[发明专利]超声波音极

说明书

相关申请

本专利申请是基于和要求申请日为2008年7月30日的申请号为61/229,817的美国临时专利申请的优先权，该专利申请引入这里作为参考。

技术领域

   本发明涉及用于穿过基底传递物质的装置和方法，尤其是涉及用于采用超声波来增强药物或化妆品的透皮传递的装置与方法。特别地，本发明涉及超声波音极，以及它们在透皮传递药剂上的用途。

背景技术

皮肤是人体的最容易穿透的器官之一，覆盖了约2 m²的体表面积，并接受约三分之一的人体血液循环。皮肤是一种复杂的系统，包括表皮、真皮和皮肤附件，例如毛发，在两层内的交织。皮肤的最外层，表皮，是无血管的，通过穿透底膜的扩散，从下面的皮肤毛细血管获取营养。表皮的最外层称为角质层，保护性覆盖作为避免下面的组织干燥的屏障，并作为排除有害物质从环境中进入的屏障，包括施加到皮肤的试剂。这个角质层包括包埋在脂质区域的角膜细胞。

透皮（或穿过皮肤的）药物传递提供了比诸如注射和口服等传统药物传递方法更多优势。特别地，透皮药物传递避免了胃肠道药物代谢，减少了副作用，并能提供治疗化合物的缓释。术语“透皮”是一般意义上使用的，因为实际上，通过被动扩散的药物输送仅发生在穿过表皮，再通过毛细血管吸收进入血液。

然而，局部施加化合物的扩散率是变动的，因为内部（生理学的）因素和外部（环境的）因素。该扩散率也是取决于被传递的化合物的理化特性。病人的皮肤需要小心评估，以使天然、内部的对于透皮药物传递的障碍（例如，干皮肤、厚皮肤、脱水、弱循环、弱代谢）最小化，并。

使自然增强剂（例如，确保该病人是水合良好的，所选择的皮肤区域是薄的、暖的、潮湿的和灌注良好的）最大化。角质层被认为是限制透皮传递的扩散率的屏障，因此经常需增强扩散。已有多种方法，包括：预热皮肤，以增加动能和毛囊扩张；以及在施加药物之后以闭塞敷料的方式覆盖该区域，以保持潮湿，并激活皮肤的库容。

透皮药物的增强剂通常是被用于改变角质层的天然性质以便于扩散。这个改变可源于：角质层中的结构角蛋白的变性、角质层的角状层的剥离或脱落、改变细胞渗透性，或者改变在角膜细胞之间的富脂的细胞间结构。这些增强剂被整合进入透皮控制的药物传递系统，或者它们是早于或晚于药物的局部用药被整合，或者它们是在药物的局部用药期间被整合。优选的增强剂使得药物能主动和快速扩散，但不会钝化药物分子、损伤健康表皮、导致疼痛或者具有毒性副作用。

即使超声波已经被广泛用于医疗诊断和物理治疗，但它仅是采用作为一种药物传递的增强剂。大量研究已经表明，超声波是大体安全的，没有负面的长期或短期副作用，但将超声波用作增强剂的机制仍然不被清楚地了解。

超声波是指频率在20 kHz 至10 MHz之间的声音。定义超声波的属性是声波的振幅和频率。类似于可听见的声音，当超声波遇到具有不类似属性的另一媒介时， 它们也会发生反射、折射或吸收。如果所遇到的媒介的属性是不同于那些传播介质，所传播的超声波束的声能将由于被吸收或或被消散而减弱。超声波在组织中的减弱限制了它穿透的深度。

高频率声波的热特性和非热特性都能增强局部施加的药物的扩散。来自超声波的加热可增加在药物中和在细胞膜中的分子的动能（灵活性），进入诸如毛囊和汗腺的扩张点，并增加所治疗区域的血液循环。这里生理改变可增强药物分子扩散通过角质层的机会，并在真皮内由毛细血管网所吸纳。超声波的热效应和非热效应都可增加细胞渗透性。声波的机械特性也可通过以下方式来增强药物扩散性：高速振荡细胞、改变细胞膜的静电位，以及潜在地瓦解在该区域的一些细胞的细胞膜。

超声波电泳现象的一个理论做出这样的假设：主要因素是通过在角质层内的角蛋白层之间产生脂质桥来增加皮肤的渗透性。

可影响药物扩散的另一个重要因素是涉及剪切力（或者冲击波），当相同膜结构的邻近部分以不同位移的振幅振动时，会产生剪切力（或者冲击波）。这些声波导致在药物介质和皮层内的流动和/或气穴现象，这有助于药物分子扩散进入和穿过皮肤。“流动”是指在液体中的振动，迫使液体脱离能量之源，而“气穴”是在液体中形成的泡泡，由于强烈的振动而产生。气穴现象是在纵向声波的推进过程中在液体中产生稀薄区域的结果，当这些声波具有大于特定极限的振幅时。