[发明专利]用于检测、捕获或去除疾病物质的流体装置

说明书

本公开涉及一种流体装置以检测、捕获和/或去除生物流体中的疾病物质。本发明还涉及使用要求保护的装置来治疗/预防脓毒症的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年7月7日提交的序列号为62/359,322的美国临时专利申请、2016年10月13日提交的序列号为62/407,767的美国临时专利申请、2017年2月3日提交的序列号的62/454,235的美国临时专利申请和2017年3月30日提交的序列号62/478,904的美国临时专利申请的优先权，其中每一个都通过引用明确地并入本文。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明是在美国国防部授予的授权号W81XWH-13-1-0397的政府支持下完成的。政府拥有本发明的一些权利。

技术领域

本公开涉及一种流体装置以检测、捕获和/或去除来自生物流体的致病物质。

背景技术

许多疾病以及与疾病相关的细胞和与疾病相关的分子都是血液传播的。例如，循环血液中存在细菌会引发能够导致脓毒症的局部和全身调节机制的级联反应。脓毒症被定义为宿主对感染的响应失调而引起的危及生命的器官功能障碍，美国每年有超过一百万例脓毒症患者，并且相关的死亡率为25％-50％。在美国脓毒症是危重症病人死亡的主要原因，美国每年在治疗脓毒症上花费超过200亿美元。虽然平均预期寿命增加以及侵入性治疗的数量扩大，脓毒症的发病率仍在上升。目前，没有可用的特定的脓毒症治疗。对脓毒症的治疗主要依赖于早期发现和快速施用适当的抗生素、液体复苏和血管活性药物。早期，有效的抗生素疗法是至关重要的并且改善了对患者的治疗效果。然而，与脓毒症相关的死亡率仍然令人不可接受且持续居高不下，这使得迫切需要新的脓毒症疗法。

已经进行了大量的研究以评估用于脓毒症的实验性辅助治疗，例如体外细胞因子过滤、重组人活化蛋白C、皮质类固醇、人重组乳铁蛋白和免疫调节。尽管已经广泛预期了免疫调节，但患者人群的异质性和脓毒症发病机理的复杂性限制了这些实验方法的进步。单种介质的阻断，例如白细胞介素-1(IL-1)或肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的阻断，在改善脓毒症存活率方面几乎没有希望。在动物研究中细胞因子去除显示出令人鼓舞的结果。然而，结果被认为是调节其他下游机制的结果而不是细胞因子去除的直接影响的结果。在动物研究中内毒素清除的益处也显示出了有效性，但还未证明对脓毒症患者的治疗效果有所改善。

已经报道了使用磁性纳米颗粒的机械去除细菌来改善脓毒症啮齿动物模型的存活率。使用细菌靶向配体对纳米颗粒进行的表面改性能够有效且可重复地捕获几种重要致病细菌。然而，这些方法在用于大型生命系统的治疗的扩大方面存在潜在限制，并且在血液与纳米颗粒接触方面存在不确定的调节障碍。在分离之前还需要将细菌细胞与纳米颗粒进行孵育。该孵育时间允许细菌复制而增加数量。此外，存在于血液中的磁性纳米颗粒可能扩散到器官中而引起生物相容性问题。解决单一分子活化剂/抑制剂的治疗或解决细菌来源的分离的治疗不太可能充分解决脓毒症的复杂性。

目前用于治疗菌血症或脓毒症的方法还包括抗生素的使用。然而，病原体迅速获得抗菌逃避能力或多重耐药性，并且全身抗生素施用能并发大量负面的副作用。已经采用各种吸附剂和其他的常规的膜过滤方法来检测或过滤血液中的疾病物质，利用细胞大小、可变形性和密度的不同来过滤靶细胞。然而，这些技术是耗时的、劳动密集型的并且需要多步样品制备。多步样品制备是易受污染的过程，并且对于护理治疗目的而言不足够有效。膜过滤方法存在频繁堵塞的问题并需要清理。此外，过滤和离心技术会对需要返回到患者的健康细胞造成压力。因此，需要更简单和更有效的技术来处理血液样本以去除疾病物质和疾病细胞，同时保持健康细胞的原始细胞表型以便随后返回给患者。

本文所公开的流体装置和方法解决了这些和其他的需求。

发明内容