JP2002524153A - 非血栓形成性表面コーティング剤としてのヘパリンを含む組成物 - Google Patents
非血栓形成性表面コーティング剤としてのヘパリンを含む組成物Info
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Abstract
Description
されるヘパリンを含む組成物に関する。また、本発明は、表面をかかる組成物で
処理される装置にも関するものである。
因で毎年数百万人もの人々が死に至っており、米国だけでも医療費は900億米
ドルを超えるものと見られてきた。
症は動脈内で発生し、静脈血栓症は静脈内で発生する。動脈血栓は高速流におい
て形成され、血小板が主な成分である。血小板は直径約2μmの小さな細胞で、
血液中を循環している。その主な機能は止血に関与することである。損傷した血
管壁や変質した血管壁、あるいは傷などでコラーゲンと接した場合や異質の表面
に接した場合、血小板はその表面に付着し、活性化され、凝集塊を形成しはじめ
る。このような凝集が動脈で起こると、凝集した血小板による血栓が形成される
。動脈血栓は白色血栓とも呼ばれているが、これは血小板が主体で赤血球(RB
C)はほとんど含まれないための見た目によるものである。
には、両方で凝固系をなす多数の酵素前駆体とエフェクタータンパク質とが存在
する。この系は、1つの酵素が酵素前駆体を活性化し、このようにして形成され
た酵素が次の酵素前駆体を活性化するといった連鎖プロセスでさまざまな方法に
よって誘発され得る。形成される最終的な酵素はトロンビンであるが、このトロ
ンビンによって血漿タンパク質のフィブリノーゲンから2つのペプチドが切断さ
れ、結果として変性したフィブリノーゲンが急速に凝集してゲルを形成し、フィ
ブリン塊や血栓が形成される。静脈血栓にはフィブリンに巻き込まれた赤血球が
含まれるため、静脈血栓は赤色血栓とも呼ばれる。
があげられる。心筋梗塞では、冠動脈に血栓が生じて心筋の対応する部分への血
液供給が停止するか、あるいは大幅に低減されるため、心筋のその部分が壊死す
る。血栓性脳卒中では血栓によって大脳動脈の血流が遮断される。この血栓は、
通常は循環経路中の他の場所で形成され、血液の流れとともに脳にたどりついた
ものである。脳は酸素欠乏に対して非常に敏感であるため、脳内のこの動脈から
の血液が流れる部分が損傷を受けることになる。
治療努力の多くはこれを防ぐことを目的としている。主に使用される薬剤にアス
ピリン(アセチルサリチル酸)があるが、この薬剤は血小板の活性化と凝集を抑
制することで動脈血栓の形成を防止するものである。大規模な臨床研究から、ア
スピリンを1日当たり1錠服用することで心筋梗塞になる危険性が大幅に低くな
ることが分かった。血栓性脳卒中の予防については、広く一般に用いられている
薬剤がもう1つある。それはチクロペジン(Ticlopedin)であり、ア
スピリンと同じく血小板の凝集を抑制するものであるが、その作用機序は若干異
なっている。
部静脈血栓症では四肢(通常は脚部)の静脈に血栓が形成される。この血栓によ
って血液の還流が減り、脚や腕のその部分への血液供給量が少なくなってしまう
。脚や腕がむくみ、痛みを伴う。このような状態自体は生命を脅かすものではな
いが、治療をせずにおくと血栓が次第に大きくなって、小片が還流に残り、部分
的に肺に到達する場合がある。このような生命に危険のある状態が肺塞栓と呼ば
れるものである。静脈血栓症に対処する臨床的な診療は予防と治療とに分けられ
る。しかしながら、使用される薬剤は同じであるため、違いといえば用量と治療
期間である。
これらの薬剤はいずれも、静脈血栓症における重要な過程である凝集とフィブリ
ンの形成を抑える働きをするものである。ヘパリンは硫酸エステルを含有する多
糖類であり、ブタの腸の粘液から大規模に単離される。これは、静脈血栓症を治
療および予防するための作用薬として何十年にもわたって臨床現場で使用されて
いる。ヘパリンは、分子量5,000〜30,000ダルトン、平均分子量約1
2,000〜15,000ダルトンのヘテロ接合体である。ヘパリンおよび低分
子ヘパリンは、生理的な凝固抑制因子であるアンチトロンビンIII(AT)が活
性化凝固因子を不活性化する割合を大幅に高めることによって、抗凝固活性を発
揮する。ATと結合して強い抗凝固活性を示すヘパリン分子は全体の約1/3程
度にすぎない。これは、ヘパリン分子がATとの親和性の高い特定の五糖配列を
含むことに関連している。このようなヘパリンフラクションは高親和性フラクシ
ョンまたはHAフラクションと呼ばれる。残りの部分である低親和性(LA)フ
ラクションは基本的に抗凝固活性を欠いている。さらに重要なこと、すなわち生
体内(in vivo)での抗血栓活性についてみると、ATの活性化が重要で
あるだけでなく、外因系血液凝固抑制因子(TFPI)の放出などの他の機序も
抗血栓作用を助長するため、状況はさらに複雑である。抗凝固活性がないにもか
かわらず、LAヘパリンはTFPIを放出することでヘパリン全体の抗血栓作用
を助長する。
用し、アデノシン二リン酸の血小板凝集促進作用を高める。この点での血小板に
影響をおよぼす機能についてみると、Holmer et al.,Throm
b Res 1980,18:861〜869に示されるようにHAヘパリンと
LAヘパリンとで何ら違いはない。
抑えることによる抗血栓作用がある。このプロセスにはいくぶん時間を要し、そ
のためジクマロール誘導体を即時性の抗血栓治療に使用することができずにいる
。
れる装置の開発には大きな進歩があった。しかしながら、これによって新たなタ
イプの血栓症が生じている。血液が健常な血管の血管壁以外の物質と接触すると
凝固系の活性化が起こりはじめ、これが血栓形成につながる場合がある。外来物
の表面が動脈血流と接触した場合、形成される血栓は血小板を主成分とする動脈
タイプである(Hanson et al.Biomaterials 198
2,519〜530)。静脈血流では、凝固と血小板の両方が関与する混在した
状況になる。
きる。しかしながら、これには出血の危険が伴う上に薬物治療は長期にわたって
行わなければならない場合が多いことが欠点となるため、理想的な解決策とはい
えない。血栓症が形成される可能性の低い材料を見出すために多大の努力がなさ
れてきたのはこのためである。さまざまなポリマーや可塑性材料を試し、表面の
親水性/疎水性を変えてみたが、画期的な組成物は見出されていない。生理的な
pHで血小板は負に帯電するため、負の電荷を持つ表面について、静電反発が原
因で付着が少なくなるとの期待から、研究が行われてきた。今日までのところ、
負に帯電したポリマーで表面をコーティングして血栓形成性の低い表面を得るこ
とに成功した最も良い例として、コーティングにヘパリンを用いて血小板の付着
を抑制することがあげられる。ヘパリンは、生理的な化合物であるという点で合
成ポリマーよりも都合がよい。また、人体で見出すことのできる分子のうち最も
強く負に帯電する分子である。この点に関してはHAヘパリンとLAヘパリンと
の間に差はない。
術が開発されている。ポリカチオン表面に対するヘパリンのイオン結合を試した
が、ヘパリンが表面から浸出して抗血栓特性が失われたため、失敗に終わってい
る。
医療機器の表面にヘパリン断片を共有結合することで達成されている。汎用的な
方法とその改良については、欧州特許第0086186号、同第0086187
号および同第0495820号に記載されている。
がらヘパリンの多糖鎖を選択的に切断して達成される表面改質物質の調製につい
て説明されている。第2に、医療装置の表面にアミノ基を持つ表面改質層を1つ
またはそれ以上導入し、その後に多糖鎖のアルデヒド基と表面改質層の第1級ア
ミノ基とを反応させ、次いで中間のシッフ塩基を還元して、たとえばシアノボロ
ハイドライドとの安定した第2級アミン結合にする。
改質物を調製することができた。
多く存在する。たとえば、亜硝酸または過ヨウ素酸エステルでの酸化によってア
ルデヒド基を含むように改質されたヘパリンが共有結合によって結合できるポリ
ウレタン尿素の層を有する基材をもとにした、欧州特許出願公開第020029
5号(米国特許第4,600,652号、同第6,642,242号)に記載さ
れている。
309473号に記載されている。リゾチームの層をコーティングするか、ヘパ
リンが付着するリゾチームの誘導体をコーティングすることで、装置の表面を改
質する。
6,532号に記載されている。この場合、階層状の抗血栓形成性表面が、ポリ
マー基材と、ポリマー基材に結合したキトサンと、キトサンコーティングに結合
する抗血栓形成剤とを含む。特開平4−92673号は、ヘパリンを結合するの
にキトサン層を用いた抗血栓形成性ヘモフィルタに関する。抗血栓形成性表面を
得るための従来技術のプロセスについての記載事項は決して完全なものではなく
、患者に問題なく使用するのに必要な特性を示す、すなわち、コーティングの安
定性があり、コーティング対象となる基材の特性が悪化することがなく、抗血栓
形成活性が長期にわたって維持される、コーティグされた医療用物品を得るのは
困難であることを明確に示すものである。
とに成功したとしても、依然として改良の必要性があり、最適な特性を有するヘ
パリンのフラクションを使用することが非常に大きな進歩につながる可能性があ
る。
ような、表面コーティング用のHAヘパリンおよびLAヘパリンの調製と特性化
について説明するものである。また、HAヘパリン調製物およびLAヘパリン調
製物での装置表面のコーティングについても取り上げる。表面へのカップリング
前にヘパリンのHAフラクションとLAフラクションを分離することが、Yua
n et al.によってすでに行われている(J Biomed Mater
Res 1993,27:811〜820およびJ Appl Biomat
er 1995,6:259〜266)。Yuan et al.による研究(
1995)において、LAヘパリンをコーティングした表面の方が、HAヘパリ
ンをコーティングした表面よりも抗第Xa因子活性として測定した抗凝固活性が
高いことが明らかになった。
インプラント(ステント)を調査した。使用した動物モデルは、ヒヒの動静脈シ
ャントモデルである。このモデルでは、1本の動脈からの血液が、検討対象の材
料を含む管を通って静脈に達する。このモデルで形成される血栓は動脈血栓のタ
イプであり、血栓が形成されたら放射線標識した血小板の凝集を測定する。
想可能なことや、血小板に対してHAヘパリンやLAヘパリンがおよぼす作用に
ついて知られていることなどに反して、表面に結合させた場合はHAフラクショ
ンの方がLAフラクションよりも動脈血栓形成の防止効率が高いことが明らかに
なった。
下のような利点が得られる。
は、大量のヘパリンを固定化することに困難を伴う材料および装置では特に重要
である。
血流の状況などの血栓形成刺激の強い用途や、ルーメンの細いカテーテルや血管
グラフトなどの用途、あるいは他の場合であれば必要のない全身へのヘパリン処
置が患者に必要なときに特に重要である。
て用いられるヘパリンを含む組成物を提供することにある。
る。
ンの含有率が高いヘパリンと、任意に好適なキャリアとを含む組成物を提供する
ことにある。
リンを含む。本発明による組成物を任意にキャリアと併用し、医療装置の表面に
ヘパリンを固定化する。
ドなどの官能基、あるいは、ヘパリン中に存在するかヘパリンに導入される官能
基と結合できる他の反応性官能基を有する有機化合物からなる群から選択される
。
有する低分子化合物の例としては、塩化トリドデシルメチルアンモニウム、塩化
ベンザルコニウム誘導体、エチルジメチルアミノプロピルカルボジイミドおよび
グルタルアルデヒドがあげられる。ポリマーの例としては、たとえば、ポリエチ
レンイミン(PEI)またはポリリシンなどのポリアミン、ポリアクリル酸など
のポリカルボン酸、ポリビニルアルコールまたは多糖類などのポリアルコール、
他の官能性ポリマーまたはこれらの混合物があげられる。官能基は、十分な量の
HAヘパリンが結合でき、強い抗血栓形成活性が得られる程度に存在する。
とにある。好適な装置は、ステント、グラフト、ステントグラフト、カテーテル
、心臓弁、フィルタ、管類および膜式装置からなる群から選択されるが、これに
限定されるものではない。
にして、ブタの粘膜のヘパリンを亜硝酸で解重合した。得られる解重合ヘパリン
を、基質結合抗トロンビンIII上でのアフィニティクロマトグラフィによって
、HAフラクションとLAフラクションとに分画した(Andersson L
O et al.Tromb Res 1979,9:575〜83)。予想通
り、HAフラクションは極めて高い抗凝固活性を示したが、LAフラクションの
活性は極めて低かった。ステンレス鋼製ステント(Palmaz−Schatz
,PS153,Cordis,Warren,N.J.USA)を2つのグルー
プに分け、上記の2種類のフラクションをコーティング(Larm et al
.欧州特許第86186号)した。ステントは血管壁の支持に用いられるチュー
ブ状ネットの一種であり、観血式の心臓血管の処置に使用される。ヘパリンの結
合度を求めたところ、基本的には同量のHAフラクションとLAフラクションが
それぞれ、2つのグループに分けたステントの表面に結合したことが分かった。
2つの表面での抗血栓形成特性を評価するために、確立された動物モデルを使用
した。使用したモデルはヒヒの動静脈シャントモデルである。このモデルでは、
1本の動脈からの血液が、検討対象の材料を含む管を通って静脈に達する。この
モデルで形成される血栓は動脈血栓のタイプであり、血栓が形成されたら放射線
標識した血小板の凝集を測定する(Cadroy Y et al.J Lab
Clin Med 1989,113:436〜448)。
vivo)で動静脈シャントに留置して膨らませた。ステント表面での血小板
の凝集をガンマカメラで断続的に監視し、2時間にわたって記録した。コーティ
ング処理をしていないステントを対照として用いた。対照のステントの血小板は
すぐに付着しはじめ、実験を行っている間堆積しつづけた。LAヘパリンフラク
ションをコーティングしたステントでは、最初は血小板の堆積量は対照に比べて
大幅に少なかったが、40分経過後に堆積しはじめて2時間後には対照のステン
トと同程度の血小板が堆積していた。これに対して、HAヘパリンフラクション
をコーティングしたステントでは血小板の堆積は全く認められなかった。2時間
経過後も血小板が堆積している様子は見られなかった。このように、HAヘパリ
ンフラクションをコーティングしたステントの方が抗血栓形成特性の面で優れて
いる。
レベルで抑えられた。しかしながら依然として改良の必要性があり、抗血栓作用
の重要な部分にはヘパリンのHAフラクションが関与しているように見えるため
、このフラクションの率が高い表面にすることには利点があろう。
た。理由は、この動物モデルで動脈血栓症を評価するにはステントが非常に都合
が良いためである。しかしながら、装置のタイプがカテーテル、フィルタ、管類
、血管グラフトであるかステントであるかは、表面の血栓形成性という点では重
要ではない。血栓形成性は、装置自体や装置のバルク材ではなく表面の性質によ
って変わってくる。このため、表面の抗血栓形成性に関してステントを用いて得
られる結果は、ステントに限定されるものではなく、動脈血と接触するあらゆる
タイプの人工装置表面にあてはまるものである。
にして、ブタの粘膜のヘパリンを亜硝酸で解重合した。得られた解重合ヘパリン
を、基質結合AT上でのアフィニティクロマトグラフィによって、HAフラクシ
ョンとLAフラクションとに分画した(Andersson LO et al
.Tromb Res 1976,9:575〜83)。ストックホルムのファ
ルマシア&アップジョン社からヒトATを入手した。また、スウェーデン、ウプ
サラのファルマシアバイオテク社から活性化CHセファロース4Bを入手した。
米国ウォーレンのコーディス社から冠動脈用のPalmaz-Schatzステ
ントPS153の提供を受けた。さらに、スウェーデン、ムルンダールのChr
omogenix社から色素ペプチド基質S−2238およびS−2765を入
手した。ヘパリン活性についての第4次国際標準を英国ハートフォードシャー州
の国立生物学的基準標準品研究所(NIBSC)から入手した。
ル(125g)を緩衝液中でもどし、4gのATと反応させた。このようにして
得られるAT−セファロース(400ml)はHAヘパリン約100mgを結合
することができた。トロンビン抑制アッセイおよび第Xa因子抑制アッセイによ
って、基本的に低分子量ヘパリンに対する欧州薬局方規定の方法に従い、色素ペ
プチド基質S−2238およびS−2765を用いてヘパリンフラクションの抗
凝固活性を求めた。ヘパリンに対する第4次国際標準を使用して標準曲線を作出
し、比活性を1mgあたりの国際単位(IU/mg)で表した。カルバゾールH 2 SO4法によってヘパリンサブフラクションのヘパリン含有量を求めた。表面
に結合したヘパリン量(ヘパリン密度)を化学的な方法で求め、単位表面積あた
りのヘパリン量(μg/cm2)で表した。
ぎず、本発明を何ら限定するものではない。
のとする。「含む(comprising)」という表現については、本願発明
者らは「含むが、これに限定されるものではない」という意味に解している。し
たがって、本願明細書では触れていない物質や添加物も含まれる場合がある。
al.1976に従って、AT−セファロースでのアフィニティクロマトグラ
フィによってHAフラクションとLAフラクションに分離した。0.15MのN
aCl 4ml中ヘパリン含量200mgでカラムに塗布し、0.15MのNa
Cl 500mlで溶出した後、2.0MのNaCl 500mlで溶出した。
溶出液を10mlだけチューブに回収し、そのヘパリン含有量をカルバゾール法
で解析した。それぞれLAヘパリンとHAヘパリンを含むチューブを回収した。
各実験での収率はLAヘパリン約140mgHAヘパリン50mgであった。こ
のようにして得られたHAフラクションおよびLAフラクションを抗凝固活性に
ついて特性化した。結果を表1に示す。
子抑制アッセイで318IU/mgという高い抗凝固活性を示した。LAフラク
ションは、どちらのアッセイでも本質的に活性を欠いていた(<5IU/mg)
(表1)。
技術を用いて、冠動脈ステントにヘパリンフラクションをコーティングした。5
0個のステントのロット2組に対し、それぞれHAフラクションとLAフラクシ
ョンをコーティングした。次いで、コーティング済みのステントを酸化エチレン
(EO)で滅菌した。ステントのヘパリン密度を表2に示す。ヘパリン密度は、
両調製物で本質的に同一の約5μg/cm2であった。
ィングの非血栓形成特性について検討した。放射線標識した血小板を注射した非
抗凝固ヒヒにて、ステントを半ビボ(ex vivo)で動静脈(AV)シャン
トに留置して膨らませた。ステント表面への血小板の付着をガンマカメラで断続
的に監視し、2時間にわたって記録した。コーティング処理をしていないPS1
53ステントを対照として用いた。結果を図1に示す。HAステントでは血小板
の付着は認められなかった。一方、コーティングを施していない対照のステント
を移植すると血小板はすぐに付着しはじめ、この付着は実験が終わるまで続いた
。LAステントでは、1時間の時点までは対照のステントよりも若干付着量が少
ない程度であったが、2時間経過後にはその差がなくなり、LAステントは対照
のステントと本質的に同じ反応を示した。
ィングしたステントと対照のステントへの血小板の付着を示すグラフである。コ
ーティングを施していないPS153ステントを対照として用いた。カッコ内の
数字は実験回数と各実験で用いた動物の個体数と関連している。
ィングしたステントと対照のステントへの血小板の付着を示すグラフである。コ
ーティングを施していないPS153ステントを対照として用いた。カッコ内の
数字は実験回数と各実験で用いた動物の個体数と関連している。
Claims (7)
- 【請求項1】 任意に好適なキャリアと一緒に、表面に結合した高親和性の
HAヘパリンに富んだヘパリンを含む組成物。 - 【請求項2】 前記高親和性のHAヘパリンが精製されたものであることを
特徴とする、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項3】 前記高親和性のHAヘパリンが、エンドポイントアタッチメ
ント(end point attachment)によって表面に結合している
ことを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項4】 前記キャリアが、アミノ、アルデヒド、ヒドロキシル、カル
ボン酸、カルボジイミドなどの官能基、あるいは、ヘパリン中に存在するかヘパ
リンに導入される官能基と結合できる他の反応性官能基を有する有機化合物から
なる群から選択され、官能性化合物が低分子化合物またはポリマーであってもよ
く、官能基を有する低分子化合物の例としては、塩化トリドデシルメチルアンモ
ニウム、塩化ベンザルコニウム誘導体、エチルジメチルアミノプロピルカルボジ
イミドおよびグルタルアルデヒドがあげられ、ポリマーの例としては、たとえば
、ポリエチレンイミン(PEI)またはポリリシンなどのポリアミン、ポリアク
リル酸などのポリカルボン酸、ポリビニルアルコールまたは多糖類などのポリア
ルコール、他の官能性ポリマーまたはこれらの混合物があげられることを特徴と
する、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の組成物で表面を処理
された装置。 - 【請求項6】 ステント、グラフト、ステントグラフト、カテーテル、心臓
弁、フィルタ、管類および膜式装置からなる群から選択されることを特徴とする
、請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 動脈血流と接触する非血栓形成性表面の作成への請求項1に
記載の組成物の使用。
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Cited By (1)
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