專利名稱：通過具有從裝置表面突出的排列的碳納米管的納米增強(qiáng)的裝置促進(jìn)的藥物遞送和物質(zhì)傳遞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的藥物遞送和血液監(jiān)測(cè)裝置，并且更特別地涉及用于促進(jìn)在裝置和身體組織之間的藥物或流體傳遞的具有從裝置表面突出的排列的碳納米管的
直ο
背景技術(shù)：
在皮下層中的微脈管系統(tǒng)，如果能接觸到的話，提供有關(guān)所測(cè)量的個(gè)人的健康的生命信息。例如，血糖水平、氧含量、激素濃度等等可以直接地從血液性質(zhì)測(cè)量。經(jīng)常地，為了獲得該信息，皮膚必須被針刺穿以將血液抽入取樣裝置中。這樣的針的使用通常與疼痛、 血液向環(huán)境的暴露或由于皮膚的破裂導(dǎo)致的感染的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)。該程序的一種微創(chuàng)的替代形式是將傳感器嵌入皮下層內(nèi)。此外，這種獲得植入物的程序(取決于規(guī)模)是有問題的， 這是由于放置植入物的過程以及由患者的身體產(chǎn)生的潛在的排斥兩者。與本發(fā)明的主題有關(guān)的另一個(gè)領(lǐng)域是在血管成形術(shù)程序中。經(jīng)皮腔內(nèi)血管成形術(shù) (PTA)和經(jīng)皮腔內(nèi)冠狀動(dòng)脈成形術(shù)(PTCA)是已確立的、經(jīng)過證明的用于以微創(chuàng)方式再打開狹窄的或堵塞的動(dòng)脈的方法。氣囊被使用導(dǎo)管放置在動(dòng)脈的狹窄的節(jié)段中并且然后被膨脹直到內(nèi)腔達(dá)到其期望的直徑。使用膨脹的氣囊強(qiáng)制地打開動(dòng)脈的狹窄的部分需要非常高的壓力(Mbar)并且趨于導(dǎo)致對(duì)血管壁的損傷。身體對(duì)這樣的損傷的自然響應(yīng)是過度增殖， 即細(xì)胞分裂的異常高的速率，其導(dǎo)致內(nèi)腔狹窄化并且因此降低血管的功能。這與打開狹窄的或堵塞的動(dòng)脈的最初目的起相反的作用。為了對(duì)抗血管的過度增殖響應(yīng)，可以使用抗增殖紫杉烷藥物，例如紫杉醇。小劑量的紫杉醇與組織的單次的短時(shí)間的接觸已經(jīng)顯示出抑制局部細(xì)胞增殖。紫杉醇是經(jīng)常在癌癥化學(xué)療法中使用的有絲分裂抑制劑，因?yàn)榘┘?xì)胞展示出過度增殖。紫杉醇最初地來源于太平洋紫杉樹的樹皮，但是現(xiàn)在由其他生物工程方法生產(chǎn)。紫杉醇的作用機(jī)理是微管的通過與微管蛋白結(jié)合的穩(wěn)定化，從而干擾它們的在細(xì)胞分裂期間的正常的分解。這具有減小細(xì)胞分裂速率的凈效應(yīng)，并且抵制過度增殖?？乖鲋匙仙纪榫哂杏糜谧钚』軗p的血管壁的過度增殖響應(yīng)的重要性質(zhì)。它們具有高親油性(疏水性)并且緊密地結(jié)合于各種細(xì)胞成分，給予在遞送部位處的良好的局部保留。雖然親水性化合物容易地滲透入組織中，但是它們也迅速地清除。紫杉醇是疏水性化合物并且由其被遞送處的內(nèi)腔擴(kuò)散入動(dòng)脈壁中(見參考文獻(xiàn)第1號(hào))。用于治療狹窄的或堵塞的動(dòng)脈的典型程序是使用紫杉醇包覆的血管成形術(shù)氣囊， 其中紫杉醇起在氣囊打開過程之后抑制過度增殖的作用。對(duì)這一過程的主要限制如下1.需要長(zhǎng)充氣時(shí)間，以確保紫杉醇向動(dòng)脈壁的擴(kuò)散是足夠的，這可能導(dǎo)致過度的動(dòng)脈壁損傷。以前的研究顯示，為了將紫杉醇的初始劑量的約90%傳遞至動(dòng)脈壁，需要 40-60分鐘(見參考文獻(xiàn)第1號(hào))；2.為了獲得過度增殖抑制的最優(yōu)的益處，重要的是，紫杉醇包覆層在前進(jìn)進(jìn)入動(dòng)脈的狹窄的節(jié)段時(shí)不會(huì)被血流損失或洗掉。以前的研究顯示，紫杉醇被血流從未充氣的氣囊洗掉的速率是高至初始劑量的1. 2%每分鐘(見參考文獻(xiàn)第2號(hào))；3.紫杉醇包覆層的潛在的損失，這是由于在前進(jìn)進(jìn)入動(dòng)脈的狹窄的節(jié)段時(shí)與健康的動(dòng)脈壁接觸；以及4.可以被施用于單一氣囊上的紫杉醇的最大劑量是約llmg(10yg/mm2)，這顯著地小于由FDA批準(zhǔn)的對(duì)于紫杉酚的紫杉醇劑量(見參考文獻(xiàn)第1號(hào))。應(yīng)當(dāng)注意，碳納米管用于增強(qiáng)氣囊導(dǎo)管的材料性質(zhì)的目的的用途已經(jīng)在美國(guó)專利第7，037，562號(hào)中提出。然而，在該專利中，將碳納米管與用于加強(qiáng)材料的目的而并非用于藥物遞送目的的基體材料混合。此外，碳納米管未被以使得它們將從表面突出并且促進(jìn)藥物遞送的方式排列或部分地錨固在基體材料中，使裝置對(duì)該目的不起作用。因此，持續(xù)存在對(duì)保護(hù)所抽出的流體免受大氣壓力的微創(chuàng)血液監(jiān)測(cè)裝置的需求， 且還持續(xù)存在對(duì)可以將大量的期望的藥物有效地在相對(duì)短的時(shí)期內(nèi)遞送至被影響的部位且最少的藥物損失到經(jīng)過的體液的藥物遞送系統(tǒng)的需求。所引用的參考文獻(xiàn)的列表在整個(gè)本申請(qǐng)中引用以下的參考文獻(xiàn)。為了清楚和便利，參考文獻(xiàn)在本文中列出， 作為閱者的中心資源。以下的參考文獻(xiàn)在此以引用方式并入，如同被完全地包括在本文中一樣。參考文獻(xiàn)通過參考相應(yīng)的參考文獻(xiàn)號(hào)而被在本申請(qǐng)中引用。(1) Creel, C. J. , Μ. A. Lovich 禾口 Ε· R. EdeIman, Arterial paclitaxel distribution and d印osition (動(dòng)脈紫杉醇分布和沉積).Circulation Research, 2000, 86(8)第 879-884 頁。(2) Scheller, B. ，U. Speck, C. Abramjuk, U. Bernhardt, Μ. Bohm 禾口 G. Nickenig, Paclitaxel balloon coating, a novel method for prevention and therapy of restenosis紫杉醇?xì)饽野矊?，一種新穎的用于再狹窄的預(yù)防和治療的方法).Circulation, 2004. 110(7)第 810-814 頁。(3) Bronikowski, M. J. , Longer nanotubes at lower temperatures :The influence of effective activation energies on carbon nanotube growth by thermal chemical vapor exposition(在較低溫度的較長(zhǎng)納米管有效活化能對(duì)由熱化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)的碳納米管的影響).Journal of Physical Chemistry C, 2007. 111(48) ■.% 17705-17712 頁。發(fā)明概述本發(fā)明涉及納米增強(qiáng)的裝置，其用于裝置和組織之間的物質(zhì)傳遞。在一個(gè)方面，裝置包括基材以及大體上排列的具有兩個(gè)端部的碳納米管的陣列，碳納米管被錨固在基材內(nèi)且至少一個(gè)端部從基材突出，由此突出的碳納米管增強(qiáng)裝置的物質(zhì)傳遞能力。在裝置的另一個(gè)方面，碳納米管陣列被選自由藥物和基因組成的組的物質(zhì)包覆。在裝置的又一個(gè)方面，被錨固的碳納米管的突出的端部不具有包覆藥物并且藥物包覆區(qū)域由選自由碳納米管的側(cè)壁和在碳納米管之間的自由空間組成的組的區(qū)域組成。在另一個(gè)方面，裝置類型選自由血管成形術(shù)氣囊和待用在組織上的貼劑組成的組。在裝置的另外的方面，包覆藥物是紫杉醇。在裝置的另一個(gè)方面，藥物從裝置向組織的遞送通過選自由以下組成的組的方法來增強(qiáng)對(duì)碳納米管陣列的至少一部分的直接的或間接的加熱、使電流通過碳納米管陣列的至少一部分、對(duì)碳納米管陣列的至少一部分的激光刺激或其他光學(xué)刺激、在碳納米管陣列的至少一部分上的超聲波、碳納米管陣列的至少一部分的機(jī)械振動(dòng)以及在制造期間改變納米管陣列的疏水性。在又一個(gè)方面，藥物遞送增強(qiáng)在選自由以下組成的組的時(shí)間被執(zhí)行立即地和根據(jù)定時(shí)程序。在本發(fā)明的裝置的另一個(gè)方面，碳納米管被布置成一個(gè)或多個(gè)團(tuán)簇，使得每個(gè)團(tuán)簇有效地起針的作用。在裝置的另一個(gè)方面，基材包括多孔材料，由此物質(zhì)可以通過碳納米管的固有的毛細(xì)管作用而被傳遞至裝置和組織或被從裝置和組織傳遞。在另一個(gè)方面，多孔基材材料負(fù)載有待通過碳納米管傳遞至組織的物質(zhì)。在裝置的又一個(gè)方面，碳納米管團(tuán)簇以使得碳納米管團(tuán)簇被彼此電隔離的方式被圖案化，并且其中裝置還包括用于讀取納米管團(tuán)簇的電勢(shì)的傳感器。在另一個(gè)方面，碳納米管的固有的電導(dǎo)率通過用預(yù)涂覆的化學(xué)品處理碳納米管來改變。在本發(fā)明的另外的方面，碳納米管團(tuán)簇的子集(subset)用葡萄糖氧化酶處理，并且碳納米管的另一個(gè)子集用鐵氰化物處理，由此通過血液的傳導(dǎo)可被實(shí)現(xiàn)并且允許血糖水平的測(cè)量。附圖簡(jiǎn)述結(jié)合參考以下附圖，從以下的對(duì)本發(fā)明的各種方面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將是明顯的，在附圖中

圖1是具有從其突出的碳納米管的聚合物錨固層的側(cè)視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的裝置的側(cè)視圖，描繪了碳納米管的僅一個(gè)端部從基材突出；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的裝置的側(cè)視圖，描繪了裝置刺破組織的表面；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的裝置的側(cè)視圖，描繪了碳納米管被藥物或劑包覆；圖IBB是根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的裝置的側(cè)視圖，描繪了碳納米管陣列的內(nèi)部部分被藥物包覆，但是納米管端部被保留不具有包覆藥物；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的被錨固在多孔基材材料中的納米針的側(cè)視圖；圖4B是具有從其突出的多重納米針的裝置的側(cè)視圖5A是連接于傳感器以形成納米探針的納米增強(qiáng)的裝置的側(cè)視圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明的納米探針裝置的俯視圖，其中納米針團(tuán)簇被圖案化為電隔離的子集；圖6A是示出了根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的導(dǎo)管氣囊的圖示，其中氣囊處于放氣狀態(tài)中；圖6B是示出了根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的導(dǎo)管氣囊的圖示，其中氣囊處于膨脹狀態(tài)中；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的表皮貼劑的透視圖；以及圖7B是示出了被附著在使用者的臂上的納米增強(qiáng)的表皮貼劑的圖示。詳細(xì)描述本發(fā)明涉及納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的藥物遞送和血液監(jiān)測(cè)裝置，并且更特別地涉及用于促進(jìn)在裝置和身體組織之間的藥物或流體傳遞的具有從裝置表面突出的排列的碳納米管的裝置。以下的描述被呈現(xiàn)以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明并且能夠?qū)⑵浣Y(jié)合入特定的應(yīng)用的情況中。各種修改，以及在不同的應(yīng)用中的多種用途，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是易于明白的，并且本文定義的一般原理可以被應(yīng)用于各種實(shí)施方案。因此， 本發(fā)明不意圖被限制于所呈現(xiàn)的實(shí)施方案，而是將符合與本文公開的原理和新穎的特征一致的最寬的范圍。在以下的詳細(xì)描述中，闡明了多種具體的細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的更徹底的理解。 然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明顯的是，本發(fā)明可以被實(shí)施，而不一定被限于這些具體的細(xì)節(jié)。在其他情況下，熟知的結(jié)構(gòu)和裝置被以框圖的形式而非詳細(xì)地示出，以避免模糊本發(fā)明。閱者的注意力被引導(dǎo)至與本說明書同時(shí)提交的并且與本說明書共同向公眾檢查開放的所有論文和文獻(xiàn)，并且所有這樣的論文和文獻(xiàn)的內(nèi)容都被以引用方式并入本文。在本說明書(包括任何伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征都可以被起到相同的、等效的或相似的目的的替代特征代替，除非另外明確地說明。因此，除非另外明確地說明，否則所公開的每個(gè)特征都僅是一個(gè)通用系列的等效的或相似的特征的一個(gè)示例。此外，權(quán)利要求中的不明確地聲明用于進(jìn)行具體的功能的“手段”或用于進(jìn)行具體的功能的“步驟”的任何要素都不應(yīng)被解釋為35U. S. C.第6節(jié)第112款中規(guī)定的“手段”或 “步驟”條款。特別地，在本文權(quán)利要求中的“的步驟”或“的行為”的使用不意圖調(diào)用35U. S. C.第6節(jié)第112款的條款。(1)引言本發(fā)明涉及納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的藥物遞送和血液監(jiān)測(cè)裝置，并且更特別地涉及用于促進(jìn)在裝置和身體組織之間的藥物或物質(zhì)傳遞的具有從裝置表面突出的排列的碳納米管的
直ο碳納米管技術(shù)的最新進(jìn)展使創(chuàng)造具有在納米(nm)數(shù)量級(jí)的直徑和在毫米數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度的針或棒成為可能。碳納米管在本申請(qǐng)中是有益的，因?yàn)樯窠?jīng)在真皮層內(nèi)的分布與具有相似于碳納米管的尺寸的納米尺度針相比是稀疏的。例如，緊密接觸的200個(gè)具有 IOnm直徑的碳納米管的聚集體將使整個(gè)聚集體占據(jù)小于2微米的總直徑。美國(guó)專利申請(qǐng)公布第2008/0145616A1號(hào)描述了用于選擇性地錨固大量納米尺度結(jié)構(gòu)的方法。這種錨固方法允許控制將納米尺度結(jié)構(gòu)錨固入其他材料中的深度。(2)本發(fā)明的細(xì)節(jié)碳納米管可以以多種方式來形成，最簡(jiǎn)單的方式是使用催化劑包覆的基材的熱化學(xué)氣相沉積。通常，幾納米的鐵被包覆至硅上，被預(yù)先制備并且在含碳原料氣流例如乙烯下被放置在管式爐中，并且升溫至合適的溫度，例如725攝氏度。碳納米管的熱化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)(見參考文獻(xiàn)第3號(hào))生成在生長(zhǎng)基材上的豎直地排列的碳納米管，生長(zhǎng)基材通常是娃。將碳納米管的陣列錨固在基材上可以通過使碳納米管的陣列與未固化的聚合物材料層接觸并且然后經(jīng)歷固化步驟來進(jìn)行，如在上文引用的美國(guó)專利申請(qǐng)公布第 2008/0145616 Al號(hào)中描述的。為了將碳納米管錨固入管狀基材例如氣囊材料中，可以使用圍繞中心棒以保持圓柱形形狀的犧牲釋放層。首先，犧牲釋放層被沉積并且圍繞棒形成并且盡可能地固化，并且然后氣囊材料圍繞釋放層沉積。然后納米管被附接入或錨固入氣囊材料中。最后，犧牲釋放層被除去，釋放具有被附接入或錨固入其中的納米管的氣囊。在碳納米管被附接于基材之前或之后，藥物、基因或其他物質(zhì)可以在另一個(gè)步驟中被包覆至碳納米管上。這在使用藥物紫杉醇時(shí)是特別可行的，因?yàn)樽仙即际鞘杷缘?，并且碳納米管在它們的生長(zhǎng)狀態(tài)中也是疏水性的。因此，紫杉醇分子將優(yōu)先附著于碳納米管， 直到碳納米管被放置為與血管中的堵塞材料緊密接觸，堵塞材料通常是脂肪性的并且在本質(zhì)上是疏水性的。此外，因?yàn)樘技{米管表面在本質(zhì)上是疏水性的，所以殘留在納米管的層內(nèi)的任何物質(zhì)將免除接觸納米管表面的水和水溶液以及混合物，例如血液。因此，在本發(fā)明的期望的方面，碳納米管的末端被保留不具有藥物包覆層，并且藥物包覆層被限于納米管的側(cè)壁和/或在納米管之間的自由空間。該方面提供安全的表面接觸并且還避免將藥物過早釋放入非目標(biāo)組織或體液中。通過碳納米管向目標(biāo)組織中的藥物釋放可以通過與能夠進(jìn)行多種增強(qiáng)方法的增強(qiáng)裝置結(jié)合來增強(qiáng)，增強(qiáng)方法包括但不限于將以下中的一個(gè)或多個(gè)施用于碳納米管直接的或間接的加熱，例如通過諸如射頻(RF)波的電磁輻射；電流；激光或其他光學(xué)刺激；超聲波；機(jī)械振動(dòng)；以及通過在制造期間改變納米管陣列的疏水性(這可以例如通過使用氧等離子體處理來進(jìn)行)。這些增強(qiáng)方法可以被施用于碳納米管的空間圖案化的部分或完全的集合。方法還可以立即地或根據(jù)定時(shí)程序被施用。圖1是示出了本發(fā)明的一般的實(shí)施方案的圖示。裝置包括基材層100以及多個(gè)大體上排列的碳納米管102。每個(gè)碳納米管具有兩個(gè)端部104，并且碳納米管102被錨固在基材100內(nèi)，且至少一個(gè)端部104從基材突出。在所示的實(shí)例中，碳納米管102的兩個(gè)端部從基材100突出。圖2A圖示了裝置的另一個(gè)實(shí)施方案，其中排列的碳納米管102的僅一個(gè)端部104 從基材100突出。圖2B示出了碳納米管陣列102的端部104刺破身體組織200例如皮膚、 動(dòng)脈壁、結(jié)腸等等的表面。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明還具有在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之外的潛在的用途。裝置可以可行地向除了身體組織之外的各種目標(biāo)傳遞物質(zhì)，并且因此不被限制于上文的應(yīng)用。碳納米管可以被藥物、基因或待被傳遞至組織的其他物質(zhì)包覆。圖3A圖示了碳納米管102被待被傳遞至身體組織的物質(zhì)300包覆的裝置的實(shí)施方案。在如圖:3B中所示的可選擇的實(shí)施方案中，碳納米管的端部104被保留不具有包覆物質(zhì)300。包覆物質(zhì)300，在這種情況下，將被限于碳納米管的側(cè)壁和/或在碳納米管之間的空間。(3. 0)具體應(yīng)用(3. 1)針本發(fā)明的一個(gè)方面是使用碳納米管的圖案化分布以起微尺度針的作用的裝置，微尺度針可以容易地刺穿真皮層，到達(dá)微脈管系統(tǒng)或孔隙流體。這樣的裝置可以被用作針或反向針(reverse needle)以分別促進(jìn)物質(zhì)向身體的傳遞和從身體的傳遞。圖4A示出了碳納米管102的群被錨固入基材100中使得它們形成納米針。在所示的實(shí)施方案中，基材是多孔的400。雙面箭頭402示出了物質(zhì)通過碳納米管102向基材或從基材遷移的可能的方向。當(dāng)起針的作用時(shí)，血液或孔隙流體通過基于碳納米管的針與流體的皮下接觸被抽入多孔基材400中，所述皮下接觸相似于圖2B中示出的刺破行為。流體的分析通過一些單獨(dú)的方法來進(jìn)行，例如通過光學(xué)分析。為了起反向針的作用，多孔基材400使用一些劑例如藥物預(yù)負(fù)載，然后所述劑可以通過基于碳納米管的針被遞送入皮下區(qū)域中。圖4B示出了具有納米管102的多重針狀團(tuán)簇的裝置。(3. 2)探針納米針裝置可以與傳感器組合以起到用于監(jiān)測(cè)血糖水平或其他血液或體液性質(zhì)例如PH、糖水平、氧含量等等的探針的作用。裝置基于碳納米管的固有的電導(dǎo)率起作用。圖 5A是根據(jù)本發(fā)明的納米探針的圖示。探針包括被錨固在與傳感器500結(jié)合的基材100中的一個(gè)或多個(gè)碳納米管102團(tuán)簇。傳感器可以操作地連接于碳納米管102或連接于基材100， 或二者，這取決于期望的操作模式。在圖5A中，傳感器500操性地連接于碳納米管102團(tuán)簇。在如圖5B中的俯視圖中所示的期望的實(shí)施方案中，納米管團(tuán)簇以使得它們被彼此電隔離的方式被圖案化。所示的圖案包括納米管團(tuán)簇的內(nèi)環(huán)502和外環(huán)504。圖5B中所示的方面的一個(gè)具體的用途是測(cè)量血糖水平。在該應(yīng)用中，碳納米管團(tuán)簇的子集(例如內(nèi)環(huán)502) 被葡萄糖氧化酶處理，而碳納米管團(tuán)簇的另一個(gè)子集(例如外環(huán)504)被鐵氰化物處理，由此通過血液的傳導(dǎo)性可被實(shí)現(xiàn)并且允許血糖水平的測(cè)量。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明可以采用除了圖5B中所示的具體實(shí)施方式
之外的許多納米管團(tuán)簇的圖案。此外，裝置還可以用作包覆的探針，其中諸如藥物的劑可以被預(yù)包覆至碳納米管的表面上或碳納米管內(nèi)，如圖3A和圖;3B 中所示的，并且因此通過碳納米管的穿透而被遞送和釋放入身體組織中。(3. 3)漆刷物如圖4B中所示的碳納米管的組件還可以借助于碳納米管的固有的毛細(xì)管作用充當(dāng)濕漆刷物。相似的方法在美國(guó)專利申請(qǐng)第11/1 ，523號(hào)中描述，其據(jù)此以引用方式并入，如同在本文中完整地闡明一樣。(3. 4)血管成形術(shù)氣囊本發(fā)明的另一個(gè)期望的實(shí)施方案是在血管成形術(shù)程序中用于遞送藥物紫杉醇以在氣囊的充氣以打開血管的一部分之后預(yù)防組織細(xì)胞的過度增殖。然而，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在血管成形術(shù)程序中的使用或限于紫杉醇的遞送。本發(fā)明可以可行地用于向身體的各部分遞送種類繁多的物質(zhì)，身體的各部分包括但不限于皮膚、子宮、支氣管以及包括結(jié)腸的胃腸道的各部分，。圖6A和圖6B圖示了根據(jù)本發(fā)明的納米增強(qiáng)的血管成形術(shù)氣囊600。圖6A示出了以放氣形式的血管成形術(shù)氣囊，如其將被插入血管或其他身體包封物中。當(dāng)充氣時(shí)，如圖6B所示，表面碳納米管102以圖2B所示的方式刺穿血管表面，將包覆在其上的任何藥物釋放入目標(biāo)組織中。本發(fā)明，關(guān)于在血管成形術(shù)氣囊中的用途方面，克服了如在上文的背景部分中描述的相關(guān)技術(shù)的限制，這些限制包括長(zhǎng)充氣時(shí)間、由于在插入過程期間的損失導(dǎo)致的可用的藥物量的減少、向健康組織過早的遞送和/或非期望的遞送、以及低的總遞送藥物量。因?yàn)橛糜谶f送的藥物的可能的量取決于表面積，所以納米增強(qiáng)的氣囊-導(dǎo)管將在插入過程中保持更大的藥物量并且以1000倍的數(shù)量級(jí)的因子增加最大可遞送藥物量，與由納米結(jié)構(gòu)提供的表面積的增加相似。以下的表達(dá)式比較了納米增強(qiáng)的氣囊與不具有納米增強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)氣囊的表面積
權(quán)利要求
1.一種納米增強(qiáng)的裝置，用于所述裝置和組織之間的物質(zhì)傳遞，包括基材；以及大體上排列的具有兩個(gè)端部的碳納米管的陣列，所述碳納米管被錨固在所述基材內(nèi)且至少一個(gè)端部從所述基材突出，由此突出的碳納米管增強(qiáng)所述裝置的物質(zhì)傳遞能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述碳納米管陣列被選自由藥物和基因組成的組的物質(zhì)包覆。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述碳納米管具有側(cè)壁并且其中所述納米管陣列含有在所述碳納米管之間的自由空間，并且其中所錨固的碳納米管的突出的端部不具有包覆物質(zhì)，并且物質(zhì)包覆區(qū)域由選自由所述碳納米管的側(cè)壁和在所述碳納米管之間的自由空間組成的組的區(qū)域組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述裝置選自由血管成形術(shù)氣囊和待用在所述組織上的貼劑組成的組。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述藥物是紫杉醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述藥物從所述裝置向所述組織的遞送通過與能夠進(jìn)行選自由以下組成的組的增強(qiáng)行為的藥物遞送增強(qiáng)裝置結(jié)合來增強(qiáng)對(duì)所述碳納米管陣列的至少一部分的直接的或間接的加熱、使電流通過所述碳納米管陣列的至少一部分、 對(duì)所述碳納米管陣列的至少一部分的激光刺激或其他光學(xué)刺激、在所述碳納米管陣列的至少一部分上的超聲波、所述碳納米管陣列的至少一部分的機(jī)械振動(dòng)以及在制造期間改變所述納米管陣列的疏水性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述藥物遞送增強(qiáng)裝置在選自由以下組成的組的時(shí)間執(zhí)行所述增強(qiáng)行為立即地和根據(jù)定時(shí)程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述碳納米管被布置成一個(gè)或多個(gè)團(tuán)簇，使得每個(gè)團(tuán)簇有效地起針的作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述基材包括多孔材料，由此物質(zhì)能通過所述碳納米管的固有的毛細(xì)管作用而被傳遞至所述裝置和所述組織或被從所述裝置和所述組織傳遞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中多孔基材材料負(fù)載有待通過所述碳納米管傳遞至所述組織的物質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述碳納米管的團(tuán)簇以使得所述碳納米管的團(tuán)簇被彼此電隔離的方式被圖案化，并且其中所述裝置還包括用于讀取所述納米管的團(tuán)簇的電勢(shì)的傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述碳納米管具有固有的電導(dǎo)率，并且其中所述碳納米管的所述固有的電導(dǎo)率通過用預(yù)涂覆的化學(xué)品處理所述碳納米管來改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述碳納米管的團(tuán)簇的一子集用葡萄糖氧化酶處理，并且所述碳納米管的另一個(gè)子集用鐵氰化物處理，由此通過血液的傳導(dǎo)可被實(shí)現(xiàn)并且允許血糖水平的測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在裝置和組織之間的物質(zhì)傳遞的納米增強(qiáng)的裝置。裝置包括基材，具有被錨固在基材內(nèi)的大體上排列的碳納米管，并且碳納米管的至少一個(gè)端部從基材突出。突出的納米管端部可以被藥物包覆，以用于藥物向身體組織中的遞送。本發(fā)明可以被并入血管成形術(shù)導(dǎo)管氣囊中或并入被使用在皮膚上的貼劑中。碳納米管可以被集合在團(tuán)簇中，以有效地形成可以將流體傳遞至皮下組織或從皮下組織傳遞流體的納米針。納米針可以與傳感器結(jié)合使用以確定諸如pH、葡萄糖水平等等的體液信息。
文檔編號(hào)A61L27/54GK102292114SQ201080005366
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月27日
發(fā)明者以利亞·B·桑塞姆, 莫泰扎·格哈比, 阿德里安努斯·I·艾莉亞 申請(qǐng)人:加州理工學(xué)院