專利名稱：針電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于治療，特別是適合于通過成像過程而可見的腫瘤的經(jīng)皮直流療法的針電極。本發(fā)明還涉及制造根據(jù)本發(fā)明的針電極的工藝。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今已有多種治療原發(fā)性腫瘤、皮膚腫瘤或轉(zhuǎn)移性腫瘤的方法。這里會(huì)提到以下的治療方法手術(shù)摘除腫瘤、冷凍療法、高溫療法、化學(xué)療法、酒精燒蝕、射頻燒蝕或電化學(xué)治療。
電化學(xué)腫瘤治療(ECT)也稱作直流療法。這種方法主要用于治療由于功能或美感原因而不能手術(shù)治療、無法再進(jìn)行放射治療或已經(jīng)對(duì)化學(xué)療法產(chǎn)生了抵抗性的腫瘤。電化學(xué)療法(ECT)或直流療法包括把電極放置在腫瘤組織上，比如皮膚次生腫瘤、淋巴節(jié)次生腫瘤或孤立器官次生腫瘤、使DC電通過腫瘤組織。足夠高的電流總量可以使腫瘤組織破壞甚至壞死(完全壞死)。
向電極施加DC電之后，腫瘤組織的PH值和電荷會(huì)由于各種電化學(xué)過程而變化。從而在腫瘤區(qū)域中建立的電場(chǎng)使該電場(chǎng)中的帶電粒子遷移。
帶負(fù)電的粒子(陰離子)向帶正電的電極(正極)移動(dòng)，而帶正電的粒子(陽離子)向帶負(fù)電的電極(負(fù)極)移動(dòng)。在這個(gè)稱為電荷分離或離解的過程中，較大的帶電粒子，比如蛋白質(zhì)，也會(huì)根據(jù)它們的電荷而分離。腫瘤細(xì)胞的破壞中的一個(gè)重要因素是在細(xì)胞膜中發(fā)生的極性變化，這顯著地?cái)_亂了細(xì)胞膜的代謝功能(電解質(zhì)泵、養(yǎng)分泵，等等)。這從而破壞了癌細(xì)胞的重要生命過程所不可缺少的特定均衡，使這些細(xì)胞死亡。
因?yàn)槟[瘤組織的電阻大大低于健康組織的電阻，這種治療方法在腫瘤學(xué)中的應(yīng)用在不斷增長。電流主要集中在有害組織上，從而可以選擇性地破壞惡性(有害)組織。通過自然過程，例如通過增強(qiáng)的吞噬細(xì)胞(eating cell)活動(dòng)，被破壞的腫瘤組織消解、消除并被疤痕組織替代。
這種電化學(xué)療法的一種擴(kuò)展形式是與化學(xué)療法結(jié)合。通過向腫瘤中引入細(xì)胞抑制劑(化學(xué)治療物質(zhì))，比如絲裂霉素(mitomycin)、adriblatin、表柔比星(epirubicin)和施鉑錠(cisplatin)，可以增強(qiáng)直流電對(duì)腫瘤組織的破壞效果。這些細(xì)胞抑制劑大多是陽離子物質(zhì)，其在電場(chǎng)中從正極通過腫瘤組織移動(dòng)到負(fù)極。這樣，細(xì)胞抑制劑以集中的方式引入腫瘤組織中并擴(kuò)散，從而它們產(chǎn)生最佳效果。在沒有電療法的全身化學(xué)療法或局部細(xì)胞抑制劑灌注中，引入該物質(zhì)并不都是可控的，從而健康組織也可能會(huì)被破壞。
另一個(gè)效果是由于電場(chǎng)而在細(xì)胞膜電勢(shì)中發(fā)生的變化。這個(gè)變化使細(xì)胞開放，從而細(xì)胞抑制劑的吸收變得更加有效。由正極產(chǎn)生的電場(chǎng)中的酸性條件使得細(xì)胞抑制劑更加有活性。因此，功效系數(shù)提高了很多倍。
為此，使用設(shè)計(jì)為細(xì)針的電極(或者設(shè)計(jì)為插管用于組合電療法/化學(xué)療法)進(jìn)行電療。傳統(tǒng)的針或插管是由銅或不銹鋼(可以與銅合金，也可以不)制成的。這些針的主要缺點(diǎn)是銅合金易于受到電化學(xué)分解(電化腐蝕)。在有銅的情況下，所形成的銅離子在高濃度下對(duì)器官是有毒的。另外，針/插管的電導(dǎo)率和電阻降低。從而無法最優(yōu)地建立電場(chǎng)，這對(duì)治療條件帶來了不利的影響。無法完全消除由所引入的細(xì)胞抑制劑和銅離子之間的相互作用而對(duì)腫瘤組織和健康組織產(chǎn)生的負(fù)面影響。
重要的還有在血管區(qū)的植入物的電腐蝕分離/沉降中用作電極的針(特別是由醫(yī)用鋼制成的針)。這些電極大多應(yīng)用于頸部/背部區(qū)域，并且經(jīng)常帶來疼痛和難看的體表灼傷或疤痕。
因此，在選擇針電極和插管的材料時(shí)，重要的是一方面考慮物理特性(電導(dǎo)率、電阻、強(qiáng)度)，另一方面考慮排斥和組織發(fā)炎(相容性)的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到這些要求，本發(fā)明的目的是提供一種針電極，其不僅是導(dǎo)電性的并高度耐抗由建立的電場(chǎng)引起的條件，而且廣泛地相容(生物相容)并對(duì)細(xì)胞抑制劑是惰性的。另外，這種針電極不應(yīng)該在所使用的地方帶來任何明顯的體表灼傷和/或疤痕。還需要制造具有上述特性的針電極的工藝。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在前面提到的針電極類型的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出了一種鍍有鉑和/或絕緣聚合物層的電極，特別是具有鍍鉑的鈦主體的針電極。
在醫(yī)療領(lǐng)域中，由于鈦與人體器官的生物相容性以及其優(yōu)異的抗沖擊性能，鈦用于制造骨釘、假肢、針等等。另外，考慮到鈦的物理特性，即良好的導(dǎo)電性，鈦是制造針電極或插管的理想材料。但是，由于其腐蝕和點(diǎn)蝕可能性，現(xiàn)在很少使用鈦或其合金作為電極材料。
為了更好的抗腐蝕性能，可以為給定的鈦主體/物體提供鈍化、氧化鍍層。但是，這種方法不能滿意地用于電療法。
為此，本發(fā)明提出了鈦主體鍍鉑。鉑屬于貴金屬，很難發(fā)生電化學(xué)腐蝕。鉑電極是很好的電極，因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫膶?dǎo)電性和很高的耐用性。給鈦主體添加鉑鍍層提高了針電極的抗腐蝕和點(diǎn)蝕性能，同時(shí)不影響其高電導(dǎo)率?？紤]到鉑的昂貴價(jià)格，由于昂貴的治療費(fèi)用，用100％的鉑來制造針電極在經(jīng)濟(jì)上是不合適的。另外，要排除使用鉑或鉑合金作為電極主體，因?yàn)殂K是非常軟的材料。對(duì)于引入人體的針電極，強(qiáng)度是一個(gè)主要的要求。
研究表明鈦主體鍍貴金屬是非常難的過程。貴金屬層很難永久地粘在鈦主體上。它們會(huì)在短時(shí)間內(nèi)脫離或分離。對(duì)于電療法，鈦主體需要永久地與鉑層粘結(jié)在一起，或至少在治療期間粘結(jié)在一起。PVD工藝滿足了這個(gè)要求。
為此，適當(dāng)?shù)腻儗邮怯肞VD工藝(物理蒸汽沉積)施加的鉑鍍層。有三種不同的技術(shù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，鉑在真空室中汽化、離子化并加速，然后沉積在鈦主體上。由于離子的高速，薄的鉑層相對(duì)持久地粘附在鈦主體上。
象霧化/稀有氣體等離子技術(shù)這樣的其他技術(shù)、離子束去除技術(shù)或這些技術(shù)的組合，比如等離子輔助金屬化或離子注入，也可以用來鍍鉑。[Lit.Rmpp，Chemie Lexikon，Thieme Verlag，9.erweiterte undneubear-beitete Auflage]為了保證鉑層的抗腐蝕性和對(duì)針電極足夠持久的粘著性，鉑層的厚度在0.1微米到3.0微米之間，優(yōu)選的厚度是約1.0微米。鈦主體的直徑在0.1mm到1.0mm之間，優(yōu)選的為0.5mm到0.8mm。令人奇怪的是，針電極的抗腐蝕性取決于鈦主體直徑與鉑層厚度的比值。這個(gè)比值在1比0.00075和1比0.0025之間(鈦主體的直徑比鉑層)。細(xì)的鈦主體最好具有相對(duì)較厚的鉑層以保證抗腐蝕性。
已經(jīng)證明1比0.00125的比值是很合適的。
根據(jù)本發(fā)明的針電極適合于成像系統(tǒng)的顯像，特別是核旋(共振)成像、計(jì)算機(jī)成像和超聲成像。在治療期間，腫瘤的成像和針電極是不可缺少的。把針電極通過皮膚和身體組織引入到腫瘤中。腫瘤組織和非腫瘤組織之間的界面必須清楚地可見，以防止破壞健康的細(xì)胞，并且必須可以看見針的準(zhǔn)確位置。
針電極的優(yōu)選長度在3到20cm之間，更優(yōu)選地在6到14cm之間，這使得可以治療皮膚次生腫瘤和軟組織腫瘤。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是覆蓋有非導(dǎo)電絕緣聚合物層的針電極，特別是鍍鉑的鈦針電極。在皮膚次生腫瘤之外的深層腫瘤的情況下，針電極經(jīng)過皮膚刺入并到達(dá)腫瘤之中。經(jīng)皮引入長度取決于腫瘤的位置。通常，沿著引入長度分布有健康細(xì)胞。當(dāng)施加電壓時(shí)，這個(gè)區(qū)域中的健康細(xì)胞受到刺激。
絕緣針電極不會(huì)傷害沿引入長度的健康組織。電壓只施加在腫瘤上，這意味著僅在腫瘤中建立起具有破壞效果的電場(chǎng)。為此，設(shè)計(jì)為在尖部，或者在針電極端部的預(yù)定長度中不包覆絕緣層。該預(yù)定長度取決于針電極刺入腫瘤有多遠(yuǎn)。這又取決于腫瘤的大小。該預(yù)定長度直到針尖在這里總的定義為針尖區(qū)域。如果電極具有鉑鍍層或絕緣鍍層，則鉑鍍層局限于針尖區(qū)域，在鍍層之間有合理的重疊量。
傳統(tǒng)的不銹鋼針/插管不具有絕緣層，它們經(jīng)常在刺入點(diǎn)留下燒傷印記。
為此，根據(jù)本發(fā)明的絕緣鍍層還可以用于電療或電化學(xué)治療的其他醫(yī)療儀器，特別是，例如，血管動(dòng)脈瘤的脈管內(nèi)或血管內(nèi)治療中使用的閉塞圈(occlusion coil)的電解分離。為此目的優(yōu)選的電極是醫(yī)用鋼絕緣鍍層的不銹鋼電極，但也可以使用鍍鉑的鈦電極。
鍍層的厚度取決于所使用的材料和處理，并且必須保證良好的附著性，電極在鍍層區(qū)域必須安全地絕緣。
所使用的聚合物是聚對(duì)苯二甲撐N(parylene N)，優(yōu)選的是聚對(duì)苯二甲撐D，更優(yōu)選的是聚對(duì)苯二甲撐C。這些聚合物具有優(yōu)異的介電屬性，是理想的絕緣塑料。使單體聚合并利用CVD工藝(化學(xué)蒸汽沉積)沉積在針上。CVD方法基于Gorham工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是PTFE(聚四氟乙烯)的絕緣涂層。優(yōu)選在噴霧操作中施加這種涂層。
聚合物層的厚度在0.01mm和0.09mm之間，優(yōu)選的在0.025mm和0.05mm之間。
這種絕緣涂層的優(yōu)點(diǎn)是干燥條件下更小的摩擦，電絕緣和非常薄而透明的涂層。
根據(jù)本發(fā)明，針電極設(shè)計(jì)為用于電化學(xué)治療的套管。電化學(xué)治療是直流療法和化學(xué)療法的組合。
另外，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的針電極的制造，本發(fā)明的針電極用于電療，尤其用于腫瘤的經(jīng)皮直流療法，其中針電極的鈦主體利用PVD工藝鍍有鉑。
PVD工藝具體包括以下工藝步驟-鉑金屬在真空室中汽化和離子化-加入反應(yīng)氣體(可選)-施加電流-使所形成的離子向鈦主體加速并使其沉積在所述主體上這個(gè)處理使鈦主體理想地鍍上了鉑。加入反應(yīng)氣體幫助形成沉積在某些距離之外的鈦主體上的實(shí)際金屬層。
使用Gorham所述的沉積工藝，在針上施加了不導(dǎo)電的聚合物。為了沉積該涂層，從氣相沉積聚對(duì)苯二甲撐聚合物(Gorham工藝)。首先在大約150℃溫度下使固體二對(duì)亞二甲苯基二聚體(dimer di-para-xylylene)汽化。在大約680℃下該二聚物在兩個(gè)亞甲基-亞甲基聯(lián)結(jié)處等量地?cái)嗔?，這導(dǎo)致形成穩(wěn)定的單體對(duì)亞二甲苯基。接著，在沉積室中該單體在室溫下在鈦主體上聚合。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例是PTFE(聚四氟乙烯)的絕緣涂層。優(yōu)選在噴霧操作中施加這種涂層。
以下根據(jù)研究結(jié)果和附圖
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
示例1與具有不同涂層的針電極的抗腐蝕和點(diǎn)蝕性能相關(guān)的測(cè)試分別把兩個(gè)針以相等的間距刺入到豬肝中并施加直流電，確定不同的鍍金和鍍鉑ECT鈦針的抗腐蝕和點(diǎn)蝕性能。進(jìn)行不同時(shí)間的測(cè)試。

結(jié)論該測(cè)試表明鉑鍍層(2和3)與金鍍層不同，幾乎不受腐蝕和點(diǎn)蝕的影響。金鍍層在很短時(shí)間后即顯示出了表面結(jié)構(gòu)變化。
在更小的鍍鉑鈦主體(直徑0.5mm)的情況下，在20分鐘后出現(xiàn)了微小的溶解。這通過增加層厚而有效地加以了考慮。
權(quán)利要求
1.用于治療，特別是用于由成像處理而可見的腫瘤的經(jīng)皮直流療法的針電極，其特征在于其具有由鉑和/或絕緣聚合物構(gòu)成的鍍層。
2.如權(quán)利要求1所述的針電極，其特征在于其具有鍍鉑的鈦主體。
3.如權(quán)利要求2所述的針電極，其特征在于所述的鉑鍍層是PVD鍍層。
4.如權(quán)利要求2或3所述的針電極，其特征在于所述鉑鍍層的厚度介于0.1微米和3.0微米之間，優(yōu)選的厚度是大約1.0微米。
5.如權(quán)利要求2至4中任何一項(xiàng)所述的針電極，其特征在于所述鈦主體的直徑介于0.1mm和1.0mm之間，優(yōu)選的直徑介于0.5mm和0.8mm之間。
6.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的針電極，其特征在于所述針電極除針尖區(qū)域之外都鍍有不導(dǎo)電的絕緣聚合物。
7.如權(quán)利要求6所述的針電極，其特征在于所使用的聚合物是聚對(duì)苯二甲撐N、聚對(duì)苯二甲撐D或優(yōu)選的為聚對(duì)苯二甲撐C。
8.如權(quán)利要求6所述的針電極，其特征在于所述絕緣鍍層由聚四氟乙烯(PTFE)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求6至8中任何一項(xiàng)所述的針電極，其特征在于所述聚合物的層厚介于0.001mm和0.09mm之間，優(yōu)選的為介于0.0025mm和0.05mm之間。
10.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的針電極，其特征在于其設(shè)計(jì)為電化學(xué)療法用的插管。
11.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的針電極，其特征在于其主體由醫(yī)用鋼制成。
12.如權(quán)利要求1所述的針電極，其特征在于其長度為3至20cm，優(yōu)選為6至14cm。
13.用于治療，特別是用于由成像處理而可見的腫瘤的經(jīng)皮直流療法的針電極的制造工藝，其特征在于利用PVD工藝對(duì)鈦針電極鍍鉑。
14.如權(quán)利要求13所述的工藝，其特征在于所述PVD工藝包括以下處理階段在真空室中使鉑金屬汽化和離子化，可選地加入反應(yīng)氣體，施加電流，使所形成的離子向鈦主體加速，并使其沉積在所述主體上。
15.如權(quán)利要求13或14所述的工藝，其特征在于該電極除了電極尖部的區(qū)域之外都另外鍍有不導(dǎo)電的聚合物。
16.如權(quán)利要求15所述的工藝，其特征在于所使用的聚合物是聚對(duì)苯二甲撐N、聚對(duì)苯二甲撐D，更優(yōu)選的為聚對(duì)苯二甲撐C。
17.如權(quán)利要求15或16所述的工藝，其特征在于利用Gorham沉積工藝施加所述不導(dǎo)電聚合物。
18.如權(quán)利要求15所述的工藝，其特征在于，在噴霧操作中施加所述絕緣鍍層。
19.如權(quán)利要求18所述的工藝，其特征在于，所述鍍層所使用的材料是聚四氟乙烯(PTFE)。
全文摘要
用于治療，特別是用于由成像處理而可見的腫瘤的經(jīng)皮直流療法的針電極，其具有由鉑和/或絕緣聚合物構(gòu)成的鍍層，以及根據(jù)本發(fā)明的針電極的制造工藝。
文檔編號(hào)A61N1/20GK1518467SQ02812464
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者迪特里赫·H·W·格羅內(nèi)邁爾, 侯賽因·沙辛巴什, 安德里亞·布拉克, 馬丁·德利, 馬里恩·登克, 卡伽·貢塑雷克, 約恩·里克特, 于爾根·斯佩達(dá), 斯佩達(dá), 沙辛巴什, 登克, 亞 布拉克, 德利, 貢塑雷克, 迪特里赫 H W 格羅內(nèi)邁爾, 里克特 申請(qǐng)人:微治療發(fā)展研究中心有限公司