JP2011206578A - 凹部を有する植込み可能な医用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一般に、本発明は、植込み可能な医用装置の表面調整に有用である装置及び方法に向けられる。
【解決手段】脈管用移植片の場合において、本発明は、内皮細胞を受容し得る凹部を内腔表面中に設けることにより、内皮細胞接種を増強する装置及び方法を提供する。装置が伸長ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）のような材料で構成される場合、凹部は、該材料の微細構造の物理的加工により発生され得る。物理的加工は表面から節を持ち上げて、内皮細胞を受容し得る凹部を形成させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、脈管用人工補装具に用いられる材料及び装置のような、人体に植込み可能な材料及び装置に関する。

ある患者は、外科的移植片で矯正され得る病態を発現する。特に、体の血管を通る血液流量に影響を及ぼす病態は脈管用移植片で処置され得、しかして損傷脈管組織に取って代わるように外科医が移植片を適用する。冠状動脈疾患、末梢脈管疾患及び末期腎臓病は、脈管流量が影響されそして外科的移植片で扱われ得る病態の例である。

脈管用移植片は自己由来であり得、すなわち該移植片は移植のために患者から別の部位にて取られ得る。しかしながら、ある場合には自己移植片は適切であり得ず、そして合成脈管用移植片が代わりに用いられ得る。合成脈管用移植片は、伸長ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）のような生体適合性材料で作られた管状人工補装具である。合成脈管用移植片は、血液が流れるところの内腔を含む。

血管において、内膜は、血液が流れる内腔に最も近い層である。それは、主として、基底膜に付着された内皮細胞の単層及びマトリックス分子から構成されている。内皮細胞は血管の内腔に整列している特殊細胞であり、そしていくつかの役割を果たす。内皮細胞はたとえば血管作用性物質を分泌し、そして新しい血管の成長を刺激する及び管壁中の平滑筋細胞の増殖を促進又は阻止する物質を分泌する（血液動力学的要求に応答して）。内皮細胞はまた、血栓（管内腔を通る血液流量を制限し得るところの血液成分の沈殿物である）の形成及び溶解に影響力を持つ。

人間において、植込み脈管用移植片は、典型的には、天然内皮細胞ライニングの大規模な発達なしに無細胞偽内膜の形成により癒合する。血栓症を予防するために及び狭窄症すなわち管が狭くなることに通じ得る異常な平滑筋細胞増殖を抑制するために、合成脈管用移植片は内腔中に内皮細胞の層を含むことが高度に有益である、ということが発見された。合成脈管用移植片内において内皮細胞の均質で緻密な且つ融合性の層の形成を促進するために、脈管用移植片の「内皮細胞接種」のための技法が開発された。一般に、この「接種」すなわち細胞の堆積は、自己由来の内皮細胞を採取し、そしてこれらの採取細胞を合成脈管用移植片の内腔に移植することを含む。

一般に、本発明は、植込み可能な医用装置の表面調整に有用である装置及び方法に向けられる。脈管用移植片の場合において、本発明は、内皮細胞接種を増強する装置及び方法を提供する。本発明は、内皮細胞を受容し得る凹部を内腔表面中に含む脈管用人工補装具を包含する。凹部は少なくとも部分的に内腔方向に沿って配向され、そして内皮細胞のための「溝」、「小孔」、「すみか」、「ポケット」又は「潜伏空間」を成す。

植込み可能な装置が伸長ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）のような材料で構成される場合、凹部は、該材料の微細構造の物理的加工により発生され得る。ｅＰＴＦＥで作られた脈管用人工補装具において、人工補装具の内腔表面は微視的節及びフィブリル（又は繊維）を含み、しかしてこれらは協力して該材料にその強度及び物理的性質を与える。擦る又は加圧流体でもって内腔表面に力を加えることによるように、内腔表面を物理的に加工することにより、内腔表面から節が持ち上げられ得、しかして内皮細胞を受容し得る凹部が形成される。

凹部の不存在では、合成脈管用移植片の内腔上に堆積された内皮細胞は、血液の流れに暴露されそして洗い流される傾向にある。細胞が内腔表面に付着する場合でさえ、流体流量に関連した剪断力が、しばしば、付着力に打ち勝ちそして内皮細胞を洗い流す。内皮細胞が洗い流される場合、該管は内皮化する可能性が劣り、そして血栓症及び狭窄症のような合併症を発現する危険性がより大きい。

しかしながら内皮細胞が本発明による凹部中に滞留する場合、剪断力はより少数の内皮細胞を洗い流す。流体流が凹部中の内皮細胞を押しのけそして洗い流す可能性はより小さい。時間と共に、内皮細胞は生理的条件下でその場で成長し、成熟しそして移植内腔をコロニー化する。

一つの具体的態様において、本発明は、脈管用人工補装具を含む装置に向けられる。該人工補装具は、内腔方向を定める内腔表面を含む。内腔表面は少なくとも１個の内皮細胞を受容する大きさの凹部を複数個含み、そしてこれらの凹部は少なくとも部分的に内腔方向に沿って配向される。脈管用人工補装具は、ｅＰＴＦＥ又は別の材料で作られ得る。

別の具体的態様において、本発明は、人体に植え込まれるのに適合した医用装置に向けられる。該医用装置は、ｅＰＴＦＥを含む表面を少なくとも１つ含む。表面はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成された節を含み、しかも表面は表面から持ち上げられた節により画定された凹部を含む。本発明のこの具体的態様は、脈管用人工補装具として又は別の医用装置として実現され得る。

更なる具体的態様において、本発明は、脈管用人工補装具の内腔表面を工具で擦ることを含む方法に向けられる。工具は、たとえば、金属又はナイロンの剛毛を備えたホイールブラシであり得る。

更なる具体的態様において、本発明は、医用装置に力を加えることを含む方法を提供する。該医用装置は人体に植え込まれるのに適合しており、またｅＰＴＦＥを含む表面を少なくとも１つ含む。力を加えることにより、表面から節が持ち上げられて複数個の凹部を画定する。力は、たとえば、表面を工具で擦ることにより又は表面に加圧流体を適用することにより加えられ得る。

更なる具体的態様において、本発明は、人体に植え込まれるのに適合した医用装置上に内皮細胞を接種することを含む方法に向けられる。該医用装置はｅＰＴＦＥを含む表面を少なくとも１つ含み、そしてこの表面はＰＴＦＥで形成された節を含み、しかも表面は表面から持ち上げられた節により画定された凹部を含む。

本発明は、１つ又はそれ以上の利点をもたらすことになり得る。本発明に従って製造された脈管用人工補装具の場合において、該人工補装具が植え込まれたとき、より少数の内皮細胞が洗い流され、それにより患者に益する。また、本発明の様々な具体的態様は、植込み可能な医用装置において折り紙付きの実績を有する材料であるｅＰＴＦＥの物理的性質を利用する。本発明は、生体適合性並びに取扱い及び縫合の容易性のようなｅＰＴＦＥの好都合な特徴に悪影響を及ぼすことなくｅＰＴＦＥを改善する。

加えて、本発明はまた、単一外科手術において内皮細胞が採取され得、人工補装具がこれらの採取細胞で接種され得、そしてこの接種された人工補装具が植込みのために提供され得る「一段手法」を実行可能にする。

本発明の一つ又はそれ以上の具体的態様の詳細が、添付図面及び以下の記載に示される。

図１は、脈管用人工補装具の斜視図である。 図２は、脈管用人工補装具を加工するための工具アセンブリーの斜視図である。 図３は、本発明に従って加工する前の伸長ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）材料の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 図４は、本発明に従って加工した後のｅＰＴＦＥ材料のＳＥＭ画像である。 図５は、本発明に従って加工した後のｅＰＴＦＥ材料のＳＥＭ画像であり、しかしてこの画像は横断面にて且つ斜角にて示されている。 図６は、内皮細胞が接種されたところの本発明に従って加工した後のｅＰＴＦＥ材料のＳＥＭ画像である。 図７は、ｅＰＴＦＥ材料の構造を図示する略図である。 図８は、ｅＰＴＦＥ材料を工具で擦るための例示的技法を図示する略図である。 図９は、ｅＰＴＦＥ材料を工具で擦るための例示的技法を図示する略図である。 図１０は、ｅＰＴＦＥ材料を工具で擦るための例示的技法を図示する略図である。 図１１は、本発明に従って脈管用人工補装具を加工するための技法を図示する流れ図である。 図１２は、本発明による植込み技法を図示する流れ図である。

図１は、本発明による脈管用人工補装具１０の略図である。人工補装具１０は、流体が流れ得る内腔１２を含む総体的に管状の構造体である。典型的な応用において、脈管用人工補装具１０は血管に取って代わり、そして内腔１２を流れる流体は血液である。脈管用人工補装具１０の内腔表面１４は、血液と接触するようになる。

脈管用人工補装具１０の内腔表面１４の幾何学的形は「内腔方向」を定め、しかして内腔方向は管状人工補装具の軸線に沿っている。流体は内腔方向に沿って前方に又は後方に内腔１２を物理的に流れ得るけれども、流体は一般に植え込まれた環境において主として一方向に流れる。それ故、流体流の特定の方向を表す「流れ方向」を定めることが有用である。図１及び３〜５において、矢印１６は、流れ方向を同定する。流れ方向１６は内腔方向と一致しているが、しかし単一方向に向けられる。流れ方向１６に移動する流体は「前方に」移動すると考えられ得、そして流れ方向１６と反対に移動する流体は「後方に」移動すると考えられ得る。

図２は、脈管用人工補装具１０を擦ることにより脈管用人工補装具１０を加工する例示的工具アセンブリー２０の略図である。「擦り」は、掻取り、カジリ、研摩、ブラシ掛け、擦過、引掻き又は摩滅によるような、工具を加圧状態で脈管用人工補装具１０に関して動かすことを含む任意の方法を含む。

図２に示されているように、工具アセンブリー２０での加工を容易にするために、脈管用人工補装具１０は外転されており、すなわち脈管用人工補装具１０は裏返しにされている。脈管用人工補装具１０は、回転可能な支持マンドレル２２（方向矢印２４により示されているように自由に回転し得る）上に取り付けられている。

工具２６は、内腔表面１４を擦る。例示的工具アセンブリー２０において、工具２６は回転軸２８上に取り付けられ、しかして回転軸２８は方向矢印３０により示されているように回転する。工具２６が内腔表面１４と接触するようにされそして回転される時、工具２６は内腔表面１４を擦る。マンドレル２２若しくは軸２８又は両者は、更に、方向矢印３２により示されているように、横方向に自由に動くことができる。

工具２６を回転しそして工具と人工補装具１０を互いに対して横方向に動かすことにより、且つマンドレル２２を回転することにより、工具２６は、内腔表面１４上のいかなる点とも接触するようにされ得る。このようにして、工具２６は、全内腔表面１４を擦り得る。本発明にとって必須でないけれども、下記に記載されるように、全内腔表面を擦ることは利点がある。

脈管用人工補装具が伸長ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）のような材料で構成される場合、工具２６で内腔表面１４を擦ることにより、内腔表面１４の微細構造中に凹部が発生される。特に、内腔表面１４を擦ることにより、内腔表面１４から微視的「節」が持ち上げられ、しかして接種される自己由来の内皮細胞を受容し得る凹部が形成される。本明細書において用いられる場合、「内皮細胞」は、発達内皮細胞だけでなく、内皮前駆又は幹細胞を包含する。

工具２６は、いくつかの工具のいずれかであり得る。工具２６は、金属、プラスチック、ゴム又はセラミックの回転ドラムのようにむくであり得る。工具２６はまた、剛毛を備えたホイールブラシを含み得る。剛毛は、金属、プラスチック、ゴム又はセラミックを含めていかなる材料でも構成され得る。実験を通じて、黄銅又はステンレス鋼の剛毛のような金属剛毛を備えたホイールブラシは内腔表面中に凹部を発生させ得る、ということが発見された。ナイロン剛毛を備えたホイールブラシもまた、凹部を発生させるのに有効である。工具で脈管用人工補装具の内腔表面を擦るための技法は、下記に記載される。

図３は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮られたｅＰＴＦＥ材料４０の画像である。図３の画像は、図１に示されたもののような標準的脈管用移植片に見出されるもののようなｅＰＴＦＥ材料４０を描写する。特に、図３の画像は、人工補装具の内腔表面（すなわち、血液のような流動体液と接触し得る表面）の微視的投影像を描写する。

２つのタイプの微細構造がｅＰＴＦＥ材料４０にその強度及び他の物理的性質を与え、そしてこれらの微細構造は図３に示された内腔表面において明白である。特に、ｅＰＴＦＥ材料４０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のはるかに太い島すなわち「節」４４間にドレープされた細いＰＴＦＥフィブリル４２を含む。フィブリル４２及び節４４の配向は互いに対して実質的に垂直であり、そしてｅＰＴＦＥの製造の結果として生じる。

一般に、ｅＰＴＦＥの製造は、一緒に融合されたＰＴＦＥ粒子を含む材料の調整を含む。製造方法における一つの段階にて、材料は延伸されるすなわち「伸長」される。伸長はフィブリル４２が伸長の方向に整列するようにし、しかしてｅＰＴＦＥに方向性を与える。伸長度もまた、節間距離すなわち伸長の方向における隣接節間の平均距離に影響を及ぼす。節間距離は、たとえば約３０から９０マイクロメートル程度であり得る。参照数字４６は、典型的な節間距離を示す。

図３において、ｅＰＴＦＥ材料４０は、まだ工具で擦られていない。参考のために、図３は流れ方向１６を示す。流れ方向１６は、節４４の配向に実質的に垂直であり且つフィブリル４２の配向に実質的に平行である。

図４は、ＳＥＭにより撮られたｅＰＴＦＥ材料４０の画像である。材料４０は調整に付されており、それにより内腔表面中に複数個の凹部５２が発生されている。下記に記載されるように、工具で内腔表面を擦ることにより、凹部５２が発生される。凹部５２は、内皮細胞を受容し得る。凹部５２は、内皮細胞のための「溝」、「小孔」、「すみか」、「ポケット」又は「潜伏空間」を成す。

図４に示されているように、凹部５２は、少なくとも部分的に内腔方向に配向される。特に、凹部は内腔表面中に延びるが、しかし少なくとも部分的に流れ方向１６と反対の方向に延びる。換言すれば、流れ方向１６に移動する流体は、一般に、凹部５２中に流れないで凹部５２の上を流れる。

図４に示されているように、内腔表面は、図３に見られ得るフィブリル網状組織に変化をもたらす。擦りの結果として、フィブリルの多くは破壊され、しかして平滑なフィブリル不含表面をもたらすことになる。しかしながら、この効果は、一般に、内腔表面に限定される。内腔表面の下のフィブリルは大部分無傷であり、しかして強度及び他の物理的性質を材料５０に付与する。加えて、フィブリルは、凹部５２内に滞留し得る。実験を通じて、平滑なフィブリル不含表面の程度は一般に擦りの程度の関数である、ということが発見された。

ＳＥＭで見られるように、材料５０の内腔表面は、一連の重なり層に似ている。これらの層は、「魚鱗」パターンに似ている鱗様組織に互いから分離し、しかして内皮細胞にすみかを提供し得る凹部を発生する。

図５はＳＥＭにより撮られたｅＰＴＦＥ材料の画像であって、調整及び凹部６２の発生後の材料６０の構造を示す。図５は、材料６０の横断面６４すなわち内腔表面の下の材料を部分的に示す。擦りは内腔表面に変化をもたらしたけれども、内腔表面の下の材料はその構造を維持している。１ミリメートルの１０分の３から１０分の５の壁厚を有する典型的な脈管用人工補装具において、擦りは、一般に、材料の厚さのわずか５から１０パーセントだけ変化をもたらす。

図５はまた、内腔表面の斜視投影像６６を提供する。斜視投影像６６から分かり得るように、凹部６２は少なくとも部分的に内腔方向に沿って配向され、また少なくとも部分的に流れ方向１６と反対の方向にて内腔表面中に延びる。

図６は、ＳＥＭにより撮られたｅＰＴＦＥ材料７０の画像である。材料７０は図４における材料５０及び図５における材料６０と同様であるが、しかし材料７０は内腔表面中の凹部７２及び凹部７２中に受容された内皮細胞７４を含む。図６に示されているように、流れ方向１６に移動する流体は、一般に、凹部７２の上を及び細胞７４の上を流れる。その結果として、凹部中に滞留する細胞は凹部の外の細胞より流体から小さい剪断力を受け、また流体に暴露されそして洗い流される可能性はより小さい。

内皮細胞が接種された慣用の脈管用人工補装具において、人工補装具の内腔上に堆積された内皮細胞は、血液の流れにより洗い流される傾向がある。細胞が内腔表面に付着する場合でさえ、流体流量に関連した剪断力が、しばしば、付着力に打ち勝ちそして内皮細胞を洗い流す。内皮細胞が洗い流される場合、該管は内皮化する可能性が劣り、そして血栓症及び狭窄症のような合併症を発現する危険性がより大きい。

しかしながら図６に示されたような内腔表面を備えた脈管用人工補装具において、剪断力はより少数の内皮細胞を洗い流し得る。内皮細胞７４は凹部７２中に滞留する故、流体方向１６に沿った流体流が凹部７２中の内皮細胞７４を押しのけそして洗い流す可能性はより小さい。凹部７２は成長及びコロニー化のための基礎を与えるので、時間と共に、内皮細胞７４はその場で成長し、成熟しそして内腔表面をコロニー化する。その結果として、脈管用人工補装具は、合併症の危険性を減じるのを助ける内皮細胞の母集団を維持する。

加えて、擦りは、平滑なフィブリル不含表面をもたらすことになる。内皮細胞７４は、典型的には、フィブリルに対してよりも平滑な節表面に対して効率的に付着する。工具で内腔表面を擦ることは、凹部を発生させることに加えて、細胞付着にとってより適した表面も発生させる。

上記に記されたように、ｅＰＴＦＥの製造は、ｅＰＴＦＥに方向性を付与する伸長を含む。図７はｅＰＴＦＥサンプル８０の略図であり、しかしてｅＰＴＦＥ材料の方向性を図示する。図７において、サンプル８０は、節８２及びフィブリル８４を含む。矢印８６は、節８２の配向に実質的に垂直であり且つフィブリル８４の配向に実質的に平行である方向を同定する。図８〜１０は、ｅＰＴＦＥサンプル８０を工具で擦るための技法を図示する略図である。

図８に示されているように、サンプル８０を擦るための一つの技法は、ホイールブラシのような工具での回転擦りを含む。回転擦りは、図２に示された工具アセンブリー２０を用いて、工具２６の側面よりむしろ工具２６の円形面を人工補装具１０と接触するようにすることにより成し遂げられ得る。回転擦りの場合には、工具は、内腔表面を同時に多くの方向８８にて擦る。擦りのいくらかは節８２の配向に実質的に平行にあり得、そしていくらかは節８２の配向に実質的に垂直であり得る。

図９は、擦りの別の技法、すなわち工具でのラジアル方向擦りを図示する。ラジアル方向擦りは、節８２の配向に実質的に平行であり且つフィブリル８４の配向に実質的に垂直である方向９０にてサンプル８０の内腔表面を擦ることを含む。回転擦りは、図２に示された工具アセンブリー２０を用いて、工具２６の側面を人工補装具１０と接触するようにしそしてマンドレル２２及び軸２８を同じ方向に配向することにより成し遂げられ得る。

図１０に示された更なる技法は、工具でのサンプル８０の横方向擦りを含む。横方向擦りは、節８２の配向に実質的に平行であり且つフィブリル８４の配向に実質的に平行である方向９２にて内腔表面を擦ることを含む。図２は、脈管用人工補装具１０を横方向にて擦る工具アセンブリー２０を描写する。

実験を通じて、図１０に描写されたような横方向擦りは、内腔表面から節を持ち上げて複数個の凹部を画定するのに有効である、ということが発見された。図９に描写されたようなラジアル方向擦りは、数多くの節８２を持ち上げて凹部を発生させることなく、フィブリル８４を破壊する傾向にある。図８に描写されたような回転擦りは、横方向擦りの効果に匹敵し得るように節が持ち上げられる領域及びラジアル方向擦りの効果に匹敵し得るように節が持ち上げられない領域を生じる傾向にある。

サンプル８０を工具で同時に多方向にて擦ることが可能である。たとえば、ラジアル方向擦り成分及び横方向擦り成分を有する方向にてサンプル８０を擦ることが可能である。一般に、ラジアル方向擦りに関して横方向擦りが多ければ多いほど、より多くの節が持ち上げられ並びにより多くの凹部が発生される。サンプル８０の同じ領域の擦りを同じやり方で又は異なるやり方で繰り返すことも可能である。繰返し擦りは、形成凹部の構造を更に精巧にし得る。

並進擦りは内腔表面上のフィブリル８４を破壊するが、しかしまた内腔表面から節を持ち上げすなわち「引っ張り」、それにより少なくとも部分的に内腔方向に沿って配向された凹部を発生させる。節が内腔表面から持ち上げられるようにするメカニズムは、１つ又はそれ以上あり得る。たとえば、内腔表面を擦るために用いられる工具が剛毛を備えたホイールブラシである場合、剛毛は、節と接触しそして摩擦により節を内腔表面から持ち上げ得る。工具と該表面の間の接触はまたＰＴＦＥの「可塑化」を助長し得、そしてこの「可塑化」においてＰＴＦＥ構造は拡がりそして互いと合体し、しかしてこの過程において凹部を発生する。

図１１は、脈管用人工補装具の内腔表面を調整する方法を図示する流れ図である。該方法は、内腔表面上のある場所に工具を当て（１００）、内腔表面を工具で擦る（１０２）ことを含む。この擦りは節を持ち上げ、それにより少なくとも部分的に内腔方向に沿って配向された凹部を発生させる。

図２に示された例示的工具アセンブリー２０は、工具２６が脈管用人工補装具１０の内腔表面１４と接触するようにされている状態の、回転可能な支持マンドレル２２上に取り付けられた脈管用人工補装具１０を描写する。工具２６は、回転軸２８が回転する時に脈管用人工補装具１０の内腔表面１４を擦る。工具２６を回転しそして工具と人工補装具１０を互いに対して横方向に動かすことにより、且つ支持マンドレル２２を回転することにより、工具２６は、内腔表面１４上のいかなる点とも接触するようにされ得る。

従って、内腔表面上のある場所が擦り終えられると、該方法は、他の場所もまた擦られる必要があるかどうかを決定する（１０４）ことを含む。ある状況においては、人工補装具の全内腔表面が擦られ得る。他の状況においては、特定場所において内皮細胞を接種することが望ましくあり得、そしてこれらの特定場所のみが擦られる。これらの特定場所は、長手方向又はラジアル方向パターンのようなパターンを形成し得る。擦るための特定の場所の選定により、その場での細胞成長のための「路」を発生させることが可能である。

追加の擦りが指摘される場合、工具は別の場所に当てられ（１０６）、そして該方法が続行される（１０２）。工具２６が擦りを完了した時、人工補装具は、必要ならば、植込みのために外転され得る（１０８）。いくつかの具体的態様において、外転された人工補装具は再び擦られ得、それにより内腔表面だけでなく非内腔表面も加工する。

人工補装具を外転することなく、たとえば内腔に１回又はそれ以上の回数ブラシを走行させることにより、内腔表面を擦ることが可能であると信じられる。従って、加工のために人工補装具を外転することは、本発明にとって必須でない。そうであっても、図２に示されたように支持マンドレル上に人工補装具を取り付けることにより、擦りの非常に精確な制御が可能にされ得る。

本発明の一つの具体的態様において、４ミリメートル直径のｅＰＴＦＥ脈管用移植片を外転し、調整可能な荷重バネにより模型旋盤の回転軸線に平行な工作ジグに取り付けられたマンドレル上に置き、そして工作ジグをEMCO Unimat PC模型旋盤の工具台に固定した。密に詰まったナイロン剛毛を備えたホイールブラシ（オハイオ州メントルのThe Mill-Rose Company，カタログ番号７１８１０，１インチ（２．５ｃｍ）直径、直径０．００６インチ（１５０マイクロメートル）の剛毛）を、模型旋盤に取り付けられた垂直フライスヘッドのチャックに固定した。外転された移植片が垂直フライスヘッドに取り付けられた該ブラシと接触するようになる位置に、工具台を置いた。工具台親ネジを２ｒｐｍ又は１０ｒｐｍのどちらかの同期電動機に取り付けることにより、ブラシを横断しての移植片の均一並進を達成した。ブラシを３５０から２５００ｒｐｍの範囲の速度にて回転させながら、移植片を最初に、１５グラム重（０．０３３ｌｂ）の接触力でもって、０．０７５インチ（１．９ｍｍ）毎分（２ｒｐｍの同期電動機）又は０．３７５インチ（９．５ｍｍ）毎分（１０ｒｐｍの同期電動機）にて、一方向においてブラシに横断するように通した。次いで、同じ範囲のブラシ回転速度及び工具台並進速度で、５５グラム重（０．１２ｌｂ）の接触力でもって、反対方向において回転ブラシに横断するようにもう１回通した。ｅＰＴＦＥは広範囲の平均節間距離（たとえば、節間１０から２００マイクロメートル）を有し得るが、しかし良好な結果が３０から９０マイクロメートルの範囲の平均節間距離でもって得られた。ｅＰＴＦＥの脈管用移植片は、様々な製造業者から入手できる。

本発明の一つの具体的態様において、密に詰まったナイロン剛毛を備えたホイールブラシ（ミル−ローズ（Mill-rose）番号７１８１０，１インチ（２．５ｃｍ）直径、各剛毛は直径約０．００６インチ（１５０マイクロメートル））を、ｅＰＴＦＥで作られた脈管用人工補装具に押し当てて３５０から２５００回転毎分にて回転させた。人工補装具は、内腔表面がより接近可能であるように外転されていた。ブラシを人工補装具に沿って横方向に１１００から６５００インチ毎分（２８から１６５メートル毎秒）にて動かした。３０から１００グラム重（０．０６６から０．２２ポンド）の範囲の力を、ブラシと内腔表面の間に加えた。ｅＰＴＦＥは広範囲の平均節間距離（たとえば、節間１０から２００マイクロメートル）を有し得るが、しかし良好な結果が３０から９０マイクロメートルの範囲の平均節間距離でもって得られた。ｅＰＴＦＥの脈管用移植片は、様々な製造業者から入手できる。

上記に記載されたようなブラシ掛けは必ずしも表面中のすべての節を持ち上げず、また必ずしもすべての節を同じ程度に持ち上げない。しかしながら、節がその常態の高さの何倍も表面から持ち上げられることはまれでない。

図１１に描かれた方法は、必ずしも脈管用移植片に限定されない。脈管用移植片以外の植込み可能な装置はｅＰＴＦＥを含み得、そして内皮細胞又は他の細胞（植込み後の癒合を改善する細胞のような）にすみかを提供するための表面凹部を有することから利益を得り得る。細胞が接種されない場合でさえ、植込み可能な装置は、表面が図１１に描かれたもののような方法に付されることから利益を得り得る。たとえば、該表面は、癒合を改善又は線維性被膜形成を減少し得る。ｅＰＴＦＥを含み得そして表面凹部を有することから利益を得り得る植込み可能な装置は、たとえば、形成外科用植込み可能な人工補装具、人工靱帯、輪状形成術用リング、脈管用パッチ、神経細胞成長用チューブ、シース付きステント、心臓補助装置、センサー、ペースメーカーリード線、カテーテル、シャント、縫合糸及び心臓弁用縫合リングを包含し得る。かかる装置は、永久的に又は一時的に植込み可能であり得る。

加えて、脈管用人工補装具又は他の植込み可能な装置がｅＰＴＦＥから作られる場合、本発明は、むく工具での物理的擦りに限定されない。ｅＰＴＦＥで作られた表面への空気又は水のような加圧流体の適用により、節はｅＰＴＦＥの表面から持ち上げられ得る、ということが信じられる。換言すれば、空気噴流又は水噴流は、複数個の凹部を画定するように節を持ち上げるのに十分な摩擦を与え得る。擦り又は加圧流体の適用は力をｅＰＴＦＥに加え、それにより節を持ち上げて凹部を画定する。これらの技法は、互いを排除しない。たとえば、表面が液体で覆われている時、工具がｅＰＴＦＥの表面を擦り得る。

図１２は、植込みのための脈管用人工補装具の調整技法を示す流れ図である。図１２は、「一段手法」、すなわち単一外科手術中の脈管用人工補装具の調整手法を描く。

図１２の技法は、内皮細胞を採取する（１１０）ことを含む。損傷管を人工補装具で修復する典型的手術において、外科医は、損傷管を修復するために、その手順の前又は中に患者から内皮細胞の源を回収する。外科医は、たとえば、内皮細胞を含む不要な皮下静脈を回収しそして該細胞を採取するために該静脈を医療スタッフに供給し得る。該スタッフが該細胞を採取しそして人工補装具を調整する一方、外科医は損傷管を修復し始め得る（たとえば、植込み部位への接近を成し遂げ、そして人工補装具を受容するようにするために該部位を調整する）。

該スタッフは、いかなる採取方法を用いても該細胞を採取し得る（１１０）。細胞は、供給静脈から分離されそして懸濁状態に置かれ得る。スタッフは、人工補装具に採取内皮細胞を接種する（１１２）。人工補装具は、内皮細胞を受容する大きさの凹部を複数個有する装置であり、しかも凹部の少なくともいくつかは少なくとも部分的に内腔方向に沿って配向されている。人工補装具は、通常、凹部が既に形成されそして人工補装具が接種のために準備ができている状態で、手術室中に持ち込まれている。人工補装具はまた、内腔を通る流体流の予定方向を外科医に指摘するために、前もって印が付けられ得る。

いかなる接種方法（１１２）も用いられ得る。たとえば、懸濁内皮細胞を有する流体が人工補装具の内腔中に導入され得、そしてこの人工補装具は、該細胞が内腔表面と接触するようになりそして凹部中に受容されるようにするために、遠心機で回転され得る。接種後、接種された人工補装具は、植込みのために外科医に供給される（１１４）。このように採取しそして接種することは、迅速に、典型的には６０分又はそれ以下そして時には１５分又はそれ以下で成し遂げられ得る。

この「一段手法」は、植込みのための脈管用人工補装具の調整のための慣用の「二段手法」よりも有意な利点を有する。「二段手法」は、２回の外科手術（典型的には、１ヶ月又はそれ以上隔てられる）を伴う。１回目の手術において、外科医は、患者から内皮細胞の源を回収する。外科医は、この１回目の外科手術中に人工補装具を植え込まない。医療スタッフは内皮細胞を採取し、そしてそれらの数を増加するために該細胞を培養する（すなわち、該細胞を試験管内で成長させる）。培養は、典型的には数週間要する。その後、患者は、接種された人工補装具を植え込むために２回目の外科手術を受ける。医療スタッフは人工補装具に接種し、そして細胞が人工補装具に付着するのが可能になる接種後の期間待機する。接種はまた、付着を促進する付着促進物質（フィブリン糊のような）を用いることを伴い得る。待機期間後、医療スタッフは、接種された人工補装具を植込みのために外科医に供給する。

図１２に示された「一段手法」は患者に手術室へ２回の訪問でなくただ１回訪問してもらい、しかしてこのただ１回の訪問中に採取及び植込みが成し遂げられる。単一外科手法は、便宜、気楽さ及びコストに関して患者を有意に益する。

「一段手法」は、培養を省く。一般に、培養の目的は、洗い流されることに因り起こる細胞損失を補償するのに及び内腔中に融合性単層を形成させるのに十分な内皮細胞を成長させることである。一段手法において、接種細胞は人工補装具の内腔表面中に受容される故、細胞が洗い流される危険性はより小さい。

一段手法はまた、細胞が接種後に人工補装具に付着するのを可能にする待機期間を省く。凹部が細胞を受容する故、細胞は洗い流されるのが防がれ、そして生体内での付着を改善し得る。付着促進物質は、不必要であり得る。抗凝固薬の投与は、接種された人工補装具が内腔中で融合性内皮細胞ライニングを形成し得るまで、人工補装具の血栓潜在能力を制御し得る。加えて、一段手法は、細胞が圧力及び剪断応力の生理的条件下で成長するのを可能にし、しかしてより密で且つ配向された内皮組織の形成を促進する。

一段手法を実現可能にすることのほかに、本発明は、１つ又はそれ以上の他の利点をもたらすことになり得る。脈管用人工補装具の場合において、より少数の内皮細胞が、凹部を含む内腔表面から洗い流される。その結果として、人工補装具は内皮細胞の高い母集団を維持し、そして融合性細胞層を短時間で成長させ得る。人工補装具はまた、その場成長を支援し得る。細胞用凹部が人工補装具の全内腔表面より実質的に小さい内腔表面において形成される場合そして接種手法が凹部を備えた領域上に接種細胞を堆積させる場合、人工補装具に接種するために、より少数の採取細胞しか必要とされない。採取細胞は、速い細胞成長を支援する内腔表面における細胞に富む領域中に集中され得る。内皮化内腔表面の形成を支援するために、細胞用凹部を備えた表面領域は隣接し得、あるいは細胞用凹部を含有する路により相互連結され得る。患者は、内皮細胞の存在及び健康から利益を得る。

更に、本発明の様々な具体的態様は、植込み可能な医用装置において折り紙付きの実績を有する材料であるｅＰＴＦＥの物理的性質を利用する。この材料は生体適合性であり、また良好に取り扱われる及び縫合される。凹部を形成させるための本明細書に記載された技法は、ｅＰＴＦＥの好都合な特徴に悪影響を及ぼさない。加えて、加工がｅＰＴＦＥの全体的統合性に影響を及ぼさない故、接種が遂行されない場合でさえ、該材料は臨床的に使用可能なままにある。「魚鱗」パターンもまた、慣用のｅＰＴＦＥと等価な又はより良好な血液適合性を呈し得る。更に、本明細書に記載されたようなｅＰＴＦＥの加工はｅＰＴＦＥの透過性を変化させ得、しかしていくつかの応用において有利であり得る。

本発明の様々な具体的態様が記載されてきた。本発明は、上記に記載された特定の具体的態様に限定されない。特に、本発明は、ｅＰＴＦＥを含む脈管用人工補装具に限定されない。多くの植込み可能な装置がｅＰＴＦＥを用いるけれども、他の生体適合性材料もまた脈管用人工補装具を形成するために用いられ得、そして内皮細胞を受容する大きさの凹部を発生させるために上記に記載されたように加工され得る。

加えて、ｅＰＴＦＥは、脈管用人工補装具以外の植込み可能な医用装置（それらのいくつかは上記に挙げられている）に含まれ得る。いくつかの植込み可能な医用装置については、装置は発達又は前駆内皮細胞で接種され得るが、しかし本発明は内皮細胞での接種に限定されない。いくつかの植込み可能な医用装置は、他の種類の人間の、非人間の又は遺伝子工学技術による細胞で接種され得る。いくつかの植込み可能な医用装置については、接種は全く必要でない。

更に、本発明は、いかなる特定の工具又は装置の使用にも限定されない。凹部を発生させるための技法は数多くあり、そして本発明は本明細書に記載された特定の例示的技法に限定されない。凹部は、「魚鱗」パターンに配置される必要はない。
本願に関連する発明の実施形態について、以下に列挙する。
［実施形態１］
内腔方向を定める内腔表面を含んでいる脈管用人工補装具を含む装置であって、該内腔表面は少なくとも１個の細胞を受容する大きさの凹部を複数個含み、しかもこれらの凹部は少なくとも部分的に該内腔方向に沿って配向されている装置。
［実施形態２］
脈管用人工補装具が伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１に記載の装置。
［実施形態３］
内腔表面が鱗様組織を含む、請求項１に記載の装置。
［実施形態４］
内腔表面がポリテトラフルオロエチレンで形成された節を含み、そして凹部が内腔表面から持ち上げられた節により画定されている、請求項１に記載の装置。
［実施形態５］
凹部が、少なくとも１個の内皮細胞を受容する大きさである、請求項１に記載の装置。
［実施形態６］
内皮細胞が内皮前駆細胞を含む、請求項５に記載の装置。
［実施形態７］
人体に植え込まれるのに適合した医用装置を含む装置であって、該医用装置は伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む表面を少なくとも１つ含み、該表面はポリテトラフルオロエチレンで形成された節を含み、しかも該表面は該表面から持ち上げられた節により画定された凹部を含む装置。
［実施形態８］
装置が脈管用人工補装具を含む、請求項７に記載の装置。
［実施形態９］
凹部が、少なくとも１個の細胞を受容する大きさである、請求項７に記載の装置。
［実施形態１０］
凹部が、少なくとも１個の内皮細胞を受容する大きさである、請求項７に記載の装置。
［実施形態１１］
脈管用人工補装具の内腔表面を工具で擦ることを含む方法。
［実施形態１２］
脈管用人工補装具が伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１１に記載の方法。
［実施形態１３］
内腔表面を擦ることが、内腔表面から形成された節を持ち上げて複数個の凹部を画定することを含む、請求項１１に記載の方法。
［実施形態１４］
工具が、剛毛を含んでいるホイールブラシを含む、請求項１１に記載の方法。
［実施形態１５］
ブラシが、金属及びナイロンの少なくとも一方の剛毛を含む、請求項１４に記載の方法。
［実施形態１６］
内腔表面が内腔方向を定め、そして擦ることが、剛毛を内腔方向に動かして剛毛が内腔表面と接触するようになるようにすることを含む、請求項１４に記載の方法。
［実施形態１７］
人工補装具をマンドレル上に取り付けることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
［実施形態１８］
脈管用人工補装具が工具で擦られる時に内腔表面が脈管用人工補装具の外面であり、そして方法が擦り後に脈管用人工補装具を外転することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
［実施形態１９］
人体に植え込まれるのに適合した医用装置であってしかも伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む表面を少なくとも１つ含む医用装置に力を加えて、該表面から節を持ち上げて複数個の凹部を画定することを含む方法。
［実施形態２０］
力を加えることが、表面を工具で擦ることを含む、請求項１９に記載の方法。
［実施形態２１］
表面を工具で横方向に擦ることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
［実施形態２２］
工具が、剛毛を含んでいるホイールブラシを含む、請求項２０に記載の方法。
［実施形態２３］
力を加えることが、加圧流体を表面に適用することを含む、請求項１９に記載の方法。
［実施形態２４］
流体が、水及び空気の一方を含む、請求項２３に記載の方法。

Claims (24)

1. 内腔方向を定める内腔表面を含んでいる脈管用人工補装具を含む装置であって、該内腔表面は少なくとも１個の細胞を受容する大きさの凹部を複数個含み、しかもこれらの凹部は少なくとも部分的に該内腔方向に沿って配向されている装置。
2. 脈管用人工補装具が伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１に記載の装置。
3. 内腔表面が鱗様組織を含む、請求項１に記載の装置。
4. 内腔表面がポリテトラフルオロエチレンで形成された節を含み、そして凹部が内腔表面から持ち上げられた節により画定されている、請求項１に記載の装置。
5. 凹部が、少なくとも１個の内皮細胞を受容する大きさである、請求項１に記載の装置。
6. 内皮細胞が内皮前駆細胞を含む、請求項５に記載の装置。
7. 人体に植え込まれるのに適合した医用装置を含む装置であって、該医用装置は伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む表面を少なくとも１つ含み、該表面はポリテトラフルオロエチレンで形成された節を含み、しかも該表面は該表面から持ち上げられた節により画定された凹部を含む装置。
8. 装置が脈管用人工補装具を含む、請求項７に記載の装置。
9. 凹部が、少なくとも１個の細胞を受容する大きさである、請求項７に記載の装置。
10. 凹部が、少なくとも１個の内皮細胞を受容する大きさである、請求項７に記載の装置。
11. 脈管用人工補装具の内腔表面を工具で擦ることを含む方法。
12. 脈管用人工補装具が伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 内腔表面を擦ることが、内腔表面から形成された節を持ち上げて複数個の凹部を画定することを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 工具が、剛毛を含んでいるホイールブラシを含む、請求項１１に記載の方法。
15. ブラシが、金属及びナイロンの少なくとも一方の剛毛を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 内腔表面が内腔方向を定め、そして擦ることが、剛毛を内腔方向に動かして剛毛が内腔表面と接触するようになるようにすることを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 人工補装具をマンドレル上に取り付けることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
18. 脈管用人工補装具が工具で擦られる時に内腔表面が脈管用人工補装具の外面であり、そして方法が擦り後に脈管用人工補装具を外転することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
19. 人体に植え込まれるのに適合した医用装置であってしかも伸長ポリテトラフルオロエチレンを含む表面を少なくとも１つ含む医用装置に力を加えて、該表面から節を持ち上げて複数個の凹部を画定することを含む方法。
20. 力を加えることが、表面を工具で擦ることを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 表面を工具で横方向に擦ることを更に含む、請求項２０に記載の方法。
22. 工具が、剛毛を含んでいるホイールブラシを含む、請求項２０に記載の方法。
23. 力を加えることが、加圧流体を表面に適用することを含む、請求項１９に記載の方法。
24. 流体が、水及び空気の一方を含む、請求項２３に記載の方法。