[发明专利]用于离解和去除蛋白质组织的系统

说明书

相关申请

本申请要求2006年1月3日提出的临时专利申请第60/755,839号的优先权。

技术领域

本发明涉及高含水量宏观体积蛋白质组织的离解和去除，更具体地说，本发明涉及利用迅速可变方向能量场流细分来离解和去除高含水量宏观体积蛋白质组织。

背景技术

本发明针对玻璃体视网膜手术来描述；但是，本领域的普通技术人员应该明白，本发明可应用于人体或动物体内的其它区域中的治疗过程。

几十年来，玻璃体视网膜后手术的现有治疗过程依靠：1)借助于剪切探针(利用往复或旋转刀具)的组织去除；2)利用剪刀、刀片、或玻璃体刀具的膜横切；3)借助于镊子和鹤嘴锄的膜剥离；和4)借助于镊子和粘性流体的膜分离的机械或牵引方法。虽然在机械装置、材料、质量、可制造性、系统支持、和功效方面都得到了改善，但后眼内手术结果的显著提升主要归功于主刀眼科医生的知识、韧性、技能、和技巧。

在玻璃体视网膜手术期间，借助于当前供应的机械医学仪器无牵引地去除眼内组织几乎是不可能的。通过技能、精确移动、经验、和知识的应用，主刀医生能够在组织去除期间使得使用机械医学仪器的牵引降到最低程度，但不能消除它。机械或牵引手术方法利用剪切动作来切断组织键。这种剪切动作内在地将压力施加到要去除的组织上，然后那个压力又被传递给视网膜。由于使用了机械或牵引手术方法，使得机械医学设备的切割部件运动用于切断组织键的力被叠加在视网膜上。尽管眼科医生的技能和细心，但这种与牵引手术方法有关的力在视网膜上的叠加有可能损害视网膜。

用于引起蛋白质成分构象变化的潜在无牵引外科手术方法牵涉到高强度脉冲电场的应用；但是，高强度脉冲电场不适用于像玻璃体视网膜外科手术那样的精密外科手术过程。

高强度脉冲电场在医学领域、食品工业、和微型机械设备的加工方面有许多应用。医学领域的例子包括将化疗药物输送到肿瘤细胞、基因治疗、透皮药物输送、以及水和流体食品的除菌。在食品工业中，高强度超短脉冲电场可商用在消毒和除污中。最后，用于微电机械系统(MEMS)芯片的加工和表面修整技术也应用高强度超短脉冲电场。

诸如大分子、细胞膜、胞内细胞器、和胞外实体的生物结构的操纵已经成为生物物理和生物化学工程组的最新研究焦点。在电动力学的一般题目下，生物组织对电场的响应已经用在研究、诊断、和治疗应用中。

非外科手术电动研究和发展

最好通过领会现在正用于生物化学分子研究、治疗药物开发、消毒技术、商业聚合、等离子体研究、和MEMS(芯片实验)推进的一些现有非外科手术技术，获得对本文所述的发明的基本了解。下面描述这些现有技术的关键方面，以便展示蛋白质材料被高强度脉冲电场的输送操纵和损坏的其它系统。

电流变

电流变(ER)是包括生物流在内的流体的流变性由于电场(通常是低DC场)的强加而被修改的现象。强加在流体上的电场在流体中引起体相变，其中电场的强度是最重要的参数，而电场的频率一般是最不重要的参数。大多数胶态ER流展示出粘弹性效应随场幅度增大而增大。令人感兴趣的是，流体的粘弹性减小出现在最高场强上，但缺乏对场强对流体粘弹性的影响的确切研究，以及ER的机理仍然是未知的。

电泳

电泳(或介电泳)涉及粒子在电场中朝一个或其它电极(阳极或阴极)的运动。电泳过程用于分离和纯化生物分子(例如，DNA和RNA分离)。对于纳米到微米数量级的材料，电泳过程非常适用于材料的高度明确隔离和材料特性的确定。在电泳期间，受限悬液中的电场感应相变是局部均匀AC电场的对象。这种电场感应相变跟随公知的悬液中柱状结构的场感应形成。当经受外部电场时，电场内的粒子沿着场方向对准，形成链和列。然后，粒子的链和列被电场和流体流动的作用伸长。分离和隔离粒子的时间是几分钟到几小时的数量级，常常涉及多个次要过程的应用。离子型表面活性剂(例如，十二烷基硫酸钠SDS)和样品稀释常常用于增强大分子分离。离子型表面活性剂具有形成疏水环境和亲水环境之间的化学桥的能力，因此破坏或减小保持天然蛋白质结构所需的疏水连接力。

场流分级法