RU2697356C2 - Устройство и способ многочастотной фотодинамической терапии - Google Patents
Устройство и способ многочастотной фотодинамической терапии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697356C2 RU2697356C2 RU2016146786A RU2016146786A RU2697356C2 RU 2697356 C2 RU2697356 C2 RU 2697356C2 RU 2016146786 A RU2016146786 A RU 2016146786A RU 2016146786 A RU2016146786 A RU 2016146786A RU 2697356 C2 RU2697356 C2 RU 2697356C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wavelength
- tissue
- light radiation
- light
- photosensitizer
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 title description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 57
- 208000026062 Tissue disease Diseases 0.000 claims abstract description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 claims description 37
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 15
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 claims description 13
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims description 12
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims description 12
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 10
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims description 8
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims description 8
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 claims description 5
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000003463 hyperproliferative effect Effects 0.000 description 4
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 208000002874 Acne Vulgaris Diseases 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 201000004681 Psoriasis Diseases 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 206010000496 acne Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000032 diagnostic agent Substances 0.000 description 1
- 229940039227 diagnostic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001146 hypoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011275 oncology therapy Methods 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 229940109328 photofrin Drugs 0.000 description 1
- 208000017983 photosensitivity disease Diseases 0.000 description 1
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 150000004032 porphyrins Chemical class 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000019491 signal transduction Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 150000003577 thiophenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
- A61K41/0057—Photodynamic therapy with a photosensitizer, i.e. agent able to produce reactive oxygen species upon exposure to light or radiation, e.g. UV or visible light; photocleavage of nucleic acids with an agent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/062—Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P35/00—Antineoplastic agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B2018/2065—Multiwave; Wavelength mixing, e.g. using four or more wavelengths
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B2018/2065—Multiwave; Wavelength mixing, e.g. using four or more wavelengths
- A61B2018/207—Multiwave; Wavelength mixing, e.g. using four or more wavelengths mixing two wavelengths
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/065—Light sources therefor
- A61N2005/0651—Diodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/065—Light sources therefor
- A61N2005/0651—Diodes
- A61N2005/0652—Arrays of diodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
- A61N2005/0662—Visible light
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
- Laser Surgery Devices (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к медицинской технике. Способ лечения заболевания ткани, который включает в себя следующие этапы, на которых: обеспечивают наличие фотосенсибилизатора в ткани, облучают ткань, содержащую фотосенсибилизатор, первым световым излучением с первой длиной волны, и облучают ткань, содержащую фотосенсибилизатор, вторым световым излучением со второй длиной волны, таким образом, чтобы осуществить лечение заболевания ткани, при этом фотосенсибилизатор поглощает световое излучение на первой длине волны, и/или второй длине волны, и второе световое излучение сильнее поглощается тканью, чем первое световое излучение или первое световое излучение сильнее поглощается тканью, чем второе световое излучение, таким образом, чтобы достичь заданного градиента плотности поглощенных фотонов. Устройство, осуществляющее способ, содержит источники первого светового излучения и второго светового излучения, источник питания, фокусирующее устройство, и контроллер, который регулирует распространение светового излучения таким образом, что I(d)=I(λпри d=0)×exp(μ(λ)×d)+I(λпри d=0)×exp(μ(λ)×d). 2 н. и 13 з.п. ф-лы.
Description
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к использованию светочувствительных соединений в качестве терапевтических средств и в качестве диагностических средств in vivo. В частности, настоящее изобретение обеспечивает способ и систему для применения излучения с выбираемыми длинами волн и мощностями таким образом, что может быть обеспечено точно настраиваемое подповерхностное возбуждение светочувствительных соединений.
2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Фотодинамическая терапия (ФДТ) в настоящее время является активно исследуемой областью, так как она может быть использована для лечения заболеваний, связанных с нежелательными и/или гиперпролиферативными клетками, таких как рак и доброкачественные поражения. Фотодинамическая терапия также может быть использована для других случаев, в том числе, но не ограничиваясь ими, при проведении лечения акне, псориазе, пролиферативных доброкачественных образований, язв и ран. Разработка новых светочувствительных соединений ("СЧС") (или фотосенсибилизаторов ("ФС")) для фотодинамической терапии ("ФДТ") все больше сосредоточена на разработке надмолекулярных металлсодержащих комплексов, получаемых из таких металлов как рутений и родий. Продолжающееся исследование новых фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии является результатом ограничений, связанных с известными порфиринами на основе органических соединений, таких как PHOTOPHRIN (Фотофрин), для возбуждения которых требуется использовать достаточно коротковолновое световое излучение, и которые не работают в гипоксическом окружении. Значительные успехи для преодоления этих ограничений были достигнуты с внедрением смешанных металлсодержащих комплексов, обладающих низко расположенными возбужденными состояниями 3ММСТ (перенос заряда металл-металл). На сегодняшний день, однако, число сообщений о светочувствительных соединениях, особенно о тех, что имеют одноядерное или двухъядерное строение, которые способны обеспечить фотодинамическую терапию для лечения заболеваний, связанных с нежелательными и/или гиперпролиферативными клетками, такими как рак и доброкачественные поражения, и/или которые могут быть использованы для других случаев, в том числе, но не ограничиваясь ими, инфекционные заболевания и возбудители инфекций, а также стерилизации.
[0003] Имеется давно испытываемая потребность в новых светочувствительных соединениях, которые могут быть использованы в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии, которые одновременно являются модифицирующими течение заболевания и эффективными при лечении пациентов с заболеваниями, вызванными нежелательными и/или гиперпролиферативными клетками, например, раком. Также имеется давно испытываемая потребность в новых светочувствительных соединениях, которые могут быть использованы в качестве диагностических средств in vivo. Кроме того, желательно обеспечить новые светочувствительные соединения, обладающие следующими свойствами:
(1) повышенной светостойкостью,
(2) увеличенным поглощением на длине волны активации,
(3) поглощением в спектральной области видимого света, а предпочтительно в ближней инфракрасной области спектра ("ближняя ИК-область спектра"),
(4) максимальной активностью независимо от величин содержания кислорода (возможно, использующих механизм для переключения между типом 1 и типом 2 фотосенсибилизации) и
(5) внутриклеточным направленным взаимодействием.
[0004] Опубликованная заявка на патент США №20130331367 предлагает рассмотреть вопрос о необходимости разработки новых светочувствительных соединений, которые могут быть использованы в качестве фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии, которые одновременно являются модифицирующими течение заболевания и эффективными при лечении заболеваний, описанных выше, таких как лечение пациентов с заболеваниями, вызванными нежелательными и/или гиперпролиферативными клетками, например, рак.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Первый аспект настоящего изобретения содержит способ лечения заболевания ткани, включающий в себя этапы, на которых:
обеспечивают наличие фотосенсибилизатора в ткани;
облучают ткань, содержащую фотосенсибилизатор, первым световым излучением с первой длиной волны; и
облучают ткань, содержащую фотосенсибилизатор, вторым световым излучением со второй длиной волны, таким образом, чтобы осуществить лечение заболевания ткани,
при этом:
(а) фотосенсибилизатор поглощает световое излучение на первой длине волны, и/или второй длине волны; а
(б) второе световое излучение сильнее поглощается тканью, чем первое световое излучение или первое световое излучение сильнее поглощается тканью, чем второе световое излучение, так, чтобы достичь заданного градиента плотности поглощенных фотонов.
[0006] В некоторых вариантах реализациях настоящего изобретения заболевание представляет собой рак, а ткань является тканью млекопитающего.
[0007] В некоторых вариантах реализациях настоящего изобретения этап обеспечения фотосенсибилизатором включает в себя прямое или опосредованное введение в ткань фотосенсибилизатора или его вещества-предшественника.
[0008] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения фотосенсибилизатор имеет по существу постоянное поглощение на первой длине волны и на второй длине волны.
[0009] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения фотосенсибилизатор представляет собой Ru (II), или Os (II), или Rh (II).
[0010] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ткань облучают по меньшей мере одним дополнительным световым излучением с длиной волны, отличной от первой длины волны или второй длины волны, для дальнейшего улучшения градиента плотности поглощенных фотонов.
[0011] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, этапы, на которых осуществляется облучение, проводятся одновременно или последовательно или с некоторым совмещением.
[0012] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а вторая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани, или вторая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а первая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани.
[0013] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая длина волны находится в видимом диапазоне, а вторая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, или вторая длина волны находится в видимом диапазоне, а первая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, или первая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра и вторая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, или первая длина волны находится в видимом диапазоне и вторая длина волны находится в видимом диапазоне.
[0014] Второй аспект настоящего изобретения содержит устройство, выполненное с возможностью выполнения способа согласно настоящему изобретению, при этом устройство содержит:
первый источник светового излучения, выполненный с возможностью излучать световое излучение на первой длине волны;
второй источник светового излучения, выполненный с возможностью излучать световое излучение на второй длине волны;
источник питания, электрически соединенный с первым источником светового излучения и вторым источником светового излучения;
фокусирующее устройство, выполненное с возможностью фокусировки светового излучения от первого источника светового излучения и от второго источника светового излучения на общую фокальную точку; а также
контроллер, выполненный с возможностью регулировать распространение светового излучения от первого источника светового излучения и второго источника светового излучения таким образом, чтобы удовлетворять следующему уравнению:
I(d)=I(λ1 при d=0)×exp(μeff(λ1)×d)+I(λ2 при d=0)×exp(μeff(λ2)×d),
где:
I - интенсивность,
λ1 - первая длина волны,
λ2 - вторая длина волны,
d - глубина фотосенсибилизатора, а
μeff - усредненный по ткани коэффициент оптического ослабления.
[0015] В некоторых вариантах реализации устройства по настоящему изобретению, первый источник светового излучения и второй источники светового излучения содержат матрицу светодиодов ("LED").
[0016] В некоторых вариантах реализации устройства по настоящему изобретению, первый источник светового излучения и второй источник светового излучения выполнены с возможностью обеспечения пространственной/временной модуляции перекрывающихся освещенных пятен с использованием пространственного модулятора светового излучения.
[0017] В некоторых вариантах реализации устройства по настоящему изобретению, первый источник светового излучения и второй источник светового излучения содержат объемный источник светового излучения для интерстициальной или внутрирезонаторной генерации светового излучения различных длин волн для улучшения ввода излучения в оптические волноводы или оптические волокна.
[0018] В некоторых вариантах реализации устройства по настоящему изобретению первый источник светового излучения и второй источник светового излучения представляют собой лазеры.
[0019] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения устройство выполнено с возможностью предоставлять пользователю возможность управлять глубиной, на которой активируется фотосенсибилизатор для того, чтобы соответствовать глубине опухоли-мишени.
[0020] Эти и другие цели, отличительные признаки и преимущества изобретения станут очевидными для специалистов в данной области техники после ознакомления с последующим подробным описанием изобретения и прилагаемой формулы изобретения. Все проценты, соотношения и пропорции, указанные в настоящей заявке, являются таковыми по массе, если не указано иное. Все температуры приведены в градусах Цельсия (°C), если не указано иное. Все документы, процитированные в соответствующей части, включены сюда посредством ссылки. Цитирование любого документа не может быть истолкованным как допущение того, что он является известным уровнем техники по отношению к настоящему изобретению.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0021] Способ лечения
[0022] В рамках концепции индивидуально подобранной терапии или индивидуально подобранной терапии рака, ожидается, что способы лечения будут все больше сегментировать целевую популяцию пациентов в зависимости от увеличения/уменьшения регулирования отдельных рецепторов на поверхности клетки, сигнальных путей или других мешающих биомолекул, для того, чтобы определить наиболее эффективный фотосенсибилизатор для доставки цитотоксической дозы.
[0023] В то время как цитотоксическая доза в фотодинамической терапии в равной степени задается концентрацией фотосенсибилизатора и градиентом плотности фотонов внутри ткани, неизбирательное повреждение ткани в основном не зависит от биохимического или молекулярно-биологического равновесия в любой данной клетке.
[0024] Однако в настоящий момент, согласно превалирующему подходу для описания фотодинамической терапии, используется одна длина волны возбуждения и, следовательно, градиент плотности фотонов, определяющий градиент цитотоксической дозы, строго определяется оптическими параметрами ткани, в частности, ее эффективным коэффициентом ослабления для повсеместно находящегося кислорода, как это происходит в случае инфильтрирующей опухоли. Это ограничивает терапевтическую эффективность любой заданной комбинации фотосенсибилизатор/длина волны возбуждения, и на ранней стадии заболевания (in situ) не может быть проведено лечение с той же комбинацией, что при более инвазивном проявлении одного и того же заболевания, так как эффективный коэффициент ослабления клинической ткани-мишени определяет градиент дозы фотодинамической терапии, а также терапевтическую избирательность заболевания.
[0025] Однако, если фотосенсибилизатор может быть возбужден по спектру длин волн с использованием одновременной или последовательной комбинации коротковолнового излучения с большим поглощением и длинноволнового излучения с меньшим поглощением, то становится целесообразно построить модель эффективного градиента дозы фотодинамической терапии. Например, если одна из длин волн возбуждения фотосенсибилизатора находится на краю поглощения гемоглобина, а одна на самом низком достижимом коэффициенте ослабления, теоретически может быть достигнут любой требуемый градиент дозы путем смешения двух экспоненциальных градиентов.
[0026] Доля двух или более длин волн, которые будут использоваться, будет определяться известным расстоянием до основания клинической целевой области от источника светового излучения. Для того чтобы эта схема была успешной, предпочтительно (хотя и не обязательно), чтобы поглощение фотосенсибилизатора имело один уровень в предполагаемом диапазоне длин волн, как указано для двухвалентных Ru, Os или Rh; при этом высокая добротность и поглощение, такие, как в фотосенсибилизаторах на основе фталоцианина и хлорофилла усложняют расчет градиента, так как необходимо знать фактические концентрации в ткани для этих фотосенсибилизаторов, если они сравнимы с концентрациями хромофоров в природных тканях.
[0027] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, пригодные фотосенсибилизаторы могут быть изготовлены в соответствии с протоколами, опубликованными в заявке на патент США №20130331367.
[0028] Устройство
[0029] Устройство предпочтительно содержит систему обратной связи дозиметрии для контроля доставки света в реальном времени. Система может использовать неинвазивный подповерхностный мониторинг и другие элементы устройства, раскрытого в патенте США №6,413,267. Система обратной связи дозиметрии может быть использована чрескожно, интравезикально или интракорпорально в зависимости от предпочтительного применения и контролирует и регулирует, посредством оператора или автоматически в соответствии с заданным или самонастраивающимся алгоритмом, источник и, следовательно, пиковую или среднюю мощность, время, частоту, длительность импульса, длину волны или любые их комбинации для того, чтобы оптимизировать активацию фотосенсибилизаторов. Предпочтительные варианты реализации системы обратной связи могут использовать оптическое волокно или геометрические компоновки этих оптических волокон для обеспечения замкнутого контура обратной связи или незамкнутого контура обратной связи системы дозиметрии.
[0030] В целом, данное изобретение демонстрирует, что число тиофенов, идентичность дополнительных лигандов, использованный скаффолд (одноядерный или двухъядерный), а также природа металла могут быть использованы для точной настройки химических, физических и биологических свойств соединений для достижения фотодинамической активности.
[0031] В то время как изобретение было описано подробно и со ссылками на его конкретные примеры реализации, для специалиста в данной области техники очевидно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в нем без отступления от сущности и объема изобретения.
Claims (52)
1. Способ лечения заболевания ткани, включающий в себя этапы, на которых:
обеспечивают наличие фотосенсибилизатора в ткани;
облучают ткань, содержащую фотосенсибилизатор, первым световым излучением с первой длиной волны; и
облучают ткань, содержащую фотосенсибилизатор, вторым световым излучением со второй длиной волны, таким образом, чтобы осуществить лечение заболевания ткани,
при этом:
(а) фотосенсибилизатор поглощает световое излучение на первой длине волны и/или второй длине волны; и
(b) второе световое излучение сильнее поглощается тканью, чем первое световое излучение, или первое световое излучение сильнее поглощается тканью, чем второе световое излучение, таким образом, чтобы достичь заданного градиента плотности поглощенных фотонов;
(c) распространение первого светового излучения и второго светового излучения регулируют таким образом, чтобы удовлетворять следующему уравнению:
I(d) = I(λ1 при d=0) × exp (μeff (λ1) × d) + I(λ2 при d=0) × exp (μeff (λ2) × d),
где:
I - интенсивность,
λ1 - первая длина волны,
λ2 - вторая длина волны,
d - глубина фотосенсибилизатора, а
μeff - усредненный по ткани коэффициент оптического ослабления;
(d) первая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а вторая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани, или вторая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а первая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани;
(e) первое световое излучение и второе световое излучение облучают общую фокальную точку одновременно, последовательно или с совмещением;
(f) осуществляют пространственную/временную модуляцию перекрывающихся освещенных пятен; и
(g) фотосенсибилизатор является экзогенным и активируется первым световым излучением или вторым световым излучением на глубине, соответствующей глубине опухоли-мишени в ткани, чтобы доставить цитотоксически эффективное лечение опухоли-мишени в ткани.
2. Способ по п. 1, согласно которому заболевание представляет собой рак, а ткань является тканью млекопитающего.
3. Способ по п. 1, согласно которому этап обеспечения фотосенсибилизатором включает в себя прямое или опосредованное введение в ткань фотосенсибилизатора или его вещества-предшественника.
4. Способ по п. 1, согласно которому фотосенсибилизатор имеет по существу постоянное поглощение на первой длине волны и на второй длине волны.
5. Способ по п. 1, согласно которому фотосенсибилизатор представляет собой Ru (II), Os (II) или Rh (II).
6. Способ по п. 1, согласно которому ткань облучают по меньшей мере одним дополнительным световым излучением с длиной волны, отличной от первой длины волны или второй длины волны, для дальнейшего улучшения градиента плотности поглощенных фотонов.
7. Способ по п. 1, согласно которому этапы, на которых осуществляют облучение, проводят одновременно.
8. Способ по п. 1, согласно которому первая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а вторая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани.
9. Способ по п. 1, согласно которому первая длина волны находится в видимом диапазоне, а вторая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, или вторая длина волны находится в видимом диапазоне, а первая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, или первая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, и вторая длина волны находится в диапазоне ближней инфракрасной области спектра, или первая длина волны находится в видимом диапазоне, и вторая длина волны находится в видимом диапазоне.
10. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее:
первый источник светового излучения, выполненный с возможностью излучать световое излучение на первой длине волны;
второй источник светового излучения, выполненный с возможностью излучать световое излучение на второй длине волны;
источник питания, электрически соединенный с первым источником светового излучения и вторым источником светового излучения;
фокусирующее устройство, выполненное с возможностью фокусировки светового излучения от первого источника светового излучения и второго источника светового излучения на общую фокальную точку; а также
контроллер, выполненный с возможностью регулировать распространение светового излучения от первого источника светового излучения и второго источника светового излучения;
отличающееся тем, что:
(а) контроллер выполнен с возможностью регулировать распространение светового излучения от первого источника светового излучения и второго источника светового излучения
таким образом, чтобы удовлетворять следующему уравнению:
I(d) = I(λ1 при d=0) × exp (μeff (λ1) × d) + I(λ2 при d=0) × exp (μeff (λ2) × d),
где:
I - интенсивность,
λ1 - первая длина волны,
λ2 - вторая длина волны,
d - глубина фотосенсибилизатора, а
μeff - усредненный по ткани коэффициент оптического ослабления;
(b) первая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а вторая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани, или вторая длина волны находится в пределах спектральной полосы поглощения гемоглобина, а первая длина волны находится на участке спектра с самым низким эффективным коэффициентом ослабления ткани;
(c) устройство выполнено с возможностью облучать общую фокальную точку световым излучением первой длины волны и световым излучением второй длины волны одновременно, последовательно или с совмещением;
(d) устройство дополнительно содержит пространственный модулятор светового излучения, выполненный с возможностью обеспечения пространственной/временной модуляции перекрывающихся освещенных пятен; и
(e) устройство выполнено с возможностью активации экзогенного фотосенсибилизатора световым излучением первой длины волны или световым излучением второй длины волны на глубине, соответствующей глубине опухоли-мишени в ткани, чтобы доставить цитотоксически эффективное лечение опухоли-мишени в ткани.
11. Устройство по п. 10, в котором первый источник светового излучения и второй источник светового излучения содержат матрицу светодиодов.
12. Устройство по п. 10, в котором первый источник светового излучения и второй источник светового излучения выполнены с возможностью обеспечения пространственной/временной модуляции перекрывающихся освещенных пятен с использованием пространственного модулятора светового излучения.
13. Устройство по п. 10, в котором первый источник светового излучения и второй источник светового излучения содержат объемный источник светового излучения для интерстициальной или внутрирезонаторной генерации светового излучения различных длин волн для улучшения ввода излучения в оптические волноводы или оптические волокна.
14. Устройство по п. 10, в котором первый источник светового излучения и второй источник светового излучения представляют собой лазеры.
15. Устройство по п. 10, в котором устройство выполнено с возможностью предоставлять пользователю возможность управлять глубиной, на которой активируется фотосенсибилизатор для того, чтобы соответствовать глубине опухоли-мишени.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201461986071P | 2014-04-29 | 2014-04-29 | |
| US61/986,071 | 2014-04-29 | ||
| PCT/IB2015/000597 WO2015166333A1 (en) | 2014-04-29 | 2015-04-29 | Apparatus and method for multiwavelength photodynamic therapy |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016146786A RU2016146786A (ru) | 2018-05-29 |
| RU2016146786A3 RU2016146786A3 (ru) | 2018-12-20 |
| RU2697356C2 true RU2697356C2 (ru) | 2019-08-13 |
Family
ID=54358229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016146786A RU2697356C2 (ru) | 2014-04-29 | 2015-04-29 | Устройство и способ многочастотной фотодинамической терапии |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10525279B2 (ru) |
| EP (1) | EP3137165A4 (ru) |
| CN (1) | CN106687176B (ru) |
| BR (1) | BR112016025468B1 (ru) |
| CA (1) | CA2947392C (ru) |
| RU (1) | RU2697356C2 (ru) |
| WO (1) | WO2015166333A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777486C1 (ru) * | 2021-06-24 | 2022-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "БИОСПЕК" | Устройство для проведения фотодинамической терапии с возможностью одновременного спектрально-флуоресцентного контроля фотобличинга фотосенсибилизатора |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3038108C (en) * | 2018-03-26 | 2024-06-25 | Theralase Technologies, Inc. | Method for treating conditions associated with hyperproliferating cells comprising combined administration of a cannabinoid receptor agonist and radiation therapy |
| JP2020138940A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | テルモ株式会社 | 治療方法 |
| CN110681070B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-02-26 | 福建师范大学 | 一种可个性化调控的光动力治疗光源及调控方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5130997A (en) * | 1990-12-18 | 1992-07-14 | Laserscope | Medical laser apparatus, high powered red laser used in same, and laser resonator with non-linear output |
| US6413267B1 (en) * | 1999-08-09 | 2002-07-02 | Theralase, Inc. | Therapeutic laser device and method including noninvasive subsurface monitoring and controlling means |
| US20070219605A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Treatment of tissue volume with radiant energy |
| UA82211C2 (ru) * | 2005-06-29 | 2008-03-25 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И.Степанова Национальной Академии Наук Белоруссии" | Способ фотодинамической терапии онкологических заболеваний |
| RU2328208C1 (ru) * | 2007-02-26 | 2008-07-10 | ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Лазерный конфокальный двухволновый ретинотомограф с девиацией частоты |
| RU112631U1 (ru) * | 2010-03-25 | 2012-01-20 | Абдула Куркаев | Устройство фотодинамического воздействия на ткани живого организма |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5829448A (en) | 1996-10-30 | 1998-11-03 | Photogen, Inc. | Method for improved selectivity in photo-activation of molecular agents |
| US20130041309A1 (en) | 2001-08-23 | 2013-02-14 | Jerry Siegel | Apparatus and method for performing radiation energy treatments |
| US20070021960A1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-25 | Mclean Marc | System and method for communicating with a network |
| US20080119832A1 (en) * | 2006-11-16 | 2008-05-22 | Molten Labs, Inc. | Multi-Modal Scanning Confocal Adaptive-Optic Macroscope System and Associated Methods |
| JP5908396B2 (ja) | 2009-04-21 | 2016-04-26 | イミュノライト・エルエルシー | ｉｎｓｉｔｕフォトバイオモジュレーションのための、非侵襲的エネルギーアップコンバージョン方法およびシステム |
| US20110238137A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Fujifilm Corporation | Medical apparatus for photodynamic therapy and method for controlling therapeutic light |
| US9345904B2 (en) * | 2011-07-01 | 2016-05-24 | Sbi Pharmaceuticals Co., Ltd. | Photodynamic therapy using photosensitizing agent or 5-aminolevulinic acid |
| EP2554115B1 (en) * | 2011-08-05 | 2015-02-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for acquiring information on subject |
| US20130123648A1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Leontios Stampoulidis | Medical diagnosis and treatment using multi-core optical fibers |
| BR112014025702B1 (pt) * | 2012-04-15 | 2022-10-11 | Sherri Ann Mcfarland | Compostos de tiofeno fotodinâmicos a base de metal e seus usos |
| CN203507324U (zh) * | 2013-07-11 | 2014-04-02 | 李怀德 | 一种多频谱光波肿瘤治疗仪 |
-
2015
- 2015-04-29 WO PCT/IB2015/000597 patent/WO2015166333A1/en active Application Filing
- 2015-04-29 US US15/307,686 patent/US10525279B2/en active Active
- 2015-04-29 EP EP15786751.6A patent/EP3137165A4/en not_active Withdrawn
- 2015-04-29 RU RU2016146786A patent/RU2697356C2/ru active
- 2015-04-29 BR BR112016025468-6A patent/BR112016025468B1/pt active IP Right Grant
- 2015-04-29 CN CN201580030362.8A patent/CN106687176B/zh active Active
- 2015-04-29 CA CA2947392A patent/CA2947392C/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5130997A (en) * | 1990-12-18 | 1992-07-14 | Laserscope | Medical laser apparatus, high powered red laser used in same, and laser resonator with non-linear output |
| US6413267B1 (en) * | 1999-08-09 | 2002-07-02 | Theralase, Inc. | Therapeutic laser device and method including noninvasive subsurface monitoring and controlling means |
| UA82211C2 (ru) * | 2005-06-29 | 2008-03-25 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И.Степанова Национальной Академии Наук Белоруссии" | Способ фотодинамической терапии онкологических заболеваний |
| US20070219605A1 (en) * | 2006-03-20 | 2007-09-20 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Treatment of tissue volume with radiant energy |
| RU2328208C1 (ru) * | 2007-02-26 | 2008-07-10 | ГОУ ВПО "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Лазерный конфокальный двухволновый ретинотомограф с девиацией частоты |
| RU112631U1 (ru) * | 2010-03-25 | 2012-01-20 | Абдула Куркаев | Устройство фотодинамического воздействия на ткани живого организма |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Marlene Pernot et al. Systems biology approach for in vivo photodynamic therapy optimization of ruthenium-porphyrin compounds. J. photochemistry and photobiology B: Biology 117(2012)80-89 abstract. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777486C1 (ru) * | 2021-06-24 | 2022-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "БИОСПЕК" | Устройство для проведения фотодинамической терапии с возможностью одновременного спектрально-флуоресцентного контроля фотобличинга фотосенсибилизатора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015166333A1 (en) | 2015-11-05 |
| CA2947392C (en) | 2022-11-01 |
| EP3137165A1 (en) | 2017-03-08 |
| US20170043179A1 (en) | 2017-02-16 |
| CN106687176B (zh) | 2019-06-04 |
| CN106687176A (zh) | 2017-05-17 |
| BR112016025468A2 (pt) | 2017-08-15 |
| RU2016146786A (ru) | 2018-05-29 |
| EP3137165A4 (en) | 2018-02-14 |
| CA2947392A1 (en) | 2015-11-05 |
| RU2016146786A3 (ru) | 2018-12-20 |
| US10525279B2 (en) | 2020-01-07 |
| BR112016025468B1 (pt) | 2022-12-06 |
| BR112016025468A8 (pt) | 2021-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wilson | Photodynamic therapy for cancer: principles | |
| US20150025602A1 (en) | Treatment apparatus and use thereof for treating psoriasis | |
| KR20150120425A (ko) | 광선 요법용 양자점 발광 다이오드 | |
| US20050065577A1 (en) | Low level laser tissue treatment | |
| RU2697356C2 (ru) | Устройство и способ многочастотной фотодинамической терапии | |
| Baran et al. | Factors influencing tumor response to photodynamic therapy sensitized by intratumor administration of methylene blue | |
| Gupta et al. | History and fundamentals of low-level laser (light) therapy | |
| JP7336756B2 (ja) | 光線治療装置および光線治療装置の光出射方法 | |
| Khalid | Mechanism of laser/light beam interaction at cellular and tissue level and study of the influential factors for the application of low level laser therapy | |
| JP2008237618A (ja) | 光力学的治療用光照射装置 | |
| RU2446842C2 (ru) | Способ лечения местнораспространенных онкологических заболеваний в эксперименте | |
| KR102470632B1 (ko) | 백반증 치료 장치 | |
| US20150297915A1 (en) | Apparatus for maintaining treatment of peripheral neuropathy | |
| JP2013208331A (ja) | 温度調整を伴う光線力学的治療システム | |
| JP7336757B2 (ja) | 光線治療装置用フィルタ | |
| Whitehurst et al. | Development of an alternative light source to lasers for photodynamic therapy: 2. Comparative in vivo tumour response characteristics | |
| Edge et al. | Biophotonic Therapy Induced Photobiomodulation | |
| KR20210107869A (ko) | 광 조사 장치 | |
| KR20130050096A (ko) | 광동역학적 반응 유도 장치 및 이를 이용한 광동역학적 반응 유도 방법 | |
| Whitehurst et al. | Performance of a nonlaser light source for photodynamic therapy | |
| Gryko et al. | Semiconductor lasers vs LEDs in diagnostic and therapeutic medicine | |
| RU2290972C2 (ru) | Способ фотодинамической терапии онкологических заболеваний | |
| US20240001140A1 (en) | Photodynamic therapy and microwave therapy fusion system | |
| Ion et al. | Laser effect in photodynamic therapy of tumors | |
| Bhar | Laser Applications in Medicine and Photodynamic Therapy |