将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统包括影像撷取单元、影像合成单元、注射单元及能量转换模块。超声波能量转换模块包含超声波转换器或高频扩音器。影像撷取单元用于撷取标靶细胞所处的组织或器官的3D结构影像及3D血管摄影影像。影像合成单元用于将3D结构影像合并至3D血管摄影影像，从而选择完全涵盖用于传输大分子物质的标靶细胞的血管通道。注射单元用于注射液体并传输大分子物质至标靶细胞。能量转换模块用于施加能量，以活化液体并产生生物效应。能量转换模块包含超声波转换器或高频扩音器，由此在标靶细胞的细胞膜中形成非永久性孔洞，从而使大分子物质通过非永久性孔洞进入标靶细胞中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及将大分子物质导入标靶细胞的方法及系统，更特别地，涉及应用超声波调节标靶细胞的细胞膜的穿透性，由此有效地将低剂量的大分子物质导入标靶细胞的方法及系统。
技术介绍
人体的组织细胞有时受内部或外部有害因子刺激而致使染病。结果，染病细胞的数目迅速增加，且染病细胞转移至健康组织，因而形成肿瘤。肿瘤包括良性肿瘤及恶性肿瘤。与良性肿瘤相比，恶性肿瘤难以治愈，且对人体危害更大。目前，每年有5，000, 000人死于肿瘤，而恶性肿瘤为主要杀手。随着医疗科学的发展，已提供多种先进的肿瘤诊断方法及治疗方法。肿瘤治疗方法主要包括外科手术、化学疗法及放射疗法。在化学疗法的治疗中，由于低用药精确性而向人体散布药物所产生的毒性， 此仍待解决的局限性及缺陷往往吞噬着肿瘤患者的健康。因此，如何以最小药物剂量实现最大治疗效果，以及如何提升用药精确性，为人们亟待克服的问题。近期的研究发现，体外震波碎石术(shock wave lithotripsy, SffL)可在细胞周围产生微泡。这些微泡在细胞膜中形成非永久性孔洞。因此，提升细胞膜的穿透性并实现更好的药物吸收性。美国专利第6，四8，264号揭露一种提升细胞膜穿透性的方法。该方法应用第一脉冲波(pulsed wave, PW)及第二脉冲波来产生环绕细胞的微泡。这些微泡在细胞膜中形成非永久性孔，以提升细胞膜的穿透性。该方法可将细胞膜的穿透性增加至90%。 因此，仅需要低的药物剂量。然而，该方法并未揭露如何精确定位该标靶细胞以及如何提升用药精确度。因此，仍然需要精确地定位标靶细胞并提升用药精确度的方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供将大分子物质有效地导入标靶细胞的方法及系统。本专利技术的另一目的在于，提供应用于基因输送中的方法及系统，增加基因输送的效率。本专利技术的再一目的在于，提供应用于基因输送中的方法及系统，提升基因疗法的效率。本专利技术的又一目的在于，提供提升用药精确度的方法及系统。本专利技术的再另一目的在于，提供降低药物剂量并有效地将药物导入肿瘤细胞的方法及系统。依照上述及其它目的，本专利技术提供将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统。该将大分子物质导入活体标靶细胞的系统包含影像撷取单元，该影像撷取单元用于撷取标靶细胞所处的组织或器官的三维(3D)结构影像及标靶细胞所处的组织或器官的3D血管摄影影像；影像合成单元，该影像合成单元用以将3D结构影像合并入3D血管摄影影像， 由此选择完全涵盖传输大分子物质的标靶细胞的血管通道；注射单元，该注射单元用于注射液体并传输大分子物质至该标靶细胞；能量转换模块，该能量转换模块用于施加能量，以活化该液体并产生生物效应；其中，该能量转换模块包含包括超声波转换器或高频扩音器 (tweeter)的超声波转换模块，由此在该标靶细胞的细胞膜中形成非永久性孔洞；其中，大分子物质通过标靶细胞细胞膜中的非永久性孔洞进入标靶细胞中。该将大分子物质导入活体标靶细胞的方法包含首先，撷取标靶细胞所处的组织或器官的3D结构影像及标靶细胞所处的组织或器官的3D血管摄影影像；第二，将3D结构影像合并入3D血管摄影影像，选择完全涵盖传输大分子物质的标靶细胞的血管通道；第三，使用导管沿着所选择的血管通道注射微泡液体(超声波或人造血液)，该微泡环绕着标靶细胞排列；第四，施加能量以活化该微泡液体，以产生生物效应，由此在该标靶细胞的细胞膜内形成非永久性孔洞；以及最后，经由细胞膜内的非永久性孔洞，沿着所选择的血管通道，将大分子物质注射进入标靶细胞中。与传统医疗方法及系统相比，本专利技术的将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统撷取标靶细胞所处的组织或器官的3D结构影像及标靶细胞所处的组织或器官的3D血管摄影影像；将3D结构影像合并入3D血管摄影影像，由此精确定位该标靶细胞，以选择完全涵盖标靶细胞的最有效血管通道；以及沿着所选择的血管通道将大分子物质注射进入标靶细胞中。随后，该方法及系统施加能量以活化环绕标靶细胞排列的微泡，以产生生物效应，由此在标靶细胞的细胞膜中形成非永久性孔洞。大分子物质通过标靶细胞细胞膜中的非永久性孔洞进入标靶细胞中。因此，本专利技术的将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统具有很多优点，如低药物剂量、低成本、精确用药及有效治愈效果。为提供本专利技术的进一步理解，下述详细说明书例示性说明本专利技术的具体实施例及实施例；应了解的是，此详细说明书仅提供本专利技术的例示性说明，而非作为对本专利技术范围的限制。附图说明图IA为根据本专利技术的优选具体实施例的将大分子物质导入活体标靶细胞的系统的基本结构所绘示的方块示意图。图IB至图ID分别为用于能量转换的超声波模块的透视图、正视图及侧视图。图IE绘示了圆盘周围有数个直径为2厘米(cm)低能量超声波转换器或高频扩音器，其频率范围为20千赫(KHz)至50KHz，位在距离该圆盘20cm处，每一个低能量超声波转换器或高频扩音器的声波强度为0.0375瓦(W)/平方厘米(cm2)，在合并区域为8X0. 0375ff/cm2 = 0. 3W/cm2。图IF指出在圆盘周围对称设置的低能量超声波转换器处于合并区域之内，其中， 成像导引机器臂控制低超声波能量传播单元(用于超声波分子输送)，该盘中心为B模式超声波诊断性转换器，以证实标靶位置。图IG为注射纳米乳剂之前及之后的肿瘤，其中左侧绘示了肿瘤实体及其血管的 3D影像合成；右侧绘示了注射人造血液全氟碳纳米乳剂(微小白点)进入肿瘤血管中，以填充肿瘤细胞间隙空间。图IH显示了超声波头的设计，其中左图显示超声波机器臂的设计；右图说明周围转换器的聚焦区域(合并区域)定位在离头盘约20cm远处。图II显示，经由计算机成像导引，通过机器臂的辅助，低能量超声波的聚焦区域被精确地定位在肿瘤实体内的预定治疗区域。图IJ为治疗之前及之后的肿瘤的示意图。图IK显示，超声波机器臂可为独立个体或其可连接至或附装或安装至成像装置上。图2为使用图1的系统将大分子物质导入活体标靶细胞的步骤所绘示的流程图。主要组件符号说明1 将大分子物质导入活体靶标细胞的系统100影像撷取单元110影像合成单元120注射单元130能量转换模块131基底部分132成像导引机器臂134超声波传播单元136圆盘140微处理单元150低能量超声波转换器或高频扩音器A声孔效应转换器或高频扩音器B成像转换器。具体实施例方式本专利技术通常涉及将大分子物质引入标靶细胞的方法及系统；更特别是，关于应用超声波来调节标靶细胞的细胞膜的穿透性，由此有效地将低剂量的大分子物质导入标靶细胞的方法及系统。下列叙述的呈现使本领域技术人员可以完成及使用本专利技术，并提供在专利申请及其要件的文章中。本领域技术人员很容易对本文揭示的优选具体实施例及通常原理及特征作出各种修饰。因此，本专利技术并非欲限制为所显示的所述具体实施例，而是与本文所揭示的所述原理及特征的最大范畴一致。本专利技术的将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统可应用于多种不同领域， 如基因输送、基因疗法、药物传输、部分用药及肿瘤治疗。本专利技术尤其适用于肿瘤治疗，更特别是，实体瘤的治疗。举例而言，在实体瘤的治疗中，一般将计算机断层扫描(CT)或磁共振成像(MRI)作为预备步骤。通过该预备步骤撷取肿瘤细胞所处的组织或器官的三维(3D) 结构影像作本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：田德扬，
申请(专利权)人：田德扬，
类型：发明
国别省市：
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