JP2011512169A - 医療用品のための溶融加工した材料 - Google Patents

Abstract

【課題】通常は溶融粘度減少添加剤の使用なしでは熱分解のために溶融加工することができない組成を有するポリマー材料について、添加剤を含まない医療用品のための溶融加工した材料を提供する。
【解決手段】本発明の態様に従って、（ａ）溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相を調製することと、（ｂ）溶融相からポリマー領域を形成することと、（ｃ）ポリマー領域を冷却こととを含む、医療用品を形成する方法が提供される。特定の実施形態において、超臨界流体は、室温（２５℃）および大気圧（１気圧）で気体である化学種（例えばＣＯ_２、プロパンなど）から形成される。本発明の他の態様に従って、溶融加工したポリマー材料を含む医療用品が提供される。ポリマー材料は、溶融粘度減少添加剤の使用なしでは熱分解のために溶融加工することができない組成を有するが、それにもかかわらずポリマー材料はかかる添加剤を含んでいない。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋め込み可能または挿入可能なポリマー医療装置を含むポリマー医療用品、およびそれを作製する方法に一般的に関する。

超臨界流体は、その物質の臨界温度および臨界圧以上の条件にさらされた物質である。この条件の範囲は、図１の一般化した図式的な相ダイヤグラム中に示される。超臨界領域は、温度が臨界温度（Ｔ_c）以上であり、圧力が臨界圧（Ｐ_c）以上である、図１の上部右側の部分の中に見出される条件の範囲である。臨界温度と臨界圧力のこの組み合わせは、臨界点として公知である。別の言い方をすれば、物質の温度および圧力がその臨界点以上である（すなわち、Ｔ＞Ｔ_cおよびＰ＞Ｐ_c）場合、その物質は超臨界になる。Ｔ_c未満の温度またはＰ_c未満の圧力では、物質は非超臨界の固体、液体または気体である。固体と液体（溶融）の間の、液体と気体（沸騰）の間の、および固体と気体（昇華）の間の様々な非超臨界相移行も、図１中で示される。

超臨界流体は、気体様特性および液体様特性を示す。超臨界流体の密度は非常に高密度気体の密度に類似し、溶解特性は液体のものに類似するが、拡散率は通常は気体に関連した拡散率に類似するだろう。従って、超臨界状態における流体は、固体マトリクスの中への浸透は気体様の輸送特性によって促進されるが、溶解挙動は液体相の挙動に匹敵する非常に流動性の液体の挙動を有するものとして時には記載される。超臨界流体が超臨界範囲中に維持される限り、超臨界流体はこれらの特性を示すだろう。しかしながら、超臨界流体の温度または圧力のいずれかがその関連する臨界点以下に低下する場合、流体はもはやこの範囲中の物質に関連した混合した特性特徴のうちのいくつかまたはすべてを保持しないので、流体はもはや超臨界流体として分類されない。

超臨界流体は治療剤を医療装置に吸収するのに使用された。例えば、Ｒｉｃｈａｒｄに対する米国特許出願第２００３００４４５１４号およびＨｅｌｍｕｓに対する第２００６／０１２７４４２号を参照。

ポリマーは、医学的適用のための装置の調製のために広く使用される。多くの医療装置が人体中の長期の埋め込みのために使用される。埋め込み可能な医療装置のためのポリマー材料の選択についての典型的な必要条件は、いったん製作し滅菌した材料が、いくつかある特徴の中で特に優れた生体適合性、低い細胞毒性および低い発癌性を有するということである。

多くのポリマー材料は前加工された材料として上記の必要条件を満たすことができるが、溶融加工の後には満たさない。ポリマー材料は溶融加工の間に溶融相に変換される。与えられた溶融加工技術について、典型的に必要とされる許容溶融粘度範囲がある。溶融粘度は、例えば、溶融の温度の変化によって調節されうる。あいにく、いくつかの材料については、許容できる低い溶融粘度を達成する前にポリマーの変質温度に達する。高い溶融粘度は、高分子量ポリマーの加工において特に危急の問題である。例えば、Ｓ．Ｐ． Ｎａｌａｗａｄｅ ｅｔ ａｌ， Ｐｒｏｇ． Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉ， ２００６， ３１， １９−４１を参照。

この問題は、樹脂、可塑剤、ワックスおよび／または酸化防止剤などの加工添加剤の使用を介して一般的には対処される。樹脂、可塑剤およびワックスは加工の間の十分なポリマー流の促進（すなわち溶融粘度の低下）に必要とされる温度を低下させるために追加されるが、抗酸化剤は高温が用いられる場合にポリマーを保護するために追加される。典型的な樹脂および可塑剤添加剤は、それぞれポリプロピレンおよびフタル酸ジオクチルである。典型的なワックスはパラフィンワックスである。典型的な酸化防止剤はフェノール酸安定剤と共にブレンドしたリン酸塩である。添加剤ベースの技術は、人間環境に暴露されないポリマー材料については一般的である。しかしながら、被験者へと埋め込まれるかまたは挿入される場合、特に長期の埋め込み（すなわち１か月以上）のために操作される装置中で使用される場合、添加剤は問題を引き起こし、それによって添加剤は周囲の組織へと溶脱する機会を持つ。

ポリマー分解の問題に対処することを記載した他の方法は、温度で加工しながら酸素を遮断することである。この方法はいくつかのポリマーの事例において役立つが、他のものについての分解の問題を完全に解決しない。

本発明の態様に従って、（ａ）溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相を調製することと、（ｂ）溶融相からポリマー領域を形成することと、（ｃ）ポリマー領域を冷却こととを含む、医療用品を形成する方法が提供される。特定の実施形態において、超臨界流体は、室温（２５℃）および大気圧（１気圧）で気体である化学種から形成される。

本発明の他の態様に従って、溶融加工したポリマー材料を含む医療用品が提供される。ポリマー材料は、溶融粘度減少添加剤の使用なしでは熱分解のために溶融加工することができない組成を有するが、それにもかかわらずポリマー材料はかかる添加剤を含んでいない。

本発明の利点は、加工後のポリマー材料中に残存する化学添加剤に頼ることなしに、溶融加工の間に与えられたポリマー材料の溶融粘度を減少できるということである。

他の利点は、後加工工程（例えば可塑剤のような添加剤をポリマー材料などから溶脱する工程）が回避できるということである。

本発明の他の利点は、高温分解のために通常溶融加工することができないポリマーを、溶融粘度減少添加剤に頼ることなしに溶融加工することができること、および残存する添加剤がないことの両方である。

本発明のこれらおよび他の態様、実施形態ならびに利点は、詳細な説明および後続する請求項の精査に際して当業者に直ちに明らかになるだろう。

仮想物質についての条件の超臨界範囲を示す仮想物質の一般化された図式的な相ダイヤグラムである。

本発明のより完全な理解は、本発明の多数の態様および実施形態の以下の詳細な説明への参照によって可能である。続く本発明の詳細な説明は、例証するが本発明を限定しないように意図される。

本発明の態様に従って、溶融加工したポリマー材料を含む医療用品が提供される。ポリマー材料は、溶融粘度減少添加剤の使用なしでは熱分解のために溶融加工することができない組成を有するが、それにもかかわらずポリマー材料はかかる添加剤を含んでいない。

本発明に従う医療用品は、例えば溶融粘度減少添加剤として超臨界流体を使用して調製することができる。特定の実施形態において、超臨界流体は、室温（２５℃）および大気圧（１気圧）で気体である化学種（例えばＣＯ₂、プロパンなど）から形成される。

本発明のさらなる態様に従って、（ａ）溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相を調製することと、（ｂ）溶融相からポリマー領域を形成することと、（ｃ）ポリマー領域を冷却こととを含む、医療用品を形成する方法が提供される。

例えば、溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相は、適切な混合装置、例えば、押出し機（例えば、単軸押出し機、二軸押出し機など）、バンバリーミキサー、高速ミキサー、ロスケトル、または他の適切な装置中で、ポリマー材料および超臨界流体を組み合わせることによって調製することができる。具体的な例として、トレキセル（Ｔｒｅｘｅｌ）社（ウォーバーン、マサチューセッツ、アメリカ）は、射出成形機および押出し機に超臨界流体（例えばＣＯ₂）の測定した質量流量を提供する超臨界流体送達システムを製造する。

一旦溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相が調製されるならば、本発明に従う医療用品で使用されるポリマー材料は、様々な熱可塑性加工技術のうちのいずれかを使用して溶融相から形成することができる。適切な熱可塑性加工技術の例は、以下の中から選択することができる。シート押出しおよび異形押出し（例えば、様々な長さのシート、繊維、ロッド、チューブおよび他の断面形への押出し）、溶融噴霧技術、射出成形、ブロー成形、インフレーションフィルム加工、キャストフィルム加工ならびにこれらのプロセスの組み合わせ。これらおよび他の熱可塑性加工技術を使用して、装置の全体またはその一部分を作製することができる。

したがって、本発明のいくつかの実施形態において、溶融相を基材に適用して、ポリマー材料を形成する。例えば、基材は、例えば噴霧、押出し、繊維ラッピングなどによって、ポリマーコーティングが適用される埋め込み可能または挿入可能な医療装置のすべてまたは一部分に対応することができる。基材は、例えばポリマー材料が凝固後に分離される型などの鋳型でもありえる。他の実施形態（例えば押出し技術および同時押出し技術）において、ポリマー材料は基材の補助なしに形成される。

溶融粘度は、典型的には１０〜２０〜５０〜１００〜２００〜５００Ｐａ−ｓの溶融粘度でプロセス間で変化するだろう。いくつかのプロセスは他のものよりも困難である。例えば、小径（≦５０μｍ）繊維の熱紡糸は非常に低い溶融粘度（≦６０Ｐａ−ｓ）を必要とし、１０〜５０μｍの繊維径は、３０〜６０Ｐａ−ｓのオーダーの溶融粘度を必要とする。同様に低い溶融粘度は特定の物品の射出成形のためにも必要とされる。しかしながら、非破壊的加工温度での必要な溶融粘度値の達成は、特に、溶融粘度を低下させるが形成された製品中に残存する添加剤の使用を回避したい場合には、様々なポリマーおよびポリマーブレンドに関して解決すべき難問である。これは、いくつかのポリマーが、とりわけ熱紡糸および射出成形の実施において使用されることを妨害した。しかしながら、本発明の方法を介して、様々な熱加工技術のために必要とされる溶融粘度範囲は、溶融粘度を低下させるが形成された製品中に残存する添加剤（その多くは毒性または発癌性である）の使用なしに達成することができる。

この点に関して、加工の間のポリマーへの超臨界流体の追加は、複数の目標を遂行することができる。例えば、上述されるように、超臨界流体は加工の間により低い溶融粘度を生じ、様々なポリマーがそれらの分解温度未満の温度で溶融加工されることを可能にする。例えば、超臨界流体の濃度に依存して、熱性ポリマー分解を同時に回避しながら、小径繊維の熱紡糸または射出成形のために必要とされるもののような非常に低いレベル（≦６０Ｐａ−ｓ）の溶融粘度を達成することができる。さらに、ＣＯ₂および他の公知の超臨界流体が非毒性および非発癌性であると判断されるので、有害な加工助剤の溶脱に関する問題は回避される。さらに、ＣＯ₂および特定の他の公知の超臨界流体は大気圧および室温で気体に戻り、したがってポリマーから受動的に取り出すことができる（例えば拡散によって）。

適切な超臨界流体が本発明に従って形成され使用することができる化学種の例は、以下の多くのものの中から選択することができる。エチレン、プロパン、ＣＯ₂、シクロヘキサン、トルエン、ジメチルエーテル、ｎ‐ペンタン、ブタン／エチレン、ヘキサン／エチレン、メチルシクロペンタン、プロパン／１０％エタノール、プロパン／０〜４１％アセトン、ＣＨＣｌＦ₂、ＣＨＣｌＦ₂／０〜３９％エタノール。

本明細書において使用される時、「ポリマー材料」または「ポリマー領域」は、ポリマー、例えば、５０重量％以下〜７５重量％〜９０重量％〜９５重量％〜９７．５重量％〜９９重量％以上のポリマーを含む材料または領域（それは例えば、装置全体、装置の一部分などに対応しうる）である。

いくつかの実施形態において、本発明のポリマー領域は医療装置全体に対応する。他の実施形態において、ポリマー領域は医療装置の１つまたは複数の部分に対応する。例えば、ポリマー領域は、医療装置構成要素の形態で、１つもしくは複数の繊維の形態で下層にある基材のすべてもしくは一部分のみを覆って形成される１つまたは複数のポリマーコーティング層の形態などでありえる。下層にある医療装置基材として使用される材料は、セラミック基材、金属基材およびポリマー基材を含む。基材物質は、カーボンベースまたはシリコンベースのセラミックタイプ材料からも特に形成することができる。層は、様々な位置で、および様々な形状で（例えば一連の長方形、縞、または他の連続的もしくは非連続的なパターンの形態で）、下層にある基材を覆って提供することができる。本明細書において使用される時、与えられた材料の「層」は、厚みが長さおよび幅の両方に比べて小さい材料の領域である。本明細書において使用される時、層は平面である必要がなく、例えば、下層にある基材の外形を取り込む。層は不連続でありえる（例えば、パターン化される）。

本明細書において使用される時、「ポリマー」は、一般的にはモノマーと呼ばれる１つまたは複数の構成単位の複数のコピー（例えば、２〜５〜１０〜２５〜５０〜１００〜１０００〜１０，０００〜１００，０００〜１，０００，０００以上のコピー）を含む分子である。本明細書において使用される時、用語「モノマー」は、用語が使用される文脈からの明らかな区別により、遊離モノマーおよびポリマーへと組み入れられたものを表わすことができる。

ポリマーは、例えば、特に、直線状立体配置、環状立体配置および分岐状立体配置から選択することができる多数の立体配置をとることができる。分岐状立体配置は、星型立体配置（例えば３つまたはそれ以上の鎖が単一分岐点から出る立体配置）、櫛状立体配置（例えば、主鎖および複数の側鎖を有し、時には「移植」立体配置と呼ばれる立体配置）、樹状立体配置（例えば、樹枝状ポリマーおよび高分岐ポリマー）などを含む。

本明細書において使用される時、「ホモポリマー」は単一の構成単位の複数のコピーを含むポリマーである。「コポリマー」は、少なくとも２つの異なる構成単位の複数のコピーを含むポリマーであり、その例はランダムコポリマー、統計コポリマー、グラジエントコポリマー、周期コポリマー（例えば交互コポリマー）およびブロックコポリマーを含む。

本明細書において使用される時、「ブロックコポリマー」は、例えば、構成単位（すなわちモノマー）が１つのポリマーブロック中に見出され、他のポリマーブロック中に見出されないので、組成の異なる２つまたはそれ以上のポリマーブロックを含むコポリマーである。本明細書において使用される時、「ポリマーブロック」または「ブロック」は、構成単位のグルーピング（例えば、５〜１０〜２５〜５０〜１００〜２５０〜５００〜１０００単位以上）である。ブロックは非分岐状または分岐状でありえる。ブロックは、単一のタイプの構成単位（本明細書において「ホモポリマーブロック」とも呼ばれる）、または例えば、ランダムな分布、統計的な分布、グラジエントのある分布、もしくは周期的な分布（例えば交互に起こる分布）で存在することができる複数のタイプの構成単位（本明細書において「コポリマーブロック」とも呼ばれる）を含むことができる。本明細書において使用される時、「鎖」は、線状ポリマーまたはその一部分（例えば線状ブロック）である。

本発明で使用されるポリマーの例は、特に以下から選択することができる。特に、ポリスチレン、ポリエチレンおよびポリ（エチレン−コ−プロピレンなどのポリエチレンコポリマー、ポリ（エチレン−コ−メチルメタクリレート）などのポリ（エチレン−コ−メタクリレート）、ポリ（エチレン−コ−メチルアクリレート）およびポリ（エチレン−コ−アクリル酸）、ポリプロピレンなどの他の炭化水素のホモポリマーおよびコポリマー、ポリ−１−ブテン、ポリイソブチレン、ポリブタジエンおよびポリ（イソブチレン−コ−スチレン）、ポリスチレン−ｂ−ポリメチルメタクリレート、ポリデシルメタクリレートのホモポリマーおよびコポリマーを含むポリメチルメタクリレートのホモポリマーおよびコポリマー、ポリｎ−ブチルアクリレートのホモポリマーおよびコポリマー、ポリテトラヒドロフルオロデシロアクリレート（ｐｏｌｙ ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｄｅｃｙｌｏａｃｒｙｌａｔｅ）のホモポリマーおよびコポリマー、芳香族ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート）、ポリε−カプロラクトンのホモポリマーおよびコポリマー、ポリＬ−乳酸のホモポリマーおよびコポリマー、ポリグリコール酸のホモポリマーおよびコポリマー、ポリジメチルシロキサンのホモポリマーおよびコポリマー、ポリエチレングリコールのホモポリマーおよびコポリマー、ポリヘキサ−フルオロプロピレンオキシドのホモポリマーおよびコポリマー、ならびにポリカプロラクタムのホモポリマーおよびコポリマー。

いくつかの実施形態において、選択されたポリマーは、２つまたはそれ以上の硬いブロックが不混和性の柔軟なエラストマーブロックによって互いから分離されるブロックコポリマーである。かかるポリマーの１つの例は、ポリ（スチレン−ｂ−イソブチレン−ｂ−スチレン）である。このタイプのコポリマーは高い強度およびエラストマー特性があり、同時に溶融ベースの加工技術を使用して加工可能であることを実証することができる。

本発明の実施のための医療用品の例は、広く変化し、例えば、特に、医療用チューブ、ステント（冠状動脈ステント、末梢血管ステント、脳ステント、尿道ステント、尿管ステント、胆道ステント、気管ステント、消化管ステントおよび食道ステントを含む）、ステントカバー、ステントグラフト、血管グラフト、カテーテル（例えば、腎臓カテーテル、またはバルーンカテーテルおよび様々な中心静脈カテーテルなどの血管カテーテル）、ガイドワイヤー、バルーン、フィルター（例えば大静脈フィルターおよび末梢保護装置のためのメッシュフィルター）、腹部大動脈瘤（ＡＡＡ）装置（例えばＡＡＡステント、ＡＡＡグラフトなど）、血管アクセスポート、透析ポート、脳動脈瘤充填コイル（グリエルミ（Ｇｕｇｌｉｌｍｉ）離脱可能コイルおよび金属コイルを含む）を含む塞栓装置、塞栓剤、中隔欠損閉鎖装置、手術部位での心筋用のプラグ、パッチ、縫合糸、縫合糸アンカー、組織ステープルおよび結紮クリップ、カニューレ、金属ワイヤー結紮、尿道スリング、ヘルニア「メッシュ」、人工靭帯、整形外科用人工器官（骨グラフト、骨プレート、フィンおよび融合装置など）、脊椎円板および脊椎核、人工関節、整形外科用固定装置（足首、膝および手の領域における干渉スクリュー、靭帯付着および半月板修復のためのタック、骨折固定のためのロッドおよびピン、頭蓋顎顔面修復のためのスクリューおよびプレート、ならびに歯科インプラントなどの歯科用品など）、装置に対して遠位の動脈部分の治療のための動脈中の留置に適合する薬物デポー、ペースメーカー、ペースメーカーリードのためのコーティングを含むリードコーティング、除細動のためのリードおよびコイル、左心室補助心臓およびポンプを含む心室補助装置、完全人工心臓、シャント、心臓弁および血管弁を含む弁、吻合クリップおよび吻合リング、人工内耳、軟骨、骨、皮膚および他の生体内組織再生のための組織膨化装置および細胞工学的足場、ならびに生検装置を含む。

いくつかの実施形態において、本発明の医療装置は長期の埋め込みに適切である。本明細書において使用される時、「長期の」埋め込みは、１か月以上、例えば、１か月〜３か月〜６か月〜１２か月〜２４か月、または患者の残りの生涯をも含むより長い期間にわたる埋め込み期間を意味する。

上述されるように、本発明は超臨界流体を用いて、加工後に繊維中に残存する化学添加剤に頼る必要なしに、低溶融粘度レベル（小径繊維を溶融紡糸するのに必要な溶融粘度レベルなど）を提供する。

本発明の実施において用いられた繊維のサイズは広く変化することができるが、典型的には直径で５０μｍ未満、例えば、５０μｍ〜２５μｍ〜１０μｍ〜５μｍ〜２．５μｍ〜１μｍ〜０．５μｍ（５００ｎｍ）〜０．２５μｍ（２５０ｎｍ）〜０．１μｍ（１００ｎｍ）、またはそれ未満にわたる。

繊維は、１つまたは複数のオリフィス（溶融紡糸技術分野において分配器、噴出口または紡糸口金とも呼ばれる）を有する押出しノズル（「紡糸パック」の一部を形成する）を通して溶融紡糸することができる。本発明において、溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相は、繊維へと押出されうる。様々な横断面形を有する繊維はオリフィスの形状に依存して形成することができる。繊維横断面のいくつかの例は、特に多角形（例えば、三角形、長方形、六角形など）、円形、楕円形、多葉型、および環状（中空）の横断面を含む。結果として生じる繊維は、回転マンドレルまたは他の巻き取り装置上に典型的には採取される。巻き取りの間に、繊維を伸張（すなわち延伸）して、いくつかの実施形態においてポリマー分子を配向させることができる。

繊維から三次元構造を形成するための不織技術の具体的な例は、繊維がマンドレル上に巻き付けられ、上層にある繊維部分が下層にある繊維部分と同時に接着される手順によって物品が作製される、米国特許第４，４７５，９７２号中に記述され、この方法は本発明に適合させることができる。

例えば、上述されたもののような溶融相は、１つまたは複数の押出しオリフィスを含む紡糸パックから押出すことができ、例えば、紡糸パックがマンドレルと比較して前後に、または逆に、往復運動するので、結果として生じる繊維は回転マンドレル上に巻き付けられる。かかる動作は、紡糸パックとマンドレルとの間の回転運動および並進運動の組み合わせをもたらすだろう。繊維がマンドレル上に巻かれるにつれて、繊維内の個別のポリマー分子がそれらの流動性を維持するように、冷却パラメーター（例えば冷却環境、繊維巻き取り速度、紡糸口金に対するマンドレルの距離など）は制御されうる。さらなる冷却に際して、マンドレル上に重なる繊維は、繊維が互いに交差するかまたは他の場合には接触する様々な位置で、ポリマーの拡散および相互浸透のために互いに接着されるようになる。部分的に凝固した繊維が巻き付けの間に互いに係合する場合、かかる繊維間接着が生じる。この係合は、押出し繊維の延伸によりマンドレルに係合する時点で、例えば繊維の温度を増加させることによって促進することができる。これらの動作は、繊維の直径を減少させることもできる。

繊維によって画成される孔のサイズおよび／または形状は、例えば、繊維がマンドレル上に巻かれる角度（例えば、分配器などの往復運動速度と比較したマンドレルの巻き付け速度に依存する）の制御によって、繊維の直径（例えば、液体の溶融粘度、紡糸パックを介する液体の流速、延伸速度などに依存する）の制御によって、繊維の平滑化の程度の制御によって（例えば繊維が紡糸マンドレルに係合する時点で繊維の温度を増加させることによって）などで、制御することができる。

孔のサイズは、１ミクロン未満〜１ミクロン〜２ミクロン〜５ミクロン〜１０ミクロン〜２５ミクロン〜５０ミクロン〜１００ミクロン以上にわたって、かかる領域において広く変化することができる。孔のサイズが与えられる場合、それは数平均孔幅であり、例えば光学顕微鏡法または走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して測定することができる。孔は円筒状である必要がない。例えば、多孔性領域が繊維から形成される実施形態において、かかる繊維は様々な角度で重なり、したがって、顕微鏡検査による調査に際してランダムな分布およびサイズに見えるだろう。

マンドレル上で生産される繊維領域の厚みは、例えば、マンドレルに巻き付けられた繊維の長さの変化によって、個別の繊維の幅の変化によって、マンドレルに係合する時点で繊維の温度を変化させることによって（例えば、繊維がより溶融しているならば、平滑になって下層へとしみ込み、所望される厚みを達成するのにより多くの繊維の通過を必要とする）などで制御することができる。

本発明の特定の実施形態において、静電紡糸プロセスを用いることができる。静電紡糸プロセスは、例えば、Ａｎｎｉｓ ｅｔ ａｌ．の「Ａｎ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ Ｖａｓｃｕｌａｒ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ」、Ｔｒａｎｓ． Ａｍ． Ｓｏｃ． Ａｒｔｉｆ． Ｉｎｔｅｒｎ． Ｏｒｇａｎｓ、ＸＸＩＶ巻、２０９−２１４ページ（１９７８）、Ｍａｒｔｉｎ ｅｔ ａｌに対する米国特許第４，０４４，４０４号、Ａｎｎｉｓ ｅｔ ａｌ．に対する米国特許第４，８４２，５０５号、Ｐｉｎｃｈｕｋ ｅｔ ａｌ．に対する米国特許第４，７３８，７４０号、およびＭａｒｔｉｎ Ｊｒ． ｅｔ ａｌ．に対する米国特許第４，７４３，２５２号中に記述されている。静電紡糸において、静電的荷電を生成する構成要素を用いて、紡糸パックとマンドレルとの間に静電的荷電を発生させる。例えば、マンドレルはアースされるか、または負に荷電されるが、紡糸パックは正に荷電される。あるいは、紡糸パックはアースされるか、または負に荷電されるが、マンドレルは正に荷電される。用いられる電位は定数または変数でありえる。生成される静電的荷電の結果として、ポリマー繊維に紡糸パックからマンドレルへと促進する力が起こる。さらに、繊維は、翻る、揺れる、および／または振動する傾向を有しうる。結果的に、静電的荷電の非存在下において形成された同じ構造と比較して、よりランダムな分布でより小さな直径の繊維を有する構造が生成されうる。さらに、繊維を下層にある繊維へとある程度までしみ込ませるいくつかの実例において、繊維がマンドレル上へ静電的に延伸されるので繊維間の接触を促進することができる。

前述のものから認識することができるように、様々な医療装置は本発明に従う繊維から形成することができる。これらは、チューブ状物品などの閉空間（中空）の医療装置（例えば、冠動脈バイパスグラフト、末梢血管グラフトおよび血管内グラフトなどの大小の血管グラフトを含む血管および非血管グラフトならびにステントグラフト、胆管、尿道、尿管、腸、および食道のチューブ構造などのような他のチューブ構造）と同様に、血管パッチおよび非血管パッチなどの様々な開空間の医療装置（例えば、創傷治癒のためのパッチ、ヘルニア修復のためのパッチ、ならびに胃腸管および泌尿生殖系のためのパッチ）を含む。それらは、例えば、様々な織物技術および不織技術（例えば、編む、組む、らせんにする、ランダムに巻くなど）を含む任意の適切な繊維ベースの構築技術を使用して形成することができる。不織技術の例は、熱融合、機械的噛合などを利用するものを含む。

繊維ベースの医療装置のさらなる例は、血管組織スキャフォールドおよび非血管組織スキャフォールド、血管閉鎖装置および非血管閉鎖装置（例えば末梢動静脈瘻および動静脈瘻の閉鎖のための装置）、縫合糸、メッシュ、心臓弁および静脈弁のための弁小葉、血管アクセスポートおよび動静脈アクセスグラフトを含む血管アクセス装置（例えば、抗生物質、完全静脈栄養、静脈内輸液、輸血、血液サンプリングのためのなど頻繁な動脈アクセスおよび／または静脈アクセス、または血液透析のための動静脈アクセスなどのために利用される装置）、塞栓フィルター（例えば遠位保護フィルター）、子宮スリング、ＬＶＡＤ（左心室補助装置）を連結する構造ならびにヒト動脈に対するＴＡＨ（完全人工心臓）などを含む。

繊維のコーティング層は、多くのものの中から、例えば、ステント、カテーテル（例えば、腎臓カテーテル、またはバルーンカテーテルおよび様々な中心静脈カテーテルなどの血管カテーテル）、ガイドワイヤー、バルーン、脳動脈瘤充填コイルを含む塞栓装置（グリエルミ離脱可能コイルおよび金属コイルを含む）、ペースメーカーおよびペースメーカーリード、除細動リードおよび除細動コイル、左心室補助心臓およびポンプ、完全人工心臓、吻合クリップおよび吻合リング、ならびにカニューレを含む様々な装置に対応する基材を覆って提供することができる。

繊維コーティング層は、例えば、最初に回転マンドレルを覆って繊維層を沈着させること、繊維層を覆って医療装置を置くこと、および次に回転する医療装置を覆って追加の繊維層を形成することによって、例えば、ステントおよび他のチューブ状装置を含む様々な装置に対応する基材を覆っておよびその下で提供することができる。

本発明で使用される中空医療装置（円形および楕円形の横断面を有するものなどの任意のチューブ状形状を含む）は、例えば、０．５ｍｍ〜１ｍｍ〜２ｍｍ〜５ｍｍ〜１０ｍｍ〜２０ｍｍ〜５０ｍｍにわたる直径でまたはそれ以上の直径で広く変化することができる。例えば、０．５〜２ｍｍにわたる直径を有するチューブ状用品は微小血管の働きおよび神経再生のための導路のために用いることができ、２〜４ｍｍにわたる直径を有するものは冠状動脈バイパスのために用いることができ、２〜１０ｍｍにわたる直径を有するものは末梢血管グラフトのために用いることができ、２０〜５０ｍｍおよびそれ以上にわたる直径を有するものは血管内グラフトおよび管腔内血管グラフト、人工食道および人工結腸などの他のチューブ状人工器官などのために用いることができる。

回転マンドレルを使用して作製されたチューブ構造について、内径は、１ｍｍ以下から５０ｍｍ以上にわたる典型的なマンドレル直径を備えたマンドレルのサイズに依存するだろう。より大きな直径マンドレルは、例えば、シートへと切断することができるか、または他の場合にはパッチおよび足場などの二次元の（開いた）構造の作製のために形作ることができるチューブ状用品の形成のためにも適切である。

より複雑な中空構造も形成することができる。例えば、テーパー状マンドレル（すなわち段階的な直径変化を備えた）または、ステップ状マンドレル（すなわち急激な直径変化を備えた）の選択によって、テーパー状チューブ構造またはステップ状チューブ構造は容易に産生される。より複雑な構造は、溶解、溶融、収縮、または他の場合には構造が形成された後の除去のためのサイズに減少できるマンドレルを使用して形成することができる。

例えば、Ｐｉｎｃｈｕｋ ｅｔ ａｌ．に対する米国特許第６，５４５，０９７号中に記述されるように、ポリ（スチレン−ｂ−イソブチレン−ｂ−スチレントリブロックコポリマー（ＳＩＢＳ）はカチオン重合によって調製される。１０〜５０μｍ直径まにわたる繊維を産生するＳＩＢＳを熱紡糸するために、３０〜６０Ｐａ−ｓの範囲の溶融粘度が必要である。通常の熱加工条件下で、ＳＩＢＳは、約４７５°Ｆ（２１８℃）よりも高い押出し機バレル温度で、化学分解を生じることなしに押出すことができない。分解は、押出し物の暗色化として観察される。その温度では、高い剪断速度でも、溶融粘度は約１５０Ｐａ−ｓ（小径繊維の熱紡糸のためには高すぎる）である。

熱溶融加工へ、所望される濃度でおよび所望される圧力でＣＯ₂を追加することは、溶融粘度を有意に減少させることができ、ポリマーの分解温度を上回らない温度でより低い溶融粘度で熱加工を可能にする。さらに、一旦押出されたならば、ＣＯ₂は気体へと昇華し、押出し物から完全に消失し、被験者への埋め込みまたは挿入に際して外に浸出する添加剤のない１００％ＳＩＢＳである最終的な押出し物を与える。

１７モル％スチレンＳＩＢＳは、約１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの片で提供される。これらは、以下の仕様を有する押出し機（ウェイン・マシン・アンド・ダイ（Ｗａｙｎｅ Ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ Ｄｉｅ）社、トトワ、ニュージャージー、アメリカ）へと装填される。３／４″単軸押出し機は、圧力を増加させるために計量部中のフライトが接近した間隔で配置され、圧力低下を可能にするために射出ポートに溝があり、複数の接近した間隔で配置されたフライトは射出ポートが適切な圧力上昇を可能にした後に提供され；押出し機はサクストン（Ｓａｘｔｏｎ）のミキシング部により装備され；バレル直径３／４＝インチ、伸長した長さ；スクリューのＬ／Ｄ比率＝３０／１である。押出し機は、スクリューｒｐｍ＝２〜６およびダイスの押出し温度は２００℃で操作される。使用される気体はＣＯ₂であり、様々な圧力および流速で流量計を使用して導入される。気体は押出し機の計量部の中へ導入される。バレル圧力は、ＳＩＢＳ＝３０００〜５２００ｐｓｉｇ；ＣＯ₂と混合されたＳＩＢＳ＝５５００〜６２００ｐｓｉｇである。押出しの間にＳＩＢＳの中へ導入されたＣＯ₂の量は約３６％であると推測される。ＣＯ₂流速は典型的には約０．４ｍｌ／分であるが、これはバレル圧力に依存して変化することができる（すなわち、バレル圧力が低いならばＣＯ₂速度は高く、逆もまた同様である）。

様々な実施形態が本明細書において具体的に示され記述されるが、本発明の修飾および変形が上記の教示によって包含され、本発明の趣旨および意図した範囲から逸脱せずに添付された請求項の範囲内であることが認識されるだろう。

Claims (26)

1. （ａ）溶融ポリマーおよび超臨界流体を含む溶融相を調製することと、（ｂ）溶融相からポリマー領域を形成することと、（ｃ）ポリマー領域を冷却こととを含む医療用品を形成する方法。
2. 前記溶融相が、溶融したポリマーおよび超臨界流体から本質的にはなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記溶融相が、６０未満Ｐａ−ｓの溶融粘度を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記６０未満Ｐａ−ｓの溶融粘度が、ポリマーの熱分解を生じずに粘度減少添加剤の非存在下における材料の加熱によって得られない、請求項３に記載の方法。
5. 前記ポリマーが、不混和性ブロックおよびポリエステルを備えたブロックコポリマーから選択される、請求項１に記載の方法。
6. 前記ポリマーが、スチレン−イソブチレンブロックコポリマー、エチレン−スチレンブロックコポリマー、ブタジエン−スチレンブロックコポリマーおよびポリエチレンテレフタレートから選択される、請求項１に記載の方法。
7. 前記超臨界流体が、室温および大気圧で気体である、請求項１に記載の方法。
8. 前記ポリマー領域が、型の中へ溶融相を注入することによって形成される、請求項１に記載の方法。
9. 前記ポリマー領域が、溶融相を押出すことによってオリフィスから形成される、請求項１に記載の方法。
10. 前記ポリマー領域が、室温またはそれ以下で空気の中へ押出される、請求項９に記載の方法。
11. 前記ポリマー領域が押出しシートである、請求項９に記載の方法。
12. 前記ポリマー領域が押出しチューブである、請求項９に記載の方法。
13. 前記ポリマー領域が押出し繊維である、請求項９に記載の方法。
14. 前記押出し繊維が回転する基材に巻き付けられる、請求項１３に記載の方法。
15. 前記回転する基材が除去可能な基材である、請求項１４に記載の方法。
16. 前記回転する基材が医療用品である、請求項１４に記載の方法。
17. 前記医療用品が、埋め込み可能または挿入可能な医療装置である、請求項１６に記載の方法。
18. 請求項１に記載のプロセスによって作製された医療用品。
19. 前記医療用品が、冷却したポリマー領域に対応するチューブまたはシートを含む、請求項１８に記載の医療用品。
20. 前記医療用品が、冷却したポリマー領域に対応する繊維を含む、請求項１８に記載の医療用品。
21. 前記医療用品が、医療用品基材、および繊維を含む織物コーティングまたは不織コーティングを含む、請求項２０に記載の医療用品。
22. 前記繊維が直径で５０μｍ未満である、請求項２０に記載の医療用品。
23. 前記繊維が、スチレンおよびイソブチレンのコポリマーを含む、請求項２２に記載の医療用品。
24. 前記医療用品が、医療用品基材、および冷却ポリマー領域を含むコーティングを含む、請求項１８に記載の医療用品。
25. 前記医療用品が、埋め込み可能または挿入可能な医療装置である、請求項１８に記載の医療用品。
26. ポリマー材料が溶融粘度減少添加剤を含まず、該ポリマー材料が溶融粘度減少添加剤の使用なしでは溶融加工することができない組成を有する、溶融加工された該ポリマー材料を含む医療用品。

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