Sensor in vivo y método para obtenerlo.

Un dispositivo médico implantable que comprende un dispositivo endoluminal (12,

30) que tiene al menos una de una pluralidad de regiones de sensor (20) integrales con al menos una de una superficie luminal (18) o superficie abluminal (16) del dispositivo endoluminal; comprendiendo dicha región de sensor una pluralidad de miembros salientes (22), caracterizado por la pluralidad de regiones de miembros salientes (20) fabricados de un material capaz de sufrir deformación elástica, plástica, de memoria de forma y/o superelástica, el miembro saliente adaptado para sufrir transición desde una primera porción que es coplanar con la superficie del dispositivo endoluminal hasta una segunda posición que se proyecta hacia fuera desde la superficie del dispositivo endoluminal, en el que la segunda posición es indicativa de una condición térmica o de estrés-tensión dada.

Sensor in vivo y método para obtenerlo ANTECENDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere generalmente al campo de dispositivos médicos implantables, y más particularmente pertenece a sensores que se pueden implantar en un cuerpo para provocar al menos una de una respuesta mecánica, química o eléctrica a una condición o estado fisiológico in vivo con el cuerpo. La presente invención proporciona una película depositada a vacío, que puede ser una monocapa monolítica de material o una película multiestatrificada que tiene al menos porciones de la película capaces de detectar al menos un cambio en la temperatura, presión, o la presencia o ausencia de especies químicas o bioquímicas en el cuerpo por medios mecánicos, eléctricos, químicos, electroquímicos o electromecánicos.

Específicamente, la presente invención se refiere a la fabricación y uso de sensores implantables para monitorizar parámetros físicos, químicos o eléctricos de un flujo de un fluido a través de un conducto corporal. Por ejemplo, los sensores de la presente invención se pueden emplear para proporcionar medidas volumétricas, medidas de caudales, medidas de presión, medidas eléctricas, medidas bioquímicas, medidas de temperatura, o medida del grado y tipo de depósitos en la luz de un implante endoluminal, tal como una endoprótesis u otro tipo de conducto endoluminal. La presente invención también proporciona un medio para modular las propiedades mecánicas y/o físicas del implante endoluminal en respuesta al parámetro detectado o monitorizado. Por ejemplo, cuando se determina que el volumen de flujo sanguíneo monitorizado a través de un dispositivo endoluminal está por debajo de normas fisiológicas, y/o cuando se determina que la tensión arterial está por encima de las normas fisiológicas, la endoprótesis se puede activar para incrementar su diámetro, tal como mediante propiedades superelásticas de los materiales endoprotésicos.

La evaluación de la permeabilidad de un dispositivo endoluminal tras el implante requiere actualmente un examen clínico mediante angiografía o ultrasonido. Los resultados de estos ensayos proporcionan una evaluación cualitativa de la permeabilidad del dispositivo. Por lo tanto, es deseable proporcionar un medio para medir cuantitativamente la permeabilidad de un dispositivo endoluminal tras el implante en una base periódica o continua. Las medidas in vivo cuantitativas del caudal volumétrico, la velocidad del flujo, la constitución bioquímica, la presión del fluido o una propiedad física o bioquímica similar del fluido corporal a través de un dispositivo endoluminal proporcionaría una información de diagnostico más exacta al médico.

Como se usa aquí, el término "dispositivo endoluminal" pretende incluir endoprótesis, injertos y endoprótesis-injertos que se implantan en un conducto anatómico, o se implantan con un cuerpo para crear un conducto no anatómico entre regiones anatómicamente separadas en el cuerpo. Los dispositivos endoluminales según la presente invención pueden incluir dispositivos endovasculares, dispositivos prostáticos, dispositivos uretrales, dispositivos cervicouterinos, dispositivos esofágicos, dispositivos intestinales, dispositivos biliares, dispositivos intracardíacos, válvulas, dispositivos hepáticos, dispositivos renales, o dispositivos con aplicación similar en el cuerpo.

El término "sensor", como se usa en esta solicitud, pretende incluir, sin limitación, biosensores, sensores químicos, sensores eléctricos y sensores mecánicos. Aunque el término "biosensor" se ha usado para describir diferentemente un número de diferentes dispositivos que se usan para monitorizar sistemas vivos o la incorporación de elementos biológicos, la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) ha recomendado que el término "biosensor" se use para describir "un dispositivo que usa reacciones bioquímicas especificas mediadas por enzimas aisladas, inmunosistemas, tejidos, orgánulos u otras células para detectar compuestos químicos habitualmente mediante señales eléctricas, térmicas u ópticas" 1992, 64, 148 IUPAC Compendium of Chemical Terminology 2ª Edición (1997) . La expresión "sensor químico" se define por la IUPAC como un dispositivo que transforma la información química, que oscila desde la concentración de un componente de muestra específico hasta el análisis de la composición total, en una señal analíticamente útil. Los biosensores convencionales son un tipo de sensores químicos que consisten en tres elementos básicos: un receptor (biocomponente) , un transductor (componente físico) y un separador (membrana o revestimiento de algún tipo) . El receptor de un sensor químico consiste habitualmente en un óxido metálico dopado o polímero orgánico capaz de interactuar específicamente con el analito o interactuar en mayor o menor medida cuando se compara con otros receptores. En el caso de un biosensor, el receptor o biocomponente convierte el proceso bioquímico o el suceso de unión en un componente medible. Los biocomponentes incluyen especies biológicas tales como: enzimas, antígenos, anticuerpos, receptores, tejidos, células completas, orgánulos celulares, bacterias y ácidos nucleicos. El transductor o componente físico convierte el componente en una señal medible, habitualmente una señal eléctrica u óptica. Los componentes físicos incluyen: dispositivos electroquímicos, dispositivos ópticos, dispositivos acústicos, y dispositivos calorimétricos, como ejemplos. La interfaz o membrana separa el transductor del componente químico o biocomponente, y une este componente con el transductor. Están en contacto íntimo. El separador de interfaz criba habitualmente materiales indeseados, evita el ensuciamiento, y protege al transductor. Los tipos de interfaces incluyen: membranas poliméricas, revestimientos electroporimerizados, y monómeros de autoensamblaje.

Los sensores deberían tener una elevada selectividad y sensibilidad, tiempos de recuperación rápidos sin histéresis, tiempos de vida prolongados si no son para un solo uso, bajas desviaciones, calibración automatizada,

autodiagnóstico, bajo coste, no deberían necesitar adiciones de reactivos y ninguna preparación de la muestra. Es obvio que los sensores químicos y biosensores actualmente disponibles no satisfacen estos criterios (World Biosensor Market, Frost y Sullivan, Report 5326-32, 1997) . National Institute of Standards and Technology, Nanoand MEMS Technologies for Chemical Biosensors, (www.atp.nist.govlatn/focus/98wp-nan.htm) .

En el mercado del diagnóstico clínico se conocen diversos diseños de sensores, incluyendo sensores electroquímicos (ISEs potenciométricos; amperométricos; conductométricos; e ISEs miniaturizados; transistores de efecto de campo; transistores interdigitalizados) ; sensores ópticos que usan tecnologías de fibra óptica o de resonancia plasmónica de superficie; sensores acústicos, tales como sensores de piezo-cristales y de onda acústica de superficie; y sensores térmicos que emplean termistores. De este modo, se sabe cómo emplear técnicas de microfabricación para obtener sensores clínicos. Actualmente, el sensor microfabricado comercialmente más exitoso en el mercado de diagnóstico clínico es el medidor de glucosa MEDISENSE, que usa una transducción electroquímica de una reacción enzimática. Sin embargo, la necesidad de sistemas detectores in vivo está bien reconocida. El trabajo en sistemas detectores in vivo tanto para glucosa como para lactato ha confirmado la eficacia de los copolímeros fosfolipídicos a la hora de mejorar la hemocompatibilidad. Fisher, U., et al. Biosen. Bioelectron., 10 xxiii (1995) .

Por su naturaleza, los sensores implantables deben tener algún mecanismo para comunicar la información detectada desde el sensor a un lector, que puede ser un ser humano o una máquina, fuera del cuerpo. Puesto que no es práctico implantar una conexión física entre el sensor y el lector externo, se deben de proporcionar medios alternativos para generar una señal legible externa al cuerpo. Los medios adecuados para generar una señal legible externa al cuerpo incluyen, sin limitación, señales radiográficamente visibles, señales de flujo magnético, señales químicas, señales quimiofluorescentes, y/o señales eléctricas.

La patogénesis de la arterioesclerosis no se ha identificado positivamente. Se sabe que un número de factores de riesgo, tales como colesterol elevado, hipertensión, y diabetes, sirven para encender los mecanismos inflamatorios en la pared arterial y reclutar células blancas en la pared arterial para provocar finalmente... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo médico implantable que comprende un dispositivo endoluminal (12, 30) que tiene al menos una de una pluralidad de regiones de sensor (20) integrales con al menos una de una superficie luminal (18) o superficie abluminal (16) del dispositivo endoluminal; comprendiendo dicha región de sensor una pluralidad de miembros salientes (22) , caracterizado por la pluralidad de regiones de miembros salientes (20) fabricados de un material capaz de sufrir deformación elástica, plástica, de memoria de forma y/o superelástica, el miembro saliente adaptado para sufrir transición desde una primera porción que es coplanar con la superficie del dispositivo endoluminal hasta una segunda posición que se proyecta hacia fuera desde la superficie del dispositivo endoluminal, en el que la segunda posición es indicativa de una condición térmica o de estrés-tensión dada.

2. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que los miembros salientes de la pluralidad de regiones de sensor tienen diferentes temperaturas de transición martensítica.

3. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que los miembros salientes de la pluralidad de regiones de sensor están dispuestos a lo largo del eje longitudinal del dispositivo endoluminal.

4. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de regiones de sensor se depositan a vacío.

5. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que el dispositivo endoluminal se fabrica de materiales con memoria de forma, en el que la pluralidad de regiones sensoras tienen una temperatura de transición diferente de la temperatura de transición del dispositivo endoluminal.

6. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que la primera porción es indicativa de una fase austenítica, y la segunda porción es indicativa de una fase martensítica de los miembros salientes.

7. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, que comprende además un sistema de detección ex vivo para detectar la segunda posición de las regiones de sensor en respuesta a un suceso fisiológico in vivo.

8. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que los miembros salientes de la pluralidad de regiones de sensor tienen una curva de respuesta que depende del módulo del material y del momento de inercia de cada región de sensor.

9. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de regiones de sensor tienen una variación en el grosor del eje Z a lo largo del eje X-Y de las regiones de sensor para mostrar diferentes respuestas de esfuerzo-tensión debido al diferente módulo del material y al diferente momento de inercia impuesto en las regiones de sensor.

10. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que la segunda porción de las regiones de sensor está asociada con compuestos químicos o bioquímicos.

11. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que el dispositivo endoluminal comprende además una pluralidad de elementos estructurales (32, 36) para definir las paredes del dispositivo endoluminal, y en el que la pluralidad de elementos estructurales se fabrica de un primer material que incluye al menos uno de un material con memoria de forma, materiales superelásticos, materiales deformables plásticamente y/o materiales deformables elásticamente, que permiten que el dispositivo endoluminal se expanda en un conducto anatómico a una primera temperatura de transición martensítica, y la pluralidad de elementos estructurales tiene un segundo material con memoria de forma o superelástico que tiene una segunda temperatura de transición martensítica, mayor que la primera temperatura de transición martensítica del primer material.

12. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 11, en el que la segunda temperatura de transición martensítica hace que al menos algunos de los elementos estructurales cambien la configuración de una pluralidad de aberturas (37) entre pares adyacentes de los elementos estructurales.

13. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 12, en el que la segunda temperatura de transición martensítica está provocada por al menos un estímulo energético exógeno aplicado, seleccionado del grupo que consiste en temperatura, presión, radiación de microonda, ultrasonido, RF, ultravioleta, infrarrojo, resonancia magnética, rayos X, irradiación beta y gamma.

14. El dispositivo médico implantable según las reivindicaciones 1 a 13, en el que el soporte de sustrato implantable se fabrica de un material biocompatible seleccionado del grupo de acero inoxidable, tántalo, oro, platino, titanio, níquel, vanadio, sus aleaciones metálicas, aleación de níquel-titanio y sus combinaciones, y el miembro saliente se fabrica de una aleación de níquel-titanio.

15. El dispositivo médico implantable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el dispositivo

endoluminal se selecciona del grupo que consiste en endoprótesis, injerto, y endoprótesis-injertos.

16. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de regiones de sensor comprende un marcador bioquímico y es capaz de sufrir deformación elástica, plástica, de memoria de forma o superelástica al unirse un material biológico al marcador bioquímico para indicar la segunda posición de las regiones de sensor.

17. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 16, en el que la segunda posición se acciona mediante el suceso fisiológico in vivo.

18. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 17, en el que el suceso fisiológico in vivo comprende un cambio en la temperatura, presión, cobertura de la superficie del dispositivo médico implantable, endotelialización, arteriosclerosis, pirexia, hipertensión y estenosis.

19. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 7, en el que el sistema de detección ex vivo comprende además al menos uno de radiografía, ultrasonografía, formación de imágenes mediante RF, y formación de imágenes mediante resonancia magnética, para inducir la segunda posición de las regiones de sensor.

20. El dispositivo médico implantable según cualquiera de las reivindicaciones 1-19, en el que la pluralidad de regiones de sensor comprende una pluralidad de miembros salientes que tienen condiciones que difieren de funcionalidad binaria con respecto a la otra pluralidad de miembros salientes.

21. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 20, en el que al menos algunos de la pluralidad de miembros salientes incluyen además transmisores pasivos que operan como interruptores electromecánicos detectables.

22. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 21, en el que al menos algunos de la pluralidad de miembros salientes son interrogados con una primera frecuencia de resonancia emitida por el detector y devuelven una segunda frecuencia de resonancia, alterada, al detector, indicativa del estado de la funcionalidad binaria de la pluralidad de miembros salientes.

23. El dispositivo médico implantable según cualquiera de las reivindicacione.

2. 22, en el que al menos algunos de la pluralidad de miembros salientes comprenden además un marcador bioquímico que tiene afinidad selectiva por una diana predeterminada.

24. El dispositivo médico implantable de la reivindicación 23, en el que la diana predeterminada se selecciona del grupo que consiste en anticuerpos, proteínas de la superficie celular, antígenos, citosinas, cofactores, factores de crecimiento, marcadores biológicos o bioquímicos de células endoteliales o precursores de células endoteliales, y ligandos.

25. El dispositivo médico implantable según cualquiera de las reivindicaciones 1-24, en el que la pluralidad de regiones de sensor comprenden además una pluralidad de regiones de unión.