专利名称:增强的抗菌pdt的制作方法 光动力疗法(PDT)已经成为癌症和其它疾病的有前景的治疗,所述治疗利用了通过光激活被称为光敏剂或者PDT药物的外源化学试剂。系统地、局域地或者局部地给予光敏剂。在给予后确定的一段时期之后,与光敏剂在健康细胞上的浓度相比,光敏剂优先被所要处理的组织保留。然后将特定波长的光递送到所要处理的部位。PDT药物吸收光,上升到激发态,然后与局部的氧反应,从而产生活性氧物质,所述活性氧物质能够破坏已保留了高浓度光敏剂的细胞,而对周围健康细胞的损害最小。而且,PDT具有双选择性的优点,即能够将光敏剂靶向它的目标细胞或者组织,此外,还能够在空间上将照明导向病变目标。虽然就选择性和效率而言已显示PDT是治疗癌细胞的有效疗法,但是在治疗由许多但不是全部病原菌引起的感染性疾病中,也显示PDT是有用的。此外,鉴于最近关于对抗生素常用剂量耐药的菌株的报告数目,PDT看起来是传统抗菌方法的有吸引力的替代方法。不论它作为有前景的疗法的潜力如何,关于它在不同体液中的抗菌效力,仍然存在某些需要解决的问题。已经证明抗菌PDT在水性环境中工作良好,而在血清中,它的效力被减弱。此外,已经发现,由于血液成分诸如白蛋白的阻挡作用,在复杂介质(例如全血、血浆、血清)中的细菌细胞对于标准光敏剂的易感性低得多,所述血液成分的存在降低了光敏剂的活性。据推测,存在于血清中的白蛋白通过它与典型光敏剂的粘附来与细菌竞争,并在较高的血清浓度下捕捉不成比例的量,从而使得典型的PDT处理是无效的。尽管某些光敏剂能够在一半血清浓度下提供足够的杀灭率,但在血清饱和的环境中有效地杀灭细菌的努力通常受到挫败。因此,为了增强PDT处理,能够应对在血清成分和典型的光敏剂化合物之间的竞争效应的方法将是有利的。此外,已知的光敏剂和它们的共轭物中没有一种是对所有细菌都有效的,因为活性在一定程度上仍取决于光敏剂的化学结构。此外,由于革兰氏阴性细菌细胞的保护性双层外膜,它们通常是最难以灭活的,从而使得它们耐受很多抗菌疗法。为了试图在复杂介质诸如血清中有效地破坏细菌,包括革兰氏阳性和阴性细菌,专利公布W0/2005/021094和US2005/0049228公开了利用番红O和电磁辐射的方法和组合物,番红O是一种在450-600nm中吸收的红色染料。虽然它在复杂介质中成功地实现了在革兰氏阳性细菌情况下的非常良好的杀灭和某些革兰氏阴性细菌的充分杀灭,但是与在现有技术中能够获得的相比,在复杂介质中获得更加有效率的破坏和杀灭效果将是理想的。再次地,为了在PDT疗法中具有广谱抗菌活性,专利申请W02006/093891A2公开了基于功能化富勒烯分子的用于为PDT提供抗菌疗法和光敏剂化合物的方法。该方法包括将光导向所给予的富勒烯物质上以产生细胞毒物质并杀灭微生物细胞。即使该发明应对了杀灭革兰氏阴性和革兰氏阳性两种细菌,它也被证实为仅仅在PBS和血清中有效,并没有提及富勒烯光敏剂化合物在血清、人血浆或者人血饱和的环境中的效力。这些复杂的体液具有更有可能结合光敏剂的蛋白质,由此降低了可用于结合细菌的实际浓度。因此,需要增强现有技术抗菌PDT处理的效力,旨在在通常存在于真实的患者治疗环境中的饱和血清、全血和其它复杂体液中杀灭、破坏或者灭活引起感染性疾病的多种微生物,包括更耐受的革兰氏阴性细菌细胞
本发明的一个目的是提供用于有效地减少、消除、破坏和/或灭活非期望的体液物质诸如恶变的或者恶性的细胞和/或引起感染性疾病的病原微生物的方法。本发明的另一个目的是提供用于部分或者完全减少、消除、破坏和/或灭活非期望的体液物质诸如恶变的或者恶性的细胞和/或引起感染性疾病的病原微生物的装置。本发明的又一个目的是提供用于灭活、减少和/或破坏革兰氏阴性和革兰氏阳性两种细菌的增强的抗菌PDT方法。本发明的又一个目的是提供用于消除、灭活、减少和/或破坏在复杂环境如全血、血清和其它体液中的恶变的和/或恶性的细胞的增强的PDT方法。本发明的再一个目的是提供用于灭活、减少和/或破坏在复杂环境如全血、血清和其它体液中的细菌的增强的抗菌PDT方法。进一步的目的是提供改进的PDT装置,所述PDT装置能够伴随着光的连续或者间歇性递送来发射电磁辐射,从而顺次激活被添加到所要处理的体液中的光敏剂,以部分或者完全减少、消除、破坏和/或灭活非期望的体液物质。本发明进一步的目的是提供用于中和和/或灭活病原微生物碎片的生物活性并且减少和/或移除能够引起宿主炎性响应诸如全身炎症反应综合症(SIRS)、败血症、严重败血症和败血性休克的病原微生物碎片的方法和装置。简言之,本发明提供用于消除、减少、破坏和/或抑制在复杂环境如血液、血清和其它体液中的非期望的体液物质诸如病原微生物和恶变的或者恶性的细胞的增强的方法和改进的装置。在优选的实施方式中,本发明提供有效地灭活、减少和/或破坏在复杂体液中的革兰氏阴性和革兰氏阳性两种细菌的抗菌PDT处理和装置。优选装置的实施方式包括分开或顺次布置的引导通道和至少一个电磁辐射源。优选地,激光装置或者LED面板用于递送电磁辐射以激活光敏剂。优选采用基于处理参数的脉冲宽度间歇性地递送电磁辐射。当与基于番红O的优选光敏剂组合物一起使用时,优选的激光辐射波长处于500-580nm的范围中。此夕卜,本发明通过中和病原微生物碎片的生物活性并减少和/或移除引起炎性响应的病原微生物碎片而减弱了不利的宿主炎性响应。根据以下说明,本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得显而易见,结合附图理解以下说明。图I描绘了本发明的一个实施方式,示出用于增强针对在复杂体液中的细菌诸如革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的微生物杀灭效果的抗菌PDT装置。图2示出本发明的另一个实施方式,描绘用于执行针对在复杂体液中的微生物诸如革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的抗菌I3DT的装置。图3A给出一个优选实施方式,描绘用于执行旨在部分或者完全消除在复杂体液中的非期望的体液物质的PDT疗法的激光装置。 图3B示出另一个优选实施方式,描绘用于执行旨在部分或者完全消除在复杂体液中的非期望的体液物质的PDT疗法的LED面板装置。图4A说明一个优选实施方式,示出用于与连续血浆过滤吸附疗法结合的增强的抗菌PDT处理的装置。图4B示出包括光敏剂递送系统的、用于与连续血浆过滤吸附疗法结合的增强的抗菌PDT处理的装置的另一个优选实施方式。图5代表一个优选实施方式,示出用于与连续静脉-静脉血液透析系统结合的增强的抗菌PDT处理的装置。图6A描绘组合了高容量血液过滤与抗菌PDT装置的一个优选实施方式。图6B示出组合了高容量血液过滤、抗菌PDT装置和光敏剂递送系统的另一个优选实施方式。图7示出当施加间歇性激光辐射时的耐受性革兰氏阴性双层和在细菌中的辐射效果。可以在生命有机体内,例如通过静脉内给予光敏剂;或者在所述生命有机体外,例如在无菌容器袋内,将光敏剂、光敏剂组合物或者光敏剂前体与所要处理的复杂体液混合。优选地,与光敏剂混合的复杂体液在上述装置实施方式所描绘的特定通道内侧时受到处理和/或混合。在将处理后的复杂体液补回到相应患者的身体之前,光敏剂应当已经被完全或者部分消除或者灭活。可以通过调节电磁辐射递送模式、多次递送电磁辐射、通过使用光敏剂吸收剂或者通过任何其它机构来完成存在于处理后的血液中的过量或者未激活的光敏剂的移除或者灭活。为了如步骤3所述中和、灭活和/或移除内毒素(例如LPS)、病原微生物碎片和死细胞,可以使用很多方案。优选地,借助于过滤器执行中和、灭活和/或移除。此外,可以使用用于中和和/或灭活内毒素和病原微生物碎片的本领域已知的其它方法,包括给予抗体、肽、清道夫受体富含半胱氨酸超家族的成员等。在中和和/或灭活内毒素和病原微生物碎片之后,还能够借助于过滤器将它们移除。在任何情况下,目的均在于使用中和或者灭活内毒素和病原碎片的联合疗法,从而减少一旦在这些内毒素和病原碎片到达生命有机体的血流时可能发生的炎性过程。在另一个优选实施方式中,旨在杀灭、减少和/或破坏在复杂体液中的非期望的体液物质诸如病原微生物和恶变的或者恶性的细胞的、增强PDT活性的方法包括以下步骤,I)从生命有机体提取污染的体液,并引导它通过上述装置实施方式所描绘的特殊管子;2)向污染的介质诸如体液或者所述体液的提取物给予光敏剂或者光敏剂组合物或前体;3)在污染的介质在管子内流动的同时,以预先选择的模式间歇性地发射被调到所选光敏剂的激活波长的激光或者LED辐射;4)将处理后的介质补回到相应的身体部位。在另一个优选实施方式中,上述方法由于它们杀灭、减少和/或破坏微生物诸如革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的能力而增强了抗菌PDT活性。在照射期间,细菌被破坏,而照射之间的中断使得在/靠近细菌表面处建立新的平衡和光敏剂的补充。在优选的实施方式中,增强针对在复杂体液中的微生物诸如革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的抗菌PDT活性的方法包括间歇性辐射递送。脉冲宽度取决于影响PDT处理的不同参数诸如污染程度、细菌污染的流体流量、光敏剂剂量和其它电磁辐射参数,包括功率、能量和时间。具有适当波长的激光辐射704将在/靠近革兰氏阴性细菌双层膜744处的光敏剂分子742激发为激发的单线态。该激发的单线态降低它的能量,从而变成三重态,然后三重态通过需要氧的两个已知的光学过程进行反应,产生随后能够与氧反应产生细胞毒素物质的自由基离子,或者产生扩散通过革兰氏阴性细菌双层膜744以氧化生物分子并导致细胞毒性的激发态的单线氧746。由于在白蛋白位点处相对缺乏氧分子,被血清蛋白质分子748诸如白蛋白俘获的一部分光敏剂分子742在很大程度上保持未漂白的。因此,在下一次照射之前的中止期期间,释放被血清蛋白质分子748俘获的光敏剂分子742并建立新、的平衡,从而补充在/靠近革兰氏阴性细菌双层膜744处的光敏剂。可以执行多个照明循环以有效地杀灭、破坏和/或灭活甚至在复杂体液中的细菌。通过以下实施例进一步说明本发明,但本发明不限于此。实施例I :在一项单独的测试中,向含有伤口微生物菌群的常见组分金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(革兰氏 阳性细菌)的小牛血清(100%血清)溶液中加入包含番红O的组合物,形成在99%小牛血清中的20 μ M番红O的终浓度。在对应于图3Β的流动系统中通过光纤递送来自激光器Ceralas G2 (Biolitec AG,德国)的福射,Ceralas G2在532nm下操作并使用30mW/cm2的通量率。在使用10ml/min的流速通过该流动系统三次和连续照射之后,观察到杀灭细菌的百分比为约99. 9%。已经参考附图描述了本发明的优选实施方式,应该理解,本发明不限于精确的实施方式,并且在不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的范围或者精神的情况下,本领域技术人员可以在其中实现各种改变和修改。
本发明提供用于消除、减少、破坏和/或抑制在复杂环境如血液、血清和其它体液中的非期望的体液物质诸如病原微生物和恶变的或恶性细胞的增强的方法和改进的装置。在优选的实施方式中,本发明提供有效地灭活、减少和/或破坏在复杂体液中的革兰氏阴性和革兰氏阳性两种细菌的抗菌PDT处理和装置。优选装置的实施方式包括分开或顺次布置的引导通道和至少一个电磁辐射源。优选地,激光装置或者LED面板用于递送电磁辐射以激活光敏剂。优选采用基于处理参数的脉冲宽度间歇性地递送电磁辐射。当与基于番红O的优选光敏剂组合物一起使用时,优选的激光辐射波长处于500-580nm的范围中。此外,本发明通过中和病原微生物碎片的生物活性并减少和/或移除引起炎性响应的病原微生物碎片而减弱了不利的宿主炎性响应。
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