移植医药设备到神经组织中的方法技术

技术编号:15295354 阅读:87 留言:0更新日期:2017-05-11 12:41
在神经组织中提供填充有水性凝胶通道的方法,所述通道用于移植微电极或通过插入直接移植时缺乏足够物理稳定性的其他医药装置,所述方法包括提供覆盖有干燥凝胶形成剂的含椭圆形刚性针的设备;定位组织中靶标;限定所需组织插入点和靶标的直的插入路径;将所述针对齐,使其末端朝向插入路径前端;将针插入组织至所述靶标或其附近;经过足够的时间使针周围形成凝胶,退出针。还公开了相应通道;通过所述通道将微电极或微探针移植入神经组织的方法;移植活细胞的对应方法;形成通道的对应设备。

Method of transplanting a medical device to a nerve tissue

In nerve tissue provides a method for water gel filled channel, the channel for the lack of other medical devices sufficient physical stability of microelectrode inserted through the direct transfer or transplantation, the method includes providing a covered dry gel formed with elliptic rigid needle device agent; target location organization; organization necessary to qualify for insertion and the target insertion path straight; the needle alignment, the end toward the path of insertion of front end; inserting the needle to the target tissue or its vicinity; after enough time to get out of the gel formed around the needle, needle. The invention also discloses a corresponding channel, a method for implanting a microelectrode or a micro probe into the nerve tissue through the channel, a corresponding method for transplanting the living cells, and a corresponding device for forming the channel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及移植医药装置或其他物体例如活细胞到人或动物的软组织(尤其是神经组织)中的方法。此外,本专利技术涉及对应器件、提供该器件的方法、和所述提供中所用的设备。本专利技术涉及的医药装置或其他物体通过插入直接移植入所述组织时物理稳定性不足。具体地,本专利技术的医药装置是微电极或微探针例如电学或光学传感器。
技术介绍
移植入软组织的装置包括微电极。微电极在医药和相关领域具有广泛应用。原则上,单神经细胞或细胞组发射的电信号可被记录。单神经细胞或细胞组还可用该装置进行电刺激,并监控其对该刺激的响应。这使得用户可以选择其刺激产生治疗效果的细胞核。预期选择性刺激可产生比非选择性刺激更强的结果。脑或脊髓的刺激在脑细胞核降解或受损的情况下特别有价值。通过移植装置监控脑活性可用于控制药物局部递送或全身递送或控制脑细胞核的电刺激。在本专利技术中,微电极是含椭圆形电极体的挠性电极,所述导体的直径为亚毫米范围,具体为1μm-100μm,这对精确插入神经组织来说不够硬,容易在插入期间偏离插入所需路径。本专利技术中通过用硬基质包封代替或其从远端或顶端向近端方向延伸的至少部分来解决该问题,所述基质以基本低于插入速度的速率溶于水性神经或体液或被其降解。用于移植入软组织的物理上稳定性不足的装置还包括各种传感器例如葡萄糖传感器(其可用作控制胰岛素给药),和含光纤的辐射传感器。由溶解或降解引起的基质片段较高的局部浓度成为问题。其暂时改变了靶神经细胞或神经细胞组的自然环境,并因此影响其行为,直到基质溶质从插入位置转运出去。通过对流或扩散从插入位置移除基质溶质耗费时间。移除所有或几乎所有该溶质之前,电极无法使用或仅可在该溶质影响下用于监控神经细胞或神经细胞组。含生物可溶性或生物可降解基质包封的微小椭圆形金属电极体的单电极和电极组公开于例如WO2009/075625A1。另一问题是为了足够刚性以插入组织,基质需要在径向上基本大于电极体。该要求可能导致径向上电极体/基质的组合,引起插入该组合的组织的显著损伤。另一问题是,由于对象之间的组织的功能管理和解剖学(尤其是脑组织)不同,微电极在组织中的最佳位置可能需要对应位置的反复插入和评估。本领域中基质覆盖的微电极无法良好适应反复插入,这是因为每次插入其都会损失一些基质材料,最糟的是在获得组织所需位置前其会损失大量基质材料从而刚性受损。这可能伴随着损失基质中掺入的药学或生物材料,这些材料可能对感兴趣的组织造成负面影响。基质覆盖的微电极的其他问题或限制在于其插入软组织的速率受限:为了避免过度的组织损伤,微电极必须非常慢地插入。其插入越慢,基质材料以及(若存在)掺入到基质中的药学或其他试剂在插入路径中损失并且无法到达释放所需位置的风险越高。该问题在使用含冷冻生物材料的探针时尤其明显。本领域基质覆盖的微电极的插入的另一问题时微电极引起的伤口出血。这会导致局部凝结血液粘着在基质表面,显著延缓其溶解或降解,并因此延缓微电极预定用途的使用。另一重要问题是移植引起的神经组织刺激例如微电极导致神经元损失和星形细胞增殖(LindG等,JScientificReports3(2013);文章编号2942DOI:doi:10.1038/srep02942)。GLind等,JNeuralEng7(2010)046005(doi:10.1088/1741-2560/7/4/046005)公开了明胶包埋的电极植入脑组织。植入脑中的明胶包被的金属微电极或微电极束显示出长时间的功能改善,伴随着急性组织响应减少。专利技术目的本专利技术的主要目的是提供前述类型的方法,解决与已知微电极和其他物体插入神经组织相关的一个或数个问题。神经组织包括脑和脊髓组织以及外周神经、背根神经节和视网膜组织。本专利技术的其他目的是阻止或减少或停止沿着神经组织中用于医药装置或其他物体的插入路径的出血;保护相邻神经细胞免受该移植的负面影响;保存移植微电极和其他物体的纠正位置的能力;本专利技术的其他目的是提供用于所述方法的设备;本专利技术的另一个目的是提供生产该设备的方法。本专利技术的其他目的将通过以下
技术实现思路
、以附图形式说明的优选实施方式和所附权利要求书的描述而显见。
技术实现思路
本专利技术基于以下发现:神经细胞中填充有生物相容性水性凝胶(例如水性明胶凝胶)的通道可使医药装置或其他物体插入所述神经组织的植入,所述医药装置或其他物体对于直接插入神经组织来说物理稳定性不足。神经组织包括脑和脊髓组织。本专利技术的通道优选旋转对称,更优选为圆柱形并具有相应纵向延伸的中央轴。本专利技术的通道优选是直的或基本直的,即为线形或基本线形。基本线形/直表示当其一端置于中央轴上时,穿过其另一端的直线与中央轴形成的夹角不大于10°,优选不大于5°。本专利技术的通道的长度基本大于其宽度,具体为5倍或10倍或20倍或更大倍数。所述通道的侧面和底面(前)由活神经组织形成。基于此原因或其他原因,通道的几何形状可随时间变化。具体地,通道的直径可随时间收缩。生物相容性凝胶防止通道内径向的收缩并因此稳定通道的几何形状,至少持续凝胶基本未变化(即被酶降解或其他方式弱化)的时间。交联凝胶的使用可延长基本稳定的几何形状的时间,这可通过交联程度来调节。可在生物相容性凝胶中插入(尤其是缓慢插入)微小结构,例如薄的纤丝或电极或光纤,而基本不影响其几何形状。慢速插入为最快至5mm/秒的速率,具体为1或2mm/秒。这与软组织(尤其是神经组织)对该插入的抵抗形成鲜明对比。通常,本专利技术的水性凝胶的抵抗比神经组织(特别是脑膜和其他纤维膜层)的抵抗低10倍或更多,尤其低25倍或更多。对穿透的抵抗的测量是给定尺寸的椭圆形针在以轴向远端方向施加于所述针上的恒定力影响下穿透限定深度所需的时间。生物相容性凝胶是半透明的,其在使用通道上设置的光纤发射的可见光和近红外辐照中尤其有优势。本专利技术还基于以下发现:本领域的基质稳定化的微电极或探针的插入可通过本专利技术方法改良。提供上述类型的通道可减少(甚至大量减少)在插入软组织期间维持其稳定所需的可被体液溶解或降解的基质材料的量。本专利技术的水性凝胶通过接触凝胶形成剂和水性介质(具体是水性体液)而原位形成。对于形成本专利技术的通道,凝胶形成剂优选以干燥状态使用,例如以含少于20重量%的水、尤其含少于10重量%或5重量%的水的状态。本专利技术的优选方面基于另一发现:通道中形成水性生物相容性凝胶(尤其是水性明胶凝胶)可具有神经保护效果,包括降低小胶质细胞对植入神经组织的医药装置的响应。根据本专利技术,来自各种动物来源的明胶可用作凝胶形成剂,例如牛、猪皮、家禽皮和鲔鱼(tuna)明胶。优选哺乳动物来源的明胶,这是因为其在体温下优异的胶凝能力。为了形成长期稳定的通道,优选使用化学交联明胶,因其在体内降解速率较慢。有效明胶交联剂的示例为二(乙烯基磺酰基)甲烷和1-乙基-3-(3-二甲基氨基-丙基)碳二亚胺。其他有用的交联方法为UV辐照。可通过交联程度来控制体内降解速率,其继而可由所用交联剂的量所控制或由与交联给定量明胶所用的UV辐照的暴露所控制。本专利技术其他水性生物相容性凝胶包括糖凝胶。本文有用的糖凝胶包括阿拉伯半乳聚糖凝胶、阿拉伯木聚糖凝胶、半乳聚糖凝胶、半乳甘露聚糖凝胶、地衣多糖多糖凝胶、木聚糖凝胶以及纤维素衍生物例如羟甲基丙基纤维素,且糖凝胶本文档来自技高网
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<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/05/201580045703.html" title="移植医药设备到神经组织中的方法原文来自X技术">移植医药设备到神经组织中的方法</a>

【技术保护点】
在人或哺乳动物的神经组织中提供椭圆线形通道的方法,所述通道用于通过插入所述通道将医药装置或其他物体移植入所述组织,所述装置通过直接插入移植入所述组织时物理稳定性不足,所述方法包括:提供含旋转对称的,尤其是圆柱形的刚性针的通道形成设备,所述针的长度超过待提供的通道长度并且具有前端和后端,所述针从其前端向其后端延伸的部分用凝胶形成剂层或含凝胶形成剂层包封,所述延伸的长度至少对应于通道长度,其中凝胶形成剂是能在与水性体液接触时形成水性凝胶的干燥试剂,凝胶形成剂层或含凝胶形成剂层包括少于20重量%的水,优选少于10重量%的水,尤其少于5重量%或2重量%的水;将所述针以其前端朝前插入神经组织;通过凝胶形成剂与水性流体接触在所述针周围形成水性凝胶;从凝胶中退出所述针;其中所述针足够刚性从而能在没有包含凝胶形成剂的层或由凝胶形成剂组成的层时插入神经组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在人或哺乳动物的神经组织中提供椭圆线形通道的方法,所述通道用于通过插入所述通道将医药装置或其他物体移植入所述组织,所述装置通过直接插入移植入所述组织时物理稳定性不足,所述方法包括:提供含旋转对称的,尤其是圆柱形的刚性针的通道形成设备,所述针的长度超过待提供的通道长度并且具有前端和后端,所述针从其前端向其后端延伸的部分用凝胶形成剂层或含凝胶形成剂层包封,所述延伸的长度至少对应于通道长度,其中凝胶形成剂是能在与水性体液接触时形成水性凝胶的干燥试剂,凝胶形成剂层或含凝胶形成剂层包括少于20重量%的水,优选少于10重量%的水,尤其少于5重量%或2重量%的水;将所述针以其前端朝前插入神经组织;通过凝胶形成剂与水性流体接触在所述针周围形成水性凝胶;从凝胶中退出所述针;其中所述针足够刚性从而能在没有包含凝胶形成剂的层或由凝胶形成剂组成的层时插入神经组织。2.如权利要求1所述的方法,其中所述针包括包含凝胶形成剂的两层或更多层或由凝胶形成剂组成的两层或更多层,其中所述两层或更多层各包含不同凝胶形成剂。3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述针是导电的和/或包含轴向延伸的导电体和/或包含光纤。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中所述针是金属的或包含金属导体或导电非金属材料例如导电聚合物或导电碳。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法,其中所述针包含中央设置的轴向延伸通道,任选一个或多个通道从所述轴向通道径向延伸。6.如权利要求1-5中任一项所述的方法,其中凝胶形成剂包含凝胶形成蛋白或碳水化合物。7.如权利要求6所述的方法,其中所述蛋白选自:明胶、透明质酸和其盐、化学修饰的明胶、化学修饰的透明质酸和其盐。8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述蛋白是明胶。9.如权利要求3-8中任一项所述的方法,其中金属导线以导电方式连接所述针或金属导体或导电聚合物的后端或后端附近。10.如权利要求9所述的方法,其中所述导线用于与电压监控装置或电源关联。11.如权利要求3-10中任一项所述的方法,其中所述针除了其前端以外是电绝缘的。12.如权利要求1-11中任一项所述的方法,其中凝胶形成剂层或含凝胶形成剂的层包含药学活性剂,尤其是选自下组的药学活性剂:凝结剂、抗凝剂、抗生素、渗透压调节剂、抗炎剂、营养物、刺激生长的因子、刺激细胞分化的因子、激素、细胞因子。13.如权利要求1-12中任一项所述的方法,其中所述设备包括微电极和/或光纤。14.如权利要求5-13中任一项所述的方法,其中所述中央设置的轴向延伸通道设计用于以轴向方向将水性流体注射入所述移植通道。15.如权利要求14所述的方法,其中所述轴向延伸通道与一种或多种径向延伸通道流体连通,使得所述流体能以径向方向注射入所述移植通道。16.一种将微电极移植入神经组织的方法,所述方法包括:i)提供具有前端和后端的微电极,所述微电极足够刚性以插入神经组织;ii)通过权利要求1-15中任一项所述的方法在所述组织中形成线形移植通道;iii)以前端朝前的方式将所述微电极插入所述通道至所需深度。17.一种将活细胞移植入神经组织的方法,所述方法包括:i)在具有针头或吸头的注射器中提供活细胞水性悬液;ii)根据权利要求1-15中任一项所述的方法在填充有水性凝胶的组织中形成线形移植通道;iii)将所述注射器针头或吸头插入所述移植通道中至所需深度;iv)将所述活细胞水性悬液注射入所述移植通道;v)退出所述注射针头或吸头;前体是可在退出前和/或期间进行注射。18.一种将活细胞移植入神经组织的方法,所述方法包括:i)提供附于插入棒的顶端的活细胞冷冻水性悬液;ii)根据权利要求1-15中任一项所述,在填充有水性凝胶的组织中形成线形移植通道;iii)将所述棒以顶端朝前插入所述移植通道中的所需深度;iv)融化所述冷冻悬液;v)退出所述棒。19.在神经组织中形成用于移植医药装置的线形通道的设备,包括具有前端和后端的椭圆形刚性针和含干燥凝胶形成剂的层或由干燥凝胶形成剂组成的层,或所述设备由所述刚性针和所述层组成,包含或由所述凝胶形成剂组成的层设置在针从前端以远端方向延伸的部分上并包封所述部分,其中所述层或剂含少于20重量%的水、优选少于10重量%的水、最优选少于5重量%的水,其中所述针足够刚性从而能在没有包含干燥凝胶形成剂或由干燥凝胶形成剂组成的层时插入神经组织。20.如权利要求19所述的设备,其特征在于,所述针为圆柱形。21.如权利要求19或20所述的设备,其中所述针是金属的或包含金属。22.如权利要求21所述的设备,其中所述金属选择钢、钛、钨、铪、和铱。23.如权利要求19或20所述的设备,其中所述针是聚合物材料或包含该材料。24.如权利要求23所述的设备,其特征在于,所述聚合物是丙烯酸酯或环氧树脂聚合物。25.如权利要求23或24所述的设备,其中所述聚合物用纤维加强,尤其是用碳纤维加强。26.如权利要求19-25中任一项所述的设备,所述设备包含选自电极器件、光纤器件、传感器器件的一种或多种器件。27.如权利要求20-26中任一项所述的设备,其中所述针包含轴向延伸通道,其远端表面具有开口。28.如权利要求27所述的设备,所述设备包括从所述轴向通道径向延伸的通道。29.如权利要求28所述的设备,其中所述轴向延伸通道和/或径向延伸通道分别在所述针远端面或圆柱面的开口处栓塞。30.如权利要求29所述的设备,其中所述栓为水性流体中可溶解或可降解的材料。31.如权利要求19-30中任一项所述的设备,其中所述剂能通过与水性体液接触而形成凝胶,所述水性流体包含凝胶形成蛋白或碳水化合物。32.如权利要求31所述的设备,其中所述蛋白选自生物相容性凝胶形成剂,尤其是选自下组的试剂:明胶、透明质酸和其盐、化学修饰的明胶、化学修饰的透明质酸和其盐。33.如权利要求19-32中任一项所述的设备,其中所述层包含药学活性剂。34.如权利要求33所述的设备,其中所述药学活性剂选自:凝结剂、抗凝剂、抗生素、渗透压调节剂、抗炎剂、营养物、刺...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·舒恩伯格
申请(专利权)人:神经毫微股份公司
类型:发明
国别省市:瑞典;SE

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