst werden, dass man einen Stamm auswählt, der Botulinum Typ A Toxin abgibt mit einem Molekulargewicht von 500000 bis 900000, und die Lösung des zweiten Problems hängt davon ab, wie die Nukleinsäure unter milden Bedingungen entfernt werden kann.One of the problems in crystallizing type A botulinum toxin is to obtain as much as possible of an easily crystallizable macromolecule, and the other problem is to avoid substances that prevent crystallization and mainly contain nucleic acid contained in a culture solution , without denaturing the toxin. The first problem can be solved by selecting a strain that secretes botulinum type A toxin with a molecular weight of 500,000 to 900,000, and the solution to the second problem depends on how to remove the nucleic acid under mild conditions.
Typ A Botulinumtoxin kann ohne Verlust von Toxizität kristallisiert werden, durch Einsatz eines Nukleinsäure-Entferners, der eine natürliche Substanz wie Chitoxanent enthalten kann.Type A botulinum toxin can be crystallized without loss of toxicity using a nucleic acid scavenger which may contain a natural substance such as chitoxanent.
Zuerst können von Stämmen, die Botulinum Typ A Toxin abgeben, Stämme selektiert werden, die L Toxin eines Molekulargewichtes von 500000 und LL Toxin eines Molekulargewichtes von 900000 mit einem hohen Hämoagglutinations- Titer und hoher Toxizität abgeben können. Die Stämme können in einem geeigneten Kulturenmedium kultiviert werden, z. B. einem NZ-Amin-Kulturenmedium, eine Säure kann zu einem Kulturenfiltrat hinzugefügt werden, um eine Fällung zu bewirken, und eine Phosphat-Pufferlösung, in der die molare Konzentration geändert sein kann, kann anstelle von Calciumchlorid eingesetzt werden, um die toxischen Bestandteile wirksam von der Fällung extrahieren zu können. Weiter kann der flüssige Extrakt z.B. wiederholt einer pH-Kontrolle unterworfen werden, einem über Nacht Stehenlassen, einer Zentrifugierung, einer Lösung in einer Acetat-Pufferlösung, einer pH-Modifizierung und Zentrifugierung, um z.B. eine klare Überschicht zu erhalten. Ein Nukleinsäure-Entferner kann der Überschicht unter einer sehr wirksamen Bedingung hinzugefügt werden.First, from strains secreting botulinum type A toxin, strains capable of secreting L toxin of molecular weight 500,000 and LL toxin of molecular weight 900,000 having a high hemoagglutination titer and high toxicity can be selected. The strains can be cultivated in a suitable culture medium, e.g. B. an NZ amine culture medium, an acid can be added to a culture filtrate to cause precipitation, and a phosphate buffer solution in which the molar concentration may be changed can be used instead of calcium chloride to eliminate the toxic components to be able to extract effectively from the precipitate. Further, the liquid extract may be repeatedly subjected to, e.g., pH control, overnight standing, centrifugation, dissolution in an acetate buffer solution, pH modification and centrifugation to obtain, e.g., a clear overlayer. A nucleic acid scavenger can be added to the overlayer under a very effective condition.
Bisher wurden gewöhnlich Calcium und Alkohol eingesetzt, um die Nukleinsäure zu entfernen. Jedoch kann kein bemerkenswertes Ergebnis erhalten werden, selbst wenn die Bedingungen wie Konzentration und pH-Wert des Nukleinsäure-Entferners geändert werden. Weiter ist Protamin bekannt als Nukleinsäure-Entferner, jedoch verursacht es Ausfällung nicht nur der Nukleinsäure sondern auch notwendiger Proteine, obwohl es als Entferner ausgezeichnet funktioniert. Zusätzlich erzeugt es ein Problem unterschiedlicher Homogenität zwischen den Partien, welches ein fataler Nachteil natürlicher Produkte ist. Außerdem muss ein Verfahren hinzugefügt werden, um überschüssiges Promatin von dem sich ergebenden Niederschlag zu entfernen. Auf der anderen Seite ist das Chitoxan (Handelsname von Produkten, die von Dainippon Seiyaku Co. erzeugt werden) eine Substanz mit natürlichem hohen Molekulargewicht, eine natürliche Substanz, die dadurch erzeugt wird, dass Chitin (Poly-N-Acyl-β-D-Glucosamin), das in den äußeren Schalen z. B. von Krabben und Garnelen enthalten ist, deacetyliert wird, und C 7 und C 9, das durch Reduzieren des Molekulargewichtes davon erzeugt wird, kann wirksam Nukleinsäure entfernen, ohne dass ein Verlust des Toxins auftritt. Wenn Aussalzen mit Ammonium- Sulfat nach dem Entfernen von Nukleinsäure mit Chitoxan ausgeführt wird, fällt das überschüssige Chitoxan nicht aus, und nach Lösen des ausgesalzenen Toxins in einer Phosphat-Fufferlösung wurde schrittweise Ammonium-Sulfat hinzugefügt und stehen gelassen, um das Toxin leicht zu kristallisieren.Traditionally, calcium and alcohol have been used to remove the nucleic acid. However, no remarkable result can be obtained even if the conditions such as concentration and pH of the nucleic acid eliminator are changed. Further, protamine is known as a nucleic acid remover, however, although it works excellently as a remover, it causes precipitation of not only nucleic acid but also necessary proteins. In addition, it creates a problem of uneven homogeneity between lots, which is a fatal disadvantage of natural products. Also must a procedure can be added to remove excess promatin from the resulting precipitate. On the other hand, the chitoxane (trade name of products produced by Dainippon Seiyaku Co.) is a natural high molecular weight substance, a natural substance produced by dividing chitin (poly-N-acyl-β-D- glucosamine) contained in the outer shells of e.g. B. contained by crab and shrimp is deacetylated, and
In dem Herstellungsverfahren nach der Methode von Duff war die Ausbeute von kristallinen Typ A Botulinumtoxin nur 1,4 - 3,1, wobei die Kulturenlösung als 100 angenommen wurde. Wenn sie auch um etwa 5% durch Verbesserung des Extraktionsverfahrens angehoben werden konnte, konnte die Ausbeute der toxischen Aktivität auf 10% mit einem Verfahren erhöht werden, bei der der Nukleinsäure-Entferner Chitoxan ist.In the production process according to Duff's method, the yield of crystalline type A botulinum toxin was only 1.4 - 3.1 taking the culture solution as 100%. Although it could be increased by about 5% by improving the extraction method, the yield of the toxic activity could be increased to 10% with a method in which the nucleic acid scavenger is chitoxan.
Es kann angesichts des oben stehenden die Nukleinsäure wirksam nach der Erzeugung des kristallinen Typ A Botulinumtoxins entfernt werden, die Ausbeute der toxischen Aktivität kann verbessert werden und im Ergebnis kann eine merkbare Wirkung als therapeutische Arznei für Schielen und Blepharospasmus erreicht werden.In view of the above, the nucleic acid can be efficiently removed after the generation of the crystalline type A botulinum toxin, the yield of the toxic activity can be improved, and as a result, a remarkable effect as a therapeutic drug for strabismus and blepharospasm can be achieved.
Beispielswesie kann ein Herstellungsverfahren die folgenden Schritte aufweisenFor example, a manufacturing method may include the following steps
Kultivierung: Clostridium Botulinum, Stamm Hall, NZ-Aminkulturenmedium, Stehenlassen der Kultur bei 35°C über 4 Tage.Cultivation: Clostridium botulinum, Hall strain, NZ amine culture medium, culture left at 35°C for 4 days.
Säurefällung 1: Schwefelige Säure hinzugefügt: pH auf 3,5 adjustiert mit 3N H2SO4, stehenlassen über Nacht bei 4°C.Acid precipitation 1: Sulphurous acid added: pH adjusted to 3.5 with 3N H2SO4, leave overnight at 4°C.
Überschicht entfernt, (Siphon)ZentrifugierungOverlayer removed, (siphon) centrifugation
Fällung: Aufgelöst in destilliertem Wasser, pH adjustiert auf 5,0 mit 0,1 N NaCl.Precipitation: Dissolved in distilled water, pH adjusted to 5.0 with 0.1N NaCl.
Zentrifugierung Extraktioncentrifugation extraction
Fällung: 0,2 M Phosphat-Pufferlösung (pH 6,0) hinzu-, gefügt.Precipitation: 0.2 M phosphate buffer solution (pH 6.0) added.
Zentrifugierung Überschichtcentrifugation overlayer
Fällung: 0,5 M NaCl enthaltend 0,1 M Tris-HCl Pufferlösung (pH 7,5) hinzugefügt.Precipitation: 0.5 M NaCl containing 0.1 M Tris-HCl buffer solution (pH 7.5) added.
Zentrifugierung Säurefällung 2
HCl hinzugefügt: pH adjustiert auf 3,7 mit 2 N HCl, über Nacht stehenlassen bei 4°C.HCl added: pH adjusted to 3.7 with 2N HCl, leave overnight at 4°C.
Überschicht entfernt (Siphon)ZentrifugierungOverlayer removed (siphon) centrifugation
Fällung: Gelöst in 0,05 M Acetat-Pufferlösung (pH 5.0).Precipitation: Dissolved in 0.05 M acetate buffer solution (pH 5.0).
Zentrifugierung C-9 BehandlungCentrifugation C-9 treatment
Überschicht: 5% C-9 Lösung zu 0,1% während 1 Min. hinzugefügt, über 10 Min. lang in einer Eiskiste gerührt.Overlayer: 5% C-9 solution added to 0.1% over 1 min, stirred over 10 min in an ice box.
Zentrifugierung Überschichtcentrifugation overlayer
Ammonium-Sulfat hinzugefügt: Festes Ammonium-Sulfat hinzugefügt, um eine 50%ige gesättigte Lösung herzu-, stellen. Stehenlassen über Nacht bei 4°C.Added Ammonium Sulfate: Solid ammonium sulfate added to make a 50% saturated solution. Leave overnight at 4°C.
Zentrifugierungcentrifugation
Fällung: Fällung aufgelöst in 0,03 M Phosphat-Pufferlösung bei einem pH-Wert von 6,8.Precipitation: Precipitation dissolved in 0.03 M phosphate buffer solution at pH 6.8.
Dialyse: Dialysiert mit 0,03 M Phosphat-Pufferlösung mit einem pH-Wert von 6,8.Dialysis: Dialyzed with 0.03M phosphate buffer solution pH 6.8.
Kristallisationcrystallization
Ammonium-Sulfat hinzugefügt Ammonium-Sulfat zuge-, fügt, bis die Lösung eine fischsilbrige Farbe auf, weist, achtgeben, daß die Endkonzentration nicht ei-, ne 0,9 M Konzentration überschreitet.Ammonium Sulfate Added Ammonium sulfate added until the solution exhibits a fishy silver color, being careful that the final concentration does not exceed a 0.9 M concentration.
Kristallabsetzung: Bei 4°C belassenCrystal Settlement: Leave at 4°C
Zubereitung der 5%igen C-9 LösungPreparation of 5% C-9 solution
Destilliertes Wasser wird dem C-9 (Kurimover hergestellt von Dainippon Seiyaku, Partie-Nr.: K143) im Verhältnis von 10 : 1 zugefügt. Weiter wird 1 N HCl in einem Verhältnis von 2 zugeführt und mit einem Rührer über zwei Stunden gerührt. pH wird ausjustiert mit 1 N Natriumhydroxid auf 4-6. Die Lösung wird mit destilliertem Wasser zu einer 5%igen Lösung verdünnt.Distilled water is added to C-9 (Kurimover manufactured by Dainippon Seiyaku, Lot No.: K143) at a ratio of 10:1. Further, 1N HCl is supplied in a ratio of 2 and stirred with a stirrer for 2 hours. pH is adjusted to 4-6 with 1N sodium hydroxide. The solution is diluted with distilled water to a 5% solution.
Viele medizinische Zustände in der Urologie haben ihren Ursprung in einer spastischen Dysfunktion der sakralen Reflexbögen. Beispiele solcher Zustände umfassen Beckenschmerzen (z. B. interstitielle Blasenentzündung, Endometriose, Prostatodynia, Harnröhreninstabilitätssyndrom), Myofaszialelemente des Beckens (z. B. Schließmuskelheber, Dysmenorrhoe, Analfistel, Hämorrhoiden), Harninkontinenz (z. B. instabile Blase, instabiler Schließmuskel), Prostataerkrankungen (z. B. BPH, Prostatitis, Prostatakrebs), wiederkehrende Infektion (zusätzlich zu einer spastischen Lähmung des Schließmuskels) und Harnretention (zusätzlich zu einer Schließmuskelspastik, Hypertrophie der Harnblasenverjüngung) und neurogene Blasendysfunktion (z. B. Parkinson, Verletzung des Rückenmarks, Schlaganfall, MS, Spasmusreflex).Many urological medical conditions originate from spastic dysfunction of the sacral reflex arcs. Examples of such conditions include pelvic pain (e.g., interstitial cystitis, endometriosis, prostatodynia, urethral instability syndrome), pelvic myofascial elements (e.g., sphincter elevator, dysmenorrhea, anal fistula, hemorrhoids), urinary incontinence (e.g., unstable bladder, unstable sphincter), Prostate disease (eg, BPH, prostatitis, prostate cancer), recurrent infection (additional to spasticity) and urinary retention (additional to sphincter spasticity, bladder rejuvenation hypertrophy), and neurogenic bladder dysfunction (eg, Parkinson's disease, spinal cord injury, stroke, MS, spasm reflex).
Die Prostata ist eine teilweise drüsige und teilweise fibromuskuläre Drüse des männlichen Fortpflanzungssystems. Während des Alterungsprozesses neigt die Prostata dazu, sich zu vergrößern (Hypertrophie). Diese Prostatavergrößerung kann zu einer Harnröhrenblockierung und einer Funktionsstörung der Entleerung führen.The prostate is a part-glandular and part-fibromuscular gland of the male reproductive system. During the aging process, the prostate tends to enlarge (hypertrophy). This enlargement of the prostate can lead to urethral blockage and voiding dysfunction.
Die Prostatavergrößerung tritt häufig bei älteren Männern auf. Lytton et al. (Lytton, B., Emery, J. M. und Harvard, B. M. (1973) 99: 639-645) schätzten, dass ein 45 Jahre alter Mann ein 10%iges Risiko für eine Prostataoperation im Alter von 70 hat. Dieser Anteil der Bevölkerung wird in den nächsten Jahren voraussichtlich stark ansteigen. Deshalb wird auch die Anzahl der Männer mit Prostatavergrößerung ansteigen. Auf der Grundlage der Schätzungen zum Bevölkerungswachstum wird auch die Anzahl der jährlich durchgeführten Prostataresektionen ansteigen.Enlarged prostate is common in older men. Lytton et al. (Lytton, B., Emery, J.M., and Harvard, B.M. (1973) 99:639-645) estimated that a 45-year-old male has a 10% risk of having prostate surgery by age 70. This proportion of the population is expected to increase sharply in the coming years. Therefore, the number of men with prostate enlargement will also increase. Based on estimates of population growth, the number of prostate resections performed annually will also increase.
Die Harnröhre verläuft auf ihrem Weg zur äußeren Harnröhrenöffnung durch die Prostata (prostatische Harnröhre). Die Prostata hat fünf unterschiedliche Lappen, die im Alter von 12 Wochen beim menschlichen Fötus sichtbar sind (Lowsley, O. S., Am. J. Anat (1912) 13: 299-349). Auch wenn die Lappenabzweigung, die beim Fötus zu finden ist, in der vorpubertären Prostata nicht sichtbar ist, werden die lateral mittleren vorderen und hinteren Lappen verwendet, um die vergrößerte Prostata zu beschreiben.The urethra passes through the prostate (prostatic urethra) on its way to the external urethral opening. The prostate has five distinct lobes which are visible in the human fetus at 12 weeks of age (Lowsley, O.S., Am. J. Anat (1912) 13:299-349). Although the branching of the lobes found in the fetus is not visible in the prepubertal prostate, the laterally medial anterior and posterior lobes are used to describe the enlarged prostate.
Eine etwas neuere Erkenntnis ist, dass die Prostata auch aus mehreren morphologisch unterschiedlichen Zonen besteht (McNeal, J., Urol. Clin. North Am. (1990) 17(3): 477-486). Die Mehrheit des Drüsenvolumens besteht aus der Peripheriezone (ungefähr 70 bis 75%). Der Rest des Drüsenvolumens ist in die Zentralzone (ungefähr 20 bis 25%), die Übergangszone (ungefähr 5 bis 10%) und die die Harnröhre umgebende Drüsenzone (ungefähr 1%) unterteilt.A somewhat recent finding is that the prostate also consists of several morphologically distinct zones (McNeal, J., Urol. Clin. North Am. (1990) 17(3): 477-486). The majority of the gland volume consists of the peripheral zone (approximately 70 to 75%). The remainder of the glandular volume is divided into the central zone (about 20 to 25%), the transitional zone (about 5 to 10%), and the glandular zone surrounding the urethra (about 1%).
McNeal (1990) berichtete, dass BPH sich in der Übergangszone und der die Harnröhre umgebenden Drüsenzone entwickelt. BPH-Knötchen entwickeln sich entweder innerhalb oder unmittelbar angrenzend an die Schließmuskelzone vor der Prostata. Die Übergangszone ist ein kleiner Bereich in der Nähe der Harnröhre, eng verbunden mit dem proximalen Harnröhrenschließmuskel. Das Stroma der Übergangszone ist dicht und kompakt und ist ungewöhnlich anfällig für neurologisch bedingte Störungen der Wachstumssteuerung. Ihre Drüsen durchdringen den Schließmuskel, während die Muskelfasern des Schließmuskels das Übergangsstroma durchdringen. Die die Harnröhre umgebende Drüsenzone hat einen ähnlichen urogenen Hohlraum-Ursprung wie die Übergangszone.McNeal (1990) reported that BPH develops in the transition zone and the glandular zone surrounding the urethra. BPH nodules develop either within or immediately adjacent to the anterior sphincteric zone. The transition zone is a small area near the urethra, closely associated with the proximal urethral sphincter. The stroma of the transition zone is dense and compact and is unusually prone to neurological growth control disorders. Their glands permeate the sphincter, while the muscle fibers of the sphincter do penetrate transitional stroma. The glandular zone surrounding the urethra has a similar urogenic cavity origin as the transitional zone.
BPH kann mit erhöhten Mengen an Stroma in Relation zum Epithel einhergehen (Bartsch, G. Muller, H. R., Oberholzer, M., Rohr, H., P., J. Urol. (1979) 122: 487-491). Ein erheblicher Anteil des Stroma ist glatter Muskel (McNeal, 1990), der vom Sympathikus gesteuert wird. Die Kontraktionseigenschaften dieses glatten Muskels könnten für die dynamische Komponente der Blockierung bei BPH verantwortlich sein (Bruschini, H. u. a. (1978), Invest. Urol. 15(4): 288-90; Lepor, H. (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 651-658).BPH may be associated with increased amounts of stroma relative to the epithelium (Bartsch, G. Muller, H.R., Oberholzer, M., Rohr, H., P., J. Urol. (1979) 122: 487-491). A significant portion of the stroma is smooth muscle (McNeal, 1990) controlled by the sympathetic nervous system. The contractile properties of this smooth muscle may account for the dynamic component of block in BPH (Bruschini, H. et al. (1978) Invest. Urol. 15(4):288-90; Lepor, H. (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 651-658).
Zusätzlich zur Sympathikussteuerung des Prostatastroma ist die Prostata stark inneruiert. Die Prostatanervenfasern treten von der hinteren lateralen Seite in die Prostata ein, mit einer Konzentration der Ganglien nahe des Schnittpunkts zwischen der Prostata und der Samenblasen (Maggi, C. A., Ausgabe 1993, Nervous control of the Urogenital System, Harwood Academic Publishers; Higgins, J. R. A. und Gosling, J. A. (1989) Prostate Suppl. 2: 5-16).In addition to the sympathetic control of the prostatic stroma, the prostate is highly innervated. The prostatic nerve fibers enter the prostate from the posterior lateral side, with a concentration of ganglia near the intersection of the prostate and seminal vesicles (Maggi, CA, 1993 edition, Nervous control of the Urogenital System, Harwood Academic Publishers; Higgins, JRA et al Gosling, JA (1989) Prostate Suppl. 2:5-16).
Acetylcholin (ACH), Neuropeptid Y (NPY), vasoaktives Darmpeptid (VIP) und Noradrenalinfasern wurden in dieser Drüse beschrieben. Ein starkes Nervengeflecht an ACH-positiven Nervenzellenkörpern ist mit sekretorischen Acini in allen Teilen der Drüse verbunden. Einige der ACH-Fasern enthalten auch NPY-Neuronen. VIPenthaltende Neuronen wurden als mit ACH-enthaltenden Nervenzellenkörpern verbunden gefunden. Gelegentlich wurden Neuronen zwischen den ACHverunreinigten Nervenfasern gefunden, was nahe legt, dass sowohl NPY als auch Noradrenalinneuronen glatten Muskel versorgen (Higgins, J. R. A. und Gosling, J. A. (1989) Prostate Suppl. 2: 5-16).Acetylcholine (ACH), neuropeptide Y (NPY), vasoactive gut peptide (VIP), and norepinephrine fibers have been described in this gland. A strong neural plexus of ACH-positive neuron bodies is connected to secretory acini in all parts of the gland. Some of the ACH fibers also contain NPY neurons. VIP-containing neurons were found associated with ACH-containing nerve cell bodies. Occasionally, neurons were found between the ACH-contaminated nerve fibers, suggesting that both NPY and norepinephrine neurons supply smooth muscle (Higgins, J.R.A. and Gosling, J.A. (1989) Prostate Suppl. 2:5-16).
Autonome Nerven sind gleichmäßig zwischen der Zentral- und der Peripheriezone der Prostata verteilt (Higgins, J. R. A. und Goslin, J. A. (1989) Prostate Suppl. 2: 5-16). Die periphere Neuronensteuerung ist ähnlich. Zusätzlich gibt es keinen Unterschied in der Art der Nervenfasern, die als mit entweder den Epithel- oder Stromaelementen der Drüse verbunden gefunden wurden.Autonomic nerves are evenly distributed between the central and peripheral zones of the prostate (Higgins, J.R.A. and Goslin, J.A. (1989) Prostate Suppl. 2:5-16). Peripheral neuron control is similar. In addition, there is no difference in the type of nerve fibers found associated with either the epithelial or stromal elements of the gland.
Die anatomischen Studien der Nervenfaserarten in der Prostata, verbunden mit anderen Studien der Innervierung des Prostatastroma (Brushing H., Schmidt, R. A., Tanagho, E. A. (1978), Invest. Urol 15(4): 288-290; Watanabe, H., Shima, M., Kojima, M., Ohe, H. L. (1989), Pharmacol. Res. 21 (Suppl 2): 85-94) legen nahe, dass die Cholin bedingte Innervierung das Epithelverhalten beeinflusst, während die Adrenalin bedingte Innervierung den Stromatonus (Erregbarkeit) beeinflusst. Diese Beobachtungen gaben Grund zur Anwendung von z. B. Alphablockern bei der Behandlung von BPH. Die Wirkungen der Alphablocker (Downie, J. W. und Bialik, G. J. (1988), J. Pharmacol. Exp. Ther. 246(1): 352-358) können auch zu Verbesserungen der Symptome von BPH beitragen, als Ergebnis einer Abdämpfung des Verhaltens dysfunktional gestreiften Schließmuskels durch die Alphablocker.The anatomical studies of the nerve fiber types in the prostate linked to other studies of the innervation of the prostatic stroma (Brushing H., Schmidt, RA, Tanagho, EA (1978) Invest. Urol 15(4): 288-290; Watanabe, H., Shima, M., Kojima, M., Ohe, HL (1989) Pharmacol Res 21 (Suppl 2): 85-94) suggest that choline-mediated innervation influences epithelial behavior, while adrenaline-mediated innervation influences stromal atonus (excitability) affected. These observations gave reason to use e.g. B. Alpha blockers in the treatment of BPH. The effects of alpha-blockers (Downie, JW and Bialik, GJ (1988) J. Pharmacol. Exp. Ther. 246(1): 352-358) may also contribute to improvements in the symptoms of BPH as a result of dysfunctional behavior dulling striated sphincter by the alpha blockers.
Studien haben ebenfalls gezeigt, dass es mehrere Tachykinine (z. B. Substanz P (SP), Calcitoningen-verwandte Peptide (CGRP), Neurokinin A, Bradykinin, und Nervenwachstumsfaktor (NGF)) gibt, welche den Tonus des glatten Muskels beeinflussen können (Hakanson u. a. (1987), Neuroscience 21(3): 943-950). Neurotransmitter-Rezeptoren wurden überall in der Prostata gemessen (z. B. NPY, VIP, SP, Leu-Enkephalin (L-enk), Met-Enkephalin, 5-HT, Somatostatin, Acetylcholinesterase-positive Fasern (ACTH) und Dopamin-Beta-Hydroxylase (DBH) (Crowe, R., Chapple, C. R., Burnstock, G., The Human Prostate Gland: A Histochemical and Immunohistochemical Study of Neuropeptides, Serotonins, Dopamine beta-Hydroxylase and Acetylcholinesterase in Autonomie Nerves and Ganglia). Es liegen Schwankungen in der Rezeptordichte an verschiedenen Stellen der Prostata bei gutartiger Prostatahyperplasia.Studies have also shown that there are several tachykinins (eg, substance P (SP), calcitonin gene-related peptides (CGRP), neurokinin A, bradykinin, and nerve growth factor (NGF)) that can affect smooth muscle tone ( Hakanson et al (1987) Neuroscience 21(3):943-950). Neurotransmitter receptors have been measured throughout the prostate (eg, NPY, VIP, SP, Leu-enkephalin (L-enk), met-enkephalin, 5-HT, somatostatin, acetylcholinesterase-positive fibers (ACTH), and dopamine beta -Hydroxylase (DBH) (Crowe, R., Chapple, CR, Burnstock, G., The Human Prostate Gland: A Histochemical and Immunohistochemical Study of Neuropeptides, Serotonins, Dopamine beta-Hydroxylase and Acetylcholinesterase in Autonomie Nerves and Ganglia). Fluctuations in receptor density at different sites in the prostate in benign prostatic hyperplasia.
Veränderungen beim elektrophysiologisch aufgezeichneten Zellverhalten und bei der Konzentration von Neuropeptiden innerhalb des Rückmarks wurden als Nebenfolge eines mechanischen Abklemmens der Schwanzmuskeln einer Ratte, von Katheterstimulation der hinteren Harnröhre und Elektrostimulation eines Peripherienervs gezeigt. Dyssynergien zwischen dem Detrusor und dem Schließmuskel der Harnröhre ist ein deutlicher Befund bei Prostatodynia-Patienten. Es hat sich gezeigt, dass eine Denervierung der Prostata dramatische Veränderungen innerhalb des Prostata-Epithels verursacht. Somit gibt es einen Beweis, dass experimentell verursachte Veränderungen der neurologischen Einflüsse im Kreuzbein, im Rückenmark, der Blase oder der Harnröhre durch mechanische, elektrische, chemische oder thermische (Mikrowelle, Laser) Methoden erzeugt werden können, um einen Reizzustand zu verändern. Jedoch waren bisher keine Versuche bekannt, Neurotoxine für therapeutische Anwendungen zu nutzen.Changes in electrophysiologically recorded cellular behavior and in the concentration of neuropeptides within the spinal cord have been shown to be secondary to mechanical clamping of rat tail muscles, catheter stimulation of the posterior urethra, and electrical stimulation of a peripheral nerve. Dyssynergia between the detrusor and the urethral sphincter is a prominent finding in prostatodynia patients. Prostate denervation has been shown to cause dramatic changes within the prostate epithelium. Thus, there is evidence that experimentally induced changes in neurological influences in the sacrum, spinal cord, bladder, or urethra can be produced by mechanical, electrical, chemical, or thermal (microwave, laser) methods to alter a stimulus state. However, no attempts have been known to date to use neurotoxins for therapeutic applications.
Es gibt nur wenig Zusammenhang zwischen dem Grad der Prostatavergrößerung und der Schwere der Symptome. Während 80% der Männer im Alter von 70 eine BPH bei einer transrektalen Ultraschalluntersuchung aufweisen, wünschen nur 20% eine Operation (Coffey, D. S. und Walsh, P. C. (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 461-475), die Behandlung nach Wahl für BPH (Fowler, F. J. Jr., Wennberg, J. E., Timothy, R. P. (1988) J. Amer. Med. Assoc. 259(20): 3022-3028). Die Symptome der Reizung können weit stärker sein als die Symptome, die aufgrund der Größe der Prostata zu erwarten sind. Die Symptome können sich nach einer chirurgischen Behandlung der BPH durch Verfahren wie eine transurethrale Resektion der Prostata (TURP) (Christensen, Aagaard, M. M. J., Madsen, P. O. (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 621-629), eine Erweiterung mittels Ballon (Dowd, J. B. und Smith, J. J. III (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 671-677) oder Prostata-Hyperthermie (Baert, L., Ameye, F., Willemen, P. u. a. (1990) J. Urol. 144: 1383-1386) verbessern. Jedoch bleiben die Symptome bei 15% aller BPH-Patienten bestehen (Beart, L., Ameye, F., Willemen, P., u. a. (1990) J. Urol. 144: 1383-1386); Wennberg, J. E., Mully, A. G., Hanley, D., Timothy, R. P., Fowler, F. J., Roos, R. P., Barry, M. J. u. a. (1988) J. Amer. Med. Assoc. 259: 3027-3030). Bis zu 25% der BPH-Patienten haben Zusatzbehandlungen in Langzeit-Folgestudien, was nahe legt, dass der chirurgische Ansatz die grundsätzlichen Mechanismen, die BPH erzeugen, d. h. den fehlerhaften neurologischen Einfluss (Steuermechanismus) auf die Integrität des unteren Harnapparats, nicht anspricht.There is little association between the degree of prostate enlargement and the severity of symptoms. While 80% of men in their 70s have BPH on transrectal ultrasound, only 20% desire surgery (Coffey, DS and Walsh, PC (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 461-475) , the treatment of choice for BPH (Fowler, FJ Jr., Wennberg, JE, Timothy, RP (1988) J. Amer. Med. Assoc. 259(20): 3022-3028). Symptoms of irritation can be far more severe than those expected based on the size of the prostate. Symptoms may worsen after surgical treatment of BPH by procedures such as transurethral resection of the prostate (TURP) (Christensen, Aagaard, MMJ, Madsen, PO (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 621-629) , balloon dilatation (Dowd, JB and Smith, JJ III (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 671-677) or prostatic hyperthermia (Baert, L., Ameye, F., Willemen, P et al (1990) J Urol 144:1383-1386). However, symptoms persist in 15% of all BPH patients (Beart, L., Ameye, F., Willemen, P., et al. (1990) J. Urol. 144:1383-1386); Wennberg JE, Mully AG, Hanley D, Timothy RP, Fowler FJ, Roos RP, Barry MJ et al (1988) J Amer. Med. Assoc. 259: 3027-3030). Up to 25% of BPH patients have add-on treatments in long-term follow-up studies, suggesting that the surgical approach does not address the fundamental mechanisms that produce BPH, ie, the defective neurological influence (controlling mechanism) on the integrity of the lower urinary tract.
Die Notwendigkeit wiederholter Operationen, die Krankheitsziffer und die Sterblichkeit im Zusammenhang mit TURP und die Kosten der Chirurgie haben zur Entwicklung einiger nicht-chirurgischer Ansätze geführt, wie z. B. die Androgenablation (McConnell, J. D. (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3): 661-670) und die Verwendung der oben diskutierten Alphablocker, aber nur wenige medizinische oder chirurgische Behandlungen haben bisher eine Wiederherstellung des Entleerungsverhaltens zum Normalzustand (Fließrate von ungefähr 25 cm3/Sek. und Leervolumen von ungefähr 400 cm3) bewirkt.The need for repeated surgeries, the morbidity and mortality associated with TURP, and the cost of surgery have led to the development of some non-surgical approaches, such as e.g., androgen ablation (McConnell, JD (1990) Urol. Clin. North Am. 17(3):661-670) and the use of the alpha-blockers discussed above, but few medical or surgical treatments have so far restored voiding behavior to normal (flow rate of about 25 cc/sec and void volume of about 400 cc).
Das Neurotoxin blockiert die synaptische Funktion. Eine solche Blockierung erzeugt eine selektive Denervierung und z. B. eine Verkümmerung der Prostata und eine Umkehrung der Reizsymptome, die mit der Prostatavergrößerung einhergehen. Das Neurotoxin kann eine Dysfunktion des präsynaptischen neuronalen Endes durch spezielle Bindung und Blockade der Acetylcholin-Freigabe an myoneuralen Schnittpunkten verursachen. Solch ein Neurotoxin kann z. B. Botulinumtoxin Typ A sein (Botox, Allergen).The neurotoxin blocks synaptic function. Such blockage produces selective denervation and e.g. B. atrophy of the prostate and a reversal of irritation symptoms associated with prostate enlargement. The neurotoxin can cause dysfunction of the presynaptic neuronal terminal by specifically binding and blocking acetylcholine release at myoneural intersections. Such a neurotoxin can e.g. B. botulinum toxin type A (Botox, allergen).
Vorzugsweise ist das Neurotoxin sicher, sehr selektiv und einfach zu verabreichen, auch wenn es mit anderen Therapien kombiniert wird. Das Neurotoxin kann mit jeder beliebigen Einrichtung verabreicht werden.Preferably, the neurotoxin is safe, highly selective, and easy to administer even when combined with other therapies. The neurotoxin can be administered by any means.
Eine therapeutisch wirksame Menge des Neurotoxins kann die Dosis, die ausreichend ist, um neuronale Aktivität für zumindest eine Woche zu blockieren, besser 1 Monat, am besten ungefähr 6 bis 8 Monate oder länger, sein. Die Dosierung kann einzeln oder kumulativ (Reihendosierung) sein und kann einfach durch den Fachmann auf dem Gebiet bestimmt werden. Neurotoxin kann in Reihe verabreicht werden (d. h. einmal pro Monat, einmal alle sechs Monate), so dass die therapeutische Wirkung optimiert werden kann. Solch ein Dosierungszeitplan kann einfach von einem Fachmann auf dem Gebiet auf der Grundlage z. B. der Patientengröße und des zu behandelnden Zustandes bestimmt werden und hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich des ausgewählten Neurotoxins, des zu behandelnden Zustands, des Grades der Reizung und anderer Variablen. Ein vorgeschlagener Behandlungsablauf für BPH kann 200 Einheiten alle drei Tage bis zu LD50 für Botox oder ungefähr 2500 Einheiten umfassen.A therapeutically effective amount of neurotoxin can be that dose sufficient to block neuronal activity for at least a week, more preferably 1 month, more preferably about 6 to 8 months or longer. Dosing can be single or cumulative (series dosing) and can be readily determined by those skilled in the art. Neurotoxin can be administered in series (i.e., once a month, once every six months) so that the therapeutic effect can be optimized. Such a dosing schedule can easily be determined by a person skilled in the art based on e.g. B. patient size and the condition to be treated and depends on many factors including the selected neurotoxin, the condition to be treated, the degree of irritation and other variables. A suggested course of treatment for BPH may be 200 units every three days up to LD50 for botox or approximately 2500 units.
Die vorgenannten Behandlungsmethoden sollten insbesondere für die Langzeitkontrolle der Harnverhaltung nützlich sein, ohne die Notwendigkeit eines chirurgischen Eingriffs. Weiterhin können einige Methoden eine Kontrolle der Harnverhaltung in einer sehr selektiven Weise bieten, ohne die möglichen Nebenwirkungen und Behandlungsfehler, die mit den derzeitigen Behandlungsmodalitäten einhergehen.The above treatment methods should be particularly useful for the long-term control of urinary retention without the need for surgical intervention. Furthermore, some methods can provide control of urinary retention in a very selective manner, without the potential side effects and medical errors associated with current treatment modalities.
Die Basis für eine Behandlung der neurologisch-urologischen Zustände kann die Beseitigung oder Anpassung der Nervenbasis für die dysfunktionale Regulierung des betroffenen Gewebes sein. Es kann bevorzugt sein, dass Neurotoxin eine langanhaltende Blockierung der synaptischen Funktion verursacht, vorzugsweise länger als eine Woche, besser länger als ein Monat, am besten sechs bis acht Monate oder länger. Botulinumtoxin kann ein bevorzugtes Neurotoxin, insbesondere Botulinumtoxin A, insbesondere Botox (Allergen), sein.The basis for treatment of neurological-urological conditions can be the elimination or adaptation of the nerve base for dysfunctional regulation of the affected tissue. It may be preferred that neurotoxin causes a long-lasting blockage of synaptic function, preferably more than a week, more preferably more than a month, most preferably six to eight months or more. A preferred neurotoxin may be botulinum toxin, particularly botulinum toxin A, particularly botox (allergen).
Das Toxin kann in jeder beliebigen, pharmazeutisch akzeptablen Rezeptur in jeder pharmazeutisch akzeptablen Darreichungsform formuliert sein. Solche Darreichungsformen und Rezepturen umfassen Flüssigkeiten, Pulver, Cremes, Emulsionen, Pillen, Pastillen, Zäpfchen, Suspensionen, Lösungen und dergleichen. Das Toxin kann außerdem in jeder beliebigen, pharmazeutisch akzeptablen Darreichungsform, geliefert von jedem beliebigen Hersteller, verwendet werden.The toxin can be formulated in any pharmaceutically acceptable formulation in any pharmaceutically acceptable dosage form. Such dosage forms and formulations include liquids, powders, creams, emulsions, pills, lozenges, suppositories, suspensions, solutions and the like chen. The toxin can also be used in any pharmaceutically acceptable dosage form supplied by any manufacturer.
Das Neurotoxin kann Botulinumtoxin Typ A sein oder aufweisen. Therapeutisch wirksame Mengen von Botulinumtoxin können alle Mengen oder Dosen unterhalb einer toxischen Dosis sein, z. B. weniger als ungefähr 3000 Einheiten/70 kg männlich, vorzugsweise zwischen 100 Einheiten/70 kg männlich bis 1200 Einheiten/70 kg. Die Dosierung kann als Einzeldosis oder als verteilte Dosis, z. B. verteilt über den Ablauf von 4 Wochen, verabreicht werden.The neurotoxin may be or include botulinum toxin type A. Therapeutically effective amounts of botulinum toxin can be any amount or dose below a toxic dose, e.g. B. less than about 3000 units/70 kg male, preferably between 100 units/70 kg male to 1200 units/70 kg male. Dosing can be as a single dose or as a divided dose, e.g. B. distributed over the course of 4 weeks.
Das Neurotoxin kann beispielsweise urethroskopisch in die Prostata mit 200 Einheiten bei Einzel- oder Reihendosierung einspritzt werden. Vorzugsweise wird das Neurotoxin alle drei Tage eingespritzt, bis ein therapeutischer Effekt erzielt wird oder bis ungefähr 2500 Einheiten erreicht sind.For example, the neurotoxin can be injected urethroscopically into the prostate at 200 units in single or serial dosing. Preferably, the neurotoxin is injected every three days until a therapeutic effect is achieved or until about 2500 units are reached.
Die folgenden Techniken können angewandt werden:
- Gewebevorbereitung für Lichtmikroskopie: Gewebe können in 6% Paraformaldehyd in 0,1 M Phosphatpuffer fixiert, bei
7,2 für 24 Stunden, in abgestuftem Alkohol und Xylen dehydriert und in Paraffin eingebettet werden. Querschnitte können geschnitten und mit passenden Färbemitteln, wie z. B. Hämatoxylin/Eosin, eingefärbt werden.pH - Gewebevorbereitung für Elektronenmikroskopie: Gewebe können entnommen und in 2,5 Glutaraldehyd in 0,1 M Phosphatpuffer fixiert, bei
7,2pH für 1 Stunde bei 4°C,dann mit 0,1% Osmium-Tetroxid für eine Stunde bebrütet und in EPON eingebettet werden. Extrem dünne Querschnitte (80 nm) können hergestellt und mit Bleicitrat/Uranylacetat eingefärbt und mit einem Elektronenmikroskop (Philips, Modell 201) untersucht werden.
- Tissue preparation for light microscopy: Tissues can be fixed in 6% paraformaldehyde in 0.1 M phosphate buffer, at pH 7.2 for 24 hours, dehydrated in graded alcohol and xylene, and embedded in paraffin. Cross-sections can be cut and colored with appropriate stains, e.g. e.g. hematoxylin/eosin.
- Tissue preparation for electron microscopy: Tissues can be removed and fixed in 2.5% glutaraldehyde in 0.1M phosphate buffer, pH 7.2 for 1 hour at 4°C, then incubated with 0.1% osmium tetroxide for one hour and incubated in EPON be embedded. Extremely thin cross-sections (80 nm) can be made and stained with lead citrate/uranyl acetate and examined with an electron microscope (Philips, model 201).
Einfärbung für Apoptose: Das Gewebe kann wie oben beschrieben fixiert und eingebettet werden. Die Gewebe können de-paraffiniert werden und mit Proteinase K (Boehringer) reagieren. Sie können weiterhin mit Peroxidase und TDT-Enzym behandelt und in einem Befeuchter bei 37°C für eine Stunde aufbewahrt werden. Die Querschnitte können gewaschen werden und Anti-Digoxigenin-Peroxidase kann für 30 Minuten hinzugegeben werden, gefolgt von Einfärben mit Nickel-DAB (Di-Aminobenzen).Staining for Apoptosis: The tissue can be fixed and embedded as described above. Tissues can be deparaffinized and reacted with Proteinase K (Boehringer). They can be further treated with peroxidase and TDT enzyme and kept in a humidifier at 37°C for one hour. The cross sections can be washed and anti-digoxigenin peroxidase can be added for 30 minutes, followed by staining with nickel-DAB (di-aminobenzene).
Immun-Gewebechemische Studien: Das Vorhandensein der Neuropeptide VIP, SP, NPY, L-Enk und Calcitoningen-verwandte Peptide (CGRP) sowie die Äußerung des Umwandlungs-Wachstumsfaktors beta (TGF-beta), des Umwandlungs-Wachstumsfaktors alpha (TGF-alpha), des Epidermal-Wachstumsfaktors (EGF) und des grundlegenden Fibroblast-Wachstumsfaktors (bFGF) können in Prostatageweben unter Verwendung geeigneter monoklonaler Antikörper bestimmt werden. Die Verwendung von Neurotoxinen kann zu einer Verkümmerung der Prostata führen, was durch niedrigere Werte der Wachstumsfaktoren in dem behandelten Prostatagewebe reflektiert werden sollte.Immuno-Tissue Chemistry Studies: The Presence of the Neuropeptides VIP, SP, NPY, L-Enk and Calcitonin Gene-Related Peptides (CGRP) and the Expression of Transforming Growth Factor-beta (TGF-beta), Transforming Growth Factor-alpha (TGF-alpha) , epidermal growth factor (EGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) can be determined in prostate tissues using appropriate monoclonal antibodies. The use of neurotoxins can lead to atrophy of the prostate, which should be reflected by lower levels of growth factors in the treated prostate tissue.
Querschnitte können über Nacht bei Raumtemperatur mit primären Antikörpern inkubiert werden, gefolgt von einer Immun-Einfärbung mit Avidin-Biotin-Peroxidase (Vectastain Elite ABC, Vector Labs, USA). Polyklonales Kaninchen-Antiserum gegen die Neurotransmitter VIP, CGRP, SP, NPY und L-Enk (Peninsula Labs, USA) kann in diesen Rezepturen verwendet werden, mit Verdünnungen von 1:8000 bis 1:12000. Immunzytochemische Kontrollen können aus dem Vor-Absorbieren des primären Antiserums mit geeigneten Antigenen bestehen, oder deren Substitution mit normalem Serum (Blasi, J., Chapman, E. R., Yamaskai, S., Binz, T., Niemann, H. und Jahn, R. (1993) The EMBO Journal 12: 4821-4828; Black, J. D. und Dolly, J. O. (1986) J. Cell Biol. 103: 535-544; Linial, M. (1995) Is. J. Med. Sci. 31: 591-595). Nach Befestigung auf Objektträgern können die Querschnitte gegengefärbt mit Eosin, dehydriert und mit einem Deckglas bedeckt werden.Cross sections can be incubated overnight at room temperature with primary antibodies, followed by immunostaining with avidin-biotin-peroxidase (Vectastain Elite ABC, Vector Labs, USA). Polyclonal rabbit antiserum against the neurotransmitters VIP, CGRP, SP, NPY and L-Enk (Peninsula Labs, USA) can be used in these formulations at dilutions from 1:8000 to 1:12000. Immunocytochemical controls can consist of pre-absorbing the primary antiserum with appropriate antigens, or substituting them with normal serum (Blasi, J., Chapman, ER, Yamaskai, S., Binz, T., Niemann, H., and Jahn, R (1993) The EMBO Journal 12:4821-4828 Black JD and Dolly JO (1986) J Cell Biol 103:535-544 Linial M (1995) Is J Med Sci 31 : 591-595). After mounting on slides, cross sections can be counterstained with eosin, dehydrated, and coverslipped.
Westernblot-Analyse des Wachstumsfaktor-Ausdrucks: Behandelte und unbehandelte Prostatazellen-Homogenate können auf den Ausdruck der Wachstumsfaktoren mittels Westernblot-Analyse untersucht werden. Zellenhomogenat-Protein kann mittels Elektrophorese auf SDS-PAGE (7 getrennt, dann elektrophoretisch auf Nitrozellulosepapier über Nacht übertragen werden (Towbin, H. u. a. (1979) Proc. Nat. Acad. Sci. 76(9): 4350-4379). Das Nitrozellulosepapier kann für eine Stunde bei Raumtemperatur in 0,5%ige nichtfette Trockenmilch, aufgelöst in Phosphatgepufferter Kochsalzlösung, eingeweicht, und weiterhin über Nacht bei 4°C in Blockierlösung eingeweicht werden (2 Rinderserum-Albumin in 10 mM Tris/0,15 M NaCl/0,1 Natriumsäure, ph-Wert 7,4). Die Nitrozellulosemembranen können mit Antikörpern (IgG-Bruchteile von Anti-TGF-beta, Anti-TGF-alpha, Anti-EGF und AntibFGF), gereinigt mittels Protein A (1 × 106 cpm/ml) in einem Blockierpuffer für 1 Stunde inkubiert werden. Die Membran kann mit PBS, die Nonidet P-40 enthält, zwischen den Inkubationen gewaschen werden. X-O-mat AR2-Film (Kodak) kann auf der Membran bei -70°C belichtet und die Filme entwickelt werden, um den Ausdruck der Wachstumsfaktoren zu untersuchen.Western Blot Analysis of Growth Factor Expression: Treated and untreated prostate cell homogenates can be assayed for growth factor expression by Western blot analysis. Cell homogenate protein can be separated by electrophoresis on SDS-PAGE (7, then electrophoretically transferred to nitrocellulose paper overnight (Towbin, H. et al. (1979) Proc. Nat. Acad. Sci. 76(9): 4350-4379). The Nitrocellulose paper can be soaked in 0.5% non-fat dry milk dissolved in phosphate-buffered saline for one hour at room temperature and further soaked in blocking solution (2% bovine serum albumin in 10mM Tris/0.15M NaCl /0.1 sodium acid, pH 7.4) The nitrocellulose membranes can be cleaned with antibodies (IgG fractions of anti-TGF-beta, anti-TGF-alpha, anti-EGF and antibFGF) using protein A (1× 106 cpm/ml) in a blocking buffer for 1 hour The membrane can be interleaved with PBS containing Nonidet P-40 be washed between incubations. XO-mat AR2 film (Kodak) can be exposed on the membrane at -70°C and the films developed to examine growth factor expression.
Bestimmung der Ausdrücke c-fos und c-myc: Ausdrücke von c-fos und c-myc in behandeltem und unbehandeltem Prostatagewebe kann durch eine Northern-Blot-Analyse wie folgt bestimmt werden. Gewebe kann in einem Lysepuffer für 15 Sekunden, oder bis das Gewebe homogenisiert ist, homogenisiert werden. Natriumacetat kann hinzugefügt und die Lösung durch Umrühren vermischt werden. Eine gleiche Menge an wassergesättigtem Phenol kann hinzugefügt und durch Umkehrung gemischt werden, gefolgt von einer Zugabe von Chloroform/Isoamyl-Alkohol. Die Lösung kann 30 Sekunden lang stark verwirbelt werden und sich für 15 Minuten auf Eis setzen. Die Lösung kann 10 bis 20 Minuten bei 4°C zentrifugiert werden. Nach der Zentrifugierung kann die wässrige Phase sorgfältig angesaugt und in ein neues Polypropylenröhrchen gesetzt werden. Ein Volumen Isopropanol kann zugefügt und die Lösung durch Rühren vermischt werden. Die Lösung kann mindestens 60 Minuten in ein Gefriergerät mit - 20°C gelegt werden, um RNA auszufällen. Nach der Ausfällung kann das Röhrchen 10 Minuten lang zentrifugiert und der Überstand abgegossen werden, wodurch der RNA-Niederschlag übrigbleiben kann. Ein ml Ethanol kann zugefügt und das Röhrchen weitere 10 Minuten zentrifugiert werden. Die wässrige Phase kann abgeschieden und der Niederschlag mit 100% Ethanol mittels Vortexens gewaschen werden. Der RNA-Niederschlag wkann erneut in 0,4 ml Lysepuffer aufgelöst werden. Das RNA kann durch die Beigabe von 100% Ethanol und Inkubation bei -20°C im Gefriergerät für mindestens 60 Minuten ausgefällt werden. Die Lösung kann zentrifugiert und der Überstand abgegossen werden. Die RNA-Konzentration kann durch Verdünnen von 5 µL der Probe in 995 µL DEPC-Wasser und Messen des Aufnahmeverhältnisses bei 260/280 nm bestimmt werden.Determination of c-fos and c-myc expression: Expressions of c-fos and c-myc in treated and untreated prostate tissue can be determined by Northern blot analysis as follows. Tissue can be homogenized in lysis buffer for 15 seconds or until tissue is homogenized. Sodium acetate can be added and the solution mixed by stirring. An equal amount of water-saturated phenol can be added and mixed by inversion, followed by addition of chloroform/isoamyl alcohol. The solution can be vortexed vigorously for 30 seconds and placed on ice for 15 minutes. The solution can be centrifuged at 4°C for 10 to 20 minutes. After centrifugation, the aqueous phase can be carefully aspirated and placed in a new polypropylene tube. A volume of isopropanol can be added and the solution mixed by stirring. The solution can be placed in a -20°C freezer for at least 60 minutes to precipitate RNA. After precipitation, the tube can be centrifuged for 10 minutes and the supernatant poured off, allowing the RNA pellet to remain. One ml of ethanol can be added and the tube centrifuged for an additional 10 minutes. The aqueous phase can be separated and the precipitate washed with 100% ethanol by vortexing. The RNA precipitate can be redissolved in 0.4 ml lysis buffer. The RNA can be precipitated by adding 100% ethanol and incubating at -20°C in the freezer for at least 60 minutes. The solution can be centrifuged and the supernatant poured off. The RNA concentration can be determined by diluting 5 µL of the sample in 995 µL of DEPC water and measuring the uptake ratio at 260/280 nm.
Beispielswese wurden drei Patienten mit hartnäckiger Entleerungsstörung mit Injektionen mit Botulinumtoxin (Botox) wie folgt behandelt. Patient 1 war ein 47 Jahr alter Mann, der als Folge einer Verletzung am Halswirbel (Ebene C6-C7), die er 14 Monate vorher erlitten hatte, inkontinent war. Urodynamische Untersuchungen bei Präsentation zeigten eine Blasenkapazität von 30 cm3 und einen schwachen Schließmuskel (Spitzendruck der Harnröhre von 40 cm Wasser). Er war mit mehreren pharmakologischen Behandlungen nicht erfolgreich und überempfindlich gegenüber Penisklemmen/Kondomen. Er erhielt vier Mal wöchentlich 200 Einheiten Botulinumtoxininjektionen in die Blasenverengung mit einer Gesamtdosis von 800 Einheiten. Nach den Injektionen hatte seine Blase eine Kapazität zwischen 300 und 400 cm3 mit Oxybutinin und 150 bis 200 cm3 ohne Oxybutinin. Der Spitzendruck der Blase war 200 cm Wasser vor der Injektion, verglichen mit einem Blasendruck nach der Injektion von 40 cm Wasser. Der Patient war mit einer Penisklemme nach der Behandlung mit Botulinumtoxin kontinent. Zusätzlich verbesserten sich Gehvermögen und Erektionen aufgrund der verringerten Blasenspastizität. Patient 2 war eine 55 Jahre alte, T12-paraparetische Frau als Folge einer traumatischen Verletzung, die sie 14 Jahre vorher erlitten hatte. Die Patientin stellte sich mit drängender Inkontinenz vor, und war auf Selbstkatetherisierung alle 2 Stunden während des Tages und zwei Mal pro Nacht eingestellt. Die Patientin erhielt Injektionen in die seitliche Blasenwand in zwei wöchentlichen Injektionen mit jeweils 200 Einheiten für eine Gesamtmenge von 400 Einheiten Botulinumtoxin. Die Daten des Entleerungstagebuchs zeigten Vorinjektionskapazitäten von 150 bis 200 cm3. Nach der Injektion stieg die in den Tagebuchdaten angegebene Blasenkapazität auf 300 bis 400 cm3. Zusätzlich hatte die Patientin keine störende, konstante Druckdysfunktion mehr, konnte nachts durchschlafen und war bei Selbstkatheterisierung alle 4 Stunden kontinent. Patient 3 war ein 65 Jahre alter Mann mit behindernden Perinealschmerzen nach einer Strahlenbehandlung wegen Prostatakrebs. Eine medizinische Therapie war bei dem Patienten nicht erfolgreich. Er wurde mit einer 200 Einheiten-Injektion Botulinumstoxin in den äußeren Harnröhren-Schließmuskel behandelt. Der Patient erfuhr eine dramatische Erleichterung der Hodenschmerzen und hatte erheblich weniger starke Schmerzen im Penisschaft. Erektionen wurden nicht beeinflusst.For example, three patients with intractable voiding disorders were treated with botulinum toxin (Botox) injections as follows.
In einem anderen Beispiel wurden Ratten mit einzelnen und Reihendosen von Botulinumtoxin (Botox) in die Prostatabauchlappen injiziert. Die Prostata wurden in verschiedenen Zeitintervallen „geerntet“ (entnommen), um die kleinste wirksame Dosis sowie die morphologischen und physiologischen Veränderungen, die mit der Zeit stattfinden, zu bestimmen. Die kleinste wirksame Dosis wird als die Dosis definiert, welche eine Abnahme des Prostatavolumens aufzeigt. Um die Reaktion auf Elektrofeldstimulation zu beurteilen, wurden Präparate zwischen zwei Platinelektroden, die in einem organischen Bad liegen, befestigt. Die Spannung der Präparate wird eingestellt. Eine Stimulation durch die Wandung der Nerven wird unter Verwendung eines Danted Neuromatic 2000 Stimulators durchgeführt, der einzelne Rechteck-Wellenimpulse bei supramaximaler Spannung mit einer Dauer von 0,8 Millisekunden bei einer Frequenz von 0,5 bis 80 Hz liefert. Die Polarität der Elektroden wird nach jedem Impuls mittels einer Polaritätsänderungseinheit verändert. Die Länge einer Serie beträgt 5 Sekunden und das Intervall der Serie 120 Sekunden. Isometrische Spannung wird unter Verwendung eines Gould Thermofeld-8-Kanal-Recorders aufgezeichnet. Getrennte Experimente werden durchgeführt, um die Vorlastspannung, die optimale Reaktionen erzeugt, zu bestimmen. Zusätzlich wird die Wirkung der Elektrofeldstimulation bei Vorhandensein unterschiedlicher Konzentrationen einzelner Neuropeptide bestimmt. Diese Neuropeptide sind 10-20 µM Adrenalin, 10 µM Clonidin, 5-50 mM Regitin, 10 nM-0,1 µM Acteylcholin, 1-3 µM Atropin, 1 nM-10 µM Nifedipin, 1-10 nM VIP und 1-250 nM NPY. Die Wirkung von Nitroprussid (eine Stickstoffoxid freisetzende Substanz) und Methylenblau (ein Guanylat-Zyklase-Inhibitor) auf den Prostatatonus und die Kontraktion aufgrund der Feldstimulation wird in diesen Geweben ebenfalls untersucht.In another example, rats were injected with single and serial doses of botulinum toxin (Botox) in the abdominal lobes of the prostate. The prostates were "harvested" (taken out) at various time intervals to determine the smallest effective dose and the morphological and physiological changes that occur over time. The smallest effective dose is defined as the dose exhibiting a decrease in prostate volume. To assess response to electric field stimulation, preparations were mounted between two platinum electrodes placed in an organic bath. The tension of the preparations is adjusted. Stimulation through the wall of the nerves is performed using a Danted Neuromatic 2000 stimulator delivering single square wave pulses at supramaximal voltage of 0.8 millisecond duration at a frequency of 0.5 to 80 Hz. The polarity of the electrodes is changed after each pulse by means of a polarity changing unit. The length of a series is 5 seconds and the interval of the series is 120 seconds. Isometric tension is recorded using a Gould thermal field 8-channel recorder. Separate experiments are performed to determine the preload voltage that produces optimal responses. In addition, the We The effect of electric field stimulation in the presence of different concentrations of individual neuropeptides was determined. These neuropeptides are 10-20 µM adrenaline, 10 µM clonidine, 5-50 mM regitin, 10 nM-0.1 µM acetylcholine, 1-3 µM atropine, 1 nM-10 µM nifedipine, 1-10 nM VIP and 1-250 nM NPY. The effect of nitroprusside (a nitric oxide-releasing substance) and methylene blue (a guanylate cyclase inhibitor) on prostatic tone and contraction due to field stimulation will also be examined in these tissues.
In noch einem anderen Beispiel wurden, um zu bestimmen, ob es eine Wechselwirkung zwischen dem Neurotoxin und aus den Hoden stammenden Hormonen gibt, Studien durchgeführt, welche die Wechselwirkung des Neurotoxins mit hormonellen Komponenten untersuchen. Diese Studien vergleichen mit Botulinumtoxin behandeltes Prostatagewebe, entnommen von Ratten, die einer Orchiektomie unterzogen wurden (hormonarme Ratten), und Prostatagewebe von mit Botulinumtoxin behandelten Ratten, die keiner Orchiektomie unterzogen wurden. 52 altersgleiche Ratten wurden wie nachfolgend beschrieben behandelt. Vier gesunde Ratten wurden einer Scheinoperation unterzogen, mit Einleitung einer Narkose, Freilegen der Prostata und Injektion von 0,2 cm3 Kochsalzlösung in den linken Bauchlappen der Prostata. Drei Ratten wurden einer bilateralen Orchiektomie ohne Injektion der Prostata unterzogen (Kontrolle des Hormonabbaus), fünf Ratten werden einer Orchiektomie und einer Injektion von 0,2 ml Kochsalzlösung in den linken Bauchlappen unterzogen (Kontrolle des Hormonabbaus und der Operationsbelastung). Vier Gruppen von Ratten erhalten nur Botulinusinjektionen mit 0,5, 1,0, 1,5 und 2,5 Einheiten (hormonell intakte Experimentratten). Sechzehn Ratten wurden einer bilateralen Orchiektomie unterzogen. Acht dieser Ratten werden mit einer einzelnen Injektion mit 2,5 Einheiten Botulinumtoxin in den linken Bauchlappen 5 Wochen nach der Operation behandelt. Alle Ratten wurden nach sechs Wochen getötet und die entnommene Prostata wurde zur Untersuchung wie oben beschrieben präpariert. Eine ähnliche atrophische Wirkung auf das drüsige Zellgewebe wird erwartet.In yet another example, in order to determine whether there is an interaction between the neurotoxin and testicular-derived hormones, studies examining the interaction of the neurotoxin with hormonal components were conducted. These studies compare botulinum toxin-treated prostate tissue collected from rats that have undergone orchiectomy (hormone-poor rats) and prostate tissue from botulinum toxin-treated rats that have not undergone orchiectomy. Fifty-two age-matched rats were treated as described below. Four healthy rats will undergo a sham operation consisting of anesthesia induction, exposure of the prostate and injection of 0.2 cm 3 saline into the left ventral lobe of the prostate. Three rats underwent bilateral orchiectomy without injection of the prostate (control of hormone elimination), five rats undergo orchiectomy and injection of 0.2 ml saline in the left abdominal lobe (control of hormone elimination and surgical load). Four groups of rats receive only botulinum injections of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.5 units (hormonally intact experimental rats). Sixteen rats underwent bilateral orchiectomy. Eight of these rats are treated with a single injection of 2.5 units of botulinum toxin in the left
Problematisch bei der Injektion von Botulinumtoxin ist dabei, dass bereits kleinste Mengen ausreichend sind, um Nerven zu lähmen. Damit kann beispielsweise bei einer Botoxinjektion unbeabsichtigt größere Teile menschlichen Gewebes gelähmt werden.The problem with the injection of botulinum toxin is that even the smallest amounts are sufficient to paralyze nerves. In the case of a botox injection, for example, larger parts of human tissue can be unintentionally paralyzed.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Botulinumtoxin möglichst punktgenau appliziert werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a device and a method with which botulinum toxin can be applied as precisely as possible.
Dieses Problem wird durch eine Injektionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen.This problem is solved by an injection device having the features of
Erfindungsgemäß wird eine Injektionsvorrichtung bereitgestellt, die mindestens eine Spule aufweist, die dazu eingerichtet ist, durch ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld in dem Hohlraum befindlicher Wirkstoff lokal zu konzentrieren und/oder Moleküle des Wirkstoffs auszurichten.According to the invention, an injection device is provided which has at least one coil which is set up to locally concentrate active substance located in the cavity and/or to align molecules of the active substance by means of a magnetic field generated by the coil.
Der Wirkstoff wird damit bereits in der Injektionsvorrichtung lokal konzentriert, so dass er auch in dem von der Injektionsvorrichtung ausgestoßenen Injektionsstrahl konzentriert vorliegt. Damit kann der Wirkstoff punktgenau in beispielsweise menschliches Gewebe injiziert werden.The active ingredient is thus already concentrated locally in the injection device, so that it is also present in a concentrated form in the injection jet ejected from the injection device. This means that the active ingredient can be injected precisely into human tissue, for example.
Die Spule kann eine Luftspule aufweisen, die bevorzugt um den Hohlraum gewickelt ist. Die Spule kann alternativ oder zusätzlich einen Permanentmagneten aufweisen.The coil may comprise an air coil, which is preferably wound around the cavity. Alternatively or additionally, the coil can have a permanent magnet.
Die Ausstoßeinheit kann einen in dem Hohlraum aufgenommenen und bewegbaren Kolben, eine mit dem Hohlraum fluidisch verbundene Vakuumpumpe, einen mit dem Hohlraum fluidisch verbundenen Lufteinlass und/oder einen mit dem Hohlraum fluidisch verbundene Überdruckbehälter aufweisen.The ejection unit can have a piston accommodated and movable in the cavity, a vacuum pump fluidly connected to the cavity, an air inlet fluidly connected to the cavity and/or an overpressure tank fluidly connected to the cavity.
Die Ausstoßeinheit kann einen in dem Hohlraum aufgenommenen und bewegbaren Kolben aufweisen, wobei der Kolben einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweisen kann, wobei der erste Teil und/oder der zweite Teil derart bewegbar sein kann, dass bei einer Bewegung des Kolbens in eine erste Richtung eine fluidische Verbindung des vor und hinter dem Kolben befindlichen Hohlraums durch den ersten Teil und den zweiten Teil hindurch hergestellt sein kann. Bei einer Bewegung des Kolbens in eine der ersten Richtung bevorzugt entgegengesetzte zweite Richtung kann der erste Teil und/oder der zweite Teil derart bewegbar sein, dass die fluidische Verbindung getrennt sein kann.The ejection unit can have a piston accommodated and movable in the cavity, wherein the piston can have a first part and a second part, wherein the first part and/or the second part can be movable such that when the piston moves into a first A fluidic connection between the cavity located in front of and behind the piston can be produced through the first part and the second part. When the piston moves in a second direction, preferably opposite to the first direction, the first part and/or the second part can be movable in such a way that the fluidic connection can be separated.
Der Auslass kann mit einer bevorzugt aufsteckbaren Düse oder einer bevorzugt aufsteckbaren Injektionsnadel fluidisch gekoppelt sein und/oder eine solche sein oder aufweisen.The outlet can be fluidically coupled to a preferably attachable nozzle or a preferably attachable injection needle and/or be or have such.
Die Injektionsvorrichtung kann eine magnetisch abschirmende Umhüllung aufweisen, so dass die Injektionsvorrichtung von äußeren Magnetfeldern abgeschirmt sein kann.The injection device can have a magnetically shielding casing, so that the injection device can be shielded from external magnetic fields.
Der Wirkstoff kann magnetisch beeinflussbare Partikel aufweisen und/oder mit magnetisch beeinflussbaren Partikeln verkapselt sein.The active substance can have particles that can be influenced magnetically and/or be encapsulated with particles that can be influenced magnetically.
Eine Membran kann den Auslass fluidisch abdichten, wobei die Membran dazu eingerichtet sein kann, von einer Durchstechkanüle durchstochen zu werden, so dass eine fluidische Verbindung durch die Membran hergestellt sein kann.A membrane may fluidly seal the outlet, wherein the membrane may be configured to be pierced by a piercing cannula so that a fluidic connection may be established through the membrane.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Injektion eines Wirkstoffs, Wirkstoff, bevorzugt ein Neurotoxin, besonders bevorzugt Botulinumtoxin, mit einer beschriebenen Injektionsvorrichtung die folgenden Schritte auf:
- a. Erzeugen eines Magnetfelds mit einer Spule der Injektionsvorrichtung, so dass durch das Magnetfeld in einem Hohlraum der Injektionsvorrichtung befindlicher Wirkstoff lokal konzentriert wird und/oder die Moleküle des Wirkstoffs ausgerichtet werden;
- b. Ausstoßen des in dem Hohlraum befindlichen Wirkstoffs durch eine Ausstoßeinheit der Injektionsvorrichtung unter Aufrechterhaltung des Magnetfelds.
- a. Generating a magnetic field with a coil of the injection device, so that active substance located in a cavity of the injection device is locally concentrated by the magnetic field and/or the molecules of the active substance are aligned;
- b. Ejecting the active ingredient in the cavity by an ejection unit of the injection device while maintaining the magnetic field.
Das Magnetfeld kann durch eine mit der Spule verbundene Steuereinheit der Injektionsvorrichtung gesteuert und/oder geregelt werden, bevorzugt in Abhängigkeit der Art des Wirkstoffs und/oder einer vorgegebenen lokalen Konzentration des Wirkstoffs in dem Hohlraum.The magnetic field can be controlled and/or regulated by a control unit of the injection device connected to the coil, preferably depending on the type of active ingredient and/or a predetermined local concentration of the active ingredient in the cavity.
Es kann vorgesehen sein, dass der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin ohne Komprimierung im Hohlraum mit einer Kartusche und/oder einer Karpule beschleunigt wird.Provision can be made for the active substance and/or the neurotoxin to be accelerated in the cavity with a cartridge and/or a carpule without being compressed.
De Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann innerhalb der Karpule oder dem Hohlraum mit mindestens einem Hilfsstoff gemischt werden. Das Mischen kann während des Injektionsvorganges durchgeführt werden.The active substance and/or the neurotoxin can be mixed with at least one excipient within the carpule or the cavity. Mixing can be done during the injection process.
Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann pulverförmig sein. Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann in dem Hohlraum von dem Hilfsstoff getrennt vorliegen. Beispielsweise kann der Hilfsstoff und der Wirkstoff durch einen Kolben, ein Stopfen und/oder eine Trennwand getrennt sein. Der Hilfsstoff kann ein Verdünnungsmittel, z.B. NaCl, sein oder aufweisen. Der Hohlraum kann evakuiert sein. Die Injektionsvorrichtung kann den Kolben, den Stopfen und/oder die Trennwand aufweisen. Der Kolben, der Stopfen und/oder die Trennwand kann in dem Hohlraum angeordnet sein.The active substance and/or the neurotoxin can be in powder form. The drug and/or neurotoxin may be present in the cavity separate from the adjuvant. For example, the excipient and the active substance can be separated by a piston, a stopper and/or a partition. The adjuvant may be or include a diluent, e.g., NaCl. The cavity can be evacuated. The injection device can have the plunger, the stopper and/or the partition. The piston, the plug and/or the partition can be arranged in the cavity.
Die Trennwand, der Stopfen und/oder der Kolben kann aus einem Material bestehen oder ein solches aufweisen, das eine Shorehärte von 20-80 aufweist.The dividing wall, the plug and/or the piston can consist of or comprise a material which has a shore hardness of 20-80.
Der Stopfen und/oder der Kolben kann horizontal geteilt sein. Mindestens einer der Teile kann eine Scheibe oder scheibenförmig sein oder aufweisen, oder eine Scheibe kann zumindest teilweise mit dem Stopfen und/oder Kolben verbunden sein oder anliegen. Der Stopfen und/oder Kolben kann in Längsrichtung eine Bohrung aufweisen, die durch die Scheibe geschlossen sein kann bzw. werden kann. Die Scheibe kann derart geformt, gestaltet oder dazu eingerichtet sein, das sie die Bohrung bei einer Bewegung öffnen oder verschließen kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Stopfen und/oder der Kolben von außen innerhalb des Hohlraums bewegt werden kann, beispielsweise über eine Magnetkupplung, einen Schieber oder eine mechanische Verbindung.The stopper and/or the plunger can be divided horizontally. At least one of the parts may be or comprise a disc or disc-shaped, or a disc may be at least partially connected to or abutting the plug and/or piston. The plug and/or piston can have a bore in the longitudinal direction, which can be closed by the disc. The disk may be shaped, designed or arranged to open or close the bore upon movement. It can be provided that the stopper and/or the piston can be moved inside the cavity from the outside, for example via a magnetic coupling, a slide or a mechanical connection.
Ein Kabel kann durch den Stopfen und/oder den Kolben geführt oder verbunden sein, so dass der Stopfen und/oder Kolben mit dem Kabel unter Zug in dem Hohlraum bewegbar ist.A cable can be guided or connected through the plug and/or the plunger, so that the plug and/or plunger can be moved in the cavity with the cable under tension.
Der Stopfen und/oder Kolben kann aus einem ferromagnetischem Material bestehen oder ein solches aufweisen, so dass der Stopfen und/oder Kolben von außen innerhalb des Hohlraums bewegt werden kann. Die Bewegung kann durch ein Magnetfeld erzeugt werden. Das Magnetfeld kann von einer Luftspule erzeugt werden. Die Spule kann aus mehreren Segmenten bestehen. Die Segmente der Spule können unabhängig angesteuert werden, beispielsweise von einer Steuereinheit der Injektionsvorrichtung.The plug and/or plunger may be made of or include a ferromagnetic material so that the plug and/or plunger can be moved within the cavity from the outside. The movement can be generated by a magnetic field. The magnetic field can be generated by an air coil will. The coil can consist of several segments. The segments of the coil can be controlled independently, for example by a control unit of the injection device.
Die Injektionsvorrichtung kann die Form und Funktion einer üblichen Spritze aufweisen. Die Injektionsvorrichtung kann eine Injektionsnadel zum Einstechen in beispielsweise menschliches Gewebe aufweisen. Es kann aber auch alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der von der Injektionsvorrichtung ausgestoßene Fluidstrahl in das Gewebe bzw. Substrat eindringt, ohne dass dieses von einer Injektionsnadel durchstochen werden muss. Es kann vorgesehen sein, den Fluidstrahl, den Wirkstoff und/oder das Neurotoxin so zu beschleunigen, dass dieser in menschliches Gewebe eindringt ohne wesentliche Verletzungen zu erzeugen.The injection device may take the form and function of a conventional syringe. The injection device can have an injection needle for piercing human tissue, for example. However, alternatively or additionally, it can also be provided that the fluid jet ejected from the injection device penetrates into the tissue or substrate without having to pierce it with an injection needle. Provision can be made for the fluid jet, the active substance and/or the neurotoxin to be accelerated in such a way that it penetrates human tissue without causing any significant injuries.
Es kann vorgesehen sein, dass das Dosieren des Wirkstoffs und/oder Neurotoxin von einer Steuereinheit gesteuert wird die Steuersignale an die Spule weitergibt. Die Spule kann den Körper der Injektionsvorrichtung umschließen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Spule um den Hohlraum herumgewickelt und/oder geführt ist.Provision can be made for the dosing of the active substance and/or neurotoxin to be controlled by a control unit which forwards control signals to the coil. The coil may enclose the body of the injector. Provision can also be made for the coil to be wound and/or guided around the cavity.
Die Injektionsvorrichtung kann eine Schubstange aufweisen, die mit dem Stopfen und/oder Kolben gekoppelt ist. Die Schubstange kann von einem Motor, z.B. einem Schrittmotor, bewegt werden. Die Schubstange kann ein Zugelement sein oder aufweisen.The injection device may include a push rod coupled to the stopper and/or plunger. The push rod can be moved by a motor such as a stepper motor. The push rod can be or have a pulling element.
Das von der Spule erzeugte Magnetfeld kann die Wirkstoffmoleküle ausrichten und im Zentrum des Hohlraums positionieren.The magnetic field generated by the coil can align and position the drug molecules in the center of the cavity.
Der Wirkstoff kann in einem Trägerfluid aufgenommen sein, das aus der Injektionsvorrichtung ausgestoßen werden kann.The active ingredient can be contained in a carrier fluid that can be expelled from the injection device.
Der Wirkstoff kann in einer oder mehreren Mikrokapseln bzw. Nanoträger aufgenommen sein. Die Mikrokapseln und/oder Nanoträger können in einem Trägerfluid aufgenommen sein.The active substance can be contained in one or more microcapsules or nanocarriers. The microcapsules and/or nanocarriers can be contained in a carrier fluid.
Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann aus magnetisch beeinflussbaren Partikeln bestehen oder solche aufweisen. Die magnetisch beeinflussten Partikel können in wenigstens einer sich parallel zum Magnetfeld ausrichtenden linearen Kette vorliegen.Der Nanoträger kann einen Durchmesser von etwa 5 × 10-7 m haben. Der Durchmesser eines kann Partikels etwa 2 × 10-8 m betragen.The active substance and/or the neurotoxin can consist of or have particles that can be influenced magnetically. The magnetically affected particles can be in at least one linear chain aligning parallel to the magnetic field. The nanocarrier can have a diameter of about 5 x 10 -7 m. The diameter of a particle can be about 2 × 10 -8 m.
Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann verkapselt sein, wobei die Verkapselung wiederum in einem Hilfstoff und/oder einer NaCl-Lösung verkapselt sein kann.The active ingredient and/or the neurotoxin can be encapsulated, with the encapsulation in turn being encapsulated in an excipient and/or an NaCl solution.
Es kann vorgesehen sein, dass sich eine oder ggf. alle Verkapselungen im Magnetfeld auflösen können, so dass der Wirkstoff und/oder Neurotoxin mit dem Hilfsstoff und/oder NaCl gemischt wird bzw. eine entsprechende Mischung gebildet ist bzw. wird. Die Mischung kann während der Injektion erfolgen.Provision can be made for one or possibly all of the encapsulations to be able to dissolve in the magnetic field, so that the active substance and/or neurotoxin is mixed with the auxiliary substance and/or NaCl or a corresponding mixture is or is formed. The mixing can take place during the injection.
Der Nanoträger kann innerhalb einer Transportverkapselung bei Erreichen eines vorgegebenen lokalen Ausgabebereiches aktiviert werden.The nanocarrier can be activated within a transport encapsulation upon reaching a predetermined local release range.
Der Druck im Inneren des Nanoträgers kann durch Ultraschall erhöht werden. Der Nanoträger kann dazu eingerichtet sein, unter dem durch den Ultraschall aufgeprägten Druck zu zerbersten. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Verkapselung durch die bei der Injektion aufgeprägte kinetische Energie zerbirst bzw. aufbricht.The pressure inside the nanocarrier can be increased by ultrasound. The nanocarrier may be configured to rupture under the pressure imposed by the ultrasound. Alternatively or additionally, it can be provided that the encapsulation bursts or breaks open as a result of the kinetic energy applied during the injection.
Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann aus Partikeln bestehen oder solche aufweisen, die durch ein Magnetfeld in ihrer Bewegung und/oder Strukturbildung beeinflussbar sind. Die den Wirkstoff und/oder das Neurotoxin enthaltende Nanoträger können einem lokal begrenzten Magnetfeld, z.B. erzeugt durch eine Luftspule, ausgesetzt sein oder werden.The active substance and/or the neurotoxin can consist of particles or have particles whose movement and/or structure formation can be influenced by a magnetic field. The nanocarriers containing the active substance and/or the neurotoxin can be or will be exposed to a locally limited magnetic field, e.g. generated by an air coil.
Das Verfahren kann den Schritt aufweisen, kontrolliert einen Wirkstoff und/oder ein Neurotoxin freizusetzen, wobei der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin in einem vorzugsweise mikroskopisch kleinen Nanoträger untergebracht sein kann. Der Nanoträger kann innerhalb einer Verkapselung angeordnet sein. Der Nanoträger kann kontrolliert und gesteuert die in dem Nanoträger aufgenommene Wirksubstanz freigeben, insbesondere zur medizinischen Therapie, vorzugsweise zur gezielten Platzierung von Neurotoxin in der ästhetischen Medizin..The method may include the step of releasing an active agent and/or a neurotoxin in a controlled manner, wherein the active agent and/or the neurotoxin may be accommodated in a preferably microscopically small nanocarrier. The nanocarrier can be placed within an encapsulation. The nanocarrier can release the active substance contained in the nanocarrier in a controlled and controlled manner, in particular for medical therapy, preferably for the targeted placement of neurotoxin in aesthetic medicine.
Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann insbesondere zur Anwendung bei und zur Therapie von Dystonien, insbesondere Torticollis spasmodicus oder Blepharospasmus, Spastizitäten, insbesondere Spitzfuß, hämifascialen Spasmen, Migräne, Lumbalgie, Cervicalsyndrom oder Hypersalivation, Schielen, Sehstörungen, Schwerhörigkeit, Ohrengeräusche, Schwindel, Atemschwierigkeiten, Bauchschmerzen, Durchfall, Mundtrockenheit, Schluckstörungen, Haarausfall, Juckreiz, Schweißbildung, Muskelschmerzen, Fieber, allgemeines Unwohlsein und/oder trockenen Augen eingerichtet sein oder dienen.The active ingredient and/or the neurotoxin can be used in particular for use in and for the treatment of dystonia, in particular spasmodic torticollis or blepharospasm, spasticity, in particular equinus foot, hemifascial spasms, migraine, lumbago, cervical syndrome or hypersalivation, strabismus, visual disturbances, hearing loss, ringing in the ears, dizziness, Difficulty breathing, abdominal pain, diarrhea, dry mouth, difficulty swallowing, hair loss, itching, perspiration, muscle pain, fever, general malaise and/or dry eyes.
Der Wirkstoff und/oder das Neurotoxin kann zur kosmetischen Indikation, insbesondere Hyperhydrose oder ausgeprägte Faltenbildung im Gesichtsbereich, eingerichtet sein. Der Wirkstoff muss allerdings nicht zwingend ein Neurotoxin sein.The active substance and/or the neurotoxin can be designed for cosmetic indication, in particular hyperhydrosis or pronounced wrinkling in the facial area. However, the active ingredient does not necessarily have to be a neurotoxin.
Zur Erzeugung des Magnetfeldes kann ein lokal angeordneter Permanentmagnet verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Luftspule verwendet werden. Als Magnetfeld kann ein elektromagnetisches Wechselfeld verwendet werden bzw. das Magnetfeld ein solches sein.A locally arranged permanent magnet can be used to generate the magnetic field. Alternatively or additionally, an air-core coil can be used. An electromagnetic alternating field can be used as the magnetic field or the magnetic field can be such.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren genauer erläutert. Die Bezugszeichen sind dabei jeweils auf die entsprechende Figur bezogen. Dabei zeigt:
-
1 : eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Injektionsvorrichtung; -
2 : eine schematische Darstellung des Wirkmechanismus von Botulinumtoxin; -
3 : eine weitere schematische Darstellung des Wirkmechanismus von Botulinumtoxin; und -
4 : eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Injektionsvorrichtung.
-
1 : an embodiment of an injection device according to the invention; -
2 : a schematic representation of the mechanism of action of botulinum toxin; -
3 : another schematic representation of the mechanism of action of botulinum toxin; and -
4 : another embodiment of an injection device according to the invention.
Der Kolben 4 kann einen ersten und einen zweiten Teil aufweisen bzw. zweigeteilt sein. Der erste Teil kann dem distalen Ende der Injektionsvorrichtung 3 und/oder dem Aufsatz 1 zugewandt sein. Der zweite Teil kann dem distalen Ende der Injektionsvorrichtung 3 und/oder dem Aufsatz 1 abgewandt sein. Der erste Teil kann eine Membran 5 sein oder aufweisen. Durch betätigen eines Zugelements 7 kann der Kolben 4 in dem Hohlraum zurückgezogen werden bzw. von dem distalen Ende der Injektionsvorrichtung 3 bzw. dem Aufsatz 1 weggezogen werden. Durch die Ziehbewegung kann dabei der vordere Teil und/oder die Membran 5 bzw. der erste Teil des Kolbens 4 geöffnet werden, so dass der vordere Hohlraum zwischen Kolben 4 und distalen Ende bzw. Aufsatz 1 mit dem hinter dem Kolben 4 angeordneten hinteren Hohlraum fluidisch verbunden ist bzw. wird. Dadurch kann in dem hinter dem Kolben 4 angeordneten hinteren Hohlraum aufgenommenen Hilfsstoff 10 mit in dem vorderen Hohlraum vor dem Kolben 4 aufgenommenen Wirkstoff 11 in Kontakt treten oder gemischt werden. Wird das Zugelement 7 danach wieder in Richtung des distalen Endes der Injektionsvorrichtung 3 bzw. des Aufsatzes 1 verschoben, um den Wirkstoff 11 bzw. den mit dem Hilfsstoff 10 gemischten Wirkstoff 11 zu injizieren, so kann der vordere Teil und/oder die Membran 5 bzw. der erste Teil des Kolbens 4 infolge der Bewegung des Zugelements 7 wieder verschlossen sein bzw. werden. Damit wird in dem vorderen Hohlraum bei Hineinschieben des Zugelements 7 in die Injektionsvorrichtung 3 ein Druck aufgebaut, durch den Wirkstoff 11 bzw. den mit dem Hilfsstoff 10 gemischten Wirkstoff 11 aus der Injektionsvorrichtung 3, insbesondere durch den Aufsatz 1 und/oder die in den Aufsatz 1 aufgenommene Kanüle oder Düse, ausgestoßen werden kann.The
Der Kolben 4 kann eines oder mehrere Dichtelemente 9 aufweisen, die den vorderen Hohlraum von dem hinteren Hohlraum fluidisch trennen. Das Dichtelement 9 kann eine Dichtlamelle sein oder aufweisen. Die dicht Lamelle kann aufgrund ihrer geringen Auflagefläche an der Innenwand einen geringen Reibungswiderstand aufweisen.The
Der Wirkstoff 11 kann ein Botolinumtoxin sein oder aufweisen. Der Hilfsstoff 10 kann eine Verdünnungsmittel, z.B. NaCl, sein oder aufweisen.The
Es kann vorgesehen sein, dass die Injektionsvorrichtung 3 einen Spulenkörper 2 mit einer Spulenwicklung 8 aufweist. Die Injektionsvorrichtung 3 kann eine Spulenhalterung 12 aufweisen. Der Spulenkörper 2 kann mindestens eine Luftspule sein oder aufweisen. Weist der Spulenkörper 2 mehrere Luftspulen auf, so können die Luftspulen in Reihe geschaltet sein oder werden. Es kann vorgesehen sein, mittels des von dem Spulenkörper 2 erzeugten Magnetfeld die Moleküle des Wirkstoffs 11 und/oder des Hilfsstoff 10 so auszurichten, dass diese im Zentrum des Hohlkörpers positioniert sind. Damit kann lokal die Konzentration des Wirkstoffs 11 und/oder des Hilfsstoff 10 deutlich erhöht werden. Wird der derart zentrierte bzw. positionierter, ggf. mit dem Hilfsstoff 10 gemischte, Wirkstoff 11 aus der Injektionsvorrichtung 3 ausgestoßen, so kann aufgrund der räumlich eng beieinanderliegenden Wirkstoffmoleküle in dem aus der Injektionsvorrichtung 3 austretenden Strahl der Wirkstoff 11 genau und präzise an einem gewünschten Injektionsort injiziert werden. Insbesondere kann damit der Wirkstoff 11 punktgenau appliziert werden, da Streueffekte deutlich minimiert werden können.Provision can be made for the
In einer Ausführungsform kann der Spulenkörper 2 alternativ oder zusätzlich zu der Luftspule einen ferromagnetischen Kern, beispielsweise einen weichmagnetischen Metallkern, aufweisen, um ein stärkeres Magnetfeld zu erzeugen. Der ferromagnetische Kern kann das ferromagnetische Element 6 sein oder aufweisen. In diesem Falle kann vorgesehen sein, dass das ferromagnetische Element 6 nicht mit dem Kolben verbunden ist. Das ferromagnetische Element 6 kann dabei stationär in dem Hohlraum angeordnet sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das ferromagnetische Element 6 in dem Hohlraum bewegbar ist, um beispielsweise das erzeugte Magnetfeld lokal zu verstärken bzw. als Funktion der Zeit zu verändern.In one embodiment, the coil former 2 can have a ferromagnetic core, for example a soft-magnetic metal core, as an alternative or in addition to the air-core coil, in order to generate a stronger magnetic field. The ferromagnetic core can be or have the
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Kolben 4 aus einem geeigneten Material besteht oder ein solches aufweist, das mit dem von dem Spulenkörper 2 erzeugte Magnetfeld derart interagiert, dass der Kolben 4 unter dem Einfluss des Magnetfelds bewegt wird bzw. werden kann. In diesem Falle kann der Spulenkörper 2 alternativ oder zusätzlich zu dem Zugelement 7 vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein ferromagnetisches Element mit dem Kolben 4 verbunden sein, so dass bei einer Bewegung des ferromagnetischen Elements aufgrund des Magnetfelds der Kolben 4 entsprechend bewegt wird.It can also be provided that the
Die Injektionsvorrichtung 3 kann mindestens einen Sensor 13 zur Hautdickenmessung aufweisen. Der Sensor 13 kann an dem distalen Ende der Injektionsvorrichtung 3 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor 13 an oder in dem Aufsatz 1 angeordnet ist. Der Sensor 13 kann beispielsweise einen Laser aufweisen. Weist die Injektionsvorrichtung 3 mehr als einen Sensor 13 auf, so kann vorgesehen sein, mit den verschiedenen Sensoren 13 biespielsweise eine Triangulation oder Trilateration (bzw. allgemein Multiangulation oder Multilateration) durchzuführen, um eine genaue Position der Injektion oder eines Nervenansatzes eines Muskels zu lokalisieren.The
Die Injektionsvorrichtung 3 kann mindestens einen Ultraschallerzeuger 14 sowie ggf. mindestens einen geeigneten Empfänger aufweisen. Der Ultraschallerzeuger 14 und/oder der Empfänger kann an dem distalen Ende und/oder an oder in dem Aufsatz 1 angeordnet sein. Durch eine Ultraschallmessung können damit Wirkstoffe unter der Haut des Patienten, beispielsweise bereits injizierte Wirkstoffe, lokalisiert werden.The
Die Injektionsvorrichtung 3 kann einen Verschluss 15 an einem proximalen Ende, das dem distalen Ende gegenüberliegen kann, aufweisen. Der Verschluss 15 kann den Hohlraum der Injektionsvorrichtung 3 gegen die Umgebung fluidisch abdichten. Für das injizieren von Wirkstoff kann zunächst der Verschluss 15 von der Injektionsvorrichtung 3 gelöst werden und der Kolben 4 aus der Injektionsvorrichtung 3 entfernt werden. Anschließend kann zunächst Wirkstoff 11 in den dadurch freigelegten Hohlraum der Injektionsvorrichtung 3 eingeführt werden. Danach kann der Kolben 4 in den Hohlraum wieder eingesetzt werden und ggf. Hilfsstoff 10 in den hinteren Hohlraum zwischen Kolben 4 und proximalen Ende eingeführt werden. Schließlich kann der Verschluss 15 auf das proximale Ende der Injektionsvorrichtung 3 aufgesetzt werden, um den Hohlraum fluidisch abzudichten.The
An oder in dem Verschluss 15 können weitere Sensoren oder aber auch z.B. ein Antrieb 20 beispielsweise des Zugelements 7 angeordnet sein. Der Antrieb 20 kann mit dem Zugelement 7 gekoppelt sein und dieses z.B. in Längsrichtung der Injektionsvorrichtung 3 Verfahren. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Zugelement 7 eine Spindel 19 aufweist, entlang derer der Kolben 4 und/oder das ferromagnetische Element 6 gleiten und damit unter Drehung in dem Hohlraum in Längsrichtung bewegt werden kann. In diesem Falle kann vorgesehen sein, dass der Motor 20 das Zugelement 7 dreht bzw. rotiert. Mindestens ein Sensor 17, der in oder an dem Verschluss 15 angeordnet sein kann, kann die Bewegung insbesondere die Verschiebung oder Rotation, des Kolben 4 und/oder des ferromagnetischen Elements 6 erfassen. Durch Verdrehung des Kolbens 4 entlang der Spindel 19 kann insbesondere eine Mischung des Wirkstoffs 11 mit dem Hilfsstoff 10 begünstigt werden. Das ferromagnetische Element 6 kann eine Scheibe sein. Das ferromagnetische Element 6 kann Löcher und/oder Schlitze aufweisen, so dass Fluid durch das ferromagnetische Element 6 strömen kann.Further sensors or, for example, a
Ein Messstreifen 18, der beispielsweise entlang einer Innenwand des Hohlraums angeordnet sein kann, kann alternativ oder zusätzlich die Position des ferromagnetischen Elements 6 erfassen.A measuring
Die Injektionsvorrichtung 3 kann eine Steuereinheit 16 aufweisen, die beispielsweise mit den Sensoren, z.B. Sensoren 13, 17, 18, dem Ultraschallerzeuger 14 und ggf. Empfänger, dem Antrieb 20 und/oder der Spule 2 gekoppelt sein kann. Die Steuereinheit 16 kann dazu eingerichtet sein, gemessene Daten zu empfangen und zu verarbeiten. Die Steuereinheit 16 kann dazu eingerichtet sein, den Motor 20 beispielsweise auf Grundlage der gemessenen Daten anzusteuern.The
Das Toxin selbst wird als einzelne Kette aus dem Bakterium freigesetzt und wird dann aktiviert, wenn es von seinen eigenen Proteasen gespalten wird. Die aktive Form besteht aus einem zweikettigen Protein, das aus einem 100 kDa schweren Kettenpolypeptid besteht, das über eine Disulfidbindung mit einem 50 kDa leichten Kettenpolypeptid verbunden ist. Die leichte Kette ist eine Zinkmetalloprotease der M27-Familie und ist der aktive Teil des Toxins. Sie wird in das Zytoplasma der Wirtszelle transloziert, wo sie das Wirtsprotein SNAP-25, ein Mitglied der SNARE-Proteinfamilie, spaltet. Damit wird Vesikelfusion und die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin aus den Axonendigungen verhindert.The toxin itself is released from the bacterium as a single chain and is then activated when cleaved by its own proteases. The active form consists of a two-chain protein composed of a 100 kDa heavy chain polypeptide linked by a disulfide bond to a 50 kDa light chain polypeptide. The light chain is a zinc metalloprotease of the M27 family and is the active part of the toxin. It is translocated to the host cell cytoplasm, where it cleaves the host protein SNAP-25, a member of the SNARE protein family. This prevents vesicle fusion and the release of the neurotransmitter acetylcholine from the axon endings.
Synaptobrevin spielt eine wesentliche Rolle bei der Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin und der damit verbundenen Erregungsweiterleitung in der motorischen Endplatte von Nervenzellen. Bereits die Anwesenheit eines einzigen Moleküls von Botulinumtoxin kann durch dessen katalytische Wirkung das Synaptobrevin aufspalten, solange bis die betroffene Nervenzelle zerstört ist. Die angebundene Muskelfaser kann somit irreversibel nicht mehr angesteuert werden und nur durch Neubildung von Nervenzellen reaktiviert werden.Synaptobrevin plays an essential role in the release of the neurotransmitter acetylcholine and the associated conduction of excitation in the motor endplate of nerve cells. Even the presence of a single molecule of botulinum toxin can split the synaptobrevin through its catalytic effect until the affected nerve cell is destroyed. The connected muscle fiber can thus irreversibly no longer be controlled and can only be reactivated by the formation of new nerve cells.
In
In
An dem distalen Ende kann eine Düse 1 angeordnet sein, die fluidisch mit dem Hohlraum verbunden sein kann. Die Düse 1 kann eine Aufsteckdüse sein, die auf die Injektionsvorrichtung aufgesteckt werden kann. Damit kann bequem beispielsweise der Düsenquerschnitt angepasst werden. Es kann vorgesehen sein, Zwischendüse 1 und Hohlraum eine Membran 3 vorzusehen, die den Hohlraum zunächst fluidisch von der Düse 1 trennt. An oder bei der Düse 1 kann an dem proximalen Ende eine Durchstichkanüle angeordnet sein, die die Membran 3 durchstechen kann, um damit eine fluidische Verbindung zwischen Düse 1 und Hohlraum herzustellen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, beim Aufsetzen der Düse 1 auf die Injektionsvorrichtung mit der Durchstichkanüle 2 die Membran 3 zu durchstoßen. Dies kann z.B. dann vorteilhaft sein, wenn die Injektionsvorrichtung eine Wegwerfinjektionsvorrichtung ist, bzw. nur für den einmaligen Gebrauch ausgelegt ist. In diesem Falle kann der Hohlraum der Injektionsvorrichtung mit Wirkstoff gefüllt und durch die Membran 3 versiegelt sein. Die Injektionsvorrichtung kann anschließend durch Aufsetzen der Düse 1 funktionsfähig werden.A
Die Injektionsvorrichtung kann eine Aufnahme für einen Speicher 10 aufweisen, in dem Wirkstoff und ggf. Hilfsstoff aufgenommen ist. Die Aufnahme kann an oder bei dem proximalen Ende der Injektionsvorrichtung angeordnet sein. Der Wirkstoff kann ein Botolinumtoxin sein oder aufweisen. Der Hilfsstoff kann eine Verdünnungsmittel, z.B. NaCl, sein oder aufweisen. Damit kann die Injektionsvorrichtung dazu eingerichtet sein, mehrfach verwendet zu werden. Die Injektionsvorrichtung kann ein Ventil 13 aufweisen, das den Hohlraum von der Aufnahme für den Speicher 10 trennt. Es kann vorgesehen sein, dass bei Einsetzen des Speichers 10 in die Aufnahme das Ventil 13 geöffnet ist bzw. wird, so dass eine fluidische Verbindung zwischen Speicher 10 und Hohlraum hergestellt ist bzw. wird. Es kann vorgesehen sein, dass der in den Speicher 10 aufgenommene Wirkstoff und/oder ggf. Hilfsstoff durch einen Überdruck 12 aus dem Speicher 10 in den Hohlraum überführt wird.The injection device can have a receptacle for a
Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Injektionsvorrichtung einen Vakuumkanal 5 und eine Vakuumpumpe 6 aufweist, mit der in dem Hohlraum ein Unterdruck erzeugt werden kann. Damit kann der in dem Speicher 10 aufgenommene Wirkstoff und/oder ggf. Hilfsstoff aus dem Speicher 10 in den Hohlraum gesaugt werden. Weist die Injektionsvorrichtung eine an dem distalen Ende angeordnete Membran 3, 15 auf, so kann die Membran 15 durch den Unterdruck im Hohlraum zum Hohlraum hin bzw. vom distalen Ende weg in eine weggebogene Position 14 überführt werden, vergleiche die Figur. Die Injektionsvorrichtung kann zudem ein Ventil 18 bzw. ein Lufteinlass 18 aufweisen, der über ein Beschleunigungsruck 11 mit dem Hohlraum verbunden ist und durch den Luft aus der Umgebung in den Hohlraum eingezogen werden kann. Insbesondere wenn der Hohlraum durch die Vakuumpumpe 6 evakuiert worden ist, kann damit innerhalb eines kurzen Zeitintervalls die Membran aus ihrer weggebogenen Position 14 in eine zu dem distalen Ende hingebogene Position 15 überführt werden, wobei bei der Überführung die Durchstechkanüle 2 die Membran durchstechen kann. Dabei kann der in dem Hohlraum befindliche Wirkstoff und/oder ggf. Hilfsstoff durch die Düse 1 aus der Injektionsvorrichtung ausgestoßen werden.Alternatively or additionally, it can be provided that the injection device has a
Die Injektionsvorrichtung kann mindestens eine Spule 4 mit einer Spulenwicklung 16 aufweisen. Weist die Injektionsvorrichtung mehr als eine Spule auf, so können die jeweiligen Spulen durch eine Spulenbegrenzung 17 voneinander getrennt sein. Durch die Spule 4 kann ein Magnetfeld erzeugt werden, dass wie in Bezug auf
Der Wirkstoff kann verkapselt sein. Insbesondere kann der Wirkstoff mit dem Hilfsstoff verkapselt sein.The active substance can be encapsulated. In particular, the active ingredient can be encapsulated with the excipient.
Die Injektionsvorrichtung kann eine Steuereinheit 7, Sensoren, ein Speicherchip 8 und/oder eine Energieversorgung 9 aufweisen. Damit kann beispielsweise die Steuereinheit 7 die Vakuumpumpe 6 und/oder die Spule 4 steuern und/oder regeln. Die Steuereinheit kann mit den Sensoren dem Speicherchip und/oder der Energieversorgung verbunden sein. Die Energieversorgung 9 kann beispielsweise ein Akku sein oder aufweisen.The injection device can have a
Die in den Figuren, der Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können einzeln oder in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features disclosed in the figures, the description and the claims can be essential individually or in combination for the implementation of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- GB 2010681 [0051]GB2010681 [0051]
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