ВПРЫСКИВАЮЩИЕ ИГЛА И УСТРОЙСТВО
INJECTOR AND DEVICE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании заявки США №61/287160, поданной 16 декабря 2009 года и заявки США №61/292374, поданной 5 января 2010 года, которые таким образом прямо включены в полном объеме в настоящую заявку посредством ссылки.
ССЫЛКА НА ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
Настоящая заявка подана вместе с Перечнем последовательностей в электронном формате. Перечень последовательностей предоставлен в виде файла с названием TRIPEP104WO.TXT, который создан 14 декабря 2010 года и размер которого составляет 146 кб. Информация, содержащаяся в электронном формате Перечня последовательностей, в полном объеме включена в настоящую заявку посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Аспекты вариантов реализации настоящего изобретения, описанного в настоящей заявке, в целом относятся к устройствам и способам доставки и поглощения терапевтического материала (например, химических веществ, соединений, белков и нуклеиновых кислот) тканью пациента (например, человека). Предпочтительные варианты реализации изобретения относятся к устройствам и способам доставки генетического материала или нуклеиновых кислот, в том числе, без ограничения, ДНК, РНК и модифицированных нуклеиновых кислот, в клетки, предпочтительно клетки животных, такие как клетки человека.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Доставка в ткань терапевтического материала, такого как генетический материал, широко использована во многих случаях, в том числе, при вакцинации, замене дефектного гена, ДНК-иммунизации, введении иммуногена, антисмысловой терапии и терапии с использованием miRNA, RNAi, аптамера или siRNA. Например, нуклеиновые кислоты, такие как ДНК, могут быть впрыснуты в ткань, при этом происходит поглощение нуклеиновых кислот окружающими клетками, хотя и не неэффективно.
ДНК, введенная таким образом, образует белок, кодируемый ДНК. Успешная доставка нуклеиновых кислот в ткань и поглощение нуклеиновых кислот клетками представляет собой трудную задачу, особенно в случае, в котором необходима значительная степень экспрессии белка (например, это необходимо при вакцинации на основе ДНК). Как правило, обычное впрыскивание генетического материала в ткань приводит к плохому усвоению клетками и низким уровням экспрессии белка, если этот процесс вообще имеет место.
Для улучшения доставки и увеличения экспрессии генетического материала, введенного в ткань, были разработаны различные способы. Например, исследователи разработали впрыскивающие электросистемы для впрыскивания при высоком давлении (HIP), обеспечивающие возможность увеличения поглощения ДНК и другого терапевтического материала, впрыскиваемого в мышцы, органы и другие ткани (см., например, патент США №6610044 и патент США №6132419, в полном объеме включенные в прямой форме в настоящую заявку посредством ссылки). Обычно системы электропорации включают использование электрического поля сразу же после введения ДНК в ткань или одновременно с введением ДНК в ткань, прилагаемое рядом с местом впрыскивания и/или внутри него. Электрические поля используют для придания стенкам клеток достаточной проницаемости для проникновения молекул размера нуклеиновых кислот. Системы для электропорации представляют собой дорогостоящие системы и требуют специального обучения для обеспечения правильного введения, не говоря уже о том, что пациенты находят эту процедуру болезненной. Кроме того, системы электропорации не очень портативны. Сложная схема управления и необходимость в надежном внешнем источнике питания делают эти системы неподходящими для использования в удаленных местах (например, на поле боя или в развивающихся странах) или в ситуациях, в которых необходим быстрый доступ к ДНК-вакцинации (например, при вспышке вирусной пандемии).
Также были разработаны технологии внутрисосудистого введения для доставки лекарственных средств в организм животных (см., например, патенты США №№6379966, 6897068, 7015040, 7214369, 7473419 и 7589059, каждый из которых в полном объеме прямо включен, таким образом, в настоящую заявку посредством ссылки). Внутрисосудистое введение часто очень трудно осуществить на практике; при этом необходимы опытные клиницисты и, при неправильном выполнении, эта процедура может привести к проколу кровеносных сосудов, гематомам и образованию внутренних сгустков крови, что может привести к эмболии. Кроме того, технология внутрисосудистого введения может привести к диспергированию в широких пределах введенного лекарственного средства (например, нуклеиновой кислоты и белка), что нежелательно при попытках стимулировать организм повысить иммунный ответ на введенный агент. Соответственно, сохранена потребность в устройствах и способах, облегчающих доставку и поглощение терапевтических молекул, таких как нуклеиновые кислоты и белки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящей заявке описаны устройства и способы, выполненные для доставки в ткань лекарственного средства (например, химического вещества, соединения, химиотерапевтического средства, белка, нуклеиновой кислоты, такой как ДНК, РНК, другой природной нуклеиновой кислоты, модифицированной нуклеиновой кислоты или аптамера ДНК или нуклеиновой кислоты), посредством которых это средство может быть поглощено клетками ткани, окружающей место впрыскивания, при этом указанное средство оказывается подвержено экспрессии для обеспечения лечебного или косметического эффекта. Согласно дополнительным вариантам реализации изобретения, по меньшей мере одна игла и/или устройство, описанные в настоящей заявке, использованы для введения клеточных популяций (например, регенеративных клеток, стволовых клеток, клеток-предшественников или их смеси) для достижения лечебного и/или косметического эффекта. Согласно вариантам реализации изобретения, клетки вводят в ткань (например, в жировую ткань груди, сердце, почку, кость, кожу, жировую ткань, межпозвоночные диски) пациента, нуждающегося в этом, для стимулирования лечебного или косметического эффекта (например, для облегчения или выполнения реконструкции молочной железы, улучшения состояния ишемического участка, восстановления дегенеративных дисков, ускорения регенерации кости, ускорения заживления раны или улучшения состояния морщин или оспин на коже).
Соответственно, аспекты настоящего изобретения относятся к иглам, выполненным с возможностью доставки лекарственного средства (например, клеточной популяции, такой как клеточная популяция, включающая стволовые клетки, химическое вещество, соединение, химиотерапевтическое средство, белок, нуклеиновую кислоту, такую как ДНК, РНК, другую природную нуклеиновую кислоту, модифицированную нуклеиновую кислоту, или аптамер ДНК. или нуклеиновой кислоты), при этом игла имеет закрытый или открытый конец и множество отверстий, расположенных вдоль длины иглы. Игла может быть выполнена тупоконечной, или может иметь конический, заостренный или остроконечный конец. Игла может иметь различные калибры (например, по меньшей мере, калибр, равный или больший, чем 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 или 34). Предпочтительно игла имеет калибр, превышающий или равный 20 (например, калибр, превышающий или равный 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 или 34), а более предпочтителен калибр иглы, превышающий или равный 23 (например, калибр 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 или 34), а наиболее предпочтительно, если игла имеет калибр, превышающий или равный 25 (например, калибр 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 или 34). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, отверстия не расположены на кончике иглы или около него. Например, отверстия могут быть расположены на расстоянии по меньшей мере 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, 10 мм, 11 мм, 12 мм, 13 мм, 14 мм, 15 мм, 16 мм, 17 мм, 18 мм, мм, 2 см, 3 см, 4 см или более от кончика иглы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, иглы не содержат никаких отверстий на кончике иглы или около него.
Длина иглы (игл) может быть изменена в зависимости от необходимого способа доставки. Например, при нацеленном воздействии на специфические клетки кожи или определенные ткани, предпочтительная глубина мишени зависит от конкретной клетки или ткани, подвергающейся целевому воздействию, и толщины кожи конкретного пациента (например, для нацеленного воздействия на клетки Лангерганса на дермальном участке кожи человека, необходимо затрагивание доставкой по меньшей мере частично глубины эпидермальной ткани, обычно составляющей у людей приблизительно 0,025-0,2 мм). Соответственно, согласно вариантам реализации изобретения, при которых необходима доставка в клетки Лангерганса, длины иглы могут составлять от приблизительно 0,025 мм до приблизительно 0,2 мм. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, необходимо введение лекарственных средств на намеченную глубину просто под роговой слой, захватывая эпидермис и верхнюю дерму (например, согласно вариантам реализации изобретения, предпочтительные длины иглы включают диапазон от приблизительно 0,025 мм до приблизительно 2,5 мм). Согласно другим вариантам реализации изобретения, лекарственные средства вводят в мышечную ткань или жировую ткань (например, согласно описанным вариантам реализации изобретения, предпочтительны длины игл, составляющие приблизительно 0,5-15 см). Соответственно, аспекты настоящего изобретения относятся к устройствам, содержащим по меньшей мере одну иглу, и их использованию, при этом длина иглы (игл) больше, равна или меньше чем приблизительно 0,025 мм, 0,05 мм, 0,075 мм, 0,1 мм, 0,2 мм, 0,3 мм, 0,4 мм, 0,5 мм, 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм, 1 мм, 5 мм, 10 мм, 15 мм, 20 мм, 25 мм, 30 мм, 35 мм, 40 мм, 45 мм, 50 мм, 55 мм, 60 мм, 65 мм, 70 мм, 75 мм, 80 мм, 85 мм, 90 мм, 95 мм, 100 мм, 125 мм, 150 мм, 175 мм, 200 мм, 225 мм, 250 мм, 275 мм, 300 мм, 325 мм, 350 мм, 375 мм, 400 мм, 425 мм, 450 мм, 475 мм, 500 мм, 525 мм, 550 мм, 575 мм, 600 мм, 625 мм, 650 мм, 675 мм, 700 мм, 725 мм, 750 мм, 775 мм, 800 мм, 825 мм, 850 мм, 875 мм, 900 мм, 925 мм, 950 мм, 975 мм, 1 см, 1,25 см, 1,5 см, 2,0 см, 2,25 см, 2,5 см, 2,75 см, 3,0 см, 3,25 см, 3,5 см, 3,75 см, 4,0 см, 4,25 см, 4,5 см, 4,75 см, 5,0 см, 5,25 см, 5,5 см, 5,75 см, 6,0 см, 6,25 см, 6,5 см, 6,75 см, 7,0 см, 7,25 см, 7,5 см, 7,75 см, 8,0 см, 8,25 см, 8,5 см, 8,75 см, 9,0 см, 9,25 см, 9,5 см, 9,75 см, 10,0 см, 10,25 см, 10,5 см, 10,75 см, 11,0 см, 11,25 см, 11,5 см, 11,75 см, 12,0 см, 12,25 см, 12,5 см, 12,75 см, 13,0 см, 13,25 см, 13,5 см, 13,75 см, 14,0 см, 15,25 см, 14,5 см, 14,75 см или 15 см или составляет любую величину в диапазоне между этими значениями.
Игла (иглы) может иметь множество отверстий с различными размерами и формами (например, овальной, круглой, щелеобразной или яйцевидной формы), которые могут быть выполнены посредством машинной резки или лазером. Игла может содержать, например, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 или 15 отверстий или больше, при этом отверстия могут быть равномерно расположены на расстоянии друг от друга по длине иглы, сгруппированы на одном участке (например, расположены на расстоянии друг от друга в первой или второй области иглы, при этом обе области разделены двумя боковыми поверхностями, расположенными напротив средней точки длины иглы), или отверстия могут быть расположены по длине иглы), или неравномерно расположены на расстоянии друг от друга вдоль длины иглы. Игла (иглы) может иметь закрытый или открытый конец, однако предпочтителен закрытый конец, по существу, конструкция выполнена с возможностью увеличения давления доставки при использовании отверстий с маленьким диаметром (например, размер отверстия может быть равен или меньше чем 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0 мм в самой широкой его части). Игла (иглы) может быть выполнена из стали для хирургических инструментов, или нержавеющей стали, или металлического сплава (например, содержащего, по существу, по меньшей мере приблизительно 52% Ni и 48% Ti).
Кроме того, игла (иглы) может содержать подсоединительный фитинг или втулку, которая может содержать штуцер с внутренней резьбой. Подходящий соединитель или втулка выполнена с возможностью присоединения иглы к шприцу или сосуду, содержащему средство, предназначенное для введения. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, штуцер образует крепежное устройство и может быть навинчен на наружную резьбу на крепежной части шприца. Подходящие соединители или втулки могут также содержать нажимной блок, блок с защелкой или конусное соединение люэровского типа, такое как соединение Луер-Лок или подвижное соединение люэровского типа или соединитель типа "бабочка".
3
3
Описанная выше игла (иглы) может быть прикреплена по меньшей мере к одному цилиндру шприца (например, зафиксировать постоянно или прикрепить с возможностью разборки), причем цилиндры шприца или устройство могут содержать лекарственное средство, предназначенное для доставки (например, иглу (иглы) и прикрепленный шприц может быть предварительно заполнен лекарственным средством, таким как нуклеиновая кислота, белок или клеточная популяция, для одноразового использования). Цилиндры шприцов могут иметь разные размеры (например, 0,3-100 см или более). То есть размеры цилиндров шприца могут быть большими или равными 0,1; 0,3; 0,4; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27; 28; 29; 30; 31; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48; 49; 50; 51; 52; 53; 54; 55; 56; 57; 58; 59; 60; 61; 62; 63; 64; 65; 66; 67; 68; 69; 70; 71; 72; 73; 74; 75; 76; 77; 78; 79; 80; 81; 82; 83; 84; 85; 86; 87; 88; 89; 90; 91; 92; 93; 94; 95; 96; 97; 98; 99 или 100 см или составлять любую величину в диапазоне между этими значениями. Цилиндры шприца могут быть выполнены из различных материалов (например, металла, пластмассы, нейлона, полиэтилена, стекла).
Описанная выше игла (иглы) может быть прикреплена по меньшей мере к одному устройству, облегчающему доставку лечебных молекул или агентов в ткань, в том числе, без ограничения, генным пушкам, системам электропорации и устройствам с микроиглами. Впрыскивающая игла (иглы), описанная в настоящей заявке, может быть модифицирована для использования с существующими технологиями, в том числе, системами доставки на основе генной пушки (см., например, патенты США №№5036006, 5240855 и 5702384, описание которых, таким образом, в полном объеме прямо включено в настоящую заявку посредством ссылки), системами доставки с использованием электропорации (см., например, патенты США №№6610044 и 5273525, описание которых, таким образом, в полном объеме прямо включено в настоящую заявку посредством ссылки) и системами доставки с использованием микроигл (см., например, патенты США №№6960193, 6623457, 6334856, 5457041, 5527288, 5697901, 6440096, 6743211 и 7226439, описание которых, таким образом, в полном объеме прямо включено в настоящую заявку посредством ссылки).
Согласно приведенному выше описанию, шприцы, включающие иглу (иглы), описанную в настоящей заявке, могут также содержать различные лекарственные средства (например, клеточную популяцию, такую как клеточная популяция, содержащая стволовые клетки, химическое вещество, соединение, химиотерапевтическое средство, белок, нуклеиновую кислоту, такую как ДНК, РНК, другую природную нуклеиновую кислоту, модифицированную нуклеиновую кислоту, или аптамер ДНК, или нуклеиновой кислоты). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, шприц, содержащий по меньшей мере одну иглу (иглы), описанную в настоящей заявке, содержит ДНК, кодирующую иммуноген (предпочтительно, антиген вируса, такого как вирус гепатита С (HCV), вирус гепатита В (HBV), человеческий вирус иммунодефицита (HIV), грипп, вирус японского энцефалита JEV), человеческий вирус папилломы (HPV), или антиген паразита, такого как антиген малярии, или антиген растения, такого как антиген березы, или антиген бактерии, такой как антиген стафилококка или сибирской язвы, или антиген опухоли). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, шприц, содержащий по меньшей мере одну иглу, описанную в настоящей заявке, предварительно заполнен по меньшей мере одной из перечисленных выше ДНК, (например, предварительно заполненный шприц для одноразового использования с двойной иглой (иглами), содержащий отмеренную дозу вводимого средства).
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, содержит природную нуклеиновую кислоту и, согласно другим вариантам реализации изобретения, лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, содержит искусственную нуклеиновую кислоту (например, содержит искусственный нуклеотид или спейсер). Природные нуклеиновые кислоты, которые могут быть использованы в качестве лекарственного средства, доставляемого или содержащегося в шприце или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, имеют дезоксирибозный или рибозофосфатный остов. Искусственный или синтетический полинуклеотид, который может быть использован в качестве лекарственного средства, доставляемого или содержащегося в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, представляет собой любой полинуклеотид, который полимеризуется in vitro или в бесклеточной системе, и содержит одинаковые или похожие основания, хотя и может содержать остов другого типа, отличного от природного рибозофосфатного остова. Такие остовы включают: PNA (пептидные нуклеиновые кислоты), фосфоротиоаты, фосфородиамидаты, морфолины и другие варианты фосфатного остова природных нуклеиновых кислот. Основания, которые могут быть включены по меньшей мере в один вариант реализации настоящего изобретения, описанный в настоящей заявке, включают пурины и пиримидины, дополнительно включающие природные соединения, такие как аденин, тимин, гуанин, цитозин, урацил, инозин и природные аналоги. Синтетические производные пуринов и пиримидинов, которые могут быть включены по меньшей мере в один вариант реализации настоящего изобретения, описанный в настоящей заявке, включают, без ограничения, модификации, относящиеся к новым реакционноспособным группам, таким как, без ограничения, амины, спирты, тиолы, карбоксилаты и алкилгалиды. Термин "основание", используемый в настоящей заявке, включает любые из известных аналогов основания ДНК и РНК, в том числе, без ограничения, ацетилцитозин, 8-гидрокси-N6-метиладенозин, азиридинилцитозин, псевдоизоцитозин, 5-(карбоксигидроксилметил)урацил, 5-фторурацил, 5-бромурацил, 5-карбоксиметиламинометил-2-тиоурацил, 5-карбоксиметил-аминометилурацил, дигидроурацил, инозин, N6-изопентениладенин, 1-метиладенин, 1-метилпсевдоурацил, 1-метилгуанин, 1-метилинозин, 2,2-диметил-гуанин, 2-метиладенин, 2-метилгуанин, 3-метилцитозин, метилцитозин, N6-метиладенин, 7-метилгуанин, 5-метиламинометилурацил, 5-метокси-амино-метил-2-тиоурацил, бета-D-маннозилквеуозин, 5'-метоксикарбонилметилурацил, 5-метоксиурацил, 2-метилтио-N6-изопентениладенин, метиловый эфир урацил-5-оксиуксусной кислоты, урацил-5-оксиуксусную кислоту, оксибутоксозин, псевдоурацил, квеуозин, 2-тиоцитозин, 5-метил-2-тиоурацил, 2-тиоурацил, 4-тиоурацил, 5-метилурацил, метиловый эфир N-урацил-5-оксиуксусной кислоты, урацил-5-оксиуксусную кислоту, псевдоурацил, квеуозин, 2-тиоцитозин и 2,6-диаминопурин. Термин полинуклеотид включает деоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК) и комбинации ДНК, РНК и других природных и синтетических нуклеотидов.
Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может содержать ДНК, которое может представлять собой cDNA, полимеризованной in vitro ДНК, плазмидной ДНК, частей плазмидной ДНК, генетического материала, полученного из вируса, линейной ДНК, векторов (PI, РАС, ВАС, YAC, искусственных хромосом), экспрессионных кассет, химерных последовательностей, рекомбинантного ДНК, хромосомного ДНК, олигонуклеотида, антисмысловой ДНК или производных перечисленных групп. РНК может представлять собой олигонуклеотидную РНК, tRNA (транспортной РНК), snRNA (низкомолекулярную ядерную РНК), rRNA (рибосомную РНК), mRNA (информационную РНК), полимеризованную in vitro РНК, рекомбинантную РНК, химерные последовательности, антисмысловую РНК, siRNA (низкомолекулярную интерферирующую РНК), рибозим или производные перечисленных групп. Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может также содержать антисмысловой полинуклеотид, представляющий собой полинуклеотид, который препятствует функциогированию ДНК и/или РНК. Антисмысловые полинуклеотиды включают, без ограничения: морфолины, 2'-O-метилполинуклеотиды, ДНК, РНК и т.п. SiRNA представляет собой двухнитевую структуру, обычно содержащую от 15 до 50 пар оснований, предпочтительно, до 25 пар оснований, и нуклеотидную последовательность, идентичную или почти идентичную экспрессированному целевому гену или РНК внутри клетки. Интерференция может привести к подавлению экспрессии. Полинуклеотид может представлять собой последовательность, присутствие или экспрессия которой в клетке изменяет экспрессию или функцию клеточных генов или РНК. Кроме того, ДНК и РНК может представлять собой однонитевую, двухнитевую, трехнитевую или четырехнитевую нуклеиновую кислоту. Двух-, трех- и четырехнитевой полинуклеотид может содержать РНК, ДНК или другие комбинации природных и/или синтетических нуклеиновых кислот. Полинуклеотиды могут быть введены в клетку для экспрессии экзогенной нуклеотидной последовательности для ингибирования, элиминирования, усиления, или изменения экспрессии последовательности, или для экспрессии специфической физиологической характеристики, не связанной по природе с клеткой. Полинуклеотиды могут быть кодированы для экспрессии общего или неполноценного белка или могут представлять собой антисмысловые кислоты. Доставленный полинуклеотид может сохранять свое положение в цитоплазме или ядре, за исключением эндогенного генетического материала. В альтернативном варианте, полимер может рекомбинировать (становиться частью) эндогенный генетический материал. Например, лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может содержать ДНК, которая может быть встроена в хромосомную ДНК путем гомологичной или негомологичной рекомбинации.
Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может также содержать ингибитор РНК, который представляет собой любую нуклеиновую кислоту или ее аналог, содержащий последовательность, присутствие или экспрессия которой в клетке приводит к деградации или ингибированию функции или трансляции специфической клеточной РНК, обычно mRNA, способом, затрагивающим специфические последовательности. Кроме того, ингибитор РНК может ингибировать транскрипцию гена в РНК. Ингибирование РНК может эффективно подавлять экспрессию гена, с которого транскрибируется РНК. Ингибиторы РНК включают, без ограничения, siRNA, интерферирующую РНК или RNAi, dsRNA, ДНК, транскрибируемые РНК-полимеразой HI, рибозимы и антисмысловую нуклеиновую кислоту, которая может представлять собой РНК, ДНК или искусственную нуклеиновую кислоту. SiRNA может представлять собой двухнитевую структуру, обычно содержащую от 15 до 50 пар оснований, предпочтительно, от 21 до 25 пар оснований, и включающую нуклеотидную последовательность, идентичную или почти идентичную экспрессированному целевому гену или РНК внутри клетки. Антисмысловые полинуклеотиды могут включать, без ограничения: морфолины, 2'-O-метилполинуклеотиды, ДНК, РНК и т.п. ДНК, транскрибируемые РНК-полимеразой HI, могут содержать промоторы, такие как промотор U6. Перечисленные ДНК могут транскрибироваться с образованием в клетке низкомолекулярных шпилечных РНК, которые могут функционировать как siRNA, или линейных РНК, которые могут функционировать как антисмысловая РНК. Ингибитор РНК может быть полимеризован in vitro, а рекомбинантная РНК может содержать химерные последовательности или производные этих групп. Ингибитор РНК может содержать рибонуклеотиды, деоксирибонуклеотиды, синтетические нуклеотиды или любую подходящую комбинацию, так что происходит ингибирование целевой РНК и/или гена. Кроме того, формы нуклеиновой кислоты могут быть однонитевыми, двухнитевыми, трехнитевыми или четырехнитевыми.
Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может также включать нуклеиновую кислоту, встроенную в вектор (например, экспрессионный вектор). Векторы представляют собой полинуклеиновые молекулы, происходящие из вируса, плазмиды или клетки высшего организма, в которые может быть включен другой нуклеиновый фрагмент подходящего размера; векторы обычно вводят чужеродную ДНК в клетки хозяина, в которых она может быть репродуцирована. Примеры представляют собой плазмиды, космиды и искусственные хромосомы дрожжей; векторы часто представляют собой рекомбинантные молекулы, содержащие последовательности ДНК из нескольких источников. Вектор включает вирусный вектор: например, аденовирус; ДНК; аденоассоциированные вирусные векторы (AAV), образующиеся из аденоассоциированных вирусов и представляющие собой более низкомолекулярные вирусные векторы по сравнению с аденовирусами; и ретровирус (любой вирус в семействе Retroviridae, содержащий РНК в качестве своей нуклеиновой кислоты и использует ферментную обратную транскриптазу для копирования своего генома в ДНК хромосомы хозяйской клетки; примеры включают VSV G и ретровирусы, которые содержат компоненты лентивируса, в том числе вирусов типа HIV). В настоящей заявке, термин "вектор" относится к любой молекуле ДНК, которая может включать ассоциированные молекулы для переноса последовательностей ДНК в клетку для экспрессии. Примеры включают депротеинизированную ДНК, комплексы невирусной ДНК (например, ДНК плюс полимеры [катионные или анионные], ДНК плюс соединения, усиливающие трансфекцию, и ДНК плюс амфипатические соединения) и вирусные частицы.
Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может также содержать по меньшей мере одно соединение, усиливающее поглощение лекарственного средства (например, нуклеиновой кислоты, описанной в настоящей заявке). Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может содержать полимер, например, представляющий собой молекулу, построенную путем многократного связывания между собой более низкомолекулярных блоков, называемых мономерами. Термин "полимер" может включать олигомеры, содержащие от двух до приблизительно 80 мономеров, и полимеры, содержащие более 80 мономеров. Полимер может представлять собой линейную, разветвленную сеть, полимер звездообразного, гребенчатого или лестничного типа. Полимер может представлять собой гомополимер, в котором используют один мономер, или может представлять собой сополимер, в котором использованы по меньшей мере два мономера. Виды сополимеров включают сополимер с регулярным чередованием мономерных блоков, неупорядоченный полимер, блок-сополимер и привитый сополимер.
Лекарственное средство, доставляемое или содержащееся в шприце, впрыскивающей игле или впрыскивающем устройстве, описанном в настоящей заявке, может также содержать комплекс нуклеиновая кислота - поликатион. Катионные белки, такие как гистоны и протамины, или синтетические полимеры, такие как полилизин, полиаргинин, полиомитин, диэтиламиноэтил-декстран, полибрен и полиэтиленимин представляют собой эффективные средства внутриклеточной доставки. Поликатион представляет собой полимер, содержащий результирующий положительный заряд, например, поли-L-лизин гидробромид. Поликатион может содержать мономерные блоки, имеющие положительный заряд, нейтральный заряд или отрицательный заряд, однако результирующий заряд полимера предпочтительно представляет собой положительный заряд. Кроме того, термин "поликатион" может быть отнесен к неполимерной молекуле, содержащей по меньшей мере два положительных заряда. Полианион представляет собой полимер, содержащий результирующий отрицательный заряд, например полиглутаминовую кислоту. Полианион может содержать мономерные блоки, имеющие отрицательный заряд, нейтральный заряд или положительный заряд, однако результирующий заряд полимера должен быть отрицательным. Кроме того, термин "полианион" может быть отнесен к неполимерной молекуле, содержащей по меньшей мере два отрицательных заряда. Термин "полиион" включает поликатион, полианион, цвиттер-ионные полимеры и нейтральные полимеры, содержащие равные количества анионов и катионов. Термин "цвиттер-ионные" относится к продукту (соли) реакции между кислой группой и основной группой, которые представляют собой часть одно и той же молекулы. Соли представляют собой ионные соединения, которые диссоциируют на катионы и анионы при растворении в растворе. Соли увеличивают ионную силу раствора и, следовательно, уменьшают взаимодействия между нуклеиновыми кислотами с другими катионами.
Соответственно, некоторые варианты реализации изобретения касаются устройства, содержащего описанные выше иглы, расположенные или выполненные с возможностью доставки лекарственного средства в ткань-мишень. Аспекты настоящего изобретения относятся к впрыскивающему устройству, содержащему множество любых из описанных выше игловых стволов, например, каждый игловой ствол содержит множество отверстий, проходящих вдоль длины иглы или расположенных в различных областях иглы, и устройство, содержащее лечебное средство (например, клеточную популяцию, такую как клеточную популяцию, содержащую стволовые клетки, химическое вещество, соединение, химиотерапевтическое средство, белок, нуклеиновую кислоту, такую как ДНК, РНК, другую природную нуклеиновую кислоту, модифицированную нуклеиновую кислоту или аптамер ДНК или нуклеиновой кислоты), соединенные вместе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, ввод средства происходит через проксимальный конец впрыскивающего устройства посредством шприца, причем доставка средства в ткань-мишень происходит через множество отверстий, расположенных на дистальных концах игловых стволов. Согласно другим вариантам реализации изобретения, конец отверстий может быть расположен на проксимальных концах игловых стволов.
Впрыскивающее устройство предпочтительно содержит множество игл, отличающихся по меньшей мере одной конструктивной особенностью, описанной выше. Варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке, также включают канюлю, содержащую множество игл, выполненных согласно приведенному выше описанию. То есть, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство и/или канюля может содержать, включать или, по существу, включать 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 игл. Иглы могут иметь одинаковые размер и длину или могут иметь различные размеры и длины. Каждая игла в вариантах реализации изобретения, содержащих более одной иглы, может иметь множество отверстий, которые могут быть расположены в первой или второй области, согласно приведенному выше описанию, или в обеих областях (например, по длине участка). Впрыскивающего устройства и/или канюли, которые содержат, включают или, по существу, включают 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 игл, которые могут быть выполнены таким образом, чтобы по меньшей мере две иглы имеют разное количество отверстий и/или отверстия разных размеров, и/или отверстия разной формы, и/или отверстия в разных положениях. То есть, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, одна игла или множество игл имеет отверстия в первой области, проксимальной к закрытому концу ствола, и одна игла или множество игл имеет отверстия во второй области, дистальной к закрытому концу иглового ствола. Кроме того, некоторые варианты реализации изобретения могут содержать первую иглу или первое множество игл с отверстиями, которые меньше или, по существу, меньше (например, имеют размер, равный, больший или меньший чем 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,0; 1,05; 1,10; 1,15; 1,20; 1,25; 1,30; 1,35; 1,40; 1,45; 1,50; 1,55; 1,60; 1,65; 1,70; 1,75; 1,80; 1,85; 1,90; 1,95; 2,0; 2,05; 2,10; 2,15; 2,20; 2,25; 2,30; 2,35; 2,40; 2,45; 2,50; 2,55; 2,60; 2,65; 2,70; 2,75; 2,80; 2,85; 2,90; 2,95; 3,0; 3,05; 3,10; 3,15; 3,20; 3,25; 3,30; 3,35; 3,40; 3,45; 3,50; 3,55; 3,60; 3,65; 3,70; 3,75; 3,80; 3,85; 3,90; 3,95; или 4,0 мм в своей самой широкой части), чем вторая игла или второе множество игл.
Большее число вариантов реализации изобретения касаются устройств, канюль и впрыскивающих игл, описанных выше, содержащих или включающих текучую среду, содержащую агент, описанный в настоящей заявке (например, лекарственное соединение, химическое вещество, нуклеиновую кислоту, в частности ДНК). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройства, канюли и впрыскивающей иглы, описанные в настоящей заявке, предназначены для одноразового использования. То есть некоторые варианты реализации изобретения содержат по меньшей мере одну из конструкций иглы, описанных в настоящей заявке и присоединенных к резервуару (предпочтительно, стерильному контейнеру, такому как стерилизованный шприц), содержащему одноразовое количество или дозу доставляемого агента (например, лекарственного соединения, химического вещества, нуклеиновой кислоты, в частности ДНК). Соответственно, одноразовое количество или устройство может быть удобно упаковано и предоставлено практикующим врачам или конечным потребителям (например, пациентам), которые могут ввести средство в подходящее место и после введения используемое устройство, впрыскивающая игла или впрыскивающая канюля, содержащая множество игл, может быть выброшена в качестве отхода для утилизации надлежащим образом. Способы изготовления и использования описанных выше устройств, например, в способы индуцирования иммунного ответа на необходимый антиген, также представляют собой варианты реализации изобретения.
В некоторых вариантах реализации изобретения, игловое устройство не выполнено с возможностью приложения электрического поля вокруг места впрыскивания и/или через него сразу же после введения терапевтического материала (например, ДНК) в ткань или одновременно с этим. Например, игловое устройство может не включать источник напряжения, соединенный с устройством и выполненный с возможностью приложения электрического поля к ткани в месте впрыскивания или около него.
Некоторые варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке, включают способ доставки терапевтического материала нуждающемуся в этом пациенту, при этом терапевтический материал вводят с использованием любых впрыскивающих устройств, описанных в настоящей заявке. Терапевтический материал может представлять собой любой из перечисленных материалов, описанных в настоящей заявке. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, способ включает доставку терапевтического материала с предварительно определенной скоростью. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, предварительно определенная скорость может составлять по меньшей мере 0,1 мл/с, 0,3 мл/с, 0,5 мл/с, 0,8 мл/с, 0,9 мл/с, 1,0 мл/с, 1.1 мл/с, 1,2 мл/с, 1,3, мл/с, 1,4 мл/с, 1,5 мл/с, 2,0 мл/с или 3,0 мл/с. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, предварительно определенная скорость может составлять не более 20,0 мл/с, 10,0 мл/с, 7 мл/с, 6 мл/с, 5 мл/с, 4 мл/с, 3 мл/с или 2 мл/с. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, способ может также включать поддержание по меньшей мере одной иглы во введенном состоянии в ткань по меньшей мере в течение предварительно заданного времени после впрыскивания терапевтического материала, однако перед извлечением по меньшей мере одной иглы. По меньшей мере одна игла может быть удержена в ткани, например, по меньшей мере в течение времени, равного или превышающего 1 с, 2 с, 3 с, 4 с, 5 с или более после впрыскивания терапевтического материала, однако перед извлечением по меньшей мере одной иглы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, иглы и любое из устройств, описанных в настоящей заявке, могут быть прикреплены к телу пациента в течение больших периодов времени для обеспечения длительной доставки лекарственного средства (например, доставки в течение по меньшей мере, периода времени, равного или большего, чем 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 или 14 дней), при этом такие иглы и устройства могут быть прикреплены к миниатюрным насосам для введения пациентам небольших количеств терапевтического материала (например, клеточной популяции, такой как клеточная популяция, содержащая стволовые клетки, химического вещества, соединения, химиотерапевтического средства, белка, нуклеиновой кислоты, такой как ДНК, РНК, другая природная нуклеиновая кислота, модифицированная нуклеиновая кислота или аптамер ДНК или нуклеиновой кислоты), на протяжении длительного периода времени.
Предпочтительные аспекты настоящего изобретения относятся к блоку с иглами для подкожного впрыскивания, содержащего иглу, имеющую канал, выполненный с возможностью прохождения терапевтического материала, и игловой ствол, содержащий множество отверстий по всей длине ствола, причем игловой ствол имеет закрытый конец; и соединитель, выполненный с возможностью присоединения иглы к элементу для нагнетания давления. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, блок с иглами для подкожного впрыскивания, описанный выше, содержит множество игл и, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, блок с иглами для подкожного впрыскивания включает круглый, ромбовидный или яйцевидный блок игл. Блок с иглами для подкожного впрыскивания предпочтительно выполнен таким образом, что множество игл расположено таким образом, что отверстия на игловых стволах обращены друг к другу, однако согласно некоторым вариантам реализации изобретения, блок с иглами для подкожного впрыскивания содержит множество игл, расположенных таким образом, что отверстия на игловых стволах обращены в противоположные стороны друг от друга. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, блок с иглами для подкожного впрыскивания дополнительно включает элемент для нагнетания давления, соединенный с блоком, причем такой элемент для нагнетания давления может представлять собой шприц. Блоки с иглами для подкожного впрыскивания, описанные выше, могут иметь отверстия, диаметр которых составляет приблизительно от 10 нм до 4 мм, от 0,01 мм до 4 мм, от 0,1 мм до 4 мм, от 1,0 мм до 4 мм, от 1,5 мм до 4 мм, от 2,0 мм до 4 мм или от 3,0 мм до 4 мм.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, блоки с иглами для подкожного впрыскивания, описанные выше, содержат одноразовый шприц, присоединенный по меньшей мере к трем из игл. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере три иглы расположены на расстоянии от приблизительно 2 до приблизительно 10 мм друг от друга. Согласно другим вариантам реализации изобретения, блоки с иглами для подкожного впрыскивания, описанные выше, могут включать одноразовый шприц, присоединенный к по меньшей мере четырем иглам для подкожного впрыскивания. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, блок с иглами для подкожного впрыскивания содержит по меньшей мере четыре иглы для подкожного впрыскивания, которые расположены на расстоянии от приблизительно 3 до приблизительно 6 мм друг от друга. Устройство для подкожного введения, предназначенное для одноразового использования, также представляет собой вариант реализации изобретения, причем такие устройства предпочтительно содержат множество игл, прикрепленных по меньшей мере к одному шприцу, при этом иглы содержат множество отверстий, распределенных вдоль иглового ствола, и закрытый конец; причем по меньшей мере один шприц содержит однократную дозу лекарственного средства. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство в устройстве для подкожного введения представляет собой нуклеиновую кислоту. Лекарственное средство может представлять собой ДНК, кодирующую белок. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройство для подкожного введения, описанное выше, содержит одноразовый шприц, соединенный с по меньшей мере тремя иглами для подкожного впрыскивания, и согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере три иглы для подкожного впрыскивания расположены на расстоянии от приблизительно 2 до приблизительно 10 мм друг от друга. Согласно другим вариантам реализации изобретения, устройство для подкожного введения, описанное выше, содержит одноразовый шприц, соединенный с по меньшей мере четырьмя иглами, и согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере четыре иглы для подкожного впрыскивания расположены на расстоянии от приблизительно 3 до приблизительно 6 мм друг от друга.
Кроме того, аспекты настоящего изобретения включают способы изготовления и использования описанных выше устройств. При одном подходе некоторые из устройств, описанных в настоящей заявке, использованы для доставки лекарственного средства пациенту, при этом способы реализуют на практике путем обеспечения одного из устройств доставки, описанных в настоящей заявке, введения игл устройства в ткань пациента; и вытеснения лекарственного средства из шприца через иглы в ткань. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство представляет собой нуклеиновую кислоту, которая может кодировать антиген, такой как вирусный антиген, предпочтительно, антиген гепатита, такой как антиген HCV или HBV, так что некоторые из устройств доставки, описанные в настоящей заявке, могут быть использованы для индуцирования иммунного ответа у пациента на антиген, доставляемый посредством устройства.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают устройство с иглами для подкожного впрыскивания, используемое для доставки терапевтического материала в ткань, включающее соединение с элементом для нагнетания давления; канал, выполненный с возможностью прохождения терапевтического материала; и игловой ствол, содержащий множество отверстий, проходящих вдоль его длины. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, терапевтический материал содержит нуклеиновую кислоту, полипептид, углевод, стероид, клеточную популяцию, химическое вещество или иммуноген. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство индуцирует иммунную систему. Ткань может представлять собой, например, скелетную мышцу, дермальную ткань или жировую ткань. Элемент для нагнетания давления предпочтительно включает шприц и может передавать на ткань давление, составляющее 0,1 килопаскалей или больше, 1,0 килопаскалей или больше, 10 килопаскалей или больше, 100 килопаскалей или больше, 150 килопаскалей или больше или 200 килопаскалей или больше. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, диаметр отверстия (отверстий), расположенного вдоль иглового ствола, составляет приблизительно от 10 нм до 4 мм, от 0,01 мм до 4 мм, от 0,1 мм до 4 мм, от 1,0 мм до 4 мм, от 1,5 мм до 4 мм, от 2,0 мм до 4 мм или от 3,0 мм до 4 мм. Игловой ствол может быть выполнен с возможностью передачи электрического тока, при этом устройство может дополнительно содержать электрод, выполненный с возможностью передачи электромагнитного поля. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство поступает в клетку, а в других компонентах оно остается внеклеточным. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, подача давления происходит посредством текучей среды или газообразной среды. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота содержит последовательность вируса гепатита, такую как антиген вируса гепатита В (HBV), такой как HBcFg, или антиген вируса гепатита С (HCV), такой как NS3/4A, или их комбинацию, такую как HBcAg вируса HBV, который инфицирует аиста или цаплю, присоединенный к NS3/4A. Согласно еще одним вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота содержит последовательность человеческого антигена обезьяньего вируса. Нуклеиновая кислота предпочтительно содержит последовательность, кодирующую антиген, обеспечивающий создания пролиферативного Т-клеточного ответа, а согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота содержит последовательность человеческого вируса иммунодефицита.
Дополнительные варианты реализации изобретения включают систему игл для подкожного впрыскивания, предназначенную для доставки терапевтического материала в ткань, содержащую элемент для нагнетания давления; блок игловых стволов, связанный с элементом; при этом по меньшей мере один из игловых стволов в блоке содержит множество отверстий, выполненных с возможностью воздействия давления, передаваемого от элемента для нагнетания давления в ткань, для увеличения проницаемости клеточной мембраны, и по меньшей мере один из игловых стволов в блоке выполнен с возможностью прохождения терапевтического материала. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, терапевтический материал содержит нуклеиновую кислоту, полипептид, углевод, стероид, клеточную популяцию, химической вещество или иммуноген. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство индуцирует иммунную систему. Ткань может представлять собой, например, скелетную мышцу, дермальную ткань или жировую ткань. Элемент для нагнетания давления предпочтительно содержит шприц и может передавать на ткань давление, составляющее 0,1 килопаскалей или больше, 1,0 килопаскалей или больше, 10 килопаскалей или больше, 100 килопаскалей или больше, 150 килопаскалей или больше или 200 килопаскалей или больше. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, диаметр отверстия (отверстий) вдоль иглового ствола составляет приблизительно от 10 нм до 4 мм, от 0,01 мм до 4 мм, от 0,1 мм до 4 мм, от 1,0 мм до 4 мм, от 1,5 мм до 4 мм, от 2,0 мм до 4 мм или от 3,0 мм до 4 мм. Игловой ствол может быть выполнен с возможностью передачи электрического тока, при этом устройство может дополнительно содержать электрод, выполненный с возможностью передачи электромагнитного поля. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство поступает в клетку, а в других компонентах оно остается внеклеточным. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, подача давления происходит посредством текучей среды или газообразной среды. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота содержит последовательность вируса гепатита, такую как антиген вируса гепатита В (HBV), такой как HBcAg, или антиген вируса гепатита С (HCV), такой как NS3/4A, или их комбинацию, такую как HBcAg вируса HBV, который инфицирует аиста или цаплю, присоединенный к NS3/4A. Согласно другим вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота содержит последовательность человеческого антигена обезьяньего вируса. Нуклеиновая кислота предпочтительно содержит последовательность, кодирующую антиген, обеспечивающий создание пролиферативного Т-клеточного ответа, а согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота содержит последовательность человеческого вируса иммунодефицита.
Большее число вариантов реализации изобретения включают впрыскивающее устройство для подкожных впрыскиваний, имеющее продольную ось, причем устройство содержит соединитель, выполненный с возможностью взаимодействия с источником текучей среды под давлением; и блок с иглами, содержащий плунжер, проходящий от соединителя в направлении, по существу, параллельном продольной оси устройства, при этом плунжер содержит первый канал, связанный через текучую среду с соединителем, при этом первый игловой ствол, проходящий от плунжера в направлении, по существу, параллельном продольной оси устройства, содержит второй канал, связанный через текучую среду с плунжером и по меньшей мере одним отверстием, которое через текучую среду связано со вторым каналом, и при этом второй игловой ствол, проходящий от плунжера в направлении, по существу, параллельном продольной оси устройства, содержит третий канал, связанный через текучую среду с плунжером и по меньшей мере одним отверстием, которое через текучую среду связано с третьим каналом.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, первый игловой ствол и второй игловой ствол образуют между собой полое пространство для впрыскивания. Согласно другим вариантам реализации изобретения, полое пространство для впрыскивания предназначено для приема по меньшей мере одной порции лекарственного средства. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, первый игловой ствол и второй игловой ствол каждый содержат одинаковое количество отверстий. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждое отверстие на первом игловом стволе обращено к отверстию на втором игловом стволе. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, первый игловой ствол и второй игловой ствол содержат заостренный дистальный кончик, расположенный напротив плунжера. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, отверстия в целом имеют криволинейную форму. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, отверстия в целом выполнены многоугольными. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, отверстия равномерно расположены вдоль линейного участка, по существу, параллельного продольной оси устройства. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, третий игловой ствол проходит от плунжера в направлении, по существу, параллельном продольной оси устройства, при этом третий игловой ствол содержит четвертый канал, связанный через текучую среду с плунжером, и по меньшей мере одно отверстие, связанное через текучую среду с четвертым каналом. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере одно отверстие выполнено с возможностью воздействия отрицательным давлением на полое пространство для впрыскивания.
Еще большее количество вариантов реализации изобретения относятся к впрыскивающему устройству, предназначенному для доставки в пациента лекарственного средства, причем устройство имеет продольную ось и содержит множество шприцов, расположенных в целом параллельно продольной оси устройства, причем каждый шприц содержит иглу со множеством отверстий, расположенных вдоль длины иглы, при этом отверстия обращены в сторону продольной оси устройства. Согласно вариантам реализации изобретения, по меньшей мере один шприц содержит лекарственное средство, включающее ген. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждая игла имеет кончик, при этом кончики множества игл расположены на плоскости, которая лежит, по существу, перпендикулярно к продольной оси устройства. Дополнительные варианты реализации изобретения включают иглу для подкожного впрыскивания, имеющую множество отверстий, распределенных вдоль иглового ствола, причем конец иглы выполнен закрытым. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, закрытый конец выполнен тупым. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, предложенный блок дополнительно содержит шприц, прикрепленный к игле. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, шприц содержит лекарственное средство, которое может представлять собой нуклеиновую кислоту, такую как ДНК, кодирующая белок. Еще большее количество аспектов настоящего изобретения относятся к впрыскивающему устройству, содержащему множество игл для подкожного впрыскивания, имеющих множество отверстий, распределенных вдоль ствола игл, присоединенных по меньшей мере к одному шприцу. Конец игл предпочтительно закрыт. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, конец игл выполнен тупым. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, шприц содержит лекарственное средство, такое как ДНК, кодирующая белок. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство, описанное выше, содержит одноразовый шприц, соединенный с по меньшей мере тремя иглами для подкожного впрыскивания. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере три иглы для подкожного впрыскивания расположены на расстоянии от приблизительно 2 до приблизительно 10 мм друг от друга. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройство содержит одноразовый шприц, соединенный с по меньшей мере четырьмя иглами для подкожного впрыскивания. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере четыре иглы для подкожного впрыскивания расположены на расстоянии от приблизительно 3 до приблизительно 6 мм друг от друга. Еще одни варианты реализации настоящего изобретения относятся к одноразовому устройству для подкожного впрыскивания, содержащего множество игл, прикрепленных по меньшей мере к одному шприцу, причем иглы имеют множество отверстий, распределенных вдоль иглового ствола, а по меньшей мере один шприц содержит однократную дозу лекарственного средства. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, конец игл выполнен закрытым. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, конец игл выполнен тупым. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, лекарственное средство представляет собой нуклеиновую кислоту. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота представляет собой ДНК, кодирующую белок. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройство содержит одноразовый шприц, соединенный с по меньшей мере тремя иглами для подкожного впрыскивания. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере три иглы для подкожного впрыскивания расположены на расстоянии от приблизительно 2 до приблизительно 10 мм друг от друга. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройство содержит одноразовый шприц, соединенный с по меньшей мере четырьмя иглами. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере четыре иглы для подкожного впрыскивания расположены на расстоянии от приблизительно 3 до приблизительно 6 мм друг от друга. Кроме того, способы использования по меньшей мере одного из описанных выше устройств представляют собой варианты реализации настоящего изобретения, в том числе способ доставки нуклеиновой кислоты в клетку, включающий обеспечение впрыскивающего устройства по пп.93-101, причем устройство включает шприц, содержащий нуклеиновую кислоту; введение игл устройства в ткань пациента; и вытеснение нуклеиновой кислоты из шприца через иглы в ткань в условиях, индуцирующих поглощение нуклеиновой кислоты клетками ткани. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, нуклеиновая кислота представляет собой ДНК, кодирующую белок. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, ДНК кодирует вирусный антиген. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, вирусный антиген представляет собой антиген HCV или HBV. Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, в качестве адъюванта использован HBcAg или его фрагмент, или нуклеиновая кислота, кодирующую HBcAg, или ее фрагмент. В некоторых подходах, HBcAg или его фрагмент, или нуклеиновая кислота, кодирующая HBcAg, или ее фрагмент представляет собой последовательность, выбранную из группы, включающей SEQ. ID №№1-32. Кроме того, способ усиления иммунного ответа на антиген представляет собой вариант реализации изобретения, при этом способы могут включать введение пациенту антигена или нуклеиновой кислоты, кодирующей антиген, в смеси с HBcAg или его фрагментом или нуклеиновой кислотой, кодирующей HBcAg или ее фрагментом или непосредственно после введения пациенту HBcAg или его фрагмента или нуклеиновой кислоты, кодирующей HBcAg или ее фрагмента. В некоторых способах, HBcAg или его фрагмент или нуклеиновая кислота, кодирующая HBcAg, или ее фрагмент представляет собой последовательность, выбранную из группы, включающей SEQ. ID №№1-32. В некоторых способах, ДНК кодирует NS3/4A и/или HBcAg (например, HBcAg, полученный из вируса, который инфицирует аиста и цаплю).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1А показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с двумя стволами, при этом каждый ствол имеет пять отверстий для доставки лекарственного средства в область между стволами.
На фиг.1B показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с четырьмя стволами для доставки лекарственного средства в область между стволами.
На фиг.1С показан один из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с отображением некоторых из компонентов, расположенных перед блоком.
На фиг.1D показан один из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, демонстрирующий некоторые из компонентов, в том числе втулку, навинчиваемую на адаптер люэровского типа, снабженный резьбой.
На фиг.1E показан один из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, демонстрирующее некоторые из компонентов в собранном виде в рамках объема настоящей заявки.
На фиг.1F показан один из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, соединенного со шприцом, в рамках объема настоящей заявки.
На фиг.1G показан "четырехугольный" кончик с четырьмя скошенными кромками, который может быть использован в впрыскивающих устройствах, описанных в настоящей заявке.
На фиг.2A показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с двумя стволами, при этом каждый ствол имеет три отверстия для доставки лекарственного средства в область между стволами.
На фиг.2B показан один из вариантов реализации иглы для подкожного впрыскивания с пятью отверстиями в каждой игле, которые равномерно расположены на расстоянии друг от друга.
На фиг.2C показан один из вариантов реализации иглы для подкожного впрыскивания с тремя иглами, а также показаны некоторые из размеров, которые могут быть изменены согласно данным, представленным в настоящей заявке.
На фиг.2D показан один из вариантов реализации иглы для подкожного впрыскивания с четырьмя иглами, расположенными в шахматном порядке.
На фиг.3 показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с двумя стволами, при этом каждый ствол имеет десять отверстий для доставки лекарственного средства в область между стволами.
На фиг.4 показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, доставляющего лекарственное средство, в том числе ДНК, в мышечную клетку пациента.
На фиг.5A показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с тремя стволами, при этом каждый ствол имеет три отверстия для доставки лекарственного средства в область между стволами.
На фиг.5B показан вид сверху иглового устройства для подкожного впрыскивания, изображенного на фиг.5A.
На фиг.5C показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с тремя стволами, при этом каждый ствол имеет пять отверстий для доставки лекарственного средства в область между стволами.
На фиг.5D показан перспективный вид иглового устройства для подкожного впрыскивания, изображенного на фиг.5С, доставляющего лекарственное средство в ткань пациента.
На фиг.6A показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с двумя стволами, при этом каждый ствол расположен под углом относительно продольной оси устройства.
На фиг.6B показан перспективный вид одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с двумя стволами и подсоединительным фитингом.
На фиг.6C показан вид сверху иглового устройства для подкожного впрыскивания, изображенного на фиг.6B.
На фиг.7A показан перспективный вид одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с шестью стволами, каждый из которых имеет множество отверстий для доставки лекарственного средства в ткань пациента.
На фиг.7B показан вид сверху иглового устройства для подкожного впрыскивания, изображенного на фиг.7A.
На фиг.8A показан вид сбоку одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания с четырьмя стволами, при этом каждый ствол имеет множество отверстий для доставки лекарственного средства в ткань пациента.
На фиг.8B показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, изображенного на фиг.8A.
На фиг.8C показан еще один вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, изображенного на фиг.8A.
На фиг.9 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего четыре ствола.
На фиг.10 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего семь стволов.
На фиг.11 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего десять стволов.
На фиг.12 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего три ствола.
На фиг.13 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего три ствола.
На фиг.14 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего четыре ствола.
На фиг.15 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего четыре ствола.
На фиг.16 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего кольцеобразный ствол.
На фиг.17 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего кольцеобразный ствол.
На фиг.18 показан вид сверху одного из вариантов реализации иглового устройства для подкожного впрыскивания, содержащего кольцеобразный ствол.
На фиг.19 показан частичный разрез одного из вариантов реализации ствола, содержащего единственный канал.
На фиг.20 показан частичный разрез одного из вариантов реализации ствола, содержащего два канала.
На фиг.21 показана диаграмма, иллюстрирующая пролиферацию NS3-специфических Т-клеток HCV в результате иммунизации посредством HIP впрыскивателя. Пролиферацию измеряют в виде радиоактивности клеток, инкубированных с антигеном, поделенную на радиоактивность клеток, инкубированных с одной средой.
На фиг.22А-С показаны гистологические оценки ткани в месте впрыскивания с использованием обычной иглы с калибром 27 (см. фиг.22А), маленького HIP впрыскивателя (фиг.22B) и большого HIP впрыскивателя (см. фиг.22C).
На фиг.23A-B показан маленький HIP впрыскиватель (фиг.23А) и большой HIP впрыскиватель (см. фиг.23B).
На фиг.24 показано графическое изображение радиоактивности клеток, выраженной в качестве числа импульсов в минуту, при инкубировании с различными антигенами при различных концентрациях, демонстрирующее радиоактивное поглощение тимидина при исследовании пролиферации Т-клеток.
На фиг.25A-25I показаны различные конструкции, содержащие платформу NS3/4A и HBcAg, содержащий участки расщепления NS3 протеазы.
На фиг.26А-В показаны примеры установки для измерения необходимой силы при впрыскивании материала с использованием одного из игловых впрыскивающих устройств, описанных в настоящей заявке.
На фиг.27A-F показан вид сверху и разрез куриной груди, в которую была впрыснута окрашенная вода при проведении тестов 7-9.
На фиг.28A-F показан вид сверху и разрез куриной груди, в которую была впрыснута окрашенная вода при проведении тестов 25-27.
На фиг.29A-F показан вид сверху и разрез куриной груди, в которую была впрыснута окрашенная вода при проведении тестов 16-18.
На фиг.30A-F показан вид сверху и разрез куриной груди, в которую была впрыснута окрашенная вода при проведении тестов 34-36.
На фиг.31A-F показан вид сверху и разрез куриной груди, в которую вручную была впрыснута окрашенная вода с использованием впрыскивающей иглы в рамках объема настоящей заявки.
На фиг.32A-F показан вид сверху и разрез куриной груди, в которую вручную была впрыснута окрашенная вода с использованием одноразовой иглы.
На фиг.33A-D показан перспективный вид и вид сбоку одного из вариантов реализации устройства доставки, приводимого в действие пружиной, предназначенного для использования с игловыми впрыскивающими устройствами согласно настоящей заявке.
На фиг.34A-D показан перспективный вид и вид сбоку одного из вариантов реализации пускового устройства, предназначенного для использования с игловыми впрыскивающими устройствами согласно настоящей заявке.
На фиг.35A-D показан один из примеров конструкции втулки для иглового устройства согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Аспекты настоящего изобретения, описанные в данной заявке, относятся к устройствам и способам доставки лекарственных средств (например, нуклеиновых кислот) в живую ткань. Некоторые варианты реализации изобретения относятся к впрыскивающему устройству, выполненному с возможностью введения лекарственных средств, таких как нуклеиновые кислоты, в частности ДНК, в ткань-мишень, в которой происходит поглощение молекул клетками в области, ограниченной участком около места впрыскивания или непосредственно вблизи него.
Один из вариантов реализации иглы, описанных в настоящей заявке, показан на фиг.1А. Дистальный кончик иглы может быть выполнен тупым, коническим, клиновидным, острым или заостренным, что обеспечивает возможность прокола оператором кожи пациента (например, человека, домашнего животного, такого как кошка или собака, или сельскохозяйственного животного, такого как лошадь, корова, свинья или цыпленок), чтобы достичь подлежащей необходимой ткани-мишени. Например, кончики 105а, 105b могут представлять собой обычный медицинский кончик (например, "ланцетный кончик"). В качестве альтернативы, кончики 105а, 105b могут быть тупыми. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, дистальный кончик иглы закрыт, так что он не создает сообщение через текучую среду между каналами иглового ствола и дистальным концом рабочей части иглы. Согласно другим вариантам реализации изобретения, дистальный кончик открыт, так что он создает сообщение  через текучую среду между игловым стволом и дистальным концом иглы.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения, игловой ствол содержит отверстия, например, 110а, 110b, расположенные вдоль длины ствола. Каждый игловой ствол может иметь от 0 до 100 отверстий. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, игла имеет 1 или 2 отверстия, расположенные вдоль ее длины (например, игла с закрытым концом имеет по меньшей мере два отверстия, расположенные вдоль ее длины). Согласно другим вариантам реализации изобретения, количество отверстий в игле составляет точно, меньше или больше чем 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 или 100. Отверстия могут быть расположены около дистального конца ствола или в любом месте вдоль длины ствола. Каждое из отверстий на каждом стволе может быть расположено на плоскости, по существу, параллельной продольной оси. Кроме того, отверстия могут быть расположены вдоль линейного участка, по существу, параллельного продольной оси устройства и обращенного в ее сторону. Согласно другим вариантам реализации изобретения, отверстия могут быть расположены по меньшей мере на одной плоскости, по существу, не параллельной продольной оси устройства. Каждое отверстие может быть обращено к общей точке, например, точке на оси, по существу, параллельной продольной оси, или каждое отверстие может быть обращено к другой точке или в другом направлении.
Размер и форма отверстий могут быть изменены. Например, отверстия могут быть выполнены круглыми, сферическими, в целом криволинейными, квадратными, прямоугольными, треугольными, в целом многоугольными, в целом симметричными, в целом асимметричными или иметь неправильную форму. Кроме того, в каждом стволе размер и форма отверстий могут быть изменены. Например, согласно одному из вариантов реализации изобретения, первое отверстие в стволе может быть выполнено в целом криволинейным и иметь диаметр, составляющий приблизительно 1 мм, а второе отверстие в стволе может иметь аналогичную форму, что и первое отверстие, и диаметр, составляющий приблизительно 1,50 мм. Согласно другим вариантам реализации изобретения, каждое отверстие может иметь в целом одинаковую форму и одинаковый размер. Размер и форма отверстий могут быть изменены. Например, отверстия могут быть выполнены круглыми, сферическими, в целом криволинейными, квадратными, прямоугольными, треугольными, в целом многоугольными, в целом симметричными, в целом асимметричными или иметь неправильную форму. Кроме того, в каждом стволе размер и форма отверстий могут быть выполнены различными. Например, согласно одному из вариантов реализации изобретения, первое отверстие в стволе может быть выполнено в целом криволинейным и иметь диаметр, составляющий приблизительно 1 мм, а второе отверстие в стволе может иметь аналогичную форму, что и первое отверстие и диаметр, составляющий приблизительно 1,50 мм. Согласно другим вариантам реализации изобретения, каждое отверстие может иметь в целом одинаковые форму и размер.
На фиг.1B показан еще один вариант реализации иглы для подкожного впрыскивания в рамках объема настоящей заявки. Снабженный резьбой адаптер 130 люэровского типа выполнен с возможностью взаимодействия со шприцом (не показан), содержащим терапевтический материал. Вкладыш 140 втулки содержит множество игл 150 на своей дистальной боковой поверхности. Кольцо 160 может быть выполнено с возможностью взаимодействия с резьбовым адаптером люэровского типа 130 и предохраняло вкладыш 140 втулки. Прокладка 170 может быть расположена на вкладыше 140 для поддержания герметизированного канала, проходящего от шприца до множества игл 150. Иглы могут содержать множество отверстий (например, как показано на фиг.1А), что обсуждалось выше. На фиг.1С-Е показаны иглы для подкожного впрыскивания по фиг.IB и показан блок из нескольких компонентов. На фиг.IF показаны иглы для подкожного впрыскивания в собранном виде, показанной на фиг.IB, и включает шприц, связанный с иглами через текучую среду.
Можно выбрать размер, форму и количество отверстий, чтобы максимизировать эффективную доставку впрыснутой жидкости или генетического материала, нагнетать оптимальное давление в полом пространстве для впрыскивания для увеличения проницаемости клеточной мембраны, или и то и другое. Например, согласно фиг.2А, согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, для создания впрыскивающего устройства, предназначенного для доставки жидкости, содержащей необходимое лекарственное средство, в ткань-мишень, могут быть выбраны несколько (например, десять), в целом криволинейных отверстий 210а, 210b с диаметрами в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 4,0 мм. Согласно определенным вариантам реализации изобретения, ширина отверстий 210а, 210b в их наиболее широкой части больше, равна или меньше чем приблизительно 0,01 мм; 0,02 мм; 0,03 мм; 0,04 мм; 0,05 мм; 0,06 мм; 0,07 мм; 0,08 мм; 0,09 мм; 0,1 мм; 0,15 мм; 0,2 мм; 0,25 мм; 0,3 мм; 0,35 мм; 0,4 мм; 0,45 мм; 0,5 мм; 0,55 мм; 0,6 мм; 0,65 мм; 0,7 мм; 0,75 мм; 0,8 мм; 0,85 мм; 0,9 мм; 0,95 мм; 1,0 мм; 1,05 мм; 1,10 мм; 1,15 мм; 1,20 мм; 1,25 мм; 1,30 мм; 1,35 мм; 1,40 мм; 1,45 мм; 1,50 мм; 1,55 мм; 1,60 мм; 1,65 мм; 1,70 мм; 1,75 мм; 1,80 мм; 1,85 мм; 1,90 мм; 1,95 мм; 2,0 мм; 2,05 мм; 2,10 мм; 2,15 мм; 2,20 мм; 2,25 мм; 2,30 мм; 2,35 мм; 2,40 мм; 2,45 мм; 2,50 мм; 2,55 мм; 2,60 мм; 2,65 мм; 2,70 мм; 2,75 мм; 2,80 мм; 2,85 мм; 2,90 мм; 2,95 мм; 3,0 мм; 3,05 мм; 3,10 мм; 3,15 мм; 3,20 мм; 3,25 мм; 3,30 мм; 3,35 мм; 3,40 мм; 3,45 мм; 3,50 мм; 3,55 мм; 3,60 мм; 3,65 мм; 3,70 мм; 3,75 мм; 3,80 мм; 3,85 мм; 3,90 мм; 3,95 мм или находится в диапазоне, ограниченном любыми двумя из перечисленных выше значений или включает их. Согласно другим вариантам реализации изобретения, могут быть выбраны несколько (например, десять) в целом криволинейных отверстий 210а, 210b с диаметрами в диапазоне от приблизительно 10 нм до приблизительно 2,0 мм. Согласно определенным вариантам реализации изобретения, ширина отверстий 210а, 210b в их наиболее широкой части больше, равна или меньше чем приблизительно 0,01 мкм, 0,02 мкм, 0,03 мкм, 0,04 мкм, 0,05 мкм, 0,06 мкм, 0,07 мкм, 0,08 мкм, 0,09 мкм, 0,1 мкм, 0,15 мкм, 0,2 мкм, 0,25 мкм, 0,3 мкм, 0,35 мкм, 0,4 мкм, 0,45 мкм, 0,5 мкм, 0,55 мкм, 0,6 мкм, 0,65 мкм, 0,7 мкм, 0,75 мкм, 0,8 мкм, 0,85 мкм, 0,9 мкм, 0,95 мкм, 1,0 мкм, 1,5 мкм, 2,0 мкм, 2,5 мкм, 3,0 мкм, 3,5 мкм, 4,0 мкм, 4,5 мкм, 5,0 мкм, 5,5 мкм, 6,0 мкм, 6,5 мкм, 7,0 мкм, 7,5 мкм, 8,0 мкм, 8,5 мкм, 9,0 мкм, 9,5 мкм, 10 мкм, 15 мкм, 20 мкм, 25 мкм, 30 мкм, 35 мкм, 40 мкм, 45 мкм, 50 мкм, 55 мкм, 60 мкм, 65 мкм, 70 мкм, 75 мкм, 80 мкм, 85 мкм, 90 мкм, 95 мкм, 0,1 мм, 0,2 мм, 0,3 мм, 0,4 мм, 0,5 мм, 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм, 1 мм, 1,05 мм, 1,10 мм, 1,15 мм, 1,20 мм, 1,25 мм, 1,30 мм, 1,35 мм, 1,40 мм, 1,45 мм, 1,50 мм, 1,55ь, 1,60 мм, 1,65 мм, 1,70 мм, 1,75 мм, 1,80 мм, 1,85 мм, 1,90 мм, 1,95 мм или 2,0 мм или находится в диапазоне, ограниченном любыми двумя из перечисленных выше значений или включает их.
Путем регулирования размера, формы и количества отверстий и принимая во внимание физические свойства среды, передающей давление, впрыскивающее устройство может оказывать локальное давление в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 200 килопаскаль. То есть иглы, описанные в настоящей заявке, предпочтительно выполнены с возможностью доставки жидкости при давлении, большем, равном или меньшем, чем 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 или 200 килопаскалей или составляющим любую величину в диапазоне между значениями. Увеличенное локальное давление в ткани, заключенной в полом пространстве 204 для впрыскивания, изменяет характеристики проницаемости мембраны клеток в ткани и обеспечивает поступление лекарственного средства (например, ДНК) в клетки.
Длина иглы может быть изменена от приблизительно 0,5 см до приблизительно 15 см. Согласно определенным вариантам реализации изобретения, длина иглы составляет, приблизительно составляет, составляет по меньшей мере, составляет по меньшей мере приблизительно, составляет не более приблизительно 0,5; 0,75; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,25; 3,5; 3,75; 4,0; 4,25; 4,5; 4,75; 5,0; 5,25; 5,5; 5,75; 6,0; 6,25; 6,5; 6,75; 7,0; 7,25; 7,5; 7,75; 8,0; 8,25; 8,5; 8,75; 9,0; 9,25; 9,5; 9,75; 10,0; 10,25; 10,5; 10,75; 11,0; 11,25; 11,5; 11,75; 12,0; 12,25; 12,5; 12,75; 13,0; 13,25; 13,5; 13,75; 14,0; 15,25; 14,5; 14,75 или 15 см.
Согласно фиг.1А, устройство имеет проксимальный конец 103, дистальный конец 101, расположенный напротив проксимального конца, и продольную ось, проходящую от дистального конца 101 к проксимальному концу 103. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройство может содержать по меньшей мере одну иглу. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство под давлением содержит 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 игл. Устройство может содержать обычный соединитель 100 и рабочую часть 102 иглы, проходящую от соединителя 100. Обычный соединитель 100 и рабочую часть 102 иглы могут быть расположены на оси, которая, по существу, параллельна продольной оси. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, обычный соединитель 100 представляет собой наконечник Люэра или подобное средство, выполненное с возможностью соединения описываемого устройства с устройством для доставки под давлением (не показано), например, шприцом или насосом.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство для подкожных впрыскиваний под давлением содержит лекарственное средство. Устройство может содержать, например, нуклеиновую кислоту, приготовленную для внутримышечной доставки. ДНК, кодирующая иммуноген, или иммуногенная композиция, содержащая ДНК (например, ДНК-содержащая вакцина), предпочтительно размещена в устройстве, содержащем по меньшей мере одну иглу, описанную в настоящей заявке. Однако посредством варианта реализации настоящего изобретения, описанного в настоящей заявке, может быть введен широкий ряд нуклеиновых кислот. То есть по меньшей мере один вариант реализации настоящего изобретения, описанный в настоящей заявке, может содержать по меньшей мере одну из нуклеиновых кислот, выбранных из группы, включающей mRNA, tRNA, rRNA, cDNA, miRNA (MHKpoRNA), siRNA (низкомолекулярной интерферирующей РНК), RNAi (интерферирующей РНК), piRNA (RNA, взаимодействующей по piwi-типу), aRNA (антисмысловой РНК), snRNA (низкомолекулярной ядерной РНК), snoRNA (низкомолекулярной нуклеолярной РНК), gRNA (гидовой РНК), shRNA (низкомолекулярной шпилечной РНК), stRNA (низкомолекулярной временной РНК), ta-siRNA (трансактивирующей низкомолекулярной интерферирующей РНК), cpDNA, (хлоропластной ДНК), gDNA (геномной ДНК), msDNA (мультикопийной однонитевой ДНК), mtDNA (митохондральной ДНК), GNA (гликолевой нуклеиновой кислоты), LNA (запертой нуклеиновой кислоты), PNA (пептидной нуклеиновой кислоты), TNA (треозной нуклеиновой кислоты), морфолиносодержащих нуклеиновых кислот, серосодержащих нуклеиновых кислот, 2-O-метилнуклеиновых кислот и нуклеиновых кислот, содержащих по меньшей мере одно модифицированное основание или спейсер.
Концентрация нуклеиновой кислоты, содержащейся в устройстве, описанном в настоящей заявке, или доставляемая с его использованием, может быть изменена от приблизительно 0,1 нг/мл до приблизительно 50 мг/мл. В некоторых аспектах, концентрация нуклеиновой кислоты, содержащейся в устройстве, описанном в настоящей заявке, или доставляемая с его использованием (например, подходящая доза нуклеиновой кислоты для доставки посредством устройства, описанного в настоящей заявке), составляет от приблизительно 10 нг/мл до 25 мг/мл. В еще одних аспектах, концентрация нуклеиновой кислоты составляет от 100 нг/мл до 10 мг/мл. В некоторых аспектах, концентрация нуклеиновой кислоты, содержащейся в устройстве, описанном в настоящей заявке, или доставляемая с его использованием (например, подходящая доза нуклеиновой кислоты для доставки посредством устройства, описанного в настоящей заявке) больше, равна или меньше чем приблизительно 100 нг/мл, 150 нг/мл, 200 нг/мл, 250 нг/мл, 300 нг/мл, 350 нг/мл, 400 нг/мл, 450 нг/мл, 500 нг/мл, 550 нг/мл, 600 нг/мл, 650 нг/мл, 700 нг/мл, 750 нг/мл„ 800 нг/мл, 850 нг/мл, 900 нг/мл, 950 нг/мл, 1 мкг/мл, 2 мкг/мл, мкг/мл, 4 мкг/мл, 5 мкг/мл, 6 мкг/мл, 7 мкг/мл, 8 мкг/мл, 9 мкг/мл, 10 мкг/мл, 11 мкг/мл, 12 мкг/мл, 13 мкг/мл, 14 мкг/мл, 15 мкг/мл, 16 мкг/мл, 17 мкг/мл, 18 мкг/мл, 19 мкг/мл, 20 мкг/мл, 21 мкг/мл, мкг/мл, 23 мкг/мл, 24 мкг/мл, 25 мкг/мл, 26 мкг/мл, 27 мкг/мл, 28 мкг/мл, 29 мкг/мл, 30 мкг/мл, 31 мкг/мл, 32 мкг/мл, 33 мкг/мл, 34 мкг/мл, 35 мкг/мл, 36 мкг/мл, 37 мкг/мл, 38 мкг/мл, 39 мкг/мл, 40 мкг/мл, 41 мкг/мл, 42 мкг/мл, 43 мкг/мл, 44 мкг/мл, 45 мкг/мл, 46 мкг/мл, 47 мкг/мл, 48 мкг/мл, 49 мкг/мл, 50 мкг/мл, 55 мкг/мл, 60 мкг/мл, 65 мкг/мл, 70 мкг/мл, 75 мкг/мл, 80 мкг/мл, 85 мкг/мл, 90 мкг/мл, 95 мкг/мл, 100 мкг/мл, 150 мкг/мл, 200 мкг/мл, 250 мкг/мл, 300 мкг/мл, 350 мкг/мл, 400 мкг/мл, 450 мкг/мл, 500 мкг/мл, 550 мкг/мл, 600 мкг/мл, 650 мкг/мл, 700 мкг/мл, 750 мкг/мл„ 800 мкг/мл, 850 мкг/мл, 900 мкг/мл, 950 мкг/мл, 1,0 мг/мл, 1,1 мг/мл, 1,2 мг/мл, 1,3 мг/мл, 1,4 мг/мл, 1,5 мг/мл, 1,6 мг/мл, 1,7 мг/мл, 1,8 мг/мл, 1,9 мг/мл, 2,0 мг/мл, 2,1 мг/мл, 2,2 мг/мл, 2,3 мг/мл, 2,4 мг/мл, 2,5 мг/мл, 2,6 мг/мл, 2,7 мг/мл, 2,8 мг/мл, 2,9 мг/мл, 3,0 мг/мл, 3,1 мг/мл, 3,2 мг/мл, 3,3 мг/мл, 3,4 мг/мл, 3,5 мг/мл, 3,6 мг/мл, 3,7 мг/мл, 3,8 мг/мл, 3,9 мг/мл, 4,0 мг/мл, 4,1 мг/мл, 4,2 мг/мл, 4,3 мг/мл, 4,4 мг/мл, 4,5 мг/мл, 4,6 мг/мл, 4,7 мг/мл, 4,8 мг/мл, 4,9 мг/мл, 5,0 мг/мл, 5,1 мг/мл, 5,2 мг/мл, 5,3 мг/мл, 5,4 мг/мл, 5,5 мг/мл, 5,6 мг/мл, 5,7 мг/мл, 5,8 мг/мл, 5,9 мг/мл, 6,0 мг/мл, 6,1 мг/мл, 6,2 мг/мл, 6,3 мг/мл, 6,4 мг/мл, 6,5 мг/мл, 6,6 мг/мл, 6,7 мг/мл, 6,8 мг/мл, 6,9 мг/мл, 7,0 мг/мл, 7,1 мг/мл, 7,2 мг/мл, 7,3 мг/мл, 7,4 мг/мл, 7,5 мг/мл, 7,6 мг/мл, 7,7 мг/мл, 7,8 мг/мл, 7,9 мг/мл, 8,0 мг/мл, 8,1 мг/мл, 8,2 мг/мл, 8,3 мг/мл, 8,4 мг/мл, 8,5 мг/мл, 8,6 мг/мл, 8,7 мг/мл, 8,8 мг/мл, 8,9 мг/мл, 9,0 мг/мл, 9,1 мг/мл, 9,2 мг/мл, 9,3 мг/мл, 9.4 мг/мл, 9,5 мг/мл, 9,6 мг/мл, 9,7 мг/мл, 9,8 мг/мл, 9,9 мг/мл, 10,0 мг/мл, 11 мг/мл, 12 мг/мл, 13 мг/мл, 14 мг/мл, 15 мг/мл, 16 мг/мл, 17 мг/мл, 18 мг/мл, 19 мг/мл, 20 мг/мл, 21 мг/мл, 22 мг/мл, 23 мг/мл, 24 мг/мл, 25 мг/мл, 26 мг/мл, 27 мг/мл, 28 мг/мл, 29 мг/мл, 30 мг/мл, 31 мг/мл, 32 мг/мл, 33 мг/мл, 34 мг/мл, 35 мг/мл, 36 мг/мл, 37 мг/мл, 38 мг/мл, 39 мг/мл, 40 мг/мл, 41 мг/мл, 42 мг/мл, 43 мг/мл, 44 мг/мл, 45 мг/мл, 46 мг/мл, 47 мг/мл, 48 мг/мл, 49 мг/мл, 50 мг/мл или находится в диапазоне, ограниченном любыми двумя из перечисленных выше значений или включает их.
Количество нуклеиновой кислоты, доставляемое впрыскивающим устройством, описанным в настоящей заявке, может быть изменена от приблизительно 1 нг до 10 г. В некоторых аспектах, количество нуклеиновой кислоты, содержащейся в впрыскивающем устройстве для подкожного впрыскивания под давлением или доставляемое им, меньше, равно или больше чем приблизительно 1 нг, 5 нг, 10 нг, 20 нг, 30 нг, 40 нг, 50 нг, 60 нг, 70 нг, 80 нг, 90 нг, 100 нг, 150 нг, 200 нг, 250 нг, 300 нг, 350 нг, 400 нг, 500 нг, 600 нг, 700 нг, 800 нг, 900 нг, 1 мкг, 2 мкг, 3 мкг, 4 мкг, 5 мкг, 6 мкг, 7 мкг, 8 мкг, 9 мкг, 10 мкг, 11 мкг, 12 мкг, 13 мкг, 14 мкг, 15 мкг, 16 мкг, 17 мкг, 18 мкг, 19 мкг, 20 мкг, 21 мкг, 22 мкг, 23 мкг, мкг, 25 мкг, 26 мкг, 27 мкг, 28 мкг, 29 мкг, 30 мкг, 31 мкг, 32 мкг, 33 мкг, 34 мкг, 35 мкг, 36 мкг, 37 мкг, 38 мкг, 39 мкг, 40 мкг, 41 мкг, 42 мкг, 43 мкг, 44 мкг, 45 мкг, 46 мкг, 47 мкг, 48 мкг, 49 мкг, 50 мкг, 55 мкг, 60 мкг, 65 мкг, 70 мкг, 75 мкг, 80 мкг, 85 мкг, 90 мкг, 95 мкг, 100 мкг, 105 мкг, 110 мкг, 115 мкг, 120 мкг, 125 мкг, 130 мкг, 135 мкг, 140 мкг, 145 мкг 150 мкг, 155 мкг, 160 мкг, 165 мкг, 170 мкг, 175 мкг, 180 мкг, 185 мкг, 190 мкг, 195 мкг 200 мкг, 205 мкг, 210 мкг, 215 мкг, 220 мкг, 225 мкг, 230 мкг, 235 мкг, 240 мкг, 245 мкг 250 мкг, 255 мкг, 260 мкг, 265 мкг, 270 мкг, 275 мкг, 280 мкг, 285 мкг, 290 мкг, 295 мкг, 300 мкг, 305 мкг, 310 мкг, 315 мкг, 320 мкг, 325 мкг, 330 мкг, 335 мкг, 340 мкг, 345 мкг 350 мкг, 355 мкг, 360 мкг, 365 мкг, 370 мкг, 375 мкг, 380 мкг, 385 мкг, 390 мкг, 395 мкг 400 мкг, 405 мкг, 410 мкг, 415 мкг, 420 мкг, 425 мкг, 430 мкг, 435 мкг, 440 мкг, 445 мкг 450 мкг, 455 мкг, 460 мкг, 465 мкг, 470 мкг, 475 мкг, 480 мкг, 485 мкг, 490 мкг, 495 мкг 500 мкг, 505 мкг, 510 мкг, 515 мкг, 520 мкг, 525 мкг, 530 мкг, 535 мкг, 540 мкг, 545 мкг 550 мкг, 555 мкг, 560 мкг, 565 мкг, 570 мкг, 575 мкг, 580 мкг, 585 мкг, 590 мкг, 595 мкг 600 мкг, 605 мкг, 610 мкг, 615 мкг, 620 мкг, 625 мкг, 630 мкг, 635 мкг, 640 мкг, 645 мкг 650 мкг, 655 мкг, 660 мкг, 665 мкг, 670 мкг, 675 мкг, 680 мкг, 685 мкг, 690 мкг, 695 мкг, 700 мкг, 705 мкг, 710 мкг, 715 мкг, 720 мкг, 725 мкг, 730 мкг, 735 мкг, 740 мкг, 745 мкг 750 мкг, 755 мкг, 760 мкг, 765 мкг, 770 мкг, 775 мкг, 780 мкг, 785 мкг, 790 мкг, 795 мкг, 800 мкг, 805 мкг, 810 мкг, 815 мкг, 820 мкг, 825 мкг, 830 мкг, 835 мкг, 840 мкг, 845 мкг 850 мкг, 855 мкг, 860 мкг, 865 мкг, 870 мкг, 875 мкг, 880 мкг, 885 мкг, 890 мкг, 895 мкг 900 мкг, 905 мкг, 910 мкг, 915 мкг, 920 мкг, 925 мкг, 930 мкг, 935 мкг, 940 мкг, 945 мкг 950 мкг, 955 мкг, 960 мкг, 965 мкг, 970 мкг, 975 мкг, 980 мкг, 985 мкг, 990 мкг, 995 мкг, 1,0 мг, 1,1 мг, 1,2 мг, 1,3 мг, 1,4 мг, 1,5 мг, 1,6 мг, 1,7 мг, 1,8 мг, 1,9 мг, 2,0 мг, 2,1 мг, 2,2 мг, 2,3 мг, 2,4 мг, 2,5 мг, 2,6 мг, 2,7 мг, 2,8 мг, 2,9 мг, 3,0 мг, 3,1 мг, 3,2 мг, 3,3 мг, 3,4 мг, 3,5 мг, 3,6 мг, 3,7 мг, 3,8 мг, 3,9 мг, 4,0 мг, 4,1 мг, 4,2 мг, 4,3 мг, 4,4 мг, 4,5 мг, 4,6 мг, 4,7 мг, 4,8 мг, 4,9 мг, 5,0 мг, 5,1 мг, 5,2 мг, 5,3 мг, 5,4 мг, 5,5 мг, 5,6 мг, 5,7 мг, 5,8 мг, 5,9 мг, 6,0 мг, 6,1 мг, 6,2 мг, 6,3 мг, 6,4 мг, 6,5 мг, 6,6 мг, 6,7 мг, 6,8 мг, 6,9 мг, 7,0 мг, 7,1 мг, 7,2 мг, 7,3 мг, 7,4 мг, 7,5 мг, 7,6 мг, 7,7 мг, 7,8 мг, 7,9 мг, 8,0 мг, 8,1 мг, 8,2 мг, 8,3 мг, 8,4 мг, 8,5 мг, 8,6 мг, 8,7 мг, 8,8 мг, 8,9 мг, 9,0 мг, 9,1 мг, 9,2 мг, 9,3 мг, 9,4 мг, 9,5 мг, 9,6 мг, 9,7 мг, 9,8 мг, 9,9 мг, 10,0 мг, 11 мг, 12 мг, 13 мг, 14 мг, 15 мг, 16 мг, 17 мг, 18 мг, 19 мг, мг, 21 мг, 22 мг, 23 мг, 24 мг, 25 мг, 26 мг, 27 мг, 28 мг, 29 мг, 30 мг, 31 мг, 32 мг, 33 мг, 34 мг, 35 мг, 36 мг, 37 мг, 38 мг, 39 мг, 40 мг, 41 мг, 42 мг, 43 мг, 44 мг, 45 мг, 46 мг, 47 мг, 48 мг, 49 мг, 50 мг, 55 мг, 60 мг, 65 мг, 70 мг, 75 мг, 80 мг, 85 мг, 90 мг, 95 мг, 100 мг, 150 мг, 200 мг, 250 мг, 300 мг, 350 мг, 400 мг, 450 мг, 500 мг, 550 мг, 600 мг, 650 мг, 700 мг, 750 мг, 800 мг, 850 мг, 900 мг, 950 мг, I г, 2 г, 3 г, 4 г, 5 г, 6 г, 7 г, 8 г, 9 г, 10 г или находится в диапазоне, ограниченном любыми двумя из перечисленных выше значений или включает их.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, устройство может быть выполнено в качестве одноразового устройства, при этом лекарственное средство расположено в этом устройстве и нет необходимости в дополнительном соединении. Рабочая часть иглы 102 может содержать по меньшей мере один ствол для доставки или стволы 120а, 120b, проходящие от плунжера или канюли 115. Плунжер 115 может содержать центральный канал или полость. Каждый игловой ствол 120а, 120b также имеет по меньшей мере один канал, связанный через текучую среду с плунжером 115 и обычным соединителем 100. В показанном варианте реализации изобретения, рабочая часть 102 иглы содержит два ствола 120а, 120b для доставки, при этом каждый игловой ствол 120 имеет дистальный кончик 105а, 105b. Длины игловых стволов 120а, 120b могут быть изменены. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждый из игловых стволов 120а, 120b имеет приблизительно одинаковую длину и, согласно еще одним вариантам реализации настоящего изобретения, имеют разные длины. Длина игловых стволов 120а, 120b может быть изменена от приблизительно 2 мм до приблизительно 100 мм. Кроме того, калибры игловых стволов 120 могут быть изменены от устройства к устройству или от ствола 120 к стволу 120 в одном устройстве.
Хотя кончики 105а, 105b показаны при скашивании углов по направлению к продольной оси устройства, скосы могут быть под углом в противоположном направлении (см. фиг.2А) или других направлениях (см. фиг.4), чтобы распределить ткань и доставить по меньшей мере некоторое количество ткани-мишени через область, расположенную между игловыми стволами 120а, 120b, и в полое пространство для впрыскивания, расположенное между ними. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждый кончик может содержать несколько скошенных кромок, например две, три, четыре, пять, шесть или более скошенных кромок. Вследствие этого кончик может иметь, по существу, поворотную симметрию относительно своей оси и может обеспечивать равномерное введение каждой иглы. На фиг.1G показано изображение "четырехугольного" кончика, который имеет четыре скошенные кромки и который может быть использован по меньшей мере на одной игле в впрыскивающих устройствах, описанных в настоящей заявке. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, по меньшей мере одна скошенная кромка на кончике иглы повернута в целом в направлении, аналогичном по меньшей одному отверстию в этой игле. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, ни одна из скошенных кромок на кончике иглы не повернута, в целом в направлении, аналогичном любому отверстию на этой игле. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, канал, образованный пространством между игловыми стволами 120а, 120b у дистального конца устройства достаточно большой по размеру для обеспечения возможности окружения игловыми стволами 120а, 120b по меньшей мере одной клетки.
Каждый из игловых стволов 120а, 120b может содержать отверстия 110а, 110b, расположенные вдоль длины стволов. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждый игловой ствол 120а, 120b содержит по меньшей мере одно отверстие 110а, 110b. Согласно другим вариантам реализации изобретения, по меньшей мере один игловой ствол 120а, 120b не содержит отверстие 110а, 110b. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, размер и форма каждого отверстия 110а, 110b могут быть изменены от ствола к стволу. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, длина иглы может быть изменена от ствола к стволу.
Согласно фиг.2А, впрыскивающее устройство содержит два ствола 220а, 220b, каждый из которых содержит три отверстия 210а, 210b и заостренный дистальный кончик 205а, 205b. Дистальные кончики 205а, 205b расположены на расстоянии друг от друга и образуют канал 203. При продвижении в проксимальном направлении от дистальных кончиков 205а, 205b, канал 203 образует полое пространство 204 для впрыскивания, расположенное между игловыми стволами 220а, 220b. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, канал 203, образованный пространством между игловыми стволами 220а, 220b между кончиками 205а, 205b достаточно большой по размеру, что обеспечивает возможность окружения игловыми стволами 220а, 220b по меньшей мере одной клетки в полом пространстве 204 для впрыскивания.
2
2
Доставка агента при подходящем локальном давлении в полом пространстве может быть важной для эффективного и безопасного лечения. Например, использование слишком большого давления может привести к не необходимому повреждению клетки, а использование слишком маленького давления может не обеспечить достаточное изменение проницаемости, необходимое для эффективного поглощения лекарственного средства. Для создания профиля приемлемых давлений в полом пространстве 204 для впрыскивания могут быть использованы законы гидродинамики и связанные уравнения. Например, геометрия игловых стволов 120а, 120b и жидкостные характеристики лекарственного средства, например, вязкость и плотность, будут влиять на локальное давление в полом пространстве 204 для впрыскивания. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, для достижения необходимого локального давления в полом пространстве 204 для впрыскивания пользователь выбирает размер и форму отверстий 210а, 210b, жидкость и доставляемое лекарственное средство, а также вытесняющее давление. Например, может быть использовано уравнение Дарси-Вейсбаха для определения перепада давлений в зависимости от скорости потока, вязкости жидкости и отношения диаметра канала ствола к длине трубки. Кроме того, подобное уравнение может быть использовано для определения подходящего размера отверстий 210а, 210b при использовании различных жидкостей в качестве несущей среды (например, фосфатно-буферного солевого раствора, глицерина, этанола, деионизированной воды, отфильтрованной воды, различных масел, эмульсий и т.п.), поскольку каждый тип жидкости имеет свои собственные вязкостные свойства. При определении оптимальных физических параметров игловых стволов и отверстий для достижения необходимого перепада давлений может быть использовано обычное программное обеспечение для вычислительной гидродинамики. Однако настоящее изобретение не ограничено использованием жидкости для создания перепада давлений и могут быть использованы другие типы сред, передающих давление. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения, для передачи давления в ткань может быть использован воздух или другой газ, такой как CO или N.
На фиг.2B показан еще один пример игл, содержащих множество отверстий. Иглы 230 - каждая - содержат пять отверстий 235 с промежутком 240 между каждым отверстием. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, промежуток между отверстиями может быть выполнен одинаковым для всех отверстий в иглах или такие промежутки могут быть выполнены разными. Например, промежуток может составлять приблизительно, по меньшей мере, по меньшей мере приблизительно, не более приблизительно 0,01 мм, 0,05 мм, 0,1 мм, 0,15 мм, 0,2 мм, 0,25 мм, 0,3 мм, 0,4 мм, 0,5 мм, 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм, 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, 1 см, 2 см или 3 см. Отверстия 235 выполнены таким образом, что каждое отверстие обращено в сторону второго отверстия на другой игле. Такое расположение может привести к созданию встречного жидкого потока терапевтического материала между отверстиями, обращенными друг к другу. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, все отверстия выполнены таким образом, что они обращены (или расположены напротив) к другому отверстию на другой игле (например, как показано на фиг.2B). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, по меньшей мере 2, 4, 6, 8, 10, 16, 20, 30, 40, 50 или 60 отверстий выполнены таким образом, что они обращены (или расположены напротив) к другому отверстию на другой игле.
На фиг.2С показан еще один вариант реализации иглового устройства и различные размеры, которые могут быть изменены согласно настоящему изобретению. Втулка 245 содержит три иглы 250, связанные с дистальным концом втулки 245 через текучую среду. Иглы 250 каждая имеют длину 255 от дистального конца втулки 245 до острия иглы 257. Согласно приведенному далее описанию, длина иглы 255 может быть изменена в зависимости от ткани-мишени, в которую вводят терапевтический материал.
Расстояние 265 между острием иглы 257 и отверстием на игле, наиболее удаленным от острия иглы 257, также может быть изменено. Например, расстояние 265 может составлять от 0,1 мм до 5 см, например, приблизительно 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, 1 см, 2 см, 3 см, 4 см или более. Аналогичным образом, также может варьировать расстояние 270 между отверстием, наиболее близким к острию иглы 257, и отверстием, наиболее удаленным от острия иглы 257. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, расстояние 257 может составлять от 0,5 мм до 10 см, например 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6, мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, 1 см, 2 см, 3 см, 4 см, 5 см, 6 см, 7 см, 8 см, 9 см или более.
На фиг.2D показан еще один вариант реализации впрыскивающего устройства, содержащего иглы, расположенные в шахматном порядке. Втулка 275 содержит четыре иглы 280, 285, 287, 290, связанные через текучую среду с дистальным концом втулки 245. Игла 287 длиннее, чем игла 290 на расстояние 295. При этом игла 280 длиннее, чем иглы 285, 290, и чем игла 287. Кроме того, могут быть использованы многочисленные другие варианты шахматного расположения. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство содержит множество игл, при этом по меньшей мере одна игла имеет первую длину и по меньшей мере одна игла имеют вторую длину, которая больше, чем первая длина. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство содержит множество игл, при этом каждая игла имеет разную длину (например, как показано на фиг.2D). Разница в длине между иглами может составлять, например, по меньшей мере 0,1 мм, 0,15 мм, 0,2 мм, 0,25 мм, 0,3 мм, 0,4 мм, 0,5 мм, 0,6 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 0,9 мм, 1 мм, 2 мм, 3 мм, 4 мм или 5 мм. Разница в длине между иглами может составлять, например, не более 5 см, 2 см, 1 см, 5 мм, 4 мм, 3 мм, 2 мм или 1 мм.
На фиг.35А показан один из вариантов реализации конструкции втулки, которая может быть включена в игловое устройство. Нижний втулочный компонент 3500 выполнен с возможностью приема множества игл, каждая из которых имеет игловой ствол 3510 и элемент 3520 для взаимодействия с втулкой, расположенный на одном из концов иглы. Нижний втулочный компонент 3500 содержит отверстия 3530, принимающие игловой ствол 3510 и взаимодействующие с элементом 3520 для удержания иглы во втулке. На фиг.35В показаны иглы после их размещения в отверстиях 3530. Глубина отверстий 3530 может быть изменена для размещения игл в шахматном порядке относительно друг друга (например, как показано на фиг.2D). На фиг.35С показан верхний втулочный компонент 3540, содержащий элементы 3550 для взаимодействия с отверстиями, выполненные с возможностью взаимодействия с отверстиями 3530 при перемещении верхнего втулочного компонента 3540 на нижнем втулочном компоненте 3500. Элементы 3550 для взаимодействия с отверстиями обеспечивают возможность закрепления элемента 3520 для взаимодействия с втулкой внутри втулки. На фиг.35D показана втулка, содержащая нижний втулочный компонент 3500 и верхний втулочный компонент 3540, закрепленные вместе, например, за счет приваривания друг к другу.
Согласно фиг.3, на которой показан еще один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, содержащего два иглового ствола 320а, 320b. Стволы 320а, 320b содержат каналы, которые через текучую среду связаны с центральным каналом 315. Лекарственное средство под давлением может быть направлено через центральный канал 315 в стволы 320а, 320b и может выйти из стволов 320а, 320b через отверстия 310а, 310b. Согласно такому варианту реализации изобретения, каждый из игловых стволов 320а, 320b содержит десять криволинейных отверстий, равномерно распределенных вдоль дистальной длины стволов. Отверстия 310а, 310b выполнены с возможностью направления лекарственного средства под давлением к продольной оси устройства и таким образом, отверстия 310а в стволе 320а обращены к отверстиям 310b в стволе 320b. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, отверстия могут быть расположены проксимально от кончиков стволов 320а, 320b на расстоянии от приблизительно 1 до приблизительно 3 мм по направлению к проксимальным концам стволов.
На фиг.4 показано впрыскивание жидкого лекарственного средства 430 в клетку 450. Лекарственное средство 430 может переносить ген, нуклеиновую кислоту, белок или другую большую молекулу в часть клетки 450 или в несколько клеток, как описано выше. В показанном примере, впрыскивающее устройство было введено в мышечную ткань для окружения полным пространством 404 для впрыскивания по меньшей мере части одной мышечной клетки 450. Жидкость из источника высокого давления (не показано) поступает в центральный канал 415 устройства и через каналы каждого из игловых стволов 420а, 420b до того, как она будет вытеснена через отверстия 410а, 410b в полое пространство 404 для впрыскивания. Высокое давление, которое существует у каждого отверстия 410а, 410b возникает в результате давления, прикладываемого к жидкости, поскольку ее выталкивают в ткань, расположенную в полом пространстве 404 для впрыскивания. Возникающее увеличение локального давления изменяет свойства проницаемости мембраны и усиливает поглощение впрыснутого элемента. Возникающее в результате изменение проницаемости обеспечивает фармацевтическим лекарственным средствам, нуклеиновым кислотам и другим соединениям возможность доступа во внутреннюю часть клетки.
Согласно приведенному выше описанию, количество игловых стволов может быть изменено в зависимости от предполагаемого использования впрыскивающего устройства, технологического процесса, используемого для изготовления устройства, величины необходимого локального давления и/или других факторов. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, количество стволов может быть равным или большим, чем 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 8, 10 или более. Например, согласно варианту реализации изобретения по фиг.5А, три иглового ствола 520а, 520b, 520с проходят в продольном направлении с образованием между собой полого пространства 504 для впрыскивания. В показанном варианте реализации изобретения, каждый игловой ствол 520а, 520b, 520с имеет три отверстия 510а, 510b, 510с, равномерно расположенные напротив друг друга вдоль внутреннего контура стволов.
1
1
1
1
На фиг.5В показан вид сверху впрыскивающего устройства по фиг.5А. Каждый из игловых стволов 520а, 520b, 520с может быть расположен вокруг центра соединителя или рабочей части центрального канала 500. Игловые стволы могут образовать треугольник, например равносторонний треугольник. Диаметр D соединителя 500 и длина Lмежду игловыми стволами 520 могут быть изменены. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, изменение диаметра D соединителя 500 происходит в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 25 мм, а изменение длины L между игловыми стволами происходит в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 8 мм или более.
На фиг.5С показан вид сбоку одного из вариантов реализации впрыскивающего устройства, содержащего три отдельных шприца 501а, 501b, 501с. Шприцы могут быть выполнены с возможностью содержания одинаковых или разных объемов лекарственного средства для введения пациенту. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, каждый шприц выполнен с возможностью содержания 1 мл лекарственного средства. Каждый шприц 501а, 501b, 501с содержит игловой ствол 520а, 520b, 520с, проходящий в продольном направлении относительно другого ствола. Каждый игловой ствол 520 содержит множество отверстий 510а, 510b, 510с, обращенных к продольной оси устройства. Количество отверстий 510а, 510b, 510с на каждом игловом стволе 520а, 520b, 520 с может составлять от одного до двадцати. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, отверстия 510 на стволе 520 равномерно распределены, при этом одно отверстие расположено над другим на расстоянии приблизительно 0,2 мм. Диапазон объемов на длину иглового ствола 520 может быть изменена в зависимости от расстояния между отверстиями 510. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, каждый миллиметр длины ствола 520 соответствует 75 мкл лекарственного средства. Три шприца 501 могут быть расположены в виде равностороннего треугольника по центру вокруг продольной оси устройства, при этом каждый игловой ствол 520 расположен на приблизительно равном расстоянии от каждого из двух других игловых стволов.
Расстояние между игловыми стволами 520 может быть изменено в зависимости от количества отверстий 510. Согласно одному из вариантов реализации изобретения, каждый игловой ствол 520 содержит десять отверстий 510, при этом иглы расположены на расстоянии приблизительно 3,0 мм друг от друга. Согласно еще одному варианту реализации изобретения, каждый игловой ствол 520 содержит 8 отверстий 510, при этом иглы расположены на расстоянии приблизительно 2,2 мм друг от друга. Согласно еще одному обычному варианту реализации изобретения, каждый игловой ствол 520 содержит шесть отверстий, при этом иглы расположены на расстоянии приблизительно 1,5 мм друг от друга. Согласно еще одному варианту реализации изобретения, каждый игловой ствол 520 содержит приблизительно 4 отверстия 510, при этом иглы расположены на расстоянии приблизительно 1,0 мм друг от друга.
На фиг.5D показан перспективный вид впрыскивающего устройства по фиг.5С, доставляющего лекарственное средство пациенту 590.
Согласно фиг.6А, на которой показан еще один вариант реализации впрыскивающего устройства с множеством шприцов. Впрыскивающее устройство по фиг.6А содержит два шприца 620а, 620b, каждый из которых расположен под углом относительно продольной оси устройства. Опора 670 удерживает шприцы 620 в определенном положении относительно друг друга и в целом расположена на одной линии с продольной осью устройства.
2,
2
2
2
2
2
На фиг.6В показан перспективный вид еще одного варианта реализации впрыскивающего устройства, содержащего два иглового ствола 620а, 620b, которые соединены через текучую среду с общим каналом 615, расположенным внутри рабочей части или соединителя 600. Согласно данному варианту реализации настоящего изобретения, игловые стволы 620а, 620b расположены в целом параллельно друг другу и вводят в пациента лекарственное средство, направляемое в стволы через общий канал 615. На фиг.6С показан вид сверху соединителя 600 и игловых стволов 620а, 620b по фиг.6В. Стволы 620а, 620b могут быть отделены друг от друга участком длиной L и соединитель 600 может иметь диаметр или ширину D. Диаметр Dсоединителя 600 может быть изменена, как и длина L между стволами 620. Согласно одному варианту реализации изобретения, диаметр Dсоединителя 600 изменяется в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 25 мм, а длина L участка между стволами игл изменяется в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 6 мм.
3
4
1
1
4
3
4
3
На фиг.7А показан еще один вариант реализации впрыскивающего устройства, содержащего шесть игловых стволов 720, в целом проходящих параллельно друг другу от соединителя 700. Соединитель 700 содержит общий канал 715, распределяющий лекарственное средство под давлением в стволы игл 720. На фиг.7В показан вид сверху впрыскивающего устройства по фиг.7А. Согласно фиг.7В, пять игловых стволов 720 могут образовать пентаграмму или пятисторонний многоугольник, расположенный по центру вокруг соединителя 700. Каждый из пяти стволов 720 может быть отделен от левого и правого ствола 720 участком длиной L. Шестой игловой ствол 720 может быть расположен в центре пятистороннего многоугольника и отделить от других пяти стволов участком длиной L. Кроме того, соединитель 700 может иметь диаметр с максимальной шириной D. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, диаметр D может составлять приблизительно 3 до приблизительно 25 мм. Длины L и L могут быть равны или отличны друг от друга. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, длина L изменяется в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 6 мм, а длина L изменяется в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 6 мм.
На фиг.8А показан еще один вариант реализации впрыскивающего устройства, содержащего четыре иглового ствола 820, которые соединены через текучую среду с общим каналом 815, расположенным внутри соединителя 800.
5
6
6
6
4
Каждый игловой ствол 820 может включать любое количество внутренних размещенных друг напротив друга отверстий 810, например шесть или десять отверстий. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, игловой ствол 820 расположен вдоль продольной оси устройства и не содержит отверстий 810 или содержит отверстия 810, которые обращены в противоположную сторону от центра или продольной оси устройства. Например, игловой ствол 820b может иметь три области, содержащие отверстия, причем каждая область содержит отверстия (например, шесть отверстий), обращенных к одной игле, выбранной из иглы 820а, иглы 820c или иглы 820d. Стволы 820 могут проходить от соединителя 800 вдоль участка длиной L, составляющей от приблизительно 3 до приблизительно 100 мм. На фиг.8В показан вид сверху впрыскивающего устройства по фиг.8А, содержащего соединитель 800 и стволы игл 820. Три ствола 820 могут быть расположены в треугольнике, например равностороннем треугольнике, расположенном по центру вокруг продольной оси устройства и имеющем общий центр с соединителем 800. Стволы игл 820 могут быть отделены друг от друга посредством части с длиной L. Длина L может быть изменена в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 12 мм. Например, L может составлять приблизительно 3 мм или приблизительно 6 мм. Диаметр или максимальная ширина Dсоединителя 800 может составлять от приблизительно 3 до приблизительно 20 мм.
7
7
На фиг.8С показан вид сверху еще одного варианта реализации впрыскивающего устройства. Иглы 830 образуют вершины квадрата (или любого другого четырехугольника, такого как трапеция, равнобедренная трапеция, параллелограмм, четырехугольник в форме воздушного змея, ромб или прямоугольник) с длиной L между иглой 830d и иглой 830b. Длина L может быть изменена от приблизительно 2 до приблизительно 12 мм, например, составлять 3 мм или 6 мм. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждая игла может быть выполнена с первой областью отверстий, обращенных в сторону первой соседней иглы. Например, игла 830b может содержать первую область отверстий, обращенных к игле 830а. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждая игла может быть выполнена со второй областью отверстий, расположенных напротив второй соседней иглы. Например, игла 830b может включать первую область отверстий, обращенных к игле 830а, и вторую область отверстий, обращенных к игле 830с. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждая игла может быть выполнена с третьей областью отверстий, расположенных напротив третьей соседней иглы. Например, игла 830b может включать: первую область отверстий, обращенных к игле 830а, вторую область отверстий, обращенных к игле 830с и третью область отверстий, обращенных к игле 830d. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждая игла выполнена с одинаковым количеством областей. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, каждая область имеет одинаковое количество отверстий. Иглы 830 могут быть выполнены таким образом, что они образуют ромбовидную форму, такую как параллелограмм или ромб.
На фиг.9-15 показаны виды сверху различных других вариантов реализации впрыскивающих устройств. Каждое из впрыскивающих устройств содержит множество игловых стволов и может иметь отверстия, расположенные в стволах. Отверстия могут быть выполнены для введения пациенту лекарственного средства под давлением и/или для воздействия на пациента отрицательного давления.
На фиг.9 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, включающего четыре иглового ствола 920, при этом каждый игловой ствол содержит по меньшей мере одно отверстие 910, обращенное внутрь или к центру и выполненное с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 904 для впрыскивания.
На фиг.10 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, содержащего семь игловых стволов. Шесть стволов 1020 образует шестиугольник, а седьмой игловой ствол расположен около центра шестиугольника.
На фиг.11 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, включающего десять стволов 1120, при этом каждый игловой ствол содержит по меньшей мере одно отверстие 1110, обращенное внутрь или к центру и выполненное с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1104 для впрыскивания.
На фиг.12 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, включающего три игловых ствола 1220, при этом два из трех стволов содержат по меньшей мере одно отверстие 1210, обращенное внутрь или к центру и выполненное с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1204 для впрыскивания. Третий игловой ствол 1220 не содержит никаких отверстий, выполненных с возможностью доставки жидкости под давлением в пространство 1204 для впрыскивания.
На фиг.13 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, включающего три игловых ствола 1320, при этом два из трех игловых стволов содержат по меньшей мере одно отверстие 1310, обращенное внутрь или к центру и выполненное с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1304 для впрыскивания. Третий игловой ствол 1320 содержит по меньшей мере два отверстия 1310, обращенных внутрь или к центру, выполненных с возможностью воздействия отрицательного давления на пространство 1304 для впрыскивания.
На фиг.14 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, включающего четыре игловых ствола 1420, при этом два из четырех стволов содержат по меньшей мере одно отверстие, обращенное внутрь или к центру 1410 и выполненное с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1404 для впрыскивания. Третий и четвертый стволы игл 1420 не содержат никаких отверстий, выполненных с возможностью доставки жидкости под давлением в пространство 1404 для впрыскивания.
На фиг.12-14 показаны варианты реализации впрыскивающих устройств, в которых лекарственные средства под давлением введены асимметрично относительно полого пространства для впрыскивания. В некоторых случаях такое введение может быть предпочтительным, например, для более целенаправленного воздействия положительным давлением только на определенную часть или участок ткани, а не на все боковые поверхности.
На фиг.15 показан один из вариантов реализации впрыскивающего устройства, включающего четыре игловых ствола 1520, при этом два из четырех стволов содержат по меньшей мере одно отверстие 1510, обращенное внутрь или к центру и выполненное с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1504 для впрыскивания. Третий и четвертый стволы игл 1520 содержат отверстия, выполненные с возможностью воздействия отрицательным давлением на пространство 1504 для впрыскивания.
Согласно приведенному выше описанию, форма каждого иглового ствола может быть изменена. На фиг.16-18 показаны варианты реализации кольцеобразных игловых стволов, содержащих отверстия, обращенные внутрь или к центру. На фиг.16 показан игловой ствол 1620, имеющий кольцеобразную форму и содержащий три отверстия 1610, обращенных внутрь или к центру. Два из трех отверстий 1610 выполнены с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1604 для впрыскивания, а третье отверстие 1610 предназначено для воздействия отрицательным давлением на пространство для впрыскивания. Отверстия 1610 могут образовать треугольник, например равносторонний треугольник. На фиг.17 показан игловой ствол 1720, имеющий кольцеобразную форму и содержащий два отверстия 1710, обращенных внутрь или к центру и повернутых друг к другу. Одно из двух отверстий 1710 выполнено с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1704 для впрыскивания, а другое отверстие 1710 выполнено с возможностью воздействия отрицательным давлением на пространство для впрыскивания. На фиг.18 показан игловой ствол 1820, имеющий кольцеобразную форму и содержащий два отверстия 1810, обращенных внутрь или к центру и повернутых друг к другу. Оба отверстия 1820 выполнены с возможностью доставки терапевтического материала под давлением в пространство 1804 для впрыскивания. Отверстия 1810 могут иметь любую подходящую форму, например, форму щели или в целом многоугольника.
На фиг.13 и 15-17 показаны варианты реализации изобретения, в которых впрыскивающее устройство выполнено с возможностью воздействия отрицательным давлением по меньшей мере через одно отверстие на полое пространство для впрыскивания. Отрицательное давление или противодавление может быть использовано для воздействия давлением оптимальной величины на клеточную мембрану. В вариантах реализации изобретения, отрицательное давление изображено стрелками, направленными в сторону по меньшей мере одного ствола игл. Воздействие отрицательным давлением может быть выполнено путем соединения некоторых отверстий с другим каналом, чем остальные отверстия.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, игловой ствол может содержать по меньшей мере один канал, соединенный через текучую среду со множеством отверстий. На фиг.19 показан игловой ствол 1920, содержащий один канал 1935 и три отверстия 1910, каждое из которых соединено через текучую среду с единственным каналом 1935. Канал 1935 использован для передачи давления и доставки лекарственного средства. На фиг.20 показан один из вариантов реализации изобретения, в котором игловой ствол 2020 содержит первый канал 2035, соединенный через текучую среду с двумя отверстиями 2010. Игловой ствол 2035 также содержит второй канал 2037, соединенный через текучую среду с третьим отверстием 2012. Подобный вариант реализации изобретения может быть использован, например, при необходимости использования первого канала для доставки лекарственного средства под давлением, а второй канал - для доставки другой жидкости и/или использования отрицательного давления или наоборот.
Стволы игл и варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке, могут быть использованы в сочетании с другими известными способами и системами для увеличения доставки генов, такими как система электропорации, описанная Mathiesen в патенте США №6610044, который, таким образом, в полном объеме включен в настоящую заявку посредством ссылки. Соответственно, в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения для изменения проницаемости клеток использована регулирующая схема для создания электрического тока или электромагнитного поля. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, для проведения или передачи вырабатываемого тока или поля в ткань может быть необходимо использование по меньшей мере одного ствола игл. Действительно, стволы игл могут быть использованы в сочетании с любым количеством известных альтернативных способов микропорации, путем использования возможного по меньшей мере одного вида энергии, выбранного из звуковой, электромагнитной, механической и тепловой энергии, или химического энхансера, такого как энхансер, описанный Eppstein в патенте США №6527716, который в полном объеме включен в настоящую заявку.
Варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке, не ограничены каким-либо конкретным технологическим процессом для изготовления описанных стволов или отверстий. Стволы игл могут быть изготовлены с использованием любых обычных технологий производства игл, в том числе, только в качестве примера, литье под давлением, формование впрыскиванием, формование раздувом, обработку на станках, лазерную обработку и другие методы. Подобным образом, материал для иглы может быть выбран из любого числа хорошо известных материалов для игл, таких как нержавеющая сталь, углеродистая сталь и различные металлические сплавы. Отверстия в стволах могут быть выполнены в рамках общего процесса производства стволов или могут быть добавлены позднее путем просверливания или лазерного травления. В настоящей области техники хорошо известны все перечисленные различные технологические способы.
Кроме того, аспекты настоящего изобретения в целом относятся к способам трансмембранной доставки лекарственных средств, нуклеиновых кислот или других биоактивных молекул и соединений путем использования впрыскивающей иглы для впрыскивания при высоком давлении (HIP), описанной выше. Активные ингредиенты (например, ДНК, РНК, нуклеиновые кислоты, белки или соединения) могут быть приготовлены во многих растворах для доставки посредством игл, описанных в настоящей заявке. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, активные ингредиенты (например, ДНК, РНК, нуклеиновые кислоты, белок или соединения) могут быть смешаны с раствором-носителем, таким как вода, буферный раствор, солевой раствор, масляная эмульсия, масло или глицерин. Затем жидкость может проходить через иглу, описанную в настоящей заявке. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, активные ингредиенты (например, ДНК, РНК, нуклеиновые кислоты, белок или соединения) могут быть прикреплены к подложке (например, наночастице, белку, сахару или грануле) и смешаны по меньшей мере с одним из описанных выше растворов-носителей (например, водой, буферным раствором, солевым раствором, масляной эмульсией, маслом или глицерином), при этом лекарственное средство, связанное с подложкой, проходит через иглы, описанные в настоящей заявке. Следует понимать, что существуют различные несущие среды и подложки, и использование несущих сред или подложек, не описанных отдельно в настоящей заявке, не отклоняется от сущности изобретения. Например, несущая среда может представлять собой катионное масло.
Нуклеиновые кислоты, рассматриваемые с точки зрения использования с впрыскивающим устройством, описанным в настоящей заявке, могут представлять собой нуклеиновые кислоты, полученные из человека, низших приматов, мышей, бактерий, вирусов, плесени, простейших, птицы, пресмыкающихся, птиц - таких как аист и цапля, мышей, хомяков, крыс, кроликов, морских свинок, сурков, свиней, микросвиней, коз, собак, кошек, людей и низших приматов, например павианов, обезьян и шимпанзе, согласно приведенному выше описанию. Согласно определенным вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство, описанное в настоящей заявке, может быть использовано для доставки нуклеиновых кислот, кодирующих белки, определенные в вирусе гепатита С (HCV). Продукты на основе гена HCV могут представлять собой вирусы, о которых известно, что они инфицируют животных любого вида, в том числе, без ограничения, амфибий, пресмыкающихся, птиц - таких как аист и цапля, мышей, хомяков, крыс, кроликов, морских свинок, сурков, свиней, микросвиней, коз, собак, кошек, людей и низших приматов, например, павианов, обезьян и шимпанзе. Согласно определенным вариантам реализации изобретения, впрыскивающее устройство, описанное в настоящей заявке, может быть использовано для доставки нуклеиновых кислот, кодирующих белки, определенные в вирусе гепатита В (HBV). Продукты на основе гена HBV могут представлять собой вирусы, о которых известно, что они инфицируют животных любого вида, в том числе, без ограничения, амфибий, пресмыкающихся, птиц - таких как аист и цапля, мышей, хомяков, крыс, кроликов, морских свинок, сурков, свиней, микросвиней, коз, собак, кошек, людей и низших приматов, например павианов, обезьян и шимпанзе.
Согласно определенным вариантам реализации изобретения, наряду с активным ингредиентом использован адъювант. Например, фармакологический агент может быть добавлен к лекарственному средству, доставляемому посредством устройства, описанного в настоящей заявке, при необходимости увеличения или стимулирования его эффекта. В другом примере, с устройством, описанным в настоящей заявке, может быть использован иммунологический агент, увеличивающий антигенный отклик. Например, в патенте США №6680059, который таким образом включен в полном объеме в настоящую заявку посредством ссылки, описано использование вакцин, содержащих рибавирин в качестве адъюванта для вакцины. Однако адъювант может относиться к любому материалу, который имеет способность усиливать или стимулировать иммунный ответ, или увеличивать или стимулировать эффект лекарственного средства.
Согласно определенным вариантам реализации изобретения, с описанным устройством и способами может быть использована любая нуклеиновая кислота, например плазмидная ДНК, линейная ДНК, антисмысловая ДНК и РНК. Например, нуклеиновая кислота может представлять собой экспрессионный ДНК-вектор типа, хорошо известного в настоящей области техники. Согласно некоторым вариантам реализации, настоящее изобретение используют для цели ДНК- или РНК-вакцинации. То есть изобретение включает способ увеличения скорости трансмембранного потока впрыснутой нуклеиновой кислоты ДНК или РНК во внутриклеточное пространство.
Согласно определенным вариантам реализации изобретения, описанные иглы могут быть использованы для впрыскивания при высоком давлении в различные ткани организмов, в которые необходимо ввести терапевтический материал. Например, ткань может представлять собой скелетную мышцу, жировую ткань, внутренний орган, кость, соединительную ткань, нервную ткань, дермальную ткань и другие ткани. Например, ДНК-вакцины могут быть введены путем внутримышечного впрыскивания в скелетную мышцу или путем интрадермального впрыскивания в дерму животного. Согласно другим вариантам реализации изобретения, терапевтический материал может быть введен путем парентеральной доставки в подкожные или внутрибрюшинные ткани. В зависимости от ткани-мишени и вводимого лекарственного средства или средств, параметры игл могут быть изменены надлежащим образом для придания необходимых физических свойств, необходимых для нагнетания давления, достаточного для усиления доставки лекарственного средства.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, впрыскивающее устройство может быть выполнено таким образом, что оно обеспечивает доставку терапевтического материала с предварительно заданной скоростью введения. Например, работа шприца может быть отрегулирована посредством средства, приводимого в действие пружиной, которое создает необходимую скорость хода при надавливании на плунжер шприца и обеспечивает возможность достижения необходимой скорости доставки. В патенте США №6019747, который таким образом в полном объеме включен в настоящую заявку посредством ссылки, описан один пример такого устройства. В настоящей области техники и в рамках объема настоящей заявки известны и другие конфигурации. Скорость доставки может составлять, например, по меньшей мере 0,1 мл/с; 0,3 мл/с; 0,5 мл/с; 0,8 мл/с; 0,9 мл/с; 1,0 мл/с; 1,1 мл/с; 1,2 мл/с; 1,3, мл/с; 1,4 мл/с; 1,5 мл/с; 2,0 мл/с или 3,0 мл/с. Скорость доставки может составлять, например, не более 20,0 мл/с, 10,0 мл/с, 7 мл/с, 6 мл/с, 5 мл/с, 4 мл/с, 3 мл/с или 2 мл/с. Как дополнительно обсуждено далее, настоящая заявка включает способы использования впрыскивающего устройства. Соответственно, способ может включать доставку терапевтического материала с предварительно заданной скоростью, такой как любая из перечисленных выше скоростей.
На фиг.33А показан один из примеров устройства, приводимого в действие пружиной, который может быть использован с игловыми устройствами, предложенными в настоящей заявке. Устройство 3300, приводимое в действие пружиной, содержит загрузочный кольцевой захват 3310, расположенный на одной стороне, и регулирующий элемент 3320 для регулирования глубины, расположенный на противоположной стороне. Регулирующий элемент 3320 для регулирования глубины может взаимодействовать с возможностью поворота с устройством 3300, приводимым в действие пружиной, и может быть выполнен с возможностью регулирования глубины, на которую иглы проникают в ткань при введении пациенту. Пусковая кнопка 3330 может быть нажата для приведения в действие устройства для сжатия иглового плунжера и впрыскивания терапевтического материала. На фиг.33B показано игловое устройство 3340, вставляемое в устройство 3300, приводимое в действие пружиной. Загрузочный кольцевой захват 3310 удален таким образом, что иглы могут быть введены вдоль канала устройства 3300, приводимого в действие пружиной. На фиг.33С показано игловое устройство 3340, размещенное в устройстве 3300, приводимом в действие пружиной. На фиг.33D показан вид сбоку приводимого в действие пружиной устройства 3300, в котором пружины 3350 расположены вдоль канала устройства 3320, приводимого в действие пружиной и проходящего вдоль длины иглового устройства 3340. Пружины 3350 выполнены таким образом, что при удалении загрузочного кольцевого захвата 3310 происходит их расширение и сжатие плунжера шприца 3340 после надавливания на пусковую кнопку 3330.
На фиг.34А показан один из примеров пускового устройства, которое может быть использовано с игловыми устройствами согласно настоящему изобретению. Пусковое устройство 3400 содержит плунжерное отверстие 3410, выполненное с возможностью приема части шприца, относящейся к плунжеру, и отверстие 3420 ствола, выполненное с возможностью приема части шприца, относящейся к стволу. Пусковое устройство 3430 выполнено таким образом, что отжимное пусковое устройство 3430 совершает нажим на плунжер шприца. На фиг.34B показано игловое устройство 3440, вставляемое в пусковое устройство 3400. На фиг.33С показано игловое устройство 3440, помещенное внутрь пускового устройства 3400. На фиг.33D показан вид сбоку пускового устройства 3400, на котором пусковое устройство 3430 связано с плунжерным отверстием 3410 (например, связано посредством рычага или зубчатого взаимодействия), так что отжимное пусковое устройство 3430 сжимает плунжер иглового устройства и впрыскивает терапевтический материал.
Кроме того, аспекты настоящего изобретения относятся к способам изготовления по меньшей мере одного из описанных выше устройств. При одном подходе изготавливают одну или множество игл, описанных в настоящей заявке, и иглу (иглы) прикрепляют к шприцу, содержащему лекарственное средство (например, нуклеиновую кислоту, такую как ДНК, РНК, белок или соединение). Соединение иглы (игл) и шприца может быть выполнено таким образом, что иглу нельзя удалить из шприца (например, иглу и шприц отливают вместе) или соединение может быть выполнено таким образом, что игла и шприц выполнены разъемными. Соединение иглы (игл) и шприца предпочтительно осуществляют перед наполнением шприца лекарственным средством. Игла и шприц могут быть стерилизованы перед добавлением лекарственного средства или после него. Блок, содержащий иглу и шприц, предпочтительно стерилизуют перед добавлением лекарственного средства и сразу же после стерилизации стерильным способом добавляют стерилизованное лекарственное средство. Для изготовления устройства одноразового использования, содержащего по меньшей мере одну стерилизованную иглу, которая описана в настоящей заявке и которая прикреплена по меньшей мере к одному стерилизованному шприцу, содержащему однократную дозу по меньшей мере одного стерилизованного лекарственного средства, использованы предпочтительные технологические процессы. Такие устройства одноразового использования могут быть стерильно упакованы по отдельности таким образом, что пользователю необходимо просто вскрыть упаковку и впрыснуть лекарственное средство в подходящую ткань (например, ввести ДНК-вакцину одноразового использования путем впрыскивания в мышцу).
Кроме того, аспекты настоящего изобретения относятся к способам использования по меньшей мере одного из описанных выше устройств. При одном подходе предложены способы внутриклеточной доставки соединения, при которых пациенту вводят соединение, содержащееся в  устройстве, описанном в настоящей заявке. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, соединение (например, нуклеиновую кислоту, такую как ДНК, или белок) помещают в устройство, описанное в настоящей заявке (например, в шприц, содержащий по меньшей мере одну иглу, описанную в настоящей заявке). Затем соединение доставляют в организм пациента путем введения игл в его ткань с использованием плунжера для воздействия давлением на раствор в шприце, выдавливая, таким образом, соединение из отверстий игл с необходимым давлением. Увеличенное давление в ткани способствует поглощению соединения клетками, обеспечивая, таким образом, внутриклеточную доставку соединения. Действительно, любой терапевтический материал, который необходимо впрыскивать при высоком давлении, может быть использован в сочетании с настоящим изобретением, в том числе, без ограничения, полипептиды, углеводы, микрочастицы, стероиды или низкомолекулярные молекулы. Например, нуклеиновая кислота и белки могут быть введены в ткань одновременно или последовательно с обеспечением воздействия высокого давления на ткань при впрыскивании.
Некоторые варианты реализации изобретения относятся к способам экспрессии белка из ДНК, при которых используют устройство, описанное в настоящей заявке (например, шприц, содержащий по меньшей мере одну иглу, описанную в настоящей заявке, и ДНК), при этом иглы вводят в ткань пациента (например, мышцу), ДНК под давлением поступает в ткань через отверстия (например, давлением, вызванным перемещением плунжера и его надавливанием в направлении раствора ДНК в шприце), при этом мышечные клетки поглощают ДНК. Возможно, устройство, содержащее ДНК, вводят или размещают способом, облегчающим воспалительную реакцию (например, мобилизации или активации клеток, связанных с воспалительной реакцией). Конструкция иглы (например, множество отверстий) или конфигурация устройства может привести к воспалительной реакции (например, мобилизации или активации клеток, связанных с воспалительной реакцией). Может быть измерена степень экспрессии белка и/или мобилизации клеток, связанных с воспалительной реакцией. Такие измерения могут быть выполнены с использованием иммунологии и/или гистохимии.
Соответственно, некоторые аспекты настоящего изобретения относятся к способам индуцирования иммунного ответа на необходимый антиген, при которых используют устройство, описанное в настоящей заявке (например, шприц, содержащий по меньшей мере одну иглу, описанную в настоящей заявке, и ДНК), при этом иглы вводят в ткань пациента (например, мышцу), ДНК под давлением поступает в ткань через отверстия (например, давлением, вызванным перемещением плунжера и его надавливанием в направлении раствора ДНК в шприце), при этом мышечные клетки поглощают ДНК. Через некоторое время в клетках происходит образование белка, кодируемого ДНК, а иммунная система реагирует на такой белок. Возможно измерение иммунного ответа на антиген, возникающий при введении ДНК (например, измерение присутствия антитела, специфических Т-клеток или уменьшение или клиренс инфекции).
Путем использования некоторых вариантов реализации настоящего изобретения, генные конструкции могут быть введены непосредственно в скелетную мышечную ткань для поглощения гена клеткой для последующего синтеза кодированных продуктов. В некоторых способах изобретения, впрыскивающая игла для впрыскивания при высоком давлении может быть использована для проталкивания жидкости, содержащей молекулы ДНК или РНК, в ткань пациента. Жидкость проталкивают при достаточной скорости так, что при соприкосновении с тканью жидкость оказывает высокое давление на ткань, увеличивая проницаемость клеток и заставляя молекулу ДНК или РНК проникать через клетки в необходимую область.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, впрыскивающая игла для впрыскивания при высоком давлении может быть использована для доставки генетического материала в ткань других органов, чтобы ввести молекулу нуклеиновой кислоты в клетки такого органа. Действительно, можно легко понять, что другие средства для доставки генов, хорошо известные в настоящей области техники, могут быть выполнены с возможностью их использования с вариантами реализации настоящего изобретения, в том числе, липосомальные системы доставки, искусственные вирусные оболочки и другие системы, известные в настоящей области техники (Rossi J.J. (1995) Br. Med. Bull. 51:217-225; Boado R.J. с соавторами (1998) J. Pharm. Sci. 87:1308-1315; Morris M.С. с соавторами (1997) Nucleic Acids Res. 25:2730-2736, каждая из публикаций в полном объеме включена в настоящую заявку посредством ссылки). Кроме того, для усиления иммуногенности и/или проницаемости клетки могут быть использованы различные адъюванты (например, рибавирин).
Например, только в качестве примера и не для какого-либо ограничения, некоторые варианты реализации изобретения могут быть использованы в сочетании с конструкциями, описанными в публикации патента США №2005-0277192 и в публикации патента США №2005-0124573, которые таким образом в прямой форме включены в настоящую заявку в полном объеме посредством ссылки. В ссылках описано использование нуклеиновой кислоты, кодирующей неструктурный белок 3/4А (NS3/4A) вируса гепатита С (HCV), для стимулирования иммунного ответа у людей. Например, было экспериментально определено, что при трансфекции гена HCV NS3/4A в клетки млекопитающих, по сравнению с эукариотическим экспрессионным векторов, наблюдали заметные уровни экспрессии NS3. Кроме того, было определено, что мыши, привитые геном NS3/4A, имели высокие уровни примированных NS3-специфических антител и антиген-специфических Т-клеток. Как было недавно определено, подобные конструкции приводят к мощному иммунному ответу при клинических испытаниях с участием пациентов, инфицированных HCV.
Соответственно, некоторые варианты реализации изобретения относятся к способам лечения и предотвращения инфекции HCV, при этом по меньшей мере одно устройство, описанное в настоящей заявке и содержащее по меньшей мере одну конструкцию ДНК HCV, которая, согласно приведенному выше описанию, приводит к сильному иммунному ответу у людей, вводят пациенту, инфицированному HCV, или пациенту с увеличенным риском инфицирования HCV. Может быть выявлен пациент, которому необходимо лекарственное средство, предотвращающее и/или лечащее инфекцию HCV, и затем ввести пациенту лекарственное средство, содержащее по меньшей мере одну конструкцию HCV, которая, согласно приведенному выше описанию, приводит к сильному иммунному ответу у людей (например, экспрессионную конструкцию, кодирующую NS3/4A) путем использования иглового впрыскивающего устройства для впрыскивания при высоком давлении, описанного в настоящей заявке. После лечения или во время курса лечения у привитого пациента может быть измерен иммунный ответ на NS3/4A, уменьшение вирусного титра или продуцирование антител анти-HCV.
Однако настоящее изобретение не ограничено антигенами HCV, используемыми при ДНК-иммунизации. Действительно, данное изобретение может быть использовано в любое время при необходимости экспрессии любого антигенного пептида в клетке. Например, некоторые неограничивающие примеры известных антигенных пептидов в отношении болезненных состояний, вызванных специфическим патогеном, включают следующее:
HBV: PreSI, PreS2 и поверхностные белки гена белка оболочки, ядерный и pol ВИЧ: gpl20, др40, gpl60, р24, gag, pol, env, vif, vpr, vpu, tat, rev, nef папиллома: EI, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, LI, L2 HSV: gL, gH, gM, gB, gC, gK, gE, gD, ICP47, ICP36, ICP4, описанные Charo с соавторами в патенте США №7074770, озаглавленном "Method of DNA vaccination", который таким образом в полном объеме включен в настоящую заявку посредством ссылки. Кроме того, некоторые из вариантов реализации настоящего изобретения, описанных в настоящей заявке, включают и/или вводят по меньшей мере одну из нуклеиновых кислот, выбранных из группы, включающей mRNA, tRNA, rRNA, cDNA, miRNA (mukpoRNA), siRNA, (низкомолекулярной интерферирующей РНК), piRNA (RNA, взаимодействующей по piwi-типу), aRNA (антисмысловой РНК), snRNA (низкомолекулярной ядерной РНК), snoRNA (низкомолекулярной нуклеолярной РНК), gRNA (гидовой РНК), shRNA (низкомолекулярной шпилечной РНК), stRNA (низкомолекулярной временной РНК), ta-siRNA (трансактивирующей низкомолекулярной интерферирующей РНК), cpDNA, (хлоропластной ДНК), gDNA (геномной ДНК), msDNA (мультикопийной однонитевой ДНК), mtDNA (митохондральной ДНК), GNA (гликолевой нуклеиновой кислоты), LNA (запертой нуклеиновой кислоты), PNA (пептидной нуклеиновой кислот), TNA (треозной нуклеиновой кислоты), морфолиносодержащих нуклеиновых кислот, серосодержащих нуклеиновых кислот, 2-O-метилнуклеиновых кислот и нуклеиновых кислот, содержащих по меньшей мере одно модифицированное основание или спейсер.
При одном подходе, например, в первом исследовании, HCV-инфицированным пациентам впрыскивали раствор в мышцу бедра, содержащий приблизительно 6,0 мл 0,9% NaCl и 0,25 мг/кг массы тела ChronVac-C (ДНК coNS3/4A), экспрессионной плазмиды, кодирующей кодон-оптимизированный HCV NS3/4A, с использованием большого впрыскивателя для впрыскивания при высоком давлении (HIP). Во втором исследовании, пациентам, инфицированным HBV, впрыскивали раствор в мышцу бедра, содержащий приблизительно 6,0 мл 0,9% NaCl и приблизительно 0,25 мг/кг массы тела coHBcAg (экспрессионной плазмиды, кодирующей кодон-оптимизированный ядерный антиген HBV), с использованием большого HIP впрыскивателя. Большой HIP впрыскиватель содержит 4 иглы, ориентированные в форме треугольника и равномерно расположенные на расстоянии 6 мм друг от друга. Центральная игла помещена в середине равностороннего треугольника, образованного тремя наружными иглами. Каждая игла большого HIP впрыскивателя содержит 10 отверстий. Все отверстия наружных игл выходят в центр, а отверстия центральной иглы выходят в четырех направлениях под углами 90 градусов.
На пятый и десятый дни у привитых пациентов отбирали кровь, выделяли мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС) и анализировали РВМС с точки зрения пролиферации Т-клеток. РВМС может быть проанализирован на in-vitro пролиферативные вторичные реакции с использованием обычного 96-часового пролиферационного анализа (см. публикацию Lazinda с соавторами, J. Gen. Virol. 82:1299-1308 (2001), в прямой форме в полном объеме включенную в настоящую заявку посредством ссылки). Таким образом, титрационные микропланшеты засеивали приблизительно 200000 клетками/лунка и инкубировали клетки с одной средой или рекомбинантным NS3 или HBcAg. РВМС также инкубировали с использованием конканавалина А (ConA) в качестве положительного контроля. Через 72 ч добавляли радиоактивный тимидин и через 16-24 ч собирали клетки. Измеряли радиоактивность клеток в виде количества импульсов в минуту. Кроме того, путем использования обычных анализов (например, ELISA), может быть определено присутствие антител, специфических в отношении NS3/4A и/или HBcAg. Может быть выполнено бустер-впрыскивание через двух- или трехнедельные интервалы. Результаты свидетельствуют, что люди, привитые посредством большого HIP впрыскивателя, демонстрируют заметный иммунный ответ на NS3/4A и/или HBcAg.
Следующие примеры приведены для иллюстрирования различных вариантов реализации настоящего изобретения в области иммунизации с использованием ДНК-вакцины, которая может быть введена пациенту при необходимости иммунного ответа на антиген, содержащийся в вакцине. Следует понимать, что приведенные примеры не представляют собой всеобъемлющие примеры или не исчерпывают многие виды вариантов реализации, которые могут быть реализованы согласно настоящему изобретению.
ПРИМЕР 1
Новозеландским белым кроликам с весом 3,5 кг, впрыскивали раствор в переднюю большеберцовую мышцу, содержащий 0,3 мл 0,9% NaCl с 0,9 мг ChronVac-C (ДНК coNS3/4A) или со HBcAg, с использованием большого впрыскивателя для впрыскивания при высоком давлении (HIP), маленький HIP впрыскиватель или обычную иглу с калибром 27. Кроликам впрыскивали в правую переднюю большеберцовую мышцу, левую переднюю большеберцовую мышцу или обе этих мышцы.
Согласно фиг.23А, маленький HIP впрыскиватель содержит иглы 4 -  иглы длиной 4-5 мм. Согласно чертежей, три наружные иглы ориентированы в форме треугольника и равномерно расположены на расстоянии приблизительно 3 мм друг от друга с образованием равностороннего треугольника. Центральная игла размещена в середине треугольника, образованного тремя наружными иглами. Каждая игла имеет 6 отверстий. Все отверстия наружных игл выходят в центр, а отверстия центральной иглы выходят в четырех направлениях под углами 90 градусов. Большой HIP впрыскиватель (фиг.23B) содержит иглы длиной 8-9 мм. Большой HIP впрыскиватель имеет 4 иглы, ориентированные в форме треугольника и равномерно расположенные на расстоянии 6 мм друг от друга. Центральная игла помещена в середине равностороннего треугольника, образованного тремя наружными иглами. Каждая игла большого HIP впрыскивателя имеет 10 отверстий. Отверстия всех наружных игл выходят в центр, а отверстия центральной иглы выходят в четырех направлениях под углами 90 градусов. Схема впрыскиваний показана далее в таблице 1:
ТАБЛИЦА 1
Кролик #
Тип иглы
Место впрыскивания
Плазмида
Доза
Умерщвление
115
HIP большая
Правая БМ*
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 5
Обычная
Левая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
116
HIP большая
Правая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 5
Обычная
Левая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
117
HIP маленькая
Правая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 5
Нет данных
-
-
-
118
HIP маленькая
Правая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 5
Нет данных
-
-
-
119
HIP большая
Правая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 10
HIP большая
Левая БМ
coHBcAg
0,9 мг/0,3 мл
120
HIP большая
Правая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 10
HIP большая
Левая БМ
coHBcAg
0,9 мг/0,3 мл
121
Обычная
Правая БМ
CONS3/4A
0,9 мг/0,3 мл
День 10
Обычная
Левая БМ
coHBcAg
0,9 мг/0,3 мл
122
Нет данных
-
-
-
Нет данных
-
-
-
На 5 день кроликов 115-118 умерщвляли и анализировали мононуклеарные клетки периферической крови (РВМС) с точки зрения пролиферации Т-клеток. РВМС анализировали на in-vitro пролиферативные вторичные реакции с использованием обычного 96-часового пролиферационного анализа (см. публикацию Lazinda с соавторами J. Gen. Virol. 82:1299-1308 (2001), в прямой форме в полном объеме включенную в настоящую заявку посредством ссылки). Таким образом, титрационные микропланшеты засеивали приблизительно 200000 клетками/лунка и инкубировали клетки с одной средой или рекомбинантным NS3 или HBcAg. РВМС также инкубировали с использованием конканавалина А (ConA) в качестве положительного контроля. Через 72 ч добавляли радиоактивный тимидин и через 16-24 ч собирали клетки. Значения радиоактивности клеток как количество импульсов в минуту показаны на фиг.24 и показаны в таблице 2. Пролиферацию определяли как радиоактивность клеток, выраженную в количестве импульсов в минуту (cpm) клеток, инкубированных с антигеном, поделенных на cpm клеток, инкубированных с одной средой (отношение пробы к отрицательному контролю; S/N). Результаты показаны на фиг.21.
ТАБЛИЦА 2
Кролик
5 мкг Con-A
Среда
1 мкг NS3
0,1 мкг NS3
0,01 мкг NS3
1 мкг HBcAg
115
14792
958
8570
14141
6816
Не исследовали
116
172935
406
21595
22360
Не исследовали
Не исследовали
117
71133
3632
7465
8625
10658
Не исследовали
118
32152
7632
3705
11152
7724
Не исследовали
119/120
67470
191
717
Не исследовали
Не исследовали
6838
Результаты показали, что кролики, привитые с использованием большого HIP впрыскивателя, демонстрируют более сильный иммунный ответ, выраженный в виде большей пролиферации Т-клеток, чем кролики, привитые посредством маленького HIP впрыскивателя. Кроме того, данные эксперимента обеспечили получение убедительного доказательства того, что ДНК, введенное в мышечную ткань посредством HIP впрыскивателей, было эффективно транспортировано в клетку, при этом оно транскрибировалось, транслировалось и использовалось иммунной системой животного для выработки сильного иммунного ответа. ДНК, кодирующая антиген NS3/4A HCV, и ДНК, кодирующая антиген HBcAg HBV, эффективно вырабатывала сильный иммунный ответ у млекопитающих, что свидетельствует о возможности эффективного введения в млекопитающие различных ДНК, кодирующих иммуногены, посредством устройства доставки, описанного в настоящей заявке, для индуцирования иммунного ответа в привитом животном.
Кроме того, для гистологической оценки были отобраны пробы с места впрыскивания для каждого кролика (как описано в публикации Ahlen с соавторами, In Vivo Electroporation Enhances the Immunogenicity of Hepatitis С Virus Nonstructural 3/4A DNA by Increased Local DNA Uptake, Protein Expression, Inflammation and Infiltration of CD3+T Cells. J. Immunol. 2007 179(7):4741-53, включенной в полном объеме в настоящую заявку посредством ссылки). Таким образом, ткань фиксировали в буферизованном 4% растворе формальдегида, обезвоживали и заливали парафином. Из залитых тканей были выполнены 4-6 мкм срезы. Срезы размещали на предметные стекла и окрашивали гематоксилином и эозином (Н&Е) или поликлональной мышиной сывороткой, полученной из coNS3/4A ДНК-привитой мыши, которая была определена посредством биотинилированого козьего антимышиного вторичного антитела и пероксидазы, меченной стрептавидином путем использования нерастворимого пероксидазного субстрата.
Результаты показаны на фиг.22A-С. Впрыскивание 0,9 мг coNS3/4A посредством обоих HIP впрыскивателей привело к местному воспалению, регенерации и фиброзу в значительной степени, на что указывает высокая концентрация окрашенных иммунных клеток, локализованных в месте впрыскивания, в частности между иглами. Полученные данные свидетельствуют, что у кроликов использование большого впрыскивателя приводило к большей воспалительной реакции, чем маленького впрыскивателя. Вспрыскивание 0,9 мг coNS3/4A посредством обычной иглы 27 калибра привело к очень небольшому местному воспалению, регенерации и фиброзу, на что указывает практически отсутствие окрашенных иммунных клеток, локализованных в месте впрыскивания. Кроме того, оба HIP впрыскивателя индуцировали клетки, окружающие место впрыскивания, продуцировать значительные количества белка NS3, на что указывает мечение антитела; обычное впрыскивание с использованием иглы 27 калибра в этих условиях не приводило к образованию белка NS3 в определяемых количествах. Соответственно, полученные данные свидетельствуют, что HIP впрыскиватели эффективно доставляли ДНК в клетки, при этом ДНК транскрибировалась и транслировалась в значительных количествах, что можно было определить посредством антитела специфического в отношении NS3, при этом при обычном впрыскивании с использованием иглы 27 калибра подобные эффекты не наблюдались.
Результаты, полученные в настоящем примере, демонстрируют, что HIP впрыскиватели, описанные в настоящей заявке, эффективно доставляют экспрессионную плазмиду, кодирующую антиген, в клетку пациента в количествах, достаточных для достижения уровня экспрессии белка, который может быть определен антителом, направленным на антиген, и в степени, достаточной для образования заметных количеств антиген-специфических Т-клеток. То есть полученные данные свидетельствуют, что HIP впрыскиватели, описанные в настоящей заявке, эффективно доставляют нуклеиновые кислоты в клетку тела в количестве, достаточном для выработки у пациента сильного иммунного ответа. Таким образом, впрыскивание вакцины ДНК с использованием HIP впрыскивателя улучшает иммунный ответ по сравнению с обычными способами доставки вакцин.
ПРИМЕР 2
Средства, посредством которых впрыскивающая игла для впрыскивания при высоком давлении (HIP) улучшает эффективность внутримышечной ДНК-вакцинации, характеризуются использованием неструктурного гена (NS) 3/4А вируса гепатита С. Долговременный контроль и клиренс инфекции HCV связаны с эффективным иммунным ответом, в частности, Т-клеточным ответом, нацеленным на неструктурный белок NS3. Путем активации Т-клеток вне печени посредством вакцинации, может быть расширен или реконструирован существующий репертуар Т-клеток. В качестве примера, вакцину на основе NS3/4A плазмиды испытывали на мышах. Вакцина, введенная HIP иглой In vivo, была предназначена для увеличения проницаемости миоцитных компонентов, при этом плазмида эффективно поглощалась ядром и экспрессировалась с индуцированием, таким образом, функционального иммунного ответа in vivo. Использование in vivo HIP иглы усиливало иммуногенность coNS3/4A вследствие увеличения уровней экспрессии белка и продолжительности экспрессии, и усиления инфильтрации CD3+ Т-клеток и местной воспалительной реакции в месте впрыскивания.
Разводили мышей C57BL/6 женского и мужского пола и содержали их в клетках по пять мышей на клетку. Мышей кормили промышленным кормом (корм RM3 (р) PL IRR; Special Diet Service) при свободном доступе к пище и воде. Перед началом эксперимента возраст всех животных составлял по меньшей мере 6 недель. SV40-люциферазную плазмиду (pGL4,13-[Luc2-SV40]; Promega) получали на месте посредством обычных технологий. Плазмиду coNS3/4A получали в соответствии с Правилами организации производства и контроля качества продукции.
Вакцину ДНК coNS3/4A вводена посредством однократного внутримышечного впрыскивания (0,05 мл в мышь) в правую переднюю большеберцовую мышцу (БМ) с использованием HIP иглы 27 калибра, содержащей два ствола. Дозы, вводимые в мышей, изменялись в диапазоне от 0,5 д 50 мкг ДНК. Одну иглу, содержащую два ствола, использовали для одного впрыскивания в одно животное. Процедуру повторяли на мышах до трех раз с месячными интервалами.
Посредством иммуноферментного анализа проводили определение мышиных антител к NS3 с использованием обычных способов иммуноанализа. Титры антител определяли как последнее разбавление сыворотки, при котором оптическая плотность (OD) при 405 нм в три раза превышала OD при таком же разбавлении сыворотки неиммунизированного животного. В отношении уровней NS3 антитела, отслеживали связь доза-ответ после вакцинации различными дозами coNS3/4A-DNA, введенными с использованием или без использования HIP иглы. После иммунизации наблюдали бустер-эффект. Меньшая доза, вносимая HIP иглой, индуцировала такие же средние уровни NS3-специфического антитела как и большая доза, вводимая без HIP иглы. В заключение, HIP игла выполняет иммунизацию на основе ДНК coNS3/4A более эффективной с точки зрения реакций антител, что подтверждает преимущества адъювантных эффектов, опосредованных использованием HIP иглы.
ПРИМЕР 3
Новозеландские белые кролики, весившие 2,5-3,5 кг, были приобретены у коммерческих поставщиков. Вакцину ДНК coNS3/4A вводили в правую переднюю большеберцовую мышцу (БМ) посредством однократного внутримышечного впрыскивания с использованием HIP иглы с калибром 27, содержащей четыре ствола. Дозы изменялись в диапазоне от 70 до 700 мкг ДНК. Одну иглу, содержащую четыре ствола, использовали для одного впрыскивания в одно животное. Процедуру повторяли на кроликах до пяти раз с месячными интервалами.
Посредством иммуноферментного анализа проводили определение кроличьих антител к NS3 с использованием обычных способов иммуноанализа. Титры антител определяли в качестве последнего разбавления сыворотки, при котором оптическая плотность (OD) при 405 нм в три раза превышала OD при таком же разбавлении сыворотки неиммунизированного животного.
Пролиферативные ответы на NS3 определяли в цельной крови кроликов. В сумме 4 мл цельной крови отбирали из ушной артерии каждого кролика непосредственно перед первой вакцинацией и через 2 недели после каждой вакцинации и собирали в пробирки с гепарином. Выделяли плазму и периферические мононуклеарные клетки (РМВС) путем градиентного центрифугирования. До анализа NS3-специфического антитела иммуноферментным методом плазму хранили при -80°С. РВМС сразу же анализировали для определения in vitro пролиферативных вторичных реакций с использованием 96-часового пролиферативного анализа. Таким образом, микропланшеты засеивали 200000 клетками на лунку и клетки инкубировали с одной средой, ConA, PHA или rNS3. Через 72 ч добавляли радиоактивный тимидин и через 16-24 часов собирали клетки. Пролиферацию определяли, измеряя радиоактивность клеток как количество импульсов в минуту (cpm) клеток, инкубированных с антигеном, поделенное на cpm клеток, инкубированных с одной средой, отношение пробы к отрицательному контролю (S/N). Группы сравнивали с использованием средних значений отношения S/N в каждый момент времени.
В правую БМ кроликов впрыскивали 300 мкл солевого раствора, содержащего указанное количество ДНК CONS3/4A. Уровни антител регистрировали как средние концентрации в конечных точках титрования. Концентрации антител в конечных точках титрования достигали максимальных значений после нескольких впрыскиваний.
Данные регистрировали, показывая связь доза-ответ в отношении индукции NS3-специфических пролиферативных ответов в РВМС у кроликов, привитых с использованием HIP иглы. Данные собирали, указывая результат пролиферативных исследований как среднее отношение S/N при двойных или тройных определениях в присутствии rNS3 in vitro.
Будет обеспечено определение NS3-специфической пролиферации. Средняя величина NS3-вторичной пролиферации устойчиво выше в группах, получающих более высокие дозы ДНК coNS3/4A по сравнению с контрольной группой. Таким образом, вакцинация приводит к in vitro определяемым Т-клеточным ответам у кроликов.
ПРИМЕР 4
В следующей серии экспериментов, впрыскивающая игла (иглы), описанная в настоящей заявке, изменена для использования с существующими технологиями транспортировки генов, в том числе, системами доставки на основе генной пушки (см., например, патенты США №№5036006, 5240855 и 5702384, описания которых в полном объеме включены в настоящую заявку в прямой форме посредством ссылки), системами доставки с использованием электропорации (см., например, патенты США №№6610044 и 5273525, описания которых в полном объеме включены в прямой форме в настоящую заявку посредством ссылки) и системами доставки с использованием микроигл (см., например, патенты США №№6960193, 6623457, 6334856, 5457041, 5527288, 5697901, 6440096, 6743211 и 7226439, описания которых в полном объеме включены в настоящую заявку в прямой форме посредством ссылки). В экспериментах, вектор NS3/4A- pVAXI вводили мышам или кроликам посредством модифицированной системы доставки на основе генной пушки, модифицированного устройства электропорации или модифицированной системы доставки с использованием микроигл. Очищенный вектор NS3/4A-pVAXI использовали для иммунизации групп мышей или кроликов. Плазмиду впрыскивали непосредственно в регенерирующую переднюю большеберцовую мышцу (ТА) посредством или модифицированной системы доставки на основе генной пушки, модифицированного устройства электропорации или модифицированной системы доставки с использованием микроигл. Иммунизацию осуществляли с использованием приблизительно 0,25 мг/кг ДНК плазмидной ДНК. Иммунизацию проводили на 0, 4 и 8 недели.
Для определения присутствия мышиных NS3-специфических антител использовали твердофазный иммуноферментный анализ (EIA). Такие анализы проводят, по существу, как описано Chen с соавторами в Hepatology 28(1): 219 (1998)). Таким образом, rNS3 пассивно абсорбировали всю ночь при 4°С в 96-луночных титрационных микропланшетах (Nunc, Копенгаген, Дания) при концентрации 1 мкг/мл в 50 мМ натрий карбонатного буфера (рН 9,6). Затем планшеты закупоривали при инкубации с разбавленным буфером, содержащим фосфатно-солевой буферный раствор, 2% козью сыворотку и 1% бычий сывороточный альбумин, в течение одного часа при 37°С. Затем серийные разбавленные растворы мышиной сыворотки, начиная от разбавления 1:60, инкубировали на планшетах в течение одного часа. Связанные антитела в мышиной и кроличьей сыворотке определяли посредством щелочной фосфатазы, конъюгированной козьим антимышиным или козьим антикроличьим IgG (Sigma Cell Product, Сент-Луис, Миссури), с последующим добавлением субстрата pNPP (1 таблетка/5 мл 1М диэтаноламиннового буфера с 0,5 мМ MgCh). Реакцию останавливали путем добавления 1 М NaOH и регистрировали оптическую плотность при 405 нм.
Через четыре и шесть недель, у всех мышей и кроликов, привитых посредством NS3/4A-pVAXI, развиваются антитела NS3. Подобным образом, у всех мышей и кроликов, привитых NS3/4A-pVAXI, развиваются сильные Т-клеточные ответы. У всех мышей и кроликов, привитых посредством NS3/4A-pVAXI, путем использования модифицированной системы доставки на основе генной пушки, модифицированного устройства электропорации или модифицированной системы доставки с использованием микроигл происходит развитие сильного иммунного ответа на необходимый антиген.
ПРИМЕР 5
Главное препятствие, ограничивающее эффективность переноса генов и генетической вакцинации у больших животных, в том числе, человека, состоит в плохом поглощении депротеинизированной нуклеиновой кислоты. Были разработаны устройства, в которых используют бомбардировку частицами и электропорацию in vivo и которые обеспечивают возможность улучшения плохого поглощения нуклеиновой кислоты организмом человека. Однако для таких устройств необходимы подвижные детали или электроэнергия, что ограничивает степень легкости, с которой они могут быть использованы. Поэтому  разработали простую впрыскивающую иглу, которая использует в качестве преимущества тот факт, что в клеточных мембранах происходит открытие пор при увеличении гидростатического давления в тканях. В базовой конструкции используют от 3 до 10 игл, ориентированных по кругу, при этом концы игл были герметизированы посредством лазерной сварки. На стержне иглы были выполнены новые отверстия разных размеров, направляющие впрыскиваемую жидкость в центр по окружности иглы. В итоге, по меньшей мере одна игла с отверстиями во всех направлениях были размещены в центре. Показано, что впрыскивание кролику депротеинизированной плазмиды ДНК в переднюю большеберцовую мышцу приводит к улучшению in vivo трансфекции мышечных волокон, экспрессирующие перенесенный ген. Кроме того, Т-клеточный ответ на экспрессируемый трансген может быть определен уже через пять дней. Важно отметить, что такая новая игла может быть использована с любым коммерчески доступным шприцом и при ее использовании нет необходимости в высокой квалификации с точки зрения техники впрыскивания. Таким образом, предложенные новые иглы, называемые впрыскивающими иглами для внутриклеточного впрыскивания in vivo (Ivin), обеспечивают простое решение для транспортировки генов in vivo в тело крупных животных, в том числе, в тело человека.
ПРИМЕР 6
Хорошо известно, что во всех исследуемых видах экзогенный капсидный белок (НВсАд) вируса гепатита В (HBV) выполнен высоко иммуногенным на CD4+T-клеточном уровне. Однако HBcAg не был исследован в качестве адъюванта для генетических вакцин и, в частности, не были изучены формы HBcAg, не относящиеся к человеку. Ключевая особенность использования HBcAg, не относящегося к человеку, состоит в том, что HBV представляет собой очень распространенную инфекцию, затрагивающую почти треть населения мира. Соответственно, для обеспечения возможности использования вакцин в областях, высоко эндемических в отношении HBV, следует использовать последовательности HBcAg от очень дальних видов. В данной работе исследовали HBcAg в качестве адъюванта ДНК-вакцины. Было определено, что HBcAg-последовательности эффективно улучшали иммуногенность генов, полученных из вируса гепатита С, что подтверждает тот факт, что HBcAg может выполнять функцию внутриклеточного адъюванта (iac). Важно отметить, что значительная роль присоединения HBcAg последовательностей была видна в моделях, имитирующих человеческую инфекцию HCV. Вакцины на основе HBcAg смогли преодолеть сильную устойчивость Т-клеток при трансгенной совместной мышиной экспрессии человеческого антигена лейкоцита (HLA)-A2 и неструктурного (NS) 3/4А комплекса HCV. В описанных экспериментах присутствие "здоровых" не лишенных иммуногенности гетерологичных Т-клеток способствовало активации дисфункциональных NS3/4A-специфических Т-клеток HCV. Таким образом, HBcAg эффективно действует как внутриклеточный адъювант, который может помочь восстановить дисфункциональный Т-клеточный ответ у хозяина при постоянном присутствии вирусного антигена, обычно определяемого при хронических вирусных инфекциях.
Некоторые варианты реализации изобретения, например, включают по меньшей мере одну последовательность HBcAg нуклеиновой кислоты или белка, описанных в публикации международной заявки на патент №WO 2009/130588, разработанной в США и опубликованной в Англии, описание которой, таким образом, в полном объеме включено в настоящую заявку посредством ссылки. Некоторые варианты реализации изобретения включают слияния NS3/4A/HBcAg или нуклеиновую кислоту, кодирующую слияние и показанную на фиг.25 A-I, или нуклеиновую кислоту, кодирующую белок, описанный в SEQ. ID №№1-32. К последовательности нуклеиновой кислоты, кодирующей HBcAg, могут быть также присоединены дополнительные последовательности нуклеиновых кислот, кодирующие антигенные пептиды, такие как пептиды, описанные в патентах WO 2009/130588 (например, антиген березы) и WO 2010/086743, разработанных в США и опубликованных в Англии, описание которых, таким образом, в полном объеме включено в настоящую заявку посредством ссылки, при этом слияния могут быть введены нуждающемуся в этом пациенту с использованием по меньшей мере одного из впрыскивающих устройств, описанных в настоящей заявке. Некоторые варианты реализации изобретения также включают дополнительные адъюванты, в том числе, без ограничения, рибавирин или нуклеотид CPG, например SEQ. ID №33. Любой из описанных выше вариантов реализации изобретения может быть включен по меньшей мере в одно из впрыскивающих устройств, описанных в настоящей заявке, и ввести нуждающемуся в этом пациенту.
ПРИМЕР 7
Были изучены потребности в силе для впрыскивания материала с использованием впрыскивающей иглы, описанной в настоящей заявке. Жидкое плацебо было впрыснуто в открытое пространство или куриную грудь, а приложенные силы были измерены с использованием тензометра Ллойда.
На фиг.26А показан пример установки для измерения потребности в силе при впрыскивании материала посредством одного из игловых впрыскивающих устройств, описанных в настоящей заявке. Тестер 2400 Ллойда был использован для сжатия шприца 2410, содержащего жидкость 2420, с предварительно заданной скоростью для измерения приложенной силы при впрыскивании 0,3 мл текучей среды (например, воздуха или воды). Опорная стойка 2430 фиксировала шприц 2410 при сжатии, а высокоскоростная камера 2440 регистрировала форму струи из игловых стволов 2450. Исследованы два разных шприца: (i) шприц с объемом 3 мл, для которого необходим плунжер с глубиной 5,09 мм для впрыскивания 0,3 мл, и (ii) шприц с объемом 5 мл, для которого необходим плунжер с глубиной 2,63 мм для впрыскивания 0,3 мл. В первоначальном тесте была исследована сила, необходимая для впрыскивания воздуха в открытый участок (т.е. не расположенный в мышечной ткани).
Кроме того, тесты включали впрыскивание окрашенной воды в открытый участок или куриную грудь (например, согласно фиг.26 В).
5
Тестируемое впрыскивающее устройство содержит четыре иглы, выполненные в целом аналогично конструкции по фиг.8 В. Длина Lсоставляла 6 мм. Игла 820b содержит три области, каждая из которых имеет 15 отверстий, обращенных к одной из соседних игл 820а, 820с и 820d. То есть игла 820b содержит первую область, содержащую 15 отверстий, обращенных к игле 820а, вторую область, содержащую 15 отверстий, обращенных к игле 820b, и третью область, содержащую 15 отверстий, обращенных к игле 820с. Таким образом, каждая из игл 820а, 820с и 820d содержит одну область из 15 отверстий, обращенных к игле 820b. Все отверстия в данной области были расположены вертикально на расстоянии друг от друга вдоль оси иглового ствола. Каждое отверстие было отделено расстоянием, составляющим приблизительно 0,2 мм, между центрами каждого из отверстий. Были исследованы иглы с 0,05 мм круглыми отверстиями или 0,1 мм круглыми отверстиями. Результаты показаны в таблице 3.
ТАБЛИЦА 3
Тест
Размер отверстия (мм)
Скорость сжатия (мм/с)
Скорость потока (мл/с)
Текучая среда
Материал мишени
Максимальное значение силы (N)
1
0,1
17
1,0
Воздух
Нет
2,9
2
0,1
10,2
0,6
Воздух
Нет
2,6
3
0,1
5,1
0,3
Воздух
Нет
2,1
4
0,1
17
1,0
H<sub>2</sub>O
Нет
16,0
5
0,1
10,2
0,6
H<sub>2</sub>O
Нет
8,5
6
0,1
5,1
0,3
H<sub>2</sub>O
Нет
4,0
7
0,1
17
1,0
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
18,0
8
0,1
10,2
0,6
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
9,8
9
0,1
5,1
0,3
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
5,25
10
0,1
17
1,9
Воздух
Нет
1,9
11
0,1
10,2
1,2
Воздух
Нет
1,2
12
0,1
5,1
0,6
Воздух
Нет
0,6
13
0,1
17
1,9
H<sub>2</sub>O
Нет
36,0
14
0,1
10,2
1,2
H<sub>2</sub>O
Нет
36,5
15
0,1
5,1
0,6
H<sub>2</sub>O
Нет
15,9
16
0,1
17
1,9
Окрашенная
Курица
46,0
H<sub>2</sub>O
17
0,1
10,2
1,2
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
37,0
18
0,1
5,1
0,6
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
16,9
19
0,05
17
1,0
Воздух
Нет
2,8
20
0,05
10,2
0,6
Воздух
Нет
2,7
21
0,05
5,1
0,3
Воздух
Нет
2,25
22
0,05
17
1,0
H<sub>2</sub>O
Нет
18,25
23
0,05
10,2
0,6
H<sub>2</sub>O
Нет
10,1
24
0,05
5,1
0,3
H<sub>2</sub>O
Нет
5,0
25
0,05
17
1,0
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
24,4
26
0,05
10,2
0,6
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
12,9
27
0,05
5,1
0,3
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
7,6
28
0,05
17
1,9
Воздух
Нет
1,9
29
0,05
10,2
1,2
Воздух
Нет
1,2
30
0,05
5,1
0,6
Воздух
Нет
0,6
31
0,05
17
1,9
H<sub>2</sub>O
Нет
47,0
32
0,05
10,2
1,2
H<sub>2</sub>O
Нет
41,0
33
0,05
5,1
0,6
H<sub>2</sub>O
Нет
18,2
34
0,05
17
1,9
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
42,0
35
0,05
10,2
1,2
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
47,0
36
0,05
5,1
0,6
Окрашенная H<sub>2</sub>O
Курица
23,0
Посредством высокоскоростной камеры были изучены формы струи воды, впрыскиваемой в открытый участок. Обычно испытания, в которых создавали скорость потока, равную или выше 1 мл/с, образовывали строго очерченную, симметричную форму струи, которая предположительно увеличивает давление и которая может подходить для доставки терапевтического материала. На фиг.27-30 показан вид сверху и разрез куриной груди после впрыскивания окрашенной воды.
ПРИМЕР 8
В этом примере описано использование впрыскивающих игл, предложенных в настоящей заявке, для впрыскивания материала в образец ткани вручную для учета рабочих пределов давления при доставке материала вручную. Иглы были выполнены аналогично Примеру 7 и содержали 0,05 мм отверстия с 3 мм промежутком между иглами. Шприц с объемом 3 мл был закреплен с использованием опорной стойки, а плунжер был нажат вручную как можно быстрее. Перемещение плунжера было зарегистрировано с использованием высокоскоростной камеры и было использовано для расчета времени впрыскивания 0,3 мл окрашенной воды в куриную грудь. Тест был повторен три раза, а время, необходимое для доставки материала, составляло 48 с, 0,40 с и 0,48 с. Таким образом, средняя скорость ручной доставки составляла приблизительно 0,45 секунд. На фиг.31 показан вид сверху и разрез куриной груди после ручного впрыскивания окрашенной воды. На фиг.32 показан сравнительный пример, показывающий вид сверху и разрез куриной груди после ручного впрыскивания окрашенной воды с использованием только одноразовой иглы.