WO2008049537A1 - Use of magnetic cs capsules and/or micro-capsules for the treatment of aneurysms - Google Patents

Use of magnetic cs capsules and/or micro-capsules for the treatment of aneurysms Download PDF

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WO2008049537A1
WO2008049537A1 PCT/EP2007/008968 EP2007008968W WO2008049537A1 WO 2008049537 A1 WO2008049537 A1 WO 2008049537A1 EP 2007008968 W EP2007008968 W EP 2007008968W WO 2008049537 A1 WO2008049537 A1 WO 2008049537A1
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Andreas Spiegelberg
Peter Kirkpatrick
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Apg Medical Ltd.
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    • A61L2400/12Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces

Definitions

  • the invention relates to the treatment of malformations of blood vessels and in particular of aneurysms using agents that can be temporarily held by means of a magnetic field at the site to be treated.
  • Various malformations of blood vessels can be treated by permanently closing the malformed area.
  • An example of such a malformation is
  • an aneurysm which is a permanent, abnormal, blood-filled pouch of a blood vessel.
  • An aneurysm may be congenital or the result of a disease.
  • Aneurysms typically have thin walls that can rupture. Aneurysms occur in the head and in other parts of the body. When the wall of an aneurysm breaks, it causes bleeding. If such hemorrhage occurs in the brain, there is a risk that the surrounding tissue will be permanently damaged. The bursting of an aneurysm can also result in blood flow in the blood vessel downstream of the aneurysm being compromised for a long time, resulting in death in the worst case.
  • AFM arteriovenous malformation
  • aneurysms in the head are preferably treated by "cliffs".
  • a resilient clamp made of steel or titanium is placed on the neck of the aneurysm, whereby the aneurysm is completely closed. While this surgical technique is well controlled, it is highly invasive and therefore disadvantageous.
  • bodies or substances pass through a catheter, from a peripheral vessel to the aneurysm is inserted into the aneurysm.
  • the body or substance causes a foreign body reaction in the form of clot formation.
  • the aneurysm is completely filled by the clot and the body.
  • the malformation is cured.
  • helical or spiral wire bodies are inserted into the aneurysm. These can be inserted in stretched form through the catheter. In the aneurysm, they then form a ball that can not escape from the aneurysm.
  • flowable agents has certain advantages over the use of, for example helical or spiral wire bodies in the treatment of vascular malformations.
  • the flowable agents are able to fill the malformation evenly. Also, it is generally easier to introduce fluid agents into an aneurysm than a or several discrete objects such as helical or spiral wire bodies.
  • a magnetic means for the magnetic placement in a vascular malformation is described, which should be suitable to permanently close the defect.
  • the composition comprises a mixture of polymer, solvent, adhesive and magnetic particles.
  • magnetic particles are preferred iron particles, as they are also used as dietary supplements for the treatment of iron deficiency.
  • the iron particles preferably have a diameter between 1 and 10 microns.
  • suitable magnetic materials besides iron include iron oxide (Fe 3 O 4 ) and nickel. It is described that particles of 99.97% pure iron with a particle size of 1 to 3 microns, when they come into contact with the oxygen in the blood, with the formation of iron oxides (FeO or Fe 2 Oa) rust. The rusting causes the magnetic property of the iron particles to be lost.
  • ferromagnetic particles are used as magnetic particles.
  • WO 02/068051 discloses a curable material which can be magnetically guided and held and which is intended to occlude vessel malformations.
  • the material is a mixture of prolamine, ethanol, a material with magnetic susceptibility and a contrast agent.
  • the preferred material with magnetic susceptibility is Fe 3 O 4 , So magnetite, which should be used in powder form. The largest diameter of the magnetite particles should be less than about 5 microns.
  • a means that can be magnetically guided or held.
  • the agent comprises a plurality of coated magnetic particles.
  • Each particle in turn comprises at least one core of a material that reacts to a magnetic field.
  • each particle is at least partially coated with a material that does not react to a magnetic field.
  • the nuclei of these particles have average diameters between about 5 nm and about 1000 nm.
  • the use of the aneurysm treatment agent is described.
  • the one or more cores of material that experiences forces in a magnetic field should be of reasonable size. However, larger magnetic particles tend to aggregate in undesirable forms upon application of a magnetic field. This tendency to agglomerate in undesirable forms is smaller for smaller particles.
  • Coated particles which have sizes down to 10 nm.
  • Magnetic cores made of a permanent magnetic material are preferred.
  • the material of the cores magnetite is called among other things. It is stated that most superparamagnetic and paramagnetic alloys and various iron-containing mixed oxides are suitable. It is discussed that a compromise must be found on the size of the coated magnetic particles. The particles must not be too small so that the viscosity does not become too large. On the other hand, the particles must not be too large to remain in suspension when used in a liquid medium.
  • WO 03/051451 also describes coated magnetic particles in which the core comprises a large number of magnetic particles.
  • magnetic particles with diameters between about 2 nm and about 300 nm are embedded in a coating material.
  • the magnetic material may be magnetite, as with the mononuclear particles.
  • the coating material is preferably a curable material.
  • magnetite particles are coated with chitosan.
  • the agents described in WO 03/051451 are unsatisfactory in terms of their suitability for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms.
  • the viscosity of the agent is too high or on the other hand, the forces are too small for a given magnetic field.
  • larger particles is expressly stated that these spontaneously accumulate in unwanted forms in the magnetic field.
  • the object of the invention is to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art. This object is achieved by the use specified in claim 1 of CS capsules and / or microcapsules.
  • a CS capsule has a shell enclosing a core
  • a microcapsule has a shell enclosing a cavity.
  • the cavity may in turn be filled again, but not with a solid core.
  • capsule in the context of the present invention may refer to both CS capsules and microcapsules.
  • the capsules used according to the invention have a largest diameter of 100 nm to 5 ⁇ m. Essentially all capsules are said to have diameters within this range. If capsules with a diameter of more than 5 ⁇ m were to swim down into the vascular system, there could be a risk of blockage of capillaries. On the other hand, particles with a diameter of less than 100 nm are usually too small to achieve sufficiently high forces when applying a magnetic field. In principle, however, particles with a maximum diameter of less than 100 nm can be tolerated during use rather than particles with a maximum diameter of more than 5 ⁇ m.
  • Superparamagnetism is a magnetic property of nanoparticles known to those skilled in the art. Superparamagnetism can be described using the example of magnetite, if the course of remanence or coercive force is ner, isolated particles as a function of grain size considered. Larger magnetic particles are divided into magnetic domains by Bloch's walls. Therefore, for larger particles, remanence and coercivity are independent of particle size. If one reduces the particle size, one first comes into an area in which each particle consists of only one domain. Remanence and coercivity are significantly increased for these particles.
  • the shell consists of a material which does not react to magnetic fields.
  • the capsules are applied with a catheter directly into the vascular malformation and in particular the aneurysm. There they are temporarily held with the help of a magnetic field. After a while, the thrombus forms in the aneurysm from the capsules and blood. After formation of the thrombus, the magnetic field is no longer required.
  • the capsules are injected into a peripheral blood vessel.
  • the injection site is preferably chosen so that they pass capsules through the bloodstream as directly as possible to the site of the vascular system where the aneurysm is located.
  • the capsules reach the neck of the aneurysm, they are directed by the magnetic field into the aneurysm and held there.
  • a thrombus then forms in the aneurysm from the capsules and blood. Once the thrombus has formed, the magnetic field is no longer required.
  • Microcapsules of the type used according to the invention are known in the art. Reference is made to WO 99/47252, WO 99/47253 and DE 10 2004 013 637 A1. The disclosure of these documents is incorporated by reference in its entirety by reference. In particular, all information containing the Construction of microcapsules and CS capsules, the subject of the present description made. With regard to DE 10 2004 013 637 Al, it is pointed out that instead of the term "CS particles" used therein in the context of the present invention, the term “CS capsule” is used in a synonymous manner.
  • WO 99/47252 discloses capsules with a Polyelektrolytthül- Ie and a diameter up to 10 microns. It is disclosed the use of such capsules to include active ingredients selected from catalysts, in particular, enzymes, pharmaceutical agents, sensor molecules, polymers, dyes, crop protection agents, flavorings and gases. Capsules filled with superparamagnetic nanoparticles are not disclosed in WO 99/47252 nor in WO 99/47253.
  • DE 10 2004 013 637 Al microcapsules are described in one embodiment, which are filled with magnetite nanoparticles. Due to the manufacturing process, these microcapsules have a cavity of 10 microns and including the shell has a diameter of more than 10 microns. For the use according to the invention for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms, these microcapsules of the prior art are significantly too large.
  • DE 10 2004 013 637 A1 also refers in general terms to the use of the CS particles and / or microcapsules for the encapsulation of nanoparticles, in particular for the production of fluorescent or magnetic microcapsules for diagnostic or medical applications.
  • the capsule shell can have a structure as described in WO 99/47252, WO 99/47253 and DE 10 2004 013 637 A1.
  • the shell can consist of a single layer. Preferably, however, it comprises several layers. Furthermore, it is preferred that the shell has polyelectrolyte molecules.
  • the shell comprises a plurality of polyelectrolyte layers, and in particular alternating layers of cationic and anionic polyelectrolytes.
  • the shell can also comprise alternately charged polyelectrolyte and / or nanoparticle layers.
  • the nanoparticle layers may comprise paramagnetic and / or superparamagnetic nanoparticles.
  • the inside of the shell may have an additional layer that is different from the other polyelectrolyte layers.
  • the polyelectrolytes are generally polyacids, polybases or their salts.
  • polyelectrolytes are meant, on the one hand, polymers having ionically dissociable groups, which may be constituents or substituents of the polymer chain. Usually, the number of these ionically dissociable groups in polyelectrolytes is so great that the polymers in the dissociated form (also called polyanion) are water-soluble.
  • polyelectrolytes in the context of the present invention in the broadest sense, ionomers understood in which the concentration of ionic groups for water solubility are not sufficient, but have sufficient charges to enter into a self-assembly. However, it is not preferred to use ionomers.
  • the shell comprises "true" polyelectrolytes.
  • polyelectrolytes are subdivided into polyacids and polybases. From polyacids arise in the dissociation and the elimination of protons polyanions, which may be both inorganic and organic polymers.
  • Polyacids which are suitable according to the invention are polyphosphoric acid, polyvinylsulfuric acid, polyvinylsulfonic acid, polyvinylphosphonic acid and polyacrylic acid.
  • Examples of the corresponding salts, which are also referred to as polysalts are polyphosphate, polysulfate, polysulfonate, polyphosphonate and polyacrylate.
  • Polybases contain groups capable of generating protons e.g. by reaction with acids to form salt.
  • Examples of polybases are polyethyleneimine, polyvinylamine and polyvinylpyridine. Polybases form polycations by the absorption of protons.
  • Suitable polyelectrolytes according to the invention are also biopolymers such as alginic acid, gum arabic, nucleic acids, pectins and proteins. Chemically modified biopolymers may be used, e.g. Carboxymethylcellulose, chitosan, chitosan sulfate and lignosulfonates.
  • polyelectrolytes can be used linear or branched polyelectrolytes.
  • branched polyelectrolytes results in less compact polyelectrolyte multilayer films having a higher degree of wall porosity.
  • polyelectrolyte molecules can be crosslinked within and / or between the individual layers, for example by crosslinking of amino groups with aldehydes.
  • amphiphilic polyelectrolytes for example amphiphilic block or random copolymers having a partial polyelectrolyte character, can be used to reduce the permeability to small polar molecules.
  • amphiphilic polymers consist of units of different functions.
  • nality for example an acidic or basic units and, on the other hand, hydrophobic units such as styrenes, dienes or siloxanes, etc., which may be arranged as blocks or randomly distributed over the polymer.
  • the shells can be controlled in terms of their permeability or other properties.
  • Copolymers having a poly (N-isopropylacrylamide) moiety eg poly (N-isopropylacrylamide-acrylic acid, which change their water solubility as a function of the water temperature via the equilibrium of hydrogen bonds, which is accompanied by a swelling, are suitable for this purpose, for example.
  • the composition of the sheaths can be varied within a wide range by the choice of substances during the layer construction.
  • the polyelectrolytes or ionomers there are no restrictions with regard to the polyelectrolytes or ionomers to be used, as long as the molecules used have a sufficiently high charge and / or have the ability to bond with underlying layers via other types of interaction such as hydrogen bonding and / or hydrophobic interaction.
  • Suitable polyelectrolytes are thus both low molecular weight polyelectrolytes and macromolecular polyelectrolytes, for example polyelectrolytes of biological origin.
  • the shell is made of materials that can be degraded by the human or animal organism.
  • CS capsules it is accordingly preferred that in addition to the superparamagnetic nanoparticles, not exclusively material that can be degraded by the human or animal organism. This ensures that individual washed-out capsules can be eliminated.
  • the contaminants introduced with the capsules are also degraded within the thrombus, so that this consists in the long term substantially of the body's own material.
  • the superparamagnetic nanoparticles with which the capsules are filled consist of at least one metal oxide and / or at least one elemental metal.
  • the metal oxide is preferably iron oxide, nickel oxide or gadolinium oxide.
  • the elemental metal is preferably iron, nickel or gadolinium. Particularly preferred is magnetite (Fe 3 O 4 ).
  • the superparamagnetic nanoparticles have an average particle size of less than 100 nm, preferably less than 50 nm, more preferably less than 20 nm, and most preferably less than 10 nm.
  • the average particle size of the nanoparticles can be determined by known methods such as light scattering. It goes without saying that limits also exist with regard to the range of the absolute sizes of the superparamagnetic particles.
  • the upper limit for the absolute particle size is given by the fact that particles are to be excluded, which are so large that a permanent alignment of magnetic moments can be done by forming magnetic domains. The particles should therefore not be so large that they have ferromagnetic properties.
  • the lower limit of the particle size of the nanoparticles is relatively less critical.
  • the particles should be large enough that they are reliably retained by the capsule wall.
  • a lower limit for both the average particle size and the absolute particle size is 1 nm.
  • the capsules can have a largest diameter of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the largest diameter is preferably 0.4 ⁇ m to 2 ⁇ m, in particular 1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m. This is not the mean diameter but the range of absolute diameters.
  • This range of the absolute largest diameters can be determined by means of a representative sample or several samples using microscopic methods. Suitable spectroscopic methods are Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Atomic Force Microscopy (AFM).
  • the wall thickness of the shell is preferably 2 to 100 nm.
  • the mechanical strength of the shell can be increased by crosslinking within individual layers or intermediate layers.
  • the capsules be in monodisperse size distribution.
  • a close monodisperse size distribution is particularly preferred. Size distributions with multiple maxima are not preferred.
  • a liquid phase In the cavity of the microcapsules, in addition to the superparamagnetic nanoparticles, there may also be a liquid phase.
  • Both the CS capsules and the microcapsules are preferably used in the form of a suspension and in particular in a suspension in isotonic saline solution.
  • the liquid phase in the cavity of the microcapsule may consist of the same liquid in which the microcapsule is suspended.
  • the core of the CS capsules may comprise a porous material in the pores of which are the superparamagnetic nanoparticles.
  • the porous material may be, for example, alumina, zeolite, a non-zeolitic molecular sieve or a porous polymer.
  • the porous polymer may be polystyrene.
  • the core of the CS capsules may consist of a non-porous polymer matrix in which the superparamagnetic nanoparticles are distributed.
  • the capsules used in total are electrically charged in the same direction. Accordingly, either all capsules are electrically positively charged, or all capsules are electrically negatively charged.
  • the capsules according to the preferred embodiment are suspended in use in a liquid, the co-entire charge of the capsules contributes to keeping them in suspension. Since all capsules have the same electrical charges, there is electrostatic repulsion between the capsules, thereby avoiding clumping and settling.
  • the electrical charge of the capsules may also help accelerate the formation of the thrombus to shoot the aneurysm.
  • the shell is made of water-soluble material.
  • CS capsules it is accordingly preferred that their core, apart from the superparamagnetic nanoparticles, consists of water-soluble material.
  • the size of the capsules according to the invention is chosen such that the magnetic forces are large enough in relation to the flow forces in the blood vessels to ensure guidance into the aneurysm.
  • the size of the capsules is chosen so that they can also pass capillaries without clogging them.
  • the diameter of the capsules greater than 100 nm is selected according to the invention. If the capsules according to the invention have no spherical shape, then the minimum size is preferably chosen so that spherical particles of the same total volume would have a diameter of 100 nm.
  • the capsules preferably contain magnetite nanoparticles.
  • the diameter of the nanoparticles should be in a range of 1 to 100 nm.
  • the nanoparticles should have no ferromagnetic properties but superpa- magnetic properties. Because many superparamagnetic nanoparticles are filled together in one capsule, the overall diameter of the capsule determines both the magnetic forces and the flow forces.
  • the hollow bodies are suspended in physiological saline and injected into the bloodstream.
  • a magnetic field is applied so that the magnetic forces acting on the capsules are directed into the aneurysm.
  • the capsules in the bloodstream reach the vascular system where the aneurysm is located, they are directed into the aneurysm by the magnetic forces.
  • the capsules can be injected directly into the aneurysm through a microcatheter.
  • the microcatheter is preferably guided under X-ray control to the aneurysm.
  • the capsules accumulate in the aneurysm.
  • the aneurysm with the capsules according to the invention is as far as possible filled with blood between the capsules.
  • the surface of the capsules triggers coagulation of the blood component in the aneurysm. It forms a thrombus. This forms over time to tissue, and it comes to complete healing.
  • the capsule material including the nanoparticles may be degraded over time either already in the thrombus or later in the tissue, so that the healed site is free of foreign material.
  • a magnet of neodymium with an edge length of 2.5 x 2.5 x 1.25 cm was placed on the skin above the aneurysm.
  • the magnet is available from Webcraft GmbH in Konstanz under the name Q-25-25-13-N. It has a remanence of 1.26-1.29 T.
  • the product of flux density and flux density gradient in the aneurysm determining the attraction was about 0.0025 T * 2 / mm.
  • capsules according to the invention which had approximately spherical shape with a narrow size distribution.
  • the diameter of the capsules was close to 1.4 ⁇ m.
  • the shell of the capsules consisted of 5 layers.
  • the capsules were filled with nanoparticles of magnetite.
  • a suspension of 10% by weight of these capsules in physiological saline was submerged by a microcatheter X-ray control is given directly into the aneurysm.
  • the microcatheter is available from Boston Scientific under the name Excelsior 144189.
  • the aneurysm was removed and examined. It was almost completely filled with a mixture of thrombus tissue and the capsules according to the invention.
  • This example shows that the use according to the invention is in fact suitable for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms in humans and animals.
  • the required magnetic field strength can be generated by known methods and devices in the human body, e.g. with one of the devices as described in DE 103 40 925, WO 2002 062 196 or EP-I 547 540.

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Abstract

Magnetic capsules having a diameter of 100 nm to 5 μm are used for the treatment of malformations of blood vessels, particularly of aneurysms, by utilizing a magnetic field. The capsules comprise nanoparticles exhibiting super-paramagnetism.

Description

Verwendung von magnetischen CS-Kapseln und/oder Mikrokapseln für die Behandlung von Aneurysmen Use of magnetic CS capsules and / or microcapsules for the treatment of aneurysms
Die Erfindung betrifft die Behandlung von Fehlbildungen an Blutgefäßen und insbesondere von Aneurysmen unter Einsatz von Mitteln, die mit Hilfe eines Magnetfeldes temporär an der zu behandelnden Stelle festgehalten werden können.The invention relates to the treatment of malformations of blood vessels and in particular of aneurysms using agents that can be temporarily held by means of a magnetic field at the site to be treated.
Versuche, Aneurysmen und andere Fehlbildungen an Blutgefäßen mit derartigen Mitteln zu behandeln, sind im Stand der Technik beschrieben worden.Attempts to treat aneurysms and other malformations of blood vessels with such agents have been described in the prior art.
Verschiedene Fehlbildungen an Blutgefäßen können dadurch behandelt werden, dass man die fehlgebildete Stelle dauerhaft verschließt. Ein Beispiel für eine derartige Fehlbildung ist Various malformations of blood vessels can be treated by permanently closing the malformed area. An example of such a malformation is
ein Aneurysma, wobei es sich um permanente, anormale, mit Blut gefüllte Aussackung eines Blutgefäßes handelt. Ein Aneurysma kann angeboren oder die Folgen einer Erkrankung sein. Aneurysmen haben typischerweise dünne Wände, welche reißen können. Aneurysmen kommen im Kopf und in anderen Körperteilen vor. Wenn die Wand eines Aneurysmas reißt, hat dies eine Blutung zur Folge. Wenn eine derartige Blutung im Gehirn auftritt, besteht die Gefahr, dass das umgebende Gewebe dauerhaft geschädigt wird. Das Platzen eines Aneurysmas kann auch zur Folge haben, dass der Blutstrom in dem Blutgefäß stromabwärts von dem Aneurysma für lange Zeit beeinträchtigt bleibt, was im schlimmsten Fall zum Tode führt.an aneurysm, which is a permanent, abnormal, blood-filled pouch of a blood vessel. An aneurysm may be congenital or the result of a disease. Aneurysms typically have thin walls that can rupture. Aneurysms occur in the head and in other parts of the body. When the wall of an aneurysm breaks, it causes bleeding. If such hemorrhage occurs in the brain, there is a risk that the surrounding tissue will be permanently damaged. The bursting of an aneurysm can also result in blood flow in the blood vessel downstream of the aneurysm being compromised for a long time, resulting in death in the worst case.
Ein anderes Beispiel für eine Fehlbildung des Gefäßsystems ist die arteriovenöse Malformation (AVM) . Hierbei handelt es sich um eine typischerweise angeborene Fehlbildung, die aus einem bei einem gesunden Menschen nicht vorhandenen Gefäß besteht, welches eine Arterie und eine Vene verbindet. Eine solche Fehlbildung führt dazu, dass arterielles Blut vorzeitig in eine Vene abfließt und in der Arterie stromabwärts von der Fehlbildung nicht mehr für die Versorgung von Organen zur Verfügung steht.Another example of vascular malformation is arteriovenous malformation (AVM). This is a typically congenital malformation consisting of a non-healthy vessel connecting an artery and a vein. Such a malformation causes arterial blood to prematurely drain into a vein and become unavailable for the supply of organs in the artery downstream of the malformation.
Es sind Verfahren zur chirurgischen Behandlung derartiger Fehlbildungen und insbesondere von Aneurysmen bekannt. So werden Aneurysmen im Kopf bevorzugt durch "Klippen" behandelt. Dabei wird eine federnde Klammer aus Stahl oder Titan auf den Hals des Aneurysmas gesetzt, wobei das Aneurysma vollständig verschlossen wird. Zwar wird diese chirurgische Methode gut beherrscht, aber sie ist hochinvasiv und aus diesem Grunde nachteilig.Methods are known for the surgical treatment of such malformations and in particular of aneurysms. Thus, aneurysms in the head are preferably treated by "cliffs". In this case, a resilient clamp made of steel or titanium is placed on the neck of the aneurysm, whereby the aneurysm is completely closed. While this surgical technique is well controlled, it is highly invasive and therefore disadvantageous.
Weiterhin sind Verfahren zur Behandlung mit Hilfe eines Katheters bekannt. Dabei werden Körper oder Substanzen durch einen Katheter, der von einem peripheren Gefäß bis zu dem Aneurysma vorgeschoben wird, in das Aneurysma eingebracht. Der Körper oder die Substanz ruft eine Fremdkörperreaktion in Form einer Gerinnselbildung hervor. Als Folge davon wird das Aneurysma vollständig durch das Gerinnsel und den Körper gefüllt. Die Fehlbildung ist damit geheilt.Furthermore, methods for treatment by means of a catheter are known. In doing so, bodies or substances pass through a catheter, from a peripheral vessel to the aneurysm is inserted into the aneurysm. The body or substance causes a foreign body reaction in the form of clot formation. As a result, the aneurysm is completely filled by the clot and the body. The malformation is cured.
Gemäß einem derartigen Ansatz werden wendel- oder spiralförmige Drahtkörper in das Aneurysma eingesetzt. Diese lassen sich in gestreckter Form durch den Katheter einschieben. Im Aneurysma formen sie dann ein Knäuel, das nicht aus dem Aneurysma austreten kann.According to such an approach, helical or spiral wire bodies are inserted into the aneurysm. These can be inserted in stretched form through the catheter. In the aneurysm, they then form a ball that can not escape from the aneurysm.
Gemäß einem weiteren Ansatz ist versucht worden, flüssige Substanzen durch einen Katheter in das Aneurysma einzubringen, die entweder in dem Aneurysma aushärten oder dort zusammen mit vorhandenem Blut einen Thrombus bilden, wodurch das Aneurysma ausgefüllt und verschlossen wird. Problematisch ist dabei, dass die Substanzen nicht mit dem Blutstrom in das Gefäßsystem abschwimmen dürfen, da sie sonst in den Gefäßen irreparable Schäden verursachen können.In another approach, attempts have been made to introduce liquid substances into the aneurysm through a catheter that either cure in the aneurysm or form a thrombus together with existing blood, thereby filling and occluding the aneurysm. The problem is that the substances must not swim with the blood stream in the vascular system, otherwise they can cause irreparable damage in the vessels.
Es ist auch versucht worden, derartige Substanzen zum Verschluss der arteriovenösen Malformation einzusetzen. Hierbei hat es sich aber als besonders schwierig erwiesen, das Abschwimmen mit dem Blutstrom in das Gefäßsystem zu verhindern, da in dem aufgrund der Fehlbildung vorhandenen Gefäß zwischen Arterie und Vene regelmäßig eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit des Blutes herrscht.Attempts have also been made to use such substances to occlude the arteriovenous malformation. However, it has proved to be particularly difficult to prevent the floating with the blood stream into the vascular system, since in the existing due to the malformation vessel between the artery and vein regularly a relatively high flow rate of the blood prevails.
Der Einsatz fließfähiger Mittel hat bestimmte Vorteile gegenüber dem Einsatz von beispielsweise wendel- oder spiralförmigen Drahtkörpern bei der Behandlung von Gefäßfehlbildungen. Die fließfähigen Mittel sind in der Lage, die Fehlbildung gleichmäßig zu füllen. Auch ist es grundsätzlich einfacher, fließfähige Mittel in ein Aneurysma einzubringen als ein oder mehrere diskrete Objekte wie beispielsweise wendel- oder spiralförmige Drahtkörper.The use of flowable agents has certain advantages over the use of, for example helical or spiral wire bodies in the treatment of vascular malformations. The flowable agents are able to fill the malformation evenly. Also, it is generally easier to introduce fluid agents into an aneurysm than a or several discrete objects such as helical or spiral wire bodies.
Um insbesondere das Abschwimmen der fließfähigen Substanz in der Zeit zwischen Austritt aus dem Katheter und dem Aushärten bzw. der Bildung des Thrombus zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, ein Substanzgemisch mit magnetischen Eigenschaften zu schaffen und dieses dann mit Hilfe eines Magnetfeldes solange am Wirkort festzuhalten, bis das Substanzgemisch ausgehärtet ist bzw. sich der Thrombus gebildet hat.In order in particular to prevent the floating of the flowable substance in the time between the exit from the catheter and the hardening or the formation of the thrombus, it has been proposed to create a substance mixture with magnetic properties and then hold this with the aid of a magnetic field at the site of action until the substance mixture has cured or the thrombus has formed.
In der WO 00/54823 ist ein magnetisches Mittel für die magnetische Platzierung in einer Gefäßfehlbildung beschrieben, welches geeignet sein soll, den Defekt dauerhaft zu verschließen. Das Mittel umfasst ein Gemisch aus Polymer, Lösungsmittel, Klebstoff und magnetischen Teilchen. Als magnetische Teilchen bevorzugt werden Eisenteilchen, wie sie auch als Nahrungser- gänzungsmittel zur Behandlung von Eisenmangel verwendet werden. Die Eisenteilchen haben vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 1 und 10 μm. Als weitere geeignete magnetische Materialien neben Eisen werden unter anderem Eisenoxid (Fe3O4) und Nickel genannt. Es ist beschrieben, dass Teilchen aus 99,97%igen Reineisen mit einer Teilchengröße von 1 bis 3 μm, wenn sie mit dem Sauerstoff im Blut in Kontakt kommen, unter Bildung von Eisenoxiden (FeO oder Fe2Oa) rosten. Das Rosten hat zur Folge, dass die magnetische Eigenschaft der Eisenteilchen verlorengeht. Gemäß der WO 00/54832 werden ferromagnetische Teilchen als magnetische Teilchen verwendet.In WO 00/54823 a magnetic means for the magnetic placement in a vascular malformation is described, which should be suitable to permanently close the defect. The composition comprises a mixture of polymer, solvent, adhesive and magnetic particles. As magnetic particles are preferred iron particles, as they are also used as dietary supplements for the treatment of iron deficiency. The iron particles preferably have a diameter between 1 and 10 microns. Other suitable magnetic materials besides iron include iron oxide (Fe 3 O 4 ) and nickel. It is described that particles of 99.97% pure iron with a particle size of 1 to 3 microns, when they come into contact with the oxygen in the blood, with the formation of iron oxides (FeO or Fe 2 Oa) rust. The rusting causes the magnetic property of the iron particles to be lost. According to WO 00/54832 ferromagnetic particles are used as magnetic particles.
Die WO 02/068051 offenbart ein aushärtbares Material, welches magnetisch geführt und gehalten werden kann und das dafür vorgesehen ist, Gefäßfehlbildungen zu verschließen. Das Material ist ein Gemisch aus Prolamin, Ethanol, einem Material mit magnetischer Suszeptibilität und einem Kontrastmittel. Das bevorzugte Material mit magnetischer Suszeptibilität ist Fe3O4, also Magnetit, welcher in Pulverform eingesetzt werden soll. Der größte Durchmesser der Magnetitteilchen soll weniger als etwa 5 μm betragen.WO 02/068051 discloses a curable material which can be magnetically guided and held and which is intended to occlude vessel malformations. The material is a mixture of prolamine, ethanol, a material with magnetic susceptibility and a contrast agent. The preferred material with magnetic susceptibility is Fe 3 O 4 , So magnetite, which should be used in powder form. The largest diameter of the magnetite particles should be less than about 5 microns.
Gemäß den beiden vorstehend genannten Schriften werden relativ große Teilchen aus ferromagnetischem Material wie beispielsweise Magnetit verwendet. Solche Partikel können bereits im Erdmagnetfeld selbst zu Magneten werden, die sich gegenseitig anziehen und zusammenballen. Wenn ferromagnetische Partikel in den Blutstrom gelangen, sind sie außerordentlich gefährlich, da sie sich in den kleinen Kapillargefäßen zusammenballen und dort Verstopfungen bilden können.According to the two aforementioned documents relatively large particles of ferromagnetic material such as magnetite are used. Even in the earth's magnetic field, such particles can become magnets that attract and aggregate each other. When ferromagnetic particles enter the bloodstream, they are extremely dangerous because they can clump together in the small capillaries and block them.
In der WO 03/051451 wird ein Mittel beschrieben, dass magnetisch geführt oder festgehalten werden kann. Das Mittel um- fasst eine Vielzahl beschichteter magnetischer Teilchen. Jedes Teilchen umfasst seinerseits mindestens einen Kern aus einem Material, das auf ein Magnetfeld reagiert. Weiterhin ist jedes Teilchen mindestens teilweise mit einem Material beschichtet, das nicht auf ein Magnetfeld reagiert. Die Kerne dieser Teilchen haben mittlere Durchmesser zwischen etwa 5 nm und etwa 1000 nm. Die Verwendung des Mittels zur Behandlung von Aneurysmen wird beschrieben. Der eine Kern oder die mehreren Kerne aus Material, das in einem Magnetfeld Kräfte erfährt, sollen von angemessener Größe sein. Allerdings bestehe bei größeren magnetischen Teilchen die Tendenz, dass sich diese in unerwünschten Formen bei Anlegen eines Magnetfeldes zusammenballen. Diese Tendenz zum Zusammenballen in unerwünschten Formen sei bei kleineren Teilchen geringer. Allerdings hätten kleinere Teilchen den Nachteil, dass sie die Viskosität des Mittels erhöhten, da eine größere Zahl von Teilchen erforderlich sei, um die gewünschten Kräfte in einem gegebenen Magnetfeld zu erzielen. Es werden beschichtete Teilchen beschrieben, die Größen bis herab zu 10 nm haben. Bevorzugt werden magnetische Kerne aus einem permanentmagnetischen Material. Als Beispiele für das Material der Kerne wird unter anderem Magnetit genannt. Es ist angegeben, dass die meisten superparamagne- tischen und paramagnetischen Legierungen und verschiedene eisenhaltige Mischoxide geeignet sind. Es wird erörtert, dass hinsichtlich der Größe der beschichteten magnetischen Teilchen ein Kompromiss gefunden werden muss. Die Teilchen dürfen nicht zu klein sein, damit die Viskosität nicht zu groß wird. Andererseits dürfen die Teilchen auch nicht zu groß sein, damit sie bei der Anwendung in einem flüssigen Mittel in Suspension bleiben.In WO 03/051451 a means is described that can be magnetically guided or held. The agent comprises a plurality of coated magnetic particles. Each particle in turn comprises at least one core of a material that reacts to a magnetic field. Furthermore, each particle is at least partially coated with a material that does not react to a magnetic field. The nuclei of these particles have average diameters between about 5 nm and about 1000 nm. The use of the aneurysm treatment agent is described. The one or more cores of material that experiences forces in a magnetic field should be of reasonable size. However, larger magnetic particles tend to aggregate in undesirable forms upon application of a magnetic field. This tendency to agglomerate in undesirable forms is smaller for smaller particles. However, smaller particles would have the disadvantage of increasing the viscosity of the composition, as a larger number of particles would be required to achieve the desired forces in a given magnetic field. Coated particles are described which have sizes down to 10 nm. Magnetic cores made of a permanent magnetic material are preferred. As examples for the material of the cores magnetite is called among other things. It is stated that most superparamagnetic and paramagnetic alloys and various iron-containing mixed oxides are suitable. It is discussed that a compromise must be found on the size of the coated magnetic particles. The particles must not be too small so that the viscosity does not become too large. On the other hand, the particles must not be too large to remain in suspension when used in a liquid medium.
In der WO 03/051451 werden auch beschichtete magnetische Teilchen beschrieben, bei denen der Kern eine Vielzahl magnetischer Teilchen umfasst. Gemäß dieser Alternative sind magnetische Teilchen mit Durchmessern zwischen etwa 2 nm und etwa 300 nm in ein Beschichtungsmaterial eingebettet. Das magnetische Material kann wie auch bei den einkernigen Teilchen Magnetit sein. Sowohl bei den einkernigen wie bei den mehrkernigen Teilchen ist das Beschichtungsmaterial vorzugsweise ein aushärtbares Material. In den Ausführungsbeispielen werden Magnetitteilchen mit Chitosan beschichtet.WO 03/051451 also describes coated magnetic particles in which the core comprises a large number of magnetic particles. According to this alternative, magnetic particles with diameters between about 2 nm and about 300 nm are embedded in a coating material. The magnetic material may be magnetite, as with the mononuclear particles. In both the mononuclear and polynuclear particles, the coating material is preferably a curable material. In the embodiments, magnetite particles are coated with chitosan.
Auch die in der WO 03/051451 beschriebenen Mittel sind hinsichtlich ihrer Eignung für die Behandlung von Fehlbildungen des Gefäßsystems und insbesondere von Aneurysmen nicht zufriedenstellend. Bei sehr kleinen Teilchen wird einerseits die Viskosität des Mittels zu hoch bzw. andererseits sind bei einem gegebenen Magnetfeld die Kräfte zu klein. Für größere Teilchen ist ausdrücklich angegeben, dass diese sich im Magnetfeld spontan in unerwünschten Formen zusammenballen.The agents described in WO 03/051451 are unsatisfactory in terms of their suitability for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms. For very small particles, on the one hand the viscosity of the agent is too high or on the other hand, the forces are too small for a given magnetic field. For larger particles is expressly stated that these spontaneously accumulate in unwanted forms in the magnetic field.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebene Verwendung von CS-Kapseln und/oder Mikrokapseln. So wie die Begriffe im Rahmen der vorliegenden Erfindung gebraucht werden, weist eine CS-Kapsel eine Schale auf, die einen Kern umschließt, wohingegen eine Mikrokapsel eine Schale aufweist, die einen Hohlraum umschließt. Im Falle der Mikrokapsel kann der Hohlraum allerdings seinerseits wieder gefüllt sein, aber nicht mit einem festen Kern. Der Begriff "Kapsel" kann sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl auf CS-Kapseln als auch auf Mikrokapseln beziehen.The object of the invention is to overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art. This object is achieved by the use specified in claim 1 of CS capsules and / or microcapsules. As the terms are used in the present invention, a CS capsule has a shell enclosing a core, whereas a microcapsule has a shell enclosing a cavity. In the case of the microcapsule, however, the cavity may in turn be filled again, but not with a solid core. The term "capsule" in the context of the present invention may refer to both CS capsules and microcapsules.
Die erfindungsgemäß verwendeten Kapseln haben einen größten Durchmesser von 100 nm bis 5 μm. Im Wesentlichen alle Kapseln sollen Durchmesser innerhalb dieses Bereichs haben. Würden Kapseln mit einem Durchmesser von mehr als 5 μm in das Gefäßsystem abschwimmen, könnte die Gefahr der Verstopfung von Kapillargefäßen bestehen. Andererseits sind Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 nm im Regelfall zu klein, um noch ausreichend hohe Kräfte bei Anlegen eines Magnetfeldes zu erzielen. Grundsätzlich können aber Teilchen mit einem größten Durchmesser von weniger als 100 nm bei der Verwendung eher toleriert werden als Teilchen mit einem größten Durchmesser von mehr als 5 μm.The capsules used according to the invention have a largest diameter of 100 nm to 5 μm. Essentially all capsules are said to have diameters within this range. If capsules with a diameter of more than 5 μm were to swim down into the vascular system, there could be a risk of blockage of capillaries. On the other hand, particles with a diameter of less than 100 nm are usually too small to achieve sufficiently high forces when applying a magnetic field. In principle, however, particles with a maximum diameter of less than 100 nm can be tolerated during use rather than particles with a maximum diameter of more than 5 μm.
Bei kugelförmigen Teilchen gibt es nur eine Durchmesser. Anders ist es bei Teilchen in Form eines Rotationsellipsoiden. In diesem Fall entspricht der größte Durchmesser der langen Achse der Ellipse. Bei unregelmäßiger geformten Teilchen ist der größte Durchmesser entsprechend zu verstehen.For spherical particles, there is only one diameter. It is different with particles in the form of an ellipsoid of revolution. In this case, the largest diameter of the long axis corresponds to the ellipse. For irregularly shaped particles, the largest diameter is to be understood accordingly.
Im Kern der CS-Kapseln bzw. im Hohlraum der Mikrokapseln sind Nanopartikel enthalten, die Superparamagnetismus aufweisen. Superparamagnetismus ist eine magnetische Eigenschaft von Nanoteilchen, die dem Fachmann geläufig ist. Superparamagnetismus lässt sich etwa am Beispiel von Magnetit beschreiben, wenn man den Verlauf von Remanenz oder Koerzitivkraft einzel- ner, isolierter Teilchen als Funktion der Korngröße betrachtet. Größere magnetische Teilchen sind durch Blochsche Wände in magnetische Domänen unterteilt. Deshalb sind bei größeren Teilchen Remanenz und Koerzitivkraft unabhängig von der Teilchengröße. Reduziert man die Teilchengröße, so kommt man zunächst in einen Bereich, in dem jedes Teilchen aus nur einer Domäne besteht. Bei diesen Teilchen sind Remanenz und Koerzitivkraft deutlich erhöht. Reduziert man die Teilchengröße weiter auf die Größe von Nanopartikeln, so beobachtet man einen Rückgang von Remanenz und Koerzitivkraft gegen Null. Es wird Superparamagnetismus beobachtet, der dann auftritt, wenn die thermische Energie der Teilchen größer ist als die Energie der magnetischen Anisotropie. Während also bei den großen ferroma- gnetischen Magnetitteilchen eine permanente Ausrichtung magnetischer Momente durch Ausbildung von magnetischen Domänen vorliegt, sind die superparamagnetischen Nanopartikel so klein, dass sich keine Domänen mehr ausbilden. Die thermische Energie reicht daher aus, um eine permanente Ausrichtung magnetischer Momente bei den Nanopartikeln zu verhindern. Bei Anlegen eines Magnetfeldes richten sich die magnetischen Momente der superparamagnetischen Nanopartikel aber doch aus, so dass starker Magnetismus beobachtet wird. Die in einem gegebenen Magnetfeld beobachteten Kräfte sind bei superparamagnetischem Material wesentlich höher als bei paramagnetischem Material.At the core of the CS capsules or in the cavity of the microcapsules are nanoparticles containing superparamagnetism. Superparamagnetism is a magnetic property of nanoparticles known to those skilled in the art. Superparamagnetism can be described using the example of magnetite, if the course of remanence or coercive force is ner, isolated particles as a function of grain size considered. Larger magnetic particles are divided into magnetic domains by Bloch's walls. Therefore, for larger particles, remanence and coercivity are independent of particle size. If one reduces the particle size, one first comes into an area in which each particle consists of only one domain. Remanence and coercivity are significantly increased for these particles. If the particle size is further reduced to the size of nanoparticles, a decrease in remanence and coercive force towards zero is observed. Superparamagnetism is observed, which occurs when the thermal energy of the particles is greater than the energy of magnetic anisotropy. Thus, while the large ferromagnetic magnetite particles have a permanent orientation of magnetic moments through the formation of magnetic domains, the superparamagnetic nanoparticles are so small that domains no longer form. The thermal energy is therefore sufficient to prevent a permanent alignment of magnetic moments in the nanoparticles. When a magnetic field is applied, the magnetic moments of the superparamagnetic nanoparticles, however, align so that strong magnetism is observed. The forces observed in a given magnetic field are much higher for superparamagnetic material than for paramagnetic material.
Bei den erfindungsgemäßen Kapseln besteht die Schale gemäß einer bevorzugten Alternative aus einem Material, das nicht auf Magnetfelder reagiert.In the case of the capsules according to the invention, according to a preferred alternative, the shell consists of a material which does not react to magnetic fields.
In den Patentansprüchen und der Beschreibung ist als bevorzugter Verwendungszweck die "Behandlung von Aneurysmen" angegeben. Im Rahmen der Erfindung ist der Verwendungszweck so zu verstehen, dass er sich über die Behandlung von Aneurysmen hinaus auch auf die Behandlung anderer Fehlbildungen an Blutgefäßen bezieht, die in analoger Weise mit denselben Kapseln behandelt werden können. Ein Beispiel für eine solche weitere Fehlbildung ist die arteriovenöse Malformation.In the claims and the description is given as the preferred use of the "treatment of aneurysms". In the context of the invention, the purpose of use is to be understood that it also relates to the treatment of aneurysms on the treatment of other malformations of blood vessels, in an analogous manner with the same capsules can be treated. An example of such a further malformation is the arteriovenous malformation.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung ist gemäß einer Alternative vorgesehen, dass die Kapseln mit einem Katheter direkt in die Gefäßfehlbildung und insbesondere das Aneurysma appliziert werden. Dort werden sie mit Hilfe eines Magnetfeldes temporär festgehalten. In dem Aneurysma bildet sich nach einiger Zeit aus den Kapseln und Blut ein Thrombus. Nach Ausbildung des Thrombus ist das Magnetfeld nicht mehr erforderlich.In the context of the use according to the invention, it is provided according to an alternative that the capsules are applied with a catheter directly into the vascular malformation and in particular the aneurysm. There they are temporarily held with the help of a magnetic field. After a while, the thrombus forms in the aneurysm from the capsules and blood. After formation of the thrombus, the magnetic field is no longer required.
Gemäß einer weiteren Alternative ist vorgesehen, dass die Kapseln in ein peripheres Blutgefäß injiziert werden. Die Injektionsstelle wird vorzugsweise so gewählt, das sie Kapseln durch den Blutkreislauf auf möglichst direktem Wege zu der Stelle des Gefäßsystems gelangen, an dem sich das Aneurysma befindet. Wenn die Kapseln am Hals des Aneurysmas angelangt sind, werden sie durch das Magnetfeld in das Aneurysma geleitet und dort festgehalten. Wie bei der ersten Alternative bildet sich dann in dem Aneurysma aus den Kapseln und Blut ein Thrombus. Sobald der Thrombus sich gebildet hat, ist das Magnetfeld nicht mehr erforderlich.According to a further alternative it is provided that the capsules are injected into a peripheral blood vessel. The injection site is preferably chosen so that they pass capsules through the bloodstream as directly as possible to the site of the vascular system where the aneurysm is located. When the capsules reach the neck of the aneurysm, they are directed by the magnetic field into the aneurysm and held there. As with the first alternative, a thrombus then forms in the aneurysm from the capsules and blood. Once the thrombus has formed, the magnetic field is no longer required.
Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, das die erfindungsgemäße Verwendung in analoger Weise bei der Behandlung von anderen Fehlbildungen des Gefäßsystems vorgenommen werden kann wie beispielsweise der arteriovenösen Fehlbildung.It will be readily apparent to those skilled in the art that the use of the invention may be made in an analogous manner in the treatment of other malformations of the vasculature, such as the arteriovenous malformation.
Mikrokapseln der Art, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, sind im Stand der Technik bekannt. Dazu wird auf die WO 99/47252, die WO 99/47253 und die DE 10 2004 013 637 Al verwiesen. Die Offenbarung dieser Schriften wird in vollem Umfang durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht. Insbesondere werden alle Angaben, die den Aufbau von Mikrokapseln und CS-Kapseln betreffen, zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht. Im Hinblick auf die DE 10 2004 013 637 Al wird darauf hingewiesen, dass anstelle des dort verwendeten Begriffs "CS-Partikel" im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff "CS-Kapsel" in synonymer Weise verwendet wird.Microcapsules of the type used according to the invention are known in the art. Reference is made to WO 99/47252, WO 99/47253 and DE 10 2004 013 637 A1. The disclosure of these documents is incorporated by reference in its entirety by reference. In particular, all information containing the Construction of microcapsules and CS capsules, the subject of the present description made. With regard to DE 10 2004 013 637 Al, it is pointed out that instead of the term "CS particles" used therein in the context of the present invention, the term "CS capsule" is used in a synonymous manner.
Die WO 99/47252 offenbart Kapseln mit einer Polyelektrolythül- Ie und einem Durchmesser bis zu 10 μm. Es wird auf die Verwendung derartiger Kapseln zum Einschluss von Wirkstoffen offenbart, die aus Katalysatoren, insbesondere Enzymen, pharmazeutischen Wirkstoffen, Sensormoleküle, Polymeren, Farbstoffen, Pflanzenschutzmitteln, Aromastoffen und Gasen ausgewählt sind. Kapseln mit einer Füllung aus superparamagnetischen Nanoparti- keln sind in der WO 99/47252 nicht offenbart und auch nicht in der WO 99/47253.WO 99/47252 discloses capsules with a Polyelektrolytthül- Ie and a diameter up to 10 microns. It is disclosed the use of such capsules to include active ingredients selected from catalysts, in particular, enzymes, pharmaceutical agents, sensor molecules, polymers, dyes, crop protection agents, flavorings and gases. Capsules filled with superparamagnetic nanoparticles are not disclosed in WO 99/47252 nor in WO 99/47253.
In der DE 10 2004 013 637 Al werden in einem Ausführungsbeispiel Mikrokapseln beschrieben, die mit Magnetit-Nanopartikeln befüllt sind. Aufgrund des Herstellungsverfahrens haben diese Mikrokapseln einen Hohlraum von 10 μm und einschließlich der Schale einen Durchmesser von mehr als 10 μm. Für die erfindungsgemäße Verwendung zur Behandlung von Fehlbildungen des Gefäßsystems und insbesondere von Aneurysmen sind diese Mikrokapseln des Standes der Technik wesentlich zu groß. Zwar verweist die DE 10 2004 013 637 Al darüber hinaus noch in allgemeiner Form auf die Verwendung der CS-Partikel und/oder Mikrokapseln zur Verkapselung von Nanopartikeln, insbesondere zur Herstellung fluoreszenter oder magnetischer Mikrokapseln für diagnostische oder medizinische Anwendungen. Ein darüber hinausgehender Hinweis auf die spezielle Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Fehlbildungen des Gefäßsystems und insbesondere von Aneurysmen findet sich in der DE 10 2004 013 637 Al jedoch nicht. Wie bereits gesagt, kann die Kapselschale einen Aufbau haben, wie er in der WO 99/47252, der WO 99/47253 und der DE 10 2004 013 637 Al beschrieben ist. Zwar kann die Schale aus einer einzigen Schicht bestehen. Vorzugsweise umfasst sie jedoch mehrere Schichten. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Schale Polyelektrolytmoleküle aufweist.In DE 10 2004 013 637 Al microcapsules are described in one embodiment, which are filled with magnetite nanoparticles. Due to the manufacturing process, these microcapsules have a cavity of 10 microns and including the shell has a diameter of more than 10 microns. For the use according to the invention for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms, these microcapsules of the prior art are significantly too large. Although DE 10 2004 013 637 A1 also refers in general terms to the use of the CS particles and / or microcapsules for the encapsulation of nanoparticles, in particular for the production of fluorescent or magnetic microcapsules for diagnostic or medical applications. However, an additional reference to the specific use according to the present invention for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms is not found in DE 10 2004 013 637 A1. As already stated, the capsule shell can have a structure as described in WO 99/47252, WO 99/47253 and DE 10 2004 013 637 A1. Although the shell can consist of a single layer. Preferably, however, it comprises several layers. Furthermore, it is preferred that the shell has polyelectrolyte molecules.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schale mehrere Polyelektrolytschichten, und insbesondere abwechselnde Schichten aus kationischen und anionischen Polyelektrolyten. Wie in der WO 99/47253 und der DE 10 2004 013 637 Al beschrieben, kann die Schale auch alternierend geladene Polyelektro- lyt- und/oder Nanopartikelschichten umfassen. Die Nanoparti- kelschichten können paramagnetische und/oder superparamagne- tische Nanopartikel umfassen. Weiterhin kann die Innenseite der Schale eine zusätzliche Schicht aufweisen, die von den weiteren Polyelektrolytschichten verschieden ist.According to a preferred embodiment, the shell comprises a plurality of polyelectrolyte layers, and in particular alternating layers of cationic and anionic polyelectrolytes. As described in WO 99/47253 and DE 10 2004 013 637 A1, the shell can also comprise alternately charged polyelectrolyte and / or nanoparticle layers. The nanoparticle layers may comprise paramagnetic and / or superparamagnetic nanoparticles. Furthermore, the inside of the shell may have an additional layer that is different from the other polyelectrolyte layers.
Hinsichtlich der Auswahl der Polyelektrolyte wird vor allem auf die WO 99/47252 Bezug genommen. Die Polyelektrolyte sind allgemein Polysäuren, Polybasen oder deren Salze.With regard to the selection of the polyelectrolytes, reference is made in particular to WO 99/47252. The polyelectrolytes are generally polyacids, polybases or their salts.
Unter Polyelektrolyten werden einerseits Polymere mit ionisch dissoziierbaren Gruppen, die Bestandteile oder Substituent der Polymerkette sein können, verstanden. Üblicherweise ist die Zahl dieser ionisch dissoziierbaren Gruppen in Polyelektrolyten so groß, dass die Polymeren in der dissoziierten Form (auch Polyanion genannt) wasserlöslich sind. Allerdings werden unter dem Begriff Polyelektrolyte im Rahmen der vorliegenden Erfindung im weitesten Sinne auch Ionomere verstanden, bei denen die Konzentration der ionischen Gruppen für eine Wasserlöslichkeit nicht ausreichend sind, die jedoch genügend Ladungen aufweisen, um eine Selbstassemblierung einzugehen. Es ist aber nicht bevorzugt, Ionomere einzusetzen. Bevorzugt umfasst die Schale "echte" Polyelektrolyte. Je nach Art der dissozi- ierbaren Gruppen werden Polyelektrolyte in Polysäuren und Po- lybasen unterteilt. Aus Polysäuren entstehen bei der Dissoziation und der Abspaltung von Protonen Polyanionen, die sowohl anorganische als auch organische Polymere sein können. Erfindungsgemäß geeignete Polysäuren sind Polyphosphorsäure, Po- lyvinylschwefelsäure, Polyvinylsulfonsäure, Polyvinylphosphon- säure und Polyacrylsäure . Beispiel für die entsprechenden Salze, die auch als Polysalze bezeichnet werden, sind Polyphos- phat, Polysulfat, Polysulfonat , Polyphosphonat und Polyacry- lat.By polyelectrolytes are meant, on the one hand, polymers having ionically dissociable groups, which may be constituents or substituents of the polymer chain. Usually, the number of these ionically dissociable groups in polyelectrolytes is so great that the polymers in the dissociated form (also called polyanion) are water-soluble. However, the term polyelectrolytes in the context of the present invention in the broadest sense, ionomers understood in which the concentration of ionic groups for water solubility are not sufficient, but have sufficient charges to enter into a self-assembly. However, it is not preferred to use ionomers. Preferably, the shell comprises "true" polyelectrolytes. Depending on the type of dissociation ible groups, polyelectrolytes are subdivided into polyacids and polybases. From polyacids arise in the dissociation and the elimination of protons polyanions, which may be both inorganic and organic polymers. Polyacids which are suitable according to the invention are polyphosphoric acid, polyvinylsulfuric acid, polyvinylsulfonic acid, polyvinylphosphonic acid and polyacrylic acid. Examples of the corresponding salts, which are also referred to as polysalts, are polyphosphate, polysulfate, polysulfonate, polyphosphonate and polyacrylate.
Polybasen enthalten Gruppen, die in der Lage sind, Protonen z.B. durch Reaktion mit Säuren unter Salzbildung aufzunehmen. Beispiele für Polybasen sind Polyethylenimin, Polyvinylamin und Polyvinylpyridin. Polybasen bilden durch Aufnahme von Protonen Polykationen.Polybases contain groups capable of generating protons e.g. by reaction with acids to form salt. Examples of polybases are polyethyleneimine, polyvinylamine and polyvinylpyridine. Polybases form polycations by the absorption of protons.
Erfindungsgemäße geeignete Polyelektrolyte sind auch Biopolymere wie Alginsäure, Gummi arabicum, Nukleinsäuren, Pektine und Proteine. Es können chemisch modifizierte Biopolymere verwendet werden, z.B. Carboxymethylcellulose, Chitosan, Chito- sansulfat und Ligninsulfonate.Suitable polyelectrolytes according to the invention are also biopolymers such as alginic acid, gum arabic, nucleic acids, pectins and proteins. Chemically modified biopolymers may be used, e.g. Carboxymethylcellulose, chitosan, chitosan sulfate and lignosulfonates.
Es können lineare oder verzweigte Polyelektrolyte eingesetzt werden. Die Verwendung verzweigter Polyelektrolyte führt allerdings zu weniger kompakten Polyelektrolyt-Mehrschichtfilmen mit einem höheren Grad der Wandporosität. Zur Erhöhung der Stabilität der Schale können Polyelektrolytmoleküle innerhalb und/oder zwischen den einzelnen Schichten vernetzt werden, z.B. durch Crosslinking von Aminogruppen mit Aldehyden. Weiterhin können amphiphile Polyelektrolyte, z.B. amphiphile Block- oder statistische Copolymere mit partiellen Polyelek- trolytcharakter zur Verringerung der Permeabilität gegenüber kleinen polaren Molekülen eingesetzt werden. Solche amphiphi- len Polymere bestehen aus Einheiten unterschiedlicher Funktio- nalität, z.B. einer sauren oder basischen Einheiten und anderseits hydrophoben Einheiten wie Styrolen, Dienen oder Siloxa- nen usw., die als Blöcke oder statistisch verteilt über das Polymer angeordnet sein können. Durch Verwendung von Copolyme- ren, die als Funktion äußerer Bedingungen ihre Struktur ändern, können die Schalen bezüglich ihrer Permeabilität oder andere Eigenschaften definiert gesteuert werden. Hierzu bieten sich beispielsweise Copolymere mit einem PoIy- (N-isopropyl- acrylamid) -Anteil, z.B. PoIy (N-isopropylacrylamid-acrylsäure an, die über das Gleichgewicht von Wasserstoffbrückenbindungen ihre Wasserlöslichkeit als Funktion der Wassertemperatur ändern, was mit einer Quellung einhergeht.It can be used linear or branched polyelectrolytes. However, the use of branched polyelectrolytes results in less compact polyelectrolyte multilayer films having a higher degree of wall porosity. To increase the stability of the shell, polyelectrolyte molecules can be crosslinked within and / or between the individual layers, for example by crosslinking of amino groups with aldehydes. Furthermore, amphiphilic polyelectrolytes, for example amphiphilic block or random copolymers having a partial polyelectrolyte character, can be used to reduce the permeability to small polar molecules. Such amphiphilic polymers consist of units of different functions. nality, for example an acidic or basic units and, on the other hand, hydrophobic units such as styrenes, dienes or siloxanes, etc., which may be arranged as blocks or randomly distributed over the polymer. By using copolymers that change their structure as a function of external conditions, the shells can be controlled in terms of their permeability or other properties. Copolymers having a poly (N-isopropylacrylamide) moiety, eg poly (N-isopropylacrylamide-acrylic acid, which change their water solubility as a function of the water temperature via the equilibrium of hydrogen bonds, which is accompanied by a swelling, are suitable for this purpose, for example.
Durch geeignete Wahl der Polyelektrolyte ist es möglich, die Eigenschaften und Zusammensetzung der Polyelektrolythülle der erfindungsgemäßen Kapseln an die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung optimal anzupassen. Insbesondere bei schichtweise aufgebauten Polyelektrolythüllen kann die Zusammensetzung der Hüllen durch die Wahl der Substanzen beim Schichtaufbau in weiten Grenzen variiert werden. Grundsätzlich ergeben sich keine Einschränkung hinsichtlich der zu verwendenden Polyelektrolyte bzw. Ionomere, solange die verwendeten Moleküle eine genügend hohe Ladung aufweisen und/oder die Fähigkeit besitzen, über andere Wechselwirkungsarten wie beispielsweise Wasserstoffbrückenbindung und/oder hydrophobe Wechselwirkung, eine Bindung mit darunterliegenden Schichten einzugehen.By suitable choice of the polyelectrolytes, it is possible to optimally adapt the properties and composition of the polyelectrolyte shell of the capsules according to the invention to the use according to the present invention. In particular, in the case of layered polyelectrolyte shells, the composition of the sheaths can be varied within a wide range by the choice of substances during the layer construction. In principle, there are no restrictions with regard to the polyelectrolytes or ionomers to be used, as long as the molecules used have a sufficiently high charge and / or have the ability to bond with underlying layers via other types of interaction such as hydrogen bonding and / or hydrophobic interaction.
Geeignete Polyelektrolyte sind somit sowohl niedermolekulare Polyelektrolyte als auch makromolekulare Polyelektrolyte, beispielsweise Polyelektrolyte biologischer Herkunft.Suitable polyelectrolytes are thus both low molecular weight polyelectrolytes and macromolecular polyelectrolytes, for example polyelectrolytes of biological origin.
Es ist bevorzugt, dass die Schale aus Materialien besteht, die vom menschlichen oder tierischen Organismus abgebaut werden können. Im Hinblick auf CS-Kapseln ist entsprechend bevorzugt, dass sich im Kern außer den superparamagnetischen Nanoparti- kein ausschließlich Material befindet, der vom menschlichen oder tierischen Organismus abgebaut werden kann. Dadurch ist gewährleistet, dass einzelne abgeschwemmte Kapseln ausgeschieden werden können. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die mit den Kapseln eingebrachten Fremdstoffe auch innerhalb des Thrombus abgebaut werden, so dass dieser langfristig im Wesentlichen aus körpereigenem Material besteht.It is preferred that the shell is made of materials that can be degraded by the human or animal organism. With regard to CS capsules, it is accordingly preferred that in addition to the superparamagnetic nanoparticles, not exclusively material that can be degraded by the human or animal organism. This ensures that individual washed-out capsules can be eliminated. In addition, there is the possibility that the contaminants introduced with the capsules are also degraded within the thrombus, so that this consists in the long term substantially of the body's own material.
Die superparamagnetischen Nanopartikel, mit denen die Kapseln befüllt sind, bestehen aus mindestens einem Metalloxid und/oder mindestens einem elementaren Metall. Das Metalloxid ist vorzugsweise Eisenoxid, Nickeloxid oder Gadoliniumoxid. Das elementare Metall ist vorzugsweise Eisen, Nickel oder Gadolinium. Besonders bevorzugt ist Magnetit (Fe3O4).The superparamagnetic nanoparticles with which the capsules are filled consist of at least one metal oxide and / or at least one elemental metal. The metal oxide is preferably iron oxide, nickel oxide or gadolinium oxide. The elemental metal is preferably iron, nickel or gadolinium. Particularly preferred is magnetite (Fe 3 O 4 ).
Die superparamagnetischen Nanopartikel haben eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 20 nm und am meisten bevorzugt weniger als 10 nm. Die durchschnittliche Teilchengröße der Nanopartikel kann durch bekannte Verfahren wie beispielsweise durch Lichtstreuung bestimmt werden. Es versteht sich von selbst, dass auch hinsichtlich des Bereichs der absoluten Größen der superparamagnetischen Partikel Grenzen bestehen. Die Obergrenze für die absolute Teilchengröße ist dadurch gegeben, dass Teilchen ausgeschlossen sein sollen, die so groß sind, dass eine permanent Ausrichtung magnetischer Momente durch Ausbildung von magnetischen Domänen erfolgen kann. Die Teilchen sollen also nicht so groß sein, dass sie ferromagnetische Eigenschaften aufweisen. Die Untergrenze der Teilchengröße der Nanopartikel ist vergleichsweise weniger kritisch. Grundsätzlich sollen die Teilchen aber groß genug sein, dass sie von der Kapselwand verlässlich zurückgehalten werden. Eine Untergrenze sowohl für die mittlere Teilchengrößen als auch für die absolute Teilchengröße ist 1 nm. Wie oben gesagt, können die Kapseln einen größten Durchmesser von 0,1 μm bis 5 μm haben. Vorzugsweise beträgt der größte Durchmesser 0,4 μm bis 2 μm, insbesondere 1 μm bis 1,5 μm. Hierbei handelt es sich nicht um den mittleren Durchmesser, sondern um den Bereich der absoluten Durchmesser. Dieser Bereich der absoluten größten Durchmesser lässt sich anhand einer repräsentativen Stichprobe bzw. mehrerer Stichproben mittels mikroskopischer Methoden ermitteln. Geeignete spektroskopische Methoden sind die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) , die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und die Atomkraftmikroskopie (AFM) .The superparamagnetic nanoparticles have an average particle size of less than 100 nm, preferably less than 50 nm, more preferably less than 20 nm, and most preferably less than 10 nm. The average particle size of the nanoparticles can be determined by known methods such as light scattering. It goes without saying that limits also exist with regard to the range of the absolute sizes of the superparamagnetic particles. The upper limit for the absolute particle size is given by the fact that particles are to be excluded, which are so large that a permanent alignment of magnetic moments can be done by forming magnetic domains. The particles should therefore not be so large that they have ferromagnetic properties. The lower limit of the particle size of the nanoparticles is relatively less critical. In principle, however, the particles should be large enough that they are reliably retained by the capsule wall. A lower limit for both the average particle size and the absolute particle size is 1 nm. As stated above, the capsules can have a largest diameter of 0.1 μm to 5 μm. The largest diameter is preferably 0.4 μm to 2 μm, in particular 1 μm to 1.5 μm. This is not the mean diameter but the range of absolute diameters. This range of the absolute largest diameters can be determined by means of a representative sample or several samples using microscopic methods. Suitable spectroscopic methods are Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Atomic Force Microscopy (AFM).
Bei den erfindungsgemäßen Kapseln beträgt die Wandstärke der Schale vorzugsweise 2 bis 100 nm. Wie bereits erwähnt, kann die mechanische Festigkeit der Schale durch Vernetzung innerhalb einzelner Schichten oder Zwischenschichten erhöht werden.In the case of the capsules according to the invention, the wall thickness of the shell is preferably 2 to 100 nm. As already mentioned, the mechanical strength of the shell can be increased by crosslinking within individual layers or intermediate layers.
Es ist bevorzugt, dass die Kapseln in monodisperser Größenverteilung vorliegen. Eine enge monodisperse Größenverteilung ist besonders bevorzugt. Größenverteilungen mit mehreren Maxima sind nicht bevorzugt.It is preferred that the capsules be in monodisperse size distribution. A close monodisperse size distribution is particularly preferred. Size distributions with multiple maxima are not preferred.
Im Hohlraum der Mikrokapseln kann neben den superparamagne- tischen Nanopartikeln auch eine Flüssigphase vorliegen. Sowohl die CS-Kapseln als auch die Mikrokapseln werden vorzugsweise in Form einer Suspension und insbesondere in einer Suspension in isotonischer Kochsalzlösung eingesetzt. Die flüssige Phase im Hohlraum der Mikrokapsel kann aus derselben Flüssigkeit bestehen, in der die Mikrokapsel suspendiert ist.In the cavity of the microcapsules, in addition to the superparamagnetic nanoparticles, there may also be a liquid phase. Both the CS capsules and the microcapsules are preferably used in the form of a suspension and in particular in a suspension in isotonic saline solution. The liquid phase in the cavity of the microcapsule may consist of the same liquid in which the microcapsule is suspended.
Der Kern der CS-Kapseln kann ein poröses Material umfassen, in dessen Poren sich die superparamagnetischen Nanopartikel befinden. Das poröse Material kann beispielsweise Aluminiumoxid, Zeolith, ein nicht-zeolithisches Molekularsieb oder ein poröses Polymer sein. Das poröse Polymer kann Polystyrol sein. Alternativ kann der Kern der CS-Kapseln aus einer nichtporösen Polymermatrix bestehen, in welcher die superparamagne- tischen Nanopartikel verteilt sind.The core of the CS capsules may comprise a porous material in the pores of which are the superparamagnetic nanoparticles. The porous material may be, for example, alumina, zeolite, a non-zeolitic molecular sieve or a porous polymer. The porous polymer may be polystyrene. Alternatively, the core of the CS capsules may consist of a non-porous polymer matrix in which the superparamagnetic nanoparticles are distributed.
Es ist bevorzugt, dass die verwendeten Kapseln insgesamt gleichsinnig elektrisch geladen sind. Demgemäß sind entweder alle Kapseln elektrisch positiv geladen, oder es sind alle Kapseln elektrisch negativ geladen. Wenn die Kapseln gemäß der bevorzugten Ausführungsform bei der Verwendung in einer Flüssigkeit suspendiert sind, dann trägt die gleichsinnige Gesamtladung der Kapseln dazu bei, dass diese in Suspension gehalten werden. Da alle Kapseln gleiche elektrische Ladungen aufweisen, besteht zwischen den Kapseln elektrostatische Abstoßung, wodurch Zusammenballungen und ein Absetzen vermieden wird. Die elektrische Ladung der Kapseln kann auch dazu beitragen, die Bildung des Thrombus zum Verschießen des Aneurysmas zu beschleunigen.It is preferred that the capsules used in total are electrically charged in the same direction. Accordingly, either all capsules are electrically positively charged, or all capsules are electrically negatively charged. When the capsules according to the preferred embodiment are suspended in use in a liquid, the co-entire charge of the capsules contributes to keeping them in suspension. Since all capsules have the same electrical charges, there is electrostatic repulsion between the capsules, thereby avoiding clumping and settling. The electrical charge of the capsules may also help accelerate the formation of the thrombus to shoot the aneurysm.
Gemäß einer Ausführungsform ist bevorzugt, dass die Schale aus wasserlöslichem Material besteht. Im Hinblick auf CS-Kapseln ist entsprechend bevorzugt, dass deren Kern abgesehen von den superparamagnetischen Nanopartikeln aus wasserlöslichem Material besteht.According to one embodiment, it is preferred that the shell is made of water-soluble material. With regard to CS capsules, it is accordingly preferred that their core, apart from the superparamagnetic nanoparticles, consists of water-soluble material.
Innerhalb der angegebenen Bereiche wird die Größe der erfindungsgemäßen Kapseln so gewählt, dass die Magnetkräfte im Verhältnis zu den Strömungskräften in den Blutgefäßen groß genug sind, um die Lenkung in das Aneurysma hinein zu gewährleisten. Andererseits wird die Größe der Kapseln so gewählt, dass diese auch Kapillargefäße passieren können, ohne diese zu verstopfen.Within the ranges indicated, the size of the capsules according to the invention is chosen such that the magnetic forces are large enough in relation to the flow forces in the blood vessels to ensure guidance into the aneurysm. On the other hand, the size of the capsules is chosen so that they can also pass capillaries without clogging them.
Da die Magnetkräfte, die sich auf Körper mit einem auf kugelförmige Körper bezogenen Durchmesser von weniger als 100 nm mit technisch realisierbaren Einrichtungen ausüben lassen, im Vergleich zu den Strömungskräften, die von der Blutströmung auf sie ausgeübt werden, nicht groß genug sind, wird erfindungsgemäß der Durchmesser der Kapseln größer als 100 nm gewählt. Wenn die erfindungsgemäßen Kapseln keine Kugelform aufweisen, dann ist die Mindestgröße vorzugsweise so gewählt, dass kugelförmige Teilchen des gleichen Gesamtvolumens einen Durchmesser von 100 nm hätten.Because the magnetic forces acting on bodies with a spherical body-related diameter of less than 100 nm with technically feasible devices, are not large enough compared to the flow forces exerted on them by the blood flow, the diameter of the capsules greater than 100 nm is selected according to the invention. If the capsules according to the invention have no spherical shape, then the minimum size is preferably chosen so that spherical particles of the same total volume would have a diameter of 100 nm.
Wie bereits erwähnt, enthalten die Kapseln vorzugsweise Nano- partikel aus Magnetit. Der Durchmesser der Nanopartikel soll in einem Bereich von 1 bis 100 nm liegen. Die Nanopartikel sollen keine ferromagnetischen Eigenschaften sondern superpa- ramagnetische Eigenschaften aufweisen. Dadurch dass viele su- perparamagnetische Nanopartikel zusammen in eine Kapsel gefüllt werden, ist der Gesamtdurchmesser der Kapsel bestimmend einerseits für die magnetischen Kräfte und andererseits für die Strömungskräfte.As already mentioned, the capsules preferably contain magnetite nanoparticles. The diameter of the nanoparticles should be in a range of 1 to 100 nm. The nanoparticles should have no ferromagnetic properties but superpa- magnetic properties. Because many superparamagnetic nanoparticles are filled together in one capsule, the overall diameter of the capsule determines both the magnetic forces and the flow forces.
Gemäß einer bereits oben angesprochenen Alternative werden die Hohlkörper in physiologischer Kochsalzlösung suspendiert in den Blutstrom injiziert. Ein Magnetfeld wird so angebracht, dass die Magnetkräfte, die auf die Kapseln wirken, in das Aneurysma hineingerichtet sind. Wenn also die Kapseln in dem Blutstrom an die Stelle des Gefäßsystems gelangen, an der sich das Aneurysma befindet, werden sie durch die Magnetkräfte in das Aneurysma hineingelenkt.According to an alternative already mentioned above, the hollow bodies are suspended in physiological saline and injected into the bloodstream. A magnetic field is applied so that the magnetic forces acting on the capsules are directed into the aneurysm. Thus, when the capsules in the bloodstream reach the vascular system where the aneurysm is located, they are directed into the aneurysm by the magnetic forces.
Gemäß der anderen bereits oben angesprochenen Alternative können die Kapseln durch einen Mikrokatheter direkt in das Aneurysma injiziert werden. Der Mikrokatheter wird vorzugsweise unter Röntgenkontrolle zum Aneurysma geführt.According to the other alternative already mentioned above, the capsules can be injected directly into the aneurysm through a microcatheter. The microcatheter is preferably guided under X-ray control to the aneurysm.
Es sammeln sich die Kapseln in dem Aneurysma. Schließlich ist das Aneurysma mit den erfindungsgemäßen Kapseln weitestgehend gefüllt, wobei sich zwischen den Kapseln Blut befindet. Die Oberfläche der Kapseln löst eine Gerinnung des Blutanteils in dem Aneurysma aus. Es bildet sich ein Thrombus. Dieser bildet sich im Laufe der Zeit zu Gewebe um, und es kommt zur vollständigen Heilung. Bei geeigneter Wahl kann das Kapselmaterial einschließlich der Nanopartikel mit der Zeit entweder bereits im Thrombus oder später im Gewebe abgebaut werden, so dass die abgeheilte Stelle frei von Fremdmaterial ist.The capsules accumulate in the aneurysm. Finally, the aneurysm with the capsules according to the invention is as far as possible filled with blood between the capsules. The surface of the capsules triggers coagulation of the blood component in the aneurysm. It forms a thrombus. This forms over time to tissue, and it comes to complete healing. With a suitable choice, the capsule material including the nanoparticles may be degraded over time either already in the thrombus or later in the tissue, so that the healed site is free of foreign material.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert .The invention will be explained in more detail with reference to an example.
Beispielexample
Ein nach der von Krings et al. beschriebenen Methode künstlich angelegtes Aneurysma in einem Kaninchen befand sich 1 cm unter der Haut im Bereich des Übergangs vom Brustkorb zum Hals.One according to the von Krings et al. Artificial aneurysm in a rabbit was 1 cm below the skin in the region of the transition from the thorax to the neck.
Auf der Haut über dem Aneurysma wurde in einem Abstand von 1 cm von dem Aneurysma ein Magnet aus Neodym mit einer Kantenlänge von 2,5 x 2,5 x 1,25 cm angeordnet. Der Magnet ist von der Webcraft GmbH in Konstanz unter der Bezeichnung Q-25-25-13-N erhältlich. Er hat eine Remanenz von 1,26-1,29 T. Das Produkt aus Flussdichte und Flussdichtegradient in dem Aneurysma, das für die Anziehungskraft bestimmend ist, betrug etwa 0,0025 T*2/mm.On the skin above the aneurysm, at a distance of 1 cm from the aneurysm, a magnet of neodymium with an edge length of 2.5 x 2.5 x 1.25 cm was placed. The magnet is available from Webcraft GmbH in Konstanz under the name Q-25-25-13-N. It has a remanence of 1.26-1.29 T. The product of flux density and flux density gradient in the aneurysm determining the attraction was about 0.0025 T * 2 / mm.
Es wurden erfindungsgemäße Kapseln bereitgestellt, die in etwa Kugelform bei einer engen Größenverteilung aufwiesen. Der Durchmesser der Kapseln lag nahe bei 1,4 μm. Die Schale der Kapseln bestand aus 5 Schichten. Die Kapseln waren mit Nano- partikeln aus Magnetit befüllt.There were provided capsules according to the invention, which had approximately spherical shape with a narrow size distribution. The diameter of the capsules was close to 1.4 μm. The shell of the capsules consisted of 5 layers. The capsules were filled with nanoparticles of magnetite.
Eine Suspension aus 10 Gew.-% dieser Kapseln in physiologischer Kochsalzlösung wurde durch einen Mikrokatheter unter Röntgenkontrolle direkt in das Aneurysma gegeben. Der Mikroka- theter ist von der Firma Boston Scientific unter der Bezeichnung Excelsior 144189 erhältlich.A suspension of 10% by weight of these capsules in physiological saline was submerged by a microcatheter X-ray control is given directly into the aneurysm. The microcatheter is available from Boston Scientific under the name Excelsior 144189.
Nach einer halben Stunde wurde ein Angiogramm angefertigt, und es zeigte sich, dass das Aneurysma fast vollständig gefüllt und nicht mehr durchströmt war.After half an hour an angiogram was made, and it was found that the aneurysm was almost completely filled and no longer flowed through.
Dann wurde der Magnet entfernt und nach einer weiteren halben Stunde wurde erneut an Angiogramm angefertigt. Es zeigte sich, dass das Aneurysma weiterhin fast vollständig gefüllt und nicht durchströmt war.Then the magnet was removed and after another half hour an angiogram was made again. It was found that the aneurysm was still almost completely filled and not perfused.
Nach 3 Tagen wurde das Aneurysma entnommen und untersucht. Es war fast vollständig mit einem Gemisch aus Thrombusgewebe und den erfindungsgemäßen Kapseln gefüllt.After 3 days, the aneurysm was removed and examined. It was almost completely filled with a mixture of thrombus tissue and the capsules according to the invention.
Dieses Beispiel zeigt, dass die erfindungsgemäße Verwendung tatsächlich zur Behandlung von Missbildungen des Gefäßsystems und insbesondere von Aneurysmen bei Menschen und Tieren geeignet ist.This example shows that the use according to the invention is in fact suitable for the treatment of malformations of the vascular system and in particular of aneurysms in humans and animals.
Die erforderliche magnetische Feldstärke lässt sich mit bekannten Verfahren und Einrichtungen im menschlichen Körper erzeugen, z.B. mit einer der Einrichtungen, wie sie in der DE 103 40 925, der WO 2002 062 196 oder der EP-I 547 540 beschrieben sind. The required magnetic field strength can be generated by known methods and devices in the human body, e.g. with one of the devices as described in DE 103 40 925, WO 2002 062 196 or EP-I 547 540.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung von mangetischen CS-Kapseln und/oder Mikrokap- seln, wobei1. Use of mangetic CS capsules and / or microcapsules, wherein
eine CS-Kapsel eine Schale aufweist, die einen Kern umschließt,a CS capsule has a shell enclosing a core,
eine Mikrokapsel eine Schale aufweist, die einen Hohlraum umschließt, und wobeia microcapsule has a shell enclosing a cavity, and wherein
die Kapseln einen größten Durchmesser von 100 nm bis 5 μm haben, undthe capsules have a largest diameter of 100 nm to 5 μm, and
der Kern der CS-Kapsel und der Hohlraum der Mikrokapsel Nanopartikel enthalten, die Superparamagnetismus aufweisen,the core of the CS capsule and the cavity of the microcapsule contain nanoparticles that have superparamagnetism,
zur Herstellung eines Mittels für die Behandlung von Fehlbildungen an Blutgefäßen, insbesondere von Aneurysmen, unter Einsatz eines Magnetfeldes oder für die Behandlung von Fehlbildungen an Blutgefäßen, insbesondere von Aneurysmen, unter Einsatz eines Magnetfeldes.for the preparation of an agent for the treatment of malformations of blood vessels, in particular of aneurysms, using a magnetic field or for the treatment of malformations of blood vessels, in particular of aneurysms, using a magnetic field.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei vorgesehen ist, dass die Kapseln mit einem Katheter direkt in die Fehlbildung und insbesondere direkt in das Aneurysma appliziert werden und dort mit Hilfe eines Magnetfeldes festgehalten werden, bis sich in der Fehlbildung und insbesondere in dem Aneurysma aus den Kapseln und Blut ein Thrombus gebildet hat.2. Use according to claim 1, wherein it is provided that the capsules are applied with a catheter directly into the malformation and in particular directly into the aneurysm and held there by means of a magnetic field, to be in the malformation and in particular in the aneurysm of the Capsules and blood has formed a thrombus.
3. Verwendung nach Anspruch 1, wobei vorgesehen ist, dass die Kapseln in ein peripheres Blutgefäß injiziert werden und durch ein Magnetfeld in die Fehlbildung und insbesondere in das Aneurysma geleitet und dort festgehalten werden, wenn sie auf dem Weg durch den Kreislauf an die Stelle eines Blutgefäßes gelangen, an der sich die Fehlbildung und insbesondere das Aneurysma befindet, wobei die Kapseln solange festgehalten werden, bis sich in der Fehlbildung und insbesondere in dem Aneurysma aus den Kapseln und Blut ein Thrombus gebildet hat.3. Use according to claim 1, wherein it is provided that the capsules are injected into a peripheral blood vessel and by a magnetic field in the malformation and in particular in the aneurysm are guided and held there when they pass through the circulation in the place of a blood vessel at which the malformation and in particular the aneurysm is located, the capsules are held until the malformation and especially in the Aneurysm from the capsules and blood has formed a thrombus.
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale mehrere Schichten umfasst.4. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell comprises a plurality of layers.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet:, dass die Schale Polyelektrolytmoleküle aufweist .5. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell has polyelectrolyte molecules.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale mehrere Polyelektrolyt- schichten umfasst.6. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell comprises a plurality of polyelectrolyte layers.
7. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale abwechselnde Schichten von kationischen und anionischen Polyelektrolyten umfasst.7. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell comprises alternating layers of cationic and anionic polyelectrolytes.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale alternierend geladene Po- lyelektrolyt- und/oder Nanopartikelschichten umfasst.8. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell comprises alternately charged polyelektrolyt- and / or nanoparticle layers.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale zusätzlich auf ihrer Innenseite eine Schicht aufweist, die von den weiteren Polyelek- trolytschichten verschieden ist.9. Use according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the shell additionally has on its inner side a layer which is different from the other polyelectrolyte layers.
10. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyelektrolyten aus Polysäuren, Po- lybasen und deren Salzen ausgewählt sind. 10. Use according to one of claims 5 to 9, characterized in that the polyelectrolytes of polyacids, polybases and their salts are selected.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Polysäuren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyphosphorsäure, Polyvinylschwefelsäure, Polyvinylsulfon- säure, Polyvinylphosphonsäure und Polyacrylsäure .11. Use according to claim 10, characterized in that the polyacids are selected from the group consisting of polyphosphoric acid, polyvinylsulfuric acid, polyvinylsulfonic acid, polyvinylphosphonic acid and polyacrylic acid.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Polybasen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenimin, Polyvinylamin und Polyvinylpy- ridin.12. Use according to claim 10 or 11, characterized in that the polybases are selected from the group consisting of polyethyleneimine, polyvinylamine and polyvinylpyridine.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyelektrolyte Alginsäure, Gummi arabicum, Nukleinsäuren, Pektine, Proteine und/oder chemisch modifizierte Biopolymere umfassen, nämlich Carboxyme- thylcellulose, Chitosan, Chitosansulfat und/oder Ligninsul- fonat .13. Use according to any one of claims 5 to 12, characterized in that the polyelectrolytes include alginic acid, gum arabic, nucleic acids, pectins, proteins and / or chemically modified biopolymers, namely carboxymethyl cellulose, chitosan, chitosan sulphate and / or lignin sulphonate.
14. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale aus Werkstoffen besteht, die im menschlichen oder tierischen Organismus abgebaut werden können.14. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell consists of materials which can be degraded in the human or animal organism.
15. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel, die Superparamagnetismus aufweisen, aus mindestens einem Metalloxid bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisenoxiden, Nickeloxid und Gadoliniumoxid besteht.Use according to any one of the preceding claims, characterized in that the nanoparticles having superparamagnetism consist of at least one metal oxide selected from the group consisting of iron oxides, nickel oxide and gadolinium oxide.
16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel, die Superparamagnetismus aufweisen, aus Magnetit bestehen.16. Use according to claim 15, characterized in that the nanoparticles which have superparamagnetism consist of magnetite.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel, die Superparamagnetis- mus aufweisen, aus mindestens einem Metall bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Nickel und Gadolinium besteht.17. Use according to one of claims 1 to 14, characterized in that the nanoparticles, the Superparamagnetis- have at least one metal selected from the group consisting of iron, nickel and gadolinium.
18. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel, die Superparamagnetismus aufweisen, eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 20 nm und am meisten bevorzugt weniger als 10 nm aufweisen.18. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the nanoparticles having superparamagnetism have an average particle size of less than 100 nm, preferably less than 50 nm, in particular less than 20 nm and most preferably less than 10 nm.
19. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Durchmesser der Kapseln 0,4 μm bis 2 μm und vorzugsweise 1 μm bis 1,5 μm beträgt.19. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the largest diameter of the capsules is 0.4 μm to 2 μm and preferably 1 μm to 1.5 μm.
20. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Kapsel 2 bis 100 nm beträgt.20. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the wall thickness of the capsule is 2 to 100 nm.
21. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kapseln mit monodisperser Größenverteilung eingesetzt werden.21. Use according to one of the preceding claims, characterized in that capsules are used with monodisperse size distribution.
22. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum der Mikrokapsel neben den Nanopartikeln eine Flüssigphase vorliegt.22. Use according to one of the preceding claims, characterized in that there is a liquid phase in the cavity of the microcapsule in addition to the nanoparticles.
23. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln in Form einer Suspension eingesetzt werden.23. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the capsules are used in the form of a suspension.
24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapseln in Form einer Suspension in isotonischer Kochsalzlösung eingesetzt werden. 24. Use according to claim 23, characterized in that the capsules are used in the form of a suspension in isotonic saline solution.
25. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern der CS-Kapsel ein poröses Material umfasst, in dessen Poren sich die Nanopartikel befinden.25. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the core of the CS capsule comprises a porous material in whose pores the nanoparticles are located.
26. Verwendung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material Aluminiumoxid, Zeolith, ein nicht-zeo- lithisches Molekularsieb oder ein poröses Polymer ist.26. Use according to claim 25, characterized in that the porous material is alumina, zeolite, a non-zeolitic molecular sieve or a porous polymer.
27. Verwendung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Polymer Polystyrol ist.27. Use according to claim 26, characterized in that the porous polymer is polystyrene.
28. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern der CS-Kapsel aus einer nichtporösen Polymermatrix besteht, in welche die Nanopartikel eingebettet sind.28. Use according to one of claims 1 to 24, characterized in that the core of the CS capsule consists of a non-porous polymer matrix in which the nanoparticles are embedded.
29. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kapsel insgesamt elektrisch positiv geladen ist oder jede Kapsel insgesamt elektrisch negativ geladen ist.29. Use according to one of the preceding claims, characterized in that each capsule is electrically positively charged in total or each capsule is charged electrically negatively.
30. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale aus wasserlöslichem Material besteht.30. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell consists of water-soluble material.
31. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Kern der CS-Kapsel außer den Nanopartikeln nur wasserlösliches Material befindet.31. Use according to one of the preceding claims, characterized in that there is only water-soluble material in the core of the CS capsule except the nanoparticles.
32. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale aus Material besteht, das nicht auf Magnetfelder reagiert. 32. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the shell consists of material which does not react to magnetic fields.
33. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikelschichten in der Schale paramagnetische und/oder superparamagnetische Nanopartikel umfassen. 33. Use according to claim 8, characterized in that the nanoparticle layers in the shell comprise paramagnetic and / or superparamagnetic nanoparticles.
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