JP2010503468A - 多孔性表面を備えた医療用デバイス - Google Patents
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Abstract
内部人工器官のような医療用デバイス、および該デバイスを作製する方法について説明する。いくつかの実施形態では、内部人工器官は、外壁表面と、ステント中心管腔を形成する内壁表面とを備えた管状本体を有するステントである。外壁表面および内壁表面の1以上の領域は、多孔性の焼結金属層によって形成される。多孔性の焼結金属層の1以上の領域は、薬剤物質に多孔性の貯蔵所または媒体を提供する。内壁表面の1以上の領域における多孔性の焼結金属層は、ステント用の賦形剤ポリマーコーティング材と比較して、相対的な摩擦の低下、強度の上昇および粘着性の低下をもたらし、ステント中心管腔からの送達用バルーンの抜去が改善されて抵抗が相対的に小さくなりやすいように配置される。
Description
本発明は内部人工器官(例えばステント)のような医療用デバイスに関する。
身体は、動脈、その他の血管、および他の体腔のような様々な通路を形成している。これらの通路は時に閉塞または弱体化に至ることがある。例えば、通路は腫瘍によって閉塞することも、プラークによって狭窄することも、あるいは動脈瘤によって弱体化することもある。これが起きた場合、医療用内部人工器官を用いて通路を再開または補強することも可能であるし、あるいは該内部人工器官で通路を置換することもできる。内部人工器官は一般に、体内の管腔内に配置される管状部材である。内部人工器官の例には、ステント、被覆ステントおよびステントグラフトが挙げられる。
内部人工器官は、所望の部位へ運搬されるときに、圧縮または小型化された形態の内部人工器官を支持するカテーテルによって、身体内部に送達され得る。部位に到着すると、内部人工器官は例えば拡張されるか、または拡張可能な状態にされて、管腔壁と接触した状態になる。
拡張機構は、内部人工器官を強制的に径方向に拡張させることを含んでいてもよい。例えば、拡張機構はバルーンを担持しているカテーテルを備え、該バルーンがバルーン拡張型内部人工器官を担持してもよい。該バルーンを膨張させて変形させ、拡張した内部人工器官を管腔壁と接触する所定位置に固定することができる。その後バルーンを虚脱させ、カテーテルを抜去することができる。
別の送達技術では、例えば弾性、または材料の相転移により可逆的に圧縮および拡張可能な内部人工器官が、弾性材料から形成される。体内への導入中は、内部人工器官は圧縮状態で拘束される。所望の移植部位に到達すると、例えば外側シースのような拘束用デバイスを後退させることにより拘束が解除され、内部人工器官が自身の内的な弾性復元力によって自己拡張可能となる。
本発明の目的は、改良された内部人工器官のような医療用デバイスを提供することにある。
本発明は内部人工器官のような医療用デバイスに関する。
本発明の1つの態様によれば、ステントの形態の医療用デバイスは、外壁表面と、ステント中心管腔を形成している内壁表面とを備えた管状本体を有し、外壁表面および内壁表面の1以上の領域は、多孔性の焼結金属層によって形成されている。多孔性の焼結金属層は、薬剤物質のための多孔性の貯蔵所または媒体を提供し、またステント用の賦形剤ポリマーコーティング材料と比較して摩擦が比較的低く、硬度が高く、かつ粘着性が低く、多孔性の焼結金属層の1以上の領域は、デバイスの追従性の改善と、ステント中心管腔からのステント送達デバイスの抜去に対する抵抗の相対的な低減とが容易になるように配置されている。
本発明の1つの態様によれば、ステントの形態の医療用デバイスは、外壁表面と、ステント中心管腔を形成している内壁表面とを備えた管状本体を有し、外壁表面および内壁表面の1以上の領域は、多孔性の焼結金属層によって形成されている。多孔性の焼結金属層は、薬剤物質のための多孔性の貯蔵所または媒体を提供し、またステント用の賦形剤ポリマーコーティング材料と比較して摩擦が比較的低く、硬度が高く、かつ粘着性が低く、多孔性の焼結金属層の1以上の領域は、デバイスの追従性の改善と、ステント中心管腔からのステント送達デバイスの抜去に対する抵抗の相対的な低減とが容易になるように配置されている。
本発明のこの態様の実施形態は、次の追加の特徴のうち1つ以上を備えていてもよい。1以上の領域における多孔性の焼結金属層は、多孔性の焼結金属コーティングを含んでなる。好ましくは、多孔性の焼結金属コーティングは、例えば厚さが約5マイクロメートル〜約50マイクロメートルの範囲の、極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングからなる。この極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングは、ステントの金属製管状本体の表面に接着される。多孔性の焼結金属は、ステントの金属製管状本体を形成する。ステントの金属製管状本体は製織ワイヤから形成される。金属製管状本体は多孔性の焼結金属メッシュから形成される。
本発明の別の態様によれば、ステントの形態の医療用デバイスを患者の身体の管腔内に導入する方法は、ステント中心管腔内にステント送達デバイスを装着するステップであって、該ステントは、外壁表面と、ステント中心管腔を形成している内壁表面とを備えた管状本体を有し、外壁表面および内壁表面の1以上の領域は多孔性の焼結金属層で形成され、装着時にステントは第1の外径を有する状態で配置されることを特徴とするステップと;患者の身体の管腔内部のステント送達部位において、ステントを相対的に大きな第2の外径へと拡大させて、周囲にある患者の身体の管腔表面と係合させるステップと;ステント中心管腔からステント送達デバイスを抜去するステップであって、外壁表面および内壁表面の1以上の領域の多孔性の焼結金属コーティングは、ステント用の賦形剤ポリマーコーティング材料と比較して摩擦が比較的低く、硬度が高く、かつ粘着性が低く、デバイスの追従性の改善と、ステント中心管腔からのステント送達デバイスの抜去に対する抵抗の相対的な低減とが容易であることを特徴とするステップと、を含んでいる。
本発明のこの態様の実施形態は、次の追加の特徴を備えていてもよい。外壁表面および内壁表面の1以上の領域の多孔性の焼結金属層は、薬剤物質のための多孔性の貯蔵所または媒体を提供し、かつ該方法は、送達部位において多孔性の貯蔵所または媒体から患者の身体の管腔内に薬剤物質を送達する追加のステップを含んでなる。ステント送達デバイスはバルーン付きカテーテルであり、かつ該方法は、ステント中心管腔内でカテーテルバルーンを拡張させて、ステントを第2の相対的に大きな外径に拡大させて周囲にある患者の身体の管腔表面と係合させることをさらに含んでなる。ステントは自己拡張型であり、かつ該方法は、ステント送達デバイスからステントを解放して、ステントが第2の相対的に大きな外径に拡大して周囲にある患者の身体の管腔表面と係合できるようにすることをさらに含んでなる。
実施形態は、次の利点のうち1つ以上をさらに備えていてもよい。移植式ステント薬物送達システムは、デバイスの追従性の改善、バルーンの抜去に対する抵抗の低減、および薬物の拡散の改善のための、摩擦、硬度、粘着性、および薬物送達特性の改善をもたらし、その結果としてSDS送達の改善および完全な薬物放出、ならびに恐らくは、未だ証明されてはいないものの、新生内膜増殖(内皮形成)の改善または迅速化による治癒の改善をもたらす。
別途定義のないかぎり、本明細書において使用される技術用語および科学用語はすべて、本開示内容が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有している。本開示内容の実践または試験においては、本明細書に記載のものに類似または等価の方法および材料を使用することができるが、適切な方法および材料について以下に述べる。本明細書において言及された出版刊行物、特許出願、特許、ならびにその他の参照文献は全て、参照によってその全体が本願に組み込まれる。矛盾が生じる場合には、本明細書に従うものとする。さらに、材料、方法および実施例は単なる例証であり、限定を意図するものではない。本発明のその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明から、また特許請求の範囲から明白となろう。
図1を参照すると、ステント20は、外壁表面24および内壁表面26を画定する管状本体22の形態を有している。内壁表面は中心管腔28を形成する。ステントの管状本体部材22は、複数のバンド32と、隣接したバンドの間に延びて該バンドを接続する複数のコネクタ34とによって形成されている。使用時には、バンド32を当初の小さな外径から相対的に大きな外径へと拡張させて、ステント20の外壁表面24を周囲の血管壁と接触させることによって、血管の開通性を維持する。コネクタ34は、ステント20に可撓性および適合性を与えてステントが血管の輪郭に順応できるようにする。
ステント20は、複合材料を含むステントが圧縮され、その後拡張されて血管を支持するのを可能にするような機械的性質を備えた、1以上の生体適合性材料を含む(例えば、該材料から製造する)ことができる。いくつかの実施形態では、ステント20は、約137.8−1033.5MPa(約20−150ksi)の極限引張降伏強さ(YS)、約15%を超える破断伸び、および約60890−365340MPa(約10−60msi)の弾性係数を有することができる。ステント20が拡張されると、材料は引き伸ばされて約0.3程度のひずみを生じ得る。ステント20の管状本体に適した材料の例には、ステンレス鋼(例えば316Lステンレス鋼、BioDur(登録商標)108(UNS S29108)ステンレス鋼、および304Lステンレス鋼、ならびにステンレス鋼と5−60重量%の1以上の放射線不透過性元素(例えばPt、Ir、Au、W)とを含む合金(PERSS(登録商標))であって、米国特許出願公開第2003−0018380号明細書、同特許出願公開第2002−0144757号明細書および同特許出願公開第2003−0077200号明細書に記載のもの)、ニチノール(ニッケル−チタン合金)、コバルト合金(例えばElgiloy(登録商標)、L605合金、MP35N、チタン、チタン合金(例えばTi−6Al−4V、Ti−50Ta、Ti−10Ir)、白金、白金合金、ニオブ、ニオブ合金(例えばNb−1Zr)Co−28Cr−6Mo、タンタル、ならびにタンタル合金が挙げられる。その他の材料の例は、同一出願人による2003年9月26日出願の「Medical Devices and Methods of Making Same」と題した米国特許出願第10/672,891号明細書ならびに2005年1月3日出願の「Medical Devices and Methods of Making Same」と題した米国特許出願第11/035,316号明細書に記載されている。他の材料には、超弾性または擬弾性合金のような弾性の生体適合性金属、例えばシェトスキー、L.マクドナルド(Schetsky,L.McDonald)著「Shape Memory Alloys」、Encyclopedia of Chemical Technology(第3版)、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、1982年、第20巻、pp.726−736ならびに同一出願人による2003年1月17日出願の米国特許出願第10/346,487号明細書に記載されているものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、ステント20を形成している金属製管状本体22は、MRIによる可視度を増強する1以上の材料を含んでいる。MRI材料の例には、非鉄金属(例えば銅、銀、白金または金)、ならびに常磁性元素(例えばジスプロシウムまたはガドリニウム)を含んでいる非鉄金属合金、例えばテルビウム−ジスプロシウム、ジスプロシウム、およびガドリニウムなどが挙げられる。代替例または追加例として、金属の素地に磁化率の低い1以上の材料を含めて、画像化の際に組織(例えばステントに隣接するかまたはステントを取り囲んでいるかのうち少なくともいずれかの組織)の画像化の妨げとなり得る磁化率アーチファクトを低減することもできる。磁化率の低い材料には、上述のもの、例えばタンタル、白金、チタン、ニオブ、銅、およびこれらの元素を含んでいる合金などが挙げられる。
ステント20の金属製管状本体22を形成しているバンド32およびコネクタ34は、管状物を切断加工することにより図のように形成されている。管状物の選択部分を、サーンダーズ(Saunders)の米国特許第5,780,807号明細書に記載のようにして、レーザ切断により取り除いてバンド32およびコネクタ34を形成することができる。ある実施形態では、レーザ切断の際に、溶剤またはオイルのような液体担体を管状物の管腔を通して流してもよい。該担体は、管状物のある部分で形成された屑が別の部分に再堆積するのを防ぎ、かつ/または管状物上での再鋳造物の形成を低減することができる。管状物の一部を除去するその他の方法、例えば機械による切削加工(例えば超微細加工)、放電加工(EDM)、およびフォトエッチング(例えば酸フォトエッチング)などを使用することもできる。
一例として、ステント20は全体的に複合材料から形成されるものとして上述されているが、他の実施形態では、複合材料は医療用デバイスの1以上の選択部分を形成する。例えば、ステント20は、1つ以上の層が複合材料を含みかつ1つ以上の層が複合材料を含んでいない多層を含むことができる。複合材料を含む1または複数の層は、同一の複合材料を含んでもよいし、異なる複合材料を含んでもよい。複合材料を含まない1または複数の層は、上記に列挙した生体適合性の素地材料のうち1つ以上を含んでいてよい。複合材料の層状化により、医療用デバイスの特性を調節および調整するさらに別の方法がもたらされる。多層を含むステントは、例えば米国特許出願公開第2004−0044397号明細書およびヒース(Heath)の同特許第6,287,331号明細書に記載されている。
いくつかの実施形態では、バンド32およびコネクタ34が形成された後で、管状物の、上記切断加工操作の影響を受けた領域を除去することができる。例えば、バンド32およびコネクタ34のレーザ加工は、ステント20の機械的性質および性能に悪影響を及ぼす可能性のある溶融・再凝固した材料および/または酸化金属の表層を残す場合がある。この影響を受けた領域は、機械的に(グリットブラストまたはホーニングなどで)かつ/または化学的に(エッチングまたは電解研磨などで)除去することができる。いくつかの実施形態では、管状部材はこの段階でほぼ最終的な大きさおよび構造となり得る。「ほぼ最終的な大きさ(near−net size)」とは、管状物が比較的薄い材料の包膜を有しており、次に該包膜が除去されて、以下に議論されるような、例えば表面に接着させるべき多孔性の焼結金属コーティングを施すための、半完成品のステントが提供されることを意味する。いくつかの実施形態では、管状物は約25%増しの大きさより小さく、例えば約15%、10%、または5%増しの大きさより小さく形成される。
その後、未完成のステントに仕上げが施されてステント20が形成される。未完成のステントをほぼ最終的な大きさに形成することができるので、ステントを仕上げるために未完成のステントを比較的少量しか除去せずにすむ。その結果、(ステントを破損する可能性のある)さらなる加工処理および高価な材料の廃棄を低減することができる。いくつかの実施形態では、約0.00254ミリ(約0.0001インチ)のステント材料をケミカルミーリングかつ/または電解研磨によって除去し、半完成品のステントを得ることができる。
ステント20は、所望の形状および大きさのもの(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、胃腸用ステント、泌尿器科用ステント、および神経科用ステント)であってよい。意図される適用に応じて、ステント20の外径は、例えば約1mm〜約46mmの間であってよい。ある実施形態では、冠動脈ステントは、約2mm〜約6mmの拡張時外径を有し得る。いくつかの実施形態では、末梢用ステントは、約5mm〜約24mmの拡張時外径を有し得る。ある実施形態では、胃腸用ステントかつ/または泌尿器科用ステントは、約6mm〜約30mmの拡張時外径を有し得る。いくつかの実施形態では、神経科用ステントは、約1mm〜約12mmの拡張時外径を有し得る。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の外径を有し得る。ステント20は、バルーン拡張型でも、自己拡張型でも、両者の混合型でもよい(例えば、アンダーセン(Andersen)らの米国特許第5,366,504号明細書)。
さらに、現行かつ常法のブロックコポリマー系移植式ステント薬物送達技術は、賦形剤物質として、一般にSIBSと呼ばれる、16.5モル%ポリスチレンの直線状トリブロック型スチレンポリマー系を利用する。現行の周知のパクリタキセル/SIBSステントコーティング材では、賦形剤物質は軟質、弾性で、ある程度の固有の粘着性を有する。SIBSのこれら固有の特性は、ステントの大きくひずむ領域に優れた弾性回復性および耐疲労性をもたらすが、BEステントが配置された後のバルーン抜去に対する抵抗の少数発現例をもたらす可能性がある。抜去に対する抵抗は、DEステント送達において重要な要素であることが実証されつつある。ステント20の外壁表面および内壁表面の極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングは、これらの問題に対処するものである。
特定の一実施形態では、図1の改良ステント20には、非ポリマーの極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングが、例えば約5マイクロメートル〜約50マイクロメートルの範囲の厚さでステントの外壁表面および内壁表面の1以上の領域に接着されて、薬剤物質のための多孔性の貯蔵所または媒体を提供している。この薄い多孔性の焼結金属材料は、薬物溶出の速度および持続時間を制御するために、密度、気孔率(例えば、2マイクロメートルの大きさに下げるなど)、または屈曲度に関して操作することができる。他の実施形態では、ステント20は、全体が焼結金属、焼結メッシュ、製織ワイヤなどから作製された継ぎ目のないステントであってもよい。
特に、上述の移植式ステント薬物送達システムは、バルーン抜去に対する抵抗の低減および薬物の拡散の改善のための、摩擦、硬度、粘着性および薬物送達特性の改善をもたらし、その結果としてSDS送達の改善および完全な薬物放出をもたらす。
多孔性の焼結金属の粉末、繊維またはワイヤは、極めて高性能で、複合的な、ほぼ正確な寸法公差を有する事実上任意の形状のフィルタ素材として、多くの産業で利用されている。炉による焼結は、極めて小さな金属種のすべての接触点を接着して、2マイクロメートルサイズに至る気孔率を備えた強固で多孔性の展性を有する積層物または材料物を生産するための、確立された冶金学的方法である。
焼結金属のコーティングまたはステント20本体によって形成された多孔性の貯蔵所は、好ましくは、例えば米国特許第5,674,242号明細書、2001年7月2日出願の米国特許出願第09/895,415号明細書、および2002年8月30日出願の米国特許出願第10/232,265号明細書に記載されているような放出可能な治療剤、薬物または薬学的に活性な化合物を含む。治療剤、薬物または薬学的に活性な化合物には、例えば、抗血栓形成剤、酸化防止剤、抗炎症薬、麻酔薬、抗凝血剤および抗生物質が挙げられる。
既知のパクリタキセル/SIBSステントコーティング材を使用する現行の従来型SIBS系ステント薬物送達技術では、賦形剤であるコーティング材の表面上に露出した薬物が、薬物放出の初期段階で急速に可溶化して組織内に入る。この初期の放出の「スパイク(spike)」または「バースト(burst)」は、デバイスの累積的な薬物放出全体のかなりの部分を占め、その一方で全薬物含有量の大部分はコーティング材の中に長期間とどまる。放出動態を制御し、かつ完全に薬物を放出する能力は、後の治療の成功および血栓症抵抗性につながる可能性がある。
使用時には、カテーテル送達システムを用いてステント20を使用する、例えば、送達または拡張することができる。カテーテルシステムについては、例えばワング(Wang)の米国特許第5,195,969号明細書、ハムリン(Hamlin)の米国特許第5,270,086号明細書、およびレーダー=デベンス(Raeder−Devens)の米国特許第6,726,712号明細書に記載されている。ステントおよびステント送達については、米国ミネソタ州メープル・グローブ所在のボストン・サイエンティフィック・シメッド(Boston Scientific Scimed)から入手可能なRadius(登録商標)システムまたはSymbiot(登録商標)システムも実例となる。
(その他の実施形態)
いくつかの実施形態について上記に説明してきたが、本発明はその説明のように限定されるものではない。例えば、いくつかの実施形態では、複合材料を含むワイヤを製作し、該ワイヤを編成かつ/または製織して管状部材とすることによりステント20を形成することができる。本明細書に記述された複合材料を、他の医療用デバイスを形成するために使用することもできる。
いくつかの実施形態について上記に説明してきたが、本発明はその説明のように限定されるものではない。例えば、いくつかの実施形態では、複合材料を含むワイヤを製作し、該ワイヤを編成かつ/または製織して管状部材とすることによりステント20を形成することができる。本明細書に記述された複合材料を、他の医療用デバイスを形成するために使用することもできる。
その他の実施形態は特許請求の範囲の中にある。
Claims (12)
- 外壁表面と、ステント中心管腔を形成している内壁表面とを備えた管状本体を有するステントを含んでなり、外壁表面および内壁表面の1以上の領域が多孔性の焼結金属層によって形成されている医療用デバイスであって、
外壁表面および内壁表面の1以上の領域の多孔性の焼結金属層は、薬剤物質のための多孔性の貯蔵所または媒体を提供し、
内壁表面の1以上の領域の多孔性の焼結金属層は、ステント用の賦形剤ポリマーコーティング材料と比較して摩擦が比較的低く、硬度が高く、かつ粘着性が低く、前記外壁表面および内壁表面の1以上の領域は、デバイスの追従性の改善と、ステント中心管腔からのステント送達デバイスの抜去に対する抵抗の相対的な低減とが容易になるように配置されている、医療用デバイス。 - 1以上の領域における多孔性の焼結金属層は、多孔性の焼結金属コーティングを含んでなる、請求項1に記載の医療用デバイス。
- 多孔性の焼結金属コーティングは、極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングからなる、請求項2に記載の医療用デバイス。
- 極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングは、厚さが約5マイクロメートル〜約50マイクロメートルの範囲内にある、請求項3に記載の医療用デバイス。
- 極めて薄い多孔性の焼結金属コーティングは、ステントの金属製管状本体の表面に接着される、請求項3に記載の医療用デバイス。
- 多孔性の焼結金属はステントの金属製管状本体を形成する、請求項1に記載の医療用デバイス。
- 金属製管状本体は製織ワイヤから形成される、請求項1に記載の医療用デバイス。
- 金属製管状本体は多孔性の焼結金属メッシュから形成される、請求項1に記載の医療用デバイス。
- ステントからなる医療用デバイスを患者の身体の管腔内に導入する方法であって、
ステント中心管腔内にステント送達デバイスを装着するステップであって、該ステントは、外壁表面と、ステント中心管腔を形成している内壁表面とを備えた管状本体を有し、外壁表面および内壁表面の1以上の領域は多孔性の焼結金属層で形成され、装着時にステントは第1の外径を有する状態で配置されることを特徴とするステップと、
患者の身体の管腔内部のステント送達部位において、ステントを相対的に大きな第2の外径へと拡大させて、周囲にある患者の身体の管腔表面と係合させるステップと、
ステント中心管腔からステント送達デバイスを抜去するステップであって、外壁表面および内壁表面の1以上の領域の多孔性の焼結金属コーティングは、ステント用の賦形剤ポリマーコーティング材料と比較して摩擦が比較的低く、硬度が高く、かつ粘着性が低く、デバイスの追従性の改善と、ステント中心管腔からのステント送達デバイスの抜去に対する抵抗の相対的な低減とを容易にしていることを特徴とするステップと
からなる方法。 - 外壁表面および内壁表面の1以上の領域の多孔性の焼結金属層は、薬剤物質のための多孔性の貯蔵所または媒体を提供し、かつ該方法は、送達部位において多孔性の貯蔵所または媒体から患者の身体の管腔内に薬剤物質を送達する追加のステップを含んでなる、請求項9に記載の方法。
- ステント送達デバイスはバルーン付きカテーテルであり、かつ該方法は、ステント中心管腔内でカテーテルバルーンを拡張させて、ステントを相対的に大きな第2の外径へと拡大させて周囲にある患者の身体の管腔表面と係合させることをさらに含んでなる、請求項9に記載の方法。
- ステントは自己拡張型であり、かつ該方法は、ステント送達デバイスからステントを解放して、ステントが相対的に大きな第2の外径へと拡大して周囲にある患者の身体の管腔表面と係合できるようにすることをさらに含んでなる、請求項9に記載の方法。
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