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JP6924510B2 - 磁気温熱療法の効力改善および/または毒性低減のためのいくつかの周波数での磁場振動 - Google Patents
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JP6924510B2 - 磁気温熱療法の効力改善および/または毒性低減のためのいくつかの周波数での磁場振動 - Google Patents

磁気温熱療法の効力改善および/または毒性低減のためのいくつかの周波数での磁場振動 Download PDF

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Description

本発明は、磁気温熱療法による治療の効力を改善し毒性を減少させるための、いくつかの周波数で振動する磁場の使用に関する。
磁気温熱療法は、振動磁場の印加下でナノ粒子を加熱する方法である。このような方法は、例えば、磁性ナノ粒子が腫瘍内に導入されるかまたは腫瘍に送られ、振動磁場の印加下で加熱され、抗腫瘍効果をもたらす場合の治療法として使用することができる。このような治療の高い効力を達成するための1つの方法は、高い加熱パワーまたは大きい比吸収率(SAR)を有するナノ粒子を使用することであり、SARは通常、ナノ粒子のワット/グラムで測定される。様々な研究において、高いSARを有するナノ材料が紹介されている。しかしながら、達成可能な最大SARには限界があるようだ。磁気温熱療法のために最も一般的に使用されるナノ粒子、すなわち酸化鉄ナノ粒子に関しては、サイズを増大させてSARを増大させることが示唆されている。これは、走磁性細菌によって生物学的に合成された酸化鉄ナノ粒子であるマグネトソームを使用することによって特に可能となる(Alphandery et al.(2011)ACS Nano、Vol.5、P.6279)。しかしながら、100nmよりも大きいナノ粒子は通常マルチドメインになり、したがってその磁気特性を失うため、ナノ粒子サイズを増大させることによるナノ粒子加熱特性の改善は制限される。ナノ粒子の磁気異方性を増大させることによってナノ粒子のSARを増大させることも提案されているが、これは通常、医療用途には避けなければならないコバルトなどの毒性遷移金属をドープしたナノ粒子を使用することによって達成されている。
Alphandery et al.(2011)ACS Nano、Vol.5、P.6279
本発明では、磁気温熱療法治療の効力を改善し、その毒性を低減するための新しい方法を紹介する。
この方法は、腫瘍などの治療するべき組織または器官に含まれる磁性ナノ粒子を、2つ以上の異なる周波数で振動する振動磁場に曝すことを含む。1つの周波数は好ましくは高振動周波数と呼ばれる。これは好ましくは10−3kHz〜10kHz、または10−2kHz〜10kHz、または10−1kHz〜10kHz、または1kHz〜10kHz、または50kHz〜200kHzであり、磁性ナノ粒子を加熱するために好ましくは使用される。いくつかの場合において、高周波は、10、10、10、10、10、10、10、10、または1kHzよりも低い。いくつかの場合において、高周波は、10−9、10−7、10−5、10−3、10−1、1、10、50、100、または1000kHzよりも大きい。別の周波数は好ましくは中周波と呼ばれる。これは好ましくは0.5Hz〜250000kHz、または5Hz〜25000kHz、または50Hz〜250kHz、または500Hz〜25kHzであり、好ましくは高周波を変調し、および/または、より高いかまたはより大きい最大磁場、またはより高いかまたはより大きい高周波の振動に達することを好ましくは可能にする。いくつかの場合において、中周波は10、10、10、10、または10kHzよりも低い。いくつかの他の場合において、中周波は10−5、10−3、10−1、1、10、100、500、10、または10Hzよりも大きい。さらに別の周波数は好ましくは低周波と呼ばれる。これは好ましくは10−9Hz〜10Hz、または10−8Hz〜10Hz、または10−7Hz〜10Hz、または10−6Hz〜1Hz、または10−5Hz〜1Hz、または10−4Hz〜1Hz、または10−3Hz〜1Hz、または10−2Hz〜1Hz、または10−1Hz〜1Hzである。これは好ましくは10、10、10、1、または10−Hzよりも低く、好ましくは、加熱工程および冷却工程を誘発することを可能にする。これは好ましくは10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、または1Hzよりも大きい。
この方法は、以下の理由で有利であり得る。第1に、この方法は治療の安全性を高め得る。一方、この方法は渦電流またはフーコー電流を制限し、したがって生物全体を加熱する可能性を制限することができる。一方、この方法では、治療中に達する温度で抗腫瘍効果を得ることが可能であり得、この温度は、1つの周波数のみで振動する磁場の印加で達する温度よりも全体的に低くなり得る。第2に、この方法は一連の温度勾配、または加熱工程および冷却工程の適用を可能にすることによって治療の効力を増加させることができ、これは、通常、より一定の温度を生じる連続磁場の印加に比べて、腫瘍の破壊においてより効率的であり得る。第3に、この方法では、印加する磁場の強度または振幅、加熱工程および冷却工程の数、加熱時間および冷却時間を達成したい温度に応じて固定する治療を考慮することが可能であり得る。したがって、一方では、磁気温熱療法治療の場合に通常そうであるように、所与の温度に達するために治療中に印加する磁場の強度または振幅を変える必要がない可能性がある。一方、磁場の強度または振幅、ならびに加熱工程および冷却工程を作り出すために使用する必要がある加熱時間および冷却時間を決定する事前検量線を使用することによって、治療中の温度プローブの使用を止めることが可能であり得る。第4に、1つの周波数のみで振動する磁場に比べて、1つ以上の周波数で振動する磁場では過熱に達する可能性がより稀であるため、治療の安全性も強化され得る。
本発明は、磁気温熱療法治療、予防的治療または診断方法に使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は個体の身体部分に投与され、身体部分は高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に曝される。
本発明はまた、磁気温熱療法治療、予防的治療または診断方法に使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は個体の身体部分に投与され、身体部分は高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に曝され、ここで、高周波は最大で1MHzであり、中周波は高周波よりも低く、低周波は高周波よりも低く、かつ中周波が存在する場合には中周波よりも低い。
本発明の一実施形態では、個体はヒトまたは動物である。
本発明の一実施形態では、高周波は、10、10、10、1、10−1、10−3、10−6、10−9、10−12、または10−15MHzよりも低い。
本発明の一実施形態では、高周波は、10、10、10、10、500、100、50、20、10、5、または1kHzよりも低い。
本発明のさらに別の実施形態では、高周波は1〜10kHz、または1〜10kHz、または1〜10kHzである。
本発明の別の実施形態では、中周波は、高周波よりも少なくとも1.01、1.1、2、5、10、10、10、10、または1010倍低い。fとfとの比f/fは、1.01、1.1、2、5、10、10、10、10または1010よりも大きくてもよい。
本発明のさらに別の実施形態では、低周波は、高周波、および中周波が存在する場合には中周波よりも少なくとも1.01、1.1、2、5、10、10、10、10または1010倍低い。fとfとの比f/f、またはfとfとの比f/fは、1.01、1.1、2、5、10、10、10、10または1010よりも大きくてもよい。
本発明はまた、個体の磁気温熱療法による予防的、治療的処置または診断方法に関し、個体の身体部分に有効量の磁性ナノ粒子を投与すること、ならびに高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に身体部分を曝すことを含む。
本発明の一実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場は、高周波、および中周波および/または低周波で振動する磁場と同じである。これは高周波および中周波で振動する磁場、または高周波および低周波で振動する磁場、または高周波、中周波および低周波で振動する磁場を指す。
本発明の一実施形態では、磁場は交番磁場とも呼ばれる振動磁場を指すことができ、ここで、振動磁場は、好ましくは低周波f、および/または中周波数f、および/または高周波数f、および/またはいくつかの周波数、および/または1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、50または100を超える周波数で経時的に振動する磁場を指すことができる。磁場の振幅の経時的な変動は、fでの振動については図1(a)に、fおよびfでの振動については図1(b)に、f、fおよびfでの振動については図2(b)に、fおよびfでの振動については図2(c)に示す。
本発明の一実施形態では、磁場は、fの振動で持続時間t、tまたはtの高周波シーケンス(図1(a))、fおよびfの振動で持続時間t、tまたはtの中周波シーケンス(図1(b))、f、fおよびfの振動で持続時間tまたはtの低周波シーケンス(図2(b))、fおよびfの振動で持続時間tまたはt10の低周波シーケンス(図2(c))の間印加される。
本発明によれば、周波数は、シーケンスが少なくとも2、3、5、10、50、100、10、10または1010回繰り返される場合、好ましくは所与の周波数に関連付けられる異なるシーケンスの持続期間が、これらの異なるシーケンス間で1.1、1.5、2、5、10、10、10、10または1010倍未満で変動するか、または好ましくは所与の周波数に関連付けられる異なるシーケンスの持続時間が、1.01〜1010、または1.1〜10、または1.1〜10、または1.1〜10、または1.1〜100、または1.1〜10で構成される係数で変動する場合、または好ましくは所与の周波数に関連付けられる異なるシーケンスの持続時間が、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10、10または10倍を超えて変動する場合に定義することができる。
本発明によれば、周波数は、t、t、t、t、t、t、t、t、t、t10、t11またはt12、これらはt(1<i<12)とも称されるが、これらの平均値を用いて測定することができる。tは、関係式
Figure 0006924510
を用いて表すことができ、ここでjは任意のシーケンスを表し、mはシーケンスの総数である。好ましくは、mは2、5、10、10または10よりも大きい。いくつかの場合において、mは10、10、10、10、10、10、9、8、7、6、5、4、3または2未満であり得る。いくつかの場合において、mは2〜10、または2〜10、または2〜10、または2〜10、または2〜5、または2〜4、または2〜3、または3〜4、または3〜5、または3〜10、または3〜10、または3〜10、または3〜10であり得る。
本発明によれば、持続時間t、t、t、t、tまたはtのシーケンスが短すぎて、温度変動、加熱工程もしくは冷却工程、または加熱セッションもしくは冷却セッションを誘発できない可能性がある。
本発明によれば、中周波が高周波を変調することを可能にするために、t、tまたはtは、t、tまたはtよりも短くてもよい。
本発明によれば、持続時間t、t、t、t10、t11またはt12のシーケンスは、温度変動、加熱工程もしくは冷却工程、または加熱セッションもしくは冷却セッションを誘発するのに十分な長さであり得る。
本発明によれば、持続時間t、t、tまたはt10のシーケンスは、t11またはt12よりも短く、振動の低周波が超長波よりも多くの温度勾配を生じることを可能にしてもよく、ここで超長波は、好ましくはセッションの繰り返しの周波数に対応する。
本発明の一実施形態では、磁気温熱療法は、好ましくは治療または診断の方法、技術またはプロセスを指し、ここで、磁性ナノ粒子は、振動に曝され、温度上昇を誘発する(またはしない)か、または磁性ナノ粒子から化合物の放出を生成する(またはしない)。
本発明の一実施形態では、温度上昇は10、10、150、100、75、50、25、20、15、5、2、1、0.1、10−2、10−3または10−5℃よりも小さく、好ましくは振動磁場を印加する前または印加せずに測定して、好ましくは生理学的温度または身体部分、個体もしくは生物の体温よりも高い。
本発明のさらに別の実施形態では、温度上昇は10、10、150、100、75、50、25、20、15、5、2、1、0.1、10−2、10−3または10−5℃よりも大きく、好ましくは振動磁場を印加する前または印加せずに測定して、好ましくは生理学的温度、または身体部分、個体もしくは生物の温度よりも高い。
本発明の一実施形態では、放出化合物のパーセンテージは、10−15、10−8、10−4、10−2、1、5、10、25、50、75、10、10、10または1015%未満であり、このパーセンテージは、振動磁場の印加後または印加中に放出された化合物の量を、振動磁場の印加前または印加なしで磁性ナノ粒子に結びつくかまたは結合した化合物の量で割ったものに対応し得る。
本発明のなお別の実施形態では、放出化合物のパーセンテージは、10−15、10−8、10−4、10−2、1、5、10、25、50、75、10、10、10または1015%よりも大きい。放出化合物のパーセンテージが100%を超える状況は起こりそうもないが、例えば放出化合物がそれ自身をいくつかの化合物に変換し、それ故に放出化合物の数が増加する場合に起こり得る。
本発明の一実施形態では、磁場の振動は、磁束密度、エネルギーまたはパワーの経時的な振動または変動を指し、好ましくは軸方向および半径方向など、1つまたはいくつかの方向で磁界プローブを用いて、最も好ましくは円筒形磁界プローブの軸方向および半径方向で測定される。いくつかの場合において、磁束密度は、例えばプローブによって測定した電圧、好ましくは半径方向Uおよび軸方向Uの電圧の量、プローブに関連付けられる係数、例えばプローブの半径方向係数αおよび軸方向係数α、ならびに1つまたは複数の振動周波数、好ましくは振動の高周波fから、最も好ましくは式H=U/αおよび/またはH=U/αを使用して推論することができ、式中、HおよびHは半径方向および軸方向の磁束密度をそれぞれ指す。
本発明の別の実施形態では、磁束密度は磁場の強度、または磁場のエネルギーもしくはパワーなどの他のパラメータを指す。
本発明の別の実施形態では、振動の周波数は、最大磁束密度の2つの連続する値に対応する、2回の値tmax1およびtmax2から、f=[1/(tmax2−tmax1)]またはf=[2π/(tmax2−tmax1)]として推定することができる。他のいくつかの場合では、振動の周波数は、最小磁束密度の2つの連続する値に対応する、2回の値tmin1およびtmin2から、f=[1/(tmin2−tmin1)]またはf=[2π/(tmin2−tmin1)]として推定することができる。これらの式は、好ましくは、振動の高周波fおよび/または中周波fを測定するために使用することができる。
本発明の別の実施形態では、磁場の振動は、経時的な磁束密度の大きさの変動または振動Hを指し、ここでHは、好ましくは軸方向または半径方向で測定された磁束密度から、最も好ましくは関係式H=[H +H 1/2を用いて推論することができる。磁束密度の大きさは、磁場の振幅を指してもよい。
本発明のさらに別の実施形態では、最大磁場Hmaxは、経時的に振動する磁束密度の大きさの最大値として定義される。これは好ましくは、各高周波振動の極大磁場振幅の異なる値間で推定される最大磁場振幅に対応し、Hmax、iを指す。
本発明の別の実施形態では、Hmax、iは各高周波振動について推定される磁場振幅の極大値である。
本発明のさらに別の実施形態では、平均磁場Havは、各高周波振動について推定されたHmax、iの異なる値の平均値として定義される。
さらに別の実施形態では、Hmax、i、平均磁場または最大磁場、磁場の強度または振幅、高、低または中振動周波数は、振動磁場を生成する装置のパラメータ、例えば、強さ、パワー、交流電流の周波数に依存する可能性があり、そのようなパラメータの様々な値について推定することができる。また、Hmax、i、平均磁場または最大磁場、磁場の強度または振幅、高、低または中振動周波数は、好ましくは磁性ナノ粒子を加熱するために、装置と磁性ナノ粒子との間の距離、または装置と個体の身体部分との間の距離、または装置と振動磁場を印加したい領域との間の距離に依存し得る。Hmax、i、平均磁場または最大磁場、磁場の強度または振幅、高、低または中振動周波数は、そのような距離の関数として推定され得る。
振動磁場を発生させる装置の説明は、本発明の説明の中で後に提供される。
本発明の一実施形態では、振動磁場は、診断に使用される医療装置、MRI、スキャナ、いくつかの異なる周波数で振動する磁場を発生しない機器、または永久磁石によっては発生しない。
本発明の別の実施形態では、振動磁場は空間的に変動しないか、または10、10、10、10、10、1、10−3、10−5、10−7または10−9mT/mまたは10−9mT/cmまたは10−9mT/nm未満で変動する。
本発明の一実施形態では、高周波でのみ振動する磁場について、平均磁場と最大磁場との間の関係は、Hav=Hmaxであり得るか、または平均磁場は、最大磁場に近く、好ましくはわずかに低い可能性がある。平均磁場は、好ましくは、関係式
Figure 0006924510
から推論することができ、ここでHmax、iは各高周波振動について推定された磁束密度の最大の大きさであり、nは高周波振動の総数である。
本発明の一実施形態では、各高周波振動について推定された最大磁場振幅が変動、増加および/または減少しないか、あるいは好ましくは80、60、50、40、20、10、5、2または1%未満で変動、増加および/または減少する場合に、磁場は高周波でのみ振動すると考える。この変動のパーセンテージは、振動の低周波に関連付けられる加熱時間および冷却時間よりも好ましくは短い期間、最も好ましくは1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11または10−12秒よりも短い期間にわたって測定される。
本発明の別の実施形態では、各高周波振動について推定される最大磁場振幅Hmax、iが、好ましくは80、60、50、40、20、10、5、2または1%を超えて変動、増加および/または減少する場合、磁場は高周波および中周波で振動すると考える。この変動のパーセンテージは、振動の低周波に関連付けられる加熱時間および冷却時間よりも好ましくは短い期間、最も好ましくは1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11または10−12秒よりも短い期間にわたって測定される。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場について、最大磁場Hmaxは、n個の高振動周波数の間で推定される、および/またはn個のHmax、i値の間で推定される、磁場の最大振幅である。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場について、平均磁場Havは、関係式
Figure 0006924510
から推論することができ、ここでHmax、iは各高周波振動について推定された磁場の最大振幅であり、nは測定された高周波振動の総数である。
本発明の一実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場について、最大磁場と平均磁場との間に関係があり、したがって平均磁場は最大磁場から推論することができる。
本発明の一実施形態では、高周波、中周波および低周波で振動する磁場について、2つの時間シーケンスtおよびt(図2(b))の間に推定される平均磁場は、Aの低周波シーケンスの間に推定される平均磁場HA7と、Aの低周波シーケンスの間に推定される平均磁場HA8との間の平均値として、Hav=[(t.HA7+t.HA8)/(t+t)]のように定義される。
いくつかの場合において、1つのシーケンスは1つまたは複数のセッションに対応することができ、または1つのセッションは1つまたは複数のシーケンスに対応することができる。
本発明の一実施形態では、高周波および低周波で振動する磁場について、時間tおよびt10(図2(c))の間に推定される平均磁場は、Aの低周波シーケンスの間に推定される平均磁場HA9と、A10の低周波シーケンスの間に推定される平均磁場HA10との間の平均値として、Hav=[(t.HA9+t10.HA10)/(t+t10)]のように定義される。
本発明の一実施形態では、t、HA、t、HA8、t、HA9、t10またはHA10は、いくつかのA、A、AまたはA10低周波シーケンスから推定される平均値である。
本発明の別の実施形態では、A、A、AまたはA10は、A、A、AまたはA10低周波シーケンス中に推定される磁場振幅に対応する。
本発明の一実施形態では、高周波、中周波および低周波で振動する磁場について、最大磁場は、A低周波シーケンス中に推定される最大磁場として定義される。
本発明の一実施形態では、高周波および低周波で振動する磁場について、最大磁場は、A低周波シーケンス中に推定される最大磁場として定義される。
それらに関連付けられるシーケンスおよび時間の定義は、本明細書において後に提供される。
本発明の一実施形態では、振動磁場を発生させる装置の電源投入後、磁場強度または振幅が好ましくは増大して磁場安定化に対応するプラトーに達するまでの安定化時間がある。いくつかの場合において、この安定化時間は1、10、50、100、200、500または1000秒よりも長い。いくつかの場合において、この安定化時間は1、10、50、100、200、500または1000秒よりも短い。
本発明の別の実施形態では、安定化時間の前に安定した磁場に達していない場合、その磁場は不安定な磁場と呼ばれる。そのような不安定な磁場は、80、50、20、10、5、2または1%を超えて経時変動する最大磁場または平均磁場によって特徴付けることができ、このパーセンテージは、60、30、15、5、1または0.1分よりも短い期間中に好ましくは測定される。
本発明の別の実施形態では、不安定な磁場の平均磁場および最大磁場、または磁場強度または振幅は、安定化後に推定される同じ磁場について得られた平均磁場または最大磁場の値、または磁場強度または振幅の値を、好ましくは0と1の間に含まれる係数で乗算することによって推定することができる。安定磁場と不安定磁場との間の関係は、時間の関数として、好ましくは安定化時間内で、磁場の振幅もしくは強度、または最大磁場もしくは平均磁場の変動を推定する事前検量線を使用して好ましくは推定することができ、好ましくは磁界プローブを用いて推定され、最も好ましくは振動磁場を発生させる装置に対して推定される。この関係は、交番磁場の強さ、パワー、周波数など、振動磁場を発生させる装置のパラメータに依存する可能性があり、したがって、そのようなパラメータの様々な値について推定することができる。この関係はまた、好ましくは磁性ナノ粒子を加熱するために、装置と磁性ナノ粒子との間の距離、または装置と個体の身体部分との間の距離、または装置と振動磁場を印加したい領域との間の距離に依存し得る。したがって、この関係はそのような距離の関数として推定することができる。
本発明の一実施形態では、振動磁場は、その強度が正の値と負の値との間で時間の関数として変動する磁場を指す。磁場強度の絶対値は振動磁場の振幅に対応する。反対の符号の最大強度と最小強度は通常等しい振幅であるが、最大強度と最小強度が1、5、10、50、75または80%を超えて異なることがある。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の振動の周波数f、および関連周期T(ここで、Tおよびfは好ましくは、式T=1/fによって互いに関連付けられる)は、振動磁場の印加時間、電流の強さ、磁場を発生させる装置と磁性ナノ粒子との間の距離、磁場を発生させる装置と個体の身体部分との間の距離などのパラメータ、または装置のパラメータによって変動する。その場合、好ましくは、そのようなパラメータの各値iに対して、振動の周波数または関連周期をfとして定義することが可能であり、T=1/fである。この場合、そのようなパラメータのn個の異なる値にわたる振動の平均周波数と関連周期は、
Figure 0006924510
および
Figure 0006924510
のように定義することも可能であり得る。振動の最大周波数fmaxおよび関連周期Tmaxを、そのようなパラメータのn個の異なる値にわたるfおよびTの最大値として定義することも可能であり得る。振動の平均周波数と関連周期は、
Figure 0006924510
のように定義することも可能であり得る。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の周波数f、および関連周期T(ここでT=1/f)は、時間、電流強度、磁場を発生させる装置と磁性ナノ粒子との間の距離、振動磁場を発生させる装置と個体の身体部分との間の距離などのパラメータ、または装置のパラメータによって変動し、振動周波数の変動Δf、または関連周期の変動ΔTと、パラメータの変動(振動磁場の印加時間、電流の強さ、磁場を発生させる装置と磁性ナノ粒子との間の距離、振動磁場を発生させる装置と個体の身体部分との間の距離、または装置のパラメータの変動など)との間の関係を決定することが可能である。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の周波数f、または関連周期Tは、[(f−f)/f]または[(T−T)/T]が1、5、10、25、50、70、80または90%よりも大きい場合、別の振動の周波数f、または別の関連周期Tとは異なる。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の周波数f、または関連周期Tは、[(f−f)/f]または[(T−T)/T]が1、5、10、25、50、70、80または90%よりも小さい場合、振動の周波数f、または関連周期Tと同じである。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の振動の高周波、中周波および/または低周波は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50または100超または未満の異なる振動の周波数を含む。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の強度または振幅、平均磁場または最大磁場は、振動磁場を発生させる交流電流の強さを、好ましくは10−20〜1020A、10−15〜1015A、10−10〜1010A、10−5〜10A、10−4〜10A、10−3〜10A、または0〜500A(アンペア)に変動させることによって、変動または調整することができる。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の強度または振幅、平均磁場または最大磁場は、振動磁場を発生させる交流電流の強さを、10−20、10−10、10−5、10−3、10−1、1、10、10 500、10または10Aを超えて増加させることによって、変動または調整することができる。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の強度または振幅、平均磁場または最大磁場は、交流電流を発生させる装置の電力を、好ましくは、10−20〜1020W、10−15〜1015W、10−10〜1010W、10−5〜10W、10−4〜10W、10−3〜10W、または0〜500W(ワット)に変動させることによって、変動または調整することができる。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の強度または振幅、平均磁場または最大磁場は、交流電流を発生させる機器の電力を、10−20、10−10、10−5、10−3、10−1、1、10、10、10または10W、または露出した身体部分1cm当たりのWよりも大きい値に設定することによって、変動または調整することができる。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の強度または振幅、平均磁場または最大磁場は、磁性ナノ粒子からまたは個体の身体部分から交流電流を発生させる装置を隔てる距離を、好ましくは、10−20〜1020cm、10−15〜1015cm、10−10〜1010cm、10−5〜10cm、10−4〜10cm、10−3〜10cm、または0〜500cmを含む距離だけまたは距離まで変動させることによって、変動または調整することができる。いくつかの場合において、磁性ナノ粒子からまたは個体の身体部分から交流電流を発生させる装置を隔てる距離は、10−20、10−15、10−10、10−5、10−4、10−3、10−1、1、5、10または20cmよりも大きい。
本発明の一実施形態では、振動磁場の振幅は、10−9、10−6、10−4、10−2、1、10、10、10または10mT/μm、または/cm、または/mを超えて変動する。この場合、振動磁場は、10−5、10−3、10−1、1、10、10、10、10、10または1011μmを超えて磁性ナノ粒子の運動を誘発することが可能であり得る。
本発明の別の実施形態では、振動磁場の振幅は、10−9、10−6、10−4、10−2、1、10、10、10または10mT/μm、または/cm、または/m未満で変動する。この場合、振動磁場は磁性ナノ粒子のあらゆる運動、または10−5、10−3、10−1、1、10、10、10、10、10または1011μm未満の運動を誘発しないことが可能であり得る。
本発明の一実施形態では、ナノ粒子(複数可)または磁性ナノ粒子(複数可)とも称されるナノ粒子は、1、2、5、10、10、10、10、10、1010、1020または1050を超える磁性ナノ粒子の集合体を指す。
本発明の一実施形態では、好ましくは高周波で、または高周波および中周波で振動する振動磁場は、その強度または振幅が経時的に振動する磁場であり、ここで1回の振動は、同じシーケンスの2回以上の繰り返し、または2つまたは3つの異なるシーケンスに対応し、ここでシーケンスは、i)磁場振幅または強度のシーケンスは、高周波に関連付けられる時間tの間に増加するか、または磁場振幅もしくは強度のシーケンスは、中周波に関連付けられる時間tの間に増加する、ii)磁場振幅または強度のシーケンスは、高周波に関連付けられる時間tの間に減少するか、または磁場振幅もしくは強度のシーケンスは、中周波に関連付けられる時間tの間に減少する、iii)高周波に関連付けられる時間tの間一定である磁場振幅または強度のシーケンス、または中周波に関連付けられる時間tの間一定である磁場振幅もしくは強度のシーケンスとして定義される。tまたはtの間、磁場は好ましくは強度または振幅がゼロである。図1(a)および図1(b)は、磁場振幅の経時変化の概略図を表し、高周波でのみ(図1(a))または高周波および中周波で(図1(b))振動する磁場の異なるシーケンスを示す。好ましくは、図1(a)のシーケンスは高周波シーケンスを指し、図1(b)のシーケンスは中周波シーケンスに対応する。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、増加する磁場のシーケンスは、期間tまたはtに対応し、その間に磁場の振幅は、0.001、0.01、0.1、1、2、5、10もしくは20mTを超えて、または、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、500もしくは1000mT未満から、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、500もしくは1000mTまで、または0.001、0.01、0.1、1、2、5、10、50、75、90、90もしくは100%を超えて、好ましくは連続的に増加する。このパーセンテージは、[2(Amax−Amin)/(Amax+Amin)]に対応することができ、式中、AmaxおよびAminは、それぞれ時間tまたはt中の振動磁場の最大振幅および最小振幅である。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、増加する磁場のシーケンスは、期間tまたはtに対応し、その間、磁場の強度は好ましくは連続的に、0.001、0.01、0.1、1、2、5、10もしくは20mTを超えて、または、−1000、−500、−100、−95、−85、−80、−75、−70、−65、−60、−55、−50、−45、−40、−35、−30、−25、−20、−15、−14、−13、−12、−11、−10、−9、−8、−7、−6、−5、−4、−3、−2もしくは−1mT未満から、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、500もしくは1000mTを超えて増加するか、または0.001、0.01、0.1、1、2、5、10、50、75、90、90または100%を超えて増加する。このパーセンテージは、[2(Smax−Smin)/(Smax+Smin)]に対応することができ、式中、SmaxおよびSminは、それぞれ時間tまたはt中の振動磁場の最大強度および最小強度である。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、減少する磁場のシーケンスは、期間tまたはtに対応し、その間、磁場の振幅は、0.001、0.01、0.1、1、2、5、10もしくは20mTを超えて、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、500もしくは1000mTを超えて、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、500もしくは1000mT未満まで、または0.1、1、2、5、10、50、75、90、90もしくは100%を超えて、好ましくは連続的に減少する。このパーセンテージは、[2(Amax−Amin)/(Amax+Amin)]に対応することができ、式中、AmaxおよびAminは、それぞれ時間tまたはt中の振動磁場の最大振幅および最小振幅である。
本発明の一実施形態では、高周波または中周波および高周波で好ましくは振動する磁場について、減少する磁場のシーケンスは、期間tまたはtに対応し、その間、磁場の強度は好ましくは連続的に減少し、0.001、0.01、0.1、1、2、5、10もしくは20mTを超えて減少するか、または、1000、500、100、95、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2もしくは1mT未満から、−1、−2、−3、−4、−5、−6、−7、−8、−9、−10、−11、−12、−13、−14、−15、−20、−25、−30、−35、−40、−45、−50、−55、−60、−65、−70、−75、−80、−85、−90、−95、−100、−500もしくは−1000mTを超えて増加するか、または0.001、0.01、0.1、1、2、5、10、50、75、80、90もしくは100%を超えて減少する。このパーセンテージは、[2(Smax−Smin)/(Smax+Smin)]に対応することができ、式中、SmaxおよびSminは、それぞれ時間tまたはt中の振動磁場の最大強度および最小強度である。
本発明の一実施形態では、高周波または中周波で好ましくは振動する磁場について、一定である磁場のシーケンスは、期間tまたはtに対応し、その間に印加される磁場の振幅は一定であり、すなわち、0.01、0.1、1、2、5、10もしくは20mTを超えて変動しないか、または1、5、10、25もしくは50%を超えて変動しない。このパーセンテージは、[2(Amax−Amin)/(Amax+Amin)]に対応することができ、式中、AmaxおよびAminは、それぞれ時間tまたはt中の振動磁場の最大振幅および最小振幅である。
本発明の別の実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、一定である磁場のシーケンスは、期間tまたはtに対応し、その間に印加される磁場の強度は一定であり、すなわち、0.01、0.1、1、2、5、10もしくは20mTを超えて変動しないか、または1、5、10、25もしくは50%を超えて変動しない。このパーセンテージは、[2(Smax−Smin)/(Smax+Smin)]に対応することができ、式中、SmaxおよびSminは、それぞれ時間tまたはt中の振動磁場の最大振幅および最小振幅である。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、一定である磁場のシーケンスは、ゼロ磁場のシーケンスであり得、期間tまたはtに対応し、その間に磁場は印加されないか、または印加されるが0に近い強度または振幅であり、好ましくは100、50、25、10、5、2、1、10−1、10−2、10−3、10−6、10−9mTまたは0mT以下の振幅で印加される。
本発明の一実施形態では、増加、減少または一定の磁場のシーケンスは、任意の順序で互いに続く。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場のサイクルは、少なくとも2つのシーケンスの組み合わせに対応する。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、シーケンスまたはサイクルは、2、3、4、5、10、10、10、10、10、1010、1025、1050または10100回を超えて繰り返される。
本発明の別の実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、時間t+t+tの間に発生する増加、減少および一定の磁場の高周波シーケンスは、好ましくは周波が磁場強度の経時変動から推定される場合には、[2π/(t+t+t)]もしくは[1/(t+t+t)]に等しいか比例する高周波fの高周波サイクルに関連付けられ、または、好ましくは周波が磁場振幅の経時変動から推定される場合には、[π/(t+t+t)]もしくは[1/2.(t+t+t)]に等しいか比例する高周波fの高周波サイクルに関連付けられる。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波で好ましくは振動する磁場について、時間t+t+tの間に発生する増加、減少および一定の磁場のシーケンスは、好ましくは周波数が磁場強度の経時変動から推定される場合には、[2π/(t+t+t)]もしくは[1/(t+t+t)]に等しいか比例する中周波fの中周波サイクルに関連付けられ、または、好ましくは周波数が磁場振幅の経時変動から推定される場合には、[π/(t+t+t)]もしくは[1/2.(t+t+t)]に等しいか比例する中周波fの中周波サイクルに関連付けられる。
本発明の一実施形態では、時間t、t、t、t、tまたはtは、10、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11、10−11、10−12、10−12、10−13、10−14または10−15秒よりも短い。
本発明の別の実施形態では、時間t、t、t、t、tまたはtは、10、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11、10−11、10−12、10−12、10−13、10−14または10−15秒よりも長い。
本発明の別の実施形態では、時間t、tまたはtは、t、tまたはtよりも、1、001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10、10または10長い。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する振動磁場について、磁場の2つのシーケンス間で測定される時間tおよびt’またはtおよびt’は増加し、磁場の2つのシーケンス間で測定される時間tおよびt’またはtおよびt’は減少し、一定である磁場の2つのシーケンス間で測定される時間tおよびt’またはtおよびt’は、100、75、50、25、10、5、2、1 10−1、10−2、10−3もしくは10−4%を超えて変動するか(ここで、このパーセンテージは[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]または[(t−t’)/t]に対応し得る)、または1.5、2、5、10、10もしくは10倍を超えて変動する。この場合、高周波または中周波は好ましくは不安定である。
本発明の一実施形態では、高周波または高周波および中周波で好ましくは振動する振動磁場について、磁場の2つのシーケンス間で測定される時間tおよびt’またはtおよびt’は増加し、磁場の2つのシーケンス間で測定される時間tおよびt’またはtおよびt’は減少し、一定である磁場の2つのシーケンス間で測定される時間tおよびt’またはtおよびt’は、100、75、50、25、10、5、2、1 10−1、10−2、10−3もしくは10−4%未満で変動するか(ここで、このパーセンテージは[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]または[(t−t’)/t]に対応し得る)、または1.5、2、5、10、10もしくは10倍未満で変動する。この場合、高周波または中周波は好ましくは安定している。
本発明の一実施形態では、好ましくは高周波で振動する振動磁場は、周波数fで振動する磁場に対応し、周波数fは、10−10、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10、10、10、10または10kHzよりも好ましくは大きい。
本発明の別の実施形態では、振動の高周波は、磁性ナノ粒子を加熱するために好ましくは使用され、すなわち、好ましくはナノ粒子を加熱するために十分に高い。いくつかの場合において、振動の高周波は、磁性ナノ粒子の急速な運動および/または磁性ナノ粒子の磁気モーメントの反転を誘発するのに十分に高く、すなわち、運動および/または磁気モーメントの反転は、好ましくは、10、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8または10−9秒未満で起こる。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の高周波は、磁場の振幅もしくは強度、または最大磁場もしくは平均磁場が、ナノ粒子を加熱するのに十分に高い場合、すなわち好ましくは10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10または10Tよりも大きい場合、磁性ナノ粒子を加熱するために使用される。場合によっては、磁場の振幅もしくは強度、または最大磁場もしくは平均磁場は、磁性ナノ粒子の運動および/またはナノ粒子の磁気モーメントの反転を誘発するのに十分に高い、場合によっては、磁場の振幅もしくは強度、または最大磁場もしくは平均磁場は、磁性ナノ粒子の保磁力よりも大きく、
好ましくは、ナノ粒子の磁気モーメントまたは磁性ナノ粒子の運動の反転を可能にする。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の高周波が高すぎる、および/または時間tが短すぎて、好ましくは0.1、1または10mg/mLを超える濃度の磁性ナノ粒子の懸濁液がこの磁場に曝される場合に、好ましくは温度が少なくとも1、10、100または1000の高周波振動または高周波シーケンスの間に測定される場合に、好ましくは1、5、10、50または100℃を超える温度低下を得るために、磁性ナノ粒子またはその周囲の温度を下げることができない。振動の高周波が温度低下をもたらさないという事実は、渦電流もしくはフーコー電流、または連続加熱に起因する他の副作用につながる可能性があり、過熱につながる可能性があるため、磁気温熱療法において問題になる可能性がある。これが、冷却工程を生み出す低周波の振動を加えることが必要と思われる理由である。
本発明の一実施形態では、冷却工程および加熱工程は冷却段階および加熱段階を指す。これらは、冷却および加熱低周波シーケンスに対応し得る。
本発明の別の実施形態では、中周波で好ましくは振動する振動磁場は、中周波fで振動する磁場に対応し、中周波fは好ましくは、高周波fに比べて1.1、1.5、2、5、10、20、30、50、10、10、10または10倍低い。この中周波fは、fで振動する磁場の包絡関数であり得、したがって、磁場の強度または振幅、最大磁場または平均磁場を得るために使用することができ、これはこの中周波なしで達成されるものよりも大きい。
本発明の一実施形態では、低、中および高周波で好ましくは振動する振動磁場は、好ましくは低周波シーケンスを指し、好ましくは磁場が安定であるかまたは時間t中に値Aまで増加する場合、好ましくは磁場が不安定である場合、高周波のみでまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定されるその間の磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が最初に時間t中に値Aで一定である少なくとも1つのシーケンスと、好ましくは別の低周波シーケンスを指し、好ましくは磁場が安定であるかまたは時間t中に値Aまで低下する場合、好ましくは磁場が不安定でありAがAよりも低い場合、高周波のみでまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定されるその間の磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が時間t中に値Aで一定である少なくとももう1つのシーケンスとを含む磁場に対応する。図2(b)は、AおよびA低周波シーケンスの概略図を示す。これら2つのシーケンスは、好ましくは1、2、3、4、5、10、10、10、10、10、1010、1025、1050または10100回を超えて繰り返すことができる。
本発明の一実施形態では、低および高周波で好ましくは振動する振動磁場は、好ましくは低周波シーケンスを指し、好ましくは磁場が安定であるかまたは時間t中に値Aまで増加する場合、好ましくは磁場が不安定である場合、高周波のみでまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定されるその間の磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が最初に時間t中に値Aで一定である少なくとも1つのシーケンスと、好ましくは別の低周波シーケンスを指し、好ましくは磁場が安定であるかまたはt10中に値A10まで低下する場合、好ましくは磁場が不安定でありA10がAよりも低い場合、高周波のみでまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定されるその間の磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が時間t10中に別の値A10で一定である少なくとももう1つのシーケンスとを含む磁場に対応する。図2(c)は、AおよびA10低周波シーケンスの概略図を示す。これら2つのシーケンスは、好ましくは1、2、3、4、5、10、10、10、10、10、1010、1025、1050または10100回を超えて繰り返すことができる。
本発明の一実施形態では、高周波のみでまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定される、その間の磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が、時間tまたはtの間に値AまたはAで一定であるか、またはtもしくはtの間にAもしくはAに増加するシーケンスを、AまたはA低周波シーケンスと呼ぶ。これは加熱工程に対応し得る。
本発明の一実施形態では、時間tまたはtは十分に長く、好ましくは10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10または10秒よりも長く、交番磁場の印加下で磁性ナノ粒子による、および好ましくはその周囲からの熱の生成および/または散逸を可能にし、加熱工程につながる。
本発明の別の実施形態では、磁性ナノ粒子の周囲は、それらを取り囲むかまたは含む領域、すなわち好ましくは1、10、10、10、10、10、1010もしくは1020を超えるナノ粒子を含む領域、またはそれらを含む領域の体積として定義され、ここで、この体積は1、10、10、10、10、10、1010または1020個のナノ粒子の中心から好ましくは推定され、1m、1cm、1mmまたは1μmよりも小さいことが好ましい。
本発明のさらに別の実施形態では、時間tまたはtは十分に短く、好ましくは10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10または10秒よりも短く、好ましくは過熱の状況を防ぐ。
本発明の別の実施形態では、高周波でのみまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定されるその間の磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が、時間tまたはt10の間に値AまたはA10で一定であるか、あるいはtまたはt10の間にAまたはA10に増加するシーケンスを、AまたはA10低周波シーケンスと呼ぶ。これは冷却工程に対応し得る。
本発明の一実施形態では、時間tまたはt10は十分に長く、好ましくは10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10または10秒よりも長く、磁性ナノ粒子を冷却し、好ましくはその周囲も冷却する。
本発明のさらに別の実施形態では、時間tまたはt10は十分に短く、好ましくは10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10または10秒よりも短い。
本発明の一実施形態では、磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場は、それらが1、2、5、10、15、25、50、75、80または100%を超えて変動しない場合、t7、、tおよび/またはt10の間一定であると見なすことができ、ここで、この変動率は[(εmax−εmin)/εmax]に対応することができ、式中、εmaxおよびεminは、高周波のみでまたは高周波および中周波で振動する磁場について推定される、磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場のt、t、t、および/またはt10の間に測定された最大値および最小値であり得る。
本発明の一実施形態では、AまたはA10低周波シーケンスがAまたはA低周波シーケンスに好ましくは従うか、またはAまたはA低周波シーケンスがAまたはA10低周波シーケンスに続くが、いくつかのAまたはA10低周波シーケンスが相互に続く、またはいくつかのAまたはA低周波シーケンスが相互に続くことが起こり得る。
本発明のさらに別の実施形態では、AまたはAはゼロではないか、または地球の磁場の振幅よりもはるかに大きい。AまたはAは、好ましくは磁場振幅よりも低く、渦電流またはフーコー電流を発生させることを可能にする。AまたはAはまた、好ましくは磁気温熱療法によって磁気ナノ粒子を加熱するのに必要な磁場の振幅よりも好ましくは大きいか、または、0.01mT、または0.1mT、または1mT、または2mT、または3mT、または5mT、または7mT、または10mT、または15mT、または20mT、または25mT、または50mT、または100mT、または500mT、または1T、または10T、または100Tまたは10Tよりも大きい。
本発明の一実施形態では、AまたはAは、身体部分1cm当たり10−6、10−4、10−2、1、10、10または10ワットよりも大きい。
本発明の一実施形態では、AまたはAは、AまたはA10よりも少なくとも1.1、1.5、2.5、10、25、50、100、250、500、10、10、1010または1050倍大きい。
本発明の別の実施形態では、AまたはA10は、高周波または高周波および中周波で好ましくは推定される磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場が、地球の磁場の振幅に近いか、または渦電流またはフーコー電流を発生させる磁場の振幅よりも低いか、または好ましくは磁気温熱療法によって磁気ナノ粒子を加熱することを可能にする磁場振幅の値よりも低いか、または、10T、または100T、または10T、または1T、または500mT、または100mT、または50mT、または25mT、または10mT、または5mTまたは1、10−1、10−3または10−6mTよりも低い場合に、ゼロ磁場に対応するゼロである。
本発明の別の実施形態では、AまたはA10は、身体部分1cm当たり10−6、10−4、10−2、1、10、10または10ワットよりも低い。
本発明の一実施形態では、2つのA7、、AまたはA10低周波シーケンスの間でそれぞれ測定される時間tおよびt’、tおよびt’、tおよびt’、t10およびt10’は、100、75、50、25、10、5、2、1、10−1、10−2、10−3、または10−4%超または未満で変動し、ここで、このパーセンテージは[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]、[(t−t’)/t]または[(t10−t10’)/t10]に対応し得るか、または1.1、2、5、10、10、10または10倍超または未満で変動する。
本発明の一実施形態では、A低周波シーケンスとA低周波シーケンスとの組み合わせ、またはA低周波シーケンスとA10低周波シーケンスとの組み合わせは、低周波サイクルに対応する。
本発明の別の実施形態では、時間t+tまたはt+t10の間に発生する低周波サイクルは、[2π/(t+t)]、[1/(t+t)]、[2π/(t+t10)]または[1/(t+t10)]に等しいかまたは比例する低周波数fの低周波サイクルに関連付けられる。
本発明の一実施形態では、低周波シーケンスまたは低周波サイクルは2、3、4、5、10、10、10、10、10、1010、1025、1050または10100回を超えて繰り返される。
本発明の別の実施形態では、低周波で振動する磁場は、周波数fで振動する磁場に対応し、周波数fは、好ましくは10−6Hz〜10Hzである。この低振動周波数は、複数の連続した加熱工程および冷却工程を生み出す可能性がある。この低周波は、特に磁気温熱療法治療中に、最大の治療効力および最小の治療毒性を生じるように選択することができる。
本発明のなお別の実施形態において、fは10、10、10、10、10、10、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5または10−6Hzよりも小さい。いくつかの場合において、fはまた、0.2×10−2Hz〜0.3×10−1Hz、または0.02×10−2Hz〜3×10−1Hz、または0.002×10−2Hz〜30×10−1Hzであり得る。いくつかの場合において、fは、fまたはfよりも1.01倍、1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、10倍、10倍、10倍、10倍、1011倍または1020倍を超えて低くてもよい。いくつかの他の場合において、fは、fまたはfよりも1.01倍、1.1倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、10倍、10倍、10倍、10倍、1011倍または1020倍未満で低くてもよい。
本発明のなお別の実施形態において、fは10、10、10、10、10、10、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5または10−6Hzよりも大きい。
本発明の一実施形態では、冷却工程と組み合わせた加熱工程は、低周波サイクルに対応する。
本発明の別の実施形態では、最高温度Tmaxは、加熱工程または低周波シーケンスAまたはAの間に達した最高温度として定義され、最低温度Tminは、冷却工程または低周波シーケンスAまたはA10の間に達した最低温度として定義される。
本発明の別の実施形態では、Tmaxおよび/またはTminは、2つの低周波サイクルの間で1、5、10、15、20、50、75、80、または90%超または未満で変動し、このパーセンテージは、[2(Tmax−Tmin)/(Tmax+Tmin)]に対応し得る。
本発明の別の実施形態では、振動磁場はセッション中に、好ましくは加熱セッション中に印加される。加熱セッションの持続時間はt11で示され、一方2つの異なる加熱セッションを分離する時間はt12で示されている。
本発明によれば、セッションは、好ましくは非常に低い周波数fvlで、2、5または10回を超えて繰り返すことができ、fvlは、式:fvl=1/[2π(t11+t12)]、またはfvl=1/(t11+t12)を用いて測定できる。fvlは好ましくは、f、fまたはfよりも1、10−3、10−6または10−9Hz低いか、または2、5、10、10、10または1020倍低い。
本発明の別の実施形態では、セッションは、交番磁場が印加されている間の時間、最も好ましくは典型的な磁気温熱療法治療が行われている間の時間、すなわち典型的には10−9、10−6、10−3、1、10、10または10分超または未満の時間に関連付けられる。
一実施形態では、加熱工程または加熱セッションは、その間に温度上昇が発生する時間の経過に対応する。
本発明によれば、温度上昇は、いくつかの場合においては、好ましくは標準的な温度測定方法を用いて、測定可能であるか、または他の場合においては、好ましくは標準的な温度測定方法を用いて、測定できないことがある。これは温熱療法または磁気温熱療法と同じ意味を有し得る。
本発明による標準的な温度測定方法は、細胞規模またはナノメートル規模よりも大きい規模で温度測定を可能にする方法であり得る。これは、例えば組織、臓器または腫瘍内で巨視的に温度を測定することができるが、ナノ粒子の周囲、または細胞の内部またはすぐ周囲の温度を好ましくは測定しないことがある。
本発明の一実施形態では、治療中に達する温度は、温度勾配、達成したい温度、所与の温度、温度プローブ、一定温度、温度低下、温度上昇、温度変動、磁性ナノ粒子の温度、最高または最大温度、最低または最小温度、巨視的な温度の尺度、またはナノ粒子の周囲の温度を含み得る。これらの温度は、治療中に達した物理化学的擾乱、物理化学的擾乱勾配、達成したい物理化学的擾乱、所与の物理化学的擾乱、物理化学的擾乱プローブ、一定の物理化学的擾乱、物理化学的擾乱の減少、物理化学的擾乱の増加、物理化学的擾乱の変動、磁性ナノ粒子の物理化学的擾乱、最高または最大の物理化学的擾乱、最低または最小の物理化学的擾乱、巨視的な物理化学的擾乱の尺度、またはナノ粒子周辺の物理化学的擾乱をそれぞれ示すことができる。
本発明の別の実施形態では、加熱、連続加熱、過熱、加熱工程、加熱段階、加熱低周波シーケンス、加熱セッション、ナノ粒子の加熱、加熱時間または加熱勾配は、物理化学的擾乱の増加、物理化学的擾乱の連続的増加、過大な物理化学的擾乱の増加、物理化学的擾乱増加の工程、物理化学的擾乱増加の段階、物理化学的擾乱増加の低周波シーケンス、物理化学的擾乱増加のセッション、ナノ粒子への物理化学的擾乱増加の印加、物理化学的擾乱増加の時間、または物理化学的擾乱増加の勾配をそれぞれ示すことができる。
本発明の別の実施形態では、冷却、連続冷却、冷却工程、冷却段階、冷却低周波シーケンス、冷却セッション、ナノ粒子の冷却、冷却時間または冷却勾配は、物理化学的擾乱の減少、物理化学的擾乱の連続的減少、過大な物理化学的擾乱の減少、物理化学的擾乱減少の工程、物理化学的擾乱減少の段階、物理化学的擾乱減少の低周波シーケンス、物理化学的擾乱減少のセッション、ナノ粒子への物理化学的擾乱減少の印加、物理化学的擾乱減少の時間、または物理化学的擾乱減少の勾配をそれぞれ示すことができる。
本発明の別の実施形態では、物理化学的擾乱は、(i)高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加、(ii)1nm、10nm、100nm、1μm、10μm、100μm、1mm、10mm、1cm、10cmまたは1m超または未満のナノ粒子の運動、(iii)ナノ粒子からの物質または化合物の放出または解離、(iv)ナノ粒子の組成の変化、(v)pH14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2または1超または未満でのナノ粒子のpHの変動、(vi)1V、100、10、1または0.1mV超または未満でのナノ粒子の酸化還元電位の変動、または(vii)pH、温度、酸化還元電位またはナノ粒子の周囲の化学組成の変動など、ナノ粒子の周囲の変動の物理化学的擾乱パラメータのうちの2つ以上に関連付けることができる。
本発明の別の実施形態では、物理化学的擾乱の増加は、物理化学的擾乱パラメータの1、5、10、25、50、75または90%を超える増加、または1.2、2、5、10または10倍を超える増加に関連付けられる。
本発明の別の実施形態では、物理化学的擾乱の減少は、物理化学的擾乱パラメータの1、5、10、25、50、75または90%を超える減少、または1.2、2、5、10または10倍を超える減少に関連付けられる。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の低周波は、増加する物理化学的擾乱を伴う工程と、および減少する物理化学的擾乱を伴う工程とを含む、少なくとも1つのサイクルを含む。
本発明のさらに別の実施形態では、t11は10−9、10−6、10−3、1、10、10、10、10、10、10または1020秒よりも大きい。これは1〜30分、1〜12時間、または1〜15日で構成され得る。t11の値は、好ましくはいかなる副作用もなく、個体を治療することができる時間に対応することができる。これは好ましくは個体の麻酔時間よりも短い。これは好ましくは、個体の治療を担当する医療チームが利用可能である時間、または交番磁場もしくは放射線を印加することができる時間に対応する。
本発明のさらに別の実施形態では、t11は10−9、10−6、10−3、1、10、10、10、10、10、10または1020秒よりも小さい。
本発明のさらに別の実施形態では、t11は、t、t、t、t10、t+tまたはt+t10よりも1、1.0001、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10、10または10大きい。
本発明のさらに別の実施形態では、2つのセッションを隔てる時間は、個体または患者または医療チームが2つの治療の間に休むのに必要な時間、または磁場を発生させる装置の電源を切るのに必要な時間に対応する。
本発明のさらに別の実施形態では、t12は10−9、10−6、10−3、1、10、10、10、10、10、10または1020秒よりも大きい。
本発明のさらに別の実施形態では、t12は10−9、10−6、10−3、1、10、10、10、10、10、10または1020秒よりも小さい。
本発明のさらに別の実施形態では、t12は、t、t、t、t10、t+t、t+t10またはt11よりも1、1.0001、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10、10または10大きい。
本発明の別の実施形態では、好ましくは高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、エネルギー源、最も好ましくは個体によって作り出されるか制御されるエネルギー源によって印加される磁場の生成に対応する。これは磁性ナノ粒子を加熱することができる磁場の印加に対応することができ、ここで、熱は、例えば赤外線カメラまたは熱電対を使用して、温度測定方法、好ましくは標準的な温度測定方法によって、好ましくは測定できる。
本発明の別の実施形態では、高周波、中周波および/または低周波で好ましくは振動する磁場の非印加は、ゼロ磁場とも呼ばれ、地球磁場または電流もしくは磁石で動作する機器によって生成された磁場の印加など、強度または振幅が非常に弱い磁場の印加に対応し、その目的は、ナノ粒子を加熱することではなく、無視できない磁場を作り出すことである。いくつかの場合において、振動磁場の非印加は、振幅が磁性ナノ粒子を加熱するのに必要な振幅よりも小さい可能性がある磁場の印加の間にも起こり得る。いくつかの場合において、振動磁性の非印加は、磁性ナノ粒子が位置する領域の外側、または個体の身体部分の外側への磁場の印加に対応し得る。
本発明の別の実施形態では、高周波、中周波および/または低周波で好ましくは振動する磁場が、磁性ナノ粒子を含む領域に印加される。この領域は、好ましくは、1、10、10、10、10、1012、1020、1050もしくは10100を超える磁性ナノ粒子、または1、5、10、25、50、75、90もしくは95%を超える磁性ナノ粒子を含み得、ここで、このパーセンテージは、磁性ナノ粒子が投与される領域内のナノ粒子の数を、投与されるナノ粒子の総数で割ったものに対応し得る。この領域は、好ましくは振動磁場に曝されるナノ粒子を1、5、10、25、50、75、90または95%を超えて含むこともでき、ここで、このパーセンテージは、振動磁場に曝されるナノ粒子の数を、好ましくは個体の身体部分に含まれるナノ粒子の総数で割ったものに対応し得る。
本発明の別の実施形態では、好ましくは高周波、および中周波および/または低周波での磁場の振動は、磁場強度もしくは振幅または最大磁場もしくは平均磁場の経時的な変動、減少もしくは増加を含むか、または経時的な一定の磁場強度もしくは振幅、最大磁場もしくは平均磁場を含むか、または経時的に変動する、減少する、増加する、もしくは一定の磁場の組み合わせを含む。
本発明のさらに別の実施形態では、磁場の振動は、振動磁場のエネルギーもしくはパワーの経時的な変動、減少もしくは増加を含むか、または経時的な振動磁場の一定のエネルギーもしくはパワーを含むか、または経時的に変動する、減少する、増加する、もしくは一定の振動磁場のエネルギーまたはパワーの組み合わせを含む。
本発明の別の実施形態では、経時的な磁場の振動は、関数、例えば数値関数、ゼロ、恒等式、二乗、立方、逆、定数、線形、二次、力、ホログラフィック、ローレンシアン、立方根、アフィン、多項式、有理数、絶対値、ヘヴィサイド符号、素数の数、整数部、小数部、正弦、余弦、接線、余接、逆正弦、逆余弦、接線アーク、ディリクレ、指数、対数、双曲線、シグモイド、ブリュアン、ランジュバン、ガンマ、ベータ、積分、対数、積分、ベッセル、調和および関連または算術関数、または導関数、またはこれらの関数の1つまたは複数の組み合わせによって表されるか、またはモデル化される。
本発明の別の実施形態では、このような関数は、最初にプローブを使用することによって磁場の振動を経時的に測定し、次にこの測定値をこの関数で調整することによって、好ましくは「origin」などの適切なコンピュータソフトウェアを使用して決定される。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の周波数f、および関連周期T(ここでT=1/f)は、時間、電流の強さ、磁場を発生させる装置と磁性ナノ粒子との間の距離、磁場を発生させる装置と個体の身体部分との間の距離などのパラメータ、または装置のパラメータによって変動し、振動周波数の変動Δf間、またはその関連周期の変動ΔT間、およびパラメータの変動(振動磁場の印加時間、電流の強さ、パワー、磁場を発生させる装置と磁性ナノ粒子との間の距離、または装置のパラメータの変動など)の間の関係を決定することが可能である。いくつかの場合において、そのような関係は、これらの関数の1つまたはいくつかによって表現またはモデル化することができる。
本発明の別の実施形態では、経時的な磁場の振動は磁場の対称的な振動を生じさせ、すなわち、そのような振動を表す関数は対称関数であり、対称性は変動の少なくとも1つの時点から好ましくは観察することができる。
本発明の別の実施形態では、好ましくは比[t/t]が10−6、10−3、10−1、1、10、10または10よりも小さい場合、経時的な磁場の振動は対称的であり、ここで、ti≠tjであり、iおよびjは好ましくは1〜10の数であり、t〜t10は以前に定義されている。
本発明の別の実施形態では、経時的な磁場の振動は非対称であり、すなわち、そのような振動を表す関数は非対称関数であり、非対称性は振動の少なくとも1つの時点から観察することができる。
本発明の別の実施形態では、比[t/t]が10−6、10−3、10−1、1、10、10または10よりも大きい場合、または[t/t]が10−6、10−3、10−1、1、10、10または10よりも小さい場合、経時的な磁場の振動は非対称的であり、ここで、ti≠tjであり、iおよびjは好ましくは1〜10の数である。
本発明の一実施形態では、磁気温熱療法は、好ましくは個体の身体部分、または原核細胞もしくは真核細胞などの病理学的細胞、最も好ましくは腫瘍を治療するために使用される方法または治療方法である。この方法では、磁性ナノ粒子などの磁性材料が、好ましくは個体の身体部分に導入されるかまたは個体の身体部分に送られ、振動磁場に曝され、好ましくはナノ粒子の温度上昇を生じ、好ましくはナノ粒子の周囲の温度上昇も生じる。治療は、個体の細胞、実体または身体部分と接触、混合または組み立てられた磁性ナノ粒子に振動磁場を印加することから生じる任意のパラメータの変化から生じ得る。
本発明の一実施形態では、磁気温熱療法は、診断方法であり、個体の病気などの特定の状態、または原核細胞もしくは真核細胞などの特定の細胞、腫瘍細胞などの病理学的細胞、またはそのような細胞もしくは個体に由来する実体もしくは材料を検出するために好ましくは使用される。この方法では、磁性ナノ粒子などの磁性材料が個体の細胞、実体、身体部分と接触、混合または組み立てられ、振動磁場に曝され、好ましくはナノ粒子の温度上昇を生じ、好ましくはナノ粒子の周囲の温度上昇も生じる。診断は、個体の細胞、実体または身体部分と接触、混合または組み立てられた磁性ナノ粒子に振動磁場を印加することから生じる温度の検出または任意のパラメータの変化に基づくことができる。
本発明の一実施形態では、個体の身体部分は、生きているか死んでいる個体または生物の任意の部分を指し、そのような個体または生物は、好ましくは2つ以上の原核細胞または真核細胞を含む。そのような個体または生物は、単細胞または多細胞生物、植物、ヒト、動物、細菌、古細菌、または真菌であり得る。これは組織、臓器、血液、皮膚、動脈、骨、DNA、RNA、タンパク質、脂質、酵素、アミノ酸もしくは核酸の1つもしくは集合体、または生物学的物質であり得る。これは個体もしくは生物の1つもしくはいくつかの部分、または個体もしくは生物全体を表すことができる。個体の身体部分は好ましくは治療される部分を表す。これはまた、個体全体または任意の生物学的物質を指すこともでき、好ましくは生きている生物または個体に由来するか、またはそれらから抽出される。
本発明の一実施形態では、個体の身体部分は、呼吸器系、消化器系、呼吸器系、神経系、筋肉系または骨格系に属する。それらはまた、おそらく細菌またはウイルスを含む腫瘍、感染した組織または感染した細胞の集合体に属し得、それはこれらの系のうちの少なくとも1つに属し得る。
一実施形態では、個体の身体部分は1、10、10、10、10または1013を超える磁性ナノ粒子を含む。いくつかの場合において、例えばナノ粒子がオプソニン化されている場合、個体の身体部分は磁性ナノ粒子に関連付けることができる。
本発明の別の実施形態では、磁気温熱療法の治療方法は、磁性ナノ粒子が、好ましくは高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に曝される方法である。この方法では、磁性ナノ粒子を振動磁場に曝すと、温度上昇および/またはナノ粒子の運動を好ましくは誘発し、それが好ましくは個体の身体部分の特異的な相互作用および/または変態をもたらす。このような特異的な相互作用および/または変態は、細胞内/細胞からのナノ粒子の内在化または外在化、好ましくはアポトーシスまたは壊死による細胞の死滅であり得、これらの細胞は好ましくは個体の身体部分に属する。
本発明は、磁気温熱療法診断方法に使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に曝される。
本発明の別の実施形態では、磁気温熱療法診断方法は、最も好ましくは個体の身体部分に含まれ得る対象物質を検出することによって、病気または状態を検出するために好ましくは使用される診断方法である。これは、i)対象物質を最初に磁性ナノ粒子に結合させ、次いで振動磁場の印加下で磁性ナノ粒子から分離するか、またはii)対象物質を最初にナノ粒子から分離させ、次いで振動磁場の印加下でナノ粒子に結合させるか、またはiii)対象物質と磁性ナノ粒子との間の相互作用の種類が振動磁場の印加下で変化する検出方法であり得る。そのような変化を次に対象物質の検出に使用することができる。
本発明は、磁気温熱療法美容方法に使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は、高周波、中周波および/または低周波で振動する磁場に曝される。
本発明の別の実施形態では、磁気温熱療法美容方法は、美容方法、好ましくは、皮膚、毛または顔など個体の身体部分をより魅力的でより美しくし、個体の身体部分の欠陥または不完全性をカバーするか隠し、個体の身体部分の欠陥または不規則性の外観を改善するために使用される方法である。これは、振動磁場に曝された磁性ナノ粒子が、個体の身体部分の色、外観、細胞分布、張力を変える美容方法であり得る。
本発明は、磁気温熱療法ワクチン接種または予防方法に使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に曝される。
本発明のさらに別の実施形態では、磁気温熱療法予防またはワクチン接種方法は、免疫系を刺激して腫瘍などの病気と戦う方法であり、ここで、免疫系の刺激は、振動磁場を複数回印加することによって、最も好ましくは個体の身体部分に磁性ナノ粒子の存在下でこの磁場を印加することによって、好ましくは繰り返すことができる。ワクチン接種または予防方法は、疾病が発生する前後に実施することができ、繰り返すことができ、好ましくは個体の身体部分に、磁性ナノ粒子を投与することによって開始され、振動磁場の印加によって活性化され、好ましくは振動磁場を再度印加することによって、最も好ましくはナノ粒子を再投与することなく、再度活性化させることができる。いくつかの場合において、このワクチン接種または予防方法は、振動磁場を印加することによって免疫系の活性を高めることを可能にし、好ましくは、免疫系の活性に対する制御をほとんど達成することができない標準的なワクチン接種または予防方法に比べて、効率的であるべきである。
本発明の一実施形態では、ナノ粒子は、例えば腫瘍内注射によって、個体の身体部分に直接投与される。
本発明の別の実施形態では、ナノ粒子は、例えば静脈内注射によって、個体の身体部分に間接的に投与されるか、または個体の身体部分から1cm、10cm、100cm、1mまたは2mよりも大きい距離で投与される。
本発明の一実施形態では、磁性ナノ粒子の濃度は、個体の身体部分において温度上昇を可能にするのに十分であり、すなわちこの濃度は、個体の身体部分1mm当たり1ng、10ng、100ng、1μg、10μg、100μg、1mg、10mg、100mg、1g、10g、100gまたは1kgよりも大きい。
本発明の一実施形態では、磁性ナノ粒子は、そのような部分で温度上昇を誘発するのに十分に高い個体の身体部分におけるパーセンテージを占め、すなわち、このパーセンテージはそのような部分において10−10、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、15、25、50または75%よりも高いかまたは大きく、ここで、このパーセンテージは、そのような部分においてナノ粒子が占める体積を、そのような部分の総体積で割ったものを表す。
本発明はまた、磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は、1W/gFeよりも高いか大きいSAR、またはナノ粒子1g当たり0.001、0.1、1、10、50、100、500、750、1000、2000または5000ワット(W/g)よりも高いか大きいSARを有し、ナノ粒子中に含まれる鉄1グラム当たりのワット(W/gFe)が好ましい。
本発明の別の実施形態では、磁性ナノ粒子は、温度上昇を誘発するのに十分なSAR、すなわち、ナノ粒子1グラム当たり0.001、0.1、1、10、50、100、500、750、1000、2000または5000ワット(W/g)よりも大きいSARを有し、ナノ粒子中に含まれる鉄1グラム当たりのワット(W/gFe)が好ましい。
本発明のさらに別の実施形態では、振動磁場は温度上昇を誘発するのに十分強力であり、すなわち、露出した身体部分1cm当たり10−10、10−5、10−2、10−1、1、10、10または10ワットを超えるパワーを有する。
本発明のなお別の実施形態において、SARは、(i)ナノ粒子濃度が十分に高いためSARがナノ粒子濃度の関数として変化しない、または濃度が0.01、0.1、1、2、5、10、20、30、40または50mg/mlを超える、(ii)水などの液体媒体中、または固体媒体中、またはゲルなどの半固体中、(iii)5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、75または100mTを超える振幅または最大磁場または平均磁場を有する振動磁場を印加することによる、(iv)1、2、5、10、25、50、100、200、500または1000kHzよりも高いか大きい周波数または高周波を有する振動磁場を印加することによる、(v)容量が1000、500、250、100、50、20、10、5、2または1μlよりも小さい、(vi)容量が1000、500、250、100、50、20、10、5、2または1μlよりも大きい、(vii)断熱条件、好ましくは、ナノ粒子を含み、かつSAR測定に使用される容器または試験管内で熱損失が10、5、2、1、0、1、または0.01℃未満である条件のうちの少なくとも1つにおいて測定される。
本発明の一実施形態では、磁性ナノ粒子は、以下の特性、i)少なくとも1つの遷移金属、好ましくは遷移金属の酸化物、最も好ましくは酸化鉄、最も好ましくはマグヘマイトもしくはマグネタイト、またはマグヘマイトとマグネタイトとの中間組成物を含む組成物であり、ここで、この組成物は好ましくは磁性ナノ粒子の磁気コアのものである、ii)ナノ粒子の磁気コアを取り囲み、ナノ粒子の凝集を防止するコーティングが存在し、好ましくは生物におけるナノ粒子の投与を可能にするか、またはナノ粒子マグネタイトコアの安定化を可能にし、コーティング厚は好ましくは0.1nm〜10μm、0.1nm〜1μm、0.1nm〜100nm、0.1nm〜10nm、または1nm〜5nmであり得る、iii)反磁性、常磁性、超常磁性、強磁性、またはフェリ磁性の挙動を有し、この挙動は1K、10K、20K、50K、100K、200K、300Kまたは350Kよりも高い温度で好ましくは測定されるか観察される、iv)保磁力が0.01、0.1、1、10または100Oeよりも大きい、残留磁化と飽和磁化との比が0.01、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5または0.75よりも大きい、または飽和磁化が0.1、1、5、10または50emu/gよりも大きく、これらの特性は、好ましくは1K、10K、20K、50K、100K、200K、300Kまたは350Kを超える温度で測定されるか観察される、v)結晶化度、すなわちナノ粒子が少なくとも2、5、10または100個の結晶面を有し、好ましくは電子顕微鏡によって観察可能である、vi)単一ドメインの存在、vii)サイズが0.1、0.5、1.5、10、15、20、25、30、50、60、70、80、100、120、150または200nmよりも大きい、viii)サイズが0.1、0.5、1.5、10、15、20、25、30、50、60、70、80、100、120、150または200nmよりも小さい、ix)サイズが0.1nm〜10μm、0.1nm〜1μm、0.1nm〜100nm、1nm〜100nm、または5nm〜80nmである、x)非発熱性、すなわちナノ粒子がナノ粒子1mg当たり、またはナノ粒子に含まれる鉄1mg当たり10000、1000、100、50、10、5、2または1EU(エンドトキシン単位)未満のエンドトキシン濃度を有する、xi)合成方法が化学的である、すなわち生きている合成生物の関与がない、xii)合成生生物による合成であり、好ましくは走磁性細菌により、マグネトソームの生成をもたらし、好ましくは走磁性細菌から抽出され、好ましくはマグネトソームの無機性磁気コアのみを含むか主に含む、xiii)合成生生物に由来する有機または炭素材料の存在が50、25、15、10、5、2または1%未満である、xiv)合成生生物に由来する無機磁性材料の存在が99、95、80、70、60、50または25%を超える、のうちの少なくとも1つによって特徴付けられる。
本発明の一実施形態では、上記特性のうちの1つを有する磁性ナノ粒子のSARは、この特性を含まない磁性ナノ粒子のSARよりも1.1、1.2、1.5、2、5、10、15、20、50または100大きいか、または10、20、50、100、1000W/gFeよりも大きく、ここで、SARは、高いナノ粒子濃度で、または1、10もしくは100mg/mLよりも高い濃度で好ましくは測定される。
本発明の一実施形態では、上記の特性のうちの1つを有する磁性ナノ粒子は、好ましくは1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、100または1000倍増加するSARを有し、最大磁場と平均磁場との比が好ましくは1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、100または1000倍増加する。いくつかの場合において、上記の特性のうちの1つを有する磁性ナノ粒子のSARは、そのような特性を有さない磁性ナノ粒子よりも増加する。
本発明の別の実施形態では、好ましくは1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、4、5、10、25、50、100または1000よりも大きい最大磁場と平均磁場との高い比は、短期間の間、好ましくは1日、1時間、30、15、5、2または1分、50、30、20、10、5、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11、10−12、10−13、10−14または10−15秒未満の時間の間に印加される、好ましくは0.1、1、2、5、10、15、25、50、100、250または500mTを超える高い振幅を有する振動磁場の印加に対応する。
本発明のさらに別の実施形態では、高い比は、磁性ナノ粒子の磁気モーメントと振動磁場との間の結合を強化し、この強化は、そのような特性を有さないナノ粒子に比べて、そのような特性を有するナノ粒子において好ましくは顕著である。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、高周波は1〜10000kHzである。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、高周波は1〜1000kHzである。
本発明の一実施形態では、高周波fは、10−10、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10、10、10、10もしくは10kHzよりも大きいか、または10−10〜10kHzであるか、または10−5〜10kHzであるか、または10−3〜10kHzであり、ここで、この周波数は[2π/t]、[1/t]、[/2π/t]、[1/t]、[2π/t]、[1/t]、[2π/(t+t)]、[1/(t+t)]、[2π/(t+t)]、[1/(t+t)]、[2π/(t+t)]、[1/(t+t)]、[2π/(t+t+t)]または[1/(t+t+t)]に等しいかまたは比例し得る。
本発明の他の実施形態では、[t/t]、[t/t]または[t/t]は、10−10、10−5、10−3、10−1、1、10、10、10、10または1010以下である。
本発明の一実施形態では、1つまたはいくつかの高周波振動を測定するために使用される測定時間は、磁場の振幅または強度の変動が測定される時間である。この時間は好ましくは、1、2、5、10、100または1000を超える振動を観察することができるのに十分に長いが、長過ぎることはない。
本発明の別の実施形態では、高周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−6〜10−4秒、10−7〜10−3秒、10−8〜10−1秒、10−9〜1秒である。
本発明のさらに別の実施形態では、高周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1または1秒よりも長い。
本発明のさらに別の実施形態では、高周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1または1秒よりも短い。
本発明の別の実施形態では、高周波fで振動する磁場の印加時間が十分に長く、および/または振動の高周波に関連付けられる期間T=1/fが十分に短いため、好ましくは濃度が0.1、1または10mg/mLを超える磁性ナノ粒子の懸濁液がこの磁場に曝されるとき、振動の高周波は温度低下をもたらさないか、または10、5、1℃未満の温度低下をもたらす。高周波の単一の印加は、好ましくは、冷却工程を誘発するのに十分ではない。これが、冷却工程を生み出すために低周波の振動を加えることが必要であり得る理由である。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、高周波は磁性ナノ粒子を加熱する。
本発明の一実施形態では、振動の高周波は、好ましくは個体の身体部分において、ナノ粒子の運動、好ましくは回転、並進または振動を誘発する。この運動は、ナノ粒子を加熱する原因となり得る。
本発明の別の実施形態では、振動の高周波は、磁性ナノ粒子の磁気モーメントの回転を誘発する。この回転は、ナノ粒子を加熱する原因となり得る。磁気モーメントの回転は、単独で、またはナノ粒子の運動と同時に起こり得る。
本発明の別の実施形態では、振動の高周波、中周波、および/または低周波は、好ましくは個体の身体部分において、ナノ粒子のいかなる運動、回転、並進または振動も誘発しない。
本発明の別の実施形態では、例えば、渦電流またはフーコー電流などの望ましくない効果、またはこの周波数で発生し得る他の潜在的な毒性効果を制限するために、振動の高周波は十分に低く保たれ、すなわち、好ましくは1000、500、250、150、100、50、20、10、5または1kHzよりも低い。
本発明の別の実施形態では、振動の高周波は、渦電流またはフーコー電流の生成を伴わずに磁性ナノ粒子を加熱することを可能にする。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の高周波は、渦電流またはフーコー電流の生成に伴って磁性ナノ粒子を加熱することを可能にし、ここで、このような電流の生成は好ましくは十分に低く維持されて、0.0001、0.001、0.01、0.1、1、2、5、10、20、50または100℃を超える振動磁場に曝された個体の身体部分の温度上昇を回避する。
本発明の別の実施形態では、渦電流またはフーコー電流は、振動磁場の印加下で磁性ナノ粒子とは異なる材料、物質、化合物、組織、細胞、または個体の身体部分の一部によって生じる熱として定義される。渦電流またはフーコー電流は、好ましくは磁性ナノ粒子のない領域、または、好ましくは物質、化合物、組織、細胞または個体の身体部分1mm当たりのナノ粒子が10、10、10、10、1、10−1、10−3、10−6または10−9mg未満である、低濃度の磁性ナノ粒子を含む領域で発生する。
本発明の別の実施形態では、渦電流またはフーコー電流は、振動磁場の印加下での好ましくは0.01、0.1、1、5、10または20℃を超える温度上昇として定義され、これは磁性ナノ粒子による熱の生成に好ましくは起因しない。
本発明の別の実施形態では、最大磁場または平均磁場が高い場合、好ましくは0.1、0.5、1、5、10、20、50、100または200mTよりも高いかまたは大きい場合に、渦電流またはフーコー電流が発生する。いくつかの場合において、好ましくは0.1、0.5、1、5、10、20、50、100または200mTよりも低い最大磁場または平均磁場を有する振動磁場を使用することは、渦電流またはフーコー電流の低減を可能にする。
本発明の別の実施形態では、高振動周波数が高い場合、好ましくは0.1、1、10、100または1000kHzよりも高いかまたは大きい場合に、渦電流またはフーコー電流が発生する。
本発明のさらに別の実施形態では、振動磁場に曝される体積が1、10、10、10、10、10または1015mmよりも大きい場合に、渦電流またはフーコー電流が発生する。いくつかの場合において、振動磁性に曝される小さい体積、好ましくは1、10、10、10、10、10または1015mmよりも小さい体積を使用することは、渦電流またはフーコー電流の低減を可能にする。
本発明の別の実施形態では、例えば、ナノ粒子を加熱することができるか、または望ましくない細胞刺激もしくは筋肉刺激など、低すぎる高周波で発生し得る望ましくない影響を回避することができるように、振動の高周波は十分に高く保たれ、すなわち、好ましくは1、5、20、100、150、250、500または1000kHzよりも大きい。
本発明の一実施形態では、振動の高周波を好ましくは10、10または10kHz未満に低減するために、ナノ粒子濃度を増加させ、すなわち、ナノ粒子濃度は、1mm当たり、または個体の身体部分1mm当たりのナノ粒子が0.01、0.1、1、10、20、50、10、10、10または10μgよりも多い。
本発明の一実施形態では、振動の高周波を好ましくは10、10または10kHz未満に低減するために、ナノ粒子の分布の均一性が高められ、すなわち、ナノ粒子が個体の身体部分の5、10、25、50、75、80、85、90、95、98、100、150、200、500、10、または10%を超えて占め、ここで、このパーセンテージは、ナノ粒子が占める体積を、個体の身体部分の体積で割ったものを表し得る。いくつかの場合において、ナノ粒子の分布の均一性は、鎖状に組織化されたナノ粒子またはマグネトソームなど、より均一な分布を有するナノ粒子を使用することによって、または、注入1分当たりの身体部分に投与されるナノ粒子が10、10、10、10、10、1mg未満である流速または速度で行われる投与など、均一な分布を高めることを可能にする投与技術を使用することによって、高めることができる。
本発明の別の実施形態では、振動の高周波を好ましくは10、10または10kHz未満に低減するために、高いSARを有するナノ粒子、すなわち好ましくは1、5、10、20、50、100、200、500または1000W/gよりも大きいSARを有するナノ粒子が使用される。そのようなナノ粒子は、大きいサイズ、すなわち1、5、10、20、50、75、90もしくは100nmよりも大きいサイズのナノ粒子、またはモノドメインナノ粒子、または強磁性もしくは強磁性ナノ粒子であり得る。そのようなナノ粒子はまた、組織内に均一に分布して、温度の均一な分布を可能にすることができる。それらは、走磁性細菌によって産生されるマグネトソームのように鎖状に配列されてもよく、それらはこれらの細菌から好ましくは抽出され、エンドトキシンなどの毒性細菌残基を除去するために精製される。連鎖配置は、均一な加熱と、好ましくは100、250、500または1000W/gよりも高いかまたは大きい高いSARとをもたらすことができる。
本発明の別の実施形態では、振動の高周波を好ましくは10、10または10kHz未満に低減するために、最大磁場または平均磁場を1、2、5、10、15、20、25、30、40、50、75、100、250、500または1000mTを超えて増加させることができる。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、中周波は10−5〜10Hzである。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、中周波は高周波よりも低く、10−5〜5.10Hzである。
本発明の一実施形態では、中振動周波数は、10−10、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10、10、10、10または10Hzよりも大きい。
本発明の一実施形態では、中振動周波数は、10−10、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10、10、10、10または10Hzよりも小さい。
本発明の別の実施形態では、中振動周波数は、10−20〜1020Hz、10−10〜1010Hz、10−8〜10Hz、10−6〜10Hz、10−5〜10Hz、10−4〜10Hz、または10−3〜10Hzである。
本発明の一実施形態では、振動の中周波は、高周波振動の1.001、1.01、1.1、2、5、10、10、10、10、10または1010倍低い。
本発明の一実施形態では、振動の中周波は少なくとも1、2、5、10、10、10、10、1010、1020または1050サイクルで起こる。
本発明の一実施形態では、振動の中周波を測定するために使用される測定時間は、磁場の振幅または強度の変動が測定される時間である。この時間は好ましくは、1、2、5、10、100または1000を超える中周波振動を観察することができるのに十分に長いが、長過ぎることはない。
本発明の別の実施形態では、中周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−6〜10−4秒、10−7〜10−3秒、10−8〜10−1秒、10−9〜1秒である。
本発明のさらに別の実施形態では、中周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10または10秒よりも長い。
本発明のさらに別の実施形態では、中周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10または10秒よりも短い。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の中周波を測定するために使用される測定時間は、振動の高周波を測定するために使用される測定時間よりも1.001、1.01、1.1、1.5、2、5、10、100、1000または10000長い。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の中周波が高すぎる、および/または時間tが短すぎて、好ましくは0.1、1または10mg/mLを超える濃度の磁性ナノ粒子の懸濁液がこの磁場に曝される場合に、温度が少なくとも1、10、100または1000の高周波振動の間に測定される場合に、好ましくは1、5、10、50または100℃を超える温度低下を得るために、磁性ナノ粒子またはその周囲の温度を下げることができない。振動の中周波が温度低下をもたらさないという事実は、渦電流もしくはフーコー電流、または連続加熱に起因する他の副作用につながる可能性があり、過熱につながる可能性があるため、磁気温熱療法において問題になる可能性がある。これが、冷却工程を可能にする低周波の振動を加えることが必要と思われる理由である。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、中周波は高周波を変調する。
本発明の一実施形態では、振動の中周波による振動の高周波の変調は、中周波で振動する包絡関数内で高周波で振動する磁場に対応する。
本発明の一実施形態では、包絡関数の目的は、包絡関数なしで達する磁場よりも高いかより大きい最大磁場または平均磁場、好ましくは1、5、10、50、100、500または1000mTよりも大きい最大磁場または平均磁場に、好ましくは短時間で、最も好ましくは10−2、10−3、10−4、10−5または10−6秒未満の間で、または最も好ましくは1つの中周波サイクルの持続時間の80、70、50、20、10、5または1%未満の間に達することであり得る。
本発明の一実施形態では、包絡関数の目的は、1、10、100、500または1000mTよりも大きい最大磁場もしくは平均磁場を有する、またはより高いか大きい最大磁場または平均磁場を有する、好ましくは、包絡関数なしの高周波で振動する磁場によって達する磁場よりも1.01、1.1、1.2、2、5、10、20、30、50または100倍高いか大きい磁場に達することでもあり得る。
本発明の一実施形態では、変調によって生成された高い最大磁場または平均磁場は、好ましくは中周波に関連付けられたサイクルの一部内、好ましくはこのサイクルの90、80、75、50、25、15、10、5、2または1%未満の範囲内で発生する。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、中周波は磁性ナノ粒子の加熱特性の増大をもたらす。
本発明はまた、本発明に従って使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、低周波は、高周波および存在する場合には中周波よりも低く、10−9〜5.10Hzである。
本発明の一実施形態では、低周波は10−15〜1015Hz、10−12〜1012Hz、10−9〜10Hz、10−9〜10Hz、10−6〜10Hz、10−3〜10Hzである。いくつかの場合において、低周波は、10−15、10−12、10−9、10−7、10−5、10−3、10−1、1、10、10、10、10、10、1012または1015Hzよりも低くてもよい。いくつかの場合において、低周波は、10−15、10−12、10−9、10−7、10−5、10−3、10−1、1、10、10、10、10、10、1012または1015Hzよりも大きくてもよい。
本発明の一実施形態では、中周波は、ナノ粒子の加熱パワーを増大させ、すなわち、ナノ粒子のSARを、中周波なしで振動する磁場で測定した同じナノ粒子のSARの1.00001、1.0001、1.001、1.01、1、1、1、2、1、5、2、5、10、10または10倍を超えて増加させる。
本発明のさらに別の実施形態では、振動の中周波は高いナノ粒子加熱パワーをもたらし、すなわち、1、10、100、250、500または1000W/gFeを超えるSAR値に達することを可能にする。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、低周波は、加熱工程と冷却工程とを含む少なくとも1つのサイクルを誘発する。
本発明の一実施形態では、加熱工程は、好ましくは加熱を誘発するのに十分に高濃度の磁性ナノ粒子を含有する領域に、振動磁場を印加することによって引き起こされる。
本発明の一実施形態では、加熱工程は少なくとも1μs、10μs、100μs、1ms、10ms、100ms、1s、10sまたは100s(秒)続く。この場合、それは振動の低周波が10、10、10、10、10、10、1、10−1または10−2Hzよりも低く、好ましくは振動の高周波が0.1、1、10、100、200、500、10、10または10kHzよりも大きいときに起こり得る。加熱工程は、ナノ粒子が個体の身体部分にあまり集中していない場合、または
個体の身体部分の外側に拡散した場合、より長く続くことができ、そのような拡散は、ナノ粒子投与後1、2、6または12時間、1、2または7日、1、2または4週間、1、2または6ヶ月、1、2または10年起こり得る。
本発明の別の実施形態では、加熱工程は、1μs、10μs、100μs、1ms、10ms、100ms、1s、10sまたは100秒、5、10、20または30分続く。この場合、それは低振動周波数が10、10、10、10、10、10、1、10−1または10−2Hzよりも低く、高振動周波数が好ましくは0.1、1、10、100、200、500、10、10または10kHzよりも大きいときに起こり得る。加熱工程は、磁性ナノ粒子が個体の身体部分の外側に拡散していない場合、より短い時間、好ましくは、ナノ粒子投与経路に応じて、1、2、6または12時間、1、2または7日、1、2または4週間、1、2または6ヶ月、1、2または10年よりも短い時間であってもよい。
本発明の一実施形態では、加熱工程の持続時間は可能な限り短く、渦電流またはフーコー電流、または振動磁場の印加に関連付けられる長期間にわたる望ましくないもしくは毒性の影響を制限する。
本発明の一実施形態では、加熱工程は、温熱療法のセッションまたは治療の間に得られる温度、または熱切除のセッションまたは治療の間に得られる温度、または37、48、49、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、10、10もしくは1010℃を超える温度、または37〜1000℃、37〜100℃、37〜70℃、37〜55℃、37〜50℃もしくは37〜45℃の温度に達するのに必要な時間の間行われる。
本発明の別の実施形態では、加熱時間tまたはtは温度上昇を誘発するのに十分な長さである。
本発明によれば、温度上昇は1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、85、90、100、250、500または10℃、または毎秒℃、または毎時℃よりも大きく、ここで、この温度上昇は好ましくは生理学的温度を超える温度上昇を表す。
本発明によれば、温度上昇は1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、85、90、100、250、500または10℃、または毎秒℃、または毎時℃よりも小さく、ここで、この温度上昇は好ましくは生理学的温度を超える温度上昇を表す。
本発明の別の実施形態では、加熱時間tまたはtは、温度プラトーに達するのに十分に長いか、または低周波が十分に小さい。このようなプラトーは、温度上昇が1日当たり1℃未満、毎分1℃未満、毎秒1℃未満、または1マイクロ秒当たり1℃未満であるとき、あるいは温度上昇が加熱工程の開始時、好ましくは磁場または磁場を発生させる装置の電源投入後の100、10、1、0.1または0.01秒の間に測定される初期の温度上昇よりも10、10、10、10、5または2倍低い場合に得ることができる。
本発明の一実施形態では、加熱時間tまたはtは、最大磁場もしくは平均磁場、および/または高周波を増加させることによって短縮することができる。したがって、0.01、0.1、1、5、10、20、40mTよりも大きい最大磁場もしくは平均磁場、および/または0.1、100、200、500、10、10または10kHzよりも大きい高振動周波数を有する振動磁場を印加して、1μs、10μs、100μs、1ms、10ms、100ms、1s、10sまたは100秒よりも短い加熱時間tまたはtを得ることが好ましい。
本発明の一実施形態では、ナノ粒子の加熱時間tまたはtを短縮するために、ナノ粒子のSARを好ましくは1、10、25、50、100、250、500もしくは1000W/gを超えて増加させるか、または振動磁場のパワーを身体部分1cm当たり10−4、10−2、10−1、1、10、10または10ワットを超えて増加させるか、および/または個体の身体部分におけるナノ粒子の分布の均一性を増加させる。
本発明の一実施形態では、最大磁場もしくは平均磁場および/または高振動周波数が減少すると、加熱時間tまたはtが増加する。したがって、0.01、0.1、1、5、10、20または40mTよりも小さい最大磁場もしくは平均磁場、および/または0.1、1、10、100、200、500、10、10または10kHzよりも小さい高振動周波数を有する振動磁場を印加して、1μs、10μs、100μs、1ms、10ms、100ms、1s、10sまたは100s(秒)よりも長く続く加熱工程を達成することが好ましい。
本発明の一実施形態では、冷却時間tまたはt10は、1日、12、4、2または1時間、60、30、20、2または1分、40、30または20秒よりも短い。
本発明の別の実施形態では、冷却時間tまたはt10はナノ粒子濃度とは無関係である。
本発明のさらに別の実施形態では、低周波サイクルは、1日、12、4、2または1時間、60、30、20、2または1分、40、30または20秒よりも短い冷却時間tまたはtに関連付けられ、および/または1日、12、4、2または1時間、60、30、20、2または1分、40、30または20よりも短い加熱時間tまたはt10に関連付けられる。
いくつかの場合において、好ましくは大きい数の温度勾配を誘発することが望まれる場合には、短い加熱工程および/または冷却工程を採用することが好ましい可能性がある。これは、免疫機構、好ましくは病理学的または腫瘍細胞破壊に関与する機構など、特定の機構をトリガしたい場合に当てはまる可能性がある。
他の場合では、好ましくは長期間にわたって温度を一定に保つことが望まれる場合には、長い加熱工程および/または冷却工程を採用することが好ましい可能性がある。これは、長期間一定の温度を使用して細胞を破壊したい場合に当てはまる可能性がある。
本発明の一実施形態では、1つまたはいくつかの振動周波数を測定するために使用される測定時間は、磁場の振幅または強度の変動が測定される時間、または振動磁場のパワーの変動が測定される時間である。この時間は好ましくは、1、2、5、10、100または1000を超える低周波の振動を観察することができるのに十分に長いが、長過ぎることはない。
本発明の別の実施形態では、低周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−6〜10秒、10−3〜10秒、10−1〜10秒、1〜100秒である。
本発明のさらに別の実施形態では、低周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10または10秒よりも長い。
本発明のさらに別の実施形態では、低周波振動を測定するために使用される測定時間は、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10または10秒よりも短い。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、加熱工程は、身体部分の1℃を超える温度上昇を生成する。
本発明の一実施形態では、加熱工程は、好ましくは身体部分の、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、85、90、100、250、500または10℃、または毎秒℃、または毎時℃を超える温度上昇をもたらす。この温度上昇は、磁場印加の開始から磁場印加が停止されるまでの間に測定することができる。この温度上昇は、生理学的温度を超える温度上昇に対応し得る。
一実施形態では、生理学的温度は個体の身体部分の温度であり得、好ましくは、この個体がその正常状態にあるときに測定される。本発明によれば、生理学的温度は37℃、または36.1〜37.8℃であり得る。
本発明の別の実施形態では、温度上昇は、個体の身体部分の温度上昇であり、
好ましくは、個体の身体部分1mm当たり、または1mm当たり、1ng、または10ng、または100ng、または1μg、または10μg、または100μg、または1mg、または10mg、または100mgを超える磁性ナノ粒子の濃度を含む。
本発明の別の実施形態では、温度上昇は、1つまたは複数の高振動周波数、好ましくは10、50、100、250、500または1000kHzよりも大きい周波数で振動磁場を印加することによって生じる。
本発明のさらに別の実施形態では、温度上昇は、身体部分cm当たり10−15、10−9、10−5、10−2、1、10、10、10または10Wよりも大きい振動磁場のパワーを印加することによって生じる。
本発明の一実施形態では、温度上昇は、個体の身体部分で選択的に発生する。これは、ナノ粒子が個体の身体部分において十分な濃度、すなわちmm当たり、または身体部分mm当たり1ng、または100ng、または100μg、または1μg、または10μg、または100μg、または1mg、または10mg、または100mgを超える濃度である場合、および好ましくは個体の身体部分に選択的に磁場が印加され、好ましくは磁場が10、50、100、250、500または1000kHzを超える高周波で印加される場合に可能であり得る。
一実施形態では、加熱工程は、能動的な温度上昇、すなわち、温度上昇が、磁性ナノ粒子が振動磁場に曝されていることに好ましくは起因する温度上昇に関連付けられる。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、冷却工程は、身体部分の1℃を超える温度低下を誘発する。
本発明の一実施形態では、冷却工程は、好ましくは身体部分の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、85、90、100、250、500または10℃、または毎秒℃、または毎時℃を超える温度低下を生成する。この低下は、AまたはA低周波シーケンスの終わり、好ましくは磁場の印加が停止されたとき、および生理学的温度に達したとき、または生理学的温度を0.1、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、80、85、90、100、250、500または10℃超過する温度に達したときに、測定することができる。
本発明の一実施形態では、冷却工程は、個体の身体部分または磁性ナノ粒子を冷却する装置、冷媒、角氷、化学薬品または物質を使用することによって加速させることができる。
本発明の別の実施形態では、冷却工程の温度低下の振幅は、加熱工程の温度上昇の振幅から1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10または10倍を超えて異なることはない。これは、治療効果に対して加熱工程と冷却工程の両方を利用したい場合に好ましくは使用され得る。
本発明のさらに別の実施形態では、冷却工程の温度低下の振幅は、加熱工程の温度上昇の振幅から1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10または10倍を超えて異なる。これは、治療効果に対して加熱工程または冷却工程のいずれかを利用したい場合に好ましくは使用され得る。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の低周波は望ましくない影響を制限することを可能にする。
本発明の一実施形態では、加熱工程と冷却工程とを有するサイクルの生成は、毒性を制限することを可能にする。第1に、これらの工程を使用して達する平均温度は、これらの工程を使用せずに達する平均温度よりも、好ましくは1、2、3、4、5、7、10、20、50、100、500または1000℃を超えて低い。好ましくは渦電流またはフーコー電流に起因する第2の過熱は、個体の身体部分を冷却することができるか、または冷却工程の間にいかなる温度上昇も伴わないままであることができるため、回避することができる。
本発明によれば、低周波は、多数の加熱および/または冷却工程、または多数の加熱および/または冷却勾配をもたらすことができ、これは低周波なしの工程または勾配の数よりも2、3、5、10、10、10、10、1010または1020大きい。
一実施形態では、冷却工程は、受動的な温度低下、すなわち、血液循環に起因する可能性がある、磁場の印加なしの個体の身体部分の温度低下に好ましくは起因する温度低下に関連付けられる。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の低周波は、治療または診断の効力を改善することを可能にするか、または低周波なしの場合に比べてより効率的な治療または診断に達することを可能にする。
本発明の一実施形態では、振動の低周波は、加熱工程および冷却工程の数、好ましくは加熱および冷却の各工程に関連付けられる温度勾配の数を増加させることによって、好ましくは10、10、10、10、10または1を超える温度勾配を生成することによって、治療または診断の効力を改善する。そのような勾配は、例えば、免疫系をより効率的に活性化することによって、またはストレス、好ましくは細胞ストレスを、より少ない数の温度勾配、好ましくは10、10、10、10、10または1よりも少ない温度勾配に関連付けられる連続加熱に比べてより効率的に誘発することによって、病的細胞をより効率的に破壊することができる。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の中周波および/または低周波は、最大磁場と平均磁場との比を増加させることを可能にする。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、100、50、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1または0.1mTよりも低い平均磁場に達することを可能にするか、あるいは中周波および/または低周波なしで達する平均磁場よりも1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、20、30、50、または100倍低い平均磁場に達することを可能にする。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、100、50、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1または0.1mTよりも大きい最大磁場に達することを可能にするか、あるいは中周波および/または低周波なしで達する最大磁場よりも1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、20、30、50、または100倍大きい最大磁場に達することを可能にする。
本発明のさらに別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、短期間、好ましくは1時間、30、15、5、2または1分、30、15、10、5、2、1、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8、10−9、10−10、10−11、10−12、10−13、10−14または10−15秒未満で最大磁場に達することを可能にする。
本発明のさらに別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、中周波および/または低周波なしで振動する磁場と比較してより短い時間、好ましくは1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、20、30、50または100倍短い時間で最大磁場に達することを可能にする。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、最大磁場と平均磁場との比を、中周波および/または低周波なしで測定される同じ比と比較して1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、20、30、50または100倍増加させることを可能にする。
本発明のさらに別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、1.00001、1.0001、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、50、100、250、500、10、10または10よりも大きい最大磁場と平均磁場との比を達成することを可能にする。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の中周波および/または低周波は、身体部分の外側への磁性ナノ粒子の拡散を減少させる。
本発明の一実施形態では、振動の中周波および/または低周波は、振動の中周波および/または低周波がない場合よりも2、5、10または100倍長い時間中に、身体部分または磁性ナノ粒子を加熱することを可能にする。
本発明の別の実施形態では、振動の中周波および/または低周波は、ナノ粒子投与後1分、1時間、1日、1週間、1ヶ月、または1年を超えて身体部分または磁性ナノ粒子を加熱することを可能にする。
本発明はまた、磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の中周波および/または低周波は、磁性ナノ粒子からの化合物の放出を増加させる。
本発明の一実施形態では、化合物は、蛍光物質、物質、医学的、治療的、診断的化合物、生物学的、化学的または物理的研究対象の化合物、汚染除去、温度などの物理化学的障害の検出または放射線の検出に使用される化合物である。
本発明の別の実施形態では、化合物の放出は、ナノ粒子からのある距離、好ましくはナノ粒子から10−15、10−6、10−3、1、10、10または10メートルを超える距離で化合物の拡散に対応する。
本発明の別の実施形態では、化合物の放出は、放出化合物の量が、低周波および/または中周波が欠落している状況と比較して、低周波および/または中周波の存在下で、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10、10、10または1010の係数で乗算される場合に増加する。
本発明の別の実施形態では、化合物の放出は、ナノ粒子からのある距離、好ましくはナノ粒子から10−15、10−6、10−3、1、10、10または10メートルよりも短い距離で化合物の拡散に対応する。
本発明の別の実施形態では、化合物の放出は、放出化合物の量が、低周波および/または中周波が欠落している状況と比較して、低周波および/または中周波の存在下で、1.01、1.1、1.2、1.5、2、5、10、10、10、10または1010の係数で乗算される場合に増加する。
本発明のさらに別の実施形態では、化合物の放出は、好ましくは振動磁場の活性化後または電源投入後100、10、1、10−1、10−3または10−6分を超えて測定される放出化合物の量が1.1、1.5、2、5、10、100、10、10または10を超える係数で乗算される場合に増加する。
本発明のさらに別の実施形態では、化合物の放出は、好ましくは振動磁場の活性化後または電源投入後100、10、1、10−1、10−3または10−6分を超えて測定される放出化合物の量が1.1、1.5、2、5、10、100、10、10または10未満の係数で乗算される場合に増加する。
本発明のさらに別の実施形態では、化合物の放出は、振動磁場の活性化後または電源投入後100、10、1、10−1、10−3または10−6分未満に測定される最初の放出化合物の量が1.1、1.5、2、5、10、100、10、10または10を超える係数で乗算される場合に増加する。
本発明のさらに別の実施形態では、化合物の放出は、振動磁場の活性化後または電源投入後100、10、1、10−1、10−3または10−6分未満に測定される最初の放出化合物の量が1.1、1.5、2、5、10、100、10、10または10未満の係数で乗算される場合に増加する。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、振動の低周波は、癌または腫瘍などの感染症に対する治療の効力を改善することを可能にする。
本発明の一実施形態では、加熱工程と冷却工程とを有するサイクルの生成は、0.01、0.1、1、2、5、10、15、30、50、100、500または1000℃、または毎秒1000℃、または毎分1000℃、または毎時1000℃を超える少なくとも1、2、5、10、10、10または10の温度勾配を作り出すことを可能にする。これらの温度勾配は、好ましくは磁気励起の開始時、好ましくは振動磁場の印加後1015、1012、10、10、10、10、10、1または10−1秒未満で発生する温度勾配である。これらの温度勾配は、一定温度に比べて、感染性疾患の治療において、好ましくは腫瘍の破壊において、より効率的であり得るか、または少なくとも10、10、10、10または10倍多くの細胞、好ましくは腫瘍細胞を破壊することを可能にし得る。異なるサイクル間では、温度勾配は、好ましくは、10、10、10、10、100、10、1、10−3、10−5、10−7または10−9%を超えて変動することはない。
本発明はまた、加熱工程と冷却工程とを有するサイクルを含む、本発明による使用のための振動磁場に曝される磁性ナノ粒子に関し、ここで、i)加熱工程および冷却工程の間にそれぞれ達するべき最高温度および最低温度が決定され、ii)加熱工程中に最高温度に達するために、温度を変調する磁場の少なくとも1つのパラメータが第1の値に設定され、次に、冷却工程中に最低温度に達するために、少なくとも1つのパラメータが第2の値に設定され、場合により、iii)これら2つの温度に達するのに必要な加熱時間および冷却時間が測定され、場合により、iv)少なくとも測定された加熱時間および冷却時間の間、加熱工程および冷却工程が繰り返される。
本発明はまた、本発明による使用のための磁性ナノ粒子に関し、磁場は加熱工程と冷却工程とを有するサイクルを含むかまたはトリガし、ここで、i)加熱工程および冷却工程の間にそれぞれ達するべき最高温度および最低温度が決定され、ii)加熱工程中に最高温度に達するために、温度を変調する磁場の少なくとも1つのパラメータが第1の値に設定され、次に、冷却工程中に最低温度に達するために、少なくとも1つのパラメータが第2の値に設定され、場合により、iii)これら2つの温度に達するのに必要な加熱時間および冷却時間が測定され、場合により、iv)少なくとも測定された加熱時間および冷却時間の間、加熱工程および冷却工程が繰り返される。
本発明はまた、磁性ナノ粒子に関し、ここで、少なくとも1つのパラメータが、平均または最大磁場振幅、磁場強度、振幅、周波数、磁力線の空間的または時間的分布で構成される群から選択される。
本発明の一実施形態では、少なくとも1つのパラメータは交番磁場を発生させる装置のパラメータである。これは交番磁場を発生させる交流電流の強度、振幅、周波数、パワー、または印加持続時間であり得る。
本発明の一実施形態では、事前検量線を描いて加熱時間および冷却時間を決定し、これは好ましくは低周波サイクル中に達する最高温度および最低温度にそれぞれ達するのに必要である。このような事前検量線は、好ましくは細胞を含むかまたは組織を含む懸濁液中に混合された磁性ナノ粒子を使用し、好ましくは治療の条件にできるだけ近い条件を使用して、すなわち、例えば治療のものに類似のナノ粒子濃度および/またはナノ粒子環境を使用して得ることができる。いくつかの場合において、事前検量線は、例えば個体の身体部分の温度を測定することが可能である場合、例えばそのような部分に温度プローブを導入することによって、個体において直接得ることができる。事前検量線は、いくつかの場合において、例えば磁気温熱療法治療の最初のセッション中に個体において得られてもよい。事前検量線作成のために、磁性ナノ粒子または個体の身体部分は、好ましくは高周波および低周波、または高、中および低周波で振動する磁場に曝される。交流電流などの装置のパラメータは、好ましくは、加熱工程の間に最大温度、好ましくは40〜60℃をもたらす平均磁場または最大磁場に達するように第1の値に設定され、次に交流電流などの装置のパラメータは、好ましくは、冷却工程の間に最低温度、好ましくは30〜40℃、最も好ましくは生理学的温度をもたらす別の平均磁場または最大磁場に達するように第2の値に設定される。次に、これら2つの温度に達するのに必要とされる加熱時間および冷却時間を測定し、加熱工程および冷却工程を、好ましくは1、2、5、10または100回を超えて繰り返すことができる。交流電流の第1および第2の値は、好ましくは治療を単純化するために一定であり得る。確かに、磁気温熱療法治療の加熱工程および/または冷却工程の間にそのような値を変動させるには、おそらく追加のソフトウェアを使用する必要があり、これは不必要であるように思われる。最後に、加熱時間および冷却時間の値はそのまま治療に使用することができるか、またはナノ粒子分布の差など、事前検量線および治療に使用する異なる条件を考慮するように修正することができるか、または平均化することができ、その後、平均加熱時間および平均冷却時間を治療に使用することができる。
本発明の一実施形態では、好ましくは低周波サイクル中に達する最高温度Tmaxおよび最低温度Tminは、最適な治療活性をもたらすものである。そのような最適な治療活性は、1、2、5、10、10、10、10、1010または1020を超える細胞、好ましくは、ウイルス、細菌の腫瘍細胞、好ましくは病原性細菌、器官、組織、血管、個体の身体部分の破壊に対応し得る。そのような破壊は、いくつかの場合において熱によって直接生じる可能性があり、他の場合においては免疫系などの間接的な機構に関与する。
本発明の別の実施形態では、低周波サイクル中に好ましくは達するTmaxおよびTminは、治療から生じる望ましくない効果を最も少なくもたらす。これは、健康な細胞1、2、5、10、10、10、10、1010または1020個未満の破壊、または健康な細胞に対する損傷がないことに対応し得る。
本発明の別の実施形態では、低周波サイクル中に好ましくは達するTmaxおよびTminは、最も低い治療毒性で最も高い抗腫瘍効果をもたらす。
本発明の一実施形態では、低周波サイクル中に好ましくは達するTmaxは、生理学的温度よりも0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、50、75、100、500、10、10または10℃高い。Tmaxは、0〜100℃、20〜75℃、30〜60℃、37〜50℃、37〜45℃、または37〜41℃であり得る。
本発明の一実施形態では、低周波サイクル中に好ましくは達するTminは、生理学的温度よりも0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、50、75、100、500または10℃高いかまたは低い。Tminは、0〜100℃、20〜75℃、30〜60℃、37〜50℃、37〜45℃、または37〜41℃であり得る。
本発明の一実施形態では、低周波サイクル中に好ましくは達する最高温度、および/または最低温度と最高温度との差は、免疫機構など、感染症、好ましくは腫瘍の間接的な破壊機構に有利に働く。これは最高温度が中程度、好ましくは100、80、60、55、50、45または43℃よりも低い場合に発生し得る。これは最低温度と最高温度との差が中程度、好ましくは100、75、50、25、10、9、8、7、6、5、4、3、2または1℃未満の場合にも発生し得る。
本発明の別の実施形態では、低周波サイクル中に好ましくは達する最高温度、または最高温度と最低温度との差は、感染症、好ましくは腫瘍の直接的な熱的破壊機構に有利に働く。これは最高温度が高く、好ましくは100、80、60、50、45または43℃よりも高い場合に発生し得る。これは最低温度と最高温度との差が100、75、50、25、10、9、8、7、6、5、4、3、2または1℃を超える場合にも発生し得る。
本発明の一実施形態では、最高温度および最低温度は、個体の身体部分、そのサイズ、形状、組成、性質、および所望の治療効果に応じて、治療の開始前に固定される。
本発明はまた、癌、腫瘍および感染症から選択される疾患の予防または治療に使用するための磁性ナノ粒子に関する。
本発明の一実施形態では、疾患は、世界保健機関によって維持されている、国際統計的疾患分類および関連健康問題(ICD)の第10改訂版に記載されている疾患のうちの1つから選択される。
本発明の一実施形態では、疾患は、細菌、好ましくは病原性、ウイルス、または細胞、好ましくは腫瘍の増殖に起因する疾患などの感染症である。
本発明の一実施態様において、疾患は、脳腫瘍、子宮頸癌、結腸直腸癌、皮膚腫瘍、子宮体癌、胃癌、肝臓癌、消化管間質腫瘍、悪性血液疾患、白血病、多発性骨髄腫、リンパ腫、ホジキン病、非−ホジキンリンパ腫、肝細胞癌、癌腫、カポジ肉腫、喉頭癌、中皮腫、食道癌、骨肉腫、卵巣癌、膵臓癌、皮膚癌、口腔癌、肺癌、小細胞肺癌、前立腺癌、横紋筋肉腫、腎臓癌、乳癌、精巣癌、甲状腺癌、軟部肉腫、膀胱癌、骨髄腫(骨癌)、形質細胞腫、骨髄腫、胚細胞癌、神経芽細胞腫、骨肉腫、網膜芽細胞腫、中枢神経系の癌、ウィルムス腫瘍または腎芽細胞腫である。
本発明の一実施形態では、疾患は、正常状態とは異なる個体の状態または個体の身体部分の状態に関連付けられる。疾患は局所的にも、生物全体または個体全体にも発生し得る。
本発明はまた、高周波、および中周波および/または低周波で振動する磁場の発生器と、少なくとも1つの磁性ナノ粒子とを含む装置に関する。
本発明の一実施形態では、磁場発生器は、高周波、および中周波および/または低周波で振動する磁場を発生させる。
本発明のさらに別の実施形態では、装置は医療装置またはいくつかの医療装置の組み合わせ、あるいは薬物、またはいくつかの薬物の組み合わせ、あるいは少なくとも1つの医療装置と少なくとも1つの薬物、または少なくとも治療物質との組み合わせである。
本発明はまた、使用のための磁性ナノ粒子に関し、ここで、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の印加は、振動磁場を発生させる装置と身体部分との間の50cmを超える距離に達することを可能にする。
本発明の一実施形態では、振動磁場を生成する装置と身体部分との間の距離は、1、10、20、50、75、100または1000cmよりも大きい。
本発明はまた、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場の発生器を含む、磁気温熱療法に適した装置に関する。
本発明の一実施形態では、装置は、コイルを含む振動磁場を生成する装置の部品、部品または交番磁場電流を発生もしくは生成する発生器、交番磁場の生成を担う部品、冷却システムまたは電源の、任意の部品、または組み合わせを表すことができる。
本発明の別の実施形態では、磁性ナノ粒子は、個体の身体部分に投与されるかまたは含まれる全ナノ粒子の集合体、または90、70、50、25、10もしくは1%未満の磁性ナノ粒子の集合体を表す。
本発明の一実施形態では、装置と磁性ナノ粒子との間の距離は、1、10もしくは100nm、または1、10もしくは100μm、または1、10もしくは100mm、または1、10もしくは100cm、または1、10もしくは100mよりも大きい。
本発明の別の実施形態では、装置と磁性ナノ粒子との間の距離は、1、10もしくは100nm、または1、10もしくは100μm、または1、10もしくは100mm、または1、10もしくは100cm、または1、10もしくは100mよりも小さい。
一実施形態では、磁場の発生器は交流電流の発生器であり、好ましくは、交流電流が振動磁場の発生の原因となる。
本発明によれば、装置は、身体部分1cm当たり10−6、10−4、10−2、1、10または10ワットよりも大きい電力を有する。
本発明の一実施形態では、装置によって生成される電流、好ましくは交流電流は、1、10、50、100、500または1000Aよりも大きい。
本発明の一実施形態では、装置によって生成される電流、好ましくは交流電流は、1、10、50、100、500または1000Aよりも小さい。
本発明の別の実施形態では、電力、好ましくは装置または装置の電源の電力は、10−6、10−4、10−2、10−1、1、10、10、10または10KWよりも大きい。
本発明の別の実施形態では、電力、好ましくは装置または装置の電源の電力は、10−6、10−4、10−2、10−1、1、10、10、10または10KWよりも小さい。
本発明のさらに別の実施形態では、装置によって発生する磁場の強度または振幅、最大磁場または平均磁場は、10−6、10−4、10−2、10−1、1、10、10、10または10Tよりも低い。
本発明のさらに別の実施形態では、装置によって発生する磁場の強度または振幅、最大磁場または平均磁場は、10−6、10−4、10−2、10−1、1、10、10、10または10Tよりも高い。
本発明のさらに別の実施形態では、装置によって発生する磁場の強度または振幅、最大磁場または平均磁場は、10−6、10−4、10−2、10−1、1、10、10、10または10Tよりも小さい。
本発明のさらに別の実施形態では、装置によって発生する磁場の強度または振幅、最大磁場または平均磁場は、10−6、10−4、10−2、10−1、1、10、10、10または10Tよりも大きい。
本発明によれば、磁場は、装置から1、10もしくは100nm、または1、10もしくは100μm、または1、10もしくは100mm、または1、10もしくは100cm、または1、10もしくは100mよりも大きいかまたは小さい距離で好ましくは発生させることができ、ここで、磁場は、10、10、10、10、10、10、1、10−1、10−2、10−3、10−5、10−7または10−9秒よりも長いかまたは短い時間内で好ましくは発生させることができる。
本発明のさらに別の実施形態では、装置によって発生する振動の高周波、中周波および/または低周波は、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10、10、10、10、10または10Hzよりも小さい。
本発明のさらに別の実施形態では、装置によって発生する振動の高周波、中周波および/または低周波は、10−9、10−8、10−7、10−6、10−5、10−4、10−3、10−2、10−1、1、10、10、10、10、10、10、10、10または10Hzよりも大きい。
本発明の一実施形態では、高周波、中周波、および/または低周波で振動する磁場を発生させる装置は、高周波でのみ振動する磁気を発生させるシステムと比較して、装置と磁性ナノ粒子との間の距離を1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加させることを可能にする。
本発明の一実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場を発生させる装置は、高周波でのみ振動する磁気を発生させるシステムと比較して、装置と磁性ナノ粒子との間の距離を1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加させることを可能にする。
本発明の一実施形態では、高周波および低周波で振動する磁場を発生させる装置は、高周波でのみ振動する磁場を発生させるシステムと比較して、装置と磁性ナノ粒子との間の距離を1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加させることを可能にする。
本発明の一実施形態では、装置と磁性ナノ粒子との間の距離が1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加すると、好ましくは振動磁場に曝される個体の身体部分のナノ粒子のパーセンテージは、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍減少する。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場は、高周波でのみ振動する磁場と比較して、より高いまたはより大きい最大磁場に達することを可能にし、および/または個体の身体部分の外側の磁性ナノ粒子の拡散を低減することを可能にする。そのため、好ましくは振動磁場に曝された個体の身体部分における磁性ナノ粒子の70、50、30、20、10、5、2、1または0.1%未満で、または、振動磁場に曝された、好ましくは磁性ナノ粒子を含む個体の身体部分の70、50、30、20、10、5、2、1または0.1%未満で治療および/または加熱効果を好ましくはもたらすこともできる。
本発明はまた、高振動周波数が中振動周波数によって変調される装置に関し、ここで変調は、変調なしで達する最大磁場よりも大きい最大磁場に達することを可能にする。
本発明の別の実施形態では、中振動周波数で変調された高振動周波数を生成する装置は、変調なしで達する最大磁場に比べて1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、2.5、3、5、7、10、15、20、25、30または50倍大きいか、または1、2、5、10、20、30または50mT高いかまたは大きい最大磁場に達することを可能にする。
本発明の他の実施形態では、中振動周波数で変調された高振動周波数を生成する装置は、変調なしで達する平均磁場と1、2、2、5、10、25、50、75、85、95%未満で異なる平均磁場に達することを可能にし、このパーセンテージは[(Havwomod−Havwmod)/Havwomod]に対応し、ここで、HavwomodとHavwmodはそれぞれ変調なしと変調ありの平均磁場に対応する。
本発明の別の実施形態では、中振動周波数の使用は、磁性ナノ粒子を加熱することができる振動磁場を生成するのに必要な発生器の電力を係数1、2、5、10、100または1000で割ることを可能にする。
本発明の別の実施形態では、少なくとも1つの高振動周波数、および中および/または低振動周波数の使用は、ナノ粒子を加熱するために200、100、50、20、10、5、2または1kWよりも低い電力を有する交流電流を発生させる発生器の使用を可能にする。
本発明はまた、振動磁場を発生させる装置の一部と磁気温熱療法によって治療されるべき身体部分との間の距離が50cmを超えるような装置に関する。
一実施形態では、振動磁場を発生させる装置の一部は、交流電流が循環している装置の一部である。
本発明の一実施形態では、距離の増加は、個体または個体の身体部分と装置との間の距離の増加を好ましくはもたらし、装置と個体または個体の身体部分との直接接触のリスクを最小限に抑えるので、治療の安全性を改善することを可能にする。
本発明の一実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場を発生させる装置は、高周波でのみ振動する磁場を発生させるシステムで測定される磁性ナノ粒子のSARと比較して、磁性ナノ粒子のSARを1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加させることを可能にするか、またはこのSARを0.1、1、5、10、50、100、500または1000W/gFeを超えて増加させることを可能にする。
本発明の一実施形態では、高周波および低周波で振動する磁場を発生させる装置は、高周波でのみ振動する磁場を発生させるシステムで測定される磁性ナノ粒子のSARと比較して、磁性ナノ粒子のSARを1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加させることを可能にするか、またはこのSARを0.1、1、5、10、50、100、500または1000W/gFeを超えて増加させることを可能にする。
本発明の一実施形態では、高周波、中周波および低周波で振動する磁場を発生させる装置は、高周波でのみ振動するか、高周波および中周波で振動するか、または高周波および低周波で振動する磁場を発生させるシステムで測定される磁性ナノ粒子のSARと比較して、磁性ナノ粒子のSARを1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10または10倍増加させることを可能にするか、またはこのSARを0.1、1、5、10、50、100、500または1000W/gFeを超えて増加させることを可能にする。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場を発生させる装置は、治療効果を高めることを可能にし、すなわち、高周波のみで振動する磁場によって破壊される病理学的細胞の数または個体の身体部分のパーセンテージと比較して、振動磁場によって破壊される病理学的細胞の数を、好ましくは1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10もしくは10倍を超えて増加させるか、または破壊される病理学的細胞の数を、好ましくは細胞1、10、10、10、10、10、1012もしくは1015個を超えて増加させるか、または破壊される個体の身体部分のパーセンテージを、好ましくは1、2、5、10、25、50、75、80または90%を超えて増加させることを可能にする。
本発明の一実施形態では、破壊される個体の身体部分のパーセンテージは、好ましくは振動磁場の印加後に測定される、破壊される個体の身体部分の体積と、好ましくは振動磁場の印加後に測定される個体の身体部分の総体積との比を表す。
本発明の別の実施形態では、破壊された病理学的細胞の数または破壊される個体の身体部分のパーセンテージにおける増加は、好ましくは個体の身体部分に含まれる、アポトーシス細胞または壊死細胞の数の1、10、10、10または10を超える増加に対応する。
本発明の別の実施形態では、高周波および低周波で振動する磁場を発生させる装置は、治療効果を高めることを可能にし、すなわち、高周波のみで振動する磁場によって破壊される病理学的細胞の数または個体の身体部分のパーセンテージと比較して、振動磁場によって破壊される病理学的細胞の数を、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10もしくは10倍を超えて増加させるか、または破壊される病理学的細胞の数を、細胞1、10、10、10、10、10、1012もしくは1015個を超えて増加させるか、または破壊される個体の身体部分のパーセンテージを、1、2、5、10、25、50、75、80または90%を超えて増加させることを可能にする。
本発明の別の実施形態では、高周波および中周波で振動する磁場を発生させる装置は、治療効果を高めることを可能にし、すなわち、高周波のみで振動する磁場によって破壊される病理学的細胞の数または個体の身体部分のパーセンテージと比較して、振動磁場によって破壊される病理学的細胞の数を、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10もしくは10倍を超えて増加させるか、または破壊される病理学的細胞の数を、細胞1、10、10、10、10、10、1012もしくは1015個を超えて増加させるか、または破壊される個体の身体部分のパーセンテージを、1、2、5、10、25、50、75、80、90%を超えて増加させることを可能にする。
本発明の別の実施形態では、高周波、中周波および低周波で振動する磁場を発生させる装置は、治療効果を高めることを可能にし、すなわち、高周波のみで振動するか、または高周波および中周波で振動するか、または高周波および低周波で振動する磁場によって破壊される病理学的細胞の数または個体の身体部分のパーセンテージと比較して、振動磁場によって破壊される病理学的細胞の数を、1.001、1.01、1.1、1.2、1.5、2、3、5、10、10もしくは10倍を超えて増加させるか、または破壊される病理学的細胞の数を、細胞1、10、10、10、10、10、1012もしくは1015個を超えて増加させるか、または破壊される個体の身体部分のパーセンテージを、1、2、5、10、25、50、75、80または90%を超えて増加させることを可能にする。
本発明はまた、治療的または予防的治療または診断の温熱療法方法において使用するための磁性ナノ粒子に関し、ここで、磁性ナノ粒子は個体の身体部分に投与され、身体部分は低周波および超長波で振動する磁場に曝される。
本発明の別の実施形態では、治療的または予防的治療または診断の温熱療法方法は、磁性ナノ粒子を低周波で振動する放射線に曝す方法である。この方法では、磁性ナノ粒子を磁場に曝すと、温度上昇および/またはナノ粒子の運動を好ましくは誘発し、それが好ましくは個体の身体部分の特異的な相互作用および/または変態をもたらす。このような特異的な相互作用および/または変態は、細胞内/細胞からのナノ粒子の内在化または外在化、好ましくはアポトーシスまたは壊死による細胞の死滅であり得、これらの細胞は好ましくは個体の身体部分に属する。
表の説明
表1は、コイル1〜5について高周波(f)および中周波(f)で振動する、磁場を発生させるために使用する異なるコイルの特性を示す。これらの特性は、磁場が安定したときに磁場を印加してから5分後に各コイルの中心で測定する。異なるコイルの長さおよび直径をcmで示し、各コイル内の交流電流の強度をアンペア(A)で示し、各コイルの中心で測定した平均磁場(Hav)および最大磁場(Hmax)をmTで示し、比Hmax/Havならびに各コイルの巻き数を示す。
表2は、表1で示したf、f、HmaxおよびHav値で振動する磁場(コイル1〜5の中心)に650秒間曝したM−PLLまたはBFスターチの懸濁液について、M−PLLまたはBNFスターチに含まれる鉄1グラム当たりのワットで測定した比吸収率(SAR)を示す。SARは、SAR=(Ceau/XFe)ΔT/δtの関係式を使用して推定され、ここで、Ceau=4.2Jg−1.K−1は水の熱容量であり、XFe=0.01g/mLはM−PLLまたはBNFスターチ懸濁液の鉄濃度であり、ΔT/δtは、M−PLLまたはBNFスターチ懸濁液の経時的な温度変動の初期勾配であり、℃/秒で測定される。ΔTは、表1(コイル1〜5)に示したHmaxおよびHav値を用いて、fおよびf値で振動する磁場を印加してから650秒後の温度の上昇である。
表3は、コイル2の端部からの距離の関数としての、コイル2による振動磁場の印加条件を示す。図4(a)の概略図は、コイル2の端部から5cm(−5)および8cm(−8)に位置する2つの位置を示す。コイル2の端部から5cmの距離では、f=192kHz、Hmax=13mT、Hav=12mTおよびHmax/Hav=1.1と測定された。コイル2の端部から8cmの距離では、f=189kHz、Hmax=5mT、Hav=5mTおよびHmax/Hav=1.1と測定された。磁場の特性は磁場安定化後に測定する。
表4は、表3で示したHmaxおよびHav値を有するf、fで振動する磁場(コイル2)に650秒間曝した化学ナノ粒子の懸濁液(SIGMA、参照:544884)について、化学ナノ粒子に含まれる鉄1グラム当たりのワットで測定した比吸収率(SAR)を示す。SARは、SAR=(Ceau/XFe)ΔT/δtの関係式を使用して推定され、ここで、Ceau=4.2Jg−1.K−1は水の熱容量であり、XFeは化学ナノ粒子懸濁液の鉄濃度(g/mL)であり、ΔT/δtは、化学ナノ粒子懸濁液の経時的な温度変動の初期勾配であり、℃/秒で測定される。ΔTは、表3(コイル2)に示したf、f、HmaxおよびHav値で振動する磁場を印加してから650秒後の温度の上昇である。SARおよびΔTは、ナノ粒子の鉄中、57、87、194および422mg/mLのナノ粒子濃度を有する、コイル2の端部から5cmおよび8cmに位置する化学ナノ粒子を含有する試験管について測定する。
表5では、GL−261細胞を2mL中のBNFスターチ2mgと接触させ、これをHav=61mTおよびHmax=85mTでf=196kHz、f=15kHzで振動する磁場に曝し、加熱工程の間に45℃に達するように加熱時間tの間印加し、次に冷却工程の間に37℃に達するように冷却時間tの間磁場に曝さない(実施例3の条件4)。加熱工程と冷却工程を10回繰り返す。低周波シーケンスから推論されるtおよびt、ならびにHav、Hmaxおよび低周波数fの値を、10サイクルについて推定する。
表6では、GL−261細胞を2mL中のBNFスターチ2mgと接触させ、これをHav=61mTおよびHmax=85mTでf=196kHzおよびf=15kHzで振動する磁場に曝し、加熱工程の間に50℃に達するように加熱時間tの間印加し、次に冷却工程の間に37℃に達するように冷却時間tの間磁場に曝さない(実施例3の条件7)。加熱工程と冷却工程を6回繰り返す。低周波シーケンスから推論されるtおよびt、ならびにHav、Hmaxおよび低周波数fの値を、6サイクルについて推定する。
表7では、GL−261細胞をBNFスターチ2mgと接触させ、これをHav=61mTおよびHmax=85mTでf=196kHzおよびf=15kHzで振動する磁場に曝し、加熱工程の間に55℃に達するように加熱時間tの間印加し、次に冷却工程の間に37℃に達するように冷却時間tの間磁場に曝さない(実施例3の条件10)。加熱工程と冷却工程を4回繰り返す。低周波シーケンスから推論されるtおよびt、ならびにHav、Hmaxおよび低周波数fの値を、4サイクルについて推定する。
表8では、腫瘍1mm当たり鉄中25μgのBNFスターチを含有する懸濁液を皮下膠芽腫GL−261腫瘍60〜90mmに投与し、21回の温熱療法セッションに曝し、その間、Hav=27mTおよびHmax=57mTでf=202kHzおよびf=15kHzで振動する磁場を、加熱工程中に温度39〜47℃に達するように最初に加熱時間tの間印加し、次に、冷却時間中に温度34−37°Cに達するように冷却時間tの間印加しない。温熱療法セッション21回の各々の間に、4〜86の低周波サイクルがある。低周波シーケンスから推論されるtおよびt、ならびにHav、Hmaxおよび低周波数fの値を、異なるサイクルについて推定する。
表9では、腫瘍1mm当たり鉄中25μgのBNFスターチを含有する懸濁液を皮下膠芽腫GL−261腫瘍60〜90mmに投与し、15回の温熱療法セッションに曝し、その間、Hav=24〜31mTおよびHmax=54〜67mTでf=202kHzおよびf=15kHzで振動する磁場を、各温熱療法セッションの間に37〜47℃の温度に達するように継続的に印加する。
(図1(a))高周波fでのみ振動する磁場について、経時的な磁束密度の大きさの変動を示す図であり、磁場振幅が増加する時間t、磁場振幅が減少する時間t、磁場振幅が一定である時間tの表示を含み、Hmax、iの異なる値の中で最大の磁場振幅に対応するHmaxの表示を含み、ここで、Hmax、iは各高周波振動における磁場振幅の極大値に対応する。fは、1/[2(t+t+t)]に等しいかまたは比例し得る。
(図1(b))1/[(t+t+t)]に等しいかまたは比例し得る高周波数fおよび中周波数fで振動する磁場について、磁束密度の大きさの経時変動を示す図であり、磁場振幅が増加する時間t、磁場振幅が減少する時間t、磁場が一定である時間tの表示を含み、Hmax、iの異なる値の中で最大の磁場振幅に対応するHmaxの表示を含み、ここで、Hmax、iは各高周波振動における磁場振幅の極大値に対応し、Havは、
Figure 0006924510
に等しいかまたは比例し、ここでnは高周波振動の数である。
(図2(a))195Aの交流電流Iで作動するコイル2の電源投入後の時間の関数としてのHmaxおよびHavのパーセンテージを示す図である。同様の曲線が、コイル1については50、100、150、200、250、300、350、400Aに等しいIにおいて、コイル2については50、100、150、200、250、300、350、400または450Aに等しいIにおいて、コイル3については25、50、100、150または200Aに等しいIにおいて、およびコイル4については25、50、100、150、200または250Aに等しいIにおいて得られた。
(図2(b))高周波、中周波および低周波で振動する磁場について、時間の関数としての磁場振幅の変動を示す図であり、tの間に行われ加熱工程に対応する低周波シーケンスAと、続いてtの間に行われ冷却工程に対応する低周波シーケンスAとを示している。fは、1/(t+t)に等しいかまたは比例し得る。
(図2(c))高周波および低周波で振動する磁場について、時間の関数としての磁場振幅の変動を示す図であり、tの間に行われ加熱工程に対応する低周波シーケンスAと、続いてt10の間に行われ冷却工程に対応する周波シーケンスA10とを示している。fは、1/(t+t10)に等しいかまたは比例し得る。
(図3(a))時間の関数としての軸方向の磁束密度の変動を示す図であり、高振動周波数f=195kHzと中振動周波数f=15kHzの両方を示している。
(図3(b))時間の関数としての半径方向の最大磁束密度の変動を示す図であり、高振動周波数f=195kHzと中振動周波数f=15kHzの両方を示している。
(図3(c))時間の関数としての磁束密度の大きさを示す図であり、2倍の高振動周波数2.f=390kHzと、中振動周波数f=15kHzの両方を示している。Hmaxは、Hmax、iの異なる値のうちの磁束密度の大きさの最大値に対応し、ここで、Hmax、iは各高周波振動について推定される磁束密度の最大値である。Havは、Hmax、iの全ての値のうちの平均値に対応する。磁場の強度とも呼ばれる磁束密度は、円筒形プローブの半径方向および軸方向に測定され、プローブは、その軸方向がコイル2によって発生する主磁場と平行になるように配置される。これが、軸方向の磁場の強度が半径方向の磁場の強さよりもはるかに高いかまたは大きい理由である。磁束密度の大きさは、磁場の振幅とも呼ばれる。
(図4(a))cmで測定されるコイル2の端部(0)からの距離の関数として、コイル2の磁場の強度または振幅を測定するために使用されるプローブの位置決めを示す図である。
(図4(b))500Aの交流電流を用いてコイル2の中心から測定した距離の関数としてのHmaxおよびHavの測定値を示す図であり、ここで1.5cmはコイルの中心に相当し、0は図4(a)に示すようにコイルの端部に相当する。
(図5(a))表1に記載されている条件(Hav、Hmax、f、f)に応じて、コイル2およびコイル4によって発生させた振動磁場に曝した濃度10mg/mLのM−PLLの懸濁液100μlにおける、時間の関数としての温度変動を示す図である。
(図5(b))表1に記載されている条件(Hav、Hmax、f、f)に応じて、コイル2およびコイル4によって発生させた振動磁場に曝した濃度10mg/mLのBNF−Starchの懸濁液100μlにおける、時間の関数としての温度変動を示す図である。
(図6(a))コンフルエントなGL−261細胞を、2mL中2mgのBNFスターチと接触させ、固定されたHav=61mTおよびHmax=85mT(−・−)、45℃に達するためのHav=49〜61mTおよびHmax=68〜85mT(−■−)、50℃に達するためのHav=53〜61mTおよびHmax=75〜85mT(−◆−)、55℃に達するためのHav=55〜61mTおよびHmax=77〜85mT(−▼−)のf=196kHzおよびf=15kHzで振動する磁場に30分間曝した時間の関数としての温度変動を示す図である。対照においては、コンフルエントなGL−261細胞を、f=196kHzおよびf=15kHz、およびHav=61mTおよびHmax=85mTで振動する磁場に曝した。
(図6(b))上の曲線は、GL−261細胞を2mL中2mgのBNFスターチと接触させ、加熱工程に対応するf=196kHzおよびf=15kHz、Hav=61mTおよびHmax=85mTで振動する磁場の印加のシーケンスに曝し、その後、冷却工程に対応する磁場の非印加シーケンスが続く、時間の関数としての温度変動を示す。加熱時間tは45℃に達するのに必要な時間に対応し、冷却時間tは温度が45℃から35℃に低下するのに必要な時間に対応する。この場合、振動磁場は1.6〜2.5×10−3Hzの低周波で振動する。下の曲線は、BNFスターチを含まないGL−261細胞を、上の曲線と同じ磁場の印加および非印加のシーケンスに曝した時間の関数としての温度変動を示す。
(図6(c))上の曲線は、GL−261細胞を2mL中2mgのBNFスターチと接触させ、加熱工程に対応するf=196kHz、f=15kHz、Hav=61mTおよびHmax=85mTで振動する磁場の印加のシーケンスに曝し、その後、冷却工程に対応する磁場の非印加シーケンスが続く、時間の関数としての温度変動を示す。加熱時間tは50℃に達するのに必要な時間に対応し、冷却時間tは温度が50℃から37℃に低下するのに必要な時間に対応する。この場合、磁場は1.2〜1.7×10−3Hzの低周波で振動する。下の曲線は、BNFスターチを含まないGL−261細胞を、上の曲線と同じ磁場の印加および非印加のシーケンスに曝した時間の関数としての温度変動を示す。
(図6(d))上の曲線は、GL−261細胞を2mL中2mgのBNFスターチと接触させ、加熱工程に対応するf=196kHzおよびf=15kHz、Hav=61mTおよびHmax=85mTで振動する磁場の印加のシーケンスに曝し、その後、冷却工程に対応する磁場の非印加シーケンスが続く、時間の関数としての温度変動を示す。加熱時間tは55℃に達するのに必要な時間に対応し、冷却時間tは温度が55℃から37℃に低下するのに必要な時間に対応する。この場合、磁場は0.9〜1.1×10−3Hzの低周波で振動する。下の曲線は、BNFスターチを含まないGL−261細胞を、上の曲線と同じ磁場の印加および非印加のシーケンスに曝した時間の関数としての温度変動を示す。
(図7(a))最初の温熱療法セッションにおいて、GL−261腫瘍に、腫瘍1mm当たり鉄中25μgのBNFスターチを導入し、Hav=27mTおよびHmax=57mTでf=202kHzおよびf=15kHzで振動する磁場に30分間連続的に曝した時間の関数としての温度変動を示す。最初の温熱療法セッションに続いて、14回の追加の温熱療法セッションを行い、その間、磁場は、Hav=24〜31mTおよびHmax=54〜67mTでf=202kHzおよびf=15kHzで振動する。
(図7(b))最初の温熱療法セッションにおいて、GL−261腫瘍に、腫瘍1mm当たり鉄中25μgのBNFスターチを導入し、tの間印加されるHav=11mTおよびHmax=57mTでf=202kHz、f=15kHzで振動する磁場に20分間曝し、その後、tの間磁場の非印加が続く、時間の関数としての温度変動を示す。最初の温熱療法セッションの後、各々20分間の20回の温熱療法セッションが続き、その間、f=202kHz、f=15kHzおよびf=19×10−3Hzで振動する磁場を印加した。異なるサイクルの加熱工程および冷却工程に関連付けられる時間tおよびtを表8に示す。
(図7(c))温熱療法セッションの関数としての加熱時間tを示す図である。
(図7(d))温熱療法セッションの関数としての冷却時間tを示す図である。
(図7(e))温熱療法セッションの関数としての振動の低周波、f=[1/(t+t)]を示す図である。
(図8(a))BNFスターチ投与日である0日目に続く時間(日)の関数としての腫瘍体積の変動を示す図であり、ここで、BNFスターチは磁場を印加せずに投与するか(・)、BNFスターチを投与した後、15回(週3回)の温熱療法セッションが続き、その間、Hav=24〜31mTおよびHmax=54〜67mTでf=202kHzおよびf=15kHzで振動する磁場を30分間印加するか(▲)、BNFスターチを投与した後、21回(週3回)の温熱療法セッションが続き、その間、Hav=7〜23mTおよびHmax=57mTでf=202kHzおよびf=15kHz、f=4−25mHzで振動する磁場を20分間印加する(▼)。
(図8(b))BNFスターチ投与日である0日目に続く時間(日)の関数としてのマウス生存率を示す図であり、ここで、BNFスターチは磁場を印加せずに投与するか(・)、BNFスターチを投与した後、15回(週3回)の温熱療法セッションが続き、その間、Hav=24〜31mTおよびHmax=54〜67mTでf=202kHzおよびf=15kHzで振動する磁場を30分間印加するか(▲)、BNFスターチを投与した後、21回(週3回)の温熱療法セッションが続き、その間、Hav=7〜23mTおよびHmax=57mTでf=202kHzおよびf=15kHz、f=4−25mHzで振動する磁場を20分間印加する(▼)。
(実施例1)
例1:ナノ粒子を加熱するための高周波fおよび中周波fで振動する磁場の印加
ポリ−L−リジンでコーティングされた非発熱性マグネトソーム(ポリ−L−リジンでコーティングされたマグネトソームの中心部とも呼ばれる)、またはポリ−L−リジンでコーティングされたマグネトソーム鉱物(M‐PLL)、または鉄中10mg/mLの濃度のBNFスターチ(Micromod、参照:10−00−801)のいずれかを含有する懸濁液100μLの量を、250μLの試験管に導入した。M−PLLの調製、特徴付けおよび特性は、特許PCT/FR2016/000095号明細書に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。試験管を5つの誘導コイルの各々の中心に置き、その特性を表1にまとめた。各コイルを、73〜682Aの間で変動する強さの交流電流を発生させる電源(Easy Heat 10kW、Ambrell)に接続し、同じHavを得、ここで交流電流は700秒間振動磁場を生成した。交番磁場を印加した後の試験管内の温度変動は、熱電対(IT−18、Physitemp)を使用して測定した。交番磁場の測定は、各誘導コイルの中心に置いた磁気プローブ(磁界プローブ、AMFライフシステム)とオシロスコープを用いて行った。プローブで軸方向電圧Uと半径方向電圧Uの経時変動を測定した。UとUから、磁束密度の経時変動を半径方向H=U/[0.7f]、および軸方向H=U/[0.6f]において推論し、ここで、fは振動の高周波である。また、関係式H=[(H+(H1/2を用いて、磁束密度の大きさの経時変動を推論した。
このプローブを用いて、650×10−6秒の間に軸方向および半径方向の磁束密度の変動と磁束密度の大きさとを測定し、磁場の測定は0.16×10−6秒ごとに行った。650×10−6秒の測定時間中、各高周波振動の磁場の振幅の最大値Hmax、iを考慮して、平均磁場Havおよび最大磁場Hmaxを推定した。
高周波でのみ振動する磁場について、磁場振幅の経時変動を図1(a)に示し、高周波および中周波で振動する磁場について、磁場振幅の経時変動を図1(b)に示す。コイル1〜4の場合、f=15kHzの中周波は周期T=1/f=67×10−6秒に対応し、これは測定時間よりもはるかに短いため、コイル1〜4についてfを測定することができる。コイル5の場合、中周波数f=2kHzは周期T=1/f=500×10−6秒に対応し、これも測定時間よりも短いため、コイル5についてfを測定することができる。
コイル2について、図2(a)は、振動磁場を生成する装置の電源投入後の時間の関数として到達したHmaxおよびHavのパーセンテージを示す。安定した磁場に対応する100%のHmaxおよびHavには、振動磁場を生成する装置の電源投入後30秒で達するとみられる。他のコイル(1、3、4)についても、30秒後に安定磁場に達し、安定化時間は常に30秒未満であることが観察された。
図2(b)は、高周波、中周波、および低周波で振動する磁場についての時間の関数としての磁場振幅の変動を示し、低周波シーケンスAおよびAについて示している。図2(c)は、高周波および低周波で振動する磁場についての時間の関数としての磁場振幅の変動を示し、低周波シーケンスAおよびA10について示している。
図3(a)、図3(b)、図3(c)は、コイル2について測定した軸方向の磁束密度の経時変動(図3(a))、半径方向の磁束密度の経時変動(図3(b))、磁束密度の大きさの経時変動(図3(d))を示す。
コイル1〜5について、磁場は、f=202kHz(コイル1)、f=195kHz(コイル2)、f=231kHz(コイル3)、f=329kHz(コイル4)、f=91kHz(コイル5)、およびf=15kHz(コイル1〜4)またはf=2kHz(コイル5)で振動し、これらの周波数は図1(a)および図1(b)に記載したように測定される。
最大磁場Hmaxは、異なるHmax、i間の磁場振幅の最大値に対応し
Figure 0006924510
、ここで、Hmax、iは各高周波振動の最大磁場振幅であり、nは測定で考慮される振動の数である。Hmaxは、190A(コイル1)の強さIの交流電流についてはHmax=58mTに等しく、I=195A(コイル2)についてはHmax=34mT、I=73A(コイル3)についてはHmax=53mT、I=149A(コイル4)についてはHmax=56mT、I=682A(コイル5)についてはHmax=33mTに等しい(表1)。

Figure 0006924510
を使用して推定される平均磁場Havは、I=190A(コイル1)についてはHav=26mT、I=195A(コイル2)についてはHav=25mT、I=73A(コイル3)についてはHav=26mT、I=149A(コイル4)についてはHav=24mT、I=682AについてはHav=26mTである(表1)。
この実験では、同じような平均磁場を生じる交流電流の値を各コイルに使用した。
コイル2およびコイル5は、比Hmax/Hav=1.3〜1.4を生成し、これは1に近い(表1)。
コイル1、コイル3およびコイル4は、2〜2.3の高いかまたは大きい比Hmax/Havを生成する(表1)。
単一コイル1の直径よりも約2倍小さい直径を有する二重コイル(コイル3)を使用することによって、同様の最大磁場および平均磁場で比較的類似の高周波数f(コイル1に対するf=202kHzと比較して、コイル3ではf=231kHz)に達するのに必要な電流は、2.6倍低い(表1)。
コイル4の場合、直径および長さはコイル1の場合よりも小さく、高振動周波数をもたらし、これはより高いかまたは大きい(コイル1の202kHzと比較して、コイル4では329kHz)。最大磁場および平均磁場は、コイル1およびコイル4について56〜58mTおよび24〜26mTで同様である(表1)。
コイル5の場合、直径と長さはそれぞれ28cmと15cmで他のコイルよりもかなり大きく、中振動周波数と高振動周波数はf=2kHzとf=91kHzで小さい(表1)。
また、M−PLLについてはコイル1〜5、BNFスターチについてはコイル2およびコイル4によって発生する振動磁場に曝されたM−PLL懸濁液およびBNFスターチの加熱特性が研究されてきた。10mg/mLのM−PLLまたはBNFスターチ懸濁液100μLについて、これら2つの懸濁液をコイル2(I=195A、Hmax=34mT、Hav=25mT)およびコイル4(I=149A、Hmax=56mT、Hav=24mT)によって発生させた交番磁場に曝したときの経時的な温度変動を図5(a)および図5(b)に示す。M−PLLおよびBNFスターチ懸濁液の比吸収率SARは、SAR=(Ceau/XFe)(ΔT/δt)の関係式を用いて測定し、ここで、SARは鉄1グラム当たりのワットで測定し、Ceau=4.2Jg−1.K−1は水の熱容量であり、XFe=0.01g/mLはM−PLLまたはBNFスターチ懸濁液の鉄濃度であり、ΔT/δtは℃/秒で測定した経時的な温度変動の初期勾配である。ΔTで示される温度変動は、1)振動磁場の印加から650秒後にM−PLLまたはBNFスターチ懸濁液が達する温度から、2)振動磁場の印加前に測定された温度を減算することによって計算される。
M−PLLに関して、表2の結果は、最も高いSARである192〜244W/gFe、およびΔT68〜75℃を生成する誘導コイルがコイル1、コイル3およびコイル4であり、これらは、最大磁場の最大値53〜58mTおよびHmax/Havの最大値2〜2.3を有する振動磁場を発生させることを示す。対照的に、最も低いSARである6〜84W/gFe、およびΔT5〜57℃を生成する誘導コイルは、コイル2およびコイル5であり、これらは、最大磁場の最低値33〜34mT、およびHmax/Hav1.3〜1.4を生成する。
さらに、コイル5は、コイル2の最大磁場34mTおよび平均磁場35mTと同様に、それぞれ最大磁場33mTおよび平均磁場26mTを生成するが、より低いf値およびf値を有し(コイル2のf=195kHzおよびf=15kHzと比較して、コイル5ではf=91kHzおよびf=2kHz)、コイル5ではコイル2よりも10〜14倍低いSARおよびΔTが得られる(表2)。
BNFスターチに関して、表2の結果は、最も高いSARである13W/gFe、およびΔT12℃を生成する誘導コイルがコイル4であり、これは、最大磁場の最大値56mTおよびHmax/Havの最大値2.3を有する振動磁場を発生させることを示す。対照的に、最も低いSARである8W/gFe、およびΔT7℃を生成する誘導コイルは、コイル2であり、これは、最大磁場の最低値34mT、およびHmax/Hav1.4を生成する。さらに、BNFスターチは、コイル2およびコイル4の両方に関して、M−PLLよりもはるかに低いSARおよびΔTを生成し、これは、より低い保磁力(BNFスターチに対するHは10mT、M−PLLに対するHは6mT)、ならびに残留磁化と飽和磁化とのより低い比(M−PLLではM/M=0.19、BNFスターチではM/M=0.15)によって説明することができる。
この例から次のように結論づけることができる。
i)最良の加熱特性、すなわちSARおよびΔTの最高値は、コイル1、3および4について、最高最大磁場55±3mTおよび最高比Hmax/Hav2〜2.3で得られ、振動磁場の印加下で最良のナノ粒子加熱特性に達するためには、最大磁場および/またはHmax/Havを最大にするべきであることを示唆している。
ii)Hmax=55±3mTおよび最高比Hmax/Hav2〜2.3(コイル1、3および4)の同様の値で、同様の加熱特性、すなわち同様のSARおよびΔTの値を得ることが可能であり、これは、所望の加熱特性をもたらすためにHmax=55±3mTおよびHmax/Havを修正または調整できることを示唆している。
iii)異なる直径、コイル数およびコイル長のコイル(コイル1、3、4)で、同様の加熱特性、すなわち同様のSARおよびΔTの値を得ることが可能であり、これは、コイル直径、コイル数およびコイルの長さは、必ずしも加熱特性を改変することなく修正または調整できることを示唆している。
iv)HmaxおよびHmax/Havの同様の値を発生するコイル(コイル2およびコイル5)の場合、より良好な加熱特性、すなわちより高いかまたはより大きいSARおよびΔTの値は、最も高いf値およびf値を有するコイル(コイル2)で得られ、これは、振動磁場の印加下で最良のナノ粒子加熱特性に達するためには、fおよび/またはfを最大にするべきであることを示唆している。
v)M−PLLは、コイル2およびコイル4の両方に関してBNFスターチよりも良好な加熱特性をもたらし、高周波および中周波で振動する磁場の印加下で最良のナノ粒子加熱特性に達するためには、HおよびM/Mなどのナノ粒子磁気特性を最大にするべきであることを示唆している。
vi)M−PLLまたはBNFスターチを加熱するために印加される最大磁場および/または平均磁場は、ナノ粒子の保磁力よりも大きく(室温でBNFスターチについてはH=10mT、M−PLLについてはH=6mT)、これは、交番磁場の印加によってナノ粒子の磁気モーメントの回転を可能にするはずである。
(実施例2)
コイルの外側のナノ粒子懸濁液を加熱するための振動磁場の印加
異なる濃度(鉄中422、194、87および57mg/mL)の未被覆酸化鉄ナノ粒子(SIGMA−ALDRICH、参照番号544884)を含有する100μLの懸濁液を、250μLの試験管に導入した。次いで試験管をコイル2の端部から5cmおよび8cmに配置した。試験管の位置を概略図(図4(a))の−5および−8に示す。試験管を、500Aの交流電流を1500秒間発生させるAmbrell Easy Heat LI 10 KWを用いて磁場に曝した。ナノ粒子を含む試験管の温度の変動は、熱電対(IT−18、Physitemp)を用いて測定し、一方、磁場の特性は、磁気プローブ(AMFライフシステム)およびオシロスコープを用いて測定した。
図4(a)に0として示されるコイル2の端部からの距離の関数として、平均Havおよび最大Hmaxの磁場の変動を測定した。図4(b)は、コイルの中心1.5cmからの距離の関数としてのHmaxおよびHavの同様の変動を示す。図4(b)からわかるように、平均磁場および最大磁場はコイル2の外側で指数関数的に減少するが、コイルの外側6cmまでは無視できないため、ナノ粒子を加熱するために潜在的に使用することができる。コイル2の中心の外側では、磁場は「エバネッセント」であるように見えるか、または振動の大きさまたは周波数によって特徴付けられ、好ましくはコイルの中心または内側で測定されるものよりも低い(表3)。
表3は、磁場がコイル2の端部から5cmのところではf=192kHzで振動し、コイル2の端部から8cmのところではf=189kHzで振動することを示している。中周波は、650×10−6秒の測定時間の間には検出できなかった。さらに、平均磁場および最大磁場は、コイルの端部から5cmのところ(Hav=Hmax=12〜13mT)よりもコイルの端部から8cmのところ(Hav=Hmax=5mT)で約2倍低い(表3)。
化学ナノ粒子のSARとΔT(SIGMA−ALDRICH、参照番号544884)を、コイル2の端部から8cmおよび5cmに位置し、表3に示すHmaxおよびHavでf=189〜192kHzで振動するこれらのナノ粒子100μLを含む試験管について推定した。ナノ粒子懸濁液を含む試験管がコイル2の端部から8cmのところに配置されたとき、表4はSARおよびΔTの値がそれぞれ0.4〜0.6W/gFeおよび1〜8℃で低いことを示し、これは、平均磁場と最大磁場が5mTと小さいことにより説明することができる(表3)。ナノ粒子懸濁液を含む試験管がコイル2の端部から5cmのところに配置されたとき、SARおよびΔTの値はそれぞれ2〜3W/gFeおよび13〜45℃でより高いかまたは大きく、平均磁場と最大磁場が12〜13mTとより大きいことにより説明される(表3)。
したがって、10mTよりも大きい最大磁場を有する振動磁場を印加することによって、コイル2の端部から5cmのところで、このコイルの外側にナノ粒子の懸濁液を含む試験管を配置することによって、ナノ粒子の懸濁液を加熱することが可能である。
(実施例3)
インビトロで腫瘍細胞を破壊するための、低周波数f、中周波数fおよび高周波fで振動する磁場の印加
様々な処理の説明:500、000個のGL−261細胞を、1.6mlのRPMIおよび0.4mlのウシ血清で構成される培養培地を含むペトリ皿に播種した。5%COの存在下、37℃で12時間インキュベートした後、細胞はペトリ皿の表面に接着し、コンフルエントにした。振動磁場の印加にはコイル2を用いた。
以下の11の処理条件を試験した。
条件1:コンフルエントなGL−261細胞を培養培地と接触させ、37℃で12時間インキュベートした。
条件2:コンフルエントなGL−261細胞を培養培地と接触させ、磁場に曝し、Hav=61mTおよびHmax=85mTで、30分間連続して印加した高周波数f=196kHzおよび中周波数f=15kHzで振動させた。
条件3:コンフルエントなGL−261細胞を培養培地および鉄中のBNFスターチ2mgと接触させ、次いで、f=196kHzおよびf=15kHzで振動する磁場に曝し、平均磁場を49〜61mTで変動させ、最大磁場を68〜85mTで変動させ、30分間連続して45℃の平均温度に達した。
条件4:コンフルエントなGL−261細胞を、培養培地および鉄中のBNFスターチ2mgと接触させ、次いで10サイクルに供した。各サイクルの間に、平均磁場61mTおよび最大磁場85mTで高周波196kHz、中周波15kHzで振動する磁場を印加し、45°までの加熱工程をもたらし、その後、交番磁場の非印加が続き、温度が45℃から34〜35℃に低下する冷却工程をもたらす。加熱工程および冷却工程の時間tおよびt、ならびにtおよびtから推論される低振動周波数、平均磁場および最大磁場を表5に示す。これらの低周波サイクル中の温度の経時変動を図6(b)の上の曲線に示す。
条件5:コンフルエントなGL−261細胞を、BNFスターチを含まない培養培地と接触させ、次いで、同じ磁場、t値およびt値を用いて条件4と同じ10サイクルに曝した。低周波サイクル中の温度の経時変動を図6(b)の下の曲線に示す。
条件6:コンフルエントなGL−261細胞を培養培地および鉄中のBNFスターチ2mgと接触させ、次いで、高周波196kHzおよび中周波15kHzで振動する磁場に曝し、平均磁場を53〜61mTで変動させ、最大磁場を68〜85mTで変動させ、30分間連続して50℃の平均温度に達した。
条件7:コンフルエントなGL−261細胞を培養培地および鉄中2mgのBNFスターチと接触させ、次いで6サイクルに曝した。各サイクルの間に、平均磁場61mTおよび最大磁場85mTで高周波196kHz、中周波15kHzで振動する磁場を印加し、50°までの加熱工程をもたらし、その後、冷却工程中に温度を50℃から37℃に低下させるために交番磁場を印加しない。加熱工程および冷却工程の時間tおよびt、ならびにtおよびtから推論される低振動周波数、平均磁場および最大磁場を表6に示す。これらの低周波サイクル中の温度の経時変動を図6(c)の上の曲線に示す。
条件8:コンフルエントなGL−261細胞を、BNFスターチを含まない培養培地と接触させ、次いで、条件7と同じ磁場、同じ時間tおよびtを用いて、条件7と同じ6サイクルに曝した。これらの低周波サイクル中の温度の経時変動を図6(c)の下の曲線に示す。
条件9:コンフルエントなGL−261細胞を培養培地および鉄中のBNFスターチ2mgと接触させ、次いで、高周波196kHzおよび中周波15kHzで振動する磁場に曝し、平均磁場を55〜61mTで変動させ、最大磁場を77〜85mTで変動させ、30分間連続して55℃の平均温度に達した。
条件10:コンフルエントなGL−261細胞を、培養培地および鉄中のBNFスターチ2mgと接触させ、次いで4サイクルに曝した。各サイクルの間に、平均磁場61mTおよび最大磁場85mTで高周波196kHzおよび中周波15kHzで振動する磁場を印加し、55°の加熱工程をもたらし、その後、冷却工程中に温度を55℃から37℃に低下させるために交番磁場を印加しない。加熱工程および冷却工程の時間tおよびt、ならびにtおよびtから推論される低振動周波数、平均磁場および最大磁場を表7に示す。これらの低周波サイクル中の温度の経時変動を図6(d)の上の曲線に示す。
条件11:コンフルエントなGL−261細胞を、BNFスターチを含まずに接触させ、次いで、条件10と同じ磁場、同じ時間tおよびtを用いて、条件10と同じ4サイクルに曝した。これらの低周波サイクル中の温度の経時変動を図6(d)の下の曲線に示す。
条件12:コンフルエントなGL−261細胞を、培養培地および鉄中のBNFスターチ2mgと接触させ、37℃で30分間インキュベートした。
処理後、培養培地を除去し、細胞をPBSですすぎ、PBSを培養培地に交換し、次いで細胞を5%COの存在下、37℃で12時間インキュベートした。処理1〜12の各条件について、死細胞、生細胞のパーセンテージ、ならびに壊死細胞およびアポトーシス細胞のパーセンテージを測定した。そのために、ペトリ皿をPBSですすぎ、細胞を分離するためにトリプシンを添加し、1ミリリットルの培地を細胞に添加し、混合物を1000rpmで10分間遠心分離した。上清を除去し、次いで1ml当たり約2.10個の細胞を得るために200μlのPBSと交換した。アネキシンV Alexa Fluoride5μlおよびヨウ化プロピジウム1μlを1ml当たり1mgで細胞に添加した。15分後、800μlのアネキシン1X結合緩衝液を細胞に添加し、混合物の蛍光をフローサイトメーターを使用して測定し、これにより、生細胞、壊死細胞およびアポトーシス細胞のパーセンテージを推論することが可能になる。
条件2では、振動磁場を30分間連続して印加している間に温度が11℃上昇した(図6(a))。この条件では、生細胞のパーセンテージは92%であり、未処理細胞で得られた97%(条件1)と同様であり、11℃の連続的な温度上昇をもたらす連続的磁場印加が有意な細胞死を誘発しないことを示す。
条件5、8、および11では、磁場印加のシーケンス中、渦電流またはフーコー電流に起因して、25℃〜30℃で平均5℃(条件5、図6(b)、下の曲線)、27°C〜31°Cで平均4℃(条件8、図6(c)、下の曲線)、または27°C〜34°Cで平均7°C(条件11、図6(d)、下の曲線)温度が上昇し、磁場の非印加シーケンス中は温度は比較的類似した量で低下した。これらの条件では、生細胞のパーセンテージは94%であり、未処理細胞で得られた97%(条件1)と同様であり、これは渦電流またはフーコー電流が有意な細胞死を誘発しなかったことを示している。
条件3および4の場合、温度は30分間連続して18℃上昇するか(条件3、図6(a))、または最初のサイクルで20℃上昇して10℃低下し、残りの9サイクルの間に10℃上昇して10℃低下した(条件4、図6(b)、上の曲線)。生細胞のパーセンテージは、連続加熱後(条件3)には95%であり、逐次加熱後(条件4)には56%であり、この加熱温度45℃では、高周波、中周波、低周波で振動する磁場の印加(条件4)は、高周波および中周波で振動する磁場(条件3)と比較して、癌細胞に対する増強された毒性をもたらすことを示す。
条件6および7の場合、温度は30分間連続して23℃上昇するか(条件6、図6(a))、または最初のサイクルで24℃上昇して9℃低下し、残りの5サイクルの間に15℃上昇して15℃低下した(条件7、図6(c)、上の曲線)。生細胞のパーセンテージは、連続加熱後(条件6)には91%であり、逐次条件(条件7)後は0.4%であり、この加熱温度50℃では、高周波、中周波、低周波で振動する磁場の印加(条件7)は、高周波および中周波で振動する磁場(条件6)と比較して、癌細胞に対する増強された毒性をもたらすことを示す。
条件9および10の場合、温度は30分間連続して28℃上昇するか(条件9、図6(a))、または最初のサイクルで29℃上昇して18℃低下し、残りの3サイクルの間に18℃上昇して18℃低下した(条件10、図6(d)、上の曲線)。生細胞のパーセンテージは、連続加熱後(条件9)には2%であり、逐次条件(条件10)下で1.6%であり、この最も高い加熱温度55℃では、高周波、中周波および低周波、あるいは高周波および中周波で振動する磁場の印加は、どちらもほとんどの癌細胞の破壊につながることを示す。
条件12では、温度は上昇しなかった。生細胞のパーセンテージは99%であり、ナノ粒子が振動磁場に曝されたときに観察される細胞毒性効果はナノ粒子の毒性に起因するものではなく磁場の印加に起因するものであることを示している。
この例から次のように結論づけることができる。
高周波、中周波および低周波で振動する磁場の印加は、治療の安全性を強化すること(i〜v)、治療の効力を強化すること(vi)、および加熱工程中に所望の温度に達するために磁場または周波数を変動させる必要のない方法を使用することを可能にする。
i)ナノ粒子が存在しない場合、渦電流またはフーコー電流によって発生する熱の存在下で、交番磁場によって誘発される細胞毒性は観察されない。
ii)ナノ粒子が存在しない場合、f=195kHz、f=15kHz、およびf=0.9〜2.5mHzで振動する磁場の印加は、逐次的に加熱することを可能にし、f=195kHzおよびf=15kHzで振動する磁場の印加と比較して、温度の上昇を制限する。渦電流またはフーコー電流に起因する温度上昇は、f=195kHz、f=15kHz、f=0.9〜2.5mHzで振動する磁場の印加下では6−8℃であることと比較して、f=195kHzおよびf=15kHzで振動する磁場の印加下では11℃である。
iii)f=195kHz、f=15kHzおよびf=0.9〜2.5mHzで振動する磁場の場合、平均磁場は、f=195kHz、f=15kHzで振動する磁場の61mTと比較して、31〜44mTである。したがって、低周波を加えることによって平均磁場を約1.4〜2倍減少させることが可能であり、したがって、高すぎる平均磁場の印加に関連付けられる潜在的な毒性を減少させることが可能である。
iv)f=195kHz、f=15kHz、およびf=1.6〜2.5mHzで振動する磁場を使用して、33秒間44〜45°Cの温度に達するのに対し(図6(b))、f=195kHz、f=15kHzで振動する磁場を使用すると、24分間44〜45°Cの温度に達する(図6(a))。f=195kHz、f=15kHz、およびf=1.2〜1.7mHzで振動する磁場を使用して、47秒間49〜50°Cの温度に達するのに対し(図6(c))、f=195kHz、f=15kHzで振動する磁場を使用すると、23分間49〜50°Cの温度に達する(図6(a))。f=195kHz、f=15kHz、およびf=0.9〜1.1mHzで振動する磁場を使用して、55秒間52.5〜53.5°Cの温度に達するのに対し(図6(d))、f=195kHz、f=15kHzで振動する磁場を使用すると、16分間52.5〜53.5°Cの温度に達する(図6(a))。低振動周波数を使用することは、低周波なしで振動磁場を印加することと比較して、最高温度が達成される時間を17〜44倍短縮することを可能にする。これは治療の安全性を高めるはずであり、磁場による細胞破壊の効力を低下させることはない。
v)高周波、中周波および低周波で振動する磁場の印加は、一連の温度勾配の増加(+ΔT)とそれに続く温度勾配の減少(−ΔT)を得ることを可能にする。f=195kHz、f=15kHz、およびf=1.6〜2.5mHzで振動する磁場を印加することによって、ΔT8〜20℃に続く−ΔT8〜10℃の後44〜45℃の温度に10回達したのに対して(図6(b))、f=195kHz、f=15kHzで振動する磁場を印加することによって、ΔT17〜20℃の後一度だけ44〜45℃の温度に達した。f、f、およびfで振動する磁場を用いて観察された増強された効力は、fおよびfでのみ振動する磁場と比較してより多数の(+ΔT)および(−ΔT)によって説明することができる。
vi)癌細胞をナノ粒子と接触させて55℃未満の温度に加熱すると、高周波、中周波、および低周波で振動する磁場の印加は、高周波および中周波で振動する磁場の印加と比較して、増強された細胞毒性をもたらす。
vii)磁場の印加は治療を可能にし、ここで、磁場印加のシーケンスの数、磁場を印加しないシーケンスの数、平均磁場および最大磁場、印加した磁場の周波数、磁場の印加時間および非印加時間は、到達したい温度に応じて治療の開始時に固定される。この方法では、一連の磁場印加中に所望の温度に達するために磁場強度または振幅を変える必要はない。さらに、関連する加熱時間および冷却時間を伴うサイクルを一旦推定すると、治療中に温度を測定する必要はない。規定の加熱時間および冷却時間を有するサイクルを治療に使用することができる。
(実施例4)
腫瘍の効率的なインビボ破壊のための、高周波196kHz、中周波15Hzおよび低周波4〜25mHzで振動する磁場の印加
1mL 25gのシリンジを使用して、10個のGL−261マウス膠芽腫細胞を含む100μlの量を、黒色マウス6C57BL/6Jの雌マウスの足と背中の間の左側横腹に皮下投与した。腫瘍が60〜90mmのサイズに達するまで10〜15日間腫瘍を増殖させた。腫瘍がこの大きさに達したら、マウスをイソフルランガスで麻酔し、加熱プレートを用いて37℃に維持した。同じシリンジを使用して、鉄濃度50mg/mLのBNFスターチナノ粒子の懸濁液50μlを、腫瘍の中心に投与した。BNFスターチの懸濁液を、ナノ粒子中に含まれる鉄のμgで測定した25.tの量で投与し、ここで、tは治療した腫瘍のサイズ(mm)である。異なる3群のマウスを以下のように処置した。
4匹のマウスを含む第1の群は、週3回のセッションで7週間続く21回の温熱療法セッションに曝した。温熱療法の各セッションは、4〜86サイクルで構成した(表8)。各サイクルの開始時に、加熱工程を開始するために、f=195kHz、f=15kHz、Hav=27mTおよびHmax=57mTを有する高周波および中周波で振動する磁場を、時間tの間電源投入した。腫瘍内温度が39.3〜47.4℃に達するとすぐに振動磁場を止め、冷却工程を開始して、腫瘍内温度を35〜37.9℃に低下させた。各温熱療法セッションについて約20分の総曝露時間が得られるまで、サイクルを繰り返した。各温熱療法セッションの異なるサイクルの間に測定された加熱時間tおよび冷却時間t、ならびにtおよびtの値から推論されたHav、Hmax、およびfを表8に示し、これらはマウス4匹の平均値である。
10匹のマウスを含む第2の群は、週3回のセッションで5週間続く15回の温熱療法セッションに曝した。温熱療法の各セッションは、f=202kHz、f=15kHz、Hav=24〜31mTおよびHmax=54〜67mTで振動する磁場の30分間の印加であり、腫瘍内温度37〜48℃を目標とした。最初の温熱療法セッションでは、目標の腫瘍内温度に常に達したが、その後の温熱療法セッションでは、目標の腫瘍内温度に達することが常に可能とは限らず、その後平均磁場および最大磁場をf=202kHzおよびf=15kHzでHav=31mTおよびHmax=67mTに設定した。腫瘍体積が初期腫瘍サイズの150%を超え、目標温度43〜46℃に達しなかったマウスについては、腫瘍1mm当たり鉄のナノ粒子中のBNFスターチ25μgで2回目の腫瘍内ナノ粒子投与をマウスに行った。
10匹のマウスを含む第3の群は、BNFスターチ投与の後さらなる治療を行わなかった。
群1および群2では、腫瘍の中心に配置した光ファイバー(Luxtron、LumaSense Technologies)を使用して腫瘍内温度を測定した。これらの群において、マウスの体重が20%を超えて減少したとき/場合、マウスを安楽死させた。
群1について、加熱時間tおよび冷却時間tは、図7(c)および図7(d)では温熱療法セッションの数の関数として示されている。加熱時間は、最初の13回の温熱療法セッションの間、20秒で比較的低く一定であることが観察され、その後13回目〜22回目の温熱療法セッションでは20秒〜320秒に強く増加し、これは、13回目の温熱療法セッションの後、BNFスターチが累進的に腫瘍を離れたことおよび/または分解されたことに起因し得る。腫瘍中のより少量のナノ粒子は、実際、類似の温度に達するためにより長い加熱時間を必要とするであろう。対照的に、冷却時間は、様々な温熱療法セッションの間、40秒で比較的一定のままであり、冷却時間がナノ粒子の分布および/または分解に依存しないことを示唆している。代わりに、冷却時間は確かに、腫瘍の組織の種類、臓器または血液灌流などのナノ粒子の環境に依存し得る。振動の低周波は温熱療法セッションの数の関数として図7(d)にプロットされている。低周波振動は、最初の10回の温熱療法セッションの間は16 10−3Hzと比較的一定で高く、10回目〜22回目の温熱療法セッションの間に4 10−3Hzまで低下する。これは、抗腫瘍活性を達成するために必要であり得る十分に高い低周波の振動を達成するために、ナノ粒子濃度は十分に高くなければならず、および/またはナノ粒子は分解されるべきではないことを示すとみられる。
腫瘍の長さLおよび幅lは、異なるマウスにおいてキャリパーを使用して2日ごとに測定し、腫瘍体積は式Vtumoral=0.5(L.l)を使用して推定した。3群のマウスの平均腫瘍体積を、0日目(BNFスターチ投与日)に続く時間の関数として図8(a)にプロットする。群3では平均腫瘍体積が大幅に増加し、16日目にマウスを安楽死させ、これは群3に抗腫瘍活性がないことを示唆している(図8(a)および図8(b))。平均腫瘍体積は、群3に比べて群2では大幅に増加せず(図8(a))、群2ではBNFスターチ投与後245日目にマウスの20%がなお生存しており(図8(b))、これは群2における部分的な抗腫瘍活性を示唆している。平均腫瘍体積は、群1では44日目にゼロまで減少し、群1のマウスの100%がBNFスターチ投与の245日後もなお生存しており(図8(b))、これは群1についての強い抗腫瘍活性を示している。
この例から次のように結論づけることができる。
i)腫瘍に含まれる磁性ナノ粒子を、3つの周波数(f=202kHz、f=15kHz、およびf=4〜25mHz)で振動する磁場を使用して加熱することによって、2つの周波数(f=202kHzおよびf=15kHz)で振動する磁場を使用する場合よりも強い抗腫瘍効果を達成することができた。
ii)3つの周波数(f=202kHz、f=15kHz、およびf=4−25mHz)で振動する磁場を使用した場合、ナノ粒子を再投与しなくても強い抗腫瘍効果を達成することができたのに対して、2つの周波数(f=202kHzおよびf=15kHz)で振動する磁場を使用した場合、ナノ粒子を再投与すると部分的な抗腫瘍活性のみ達成することができた。これは、3つの周波数(f=202kHz、f=15kHz、およびf=4−25mHz)で振動する磁場の印加によって、2つの周波数(f=202kHzおよびf=15kHz)で振動する磁場の印加と比べて、分解がより少ない、および/またはよりゆっくりと腫瘍から離れるナノ粒子をもたらすことを示唆する。
iii)加熱時間は温熱療法セッションの数と共に増加し、したがってナノ粒子濃度に依存するように思われるが、冷却時間は様々な温熱療法セッションの間比較的一定のままであり、したがってナノ粒子濃度とは無関係であるように思われる。
iv)振動の低周波は、16 10−3Hzでの1回目〜11回目の温熱療法セッションの間、16回目〜22回目の温熱療法セッションの間に比べて高いかより大きく、ここで、fは4×10−3Hzである。これは、ナノ粒子が累進的に腫瘍を離れる、および/または分解されるにつれて、fが減少することを示唆する。

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Claims (16)

  1. 磁気温熱療法治療に使用するための磁性ナノ粒子であって、前記磁性ナノ粒子は個体の身体部分に投与され、前記身体部分は高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場に曝され、前記高周波は最大で1MHzであり、前記中周波は前記高周波よりも低く、前記低周波は前記高周波よりも低く、かつ前記中周波が存在する場合には前記中周波よりも低く、
    前記高周波および中周波および/または低周波で振動する磁場は、
    −前記磁場の強さもしくは振幅、または最大もしくは平均磁場が、第1の時間tの間に第1の値Aで一定であるか、または時間tの間に値Aに増加する少なくとも1つのシーケンス、
    および
    −前記磁場の強さもしくは振幅、または最大もしくは平均磁場が、別の時間tの間にAよりも低い別の値Aで一定であるか、または時間tの間に値Aに減少する少なくとも別のシーケンスを含み、
    これらの少なくとも2つの異なるシーケンスが2回以上繰り返される、使用するための磁性ナノ粒子。
  2. −前記高周波fと前記低周波fとの比f/fが1.01よりも大きい、または
    −前記中周波fと前記低周波fとの比f/fが1.01よりも大きい、
    請求項1に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  3. 最大磁場Hmaxと平均磁場Havとの比が1.00001よりも大きく、
    −Hmaxは、Hmax,iと表される、各高周波振動の極大磁場振幅のさまざまな値の間で推定される最大磁場振幅であり、
    −Havは、Hmax,iのさまざまな値の平均値として定義される、
    請求項1または2に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  4. 前記高周波および低周波で振動する前記磁場が、
    −前記磁場強度または振幅、あるいは前記最大または平均磁場が、時間tの間に値Aで最初に一定であるか、時間tの間に値Aに増加する、少なくとも1つのシーケンス、
    および、
    −前記磁場強度または振幅、あるいは前記最大または平均磁場が、時間t10の間に別の値A10で一定であるか、時間t10の間にA10まで減少し、A10はAよりも低い、少なくとも別のシーケンス、を含み、
    これらの少なくとも2つの異なるシーケンスが2回以上繰り返される、請求項1から3のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  5. またはAが、
    −0.01mT、または1mT、または10mT、または100mT、または1Tよりも大きい、あるいは
    −A8の少なくとも1.1、2.5、10、100、10、または1050倍大きい、請求項1から4のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  6. またはA10が、10T、または1T、または100mT、または10mTよりも低い、請求項1から4のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  7. 前記時間t、t、tおよび/またはt10が、10−9、10−6、10−3、1、10または10秒よりも長い、請求項1から6のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  8. 前記磁場のサイクルが少なくとも2つのシーケンスの組み合わせに対応し、前記サイクルが、2、3、4、5、10、10、10、10、10、1010、1025、1050、または10100回を超えて繰り返される、請求項1から7のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  9. 前記磁性ナノ粒子が1W/gよりも高いSARを有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  10. 前記高周波が1から1000kHzの間である、請求項1から9のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  11. 前記高周波が前記磁性ナノ粒子を加熱する、請求項1から10のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  12. 前記中周波が前記高周波よりも低く、10−5から5.10Hzの間にある、請求項1から11のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  13. 前記中周波が前記高周波を変調する、請求項1から12のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  14. 前記低周波が、それが存在する場合、前記高周波および前記中周波よりも低く、10−9から5.10Hzの間にある、請求項1から13のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  15. 前記低周波が、加熱ステップおよび冷却ステップを備える少なくとも1つのサイクルを含む、請求項14に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
  16. 前記治療が、疾患の治療であり、前記疾患が、細菌、優先的に病原性の、ウイルスの、または細胞、優先的に腫瘍の増殖による疾患などの感染症である、請求項1から15のいずれか一項に記載の使用するための磁性ナノ粒子。
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