Sistema para romper los enlaces que mantienen juntas porciones de tejido blando,

comprendiendo dicho sistema:

una sonda (110, 210) para rodear el tejido blando;

incluyendo dicha sonda una pluralidad de electrodos (116, 216);

un sistema (150-180; 250-280) para crear un campo eléctrico disruptivo rápido y pulsado entre múltiples pares de dicha pluralidad de electrodos;

un sistema de aspiración (118, 122; 218, 222) asociado a dicha sonda;

en el que dicho campo eléctrico disruptivo rápido y pulsado licuará parcialmente un complejo proteínico y provocará una disociación momentánea del mecanismo adhesivo entre partes consistentes del tejido blando, y dicho sistema de aspiración retirará dicho tejido disociado,

caracterizado porque dicho sistema de creación de impulsos está adaptado para crear un tren de impulsos muy cortos con anchuras de impulso del orden de nanosegundos y con intensidades de campo del orden de kV/cm, aplicado y adaptado para crear dicho campo eléctrico disruptivo rápido con un cambio continuo escalonado de dirección

Sistema para la disociación y retirada de tejido proteínico.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a la disociación y a la retirada de volúmenes macroscópicos altamente hidratados de tejido proteínico; más particularmente, la presente invención se refiere a la disociación y a la retirada de volúmenes macroscópicos altamente hidratados de tejido proteínico utilizando un fraccionamiento de un flujo de campo de energía rápido de dirección variable.

La presente invención se describe en términos de cirugía vítreorretinal; sin embargo, los expertos en la materia entenderán la aplicabilidad de la presente invención a intervenciones médicas en otras áreas del cuerpo de humanos o animales.

Durante décadas, las intervenciones de la técnica anterior para cirugía posterior vítreorretinal han confiado en procedimientos mecánicos o de tracción para: 1) la retirada de tejido con sondas de corte por cizalladura (utilizando un cúter oscilante o giratorio); 2) la transección de membrana utilizando tijeras, una cuchilla o cúteres vítreos; 3) el desprendimiento de membrana con fórceps y picos; y 4) la separación de membrana con fórceps y fluidos viscosos. Aunque han progresado las mejoras en los mecanismos, los materiales, la calidad, la manufacturabilidad, el soporte del sistema y la eficacia, los avances significativos en los resultados quirúrgicos intraoculares posteriores son atribuibles principalmente al conocimiento, fortaleza, habilidad y destreza de los médicos oftálmicos que operan.

La retirada libre de tracción de tejido intraocular durante la cirugía vítreorretinal es casi imposible con el arsenal actual de instrumentos médicos mecánicos. Mediante la aplicación de pericia, movimiento preciso, experiencia y conocimientos, los médicos que operan han sido capaces de minimizar la tracción derivada del uso de instrumentos médicos mecánicos durante la retirada de tejido, pero son incapaces de eliminarla. Los procedimientos quirúrgicos mecánicos o de tracción utilizan una acción de cizalladura para cortar enlaces de tejido. Esta acción de cizalladura pone tensión inherentemente en el tejido a retirar, tensión que, a su vez, se transfiere a la membrana retinal. Debido al uso de procedimiento quirúrgicos mecánicos o de tracción, las fuerzas que imparten movimiento al elemento de corte de los dispositivos médicos mecánicos que se utilizan para cortar enlaces de tejido se superponen sobre la membrana retinal. A pesar de la habilidad y el cuidado del cirujano oftálmico, esta superposición de las fuerzas asociadas a los procedimientos quirúrgicos de tracción sobre la membrana retina da lugar a la posibilidad de daños a la membrana retinal.

Un potencial procedimiento quirúrgico libre de tracción que se ha utilizado para generar cambios conformacionales en componentes de proteína implica la aplicación de campos eléctricos pulsados de alta intensidad; sin embargo, el uso de un campo eléctrico pulsado de alta intensidad no se ha abierto paso en intervenciones quirúrgicas delicadas tales como cirugía vítreorretinal.

Los campos eléctricos pulsados de alta intensidad han encontrado numerosas aplicaciones en el campo médico, la industria alimentaria y en la mecanización de dispositivos micromecánicos. Ejemplos de uso del campo médico incluyen la administración de fármacos quimioterapéuticos a células tumorales, terapia de genes, administración transdérmica de fármacos y descontaminación bacteriana de agua y alimentos líquidos. En la industria alimentaria, los campos eléctricos pulsados ultracortos de alta intensidad han encontrado uso comercial en la esterilización y descontaminación. Finalmente, las técnicas de mecanización y modificación de superficie utilizadas para chips de Microsistemas Eléctricos y Mecánicos (MEMS) emplean campos eléctricos pulsados ultracortos de alta intensidad.

La manipulación de estructuras biológicas, tales como macromoléculas, membranas celulares, organelas intracelulares y entidades extracelulares, ha sido el centro de investigaciones recientes por grupos de ingeniería biofísica y bioquímica. Bajo el encabezamiento general de electrocinética, la respuesta de tejidos biológicos a los campos eléctricos se ha utilizado en investigación, diagnóstico y aplicaciones terapéuticas.

Investigación y Desarrollo Electrocinético no Quirúrgico

La comprensión básica de la invención descrita en la presente memoria se obtiene mejor a través de una apreciación de algunas tecnologías no quirúrgicas de la técnica anterior en uso actualmente para investigación molecular bioquímica, desarrollos farmacéuticos terapéuticos, técnicas de esterilización, polimerización comercial, investigación de plasma y avances MEMS (laboratorio en un chip). Los aspectos clave de estas tecnologías de la técnica anterior se describen a continuación para demostrar otros sistemas en los que el material proteínico se haya manipulado y comprometido por la administración de campos eléctricos pulsados de alta intensidad.

Electrorreología

La electrorreología (ER) es un fenómeno en el que la reología de fluidos, incluyendo fluidos biológicos, es modificada por la imposición de campos eléctricos (usualmente campos de CC baja). El campo eléctrico impuesto sobre el fluido induce una transición de fase de volumen en el fluido siendo la intensidad del campo eléctrico el parámetro más importante y siendo generalmente la frecuencia del campo eléctrico el parámetro menos importante. La mayoría de los fluidos ER coloidales demuestran un incremento en efectos viscoelásticos con una amplitud de campo incrementada. De modo interesante, aparece una reducción en la viscoelasticidad del fluido en las intensidades de campo más altas, pero falta una investigación definitiva acerca del efecto de la intensidad de campo sobre la viscoelasticidad, y el mecanismo de ER sigue siendo desconocido.

Electroforesis

La electroforesis (o dielectroforesis) implica el movimiento de partículas en un campo eléctrico hacia uno u otro polo eléctrico, ánodo o cátodo. El procedimiento de electroforesis se utiliza para separar y purificar biomoléculas (por ejemplo, separación de ADN y ARN). Para materiales que sean del orden de nanómetros a micrómetros, el procedimiento de electroforesis trabaja bien para el aislamiento altamente específico de materiales y la determinación de las propiedades del material. Durante la electroforesis, la transición de fase inducida por el campo eléctrico en una suspensión confinada es el objeto de un campo eléctrico de CA espacialmente uniforme. Esta transición de fase inducida por el campo eléctrico sigue a la formación inducida por el campo, bien conocido, de una estructura columnar en una suspensión. Cuando se someten a un campo eléctrico externo, las partículas dentro del campo eléctrico se alinean ellas mismas a lo largo de la dirección de campo, formando cadenas y columnas. Las cadenas y columnas de partículas se estiran a continuación por las acciones del campo eléctrico y del flujo de fluido. El tiempo de separación y aislamiento de partículas es del orden de minutos a horas e implica frecuentemente la aplicación de múltiples procesos secundarios. Un agente tensioactivo iónico (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio SDS) y una dilución de muestras se utilizan frecuentemente para mejorar la separación macromolecular. Los agentes tensioactivos iónicos tienen la capacidad de formar un puente químico entre entornos hidrofóbicos e hidrofílicos, dislocando o disminuyendo así las fuerzas de conexión hidrofóbicas necesarias para mantener la estructura de proteína nativa.

Fraccionamiento de Flujo de Campo

El Fraccionamiento de Flujo de Campo (FFF) es un procedimiento de separación de soluciones de laboratorio comparable de muchas maneras con la cromatografía de líquidos. En general, los materiales y el intervalo de tamaño de los materiales separados en sistemas FFF son complementarios de los analizados utilizando electroforesis y cromatografía de líquidos. En sistemas FFF, el protagonista de la separación (campo eléctrico) se aplica en una dirección perpendicular a la dirección de separación y crea separación espacial y temporal de los componentes de la muestra a la salida del canal FFF. La separación en un canal FFF se basa en diferencias en la retención (tiempo) de los componentes de la muestra. A su vez, la retención en sistemas FFF es una función de las diferencias en las propiedades fisioquímicas de la muestra, la intensidad y el modo del asalto aplicado y el perfil de la velocidad de fluido en el canal de separación....

1. Sistema para romper los enlaces que mantienen juntas porciones de tejido blando, comprendiendo dicho sistema:

una sonda (110, 210) para rodear el tejido blando;

incluyendo dicha sonda una pluralidad de electrodos (116, 216);

un sistema (150-180; 250-280) para crear un campo eléctrico disruptivo rápido y pulsado entre múltiples pares de dicha pluralidad de electrodos;

un sistema de aspiración (118, 122; 218, 222) asociado a dicha sonda;

en el que dicho campo eléctrico disruptivo rápido y pulsado licuará parcialmente un complejo proteínico y provocará una disociación momentánea del mecanismo adhesivo entre partes consistentes del tejido blando, y dicho sistema de aspiración retirará dicho tejido disociado,

caracterizado porque dicho sistema de creación de impulsos está adaptado para crear un tren de impulsos muy cortos con anchuras de impulso del orden de nanosegundos y con intensidades de campo del orden de kV/cm, aplicado y adaptado para crear dicho campo eléctrico disruptivo rápido con un cambio continuo escalonado de dirección.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho campo eléctrico disruptivo rápido y pulsado es:

sustancialmente ortogonal con respecto al tejido blando que se debe disociar, o

se crea entre múltiples pares de dichos electrodos (116, 216) por inversión continua de la polaridad de los electrodos y cambio secuencial de electrodos activos, o

se crea entre múltiples pares de dichos electrodos por inversión de la polaridad de los electrodos, por conmutación de electrodos activos, o por combinaciones de ambas.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicho sistema de aspiración (118, 122; 218, 222) retira el tejido blando disociado en el momento de la disociación.

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que dicha pluralidad de electrodos (116, 216) se sumerge en un medio conductor.

5. Sistema según la reivindicación 1, en el que se proporciona un fluido de irrigación (130, 230) para mantener estable la impedancia entre unos electrodos (116, 216).

6. Sistema según la reivindicación 1, en el que la forma de impulso, la tasa de repetición de impulsos y las longitudes del tren de impulsos se sintonizan con el tejido que se debe disociar.

7. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de creación de impulsos (150-180; 250-280) está adaptado para crear un campo eléctrico pulsado ultracorto de alta intensidad entre unos electrodos de la punta de una sonda quirúrgica hueca que rodea un volumen de tejido, comprendiendo dicho sistema:

un generador de potencia de impulso (150);

una red de formación de impulsos (160) conectada a dicho generador de potencia de impulso;

un circuito de conmutación (170) conectado a dicha red de formación de impulsos, controlando dicho circuito de conmutación la duración y la frecuencia de impulsos eléctricos entre los electrodos;

en el que el campo eléctrico pulsado ultracorto de alta intensidad es suficiente para crear un complejo líquido proteínico que permite la disociación momentánea del volumen de tejido.

8. Sistema según la reivindicación 7, en el que dicho circuito de conmutación (170)

cambia la secuencia de activación de los electrodos (116), o

cambia la polaridad de los electrodos, o

cambia la dirección del campo entre los electrodos, o

cambia la amplitud de tensión por ciclo de ráfagas de impulsos, o

cambia la frecuencia por ciclo de ráfagas de impulsos, o

cambia el ciclo de servicio por ciclo de ráfagas de impulsos, o

cambia el patrón de impulsos por ciclo de ráfagas de impulsos.

9. Sistema según la reivindicación 7, que incluye además un medio conductor entre los electrodos (116, 216), o que incluye además un fluido entre los electrodos que mantiene un entorno eléctrico estable, y, preferentemente, que incluye además un sistema de aspiración (118, 122; 218, 222) para eliminar dicho tejido disociado en dicho momento de la disociación.

10. Sistema según la reivindicación 7, que comprende además un fluido de irrigación con propiedades de pH, o con ingredientes, que conduce a la disociación de tejido proteínico inducida por campo eléctrico.