用于分析上皮屏障功能的方法和医疗装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种使用电阻抗测量来评估和监控受试者的体内上皮屏障功能的医疗装置和方法。所述方法包括启动阻抗测量阶段，包括使电流穿过受试者皮肤来获得目标组织区域的皮肤阻抗值，所述数据包含至少一个在不同组织层的目标组织区域中测量的阻抗值。此外，应用一种评估程序，基于在不同组织层的目标组织区域中测量的阻抗值数据集来分析所述目标组织区域中的上皮屏障功能。所述程序对获得的阻抗值数据集进行评估来提供表示所述受试者上皮屏障功能状态的结果。障功能状态的结果。障功能状态的结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析上皮屏障功能的方法和医疗装置


[0001]本专利技术通常涉及生物条件的诊断领域，并且涉及用于非侵入性地测量活体受试者组织中的电阻抗图谱并使用测量的阻抗来诊断所述组织的生物条件的医疗装置和方法。具体来说，本专利技术涉及使用电阻抗图谱来分析和监控上皮屏障功能和屏障状态的医疗装置和方法。上皮皮肤屏障可用来检测药物作用和患者对药物方案的反应、用于筛选目的(例如筛选屏障缺陷婴儿)、用于特应性皮炎的诊断和治疗目的以及用于规划对皮肤屏障缺陷患者的预防措施和预防疗法。

技术介绍

[0002]上皮组织由紧密结合在一起的多层特化细胞组成，它的主要功能在于在身体和外界环境之间形成物理和化学屏障。上皮屏障通过将失水量降至最低并防止病原体、污染物、毒素和过敏原通过皮肤或粘膜进入来保护内部组织免受环境应力(参考文献1)。近期的全基因组关联研究表明，上皮细胞的屏障功能作用在多种过敏性疾病中必不可少(参考文献2，3)。屏障缺陷在特应性皮炎、哮喘、慢性鼻窦炎、过敏性鼻炎、嗜酸性食管炎和结肠炎都有报道(参考文献4
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9)。这种缺陷是慢性炎症和过敏原致敏的起点并且使得组织损害因子能够进入更深的组织并因此激活免疫和发炎反应(参考文献10，11)。
[0003]皮肤具有两个物理屏障结构：角质层和紧密连接蛋白(TJ)(参考文献10)。角质层是表皮的最外层，由末端分化的角质形成细胞组成，称为角质细胞，形成了密集排列且广泛交联的脂质
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蛋白基质。蛋白质丝聚蛋白、兜甲蛋白和內披蛋白通过与角蛋白中间丝相互作用而在皮肤屏障功能中发挥关键作用(参考文献12)。上皮屏障最重要的组分以紧密连接蛋白(TJ)为代表，它将细胞旁空间密封在粘膜中的细胞最顶面以及皮肤中邻近上皮细胞之间的颗粒层水平(参考文献13
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15)。紧密连接蛋白(TJ)与上皮的通透性有关，通过控制离子和较大分子的细胞旁通量，并物理分隔两个不同的隔室。紧密连接蛋白(TJ)对于适当的上皮细胞分化和功能是必不可少的，与信号转导及上皮细胞增殖和分化密切相关(参考文献16
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19)。它们在由以下三种主要类型的跨膜蛋白组成的细胞膜中形成大的复合物：密封蛋白(claudin)家族、紧密连接相关的MARVEL(MAL和用于囊泡运输和膜连接的相关蛋白)蛋白家族、单跨度蛋白诸如免疫球蛋白样蛋白连接粘附分子(JAM)和科萨奇病毒
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腺病毒受体(CAR)。在细胞内，跨膜蛋白与诸如闭锁小带家族(ZO)的几种支架蛋白结合，并因此连接至肌动蛋白细胞骨架(参考文献16，20)。
[0004]过去，可能通过测量跨上皮电阻(TEER)来体外评估上皮屏障，跨上皮电阻代表上皮细胞反对稳定电流通过。为此目的，在transwell板中将上皮细胞培养至气液界面(ALI)。细胞完整长满确定TEER急剧增加，表示低离子通量和紧密的上皮屏障；而连接复合物的破坏导致TEER减小。另外，如不同组织的ALI培养物所证实，TEER测量显示与荧光素葡聚糖通道具有良好的负相关性(参考文献24，25)。
[0005]存在几种活体内非侵入性方法来评估上皮屏障功能。其中之一是对皮肤中穿过角质层的经皮失水(TEWL)进行定量。尽管TEWL随损害程度成比例增加，但它也受环境因素影
响，诸如湿度、温度、季节和皮肤的含水量。使用的其它非侵入性方法包括角质层水合作用、比色法、皮肤表面pH法、皮肤水分测试和油脂测试(U.Heinrich、U.Koop等人：通过电容法根据物理参数、生理学参数和产品相关参数对皮肤含水量进行多中心对比(水分测试技术CM 825)，《国际美容科学期刊》,2003,25,45
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51)。它们提供关于皮肤不同特征和/或条件的信息，但不直接测量屏障功能(参考文献26)。
[0006]因此，需要可用于体内分析和评估上皮皮肤屏障功能的改良型且更准确的工具来克服上述不足。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目标在于提供用于体内分析和评估上皮皮肤屏障的改良型医疗装置和方法。
[0008]本专利技术的另一目标在于提供用于检测患者的药物作用并体内确定患者对药物传递的上皮皮肤屏障的反应的改良型医疗装置和方法。
[0009]本专利技术的又一目标在于提供用于体内筛选上皮皮肤屏障功能的改良型医疗装置和方法。
[0010]本专利技术的另一目标在于提供用于体内分析和评估上皮皮肤屏障的改良型医疗装置和方法，其准确性和可靠性都有所增加。
[0011]本专利技术的又一目标在于提供用于体内分析和评估上皮皮肤屏障的改良型医疗装置和方法，其相对于环境因素的影响而言是稳定的。
[0012]本专利技术的又一目标在于提供在分析和评估上皮皮肤屏障时可减轻患者和使用者的负担且便于测量程序的改良型医疗装置和方法。
[0013]本专利技术的这些和其它目标是通过独立权利要求中所述的装置和方法来实现的。其它实施方案在附属权利要求中定义。
[0014]本专利技术是基于对各种组织的介电性质的更深层理解，现使得可能确立一种体内评估上皮屏障功能的方法，这种方法相对于环境因素的影响而言是相对稳定的。本专利技术的方法可用作对具有屏障缺陷的皮肤炎症(诸如特应性皮炎，AD)的诊断仪器。电阻抗(EI)图谱是一种相对新的技术，先前被用作表征皮肤肿瘤的方式。电流以几种不同的深度和频率传输穿过皮肤，并测量阻抗反应，阻抗反应受到某些组织完整性特性的影响。通常，当组织结构和细胞组成发生改变时，电阻抗图谱中会出现与组织改变类型相关的印迹(参考文献27)。在某些疾病中，诸如黑素瘤，已使用测量组织EI来诊断、评估疾病进程以及评价疗效。专利技术人现已发现，EI光谱技术可用在皮肤和粘膜疾病中，其中需要监控上皮屏障功能障碍和某些治疗对上皮屏障的作用(参考文献4
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7)以及“与皮肤和口腔粘膜中的结构差异和反应相关的生物电阻抗”，《纽约科学院年鉴》，1999年4月20日，第873卷，第221
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6页和如通过电阻抗所见的临床上正常的特应性皮肤与非特应性皮肤的对比，Nicander,Ingrid；Ollmar,Stig,《皮肤研究与技术》，2004年8月，第10(3)卷，第178
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183页。
[0015]因此，根据本专利技术，可评价/量化上皮皮肤屏障功能或皮肤屏障完整性。皮肤屏障受损是许多病症的前兆，诸如特应性皮炎。因此，皮肤屏障的变化可通过本专利技术来检测，并且可在早期阶段，例如婴儿期、青少年期和成年期预测诸如特应性皮炎的病症。此外，可评估各种治疗对所述疾病的效用。对过敏原和毒性/刺激性物质对皮肤、口腔、支气管、食道、
胃、十二指肠、小肠大肠、阴道和泌尿生殖系统的敏感程度进行定量是本专利技术的进一步应用。对诸如牛皮癣的皮肤病(湿疹除外)的治疗进行监控并对皮肤口腔中的诸如苔藓的病变进行评估是本专利技术可设想的其它应用。另外，本专利技术可用于评估牙周炎，例如用以量化牙齿脱落的风险。
[0016]EI光谱法还可用于预测婴儿特应性皮炎(AD)，从而可确认疾病风险并因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用电阻抗测量来评估和监控受试者体内上皮屏障功能的方法，包括：启动阻抗测量阶段，包括使用适于与组织接触放置的多个电极使电流穿过受试者皮肤来获得目标组织区域的皮肤阻抗值，其中每个电极都配备有尖刺，由此形成尖刺表面，所述数据包含至少一个在不同组织层的目标组织区域中测量的阻抗值；选择性地启动电极对来逐步扫描所述受试者的组织，从而获得来自所选组织深度的一系列阻抗信号；应用评估程序，基于在不同组织层的目标组织区域测量的阻抗值数据集来分析所述目标组织区域中的上皮屏障功能；和对获得的阻抗值数据集进行评估来提供表示所述受试者上皮屏障功能状态的结果。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用对获得数据的评估来确定患者的特应性皮炎AD，其中阻抗随时间减小表示AD。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中与AD患者的非病变皮肤部位相比，在所述AD患者身体部位测量的电阻抗EI减小和经皮失水TEWL增加表示所述身体部位发生病变。4.根据权利要求1
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3所述的方法，其中AD患者非病变皮肤与受试者健康皮肤之间的电阻抗EI差值可用来预测受试者的AD。5.一种使用电阻抗测量来确定药物的患者体内反应的方法，包括：启动阻抗测量阶段，包括使用适于与组织接触放置的多个电极使电流穿过受试者皮肤来获得目标组织区域的皮肤阻抗值，其中每个电极都配备有尖刺，由此形成尖刺表面，所述数据包含至少一个在不同组织层的目标组织区域中测量的阻抗值；选择性地启动电极对来逐步扫描所述受试者的组织，从而获得来自所选组织深度的一系列阻抗信号；应用评估程序，基于在不同组织层的目标组织区域测量的阻抗值数据集来分析所述目标组织区域中的上皮屏障功能；对获得的阻抗值数据集进行评估来提供表示所述受试者上皮屏障功能状态的结果；和基于上皮屏障功能的状态和包括药物处方在内的临床数据来确定药物的患者反应。6.一种使用电阻抗测量来筛选受试者的体内上皮屏障功能的方法，包括：对受试者进行阻抗测量的阶段，包括使用适于与组织接触放置的多个电极使电流穿过每位受试者的皮肤来获得目标组织区域的皮肤阻抗值，其中每个电极都配备有尖刺，由此形成尖刺表面，所述数据包含至少一个在不同组织层的目标组织区域中对每位患者测量的阻抗值；选择性地启动电极对来逐步扫描所述受试者的组织，从而获得来自所选组织深度的一系列阻抗信号；应用评估程序，基于在不同组织层的目标组织区域对每位受试者测量的阻抗值数据集来分析所述目标组织区域中的上皮屏障功能；和对获得的阻抗值数据集进行评估来提供表示每位受试者的上皮屏障功能状态的结果。7.根据权利要求1
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6所述的方法，其中所述评估步骤包括分析至少一个测量阻抗值的量值并确定所述量值的减小量...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙，
申请(专利权)人：科学基础有限公司，
类型：发明
国别省市：