ES2244995T3 - Dispositivo para la irradiacion de luz sobre tejido. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN PROCEDIMIENTO Y UN DISPOSITIVO PARA INDUCIR EL PROMOVER EL CRECIMIENTO Y EL PROLIFERACION DE CELULAS DE LA PIEL O TEJIDO O PARA CONTROLAR UNA INFECCION BACTERIANA DE LA PIEL. LAS CELULAS DE LA PIEL SON IRRADIADAS CON LUZ DE BAJA INTENSIDAD DE AMPLIO ESPECTRO A UNA LONGITUD DE ONDA DE ENTRE 340 Y 3000 NM. EL INCREMENTO EN EL PORCENTAJE DE CELULAS CULTIVADAS, ES UTIL, POR EJEMPLO, PARA OBTENER TEJIDO SIMILAR A LA PIEL QUE SE NECESITA PARA INJERTOS DE PIEL O PARA PROMOVER LA CURACION DE HERIDAS O LESIONES DE LA PIEL. EL CONTROL DE LAS BACTERIAS DE LA PIEL INDUCIDO POR LA LUZ ES UTIL, POR EJEMPLO, EN EL TRATAMIENTO DE INFECCIONES BACTERIANAS DE LA PIEL.

Description

Dispositivo para la irradiación de luz sobre tejido.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un método y a un dispositivo para afectar al crecimiento y proliferación de células o tejido mediante radiación de luz. El dispositivo y método de la invención son útiles para aumentar la velocidad de crecimiento y proliferación de células epiteliales de la piel. Otro uso del dispositivo y método inventivos es el control de las infecciones bacterianas de la piel, por ejemplo, en el caso de acné vulganison. El dispositivo y método de la invención por tanto pueden ser empleados en el tratamiento de heridas o lesiones de la piel, orales o vaginales, así como para irradiar queratinocitos en cultivo para aumentar la producción del cultivo.

En lo que sigue, a veces se hará referencia en el presente documento a la irradiación de luz destinada a aumentar la velocidad de crecimiento y proliferación de células como "aceleración del crecimiento inducida por luz"; a veces se hará referencia en el presente documento al tratamiento para el propósito de control de las infecciones bacterianas como "control de bacterias inducido por luz"; a veces se hará referencia en el presente documento al tratamiento de heridas o lesiones de la piel u orales por irradiación de luz con el fin de acelerar la cicatrización como "terapia de luz".

Lista de la técnica anterior

Lo que sigue es una lista de la técnica anterior considerada relevante como un antecedente de la invención:

1. Mester, E.: Clinical results of laser stimulation and experimental studies on the mechanism of action, Minerva Med., 72: 2195-2199 (1981).

2. Lyons, R.F., Abergel, R.P., White, R.A., Dwyer, R.M., Castel, J.C., Uitto, J.: Biostimulation of wound healing in vivo by Helium-neon laser, Ann. Plast. Surg., 18: 47-50 (1987).

3. Surinchak, J.S., Alago, M.L., Bellamy, R.F., Struck, B.E., Belkin, M.: Effects of low-level energy lasers on the healing of full-thickness skin defects, Lasers Surg. Med., 2:267-274 (1983).

4. Chavrier, C., Hartmann, D., Couble, M.L., Msloire, H.: Laser a infrarouge et cicatrisation conjunoctive en chirurgie parodontale, J. Parod., 5: 209-212 (1986).

5. Lubart, R., Wollman, Y., Friedman, H.: Effects of visible and near IR lasers on cell cultures, J. Photochem. Photobiol. B. Biol., 12: 305-311 (1992).

6. Lubart, R., Friedman, H., Peled, I., Grossman, N.: Light effect on fibroblast proliferation, Laser Theraphy, 5: 55-57 (1993).

7. Grossman, N., Reuveni, H., Halevy, S., Lubart, R.: Visible light promotos proliferation of normal skin cell, J. Invest. Dermatol., 102: 649A (1994).

8. Kjeldstad, B., Photoinactivation of propionibacterium acnes by near UV light, Z. Naturfersch, 39(C): 300-302 (1984).

9. Relo, T.B., Reisaeter, G., and Jonson, A., Photodestruction of propionibacterium acnes porphysins, Z. Naturfersch, nº C 125-128 (1985).

En el texto se hará referencia a los documentos de la técnica anterior indicando entre paréntesis sus números de la lista anterior.

Además, el documento WO 95/19810 divulga un dispositivo para tratamiento médico externo con la ayuda de una luz que incluye un elemento emisor de luz; en el que en la primera etapa se emite luz infrarroja durante una longitud de tiempo predeterminada seguido por la emisión de luz visible en una segunda etapa durante una segunda longitud de tiempo predeterminada.

El documento WO 89/08474 se refiere a un método para evitar crecimiento de tejido relacionado con las lentes intraoculares, en el que se divulga una composición para evitar la formación secundaria de cataratas en el ojo tras la eliminación de las lentes, comprendiendo la composición un anticuerpo específico para las células particulares de las lentes relacionadas con la formación secundaria de cataratas, en la que el anticuerpo se conjuga con un agente anti-proliferante. Los agentes anti-proliferantes particularmente preferidos requieren activación después de enlazar los anticuerpos con las células objetivo, y la activación se puede realizar mediante la adición de una composición secundaria o mediante la exposición del ojo a energía electromagnética.

Antecedentes de la invención

Se sabe que la terapia de luz que usa fuentes de luz visible o del infrarrojo cercano de baja energía tiene un efecto biológico beneficioso sobre una variedad de tejidos. Así, durante la última década, se han introducido los láseres de baja energía (LEL) en el tratamiento de heridas o lesiones en una variedad de tejidos. El LEL (principalmente láseres de He-Ne) ha probado ser eficaz en pacientes para promover la epitelización en defectos a lo largo de todo el espesor de piel, así como para problemas ginecológicos y lesiones en el epitelio oral^{(1, 2, 3, 4)}.

En el tratamiento de heridas agudas masivas por quemaduras, particularmente las que cubren grandes partes del área del cuerpo, es necesario provocar un nuevo crecimiento de la piel sobre el área quemada, la práctica médica estándar de injertar tejido autólogo a menudo es muy complicada debido a la relativa escasez de sitios donantes autólogos. Un primer avance hacia este problema ha sido el desarrollo de una técnica de cultivo in vitro para queratinocitos de epidermis humana. La principal desventaja de dichos métodos de cultivo es que requiere un periodo de tres a seis semanas para obtener cantidades suficientemente grandes de tejido cultivado listo para injertar.

Estudios con células cultivadas derivadas de piel (fibroblastos y queratinocitos humanos normales) mostraron que la irradiación de luz visible, de infrarrojo cercano o de ultravioleta cercano (UVA) a densidades de energía bajas, era eficaz para promover la proliferación de las células; frente a esto, la irradiación a mayores densidades de energía inhibía el crecimiento celular^{(5, 6, 7)}. Se encontró que la luz en el rango de luz visible y UVA destruía bacterias tales como la Propionibacterium acnes^{(8, 9)}. Las fuentes de radiación usadas hasta ahora incluían una variedad de fuentes de luz monocromática y no monocromática, irradiada a una longitud de onda de 360 nm (UVA), 540 nm y 600-900 nm, así como láseres a 632 nm de HeNe y láseres de diodo 780 nm. Se debería apreciar que se usan fuentes de luz similares para la destrucción selectiva de tumores mediante la fotoactivación de fármacos sensibilizados, en una técnica conocida como terapia fotodinámica (PDT).

Un aparato y método según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 8 se divulgan en la referencia (5) de la técnica anterior.

Un problema común asociado con todas las fuentes de luz usadas en la técnica anterior es que son relativamente caras y complicadas, y no están disponibles fácilmente para los facultativos.

Sumario de la invención

Es el objeto de la invención proporcionar un método y un dispositivo para la modulación de crecimiento de piel o células epiteliales inducido por luz.

Es un objeto según una realización de la invención proporcionar un método y un dispositivo de este tipo para la aceleración del crecimiento de piel o células epiteliales inducido por luz, tales como fibroblastos y queratinocitos, en cultivo.

Es un objeto según otra realización de la invención proporcionar un dispositivo para el control inducido de bacterias en la piel, como un epitelio, por ejemplo y/o epitelio vaginal.

Es un objeto según una realización adicional de la invención proporcionar un método y un dispositivo útiles en la terapia lumínica de heridas o lesiones.

La presente invención proporciona, mediante un primero de sus aspectos, un método para inducir o promover el crecimiento y la proliferación de tejido o células de la piel o para controlar la infección bacteriana de la piel, que comprende irradiar las células de la piel con una luz de espectro ancho de baja intensidad a una longitud de onda entre aproximadamente 340 a 3.000 nm.

La presente invención proporciona, mediante otro de sus aspectos, un dispositivo para uso en la promoción o inducción del crecimiento y proliferación de células de piel o para controlar infección bacteriana de la piel, comprendiendo el dispositivo una fuente de luz que comprende una lámpara que emite una luz de espectro ancho a una longitud de onda entre aproximadamente 360 a 3.000 nm. El dispositivo además puede comprender un conjunto de enfoque así como un conjunto de filtración de luz.

Para algunos usos, por ejemplo irradiación sobre heridas o lesiones dentro de la boca o vagina, el dispositivo puede estar equipado con una fibra óptica para enviar la luz al sitio deseado.

Según una realización, el método y dispositivo se usan para la aceleración del crecimiento de células inducido por luz, por ejemplo, células de la piel, en cultivo, es decir, para inducir o promover el crecimiento y proliferación de estas células. El dispositivo y método según esta realización son particularmente útiles para aumentar la velocidad de cultivo de dichas células con objeto de obtener rápidamente tejido similar a piel para injertar sobre heridas de quemaduras. El dispositivo según esta realización puede comprender una lente adaptada para difundir la luz sobre la superficie total del cultivo o medios para mover la piel de luz, periódicamente a lo largo del cultivo.

Según otra realización, el método y dispositivo se usan para el control de bacterias de la piel inducido por luz. El control de bacterias de la piel incluye la destrucción de las células bacterianas, así como la detención del crecimiento y proliferación de las bacterias. Se ha encontrado según la invención que la destrucción de bacterias por irradiación de luz mejora en un medio rico en oxígeno; por consiguiente mediante una realización preferida de la invención el control de bacterias de la piel es una combinación de radiación y flujos de oxígeno en la piel. Mediante otra realización preferida el oxígeno se proporciona como peróxido, por ejemplo H_{2}O_{2}.

Según otra realización de la invención, el método y dispositivo son utilizados para terapia lumínica de piel como epitelio para inducir o promover la cicatrización de lesiones o heridas de piel.

Descripción detallada de la invención

Contrario a la técnica anterior, la presente invención utiliza una fuente de luz, que es no coherente y no polarizada y que es capaz de irradiar áreas de tejido relativamente grandes. Con el fin de inducir un efecto de estimulación positivo, es decir DE regeneración sobre la piel o epitelio, la intensidad de la luz debería estar preferiblemente por debajo de aproximadamente 800 mW/cm^{2}. Sin embargo, está claro que para una terapia lumínica eficaz, la intensidad de la luz no puede ser demasiado baja, ya que de otro modo probablemente no habrá efecto. Típicamente, un límite inferior de intensidad de luz sería aproximadamente 1 mW/cm^{2}. Un rango preferido de intensidad de luz es 10-200 mW/cm^{2}.

La fuente de luz utilizada según esta invención emite una luz "blanca", es decir, una fuente de luz que emite luz de un espectro ancho que cubre el espectro visible completo y opcionalmente también infrarrojo cercano. Un ejemplo de una fuente de luz de este tipo es una lámpara halógena que emite luz a longitudes de onda dentro del rango de 340 a 3.000 nm. Con objeto de evitar el calentamiento del objetivo, las partes IR de la luz emitida pueden ser filtradas típicamente para obtener irradiación de luz sobre el objetivo a una longitud de onda dentro del rango de aproximadamente 340 a 1.200 nm, preferiblemente dentro del rango de aproximadamente 340 a 800 nm.

Además, la luz también se puede filtrar a través de un filtro UV para filtrar esta parte perjudicial del espectro, aumentando con ello la seguridad.

El dispositivo según la invención también puede comprender típicamente una lente para enfocar la luz sobre el tejido o células objetivo.

La luz puede ser irradiada bien continuamente o mediante pulsos. La irradiación de luz continua será preferida típicamente en intensidades de luz menores, mientras que la irradiación pulsante será preferida en intensidades de luz mayores. La decisión de utilizar irradiación constante o irradiación de luz pulsante depende de la aplicación exacta y de la irradiación total deseada.

Seguramente estará claro para el fabricante que el efecto de la luz depende tanto de la intensidad de luz como de la duración de la irradiación. En otras palabras, una irradiación de alta intensidad requiere una menor duración que una irradiación de baja intensidad. Claramente, cuando dependa de la duración de una luz pulsante el tiempo neto de luz debería ser factorizado.

A veces, el efecto de la irradiación se puede favorecer mediante la adición al tejido o células objetivo de sustancias fotosensibles. Por ejemplo, un cultivo de fibroblastos o queratinocitos se puede complementar con pequeñas cantidades de una sustancia fotosensible, tal como derivados de hematoporfirina antes de la irradiación de luz. Dichas sustancias también se pueden aplicar tópicamente sobre la piel antes de la terapia lumínica. La concentración de dicha sustancia es típicamente sustancialmente menor que la concentración usada en terapia fotodinámica.

La invención se ilustrará adicionalmente mediante los siguientes ejemplos:

Breve descripción de las figuras

- La figura 1 es una representación esquemática que muestra el porcentaje de células de fibroblastos divididas tras su irradiación con una fuente de luz que consiste de una lámpara halógena de 40 mW/cm^{2}.

- La figura 2 es una representación esquemática que muestra la densidad óptica (DO) a 660 nm de cultivos de propionibacterium acne a diferentes periodos de tiempo tras su irradiación con una fuente de luz a 550 mW/cm^{2} durante 90 minutos. La DO de los cultivos irradiados se comparó con un cultivo similar que no estaba sometido a radiación.

Ejemplo 1

Se sembraron células de fibroblastos 3T3 NIH en placas de 25 ó 96 multi-pocillos. La concentración de las células fue aproximadamente 2,5 x 10^{3}-10^{4} células/pocillo, respectivamente. 48 horas después las células se lavaron y se expusieron a luz de una fuente de luz consistente en una lámpara halógena de 40 mW/cm^{2} durante diferentes periodos de tiempo (por triplicado) en el tampón fosfato salino (PBS). Tras la irradiación, se repusieron los cultivos con un medio de crecimiento fresco y se incubaron adicionalmente durante 24-72 horas. Al final de la incubación los cultivos se lavaron con PBS y tripsina.

La figura 1 muestra el porcentaje de células de proliferación que estaban divididas 24 horas después de la irradiación. Como se puede ver, el número de células divididas alcanzó su punto máximo en el cultivo que había sido previamente irradiado con la fuente de luz durante 1 minuto.

Este experimento demuestra que la irradiación de queratinocitos con luz emitida por una lámpara halógena acelera el crecimiento y la proliferación de estas células. Esto puede ser útil en el crecimiento de tejido para injertos de piel, donde la irradiación apropiada de las células puede resultar en una disminución del tiempo requerido para obtener una cantidad específica de dicho tejido crecido in vitro.

Ejemplo 2

Se trataron por irradiación de su piel facial 17 individuos jóvenes que tenían heridas de adolescente, usando un dispositivo según la invención. El tratamiento de cada individuo consistió de tres irradiaciones por semana, cada una con una intensidad de luz de 40 mW/cm^{2} durante dos minutos sobre el área infectada.

Los individuos ensayados mostraron una mejora dramática en sus afecciones faciales y el examen de los individuos mostró que después de este tratamiento sus caras no tenían heridas ni cicatrices.

Esto demuestra claramente el efecto beneficioso de la irradiación con una lámpara halógena en el tratamiento de lesiones o heridas de la piel.

Ejemplo 3

Se trataron irradiando su piel facial como en el ejemplo 2 individuos con heridas de adolescente. Se aplicó sobre la piel una disolución de H_{2}O_{2} al 2-3% justamente antes de la irradiación.

Se observó una marcada mejora en las afecciones de los individuos.

Ejemplo 4

Se trataron dos o tres veces al día con la fuente de luz descrita anteriormente 50 individuos que tenían Herpes en su labio. Cada tratamiento fue a 120 mW/cm^{2} durante 2 minutos. Dos a tres días después de empezar el tratamiento, se observó una mejora significativa (disminución de la gravedad de la infección).

Ejemplo 5

Se irradiaron durante 90 minutos con la fuente de luz descrita anteriormente a 550 mW/cm^{2} cultivos de propionibacterium acnes. Como se ve en la figura 2, la irradiación de las células dio como resultado la inhibición de su crecimiento en comparación con células de control no irradiadas.

Claims (14)

1. Un método para inducir o promover el crecimiento y la proliferación de células o tejido en cultivo, que comprender irradiar las células con una luz de espectro ancho de baja intensidad a longitudes de onda entre aproximadamente 340 y 3.000 nm, caracterizado porque la luz de espectro ancho tiene una intensidad de 10 mw/cm^{2} o más.

2. Un método según la reivindicación 1 en el que la luz de espectro ancho está a longitudes de onda de entre aproximadamente 340 y 1.200 nm.

3. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la luz de espectro ancho tiene una intensidad de menos de 800 mW/cm^{2}.

4. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en el que la luz de espectro ancho tiene una intensidad de entre 10 y 200 mW/cm^{2}.

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las células o tejido son células o tejido de piel.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además añadir al cultivo sustancias fotosensibles.

7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la luz de espectro ancho no está polarizada.

8. Un dispositivo para promover o inducir el crecimiento y proliferación de células o para controlar infecciones bacterianas que comprende una fuente de luz que comprende una lámpara que emite una luz de espectro ancho a longitudes de onda entre 340 a 3.000 nm caracterizado porque la luz de espectro ancho tiene una intensidad de 10 a menos de 800 mW/cm^{2} y porque el dispositivo comprende además un conjunto de filtro de luz en el que se filtra la luz infrarroja para obtener un rango de longitudes de onda de 340 a 1.200 nm.

9. Un dispositivo según la reivindicación 8 en el que se filtra la luz infrarroja para obtener un rango de longitudes de onda de 340 a 800 nm.

10. Un dispositivo según la reivindicación 8 ó 9, que comprende además un filtro de luz ultravioleta.

11. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende un conjunto para enfocar.

12. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, que comprende una fibra óptica.

13. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en el que la luz se irradia en pulsos.

14. Un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en el que la luz de espectro ancho no está polarizada.