JP2007537837A - 医療用具及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーボンナノチューブを含む医療器具およびその製造方法が開示される。幾つかの実施例において、ナノチューブは、例えば、電子線および／またはイオンを照射して結合される。

Description

本発明は、医療器具およびその製造方法に関する。

体には動脈や他の血管や他の体内管腔等の通路がある。これらの通路は、冠状動脈等のように、（例えばプラークにより）狭窄したり閉塞することがある。狭窄や閉塞が起こると、狭窄した通路は、カテーテルシャフトにより担持される医療用バルーンを備えるバルーンカテーテルを使用する血管形成術において広げることが可能である。

血管形成術において、バルーンカテーテルは、狭窄（ｓｔｅｎｏｓｉｓ）、すなわち体内管の狭小を治療するために使用でき、バルーンを収縮させて、流体（例えば血液）の流れが制限される程度まで狭窄を起こしている体内管の領域へ搬送される。バルーンは、備え付けられたガイドワイヤ上でカテーテルシャフトを通過させてカテーテルを目的部位へ進めることにより、目標部位へ搬送することが可能である。目的部位への通路は蛇行および／または狭くなっている場合もある。目的部位に到達すると、バルーンは、例えば流体をバルーンの内部へ注入して拡張される。バルーンを拡張すると狭窄部が径方向へ拡張するため、体内管が許容可能な量の流体を通過させることが可能になる。使用後には、バルーンを収縮させてカテーテルを後退させる。

血管形成術の後で、体内管が再び狭小する再狭窄が起こることもある。再狭窄を治療するために、医療用人工器官を使用して、体内管を再開通、または補強、あるいは置換することも可能である。人工器官は、通常は体内の管腔に配置される管状部材である。人工器官の例には、ステント、覆いのあるステント、ステントグラフトが含まれる。

人工器官は治療部位へ運ばれる際に、小型すなわち寸法が縮小された形態において人工器官を支持するバルーンカテーテルにより体内へ搬送される。バルーンを膨張させて変形させて、拡張した人工器官を体内管壁に接触する所定の位置に固定する。次にバルーンを収縮させてカテーテルを後退させる。

血管形成術、ステント留置術、他の経皮的な方法において、プラークや血栓や他の材料（例えば病巣からの）が、遊離して体内管に沿って漂うこともある。このような処置が伏在静脈グラフトにおいて行われる場合等の状況においては、血栓がはがれて塞栓症を起こすことがある。塞栓症の発生を抑制するために、血管内フィルタを治療部位の先端側等の体内管に配置することも可能である。フィルタは、血流中に遊出したプラーク、血栓、他のデブリをろ過するために使用されて、後で取り除かれる。

本発明の目的は、上記したような体内管における血管形成術、ステント留置術、他の経皮的な方法に使用できる医療器具およびその製造方法を提供することにある。

本発明は、医療器具およびその製造方法に関する。
一態様において、本発明は、カーボンナノチューブを含有するメンブレン等の構造体を含む医療器具を特徴とする。カーボンナノチューブは、ナノチューブを結合するナノチューブ間結合部位を含むことが可能である。形成された構造体は、薄型で可撓性を備えつつ、比較的強度が高く頑丈である。ナノチューブ間結合部位は、ナノチューブに電子線および／またはイオンを照射することにより形成される。

他の態様において、本発明は、医療器具を製造する方法を特徴とする。この方法には、カーボンナノチューブを照射する工程およびカーボンナノチューブを医療器具へ組み込む工程が含まれる。

実施例においては、以下の特徴の１つまたは複数を含むことも可能である。ナノチューブは電子線および／またはイオンを照射される。さらに、方法には、ナノチューブをポリマーに接触させる工程、ナノチューブを官能基化する工程、ナノチューブを（例えば磁気により）整列させる工程、および／または、複数のナノチューブにポリマーを巻き付ける工程が含まれる。ナノチューブは、単層カーボンナノチューブを含む。

他の態様において、本発明は、医療器具を製造する方法を特徴とする。この方法には、カーボンナノチューブ間に結合部位を形成する工程、およびカーボンナノチューブを医療器具へ組み込む工程が含まれる。

実施例においては、以下の特徴の１つまたは複数を含むことも可能である。結合部位はほぼ炭素原子からなる。結合部位を形成する工程には、カーボンナノチューブを照射する工程（例えばイオンおよび／または電子線による）が含まれる。ナノチューブは、単層カーボンナノチューブを含む。さらに、方法には、ナノチューブをポリマーに接触させる工程、ナノチューブを官能基化する工程、ナノチューブを（例えば磁気により）整列させる工程、および／または、複数のナノチューブにポリマーを巻き付ける工程が含まれる。

他の態様においては、本発明は医療器具を特徴とし、第２のカーボンナノチューブと化学的に結合された第１のカーボンナノチューブを含む。
実施例においては、以下の特徴の１つまたは複数を含むことも可能である。カーボンナノチューブは、ほぼ炭素原子からなる結合部位により結合される。医療器具は、他のカーボンナノチューブと化学的に結合されたカーボンナノチューブを有する層を含む。この層は波状である。さらに、医療器具はポリマーを有する層を含む。医療器具は、ポリマーを巻き付けたカーボンナノチューブを含む。カーボンナノチューブは整列される。カーボンナノチューブは、ナノチューブに結合された有機官能基を含む。カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブを含む。

他の態様において、本発明は医療器具に関し、照射されたナノ粒子およびポリマーを有する複合材料を含む。
実施例においては、以下の特徴の１つまたは複数を含むことも可能である。ナノ粒子は、単層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブを含む。ナノ粒子は、ほぼ炭素原子からなる結合部位により結合される。医療器具は、他のカーボンナノチューブと化学的に結合されたカーボンナノチューブを含む。医療器具は波状の構造体を有する。ナノ粒子は、ポリマーを巻き付けたカーボンナノチューブを含む。ナノ粒子は整列される。ナノ粒子は、ナノチューブに結合された有機官能基を含む。

他の態様において、本発明は医療器具を特徴とし、カーボンナノ粒子やナノチューブ等のナノ粒子を含む第１層と、第１層に近接するポリマーを含む第２層とを有する。ナノ粒子は照射または架橋の必要はない。

実施例においては、以下の特徴の１つまたは複数を含むことも可能である。ナノ粒子は、単層カーボンナノチューブを含む。ナノ粒子は、ほぼ炭素原子からなる結合部位により結合される。医療器具は、他のカーボンナノチューブと化学的に結合されたカーボンナノチューブを含む。医療器具は、波状構造体を備える。ナノ粒子は、ポリマーを巻き付けたカーボンナノチューブを含む。ナノ粒子は整列される。ナノ粒子は、ナノ粒子に結合された有機官能基を含む。医療器具は、交互に配置される複数の第１および第２層を含む。

本願に記載される医療器具は、血管内フィルタ、医療用バルーン、ステントグラフト、カテーテル、カテーテルシースであってもよい。
本発明の他の態様および特徴は、好ましい実施例に関する記載および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図１に関して、血管内フィルタ２０は、支持シャフト２２、支持シャフト２２により担持される変形可能なフレーム２４、支持シャフトおよびフレームにより支持されるメンブレン２６を備える。メンブレン２６は貫通する複数の開口部（図示せず）を備えるため、体液がメンブレンを通過できる。メンブレン２６は、例えば接着剤や溶液キャスティング法（ｓｏｌｖｅｎｔ ｃａｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）により、シャフト２２およびフレーム２４に対して連結することも可能である。使用時に、フィルタ２０は、放射線不透過性バンド３０を有するカテーテル２８を介して目的部位へまたは目的部位から搬送される。血管内フィルタは、例えばダニエル他に付与された米国特許第６１７１３２７号明細書に記載されており、ボストンサイエンティフィック社（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から販売されているＦｉｌｔｅｒＷｉｒｅＥＸ（登録商標）塞栓予防システムが該当する。

メンブレン２６は、単層カーボンナノチューブや多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブを含む。図２に関して、メンブレン２６は、２つまたはそれ以上のポリマー層４０の間において、１つまたは複数の（図においては４つ）比較的多孔なナノチューブ含有層３８を有しており、このような層は「バッキーペーパー（ｂｕｃｋｙ ｐａｐｅｒ）」または「ナノチューブペーパー」と呼ばれることもある。ポリマー層４０はメンブレン２６の強度を向上させる。幾つかの実施例において、メンブレン２６は１つのポリマー層（外層または内層）を有する。各ナノチューブ含有層３８は、マット状の絡み合ったカーボンナノチューブを含む。好適な実施例において、図３に示すように、ナノチューブ含有層３８は、近接するナノチューブと化学的に結合されているナノチューブ４２を有し、例えばナノチューブにアルゴン等のイオンおよび／または電子線を照射して結合させる。炭素−炭素の共有結合等の結合部位４４は、ナノチューブ４２を直接連結する分子リンクとして機能して、連続する三次元構造を形成かつナノチューブ含有層３８の強度等の力学的性質を向上させる。

図４において、メンブレン２６を形成する方法４６が示される。方法４６は、ナノチューブを含有する混合物を提供する工程（ステップ４８）、および、例えば適切に成形された基板にその混合物を鋳造（ｃａｓｔｉｎｇ）して、ナノチューブを含有する層を形成する工程（ステップ５０）を含む。次に、混合物の溶液を形成された層から取り除いて、ナノチューブからなる層を基板に残す（ステップ５２）。さらに、ナノチューブ間の結合部位は、例えばナノチューブを照射することにより、ナノチューブからなる層に形成される（ステップ５４）。ステップ５０，５２，５４は、所定の厚さの層３８を形成するために必要に応じてくり返される（ステップ５６）。以下に述べるように、幾つかの実施例において、ナノチューブは、１つまたは複数の化学的な部分により官能基化されて、例えばポリマー層４０との互換性および／または接着性を向上させる（ステップ５８）。ポリマー層４０は、例えば射出成形により、ナノチューブ含有層３８上に形成されてもよい（ステップ６０）。メンブレン２６の他の実施例においては、交互に配置される他の複数のナノチューブ含有層やポリマー層が形成されてもよい。

ナノチューブを含有する混合物は、溶液中にカーボンナノチューブからなる懸架剤を含む。ナノチューブは、生体不活性で中空の単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）、および／または、約１０００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有する、生体不活性で中空の多層カーボンナノチューブ（「バッキーチューブ」と呼ばれることもある）を含む。

ナノチューブの物理的な寸法は、長さの単位および／または長さと幅の縦横比として表すことができる。ナノチューブは、約０．１マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの平均的な長さを有する。例えば、長さは、約０．１マイクロメートル、０．５マイクロメートル、１マイクロメートル、５マイクロメートル、１０マイクロメートル、１５マイクロメートル以上であってもよく、および／または、約２０マイクロメートル、１５マイクロメートル、１０マイクロメートル、５マイクロメートル、１マイクロメートル、０．５マイクロメートル以下であってもよい。ナノチューブは、約０．５ｎｍ〜約１５０ｎｍの平均的な幅、すなわち径を有することも可能である。例えば、平均的な幅、すなわち径は、約０．５ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、２５ｎｍ、５０ｎｍ、７５ｎｍ、１００ｎｍ、１２５ｎｍ以上であってもよく、および／または、約１５０ｎｍ、１２５ｎｍ、１００ｎｍ、７５ｎｍ、５０ｎｍ、２５ｎｍ、１０ｎｍ、５ｎｍ、１ｎｍ以下であってもよい。これに代えて、または、これに加えて、ナノチューブは、約１０：１〜約５０，０００：１の長さと幅の縦横比を有するとして表すこともできる。例えば、長さと幅の縦横比は、約１０：１、１００：１、１，０００：１、２，５００：１、５，０００：１、１０，０００：１、２０，０００：１、３０，０００：１、４０，０００：１以上であってもよく、および／または、５０，０００：１、４０，０００：１、３０，０００：１、２０，０００：１、１０，０００：１、５，０００：１、２，５００：１、１，０００：１、１００：１以下であってもよい。ナノチューブは長く小径であることが望ましい。

ナノチューブは市販されており、合成することも可能である。カーボンナノチューブは、例えば、混合物において米国テキサス州ヒューストンに所在するライス大学（Ｒｉｃｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ））より入手可能である。カーボンナノチューブの合成は、例えば、ブロニコフスキー他（Ｂｒｏｎｉｋｏｗｓｋｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，１９（４），１８００−１８０５（２００１））、デービス他（Ｄａｖｉｓ ｅｔ ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２００４，３７，１５４−１６０）に記載されている。例えば、フィルムを形成するための溶液中におけるカーボンナノチューブの分散は、オースマン他（Ａｕｓｍａｎ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２０００，１０４（３８） ８９１１−８９１５）、スリークマー他（Ｓｒｅｅｋｕｍａｒ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２００３，１５，１７５−１７８）に記載されている。

「バッキーペーパー」と呼ばれることのある層状またはマット状のナノチューブを形成するために、混合物内のナノチューブをろ過して溶液から分離させることが可能である。例えば、約４グラムの０．６ｍｇ／ｍｌナノチューブ懸架剤は、約８０ｍｌの脱イオン水によりさらに希釈可能であるが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルタ（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ ＬＳ（登録商標））やＷｈａｔｍａｎ Ａｎｏｄｉｓｃ ４７（登録商標）フィルタ（２０ｍｎポア寸法）により真空ろ過されてもよい。ろ過されたナノチューブは、２ｘ１００ｍｌの脱イオン水および１００ｍｌのメタノールで洗浄される。洗浄されたナノチューブは、温度７０℃で２４時間真空乾燥して残留溶液を除去（ステップ５２）し、可撓性を有するマット状の凝集ナノチューブを生成する。幾つかの実施例において、マット状のナノチューブは、約１５〜約３５マイクロメートルの厚さおよび約０．３〜０．４ｇ／ｃｃのかさ密度を有する。他の実施例において、そのようなマットは、２つの接触するナノチューブ程度の厚さを有することも可能である。

次に、マット状のナノチューブ間に結合部位が形成される（ステップ５４）。結合部位は、アルゴンイオンや炭素イオン等のイオンおよび／または透過型電子顕微鏡等において電子線でナノチューブを照射して形成することも可能である。理論に縛られることなく、十分に高いエネルギーの粒子が炭素原子に衝突すると、入射粒子はナノチューブ内の原子を移動させて、空孔等の欠陥やナノチューブ間にダングリングボンドを形成すると考えられている。欠陥やダングリングボンドは、近傍のナノチューブ間の共有結合（炭素−炭素結合等）を仲介できる。このような結合部位は、ナノチューブを融合および溶接させて連続するマトリックスを形成する分子結合部として機能し、それによりマットに可撓性を付与しつつ強度や靭性を向上させることができる。その結果、性能を損なうことなくメンブレン２６の厚さを減少させることができる。減少した厚さにより、フィルタの外形が減少するために、比較的狭い体内管への到達性を向上させることができる。また、ナノチューブ間結合部位を形成することにより、バッキーペーパーを結合部位形成中の形状に維持することが可能である。したがって、メンブレン２６は、搬送中に折り曲げたり圧縮することも可能であり、その後結合部位の形成中にその形状を元に回復させることができる。このような形状の回復は、メンブレン２６やナノチューブ含有層３８が、例えば、ステントやバルーンと共に使用される場合に有効である。幾つかの実施例において、ナノチューブ含有マットの選択された部分のみが照射される。照射されない部分は、照射された部分よりも可撓性を備え、使用中に折り曲げられる部分に相当する。

照射はイオンおよび／または電子線を使用して行われる。入射イオンや電子線のエネルギーは、最も近接するナノチューブを貫通し、次に最も近接するナノチューブの炭素原子を移動できるほど高いことが望ましい。ナノチューブは、例えば、約０．１ｋｅＶ〜約３ｅＶ（約１．６×１０^−１７Ｊ〜約４．８×１０^−１６Ｊ）（例えば、１００ｅＶ（約１．６×１０^−１７Ｊ）、２００ｅＶ（約３．２×１０^−１７Ｊ）、４００ｅＶ（約６．４×１０^−１７Ｊ）等の約０．４ｋｅＶ〜約１ｋｅＶ（約６．４×１０^−１７Ｊ〜約１．６×１０^−１６Ｊ）のアルゴンイオンを照射されてもよく、ナノチューブの径に応じて約５ｘ１０^１５〜約３ｘ１０^１６Ａｒ／ｃｍの照射線量を照射されてもよい。また、ナノチューブは、例えば、約１．２５ＭｅＶ（約２．０×１０^−１３Ｊ）未満のエネルギー電子で照射されてもよい。幾つかの実施例において、入射光のエネルギーは、１０ＭｅＶ（約１．６×１０^−１２Ｊ）のエネルギーを有する炭素イオン（例えばＣ^３＋）を用いて、バッキーペーパーの厚さ全体を貫通するように選択される。照射は室温または約８００℃等の高温において行われて、欠陥部のミグレーションや焼きなましを容易にする。イオンフラックス（ｉｏｎ ｆｌｕｘ）は約８．２ｘ１０^１３〜約４．９ｘ１０^１４Ａｒ／ｃｍ^２であってもよく、照射時間は約１分〜約６分であってもよい。幾つかの実施例において、照射に先立ち、ナノチューブを空気中で約９００℃で３０分間、または、約４７０℃で約５０分間焼きなますことにより、炭化残渣を燃焼させてナノチューブを精製することも可能である。また、ナノチューブの照射については、クラシェニンニコフ他（Ｋｒａｓｈｅｎｉｎｎｉｋｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｐｌａｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，６６，２４５４０３（２００２））、クラシェニンニコフ他（Ｋｒａｓｈｅｎｉｎｎｉｋｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ ６３，２４５４０５（２００１））、およびクラシェニンニコフ他（Ｋｒａｓｈｅｎｉｎｎｉｋｏｖ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ ６５，１６５４２３ （２００２））に記載されている。

ナノチューブ間結合部位が形成された後で、ナノチューブからなる他のマットを第１のマット上に形成して層３８の厚さを増加させることも可能である（ステップ５６）。他の層は、ナノチューブ含有混合物をろ過して第１のマット上に形成し（ステップ４８および５０）、残留溶液を除去し（ステップ５２）、新たに形成された層にナノチューブ間結合部位を形成する（ステップ５４）。層３８の最終的な厚さは、層が組み込まれる特定の医療器具に基づいて決定される。形成されたナノチューブ含有層３８は、フィルタからはがされてもよい。

図４に関して、幾つかの実施例においては、層３８内のナノチューブは、ナノチューブとポリマー層４０との間の相互作用を高めるために、変更することも可能である（ステップ５８）。ナノチューブは、例えば、互換性や接合性を強化するために、ポリマー層４０との相互作用を向上させる１つまたは複数の官能基により化学的に変更することも可能である。例えば、ナノチューブは、ポリマーと良好に相互作用可能なカルボン酸および／またはアミン化学部分を含有するように、化学的に処理することも可能である。カーボンナノチューブの官能基化については、例えば、バール他（Ｂａｈｒ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００１，１２３，６５３６−６５４２）、ハモン他（Ｈａｍｏｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１９９９，１１，Ｎｏ．１０，８３４−８４０）、および米国特許出願第２００３／００９３１０７号明細書に記載されている。これに代えて、あるいは、これに加えて、ナノチューブは、ポリマー層４０との互換性および／または溶解度（例えば水における）を向上させるために、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）および／またはポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等のポリマーで巻き付けられてもよい。単層カーボンナノチューブにポリマーを巻き付けることは、オコーネル他（Ｏ’Ｃｏｎｎｅｌｌ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ３４２（２００１）２６５−２７１）に記載されている。ナノチューブの変更は、ナノチューブを結合する前および／または後に行うことも可能である。

所定の数のナノチューブ含有層３８が形成され共に配置された後で、複数のポリマー層４０がナノチューブ含有層３８の上に形成されてメンブレン２６を生成する（ステップ６０）。ポリマー層４０は、熱可塑性および熱硬化性材料等の医療器具に使用される材料を含むことが可能である。熱可塑性材料の例には、ポリオレフィン、ナイロン１２やナイロン１１やナイロン６／１２やナイロン６やナイロン６６等のポリアミド、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、ポリアクリル酸、フルオロポリマー、これらのコポリマーおよびブロックコポリマー（例えばＰｅｂａｘ（登録商標）等のポリエーテルやポリアミドのブロックコポリマー等）、およびこれらの混合物が含まれる。熱硬化性材料の例には、ＥＰＤＭ等のエラストマー、エピクロルヒドリン（ｅｐｉｃｈｌｏｒｏｈｙｄｒｉｎ）、ニトリルブタジエンエラストマー、シリコーン等が含まれる。エポキシやイソシアネート等の熱硬化性材料が使用されてもよい。また、生体適合性を有する熱硬化性材料が使用されてもよく、そのような例には、例えば、生分解性ポリカプロラクトン、ポリウレタンや尿素を含有するポリ（ジメチルシロキサン）、ポリシロキサンが含まれる。また、ポリマー層４０には、歯科の分野において使用されるような光硬化性樹脂が含まれていてもよく、例えば、ビスフェノール−Ａ−グリシジルメタクリレート（Ｂｉｓ−ＧＭＡ）、トリエチレングリコール−ジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）、ウレタン−ジメタクリレート（ＵＤＭＡ）、ポリカーボネートジメタクリレート（ＰＣＤＭＡ）が挙げられる。光硬化性樹脂は、ナノチューブを照射する際に硬化させることができる。他のポリマーには、２００３年８月２１日付けにて出願された米国特許第１０／６４５０５５号明細書に記載されている。混合物３７は１つまたは複数のポリマー４０を含んでいてもよい。ポリマー層４０は、射出成形、鋳造、溶射（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、および／またはマイクロドロップ技術（ｍｉｃｒｏ−ｄｒｏｐ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）により形成することも可能である。

幾つかの実施例において、ポリマー層４０は１つまたは複数の添加剤を含んでいてもよい。例えば、ポリマー層４０は、１つまたは複数の結合剤、相溶剤（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、分散剤、安定剤、可塑剤、界面活性剤、および／または顔料を含むことも可能であり、これらはナノチューブとポリマー層との相互作用を向上させる。添加剤の例は、米国特許出願公開第２００３／００９３１０７号明細書に記載されている。これに代えて、あるいは、これに加えて、ポリマー層４０は、例えば、ポリマー層の強度を高めるために、カーボンナノチューブを含むことも可能である。ナノチューブは結合されてもされていなくてもよい。ポリマー層４０は、約０．１重量％〜約６０重量％のナノチューブを含んでいてもよい。ポリマー層４０は、以下に述べるレイヤ−バイ−レイヤ法（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて高濃度のナノチューブを積層していてもよい。ナノチューブを含有する混合物を製造する方法は、例えば、ビアクク他（Ｂｉｅｒｃｕｋ， ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，８０，２７６７（２００２））、サンドラー（Ｓａｎｄｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．７０６，２００２ Ｚ４．７．１−Ｚ４．７．６）に記載されている。

幾つかの実施例において、１つまたは複数のポリマー層４０は、米国特許第５６７４２４２号明細書や２００１年７月２日付けにて出願された同特許出願第０９／８９５４１５号明細書に記載されているような、１つまたは複数の放出可能な治療剤や薬学的に活性のある化合物を含んでいてもよい。治療剤や薬学的に活性のある化合物には、抗血栓剤、抗酸化剤、抗炎症剤、麻酔剤、抗血液凝固剤、および／または抗生物質が含まれる。具体的な例には、ヘパリンが挙げられ、これは、特に中隔欠損症用の装置や肺疾患用のフィルタ等を長期にわたって植込む場合に、医療器具の表面に血栓が形成されることを抑制する。

メンブレン２６を形成する他の方法にはレイヤ−バイ−レイヤ技術が含まれ、この方法において、本願と同様に２００４年５月２０日付けにて出願された米国特許出願第 号明細書（発明の名称：医療器具用の多層領域からなるレイヤ−バイ−レイヤアセンブリ（Ｌａｙｅｒ−ｂｙ−Ｌａｙｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｒｅｇｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、クライアント整理番号０４−００４８）に記載されているように、複数の交互に逆帯電される層を有する多層構造が形成される。この構造は、例えば、帯電したナノ粒子を含有する複数の層と帯電した高分子電解質を含有する複数の層を交互に含むことも可能である。帯電は、例えば、官能基を共有結合することにより、および／または、１つまたは複数の帯電した両親媒性物質に層を接触させることにより、電位を用いて行うことが可能である。例示的な材料や技術は、上記の米国特許出願（クライアント整理番号０４−００４８）において開示されている。

次に、形成されたメンブレン２６はフィルタ２０を形成するために使用することが可能である。例えば、メンブレン２６は、円錐形マンドレル等の適切に賦形された鋳型に折り畳まれて配置され、メンブレンの対向する縁部を接着剤等で固定される。メンブレン２６は、溶液キャスティング法（例えば、液状メンブレンポリマーをフレーム上にディップし硬化および凝固させる）、あるいは接着剤（シアノアクリレート等）により、フレーム２４に対して連結される。開口部２８は、例えば、ウェーバに付与された米国特許第６５１７８８８号明細書に記載されているようなエキシマレーザや他のアブレーション技術を使用して形成されてもよい。ナノチューブを融合させることによりナノチューブが共に保持されるため、開口部２８から流れ出すことがない。

実施例においては、メンブレン２６は１つまたは複数のナノチューブ含有層３８からなり、ポリマー層４０を含んでいない。ナノチューブ間の相互連結により、メンブレンの強度が向上して、ナノチューブが体内の流速等の力に対する耐久性を備えることができる。

血管内フィルタ２０の使用については、例えば、ダニエル他に付与された米国特許第６１７１３２７号明細書に記載されている。
ナノチューブ含有層３８およびメンブレン２６の他の実施例も可能である。図５に関して、メンブレン７０は、複数の波状のナノチューブ含有層７２およびポリマー７４を含む。ナノチューブ含有層７２は、上述したような方法によりナノチューブを含有する混合物を波状フィルタでろ過して形成することが可能である。層７２の波形状により、例えば、メンブレンが方向Ｂよりも方向Ａにおいて耐圧潰性を有するように、異方性力学的性質をメンブレン７０に付与する。メンブレン７０は、上記のような方法により形成することが可能であり、例えば、ナノチューブ含有層７２の間にポリマー７４を溶射、ディッピング、および／または射出成形することにより形成してもよい。

特定の実施例において、ナノチューブは、ナノチューブ間結合部位を形成する前に整列させることも可能である。ナノチューブの整列は、ナノチューブ含有層の空孔性を調節するために行ってもよい。また、ナノチューブの整列（例えば平行に）により、ナノチューブを効率よく詰めることができるため、ナノチューブ含有層の密度を高めて、ナノチューブ間結合形成の可能性を高める。さらに、ナノチューブを整列させることにより、ナノチューブ含有層の均一性が向上するため、局所的な不良部分や脆弱部分の発生を減少できる。ナノチューブを磁気により整列させることも可能である。例えば、ナノチューブ含有層を形成するために、ナノチューブを含有する混合物を真空ではなく磁場に晒されたフィルタ上に配置してもよい。磁場（例えば約１テスラ〜約２０テスラ）は、ナノチューブをフィルタ上方の溶液内で分散させつつ整列させることができる。次に、フィルタを真空にして整列されたナノチューブから溶液を分離させて、整列されたバッキーペーパーを形成する。ナノチューブの磁気整列については、例えば、チョイ他（Ｃｈｏｉ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．９４，Ｎｏ．９，１ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００３，６０３４−６０３９）に記載されている。幾つかの実施例において、ナノチューブの磁気整列は変化し、例えば、層の主要な面において、１つの層から近接する層へ（例えば約９０°の角度をなして）再配向される。

また、上記のメンブレン、すなわちナノチューブ含有層の実施例は、他の医療器具においても使用することが可能である。
例えば、メンブレン、すなわちナノチューブ含有層の実施例は、強度の高い薄型の可撓性を有する人工の血管グラフトとして使用できる円筒状管へ形成することも可能である。グラフトは、損傷を受けた、すなわち機能不全の体内管（例えば動脈瘤や閉塞を起こしている部位において）を置換するために使用して、損傷を受けた領域付近の血流をバイパス、すなわち迂回させ、あるいは、動脈と静脈との間にシャント（例えば血液透析に使用するために複数回に渡る針の接続用として）を形成することも可能である。血管グラフトは、例えば、米国特許第５３２０１００号明細書に開示されている。

図６に関して、メンブレンやナノチューブ含有層８０からなる円筒状管は、ステント８２を備えた強度の高い薄型の可撓性を有するグラフトとして使用することも可能であり、ステントグラフト８４または保護されたステントを形成する（図示されるように、カテーテルシャフトやバルーンカテーテル等の支持部８６上において形成される）。メンブレンやナノチューブ含有層の厚さが少ないと、血管内の血流に対する抵抗を減少させる。幾つかの実施例において、最外部のポリマー層等の１つまたは複数のポリマー層は、米国特許第５６７４２４２号明細書、２００１年７月２日付けにて出願された米国特許出願第０９／８９５４１５号明細書、および２００２年３月２８日付けにて出願された米国特許出願第１０／１１２３９１号明細書に開示されているように、放出可能な治療剤や薬学的に活性のある化合物を含むことも可能である。治療剤や薬学的に活性のある化合物には、抗血栓剤、抗酸化剤、抗炎症剤、麻酔剤、抗血液凝固剤、および抗生物質を含むことが可能である。ポリマー層には、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や延伸ＰＴＦＥやポリエチレンやウレタンやポリプロピレンから形成された、生体適合性を有する無孔性または半孔性ポリマーマトリックスを含むことが可能である。

ステント８２は、所望の形状および寸法からなってもよい（例えば、冠動脈ステント、大動脈ステント、末梢血管ステント、胃腸ステント、泌尿器ステント、神経ステントがある）。用途に応じて、ステント８２は、例えば、１ｍｍ〜４６ｍｍの拡張径を有することも可能である。特定の実施例においては、冠動脈ステントは、約２ｍｍ〜約６ｍｍの拡張径を有することが可能である。幾つかの実施例においては、末梢血管ステントは、約５ｍｍ〜約２４ｍｍの拡張径を有することが可能である。特定の実施例においては、胃腸ステントおよび／または泌尿器ステントは、約６ｍｍ〜約３０ｍｍの拡張径を有することが可能である。幾つかの実施例においては、神経ステントは、約１ｍｍ〜約１２ｍｍの拡張径を有することが可能である。腹部大動脈瘤（ＡＡＡ）ステントおよび胸部大動脈瘤（ＴＡＡ）ステントは、約２０ｍｍ〜約４６ｍｍの拡張径を有することが可能である。ステント８２は、バルーン拡張型、自己拡張型、あるいはこれらの組合せであってもよい（例えば、米国特許第５３６６５０４号明細書に開示されている）。

ステントグラフト８４は、バルーンカテーテルシステムを使用して、搬送されたり拡張されたりして使用することが可能である。好適なカテーテルシステムは、例えば、ワングに付与された米国特許第５１９５９６９号明細書や、ハムリンに付与された同特許第５２７００８６号明細書に記載されている。また、好適なステントやステント搬送装置は、ミネソタ州メープルグローブに所在するボストンサイエンティフィックシメッド社（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｍａｐｌｅ Ｇｒｏｖｅ，ＭＮ．）から販売されているＲａｎｇｅｒ（登録商標）システムにおけるエヌアイアール（ＮＩＲ）により例示される。

メンブレンやナノチューブ含有層の実施例は、医療用バルーンに組み込むことも可能である。例えば、図７に関して、管状のメンブレン、すなわちナノチューブ含有層９０は、バルーン９２上に配置されて、強度の高い可撓性を有する薄型のノンコンプライアントな拘束材として機能することも可能である。例えば、プリフォームスリーブとして管材をバルーン上に配置してもよく、あるいは、シートとしてバルーンの周りに巻き付けたり、対向する縁部において接合することも可能である。バルーン自身の構造に、例えば、本願に記載されたメンブレン２６の実施例を形成したり、メンブレンをバルーンに成形することにより、ナノチューブを含むことが可能である。バルーン９２は、カテーテルシャフト９４に担持され、以下に述べるようにナノチューブを含むことが可能である。

また、幾つかの実施例において、メンブレン、すなわちナノチューブ含有層は、医療用バルーンの形状に形成されて完全にバルーン内に包含されてもよい。例えば、メンブレン、すなわちナノチューブ含有層は、医療用バルーンとして成形された溶解可能な（例えば水溶性を有する）基板上に形成されてもよく、基板はその後除去することができる。ナノチューブを含有する混合物を基板に塗布する前に、霧を基板に吹き付けて基板の外層を溶解させて粘性を持たせることも可能である。ナノチューブを含有する混合物を塗布してもよく、例えば、基板に吹き付けて層を形成することも可能である。ナノチューブの所望の厚さが形成された後で、上述したようにナノチューブを照射して基板を溶解することも可能である。溶解可能な基板の例には、分解性ポリビニルアルコールがあり、例えば、クーパー他（Ｃｏｏｐｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８^ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｄｅｔｒｏｉｔ ＭＩ，３６０，１４ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００２）に記載されている。

バルーンカテーテルシステムは、例えば、ワングに付与された米国特許第５１９５９６９号明細書や、ハムリンに付与された同特許第５２７００８６号明細書に記載されており、ミネソタ州メープルグローブに所在するボストンサイエンティフィックコーポレイション−シメッドライフシステムズ社（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐ．−Ｓｃｉｍｅｄ Ｌｉｆｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．， Ｍａｐｌｅ Ｇｒｏｖｅ，ＭＮ．）から販売されているＭａｖｅｒｉｃｋ（登録商標）またはＳｙｍｂｉｏｔ（登録商標）カテーテルシステムが該当する。

メンブレン、すなわちナノチューブ含有層の実施例は、様々なカテーテルを形成できるように寸法が設定され成形される。カテーテルの例には、ガイドカテーテル（例えば、米国特許第６５９５９５２号明細書に記載）、腫瘍除去カテーテル、動脈瘤カテーテル、泌尿器カテーテル、潅流カテーテル（例えば、米国特許第６５０３２２４号明細書に記載）が挙げられる。管材は、例えば、米国特許第６４８８６９４号明細書およびレーダ−デービス他に付与された米国特許出願公開第２００３／００５０６８６号明細書に開示されているように、ステント搬送システム用のイントロデューサシースや抑止シース（ｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｈｅａｔｈ）に形成されてもよい。カテーテルは、強度を高めるために１つまたは複数のナノチューブ含有層を含んでいてもよく、Ｘ線透視、超音波、および／または磁気共鳴による検出を行うためのマーカを担持する１つまたは複数の層を含んでもいてもよく、これらの例は２００３年３月１７日付けにて出願された米国特許出願第１０／３９０２０２号明細書に開示されている。

また、ナノチューブ間結合部位を有するナノチューブは、ボーンセメントに組み込まれてもよい。例えば、ナノチューブは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ビスフェノールＡジメタクリル酸ジグリセロールエーテル、ジメタクリル酸トリエチレングリコール（ＴＥＧＤＭＡ）、ポリ（エチレングリコール）メタクリル酸（ＰＥＧＭＡ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、ストロンチウムを含有する水酸燐灰石、および／またはヒュームドシリカとブレンドされてもよい。ナノチューブはポリマーの強度を高めることができる。

本明細書に記載されるすべての文献、出願、特許は、特定して、また、個々に参考とされるように記載されている場合であっても、その全体が参考のために示されているものである。

他の実施例もまた、特許請求の範囲内にある。

血管内フィルタを示す図。 図１のフィルタのメンブレンを示す断面図。 図２のメンブレンの一部を示す詳細図。 ナノチューブ含有構造を形成する方法を示すフローチャート。 ナノチューブ含有構造を示す図。 ステントグラフトを示す図。 バルーンカテーテルを示す図。

Claims (32)

1. 医療器具を製造する方法であって、
   複数のカーボンナノチューブを照射する工程と、
   該カーボンナノチューブを該医療器具に組み込む工程とを含む方法。
2. 前記ナノチューブは電子線を照射される請求項１に記載の方法。
3. 前記ナノチューブはイオンを照射される請求項１に記載の方法。
4. 前記ナノチューブをポリマーと接触させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 前記ナノチューブを官能基化する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 前記ナノチューブを整列させる工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
7. 前記ナノチューブは磁気により整列される請求項６に記載の方法。
8. 複数のナノチューブにポリマーを巻き付ける工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
9. 前記ナノチューブは単層カーボンナノチューブを含む請求項１に記載の方法。
10. 医療器具を製造する方法であって、
    複数のカーボンナノチューブ間に結合部位を形成する工程と、
    該カーボンナノチューブを該医療器具に組み込む工程とを含む方法。
11. 前記結合部位はほぼ炭素原子からなる請求項１０に記載の方法。
12. 前記結合部位を形成する工程は前記カーボンナノチューブを照射する工程を含む請求項１０に記載の方法。
13. 前記カーボンナノチューブはイオンまたは電子線を照射される請求項１２に記載の方法。
14. 前記ナノチューブをポリマーと接触させる工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
15. 前記ナノチューブを官能基化する工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
16. 前記ナノチューブを整列させる工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
17. 前記ナノチューブは磁気により整列される請求項１６に記載の方法。
18. 複数のナノチューブにポリマーを巻き付ける工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。
19. 前記ナノチューブは単層カーボンナノチューブを含む請求項１０に記載の方法。
20. 第２カーボンナノチューブと化学的に結合する第１カーボンナノチューブを有する医療器具。
21. 前記カーボンナノチューブはほぼ炭素原子からなる結合部位により結合される請求項２０に記載の医療器具。
22. 他のカーボンナノチューブと化学的に結合されるカーボンナノチューブからなる層を含む請求項２０に記載の医療器具。
23. 前記層は波状である請求項２２に記載の医療機器。
24. ポリマーを含む層をさらに有する請求項２２に記載の医療機器。
25. ポリマーを巻き付けられたカーボンナノチューブを含む請求項２０に記載の医療機器。
26. 前記カーボンナノチューブは整列される請求項２０に記載の医療器具。
27. 前記カーボンナノチューブはナノチューブに結合された有機官能基を有する請求項２０に記載の医療器具。
28. 前記カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブを含む請求項２０に記載の医療器具。
29. 血管内フィルタである請求項２０に記載の医療器具。
30. 医療用バルーンである請求項２０に記載の医療器具。
31. ステントグラフトである請求項２０に記載の医療機器。
32. カテーテルまたはカテーテルシースである請求項２０に記載の医療器具。

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