JP2006518233A - メディカルデバイスにおける補体活性化の低減 - Google Patents

Abstract

アニオン性ヘパリンまたはヘパリン誘導体およびカチオン性界面活性剤のイオン性複合体のコーティングを供したプラスチック表面の補体活性化を低減するための両性イオン湿潤剤の使用、プラスチック表面の補体活性化を低減する対応する方法、およびこのようにコートした少なくとも１のプラスチック表面を有するメディカルデバイスの記載を提供する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、アニオン性ヘパリンまたはヘパリン誘導体およびカチオン性界面活性剤のイオン性複合体のコーティングを供したプラスチック表面によって補体活性化を低減する方法、プラスチック表面用の対応するコーティング、およびかかるコーティングを有する少なくとも１のプラスチック表面を有するメディカルデバイスに関する。

これらのタイプの方法、コーティングおよびメディカルデバイスは先行技術において数多く開示されている。プラスチック表面は多くの医学的処理において使用されており、長期間または短期間にわたって患者の血液と接触するに至る。かかるデバイスには、例えば、心肺機器、酸素送給器、カテーテル、人工心臓、人工腎臓、ガス交換膜または脈管人工器具のディスポーザブル取り付けが含まれるが、この列挙はいかなる場合においても決定的な列挙とみなされるものではない。

これらのプラスチック表面と接触するに至っている血液の凝固を防ぐためには、一般的に、これらのプラスチック表面に抗血栓特性を供する必要がある。この目的のために、ヘパリン含有コーティングがプラスチック表面に頻繁に適用される。

米国特許第6,200,588 B1号は、この点についてプラスチック表面の血液親和性コーティングの方法を開示している。

コーティングは、コーティングをプラスチック表面に安定に付着させつつ、アニオン性ヘパリンおよびカチオン性界面活性剤からなるイオン性複合体を溶液から沈澱させることによって生成する。この場合におけるカチオン性界面活性剤は、４の脂肪族アルキル基を有するアンモニウム化合物である。

今回、驚くべきことに、本出願人による実験により、かかるコーティングは抗血栓特性を有するにもかかわらず、それが、例えば本出願人の"バイオライン（Ｂｉｏｌｉｎｅ）"コーティングのごとき他の公知のヘパリンコーティングとは反対に、ヒト血液と接触した際の高い補体活性化を不釣り合いに生成することが示された。したがって、公知のコーティングは、良好な血液親和性と理解されるものに関して対応しない。

これは、良好な血液親和性が、血液と接触している表面について、それが血液の凝固も外来表面に対して身体の防御機構も誘導しないことを意味するからである。

とりわけ公知のコーティングで驚くべきことに見出された高い補体活性化は、それが全身炎症に通じ、および、多くの場合、例えば、術後器官不全を引き起こし得るため、とりわけ不都合である。

このような背景が知られている下で、補体活性化の低減が文献においてよく論じられている；例えば、Videmら, J. Thorac. Cardiovasc. Surg., 1992; 103: 806-813およびBaufretonら, Perfusion, 1998; 13: 419-427を参照されたい。

この背景に対して、本発明の根底にある目的は、補体活性化が低減されるような、最初に特定したコーティング方法、および公知のコーティングをさらに開発することにある。

この目的は、アニオン性ヘパリンまたはヘパリン誘導体およびカチオン性界面活性剤のイオン性複合体のコーティングを供したプラスチック表面の補体活性化を低減するための両性イオン湿潤剤の使用を介して、本発明により達成する。

さらに、本発明は、本発明により両性イオン湿潤剤を使用する、プラスチック表面の補体活性化を低減する方法によって達成される。
本発明の根底にある目的は、このようにして完全に達成する。

これは、本願の発明者が、それ自体公知であるコーティングへの両性イオン湿潤剤の使用が公知のコーティングと比較して低減された補体活性化に通じるということを驚くべきことに見出したからである。本発明者らは、さらに、補体活性化を低減するが、コーティングの安定性の低下には通じない好適なさらなる物質を選択することが可能なことを見出し得た。換言すれば、プラスチック表面に対するコーティングの付着を、ここに本発明によりさらにコーティングに供し、かつ、全くまたは少なくとも微弱な安定性の損失が全くまたは少なくとも微弱しか認められないさらなる物質を介して保持する。このことは、新規なコーティングを用いれば、例えば本発明によるコーティングが供されたプラスチック表面と血液との長期間の接触において、ヘパリンの浸出が存在せず、したがって抗血栓特性が保持されることも意味する。

さらなる開発において、コーティングは、アニオン性複合体および両性イオン湿潤剤を含む溶液または水性エマルジョンからプラスチック表面上に安定に付着コーティングするにつれて沈澱する。

この測定の利点は、それが産業的に行うことが容易であることである。公知のコーティング方法は通常の方法で行い、それは、単にイオン性複合体に加えて両性イオン湿潤剤も溶液または水性エマルジョンに入れることを必要とする。したがって、公知の方法の工程を実質的に保持することができる。

本願の発明者は、かかる両性イオン湿潤剤を使用すると、第１に、コーティングの湿潤性に明確な改善が存在し、その他に、第２に、例えばより強い界面活性を用いた場合のように、コーティングからイオン性複合体が浸出することが妨げられることを見出すことができた。

この点について湿潤剤に特に好ましいのは、ホスファチジルコリンであり、好ましくは植物起源のレシチンであり、さらに好ましくはダイズ・レシチンである。

この測定の利点は、用いるさらなる物質が原則的に長期間にわたって血液と接触するに至っている表面に使用される組成物であり、かつ、この点についてその反対の目的が存在しないこと（unobjectionability）が知られている組成物であることである。この点については、消泡におけるレシチンの使用を示している米国特許第6,482,630 B2号を参照されたい。

植物起源のレシチン、好ましくはダイズ・レシチンの使用は、コーティングに包埋されている動物からの最小限の残渣不純物さえの可能性を防ぐことのさらなる利点を有し、これは不和合性の理由に対して特に有利である。

ヘパリンおよび架橋レシチン誘導体を含む表面コーティングは抗血栓特性の改善について従来技術で知られているが、しかし、かかる表面コーティングが補体活性化を低減するという事実は以前に知られていなかった。

したがって、De Somerらによる文献: Phosphorylcholine coating offers natural platelet preservation during cardiopulmonary bypass, Perfusion 2002, 17: 39-44は、とりわけ、レシチンによる補体活性化の研究も記載しているが、コートした表面とコートしていない表面との間に差異は見出されなかった。

例えば、米国特許第5,496,581号、米国特許第5,422,402号または米国特許第5,418,295号に開示されている架橋レシチン誘導体を用いる方法は、さらに非常に技術的に複雑である。

今回、本願の発明者は、De Somerによる前記文献に示された結果に対して、例えば植物起源のレシチンを添加する、前記した単純な方法の工程を介した補体活性化の低減が実際に見出されることを十分に理解した。

溶液またはエマルジョン中のさらなる物質の含量については、１重量％未満、好ましくは０.１重量％未満、さらに好ましくは約０.０５重量％未満とすることが一般的に好ましい。

本願の発明者は、溶液中の小さい比率のさらなる物質でさえも、コーティングの湿潤性の顕著な改善に通じることを十分に理解した。

少なくとも１の非イオン性可塑剤については、詳細には、シクロヘキサン−１,２−ジカルボン酸＝ビス−２−エチルヘキシルエステル（ＤＩＮＣＫ）または１,２,４−ベンゼントリカルボン酸＝トリス−２−エチルヘキシルエステル、あるいは油剤、とりわけヒマシ油またはダイズ油が溶液または水性エマルジョン中に添加剤として存在することがさらに好ましい。

この測定の利点は、本発明者による最初の測定によるコートしていないプラスチック表面についての値未満までも、補体活性化がなおさらに低減することである。

ヘパリン複合体中のカチオン性界面活性剤については、４の脂肪族アルキル基を有するアンモニウム化合物であることが一般的に好ましく、該アンモニウム化合物は好ましくはジメチルジアルキル（Ｃ１０ないしＣ１８）アンモニウムカチオンである。

カチオン性界面活性剤のかかる組成物は、最初に言及した米国特許第6,200,588 B1号に開示されている。

溶液またはエマルジョン中のイオン性複合体の含量については、１重量％未満、好ましくは約０.１ないし０.４重量％がさらに好ましく、好ましくは溶液は有機溶媒を含む。

本願の発明者は、これらの特徴が両性イオン湿潤剤と一緒になってコーティングに通じ、これは特に良好な湿潤性を有し、かつ、プラスチック表面に安定に付着し、それでもって補体活性化が低減されるということを十分に理解している。

この点について、溶媒については、極性アルコールおよび非極性炭化水素を、好ましくは約１：５の比率で含むのがさらに好ましい。

この測定は、イオン性複合体およびさらなる物質をかかる溶液に容易に溶解し得、かつ、溶媒の蒸発が表面に堅固に付着するフィルムを生じるので、プロセス技術の観点から有利である。

この背景に対して、本発明は、さらに、低減した補体活性化を有するプラスチック表面用のコーティングに関し、ここでは本発明に従って両性イオン湿潤剤を用いる。

最後に、本発明は、本発明のコーティングを有する少なくとも１のプラスチック表面を有するメディカルデバイスにも関する。

メディカルデバイスは、この場合においては、好ましくは、例えば心肺機器、酸素送給器、カテーテル、人工心臓、人工腎臓、ガス交換膜または脈管人工器具のディスポーザブル取り付けのごとき、血液と接触するデバイスの一部分である。

プラスチック表面については、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ−４−メチルペント−１−エン（ＰＭＰ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル、シリコーン、硬質または可塑化塩化ポリビニル（ＰＶＣ）からなるのがさらに好ましい。
さらなる利点は、添付する明細書から明らかである。

前記した特徴および以下に説明する特徴が、本発明の範囲から離れることなく、示した組合せのみならず他の組合せまたは単独でも使用し得ることは理解されるであろう。

実施例１：イオン性複合体の調製
最初に言及した米国特許第6,200,588 B1号の実施例３に記載されているごとく、イオン性複合体はヘパリンおよび４の脂肪族アルキル基を有するアンモニウム化合物から以下に記載するように調製する：塩化ジメチルジドデシルアンモニウム（６部）およびジメチルジテトラデシルアンモニウム（１９部）を攪拌しつつメタノールに添加し、溶解する。ついで、水を７０％の濃度まで添加し、その際にアンモニウム塩の一部が沈澱する。

得られた懸濁液を５０℃まで加熱して、均一な溶液を生成する。ついで、ヘパリン（１０部）を水（２５部）に溶解し、メタノールを３０％の濃度まで添加する。この工程の間に、ヘパリンの一部が同様に沈澱して懸濁液を生じる。

この懸濁液を７０℃まで加熱して、均一な溶液を調製する。

アンモニウム塩の溶液を、攪拌しつつヘパリン溶液に滴下する。反応産物は溶液に不溶性であり、直ちに沈澱する。その沈澱物を濾別し、遊離したヘパリンおよびアンモニウム塩を除去するためによく洗浄する。

最後に、水を除去するために沈澱物を遠心し、最終的に凍結乾燥して、白色粉体を得る。

実施例２：コートしたプラスチック表面の調製
実施例１からの白色粉体を２０重量％のプロパノールおよび８０重量％のヘプタンからなる溶媒に溶解する。ダイズ・レシチンをさらに溶液に加え、同様に攪拌して溶解する。

最終濃度は、９９.７５重量％の溶媒、０.２重量％の実施例１からのイオン性複合体、および０.０５重量％のダイズ・レシチンである。

この溶液をポリカーボネートからなる疎水性プラスチック表面に適用する。溶媒を蒸発させた後にフィルムが残り、これは表面に堅固に付着し、レシチンの比率を含まないコーティングと比較して改善された湿潤性を示す。

また、溶液に添加剤を加えてさらに補体活性化を低減することも可能であり、この場合には溶液の含量は最終濃度として０.１５重量％の実施例１からのイオン性複合体、０.０５重量％のダイズ・レシチンおよび０.０７５重量％の添加剤である。その場合の溶媒の最終濃度は、対応して９９.７２５重量％である。

以下の添加剤を現在までに試験している：
Ａ： Caesar & Lorentz GmbH, Hilden, Germanyからのヒマシ油
Ｂ： Caesar & Lorentz GmbH, Hilden, Germanyからのダイズ油
Ｃ： BASF, Ludwigshafen, Germanyからのシクロヘキサン−１,２−ジカルボン酸＝ビス−２−エチルヘキシルエステル
Ｄ：Acros, Organics, Geel, Belgiumからの１,２,４−ベンゼントリカボン酸＝トリス−２−エチルヘキシルエステル

有機溶媒からの直接的コーティングの代替法として、コーティングすべき表面が有機溶媒によって冒される（例えば、ポリカーボネート）または切断される（例えば、シリコーン）かいずれかの材料を含む場合には、水性エマルジョンからのコーティングも可能である。

この目的のために、前記のように調製した溶液を水に乳化し、ついで溶媒を除去する。溶液からの水性エマルジョンの調製は、当該技術分野において十分に知られている。

実施例３：補体活性化の決定
実施例２でコートしたプラスチック表面の新鮮なヒト血液との血液親和性を、例えばWendelら, Journal of Biomaterials Applications, 2002, 17: 5-17に記載されているチャンドラーループ試験（Chandler loop test）で試験する。

この目的のために、実施例２に記載した方法で７のポリカーボネートコネクターに新規なコーティングを配する。比較のため、実施例２に記載したごとく、７のさらなるポリカーボネートコネクターにコーティングを配するが、レシチンは省略する。したがって、比較コーティングは、最初に言及した米国特許第6,200,588 B1に記載したコーティングに対応する。

これらは各々３／８"シリコーンチューブとつなげて、全長５０ｃｍを有する閉環ループを得る。このループの内側は９０％のＰＣ表面および１０％のシリコーン表面を有する。

各々の場合においてループに１ＩＵ／ｍｌのヘパリンを含む２０ｍｌの新鮮なヒト血液を満たし、３０ｒｐｍ、３７℃にて９０分間遠心する。

ついで、種々の血液パラメータをWendelらの前記文献に記載のように測定する。

補体活性化は、ＴＣＣ（ＳＣ５ｂ−９）、すなわちQuidel, San Diego, CA, USAから購入したＥＬＩＳＡ試験を用いるTerminal Complement Complexを測定することによって決定した。

本発明のコーティングおよび公知のコーティング（米国特許第6,200,588 B1号）に加えて、コーティングしていないポリカーボネートコネクターも前記のチャンドラーループ試験で調べた。３のループの各々を新鮮なヒト血液を用いて６回測定し、各場合においての６の測定から平均を決定した。

第１のシリーズの測定では、補体活性化について以下の値が見出された：
コーティングしていない １０９４
公知のコーティング ３４２３
新規なコーティング １６０３

異なるドナーからの血液を用いた第２のシリーズの測定では、以下の値が見出された：
コーティングしていない １０９０
公知のコーティング ２２９２
添加剤を含まない新規なコーティング ９３０
添加剤Ａを含む新規なコーティング ５１０
添加剤Ｂを含む新規なコーティング ６４４
添加剤Ｃを含む新規なコーティング ８４１
添加剤Ｄを含む新規なコーティング ７７８

米国特許第6,200,588 B1号に開示されているコーティングと比較することによって、新規なコーティングにより補体活性化が半減を超えて低減されることは明らかである。

添加剤ＡないしＤのうちの１を添加すると、実際に、コーティングしていないチャンドラーループの補体活性化未満の補体活性化まで低減する。

チャンドラーループ試験で測定した他の血液パラメータについては公知のコーティングと新規のコーティングとの間に顕著な差異は見出されなかったが、コーティングしていない対照と比較して明らかな改善が存在した。これは、特に、血小板カウント、β−トロンボグロブリン、ＴＡＴ（トロンビン−抗トロンビン複合体）およびＰＭＮエラスターゼ（活性化した多−単核白血球からの）にあてはまる。

新規なコーティングにより補体活性化が顕著に低減され、その一方で他の血液パラメータは良好のまま残ることが前記したチャンドラーループ試験で測定した比較結果から明らかになり、これは新規なコーティングがプラスチック表面に安定に付着することを示している。

Claims (20)

1. アニオン性ヘパリンまたはヘパリン誘導体およびカチオン性界面活性剤のイオン性複合体のコーティングを供したプラスチック表面の補体活性化を低減するための両性イオン湿潤剤の使用。
2. コーティングを、イオン性複合体および両性イオン湿潤剤を含む溶液または水性エマルジョンからプラスチック表面に付着コーティングとして安定に沈澱することを特徴とする請求項１記載の使用。
3. 少なくとも１の非イオン性可塑剤、詳細にはシクロヘキサン−１,２−ジカルボン酸＝ビス−２−エチルヘキシルエステルまたは１,２,４−ベンゼントリカルボン酸＝トリス−２−エチルヘキシルエステル、または油剤、詳細にはヒマシ油またはダイズ油が溶液または水性エマルジョン中に存在することを特徴とする請求項２記載の使用。
4. 湿潤剤がホスファチジルコリンであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の使用。
5. 湿潤剤が植物起源のレシチン、好ましくはダイズ・レシチンであることを特徴とする請求項４記載の使用。
6. 溶液または水性エマルジョン中の両性イオン湿潤剤の含量が１重量％未満、好ましくは０.１重量％未満であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の使用。
7. 溶液または水性エマルジョン中の両性イオン湿潤剤の含量が約０.０５重量％であることを特徴とする請求項６記載の使用。
8. 溶液または水性エマルジョン中の添加剤の含量が１重量％未満、好ましくは０.１重量％未満であることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の使用。
9. 溶液または水性エマルジョン中の添加剤の含量が約０.０７５重量％であることを特徴とする請求項８記載の使用。
10. ヘパリン複合体中のカチオン性界面活性剤が４の脂肪族アルキル基を有するアンモニウム化合物であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の使用。
11. アンモニウム化合物が、ジメチルジアルキル（Ｃ１０ないしＣ１８）アンモニウム・カチオンであることを特徴とする請求項１０記載の使用。
12. 溶液または水性エマルジョン中のイオン性複合体の含量が、１重量％未満、好ましくは約０.１ないし０.４重量％未満であることを特徴とする請求項１０または１１記載の使用。
13. 溶液が有機溶媒を含むことを特徴とする請求項２ないし１２のいずれか１項に記載の使用。
14. 有機溶媒が極性アルコールおよび非極性炭化水素を好ましくは約１：５の比で含むことを特徴とする請求項１３記載の使用。
15. 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の両性イオン湿潤剤を使用する、プラスチック表面の補体活性化を低減する方法。
16. 請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の両性イオン湿潤剤を使用する、低減された補体活性化を有するプラスチック表面用のコーティング。
17. 請求項１６記載のコーティングを有する少なくとも１のプラスチック表面を有するメディカルデバイス。
18. 請求項１５記載の方法によって補体活性化が低減された少なくとも１のプラスチック表面を有するメディカルデバイス。
19. 血液と接触するに至るデバイスの、好ましくは心肺機器、酸素送給器、カテーテル、人工心臓、人工腎臓、ガス交換膜または脈管人工器具のディスポーザブル取り付けの一部であることを特徴とする請求項１７または１８記載のメディカルデバイス。
20. プラスチック表面がＰＰ、ＰＣ、ＰＭＰ、ＰＵ、ＰＥ、ポリエステル、シリコーン、硬質または可塑化ＰＶＣからなることを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれか１項に記載のメディカルデバイス。