DISPOSITIVO LASER PARA LA FORMACION DE MICROPOROS.

Dispositivo (10) para la formación de microporos por rayos láser,

para realizar poros en un tejido biológico (1), que comprende:

a) una fuente de rayos láser (7) que emite un haz de rayos láser pulsante (4);

b) dispositivos ópticos (8a, 8b, 8x) que modifican el haz pulsante para dirigir un haz de rayos láser (4) de menos de 1 mm de anchura sobre el tejido biológico (1);

c) un deflector (8f) configurado para dirigir de manera controlable, el haz de rayos láser (4) en varias direcciones; y

d) un dispositivo conformador del haz de rayos láser que reconforma la distribución de intensidad de energía del haz de rayos láser (4), caracterizado por

e) un controlador (11) de la formación de poros que controla la fuente de rayos láser (7) y el deflector (8f) para crear poros, que consisten en una serie de poros individuales (2) en el tejido biológico (1), de manera que el controlador (11) de la formación de poros está configurado para controlar la fuente de rayos láser (7) para emitir impulsos del haz láser (4), y configurado además para dirigir los impulsos para impactar en uno solo de la serie de poros (2), como mínimo, dos veces

Dispositivo láser para la formación de microporos.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo láser para la formación de microporos.

Antecedentes de la invención

Muchos medicamentos nuevos y otros ya existentes, incluyendo las vacunas, células portadoras de antígenos, anticuerpos terapéuticos, proteínas, péptidos y constituyentes de ADN, han sido desarrollados para conseguir un mejor y más eficaz tratamiento de alteraciones y enfermedades. En especial, debido a avances recientes en biología molecular y biotecnología se dispone de agentes farmacéuticos cada vez más potentes, tales como insulina humana recombinante, hormona de crecimiento, hormona estimuladora de folículos, hormona paratiroides, etanercept y eritropoietina. No obstante, una limitación significativa en la utilización de estos nuevos medicamentos es frecuentemente la falta de un sistema eficaz de suministro del mismo, especialmente en el caso en que el medicamento necesita ser transportado a través de una o varias barreras biológicas en proporciones y cantidades terapéuticamente eficaces.

La mayor parte de medicamentos son administrados por vía oral. No obstante, muchos medicamentos, en especial los medicamentos basados en proteínas (por ejemplo, proteínas, péptidos y/o ácidos nucleicos, etc.) no pueden ser absorbidos de manera efectiva de este modo debido a su degradación en el aparato gastrointestinal, mala absorción en la membrana del intestino y/o primer paso de fraccionamiento por el hígado. Por esta razón, la biodisponibilidad es muy reducida, de manera que se tienen que aplicar dosis muy elevadas. Para superar estas dificultades se puede utilizar la administración parenteral. De manera típica, esta administración se basa en la inyección del medicamento en el sistema circulatorio del paciente o en los tejidos musculares o tejidos intracutáneos o subcutáneos utilizando jeringas o catéteres estándar. Especialmente en pediatría, se utilizan aplicaciones intraóseas en casos de emergencia. Desafortunadamente, la inyección mediante aguja provoca frecuentemente fobia a la aguja, dolores sustanciales y/o daños en la piel en muchos pacientes. Además, y especialmente en el caso en el que se requiere, mediante inyección por aguja, acceso a fluidos corporales durante la administración del medicamento a largo plazo, se presentan muchas dificultades. Por ejemplo, las agujas tienden a taponarse cuando se dejan durante un periodo prolongado en el sistema vascular del paciente. Asimismo, la movilidad del paciente queda limitada de modo general. Además, las agujas y catéteres pueden provocar infecciones. Adicionalmente, la eliminación segura de las agujas es difícil y costosa, y la tasa de infecciones en el re-estuchado de las agujas es elevada.

De manera alternativa, se puede utilizar el suministro transmembrana que usualmente se basa en difusión pasiva de un medicamento a través de una membrana biológica, tal como la piel. No obstante, la transmembrana, en particular suministro transdérmico, frecuentemente no es aplicable de manera amplia, dado que la piel presenta una barrera relativamente efectiva para numeroso medicamentos. La capa más externa de la piel, el "estrato córneo", es principalmente responsable de las bien conocidas propiedades barrera de la piel. Así, por ejemplo, es esta capa la que presenta el mayor efecto barrera al flujo transdérmico de medicamentos u otras moléculas con un peso molecular superior, aproximadamente a 500 Daltons, en su paso hacia el cuerpo. Asimismo, las características lipofílicas o hidrofílicas, polaridad y solubilidad, son importantes factores para la permeabilidad transdérmica. Una vez que un medicamento alcanza la región dérmica, que se encuentra por debajo de la capa epidérmica, el medicamento se difunde rápidamente hacia las capas profundas de los tejidos y otras partes del sistema mediante la circulación de la sangre. Para mejorar la tasa de suministro del medicamento a través de la piel se han utilizado incrementadores químicos, iontoforesis, electroporación, ultrasonidos y elementos térmicos. No obstante, y dependiendo del medicamento específico, estas técnicas fallan frecuentemente en proporcionar un nivel de suministro terapéutico. Todavía peor, dichas técnicas provocan en algunos casos reacciones cutáneas indeseables para suministro del medicamento a largo plazo.

Se han realizado algunos intentos para mejorar el suministro transdérmico utilizando un láser para perforar la piel de un paciente, de manera que ello no tenga como resultado el sangrado. Esta perforación penetra típicamente a través del estrato córneo, o tanto el estrato córneo como la epidermis. Eso permite el suministro del medicamento a través de la piel. Un ejemplo de dicho láser, descrito en el documento EP 1133953, da a conocer un haz láser con un diámetro de 0,1-1 mm y un haz en forma de ranura con una anchura de 0,05 a 0,5 mm y una longitud que llega a 2,5 mm. Desafortunadamente, la tasa de suministro de medicamento a través de una perforación de este tipo es limitada. Esta perforación provoca también reacciones de piel poco deseables y la perforación de la piel provoca frecuentemente dolor. La perforación requiere una subsiguiente aplicación del medicamento mediante parche. No obstante, esta administración de medicamentos tiene como resultado frecuentemente una dosificación del medicamento poco regular, utilización poco cómoda, y en algunos casos incluso infecciones.

El documento US 6.328.733 da a conocer un dispositivo láser para la formación de microporos destinado a crear una serie de orificios o ranuras en tejidos biológicos, teniendo el diámetro del punto de haz de salida unas dimensiones aproximadas de 0,5 mm en el plano focal. Las dimensiones y profundidades de los orificios o ranuras creados son relativamente grandes.

El documento WO 00/78242 da a conocer un dispositivo láser para la formación de microporos en el estrato córneo. El objetivo de este dispositivo de formación de microporos de tipo láser es de recoger fácilmente fluidos intersticiales para la prueba de analitos presentes en el fluido. Los microporos creados en este dispositivo láser son, por lo tanto, muy profundos y útiles para recoger fluidos intersticiales de los microporos. Otro inconveniente de este dispositivo láser es que si está dotado de un suministro eléctrico portátil, tal como una batería, el tiempo total de funcionamiento del dispositivo láser es muy corto.

Por lo tanto, si bien existen varios métodos y dispositivos conocidos en la técnica para la administración de medicamentos, todos o casi todos presentan una o varias desventajas. Entre otras cosas, los métodos y dispositivos actualmente conocidos no permiten una administración controlada y reproducible de los medicamentos. Los métodos y dispositivos conocidos en la actualidad tampoco facilitan un inicio e interrupción rápidos del suministro del medicamento con una seguridad mejorada, eficacia y comodidad. Los dispositivos actualmente conocidos presentan también limitaciones en la formación de microporos. Asimismo, los dispositivos actualmente conocidos o no son portátiles o bien no pueden funcionar durante un tiempo razonable si están dotados de un suministro eléctrico portátil. Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer dispositivos para mejorar el suministro de moléculas transmembrana, incluyendo medicamentos y moléculas biológicas, atravesando membranas biológicas, tal como los tejidos o membranas celulares.

Este problema es solucionado por un dispositivo láser para la formación de microporos que comprenden las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes 2 a 43 dan a conocer características opcionales.

Características de la invención

El dispositivo, de acuerdo con la presente invención, utiliza un haz láser pulsante y un deflector para dirigir el haz láser a diferentes lugares de una membrana biológica para crear microporos, consistiendo en una serie de microporos u orificios individuales. El dispositivo comprende un dispositivo conformador de haz láser utilizado para reconformar la distribución de intensidad de energía del haz láser, en particular conseguir una distribución de intensidad de borde definido ("hard-edged") y/o conseguir una distribución de intensidad homogénea del haz, en particular en el alcance focal, profundidad focal, punto focal o foco sobre la membrana biológica. Este haz permite la creación de microporos de tamaños muy adecuados para el suministro de medicamentos. Este haz permite además la creación de microporos con una energía reducida, lo...

1. Dispositivo (10) para la formación de microporos por rayos láser, para realizar poros en un tejido biológico (1), que comprende:

a) una fuente de rayos láser (7) que emite un haz de rayos láser pulsante (4);

b) dispositivos ópticos (8a, 8b, 8x) que modifican el haz pulsante para dirigir un haz de rayos láser (4) de menos de 1 mm de anchura sobre el tejido biológico (1);

c) un deflector (8f) configurado para dirigir de manera controlable, el haz de rayos láser (4) en varias direcciones; y

d) un dispositivo conformador del haz de rayos láser que reconforma la distribución de intensidad de energía del haz de rayos láser (4), caracterizado por

e) un controlador (11) de la formación de poros que controla la fuente de rayos láser (7) y el deflector (8f) para crear poros, que consisten en una serie de poros individuales (2) en el tejido biológico (1), de manera que el controlador (11) de la formación de poros está configurado para controlar la fuente de rayos láser (7) para emitir impulsos del haz láser (4), y configurado además para dirigir los impulsos para impactar en uno solo de la serie de poros (2), como mínimo, dos veces.

2. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 1, en el que la fuente de rayos láser (7) comprende un diodo láser (7c).

3. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el dispositivo conformador del haz de rayos láser está configurado para reconformar la distribución de intensidad de energía del haz de rayos láser (4) para formar una distribución de intensidad con borde definido ("hard-edged").

4. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 3, en el que el dispositivo conformador del haz comprende un homogenizador del haz (8y, 7h) configurado para formar una distribución de intensidad homogénea del haz de rayos láser (4).

5. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 4, en el que los elementos ópticos (8a, 8b, 8x) están configurados para enfocar el haz de rayos láser (4) sobre el tejido biológico (1), y en el que el haz de rayos láser (4) tiene una distribución de intensidad homogénea en el foco.

6. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 4 ó 5, en el que la distribución de intensidad del haz de rayos láser (4) tiene forma de sombrero de copa.

7. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la distribución de intensidad homogénea del haz de rayos láser (4) varía menos del 10%.

8. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de conformación del haz es configurado para reconformar el haz (4) para la realización de un rebaje en el centro de la distribución de intensidad.

9. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el haz pulsante (4) tiene una longitud de onda dentro de un rango de 2 micras a 10 micras.

10. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 9, en el que el haz pulsante (4) tiene una longitud de onda comprendida entre 2,8 micras y 3,1 micras.

11. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el haz pulsante (4) tiene una longitud de onda menor de 200 manómetros.

12. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los impulsos tienen una amplitud temporal comprendida entre 1 ns y 1 µs.

13. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 12, en el que los impulsos tienen una amplitud temporal comprendida entre 10 ns y 150.

14. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la frecuencia de repetición de impulsos de la fuente láser (7) es superior a 200 Hz, preferentemente superior a 1 kHz.

15. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de rayos láser (7) comprende un conmutador Q (7f) y un cristal láser (7b) bombeado por el diodo láser (7c).

16. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo generador de poros por rayos láser está configurado para permitir la formación de poros en el tejido biológico (1) sin refrigeración activa.

17. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 16, en el que, como mínimo, uno de dicho generador de poros y controlador está configurado para realizar poros en el tejido biológico (1) en menos de 10 segundos.

18. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente de rayos láser (7), los elementos ópticos (8a, 8b), el deflector (8f), el dispositivo (7h, 8y) conformador del haz de rayos láser y el controlador (11) de formación de los poros están, como mínimo, parcialmente dispuestos dentro de un cuerpo envolvente dimensionado y conformado para su acoplamiento en una mano del usuario del dispositivo para la formación de poros por rayos láser.

19. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 18, que comprende una fuente de suministro de potencia autónoma (10c) dentro del cuerpo envolvente, que está configurada para activar el generador de poros por rayos láser.

20. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos ópticos (8a, 8b) están configurados para producir haz láser (4) paralelo o casi paralelo sobre el tejido biológico (1).

21. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un mecanismo de realimentación (13) configurado para analizar una característica de, como mínimo, uno de los poros de la serie de poros (2).

22. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 21, en el que el mecanismo de realimentación (13) está configurado para analizar características después de varios impulsos sucesivos.

23. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 21 ó 22, en el que el mecanismo de realimentación (13) comprende un espectrógrafo (13) configurado para evaluar espectrográficamente, como mínimo, uno de los poros de la serie de poros (2).

24. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, en el que el mecanismo de realimentación (13) está configurado para medir la profundidad del poro individual (2).

25. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 24, en el que el bucle de realimentación (13) comprende un segundo haz láser (9d) que tiene una anchura menor que el haz láser (4).

26. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 24 ó 25, en el que el bucle de realimentación (13) comprende un dispositivo (9e) configurado para desviar el segundo haz láser (9d) hacia dentro de un poro individual de la serie de poros (2) y sobre un lugar de referencia (X) sobre la superficie del tejido biológico (1).

27. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, en el que el bucle de realimentación (13) está operativamente acoplado al controlador (11) de formación de poros, y en el que el controlador (11) está configurado para comparar una característica de un poro individual de la serie de poros (2) con un valor predeterminado, e impide que otro impulso del haz láser (4) sea dirigido a dicho poro individual (2) si la característica del poro individual (2) es, como mínimo, tan grande como un valor predeterminado, o si la característica del poro individual (2) se encuentra dentro de un rango predeterminado.

28. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 27, en el que el valor predeterminado es la profundidad del poro (2) que tiene un valor entre 5 µm y 200 µm.

29. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además elementos ópticos (8a, 8b, 8x) configurados para conformar el haz de rayos láser (4) de manera que tenga una anchura comprendida entre 0,05 y 0,5 mm.

30. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el haz de rayos láser (4) tiene una densidad de energía comprendida entre 100 mJ/cm² y 5 J/cm².

31. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además elementos ópticos (8a, 8b, 8x) configurados para modular la anchura del haz de rayos láser (4).

32. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un dispositivo de absorción (8d) queda dispuesto a lo largo de la trayectoria del haz (4), y en el que el dispositivo de absorción está configurado para modular la densidad de energía del haz de rayos láser (4).

33. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además una memoria de la formación de poros (12) que está programada para almacenar parámetros para, como mínimo, uno de la serie de poros (2), incluyendo, como mínimo, un parámetro seleccionado entre el grupo que consiste en: sección transversal, profundidad, forma y superficie de permeación, y en el que el dispositivo de control (11) comprende además, como mínimo, uno de dos: un bucle de realimentación (13), elementos ópticos (8a, 8b, 8x), un dispositivo conformador del haz (8y) y un dispositivo de absorción (8d) que conforma el poro individual (2) de acuerdo con los parámetros de la memoria (12) de formación de poros.

34. Dispositivo para la formación de poros por rayos láser, según la reivindicación 33, en el que la memoria (12) de la formación de poros está programada además para comprender un parámetro seleccionado entre el grupo que consiste en: el número de poros individuales (2), disposición geométrica de los poros (2) sobre la membrana biológica, distancia mínima entre los poros (2) y superficie total de permeación de todos los poros individuales (2).

35. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 34, para su utilización en un método para el tratamiento de una enfermedad que comprende:

aplicar haces repetidos de energía a cada uno de una serie de puntos de la piel de un paciente con el objetivo de producir poros que tengan características dimensionales deseadas para el suministro transdérmico de un medicamento previsto para inducir un efecto deseado; y

aplicar el medicamento a los poros de manera tal que el medicamento es absorbido en la piel a través de los poros en una cantidad eficaz para inducir el efecto deseado.

36. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según la reivindicación 35, en el que el haz de energía comprende un láser.

37. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según la reivindicación 35, en el que la característica dimensional comprende la profundidad de los poros.

38. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según la reivindicación 37, en el que la profundidad de los poros está comprendida entre 5 µm y 200 µm.

39. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según la reivindicación 35, que comprende además la producción, como mínimo, de 10 de los poros en el paciente, cada uno de los cuales tiene, como mínimo, 1 µm transversalmente y, como mínimo, 1 µm de profundidad.

40. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según la reivindicación 35, que comprende además la disposición de realimentación entre un impulso anterior y un impulso posterior con respecto a la característica dimensional y altera automáticamente el último impulso en función de la realimentación.

41. Dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según la reivindicación 35, en el que la etapa de aplicar el medicamento a los poros comprende la aplicación del medicamento en la piel mediante un parche.

42. Dispositivo para la formación de microporos (10) por rayos láser, según una de las reivindicaciones 1 a 34, para su utilización en un método para crear una serie de poros en un tejido biológico.

43. Dispositivo para la formación de microporos (10) por rayos láser, según una de las reivindicaciones 1 a 34, para su utilización en la administración de un permeante o de un medicamento para el tratamiento de una enfermedad.

44. Combinación para la utilización en la administración de un permeante o medicamento que comprende un dispositivo para la formación de microporos por rayos láser, según una de las reivindicaciones 1 a 34, y que comprende un permeante o un medicamento, en particular un parche transdérmico que contiene un permeante o medicamento.