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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Lieferung eines Therapeutikums
zu einem Zielgebiet eines organischen Gefäßes. Genauer bezieht sich die
vorliegende Erfindung auf die Lieferung eines Therapeutikums zu
den Innenwänden
eines Lumens über
einen hyperverformbaren aufblasbaren Ballon, der innerhalb des Lumens
platziert ist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Lieferung eines Therapeutikums zu den Lumeninnenwänden eines
erkrankten Gefäßes ist eine
wichtige, oft wiederholte Prozedur in der Praxis der modernen Medizin.
Das Liefern des Therapeutikums kann durch die Benutzung zahlreicher
Geräte und
Prozeduren ausgeführt
werden, einschließlich direkter
Injektion durch eine Injektionsspritze und eine Nadel, pneumatische
Injektion des Therapeutikums in das erkrankte Gewebe und das Freisetzen des
Therapeutikums nahe des Zielortes durch das distale Ende eines Katheters,
der in das Lumen eingeführt
ist. Wenn das erkrankte oder anderweitig anvisierte Gebiet unregelmäßig geformt
ist, kann seine unorthodoxe Form die effektive und gleichmäßige Lieferung
und Absorption des Therapeutikums an dem Zielort hemmen. Wie z.B.
in 1 gesehen werden kann, welche eine Arzneimittellieferblase 13 abbildet,
die verwendet wird zum Platzieren eines Therapeutikums gegen die
Innenwände
von Lumen 12 im Gefäß 10,
berühren
die Wände
der Blase 13 nicht alle die Wände des Lumens 12.
Wie gesehen werden kann, beinhaltet das Gefäß 10 eine Kalkablagerung 11,
die zum Deformieren der Konfiguration vom Lumen 12 wirkt.
Zuvor rund, ist das Lumen 12 deformiert worden in eine
nierenförmige
Konfiguration aufgrund der verformenden Kräfte der Kalkablagerung 11.
Dementsprechend, wenn die Blase 13, die an dem distalen
Ende eines Katheters 14 lokalisiert ist, aufgeblasen wird,
kommt nur ein Teil der äußeren der Oberfläche der
Blasen 13 in Kontakt mit der Innenwand des Lumens 12 und
daher kann nur dieser Kontaktteil direkt erreicht werden durch das
Therapeutikum. Ähnlich,
wenn die Wand des Lumens 12 ein kraterförmiges oder anderweitig irreguläres Profil
aufweist, welches typisch ist in Arterien, die Arteriosklerose aufweisen,
ist die aufweitbare Blase nicht in der Lage, das gesamte Oberflächengebiet
der Wand des Lumens 12 zu kontaktieren. Wenn dies auftritt,
wird das Therapeutikum, das geliefert wird, sporadisch und ungleichmäßig an dem
Zielort platziert, wobei Teile der Lumenwand nicht dem Therapeutikum
ausgesetzt werden. 1a stellt ein illustratives
vergrößertes Beispiel
einer Grenzfläche
zwischen einer Blasenoberfläche 15 und
einer unregelmäßig geformten
Lumenwand 16 bereit. Wie evident ist, sind bestimmte Krater 17 der
Lumenwand 16 nicht im Kontakt mit der Blasenoberfläche 15.
Daher stellen unregelmäßig geformte
Lumenwände
ein Hindernis für
und einen Hemmfaktor bei dem Liefern eines Therapeutikums zu den
unregelmäßig geformten
Lumenwänden
dar.
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Die
EP 0 835 673 A2 (nächstliegender
Stand der Technik) offenbart einen Katheter für Gewebedilatation und Arzneimittellieferung.
Der Katheter umfasst eine radial erweiterbare Hülse, die ein Abteil für das Arzneimittel
formt. Der Dilatationsballon ist angeordnet innerhalb des Abteils
und dient zur Gewebedilatation. Das Arzneimittel wird freigesetzt
durch Poren oder die Verwendung einer porösen Membran als Hülsenmaterial.
Es wird beschrieben, dass das Anordnen des Arzneimittels innerhalb
des Abteils der Hülse
wichtig ist, um den Kontakt des Arzneimittels mit Blut zu verhindern.
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Die
US 6 146 358 offenbart ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Liefern eines therapeutischen
Wirkstoffs, wobei ein aufblasbarer Ballon offenbart ist, der auf
seiner äußeren Oberfläche einen therapeutischen
Wirkstoff trägt.
Der Wirkstoff wird in das Gewebe freigegeben, wenn der Ballon aufgeblasen
ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Liefersystem für ein Therapeutikum
in Übereinstimmung mit
Anspruch 1.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittansicht einer aufweitbaren Blase, die innerhalb
eines unregelmäßig geformten
Lumens eines Gefäßes lokalisiert
ist.
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1a ist
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Grenzflächenpunktes
zwischen einer erweiterbaren Blase und einer unregelmäßig geformten
Lumenwand.
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2 ist
eine Querschnittansicht eines aufgeweiteten hyperverformbaren aufblasbaren
Ballons innerhalb eines unregelmäßig geformten
Lumens eines Gefäßes in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2a ist
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Teils eines hyperverformbaren aufblasbaren Ballons, der sich
an eine unregelmäßig geformte Lumenwand
anpasst, in Übereinstimmung
mit einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine Querschnittansicht mit einem vergrößerten Teil eines distalen
Endes eines Katheters, der einen hyperverformbaren aufblasbaren
Ballon verwendet, wie er innerhalb eines unregelmäßig geformten
Lumens verwendet wird in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform,
die nicht durch die Ansprüche
abgedeckt wird.
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4 ist
eine Seitenansicht eines distalen Endes eines Katheters, der einen
hyperverformbaren aufblasbaren Ballon verwendet in Übereinstimmung mit
einer Ausführungsform,
die nicht durch die Ansprüche
abgedeckt wird.
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5 ist
eine Seitenansicht eines hyperverformbaren aufblasbaren Ballons
von 4 in einer aufgeblasenen Konfiguration.
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6 ist
eine Seitenansicht eines Katheters, der eine Dilatationsblase und
einen hyperverformbaren aufblasbaren Ballon verwendet in Übereinstimmung
mit einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine Seitenansicht, die entlang der Linie 7-7 von 6 genommen
ist.
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8 ist
eine Seitenansicht des distalen Endes eines Katheters, der nahe
einer unregelmäßigen Oberfläche eines
Lumens lokalisiert ist, in Übereinstimmung
mit einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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9 ist
eine Seitenansicht des distalen Endes des Katheters von 8,
die die Dilatationsblase und den hyperverformbaren Ballon in einem
aufgeweiteten Zustand illustriert.
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10 ist
eine Seitenansicht des distalen Endes des Katheters von 8,
bei dem die Dilatationsblase und der hyperverformbaren Ballon, der
in 9 illustriert ist, entleert worden sind.
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11 ist
eine Seitenansicht des distalen Endes des Katheters von 8,
die den hyperverformbaren aufblasbaren Ballon in einem aufgeblasenen
Zustand illustriert.
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12 ist
eine Seitenansicht des distalen Endes eines Katheters in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform,
die nicht durch die Ansprüche
abgedeckt ist.
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13 ist
eine Seitenansicht des Katheters von 12.
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14 ist
eine Seitenansicht des distalen Endes eines Katheters in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform,
die nicht durch die Ansprüche
abgedeckt ist.
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15 ist
eine Seitenansicht eines Katheters in Übereinstimmung mit einer anderen
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung
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2 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Gefäßes 20,
das ein Lumen aufweist, welches innerhalb des Körpers eines Patienten lokalisiert
ist. Das Gefäß 20 beinhalten
eine nierenförmige innere
Lumenwandoberfläche 21.
Wie gesehen werden kann ist diese innere Lumenwandoberfläche 21 geformt
in einer unregelmäßigen Konfiguration
aufgrund der Verkalkung 24, die innerhalb der Wand des Gefäßes 20 lokalisiert
ist. Diese Verkalkung 24 übt Druck aus auf die innere
Lumenwandoberfläche 21, welches
sie zu ihrer Deformation in ihre unregelmäßige Form zwingt.
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Ebenfalls
dargestellt in 2 ist ein hyperverformbarer
aufblasbarer Ballon 22. Dieser Ballon 22, der
in seinem aufgeblasenen Zustand gezeigt ist, ist montiert an dem
distalen Ende von Katheter 28. Zwischen der Lumenwandoberfläche 21 und
dem hyperverformbaren aufblasbaren Ballon 22 ist ein Therapeutikum 23 positioniert.
Das Therapeutikum 23 kann verwendet werden zum Behandeln,
Regenerieren oder anderweitigem Beeinflussen der Lumeninnenwandoberfläche 21 oder
der Gefäßwand selbst. Die
Nähe des
hyperverformbaren aufblasbaren Ballons 22, der Lumeninnenwandoberfläche 21 und
des Therapeutikums 23 sind deutlich gezeigt in dem vergrößerten Teil
von 2.
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Wie
in dem vergrößerten Teil
von 2 gesehen werden kann, ahmt der hyperverformbare
aufblasbare Ballon 22 eng nach und konturiert die Lumeninnenwandoberfläche 21,
so dass das Therapeutikum 23, das auf dem Äußeren des
hyperverformbaren aufblasbaren Ballons lokalisiert ist, benachbart zu
und in Kontakt mit der Lumeninnenwandoberfläche 21 platziert werden
kann durch die äußere Oberfläche des
Ballons 22. Der Ausdruck hyperverformbar, wie er hierin
verwendet wird, schließt
Materialien ein, die in der Lage sind, sich auszudehnen oder aufzuweiten,
um die unregelmäßige Oberfläche eng nachzubilden,
gegen die sie aufgeweitet werden. Aufgrund der Hyperverformbarkeit
des aufblasbaren Ballons 22 werden sich einige Gebiete
des Ballons weiter weg erstrecken von dem Katheter 28 als
andere. Dies ist offensichtlich gemacht in 2, welche die
unterschiedlichen Entfernungen von dem Katheter 28 illustriert,
in die sich der Ballon auslenken mag.
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Der
hyperverformbare aufblasbare Ballon 22 kann hergestellt
werden mit irgendeinem Material, das hyperverformbar ist. Latex,
Silicon, Polyurethan, Gummi (einschließlich Styrol und Isobutylenstyrol) und
Nylon sind jeweils Beispiele von Materialien, die bei der Herstellung
des hyperverformbaren Ballons verwendet werden können. Weiterhin kann ebenfalls die
tatsächliche
Konfiguration des Ballons ihn hyperverformbar machen. Zum Beispiel
kann der Ballon intern gerippt oder eingebuchtet oder anderweitig
spezifisch konfiguriert sein, um seine Verformbarkeit zu erhöhen, und
ihn so einfach anpassbar machen an seine Umgebung in einem ausgedehnten
Zustand.
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Das
Gefäß 20 kann
irgendein Gefäß sein, das
innerhalb oder außerhalb
des Körpers
eines Patienten lokalisiert ist. Es kann Blut befördernde
Gefäße, wie
z.B. die Venen, Arterien und Kammern des Herzens einschließen, es
kann ebenfalls einschließen
die Speiseröhre,
die Harnleiter, die Därme,
die Fluidtaschen, die innerhalb der individuellen Wirbel des Rückrads lokalisiert
sind, und irgendein anderes geeignetes Gefäß, wie für jemanden, der in der Technik
bewandert ist, offensichtlich ist. Organe und Gewebe, die durch
die Verfahren der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, schließen jedes Säugetiergewebe
oder Organ ein, ob es in vivo oder ex vivo lokalisiert ist. Nicht
beschränkende
Beispiele schließen
das Nerz, die Lungen, das Gehirn, die Lebern, die Nieren, die Blase,
die Eingeweide, den Magen, die Bauchspeicheldrüse, die Eierstöcke, die Prostata,
die Augen, wie auch Tumore, Knorpel und Knochen ein.
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2a ist
eine vergrößerte Schnittansicht des
Grenzflächenpunktes
eines aufgeblasenen hyperverformbaren aufblasbaren Ballons 25,
der sich angepasst hat an eine unregelmäßige Oberfläche einer Gefäßwand 26.
Wie in 2a gesehen werden kann, hat
sich der hyperverformbare aufblasbare Ballon 25 sehr eng
an die unregelmäßige Oberfläche der Gefäßwand 26 angepasst.
Da der hyperverformbare aufblasbare Ballon 25 in der Lage
ist, sich der unregelmäßigen Oberfläche der
Gefäßwand 26 anzupassen,
kann das Therapeutikum 27, das zuvor auf der Au ßenoberfläche des
Ballons 25 lokalisiert war, in direkten Kontakt mit der
gesamten Oberfläche
der unregelmäßig geformten
Gefäßwand 26 kommen.
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3 illustriert
eine vergrößerte Schnittansicht
des distalen Endes eines Katheters 31, der innerhalb eines
Gefäßes 30 lokalisiert
ist, das eine unregelmäßig geformte
Lumenwand 35 aufweist. Das distale Ende des Katheters 31 ist
in 3 so gezeigt, dass es vorbei an der unregelmäßig geformten
Lumenwand 35 eingeführt
ist. Wie gesehen werden kann beinhaltet die Oberfläche des
distalen Endes des Katheters 31 eine Mehrzahl von Öffnungen 34, die
innerhalb und in fluider Verbindung mit dem hyperverformbaren Ballon 33 angeordnet
sind. Diese Öffnungen,
obwohl sie rund sind, können
irgendeine Konfiguration aufweisen, die den Austritt des Fluids von
innerhalb des Katheters 31 zur Innenseite des Ballons 33 vorsieht.
Ebenfalls ist in dieser Figur ein Therapeutikum 32 evident,
das zuvor auf die äußere Oberfläche des
hyperverformbaren aufblasbaren Ballons 33 platziert worden
ist.
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In
Benutzung wird ein biokompatibles nicht kompressibles Fluid gepumpt
werden von dem proximalen Ende des Katheters 31 herab zu
einem Lumen in dem Katheter und aus den Öffnungen 34 des Katheters 31,
um den hyperverformbaren aufblasbaren Ballon 33 aufzublasen.
Der Ballon 33 in dieser Ausführungsform bläst sich
unter dem Druck des Fluids auf, welches aus den Öffnungen 34 gepumpt
wird, bis der Ballon 33 in Kontakt kommt mit der unregelmäßig geformten
Lumenwand 35. Aufgrund der Hyperverformbarkeit des Ballons 33 ist
der Ballon 33 in der Lage, sich der unregelmäßig geformten
Lumenwand 35 anzupassen, und daher die unregelmäßig geformte
Lumenwand 35 dem Therapeutikum 32 zu exponieren,
das auf der Außenseite
des hyperverformbaren aufblasbaren Ballons 33 lokalisiert
ist.
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Die
Grenzfläche
zwischen dem hyperverformbaren aufblasbaren Ballon 33,
dem Therapeutikum 32 und der unregelmäßig geformten Lumenwand 35 ist
deutlich gezeigt in dem vergrößerten Kreis
von 3. Wie in dieser Ausführungsform offensichtlich ist,
wenn der Ballon 33 aufgeblasen ist, erlaubt ihm seine Hyperverformbarkeit
das Therapeutikum 32 benachbart zu und in Kontakt mit der
gesamten Oberfläche
der unregelmäßig geformten
Lumenwand 35 zu platzieren.
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Während die Öffnungen 34 in 3 als gleichmäßig und
einheitlich beabstandet entlang dem Katheter 31 illustriert
sind, können
diese Öffnungen 34 unterschiedliche
Größen oder
unterschiedliche Formen aufweisen und können mit unterschiedlichen
Beabstandungen entlang des Katheters lokalisiert sein. In einer
bevorzugten Ausführungsform werden
diese Öffnungen
jedoch gleichmäßig beabstandet
sein entlang dem Katheter 31, um die gleichmäßige Verteilung
von Fluid in den hyperverformbaren aufblasbaren Ballon zu erleichtern
und folglich das gleichmäßige und
einheitliche Aufblasen des Ballons 33.
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In
dieser Ausführungsform
kann das Fluid in den Katheter gepumpt werden durch eine Injektionsspritze
(die in den 4–6, 13 und 15 gezeigt
ist), welche an dem proximalen Ende des Katheters lokalisiert ist,
oder alternativ durch irgendein anderes Pumpmittel, das einen Druck
auf das Fluid ausüben
kann, um es in den Ballon zu befördern. Diese
alternativen Mittel könnten
eine Mikropumpe, einen Inflator und eine kollabierbare Blase einschließen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird
die Menge von Fluid, welches in den Katheter injiziert wird, und/oder
der Infusionsdruck, der auf das Fluid ausgeübt wird, gemessen werden, um
der Beobachtung der Aufweitung des Ballons 33 innerhalb des
Gefäßes 30 zu
helfen, und um das Injizieren einer Fluidüberfüllung in den Ballon 33 auszuschließen, welches
ungewolltes Reißen
des Ballons 33 oder des Gefäßes 30 verursacht.
Durch Messen des Druckbetrags, der auf das Fluid ausgeübt wird,
kann der Bediener den Fortschritt der Prozedur beobachten. In dieser
bevorzugten Ausführungsform
wird der Druckbetrag, der in dem Gefäß erzeugt wird, ein bekanntes
tolerierbares Druckniveau für
das zu behandelnde Gefäß nicht überschreiten.
Schließlich
ist es aufgrund des Risikos des Reißens bevorzugt, dass jegliches
Fluid, das zum Aufweiten des hyperverformbaren aufblasbaren Ballons 33 verwendet
wird, biokompatibel ist mit der Umgebung, in welcher der hyperverformbare
auf blasbare Ballon 33 und Katheter 31 verwendet
werden. Diese Fluide können
Kontrastlösungen
einschließen,
wie diejenigen, die bei Ultraschall, Fluoroskopie und MRI-Prozeduren
verwendet werden wie auch verschiedene Laugelösungen.
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4 ist
eine Seitenansicht eines Katheters 40 in Übereinstimmung
mit einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Die distale Spitze 43, die Röhre 42, die Injektionsspritze 41,
der Stößel 46,
das Therapeutikum 43 und der hyperverformbare aufblasbare
Ballon 44 des Katheters 40 sind alle deutlich
ersichtlich in 4. Wie gesehen werden kann und
wie oben besprochen worden ist, ist die Injektionsspritze 41 angebracht worden
an dem proximalen Ende des Katheters 40. Diese Injektionsspritze 41 kann
ein Fluid beinhalten, das injiziert wird und herabgedrückt wird
durch die Röhre 42 des
Katheters 40 durch Drücken
des Stößels 46 zum
Aufblasen des Ballons 44. Nach dem Aufblasen kann das Therapeutikum 43 benachbart zu
und in Kontakt mit einer unregelmäßig geformten Lumenwand platziert
werden, die nahe dem distalen Ende des Katheters 40 lokalisiert
ist. In dieser Ausführungsform
ist das Therapeutikum platziert worden auf der Oberfläche des
Ballons 44 vor dem Beginn der medizinischen Prozedur. Alternativ,
wie unten besprochen, kann das Therapeutikum 43 ebenfalls
gepumpt werden zu der Oberfläche
des Ballons bevor oder während
der Vollendung der Prozedur.
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5 ist
eine Seitenansicht des Katheters von 4. Wie gesehen
werden kann, ist der hyperverformbare aufblasbare Ballon 44 in
einer aufgeweiteten Position illustriert. Wie ebenfalls evident
ist, ist der Stößel 46,
welcher zuvor in einer ausgedehnten Position in 4 gezeigt
worden ist, in einer zusammengedrückten Position in 5 gezeigt.
Als ein Ergebnis des Herabdrückens
oder Zusammendrückens des
Stößels 46 von
der ersten Position zu der zweiten Position, ist der hyperverformbare
aufblasbare Ballon 44 aufgeblasen worden. Es wird ersichtlich sein
für jemanden,
der in der Technik bewandert ist, dass 5 klar nicht
maßstabsgetreu
gezeichnet ist, da die Fluidmenge, die durch die Bewegung des Stö ßels 46 verlagert
worden ist, geringer sein würde
als das Volumen des aufgeblasenen Ballons 44, der in 5 gezeigt
ist.
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Wie
oben erwähnt
kann das Fluidvolumen, das in den hyperverformbaren aufblasbaren
Ballon 44 injiziert ist, gemessen und beobachtet werden während der
Prozedur, um die Rate und den Betrag der Aufblasung von Ballon 44 zu
steuern. Diese Messung kann vorgenommen werden durch Platzieren von
Riffelungen oder Markierungen entlang der Seite der Injektionsspritze 41 und
darauf folgendes Zählen der
Anzahl der Markierungen, die der Stößel 46 passiert hat.
Alternativ, wenn ein anderer Typ von Pumpe verwendet wird, kann
diese Pumpe kalibriert sein zum Messen der Fluidmenge, die in das
Lumen des Katheters injiziert wird, des Betrags von Widerstandskraft,
welche zurückdrückt auf
Fluid, das in das Lumen gepumpt wird, oder beides. Weiterhin kann die
Pumpe oder irgendeines der Aufblasgeräte verwendet werden, um die
Rate zu steuern, bei welcher der Ballon aufgeweitet wird. Ebenso
kann das oben beschriebene Überwachungsfluid
verwendet werden im Zusammenspiel mit einem Bild gebenden Gerät, um den
Fortschritt der Aufweitung des Lieferballons 44 zu verfolgen.
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6 ist
eine Seitenansicht einer anderen alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 6 weist
ein Katheter 60 eine erste Injektionsspritze 64,
eine zweite Injektionsspritze 63 und das Ende eines Führungsdrahts 601,
der an seinem proximalen Ende lokalisiert ist, und einen hyperverformbaren
aufblasbaren Ballon 65 und eine Dilatationsblase 66,
die an seinem distalen Ende angeordnet ist, auf. Ebenfalls in 6 sind
der Katheterkörper 61,
das erste Lumen 62, das zweite Lumen 68, Öffnungen 67 und
Durchgänge 69 gezeigt.
Die erste Injektionsspritze 64 kann in fluider Verbindung
sein mit dem ersten Lumen 62 und dem Durchgang 69 dieser
Ausführungsform.
Die zweite Injektionsspritze 63 kann in fluider Verbindung
sein mit den Öffnungen 67 zu
dem zweiten Lumen 68 in dieser Ausführungsform. Die erste Injektionsspritze 64 kann
in fluider Verbindung sein mit den Durchgängen 69 zu dem ersten
Lumen 62 in dieser Ausführungsform.
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In
Benutzung, wenn das distale Ende des Katheters 60 innerhalb
eines Lumens des Körpers platziert
ist, kann durch die Benutzung des Führungsdrahtes 601 die
Dilatationsblase 66 aufgeblasen werden, um zuerst das Lumen
zu weiten, und dann kann als nächstes
der hyperverformbare aufblasbare Ballon 65 aufgeblasen
werden, um das Therapeutikum gegen die unregelmäßig, aber nun geweitete Oberfläche des
Lumens zu platzieren. Die Durchgänge 69 sind
auf dem ersten Lumen angeordnet innerhalb der Dilatationsblase 66,
so dass, wenn die erste Injektionsspritze 64 niedergedrückt wird,
Fluid gepumpt wird in die Dilatationsblase 66 und die Dilatationsblase 66 wird
sich ausdehnen. Ähnlich
können
die Öffnungen 67 lokalisiert
sein entlang des zweiten Lumens 68 und positioniert sein,
so dass, wenn die zweite Injektionsspritze 63 niedergedrückt wird,
der Ballon 65 gezwungen wird, sich auszudehnen.
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Wie
oben beschrieben kann Fluid verwendet werden, um sowohl die Blase
als auch den Ballon aufzublasen, und das Volumen und die Eintrittsrate dieses
Fluids kann beobachtet werden, um dem Messen des Fortschritts der
Prozedur zu helfen, und um verschiedene Manöver und Schritte der Lieferprozedur
auszuführen.
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7 ist
eine Querschnittansicht, die entlang Linie 7-7 von 6 genommen
ist. Das erste Lumen 62, das zweite Lumen 68,
die Durchgänge 69, der
Katheterkörper 61,
die Dilatationsblase 66, der Führungsdraht 601 und
der hyperverformbare aufblasbare Ballon 65 sind in dieser
Ansicht klar ersichtlich. Wie gesehen werden kann sind die Durchgänge 69 gleichmäßig beabstandet
entlang dem Katheterkörper 61.
Zusätzlich,
während
drei Durchgänge 69 in
dieser Ausführungsform
gezeigt sind, können
andere Konfigurationen der Öffnungen
verwendet werden, einschließlich
dem Variieren der Anzahl der Durchgänge und Durchgänge von
unterschiedlichen Formen und Größen.
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Der
Katheterkörper 61 in
dieser Ausführungsform
wie auch in den andern Ausführungsformen
kann hergestellt sein aus zahlreichen Materialien einschließlich rostfreiem
Stahl, Plastik und anderen geeigneten steifen Polymeren. Es wird
bevorzugt, dass die verwendeten Materialien kompatibel sind mit
den Zielgebieten, in denen sie benutzt werden, und dass sie in der
Lage sind, den Drücken
zu widerstehen, die durch die Fluide erzeugt werden, welche durch
sie passieren. Zusätzlich
sollten sie flexibel genug sein, so dass der Katheter abwärts gewunden
werden kann durch ein Gefäß in dem
Körper, welches
ein unregelmäßig geformtes
Lumen aufweist.
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8 bis 11 zeigen
verschiedene Schritte, die verwendet werden können beim Anwenden einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 gesehen
werden kann, ist das distale Ende eines Katheters 82 eingeführt in ein
Gefäß 80.
Dieses Gefäß 80 beinhaltet
unregelmäßige Lumenwände 81.
Der Pfeil 85 in 8 illustriert die Richtung,
in welcher der Katheter 82 eingeführt worden ist in das Gefäß 80.
Ebenfalls ersichtlich in 8 sind der Ballon 83 und
die Dilatationsblase 84, wobei beide an dem distalen Endes
des Katheters 82 lokalisiert sind.
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Während eines
anfänglichen
Schrittes, der in 9 gezeigt ist, kann die Dilatationsblase 84 aufgeblasen
werden durch Injizieren von Fluid den Katheter 82 abwärts, wodurch
die Dilatationsblase 84 vergrößert wird. Wie gesehen werden
kann vergrößert sich,
wenn sich die Dilatationsblase vergrößert, auch der Ballon 83,
wodurch beide, der vergößerte Ballon und
die vergrößerte Blase,
anschwellen, um die unregelmäßige Lumenwand 81 zu
treffen. Aufgrund der strukturellen Festigkeit der Blase 84 ist
die zuvor schmale und hochunregelmäßige Lumenwand 81 geglättet und
geweitet worden durch die Kräfte,
die von der Blase 84 auf die Wand 81 ausgeübt wurden. Wie
in 9 gesehen werden kann, aufgrund der Festigkeit
der Blase 84, existieren Räume 91 zwischen dem
Ballon 83 und der unregelmäßigen Lumenwand 81 während die
Blase 84 in einem aufgeweiteten Zustand ist. Ebenfalls
ersichtlich in 9 sind die nicht kontaktierten
Gebiete 90 und Hohlräume 91,
wo der Ballon 83 überhaupt
nicht mit der unregelmäßigen Lumenwand 81 in
Kontakt kommt.
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Diese
unkontaktierten Gebiete 90 und Hohlräume 91 formen sich,
da die Blase 84, welche verwendet wird zum Weiten des Gefäßes 80 und
zum Verdichten der unregelmäßigen Lumenwände 81,
ein steifes und teilweise flexibles Material ist. Das Material,
aus welchem die Blase 84 hergestellt ist, kann nicht nachgiebig,
semi-nachgiebig oder nachgiebig sein, sollte jedoch fest genug sein,
so dass es, wenn die Dilatationsblase 84 aufgeblasen ist,
das Lumen weiten kann, in dem es platziert ist.
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In 10 ist
die Dilatationsblase 84 verkleinert worden durch Entziehen
des Fluids, das verwendet wurde, um sie aufzuweiten, durch eine
Saugkraft, die an dem proximalen Ende des Katheters 82 erzeugt
wird. Diese Saugkraft kann erzeugt werden durch Ziehen an einem
Stößel, der
an der Injektionsspritze angebracht ist, durch eine Vakuumpumpe,
die am proximalen Ende des Katheters 82 lokalisiert ist, oder
durch irgendein anderes geeignetes Mittel. Wie in 10 gesehen
werden kann, kontaktierte der Ballon 83 nicht die gesamte
Oberfläche
der unregelmäßigen Lumenwand 81,
wie ersichtlich gemacht ist durch die Nicht-Kontaktpunkte 101,
die in dieser Figur illustriert sind. Hingegen kontaktierte der
Ballon einige Punkte der Lumenwand, diese Punkte 100 sind
identifiziert in 10. Wie durch ihren Namen suggeriert
zeigen sie an, wo der Ballon 83 die unregelmäßige Lumenwand 81 während der
Ausdehnung der Blase 84 kontaktierte.
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In 11 ist
der Ballon 83 aufgeblasen worden durch die Injektion von
Fluid den Katheter abwärts
unter einem Druck, der erzeugt worden ist in einer Pumpe oder einem
anderen Aufblasgerät,
das an dem proximalen Ende des Katheters (welches nicht gezeigt
ist) lokalisiert ist. Wie in 11 gesehen
werden kann, ist der Ballon 83, welcher hyperverformbar ist,
aufgeweitet worden und kommt in kompletten Kontakt mit der unregelmäßig geformten
Lumenwand 81 in dieser Ausführungsform. Dies ist vorteilhaft,
da das Therapeutikum 86, das auf der äußeren Oberfläche des
Ballons 83 lokalisiert ist, gegen die gesamte Oberfläche der
unre gelmäßigen Lumenwand 81 geführt werden
kann, während
der Ballon 83 in seinem aufgeweiteten Zustand verbleibt.
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Mit
jeder der vorhergehenden Ausführungsformen
ist das Therapeutikum platziert worden oder beschichtet worden auf
der äußeren Oberfläche des aufblasbaren
Ballons. Alternativ, wie oben vorgeschlagen und wie in den folgenden
Ausführungsformen
beschrieben, kann das Therapeutikum ebenfalls lokalisiert sein innerhalb
des aufblasbaren Ballons und kann dann herausgepresst werden durch
den aufblasbaren Ballon zu seiner äußeren Oberfläche durch Öffnungen,
die in dem aufblasbaren Ballon lokalisiert sind, oder alternativ
durch den Ballon selbst, da das Therapeutikum selbst permeabel sein
kann mit Bezug auf das Material, das der Ballon umfasst.
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12 illustriert
das distale Ende eines Katheters 120 in Übereinstimmung
mit einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dieser Katheter 120 weist einen
ersten Ballon 121 auf, der an seinem distalen Ende lokalisiert
ist, wobei der erste Ballon 121 eine Mehrzahl von Öffnungen 122 umfasst.
Wie oben erwähnt
und wie unten beschrieben kann das Therapeutikum in dieser Ausführungsform
lokalisiert sein innerhalb des ersten Ballons 121 und kann
gedrückt
werden zu seiner Oberfläche
nachdem der Ballon lokalisiert worden ist an dem Zielort innerhalb
des Lumens.
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13 ist
eine Seitenansicht des Katheters von 12, die
die inneren Komponenten des Ballons 121 zeigt. Wie gesehen
werden kann umfasst der Ballon 121, der eine Vielzahl von Öffnungen 122 umfasst,
ebenfalls einen zweiten Ballon 130 und eine Schicht eines
Therapeutikums 131, die zwischen der Oberfläche des
zweiten Ballons 130 und des Ballons 121 positioniert
ist.
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In
Benutzung kann die Ausführungsform,
die in 12 und 13 illustriert
ist, eingeführt
werden in ein unregelmäßig geformtes
Lumen, wie oben beschrieben. Dann kann, wie benötigt, der zweite innere Ballon 130 aufgeblasen
werden, wobei zuerst der erste Ballon 121 hoch gezwungen
wird gegen die Lumenwand und dann wird das Therapeutikum 131 heraus
gezwungen durch die Öffnungen 122,
so dass das Therapeutikum 131 in Kontakt kommt mit der
gesamten Oberfläche
der unregelmäßig geformten
Lumenwand. Ein Vorteil dieser Konfiguration ist, dass das Therapeutikum
nicht lokalisiert ist auf der Außenseite des ersten Ballons,
und daher ist das Risiko fehlerhaft platziert zu werden bei einem
Nicht-Zielgebiet des Lumens geringer, während der Katheter innerhalb
des Körpers
positioniert wird. Alternativ kann es in einer anderen Ausführungsform,
statt das Therapeutikum auf der Oberfläche des inneren zweiten Ballons
sitzen zu haben, stattdessen möglich
sein, dass das Therapeutikum gepumpt wird zwischen die zwei Ballons
aus dem Katheter während
der Durchführung
der Prozedur.
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Die
Ausführungsform,
die in 14 illustriert ist, ist ähnlich zu
den alternativen Ausführungsformen,
die in 12 und 13 illustriert
sind. 14 illustriert das distale Ende
eines Katheters 143 in Übereinstimmung
mit einer anderen alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. In der alternativen Ausführungsform von 14 wird,
anstelle des Aufweisens von Öffnungen 122,
die in der obigen Ausführungsform
beschrieben worden sind, der Ballon hergestellt mit einem Material,
das permeabel ist für
das Therapeutikum 140, welches lokalisiert ist zwischen
dem zweiten Ballon 142 und dem ersten Ballon 141.
Wenn der zweite Ballon 142 aufgeblasen wird und der erste
Ballon 141 in Kontakt kommt mit und sich anlehnt gegen
die unregelmäßig geformte
Lumenwand, kann das Therapeutikum 140, das sich zwischen
den zwei Ballons befindet, gedrückt
werden durch die permeable Membran des ersten Ballons 141 heraus
auf die äußere Oberfläche des
Ballons und in Kontakt mit der unregelmäßig geformten Lumenwand.
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15 ist
seine Seitenansicht eines Katheters in Übereinstimmung mit einer anderen
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Katheter in dieser Ausführungsform
umfasst eine Ausgangsöffnung 152,
eine Eingangsöffnung 151, eine
Schiebeabdeckung 153, einen Zugring 150 und eine
Schnur 154.
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Die
Ausgangsöffnung 152 und
die Eingangsöffnung 151 können fluidverbunden
sein innerhalb des Katheters durch einen Kanal oder ein Lumen. Wenn
der Katheter in 15 verwendet wird innerhalb
einer Arterie oder einer Vene des Körpers und wenn der Ballon aufgeblasen
worden ist, wodurch erlaubt wird, das Therapeutikum gegen die Wand
jedes dieser Lumen zu platzieren, kann der Schieber 153 aufgeschoben
werden durch Ziehen an dem Ring 150, wodurch dem Blut erlaubt
wird, von der Eingangsöffnung 151 durch
das Lumen innerhalb des Katheters und aus der Ausgangsöffnung 152 zu
fließen.
Dadurch, dass dem Blut erlaubt wird, durch den Katheter zu fließen, während der
Katheter Therapeutikum zu dem Zielgebiet zuführt, kann der Katheter für eine lange
Zeitperiode am Platz gehalten werden. Dies wird insbesondere bevorzugt,
wenn der Katheter verwendet wird bei verschiedenen Prozeduren, welche
Gefäße einschließen, die
innerhalb des Torsos eines Patienten lokalisiert sind.
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Der
Begriff "Therapeutikum", wie er durchweg
verwendet wird, schließt
einen oder mehrere "therapeutische
Wirkstoffe" oder "Arzneimittel" ein. Die Begriffe "Therapeutikum" und "Arzneimittel" werden hierin austauschbar
verwendet und schließen therapeutische
aktive Verbindungen, Nukleinsäuren mit
und ohne Trägervektoren,
wie z.B. Lipide, kompaktierende Wirkstoffe (wie z.B. Histone), Virus
(wie z.B. Adenovirus, Adeno-verbundener Virus, Retrovirus, Lentivirus
und α-Virus),
Polymere, Hyaluronsäure,
Proteine, Zellen und ähnliches
mit oder ohne Zielsequenzen ein. Die Therapeutika, die gemäß der Erfindung
zugelassen sind, schließen
den/die therapeutischen Wirkstoff(e) und Lösungen davon ein.
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Spezifische
Beispiele von therapeutischen Wirkstoffen, die in Verbindung mit
der vorliegenden Erfindung verwendet werden, schließen z.B.
ein pharmazeutisch aktive Verbindungen, Proteine, Zellen, Oligonukleotide,
Ribozyme, Anti-Sense-Oligonukleotide,
DNA kompaktierende Wirkstoffe, Gen/Vektorsystem (d.h. jegliche Vehikel,
die das Aufnehmen und Abgeben von Nukleinsäuren erlauben), Nukleinsäuren (einschließlich z.B.
rekombinanter Nukleinsäuren;
nackter DNA, cDNA, RNA; genomischer DNA, cDNA oder RNA in einem
nichtinfektiösen Vektor
oder in einem viralen Vektor und welche weiterhin peptide Zielsequenzen
angebracht haben können; Antisense-Nukleinsäure (RNA
oder DNA); und DNA Chimere, welche Gensequenzen einschließen und Codierung
für Transferproteine
(ferry proteins), wie z.B. membrantranslokierende Sequenzen ("MTS") und Herpes Simplex
Virus-1 ("VP22")), und virale, liposome
und kationische und anionische Polymere und neutrale Polymere, die
ausgewählt
sind von einer Anzahl von Typen in Abhängigkeit von der gewünschten
Anwendung. Nicht begrenzende Beispiele von Virusvektoren oder Vektoren,
die abgeleitet werden von viralen Quellen, schließen ein
adenovirale Vektoren, Herpes Simplex Vektoren, Papillomavektoren,
adeno-unterstützte
Vektoren, retrovirale Vektoren und ähnliches. Nicht begrenzende
Beispiele von biologisch aktiven Lösungen schließen ein
antithrombogene Wirkstoffe wie z.B. Heparin, Heparinderivate, Urokinase
und PPACK (Dextrophenylalaninprolinargininchloromethylketon); Antioxidantien
wie z.B. Probucol und Retinolsäure;
angiogene und anti-angiogene Wirkstoffe und Faktoren; Wirkstoff
blockierende Glattmuskelzellproliferatoren wie z.B. Rapamycin, Angiopeptin
und monoklonale Antikörper,
die in der Lage sind, Glattmuskelzellproliferation zu blockieren;
entzündungshemmende
Wirkstoffe wie z.B. Dexamethason, Prednisolon, Corticosteron, Budesonid,
Estrogen, Sulfasalizin, Acetylsalicylsäure und Mesalamin; Kalziumeingangsblocker
wie z.B. Varapamil, Diltiazem und Nifedipin; anti-neoplastische/anti-proliferative/antimitotische
Wirkstoffe wie z.B. Paclitaxel, 5-Fluorouracil, Methotrexat, Doxorubicin,
Daunorubin, Cyclosporin, Cisplatin, Vinblastin, Vincristin, Epotholone,
Endostatin, Angiostatin und Thymidinkinasehemmer; anti-mikrobiale
wie z.B. Triclosan, Cephalosporine, Aminoglycoside und Nitorfurantoin;
anästhetische
Wirkstoffe wie z.B. Lidocain, Bupivacain und Ropivacain; Stickstoffoxid
(NO) Spender wie z.B. Lisidomin, Molsidomin, L-Arginin, NO-Proteinadduktoren,
NO-Kohlenhydratadduktoren,
polymere oder oligomere NO-Adduktoren; Anti-Koagulantien wie z.B. D-Phe-Pro-Arg-Chloromethylketon,
eine RGD-Peptid beinhaltender Verbindung, Heparin, Anti-Thrombin-Verbindungen,
Blutplättchenrezeptorantagonisten,
Anti-Thrombin-Antikörper,
Anti-Blutplättchenrezeptorantikörper, Enoxaparin,
Hirudin, Warafinnatrium, Dicuma rol, Aspirin, Prostaglandinhemmer,
Blutplättchenhemmer
und Tick-Antiblutplättchenfaktoren; Gefäßzellwachstumsförderer wie
z.B. Wachstumsfaktoren, Wachstumsfaktorrezeptorantagonisten, transkriptionale
Aktivatoren und translationale Förderer;
Gefäßzellwachstumshemmer
wie z.B. Wachstumsfaktorhemmer, Wachstumsfaktorrezeptorantagonisten,
transkriptionale Unterdrücker,
translationale Unterdrücker,
Replikationshemmer, hemmende Antikörper, Antikörper, die gegen Wachstumsfaktoren
gerichtet sind, bifunktionale Moleküle, die aus einem Wachstumsfaktor
und einem Cytotoxin bestehen, biofunktionale Moleküle, die
aus einem Antikörper
und einem Cytotoxin bestehen; Cholesterin senkende Wirkstoffe; vasodilierende
Wirkstoffe; Wirkstoffe, die mit endogenen vaskoaktiven Mechanismen
wechselwirken; Überlebensgene,
die Zellen vor dem Absterben schützen,
wie z.B. anti-apototische Bcl-2 Familienfaktoren und Aktkinase;
und Kombinationen davon. Zellen können menschlichen Ursprungs
(autolog oder allogen) sein oder gebildet sein aus einer tierischen
Quelle (xenogen), genetisch gestaltet, wenn gewünscht zur Lieferung von Proteinen
von Interesse an den Injektionsort. Die vermittelte Lieferung wird
formuliert wie benötigt,
um die Zellfunktion und Lebensfähigkeit
aufrecht zu erhalten. Jegliche Modifikationen werden routinemäßig durchgeführt durch
denjenigen, der in der Technik bewandert ist.
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Polynukleotide
Sequenzen, die bei der Durchführung
der Erfindung nützlich
sind, schließen ein
DNA oder RNA-Sequenzen, die eine therapeutische Wirkung aufweisen,
nachdem sie durch die Zellen aufgenommen worden sind. Beispiele
von therapeutischen Polynukleotiden schließen ein Anti-Sense-DNA und
RNA; DNA zum codieren einer Anti-Sense-RNA oder DNA zum Codieren
für tRNA
oder rRAN zum Ersetzen defekter oder unzulänglicher endogener Moleküle. Die
Polynukteotide der Erfindung können
ebenfalls Codieren für
therapeutische Proteine oder Polypeptide. Ein Polypeptid wird verstanden
als irgendein Übersetzungsprodukt
eines Polynukleotids unabhängig
von Größe und davon,
ob es glycosyliert ist. Therapeutische Proteine und Polypeptide
schließen
als ein primäres
Beispiel solche Proteine und Polypeptide ein, die Defekte oder mangelhafte
Arten in einem Tier kompensieren können, oder solche, die durch
toxische Effekte wirken zum Begrenzen oder Entfernen schädlicher
Zellen vom Körper.
Zusätzlich schließen die
Polypeptide oder Proteine, die injiziert werden können oder
deren DNA inkorporiert sein kann, ohne Beschränkung angiogene Faktoren und andere
Moleküle,
die fähig
sind, Angiogenese zu induzieren, einschließlich sauren und basischen
Fibroblastwachstumsfaktoren, gefäßendothelialen Wachstumsfaktoren,
hif-1, epidermaler Wachstumsfaktor, transformierender Wachstumsfaktor α und β, Blutplättchen abgeleiteter
endothelialer Wachstumsfaktor, Blutplättchen abgeleiteter Wachstumsfaktor, Tumornekrosisfaktor α, Hepatocytwachstumsfaktoren
und insulinähnlicher
Wachstumsfaktor; Wachstumsfaktoren; Zellzyklushemmer einschließlich CDK-Hemmern;
Anti-Restenose-Wirkstoffe, einschließlich p15, p16, p18, p19, p21,
p27, p53, p57, Rb, nFkB und E2F-Lockmitteln, Thymidinkinase ("TK") und Kombination
davon und andere Wirkstoffe, die zum Wechselwirken mit Zellproliferation
nützlich
sind, einschließlich
Wirkstoffen zum Behandeln von Malignitäten, und Kombinationen davon
ein. Weiterhin andere nützliche
Faktoren, die bereitgestellt werden können als Polypeptide oder als
DNA, die diese Polypeptide verschlüsselt, schließen Monocytchemoattraktantprotein
("MCP-1") und die Familie von knochenmorphogenischen
Proteinen ("BMP's") ein. Die bekannten Proteine schließen BMP-2, BMP-3,
BMP-4, BMP-5, BMP-6 (Vgr-1), BMP-7 (OP-1), BMP-8, BMP-9, BMP-10,
BMP-11, BMP-12, BMP-13, BMP-14, BMP-15 und BMP-16 ein. Gegenwärtig bevorzugte
BMP's sind irgendwelche
von BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6 und BMP-7. Diese dimerischen
Proteine können
bereitgestellt werden als Homodimere, Heterodimere oder Kombinationen
davon, allein oder zusammen mit anderen Molekülen. Alternativ oder zusätzlich können Moleküle, die
in der Lage sind, Stromaufwärts-
oder Stromabwärtswirkung
eines BMP zu induzieren, bereitgestellt werden. Solche Moleküle schließen irgendeines
der "Hedgehog"-Proteine oder die
DNA's, die sie codieren,
ein.
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Das
Therapeutikum und der Lieferballon kann z.B. verwendet werden in
irgendeiner Anwendung zum Behandeln, Verhindern oder anderweitigem
Beeinflussen des Verlaufs einer Krankheit oder Gewebe oder Organfehlfunktion.
Zum Beispiel können
die Verfahren der Erfindung verwendet werden, um Angiogenese zu
induzieren oder zu verhindern, wie gewünscht, um Restenose zu verhindern
oder zu behandeln, eine Kardiomypathie oder andere Fehlfunktion
des Herzens zu behandeln, zum Behandeln der Parkinsonschen Krankheit
oder eines Gehirnschlags oder anderer Fehlfunktionen des Gehirns, zum
Behandeln von zystischer Fibrose oder anderen Fehlfunktionen der
Lunge, zum Behandeln oder Hemmen von bösartiger Zellproliferation,
zum Behandeln irgendeines bösartigen
Tumors und zum Induzieren von Nerven, Blutgefäß oder Geweberegeneration in
einem bestimmten Gewebe oder Organ.