ES2226918T3 - Dispositivo para uso terapeutico sobre tejido humano, para influir sobre particulas magneticas inyectadas con un campo con gradiente electromagnetico alternante. - Google Patents
Dispositivo para uso terapeutico sobre tejido humano, para influir sobre particulas magneticas inyectadas con un campo con gradiente electromagnetico alternante.Info
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Abstract
Un dispositivo para aumentar la energía térmica y/o cinética de las partículas magnéticamente sensibles, que contiene al menos dos medios (A, B) de generación de un campo magnético, de los cuales al menos uno es una bobina, caracterizado porque contiene medios (C, OSC) para generar un campo de gradiente magnético alterno en un área definida espacialmente entre al menos dos medios de generación de campo magnético, en cuya área definida espacialmente se puede introducir tejido humano o animal, produciendo dicho campo de gradiente magnético alterno un aumento de la energía térmica y/o cinética de las partículas magnéticamente sensibles que han sido añadidas a dicho tejido, la energía térmica y/o cinética de las partículas magnéticamente sensibles reduce, desactiva o destruye selectivamente las estructuras biológicas endógenas o exógenas de dicho tejido.
Description
Dispositivo para uso terapéutico sobre tejido
humano, para influir sobre partículas magnéticas inyectadas con un
campo con gradiente electromagnético alternante.
El presente invento se refiere a equipos para
cambiar, debilitar o destruir estructuras biológicas in vivo
e in vitro por medio de un campo de gradiente magnético.
El magnetismo y las partículas magnéticamente
sensibles han sido utilizadas durante mucho tiempo en diversas
aplicaciones bioquímicas y médicas. Cuando materiales paramagnéticos
son expuestos a un campo magnético homogéneo alterno externo, se
genera calor debido a la histéresis. Esta generación de calor, en
particular en combinación con nanopartículas superparamagnéticas, se
usa en la terapia del cáncer y se denomina hipertermia fluida
magnética (1). Una célula cancerosa normalmente tiene una
temperatura mayor que una célula sana y por lo tanto no tolera un
aumento de temperatura tan alto como una célula sana. Así, las
células cancerosas pueden ser destruidas o debilitadas
selectivamente sin afectar al organismo que las hospeda. Un método
alternativo consiste en que la composición de las partículas
superparamagnéticas es de un tipo tal que las células cancerosas son
inducidas a que admitan a dichas partículas dentro de la célula, con
lo que la temperatura se eleva más eficientemente en la célula
cancerosa sin ninguna pérdida considerable de calor hacia el
entorno. Este tipo de terapia ha sido considerado prometedor, lo que
es descrito, inter alia, en la literatura de patentes (2, 3, 4, 5),
incluso aunque no haya equipo magnético clínicamente aprobado para
este fin en la actualidad.
Una membrana celular está, inter alia, compuesta
por lípidos y ácidos grasos, que tienen baja conductividad térmica,
lo que hace difícil combatir eficientemente la célula objetivo con
sólo el calor extracelular generado por histéresis.
El documento
US-A-4.662.359 explica un método y
dispositivo para tratamiento del cáncer que utiliza una bobina
helicoidal que rodea el organismo para producir un campo
electromagnético alterno de alta frecuencia en combinación con
medios para producir un campo estático.
De acuerdo con el presente invento, se
proporciona un dispositivo que resuelve los problemas anteriormente
mencionados. Así, se proporciona un dispositivo para aumentar la
energía térmica y/o cinética de las partículas magnéticamente
sensibles, conteniendo dicho dispositivo al menos dos medios de
generación de un campo magnético, de los cuales al menos uno es una
bobina, entre cuyos medios puede generarse un campo de gradiente
magnético alterno en un área definida espacialmente, en cuya área
definida espacialmente puede introducirse tejido humano o animal,
originando dicho campo de gradiente magnético alterno un aumento de
la energía térmica y/o cinética de las partículas magnéticamente
sensibles que han sido añadidas a dicho tejido, la energía térmica
y/o cinética aumentada de las partículas magnéticamente sensibles
reduce, desactiva o destruye selectivamente las estructuras
biológicas endógenas o exógenas de dicho tejido.
En una realización del invento, uno de los medios
de generación de campo magnético es un imán permanente.
En otra realización del invento, el dispositivo
contiene al menos dos bobinas, y estas bobinas son alimentadas con
corrientes alternas que tienen frecuencias y/o amplitudes y/o fases
diferentes, o alternativamente dichas bobinas son alimentadas, bien
con la parte positiva o con la parte negativa de la corriente
alterna de alimentación.
Además, el dispositivo puede adecuadamente ser
equipado con un termostato para el control cuidadoso de temperatura
de dicho tejido y/o con regulación de tiempo variable para el
control cuidadoso del tiempo durante el cual dicho tejido es
expuesto al campo de gradiente térmico alterno.
En una realización del dispositivo, el campo de
gradiente magnético alterno alterna con frecuencias de hasta 30 MHz
y la intensidad del campo dentro de dichas bobinas alcanza al menos
10 mT.
El tejido que va a ser tratado puede ser una
parte del cuerpo o un órgano interno o sangre, que son devueltos al
organismo hospedante después de haber sufrido la exposición al campo
de gradiente magnético alterno.
Las partículas magnéticamente sensibles
comprenden convenientemente un núcleo de un óxido metálico y un
recubrimiento que contiene anticuerpos o partes de ellos y tienen un
tamaño de 0,1 - 300 nm.
Las partículas magnéticamente sensibles han sido
añadidas al organismo hospedante antes de la exposición de su tejido
al campo de gradiente magnético alterno, o alternativamente después
de que el tejido haya sido retirado temporalmente del organismo
hospedante.
Las estructuras biológicas endógenas o exógenas
consisten, por ejemplo, en células mamarias, células malignas,
células vegetales, células nerviosas, bacterias, virus, orgánulos
celulares, membranas celulares, paredes celulares, liposomas,
proteínas, protozoos, parásitos, péptidos, drogas, toxinas,
compuestos orgánicos, compuestos inorgánicos, o combinaciones de
ellos.
De acuerdo con un aspecto, el dispositivo tiene
como fin el tratamiento in vivo o in vitro de
enfermedades tumorales, desórdenes endocrinológicos o enfermedades
infecciosas.
La Figura 1 es una ilustración esquemática del
comportamiento de los materiales magnéticamente sensibles en una
realización del dispositivo de acuerdo con el invento.
La Figura 2 es una ilustración esquemática de la
estructura de una realización del dispositivo de acuerdo con el
invento para generar un campo de gradiente magnético con dirección
alterna del gradiente.
La Figura 3 es una ilustración de un circuito
electrónico que puede utilizarse para alimentar las bobinas en una
realización del dispositivo de acuerdo con el invento con corriente
alterna.
Por el presente invento, se proporciona un nuevo
dispositivo para uso en un método completamente nuevo que combina la
generación de calor por histéresis con una potente introducción de
fuerzas de cizalladura. Las fuerzas de deformación inician
dislocaciones en la estructura biológica, por ejemplo en las
membranas celulares, paredes celulares (en casos en los que la
célula objetivo es, por ejemplo, una bacteria) o en componentes
intracelulares debido a fatiga mecánica, lo que causa daños en las
estructuras. El método está basado en la utilización de un campo
magnético de gradiente aplicado exteriormente.
Más adelante, este invento será descrito con más
detalle por medio de los dibujos, que muestran realizaciones del
invento.
La Figura 1 ilustra cómo una partícula
magnéticamente sensible es afectada por un campo de gradiente
magnético. Sin la acción de un campo magnético exterior, los dipolos
1 en las partículas magnéticamente sensibles están orientados
aleatoriamente (Figura 1A). Cuando las partículas están expuestas a
un campo magnético homogéneo 2, los dipolos están orientados de
acuerdo con la dirección del campo (Figura 1B). Cuando alterna la
dirección del campo homogéneo, los dipolos alternarán de acuerdo con
la dirección del campo homogéneo exterior. Cuando el campo aplicado
no es homogéneo, es decir es un campo 3 de gradiente magnético, los
dipolos en las partículas magnéticamente sensibles se alinearán en
la dirección del campo al mismo tiempo que las partículas
magnéticamente sensibles se mueven hacia el gradiente de acuerdo con
la Figura 1C.
Además, alternando la dirección del gradiente, la
partícula magnéticamente sensible puede ser llevada a vibración
mecánica (debido a la influencia de fuerzas cambiará
alternativamente las direcciones).
Además, se puede disponer una combinación de
dicho campo de gradiente magnético con un campo magnético homogéneo
bien simultáneamente o con un desfase de tiempo de forma que se
pueda obtener una mejor orientación de los dipolos y unas mayores
fuerzas de cizalladura.
La generación de un campo de gradiente magnético
cuya dirección alterne periódicamente (desfases periódicos) requiere
un dispositivo de acuerdo con el invento, por ejemplo, como se ha
ilustrado en la Figura 2. El principio funcional tiene su base en
dos bobinas A y B (con o sin núcleo de ferrita) situadas una
enfrente de la otra. Una unidad de control C controla la corriente a
través de las bobinas, de forma que solamente una de las bobinas
tiene al mismo tiempo un flujo de corriente a través de sus espiras.
Esta alternancia de corriente, cuya frecuencia es controlada por el
oscilador (OSC), hace que las bobinas creen alternativamente los
campos magnéticos D y E de gradiente con direcciones de gradiente
diferentes. Una estructura biológica o una partícula P
magnéticamente sensible situada entre las bobinas estará expuesta a
un campo magnético de gradiente con dirección periódicamente
alterna, lo que inducirá una vibración mecánica de acuerdo con la
descripción anterior.
El presente invento también comprende variantes,
en las que, por ejemplo, la intensidad de la corriente o su
dirección a través de las espiras de las bobinas puede ser
controlada de forma que se puedan obtener vibraciones más
eficientes. Un caso especial muy útil es dejar que alterne la
dirección del gradiente pero que mantenga la orientación de los
dipolos dejando siempre que la dirección del campo sea la misma.
Esto tiene ventajas tales como la no provisión de histéresis (no
generación de calor), mientras que la frecuencia de vibración (=
energía cinética) puede ser aumentada ya que la tasa de alternancia
de los dipolos no estará limitada por la tendencia del material
magnético a actuar en contra de la alternancia de las direcciones
del dipolo.
También es posible introducir bobinas adicionales
para obtener vibraciones más eficientes o más direccionales.
La Figura 3 ilustra un ejemplo de un circuito
electrónico que puede ser utilizado para alimentar las bobinas del
dispositivo de acuerdo con el invento con corriente alterna. El
circuito contiene un oscilador 4 con base en el circuito XR2206,
cuya señal de salida 5 es amplificada por un paso 6 de amplificación
de potencia, que está conectado en paralelo y con base en 5
circuitos del tipo PBD 3548/1 (fabricado por Ericsson), cuya señal
de salida 7 puede impulsar una corriente alterna (máximo 1 MHz, 10
A) a través de una o más bobinas.
Es evidente para una persona experta en la
técnica que el circuito electrónico anteriormente descrito en la
Figura 3 es fácil de modificar y que se puede obtener el mismo
resultado por medio de diversas conexiones alternativas de
osciladores y amplificadores de potencia de la técnica anterior.
Un ejemplo de la conexión de las bobinas es que
cada bobina constituye una parte de un circuito oscilante
consistente en una resistencia de 0,5% \Omega, un condensador de
127 pF y una bobina de 200 \muH, que están conectados en serie,
cuyo circuito oscilante es alimentado con una corriente alterna tal
como la mostrada en la Figura 3.
Se obtiene un campo de gradiente alterno entre
dos bobinas que son parte de dicho circuito oscilante y aplicadas
cada una a un circuito electrónico, como se muestra en la Figura 3,
con la diferencia, sin embargo, de que las bobinas son alimentadas
con 1,0 MHz y 0,9 MHz, respectivamente. La variación del campo de
gradiente dependerá de la diferencia de frecuencias 1,0 MHz - 0,9
MHz.
Es evidente para una persona experta en la
técnica que el ejemplo anteriormente descrito es fácil de modificar
y que se puede conseguir el mismo resultado por medio de diversas
conexiones y bobinas alternativas.
1. Jordan A., Wust P.,
Scholz R., Faehling H., Krause J. y
Felix R. Hipertermia fluida magnética,
569-597, en Aplicaciones científicas y clínicas de
portadores magnéticos, editado por Häfeli U., Schutt
W., Teller J. y Zborowski M. Plenum Press
1997.
2. Gordon R.T. Tratamiento del
cáncer. Patente de EE.UU Nº 4.303.636, 1981.
3. Gordon R.T. Método de tratamiento
del cáncer. Patente de EE.UU Nº 4.662.952, 1986.
4. Gordon R.T. Utilización de ensayos
de susceptibilidad magnética en el tratamiento del cáncer.
Patente de EE.UU Nº 4.662.359, 1987.
5. Borelli N.F., Luderer A.A. y
Panzarino J.N. Hipertermia inducida por radiofrecuencia
para la terapia de tumores. Patente de EE.UU Nº 4.323.056,
1982.
Claims (10)
1. Un dispositivo para aumentar la energía
térmica y/o cinética de las partículas magnéticamente sensibles, que
contiene al menos dos medios (A, B) de generación de un campo
magnético, de los cuales al menos uno es una bobina,
caracterizado porque contiene medios (C, OSC) para generar un
campo de gradiente magnético alterno en un área definida
espacialmente entre al menos dos medios de generación de campo
magnético, en cuya área definida espacialmente se puede introducir
tejido humano o animal, produciendo dicho campo de gradiente
magnético alterno un aumento de la energía térmica y/o cinética de
las partículas magnéticamente sensibles que han sido añadidas a
dicho tejido, la energía térmica y/o cinética de las partículas
magnéticamente sensibles reduce, desactiva o destruye selectivamente
las estructuras biológicas endógenas o exógenas de dicho tejido.
2. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 1, caracterizado porque uno de los medios de
generación de un campo magnético es un imán permanente.
3. Un dispositivo como el reivindicado en la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque contiene al menos
dos bobinas y porque estas bobinas son alimentadas con corrientes
alternas que tienen frecuencias y/o amplitudes y/o fases diferentes,
o alternativamente porque dichas bobinas son alimentadas bien con la
parte positiva o la negativa de la corriente alterna de
alimentación.
4. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-3,
caracterizado porque está equipado con un termostato para el
control cuidadoso de temperatura de dicho tejido, y/o porque está
equipado con regulación variable del tiempo para el control
cuidadoso del tiempo durante el que dicho tejido es expuesto al
campo de gradiente magnético alterno.
5. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-4,
caracterizado porque el campo de gradiente magnético alterno
alterna con frecuencias de hasta 30 MHz, y porque la intensidad del
campo dentro de dichas bobinas alcanza al menos 10 mT.
6. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-5,
caracterizado porque dicho tejido consiste en una parte
corporal o un órgano interno o sangre, que son devueltos al
organismo hospedante después de haber estado expuesto al campo de
gradiente magnético alterno.
7. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-6,
caracterizado porque dichas partículas magnéticamente
sensibles constan de un núcleo de óxido metálico y de un
recubrimiento que contiene anticuerpos o partes de los mismos y
tienen un tamaño de 0,1 - 300 nm.
8. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-7,
caracterizado porque dichas partículas magnéticamente
sensibles han sido añadidas al organismo hospedante antes de la
exposición de este tejido al campo de gradiente magnético alterno, o
alternativamente porque dichas partículas magnéticamente sensibles
han sido añadidas al tejido después de que el tejido haya sido
retirado temporalmente del organismo hospedante.
9. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-8,
caracterizado porque dichas estructuras biológicas endógenas
o exógenas consisten en células mamarias, células malignas, células
vegetales, células nerviosas, bacterias, virus, orgánulos celulares,
membranas celulares, paredes celulares, liposomas, proteínas,
protozoos, parásitos, péptidos, drogas, toxinas, compuestos
orgánicos, compuestos inorgánicos, o combinaciones de ellos.
10. Un dispositivo como el reivindicado en una o
más de las reivindicaciones 1-9,
caracterizado porque está previsto para el uso in vivo
o in vitro para el tratamiento de enfermedades tumorales,
desórdenes endocrinológicos o enfermedades infecciosas.
Applications Claiming Priority (2)
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