ES2336013T3 - Cateter de balon con balon que comprende nanotubos. - Google Patents

Abstract

Un sistema médico, que comprende: una fuente de calentamiento o una fuente de enfriamiento (36), y un catéter (20) que tiene un extremo distal y un extremo proximal, comprendiendo el catéter (20) un cuerpo alargado (22), un balón expansible (24) portado por el cuerpo, y un conductor (30) para llevar calor o frío desde la fuente de calentamiento o fuente de enfriamiento hasta el balón, y en el que el balón comprende nanotubos (38) o nanofibras en forma de partículas que tienen al menos una dimensión inferior a aproximadamente 1000 nm.

Description

Catéter de balón con balón que comprende nanotubos.

Campo técnico

La invención se refiere a dispositivos médicos.

Antecedentes

El organismo incluye diversos conductos tales como las arterias, otros vasos sanguíneos y otras luces del organismo. Estos conductos, tales como una arteria coronaria, en ocasiones se estrechan o bloquean, por ejemplo, por placa o por un tumor. Cuando esto sucede, el conducto estrechado puede ensancharse en un procedimiento de angioplastia usando un catéter de balón, que incluye un balón médico portado por un cuerpo de catéter.

En un procedimiento de angioplastia, el catéter de balón puede usarse para tratar una estenosis, o un estrechamiento del vaso del organismo, plegando el balón y suministrándolo a una región del vaso que se ha estrechado en tal grado que el flujo de fluido (por ejemplo, sangre) está restringido. El balón puede suministrarse a un sitio diana haciendo pasar el cuerpo de catéter a lo largo de un hilo guía colocado previamente y haciendo avanzar el catéter hasta el sitio. En algunos casos, el trayecto hasta el sitio puede ser bastante tortuoso y/o estrecho. Tras alcanzar el sitio, el balón se expande entonces, por ejemplo, inyectando un fluido al interior del balón. La expansión del balón puede expandir la estenosis radialmente de modo que el vaso puede permitir una tasa aceptable de flujo de fluido. Tras su uso, se pliega el balón y se retira el catéter.

En algunos casos, puede producirse una reestenosis, que es el estrechamiento de nuevo del vaso, tras un procedimiento de angioplastia. Para reducir la aparición de reestenosis, el sitio de tratamiento puede tratarse con, por ejemplo, inflado de balón prolongado, un balón calentado, un balón enfriado, radiación, fármacos y/o una endoprótesis.

Sumario

La invención se define en la reivindicación 1. Los nanotubos son capaces de potenciar la conductividad térmica de los dispositivos médicos. En algunas realizaciones, los nanotubos están incorporados en una matriz de polímero, por ejemplo, para formar un material compuesto, y los nanotubos pueden potenciar las propiedades mecánicas del material compuesto. Por tanto, los dispositivos médicos son capaces de proporcionar una buena transferencia de calor y buena flexibilidad, lo que facilita el desplazamiento de los dispositivos por el organismo.

En una realización, la invención muestra un sistema médico, que incluye un cuerpo alargado y un balón expansible portado por el cuerpo, teniendo el balón nanotubos, pudiendo el sistema médico enfriar el balón hasta menos de aproximadamente 37ºC.

En otra realización, la invención muestra un sistema médico, que incluye un cuerpo alargado y un balón expansible portado por el cuerpo, teniendo el balón nanotubos, pudiendo el sistema médico calentar el balón hasta más de aproximadamente 37ºC.

La invención puede usarse en un método que incluye proporcionar un dispositivo médico que tiene un cuerpo alargado y un balón expansible portado por el cuerpo alargado, teniendo el balón nanotubos, y enfriar el balón hasta menos de aproximadamente 37ºC. El método puede incluir enfriar el balón hasta menos de aproximadamente 0ºC. El método puede incluir además poner en contacto el balón con un vaso del organismo.

En otro aspecto, la invención puede usarse en un método, que incluye proporcionar un dispositivo médico que tiene un cuerpo alargado y un balón expansible portado por el cuerpo alargado, teniendo el balón nanotubos, y calentar el balón hasta más de aproximadamente 37ºC.

Las realizaciones de los aspectos pueden incluir una o más de las siguientes características. Los nanotubos incluyen nanotubos de carbono, tales como nanotubos de carbono de pared única. El balón incluye una combinación que comprende un polímero y los nanotubos, tal como desde aproximadamente el 1% hasta aproximadamente el 50% en peso de los nanotubos. Los nanotubos están funcionalizados. Los nanotubos están alineados, por ejemplo, mediante un campo magnético. Los nanotubos están reticulados. Los nanotubos se extienden desde una superficie interna del balón y/o desde una superficie externa del balón. El sistema es capaz de enfriar o enfriar una superficie interior del balón y/o una superficie exterior del balón. El sistema incluye además un segundo balón expansible que rodea el balón expansible.

En otra realización, la invención muestra un dispositivo médico que incluye un catéter que tiene un extremo distal y un extremo proximal, un balón en el extremo distal y que tiene nanotubos, una fuente de calentamiento o una fuente de enfriamiento en el extremo proximal y un conductor para llevar calor o frío desde la fuente de calentamiento o la fuente de enfriamiento hasta el balón.

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Las realizaciones pueden tener una o más de las siguientes ventajas. Tratar el sitio de tratamiento con calor y/o frío puede reducir la aparición de reestenosis, particularmente cuando el uso de una endoprótesis no sea práctico, tal como en aplicaciones periféricas. Dado que se potencia la transferencia térmica, el sitio de tratamiento puede enfriarse y calentarse más rápidamente, reduciendo de ese modo el tiempo de tratamiento y/o el efecto adverso de un procedimiento médico prolongado. En algunas realizaciones, los nanotubos pueden potenciar las propiedades físicas, por ejemplo, la resistencia, de los dispositivos.

Otros aspectos, características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la descripción de las realizaciones preferidas de la misma y a partir de las reivindicaciones.

Descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración de un sistema de catéter de balón que incluye una sección transversal longitudinal de una parte de un catéter de balón.

La figura 2 es una vista en sección transversal del catéter de balón de la figura 1, tomada a lo largo de la línea 2-2.

La figura 3 es una ilustración de una parte del catéter de balón de la figura 1.

La figura 4 es un diagrama de flujo de un método de preparación de un balón médico.

La figura 5 es una ilustración de un sustrato para preparar un balón médico.

La figura 6 es una ilustración de un aparato para preparar un balón médico.

La figura 7 es una ilustración, a lo largo de una sección transversal longitudinal, de un catéter de balón que tiene un balón interno y un balón externo.

La figura 8 es una ilustración, a lo largo de una sección transversal longitudinal, de un catéter de balón que tiene un balón proximal y un balón distal.

La figura 9 es una ilustración de un catéter de balón.

La figura 10 es una ilustración de un catéter de balón.

La figura 11 es una ilustración de un sistema de catéter de balón que incluye una sección transversal longitudinal de un catéter de balón.

La figura 12 es una ilustración de una sonda a lo largo de una sección transversal longitudinal. El dispositivo en la figura 12 no pertenece a la invención.

Descripción detallada

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, un sistema de catéter de balón 15 incluye un catéter de balón 20 que tiene un cuerpo de catéter alargado 22 construido para el suministro al interior de un vaso del organismo, y un balón expansible 24 portado por una parte distal del cuerpo de catéter. El cuerpo de catéter 22 incluye una luz de hilo guía 26 para hacer pasar el catéter de balón 20 a lo largo de un hilo guía colocado previamente 28. El cuerpo de catéter 22 incluye además una luz de inflado 30 y una luz de escape 32, que están las dos en comunicación de fluido con el interior del balón 24. Tal como se muestra, la luz de inflado 30 está también en comunicación de fluido con un suministro de fluido 34 y un suministro de fluido frío 36. Otros sistemas de catéter de balón se describen, por ejemplo, en Wang, documento U.S. 5.915.969; Hamlin, documento U.S. 5.270.086; y Lennox, documento U.S. 6.428.534 y en el documento EP-1 388 346 y en el documento US-2003-93107. En algunas realizaciones, por ejemplo, el cuerpo de catéter puede incluir luces concéntricas.

Durante su uso, se introduce fluido a través de la luz de inflado 30 y al interior del balón 24. Por ejemplo, para ensanchar un sitio de tratamiento ocluido en un vaso del organismo durante un procedimiento de angioplastia, el balón 24 puede expandirse en el sitio introduciendo el fluido a través de la luz de inflado 30 en el balón a una velocidad mayor que la velocidad a la que el fluido sale del balón a través de la luz de escape 32, expandiendo radialmente de ese modo el vaso hasta que el balón se ha expandido completamente y se mantiene un flujo en estado estacionario mediante una diferencia de presión entre el fluido que entra en el balón y el fluido que sale del balón. Antes de y/o posteriormente a expandir el vaso del organismo, el sitio ocluido puede tratarse con un balón enfriado, por ejemplo, para reducir la aparición de reestenosis. El fluido frío del suministro de fluido frío 36 puede suministrarse a través de la luz de inflado 30 a una presión suficiente para expandir el balón 24 y para poner en contacto el balón frío contra el vaso del organismo.

Haciendo referencia además a la figura 3, el balón 24 está construido para potenciar la transferencia de calor entre el fluido en el balón y el vaso del organismo. Tal como se muestra, el balón 24 está formado por una mezcla 37 que incluye nanotubos 38, tal como nanotubos de carbono, y un polímero 40. El polímero 40 sirve como material de matriz que proporciona al balón 24 elasticidad y flexibilidad de modo que el balón puede desplazarse a través del trayecto tortuoso hasta el sitio de tratamiento, inflado y desinflado. Los nanotubos 38 proporcionan a la mezcla 37 una buena conductividad térmica, por ejemplo, con respecto al polímero 40, sin afectar sustancialmente de manera adversa a la flexibilidad. Por ejemplo, en algunas realizaciones, una mezcla que tiene un primer polímero y nanotubos de carbono de pared única pueden tener una conductividad térmica de desde aproximadamente un 70% hasta aproximadamente un 125% mayor que la conductividad térmica del primer polímero, dependiendo de la temperatura. Como resultado se facilita la transferencia de calor a través del balón 24. En un procedimiento en el que se introduce fluido frío en el balón 24, el sitio de tratamiento puede enfriarse más rápidamente, lo que reduce por consiguiente el tiempo del procedimiento y reduce cualquier efecto adverso de un procedimiento médico prolongado. Además, dado que la conductividad térmica del balón aumenta, la resistencia al calor a través del balón se reduce y la temperatura a la que se expone el vaso del organismo coincide más estrechamente con la temperatura del fluido frío introducido en el balón. En comparación, cuando la conductividad térmica del balón es baja, puede ser necesario ajustar la temperatura del fluido para compensar la alta resistencia a la transferencia de calor a través del balón relativamente poco conductor y/o el procedimiento relativamente prolongado.

Adicionalmente, además de potenciar la conductividad térmica, los nanotubos 38 también pueden potenciar las propiedades físicas, tales como resistencia, tenacidad, elasticidad y/o durabilidad, del polímero 40. Como resultado, el balón 24 puede fabricarse con un espesor de pared más delgado, sin comprometer, por ejemplo, resistencia al estallido y resistencia a la perforación. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un material compuesto de polímero que contiene nanotubos puede tener una resistencia a la rotura aproximadamente del doble de la resistencia a la rotura del polímero puro. Como resultado, para mantener aproximadamente la misma resistencia a la rotura, el espesor de una estructura que incluye el polímero que contiene nanotubos puede reducirse en aproximadamente un 50% (por ejemplo, reducirse en menos de aproximadamente un 40%, 30%, 20% o 10%) con respecto al espesor de una estructura que incluye el polímero puro. La resistencia térmica de la pared se reduce tanto aumentando la conductividad térmica como reduciendo el espesor de pared. El espesor de pared reducido, a su vez, reduce el perfil del balón, aumentando de ese modo su flexibilidad para desplazarse por un trayecto tortuoso y la accesibilidad a vasos del organismo relativamente estrechos.

En algunas realizaciones, los nanotubos están en o cerca de la superficie interna y/o la superficie externa del balón para potenciar la transferencia térmica. Por ejemplo, los nanotubos pueden extenderse desde una superficie, y/o los nanotubos pueden estar a menos de varios (por ejemplo, aproximadamente uno o menos) espesores de nanotubo de una superficie. A lo largo del espesor en sección transversal de la pared de balón, los nanotubos pueden estar en proximidad cercana (por ejemplo, en contacto) uno con respecto a otro. Ciertos nanotubos pueden abarcar el espesor de la pared de balón.

Los nanotubos 38 incluyen partículas que tienen al menos una dimensión inferior a aproximadamente 1000 nm. Ejemplos de nanotubos incluyen nanotubos de carbono huecos, tales como nanotubos de carbono de pared única huecos y nanotubos de carbono de múltiples paredes huecos (denominados en ocasiones buckytubes); nanotubos cerámicos tales como nanotubos de nitruro de boro y nanotubos de nitruro de aluminio; y nanotubos metálicos tales como nanotubos de oro. Ciertos nanotubos de carbono, por ejemplo, pueden conducir calor tan bien como o mejor que el diamante, y pueden conducir la electricidad de manera similar a los metales. Los nanotubos de carbono están disponibles de, por ejemplo, Rice University, y Carbon Nanotechnologies Inc. (CNI) (Houston, TX). La síntesis de nanotubos de carbono se describe, por ejemplo, en Bronikowski et al., J. Vac. Sci. Technol. A, 19(4), 1800-1805 (2001); y Davis et al., Macromolecules 2004, 37, 154-160. Los nanotubos de nitruro de boro están disponibles de The Australian National University (Canberra, Australia). Puede incluirse más de un tipo de nanotubos en la mezcla 37.

Las dimensiones físicas de los nanotubos 38 pueden expresarse como unidades de longitud y/o como una razón de aspecto de longitud con respecto a anchura. Los nanotubos 38 pueden tener una longitud promedio de desde aproximadamente 0,1 micras hasta aproximadamente 20 micras. Por ejemplo, la longitud puede ser mayor que o igual a aproximadamente 0,1 micras, 0,5 micras, 1 micras, 5 micras, 10 micras o 15 micras; y/o menor que o igual a aproximadamente 20 micras, 15 micras, 10 micras, 5 micras, 1 micras o 0,5 micras. Los nanotubos 38 pueden tener una anchura o un diámetro promedio de desde aproximadamente 0,5 nm hasta aproximadamente 150 nm. Por ejemplo, la anchura o el diámetro puede ser mayor que o igual a aproximadamente 0,5 nm, 1 nm, 5 nm, 10 nm, 25 nm, 50 nm, 75 nm, 100 nm o 125 nm; y/o menor que o igual a aproximadamente 150 nm, 125 nm, 100 nm, 75 nm, 50 nm, 25 nm, 10 nm, 5 nm o 1 nm. Alternativamente o además, los nanotubos 38 pueden expresarse como que tienen una razón de aspecto de longitud con respecto a anchura de desde aproximadamente 10:1 hasta aproximadamente 50.000:1. La razón de aspecto de longitud con respecto a anchura puede ser mayor que o igual a aproximadamente 10:1, 100:1, o 1.000:1; 2.500:1; 5.000:1; 10.000:1; 20.000:1; 30.000:1; o 40.000:1; y/o menor que o igual a aproximadamente 50.000:1; 40.000:1; 30.000:1; 20.000:1; 10.000:1; 5.000: 1; 2.500:1; 1.000:1, o 100:1. Los nanotubos tienen preferiblemente longitudes largas y diámetros pequeños. En algunas realizaciones, la longitud de los nanotubos es tan larga como o más larga que el espesor de la pared del balón.

La concentración de nanotubos 38 en la mezcla 37 puede ser una función de, por ejemplo, la composición específica de los nanotubos, las dimensiones de los nanotubos, la composición del polímero 40 y/o la conductividad térmica objetivo. En algunas realizaciones, la mezcla 37 incluye desde aproximadamente el 0,5% hasta aproximadamente el 50% en peso de nanotubos 38. Por ejemplo, la mezcla 37 puede incluir, en peso, más de o igual a aproximadamente el 0,5%, 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% o 45% de los nanotubos; y/o menos de o igual a aproximadamente el 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% o 1% de los nanotubos.

En algunas realizaciones, los nanotubos 38 están modificados para potenciar las interacciones entre los nanotubos y/o las interacciones entre los nanotubos y el polímero 40. Los nanotubos 38 pueden estar modificados químicamente con uno o más grupos funcionales que aumentan las interacciones (por ejemplo, compatibilidad) con el polímero 40. La funcionalización de nanotubos de carbono se describe, por ejemplo, en Bahr et al., J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6536-6542, y la publicación de solicitud de patente estadounidense 2003/0093107. Alternativamente o además, los nanotubos 38 pueden estar conectados o reticulados, por ejemplo, mediante irradiación. La irradiación de nanotubos de carbono se describe, por ejemplo, en Krasheninnikov et al., Phys. Rev. B 66, 245403 (2002); Krasheninnikov et al., Phys. Rev. B 65 (2002) 165423.

El polímero 40 puede incluir, por ejemplo, termoplásticos y sustancias termoendurecibles. Los ejemplos de termoplásticos incluyen poliolefinas, poliamidas, tales como nailon 12, nailon 11, nailon 6/12, nailon 6 y nailon 66, poliésteres (tal como tereftalato de polietileno (PET)), poliéteres, poliuretanos, polivinilos, poliacrílicos, fluoropolímeros, copolímeros y copolímeros de bloque de los mismos, tal como copolímeros de bloque de poliéter y poliamida, por ejemplo, Pebax®; y mezclas de los mismos. Los ejemplos de sustancias termoendurecibles incluyen elastómeros tales como EPDM, epiclorhidrina, poliureas, elastómeros de nitrilo-butadieno, siliconas, etc. También pueden usarse sustancias termoendurecibles, tales como resinas epoxídicas e isocianatos. También pueden usarse sustancias termoendurecibles biocompatibles y éstas incluyen, por ejemplo, policaprolactona biodegradable, ureas y poliuretanos que contienen poli(dimetilsiloxano), y polisiloxanos. También pueden usarse polímeros curables por ultravioleta, tales como poliimidas. La mezcla 37 puede incluir uno o más polímeros 40.

Además de nanotubos 38 y polímero 40, la mezcla 37 puede incluir además uno o más aditivos para potenciar la formación de un material compuesto. Por ejemplo, la mezcla 37 puede incluir uno o más agentes de acoplamiento o compatibilizantes, dispersantes, estabilizadores, plastificantes, tensioactivos y/o pigmentos, que potencian las interacciones entre los nanotubos y el polímero. Ejemplos de aditivo(s) se describen en la publicación de solicitud de patente estadounidense 2003/0093107.

La mezcla 37 puede formarse combinando nanotubos 38, polímero 40 y, opcionalmente, uno o más aditivos, y procesando la combinación usando técnicas de conformación de materiales compuestos. Métodos de preparación de mezclas que contienen nanotubos se describen, por ejemplo, en Biercuk, et al., Applied Physics Letters, 80, 2767 (2002). La combinación puede moldearse por soplado, moldearse en película, moldearse por inyección y/o extruirse. Ejemplos de un método de preparación de tubos médicos usando técnicas de conformación de materiales compuestos se describen en la publicación de solicitud de patente estadounidense 2003/0093107. Métodos de conformación de un balón a partir de un tubo se describen en, por ejemplo, los documentos U.S.S.N. 10/263.225 de titularidad compartida, presentado el 2 de octubre de 2002 y titulado "Medical Balloon"; Anderson U.S. 6.120.364; Wang U.S. 5.714.110; y Noddin U.S. 4.963.313. El balón puede unirse al cuerpo de catéter 22, por ejemplo, mediante unión por láser. En algunas realizaciones, el cuerpo de catéter 22 incluye nanotubos.

En otras realizaciones, el balón 24 puede formarse depositando nanotubos 38 sobre un sustrato, y retirando posteriormente el sustrato. Haciendo referencia a la figura 4, un método 44 de fabricación de un balón 24 incluye proporcionar un sustrato que puede retirarse en la forma del balón (etapa 46). Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 5, un sustrato 48 puede conformarse moldeando (por ejemplo, moldeo por inyección) un material degradable o disoluble, tal como poli(alcohol vinílico) (PVOH), en una forma ligeramente menor que el balón 24. Tal como se muestra, el sustrato 48 tiene una luz longitudinal 50 y una superficie externa con una ranura que se extiende helicoidalmente 52. La luz 50 permite descargar un material, tal como agua caliente, por el sustrato 48 para retirar el material de sustrato. Tal como se describe más adelante, la ranura 52 permite que se extienda un material de refuerzo alrededor del balón. Alternativamente o además, la superficie externa del sustrato 48 puede texturizarse (por ejemplo, aboyarse) o hacerse rugoso para aumentar el área superficial disponible para depositar los nanotubos. El poli(alcohol vinílico) degradable se describe, por ejemplo, en Cooper et al., Proceedings of the 8th Annual Global Plastics Environmental Conference, Society of Plastics Engineers, Detroit MI, 360, 14 de febrero de 2002. En algunas realizaciones, el material de sustrato, tal como PVOH, incluye nanotubos, por ejemplo, de aproximadamente el 0,5% a aproximadamente el 70%, por ejemplo, aproximadamente el 0,5-50% o el 0,5-10%, de nanotubos en peso.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 4, a continuación, se forma una capa que contiene nanotubos 48 sobre un sustrato 48 (etapa 54). Los nanotubos 48 pueden dispersarse en una mezcla, tal como 1,1,2,2-tetracloroetano (disponible de Zyvex) y poliuretano (disponible de Estane). Los nanotubos 38 pueden depositarse sobre un sustrato 48 pulverizando la mezcla de nanotubos sobre el sustrato o recubriendo por inmersión el sustrato en la mezcla para formar un primer recubrimiento sobre el sustrato. En algunas realizaciones, una mezcla que contiene nanotubos 38 y 1,1,2,2-tetracloroetano se aplica al sustrato 48 en primer lugar, seguido de la aplicación de la mezcla que contiene los nanotubos, 1,1,2,2-tetracloroetano y poliuretano. Como resultado, puede formarse una capa de nanotubos, denominada en ocasiones buckypaper, como superficie interior del balón para potenciar la conductividad térmica. En otras realizaciones, los nanotubos 38 pueden mezclarse con un polímero reticulable mediante UV, tal como una poliimida o un poliéster, tal como se describe en Meador, "UV Curable Polymers", New Directions in High Performance Polymers, Hampton VA, 26-27 de abril de 2001.

En algunas realizaciones, mientras la mezcla que contiene nanotubos 48 tenga una viscosidad suficientemente baja, la mezcla puede procesarse magnéticamente para alinear los nanotubos, lo que puede potenciar la conductividad térmica de la mezcla. Los nanotubos pueden estar alineados u orientados debido al efecto cooperativo del par de torsión magnético ejercido por el campo magnético sobre los nanotubos y por el par de torsión hidrodinámico y el cizallamiento viscoso ejercidos sobre los nanotubos por las cadenas de polímero, que también responden al campo debido a la anisotropía magnética, tal como se describe en Choi et al., J. of Appl. Phys., Vol. 94, n.º 9, 1 de noviembre de 2003, 6034-6039. Los nanotubos pueden alinearse, por ejemplo, exponiéndolos a hasta 25 Tesla durante aproximadamente de dos a cuatro horas a 25-60ºC, tal como se describe en Choi et al.

En realizaciones en las que el sustrato 48 incluye nanotubos, una capa o parte externa del sustrato puede retirarse antes de formar el primer recubrimiento sobre el sustrato. Por ejemplo, puede usarse agua caliente para retirar una capa de PVOH para exponer los nanotubos. Los nanotubos expuestos, que pueden sobresalir aleatoriamente de manera radial del sustrato, pueden unirse bien con el primer recubrimiento. Además, cuando el sustrato se retira completamente (descrito más adelante), los nanotubos están parcialmente incrustados en el balón y parcialmente expuestos en la superficie del balón, lo que proporciona una capa interna con una alta conductividad térmica para el balón. Alternativamente o además, el balón puede conformarse para incluir una capa externa que tiene nanotubos que sobresalen o expuestos, tal como se describe más adelante.

Para reforzar el primer recubrimiento puede formarse opcionalmente una capa de refuerzo sobre el primer recubrimiento (etapa 56). Por ejemplo, pueden enrollarse fibras de acero inoxidable, carbono o Kevlar^{TM} alrededor del sustrato 48 a lo largo de la ranura 52. Alternativamente o además, pueden enrollarse fibras que contienen nanotubos alrededor del primer recubrimiento. Las fibras permiten una alta carga (por ejemplo, de hasta aproximadamente el 50% en peso) de nanotubos en el balón. Las fibras que contienen nanotubos pueden formarse, por ejemplo, mediante electrohilatura, descrita en Ko et al., Adv. Mater. 2000, 15, n.º 14, 17 de julio, 1161-1163; y "Carbon Nanotube Reinforced Carbon Nano Composite Fibrils By Electro-Spinning", tesis de Ashraf Abd El-Fattah Ali, Drexel University, octubre de 2002.

A continuación, se forma(n) una(s) capa(s) adicional(es) que incluye(n) nanotubos 38 aplicando una o más aplicaciones de la mezcla de nanotubos (etapa 58) hasta conseguir el espesor deseado. Para formar una capa externa que tiene nanotubos que están parcialmente expuestos y parcialmente incrustados en el balón, puede pulverizarse una mezcla que contiene PVOH y nanotubos sobre una capa 38 antes de que se haya solidificado la capa para incrustar los nanotubos en la capa. Posteriormente, el PVOH puede retirarse, por ejemplo, con agua caliente.

El sustrato 48 puede retirarse lavando la luz 50 con el material apropiado, tal como agua caliente (etapa 60), dejando de ese modo un balón que incluye nanotubos.

La estructura puede incluir, por ejemplo, una pluralidad de capas que contienen nanopartículas cargadas alternadas con una pluralidad de capas que contienen polielectrolitos cargados. La carga puede proporcionarse, por ejemplo, usando un potencial eléctrico, uniendo covalentemente grupos funcionales y/o exponiendo las capas a una o más sustancias anfífilicas cargadas.

En otras realizaciones puede formarse una capa que contiene nanotubos filtrando una mezcla que contiene los nanotubos a través de un filtro con forma apropiada. Haciendo referencia a la figura 6, un filtro 61 que tiene generalmente la forma de un balón y una limitación de forma 65 (tal como una forma de malla) se colocan en una cámara de vacío 63. La limitación de forma 65 ayuda al filtro 61 a mantener su forma a vacío. Entonces se introduce una mezcla 67 que contiene nanotubos (tal como la mezcla de 1,1,2,2-tetracloroetano descrita anteriormente) en el filtro 61, que está a vacío. Como resultado, se filtra la mezcla 67 a través del filtro 61 (flechas), dejando de ese modo una capa de nanotubos contra la pared interior del filtro. Pueden formarse una o más capas adicionales de nanotubos y/o polímero sobre la primera capa de nanotubos; y/o puede reforzarse la primera capa de nanotubos tal como se describió anteriormente, en cualquier combinación. El filtro 61 puede retirarse para proporcionar el balón terminado. En otras realizaciones, una mezcla que contiene nanotubos puede inyectarse o pulverizarse a presión contra la pared de un filtro con forma de balón.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, en uso, puede suministrarse el catéter de balón 20 al sitio de tratamiento haciendo pasar la luz de hilo guía 26 a lo largo de un hilo guía colocado previamente 28, y empujando el catéter hasta el sitio de tratamiento. El sitio de tratamiento puede expandirse entonces radialmente introduciendo fluido del suministro de fluido 34, a través de la luz de inflado 30, y al interior del balón 24. Después de esto, el fluido puede retirarse a través de la luz de escape 32 para desinflar el balón 24.

Antes de y/o posteriormente a expandir radialmente el sitio de tratamiento se introduce un fluido criogénico (tal como un líquido (por ejemplo, solución salina enfriada) o una mezcla de líquido/gas que incluye dióxido de carbono u óxido nitroso) desde el suministro de fluido frío 36, a través de la luz de inflado 30, y al interior del balón 24. El fluido criogénico expande radialmente el balón 24 y pone en contacto el balón enfriado contra el vaso del organismo, enfriando de ese modo el vaso. En otras realizaciones, el fluido criogénico puede usarse para expandir radialmente y para enfriar el vaso del organismo simultáneamente en una etapa. Métodos para tratar criogénicamente un vaso del organismo se describen en Joye et al., patente estadounidense n.º 6.428.534 y Joye et al., publicación de solicitud de patente estadounidense n.º 2002/0045894.

En otras realizaciones, los balones de otros sistemas de catéter de balón pueden conformarse para incluir nanotubos 38. Haciendo referencia a la figura 7, un catéter de balón 70 incluye un balón interno 72 y un balón externo 74 a lo largo del balón interno. El balón interno 72 puede usarse para el tratamiento criogénico, y el balón externo 74 puede usarse para la dilatación de los vasos, así como para reducir la fuga de fluido criogénico al interior del organismo en el caso de un fallo del balón interno. Tanto el balón 72 como el 74, o ambos balones, pueden incluir nanotubos tal como se describió anteriormente. Realizaciones de catéter de balón 70 y métodos de uso del catéter de balón se describen en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.º 2002/0045894.

Haciendo referencia a la figura 8, un catéter de balón 80 incluye un balón distal 82 y un balón proximal 84, ambos portados por un cuerpo de catéter 86. El balón distal 82 puede usarse para la dilatación de los vasos, y el balón proximal 84 puede usarse para el tratamiento criogénico. Los balones 82 y 84 pueden estar formados de la misma composición o de composiciones diferentes, por ejemplo, el balón distal puede incluir un material adaptable, mientas que el balón proximal puede incluir un material no adaptable. Tanto el balón 82 como el 84, o ambos balones pueden incluir nanotubos tal como se describió anteriormente. Realizaciones de catéter de balón 80 y métodos de uso del catéter de balón se describen en la patente estadounidense n.º 6.428.534.

En algunas realizaciones, fibras que contienen nanotubos, por ejemplo, fabricadas mediante electrohilatura, pueden colocarse sobre un balón médico para potenciar la conductividad térmica. El balón puede ser un balón convencional o el balón puede incluir nanofibras tal como se describió anteriormente. Las fibras pueden enrollarse, por ejemplo, helicoidalmente, alrededor del balón, y/o haciendo referencia a la figura 9, las fibras 90 pueden extenderse longitudinalmente a lo largo de la longitud del balón 92. Tal como se muestra en la figura 9, los extremos proximales de las fibras 90 están conectados a un hipotubo 94, tal como un hilo de metal aislado por un polímero. El extremo proximal del hipotubo 94 puede sumergirse en un fluido criogénico, tal como nitrógeno líquido, para enfriar adicionalmente las fibras 90 a través de conducción. Tal como se muestra, las fibras 90 están cubiertas por un aislamiento de polímero 96 para reducir la pérdida de calor del hipotubo 94 en las partes de las fibras 90 sobre el balón 92.

En otras realizaciones, haciendo referencia a la figura 10, las fibras 90 pueden estar en comunicación de fluido con dos hipotubos 94 y 140, y un depósito 142. Tal como se muestra, un catéter de balón 144 incluye hipotubos 94 y 140 que están en comunicación de fluido con el depósito 142 (por ejemplo, una cámara anular que se acopla alrededor del cuerpo de catéter). El depósito 142 está, a su vez, en comunicación de fluido con las fibras 90. Durante su uso, se hace pasar fluido (por ejemplo, un refrigerante) a través de un primer hipotubo (por ejemplo, el hipotubo 94), hasta el depósito 142 que distribuye el fluido a las fibras 90, y entonces se hace pasar a través de un segundo hipotubo (por ejemplo, el hipotubo 140). El fluido que sale proximalmente del segundo hipotubo puede enfriarse y recircularse de vuelta al primer hipotubo, por ejemplo, para formar un bucle cerrado de flujo de fluido. Tal como se muestra, las fibras 90 se extienden en general longitudinalmente a lo largo del balón. Alternativamente o además, las fibras 90 pueden extenderse de otras maneras, tal como helicoidalmente.

Los balones que contienen nanotubos y las mezclas que contienen nanotubos tal como se describieron anteriormente también pueden usarse en dispositivos médicos hipertérmicos o de calentamiento.

Haciendo referencia a la figura 11, un catéter de balón 100 incluye un cuerpo de catéter 102 y un balón 104 portado por el cuerpo de catéter. El catéter de balón 100 incluye además dos contactos eléctricos anulares 106 y 108 portados por el cuerpo 102. Los contactos 106 y 108 están conectados a hilos 110, que se extienden proximalmente dentro del cuerpo 102 hasta una fuente de alimentación 112. La fuente de alimentación 112 es capaz de hacer fluir corriente entre los contactos 106 y 108, que por consiguiente pueden calentar el fluido de inflado en el balón 104. El balón 104 y/o el catéter de balón 100 pueden formarse según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente. Como resultado, el calor generado puede transferirse eficazmente hasta un sitio de tratamiento. El tratamiento hipertérmico puede usarse, por ejemplo, para tratar tumores, o para pulir o para retirar placa de la pared de un vaso (por ejemplo, mediante deshidratación y compresión), potenciando de ese modo la permeabilidad del vaso. Realizaciones de catéter de balón 100 y métodos de uso del catéter de balón se describen en Lennox et al., patente estadounidense n.º 4.955.377.

En algunas realizaciones, los nanotubos pueden incorporarse sólo en parte(s) seleccionada(s) de un balón de enfriamiento o un balón de calentamiento. Por ejemplo, los nanotubos pueden incorporarse sólo en la parte del cuerpo en contacto con el tejido, inflable de un balón, pero no en las zonas cónicas de sección decreciente o las regiones de manguito que conectan con el cuerpo de catéter.

La mezcla que contiene nanotubos 37 descrita anteriormente puede aplicarse a dispositivos médicos capaces de calentar tejido, por ejemplo, para inducir la coagulación. Haciendo referencia a la figura 12, una sonda de radiofrecuencia (RF) 110 incluye un cuerpo 112 que tiene una punta de RF 114. La punta 114 incluye una parte de electrodo 116 y un montaje de termistor 118 incrustado en la parte de electrodo. El montaje de termistor 118, que está conectado a un par de cables 120, es capaz de detectar la temperatura de la parte de electrodo 116 como indicación indirecta de la temperatura del tejido que rodea el electrodo. Un único cable de electrodo de RF 122 conecta con la parte de electrodo 116 en la soldadura por resistencia 124. Durante su uso, se aplica una corriente eléctrica de RF desde la sonda 110 para que pase a través del tejido del organismo para calentar localmente el tejido. En realizaciones preferidas, la parte de electrodo 116 incluye (por ejemplo, está formada por) una mezcla que contiene nanotubos 37 descrita anteriormente para potenciar la transferencia de calor y la conductancia eléctrica entre la sonda 110 y el tejido circundante. Además, dado que la resistencia al calor a través de la parte de electrodo 116 es relativamente baja, la temperatura detectada por el montaje de termistor 118 indica de manera más precisa la temperatura del tejido circundante, por ejemplo, con respecto a otros materiales no metálicos. La punta relativamente blanda proporcionada por la mezcla 37 también puede reducir la aparición de lesión por una punta relativamente más dura. Realizaciones de dispositivos de calentamiento, tales como sondas de RF, sondas de hilo guía, dispositivos de fórceps y catéteres, métodos de uso de dispositivos de calentamiento se describen en Lennox, et al., patente estadounidense n.º 5.122.137.

Todavía otros dispositivos hipotérmicos e hipertérmicos pueden incluir nanotubos para una conductividad térmica potenciada. Los ejemplos de tales dispositivos incluyen un cuerpo de catéter que tiene, en la parte distal del cuerpo, un elemento que puede calentarse y/o una estructura que puede enfriarse o calentarse, tal como se describe, por ejemplo, en Ginsburg, patente estadounidense n.º 5.486.208. La parte distal del cuerpo de catéter puede estar formada por un material compuesto que incluye un polímero y nanotubos para una buena conductividad térmica.

El siguiente ejemplo es ilustrativo y no pretende ser limitativo.

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Ejemplo

Este ejemplo describe un método de fabricación de un tubo que incluye un material compuesto de nanotubos de carbono y un polímero. El polímero era Pebax 7233 de AtoFina, Filadelfia, PA. y los nanotubos de carbono eran MB4220, una mezcla madre de nanotubos de carbono a base de PA 12 de Hyperion Catalysis International, Cambridge, MA. El contenido en nanotubos de carbono era del 20%.

Se mezclaron a mano el polímero Pebax 7233 y los nanotubos MB4220 a una razón de 3:1 en peso, respectivamente.

A continuación, se combinaron los materiales. El equipamiento de combinación incluía un sistema Polylab de ThermoHaake, que incluía un sistema de accionamiento instrumentado, una prensa extrusora de doble husillo de rotación conjunta de 16 mm y equipamiento de granulación y enfriamiento brusco aguas abajo. Los gránulos se alimentaron a la prensa extrusora usando un alimentador por pérdida de peso Ktron. Se usó el husillo de mezclado agresivo en el proceso de combinación. La mezcla se alimentó a 24 g/minuto. La velocidad de los husillos era de 250 rpm. La temperatura de fusión era de aproximadamente 237ºC.

Estos gránulos combinados se usaron para la extrusión de tubos. El tamaño de los tubos era de 0,0355 D.I. x 0,0605 D.O. Se usó una prensa extrusora Brabender de 0,75 pulgadas para la extrusión de los tubos. Las temperaturas de los tambores eran de 360/385/400F y la temperatura de la boquilla era de 410F. La línea de extrusión estaba equipada con una bomba de fusión de 0,16 cc a 45 rpm y un filtro de fusión de 55 micras. La razón de estiramiento de área era de 8,68.

Claims (12)

1. Un sistema médico, que comprende:

una fuente de calentamiento o una fuente de enfriamiento (36), y

un catéter (20) que tiene un extremo distal y un extremo proximal, comprendiendo el catéter (20)

un cuerpo alargado (22),

un balón expansible (24) portado por el cuerpo, y

un conductor (30) para llevar calor o frío desde la fuente de calentamiento o fuente de enfriamiento hasta el balón,

y en el que

el balón comprende nanotubos (38) o nanofibras en forma de partículas que tienen al menos una dimensión inferior a aproximadamente 1000 nm.

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2. El sistema de la reivindicación 1, en el que los nanotubos comprenden nanotubos de carbono, nanotubos de carbono de pared única, nanotubos de carbono de múltiples paredes huecos, nanotubos cerámicos o nanotubos metálicos.

3. El sistema de la reivindicación 1 ó 2, en el que el balón comprende una combinación que comprende un polímero y los nanotubos.

4. El sistema de la reivindicación 3, en el que la combinación comprende desde aproximadamente el 1% hasta aproximadamente el 50% en peso de los nanotubos.

5. El sistema de la reivindicación 1, en el que los nanotubos están funcionalizados.

6. El sistema de la reivindicación 1, en el que los nanotubos están reticulados.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el que los nanotubos están alineados en una dirección predeterminada.

8. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que los nanotubos se extienden desde una superficie interna del balón.

9. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que los nanotubos se extienden desde una superficie externa del balón.

10. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema es capaz de enfriar una superficie interior del balón.

11. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema es capaz de enfriar una superficie exterior del balón.

12. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un segundo balón expansible que rodea el balón expansible.