TECNOLOGÍAS HIPERTÉRMICAS Y USOS TERAPÉUTICOS DE LAS MISMAS.

Un sistema de tratamiento de enfermedad que comprende: un agente de inducción térmica y una fuente de radiación,

caracterizado por que el agente de inducción térmica comprende una pluralidad de nanotubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno, una pluralidad de microtubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno o una mezcla de los mismos

Tecnologías hipertérmicas y usos terapéuticos de las mismas CAMPO DE LA INVENCIÓN¶

La presente invención se refiere a realizaciones de tecnologías hipertérmicas, incluyendo nanoestructuras y microestructuras y usos terapéuticos para las mismas en campos médicos incluyendo formación de imágenes y tratamiento de enfermedad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los nanotubos de carbono, en general, son cilindros de grafito cerrados en cada extremo con tapas que contienen seis anillos pentagonales. Los nanotubos de carbono se pueden ilustrar conceptualmente dividiendo un fullereno (C60) por la mitad y poniendo un cilindro de grafeno entre las dos mitades. Dividir el fullereno paralelo a uno de los ejes ternarios da como resultado una construcción de nanotubos en zig-zag mientras que dividir el fullereno a lo largo de uno de los ejes quinarios produce una construcción de nanotubos en silla. Además de geometrías de red variables, los nanotubos de carbono demuestran diferentes macroestructuras expresadas como nanotubos de pared única y nanotubos de paredes múltiples.

Desde su descubrimiento en 1.991, los nanotubos de carbono han encontrado aplicación en una amplia variedad de campos debido a sus distintas y ventajosas propiedades electrónicas y mecánicas. Un campo en el que los nanotubos están encontrando aplicabilidad continuada es el de los biomateriales. Los nanotubos de carbono se han usado para detección electroquímica de especies biológicas, andamiaje de tejidos y suministro molecular. Los nanotubos de carbono de pared única han demostrado transportar diversas cargas a través de las membranas celulares sin citotoxicidad, proporcionando de ese modo vías adicionales para el suministro de fármacos en aplicaciones de tratamiento de enfermedades.

Existen muchas enfermedades que requieren rigurosas estrategias y procedimientos de tratamiento. Una de esas enfermedades es el cáncer. A pesar de considerables esfuerzos en investigación, el cáncer sigue siendo una de las causas principales de muerte en los Estados Unidos. Los tratamientos para el cáncer son invasivos y generalmente incluyen cirugía para retirar tejido canceroso seguido por radiación y/o quimioterapia. Los tratamientos contra el cáncer con frecuencia producen efectos secundarios perjudiciales tales como la destrucción indiferenciada de células enfermas y sanas, fatiga, nauseas y vómitos.

A la vista de estos efectos secundarios perjudiciales, sería deseable proporcionar estrategias de tratamiento menos invasivas, alternativas, para el cáncer y otras enfermedades. Adicionalmente, sería deseable proporcionar composiciones de nanopartículas de carbono operables para uso en tales estrategias. 'Nanotechnoogy used to kill tumour cells', Clare Sansom, http: //oncology, thelancet.com, Vol. 6, septiembre de 2.005, describe la introducción de nanotubos de carbono de pared única en células cancerígenas y la provocación de la muerte de las células con radiación IR cercana. La patente internacional WO 2005/097672 describe nanotubos de carbono ferromagnéticamente rellenos con hierro, cobalto, níquel y platino para fines de diagnóstico y terapéuticos.

La patente de EE.UU. 2008/051290 describe un método para suministrar un agente radioterapéutico a un objetivo que comprende administrar una composición que comprende nanotubos solubles en agua. La patente de Corea KR 2004/0065100 describe el implante de hierro en nanotubos de carbono.

La patente internacional WO 03/084869 describe un procedimiento para separar una mezcla de nanotubos de carbono de pared única. 'Carbon nantubes as multifunctional biological transporters and near-Infrared agents for selective cancer cell destruction' Kam et al, PNAS, 16 de agosto de 2.005, Vol. 102, Nº 33, describen usar los CNT (por sus siglas en inglés) de pared única para provocar la muerte de células cancerosas cuando los CNT se interiorizan selectivamente en células cancerígenas y se irradian después con radiación NIR. 'Substituted Carborane-Appended Water-Soluble Single-Wall Carbon Nanortubes: New Approach to Boron Neutron Capture Therapy Drug Deliver y ', Zhu et al, J. AM. CHEM, SOC, 2.005, 127, 9.875-9.880 describen el uso de nanotubos de carbono de pared única como agentes de suministro de boro para BNCT.

RESUMEN

La presente invención es según se reivindica y proporciona nuevas composiciones a nanoescala y microescala multifuncionales. Las composiciones, entre otros usos, se pueden usar ventajosamente para realizar una o más de las siguientes funciones en un método terapéutico: fijar como objetivo células seleccionadas, formar imágenes de las células y/o inducir hipertermia en células seleccionadas.

La presente invención también proporciona sistemas y métodos que incorporan composiciones de nanopartículas de carbono descritas en la presente memoria para el tratamiento de enfermedades incluyendo, pero no limitándose, al cáncer.

Estas y otras realizaciones de la presente invención se describen con mayor detalle en la descripción detallada de la invención a continuación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 ilustra ramificación de nanotubos de carbono según realizaciones de la presente invención. La Figura 2 ilustra un microtubo de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 3 ilustra un microtubo de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 4 ilustra funcionalización de la superficie de un nanotubo de carbono según una realización de la presente invención.

La Figura 5 ilustra nanotubos de carbono dispuestos en un substrato esférico según una realización de la presente invención. La Figura 6 ilustra la síntesis de nanotubos de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 7 ilustra propiedades de transferencia de calor de nanotubos de carbono según realizaciones de la presente invención. La Figura 8 ilustra el umbral de destrucción de nanotubos de carbono según realizaciones de la presente invención. La Figura 9 ilustra arquitecturas de nanotubos de carbono ramificadas según realizaciones de la presente invención. La Figura 10 muestra una imagen de microscopía de transmisión de electrones de nanotubos de carbono según una realización de la presente invención.

La Figura 11 muestra una imagen de microscopía de transmisión de electrones de un nanotubo de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 12 ilustra la muerte celular inducida en microtubos de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 13 ilustra microtubos de carbono producidos según una realización de la presente invención. La Figura 14 ilustra la distribución de la longitud del microtubo de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 15 ilustra nanotubos de carbono producidos según una realización de la presente invención. La Figura 16 ilustra la distribución de la longitud de los nanotubos de carbono según una realización de la presente invención.

La Figura 17 ilustra la viabilidad celular como una función de mezcla con microtubos de carbono según una realización de la presente invención. La Figura 18 ilustra el calentamiento de nanotubos de carbono de un entorno circundante según una realización de la presente invención. La Figura 19 ilustra la viabilidad celular como una función de la concentración de los microtubos de carbono cuando se exponen a radiación infrarroja cercana (NIR, por sus siglas in inglés) según una realización de la presente invención. La Figura 20 ilustra el aumento de temperatura en un entorno circundante como una función de la concentración de los microtubos de carbono según una realización de la presente invención.

La Figura 21 ilustra la viabilidad celular como una función de la concentración de nanotubos de carbono cuando se exponen a radiación infrarroja cercana (NIR) según una realización de la presente invención. La Figura 22 ilustra el aumento de la temperatura en un entorno circundante como una función de la concentración de nanotubos de carbono según una realización de la presente invención.

La Figura 23 ilustra la regresión de un tumor tratado con una composición de nanotubos de paredes múltiples según una realización de la presente invención. La Figura 24 es una imagen de MIR pesada T2 de un ratón que soporta un tumor inyectado con una composición según una realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Para los fines de esta memoria descriptiva, a menos... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de tratamiento de enfermedad que comprende:

un agente de inducción térmica y una fuente de radiación, caracterizado por que el agente de inducción térmica comprende una pluralidad de nanotubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno, una pluralidad de microtubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno o una mezcla de los mismos.

2. Un sistema de tratamiento de enfermedad según la reivindicación 1, en el que el nanotubo de carbono o los microtubos de carbono comprenden de 0, 01 por ciento en peso de nitrógeno a 30 por ciento en peso de nitrógeno, preferiblemente 5 por ciento en peso de nitrógeno a 10 por ciento en peso de nitrógeno.

3. Un sistema de tratamiento de enfermedad según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de nanotubos de carbono o la pluralidad de microtubos de carbono comprenden además hierro.

4. Un sistema de tratamiento de enfermedad según la reivindicación 1, en el que la fuente de radiación comprende una fuente de radiación infrarroja, una fuente de radiación de microondas o una combinación de los mismos.

5. Un sistema de tratamiento de enfermedad según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende además una fuente de campo magnético según la cual el agente de inducción térmica comprende al menos un nanotubo de carbono que comprende hierro, al menos un microtubo de carbono que comprende hierro o una mezcla de los mismos y funciona como un agente de contraste y el sistema de tratamiento de la enfermedad funciona como un sistema de formación de imágenes.

6. Un método para formación de imágenes que comprende: disponer de un agente de inducción térmica como se describe en la reivindicación 5 en un entorno biológico y usar el sistema de tratamiento de la enfermedad según la reivindicación 5.

7. Un método según la reivindicación 6, en que el agente de inducción térmica se dispersa en un portador fisiológicamente aceptable.

8. Un sistema de tratamiento de enfermedad según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en que la pluralidad de nanotubos de carbono, la pluralidad de microtubos de carbono o la mezcla de los mismos, se dispersa en un portador fisiológicamente aceptable.

9. Una composición que comprende: una disolución, comprendiendo la disolución: un portador fisiológicamente aceptable y una pluralidad de nanotubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno, una pluralidad de microtubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno o una mezcla de los mismos, dispuesta en un portador fisiológicamente aceptable en una concentración que oscila de:

0, 1 µg/ml a 5 mg/ml.

10. La composición según la reivindicación 9, en la que la concentración oscila de 10 µg/ml a 500 µg/ml.

11. La composición según la reivindicación 10, en la que la concentración oscila de 100 µg/ml a 200 µg/ml.

12. La composición según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en que la pluralidad de nanotubos de carbono, la pluralidad de microtubos de carbono o la mezcla de los mismos comprende además hierro.

13. Uso de una pluralidad de nanotubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno, una pluralidad de microtubos de carbono dopados con boro y/o nitrógeno o una mezcla de los mismos, en la preparación de un medicamento para el tratamiento de tejido enfermo.

14. El uso según la reivindicación 13, en que la pluralidad de nanotubos de carbono o la pluralidad de microtubos de carbono comprende de 0, 01 por ciento en peso de nitrógeno a 30 por ciento en peso de nitrógeno, preferiblemente 5 por ciento en peso de nitrógeno a 10 por ciento en peso de nitrógeno.

15. El uso según la reivindicación 13 ó 14, en el que el medicamento se adapta para suministro a la vasculatura del tejido enfermo de manera que los nanotubos de carbono o microtubos de carbono del medicamento no entren en las células del tejido enfermo sino que queden en la vasculatura del tejido enfermo.

FIGURA 1 FIGURA 2 FIGURA 3 FIGURA 4 FIGURA 5 FIGURA 6 FIGURA 7 FIGURA 8 FIGURA 9 FIGURA 10 FIGURA 11 FIGURA12 FIGURA 13 FIGURA 14 FIGURA 15 FIGURA 16 FIGURA 17 FIGURA 18 FIGURA 19 FIGURA 20 FIGURA 21 FIGURA 22 FIGURA23 FIGURA 24.