JP4881728B2 - Biodegradable stent - Google Patents

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Description

本発明の主題は、非血管領域や血管領域で使用するための生分解性の形状記憶ポリマー(SMP)でできた一時的ステントである。このステントは、最小限の侵襲的な手術によって圧縮形態で埋め込むことができ、かつ、形状記憶効果によって引き起こされる使用場所でのその所望のサイズをとる。このステントは生物学的分解によって徐々に消散し、これにより、ステントを除くためのさらなる手術が要求されなくなる。本発明の更に別の主題は、ステントを移植し除去する方法、およびステントを製造しプログラミング(調整)する方法である。   The subject of the present invention is a temporary stent made of biodegradable shape memory polymer (SMP) for use in non-vascular and vascular regions. This stent can be implanted in a compressed form with minimal invasive surgery and assumes its desired size at the place of use caused by the shape memory effect. The stent gradually dissipates due to biological degradation, thereby eliminating the need for further surgery to remove the stent. Yet another subject of the present invention is a method of implanting and removing a stent and a method of manufacturing and programming (adjusting) the stent.

従来技術Conventional technology

詰まった血管、または狭窄した管状器官の治療のため、あるいは外科手術後に、管状組織支持体(ステント)が管状器官中に挿入される。これらは、狭窄部分が広がるよう維持する働きは、あるいは体液の正常な通過または排出を再度可能にさせるために損傷した管状器官の機能を代行する働きを有する。またステントは、詰まった、あるいは狭窄した血管を治療するために血管内に挿入され、このステントは狭窄部分を広がるよう維持し、正常な血流を再度可能にさせる。   Tubular tissue supports (stents) are inserted into the tubular organ for the treatment of clogged blood vessels, or narrowed tubular organs, or after surgery. They serve to keep the stenotic area widened, or to act as a substitute for the function of the damaged tubular organ to re-enable normal passage or drainage of bodily fluids. The stent is also inserted into a blood vessel to treat a clogged or stenotic blood vessel, which keeps the stenotic area widened and allows normal blood flow again.

ステントは、通常、一種の金網でできた円筒形構造(ワイヤーコイル設計)、または、孔が開けられている場合もあり、孔が開けられていない場合もある管である(スロット付き管設計)、従来のステントは1〜12cmの長さを有し、1〜12mmの直径を有することができる。   A stent is usually a cylindrical structure made of a kind of wire mesh (wire coil design) or a tube that may or may not be perforated (slotted tube design). Conventional stents have a length of 1-12 cm and can have a diameter of 1-12 mm.

ステントに対する機械的要求は相反するものである。一方で、ステントは、支持される管状器官に対して強い半径方向の力が作用する必要がある。他方で、血管壁または周囲組織を損傷せずに管状器官内にように、挿入できるようにステントを半径方向に圧縮できることが必要である。   The mechanical requirements for stents are contradictory. On the other hand, the stent needs to exert a strong radial force on the supported tubular organ. On the other hand, it is necessary to be able to compress the stent radially so that it can be inserted into a tubular organ without damaging the vessel wall or surrounding tissue.

この問題は、ステントを圧縮された形態で挿入し、正しい位置に達した後にのみ取り付けることによって解決した。圧縮状態では、膨張状態よりも直径が小さい。基本的にこの方法は、ステントを最小侵襲で除去するために使用することもできる。しかし、起こりうる問題は、通常使用される金属材料は、必ずしも完全に規則的に膨張することはなく、再び折りたたむこともできず、近傍の組織を損傷する危険性を有していることである。   This problem was solved by inserting the stent in a compressed form and attaching it only after reaching the correct position. In the compressed state, the diameter is smaller than in the expanded state. Basically, this method can also be used to remove a stent with minimal invasiveness. However, a possible problem is that commonly used metal materials do not necessarily expand completely regularly, cannot be refolded, and have the risk of damaging nearby tissue. .

最小侵襲で挿入する上で、2つの異なる技術が確立されている(market report ”US peripheral and vascular stent and AAA stent graft market”(Frost & Sullivan),2001):
−バルーン拡張型ステント(システムがバルーン、カテーテル、ステントで構成される)
−自己拡張型ステント(システムが挿入用スリーブ(保護シース)、カテーテル、ステントからなる)。
Two different techniques have been established for minimally invasive insertion (market report “US peripheral and basal stent and AAA stent graft market” (Frost & Sullivan), 2001):
-Balloon expandable stent (system consists of balloon, catheter, stent)
-Self-expanding stent (system consists of insertion sleeve (protective sheath), catheter, stent).

自己拡張型ステントは、形状記憶材料(SM材料)からなり、ニチノールなどの金属SM材料が最先端のものとなっている。形状記憶効果は、過去数年で関心が高まり研究が進められている効果であり、外部刺激を与えることによって目的とする形状変化が可能となる(これに関する詳細は、すでに公開されている文献、例えば”Shape Memory Alloys,Scientific American,Vol.281(1979),74〜82ページなどを参照されたい)。これらの材料は、温度が上昇すると形状が明確に変化することができる。形状記憶効果が発揮されると、ステントの直径が「自動的に」増加し、使用される位置でステントが固定される。   The self-expanding stent is made of a shape memory material (SM material), and a metal SM material such as nitinol is at the forefront. The shape memory effect is an effect that has been gaining interest in the past few years and is being researched, and it is possible to change the shape of the target by applying an external stimulus (details on this can be found in published literature, See, for example, “Shape Memory Alloys, Scientific American, Vol. 281 (1979), pages 74-82.” These materials can clearly change shape as the temperature increases. When exerted, the diameter of the stent increases “automatically” and the stent is secured in the position where it will be used.

すでに前述したように、拡張したステントの除去には問題がある。ステントを管状の空隙から引き抜く必要がある場合、ステントが大き過ぎ鋭い端部を有するため、擦過によって周囲組織が損傷する可能性がある。したがって、ステントを再び除去する場合にステントの直径を減少させる場合にも形状記憶効果が利用される。除去可能な移植片(ステント)の例は、従来技術で公知である。米国特許第6,413,273号明細書”Method and system for temporarily supporting a tubular organ”;米国特許第6,348,067号明細書”Method and system with shape memory heating apparatus for temporarily supporting a tubular organ”、米国特許第5,037,427号明細書”Method of implanting a stent within a tubular organ of a living body and of removing same”;米国特許第5,197,978号明細書”Removable heat−recoverable tissue supporting device”。   As already mentioned above, removal of the expanded stent is problematic. If the stent needs to be withdrawn from the tubular gap, the surrounding tissue can be damaged by abrasion because the stent is too large and has sharp edges. Therefore, the shape memory effect is also utilized when reducing the diameter of the stent when removing the stent again. Examples of removable implants (stents) are known in the prior art. U.S. Patent No. 6,413,273 "Method and system for temporary supporting a tubular organ"; U.S. Patent No. 6,348,067, "Method and system training team shaper the shape of the ship" U.S. Pat. No. 5,037,427 “Method of imprinting a tenth with a tubular organ of a living body and of removing same”; U.S. Pat. No. 5,197,978 v “able tissue supporting device”.

ニチノールは、ニッケルアレルギーの場合には使用することができない。この材料は非常に高価でもあり、困難な方法でのみプログラム可能である。このプログラミング方法には比較的高い温度が必要であり、そのため体内でのプログラミングは不可能である。したがって、このSM材料は体外でプログラムされ、すなわち一時的形状にされる。移植後、形状記憶効果を発揮させると、ステントが拡張し、すなわち永続的形状を回復する。その後、形状記憶効果を再び使用してステントを除去することは不可能である。血管領域内以外で、金属製ステントに頻出する問題は、再狭窄の発生である。   Nitinol cannot be used in the case of nickel allergies. This material is also very expensive and can only be programmed in difficult ways. This programming method requires a relatively high temperature and therefore cannot be programmed in the body. Therefore, this SM material is programmed outside the body, i.e., is made into a temporary shape. When the shape memory effect is exerted after implantation, the stent expands, that is, restores its permanent shape. It is then impossible to remove the stent using the shape memory effect again. A problem that frequently appears on metal stents outside the vascular region is the occurrence of restenosis.

一方、米国特許第5,197,978号明細書に記載されるものなどのSM材料の他の金属製ステントは、ステントを除去するために形状記憶効果を利用することができる。しかし、これらの金属材料は、製造が非常に困難であり、組織適合性についても、必ずしも保証されるわけではない。ステントの機械的特性の適応が不十分なため、炎症および痛みが発生することが多い。   On the other hand, other metallic stents of SM material, such as those described in US Pat. No. 5,197,978, can utilize the shape memory effect to remove the stent. However, these metallic materials are very difficult to manufacture and the tissue compatibility is not always guaranteed. Inadequate adaptation of the mechanical properties of the stent often results in inflammation and pain.

米国特許第5,716,410号明細書”Temporary stent and method of use”に記載される一時的ステントは、形状記憶プラスチック材料でできたコイルである。このSMP材料は埋め込み型の電熱線を有する。この電熱線は、カテーテルシャフトを介して電子コントローラに接続され、シャフト末端は中空管でありコイル末端を覆っている。拡張した一時的形状にある移植したステントが加熱されると、温度Ttransを超えて、コイルの直径が減少する。これによってステントの除去が容易になる。このコイル構造の欠点の1つは、管状空隙を拡張するための半径方向の力が小さ過ぎることである。コイルの半径方向の力は、組織との僅かな接触面のみで伝達される。組織を切開する場合などの圧力によって局所的に機械的負荷がかかり過ぎるという危険性もある。更に、コイルの一端にのみをカテーテルシャフトが覆う必要があるので、移植されたコイルの電熱線へのカテーテルシャフト(加熱要素)の取り付けは困難である。 The temporary stent described in US Pat. No. 5,716,410 “Temporary stent and method of use” is a coil made of shape memory plastic material. This SMP material has an embedded heating wire. The heating wire is connected to the electronic controller via a catheter shaft, and the shaft end is a hollow tube covering the coil end. When the implanted stent in the expanded temporary shape is heated, the diameter of the coil decreases above the temperature T trans . This facilitates removal of the stent. One disadvantage of this coil structure is that the radial force to expand the tubular void is too small. The radial force of the coil is transmitted with only a small contact surface with the tissue. There is also a risk that the mechanical load is excessively applied locally by pressure such as when incising tissue. Further, since the catheter shaft needs to cover only one end of the coil, it is difficult to attach the catheter shaft (heating element) to the heating wire of the implanted coil.

米国特許第4,950,258号明細書は、収縮した血管を拡張するためのデバイスを記載している。このデバイスは、L−ラクチドおよび/またはグリコリドに基づく生分解性ポリマーから作製されており、コイルまたはチューブの形態で存在する。形状記憶効果によって引き起こされると、直径が大きくなり、その結果、血管を拡張することができる。使用されているこの材料の欠点は、分解時におけるその脆さ、および、デバイスから放出される、血管の閉塞をもたらし得る粒子の生成である。   U.S. Pat. No. 4,950,258 describes a device for dilating deflated blood vessels. The device is made from a biodegradable polymer based on L-lactide and / or glycolide and exists in the form of a coil or tube. When caused by the shape memory effect, the diameter increases and as a result, the blood vessels can be dilated. The disadvantage of this material used is its brittleness during degradation and the generation of particles that can lead to occlusion of blood vessels released from the device.

欧州特許第1033145号明細書もまた、血管、リンパ管、または胆管、または尿管における使用のための、形状記憶ポリマーから作製された生分解性ステントを記載している。このステントは、ホモポリマーまたはコポリマーの糸から、あるいは、L−ラクチド、グリコリド、ε−カプロラクトン、p−ジオキサノンまたはトリメチレンカルボナートに基づくそれらの混合物から構成される。この糸は、網目構造体を形成するために、モノフィラメントまたはマルチフィラメントとして織り合わせられる。形状記憶効果が、ステントの直径を拡大するために、また、ステントを使用場所において固定するために利用される。切換え温度は、70℃を超えないガラス温度である。活性な物質または診断剤をSMPに加えることができ、または表面に付けることができる。   EP 1033145 also describes biodegradable stents made from shape memory polymers for use in blood vessels, lymph vessels, or bile ducts, or ureters. The stent is composed of homopolymer or copolymer yarns or from L-lactide, glycolide, ε-caprolactone, p-dioxanone or mixtures thereof based on trimethylene carbonate. The yarns are woven as monofilaments or multifilaments to form a network structure. The shape memory effect is utilized to expand the diameter of the stent and to secure the stent at the site of use. The switching temperature is a glass temperature not exceeding 70 ° C. Active substances or diagnostic agents can be added to the SMP or applied to the surface.

米国特許第5,964,744号明細書は、親水性ポリマーを含むポリマー形状記憶材料から作製された、泌尿生殖管または胃腸管のためのインプラント(例えば、チューブおよびカテーテルなど)を記載している。水性媒体において、この材料は水分を吸収し、それにより柔らかくなり、その形状を変化させる。代替として、または加えて、この材料は、加熱されたときに柔らかくなる。尿道ステントにおいて、この効果が、ステントの直線末端を使用場所(例えば、腎臓または膀胱)において曲げるために利用されている。したがって、この尿道ステントは、ステントが組織の蠕動運動の場合にずれないように使用場所において固定される。   US Pat. No. 5,964,744 describes implants for urogenital or gastrointestinal tracts, such as tubes and catheters, made from polymeric shape memory materials containing hydrophilic polymers. . In aqueous media, this material absorbs moisture, thereby softening and changing its shape. Alternatively or in addition, the material softens when heated. In urethral stents, this effect is exploited to bend the straight end of the stent at the site of use (eg, kidney or bladder). Thus, the urethral stent is secured at the site of use so that the stent does not slip in the case of peristaltic movement of tissue.

国際公開第02/41929号パンフレットは、形状記憶を有する管状の血管インプラントを記載しており、これは、例えば、胆管ステントとしてもまた好適である。この材料は、生体安定性を有する脂肪族のポリカーボネート系熱可塑性ポリウレタンである。   WO 02/41929 describes a tubular vascular implant with shape memory, which is also suitable, for example, as a biliary stent. This material is an aliphatic polycarbonate-based thermoplastic polyurethane having biostability.

先行技術において使用されている材料の欠点は、材料が生分解性でないことである。インプラントは別の手術で身体から取り出さなければならない。   A disadvantage of the materials used in the prior art is that the materials are not biodegradable. The implant must be removed from the body in a separate operation.

米国特許第6,245,103号明細書は、編組フィラメントの生物吸収性自己膨張ステントを記載している。このステントは、外部の半径方向の力を加えることによって圧縮される。このステントはカテーテルに装着され、圧縮状態における張力下で外側のスリーブによって保持される。このステントがこの配置から押し出されるならば、その直径が、弾性材料の復元力により自動的に大きくなる。これは、外部の刺激(例えば、温度の上昇)によって作動させられる形状記憶効果ではない。   US Pat. No. 6,245,103 describes a braided filament bioabsorbable self-expanding stent. The stent is compressed by applying an external radial force. This stent is attached to the catheter and is held by the outer sleeve under tension in the compressed state. If the stent is pushed out of this arrangement, its diameter will automatically increase due to the restoring force of the elastic material. This is not a shape memory effect that is activated by an external stimulus (eg, an increase in temperature).

米国特許第6,569,191号明細書は、生分解性の織り合わせられた糸の自己膨張ステントを記載している。弾力性の生分解性ポリマーの数片がステントの外側に接着される。このステントは形状記憶特性を有する。体温に加熱されたとき、または、水分を吸収したとき、ポリマー片が収縮する。したがって、このステントも同様に収縮させられる。同時に、ステントの直径が大きくなる。これらの弾性片により、ステントの半径方向の力が外側に向かって強制される。これらの弾性片は、例えば、乳酸および/またはグリコール酸に基づく形状記憶ポリマーから作製される。   US Pat. No. 6,569,191 describes a biodegradable interwoven yarn self-expanding stent. Several pieces of elastic biodegradable polymer are adhered to the outside of the stent. This stent has shape memory properties. When heated to body temperature or absorbed moisture, the polymer piece contracts. Therefore, this stent is similarly contracted. At the same time, the stent diameter increases. These elastic pieces force the radial force of the stent outward. These elastic pieces are made, for example, from shape memory polymers based on lactic acid and / or glycolic acid.

先行技術において使用される生分解性材料(すなわち、通常の場合に加水分解され得る材料)は部分的には、問題のある分解挙動を見せる。潜在的に危険である小さい粒子の生成をもたらす分解が生じる。そのような粒子は通路または管(例えば、尿道)を詰まらせることがある。その上、分解はまた、血液および/または組織との不適合性が生じる様式でインプラントの構造/性質をも変化させることがある。   Biodegradable materials used in the prior art (i.e. materials that can be hydrolyzed under normal circumstances), in part, exhibit problematic degradation behavior. Degradation results in the production of small particles that are potentially dangerous. Such particles can clog passageways or ducts (eg, urethra). Moreover, degradation can also change the structure / properties of the implant in a manner that causes incompatibility with blood and / or tissue.

頻繁に発生する更に別の問題は、ステントの周囲組織に対する機械的適応が不十分な場合、およびステントの移動によって生じる痛みである。   Yet another frequently occurring problem is the pain caused by poor mechanical adaptation to the surrounding tissue of the stent and the movement of the stent.

発明の目的Object of the invention

ステントは、医学における利用分野がますます増加しているので、上記欠点を克服する努力を行う必要がある。例えば、非血管用または血管用のステントは、最小侵襲移植が可能となり、同時に、その無理のない除去も可能となる必要がある。ステント用材料は、例えば機械的負荷の変動を考慮して、それぞれの使用位置で適合可能となるべきである。これらの材料は、好ましくは、医学的に有用な物質を更に埋め込むなどにより、ステントへの更なる機能付与が可能となるべきである。   As stents are increasingly used in medicine, efforts must be made to overcome the above disadvantages. For example, non-vascular or vascular stents need to be capable of minimally invasive implantation while at the same time allowing for unreasonable removal. The stent material should be adaptable at each use location, taking into account, for example, variations in mechanical loads. These materials should preferably allow further functionalization of the stent, such as by further embedding a medically useful substance.

従来技術の欠点を克服するためには、以下のことが必要である。
−最小侵襲でのステントの移植および除去が可能となる単純な手順、
−周囲の組織に影響を与えることなく分解するステント(この場合、同時に、十分な機械的強度が、意図された使用期間にわたって保証され、かつ、分解産物は何らかの負の影響を及ぼさない)、
−そのようなステントを製造およびプログラミング(調整)する方法。
In order to overcome the drawbacks of the prior art, the following is necessary.
A simple procedure that allows for minimally invasive stent implantation and removal;
A stent that degrades without affecting the surrounding tissue (in this case, at the same time sufficient mechanical strength is ensured over the intended period of use and the degradation products do not have any negative effect),
-A method of manufacturing and programming (tuning) such a stent.

発明の簡単な説明BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

この目的は、請求項によって定義される本発明の主題によって解決される。これらのステントは、形状記憶材料(SMP材料)、好ましくは生分解性SMP材料、好ましくは熱によって誘導される、または光によって誘導される形状記憶効果を示すSMP材料を含む。本発明により使用されるSMP材料は、1つまたは2つの形状を記憶することができる。好適な実施形態は、従属項で定義される。   This object is solved by the subject matter of the invention as defined by the claims. These stents comprise a shape memory material (SMP material), preferably a biodegradable SMP material, preferably an SMP material that exhibits a shape memory effect induced by heat or light. The SMP material used according to the present invention can store one or two shapes. Preferred embodiments are defined in the dependent claims.

この種類のステントは、上記の問題のすべてまたは少なくとも一部を解決する。したがって、本発明は、SMP材料であって、形状記憶効果の使用により最小侵襲および無外傷で挿入することができ、また、その分解挙動において組織適合性および血液適合性であり、また、十分な安定性/強度を有し、その結果、分解が生じるという事実にもかかわらず、十分な安定性を見せる、SMP材料を含むステントを提供する。本発明に従って使用される材料によって製造されるこのタイプのステントは特に粒子非生成の分解挙動を見せる。分解時に生じる粒子は、尿管などの詰まりまたは傷害などの様々な問題をもたらすことがあるので、このことは重要である。しかしながら、本発明のステントは柔軟かつ弾力的であり、その結果、上記の問題が生じないヒドロゲル粒子の形態で存在するので、本発明のステントはそのような問題を見せない。   This type of stent solves all or at least some of the above problems. Thus, the present invention is an SMP material that can be inserted with minimal invasiveness and trauma by using the shape memory effect, and is histocompatible and hemocompatible in its degradation behavior, A stent comprising an SMP material is provided that has stability / strength and as a result exhibits sufficient stability despite the fact that degradation occurs. This type of stent manufactured with the material used according to the present invention exhibits a non-particulate degradation behavior. This is important because the particles produced during degradation can cause various problems such as clogging or injury to the ureter. However, the stent of the present invention does not show such problems because the stent of the present invention is flexible and elastic, and as a result, exists in the form of hydrogel particles that do not cause the above problems.

ステントは、体内に設置される前にはその一時的な形状で存在しなければならないので、形状記憶効果の意図されない作動を防止するために、輸送時においてもまた、十分に低い温度で、また、放射線から十分に保護された様式で保存されなければならない。   Since stents must exist in their temporary shape before being placed in the body, they must also be at a sufficiently low temperature during transport to prevent unintended operation of the shape memory effect, and Must be stored in a manner well protected from radiation.

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

好ましい実施形態においては、本発明の目的は、以下の特徴を有するSMPのステントによって解決される。
−一時的形状にあるステントが、温度制御されたバルーンカテーテルまたは好適な光源を備えたカテーテルにあらかじめ搭載される、
−一時的形状の直径は、永続的形状にある場合よりも小さい(図1参照)、
−一時的形状は組織支持体として機能する、
−SMPは40℃以上のスイッチング温度、または260nm以上のスイッチング波長を有する、
−圧縮された一時的形状にあるステントは最小侵襲的な手術によって埋め込むことができ、使用場所におけるSM効果によって目的とする様式でのみ、その所望される永続的形状をとる、
−その切換え温度またはそれ以上の温度へのステントの加熱が、熱源を介して、あるいはIR光またはNIR光による照射によって、あるいは振動電場を加えることによって、そのいずれかで生じ得る、
−生分解性のSMP材料がステントのために使用され、その結果、後でのステントの取り出しが必須ではない。
In a preferred embodiment, the object of the present invention is solved by an SMP stent having the following characteristics.
The stent in a temporary shape is pre-loaded on a temperature-controlled balloon catheter or a catheter with a suitable light source,
The diameter of the temporary shape is smaller than in the permanent shape (see FIG. 1),
The temporary shape functions as a tissue support,
The SMP has a switching temperature of 40 ° C. or higher, or a switching wavelength of 260 nm or higher,
A stent in a compressed temporary shape can be implanted by minimally invasive surgery and takes its desired permanent shape only in the desired manner by the SM effect at the site of use;
Heating of the stent to its switching temperature or above can occur either through a heat source, by irradiation with IR or NIR light, or by applying an oscillating electric field,
-A biodegradable SMP material is used for the stent so that subsequent removal of the stent is not essential.

ステントの最少侵襲的挿入のための可能な手法は下記のステップを含む(図2):
1.温度制御されたバルーンカテーテルにおいて提供されるステントが管状の非血管器官に最小限の侵襲的な手術によって挿入される。
2.設置されたステントが、そのTtrans(少なくとも40℃)(バルーンが温水(液体)またはガスで満たされる)を超えてカテーテルによって加熱されるか、あるいは、260nm未満の光源を用いて光によって照射される。ステントが膨張する。
3.ステントは以降、その永続的な形状(膨張した形状)で存在し、バルーンカテーテルを取り出すことができる。
A possible procedure for minimally invasive insertion of a stent includes the following steps (Figure 2):
1. A stent provided in a temperature-controlled balloon catheter is inserted into a tubular non-vascular organ with minimal invasive surgery.
2. The installed stent is heated by the catheter beyond its T trans (at least 40 ° C.) (the balloon is filled with warm water (liquid) or gas) or irradiated with light using a light source of less than 260 nm. The The stent expands.
3. The stent will then exist in its permanent shape (expanded shape) and the balloon catheter can be removed.

本発明によるステントをプログラミング(調整)する方法(図3)
1.本発明によるステントはプログラム化時に最初の直径よりも小さい直径にされる。この目的のために、図3に示されるが、好適なツールが使用される。このプログラミングツールは、2つの異なる直径(IDおよびID)を有するチューブから構成される温度自動調節可能なブロックから作製される(この場合、ID>IDが適用される)。
2.ステントがその非プログラミング(永続的な)形状でツールの左側部分に入れられる。プログラミングされるステントの外径DS1はツールの内径ID1よりもほんのわずかに小さくなければならない。
3.図3によるツールがTtransを超える温度に加熱される。
4.Ttransを超える温度に加熱されたステントがガイドワイヤまたはガイドスレッドによってツールの右側領域の中に引き込まれる。その間に、ステントの外径がDS2に縮小し、ステントはその一時的な形状を得る。
5.図3によるツールをTtransよりも低い温度に冷却する。それにより、ステントの一時的な形状が固定される。
6.Ttransよりも低い温度に冷却されたステントをガイドワイヤまたはガイドスレッドによってツールから引き出す。このステントは好適なカテーテルに装着することができる。
Method for programming (adjusting) a stent according to the invention (FIG. 3)
1. The stent according to the present invention is made smaller than the initial diameter when programmed. For this purpose, a suitable tool is used as shown in FIG. This programming tool is made from a temperature self-adjustable block composed of tubes with two different diameters (ID 1 and ID 2 ), where ID 1 > ID 2 applies.
2. The stent is placed in the left part of the tool in its non-programming (permanent) shape. The outer diameter DS1 of the stent to be programmed must be only slightly smaller than the inner diameter ID1 of the tool.
3. The tool according to FIG. 3 is heated to a temperature above Ttrans.
4). A stent heated to a temperature above Ttrans is drawn into the right region of the tool by a guide wire or guide thread. In the meantime, the outer diameter of the stent is reduced to DS2, and the stent gets its temporary shape.
5. The tool according to FIG. 3 is cooled to a temperature below Ttrans. Thereby, the temporary shape of the stent is fixed.
6). The stent cooled to a temperature below Ttrans is withdrawn from the tool by a guidewire or guide sled. The stent can be attached to a suitable catheter.

次に本発明を更に記載する。   The invention will now be further described.

本発明のステントはSMP材料を含む。熱可塑性材料、ブレンドおよび網状組織物が好適である。生分解性SMPと、無機の分解性ナノ粒子との複合材料もまた好適である。加熱要素はSMP材料に組み込まれないことが好ましい。形状記憶効果は、加熱可能な媒体によって、IR線またはNIR線の適用によって、振動電界を加えることによって、あるいはUV照射によって熱的に発揮することができる。   The stent of the present invention includes an SMP material. Thermoplastic materials, blends and networks are preferred. A composite material of biodegradable SMP and inorganic degradable nanoparticles is also suitable. It is preferred that the heating element is not incorporated into the SMP material. The shape memory effect can be exerted thermally by a heatable medium, by application of IR or NIR radiation, by applying an oscillating electric field, or by UV irradiation.

本発明によるステントがSMP材料を含むという定義では、ステントが、一方では、SMP材料から実質的になることが定義され、他方では、ステントがまた、生分解性プラスチック材料から作製され、SMP材料に埋め込まれているか、またはSMP材料でコーティングされている基本フレームを有し得ることが定義される。これら2つの本質的な構成により、下記の利点が提供される。   In the definition that the stent according to the invention comprises an SMP material, it is defined that the stent, on the one hand, consists essentially of SMP material, on the other hand, the stent is also made from a biodegradable plastic material, It is defined that it can have a basic frame that is embedded or coated with SMP material. These two essential configurations provide the following advantages.

ステントが本質的にはSMP材料からなる場合、ステントは、ステントの機械的特性を決定するためにSMP材料を使用する。今回記載される材料がこの目的のために使用されるという事実によって、好都合な組織適合性が保証される。さらに、上記で記載されたように、そのようなステントは最小侵襲的な手術によって移植し、また、除去することができる。SMP材料はまた比較的容易に加工することができ、このため、製造が容易である。最後に、SMP材料は、別の物質を用いて混合または層状化することができ、その結果、さらなる機能化が可能である。これに関連して、下記の記述が参照される。   If the stent consists essentially of SMP material, the stent uses SMP material to determine the mechanical properties of the stent. The fact that the materials described here are used for this purpose ensures favorable tissue compatibility. Further, as described above, such stents can be implanted and removed by minimally invasive surgery. SMP materials can also be processed relatively easily and are therefore easy to manufacture. Finally, SMP materials can be mixed or layered with other materials, so that further functionalization is possible. In this connection, reference is made to the following description.

原理的に可能である第2の実施形態は、「金網構造」または変形可能な管などの基本フレームを含むステントである。これらの基本フレームはSMP材料によってコーティングされるか、または、SMP材料に埋め込まれる。特に、金網構造体は、形状記憶効果が発揮させられるならば、SMP材料が、このような基本フレームを変形させるための十分に大きい力を及ぼし得ることが分かっている。したがって、この実施形態は、従来のステントの好ましい特性をSMP材料の上記の好ましい効果と組み合せることを可能にしている。特に、このような基本フレームはこれに寄与するので、非常に大きい機械的抵抗性を有するステントをそれにより得ることができる。したがって、この実施形態は、大きい機械的負荷を受けるステントのために特に好適である。さらに、このような基本フレームの使用は、SMP材料の量の削減を可能にし、このことは、費用を節約することを助けることができる。   A second embodiment that is possible in principle is a stent that includes a basic frame such as a “wire mesh structure” or deformable tube. These basic frames are coated with SMP material or embedded in SMP material. In particular, it has been found that wire mesh structures can exert a sufficiently large force for the SMP material to deform such a basic frame if the shape memory effect is exerted. This embodiment thus makes it possible to combine the favorable properties of the conventional stent with the above-mentioned favorable effects of the SMP material. In particular, such a basic frame contributes to this, so that a stent with very high mechanical resistance can be obtained thereby. This embodiment is therefore particularly suitable for stents that are subject to high mechanical loads. Furthermore, the use of such a basic frame allows for a reduction in the amount of SMP material, which can help to save costs.

そのような基本構造物が金属性材料からなるならば、基本構造物は、好ましくは、マグネシウムまたはマグネシウム合金などの生分解性の金属でなければならない。   If such a basic structure consists of a metallic material, the basic structure should preferably be a biodegradable metal such as magnesium or a magnesium alloy.

本発明によるこのタイプのステントは、ステントの安全な設置と、適合し得る分解挙動とを可能にする。代替において、本発明によるステントは通常、3相モデルに従う設置後の挙動を見せる。   This type of stent according to the present invention allows for safe placement of the stent and compatible degradation behavior. In the alternative, the stent according to the invention usually shows post-installation behavior according to a three-phase model.

ステントの意図された使用により、その設計(例えば、表面組成(ミクロ構造化)または被覆の存在など)が決定される。   The intended use of the stent determines its design (eg, surface composition (microstructuring) or presence of coating).

下記の実施形態が原理的に可能である。   The following embodiments are possible in principle.

ステントの表面は、好適なコーティング(例えば、ヒドロゲルコーティング)または表面の微細構造化によって使用位置における生理学的環境の点で適合性となる。ステントの設計では、基本条件(例えば、pH値または細菌の数など)を、使用位置に依存して考慮に入れなければならない。   The surface of the stent is compatible in terms of the physiological environment at the point of use by a suitable coating (eg, hydrogel coating) or surface microstructure. In designing a stent, basic conditions (eg pH value or number of bacteria, etc.) must be taken into account depending on the location of use.

その後、内皮細胞による表面への定着が起こり、これはおそらくは、表面のそれぞれの修飾(例えば、コーティング)による被支援体であり得る。それにより、ステントが内皮細胞によって覆われ、内皮細胞がゆっくり成長する。   Thereafter, colonization of the surface by endothelial cells occurs, which can possibly be a supported body due to the respective modification (eg, coating) of the surface. Thereby, the stent is covered with the endothelial cells, and the endothelial cells grow slowly.

血管ステントの場合、ステントの表面が、好適なコーティング(例えば、ヒドロゲルコーティング)によって、または、表面の微細構造化によって血液適合性の様式で形成され、その結果、ステントは、生物に影響を及ぼすことなく、血液との完全な接触状態での設置後の比較的短い期間を可能にする。その後、上記で述べられたように、表面への定着が起こり、その結果、ステントが血管壁によってゆっくり吸収される。   In the case of a vascular stent, the surface of the stent is formed in a blood compatible manner by a suitable coating (eg, hydrogel coating) or by microstructuring of the surface, so that the stent affects living organisms. Rather, it allows a relatively short period of time after installation in full contact with blood. Thereafter, as mentioned above, anchoring to the surface occurs, so that the stent is slowly absorbed by the vessel wall.

最後に、加水分解的分解が通常の場合には起こり、ステントが軟組織と接触して分解するが、ステントは依然として、上述の分解挙動(粒子非形成の分解)により所望の支持効果を発揮する(機械的安定性が長期間にわたって分解によって影響されない)。   Finally, hydrolytic degradation usually occurs and the stent degrades in contact with soft tissue, but the stent still exhibits the desired support effect due to the degradation behavior described above (degradation of non-particles) ( Mechanical stability is not affected by degradation over a long period of time).

別の代替は、設置後のステントが内皮層の外側に留まり続けることになることであり、これは、好適な処置(例えば、表面の選択、SMP材料のためのセグメントの選択など)によって達成され得る。   Another alternative is that the stent after installation will remain outside the endothelial layer, which is achieved by suitable treatment (eg, surface selection, segment selection for SMP material, etc.). obtain.

本発明のステントのための好適な材料が次に記載される。   Suitable materials for the stent of the present invention will now be described.

本発明におけるSMP材料は、化学的・物理的構造によって、意図する形状変化が可能となる材料である。それらの実際の永続的形状以外に、これらの材料は、一時的に材料として形成可能な更に別の形状を有する。このような材料は、網目点(物理的または共有結合的)およびスイッチングセグメントの2つの構造的特徴を有する。   The SMP material in the present invention is a material that enables an intended shape change depending on a chemical / physical structure. In addition to their actual permanent shape, these materials have yet another shape that can be temporarily formed as a material. Such materials have two structural features: network points (physical or covalent) and switching segments.

熱によって誘導される形状記憶効果を有するSMPは、スイッチング温度としての1つの遷移温度を有する少なくとも1つのスイッチングセグメントを有する。スイッチングセグメントは、一時的に架橋部分を形成し、転移温度より高い温度まで加熱すると分解し、冷却すると再形成される。この転移温度は、非晶質範囲のガラス温度Tである場合もあり、結晶範囲の溶融温度Tである場合もある。以下では、一般的にTtransと記載する。 An SMP having a shape memory effect induced by heat has at least one switching segment with one transition temperature as the switching temperature. The switching segment temporarily forms a bridging portion, decomposes when heated to a temperature above the transition temperature, and reforms when cooled. The transition temperature, sometimes a glass temperature T g of the amorphous range, also be a melting temperature T m of a crystal range. Hereinafter, it is generally described as T trans .

transを超えると、材料は非晶質状態になり弾性となる。試料を転移温度Ttransよりも高温に加熱すると、変形して可撓性状態となり、次に転移温度より低温まで冷却すると、鎖セグメントは、変形状態の自由度が凍結されることによって固定される(プログラミング)。一時的架橋部分(非共有結合的)が形成されると、外部荷重がかからなければ試料は元の形状に戻ることもできない。転移温度より高温に再加熱すると、これらの一時的架橋部分が分解し、試料は元の形状に戻る。再度プログラミングによって、一時的形状を再形成することができる。元の形状が再び得られる精度は、リセット比と呼ばれる。 Beyond T trans , the material becomes amorphous and elastic. When the sample is heated above the transition temperature T trans , it deforms into a flexible state, and then cools below the transition temperature, the chain segments are fixed by freezing the deformation state freedom. (programming). Once the temporary cross-linked portion (non-covalent) is formed, the sample cannot return to its original shape unless an external load is applied. Upon reheating above the transition temperature, these temporary cross-linked moieties decompose and the sample returns to its original shape. The temporary shape can be reshaped by programming again. The accuracy with which the original shape is obtained again is called the reset ratio.

光切り替え可能なSMPでは、光を照射することによって互いに可逆的に結合することができる光反応性基が、スイッチングセグメントの機能を担う。この場合、一時的形状のプログラミングおよび永続的形状の再生は、放射線照射によって行われ、温度変化は不要である。   In SMP that can switch light, photoreactive groups that can be reversibly bonded to each other by irradiating light have the function of a switching segment. In this case, the programming of the temporary shape and the regeneration of the permanent shape are performed by irradiation, and no temperature change is required.

基本的に、ステントを製造するためには、あらゆるSMP材料を使用することができる。一例として、以下の出願に記載されている材料および製造方法を参照することができ、これらの記載内容が本明細書に組み入れられる。
独国特許出願公開第10208211.1号明細書、第10215858.4号明細書、第10217351.4号明細書、第102173050.8号明細書、第10228120.3号明細書、第10253391.1号明細書、第10300271.5号明細書、第10316573.8号明細書。
欧州特許出願公開第99934294.2号明細書、第99908402.3号明細書。
In principle, any SMP material can be used to produce a stent. As an example, reference may be made to the materials and manufacturing methods described in the following applications, the contents of which are incorporated herein.
German Patent Application Publication Nos. 10208211.1, 102158558.4, 102217351.4, 102173050.8, 10228120.3, 10253391.1 Description, No. 10300271.5, No. 10316573.8.
European Patent Application Nos. 999342944.2 and 99908402.3.

2つの形状を記憶するSMP材料は、米国特許第6,388,043号明細書に記載されており、この記載内容が本明細書に組み入れられる。   An SMP material that stores two shapes is described in US Pat. No. 6,388,043, the contents of which are incorporated herein.

本発明によるステントを製造するには、熱可塑性エラストマーを使用することができる。好適な熱可塑性エラストマーは、少なくとも2つの転移温度を特徴とする。高温側の転移温度は、ステントの永続的形状を決定する物理的網目点に対応させることができる。形状記憶効果を発揮させることができる低温側の転移温度は、スイッチングセグメント(スイッチング温度、Ttrans)と関連させることができる。好適な熱可塑性エラストマーの場合、スイッチング温度は典型的には体温よりも約3〜20℃高い温度ある。 Thermoplastic elastomers can be used to manufacture the stent according to the present invention. Suitable thermoplastic elastomers are characterized by at least two transition temperatures. The higher temperature transition temperature can correspond to a physical network point that determines the permanent shape of the stent. The transition temperature on the low temperature side that can exert the shape memory effect can be related to the switching segment (switching temperature, T trans ). In the case of suitable thermoplastic elastomers, the switching temperature is typically about 3-20 ° C. above body temperature.

熱可塑性エラストマーの例はマルチブロックコポリマーである。好ましいマルチブロックコポリマーは、分子量範囲Mが250〜500,000g/molである、α,ωジオールポリマーの、ポリ(e−カプロラクトン)(PCL)、ポリ(エチレングリコール)(PEG)、ポリ(ペンタデカラクトン)(poly(pentadecalacton))、ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(プロピレンオキシド)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(テトラヒドロフラン)、ポリ(ジオキサノン)、ポリ(ラクチド)、ポリ(グリコリド)、ポリ(ラクチド−ranグリコリド)、ポリカーボネート、およびポリエーテル、または上記化合物が主成分とするモノマーのα,ωジオールコポリマーからなるブロック(マクロジオール)で構成される。2種類の異なるマクロジオールを、好適な二官能性カップリング試薬(特に脂肪族または芳香族のジイソシアネート、または二酸塩化物、またはホスゲン)によって結合させることで、分子量Mが500〜50,000,000g/molの範囲の熱可塑性エラストマーが形成される。相分離するポリマーの場合、少なくとも1つの温度転移(ガラス転移または溶融転移)を有する相を、他方のブロックとは無関係に前述のポリマーのブロックのそれぞれと結合させることができる。 An example of a thermoplastic elastomer is a multi-block copolymer. Preferred multi-block copolymers are α, ω diol polymers of poly (e-caprolactone) (PCL), poly (ethylene glycol) (PEG), poly (penta) having a molecular weight range M n of 250-500,000 g / mol. Decalactone) (poly (pentadecalacton)), poly (ethylene oxide), poly (propylene oxide), poly (propylene glycol), poly (tetrahydrofuran), poly (dioxanone), poly (lactide), poly (glycolide), poly (lactide) -Ran glycolide), polycarbonate, and polyether, or a block (macrodiol) composed of an α, ω diol copolymer of a monomer mainly composed of the above compound. Two different macrodiols are combined by a suitable bifunctional coupling reagent (especially an aliphatic or aromatic diisocyanate, or diacid chloride, or phosgene) to give a molecular weight M n of 500-50,000. A thermoplastic elastomer in the range of 1,000 g / mol is formed. In the case of polymers that undergo phase separation, a phase having at least one temperature transition (glass transition or melt transition) can be combined with each of the aforementioned blocks of the polymer independently of the other block.

ペンタデクララクトン(pentadeclaracton)(PDL)および−カプロラクトン(PCL)を主成分とするマクロジオールと、ジイソシアネートとのマルチブロックコポリマーが特に好ましい。スイッチング温度(この場合は溶融温度)は、PCLのブロック長さによって約30〜55℃の間の範囲に設定することができる。ステントを永続的形状で定着させるための物理的網目点は、87〜95℃の範囲の融点を有する第2の結晶相によって形成される。マルチブロックコポリマーのブレンドも好適である。転移温度は、混合比によって意図するように設定することができる。   Particularly preferred is a multi-block copolymer of a diisocyanate with a macrodiol based on pentadeclalactone (PDL) and -caprolactone (PCL). The switching temperature (in this case, the melting temperature) can be set in a range between about 30-55 ° C. depending on the block length of the PCL. The physical network point for anchoring the stent in a permanent shape is formed by a second crystalline phase having a melting point in the range of 87-95 ° C. Blends of multiblock copolymers are also suitable. The transition temperature can be set as intended by the mixing ratio.

本発明によるステントを製造するために、ポリマー網目を使用することもできる。好適なポリマー網目は、共有結合網目点と、少なくとも1つの転移温度を有する少なくとも1つのスイッチング要素とを特徴とする。共有結合網目点によって、ステントの永続的形状が決定される。好適なポリマー網目の場合、形状記憶効果を発揮することができるスイッチング温度は、典型的には体温よりも約3〜20℃高い温度である。   A polymer network can also be used to produce the stent according to the invention. Suitable polymer networks are characterized by covalent network points and at least one switching element having at least one transition temperature. The covalent network point determines the permanent shape of the stent. In the case of a suitable polymer network, the switching temperature at which the shape memory effect can be exerted is typically about 3-20 ° C. above body temperature.

共有結合ポリマー網目を形成するために、前出の項で説明したマクロジオールの1つを多官能性カップリング試薬によって架橋させる。このカップリング試薬は、少なくとも三官能性の低分子化合物、または多官能性ポリマーであってよい。ポリマーの場合は、少なくとも3つの腕を有する星型ポリマー、少なくとも2つの側鎖を有するグラフトポリマー、超分岐ポリマー、または樹枝状構造であってよい。低分子化合物およびポリマー化合物の場合、末端基はジオールと反応できることが必要である。この目的のために、特にイソシアネート基を使用することができる(ポリウレタン網目)。   In order to form a covalent polymer network, one of the macrodiols described in the previous section is cross-linked by a multifunctional coupling reagent. The coupling reagent may be at least a trifunctional low molecular compound or a polyfunctional polymer. In the case of a polymer, it may be a star polymer having at least three arms, a graft polymer having at least two side chains, a hyperbranched polymer, or a dendritic structure. In the case of low molecular compounds and polymer compounds, the end group must be able to react with the diol. For this purpose, in particular isocyanate groups can be used (polyurethane network).

トリオールおよび/またはテトラオールと、ジイソシアネートとの非晶質ポリウレタン網目が特に好ましい。オリゴ[(racラクテート)−コ−グリコラト]トリオールまたは−テトラオールなどの星型プレポリマーは、触媒のジブチルスズ(IV)オキシド(DBTO)を添加することによって、モノマー溶融物中のrac−ジラクチドおよびジグリコリドとヒドロキシ官能性開始剤との開環共重合によって得られる。開環重合の開始剤としては、エチレングリコール、1,1,1−トリス(ヒドロキシ−メチル)エタンまたはペンタエリトリットが使用される。同様に、オリゴ(ラクタト−コ−ヒドロキシカプロアト)テトラオール、および(ラクテート−ヒドロキシエトキシアセテート)、および[オリゴ(プロピレングリコール)−ブロック−オリゴ(racラクテート)−コ−グリコラト]トリオールも製造される。本発明による網目は、プレポリマーと、ジイソシアネート、例えば2,2,4−および2,4,4−トリメチルヘキサン−1,6−ジイソシアネート(TMDI)の異性体混合物とを、溶液中、例えばジクロロメタン中で、転化させ、続いて乾燥させることによって簡単に得ることができる。   An amorphous polyurethane network of triol and / or tetraol and diisocyanate is particularly preferred. Star prepolymers such as oligo [(rac lactate) -co-glycolato] triol or -tetraol can be obtained by adding catalytic dibutyltin (IV) oxide (DBTO) to rac-dilactide and diglycolide in the monomer melt. It is obtained by ring-opening copolymerization of with a hydroxy-functional initiator. As an initiator for ring-opening polymerization, ethylene glycol, 1,1,1-tris (hydroxy-methyl) ethane or pentaerythritol is used. Similarly, oligo (lactato-co-hydroxycaproato) tetraol, and (lactate-hydroxyethoxyacetate), and [oligo (propylene glycol) -block-oligo (rac lactate) -co-glycolato] triol are also produced. The The network according to the invention comprises a prepolymer and an isomer mixture of diisocyanates, such as 2,2,4- and 2,4,4-trimethylhexane-1,6-diisocyanate (TMDI), in solution, for example in dichloromethane. And can be easily obtained by conversion followed by drying.

更に、前出の項に記載されるマクロジオールを、熱的または光化学的に架橋することが可能な対応するα,ω−ジビニル化合物に官能化させることができる。この官能化は、好ましくは、副生成物を生成しない反応によってマクロモノマーを共有結合させることができる。この官能化は、好ましくは、エチレン系不飽和単位、特に好ましくはアクリレート基およびメタクリレート基によって付与され、後者が特に好ましい。この場合、好適な塩基の存在下でそれぞれの酸塩化物との反応によってα,ω−マクロジメタクリレートまたはマクロジアクリレートへの転化を特に実施することができる。網目は、末端基官能化マクロモノマーの架橋によって得られる。この架橋は、末端基官能化マクロモノマー成分と、場合によっては低分子コモノマーとを含む溶融物に放射線の照射を行うことによって実現することができ、以下により詳細に説明する。このための好適な方法条件は、溶融状態の混合物に、好ましくは40〜100℃の範囲の温度で、好ましくは308nmの波長の光を照射することである。あるいは、それぞれの開始剤系が使用される場合は熱架橋も可能である。   Furthermore, the macrodiols described in the preceding section can be functionalized to the corresponding α, ω-divinyl compounds that can be crosslinked thermally or photochemically. This functionalization is preferably capable of covalently attaching the macromonomer by a reaction that does not produce a byproduct. This functionalization is preferably imparted by ethylenically unsaturated units, particularly preferably acrylate and methacrylate groups, the latter being particularly preferred. In this case, the conversion to α, ω-macrodimethacrylate or macrodiacrylate can be carried out in particular by reaction with the respective acid chloride in the presence of a suitable base. The network is obtained by crosslinking of end group functionalized macromonomers. This crosslinking can be achieved by irradiating the melt containing the end group functionalized macromonomer component and, optionally, the low molecular weight comonomer, and will be described in more detail below. A suitable process condition for this is to irradiate the molten mixture with light, preferably at a temperature in the range of 40-100 ° C., preferably with a wavelength of 308 nm. Alternatively, thermal crosslinking is possible if the respective initiator system is used.

前述のマクロモノマーを架橋させる場合、1種類のみのマクロモノマーが使用されるのであれば、均一構造を有する網目が形成される。2種類のモノマーが使用される場合は、AB型の網目が得られる。このようなAB型の網目は、官能化マクロモノマーを好適な低分子化合物またはオリゴマー化合物と共重合させる場合にも得ることができる。マクロモノマーがアクリレート基またはメタクリレート基で官能化される場合、共重合可能な好適な化合物は低分子アクリレート、メタクリレート、ジアクリレート、またはジメタクリレートである。これらの種類の好ましい化合物は、ブチルアクリレートまたはヘキシルアクリレートなどのアクリレート、ならびにメチルメタクリレートおよびヒドロキシエチルメタクリレートなどのメタクリレートである。   When cross-linking the aforementioned macromonomer, if only one type of macromonomer is used, a network having a uniform structure is formed. When two types of monomers are used, an AB type network is obtained. Such AB type networks can also be obtained when the functionalized macromonomer is copolymerized with a suitable low molecular or oligomeric compound. When the macromonomer is functionalized with acrylate or methacrylate groups, suitable copolymerizable compounds are low molecular acrylates, methacrylates, diacrylates, or dimethacrylates. Preferred compounds of these types are acrylates such as butyl acrylate or hexyl acrylate, and methacrylates such as methyl methacrylate and hydroxyethyl methacrylate.

マクロモノマーとの共重合が可能なこれらの化合物は、マクロモノマーと低分子化合物との網目に対して、5〜70重量%の量、好ましくは15〜60重量%の量で存在することができる。架橋させる混合物にそれぞれの量の化合物を加えることによって、種々の量での低分子化合物の導入が可能である。低分子化合物の網目への導入は、架橋混合物の量に対応する量で行われる。   These compounds capable of copolymerization with the macromonomer can be present in an amount of 5 to 70% by weight, preferably 15 to 60% by weight, based on the network of macromonomer and low molecular weight compound. . By adding the respective amount of compound to the mixture to be crosslinked, it is possible to introduce low molecular weight compounds in various amounts. The low molecular weight compound is introduced into the network in an amount corresponding to the amount of the crosslinking mixture.

本発明に使用されるマクロモノマーについて、ここで、詳細に説明する。   The macromonomer used in the present invention will now be described in detail.

マクロジオールの分子量を変動させることによって、様々な架橋密度(またはセグメント長さ)および機械的特性を有する網目を得ることができる。共有結合によって架橋するマクロモノマーは、好ましくは、GPC分析によって測定される数平均分子量が2000〜30000g/molであり、好ましくは500〜20000g/mol、特に好ましくは7500〜15000g/molである。共有結合によって架橋するマクロモノマーは、好ましくは、マクロモノマー鎖の両端にメタクリレート基を有する。このような官能化では、単純な光開始(放射線照射)によってマクロモノマーを架橋させることができる。   By varying the molecular weight of the macrodiol, it is possible to obtain networks having various crosslink densities (or segment lengths) and mechanical properties. The macromonomer crosslinked by covalent bond preferably has a number average molecular weight measured by GPC analysis of 2000 to 30000 g / mol, preferably 500 to 20000 g / mol, and particularly preferably 7500 to 15000 g / mol. Macromonomers that crosslink by covalent bonds preferably have methacrylate groups at both ends of the macromonomer chain. In such functionalization, the macromonomer can be crosslinked by simple photoinitiation (radiation).

マクロモノマーは、好ましくはポリエステルマクロモノマーであり、特に好ましくはε−カルプロラクトン(ε−carprolacton)を主成分とするポリエステルマクロモノマーである。他の可能なポリエステルマクロモノマーは、ラクチド単位、グリコリド単位、p−ジオキサン単位、およびそれらの混合物、ならびにε−カプロラクトン単位との混合物であり、カプロラクトン単位を有するポリエステルマクロモノマーが特に好ましい。更なる好ましいポリエステルマクロモノマーはポリ(カプロカクトン−コ−グリコリド)(poly(caprocacton−co−glycolide))およびポリ(カプロラクトン−コ−ラクチド)である。転移温度は、分解速度とともに、コモノマーの量の比率によって設定することができる。   The macromonomer is preferably a polyester macromonomer, and particularly preferably a polyester macromonomer having ε-carprolactone as a main component. Other possible polyester macromonomers are lactide units, glycolide units, p-dioxane units, and mixtures thereof, and mixtures with ε-caprolactone units, with polyester macromonomers having caprolactone units being particularly preferred. Further preferred polyester macromonomers are poly (caprocacton-co-glycolide) and poly (caprolactone-co-lactide). The transition temperature can be set by the ratio of the amount of comonomer along with the decomposition rate.

架橋性末端基を含むマクロモノマーのポリエステルが本発明による使用に特に好ましい。使用することが特に好ましい本発明によるポリエステルは、前述の分子量に関して言及したように、ε−カプロラクトンまたはペンタデカラクトンを主成分とするポリエステルである。好ましくはメタクリレート基で末端を官能化したこのようなポリエステルマクロモノマーの製造は、当業者に周知の単純な合成によって製造することができる。これらの網目は、本発明の更に別の必須ポリマー成分を考慮しなければ、半結晶性を示し、使用されるポリエステル成分の種類に依存し、それによっても制御可能なポリエステル成分の融点(DSC測定により測定可能)を有する。周知のように、カプロラクトン単位を主成分とするセグメントのこの温度(T1)は、30〜60℃の間であり、マクロモノマーの分子量に依存する。 Particularly preferred for use according to the invention are macromonomer polyesters containing crosslinkable end groups. The polyesters according to the invention which are particularly preferred to use are polyesters based on ε-caprolactone or pentadecalactone as mentioned above with respect to the molecular weight. The preparation of such polyester macromonomers, preferably end-functionalized with methacrylate groups, can be made by simple synthesis well known to those skilled in the art. These networks show semi-crystalline properties, depending on the type of polyester component used, and can be controlled by it, without taking into account the further essential polymer component of the present invention (DSC measurement). Can be measured). As is well known, this temperature (T m 1) of a segment based on caprolactone units is between 30-60 ° C. and depends on the molecular weight of the macromonomer.

スイッチング温度として溶融温度を有する好ましい網目は、マクロモノマーのポリ(カプロラクトン−コ−グリコリド)−ジメタクリレートを主成分とする。このマクロモノマーは、そのまま転化させることもでき、n−ブチルアクリレートと共重合させてAB網目を形成することもできる。ステントの永続的形状は、共有結合網目点によって決定される。この網目は、結晶相を特徴とし、この溶融温度は、カプロラクトンのグリコリドに対するコモノマー比によって20〜57℃の範囲で意図するように設定することができる。コモノマーとしてのn−ブチルアクリレートは、例えばステントの機械的特性を最適化するために使用することができる。   A preferred network having a melting temperature as the switching temperature is based on the macromonomer poly (caprolactone-co-glycolide) -dimethacrylate. This macromonomer can be converted as it is or can be copolymerized with n-butyl acrylate to form an AB network. The permanent shape of the stent is determined by the covalent network points. This network is characterized by a crystalline phase and the melting temperature can be set as intended in the range of 20-57 ° C. depending on the comonomer ratio of caprolactone to glycolide. N-Butyl acrylate as a comonomer can be used, for example, to optimize the mechanical properties of the stent.

スイッチング温度としてガラス温度を有する更に別の好ましい網目は、マクロモノマーのABAトリブロックジメタクリレートから得られ、これは、ポリポピレンオキシド(polypopyleneoxide)の中央ブロックBと、ポリ(rac−ラクチド)の末端ブロックAとを特徴とする。この非晶質網目は、非常に広いスイッチング温度の範囲を有する。   Yet another preferred network with glass temperature as the switching temperature is obtained from the macromonomer ABA triblock dimethacrylate, which consists of the polyblockene oxide central block B and the end of poly (rac-lactide). Block A. This amorphous network has a very wide switching temperature range.

2つの形状を記憶するステントを製造するためには、相互侵入網目(IPN)などの2つの転移温度を有する網目が好適である。共有結合網目は、ポリ(カプロラクトン)−ジメタクリレートを主成分としており、相互侵入成分は、ペンタデカラクトン(PDL)およびε−カプロラクトン(PCL)とジイソシアネートとを主成分とするマクロジオールのマルチブロックコポリマーである。材料の永続的形状は共有結合網目点によって決定される。結晶相の溶融温度である2つの転移温度を、一時的形状のスイッチング温度として使用することができる。低い方のスイッチング温度Ttransは、PCLのブロック長さによって、約30〜5℃の間の範囲で設定することができる。高い方のスイッチング温度Ttrans2は87〜95℃の範囲である。 To produce a stent that stores two shapes, a network having two transition temperatures, such as an interpenetrating network (IPN), is preferred. The covalent bond network is composed mainly of poly (caprolactone) -dimethacrylate, and the interpenetrating component is a multi-block copolymer of macrodiols composed mainly of pentadecalactone (PDL) and ε-caprolactone (PCL) and diisocyanate. It is. The permanent shape of the material is determined by the covalent network points. Two transition temperatures, which are the melting temperatures of the crystalline phases, can be used as transient shape switching temperatures. The lower switching temperature T trans can be set in a range between about 30 and 5 ° C. depending on the block length of the PCL. The higher switching temperature T trans 2 is in the range of 87-95 ° C.

本発明によるステントを製造するためには、感光性網目を使用することもできる。好適な感光性網目は、非晶質であり、ステントの永続的形状を決定する共有結合網目点を特徴とする。更に別の特徴は、ステントの一時的形状を決定する、光反応性成分、または光によって可逆的にスイッチ可能な単位である。   In order to produce the stent according to the invention, a photosensitive mesh can also be used. A suitable photosensitive network is amorphous and is characterized by covalent network points that determine the permanent shape of the stent. Yet another feature is a photoreactive component, or a unit reversibly switchable by light, that determines the temporary shape of the stent.

感光性ポリマーの場合、非晶質鎖セグメントに沿って感光性置換基を含む好適な網目が使用される。UV光が照射されると、これらの基は互いに共有結合を形成することができる。この材料を変形させて、好適な波長λ1の光を照射すると、元の網目が更に架橋される。架橋によって、変形した状態で材料が一時的に固定される(プログラミング)。この光結合は可逆的であるため、異なる波長λ2の光を更に照射することによって架橋から開放することができ、それによって材料の元の形状を再現することができる(復元)。このような光−機械的サイクルは、任意に繰り返すことができる。感光性材料の主成分は、大き目のメッシュのポリマー網目であり、これは前述したように、形状の変化を活性化するために意図された放射線に対して透過性であり、すなわち好ましくはUV透過性マトリックスを形成する。ラジカル重合が可能な低分子アクリレートおよびメタクリレートを主成分とする本発明の網目が、本発明によると好ましく、特にC1〜C6−メタ(アクリレート)およびヒドロキシ誘導体が好ましく、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシポルピルメタクリレート(hydroxyporpylmethacrylate)、ポリ(エチレングリコール)メタクリレート、およびn−ブチルアクリレートが好ましく、n−ブチルアクリレートおよびヒドロキシエチルメタクリレートが使用されることが好ましい。   In the case of photosensitive polymers, a suitable network is used that includes photosensitive substituents along the amorphous chain segment. When irradiated with UV light, these groups can form a covalent bond with each other. When this material is deformed and irradiated with light having a suitable wavelength λ1, the original network is further crosslinked. Cross-linking temporarily fixes the material in a deformed state (programming). Since this optical coupling is reversible, it can be released from the cross-linking by further irradiation with light of different wavelengths λ2, thereby reproducing the original shape of the material (restoration). Such a photo-mechanical cycle can be repeated arbitrarily. The main component of the photosensitive material is a large mesh polymer network which, as mentioned above, is transparent to the radiation intended to activate the shape change, ie preferably UV transmissive. Forming a sex matrix. The network of the present invention based on low molecular weight acrylates and methacrylates capable of radical polymerization is preferred according to the present invention, particularly C1-C6-meta (acrylate) and hydroxy derivatives, hydroxyethyl acrylate, hydroxyporpymethacrylate. (Hydroxypolymethacrylate), poly (ethylene glycol) methacrylate, and n-butyl acrylate are preferred, and n-butyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate are preferred.

本発明のポリマー網目を形成するためのコモノマーとして、セグメントの架橋に関与する成分が使用される。この成分の化学的性質は、当然ながらモノマーの性質に依存する。   As a comonomer for forming the polymer network of the present invention, a component involved in segment crosslinking is used. The chemical nature of this component naturally depends on the nature of the monomer.

好ましいものとして前述したアクリレートモノマーを主成分とする好ましい網目の場合、好適な架橋剤は、二官能性アクリレート化合物であり、これは鎖セグメントの出発物質と適宜反応し、それによって互いに転化させることができる。この種類の架橋剤は、短い二官能性架橋剤、例えばエチレンジアクリレート、低分子二官能性または多官能性架橋剤、オリゴマー、線状ジアクリレート架橋剤、例えばポリ(オキシエチレン)ジアクリレートまたはポリ(オキシプロピレン)ジアクリレート、およびアクリレート末端基を有する分岐オリゴマーまたはポリマーを含む。   In the case of preferred networks based on the acrylate monomers mentioned above as preferred, suitable crosslinking agents are difunctional acrylate compounds, which can react appropriately with the starting material of the chain segments and thereby be converted into each other. it can. This type of crosslinker is a short bifunctional crosslinker such as ethylene diacrylate, low molecular bifunctional or polyfunctional crosslinker, oligomer, linear diacrylate crosslinker such as poly (oxyethylene) diacrylate or poly (Oxypropylene) diacrylate, and branched oligomers or polymers having acrylate end groups.

本発明による網目の更に別の成分として光反応性成分(基)を含み、これも、意図するように制御することができる形状変化の活性化に関与する。この光反応性基は、好適な光照射、好ましくはUV放射線(第2の光反応性基とともに)の刺激によって生じる可逆反応を起こすことができる単位であり、これによって共有結合の形成または分離が起こる。好ましい光反応性基は、可逆的光二量体化を引き起こすことが可能な基である。本発明による感光性網目の光反応性成分として、異なる桂皮酸エステル(シンナメート、CA)およびシンナミルアクリル酸エステル(シンナミルアクリレート、CAA)を好ましくは使用することができる。   Another component of the network according to the present invention includes a photoreactive component (group), which is also involved in activating the shape change that can be controlled as intended. This photoreactive group is a unit capable of undergoing a reversible reaction caused by stimulation of suitable light irradiation, preferably UV radiation (together with a second photoreactive group), whereby the formation or separation of covalent bonds is prevented. Occur. Preferred photoreactive groups are those capable of causing reversible photodimerization. As the photoreactive component of the photosensitive network according to the invention, different cinnamic acid esters (cinnamate, CA) and cinnamyl acrylate esters (cinnamyl acrylate, CAA) can preferably be used.

桂皮酸およびその誘導体は、シクロブタンを形成することによって約300nmのUV光下で二量体化することが知られている。この二量体は、約240nmのより小さな波長を照射することで、再び分離することができる。吸収極大は、フェニル環上の置換基によってシフトさせることができるが、常にUV領域内にある。光二量体化が可能な更に別の誘導体は、1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オン(1,3−diphenyl−2−propene−1−on)(カルコン(chalcon))、シンナミルアクリル酸、4−メチルクマリン、種々のオルト置換桂皮酸、シナモリキシシラン(cinammolyxysilane)(シナモンアルコールのシリルエーテル)である。   Cinnamic acid and its derivatives are known to dimerize under about 300 nm UV light by forming cyclobutane. The dimer can be separated again by irradiation with a smaller wavelength of about 240 nm. The absorption maximum can be shifted by substituents on the phenyl ring, but is always in the UV region. Still other derivatives capable of photodimerization include 1,3-diphenyl-2-propen-1-one (chalcon), cinnamyl Acrylic acid, 4-methylcoumarin, various ortho-substituted cinnamic acids, cinammolyxysilane (silyl ether of cinnamon alcohol).

桂皮酸および類似の誘導体の光二量体化は、二重結合のシクロブタン誘導体への[2+2]付加環化である。E−異性体およびZ−異性体がこの反応を進行させることができる。放射線を照射すると、E/Z−異性化が付加環化と競合して進行する。しかし結晶状態ではE/Z−異性化は抑制される。相互に異性体の配置の可能性が異なるため、11の異なる立体異性体(トルキシル酸(truxill acid)、トルキシン酸(truxin acid))が理論的に可能である。相互に反応に必要な桂皮酸基2つの二重結合の距離は約4Åである。   Photodimerization of cinnamic acid and similar derivatives is a [2 + 2] cycloaddition to double bond cyclobutane derivatives. The E-isomer and Z-isomer can drive this reaction. When irradiated, E / Z-isomerization proceeds in competition with cycloaddition. However, E / Z-isomerization is suppressed in the crystalline state. Eleven different stereoisomers (truxill acid, truxin acid) are theoretically possible due to the different isomer arrangement possibilities. The distance between the two double bonds of the cinnamic acid group necessary for the reaction with each other is about 4 mm.

これらの網目は以下の特徴を有する。   These meshes have the following characteristics.

全体として、網目は望ましいSMP材料であり、高いリセット値を有する、例えば、通常90%を超える高い割合で、数回の形状変化のサイクルを実施した場合でも元の形状が得られる。機械的特性の値の不都合な低下は生じない。   Overall, the mesh is a desirable SMP material and has a high reset value, for example the original shape is obtained even if several cycles of shape change are carried out at a high rate, typically exceeding 90%. There is no adverse reduction in the mechanical property values.

上記で述べた材料は脂肪族ポリエステルに基づいているので、使用されているSMP材料は加水分解することができ、生分解性である。驚くべきことに、これらの材料は、一方では、生体適合性の様式(すなわち、分解生成物が毒性でない)で分解し、かつ同時に、ステントの機械的一体性が分解過程期間中に維持されていることが判明した。このことはステントの十分に長い機能性を保証している。   Since the materials mentioned above are based on aliphatic polyesters, the SMP materials used can be hydrolyzed and are biodegradable. Surprisingly, these materials degrade on the one hand in a biocompatible manner (ie the degradation products are not toxic) and at the same time the mechanical integrity of the stent is maintained during the degradation process. Turned out to be. This ensures a sufficiently long functionality of the stent.

血液適合性を高めるために、前述のポリエーテルまたはオリゴエーテル単位を導入することによって、本発明により使用されるSMP材料の化学構造を変化させることができる。   In order to enhance blood compatibility, the chemical structure of the SMP material used according to the present invention can be altered by introducing the aforementioned polyether or oligoether units.

(ポリマーのステントへの加工)
熱可塑性エラストマーを、中空チューブなどの形態(図1)のステントに加工するために、射出成形、押出成形、ラピッドプロトタイピングなどの当業者に周知のあらゆる従来のポリマー技術方法を使用することができる。更に、レーザー切断などの製造方法を使用することができる。熱可塑性エラストマーの場合、単繊維および多繊維の糸を紡績し、続いてメッシュ構造を有する円筒形網目に編成することによって異なる設計が可能である。
(Processing of polymers into stents)
Any conventional polymer technology methods known to those skilled in the art, such as injection molding, extrusion, rapid prototyping, etc., can be used to process the thermoplastic elastomer into a stent in the form of a hollow tube or the like (FIG. 1). . Further, a manufacturing method such as laser cutting can be used. In the case of thermoplastic elastomers, different designs are possible by spinning single and multifilament yarns and subsequently knitting into a cylindrical mesh with a mesh structure.

ポリマー網目のステントの製造においては、マクロモノマーの架橋反応が起こる形態が、ステントの永続的形状に対応する必要がある(注型方法の後に硬化)。特に本発明による網目材料は、更に加工するために、特殊な粉砕および切断の方法が必要である。好適な波長のレーザー光によるチューブの穿孔または切断が提案される。この技術を使用することによって、特にCADおよびパルスCOまたはYAGレーザーの組み合わせの場合に、材料を高い熱負荷にさらすことなく(および表面での望ましくない副次的な反応がない)、20μmまでの大きさの形状を加工することができる。別の方法として、すぐ使用できるステントを得るために破片除去加工を行うことが提案される。 In the manufacture of polymer mesh stents, the form in which the macromonomer cross-linking reaction takes place must correspond to the permanent shape of the stent (curing after the casting process). In particular, the network material according to the present invention requires special grinding and cutting methods for further processing. A perforation or cutting of the tube with a laser beam of suitable wavelength is proposed. By using this technique, especially in the case of a combination of CAD and pulsed CO 2 or YAG lasers, up to 20 μm without exposing the material to high heat loads (and no undesirable side reactions at the surface) Can be processed. Alternatively, it is proposed to perform a debris removal process to obtain a ready-to-use stent.

第2の実施形態は、好適な方法によってSMP材料に従来の材料(前述)をコーティングまたは埋め込むことによって得られる。   The second embodiment is obtained by coating or embedding conventional materials (described above) on the SMP material by a suitable method.

ステントに必要な機械的特性は、使用位置に依存し、適合した設計が必要である。移植したステントが強い機械的変形にさらされる場合、移動中にステントが破壊されないような非常に高い可撓性が必要となる。基本的に、「ワイヤーコイル設計」がより好適である。より深く配置される器官の他の領域では、ステントの変形による機械的負荷は少なくなるが、比較的高い外圧による負荷を受ける。この目的に好適なステントは、周囲組織上への強い半径方向の力を特徴とする必要がある。この場合、「スロット付き管設計」がより好適であると思われる。穿孔を有する管では、周囲組織からステント内への液体の流入(排液)が可能となる。   The mechanical properties required for a stent depend on the location of use and require a suitable design. When an implanted stent is subjected to strong mechanical deformation, it must be very flexible so that it does not break during movement. Basically, “wire coil design” is more suitable. In other regions of the deeper organ, the mechanical load due to the deformation of the stent is reduced, but it is subject to a relatively high external pressure. A suitable stent for this purpose should be characterized by a strong radial force on the surrounding tissue. In this case, the “slotted tube design” seems more suitable. In a tube having a perforation, liquid can flow (drain) from the surrounding tissue into the stent.

非血管領域で使用すべきステントの場合、排液作用が重要であるので、このようなステントには、特に従来の基本フレームが埋め込まれた設計、またはSMP材料(穿孔された管または網目体)から基本的になる設計が好ましく、その理由は、これらの設計においては、排液に必要な液体の透過が非常に簡単であり、同時に十分な機械的強度を示すからである。   In the case of stents to be used in non-vascular areas, drainage is important, so such stents are particularly designed with embedded basic frames, or SMP materials (perforated tubes or mesh) Basic designs are preferred because the permeation of the liquid required for drainage is very simple and at the same time exhibits sufficient mechanical strength.

先行技術は、特に、直径が小さい血管に関して様々な問題を見せていた。これは、既知のステントは柔軟でなく、また、そのような血管のためには十分に適合化できないからである。しかしながら、本発明のステントはまた、SMP材料の優れた弾性的性質(すなわち、小さい偏位における大きい弾力性および大きな膨張における大きい強度)により、血管が、例えば、動脈の脈動的動きの場合において保護されるので、そのような血管における安全な使用を可能にする。   The prior art has shown various problems, especially with small diameter vessels. This is because known stents are not flexible and cannot be adequately adapted for such vessels. However, the stent of the present invention also protects blood vessels in the case of pulsatile movement of arteries, for example, due to the excellent elastic properties of SMP material (ie, high elasticity at small excursions and high strength at large expansions). As such, it allows safe use in such blood vessels.

(ステントの機能化)
ステントの挿入をより容易にするために、場合によってはこのステントに、滑りを増加させるコーティング(例えばシリコーンまたはヒドロゲル)を設けることができる。
(Functionalization of stent)
To make stent insertion easier, in some cases the stent can be provided with a coating (eg silicone or hydrogel) that increases slip.

血液適合性を向上させるための更なる方法には、コーティングを設ける(この目的に必要な材料は当業者に周知である)、または表面に微細構造を形成する方法が含まれる。表面改質の好適な方法は、例えばプラズマ重合およびグラフト重合である。   Further methods for improving blood compatibility include methods of providing a coating (materials necessary for this purpose are well known to those skilled in the art) or forming a microstructure on the surface. Suitable methods for surface modification are, for example, plasma polymerization and graft polymerization.

視覚的診断手順によってステントをより容易に位置特定するために、形状記憶プラスチック材料を、好適なX線造影剤(例えばBaSO)によって見ることができる。更に別の方法は、金属糸(例えばステンレス鋼)をステント中に導入することによって得ることができる。これらの金属糸は安定化の目的は果たさず(位置特定の目的で使用される)、X線のコントラストを増加させることだけが目的である。第3の方法は、金属を使用した観察であり、これはX線コントラストを高める以外にもウイルス増殖抑制性、殺真菌性、または殺菌性(例えばナノシルバー)を有する。この側面の更に別の方法は、三ヨウ化ベンゼン誘導体などのX線に対して不透明の発色団をSMP材料自体に導入することである。 In order to more easily locate the stent by visual diagnostic procedures, the shape memory plastic material can be viewed with a suitable x-ray contrast agent (eg, BaSO 4 ). Yet another method can be obtained by introducing a metal thread (eg, stainless steel) into the stent. These metal threads do not serve the purpose of stabilization (used for location purposes) and are only intended to increase the X-ray contrast. The third method is observation using a metal, which has virus growth inhibitory property, fungicidal property, or bactericidal property (for example, nano silver) in addition to enhancing X-ray contrast. Yet another method of this aspect is to introduce a chromophore that is opaque to X-rays, such as a triiodobenzene derivative, into the SMP material itself.

更に別の実施形態においては、SMPを生分解性の無機粒子と混合することができる。例としては、マグネシウムまたはマグネシウム合金、あるいはマグネタイトでできた粒子が挙げられる。炭素でできた粒子も好適である。この方法で機能化されたSMPは、形状記憶効果を発揮するために振動電界中で加熱することができる。   In yet another embodiment, SMP can be mixed with biodegradable inorganic particles. Examples include particles made of magnesium or a magnesium alloy or magnetite. Also suitable are particles made of carbon. SMP functionalized in this way can be heated in an oscillating electric field in order to exert a shape memory effect.

本発明によるステントは、治癒過程をサポートし、ステントの再狭窄を抑制するか、または後の疾患を防止する多数の治療有効物質を充填することもできる。特に以下のものを使用することができる。
−抗炎症性有効物(例えば乳酸エタクリジン)
−鎮痛性物質(例えばアセチルサリチル酸)
−有効抗生物質(例えばエノキサシン、ニトロフラントイン)
−ウイルス、真菌類に対する有効物質(例えば元素銀)
−抗トロンビン有効物質(例えばAAS、クロピドグレル、ヒルジン、レピルジン、デシルジン)
−細胞増殖抑制性有効物質(例えばシロリムス、ラパマイシン、またはラパミューン)
−免疫抑制性有効物質(例えばABT−578)
−再狭窄を低下させる有効物質(例えばタキソール、パクリタキセル、シロリムス、アクチノマイシンD)。
A stent according to the present invention can also be loaded with a number of therapeutically active substances that support the healing process, inhibit stent restenosis, or prevent later disease. In particular, the following can be used.
-Anti-inflammatory actives (eg ethacridine lactate)
An analgesic substance (eg acetylsalicylic acid)
-Effective antibiotics (eg enoxacin, nitrofurantoin)
-Effective substances against viruses and fungi (eg elemental silver)
Anti-thrombin active substances (eg AAS, clopidogrel, hirudin, lepirudin, decyldin)
A cytostatic active substance (eg sirolimus, rapamycin or rapamune)
An immunosuppressive active substance (eg ABT-578)
-An active substance that reduces restenosis (eg taxol, paclitaxel, sirolimus, actinomycin D).

本発明によるステントは、様々な方法で有効物質を充填することができる。 The stent according to the invention can be filled with the active substance in various ways.

有効物質は、プラスチックで直接覆うこともでき、コーティングとしてステント上に取り付けることもできる。   The active substance can be directly covered with plastic or can be mounted on the stent as a coating.

この種類のステントは、遺伝子治療の分野でも使用することができる。   This type of stent can also be used in the field of gene therapy.

活性材料が親水性コーティングに導入されるならば、ステントが拡散制御による放出を可能にしている間に、これらの活性材料が放出される。親水性コーティングからの活性材料の拡散速度はステントの材料の分解速度よりも大きくなければならないことに注意しなければならない。   If active materials are introduced into the hydrophilic coating, these active materials are released while the stent allows diffusion controlled release. Note that the diffusion rate of the active material from the hydrophilic coating must be greater than the degradation rate of the stent material.

活性な物質が本発明によるステントの材料の中に導入されるならば、活性な物質の放出が、おそらくは、内皮細胞がステントを覆って成長し、ステントが柔組織と接触した後の分解時に生じる。活性な物質の放出には、ステントの分解が伴う。したがって、ステントからの活性な物質の拡散速度はステントの材料の分解速度よりも小さくなければならないことに注意しなければならない。   If an active substance is introduced into the material of the stent according to the present invention, the release of the active substance probably occurs upon degradation after the endothelial cells have grown over the stent and the stent has come into contact with the soft tissue. . The release of the active substance is accompanied by the degradation of the stent. Therefore, it should be noted that the diffusion rate of the active substance from the stent must be less than the degradation rate of the stent material.

血管ステントについは、下記が適用される。   For vascular stents, the following applies:


活性材料が親水性コーティングに導入されるならば、ステントが、流動している血液と接触している間に、これらの活性材料が放出される。親水性コーティングからの活性材料の拡散速度はステントの材料の分解速度よりも大きくなければならないことに注意しなければならない。
:
If active materials are introduced into the hydrophilic coating, these active materials are released while the stent is in contact with the flowing blood. Note that the diffusion rate of the active material from the hydrophilic coating must be greater than the degradation rate of the stent material.

以下の用途において特に有効である。   This is particularly effective in the following applications.

(腸骨ステント)
これらのステントは、10〜120mm、通常40〜60mmの長さを有する。これらは、腹部で使用される。長いステントの使用は困難であるので、通常は2つのステントが使用される。しかし、本発明のステントは望ましい可撓性を有し、非常に穏やかな最小侵襲での適用および除去が可能であることを特徴とするため、従来技術では実現できないと思われていた長さで、本発明のステントを使用することもできる。
(Iliac stent)
These stents have a length of 10 to 120 mm, usually 40 to 60 mm. These are used in the abdomen. Since the use of long stents is difficult, usually two stents are used. However, because the stent of the present invention has the desired flexibility and is characterized by its very gentle minimally invasive application and removal, it has a length that would not have been possible with the prior art. The stent of the present invention can also be used.

(腎臓ステント)
この場合、腎臓動脈中において高い弾性負荷が加わるため、半径方向への高い強度が必要となり、場合によってはステントの機械的補強を行うことが必要となる。この場合、「スロット付き管設計」が好適である。この実施形態は放射線に対して不透過性のマーカーを使用することができる。この場合、カテーテルのバルーン上でのステントの安全な取り付け、挿入中の精度が重要となる。すべての生物が解剖学的に異なるため、適合させた変動可能な長さおよび直径が必要となる。更に、先端保護装置およびプラークフィルターの併用が望ましい。
(Kidney stent)
In this case, since a high elastic load is applied in the renal artery, a high strength in the radial direction is required, and in some cases, mechanical reinforcement of the stent is required. In this case, “slotted tube design” is preferred. This embodiment may use a marker that is opaque to radiation. In this case, the accuracy of the safe attachment and insertion of the stent on the balloon of the catheter is important. Because all organisms are anatomically different, adapted variable lengths and diameters are required. Furthermore, the combined use of a tip protector and a plaque filter is desirable.

(頸動脈ステント)
−2つのステントを併用する従来技術を回避するために、この場合長いステントを使用することができる
−血管分岐部でも使用可能である
−様々な直径の場合においても最適な適合が可能である
−大脳中に血栓が流入するのを防止するために必要となりうるフィルター機能のため(プラークフィルター機能)、目の細かい網目が望ましく、これが実現可能である(前述)
−ステントは圧力安定性である必要があり、圧力は外部で増加する場合があり、それによりステントが崩壊してはならない。
(Carotid artery stent)
-In order to avoid the prior art of using two stents together, a long stent can be used in this case-it can also be used at vascular bifurcations-an optimal fit is possible even in the case of various diameters- Because of the filter function that may be necessary to prevent the blood clot from flowing into the cerebrum (plaque filter function), a fine mesh is desirable and can be achieved (as described above).
-The stent needs to be pressure stable and the pressure may increase externally so that the stent must not collapse.

(大腿−膝窩ステント(股関節−膝))
血管中の高い弾性負荷に対する高い半径方向の強度には、機械的補強の増加が必要となりうる。この場合、「スロット付き管設計」が好適であり、特に2つの長いステントの使用も考えられる。
(Thigh-popliteal stent (hip joint-knee))
Increased mechanical reinforcement may be required for high radial strength against high elastic loads in blood vessels. In this case, a “slotted tube design” is preferred, especially the use of two long stents.

(冠状(coronal)ステント)
−ワイヤーコイル設計
−摩擦作用がなく外傷を伴わない導入が、必須条件であり、本発明のステントを使用すれば可能である。
(Coronal stent)
-Wire coil design-Introduction without frictional action and without trauma is a prerequisite and is possible with the stent of the present invention.

(非血管ステントの設計)
利用領域として重要な部位は、消化管、気管、および食道、胆管、尿管、尿道、および輸卵管のすべてである。したがって、種々の大きさのステントが使用される。体液の様々なpH値、および微生物の存在を、ステント設計において個別に考慮する必要がある。
(Design of non-vascular stent)
Important sites for use are the digestive tract, trachea, and esophagus, bile duct, ureter, urethra, and oviduct. Therefore, various sizes of stents are used. The various pH values of body fluids and the presence of microorganisms need to be considered individually in the stent design.

使用位置に応じて個々に、非血管ステントは、胆汁、膵液、または尿などの体液を排出するために実質的に使用される。したがって、孔開きホースの設計が望ましく、一方で、空隙から排出すべき液体を安全に排出することができ、他方では、全体で液体を吸収する。更に、使用されるポリマー材料は、快適に装着できるように高い可撓性を有する必要がある。X線検査によって識別し易くするために、硫酸バリウムなどのX線造影剤によって出発物質を観察することができ、あるいはX線にとって不透過性の発色団が、例えば好適なモノマーの重合などよってSMP材料中に組み込まれる。ステントは微生物が存在する領域で使用される場合、材料中に有効な抗生物質を組み込むことが賢明となりうる。   Individually, depending on the location of use, non-vascular stents are substantially used to drain bodily fluids such as bile, pancreatic juice, or urine. Therefore, a perforated hose design is desirable, while the liquid to be drained from the gap can be safely drained, and on the other hand, it absorbs the liquid as a whole. Furthermore, the polymer material used must be highly flexible so that it can be worn comfortably. For ease of identification by X-ray examination, the starting material can be observed with an X-ray contrast agent such as barium sulfate, or a chromophore that is opaque to X-rays can be produced by SMP, for example by polymerization of suitable monomers. Incorporated into the material. When stents are used in areas where microorganisms are present, it can be advisable to incorporate effective antibiotics into the material.

尿道領域中で特に頻発するステントの蓄積物は、コーティングまたは表面改質によって好適に軽減することができる。   Stent deposits that are particularly frequent in the urethral region can be suitably mitigated by coating or surface modification.

ステントの固定は、使用位置に実質的に依存する。尿道ステントの場合、近位端は、腎盂中に配置され、遠位端は膀胱中、または体外に配置される。近位端は、腎盂中で拡張終了後にループを形成し、そのため安全に保持される。   The fixation of the stent depends substantially on the location of use. In the case of a urethral stent, the proximal end is placed in the renal pelvis and the distal end is placed in the bladder or outside the body. The proximal end forms a loop in the renal pelvis after the end of dilation and is therefore held safely.

ステントを固定する別の方法は、外側に向かった半径方向の力によってステントを周囲組織に強く押しつけること、または固定する機能を果たす固定要素を備えることである。   Another method of securing the stent is to include a securing element that serves to force or anchor the stent against the surrounding tissue by a radial force directed outward.

胆汁または腎臓のステントの場合、無傷で配置し除去することが必須条件である。特に、配置中に、摩擦作用によって組織を損傷して炎症が起こることのないようにする必要がある。この領域で使用されるステントは、組織を損傷しうる保持要素を全く有していない。   In the case of biliary or kidney stents, it is essential to place and remove intact. In particular, during placement, it is necessary to prevent the tissue from being damaged and inflamed by frictional action. Stents used in this area do not have any retention elements that can damage tissue.

これより、例えば本発明において使用すると好適となる好適な材料について例として説明する。   Thus, for example, suitable materials that are suitable for use in the present invention will be described as examples.

(マルチブロックコポリマーの例)
マルチブロックコポリマーは、ペンタデカラクトン(PDL)およびε−カプロラクトン(PCL)とジイソシアネートとを主成分とするマクロジオールから製造した。PDLは、マルチブロックコポリマー中のペンタデカラクトン部分(ジイソシアネート架橋は考慮しない)、およびポリペンタデカラクトンセグメントの分子量を表している。PCLはカプロラクトン単位のそれぞれのデータを表している。

Figure 0004881728
(Example of multi-block copolymer)
The multi-block copolymer was produced from a macrodiol based on pentadecalactone (PDL) and ε-caprolactone (PCL) and diisocyanate. PDL represents the molecular weight of the pentadecalactone moiety (not considering diisocyanate crosslinking) and the polypentadecalactone segment in the multi-block copolymer. PCL represents each data of caprolactone unit.
Figure 0004881728

実施例8の温度に依存する機械的特性を以下に示す。

Figure 0004881728
The temperature-dependent mechanical properties of Example 8 are shown below.
Figure 0004881728

(ポリマー網目の例)
好適なポリマー網目は、グリコリド単位およびε−カプロラクトン単位とn−ブチルアクリレートとを主成分とするマクロジメタクリレートの共重合によって得られる。マクロジメチルアクリレート中のグリコリドの重量比率は9重量%(または実施例13では11重量%)である。マクロジメタクリレートの分子量は約10000〜11000g/molである。

Figure 0004881728
(Example of polymer network)
A suitable polymer network is obtained by copolymerization of macrodimethacrylates based on glycolide units and ε-caprolactone units and n-butyl acrylate. The weight ratio of glycolide in macrodimethyl acrylate is 9% by weight (or 11% by weight in Example 13). The molecular weight of macrodimethacrylate is about 10,000 to 11000 g / mol.
Figure 0004881728

(非晶質ポリマー網目の例)
非晶質網目を、ABAトリブロックジメタクリレートから製造し、式中、Aはポリ(rac−ラクチド)のセグメントを表し、Bはアタクチックポリ(プロピレンオキシド)のセグメントを表す(M=4000g/mol)。

Figure 0004881728
(Example of amorphous polymer network)
Amorphous networks are prepared from ABA triblock dimethacrylate, where A represents a segment of poly (rac-lactide) and B represents a segment of atactic poly (propylene oxide) (M n = 4000 g / mol).
Figure 0004881728

ポリマー非晶質網目の熱的および機械的特性に関して更に調べた。これらの試験の結果を以下の表にまとめる。

Figure 0004881728

Figure 0004881728
Further investigations were made regarding the thermal and mechanical properties of the polymer amorphous network. The results of these tests are summarized in the following table.
Figure 0004881728

Figure 0004881728

(感光性網目の実施例)
10mmolのn−ブチルアクリレート(BA)、桂皮酸エステル(0.1〜3mmol)、および場合により2mmolのヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)をフラスコ中で混合する。1mol%のAiBNおよび0.3mol%のポリ(プロピレングリコール)ジメタクリレート(M=560)を混合物に加える。厚さ0.5mmのTeflonシールリングを間に配置した、2つのシリル化物体担体の型の中にシリンジでこの混合物を充填する。混合物の重合を80℃で18時間行う。
(Example of photosensitive mesh)
10 mmol n-butyl acrylate (BA), cinnamic acid ester (0.1-3 mmol), and optionally 2 mmol hydroxyethyl methacrylate (HEMA) are mixed in the flask. 1 mol% AiBN and 0.3 mol% poly (propylene glycol) dimethacrylate (M n = 560) are added to the mixture. The mixture is filled with a syringe into two silylated object carrier molds with a 0.5 mm thick Teflon seal ring in between. Polymerization of the mixture is carried out at 80 ° C. for 18 hours.

架橋が起こる型は、永続的な型に対応している。この混合物はあらゆる他の形状で架橋させることもできる。   The type in which crosslinking occurs corresponds to a permanent type. This mixture can also be crosslinked in any other shape.

重合後、網目を型から取り出し、150mLのヘキサン分画で覆う。次に、クロロホルムを徐々に加える。この溶媒混合物を24時間以内に数回交換して、低分子成分および非架橋成分を溶解させる。続いて、網目をヘキサン分画で洗浄し、30℃で終夜、真空乾燥させる。先に測定した重量に対する抽出サンプルの重量が、ゲル含有率に対応する。以下の2つの表は、使用したモノマーの量、ならびにクロロホルム中の水分膨張、およびそのゲル含有率Gを示している。

Figure 0004881728
After polymerization, the mesh is removed from the mold and covered with 150 mL hexane fraction. Next, gradually add chloroform. This solvent mixture is changed several times within 24 hours to dissolve the low molecular components and non-crosslinked components. Subsequently, the mesh is washed with a hexane fraction and vacuum dried at 30 ° C. overnight. The weight of the extracted sample relative to the previously measured weight corresponds to the gel content. The following two tables show the amount of monomer used, as well as the water expansion in chloroform and its gel content G.
Figure 0004881728

更に別のシリーズでは、2mmolのヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を二元ポリマー系に更に加え、このコモノマーによる、ポリマー網目の機械的特性の制御に関する更なる可能性を調べる。

Figure 0004881728
In yet another series, 2 mmol of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) is further added to the binary polymer system to investigate further possibilities for controlling the mechanical properties of the polymer network with this comonomer.
Figure 0004881728

(相互侵入網目IPNの製造)
前述したように、n−ブチルアクリレートを3重量%(0.6mol%)のポリ(プロピレングリコール)ジメタクリレート(分子量560g/mol)と、0.1重量%のAiBNの存在下で架橋させる。続いて、得られたフィルムをTHF中に入れ、未使用モノマーを溶出させ、再び乾燥させる。次にこのフィルムをTHF中の星型光反応性マクロモノマーの溶液(10重量%)中に入れ、その後、再度乾燥させる。網目への光反応性成分の充填は約30重量%である。
(Manufacture of interpenetrating network IPN)
As described above, n-butyl acrylate is crosslinked in the presence of 3 wt% (0.6 mol%) poly (propylene glycol) dimethacrylate (molecular weight 560 g / mol) and 0.1 wt% AiBN. Subsequently, the obtained film is put in THF, the unused monomers are eluted and dried again. The film is then placed in a solution of star photoreactive macromonomer (10% by weight) in THF and then dried again. The filling of the network with the photoreactive component is about 30% by weight.

(星型感光性マクロモノマーの製造)
4本の腕を有する星型ポリ(エチレングリコール)(分子量2000g/mol)を乾燥THFおよびトリエチルアミンの中に溶解させる。この目的では、乾燥THF中にゆっくり溶解させたシンナミリデンアセチルクロリドを滴下する。この反応混合物を室温で12時間撹拌した後、50℃で3日間撹拌する。沈殿した塩を濾過し、その濾液を濃縮し、得られた生成物をジエチルエーテルで洗浄する。H−NMR測定における転化率は85%であった。UV分光測定の観点からは、このマクロモノマーは、光反応前は310nmで吸収極大を示し、光反応後は254nmで吸収極大となる。
(Production of star-shaped photosensitive macromonomer)
Star poly (ethylene glycol) with 4 arms (molecular weight 2000 g / mol) is dissolved in dry THF and triethylamine. For this purpose, cinnamylidene acetyl chloride slowly dissolved in dry THF is added dropwise. The reaction mixture is stirred at room temperature for 12 hours and then at 50 ° C. for 3 days. The precipitated salt is filtered off, the filtrate is concentrated and the resulting product is washed with diethyl ether. The conversion rate in H-NMR measurement was 85%. From the viewpoint of UV spectroscopy, this macromonomer exhibits an absorption maximum at 310 nm before the photoreaction and has an absorption maximum at 254 nm after the photoreaction.

ポリマー非晶質網目の熱的特性および機械的特性に関して更に調べた。これらの試験の結果をまとめて以下の表に示す。

Figure 0004881728
Further investigations were made regarding the thermal and mechanical properties of the polymer amorphous network. The results of these tests are summarized in the following table.
Figure 0004881728

形状記憶特性は、円筒形の光機械試験で求めた。この目的で、厚さ0.5mmおよび長さ10mmおよび幅3mmのバーベル型シート片を打ち抜いて使用した。   The shape memory characteristics were determined by a cylindrical photomechanical test. For this purpose, a barbell-type sheet piece having a thickness of 0.5 mm, a length of 10 mm and a width of 3 mm was punched and used.

2つの形状を記憶している形状記憶ポリマーについての様々な例が米国特許第6,388,043号明細書(これは参考により援用)に記載されている。   Various examples of shape memory polymers that memorize two shapes are described in US Pat. No. 6,388,043, which is incorporated by reference.

本発明のステントの永続的形状と一時的形状との間の大きさの差を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the size difference between the permanent and temporary shapes of the stent of the present invention. ステントを導入する作業ステップおよび除去する作業ステップの概略図である。薄い灰色部分はステントを示しており、濃い灰色部分はカテーテルのバルーンを示しており、黒色部分はカテーテルを示している。FIG. 6 is a schematic view of a working step for introducing and removing a stent. The light gray portion indicates the stent, the dark gray portion indicates the catheter balloon, and the black portion indicates the catheter. ステントをプログラミングする既知の方法(米国特許第5,591,222号明細書参照)を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a known method of programming a stent (see US Pat. No. 5,591,222).

Claims (10)

非血管領域または血管領域で使用するためのSMP材料を含む生分解性のステントであって、ワイヤーコイル又はスロット付き管となるように設計され、前記SMP材料が、熱可塑性エラストマー、ポリマー網目及び相互侵入網目からなる群より選ばれ、前記SMP材料が、カプロラクトンユニットおよびペンタデカラクトンユニットを含む、ステント。A biodegradable stent comprising an SMP material for use in a non-vascular or vascular region, wherein the stent is designed to be a wire coil or slotted tube, wherein the SMP material comprises a thermoplastic elastomer, a polymer network, and a mutual mesh. selected from the group consisting of interpenetrating networks, wherein the SMP material comprises a caprolactone unit and a pair printer decalactone unit, stents. SMP材料でコーティングされた分解性材料又は生分解性プラスチック材料からなる基本構造体からなる、請求項1に記載のステント。  The stent according to claim 1, comprising a basic structure made of a degradable material or a biodegradable plastic material coated with an SMP material. 前記分解性材料が、マグネシウム合金、純マグネシウムまたはマグネシウムもしくはマグネシウム合金と生分解性ポリマーとの混合材料である、請求項2に記載のステント。  The stent according to claim 2, wherein the degradable material is a magnesium alloy, pure magnesium, or a mixed material of magnesium or a magnesium alloy and a biodegradable polymer. X線造影剤および医学的に有効な化合物から選択される追加の添加剤を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステント。  The stent according to any one of claims 1 to 3, further comprising an additional additive selected from an X-ray contrast agent and a medically effective compound. 前記SMP材料は、SMP効果が熱的に誘導され、光誘導されるSMP材料から選択され、かつ/または、前記SMP材料が生分解性および/または血液適合性であり、かつ/または、前記SMP材料が粒子非生成の分解挙動を見せる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のステント。  The SMP material is selected from SMP materials in which the SMP effect is thermally induced and photoinduced and / or the SMP material is biodegradable and / or blood compatible and / or the SMP material The stent according to any one of claims 1 to 4, wherein the material exhibits non-particle-generated degradation behavior. 前記網目が架橋カプロラクトンマクロモノマーからなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載のステント。  The stent according to any one of claims 1 to 5, wherein the network is composed of a crosslinked caprolactone macromonomer. 表面コーティングを更に含む、請求項1〜6のいずれかの一項に記載のステント。  The stent according to any one of claims 1 to 6, further comprising a surface coating. 前記表面コーティングが、血液適合性を改変するコーティング材料から選択される、請求項7に記載のステント。  The stent according to claim 7, wherein the surface coating is selected from coating materials that modify blood compatibility. 請求項1〜8のいずれか一項に記載されるステントを製造する方法であって、
前記SMP材料を、押し出し法、被覆法、金属注型法または紡糸・製織法によってステントに加工することを含む、方法。
A method for producing a stent according to any one of claims 1-8,
A method comprising processing the SMP material into a stent by an extrusion method, a coating method, a metal casting method, or a spinning / weaving method.
請求項1〜8のいずれか一項に記載のステントと、さらには、温度制御されたバルーンカテーテルと、および/または、光ファイバーを有するバルーンカテーテルとを含むキット。  A kit comprising the stent according to any one of claims 1 to 8, and further, a temperature-controlled balloon catheter and / or a balloon catheter having an optical fiber.
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