EP4440669A1 - Dispositif medical pour l'application ciblee d'un agent therapeuthique sur la fenetre ronde de la cochlee - Google Patents
Dispositif medical pour l'application ciblee d'un agent therapeuthique sur la fenetre ronde de la cochleeInfo
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- EP4440669A1 EP4440669A1 EP22822930.8A EP22822930A EP4440669A1 EP 4440669 A1 EP4440669 A1 EP 4440669A1 EP 22822930 A EP22822930 A EP 22822930A EP 4440669 A1 EP4440669 A1 EP 4440669A1
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- A61M2210/0662—Ears
Definitions
- the invention relates to a medical device allowing the targeted application of a therapeutic agent.
- the invention relates to a medical device allowing the targeted application of a therapeutic agent on small surfaces and difficult to access, for example on the round window of the cochlea.
- the invention is particularly advantageous in the treatment of disorders of the neurosensory epithelium of the inner ear.
- the cochlea is the spirally coiled part of the inner ear containing the auditory nerve endings and is the site of many ear conditions.
- the round window is the preferred route of entry.
- the round window has a diameter of about 2 mm in adult humans.
- This round window includes a 40-60 ⁇ m thick membrane composed of 3 cell layers. This membrane vibrates in opposition to the acoustic vibrations that enter the inner ear. It acts as a pressure valve and allows waves to travel through the fluids of the cochlea. This membrane allows privileged access to the fluids of the cochlea surrounded by bone.
- a method of direct intracochlear injection via the round window using a microcatheter for injecting such agents into the inner ear. Said catheter pierces then passes through the round window to inject the therapeutic agent therein.
- a disadvantage is the high risk of neurosensory damage and therefore of sequelae deafness after microperforation of the round window membrane (mechanical trauma to the structures of the cochlea). For these reasons, this method is not applicable in humans in routine clinical practice.
- a method of local injection through the transtympanic route is also known.
- the therapeutic agent is injected (in liquid or gel form) in large quantities into the middle ear.
- This method relies on natural transmembrane diffusion mechanisms. As a result, a quantity of agents in contact with the round window will diffuse and migrate inside the cochlea.
- a disadvantage of this method is that it does not allow any control of the penetration into the inner ear of the therapeutic agent and therefore of the dose administered.
- Another disadvantage is the resulting amount in the middle ear of product which can cause contamination of surrounding tissues. Indeed, it is very difficult to deposit such a substance very precisely on the round window. For example, moisture in the middle ear makes such precision difficult. Also, the middle ear canal being connected to the nasal passages. There is therefore, with such a method, a significant risk of inhalation for the subject of the therapeutic agent.
- the present invention proposes to solve this problem by overcoming the drawbacks mentioned.
- the invention relates to a medical device for delivering a therapeutic agent by bioimprinting comprising a stem body.
- the rod body includes a bioprint cartridge arranged near the distal end of the rod body.
- Said cartridge comprises a top layer comprising a solution comprising a therapeutic agent and comprises an absorbing compound capable of converting the light energy of laser radiation into thermal energy and arranged so as to cause the heating of said solution comprising a therapeutic agent. therapy to cause a jet of said solution.
- the medical device further includes an optical fiber extending longitudinally within a lumen of the rod body to deliver laser flux to the absorbent compound.
- the advantage of the invention of the use of bio-printing is that it allows the generation of droplets of a few picoliters comprising the therapeutic agent at high speed and in a very targeted manner on the round window. Indeed, the thermal energy converted by the absorbent compound is transmitted to the solution of the upper layer, creating the local vaporization of said solution until the formation of a bubble of vapor whose explosion generates the ejection of a microdroplet comprising the therapeutic agent.
- Another advantage is that the therapeutic agent is thus applied to the round membrane without direct contact with it. The therapeutic agent thus applied will then diffuse into the fluids of the inner ear. The therapeutic agent can therefore impact precisely on the surface of the round window membrane in an atraumatic way, without risk of injury and the dosage of the amount of therapeutic agent is controlled.
- the cartridge further comprises an absorbent layer, comprising a lower surface and an upper surface being arranged against the upper layer; said absorbent layer comprising said absorbent compound.
- An advantage is to concentrate the absorbent compound in contact with the upper layer, promoting the transfer of thermal energy to the solution comprising the therapeutic agent.
- the absorbent compound is diluted in the top layer.
- An advantage is to facilitate the manufacture of the cartridge and to reduce the bulk of said cartridge. Another advantage is to convert the light energy of the beam into thermal energy directly at the heart of the solution comprising the therapeutic agent, thus facilitating the generation of vapor bubbles and the ejection of droplets comprising the therapeutic agent.
- the bioprint cartridge further comprises a transparent support plate, arranged to support the top layer.
- the absorbent layer is a metallic covering of the upper surface of the backing plate.
- the support plate is a glass plate.
- the glass is advantageously transparent to ultraviolet and infrared wavelengths.
- the absorbent compound comprises a metal such as gold, titanium or silver. These compounds are particularly advantageous for generating thermal energy from a light beam.
- the thickness of the absorbent layer is between 10 nm and 150 nm.
- the therapeutic agent comprises a therapeutic agent for intra-cochlear treatment.
- the therapeutic agent is in liquid form.
- the solution comprising the therapeutic agent comprises a liquid solution, a viscous solution or a gel solution in which the therapeutic agent is diluted.
- the medical device further comprises a focusing lens arranged between the cartridge and the distal end of the optical fiber to focus the laser beam emerging from the optical fiber onto the absorbent compound.
- the medical device further comprises means for guiding the body of the rod.
- the cartridge is arranged in a receptacle of the stem body, optionally near the distal end of the stem body.
- the cartridge is arranged in the receptacle in a removable manner.
- An advantage is to be able to reuse the rod by replacing the cartridge.
- the medical device further comprises connection means, at the proximal end of the optical fiber, for connecting the optical fiber to a source of laser light.
- the shaft body is a catheter body.
- the medical device includes a plurality of co-axial optical fibers each extending longitudinally within a shaft body lumen to deliver laser flux to the absorbent compound at a different position.
- the invention relates to a medical system comprising a medical device according to the invention and a laser source connected to the proximal end of the optical fiber.
- the laser source is designed to emit a pulsed laser beam.
- the medical system further comprises means for directing a laser beam from the laser source to supply at least one of the co-axial optical fibers of the medical device.
- the means for directing the laser beam are configured to feed the coaxial optical fibers one after the other, preferably sequentially.
- Figure 1 a schematic view of the medical device according to the invention and of a system comprising said medical device and comprising means for generating a laser flux on a bioprinting cartridge at the distal end of the catheter according to one embodiment of the invention.
- Figure 2A a schematic sectional view of the bioprinting cartridge subjected to a laser flux causing a jet of a drop comprising an agent therapy according to one embodiment of the invention in which the cartridge comprises an absorbent layer.
- Figure 2B a schematic sectional view of the bioprint cartridge subjected to a laser flux causing a jet of a drop comprising a therapeutic agent according to an embodiment of the invention in which an absorbent compound is diluted in the upper layer .
- Figure 3 a schematic view of the distal end of the catheter comprising the end of the optical fiber and the passage of a laser flux through a focusing lens on the bioprint cartridge and a receptacle for receiving a cartridge according to a embodiment of the invention.
- Figure 4 a schematic view of the distal end of the catheter in which the cartridge is arranged on a side wall of the catheter body.
- Figure 5 a schematic view of the distal end of the catheter comprising distal walls forming a central passage for the passage of projections of therapeutic agent.
- the distal walls are intended to be placed against the target, in order to control the distance between the cartridge and the target.
- Figure 6 a schematic view of a section plane of the medical device in abutment against the cochlea to project a therapeutic agent onto the membrane of the round window of the cochlea.
- Figure 7 a schematic view of the medical device according to one embodiment of the invention and of a system comprising said medical device and comprising means for generating a laser flux on a bioprinting cartridge at the distal end of the catheter according to one mode embodiment of the invention wherein the catheter comprises a plurality of co-axial optical fibers.
- a control element is arranged to deflect the laser flux towards one of the coaxial fibers according to instructions provided by a computer.
- the invention consists of a medical device comprising a rod such as a catheter allowing the projection onto a membrane target (such as the round window) of a bio-ink comprising a therapeutic agent.
- the bio-ink is disposed on a cartridge comprising an absorbent compound capable of transferring the light energy of a laser beam into thermal energy.
- the heat generated in by the compound absorbing in the bio-ink locally vaporizes the bio-ink until generating a bubble of vapor in the depth of the bio-ink which, during its expansion and its collapse will lead to the formation of a jet of bio-ink.
- the medical device 1 according to the invention comprises a rod.
- the rod should be understood as an elongated body, the distal part of which is intended to be inserted into a channel or an orifice.
- the stem body is preferably a catheter body 2.
- the catheter body 2 extends longitudinally from a proximal end intended to be manipulated by the operator to a distal end 21 .
- the distal end 21 of the catheter body is preferably intended to be inserted into the middle ear of a subject by a minimally invasive approach known in otological surgery.
- the catheter body is designed to be inserted through an incision on the walls near the eardrum.
- the section of the catheter body is preferably circular, ovoid, oval or any shape that does not have a straight edge.
- the catheter body is preferentially rigid, allowing better control of the position of the catheter body and its orientation during the bioprinting procedure.
- the catheter may include means for guiding a distal portion of the catheter body.
- the guide means are configured to direct the distal end 21 in a predetermined direction, in particular with respect to the direction of the longitudinal axis of the proximal portion of the catheter body.
- the catheter body 2 may include one or more lumens extending inside the catheter body and extending along the longitudinal axis of the catheter body.
- the distal end 21 of the catheter body 2 is designed so as to be introduced into the middle ear of a subject, for example via the eardrum or via a hole in the bone wall of the subject's skull.
- the distal end 21 of the catheter body 2 is preferably of the same order of magnitude as the round window of a subject.
- the dimensions of the catheter body along a section plane perpendicular to the longitudinal axis of said body 2 are between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 1 mm and 3 mm.
- the medical device comprises one or more optical fibers 3.
- the optical fiber 3 is intended to convey a laser flux from the proximal end of the catheter body to a distal part of the catheter body 2.
- the optical fiber 3 is arranged within a lumen of the catheter body 2.
- the medical device 1 comprises a connector for connecting the optical fiber 3 to a laser source 5 so as to route a laser flux from the laser source 5 to the distal end 32 of the optical fiber.
- the optical fiber 3 extends to face the cartridge 4 of bio-printing.
- the distal end 32 of the optical fiber 3 and the bio-printing cartridge 4 are arranged so that the laser beam 31 is directed in the direction of the bio-printing cartridge 4.
- the distal end 32 of the optical fiber 3 is arranged at a distance from the bioprinting cartridge 4 of less than or equal to 5 cm. In a particular mode, the distal end 32 of the optical fiber 3 is arranged in contact with the cartridge 4. To this end, the optical fiber may include means for generating, at its distal end, a focused light beam. In an alternative embodiment, the distal end 32 of the optical fiber is arranged at a distance from the bioprinting cartridge 4 of between 1000 and 3000 ⁇ m.
- the bio-printing cartridge 4 is arranged in the extension of the longitudinal axis of the optical fiber.
- the medical device 1 may also comprise optical means for guiding the laser beam 31 towards the cartridge 4 for bioprinting.
- the medical device 1 comprises at least one mirror 47 arranged and oriented so as to deflect the laser beam 31 in the direction of the cartridge 4 of bioprinting.
- the bio-printing cartridge 4 is arranged so as to project a jet of bio-ink through a side window 22 of the catheter body 2.
- the mirror 47 then makes it possible to deflect the direction of the laser beam 31 in the direction of the lower surface of the bio-print cartridge 4.
- the distal end of the laser fiber is movable relative to the cartridge so as to be able to illuminate the cartridge at different successive points.
- optical means such as optical lenses and/or mirrors are designed to illuminate the cartridge at different successive points, for example to scan the cartridge with the laser beam.
- optical fibers can be placed coaxially to multiply the points of impact on the absorbent layer or on the cartridge 4.
- the plurality of optical fibers can be arranged in the same lumen or each in a coaxial lumen of the catheter body.
- the medical device 1 comprises a plurality of coaxial optical fibers.
- Coaxial optical fibers are for delivering laser flux into one or more lumens of the catheter body.
- the coaxial optical fibers are arranged from the proximal end of the catheter body to a distal part of the catheter body 2.
- Each optical fiber is arranged so that a laser beam coming from the distal part of the optical fiber reaches the cartridge 4 at a different point.
- the device comprises at least 9 coaxial optical fibers to illuminate at least 9 areas of the cartridge.
- At least one of the laser fibers is intended to illuminate the target with light (preferably laser light) in the visible range.
- light preferably laser light
- the medical device further comprises a second laser connected to supply the optical fiber intended to illuminate the target.
- Said fiber can be arranged to illuminate the target through the cartridge.
- the cartridge may include a through hole to allow the light ray emitted by said fiber to pass.
- the cartridge is sufficiently transparent to ensure the illumination of the target by the light ray passing through the thickness of the cartridge.
- the bioprinting cartridge 4 (also called “cartridge” in the present description) comprises at least one absorbent compound and an upper layer comprising the therapeutic agent.
- upper is meant the direction towards the target or the direction opposite to the direction of origin of the laser beam on the cartridge 4.
- lower means the direction from which the laser beam 31 arrives on the cartridge 4.
- bio-printing is meant the deposition of a substance (called “bio-ink” in the present description) comprising a therapeutic agent on living tissues, by the projection of a jet of this substance.
- Top layer 43 includes a therapeutic agent.
- the therapeutic agent comprises an inner ear treatment agent and/or a gene therapy agent.
- the upper layer 43 comprises a therapeutic agent dispersed or diluted in a liquid phase or in a viscous or gelled phase, such as a phase comprising a hydrogel.
- the therapeutic agent is diluted in a phase designed to be in gel form at least at body temperature (about 36°C).
- a phase designed to be in gel form at least at body temperature about 36°C.
- An advantage is to improve the absorption of the therapeutic agent through the round window because the deposition in the form of a gel guarantees the mechanical stability of the expelled drop on the membrane.
- said phase is designed to be liquid at room temperature (about 23° C.) to improve the manufacture of the cartridge.
- the therapeutic agent is diluted in a phase designed to be in gel form at body temperature and room temperature. The fact that the upper layer is gelled advantageously allows handling of the cartridge without risk of loss of the upper layer and also makes it possible to manufacture cartridges of larger sizes.
- the liquid phase preferably comprises an aqueous liquid.
- the liquid phase can include serum such as fetal bovine serum.
- This liquid phase comprising the therapeutic agent is further called "bio-ink”.
- the therapeutic agent can be in liquid form or in solid form, for example in the form of a medicinal powder.
- the therapeutic agent comprises fluorescent latex beads, cells, liposomes (containing plasmids, Adeno-Associated-Virus) and/or pharmacological substances.
- the therapeutic agent can include a labeling agent.
- the top layer 43 extends along a plane of predefined thickness.
- the thickness of the upper layer 43 can be between 100 ⁇ m and 10 mm, more preferably between 100 ⁇ m and 5 mm.
- the diameter of the cartridge can be between 100 ⁇ m and 3 mm.
- the volume of the upper layer is between 15 and 100 ⁇ L.
- the top layer may include a fluorescent agent as a labeling agent such as fluorescein.
- the top layer comprises a corticosteroid substance such as dexamethasone.
- the upper layer 43 is arranged opposite an outlet from the catheter body 2, for example its distal end 21 or a side window 22.
- the upper layer 43 of the cartridge 4 can be arranged so that its plane is oriented substantially perpendicular to the longitudinal axis of the catheter body. This arrangement advantageously allows the projection of droplets 433 comprising the therapeutic agent in a direction substantially parallel to the longitudinal axis of the catheter body.
- the target for example the round window, is in this case advantageously easier to aim for the operator.
- the cartridge includes an absorbent compound.
- the absorbent compound comprises at least one compound capable of converting the light energy of the laser beam into thermal energy.
- the cartridge 4 comprises an absorbent layer 42.
- the absorbent layer 42 is a thin layer comprising at least one compound 421 capable of converting the light energy of the laser beam into thermal energy.
- the absorbent layer 42 is a metal layer.
- the absorbent layer 42 By heating, the absorbent layer 42 will transmit at least a part of this thermal energy to the upper layer.
- the heating of liquid contained in this upper layer 43 will generate a bubble 431 in contact with the absorbent layer 42. Indeed, the liquid of the bio-ink, in contact with the absorbent layer 42, is heated until causing a local vaporization in contact of the absorbent layer 42.
- the heating leads to the growth of a gas bubble 431 in contact with the absorbent layer 42.
- the laser beam 31 provides the energy necessary for the creation and high-speed ejection of a “droplet” of a few picoliters, which is projected onto a target medium.
- the absorbent layer 42 comprises a metallic compound such as gold, platinum or silver. These metals have the advantage of being good thermal conductors and of efficiently transferring light energy into thermal energy.
- Absorbent layer 42 may include a metallic layer such as a layer of gold, platinum, or silver.
- absorbent layer 42 may include a layer of polymer formulated to improve absorbency.
- the thickness of the absorbent layer 42 is preferably between 10 and 150 nm. The advantage of such a thickness is to reduce the distance between its lower surface receiving the laser beam and its upper surface in contact with the upper layer. Such an absorbent layer 42 is therefore more effective in transferring heat to the upper layer.
- the absorbent layer 42 is a coating layer.
- the same objective can be achieved by diluting in the solution 435 of the upper layer 43 said absorbent compound 421.
- metallic particles such as particles of gold, platinum , or silver may be dispersed in the top layer.
- the metallic particles dispersed in the solution 435 of the upper layer advantageously make it possible to reduce the volume of the cartridge as well as facilitate its manufacture.
- the cartridge 4 then comprises only the support layer 41 and the upper layer 43 superimposed on the support layer 41. Another advantage is to more easily generate the ejection of "droplets" since the heat is generated directly in the volume of the upper layer rather than on its surface.
- the absorbent compound 421 and the therapeutic agent are diluted in a liquid or gel matrix.
- Said matrix is preferably transparent to the laser radiation emitted by the distal end of the optical fiber.
- the concentration and the thickness of the absorbent compound 421 in the upper layer are fixed such that 50 to 100% of the light energy of the laser is absorbed by the absorbent compound 421 in said upper layer 43.
- the cartridge 4 further comprises a support plate 41 .
- Support plate 41 preferably comprises a rigid material to support absorbent layer 42 and/or top layer 43.
- the absorbent layer 42 is arranged between a support plate 41 and the upper layer 43 comprising the therapeutic agent.
- the absorbent layer 42 is preferably a coating deposited on the upper surface of the support plate 41 in contact with the upper layer 43.
- the support plate 41 must be transparent to the laser beam 31 to allow the laser beam 31 to reach the absorbent layer 42.
- the support plate 41 is preferentially in contact with the absorbent layer 42 so that the absorbent layer 42 is sandwiched between the support plate 41 and the top layer comprising the therapeutic agent.
- the support plate 41 is arranged in contact with the upper layer 43.
- the support layer is arranged to support the top layer.
- the thickness of support plate 41 is preferably between 200 ⁇ m and 5 mm.
- the bioprinting cartridge 4 is arranged so that the laser beam 31 coming from the distal end 32 of the optical fiber 3 reaches the lower surface of the absorbent layer 42 or the absorbent compound 421, optionally through the plate. support 41 .
- the support layer 41 is a glass plate. Glass is particularly advantageous for its transparency properties.
- the laser beam can thus reach the absorbent compound through the support plate, especially on infrared or ultraviolet wavelengths.
- catheter 1 further includes one or more focusing lenses 44 (also known as converging lenses).
- the focusing lens 44 makes it possible to focus the laser beam 31 coming from the distal end 32 of the optical fiber on the absorbent layer 42 or on the absorbent compound 421 diluted in the solution 435 comprising the therapeutic agent, advantageously making it possible to concentrate the light energy in the solution 435 and thus, more quickly generate a bubble 431 in the upper layer and a bioink drop jet.
- the focusing lens 44 is preferably arranged at a distance from the lower surface of the absorbent layer 42 equal or substantially equal to its focal distance. In another mode, this focusing lens 44 is arranged at a distance from the upper layer 43 equal or substantially equal to its focal length.
- the focal length (also called “focal length”) is the distance between the geometric center of the lens and the point (focus) where a set of parallel rays converge after passing through the focusing lens 44.
- the absorbent compound 42 optionally the lower surface of the absorbent layer, is arranged at the focal point of the focusing lens 44, and the parallel rays arriving on the lens all converge on the same point of the absorbent compound 421.
- the thermal energy generated at this point is increased by the conversion of energy light into thermal energy. The production of a jet of a droplet of bio-ink is thus advantageously facilitated.
- the focusing lens 44 is arranged in direct contact with the distal end of the optical fiber.
- the focusing lens can be formed by the distal end of the optical fiber.
- the medical device 1 comprises means for controlling the displacement of the catheter body in translation and/or in rotation.
- the control means may include robotic means.
- the guide means can be connected to optical means such as a camera or a laser sighting device.
- optical means such as a camera or a laser sighting device.
- the optical means advantageously make it possible to preserve the orientation of the distal end 21 of the catheter with respect to the subject.
- the camera or the aiming laser is configured to detect a movement of the subject and is configured to automatically generate an instruction to the control means to modify the orientation and/or the position of the distal end according to the movement of the user.
- the bio-ink cartridge 4 is removable from the catheter. This advantageously makes it possible to replace a cartridge 4 after use and makes it possible to reuse the rest of the medical device 1 and of the catheter body 2.
- the catheter body 2 includes a receptacle 46 as shown in Figure 3.
- the receptacle 46 is designed to receive the cartridge 4 of bio-ink.
- receptacle 46 is located at or near distal end 21 of the catheter.
- the receptacle 46 is designed to receive the bio-printing cartridge 4 by its lateral sides, leaving free a passage for the laser beam 31 to the absorbent compound and leaving free the projection of bio-ink in the direction substantially perpendicular to the plane of the upper layer.
- the receptacle may be held by securing arms 45 at the center of the catheter body section.
- the receptacle 46 may comprise reversible connection means complementary to the connection means of the cartridge to allow removable attachment between the cartridge 4 and the receptacle 46.
- the cartridge is arranged at the distal end of the catheter.
- the catheter body includes an abutment wall 25.
- the abutment wall 25 extends longitudinally in the distal direction of the catheter body to a distal opening 24. abutment wall 25 forms a projection zone
- the abutment wall is designed to abut against the target.
- the abutment of the distal end 26 of this wall 25 against the target advantageously makes it possible to guarantee that the distance between the cartridge 4 and the target is maintained at a predetermined distance.
- the abutment walls 25 are side walls around the projection zone 23. As illustrated in Figure 5, the side walls can form a round, circular or hollow ovoid section around the passage zone 23.
- the medical device can comprise a single abutment wall
- the medical device may comprise several abutment walls 25 of identical length around the projection zone 23.
- the abutment walls 25 are placed in abutment against the bone 51 of the cochlea surrounding the membrane 50 of the round window of the cochlea.
- a first advantage is to maintain the distance d between the cartridge 4 and the membrane 50.
- a second advantage is to provide support to stabilize the catheter head relative to the target, here the membrane 50 of the round window.
- the abutment wall(s) 25 are designed to create a distance d between the cartridge and the distal opening 26 of between 500 ⁇ m and 10,000 ⁇ m, very preferably between 1,000 ⁇ m and 5,000 ⁇ m.
- the medical device comprises means for controlling the distance d between the cartridge and the distal end 26 of the abutment walls 25.
- the abutment wall(s) 25 can be movable in translation relative to the cartridge 4.
- the abutment wall(s) 25 can be mounted on the catheter body on a screw thread to adjust the distance d between the cartridge 4 and the distal opening 26.
- the cartridge is movable in translation to adjust the distance d between the cartridge 4 and the distal opening 26.
- the cartridge 4 is secured to the optical fiber and/or fixed to the optical means (focusing lens, mirrors) in order to guarantee the convergence of the laser beam at the level of the absorbing compound 421 .
- the distal ends of the abutment walls 25 comprise a sensor to detect that said abutment walls are in direct contact with the bone 51 of the cochlea.
- Said sensor may comprise a pressure sensor or an impedance sensor to detect direct contact with the bone of the cochlea.
- the catheter body comprises at least sighting optical fibers.
- the two sighting optical fibers are intended to emit a laser beam in the visible range.
- the two sighting optical fibers are arranged to emit laser beams which will intersect at a predetermined distance from the cartridge.
- An advantage is that the user, when approaching the target with the catheter body, will visualize the two points of the two aiming laser beams. When the target is at a distance from the cartridge equal to the predetermined distance, the two points will be merged and the user will see a single point.
- the target optical fibers are arranged so that their beams intersect at a distance d from the cartridge of between 500 ⁇ m and 10,000 ⁇ m.
- the invention also relates to a medical system 100 comprising a medical device 1 as described above and a laser source 5.
- the laser source 5 is designed to generate a laser beam.
- the laser source 5 is designed to generate a laser beam whose wavelength is between 400 nm and 2 microns.
- the wavelength is advantageously selected in a wavelength in which the absorbent compound 421 is capable of transferring light energy into thermal energy.
- the laser source 5 is connected to the medical device 1 so as to cause a laser flux generated by the laser source to pass through the optical fiber 3 of the medical device 1 .
- the laser source is preferably designed to emit a laser beam whose wavelength avoids the alteration of biological tissues.
- the laser source is designed to emit an infrared laser beam.
- a laser source to emit a laser beam with a wavelength between 1000 and 1100 nm.
- infrared light is that it reduces the risk of damage to biological tissues.
- the laser source is a semiconductor material.
- a laser source comprising an Nd-YAG (acronym of the English name: neodymium-doped yttrium aluminum garnet) laser can be used.
- ultraviolet light can be used.
- the laser source is designed to emit a pulsed laser beam.
- An advantage of pulsed light is to allow the generation of a bubble and the expulsion of a microdrop without a layer of absorbent compound.
- the medical system 100 can comprise a plurality of laser sources 5 and the proximal part of each fiber is connected to a laser source 5.
- the medical system 100 comprises a laser source 5 and comprises means 101 for directing the laser beam coming from the laser source 5 into a selected laser fiber.
- THE means 101 for directing the laser beam 31 may comprise a mirror and/or at least one controllable optical lens for deflecting the laser beam towards the selected optical fiber.
- controllable element is slaved to a controller such as a processor or a CALC computer.
- the medical system 100 comprises a first laser source 5 to cause the transfer of a microdrop onto the target and a second light source to illuminate the target by an optical fiber as described previously.
- the system includes means for acquiring images of a region in the longitudinal extension of the catheter body.
- at least one of the coaxial optical fibers is connected to an image acquisition device.
- the system is then configured to acquire and optionally display in real time a video channel showing the target in front of the distal end of the catheter body during the approach.
- the medical system is configured to deflect light through the co-axial optical fibers described above in a predetermined sequence.
- the system is configured to leave a time between two shots from the same optical fiber equal to or greater than a predetermined period of time.
- Said predetermined period of time is preferably greater than the relaxation time of the upper layer.
- the predetermined sequence comprises the illumination of the cartridge by the plurality of optical fibers according to a sequence in which two successive illuminations are never emitted by two adjacent optical fibers.
- a first optical fiber is considered to be "adjacent" to a second optical fiber when the second optical fiber, among the plurality of co-axial optical fibers, is the one having the shortest distance with the first optical fiber or one of those having one of the three shortest distances with the first optical fiber. The precision of the jet of solution with such a sequence is thus improved.
- the invention relates to a computer program product configured for the medical system to implement said sequence.
- the invention also relates to a computer-readable medium such as a memory MEM (preferably of the non-transitory type) comprising said computer program.
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Abstract
L'invention concerne un dispositif médical (1) pour la délivrance d'un agent thérapeutique par bio-impression comprenant un corps (2) de tige comprenant · une cartouche de bio-impression (4) agencée à proximité de l'extrémité distale du corps (2) de tige comprenant : · une couche supérieure comprenant une solution comprenant un agent thérapeutique; et · un composé absorbant capable de convertir l'énergie lumineuse d'un rayonnement laser en énergie thermique et agencé de manière à provoquer le chauffage de ladite solution comprenant un agent thérapeutique pour provoquer un jet de ladite solution; · une fibre optique (3) s'étendant longitudinalement à l'intérieur d'une lumière du corps (2) de tige pour acheminer un flux laser sur le composé absorbant.
Description
Description
Titre : DISPOSITIF MEDICAL POUR L’APPLICATION CIBLEE D’UN AGENT THERAPEUTHIQUE SUR LA FENETRE RONDE DE LA COCHLEE
Domaine de l’invention
L’invention concerne un dispositif médical permettant l’application ciblée d’un agent thérapeutique. Particulièrement, l’invention concerne un dispositif médical permettant l’application ciblée d’un agent thérapeutique sur des faibles surfaces et difficiles d’accès, par exemple sur la fenêtre ronde de la cochlée. L’invention est particulièrement avantageuse dans le traitement d’affections de l’épithélium neurosensoriel de l’oreille interne.
État de la technique
La cochlée est la partie de l’oreille interne enroulée en spirale contenant les terminaisons du nerf auditif et est le lieu de nombreuses affections de l’oreille.
De nombreux agents thérapeutiques en développement ou existants, par exemple des agents de thérapie génique, visent à traiter différentes affections de l’oreille interne chez l’homme, responsable de surdité, d’acouphènes ou de vertiges. Pour injecter un agent pour traiter ces affections, la fenêtre ronde est la voie d’entrée privilégiée. La fenêtre ronde présente un diamètre d’environ 2 mm chez l’homme adulte. Cette fenêtre ronde comprend une membrane de 40 à 60 pm d’épaisseur composée de 3 couches cellulaires. Cette membrane vibre de manière opposée aux vibrations acoustiques qui entrent dans l’oreille interne. Elle joue le rôle de soupape de pression et permet aux ondes de se déplacer dans les fluides de la cochlée. Cette membrane permet d’avoir un accès privilégié aux fluides de la cochlée entourée d’os.
On connait, pour l’injection de tels agents dans l’oreille interne, une méthode d’injection intracochléaire directe via la fenêtre ronde à l’aide d’un microcathéter. Ledit cathéter perce puis traverse la fenêtre ronde pour y injecter l’agent thérapeutique.
Un inconvénient est le risque élevé de lésion neurosensorielle et donc de surdité séquellaire après microperforation de la membrane de la fenêtre ronde (traumatisme mécanique des structures de la cochlée). Pour ces
raisons, cette methode n’est pas applicable chez l’homme en pratique clinique courante.
On connait également une méthode d’injection locale par voie transtympanique. L’agent thérapeutique est injecté (sous forme liquide ou gélifiée) en grande quantité dans l’oreille moyenne. Cette méthode repose sur les mécanismes de diffusion naturels transmembranaires. De ce fait, une quantité d’agents au contact de la fenêtre ronde va diffuser et migrer à l’intérieur de la cochlée.
Un inconvénient de cette méthode est qu’elle ne permet aucun contrôle de la pénétration dans l’oreille interne de l’agent thérapeutique et donc de la dose administrée. Un autre inconvénient est la quantité résultante dans l’oreille moyenne de produit pouvant causer une contamination des tissus environnants. En effet, il est très difficile de déposer une telle substance de manière très précise sur la fenêtre ronde. Par exemple, l’humidité dans l’oreille moyenne rend difficile une telle précision. De plus, le canal de l’oreille moyenne étant connecté aux voies nasales. Il existe donc, avec une telle méthode, un risque important d’inhalation pour le sujet de l’agent thérapeutique.
Par conséquent, il n’existe pas à ce jour des méthodes d’injection de ces substances dans l’oreille interne qui permette simultanément un bon contrôle de la dose délivrée, une absence de contamination des tissus environnants et une atraumaticité sur les structures sensorielles de l’oreille interne.
La présente invention propose de résoudre ce problème en surmontant les inconvénients mentionnés.
Résumé de l’invention
Selon un aspect, l’invention concerne un dispositif médical pour la délivrance d’un agent thérapeutique par bio-impression comprenant un corps de tige. Le corps de tige comprend une cartouche de bio-impression agencée à proximité de l’extrémité distale du corps de tige. Ladite cartouche comprend une couche supérieure comprenant une solution comprenant un agent thérapeutique et comprend un composé absorbant capable de convertir l’énergie lumineuse d’un rayonnement laser en énergie thermique et agencé de manière à provoquer le chauffage de ladite solution comprenant un agent
thérapeutique pour provoquer un jet de ladite solution. Le dispositif medical comprend en outre une fibre optique s’étendant longitudinalement à l’intérieur d’une lumière du corps de tige pour acheminer un flux laser sur le composé absorbant.
L’avantage de l’invention de l’utilisation de la bio-impression est qu’elle permet la génération de gouttelettes de quelques picolitres comprenant l’agent thérapeutique à forte vitesse et de manière très ciblée sur la fenêtre ronde. En effet, l’énergie thermique convertie par le composé absorbant est transmise à la solution de la couche supérieure, créant la vaporisation locale de ladite solution jusqu’à la formation d’une bulle de vapeur dont l’explosion génère l’éjection d’une microgouttelette comprenant l’agent thérapeutique. Un autre avantage est que l’agent thérapeutique est ainsi appliqué sur la membrane de ronde sans contact direct avec celle-ci. L’agent thérapeutique ainsi appliqué diffusera ensuite dans les liquides de l’oreille interne. L’agent thérapeutique peut donc s’impacter précisément sur la surface de la membrane de la fenêtre ronde de manière atraumatique, sans risque de lésions et le dosage de la quantité d’agent thérapeutique est contrôlée.
Dans un mode de réalisation, la cartouche comprend en outre une couche absorbante, comprenant une surface inférieure et une surface supérieure étant agencée contre la couche supérieure ; ladite couche absorbante comprenant ledit composé absorbant.
Un avantage est de concentrer le composé absorbant au contact de la couche supérieure, favorisant le transfert d’énergie thermique vers la solution comprenant l’agent thérapeutique.
Dans un autre mode de réalisation, le composé absorbant est dilué dans la couche supérieure.
Un avantage est facilité la fabrication de la cartouche et de réduire l’encombrement volumique de ladite cartouche. Un autre avantage est de convertir l’énergie lumineuse du faisceau en énergie thermique directement au cœur de la solution comprenant l’agent thérapeutique, facilitant ainsi la génération de bulle de vapeur et l’éjection de gouttelette comprenant l’agent thérapeutique.
Dans un mode de réalisation, la cartouche de bio-impression comprend en outre une plaque de support transparente, agencée de manière à supporter la couche supérieure.
Un avantage est de supporter physiquement la couche supérieure qui peut être liquide ou visqueuse tout en autorisant le passage du faisceau lumineux en perdant le minimum d’énergie.
Dans un mode de réalisation, la couche absorbante est un revêtement métallique de la surface supérieure de la plaque de support.
Dans un mode de réalisation, la plaque de support est une plaque de verre. Le verre est avantageusement transparent aux longueurs d’onde ultraviolettes et infrarouges.
Dans un mode de réalisation, le composé absorbant comprend un métal tel que l’or, le titane ou l’argent. Ces composés sont particulièrement avantageux pour générer une énergie thermique à partir d’un faisceau lumineux.
Dans un mode de réalisation, l’épaisseur de la couche absorbante est comprise entre 10 nm et 150 nm.
Dans un mode de réalisation, l’agent thérapeutique comprend un agent thérapeutique pour le traitement intra-cochléaire.
Dans un mode de réalisation, l’agent thérapeutique est sous forme liquide.
Dans un mode de réalisation, la solution comprenant l’agent thérapeutique comprend une solution liquide, une solution visqueuse ou solution gélifiée dans laquelle est diluée l’agent thérapeutique.
Dans un mode de réalisation, le dispositif médical comprend en outre une lentille de focalisation agencée entre la cartouche et l’extrémité distale de la fibre optique pour focaliser le rayon laser sortant de la fibre optique sur le composé absorbant.
Dans un mode de réalisation, le dispositif médical comprend en outre des moyens de guidage du corps de la tige.
Dans un mode de réalisation, la cartouche est agencée dans un réceptacle du corps de tige, optionnellement à proximité de l’extrémité distale du corps de tige.
Dans un mode de réalisation, la cartouche est agencée dans le réceptacle de manière amovible. Un avantage est de pouvoir réutiliser la tige en remplaçant la cartouche.
Dans un mode de realisation, le dispositif medical comprend en outre des moyens de connexion, à l’extrémité proximale de la fibre optique, pour connecter la fibre optique à une source de lumière laser.
Dans un mode de réalisation, le corps de tige est un corps de cathéter.
Dans un mode de réalisation, le dispositif médical comprend une pluralité de fibres optiques co-axiales s’étendant chacune longitudinalement à l’intérieur d’une lumière du corps de tige pour acheminer un flux laser sur le composé absorbant en une position différente.
Selon un second aspect, l’invention concerne un système médical comprenant un dispositif médical selon l’invention et une source laser connectée à l’extrémité proximale de la fibre optique.
Dans un mode de réalisation, la source laser est conçue pour émettre un faisceau laser pulsé. Dans un mode de réalisation, le système médical comprend en outre des moyens pour orienter un faisceau laser issu de la source laser pour alimenter au moins une des fibres optiques co-axiales du dispositif médical.
Dans un mode de réalisation, les moyens pour orienter le faisceau laser sont configurées pour alimenter les fibres optiques co-axiales l’une après l’autre, préférentiellement de manière séquentielle. Un avantage est de permettre le jet d’une microgoutte l’une après l’autre en différentes position de la cartouche afin d’une part d’accélérer la vitesse de dépôt sur la cible et d’autre part de mieux répartir le l’agent thérapeutique sur la surface de la cible.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
Figure 1 : une vue schématique du dispositif médical selon l’invention et d’un système comprenant ledit dispositif médical et comprenant des moyens pour générer un flux laser sur une cartouche de bio-impression à l’extrémité distale du cathéter selon un mode de réalisation de l’invention.
Figure 2A : une vue en coupe schématique de la cartouche de bio impression soumise à un flux laser provoquant un jet d’une goutte comprenant un agent
thérapeutique selon un mode de realisation de l’invention dans lequel la cartouche comprend une couche absorbante.
Figure 2B : une vue en coupe schématique de la cartouche de bio impression soumise à un flux laser provoquant un jet d’une goutte comprenant un agent thérapeutique selon un mode de réalisation de l’invention dans lequel un composé absorbant est dilué dans la couche supérieure.
Figure 3 : une vue schématique de l’extrémité distale du cathéter comprenant l’extrémité de la fibre optique et le passage d’un flux laser à travers une lentille de focalisation sur la cartouche de bio impression et un réceptacle pour recevoir une cartouche selon un mode de réalisation de l’invention.
Figure 4 : une vue schématique de l’extrémité distale du cathéter dans lequel la cartouche est agencée sur une paroi latérale du corps de cathéter.
Figure 5 : une vue schématique de l’extrémité distale du cathéter comprenant des parois distales formant un passage central pour le passage des projections d’agent thérapeutique. Les parois distales sont destinées à être posées contre la cible, pour maitriser ainsi la distance entre la cartouche et la cible.
Figure 6 : une vue schématique d’un plan de coupe du dispositif médical en butée contre la cochlée pour projeter un agent thérapeutique sur la membrane de la fenêtre ronde de la cochlée.
Figure 7 : une vue schématique du dispositif médical selon un mode de réalisation de ’invention et d’un système comprenant ledit dispositif médical et comprenant des moyens pour générer un flux laser sur une cartouche de bioimpression à l’extrémité distale du cathéter selon un mode de réalisation de l’invention dans lequel le cathéter comprend une pluralité de fibres optiques co-axiales. Un élément de contrôle est agencé pour dévier le flux laser vers l’une des fibres coaxiale en fonction d’instructions fournies par un calculateur.
Description de l’invention
L’invention consiste en un dispositif médical comprenant une tige telle qu’un cathéter permettant la projection sur une cible membranaire (telle que la fenêtre ronde) d’une bio-encre comprenant un agent thérapeutique.
La bio-encre est disposée sur une cartouche comprenant un composé absorbant capable de transférer l’énergie lumineuse d’un faisceau laser en énergie thermique. La chaleur générée dans par le composé
absorbant dans la bio-encre vaporise localement la bio-encre jusqu’à generer une bulle de vapeur dans la profondeur de la bio-encre qui, lors de son expansion et son effondrement va entrainer la formation d’un jet de bio-encre.
Il a été découvert de manière surprenante par les inventeurs qu’un tel jet de bio-encre sur la membrane de la fenêtre ronde permette d’une part de cibler de manière très précise ladite fenêtre ronde, et d’autre part, d’obtenir un transfert transmembranaire amélioré de l’agent thérapeutique, et ce sans léser la membrane de la fenêtre ronde et sans contamination des tissus ou espaces environnants tout un garantissant un bon contrôle du dosage d’agent thérapeutique.
TIGE
Le dispositif médical 1 selon l’invention comprend une tige.
La tige doit être comprise comme un corps allongé dont la partie distale est destinée à être insérée dans un canal ou un orifice.
Le corps de tige est préférentiellement un corps de cathéter 2.
Dans la suite de la présente description, on utilisera l’expression « corps de cathéter » pour désigner un tel corps de tige.
Le corps de cathéter 2 s’étend longitudinalement depuis une extrémité proximale destinée à être manipulée par l’opérateur à une extrémité distale 21 .
L’extrémité distale 21 du corps de cathéter est préférentiellement destinée à être insérée dans l’oreille moyenne d’un sujet par une voie d’abord mini-invasive connue en chirurgie otologique. Dans un exemple préférentiel, le corps de cathéter est conçu pour être inséré à travers une incision sur les parois à proximité du tympan.
La section du corps de cathéter est préférentiellement de forme circulaire, ovoïdale, ovale ou toute forme ne présentant pas d’arête droite. Un avantage est de réduire le risque d’endommagement des tissus lors de l’insertion du corps de cathéter dans un canal ou un orifice.
Le corps de cathéter est préférentiellement rigide, permettant un meilleur contrôle de la position du corps de cathéter et de son orientation pendant la procédure de bio-impression.
Le cathéter peut comprendre des moyens de guidage d’une portion distale du corps de cathéter. Les moyens de guidage sont configurés pour
orienter l’extremite distale 21 dans une direction predeterminee, notamment par rapport à la direction de l’axe longitudinal de la portion proximale du corps de cathéter. Un avantage est de permettre de viser plus facilement la fenêtre ronde une fois l’extrémité du cathéter insérée dans l’oreille moyenne.
Le corps de cathéter 2 peut comprendre une ou plusieurs lumières s’étendant à l’intérieur du corps de cathéter et s’étendant selon l’axe longitudinal du corps de cathéter.
Notamment, l’extrémité distale 21 du corps de cathéter 2 est conçue de manière à être introduite dans l’oreille moyenne d’un sujet, par exemple via le tympan ou via un perçage dans la paroi osseuse du crâne du sujet.
L’extrémité distale 21 du corps de cathéter 2 est préférentiellement du même ordre de grandeur que la fenêtre ronde d’un sujet. Par exemple, les dimensions du corps de cathéter selon un plan de section perpendiculaire à l’axe longitudinal dudit corps 2 sont comprises entre 0,1 mm et 5 mm, préférentiellement entre 1 mm et 3 mm.
FIBRE OPTIQUE
Le dispositif médical comprend une ou plusieurs fibres optiques 3. La fibre optique 3 est destinée à acheminer un flux laser depuis l’extrémité proximale du corps de cathéter jusqu’à une partie distale du corps de cathéter 2.
La fibre optique 3 est agencée au sein d’une lumière du corps de cathéter 2.
Préférentiellement, le dispositif médical 1 comprend un connecteur pour connecter la fibre optique 3 à une source laser 5 de manière à acheminer un flux laser depuis la source laser 5 jusqu’à l’extrémité distale 32 de la fibre optique.
Dans un mode de réalisation illustré sur la figure 3, la fibre optique 3 s’étend jusqu’à faire face à la cartouche 4 de bio-impression. L’extrémité distale 32 de la fibre optique 3 et la cartouche 4 de bio-impression sont agencées de manière à ce que le faisceau laser 31 soit dirigé en direction de la cartouche 4 de bio-impression.
Dans un mode de réalisation, l’extrémité distale 32 de la fibre optique 3 est agencée à une distance de la cartouche 4 de bio-impression inférieure ou égale à 5 cm. Dans un mode particulier, l’extrémité distale 32 de
la fibre optique 3 est agencée au contact de la cartouche 4. À cette fin, la fibre optique peut comprendre des moyens pour générer, à son extrémité distale, un faisceau lumineux focalisé. Dans un mode de réalisation alternatif, l’extrémité distale 32 de la fibre optique est agencée à une distance de la cartouche 4 de bio-impression comprise entre 1000 et 3000 pm.
Dans un mode de réalisation, la cartouche 4 de bio-impression est agencée dans le prolongement de l’axe longitudinal de la fibre optique.
Le dispositif médical 1 peut comprendre en outre des moyens optiques pour guider le faisceau laser 31 vers la cartouche 4 de bioimpression. Dans un exemple illustré sur la figure 4, le dispositif médical 1 comprend au moins un miroir 47 agencé et orienté de manière à dévier le faisceau laser 31 en direction de la cartouche 4 de bio impression.
Dans un mode de réalisation, la cartouche 4 de bio-impression est agencée de manière à projeter un jet de bio-encre à travers une fenêtre latérale 22 du corps de cathéter 2. Le miroir 47 permet alors de dévier la direction du faisceau laser 31 dans la direction de la surface inférieure de la cartouche de bio-impression 4.
Dans un mode de réalisation, l’extrémité distale de la fibre laser est mobile par rapport à la cartouche de manière à pouvoir illuminer la cartouche en différents points successifs. Dans un autre mode de réalisation, des moyens optiques, tels que des lentilles optiques et/ou des miroirs sont conçus pour illuminer la cartouche en différents points successifs, par exemple pour réaliser un balayage de la cartouche avec le faisceau laser.
Cela permet avantageusement de créer des projections à partir de plusieurs points de la couche supérieure, et ainsi, de projeter un balayage de la cible.
PLURALITE DE FIBRES OPTIQUES
Plusieurs fibres optiques peuvent être placées de manière coaxiale pour multiplier les points d’impact sur la couche absorbante ou sur la cartouche 4. La pluralité de fibres optiques peut être agencée dans une même lumière ou chacune dans une lumière coaxiale du corps de cathéter.
Dans un mode de réalisation illustré sur les figures 7 et 8, le dispositif médical 1 comprend une pluralité de fibres optiques coaxiales.
Les fibres optiques coaxiales sont pour acheminer un flux laser dans une ou plusieurs lumières du corps de cathéter. Les fibres optiques coaxiales sont agencées depuis l’extrémité proximale du corps de cathéter jusqu’à une partie distale du corps de cathéter 2.
Chaque fibre optique est agencée de manière à ce qu’un faisceau laser issu de la partie distale de la fibre optique atteigne la cartouche 4 en un point différend. Un avantage de la pluralité de fibres laser coaxiales est de permettre le balayage de la cartouche sans avoir à déplacer mécaniquement la cartouche, la fibre, le corps de cathéter, ou une lentille située entre la partie distale de la fibre optique et la cartouche. En effet, en fonction de la fibre optique alimentée par un flux laser, il est possible d’illuminer une zone différente de la cartouche.
Préférentiellement, le dispositif comprend au moins 9 fibres optiques coaxiales pour illuminer au moins 9 zones de la cartouche.
Dans un mode de réalisation illustré sur la figure 8, au moins une des fibres laser est destinée à éclairer la cible avec une lumière (préférentiellement une lumière laser) dans le domaine du visible. Un avantage est de permettre à l’opérateur d’éclairer la cible et de favoriser le guidage de la partie distale du cathéter. Dans ce but, le dispositif médical comprend en outre une seconde laser connectée pour alimenter la fibre optique destinée à éclairer la cible.
Ladite fibre peut être agencée pour éclairer la cible à travers la cartouche. Dans un mode particulier, la cartouche peut comprendre un trou débouchant pour laisser passer le rayon lumineux émis par ladite fibre. Dans un autre mode, la cartouche est suffisamment transparente pour assurer l’éclairage de la cible par le rayon lumineux passant à travers l’épaisseur de la cartouche.
CARTOUCHE
La cartouche 4 de bio-impression (aussi appelé « cartouche » dans la présente description) comprend au moins un composé absorbant et une couche supérieure comprenant l’agent thérapeutique.
Par « supérieure », on entend la direction vers la cible ou la direction opposée à la direction d’origine du faisceau laser sur la cartouche 4.
Par opposition, on entend par « inferieure » la direction par laquelle arrive le faisceau laser 31 sur la cartouche 4.
Par « bio-impression », on entend le dépôt d’une substance (appelée « bio-encre » dans la présente description) comprenant un agent thérapeutique sur des tissus vivants, par la projection d’un jet de cette substance.
COUCHE SUPERIEURE
La couche supérieure 43 comprend un agent thérapeutique. Préférentiellement, l’agent thérapeutique comprend un agent de traitement de l’oreille interne et/ou un agent de thérapie génique. Préférentiellement, la couche supérieure 43 comprend un agent thérapeutique dispersé ou dilué dans une phase liquide ou dans une phase visqueuse ou gélifiée, tel qu’une phase comprenant un hydrogel.
Dans un mode particulier, l’agent thérapeutique et dilué dans une phase conçue pour être sous forme gélifié au moins à la température du corps (environ 36°C). Un avantage est d’améliorer l’absorption de l’agent thérapeutique par la fenêtre ronde car le dépôt sous forme de gel garantit la stabilité mécanique de la goutte expulsée sur la membrane. Dans un premier exemple, ladite phase est conçue pour être liquide à température ambiante (environ 23°C) pour améliorer la fabrication de la cartouche. Dans un second exemple, l’agent thérapeutique est dilué dans une phase conçue pour être sous forme gélifiée à la température du corps et à température ambiante. Le fait que la couche supérieure soit gélifiée permet avantageusement la manipulation de la cartouche sans risque de perte de la couche supérieure et permet également de fabriquer des cartouches de plus grandes tailles.
La phase liquide comprend préférentiellement un liquide aqueux. La phase de liquide peut comprendre du sérum tel que du sérum de veau fœtal. Cette phase liquide comprenant l’agent thérapeutique est appelée plus loin « bio-encre ».
L’agent thérapeutique peut être sous forme de liquide ou sous forme solide, par exemple sous forme d’une poudre médicamenteuse.
Dans un mode de réalisation, l’agent thérapeutique comprend des billes de latex fluorescentes, des cellules, des liposomes (contenant plasmides, Adeno-Associated-Virus) et/ou des substances pharmacologiques.
L’agent thérapeutique peut comprendre un agent de marquage.
La couche supérieure 43 s’étend selon un plan d’une épaisseur prédéfinie. L’épaisseur de la couche supérieure 43 peut être comprise entre 100 pm et 10 mm, plus préférentiellement entre 100 pm et 5 mm.
Le diamètre de la cartouche peut être comprise entre 100 pm et 3 mm.
Préférentiellement, le volume de la couche supérieure est compris entre 15 et 100 pL.
La couche supérieure peut comprendre un agent fluorescent comme agent de marquage tel que la fluorescéine. Dans un mode de réalisation alternatif ou cumulatif, la couche supérieure comprend une substance corticoïde telle que la dexaméthasone.
Pour permettre le jet d’une goutte comprenant l’agent thérapeutique, la couche supérieure 43 est agencée en regard à une sortie du corps de cathéter 2, par exemple son extrémité distale 21 ou une fenêtre latérale 22.
La couche supérieure 43 de la cartouche 4 peut être agencée de manière à ce que son plan soit orienté de manière sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal du corps de cathéter. Cet agencement autorise avantageusement la projection de gouttelettes 433 comprenant l’agent thérapeutique dans une direction sensiblement parallèle à l’axe longitudinal du corps de cathéter. La cible, par exemple la fenêtre ronde, est dans ce cas avantageusement plus facile à viser pour l’opérateur.
COMPOSE ABSORBANT
La cartouche comprend un composé absorbant. Le composé absorbant comprend au moins un composé capable de convertir l’énergie lumineuse du faisceau laser en énergie thermique.
Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 2A, la cartouche 4 comprend une couche absorbante 42. La couche absorbante 42 est une couche mince comprenant au moins un composé 421 capable de convertir l’énergie lumineuse du faisceau laser en énergie thermique. Préférentiellement, la couche absorbante 42 est une couche métallique.
En chauffant, la couche absorbante 42 va transmettre au moins une partie de cette énergie thermique à la couche supérieure. Le chauffage du
liquide contenu dans cette couche supérieure 43 va generer une bulle 431 au contact de la couche absorbante 42. En effet, le liquide de la bio-encre, au contact de la couche absorbante 42, est chauffé jusqu’à provoquer une vaporisation locale au contact de la couche absorbante 42. Le chauffage conduit à une croissance d’une bulle de gaz 431 au contact de la couche absorbante 42.
L’expansion de la bulle 431 de gaz et son effondrement, après avoir atteint une taille critique, induisent la formation d’un jet de bio-encre 433 comprenant l’agent thérapeutique. Par conséquent, une microgoutte 433 de bio-encre est transférée depuis la couche supérieure dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan de la couche supérieure.
Le faisceau laser 31 fournit l’énergie nécessaire à la création et à l’éjection à haute vitesse d’une « gouttelette » de quelques picolitres, qui est projetée sur un support cible.
Préférentiellement, la couche absorbante 42 comprend un composé métallique tel que l’or, le platine ou l’argent. Ces métaux ont l’avantage d’être bon conducteur thermique et de transférer efficacement l’énergie lumineuse en énergie thermique.
La couche absorbante 42 peut comprendre une couche métallique telle qu’une couche d’or, de platine ou d’argent.
Alternativement, la couche absorbante 42 peut comprendre une couche de polymère formulée pour améliorer l’absorbance.
L’épaisseur de la couche absorbante 42 est préférentiellement comprise entre 10 et 150 nm. L’avantage d’une telle épaisseur est de diminuer la distance entre sa surface inférieure recevant le faisceau laser et sa surface supérieure au contact de la couche supérieure. Une telle couche absorbante 42 est donc plus efficace pour transférer la chaleur vers la couche supérieure.
Préférentiellement, la couche absorbante 42 est une couche de revêtement.
Dans un second mode de réalisation illustré sur la figure 2B, le même objectif peut être réalisé en diluant dans la solution 435 de la couche supérieure 43 ledit composé absorbant 421. Par exemple, des particules métalliques telles que des particules d’or, de platine, ou d’argent peuvent être dispersées dans la couche supérieure. Les particules métalliques dispersées dans la solution 435 de la couche supérieure permettent avantageusement de
réduire le volume de la cartouche ainsi que de faciliter sa fabrication. Dans ce cas, la cartouche 4 comprend alors uniquement la couche de support 41 et la couche supérieure 43 superposée sur la couche de support 41. Un autre avantage est de générer plus facilement l’éjection de « gouttelettes » puisque la chaleur est générée directement dans le volume de la couche supérieure plutôt qu’à sa surface.
Dans ce mode de réalisation, le composé absorbant 421 et l’agent thérapeutique sont dilués dans une matrice liquide ou gélifiée. Ladite matrice est préférentiellement transparente au rayonnement laser émis par l’extrémité distale de la fibre optique.
Préférentiellement, la concentration et l’épaisseur du composé absorbant 421 dans la couche supérieure sont fixées de telle sorte que 50 à 100% de l’énergie lumineuse du laser soit absorbée par le composé absorbant 421 dans ladite couche supérieure 43.
PLAQUE DE SUPPORT
Dans un mode de réalisation, la cartouche 4 comprend en outre une plaque de support 41 . La plaque de support 41 comprend préférentiellement un matériau rigide pour servir de support à la couche absorbante 42 et/ou à la couche supérieure 43.
Dans un mode de réalisation, la couche absorbante 42 est agencée entre une plaque de support 41 et la couche supérieure 43 comprenant l’agent thérapeutique. La couche absorbante 42 est préférentiellement un revêtement déposé sur la surface supérieure de la plaque de support 41 en contact avec la couche supérieure 43. Dans ce cas, la plaque de support 41 doit être transparente au faisceau laser 31 pour permettre au faisceau laser 31 d’atteindre la couche absorbante 42.
La plaque de support 41 est préférentiellement au contact de la couche absorbante 42 de manière à ce que la couche absorbante 42 soit prise en sandwich entre la plaque de support 41 et la couche supérieure comprenant l’agent thérapeutique.
Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 2B, la plaque de support 41 est agencée au contact de la couche supérieure 43.
De manière générale, la couche de support est agencée de manière à supporter la couche supérieure.
L’epaisseur de la plaque de support 41 est preferentiellement comprise entre 200 pm et 5 mm.
La cartouche 4 de bio-impression est agencée de manière à ce que le faisceau laser 31 issu de l’extrémité distale 32 de la fibre optique 3 atteigne la surface inférieure de la couche absorbante 42 ou le composé absorbant 421 , optionnellement à travers la plaque de support 41 .
Préférentiellement, la couche support 41 est une plaque de verre. Le verre est particulièrement avantageux pour ses propriétés de transparence. Le faisceau laser peut ainsi atteindre le composé absorbant à travers la plaque de support, notamment sur des longueurs d’onde infrarouges ou ultraviolettes.
FOCALISATION DU FAISCEAU LASER
Comme illustré sur les figures 2A à 4, le cathéter 1 comprend en outre une ou plusieurs lentilles de focalisation 44 (aussi connues sous le nom de lentilles convergentes). La lentille de focalisation 44 permet de focaliser le faisceau laser 31 issu de l’extrémité distale 32 de la fibre optique sur la couche absorbante 42 ou sur le composé absorbant 421 dilué dans la solution 435 comprenant l’agent thérapeutique, permettant avantageusement de concentrer l’énergie lumineuse dans la solution 435 et ainsi, générer plus rapidement une bulle 431 dans la couche supérieure et un jet de goutte de bioencre.
La lentille de focalisation 44 est préférentiellement agencée à une distance de la surface inférieure de la couche absorbante 42 égale ou sensiblement égale à sa distance focale. Dans un autre mode, cette lentille de focalisation 44 est agencée à une distance de la couche supérieure 43 égale ou sensiblement égale à sa distance focale.
La distance focale (aussi appelée « longueur focale ») est la distance entre le centre géométrique de la lentille et le point (foyer) où convergent un ensemble de rayons parallèles entre eux après avoir traversé la lentille de focalisation 44.
De cette manière, le composé absorbant 421 , optionnellement la surface inférieure de la couche absorbante, est agencée au niveau du foyer de la lentille de focalisation 44, et les rayons parallèles arrivant sur la lentille convergent tous sur le même point du composé absorbant 421. L’énergie thermique générée en ce point est augmentée par la conversion de l’énergie
lumineuse en energie thermique. La production d’un jet d’une gouttelette de bio-encre est ainsi avantageusement facilitée.
Dans un mode de réalisation, la lentille de focalisation 44 est agencée au contact direct de l’extrémité distale de la fibre optique. Par exemple, la lentille de focalisation peut être formée par l’extrémité distale de la fibre optique.
SUPPORT ROBOTIQUE
Dans un mode de réalisation, le dispositif médical 1 comprend des moyens de contrôle du déplacement du corps cathéter en translation et/ou en rotation.
Les moyens de contrôle peuvent comprendre des moyens robotiques. Un avantage est de pouvoir viser plus facilement la fenêtre ronde, et de stabiliser le cathéter pendant toute la procédure.
Les moyens de guidage peuvent être connectés à des moyens optiques tels qu’une caméra ou un dispositif de visée laser. Les moyens optiques permettent avantageusement de conserver l’orientation de l’extrémité distale 21 du cathéter par rapport au sujet. Par exemple, la caméra ou le laser de visée est configuré pour détecter un mouvement du sujet et est configuré pour générer automatiquement une consigne aux moyens de contrôle pour modifier l’orientation et/ou la position de l’extrémité distale en fonction du mouvement de l’utilisateur.
RECEPTACLE
Dans un mode de réalisation, la cartouche 4 de bio-encre est amovible du cathéter. Cela permet avantageusement de remplacer une cartouche 4 après utilisation et permet de réutiliser le reste du dispositif médical 1 et du corps de cathéter 2.
À ce titre, le corps de cathéter 2 comprend un réceptacle 46 comme illustré sur la figure 3. Le réceptacle 46 est conçu pour recevoir la cartouche 4 de bio-encre. Dans un mode de réalisation, le réceptacle 46 est situé au niveau ou à proximité de l’extrémité distale 21 du cathéter. Le réceptacle 46 est conçu pour recevoir la cartouche 4 de bio impression par ses côtés latéraux, laissant libre un passage pour le faisceau laser 31 jusqu’au composé absorbant et
laissant libre la projection de bio-encre dans la direction sensiblement perpendiculaire au plan de la couche supérieure.
Dans un mode de réalisation, illustré sur la figure 3, le réceptacle peut être maintenu par des bras de fixation 45 au centre de la section du corps de cathéter.
Le réceptacle 46 peut comprendre des moyens de connexion réversible complémentaire de moyens de connexions de la cartouche pour permettre une fixation amovible entre la cartouche 4 et le réceptacle 46.
SUPPORT DE BUTEE
Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 3, la cartouche est agencée au niveau de l’extrémité distale du cathéter.
Dans un second mode de réalisation alternatif illustré sur la figure 5, le corps de cathéter comprend une paroi de butée 25. La paroi de butée 25 s’étend longitudinalement dans la direction distale du corps de cathéter jusqu’à une ouverture distale 24. La paroi de butée 25 forme une zone de projection
24 entre la cartouche et l’extrémité distale autorisant le passage des gouttes 433 de bio-encre depuis la cartouche jusqu’à l’ouverture distale 24.
La paroi de butée est conçue pour être en butée contre la cible. La butée de l’extrémité distale 26 de cette paroi 25 contre la cible permet avantageusement de garantir le maintien de la distance entre la cartouche 4 et la cible à une distance prédéterminée.
Les parois de butées 25 sont des parois latérales autour de la zone de projection 23. Comme illustré sur la figure 5, les parois latérales peuvent former une section ronde, circulaire ou ovoïdale creuse autour de la zone de passage 23. Le dispositif médical peut comprendre une unique paroi de butée
25 de forme tubulaire comme illustrée sur la figure 5. Le dispositif médical peut comprendre plusieurs parois de butée 25 de longueur identique autour de la zone de projection 23.
Dans un exemple illustré sur la figure 6, les parois de butée 25 sont placées en butée contre l’os 51 de la cochlée entourant la membrane 50 de la fenêtre ronde de la cochlée. Un premier avantage est de maintenir la distance d entre la cartouche 4 et la membrane 50. Un second avantage est de procurer un appui pour stabiliser la tête de cathéter par rapport à la cible, ici la membrane 50 de la fenêtre ronde.
Preferentiellement, la ou les parois de butee 25 sont conçues pour créer une distance d entre la cartouche et l’ouverture distale 26 comprise entre 500 pm et 10 000 pm, très préférentiellement entre 1000 pm et 5000 pm.
Dans un mode de réalisation, le dispositif médical comprend des moyens de contrôle de la distance d entre la cartouche et l’extrémité distale 26 des parois de butée 25.
Dans ce but, la ou les parois de butée 25 peuvent être mobiles en translation par rapport à la cartouche 4. Par exemple, la ou les parois de butée 25 peuvent être montées sur le corps de cathéter sur un pas de vis pour ajuster la distance d entre la cartouche 4 et l’ouverture distale 26. Dans un autre exemple, la cartouche est mobile en translation pour ajuster la distance d entre la cartouche 4 et l’ouverture distale 26. Dans ce dernier exemple, la cartouche 4 est solidaire de la fibre optique et/ou solidaire des moyens optiques (lentille de focalisation, miroirs) afin de garantir la convergence du faisceau laser au niveau du composé absorbant 421 .
Préférentiellement, les extrémités distales des parois de butée 25 comprennent un capteur pour détecter que lesdites parois de butée sont en contact direct avec l’os 51 de la cochlée. Ledit capteur peut comprendre un capteur de pression ou un capteur d’impédance pour détecter un contact direct avec l’os de la cochlée.
Dans un autre mode de réalisation alternatif, le corps de cathéter comprend au moins de fibres optiques de visé. Les deux fibres optiques de visé sont destinées à émettre un faisceau laser dans le domaine du visible. Les deux fibres optiques de visée sont agencées pour émettre des faisceaux laser qui vont se croiser à une distance de la cartouche prédéterminé.
Un avantage est que l’utilisateur, lors de l’approche de la cible avec le corps de cathéter, va visualiser les deux points des deux faisceaux laser de visé. Lorsque la cible sera à une distance de la cartouche égale à la distance prédéterminée, les deux points seront confondus et l’utilisateur visualise un unique point.
Préférentiellement, les fibres optiques de visés sont agencées pour que leurs faisceaux se croisent à une distance d de la cartouche comprise entre 500 pm et 10 000 pm.
SYSTEME MEDICAL
L’invention concerne egalement un système medical 100 comprenant un dispositif médical 1 tel que décrit précédemment et une source laser 5. La source laser 5 est conçue pour générer un faisceau laser.
Préférentiellement, la source laser 5 est conçue pour générer un faisceau laser dont la longueur d’onde est comprise entre 400 nm et 2 microns. La longueur d’onde est avantageusement sélectionnée dans une longueur d’onde dans lequel le composé absorbant 421 est capable de transférer l’énergie lumineuse en énergie thermique. La source laser 5 est connecté au dispositif médical 1 de manière à faire transiter un flux laser généré par la source laser à travers la fibre optique 3 du dispositif médical 1 .
Tout type de laser peut être utilisé. La source laser est préférentiellement conçue pour émettre un faisceau laser dont la longueur d’onde évite l’altération de tissus biologiques.
Préférentiellement, la source laser est conçue pour émettre un faisceau laser infrarouge. Préférentiellement, une source laser pour émettre un faisceau laser d’une longueur d’onde comprise entre 1000 et 1100 nm.
L’avantage d’une lumière infrarouge est qu’elle réduit les risques d’altération des tissus biologiques.
Dans un mode de réalisation, la source laser est un matériau semi- conducteur. En particulier, une source laser comprenant un laser Nd-YAG (acronyme du nom anglais : neodymium-doped yttrium aluminum garnet) peut être utilisée.
Dans d’autres modes de réalisation, une lumière ultraviolette peut être utilisée.
Préférentiellement, la source laser est conçue pour émettre un faisceau laser pulsé. Un avantage de la lumière pulsé est de permettre la génération d’une bulle et l’expulsion d’une microgoutte sans couche de composé absorbant.
Dans un mode de réalisation où le dispositif médical 1 comprend une pluralité de fibres optiques coaxiales tel que décrit précédemment, le système médical 100 peut comprendre une pluralité de sources laser 5 et la partie proximale de chaque fibre est connectée à une source laser 5. Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 7, le système médical 100 comprend une source laser 5 et comprend des moyens 101 pour orienter le faisceau laser issue de la source laser 5 dans une fibre laser sélectionnée. Les
moyens 101 pour orienter le faisceau laser 31 peuvent comprendre un miroir et/ou au moins une lentille optique contrôlable pour dévier le faisceau laser vers la fibre optique sélectionnée.
Dans un mode de réalisation, l’élément contrôlable est asservi à un contrôleur tel qu’un processeur ou un calculateur CALC.
Dans un autre mode, le système médical 100 comprend une première source laser 5 pour provoquer le transfert d’une microgoutte sur la cible et une seconde source de lumière pour éclairer la cible par une fibre optique tel que décrit précédemment.
Dans un mode de réalisation, le système comprend des moyens pour acquérir des images d’une région dans le prolongement longitudinal du corps de cathéter. Préférentiellement, au moins une des fibres optiques coaxiales est connectée à un dispositif d’acquisition d’images. Le système est alors configuré pour acquérir et optionnellement afficher en temps réel un canal vidéo montrant la cible devant l’extrémité distale du corps de cathéter pendant l’approche.
SÉQUENCE D’ILLUMINATION
Lorsqu’une microgoutte est éjectée depuis la couche supérieure, une perturbation de l’état de surface est observée. Après l’éjection, la couche supérieure va se relaxer jusqu’à revenir à un état de surface sensiblement plane. La durée entre l’éjection de la microgoutte et le retour à cet état est appelée « temps de relaxation » et dépend de l’agent thérapeutique et de la phase dans laquelle ledit agent thérapeutique est dilué dans la couche supérieure.
Lorsqu'une microgoutte est éjectée lorsque l’état de surface de la couche supérieure est perturbé, la direction du jet est plus aléatoire et moins précise.
Dans un mode de réalisation, le système médical est configuré pour dévier la lumière à travers les fibres optiques co-axiales décrites ci-avant selon une séquence prédéterminée.
Préférentiellement, le système est configuré pour laisser un temps entre deux tirs depuis la même fibre optique égale ou supérieure à une période de temps prédéterminée. Ladite période de temps prédéterminée est préférentiellement supérieure au temps de relaxation de la couche supérieure.
Dans un exemple, la séquence prédéterminée comprend l’illumination de la cartouche par la pluralité de fibres optiques selon une séquence dans laquelle deux illuminations successives ne sont jamais émises par deux fibres optiques adjacentes. Une première fibre optique est considérée comme « adjacente » d’une seconde fibre optique lorsque la seconde fibre optique, parmi la pluralité de fibres optiques co-axiales, est celle présentant la plus courte distance avec la première fibre optique ou l’une de celle présentant l’une des trois plus courtes distances avec la première fibre optique. La précision du jet de solution avec une telle séquence est ainsi améliorée.
L’invention concerne un produit-programme d’ordinateur configuré pour que le système médical mette en œuvre ladite séquence. L’invention concerne également un support lisible par ordinateur tel qu’une mémoire MEM (préférentiellement de type non transitoire) comprenant ledit programme d’ordinateur.
Claims
REVENDICATIONS Dispositif médical (1 ) pour la délivrance d’un agent thérapeutique par bio-impression comprenant un corps (2) de tige comprenant :
■ une cartouche de bio-impression (4) agencée à proximité de l’extrémité distale du corps (2) de tige comprenant :
■ une couche supérieure (43) comprenant une solution (435) comprenant un agent thérapeutique ; et
■ un composé absorbant (421 ) capable de convertir l’énergie lumineuse d’un rayonnement laser (31 ) en énergie thermique et agencé de manière à provoquer le chauffage de ladite solution (435) comprenant un agent thérapeutique pour provoquer un jet de ladite solution ;
■ une fibre optique (3) s’étendant longitudinalement à l’intérieur d’une lumière du corps (2) de tige pour acheminer un flux laser sur le composé absorbant (421 ). Dispositif médical (1 ) selon la revendication 1 , la cartouche comprenant en outre une couche absorbante (42) comprenant ledit composé absorbant (421 ) ; ladite couche absorbante (42) comprend une surface inférieure et une surface supérieure étant agencée contre la couche supérieure (43). Dispositif médical (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel le composé absorbant (421 ) est dilué dans la couche supérieure (43). Dispositif médical (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cartouche de bio-impression (4) comprend en outre une plaque de support (41 ) transparente, agencée de manière à supporter la couche supérieure (43). Dispositif médical (1 ) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé absorbant (421 ) comprend un métal tel que l’or, le titane ou l’argent.
Dispositif medical (1 ) selon l’une des revendications precedentes, dans lequel l’agent thérapeutique comprend un agent thérapeutique pour le traitement intra-cochléaire. Dispositif médical (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la solution (435) comprenant l’agent thérapeutique comprend une solution liquide, une solution visqueuse ou une solution gélifiée dans laquelle est dilué l’agent thérapeutique. Dispositif médical (1 ) selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une lentille de focalisation (44) agencée entre la cartouche (4) et l’extrémité distale de la fibre optique (32) pour focaliser le rayon laser (31 ) sortant de la fibre optique sur le composé absorbant (421 ) Dispositif médical (1 ) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cartouche (4) est agencée de manière amovible dans un réceptacle (46) du corps de tige (2). Dispositif médical (1 ) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de fibres optiques co-axiales s’étendant chacune longitudinalement à l’intérieur d’une lumière du corps (2) de tige pour acheminer un flux laser sur le composé absorbant (421 ) en une position différente. Système médical (100) comprenant un dispositif médical selon l’une quelconque des revendications précédentes et une source laser (5) connectée à l’extrémité proximale de la fibre optique. Système médical (100), comprenant :
■ un dispositif médical selon la revendication 11 ,
■ une source laser,
■ des moyens pour orienter le faisceau laser 31 pour alimenter les fibres optiques co-axiales l’une après l’autre.
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