CN115666529B 用于促进药物的组织递送的装置、系统及方法 （佐治亚科技研究公司）

2022.11.24PCT/US2021/0349592021.05.28WO2021/243270EN2021.12.02electroporator.PLOSBIOLOGY.2020法提供一种用于例如通过细胞内和/或真皮递置在所述微针电极插入到所述生物组织中之后被配置成产生一个或多个电脉冲并将所述一个冲能有效地对所述生物组织中的细胞进行电穿2其中，所述装置在所述微针电极插入到所述生物组织中之2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括(i)所述微针电极阵列从其延伸的基部，3.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置进一步包括所述药物且被配置成将所述所述药物储存于所述装置中的一个或多个储所述装置包含一个或多个导管，所述一个或多个导管与所述一个微针电极的所述中空孔或凹槽流体连通以用于传递所属板被配置成将所述电脉冲从所述压电脉冲发12.根据权利要求11所述的装置，其中所述微针电极的线性阵列从所述金属板中的每维阵列。中电连接件设置于所述微针电极之间且被配置成将所述一个或多个电脉冲从所述压电脉16.根据权利要求15所述的装置，其中所述电连接件定位于所述至少一个非导电板的17.根据权利要求15所述的装置，其中所述电连接件从所述至少一个非导电板的第一3侧穿过所述至少一个非导电板中的孔横跨到所22.根据权利要求21所述的装置，其进一步包括安置于所述锤与所述压电晶体之间的连接件由从所述壳体延伸的下部电极和侧部且包含用于与所述下部电极配对接合的第一托座和用于与所述侧部电极配对接合的第二25.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中所27.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中所述微针电极具有10μm至2mm的长28.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其和可一次性使用的，并且所述压电脉冲发生器被配置成能与一系列所述阵列一起重复使29.根据权利要求1至18中任一项所述述电脉冲的峰值电压绝对值介于10V与10,0述电脉冲的峰值电流绝对值介于1A与1,0述电脉冲的峰值静态电压绝对值介于100V与35,033.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成产生介于100V/cm与30,述电脉冲的初始脉冲长度与总脉冲长度之间的比率介于1.5与36.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，437.根据权利要求6所述的装置，其中，含38.根据权利要求1至18中任一项所述的装置述电脉冲的峰值电压绝对值介于50V与5,039.根据权利要求1至18中任一项所述的装置述电脉冲的峰值电压绝对值介于100V与1,040.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成述电脉冲的峰值电压绝对值介于200V与541.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成42.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成43.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成44.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成述电脉冲的峰值电流绝对值介于10A与145.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成46.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成述电脉冲的峰值静态电压绝对值介于1,000V与30,047.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成述电脉冲的峰值静态电压绝对值介于15,000V与27,548.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成产生介于200V/cm与10,49.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成产生介于30050.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其被配置成产51.根据权利要求1至18中任一项所述的装置52.根据权利要求1至18中任一项所述的装置53.根据权利要求1至18中任一项所述的装置54.根据权利要求1至18中任一项所述的装置述电脉冲的初始脉冲长度与总脉冲长度之间的比率介于255.根据权利要求1至18中任一项所述的装置述电脉冲的初始脉冲长度与总脉冲长度之间的比率介于3556.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，57.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，58.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，6[0002]本申请要求于2020年5月29日提交的第63/[0004]本发明在政府支持下在由美国国家卫生研究院(NationalInstitutesof如超声波发生器和持续性电源(例如AC电源插座或电池)等辅助技术并且不需要可能产生置成产生一个或多个电脉冲并将通过所述压电脉冲发生器产生的所述一个或多个电脉冲7组织位点中；(iii)激活所述装置以将一个或多个电脉冲递送通过所述微针电极并递送到[0012]图1A是根据本公开的一个实施例的药物递送系统的外壳和压电脉冲发生器的平[0014]图2A和2B是根据本公开的实施例的微针电极阵列及其相关联金属板位于药筒壳[0020]图8A_8C是根据本公开的一个实施例的用于电穿孔的压电脉冲发生器的代表性电[0021]图9是示出使用微针电极阵列(MEA)或钳形电极的电穿孔之后大鼠皮肤中的GFP表[0022]图10A_10B是示出[0023]图11A_11D描绘根据本公开的实施例的施用电脉冲期间的电压和电流的测量。示[0024]图12是示出由如本文中所描述的电穿孔装置的一个实施例产生的皮肤中电场强8生物组织时，从脉冲开始到电压首次返回到脉冲开始之前的电压的时间之间经过的时间；[0032]所述方法可包含手动向电穿孔器装置施加力以有效地用微针电极阵列穿透组织9的细胞摄取的药物。药物可基本上为本领域中已知的或所研发出的任何治疗剂或预防剂。RNA(siRNA)和微小RNA(miRNA)的RNA干扰(RNAi)、反义RNA(asRNA)或短发夹RNA(shRNA)或[0039]装置可包含任何合适的压电晶体。在一些实施例中，压电晶体包括锆钛酸铅包含微针电极阵列且包含用于与下部电极配对接合的第一托座和用于与侧部电极配对接利用从药筒主体的表面延伸的微针电极固定到所述针阵列表面和/或基板中的通孔电连接到微白质递送和基因转染(Intracellularproteindeliveryandgenetransfectionby[0050]微针电极阵列可具有任何合适数目个微针电极。在一些实施例中，阵列具有2至[0052]在一些实施例中，具有微针电极阵列的药筒被配置为可并且压电脉冲发生器被配置成可与一系列此类药筒一起[0055]需要间距较小的微针电极来实现微秒脉冲有效地用以对生物组织中的细胞进行在阵列中的间距介于0.1mm与10mm之间，优选地介于0.2mm与5mm之间，且更优选地介于200V/cm与10,000V/cm之间且更优选地介于300V/cm与5,000V/cm之间的标称电场强度。例[0063]在一些实施例中，一个或多个电脉冲各自的初始脉冲长度介于1μs与1,000μs之[0064]在一些实施例中，一个或多[0073]图1A_1B描绘本文中所描述的电穿孔装置的外壳和压电脉冲发生器的一个实例。[0074]图2A_2B描绘微针电极阵列及用于其的保持器或药筒的一个实施例。图2A示出微(ii)包括微针电极阵列的药筒。压电脉冲发生器42可类似于图1A_1B中所为槽的电极插入点56和58，以与来自压电脉冲发生器42的电连接件配合从而与金属导体分包含中空微针电极68的阵列和含流体药物制剂74的[0077]图6A_6D示出微针阵列的电连接件的四个实施例。如图6A中所示，导电微针电极接的同一侧部)上的电连接件204(例如，导线)选择性地提供相同极性的微针电极200之间合成或从相关来源天然获得的抗原(衍生自或模反带电电极之间的组织中最强，因此比微针电极的穿透深度更深的组织接收的电场较弱，[0086]对组织进行电穿孔的另一方法涉及使用接触皮肤表面但不穿透到皮肤中的表面[0090]以下实例中描述的微针电极阵列(MEA)是通过组装6行不锈钢微针(电极)而制成脉冲发生器包括容纳压电晶体94的晶体外壳96。包括微针100的MEA药筒102经由铜导线98槽112连接到保持器110的微针电极的板的聚合保持器/壳体110的[0091]本文中的实例显示，包括压电脉冲发生器和金属MEA的方法和系统可使用微秒脉自常规电穿孔装置的毫秒脉冲的电穿孔可能会在每个微针电极穿透皮肤的位点处表现出[0094]所有动物实验均按照埃默里大学和佐治亚理工学院的机构动物护理及使用委员会(IACUC)指南执行。使用成年雌性Wistar大鼠(250_300g)和5_6周大的雌性BALB/c小鼠。0.20.05[0104]为了研究电穿孔对皮肤中细胞活力和细胞通透性的影响，使用细胞不透性探针、体内成像系统在不同日子里监测皮肤中GF[0109]对于组织学检查研究，通过ePatch装置用20个脉冲对小H&E染色，将组织在10％福尔马林缓冲液中固定过夜，然后通过自动组织脱水系统进行脱产生强烈的GFP表达。BALB/c小鼠被随机分成五组(每组n＝5只小鼠)，接受注射10μl含行IM注射，(iii)10μgDNA疫苗进行ID注射，(iv)10μgDNA疫苗进行ID注射，之后通过[0113]使用酶联免疫吸附测定(ELISA)测量小鼠血清中抗SARS_CoV_2刺突表面蛋白的[0115]中和测定中使用SARS_CoV_2刺突蛋白假型病毒。通过将293T细胞与env缺陷型HIV_1骨架质粒DNA和表达全长SARS_CoV_2刺突蛋白流动建立方案的DNA质粒共转染，产生[0116]为了分析血清中和活性，将表达血管紧张素转化酶2(ACE2)的293T细胞接种在96使用来自商用台式电穿孔器(BTXElectroCellManipulator600，HarvardApparatus，[0122]使用高压探针和示波器，确定了ePatch通过无皮肤穿透的空气火花的电压输图8A8C示出用于电穿孔的压电脉冲发生器的代表性电输出分布。通过将电极引线直接连定0.9mm的电极间距，这对应于1200kV/cm的峰值正静止场强度，其高于空气的介电强度[0123]当使用MEA作为电极体外施加到猪皮肤时，峰值正电压输出和峰值负电压输出分间皮肤中的电场强度进行了建模。图12示出通过计算机模拟确定的皮肤中的电场强度分[0128]这些发现进一步与在相同电压(300V)下使用常规钳形电极产生的皮肤中场强度[0129]还研究了在使用钳形电极或MEA施加来自常规电穿孔器的代表性脉冲(30V和100V)期间皮肤中的场强度。利用钳形电极的30V脉冲产生非常低的场强度，大部分低于衰减时间常数(tau＝49_57ms)的受控峰值电压(10_100V)下使用常规指数衰减电穿孔脉冲[0133]更多的脉冲使GFP表达增加至10个脉冲(p＝0.化合物(SYTOXGreen)以标识通透细胞的额外实验，随后添加红色活力染剂以标识无活力[0136]接下来测试使用MEA与商用电穿孔器耦合的中等场强度毫秒脉冲的效果。在这些达与ePatch利用10个脉冲产生的峰值没有显著差异(p＝0.055)，而其它电压下的GFP表达[0137]GFP表达对电压的依赖性可通过10V下电穿孔程度相比于30V下电穿孔程度较低来微秒压电脉冲发生器进行脉冲调制时，单个脉冲不会导致可检测到的GFP表达，但施加10会产生足够高的电场强度以使来自压电脉冲发生器的微秒脉冲有效，以及(iii)使常规电[0141]在确认ePatch可显著增强体内基因表达后，在两种不同剂量(10μg和100μgDNA)下评估ePatch、无电穿孔的ID注射和无电穿孔的IM注射(包含IM疫苗接种)递送的SARS_CoV_2DNA疫苗的免疫原性。IM疫苗接种产生在100μg剂量下高于10μg剂量下的体液免疫应2刺突表面蛋白的IgG滴度表达为450nm处的吸光度(图10A)。IgG针对假病毒的中和在不同[0142]ID注射10μgDNA疫苗产生的结果与相同剂量的IM疫苗接种产生的结果类似(p>出)观察时，电穿孔后立即对皮肤表面进行的成像显示出微针穿刺和/或集中电穿孔的迹[0144]总的来说，本公开的递送系统和方法能够提供受益于两项创新的组合的DNA疫苗接种方法：用于电穿孔的基于压电的电源和产生靶向到表皮的较大电场的MEA。这种呈ePatch形式的组合被证明可使用简单、超低成本的系统进行DNA疫苗接种，从而扩大针对COVID_19和未来大流行病的疫苗接种[0145]本公开的递送系统和方法能够提供比无电穿孔的常规注射高几个数量级的表达[0146]所属领域的技术人员通过前述具体描述将显而易见本文中所描述的方法和系统