JP2003507082A - 表面改質物質を調整する新方法 - Google Patents
表面改質物質を調整する新方法Info
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Abstract
Description
の、改良された非血栓形成性表面改質を調製する方法に関する。
されたり体液と接触したりすると、さまざまな反応が起こるが、その中には装置
表面での血液の凝固につながる反応もある。このような重大な結果に対処するた
めに、患者の体内に医療装置を留置したりこれを患者の体液と接触させる前に、
抗血栓作用を持たせるため、周知の抗凝血化合物であるヘパリンを患者に全身的
に投与することが、長年にわたって行われてきた。
凝固因子が作用しあって血液と接触した非自己表面に血栓が形成される。最も顕
著な凝固抑制因子はアンチトロンビンである。アンチトロンビンはトロンビンや
他の凝固因子の作用を消してしまうため、血液凝固を阻止あるいは制限する。ヘ
パリンはアンチトロンビンが凝固因子を抑制する割合を大幅に高める。
という重篤な副作用が伴うことが多い。めったにないことであるが、同じヘパリ
ン療法による重篤な合併症として、出血および動脈血栓症の両方を併発する可能
性もあるヘパリン起因性血小板減少と呼ばれるアレルギー反応の発症がある。ま
た、ヘパリン治療では血漿濃度を頻繁にモニタし、血漿濃度に応じて投与量を調
節する必要がある。プロタミンとのヘパリン逆転(reversal)がもう1
つの合併症である。
決策が求められてきた。これは、ヘパリンの抗凝固特性を利用した表面改質によ
って達成できる可能性があると考えられてきた。したがって、ヘパリンの層を医
療装置の表面に付加することで、表面を非血栓形成性にする技術がさまざまに開
発されてきた。
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す
るため、これらの表面改質は安定性に欠け、機能的に不十分であった。
てきた。
質した医療機器の表面にヘパリン断片を共有結合させることで達成される。一般
的な方法とその改良については、欧州特許第0086186号、同第00861
87号および同第0495820号に記載されている。
、末端アルデヒド基の形成につながる亜硝酸での酸化によって、ヘパリンの多糖
鎖を選択的に切断して達成される。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。
することができた。
多く存在する。たとえば、欧州特許出願公開第0200295号(米国特許第4
,600,652号、同第6,642,242号)に記載されているものは、ポ
リウレタン尿素の層を有する基材をもとにしており、これに、亜硝酸または過ヨ
ウ素酸エステルで酸化すること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される。
活性化ヘパリンなどの抗血栓形成作用物質の固定化前に、高アミン含有フッ素化
ポリウレタン尿素で基材表面をコーティングすることについて記載されている。
09473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。
剤を含み、医用物品のコーティング用として有用な抗血栓形成性の材料について
記載されている。
7/07843号に記載されている。かかる方法では、ヘパリン分子1個あたり
3つ以上の糖単位と反応することのない過ヨウ素酸エステルを十分な量でヘパリ
ンと混合し、この混合物を、医療装置のアミノ基を含む表面改質基材上に付加す
る。
ではないが、これらから、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、抗血栓形成活性が長期にわたって十分に維持され、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い、コーティグ
された医療用物品を得る事が困難であることは、明らかである。
品を高信頼度かつ再現可能な安定した方法で非血栓形成性となし、かつ、強い抗
血栓形成作用が維持されるコーティングを改良する必要性が依然としてある。
ある。かかる目的および他の目的は、添付の特許請求の範囲に記載の本発明によ
って達成される。
な方法でさらに改善できることがいまや見出された。かかる改善の度合いについ
ては、本発明に従って処理したヘパリンを表面に付着させたときのヘパリンの生
物学的活性が高くなることから測定できる。
または高pHで処理するか、アミン、アルコール、チオールなどの求核性触媒、
あるいは、固定化されたアミノ基、ヒドロキシル基またはチオール基などの求核
性触媒と接触させることによって、抗血栓形成活性が改良された表面改質を調製
する方法に関する。
基を有する表面改質層を形成するための周知の方法にはさまざまなものがあるた
め、本発明によって調製される抗血栓形成特性の優れたヘパリンを、ヘパリンが
結合可能な層を生成する従来技術と関連させて用いてもよい。
が、その際、活性官能基は表面で直接得られ、ヘパリンが結合可能な官能基を有
する別の層の表面に導入する必要はない。本発明によって調製される抗血栓形成
特性の優れたヘパリンをそのような材料と併用してもよい。
ヘパリン(任意にたとえばアルデヒドやカルボン酸、アミノ基などを含むように
処理されたもの)がその表面に好ましくは共有結合によって結合できる基を利用
できるように表面処理する種々の従来方法を含んでもよい。
は、 (A)非血栓形成性を持たせる対象となる表面の官能基と、 (B)相補的な官能基を含むように改質されたヘパリンとを 共有結合を形成すべく反応させることを少なくとも含み、その際、 (A)と(B)とを反応させる前のステップで、 (i)40℃から溶媒の沸点までの範囲の温度での加熱、 (ii)高pHすなわちpH8〜14の範囲での処理、 (iii)求核性触媒での処理 の各処理からなる群から選択された一つの処理によって、前記ヘパリンを、表面
結合時にその活性が高まるように活性化するものである。
またはより高くすることもできる。この点については、処理(i)を処理(ii
)または(iii)とを組み合わせると都合がよい。
の間で実際の化学反応は起こっていないことを示すものとして用いられる。本発
明による「求核性触媒」として利用できる化合物の例として、アミン類(酢酸ア
ンモニウム(NH4Ac)や他の窒素含有化合物(アミノ酸、脂肪族有機化合物
または環状有機化合物など)など)、ヒドロキシル含有化合物(アルコールなど
)、スルフヒドリル含有化合物(チオールなど)があげられる。本発明による求
核性触媒として利用できる他の化合物としては、アミノ基、ヒドロキシル基また
はスルフヒドリル基を有するポリマー化合物(たとえばポリエチレンイミンなど
)が挙げられる。本発明において利用可能な別の求核性触媒として、当業者間で
周知のイオン交換基材や置換クロマトグラフィ用のゲルで用いられるような固定
化アミノ基、ヒドロキシル基またはチオールがあげられる。遊離アミンや表面固
定化アミンなどの窒素含有求核性触媒を用いると最も好ましい。
ることを意味するもので、これら2つの基は互いに反応して共有結合を形成でき
るものと理解すべきである。共有結合を形成する基の一例としてアミノ基とアル
デヒド基があり、この場合は上記の反応スキームの後に、それによって形成され
たシッフ塩基を安定化させるステップが必要である。当業者であれば、共有結合
を形成できる他の官能基のペアは自明であろう。
詳細に説明する。すなわち、 (a)改質対象の表面を処理して当該表面に官能基を含む層を形成し、 (b)従来技術によって相補的な官能基を含むように改質したヘパリンを、更
なるステップにおいて、 (i)40℃から溶媒の沸点までの範囲の温度での加熱、 (ii)高pHすなわちpH8〜14の範囲での処理、 (iii)求核性触媒での処理 の各処理からなる群から選択された一つで処理し、 (c)ステップ(a)で得られる層とステップ(b)によって改質されたヘパ
リンとを反応させ、ヘパリンを共有結合によって表面に固定化する。
リマー化合物、ポリエチレンイミン、キトサンなどのポリアミン、あるいは反応
性官能基を含む他の多糖類またはポリマーなどを用いて形成してもよい。あるい
は、特定の厚さまたはテクスチャの層を達成すべく、たとえば電荷が逆の2つの
化合物のように異なるポリマー化合物の層を用いることも可能である。この場合
、ヘパリンの相補的な基と反応できる遊離活性基が最終層に含まれるようにしな
ければならない。このポリマーは、最初の層で架橋されていてもよい。
あり、かかる表面改質を調製するための詳細な作業指示については、当該特許お
よび他の刊行物に含まれる説明および実施例を引用する。
能性のある基材は、人工心肺、血液フィルタおよび血液ポンプ、カテーテルおよ
び管類などの医療装置ならびに、ステント、血管グラフトおよび心臓弁などのイ
ンプラントである。
マー、ガラス、金属、天然繊維素材、セラミックの他、意図した用途に合った特
性を有するあらゆる材料があげられる。
同第0086187号または同第0495820号、あるいは国際特許出願公開
第WO97/07834号に記載されているようにして実施される。これには、
主に以下のステップが含まれる。すなわち、 (a)改質対象の表面にアミノ基を含むポリマーの層を付加し、 (b)任意に、ステップ(a)の層を二官能性架橋剤を用いて架橋させ、 (c)ステップ(b)の層にアニオンポリマーの層を付加し、 (d)任意に、ステップ(a)、(b)および(c)を少なくとも1回繰り返
し、 (e)最終ステップ(a)に続き、 (f)ヘパリンを、亜硝酸または過ヨウ素酸エステルでの酸化によって改質し
てアルデヒド基を含むようにする。
徴とする。すなわち、 (g)さらに、アルデヒドヘパリンを、 (i)40℃から溶媒の沸点までの範囲の温度での加熱、 (ii)高pHすなわちpH8〜14の範囲での処理、 (iii)求核性触媒での処理 の各処理からなる群から選択される一つのステップにおいて水溶液中で処理し、
表面結合時のヘパリンの活性を高める。
さらに処理したアルデヒドヘパリンとを反応させる ことによって、この方法を優先的に継続する。
、水溶液中で行うのが最も好ましい。ただし、特定の状況では、任意に錯形成物
(complex builder)と併用して有機溶媒を用いる方が適してい
るか、あるいは、水溶液と有機溶媒との混合物を用いる方が適していることもあ
る。
度合いは時間と温度との兼ね合いで決まってくる。したがって、一実施形態では
、温度は40〜80℃の範囲、さらに好ましくは50〜70℃の範囲である。第
2の実施形態では、温度は60℃に維持される。
施される。pHの範囲を9〜11にするとさらに好ましい。
れは、大量のヘパリンを固定化するのが難しい材料および装置では極めて需要で
ある。
低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、患者に、他の場合であれば必要のない全身へ
のヘパリン処置が必要な場合に極めて重要である。
亜硝酸で処理した。酸化後、反応溶液を4つの群(各60ml)に分け、これら
を以下のステップのうちいずれか1つで処理した。
後、4M NaOHでpH7に中和。
後、4M HClを用いてpH7に中和。
.1Mにし、40℃にて1時間放置した。得られた溶液から水分を蒸発させ、N
H4Acを除去した。残渣を水60mlに溶解し、pHを7に調整した。
ン抑制)アッセイを行った。
86号に記載されているようにしてヘパリン処理し、アンチトロンビンの結合ア
ッセイを行った。
て処理することで、従来技術に従って亜硝酸で酸化させたヘパリンをpH7で処
理した場合と比べて、表面固定化後のヘパリンの活性を極めて高くすることがで
きる(最低3倍)。ヘパリンの活性は、固定化前には影響されない。
、活性は若干高まるが、低いpHで処理しても何ら効果はない。
亜硝酸で処理した後、4M NaOHでpH7に中和して凍結乾燥させた。
用いてポリエチレンチューブをヘパリン処理した。
6時間循環させた後に使用。
うにして行った。ヘパリン処理したチューブの断片のアンチトロンビン結合を解
析した。
長くするかアミノ基などの表面固定化求核物質と接触させてさらに処理すると、
表面に固定化したときのヘパリン活性が極めて高まる。
って活性化したヘパリンを使用するときには、いずれも驚くほどAT吸着量が増
すことを示すためのものである。
リンをそのまま用いて、ヘパリン処理した。
リンを更にアルカリ(pH10、40℃にて1時間)で処理したヘパリンを用い
て、ヘパリン処理した。
酸エステルで酸化されたヘパリンをそのまま用いて、ヘパリン処理した。
酸エステルで酸化させたヘパリンを更にアルカリ(pH10、40℃にて1時間
)で処理したヘパリンを用いて、ヘパリン処理した。
Claims (8)
- 【請求項1】 (A)非血栓形成性を持たせる対象となる表面の官能基と、 (B)相補的な官能基を含むように改質されたヘパリンとを 共有結合を形成すべく反応させるステップを少なくとも含み、非血栓形成活性を
改良した表面改質を生成する方法において、 前記(A)と(B)とを反応させる前のステップで、 (i)40℃から溶媒の沸点までの範囲の温度での加熱、 (ii)高pHすなわちpH8〜14の範囲での処理、 (iii)少なくとも1つの求核性触媒での処理 の各処理からなる群から選択された一つの処理を行って、前記ヘパリンを、表面
結合時にその活性が高まるように活性化することを特徴とする非血栓形成活性を
改良した表面改質を生成する方法。 - 【請求項2】 改質対象の表面に官能基を含む層を形成する1つまたはそれ
以上のステップで当該表面を処理することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記pHが9〜11の範囲であることを特徴とする請求項1
に記載の方法。 - 【請求項4】 前記pHが10であることを特徴とする請求項3に記載の方
法。 - 【請求項5】 前記求核性触媒がNH4Acであることを特徴とする請求項
1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記求核性触媒が固定化されたアミノ基を含むことを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 請求項2に記載の方法において、 (a)前記改質対象の表面にアミノ基を含むポリマーの層を付加し、 (b)任意に、ステップ(a)の層を二官能性架橋剤を用いて架橋させ、 (c)ステップ(b)の層にアニオンポリマーの層を付加し、 (d)任意に、ステップ(a)、(b)および(c)を少なくとも1回繰り返
し、 (e)最終ステップ(a)に続き、 (f)ヘパリンを、亜硝酸または過ヨウ素酸エステルでの酸化によって改質し
てアルデヒド基を含むようにし、 (g)アルデヒド含有ヘパリンを、表面結合時にその活性が高まるように、さ
らに別のステップで活性化し、 最後に、 (h)ステップ(a)または(e)で得られた層を、ステップ(g)で得られ
てさらに処理したアルデヒドヘパリンと反応させることによって、表面に層を形
成することを含む、表面改質を生成する方法において、 前記活性化ステップ(g)が、 (i)40℃から溶媒の沸点までの範囲の温度での加熱、 (ii)高pHすなわちpH8〜14の範囲での処理、 (iii)少なくとも1つの求核性触媒での処理 の各処理からなる群から選択された処理であることを特徴とする非血栓形成活性
を改良した表面改質を生成する方法。 - 【請求項8】 請求項2乃至7のいずれか1項に記載の方法によって生成さ
れる表面改質基材。
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