УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ

Область техники

Изобретение относится к материалам и вспомогательным устройствам для использования в фотодинамической терапии.

Уровень техники

Фотодинамическая терапия (ФДТ) основана на селективной фотобиостимуляции, в процессе которой свет, излучаемый источником света, может поглощаться соответствующим хромофором. Более конкретно, хромофор поглощает энергию фотона в составе светового пучка. В частности, воздействие на фотосенсибилизатор (например, краситель) излучением с длиной волны, соответствующей максимуму поглощения, приводит к поглощению энергии фотонов красителем. В результате фотосенсибилизатор переходит в синглетное состояние, из которого он может вернуться в основное состояние с испусканием энергии в форме флуоресценции. Альтернативно он может перейти в триплетное состояние и, находясь в этом состоянии, передать энергию другой триплетной молекуле. Такой молекулой является кислород, так что энергия передается от красителя в триплетном состоянии кислороду, который переходит в возбужденное состояние, соответствующее его высокотоксичному синглетному состоянию. Высокотоксичный синглетный кислород способен нанести существенные повреждения клеточному ядру. При этом он является короткоживущим и за время своего существования не может диффундировать на значительную глубину. Поэтому повреждение клеток ограничивается областью, в которой имеется повышенное содержание фотосенсибилизатора и которая облучается светом. Используемые в настоящее время фотосенсибилизаторы поглощают свет в спектральном интервале 630-690 нм. Например, максимум поглощения красителя "метиленовый синий" лежит у 664 нм. Существуют и другие фотосенсибилизаторы (такие как аминолевулиновая кислота, индоцианин зеленый, фталоцианин, фотолон, производная хлорина, эритрозины, фоксан (focsan) и гиперицин), некоторые из которых эффективны в других спектральных интервалах. Приведенный перечень не является исчерпывающим. Было экспериментально показано, что при оптимальном подборе спектрального интервала достигается наиболее значительное подавление микроорганизмов-маркеров. При этом только облучение (или только пропитывание красителем) не приводит к реакции. Критичным фактором является взаимодействие красителя и облучения. Чтобы достичь оптимального дозирования, необходимы световые аппликаторы, обеспечивающие пространственно- однородное облучение поверхности ткани, а также световая дозиметрия.

Источники света или световые аппликаторы могут быть различных типов в зависимости от конкретной области применения. Необходимо только чтобы на поверхность, на которой присутствует фотосенсибилизатор, падал свет с соответствующей длиной волны.

Антибактериальная терапия может в общем случае осуществляться применением ФДТ определенным образом. Для нее требуются фотосенсибилизатор, источник света (длина волны излучения и мощность которого согласованы с фотосенсибилизатором) и кислород в молекулярной форме. После подачи красителя в зону присутствия микроорганизмов, таких как бактерии, избыточный краситель смывается, после чего фотосенсибилизатор активируется облучающим его светом. В результате формируется синглетный кислород, убивающий микроорганизмы. Антибактериальная ФТД хорошо известна в стоматологии, например, при обработке корней зубов и воздействии на десневые карманы, т.е. в пародонтологии. Применяемым в этих случаях источником света является оптическое волокно, которое можно вводить в десневые карманы. Однако такой источник света не может быть использован во всех случаях воздействия на другие полости, в которых присутствуют бактерии. Применение оптоволокна иногда неэффективно, поскольку облучаемые зоны слишком малы. Кроме того, простая промывка некоторых полостей тела с целью удаления избытка красителя приводит к инфицированию других, труднодоступных полостей тела. Этого крайне неблагоприятного эффекта необходимо всячески избегать, иначе простая промывка полостей рта, носа и глотки может привести к переносу бактерий в области, которые раньше были свободны от них. Кроме того, на некоторые области тела вообще не удается воздействовать посредством ФТД.

Раскрытие изобретения

Соответственно изобретение направлено на создание устройства и способа для осуществления ФДТ, в том числе улучшенной ФДТ, в полостях носа, рта и глотки, а также в других зонах тела, в которых имеется слизистая оболочка или свежая рубцовая ткань. Изобретение направлено также на совершенствование фотодинамической терапии, когда необходимо прекратить распространение патогенов.

Согласно изобретению эти задачи решены созданием устройства для осуществления антибактериальной фотодинамической терапии, содержащего облучающее средство и средство для подачи фотосенсибилизатора. Облучающее средство представляет собой оптическое волокно, испускающее через свои боковые стенки свет, имеющий желательную частоту, а средство для подачи фотосенсибилизатора выполнено с возможностью выдачи фотосенсибилизатора в непосредственной близости к участку тела, подлежащему лечебному воздействию. При этом промывочное приспособление для удаления избытка красителя (т.е. фотосенсибилизатора) содержит всасывающее приспособление, способное всасывать промывающую жидкость и растворенный в ней избыток красителя обратно в устройство. Средство для подачи фотосенсибилизатора, выполненное предпочтительно в форме трубки, образует оболочку для светящейся части облучающего средства, причем материал оболочки является, по меньшей мере, частично пропускающим свет, испускаемый облучающим средством. Благодаря тому, что фотосенсибилизатор выдается в непосредственной близости к облучаемой части тела, данное устройство позволяет сделать результаты ФДТ близкими к оптимальным, поскольку краситель быстро достигает бактерий и других микроорганизмов, так что они быстро погибают под действием облучения. Тем самым устраняются избыточный расход фотосенсибилизатора и его попадание на участки тела, на которых его присутствие не дает эффекта.

В варианте устройства согласно изобретению облучающее средство, по меньшей мере, частично образовано оптическим волокном, которое испускает свет желательной частоты (длины волны) в направлении части тела, подлежащей лечебному воздействию. Такие оптические волокна являются основой устройств, содержащих источник света, удаленный от зоны, облучаемой с его помощью. Другими словами, источник излучает свет, который может направляться к различным участкам, часто находящимся от него на значительном расстоянии. Обычно оптические волокна содержат (в своей центральной части) сердечник и охватывающую его оболочку, имеющую заданный показатель преломления, который может быть, например, меньше, чем у сердечника. Известны оптические волокна, по которым свет транспортируется к концу волокна. Другие оптические волокна излучают свет через свои боковые стенки и, таким образом, светятся по всей своей длине. В JP-A-6-118244 описаны оптические волокна, которые испускают свет всей своей боковой поверхностью или только некоторой ограниченной ее частью. Эти оптические волокна имеют сердечник и оболочку, выполненные из прозрачных материалов, причем сердечник содержит полимер, преимущественно полиметилакрилат. Оболочка состоит из двух различных частей, одна из которых выполнена из сополимера на основе винилиденфторида и содержит, например, 50-90 мол. % винилиденфторида и 10-50 мол. % тетрафторэтилена. Другая часть оболочки содержит по меньшей мере один полимер, показатель преломления которого больше, чем у сополимера на основе винилиденфторида, предпочтительно полимер, образующий сердечник, или близкий к нему полимер. Однако существует и много других материалов со свойствами, желательными для оптических волокон. Так, в JP-A-10-142428 описан стержень-осветитель, а в JP-B-4-70604 - гибкие оптоволоконные элементы.

В особенно предпочтительном варианте изобретения средство для подачи фотосенсибилизатора является трубкой или трубчатой деталью, по которой фотосенсибилизатор подается от его источника к участкам тела, подлежащим лечебному воздействию. У этой трубки имеется по меньшей мере один выход для выдачи фотосенсибилизатора; альтернативно может иметься любое (неограниченное) количество таких выходов.

Данная трубка или иная трубчатая конструкция содержит фотосенсибилизатор и направляет его к нужным участкам тела. При этом фотосенсибилизатор может подаваться на окружающую трубку ткань тела через множество предусмотренных в ней выходов. Этот вариант изобретения обеспечивает точную локализацию и дозирование фотосенсибилизатора, подаваемого на требуемые участки тела.

В одном варианте средство для подачи фотосенсибилизатора, предпочтительно трубка, экранирует свет, испускаемый частью облучающего средства. При этом экранирующий материал является,по меньшей мере, частично пропускающим свет, испускаемый облучающим средством. Тем самым формируется дополнительная оболочка облучающего средства. Если этим средством является оптическое волокно, внутри этой дополнительной оболочки, т.е. вокруг сердечника и оболочки волокна, выполненных из прозрачных материалов, может находиться фотосенсибилизатор. Необходимо, однако, чтобы дополнительная оболочка не изменяла оптических свойств оптического волокна таким образом, чтобы испускаемый им свет оказался лежащим в ином, нежелательном спектральном интервале, что ухудшило бы эффективность ФДТ.

В другом варианте на облучающее средство, предпочтительно в виде оптического волокна, нанесено покрытие из фотосенсибилизатора, который будет постепенно отделяться от волокна и фиксироваться на микроорганизмах и бактериях.

В своем существенно отличном варианте изобретение характеризуется тем, что покрывающий облучающее средство материал является тканью, которая импрегнируется (пропитывается) фотосенсибилизатором, а затем переносит его на нужные участки тела. Может, в частности, использоваться ткань в форме сетки, охватывающей оптическое волокно. На стадии подготовки ткань замачивают в фотосенсибилизаторе, чтобы импрегнировать им эту ткань. При использовании в контексте ФДТ фотосенсибилизатор медленно переносится на ткань тела, в которой он распространяется. Направление такого распространения в ткани тела будет зависеть от присутствия в ней какого-либо потока жидкости, а также от сил диффузии.

В предпочтительном варианте изобретения устройство выполнено в виде аппликатора, дополнительно содержащего промывочное приспособление для удаления избытка красителя. Такой аппликатор, т.е. вариант устройства для антибактериальной фотодинамической терапии, согласованный по форме с частью тела, подлежащей лечебному воздействию, повышает эффективность воздействия благодаря сочетанию промывочного приспособления и источника света. Пространственная близость этих компонентов обеспечивает управляемое с высокой точностью воздействие на требуемый участок. Кроме того, становится возможным и точное согласование промывки и экспозиции по времени. Следует также отметить, что если для промывки используется вода, она может служить также и световодом. Для облучения труднодоступных участков может быть использован эффект Тиндаля.

В особенно предпочтительном варианте изобретения устройство-аппликатор для антибактериальной фотодинамической терапии содержит промывочное приспособление и всасывающее приспособление, которое всасывает обратно большую часть промывающей жидкости. Удаление избытка красителя должно проводиться с большой осторожностью, поскольку его избыточные слои на ткани тела могут ухудшить качество экспозиции и, следовательно, активацию светом. Для оптимального воздействия поглощение красителя тканью должно иметь место в стенках клеток. Любой краситель, не поглощенный этими стенками, следует удалить. Как уже упоминалось, это удаление может быть обеспечено простой промывкой. Подходящей промывающей жидкостью является вода. Однако слишком обильная промывка может вызвать перенос бактерий в те полости тела, в которых они до этого не присутствовали, а это может привести даже к распространению бактериальной инфекции. Однако если сразу же после промывки произвести всасывание промывающей жидкости, такой как вода, она не сможет попасть в другие области. Если промывочное и всасывающее приспособления находятся в непосредственной близости, будет всосан и избыток красителя.

В особенно предпочтительном варианте устройство-аппликатор по изобретению содержит ультразвуковой распылитель для подачи промывающей жидкости к нужным участкам в особенно мелкораспыленном состоянии. Это позволит точнее дозировать и за счет этого уменьшить количество вводимой промывающей жидкости при том же достигаемом эффекте. Ультразвуковые распылители требуемых размеров коммерчески доступны, причем они могут быть легко встроены в устройство (в аппликатор). Присутствие мелкораспыленных частиц промывающей жидкости, кроме того, гарантирует рассеяние света в процессе экспозиции, что повышает эффективность облучения стенок клеток, удерживающих краситель.

В другом варианте устройства аппликатор имеет Y-образную конфигурацию, что делает его удобным для введения в полость носа. Каждая из двух ветвей аппликатора (образующих Y-образную конфигурацию) снабжена отдельным промывочным приспособлением и отдельным источником света. При использовании аппликатора в каждую ноздрю вводится одна его ветвь. Тем самым обеспечивается возможность одновременного воздействия на всю слизистую оболочку носа.

Особенно предпочтительный вариант изобретения характеризуется тем, что промывочное и всасывающее приспособления одной ветви аппликатора используются только для осуществления промывки, тогда как всасывающее приспособление другой его ветви всасывает промывающую жидкость. Тем самым задается направление движения промывающей жидкости от одного конца аппликатора к другому его концу, предотвращающее распределение промывающей жидкости, загрязненной бактериями, по всей полости носа, околоносовым пазухам (синусам) и другим возможным полостям. Эффективность операции промывки дополнительно повышается при изменении направления потока жидкости.

В другом варианте изобретения промывочное приспособление сконфигурировано как ингалятор. В этом случае промывающая жидкость всасывается при вдыхании, что обеспечивает удаление избытка красителя.

Еще в одном варианте изобретения аппликатору придана форма, соответствующая форме зубной пластинки, что делает его удобным для работы в области глотки. В этом варианте промывочное и всасывающее приспособления также могут иметься на каждом конце аппликатора и задавать в процессе их альтернативного использования направление движения промывающей жидкости. Этот вариант может быть сконфигурирован как окклюзионный (прикусной) валик, причем его можно снабдить удлинением в виде лопатки для прижатия языка с целью устранения помех в процессе использования.

Следующий вариант устройства (аппликатора) согласно изобретению имеет цилиндрическую конфигурацию и может применяться для эффективного лечения слизистых оболочек в ректальных, анальных и вагинальных зонах.

Описываемые далее варианты, иллюстрирующие применение устройства, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем.

Устройство согласно изобретению может применяться для воздействия на любые части и области тела, в которых может развиться бактериальное воспаление, предпочтительно на области, в которых имеется слизистая оболочка. При сшивании частей, которые были разделены посредством разреза, используются швы, формируемые соответствующими устройствами. По швам этого типа может распространяться фотосенсибилизатор, который при этом фиксируется к любым присутствующим бактериям. Затем один конец этих швов присоединяют к соответствующему источнику света, так что свет распространяется вдоль шва, успешно разрушая окрасившиеся бактерии и микроорганизмы.

Катетеры, по меньшей мере, любые катетеры, вводимые в тело человека, такие как мочевые катетеры, эндоскопы, канюли, стенты, другие импланты, т.е. вводимые в тело инструменты и приспособления, которые могут заносить в него микробы или вызывать воспаление, теперь могут изготавливаться в виде изделий, соответствующих устройству согласно изобретению. Подобные устройства могут быть подсоединены к подходящему источнику света и потенциальное воспаление может быть успешно предотвращено.

Таким образом, как это описано выше, устройству согласно изобретению могут быть приданы различные формы, которые могут быть хорошо согласованы с областями тела, подлежащими лечебному воздействию. Некоторые варианты, например с твердотельным сердечником, полой цилиндрической оболочкой и трубчатым и пластинчатым тонкостенным аппликатором, могут быть упомянуты в качестве предпочтительных.

Распространение фотосенсибилизатора может осуществляться посредством промывки и/или всасывания, посредством диффузии из импрегнированного аппликатора, а также посредством ингаляции и/или всасывания.

Устройства согласно изобретению, например, в виде аппликаторов могут применяться для лечения поверхностей кожи/слизистой оболочки (при ожогах, ранах, заболеваниях слизистых оболочек), например, в верхних дыхательных путях, в частности в глотке, в кишечнике, вагине, мочеиспускательном тракте, в других областях тела, доступных эндоскопическим путем, а также в других областях тела, доступных, например, посредством микроробота. В качестве доступных для воздействия областей можно упомянуть также различные части желудочно-кишечного тракта, включая пищевод, желудок и двенадцатиперстную кишку. Устройство согласно изобретению может использоваться и применительно к наружным поверхностям, т.е. к коже. Среди внутренних органов, для воздействия на которые пригодно устройство по изобретению в виде соответственно сконфигурированных канюль и аппликаторов других типов, можно упомянуть также кишечник и кровеносные сосуды.

Далее, со ссылкой на чертеж будет описан неограничивающий вариант изобретения, соответствующий Y-образному аппликатору.

Краткое описание чертежа

На чертеже (фиг.1) представлено схематичное изображение Y-образного аппликатора.

Осуществление изобретения

Y-образный аппликатор, схематично представленный на чертеже, предназначен для использования в фотодинамической терапии носовой полости. При ее осуществлении одна из ветвей 1 аппликатора вводится в правую ноздрю, а другая - в левую. Ножка 2 аппликатора (показанная очень схематично) представляет собой линию для подведения энергии и промывочной жидкости. После импрегнирования слизистой оболочки носа фотосенсибилизатором она может быть промыта промывающей жидкостью, чтобы удалить избыток красителя. Обе ветви 1 аппликатора снабжены промывочным приспособлением, отсасывающим приспособлением и источником света. Чтобы избежать переноса промывающей жидкостью бактерий к другим участкам тела, только одна ветвь аппликатора используется для промывки, тогда как другая ветвь служит для обратного всасывания промывающей жидкости. Благодаря этому промывающая жидкость, загрязненная бактериями, не будет попадать в другие области и создавать новые участки инфекции. Таким образом, подача промывающей жидкости является направленной и управляемой.