一种旨在植入人体或动物体内以从植入该装置的身体介质中存在的分子原位产生氢的装置，该装置具有分别电连接到电能量源(7)的极点的阳极(1)和阴极(2)，并具有将电极与身体介质隔开的半透材料(3)，在该装置中，在存在体液的情况下，当原位有效地连接到电能量源时，形成闭合电路，在阴极处产生氢，该半透材料的截止阈值为50至500Da。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生氢的可植入装置
本专利技术涉及一种可植入人体或动物体内以产生氢和可选地氧的装置。
技术介绍
OhtaShigeao(Pharmacology&Therapeutics144，2014，1-11)描述了分子氢的医学益处。摄入氢的方法包括吸入气体、口服摄入含有溶解氢的水或盐溶液或通过从滴眼液、沐浴液和化妆品中扩散而引入分子氢。对于氧不足的生物体区域，O2的局部产生也很重要。在正常生理条件下，静脉血中O2的分压可估计为50微摩尔/升。因此，这也是在毛细管网络附近的细胞外液中观察到的分压。但是，在某些情况下，某些组织可能会暂时或最终被血管排除在氧供应之外。在将氢和氧用于治疗或生理目的时，遇到的困难之一是用于输送和供应这些分子的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提出一种使得可以原位产生H2和/或O2的装置。本专利技术的另一个目的是提出一种这样的装置，该装置使得可以在尽可能靠近使用上述分子的部位例如器官、腔、组织的位置产生上述分子。因此，本专利技术的目的是一种旨在植入人体或动物体内以从存在于植入该装置的身体介质中的分子原位产生氢和/或氧的装置。在一个实施例中，该装置旨在原位产生和输送氢。在一个实施例中，该装置旨在原位产生和输送氧。在另一个实施例中，该装置旨在同时产生两者。该装置包括集成的电能量源，或者旨在与位于装置外部并且优选地集成到体内的电能量源连接。该装置包括至少一组电极，其中一组电极以形成阳极和阴极的方式电连接到电能量源。电极通过半透材料(也称为过滤材料)与外部环境(植入装置的身体介质)隔开。阴极能够通过质子还原产生氢。根据阳极处可用的化学物质以及根据阳极与阴极之间电势差的水平(至少需要1.3V来水解H2O，但在存在葡萄糖氧化酶和氧化还原介体的情况下，在约300mV的电压下，葡萄糖可以在阳极有效地被氧化，质子可以在阴极处被还原)，阳极能够产生氧或氧化产物(例如，葡萄糖酸)。如将在本公开的其余部分中解释的那样，可以选择半透材料的截止阈值以选择期望在阳极和/或阴极呈现的分子，从而有利于期望的反应并防止产生二次反应的污染，这些二次反应会产生对人体潜在有害或会沉积在电极上并降低其性能的化学物质。半透材料尤其可以是本质上是柔性的固体材料片、膜、或电极上的覆盖物(涂层)。本专利技术的目的尤其是在于一种装置，该装置包括两个电极，即阳极和阴极，这两个电极分别电连接至电能量源的极点。该连接优选地通过绝缘导体来进行。阳极和阴极由离子导体(包含电解质或离子传导膜的液体，更优选与包含电解质的液体结合)隔开。该装置还包括将电极与身体介质隔开的半透材料(或过滤材料)。有利地，该装置允许将形成电解质的体液通过，从而可以闭合电路。当有效的连接到电能量源时，形成闭合电路。在电极上发生氧化和还原反应。阴极能够通过质子还原产生氢。因此，本专利技术的目的在于一种旨在植入人体或动物体内以从植入该装置的身体介质中存在的分子原位产生氢的装置，该装置具有阳极和阴极，它们分别电连接到电能量源的极点，并具有将电极与身体介质隔开的半透材料，在该装置中，当原位有效地连接到电能量源并存在体液时，形成闭合电路，在阴极产生氢，该半透材料的截止阈值为50到500Da。如上文所解释的，半透材料(例如膜)具有截止阈值，该阈值与可以参与所需反应的化学物质相容。截止阈值更优选地足以防止化学物质的进入或过量的化学物质的进入会干扰装置的运转。这使得可以防止分子质量的分子超过截止阈值并且一方面能够在电极的表面上发生电化学反应，另一方面能够沉积在其上并及时阻止其有效运转，与电极接触。可以考虑约1000Da或约2000Da(g/mol)的截止阈值。在第一实施例中，通过具有约50至约500Da、尤其是约50至约200Da、更优选地约150、100、90、80、70、60或50Da的截止阈值的半透材料将电极与外部环境隔开。该装置尤其旨在引起水的电解并产生H2和O2。请注意，该装置实际上可用于本地产生和使用H2、O2或这两个分子。在该实施例中，电极通过半透材料与身体介质单独地和/或共同地隔开。“单独地隔开”是指每个电极通过半透材料与外部环境隔开。这可以例如通过用覆盖物或膜包围电极来进行。这也可以通过将电极放置在包括用于每个电极的隔室的装置中来实现，在每个隔室和外部环境之间放置由半透材料制成的元件。“共同地隔开”是指通过半透材料将两个电极与外部环境隔开，该半透材料例如可以通过用膜包围两个电极或者通过将电极放置在包括用于两个电极的隔室的装置中来进行，在隔室和外部环境之间具有由半透材料制成的元件。因此，将电极与身体介质隔开的半透材料可以由包围两个电极的半透膜或包围每个电极的半透膜构成。通过电解质的作用来补充装置的原位运转，从而可以闭合电路。该电解质由植入该装置的身体介质提供。该电解质包含为此作用所需的阳离子，即尤其是Na+、K+、Ca2+，以及阴离子，基本上是Cl-和HCO3-。在第二实施例中，电极通过半透膜与外部环境隔开，该半透膜的截止阈值在约200至约2000Da之间、尤其是在约200至约500Da之间、尤其是在约200至约300Da之间、更优选约500、400、300或200Da。阳极包含或携带能够催化阳极处碳水化合物氧化的酶。该装置尤其旨在引起碳水化合物、尤其是葡萄糖的氧化，并产生H2。可替代地，仅阳极与这种半透膜相结合，而阴极与前述类型的半透膜相结合(较低的阈值阈值，尤其是在约50和约150Da之间)。在该实施例中，电极更优选地通过半透材料或者通过质子交换膜彼此隔开，该半透材料尤其具有如上文所定义的低截止阈值，尤其是在约50Da与约150Da之间。此外，电极通过半透材料与外部环境隔开，这例如可以通过用覆盖物或半透膜同时包围电极或两个电极或者通过将电极布置在包括用于每个电极的隔室的装置中来进行，在每个隔室和外部环境之间具有由半透材料制成的元件。因此，将电极与身体介质隔开的半透材料可以由包围两个电极的半透膜或包围每个电极的半透膜构成。通过电解质的作用来补充装置的原位运转，从而可以闭合电路。该电解质由植入该装置的身体介质提供。该电解质包含为此作用所需的阳离子，即尤其是Na+、K+、Ca2+，以及阴离子，基本上是Cl-和HCO3-。质子交换膜(也可以是刚性壁)或聚合物电解质膜(PEM)是由离聚物制造的半透膜，允许质子传导，同时仍对诸如氧气或氢气之类的气体不渗透：质子通过时，气体停止。这种特殊性在PEM燃料电池和PEM电解槽的MEA(膜电极组件)中得到了利用。PEM由纯聚合物膜或复合膜制成，其中材料形成聚合物基质。最广泛使用的材料之一是Nafion，这是杜邦公司生产的一种氟化聚合物。该装置可以包括其中容纳有电极的容器或由其形成，将电极与身体介质隔开的半透材料能够构成该容器的一部分。如上所述，容器可以包括单个隔室或两个隔室。该容器可以是柔性的、刚性的或半刚性的(至少一个柔性部分和至少一个刚性部分)。可以通过将半透膜用于制造来获得柔性形式。可以通过使用例如聚合物或复合材料等刚性材料、半透或例如由聚合物或复合材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于植入人体或动物体内的装置，以从植入所述装置的身体介质中存在的分子原位产生氢，所述装置包括分别电连接到电能量源(7；16)的极点的阳极(1；10)和阴极(2；12)，并包括将所述阳极和所述阴极与所述身体介质隔开的半透材料(3；8，9；11，13；18)，在所述装置中，在存在体液的情况下，当原位有效地连接到所述电能量源时，形成闭合电路，在所述阴极产生氢，所述半透材料的截止阈值为50至500Da之间。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 FR 17630881.一种用于植入人体或动物体内的装置，以从植入所述装置的身体介质中存在的分子原位产生氢，所述装置包括分别电连接到电能量源(7；16)的极点的阳极(1；10)和阴极(2；12)，并包括将所述阳极和所述阴极与所述身体介质隔开的半透材料(3；8，9；11，13；18)，在所述装置中，在存在体液的情况下，当原位有效地连接到所述电能量源时，形成闭合电路，在所述阴极产生氢，所述半透材料的截止阈值为50至500Da之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述半透材料的截止阈值在50至500Da之间，例如在50至200Da之间，例如在50至150Da之间，并且所述装置旨在引起水的电解，同时在所述阳极产生氧气。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述阳极和所述阴极通过所述半透材料与所述身体介质单独地或共同地隔开。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述半透材料的截止阈值在200至500Da之间，所述阳极包含或携带能够催化所述阳极处的碳水化合物氧化的酶。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述阳极和所述阴极通过所述半透材料与所述身体介质单独地和/或共同地隔开，并且所述阳极和所述阴极通过半透膜或通过质子交换膜彼此隔开。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，将所述阳极和所述阴极与所述身体介质隔开的所述半透材料由包围所述阳极和所述阴极的半透膜或包围每个电极的半透膜形成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，将所述阳极和所述阴极与所述身体介质隔开的所述半透材料形成包围所述阳极和所述阴极的容器的一部分。
【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·辛奎因，阿卜杜卡迪尔·泽达，让皮埃尔·阿尔卡拉斯，唐纳德·马丁，
申请(专利权)人：格勒诺布尔阿尔卑斯大学，格勒诺布尔阿尔卑斯大学中心医院，国立健康与医学研究所，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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