ES2780930T3

ES2780930T3 - Composiciones y métodos para termomodulación dirigida

Info

Publication number: ES2780930T3
Application number: ES17167244T
Authority: ES
Inventors: Todd James Harris; Alice Ann Chen
Original assignee: Sebacia Inc
Current assignee: Sebacia Inc
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: AU2011293132B2; EP3213738B1; JP5945540B2; US8821940B2; US20140371655A1; AU2011293132A1; PL3210591T3; US20140371664A1; US20120059307A1; US9421261B2; US8906418B1; WO2012027728A2; CN107441628A; HK1246715A1; US20140005593A1; US20140371661A1; AU2017202704B2; EP3210591A1; HUE038539T2; US9433677B2

Abstract

Una composición tópica para termomodulación dirigida que comprende un vehículo cosméticamente aceptable, y una pluralidad de nanopartículas plasmónicas en una cantidad de 109 a 1018 nanopartículas por mililitro de la composición tópica, en la que las nanopartículas plasmónicas absorben al menos una longitud de onda seleccionada de aproximadamente 755 nm, una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 800 a 810 nm y una longitud de onda de aproximadamente 1064 nm, y en la que las nanopartículas plasmónicas comprenden un recubrimiento hidrófilo o alifático, en el que el recubrimiento no se adsorbe e la piel de un sujeto mamífero, y en el que dicho recubrimiento se selecciona de polietilenglicol, sílice o poliestireno.

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones y métodos para termomodulación dirigida

Campo de la invención

La presente invención se refiere a composiciones y métodos para termomodulación dirigida.

El campo de la invención son las nanopartículas para uso en procedimientos cosméticos, diagnósticos y/o terapéuticos.

Antecedentes de la invención

Los tratamientos con láser de la piel son ampliamente conocidos y han sido muy promocionados por su utilidad terapéutica y cosmética. Terapéuticamente, los usos potenciales de la terapia de la piel con láser incluyen la ablación con láser de células cancerosas en pacientes con cáncer y ablación con láser de tejido dañado en víctimas de quemaduras. Las aplicaciones cosméticas para la terapia de la piel con láser son mucho más numerosas e incluyen la eliminación/reducción de pelo, el tratamiento de la discromía, el encogimiento de la piel después de operaciones tales como la liposucción, el tratamiento del acné, la abrasión química o física de marcas no deseadas en la piel, los tratamientos quirúrgicos que incluyen reducción de la nariz y estiramientos faciales y de cuello, y otros propósitos estéticos de restauración de la piel. Para la participación de partículas plasmónicas en tales tratamientos, véase, por ejemplo, el documento US2005/0203495.

Sumario de la invención

A pesar de la promesa de la terapia con láser para la terapéutica y cosmética de la piel, los procedimientos actuales con láser tienen una eficacia limitada, que requieren un número prohibitivo de tratamientos repetidos y aumentan los costos. Los tratamientos con láser subóptimos también tienen una especificidad limitada, lo que resulta en efectos secundarios clínicos debilitantes, tales como daño de la piel no específico, irritación de la piel y cicatrización.

Los sistemas de depilación basados en luz adolecen de tasas de eficacia particularmente bajas para eliminar el pelo claro (pelo, cabello rubio, gris, rojo). Múltiples (incluso 6 o más) tratamientos son insuficientes para lograr un resultado terapéutico en pacientes con cabello rubio, gris o rojo, incluso con el uso de cromóforos de aplicación tópica tales como carbono. Además de la depilación con luz, la tecnología termoablativa tiene un potencial sin explotar en los campos de curación de heridas, restauración de tejidos, reparación vascular y tratamiento de acné.

El acné vulgar resulta de la obstrucción de la unidad pilosebácea, que consiste en el tallo piloso, el folículo piloso, la glándula sebácea y el músculo erector del pelo, que conduce a la acumulación de aceite de sebo producido por la glándula sebácea y la posterior colonización de bacterias dentro del folículo. Los microcomedones formados como resultado del sebo acumulado progresan hasta imperfecciones cutáneas no inflamadas (puntos blancos/negros), o hasta imperfecciones de la piel que reclutan células inflamatorias y conducen a la formación de pápulas, nódulos y quistes llenos de pus. Las secuelas del acné vulgar no tratado a menudo incluyen hiperpigmentación, cicatrización y desfiguración, así como angustia psicológica significativa. Por lo tanto, los tratamientos para el acné buscan ampliamente reducir la acumulación de sebo y microorganismos dentro de los folículos y la glándula sebácea.

Los métodos que implican luz y láser son prometedores para el tratamiento de trastornos de la piel, pero todavía son insuficientemente efectivos. La luz ultravioleta (UV)/azul está aprobada por la FDA para el tratamiento del acné leve a moderado únicamente, debido a sus efectos antiinflamatorios mediados por las células de la piel (queratinocitos), potencialmente a través de la acción de fotosensibilizadores endógenos de porfirina dentro de los folículos. Los precursores exógenos de porfirina tales como el ácido 5-aminoluveulínico (5-ALA) se han formulado para administración tópico u oral y mostraron que se acumulan dentro de los folículos sebáceos, absorben los fotones de la exposición a la luz roja y forman especies reactivas de oxígeno que dañan directamente las membranas celulares y las proteínas. Se ha demostrado que este procedimiento que combina la aplicación de porfirina y luz roja de alta intensidad, denominada "terapia fotodinámica", reduce la producción de sebo y el acné en un 50% durante 20 semanas después de la irradiación. Sin embargo, se requieren energías de alta intensidad (50-150 J/cm2) para dañar las estructuras de las glándulas sebáceas de la piel, y la penetración transdérmica de la porfirina conduce a efectos secundarios no deseados que incluyen sensibilidad a la luz, dolor, inflamación, híper/hipo pigmentación y cicatrización permanente.

Para que la terapia con láser alcance su plena utilidad en el tratamiento de los trastornos de la piel humana, se deben lograr métodos para inducir localmente la fotodestrucción en las estructuras de la piel sin afectar los tejidos circundantes.

En el presente documento, en ciertas realizaciones, se encuentran nuevas composiciones y métodos útiles en la termomodulación dirigida de poblaciones de células objetivo y tejidos objetivo, para fines de tratamientos cosméticos y el tratamiento y prevención de enfermedades y trastornos crónicos y agudos.

En un aspecto, se describen en el presente documento composiciones de materia. Por ejemplo, en una realización, se proporciona una composición que comprende un vehículo cosméticamente aceptable y una pluralidad de nanopartículas plasmónicas en una cantidad efectiva para inducir la termomodulación en una región de tejido objetivo con la que se pone en contacto la composición por vía tópica.

En algunas realizaciones, la composición comprende nanopartículas plasmónicas que se activan por exposición a energía suministrada desde una fuente de resonancia de plasmón superficial de excitación no lineal a la región de tejido objetivo. En realizaciones adicionales o complementarias, se describen en el presente documento composiciones que comprenden al menos una nanopartícula plasmónica que comprende un metal, un compuesto metálico, un óxido metálico, una sal metálica, un conductor eléctrico, un superconductor eléctrico, un semiconductor eléctrico, un dieléctrico, un punto cuántico o compuesto de una combinación de los mismos. En realizaciones adicionales o complementarias, se proporciona en el presente documento una composición en la que una cantidad sustancial de las partículas plasmónicas presentes en la composición comprende nanoestructuras ajustadas geométricamente. En ciertas realizaciones, se proporciona en el presente documento una composición en la que las partículas plasmónicas comprenden cualquier forma geométrica actualmente conocida o por crear que absorba la luz y genere resonancia plasmónica a una longitud de onda deseada, que incluye nanoplacas, nanocapas sólidas, nanocapas huecas, nanovarillas, nanoarroz, nanoesferas, nanofibras, nanocables, nanopirámides, nanoprismas, nanoestrellas o una combinación de los mismos. En realizaciones adicionales, se describe en el presente documento una composición en la que las partículas plasmónicas comprenden plata, oro, níquel, cobre, titanio, silicio, galio, paladio, platino o cromo.

En algunas realizaciones, se proporciona en el presente documento una composición que comprende un vehículo cosméticamente aceptable que comprende un aditivo, un colorante, un emulsionante, una fragancia, un humectante, un monómero polimerizable, un estabilizador, un disolvente o un tensioactivo. En una realización, se proporciona en el presente documento una composición en la que el tensioactivo se selecciona del grupo que consiste en: laureth 2-sulfato de sodio, dodecil sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio, lípidos, proteínas, péptidos o derivados de los mismos. En una realización, se proporciona una composición en la que está presente un tensioactivo en una cantidad entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente el 10,0% peso a peso del vehículo. En otra realización adicional, el disolvente se selecciona del grupo que consiste en agua, propilenglicol, alcohol, hidrocarburo, cloroformo, ácido, base, acetona, éter dietílico, dimetil sulfóxido, dimetilformamida, acetonitrilo, tetrahidrofurano, diclorometano y acetato de etilo. En una realización, la composición comprende partículas plasmónicas que tienen una densidad óptica de al menos aproximadamente 1 DO a una o más longitudes de onda de resonancia pico.

En realizaciones adicionales o complementarias, se describe en el presente documento una composición en la que las partículas plasmónicas comprenden un recubrimiento hidrofílico o alifático, en el que el recubrimiento no se adsorbe sustancialmente en la piel de un sujeto mamífero, y en el que el recubrimiento comprende polietilenglicol, sílice, óxido de sílice, polivinilpirrolidona, poliestireno, una proteína o un péptido. En una realización adicional o complementaria, la termomodulación comprende daño, ablación, lisis, desnaturalización, desactivación, activación, inducción de inflamación, activación de proteínas de choque térmico, perturbación de la señalización celular o interrupción del microambiente celular en la región de tejido objetivo. Aún más, en ciertas presentaciones, la región del tejido objetivo comprende una glándula sebácea, un componente de una glándula sebácea, un sebocito, un componente de un sebocito, sebo o infundíbulo del folículo piloso. En realizaciones adicionales, la región de tejido objetivo comprende un bulto, un bulbo, una célula madre, un nicho de células madre, una papila dérmica, una corteza, una cutícula, una vaina capilar, una médula, un músculo pilórico, una capa de Huxley o una capa de Henle

En otro aspecto, se describen en el presente documento métodos para realizar la ablación dirigida de tejido. Por ejemplo, en una realización, se proporciona un método para realizar la ablación dirigida de un tejido para tratar a un sujeto mamífero que lo necesita, que comprende las etapas de i) administrar tópicamente a la superficie de la piel del sujeto la composición de la reivindicación 1; ii) proporcionar medios de penetración para redistribuir las partículas plasmónicas desde la superficie de la piel a un componente de tejido dérmico; y iii) causar irradiación de la superficie de la piel por la luz. En realizaciones adicionales o complementarias, se proporciona un método en el que la fuente de luz comprende la excitación de mercurio, xenón, deuterio o un haluro metálico, fosforescencia, incandescencia, luminiscencia, diodo emisor de luz o luz solar. En realizaciones adicionales o complementarias, se proporciona un método en el que el medio de penetración comprenden ultrasonido de alta frecuencia, ultrasonido de baja frecuencia, masaje, iontoforesis, flujo de aire a alta presión, flujo de líquido a alta presión, vacío, pretratamiento con fototermólisis fraccionada o dermoabrasión, o una combinación de los mismos. En otras realizaciones adicionales, se proporciona un método en el que la irradiación comprende luz que tiene una longitud de onda de luz entre aproximadamente 200 nm y aproximadamente 10.000 nm, una fluencia de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 100 julios/cm2, un ancho de pulso de aproximadamente 1 femptosegundo hasta aproximadamente 1 segundo, y una frecuencia de repetición de aproximadamente 1 Hz hasta aproximadamente 1 THz.

En un aspecto adicional, se proporciona en el presente documento una composición que comprende un vehículo cosméticamente aceptable, una cantidad efectiva de dodecilsulfato de sodio y una pluralidad de nanopartículas plasmónicas en una cantidad efectiva para inducir daño térmico en una región de tejido objetivo con la cual la composición está en contacto tópico, en la que las nanopartículas tienen una densidad óptica de al menos aproximadamente 1 DO a una longitud de onda de resonancia de aproximadamente 810 nanómetros o 1064 nanómetros, en la que las partículas plasmónicas comprenden un recubrimiento de sílice de aproximadamente 5 a aproximadamente 35 nanómetros, en la que el vehículo aceptable comprende agua y propilenglicol.

En otro aspecto adicional, se proporciona un sistema para la ablación con láser de pelo o tratamiento de acné que comprende una composición y una fuente de energía plasmónica adecuada para la aplicación en la piel humana.

Breve descripción de las Figuras

La Figura 1 es ilustrativa de esquemas que representan ciertas realizaciones del uso de formulaciones para depilación y tratamiento de acné. Se representa (A) para depilación, la formulación de nanopartículas plasmónicas (negra) 1. Aplicada tópicamente a la piel humana, 2. administrada profundamente en el folículo y se lava de la superficie de la piel, 3. irradiada con un láser clínico a una longitud de onda resonante a la longitud de onda de absorción máxima de la partícula plasmónica, y 4. desprendimiento del folículo junto con el folículo piloso dañado; y (B) para el tratamiento del acné, la formulación de nanopartículas plasmónicas (negra) es 1. aplicada tópicamente a la piel humana, 2. administrada específicamente en la glándula sebácea y se lava de la superficie de la piel, 3. irradiada con un láser clínico a una longitud de onda resonante a la longitud de onda de absorción máxima de la partícula plasmónica, y 4. desprendimiento del sitio objetivo en el que se destruyen el sebo acumulado y las capacidades de producción de sebo de la glándula sebácea.

La Figura 2 es ilustrativa de un perfil de temperatura de ciertas realizaciones de las formulaciones de nanopartículas plasmónicas (SL-001, triángulos) proporcionado en este documento en comparación con los ejemplos de colorantes clínicos actuales, loción de carbono (círculos), atomizador de meladina (diamantes) y verde de indocianina (cuadrados), después de la exposición a 1064 nm, 20 J/cm2, pulsos láser de 55 ms. SL-001 y los colorantes se diluyeron igualmente a razón de 1:1000 a partir de la concentración clínica (SL-001 1000 DO, carbono 20-200 mg/mL, meladina 1 mg/mL, ICG 5 mg/mL) n = 3, error de la SD de la media.

La Figura 3 es ilustrativa de la penetración en el folículo piloso de nanopartículas marcadas con fluorescencia determinada usando explantes de piel porcina e imágenes confocales de ciertas realizaciones de la materia descrita en el presente documento. Se representa (A) el esquema de la piel porcina tratada, seccionada y fotografiada en ángulo con respecto al folículo, en dos planos seriales de 60 pm: 'plano 1' (que muestra el infundíbulo del folículo) y 'plano 2' (que muestra el folículo profundo); (B) imágenes confocales representativas que muestran nanopartículas fluorescentes rojas (548 nm) dentro del folículo superficial y profundo, pero no en la dermis subyacente; y (C) nanopartículas fluorescentes rojas retenidas en el folículo profundo (~400 pm) a gran aumento. El verde es autofluorescencia del tejido.

La Figura 4 es ilustrativa de una penetración del folículo piloso de nanopartículas plasmónicas determinada usando explantes de piel porcina e imágenes de campo oscuro. Se muestra (A) el esquema de la piel porcina tratada, seccionada y fotografiada horizontalmente al folículo; (B) las partículas plasmónicas de color azul brillante son visibles en una sección de 1,2 mm de profundidad, y se diferencian de (C) piel porcina no tratada (control negativo) en la que no hay pigmentos visibles.

La Figura 5 muestra observaciones clínicas en piel humana viva tratada con láser solamente (antebrazo izquierdo) o partículas plasmónicas láser (antebrazo derecho) que muestra daño fototérmico específico y no específico. (A, B) en el panel superior, la piel humana se irradió con pulsos láser de 810 nm (30 J/cm2, 30 ms, 2 pasadas) solamente (A), o después del tratamiento con una formulación de nanopartículas plasmónicas resonantes de 830 nm sin recubrimiento en propilenglicol al 20% (B). La formulación de nanopartículas plasmónicas se aplicó con un masaje de 3 minutos, y la superficie de la piel se limpió con 3 aplicaciones de agua y etanol alternantes antes de la irradiación con láser. A los 30 minutos después de la irradiación con láser, se observaron quemaduras clínicas inespecíficas en B en comparación con A, debido al calentamiento fototérmico significativo de partículas residuales no recubiertas en la superficie de la piel. (C, D) En el panel inferior, la piel humana se irradió con pulsos láser de 1064 nm (40 J/cm2, 55 ms, 3 pasadas) solamente (C), o después del tratamiento con una formulación de nanopartículas plasmónicas resonantes a 1020 nm, recubiertas de sílice en propilenglicol al 20% (D). La formulación de nanopartículas plasmónicas se aplicó con un masaje de 3 minutos, y la superficie de la piel se limpió con 3 aplicaciones de agua y etanol alternantes antes de la irradiación con láser. A los 30 minutos después de la irradiación con láser, no se observó evidencia de quemaduras en la piel o eritema en D o C, ya que las partículas recubiertas con sílice podrían eliminarse lo suficiente de la superficie de la piel. La fotografía ampliada de D mostró daño fototérmico específico (eritema perifolicular y edema), en el sitio al que se dirigieron las nanopartículas.

La Figura 6 es una fotografía que muestra el daño fototérmico donde se dirigieron las nanopartículas en piel humana viva tratada con una formulación de nanopartículas plasmónicas y láser clínico. Una formulación de nanopartículas plasmónicas resonantes a 1020 nm, recubiertas con sílice (diámetro de 200 nm) en propilenglicol al 20% y un masaje de 3 minutos se puso en contacto con piel humana viva. El procedimiento se repitió 3 veces y la superficie de la piel se limpió con 3 aplicaciones de agua y etanol alternantes para eliminar las partículas residuales. La piel tratada se irradió con pulsos láser de 1064 nm (40 J/cm2, 55 ms, 3 pasadas). Después de la irradiación con láser, la observación clínica de eritema perifolicular y edema fue visible en los folículos pilosos a los que se dirigieron las nanopartículas, pero no fue visible en tejidos circundantes o no tratados con partículas.

La Figura 7 es ilustrativa de una formulación de nanopartículas plasmónicas administrada a la glándula sebácea de la piel humana. (A) Imagen de microscopio confocal de una biopsia y sección de piel humana, inmunoteñida para membrana basal de colágeno IV (azul) y marcador nervioso PGP 9.5 (verde), muestra la microanatomía del folículo piloso (HF) y la glándula sebácea (SG). El rojo es nanopartículas de sílice (200 nm). (B) Imagen esquemática y de microscopio de campo oscuro de piel humana extirpada tratada con una formulación de nanopartículas plasmónicas, luego seccionada y fotografiada horizontalmente al folículo. Las partículas plasmónicas azules brillantes son visibles hasta 400 pm de profundidad y dentro de la glándula sebácea humana.

La Figura 8 es ilustrativa de formulaciones cosméticas de nanopartículas plasmónicas que se dirigen a las glándulas sebáceas que incluyen tensioactivos. Las nanopartículas recubiertas con sílice (200 nm de diámetro, 100 DO) se formularon en propilenglicol al 20% con la adición de tensioactivos dodecil sulfato de sodio (SDS) o laureth-2 sulfato de sodio (SLES), aplicados a la piel humana con masaje ultrasonido, y la piel se seccionó en planos horizontales para microscopía de campo oscuro. (A) Las formulaciones de partículas plasmónicas en 1% de SDS/20% de PG penetraron la glándula sebácea hasta 400 pm como en la Figura 7. (B) las formulaciones de partículas plasmónicas en 1% de SLES/20% de PG penetraron las glándulas sebáceas hasta 600 pm. El recuadro muestra una sección de piel sin partículas visibles (barra de escala 40 pm). La glándula sebácea es pseudoesbozada.

La Figura 9 es una imagen que muestra el impacto del masaje frente al ultrasonido sobre el direccionamiento de nanopartículas al folículo humano y la glándula sebácea. Las nanopartículas recubiertas de sílice (200 nm de diámetro, 100 DO) se formularon en SDS al 1%/propilenglicol al 20% y se aplicaron a la piel humana con masaje o ultrasonido. Las imágenes de campo oscuro de secciones planas horizontales tomadas con un aumento bajo (20x) y alto (50x) muestran (A) poca o ninguna acumulación de partículas plasmónicas en el infundíbulo folicular después del masaje solamente, en comparación con (B) expansión del infundíbulo folicular y la acumulación significativa de partículas plasmónicas después del ultrasonido solamente.

La Figura 10 representa una realización de las formulaciones cosméticas de nanopartículas plasmónicas para direccionamiento a las glándulas sebáceas. Las nanopartículas plasmónicas que comprenden diferentes formas y recubrimientos se formularon en SDS al 1%/propilenglicol al 20% y se aplicaron a la piel humana con masaje ultrasonido, y la piel se seccionó en planos horizontales para microscopía de campo oscuro. (A) Se observaron nanovarillas recubiertos con polietilenglicol (PEG) (oro, dimensión 15 x 30 nm) dentro del infundíbulo del folículo hasta una profundidad de 200 pm (flecha blanca). (B) Se observaron concentraciones inferiores (10 DO) de nanoplacas recubiertas de sílice (plata, 200 nm de diámetro) hasta 600 pm de profundidad en el folículo y en la glándula sebácea (flecha sin relleno). El recuadro muestra secciones de la piel sin partículas visibles (barra de escala de 100 pm).

Descripción detallada de la invención

La biología del crecimiento y restauración fisiológica y fisiopatológica del tejido, y las alteraciones en la morfología celular es más compleja de lo que generalmente se aprecia, e implica una red interactiva de compuestos biológicos, fuerzas físicas y tipos de células.

Un objetivo de la materia descrita en el presente documento es proporcionar composiciones, métodos y sistemas para el tratamiento no invasivo y mínimamente invasivo de la piel y los tejidos subyacentes, u otros espacios de tejido accesibles con el uso de nanopartículas. El tratamiento incluye, entre otros, depilación, crecimiento y regeneración del pelo y rejuvenecimiento o restauración de la piel, eliminación o reducción del acné, reducción de arrugas, reducción de poros, ablación de la celulitis y otros depósitos de lípidos dérmicos, eliminación de verrugas y hongos, adelgazamiento o eliminación de cicatrices que incluyen cicatrices hipertróficas y queloides, pigmentación anormal (tal como manchas de vino de Oporto), eliminación de tatuajes e inconsistencias de la piel (por ejemplo, en textura, color, tono, elasticidad, hidratación). Otros métodos terapéuticos o preventivos incluyen, entre otros, el tratamiento de hiperhidrosis, anhidrosis, síndrome de Frey (sudoración gustativa), síndrome de Horner y síndrome de Ross, queratosis actínica, queratosis folicular, dermatitis, vitiligo, pitiriasis, psoriasis, liquen plano, eczema, alopecia, psoriasis, tumores malignos o no malignos de la piel.

A menos que se explique lo contrario, todos los términos técnicos y científicos utilizados en este documento tienen el mismo significado que el entendido comúnmente por un experto en la materia al que pertenece esta divulgación. Aunque los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en este documento pueden usarse en la práctica o prueba de la presente divulgación, los métodos y materiales adecuados se describen en este documento. Los materiales, métodos y ejemplos son solo ilustrativos y no pretenden ser limitantes. Otras características de la divulgación son evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones.

"Administrar" y "administración" como se usa en el presente documento, incluye proporcionar o provocar la provisión de un material a un sujeto, tal como por vía tópica, subdérmica, subcutánea, intradérmica, enteral, parenteral, rectal, nasal, intravenosa, intramuscular, intraperitoneal u otra ruta.

Un "vehículo adecuado para la administración" a un sujeto es cualquier material que sea fisiológicamente compatible con una administración tópico o vía de administración a un sujeto vertebrado deseado. Los vehículos pueden incluir materiales sólidos y secos para formulación; o el vehículo puede incluir materiales líquidos o basados en gel para formulaciones en formas líquidas o de gel. El tipo específico de vehículo, así como la formulación final depende, en parte, de la vía o vías seleccionadas de administración y el tipo de producto.

Una "cantidad comparable" es una cantidad que es mediblemente similar a una referencia o estándar dado.

Los "componentes" de una formulación incluyen cualquier producto o compuesto asociado o contenido dentro de ella.

Una "dosis efectiva", "cantidad efectiva" o "cantidad terapéutica" es una cantidad suficiente para provocar los efectos farmacológicos, cosméticos o terapéuticos deseados, dando como resultado una prevención o tratamiento eficaz de una enfermedad o trastorno, o proporcionando un beneficio en un sujeto vertebrado.

Un "efecto terapéutico" o "efecto terapéuticamente deseable" se refiere a un cambio en un dominio o región que se está tratando de modo que muestre signos de estar afectado de la manera deseada, por ejemplo, el tratamiento del cáncer provoca la destrucción de células tumorales o detiene el crecimiento de células tumorales, el tratamiento del acné provoca una disminución en el número y/o la gravedad de las imperfecciones, el tratamiento de depilación conduce a una pérdida de pelo evidente o el tratamiento de reducción de arrugas hace que desaparezcan las arrugas.

Un componente biológico "aislado" (tal como una molécula de ácido nucleico, proteína o célula) se ha separado o purificado sustancialmente de otros componentes biológicos en los que se produjo el componente, incluidas otras proteínas, lípidos, carbohidratos y otros componentes.

Una "nanopartícula", como se usa en el presente documento, se refiere generalmente a una partícula que tiene al menos una de sus dimensiones de aproximadamente 0,1 nm a aproximadamente 9000 nm.

Un "sujeto" o "paciente" como se usa en este documento es cualquier especie de vertebrado.

Como se usa en el presente documento, un compuesto "sustancialmente puro" o "sustancialmente aislado" está sustancialmente libre de uno o más de otros compuestos.

Un "tejido objetivo" incluye una región de un organismo en la que se desea una fuerza o cambio físico o químico. Como se describe en el presente documento, un ejemplo de tejidos objetivo para el tratamiento del acné incluyen una glándula sebácea, mientras que los ejemplos de tejidos objetivo para depilación incluyen una unidad pilosebácea, un infundíbulo piloso, un folículo piloso o una epidermis no folicular. Una "región" de un tejido objetivo incluye uno o más componentes del tejido. Lo ejemplos de regiones de tejidos objetivo incluyen el nicho de células madre, protuberancia, glándula sebácea, papila dérmica, corteza, cutícula, vaina de raíz interna, vaina de raíz externa, médula, capa de Huxley, capa de Henle o músculo pilórico. Un "dominio" de una región de tejido objetivo incluye la membrana basal, la matriz extracelular, las proteínas de la superficie celular, las proteínas/analitos no unidos, las glicomatrices, las glicoproteínas o la bicapa lipídica.

Un compuesto que está "sustancialmente libre" de algunos contenidos adicionales está en gran parte o totalmente sin dichos contenidos.

Una "nanopartícula plasmónica" es una estructura metálica de tamaño nanométrico dentro de la cual los plasmones superficiales localizados son excitados por la luz. Estos plasmones superficiales son ondas electromagnéticas superficiales que se propagan en una dirección paralela a la interfaz del metal/dieléctrica (por ejemplo, metal/aire o metal/agua).

Un "nanomaterial absorbente de luz" incluye un nanomaterial capaz de demostrar un efecto de tamaño cuántico.

Como se describe en el presente documento, se proporcionan composiciones que contienen nanopartículas plasmónicas para inducir termomodulación selectiva en un tejido objetivo.

Nanopartículas plasmónicas

Estas composiciones contienen desde aproximadamente 109 hasta aproximadamente 1016 nanopartículas, tal como 109, 1010, 1011, 1012, 1013, 1014, 1015, 1016 partículas. Preferiblemente, las composiciones contienen aproximadamente 1011 a 1013 partículas de modo que la cantidad de partículas localizadas en un volumen de tratamiento efectivo de 1 mL es de 109 a 1011. En ciertas realizaciones en las que se desea una mayor concentración de nanopartículas a una región objetivo, las composiciones contienen concentraciones de partículas con densidades ópticas (DO) de 10 DO -1000 DO, o densidades ópticas superiores a 1000 DO. En algunas realizaciones, estas corresponden a concentraciones de aproximadamente 1 -10% p/p o más de nanopartículas.

Las nanopartículas pueden ser homogéneas o heterogéneas en tamaño y otras características. El tamaño de la nanopartícula es generalmente de aproximadamente 0,1 nm a aproximadamente 5.000 nm en al menos una dimensión. Es de esperar alguna variación en el tamaño de una población de nanopartículas. Por ejemplo, la variación puede ser menor al 0,01%, 0,1%, 0,5%, 1%, 5%, 10%, 15%, 25%, 50%, 75%, 100%, 200% o mayor al 200%. En ciertas realizaciones en las que se desea una resonancia plasmónica óptima, se proporciona un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 100 nm. Alternativamente, en realizaciones en las que se desea una penetración mejorada de las nanopartículas en una región de tejido objetivo tal como un folículo piloso, se proporciona un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 100 nm a aproximadamente 1000 nm. La modulación del tamaño de partícula presente en la composición también es un medio útil para concentrar la composición en un dominio objetivo. Además, como se describe en el presente documento, las nanopartículas que tienen un intervalo de tamaño de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 100 nm pueden usarse como componentes de una estructura molecular más grande, generalmente en el intervalo de aproximadamente 100 nm a aproximadamente 1000 nm. Por ejemplo, la nanopartícula plasmónica puede recubrirse en la superficie para aumentar su tamaño, incrustarse en un vehículo aceptable, o puede entrecruzarse o agregarse a otras partículas, o a otros materiales, que generan una partícula más grande. En ciertas realizaciones en las que al menos una dimensión de al menos una nanopartícula dentro de una solución de nanopartículas plasmónicas está por debajo de 50-100 nm, la superficie de la nanopartícula puede recubrirse con una matriz (por ejemplo, sílice) de 10-100 nm de espesor o más para aumentar esa dimensión o partícula a 50-100 nm o más. Este tamaño de dimensión aumentado puede aumentar el suministro de todas las nanopartículas a una región objetivo (por ejemplo, folículo piloso) y limitar el suministro a una región no objetivo (por ejemplo, dermis).

Las consideraciones importantes al generar nanopartículas incluyen: 1) el potencial zeta (positivo, negativo o neutro) y la densidad de carga de las partículas y composiciones resultantes; 2) la hidrofilia/hidrofobicidad de las partículas y las composiciones resultantes; 3) la presencia de una capa adsorbente (por ejemplo, un plano de deslizamiento de partículas); y 4) propiedades de adhesión a la célula objetivo. Las superficies de nanopartículas se pueden funcionalizar con fracciones tioladas que tienen cargas negativas, positivas o neutras (por ejemplo, ácido carboxílico, amina, hidroxilos) en diversas proporciones. Además, pueden emplearse recubrimiento superficial mediado por aniones (por ejemplo, acrilato, citrato y otros), recubrimiento con tensioactivo (por ejemplo, dodecil sulfato de sodio, laureth 2-sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio, lecitina y otros tensioactivos incluyendo bromuro de cetil trimetilamonio (CTAB), lípidos, péptidos) o recubrimientos de proteínas/péptidos (por ejemplo albúmina, ovoalbúmina, proteína de huevo, proteína de leche, otros alimentos, plantas, animales, bacterias, levaduras o proteínas derivadas de manera recombinante). Los copolímeros de bloque también son útiles. Además, se apreciará la utilidad de cualquier otro compuesto o material que se adhiera a la superficie de partículas absorbentes de luz para promover o disuadir interacciones moleculares específicas y mejorar la entrada de partículas en los poros o folículos. En algunas realizaciones, la superficie de la partícula no se modifica. La modulación de la hidrofilia frente a la hidrofobicidad se realiza modificando las superficies de nanopartículas con productos químicos conocidos en la técnica, que incluyen silanos, isotiocianatos, polímeros cortos (por ejemplo, PEG) o hidrocarburos funcionalizados. Las cadenas de polímeros (por ejemplo, biopolímeros tales como proteínas, polisacáridos, lípidos e híbridos de los mismos; polímeros sintéticos tales como polietilenglicol, PLGA y otros; e híbridos biopolímeros sintéticos de diferentes longitudes y densidades de empaque son útiles para variar la capa de adsorción/plano de deslizamiento de las partículas.

Absorción óptica. Las nanopartículas preferidas tienen cualidades de absorción óptica de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 10.000 nm, por ejemplo, 100-500 nm. En realizaciones específicas, las nanopartículas tienen absorción óptica útil para la excitación por dispositivos láser estándar u otras fuentes de luz. Por ejemplo, las nanopartículas absorben a longitudes de onda de aproximadamente 755 nm (láser de alejandrita), en el intervalo de aproximadamente 800-810 nm (láser de diodo), o aproximadamente 1064 nm (Nd: láseres YAG). De manera similar, las nanopartículas absorben luz pulsada intensa (IPL), por ejemplo, en un intervalo de aproximadamente 500 nm a aproximadamente 1200 nm.

Ensamblaje. Las nanopartículas proporcionadas en el presente documento generalmente pueden contener una colección de nanopartículas sin ensamblar. Por nanopartículas "sin ensamblar" se entiende que las nanopartículas en dicha colección no están unidas entre sí a través de una fuerza física o enlace químico, ya sea directamente (partículapartícula) o indirectamente a través de algún intermediario (por ejemplo, partícula-célula-partícula, partícula-proteínapartícula, partícula-analito-partícula). En otras realizaciones, las composiciones de nanopartículas se ensamblan en matrices ordenadas. En particular, tales conjuntos ordenados pueden incluir cualquier conjunto tridimensional. En algunas realizaciones, solo se ensambla una parte de las nanopartículas, por ejemplo, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 86, 90, 95, 99% o más del 99% de las nanopartículas se ensamblan en una matriz ordenada. Las nanopartículas se ensamblan mediante una atracción de van der Walls, una fuerza de London, un enlace de hidrógeno, una interacción dipolo-dipolo, o un enlace covalente, o una combinación de los mismos.

"Matriz ordenada", "matrices ordenadas" pueden tomar la forma de una macroestructura a partir de partes individuales que pueden ser modeladas o no modeladas en forma de esferas, coloides, perlas, óvalos, cuadrados, rectángulos, fibras, alambres, varillas, capas, películas delgadas o superficie plana. Por el contrario, una "matriz desordenada" carece de una macroestructura sustancial.

Nanoestructuras ajustadas geométricamente. Las nanopartículas proporcionadas en el presente documento pueden conformarse en todas las formas actualmente conocidas o por crear que absorben luz y generan una resonancia de plasmón a una longitud de onda máxima o composición de longitudes de onda de 200 nm a 10.000 nm. En ejemplos no limitativos, las nanopartículas tienen forma de esferas, óvalos, cilindros, cuadrados, rectángulos, varillas, estrellas, tubos, pirámides, estrellas, prismas, triángulos, ramas, placas o comprenden una superficie plana. En ejemplos no limitantes, las partículas plasmónicas comprenden nanoplacas, nanocapas sólidas, nanocapas huecas, nanovarillas, nanoarroz, nanoesferas, nanofibras, nanocables, nanopirámides, nanoprismas, nanoplacas o una combinación de las mismas. Las partículas plasmónicas presentes en la composición comprenden una cantidad sustancial de nanoestructuras ajustadas geométricamente definidas como 5, 10, 15, 25, 50, 75, 80, 85, 90, 95, 98, 99, 99,9 o más del 99,9% de partículas.

Composición. La nanopartícula es un metal (por ejemplo, oro, plata), un compuesto metálico (por ejemplo, plata y sílice, oro y sílice), óxido metálico (por ejemplo, óxido de hierro, óxido de titanio), sal metálica (por ejemplo, oxalato de potasio, cloruro de estroncio), intermetálico (por ejemplo, aluminuro de titanio, alnico), conductor eléctrico (por ejemplo, cobre, aluminio), superconductor eléctrico (por ejemplo, óxido de itrio, bario y cobre, óxido de bismuto, estroncio, bario y cobre), semiconductor eléctrico (por ejemplo, silicio, germanio), dieléctrico (por ejemplo, sílice, plástico) o punto cuántico (por ejemplo, sulfuro de zinc, cadmio selenio). En ejemplos no limitativos, los materiales son oro, plata, níquel, platino, titanio, paladio, silicio, galio. Alternativamente, la nanopartícula contiene un compuesto que incluye un metal y un dieléctrico, un metal y un semiconductor, o un metal, semiconductor y dieléctrico.

Recubrimiento. Preferiblemente, la composición contiene nanopartículas recubiertas.

Moléculas biológicas. La composición puede contener un péptido, un ácido nucleico, una proteína o un anticuerpo. Por ejemplo, una proteína, anticuerpo, péptido o ácido nucleico que se une a una proteína de una célula madre folicular (por ejemplo, Queratina 15), una proteína, glicomatriz o lípido en la superficie de una célula o célula madre, una proteína, un péptido, glicomatriz de la matriz extracelular o membrana basal.

Fracciones cargadas. Las nanopartículas recubiertas pueden contener fracciones cargadas, por lo que esas cargas median una unión mejorada o disminuida a componentes dentro o fuera del folículo piloso a través de interacciones electrostáticas o químicas.

Descripción de los tejidos objetivo.

Aplicaciones tópicas y dermatológicas. Los tejidos objetivo para aplicaciones tópicas y dermatológicas incluyen la superficie de la piel, la epidermis y la dermis. Las enfermedades o afecciones adecuadas para el tratamiento con aplicaciones tópicas y dermatológicas incluyen acné, verrugas, infecciones fúngicas, psoriasis, eliminación de cicatrices, depilación, crecimiento del pelo, reducción de cicatrices hipertróficas o queloides, inconsistencias de la piel (por ejemplo, textura, color, tono, elasticidad, hidratación) y tumores de piel malignos o no malignos.

Como se usa en el presente documento, el término "acné" incluye el acné vulgar así como otras formas de acné y afecciones cutáneas relacionadas, que incluyen acné estético, acné conglobata, acné cosmético, acné fulminans, acné keloidalisnuchae, acné mechanica, acné miliarisnecrotica, acné necrotica, cloracné, acné inducido por fármacos, acné excoriado, acné halógeno, lupus miliares disemina faciei, acné pomada, acné alquitranado y acné tropical.

Aplicaciones subdérmicas. Los tejidos objetivo para aplicaciones subdérmicas incluyen el tejido adiposo y el tejido conectivo debajo del sistema integumentario. Las enfermedades o afecciones adecuadas para el tratamiento con aplicaciones subdermatológicas incluyen arrugas y tatuajes. Otras aplicaciones incluyen rejuvenecimiento y/o restauración de la piel, eliminación o reducción de estrías y ablación de grasa.

A menudo, una región específica del tejido objetivo es un folículo piloso, una glándula sebácea, una glándula sudorípara merocrina, una glándula sudorípara apocrina o un músculo retractor piloso, dentro del cual se dirige un dominio específico. Por ejemplo, se dirige a la región protuberante del folículo piloso. Debido a que en una realización las nanopartículas son útiles para extirpar térmicamente las células madre del folículo piloso para la depilación, las regiones que contienen células madre del folículo piloso son de particular interés para el direccionamiento. Por lo tanto, la región de tejido objetivo puede incluir un nicho de células madre, protuberancia, glándula sebácea, papila dérmica, corteza, cutícula, vaina de raíz interna, vaina de raíz externa, médula, capa de Huxley, capa de Henle o músculo pilórico. Cada una de estas regiones puede contener células, células madre, membrana basal, matriz extracelular, factores de crecimiento, analitos u otros componentes biológicos que median el rejuvenecimiento del folículo piloso. La interrupción o destrucción de estos componentes tendría un efecto terapéutico, por ejemplo, ralentizar o detener los procesos que median la regeneración del pelo, prevenir la secreción de sebo de la glándula sebácea, dañar o detener las células tumorales, reducir la aparición de arrugas. Las estructuras también pueden ser dirigidas cerca de un objetivo deseado para la ablación, especialmente cuando son capaces de conducir el calor de manera efectiva.

Dominios de localización. Se proporcionan composiciones que contienen nanopartículas que se localizan preferiblemente en un dominio de una región de tejido objetivo de un sujeto mamífero al que se administra la composición.

Fracciones de direccionamiento. Las nanopartículas se pueden diseñar para unirse selectivamente a un dominio del tejido objetivo. Por ejemplo, las nanopartículas están operativamente unidas al dominio a través de una fracción biológica, con el fin de dirigir efectivamente las nanopartículas al dominio del tejido objetivo. Preferiblemente, fracción contiene un componente de una célula madre, una célula progenitora, un componente de matriz extracelular, un componente de membrana basal, un componente del tallo piloso, un componente epitelial folicular o un componente epidérmico no folicular. Las fracciones biológicos incluyen proteínas tales como receptores de la superficie celular, glicoproteínas o proteínas de la matriz extracelular, así como carbohidratos, analitos o ácidos nucleicos (ADN, ARN), así como componentes de la membrana (componentes de la bicapa lipídica, microsomas).

Dominios de deslocalización. Las nanopartículas presentes en la composición se deslocalizan preferiblemente lejos de un dominio de una región de tejido objetivo. Los dominios de deslocalización incluyen regiones específicas de un tejido en el que las nanopartículas no se agregan sustancialmente o, como alternativa, se eliminan del dominio de manera más efectiva. En realizaciones preferidas, el dominio de deslocalización es una epidermis no folicular, dermis, un componente de un folículo piloso (por ejemplo, una célula madre pilosa, un nicho de células madre, una protuberancia, una glándula sebácea, una papila dérmica, una corteza, una cutícula, una vaina de la raíz interna, una vaina de la raíz externa, una médula, una capa de Huxley, una capa de Henle, un músculo pilórico), un infundíbulo del folículo piloso, una glándula sebácea, un componente de una glándula sebácea, un sebocito, un componente de un sebocito o sebo.

Fuentes de energía. En este documento se proporcionan fuentes de resonancia de plasmón superficial de excitación no lineal, que incluyen diversas fuentes de luz o fuentes ópticas. Los ejemplos de fuentes de luz incluyen un láser (láser de iones, láser de semiconductores, láser de conmutación Q, láser de funcionamiento libre o láser de fibra), diodo emisor de luz, lámpara, el sol, una fuente de luz fluorescente o una fuente de luz electroluminiscente. Típicamente, la fuente de energía es capaz de emitir radiación a una longitud de onda de aproximadamente 100, 200, 300, 400, 500, 1000, 2000, 5000 nm a aproximadamente 10.000 nm o más. La fuente de resonancia de plasmón superficial de excitación no lineal es capaz de emitir radiación electromagnética, ultrasonido, energía térmica, energía eléctrica, energía magnética o energía electrostática. Por ejemplo, la energía es radiación a una intensidad de aproximadamente 0,00005 mW/cm2 a aproximadamente 1000 TW/cm2. La intensidad óptima se elige para inducir altos gradientes térmicos de nanopartículas plasmónicas en regiones de aproximadamente 10 micras a cientos de micras en el tejido circundante, pero tiene un efecto residual mínimo sobre el calentamiento del tejido en el que las partículas no residen en un radio de aproximadamente 100 micras o más de la nanopartícula. En ciertas realizaciones, un gradiente de calor diferencial entre la región de tejido objetivo y otras regiones del tejido (por ejemplo, la piel) es mayor que 2 veces, 3 veces, 5 veces, 10 veces, 15 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más de 100 veces.

La energía se puede ajustar monitorizando los gradientes térmicos en la superficie de la piel con una cámara térmica/infrarroja. Como se demuestra en este documento, los métodos y sistemas de la presente descripción proporcionan una eficacia superior cuando se genera un plasmón superficial en las nanopartículas por la acción de la radiación. Típicamente, el plasmón se genera en modo de un fotón o, alternativamente, en modo de dos fotones, en modo de fotones múltiples, en modo por etapas o en modo de conversión ascendente.

Suministro de radiación. Los medios físicos de suministro de energía desde la fuente de resonancia de plasmón superficial de excitación no lineal a la región de tejido objetivo incluyen una fibra, una guía de ondas, una punta de contacto o una combinación de las mismas.

Las fuentes ópticas incluyen una fuente óptica CW o una fuente óptica pulsada, que puede ser una fuente óptica polarizada (o, alternativamente, no polarizada) de longitud de onda única capaz de emitir radiación a una frecuencia de aproximadamente 200 nm hasta aproximadamente 10.000 nm. Alternativamente, la fuente óptica es una fuente óptica polarizada (o, alternativamente, no polarizada) de longitud de onda múltiple capaz de emitir radiación a una longitud de onda de aproximadamente 200 nm hasta aproximadamente 10.000 nm. La fuente óptica pulsada es generalmente capaz de emitir radiación pulsada a una frecuencia de aproximadamente 1 Hz hasta aproximadamente 1 THz. La fuente óptica pulsada es capaz de un pulso de menos de un milisegundo, microsegundo, nanosegundo, picosegundos o femptosegundo de duración. La fuente óptica se puede acoplar a un dispositivo de enfriamiento de la superficie de la piel para reducir el calentamiento de partículas o estructuras en la superficie de la piel y enfocar el calentamiento a componentes dentro de los folículos o estructuras de tejido en capas más profundas.

Composiciones que contienen nanopartículas. Para proporcionar una penetración dérmica óptima en el tejido objetivo, las nanopartículas plasmónicas en ciertas realizaciones se formulan en diversas composiciones. Preferiblemente, las nanopartículas se formulan en composiciones que contienen 1-10% v/v de tensioactivos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio, laureth 2 sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio). Los tensioactivos alteran y emulsionan el sebo u otros fluidos hidrófobos para permitir un mejor direccionamiento de las nanopartículas hidrofílicas al folículo piloso, el infundíbulo, la glándula sebácea u otras regiones de la piel. Los tensioactivos también reducen la energía libre necesaria para administrar nanopartículas hidrofílicas en pequeñas grietas hidrófobas, tales como el espacio entre el tallo piloso y el folículo o en la glándula sebácea. Las composiciones que contienen nanopartículas también pueden incluir emulsiones a diversas concentraciones (1-20% p/v) en soluciones acuosas, disolventes de silicona/aceite, propilenglicol o cremas (por ejemplo, que comprenden alcoholes, aceites, parafinas, sílices coloidales). En otras realizaciones, la formulación contiene un polímero degradable o no degradable, por ejemplo, copolímero de polilactida/co-glicólido sintético, copolímero de nailon de laurilactama/caprolactama porosa, hidroxietilcelulosa, monocapas de polielectrolitos, o alternativamente, en hidrogeles naturales tales como ácido hialurónico, gelatina y otros. En realizaciones adicionales, se incluye en la formulación un hidrogel PLGA, acrilato de PEG. Alternativamente, se proporciona un componente de matriz tal como sílice, poliestireno o polietilenglicol en la formulación. Otras formulaciones incluyen componentes de tensioactivos, una bicapa lipídica, un liposoma o un microsoma. Una nanopartícula puede comprender una partícula de tamaño micrométrico más grande.

Dosis efectivas. Como se describe en el presente documento, una dosis efectiva de las composiciones que contienen nanopartículas incluye una cantidad de partículas requeridas, en algunos aspectos, para generar un gradiente de calor efectivo en una región de tejido objetivo, de tal manera que una porción de la región de tejido objetivo se activa tras la energía térmica de las nanopartículas excitadas. Una "dosis efectiva mínima" es el número más pequeño o la concentración más baja de nanopartículas en una composición que son efectivas para lograr los efectos biológicos, físicos y/o terapéuticos deseados. Preferiblemente, las nanopartículas plasmónicas tienen una densidad óptica de 10 DO - 1.000 DO en una o una pluralidad de longitudes de onda de resonancia máxima.

Vehículos cosméticamente aceptables. Se proporcionan composiciones cosméticas o farmacéuticas con una pluralidad de nanopartículas plasmónicas y un vehículo cosmético o farmacéuticamente aceptable. Generalmente, el vehículo y la composición deben ser adecuados para la administración tópica a la piel de un sujeto mamífero, de modo que las nanopartículas plasmónicas estén presentes en una cantidad efectiva para la termomodulación selectiva de un componente de la piel. Preferiblemente, las nanopartículas se formulan con un vehículo que contiene 1-10% v/v de tensioactivos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio, laureth 2-sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio) para permitir la interrupción de la barrera epidémica de la piel, emulsionar el sebo, mejorar la mezcla de nanopartículas hidrofílicas con soluciones hidrófobas y reducir las barreras entrópicas para suministrar partículas hidrofílicas a las regiones hidrófobas de la piel (por ejemplo, entre el tallo piloso y la vaina o folículo circundante). En algunas realizaciones, el vehículo contiene un disolvente polar o no polar. Por ejemplo, los disolventes adecuados incluyen alcoholes (por ejemplo, n-butanol, isopropanol, n-propanol, etanol, metanol), hidrocarburos (por ejemplo, pentano, ciclopentano, hexano, ciclohexano, benceno, tolueno, 1,4-dioxano), cloroformo, éter dietílico, agua, agua con propilenglicol, ácidos (por ejemplo, ácido acético, ácido fórmico), bases, acetona, isooctanos, sulfóxido de dimetilo, dimetilformamida, acetonitrilo, tetrahidrofurano, diclorometano, acetato de etilo, hidróxido de tetrametilamonio, isopropanol y otros. En otras realizaciones, un agente estabilizante tal como antioxidantes, que previene la oxidación no deseada de materiales, secuestrantes, formando complejos de quelatos e inactivando trazas de iones metálicos que de otro modo actuarían como catalizadores, emulsionantes, tensioactivos iónicos o no iónicos, colesterol o fosfolípidos, para estabilización de emulsiones (por ejemplo, lecitina de yema de huevo, estearoilactilato de sodio, bis(2-etilhexil-sulfosuccinato de sodio (AOT)), estabilizadores ultravioleta, materiales protectores, especialmente plásticos, contra los efectos nocivos de la radiación ultravioleta. En otras realizaciones, se genera una composición con un vehículo cosméticamente aceptable de tal manera que las nanopartículas están sustancialmente en suspensión.

Se incluyen opcionalmente otros componentes, que incluyen una emulsión, polímero, hidrogel, matriz, bicapa lipídica, liposoma o microsoma. Además, la inclusión de un colorante detectable (por ejemplo, un pigmento), una fragancia, un humectante y/o un protector de la piel es opcional. En algunos ejemplos, la formulación tiene una viscosidad por encima, por debajo o dentro de 0,1-1000, medida en milipascales-segundos (mPas).

Las cantidades de nanopartículas por mililitro en una composición están sujetas a modificación para la unión específica y pueden variar de 109 a 1018 partículas pero generalmente de aproximadamente 1011 a 1013 nanopartículas por mililitro. En ciertas realizaciones en las que se desea una mayor concentración de nanopartículas a una región objetivo, las composiciones contienen concentraciones de partículas con densidades ópticas de 10 DO -1000 DO, o densidades ópticas mayores de 1000 DO. En algunas realizaciones, corresponden a concentraciones de aproximadamente 0,1-10% p/p o más de nanopartículas.

Antes de la aplicación de las formulaciones de nanopartículas, la piel y los folículos pilosos pueden tratarse previamente para aumentar el suministro de nanopartículas a una región objetivo. En algunas realizaciones, los tallos del pelo se cortan o eliminan mediante afeitado, depilación con cera, exfoliaciones superficiales con cianoacrilato, tratamiento con tioglicolato de calcio u otras técnicas para eliminar el tallo piloso y/o los tapones de los folículos pilosos y crear un vacío en el que se puedan acumular nanopartículas. Los orificios de los folículos activos o inactivos pueden bloquearse mediante tapones formados por comeocitos y/u otro material (por ejemplo, restos celulares, hollín, hidrocarburos, cosméticos). En algunas realizaciones, el tratamiento previo con exfoliación superficial que incluye exfoliación mecánica (por ejemplo, brillo salino o microdermoabrasión) y exfoliación química (por ejemplo, enzimas, alfa hidroxiácidos o beta hidroxiácidos) elimina los tapones del orificio de los folículos para aumentar la direccionamiento de las formulaciones de nanopartículas a regiones objetivo dentro del folículo piloso.

En algunas realizaciones, las formulaciones de nanopartículas se formulan para aplicación mediante un aplicador de esponja, aplicador de tela, contacto directo a través de una mano o mano enguantada, atomización, aerosol, succión al vacío, flujo de aire a alta presión o flujo de líquido a alta presión, rodillo, cepillo, superficie plana, superficie semiplana, cera, ultrasonido y otras fuerzas sónicas, vibraciones mecánicas, manipulación del tallo piloso (incluido halado, masajes), fuerza física, manipulación térmica y otros tratamientos. En algunas realizaciones, los tratamientos de formulación de nanopartículas se realizan solos, en combinación, secuencialmente o repetidos 1-24 veces. En otras realizaciones, las nanopartículas plasmónicas son capaces de localizar selectivamente a un primer componente de la piel, en el que el masaje físico o la presión, el ultrasonido o el calor aumentan la localización selectiva de las nanopartículas a este primer componente. Además, las nanopartículas se pueden eliminar selectivamente de componentes de la piel que no sean el primer componente, dicha eliminación se realiza con acetona, alcohol, agua, aire, exfoliación de la piel, exfoliación química, depilación con cera o reducción del compuesto plasmónico. Además, en algunas realizaciones, las nanopartículas tienen una capa de recubrimiento para aumentar la solubilidad de las nanopartículas en el vehículo y/o reducir la "adherencia" y la acumulación en áreas no objetivo. El tema descrito en el presente documento también proporciona realizaciones en las que se modifica al menos una parte de una superficie exterior de la nanopartícula, tal como para incluir una capa de un polímero, monómero polar, monómero no polar, compuesto biológico, un metal (por ejemplo, película delgada metálica, compuesto metálico, óxido metálico o sal metálica), un dieléctrico o un semiconductor. Alternativamente, la modificación de la superficie exterior es polar, no polar, cargada, iónica, básica, ácida, reactiva, hidrofóbica, hidrofílica, agonista o antagonista. En ciertas realizaciones en las que al menos una dimensión de al menos una nanopartícula dentro de una solución de nanopartículas plasmónicas está por debajo de 50-100 nm, la superficie de la nanopartícula puede recubrirse con una matriz (por ejemplo, sílice) de 10-100 nm de espesor o más para aumentar esa dimensión o partícula a 50-100 nm o más. Este mayor tamaño de dimensión puede aumentar el suministro de todas las nanopartículas a una región objetivo (por ejemplo, folículo piloso) y limitar el suministro a una región no objetivo (por ejemplo, dermis).

Medios de penetración

Preferiblemente, las composiciones de la presente divulgación se administran tópicamente. El área proporcionada en el presente documento significa redistribuir partículas plasmónicas desde la superficie de la piel a un componente de tejido dérmico que incluye un folículo piloso, un componente de un folículo piloso, un infundíbulo folicular, una glándula sebácea o un componente de una glándula sebácea usando ultrasonido de alta frecuencia, ultrasonido de baja frecuencia, masaje, iontoforesis, flujo de aire a alta presión, flujo de líquido a alta presión, vacío, pretratamiento con láser de fototermólisis fraccionada o dermoabrasión, o una combinación de los mismos. Por ejemplo, las composiciones pueden administrarse mediante el uso de un aplicador de esponja, aplicador de tela, atomizador, aerosol, succión al vacío, flujo de aire a alta presión, flujo de líquido a alta presión, contacto directo de por ultrasonido manual y otras fuerzas sónicas, vibraciones mecánicas, manipulación del tallo piloso (incluidos tirones, masajes), fuerza física, manipulación térmica u otros tratamientos. Los tratamientos de formulación de nanopartículas se realizan solos, en combinación, secuencialmente o repetidos 1-24 veces.

Usos cosméticos y terapéuticos de las nanopartículas plasmónicas

En términos generales, el o los solicitantes han creado sistemas y métodos para el tratamiento cosmético y terapéutico de afecciones, enfermedades y trastornos dermatológicos utilizando métodos de tratamiento basados en nanopartículas.

Tratamiento contra el acné

El acné es causado por una combinación de dieta, desequilibrio hormonal, infección bacteriana (Propionibacterium acnes), predisposición genética y otros factores. Los métodos y sistemas basados en nanopartículas descritos en este documento para el tratamiento del acné pueden enfocarse focalmente en las regiones causantes de la dermis, la glándula sebácea y el folículo piloso, y por lo tanto tienen ventajas en comparación con las técnicas existentes conocidas en la técnica, incluido tratamiento químico (peróxidos, hormonas, antibióticos, retinoides y compuestos antiinflamatorios), dermoabrasión, fototerapia (láser, tratamiento con luz azul y roja o tratamiento fotodinámico) o procedimientos quirúrgicos.

En particular, las técnicas basadas en láser se están convirtiendo en un tratamiento para el acné cada vez más popular, pero una limitación sustancial es la falta de propiedades absorbentes selectivas entre los pigmentos naturales (por ejemplo, grasa, sebo) para longitudes de onda de luz específicas, de modo que el calentamiento selectivo de una célula, estructura o componente del tejido, particularmente en las glándulas sebáceas, el infundíbulo y las regiones del folículo piloso, no se logra sin el calentamiento del tejido adyacente fuera del objetivo. Las nanopartículas descritas en este documento proporcionan una conversión fototérmica significativamente mayor que los pigmentos naturales, lo que permite enfocar la energía del láser en células, estructuras o componentes específicos de tejido dentro de la glándula sebácea, el infundíbulo o las regiones del folículo piloso para el daño fototérmico selectivo.

El uso de los materiales y técnicas descritos en este documento puede proporcionar tratamientos para el acné de mayor duración que las metodologías existentes. En ciertas realizaciones, la ablación selectiva ajustada de la glándula sebácea o el infundíbulo se logra como se describe en el presente documento. En particular, las nanopartículas plasmónicas se localizan específicamente en regiones de folículos pilosos en o cerca de la glándula sebácea o el infundíbulo.

Las nanopartículas plasmónicas exhiben una fuerte absorción a las longitudes de onda emitidas por los dispositivos de depilación láser estándar (por ejemplo, 755 nm, 810 nm, 1064 nm) en relación con el tejido epidérmico circundante. Por lo tanto, la irradiación de nanopartículas plasmónicas dirigidas con luz láser induce radiación térmica de las partículas al sebo adyacente, la glándula sebácea, el infundíbulo y otros agentes que causan el acné.

Depilación

Los métodos y sistemas basados en nanopartículas descritos en el presente documento para el tratamiento de la piel tienen ventajas en comparación con las técnicas existentes conocidas en el arte, que incluyen técnicas basadas en láser, técnicas químicas, electrólisis, técnicas de ondas electromagnéticas y técnicas mecánicas (por ejemplo, depilación con cera, pinzas). Dichas técnicas no logran proporcionar una depilación permanente adecuada en una variedad de sujetos. En particular, los sujetos que tienen cabello pigmentado de color claro a medio no reciben una atención adecuada de estas técnicas, que sufren efectos secundarios que incluyen dolor y la falta de efectos cosméticos beneficiosos, incluida la depilación. Las técnicas basadas en láser son populares en una variedad de aplicaciones, pero una limitación sustancial es la falta de propiedades absorbentes selectivas entre los pigmentos naturales (por ejemplo, melanina) para longitudes de onda específicas de luz, de modo que el calentamiento selectivo de una célula, estructura o componente del tejido es logrado sin calentamiento de tejidos adyacentes fuera del objetivo. Las nanopartículas descritas en el presente documento proporcionan una conversión fototérmica significativamente mayor que los pigmentos naturales, lo que permite que la energía del láser se enfoque en células, estructuras o componentes específicos de tejido para un daño fototérmico selectivo.

En el presente documento se proporciona una reducción o eliminación más permanente de todos los tipos de cabello, en relación con los tratamientos de depilación conocidos en la técnica. En ciertas realizaciones, se proporciona la ablación selectiva ajustada del tallo piloso y la destrucción de células madre en la región protuberante, como se describe en el presente documento. En particular, las nanopartículas plasmónicas se localizan específicamente en regiones de folículos pilosos en o cerca de la región protuberante, un dominio rico en células madre del folículo piloso. Además, las nanopartículas plasmónicas se localizan aproximadamente cerca del 50-75% de la estructura del tallo piloso.

Las nanopartículas plasmónicas exhiben una fuerte absorción a las longitudes de onda emitidas por los dispositivos de depilación láser estándar (por ejemplo, 755 nm, 810 nm, 1064 nm) en relación con el tejido epidérmico circundante. Por lo tanto, la irradiación de nanopartículas plasmónicas dirigidas con luz láser induce radiación de calor de las partículas a las células madre adyacentes (o, en algunos casos, la arquitectura del tallo piloso mismo), lo que resulta en la muerte celular y una interrupción de la vía regenerativa normal.

Tumores cutáneos no malignos y malignos

Las terapias con láser para la prevención y el tratamiento de cánceres de piel no malignos, malignos, melanomas y no melanomas se han centrado principalmente en enfoques de terapia fotodinámica, mediante las cuales se aplican porfirinas fotosensibles a la piel y se utilizan para localizar luz láser, producir especies de oxígeno reactivo y destruir células cancerosas a través de radicales tóxicos. Por ejemplo, el 5-ALA combinado con el tratamiento con láser ha sido aprobado por la FDA para el tratamiento de las queratosis actínicas del cáncer de piel no melanoma, y se utiliza sin marcadores para el tratamiento de carcinomas de células basales ampliamente diseminados, quirúrgicamente no tratables o recurrentes (BCC). Sin embargo, este procedimiento hace que los pacientes experimenten fotosensibilidad, ardor, descamación, cicatrización, hipopigmentación e hiperpigmentación y otros efectos secundarios debido a la absorción transdérmica no específica de moléculas de porfirina. Las nanopartículas descritas en este documento proporcionan una conversión fototérmica significativamente mayor que los pigmentos y colorantes naturales, lo que permite enfocar la energía del láser en células, estructuras o componentes específicos del tejido para la termomodulación selectiva.

El uso de los materiales y técnicas descritos en este documento puede proporcionar tratamientos contra el cáncer de mayor grado y duración que las metodologías existentes. En ciertas realizaciones, se lleva a cabo la ablación selectiva ajustada de células objetivo específicas como se describe en el presente documento. En particular, las nanopartículas plasmónicas se localizan específicamente en regiones de folículos pilosos en las que surgen células madre protuberantes foliculares para formar carcinomas nodulares de células basales y otros carcinomas. Las nanopartículas plasmónicas también pueden administrarse a otras células objetivo que causan tumores, por ejemplo, el epitelio interfolicular, que incluye la célula de origen para los carcinomas de células basales superficiales.

Las nanopartículas plasmónicas exhiben una fuerte absorción a las longitudes de onda emitidas por los dispositivos de depilación láser estándar (por ejemplo, 755 nm, 810 nm, 1064 nm) en relación con el tejido epidérmico circundante. Por lo tanto, la irradiación de nanopartículas plasmónicas dirigidas con luz láser induce radiación de calor de las partículas a los queratinocitos, melanocitos, células madre protuberantes foliculares, células cancerosas o precursoras de células cancerosas adyacentes, lo que resulta en la muerte celular o inhibición del crecimiento celular para la prevención y el tratamiento del cáncer.

Aplicaciones vasculares. Los tejidos objetivo para aplicaciones vasculares incluyen arterias, arteriolas, capilares, venas y vénulas. Las enfermedades o afecciones adecuadas para el tratamiento con aplicaciones vasculares incluyen las arañas vasculares, las válvulas con fugas y la estenosis vascular. En particular, las anomalías venosas representan una proporción sustancial de enfermedades o afecciones cosméticas que afectan la vasculatura. Las personas con anomalías en las venas, tales como las arañas vasculares o las válvulas venosas defectuosas, sufren dolor, picazón o una estética indeseable.

Además, hay varias indicaciones para las cuales la ablación de otros vasos incluyendo arterias, arteriolas o capilares podría proporcionar un beneficio terapéutico o cosmético que incluye: 1) ablación de la vasculatura que suministra almohadillas de grasa y/o células adiposas, 2) ablación de la vasculatura que soporte células tumores/cancerosas, 3) ablación de marcas vasculares de nacimiento (manchas de vino de Oporto, hemangiomas, manchas maculares), y 4) cualquier otra indicación por la cual la ablación de los vasos media la destrucción del tejido y la apoptosis o necrosis de las células soportadas por esos vasos con beneficio terapéutico o cosmético. En el presente documento se proporcionan métodos para usar las composiciones descritas en el presente documento para la destrucción selectiva del componente o componentes de las venas de las nanopartículas plasmónicas distribuidas focal o difusamente en la sangre. Las nanopartículas plasmónicas se combinan con un vehículo farmacéuticamente aceptable como se describió anteriormente y se introducen en el cuerpo mediante inyección intravenosa. Las nanopartículas se difunden en la sangre y, en algunas realizaciones, se localizan en tejidos vasculares específicos. Posteriormente, las nanopartículas se activan con láser o sistemas basados en luz, como se conoce en la técnica, para tratar afecciones de la piel como la depilación o la ablación de la vena de araña. Alternativamente, se pueden usar sistemas de láser o luz basados en guías de ondas de fibra óptica guiados por imágenes o sin imágenes para extirpar vasos sanguíneos o componentes sanguíneos en venas más grandes. En una realización, se puede usar un dispositivo con funciones duales para inyectar nanopartículas y administrar luz a través de una guía de onda óptica. Las nanopartículas activadas calientan la sangre y el tejido adyacente (vasos, paredes de vasos, células endoteliales, componentes en o dentro de las células endoteliales, componentes que comprenden la membrana basal endotelial, tejidos mesenquimales de soporte, células o componentes celulares alrededor del vaso, células sanguíneas, componentes de las células sanguíneas, otros componentes sanguíneos) a temperaturas ablativas (38-50 grados C o más).

En el presente documento se proporciona una composición que comprende un vehículo farmacéuticamente aceptable y una pluralidad de nanopartículas plasmónicas en una cantidad eficaz para inducir la termomodulación de una región de tejido objetivo vascular o intravascular con la que la composición se pone en contacto por vía intravenosa. Además, la composición de nanopartículas plasmónicas puede comprender un medio de direccionamiento microvascular seleccionado del grupo que consiste en anticuerpos de células endoteliales antimicrovasculares y ligandos para receptores de superficie de células endoteliales microvasculares. También se proporciona un método para realizar la termoablación de un tejido vascular objetivo en un sujeto mamífero, que comprende las etapas de poner en contacto una región del tejido vascular objetivo con una composición que comprende una pluralidad de nanopartículas plasmónicas y un vehículo farmacéuticamente aceptable en condiciones tales que se localiza una cantidad efectiva de las nanopartículas plasmónicas en un dominio de la región vascular objetivo; y exponer la región de tejido objetivo a energía suministrada desde una fuente de resonancia de plasmón superficial de excitación no lineal en una cantidad eficaz para inducir la termoablación del dominio de la región vascular objetivo.

Aplicaciones orales y nasales. Los tejidos objetivo para aplicaciones orales incluyen la boca, la nariz, la faringe, la laringe y la tráquea. Las enfermedades o afecciones adecuadas para el tratamiento con aplicaciones vasculares incluyen cáncer oral, pólipos, cáncer de garganta, cáncer nasal y síndrome de Mounier-Kuhn.

Aplicaciones endoscópicas. Los tejidos objetivo para aplicaciones endoscópicas incluyen el estómago, el intestino delgado, el intestino grueso, el recto y el ano. Las enfermedades o afecciones adecuadas para el tratamiento con aplicaciones vasculares incluyen cáncer gastrointestinal, colitis ulcerosa, enfermedad de Crohn, síndrome del intestino irritable, enfermedad celíaca, síndrome de intestino corto o una enfermedad infecciosa tal como giardiasis, esprue tropical, infección por tenia, ascariasis, enteritis, úlceras, enfermedad de Whipple y megacolon.

Métodos de termomodulación. Se proporcionan métodos para realizar termomodulación de una región de tejido objetivo. Una composición de nanopartículas que comprende una pluralidad de nanopartículas plasmónicas bajo condiciones tales que una cantidad efectiva de las nanopartículas plasmónicas se localizan en un dominio de la región de tejido objetivo; y exponer la región del tejido objetivo a energía suministrada desde una fuente de resonancia de plasmón superficial de excitación no lineal en una cantidad eficaz para inducir la termomodulación del dominio de la región de tejido objetivo.

Eliminación de nanopartículas no unidas específicamente. La eliminación de las nanopartículas localizadas en la superficie de la piel puede realizarse poniendo en contacto la piel con acetona, alcohol, agua, aire, un agente de desbridamiento o cera. Alternativamente, se puede realizar el desbridamiento físico. Alternativamente, se puede realizar una reducción del compuesto plasmónico.

Cantidad de energía proporcionada. La piel se irradia a una fluencia de 1-60 julios por cm2 con longitudes de onda láser de aproximadamente, por ejemplo, 750 nm, 810 nm, 1064 nm u otras longitudes de onda, particularmente en el intervalo de luz infrarroja. Se utilizan varias tasas de repetición desde continuo a pulsado, por ejemplo, a 1-10 Hz, 10 100 Hz, 100-1000 Hz. Si bien se refleja algo de energía, una ventaja del tema descrito en el presente documento es que una cantidad sustancial de energía es absorbida por las partículas, con una menor cantidad absorbida por la piel. Las nanopartículas se suministran al folículo piloso, el infundíbulo o la glándula sebácea a una concentración suficiente para absorber, por ejemplo, 1,1-100 veces más energía que otros componentes de la piel de volumen similar. Esto se logra en algunas realizaciones al tener una concentración de partículas en el folículo piloso con absorbancia en el pico láser de 1,1-100 veces con respecto a otros componentes de la piel de volumen similar.

Para permitir la destrucción ajustable de las estructuras de la piel objetivo (por ejemplo, glándulas sebáceas, infundíbulo, folículos pilosos), se utilizan nanopartículas absorbentes de luz junto con un láser u otra fuente de excitación de la longitud de onda apropiada. La luz láser puede aplicarse continuamente o en pulsos con uno o múltiples pulsos de luz. La intensidad del calentamiento y la distancia sobre la cual ocurrirá el daño fototérmico están controlados por la intensidad y la duración de la exposición a la luz. En algunas realizaciones, se utilizan láseres pulsados para proporcionar destrucción térmica localizada. En algunas de tales realizaciones, se proporcionan pulsos de duración variable para localizar regiones de daño térmico dentro de 0,05; 0,1; 0,5; 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 200, 300, 500, 1000 micras de las partículas. Los pulsos tienen al menos una duración de femptosegundos, picosegundos, microsegundos o milisegundos. En algunas realizaciones, la temperatura máxima obtenida en el tejido por calentamiento de nanopartículas es al menos 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300 o 500 grados Celsius. En algunas realizaciones que utilizan calentamiento por impulsos, las altas temperaturas máximas se alcanzan localmente dentro del tallo piloso sin elevar la temperatura del tejido macroscópico más de 0,1; 0,5; 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 12, 15 o 20 grados Celsius. En algunas realizaciones, se utilizan pulsos cortos (100 nanosegundos-1000 microsegundos) para conducir gradientes de calor transitorios muy altos dentro y alrededor de la estructura de la piel objetivo (por ejemplo, glándula sebácea y/o folículo piloso) desde partículas incrustadas para localizar el daño cerca de la ubicación de la partícula. En otras realizaciones, se usan longitudes de pulso más largas (1-500 ms) para conducir los gradientes de calor más lejos de la estructura objetivo para localizar la energía térmica en las células madre en la región protuberante u otros componentes a más de 100 pm de las partículas localizadas. Las fluencias de 1-30 julios por cm2 son generalmente suficientes para la ablación térmica de los folículos que tienen altas concentraciones de partículas y, por lo tanto, una absorbancia más alta que la piel (por ejemplo, 1,1-100 veces por volumen de absorbancia de la piel). Estas fluencias son a menudo más bajas que las que se emplean actualmente (por ejemplo, diodo: 25-40 J/cm2, alejandrita: 20 J/cm2, Nd:YAG: 30-60 J/cm2) y conducen a menos daño a las regiones no foliculares, y potencialmente menos dolor.

Sistemas de resonancia de plasmón. Se proporcionan sistemas de resonancia de plasmón que contienen una superficie que incluye una pluralidad de nanopartículas plasmónicas y una fuente de excitación no lineal. Preferiblemente, la superficie es un componente de la piel que está destinada a tratamiento cosmético o terapéutico (por ejemplo, región protuberante para depilación, infundíbulo o glándula sebácea para prevención del acné). También se proporciona como un componente del sistema un medio para suministrar nanopartículas plasmónicas a la superficie de la piel, tal como un aplicador, un atomizador, un aerosol, succión al vacío, flujo de aire a alta presión o flujo de líquido a alta presión. Además se proporcionan medios para localizar nanopartículas plasmónicas en un componente de la piel (por ejemplo, folículo piloso, región protuberante, glándula sebácea, infundíbulo). Los medios útiles de suministro superficial incluyen un dispositivo que genera ultrasonido de alta frecuencia, ultrasonido de baja frecuencia, calor, masaje, presión de contacto o una combinación de los mismos.

Se proporcionan además sistemas que contienen medios de eliminación para eliminar nanopartículas en una porción no folicular de la piel. Los medios de eliminación incluyen al menos uno de acetona, alcohol, agua, aire, exfoliación química, cera o un compuesto que reduce el compuesto plasmónico.

Además, los sistemas de la presente descripción proporcionan una fuente de excitación no lineal que genera una fuente óptica de onda continua o una fuente óptica pulsada. Alternativamente, la fuente de excitación no lineal es capaz de generar radiación electromagnética, ultrasonido, energía térmica, energía eléctrica, energía magnética o energía electrostática. Se proporcionan sistemas en los que la fuente de excitación no lineal es capaz de irradiar las nanopartículas con una intensidad de aproximadamente 0,00005 mW/cm2a aproximadamente 1000 TW/cm2. Además, la fuente de excitación no lineal es capaz de funcionar en modo de un fotón, modo de dos fotones, modo de fotones múltiples, modo por etapas o modo de conversión ascendente. Se puede usar una fibra, una guía de onda, una punta de contacto o una combinación de las mismas en los presentes sistemas.

En algunas realizaciones, el sistema contiene un dispositivo de monitoreo tal como un sensor de temperatura o un detector de energía térmica. En otras realizaciones, los sistemas también contienen un medio controlador para modular la fuente de excitación no lineal (por ejemplo, un "controlador de bucle de retroalimentación"). En una realización relacionada, el sistema contiene un medio para detectar una temperatura de la superficie o un tejido objetivo adyacente a la superficie, en el que el medio controlador modula la intensidad de la fuente de excitación no lineal y/o la duración de la excitación. En tales realizaciones, el medio controlador modula preferiblemente la intensidad de la fuente de excitación no lineal de modo que un primer componente del folículo piloso experimenta termoablación selectivamente en relación con un segundo componente del folículo piloso. En realizaciones adicionales, un dispositivo de enfriamiento se pone en contacto directo con la piel durante la irradiación para minimizar el calentamiento de nanopartículas o piel en la superficie, mientras que las nanopartículas que han penetrado más profundamente en el folículo, la piel o la glándula sebácea se calientan a temperaturas que ablacionan selectivamente los tejidos adyacentes.

La piel es un ejemplo de tejido objetivo. La piel contiene preferiblemente un folículo piloso y/o una glándula sebácea, en la que la fuente de excitación no lineal genera energía que da como resultado el calentamiento de la piel en una cantidad efectiva para inducir la termomodulación de un folículo piloso, un infundíbulo, una glándula sebácea o un componente de los mismos, tal como mediante calentamiento suficiente para que la temperatura de la piel supere los 37 °C, tal como 38 °C, 39 °C, 40 °C, 41 °C, 42 °C, 43 °C, 44 °C, 45 °C, 46 °C, 47 °C, 48 °C, 49 °C, hasta aproximadamente 50 °C o más.

Métodos de formulación. También se proporcionan métodos para formular las nanopartículas de la presente divulgación en una forma adecuada para su uso como se describe en el presente documento. En particular, las composiciones de nanopartículas son generadas por:

a) la formación de una primera mezcla que contiene una pluralidad de nanopartículas y un primer disolvente; b) el intercambio del primer disolvente por un segundo disolvente para formar una segunda mezcla; y

c) la combinación de la segunda mezcla y un vehículo cosmética o farmacéuticamente aceptable;

formando así una composición de nanopartículas.

La etapa de intercambio se realiza opcionalmente usando cromatografía líquida, un sistema de intercambio de disolvente, una centrífuga, precipitación o diálisis. Preferiblemente, las nanopartículas se modifican superficialmente a través de una etapa de reducción controlada o una etapa de oxidación. Dicha modificación de la superficie puede implicar una etapa de recubrimiento, tal como la adsorbancia de un monómero, polímero o entidad biológica a una superficie de la nanopartícula. Típicamente, la etapa de recubrimiento implica poner en contacto las nanopartículas con un entorno oxidativo. Además, la etapa de recubrimiento puede incluir polimerización de monómero para crear un recubrimiento de polímero.

Los métodos descritos en el presente documento también pueden incluir las etapas de disolver las nanopartículas en un disolvente no polar y posteriormente mezclar las nanopartículas disueltas con un disolvente polar para encapsular las nanopartículas en una emulsión. Además, la adición de tensioactivos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio, laureth 2-sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio) a concentraciones de 0,1-10% pueden usarse para romper la barrera epidérmica de la piel, emulsionar el sebo y permitir una mejor mezcla de nanopartículas hidrofílicas en soluciones acuosas. Además, se puede emplear un método para concentración de las nanopartículas tales como centrifugación o liofilización. Además, las nanopartículas pueden tratarse previamente con calor o radiación. También se proporciona la etapa opcional de conjugar una entidad biológica o una pluralidad de entidades biológicas con las nanopartículas. Tal etapa de conjugación puede implicar un enlace tiol, amina o carboxilo de las entidades biológicas a las nanopartículas.

Enfermedades y trastornos. La presente descripción puede usarse en la piel humana (u otro animal) para el tratamiento de arrugas y otros cambios relacionados con el fotoenvejecimiento o el envejecimiento cronológico (generalmente denominado rejuvenecimiento de la piel), para el tratamiento de enfermedades que incluyen enfermedades de la piel, para la reducción de acné y trastornos relacionados tales como rosácea, foliculitis, pseudofoliculitis barbae o trastornos proliferativos o papuloescamosos tales como psoriasis, para la estimulación o reducción del crecimiento piloso y para la reducción de la celulitis, verrugas, hipopigmentación tal como la mancha de vino de Oporto (PWS; nevus flammeus), marcas de nacimiento, hiperhidrosis, venas varicosas, problemas de pigmentación, tatuajes, vitiligo, melasma, cicatrices, estrías, infecciones fúngicas, infecciones bacterianas, trastornos inflamatorios dermatológicos, problemas musculoesqueléticos (por ejemplo, tendinitis o artritis), para mejorar la curación de heridas quirúrgicas, terapia de quemaduras para mejorar la curación y/o reducir y minimizar las cicatrices, mejorar la circulación dentro de la piel y similares.

La presente descripción también puede ser útil para mejorar la cicatrización de heridas, incluidas, entre otras, úlceras cutáneas crónicas, úlceras diabéticas, lesiones por quemaduras térmicas, úlceras o trastornos virales, enfermedad periodontal y otras enfermedades dentales. La presente descripción, en ciertas realizaciones, también es útil para potenciar los efectos de dispositivos que crean una lesión o herida en el proceso de realizar una cirugía estética que incluye técnicas de heridas térmicas no ablativas para tratar arrugas de la piel, cicatrices, estrías y otros trastornos de la piel. En tales circunstancias, puede ser preferible usar tratamientos térmicos no ablativos convencionales en combinación con los métodos de la presente descripción. La presente solicitud, en ciertas realizaciones, se usa junto con microabrasión o abrasión superficial, dermoabrasión o exfoliación enzimática o química de la piel o aplicaciones cosméticas tópicas, con o sin aplicación de nanopartículas para mejorar el tratamiento, tal como la eliminación del estrato córneo (y posiblemente capas epiteliales adicionales) pueden resultar beneficiosas para algunos regímenes de tratamiento. Los métodos de la presente descripción son particularmente aplicables, pero no se limitan a, tratamiento del acné, depilación, crecimiento del cabello/estimulación del folículo piloso, reducción/prevención de tumores de piel malignos y no malignos, y rejuvenecimiento de la piel, como se describe en el presente documento.

Los métodos dermatológicamente terapéuticos descritos en el presente documento pueden formarse usando irradiación de nanopartículas solamente, irradiación de nanopartículas en combinación con nanopartículas o micropartículas, o irradiación de nanopartículas con una composición que comprende nanopartículas o micropartículas y uno o más agentes terapéuticos. Tal irradiación de nanopartículas puede ser producida por cualquier generador de nanopartículas conocido, y es preferiblemente un generador de nanopartículas enfocado capaz de generar e irradiar ondas de nanopartículas enfocadas.

Ejemplos

Ejemplo 1. Generación de nanopartículas plasmónicas para termomodulación.

Las nanopartículas plasmónicas, que incluyen nanovarillas, nanocapas huecas, nanocapas de silicio, nanoplacas, nanoarroz, nanocables, nanopirámides, nanoprismas, nanoplacas y otras configuraciones descritas en este documento y conocidas por los expertos en la técnica, se generan en intervalos de tamaño de 1-1000 nm, bajo condiciones tales que las propiedades superficiales que facilitan la penetración folicular profunda. Las propiedades de la superficie se pueden variar en una o múltiples (2, 3 o 4) dimensiones diferentes para aumentar la concentración de nanopartículas en un dominio de tejido objetivo. La penetración en aberturas foliculares de 10-200 pm se puede maximizar usando las nanopartículas descritas en este documento. En el presente documento, se generan nanopartículas dimensionadas en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 nm, y preferiblemente se ensamblan o formulan en estructuras multiparticulares que tienen un tamaño en el intervalo de 100-300 nm. Alternativamente, se cultiva un recubrimiento (por ejemplo, Sílice) en estructuras uniparticulares para aumentar el tamaño de partícula al intervalo de 100-300 nm o más.

Nanopartículas plasmónicas de superficie modificada. Un ejemplo de preparación de nanopartículas plasmónicas de superficie modificada se proporciona como sigue. Las nanopartículas plasmónicas se sintetizan con un recubrimiento estable de bromuro de cetriltrimetilamonio (CTAB) y se concentran a partir de una densidad óptica 1 DO a 100, 200, 300, 400 o 500 DO a través de uno a tres ciclos de centrifugación a 16.000 rcf, con decantación del sobrenadante. Alternativamente, las nanopartículas recubiertas con CTAB se concentran y se resuspenden en 250 Amol/L de metilpolietilenglicol (PEG)-tiol de 5 kDa para elaborar nanopartículas recubiertas con PEG. La verificación de que los patrones de polímeros PEG se reducen completamente se realiza mediante espectrofotometría para medir la actividad tiol de los tioles poliméricos con 5,5-ditiobis(ácido 2-nitrobenzoico) frente a un gradiente de DTT. La solución de metil-PEG-tiol y nanopartículas recubiertas con CTAB se mezcla a temperatura ambiente durante 1 h, luego se dializa contra MWCO de 5 kDa en 4 L de agua destilada durante 24 h. Las muestras dializadas se procesan a través de filtros de 100 kDa para eliminar el exceso de polímero. La cuantificación del número de polímeros de PEG por partícula se realiza modificando la superficie de nanopartículas con polímero de amino-PEG-tiol y cuantificando el número de aminas con un ensayo SPDP. Para formulaciones de prueba, se elaboran soluciones de 100 DO de nanopartículas plasmónicas recubiertas con CTAB en agua destilada y 100 DO. Las nanopartículas plasmónicas recubiertas con PEG se elaboran en agua destilada, etanol, DMSO o aceite mineral. Las nanopartículas plasmónicas con capas de sílice se crean haciendo reaccionar nanopartículas con silicatos tales como tetra-etil-orto-silicato (TEOS), silicato de sodio, aminopropiltrietoxisilano (APTS) etc., hasta espesores de 5-50 nm o más. Las formulaciones de control solo para vehículos no contienen nanopartículas.

Nanopartículas incrustadas. Las nanopartículas están incrustadas (o encapsuladas) en materiales, lo que permite la generación de una amplia gama de tamaños para ajustar su tamaño. Se ha demostrado que los tamaños de partícula en el intervalo de 100-2000 nm ingresan al folículo piloso sin penetrar en la dermis. Las nanopartículas están encapsuladas en sílice, un copolímero sintético de polilactida/co-glicólido, copolímero de nailon porosa de laurilactama/caprolactama, hidroxietilcelulosa, monocapas de polielectrolitos o, alternativamente, en hidrogeles naturales tales como ácido hialurónico, sin alterar significativamente las propiedades de resonancia plasmónica. Las nanopartículas están incrustadas dentro de materiales de 100-2000 nm sin unión covalente o por entrecruzamiento de aminas, carboxilos u otras fracciones en la superficie de las nanopartículas a la estructura del polímero. La superficie del material de 100-2000 nm puede modificarse para un potencial zeta óptimo, hidrofilicidad/hidrofobicidad y/o capa de adsorción a través de las técnicas descritas en este documento. Además, la forma de la relación de aspecto del polímero puede modificarse de baja a alta para aumentar las concentraciones y profundidades de penetración de las nanopartículas plasmónicas incrustadas. Las nanopartículas tienen ventajosamente una relación de aspecto mayor que aproximadamente 1.

Ejemplo 2. Formulación de nanopartículas plasmónicas termoablativas para administración tópica

Las nanopartículas se generan como en el Ejemplo 1 usando un disolvente apropiado (por ejemplo, agua, etanol, dimetilsulfóxido). La mezcla que comprende una pluralidad de nanopartículas en agua se concentra hasta aproximadamente 100-500 DO y se intercambia por un nuevo disolvente por cromatografía líquida, un sistema de intercambio de disolvente, una centrífuga, precipitación o diálisis. El disolvente puede incluir un alcohol (por ejemplo, n-butanol, isopropanol, n-propanol, etanol, metanol), un hidrocarburo (por ejemplo, pentano, ciclopentano, hexano, ciclohexano, benceno, tolueno, 1,4-dioxano), cloroformo, éter dietílico, agua, un ácido (por ejemplo, ácido acético, ácido fórmico), una base, acetona, dimetilsulfóxido, dimetilformamida, acetonitrilo, tetrahidrofurano, diclorometano o acetato de etilo. El nuevo disolvente se combina con un vehículo cosmética o farmacéuticamente aceptable, formando así una composición de nanopartículas. Generalmente, las partículas y el vehículo formarán una emulsión.

Se proporcionan formulaciones de nanopartículas plasmónicas que amplifican o aceleran la penetración de nanopartículas en los folículos pilosos. En algunas realizaciones, las nano y microemulsiones facilitan la división dentro de los compartimentos de la piel ricos en lípidos, tales como el folículo piloso. En algunas realizaciones, las nanopartículas se formulan en composiciones que contienen 0,5-2% v/v de tensioactivos para permitir la ruptura de la barrera cutánea epidérmica, la emulsión del sebo y la mezcla mejorada de nanopartículas hidrófilas en soluciones hidrófobas o dirigidas al espacio hidrófobo en la piel (por ejemplo entre el tallo piloso y el folículo circundante). Las formulaciones de nanopartículas también se proporcionan a diversas concentraciones (1-20% p/v) en soluciones acuosas, solventes de silicona/aceite, propilenglicol o cremas (por ejemplo, que contienen alcoholes, aceites, parafinas, sílices coloidales). En algunas realizaciones, las nanopartículas absorbentes de luz se utilizan en soluciones que tienen pH, temperatura, concentración de osmolitos, viscosidad, volatilidad y otras características a la medida para mejorar la entrada de nanopartículas absorbentes de luz en los folículos capilares.

Las formulaciones se preparan para maximizar la estabilidad de las nanopartículas (grado de agregación en solución), la concentración de nanopartículas y la absorbancia de nanopartículas (grado de calentamiento inducido por láser a diferentes concentraciones).

Cuando las formulaciones de nanopartículas plasmónicas se iluminan con un láser clínico con una longitud de onda coincidente con la longitud de onda de absorción máxima de la partícula, la formulación se calienta a temperaturas termoablativas más rápidamente y en mayor grado que los colorantes de absorción clínica convencionales. La Figura 2 compara el perfil de temperatura de las partículas plasmónicas (longitud de onda de absorción máxima de 1020 nm) con colorantes clínicos convencionales, loción de carbono, atomizador de meladina y verde de indocianina después de la exposición a pulsos láser de 1064 nm, 20 J/cm2, 55 ms. El aumento de temperatura causado por la luz láser pulsada de 1064 nm fue más de 2,5 veces mayor para la solución plasmónica, en comparación con los colorantes clínicos convencionales utilizados en la misma dilución (dilución 1:1000 a partir de la concentración clínica, en la que las concentraciones clínicas son las siguientes: carbono 20-200 mg/mL, meladina 1 mg/mL, verde de indocianina 5 mg/mL).

Ejemplo 3. Uso de nanopartículas plasmónicas para la termomodulación del pelo.

Las personas que tienen pelo rubio, rojo, gris o de color claro no se tratan adecuadamente con las técnicas existentes de depilación a base de luz. En el presente documento se proporcionan métodos para usar las composiciones descritas en el presente documento para la eliminación o reducción selectiva del pelo rubio, rojo, gris o de color claro no tratado. Las nanopartículas plasmónicas generadas y formuladas como se describió anteriormente se introducen en una región de tejido objetivo, generalmente una región de la piel, y se activan con sistemas de depilación basados en láser como se conoce en la técnica para lograr una depilación efectiva.

Para lograr la máxima profundidad de penetración y concentración de nanopartículas plasmónicas en el folículo piloso y/o cerca de los componentes de la glándula sebácea, incluido el conducto sebáceo, el sebo, la unión epitelial de la glándula sebácea, y/o cerca de la región protuberante, incluyendo las células madre, el nicho de células madre, el recubrimiento epitelial de la región protuberante y/o cerca del bulbo folicular, se construye un tamaño de partícula óptimo de 30-800 nm que contiene una o varias nanopartículas plasmónicas. Las nanopartículas que encapsulan nanopartículas plasmónicas se pueden formular a partir de cualquier número de polímeros o matrices. En algunas realizaciones, la formulación contiene un polímero degradable o no degradable, por ejemplo, copolímero de poliláctida/coglicólido sintético, copolímero poroso de nailon de laurilactama/caprolactama, hidroxietilcelulosa, monocapas de polielectrolitos, o alternativamente, en hidrogeles naturales tales como ácido hialurónico, gelatina y otros. En realizaciones adicionales, se incluye un hidrogel PLGA, acrilato de PEG en la formulación. Preferiblemente, se proporciona un componente de matriz tal como sílice, poliestireno o polietilenglicol en la formulación para mejorar la estabilidad de las partículas y permitir la eliminación fácil de la superficie de la piel después de la aplicación y el direccionamiento del folículo. Otras formulaciones incluyen componentes de tensioactivos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio, laureth 2-sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio), una bicapa lipídica, un liposoma o un microsoma. Las nanopartículas plasmónicas que incluyen nanovarillas, nanocapas, nanoesferas, nanoplacas o nanoarroz pueden encapsularse dentro de una nanopartícula o matriz a base de polímero o lípido o depositarse en la superficie de la partícula. Alternativamente, se pueden usar nanopartículas en el intervalo de tamaño de 100-250 nm, 250-500 nm, 800 nm-1500 nm, o mayores de 1500 nm.

El pretratamiento de la piel con exfoliación mecánica o química se usa en algunas realizaciones para eliminar los tapones de pelo y "abrir" el folículo para el suministro de partículas. Además, los pelos pueden afeitarse o encerarse para crear un vacío en el folículo piloso para que las partículas se llenen. El uso de fuerza física o térmica amplifica o agiliza la penetración de nanopartículas absorbentes de luz y sus conjugados en los folículos capilares, en parte al dilatar el folículo piloso antes de la aplicación de las nanopartículas. Por ejemplo, se utilizan ultrasonido y otras fuerzas sónicas, vibraciones mecánicas, manipulación del tallo piloso (incluido el tirón), fuerza física, manipulación térmica y otros tratamientos para mejorar la entrada de nanopartículas que absorben luz en los folículos pilosos. Los tratamientos de formulación de nanopartículas se realizan solos, en combinación, secuencialmente o repetidos 1-24 veces.

Se usa un aplicador para aplicar uniformemente la composición de nanopartículas en los folículos. El aplicador puede ser una esponja, un paño, contacto directo de un dedo, un tubo, una jeringa, un dispositivo que aplica succión, un aerosol, un atomizador u otros medios conocidos en la técnica. En un ejemplo, una formulación de 1 mL de nanopartículas plasmónicas a una concentración de 100 DO con una resonancia máxima de 810 nm se aplica a aproximadamente 200 cm2 del área de la piel de un sujeto humano adulto con una jeringa. Se usa un paño para distribuir uniformemente la solución en el área de la piel y en los folículos capilares. Se aplica un masaje profundo desde un vibrador mecánico durante 2 minutos con o sin ultrasonido de 1 MHz durante 5 minutos, para impulsar las partículas profundamente en el folículo. Las partículas penetran 50-75% en toda la longitud del tallo piloso a concentraciones suficientes para calentar la piel en un radio de 100 pm a temperaturas incrementales de 5-20 veces mayores que las generadas en volúmenes similares de piel adyacente cuando se irradia con un diodo (810 nm) láser. Se puede usar acetona, etanol o un agente de desbridamiento para eliminar todas las partículas de la superficie de la piel que no se hayan depositado en el folículo, a fin de reducir o prevenir el calentamiento no folicular de la piel.

Las formulaciones de nanopartículas se prueban en muestras de animales ex vivo, muestras de piel humana ex vivo y piel humana in vivo, incluida la evaluación de: 1) la profundidad de penetración de nanopartículas en los folículos pilosos; 2) la concentración lograda de partículas; 3) el grado de calentamiento alcanzado a concentraciones de nanopartículas administradas; y 4) la eficacia de la destrucción fototérmica, incluida la depilación temporal y permanente, 5) la eliminación de nanopartículas después del tratamiento. Para evaluar las profundidades de penetración de las nanopartículas, las nanopartículas plasmónicas funcionalizadas en la superficie con moléculas fluorescentes se visualizan mediante microscopía de fluorescencia después del corte histológico o la biopsia folicular (extracción del tallo piloso). Alternativamente, las nanopartículas plasmónicas se visualizan directamente por microscopía de campo oscuro después del corte histológico o la biopsia folicular. Para evaluar las concentraciones de nanopartículas a varias profundidades a lo largo del folículo, las muestras de piel extirpadas se separan mediante cinta adhesiva o técnicas basadas en calor, las muestras se disuelven para el análisis en masa de la concentración de metal por ICP-MS (espectrometría de masas de plasma acoplada inductivamente). El grado de calentamiento macroscópico se valida mediante termografía infrarroja de muestras de piel y mediante la evaluación de secciones de piel sujetas a exposición láser para marcadores de daño térmico. Finalmente, se puede medir la eficacia de la destrucción fototérmica en el sitio de acumulación de nanopartículas mediante el análisis de lesiones celulares histológicas en el sitio objetivo, incluido el tallo folicular del pelo, la vaina de la raíz interna, la vaina de la raíz externa y la región protuberante que contiene el nicho de células madre, que contiene las células madre que contribuyen al nuevo crecimiento del pelo. Como la región protuberante se localiza generalmente a mitad de camino (-50% por debajo de la longitud de) el eje del pelo, la eliminación permanente del pelo se logra suficientemente mediante la acumulación de nanopartículas plasmónicas a esta profundidad. En algunas situaciones, el suministro de nanopartículas también puede generar un gradiente de calor que se emite más abajo del tallo piloso. Los estudios en animales son útiles para demostrar la eficacia de la depilación no pigmentada mediante la comparación de perfiles de calor, ablación térmica del tallo piloso y daño térmico de células madre protuberantes en roedores sin pelo tratado, roedores albinos y roedores de pelo oscuro. La eficacia en la piel humana viva se mide midiendo los recuentos de pelo a los 3 y 12 meses de seguimiento. Se toman biopsias de pacientes seleccionados a los 2, 4 y 6 semanas de seguimiento para verificar que las nanopartículas se eliminen de la piel sin incrustarse en la dermis.

La penetración del folículo piloso de nanopartículas marcadas con fluorescencia se determina usando explantes de piel porcina y formación de imágenes confocales. Se puso en contacto una solución acuosa de 25 mg/mL de nanopartículas recubiertas con dióxido de silicio (diámetro 200 nm) con piel porcina recién descongelada, después de lo cual se eliminó el exceso de suspensión de nanopartículas y se realizó un masaje manual durante tres minutos. El explante se seccionó y se sometió a imágenes confocales. Como se muestra en la Figura 3A, las secciones de explantes se fotografiaron en ángulo con respecto a los folículos pilosos en planos de 60 pm. El plano 1 muestra el infundíbulo del folículo, mientras que el plano 2 muestra las regiones distales del folículo. La Figura 3B demuestra imágenes confocales representativas que muestran que las nanopartículas rojas (absorbancia de 548 nm) son visibles tanto en los folículos superficiales como profundos, pero no son detectables en las capas dérmicas debajo de los folículos. La Figura 3C muestra imágenes de gran aumento de nanopartículas rojas localizadas y retenidas dentro de un folículo profundo (~400 pm). El color verde indica autofluorescencia tisular (488 nm).

La penetración del folículo piloso de las nanopartículas plasmónicas se determina usando imágenes de piel porcina y campo oscuro. Una suspensión de 100 DO de nanopartículas plasmónicas (200 nm de diámetro) se puso en contacto con piel de porcino recién descongelada, después de lo cual se eliminó el exceso de suspensión de nanopartículas y se realizó un masaje manual durante tres minutos. El procedimiento se repitió para un total de 3 aplicaciones, y el residuo superficial se eliminó con 3-5 aplicaciones alternando agua y etanol. La muestra de piel fue extirpada, fijada, seccionada a lo largo del plano horizontal y sometida a imágenes de campo oscuro. Como se muestra en la Figura 4A, las muestras de piel se seccionaron y se tomaron imágenes horizontales del folículo piloso a varias profundidades. En las imágenes de la sección de la piel, se observaron nanopartículas plasmónicas como fuentes puntuales de color azul brillante a profundidades de hasta 1,2 mm de profundidad en los espacios foliculares porcinos (Figura 4B). Las muestras de control sin nanopartículas plasmónicas se diferenciaron claramente (Figura 4C). ICP-MS también se realiza en secciones de piel para evaluar las concentraciones de nanopartículas a varias profundidades a lo largo del folículo.

Penetración del folículo piloso de nanopartículas en roedores sin pelo, roedores albinos y roedores de pelo oscuro. Los ratones Swiss Webster de pelo blanco (n = 3) a las 8 semanas de edad se anestesian con solución anestésica inyectable de ketamina/xilazina y se lava y se seca la piel y el pelo de la espalda dorsal. Antes de la administración de la formulación, se delimitan tres áreas de 10 cm x 10 cm mediante un marcador permanente en cada ratón y se someten a depilación mediante 1) maquina de afeitar eléctrica, 2) reactivo de depilación Nair, o 3) aplicación y separación de la mezcla de cera/colofonia tibia. Cada ratón se trata con una pipeta con hasta 3 formulaciones de nanopartículas, por cuadruplicado en tamaños de puntos de 5 pL por área de piel demarcada (hasta 12 puntos por área o 36 puntos por ratón). Las ubicaciones precisas de los puntos se delimitan con un bolígrafo antes de pipetear. Los puntos de tratamiento por duplicado en el lado izquierdo dorsal se masajean en la piel durante 5 minutos, mientras que los puntos de tratamiento por duplicado en el lado derecho dorsal se aplican sin masaje. Treinta minutos después de la aplicación, los ratones son sacrificados por asfixia por dióxido de carbono y luxación cervical, y la piel es cuidadosamente extirpada y perforada en secciones a lo largo de las demarcaciones de tamaño de punto. Las biopsias de piel se fijan en paraformaldehído al 10%, se incluyen en parafina y se cortan en secciones de 5 pm con un micrótomo en direcciones transversales. Los portaobjetos con secciones de parafina montadas se desparafinan y se tiñen con hematoxilina y eosina (H&E) o se mantienen sin teñir para microscopía de campo oscuro. Usando tinción H&E, microscopía de luz y/o microscopía de campo oscuro, se toman imágenes de más de 50 folículos por formulación, y se realiza una puntuación para las secciones de la piel para la acumulación visible de nanopartículas macroscópicas en el folículo, a lo largo del tallo piloso, en el sitio del nicho protuberante putativo de células madre, y en la profundidad del bulbo folicular. En secciones histológicas en serie, se puede usar un kit potenciación de tinción con plata basado en tiosulfato de sodio para agrandar la señal de nanopartículas plasmónicas a través de la precipitación de plata metálica. Las micrografías de fase y de campo oscuro se capturan y se utilizan para registrar las profundidades de penetración folicular para cada formulación de nanopartículas y método de aplicación. ICP-MS también se realiza en secciones de piel para evaluar las concentraciones de nanopartículas a varias profundidades a lo largo del folículo.

Evaluación de la destrucción fototérmica en el sitio de acumulación de nanopartículas. Las áreas tratadas de piel de cerdo, humano o ratón se irradian con un láser que coincide con la longitud de onda de absorción máxima de las nanopartículas (por ejemplo, láser YAG de 1064 nm para partículas plasmónicas de 1020 nm) utilizando parámetros clínicos (exposición de 1 s de 30-50 J/cm2 y un ancho de pulso de 10-50 ms). Para determinar el daño fototérmico microscópico de las estructuras de la piel objetivo, tal como el folículo piloso y las células madre protuberantes del folículo piloso, a los diez días después de la aplicación e irradiación, los sujetos humanos reciben inyecciones de lidocaína en las áreas de tratamiento adormecidas y la piel se extirpa cuidadosamente y se perfora en secciones a lo largo las demarcaciones del tamaño del punto. Las biopsias de piel humana fresca o las muestras de piel humana y animal explantadas se fijan en paraformaldehído al 10%, se incluyen en parafina y se cortan en secciones de 5 pm en un micrótomo en direcciones transversales, o se fijan en la solución de Zamboni con ácido pícrico al 2% y se crioseccionan mediante un micrótomo deslizante por congelación. Los portaobjetos con secciones de parafina montadas se desparafinan y se tiñen con hematoxilina y eosina (H&E). Las secciones histológicas se examinan a varias profundidades para detectar marcadores de daño térmico e inflamación. La hematoxilina y la eosina (H&E) se utilizan para obtener imágenes de la microanatomía de la piel y los folículos e indicar la degeneración de los tallos pilosos, la atrofia de las glándulas sebáceas y la vacuolización celular (que indica daño celular). El cloruro de nitro tetrazolio azul (NBTC), una mancha de lactato deshidrogenasa que se pierde por daño térmico a las células, se usa para evaluar el daño a los queratinocitos. El daño celular en los folículos de muestras de piel que reciben nanopartículas plasmónicas más tratamiento con láser se califica y compara con los que reciben tratamiento con láser únicamente. Las áreas de piel humana viva tratadas también se siguen clínicamente durante 2 semanas a 3 meses después del tratamiento con nanopartículas plasmónicas láser, o durante los tratamientos repetidos con nanopartículas plasmónicas láser, y se comparan con la fotografía digital de referencia tomada antes del primer tratamiento, y con tratamientos con láser de control negativo únicamente. Las observaciones clínicas de depilación, así como eritema, edema, molestias, irritación o cicatrices, se revisan para determinar el grado de daño térmico inespecífico.

Efecto del recubrimiento de partículas plasmónicas sobre la especificidad de suministro y calentamiento fototérmico. Preferiblemente, se proporciona un componente de matriz tal como sílice, poliestireno o polietilenglicol en la formulación para mejorar la estabilidad de las partículas y permitir la eliminación fácil de la superficie de la piel después de la aplicación y el direccionamiento al folículo. Se puede usar acetona, etanol o un agente de desbridamiento para eliminar todas las partículas de la superficie de la piel que no se hayan depositado en el folículo, a fin de reducir o prevenir el calentamiento no folicular de la piel. En la Figura 5, la piel humana viva se trató con partículas plasmónicas no recubiertas en comparación con partículas plasmónicas recubiertas con sílice, antes de la irradiación con láser y la comparación con controles de tratamiento sin partículas (solo láser). El pretratamiento de la piel, incluido el afeitado con maquina de afeitar y microdermoabrasión (15 segundos, fijación media) para eliminar los tapones de pelo y "abrir" el folículo para el suministro de partículas, se realizó en ambos antebrazos. La piel del antebrazo humano se irradió con pulsos láser de 810 nm (30 J/cm2, 30 ms, 2 pasadas) únicamente (Figura 5A), o después del tratamiento con una formulación de nanopartículas plasmónicas resonantes de 830 nm sin recubrimiento en propilenglicol al 20% (Figura 5B). La formulación de nanopartículas plasmónicas se aplicó con un masaje de 3 minutos y se repitió 3 veces, y la superficie de la piel se limpió con 3 aplicaciones alternantes de agua y etanol antes de la irradiación con láser. A los 30 minutos después de la irradiación con láser, se observaron quemaduras clínicas inespecíficas debido al calentamiento fototérmico significativo de partículas residuales no recubiertas en la superficie de la piel (Figura 5B). La piel humana viva también se irradió con pulsos láser de 1064 nm (40 J/cm2, 55 ms, 3 pasadas) únicamente (Figura 5C), o después del tratamiento con una formulación de nanopartículas plasmónicas resonantes recubiertas con sílice de 1020 nm en 20 % de propilenglicol (Figura 5D). La formulación de nanopartículas plasmónicas se aplicó con un masaje de 3 minutos y se repitió 3 veces, y la superficie de la piel se limpió con 3 aplicaciones alternantes de agua y etanol antes de la irradiación con láser. A los 30 minutos después de la irradiación con láser, no se observó evidencia de quemaduras en la piel o eritema, ya que las partículas recubiertas de sílice podrían eliminarse lo suficiente de la superficie de la piel (Figura 5D). La fotografía ampliada del área de la piel tratada con partículas recubiertas de sílice láser muestra un daño fototérmico específico (eritema perifolicular y edema) en el sitio objetivo de nanopartículas, sin dañar los tejidos circundantes o no tratados con partículas (Figura 6).

Ejemplo 4. Uso de nanopartículas plasmónicas para el tratamiento del acné

En el presente documento se proporcionan métodos para usar las composiciones descritas en el presente documento para el tratamiento del acné vulgar y otros acnes y afecciones de la piel similares al acné, para el direccionamiento selectivo de los folículos sebáceos, particularmente las glándulas sebáceas y/o los folículos pilosos. Las nanopartículas plasmónicas generadas y formuladas como se describió anteriormente se introducen en una región de tejido objetivo, generalmente una región de la piel, y se activan con sistemas basados en láser como se conoce en la técnica para lograr una depilación efectiva.

Para lograr la máxima profundidad de penetración y concentración de nanopartículas plasmónicas en el folículo piloso y/o cerca de los componentes de la glándula sebácea incluyendo el conducto sebáceo, el sebo, la unión epitelial de la glándula sebácea, y/o cerca de la región protuberante incluyendo las células madre, el nicho de células madre, el recubrimiento epitelial de la región protuberante y/o cerca del bulbo folicular, se construye un tamaño de partícula óptimo de 100-800 nm que contiene una o varias nanopartículas plasmónicas. Las nanopartículas que encapsulan nanopartículas plasmónicas se pueden formular a partir de cualquier número de polímeros o matrices. En algunas realizaciones, la formulación contiene un polímero degradable o no degradable, por ejemplo, copolímero de poliláctida/coglicólido sintético, copolímero de nailon poroso laurilactama/caprolactama, hidroxietilcelulosa, monocapas de polielectrolitos, o alternativamente, en hidrogeles naturales tales como ácido hialurónico, gelatina y otros. En realizaciones adicionales, se incluye un hidrogel PLGA, acrilato de PEG en la formulación. Preferiblemente, se proporciona un componente de matriz tal como sílice, poliestireno o polietilenglicol en la formulación para mejorar la estabilidad de las partículas y permitir la eliminación fácil de la superficie de la piel después de la aplicación y el direccionamiento al folículo. Preferiblemente, las formulaciones incluyen tensioactivos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio, laureth 2-sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio), componentes de una bicapa lipídica, un liposoma o un microsoma. Los tensioactivos interrumpen la barrera epidérmica de la piel, emulsionan el sebo, mejoran la mezcla de nanopartículas hidrofílicas con soluciones hidrófobas y reducen las barreras entrópicas para suministrar partículas hidrofílicas a las regiones hidrófobas de la piel (por ejemplo, entre el tallo del pelo y la vaina o folículo circundante). Las nanopartículas plasmónicas que incluyen nanovarillas, nanocapas, nanoesferas o nanoarroz se pueden encapsular dentro de la nanopartícula o matriz del polímero o depositarse en la superficie de la partícula. Alternativamente, se pueden usar nanopartículas en el intervalo de tamaño de 100-250 nm, 250-500 nm, 800 -1500 nm, o mayores de 1500 nm.

El uso de fuerza física o térmica amplifica o acelera la penetración de nanopartículas absorbentes de luz y conjugados de las mismas en los folículos pilosos y/o las glándulas sebáceas, en parte al provocar la dilatación del folículo piloso antes de la aplicación de las nanopartículas. Por ejemplo, se utilizan ultrasonidos y otras fuerzas sónicas, vibraciones mecánicas, manipulación del tallo del pelo (incluido el tirón), fuerza física, manipulación térmica y otros tratamientos para mejorar la entrada de nanopartículas que absorben la luz en los folículos pilosos y/o las glándulas sebáceas. Los tratamientos con formulación de nanopartículas se realizan solos, en combinación, secuencialmente o repetidos 1-24 veces.

Antes de la aplicación de las nanopartículas plasmónicas, se puede realizar una etapa de pretratamiento para eliminar el exceso de sebo de la superficie de la piel usando medios químicos y/o mecánicos. El pretratamiento de la piel con exfoliación mecánica o química se usa en algunas realizaciones para eliminar los tapones de pelo y "abrir" el folículo para el suministro de partículas. Además, los pelos pueden afeitarse o encerarse para crear un vacío en el folículo piloso para rellenarlo con partículas.

Se usa un aplicador para aplicar uniformemente la composición de nanopartículas en los folículos. El aplicador puede ser una esponja, un paño, contacto directo de un dedo, un tubo, una jeringa, un dispositivo que aplica succión, un aerosol, un atomizador u otros medios conocidos en la técnica. En un ejemplo, una formulación de 1 mL de nanopartículas plasmónicas a una concentración de 100 DO con una resonancia máxima de 810 nm se aplica a un área de aproximadamente 200 cm2 de la piel de un sujeto humano adulto con una jeringa. Se usa un paño para distribuir uniformemente la solución en el área de la piel y en los folículos pilosos. Se aplica masaje desde un vibrador mecánico durante 2 minutos con o sin ultrasonido a 1 MHz durante 5 minutos para conducir las partículas profundamente en el folículo. Las partículas penetran ~ 50% en toda la longitud del tallo del pelo a concentraciones suficientes para calentar la piel en un radio de 100 pm con aumentos de temperatura de 5-20 veces mayores que las generadas en volúmenes similares de piel adyacente cuando se irradia con un láser de diodos (810 nm). Se puede usar acetona, etanol o un agente de desbridamiento para eliminar todas las partículas de la superficie de la piel que no se hayan depositado en el folículo, a fin de reducir o prevenir el calentamiento no folicular de la piel.

El suministro de nanopartículas plasmónicas a la glándula sebácea se determinó usando piel de abdominoplastia humana e imágenes de campo oscuro. La glándula sebácea humana existe dentro de la unidad pilosebácea que consiste en el pelo, el folículo piloso, el músculo retractor del pelo y la glándula sebácea. En la Figura 7A, una biopsia de piel humana se inmunotiñe con anticuerpos contra Colágeno IV (marcador de membrana basal, azul) y PGP 9.5 (marcador nervioso, verde) para visualizar la microanatomía de la unidad pilosebácea representativa, incluido el folículo piloso (HF), la glándula sebácea (SG) y el músculo erector del pelo. Para suministrar nanopartículas al folículo piloso y la glándula sebácea, la piel se trató previamente con afeitado para eliminar el pelo extruido, la microdermoabrasión (15 segundos, fijación media) para eliminar los tapones de pelo y los comeocitos, y la depilación química para "abrir" los micropozos del folículo para el suministro de partículas. Una suspensión de 100 DO de nanopartículas plasmónicas (200 nm de diámetro), formulada en dodecilsulfato de sodio al 1% (SDS) y propilenglicol al 20% (PG) con piel de abdominoplastia humana extirpada, después de lo cual se eliminó el exceso de suspensión de nanopartículas y se realizó un masaje manual durante tres minutos, seguido de ultrasonido (1 MHz) durante 5 minutos. El procedimiento se repitió para un total de 3 aplicaciones, y el residuo superficial se eliminó con 3-5 aplicaciones alternantes de agua y etanol. La muestra de piel se cortó, se fijó, se seccionó a lo largo de planos horizontales y se sometió a imágenes de campo oscuro. De acuerdo con lo evaluado por imágenes de campo oscuro de secciones horizontales de la piel, las composiciones de nanopartículas plasmónicas con un vehículo cosméticamente aceptable de SDS al 1%/PG al 20% administrado con masaje y ultrasonido pueden administrarse a 400-600 |jm de profundidad en el folículo humano y específicamente en la glándula sebácea (Figura 7B).

Formulaciones cosméticas para el suministro en folículos y glándulas sebáceas en piel humana. Preferiblemente, las formulaciones incluyen tensioactivos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio, laureth 2-sulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio), componentes de una bicapa lipídica, un liposoma o un microsoma. Los tensioactivos interrumpen la barrera cutánea epidérmica y emulsionan el sebo para permitir una mejor mezcla de nanopartículas hidrofílicas en soluciones hidrófobas. Los humectantes tales como el propilenglicol se utilizan para ayudar a mejorar la viscosidad tópica y mantener el pH fisiológico. Para demostrar la eficacia y el mecanismo de ejemplos de formulaciones cosméticas para el suministro a glándulas sebáceas humanas, la piel se trató previamente primero con afeitado para eliminar el pelo extruido, la microdermoabrasión (15 segundos, fijación media) para eliminar los tapones de pelo y los comeocitos, y la depilación química para "abrir" los micropozos de folículo para el suministro de partículas. Se formularon dos suspensiones separadas de 100 DO de nanopartículas plasmónicas (200 nm de diámetro) en dodecilsulfato de sodio al 1% y propilenglicol al 20% (SDS/PG) o en laureth-2-sulfato de sodio al 1% y propilenglicol al 20% (SLES/PG). Las formulaciones se pusieron en contacto con dos muestras separadas de piel de abdominoplastia humana extirpada, y se realizó un masaje durante 3 minutos seguido de ultrasonido (1 MHz) durante 5 minutos para conducir las partículas profundamente en los folículos. El procedimiento se repitió para un total de 3 aplicaciones, y el residuo superficial se eliminó con 3-5 aplicaciones alternantes de agua y etanol. La muestra de piel se extirpó, se fijó, se seccionó a lo largo de planos horizontales y se sometió a imágenes de campo oscuro para evaluar el suministro de partículas. De acuerdo con lo evaluado por imágenes de campo oscuro de secciones horizontales de la piel, las composiciones de nanopartículas plasmónicas con un vehículo cosméticamente aceptable de SLES al 1%/20% administrado con masaje y ultrasonido pueden administrarse a 400-600 jm de profundidad en el folículo humano y específicamente en la glándula sebácea (Figura 8B).

Impacto del masaje frente al ultrasonido en el suministro de nanopartículas a los folículos humanos y la glándula sebácea. El ultrasonido y otras fuerzas sónicas, las vibraciones mecánicas, la manipulación del tallo del pelo (incluido el tirón), la fuerza física, la manipulación térmica y otros tratamientos se utilizan para mejorar la entrada de nanopartículas que absorben la luz en los folículos pilosos y/o las glándulas sebáceas. El masaje mecánico mejora la penetración folicular a través de los mecanismos de 'bombeo' del tallo del pelo, mientras que el ultrasonido mejora la administración transdérmica de fármacos a través de la interrupción temporal de la bicapa lipídica de la piel, la formación de burbujas y la microcorriente líquida. Para caracterizar los efectos del masaje desacoplado del ultrasonido, la piel se trató previamente primero con afeitado para eliminar el pelo extruido, microdermoabrasión (15 segundos, fijación media) para eliminar los tapones de pelo y los comeocitos, y la depilación química para "abrir" los micropozos del folículo para administración de partículas. Una suspensión de 100 DO de nanopartículas plasmónicas (200 nm de diámetro), formulada en dodecilsulfato de sodio al 1% (SDS) y propilenglicol al 20% (PG), se puso en contacto con tres muestras de piel de abdominoplastia humana extirpadas por separado. En las tres muestras de piel humana tratadas, solo se realizó un masaje durante 3 minutos, solo se realizó un ultrasonido (1 MHz) durante 5 minutos, o se realizó un masaje seguido de ultrasonido para introducir partículas profundamente en los folículos. En una cuarta muestra, no se aplicaron partículas a la piel. El procedimiento se repitió para un total de 3 aplicaciones, y el residuo superficial se eliminó con 3-5 aplicaciones alternantes de agua y etanol. La muestra de piel se extirpó, se fijó, se seccionó a lo largo de planos horizontales y se sometió a imágenes de campo oscuro para evaluar el suministro de partículas. De acuerdo con lo evaluado por las imágenes de campo oscuro de las secciones de piel horizontales, las composiciones de nanopartículas plasmónicas con un vehículo cosméticamente aceptable de SLES al 1%/20% administrado por ultrasonido suministran más nanopartículas plasmónicas al infundíbulo frente al masaje, aunque ambos mecanismos facilitan la administración (Figura 9).

Formulaciones de nanopartículas plasmónicas adicionales para el suministro a folículos y glándulas sebáceas en la piel humana. En algunas realizaciones, las nanopartículas plasmónicas incluyen nanovarillas, nanocapas, nanoesferas o nanoarroz, o nanopartículas plasmónicas encapsuladas dentro de la nanopartícula o matriz polimérica o depositadas en la superficie de la partícula. Preferiblemente, se proporciona un componente de matriz tal como sílice, poliestireno o polietilenglicol en la formulación para mejorar la estabilidad de las partículas y permitir la eliminación fácil de la superficie de la piel después de la aplicación y el direccionamiento al folículo. Para demostrar la formulación de formas y concentraciones de nanopartículas plasmónicas adicionales para el suministro al folículo, el infundíbulo y la glándula sebácea, la piel se trató previamente primero con afeitado para eliminar el pelo extruido, la microdermoabrasión (15 segundos, fijación media) para eliminar los tapones de pelo y los comeocitos, y depilación química para "abrir" los micropozos del folículo para el suministro de partículas. Por separado, se formularon suspensiones de 10 DO de nanoplacas recubiertas de sílice, suspensiones de 30 DO de nanovarillas plasmónicas recubiertos con polietilenglicol y partículas de sílice fluorescente en dodecilsulfato de sodio al 1% y propilenglicol al 20%. Las formulaciones se pusieron en contacto con tres muestras separadas de piel de abdominoplastia humana extirpada, y se realizó un masaje durante 3 minutos seguido de ultrasonido (1 MHz) durante 5 minutos para conducir partículas profundamente en los folículos. El procedimiento se repitió para un total de 3 aplicaciones, y el residuo superficial se eliminó con 3-5 aplicaciones alternantes de agua y etanol. La muestra de piel se extirpó, se fijó, se seccionó a lo largo de planos horizontales y se sometió a imágenes de campo oscuro para evaluar el suministro de las partículas. De acuerdo con lo evaluado por imágenes de campo oscuro de secciones horizontales de la piel, se observaron composiciones de nanovarillas recubiertas con polietilenglicol (PEG) (oro, dimensión 15 x 30 nm) en un vehículo cosméticamente aceptable, administrado por ultrasonido y masaje, dentro del infundíbulo del folículo a 200 pm de profundidad (Figura 10A). Las composiciones de nanopartículas plasmónicas (nanoplacas recubiertas de sílice) a una concentración más baja (10 DO), fueron evidentes a 400-600 pm de profundidad en el folículo y en la glándula sebácea (flecha sin relleno), aunque a una concentración más baja que las partículas comparables en un vehículo cosmético similar a 100 DO (Figura 10B).

Evaluación de la destrucción fototérmica de la glándula sebácea y las estructuras de piel específicas. Las formulaciones de nanopartículas se prueban en muestras de piel animal ex vivo, muestras de piel humana ex vivo y piel humana in vivo como se describe en el Ejemplo 3. Se puede medir la eficacia de la destrucción fototérmica en el sitio de acumulación de nanopartículas midiendo el daño térmico a los sebocitos y la reducción en la producción de sebo en los folículos sebáceos tratados. Para evaluar la destrucción fototérmica, la piel humana se trata previamente con afeitado para eliminar el pelo extruido, la microdermoabrasión (15 segundos, fijación media) para eliminar los tapones de pelo y los comeocitos, y la depilación química para "abrir" los micropozos del folículo para el suministro de partículas. La piel se pone en contacto con una suspensión de 100 DO de nanopartículas plasmónicas resonantes de 810 nm (200 nm de diámetro) y se masajea durante 3 minutos seguido de ultrasonido (1 MHz) durante 5 minutos para conducir las partículas profundamente en los folículos. El procedimiento se repite para un total de 3 aplicaciones, y los residuos de la superficie se eliminan con 3-5 aplicaciones alternantes de agua y etanol. Las muestras de piel humana tratadas se irradian con láser con un láser de 810 nm (40 J/cm2, 30 ms, 5 pulsos), y se comparan con la piel humana tratada solo con láser. Se realiza una biopsia de la piel humana, se fija en la solución de Zamboni con ácido pícrico al 2% y se crioseccionó mediante un micrótomo deslizante de congelación. Los portaobjetos con secciones de parafina montadas se desparafinan y se tiñen con hematoxilina y eosina (H&E). Las secciones histológicas se examinan a varias profundidades para detectar marcadores de daño térmico e inflamación. La hematoxilina y la eosina (H&E) se utilizan para obtener imágenes de la microanatomía de la piel y los folículos e indicar la degeneración de los tallos del pelo, la atrofia de las glándulas sebáceas y la vacuolización celular (que indica daño celular). El cloruro de nitro tetrazolio azul (NBTC), una mancha de lactato deshidrogenasa que se pierde con el daño térmico a las células, también puede usarse para evaluar el daño a los queratinocitos frente a los sebocitos. Se puede usar una tinción intracelular, Oil-Red-O, para determinar el contenido de lípidos y aceite de sebo en las muestras tratadas. Las tasas de excreción de sebo se miden en la piel in vivo a los 1-3 meses de seguimiento utilizando cintas absorbentes de sebo para demostrar un cambio funcional en el flujo de sebo. La eliminación y la prevención de las lesiones de acné se miden por los resultados informados por el paciente y contando las lesiones de acné a los 1-3 meses de seguimiento.

Ejemplo 5. Formulación de nanopartículas plasmónicas termoablativas para ablación vascular.

Las formulaciones se preparan para maximizar la estabilidad de las nanopartículas (grado de agregación en solución), la concentración de nanopartículas y la absorbancia de nanopartículas (grado de calentamiento inducido por láser a diferentes concentraciones) una vez inyectadas en el torrente sanguíneo. Las nanopartículas se generan como en el Ejemplo 1 usando un disolvente apropiado. La mezcla que comprende una pluralidad de nanopartículas en agua se concentra hasta aproximadamente 100-500 DO a una absorbancia máxima y se intercambia por un nuevo disolvente por cromatografía líquida, un sistema de intercambio de disolvente, una centrífuga, precipitación o diálisis. El disolvente de intercambio típico es 0,15 mol/L de NaCl, 0,1 mol/L de tampón de fosfato de Na (pH 7,2).

Ejemplo 6. Uso de nanopartículas plasmónicas para termoablación del componente o componentes de vasos y microvasos.

Se administran composiciones que contienen nanopartículas, típicamente por vía intravascular. Después de dicha administración de nanopartículas plasmónicas, se aplica un láser adaptado al pico de resonancia plasmónica de las partículas (por ejemplo, 755 nm, 810 nm o 1064 nm) para calentar las nanopartículas y el tejido circundante. Se utilizan anchos de pulso de 10-100 ns, 100 ns-1 ms, 1-10 ms, 10-100 ms, 100-1000 ms o irradiación de onda continua para lograr gradientes de calor térmico y calentamiento localizado en la vecindad de una partícula o partículas de 20-200 nm, 200 nm -2 pm, 2-20 pm, 20-200 pm, 200 pm -2 mm. Se obtienen gradientes térmicos de 20-200 nm a partir de partículas individuales. Los gradientes térmicos supra milimétricos se logran mediante la deposición colectiva de calor de muchas partículas en venas con diámetros de varios cientos de micras o más. La irradiación se aplica desde 1 pulso a muchos pulsos durante segundos a minutos. Se utiliza un dispositivo de enfriamiento para capas epidérmicas concomitantes a la irradiación para reducir el dolor y evitar daños térmicos en otros lugares. La posición del láser, la fluencia, la longitud de onda, el ángulo de incidencia y el patrón de irradiación se modifican para lograr la irradiación de los vasos a profundidades específicas entre 0-10 mm, al tiempo que se evita el calentamiento de la vasculatura no objetivo. Alternativamente, el láser o la luz se administran a través de una guía de ondas de fibra óptica administrada a través de un catéter para calentar las partículas en venas más grandes.

En una realización, un flanco del tejido se irradia con 2 W/cm2, 810 nm, 1 cm de diámetro del haz después de la inyección de PEG-nanovarillas con resonancia máxima de plasmón a 810 nm. Las imágenes termográficas se utilizan para evaluar la temperatura de la superficie del tejido inmediatamente después de la irradiación.

Evaluación del daño térmico al componente o componentes de los vasos, microvasos o capilares. Treinta minutos después de la aplicación, se extraen los vasos objetivo y el tejido de soporte circundante (por ejemplo, la piel). Las biopsias se fijan en paraformaldehído al 10%, se incluyen en parafina y se cortan en secciones de 5 pm en un micrótomo en direcciones transversales. Los portaobjetos con secciones de parafina montadas se desparafinan y se tiñen con hematoxilina y eosina (H&E) o con tinción mejorada de plata. Usando tinción H&E y microscopía de luz, se pueden obtener imágenes de uno o varios vasos, microvasos y capilares. La puntuación se realiza para el daño térmico visible de las estructuras de los vasos. Además, la tinción de los vasos (por ejemplo, la tinción de CD31) se realiza para identificar claramente las estructuras vasculares dentro de las muestras de tejido.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición tópica para termomodulación dirigida que comprende

un vehículo cosméticamente aceptable, y

una pluralidad de nanopartículas plasmónicas en una cantidad de 109 a 10178 nanopartículas por mililitro de la composición tópica,

en la que las nanopartículas plasmónicas absorben al menos una longitud de onda seleccionada de aproximadamente 755 nm, una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 800 a 810 nm y una longitud de onda de aproximadamente 1064 nm, y

en la que las nanopartículas plasmónicas comprenden un recubrimiento hidrófilo o alifático,

en el que el recubrimiento no se adsorbe e la piel de un sujeto mamífero, y en el que dicho recubrimiento se selecciona de polietilenglicol, sílice o poliestireno.

2. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas se seleccionan de nanoplacas, nanocapas huecas, nanovarillas, nanoarroz, nanoesferas, nanofibras, nanocables, nanopirámides, nanoprismas, nanoestrellas o combinaciones de las mismas.

3. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas tienen una relación de aspecto superior a 1.

4. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas son nanoplacas recubiertas de sílice.

5. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el vehículo cosméticamente aceptable comprende un aditivo, un colorante, un emulsionante, una fragancia, un humectante, un monómero polimerizable, un estabilizador, un disolvente o un tensioactivo.

6. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el tensioactivo se selecciona del grupo que consiste en: laureth 2-sulfato de sodio, dodecilsulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, octech-1/deceth-1 sulfato de sodio, lípidos, proteínas, péptidos o derivados de los mismos.

7. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el vehículo cosméticamente aceptable comprende un tensioactivo en una cantidad entre aproximadamente el 0,1 y aproximadamente 10,0% peso a peso del vehículo.

8. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el disolvente se selecciona del grupo que consiste en agua, propilenglicol, alcohol, hidrocarburo, cloroformo, ácido, base, acetona, éter dietílico, dimetilsulfóxido, dimetilformamida, acetonitrilo, tetrahidrofurano, diclorometano y acetato de etilo.

9. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas plasmónicas tienen un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 1000 nm.

10. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas plasmónicas tienen un tamaño de partícula en el intervalo de 30 a 800 nm.

11. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas plasmónicas tienen una densidad óptica de al menos aproximadamente 1 DO a una o más longitudes de onda de resonancia máxima.

12. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas plasmónicas tienen una densidad óptica de 10 DO - 1000 DO a una o una pluralidad de longitudes de onda de resonancia máxima.

13. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas plasmónicas comprenden plata, oro, níquel, cobre, titanio, silicio, galio, paladio, platino o cromo.

14. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el recubrimiento es un recubrimiento de sílice.

15. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas plasmónicas no están ensambladas, en la que las nanopartículas plasmónicas no ensambladas no están unidas entre sí a través de una fuerza física o enlace químico, ya sea directa o indirectamente a través de un intermediario.

16. La composición tópica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicha pluralidad de nanopartículas plasmónicas están presentes en una cantidad de 1011 a 1013 nanopartículas por mililitro de la composición tópica.

17. La composición tópica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 para uso en un método de tratamiento del acné en un sujeto mamífero, comprendiendo dicho método

i) administrar tópicamente dicha composición tópica a una superficie de la piel del sujeto;

ii) proporcionar medios de penetración para redistribuir las nanopartículas plasmónicas desde la superficie de la piel a una glándula sebácea;

iii) lavar las nanopartículas plasmónicas de la superficie de la piel;

iv) causar irradiación de la superficie de la piel por luz y

v) excreción de las nanopartículas plasmónicas de la glándula sebácea en la que el sebo acumulado y la capacidad de producción de sebo por la glándula sebácea se destruyen.

18. La composición tópica para usar de acuerdo con la reivindicación 17, en la que las nanopartículas plasmónicas son nanoplacas de plata, en la que la nanoplaca tiene una dimensión en un intervalo de 100-250 nm, en la que el recubrimiento es un recubrimiento de sílice hidrófilo, en la que dicha pluralidad de plasmónicos las nanopartículas están presentes en una cantidad de 1011 a 1013 nanopartículas por mililitro de la composición tópica, en la que las nanopartículas plasmónicas no están ensambladas, en la que las nanopartículas plasmónicas no ensambladas no están unidas entre sí a través de una fuerza física o enlace químico ya sea directa o indirectamente a través de un intermediario, en el que la irradiación comprende luz que tiene una longitud de onda de luz seleccionada del grupo que consiste en: 755 nm, 800-810 nm y 1064 nm.

19. La composición tópica para uso de acuerdo con la reivindicación 17, en la que las nanopartículas plasmónicas comprenden oro, en la que el recubrimiento es un recubrimiento hidrófilo de polietilenglicol, en la que dicha pluralidad de nanopartículas plasmónicas está presente en una cantidad de 1011 a 1013 nanopartículas por mililitro de la composición tópica, en la que las nanopartículas plasmónicas no están ensambladas, en la que las nanopartículas plasmónicas no ensambladas no están unidas entre sí a través de una fuerza física o enlace químico, ya sea directa o indirectamente a través de un intermediario, en la que la irradiación comprende luz que tiene una longitud de onda de luz seleccionada del grupo que consiste en: 755 nm, 800-810 nm y 1064 nm.

20. Un método para eliminar el pelo de un sujeto mamífero, que comprende las etapas de

i) administrar tópicamente a una superficie de la piel del sujeto una composición tópica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16,

ii) proporcionar medios de penetración para redistribuir las nanopartículas plasmónicas desde la superficie de la piel dentro de un folículo piloso;

iii) lavar las nanopartículas plasmónicas de la superficie de la piel,

iv) causar irradiación de la superficie de la piel por luz, y

v) excreción de las nanopartículas plasmónicas del folículo piloso junto con el folículo piloso dañado.

21. El método de la reivindicación 20, en el que las nanopartículas plasmónicas son nanoplacas de plata, en el que la nanoplaca tiene una dimensión en un intervalo de 100-250 nm, en el que el recubrimiento es un recubrimiento de sílice hidrófilo, en el que dicha pluralidad de nanopartículas plasmónicas está presente en una cantidad de 1011 a 1013 nanopartículas por mililitro de la composición tópica, en el que las nanopartículas plasmónicas no están ensambladas, en el que las nanopartículas plasmónicas no ensambladas no están unidas entre sí a través de una fuerza física o enlace químico, ya sea directa o indirectamente a través de un intermediario, en el que la irradiación comprende luz que tiene una longitud de onda de luz seleccionada del grupo que consiste en: 755 nm, 800-810 nm y 1064 nm.

22. El método de la reivindicación 20, en el que las nanopartículas plasmónicas comprenden oro, en el que el recubrimiento es un recubrimiento de polietilenglicol hidrófilo, en el que dicha pluralidad de nanopartículas plasmónicas está presente en una cantidad de 1011 a 1013 nanopartículas por mililitro de la composición tópica, en el que las nanopartículas plasmónicas no están ensambladas, en el que las nanopartículas plasmónicas no ensambladas no están unidas entre sí a través de una fuerza física o enlace químico, ya sea directa o indirectamente a través de un intermediario, en el que la irradiación comprende luz que tiene una longitud de onda de luz seleccionada del grupo que consiste en: 755 nm, 800-810 nm y 1064 nm.