ES2879173A1 - Combined preparation of a cyanobacterium and a fluorescent inorganic compound (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Preparación combinada de una cianobacteria y un compuesto inorgánico fluorescenteCombined preparation of a cyanobacterium and a fluorescent inorganic compound
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La invención pertenece en general al campo de la medicina, y más particularmente al tratamiento de enfermedades que cursan con déficit de oxígeno.The invention belongs in general to the field of medicine, and more particularly to the treatment of oxygen-deficient diseases.
El objeto de la presente invención es el uso de una nueva combinación de cianobacterias y partículas inorgánicas que permite la generación de oxígeno en tejidos afectados de hipoxia.The object of the present invention is the use of a new combination of cyanobacteria and inorganic particles that allows the generation of oxygen in tissues affected by hypoxia.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.BACKGROUND OF THE INVENTION.
Las cianobacterias son organismos unicelulares capaces de realizar la fotosíntesis oxigénica, liberándose oxígeno en respuesta a la absorción de radiación luminosa gracias a unos pigmentos presentes en sus membranas plasmáticas. En la mayoría de las cianobacterias, el rango de longitudes de onda capaces de provocar la fotosíntesis está dentro del rango del visible del espectro electromagnético.Cyanobacteria are unicellular organisms capable of oxygenic photosynthesis, releasing oxygen in response to the absorption of light radiation thanks to pigments present in their plasma membranes. In most cyanobacteria, the range of wavelengths capable of causing photosynthesis is within the visible range of the electromagnetic spectrum.
En los últimos años, se ha propuesto la utilización de ciertas cianobacterias en la oxigenación de medios biológicos. Se han llevado a cabo estudios que muestran que la introducción de estas cianobacterias en el medio biológico y la iluminación del medio con una fuente luminosa permiten una mejora en la oxigenación de dicho medio biológico. Se ha comprobado además que las cianobacterias no son tóxicas para el medio biológico. Sin embargo, estos métodos presentan el importante inconveniente de que requieren la aplicación de radiación luminosa in situ, es decir, dentro del propio cuerpo, ya que la radiación luminosa visible no es capaz de atravesar los tejidos biológicos suficientemente como para aplicarse desde el exterior del cuerpo.In recent years, the use of certain cyanobacteria has been proposed in the oxygenation of biological media. Studies have been carried out showing that the introduction of these cyanobacteria into the biological medium and the illumination of the medium with a light source allow an improvement in the oxygenation of said biological medium. It has also been proven that cyanobacteria are not toxic to the biological environment. However, these methods have the significant drawback that they require the application of light radiation in situ, that is, within the body itself, since the visible light radiation is not capable of passing through biological tissues sufficiently to be applied from outside the body. Body.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención está basada en el uso de materiales inorgánicos fluorescentes capaces de realizar una conversión ascendente de la radiación luminosa recibida, es decir, de recibir radiación a una primera longitud de onda y, en respuesta a ella, emitir radiación a una segunda longitud de onda menor que la primera. Concretamente, los materiales inorgánicos empleados en la presente solicitud emiten radiación luminosa visible en respuesta a la absorción de radiación infrarroja. El uso de este tipo de materiales inorgánicos es especialmente ventajoso en este contexto debido a que, como es conocido, la radiación infrarroja penetra en diversos medios, y particularmente en medios biológicos tales como tejidos, con mayor facilidad que la radiación visible.The present invention is based on the use of inorganic fluorescent materials capable of upconversion of received light radiation, that is, of receiving radiation at a first wavelength and, in response to it, emitting radiation at a second wavelength. wave smaller than the first. Specifically, the inorganic materials used in the present application they emit visible light radiation in response to the absorption of infrared radiation. The use of this type of inorganic materials is especially advantageous in this context because, as is known, infrared radiation penetrates various media, and particularly biological media such as tissues, more easily than visible radiation.
En efecto, la Fig. 1 de la presente solicitud muestra la intensidad de la luminiscencia de emisión de materiales inorgánicos fluorescentes, concretamente una combinación de NaYF4:Yb,Er y/o NaYF4:Yb,Tm, así como las longitudes de onda de absorción de los pigmentos de varios tipos de cianobacterias. Se puede apreciar cómo los picos de fluorescencia de la combinación de NaYF4:Yb,Er y/o NaYF4:Yb,Tm se superponen con varios de los pigmentos de la cianobacteria, lo que es suficiente para su excitación y por lo tanto, para que la cianobacteria realice el proceso de fotosíntesis.Indeed, Fig. 1 of the present application shows the intensity of the emission luminescence of fluorescent inorganic materials, specifically a combination of NaYF4: Yb, Er and / or NaYF4: Yb, Tm, as well as the absorption wavelengths of the pigments of various types of cyanobacteria. It can be seen how the fluorescence peaks of the combination of NaYF4: Yb, Er and / or NaYF4: Yb, Tm overlap with several of the cyanobacterial pigments, which is sufficient for their excitation and therefore, for cyanobacteria carry out the photosynthesis process.
En vista de ello, la presente invención describe la introducción en el cuerpo de un paciente de una combinación de cianobacterias con un material inorgánico fluorescente y la posterior iluminación del cuerpo del paciente con radiación infrarroja. El material inorgánico fluorescente recibe la parte de dicha radiación infrarroja capaz de atravesar los tejidos del paciente y, en respuesta, emite radiación luminosa visible en el interior de los propios tejidos. Las cianobacterias absorben dicha radiación luminosa visible y, gracias a la fotosíntesis oxigénica, liberan oxígeno. El oxígeno liberado es absorbido por los tejidos circundantes, mejorando su recuperación.In view of this, the present invention describes the introduction into the body of a patient of a combination of cyanobacteria with an inorganic fluorescent material and the subsequent illumination of the patient's body with infrared radiation. The inorganic fluorescent material receives the part of said infrared radiation capable of passing through the patient's tissues and, in response, emits visible light radiation inside the tissues themselves. Cyanobacteria absorb this visible light radiation and, thanks to oxygenic photosynthesis, release oxygen. The released oxygen is absorbed by the surrounding tissues, improving their recovery.
Preparación combinada de la invenciónCombined preparation of the invention
Por tanto, un primer aspecto de la invención se refiere a una preparación combinada, de ahora en adelante preparación combinada de la invención, que comprende:Therefore, a first aspect of the invention refers to a combined preparation, hereinafter combined preparation of the invention, comprising:
- un compuesto inorgánico fluorescente, y- an inorganic fluorescent compound, and
- una cianobacteria,- a cyanobacterium,
En esta memoria se entiende por “compuesto inorgánico fluorescente” un material inorgánico fluorescente capaz de emitir radiación luminosa visible en respuesta a la absorción de radiación infrarroja. By "fluorescent inorganic compound" is understood herein a fluorescent inorganic material capable of emitting visible light radiation in response to absorption of infrared radiation.
En esta memoria se entiende por cianobacteria a un organismo celular del Superreino Bacteria, grupo Terrabacteria, grupo Cyanobacteria/Melainabacteria, y Phylum Cyanobacteria. Antiguamente llamadas algas verdeazuladas, son un filo del dominio Bacteria que comprende las bacterias capaces de realizar fotosíntesis oxigénica. Son los únicos procariontes que llevan a cabo ese tipo de fotosíntesis, por ello también se les llamó oxifotobacterias.In this specification, cyanobacteria is understood as a cellular organism of the Superkingdom Bacteria, group Terrabacteria, group Cyanobacteria / Melainabacteria, and Phylum Cyanobacteria. Formerly called blue-green algae, they are an edge of the Bacteria domain that comprises bacteria capable of oxygenic photosynthesis. They are the only prokaryotes that carry out this type of photosynthesis, which is why they were also called oxyphotobacteria.
Los términos "preparación combinada” o "yuxtaposición", en esta memoria, hacen referencia a que los componentes de la preparación combinada no necesitan encontrarse presentes como unión, por ejemplo, en una composición verdadera, para poder encontrarse disponibles para su aplicación combinada, separada o secuencial. De esta manera, la expresión "yuxtapuesta" implica que no resulta necesariamente una combinación verdadera, a la vista de la separación física de los componentesThe terms " combined preparation" or " juxtaposition " herein refer to the fact that the components of the combined preparation do not need to be present as a bond, for example, in a true composition, in order to be available for their combined, separate application. or sequential. In this way, the expression " juxtaposed " implies that it is not necessarily a true combination, in view of the physical separation of the components.
Usos médicos de la invenciónMedical uses of the invention
Como se ha mencionado anteriormente, el material inorgánico fluorescente emite radiación luminosa visible en respuesta a la absorción de radiación infrarroja, y la cianobacteria libera oxígeno en respuesta a la absorción de dicha radiación luminosa visible. Ello permite el uso de la preparación combinada de la invención, en combinación con la emisión de radiación infrarroja, en la prevención, mejora, alivio y/o tratamiento de enfermedades que cursan con hipoxia (es decir, enfermedades que cursan con déficit de oxígeno).As mentioned above, the fluorescent inorganic material emits visible light radiation in response to the absorption of infrared radiation, and the cyanobacterium releases oxygen in response to the absorption of such visible light radiation. This allows the use of the combined preparation of the invention, in combination with the emission of infrared radiation, in the prevention, improvement, alleviation and / or treatment of diseases that cause hypoxia (that is, diseases that cause oxygen deficiency) .
Por tanto, otro aspecto de la invención se refiere a la preparación combinada de la invención para su uso como medicamento, o para su uso en terapia.Therefore, another aspect of the invention relates to the combined preparation of the invention for use as a medicine, or for use in therapy.
Otro aspecto de la invención se refiere a la preparación combinada de la invención para su uso en combinación con radiación infrarroja en la prevención, mejora, alivio y/o tratamiento de enfermedades que cursan con hipoxia. Another aspect of the invention relates to the combined preparation of the invention for use in combination with infrared radiation in the prevention, amelioration, alleviation and / or treatment of hypoxic diseases.
Estudios previos han mostrado la unión de nanopartículas metálicas a cianobacterias, formando complejos que permiten la supervivencia y la mejora de sus propiedades. Preferentemente, la cianobacteria contiene al menos uno de los siguientes pigmentos: carotenoides, clorofila a, clorofila b, o clorofila f. En una realización particularmente preferida, la cianobacteria es del género Synechococcus (Synechococcus sp.). y aún más preferiblemente es de la especie Synechococcus elongatus. Previous studies have shown the union of metallic nanoparticles to cyanobacteria, forming complexes that allow their survival and the improvement of their properties. Preferably, the cyanobacterium contains at least one of the following pigments: carotenoids, chlorophyll a, chlorophyll b, or chlorophyll f. In a particularly preferred embodiment, the cyanobacterium is of the genus Synechococcus ( Synechococcus sp.). and even more preferably it is from the Synechococcus elongatus species.
El ARN ribosómico de la subunidad pequeña es un marcador filogenético útil que se ha utilizado ampliamente para análisis evolutivos.Small subunit ribosomal RNA is a useful phylogenetic marker that has been widely used for evolutionary analysis.
En esta memoria se entiende por Synechococcus elongatus un organismo celular del Superreino Bacteria, grupo Terrabacteria, grupo Cyanobacteria/Melainabacteria, y Phylum Cyanobacteria. Orden Synechococcales, Familia Synechococcaceae, y Género Synechococcus. También se entiende todo organismo que tenga una secuencia 16S del mitocondrial con una identidad de al menos el 80%, más preferiblemente el 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% o 99% con la SEQ ID NO: 1. Aún más preferiblemente tiene una secuencia 16S del mitocondrial con una identidad del 100% con la SEQ ID NO: 1 Synechococcus elongatus is understood herein as a cellular organism of the Superkingdom Bacteria, Terrabacteria group, Cyanobacteria / Melainabacteria group, and Phylum Cyanobacteria. Order Synechococcales, Family Synechococcaceae, and Genus Synechococcus. Any organism having a mitochondrial 16S sequence with an identity of at least 80%, more preferably 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% with SEQ ID NO is also understood. : 1. Even more preferably has a 16S mitochondrial sequence with 100% identity to SEQ ID NO: 1
SEQ ID NO: 1 AAAATGGAGAGTTTGATCCTGGCTCAGGATGAACGCTGGCGGCGTGCTTAACACATGC AAGTCGAACGGGCTCTTCGGAGCTAGTGGCGGACGGGTGAGTAACGCGTGAGAATCT GCCTACAGGACGGGGACAACAGTTGGAAACGACTGCTAATACCCGATGTGCCGAGAGG TGAAACATTTATGGCCTGTAGATGAGCTCGCGTCTGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAGG GCCTACCAAGGCGACGATCAGTAGCTGGTCTGAGAGGATGATCAGCCACACTGGGACT GAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATTTTCCGCAATGGGCG CAAGCCTGACGGAGCAACGCCGCGTGGGGGAGGAAGGTTTTTGGACTGTAAACCCCTT TTCTCAGGGAAGAAGAAAGTGACGGTACCTGAGGAATAAGCCTCGGCTAATTCCGTGC CAGCAGCCGCGGTAATACGGGAGAGGCAAGCGTTATCCGGAATTATTGGGCGTAAAGC GTCCGCAGGCGGTTAATCAAGTCTGTTGTCAAAGCGTGGGGCTCAACCTCATACAGGC AATGGAAACTGATTGACTAGAGTATGGTAGGGGTAGCGGGAATTCCAGGTGTAGCGGT GAAATGCGTAGATATCTGGAAGAACACCAGCGGCGAAAGCGCGCTACTGGGCCATAAC TGACGCTCATGGACGAAAGCTAGGGGAGCGAAAGGGATTAGATACCCCTGTAGTCCTA GCCGTAAACGATGAACACTAGGTGTTGCGTGAATCGACCCGCGCAGTGCCGTAGCCAA CGCGTTAAGTGTTCCGCCTGGGGAGTACGCACGCAAGTGTGAAACTCAAAGGAATTGA CGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGTATGTGGTTTAATTCGATGCAACGCGAAGAACCT TACCAGGGTTTGACATCCCCCGAATCTCTTGGAAACGAGAGAGTGCCTTCGGGAGCGG GGAGACAGGTGGTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCC CGCAACGAGCGCAACCCACGTTTTTAGTTGCCATCATTCAGTTGGGCACTCTAGAGAAA CTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGTGGACGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTACA TCCTGGGCTACACACGTACTACAATGCTCCGGACAGCGAGACGCGAAGCCGCGAGGT GAAGCAAATCTCCCAAACCGGGGCTCAGTTCAGATTGCAGGCTGCAACTCGCCTGCAT GAAGGCGGAATCGCTAGTAATCGCAGGTCAGCATACTGCGGTGAATACGTTCCCGGGC CTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGAAGTTGGCCATGCCCGAAGTCGTTACCCTAA CCGTTCGCGGAGGGGGGCGCCGAAGGTAGGGCTGATGACTGGGGTGAAGTCGTAACA AGGTAGCCGTACCGGAAGGTGTGGCTGGATCACCTCCTTTSEQ ID NO: 1 AAAATGGAGAGTTTGATCCTGGCTCAGGATGAACGCTGGCGGCGTGCTTAACACATGC AAGTCGAACGGGCTCTTCGGAGCTAGTGGCGGACGGGTGAGTAACGCGTGAGAATCT GCCTACAGGACGGGGACAACAGTTGGAAACGACTGCTAATACCCGATGTGCCGAGAGG TGAAACATTTATGGCCTGTAGATGAGCTCGCGTCTGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAAGG GCCTACCAAGGCGACGATCAGTAGCTGGTCTGAGAGGATGATCAGCCACACTGGGACT GAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATTTTCCGCAATGGGCG CAAGCCTGACGGAGCAACGCCGCGTGGGGGAGGAAGGTTTTTGGACTGTAAACCCCTT TTCTCAGGGAAGAAGAAAGTGACGGTACCTGAGGAATAAGCCTCGGCTAATTCCGTGC CAGCAGCCGCGGTAATACGGGAGAGGCAAGCGTTATCCGGAATTATTGGGCGTAAAGC GTCCGCAGGCGGTTAATCAAGTCTGTTGTCAAAGCGTGGGGCTCAACCTCATACAGGC AATGGAAACTGATTGACTAGAGTATGGTAGGGGTAGCGGGAATTCCAGGTGTAGCGGT GAAATGCGTAGATATCTGGAAGAACACCAGCGGCGAAAGCGCGCTACTGGGCCATAAC TGACGCTCATGGACGAAAGCTAGGGGAGCGAAAGGGATTAGATACCCCTGTAGTCCTA GCCGTAAACGATGAACACTAGGTGTTGCGTGAATCGACCCGCGCAGTGCCGTAGCCAA CGCGTTAAGTGTTCCGCCTGGGGAGTACGCACGCAAGTGTGAAACTCAAAGGAATTGA CGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGTATGTGGTTTAATTCGATGCAACGCGAAGAACCT TACCAGGGTTTGACATCCCCCGAATCTCTTGGAAACGAGAGAGT GCCTTCGGGAGCGG GGAGACAGGTGGTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCC CGCAACGAGCGCAACCCACGTTTTTAGTTGCCATCATTCAGTTGGGCACTCTAGAGAAA CTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGTGGACGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTACA TCCTGGGCTACACACGTACTACAATGCTCCGGACAGCGAGACGCGAAGCCGCGAGGT GAAGCAAATCTCCCAAACCGGGGCTCAGTTCAGATTGCAGGCTGCAACTCGCCTGCAT GAAGGCGGAATCGCTAGTAATCGCAGGTCAGCATACTGCGGTGAATACGTTCCCGGGC CTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGAAGTTGGCCATGCCCGAAGTCGTTACCCTAA CCGTTCGCGGAGGGGGGCGCCGAAGGTAGGGCTGATGACTGGGGTGAAGTCGTAACA AGGTAGCCGTACCGGAAGGTGTGGCTGGATCACCTCCTTT
En otra realización preferida de la invención, el compuesto inorgánico fluorescente comprende al menos un ion trivalente de lantánidos. Más preferiblemente, el compuesto inorgánico fluorescente comprende, al menos,In another preferred embodiment of the invention, the fluorescent inorganic compound comprises at least one trivalent lanthanide ion. More preferably, the fluorescent inorganic compound comprises at least
a. una nanopartícula de NaYF4:Yb,Er, que emite radiación en diferentes picos en un rango del azul al rojo, oto. a nanoparticle of NaYF4: Yb, Er, which emits radiation at different peaks in a range from blue to red, or
b. una nanopartícula de NaYF4:Yb,Tm, que emite radiación en picos del rojo al infrarrojo cercano, ob. a nanoparticle of NaYF4: Yb, Tm, which emits radiation in peaks from red to near infrared, or
c. cualquiera de sus combinaciones.c. any of its combinations.
Aún más preferentemente, las nanopartículas tienen una estructura cristalina en fase hexagonal y tamaño comprendido entre 100-500 nm. Estos tamaños y estructuras son más estables y presentan una mayor intensidad luminosa, como ha comprobado la inventora de la presente solicitud a través de diversas pruebas con otros tipos de estructuras. Por ejemplo, se ha determinado que la estructura cúbica, a primera vista más adecuada debido a su menor tamaño, resulta ser inestable por tener tendencia a aglomerarse con el calor, y presenta además una intensidad luminosa baja en comparación con la estructura cristalina en fase hexagonal.Even more preferably, the nanoparticles have a crystalline structure in a hexagonal phase and a size comprised between 100-500 nm. These sizes and structures are more stable and have a higher light intensity, as the inventor of the present application has verified through various tests with other types of structures. For example, it has been determined that the cubic structure, at first glance more suitable due to its smaller size, turns out to be unstable due to its tendency to agglomerate with heat, and also has a low luminous intensity compared to the crystalline structure in hexagonal phase. .
El término "hipoxia" o "trastorno hipóxico" se refiere a una afección en la que no hay suficiente nivel de oxígeno proporcionado en la sangre o a los tejidos y órganos. Los trastornos hipóxicos pueden tener lugar a través de una variedad de mecanismos incluyendo cuando no hay suficiente capacidad de la sangre para transportar oxígenos (es decir anemia), cuando hay un flujo inadecuado de sangre al tejido y/o órgano provocado por o fallo cardiaco o por bloqueo de los vasos y/o arterias sanguíneas (es decir isquemia), cuando hay presión barométrica reducida (es decir, enfermedad de altura a altitudes altas) o cuando las células disfuncionales son incapaces de hacer uso del oxígeno apropiadamente (es decir, condiciones histotóxicas). Por consiguiente, alguien experto en la técnica apreciará fácilmente que la presente invención es útil en el tratamiento de una variedad de condiciones de hipoxia incluyendo anemia, fallo cardíaco, enfermedad arterial coronaria, tromboembolia, derrame cerebral, angina de pecho y similares, incluyendo el SARS.The term "hypoxia" or "hypoxic disorder" refers to a condition in which there is insufficient level of oxygen delivered to the blood or to the tissues and organs. Hypoxic disorders can occur through a variety of mechanisms including when there is insufficient capacity of the blood to carry oxygen (i.e. anemia), when there is inadequate blood flow to the tissue and / or organ caused by either heart failure or due to blockage of blood vessels and / or arteries (i.e. ischemia), when there is reduced barometric pressure (i.e., altitude sickness at high altitudes), or when dysfunctional cells are unable to make use of oxygen properly (i.e., conditions histotoxic). Accordingly, one skilled in the art will readily appreciate that the present invention is useful in treating a variety of hypoxic conditions including anemia, heart failure, coronary artery disease, thromboembolism, stroke, angina pectoris, and the like, including SARS. .
Por tanto, en otra realización preferida de la invención, la enfermedad que cursa con hipoxia se selecciona de entre:Therefore, in another preferred embodiment of the invention, the hypoxic disease is selected from:
a. enfermedades donde no hay suficiente capacidad de la sangre para transportar oxígeno, como la anemia,to. diseases where there is insufficient capacity of the blood to carry oxygen, such as anemia,
b. enfermedades donde hay un flujo inadecuado de sangre al tejido y/o órgano provocado por o fallo cardiaco o por bloqueo de los vasos y/o arterias sanguíneas, como la isquemia,b. diseases where there is inadequate blood flow to the tissue and / or organ caused by heart failure or by blockage of blood vessels and / or arteries, such as ischemia,
c. enfermedades en las que hay presión barométrica reducida, como la enfermedad de altura, oc. diseases in which there is reduced barometric pressure, such as altitude sickness, or
d. enfermedades en que las células disfuncionales son incapaces de hacer uso del oxígeno apropiadamente, es decir, condiciones histotóxicas.d. diseases in which dysfunctional cells are unable to use oxygen properly, ie, histotoxic conditions.
En otra realización preferida, la enfermedad que cursa con hipoxia es a isquemia cardiaca. En otra realización preferida, la enfermedad que cursa con hipoxia es la insuficiencia respiratoria.In another preferred embodiment, the hypoxic disease is cardiac ischemia. In another preferred embodiment, the hypoxic disease is respiratory failure.
La composición o la preparación combinada de la invención pueden administrarse al sujeto que padece dichas patologías, mediante cualquiera de las siguientes vías, pero sin limitarnos, a: intraperitoneal, intravenosa, intramuscular, subcutánea, intracecal, intraventricular, oral, enteral, parenteral, intranasal o dérmica. En una realización preferida, las vías de administración son, preferentemente, la vía intravenosa y la vía oral.The composition or the combined preparation of the invention can be administered to the subject suffering from said pathologies, by any of the following routes, but not limited to: intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intracecal, intraventricular, oral, enteral, parenteral, intranasal or dermal. In a preferred embodiment, the routes of administration are preferably the intravenous route and the oral route.
Preferiblemente, cuando la enfermedad que cursa con hipoxia es la isquemia cardiaca, la administración de la preparación combinada se realiza de manera intravenosa. Preferiblemente, cuando la enfermedad que cursa con hipoxia es la insuficiencia respiratoria, la administración de la preparación combinada se realiza mediante un aerosol bucal o nasal.Preferably, when the disease presenting hypoxia is cardiac ischemia, the administration of the combined preparation is carried out intravenously. Preferably, when the hypoxic disease is respiratory failure, the administration of the combined preparation is carried out by a mouth or nasal spray.
La insuficiencia respiratoria es una enfermedad en la cual disminuyen los valores de oxígeno en la sangre o aumentan los de dióxido de carbono en la sangre de forma peligrosa. Las enfermedades que obstruyen las vías respiratorias, dañan el tejido pulmonar, debilitan los músculos que controlan la respiración o disminuyen el estímulo para respirar pueden causar insuficiencia respiratoria. Los pacientes pueden sufrir disnea, coloración azulada de la piel y estado de confusión o somnolencia. Los médicos emplean un sensor colocado en la punta del dedo (pulsioximetría) para detectar concentraciones bajas de oxígeno y análisis de sangre para detectar concentraciones elevadas de dióxido de carbono en la sangre. Se suministra oxígeno. A veces las personas afectadas necesitan un respirador hasta que se pueda tratar el problema subyacente. La insuficiencia respiratoria aguda es una emergencia médica que puede tener su origen en una enfermedad pulmonar crónica que empeora de repente, o en una enfermedad pulmonar grave que evoluciona repentinamente en personas sanas. El síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) es un ejemplo de enfermedad pulmonar que evoluciona de repente. La insuficiencia respiratoria crónica es un problema respiratorio progresivo que puede ser consecuencia de una enfermedad pulmonar de larga duración, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).Respiratory failure is a disease in which oxygen levels in the blood decrease or carbon dioxide levels rise in the blood in dangerous ways. Diseases that block the airways, damage lung tissue, weaken the muscles that control breathing, or decrease the drive to breathe can cause respiratory failure. Patients may suffer from dyspnea, bluish discoloration of the skin, and confusion or drowsiness. Doctors use a fingertip sensor (pulse oximetry) to detect low concentrations of oxygen and blood tests to detect high concentrations of carbon dioxide in the blood. Oxygen is supplied. Sometimes affected people need a respirator until the underlying problem can be treated. Acute respiratory failure is a medical emergency that can be caused by a chronic lung disease that suddenly gets worse, or a severe lung disease that develops suddenly in healthy people. Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is an example of a lung disease that evolves suddenly. Chronic respiratory failure is a progressive respiratory problem that can result from long-term lung disease, such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD).
El SDRA es el evento inmunopatológico común para las infecciones por varios virus, bacterias y otros microorganismos respiratorios, como el SARS-CoV-2, SARS-CoV y MERS-CoV. Uno de los principales mecanismos para el SDRA es la denominada tormenta de citoquinas. La respuesta inflamatoria sistémica fatal no controlada resultante de la liberación de grandes cantidades de citocinas proinflamatorias (IFN-a, IFN-y, IL-1p, IL-6, IL-12, IL-18, IL-33, TNF-a, TGFp, etc.) y quimiocinas (CCL2, CCL3, CCL5, CXCL8, CXCL9, CXCL10, etc.) por las células efectoras inmunes.ARDS is the common immunopathological event for infections by various viruses, bacteria, and other respiratory microorganisms, such as SARS-CoV-2, SARS-CoV, and MERS-CoV. One of the main mechanisms for ARDS is the so-called cytokine storm. The uncontrolled fatal systemic inflammatory response resulting from the release of large amounts of pro-inflammatory cytokines (IFN-a, IFN-y, IL-1p, IL-6, IL-12, IL-18, IL-33, TNF-a, TGFp, etc.) and chemokines (CCL2, CCL3, CCL5, CXCL8, CXCL9, CXCL10, etc.) by immune effector cells.
Por tanto, otra realización preferida se refiere a la preparación combinada de la invención para la prevención, mejora, alivio y/o tratamiento del síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA).Therefore, another preferred embodiment refers to the combined preparation of the invention for the prevention, amelioration, relief and / or treatment of acute respiratory distress syndrome (ARDS).
En otra realización preferida de la invención, la radiación infrarroja emitida tiene una longitud de onda de entre 850 nm y 1100 nm, más preferentemente de entre 950 nm y 1000 nm. Este intervalo de longitudes de onda está seleccionado para provocar la mayor intensidad luminosa posible por parte de las partículas inorgánicas. Se cree que el valor máximo se obtiene con una radiación infrarroja de aproximadamente 980 nm, ya que el iterbio (Yb) presente en las partículas inorgánicas excita sus electrones a esa longitud de onda particular.In another preferred embodiment of the invention, the emitted infrared radiation has a wavelength between 850 nm and 1100 nm, more preferably between 950 nm and 1000 nm. This wavelength range is selected to elicit the highest possible light intensity from inorganic particles. The maximum value is believed to be obtained with infrared radiation of approximately 980 nm, since the ytterbium (Yb) present in inorganic particles excites their electrons at that particular wavelength.
La cantidad administrada de la preparación combinada de la presente invención dependerá de la eficacia relativa del compuesto elegido, la severidad de la enfermedad a tratar y el peso del paciente. Sin embargo, preferiblemente, la preparación combinada de esta invención será administrados una o más veces al día, por ejemplo 1, 2, 3 o 4 veces diarias, con una dosis total entre 0.1 y 1000 mg/Kg/día. Es importante tener en cuenta que puede ser necesario introducir variaciones en la dosis, dependiendo de la edad y de la condición del paciente, así como modificaciones en la vía de administración.The administered amount of the combined preparation of the present invention will depend on the relative efficacy of the chosen compound, the severity of the disease to be treated and the weight of the patient. However, preferably, the combined preparation of this invention will be administered one or more times a day, for example 1, 2, 3 or 4 times daily, with a total dose between 0.1 and 1000 mg / Kg / day. It is important to bear in mind that it may be necessary to introduce variations in the dose, depending on the age and condition of the patient, as well as modifications in the route of administration.
La cianobacteria sobrevive aproximadamente 24 horas en las condiciones internas del cuerpo. Una vez introducida la preparación combinada en el cuerpo del paciente, el tiempo de aplicación de la radiación puede estar entre unos minutos, como por ejemplo 10, 20, 30, 40, 50, o 60 minutos, y unas horas, como por ejemplo 1, 2, 3, 4, 5 o 6 horas. La aplicación de radiación puede realizarse en una única sesión o dividirse en varias sesiones. La aplicación de la radiación infrarroja puede realizarse de manera intermitente según un esquema de modulación por ancho de pulsos (PWM) para evitar producir daños en la piel del paciente.Cyanobacteria survive approximately 24 hours in internal body conditions. Once the combined preparation is introduced into the patient's body, the radiation application time can be between a few minutes, such as 10, 20, 30, 40, 50, or 60 minutes, and a few hours, such as 1 , 2, 3, 4, 5 or 6 hours. The application of radiation can be done in a single session or divided into several sessions. The application Infrared radiation can be performed intermittently according to a pulse width modulation (PWM) scheme to avoid damaging the patient's skin.
La preparación combinada de la presente invención, así como las composiciones farmacéuticas que la contienen pueden ser utilizados junto con otros fármacos, o principios activos, adicionales para proporcionar una terapia de combinación. Dichos fármacos adicionales pueden formar parte de la misma preparación combinada o, alternativamente, pueden ser proporcionados en forma de una composición separada para su administración simultánea o no a la de la preparación combinada de la invenciónThe combined preparation of the present invention, as well as the pharmaceutical compositions containing it, can be used together with other drugs, or additional active ingredients, to provide a combination therapy. Said additional drugs can be part of the same combined preparation or, alternatively, they can be provided in the form of a separate composition for their simultaneous administration or not with that of the combined preparation of the invention.
El término "medicamento", tal y como se usa en esta memoria, hace referencia a cualquier sustancia usada para prevención, diagnóstico, alivio, tratamiento o curación de enfermedades en sujetos humanos y animales.The term " drug ", as used herein, refers to any substance used for the prevention, diagnosis, alleviation, treatment or cure of diseases in human and animal subjects.
Tanto las composiciones de la presente invención, así como la preparación combinada o las formas farmacéuticas de la invención, pueden formularse para su administración a un animal, y más preferiblemente a un mamífero, incluyendo a los humanos, en una variedad de formas conocidas en el estado de la técnica. Así, pueden estar, sin limitarse, en disolución acuosa estéril o en fluidos biológicos, tal como suero. Las disoluciones acuosas pueden estar tamponadas o no tamponadas y tienen componentes activos o inactivos adicionales. Los componentes adicionales incluyen sales para modular la fuerza iónica, conservantes incluyendo, pero sin limitarse a, agentes antimicrobianos, antioxidantes, quelantes, y similares, y nutrientes incluyendo glucosa, dextrosa, vitaminas y minerales. Las composiciones pueden combinarse con varios vehículos o excipientes inertes, incluyendo pero sin limitarse a; aglutinantes tales como celulosa microcristalina, goma tragacanto, o gelatina; excipientes tales como almidón o lactosa; agentes dispersantes tales como ácido algínico o almidón de maíz; lubricantes tales como estearato de magnesio, deslizantes tales como dióxido de silicio coloidal; agentes edulcorantes tales como sacarosa o sacarina; o agentes aromatizantes tales como menta o salicilato de metilo.Both the compositions of the present invention, as well as the combined preparation or dosage forms of the invention, can be formulated for administration to an animal, and more preferably to a mammal, including humans, in a variety of ways known in the art. state of the art. Thus, they can be, without limitation, in sterile aqueous solution or in biological fluids, such as serum. Aqueous solutions can be buffered or unbuffered and have additional active or inactive components. Additional components include salts to modulate ionic strength, preservatives including, but not limited to, antimicrobial agents, antioxidants, chelators, and the like, and nutrients including glucose, dextrose, vitamins, and minerals. The compositions can be combined with various inert carriers or excipients, including but not limited to; binders such as microcrystalline cellulose, gum tragacanth, or gelatin; excipients such as starch or lactose; dispersing agents such as alginic acid or cornstarch; lubricants such as magnesium stearate, glidants such as colloidal silicon dioxide; sweetening agents such as sucrose or saccharin; or flavoring agents such as peppermint or methyl salicylate.
Tales composiciones o preparaciones combinadas y/o sus formulaciones pueden administrarse a un animal, incluyendo un mamífero y, por tanto, a los humanos, en una variedad de formas, incluyendo, pero sin limitarse a, intraperitoneal, intravenoso, intramuscular, subcutáneo, intracecal, intraventricular, oral, enteral, parenteral, intranasal o dérmico. Such compositions or combined preparations and / or their formulations can be administered to an animal, including a mammal, and thus to humans, in a variety of ways, including, but not limited to, intraperitoneal, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intracecal. , intraventricular, oral, enteral, parenteral, intranasal or dermal.
La dosificación para obtener una cantidad terapéuticamente efectiva depende de una variedad de factores, como por ejemplo, la edad, peso, sexo, tolerancia, etc. del mamífero. En el sentido utilizado en esta descripción, la expresión "cantidad terapéuticamente efectiva" se refiere a la cantidad de que comprende el principio o los principios activos de la invención que produzcan el efecto deseado y, en general, vendrá determinada, entre otras causas, por las características propias de la preparación combinada de la invención y, opcionalmente, dichos profármacos, derivados o análogos, y el efecto terapéutico a conseguir. Los "adyuvantes" y "vehículos farmacéuticamente aceptables" que pueden ser utilizados son los vehículos conocidos por los técnicos en la materia.The dosage to obtain a therapeutically effective amount depends on a variety of factors, such as age, weight, sex, tolerance, etc. of the mammal. In the sense used in this description, the expression " therapeutically effective amount " refers to the amount of which the active principle or principles of the invention comprises that produce the desired effect and, in general, will be determined, among other causes, by the characteristics of the combined preparation of the invention and, optionally, said prodrugs, derivatives or analogs, and the therapeutic effect to be achieved. The " adjuvants " and "pharmaceutically acceptable vehicles " that can be used are the vehicles known to those skilled in the art.
Kit de la invenciónInvention kit
Otro aspecto de la invención se refiere a un kit que comprende la preparación combinada de la invención, y que además comprende un dispositivo para la aplicación de radiación infrarroja a un individuo o paciente. El dispositivo puede adoptar una forma de prenda de vestir que el paciente pueda llevar de manera sencilla, como por ejemplo, sin limitación, un chaleco, una camisa, una camiseta, un gorro, una gorra, una zapatilla, una manga, una pernera, una muslera, una pantorrillera, una rodillera, una muñequera, una bufanda, una banda alrededor del pecho, etc. Este dispositivo en forma de prenda de vestir puede disponer de al menos una fuente de radiación infrarroja dispuesta en su cara interior y orientada hacia la piel del paciente con el propósito de suministrar la radiación infrarroja a la preparación combinada suministrada. Más preferiblemente, esta prenda de vestir dispone de una pluralidad de fuentes de radiación infrarroja, por ejemplo LEDs infrarrojos, distribuidas por su cara interior. En particular, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, el dispositivo formado por una prenda de vestir es un chaleco que cubre la zona torácica del paciente. La prenda de vestir puede además comprender un controlador conectado a las fuentes de radiación infrarroja para provocar su encendido intermitente con el propósito de evitar daños en la piel del paciente.Another aspect of the invention refers to a kit comprising the combined preparation of the invention, and further comprising a device for the application of infrared radiation to an individual or patient. The device may take a form of garment that the patient can easily wear, such as, without limitation, a vest, a shirt, a T-shirt, a hat, a cap, a shoe, a sleeve, a leg, a thigh brace, a calf brace, a knee brace, a wrist brace, a scarf, a band around the chest, etc. This device in the form of a garment may have at least one source of infrared radiation arranged on its inner face and oriented towards the skin of the patient for the purpose of supplying the infrared radiation to the supplied combined preparation. More preferably, this garment has a plurality of sources of infrared radiation, for example infrared LEDs, distributed on its inner face. In particular, according to a particularly preferred embodiment of the invention, the device formed by a garment is a vest that covers the thoracic area of the patient. The garment may further comprise a controller connected to the infrared radiation sources to cause their intermittent ignition in order to avoid damage to the skin of the patient.
Así, en el caso particular de que la prenda de vestir tenga forma de chaleco, la pluralidad de LEDs de excitación infrarroja repartidos por la cara interior del chaleco emiten radiación luminosa de manera directa sobre la piel de la zona torácica del paciente, principalmente pecho y espalda. Parte de esta radiación atraviesa la piel del paciente hasta llegar al lugar donde se ha introducido la preparación combinada de la invención, por ejemplo, los pulmones o el área cardíaca, provocando así la generación de oxígeno de acuerdo con los procesos descritos con anterioridad en este documento. El controlador controla el encendido intermitente de los LEDs para evitar provocar daños al paciente.Thus, in the particular case that the garment is in the form of a vest, the plurality of infrared excitation LEDs distributed on the inside of the vest emit light radiation directly on the skin of the thoracic area of the patient, mainly chest and chest. back. Part of this radiation passes through the skin of the patient until it reaches the place where the combined preparation of the invention has been introduced, for example, the lungs or the cardiac area, thus causing the generation of oxygen according to the processes previously described in this document. Controller controls ignition flashing LEDs to avoid causing harm to the patient.
Dispositivo de la invenciónDevice of the invention
Otro aspecto de la invención está dirigido a un dispositivo para la aplicación de radiación infrarroja a un paciente que comprende una prenda de vestir configurada para ser vestida por el paciente y dotada de al menos una fuente de radiación infrarroja dispuesta en su cara interior y orientada hacia la piel del paciente. El dispositivo puede adoptar una forma de prenda de vestir que el paciente pueda llevar de manera sencilla, como por ejemplo, sin limitación, un chaleco, una camisa, una camiseta, un gorro, una gorra, una zapatilla, una manga, una pernera, una muslera, una pantorrillera, una rodillera, una muñequera, una bufanda, una banda alrededor del pecho, etc. Preferiblemente, esta prenda de vestir dispone de una pluralidad de fuentes de radiación infrarroja, por ejemplo LEDs infrarrojos, distribuidas por su cara interior. En particular, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, el dispositivo formado por una prenda de vestir es un chaleco que cubre la zona torácica del paciente. La prenda de vestir puede además comprender un controlador conectado a las fuentes de radiación infrarroja para provocar su encendido intermitente con el propósito de evitar daños en la piel del paciente.Another aspect of the invention is directed to a device for the application of infrared radiation to a patient that comprises a garment configured to be worn by the patient and equipped with at least one source of infrared radiation arranged on its inner face and oriented towards the patient's skin. The device may take a form of garment that the patient can easily wear, such as, without limitation, a vest, a shirt, a T-shirt, a hat, a cap, a shoe, a sleeve, a leg, a thigh brace, a calf brace, a knee brace, a wrist brace, a scarf, a band around the chest, etc. Preferably, this garment has a plurality of sources of infrared radiation, for example infrared LEDs, distributed on its inner face. In particular, according to a particularly preferred embodiment of the invention, the device formed by a garment is a vest that covers the thoracic area of the patient. The garment may further comprise a controller connected to the infrared radiation sources to cause their intermittent ignition in order to avoid damage to the skin of the patient.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invenciónThroughout the description and claims the word " comprise " and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and characteristics of the invention will emerge in part from the description and in part from the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
La Fig. 1 muestra una gráfica que muestra los picos de emisión de la combinación de nanopartículas NaYF4:Yb,Er y NaYF4:Yb,Tm y los picos de absorción de diferentes tipos de cianobacterias.Fig. 1 shows a graph showing the emission peaks of the combination of nanoparticles NaYF4: Yb, Er and NaYF4: Yb, Tm and the absorption peaks of different types of cyanobacteria.
La Fig. 2 muestra un ejemplo de chaleco dotado de LEDs infrarrojos de acuerdo con la invención. Fig. 2 shows an example of a vest equipped with infrared LEDs according to the invention.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Obtención de la preparación combinadaObtaining the combined preparation
En primer lugar, se describe brevemente el procedimiento que se lleva a cabo para obtener la preparación combinada cianobacteria-partícula. Gracias a estudios previos de los inventores, es conocido que la preparación puede ser obtenida por el siguiente método de síntesis.First, the procedure that is carried out to obtain the combined cyanobacteria-particle preparation is briefly described. Thanks to previous studies by the inventors, it is known that the preparation can be obtained by the following synthesis method.
Se realiza una síntesis solvotermal, en horno convencional durante 24 horas a 230 °C. Es bien conocido que esta síntesis se obtiene a partir de una disolución madre que contiene nitratos de los elementos inorgánicos que proporcionan la luminiscencia a la partícula, bien conocidos como iones trivalentes de lantánidos. Para que se produzca la luminiscencia es necesario la presencia de tres tipos de iones de lantánidos que actúan como estabilizador, sensibilizador y activador. La correspondencia entre ambos ha sido muy estudiada y conocida para la obtención de una máxima luminiscencia, siendo esta en número de moles: X de estabilizador, 0,2 X de sensibilizador y 0,02X de activador.A solvothermal synthesis is carried out, in a conventional oven for 24 hours at 230 ° C. It is well known that this synthesis is obtained from a stock solution containing nitrates of the inorganic elements that provide luminescence to the particle, well known as trivalent lanthanide ions. For luminescence to occur, the presence of three types of lanthanide ions is necessary, which act as stabilizer, sensitizer and activator. The correspondence between the two has been well studied and known to obtain maximum luminescence, this being in number of moles: X of stabilizer, 0.2 X of sensitizer and 0.02X of activator.
La matriz utilizada para proporcionar estabilidad a la partícula será la bien conocida NaYF4, obtenida a partir de los precursores NH4F y NaOH, en la proporción idónea para que la mezcla previa a la síntesis se encuentre con un pH ácido de 5.The matrix used to provide stability to the particle will be the well-known NaYF4, obtained from the precursors NH4F and NaOH, in the ideal proportion so that the mixture prior to synthesis is at an acidic pH of 5.
El sensibilizador utilizado será el Yb, debido a su gran estabilidad y su espectro de emisión, mientras que los activadores serán Tm y Er, gracias a que sus espectros de emisión coinciden con los picos de absorción de la S. elongatus. The sensitizer used will be Yb, due to its great stability and its emission spectrum, while the activators will be Tm and Er, thanks to the fact that their emission spectra coincide with the absorption peaks of S. elongatus.
La combinación entre las cianobacterias y partículas inorgánicas se realizará mediante una simple deposición húmeda con uso de un rotavapor. El material inorgánico queda así adherido a la superficie de las cianobacterias.The combination between cyanobacteria and inorganic particles will be carried out by means of a simple wet deposition with the use of a rotary evaporator. The inorganic material thus adheres to the surface of the cyanobacteria.
Aplicación de la preparación combinadaApplication of the combined preparation
Una vez se ha obtenido la preparación combinada, se suministra al paciente. El suministro al paciente se lleva a cabo de manera que la preparación llega hasta aquellos tejidos del paciente donde se está produciendo la falta de oxígeno. Por ejemplo, en el caso de emplear la preparación combinada de la invención para el tratamiento de isquemia cardíaca, dicha preparación se introduce por vía intravenosa. La circulación sanguínea arrastra así la preparación hasta el corazón. Alternativamente, si la preparación combinada se va a utilizar para el tratamiento de insuficiencia respiratoria, la aplicación de dicha preparación se lleva a cabo a través de las vías aéreas del paciente, por ejemplo en forma de aerosol suministrado mediante un inhalador bucal o nasal.Once the combined preparation has been obtained, it is administered to the patient. Delivery to the patient is carried out in such a way that the preparation reaches those tissues of the patient where the lack of oxygen is occurring. For example, in the case of using the combined preparation of the invention for the treatment of cardiac ischemia, said preparation is introduced intravenously. The blood circulation thus carries the preparation to the heart. Alternatively, if the combined preparation is to be used For the treatment of respiratory failure, the application of said preparation is carried out through the patient's airways, for example in the form of an aerosol delivered by means of an oral or nasal inhaler.
Iluminación con radiación infrarrojaInfrared radiation illumination
Una vez la preparación combinada de la invención está alojada en los tejidos del paciente que se van a tratar, se aplica iluminación infrarroja sobre la piel de la zona más cercana a dichos tejidos. Por ejemplo, en el caso del tratamiento de isquemia cardíaca o insuficiencia respiratoria, la iluminación infrarroja se aplica sobre toda la zona torácica y la espalda del paciente. Para ello, se utiliza un dispositivo especialmente diseñado para maximizar la iluminación aplicada.Once the combined preparation of the invention is housed in the tissues of the patient to be treated, infrared illumination is applied to the skin in the area closest to said tissues. For example, in the case of the treatment of cardiac ischemia or respiratory failure, infrared illumination is applied over the entire thoracic area and the patient's back. For this, a specially designed device is used to maximize the applied lighting.
El dispositivo de este ejemplo adopta una forma de chaleco abierto que se cierra, por ejemplo, mediante cremallera. En cualquier caso, remarcar que las características del chaleco que se describen a continuación son aplicables a un dispositivo en forma de cualquier otra prenda, según las necesidades de cada aplicación particular.The device of this example takes the form of an open vest that is closed, for example, by a zipper. In any case, it should be noted that the characteristics of the vest described below are applicable to a device in the form of any other garment, according to the needs of each particular application.
El chaleco puede estar hecho de cualquier material adecuado, como por ejemplo un material textil tal como la licra. La cara interior del chaleco comprende una pluralidad de LEDs de excitación infrarroja orientados hacia el interior, es decir, hacia la piel del paciente cuando tiene puesto el chaleco. En este ejemplo, los LEDs infrarrojos están dispuestos de manera esencialmente uniforme de manera que cubren la totalidad de la cara interior del chaleco, aunque sería posible diseñar prendas en las que los LEDs estén dispuestos únicamente en determinadas zonas de interés correspondientes con aquellas partes del cuerpo del usuario donde se vaya a aplicar el tratamiento. La distancia entre LEDs adyacentes será de aproximadamente 1 cm, aunque en función del tamaño, forma e intensidad de radiación deseada sería posible emplear otras disposiciones. Esta configuración permite iluminar de manera esencialmente uniforme la totalidad de la zona torácica y la espalda del paciente. La longitud de onda estará lo más cerca posible de 980 nm, o en cualquier caso dentro del rango de entre 850 -1150 nm, en correspondencia con el rango de longitudes de onda de absorción de las nanopartículas fluorescentes.The vest can be made of any suitable material, such as a textile material such as lycra. The inner face of the vest comprises a plurality of infrared excitation LEDs facing inward, that is, towards the skin of the patient when wearing the vest. In this example, the infrared LEDs are arranged essentially uniformly so that they cover the entire inside face of the vest, although it would be possible to design garments in which the LEDs are arranged only in certain areas of interest corresponding to those parts of the body. of the user where the treatment is to be applied. The distance between adjacent LEDs will be approximately 1 cm, although depending on the size, shape and intensity of radiation desired it would be possible to use other arrangements. This configuration allows the entire thoracic area and back of the patient to be illuminated essentially uniformly. The wavelength will be as close as possible to 980 nm, or in any case within the range of 850-1150 nm, corresponding to the range of absorption wavelengths of fluorescent nanoparticles.
El chaleco dispone además de una batería de alimentación conectada a los LEDs. Para no reducir la superficie de irradiación, la batería puede estar fijada a la cara exterior del chaleco. Por ejemplo, puede estar alojada en un bolsillo exterior. La batería alimenta a los LEDs con un voltaje entre 1,2 -1 ,3 V a través, por ejemplo, de un cable de 1 mm de diámetro. Los LEDs con estas características soportan una intensidad entre 20 - 30 mA, estableciendo por lo tanto una potencia de entre 0,024 - 0,036 W, suficiente para evitar la aparición de quemaduras en los tejidos.The vest also has a power battery connected to the LEDs. In order not to reduce the irradiation surface, the battery can be fixed to the outer face of the vest. For example, it can be housed in an outer pocket. The battery powers the LEDs with a voltage between 1.2-1.3 V across, for example, a 1 mm diameter wire. LEDs with these characteristics support an intensity between 20 - 30 mA, thus establishing a power of between 0.024 - 0.036 W, enough to avoid the appearance of burns in the tissues.
En función de la potencia de los LEDs, puede ser necesario controlar su funcionamiento con el propósito de evitar un calentamiento excesivo de la piel del paciente. Para ello, en este ejemplo, se utiliza modulación por ancho de pulsos (PWM, Pulse Width Modulation). Así, los LEDs siguen un ciclo repetitivo de secuencias de encendido y apagado. Para ello, el chaleco puede disponer además de un medio de procesamiento simple, tal como un microprocesador, microcontrolador, ASIC, FPGA, DSP, o en general cualquier dispositivo de control capaz de controlar el encendido/apagado de los LEDs.Depending on the power of the LEDs, it may be necessary to control their operation in order to avoid excessive heating of the patient's skin. This is done in this example using Pulse Width Modulation (PWM). Thus, LEDs follow a repeating cycle of on and off sequences. For this, the vest can also have a simple processing means, such as a microprocessor, microcontroller, ASIC, FPGA, DSP, or in general any control device capable of controlling the on / off of the LEDs.
A continuación, se calcula cuál sería el ciclo de trabajo de los LEDs para evitar quemaduras en el paciente.Next, the duty cycle of the LEDs is calculated to avoid burns to the patient.
Gracias a la ley de Plank conocemos la energía emitida por una longitud de onda, según se muestra en la Ecuación 1.Thanks to Plank's law we know the energy emitted by a wavelength, as shown in Equation 1.
E = h • f (Ecuación 1) E = h • f (Equation 1)
dondewhere
h es la constante de Plank = 6.626 .10-34 J.s h is Plank's constant = 6.626 .10-34 Js
f es la frecuencia de la longitud de onda. f is the frequency of the wavelength.
Gracias al conocimiento de la longitud de onda se podrá calcular la frecuencia de la radiación infrarroja utilizada, lo que se observa por la Ecuación 2.Thanks to the knowledge of the wavelength, the frequency of the infrared radiation used can be calculated, which is observed by Equation 2.
(Ecuación 2) (Equation 2)
A = lo n g itu d de onda = 800 — 1000 nm A = lo ng itu d wave = 800 - 1000 nm
Aplicando la ecuación 2 a los valores límite de las longitudes de onda emitidas por los LEDs, se obtiene:Applying equation 2 to the limit values of the wavelengths emitted by the LEDs, is obtained:
3.1083,108
/i = 3.75.10_4s_1 / i = 3.75.10_4s_1
8.1011 8 . 1011
3.1083,108
f i = 3.10-4 5_1 fi = 3.10-4 5_1
1.1012 1 . 1012
En consecuencia, aplicando la Ecuación 1 se determina que el rango de energía se encontrará entre E1 y E2:Consequently, applying Equation 1 it is determined that the energy range will be between E1 and E2:
Conociendo que la temperatura media del cuerpo es 36 °C y que la temperatura máxima que aguanta la piel sin generar daño es 50°C, se puede determinar la cantidad de calor que podría absorber la piel y, con ello, el tiempo de trabajo en continuo de los LED. Para ello, se emplea la expresión del calor específico mostrada en la Ecuación 3.Knowing that the average temperature of the body is 36 ° C and that the maximum temperature that the skin can withstand without causing damage is 50 ° C, it is possible to determine the amount of heat that the skin could absorb and, with it, the working time in continuous of the LEDs. For this, the expression of the specific heat shown in Equation 3 is used.
(Ecuación 3) (Equation 3)
Aplicando esta ecuación al valor de energía Ei correspondiente a la radiación infrarroja más energética, con una longitud de onda de 800 nm, se obtiene:Applying this equation to the energy value Ei corresponding to the most energetic infrared radiation, with a wavelength of 800 nm, we obtain:
2. 5.1 0372. 5.1 037
1.8.10“38//°C1.8.10 "38 // ° C
50 - 3650 - 36
Esta cantidad representa la energía cedida por la temperatura. Para conocer el tiempo se tendrán que invertir los cálculos anteriores y se seleccionará el rango de mayor energía, utilizando para ello la expresión del periodo, representada en la Ecuación 4.This quantity represents the energy released by temperature. To know the time, the previous calculations will have to be inverted and the range with the highest energy will be selected, using the expression of the period, represented in Equation 4.
Por tanto, para evitar que se dañe la piel, los LEDs seguirán un ciclo de trabajo compuesto por entre 30 - 40 segundos de funcionamiento y 30 segundos de descanso. Therefore, to avoid damaging the skin, the LEDs will follow a duty cycle consisting of between 30 - 40 seconds of operation and 30 seconds of rest.
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES202030461A ES2879173A1 (en) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Combined preparation of a cyanobacterium and a fluorescent inorganic compound (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=78573208
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ES202030461A Pending ES2879173A1 (en) | 2020-05-19 | 2020-05-19 | Combined preparation of a cyanobacterium and a fluorescent inorganic compound (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
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ES (1) | ES2879173A1 (en) |
-
2020
- 2020-05-19 ES ES202030461A patent/ES2879173A1/en active Pending
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Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2879173 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20211119 |
|
FC2A | Grant refused |
Effective date: 20221223 |