[发明专利]将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请将2008年8月19日提出申请且发明名称为“将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统”(METHOD AND SYSTEM FOR LEADING MACROMOLECULE SUBSTANCE INTO LIVING TARGET CELLS)的美国专利申请第12/194,497号、2008年5月15日提出申请且发明名称为“将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统”的美国专利申请第12/121,712号、2008年8月19日获准专利权且发明名称为“将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统”的美国专利第7,415,302号以及2003年10月15日提出申请的台湾专利申请第092128522号等上述全部专利申请文件及专利通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及将大分子物质导入标靶细胞的方法及系统，更特别地，涉及应用超声波调节标靶细胞的细胞膜的穿透性，由此有效地将低剂量的大分子物质导入标靶细胞的方法及系统。

背景技术

人体的组织细胞有时受内部或外部有害因子刺激而致使染病。结果，染病细胞的数目迅速增加，且染病细胞转移至健康组织，因而形成肿瘤。肿瘤包括良性肿瘤及恶性肿瘤。与良性肿瘤相比，恶性肿瘤难以治愈，且对人体危害更大。

目前，每年有5,000,000人死于肿瘤，而恶性肿瘤为主要杀手。随着医疗科学的发展，已提供多种先进的肿瘤诊断方法及治疗方法。肿瘤治疗方法主要包括外科手术、化学疗法及放射疗法。在化学疗法的治疗中，由于低用药精确性而向人体散布药物所产生的毒性，此仍待解决的局限性及缺陷往往吞噬着肿瘤患者的健康。因此，如何以最小药物剂量实现最大治疗效果，以及如何提升用药精确性，为人们亟待克服的问题。

近期的研究发现，体外震波碎石术(shock wave lithotripsy，SWL)可在细胞周围产生微泡。这些微泡在细胞膜中形成非永久性孔洞。因此，提升细胞膜的穿透性并实现更好的药物吸收性。美国专利第6,298,264号揭露一种提升细胞膜穿透性的方法。该方法应用第一脉冲波(pulsed wave，PW)及第二脉冲波来产生环绕细胞的微泡。这些微泡在细胞膜中形成非永久性孔，以提升细胞膜的穿透性。该方法可将细胞膜的穿透性增加至90％。因此，仅需要低的药物剂量。然而，该方法并未揭露如何精确定位该标靶细胞以及如何提升用药精确度。因此，仍然需要精确地定位标靶细胞并提升用药精确度的方法。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供将大分子物质有效地导入标靶细胞的方法及系统。

本发明的另一目的在于，提供应用于基因输送中的方法及系统，增加基因输送的效率。

本发明的再一目的在于，提供应用于基因输送中的方法及系统，提升基因疗法的效率。

本发明的又一目的在于，提供提升用药精确度的方法及系统。

本发明的再另一目的在于，提供降低药物剂量并有效地将药物导入肿瘤细胞的方法及系统。

依照上述及其它目的，本发明提供将大分子物质导入活体标靶细胞的方法及系统。该将大分子物质导入活体标靶细胞的系统包含：影像撷取单元，该影像撷取单元用于撷取标靶细胞所处的组织或器官的三维(3D)结构影像及标靶细胞所处的组织或器官的3D血管摄影影像；影像合成单元，该影像合成单元用以将3D结构影像合并入3D血管摄影影像，由此选择完全涵盖传输大分子物质的标靶细胞的血管通道；注射单元，该注射单元用于注射液体并传输大分子物质至该标靶细胞；能量转换模块，该能量转换模块用于施加能量，以活化该液体并产生生物效应；其中，该能量转换模块包含包括超声波转换器或高频扩音器(tweeter)的超声波转换模块，由此在该标靶细胞的细胞膜中形成非永久性孔洞；其中，大分子物质通过标靶细胞细胞膜中的非永久性孔洞进入标靶细胞中。

该将大分子物质导入活体标靶细胞的方法包含：首先，撷取标靶细胞所处的组织或器官的3D结构影像及标靶细胞所处的组织或器官的3D血管摄影影像；第二，将3D结构影像合并入3D血管摄影影像，选择完全涵盖传输大分子物质的标靶细胞的血管通道；第三，使用导管沿着所选择的血管通道注射微泡液体(超声波或人造血液)，该微泡环绕着标靶细胞排列；第四，施加能量以活化该微泡液体，以产生生物效应，由此在该标靶细胞的细胞膜内形成非永久性孔洞；以及最后，经由细胞膜内的非永久性孔洞，沿着所选择的血管通道，将大分子物质注射进入标靶细胞中。