DE102006041495A1 - Substance mixture, useful for locally limited of magnetic nanoparticle within or directly at the edge of tumor affected physical tissue, where the magnetic particle is mixed with a fluid thixotropic carrier substance - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Substanzgemisch, um vorzugsweise magnetische Nanopartikel mit beständiger hoher und reproduzierbarer Konzentration sowie markanter Abgrenzung lokal in ein Medium, insbesondere in tumorbefallenes organisches Gewebe, einzubringen. Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Magnetpartikel zur guten und praktikablen Anreicherung in einem Objekt, wie Körper, Materialien, Stoffe etc., definiert lokal angereichert werden sollen. Ferner wird ein Applikationskit zur Verabreichung des Substanzgemisches vorgeschlagen.The The invention relates to a mixture of substances, preferably magnetic Nanoparticles with stable high and reproducible concentration as well as marked demarcation locally in a medium, in particular in tumor-containing organic Tissue to be incorporated. The invention is applicable wherever magnetic particles for good and practicable enrichment in an object, such as body, materials, Substances etc., defined to be locally enriched. Further is an application kit for administration of the substance mixture proposed.
Für medizinische Anwendungen, auf welche der Einsatz einer solchen Substanzmischung nicht beschränkt ist, soll die Deposition magnetischer Nanopartikel im Körper eines lebenden Organismus hervorgehoben werden. Mit dem flüssigen Substanzgemisch werden die darin befindlichen Magnetpartikel in den Körper injiziert und dort mit lokaler Abgrenzung zu gesundem Gewebe in organisch veränderten Gewebezonen abgelagert, um dieses zur thermischen Behandlung bösartiger Erkrankungen durch ein Magnetfeld zu erwärmen.For medical Applications to which the use of such a substance mixture not limited is supposed to be the deposition of magnetic nanoparticles in the body of a be highlighted living organism. With the liquid substance mixture The magnetic particles are injected into the body and there with local delimitation to healthy tissue in organic changed Tissue zones deposited to make this more malignant for thermal treatment To heat diseases by a magnetic field.
Hierzu muss das Substanzgemisch nicht nur gut und praktikabel injizierbar sein, sondern nach der Injektion soll sich dieses mit hoher Partikelkonzentration, homogener Partikelverteilung sowie mit markanter Abgrenzung zum gesunden Gewebe lokal in den bestimmungsgemäßen Gewebezonen anreichern, um nicht Risiken von unerwünschten Nebenwirkungen bei der Erwärmung dieser durch das Substanzgemisch eingebrachten magnetischen Nanopartikel eingehen zu müssen. Solche Risiken betreffen nicht nur die unnötige Schädigung von benachbartem gesundem Körpergewebe, sondern auch die gefährliche falsche bzw. unzureichende Behandlung von erkranktem Gewebe, wenn sich die Partikel zur thermischen Behandlung desselben nicht lokal in gewünschter Dichte sowie Homogenität bestimmungsgemäß anreichern, sondern unkontrolliert im Körper ausbreiten.For this Not only does the substance mixture need to be injectable well and practicably but after the injection this should be with high particle concentration, Homogeneous particle distribution and with striking demarcation to accumulate healthy tissue locally in the designated tissue zones to not risks of unwanted Side effects of warming enter this introduced by the substance mixture magnetic nanoparticles to have to. Such risks not only concern the unnecessary harm to neighboring healthy ones Body tissue but also the dangerous one wrong or inadequate treatment of diseased tissue, if the particles for thermal treatment of the same is not local in the desired Density and homogeneity enrich as intended, but spread uncontrollably in the body.
Die
für eine
Tumorbehandlung auf Grundlage der Dissipation magnetischer Feldenergie
in Wärme
bezweckte Wirkung, die eintritt, sobald die in das Körpergewebe
zur Deposition eingebrachten magnetischen Nanopartikel einem externen
magnetischen Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, ist in starker Maße abhängig von
den Eigenschaften dieses magnetischen Hochfrequenzfeldes sowie von
den eingebrachten Magnetpartikeln und ihrer Verteilung im Gewebe
(z. B.
Die
Applikation der Magnetpartikel in den zu behandelnden Tumor erfolgt
bekannter Weise durch Injektion einer wässrigen Suspension (z. B.
Ein großes Problem ist dabei die inhomogen und kaum steuerbare Verteilung der Magnetpartikel im Tumorgewebe, was zur Folge hat, dass sowohl einzelne Gewebeteile übermäßig erhitzt als auch andere ungenügend erwärmt werden, wodurch Tumorzellen überleben können. Darüber hinaus ist die spezifische Wärmeleistung derzeit verfügbarer Magnetpartikel relativ gering, so dass nicht nur eine hohe magnetische Feldenergie, sondern auch hohe Partikelkonzentrationen im Tumor zu dessen wirkungsvollen Bekämpfung mittels Übertemperatur (Hyperthermie oder Thermoablation) erforderlich werden.One great The problem is the inhomogeneous and hardly controllable distribution of Magnetic particles in the tumor tissue, which has the consequence that both individual Tissue parts overheated as well as others insufficient heated which allows tumor cells to survive can. About that In addition, the specific heat output currently available Magnetic particles are relatively low, so not only a high magnetic Field energy, but also high particle concentrations in the tumor for its effective control by overtemperature (Hyperthermia or thermoablation) may be required.
Wie die Praxis zeigt, ist bis dato eine hinreichend gleichmäßige Partikelverteilung insbesondere im biologischen Gewebe problematisch, weil dessen Inhomogenität und Textur dazu führt, dass sich die injizierte Suspensionsflüssigkeit entlang interner Grenzflächen im Gewebe ausbreitet. Tumorgewebe ist gegenüber gesundem Gewebe durch eine festere Konsistenz und Inhomogenität spezifiziert, so dass die im Tumor injizierte Flüssigkeit die Tendenz besitzt, aus dem Tumorbereich 'herauszufließen' und das benachbarte gesunde Gewebe zu infiltrieren. Dadurch verändert sich jedoch die Partikelkonzentration und -homogenität im Tumorgewebe, was zu Problemen bei der nachfolgenden Heilbehandlung des Patienten führt. Zusätzlich würde bei der Behandlung, wie beschrieben, das angrenzende gesunde Gewebe zum Nachteil des Patienten in Mitleidenschaft gezogen.As practice shows, to date, a sufficiently uniform particle distribution especially in biological tissue problematic because of its inhomogeneity and texture causes that the injected suspension liquid flows along internal interfaces in the Tissue spreads. Tumor tissue is superior to healthy tissue specified firmer consistency and inhomogeneity, so that the fluid injected into the tumor it has the tendency to 'flow out' of the tumor area and the adjacent healthy tissue to infiltrate. This changed However, the particle concentration and homogeneity in the tumor tissue, causing problems in the subsequent treatment of the patient leads. additionally would be at the treatment, as described, the adjacent healthy tissue affected to the detriment of the patient.
Auch
in der
Um
die Partikelverteilung wenigstens in gewissen Grenzen kontrollieren
zu können,
wird in der Literatur eine möglichst
langsame Infusion der wässrigen
Suspension empfohlen (beispielsweise.
Bekannt
ist auch (z. B.
Von
erheblichem Nachteil ist ferner die stimulierende Wirkung von Insulin
auf die Proliferation mancher Tumorzellen (z. B.
Des
Weiteren ist die Injektion von viskosen Flüssigkeiten (Gelen) ins Gewebe
bekannt (z. B.
Gele
werden auch als Trägersysteme
zur Verabreichung und Freisetzung von Wirkstoffen eingesetzt. Beispielsweise
wurde ein auf einem Hydrogel basierendes Trägersystem der Universität von Illinois
(USA) bekannt (
Die Verabreichung magnetischer Nanopartikel in Tumorgewebe zum Zweck einer Thermoablation, für welche eine besagte möglichst hohe Dichte und Homogenität dieser Partikel mit scharfer Abgrenzung zu benachbartem Gewebe erreicht werden soll, ist in diesem Zusammenhang nicht bekannt geworden.The Administration of magnetic nanoparticles in tumor tissue for the purpose a thermal ablation, for which one said possible high density and homogeneity reaches this particle with sharp demarcation to adjacent tissue is not known in this context.
Ebenfalls
bekannt ist die Gabe von Stoffen direkt ins Gewebe, die sich nach
Applikation verfestigen, beispielsweise Elastomere (z. B.
Bei
dieser Methode werden Wasser-Öl-Emulsionen
bzw. partikuläre
Substanzen zur Chemoembolisation gebildet, wobei sich diese Emulsionsbläschen bzw.
Partikel auf Grund ihrer Größe in Gefäßen des
erkrankten Gewebes festsetzen und dort zur bestimmungsgemäßen Behandlung
die entsprechenden Wirkstoffe freigeben und/oder durch den Gemfäßverschluss
(Okklusion) die Nährstoffzufuhr
unterbinden. In diesem Zusammenhang wurde auch die Verwendung von
Magnetpartikeln für
den Gefäßverschluss
bekannt, um diese Teilchen für
die an sich bekannte und eingangs erwähnte Hyperthermie und Thermoablation
im Tumorgewebe zu deponieren, wobei die verschlossenen Gewebe mit
Hilfe magnetisch induzierter Wärme
zerstört
werden sollen (beispielsweise
Dieses Verfahren, auch als ferromagnetic embolization hyperthermia bekannt, ist allerdings ausschließlich bei gut vaskularisierten Tumoren anwendbar sowie bei Erkrankungen, bei denen die tumorführenden Gefäße auch gut zugänglich sind. Außerdem sind auf Grund der besagten Okklusion nur Emulsionsbläschen und Partikel mit einer gewissen Mindestgröße (in der Regel ab 1 μm Durchmesser) für den Einsatz geeignet. Zur Behandlung durch Hyperthermie und Thermoablation (aus Gründen des verträglichen Magnetfeldes und der Homogenität der Magnetpartikelverteilung) besonders geeignete Nanomagnetpartikel sind daher für eine solche Behandlung nicht vorgesehen.This Procedure, also known as ferromagnetic embolization hyperthermia, is however exclusive applicable to well vascularized tumors as well as to diseases, where the tumor-bearing Vessels too easily accessible are. Furthermore are due to the said occlusion only emulsion blisters and Particles with a certain minimum size (usually from 1 micron diameter) for use suitable. For treatment by hyperthermia and thermoablation (out establish of the compatible Magnetic field and homogeneity the magnetic particle distribution) particularly suitable nanomagnet particles are therefore for such treatment is not provided.
Darüber hinaus besteht bei der Okklusion von Gefäßen an sich die Gefahr, dass nicht nur die Nährstoffzufuhr des erkrankten sondern auch anderen (gesunden) Gewebes mit beeinträchtigt wird. Die Auswirkung der Okklusion auf gesundes Gewebe ist im übrigen schlecht kontrollierbar. Es besteht nach wie vor das dringende Bedürfnis, möglichst kleine Magnetpartikel so im Tumorgewebe anzureichern, dass die Teilchen im gesamten erkrankte Gewebebereich mit homogener Partikelverteilung deponiert werden, ohne gesundes Gewebe (zumindest bis auf Randzonen um den Tumor herum) weder durch die Injektion noch durch die thermische Behandlung zu schädigen oder zu gefährden.Furthermore there is a risk of occlusion of vessels per se not just the nutrient supply the affected but also other (healthy) tissue is affected. The impact of the occlusion on healthy tissue is otherwise poor controllable. There is still the urgent need, if possible small magnetic particles so accumulate in the tumor tissue that the particles throughout the diseased tissue area with homogeneous particle distribution be deposited without healthy tissue (at least to margins around the tumor) neither by the injection nor by the thermal Harm treatment or to endanger.
Eine Aushärtung bzw. Verfestigung von Substanzen, wie es beispielsweise von abkühlender Gelatine bekannt ist, erfordert Zeit und ggf. auch zusätzliche Mittel, welche die Verfestigung unterstützen. Auch während dieser Phase, die je nach Applikation durchaus länger sein kann, würde die injizierte Flüssigkeit (zumindest nach Applikation und später noch in abnehmender Wirkung) mit den bereits aufgezeigten Problemen das Bestreben zeigen, aus dem tumorgeschädigtem Gewebe herauszufließen und das benachbarte gesunde Gewebe zu infiltrieren. Somit würde trotz zunehmender Verfestigung der injizierten und die Magnetpartikel enthaltenden Flüssigkeit die Partikelverteilung im tumorgeschädigten Gewebe zumindest in der Anfangsphase der Verfestigung bis zu deren Abschluss nach wie vor weitgehend unkontrolliert verlaufen. Die Folgen wären noch immer erstens keine für das Behandlungsergebnis hinreichend scharfkonturige Abgrenzung gegenüber gesundem Gewebe sowie zweitens die weiterhin unzulängliche Anreicherung in Bezug auf Partikeldichte und -homogenität. Außerdem würde die Phase der Verfestigung/Aushärtung die nachfolgende thermische Behandlung durch Hyperthermie oder Thermoablation nachteilig verzögern, so dass seitens der Fachwelt ein großes Interesse besteht, eine Applikationsmöglichkeit zu schaffen, mit welcher die durch Dissipation magnetischer Feldenergie in Wärme bezweckte Tumorbehandlung möglichst kurzzeitig nach Deposition der besagten Magnetpartikel einsetzen kann und auf Grund einer sehr homogenen und beeinflussbar selektiven lokalen Partikelanreicherung einen guten und vorabschätzbaren Behandlungserfolg verspricht. Ferner ist bei der Applikation von Materialien, wie Gelatine, die vorher erwärmt werden müssen, um diese flüssig zu halten, sogar die Gefahr einer Schädigung im gesunden Gewebe des Organismus (außerhalb der besagten Randzonen des Tumors) nicht auszuschließen.A curing or solidification of substances, such as from cooling Gelatin is known, requires time and possibly additional Means that support solidification. Also during this Phase, which can be longer depending on the application, the injected fluid (at least after application and later still in decreasing effect) with the problems already pointed out the endeavor the tumor damaged To drain out tissue and to infiltrate the adjacent healthy tissue. Thus, despite increasing solidification of the injected and the magnetic particles containing liquid the particle distribution in the tumor-damaged tissue at least in the initial phase of solidification until its completion after before run largely uncontrolled. The consequences would still be always firstly no for the treatment result sufficiently sharp-contoured delimitation against healthy tissue and second, the continued inadequate enrichment in terms on particle density and homogeneity. In addition, the solidification / curing phase would be the subsequent thermal treatment by hyperthermia or thermoablation disadvantageous delay, so there is great interest on the part of experts, one application possibility to create, with which by dissipation of magnetic field energy in heat intended tumor treatment possible shortly after deposition of said magnetic particles can and on the basis of a very homogeneous and influenceable selective local particle enrichment a good and predictable Treatment success promises. Furthermore, in the application of Materials, such as gelatin, which must be previously heated to this liquid even the risk of damage in the healthy tissue of the Organism (outside the said border zones of the tumor) can not be excluded.
In
der
Ferner
sind allgemein Substanzen bekannt, deren Fließgeschwindigkeit/Viskosität von ihrer
Bewegung an sich abhängig
ist und die, bekannt auch unter dem Begriff der Thixothropie, beispielsweise
im Bauwesen (Beton) und im Handwerk (Farbentechnik) breite Anwendung
finden (z. B.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Magnetpartikel, mit definierter Dichte und Homogenität, mit beeinflussbarer und lagestabiler scharfer Abgrenzung zur Umgebung sowie unter gut handhabbarer Verabreichung lokal im bestimmungsgemäßen Medium, insbesondere innerhalb oder unmittelbar am Rand von tumorbefallenem organischem Gewebe, anzureichern.The invention is based on the object, magnetic particles, with defined density and homogeneity, with influenceable and stable position sharp distinction to the environment and under good handle administration locally in the intended medium, in particular within or directly at the edge of tumor-infected organic tissue, enrich.
Für medizinische Anwendungen sollen zur möglichst unmittelbar nachfolgenden Wärme-Behandlung die magnetischen Nanopartikel gut injizierbar, ortsbeständig, mit sehr markanter örtlicher Abgrenzung gegenüber benachbartem gesundem Gewebe und mit hoher sowie vorbestimmter Partikeldichte in den gewebeerkrankten Bereich eingebracht werden können, ohne dass diese bei oder nach ihrer Deposition unkontrolliert die Lage verändern. Einerseits soll damit in der nachfolgenden thermischen Behandlung des erkrankten Körpergewebes eine Schädigung gesundes Gewebes (zumindest bis auf Randzonen um das Tumorgewebe herum) vermieden werden. Andererseits soll auch gewährleistet sein, dass durch unkontrollierte Ausbreitung der Magnetpartikel im Körper nicht infolge abweichender Partikeldichte und -homogenität in der bestimmungsgemäßen Körperzone die Gefahr deren gefährlich falscher bzw. unzureichender Behandlung bei der anschließenden Erwärmung erwächst.For medical Applications should be as possible immediately following heat treatment the magnetic Nanoparticles well injectable, stable, with very distinctive local Demarcation opposite adjacent healthy tissue and with high and predetermined particle density can be introduced into the tissue-diseased area, without that this, upon or after their deposition uncontrolled the situation change. On the one hand, it should in the subsequent thermal treatment of the diseased body tissue a damage healthy tissue (at least to margins around the tumor tissue around). On the other hand should also be guaranteed be that by uncontrolled spread of the magnetic particles in the body not due to deviating particle density and homogeneity in the intended body zone the danger of their being dangerous incorrect or inadequate treatment during subsequent heating arises.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die Magnetpartikel, welche örtlich begrenzt in das bestimmungsgemäße Medium einzubringen sind, erfindungsgemäß in einer an sich bekannten fluiden Trägersubstanz aufgenommen und vermischt, deren Fließgeschwindigkeit sich mit ihrer Bewegung verändert (thixothrope Flüssigkeit). Damit verändert sich die Viskosität des die Magnetpartikel enthaltenden und in das Medium applizierten Substanzgemisches sehr schnell allein durch aufhörende Applikationsbewegung, so dass sich das Substanzgemisch mit und nach der Anreicherung im Gewebe durch schnell abklingende Fließgeschwindigkeit und damit verbundene hohe Viskosität im Wesentlichen nicht mehr unkontrolliert ausbreitet und in der verabreichten Lage verbleibt.to solution This task is the magnetic particles, which localized in the intended medium are to be introduced, according to the invention in one known fluid carrier substance taken up and mixed, whose flow rate is with their Movement changed (thixotropic fluid). With it changed the viscosity of the magnetic particles containing and applied in the medium Mixture of substances very quickly only by stopping application movement, so that the substance mixture with and after the accumulation in Tissue by rapidly decaying flow rate and thus associated high viscosity essentially no longer spreads unchecked and in the administered situation remains.
Das vorgeschlagene Substanzgemisch aus der fluiden thixothropen Trägersubstanz und den Magnetpartikeln lässt sich über beliebige Kanäle, beispielsweise Röhren, und selbst über kleinkalibrige Leitungen, wie Röhrchen und Kanülen, leicht in das Medium einbringen, da der Druck, mit welchem das Substanzgemisch verabreicht wird, von dessen Fließgeschwindigkeit/Viskosität abhängt. So kann das Substanzgemisch mit entsprechendem Druck und geringer Viskosität gut und praktikabel handhabbar auch durch engste Kanäle, wie die genannten Kanülen, in das bestimmungsgemäße Medium eingebracht werden und setzt sich bei aufhörender Bewegung dort unmittelbar mit hoher Viskosität zur lokalen Deposition der Partikel ab. Dadurch gelingt es, bei Erfordernis auch große Mengen der anzureichernden Magnetpartikel mit hoher definierter Partikeldichte unter gutem 'Handling' kontrolliert abzulagern, ohne dass die eingebrachte Depositionsmasse, wie eingangs beschrieben, auseinander sowie aus dem Tumorgewebe heraus in gesundes Gewebe fließt und ihre Lage im Medium wesentlich verändert. Auf diese Weise wird durch die mit Ablagerung eintretende hohe Viskosität im Medium eine ortsbeständige Anreicherung mit definierter und hoher Partikeldichte erreicht, wobei sich die angereicherte Depositionsmasse zur Umgebung mit scharfer Kontur abgrenzt.The proposed substance mixture from the fluid thixothrope carrier substance and the magnetic particles over any channels, for example tubes, and even about small-caliber lines, such as tubes and cannulas, slightly into the medium because of the pressure with which the mixture of substances is administered, depends on its flow rate / viscosity. So can the substance mixture with appropriate pressure and low viscosity well and workable even through narrowest channels, such as the cannulas, in the intended medium be introduced and sits down with stop motion there immediately with high viscosity for local deposition of the particles. This succeeds in Also need big Amounts of magnetic particles to be enriched with high defined Particle density with good 'handling' controlled deposit, without the introduced deposition mass, as described above, apart and out of the tumor tissue into healthy tissue flows and theirs Situation in the medium changed significantly. On This is due to the high viscosity in the medium that occurs with deposition a stationary one Enrichment with defined and high particle density achieved, wherein the enriched deposition mass to the environment with sharp Contour delimits.
Für die besagten medizinische Anwendungen bedeutet dies, dass die magnetischen Nanopartikel, die nach ihrer Deposition im Medium (Gewebe eines lebenden Organismus) durch ein Magnetfeld zum Zweck einer thermischen Behandlung krankhafter Gewebebereiche erwärmt werden sollen, in der fluiden thixothropen Trägersubstanz sehr praktikabel mit hoher Fließgeschwindigkeit und niedriger Viskosität über eine Kanüle in das Gewebe injiziert und dort infolge der durch nachlassende Bewegung verändert geringen Fließgeschwindigkeit und hoher Viskosität definiert und ortsbeständig abgelagert werden. Das Substanzgemisch muss nicht zur besser kontrollierbaren Ablagerung besonders langsam injiziert werden, und ist vielmehr mit verträglichen Injektionszeiten verabreichbar. Auch müssen zur nachfolgenden Wärme-Behandlung des tumorgeschädigten Gewebes keine Verfestigungsphasen des injizierten Substanzgemisches abgewartet oder dem Substanzgemisch noch weitere Substanzen, beispielsweise für eine von der Bewegung unabhängige zusätzliche Verfestigung oder Aushärtung, beigemengt werden.For the said medical applications this means that the magnetic nanoparticles, after their deposition in the medium (tissue of a living organism) by a magnetic field for the purpose of a thermal treatment morbid Heated tissue areas be very practical in the fluid thixothropen carrier with high flow rate and low viscosity over one cannula injected into the tissue and there as a result of the declining Movement changes small flow rate and high viscosity and stable be deposited. The substance mixture does not have to be more controllable Deposit is particularly slow to be injected, and rather is with tolerable Injection times administrable. Also need to follow the heat treatment of the tumor-damaged Tissue no solidification phases of the injected substance mixture awaited or the substance mixture other substances, for example for one independent of the movement additional consolidation or curing, be added.
Die definiert kontrollierte Deposition der Magnetpartikel ermöglicht bei der späteren thermischen Behandlung sowohl eine Wirkung lokaler Art (scharfkonturige örtliche Begrenzung zur Vermeidung der Schädigung gesunden Gewebes) als auch eine Wirkung therapeutischer Art, indem die Magnetpartikel in der vorgesehenen hohen lokalen Dichte und mit homogener Verteilung in dem thermisch zu behandelnden erkrankten Gewebe angereichert werden.The Defined controlled deposition of magnetic particles allows for later thermal treatment both an effect of local type (sharp-contoured local Limitation to avoid damage to healthy tissue) also a therapeutic effect by the magnetic particles in the intended high local density and with homogeneous distribution enriched in the diseased tissue to be thermally treated become.
Somit wird im Ergebnis dieser durch das erfindungsgemäße Substanzgemisch bewirkten vorteilhaften Deposition der Magnetpartikel eine beabsichtigte verbesserte Heilbehandlung mit weitaus geringeren Risiken eingangs beschriebener Art für den Patienten erzielt.Consequently As a result, this is caused by the substance mixture according to the invention advantageous deposition of the magnetic particles an intended improved Therapeutic treatment with much lower risks described above Kind of achieved the patient.
Die Anwendung des vorgeschlagenen thixothropen Substanzgemisches mit den beschriebenen Vorteilen für die gute und praktikable Einbringung von lokal in Medien einzubringenden Magnetpartikeln sowie für die dortige selektive und definierte Ablagerung ist nicht auf den vorbeschriebenen und beispielhaft genannten Zweck beschränkt.The Application of the proposed thixothropen substance mixture with the described advantages for the good and practicable introduction of locally into the media to be introduced Magnetic particles as well as for the local selective and defined deposit is not on the limited as described above and by way of example.
Zur Verabreichung des thixothropen Substanzgemisches wird ein Applikationskit vorgeschlagen, der zumindest aus
- – wenigstens einer Ampulle (Ampulle A), welche die in einer wässrigen Lösung suspendierten magnetischen Nanopartikel enthält,
- – wenigstens einer weiteren Ampulle (Ampulle B) mit der fluiden thixothropen Trägersubstanz, wie Poly-Lactat-Säure, Mannitol, Silikone, Hyaluronsäure, organische biokompatible Hydrogele,
- – ein oder mehreren steril verpackten Spritzen mit Kanüle zur Vermischung der Inhalte der Ampullen A und B,
- – ein oder mehreren Sonden mit Kanüle zur Injektion der Mischung aus den Ampulleninhalten in das Medium,
- – ggf. ein oder mehrere Thermosensoren zur Applikation sowie
- – einer Anleitung zur Verabreichung und ggf. Dosierung
- At least one ampoule (ampoule A) containing the magnetic nanoparticles suspended in an aqueous solution,
- At least one further ampoule (ampoule B) with the fluid thixothropic carrier substance, such as poly-lactate acid, mannitol, silicones, hyaluronic acid, organic biocompatible hydrogels,
- - one or more sterile syringes with cannula for mixing the contents of ampoules A and B,
- One or more probes with cannula for injecting the mixture of ampoule contents into the medium,
- - If necessary, one or more thermal sensors for application as well
- - Instructions for administration and if necessary dosage
Vorteilhaft ist, wenn der Applikationskit mehrere Ampullen A mit einer Suspension der magnetischen Nanopartikel in unterschiedlicher mittlerer Partikelgrößenverteilung, abgestimmt auf die Parameter des zum Einsatz kommenden magnetischen Wechselfeldes, sowie mehrere Ampullen B mit unterschiedlichen thixotropen Trägersubstanzen enthält, so dass der Anwender die für den jeweiligen Verwendungszweck geeignete Applikation aus diesem Kit erstellen kann.Advantageous is when the application kit several ampoules A with a suspension the magnetic nanoparticles in different average particle size distribution, matched to the parameters of the used magnetic Alternating field, as well as several ampoules B with different thixotropic excipients contains, so that the user for application suitable for this purpose from this Kit can create.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels zur Injektion eines thixothropen Mediums in den menschlichen Körper mit dem Ziel einer nachfolgenden magneto-thermischen Wärmebehandlung von Tumoren näher erläutert werden. Ein solches Medium wird in erkranktes Tumorgewebe injiziert, um magnetische Nanopartikel dort abzulagern. Einerseits soll dieses Medium gut, schnell, mit geringen Kräften und damit den Patienten möglichst wenig belastend injizierbar sein, andererseits soll aufgabengemäß die Deposition der magnetischen Nanopartikel im Tumorgewebe ortsbeständig und lagestabil mit sehr markanter örtlicher Abgrenzung gegenüber benachbartem gesundem Gewebe und mit hoher sowie vorbestimmter Partikeldichte eingebracht werden können, ohne dass die magnetischen Nanopartikel aus eingangs genannten Gründen bei oder nach ihrer Ablagerung unkontrolliert die Lage verändern.The Invention will be described below with reference to an embodiment for injection of a thixotropic medium in the human body with the aim of a subsequent magneto-thermal heat treatment closer to tumors explained become. Such a medium is injected into diseased tumor tissue, to deposit magnetic nanoparticles there. On the one hand, this should Medium good, fast, with low forces and thus the patient preferably On the other hand, according to the object, the deposition should be injectable with little stress the magnetic nanoparticles in tumor tissue are stable and stable in position with very prominent local Demarcation opposite adjacent healthy tissue and with high and predetermined particle density can be introduced without the magnetic nanoparticles for reasons mentioned above at or uncontrolled change their position after their deposition.
Das einzubringende thixothrope Medium besteht aus einer Mischung aus einer an sich bekannten thixothropen Flüssigkeit (Poly-Lactat-Säure, Mannitol, Silikone, Hyaluronsäure, organische biokompatible Hydrogele) und magnetischen Nanopartikeln, vorzugsweise Eisenoxiden mit beispielsweise bis zu 20 % Gewichtsanteilen. Die magnetischen Nanopartikel können zum Zweck der Suspension und Vermeidung von Aggregaten eine Umhüllung mit Polysacchariden aufweisen. In Anpassung an die Parameter des zu verwendenden magnetischen Wechselfeldes für die nachfolgende magneto-thermische Wärmebehandlung können magnetische Nanopartikel mit unterschiedlicher mittlerer Teilchengrößenverteilung (möglichst enge Teilchengrößenverteilung, zwischen 1 nm und 10 nm oder auch größer, jedoch höchstens 1 μm mit dem Ziel der Vermeidung von Embolien) gewählt werden.The to be introduced thixotropic medium consists of a mixture of a known thixotropic liquid (poly-lactate acid, mannitol, Silicones, hyaluronic acid, organic biocompatible hydrogels) and magnetic nanoparticles, preferably iron oxides with, for example, up to 20% by weight. The magnetic nanoparticles can for the purpose of suspension and avoiding aggregates with a wrapper Have polysaccharides. In adaptation to the parameters of the alternating magnetic field used for the subsequent magneto-thermal heat treatment can magnetic nanoparticles with different average particle size distribution (if possible narrow particle size distribution, between 1 nm and 10 nm or even larger, but at most 1 μm with the goal of avoiding emboli).
Nach der eindeutigen Identifikation eines Tumors sowie dessen dreidimensionaler Lage mit bildgebenden Verfahren wird der Tumor mittels einer geeigneten Sonde, bestehend aus einer nicht-magnetischen Hülle und einer innen liegenden Nadel, punktiert und das thixothrope Medium langsam infiltrierend (z. B. ca. 50 μl pro Minute) in das Tumorzentrum, gegebenenfalls in unterschiedlichen dreidimensionalen Positionen innerhalb oder unmittelbar in der Randzone des Tumors, injiziert, um die magnetischen Nanopartikel homogen innerhalb sowie im Tumorrandbereich zu deponieren. Die Deposition des magnetischen Materials in den Tumorrandbereich hat dazu noch den Vorteil, dass in Analogie zu gegenwärtigen operativen Verfahren, ein Sicherheitssaum von gesundem Gewebe um den Tumor herum von einigen Millimeter Dicke (üblich ist in der Praxis ein Sicherheitssaum von ca. 1 cm) in die Behandlung mit einbezogen wird. Um so wichtiger ist eine scharfkantige Abgrenzung des abgelagerten magnetischen Materials zur Umgebung, um für den größtmöglichen Behandlungserfolg möglichst wenig gesundes Gewebe bei der magneto-thermischen Wärmebehandlung in Mitleidenschaft zu ziehen.To the unique identification of a tumor and its three-dimensional Location with imaging techniques, the tumor by means of a suitable Probe, consisting of a non-magnetic shell and an inside Needle, punctured and the thixothrope medium slowly infiltrating (eg about 50 μl per minute) into the tumor center, possibly in different three-dimensional positions within or directly in the edge zone of the tumor, injected to make the magnetic nanoparticles homogeneous within and in the tumor border area to deposit. The deposition of the magnetic material in the tumor margin area has to the advantage that in analogy to current operational procedures, a safety margin of healthy tissue around the tumor of some Millimeter thick (usual is in practice a safety margin of about 1 cm) in the treatment with is included. All the more important is a sharp-edged demarcation of the deposited magnetic material to the environment, in order for the greatest possible treatment success preferably little healthy tissue in the magneto-thermal heat treatment to suffer.
Das thixothrope Medium lässt sich selbst über eine kleinkalibrige Kanüle leicht injizieren, da der Druck, mit welchem dieses verabreicht wird, von dessen Fließgeschwindigkeit/Viskosität abhängt. So kann das die magnetischen Nanopartikel enthaltende thixothrope Medium vorteilhaft mit verträglichen Injektionszeiten und hoher Fließgeschwindigkeit sowie geringer Viskosität gut und praktikabel handhabbar in das bestimmungsgemäße organische Gewebe (beispielsweise die weibliche Brust) eingebracht werden. Dort lagert sich das thixothrope Medium durch die nachlassende Bewegung (abnehmende Fließgeschwindigkeit und zunehmende Viskosität) sofort ortsbeständig ab, so dass für die besagte definierte und lagestabile Ablagerung weder besonders langsame und kontrollierte Injektionen erforderlich werden noch gesonderte Verfestigungsphasen abgewartet bzw. eingeleitet werden müssen.The thixothrope medium leaves yourself over a small caliber cannula inject easily, given the pressure with which this is administered is dependent on its flow rate / viscosity. So can the thixotropic medium containing the magnetic nanoparticles advantageous with compatible Injection times and high flow rate and low viscosity good and practical manageable in the intended organic Tissue (for example, the female breast) are introduced. There The thixotropic medium accumulates through the decaying movement (decreasing flow velocity and increasing viscosity) immediately stable off, so for said defined and stable deposit neither special slow and controlled injections will still be needed separate solidification phases are awaited or initiated have to.
Zweckmäßig ist, unmittelbar nach der Applikation des magnetischen Materials die metallische Kanüle zu entfernen und durch einen geeigneten Thermosensor zu ersetzen, um die Temperaturentwicklung während der Exposition des tumortragenden Organs überwachen zu können.It is expedient, immediately after the application of the magnetic material to remove the metallic cannula and by a suitable Thermosensor to be able to monitor the temperature development during the exposure of the tumor-bearing organ.
Zur Bereitstellung der erforderlichen Komponenten für die Injektion bietet sich ein Applikationskit an, der unterschiedlichen Anwendungen gerecht wird und Anwendern die Möglichkeit bietet, die Komponenten je nach Bedarf und Verwendungszweck selbst zusammenstellen zu können.to Providing the necessary components for the injection offers itself an application kit that caters to different applications will and users the opportunity offers the components themselves according to need and purpose to put together.
Ein solcher Kit besteht aus wenigstens einer ersten Ampulle (Ampulle A), welche in einer wässrigen Lösung suspendierte magnetische Nanopartikel oder ferromagnetisches Material in Pulverform unterschiedlicher mittlerer Partikelgrößenverteilung, abgestimmt auf die Parameter des zum Einsatz kommenden magnetischen Wechselfeldes, enthält. Zumindest eine weitere Ampulle (Ampulle B) beinhaltet das thixothrope Medium, wie Poly-Lactat-Säure, Mannitol, Silikone, Hyaluronsäure, organische biokompatible Hydrogele.One such kit consists of at least a first ampoule (ampoule A), which in an aqueous solution suspended magnetic nanoparticles or ferromagnetic material in powder form of different average particle size distribution, matched to the parameters of the used magnetic Alternating field, contains. At least one more ampoule (ampoule B) contains the thixothrope Medium, such as poly-lactate acid, mannitol, Silicones, hyaluronic acid, organic biocompatible hydrogels.
Unmittelbar vor der therapeutischen Anwendung wird der Inhalt von Ampulle A in Ampulle B mittels einer sterilen Spritze gegeben und durch Auf- und Abziehen in Bewegung und damit im flüssigen Zustand gehalten. Die frisch angesetzte Mischung wird danach mittels einer geeigneten Sonde, wie oben beschrieben, in den Tumor eingebracht.immediate before the therapeutic application, the contents of ampoule A in ampoule B by means of a sterile syringe and by up and Pulling off in motion and thus kept in the liquid state. The freshly prepared mixture is then by means of a suitable Probe, as described above, introduced into the tumor.
Es ist vorteilhaft, wenn der Applikationskit geeignete sterile Spritzen mit Kanüle sowie eine Sonde, bestehend aus einem Plastikmantel und einer innen liegenden metallischen Nadel mit gutem Kontrast bei an sich bekannten radiologischen bildgebenden Verfahren, enthält.It is advantageous if the application kit suitable sterile syringes with cannula and a probe, consisting of a plastic sheath and an inside lying metallic needle with good contrast in known radiological imaging procedures.
Denkbar ist die Bereitstellung von verschiedenen Kits, wobei Ampullen mit Suspensionen magnetischer Nanopartikel unterschiedlicher mittlerer Partikelgrößenverteilung in Anpassung an das zu verwendende magnetische Wechselfeld und/oder unterschiedlicher Magnetmaterialien sowie unterschiedlicher thixothroper Flüssigkeiten enthält. Damit kann anwendungsspezifisch die für den jeweiligen Einsatz geeignete Applikation zusammengestellt werden. Darüber hinaus können je nach Anwendungsbedarf unterschiedliche Thermosensoren (z. B. auswählbarer Länge und Dicke) bereitgestellt werden. Des Weiteren können ein detailliertes Protokoll zum Procedere sowie eine konkrete Anleitung zur Dosierung in Abhängigkeit vom zu behandelnden Tumordurchmesser beigefügt werden.Conceivable is the provision of various kits, containing ampoules Suspensions of magnetic nanoparticles of different average particle size distribution in adaptation to the alternating magnetic field to be used and / or different Magnetic materials as well as different thixotropic liquids contains. Thus, the application-specific suitable for the particular application Application be compiled. In addition, each can according to application requirement different thermosensors (eg selectable Length and Thickness) are provided. Furthermore, a detailed protocol for Procedere as well as a concrete instruction for dosage depending on attached to the tumor diameter to be treated.
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