Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf auf ionisierende Strahlung
ansprechende Zusammensetzungen, Verfahren und Systeme.The
The present invention relates to ionizing radiation
attractive compositions, methods and systems.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Ausführungsformen
von auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung sind in den unabhängigen Patentansprüchen
1 und 30 definiert. Ausführungsformen des Verfahrens der
Erfindung sind in den unabhängigen Verfahrensansprüchen
39 und 40 definiert. Die abhängigen Patentansprüche
definieren weitere optionale Merkmale.embodiments
of ionizing radiation responsive compositions of the present invention
Invention are in the independent claims
1 and 30 defined. Embodiments of the method of
Invention are in the independent method claims
39 and 40 defined. The dependent claims
define further optional features.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die 1 stellt
das Bestrahlen einer auf ionisierende Strahlung ansprechenden Zusammensetzung
dar.The 1 Figure 5 illustrates irradiation of an ionizing radiation responsive composition.
Die 2 stellt
ein photolabiles Material dar.The 2 represents a photolabile material.
Die 3 stellt
ein durch Licht isomeriesierbares Material dar.The 3 represents a light isomerizable material by light.
Die 4A–4C stellen
auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzungen dar.The 4A - 4C represent compositions responsive to ionizing radiation.
Die 5A–5C und 6A–6C stellen
Konfigurationen eines lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials und eines biologisch aktiven Materials dar.The 5A - 5C and 6A - 6C illustrate configurations of a photosensitive bioactivity-adjusting material and a biologically active material.
Die 7 stellt
das Bestrahlen einer auf ionisierende Strahlung ansprechenden Zusammensetzung
dar.The 7 Figure 5 illustrates irradiation of an ionizing radiation responsive composition.
Die 8A–8G, 9A–9H, 10A–10B, 11A–11D und 12 stellen
auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzungen dar.The 8A - 8G . 9A - 9H . 10A - 10B . 11A - 11D and 12 represent compositions responsive to ionizing radiation.
Die 13–14 stellen
das Bestrahlen einer auf ionisierende Strahlung ansprechenden Zusammensetzung
Anordnung dar.The 13 - 14 For example, irradiation of an ionizing radiation responsive composition is an arrangement.
Die 15–17 stellen
Prozessabläufe dar.The 15 - 17 represent process sequences.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
In
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung wird Bezug genommen
auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung
bilden. In den Zeichnungen identifizieren ähnliche Symbole normalerweise ähnliche
Komponenten, es sei denn der Zusammenhang diktiert etwas anderes.
Die veranschaulichenden Ausführungsformen, die in der detaillierten
Beschreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen
beschrieben werden, sind nicht beschränkend gemeint. Andere
Ausführungsformen können verwendet werden und
andere Änderungen können gemacht werden ohne von
dem Geist und dem Geltungsbereich des hier präsentierten
Gegenstandes abzuweichen.In
The following detailed description will be referred to
on the accompanying drawings, which are part of the description
form. In the drawings, similar symbols usually identify similar ones
Components, unless the context dictates otherwise.
The illustrative embodiments shown in more detail
Description, the drawings and the claims
are not meant to be limiting. Other
Embodiments may be used and
other changes can be made without
the spirit and scope of this presentation
To depart from the subject.
Die 1 stellt
eine veranschaulichende Ausführungsform dar in der ein
ionisierender Strahlungsemitter 100 ionisierende Strahlung 102 produziert.
Die ionisierende Strahlung bestrahlt zumindest einen Teil eines
Bereichs 104, der ein lumineszierendes Material 110 und
ein lichtempfindliches biologisch aktives Material 112 enthält.
Der Bereich 104 könnte beispielsweise einen menschlichen
oder tierischen Patienten oder einen Teil davon umfassen, wie etwa
den Kopf, den Nacken, den Schenkel, den Thorax, die Wirbelsäule,
den Bauchraum, das Becken; oder ein bestimmtes Gewebe, Organ oder
eine Drüse; oder eine bestimmte Läsion, die durch
eine Krankheit oder Verletzung verursacht wurde; oder irgendeine
andere Fläche, die für eine Behandlung ausgewählt
wurde. In der veranschaulichenden Ausführungsform, die
in der 1 dargestellt ist, teilt der Strahl der ionisierenden
Strahlung den Bereich 104 in einen bestrahlten Bereich 106 und
einen nicht bestrahlten Bereich 108. In dem bestrahlten
Bereich 106 spricht das lumineszierende Material auf die
ionisierende Strahlung 102 durch Erzeugen von optischer
Energie 114 an und das lichtempfindliche biologisch aktive
Material spricht auf die optische Energie 114 an, um biologisch
aktiv zu werden, wie schematisch in der 1 durch
die radialen Linien 116 dargestellt (andere Ausführungsformen
liefern anderes Ansprechen des lichtempfindlichen biologisch aktiven
Materials; zum Beispiel kann das lichtempfindliche biologisch aktive
Material auf die optische Energie 114 ansprechen, um biologisch
inaktiv zu werden, um einen Level biologischer Aktivität
teilweise zu vergrößern oder zu verkleinern, um
von einem ersten Modus von biologischer Aktivität in einen
zweiten Modus von biologischer Aktivität zu wechseln, usw.).
In dem nicht bestrahlten Bereich 108 empfängt
das lumineszierende Material keine ionisierende Strahlung, so dass
es keine optische Energie produziert, um das lichtempfindliche biologisch
aktive Material zu aktivieren.The 1 FIG. 12 illustrates an illustrative embodiment in which an ionizing radiation emitter. FIG 100 ionizing radiation 102 produced. The ionizing radiation irradiates at least part of a region 104 that is a luminescent material 110 and a photosensitive biologically active material 112 contains. The area 104 For example, it could include a human or animal patient, or a portion thereof, such as the head, neck, thigh, thorax, spine, abdomen, pelvis; or a particular tissue, organ, or gland; or a specific lesion caused by a disease or injury; or any other area selected for treatment. In the illustrative embodiment shown in the 1 is shown, the beam of ionizing radiation divides the area 104 in an irradiated area 106 and a non-irradiated area 108 , In the irradiated area 106 the luminescent material speaks to the ionizing radiation 102 by generating optical energy 114 and the photosensitive biologically active material is responsive to the optical energy 114 to become biologically active, as shown schematically in the 1 through the radial lines 116 (Other embodiments provide different response of the photosensitive biologically active material, for example, the photosensitive biologically active material may be sensitive to the optical energy 114 to become biologically inactive, to partially increase or decrease a level of biological activity, to switch from a first mode of biological activity to a second mode of biological activity, etc.). In the non-irradiated area 108 For example, the luminescent material does not receive ionizing radiation so that it does not produce optical energy to activate the photosensitive biologically active material.
Im
Allgemeinen kann der Ausdruck „lichtempfindliches biologisch
aktives Material” irgendein Material umfassen, das eine
biologische Aktivität aufweist, die sich in Ansprechen
auf optische Energie ändert. Zum Beispiel kann ein lichtempfindliches
biologisch aktives Material ein Material einschließen, das
biologisch inaktiv ist und auf optische Energie anspricht, um biologisch
aktiv zu werden, ein Material, das biologisch aktiv ist und auf
optische Energie anspricht, um biologisch inaktiv zu werden, ein
Material das einen ersten Level biologischer Aktivität
aufweist und auf optische Energie anspricht, um zu einem zweiten
Level von biologischer Aktivität zu wechseln, ein Material,
das einen ersten Modus biologischer Aktivität aufweist
und auf optische Energie anspricht, um zu einem zweiten Modus biologischer
Aktivität zu wechseln, oder irgendein anderes Material
oder Kombination von Materialien, die irgendein Ansprechen auf optische
Energie aufweisen, das ihre biologische Aktivität beeinflussen
kann.In general, the term "photosensitive biologically active material" may include any material that has a biological activity that changes in response to optical energy. For example, a photosensitive biologically active material may include a material that is biologically inactive and responsive to optical energy to become biologically active, a material that is biologically active and responsive to optical energy to become biologically inactive having a first level of biological activity responsive to optical energy for changing to a second level of biological activity, a material having a first mode of biological activity responsive to optical energy for switching to a second mode of biological activity; or any other material or combination of materials that have any optical energy response that may affect their biological activity.
In
einigen Ausführungsformen ist das lichtempfindliche biologisch
aktive Material ein Photosensibilisator, der auf optisches Licht
anspricht, um eine reaktive Sauerstoffart zu erzeugen (wie etwa
atomarer Sauerstoff (singlet oxygen)) oder ein anderes zytotoxisches
Argens (cytotoxic agent). Photosensibilisatoren werden manchmal
verwendet um krebsartige oder erkrankte Zellen durch ein Verfahren
zu zerstören, das als photodynamische Therapie (PDT, photodynamic
therapy) bekannt ist. Dieses Verfahren beinhaltet im Allgemeinen:
(1) das Verabreichen eines photosensibilisierenden Arzneimittels;
(2) das selektive Aufnehmen oder die Retention des photosensibilisierenden
Arzneimittels in das Zielgewebe oder der Läsion; (3) das
Liefern von optischem Licht in dem Zielgewebe oder der Läsion;
(4) die Lichtabsorption durch das photosensibilisierende Arzneimittel,
um ein zytotoxisches Agens zu erzeugen oder um das Zielgewebe oder
die Läsion zu schädigen oder zu zerstören;
(5) der Metabolismus oder die Absonderung des photosensibilisierenden
Arzneimittels, um die Sonnenlichtempfindlichkeit zu verringern.
Die photodynamische Therapie und die Photosensibilisatoren und ihre
Anwendung sind weiter von S. A. Unger in „Photodynamic
Therapy”, Buffalo Physician, Autumn 2004, 8–19 ;
von Paras N. Prasad, in Introduction to Biophotonics, Wiley-Interscience,
2003, 433–463 ; von und Tuan Vo-Dinh et
al., in Bionetical Photonics Handbook, CRC Press, 2003, 36–1
bis 38–16 ; die hierin durch Bezug mit aufgenommen
werden, beschrieben. Einige Beispiele von Photosensibilisatoren
umfassen Porphyrine (porphyrins), Chlorine (chlorines), Bakteriochlorine (bacteriochlorins),
Benzoporphyrine (benzoporphyrins), Flavine (flavins), Texaphyrine
(texaphyrins), Phthalozyanine (phthalocyanines), Naphthalozyanine
(naphthalocyanines), katonische Farbstoffe (cationic dyes), halogenierte Xantriene
(halogenated xanthenes), Dentrimere (dendrimers), Fullerene (fullerenes),
organmetallische Komplexe (organmetallic complexes) und Halbleiter-Nanopartikel
(semiconductor nanoparticles); sowie Kombinationen und Derivate
von diesen verschiedenen Verbindungen und pharmazeutische Präparate
davon. Einige Anwendungen beinhalten die Verabreichung von photosensibilisierenden
metabolischen Vorläuferverbindungen (photosensitizer metabolic
precursor); ein Beispiel ist 5-Aminolävulininsäure
(ALA, aminolaevulinc acid), die endogen den Photosensibilisator
Photoporphyrin IX erzeugt.In some embodiments, the photosensitive biologically active material is a photosensitizer that is responsive to optical light to produce a reactive oxygen species (such as singlet oxygen) or another cytotoxic agent. Photosensitizers are sometimes used to destroy cancerous or diseased cells by a process known as photodynamic therapy (PDT). This method generally includes: (1) administering a photosensitizing drug; (2) the selective uptake or retention of the photosensitizing drug into the target tissue or lesion; (3) delivering optical light to the target tissue or lesion; (4) the light absorption by the photosensitizing drug to produce a cytotoxic agent or to damage or destroy the target tissue or lesion; (5) the metabolism or secretion of the photosensitizing drug to reduce sunlight sensitivity. The photodynamic therapy and the photosensitizers and their application are further from SA Unger in Photodynamic Therapy, Buffalo Physician, Autumn 2004, 8-19 ; from Paras N. Prasad, in Introduction to Biophotonics, Wiley-Interscience, 2003, 433-463 ; from and Tuan Vo-Dinh et al., In Bionetic Photonics Handbook, CRC Press, 2003, 36-1 to 38-16 ; which are incorporated herein by reference. Some examples of photosensitizers include porphyrins (porphyrins), chlorines, bacteriochlorins, benzoporphyrins, flavins, texaphyrins, phthalocyanines, naphthalocyanines, cationic dyes ), halogenated xanthenes, dendrimers, fullerenes, organometallic complexes, and semiconductor nanoparticles; and combinations and derivatives of these various compounds and pharmaceutical preparations thereof. Some applications involve the administration of photosensitizing metabolic precursor compounds; an example is 5-aminolevulinic acid (ALA, aminolaevulinc acid), which endogenously produces the photosensitizer photoporphyrin IX.
In
einigen Ausführungsformen kann das lichtempfindliche biologisch
aktive Material ein photolabiles Material umfassen. Die 2 ist
eine schematische Darstellung eines photolabilen Materials 200 das
eine erste Komponente 201 und eine zweite Komponente 202 aufweist,
die durch eine photolabile Komponente 203 verbunden sind.
Diese Elemente, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind,
sind in einigen Ausführungsformen optional. Das Material spricht
auf optische Energie in zumindest in einem Wellenlängenband
an, wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit einer
Wellenlänge λ gekennzeichnet ist, um die photolabile
Komponente in zwei Fragmente 205 zu teilen. Fachleute verwenden
verschiedene Ausdrücke um dieses Ansprechen auf optische
Energie zu beschreiben, einschließend beispielsweise „Photolyse”, „Photodissoziation”, „Photofreisetzung (photorelease)”,
und „Photobefreiung (photo-uncaging)”. Falls die
photolabile Komponente 203 die einzige Struktur ist, die
an die erste Komponente und die zweite Komponente koppelt, dann
kann das Material in Ansprechen auf die optische Energie in dem
zumindest einen Wellenlängenband komplett gespalten werden.
Falls das Material 200 optional eine dritte Komponente 206 umfasst,
die an die erste Komponente 201 und an die zweite Komponente 202 durch eine
photolabile Komponente 207 gebunden ist, dann wird die
Struktur in Ansprechen auf optische Energie in dem zumindest einen
Wellenlängenband modifiziert, aber das Material wird nicht
vollständig gespalten und die erste und die zweite Komponente bleiben
indirekt gekoppelt. Die modifizierte oder gespaltene Struktur kann
eine biologische Aktivität aufweisen, die sich von der
der nicht modifizierten oder der nicht gespaltenen Struktur unterscheidet.In some embodiments, the photosensitive biologically active material may comprise a photolabile material. The 2 is a schematic representation of a photolabile material 200 this is a first component 201 and a second component 202 having, by a photolabile component 203 are connected. These elements, represented by dashed lines, are optional in some embodiments. The material is responsive to optical energy in at least one wavelength band, as indicated by the arrow 204 represented with a wavelength λ to the photolabile component in two fragments 205 to share. Those skilled in the art will use various terms to describe this response to optical energy, including, for example, "photolysis,""photodissociation,""photorelease," and "photo-uncaging." If the photolabile component 203 the only structure is that couples to the first component and the second component, then the material can be completely split in response to the optical energy in the at least one wavelength band. If the material 200 optionally a third component 206 includes that to the first component 201 and to the second component 202 through a photolabile component 207 is bound, then the structure is modified in response to optical energy in the at least one wavelength band, but the material is not completely cleaved and the first and second components remain indirectly coupled. The modified or cleaved structure may have a biological activity that is different from that of the unmodified or non-cleaved structure.
Verschiedene
lichtempfindliche biologisch aktive Materialien die photolabile
Materialien umfassen sind Fachleuten bekannt. Repräsentative
Beispiele sind die Folgenden; andere Ausführungsformen
werden Fachleuten offensichtlich sein. Fay et al. beschreiben in „Photosensitive
caged macromolecules”, US
Patent Nr. 5 998 580 , hierin durch Bezug mit aufgenommen,
verschiedene Peptide, die photolabile Moleküle beinhalten
(z. B. 2-Nitrophenyl, 2-Nitrobenzyloxycarbonyl (2-ntrobenzyloxycarbonyl)
oder α-Carboxy-2-Nitrobenzyl (α-carboxy-2-nitrobenzyl) und
die auf optische Energie ansprechen, um biologisch aktiv oder inaktive
werden. Grissom et al. beschreiben in „Biconjugates and
delivery of bioactive agents”, US Patent Nr. 6 777 237 , hierin durch
Bezug mit aufgenommen, ein Beispiel eines bioaktiven Agens, das
an ein Kobaltatom in einem Organo-Kobalt-Komplex gebunden ist, wobei
der Komplex auf Licht anspricht, um die Verbindung zwischen dem
bioaktiven Agens und dem Kobaltatom zu spalten, wodurch das bioaktive
Agens freigesetzt wird. Kehayova at al. beschreiben in ”Phototriggered
delivery of hydrophobic carbonic anhydrase inhibitors”,
Photochem. Photobiol. Sci. 1 (2002) 774–779 , hierin
durch Bezug mit aufgenommen, einen Kohlenstoffhaltigen Anhydrase-Inhibitor,
der eine protolabile Käfigverbindung o-Nitrodimethoxyphenylglycin
(o-NDMPG, o-nitrodimethoxyphenylglycine) enthält, der auf
optisches Licht anspricht, um durch Licht das Inhibitor-Molekül
zu befreien (und dadurch zu aktivieren). W. Neuberger beschreibt
in „Device and method for photoactivated drug therapy”, US Patent Nr. 6 397 102 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, ein Arzneimittel, das in ein
photoaktives Fullerenmolekül eingekapselt oder daran befestigt
ist; wenn der inaktive Arzneimittel-Fulleren-Komplex selektiver
Bestrahlung unterworfen wird, wird der Komplex aufgebrochen und
das Arzneimittel wird in einer aktiven Form freigesetzt. A.
Momotake et al. beschreiben in „The nitrodibenzofuran chromophore:
a new caging group for ultra-efficient photolysis in living cells”,
Nature Methods 30 (2006), 35–40 und W.
H. Li beschreibt in ”Crafting new cages”, Nature
Methods 30 (2006), 13–15 , beide hierin durch Bezug
mit aufgenommen, eine photolabile Nitrodibenzofuran-Käfiggruppe.
V. Tassel et al. beschreiben in ”Photolytic drug delivery
systems”, Internationale Anmeldung Nr. PCT/US96/01333,
und A. W. Lindall beschreibt in ”Catheter system for controllably
releasing a therapeutic agent at a remote tissue site”, US Patent Nr. 5 470 307 ,
beide hierin durch Bezug mit aufgenommen, ein therapeutisches oder
ein diagnostisches Agens, das an ein Polymer, Metall, Glas, Silica, Quartz
oder ein anderes Substrat durch ein photolabiles Bindungsagens (z.
B. ein 2-Nitrophenyl, ein Akridin, ein Nitro-Aromastoff, ein Acrylsulfonamid oder
ein ähnliches Chromophor) gebunden ist, das auf optisches
Licht anspricht, um das therapeutische oder diagnostische Agens
aus dem Substrat freizusetzen. Guillet et al. beschreiben in „Drug
delivery systems”, US
Patent Nr. 5 482 719 , hierin durch Bezug mit aufgenommen,
eine Ausführungsform eines Polymers und einer therapeutischen
Verbindung, die chemisch miteinander durch eine photolabile kovalente
chemische Verbindung verbunden sind (z. B. eine photolabile Peptid-Blockerverbindung)
und auf Licht anspricht, um eine therapeutische Verbindung der Polymerverbindung
freizusetzen.Various photosensitive biologically active materials comprising photolabile materials are known to those skilled in the art. Representative examples are the following; other embodiments will be apparent to those skilled in the art. Fay et al. describe in "Photosensitive caged macromolecules", U.S. Patent No. 5,998,580 as incorporated herein by reference, various peptides which include photolabile molecules (e.g., 2-nitrophenyl, 2-nitrobenzyloxycarbonyl (2-n-trobenzyloxycarbonyl), or α-carboxy-2-nitrobenzyl (α-carboxy-2-nitrobenzyl) and the respond to optical energy to become biologically active or inactive, Grissom et al., in " Biconjugates and delivery of bioactive agents " U.S. Patent No. 6,777,237 as incorporated herein by reference, an example of a bioactive agent bound to a cobalt atom in an organo-cobalt complex, wherein the complex is responsive to light to cleave the compound between the bioactive agent and the cobalt atom, whereby the bioactive agent Agent is released. Kehayova at al. describe in "Phototriggered delivery of hydrophobic carbonic anhydrase inhibitors", Photochem. Photobiol. Sci. 1 (2002) 774-779 , herein by Reference is made to a carbonaceous anhydrase inhibitor containing a protolabile cage compound o-nitrodimethoxyphenylglycine (o-NDMPG, o-nitrodimethoxyphenylglycine) which is responsive to optical light for the purpose of liberating (and thereby activating) the inhibitor molecule. W. Neuberger describes in "Device and method for photoactivated drug therapy", US Pat. No. 6,397,102 as incorporated by reference herein, a drug encapsulated or attached to a photoactive fullerene molecule; When the inactive drug-fullerene complex is subjected to selective irradiation, the complex is disrupted and the drug is released in an active form. A. Momotake et al. describe in "The nitrodibenzofuran chromophore: a new caging group for ultra-efficient photolysis in living cells", Nature Methods 30 (2006), 35-40 and WH Li describes in "Crafting new cages", Nature Methods 30 (2006), 13-15 both incorporated herein by reference, are a photolabile nitrodibenzofuran cage group. V. Tassel et al. describe in "Photolytic drug delivery systems", International Application No. PCT / US96 / 01333, and AW Lindall, in "Catheter system for controllably releasing a therapeutic agent at a remote tissue site", describes U.S. Patent No. 5,470,307 both incorporated herein by reference, a therapeutic or diagnostic agent attached to a polymer, metal, glass, silica, quartz or other substrate by a photolabile binding agent (e.g., a 2-nitrophenyl, an acridine, a nitro Aromatic substance, an acryl sulfonamide or a similar chromophore) which is responsive to optical light to release the therapeutic or diagnostic agent from the substrate. Guillet et al. describe in "drug delivery systems", U.S. Patent No. 5,482,719 as incorporated herein by reference, an embodiment of a polymer and a therapeutic compound chemically linked together by a photolabile covalent chemical compound (e.g., a photolabile peptide blocking compound) and responsive to light to release a therapeutic compound of the polymeric compound ,
In
einigen Ausführungsformen kann das lichtempfindliche biologisch
aktive Material ein durch Licht isomerisierbares (photoisomerizable)
Material umfassen. Die 3 ist eine schematische Darstellung
eines durch Licht isomerisierbaren Materials 300, das eine
erste Komponente 301 und eine zweite Komponente 302 aufweist,
die durch eine Photoisomer-Komponente in einer ersten isomeren Form 303 verbunden
sind. Das Material spricht auf optische Energie in zumindest einem
ersten Wellenlängenband an, wie durch den Pfeil 204 dargestellt,
der mit einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist, um eine Photoisomer-Komponente in eine zweite isomere Form 305 umzuwandeln.
Die in der Figur dargestellte Formänderung ist eine schematische
Darstellung der Isomerisation und ist nicht als beschränkend
beabsichtigt. In einigen Ausführungsformen sind die zwei
isomeren Formen der Photoisomer-Komponente cis und trans Isomere.
In einigen Ausfüh rungsformen ist der Übergang
von der ersten isomeren Form in die zweite isomere Form irreversibel.
In anderen Ausführungsformen ist der Übergang
von der ersten isomeren Form in die zweite isomere Form reversibel,
wie durch den gestrichelten Pfeil 306 angedeutet. Der umgekehrte Übergang
kann in Ansprechen auf optische Energie in zumindest einen zweiten
Wellenlängenband auftreten (wie durch die Kennzeichnung λ2 angedeutet) oder der umgekehrte Übergang
kann in Ansprechen auf eine Verringerung oder Abwesenheit optischer
Energie in zumindest des ersten Wellenlängenbandes auftreten
(wie durch die Bezeichnung „dunkel” angedeutet).
Die verschiedenen isomeren Formen des durch Licht isomerisierbaren
Materials können verschiedene biologische Aktivitäten
aufweisen.In some embodiments, the photosensitive biologically active material may comprise a photoisomerizable material. The 3 is a schematic representation of a light isomerizable material 300 that is a first component 301 and a second component 302 which is replaced by a photoisomer component in a first isomeric form 303 are connected. The material is responsive to optical energy in at least a first wavelength band, as indicated by the arrow 204 represented at a wavelength λ 1 to form a photoisomer component in a second isomeric form 305 convert. The shape change shown in the figure is a schematic representation of the isomerization and is not intended to be limiting. In some embodiments, the two isomeric forms of the photoisomer component are cis and trans isomers. In some embodiments, the transition from the first isomeric form to the second isomeric form is irreversible. In other embodiments, the transition from the first isomeric form to the second isomeric form is reversible, as indicated by the dashed arrow 306 indicated. The reverse transition may occur in at least a second wavelength band in response to optical energy (as indicated by the label λ 2 ) or the reverse transition may occur in response to a reduction or absence of optical energy in at least the first wavelength band (as denoted by the term " dark "indicated). The various isomeric forms of the light-isomerizable material can have various biological activities.
Verschiedene
lichtempfindliche biologisch aktive Materialien, die durch Licht
isomerisierbare Materialien umfassen, sind Fachleuten bekannt. Einige
repräsentative Beispiele sind die Folgenden; andere Ausführungsformen
werden für Fachleute offensichtlich sein. Volgraf
et al. beschreiben in „Allosteric control of an ionotropic
glutamate receptor with an optical switch”, Nat. Chem.
Biol 2 (2006), 47–52 ; Banghart et al.
beschreiben in ”Light-activated ion channels for remote
control of neuronal firing”, Nature Neuroscience 7 (2004),
1381–1386 ; und Isacoff at al. beschreiben
in ”Photoreactive regulator of protein function and methods
of use thereof” , US Patent Anmeldungspublikationsnummer
US2007/0128662 A1, die alle hierin durch Bezug mit aufgenommen werden,
durch Licht isomerisierbare Materialien die auf optisches Licht
ansprechen, um Proteinfunktionen zu regulieren. Kumita et
al. beschreiben in ”Photo-control of helix content in a
short peptide”, PNAS 97 (2000) 3803–3808 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, ein Peptid, das modifiziert
ist, um ein Azobenzol-Photoisomer zu umfassen und das auf optische
Energie anspricht, um den Helix-Inhalt (helix content) des Peptids
zu vergrößern.Various photosensitive biologically active materials comprising light isomerizable materials are known to those skilled in the art. Some representative examples are the following; other embodiments will be apparent to those skilled in the art. Volgraf et al. describe in "Allosteric control of an ionotropic glutamate receptor with an optical switch", Nat. Chem. Biol. 2 (2006), 47-52 ; Banghart et al. describe in "Light-activated ion channels for remote control of neuronal firing", Nature Neuroscience 7 (2004), 1381-1386 ; and Isacoff at al. describe in "Photoreactive regulator of protein function and methods of use thereof" US Patent Application Publication No. US2007 / 0128662 A1, all incorporated herein by reference, are light isomerizable materials that are responsive to optical light to regulate protein functions. Kumita et al. describe in "Photo-control of helix content in a short peptide", PNAS 97 (2000) 3803-3808 as incorporated herein by reference, a peptide modified to comprise an azobenzene photoisomer and which is responsive to optical energy to increase the helix content of the peptide.
In
einigen Ausführungsformen umfasst das lichtempfindliche
biologisch aktive Material einen Bindungspartner eines Proteins,
wobei das lichtempfindliche biologisch aktive Material auf optische
Energie anspricht, um eine Wechselwirkung zwischen dem Bindungspartner
und dem Protein zu modifizieren. Das Protein und der Bindungspartner
könnten beispielsweise sein: ein Rezeptor und ein entsprechender
Rezeptorligand (z. B. ein Agonist, ein inverser Agonist, ein Antagonist,
ein Porenblocker (pore blocker), usw.); ein Enzym und ein entsprechender Enzymligand
(z. B. ein allosterischer Effektor (Allosteric effector), ein Inhibitor,
ein Aktivierungsmittel, usw.); oder irgendein anderes Protein, ein
Proteinfragment oder ein Proteinkomplex und ein entsprechender Ligand
(z. B. ein Element, ein Molekül, ein Peptid, usw.), welche
in der Lage sind sich mit dem Protein, dem Proteinfragment oder
dem Proteinkomplex zu verbinden um anschließend das Verhalten des
Proteins, des Proteinfragments oder des Proteinkomplexes zu beeinflussen.
In einigen Ausführungsformen weist der Bindungspartner
eine Bindungswahrscheinlichkeit an das Protein auf, die in Antwort auf
optische Energie in dem zumindest einen Wellenlängenband
geändert wird. Beispielsweise kann das lichtempfindliche
biologisch aktive Material eine photolabile Komponente umfassen,
die den Bindungspartner einschließt oder hemmt; in Antwort
auf optische Energie wird die photolabile Komponente entfernt und
der Bindungspartner kann sich an sein entsprechendes Protein binden.
In einem weiteren Beispiel kann das lichtempfindliche biologisch
aktive Material ein Photoisomer umfassen, wobei die isomere Form
des Photoisomers die Fähigkeit oder den Bindungspartner
beeinflusst sich an sein entsprechendes Protein zu binden. Volgraf
et al., Banghart et al., und Isacoff et al. liefern, wie oben zitiert,
Beispiele eines Bindungspartners (z. B. ein Porenblocker oder ein
Rezeptoragonist), der an ein Photoisomer angebunden ist, wobei die
Isomerisation verursacht, dass das der Bindungspartner seinen Position
relativ zu einem Bindungsort ändert. In weiteren Ausführungsformen
weist eine gebundene Zusammensetzung eines Proteins und des Bindungspartners
einen Level biologischer Aktivität auf, der durch Ansprechen
auf optische Energie in zumindest einem Wellenlängenband änderbar
ist. Zum Beispiel beschreiben Eisenman et al. in „Anticonvulsant
and anesthetic effects of a fluorescent neurosteriod analog activated
by visible light”, Nature Neuroscience 10 (2007), 523–530 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, ein durch Fluoreszenz-markiertes
Neurosteroid (NBD-Allopregnanolon, NBD-allopregnanolone), das sich
an den GABAA Rezeptor bindet und auf optisches
Licht anspricht, um die Rezeptorfunktion zu potenzieren.In some embodiments, the photosensitive biologically active material comprises a binding partner of a protein, wherein the photosensitive biologically active material is responsive to optical energy to modify an interaction between the binding partner and the protein. The protein and binding partner could, for example, be: a receptor and a corresponding receptor ligand (eg, an agonist, an inverse agonist, an antagonist, a pore blocker, etc.); an enzyme and a corresponding enzyme ligand (eg, an allosteric effector, an inhibitor, an activating agent, etc.); or any other protein, a protein fragment or a protein complex and a corresponding ligand (eg an element, a molecule, a peptide, etc.) which are able to associate with the protein, the protein fragment or the protein complex in order subsequently to control the behavior of the protein, of the protein fragment or protein complex. In some embodiments, the binding partner has a binding probability to the protein that is altered in response to optical energy in the at least one wavelength band. For example, the photosensitive biologically active material may comprise a photolabile component that includes or inhibits the binding partner; in response to optical energy, the photolabile component is removed and the binding partner can bind to its corresponding protein. In another example, the photosensitive biologically active material may comprise a photoisomer, wherein the isomeric form of the photoisomer affects the ability or the binding partner to bind to its corresponding protein. Volgraf et al., Banghart et al., And Isacoff et al. For example, as cited above, examples of a binding partner (eg, a pore blocker or a receptor agonist) attached to a photoisomer provide that the isomerization causes the binding partner to change position relative to a binding site. In further embodiments, a bound composition of a protein and the binding partner has a level of biological activity that is modifiable by responsiveness to optical energy in at least one wavelength band. For example, describe Eisenman et al. in "Anticonvulsant and Anesthetic Effects of a Fluorescent Neurosteriod Analog Activated by Visible Light", Nature Neuroscience 10 (2007), 523-530 , incorporated herein by reference, is a fluorescently-labeled neurosteroid (NBD-allopregnanolone, NBD-allopregnanolone) that binds to the GABA A receptor and is responsive to optical light to potentiate receptor function.
In
einigen Ausführungsformen umfasst ein lichtempfängliches
biologisch aktives Material eine Kombination aus einem biologisch
aktiven Material und einem lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Material, wobei das lichtempfängliche die Bioaktivität
anpassende Material auf optische Energie anspricht durch Vergrößern,
Verkleinern oder auf andere Art die biologische Aktivität
des biologisch aktiven Materials zu beeinflussen. Beispielsweise
kann das lichtempfindliche die Bioaktivität anpassende Material
angewendet werden, um zumindest teilweise die biologische Aktivität
von biologisch aktivem Material zu unterdrücken und auf
optische Energie ansprechen, um zumindest teilweise die biologische Aktivität
von biologisch aktivem Material nicht zu unterdrücken.
Alternativ oder zusätzlich kann das lichtempfindliche die
Bioaktivität anpassende Material ein Material sein, das
einen ersten Zustand aufweist, der zumindest einen ersten Inhibitionsgrad
biologischer Aktivität des biologisch aktiven Materials
verursacht und einen zweiten Zustand, der höchstens einen zweiten
Inhibitionsgrad biologischer Aktivität des biologisch aktiven
Materials verursacht, wobei der erste Inhibitionsgrad größer
als der zweite Inhibitionsgrad ist und wobei das lichtempfindliche
die Bioaktivität anpassende Material auf optische Energie
in zumindest einem ersten Wellenlängenband anspricht, um sich
zumindest teilweise von einem nicht umgewandelten Zustand in einen
umgewandelten Zustand umzuwandeln, wobei der nicht umgewandelte
Zustand und der umgewandelte Zustand eindeutig aus einer Gruppe
ausgewählt wird, die aus dem ersten Zustand und dem zweiten
Zustand besteht. In einigen Ausführungsformen kann die
Umwandlung von dem nicht umgewandelten Zustand in den umgewandelten
Zustand irreversibel sein. In anderen Ausführungsformen
kann die Umwandlung von dem nicht umgewandelten Zustand in den umgewandelten
Zustand reversibel sein und die reversible Umwandlung (oder Reversion)
von dem umgewandelten Zustand in den nicht umgewandelten Zustand
kann durch Ansprechen auf optische Energie in einem zumindest zweiten
Wellenlängenband auftreten oder durch Ansprechen auf eine Verringerung
oder Abwesenheit optischer Energie in zumindest dem ersten Wellenlängenband.
Das biologisch aktive Material kann irgendeine Substanz umfassen,
die eine biologische oder pharmazeutische Aktivität aufweist,
einschließlich, ohne jedoch beschränkt darauf
zu sein, Analgetika, Antiinfektiva, Antineoplastika (oder andere
zytotoxische oder chemotherapeutische Agens), kardiovaskuläre
Agens, diagnostische Agens, dermatologische Agens, EENT Agens, endokrine
Agens oder metabolische Agens, Magen-Darm Agens, gynäkologische
Agens, hämatologische Agens, immunologische Agens, neurologische
Agens, Psychotherapeutika, pulmonale Agens, respiratorische Agens
oder urologische Agens; ebenso Vitamine, Antioxidantien und andere
Ernährungs-Agens oder nutrizeutische Agens (nutriceutical
agents). Ein biologisch aktives Material kann oder kann kein intrinsisches
Ansprechen auf optische Energie aufweisen durch Ändern seiner
biologischen Aktivität, aber die Kombination eines biologisch
aktiven Materials und eines lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials kann ein lichtempfindliches biologisch aktives
Material bilden, das auf optische Energie anspricht. Es ist beabsichtigt,
dass in dem gesamten Dokument der Ausdruck „lichtempfindliches
biologisch aktives Material” Materialien umfasst, die eine
Kombination aus einem biologisch aktiven Material und einem lichtempfindlichen
die Bioaktivität anpassenden Material sind, außer
der Zusammenhang schreibt etwas anders vor.In
In some embodiments, a light-receptive
biologically active material is a combination of a biological
active material and a photosensitive bioactivity
adaptive material, wherein the light-receptive the bioactivity
adaptive material to optical energy responsive by magnifying,
Shrink or otherwise biological activity
of the biologically active material. For example
may be the photosensitive bioactivity-adjusting material
be applied to at least partially biological activity
suppress and release of biologically active material
respond to optical energy to at least partially biological activity
of biologically active material can not be suppressed.
Alternatively or additionally, the photosensitive can
Bioactivity-adaptive material may be a material that
a first state, the at least one first degree of inhibition
biological activity of the biologically active material
caused and a second state, the maximum of a second
Degree of inhibition of biological activity of the biologically active
Material causes, with the first degree of inhibition greater
as the second degree of inhibition and wherein the photosensitive
the bioactivity-adapting material to optical energy
in at least a first wavelength band responds to itself
at least partially from an unconverted state to a
converted state, the unconverted
State and the converted state uniquely from a group
selected from the first state and the second
Condition exists. In some embodiments, the
Conversion from the unconverted state to the converted one
Condition irreversible. In other embodiments
The conversion can be from the unconverted state to the converted one
State be reversible and reversible conversion (or reversion)
from the converted state to the unconverted state
can by responding to optical energy in at least a second
Wavelength band occur or by responding to a reduction
or absence of optical energy in at least the first wavelength band.
The biologically active material may comprise any substance,
which has a biological or pharmaceutical activity,
including but not limited to
to be, analgesics, anti-infective, antineoplastic (or others
cytotoxic or chemotherapeutic agent), cardiovascular
Agent, diagnostic agent, dermatological agent, EENT agent, endocrine
Agent or metabolic agent, gastrointestinal agent, gynecological
Agent, hematological agent, immunological agent, neurological
Agent, psychotherapeutic, pulmonary agent, respiratory agent
or urological agent; as well as vitamins, antioxidants and others
Nutritional agent or nutriceutical agent (nutriceutical
agents). A biologically active material may or may not be intrinsic
Have response to optical energy by changing its
biological activity, but the combination of a biological
active material and a photosensitive bioactivity
Adaptive material can be a photosensitive biologically active
Form material that responds to optical energy. It is intended,
that throughout the document the term "photosensitive
biologically active material "includes materials that have a
Combination of a biologically active material and a photosensitive
the bioactivity-adjusting material are, except
the context dictates something different.
Die 4A–4C stellen
einige beispielhafte Konfigurationen einer auf ionisierende Strahlung
ansprechenden Zusammensetzung 400 dar, die ein lumineszierendes
Material 110, ein lichtempfindliches die Bioaktivität
anpassendes Material 404 und ein biologisch aktives Material 410 umfasst.
Dies sind nur veranschaulichende Konfigurationen und sie sind nicht
beabsichtigt beschränkend zu sein. Die 4A zeigt
ein lichtempfindliches die Bioaktivität anpassendes Material 404,
das als ein lichtempfindliches Matrixmaterial angewendet wird, das
die Zwischengitterplätze dazwischen besetzt, oder anderweitig
eine Vielzahl von Teilen eines biologisch aktiven Materials 410 einschließt,
umhüllt oder absorbiert. Die 4B zeigt
ein lichtempfindliches die Bioaktivität anpassendes Material 404, das
als ein Substratmaterial angewendet wird, das eine Oberfläche
aufweist, die anlagert, absorbiert oder anderweitig an ein biologisch aktives
Material 410 ankoppelt. Die 4C zeigt
ein lichtempfindliches die Bioaktivität anpassendes Material 404,
das als ein Substratmaterial angewendet wird, das eine Oberfläche
aufweist, die haftet, adsorbiert oder anderweitig an ein biologisch
aktives Material koppelt. Jede Konfiguration den 4A–4C stellte
eine Kern-Schalen-Struktur dar, die ein lumineszierendes Material 110 aufweist,
aber dies ist eine veranschaulichende Anwendung des lumineszierenden
Materials und ist nicht als beschränkend beabsichtigt.
In anderen Ausführungsformen der auf ionisierende Strahlung
ansprechenden Zusammensetzung 400 ist das lumineszierende
Material weder an das biologische aktive Material noch an das lichtempfindliche
die Bioaktivität anpassende Material angelagert, zumindest
teilweise an das eine oder das andere Material angelagert oder verschieden
in Konfigurationen angewendet, die alle drei Materialien kombinieren.
Einige Konfigurationen einer Ionisierung, die eine lumineszierendes
Material und ein lichtempfindliches biologisch aktives Material
kombinieren (wobei das letztere selber ein biologisch aktives Material
und ein lichtempfindliches die Bioaktivität anpassendes Material
umfassen können) werden an anderer Stelle beschrieben.
In jeder Konfiguration der 4A–4C spricht
das lichtempfindliche die Bioaktivität anpassende Material
auf optische Energie in zumindest einem ersten Wellenlängenband
an, wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit einer
Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist, um zumindest teilweise das Freisetzen des biologisch aktiven
Materials 410 zu erlauben. In einigen Ausführungsformen
ist das Ansprechen auf die optische Energie irreversibel; in anderen
Ausführungsformen ist das Ansprechen reversibel, wie durch
den gestrichelten Pfeil 304 angedeutet, der eine Reversion
dargestellt. Die Reversion kann in Ansprechen auf optische Energie
in zumindest einem zweiten Wellenlängenband auftreten (wie durch
die Markierung λ2 angedeutet),
oder die Reversion kann als Ansprechen auf eine Verringerung oder Abwesenheit
optischer Energie in zumindest in dem ersten Wellenlängenband
auftreten (wie durch die Markierung „dunkel” angedeutet).The 4A - 4C illustrate some exemplary configurations of an ionizing radiation responsive composition 400 that is a luminescent material 110 , a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 and a biologically active material 410 includes. These are only illustrative configurations and are not intended to be limiting. The 4A shows a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 used as a photosensitive matrix material occupying the interstices therebetween, or otherwise a plurality of parts of a biologically active material 410 encloses, envelops or absorbs. The 4B shows a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 used as a substrate material having a surface that attaches, absorbs, or otherwise binds to a biologically active material 410 couples. The 4C shows a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 used as a substrate material having a surface that adheres, adsorbs, or otherwise couples to a biologically active material. Each configuration the 4A - 4C represented a core-shell structure that is a luminescent material 110 but this is an illustrative application of the luminescent material and is not intended to be limiting. In other embodiments, the ionizing radiation responsive composition 400 For example, the luminescent material is not attached to the biologically active material or the photosensitive bioactivity-adjusting material, at least partially attached to one or the other material, or differently applied in configurations that combine all three materials. Some configurations of ionization that combine a luminescent material and a photosensitive biologically active material (which latter may itself comprise a biologically active material and a photosensitive bioactivity-adjusting material) are described elsewhere. In every configuration the 4A - 4C The photosensitive bioactivity adjusting material responds to optical energy in at least a first wavelength band, as indicated by the arrow 204 represented at a wavelength λ 1 to at least partially release the biologically active material 410 to allow. In some embodiments, the response to the optical energy is irreversible; in other embodiments, the response is reversible, as indicated by the dashed arrow 304 indicated, which represented a reversion. The reversion may occur in response to optical energy in at least a second wavelength band (as indicated by the label λ 2 ), or the reversion may occur in response to a decrease or absence of optical energy in at least the first wavelength band (as indicated by the mark " dark "indicated).
In
einigen Ausführungsformen umfasst das lichtempfindliche
die Bioaktivität anpassende Material ein Substratmaterial,
das eine Oberfläche aufweist, die sich an ein biologisch
aktives Material haftet, absorbiert oder anderweitig koppelt und
auf optische Energie anspricht, um ein biologisch aktives Material
von der Oberfläche freizusetzen (optional umfassen Ausführungsformen
ein Koppelungsagens, beispielsweise einen bi-funktionalen photolytischen
Verknüpfer, der das Substratmaterial und das biologisch
aktive Material verbindet und der auf optische Energie anspricht,
um das Substratmaterial und das biologische aktive Material zu trennen
(z. B. durch Photolyse). Ausführungsformen können
zum Beispiel Materialien verwenden, wie die von Van Tassel et al.
und von Lindall beschriebenen (beide vorher zitiert und hierin durch
Bezug mit aufgenommen). Verschiedene Substratmaterialien umfassen
natürliche Polymere, synthetische Polymere, Siliziumdioxyd,
Glas, Quarz, Metall und andere Materialien, die in der Lage sind,
sich direkt oder indirekt an das biologisch aktive Material zu binden
(in einigen Ausführungsformen kann das Lumineszenzmaterial
oder ein anderer Bestandteil der auf ionisierende Strahlung ansprechenden
Zusammensetzung als Substratmaterial dienen). Verschiedene Bindungsagens
umfassen 2-Nitrophenylgruppen, Acridine, nitroaromatische Verbindungen
(nitroaromatics), Acrylsulfonamide oder ähnliche photolytische
Agens, die in der Lage sind, sich an beide das Substratmaterial
und das biologische aktive Material zu binden.In
In some embodiments, the photosensitive comprises
the bioactivity-adapting material is a substrate material,
which has a surface that conforms to a biological
active material adheres, absorbs or otherwise couples and
responsive to optical energy to be a biologically active material
release from the surface (optionally include embodiments
a coupling agent, for example a bi-functional photolytic
Linker, the substrate material and the biological
combines active material and that responds to optical energy,
to separate the substrate material and the biologically active material
(eg by photolysis). Embodiments may
For example, use materials such as those described by Van Tassel et al.
and described by Lindall (both previously cited and herein by
Reference included). Include various substrate materials
natural polymers, synthetic polymers, silicon dioxide,
Glass, quartz, metal and other materials that are capable of
to bind directly or indirectly to the biologically active material
(In some embodiments, the luminescent material
or another component of the ionizing radiation responsive
Composition serve as a substrate material). Different binding agents
include 2-nitrophenyl groups, acridines, nitroaromatic compounds
(nitroaromatics), acrylsulfonamides or similar photolytic
Agent that is capable of attaching to both the substrate material
and to bind the biologically active material.
In
einigen Ausführungsformen umfasst das lichtempfindliche
die Bioaktivität anpassende Material, ein Material, das
auf optische Energie durch Änderung einer Diffusionscharakteristik
des Materials anspricht, die eine Rate der Diffusion des biologisch
aktiven Materials beeinflussen kann. Zum Beispiel können
Ausfihrungsformen Materialien verwenden, wie die von Fink et al.
in „Photoactivated drug therapy”, US Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer 2003/0216284, hierin durch Bezug
mit aufgenommen, beschriebenen: in dieser Referenz verursacht optische
Energie (in der Form eines Resonanzbetriebs eines Hohlraums) eine Änderung
in einer Diffusionscharakteristik von zumindest einer Komponente des
Hohlraums, was wiederum die Freisetzen eines Pharmazeutikums aus
dem Hohlraum verursacht (in einer hierin beschriebenen Ausführungsform
ist die zumindest eine Komponente ein polymeres Material und die
Resonanz verursacht eine Erwärmung, wodurch das polymere
Material eine Glasübergangstemperatur übersteigt).In
In some embodiments, the photosensitive comprises
the bioactivity-adapting material, a material that
on optical energy by changing a diffusion characteristic
of material that has a rate of diffusion of the biological
can affect active material. For example, you can
Embodiments Use materials such as those described by Fink et al.
in "Photoactivated drug therapy", US patent application
Publication Number 2003/0216284, herein incorporated by reference
with added, described: in this reference causes optical
Energy (in the form of a resonance mode of a cavity) a change
in a diffusion characteristic of at least one component of the
Cavity, which in turn means the release of a pharmaceutical
caused by the cavity (in an embodiment described herein
the at least one component is a polymeric material and the
Resonance causes heating, causing the polymeric
Material exceeds a glass transition temperature).
In
einigen Ausführungsformen kann das lichtempfindliche die
Bioaktivität anpassende Material ein Material umfassen,
das auf optische Energie anspricht, um eine Formänderung
durchzumachen (z. B. eine Expansion, eine Kontraktion oder eine Krümmung);
die Formänderung kann einer Änderung einer Diffusionscharakteristik
entsprechen oder die Formänderung kann auf einige andere
Mittel einwirken, um ein biologisch aktives Material freizusetzen (zum
Beispiel kann eine Schrumpfung einen Druck erzeugen, der biologisch
aktives Material ausstößt oder eine Krümmung
kann eine schleusenähnliche Struktur öffnen, um
das biologisch aktive Material freizusetzen) oder beides. Beispielsweise
können Ausführungsformen Materialien verwenden,
wie die von Rosenthal et al. in „Triggered release hydrogel drug
delivery system”, US
Patent Nr. 7 066 904 , hierin durch Bezug mit aufgenommen,
beschriebenen; diese Referenz beschreibt Katheter, die ein Polymer oder
ein Polymergel umfassen, das angewendet wird, um ein Arzneimittel
einzubauen und unbeweglich zu machen und das auf optisches Licht
durch Anschwellen oder Kontrahieren anspricht, so dass das Arzneimittel
freigesetzt wird. Ausführungsformen können ein
lichtempfindliches Copolymer oder Copolymergel verwenden, wobei
eine erste Komponente des lichtempfindlichen Copolymers oder Copolymergels
Polyacrylamid, Poly(N-Isopropylacrylamid), Hydroxyethyl-Methacrylat,
Dihydroxypropyl-Methacrylat, ein Copolymer oder eine Mischung davon ist
oder ähnliches und eine zweite Komponente des lichtempfindlichen
Copolymers oder Coplymergels ist eine lichtempfindliche Verbindung,
die ein Anschwellen induziert (wie bei Malachinitgrün-Derivaten,
Leucocyaniden, Leucohydroxiden oder ähnlichen Verbindungen,
wie zum Beispiel in „Photoinduced Phase transition
of gels”, Macromolecules 23 (1990), 1517–1519 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen und von Guillet et al.,
supra (siehe oben), beschrieben) oder eine Kontraktion
(wie etwa Chlorophyllin, Rhodamin oder ähnliche Kompo nenten,
wie zum Beispiel in „Phase transition in polymer
gels induced by visible light”, Nature 346 (1990), 345–347 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen) des lichtempfindlichen Copolymers
oder Copolymergels in Ansprechen auf optische Energie induziert.In some embodiments, the photosensitive bioactivity-adjusting material may include a material that is responsive to optical energy to undergo a shape change (eg, an expansion, a contraction, or a curvature); the change in shape may correspond to a change in a diffusion characteristic or the Shape change may act on some other means to release a biologically active material (for example, shrinkage may create a pressure that expels biologically active material or a curve may open a sluice-like structure to release the biologically active material) or both. For example, embodiments may use materials such as those described by Rosenthal et al. in "Triggered release hydrogel drug delivery system", U.S. Patent No. 7,066,904 , herein incorporated by reference; this reference describes catheters that comprise a polymer or a polymer gel that is used to incorporate and immobilize a drug and that responds to optical light by swelling or contracting to release the drug. Embodiments may use a photosensitive copolymer or copolymer gel wherein a first component of the photosensitive copolymer or copolymer gel is polyacrylamide, poly (N-isopropylacrylamide), hydroxyethyl methacrylate, dihydroxypropyl methacrylate, a copolymer or mixture thereof or the like and a second component of the photosensitive A copolymer or copolymer is a photosensitive compound that induces swelling (as in malachinite green derivatives, leucocyanides, leuco hydroxides or similar compounds, such as in U.S. Pat "Photo-induced phase transition of gels", Macromolecules 23 (1990), 1517-1519 , incorporated herein by reference and by Guillet et al., Supra (see above), or a contraction (such as chlorophyllin, rhodamine or similar components, such as in "Phase transition in polymer gels induced by visible light", Nature 346 (1990), 345-347 incorporated herein by reference) of the photosensitive copolymer or copolymer gel in response to optical energy.
In
einigen Ausführungsformen kann das lichtempfindliche die
Bioaktivität anpassende Material ein Material umfassen,
das auf optische Energie anspricht, um zumindest teilweise durch
Licht zu zerfallen, durch Licht zu dissoziieren oder sich durch Licht
zu zersetzen (solche Ausdrücke können austauschbar
verwendet werden); der Photozerfall, die Photodissoziation oder
die Photozersetzung können einer Änderung einer
Diffusionscharakteristik entsprechen oder einige andere Mittel beeinflussen, zum
Freisetzen des biologisch aktiven Materials (zum Beispiel eine mechanische
Zersetzung des lichtempfindlichen die Bioaktivität anpassenden
Materials, ein Aussetzen oder ein Abgeben des biologisch aktiven
Materials verursachen) oder beides. Ausfhrungsformen können
zum Beispiel photochemisch zersetzbare Polymere verwenden, wie die
von Guillet et al., supra , beschriebenen (z. B.
Copolymere von ethenisch (ethylenically) ungesättigten
Monomeren mit ungesättigten Ketonen).In some embodiments, the photosensitive bioactivity-adjusting material may comprise a material that is responsive to optical energy for at least partially disintegrating by light, dissociating by light, or decomposing by light (such terms may be used interchangeably); photodecomposition, photodissociation, or photodecomposition may correspond to altering a diffusion characteristic or affecting some other means of causing release of the biologically active material (for example, mechanical decomposition of the photosensitive bioactivity-adjusting material, exposure or release of the biologically active material) or both. Embodiments may use, for example, photochemically decomposable polymers, such as those of Guillet et al., Supra (for example, copolymers of ethenic (ethylenically) unsaturated monomers with unsaturated ketones).
In
einigen Ausführungsformen kann das lichtempfindliche die
Bioaktivität anpassende Material ein Material umfassen,
das auf optische Energie anspricht, um seine Hydrophobie, seine
Hydrophilie oder seine Amphiphilizität (amphiphilicity)
zu ändern; diese Änderung kann einer Änderung
einer Diffusionscharakteristik entsprechen oder einige andere Mittel
zum Freisetzen des biologischen aktiven Material beeinflussen (z.
B. kann eine Änderung eine Phasentrennung von unmischbaren
hydrophilen und hydrophoben Komponenten erzwingen) oder beides. Ausführungsformen
können zum Beispiel Copolymere verwenden, die sich photochemisch
von einer hydrophoben Form in eine hydrophile Form umwandeln, wie
die von Guillet et al., supra , beschriebenen (z.
B. Polymere, die eine T-Butyl-Ketongruppe in einer Seitenkette unmittelbar
benachbart des Polymerrückgrats enthalten).In some embodiments, the photosensitive bioactivity-adjusting material may comprise a material that is responsive to optical energy to alter its hydrophobicity, hydrophilicity or amphiphilicicity; this change may correspond to altering a diffusion characteristic or affecting some other means for releasing the biologically active material (eg, a change may force phase separation of immiscible hydrophilic and hydrophobic components) or both. For example, embodiments can use copolymers that photochemically convert from a hydrophobic form to a hydrophilic form, such as those of U.S. Patent Nos. 3,746,731; Guillet et al., Supra (for example, polymers containing a T-butyl ketone group in a side chain immediately adjacent to the polymer backbone).
Mit
Bezug nun auf die 5A–5C sind einige
veranschaulichende Beispiele der vorangehenden Ausführungsformen
gezeigt, einschließlich eines lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials 404 und eines biologisch aktiven
Materials 410. Aus Klarheitsgründen wird in diesen
Beispielen ein lumineszierendes Material nicht gezeigt, aber es
ist nicht beabsichtigt, dass dieses Weglassen beschränkend
ist und Ausführungsformen stellen lumineszierenes Material
bereit, das eingeschlossen, angebracht oder anderweitig in einer
Nähe des lichtempfindlichen die Bioaktivität anpassenden
Materials und/oder des biologisch aktiven Materials angebracht ist.
Die 5A stellt ein Beispiel eines lichtempfindlichen
die Bioaktivität anpassenden Materials 404 dar,
das als ein lichtempfindliches Matrixmaterial angewendet wird, das
ein biologisch aktives Material 410 einschließt
und das auf optische Energie in zumindest einem ersten Wellenlängenband
anspricht (wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit
einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist), um sich auszudehnen, wobei die Ausdehnung ein Freisetzen (z.
B. durch Diffusion) eines biologisch aktiven Materials 410 verursacht.
Die 5B stellt ein Beispiel eines lichtempfindlichen
die Bioaktivität anpassenden Materials 404 dar,
das als ein lichtempfindliches Matrixmaterial angewendet wird, das
ein biologisch aktives Material 410 einschließt
und das auf optische Energie in zumindest einem ersten Wellenlängenband
anspricht (wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit
einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist), um sich zu kontrahieren, wobei die Kontraktion ein Freisetzen
(z. B. durch Druckausstoß) eines biologisch aktiven Materials 410 verursacht.
In Bezug auf die 5B kann das lichtempfindliche
Matrixmaterial ursprünglich angewendet werden, um wenigstens
teilweise das Freisetzen (z. B. durch Diffusion) eines biologisch
aktiven Materials zu ermöglichen und auf optische Energie durch
Kontrahieren ansprechen, wobei die Kontraktion zumindest teilweise
das Freisetzen (z. B. durch verringerte Diffusion) eines biologisch
aktiven Material verhindert. Die 5C stellt
ein Beispiel eines lichtempfindlichen biologisch angepassten Material 404 dar,
das als ein lichtempfindliches Matrixmaterial angewendet wird, das
ein biologisch aktives Material 410 einschließt
und das auf optische Energie in zumindest einem ersten Wellenlängenband
anspricht (wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit
einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist), um zumindest teilweise durch Licht zu zerfallen, durch Licht
zu dissoziieren oder sich durch Licht zu zersetzen, wobei das biologisch
aktive Material 410 abgegeben wird (und optionales Freisetzen
von Fragmenten 500 des lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials). In einigen Ausführungsformen ist
der in den 5A–5C dargestellte
Prozess irreversibel, in anderen Ausführungsformen ist
der Prozess reversibel, wie durch den gestrichelten Pfeil 304 angedeutet,
der einen umgekehrten Prozess darstellt. Der umgekehrte Prozess
kann als Ansprechen auf optische Energie in zumindest einem zweiten
Wellenlängenband auftreten (wie durch die Beschriftung λ2 angedeutet) oder ein umgekehrter Prozess
kann als Ansprechen auf ein Verringern oder die Abwesenheit optischer
Energie in zumindest dem ersten Wellenlängenband auftreten
(wie durch die Beschriftung „dunkel” angedeutet).With reference now to the 5A - 5C Some illustrative examples of the foregoing embodiments are shown, including a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 and a biologically active material 410 , For clarity, a luminescent material is not shown in these examples, but this omission is not intended to be limiting, and embodiments provide luminescent material that may be included, attached, or otherwise in proximity to the photosensitive bioactivity-adjusting material and / or biologically active material is attached. The 5A provides an example of a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 which is used as a photosensitive matrix material that is a biologically active material 410 and responsive to optical energy in at least a first wavelength band (as indicated by the arrow 204 shown as having a wavelength λ 1 ) to expand, the expansion causing a release (eg, by diffusion) of a biologically active material 410 caused. The 5B provides an example of a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 which is used as a photosensitive matrix material that is a biologically active material 410 and responsive to optical energy in at least a first wavelength band (as indicated by the arrow 204 represented as having a wavelength λ 1 ) to contract, the contraction releasing (eg, by expelling pressure) a biologically active material 410 caused. Regarding the 5B For example, the photosensitive matrix material may be initially employed to at least partially facilitate the release (eg, by diffusion) of a biologically active material and respond to optical energy by contracting, the contraction at least partially releasing (eg, by reduced diffusion ) of a biologically active material al prevented. The 5C represents an example of a photosensitive biologically adapted material 404 which is used as a photosensitive matrix material that is a biologically active material 410 and responsive to optical energy in at least a first wavelength band (as indicated by the arrow 204 represented at a wavelength λ 1 ) to at least partially decompose by light, dissociate by light, or decompose by light, the biologically active material 410 is released (and optional release of fragments 500 the photosensitive bioactivity-adjusting material). In some embodiments, the in the 5A - 5C The process illustrated is irreversible, in other embodiments the process is reversible, as indicated by the dashed arrow 304 implied, which represents a reverse process. The reverse process may occur in response to optical energy in at least a second wavelength band (as indicated by the label λ 2 ) or a reverse process may occur in response to a decrease or absence of optical energy in at least the first wavelength band (as indicated by the label Indicated "dark").
In
einigen Ausführungsformen kann das lichtempfindliche die
Bioaktivität anpassende Material eine lichtempfindliche
Lage (layer) umfassen (oder eine Mehrzahl hiervon), die angewendet
werden, um zumindest teilweise einen Teil des biologisch aktiven Materials
einzuschließen oder zu umhüllen und die auf optische
Energie ansprechen, um zumindest ein teilweises Freisetzen des biologisch
aktiven Materials zu ermöglichen. Der Ausdruck „Lage” ist
beabsichtigt eine Vielzahl von Strukturen zu umfassen einschließlich
Membranen, Filmen, Beschichtungen, Schalen, Bedeckungen, Flicken,
usw. ebenso wie mehrlagige Strukturen. Der Ausdruck „Lage” umfasst ferner
Mizellen, Vesikel, Liposome, Lipidmembranen und andere Monolagen,
Doppellagen, usw., wie sie aus Phosphorlipiden, amphilischen Blockcopolymeren
oder anderen Amphiphilen zusammengesetzt werden. In einigen Ausführungsformen
kann die lichtempfindliche Lage ein oder mehrere Materialien umfassen,
wie etwa die supra beschriebenen, zum Beispiel ein Material, das
auf optische Energie anspricht durch Ändern einer Diffusionscharakteristik,
ein Material, das auf optische Energie anspricht, indem es eine
Formänderung durchmacht (z. B. eine Expansion, eine Kontraktion
oder eine Krümmung), ein Material, das auf optische Energie
anspricht, um zumindest teilweise durch Licht zu zerfallen, durch
Licht zu dissoziieren oder sich durch Licht zu zersetzen (indem
es auseinander bricht, perforiert oder auf andere Weise die Lage
zerstört), oder ein Material, das auf optische Energie
anspricht durch Ändern seiner Hydrophobie, Hydrophilie
oder seiner Amphiphilizität. Ausführungsformen
können eine lichtempfindliche Lage verwenden, die ein oder
mehrere lichtempfindliche Kanalproteine (channel proteins) einschließt, wie
die von Kocer et al., in „A light-actuated nanovalve
derived from a channel protein”, Science 309 (2005), 755–758 und
von Kocer et al., in „Modified MscL protein channel” ,
US Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer US 2006/0258587,
beide hierin durch Bezug mit aufgenommen, beschrieben; diese Referenzen
beschreiben ein modifiziertes Kanalprotein, das in eine Membran
eingebettet ist und auf optische Energie anspricht durch irreversibles Öffnen (oder
reversibles Öffnen/Schließen) einer Pore in der Membran.
Andere Ausführungsformen können Materialen verwenden,
wie die etwa von P. Ball, in „Light Pumps drugs
from nanoparticles”, Nanozone News, 9. Juni 2005 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, beschriebenen; z. B. eine Liposommembran
(liposomal membrane) (oder ähnliche Monolagen/Doppellagen/usw.),
die zumindest teilweise von durch Licht isomerisierbaren Phospholipiden
umfasst sind (oder ähnliche durch Licht isomerisierbare
Amphiphile) oder die ein durch Licht isomerisierbares Cholesterin beinhalten
oder andere durch Licht isomerisierbare Moleküle, die sich
an die Membran anlagern oder einlagern können, zum Beispiel
eingebaute Membranmoleküle) oder beides, wobei die lichtempfindliche
Lage auf optische Energie durch Ändern der Porosität
(z. B. offene Poren) anspricht, um auseinander gerissen zu werden
oder perforiert zu werden oder anderweitig das Freisetzen des eingeschlossenen
biologischen aktiven Materials zu ermöglichen.In some embodiments, the photosensitive bioactivity-adjusting material may include a layer of photosensitive material (or a plurality thereof) that are used to at least partially encase or encase a portion of the biologically active material and that are responsive to optical energy, at least to allow partial release of the biologically active material. The term "layer" is intended to encompass a variety of structures including membranes, films, coatings, shells, coverings, patches, etc., as well as multilayer structures. The term "layer" further includes micelles, vesicles, liposomes, lipid membranes and other monolayers, bilayers, etc. as assembled from phospholipids, amphilic block copolymers or other amphiphiles. In some embodiments, the photosensitive layer may include one or more materials, such as those described supra, for example, a material that responds to optical energy by changing a diffusion characteristic, a material that responds to optical energy by undergoing a shape change (e B. expansion, contraction, or curvature), a material that responds to optical energy to at least partially dissociate by light, dissociate by light, or decompose by light (breaking apart, perforating, or otherwise A way of destroying the layer), or a material that responds to optical energy by altering its hydrophobicity, hydrophilicity or amphiphilic character. Embodiments may use a photosensitive layer that includes one or more channel proteins, such as those of U.S. Pat Kocer et al., In "A light-actuated nanovalve derived from a channel protein", Science 309 (2005), 755-758 and from Kocer et al., In "Modified MscL protein channel" US Patent Application Publication No. US 2006/0258587, both incorporated herein by reference; these references describe a modified channel protein that is embedded in a membrane and responds to optical energy by irreversibly opening (or reversibly opening / closing) a pore in the membrane. Other embodiments may use materials such as those of P. Ball, in "Light Pumps Drugs from Nanoparticles," Nanozone News, June 9, 2005 , herein incorporated by reference; z. Liposome membrane (or similar monolayers / bilayers / etc.) Comprised at least in part of light isomerizable phospholipids (or similar light isomerizable amphiphiles) or containing a light isomerizable cholesterol or other light isomerizable Molecules that can attach or intercalate to the membrane, for example, built-in membrane molecules), or both, where the photosensitive layer is responsive to optical energy by altering the porosity (eg, open pores) to be torn apart or perforated or otherwise to facilitate the release of the entrapped biological active material.
Mit
Bezug nun auf die 6A–6C zeigen
einige veranschaulichende Beispiele der vorangegangenen Ausführungsformen
einschließlich eines biologisch aktiven Materials 410 und
eines lichtempfindlichen die Bioaktivität anpassenden Materials 404,
das als eine lichtempfindliche Lage angewendet wird, die ein biologisch
aktives Material einschließt. Aus Klarheitsgründen
ist das lumineszieren de Material in diesen Beispielen nicht gezeigt,
aber es ist nicht beabsichtigt, dass dieses Weglassen beschränkend
ist und Ausführungsbeispiele stellen ein lumineszierendes
Material bereit, das eingeschlossen angebracht oder anderweitig
in einer Nähe des lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials und/oder des biologisch aktiven Materials
angeordnet ist. Die 6A stellt ein Beispiel einer
lichtempfindlichen Lage dar, die auf optische Energie in zumindest
einem ersten Wellenlängenband anspricht (wie durch den
Pfeil 204 dargestellt, der mit einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet ist), um auseinander gerissen
oder perforiert zu werden, wobei das biologisch aktive Material
durch eine oder mehrere auseinander gerissene oder perforierte Flächen 600 freigesetzt
wird. Die 6B stellt ein Beispiel einer
lichtempfindlichen Lage dar, die in eine oder mehrere porenähnliche
Strukturen (z. B. Kanalproteine) in einer geschlossenen Konfiguration 602 eingebettet
ist, wobei die eine oder mehreren porenähnlichen Strukturen
auf optische Energie in zumindest einem ersten Wellenlängenband
ansprechen (wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit
einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist), um sich in eine offene Konfiguration 604 umzuwandeln,
wobei das biologisch aktive Material freigesetzt wird. Die 6C stellt
ein Beispiel einer lichtempfindlichen Lage dar, die eine oder mehrere durch
Licht isomerisierbare Moleküle (z. B. isomerisierbare Photolipide
oder Cholesterine) in einer ersten isomerischen Form 606 enthält,
wobei das eine oder die mehreren durch Licht isomerisierbaren Moleküle
auf optische Energie in zumindest einem ersten Wellenlängenband
ansprechen (wie durch den Pfeil 204 dargestellt, der mit
einer Wellenlänge λ1 gekennzeichnet
ist), um sich in eine zweite isomere Form 608 umzuwandeln,
wobei sich eine Diffusion, Porosität oder andere Charakteristika
der lichtempfindlichen Lage ändern, um das Freisetzen des
biologisch aktiven Materials zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen
ist der in den 6A–6C dargestellte
Prozess irreversibel; in anderen Ausführungsformen ist
der Prozess reversibel, wie durch den gestrichelten Pfeil 304 angedeutet,
der einen umgekehrten Prozess darstellt. Der umgekehrte Prozess
kann als Ansprechen auf optische Energie in zumindest einem zweiten
Wellenlängenband auftreten (wie durch die Beschriftung λ2 angedeutet) oder der umgekehrte Prozess
kann als Ansprechen auf eine Verringerung oder die Abwesenheit optischer
Energie in zumindest dem ersten Wellenlängenband auftreten
(wie durch die Beschriftung „dunkel” angedeutet).With reference now to the 6A - 6C show some illustrative examples of the previous embodiments including a biologically active material 410 and a photosensitive bioactivity-adjusting material 404 which is applied as a photosensitive layer including a biologically active material. For clarity, the luminescent material is not shown in these examples, but this omission is not intended to be limiting, and embodiments provide a luminescent material that may be included or otherwise attached in proximity to the photosensitive bioactivity-adjusting material and / or material biologically active material is arranged. The 6A illustrates an example of a photosensitive layer responsive to optical energy in at least a first wavelength band (as indicated by the arrow 204 represented at a wavelength λ 1 ) to be torn apart or perforated, the biologically active material passing through one or more torn or perforated surfaces 600 is released. The 6B Figure 4 illustrates an example of a photosensitive layer formed into one or more pore-like structures (e.g., channel proteins) in a closed configuration 602 embedded, wherein the one or more pore-like Struktu in response to optical energy in at least a first wavelength band (as indicated by the arrow 204 represented at a wavelength λ 1 ) to enter an open configuration 604 to convert, releasing the biologically active material. The 6C Figure 4 illustrates an example of a photosensitive layer containing one or more photoisomerizable molecules (eg, isomerizable photolipids or cholesterols) in a first isomeric form 606 wherein the one or more light isomerizable molecules are responsive to optical energy in at least a first wavelength band (as indicated by the arrow 204 represented at a wavelength λ 1 ) to become a second isomeric form 608 wherein diffusion, porosity or other characteristics of the photosensitive layer change to allow the release of the biologically active material. In some embodiments, the in the 6A - 6C presented process irreversible; in other embodiments, the process is reversible, as indicated by the dashed arrow 304 implied, which represents a reverse process. The reverse process may occur in response to optical energy in at least one second wavelength band (as indicated by the label λ 2 ) or the reverse process may occur in response to a decrease or absence of optical energy in at least the first wavelength band (as indicated by the caption Indicated "dark").
Das
Behandeln eines Gewebes oder einer Läsion mit einem lichtempfindlichen
biologisch aktiven Material umfasst normalerweise die lokale Bestrahlung
des Gewebes oder des Bereichs mit optischem Licht (oder der lokalen
Anwendung von optischer Energie in irgendeiner Form). Optisches
Licht oder optische Energie umfasst im Allgemeinen elektromagnetische
Strahlung des sichtbaren Teils des elektromagnetischen Spektrums
(das zum Beispiel Wellenlängen in dem Bereich von 380 nm
bis 750 nm oder Frequenzen in dem Bereich von 400 bis 800 THz aufweist),
ebenso wie benachbarte Bereiche des elektromagnetischen Spektrums
(einschließlich, ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein, fernes Infrarot, Infrarot, nahes Infrarot, nahes Ultraviolett,
Ultraviolett und extremes Ultraviolett). Die Ausdrücke „optisches
Licht” und „optische Energie” umfassen
auch quantisierte elektromagnetische Strahlung (d. h. Photonen)
und nicht strahlende Formen von elektromagnetischer Energie (z.
B. stehende Wellen, abklingende Felder (evanescent fields), Forster-Resonanz-Energieübertragungen
(FREI), usw.). Optisches Licht in dem roten oder nahen infraroten
Bereich des Spektrums (das am tiefsten eindringende) hat eine Eindringtiefe
von ungefähr 2 bis 6 mm, abhängig von der Wellenlänge
und dem Gewebe. Die Herausforderung des Lieferns von optischem Licht an
nicht oberflächliche Bereiche ist deshalb eine wesentliche
Beschränkung von existierenden Therapien, das oft das in
interstitielle, intrakavitäre oder intravaskuläre
Platzieren von optischen Fasern in Zwischenräumen, die
mit einer Verteilerspitze abgedeckt und an eine Laserlichtquelle
gekoppelt sind, mit sich bringt. Einige Ausführungsformen
bieten einen alternativen Modus der optischen Lichtlieferung, wobei das
optische Licht oder die optische Energie lokal durch ein lumineszierendes
Material als Ansprechen auf ionisierende Strahlung emittiert wird,
die hoch penetrativ sein kann und die genau in einen Bereich, der
von Interesse ist, geliefert werden kann.The
Treat a tissue or lesion with a photosensitive
Biologically active material normally includes local irradiation
of tissue or area with optical light (or local
Application of optical energy in any form). optical
Light or optical energy generally includes electromagnetic
Radiation of the visible part of the electromagnetic spectrum
(for example, wavelengths in the range of 380 nm
up to 750 nm or frequencies in the range of 400 to 800 THz),
as well as adjacent areas of the electromagnetic spectrum
(including but not limited to
to be, far infrared, infrared, near infrared, near ultraviolet,
Ultraviolet and extreme ultraviolet). The terms "optical
Include "light" and "optical energy"
also quantized electromagnetic radiation (ie photons)
and non-radiative forms of electromagnetic energy (e.g.
Standing waves, evanescent fields, Forster resonance energy transfers
(FREE), etc.). Optical light in the red or near infrared
Area of the spectrum (the deepest penetrating) has a penetration depth
from about 2 to 6 mm, depending on the wavelength
and the tissue. The challenge of delivering optical light
non-superficial areas is therefore essential
Restriction of existing therapies, often in the
interstitial, intracavitary or intravascular
Placing optical fibers in spaces that
covered with a dispensing tip and to a laser light source
are coupled with it. Some embodiments
offer an alternative mode of optical light delivery, the
optical light or optical energy locally through a luminescent
Material is emitted in response to ionizing radiation,
which can be highly penetrating and which is precisely in an area that
is of interest, can be delivered.
Ionisierende
Strahlung ist Strahlung, die die Fähigkeit hat, ein Atom
oder ein Molekül zu ionisieren. Strahlung kann als ionisierende
Strahlung bezeichnet werden, ob die Strahlung nun Ionisation in einer
besonderen Ausführungsform oder das Verwenden von hierin
beschriebenen Aspekten verursacht oder nicht. Beispielsweise kann
ionisierende Strahlung genügend Energie aufweisen, um eine
erste Art Atom oder Molekül zu ionisieren, aber nicht genügend
Energie aufweisen, um eine zweite Art Atom oder Molekül
zu ionisieren. Deshalb kann in einigen Ausführungsformen,
in denen die ionisierende Bestrahlung nur mit der zweiten Art Atom
oder Molekül wechselwirkt, die ionisierende Strahlung keine
Ionisation verursachen. Die ionisierende Strahlung kann elektromagnetische
Strahlung sein, wie etwa extreme ultraviolette Strahlen (EUV), weiche
oder harte Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen oder geladene
Teilchenstrahlung in der Form von Elektronen, Protonen oder Ionen
(z. B. Kohlenstoff und Neon).ionizing
Radiation is radiation that has the ability to be an atom
or to ionize a molecule. Radiation can be considered ionizing
Radiation can be called whether the radiation is now ionization in one
particular embodiment or the use of herein
caused or not described aspects. For example, can
ionizing radiation have enough energy to a
first way to ionize atom or molecule, but not enough
Show energy to a second type atom or molecule
to ionize. Therefore, in some embodiments,
in which the ionizing radiation only with the second kind atom
or molecule interacts, no ionizing radiation
Cause ionization. The ionizing radiation can be electromagnetic
Radiation, such as extreme ultraviolet (EUV) rays, soft
or hard x-rays or gamma rays or charged ones
Particle radiation in the form of electrons, protons or ions
(eg carbon and neon).
Der
ionisierende Strahlungsemitter 100 kann eine Hochspannungsvakuumröhre
oder einen Feldemitter umfassen, einen EUV oder einen Röntgenstrahl-Laser,
ein Entladungsgerät oder ein Gerät mit einem Laser-erzeugten
Plasma, ein Synchrotron, ein Teilchenbeschleuniger oder ähnliche
Geräte umfassen; ein radioaktives Material kann ein oder
mehrere radioaktive Isotope umfassen oder eine Kombination von solchen
Materialien und/oder Geräten. Falls der ionisierende Strahlungsemitter
ein radioaktives Isotop umfasst, kann die ionisierende Strahlung
ein direktes radioaktives Zerfallsprodukt sein (z. B. ein Elektron,
Positron oder Gammastrahlung) oder ein Produkt eines nachfolgenden
Prozesses (z. B. Bremsstrahlung oder charakteristische Röntgenstrahlen,
Gammastrahlen von Elektron-Position Vernichtung oder Elektronen,
die durch photoelektrische, Auger- oder Paarerzeugungsprozesse erzeugt wurden).The ionizing radiation emitter 100 may include a high voltage vacuum tube or field emitter, an EUV or X-ray laser, a discharge device, or a laser-generated plasma, synchrotron, particle accelerator, or similar device; a radioactive material may comprise one or more radioactive isotopes or a combination of such materials and / or equipment. If the ionizing radiation emitter comprises a radioactive isotope, the ionizing radiation may be a direct radioactive decay product (eg, an electron, positron, or gamma radiation) or a product of a subsequent process (eg, bremsstrahlung or characteristic x-rays, gamma rays from electron). Position destruction or electrons generated by photoelectric, Auger or pair generation processes).
Falls
der Bereich 104 einen menschlichen oder tierischen Patienten
oder Teile davon umfasst, kann der ionisierende Strahlungsemitter
außerhalb, benachbart oder innerhalb des Patienten positioniert sein.
Beispiele ionisierender Strahlungsemitter, die außerhalb
des Patienten positioniert sind, umfassen Röntgenaufnah meapparate,
Computertomographieapparate (CT), Fluoroskope, Radiooperationsapparate
(radiosurgery instruments) (wie etwa das Cybermesser (Cyberknife)
oder das Gammamesser (Gamma Knife)), Teletherapie oder externe Strahlenradiotherapiegeräte
und Proton- oder Ionenstrahlgeräte. Beispiele ionisierender
Strahlungsemitter, die benachbart oder innerhalb des Patienten positioniert sind,
umfassen kathetermontierte miniaturisierte Röntgenstrahlungsröhren,
abgedichtete radioaktive Quellen, die als Kokillen (molds) angewandt
werden oder durch Operation implantiert werden, Katheter oder Applikatoren;
und Radiopharmazeutika, die direkt injiziert oder aufgenommen werden
(diese umfassen beta-aktive Isotope von Jod, Phosphor, usw., wie
sie in der Radiotherapie eingesetzt werden, gamma-aktive Isotope
des Galliums, des Technikums, usw., wie sie zum Abbilden verwendet
werden und Positron-emittierende Isotope des Kohlenstoffs, des Fluors,
usw., wie sie für Positron-Emmissions-Tomographie (PET)
verwendet werden).If the area 104 a human or animal patient or parts thereof, the ionizing radiation emitter may be positioned outside, adjacent or inside the patient. Examples of ionizing radiation emitters that positioned outside the patient include X-ray imaging apparatus, computed tomography (CT) machines, fluoroscopes, radiosurgery instruments (such as the Cyberknife or Gamma Knife), teletherapy or external radiation radiotherapy equipment, and proton or ion beam devices. Examples of ionizing radiation emitters positioned adjacent or within the patient include catheter mounted miniaturized x-ray tubes, sealed radioactive sources applied as molds or implanted by surgery, catheters or applicators; and radiopharmaceuticals that are directly injected or ingested (these include beta-active isotopes of iodine, phosphorus, etc., as used in radiotherapy, gamma-active isotopes of gallium, pilot plant, etc., as used for imaging and positron-emitting isotopes of carbon, fluorine, etc., as used for positron emission tomography (PET).
In
verschiedenen Ausführungsformen kann die ionisierende Strahlung 102 im
Wesentlichen monochromatisch, quasi-monochromatisch oder polychromatisch
sein. Beispiele von im Wesentlichen monochromatischer oder quasi
monochromatischer ionisierender Strahlung umfassen charakteristische Röntgenstrahlen,
Beta- oder Gammastrahlen aus radioaktivem Zerfall, Undulatorsynchrotronstrahlen
und beschleunigte Proton- oder Ionenstrahlen. Beispiele von polychromatischer
ionisierender Strahlung umfassen Wiggler- oder Krümmungsmagnetsynchrotronstrahlen
und Bremsstrahlungsstrahlen. Das Energiespektrum und die Intensität
von ionisierender Strahlung können durch verschiedene Mittel
modifiziert, geformt oder in der Zeit verändert werden,
die Fachleuten bekannt sind, z. B. durch Anpassen der Kathodenanodenspannung
in Röntgenstrahlvakuumsröhren oder durch Verwenden
von Röntgenstrahloptikgeräten, wie etwa Bragg-Monochromatoren
oder Abschwächungsfiltern.In various embodiments, the ionizing radiation 102 be substantially monochromatic, quasi-monochromatic or polychromatic. Examples of substantially monochromatic or quasi-monochromatic ionizing radiation include characteristic X-rays, beta or gamma rays from radioactive decay, undulator synchrotron beams and accelerated proton or ion beams. Examples of polychromatic ionizing radiation include wiggler or bending magnet synchrotron beams and bremsstrahlung beams. The energy spectrum and intensity of ionizing radiation may be modified, shaped or varied in time by various means known to those skilled in the art, e.g. By adjusting the cathode anode voltage in X-ray vacuum tubes or by using X-ray optics such as Bragg monochromators or attenuation filters.
Verschiedene
Ausführungsformen setzen verschiedene Raum- und Zeitkonfigurationen
der ionisierenden Strahlung 102 ein. Die besonderen Darstellungen
der ionisierenden Strahlung, die in den Figuren gezeigt sind, sind
schematisch und nicht als beschränkend beabsichtigt. Beispielsweise
kann die ionisierende Strahlung im Wesentlichen isotrop sein (d.
h. strahlend in die meisten oder alle Richtungen), fächerförmig,
kegelförmig, oder in einen dünnen Strahl kollimiert
sein, usw.; diese und andere Bestrahlungsmuster können
durch verschiedene den Fachleuten bekannte Mittel erreicht werden,
z. B. das Verwenden von Linsen, Spiegeln, Zonenplatten, Ablenkblechen,
Schlitzen, oder Blenden, oder durch Positionieren von Lamellen in
einem Viellamellenkollimator (MLC, multileaf collimator). In den
Ausführungsformen, in denen die ionisierende Strahlung
als ein Strahl angewendet wird, kann die Orientierung um die Position
des Strahls bzgl. des Zielbereichs 104 variiert werden,
z. B. durch Montieren des Emitters und/oder des Ziels auf einen
beweglichen Drehzapfen, eine Führungsschiene, einen Arm
oder einen Bockkran (gantry) oder manuell durch Anpassen der Position
des intravaskulären Katheters an den Emitter an seinem
entfernten Ende angepasst werden. Die Ausdehnung des bestrahlten
Bereichs 106 wird durch die Energie, die Intensität,
die Form, die Orientierung und die Position des ionisierenden Strahlungsstrahls
bestimmt und durch die Streuungs- und Absorptionscharakteristika
des Bereichs 104. Beispielsweise werden die Tiefe-Dosis-Charakteristiken von
typischen Radiotherapieröntgenstrahlen und Protonstrahlen
von A. Boyer et al. in „Radiation in the Treatment
of Cancer”, Physics Today, Sept. 2002 beschrieben,
der hierin durch Bezug mit aufgenommen wird. Normalerweise sind
harte Röntgenstrahlen penetrierender als weiche Röntgenstrahlen
und Protonen haben eine längere Reichweite als Elektronen mit
einem charakteristischen Bragg-Peak am Ende ihrer Reichweite. In
einigen Ausführungsformen kann die Bestrahlung mehrere
ionisierende Strahlungsstrahlen umfassen, die entweder in einer
zeitlichen Abfolge von einem einzigen Emitter emittiert werden oder
von einer Mehrzahl von Emittern emittiert werden oder beides. Die
mehreren Strahlen können verschiedene Energien, Intensitäten,
Orientierungen und/oder Positionen aufweisen; alternativ kann ein kontinuierlicher
oder stroboskopisch emittierender Strahl (oder eine Vielzahl davon)
kontinuierlich oder intermittierend seine Energie, Intensität,
Orientierung und/oder Position ändern. In einigen Ausführungsformen
können Techniken, wie die in der Radiotherapie und stereotaktischen
Ra diochirurgie verwendeten, eingesetzt werden, um effektiv ein Strahlungsquantum
in ein Gebiet von therapeutischem Interesse zu liefern (wie etwa
einen Tumor), während die Strahlungsschäden des
benachbarten Gewebes verringert werden; diese Techniken umfassen
die 3D konforme Radiotherapie (3DCRT) und die Intensitäts-modulierte
Radiotherapie (IMRT), wie von A. Boyer, in „The Physics
of Intensity-Modulated Radiation Therapy”, Physics Today,
Sept. 2002 , beschrieben, der hierin durch Bezug mit aufgenommen
wird.Various embodiments set different space and time configurations of the ionizing radiation 102 one. The particular representations of the ionizing radiation shown in the figures are schematic and not intended to be limiting. For example, the ionizing radiation may be substantially isotropic (ie radiating in most or all directions), fan-shaped, cone-shaped, or collimated into a thin beam, etc .; These and other radiation patterns can be achieved by various means known to those skilled in the art, e.g. Using lenses, mirrors, zone plates, baffles, slits, or apertures, or by positioning slats in a multi-blade collimator (MLC). In the embodiments where the ionizing radiation is applied as a beam, the orientation around the position of the beam with respect to the target area may be 104 be varied, for. By mounting the emitter and / or the target on a movable pivot, guide rail, arm or gantry, or manually adjusting the position of the intravascular catheter to the emitter at its distal end. The extent of the irradiated area 106 is determined by the energy, intensity, shape, orientation and position of the ionizing radiation beam and by the scattering and absorption characteristics of the region 104 , For example, the depth-dose characteristics of typical radiotherapy x-rays and proton beams of A. Boyer et al. in "Radiation in the Treatment of Cancer", Physics Today, Sept. 2002 described herein by reference. Usually, hard X-rays are more penetrating than soft X-rays, and protons have a longer range than electrons with a characteristic Bragg peak at the end of their range. In some embodiments, the irradiation may comprise a plurality of ionizing radiation beams emitted either in a temporal sequence from a single emitter or emitted by a plurality of emitters, or both. The plurality of beams may have different energies, intensities, orientations and / or positions; alternatively, a continuous or stroboscopically emitting beam (or a plurality thereof) may change its energy, intensity, orientation and / or position continuously or intermittently. In some embodiments, techniques such as those used in radiotherapy and stereotactic radiosurgery can be used to effectively deliver a radiation quantum to an area of therapeutic interest (such as a tumor) while reducing radiation damage to adjacent tissue; These techniques include 3D compliant radiotherapy (3DCRT) and intensity modulated radiotherapy (IMRT), such as A. Boyer, in The Physics of Intensity-Modulated Radiation Therapy, Physics Today, Sept. 2002 , which is incorporated herein by reference.
Das
lumineszierende Material 110 ist ein Material, das auf
ionisierende Strahlung anspricht, um optische Energie zu erzeugen.
Im Allgemeinen umfasst der Ausdruck „lumineszierendes Material” alle Materialien,
die auf Strahlung (ionisierend oder nicht ionisierend) durch Erzeugen
optischer Energie ansprechen (der Ausdruck „Phosphor” wird
manchmal mit einer äquivalenten Bedeutung benutzt) und
er erzeugt die optische Energie durch einen Prozess, der Lumineszenz
genannt wird. Der Ausdruck „Lumineszenz” umfasst
verschieden Prozesse einschließlich Fluoreszenz, Phosphoreszenz
und Nachglühen. Fachleute kennen viele lumineszierende
Materialien mit verschiedenen Absorptions-, Emissions- und Effizienzcharakteristiken,
wie zum Beispiel von G. Blasse und B. C. Grabmaier in Luminescent
Materials, Springer-Verlag, Berlin 1994 , beschrieben wurden, das
hierin durch Bezug mit aufgenommen wird.The luminescent material 110 is a material that responds to ionizing radiation to produce optical energy. In general, the term "luminescent material" includes all materials that respond to radiation (ionizing or non-ionizing) by generating optical energy (the term "phosphorus" is sometimes used with an equivalent meaning) and generates the optical energy through a process, the luminescence is called. The term "luminescence" encompasses various processes including fluorescence, phosphorescence, and afterglow. Those skilled in the art will recognize many luminescent materials having various absorption, emission, and efficiency characteristics, such as G. Blasse and BC Grabmaier in Luminescent Materials, Springer-Verlag, Berlin 1994 , which is incorporated herein by reference.
Falls
die einfallende Strahlung ionisierende Strahlung ist, wird das lumineszierende
Material häufig als ein Szintillator bezeichnet. Szintillatoren
können organische oder anorganische Materialien umfassen,
in der Form von Kristallen (einschließlich von Kristallen
auf der Mikro- und Nanoskala), Teilchen (einschließlich
von Teilchen auf der Mikro- und Nanoskala), Pulver, Gemische, Keramiken,
Gläser, Kunststoffe, Flüssigkeiten und Gase. Einige
Szintillationsmaterialien und Szintillationsdetektoren werden von M.
Nikl in „Scintillation detectors for x-rays”,
Meas. Sci. Technol. 17 (2006), R37–R54 und von C.
W. E. van Eijk in „Inorganic scintillators in medical imaging”, Phys.
Med. Biol. 47 (2002), R85–R106 , beschrieben, welche
beide hierin durch Bezug mit aufgenommen werden. Szintil latoren
werden manchmal auch als Phosphore bezeichnet, insbesondere in Anwendungen,
in denen das Material als ein beschichteter Bildschirm angewendet
wird und zwar als Leuchtphosphore, als Kathodenstrahlröhrenphosphore
(CRT, cathode ray tube), als Röntgenstrahlen verstärkende Bildschirmphosphore
und Röntgenstrahlspeicherphosphore (siehe G. Blasse
und B. C. Grabmaier, supra ; Speicherphosphore werden zusätzlich
beschrieben von H. von Seggern in „Photostimulable x-ray
storage phosphors: a review of present understanding”,
Braz. J. Phys. 29 (1999), 254–268 , und von W.
Chen in „Nanophase luminescence particulate material”, U.S. Patent Nr. 7 067 072 ,
die beide hierin durch Bezug mit aufgenommen werden).If the incident radiation is ionizing radiation, the luminescent material is often referred to as a scintillator. Scintillators may include organic or inorganic materials, in the form of crystals (including micro and nano scale crystals), particles (including micro and nano scale particles), powders, mixtures, ceramics, glasses, plastics, liquids and gases. Some scintillation materials and scintillation detectors are used by M. Nikl in "Scintillation detectors for x-rays", Meas. Sci. Technol. 17 (2006), R37-R54 and from CWE van Eijk in "Inorganic Scintillators in Medical Imaging", Phys. Med. Biol. 47 (2002), R85-R106 , both of which are incorporated herein by reference. Scintillators are sometimes referred to as phosphors, particularly in applications where the material is used as a coated screen as phosphors, cathode ray tube (CRT), X-ray intensifying screen phosphors, and X-ray storage phosphors (see G. Blasse and BC Grabmaier, supra ; Storage phosphors are additionally described by H. von Seggern in "Photostimulable x-ray storage phosphors: a review of present understanding", Braz. J. Phys. 29 (1999), 254-268 , and by W. Chen in "Nanophase luminescence particulate material", U.S. Patent No. 7,067,072 both of which are incorporated herein by reference).
Ein
lumineszierendes Material umfasst im Allgemeinen einen oder mehrere
Sensibilisatoren und/oder einen oder mehrere Aktivatoren, die in
ein Host-Material eingebettet sind, obwohl in manchen Fällen
ein Aktivator auch die Rolle eines Sensibilisators spielen kann
oder das Host-Material die Rolle des Sensibilisators oder des Aktivators
oder beide Rollen spielt. Der Lumineszenzprozess läuft
im Allgemeinen wie folgt ab: (1) Einfallende Strahlung wird von
dem Sensibilisator absorbiert; (2) die Energie wird durch das Host-Material
auf den Aktivator übertragen, wodurch er in einen angeregten
Zustand angehoben wird; und (3) der Aktivator kehrt durch Emission
von optischer Strahlung in den Grundzustand zurück. Ein
erstes Beispiel ist der Leuchtphosphor Ca5(PO4)3F: Sb3+,
Mn2+, wobei ein Sb3+ als
Sensibilisator/Aktivator und ein Mn2+ Aktivator
als Dotiersubstanz in ein Flurapatit-Host-Material eingebettet ist. Ein
zweites Beispiel wird von Y. L. Soo et al. in „X-ray excited
luminescence and local structures in Tb-doped Y₂O₃ nanocrystals”,
J. Appl. Phys. 83 (1998), 5404–5409 , der hierin
durch Bezug mit aufgenommen wird; beschrieben, in diesem Material
ist Yttrium in dem Host-Nanokristall ein Sensibilisator und die Dotiersubstanz
Terbium ist ein Sensibilisator/Aktivator mit grüner Lumineszenz.
Ein drittes Beispiel einer Klasse von Organo-metallischen Lanthanid-Kryptat-Szintillatoren
(organometallic lanthanidecryptate scintillators) wird von G.
Blasse et al. in „X-ray excited luminescence of samarium(III),
europium(III), gadolinium(III) und terbiuin(III) 2.2.1 cryptates”, Chem. Phys.
Lett. 158 (1989), 504–508 , der hierin durch Bezug
mit aufgenommen wird; beschrieben, in diesen Materialien ist Kryptat-Bipyridin
(cryptate bypryridine) ein Sensibilisator und das eingesperrte Lanthanoid ist
ein Sensibilisator/Aktivator. Ein viertes Beispiel ist der Röntgenstrahlphospor
von W. Chen et al. in „The origin of x-ray luminescence
fron CdTe nanoparticles in CdTe/BaFBr:Eu2+ nanocomposite phosphors”,
J. Appl. Phys. 99 (2006), 034302 , beschrieben, der hierin
durch Bezug mit aufgenommen wird; in diesem Material ist das BaFBr
Host-Material ein Sensibilisator, die Eu2+ Dotiersubstanz
ist ein Sensibilisator/Aktivator, der bei 390 nm emittiert und der
CdTe Nanopartikel ist ein Aktivator, der bei einer Wellenlänge von
541, 610 oder 650 nm für eine Nanopartikelgröße von
2, 4, bzw. 6 nm emittiert.A luminescent material generally comprises one or more sensitizers and / or one or more activators embedded in a host material, although in some instances an activator may also play the role of a sensitizer or the host material may play the role of sensitiser or of the activator or both roles. The luminescence process generally proceeds as follows: (1) incident radiation is absorbed by the sensitizer; (2) the energy is transferred through the host material to the activator, raising it to an excited state; and (3) the activator returns to the ground state by emission of optical radiation. A first example is the phosphor phosphors Ca 5 (PO 4 ) 3 F: Sb 3+ , Mn 2+ , where an Sb 3+ as a sensitizer / activator and a Mn 2+ activator as a dopant is embedded in a flurapatite host material. A second example is from YL Soo et al. in "X-ray excited luminescence and local structures in Tb-doped Y₂O₃ nanocrystals", J. Appl. Phys. 83 (1998), 5404-5409 which is incorporated herein by reference; In this material, yttrium in the host nanocrystal is a sensitizer and the dopant terbium is a sensitizer / activator with green luminescence. A third example of a class of organometallic lanthanide cryptate scintillators is described by G. Blasse et al. in "X-ray excited luminescence of samarium (III), europium (III), gadolinium (III) and terbiuin (III) 2.2.1 cryptates", Chem. Phys. Lett. 158 (1989), 504-508 which is incorporated herein by reference; In these materials, cryptate bipyridine (cryptate bypryridine) is a sensitizer and the caged lanthanide is a sensitizer / activator. A fourth example is the X-ray fluorescence of W. Chen et al. in "The origin of x-ray luminescence of CdTe nanoparticles in CdTe / BaFBr: Eu2 + nanocomposite phosphors", J. Appl. Phys. 99 (2006), 034302 , which is incorporated herein by reference; In this material, the BaFBr host material is a sensitizer, the Eu 2+ dopant is a sensitizer / activator that emits at 390 nm and the CdTe nanoparticle is an activator that is at a wavelength of 541, 610 or 650 nm for a nanoparticle size emitted by 2, 4, and 6 nm.
Die
Absorption einfallender Strahlung durch einen Sensibilisator (oder
eine Host-Materialkomponente, die wie ein Sensibilisator wirkt)
variiert im Allgemeinen mit der Energie der einfallenden Strahlung gemäß einem
charakteristischen Absorptionsspektrum; einige Ausführungsformen
stellen eine Vielzahl von Sensibilisatoren bereit (oder eine Vielzahl
von Host-Materialkomponenten, die wie ein Sensibilisator oder eine
Kombination davon wirken), die eine Vielzahl von charakteristischen
Absorptionsspektren aufweisen. Die Emission von Strahlung durch
einen Aktivator (oder eine Host-Materialkomponente, die wie ein
Aktivator wirkt) variiert im Allgemeinen mit der Energie, der emittierten
Strahlung gemäß einem charakteristischen Emissionsspektrum;
einige Ausführungsformen stellen eine Vielzahl von Aktivatoren (oder
eine Vielzahl von Host-Materialkomponenten, die wie Aktivatoren
oder Kombinationen davon wirken) bereit, die eine Vielzahl von charakteristischen Emissionsspektren
aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann eine selektive Übertragung
von Energie von einer Vielzahl von Sensibilisatoren aus der Vielzahl
von Aktivatoren (zum Beispiel durch eine Matrix von Energieübertragungswirkungsgraden
gekennzeichnet) verwendet werden, um eine selektive Wellenlängen-/Energieumwandlung
von einfallender Strahlung in emittierte Strahlung bereitzustellen;
d. h. einfallende Strahlung in einem ersten (zweiten) Absorptionsenergieband
regt im Wesentlichen einen ersten (zweiten) Sensibilisa tor an, wobei
die Anregungsenergie im Wesentlichen auf einen ersten (zweiten)
Aktivator übertragen wird und der erste (zweite) Aktivator
im Wesentlichen Strahlung in einem ersten (zweiten) Emissionsenergieband
emittiert.The absorption of incident radiation by a sensitizer (or a host material component that acts as a sensitizer) generally varies with the energy of the incident radiation according to a characteristic absorption spectrum; Some embodiments provide a variety of sensitizers (or a variety of host material components that act as a sensitizer or a combination thereof) that have a variety of characteristic absorption spectra. The emission of radiation by an activator (or host material component acting as an activator) generally varies with the energy of the emitted radiation according to a characteristic emission spectrum; Some embodiments provide a variety of activators (or a variety of host material components that act as activators or combinations thereof) that have a variety of characteristic emission spectra. In some embodiments, selective transmission of energy from a plurality of sensitizers of the plurality of activators (characterized, for example, by a matrix of energy transfer efficiencies) may be used to provide selective wavelength / energy conversion of incident radiation into emitted radiation; ie, incident radiation in a first (second) absorption energy band substantially excites a first (second) sensitizer, the excitation energy being substantially transferred to a first (second) activator and the first (second) activator substantially radiation in a first (second) activator. second) emission energy band emit advantage.
Die
gesamte Effektivität des lumineszierenden Materials für
das Umwandeln von einfallender nicht-ionisierender Strahlung in
optische Energie wird teilweise durch die Absorptionscharakteristika des
Materials bestimmt. Absorptionen von ionisierender Strahlung in
Materie und deren Detektion werden von W. M. Yao et al.
in „Review of Particle Phyiscs, J. Phys. G: Nucl. Part.
Phys. 33 (2006), 258–292 beschrieben, der hierin
durch Bezug mit aufgenommen wird. Falls die ionisierende Strahlung
aus geladenen Teilchen besteht (einschließlich Elektronen,
Protonen und Ionen), verlieren die geladenen Teilchen ihre Energie
durch Coulomb-Wechselwirkung mit den Elektronen des Materials; Ionisation
ist der dominierende Coulomb-Prozess mit Ausnahme von ultrarelativistischen
Energien. Ein Material mit einer großen Elektronendichte
(d. h. mit einer großen Massendichte) ist normalerweise
ein besserer Absorber für Strahlung aus geladenen Teilchen.
Falls die ionisierende Strahlung aus Photonen besteht (ultraviolette
Strahlen, Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen), wird die
Absorption von dem photoelektrischen Effekt bei niedrigen Energien
dominiert, dann durch den Compton- und Paarerzeugungsprozesse bei
sukzessiv höheren Energien. Für Compton- und Paarerzeugungsprozesse
ist die Absorption proportional zur Elektronendichte und ein Material
mit einer großen Elektronendichte (d. h. mit großer
Massendichte) ist ein besserer Absorber. Für den photoelektrischen
Effekt ist der Absorptionsquerschnitt ungefähr proportional
zu Z3/E3, wobei
E die Energie des einfallenden Photons und Z die Atomzahl des Zielatoms
ist. Ein Material mit einer großen wirksamen Atomzahl Zeff (d. h. gemittelt über seine
konstituierenden Elemente) ist deshalb ein besserer photoelektrischer
Absorber. Ingesamt ist ein Material mit einer großen Massendichte
und einer großen effektiven Atomzahl Zeff ein
besserer Absorber für beides, Energie geladener Teilchen
und von Photonenenergie.The overall effectiveness of the luminescent material for converting incident non-ionizing radiation to optical energy is determined in part by the absorption characteristics of the material. Absorptions of ionizing radiation into matter and their detection are of WM Yao et al. in "Review of Particle Phyiscs, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 33 (2006), 258-292 described herein by reference. If the ionizing radiation consists of charged particles (including electrons, protons and ions), the charged particles lose their energy by coulombic interaction with the electrons of the material; Ionization is the dominant Coulomb process with the exception of ultra-relativistic energies. A material with a large electron density (ie, a high mass density) is usually a better absorber for charged particle radiation. If the ionizing radiation consists of photons (ultraviolet rays, X-rays or gamma rays), the absorption is dominated by the photoelectric effect at low energies, then by the Compton and pair generation processes at successively higher energies. For Compton and pair generation processes, the absorption is proportional to the electron density, and a material with a large electron density (ie, high mass density) is a better absorber. For the photoelectric effect, the absorption cross section is approximately proportional to Z 3 / E 3 , where E is the energy of the incident photon and Z is the atomic number of the target atom. A material with a large effective atomic number Z eff (ie averaged over its constituent elements) is therefore a better photoelectric absorber. Overall, a material with a large mass density and a large effective atomic number Z eff is a better absorber for both charged particle energy and photon energy.
Darüber
hinaus ist der photoelektrische Querschnitt durch Diskontinuitäten
gekennzeichnet, die als Absorptionskanten bekannt sind, wenn Ionisationsschwellen
für verschiedene Atomschalen erreicht werden. Die Absorptionskanten
sind sukzessive Schalen mit Hauptquantenzahlen n = 1, n = 2, n = 3,
usw. die K-Kante, L-Kante, bzw. M-Kante usw. genannt werden. In
einigen Ausführungsformen umfasst die ionisierende Strahlung
einen oder mehrere im Wesentlichen monochromatische Photonenstrahlen,
wobei jeder eine Energie E knapp oberhalb einer photoelektrischen
Absorptionskante des lumineszierenden Materials aufweist; oder die
ionisierende Strahlung umfasst einen polychromatischen Photonenstrahl,
wobei das Energiespektrum des polychromatischen Strahls im Wesentlichen
aus einer Mehrzahl von Peaks besteht, die mit einer Vielzahl von
Absorptionskanten des lumineszierenden Materials zusammenfallen.
In diesen Ausführungsformen wird die ionisierende Strahlung
im Wesentlichen von lumineszierendem Material absorbiert und die
Absorption von benachbarten Geweben kann abgeschwächt werden,
besonders in den Ausführungsformen in denen die Absorptionskanten
des lumineszierenden Materials von denen der benachbarten Gewebe
entfernt sind.About that
In addition, the photoelectric cross section is due to discontinuities
which are known as absorption edges when ionization thresholds
be achieved for different atomic shells. The absorption edges
are successive shells with principal quantum numbers n = 1, n = 2, n = 3,
etc., the K-edge, L-edge, or M-edge, etc. are called. In
In some embodiments, the ionizing radiation comprises
one or more substantially monochromatic photon beams,
each one having an energy E just above a photoelectric
Having absorption edge of the luminescent material; or the
ionizing radiation comprises a polychromatic photon beam,
wherein the energy spectrum of the polychromatic beam is substantially
is made up of a plurality of peaks that are associated with a plurality of
Absorption edges of the luminescent material coincide.
In these embodiments, the ionizing radiation becomes
essentially absorbed by luminescent material and the
Absorption of adjacent tissues can be attenuated
especially in the embodiments where the absorption edges
of the luminescent material from those of the adjacent tissues
are removed.
In
einigen Ausführungsformen weist das lumineszierende Material
ein Host-Material auf, das ein Schwermetall aus der Gruppe umfasst,
die besteht aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen,
Nachübergangsmetallen (poor metals) und Metalloide. Der
Ausdruck „Schwermetall” wird verwendet, um alle
Metall- oder Halbmetallelemente einzuschließen, die eine
Atomzahl größer oder gleich 37 aufweisen (d. h.
die Elemente in den Perioden 5, 6 oder 7). Der Ausdruck „Alkalimetalle” wird
verwendet, um Elemente in der Gruppe 1 des Periodensystems (mit
Ausnahme von Wasserstoff) einzuschließen, d. h. Lithium,
Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium und Francium. Der Ausdruck „Erdalkalimetalle” wird
verwendet, um Elemente in der zweiten Gruppe des Periodensystems
zu umfassen, d. h. Beryllium, Magnesium, Kalzium, Strontium, Barium
und Radium. Der Ausdruck „Übergangsmetalle” wird
verwendet, um Elemente in den Gruppen 3 bis 12 des Periodensystems
zu umfassen. Der Ausdruck „Nachübergangsmetalle
(poor metals)” wird verwendet, um Aluminium, Gallium, Indium,
Zinn, Thallium, Blei und Wismut zu umfassen. Der Ausdruck „Metalloide” (metalloids) wird
verwendet um Bor, Silizium, Germanium, Arsen, Antimon, Tellur, und
Polonium zu umfassen.In
In some embodiments, the luminescent material
a host material comprising a heavy metal from the group,
consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals,
Post-transition metals (poor metals) and metalloids. Of the
Expression "heavy metal" is used to all
To include metal or metalloid elements, the one
Have atomic number greater than or equal to 37 (i.e.
the elements in periods 5, 6 or 7). The term "alkali metals" is used
used to identify elements in group 1 of the periodic table (with
Exclusion of hydrogen), d. H. Lithium,
Sodium, potassium, rubidium, cesium and francium. The term "alkaline earth metals" is used
used to elements in the second group of the periodic table
to include, d. H. Beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium
and radium. The term "transition metals" becomes
used to identify elements in Groups 3 to 12 of the Periodic Table
to include. The term "transitional metals
(poor metals) "is used to produce aluminum, gallium, indium,
Tin, thallium, lead and bismuth. The term "metalloids" (metalloids) is used
used for boron, silicon, germanium, arsenic, antimony, tellurium, and
To include polonium.
In
einigen Ausführungen sollte das Emissionsspektrum des lumineszierenden
Materials im Wesentlichen mit dem Absorptionsspektrum des lichtempfindlichen
biologisch aktiven Materials überlappen oder zusammenfallen.
Das Emissionsspektrum ist teilweise durch intrinsische Eigenschaften
der Aktivator-Komponente des lumineszierenden Materials bestimmt
und durch seine lokale Umgebung in dem Host-Material (zum Beispiel
dem Kristallfeld des Aktivators, der Koordination (coordination),
der Chelation, usw.). Falls das lumineszierende Material Nanopartikel
oder Nanokristalle umfasst, kann ein Quantengrößeneffekt
(quantum size effect) auftreten, wobei der räumliche Einschluss
von Valenzelektronenwellenfunktionen bewirkt, dass kleinere Teilchen
der selben Zusammensetzung ein Emissionsspektrum aufweisen, das
zu kleineren Wellenlängen hin verschoben ist (wie von W.
Chen et al., supra , beobachtet).In some embodiments, the emission spectrum of the luminescent material should substantially overlap or coincide with the absorption spectrum of the photosensitive biologically active material. The emission spectrum is determined in part by intrinsic properties of the activator component of the luminescent material and by its local environment in the host material (eg, the activator crystal field, coordination, chelation, etc.). If the luminescent material comprises nanoparticles or nanocrystals, a quantum size effect may occur, where the spatial confinement of valence electron wave functions causes smaller particles of the same composition to have an emission spectrum shifted to smaller wavelengths (as in FIG W. Chen et al., Supra , observed).
In
einigen Ausführungen kann das lumineszierende Material
Quantum Dots (Quantenpunkte) umfassen. Dies sind Nanokristalle,
die verschiedene Halbleitermaterialien umfassen, die einschließen können,
ohne jedoch darauf beschränkt zu sein Gruppe IV Elemente
(C, Si, Ge), Gruppe IV binäre Verbindungen (SiC, SiGe),
III-V binäre Verbindungen (AlSb, AlAs, AlN, AlP, BN, BP,
BAs, GaSb, GaAs, GaN, GaP, InSb, InAs, InN, InP, usw.), III-V ternäre Verbindungen
(AlGaAs, InGaAs, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, AlGaN, AlGaP, InGaN,
InAsSb, InGaSb, usw.), III-V quaternäre Verbindungen (AlGaInP,
AlGaAsP, InGaAsP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, usw.), III-V
quinäre Verbindungen (GaInNAsSb), II-VI binäre
Verbindungen (CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnTe, usw.), II-VI ternäre Verbindungen
(CdZnTe, HgCdTe, HgZnTe, HgZnSe, usw.), I-VII binäre Verbindungen
(CuCl, usw.), IV-VI binäre Verbindungen (PbSe, PbS, PbTe,
SnS, SnTe, etc.), IV-VI ternäre Verbindungen (PbSnTe, Tl2SnTe5, Tl2GeTe5, usw.), V-VI
binäre Verbindungen (Bi2, Te3, Bi2S3,
usw.), II-V binäre Verbindungen (Cd3P2, Cd3As2,
Cd3Sb2, Zn3P2, Zn3As2, Zn3Sb2),
usw.), verschiedene Oxyde (TiO2, Cu2O, CuO, UO2, UO3, usw.), andere diverse anorganische Verbindungen (PbI2, MoS2, GaSe, CuInGaSe,
PtSi, BiI3, HgI2,
TlBr, usw.), und organische Halbleiter. In einigen Ausführungsformen
umfassen die Quantum Dots schwerere Elemente wie etwa Quecksilber,
Blei, Wismut oder Polonium, um die Absorption von ionisierender Strahlung
zu erhöhen. Die Quantum Dots können auch dotiert
sein, wie zum Beispiel von Erwin et al., in „Doping
semiconductor nanocrystals”, Nature 436 (2005), 91–94 ,
der hierin durch Bezug mit aufgenommen wird, beschrieben; dementsprechend
stellen einige Ausführungsformen Quantum Dots bereit, die mit
schweren Elementen dotiert sind, wie etwa den Lanthaniden oder anderen
Elementen der sechsten Periode, wiederum um die Absorption ionisierender Strahlung
zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen können
die Quantum Dots eine Kern-Schalen-Struktur aufweisen mit einem
Kern, der aus einem ersten Halbleitermaterial besteht und einer
Schale, die aus einem zweiten Halbleitermaterial besteht. Zusätzlich können
ein oder mehrere Beschichtungen (coatings) und/oder funktionale
Gruppen verwendet werden oder an die Quantum Dots angebracht werden,
um die Lösbarkeit, die Haltbarkeit, die Suspensionscharakteristika,
die Bioaktivität, usw., wie unten (infra) diskutiert, zu
verbessern. Gewünschte optische Eigenschaften von Quantum
Dots (zum Beispiel die Quanteneffizienz, Stokes-Shift, Emissionswellenlänge)
können weiter durch Kontrollieren der Größe,
der Form und der Struktur, der Quantum Dots durch verschiedene Herstellungsprozesse,
die der Fachmann kennt, angepasst werden (zum Beispiel beschreibt W.
Chen, supra , wie die Emissionswellenlänge durch Anpassen
der Nanopartikelgröße kontrolliert wird; entsprechend
kann die Emissionswellenlänge an einen Peak in dem Absorptionsspektrum
des lichtempfindlichen biologisch aktiven Materials angepasst werden).In some embodiments, the luminescent material may include quantum dots. These are nanocrystals that include various semiconductor materials that may include, but are not limited to, Group IV elements (C, Si, Ge), Group IV binary Compounds (SiC, SiGe), III-V binary compounds (AlSb, AlAs, AlN, AlP, BN, BP, BAs, GaSb, GaAs, GaN, GaP, InSb, InAs, InN, InP, etc.), III-V ternary compounds (AlGaAs, InGaAs, AlInAs, AlInSb, GaAsN, GaAsP, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb, etc.), III-V quaternary compounds (AlGaInP, AlGaAsP, InGaAsP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, etc .), III-V quinary compounds (GaInNAsSb), II-VI binary compounds (CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnTe, etc.), II-VI ternary compounds (CdZnTe, HgCdTe, HgZnTe, HgZnSe, etc.). ), I-VII binary compounds (CuCl, etc.), IV-VI binary compounds (PbSe, PbS, PbTe, SnS, SnTe, etc.), IV-VI ternary compounds (PbSnTe, Tl 2 SnTe 5 , Tl 2 GeTe 5 , etc.), V-VI binary compounds (Bi 2 , Te 3 , Bi 2 S 3 , etc.), II-V binary compounds (Cd 3 P 2 , Cd 3 As 2 , Cd 3 Sb 2 , Zn 3 P 2 , Zn 3 As 2 , Zn 3 Sb 2 ), etc.), various oxides (TiO 2 , Cu 2 O, CuO, UO 2 , UO 3 , etc.), other various inorganic compounds (PbI 2 , MoS 2 , G aSe, CuInGaSe, PtSi, BiI 3 , HgI 2 , TlBr, etc.), and organic semiconductors. In some embodiments, the quantum dots include heavier elements such as mercury, lead, bismuth or polonium to increase the absorption of ionizing radiation. The quantum dots can also be doped, such as from Erwin et al., In "Doping semiconductor nanocrystals", Nature 436 (2005), 91-94 which is incorporated herein by reference; accordingly, some embodiments provide quantum dots doped with heavy elements, such as the lanthanides or other elements of the sixth period, again to increase the absorption of ionizing radiation. In some embodiments, the quantum dots may comprise a core-shell structure having a core consisting of a first semiconductor material and a shell consisting of a second semiconductor material. In addition, one or more coatings and / or functional groups may be used or attached to the quantum dots to improve solubility, durability, suspension characteristics, bioactivity, etc. as discussed below (infra). Desired optical properties of quantum dots (eg, quantum efficiency, Stokes shift, emission wavelength) can be further adjusted (for example, by controlling the size, shape and structure of the quantum dots through various manufacturing processes known to those skilled in the art W. Chen, supra how the emission wavelength is controlled by adjusting the nanoparticle size; accordingly, the emission wavelength can be adjusted to a peak in the absorption spectrum of the photosensitive biologically active material).
Die 7 stellt
eine weitere veranschaulichende Ausführungsform und Anwendung
dar, in der ein ionisierender Strahlungsemitter 100 ionisierende Strahlung 102 emittiert.
Die ionisierende Strahlung bestrahlt zumindest einen Teil eines
Bereichs 104, der eine auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung 400 enthält,
die eine gebundene Zusammensetzung ist, die ein lumineszierendes
Material 110 und ein lichtempfindliches biologisch aktives
Material 112 umfasst. Wie in der 1 spricht das
lumineszierende Material auf ionisierende Strahlung durch Erzeugen
optischer Energie an und das lichtempfindliche biologisch aktive
Material spricht auf optische Energie an und wird biologisch aktiv,
wie schematisch durch die radialen Linien 116 angedeutet
(andere Ausführungsformen stellen anderes Ansprechen auf
lichtempfindliche biologisch aktive Materialien bereit; beispielsweise
kann das lichtempfindliche biologisch aktive Material auf optische
Energie ansprechen, um biologisch inaktiv zu werden, um teilweise
einen Level biologischer Aktivität zu erhöhen oder
zu erniedrigen, um von einen ersten Modus biologischer Aktivität
in einen zweiten Modus biologischer Aktivität überzugehen,
usw.). Wenn das lumineszierende Material und das lichtempfindliche
biologisch aktive Material wie in der 7 verbunden sind,
kann die optische Energie von dem lumneszierenden Material auf das
lichtempfindliche biologisch aktive Material entweder durch strahlende
oder nichtstrahlende Prozesse übertragen werden. Ein Beispiel eines
nichtstrahlenden Energieübertragungsprozesses ist die Forster-Resonanz-Energieübertragung (FREI),
wie von G. Blasse und B. C. Grabmaier, supra , beschrieben.The 7 FIG. 12 illustrates another illustrative embodiment and application in which an ionizing radiation emitter. FIG 100 ionizing radiation 102 emitted. The ionizing radiation irradiates at least part of a region 104 which is an ionizing radiation responsive composition 400 which is a bonded composition that is a luminescent material 110 and a photosensitive biologically active material 112 includes. Like in the 1 It addresses the luminescent material to ionizing radiation by generating optical energy, and the photosensitive biologically active material is responsive to optical energy and becomes biologically active, as schematically by the radial lines 116 (Other embodiments provide different responses to photosensitive biologically active materials, for example, the photosensitive biologically active material may be responsive to optical energy to become biologically inactive, to partially increase or decrease a level of biological activity, from a first biological mode Activity into a second mode of biological activity, etc.). When the luminescent material and the photosensitive biologically active material are as in 7 The optical energy can be transferred from the luminescent material to the photosensitive biologically active material either by radiative or non-radiative processes. An example of a non-radiative energy transfer process is the Forster Resonance Energy Transfer (FREI) as described by G. Blasse and BC Grabmaier, supra , described.
Die 7 veranschaulicht
eine auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung im
Querschnitt, die eine Kern-Schalen-Struktur aufweist mit einem Kern,
der aus Lumineszenzmaterial besteht und einer Schale, die aus lichtempfindlichem biologisch
aktivem Material besteht. Dies ist nur eine schematische Darstellung
der gebundenen Zusammensetzung und es ist nicht beabsichtigt, dass
diese beschränkend ist. Einige Ausführungsformen
der gebundenen Zusammensetzung umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein, die im Querschnitt in den 8A–8G dargestellten
Zusammensetzungen. In verschiedenen Konfigurationen bilden die zwei
Materialien eine Kern-Schalen-Struktur mit einem Material, das den
Kern umfasst und einem Material, das entweder eine komplette Schale
oder einen Teil oder mehrere Punkte oder Flicken auf der Oberfläche
des Kerns umfasst; eine binäre Aggregatstruktur mit einem
oder mehreren angrenzen den Breichen der zwei Materialien; eine Host-Aufnahmestruktur,
wobei ein Material eine Aufnahme oder eine Dotiersubstanz des anderen
Materials ist; oder andere Konfigurationen. Verschiedene den Fachleuten
bekannte Techniken können eingesetzt werden, um diese gebundenen
Verbindungen zu produzieren oder zu synthetisieren. Beispielsweise
beschreiben W. Chen und J. Zhang in „Using nanoparticles
to enable simultanteous radiation and photodynamic therapies for
cancer treatment” , J. Nanosci. Nanotech.
6 (2006), 1159–1166 , der hierin durch Bezug mit
aufgenommenen wird, eine Konjugation von Porphyrinen zu Nanopartikeln
unter Verwendung von L-Zystein als einem bifunktionalen Liganden. M.
Wieder et al. beschreiben in „Intracellular photodynamic
therapy with photosensitizernanoparticle conjugates: cancer therapy
using a „Trojan horse”, Photochem. Photobiol.
Sci. 5 (2006), 727–734 , der hierin durch Bezug
mit aufgenommen wird, eine Derivatisierung eines Phtalocyanin-Photosensibilisators
mit einem Thiolrest, um ein direktes Vernetzen einer Nanopartikeloberfläche
durch Selbstmontage bereitzustellen. Andere funktionale Liganden
und Konjungationsmethoden werden von G. T. Hermanson in „Bioconjungate
Techniques”, Academic Press (1996) , von L.
Shi et al. in „Singlet Oxygen generation from water-soluble
quantum dot-organic dye nanocomposites”, J. Am. Chem. Soc.
128 (2006), 6278–6279 , die hierin durch Bezug mit
aufgenommen werden, beschrieben, beschreiben eine Synthese eines
Nano-Gemisches, das Meso-tetra(4-Sulfonphenyl)Porphyrindihydrochlorid (TSPP,
meso-tetra(4-sulfonatophenxl)porphine dihydrochloride), einem Photosensibilisator,
der durch CdTe Nanokristallen über elektrostatische Wechselwirkungen
gebunden ist.The 7 Figure 12 illustrates a cross-sectional ionizing radiation responsive composition having a core-shell structure with a core comprised of luminescent material and a shell composed of photosensitive biologically active material. This is only a schematic of the bound composition and is not intended to be limiting. Some embodiments of the bonded composition include, but are not limited to, those in cross-section in FIGS 8A - 8G represented compositions. In various configurations, the two materials form a core-shell structure comprising a material comprising the core and a material comprising either a complete shell or part or more points or patches on the surface of the core; a binary aggregate structure having one or more adjacent to the regions of the two materials; a host-receiving structure, wherein one material is a receptacle or a dopant of the other material; or other configurations. Various techniques known to those skilled in the art can be used to produce or synthesize these bound compounds. For example, describe W. Chen and J. Zhang in "Using nanoparticles to enable simultaneous radiation and photodynamic the rapes for cancer treatment " . J. Nanosci. Nanotech. 6 (2006), 1159-1166 , which is incorporated herein by reference, a conjugation of porphyrins to nanoparticles using L-cysteine as a bifunctional ligand. M. Wieder et al. describe in "Intracellular photodynamic therapy with photosensitizer nanoparticle conjugates: cancer therapy using a" Trojan horse ", Photochem. Photobiol. Sci. 5 (2006), 727-734 , which is incorporated herein by reference, is a derivatization of a phthalocyanine photosensitizer with a thiol moiety to provide direct crosslinking of a nanoparticle surface by self-assembly. Other functional ligands and conjugation methods are used by GT Hermanson in Bioconjugate Techniques, Academic Press (1996) , from L. Shi et al. in "Singlet oxygen generation from water-soluble quantum dot-organic dye nanocomposites", J. Am. Chem. Soc. 128 (2006), 6278-6279 , which are incorporated herein by reference, describe a synthesis of a nano-mixture containing meso-tetra (4-sulfonphenyl) porphyrin dihydrochloride (TSPP, meso-tetra (4-sulfonatophenxl) porphine dihydrochloride), a photosensitizer produced by CdTe Nanocrystals is bound via electrostatic interactions.
In
einigen Ausführungsformen umfasst die auf ionisierende
Strahlung ansprechende Zusammensetzung ferner eine Hilfsmatrix oder
ein Beschichtungsmaterial. Einige Konfigurationen der gebundenen
Zusammensetzung umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein, die in den 9A–9H dargestellten
Querschnitte, wobei der nichtschattierte Bereich 900 die
Hilfsmatrix oder das Beschichtungsmaterial repräsentiert.
Im Allgemeinen ist die Hilfsmatrix oder das Beschichtungsmaterial
ein Material, das ausgewählt oder angewendet wird, um verschiedene
biologische und pharmazeutische Eigenschaften, der auf ionisierende
Strahlung ansprechenden Zusammensetzung zu verbessern, einschließlich,
ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, der Löslichkeit,
der Haltbarkeit, der Suspensionsstabilität, der Bioaktivität,
der Biokompatibilität, der chemischen Affinität,
der biologischen Affinität, der Porosität, der
Permeabilität, der Nichtgiftigkeit und der Strahlungsansprechempfindlichkeit.
Die Hilfsmatrix oder das Beschichtungsmaterial kann ferner ein mechanisches
Mittel bereitstellen, um zumindest einen Teil der Bestandteile der
auf ionisierende Strahlung ansprechenden Zusammensetzung einzubetten,
einzuschließen, anzuheften, anzuhängen oder zusammenzubinden
oder um zumindest teilweise die Nähe von zumindest einem
Teil der Bestandteile entweder permanent oder temporär
aufrecht zu erhalten (ein Beispiel des letzteren ist ein langsam freisetzendes
Polymer). Im Allgemeinen ist ein Matrixmaterial ein Material, das
zumindest teilweise in einem oder mehreren anderen Materialien eingebettet
ist oder zumindest teilweise Zwischengitterplätze in einer
räumlichen Konfiguration des einen oder der mehreren anderen
Materialen besetzt und ein Beschichtungsmaterial ist ein Material,
das zumindest teilweise ein oder mehrere andere Materialien umgibt oder
einhüllt; Fachleute werden jedoch erkennen, dass der Ausdruck „Matrixmaterial” und „Beschichtungsmaterial” andere
Konfigurationen umfasst und dass in einigen Kontexten, die Ausdrücke überlappende
Bedeutung haben (zum Beispiel, ist ein Matrixmaterial, das auch
ein Beschichtungsmaterial aufweist oder umgekehrt). Die Verwendung
des Ausdrucks „hilfsweise (adjuvant)” ist in diesem
Zusammenhang beabsichtigt, um anzuzeigen, dass die Hilfsmatrix oder
das Beschichtungsmaterial im Wesentlichen kein lichtempfindliches
biologisch aktives Material, noch ein im Wesentlichen lichtempfindliches
die Bioaktivität anpassendes Material, noch ein im Wesentliches
lumineszierendes Material ist, das auf ionisierende Strahlung anspricht,
um optische Energie zur Aktivierung eines lichtempfindlichen biologisch
aktiven Materials oder eines lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials zu erzeugen; viel eher ist die Hilfsmatrix
oder das Beschichtungsmaterial ein Material, das potenziert, moderiert,
verbessert oder anderweitig die individuellen oder kumulativen biologischen
oder pharmazeutischen Eigenschaften von diesen oder anderen Bestandteilen
der auf ionisierende Strahlung ansprechenden Zusammensetzung verändert.
Es wird deshalb verstanden, dass eine Hilfsmatrix oder ein Beschichtungsmaterial
unterschiedlich zu einem lichtempfindlichen die Bioaktivität
anpassenden Materials ist, das als eine lichtempfindliche Matrix
oder Beschichtung verwendet wird. Die beabsichtigte Bedeutung von „Matrix” oder „Beschichtung
(coating)” (zum Beispiel lichtempfindliche Matrix oder
Hilfsmatrix) wird in dem Zusammenhang in welchem der Ausdruck verwendet
wird, offensichtlich sein.In some embodiments, the ionizing radiation responsive composition further comprises an auxiliary matrix or coating material. Some configurations of the bound composition include, but are not limited to those described in U.S. Pat 9A - 9H illustrated cross sections, wherein the unshaded area 900 represents the auxiliary matrix or the coating material. In general, the auxiliary matrix or coating material is a material that is selected or used to enhance various biological and pharmaceutical properties of the ionizing radiation responsive composition, including, but not limited to, solubility, shelf life, suspension stability , bioactivity, biocompatibility, chemical affinity, biological affinity, porosity, permeability, non-toxicity, and radiation responsiveness. The auxiliary matrix or coating material may further provide a mechanical means for burying, enclosing, adhering, adhering, or bonding at least a portion of the constituents of the ionizing radiation responsive composition, or for at least partially maintaining the proximity of at least a portion of the constituents either permanently or temporarily to obtain (an example of the latter is a slow-release polymer). In general, a matrix material is a material that is at least partially embedded in one or more other materials, or at least partially occupies interstitial sites in a spatial configuration of the one or more other materials, and a coating material is a material that is at least partially one or more other materials surrounds or envelops; However, those skilled in the art will recognize that the term "matrix material" and "coating material" encompass other configurations and that in some contexts, the terms have overlapping meaning (for example, a matrix material that also has a coating material or vice versa). The use of the term "adjuvant" in this context is intended to indicate that the auxiliary matrix or coating material is essentially not a photosensitive biologically active material, nor a substantially photosensitive bioactivity-adjusting material, nor a substantially luminescent material responsive to ionizing radiation for generating optical energy for activating a photosensitive biologically active material or photosensitive bioactivity adjusting material; rather, the auxiliary matrix or coating material is a material that potentiates, moderates, improves or otherwise alters the individual or cumulative biological or pharmaceutical properties of these or other constituents of the ionizing radiation responsive composition. It is therefore understood that an adjunct matrix or coating material is different than a photosensitive bioactivity-adjusting material used as a photosensitive matrix or coating. The intended meaning of "matrix" or "coating" (for example, photosensitive matrix or auxiliary matrix) will be apparent in the context in which the term is used.
Verschiedene
Hilfsmatrizen und Beschichtungsmaterialien und Methoden der Benutzung
von solchen Materialen in einer gebundenen Zusammensetzung sind
Fachleuten bekannt. Einige repräsentative Beispiele sind
wie folgt; andere Ausführungsformen werden Fachleuten offensichtlich
sein. Ein erstes Beispiel ist ein poröses Glas, wie es
etwa benutzt wird, um CdSe/ZnS Quantum Dots Alpha-Teilchen-Szintillatoren
einzubauen, wie von S. E. Letant und T. F. Wang in „Study
of porous glass doped with quantum dots or laser dyes under alpha
irradiation”, Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 103110 ,
beschrieben, der hierin durch Bezug mit aufgenommen wird. Ein zweites
Beispiel ist eine Quarzschale, die einen Photosensibilisator, wie
er von Wang et al. in „Nanomaterials and singlet
Oxygen photosensitizer: potential applications in photodynamic therapy”,
J. Mater. Chem. 14 (2004), 487–493 beschrieben
ist; von E. Bergey und P. Prasad in „Small spheres,
big potential”, OE Magazine, July 2003, 26–29 ;
und von P. Prasad et al. in „Ceramic based nanoparticles
for entrapping therapeutic agents for photodynamic therapy and method
of using saure” , U.S. Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
US 2004/0180096 beschrieben werden; diese Publikationen werden hierin
durch Bezug mit aufgenommen. Die Quarzschale kann hydrophob oder
hydrophil oder beides gemacht werden, wie es für den biologischen
Kontext geeignet ist und die Porosität der Quarzschale
kann zugeschnitten werden, zum Beispiel um die Durchdringung von
Singlet-Sauerstoff (singlet oxygen) durch einen Photosensibilisator
zu ermöglichen. Quarzschalen können auch verwendet
werden um Quantum Dots (siehe X. Michalet, „Quantum
dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics”,
Science 307 (2005), 538–544 , hierin durch Bezug
mit aufgenommen), magnetische Nanopartikel (siehe L. Levy
et al., „Nanochemistry: synthesis and characterization
of multifunctional nanoclinics for biological applications”,
Chem. Mater. 14 (2002), 3715–3721 ; B.
A. Holm et al., ”Nanotechnology in biomedical applications”,
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 374 (2002), 589–598 ; und
P. Prasad et al., ”Magnetic nanoparticles for selective
therapy”, U.S. Patent
Nr. 6 514 481 , diese Publikation werden hierin durch Bezug
mit aufgenommen) und andere Teilchen oder Nanopartikel zu beschichten
und sie können mit PEG Gruppen für vergrößerte
Biokompatibilität funktionalisiert werden, wie zum Beispiel
von T. Zhang et al., in „Cellular effect of high
doses of silica-coated quantum dot profiled with high throughput
gene expression analysis and high content cellomics measurements”,
Nano Letters 6 (2006), 800–808 , hierin durch Bezug
mit aufgenommen, beschrieben wird. Ein drittes Beispiel ist ein
mizelluläres Agens, wie etwa PEG-PE, der beispielsweise
genutzt werden kann, um einen Photosensibilisator einzukapseln (siehe A. Roby
et al., „Solubilization of poorly soluble PDT agent, meso-tetraphenylporphin,
in plain or immunotargeted PEG-PE micelles results in dramatically improved
cancer cell killing in vitro”, Eur. J. Pharm. Biopharm.
62 (2006), 235–240 , hierin durch Bezug mit aufgenommen)
oder ein Quantum Dot (siehe B. Dubertret et al., „In
vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles”,
Science 298 (2002), 1759–1762 , hierin durch Bezug
mit aufgenommen). Ein viertes Beispiel ist ein Matrixmaterial, das
ein Polyacrylamidehydrogel (polyacrylamide hydrogel), ein Solgel-Quartz
(sol gel silica) oder ein vernetztes Decylmethacrylat (decyl methacrylate)
umfasst; Nanopartikel, die diese Matrixmaterialien, wie von E.
Monson et al., in „PEBBLE nanosensors for in vitro bio-analysis”,
Biomedical Photonics Handbook, CRC Press, 2003, 59.1–59.14 ; „Nanotechnology tackles
brain cancer”, Monthly Feature, Dezember 2005, NCI Alliance
for Nanotechnology in Cancer ; und „Watery
nanoparticles deliver anticancer therapy”, Nanotech News,
5. März 2007 , NCI Alliance for Nanotechnology
in Cancer; beschrieben; diese Publikationen werden hierin durch
Bezug mit aufgenommenen. Ein fünftes Beispiel ist ein Chelant-Material (chelant
material) (entweder ein natürliches Chelant, wie ein Porphyrin
oder ein Porphyrinderivat oder ein synthetisches Chelant, wie etwa
Ethylendiaminetetraessigsäure (EDTA, ethylendiaminetetraacetid acid)
oder Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA, diethylentriaminepentaacetic
acid) oder Cryptandmaterial) (wie etwa Bipiridin (bypiridine)),
diese Materialien können einen Koordinationskomplex bilden,
um verschiedene Substanzen einschließlich Metalle und Kationen
zu umfassen. Ein sechstes Beispiel ist ein Fulleren oder ein Fullerenderivat
(zum Beispiel eine Kohlenstoff-Nanoröhre (carbon nanotube)
oder ein Fußballmolekül (buckyball)), wobei die
Innenseite des Volumens benutzt werden kann, um verschiedene Materialien
zu beinhalten; beispielsweise beschreibt B. Sitharaman et
al., in „Superparamagnetic gadonanotubes are high-performance
MRI contrast agents”, Chem. Commun. (2005), 3915–3917 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, eine Kohlenstoff-Nanoröhre,
die mit Gd3+ Ionen als ein MRI Kontrastagens
beladen ist.Various auxiliary matrices and coating materials and methods of using such materials in a bonded composition are known to those skilled in the art. Some representative examples are as follows; other embodiments will be apparent to those skilled in the art. A first example is a porous glass such as is used to incorporate CdSe / ZnS Quantum Dots alpha particle scintillators, such as SE Letant and TF Wang in "Study of porous glass doped with quantum dots or laser dyes under alpha irradiation", Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 103110 , which is incorporated herein by reference. A second example is a quartz shell containing a photosensitizer, such as that of Wang et al. in "Nanomaterials and singlet oxygen photosensitizers: potential applications in photodynamic therapy", J. Mater. Chem. 14 (2004), 487-493 is described; from E. Bergey and P. Prasad in Small Spheres, Big Potential, OE Magazine, July 2003, 26-29 ; and from P. Prasad et al. in "Ceramic based nanoparticles for entrapping the rapeutic agents for photodynamic therapy and method of using acid " , US Patent Application Publication No. US 2004/0180096; these publications are incorporated herein by reference. The quartz shell may be rendered hydrophobic or hydrophilic, or both, as appropriate for the biological context, and the porosity of the quartz shell may be tailored, for example, to facilitate the permeation of singlet oxygen through a photosensitizer. Quartz shells can also be used to quantum dots (see X. Michalet, "Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics", Science 307 (2005), 538-544 , incorporated herein by reference), magnetic nanoparticles (see Levy et al., "Nanochemistry: synthesis and characterization of multifunctional nanoclinics for biological applications", Chem. Mater. 14 (2002), 3715-3721 ; BA Holm et al., "Nanotechnology in Biomedical Applications", Mol. Cryst. Liq. Cryst. 374 (2002), 589-598 ; and P. Prasad et al., "Magnetic nanoparticles for selective therapy", U.S. Patent No. 6,514,481 These references are incorporated herein by reference) and other particles or nanoparticles, and may be functionalized with PEG groups for increased biocompatibility, such as T. Zhang et al., In "Cellular effect of high doses of silica coated quantum dot profiled with high throughput gene expression analysis and high content celloma measurements", Nano Letters 6 (2006), 800-808 , incorporated herein by reference. A third example is a micellar agent, such as PEG-PE, which can be used, for example, to encapsulate a photosensitizer (see A. Roby et al., "Solubilization of poorly soluble PDT agent, meso-tetraphenylporphine, in plain or immunotargeted PEG-PE micelles results in dramatically improved cancer cell killing in vitro", Eur. J. Pharm. Biopharm. 62 (2006), 235-240 incorporated herein by reference) or a quantum dot (see B. Dubertret et al., "In vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles", Science 298 (2002), 1759-1762 incorporated herein by reference). A fourth example is a matrix material comprising a polyacrylamide hydrogel, a sol gel silica, or a crosslinked decyl methacrylate (decyl methacrylate); Nanoparticles containing these matrix materials, such as from E. Monson et al., In "PEBBLE nanosensors for in vitro bio-analysis", Biomedical Photonics Handbook, CRC Press, 2003, 59.1-59.14 ; "Nanotechnology tackles brain cancer", Monthly Feature, December 2005, NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer ; and "Watery nanoparticles deliver anticancer therapy," Nanotech News, March 5, 2007 , NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer; described; these publications are incorporated herein by reference. A fifth example is a chelant material (either a natural chelant such as a porphyrin or a porphyrin derivative or a synthetic chelant such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA, ethylendiaminetetraacetid acid) or diethylenetriamine pentaacetic acid (DTPA) or cryptand material) ( such as bipiridine (bypiridine)), these materials can form a coordination complex to include various substances including metals and cations. A sixth example is a fullerene or a fullerene derivative (for example, a carbon nanotube or a buckyball), wherein the inside of the volume can be used to contain various materials; for example, describes Sitharaman et al., In "Superparamagnetic gadonanotubes are high-performance MRI contrast agents", Chem. Commun. (2005), 3915-3917 as incorporated herein by reference, a carbon nanotube loaded with Gd 3+ ions as an MRI contrast agent.
Da
ein lichtempfindliches biologisch aktives Material in unerwünschter
Weise durch umgebende optische Energie, wie etwa durch Sonnenlicht
aktiviert werden kann, sind manchmal spezielle Maßnahmen
notwendig, um ein unerwünschtes Aktivieren während
der Lagerung, der Verabreichung, der Behandlung oder der Nachbehandlung
zu vermeiden. Zum Beispiel werden Patienten, die mit dem lichtempfindlichen
Medikament Porfimernatrium (porfimer sodium) behandelt werden, darauf
hingewiesen Sonnenlicht oder helle Innenraumbeleuchtung für
zumindest 30 Tage nach der Behandlung zu vermeiden. In einigen Ausführungsformen
umfasst die auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung
ein optisch hemmendes Material, das angewendet wird, um zumindest
teilweise eine Kopplung optischer Energie an das lichtempfindliche
biologisch aktive Material zu blockieren. In einer Ausführungsform
wird das optisch hemmende Material angewendet, um selektiv das Koppeln
optischer Energie aus anderen Quellen als dem lumineszierenden Material zu
blockieren. In solch einer Ausführungsform kann die auf
ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung biologisch aktiv
werden, wenn sie mit ionisierender Strahlung bestrahlt wird, aber
das optisch hemmende Material kann zumindest teilweise verhindern,
dass die Verbin dung biologisch aktiv wird, wenn sie mit optischer
Energie bestrahlt wird. Dies kann die Lagerung, die Verabreichung
und die Behandlungsmaßnahmen vereinfachen und die Photoempfindlichkeit
des Patienten auf Umgebungslicht abschwächen. In einigen
Ausführungsformen kann das optisch hemmende Material eine
oder mehrere dünne metallische Lagen umfassen, die optional
in einem Gitter oder einer porösen Struktur konfiguriert
sind. Metallische Elemente mit niedrigem Z, wie etwa Beryllium,
Aluminium oder Titan können eingesetzt werden, um ein optisches
Blockieren ohne wesentliche Abschwächung ionisierender
Strahlung, wie etwa Röntgenstrahlen, bereitzustellen. In
anderen Ausführungsformen kann das optisch hemmende Material Chromophore
umfassen, die in die Hilfsmatrix oder das Beschichtungsmaterial
eingebettet sind, um die Absorption von optischer Energie in einem
Wellenlängenband entsprechend eines Absorptionsbandes des
lichtempfindlichen biologisch aktiven Materials zu vergrößern.
Beispielsweise können organische Farbstoffmoleküle
zu einer Polymermatrix oder Beschichtung hinzugefügt werden
oder verschiedene Metalle (wie etwa Kobalt, Gold, Selen, Kupfer,
usw. und Salze, Oxyde, usw. hiervon) können zu einer Quarzmatrix
oder Beschichtung hinzugefügt werden. In anderen Ausführungsformen
kann das optisch hemmende Material ein polymeres photonisches Bandlückemnaterial
umfassen (wie zum Beispiel von Fink et al., in „Polymeric
photonic band gap materials”, US Patentnummer 6 433 931 , hierin
durch Bezug mit aufgenommen, beschrieben), das eine Bandlücke
aufweist, die zumindest teilweise mit einem Absorptionsband des
lichtempfindlichen biologisch aktiven Materials zusammenfällt.Since a photosensitive biologically active material can be undesirably activated by ambient optical energy, such as sunlight, special measures are sometimes necessary to avoid undesirable activation during storage, administration, treatment or post-treatment. For example, patients treated with the photosensitive drug porfimer sodium (porfimer sodium) are advised to avoid sunlight or bright interior lighting for at least 30 days after treatment. In some embodiments, the ionizing radiation responsive composition comprises an optically inhibiting material that is used to at least partially block coupling of optical energy to the photosensitive biologically active material. In one embodiment, the optically inhibiting material is used to selectively block the coupling of optical energy from sources other than the luminescent material. In such an embodiment, the ionizing radiation responsive composition may become biologically active when irradiated with ionizing radiation, but the optically inhibiting material may at least partially prevent the compound from becoming biologically active when irradiated with optical energy. This may simplify storage, administration, and procedures and attenuate the patient's photosensitivity to ambient light. In some embodiments, the optically inhibiting material may include one or more thin metallic layers that are optionally configured in a grid or porous structure. Low Z metallic elements such as beryllium, aluminum or titanium may be employed to provide optical blocking without significantly attenuating ionizing radiation, such as X-rays to provide. In other embodiments, the optically inhibiting material may comprise chromophores embedded in the auxiliary matrix or coating material to increase the absorption of optical energy in a wavelength band corresponding to an absorption band of the photosensitive biologically active material. For example, organic dye molecules may be added to a polymer matrix or coating, or various metals (such as cobalt, gold, selenium, copper, etc. and salts, oxides, etc. thereof) may be added to a quartz matrix or coating. In other embodiments, the optically inhibiting material may comprise a polymeric photonic bandgap material (as described, for example, by Fink et al., In "Polymeric photonic band gap materials"). US Pat. No. 6,433,931 , incorporated herein by reference) having a bandgap at least partially coincident with an absorption band of the photosensitive biologically active material.
In
einigen Ausführungsformen umfasst die auf ionisierende
Strahlung ansprechende Zusammensetzung ein gezieltes Bioagens (biotargeting agent),
das eine selektive biologische Affinität zu der auf ionisierende
Strahlung ansprechenden Zusammensetzung fördert. Einige
Konfigurationen der gebundenen Zusammensetzungen umfassen, ohne
jedoch darauf beschränkt zu sein, die in den 10A und 10B dargestellten
Querschnitte, in denen ein auf ionisierende Strahlung ansprechendes
Material 1000 (das ein lumineszierendes Material und ein licht-empfindliches
biologisch aktives Material umfasst und optional andere Materia lien
einschließt, zum Beispiel eine Hilfsmatrix oder ein Beschichtungsmaterial)
ist an ein Biotargetingagens 1010 gekoppelt oder mit ihm
beschichtet. Die Darstellungen sind schematisch und nicht als beschränkend
beabsichtigt. In der 10A ist das gezielte Bioagens 1010 mit
einer Y-Form dargestellt, die eine exemplarische Ausführungsform
vorschlagen kann, bei der das gezielte Bioagens ein Antikörper
ist, aber dies ist eine symbolische Darstellung, die alle gezielten
Bioagens umfasst, einschließlich ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein: Proteine und Glycoproteine, monoklonale und polyklonale
Antikörper, Lectine, Rezeptorliganden (einschließlich,
ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Vitamine, Hormone,
Giftstoffe und Analoge oder Fragmente davon), Peptide oder Polypeptide,
Aptamere, Polysaccharide, Zucker und verschiedene andere bioaktive
Liganden oder Reste. Fachleuten sind verschiedene Biokonjugationsmethoden
(bioconjugation methods) bekannt, um diese gezielten Bioagens als
eine Komponente der auf ionisierende Strahlung ansprechenden Zusammensetzung
anzuwenden. Beispielsweise beschreiben W. Cheng und J. Zhang,
supra , das Verwenden von mit Nanopartikeln konjugierter
Folsäure (nanoparticle-conjugated folic acid) als einen
Tumorspezifischen Liganden. E. Bergey und P. Prasad, supra , L.
Levy at al., supra und P. Prasad et al., supra ,
beschreiben eine exemplarische Konjugation von quarzbeschichteten
Nanopartikeln mit Peptiden, Polypeptiden oder eines luteinisierendes
Hormon – freisetzendes Hormon (LH-RH, leutinizing hormone-releasing
hormone). Verschiedene veranschaulichende Biokonjugationen von Quantum
Dots werden von R. Hardman in „A toxicologic review
of quantum dots: toxicity depends an physiochernical and environmental
factors”, Environmental Health Perspectives 114 (2006), 165–172 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen; von S. Weiss et al. in „Semiconductor
nanocrystal grobes for biological applications and process for making and
using such grobes”, US
Patent Nr. 6 207 392 , hierin durch Bezug mit aufgenommen;
und von X. Michalet, supra , beschrieben. B. Storrie
et al., veranschaulichen in „B/B-like fragment targeting
for the purpose of photodynamic therapy and medical imaging”, US Patent Nr. 6 631 283 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, eine Konjugation eines toxischen Moleküls
oder eines Lectins zu einem lichtempfindlichen oder abbildenden
Agens. A. Roby et al., supra , bzw. B. Dubertret
et al., supra , beschreiben Biokonjugationen von Micellen
mit Antikörpern bzw. mit DNA. H. Dees und T. Scott beschrieben
in „Method for improved imaging and photodynamic therapy”, US Patent Nr. 6 493 570 ,
hierin durch Bezug mit aufgenommen, eine Derivatisierung eines halogenierten
Xanthen-Photosensibilisators (xanthene photosensitizer) mit verschiedenen
Zielresten (targeting moieties).In some embodiments, the ionizing radiation responsive composition comprises a targeted bioagent (biotargeting agent) that promotes selective biological affinity to the ionizing radiation responsive composition. Some configurations of the bound compositions include, but are not limited to, those described in U.S. Pat 10A and 10B illustrated cross sections in which a responsive to ionizing radiation material 1000 (which includes a luminescent material and a light-sensitive biologically active material and optionally includes other materials, for example, an auxiliary matrix or a coating material) is attached to a biotargeting agent 1010 coupled or coated with it. The illustrations are schematic and not intended to be limiting. In the 10A is the targeted bioagens 1010 with a Y-shape, which may suggest an exemplary embodiment in which the targeted bioagent is an antibody, but this is a symbolic representation encompassing all targeted bioagents, including, but not limited to, proteins and glycoproteins, monoclonal and polyclonal antibodies, lectins, receptor ligands (including, but not limited to, vitamins, hormones, toxins and analogs or fragments thereof), peptides or polypeptides, aptamers, polysaccharides, sugars, and various other bioactive ligands or residues. Those skilled in the art are aware of various bioconjugation methods for applying these targeted bioagents as a component of the ionizing radiation responsive composition. For example, describe W. Cheng and J. Zhang, supra using nanoparticle-conjugated folic acid as a tumor-specific ligand. E. Bergey and P. Prasad, supra . Levy et al., Supra and P. Prasad et al., Supra , describe an exemplary conjugation of quartz-coated nanoparticles with peptides, polypeptides or a luteinizing hormone-releasing hormone (LH-RH, leutinizing hormone-releasing hormone). Several illustrative bioconjugations of quantum dots are made by R. Hardman in "A toxicological review of quantum dots: toxicity depends on physiochemical and environmental factors", Environmental Health Perspectives 114 (2006), 165-172 incorporated herein by reference; by S. Weiss et al. in "Semiconductor nanocrystal crude for biological applications and process for making and using such coarse", U.S. Patent No. 6,207,392 incorporated herein by reference; and from X. Michalet, supra , described. B. Storrie et al., Illustrate in "B / B-like fragment targeting for the purpose of photodynamic therapy and medical imaging", U.S. Patent No. 6,631,283 as incorporated herein by reference, a conjugation of a toxic molecule or a lectin to a photosensitive or imaging agent. A. Roby et al., Supra , respectively. B. Dubertret et al., Supra , describe bioconjugation of micelles with antibodies or with DNA. H. Dees and T. Scott described in "Method for improved imaging and photodynamic therapy", U.S. Patent No. 6,493,570 , incorporated herein by reference, is a derivatization of a halogenated xanthene photosensitizer (xanthene photosensitizer) having different targeting moieties.
Einige
Ausführungsformen der Erfindung stellen eine erste gebundene
Zusammensetzung bereit, die ein lichtempfindliches biologisch aktives
Material umfasst und einen ersten Affinitätsagens und eine
zweite gebundene Zusammensetzung einschließt, die ein lumineszierendes
Material und einen zweiten Affinitätsagens umfasst. Der
erste und der zweite Affinitätsagens sind irgendwelche
zwei Agens (die identisch sein können), die die Tendenz
aufweisen, eine Umgebung (z. B. in situ) des lichtempfindlichen
biologisch aktiven Materials und des lumineszierenden Materials
zu induzieren, wobei das lichtempfindliche biologisch aktive Material
auf optische Energie, die durch das lumineszierende Material erzeugt
wurde, ansprechen kann. In einigen Ausführungsformen können
das erste bzw. der zweite Affinitätsagens ein erstes und
ein zweites gezieltes Bioagens umfassen, die erste und zweite selektive
biologische Affinitäten aufweisen, wobei die erste und
die zweite selektive biologische Affinität zumindest teilweise überlappen
(zum Beispiel weist das erste und das zweite gezielte Bioagens jedes
zumindest irgendeine gemeinsame Affinität für
ein bestimmtes Gewebe, eine Läsion, ein Organ oder einem
anderen Bereich auf, wobei das lichtempfindliche biologisch aktive
Material und das lumineszierende Material in situ in die Umgebung
gebracht werden können). In anderen Ausführungsformen
kann das erste bzw. das zweite Affinitätsagens einen ersten
und zweiten ausgewählten Bindungspartner umfassen, die
aus einem Paar von Bindungspartnern ausgewählt werden. Bindungspartner
sind Paare von Molekülen (oder funktionale Gruppen), die
eine Affinität aufweisen sich miteinander zu verbinden.
Einige Beispiele umfassen: ein Antigen und ein entsprechender Antikörper
oder ein Fragment davon; ein Hapten und ein entsprechendes Antihapten;
Biotin und Avidin oder Straptavadin; Folsäure und Folsäure bindungsprotein (folate
binding protein); ein Hormon und ein entsprechender Hormonrezeptor;
ein Lectin und ein entsprechendes Kohlenhydrat, ein Enzym und ein
entsprechender Co-Faktor, ein Substrat, ein Inhibitor, ein Effektor
(effector), usw.; Vitamin B12 und den Intrinsic-Faktor; komplementäre
Zellkernsäurefragmente (einschließlich DNA-(DNS),
RNA-(RNS) und PNA-(peptide nucleic acid, PNS), Peptidzellkernsäure)
Sequenzen), ein Antikörper und Protein A oder G; ein Polynukleotid
und ein entsprechendes Polynukleotid-Bindungsprotein; andere Proteine
und entsprechende Liganden; ebenfalls verschiede kovalente Bindungspaare,
wie etwa reaktive Sulfhydrylgruppen (sulfhydryl reactive groups),
reaktive Amingruppen (reactive amine groups), reaktive Carbodiimidgruppen
(carbodiimide reactive groups), usw. Fachleuten sind verschiede
Methoden bekannt, solche Bindungspartner in gebundenen Zusammensetzungen anzuwenden.
Zum Beispiel werden von Amaratunga et al. in „Pharmaceuticals
for enhanced delivery to disease targets”, US Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer US2005/0260131, hierin durch Bezug
mit aufgenommen, Paare von Verbindungen beschrieben, die komplementär
zu Oligopeptidsequenzen (oligopeptide sequences) (zum Beispiel PNA-Sequenzen)
sind. Pomato et al., beschreiben in „In vivo binding pair
pretargeting”, US Patent
Nr. 5 807 534 , hierin durch Bezug mit aufgenommen, Verfahren,
die ein Enzym anwenden und einen entsprechenden Enzym-Inhibitor
als ein Bindungspaar für ein in situ Pre-Targeting (pretargeting)
von einem Effektormolekül (z. B. ein Radio-Metall). Croker
et al. beschreiben in „Sol-gel coated glass microspheres
for use in bioassay”, US Patentamneldung Publikationsnummer US 2007/0117089 , hierin
durch Bezug mit aufgenommen, Glasmikrokugeln, die mit einem Solgel
beschichtet sind, die eine bioaktive Messsonde aufweisen, wobei
die bioaktive Messsonde einen Bindungspartner umfassen kann, der
aus einem Paar von Bindungspartnern ausgewählt wurde.Some embodiments of the invention provide a first bound composition comprising a photosensitive biologically active material and including a first affinity agent and a second bound composition comprising a luminescent material and a second affinity agent. The first and second affinity agents are any two agents (which may be identical) which tend to induce an environment (e.g., in situ) of the photosensitive biologically active material and the luminescent material, the photosensitive biologically active material can respond to optical energy generated by the luminescent material. In some embodiments, the first and second affinity agents, respectively, may comprise first and second targeted bioagents having first and second selective biological affinities, wherein the first and second selective biological affinities at least partially overlap (eg, the first and second biological affinities targeted bioagents each have at least some common affinity for a particular tissue, lesion, organ or other area, wherein the photosensitive biologically active material and the luminescent material can be brought into the environment in situ). In In other embodiments, the first and second affinity agents may comprise first and second selected binding partners selected from a pair of binding partners. Binding partners are pairs of molecules (or functional groups) that have an affinity to bind together. Some examples include: an antigen and a corresponding antibody or a fragment thereof; a hapten and a corresponding antihapten; Biotin and avidin or straptavadine; Folic acid and folate binding protein; a hormone and a corresponding hormone receptor; a lectin and a corresponding carbohydrate, enzyme and co-factor, substrate, inhibitor, effector, etc .; Vitamin B12 and the intrinsic factor; complementary nuclear acid fragments (including DNA (DNA), RNA (RNA) and peptide nucleic acid (PNA), peptide nucleic acid) sequences), an antibody and protein A or G; a polynucleotide and a corresponding polynucleotide binding protein; other proteins and corresponding ligands; Also, various covalent binding pairs, such as reactive sulfhydryl groups (sulfhydryl reactive groups), reactive amine groups, reactive carbodiimide groups (carbodiimide reactive groups), etc., are known to those skilled in the art to use such binding partners in bound compositions. For example, Amaratunga et al. U.S. Patent Application Publication No. US2005 / 0260131, incorporated herein by reference, describes pairs of compounds that are complementary to oligopeptide sequences (for example, PNA sequences). Pomato et al. Describe in "in vivo binding pair pretargeting", U.S. Patent No. 5,807,534 as incorporated herein by reference, methods employing an enzyme and a corresponding enzyme inhibitor as a binding pair for in situ pre-targeting of an effector molecule (e.g., a radio-metal). Croker et al. describe in "Sol-gel coated glass microspheres for use in bioassay", US Patent Application Publication Number US 2007/0117089 as incorporated herein by reference, glass microspheres coated with a sol gel having a bioactive probe, wherein the bioactive probe may comprise a binding partner selected from a pair of binding partners.
Einige
Beispiele der vorangehenden Ausführungsformen sind in den 11A–11D dargestellt.
Diese schematischen Darstellungen sind beispielhafte Konfigurationen
und sie sind nicht als beschränkend beabsichtigt. In der 11A umfasst eine erste gebundene Zusammensetzung
ein lumineszierendes Material 110 und ein erster gezieltes Bioagens 1101,
und eine zweite gebundene Zusammensetzung umfasst ein lichtempfindliches
biologisch aktives Material 112 und ein zweites gezieltes Bioagens 1102 (das
das gleiche sein kann wie das erste gezielte Bioagens oder verschieden).
Die 11B zeigt ein Beispiel, in dem
sich die erste und die zweite gebundene Zusammensetzung der 11A an ein gemeinsames Substrat 1103 durch die
gezielten Bioagens 1101 und 1102 anlagern, wodurch
das lumineszierende Material und das lichtempfindliche biologisch
aktive Material in die Umgebung gebracht werden. Das gemeinsame
Substrat 1103 könnte zum Beispiel eine Tumorzelle,
ein Makromolekül (wie etwa ein Protein) sein oder ein anderes
Feature mit dem die gezielten Bioagens 1101 und 1102 eine
Affinität gemeinsam haben. Die gezielten Bioagens 1101 und 1102 sind
als eine „Y”-Form aufweisend dargestellt, die
eine beispielhafte Ausführungsform vorschlagen können,
bei der die gezielten Bioagens Antikörper sind und das
gemeinsame Substrat 1102 ist mit einer gekerbten Oberfläche
dargestellt, die eine beispielhafte Ausführungsform vorschlagen
kann, bei der das Substrat eine Zelle ist, die ein Antigen auf seiner
Oberfläche bildet, aber diese sind symbolische Darstellungen,
die beabsichtigt sind, alle Arten von gezielten Bioagens und alle
Arten von Zielobjekten (targets) hiervon zu umfassen. In der 11C umfasst eine erste gebundene Zusammensetzung
(bound composition) ein lumineszierendes Material 110 und
einen ersten Bindungspartner 1110, der aus einem Paar von
Bindungspartnern ausgewählt wurde und eine zweite gebundene
Zusammensetzung umfasst ein lichtempfindliches biologisch aktives
Material 112 und einen zweiten Bindungspartner 1112,
der aus einem Paar von Bindungspartnern ausgewählt wurden.
In der 11D sind der erste und der zweite
Bindungspartner miteinander verbunden, wobei das lumineszierende
Material und das lichtempfindliche biologisch aktive Material in
die Umgebung gebracht wurden. Die Bindungspartner 1110 und 1112 sind
als komplementäre „Schloss”- und „Schlüssel”-Formen
dargestellt, die eine exemplarische Ausführungsform vorschlagen können,
bei der die Bindungspartner ein Protein und ein entsprechender Proteinligand
sein können, aber dies ist eine symbolische Darstellung
und es ist beabsichtigt, dass sie alle Arten von Bindungspartnern und
Bindungsaktivitäten hiervon umfasst sind.Some examples of the foregoing embodiments are shown in FIGS 11A - 11D shown. These schematic representations are exemplary configurations and are not intended to be limiting. In the 11A For example, a first bonded composition comprises a luminescent material 110 and a first targeted bioagens 1101 and a second bound composition comprises a photosensitive biologically active material 112 and a second targeted bioagens 1102 (which can be the same as the first targeted bioagent or different). The 11B shows an example in which the first and the second bound composition of the 11A to a common substrate 1103 through the targeted bioagents 1101 and 1102 annealing, whereby the luminescent material and the photosensitive biologically active material are brought into the environment. The common substrate 1103 For example, it could be a tumor cell, a macromolecule (such as a protein), or another feature that targets the targeted bioagents 1101 and 1102 have an affinity in common. The targeted bioagents 1101 and 1102 are shown as having a "Y" shape, which may suggest an exemplary embodiment in which the targeted bioagents are antibodies and the common substrate 1102 is shown with a notched surface that may suggest an exemplary embodiment in which the substrate is a cell that forms an antigen on its surface, but these are symbolic representations intended to cover all types of targeted bioagents and all types of targets to include (targets) thereof. In the 11C For example, a first bound composition comprises a luminescent material 110 and a first binding partner 1110 selected from a pair of binding partners and a second bound composition comprises a photosensitive biologically active material 112 and a second binding partner 1112 which were selected from a pair of binding partners. In the 11D For example, the first and second binding partners are joined together to bring the luminescent material and the photosensitive biologically active material into the environment. The binding partners 1110 and 1112 are shown as complementary "lock" and "key" forms, which may suggest an exemplary embodiment in which the binding partners may be a protein and a corresponding protein ligand, but this is a symbolic representation and is intended to be of all kinds of binding partners and binding activities thereof.
Die 12 zeigt
einen Querschnitt einer auf ionisierende Strahlung ansprechenden
Zusammensetzung. Die Figur zeigt eine veranschaulichende Konfiguration
und ist nicht beschränkend beabsichtigt; anderen Konfigurationen
werden für Fachleute offensichtlich sein. In dieser Konfiguration
umfasst die auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung
einen Kern, der ein lumineszierendes Material 110 aufweist,
umgeben von einer inneren Schale, die ein lichtempfindliches biologisch
aktives Material 112 aufweist und eine äußere
Schale, die eine Hilfsmatrix oder ein Beschichtungsmaterial 900 aufweist.
Ein gezieltes Bioagens 1010 ist an die äußere
Schale angebracht. Die Ausführungsform umfasst ferner ein
Tagant-Material (tagant material) 1200. In der in der 12 dargestellten
Konfiguration ist das Tagant-Material als Flicken (patches) auf
der Oberfläche des lichtempfindlichen biologischen aktiven
Materials verteilt, aber dies ist nur eine veranschaulichende Konfiguration
und andere Konfigurationen werden für Fachleute offensichtlich
sein. Zum Beispiel kann das Tagant-Material an der äußeren Oberfläche
der gebundenen Zusammensetzung angelagert sein, in das Innere der
gebundenen Zusammensetzung eingebettet sein, usw. Im Allgemeinen ist
ein Tagant-Material ein Material, das Detektieren, Abbilden oder
die in situ Dosimetrie der auf ionisierende Strahlung ansprechenden
Zusammensetzung erleichtert, oder die das Abbilden, das Abtasten,
das entnehmen einer Probe oder andere Messungen der in situ Umgebung
erleichtert. In einer ersten Ausführungsform kann das Tagant-Material
ein radioaktives Material umfassen, zum Beispiel ein gammaaktives Isotop
des Thalliums, des Technikums, usw., das mit einer SPECT Kamera
oder einem ähnlichen Instrument abgebildet werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform kann das Tagant-Material
ein Radiokontrastagens umfassen, zum Beispiel ein Material mit großem
Z (wie z. B. Jod, Xenon, Barium, oder ein Lanthanid), das abbildende
Röntgenstrahlen stark absorbiert oder streut. In einer
dritten Ausführungsform kann das Tagant-Material ein MRI
Kontrastagens umfassen, z. B. ein Gadoliniumchelat oder magnetische
Nanopartikel. Ein MRI Kontrastagens kann als ein Sensor wirken,
zum Beispiel durch Konjugieren des Kontrastagens auf einen abtastenden
Rest, wie beispielsweise ein Calcium-bindendes Cal modulinprotein
(calmodulin protein) (siehe T. Atanasijevic et al., „Calciumsensitive
MRI contrast agents based an superparamagnetic iron Oxide nanoparticles
and calmodulin”, PNAS 103 (2006), 14707–14712 ).
In einer vierten Ausführungsform kann das Tagant-Material
ein fluoreszierendes Material umfassen, zum Beispiel einen organischen
Farbstoff, einen anorganischen Farbstoff oder einen Quantum Dot.
Das fluoreszierende Material kann auch als ein Sensor oder ein Anzeigefarbstoff
wirken; ein Beispiel ist ein Ruthenium-basierter Farbstoff [Ru(dpp)3]2+, der eine Intensitätsabnahme
aufweist durch das Abschrecken des angeregten Zustands bei Anwesenheit
von molekularem Sauerstoff. Einige Beispiele von fluoreszierenden
Farbstoffen, Sensor-/Anzeigefarbstoffen und Quantum Dot Kennzeichen
werden von T. Vo-Dinh et al. in Biomedical Photonics Handbank,
CRC Press, 2003, 56–1 bis 56–20 und 58–1
bis 58–14 , hierin durch Bezug mit aufgenommen,
beschrieben. E. Monson, supra , beschreibt wie verschiedene
Referenz- und Anzeigefarbstoffe in eine Nanopartikel-Matrix aufgenommen
werden können.The 12 shows a cross section of an ionizing radiation responsive composition. The figure shows an illustrative configuration and is not intended to be limiting; Other configurations will be apparent to those skilled in the art. In this configuration, the ionizing radiation responsive composition comprises a core that is a luminescent material 110 surrounded by an inner shell containing a photosensitive biologically active material 112 and an outer shell comprising an auxiliary matrix or a coating material 900 having. A targeted bioagens 1010 is attached to the outer shell. The embodiment further comprises a Tagant material (tagant material) 1200 , In the in the 12 As shown, the tagant material is distributed as patches on the surface of the photosensitive biologically active material, but this is only an illustrative configuration and other configurations will be apparent to those skilled in the art. For example, the Tagant material may be attached to the outer surface of the bonded composition, embedded within the bound composition, etc. Generally, a Tagant material is a material that can detect, image, or in situ dosimetry Radiation responsive composition facilitates or facilitates imaging, scanning, taking a sample or other measurements of the in situ environment. In a first embodiment, the tagant material may comprise a radioactive material, for example, a gamma active isotope of thallium, pilot plant, etc., which may be imaged with a SPECT camera or similar instrument. In a second embodiment, the tagant material may comprise a radiocontrast agent, for example, a high Z material (such as iodine, xenon, barium, or a lanthanide) that strongly absorbs or scatters imaging X-rays. In a third embodiment, the tagant material may comprise a MRI contrast agent, e.g. A gadolinium chelate or magnetic nanoparticles. An MRI contrast agent may act as a sensor, for example by conjugating the contrast agent to a sensing moiety, such as calcium-binding calmodulin protein (see T. Atanasijevic et al., "Calcium-sensitive MRI contrast agents based on superparamagnetic iron oxide nanoparticles and calmodulin", PNAS 103 (2006), 14707-14712 ). In a fourth embodiment, the tagant material may comprise a fluorescent material, for example an organic dye, an inorganic dye or a quantum dot. The fluorescent material may also act as a sensor or indicator dye; an example is a ruthenium-based dye [Ru (dpp) 3 ] 2+ which exhibits a decrease in intensity by the quenching of the excited state in the presence of molecular oxygen. Some examples of fluorescent dyes, sensor / display dyes and quantum dot labels are available from T. Vo-Dinh et al. in Biomedical Photonics Handbook, CRC Press, 2003, 56-1 to 56-20 and 58-1 to 58-14 , incorporated herein by reference. E. Monson, supra describes how various reference and display dyes can be incorporated into a nanoparticle matrix.
Die 13 zeigt
eine weitere veranschaulichende Ausführungsform und Anwendung,
bei der ein ionisierender Strahlungsemitter 100 ionisierende Strahlung 102 erzeugt.
Die ionisierende Strahlung bestrahlt zumindest einen Teil eines
Bereichs 104, der eine auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung 200 enthält.
Wie in der 1 und der 7 spricht
das lumineszierende Material auf ionisierende Strahlung durch Erzeugen
optischer Energie an und das lichtempfindliche biologisch aktive Material
spricht auf optische Energie an, indem es biologisch aktiv wird
(andere Ausführungsformen stellen anderes Ansprechen des
biologisch aktiven Materials bereit; zum Beispiel kann das lichtempfindliche
biologisch aktive Material auf optische Energie ansprechen, indem
es biologisch inaktiv wird, indem ein Level biologischer Aktivität
teilweise anwächst oder abnimmt, indem sich ein erster
Modus biologischer Aktivität in einen zweiten Modus biologischer Aktivität
umwandelt, usw.). In der vorliegenden Ausführungsform spricht
die auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung zusätzlich
durch Erzeugen von gestreuter oder lumineszierender Strahlung 1300 an.The 13 FIG. 12 shows another illustrative embodiment and application in which an ionizing radiation emitter. FIG 100 ionizing radiation 102 generated. The ionizing radiation irradiates at least part of a region 104 which is an ionizing radiation responsive composition 200 contains. Like in the 1 and the 7 It addresses the luminescent material to ionizing radiation by generating optical energy and the photosensitive biologically active material is responsive to optical energy by becoming biologically active (other embodiments provide different response of the biologically active material, for example, the photosensitive biologically active material may address optical energy by becoming biologically inactive by partially increasing or decreasing a level of biological activity by converting a first mode of biological activity into a second mode of biological activity, etc.). In the present embodiment, the ionizing radiation responsive composition additionally speaks by generating scattered or luminescent radiation 1300 at.
Ein
erster Strahlungsdetektor 1302 wird angewendet, um zumindest
einen Teil der gestreuten oder lumineszierenden Strahlung zu empfangen
und ein zweiter Strahlungsdetektor 1304 wird angewendet,
um zumindest einen Teil der ionisierenden Strahlung, der übertragen
oder durch den Bereich 104 nach vorne gestreut wird, zu
empfangen. Andere Ausführungsformen können nur
den ersten Strahlungsdetektor 1302 oder nur den zweiten
Strahlungsdetektor 1304 umfassen. Die gestreute oder lumineszierende
Strahlung 1300 kann beispielsweise umfassen Comptongestreute
Röntgenstrahlen, Paar-erzeugende Gammastrahlen, charakteristische
Röntgenstrahlen oder optische Fluoreszenz. In den Ausführungsformen,
in denen die auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung
ferner Tagant-Material umfasst, kann die gestreute oder lumineszierende
Strahlung von dem Tagant-Material ausgehen. Der erste Strahlungsdetektor 1302 kann zum
Beispiel einen oder mehrere optische, Röntgenstrahlen-,
oder Gammastrahlensensoren umfassen, kann optional als ein planares
oder ein tomographisches Abbildungssystem (wie beispielsweise eine CCD-Kamera,
einen optischen Tomographen, eine Gamma-Kamera, ein Fluoroskop,
einen PET-Scanner, einen SPECT-Scanner oder ein CT-Gerät)
umfassen. Der zweite Strahlungsdetektor 1304 kann beispielsweise
einen oder mehrere ionisierende Strahlungssensoren (z. B. einen
Halbleiter, einen Phosphor oder einen Szintillationsdetektor) umfassen,
der optional als ein planares oder tomographisches System konfiguriert
ist (ebenda).A first radiation detector 1302 is applied to receive at least a portion of the scattered or luminescent radiation and a second radiation detector 1304 is applied to at least part of the ionizing radiation that is transmitted or passed through the area 104 is scattered forward to receive. Other embodiments may only use the first radiation detector 1302 or only the second radiation detector 1304 include. The scattered or luminescent radiation 1300 For example, compton scattered comprise X-rays, pair-producing gamma rays, characteristic X-rays, or optical fluorescence. In embodiments in which the ionizing radiation responsive composition further comprises tagant material, the scattered or luminescent radiation may emanate from the tagant material. The first radiation detector 1302 For example, it may comprise one or more optical, X-ray, or gamma-ray sensors, optionally as a planar or tomographic imaging system (such as a CCD camera, an optical scanner, a gamma camera, a fluoroscope, a PET scanner, a SPECT scanner or a CT device). The second radiation detector 1304 For example, it may include one or more ionizing radiation sensors (eg, a semiconductor, a phosphor, or a scintillation detector) that is optionally configured as a planar or tomographic system (ibid.).
Die
in 13 dargestellte Ausführungsform umfasst
ferner eine Kontrolleinheit 1306, die mit dem ionisierenden
Strahlungsemitter verbunden ist, den ersten Strahlungsdetektor und
den zweiten Strahlungsdetektor. Die Kontrolleinheit ist konfiguriert,
um den ionisierenden Strahlungsemitter zu betreiben, zum Beispiel
um den Emitter zu aktivieren oder deaktivieren (oder einen Teil
davon), seine mechanische Position und Orientierung zu verändern
und das Spektrum, die Intensität, die Strahlform, die Zeitsequenz,
usw. der ionisierenden Strahlung zu modulieren. Die Kontrolleinheit
ist konfiguriert, um den ersten und/oder den zweiten Strahlungsdetektor
zu betreiben, zum Beispiel den Detektor entweder zu aktivieren oder
zu deaktivieren, seine mechanische Position und Orientierung zu
ver ändern, seine Abbildungs- und Detektionseinstellungen
(wie etwa den Gewinn, den Spektralbereich oder das Gesichtsfeld)
zu verändern und Detektions- oder Abbildungsdaten zu empfangen.
Die Kontrolleinheit kann Daten von dem ersten und/oder dem zweiten
Strahlungsdetektor empfangen, kann eine korrelierte photoaktivierte
Dosis des lichtempfindlichen biologisch aktiven Materials bestimmen,
kann die korrelierte photoaktivierte Dosis mit einer photoaktivierten
Zieldosis vergleichen und kann den Betrieb des ionisierenden Strahlungsemitters
anpassen, um eine Korrespondenz zwischen der korrelierten photoaktivierten
Dosis und der photoktivierten Zieldosis (target photoactivated dosage)
zu verbessern. Zusätzlich oder alternativ kann die Kontrolleinheit
Daten von dem ersten und/oder dem zweiten Strahlungsdetektor empfangen,
wobei die Daten eine Karte oder ein Bild des Zielbereichs umfassen und
ein Strahlungsdosisprofil entsprechend der Karte oder dem Bild des
Zielbereichs erzeugen. Beispielsweise kann die auf ionisierende
Strahlung ansprechende Zusammensetzung eine selektive biologische
Affinität für ein bestimmtes Gewebe, einen Tumor
oder eine Läsion aufweisen und dabei als ein abbildender
Kontrastagens dienen, um die räumliche Ausdehnung des bestimmten
Gewebes, des Tumors oder der Läsion zu enthüllen.
Optional enthält die Kontrolleinheit ein Schnittstellenmodul,
das ein oder mehrere Benutzereingabegeräte (Tastaturen,
Zeigegeräte, Mikrophone, usw.) enthalten kann, ein oder mehrere
Benutzerausgabegeräte (Video-Displays, Lautsprecher, usw.),
ein oder mehrere Netzwerkschnittstellen (zum Beispiel zum Zugang
zu einem Computernetzwerk oder einer Datenbank) oder irgendeine
Kombination davon beinhalten.In the 13 illustrated embodiment further comprises a control unit 1306 , which is connected to the ionizing radiation emitter, the first radiation detector and the second beam lung detector. The control unit is configured to operate the ionizing radiation emitter, for example to activate or deactivate (or part of) the emitter, to change its mechanical position and orientation, and the spectrum, intensity, beam shape, time sequence, etc. to modulate the ionizing radiation. The control unit is configured to operate the first and / or the second radiation detector, for example to either enable or disable the detector, to change its mechanical position and orientation, to adjust its imaging and detection settings (such as gain, spectral range) or the field of view) and to receive detection or imaging data. The control unit may receive data from the first and / or the second radiation detector, may determine a correlated photoactivated dose of the photosensitive biologically active material, may compare the correlated photoactivated dose with a photoactivated target dose and may adjust the operation of the ionizing radiation emitter to provide correspondence between the correlated photoactivated dose and the photoactivated target dose. Additionally or alternatively, the control unit may receive data from the first and / or the second radiation detector, the data comprising a map or image of the target area and generating a radiation dose profile corresponding to the map or image of the target area. For example, the ionizing radiation responsive composition may have a selective biological affinity for a particular tissue, tumor, or lesion, thereby serving as an imaging contrast agent to reveal the spatial extent of the particular tissue, tumor, or lesion. Optionally, the control unit includes an interface module that may include one or more user input devices (keyboards, pointing devices, microphones, etc.), one or more user output devices (video displays, speakers, etc.), one or more network interfaces (for example, access to a computer network or database) or any combination thereof.
Die 14 zeigt
eine weitere veranschaulichende Ausführungsform und Anwendung,
bei der ein ionisierender Strahlungsemitter 100 ionisierende Strahlung 102 erzeugt.
Die ionisierende Strahlung bestrahlt zumindest einen Teil des Bereichs 104,
der eine auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusarmmensetzung 200 enthält.
Das lumineszierende Material spricht auf die ionisierende Strahlung
durch Erzeugen optischer Energie an und das lichtempfindliche biologisch
aktive Material spricht auf die optische Energie an, indem es biologisch
aktiv wird (andere Ausführungsformen erbringen anderes
Ansprechen des lichtempfindlichen biolo gisch aktiven Materials;
zum Beispiel kann ein lichtempfindliches biologisch aktives Material
auf optische Energie ansprechen, um biologisch inaktiv zu werden
oder um teilweise einen Level biologischer Aktivität zu
erhöhen oder zu verringern, um von einem ersten Modus biologischer
Aktivität in einen zweiten Modus biologischer Aktivität
zu wechseln, usw.). Die vorliegende Ausführungsform umfasst
ferner einen Messsondenstrahlungsemitter 1400, der Messsondenstrahlung 1402 emittiert,
die zumindest einen Teil des Bereichs 104 bestrahlt. Die
räumliche Ausdehnung der ionisierenden Strahlung 102 und
der Messsondenstrahlung 1402 können, wie in der 14 dargestellt,
disjunkt sein oder sie können zumindest teilweise überlappen.
Die auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung spricht
auf die Messsondenstrahlung durch Erzeugen gestreuter oder lumineszierender
Strahlung 1300 an. Ein erster Strahlungsdetektor 1302 wird
angewendet, um zumindest einen Teil der gestreuten oder lumineszierenden
Strahlung zu empfangen, ein zweiter Strahlungsdetektor 1304 wird
angewendet, um zumindest einen Teil der ionisierenden Strahlung,
die übertragen oder durch den Bereich 104 nach
vorne gestreut wird, zu empfangen und ein dritter Strahlungsdetektor 1404 wird
angewendet, um zumindest einen Teil der Messsondenstrahlung, die übertragen
oder durch den Bereich 104 nach vorne gestreut wird, zu
empfangen. Andere Ausführungsformen können einen
oder zwei der drei in 14 gezeigten Strahlungsdetektoren
einschließen. Der Messsondenstrahlungsemitter 1400 könnte
zum Beispiel einen ionisierenden Strahlungsemitter, einen optischen
Strahlungsemitter (insbesondere einen, der bei tiefer eindringenden
roten oder nahe infraroten Wellenlängen arbeitet) oder
eine RF-Antenne für kernmagnetische Resonanz (falls in
Kombination mit einem NMR Magnetsystem verwendet wird, nicht gezeigt)
umfassen. Die gestreute oder lumineszierende Strahlung 1300 könnte
zum Beispiel Compton-gestreute Röntgenstrahlen, Paar-erzeugende
Gammastrahlen, charakteristische Röntgenstrahlen, optische
Fluoreszenz oder NMR Dipolstrahlung umfassen. In den Ausführungsformen,
in denen die auf ionisierende Strahlung ansprechende Zusammensetzung
ferner ein Tagant-Material umfasst, kann die gestreute oder lumineszierende
Strahlung von dem Tagant-Material ausgehen. Der erste Strahlungsdetektor 1302 und
der dritte Strahlungsdetektor 1404 können zum
Beispiel einen oder mehrere optische, Röntgenstrahlen-
oder Gammastrahlenmesssonden umfassen, können optional
als ein planares oder tomographisches Abbildungssystem (beispielsweise wie
eine CCD-Kamera, ein optischer Tomograph, eine Gamma-Kamera, ein
Fluoroskop, ein PET-Scanner, ein SPECT-Scanner oder ein CT-Gerät)
konfiguriert sein. Der erste Strahlungsdetektor kann eine oder mehrere
RF-Antennen umfassen, die optional als Teil eines Magnetresonanzabbildungssystems
konfiguriert sein können. Der zweite Strahlungsdetektor 1304 kann
zum Beispiel einen oder mehrere ionisierende Strahlungsmesssensoren
(z. B. einen Halbleiter, ein Phosphor oder ein Szintillationsdetektor)
umfassen, die optional als ein planares oder tomographisches System
konfiguriert sein können (ebenda).The 14 FIG. 12 shows another illustrative embodiment and application in which an ionizing radiation emitter. FIG 100 ionizing radiation 102 generated. The ionizing radiation irradiates at least part of the area 104 containing an ionizing radiation responsive composition 200 contains. The luminescent material is responsive to the ionizing radiation by generating optical energy, and the photosensitive biologically active material is responsive to the optical energy by becoming biologically active (other embodiments provide different response of the photosensitive biologically active material, for example, a photosensitive biologically active material reacting active material to optical energy to become biologically inactive, or to partially increase or decrease a level of biological activity, to switch from a first mode of biological activity to a second mode of biological activity, etc.). The present embodiment further includes a probe radiation emitter 1400 , the probe radiation 1402 emitted, which is at least part of the range 104 irradiated. The spatial extent of the ionizing radiation 102 and the probe radiation 1402 can, as in the 14 represented, disjoint or they can overlap at least partially. The ionizing radiation responsive composition is responsive to the probe radiation by generating scattered or luminescent radiation 1300 at. A first radiation detector 1302 is applied to receive at least a portion of the scattered or luminescent radiation, a second radiation detector 1304 is applied to at least part of the ionizing radiation that is transmitted or passed through the area 104 is scattered forward, receive and a third radiation detector 1404 is applied to at least part of the probe radiation that is transmitted or passed through the area 104 is scattered forward to receive. Other embodiments may include one or two of the three in 14 include radiation detectors shown. The probe radiation emitter 1400 For example, it could include an ionizing radiation emitter, an optical radiation emitter (particularly one operating at deeper penetrating red or near infrared wavelengths), or a nuclear magnetic resonance RF antenna (if used in combination with an NMR magnet system, not shown). The scattered or luminescent radiation 1300 For example, Compton scattered X-rays, pair-producing gamma rays, characteristic X-rays, optical fluorescence, or NMR dipole radiation could be included. In embodiments in which the ionizing radiation responsive composition further comprises a tagant material, the scattered or luminescent radiation may emanate from the tagant material. The first radiation detector 1302 and the third radiation detector 1404 For example, one or more optical, X-ray, or gamma-ray probes may optionally be included as a planar or tomographic imaging system (such as a CCD camera, an optical tomograph, a gamma camera, a fluoroscope, a PET scanner, a SPECT Scanner or a CT device). The first radiation detector may comprise one or more RF antennas, which may optionally be configured as part of a magnetic resonance imaging system. The second radiation detector 1304 can, for example, one or a plurality of ionizing radiation measuring sensors (eg, a semiconductor, a phosphor, or a scintillation detector), which may optionally be configured as a planar or tomographic system (ibid.).
Die
in 14 dargestellte Ausführungsform umfasst
ferner eine Kontrolleinheit 1306, die mit dem ionisierenden
Strahlungsemitter, dem Messsondenstrahlungsemitter und den drei
Strahlungsdetektoren verbunden ist. Die Kontrolleinheit ist konfiguriert,
um den ionisierenden Strahlungsemitter und den Messsondenstrahlungsemitter
zu betreiben, zum Beispiel um jeden Emitter (oder einige Teile davon)
zu aktivieren oder zu deaktivieren, seine mechanische Position und
Orientierung zu verändern und das Spektrum, die Intensität,
die Strahlform, die Zeitsequenz, usw. der emittierten Strahlung
zu modulieren. Die Kontrolleinheit ist ferner konfiguriert, um die
Strahlungsdetektoren zu betreiben, zum Beispiel durch Aktivieren oder
Deaktivieren eines Detektors, seine mechanische Position und Orientierung
zu ändern, die Abbildungs- oder Detektionseinstellungen
(wie etwa des Gewinns, des Spektralbereiches oder des Blickfeldes)
zu variieren und Detektions- oder Abbildungsdaten zu empfangen.
Die Kontrolleinheit kann Daten von irgendeinem der Strahlungsdetektoren
empfangen, eine korrelierte photoaktivierte Dosis des lichtempfindlichen
biologisch aktiven Materials bestimmen, die korrelierte photoaktivierte
Dosis mit einer photoaktivierten Zieldosis vergleichen und den Betrieb
des ionisierenden Strahlungsemitters anpassen, um die Übereinstimmung
zwischen der korrelierten photoaktivierten Dosis und der photoaktivierten Zieldosis
zu verbessern. Zusätzlich oder alternativ kann die Kontrolleinheit
Daten von einem oder allen der Strahlungsdetektoren empfangen, wobei
die Daten eine Karte oder ein Bild des Zielbereichs umfassen und
ein Strahlungsdosisprofil zu erzeugen, das der Karte oder dem Bild
des Zielbereichs entspricht. Beispielsweise kam die auf ionisierende
Strahlung ansprechende Zusammensetzung eine selektive biologische
Affinität zu einem bestimmten Gewebe, einem Tumor oder
einer Läsion aufweisen und dabei als ein abbildendes Kontrastagens
dienen, um die räumliche Ausdehnung des bestimmten Gewebes, des
Tumors oder der Läsion zu enthüllen. Optional kann
die Kontrolleinheit ein Schnittstellenmodul einschließen,
das ein oder mehrere Eingabegeräte (Tastaturen, Zeigegeräte,
Mikrophone, usw.), cm oder mehrere Benutzerausgabegeräte
(Video-Displays, Lautsprecher, usw.) und ein oder mehrere Netzwerkgeräte
(z. B. Zugang zu einem Computernetzwerk oder einer Datenbank) oder ähnliche
Geräte oder Kombinationen hiervon umfasst.In the 14 illustrated embodiment further comprises a control unit 1306 which is connected to the ionizing radiation emitter, the probe radiation emitter and the three radiation detectors. The control unit is configured to operate the ionizing radiation emitter and the probe radiation emitter, for example to activate or deactivate each emitter (or some portions thereof), to change its mechanical position and orientation, and to vary the spectrum, intensity, beam shape Time sequence, etc. of the emitted radiation to modulate. The control unit is further configured to operate the radiation detectors, for example, by activating or deactivating a detector, changing its mechanical position and orientation, varying the imaging or detection settings (such as gain, spectral or field of view), and detection - or to receive image data. The control unit may receive data from any one of the radiation detectors, determine a correlated photoactivated dose of the photosensitive biologically active material, compare the correlated photoactivated dose with a photoactivated target dose and adjust the operation of the ionizing radiation emitter to match the correlated photoactivated dose with the photoactivated target dose to improve. Additionally or alternatively, the control unit may receive data from one or all of the radiation detectors, the data comprising a map or image of the target area and generating a radiation dose profile corresponding to the map or image of the target area. For example, the ionizing radiation responsive composition has a selective biological affinity for a particular tissue, tumor, or lesion, thereby serving as an imaging contrast agent to reveal the spatial extent of the particular tissue, tumor, or lesion. Optionally, the control unit may include an interface module including one or more input devices (keyboards, pointing devices, microphones, etc.), cm or multiple user output devices (video displays, speakers, etc.) and one or more network devices (eg access to a computer network or database) or similar devices or combinations thereof.
Eine
veranschaulichende Ausführungsform ist als ein Prozessablaufdiagramm
in der 15 dargestellt. Dieser Prozessablauf
kann beispielsweise den Betrieb der Kontrolleinheit 1306,
wie in den 13 und 14 dargestellt,
charakterisieren. Der Ablauf 1500 umfasst den Schritt 1510-
das Identifizieren eines ersten Prozesses, der zumindest teilweise ionisierende
Strahlung in ein Quantum optischer Energie umwandelt. Zum Beispiel
kann ionisierende Strahlung, wie etwa Gammastrahlung oder Röntgenstrahlung
in optische Energie durch ein lumineszierendes Material, wie etwa
einen Szintillator oder Phosphorteilchen umgewandelt werden. Der
Ablauf 1500 umfasst ferner den Schritt 1520- das
Identifizieren eines zweiten Prozesses, der zumindest teilweise
das Quantum optischer Energie in biologische Aktivität
umwandelt. Zum Beispiel kann ein lichtempfindliches biologisch aktives
Material auf optische Energie ansprechen, indem es biologisch aktiv
wird oder ein lichtempfindliches biologisch aktives Material kann
auf optische Energie ansprechen, indem es ermöglicht, dass
biologisch aktives Material freigesetzt wird. Der Ablauf 1500 kann
ferner den Schritt 1530 umfassen- das Ansprechen auf das
Identifizieren eines ersten Prozesses und auf das Identifizieren eines
zweiten Prozesses, das Bestimmen eines Quantums von ionisierender
Strahlung, wobei das gewählte Quantum biologischer Aktivität
durch eine Kombination des ersten Pro zesses und des zweiten Prozesses
erzeugt wird. Beispielsweise kann der erste Prozess durch eine Effizienz
oder einen Querschnitt der Umwandlung ionisierender Strahlung in optische
Energie (einschließlich spektraler und in situ Abhängigkeiten
hiervon) charakterisiert werden und/oder durch eine räumliche
Verteilung eines Lumineszenzmaterials, das den ersten Prozess ausführen
kann; der zweite Prozess kann durch eine Effizienz oder eine Sensitivität
der Umwandlung optischer Energie in biologische Aktivität
(einschließlich spektraler und in situ Abhängigkeiten
hiervon) charakterisiert werden und/oder durch eine räumliche
Verteilung eines lichtempfindlichen biologischen aktiven Materials,
das den zweiten Prozess ausführen kann; diese Charakterisierungen
des ersten Prozesses und des zweiten Prozesses können verwendet
werden, um das Quantum ionisierender Strahlung zu bestimmen, das
geliefert werden sollte, um ein ausgewähltes Quantum biologischer
Aktivität zu erhalten. Das Quantum ionisierender Strahlung
kann eine Spezifikation eines Bestrahlungsenergiespektrums, eines Zeitprofils
oder eines räumlichen Profils umfassen. Der Ablauf 1500 umfasst
ferner den Schritt 1540- das Bestrahlen zumindest eines
Bereichs mit dem bestimmten Quantum ionisierender Strahlung. Zum Beispiel
kann ein ionisierender Strahlungsemitter (z. B. ein Teletherapiegerät
oder ein CT-Gerät) betrieben werden, um das bestimmte Quantum
ionisierender Strahlung (optional entsprechend ein spezifiziertes Zeit-,
ein Orts- und/oder ein Energieprofil) bereitzustellen. Der Ablauf 1500 umfasst
optional den Schritt 1550- das Detektieren des Quantums
ionisierender Strahlung, die übertragen oder durch zumindest
einen Teil des zumindest einen Bereichs in Vorwärtsrichtung
gestreut wird. Zum Beispiel kann ein ionisierender Strahlungsdetektor
(z. B. ein Halbleiter-, ein Phosphor- oder ein Szintillationsdetektor,
der optional als ein planares oder tomographisches System konfiguriert
ist) betrieben werden, um die übertragene oder vorwärts
gestreute ionisierende Strahlung zu detektieren. Der Ablauf 1500 kann
ferner optional den Schritt 1555 umfassen- das Bestimmen
eines Quantums biologischer Aktivität, das dem detektierten
Quantum ionisierender Strahlung entspricht. Zum Beispiel kann es
eine Korrelation zwischen dem detektierten Quantum übertragener
oder vorwärts gestreuter ionisierender Strahlung und dem
aktuellen Quantum biologischer Aktivität geben, die durch
die Bestrahlung in Schritt 1540 verursacht wurde. Alternativ
oder zusätzlich kann das detektierte Quantum übertragener
oder vorwärts gestreuter ionisierender Strahlung Charakteristika
der in situ Umgebung (z. B. eine räumliche Ausdehnung eines
bestimmten Gewebes, eines Tumors oder einer Läsion) enthüllen, wovon
das Quantum biologischer Aktivität abhängen kann
(z. B. ist die biologische Aktivität spezifisch für ein
bestimmtes Gewebe, einen Tumor oder eine Läsion). Der Ablauf 1500 kann
ferner den Schritt 1580 umfassen- das Anpassen der Bestrahlung,
um das gewählte Quantum biologischer Aktivität
zu erhalten. Zum Beispiel kann der ionisierende Strahlungsemitter
angepasst werden (z. B. durch Aktivieren oder Deaktivieren des gesamten
oder eines Teils des Emitters, durch Ändern seiner mechanischen
Position oder Orientierung oder durch Modifizieren des Spektrums,
der Intensität, der Strahlform, der Zeitsequenz, usw. der
ionisierenden Strahlung), wodurch eine Diskrepanz zwischen dem gewählten
Quantum biologischer Aktivität (wie es in Schritt 1530 verwendet
wird, um ein Quantum ionisierender Strahlung zu bestimmen, um es
zu applizieren) und des bestimmten Quantums biologischer Aktivität
(z. B. wie in Schritt 1555, 1564 oder 1576)
zumindest teilweise entfernt oder verringert werden kann.An illustrative embodiment is shown as a process flow diagram in FIG 15 shown. This process flow can, for example, the operation of the control unit 1306 as in the 13 and 14 represented, characterize. The sequence 1500 includes the step 1510 - Identifying a first process that converts at least partially ionizing radiation into a quantum of optical energy. For example, ionizing radiation, such as gamma radiation or X-radiation, can be converted to optical energy by a luminescent material, such as a scintillator or phosphor particles. The sequence 1500 further comprises the step 1520 identifying a second process that at least partially converts the quantum of optical energy into biological activity. For example, a photosensitive biologically active material may respond to optical energy by becoming biologically active, or a photosensitive biologically active material may respond to optical energy by allowing biologically active material to be released. The sequence 1500 may further the step 1530 comprising- responsive to identifying a first process and identifying a second process, determining a quantum of ionizing radiation, wherein the selected amount of biological activity is generated by a combination of the first process and the second process. For example, the first process may be characterized by an efficiency or a cross-section of the conversion of ionizing radiation into optical energy (including spectral and in-situ dependencies thereof) and / or by a spatial distribution of a luminescent material capable of performing the first process; the second process may be characterized by an efficiency or sensitivity of the conversion of optical energy into biological activity (including spectral and in-situ dependencies thereof) and / or by a spatial distribution of a photosensitive biologically active material capable of performing the second process; These characterizations of the first process and the second process can be used to determine the amount of ionizing radiation that should be delivered to obtain a selected amount of biological activity. The amount of ionizing radiation may include a specification of an irradiation energy spectrum, a time profile, or a spatial profile. The sequence 1500 further comprises the step 1540 - irradiating at least one area with the determined amount of ionizing radiation. For example, an ionizing radiation emitter (eg, a teletherapy device or a CT device) may be operated to provide the particular amount of ionizing radiation (optionally, according to a specified time, location, and / or energy profile). The sequence 1500 optionally includes the step 1550 detecting the amount of ionizing radiation transmitted or scattered through at least part of the at least one region in the forward direction. For example, an ionisie A radiation detector (eg, a semiconductor, phosphor, or scintillation detector, optionally configured as a planar or tomographic system) may be operated to detect the transmitted or forward scattered ionizing radiation. The sequence 1500 may optionally be the step 1555 comprising determining a quantity of biological activity corresponding to the detected amount of ionizing radiation. For example, there may be a correlation between the detected quantum of transmitted or forward scattered ionizing radiation and the current quantum of biological activity generated by the irradiation in step 1540 was caused. Alternatively or additionally, the detected quantum of transmitted or forward scattered ionizing radiation may reveal characteristics of the in situ environment (eg, a spatial extent of a particular tissue, tumor or lesion) on which the quantum of biological activity may depend (e.g. the biological activity is specific to a particular tissue, tumor or lesion). The sequence 1500 may further the step 1580 comprising adjusting the irradiation to obtain the selected amount of biological activity. For example, the ionizing radiation emitter may be adapted (eg, by activating or deactivating all or part of the emitter, changing its mechanical position or orientation, or modifying the spectrum, intensity, beam shape, time sequence, etc.) ionizing radiation), causing a discrepancy between the selected amount of biological activity (as described in step 1530 used to determine a quantum of ionizing radiation to apply) and the determined amount of biological activity (eg, as in step 1555 . 1564 or 1576 ) can be at least partially removed or reduced.
Eine
weitere veranschaulichende Ausführungsform ist als ein
Prozessablaufdiagramm in 16 dargestellt.
Dieser Prozessablauf kann beispielsweise den Betrieb der Kontrolleinheit 1306, dargestellt
in den 13 und 14, charakterisieren.
Der Ablauf 1600 umfasst, wie oben beschrieben, die Schritte 1510, 1520, 1530 und 1540.
Der Ablauf 1600 umfasst optional den Schritt 1560-
das Identifizieren eines dritten Prozesses, der zumindest teilweise
ionisierende Strahlung in detektierbare Strahlung in zumindest einem
Strahlungsmodus umwandelt, wobei die Umwandlung durch den dritten
Prozess zumindest teilweise der Umwandlung von ionisierender Strahlung
in biologische Aktivität durch die Kombination des ersten
Prozesses und des zweiten Prozesses entspricht. Zum Beispiel kann
ein Agens, das den ersten Prozess und/oder den zweiten Prozess (z.
B. ein lumineszierendes Material oder ein lichtempfindliches biologisch
aktives Material oder eine Kombination davon) oder ein Tagant-Material
gepaart mit solch einem A gens auf ionisierende Strahlung ansprechen
durch Erzeugen von gestreuter oder lumineszierender Strahlung (z.
B. Compton-gestreute Röntgenstrahlen, Paarerzeugende Gammastrahlen, charakteristische
Röntgenstrahlen oder optische Fluoreszenz). Der Ablauf 1600 kann
ferner optional den Schritt 1562 umfassen- das Detektieren
eines Strahlungsquantums in dem zumindest einen Strahlungsmodus.
Zum Beispiel kann ein Strahlungsdetektor (z. B. eine optische, eine
Röntgenstrahlen- oder eine Gammastrahlenmesssonde, die
optional als ein planares oder tomographisches Abbildungssystem,
wie etwa eine CCD-Kamera, eine Gamma-Kamera, ein Fluoroskop, usw.
konfiguriert sein kann) betrieben werden, um Strahlung in dem zumindest
einen Strahlungsmodus zu detektieren. Der Ablauf 1600 kann ferner
weiterhin den Schritt 1564 umfassen- das Bestimmen eines
Quantums biologische Aktivität, das dem detektierten Strahlungsquantum
in dem zumindest einen Strahlungsmodus entspricht. Es gibt beispielsweise
eine Korrelation zwischen dem detektierten Strahlungsquantum in
dem zumindest einen Strahlungsmodus und dem tatsächlichen
Quantum biologischer Aktivität, das durch Bestrahlung in
dem Schritt 1540 verursacht wurde. Alternativ oder zusätzlich
kann das detektierte Strahlungsquantum in dem zumindest einen Strahlungsmodus
Charakteristika der in situ Umgebung (z. B. eine räumliche
Ausdehnung eines bestimmten Gewebes, eines Tumors oder einer Läsion)
enthüllen, wovon das Quantum biologischer Aktivität
abhängen kann (z. B. ist die biologische Aktivität
spezifisch auf ein bestimmtes Gewebe, einen Tumor oder eine Läsion).
Der Ablauf 1500 kann ferner, wie oben beschrieben, optional den
Schritt 1580 umfassen.Another illustrative embodiment is shown as a process flow diagram in FIG 16 shown. This process flow can, for example, the operation of the control unit 1306 , presented in the 13 and 14 , characterize. The sequence 1600 includes, as described above, the steps 1510 . 1520 . 1530 and 1540 , The sequence 1600 optionally includes the step 1560 identifying a third process that converts at least partially ionizing radiation into detectable radiation in at least one radiation mode, wherein the conversion by the third process corresponds at least in part to the conversion of ionizing radiation to biological activity through the combination of the first process and the second process. For example, an agent that is responsive to ionizing radiation for the first process and / or the second process (eg, a luminescent material or a photosensitive biologically active material, or a combination thereof) or a tagant material paired with such an agent by generating scattered or luminescent radiation (e.g., Compton-scattered X-rays, pair-producing gamma rays, characteristic X-rays, or optical fluorescence). The sequence 1600 may optionally be the step 1562 comprising detecting a radiation quantum in the at least one radiation mode. For example, a radiation detector (eg, an optical, an X-ray, or a gamma-ray probe, which may optionally be configured as a planar or tomographic imaging system, such as a CCD camera, a gamma camera, a fluoroscope, etc.) may be configured. operated to detect radiation in the at least one radiation mode. The sequence 1600 may further continue the step 1564 comprising determining a quantity of biological activity corresponding to the detected radiation quantum in the at least one radiation mode. For example, there is a correlation between the detected radiation quantum in the at least one radiation mode and the actual amount of biological activity that is generated by irradiation in the step 1540 was caused. Alternatively or additionally, in the at least one radiation mode, the detected radiation quantum may reveal characteristics of the in situ environment (eg, a spatial extent of a particular tissue, tumor, or lesion) on which the amount of biological activity may depend (eg the biological activity specific to a particular tissue, tumor or lesion). The sequence 1500 may further optionally, as described above, the step 1580 include.
Eine
weitere veranschaulichende Ausführungsform eines Prozessablaufdiagramms
ist in 17 dargestellt. Dieser Prozess
kann beispielsweise den Betrieb der Kontrolleinheit 1306,
wie in den 13 und 14 dargestellt,
charakterisieren. Der Ablauf 1700 umfasst, wie oben beschrieben,
die Schritte 1510, 1520, 1530 und 1540.
Der Ablauf 1700 umfasst optional den Schritt 1570-
das Identifizieren eines dritten Prozesses, der zumindest teilweise Strahlung
in einem zumindest ersten Strahlungsmodus in zumindest einen zweiten
Strahlungsmodus umwandelt, wobei die Umwandlung durch den dritten Prozess
zumindest teilweise der Umwandlung ionisierender Strahlung in biologische
Aktivität durch die Kombination des ersten Prozesses und
des zweiten Prozesses entspricht. Zum Beispiel kann ein Agens, das
den ersten Prozess und/oder den zweiten Prozess (z. B. ein lumineszierendes
Material oder ein lichtempfindliches biologisch aktives Material
oder eine Kombination hiervon) durchführt oder ein Tagant-Material
gepaart mit solch einem Agens kann auf Strahlung in zumindest dem
ersten Strahlungsmodus (z. B. ionisierende Strahlung, optische Strahlung
oder RF-Strahlung – die letztere kann von einer RF-Antenne
ausgehen, die als Teil eines NMR-System angewendet wird) ansprechen,
um gestreute oder lumineszierende Strahlung in zumindest dem zweiten
Strahlungsmodus zu erzeugen (z. B. Compton-gestreute Röntgenstrahlen,
Paar-erzeugende Gammastrahlen, charakteristische Röntgenstrahlen, optische
Fluoreszenz oder NMR-Dipolstrahlung). Der Ablauf 1700 umfasst
ferner optional den Schritt 1572- das Bestrahlen zumindest
eines Teils des zumindest einen Bereichs mit einem Strahlungsquantum
in zumindest dem ersten Strahlungsmodus. Zum Beispiel kann ein Messsondenstrahlungsemitter
(z. B. ein ionisierender Strahlungsemitter, ein optischer Strahlungsemitter
oder eine RF-Antenne in Kombination mit einem NMR-Magnetsystem verwendet
werden) betrieben werden, um das Strahlungsquantum in dem zumindest
einen Strahlungsmodus zu liefern. Der Ablauf 1700 kann
ferner weiterhin den Schritt 1574 einschließen-
das Detektieren eines Strahlungsquantums in dem zumindest zweiten
Strahlungsmodus. Zum Beispiel kann eine optische, eine Röntgenstrahlen-
oder eine Gammastrahlenmesssonde, optional konfiguriert als ein
planares oder ein tomographisches Abbildungssystem, wie etwa eine CCD-Kamera,
eine Gamma-Kamera, ein Fluoroskop, usw. konfiguriert sein; oder
eine oder mehrere RF-Antennen, die optional als Teil eines Magnetresonanzabbildungssystems
konfiguriert sind), können betrieben werden, um Strahlung
in zumindest dem zweiten Strahlungsmodus zu detektieren. Der Ablauf 1700 kann
weiterhin optional den Schritt 1576 umfassen – das
Bestimmen eines Quantums biologischer Aktivität entsprechend
dem detektierten Strahlungsquantum in zumindest dem zweiten Strahlungsmodus.
Es kann zum Beispiel eine Korrelation zwischen dem detektierten
Strahlungsquantum in dem zumindest zweiten Strahlungsmodus und dem
tat sächlichen Quantum biologischer Aktivität,
verursacht durch die Bestrahlung in Schritt 1540, geben.
Alternativ oder zusätzlich kann das detektierte Strahlungsquantum
in zumindest dem zweiten Strahlungsmodus Charakteristika der in
situ Umgebung (z. B. eine räumliche Ausdehnung eines bestimmten
Gewebes, eines Tumors oder einer Läsion) enthüllen, wovon
das Quantum biologischer Aktivität abhängen kann
(z. B. die biologische Aktivität eines bestimmten Gewebes,
eines Tumors oder einer Läsion). Der Ablauf 1500 kann
ferner, wie oben beschrieben, optional den Schritt 1580 umfassen.Another illustrative embodiment of a process flow diagram is shown in FIG 17 shown. This process may, for example, the operation of the control unit 1306 as in the 13 and 14 represented, characterize. The sequence 1700 includes, as described above, the steps 1510 . 1520 . 1530 and 1540 , The sequence 1700 optionally includes the step 1570 identifying a third process that at least partially converts radiation in at least a first radiation mode to at least a second radiation mode, the conversion by the third process at least partially corresponding to converting ionizing radiation to biological activity through the combination of the first process and the second process , For example, an agent that performs the first process and / or the second process (eg, a luminescent material or a photosensitive biologically active material, or a combination thereof) or a tagant material paired with such an agent may be responsive to radiation in at least the first radiation mode (eg ionizing radiation, optical radiation or RF radiation - the latter can be of a Emanating from RF antenna applied as part of an NMR system) to generate scattered or luminescent radiation in at least the second radiation mode (e.g., Compton scattered X-rays, pairing gamma rays, characteristic X-rays, optical fluorescence, or NMR dipole radiation). The sequence 1700 optionally further comprises the step 1572 - Irradiating at least a portion of the at least one area with a radiation quantum in at least the first radiation mode. For example, a probe radiation emitter (eg, an ionizing radiation emitter, an optical radiation emitter, or an RF antenna in combination with an NMR magnet system may be used) to provide the radiation quantum in the at least one radiation mode. The sequence 1700 may further continue the step 1574 detecting - detecting a radiation quantum in the at least second radiation mode. For example, an optical, X-ray, or gamma-ray probe, optionally configured as a planar or tomographic imaging system, such as a CCD camera, a gamma camera, a fluoroscope, etc., may be configured; or one or more RF antennas optionally configured as part of a magnetic resonance imaging system) may be operated to detect radiation in at least the second radiation mode. The sequence 1700 can optionally continue the step 1576 comprise determining a quantity of biological activity corresponding to the detected radiation quantum in at least the second radiation mode. For example, there may be a correlation between the detected radiation quantum in the at least second radiation mode and the actual quantum of biological activity caused by the irradiation in step 1540 , give. Alternatively or additionally, in at least the second radiation mode, the detected radiation quantum may reveal characteristics of the in situ environment (eg, a spatial extent of a particular tissue, tumor, or lesion) on which the amount of biological activity may depend (e.g. biological activity of a particular tissue, tumor or lesion). The sequence 1500 may further optionally, as described above, the step 1580 include.
Fachleute
werden anerkennen, dass der Stand der Technik zu dem Punkt fortgeschritten
ist, an dem es wenig Unterschiede zwischen Hardware- und Softwareimplementierungen
von Aspekten des Systems gibt; die Verwendung von Hardware oder Software
ist im Allgemeinen (aber nicht immer, da in gewissen Zusammenhängen
die Wahl zwischen Hardware und Software bedeutend werden kann) eine
Wahl des Designs, die einen Kompromiss zwischen Kosten und Effizienz
darstellt. Fachleute werden anerkennen, dass es verschiedene Mittel
gibt, durch welche Prozesse und/oder Systeme und/oder andere hierin
beschriebene Technologien herbeigeführt werden können
(zum Beispiel Hardware, Software und/oder Firmware) und dass das
bevorzugte Mittel mit dem Zusammenhang, in dem die Prozesse und/oder
Systeme und/oder andere hierin verwendete Technologien angewendet
werden, variieren werden. Zum Beispiel, wenn ein Implementierer
(implementer) feststellt, dass die Geschwindigkeit und Genauigkeit
von größter Wichtigkeit sind, wird der Implementierer
im Wesentlichen für ein Hardware- und/oder ein Firmware-Mittel
(vehicle) optieren; alternativ falls Flexibilität von größter
Wichtigkeit ist, kann der Implementierer im Wesentlichen für
eine Software-Implementierung optieren; oder jedoch wiederum alternativ,
kann der Implementierer für eine Kombination aus Hardware,
Software und/oder Firmware optieren. Demzufolge gibt es mehrere
mögliche Mittel, durch welche die Prozesse und/oder Geräte und/oder
hierin beschriebene Technologien erbracht werden können,
wobei keines inhärent besser als irgendein anderes Mittel
ist, das als eine Wahl verwendet werden kann, abhängig
von dem Kontext, in dem das Mittel verwendet werden soll und den
spezifischen Anliegen (z. B. Geschwindigkeit, Flexibilität oder
Vorhersagbarkeit) des Implementierers, wobei alle variieren können.
Fachleute werden erkennen, dass optische Aspekte von Implementierungen
normalerweise optisch orientierte Hardware, Software und/oder Firmware
verwenden werden.professionals
will acknowledge that the state of the art has progressed to the point
is where there is little difference between hardware and software implementations
of aspects of the system; the use of hardware or software
is generally (but not always, in some contexts
the choice between hardware and software can become significant)
Choice of design, a compromise between cost and efficiency
represents. Professionals will recognize that there are different means
through which processes and / or systems and / or others herein
described technologies can be brought about
(for example hardware, software and / or firmware) and that the
preferred means with the context in which the processes and / or
Systems and / or other technologies used herein
will vary. For example, if an implementer
(implementer) determines that the speed and accuracy
are of the utmost importance, becomes the implementer
essentially for a hardware and / or firmware means
to opt for (vehicle); alternatively, if flexibility of utmost
Importance is, the implementer can essentially for
opt for a software implementation; or alternatively again,
the implementor can use a combination of hardware,
Software and / or firmware opt. As a result, there are several
possible means by which the processes and / or devices and / or
technologies described herein can be provided
none being inherently better than any other remedy
is one that can be used as an option depending
from the context in which the agent is to be used and the
specific concerns (eg speed, flexibility or
Predictability) of the implementer, all of which can vary.
Professionals will recognize that optical aspects of implementations
usually optically oriented hardware, software and / or firmware
will be used.
Die
vorausgehende detaillierte Beschreibung hat verschiedene Ausführungsformen
von Geräten und/oder Prozessen durch die Verwendung von Blockdiagrammen,
Ablaufdiagrammen und/oder Beispielen dargelegt. Insoweit wie Blockdiagramme,
Ablaufdiagramme und/oder Beispiele ein oder mehrere Funktionen und
/oder Operationen enthalten, werden Fachleute verstehen, dass jede
Funktion und/oder Operation innerhalb solcher Blockdiagramme, Ablaufdiagramme
oder Beispiele individuell und/oder kollektiv durch einen weiten
Bereich von Hardware, Software, Firmware und praktisch beliebigen
Kombinationen davon implementiert werden können. In einer
Ausführungsform können mehrere Teile des hierin
beschriebenen Gegenstands durch anwendungsspezifische integrierte
Schaltkreise (ASICs, Application Specific Integrated Circuits),
im Feld programmierbare Gatteranordnungen (FPGAs, Field Programmable
Gate Arrays), digitale Signalprozessoren (DSPs), oder andere integrierte
Formate implementiert werden. Jedoch werden Fachleute anerkennen, dass
einige Aspekte der hierin offenbarten Ausführungsformen
als Ganzes oder in Teilen äquivalent in integrierten Schaltkreisen
implementiert werden können, als ein oder mehrere Computerprogramme,
die auf einem oder mehreren Computer laufen (z. B. als ein oder
mehrere Programme, die auf einem oder mehreren Computersystemen
laufen), als ein oder mehrere Programme, die auf einem oder mehreren Prozessoren
laufen (z. B. als ein oder mehrere Programme, die auf einem oder
mehreren Mikroprozessoren laufen), als Firmware oder als praktisch
irgendeine Kombination davon und dass die Auslegung der Schaltung
und/oder das Schreiben von Code für die Software und/oder
die Firmware würde innerhalb der Fachkenntnis von Fachleuten
im Lichte dieser Offenbarung sein. Darüber hinaus werden Fachleute
anerkennen, dass der Mechanismus des hierin beschriebenen Gegenstands
als ein Programm- Produkt (program product) in eine Vielfalt von Formen
aufgeteilt werden kann und dass eine veranschaulichende Ausführungsform
des hierin beschriebenen Gegenstands angewendet wird unabhängig von
dem bestimmten Typ des Signaltragenden Mediums, das eingesetzt wird,
um die Verteilung auszuführen. Beispiele eines Signal-tragenden
Mediums umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, die
folgenden: ein beschreibbarer Medientyp, wie etwa eine Floppy-Disk,
ein Festplattenlaufwerk, eine Compact Disc (CD), eine Digital Video
Disk (DVD), ein digitales Band, ein Computerspeicher, usw.; und ein Übertragungsmedientyp,
wie etwa ein digitales und/oder ein analoges Kommunikationsmedium
(z. B. ein faseroptisches Kabel, ein Wellenleiter, eine verdrahtete
Kommunikationsverbindung, eine drahtlose Kommunikationsverbindung,
usw.).The foregoing detailed description has set forth various embodiments of devices and / or processes through the use of block diagrams, flowcharts, and / or examples. To the extent that block diagrams, flowcharts, and / or examples include one or more functions and / or operations, those skilled in the art will understand that any function and / or operation within such block diagrams, flowcharts, or examples may be individually and / or collectively through a wide range of hardware, software , Firmware and virtually any combination thereof. In one embodiment, multiple portions of the subject matter described herein may be implemented by application specific integrated circuits (ASICs), field programmable gate arrays (FPGAs), digital signal processors (DSPs), or other integrated formats. However, those skilled in the art will appreciate that some aspects of the embodiments disclosed herein may be implemented, wholly or in part, equivalently in integrated circuits, as one or more computer programs running on one or more computers (eg, as one or more programs running on one or more computer systems), as one or more a plurality of programs running on one or more processors (eg, as one or more programs running on one or more microprocessors), firmware, or virtually any combination thereof, and the design of the circuit and / or the writing of Code for the software and / or firmware would be within the skill of those skilled in the art in light of this disclosure. Moreover, those skilled in the art will appreciate that the mechanism of the subject matter described herein may be divided into a variety of forms as a program product and that an illustrative embodiment of the subject matter described herein is employed regardless of the particular type of signal carrying medium, which is used to carry out the distribution. Examples of a signal carrying medium include, but are not limited to, a writable type of media such as a floppy disk, a hard disk drive, a compact disc (CD), a digital video disk (DVD), a digital tape , a computer store, etc .; and a transmission media type such as a digital and / or an analog communication medium (eg, a fiber optic cable, a waveguide, a wired communication link, a wireless communication link, etc.).
In
einem allgemeinen Sinne werden Fachleute anerkennen, dass verschiedene
hierin beschriebene Aspekte, die individuell und/oder kollektiv durch
einen weiten Bereich von Hardware, Software, Firmware oder Kombinationen
hierin implementiert werden können, als aus verschiedenen
Arten „elektrischer Schaltungstechnik” zusammengesetzt
betrachtet werden können. Demzufolge umfasst „elektrische
Schaltungstechnik”, wie hierin verwendet, ohne jedoch darauf
beschränkt zu sein, elektrische Schaltungstechnik, die
zumindest einen diskreten elektrischen Schaltkreis aufweist, elektrische
Schaltungstechnik, die zumindest einen integrierten elektrischen
Schaltkreis aufweist, elektrische Schaltungstechnik, die zumindest
einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis aufweist,
elektrische Schaltungstechnik, die einen Universalrechner (general
purpose computing device) bildet, der durch ein Computerprogramm
konfiguriert wird (z. B. ein Universalrechner, der durch ein Computerprogramm konfiguriert
wird, das zumindest teilweise Prozesse und/oder hierin beschriebene
Geräte ausführt, oder einen Mikroprozessor, der
durch ein Computerprogramm konfiguriert wird, das zumindest teilweise Prozesse
und/oder hierin beschriebene Geräte ausführt),
elektrische Schaltungstechnik, die ein Speichergerät bildet
(z. B. Formen von Direktzugriffsspeichern (random access memory))
und/oder elektrische Schaltungstechnik, die ein Kommunikations gerät
bildet (z. B. ein Modem, Kommunikationsschalter oder optisch-elektrische
Ausrüstung). Fachleute werden anerkennen, dass der hierin
beschriebene Gegenstand analog oder digital oder in Kombinationen davon
implementiert werden kann.In
In a general sense, professionals will recognize that different
Aspects described herein that are individual and / or collective
a wide range of hardware, software, firmware or combinations
can be implemented herein as being different
Types of "electrical circuitry" composed
can be considered. As a result, "electric
Circuitry "as used herein, without, however, it
to be limited to electrical circuitry, the
has at least one discrete electrical circuit, electrical
Circuitry that have at least one integrated electrical
Circuitry, electrical circuit technology, at least
having an application specific integrated circuit,
electrical circuit technology, a universal computer (general
purpose computing device) by a computer program
is configured (for example, a general purpose computer configured by a computer program
which is at least in part processes and / or described herein
Equipment executes, or a microprocessor, the
is configured by a computer program that at least partially processes
and / or devices described herein),
electrical circuit technology, which forms a storage device
(eg forms of random access memory)
and / or electrical circuitry that a communication device
forms (eg a modem, communication switch or optical-electrical
Equipment). Experts will recognize that herein
item described analog or digital or in combinations thereof
can be implemented.
Fachleute
werden anerkennen, dass es innerhalb des Standes der Technik üblich
ist, Geräte und/oder Prozesse in der hierin dargelegten
Art zu beschreiben und sodann ingenieurwissenschaftliche Praktiken
anzuwenden, zum Integrieren solcher beschriebenen Geräte
und/oder Prozesse in Bildverarbeitungssysteme. D. h., zumindest
ein Teil der Geräte und/oder hierin beschriebenen Prozesse
kann in ein Bildverarbeitungssystem durch ein vernünftiges Quantum
an Experimentieren integriert werden. Fachleute würden
erkennen, dass ein typisches Bildverarbeitungssystem im Allgemeinen
ein oder mehrere Systemeinheitsgehäuse, ein Video-Displaygerät,
einen Speicher, wie etwa einen flüchtigen oder nicht flüchtigen
Speicher, Prozessoren, wie etwa Mikroprozessoren und digitale Signalprozessoren,
Verarbeitungseinheiten, wie etwa ein Betriebssystem, Treiber und
Anwenderprogramme und ein oder mehrere Interaktionsgeräte,
wie etwa ein Cursersteuerungsfeld (touch pad) oder einen Cursersteuerungsbildschirm
(touch screen), Kontrollsysteme einschließlich Rückkoppelungsschleifen
und Steuermotore (z. B. Rückkoppelung zum Abtasten einer
Linsenposition und/oder Geschwindigkeit; Steuermotore zum Bewegen/Einstellen
von Linsen, um den gewünschten Brennpunkt zu ergeben) umfassen.
Ein typisches Bildverarbeitungssystem kann implementiert werden
unter Verwendung von geeigneten kommerziell verfügbaren
Komponenten, wie solchen, die sie normalerweise in digitalen Standbildsystemen und/oder
in digitalen Bewegtbildsystemen gefunden werden.professionals
will recognize that it is common within the state of the art
is, devices and / or processes as set forth herein
To describe art and then engineering practices
apply to integrate such described devices
and / or processes in image processing systems. That is, at least
a part of the devices and / or processes described herein
can into an image processing system by a reasonable quantum
be integrated into experimentation. Professionals would
recognize that a typical image processing system in general
one or more system unit enclosures, a video display device,
a memory, such as a volatile or non-volatile one
Memory, processors, such as microprocessors and digital signal processors,
Processing units, such as an operating system, drivers and
User programs and one or more interaction devices,
such as a cursor pad (touch pad) or a cursor control screen
(touch screen), control systems including feedback loops
and control motors (eg, feedback for sampling a
Lens position and / or speed; Control motors for moving / adjusting
of lenses to give the desired focus).
A typical image processing system can be implemented
using suitable commercially available
Components, such as those they normally use in digital still image systems and / or
can be found in digital moving picture systems.
Fachleute
werden erkennen, dass es innerhalb der Technik üblich ist,
Geräte und/oder Prozesse in der hierin dargelegten Weise
zu beschreiben und sodann ingenieurwissenschaftliche Praktiken zu
verwenden, um die beschriebenen Geräte und/oder Prozesse
in Datenverarbeitungssysteme zu integrieren. D. h. zu mindest ein
Teil der Geräte und/oder der hierin beschriebenen Prozesse
kann in ein Datenverarbeitungssystem durch ein vernünftiges
Quantum an Experimentieren integriert werden. Fachleute werden erkennen,
dass typische Datenverarbeitungssysteme im Allgemeinen ein oder
mehrere Systemgerätegehäuse, ein Video-Displaygerät,
einen Speicher, wie etwa einen flüchtigen oder nicht flüchtigen
Speicher, Prozessoren, wie etwa Mikroprozessoren und digitale Signalprozessoren,
Recheneinheiten, wie etwa Betriebssysteme, Treiber, graphische Benutzerschnittstellen
und Applikationsprogramme und ein oder mehrere Wechselwirkungsgeräte
wie etwa ein Cursersteuerungsfeld oder einen Cursersteuerungsbildschirm
und/oder Steuersysteme einschließlich Rückkoppelungsschleifen
und Steuermotore (z. B. Rückkoppelung zum Abtasten einer
Position und/oder einer Geschwindigkeit; Steuermotore zum Bewegen
und/oder Anpassen von Komponenten und/oder von Größen).
Ein typisches Datenverarbeitungssystem kann implementiert werden
unter Verwendung von kommerziell verfügbaren Komponenten,
etwa von solchen, die normalerweise in Datenverarbeitungs-/Kommunikationssystemen
und/oder Netzwerkrechen-/Kommunikationssystemen gefunden werden.Those skilled in the art will recognize that it is common in the art to describe devices and / or processes as set forth herein and then to use engineering practices to integrate the described devices and / or processes into data processing systems. Ie. At least a portion of the devices and / or the processes described herein may be integrated into a data processing system through a reasonable amount of experimentation. Those skilled in the art will recognize that typical data processing systems generally include one or more system device housings, a video display device, memory such as volatile or nonvolatile memory, processors such as microprocessors and digital signal processors, computing devices such as operating systems, drivers, graphical user interfaces and application programs and one or more interaction devices such as a cursor control field or a cursor control screen and / or control systems including feedback loops and control motors (eg, feedback for sampling a position and / or a speed; Control motors for moving and / or adjusting components and / or sizes). A typical data processing system can be implemented using commercially available components, such as those normally found in data processing / communication systems and / or network computing / communication systems.
Alle
die oben genannten US Patente, die US Patentanmeldungsveröffentlichungen,
die US Patentanmeldungen, die ausländischen Patente, die
ausländischen Patentanmeldungen und die Nichtpatent-Publikationen,
die sich auf diese Beschreibung beziehen und/oder in irgendeinem
Anwendungsdatenblatt aufgelistet sind, werden hierin durch Bezug mit
aufgenommen in dem Ausmaß, das hiermit nicht inkonsistent
ist.All
the above US Patents, the US Patent Application Publications,
the US patent applications, the foreign patents, the
foreign patent applications and non-patent publications,
referring to this description and / or in any way
Application data sheet are listed herein by reference
included to the extent that is not inconsistent with this
is.
Ein
Fachmann wird erkennen, dass die hierin beschriebenen Komponenten
(z. B. Ablaufschritte), Geräte und Objekte und die sie
begleitende Diskussion als Beispiele um der konzeptionellen Klarheit willen
verwendet werden und dass verschiedene Konfigurationsänderungen
innerhalb des Fachkönnens von Fachleuten ist. Demzufolge
ist es beabsichtigt, dass die spezifisch dargelegten Beispiele und
die begleitende Diskussion, wie sie hierin verwendet werden, Vertreter
ihrer all gemeineren Klassen sind. Im Allgemeinen ist die Verwendung
irgendeines spezifischen Beispiels hierin beabsichtigt seine Klasse zu
repräsentieren und der Nichteinschluss von solchen spezifischen
Komponenten (z. B. Ablaufschritten), Geräten und Objekten
sollte hierin nicht als ein Hinweis genommen werden, dass eine Beschränkung
beabsichtigt ist.One
One skilled in the art will recognize that the components described herein
(eg process steps), devices and objects and they
accompanying discussion as examples for the sake of conceptual clarity
be used and that various configuration changes
within the skill of professionals. As a result,
It is intended that the specific examples set forth and
the accompanying discussion, as used herein, representatives
their all the meaner classes are. In general, the use is
any specific example herein contemplates its class
represent and non-inclusion of such specific
Components (eg process steps), devices and objects
should not be taken as an indication that a restriction
is intended.
Bezüglich
der Verwendung von im Wesentlichen irgendwelchen Mehrzahl- und/oder
einer Einzahl-Ausdrücken hierin, können Fachleute
von der Mehrzahl in die Einzahl und/oder von der Einzahl in die
Mehrzahl, wie in dem Kontext und/oder der Anwendung geeignet erscheint, übersetzen.
Die verschiedenen Einzahl-/Mehrzahlpermutationen werden hierin aus
Gründen der Klarheit nicht ausdrücklich dargelegt.In terms of
the use of substantially any plural and / or
of a singular term herein, professionals may
from the plural to the singular and / or the singular to the
Plurality, as appropriate in the context and / or application.
The various singular / plural permutations will be described herein
For the sake of clarity, it is not expressly stated.
Der
hierin beschriebene Gegenstand veranschaulicht manchmal verschiedene
Komponenten, die in verschiedenen Komponenten enthalten sind oder
mit verschiedenen anderen Komponenten verbunden sind. Es versteht
sich, dass solche dargelegten Architekturen lediglich beispielhaft
sind und dass tatsächlich viele andere Architekturen implementiert werden
können, die dieselbe Funktionalität erzielen. In
einem konzeptionellen Sinne ist irgendeine Anordnung von Komponenten,
die dieselbe Funktionalität erzielt, praktisch „zugehörig”,
so dass die gewünschte Funktionalität erzielt
wird. Demzufolge können irgend zwei Komponenten, die hierin
kombiniert werden, um eine bestimmte Funktionalität zu
erzielen als „mit zugehörig” betrachtet
werden, so dass die gewünschte Funktionalität
erzielt wird, ungeachtet der Architekturen oder intermedialer Komponenten. Ähnlich
können irgend zwei Komponenten, die so zugehörig
sind, betrachtet werden als seien sie „betriebsmäßig
verbunden”, oder aneinander „betriebsmäßig gekoppelt”,
um die gewünschten Funktionalität zu erzielen
und irgend zwei Komponenten, die in der Lage sind, so zugehörig
zu sein, können als zu einander „betriebsmäßig
koppelbar” angesehen werden können, um die gewünschten
Funktionalität zu erzielen. Spezifische Beispiele von betriebsmäßig
koppelbar umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, physikalisch
steckbar und/oder physikalisch wechselwirkende Komponenten und/oder
drahtlos interagierbare (interactable) und/oder drahtlos interagierbare
Komponenten und/oder lokale interagierbare und/oder lokal interagierbare
Komponenten.Of the
The subject matter described herein sometimes illustrates various
Components that are contained in different components or
associated with various other components. It understands
that such architectures are merely exemplary
and that in fact many other architectures are implemented
can achieve the same functionality. In
in a conceptual sense, is any arrangement of components,
which achieves the same functionality, practically "belonging",
so that the desired functionality is achieved
becomes. As a result, any two components herein
combined to a certain functionality
achieve being considered "associated with"
be, so that the desired functionality
regardless of the architectures or intermediary components. Similar
can be any two components that belong to it
are considered to be "operational
connected ", or" operatively linked "to each other,
to achieve the desired functionality
and any two components that are capable of so belonging
to be able to operate as to each other "
Coupling "can be viewed to the desired
To achieve functionality. Specific examples of operational
coupled include, but not limited to, physically
pluggable and / or physically interactive components and / or
wirelessly interactable and / or wireless interactible
Components and / or local interactible and / or locally interactable
Components.
Während
besondere Aspekte des vorliegenden Gegenstands hierin gezeigt und
beschreiben worden sind, wird es für Fachleute offensichtlich
sein, dass basierend auf den hierin gegeben Lehren, Veränderungen
und Modifikationen durchgeführt werden können,
ohne von dem hierin beschriebenen Gegenstand und seinen breiteren
Aspekten abzuweichen und dass deshalb die angefügten Ansprüche
innerhalb ihres Gültigkeitsbereichs alle solchen Änderungen
und Modifikationen umfassend sind, da solche Änderungen
innerhalb des wahren Geistes und Gültigkeitsbereichs des
hierin beschriebenen Gegenstands sind. Ferner versteht es sich,
dass die Erfindung durch die angefügten Ansprüche
definiert ist. Es wird von Fachleuten verstanden werden, dass im Allgemeinen
die hierin verwendeten Ausdrücke und insbesondere in den
angefügten Ansprüchen (z. B. die Körper
(bodies) der angefügten Ansprüche) im Allgemeinen
als „offene” Ausdrücke beabsichtigt sind (z.
B. sollte der Ausdruck „einschließlich” interpretiert werden
als „einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf”,
der Ausdruck „aufweisend” sollte interpretiert werden
als „zumindest aufweisend”, der Ausdruck „beinhalten” sollte
interpretiert werden als „beinhalten, jedoch nicht beschränkt
auf”, usw.). Fachleute werden ferner verstehen, dass eine
spezifische Anzahl von eingeführten Anspruchsrezitationen
beabsichtigt ist, wobei solch eine Absicht in dem Anspruch explizit
rezitiert ist und bei Abwesenheit solch einer Rezitation keine Absicht
vorhanden ist. Zum Beispiel, können als eine Hilfe zum
Verständnis die folgenden angefügten Ansprüche
die Verwendung von einleitenden Redewendungen „zumindest
ein” und „ein oder mehrere” enthalten,
um Anspruchsrezitation einzuleiten. Die Verwendung von solchen Redewendungen
sollte jedoch nicht ausgelegt werden zu implizieren, dass die Einleitung
einen Anspruchsrezitation durch die unbestimmten Artikel „ein” oder „eine” irgend
einen bestimmten Anspruch, der solch eine einleitende An spruchsrezitation
enthält, auf Erfindungen beschränkt, die nur eine
solche Anspruchsrezitation enthalten, selbst dann, wenn derselbe
Anspruch die einleitenden Redewendungen „ein oder mehrere” oder „zumindest
ein” und unbestimmte Artikel, wie etwa „ein” oder „eine
(an)” (z. B. „ein” und/oder „eine” sollten
normalerweise interpretiert werden, dass sie „zumindest
ein” oder „ein oder mehrere” bedeuten) enthält;
dasselbe gilt für die Verwendung von bestimmten Artikeln,
die in einleitenden Anspruchsrezitationen verwendet werden. Darüber
hinaus, selbst wenn eine spezifische Anzahl in einer einleitenden Anspruchsrezitation
explizit rezitiert ist, werden Fachleute erkennen, dass solch eine
Rezitation normalerweise interpretiert werden sollte, als zumindest die
rezitierte Anzahl zu bedeuten (z. B. die bloße Rezitation
von „zwei Rezitationen”, ohne weitere Modifiziermittel,
bedeutet normalerweise zumindest zwei Rezitationen oder zwei oder
mehrere Rezitationen). Darüber hinaus, ist in solchen Beispielen,
in denen analoge Konventionen zu „zumindest eines von A,
B und C, usw.” verwendet werden, im Allgemeinen solch eine
Konstruktion in dem Sinne beabsichtigt, in dem ein Fachmann die
Konvention verstehen würde (zum Beispiel „ein
System aufweisend zumindest eines von A, B, und C” würde
Systeme umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein,
die A alleine aufweisen, B alleine aufweisen, C alleine aufweisen,
A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A,
B und C zusammen, usw.). In solchen Beispielen, in denen eine Konvention
analog zu „zumindest eines von A, B oder C, usw.” verwendet
wird, ist im Allgemeinen solch eine Konstruktion in dem Sinne beabsichtigt,
in dem ein Fachmann diese Konvention verstehen würde (zum
Beispiel „ein System aufweisend zumindest eines von A,
B oder C” würde Systeme umfassen, ohne jedoch
darauf beschränkt zu sein, die A alleine aufweisen, B alleine aufweisen,
C alleine aufweisen, A und B zusammen aufweisen, A und C zusammen
aufweisen, B und C zusammen aufweisen und/oder A, B und C zusammen
aufweisen, usw.). Es wird ferner von Fachleuten verstanden, dass
praktisch alle disjunkten Worte und/oder Redewendungen, die zwei
oder mehrere alternative Ausdrücke darstellen, ob nun in
der Beschreibung, den Ansprüchen oder den Zeichnungen als
die Möglichkei ten des Einschließens eines der Ausdrücke,
keines Ausdrucks oder beider Ausdrücke verstanden werden
sollten. Zum Beispiel wird die Redewendung „A oder B” verstanden
werden, die Möglichkeiten „A” oder „B” oder „A
und B” einzuschließen.While particular aspects of the present subject matter have been shown and described herein, it will be obvious to those skilled in the art that changes and modifications can be made based on the teachings herein without departing from the subject matter described herein and its broader aspects and therefore that The appended claims are, within their scope, to embrace all such changes and modifications as such changes are within the true spirit and scope of the subject matter described herein. It is further to be understood that the invention is defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that, in general, the terms used herein, and more particularly in the appended claims (eg, the bodies of the appended claims), are generally intended as "open" terms (e.g. Expressions "including" are to be interpreted as "including, but not limited to," the term "having" should be interpreted as having "at least", the term "including" should be interpreted as including, but not limited to, etc. ). Those skilled in the art will further appreciate that a specific number of introduced claim recitations are intended, such intention being explicitly recited in the claim and no intention in the absence of such recitation. For example, as an aid to understanding, the following appended claims may include the use of introductory phrases "at least one" and "one or more" to initiate claim recitation. However, the use of such phrases should not be construed to imply that the initiation of a claim recitation by the indefinite article "a" or "any" claim that such a contains claim-related recitation, limited to inventions containing only such claim recitation, even if the same claim includes the introductory phrases "one or more" or "at least one" and indefinite articles, such as "a" or "an""(Eg," a "and / or" an "should normally be interpreted to mean" at least one "or" one or more "); The same applies to the use of certain articles used in preliminary claim recitations. Moreover, even if a specific number is explicitly recited in an introductory claim recitation, those skilled in the art will recognize that such a recitation should normally be interpreted as meaning at least the recited number (eg, the mere recitation of "two recitations," without further modifiers, usually means at least two recitations or two or more recitations). Moreover, in such examples where analogous conventions are used to "at least one of A, B, and C, etc.," such construction is generally intended in the sense that one skilled in the art would understand the convention (e.g. "A system having at least one of A, B, and C" would include, but not limited to systems having A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and B C together and / or A, B and C together, etc.). In such examples, where a convention analogous to "at least one of A, B or C, etc." is used, such a construction is generally intended in the sense that one skilled in the art would understand this convention (e.g. A system comprising at least one of A, B or C "would include, but is not limited to systems having A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together and / or have A, B and C together, etc.). It will be further understood by those skilled in the art that virtually all disjoint words and / or phrases that represent two or more alternative terms, whether in the specification, claims, or drawings, are to be understood as including one of the terms, none, or both Expressions should be understood. For example, the phrase "A or B" will be understood to include the options "A" or "B" or "A and B".
Mit
Bezug auf die angefügten Ansprüche werden Fachleute
anerkennen, dass die darin rezitierten Anweisungen im Allgemeinen
in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden können.
Beispiele von solchen alternativen Anordnungen können überlappend,
verschachtelt, unterbrochen, neu geordnet, inkrementell, vorbereitend,
ergänzend, simultan, umgekehrt oder andere verschiedene
Anordnungen umfassen, solange der Zusammenhang nichts anderweitiges
diktiert. Mit Bezug auf den Zusammenhang, sind selbst Ausdrücke
wie „ansprechend auf”, „bezogen auf” oder
andere Adjektive in der einfachen Vergangenheit im Allgemeinen nicht
als solche Varianten ausschließend beabsichtigt, außer
der Zusammenhang diktiert etwas anderes. Während verschiedene
Aspekte und Ausführungsformen hierin offenbart worden sind,
werden für Fachleute andere Aspekte und Ausführungsformen
offensichtlich sein. Die verschiedenen Aspekte und hierin offenbarten
Ausführungsformen sind für Veranschaulichungszwecke und
sind nicht als beschränkend beabsichtigt, wobei der wahre
Geltungsbereich und Geist durch die nachfolgenden Ansprüche
angegeben wird.With
Reference to the appended claims will become those skilled in the art
acknowledge that the instructions recited therein in general
can be performed in any order.
Examples of such alternative arrangements may overlap,
nested, interrupted, rearranged, incremental, preparatory,
supplementary, simultaneous, reversed or other different
Arrangements include, unless the context otherwise
dictated. With respect to the context, are themselves expressions
like "appealing to," "related to," or
other adjectives in the simple past generally not
excluding as such variants, except
the context dictates something else. While different
Aspects and embodiments have been disclosed herein
will become other aspects and embodiments to those skilled in the art
be obvious. The various aspects and disclosed herein
Embodiments are for illustration purposes and
are not intended to be limiting, the true
Scope and spirit by the following claims
is specified.
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