專利名稱：具有可熱轉變的膜的給藥系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于分子的受控釋放的裝置。特別地，本發(fā)明涉及一 種用于將一種或多種藥物特別是給送到人體或動物體的裝置。裝置可透皮 地施加，或可植入人體或動物中。
背景技術：
迄今，給藥系統(tǒng)已對醫(yī)療技術產生巨大影響。藥物治療的功效通常取 決于給藥模式。局部化的給藥時常是優(yōu)選的，這是因為它消除了與全身給 藥相關的限制。這種限制包括在治療部位處的快速藥物失效和/或無效的藥 物濃度。而且，全身給藥可在要治療的組織區(qū)域以外的組織區(qū)域導致不良 的細胞毒素作用。
可植入的給藥系統(tǒng)大大地改善了許多現(xiàn)有藥物的性能，且能夠獲得全 新的治療。它們使得可局部給藥，因此可防止藥物治療的許多副作用。而 且，可植入的給藥系統(tǒng)通過降低劑量中的錯失或錯誤機會使得可將另外的 不可溶、不穩(wěn)定或不可獲得的治療化合物給送到患者、降低這種化合物的 給送量、提高接收藥物治療的患者的順從性。
目前，有許多小型系統(tǒng)可用于活體給藥。它們例如被LaVanD.等人所 論述(LaVanD.A， McGuireT.， LangerR.， 2003， Small-scale systems for v/vo drug delivery ， Nature Biotechnology ， Vol. 21， no. 10 ， pp. 1184-1191)。
它們包括微制造的裝置、擴散腔室、納米顆粒和"智能"裝置。
US2002/0187260描述了一種用于分子的受控釋放或暴露的微芯片裝 置。裝置包括儲存器，所述儲存器由儲存器帽蓋上。儲存器蓋包括膜、儲 存器帽、插塞、或適合于將儲存器的容納物與儲存器外的環(huán)境隔開的其他 任何物理或化學結構。儲存器帽被選擇性地去除或被使得具有滲透性，優(yōu) 選選擇性地被分解。在被動裝置中，儲存器帽由經過一段時間降解、溶解 或分解的材料形成。在主動裝置中，儲存器帽包括可響應施加的刺激被分解或被使得具有滲透性的任何材料。在裝置的一個優(yōu)選實施例中，儲存器 帽是薄的金屬例如金、銀、銅或鋅膜，它們通過在通過施加電位激發(fā)的電 化學反應而分解。分解是不可逆的。
US2004/0032187公開了一種用于藥物的受控釋放的裝置。裝置包括具 有用于容納藥物分子的儲存器的本體。儲存器形成有不可透過分子的隔板， 從而防止它們釋放。用于將接收到的聲信號轉換為電信號的聲換能器加裝 到本體上。電信號導致隔板具有滲透性，因此導致分子從儲存器釋放。在 一個實施例中，電位將存儲在儲存器內的分子轉換為活性、可透過隔板的 形式的分子。在另一個實施例中，由電極產生的電位使隔板部分或完全分 解。在后一種情況下，隔板可由傳導材料組成，當施加電位時，所述傳導 材料能夠溶解到溶液中或形成可溶化合物或離子。這種材料包括金屬，例 如銅、金、銀和鋅和一些聚合物。分解是不可逆的。
存在具有臨界溶解溫度(est)的聚合物。臨界溶解溫度是凝膠產生從 伸展(extended)、可溶的形態(tài)到球狀收縮、不可溶的形態(tài)的相變時的溫度。 這些聚合物屬于可熱轉變的聚合物的類別。當增大溫度時顯現(xiàn)所述特性的 聚合物具有低臨界溶解溫度(lcst)，而在降低溫度時顯現(xiàn)所述特性的聚合 物具有高臨界溶解溫度(ucst)。 lcst和ucst均可通過對聚合物體系的化學
改性被調節(jié)。
可熱轉變的聚合物體系目前用于給藥目的，特別是在所謂的藥倉配方 中。在伸展形態(tài)中，聚合物鏈完全被溶解，留下敞開的可透過的結構，而 在收縮狀態(tài)下，聚合物結構變得相對不可透過。藥倉配方包括多種化合物， 但最小配方要求包括溶劑、可選為共溶劑、藥物(或藥引)和溶解的聚合 物或聚合物的前體。配方被注射(通常被冷卻)到本體中。在本體內，當 經過低臨界溶解溫度時，配方開始凝膠化。在膠凝的形式中，藥物僅可緩 慢地擴散出基體，從而，在延長的時段內產生持續(xù)的藥物釋放。然而，該 給藥系統(tǒng)不可產生脈沖式的給送分布。此外，停止給藥的唯一方式是將凝 膠(植入體)從身體中移除。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于分子的受控釋放的裝置，所述裝置可使分子產生脈沖式給送分布。本發(fā)明特別是利用可熱轉變的聚合物膜，所述 可熱轉變的聚合物膜的滲透率可通過使用位于裝置內的加熱元件增大或降 低聚合物的溫度被可逆地調控。 一
在一個方面，本發(fā)明提供一種用于分子的受控釋放的裝置。所述裝置 特別適用于治療藥物向患者的受控釋放。裝置包括殼體，所述殼體具有用 于從殼體釋放分子的開口。殼體還包括用于容納分子、特別是治療藥物的 儲存器。儲存器設置在殼體中，以便可使分子通過開口釋放。裝置還包括 至少一個可熱轉變的膜、和用于至少部分加熱膜的至少一個加熱元件。裝
置被構造成通過使用加熱元件加熱膜調控在開口處的分子釋放。
而在現(xiàn)有技術中，分子的釋放僅可以以可啟動這種釋放的方式被控制， 根據(jù)本發(fā)明的裝置可特別是通過利用聚合物對溫度的可熱轉變的響應使分 子脈沖式釋放。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于使用根據(jù)本發(fā)明的裝置調控分子 的釋放的方法。


下面，參看示出了本發(fā)明的非限制性實施例的附圖更詳細地描述和闡 明本發(fā)明以及進一步的有利特征，附圖包括-
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置的第一
實施例的側視圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置的第二 實施例的側視圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置的第三 實施例的側視圖；以及
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置的第四 實施例的側視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于分子的受控釋放的裝置，所述裝置包括具有開口 的殼體，所述殼體包括用于容納分子的至少一個儲存器，所述儲存器設置
7在殼體中，以允許分子通過開口釋放，所述裝置還包括至少一個可熱轉變 的膜、和用于至少部分加熱所述膜的至少一個加熱元件，所述裝置被構造 成通過使用加熱元件加熱膜調控在開口處的分子釋放。
殼體優(yōu)選由不可透過要被釋放的分子、和裝置的周圍流體例如水、血 液、電解液或其他溶液的材料制作。合適的材料的示例包括陶瓷，例如 A1203;金屬，例如鈦和不銹鋼；以及聚合物。優(yōu)選地，殼體由生物相容性 材料制成。
分子可以是需釋放到周圍環(huán)境的任何分子。它們可以是治療藥物、激 素、酶、抗體等。
所述裝置還包括至少一個可熱轉變的膜。如在此所使用的，術語"可 熱轉變的膜"或"膜"是指隨著其組分的溫度增大或減小而可逆地具有或 多或少的可滲透性的膜。
裝置還包括用于至少部分加熱膜的至少一個加熱元件。通過加熱元件 加熱膜會增大或降低其滲透率，使得可相應地使分子通過膜釋放或終止分 子通過膜的釋放。合適的加熱元件的非限制性示例包括光子發(fā)射元件例 如LED和激光二極管、電阻加熱元件、超聲波換能器和電磁線圈。在加熱 元件是光子發(fā)射元件的情況下，膜可以可選地包括光子敏感顆粒。在加熱 元件是電磁線圈的情況下，膜可包括磁性材料。
所述裝置被構造成通過使用加熱元件加熱膜調控在開口處的分子釋放。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例中，用于容納分子的儲存器至少部分由 可熱轉變的膜形成，且可熱轉變的膜設置在開口處，以允許分子通過膜和 開口釋放。通過加熱元件加熱膜增大或減小其滲透率，從而可調控分子從 儲存器向裝置的周圍環(huán)境的釋放。
在優(yōu)選實施例中，殼體還包括壓力元件，所述壓力元件產生釋放壓力， 且所述壓力元件設置在殼體中，以便允許分子通過開口加壓釋放。
壓力元件可以是本領域中公知的任何壓力元件。這種壓力元件對于本 領域的技術人員來說眾所周知。例如，壓力元件可以是由加壓隔間、活塞 或其他任何可在殼體內移動的隔板構成的系統(tǒng)。這種壓力元件的非限制性 示例是所謂的壓力引擎和活塞、由所謂的滲透引擎和活塞構成的系統(tǒng)、具
8有可移動隔板的彈簧等。壓力元件優(yōu)選設置在殼體中，以使得隔板可在加 壓隔間與儲存器之間運動。優(yōu)選地，當加壓隔間中的壓力增加時，隔板移 動以減小儲存器的容積，并且分子在壓力作用下從裝置釋放。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個實施例中，殼體還包括壓力元件，所述 壓力元件產生釋放壓力，且壓力元件設置在殼體中，以便允許分子通過開 口加壓釋放，所述壓力元件至少部分由膜形成，所述膜與周圍環(huán)境接觸。
如上所述，這種壓力元件的示例是滲透壓力元件。這種滲透壓力元件 (或滲透引擎)可例如由加壓隔間形成，所述加壓隔間設置在殼體中，所 述殼體優(yōu)選具有兩個開口 一個用于允許分子釋放的開口、和一個用于允 許調控加壓隔間的開口。加壓隔間優(yōu)選通過可移動隔板與殼體中的儲存器 隔離。這種隔板的一個示例是活塞。加壓隔間的調控有利地在膜被使得具 有滲透性時通過使溶液、優(yōu)選水從周圍環(huán)境流入加壓隔間進行。因此，加 壓隔間至少部分由可熱轉變的膜形成，膜以使當膜被使得具有滲透性時允 許水從周圍環(huán)境流入的方式被構造。當增加膜的滲透率時，水流入加壓隔 間，這使得隔板向儲存器的方向移動。這使得分子經由殼體中的開口和出 口從儲存器釋放，所述出口例如通過加壓時打開的機械閥或多孔膜、限流 器等形成。
周圍環(huán)境可以是任何周圍環(huán)境，但優(yōu)選是人體或動物體、更優(yōu)選為人 體。在透皮給藥的情況下，周圍環(huán)境優(yōu)選是皮膚、更具體地講是表皮層。
在一個實施例中，膜包括可熱轉變的聚合物。可熱轉變的聚合物通常 具有臨界溶解溫度(CSt)。該臨界溶解溫度是這種溫度，在該溫度下，凝膠 產生從伸展、可溶形態(tài)到球狀收縮、不可溶形態(tài)的相變。當溫度增大時顯 現(xiàn)該特性的聚合物具有低臨界溶解溫度(lcst),當溫度降低時顯現(xiàn)該特性 的聚合物具有高臨界溶解溫度(ucst)。 lcst禾B ucst均可通過聚合物體系的 化學改性被調節(jié)。當經過cst時的聚合物的膨脹比(被定義為吸收的水質量
除以聚合物凈質量)的改變可例如通過改變聚合物網(wǎng)絡的交聯(lián)密度被以化 學方式調節(jié)。在伸展的形態(tài)下，聚合物鏈完全被溶解，從而留下敞開的可 透過的結構，而在收縮狀態(tài)下，聚合物結構變得相對不可透過?？蔁徂D變
的聚合物包括聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)和它們的共聚物、聚氧乙 烯三羥甲基丙烷二硬脂酸酯以及聚s-己內酯。臨界溶解溫度通過測量作為溫度的函數(shù)的聚合物體積確定。
當溫度增大時增大的分子釋放稱作正控制釋放(pcr)，且當聚合物具 有高臨界溶解溫度(ucst)時獲得。相反地，當溫度增大時下降的釋放稱作 負控制釋放(ncr)，且當聚合物具有低臨界溶解溫度(lest)時獲得。例如， 具有Icst的純PNIPAAm具有ncr，而MPPAAm的共聚物和丙烯酰胺具有 pcr。
在某一溫度范圍AT內發(fā)生從收縮狀態(tài)到膨脹狀態(tài)的轉變。在該范圍 內，每個溫度與凝膠的某一膨脹狀態(tài)對應。這樣，滲透率在范圍AT內逐 漸改變。通過采用這種方式，藥物釋放速率可被調節(jié)。
因此，在一個實施例中，可熱轉變的聚合物是具有高臨界溶解溫度的 聚合物。當加熱ucst聚合物膜時，膜發(fā)生從球狀收縮、不可溶形態(tài)到伸展、 可溶形態(tài)的相變。在其球狀收縮、不可溶的形態(tài)下，聚合物不可透過包含 在儲存器內的分子，而在其伸展、可溶形態(tài)下，分子可通過膜，以釋放到 裝置的周圍環(huán)境。當在根據(jù)本發(fā)明的裝置中采用這種ucst聚合物膜時，在 膜未被加熱時，膜基本不可透過包含在儲存器內的分子。當加熱時，膜變 得可透過分子，分子可被釋放到周圍環(huán)境。ucst聚合物的使用在需要分子 的臨時(脈沖式)給送時特別適合。這對應于可暫時打開的常閉閥。
在另一個實施例中，可熱轉變的聚合物是具有低臨界溶解溫度的聚合 物。當加熱lcst聚合物膜時，膜發(fā)生從伸展、可溶形態(tài)到球狀收縮、不可 溶形態(tài)的相變。當在根據(jù)本發(fā)明的裝置中采用這種lcst聚合物膜時，在膜 未被加熱時，膜基本可透過包含在儲存器內的分子。因此，分子釋放到周 圍環(huán)境。當加熱時，膜變得不可透過分子，分子釋放被停止。lcst聚合物的 使用特別適合于頻繁和長期給送，因為蓋系統(tǒng)類似于可暫時關閉的常開閥 那樣工作。
在一個實施例中，可熱轉變的聚合物從聚N-異丙基丙烯酰胺 (PNIPAAm)和它們的共聚物、聚氧乙烯三羥甲基丙烷二硬脂酸酯以及聚 s-己內酯中選擇。
在一個實施例中，加熱元件是光子發(fā)射元件。在這種情況下，膜例如 通過以下措施是光子敏感的通過包括光子敏感顆粒、染料或通過在光源 的波長下具有吸收最大值。光子發(fā)射元件的非限制性示例包括LED、激光二極管等。
在一個實施例中，加熱元件(光子發(fā)射元件)從LED源和激光二極管 中選擇。
在又一個實施例中，膜包括光子敏感顆?！，F(xiàn)有技術中公知的是，可 熱轉變的聚合物水凝膠可包含吸光顆粒(在此也稱作"光子敏感顆粒")， 所述吸光顆粒均勻地分布和固定在聚合物結構中，可熱轉變的聚合物可在 當光線波長處于顆粒吸收區(qū)域中時通過光線轉變，顆粒吸收光導致光強的 降低和局部溫度的升高。這種方法的優(yōu)點在于，位于儲存器內的分子不會 直接與加熱元件接觸，直接接觸可導致隨著時間的過去配方的藥物穩(wěn)定性 問題。這種光子敏感顆粒通常包括直徑為d、介電常數(shù)為^的內核和厚度 為t、介電常數(shù)為e2的外殼。內核可以是硅，外核可以是金。圖8給出了 各種t值的消光分布。內核的直徑d例如可為50至150nm，外殼的厚度可 以在2至30nm、優(yōu)選3至25nm、更優(yōu)選在3至30nm之間變化。在可熱 轉變的膜是由可熱轉變的聚合物制作的膜的情況下，吸光顆粒例如可以分 散在這種聚合物中。提供給可熱轉變的膜的平均(LED)功率可通常經由 脈沖頻率"和脈沖持續(xù)時間t變化。
在另一個實施例中，加熱元件是電阻加熱元件。這種電阻加熱元件優(yōu) 選至少部分設置成與膜接觸。施加給可熱轉變的膜的平均電流可通常經由 脈沖頻率(0和脈沖持續(xù)時間t變化。
分子釋放速率可通過獨立地改變脈沖頻率"和脈沖持續(xù)時間t調節(jié)。 所述裝置還可包括用于控制加熱元件的控制元件。這種裝置可以是現(xiàn) 有技術中公知的任何裝置，但優(yōu)選是微處理器。微處理器可以可選地從裝 置的外部例如通過使用遠程控制進行控制。
在又一個實施例中，殼體包括多個儲存器，每個儲存器至少部分由相 應的膜形成，每個儲存器容納特定類型的分子且能夠在加壓元件加熱時釋 放分子。儲存器可共用地包括一個膜，或每個儲存器可包括其自己的膜。 在后一種情況下，膜可以是相同的或不同的組分。裝置還可包括同時加熱 各儲存器的所有膜的一個加熱元件，或可包括可專門用于要被加熱的膜的 一個加熱元件。
在一個實施例中，每個儲存器的相應的膜可獨立地通過相應的加熱元件被至少部分加熱。通過采用這種方式，每個儲存器可單獨地被處理，且 多種類型的分子可彼此獨立地被釋放。
在又一個方面中，本發(fā)明涉及一種用于通過使用根據(jù)本發(fā)明的裝置調 節(jié)分子從儲存器的釋放的方法。
在一個實施例中，分子被釋放到人體或動物體上或釋放在人體或動物 體中。因此，裝置可用于在需要時向患者給藥。
在一個實施例中，裝置植入人體或動物體中。在這種情況下，人體或 動物體形成裝置的周圍環(huán)境。
在另一個實施例中，裝置透皮地被施加，所述開口與表皮接觸。表皮 形成皮膚的上層。在這種實施例中，分子透過患者或動物的皮膚，以被人 體或動物體吸收。
下面，將參看附圖更詳細地描述本發(fā)明。在附圖中，相同的附圖標記 表示相同的構件。
現(xiàn)參看附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置1
的第一實施例的側視圖。裝置1包括殼體2，所述殼體2具有開口3，所述 開口 3可使分子從裝置1釋放。裝置1包含儲存器4，所述儲存器4用于容 納要從裝置l釋放的分子。因此，儲存器4設置在殼體2中，以允許分子 通過開口3釋放。儲存器4至少部分由可熱轉變的膜5形成。膜5設置在 開口3處，以允許分子通過膜5和開口 3釋放。
所述裝置1還包括用于至少部分加熱膜5的加熱元件6。在圖1的實施 例中，加熱元件6是電阻加熱元件(下面，也稱作"電阻加熱元件6")。電 阻加熱元件至少部分設置成與膜5接觸。該構造形式使得可通過電阻加熱 元件6加熱膜5。如上所述，通過加熱元件6加熱膜5調控分子的釋放。膜 5的滲透率的增大將導致分子的釋放，而膜5的滲透率的降低將限制分子的 釋放。根據(jù)使用的膜5的類型，可實現(xiàn)任一種結果。
在另一實施例中，可通過光子發(fā)射元件、例如LED源或激光二極管對 膜5起作用，其可以以圖4所示的類似方式構造。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置的該實施例中，分子的擴散速率和可熱轉變的膜 的滲透率決定分子的釋放速率。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置1的第二實施例的側視圖。裝置1包括殼體2，所述殼體2具有開口3，所述開口3可使分 子從裝置1釋放。裝置1包含儲存器4，所述儲存器4用于容納要從裝置1 釋放的分子。因此，儲存器4設置在殼體2中，以允許分子通過開口3釋 放。裝置1還包括可熱轉變的膜5、和用于至少部分加熱膜5的加熱元件6。 裝置1被構造成通過使用加熱元件6加熱膜5調控在開口 3處的分子釋放。 殼體2還包括壓力元件7。壓力元件7產生釋放壓力，且壓力元件7設置在 殼體2中，以允許分子通過開口 3加壓釋放。壓力元件7至少部分由膜5 形成。膜5與周圍環(huán)境8接觸。
儲存器4在開口3處可通過多孔膜、機械閥、限流器等封閉。 在圖2的實施例中，加熱元件6是電阻加熱元件(下面，也稱作"電 阻加熱元件6")。電阻加熱元件至少部分設置成與膜5接觸。該構造形式使 得可通過電阻加熱元件6加熱膜5。如上所述，通過加熱元件6加熱膜5 調控分子的釋放。膜5的滲透率的增大將導致分子的釋放，而膜5的滲透 率的降低將限制分子的釋放。根據(jù)使用的膜5的類型，可實現(xiàn)任一種結果。 根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的壓力元件7包括活塞7a和加壓隔間7b，所 述加壓隔間是滲透引擎。當通過使用電阻加熱元件6加熱膜5增大膜5的 滲透率時，水向加壓隔間7b的流入將在加壓隔間7b內產生壓力，這將導 致活塞7a沿儲存器4的方向運動。由于產生的該壓力，分子將從儲存器4 通過開口3釋放。
圖2的裝置特別是包括單個儲存器4，所述單個儲存器4在一端由活塞 7a封閉，在另一端由(不可轉變的)膜或出口封閉。壓力元件7進一步由 滲透引擎7b形成，所述滲透引擎7b通過可熱轉變的膜5與周圍環(huán)境隔開， 所述膜5由可沉積在用于增強其機械完整性的多孔膜上或支撐件上的可熱 轉變的聚合物構成。適合于圖2的裝置的參數(shù)的示例如下可熱轉變的聚 合物的面積/厚度為4mm2/0.1mm，密度 lg/ml，熱容 4.2J/Kg，最大 Trise 12K，功率源為3V、 lmA的鈕扣電池，最大響應時間(聚合物體積 X密度XTriseX熱容)/電能輸出-20mJ/3mW，約為6秒。
在優(yōu)選實施例中，膜在被加熱時變得可透過水分子，且滲透壓力引擎 7b (作為壓力元件7的一部分的加壓隔間7b)開始沿著儲存器的方向推動 活塞7a (作為壓力元件7的一部分的隔板)，從而加壓儲存器4。這可導致
13分子從儲存器4通過開口 3釋放。
滲透壓力、和可熱轉變的聚合物的滲透率的變化決定分子的釋放速率、 例如給藥速率的變化。
在另一個實施例中，可通過光子發(fā)射元件、例如LED源或激光二極管 對膜5起作用，其可以以圖4所示的類似方式構造。
現(xiàn)參看圖3，用于分子的受控釋放的裝置1包括具有開口 3的殼體2， 所述殼體2包括用于容納分子的至少一個儲存器4，所述儲存器4設置在殼 體2中，以允許分子通過開口 3釋放，所述裝置還包括至少一個可熱轉變 的膜5、和用于至少部分加熱所述膜5的至少一個加熱元件6，所述裝置1 被構造成通過使用加熱元件6加熱膜5調控在開口 3處的分子釋放。殼體2 還包括壓力元件7，所述壓力元件7產生釋放壓力，且壓力元件7設置在殼 體2中，以允許分子通過開口3加壓釋放。
在圖3的實施例中，加熱元件6是電阻加熱元件(下面，也稱作"電 阻加熱元件6")。電阻加熱元件至少部分設置成與膜5接觸。該構造形式使 得可通過電阻加熱元件6加熱膜5。如上所述，通過加熱元件6加熱膜5 調控分子的釋放。膜5的滲透率的增大將導致分子的釋放，而膜5的滲透 率的降低將限制分子的釋放。根據(jù)使用的膜5的類型，可實現(xiàn)任一種結果。 在另一個實施例中，可通過光子發(fā)射元件、例如LED源或激光二極管對膜 5起作用，其可以以圖4所示的類似方式構造。
在圖3的實施例中，壓力元件7由活塞7a和作為壓力引擎的加壓腔室 7b形成，活塞7a位于壓力引擎7b與儲存器4之間。然而，壓力元件7也
可以是任何壓力元件，例如如上所述的那些。
根據(jù)圖3的實施例的裝置包括單個儲存器4，所述單個儲存器4在開口 3的相反側由活塞7a封閉，在開口 3側由可熱轉變的膜5封閉。適合于圖 3的裝置的參數(shù)的示例如下可熱轉變的聚合物的面積/厚度為 4mmV0.1mm，密度 lg/ml，熱容 4.2J/Kg，最大Trise 12K，功率源為3V、 lmA的鈕扣電池，最大響應時間(聚合物體積X密度XTriseX熱容)/電能 輸出-20mJ/3mW，約為6秒。
在優(yōu)選實施例中，當可熱轉變的聚合物膜5被加熱時，壓力引擎7b沿 儲存器4的方向推動活塞7a，從而對儲存器4加壓。這導致分子從儲存器
144釋放。
壓力變化、和可熱轉變的聚合物的滲透率變化決定分子的釋放速率、 例如給藥速率的變化。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于分子的受控釋放的裝置1的第四實施例 的側視圖。裝置1包括具有開口 3的殼體2，所述殼體2包括用于容納分子 的至少一個儲存器4，所述儲存器4設置在殼體2中，以允許分子通過開口 3釋放，所述裝置1還包括至少一個可熱轉變的膜5、和用于至少部分加熱 所述膜5的至少一個加熱元件6，所述裝置1被構造成通過使用加熱元件6 加熱膜5調控在開口 3處的分子釋放。殼體2還包括壓力元件7。壓力元件 7產生釋放壓力，且壓力元件7設置在殼體2中，以允許分子通過開口 3 加壓釋放。
在圖4的實施例中，壓力元件7由作為壓力引擎的加壓腔室7b、和活 塞7a形成，活塞7a位于壓力引擎7b與儲存器4之間。然而，壓力元件7 也可以是任何壓力元件，例如如上所述的那些。
在該實施例中，加熱元件6通過光子發(fā)射元件、特別是激光二極管(下 面，也稱作"激光二極管6")形成。激光二極管6位于壓力元件7的活塞 7a中或活塞7a上，且被構造成將光子發(fā)射到可熱轉變的膜上(參見箭頭所 示)，以加熱它。然而，加壓元件也可為其他任何加熱元件，例如電阻加熱 元件。
根據(jù)圖4的實施例的裝置特別是包括單個儲存器4，所述單個儲存器4 在與開口 3所處的一側相反的一側由活塞7a封閉。在開口 3所處的一側， 可熱轉變的膜5封閉儲存器?？蔁徂D變的膜5的加熱通過使用激光二極管6 的局部光子加熱執(zhí)行。適合于圖4的裝置的參數(shù)的示例如下可熱轉變的 聚合物的面積/厚度為3.5X1.5mm/0.1mm，密度 lg/ml，熱容 4.2J/Kg，最 大Trise 12K，激光二極管為150mW、 30mA、 5V、 3.5X1.5mm，光能輸 出6mW，最大響應時間(聚合物體積X密度XTriseX熱容)/電能輸出 =261^/6!11\^=4秒，假如通過位于可熱轉變的聚合物中的光子敏感(吸光) 顆粒的光線吸收與光子能量100%解耦。
在優(yōu)選實施例中，當可熱轉變的聚合物膜5被加熱時，壓力(例如滲 透、氣體或彈簧)引擎沿儲存器4的方向推動激光二極管6和活塞7a。壓力變化、和可熱轉變的聚合物的滲透率變化(例如，光子功率)決 定分子的釋放速率、例如給藥速率。
盡管在附圖和前面的描述中詳細地說明和描述了本發(fā)明，但這種說明 和描述應認為是說明性和示例性的，而非限制性的；本發(fā)明并不局限于所 公開的實施例。
例如，可使用各種壓力元件7和各種加熱元件6。
本領域的普通技術人員可通過參看附圖、公開和權利要求理解公開的 實施例的其他變型，且可在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下實施。在 權利要求中，術語"包括"不排除其他元件或步驟，不定冠詞"一個"不 排除多個的意思。在互不相同的從屬權利要求中引用某些措施并不意味著， 這些措施的組合不是不利的。權利要求中的任何附圖標記不應認為是對本 發(fā)明的范圍的限制。
權利要求
1.一種用于分子的受控釋放的裝置(1)，包括具有開口(3)的殼體(2)，所述殼體(2)包括用于容納分子的至少一個儲存器(4)，所述儲存器(4)設置在殼體(2)中，以便使得分子可通過開口(3)釋放，所述裝置(1)還包括至少一個可熱轉變的膜(5)、和用于至少部分加熱所述膜(5)的至少一個加熱元件(6)，其中，所述裝置(1)被構造成通過使用加熱元件(6)加熱膜(5)調控在開口(3)處的分子釋放。
2. 如權利要求l所述的裝置(1)，其特征在于，儲存器(4)至少部 分由膜(5)形成，所述膜(5)設置在開口 (3)處，以便使得分子可通 過膜(5)和開口 (3)釋放。
3. 如權利要求l所述的裝置(1)，其特征在于，殼體(2)還包括壓 力元件(7)，所述壓力元件(7)產生釋放壓力，且所述壓力元件(7) 設置在殼體(2)中，以便使得分子可通過開口 (3)加壓釋放，所述壓 力元件(7)至少部分由膜(5)形成，膜(5)與周圍環(huán)境(8)接觸。
4. 如權利要求2所述的裝置(1)，其特征在于，殼體(2)還包括壓 力元件(7)，所述壓力元件(7)產生釋放壓力，且所述壓力元件(7) 設置在殼體(2)中，以便使得分子可通過開口 (3)加壓釋放。
5. 如權利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，膜(5)包括可熱轉 變的聚合物。
6. 如權利要求5所述的裝置(1)，其特征在于，可熱轉變的聚合物 是具有高臨界溶解溫度的聚合物。
7. 如權利要求6所述的裝置(1)，其特征在于，可熱轉變的聚合物是具有低臨界溶解溫度的聚合物。
8. 如權利要求5所述的裝置(1)，其特征在于，可熱轉變的聚合物 從聚N-異丙基丙烯酰胺和它們的共聚物、聚氧乙烯三羥甲基丙垸二硬脂 酸酯、以及聚s-己內酯中選擇。
9. 如權利要求l所述的裝置(1)，其特征在于，加熱元件(6)是光 子發(fā)射元件。
10. 如權利要求9所述的裝置(1)，其特征在于，加熱元件(6)從 LED源和激光二極管中選擇。
11. 如權利要求9所述的裝置(1)，其特征在于，膜(5)包括光子 敏感顆粒。
12. 如權利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，加熱元件(6)是 電阻加熱元件。
13. 如權利要求8所述的裝置(1)，其特征在于，電阻加熱元件至少 部分設置成與膜(5)接觸。
14. 如權利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述裝置還包括用 于控制加熱元件(6)的控制元件。
15. 如權利要求14所述的裝置(1)，其特征在于，所述控制元件是 微處理器。
16. 如權利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，殼體(2)包括多 個儲存器(4)，每個儲存器(4)至少部分由相應的膜(5)形成，且每個儲存器(4)容納特定類型的分子，并能夠在加熱元件(6)加熱時釋 放分子。
17. 如權利要求16所述的裝置(1)，其特征在于，每個儲存器(4) 的相應的膜(5)是可獨立地通過相應的加熱元件(6)至少部分加熱的。
18. —種用于通過使用根據(jù)權利要求1的裝置(1)調控分子從儲存 器(4)的釋放的方法。
19. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，分子被釋放到人體或 動物體上或人體或動物體內。
20. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，裝置(1)被植入人體 或動物體中。
21. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，裝置(1)透皮地被施 加，且開口 (3)與表皮接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于分子的受控釋放的裝置。所述裝置特別適用于治療藥物向患者的受控釋放。裝置包括殼體，所述殼體具有用于從殼體釋放分子的開口。殼體還包括用于容納分子、特別是治療藥物的儲存器。儲存器設置在殼體中，以便可使分子通過開口釋放。裝置還包括至少一個可熱轉變的膜、和用于至少部分加熱膜的至少一個加熱元件。裝置被構造成通過使用加熱元件加熱膜調控在開口處的分子釋放。可選地，裝置還包括用于提供分子從裝置的加壓釋放的壓力元件。通過采用這種方式，藥物可以以脈沖方式給送給患者。本發(fā)明還提供了一種用于通過使用這種裝置調控分子的釋放的方法。
文檔編號A61K9/00GK101495093SQ200780028379
公開日2009年7月29日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權日2006年7月27日
發(fā)明者A-M·詹納, H·C·克里金森, M·P·B·范布呂根, V·P·約爾丹諾夫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司