功能化颗粒的递送的制作方法
【专利说明】功能化颗粒的递送
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 该申请要求2013年9月5日提交的申请号为NO. 14/018，605的美国专利申请的优先 权，该美国专利申请通过引用方式全文并入本文。
【背景技术】
[0003] 除非本文另外指出，在该部分中描述的材料对于该申请中的权利要求不是现有技 术，并且不允许通过包括在该部分中成为现有技术。
[0004] 在医学领域中已经开发了许多科学方法，以通过检测和/或测量人的血液或其他 体液中的一个或多个分析物来评估人的生理条件。一个或更多分析物可以是任何分析物， 所述分析物可以在存在于血液中或不存在与血中，或在特定浓度或浓度范围处出现时指示 人的医学状况或健康状态。所述一个或更多分析物可以包括酶、试剂、激素、蛋白质、细胞或 其它分子(例如诸如葡萄糖的碳水化合物）。
[0005] 在典型是方案中，人的血液被抽出并送到实验室中或者输入到手持测试装置(例 如葡萄糖仪）中，在其中执行一个或多个测试以测量各种分析物在血液中的水平和参数。对 于大多数人，血液测试很少发生，并且指示医学状况的异常的分析物水平直到进行下一次 血液测试才可以被识别。甚至在相对频繁的血液测试的情况下（例如见于有规律地抽血以 测试血糖浓度的糖尿病患者），这些血液测试典型地在使用者醒着时执行，虽然在夜间发生 的血糖水平（以及在这样的水平下的潜在变化)会提供重要的信息以帮助医生评估人的医 学状况。进一步，分析物检测和分析的大多数已知方法要求收集血液或者其它体液样品，其 会是不方便的、侵入性的并要求病人的重要服从。
[0006] 用于将成像剂、治疗剂或医学剂引入到身体中的、用于医学状况的治疗或分析的 方法包括口服、静脉注射、肌内注射、皮下注射、黏膜递送和外敷递送。这些方法中的一些不 能适于所有药剂或物质的递送。例如，一些蛋白质、抗体、氨酸、疫苗和基于基因的药物由于 多种原因不可以经由传统的口服递送方法给予，所述多种原因包括:不良的口服耐受性、具 有包括胃炎和出血的并发症;药物成分在胃中的分解/降解；以及由于分子尺寸和用量问题 引起的不良的、慢性的、不稳定的或低效率的药物吸收。传统的替代性药物递送方法(例如 静脉注射和肌内注射递送)具有许多缺点，包括:疼痛和由针头引起传染的风险，使用消毒 技术的要求以及在病人体内长时间维持IV管线的要求和相关风险。尽管其他的药物递送方 法(例如可植入的药物递送栗）已经被采用，这些方法要求装置的半永久性的植入并且仍会 具有IV递送的诸多限制。
【发明内容】
[0007] 本
【发明内容】
的一些实施例提供了一种装置，包括：（1)尺寸适于穿过胃肠道的内腔 的胶囊体；（2)设置在胶囊体内的多个功能化颗粒；（3)构造为刺扎肠道的内腔的壁的一个 或多个组织穿透构件；以及(4)具有第一构造和第二构造的致动器，其中致动器被构造为在 第一构造下保持多个功能化颗粒在胶囊体内，以及其中所述致动器被构造为通过致动器从 第一构造转变到第二构造使多个功能化颗粒经由一个或多个组织穿透构件从胶囊体前进 到胃肠道的内腔的壁中。
[0008] 本
【发明内容】
的一些实施例提供了一种方法，包括：（i)摄取一种装置，该装置具有： (1)容纳多个功能化颗粒的胶囊体，其中所述胶囊体尺寸适于穿过胃肠道的内腔；以及(2) 构造为刺扎胃肠道的内腔的壁的一个或多个组织穿透构件，一个或多个组织穿透构件中的 每个都具有功能化颗粒可穿过的相应的穿透构件内腔以及穿透构件出口；以及(ii)经由一 个或多个组织穿透构件将多个功能化颗粒的至少一部分递送到胃肠道的内腔的壁中。
[0009] 本
【发明内容】
的实施例进一步提供了一种系统，包括：（1)可吞咽装置，包括：（i)尺 寸适于穿过胃肠道的内腔的胶囊体；（ii)构造为刺扎肠道的内腔的壁的一个或多个组织穿 透构件；以及(iii)具有第一构造和第二构造的致动器，其中致动器被构造为在第一构造下 保持多个功能化颗粒在胶囊体内，以及其中致动器被构造为通过致动器从第一构造转变到 第二构造使多个功能化颗粒经由一个或多个组织穿透构件从胶囊体前进到胃肠道的内腔 的壁中；（2)设置在胶囊体内的多个功能化颗粒，该功能化颗粒被构造为与存在于皮下的血 管的内腔中的血液中的一个或多个目标分析物相互作用；以及(3)构造为检测从皮下的血 管的部分发送的分析物响应信号，其中所述分析物响应信号同一个或多个目标分析物与功 能化颗粒的相互作用有关。
[0010] 本发明的实施例进一步提供一种方法，包括将多个功能化颗粒装载到一装置中， 该装置具有：（a)尺寸适于穿过胃肠道的内腔的胶囊体；（ii)构造为刺扎肠道的内腔的壁的 一个或多个组织穿透构件，所述组织穿透构件中的每个都具有相应的穿透构件出口；以及 (iii)具有第一构造和第二构造的致动器，其中致动器被构造为在第一构造下保持多个功 能化颗粒在胶囊体内，以及其中致动器被构造为通过致动器从第一构造转变到第二构造使 多个功能化颗粒经由一个或多个组织穿透构件从胶囊体前进到胃肠道的内腔的壁中。
[0011] 通过阅读以下详细说明书并适当地参照附图，这些以及其他方面、优点和替代选 择对本领域内的技术人员将是显而易见的。
【附图说明】
[0012] 图1是可吞咽递送装置的实施例的透视图；
[0013] 图2A-2D是用于可吞咽递送装置中的组织穿透构件的实施例的侧视图；
[0014] 图3是用于可吞咽递送装置中的组织穿透构件的实施例的侧视图；
[0015] 图4是可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图；
[0016] 图5是可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图；
[0017] 图6是用于可吞咽递送装置中的组织穿透构件的实施例的侧面截面图；
[0018] 图7A-7D是显示在肠道的内腔中的可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图；
[0019]图7E是用于可吞咽递送装置中的组织穿透构件和致动器的部分的实施例的透视 图；
[0020] 图8是用于可吞咽递送装置中的组织穿透构件的实施例的侧面截面图；
[0021] 图9是用于可吞咽递送装置中的释放器的实施例；
[0022] 图10是用于可吞咽递送装置中的释放器的实施例
[0023]图11A-11C是显示在肠道的内腔中的可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图；
[0024] 图12A是可吞咽递送装置的实施例的正面截面图；
[0025] 图12B是可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图；
[0026]图13A-13B是显示在肠道的内腔中的可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图； [0027]图14A-14D是显示在肠道的内腔中的可吞咽递送装置的实施例的侧面截面图；
[0028] 图15是包括可吞咽递送装置的系统的实施例的视图；
[0029] 图16是用于检测和测量多个生理参数的示例性可穿戴设备的透视图；
[0030] 图17A是安装在穿戴者的腕部上的示例性腕部安装设备的顶视透视图；
[0031] 图17B是安装在穿戴者的腕部上的图17A所示的示例性腕部安装设备的底视透视 图；
[0032] 图18是包括多个腕部安装设备的示例性系统的方框图，所述多个腕部安装设备与 服务器通信；
[0033] 图19是递送功能化颗粒的示例性方法的方框图。
【具体实施方式】
[0034]在以下的详细说明中，参考了形成该详细说明的一部分的附图。在附图中，相似的 附图标记通常指示相似的部件，除非在上下文中另有规定。在详细说明、附图以及权利要求 中所描述的示意性实施例不意图进行限制。可以使用其他实施例，并且可以做其他的改变， 而不脱离本文所呈现的主题的范围。容易理解，在本文中一般性地描述的以及在附图中显 示的本发明的各方面，可以以多种不同的构造进行布置、替代、结合、分离和设计，这些构造 可以在本文中明确地被构想到。
[0035] I.概述
[0036] 通过安装到身体的可穿戴设备非侵入地测量在皮下血管（subsurface vasculature)中循环的血液中的一个或多个分析物，可以获得涉及人体健康的关于生理参 数的定量和定性的信息。所述一个或多个分析物可以是任何分析物，当这些分析物以特定 的浓度或浓度范围出现在血液中时，可以指示穿戴该装置的人的某种医学状况或健康状 况。例如，所述一个或多个分析物可以包括酶、激素、蛋白质或其它分子。
[0037] 在示例性实施例中，可穿戴设备通过检测临床相关的分析物结合至被引入到下皮 血管的内腔中的功能化颗粒(例如微米颗粒或纳米颗粒），获得至少一些有关健康的信息。 所述颗粒可由惰性材料(例如聚苯乙烯）制成，并且可具有小于大约20微米的直径。在一些 实施例中，所述颗粒具有大约IOnm到Ιμπι的量级的直径。在进一步的实施例中，直径在10-IOOnm量级的小颗粒可以被组装以形成1-10微米量级的较大的"团簇(clusters)"或"组件 (assembly)"。本领域技术人员将理解"颗粒"具有其最广泛的意义，并且将理解所述颗粒可 以采取任意的合成材料、分子、色氨酸(cryptophan)、病毒、菌体等形式。进一步，所述颗 粒可以具有任意的形状，例如球状、杆状、非对称形状等。在一些示例中，所述颗粒可以是磁 性的，并且可以由顺磁性、超顺磁性或铁磁性的材料或任意对磁场有响应的其他材料形成。
[0038] 所述颗粒或成复合体(complex)的一组若干颗粒，可以被功能化为具有受体，所述 受体具有特定的亲合性以结合临床相关的分析物，或者可以与临床相关的分析物相互作 用。所述受体可以是所述颗粒本身所固有的。例如，所述颗粒本身可以是对一些分析物具有 固有亲合性的病毒或噬菌体。另外或替代地，所述颗粒可以通过共价键的方式或其他方式 附着或关联至一受体而功能化，所述受体具体地结合或以其他方式识别特定的临床相关的 分析物。功能化的受体可以是抗体、缩氨酸、核酸、噬菌体、细菌、病毒，或者对目标分析物具 有限定的亲合性的任何其它分子。有助于查询机体内的颗粒的其他化合物或分子(例如荧 光素、自发荧光素或发光标记物)也可以附着至所述颗粒。
[0039] 可穿戴设备可以进一步包括一个或多个数据采集系统，用于以非侵入方式查询存 在于可穿戴设备的局部区域的皮下血管的内腔中的功能化颗粒。在一个实施例中，可穿戴 设备包括检测器，其用于检测从皮下血管的部分发送的响应于查询信号的响应信号。可穿 戴设备还可以包括用于发送查询信号的信号源(不是在所有情况下都是必需的），所述查询 信号可以穿透穿戴者的皮肤进入到皮下血管的部分中，并且感应出与功能化颗粒结合到目 标分析物有关的响应信号。查询信号可以是对穿戴者无害的且可以导致响应信号的任何类 型的信号，所述响应信号可以用来检测临床相关的分析物结合到功能化颗粒。
[0040] 另外，由可穿戴设备收集的数据可以在可穿戴设备本地或者远离可穿戴设备被分 析，以检测临床相关的分析物是否存在。在一些示例中，可以分析数据，以基于由所述检测 器检测到的响应?目号进一步确定临床相关的分析物的浓度，以及基于临床相关的分析物是 否存在和/或浓度而确定是否指示一种医学状况。作为使用由可穿戴设备收集的数据的一 个可能的示例，可潜在地引起心脏病发作或发生的非稳定动脉斑块(arterial plaque)的 存在经常与血液中某些蛋白质标记物的增加相关联。处于这一医学状况的风险中的人可以 服用被功能化为可以与这样的蛋白质标记物相结合的颗粒，并且可以在他或她的腕部佩戴 一装置，该装置被构造为周期性地(例如每小时)收集和查询所述功能化颗粒以确定蛋白质 标记物的浓度。如果所述装置确定蛋白质标记物的浓度指示心脏病或其它危及生命的急性 病发作的风险升高，则所述装置可以通过用户界面(例如，可听到的警报)产生警报，从而佩 戴所述装置的人可以立即就医。
[0041] 所述功能化颗粒可以通过注射、摄取、吸入、经皮地或以其他方式被引入到血流或 其他体液中。在一个示例中，功能化颗粒通过可吞咽递送装置(例如胶囊体)被递送到胃肠 (GI)道。如在本文所使用的，"GI道"指的是食道(E)、胃⑶、小肠(SI)、大肠(LI)和肛门，而 "肠道"指的是小肠和大肠。本发明的各个实施例可被构造和布置用于将药物100递送到肠 道以及整个的GI道。胶囊体包括内部容积，并且可以由本领域已知的各种生物相容的聚合 物制造。胶囊体可以由各种无毒材料制造(包括各种可生物降解的聚合物）。胶囊体还可以 具有肠溶衣(enteric coating)或其他溶衣，用于在允许其在小肠内生物降解的同时保护 胶囊体免受胃酸的影响，从而允许所述胶囊体响应于小肠中的PH或其它条件将功能化颗粒 递送到小肠壁中。
[0042] 本文所描述的递送装置可用于将功能化颗粒递送到哺乳动物的胃肠道（例如人 的、狗的、牛的或猪的肠道）。递送装置和功能化颗粒的特征可以针对被研究的一个或多个 特定的哺乳动物而定做。例如，在使用各种可生物降解材料的装置的实施例中，这些材料发 生降解的PH可以基于所选择的哺乳动物的胃肠道的目标部分的pH进行选择。
[0043] 在一个实施例中，胶囊体包括可扩张构件(expendable menber)以及可以通过可 扩张构件的扩张而前进到肠壁中的组织穿透构件。所述胶囊体包括内部容积和至少一个孔 口，所述组织穿透构件可穿过所述孔口前进入到肠壁中。在一些示例中，可扩张构件被设置 为气囊，所述气囊布置在胶囊体内部容积中、并与组织穿透构件联接。所述气囊在最小程度 的部分未扩张状态下可附接到胶囊体的内壁，并且可包括现有技术中已知的各种非顺从的 聚合物(例如PET、聚乙烯和聚酰亚胺）。所述气囊可以是薄壁的，例如壁厚小于大约0.02毫 米。
[0044] 在一些实施例中，气囊的膨胀可以借助用气体填充气囊而发生，这可以通过能导 致二氧化碳或其它气体产生的化学反应得以实现。所述气囊可包括由分离阀或其它分离器 件分开的至少第一部分(或隔室）和第二部分(或隔室）。在第一隔室内可以设置液体(例如 水），在第二隔室中可以设置至少一种反应物，所述反应物可以是液体(尽管通常是固体）。 所述反应物可以包括至少两种反应物，例如诸如柠檬酸的酸和诸如碳酸氢钠的基料，二者 可具有大约1:2的比值。包括其它酸(例如乙酸)和基料的其它反应物也可以被构想到。当所 述分离阀或其它分离器件打开时，反应物混入液体并且产生诸如二氧化碳的气体，该气体 使所述气囊膨胀并使组织穿透构件前进到肠壁中，如将在本文更为充分地解释的那样。除 了使组织穿透构件前进到组织中之外，所述装置还可以被构造成使膨胀的气囊破裂，或者 以其他方式使胶囊体分离成一个或多个部分，以便更容易地穿过肠道。
[0045] 分离阀可被构造成以多种方式打开并且对多种条件作出响应。例如，分离阀的打 开可被构造为借助于一个或多个部分响应于更高的PH或在小肠内发现的其他条件而降解， 从而分离阀在所述降解发生时打开。分离阀的降解允许第一隔室和第二隔室的内容物混 合，并且由此允许气囊发生膨胀。分离阀可被定位在胶囊体的外侧上或胶囊体的内部中，在 这些位置分离阀可以暴露于穿过胶囊体中的至少一个孔口或其他开口进入的小肠液。至少 胶囊体