使用電漿狀態(tài)的氧化氮來治療醫(yī)療狀況與疾病的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉應(yīng)用
[0002] 本申請(qǐng)是2013年 10月31 日提交的標(biāo)題為 "Methods for Using Nitric Oxide in a Plasma State to Treat Medical Conditions and Diseases" 的待決美國(guó)臨時(shí)專利申 請(qǐng)第61/898390號(hào)的非臨時(shí)案且請(qǐng)求其優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文 中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及醫(yī)療治療領(lǐng)域，并且更具體地涉及有效地投予氧化氮來治療醫(yī)療狀況 和疾病的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 氧化氮(NO)氣體是通常在人體內(nèi)部和外部?jī)烧咧幸詺鈶B(tài)發(fā)現(xiàn)的短壽命分子。氧化 氮是已知具有多種調(diào)控、保護(hù)和治療特性的信號(hào)傳導(dǎo)分子。借由刺激內(nèi)源性氧化氮的產(chǎn)生 增加或者將外源性產(chǎn)生的氧化氮引入身體中來加強(qiáng)身體氧化氮的天然產(chǎn)生可以改進(jìn)身體 對(duì)損害、疼痛、和侵襲性生物體的響應(yīng)。然而，難以將氧化氮遞送至活組織中，并且氧化氮在 其氣態(tài)下無法滲透穿過真皮。為了適用于臨床，氧化氮必須以足量存在于作用部位中。
[0005] 出于治療目的遞送氧化氮的先前方法包括投予以化學(xué)方式將氧化氮釋放至身體 中的化學(xué)化合物。再一方法采用氧化氮途徑激動(dòng)劑和氧化氮拮抗劑。另一方法采用高壓氧 化氮?dú)怏w和噴霧劑。還有一方法涉及使用其中引入有氣態(tài)氧化氮的密封真空容器包圍身 體。業(yè)內(nèi)也已經(jīng)嘗試迫使加壓氧化氮穿過組織和皮膚。出于多種原因，這些方法已經(jīng)取得了 有限的結(jié)果。例如，在組織介質(zhì)中，氣態(tài)氧化氮具有高反應(yīng)性，具有低擴(kuò)散常數(shù)并且具有極 短的壽命。
[0006] 未達(dá)成臨床成功的另一方法涉及投予分子供體，該方法已經(jīng)表明是有問題的，這 是因?yàn)闊o法調(diào)節(jié)有效負(fù)載的釋放的控制，也無法可靠地調(diào)節(jié)供體的滲透/飽和。
[0007] 存在以涉及氧化氮的特定臨床結(jié)果為靶向的若干解決方案。例如，檸檬酸西地那 非（以商標(biāo)名VIAGRA售出）干擾勃起功能障礙綜合征中氧化氮下調(diào)。例如，依那西普（以商標(biāo) 名ENBRIL出售)使用抗α腫瘤壞死因子(TNFa)抗體來發(fā)揮氧化氮在關(guān)節(jié)的發(fā)炎性疾病中所 起的作用。由于難以直接在作用部位刺激氧化氮的產(chǎn)生，所以大多數(shù)解決方案涉及實(shí)現(xiàn)氧 化氮途徑。由于缺乏這些氧化氮途徑藥理學(xué)的部位特異性，所以消極副作用可能較為嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，有利的是提供一種在作用部位以利于治療益處的方式投予氧化氮的方 法。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，公開了投予氧化氮來達(dá)成治療益處的治療方法。在一些實(shí)施例中，這 些方法包括采用借由空氣的高溫電漿轉(zhuǎn)換進(jìn)行氧化氮的外源性產(chǎn)生以及施加。在其他實(shí)施 例中，將氧化氮施加至治療部位以促進(jìn)動(dòng)物、人類以及植物中的活組織的修復(fù)以及生長(zhǎng)。
[0010] 本發(fā)明的這種方法用于將氧化氮選擇性地施加至治療部位以獲得因與細(xì)胞以及 組織環(huán)境相關(guān)的氧化氮含量增加而明顯的有益效應(yīng)。這些方法更具體地包括采用能夠產(chǎn)生 電漿狀態(tài)的物質(zhì)的裝置，該裝置具有包含氧化氮的期望組成。該裝置可以用于將期望量的 氧化氮經(jīng)由電漿狀態(tài)的物質(zhì)施加至治療部位。
【附圖說明】
[0011] 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生氧化氮的第一示例性器件。
[0012] 圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生氧化氮的第二示例性器件。
[0013] 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生氧化氮的第三示例性器件。
[0014] 圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下文現(xiàn)將參照示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖來更全面地描述本發(fā)明。然而， 本發(fā)明可以體現(xiàn)為許多不同的形式，并且不應(yīng)該理解為限于本文所闡釋的實(shí)施例。而是，提 供這些實(shí)施例是為了使本發(fā)明是全面的并且完整的，并且將本發(fā)明的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng) 域的技術(shù)人員。在附圖中，通篇中相同的編號(hào)表示相同的元件。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，提供產(chǎn)生電漿狀態(tài)的離散物質(zhì)流的方法和裝置，其中，該離散物質(zhì)流 具有氧化氮作為其內(nèi)容物的一部分，并且將該離散物質(zhì)流投予生物體以獲得治療效果。在 一些實(shí)施例中，認(rèn)為表面能級(jí)(surface level)(即，針對(duì)皮膚或者開放傷口）處的氧化氮施 加會(huì)刺激身體自身產(chǎn)生氧化氮，從而可以在適應(yīng)癥部位及其周圍獲得療效?？商娲兀?開的方法可以利用如下實(shí)施：電漿狀態(tài)的氧化氮具有足夠高的能量以及速度，使其可滲透 穿過并且圍繞細(xì)胞膜。在一些情況下，氧化氮可以穿過生物膜以及角質(zhì)層以在相關(guān)組織中 產(chǎn)生治療效果。
[0017] 含有氧化氮的電漿狀態(tài)的物質(zhì)可以經(jīng)由多種方法產(chǎn)生。大氣層含有氮和氧，并且 因此，足夠的呈正確幾何結(jié)構(gòu)的能量可以自氣態(tài)混合物產(chǎn)生氧化氮?？梢蕴砑幽芰恳詫?態(tài)N 2和O2轉(zhuǎn)變?yōu)殡姖{狀態(tài)。在一個(gè)非限制性示例性實(shí)施例中，可以產(chǎn)生預(yù)形成的氣態(tài)N2-O 2 混合物并且使其穿過轉(zhuǎn)移足夠能量來產(chǎn)生電漿狀態(tài)的氧化氮的電漿能量弧。
[0018] 圖1示出了用于實(shí)施一種或者多種所公開的方法的氧化氮產(chǎn)生器件1的示例性發(fā) 電機(jī)部分。如圖可見，在器件1的第一端引入空氣，并且使空氣在彼此絕緣的電極對(duì)（即，陰 極2和陽極4)之間通過。產(chǎn)生固定式直流(DC)弧放電并且維持在電極2、4之間。在弧放電的 作用下，自電極2、4之間的區(qū)域中的空氣形成含有氧化氮的氣體流，并且經(jīng)由冷卻通道(借 由冷卻劑回路6冷卻)抽出，以使氧化氮能夠固定在流8中?？梢允沽鞯臏囟群脱趸窟_(dá) 到期望值，為治療部位提供治療益處。關(guān)于所示的示例性氧化氮產(chǎn)生器件1的其他細(xì)節(jié)可以 參見，例如，Pekshev的美國(guó)專利第7498000號(hào)，該專利的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文 中。
[0019]借由電漿狀態(tài)的空氣的熱力學(xué)平衡的組成分析而確認(rèn)的經(jīng)典熱力學(xué)表明：在低于 2000°C的溫度下，氣體中氧化氮的濃度不超過1 %。在3500°C-4000°C的溫度下，增加電漿溫 度會(huì)使氧化氮濃度增加至其最大值(~5%)。稍小于4000°C是在所示的器件1的電漿弧中放 電的溫度。引起形成氧化氮的電漿-化學(xué)反應(yīng)可以借由以下化學(xué)式來表示：
[0020] 吣+〇2-2勵(lì)一180.9千焦（1^)
[0021] 由于重組(2N0+02 = 2N02)+的快速反應(yīng)，氧化氮分子在高溫下的壽命與其合成時(shí)間 相當(dāng)。為了防止重組并且保持用于醫(yī)療應(yīng)用的氧化氮治療濃度，需要完成反應(yīng)混合物的快 速冷卻，即，驟冷(queching)。借由阻止周圍冷空氣（即，來自冷卻劑回路6)中的溢出流來使 氧化氮驟冷。所示的器件1使得能夠在大氣壓力下使用環(huán)境空氣來產(chǎn)生直流電漿弧。器件1 產(chǎn)生具有電漿物質(zhì)的組成的熱空氣流8,該電漿物質(zhì)含有醫(yī)療顯著量的氧化氮，在一個(gè)示例 性實(shí)施例中是約百萬分之2500(ppm)的氧化氮。
[0022] 圖1所示的器件1不具有排他性，并且也可以使用產(chǎn)生氧化氮的電漿的可替代性來 源來實(shí)施一種或者多種所公開的方法。圖2示出了這種替代器件10,其用于產(chǎn)生用于實(shí)施一 種或者多種所公開的方法的電漿狀態(tài)的含有氧化氮的物質(zhì)12。這種器件10采用微波放電技 術(shù)來產(chǎn)生具有期望組成（即，約2000ppm的氧化氮）的電漿狀態(tài)的物質(zhì)12。所示的器件10包括 功率為P〈1千瓦(kW)并且頻率為2.45千兆赫(GHz)的磁控管14。使空氣通過磁控管14并且將 其引導(dǎo)至炬體18的核心部分16,在該核心部分16產(chǎn)生電漿狀態(tài)的物質(zhì)流12并且將其輸出以 施加至目標(biāo)治療部位。
[0023]圖3示出了又一器件20,其用于產(chǎn)生用于實(shí)施一種或者多種所公開的方法的電漿 狀態(tài)的含有氧化氮的物質(zhì)。所示的器件20采用磁穩(wěn)定的滑動(dòng)弧放電技術(shù)來產(chǎn)生具有期望組 成(也為約2000ppm的氧化氮)的電漿狀態(tài)的物質(zhì)22。
[0024] 在空氣中，在大氣壓下，但在中等功率位準(zhǔn)(通常介于50瓦特與300瓦特之間）操作 滑動(dòng)弧。采用電源24和陽極26/陰極28,并且使用外部鎮(zhèn)流電阻器30來限制電流。這將放電 (即，電漿射流22)加熱至中等溫度(2000-3000凱氏度），同時(shí)保持放電的非平衡性質(zhì)(Te> Rg)。因此，可以在較低功率輸入下獲得較高濃度的氧化氮(例如，1600-1800ppm)。圖表32示 出了電漿狀態(tài)的物質(zhì)22的氧化氮濃度(ppm)與放電電流(mA)之間的關(guān)系。
[0025] 從以下內(nèi)容可知，電漿狀態(tài)的氧化氮可以用作眾多目的。例如，電漿狀態(tài)的氧化氮 可以用作抗微生物劑。另外，電漿狀態(tài)的氧化氮可以用于促進(jìn)毛發(fā)生長(zhǎng)，作為抗皺劑，減少 發(fā)炎或者促進(jìn)血管舒張。電漿狀態(tài)的氧化氮可以進(jìn)一步用于減輕與骨關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕性關(guān) 節(jié)炎相關(guān)的疼痛。電漿狀態(tài)的氧化氮還可以有效地抵抗革蘭氏陽性微生物、革蘭氏陰性微 生物、真菌(包括甲癬）以及病毒。電漿狀態(tài)的氧化氮在治療骨質(zhì)疏松癥、膠原形成、干細(xì)胞 信號(hào)傳導(dǎo)、衛(wèi)星細(xì)胞分化、傷口愈合、傷口管理、減少瘢痕組織、補(bǔ)救活動(dòng)相關(guān)的損傷以及痤 瘡方面具有治療性。電漿狀態(tài)的氧化氮也可以幫助神經(jīng)再生，可以抑制癌細(xì)胞增殖，可以促 進(jìn)凋亡、可以刺激內(nèi)源性氧化氮產(chǎn)生，并且可以刺激誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS)途徑。
[0026] 在實(shí)踐中，可以將電漿狀態(tài)的氧化氮直接施加至活組織或者與其相鄰以產(chǎn)生期望 的效果。其可有效地發(fā)揮維持心血管和呼吸系統(tǒng)中穩(wěn)態(tài)的功能氧化氮作為信號(hào)傳導(dǎo)分子可 以引起血管舒張，這促進(jìn)血管柔軟度，緩和血壓，清潔血液，逆轉(zhuǎn)動(dòng)脈粥樣硬化并且有效地 預(yù)防心血管疾病并且?guī)椭浠謴?fù)。氧化氮的另一重要功能在于減緩動(dòng)脈粥樣硬化斑沉積在 血管壁上。氧化氮在免疫系統(tǒng)中還起主動(dòng)防御作用。其是強(qiáng)效的抗氧化劑，并且可以阻抑細(xì) 菌感染、病毒以及寄生