DE602004003008T2

DE602004003008T2 - Injizierbarer, wirksamer Tank für medizinische Substanzen

Info

Publication number: DE602004003008T2
Application number: DE602004003008T
Authority: DE
Inventors: Marco Pizzi; Valentina Grasso
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 2003-09-23
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2024-09-11
Also published as: ES2274365T3; DE602004003008D1; ITTO20030728A1; EP1518583B1; EP1518583A1; ATE344085T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die in den Blutstrom eines menschlichen oder tierschen Körpers injiziert werden kann und wenigstens einen Mikrobehälter umfasst, der Abmessungen, die 10 μm nicht überschreiten, aufweist und eine medizinische Substanz enthält und als Folge eines Eingangssignals, das von einer Quelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers kommt, von einer geschlossenen Konfiguration zu einer offenen Konfiguration mit darauffolgender Freisetzung der medizinischen Substanz übergehen kann.
Eine intravaskuläre Vorrichtung des oben angegebenen Typs wird in dem europäischen Patent 0 178 769 B1 und in dem US-Patent US-A-4 793 825 beschrieben und dargestellt.
Medizinische Forschung hat seit langem die Notwendigkeit größerer Selektivität bei der Verabreichung von Medikamenten betont. Besonders bei der Tumortherapie wäre es sehr nützlich im Besonderen erkrankte Zellen zu treffen, während Kollateralschäden an gesunden verhindert werden. Zu diesem Zweck bestehen zwei Hauptforschungsgebiete auf Basis von Träger-Mikropartikeln, die die erkrankten Zellen chemisch erkennen und das Medikament mit ihnen in Kontakt bringen, bzw. von Träger-Mikropartikeln mit von außen aktivierter Freisetzung. Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen diesen zweiten Lösungstyp.
Wie oben angegeben, wurde nach dem Stand der Technik bereits ein Mikrobehälter mit Abmessungen in der Größenordnung von wenigen Mikrometern vorgeschlagen, der in den Blutstrom injiziert werden kann und mit Hilfe eines Eingangssignals, das von einer Quelle außerhalb des menschlichen Körpers stammt, aktiviert wird, um das Medikament in der Nähe der erkrankten Zellen freizusetzen.
Die oben ausgewiesene Lösung nach dem Stand der Technik ist jedoch dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine Halbleitervorrichtung gebildet wird, deren Struktur relativ komplex ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine intravaskuläre Vorrichtung des oben dargelegten Typs bereitzustellen, die Eigenschaften hoher struktureller Einfachheit und Betriebszuverlässigkeit aufweist.
Die Haupteigenschaft der Erfindung liegt in dem Umstand, dass der vorgenannte Mikrobehälter durch wenigstens eine Folie gebildet wird, die als Folge eines von dem Eingangssignal verursachten Temperaturanstiegs von der vorgenannten geschlossenen Konfiguration zu der vorgenannten offenen Konfiguration übergehen kann.
Dieses Ergebnis kann zum Beispiel durch Bereitstellen einer Bimetallfolie, die durch zwei wechselseitig verbundene Schichten mit deutlich unterschiedlichen Wärmedehnungseigenschaften gebildet wird, erreicht werden. Im Ruhezustand kann die Folie zum Beispiel eine unentfaltete zylindrische Konfiguration aufweisen und sie entfaltet sich dagegen als Folge eines Temperaturanstiegs, der unterschiedliche Wärmedehnungen der beiden Schichten verursacht, in eine Ebene. Alternativ kann eine der beiden Schichten durch eine Formgedächtnismetalllegierung gebildet werden, die dazu neigt, von der gerollten Konfiguration zu der planaren Konfiguration überzugehen, wenn eine Übergangstemperatur überschritten wird.
Natürlich kann die geschlossene Konfiguration der Folie eine beliebige sein. Zum Beispiel ist es möglich, einen Mikrobehälter mit Kugelform zu erwägen, der durch eine Reihe von Keilen gebildet wird, die lediglich in der Nähe eines Pols der Kugel verbunden sind und sich als Folge des Temperaturanstiegs auf blütenförmige Weise öffnen und in einer Ebene erstrecken.
Das Metall, das die innere Schicht der Folie, die den Mikrobehälter enthält, bildet, ist ein Metall, das geeignet ist, „funktionalisiert" zu werden, d. h. in der Lage ist, zu ermöglichen, den aktiven Inhaltsstoff, der das Medikament bildet, daran zu binden. Ein für diesen Zweck besonders gut geeignetes Metall ist Gold. Daher kann zum Beispiel eine Folie in Erwägung gezogen werden, die durch eine innere Schicht aus Gold und durch eine äußere Schicht aus Titan gebildet wird, auch wenn offensichtlich eine andere geeignete Lösung möglich ist, die zum Beispiel aus den Paaren Au/SiO₂, Au/SiO_x, Ti/SiO_x, Ti/Si, Au/Si ausgewählt ist. Die Dicke von jeder der beiden Schichten liegt vorzugsweise in der Größenordnung von zehntel Nanometern.
Das Eingangssignal, das den Temperaturanstieg erzeugt, der zum „Öffnen" des Mikrobehälters oder der Mikrobehälter, die in den Blutstrom injiziert werden, benötigt wird, kann durch eine elektromagnetische Strahlung gebildet werden, die lokal zu dem Bereich des Körpers, der die erkrankten Zellen enthält, hin gesendet wird. Die von außen angewendeten elektromagnetischen Wellen erwärmen die Mikrobehälter auf Grund der Ströme, die in den Metallfolien induziert werden, jedoch ohne Körpergewebe zu erwärmen.
Der Temperaturanstieg hat zwei Wirkungen: Veranlassen des „Öffnens" der Mikrobehälter und Veranlassen des Aufbrechens der chemischen Bindungen zwischen der medizinischen Substanz und der inneren Schicht der Mikrobehälter. Die medizinische Substanz wird somit in der Nähe der erkrankten Zellen freigesetzt.
Zusätzliche Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen gut ersichtlich werden aus der Beschreibung, die mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen folgt, die rein als nichtbeschränkendes Beispiel bereitgestellt werden und bei denen:
1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführung eines Mikrobehälters nach der Erfindung in seiner geschlossenen Konfiguration ist;
2 eine Schnittansicht des Mikrobehälters von 1 in der offenen Konfiguration ist;
3 eine schematische Ansicht ist, die das Arbeitsprinzip der Erfindung zeigt;
4 und 5 eine Variante des Mikrobehälters in ihrer geschlossenen bzw. in ihrer offenen Konfiguration zeigen.
In 1 bezeichnet die Bezugsnummer 1 global einen Mikrobehälter für eine medizinische Substanz, der in den Blutstrom eines menschlichen oder tierischen Körpers injiziert werden kann. Der Außendurchmesser des Mikrobehälters kann zum Beispiel zwischen 1 und 5 μm messen und er ist im Allgemeinen kleiner als 10 μm. Der Mikrobehälter wird durch eine gerollte Folie (2) gebildet, die eine innere Schicht (3) aus Gold und eine äußere Schicht (4) aus Titan umfasst, wobei jede eine Dicke in der Größenordnung weniger zehntel Mikrometer aufweist. Wie angegeben wurde, ist es möglich, an Stelle des Paares Gold/Titan ein anderes Paar geeigneter Metalle zu verwenden. Es gibt zwei Anforderungen, die in dem Falle des dargestellten Beispiels zu erfüllen sind: Erstens müssen die Metalle, die die beiden Schichten bilden, ausreichend unterschiedliche Wärmedehnungseigenschaften aufweisen, um das „Öffnen" des Mikrobehälters als Folge eines Temperaturanstiegs sicherzustellen; zweitens muss das Material, das die innere Schicht bildet, „funktionalisiert" werden können, d. h. es muss ermöglichen, den aktiven Inhaltsstoff, der die medizinische Substanz bildet, daran zu binden.
Jede der alternativen Lösungen, die oben mit Bezugnahme auf die Metalle, die die beiden Schichten bilden, angegeben werden, kann verwendet werden und in der Tat können auch noch andere Materialien ausgewählt werden, vorausgesetzt, die vorgenannten Bedingungen werden erfüllt.
Darüber hinaus kann alternativ zu der Verwendung einer Bimetallfolie außerdem eine Folie verwendet werden, die wenigstens eine Schicht umfasst, die von einer Formgedächtnismetalllegierung gebildet wird, die ihre Konfiguration bei Überschreiten einer Übergangstemperatur ändern kann.
Die 1 und 2 zeigen, wie als Folge des Öffnens des Mikrobehälters (1) auf Grund eines Temperaturanstiegs die Bindungen zwischen der Goldschicht und dem aktiven Inhaltsstoff (5) aufgebrochen werden, wodurch dem aktiven Inhaltsstoff (5) ermöglicht wird, die erkrankten Zellen (6) lokal anzugreifen.
Der Temperaturanstieg, der das Öffnen der Mikrobehälter verursacht, wird, wie zuvor angegeben, erreicht, indem der Bereich des Körpers, in dem sich die zu behandelnden Zellen befinden, mit einer elektromagnetischen Strahlung (7) (3) erwärmt wird. Der Temperaturanstieg ist auf die Ströme zurückzuführen, die in den Metallen, die die Mikrobehälter bilden, induziert werden, und involviert daher nicht die Körpergewebe.
Die 4 und 5 zeigen eine Variante, bei der der Mikrobehälter (1) eine kugelförmige Konfiguration aufweist und durch eine Vielzahl von Keilen (8) gebildet wird, die lediglich in der Nähe eines Pols (9) der Kugel gegenseitig verbunden sind, so dass sie sich als Folge des Temperaturanstiegs in die Ebene erstrecken und auf blütenförmige Weise öffnen können, wie in 5 gezeigt.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist der Mikrobehälter aus ferromagnetischem Material hergestellt und Magnetfelder, die von außen angewendet werden, werden verwendet, um den Mikrobehälter in dem erkrankten Bereich einzugrenzen, nachdem er in der Nähe des Bereichs injiziert wurde.
Die magnetischen Eigenschaften des Mikrobehälters können außerdem verwendet werden, um das Blut nach einer Behandlung außerhalb des Körpers zu filtern, um es von möglichen Aggregationsherden zu befreien.
Natürlich können sich die Konstruktionseinzelheiten und die Ausführungen, ohne das Prinzip der Erfindung zu verändern, deutlich von dem, was hierin rein beispielhaft beschrieben und dargestellt wird, unterscheiden, ohne dadurch von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den angehängten Ansprüchen definiert wird, abzuweichen.

Claims

Intravaskuläre Vorrichtung, die in einen Blutstrom eines menschlichen oder tierischen Körpers injiziert werden kann und wenigstens einen Mikrobehälter umfasst, der Abmessungen, die 10 μm nicht überschreiten, aufweist und eine medizinische Substanz (5) enthält und als Folge eines Eingangssignals, das von einer Quelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers kommt, von einer geschlossenen Konfiguration zu einer offenen Konfiguration mit darauffolgender Freisetzung der medizinischen Substanz übergehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrobehälter (1) durch wenigstens eine Folie (2) gebildet wird, die als Folge eines von dem Eingangssignal verursachten Temperaturanstiegs von der vorgenannten geschlossenen Konfiguration zu der vorgenannten offenen Konfiguration übergehen kann.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Bimetallfolie ist, die von zwei wechselseitig verbundenen Schichten aus Metallen gebildet wird und auf Grund der unterschiedlichen Wärmedehnungseigenschaften der Metalle, die sie bilden, von der geschlossenen Konfiguration zu der offenen Konfiguration übergehen kann.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Innenfläche (3) aufweist, an die die medizinische Substanz gebunden ist und die als eine Folge des Temperaturanstiegs die medizinische Substanz freisetzen kann.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie wenigstens eine Schicht aus Formgedächtnismaterialumfasst.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrobehälter in seiner geschlossenen Konfiguration eine Abmessung zwischen 1 und 5 μm aufweist.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetallfolie durch ein Paar aus Materialien, die aus Au/Ti, Au/SiO₂, Au/SiO_x, Ti/SiO_x, Ti/Si, Au/Si gewählt wurden, gebildet wird.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke jeder Schicht der Folie in der Größenordnung weniger zehntel μm liegt.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zum Erzeugen des Eingangssignals in der Form einer elektromagnetischen Strahlung so damit assoziiert sind, dass der Temperaturanstieg als Folge der elektrischen Ströme verursacht wird, die durch die elektromagnetische Strahlung bei den Materialien, die die vorgenannte Folie bilden, induziert werden.
Intravaskuläre Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrobehälter ein ferromagnetisches Material umfasst und dass mit der Vorrichtung Einrichtungen zum Anwenden eines Magnetfelds von außen assoziiert sind, um den Mikrobehälter in einem spezifischen Bereich des Körpers einzugrenzen.
Pharmazeutisches Präparat, das eine Vielzahl intravaskulärer Vorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, in einer pharmazeutisch akzeptablen Trägersubstanz.
Vorrichtung zum Verabreichen einer medizinischen Substanz, umfassend wenigstens eine intravaskuläre Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und Einrichtungen zum Richten einer elektromagnetischen Strahlung von einer Quelle außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers zu einem Bereich des Körpers hin, um einen Anstieg der Temperatur des Mikrobehälters als Folge der elektrischen Ströme, die in der ihn bildenden Folie induziert werden, zu verursachen, ohne die Temperatur der Körpergewebe im Wesentlichen zu verändern.