JP2005511212A - ナノコンポジットを含む医療機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ナノコンポジットを含む医療機器を提供する。
【解決手段】 本発明はナノコンポジットを含む医療機器を提供する。本発明の医療機器の製造の際にナノコンポジットを用いることにより、該医療機器は、種々の都合の良い性質を実現し得る。本発明の医療機器の製造方法も提供される。本発明の医療機器は、その用途における特定の利点を提供することが予想されるように、本発明の医療機器が体に治療的に接触され、それにより、治療又は診断が行われる治療又は診断方法を包含する診療方法もまた提供される。

Description

本発明は、１種又はそれより多くのナノコンポジット材料から構成されている１つ又はそれより多くの部材を含む医療機器に関するものである。本発明の医療機器の製造の際にナノコンポジットを用いることにより、ナノコンポジットの特定の性質が、医療機器産業において特に好都合な方法にて利用され得る。

医療機器産業は、そこで製造され且つ使用される製品又は機器が多種多様の性質を示す製品を必要としている産業のほんの一例である。経管腔医療機器が一つの例である。このような機器は典型的には、治療部位から離れた位置にて患者の脈管構造内に導入されるが、それは患者を不快にし得る手順である。許容可能に行い且つ患者へのトラウマを極小化するために、経管腔医療機器は典型的には、様々な、そして時には異なる性能特性を示す。例えば、多数のこのような機器は、望ましくは、治療を必要とする場所で操作され及び／又は該場所に挿入されるために良好な操作性を示すが、それにも係わらず、そのように操作されるとき、曲がらないか又は捩じれないのに充分に長手方向において強い。実際、多数の医療機器は、それらの意図された目的に対して有用であるように、前述の性質と、強さ、熱安定性、構造安定性、可撓性、不透明性、輻射線不透過性、貯蔵安定性、潤滑性、滅菌に対する安定性等の他の性質の組み合わせを必要としている。

従って材料の選択は、使用される材料の性質がしばしば機器全体の性質を決定づけるので、多数の医療機器の治療効率にとって非常に重要である。しかしながら、１種の材料から、又は材料の組み合わせであっても、そこから利用し得る性質の範囲はしばしば、医療機器の用途において望まれる程には広くない。結果として、望ましい及び／又は必要な特性を示すために、多数の医療機器を、材料の組み合わせから製造し、特定の方法で加工し、コートし、又は他の処理を行う必要がある。

それ故、医療機器産業において、医療機器に対して要求される範囲の性質を示す更なる材料を開発し又は発見するという継続的な要求が存在する。

本発明は、ナノコンポジット材料を含む医療機器を提供する。本発明によると、医療機器に対するナノコンポジットの使用は、しばしば同機器に望まれる様々な性質の多く、又は全てを備えた機器を提供することができる。即ち、このような機器はしばしば、膨大な数の、ときに数倍もの、異なる性質を示すのが望ましいので、多数の材料及び加工技術を用いることなく、このような機器を製造することは困難であり得る。しかしながら、本発明を用いることにより、より少しの材料及び／又は加工技術を使用して、望まれる多数の性質を備えた医療機器を製造することができるか、或いは、１種又はそれより多くの性質が向上した医療機器を製造することができる。

結果として、本発明は、少なくとも１種のナノコンポジット材料を含む医療機器を提供する。ナノコンポジット材料（類）は、望ましくは、前記機器の１つ又はそれより多くの部材を製造するために用いられ得るか、或いは、前記機器全体を製造するために用いられ得る。前記ナノコンポジットは、望ましくは、マトリックス材料及び少なくとも１種の充填剤粒子から構成されている。幾つかの実施態様において、前記ナノコンポジットは、第１材料から構成された第１の種の充填剤粒子及び第２材料から構成された少なくとも１つ
の他の種の充填剤粒子を含むマトリックスからなり得る。

また、本発明の医療機器を製造する方法であって、ナノ粒子充填剤を選択し、マトリックス材料を選択し、前記充填剤及び前記マトリックス材料からナノコンポジットを製造し、そして前記ナノコンポジット材料を用いて医療機器の少なくとも一部材を製造することからなる方法が提供される。本発明が特に関連する具体的な医療機器の例は、アメリカ合衆国特許第５８４３０３２号明細書、同第５１５６５９４号明細書、同第５５３８５１０号明細書、同第４７６２１２９号明細書、同第５１９５９６９号明細書、同第５７９７８７７号明細書、同第５８３６９２６号明細書、同第５５３４００７号明細書、同第５０４０５４８号明細書、同第５３５０３９５号明細書、同第５４５１２３３号明細書、同第５７４９８８８号明細書、同第５９８０４８６号明細書及び同第６１２９７０８号明細書に開示されているようなバルーン、カテーテル、充填剤及びステントデリバリーシステムを包含し、これらの特許明細書の各々の全ての開示は、全ての目的に対して本明細書中に参照として、本文中に取り込まれている。

本発明の医療機器は、ナノコンポジット材料を含まない対応する医療機器に対して、向上した性質、又はそれら医療機器に存在しない性質を有し得る。結果として、本発明の医療機器は、これらの使用に際して特定の利点を提供することができる。この観点において、本発明はまた、医療機器を、治療及び診断を行うべき体に治療的に接触させることからなり、該医療機器は、少なくとも１種のナノコンポジット材料を含むところの治療又は診断方法を提供する。

本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の複数の観点を示しており、そして実施態様の記載と共に本発明の原理を説明する役目を有する。図面の簡単な説明は以下に記載の通りである。
図１は、本発明に従う医療機器の遠位端の長手方向の断面図であり、
図２は、図１に示す機器の、２−２線に沿って横断した断面図である。

以下に記載した本発明の実施態様は、全て語り尽くすものであること又は下記の詳細な説明に開示された特別な実施態様に本発明を限定することを意図していない。むしろ、前記実施態様は、当業者が本発明の原理及び実用例を理解するように記載されている。

本発明は、少なくとも１種のナノコンポジット材料から構成された少なくとも一部材を含む。本発明は、心臓及び／又は循環器系の一時的又は恒久的な治療を行う医療機器に適用されたとき、特に利点があり得る。例えば、治療機器（例えば、血管形成カテーテル、血管造影カテーテル、ステントデリバリーシステム等）については、該機器は望ましくは、遠位端を所望部位に誘導するため、近位端にて適用された力が遠位端に伝達される充分な‘押し能力(pushability) ’を提供する。このような機器はまた望ましくは、近位端にて操作者により及ぼされた右又は左、上に又は下に、のような位置の移動が、遠位端にて望まれた動作に形を変えるように‘軌道操作可能(trackable) ’である。このような機器はまた望ましくは、所望部位に達するため狭く且つしばしば蛇行した空間を横切るとき、本装置が周囲の組織に実質的な損傷を生じさせないほど充分に可撓性である。最後に、ガイドワイヤー上をそして体を通って所望部位まで容易に通過するように、これら機器の外面又は内面は充分に潤滑性であることがしばしば望まれる。

実質的に恒久的治療のために使用することを意図した機器は、対応する多数の望ましいなお且つ様々な性質を有している。例えば、人工心臓弁、人工静脈及び動脈、又はステントのように、心臓又は脈管構造の特定部分を修復又は置換するために、その中に移植することを意図した機器は、望ましくは、それらが存在するのみならず機能しなければならな
い周期的でまた連続的、継続的環境に耐える強い機械的強度を示し、そしてまた充分に可撓性である。該機器はまた望ましくは、長期間これら機器が体内に残留すると考えられるので、実質的に非トロンボゲン形成性であり得る。更に、特定の用途において、このような機器は望ましくは生分解性であり得る。

望まれた性質の組み合わせを達成するために、１種よりも多くの材料が医療機器の構築にしばしば用いられる。例えば、強化充填剤粒子は、所望のモジュラスを有する即ち、応力伝達要素として機能することにより及び／又はマトリックス材料内の緊張を高める又は増加させることにより所望のモジュラスを有する、コンポジット材料を形成するために、マトリックス材料に添加され得る。従来、このようなコンポジット中で使用される充填剤粒子は、ガラス繊維、非晶質又はグラファイト性炭素の凝集体、金属フレーク等から構成されており、そしてそれらの最大寸法は少なくとも直径約１μｍ又はそれを越えている。このようなコンポジット材料は多くの医療機器用途において有用であるけれども、多くの他の医療機器用途においては、慣用の大きな寸法の充填剤粒子は許容されないであろう。

近年、少なくとも一つの寸法が約１μｍ未満である新しい種類の充填剤粒子が記述された。このようなナノ構造の粒子を含む充填されたポリマー系は、ナノコンポジットと称された。これら新規材料は、本発明の医療機器の製造において、多くの独特な利点を提供し得ることが今や判った。本発明の医療機器の製造におけるナノコンポジットの使用は、ナノコンポジット材料に、その加工性に影響を及ぼすことなく、モジュラスを制御する能力を提供し得る。更に、ナノコンポジットの使用は、該ナノコンポジットと、本医療機器の製造において使用され得る他の材料との相溶性を実質的に悪化させることなく、それらの利点を提供し得る。最後に、ナノコンポジットを他の非コンポジット材料と組み合わせることにより、物理的性質における変化の方向性を制御することが可能であり得る。

小さい寸法において物理的性質を修整することに加えて、ナノコンポジットは、医療機器用途における他の重要な利点を提供し得る。例えば、多くの場合、ナノ充填剤粒子の寸法は可視光線の波長より小さいので、透明材料をもまた提供しながら、上述の利点を達成するためにナノ充填剤粒子を使用することが可能である。このような透明なナノコンポジット材料は、例えば、光学的に透明なＸ線不透過性材料を提供するために有用であろう。医療機器におけるナノコンポジットの使用に固有の他の利点は、例えば、摩擦係数の低減、生物適合性の供与、及び生分解性の付与のような効果を含むであろう。

更に、そして特定の理論に限定されることなく、ナノ粒子の寸法故に、従来の充填されたポリマーと比較して、ナノコンポジット中の充填剤粒子とマトリックス材料との間に、増加した表面積接触が存在すると信じられている。この効果は、従来の充填剤粒子より小さいのみならず、高いアスペクト比、即ち、その厚さに比較して大きなその縦横寸法をもまた有する充填剤粒子を用いることにより、更に向上され得る。それ故、対応する従来の充填されたポリマーと比較して、同様に良好な又はより良い性質が、より少量の充填材料を用いながら、ナノコンポジットにて達成され得る。性能及び品質制御が非常に改善されるのみならず、多くの医療機器用途において重要な利点であり得る、価格低減が認められ得る。

用語「ナノコンポジット」は、本文中で使用されるように、通常、マトリックス材料及び１種の充填剤粒子を含むコンポジット材料であって、該充填剤粒子が慣用の充填されたコンポジットで用いられているものよりも小さいコンポジット材料をいう。より特別には、用語「ナノコンポジット」は、少なくとも一つの寸法において寸法約１０００ｎｍ未満である少なくとも１種の充填剤粒子を含む。幾つかの実施態様において、前記充填剤粒子は、約１ｎｍないし１００ｎｍである。都合良くは、ナノコンポジット材料は、マトリックス材料に対して同一の性質を向上した程度にて示すか、及び／又はマトリックス材料単
独により発揮される性質に加わる性質を示すように設計され得る。医療機器の１種又はそれより多くの部材を製造する際にナノコンポジット材料を用いることは、ナノコンポジットの特定の性質が、医療機器産業において特に好都合な方法にて利用されることを可能にする。

如何なる医療機器も、本発明の発明思想の適用から利益を受け得る。結果として、前記思想を適用する医療機器の選択は、特に限定されない。しかしながら、前記発明思想は、体に治療的接触を行うことを意図した医療機器、即ち、治療及び診断を行う目的で、一時的又は恒久的に、体に導入することを意図した機器において用いられたとき、特別な利点を示すであろうと信じられている。このような機器は、例えば、泌尿器への、心臓血管への、筋骨格への、胃腸への又は肺への適用に用途を見出している。泌尿器への用途において有用な医療機器は、例えば、カテーテル、シャント、ステント等を包含する。心臓血管への用途において有用な具体的な医療機器は、例えば、ステント、血管造影カテーテル、冠動脈又は抹消血管形成カテーテル（ワイヤーを跨ぐカテーテル、一人のオペレーターが交換するカテーテル、固定ワイヤーカテーテルを包含する）、バルーン、ガイドワイヤーカテーテル及びガイドカテーテル、人工血管、人工弁、フィルター、血管閉鎖システム、シャント等を包含する。筋骨格医療機器は、例えば、人工靱帯及び補綴物を包含する。胃腸への用途において有用な医療機器の一例はシャントであろう。肺医療機器は、一例として、補綴物を包含する。

本発明が都合良く使用され得る特定の用途の例は、経管腔医療機器の用途である。このような機器は、例えば、カテーテル（例えば、ガイドカテーテル、血管形成カテーテル、バルーンカテーテル、血管造影カテーテル等）、シャント、ステント及びステントデリバリーシステム（例えば、自己展開性及びバルーン膨張性）、フィルター等を包含する。これらの機器はしばしば、１層、２層、３層又はより多層の材料から作られた押出成形部材を含む。本発明によると、このような機器は、少なくとも１種のナノコンポジット材料を含む。即ち、該機器の特定の部材は、ナノコンポジット材料及び非ナノコンポジット材料を含む。多層が使用されるとき、少なくとも１層はナノコンポジット材料であってよい。該層の数及び構成は、前記装置において望まれる性質を達成する及び／又は提供するために選択され得る。更に、幾つかの実施態様において、ナノコンポジット材料の充填剤粒子の量は、ナノコンポジットの異なる領域において変化し得る。充填密度におけるこのような変化は、例えば、可撓性のような、その長手方向軸に沿って変化する性質を有する機器を提供し得る。

１つの例示する実施態様において、前記医療機器は、血管造影システム、血管形成バルーン、ガイドカテーテル又はステントデリバリーシステムのためのもののようなカテーテルシャフトであってよい。このような機器はしばしば、並列した又は同軸配置の多重管腔を含む。同軸配置は一般的に、１つより多くの管腔を含み、ここで、該管腔は典型的には互いに固定されており、そして、共押出された単一部材として供給され得るか、又は、別々に押し出され、その後、何れかの慣用の組み立て法により組み立てられて多重管腔構造物を提供し得る。本発明によれば、このような多重管腔構造物を提供する管状部材の幾つか又は全てが、ナノコンポジット材料から形成され得る。幾つかの実施態様において、管状部材は、管状壁の少なくとも１層がナノコンポジット材料である多層からなってよい。このような機器において、層の数及び構造は、前記多層管状部材において望まれる性質を達成する及び／又は提供するために選択され得る。更に、該機器の寸法は変化し得る。例えば、多層管状壁の層は、壁の近位端から遠位端に向かって拡大している又は縮小している傾斜を有し得る。

前記医療機器が、従来通りスチールブレードにより強化されたカテーテルシャフトである本発明の実施態様の単に１つの特定の例として、該カテーテルシャフト材は、例えば、
充填粒子としてセラミックナノ繊維を含むナノコンポジットを用いて、もう一つの方法として且つ都合良く、製造され得る。このようなナノコンポジットは通常の押出プロセスを使用して製造され得るので、シャフトの領域を更に選択的に補強するため、間欠押出及び／又は多層押出を使用してセラミックナノ繊維を選択的に含ませ得る。更に、都合が良いことに、セラミックナノ繊維は、所望により、回転又は逆転押出を用いることにより配向し得、この配向は、シャフトの増強されたトルク性能を提供し得る。このような配向が望まれない場合、よりランダムなセラミックナノ繊維の配向を得るため、超音波振動を前記押出プロセスに導入することができる。これらプロセス上の利点に加えて、このようなシャフト材は、所望の程度の強化を伴うシャフト材をカテーテルに提供するので、ＭＲＩ用途においても有用であろう。

本発明の医療機器において使用されるナノコンポジット材料は、特に限定されない。むしろ、望まれる医療機器に所望の性質の少なくとも１つを表わすために設計され得る如何なるナノコンポジットも使用することができる。全てナノコンポジット材料である場合によくあることだが、マトリックス材料又は充填剤粒子材料の何れかとして使用され得る材料（類）は、限定されない。むしろ、本明細書中に開示されたように用いられるナノコンポジットは、何れかのマトリックス材料又はその組み合わせと、少なくとも１種の充填剤粒子からなっていてよい。

ナノコンポジット（類）において使用するための特別なマトリックス材料（類）及び充填剤粒子（類）の選択は、ナノコンポジットが配合される医療機器の意図された用途、並びに、このように使用される装置の所望の性質に依存するであろう。マトリックス材料及び充填剤粒子材料（類）は、それ故、例えば、マトリックス材料の性質を向上させるために、又は、マトリックス材料単独では発現し得ない選択された性質がナノコンポジットにより発現されるよう、マトリックス材料に存在しない他の性質を付与するために、選択され得る。このような向上又は付与は、機器全体に向上した性能特性を提供することができるか、又は、このような機器の製造の際に、より広範な品質管理又は向上した耐性を提供することができる。

それ故、一般的には、本発明におけるマトリックス材料は、このような医療機器における用途に適する、又は、適すると後に判明した何れかの材料であってよい。前記マトリックス材料は、ナノコンポジット成分を含まない対応する医療機器において、従来から又は現時点で用いられている、或いは将来の用途が考えられる何れかの材料であってよい。前記マトリックス材料は、有機材料、無機材料又はハイブリッド有機／無機材料からなっていてよい。加えて、前記マトリックス材料は、単一材料又は複数の材料の組み合わせであってよく、例えば、前記マトリックス材料は、金属合金、コポリマー又はポリマーブレンドであってよい。

マトリックス材料の例は、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のようなポリマーを包含する。マトリックス材料としての用途に適する熱可塑性樹脂の例は、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド例えばナイロン１２、ナイロン１１、ナイロン６／１２、ナイロン６及びナイロン６６、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリビニル、ポリアクリル、弗化ポリマー、それらのコポリマー及びブロックポリマー、例えば、ポリエーテルとポリアミドのブロックポリマー例えばペバックス(Pebax) （登録商標）；並びにこれらの混合物である。マトリックス材料として用い得る熱硬化性樹脂の代表例は、ＥＰＤＭ、エピクロロヒドリン、ニトリルブタジエンエラストマー、シリコーン等のようなクラストマー(clastomer) を包含する。エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂等のような慣用の熱硬化性樹脂を使用することもできる。生適合性の熱硬化性樹脂を使用することもでき、そしてこれらは、例えば、生分解性のポリカプロラクトン、ポリウレタン及び尿素を含むポリ（ジメチルシロキサン）並びにポリシロキサンを包含する。

同様に、充填剤粒子は、充填剤として医療機器における用途に適する、又は、適すると後に判明した何れかの材料からなっていてよい。望ましくは、前記充填剤粒子は、マトリックス材料中に配合されたとき、該マトリックス材料の物理的、機械的、化学的又は他の性質を少なくとも僅かに変化させ得る材料からなる。前記充填剤粒子は、従来から使用されており現在も使用されている、又は、医療機器における慣用の寸法の充填材料としての用途が考えられる何れかの材料からなっていてよい。更に、前記充填剤粒子は、有機材料、無機材料又はハイブリッド有機／無機材料からなっていてよい。

充填剤粒子の例は、なかでも、白土及び雲母を含む合成又は天然フィロシリケート（所望により、挿入及び／又は剥離され得る）、例えば、モンモリロナイト（ｍｍｔ）、ヘクトライト、ヒドロタルサイト、バーミキュライト及びラポナイト(laponite)；モノマー状シリケート、例えば、多面体のオリゴマー状シルセキオキサン（ＰＯＳＳ）（種々の官能化されたＰＯＳＳ及びポリマー化されたＰＯＳＳを含む）；単一壁又は多重壁のフラーレンナノチューブを含むカーボン及びセラミックのナノチューブ、ナノワイヤー及びナノ繊維、シリカナノゲル及びアルミナナノ繊維；酸化アルミニウム（ＡｌＯ₃ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）及び磁性粉末又は常磁性粉末、例えば、ネオジム鉄硼素、超常磁性酸化フェライト（Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）又は超常磁性マグヘマイト（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）を含む金属粉末及び金属酸化物粉末；感温性ポリマー、例えば、ポリビニルピロリドン及びｎ−イソプロピルアクリルアミドコポリマー又はブレンド、並びにポロキサマー(poloxamer) を含む有機材料を包含する。生分解性ポリマーも使用することができ、該ポリマーは所望により磁化されてよく、そして例えば、ポリ乳酸、多糖類及びポリアルキルシアノアクリレートを包含する。

本発明は、異なる材料を含み得るように、充填剤粒子１種より多くの組み合わせを有するのが望まれるであろう用途が存在し得ることが考えられる。このようにして、更に、１つの望ましい性質の向上、又は、性質の陣容を広げる新規性質が、このようなナノコンポジットから製造された前記医療機器中に見出され得る。例えば、ポリマー状マトリックス材料、輻射線不透過性を示す第１充填剤粒子材料及び磁場により影響を及ぼされる第２充填剤粒子材料からナノコンポジットを製造することは好都合であろう。その結果、本発明に従う医療機器は、それぞれ種類が異なる材料からなる１種よりも多くのナノ粒子状充填剤粒子を取り込み得る。

上述のように、本発明に従うナノコンポジット中で使用される充填剤粒子は、慣用の寸法の充填剤として医療機器中で用いられる何れかの材料から構成され得る。このような慣用の寸法の充填剤粒子は、寸法数μないし数ｍｍで寸法が分布し得るけれども、ナノコンポジット中で用いられる充填剤粒子は、望ましくは最大寸法１０００ｎｍ未満、より好ましくは７５０ｎｍ未満、典型的には５００ｎｍ未満、例えば、約１ｎｍないし約１００ｎｍである。粒子が小さければ小さい程、該粒子はマトリックス材料内に一層容易に分散され、それ故、均質な分散が望まれる実施態様において、該粒子は最大寸法１００ｎｍ未満であることが好ましいと信じられている。

更に、充填剤粒子は、それがどのような材料から構成される場合でも、どのような形状であってもよく、即ち、該充填剤粒子は、一般的に、球状、八角形状又は六角形状であってよく、又は、該充填剤粒子は、ナノチューブ、ナノベルト、ナノ繊維、ナノワイヤー等の形態であってよい。しかしながら、上述のように、マトリックス材料内の充填剤粒子の分散並びに、マトリックス材料と充填剤粒子との相互作用は、マトリックス材料と充填剤粒子との表面積接触を増大させることにより向上され得、そして、それ故、高いアスペクト比、即ち、厚さに対する横寸法の大きい比率、を有する充填剤粒子が特に利点が有り得
る。例えば、充填剤粒子がどのような形状であっても、２０：１より大きいアスペクト比を有する充填剤粒子は、該充填剤粒子とマトリックス材料との間の前記の増大された分散及び／又は相互作用を促進し得るであろうと考えられる。幾つかの実施態様において、充填剤粒子は望ましくは、５０：１と２５００：１の間、典型的には２００：１と２０００：１の間、例えば、３００：１と１５００：１の間のアスペクト比を有するであろう。

前記マトリックス内に配合される充填剤粒子、又は異なる材料から構成された充填剤粒子の組み合わせの量は、特定の医療機器又は医療機器部材により発現される所望の性質に応じて変化し得る。一般的には、望ましい性質がナノコンポジットにより少なくとも僅かに発現されるように充分な量の粒子が含まれるべきであるが、しかし、ナノコンポジットの性質に悪影響を与える程に多量の充填剤粒子が含まれるべきでない。この特定範囲は、用いられる充填剤粒子及びマトリックス材料に応じて変化し得るけれども、有利な性質を発現するナノコンポジットは、該ナノコンポジットの全最終組成重量に対して、ナノ粒子約０．００５％ないし約９９％を取り込むことにより、得ることができる。多くの実施態様において、ナノ粒子は、ナノコンポジットの約０．０１重量％ないし約４０重量％又は５０重量％の量、配合されてよい。典型的な実施態様において、ナノ粒子は、ナノコンポジットの約０．１重量％ないし約２０重量％、例えば、ナノコンポジットの約１重量％ないし約１０重量％の量、配合されてよい。

ナノコンポジットの性質は、該ナノコンポジットの充填剤粒子とマトリックス材料の間の適合性、及び／又は、両者間に生じる相互作用の程度及び／又は種類により、影響を及ぼされ得る。充填剤粒子とマトリックス材料の間の適合性は、例えば、それらの間の相互作用が、該充填剤粒子が該マトリックス材料内に単に分散されるとき生じる物理的接触に制限されるよう、極小であり得る。又は、前記適合性は、充填剤粒子とマトリックス材料の鎖の絡み合いによるもののように、充填剤粒子とマトリックス材料が物理的に相互作用するようであってよい。充填剤粒子とマトリックス材料は、該充填剤粒子と該マトリックス材料の間のファンデアワールス力、共有結合又はイオン結合の構築によるもののように、化学的に相互作用もし得る。

一般的に、何れかのこのような適合性及び、その結果起る相互作用は、マトリックス材料内の充填剤粒子の分散性を向上させるように、及び／又は、対応する従来の充填されたポリマーに比較してナノコンポジットの性質を更に向上させるように、作用し得る。そうであるなら、そして非常に一般的に言えば、適合性が大きければ大きい程、そして相互作用が大きければ大きい程又は強ければ強い程、分散及び／又は向上の増加は大きい。従って、このようなより大きい分散性又は更なる性能向上が望まれる用途において、充填剤粒子とマトリックス材料の間の適合性及び、その結果起る相互作用は、助長又は促進され得る。

充填剤粒子とマトリックス材料の適合性は、例えば、マトリックスとして使用する材料の又は充填剤粒子における材料の選択により、簡単に向上され得る。即ち、充填剤粒子とマトリックス材料の間の相互作用は、適合性の官能性基を持つ充填剤粒子とマトリックス材料を選択することにより、簡単に促進され得る。このような適合性の官能性基が存在しないとき、充填剤粒子又はマトリックス材料を‘官能化’することにより適合性の官能性基を与えることができ、該官能性基は、その後互いに相互作用し得る。フィロシリケート、モノマー状シリケート及びセラミックは、都合良く官能化されて、充填剤粒子とマトリックス材料の間の増大された相互作用を与える充填剤粒子において使用するために適する材料の若干の例である。

例えばＰＯＳＳモノマーは、例えば有機側鎖により官能化されて、例えばポリスチレンとの適合性を向上させ得る。鉱物のベーマイト（ＡｌＯＯＨ）は既に、表面で利用可能な
ヒドロキシル基を有しており、そしてそれ故、例えばカルボン酸により更に官能化され得、これは次いで、更に官能化されて、マトリックス材料内の官能性基と相互作用し得る。加えて、アルミノシリケート又はマグネシオシリケートのような白土は、コポリマーの一成分が白土と適合性であり、そしてコポリマーの他成分がポリマーマトリックスと適合性である、ブロックコポリマー又はグラフトコポリマーにより官能化され得る。またモンモリロナイトのような白土は、アルキルアンモニウムにより官能化され得、その結果該白土は、例えば、ポリウレタンと相互作用することが可能である。

都合が良いことに、多層チューブのような多層医療機器中でナノコンポジットが望ましくは用いられ、そして該多層機器の少なくとも２層が望ましくはナノコンポジット材料からなる本発明の実施態様においては、層間の適合性の問題を基本的に低減しつつ該層の望ましい性質の更なる最適化を可能にする官能化剤が各層に対して選択され得る。即ち、本発明のこのような実施態様において、少なくとも２層は、同一のマトリックス材料又は適合性のマトリックス材料類と、同一充填剤の粒子を更に含むナノコンポジット材料を含み得、にも係わらず、異なる官能化剤を配合し得る。前記層は、それ故、化学的に適合性であり、そして容易に一緒に加工され、にも係わらず、異なる所望の性質を発現するであろう。

前記充填剤粒子及び／又は前記マトリックス材料の一方又は両方を官能化することに加え、該充填剤粒子と該マトリックス材料の適合性及びその間の相互作用は、カップリング剤又は適合化剤１種又はそれより多くを、本発明の医療機器において使用されるナノコンポジット内に取り込むことにより、増大され得る。上述の官能化剤は、マトリックス材料及び充填剤粒子の一方又は両方を変性してそれらの構造にそれぞれ適合性化学基を含めることにより一般的に適合性を増大させるが、カップリング剤又は適合化剤は、このような相互作用を達成するためにそのようにする必要はない。即ち、使用に適するカップリング剤／適合化剤は、必ずしも前記充填剤粒子又は前記マトリックス材料の一方又は両方を構造的に変性すること、前記充填剤粒子と前記マトリックスの間の適合性を向上させること及び／又は相互作用を促進することが可能な薬剤何れをも含む。このような薬剤は有機物又は無機物であってよい。

これらの所望の薬剤の選択は、勿論、選択されたマトリックス材料及び充填剤粒子材料に依存する。これを考慮して、適する有機カップリング剤は低分子量の分子及びポリマーの両方であってよい。低分子量の有機カップリング剤／適合化剤の例はアミノ酸及びチオールを包含するが、しかし、これらに限定されるものではない。例えば、１２−アミノドデカン酸は、何れかの所望の熱可塑性マトリックス内で白土を適合化するために使用し得る。ポリマー状適合化剤の例は、ポリオレフィンを含む無水マレイン酸又はマレイミドで官能化されたポリアミドのような、官能化されたポリマーを包含する。このようなポリマー状適合化剤を含有することにより適合性が向上し得るナノコンポジットの一例は、ポリオレフィン又はナイロン１２／モンモリロナイト・ナノコンポジットであり得、これは更に、マトリックス材料と充填剤粒子を適合化するために、無水マレイン酸で官能化されたポリプロピレンをある量含み得る。無機カップリング剤は、若干挙げると、例えば、珪素のアルコキシド、アルミニウムのアルコキシド、チタンのアルコキシド及びジルコニウムのアルコキシドである。

一般的に、使用されるカップリング／適合化剤が使用される場合、その量は、望ましくは、マトリックス内の充填剤粒子の分散及び／又はナノコンポジットの性質の少なくとも僅かな向上が観察され得るように、充填剤粒子とマトリックス材料の適合化を少なくとも僅かに改良し得る量であろう。このような薬剤の有用量は、ナノコンポジットの約０．０１重量％ないし約１０重量％、典型的には、ナノコンポジットの約０．０５重量％ないし約５．０重量％、より典型的には、ナノコンポジットの約０．１重量％ないし約１重量％
の範囲内であると考えられる。

マトリックス材料全体にわたる充填剤粒子の相互作用を促進するための手段としての材料の選択、官能化及び／又は、適合化剤の使用に加えて、充填剤粒子の分散は、所望により、超音波を用いて押出及び／又はコンパウンド化を支援することにより、向上され得る。即ち、押出機ダイに超音波振動を適用することにより、摩擦剪断応力が減少し得、そして、溶融物がより均質になる。より詳しくは、このような押出機は、例えば、そこに操作可能に配置された超音波振動子を有し、ポリマー溶融物を押し出すことが可能な、押出機ヘッドを含み得る。前記超音波振動子は、超音波を押出機ヘッドに伝達することが可能であり、該超音波は、更に都合が良く、調節されて少なくとも１つの振幅及び変調を含み得る。このようにして、押出機ヘッドに付与される超音波は、所望により、実質的に均質な振動として、実質的に押出機ヘッド全体に付与され得る。

マトリックス材料全体にわたり充填剤粒子の分散を向上させる別の方法は、充填剤粒子を溶媒、例えば、ジメチルホルムアミド、ジクロロエチレン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどに分散させることを包含し得る。一旦、そうして分散させると、充填剤粒子は、同様に溶解されたマトリックス材料と混合され、そしてマンドレルに噴霧されて、充填剤粒子の向上された分散を伴うナノコンポジット材料を得ることができる。このような向上された分散が選択された用途において望ましいとき、マトリックス内の充填剤粒子の分散を向上される何れかの他の既知の技術もまた、用いられ得る。

溶媒内のマトリックス材料及び／又は充填剤粒子の分散が望まれるとき、所望の溶媒内でそれらの分散を達成するために、該マトリックス材料又は該充填剤粒子の一方又は両方が官能化されてよい。即ち、マトリックス材料及び／又は充填剤粒子の一方又は両方を、それらが一旦ナノコンポジット材料に形成された場合に互いにより適合性であるように官能化することに加えて、該マトリックス材料内の該充填剤粒子の分散性を更に向上させるために、該マトリックス材料及び／又は該充填剤粒子の一方又は両方が、溶媒内のそれらの分散を達成するために官能化されてよい。本発明の単なる一実施態様として、単一壁のカーボンナノチューブが、例えば、カルボン酸基により官能化されてよく、該カルボン酸基はその後、実質的にアシルクロリドに転換され、その後、アミドに転換され、前記ナノチューブを有機溶媒に分散可能にさせる。別の実施例として、モノアミンで末端閉鎖されたポリ（エチレンオキシド）又はグルコサミンによる官能化が、単一壁のカーボンナノチューブを、水溶液に可溶性にさせ得る。水性溶媒又は有機溶媒内のナノチューブの分散を向上させるためのこのような官能化は、例えば、米国特許第６３３１２６２号明細書及び同第６３６８５６９号明細書、並びに、ポムペオ(Pompeo)及びレサスコ(Resasco) による、“グルコサミンを用いる官能化による、単一壁のカーボンナノチューブの水溶化(Water
Solubilization of Single Walled Carbon Nanotubes by Functionalization with Glucosamine)”、ナノレターズ(Nano Letters)、２（４）、第３６９〜３７３頁（２００２年）、並びにバンジョパジャヤ(Bandyopadhyaya)等、“水溶液中の個々のカーボンナノチューブの安定化(Stabilization of Individual Carbon Nanotubes in Aqueous Solutions))”、ナノレターズ(Nano Letters)、２（１）、第２５〜２８頁（２００２年）に記載されており、それぞれの開示全体が、本明細書中に参照として取り込まれている。

ナノ粒子とマトリックス材料の間の、又はナノ粒子と前記機器自体との間の相互作用を増大することが特定の用途において望まれ得る一方、ナノ粒子自体の間の大きい相互作用は、特定の用途において望ましくないであろう。特に、ナノ粒子が望ましくは、実質的に均一な厚さの層を形成する用途、又はさもなくば、マトリックス材料全体にわたる若しくは医療機器について実質的に均一な分散が望まれる用途においては、ナノ粒子の何れかの実質的な凝集は最適化には及ばないであろう。このような用途において、それ故、マトリックス材料及び／又は本発明の装置内へのナノ粒子の分散前に、又はそれらへのナノ粒子
の適用前に、ナノ粒子を含む溶液に分散剤を含ませることが好都合であり又は望ましいことであり得る。

本発明の前記観点の単なる一実施例として、及びナノ粒子が望ましくはカーボンナノチューブのようなカーボンナノ粒子からなる実施態様において、天然の炭水化物を用いない場合にカーボンナノチューブが望ましく可溶化されるときに起こり得る、カーボンナノチューブの間の相互作用を極小化又は排除するために、天然の炭水化物を用いてよい。例えば、ダガニ(Dagani)、“ナノチューブを溶解させるための糖類を用いる方法(Sugary Ways
to Make Nanotubes Dissolve)”、化学及び工学ニュース(Chemical and Engineering News) 、８０（２８）、第３８〜３９頁；並びにスター(Star)等、“澱粉が結合されたカーボンナノチューブ(Starched carbon nanotubes) ”、アンゲバンテ ヒェミー−国際版(Angewante Chemie-International Edition)、４１（１４）、第２５０８頁（２００２年）を参照；これらの開示全体は、本明細書中に参照として取り込まれている。

特に、実質的に凝集していないカーボンナノチューブの溶液（その後、同様に分散されたマトリックス材料と混合され得るか、又は、噴霧若しくは浸漬により、マトリックス材料に容易に適用され得る）を供給するため、カーボンナノチューブは、このような天然の炭水化物を含む水溶液に分散されてよい。このような天然の炭水化物の具体例は、澱粉、ゴム、例えば、アラビアゴム及び糖類ガムを包含するが、これらに限定されるものではない。この溶液をその後乾燥させて、実質的に凝集していないカーボンナノチューブ粉末とアラビアゴムを形成することができ、これはその後、マトリックス材料と配合し、そして慣用技術に基づいて、所望の医療機器に加工され得るか、或いは、前記溶液は、本発明に基づく医療機器を提供するため、マトリックス材料の表面に、医療機器の部材表面に、又は医療機器の表面全体に、実質的に凝集していないカーボンナノチューブの均一層を創成するために、使用され得る。均一層が望まれるとき、カーボンナノチューブ／アラビアゴム溶液を一旦調製し、該溶液に所望材料を浸漬し、そして水を蒸発させ、実質的に凝集していないカーボンナノチューブの実質的な均一層を後に残すことにより、該所望材料に溶液を簡単にコートし得る。上記本文中にて論じたように、望まれる場合には、カーボンナノチューブは、何れかのこのような分散の前に、都合良く官能化され得る。

カーボンナノチューブのこのような層は、例えば、前記のカーボンナノチューブを、熱により結合すべき表面の少なくとも１つの上に堆積させることにより、医療機器のポリマー層の間の結合層として使用し得る。２つの層を熱により結合させると、間に設けられたカーボンナノチューブの結合層は、結合部位に更なる強化を付与し得る。この利点のある技術は、材料の２つの層の間に結合層が望まれる実施態様において、溶着、噴霧又は多層押出により、材料の第２の層が材料の第１の層に適用される場合、及び／又は、電気伝導度が望まれる場合に、適用され得る。このような態様において、カーボンナノチューブ／アラビアゴム溶液は第１の材料に簡単に適用され、次いで乾燥することができ、そして第２の材料がその後、所望の技術に基づいて、実質的に均一なカーボンナノチューブ層の上に適用される。更に、上述の官能化剤を用いてアラビアゴムを官能化させることにより、カーボンナノチューブとマトリックス材料の間の物理的相互作用が補足され、結合部位を強化するための更なる機会を提供する。

充填剤粒子、マトリックス材料、及び所望により、カップリング／適合化剤に加えて、本発明に基づくナノコンポジットは、ナノコンポジットを含まない対応する医療機器において用いられる何れかの他の材料を含み得る。例えば、顔料及び／又は漂白剤、及び／又は伝導性、磁性及び／又は輻射線不透過性物質が、所望により、前記ナノコンポジットに供与されてよい。可塑剤、界面活性剤及び安定剤のような加工助剤もまた、前記ナノコンポジットに含まれてよい。このような薬剤、それらの有効量、並びにそれらが与える利益は、当業者に周知である。

本発明の医療機器及び方法における用途が見出され得る安定剤群の一例は、通常、輻射線酸化分解又は“ＲＯＤ”安定剤と称されるものである。その名が示すように、これらの薬剤は、それらが配合されたポリマーを補助して、それらが配合されない場合に殺菌輻射線にポリマーが暴露されることにより起り得る何れかの分解に抗させ得る。しかしながら、更に、このような安定剤は、ポリマーを補助して、それらが配合されない場合にマトリックス材料全体にわたりナノ粒子を充分に分散させるために要求され得る混合中及び／又は加熱中のような加工中に起り得る何れかの分解に抗させるのに役立つ。

このようなＲＯＤ安定剤は、酸化防止剤、特にラジカル又は酸素掃去剤であってよい。メルカプタン化合物酸化防止剤、立体障害フェノール酸化防止剤、ホスフィット酸化防止剤、ホスホナイト酸化防止剤及び立体障害アミン酸化防止剤は、最も有効なこのような酸化防止剤に属する。安定剤の特定の例は、２−メルカプトベンズイミダゾール、トリラウリルホスフィット、ＩＯＮＯＸ３３０、２−メルカプトベンゾチアゾール、Ｎ，Ｎ−ジ（β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン）（ＤＰＰＤ）、ＳＡＮＴＯＮＯＸ Ｒ、ＳＡＮＴＯＷＨＩＴＥ粉末、フェノチアジン、ＩＯＮＯＬ、２，６−ジ第三ブチルクレゾール、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ニッケルジブチルジチオカルバメート、ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０、β−（３，５−ジ第三ブチル−６−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ステアロイルピペリジン及び２，２，６，６−テトラメチル−４−ニトロピペリジンである。別の例は、ｐ−クレゾールとジシクロペンタジエンとのブチル化された反応生成物、置換されたアミンオリゴマー、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）−１，６−ヘキサンジアミン、２，４−ジクロロ−６−（４−モルホリニル）−１，３，５−トリアジン及びＮ，Ｎ’−ヘキサメチレン−ビス［３−（３，５−ジ第三ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオンアミド］を包含する。更にまた、遷移金属又はその化合物は、ＲＯＤ安定剤として機能し、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、銅、マンガン及び亜鉛金属並びにそれらの化合物は、国際公開第９９／３８９１４号パンフレット、米国特許第５０３４２５２号明細書及び米国特許第５０２１５１５号明細書に記載されている。

前記ＲＯＤ安定剤は、次式：

（式中、Ｒは水素原子、有機側鎖又は珪素側鎖を表わし、そしてｎは２以上の正数を表わす）で表わされる、国際公開第９９／１８６８６号パンフレットに記載されたポリケトンポリマーのような酸素掃去性ポリマーであってもよい。このようなポリケトンＲＯＤ安定剤は、０．１重量％ないし約１０重量％の量、熱可塑性組成物中で好適に用いられる。

存在することが望まれるとき、ＲＯＤ安定剤は、分解に対するマトリックス材料の耐性を補助するために少なくとも僅かでも有効な何れかの量、即ち、約０．０１％ないし約５％、好適には約０．１％ないし約１％、例えば約０．２％ないし約０．５％の量、ナノコンポジット中で用いられ得る。安定剤は、押出溶融において又はその前の別の混合段階において、ナノコンポジットに混合することができる。

多数のナノコンポジット及びナノ粒子は、市販品を入手可能である。加えて、ナノコン
ポジット及び／又はナノ粒子を製造する多くの方法が知られており、そして、これらの何れも、本発明の医療機器に取り込むためナノコンポジット及びナノ粒子を製造するために用いることができる。多くのこのような方法が、例えば、“ナノコンポジッツ２００１、プラスチックへの新たな価値の移送(Nanocomposites 2001,Delivering New Value to Plastics)”、管理者会議経営会(Executive Conference Management) 、６月２５〜２７日、２００１年、シカゴ、イリノイ州、に開示及び記載されており、これらの開示全体が、本明細書中に参照として取り込まれている。

都合が良いことに、そして充填剤粒子は、マトリックス内の充填剤粒子の分散のためにナノコンポジットにより示される性質上に影響を有し得るので、ナノコンポジットを製造するために用いられる特定の方法が、望ましい性質群を持つ医療機器の供給を補助するために選択され得る。即ち、特定の医療機器用途においては、医療機器又は医療機器部材の全体が、全体にわたり又は医療機器の長さを横切って、実質的に均一なナノコンポジットの性質を示すことが望ましい。このような用途においては、ナノコンポジットのマトリックス全体にわたり、充填剤粒子が実質的に均一に配合されることが望ましいであろう。他の用途においては、医療機器又は医療機器部材全体がナノコンポジットの性質を示すが、しかし、該機器又は部材全体にわたり、該性質の程度が変化しているのが望ましいであろう。これらの用途において、それ故、前記医療機器又は部材において所望に変化した性質が観察されるように、ナノコンポジットのマトリックス全体にわたり、充填剤粒子の分布が変化することが望ましい。

従って、例示目的のみにおいて、このようなナノコンポジットの製造方法は、例えば、若干挙げると、充填剤粒子の存在下におけるマトリックス材料の重合、該マトリックス材料と該充填剤粒子の溶融混練、及びその場所での該充填剤粒子の形成、例えば、ブロックコポリマーにシランモノマーを添加し、その後、該シランを硬化して、コポリマーのマトリックス材料内に比較的均一に分散された、ナノ構造を有するシリカ充填剤粒子を製造することにより提供されるようなものを包含する。カップリング／適合化剤が使用されるとき、それは、充填剤粒子をマトリックスと混練する前に充填剤粒子上に予めコートされていてよく、又は、もう１つの方法として、前記薬剤は、ナノコンポジット形成プロセス中に添加され得る。

一般的に、ナノコンポジットの使用の利点の１つは、少なくとも従来の充填剤が充填されたポリマーに比較して、ナノコンポジットはしばしば、より容易に加工されることである。結果として、ナノコンポジットが一旦製造されると、それは、当業者に知られた何れかの方法により所望の医療機器に加工され得、そして、選択された特定の方法は本発明の実施において重要ではない。このように適切な医療機器の製造方法は多岐にわたり、その例は、発泡プロセシング、ブロー成形又はフィルム成形、シート形成プロセス、プロフィール押出、回転成形、圧縮成形、熱硬化性樹脂プリプレグプロセス及び、反応射出成形プロセスをを含むが、しかし、これらに限定されない。勿論、本発明の医療機器は、ナノコンポジットを含まない対応する医療機器を製造するために用いられる方法の何れによっても製造され得る。

本発明は、下記実施例により更に詳細に説明されるが、しかし、下記実施例は限定を意図するものでなく、むしろ、本発明の原理及び実施を当業者が認識し得且つ理解し得るように選択され且つ記載されたものである。

実施例１
ＨＤＰＥ／ＰＯＳＳナノコンポジットによる内部シャフトカテーテル管状体の製造
１）二軸スクリュー押出混練によるＨＤＰＥ／ＰＯＳＳナノコンポジットの製造
有機物により官能化されたＰＯＳＳ［ＭＳ０８３０；カナダ国、ファウンテンヴァレイのハイブリッドプラスチックス(Hybrid Plastics) 社から市販品を入手可能なオクタメチル−ＰＯＳＳ］を、高密度ポリエチレン［米国、テキサス州、ヒューストンのシェブロン−フィリップスケミカル社(Chevron-Phillips Chemical Company) から市販品を入手可能なＨＤＰＥマーレックス(Marlex)４９０３］と混練した。特に、ＨＤＰＥ対ＰＯＳＳの比率が４：１の供給材を、１９０℃及び２００ＲＰＭの速度で作動している、逆転分散性二軸スクリュー混練機ＺＳＥ２７［米国、ニュージャージー州、アレンデールのリーストリッツ社(Leistritz Company) から市販品を入手可能］に供給した。混練吐出量は、１時間当たり５ポンド（約２．２７ｋｇ）であった。

２）ＨＤＰＥ／ＰＯＳＳナノコンポジット材料を配合した内部シャフトカテーテル管状体の押出
ＨＤＰＥ／ＰＯＳＳナノコンポジット対プレクサー(Plexar)３９０無水物で変性されたポリエチレン［米国、テキサス州、ヒューストンのイクイスターケミカル社(Equistar Chemical Company) から市販品を入手可能］の４：１混合物を予備混合し、その後更に、マーレックス(Marlex)４９０３ポリエチレンにより３：１に希釈し、そして２２０℃で押し出して、寸法０．０１８インチ（約０．０４５７ｃｍ）×０．０２４インチ（約０．０６１０ｃｍ）の管状体にした。得られた内部シャフト管状体は、慣用の組み立て技術を使用して、ワイヤー、シングルオペレーターエクスチェンジカテーテル又はステントデリバリーシステムの全てに使用することができる。

実施例２
ペバックス(Pebax) （登録商標）／ＰＯＳＳナノコンポジットによる外部シャフトカテーテル管状体の製造
１）二軸スクリュー押出混練によるペバックス（登録商標）／ＰＯＳＳナノコンポジットの製造
有機物により官能化されたＰＯＳＳ［ＡＭ０２６５；ハイブリッドプラスチックス(Hybrid Plastics) 社から市販品を入手可能なアミノプロピルイソブチルＰＯＳＳ］を、ペバックス（登録商標）７２３３［ペバックス（登録商標）は、ベルギー国、ブリュッセルのアトフィナ(Atofina) 社から市販品を入手可能なポリエーテルブロックアミドである］と混練した。特に、ペバックス（登録商標）対ＰＯＳＳの比率が４：１の供給材を、２００℃及び１００ＲＰＭの速度で作動している、リーストリッツ(Leistritz) 社製ＺＳＥ２７逆転二軸スクリュー混練機に供給した。混練吐出量は、１時間当たり５ポンド（約２．２７ｋｇ）であった。

２）ペバックス（登録商標）／ＰＯＳＳナノコンポジット材料を配合した外部シャフトカテーテル管状体の押出
ペバックス（登録商標）／ＰＯＳＳナノコンポジット対ペバックス（登録商標）７２３３の３：１希釈物を製造し、そして２２６℃で押し出して、寸法０．０３０６インチ（約０．０７７７ｃｍ）×０．０３６２インチ（約０．０９１９ｃｍ）の外部シャフトカテーテル管状体にした。
管状体押出プロセスの間、前記ナノコンポジットは、充填剤が充填された慣用のペバックス（登録商標）よりも更に安定であり得る。この方法により製造された管状体にＥｔＯ滅菌が行われるとき、ＰＯＳＳナノ充填剤は、このような滅菌処理が行われるとき充填剤が充填されていないペバックス医療機器又は医療部材において生じることが予想される弛緩に比較して、配向したペバックス（登録商標）鎖が有害な程度に弛緩することを低減又は実質的に阻止するであろう。

実施例３
ペバックス（登録商標）／白土による外部シャフトカテーテル管状体の製造
ペバックス（登録商標）７２３３を９５％、そして白土充填剤５％を含む、２０９９Ｘ８３１０９Ｃ（登録商標）と称される、ペバックス（登録商標）／白土ナノコンポジット材料を、米国、ミネソタ州、ウィノナのＲＴＰ社から購入した。この材料を、押出温度２２６℃で押し出して、寸法０．０３０６インチ（約０．０７７７ｃｍ）×０．０３６２インチ（約０．０９１９ｃｍ）の、許容し得る外部シャフトカテーテル管状体にした。

実施例４
ペバックス（登録商標）／モンモリロナイトナノコンポジットによる多層管状体の製造
７２デュロメーターペバックス（登録商標）材料［例えば、アトケム(Atochem) 社から市販品を入手可能なペバックス（登録商標）７２３３］９５％及びモンモリロナイト充填剤５％を含むペバックス（登録商標）／モンモリロナイトナノコンポジット材料を、上述の二軸スクリュー押出機により混練する。ナノコンポジット材料をその後、押出のために適する粘度を与えるのに充分な温度、例えば、約１９０℃ないし約２１５℃で、充填剤が充填されていないペバックス（登録商標）と共に共押出して、中間層としてペバックス（登録商標）／モンモリロナイトナノコンポジットを有し、そして内層及び外層として充填剤が充填されていないペバックス（登録商標）を有する、許容し得る３層管状体にする。前記３層管状体は、該管状体の目的とする用途に適した寸法を有する。前記管状体が、例えば、バルーンの形成において使用されるものであるとき、適する寸法は、内径約０．０１７６インチ（約０．０４４７ｃｍ）及び外径約０．３４２インチ（約０．８６９ｃｍ）であろう。

実施例５
ペバックス（登録商標）／変性されたモンモリロナイトナノコンポジットによる１層管状体の製造
７０デュロメーターペバックス（登録商標）材料（例えば、アトケム社から市販品を入手可能なペバックス（登録商標）７０３３）９０％及び変性されたモンモリロナイト充填剤１０％を含むペバックス（登録商標）／モンモリロナイトナノコンポジット材料を、上述の二軸スクリュー押出機により混練する。混練前に、上記本文中に記載のように、ポリエーテル及び／又はポリアミドと相互作用することが可能なブロックコモノマーを含む官能化剤によりモンモリロナイトを変性する。ナノコンポジット材料を、押出のために適する粘度を与えるのに充分な温度、即ち、約１９０℃ないし約２１５℃で押し出して、目的とする管状体の用途に適する寸法を有する許容し得る１層管状体にする。この管状体は、その後、バルーン、カテーテルの内部管腔、カテーテルの外部管腔などを形成するために使用することができる。前記管状体が、例えば、バルーンの形成において使用されるものであるとき、適する寸法は、内径約０．０１７６インチ（約０．０４４７ｃｍ）及び外径約０．３４２インチ（約０．８６９ｃｍ）であろう。

実施例６
ナイロン１２／変性されたモンモリロナイトナノコンポジットによる１層管状体の製造
ナイロン１２［アトフィナ社からリルサン(Rilsan)（登録商標）の下に市販品を入手可能］を９９％及び変性されたモンモリロナイト充填材１％を含むナイロン１２／モンモリロナイトナノコンポジット材料を下記のように製造する。全ての材料を粉末として購入するか又は既知の方法により粉砕して粉末にする。モンモリロナイトは、上記本文中に記載されているように、ブロックポリアミド又はポリアミド基を有する何れかの材料を含む官能化剤により変性する。粉末状のナイロン１２及び粉末状の官能化されたモンモリロナイトは、一緒に混合され、そして秤量供給装置（又は、何れかの他の許容し得る粉末供給機構）を通って押出プロセスに供給される。ナノコンポジット材料を、その後、押出のために適する粘度を与えるのに充分な温度、即ち、約２１０℃ないし約２４０℃、典型的には約２２０℃ないし約２３０℃で押し出して、目的とする管状体の用途に適する寸法を有する許容し得る１層管状体にする。このような用途は、例えば、バルーン、カテーテルの内
部管腔、カテーテルの外部管腔などの形成を包含し得る。このようなナノコンポジットを含む管状体は、バルーンの形成に特に有用であると考えられ、この用途のために適する管状体の寸法は、内径約０．０１７６インチ（約０．０４４７ｃｍ）及び外径約０．３４２インチ（約０．８６９ｃｍ）であろう。より特別には、前記バルーンは何れかの既知の方法により形成され、その後、何れかの既知の組み立て方法により、カテーテルシャフトに取り付けられ得る。

実施例７
単壁カーボンナノチューブ結合層を含む、熱結合された多層カテーテルシャフトの製造
多層カテーテルシャフトは、以下のようなオーバー−ザ−ワイヤー直列押出プロセス(over-the-wire tandem extrusion process)を使用して、単壁のカーボンナノチューブ結合層を間に含む１層のペバックス（登録商標）と１層のプレキサー(Plexar)（登録商標）［米国、テキサス州、ヒューストンのイクイスターケミカル社(Equistar Chemical Company) ］から製造される。
プレキサー（登録商標）を２２０℃で、テフロン（登録商標）コートした銅のマンドレル上に押し出す。アラビアゴムと単壁カーボンナノチューブ（純粋１ｍＬ、アラビアゴム２００ｍｇ及びカーボンナノチューブ３０ｍｇ）の水溶液をその後、プレキサー（登録商標）のシャフト上に噴霧する。前記シャフトを１２０℃オーブンを通過させることにより、過剰な水を全て除去する。直列した第２の押出機が、温度２２６℃で、前記プレキサー（登録商標）カーボンナノチューブ上にペバックス（登録商標）の層を押し出す。得られた多層管状体は、境界層におけるカーボンナノチューブの埋設に起因する層間の向上した結合強度を示す。

実施例８
ペバックス（登録商標）／白土ナノコンポジットの性能及び性質に対する異なる官能化剤の効果
ペバックス（登録商標）７２３３を９５％及び白土５％を含む３つのナノコンポジットを製造した。より特別には、未変性白土を含む第１のこのようなナノコンポジット、ヒドロキシル末端基を有するブロックポリマーにより変性された白土を含む第２のこのようなナノコンポジット及びカルボキシル末端基を有するブロックポリマーにより変性された白土を含む第３のこのようなナノコンポジットを、上述のように、二軸スクリュー押出機により別々に混練した。この材料を押し出して管状体にし、そしてインストロン(Instron) で試験した。破断伸び（イプシロン）、弾性率（Ｅ）並びに極限強さ（シグマ）を測定した。結果を以下の表１に示す。

前記表１に示されるように、変性された白土ナノコンポジットの性質は非常に変化する。この変形の利点を得るため、例えば、ＲＯＨ変性白土／ペバックスナノコンポジットは、バルーン用の外部層として使用することができ、それにより、破断伸び（イプシロン）の増大に起因して、耐穿刺性において約５０％以上、典型的には４０％以上、例えば２５％以上の向上を得る。その場合、ＲＣＯＯＨ変性白土／ペバックスナノコンポジットが、同一バルーンの内部層として用いられたとき、未変性白土を含むナノコンポジットに比較して、前記ナノコンポジットに見られる全体強度の測定された向上の結果として、耐破裂性が向上し得る。

図１及び図２に言及すると、本発明の医療機器の実施態様が説明されている。特に、図１は、バルーン血管形成カテーテル１０の遠位端の長手方向の断面図である。この実施態様において、カテーテル１０は内層２と外層３からなる内部管状部材１を含む。遠位ウエスト５を有するバルーン４が、内部管状部材１に取り付けられている。バルーン４はまた、外部管状部材７に取り付けられた近位ウエスト６を有する。ガイドワイヤー１１が、内部管状部材１の管腔１２内に示されている。図２は、図１の線２−２に沿った断面図である。

本発明によると、内部管状部材１、内層２、外層３、バルーン４、又は外部管状部材７、又はガイドワイヤー１１の全体が又は一部分を、本明細書中に開示されたナノコンポジット材料から製造することができることが判る。加えて、これらの部材のどれもが、ナノコンポジットからなる１層又はそれより多くの層を持つ単層又は多層であってよい。従って、例えば、図１及び図２において、内部管状部材１は、該内部管状部材１の層２及び層３の一方又は両方がナノコンポジット材料から製造することができる多層を持つと説明されている。従って、例えば、層２又は層３の一方は、上記実施例１〜３に記載されたように、ナノコンポジット材料からなり得る。

また既に開示したように、バルーン４上に固定されたステントを含むステントデリバリーシステムを、本発明に従って製造することができる。加えて、例えば、米国特許第４９５０２２７号明細書に開示されたスリーブのような、バルーン膨張性ステントデリバリーシステムに伴う用途のためにこの分野で既知の部材を使用することができる。この開示に基づいて、自己膨張性ステントデリバリーシステム、ガイドカテーテル、血管形成性テーテル等もまた、本発明の範囲内で製造することができることが判る。

本発明の他の実施態様は、本明細書の検討事項により、又は本文中に開示された本発明を実施することにより、当業者に明らかであろう。本書に添付された請求項により示される本発明の真の範囲及び思想から離れること無しに、本文中に記載された原理及び実施態様に対する種々の省略、変性及び変化が、当業者により行われてよい。

図１は、本発明の一実施態様のバルーン血管形成カテーテルの遠位端の長手方向の断面図である。 図２は、図１の線２−２に沿った断面図である。

Claims (59)

1. 医療機器であって、その少なくとも一部材が、
   マトリックス材料、
   少なくとも１種のナノ粒子状充填剤粒子(nanoparticulate filler particles)を含むナノコンポジット材料(nanocomposite material)から製造されている医療機器。
2. 前記ナノコンポジット材料が、官能化剤(functinalizer) 、相溶化剤(compatibilizer)、分散剤又はそれらの組み合わせを更に含む、請求項１記載の医療機器。
3. 前記医療機器が、経管腔医療機器(transluminal medical device) である、請求項１記載の医療機器。
4. 前記少なくとも一部材が、多層経管腔医療機器の少なくとも１層からなる、請求項３記載の医療機器。
5. 前記少なくとも一部材が、多管腔カテーテル(multilumen catheter) の内腔壁からなる、請求項４記載の医療機器。
6. 前記少なくとも一部材が、多管腔カテーテル(multilumen catheter) の外腔壁からなる、請求項４記載の医療機器。
7. 前記多層経管腔医療機器の少なくとも１層が、その長手軸に沿って厚さが徐々に薄くなっている、請求項４記載の医療機器。
8. 前記医療機器の可撓性が、その長手軸に沿って変化している、請求項３記載の医療機器。
9. 前記多層経管腔医療機器が、少なくとも１層のナノコンポジット層及び少なくとも１層の非ナノコンポジット層を含む、請求項４記載の医療機器。
10. 前記多層経管腔医療機器が、少なくとも１層の非ナノコンポジット層により分離された少なくとも２層のナノコンポジット層を含む、請求項４記載の医療機器。
11. 前記多層経管腔医療機器が、少なくとも第１ナノコンポジット層及び第２ナノコンポジット層を含み、該第１ナノコンポジット層及び該第２ナノコンポジット層は、異なるナノコンポジットから構成されている、請求項４記載の医療機器。
12. 前記第１ナノコンポジット層及び前記第２ナノコンポジット層の少なくとも１層が少なくとも第１官能化剤を更に含み、且つその他の点では、同一のナノコンポジット材料から構成されている、請求項４記載の医療機器。
13. 前記多層経管腔医療機器が少なくとも第１ナノコンポジット層及び第２ナノコンポジット層を含み、該第１ナノコンポジット層は少なくとも第１官能化剤を、該第２ナノコンポジット層は少なくとも第２官能化剤をそれぞれ更に含み、且つその他の点では、同一のナノコンポジット材料から構成されている、請求項４記載の医療機器。
14. 前記少なくとも一部材が少なくとも２層からなる膨張性バルーンからなる、請求項１記載の医療機器。
15. 少なくとも２層の各々が異なる官能化剤を含み、且つその他の点では、同一のナノコンポジット材料から構成されている、請求項１４記載の医療機器。
16. 前記マトリックス材料が熱硬化性材料からなる、請求項１記載の医療機器。
17. 前記熱硬化性材料がニトリル・ブタジエン・エラストマー、シリコーン、エポキシ、イソシアネート、ＥＰＤＭ、エピクロロヒドリン、或いはそれらのコポリマー、ブロックコポリマー又はポリマーブレンドを含む、請求項１６記載の医療機器。
18. 前記マトリックス材料が熱可塑性材料からなる、請求項１記載の医療機器。
19. 前記熱可塑性材料がポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリビニル、ポリアクリリック、フルオロポリマー、或いはそれらの何れかのコポリマー、ブロックコポリマー又はブレンドを含む、請求項１８記載の医療機器。
20. 前記熱可塑性材料がナイロンである、請求項１９記載の医療機器。
21. 前記ナイロンがナイロン１２である、請求項２０記載の医療機器。
22. 前記熱可塑性材料がポリエーテルアミドブロックコポリマーである、請求項１９記載の医療機器。
23. 前記充填剤粒子が合成又は天然フィロシリケート、モノマー状シリケート、カーボン又はセラミックナノチューブ、ナノワイヤー又はナノ繊維、金属又は金属酸化物粉末、磁性又は常磁性粉末、感温性ポリマー、生分解性ポリマー、デンドリマー又はデンドリマー金属錯体、或いはそれらの組み合わせからなる、請求項１記載の医療機器。
24. 前記充填剤粒子が１種又はそれより多くのフィロシリケートからなる、請求項２３記載の医療機器。
25. 前記充填剤粒子が１種又はそれより多くの白土からなる、請求項２３記載の医療機器。
26. 前記クレーの少なくとも１種がモンモリロナイトからなる、請求項２５記載の医療機器。
27. 前記充填剤粒子が、１種又はそれより多くの多面体オリゴマー状シルセキオキサン(silsequioxanes)からなる、請求項２３記載の医療機器。
28. 前記充填剤粒子が１種又はそれより多くのカーボン又はセラミックナノチューブ、ナノワイヤー又はナノ繊維からなる、請求項２３記載の医療機器。
29. 前記充填剤粒子が１種又はそれより多くのカーボンナノチューブからなる、請求項２８記載の医療機器。
30. 前記少なくとも一部材がカテーテルシャフトを含む、請求項１記載の医療機器。
31. 前記少なくとも一部材がバルーンを含む、請求項１記載の医療機器。
32. 前記医療機器がガイドカテーテルである、請求項１記載の医療機器。
33. 前記少なくとも一部材がステントデリバリーカテーテルである、請求項１記載の医療機器。
34. 医療機器の少なくとも一部材を製造する方法であって、
    ナノ粒子充填剤材料を選択し、
    マトリックス材料を選択し、
    前記充填剤材料及び前記マトリックス材料からナノコンポジットを製造し、そして
    前記ナノコンポジットを用いて医療機器の少なくとも一部材を製造する
    ことからなる方法。
35. 前記医療機器が経管腔医療機器である、請求項３４記載の方法。
36. 前記医療機器が多層経管腔医療機器である、請求項３５記載の方法。
37. 前記少なくとも一部材がある長さのカテーテルシャフトを含む、請求項３６記載の方法。
38. 前記医療機器の少なくとも一部材を製造する工程が、その長手軸に沿って厚さが徐々に薄くなる１層を設けることを含む、請求項３７記載の方法。
39. 前記医療機器の少なくとも一部材を製造する工程が、その長手軸に沿う可撓性に変化を与えることを含む、請求項３７記載の方法。
40. 前記充填剤材料が、複数のカーボンナノチューブ、ナノ繊維又はナノワイヤーを含む、請求項３７記載の方法。
41. 複数のカーボンナノチューブ、ナノ繊維又はナノワイヤーの少なくとも一部分が、グルコサミン又はカルボン酸を用いて官能化されている、請求項４０記載の方法。
42. 前記ある長さのシャフトが、該ある長さのシャフトの第１層の少なくとも一部分をカーボンナノ粒子を含む溶液と接触させ、そして前記カーボンナノ粒子の少なくとも一部分の上に第２層を設けることにより設けられる、請求項４０記載の方法。
43. カーボンナノ粒子の前記溶液が分散剤を更に含む、請求項４０記載の方法。
44. 前記分散剤がアラビアゴムである、請求項４３記載の方法。
45. 前記医療機器が心臓血管医療機器である、請求項３５記載の方法。
46. 前記心臓血管医療機器がバルーンカテーテルである、請求項４５記載の方法。
47. ポリマー押出物を形成するための、ポリマー押出機を含む装置であって、
    該ポリマー押出機は、ポリマー溶融物を押し出すための押出機ヘッドを含み、
    該押出機ヘッドは、それに機能的に嵌合している少なくとも１つの超音波振動子を有し、
    該少なくとも１つの超音波振動子は、少なくとも１種の変調された超音波を前記押出機ヘッドに伝達するために構成され且つ配置されており、
    該少なくとも１種の変調された超音波は、少なくとも１つの振幅及び少なくとも１つの変調を有し、そして
    該波の前記少なくとも１つの振幅及び前記少なくとも１つの変調は、少なくとも前記押出機ヘッド全体に実質的に均一の振動を付与する
    装置。
48. 医療機器を体に、その治療及び診断を行うために治療的に接触させることからなり、該医療機器は少なくとも１種のナノコンポジット材料を含む診療方法。
49. 前記診療方法が治療方法である、請求項４８記載の方法。
50. 前記医療機器が経管腔医療機器である、請求項４９記載の方法。
51. 前記医療機器がカテーテルを含む、請求項５０記載の方法。
52. 前記医療機器がバルーンを含む、請求項５１記載の方法。
53. 前記医療機器がガイドカテーテルである、請求項５１記載の方法。
54. 前記医療機器がステントデリバリーカテーテルである、請求項５１記載の方法。
55. 治療が血管形成である、請求項５２記載の方法。
56. 前記診療方法が診断方法である、請求項４８記載の方法。
57. 前記医療機器が経管腔医療機器である、請求項５６記載の方法。
58. 前記医療機器がカテーテルを含む、請求項５７記載の方法。
59. 診断方法が血管形成である、請求項５８記載の方法。
    

Images