使用电浆状态的氧化氮来治疗医疗状况与疾病的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉应用
[0002] 本申请是2013年 10月31 日提交的标题为 "Methods for Using Nitric Oxide in a Plasma State to Treat Medical Conditions and Diseases" 的待决美国临时专利申 请第61/898390号的非临时案且请求其优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文 中。
技术领域
[0003] 本发明涉及医疗治疗领域，并且更具体地涉及有效地投予氧化氮来治疗医疗状况 和疾病的方法。
【背景技术】
[0004] 氧化氮(NO)气体是通常在人体内部和外部两者中以气态发现的短寿命分子。氧化 氮是已知具有多种调控、保护和治疗特性的信号传导分子。借由刺激内源性氧化氮的产生 增加或者将外源性产生的氧化氮引入身体中来加强身体氧化氮的天然产生可以改进身体 对损害、疼痛、和侵袭性生物体的响应。然而，难以将氧化氮递送至活组织中，并且氧化氮在 其气态下无法渗透穿过真皮。为了适用于临床，氧化氮必须以足量存在于作用部位中。
[0005] 出于治疗目的递送氧化氮的先前方法包括投予以化学方式将氧化氮释放至身体 中的化学化合物。再一方法采用氧化氮途径激动剂和氧化氮拮抗剂。另一方法采用高压氧 化氮气体和喷雾剂。还有一方法涉及使用其中引入有气态氧化氮的密封真空容器包围身 体。业内也已经尝试迫使加压氧化氮穿过组织和皮肤。出于多种原因，这些方法已经取得了 有限的结果。例如，在组织介质中，气态氧化氮具有高反应性，具有低扩散常数并且具有极 短的寿命。
[0006] 未达成临床成功的另一方法涉及投予分子供体，该方法已经表明是有问题的，这 是因为无法调节有效负载的释放的控制，也无法可靠地调节供体的渗透/饱和。
[0007] 存在以涉及氧化氮的特定临床结果为靶向的若干解决方案。例如，柠檬酸西地那 非（以商标名VIAGRA售出）干扰勃起功能障碍综合征中氧化氮下调。例如，依那西普（以商标 名ENBRIL出售)使用抗α肿瘤坏死因子(TNFa)抗体来发挥氧化氮在关节的发炎性疾病中所 起的作用。由于难以直接在作用部位刺激氧化氮的产生，所以大多数解决方案涉及实现氧 化氮途径。由于缺乏这些氧化氮途径药理学的部位特异性，所以消极副作用可能较为严重。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，有利的是提供一种在作用部位以利于治疗益处的方式投予氧化氮的方 法。
[0009] 根据本发明，公开了投予氧化氮来达成治疗益处的治疗方法。在一些实施例中，这 些方法包括采用借由空气的高温电浆转换进行氧化氮的外源性产生以及施加。在其他实施 例中，将氧化氮施加至治疗部位以促进动物、人类以及植物中的活组织的修复以及生长。
[0010] 本发明的这种方法用于将氧化氮选择性地施加至治疗部位以获得因与细胞以及 组织环境相关的氧化氮含量增加而明显的有益效应。这些方法更具体地包括采用能够产生 电浆状态的物质的装置，该装置具有包含氧化氮的期望组成。该装置可以用于将期望量的 氧化氮经由电浆状态的物质施加至治疗部位。
【附图说明】
[0011] 图1图示根据本发明的用于产生氧化氮的第一示例性器件。
[0012] 图2图示根据本发明的用于产生氧化氮的第二示例性器件。
[0013] 图3图示根据本发明的用于产生氧化氮的第三示例性器件。
[0014] 图4是图示根据本发明的实施例的第一示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015] 下文现将参照示出了本发明的优选实施例的附图来更全面地描述本发明。然而， 本发明可以体现为许多不同的形式，并且不应该理解为限于本文所阐释的实施例。而是，提 供这些实施例是为了使本发明是全面的并且完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领 域的技术人员。在附图中，通篇中相同的编号表示相同的元件。
[0016] 根据本发明，提供产生电浆状态的离散物质流的方法和装置，其中，该离散物质流 具有氧化氮作为其内容物的一部分，并且将该离散物质流投予生物体以获得治疗效果。在 一些实施例中，认为表面能级(surface level)(即，针对皮肤或者开放伤口）处的氧化氮施 加会刺激身体自身产生氧化氮，从而可以在适应症部位及其周围获得疗效。可替代地，所公 开的方法可以利用如下实施：电浆状态的氧化氮具有足够高的能量以及速度，使其可渗透 穿过并且围绕细胞膜。在一些情况下，氧化氮可以穿过生物膜以及角质层以在相关组织中 产生治疗效果。
[0017] 含有氧化氮的电浆状态的物质可以经由多种方法产生。大气层含有氮和氧，并且 因此，足够的呈正确几何结构的能量可以自气态混合物产生氧化氮。可以添加能量以将气 态N 2和O2转变为电浆状态。在一个非限制性示例性实施例中，可以产生预形成的气态N2-O 2 混合物并且使其穿过转移足够能量来产生电浆状态的氧化氮的电浆能量弧。
[0018] 图1示出了用于实施一种或者多种所公开的方法的氧化氮产生器件1的示例性发 电机部分。如图可见，在器件1的第一端引入空气，并且使空气在彼此绝缘的电极对（即，阴 极2和阳极4)之间通过。产生固定式直流(DC)弧放电并且维持在电极2、4之间。在弧放电的 作用下，自电极2、4之间的区域中的空气形成含有氧化氮的气体流，并且经由冷却通道(借 由冷却剂回路6冷却)抽出，以使氧化氮能够固定在流8中。可以使流的温度和氧化氮含量达 到期望值，为治疗部位提供治疗益处。关于所示的示例性氧化氮产生器件1的其他细节可以 参见，例如，Pekshev的美国专利第7498000号，该专利的全部内容以引用的方式并入本文 中。
[0019]借由电浆状态的空气的热力学平衡的组成分析而确认的经典热力学表明：在低于 2000°C的温度下，气体中氧化氮的浓度不超过1 %。在3500°C-4000°C的温度下，增加电浆温 度会使氧化氮浓度增加至其最大值(~5%)。稍小于4000°C是在所示的器件1的电浆弧中放 电的温度。引起形成氧化氮的电浆-化学反应可以借由以下化学式来表示：
[0020] 吣+〇2-2勵一180.9千焦（1^)
[0021] 由于重组(2N0+02 = 2N02)+的快速反应，氧化氮分子在高温下的寿命与其合成时间 相当。为了防止重组并且保持用于医疗应用的氧化氮治疗浓度，需要完成反应混合物的快 速冷却，即，骤冷(queching)。借由阻止周围冷空气（即，来自冷却剂回路6)中的溢出流来使 氧化氮骤冷。所示的器件1使得能够在大气压力下使用环境空气来产生直流电浆弧。器件1 产生具有电浆物质的组成的热空气流8,该电浆物质含有医疗显著量的氧化氮，在一个示例 性实施例中是约百万分之2500(ppm)的氧化氮。
[0022] 图1所示的器件1不具有排他性，并且也可以使用产生氧化氮的电浆的可替代性来 源来实施一种或者多种所公开的方法。图2示出了这种替代器件10,其用于产生用于实施一 种或者多种所公开的方法的电浆状态的含有氧化氮的物质12。这种器件10采用微波放电技 术来产生具有期望组成（即，约2000ppm的氧化氮）的电浆状态的物质12。所示的器件10包括 功率为P〈1千瓦(kW)并且频率为2.45千兆赫(GHz)的磁控管14。使空气通过磁控管14并且将 其引导至炬体18的核心部分16,在该核心部分16产生电浆状态的物质流12并且将其输出以 施加至目标治疗部位。
[0023]图3示出了又一器件20,其用于产生用于实施一种或者多种所公开的方法的电浆 状态的含有氧化氮的物质。所示的器件20采用磁稳定的滑动弧放电技术来产生具有期望组 成(也为约2000ppm的氧化氮)的电浆状态的物质22。
[0024] 在空气中，在大气压下，但在中等功率位准(通常介于50瓦特与300瓦特之间）操作 滑动弧。采用电源24和阳极26/阴极28,并且使用外部镇流电阻器30来限制电流。这将放电 (即，电浆射流22)加热至中等温度(2000-3000凯氏度），同时保持放电的非平衡性质(Te> Rg)。因此，可以在较低功率输入下获得较高浓度的氧化氮(例如，1600-1800ppm)。图表32示 出了电浆状态的物质22的氧化氮浓度(ppm)与放电电流(mA)之间的关系。
[0025] 从以下内容可知，电浆状态的氧化氮可以用作众多目的。例如，电浆状态的氧化氮 可以用作抗微生物剂。另外，电浆状态的氧化氮可以用于促进毛发生长，作为抗皱剂，减少 发炎或者促进血管舒张。电浆状态的氧化氮可以进一步用于减轻与骨关节炎和类风湿性关 节炎相关的疼痛。电浆状态的氧化氮还可以有效地抵抗革兰氏阳性微生物、革兰氏阴性微 生物、真菌(包括甲癣）以及病毒。电浆状态的氧化氮在治疗骨质疏松症、胶原形成、干细胞 信号传导、卫星细胞分化、伤口愈合、伤口管理、减少瘢痕组织、补救活动相关的损伤以及痤 疮方面具有治疗性。电浆状态的氧化氮也可以帮助神经再生，可以抑制癌细胞增殖，可以促 进凋亡、可以刺激内源性氧化氮产生，并且可以刺激诱导型一氧化氮合酶（iNOS)途径。
[0026] 在实践中，可以将电浆状态的氧化氮直接施加至活组织或者与其相邻以产生期望 的效果。其可有效地发挥维持心血管和呼吸系统中稳态的功能氧化氮作为信号传导分子可 以引起血管舒张，这促进血管柔软度，缓和血压，清洁血液，逆转动脉粥样硬化并且有效地 预防心血管疾病并且帮助其恢复。氧化氮的另一重要功能在于减缓动脉粥样硬化斑沉积在 血管壁上。氧化氮在免疫系统中还起主动防御作用。其是强效的抗氧化剂，并且可以阻抑细 菌感染、病毒以及寄生