JP2013522197A - ナノ構造増強血小板結合及び止血材料及び構造 - Google Patents

Abstract

ナノ材料で強化した血小板結合及び止血用医療用具に関する方法、システム及び装置を提供する。外傷、外科的処置、潰瘍形成又は他の原因に起因する創傷／傷口の血小板結合及び血液凝固を含む血小板結合を誘導する血小板結合材料及び構造体を提供する。例示の実施形態は、血小板結合装置、止血包帯、止血栓、及び止血調合物を含む。止血材料及び構造体はナノ構造並びに／又はポリマー、シリコンナノファイバー、二酸化シリコンナノファイバー、及び／もしくはガラスビーズといった他の止血成分を高吸収性のゲル化骨格内に組込むことができる。止血材料及び構造体は吸収性とすることができる。

Description

連邦政府援助の研究又は開発の宣言
本発明は、Ｎａｖａｌ研究所により授与された契約Ｎｏ．Ｎ０００１４−０７−Ｃ−０００８の連邦政府援助を受けて達成されたものである。連邦政府が本発明にある種の権利を有するかもしれない。

本発明はナノ構造等の各種構造を組込んだ止血材料に関する。本発明は、更に、高吸収性骨格材料であり、そこに止血材料が組み込まれたものに関する。本発明は、更に、血小板結合の増強のためにナノ構造を包含する材料に関する。

凝固は血液が固形凝塊を形成するプロセスである。凝固は止血（血流を停止するプロセス）の重要な部分である。自然止血時に、損傷した血管壁は血小板とフィブリンを含有する凝塊に覆われ、出血を停止し、損傷した血管の修復を開始する。創傷の過度の出血を阻止し易くすると共に凝固速度を増すために「止血剤」ないし「止血材料」と呼ばれる各種材料が開発されている。このような材料は例えば外科的処置で及び／又は外傷イベントの最初の処置者が使用することができる。

従来開発されている止血材料には、酸化吸収性セルロース材料や、加圧前に創傷に充填するために使用される綿ガーゼスポンジのように包帯をベースとするものがある。このような包帯をベースとする材料は一般に本来止血性ではなく、むしろ血液吸収剤として機能し、創傷の塞栓を導く。トロンビン等の自然生理的凝固カスケードの生体物質を添加することにより包帯材料の止血活性を高めた製品も入手可能である。このような製品はコストと安定性の問題によりその使用を制限されている。従って、従来の高コストと不安定性の問題を解消しながら、包帯材料上の止血速度を上げることが必要である。

Ｚ−Ｍｅｄｉｃａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ，ＣＴから販売されているＱｕｉｋＣｌｏｔ（登録商標）のように、創傷に注入して血液を凝固させるバルク止血材料も存在する。このようなバルク止血剤には欠点がある。例えば、このような既存のバルク止血剤は所望通りに迅速に機能せず、適用しにくい場合があり、既存の全バルク止血剤を人体に吸収できるわけではない。更に、既存のバルク止血剤は血液と発熱反応する。従って、これらの欠点の少なくともいくつかを解決するバルク止血材料が必要である。

生体適合性ポリマーも止血剤として使用されている。例えば、内視鏡装置の入口／出口点が血管を貫通する内視鏡手術後の失血を防ぐために、吸収性伸縮性ポリマーが創傷閉鎖に使用されている。このような装置の１例はＳｔ．Ｊｕｄｅ Ｍｅｄｉｃａｌ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから販売されているＡｎｇｉｏｓｅａｌ（登録商標）血管閉鎖装置である。綿ガーゼやタンポン構造体等の吸収材も創傷閉鎖に使用されている。伸縮性材料を使用する装置では、血液及び／又は他の体液が前記材料に吸収され、材料は膨潤して物理的バリヤーとなる。静止血液を材料の細孔内に取り込むことができ、その後、取り込まれた血液は静止により凝固する。膨張した材料内の血液をより迅速に凝固させることができるならば有利であろう。凝固速度を増加する１つの方法として、凝固酵素を使用する生物学的手法が考えられる。しかし、このような手法は高価になる。装置のコストを抑えながら、凝固速度を改善した伸縮性及び／又は吸収性材料をベースとする装置が必要である。

ゼオライト又はカオリン粘土といった表面基準の大抵の凝固の促進剤を含む現在の止血方法は、２つのメカニズムにより凝固を誘導する：（１）接触（固有）凝固カスケードの活性化のための表面を供給し、及び（２）血液から水分を吸収して供給表面で凝固カスケードの成分を濃縮させる。しかしながら、そのような止血誘導方法は、活性化表面が固有凝固経路を誘導し、また血小板結合も増強する生理学的に関連する典型的な反応ではない。したがって、固有凝固経路を誘導して血小板結合を増強して止血率を高める止血方法及び装置を提供することが望まれている。

止血剤として無機材料が様々な形態にて活用されている。例えば、ゼオライト粘土が、止血を誘導するために用いられている。しかしながら、これらのアプローチでは、それらが適用される骨格材料の吸収性が乏しいといった特定の難点がある。従って、無機ナノ構造といった止血材料の組み込みのための高吸収性骨格が望まれている。更に、組み込まれた止血粒子に晒される血液量を増大させる高吸収性骨格が望まれている。

ナノ材料で強化した止血用医療装置に関する方法、システム及び装置を提供する。外傷、外科的処置、潰瘍形成、又は他の原因に起因する創傷／傷口の血液凝固及び血小板結合を誘導する止血材料及び構造体を提供する。止血材料及び構造体はナノ構造並びに／又はポリマー及び／もしくはガラスビーズ等の他の止血成分を組込むことができる。止血材料及び構造体は耐久性又は吸収性とすることができる。ナノ材料で強化した止血用医療用具の実施形態としては、止血包帯、止血栓、湿性包帯、バイオ包帯、及び止血製剤が挙げられる。

本発明は、更に、血小板付着を増強してベース構造上での更なる凝固及び凝固強度を促進するためのベース構造材料（例えば、セルロースのベース構造）への無機ナノ構造（例えば、シリコン又は二酸化シリコンナノファイバー）の組み込みのための方法、システム、及び装置を包含する。ある実施形態においては、方法、システム、及び装置が、凝固を促進して止血を誘導するために包帯表面に血小板が結合することを促進するための無機シリコンナノファイバーを用いる。

本発明の第１の側面では、止血構造体を提供する。止血構造体はベース構造を含む。ベース構造は各種形態をとることができ、織布（例えば繊維織物）又は不織布の形態が挙げられる。止血構造体は更にベース構造に組込んだナノ構造を含む（例えばナノ構造をベース構造に被覆、ナノ構造をベース構造の材料と混合等）。ナノ構造は止血構造体を血液と接触させると血小板の結合及び効率的な止血を誘導するように構成されている。ナノ構造表面に結合する時、血小板が活性化されてトロンビン誘起のフィブリノゲンの劈開（トロンビン爆発）を促進する表面が提供され、血餅形成の全体速度及び強度が向上する。

１例の実施形態において、ベース構造は包帯とすることができる。材料は綿（例えばガーゼ）又は他の非吸収性材料とすることができる。代替側面において、材料は酸化再生セルロース、コラーゲン、ゼラチン又はガラスマイクロファイバー等の吸収性材料とすることができる。

本発明の別の側面においては、血小板結合装置が提供される。血小板を受容してナノ構造表面で血小板が結合することを促進するように構成されたベース構造にナノ構造が組み込まれる。血小板結合装置は、止血装置、傷手当品といった傷治癒装置、特定細胞結合装置；細胞、組織、又は器官ターゲティング装置：血小板収集装置、血小板濾過装置、又は他の装置を含むことができる。当業者により理解されるように、血小板結合が要望される用途のために血小板結合装置を適合することができる。

本発明の別の側面では、止血構造体の形成方法を提供する。ナノ構造を織布又は不織布基材等の材料に組込み、止血構造体を形成する。例えば、材料をナノ構造で被覆し、止血構造体を形成することができる。ナノ構造の被覆は止血構造体を血液と接触させると止血を誘導するように構成されている。

１例において、ナノ構造の被覆は以下のように実施することができる。ナノ構造懸濁液を形成する。基材を枠に装着する。装着した基材をナノ構造懸濁液に浸漬する。浸漬した基材を乾燥する。

１代替例では、電荷吸引を使用して基材をナノ構造で被覆することができる。例えば、基材を正又は負に荷電し、逆電荷をもつナノ構造を基材に吸引することができる。１側面の例では、正荷電ポリマーを含有する溶液に基材を浸漬させ、基材に正電荷を付与することができる。基材を洗浄し、乾燥することができる。ナノ構造を含有する溶液を基材に添加することができる。ナノ構造は付与した正電荷により溶液から基材に吸引され、基材を被覆する。被覆された材料をインキュベートし、乾燥することができる。

浸漬及び／又は電荷吸引の代わりに他の技術を使用してナノ構造を基材に組込むこともでき、ナノスピン法、ウィービング法、及び／又は本明細書に記載する他の技術が挙げられる。

本発明の別の側面において、止血剤は混合物として配合された伸縮性止血材料と複数のナノ構造を含む。混合物は創傷に挿入され、創傷を塞ぐように構成される。ナノ構造は創傷に血液凝固を誘導するように構成される。

本発明の別の側面において、止血剤は複数のガラスビーズと複数のナノ構造を含む。ガラスビーズとナノ構造を混合し、混合物を形成する。混合物は止血剤を血液と接触させると止血を誘導するように構成される。

更に別の側面の例において、止血剤は複数の止血粒子から形成される基材を含む。各止血粒子はシェル層を被覆したコア材料である。シェル層は血液凝固を誘導するように構成されている。止血粒子の総吸収速度を増すように、コア材料の吸収速度をシェル速度の吸収速度よりも大きくする。止血剤は更に止血粒子と混合したナノ構造、ガラスビーズ、及び／又は他の材料を含むことができる。

更に別の側面において、止血包帯は包帯材料と、外側酸化物薄層をもつナノ粒子から形成されるナノ粉末を含む。場合により包帯材料の表面にナノワイヤーのコーティングを形成してもよい。包帯材料中及び／又は上にナノ粉末を分散させる。ナノ粒子の酸化物薄層は天然酸化物層とすることができる。

更に別の側面において、止血包帯は包帯材料と、各々第１の長さをもつように形成された第１群のナノワイヤーと、各々第２の長さをもつように形成された第２群のナノワイヤーを含む。第２の長さは第１の長さよりも長い。第１群のナノワイヤーは包帯材料の第１の領域に分散されており、第２群のナノワイヤーは包帯材料の第２の領域に分散されている。

更に別の側面では、外科用ステープルを提供する。外科用ステープルは基部と第１の脚部と第２の脚部をもつ本体をもつ。第１の脚部は基部の第１の表面の第１の端部から第１の角度で延びており、第２の脚部は基部の第１の表面の第２の端部から第２の角度で延びている。ナノ構造層は本体の少なくとも一部を被覆する。

更に別の側面では、外科用縫合糸を提供する。外科用縫合糸は糸と、糸の少なくとも一部を被覆するナノ構造層を含む。

本発明のまた別の実施形態においては、止血装置が、骨格構造に組み込まれた止血粒子で多量の血液を晒す高吸収性骨格材料を含む。本発明の一つの側面においては、止血装置は、膨張してゲルを生成して骨格に組み込まれた止血粒子に対してより多量の血液を晒させる高吸収性材料を含む骨格を含む。ある実施形態においては、止血粒子は、血液に接触する時に血小板の結合を誘導して凝固及び止血を増強するナノ構造（例えば、シリコン又は二酸化シリコンナノファイバー）である。ある実施形態においては、止血装置が、骨格材料を含むパッド又は包帯である。本発明の好適な実施形態においては、骨格材料が、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はアルギン酸（アルギン酸塩）の形態を含む。好適な実施形態においては、止血粒子が、シリコンナノファイバー又は二酸化シリコンナノファイバーといった無機粒子である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の他の態様、特徴及び利点と、本発明の各種態様の構造及び作用について詳細に記載する。

添付図面を参照しながら本発明を説明する。図面中、類似参照番号は同一又は機能的に同等の要素を示す。要素が最初に出現する図面を対応する参照番号の左端の数字により表す。

図１Ａはナノワイヤーの模式図である。

図１Ｂはコア−シェル（ＣＳ）構造をもつナノワイヤーの模式図である。

図１Ｃはコア−シェル−シェル（ＣＳＳ）構造をもつナノワイヤーの模式図である。

本発明の実施形態に従って止血構造体を形成するための方法を示す。

本発明の１実施形態に従って繊維織物であるベース構造を示す。

本発明の１態様に従って図２の方法によりナノ構造で被覆した図３に示すベース構造の一部を示す。

本発明の１態様に従って図２の方法を実施するための方法を示す。 本発明の１態様に従って図２の方法を実施するための方法を示す。

本発明の１実施形態に従い、枠に装着したベース材料をナノファイバーで被覆するための工程を示すフローチャートを示す。

本発明の１実施形態に従い、枠に装着した図３のベース構造を示す。

本発明の１実施形態に従い、図７のフローチャートに示すようにナノファイバーで被覆したベース構造の画像を示す。 本発明の１実施形態に従い、図７のフローチャートに示すようにナノファイバーで被覆したベース構造の画像を示す。

本発明の１実施形態に従い、電荷吸引を使用してベース材料をナノファイバーで被覆する工程を示すフローチャートを示す。

本発明の１実施形態に従い、図１１のフローチャートに示すようにナノファイバーで被覆したベース構造の画像を示す。 本発明の１実施形態に従い、図１１のフローチャートに示すようにナノファイバーで被覆したベース構造の画像を示す。

従来の綿ガーゼ包帯と、本発明の実施形態に従ってナノファイバーで被覆した綿ガーゼ包帯の止血までの平均時間を示すグラフを示す。

本発明の１実施形態に従って止血剤を形成するための方法を示す。

本発明の１実施形態に係る混合システムのブロック図を示す。

本発明の１実施形態に従い、組織を通して傷口に挿入した止血剤の横断面図を示す。

本発明の１実施形態に従って止血剤を形成するための方法を示す。

本発明の１実施形態に係る混合システムのブロック図を示す。

本発明の１実施形態に係るコア−シェル粒子の横断面図を示す。

本発明の１実施形態に従ってコア−シェル止血剤を形成するための方法を示す。

本発明の１実施形態に係る止血包帯のブロック図を示す。 本発明の１実施形態に係る止血包帯のブロック図を示す。

本発明の１実施形態に係るシリコンナノ粉末の存在下の凝固時間のグラフを示す。

本発明の１実施形態に従って止血包帯を形成するためのフローチャートを示す。

本発明の１態様による止血包帯製造システムのブロック図を示す。

本発明の１実施形態に係るナノワイヤー被覆止血包帯の横断面ブロック図を示す。

本発明の１実施形態に係る複数のナノワイヤー部分を含む止血包帯のブロック図を示す。

本発明の１実施形態に従って複数のナノワイヤー部分をもつ止血包帯を形成するためのフローチャートを示す。

本発明の１態様による止血包帯製造システムのブロック図を示す。

本発明の１態様による止血包帯の横断面ブロック図を示す。

本発明の１態様による止血包帯の表面の図を示す。

外科用ステープルの例の斜視図を示す。

本発明の１実施形態に従って外科用ステープルを止血ナノ構造で機能化する方法を示す。

本発明の１実施形態に係るステープル被覆システムを示す。

本発明の１実施形態に係る図３３の外科用ステープルの１変形である外科用ステープルの斜視図を示す。

本発明の１実施形態に従ってナノ構造で部分的に被覆した図３６の外科用ステープルの斜視図を示す。

本発明の１実施形態に従ってナノ構造層で被覆した縫合糸の一部を示す。

本発明の１態様に従って材料で機能化したナノファイバーの１例を示す。

図４０は、被覆無しガーゼ、従来のＱｕｉｋｃｌｏｔ（登録商標）Ｃｏｍｂａｔガーゼ（商標）、及び本発明の例示の実施形態に係るナノファイバー被覆ガーゼの比較用の血小板結合レベルを示すグラフを図示する。

図４１は、被覆無しガーゼと比較して、本発明の例示の実施形態に係るナノファイバー被覆ガーゼのより優れた血小板結合を示すグラフを図示する。

図４２は、従来の止血材料（被覆無しガーゼとＣｏｍｂａｔガーゼ）と比較して、本発明の例示の実施形態に係るシリコンナノファイバー被覆ガーゼとヒュームドシリカが被覆されたガーゼのより優れた血小板結合を示すグラフを図示する。

図４３Ａ−４３Ｄは、本発明の実施形態に係るシリコンナノファイバーが装填されたＣＭＣ骨格の画像を図示する。

図４４は、被覆無しＣＭＣファイバーと比較して本発明の実施形態に係るシリコンナノファイバーが被覆されたＣＭＣファイバーの止血性能を示すグラフを図示する。 図４５は、被覆無しＣＭＣファイバーと比較して本発明の実施形態に係るシリコンナノファイバーが被覆されたＣＭＣファイバーの止血性能を示すグラフを図示する。

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。図面中、類似参照番号は同一又は機能的に同等の要素を示す。更に、参照番号の左端の数字はその参照番号が最初に出現する図面を表す。

当然のことながら、本明細書に明示及び記載する特定実施形態は本発明の例であり、如何なる点でも本発明の範囲を限定するものではない。実際に、分かりやすくするために、従来の製造技術とナノワイヤー（ＮＷ）、ナノロッド、ナノチューブ及びナノリボン技術並びにシステムの他の機能的側面（及びシステムの個々の機能コンポーネントの素子）については本明細書に詳細に記載しない場合がある。更に、分かりやすくするために、本明細書ではナノワイヤー／ナノファイバーに関するものとして本発明を記載することが多い。

当然のことながら、ナノワイヤー／ナノファイバーについて言及することが多いが、本明細書に記載する技術はナノロッド、ナノチューブ、ナノテトラポッド、ナノリボン及び／又はその組み合わせ等の他のナノ構造にも適用可能である。更に当然のことながら、本明細書に記載する製造技術は任意型の包帯又は他のナノ構造受容構造体、及び他の医療用具種を作製するために使用することができる。

本明細書で使用する「縦横比」とはナノ構造の第１の軸の長さをナノ構造の第２の軸と第３の軸の長さの平均で割った値であり、ここで第２の軸と第３の軸は相互にほぼ等しい長さの２本の軸である。例えば、完璧なロッドの縦横比はその長軸の長さを長軸に垂直（直角）な横断面の直径で割った値である。

ナノ構造に関して使用する場合の「ヘテロ構造」なる用語は少なくとも２種類の異なる及び／又は区別可能な材料種により特徴付けられるナノ構造を意味する。一般に、ナノ構造の第１の領域は第１の材料種を含み、ナノ構造の第２の領域は第２の材料種を含む。所定態様において、ナノ構造は第１の材料のコアと、第２（又は第３以下）の材料の少なくとも１個のシェルを含み、各材料種は例えばナノワイヤーの長軸の周囲、分岐ナノ結晶のアームの長軸の周囲、又はナノ結晶の中心の周囲に径方向に分配されている。シェルはシェルとみなされるため又はナノ構造がヘテロ構造とみなされるために隣接材料を完全に覆う必要はない。例えば、第１の材料のコアを第２の材料の小さい島で覆ったナノ結晶はヘテロ構造である。他の態様では、異なる材料種はナノ構造内の異なる位置に分配されている。例えば、ナノワイヤーの主（長）軸又は分岐ナノ結晶のアームの長軸に沿って材料種を分配することができる。ヘテロ構造内の各領域に全く異なる材料を含むこともできるし、各領域に同一基材を含むこともできる。

本明細書で使用する「ナノ構造」とは約５００ｎｍ未満、例えば約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、又は約２０ｎｍ未満の寸法の少なくとも１個の領域又は特徴的寸法をもつ構造である。一般に、前記領域又は特徴的寸法は構造の最短軸方向に沿って配置される。このような構造の例としては、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノチューブ、分岐ナノ結晶、ナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド、ナノ結晶、ナノドット、量子ドット、ナノ粒子、分岐テトラポッド（例えば無機デンドリマー）等が挙げられる。ナノ構造は材料特性が実質的に均一でもよいし、所定の態様では不均一でもよい（例えばヘテロ構造）。ナノ構造は例えば実質的結晶質、実質的単結晶質、多結晶質、非晶質、又はその組み合わせとすることができる。１側面において、ナノ構造の三次元の各々は約５００ｎｍ未満、例えば約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、又は約２０ｎｍ未満の寸法をもつ。

本明細書では「ナノファイバー」及び「ナノワイヤー」なる用語を同義に使用する。本明細書で使用する「ナノファイバー」及び「ナノワイヤー」なる用語は一般に少なくとも１個の横断面寸法が５００ｎｍ未満、好ましくは１００ｎｍ以下であり、縦横比（縦対横）が＞１０、好ましくは＞５０、より好ましくは＞１００である任意細長型導体又は半導体材料（又は本明細書に記載する他の材料）を意味する。本発明の方法及びシステムの実施に使用する代表的なナノファイバー／ナノワイヤーは長さ数十ミクロン（例えば約１０、２０、３０、４０、５０ミクロン等）及び直径約３０〜１００ｎｍのオーダーである。

本発明のナノワイヤーは材料特性が実質的に均一でもよいし、所定の態様では不均一でもよい（例えばナノワイヤーヘテロ構造）。ナノワイヤーは本質的に任意の適切な１種類以上の材料から作製することができ、例えば実質的結晶質、実質的単結晶質、多結晶質、又は非晶質とすることができる。ナノワイヤーは可変直径でもよいし、実質的に均一直径でもよく、即ち直径は最大変動度の領域と少なくとも５ｎｍ（例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも２０ｎｍ、又は少なくとも５０ｎｍ）の直線寸法にわたって約２０％未満（例えば約１０％未満、約５％未満、又は約１％未満）の分散を示してもよい。一般に、直径はナノワイヤーの両端から（例えばナノワイヤーの中心２０％、４０％、５０％又は８０％にわたって）測定される。ナノワイヤーはその長軸の全長又はその一部にわたって直線状でもよいし、例えば湾曲又は屈曲状でもよい。

このようなナノワイヤーの例としては本明細書に援用する国際特許出願公開ＷＯ０２／１７３６２、ＷＯ０２／４８７０１及びＷＯ０１／０３２０８に記載されているような半導体ナノワイヤー、カーボンナノチューブ、並びに同等寸法の他の細長型導体又は半導体構造が挙げられる。

本明細書で使用する「ナノロッド」なる用語は一般に縦横比（縦対横）がナノワイヤーよりも短い点以外はナノワイヤーと同様の任意細長型半導体材料（又は本明細書に記載する他の材料）を意味する。

ナノワイヤー、ナノロッド、ナノチューブ及びナノリボンの材料としては多種多様のものを使用することができ、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む）、Ｐ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｐ（ＢＰ₆）、Ｂ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｓｉ−Ｓｎ及びＧｅ−Ｓｎ、ＳｉＣ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、ＡｇＦ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＢｅＳｉＮ₂、ＣａＣＮ₂、ＺｎＧｅＰ₂、ＣｄＳｎＡｓ₂、ＺｎＳｎＳｂ₂、ＣｕＧｅＰ₃、ＣｕＳｉ₂Ｐ₃、（Ｃｕ，Ａｇ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｆｅ）（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｇｅ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃，（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）₂（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）₃、Ａｌ₂ＣＯ、及び２種類以上のこのような半導体の適当な組み合わせから選択される半導体材料が挙げられる。他の現在公知又は今後開発される半導体材料も利用することができる。他の型の材料もナノ構造に使用することができ、チタン、ジルコニウム及びタンタル等の金属、コバルト−クロム又は鋼等の金属の組み合わせ／合金、これらの金属の酸化物、並びに他の材料種が挙げられる。

更に、ナノワイヤー又はナノリボンとしては、半導体有機ポリマー材料（例えばペンタセン）又は遷移金属酸化物から形成されるナノチューブも挙げられる。

従って、本明細書の記載の随所で例証の目的で「ナノワイヤー」なる用語を使用するが、本明細書の記載はナノチューブ（例えば軸方向に貫通するように中空チューブを形成したナノワイヤー様構造）の使用も包含するものとする。

当然のことながら、本明細書中の空間に関する記載（例えば「上」、「下」、「上方」、「下方」、「頂部」、「底部、「垂直」、「水平」等）は例証のみを目的とし、本発明の用具は任意向き又は方法で空間的に配置することができる。

本発明の所定態様は任意型のナノワイヤーに関する。図１Ａはナノワイヤーコア（以下、「ナノワイヤー」と言う）１００を示す。ナノワイヤー１００は単結晶半導体又は他の均一もしくは不均一材料である。図１Ｂはナノワイヤーコアの周囲にシェル１１２を配置したコア−シェル構造をもつナノワイヤー１１０を示す。酸化物コーティング等の絶縁層をシェル層としてナノワイヤー上に形成することができる。図１Ｃに示すように、第１の材料のコアと、第２の材料の内側シェルと、第３の材料の外側シェルを含むように、より複雑な他のＮＷコア−シェル構造を使用してもよい。図１Ｃはナノワイヤーコアの周囲に内側シェル１１２と外側シェル１１６を配置したコア−シェル−シェル構造をもつナノワイヤー１１４を示す。これは例えばＴａＡｌＮ、ＷＮ又は非晶質シリコン層を（上記）Ｓｉ／ＳｉＯxコア−シェル構造の周囲に外側ゲートシェルとして堆積することにより作製することができる。なお、図１Ｂ及び１Ｃの態様では（ナノワイヤーコアの一端の）ナノワイヤーコアの一部が露出している（覆われていない）が、ナノワイヤーコアをシェル１１２及び１１６の一方又は両方で完全に覆ってもよい。

一般に、コアナノ構造は任意金属又は半導体材料から作製することができ、コアに堆積される１層以上のシェル層は同一又は異なる材料から作製することができる。例えば、第１のコア材料はＩＩ−ＶＩ族半導体、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＶ族半導体、及びその合金から構成される群から選択される第１の半導体から構成することができる。同様に、１層以上のシェル層の第２の材料は酸化物層、例えばＩＩ−ＶＩ族半導体、ＩＩＩ−Ｖ族半導体、ＩＶ族半導体、及びその合金から構成される群から選択される第１の半導体と同一又は異なる第２の半導体から構成することができる。半導体の例としては限定されないが、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＰｂＳｅ、ＰｂＳ及びＰｂＴｅが挙げられる。

各種材料に適応可能な多数の適切な方法の任意のものによりナノ構造を作製し、その寸法を制御することができる。例えば、各種組成のナノ結晶の合成は例えばＰｅｎｇら（２０００）“Ｓｈａｐｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣｄＳｅ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”Ｎａｔｕｒｅ ４０４，５９−６１；Ｐｕｎｔｅｓら（２００１）“Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ”Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９１，２１１５−２１１７；米国特許第６，３０６，７３６号，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓら（２００１年１０月２３日）、発明の名称“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ−Ｖ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ”；米国特許第６，２２５，１９８号，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓら（２００１年５月１日）、発明の名称“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩ−ＶＩ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ”；米国特許第５，５０５，９２８号，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓら（１９９６年４月９日）、発明の名称“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＩＩＩ−Ｖ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”；米国特許第５，７５１，０１８号，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓら（１９９８年５月１２日）、発明の名称 “Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｃｏｖａｌｅｎｔｌｙ ｂｏｕｎｄ ｔｏ ｓｏｌｉｄ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ”；米国特許第６，０４８，６１６号，Ｇａｌｌａｇｈｅｒら（２０００年４月１１日）、発明の名称“Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ｑｕａｎｔｕｍ ｓｉｚｅｄ ｄｏｐｅｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｓａｍｅ”；及び米国特許第５，９９０，４７９号，Ｗｅｉｓｓら（１９９９年１１月２３日）、発明の名称“Ｏｒｇａｎｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｐｒｏｂｅｓ ｆｏｒ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｓｕｃｈ ｐｒｏｂｅｓ”に記載されている。

直径制御型ナノワイヤーを含む各種縦横比のナノワイヤーの成長は例えばＧｕｄｉｋｓｅｎら（２０００）“Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２，８８０１−８８０２；Ｃｕｉら（２００１）“Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，２２１４−２２１６；Ｇｕｄｉｋｓｅｎら（２００１）“Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０５，４０６２−４０６４；Ｍｏｒａｌｅｓら（１９９８）“Ａ ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７９，２０８−２１１；Ｄｕａｎら（２０００）“Ｇｅｎｅｒａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２，２９８−３０２；Ｃｕｉら（２０００）“Ｄｏｐｉｎｇ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０４，５２１３−５２１６；Ｐｅｎｇら（２０００）“Ｓｈａｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣｄＳｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ”Ｎａｔｕｒｅ ４０４，５９−６１；Ｐｕｎｔｅｓら（２００１）“Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ”Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９１，２１１５−２１１７；米国特許第６，３０６，７３６号，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓら（２００１年１０月２３日）、発明の名称“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩＩ−Ｖ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ”；米国特許第６，２２５，１９８号，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓら（２００１年５月１日）、発明の名称“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｓｈａｐｅｄ ｇｒｏｕｐ ＩＩ−ＶＩ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒｍｅｄ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ”；米国特許第６，０３６，７７４号，Ｌｉｅｂｅｒら（２０００年３月１４日）、発明の名称“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ”；米国特許第５，８９７，９４５号，Ｌｉｅｂｅｒら（１９９９年４月２７日）、発明の名称“Ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ”；米国特許第５，９９７，８３２号，Ｌｉｅｂｅｒら（１９９９年１２月７日）、発明の名称“Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｉｄｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ”；Ｕｒｂａｎら（２００２）“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ，１２４，１１８６；及びＹｕｎら（２００２）“Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ Ｓｃａｎｎｅｄ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ”Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ ２，４４７に記載されている。

分岐ナノワイヤー（例えばナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド及び分岐テトラポッド）の成長は例えばＪｕｎら（２００１）“Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ−ａｒｍｅｄ ＣｄＳ ｎａｎｏｒｏｄ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ ｕｓｉｎｇ ｍｏｎｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３，５１５０−５１５１；及びＭａｎｎａら（２０００）“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｓｏｌｕｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓａｂｌｅ Ｒｏｄ−，Ａｒｒｏｗ−，Ｔｅａｒｄｒｏｐ−，ａｎｄ Ｔｅｔｒａｐｏｄ−Ｓｈａｐｅｄ ＣｄＳｅ Ｎａｎｏｃｒｖｓｔａｌｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２，１２７００−１２７０６に記載されている。

ナノ粒子の合成は例えば米国特許第５，６９０，８０７号，Ｃｌａｒｋ Ｊｒ．ら（１９９７年１１月２５日）、発明の名称“方法 ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”；米国特許第６，１３６，１５６号，Ｅｌ−Ｓｈａｌｌら（２０００年１０月２４日）、発明の名称“Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ ａｌｌｏｙｓ”；米国特許第６，４１３，４８９号，Ｙｉｎｇら（２００２年７月２日）、発明の名称“Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ−ｓｉｚｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｂｙ ｒｅｖｅｒｓｅ ｍｉｃｅｌｌｅ ｍｅｄｉａｔｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ”；及びＬｉｕら（２００１）“Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｆｒｅｅ−Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｅａｄ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３，４３４４に記載されている。ナノ粒子の合成もナノ結晶、ナノワイヤー及び分岐ナノワイヤーの成長に関する上記文献に記載されており、得られるナノ構造は縦横比が約１．５未満である。

コア−シェルナノ構造ヘテロ構造、即ちナノ結晶及びナノワイヤー（例えばナノロッド）コア−シェルヘテロ構造の合成は例えばＰｅｎｇら（１９９７） “Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ＣｄＳｅ／ＣｄＳ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｗｉｔｈ ｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１９，７０１９−７０２９；Ｄａｂｂｏｕｓｉら（１９９７）“（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｉｚｅ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｎａｎｏｃｒｙｓａｌｌｉｔｅｓ”Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０１，９４６３−９４７５；Ｍａｎｎａら（２００２）“Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｏｆ ｇｒａｄｅｄ ＣｄＳ／ＺｎＳ ｓｈｅｌｌｓ ｏｎ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ＣｄＳｅ ｎａｎｏｒｏｄｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２４，７１３６−７１４５；及びＣａｏら（２０００）“Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｗｉｔｈ ＩｎＡｓ ｃｏｒｅｓ”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２，９６９２−９７０２に記載されている。他のコア−シェルナノ構造の成長にも同様のアプローチを適用することができる。

各種材料がナノワイヤーの長軸に沿って異なる位置に分配されたナノワイヤーヘテロ構造の成長は例えばＧｕｄｉｋｓｅｎら（２００２）“Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｎａｎｏｗｉｒｅ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”Ｎａｔｕｒｅ ４１５，６１７−６２０；Ｂｊｏｒｋら（２００２）“Ｏｎｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔｅｅｐｌｅｃｈａｓｅ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ”Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２，８６−９０；Ｗｕら（２００２）“Ｂｌｏｃｋ−ｂｙ−ｂｌｏｃｋ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉ／ＳｉＧｅ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２，８３−８６；及び米国特許出願第６０／３７０，０９５号（２００２年４月２日），Ｅｍｐｅｄｏｃｌｅｓ，発明の名称“Ｎａｎｏｗｉｒｅ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ”に記載されている。他のヘテロ構造の成長にも同様のアプローチを適用することができる。

「骨格（ｓｃａｆｆｏｌｄ）」との用語は、本明細書で用いられるように止血粒子が加えられて止血装置が構成できる保持構造を意味する。本発明の骨格は、止血包帯、止血栓、湿性手当品、生物学的手当品、及び止血製剤を含む医療機器の様々な形態に組み込むことができる。当業者が理解するように、骨格が、繊維織物、中実材料、又は本分野で知られた又は本明細書に開示された別の任意の構造を含んでも良い。特定用途での要求に順応して骨格の機能を調整可能である。例えば、骨格に可撓性を持たせても構わない（例えば、包帯に組み込まれる若しくは傷手当品として使用される可撓性パッド）。

例示の止血材料／構造体の実施形態
本発明の所定態様は医療用具、特に外傷、外科的処置、潰瘍形成に起因する失血を軽減／予防するため又は血液凝固を必要とする他の用途に使用される材料及び構造体（「止血材料」及び「止血構造体」）に関する。所定態様において、前記材料及び構造体はナノ構造及び／又は他の止血材料（例えばガラスビーズ、コア−シェル粒子等）を組込むことができる。このようなナノ構造及び／又は他の止血材料は更に止血特性を強化し、及び／又はベース材料及び構造に止血特性を提供する。実施形態としては、止血創傷包帯、止血栓、及び他の止血製剤（例えば液体、粉末、フォーム及びジェル）が挙げられる。ベース材料／構造（例えばマトリックス、基材等）は包帯フォーマット（例えばガーゼ等）、創傷（例えば出血部位）に絞り出すことができるジェルフォーマット、創傷に噴霧もしくは噴射することができる液体フォーマット、創傷に噴霧もしくは噴射することができる粉末フォーマット、又は創傷中／上に押出／噴射／注入することができるフォームとすることができる。ベース材料／構造とナノ構造の組合せにより形成される止血剤（例えばナノ構造で強化した材料／構造）は固体、液体、粉末、フォーム、又はジェル形態をとることができる。非固体形態の止血剤は特定態様に応じて、創傷と接触後も非固体フォーマットのままでもよいし、接触すると凝固してもよいし、分配直後に硬化してもよい。

所定態様において、ナノ構造で強化した材料／構造はＺ−ＭｅｄｉｃａＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ，ＣＴから販売されているＱｕｉｋＣｌｏｔ（登録商標）等の従来の凝固材に比較して止血誘導、血液凝固時間短縮に顕著な効果がある。所定態様において、ナノ構造で強化した材料／構造は吸収性である（哺乳動物体内で溶解及び同化又は排泄される）。止血を誘導するために吸収性材料（例えばシリコンナノワイヤー）を使用すると、材料の使用後に残渣が殆ど又は全く残らないという利点がある。更に、人体内／上で使用した場合に約２０℃以上の温度上昇を生じる可能性のあるＱｕｉｋＣｌｏｔ（登録商標）とは対照的に、ナノ構造で強化した材料／構造は使用中にさほど温度が上昇しない。

以下、止血包帯態様、伸縮性止血構造体及び止血材料を含む実施形態について記載する。本明細書に記載するこれらの実施形態は例証の目的で記載するものであり、非限定的である。更に、変形／変更を含む他の構造的及び機能的態様も本明細書の教示から当業者に容易に理解されよう。本明細書に記載する態様の各種特徴は任意方法で組合せることができる。本発明の実施形態について以下のサブセクションに詳述する。

例示の止血包帯の実施形態
１態様では、無機シリカナノファイバー等のナノ構造を包帯／包帯繊維の表面に添加する。このようなナノ構造（例えばナノファイバー、ナノ粒子等）は固有の（接触）凝固カスケードの活性化を助け、出血の抑制又は停止をもたらす。ナノ構造の寸法は接触経路の活性化に優れた表面を提供し、従って、凝固を強化する非生物学的手段を包帯表面に提供するように選択される。このようなナノ構造はナノワイヤー、ナノファイバー、ナノ粒子、及び／又は本明細書に記載する他の任意ナノ構造種とすることができる。このようなナノ構造はシリコン、酸化物薄層をもつシリコン、シリカ、カリウム（カリウムナノファイバー、ナノワイヤー又はナノ粒子を含む）、カリウムで機能化したシリコンナノ構造（例えばカリウムで機能化したシリコンナノファイバー）等から作製することができる。

所定実施形態において、ナノ構造で被覆及び／又は他の方法で強化することができる包帯材料としては、有機材料、無機材料、織布／繊維、不織布／繊維（例えば綿球等の不織繊維材料）、合成材料（例えばレーヨン、ナイロン／ライクラ、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）、プラスチックフィルム等のフィルム等）、天然材料（例えば綿）、生体物質／生体由来材料（例えばキトサン微粒子を含むキトサン、コラーゲン、ゼラチン、セルロース等）、多孔質材料、非多孔質材料、及び／又は粒子（例えばガラス又はポリマービーズ）等の吸収性及び／又は非吸収性基材が挙げられる。例えば、所定態様では、酸化再生セルロース（ＯＲＣ）材料（例えばＥｔｈｉｃｏｎ，Ｉｎｃ．製品Ｓｕｒｇｉｃｅｌ（登録商標））、吸収性バイオポリマー、ゼラチン包帯材料（例えばＰｆｉｚｅｒ Ｉｎｃ．製品Ｇｅｌｆｏａｍ（登録商標））、又はガラスマイクロファイバー材料等の吸収性包帯材料にナノファイバーを添加することができる。包帯材料は止血性でも非止血性でもよい。所定態様では、後で包帯材料全体を除去する必要なしに失血を低下／防止するための止血包帯／栓としてナノ構造で強化した吸収性包帯材料を創傷に適用することができる。別の態様では、失血防止用止血包帯／栓を形成するために、非吸収性の代替包帯材料にナノファイバーを添加することができる。このような非吸収性包帯材料の１例はナノファイバーを従来の吸収性綿ガーゼ材料と組合せた「スーパーガーゼ」である。

図２は本発明の実施形態に従って止血構造体を形成するためのステップ２００を示す。ステップ２００は止血包帯又は栓等の止血構造体を形成するために使用することができる。その他の構造及び機能態様もステップ２００に関する記載を基に当業者に容易に理解されよう。

図２に示すように、ステップ２００では、ナノ構造を第１の材料の繊維織物に組込み、止血構造体を形成する。例えば、図３は本発明の１実施形態に従って繊維織物３０２であるベース構造３００を示す。ベース構造３００はガーゼ、ＯＲＣ、ＰＧＡ（ポリグリコリド）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＣＬＡ（ポリ（カプロラクトン−ラクチド）ランダムコポリマー）、もしくは他のポリマー等の生体適合性ポリマー、ガラスマイクロファイバー織物、又は他の型の織物とすることができる。繊維３０２は綿繊維、セルロース繊維、ガラス繊維、コラーゲン、又は他の材料の繊維とすることができる。なお、代替態様では、ベース構造３００は繊維織物ではなく、固体材料の複数の層（例えば積層ＯＲＣ）を含む固体材料でもよいし、綿球等の不織繊維材料でもよいし、上記又は本明細書の他の箇所に記載する別の材料（止血性又は非止血性の織布又は不織布等）でもよい。ベース構造３００に被覆したり、繊維織物３０２と混合する等の任意方法でナノ構造をベース構造３００に（例えばその中及び／又は上に）組込むことができる。

本明細書で使用する「コーティング」、「複数のコーティング」、「コートした」及び「コート」とは第１の物質を第２の物質で少なくとも部分的に覆うか又は第２の物質と結合する材料及び材料の作製方法を定義する同一用語の各種用法である。第１の物質と第２の物質は異なるものでなくてもよい。更に、本明細書で使用する場合にナノ構造が「被覆」されているときには、コーティングは結合剤を含む任意化学的又は物理的結合又は力により実施することができる。従って、第３の物質である結合剤を介して第１の物質を含むナノワイヤーを第２の物質で「被覆」することができる。本明細書で使用する「コーティング」は完全である必要はなく、即ち「被覆」しようとする第１の物質の表面全体を覆う必要はない。また、「コーティング」は完全でもよく、即ち第１の物質を完全に覆ってもよい。複数のコーティングが存在していてもよく、各コーティングに複数の物質が存在していてもよい。

図４は図２のステップ２００に従ってナノ構造４０２で被覆した図３のベース構造３００の一部４００の拡大図を示す。図４に示すように、部分４００は繊維３０２ａ〜３０２ｆを含む。繊維３０２ａ〜３０２ｃは繊維３０２ｄ〜３０２ｆと製織されている。繊維３０２ａ〜３０２ｃは第１の軸に沿って整列しており、繊維３０２ｄ〜３０２ｆは第１の軸に垂直な第２の軸に沿って整列している。ナノ構造４０２は繊維３０２ａ〜３０２ｆを被覆している。図４では例証の目的でナノ構造４０２をナノファイバーとして示すが、代替態様では、本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の１種類以上の他の型のナノ構造を含むことができる。

なお、ステップ２００は繊維織物に関するが、本明細書に記載するか又は他の文献から公知の織布又は不織布の任意の適切なベース構造にナノ構造を組込むことができる。図２のステップ２００はナノ構造をベース構造に組込むように実施することができる。例えば、図５及び６は本発明の所定態様に従ってステップ２００を実施するための方法の例を示す。図５の態様では、ステップ５００で繊維織物を（例えば枠に）装着し、ナノ構造懸濁液に浸漬し、繊維織物をナノ構造で被覆することができる。図６の態様では、ステップ６００で電荷吸引を使用して繊維織物をナノ構造で被覆する。図５及び６の態様について以下に詳述する。

図５のステップ５００は任意方法で実施することができる。例えば、ステップ５００は図７のフローチャート７００に従って実施することができる。以下、フローチャート７００について説明する。なお、フローチャート７００の各ステップは必ずしも図示した順番に実施する必要はなく、図７に示す全ステップを全状況で実施する必要はない。ステップ７０２〜７０６はナノ構造懸濁液の形成工程を示す。当業者に自明の通り、ナノ構造懸濁液の他の形成技術を使用してもよい。

フローチャート７００はステップ７０２から開始する。ステップ７０２では、ナノ構造で被覆したウェーハを液体中で音波処理する。任意サイズのウェーハと適切な液体を使用することができる。例えば、６０ナノメーターシリコンナノワイヤーで被覆した４インチ両面ウェーハをエタノールに浸漬することができる（例えばエタノール８０ミリリットルに４０分間浸漬する）。

ステップ７０４では、音波処理したナノ構造を濾過する。任意の適切な濾過技術を使用することができる。例えば、本例では、０．４５マイクロメーター濾過膜をもつ真空フィルターを使用して音波処理後のナノワイヤーを濾過することができる。

ステップ７０６では、濾過したナノ構造を液体に懸濁し、ナノ構造懸濁液を形成する。ステップ７０２では任意の適切な液体を使用することができる。例えば、本例では、ナノワイヤーを濾過膜から掻き取り、エタノール（例えば６ミリリットル）に懸濁することができる。

ステップ７０８では、繊維織物を枠に装着する。例えば、図８は本発明の１実施形態に従って枠８０２に装着した図３のベース構造３００を示す。ベース構造３００を枠８０２の第１の部分と第２の部分の間にクランプしてもよいし、接着テープやエポキシ等の接着材料で枠８０２に結合してもよいし、他の方法で枠８０２に装着してもよい。枠８０２はプラスチック、金属、又は他の材料から作製することができる。本例では、ベース構造３００はガーゼである。枠８０２に適合するように必要に応じてガーゼを折り畳んでもよい。例えば、必要に応じてガーゼを２インチ×２．５インチの長方形、又は他の寸法及び／又は形状に折り畳んでもよい。

ステップ７１０では、装着した繊維織物をナノ構造懸濁液に浸漬する。例えば、本例では、枠８０２と装着したガーゼをステップ７０６で形成したナノ構造懸濁液に任意の適切な時間（本例では４分間）浸漬することができる。１態様では、枠８０２と装着したガーゼをナノ構造懸濁液に浸漬しながら音波処理することができる。繊維織物は所定態様ではステップ７１０中にナノ構造懸濁液全体の一部を吸収することができる。

ステップ７１２では、浸漬した繊維織物を乾燥する。浸漬した繊維織物を風乾又は加熱（例えば瞬間乾燥）により任意時間乾燥することができる。例えば、本例では、枠８０２と装着したガーゼをオーブン（例えば１２１℃で１５分間）に入れて乾燥することができる。

図９及び１０は本発明の１実施形態に従って図７のフローチャート７００と同様にナノファイバーで被覆したベース構造９０２の拡大画像９００及び１０００を示す。画像９００及び１０００は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影し、画像９００は画像１０００よりも低倍率である。図９及び１０において、ベース構造９０２は綿繊維束９０４から形成されたガーゼ包帯である。図９に示すように、ベース構造９０２の繊維束９０４上のシリカナノファイバーのコーティング９０６は多少斑があり、所々にナノファイバーが固まっている。倍率を上げ、図１０は繊維束９０４を実質的に均一に被覆している個々のナノファイバー１００２を示す。

電荷吸引（例えば静電吸引）を使用して図６のステップ６００に従って包帯構造体又は他の基材をナノ構造で被覆する工程は任意方法で実施することができる。所定態様では、繊維織物を正又は負に荷電し、繊維織物と逆電荷をもつナノ構造を吸引することができる。例えば、ステップ６００は図１１のフローチャート１１００に従って実施することができる。以下、フローチャート１１００について説明する。なお、フローチャート１１００の各ステップは必ずしも図示した順番に実施する必要はなく、図１１に示す全ステップを全状況で実施する必要はない。

フローチャート１１００はステップ１１０２から開始する。ステップ１１０２では、正荷電ポリマーを含有する溶液に繊維織物を浸漬する。ステップ１１０２では本明細書の他の箇所に記載するポリマー又は他の文献から公知のポリマー等の任意ポリマーを使用することができる。例えば、図３に示すベース構造３００をポリ−１−リジン等の正荷電ポリマー溶液に（例えば３０分間）浸漬することができる。正荷電ポリマーは繊維織物に正電荷を付与する。

ステップ１１０４では、繊維織物を洗浄する。繊維織物は任意の適切な方法で１回以上の任意回数洗浄することができる。水、イソプロパノールアルコール、別の溶液、又は他の材料等の任意の適切な材料を使用してベース構造３００を洗浄することができる。本例では、ベース構造３００をポリマー溶液から取出し、水で２回、イソプロパノールで１回洗浄する。

ステップ１１０６では、繊維織物を乾燥する。洗浄したベース構造３００を風乾又は加熱（例えば瞬間乾燥）等の任意方法で任意時間乾燥することができる。

ステップ１１０８では、ナノ構造を含有する溶液を繊維織物に添加し、繊維織物を被覆する。溶液中のナノ構造は負電荷をもつと思われるため、（ステップ１１０２で）付与された正電荷により繊維織物に吸引され、繊維織物を被覆する。ナノ構造の任意の適切な溶液を使用することができ、本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の任意ナノ構造溶液が挙げられる。例えば、本例では、ナノファイバーを含有するエタノール溶液（例えば１０ミリリットル）を使用する。ナノ構造溶液は任意方法でベース構造３００に添加することができ、溶液をベース構造３００に注ぐ方法、ベース構造３００を溶液に浸漬もしくは挿入する方法、又は他の方法が挙げられる。本例では、ベース構造３００の正電荷によりナノファイバーをベース構造３００に吸引し、ベース構造３００を被覆する。

ステップ１１１０では、被覆した繊維織物をインキュベートする。被覆した繊維織物を任意方法で任意温度にてインキュベートすることができる。例えば、本例では、被覆したベース構造３００を室温で２０分間インキュベートすることができる。

ステップ１１１２では、被覆した繊維織物を乾燥する。被覆した繊維織物を風乾又は加熱（例えば瞬間乾燥）等の任意方法で任意時間乾燥することができる。例えば、本例では、被覆したベース構造３００を１００℃で（例えば１０分間）乾燥することができる。

図１２及び１３は本発明の１実施形態に従って図１１のフローチャート１１００と同様に電荷吸引を使用してナノファイバーで被覆したベース構造１２０２の拡大画像１２００及び１３００を示す。画像１２００及び１３００はＳＥＭにより撮影し、画像１２００は画像１３００よりも低倍率である。図１２及び１３中、被覆したベース構造１２０２は綿繊維束１２０４から形成されたガーゼ包帯である。図１２に示すように、繊維束１２０４は上記画像９００及び１０００（図９及び１０）の繊維束９０４に比較して均一にナノファイバーで被覆されている。倍率を上げ、図１３は繊維束１２０４の個々の繊維１３０４を実質的に均一な層で被覆する個々のナノファイバー１３０２を示す。ナノファイバー１３０２の実質的に均一な被覆の達成に加え、得られる被覆ベース構造１２０２は操作特性が未処理綿ガーゼと非常によく似ている。被覆ベース構造１２０２は非常に可撓性であり、被覆ベース構造１２０２の操作後にナノファイバー１３０２の外部脱落は認められない。

本発明の所定態様に従ってナノ構造で被覆したベース構造の止血能をナノ構造で強化していない包帯の止血能と比較することができる。第１の比較例では、ナノファイバー被覆ベース構造９０２（綿ガーゼの場合）の凝固開始時間（「Ｒ時間」）はナノファイバーコーティングのない綿ガーゼに比較して短くなった。被覆ベース構造９０２は約９分で凝固を開始したが、未被覆ガーゼは約１２分で凝固を開始した。別の例では、従来の綿ガーゼ包帯では平均約４５５秒で凝固が開始したが、ナノファイバー被覆ベース構造９０２では平均約３８０秒で凝固が開始し、ナノファイバー被覆ベース構造１２０２では５分未満（約２７５秒）で凝固が開始した。図１４はトロンボエラストグラフ（ＴＥＧ）を使用して測定した従来の綿ガーゼ包帯（プロット１４０２）、ナノファイバー被覆ベース構造９０２（本例では綿ガーゼ包帯）（プロット１４０４）、及びナノファイバー被覆ベース構造１２０２（本例では綿ガーゼ包帯）（プロット１４０６）の止血までの平均時間を示すグラフ１４００を示す。図１４に示すように、プロット１４０２によると、従来の綿ガーゼ包帯の止血を測定した処、約４５０〜５７０秒で生じた。プロット１４０４によると、ナノファイバー被覆ベース構造９０２の止血を測定した処、約３８０〜３９０秒で生じた。プロット１４０６によると、ナノファイバー被覆ベース構造１２０２の止血を測定した処、約２７５〜３００秒で生じた。

本発明のナノファイバーコーティングにより従来の止血装置と比較して血小板結合が増強し、活性化表面が固有凝固経路を誘導して血小板結合の増強も導く生理学的に関連する反応が対処される。本発明の実施形態に係るナノ構造により被覆されたベース構造の血小板結合能力が、非ナノ構造強化包帯と比較される。実験的結果によれば、ナノファイバーの化学的性質及び形態が血小板結合により十分に貢献するという事実のおかげでナノファイバーコーティングにより血小板の付着が促進される。

本発明の例示の実施形態を包含する第１の例示の比較においては、精製ゲル濾過血小板（ＧＦＰ）を新鮮なヒトの血液から用意し、プールされたＧＦＰを１時間に亘りベースガーゼ構造に保持する。ベース構造を洗浄して乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）アッセイを使用して血小板結合を評価した。ナノファイバー被覆ガーゼが、地のガーゼ又はＣｏｍｂａｔガーゼ（商標）と比較して血小板の結合の増加を示した。図４０は、被覆無しガーゼ（サンプルＡ）、従来のＱｕｉｋｃｌｏｔ（登録商標）Ｃｏｍｂａｔガーゼ（商標）（サンプルＤ）、及び本発明の例示の実施形態に係るシリコンナノファイバー被覆ガーゼ（０．５ｍｇ／ｃｍ²のナノファイバー密度のサンプルＢ、０．２５ｍｇ／ｃｍ²のナノファイバー密度のサンプルＣ）の比較用の血小板結合レベルを示すグラフを図示する。縦軸が、付着した血小板の数（×１０．５）を示す。これらの結果によれば、ナノファイバーコーティングにより、より高い血小板結合率が得られ（少なくとも３倍から４倍の増加）、従って、従来の止血方法及び装置と比較して異なる凝固のメカニズムが改善する。特定の動作原理に限られることなく、これらの結果により、ナノファイバーが血小板結合及び凝固を誘導する構造的なバイオミメティックスの繊維状骨格を提供するという理解が裏付けられた。従って、ナノファイバーコーティングにより止血が驚くほど増加し、またそのようなコーティングに起因して血小板結合が驚くほど増加したことに基づけば、増強された血小板結合が凝固反応の増幅や凝固強度の増加に重要であることが分かる。

図４１は、被覆無しガーゼと比較して本発明の例示の実施形態に係るナノファイバー被覆ガーゼの血小板結合が優れていることを示すグラフを図示する。本発明の例示の実施形態を包含する実験において、７．１×１０⁷のゲル濾過血小板（ＧＦＰ）がガーゼに添加されて付着する。血小板が付着したフィルターを十分に洗浄して１ｍＬの血小板リーシスバッファに保持する。ＬＤＨ基板ターンオーバーの反応速度が決定されてバックグラウンドが除かれる。被覆無し制御ガーゼ（サンプルＡ）により実証された付着が、０．３２８±０．１８Ａ₄₅₀ｎｍ／ｍｉｎであり、ナノワイヤー有りガーゼ（０．５ｍｇ／ｃｍ²のナノファイバー密度のサンプルＢ）が２．３９７±０．０７９Ａ₄₅₀ｎｍ／ｍｉｎである。被覆無しガーゼに結合する血小板の総数が３×１０⁶であり、ナノファイバー被覆ガーゼに結合する血小板の１．２×１０⁷と比較すると、ナノファイバーコーティングにおいて血小板結合が約４倍増加したことになる。血小板の合計１７％がナノファイバー被覆ガーゼに結合した。図４２は、従来のガーゼ（被覆無しの地のガーゼのサンプルＡ、Ｃｏｍｂａｔガーゼ（商標）のサンプルＤ）と比較して本発明の例示の実施形態に係るシリコンナノファイバー被覆ガーゼ（０．５ｍｇ／ｃｍ²のナノファイバー密度のサンプルＢ、及び０．２５ｍｇ／ｃｍ²のナノファイバー密度のサンプルＣ）の優れた血小板結合を図示する。本発明の実施形態に係るヒュームド・シリカ粒子により被覆されたガーゼ（０．５ｍｇ／ｃｍ²のヒュームド・シリカ密度のサンプルＥ、及び０．５ｍｇ／ｃｍ²のヒュームド・シリカ密度のサンプルＦ）も従来のガーゼと比較して血小板結合が向上したことを示すが、シリコンナノファイバー被覆ガーゼと比較して向上の程度が小さい。縦軸が付着した血小板数を示す（×１０．５）。被覆無しガーゼの６．８％とＣｏｍｂａｔガーゼ（商標）の６．６％と比較して、ナノファイバー被覆ガーゼに関しては、約２３％と２０．１％の血小板が各々サンプルＢとＣのナノファイバー被覆ガーゼに付着した。

なお、図２のステップ２００に従ってナノ構造を基材に組込むために浸漬（図５）及び／又は電荷吸引（図６）以外の技術を使用してもよく、ナノスピン法、ウィービング法、及び／又は本明細書に記載する他の技術が挙げられる。

１態様では、包帯材料全体にわたって繊維織物又は本明細書の他の箇所に記載するかもしくは他の文献から公知の他の包帯材料にナノ構造を組込むことができる。別の態様では、包帯材料の一部のみで繊維織物又は本明細書の他の箇所に記載するかもしくは他の文献から公知の他の包帯材料にナノ構造を組込むことができる。例えば、一定のパターン（例えば表面パターン、包帯材料の内側のパターン）でナノ構造を包帯材料に組込むことができる。例えば、包帯を対象に適用したときに創傷と接触するように構成された包帯材料の一部にナノ構造を組込み、包帯材料の他の部分には組込まないようにすることができる。別の例では、血管の内腔内以外に配置される閉鎖器具の一部にナノ構造を添加してもよい。本明細書の他の箇所に記載するパターンを含むナノ構造の任意の適切なパターンを包帯材料又は他の医療用具に組込むことができる。

例示の伸縮性吸収性止血材料の実施形態
内視鏡装置の入口／出口点が血管を貫通する内視鏡手術後の失血を防ぐために、伸縮性ポリマーが創傷閉鎖に使用されている。このような装置の１例はＳｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮに所在のＳｔ．Ｊｕｄｅ Ｍｅｄｉｃａｌから販売されているＡｎｇｉｏｓｅａｌ（登録商標）血管閉鎖装置である。綿ガーゼやタンポン構造体等の吸収材も創傷閉鎖に使用されている。伸縮性材料を使用する装置では、血液及び／又は他の体液が前記材料に吸収され、材料は膨潤して物理的バリヤーとなる。静止血液を材料の細孔内に取り込むことができ、血液は静止により凝固する。膨張した材料内の血液をより迅速に凝固させることができるならば有利であろう。本発明の各種態様は伸縮性材料と非伸縮性材料（例えばガーゼ、タンポン等の綿材料、及び他のこのような非伸縮性材料）に基づく装置の凝固速度を増すことができる。

１態様では、ポリマーの表面が止血性に保たれるように、即ち血液が接近できないほど緊密にポリマーをナノファイバーで被覆しないようにナノファイバー等のナノ構造を１種以上のポリマーと配合する。二酸化ケイ素の外側コアをもつシリコンナノワイヤーは負電荷をもつ二酸化ケイ素表面の早期凝固性により止血性である。ポリマーに取込まれるが、ポリマーを緊密に被覆しないようにこれらのナノワイヤーを材料内に分散させることにより、止血促進を生じることができる付加表面がナノワイヤーにより提供される。

図１５は本発明の１実施形態に従って止血剤を形成するためのステップ１５００を示す。ステップ１５００は止血包帯又は栓等の止血構造体を形成するために使用することができる。その他の構造及び機能態様もステップ１５００に関する記載を基に当業者に容易に理解されよう。

図１５に示すように、ステップ１５００では、伸縮性止血材料を複数のナノ構造と混合する。例えば、図１６は本発明の１実施形態に係る混合システム１６００を示すブロック図を示す。図１６に示すように、ミキサー１６０２に伸縮性止血材料１６０４と複数のナノ構造１６０６を仕込む。ミキサー１６０２は伸縮性止血材料１６０４とナノ構造１６０６を混合し、伸縮性止血材料とナノ構造の混合物１６１０を含む止血剤１６０８を生成する。ミキサー１６０２は任意型のミキサーとすることができ、ボルテックスミキサー、人力／手動混合、又は他の型のミキサーが挙げられる。

伸縮性止血材料１６０４は任意型の伸縮性止血材料とすることができ、ガーゼ（例えば綿又は他の材料）、タンポン（例えば綿又は他の材料）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等のポリマー、又は体液吸収及び／又は他の原因により膨張する他の材料が挙げられる。ナノ構造１６０６は本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の任意型のナノ構造とすることができる。例えば、１態様において、ナノ構造１６０６はナノワイヤーを含むことができる。ナノ構造１６０６に含まれるナノワイヤーは図１Ａに示すナノワイヤー１００（コアナノワイヤー構造）と同様でもよいし、ナノワイヤーコアの周囲にシェル１１２をもつ図１Ｂのナノワイヤー１１０と同様のコア−シェルナノワイヤーでもよい。シェル１１２が存在する場合には、二酸化ケイ素等の止血材料とすることができる。

ミキサー１６０２を使用して止血材料シェル層をもつナノワイヤーを伸縮性止血材料１６０４と混合し、止血剤１６０８を形成することにより、従来の止血材料よりも改善された止血材料が形成される。ミキサー１６０２はナノ構造１６０６が伸縮性止血材料１６０４に取込まれるが、伸縮性止血材料１６０４を緊密に被覆しないように所定方法で（例えば特定比で）ナノ構造１６０６と伸縮性止血材料１６０４を混合するように構成することができる。こうして、伸縮性止血材料１６０４の表面を遮断せずに、止血促進を生じることができる付加表面がナノ構造１６０６により提供される。

止血剤１６０８は創傷に塗布又は挿入（例えば塞栓）することにより凝固を誘導するために使用することができる。例えば、図１７は本発明の１実施形態に従い、組織１７１０を通して（カテーテル１７０４の）傷口１７０２に挿入した止血剤１６０８の横断面図を示す。例えば、動脈切開術中に動脈壁１７０６を通して動脈１７０８にカテーテル１７０４を挿入するように傷口１７０２を形成することができる。カテーテル１７０４を傷口１７０２から引き出す前にカテーテル１７０４のシース（図１７には示さず）から止血剤１６０８を放出することができる。伸縮性止血材料１６０４が凍結乾燥ＰＥＧである態様では、傷口１７０２に暴露後に、止血剤１６０８の多孔質ＰＥＧ材料は止血剤１６０８が約５％ＰＥＧ／ナノ構造１６０６と９５％血液及び他の吸収液体となるように、その元の寸法の約３〜４倍の量に迅速に膨潤する。膨張すると、止血剤１６０８は傷口１７０２と一致し、密閉すると共に止血を提供する。血液は止血剤１６０８に集まって凝固し、自然血管治癒の基礎となる。

１態様では、伸縮性止血材料１６０４とナノ構造１６０６は吸収性材料であるため、止血剤１６０８は吸収性である。伸縮性止血材料１６０４の吸収性材料の例としては、ＰＥＧ等のポリマーや、本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の他の吸収性材料が挙げられ、ナノ構造１６０６の吸収性ナノ構造の例としては、二酸化ケイ素シェルをもつナノワイヤー等のシリコンナノワイヤーが挙げられる。

例示の止血材料の実施形態
創傷の過度の出血を阻止し易くすると共に凝固速度を増すために各種材料が開発されている。このような材料は例えば外科的処置で及び／又は外傷イベントの最初の処置者が使用することができる。しかし、既存のバルク止血剤には欠点がある。例えば、既存のバルク止血剤がより迅速に機能し、吸収性であり、及び／又は血液と発熱反応を生じないならば、有利であろう。本発明の所定態様は従来のバルク止血剤のこれらの欠点を解決する。

１態様では、ナノファイバー等のナノ構造を（中実又は多孔質）ガラスマイクロスフェアと配合する。この配合材料は単なる相加に止まらない止血活性の強化をもたらし、即ちナノ構造とガラスマイクロスフェアの組合せは（例えばＴＥＧで測定した場合に）ナノ構造又はガラスマイクロスフェア単独よりも止血活性が迅速になり、この効果は単に得られる止血剤の表面積の増加では必ずしも説明されない。

図１８は本発明の１実施形態に従って止血剤を形成するためのステップ１８００を示す。ステップ１８００は顆粒状、粉末又は他の形態のバルク止血剤等の止血材料を形成するために使用することができる。その他の構造及び機能態様もステップ１８００に関する記載を基に当業者に容易に理解されよう。

図１８に示すように、ステップ１８００では、複数のガラスビーズを複数のナノ構造と混合する。例えば、図１９は本発明の１実施形態に係る混合システム１９００を示すブロック図を示す。図１９に示すように、ミキサー１９０２にガラスビーズ１９０４と複数のナノ構造１９０６を仕込む。ミキサー１９０２はガラスビーズ１９０４とナノ構造１９０６を混合し、ガラスビーズとナノ構造の混合物１９１０を含む止血剤１９０８を生成する。ミキサーは任意型のミキサーとすることができ、ボルテックスミキサー、手動／人力混合、又は他の型のミキサーが挙げられる。

ガラスビーズ１９０４は中実でも多孔質でもよく、任意寸法とすることができ、マイクロスフェアが挙げられる。例えば、１態様では、ガラスビーズ１９０４は直径３〜１０マイクロメーターである。ナノ構造１９０６は本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の任意型のナノ構造とすることができる。例えば、１態様において、ナノ構造１９０６はシリコンナノワイヤー等のナノワイヤーを含むことができる。ナノ構造１９０６に含まれるナノワイヤーは図１Ａに示すナノワイヤー１００（コアナノワイヤー構造）と同様でもよいし、ナノワイヤーコアの周囲にシェル１１２をもつ図１Ｂのナノワイヤー１１０と同様のコア−シェルナノワイヤーでもよい。シェル１１２が存在する場合には、二酸化ケイ素等の止血材料とすることができる。

止血剤１９０８は止血剤１９０８を創傷上／中に注ぐ等の方法で創傷に添加することにより凝固を誘導するために使用することができる。止血材料シェル層をもつナノワイヤーをガラスビーズ１９０４と混合して止血剤１９０８を形成することにより、従来の止血材料よりも改善された止血材料が形成される。

上記のように、所定態様において、ガラスビーズ１９０４は中実でも多孔質でもよい。他の態様において、ガラスビーズ１９０４は均一ガラス材料から形成してもよいし、第１の材料のコアと第２の材料のシェル層をもつコア−シェル構造でもよい。例えば、図２０は本発明の１実施形態に係る止血コア−シェル粒子２０００の横断面図を示す。コア−シェル粒子２０００はシェル２００４で包囲されたコア部分２００２をもつ。コア部分２００２は任意形状とすることができ、球形、細長形、不定形又は他の形状が挙げられる。シェル２００４は厚み２００６をもつ。コア部分２００２とシェル２００４は本明細書に記載するように血液凝固を誘導するように止血材料から作製することができる。例えば、コア部分２００２は吸収性ポリマーとすることができ、コポリマー、ブレンド、又は乳酸（例えばポリ乳酸（ＰＬＡ））、グリコール酸（例えばポリグリコール酸（ＰＧＡ））、アミド、酸無水物、エステル、ジオキサノン等の他のポリマー、又は本明細書の他の箇所に記載するかもしくは他の文献から公知の他のポリマーが挙げられる。シェル２００４は止血材料層とすることができ、二酸化ケイ素、スピンオンガラス等のガラス、又は他の止血材料が挙げられる。あるいは、コア部分２００２をガラス材料とし、シェルを非ガラス（例えばポリマー）材料としてもよい。

１態様では、図２１に示すステップ２１００に従ってコア−シェル粒子２０００を形成することができる。ステップ２１００では、コア材料の吸収速度が止血材料の吸収速度よりも大きくなるように、吸収性コア材料の粒子を止血材料で被覆する。このような態様では、コア部分２００２よりも止血性の高い材料としてシェル２００４を選択することができ、シェル２００４よりも吸収速度の高い材料としてコア部分２００２を選択することができる。こうして、コア−シェル粒子２０００は（コア部分２００２により）従来の止血材料よりも迅速に体内に吸収されながら、（シェル２００４により）血液の凝固に有用になると思われる。

例えば、シェル２００４は二酸化ケイ素、スピンオンガラス、もしくは他のガラス等のガラス、又は血液と接触すると凝固を誘導する他の止血材料とすることができる。コア−シェル粒子２０００の総吸収速度が（例えば二酸化ケイ素から形成される）固体ガラスビーズよりも高くなるように、コア部分２００２は二酸化ケイ素の吸収速度よりも吸収速度の高いポリマーとすることができる。（主にシェル２００４による）コア−シェル粒子２０００の凝固機能と（シェル２００２とコア部分２００２による）コア−シェル粒子２０００の総吸収時間のバランスをとるようにシェル２００４の厚み２００６を調整することができる。

所定態様では、ナノ構造、ガラスビーズ、及び／又は本明細書に記載する他の粒子と共に又はその代わりに、止血剤１９０８及び／又は本明細書の他の箇所に記載する他の止血材料／構造体等の止血材料にコア−シェル粒子２０００を組込む（例えば混合する）ことができる。

その他の例示の止血包帯の実施形態
上記のように、固有の（接触）凝固カスケードの活性化を助け、出血の抑制又は停止をもたらすように、ナノ構造を包帯に添加することができる。所定態様において、ナノ構造はシリコンナノ粒子等のナノ粒子とすることができる。包帯材料に凝固強化を提供するようにナノ粒子を包帯材料に分散させることができる。

例えば、図２２は本発明の１実施形態に係る止血包帯２２００のブロック図を示す。図２２に示すように、止血包帯２２００は包帯材料２２０２と複数のナノ粒子２２０４（「ナノ粉末」と総称する場合もある）を含む。包帯材料２２０２は本明細書の他の箇所に記載する任意包帯材料とすることができ、有機材料、無機材料、織布／繊維、不織布／繊維（例えば綿球等の不織繊維材料）、合成材料（例えばレーヨン、ナイロン／ライクラ、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）、ポリマー等）、天然材料（例えば綿）、生体物質／生体由来材料（例えばキトサン微粒子を含むキトサン、コラーゲン、ゼラチン、セルロース等）、及び／又は粒子（例えばガラス又はポリマービーズ）等の吸収性及び／又は非吸収性基材が挙げられる。

ナノ粒子２２０４は例えばシリコンナノ粒子等の任意型のナノ粒子とすることができる。このようなナノ粒子は天然に形成されるものでよい外側酸化物薄層をもつことができる。例えば、図２３はナノ粒子２２０４が自然酸化シリコンナノ粒子２３０２である図２２の止血包帯２２００のブロック図を示す。自然酸化シリコンナノ粒子２３０２は（例えば空気又は酸素含有環境への暴露による）シリコンナノ粒子の自然酸化により形成される外側酸化物薄層をもつ。酸化物薄層は包帯材料２２０２を適用する人体に吸収され、下位の自然酸化シリコンナノ粒子２３０２のシリコン材料が人体に暴露され、この点が凝固作用を誘導するのに重要であると思われるので、自然酸化シリコンナノ粒子２３０２は（完全酸化シリコン粒子である）ヒュームドシリカに比較して（例えばよりガラス様であり得る）止血材料として良好に機能すると思われる。

例えば、図２４は本発明の１実施形態に係るシリコンナノ粉末を含む包帯の凝固時間のグラフ２４００を示す。グラフ２４００のデータは平均粒度約５０ｎｍのナノ粒子を含む（レーザー分解により製造された）市販のシリコンナノ粉末を添加した包帯でトロンボエラストグラフ（ＴＥＧ）を使用して得られた。図２４に示すように、血液量（ミリグラム／ミリリットルないしｍｇ／ｍＬ）に対してＲ時間（秒）をＹ軸上にプロットする。グラフ２４００のプロット線２４０２によると、約１．８ｍｇ／ｍＬでＲ時間は約３１０秒であり、約３．８ｍｇ／ＭＬでＲ時間は約２８０秒であり、約１０ｍｇ／ｍＬでＲ時間は約２１０秒である（プロット線２４０２はグラフ２４００でこれらの点を結ぶ連続線である）。シリコンナノ粉末の存在下の表示凝固時間は約２１０秒〜３１０秒であるが、シリコンナノ粉末が存在しない場合には、包帯のＲ時間は約８００秒である。従って、シリコンナノ粉末を包帯に添加すると、止血剤を添加しない包帯よりも実質的に早い凝固時間で止血剤を形成する。

予備試験結果によると、シリコンナノ粒子（例えば直径約１００ｎｍ未満のシリコン粒子）はシリコンナノワイヤーと同一の止血効力をもつと思われる。ＴＥＧ試験結果によると、ヒュームドシリカは凝固カスケードのインビトロ開始においてシリコンナノワイヤーほど良好に機能しないことが判明した。従って、どちらも酸化物薄層をもつシリコンナノ粒子とシリコンナノワイヤーはヒュームドシリカよりも好ましい。

止血包帯２２００は任意方法で形成することができる。例えば、図２５は本発明の１実施形態に従って止血包帯を形成するためのフローチャート２５００を示す。止血包帯２２００を形成するためにフローチャート２５００を実施するように各種システムを構成することができる。例えば、図２６は本発明の１態様による止血包帯製造システム２６００のブロック図を示す。図２６に示すように、システム２６００はウェーハグラインダー２６０２と、包帯プロセッサー２６０４と、包帯コーター２６０６を含む。例証の目的でシステム２６００に関してフローチャート２５００を説明する。なお、図２５に示す全ステップを全態様で実施する必要はない。以下、フローチャート２５００について説明する。

フローチャート２５００はステップ２５０２から開始する。ステップ２５０２では、シリコンウェーハを粉砕し、ナノ粉末を生成する。例えば、ステップ２５０２を実施するように図２６に示すウェーハグラインダー２６０２を構成することができる。図２６に示すように、ウェーハグラインダー２６０２にシリコンウェーハ等のウェーハ２６０８を仕込む。ウェーハグラインダー２６０２は（例えば物理的粉砕メカニズム、ジェット粉砕等を使用して）ウェーハ２６０８を粉砕する方法、ウェーハ２６０８にレーザー分解を適用する方法、又は任意の他の適切な技術等の任意の適切な粉砕法によりウェーハ２６０８を粉砕するように構成されている。本例では、ウェーハグラインダー２６０２はシリコンナノ粉末２６１０を生成する。

１態様では、空気又は酸素含有環境への暴露によりシリコンナノ粉末２６１０を自然酸化させる。シリコンナノ粉末２６１０の自然酸化はシリコンナノ粉末２６１０のシリコンナノ粒子上に酸化物薄層を形成する（例えば図２３に示す自然酸化シリコンナノ粒子２３０２を形成する）。あるいは、シリコンナノ粉末２６１０を熱酸化してシリコンナノ粉末２６１０のナノ粒子上に酸化物薄層を形成してもよいし、ナノ粒子が完全に酸化されてヒュームドシリカナノ粒子となるように、（自然又は熱）酸化してもよい。

ステップ２５０４では、外側酸化物薄層をもつナノ粒子から形成されるナノ粉末を包帯材料に分散させる。例えば、ステップ２５０４を実施するように図２６に示す包帯プロセッサー２６０４を構成することができる。図２６に示すように、包帯プロセッサー２６０４にシリコンナノ粉末２６１０と包帯材料２６１２を仕込む。包帯材料２６１２は完成包帯でもよいし、包帯を形成するために使用される材料でもよく、本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の包帯材料の任意のものが挙げられる。包帯プロセッサー２６０４はシリコンナノ粉末２６１０を包帯材料２６１２の完成包帯に分散させるように構成してもよいし、シリコンナノ粉末２６１０を分散した包帯を製造するように構成してもよい。

例えば、包帯プロセッサー２６０４に完成包帯を仕込む態様では、固体形態又はシリコンナノ粉末２６１０を溶解した液体形態でシリコンナノ粉末２６１０を完成包帯に注下又は注入する（例えば包帯に流し、シリコンナノ粉末２６１０を包帯に埋込む）ことができる。包帯プロセッサー２６０４に包帯材料を仕込む態様では、シリコンナノ粉末２６１０を包帯材料に添加（例えば塗布、流動、混合等）した後、包帯材料を包帯プロセッサー２６０４により完成包帯に加工することができる。（例えば繊維を包帯に製織する方法等により）包帯材料から包帯を製造するように包帯プロセッサー２６０４を構成する方法は当業者に認識されよう。図２６に示すように、包帯プロセッサー２６０４は止血包帯２６１４を作製する。

上記のように、止血包帯２６１４のシリコンナノ粉末２６１０は止血成分を含まない包帯に比較して止血包帯２６１４の血液凝固速度を増加する。更に、シリコンナノ粉末２６１０は吸収性であるため、ヒト対象から手動で除去する必要がない。シリコンナノ粉末２６１０が酸化物薄層をもつシリコンナノ粒子を含む場合には、シリコンナノ粉末２６１０はヒュームドシリカに比較して止血材料として良好に機能することができる。これは、酸化物薄層が止血包帯２６１４を適用する人体に吸収され、下位のシリコンナノ粉末２６１０のシリコン材料が人体に暴露され、こうして凝固作用を誘導するためであると思われる。

ステップ２５０６では、包帯材料の表面をナノワイヤーで被覆する。ステップ２５０６は必須ではない。１態様では、図２６に示す包帯コーター２６０６である包帯コーター２６０６に止血包帯２６１４とナノワイヤー２６１６を仕込む。例えば、ナノワイヤー２６１６としては、シリコンナノワイヤー、カリウムナノワイヤー、カリウムで機能化したシリコンナノワイヤー、二酸化ケイ素の外層をもつシリコンナノワイヤー、及び／又は本明細書の他の箇所に記載するかもしくは他の文献から公知の他の型のナノワイヤーが挙げられる。包帯コーター２６０６は止血包帯２６１４をナノワイヤー２６１６で被覆し、ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８を作製するように構成される。例えば、図２７は１態様によるナノワイヤー被覆止血包帯２６１８の包帯の１例であるナノワイヤー被覆止血包帯２７００の横断面図のブロック図を示す。図２７に示すように、ナノワイヤー被覆止血包帯２７００はナノワイヤーコーティング２７０２と、包帯材料２７０４と、ナノ粒子２７０６を含む。包帯材料２７０４はナノ粉末２６１０のナノ粒子２７０６を含む。ナノワイヤーコーティング２７０２は包帯材料２７０４の表面を覆うナノワイヤー２６１６のコーティングである。

包帯コーター２６０６は任意の適切な方法で止血包帯２６１４の全表面の一部をナノワイヤー２６１６で被覆するように構成することができ、このような方法としては、繊維織物をナノ構造で被覆する場合について図２のステップ２００、図５のステップ５００、図６のステップ６００、図７のフローチャート７００、又は図１１のフローチャート１１００に関して上記に記載した方法が挙げられる。例えば、包帯コーター２６０６はナノワイヤー２６１６を固体又は液体形態として止血包帯２６１４に噴霧してもよいし、ナノワイヤー２６１６を液体形態として止血包帯２６１４に流動噴霧してもよいし、ナノワイヤー２６１６を含有する溶液に止血包帯２６１４を浸漬してもよいし、他の方法も使用できる。１態様では、本明細書の他の箇所に記載する方法と同様の方法で止血包帯２６１４に（正又は負）電荷を付与し、ナノワイヤー２６１６に逆電荷を付与し、ナノワイヤー２６１６を止血包帯２６１４に吸引させることができる。

ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８を被覆するナノワイヤー２６１６は止血成分を含まない包帯に比較して血液凝固速度を増加する。更に、ナノワイヤー２６１６はナノ粉末２６１０よりも組織付着能が高いと思われるので、ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８による組織付着性が強化される。更に、シリコンナノワイヤー２６１６は吸収性であるため、後でヒト対象から手動で除去する必要がない。更に、ナノワイヤー２６１６はシリコンナノ粉末２６１０よりも高価であるため、上記のようにナノワイヤー２６１６とシリコンナノ粉末２６１０をナノワイヤー被覆止血包帯２６１８で併用すると、ナノワイヤー２６１６のみから構成される包帯よりも包帯のコストを下げることができる。

ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８により提供／強化することができる止血作用の予想される１つのメカニズムを以下に述べる。ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８を創傷に適用する。ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８を被覆するナノワイヤー２６１６は創傷への付着性を増す。創傷からの血液はナノワイヤー２６１６と接触し、多孔質であり得るナノワイヤー被覆止血包帯２６１８に吸収される。高分子量のキニノーゲン（ＨＭＷＫ）と（負に荷電することができる）ナノワイヤー２６１６の表面の結合により固有の凝固経路が起動される。固有の凝固カスケードは進行し、ナノワイヤー２６１６の存在により増幅される。トロンビンが活性化され、フィブリン血餅が形成され、ナノワイヤー２６１６の網内に集積する。血小板の結合と凝集が生じ、血餅の形成が完了する。総凝固速度と血餅の強度がナノワイヤー２６１６により助長される。こうして、止血が達成される。

なお、ナノワイヤー被覆止血包帯２６１８により提供／強化することができる止血作用のこの予想されるメカニズムの例は例証の目的で記載するものであり、限定的ではない。その他のメカニズム及び／又はこの例証メカニズムの変形もナノワイヤー被覆止血包帯２６１８により実施することができる。

例示の複数のナノワイヤー部分をもつ止血材料の実施形態
上記のように、固有の（接触）凝固カスケードの活性化を助け、出血の抑制又は停止をもたらすように、ナノワイヤーを包帯に添加することができる。所定態様では、包帯の凝固及び組織付着特性を調整するように異なる長さのナノワイヤーを包帯に添加することができる。凝固及び組織付着特性を調整するように多数の異なる長さのナノワイヤーを添加することができる。

短いナノワイヤーのほうが深部まで侵入し、表面積を増し、凝固を強化する。長いナノワイヤーのほうが包帯表面に留まる傾向があり、組織に付着し易い。比較的長いナノワイヤーは短いナノワイヤーよりも良好な付着性を示す。しかし、長いナノワイヤーは包帯材料に濾過されて主に包帯材料の表面に留まる傾向があるので、短いナノワイヤーのほうが高濃度で包帯材料に組込み易い。包帯表面に長いナノワイヤーが存在すると、包帯に付着性を付与するのに有益であるが、このような濾過の結果、長いナノワイヤーのみを使用して凝固を促進するために最適な包帯内ナノワイヤー濃度を達成することは困難になる。

１態様では、付着性と凝固促進の両面を別々に最適化するために短いナノワイヤーと長いナノワイヤーの両方を包帯に分散させることができる。例えば、最適化した濃度比で短いナノワイヤーと長いナノワイヤーを包帯に均一に添加してもよいし、止血効力を最適化するために短いナノワイヤーと長いナノワイヤーを包帯内で空間的に分離してもよい。例えば、包帯の中心部に短いナノワイヤーを高濃度で配置し、包帯の周辺付近に長いナノワイヤーを配置すると有益であると思われる。この配置は長いナノワイヤーの濃度が高い包帯の周縁部で組織と共にシールを形成するために使用することができ、（短いナノワイヤーの濃度が高い包帯の中心領域に隣接する）創傷上で凝固速度を直接最適化させることができる。ナノワイヤーの任意配置を形成することができ、例えば包帯の中心から放射状に延びる短いナノワイヤーと長いナノワイヤーの同心円を形成することができる。

例えば、図２８は本発明の１実施形態に従って複数のナノワイヤー部分を含む止血包帯２８００のブロック図を示す。図２８に示すように、止血包帯２８００は包帯材料２８０２と、第１の長さのナノワイヤーの複数のナノワイヤー２８０４と、第２の長さのナノワイヤーの複数のナノワイヤー２８０６を含む。包帯材料２８０２は本明細書の他の箇所に記載する任意包帯材料とすることができ、有機材料、無機材料、織布／繊維、不織布／繊維（例えば綿球等の不織繊維材料）、合成材料（例えばレーヨン、ナイロン／ライクラ、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）、ポリマー等）、天然材料（例えば綿）、生体物質／生体由来材料（例えばキトサン微粒子を含むキトサン、コラーゲン、ゼラチン等）、及び／又は粒子（例えばガラス又はポリマービーズ）等の吸収性及び／又は非吸収性基材が挙げられる。

第１の長さのナノワイヤー２８０４は各々第１の長さをもつように形成されたナノワイヤーを含む。第２の長さのナノワイヤー２８０６は各々第２の長さをもつように形成されたナノワイヤーを含む。第２の長さのナノワイヤー２８０６の第２の長さは第１の長さのナノワイヤー２８０４の第１の長さよりも長い。

止血包帯２８００は任意方法で形成することができる。例えば、図２９は本発明の１実施形態に従って複数のナノワイヤー部分をもつ止血包帯を形成するためのフローチャート２９００を示す。止血包帯２８００を形成するためにフローチャート２９００を実施するように各種システムを構成することができる。例えば、図３０は本発明の１態様による止血包帯製造システム３０００のブロック図を示す。図３０に示すように、システム３０００はナノワイヤー製造機３００２と、包帯プロセッサー３００４を含む。例証の目的でシステム３０００に関してフローチャート２９００を説明する。なお、図２９に示す全ステップを全態様で実施する必要はなく、フローチャート２９００の各ステップは必ずしも図示した順番に実施する必要はない。以下、フローチャート２９００について説明する。

フローチャート２９００はステップ２９０２から開始する。ステップ２９０２では、第１の長さをもつナノワイヤーを含む第１群のナノワイヤーを形成する。例えば、ステップ２９０２を実施するように図３０に示すナノワイヤー製造機３００２を構成することができる。図３０に示すように、ナノワイヤー製造機３００２は第１の長さのナノワイヤー２８０４を作製する。ナノワイヤー製造機３００２は本明細書に記載もしくは引用するか又は他の文献から公知の任意の適切なナノワイヤー製造技術に従って第１の長さのナノワイヤー２８０４を作製するように構成することができる。ナノワイヤー製造機３００２は＜１ｎｍ〜約５００ｎｍの長さ等の比較的短い長さをもつように第１の長さのナノワイヤー２８０４を作製する。

ステップ２９０４では、第２の長さをもつナノワイヤーを含む第２群のナノワイヤーを形成する。例えば、ステップ２９０４を実施するように図３０に示すナノワイヤー製造機３００２を構成することもできる。図３０に示すように、ナノワイヤー製造機３００２は第２の長さのナノワイヤー２８０６を作製する。ナノワイヤー製造機３００２は本明細書に記載もしくは引用するか又は他の文献から公知の任意の適切なナノワイヤー製造技術に従って第２の長さのナノワイヤー２８０６を作製するように構成することができる。ナノワイヤー製造機３００２は２０〜３０ミクロンの長さ等の比較的長い長さをもつように第２の長さのナノワイヤー２８０６を作製する。例えば、（ステップ２９０２の）短尺のナノワイヤーの成長時間よりもナノワイヤー成長時間を長くするか又は他の適切な技術により、長尺のナノワイヤーをナノワイヤー製造機３００２により作製することができる。

ステップ２９０６では、第１群のナノワイヤーを包帯材料の第１の領域に分散させる。例えば、ステップ２９０６を実施するように包帯プロセッサー３００４を構成することができる。図３０に示すように、包帯プロセッサー３００４に第１の長さのナノワイヤー２８０４と、第２の長さのナノワイヤー２８０６と、包帯材料３００６を仕込む。包帯材料３００６は完成包帯でもよいし、包帯を形成するために使用される材料でもよく、本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の包帯材料の任意のものが挙げられる。包帯プロセッサー３００４は第１の長さのナノワイヤー２８０４を包帯材料３００６の完成包帯の第１の領域に分散させるように構成してもよいし、第１の領域に分散した第１の長さのナノワイヤー２８０４を含む包帯を作製するように構成してもよい。

例えば、包帯プロセッサー３００４に完成包帯を仕込む態様では、第１の長さのナノワイヤー２８０４を固体又は液体形態で完成包帯に注下又は注入することができる（例えば第１の長さのナノワイヤー２８０４を含有する液体を包帯に流し、第１の長さのナノワイヤー２８０４を包帯の第１の領域に埋込むことができる）。包帯プロセッサー３００４に包帯材料を仕込む態様では、第１の長さのナノワイヤー２８０４を包帯材料の第１の領域に添加（例えば塗布、流動等）した後、包帯材料を包帯プロセッサー３００４により完成包帯に加工することができる。（例えば繊維を包帯に製織する方法等により）包帯材料から包帯を製造するように包帯プロセッサー３００４を構成する方法は当業者に認識されよう。

ステップ２９０８では、第２群のナノワイヤーを包帯材料の第２の領域に分散させる。例えば、ステップ２９０８を実施するように包帯プロセッサー３００４を構成することができる。ステップ２９０６と同様に、包帯プロセッサー３００４は第２の長さのナノワイヤー２８０６を包帯材料３００６の完成包帯の第２の領域に分散させるように構成してもよいし、第２の長さのナノワイヤー２８０６を第２の領域に分散した包帯を製造するように構成してもよい。

上記と同様に、第２の長さのナノワイヤー２８０６を固体又は液体形態で完成包帯に注下又は注入することができる。包帯プロセッサー３００４に完成包帯を仕込む態様では、第２の長さのナノワイヤー２８０６を包帯材料の第２の領域に添加（例えば塗布、流動等）した後、包帯材料を包帯プロセッサー３００４により完成包帯に加工することができる。図２６に示すように、包帯プロセッサー３００４は止血包帯２８００を作製する。

所定態様では、第１及び第２の長さのナノワイヤー２８０４及び２８０６を分散させる第１及び第２の領域を任意方法で空間的に配置することができる。例えば、１態様では、第１の領域を止血包帯２８００の内側領域とすることができ、第２の領域を包帯２８００の外側領域とすることができる。例えば、図３１は１態様による止血包帯２８００の１例である止血包帯３１００の横断面ブロック図を示す。図３１に示すように、止血包帯３１００は第１の長さのナノワイヤー２８０４と、包帯材料３１０２と、第２の長さのナノワイヤー２８０６を含む。包帯材料３１０２は包帯材料３１０２の内側領域３１０４に第１の長さのナノワイヤー２８０４を含む。第２の長さのナノワイヤー２８０６は包帯材料３１０２の表面に形成されたコーティング３１０６に含まれる。

止血包帯３１００は止血成分を含まない包帯に比較して血液凝固速度が増す。第２の長さのナノワイヤー２８０６等の長いナノワイヤーは第１の長さのナノワイヤー２８０４等の短いナノワイヤーに比較して組織付着能が高く、コーティング３１０６に配置することにより、止血包帯３１００による付着性を強化する。更に、第１の長さのナノワイヤー２８０４等の短い長さのナノワイヤーのほうが浸漬、濾過、又は他の手順により包帯材料に高濃度で組込み易いため、第２の長さのナノワイヤー２８０６単独に比較して多量のナノワイヤー合計量（及びナノワイヤー総表面積）を止血包帯３１００に添加することができる。

なお、ステップ２９０６及び２９０８は止血包帯３１００を形成するために別々又は同時に実施することができる。例えば、ステップ２９０６を先ず実施して第１の長さのナノワイヤー２８０４を包帯材料３１０２の内側領域３１０４に分散させた後に、ステップ２９０８を実施し、第２の長さのナノワイヤー２８０６を含むコーティング３１０６を包帯材料３１０２の表面に形成することができる、同時分散態様では、図３０を参照すると、第１及び第２の長さのナノワイヤー２８０４及び２８０６を包帯プロセッサー３００４により混合し、混合物を包帯材料３００６に添加することができる。第１の長さのナノワイヤー２８０４は第２の長さのナノワイヤー２８０６よりも小さいので、第１の長さのナノワイヤー２８０４は包帯材料３１０２の内側領域３１０４に侵入できるが、包帯材料３００６（例えば繊維材料等）に添加しても第２の長さのナノワイヤー２８０６は寸法が大きいので包帯材料３１０２に侵入できず、従って、第２の長さのナノワイヤー２８０６は包帯材料３１０２の表面に留まる。

別の態様では、第１の領域を止血包帯２８００の中心領域とすることができ、第２の領域を包帯２８００の表面の周辺領域とすることができる。例えば、図３２は１態様による止血包帯２８００の１例である止血包帯３２００の表面の図を示す。図３２に示すように、止血包帯３２００は第１の長さのナノワイヤー２８０４と、包帯材料３２０２と、第２の長さのナノワイヤー２８０６を含む。包帯材料３１０２は包帯材料３２０２の表面の中心領域３２０４に第１の長さのナノワイヤー２８０４を含む。第２の長さのナノワイヤー２８０６は包帯材料３２０２の表面の周辺領域３２０６に含まれる。

第２の長さのナノワイヤー２８０６等の長いナノワイヤーは短いナノワイヤーに比較して組織付着能が高いため、周辺領域３２０６は中心領域３２０４よりも良好に対象に付着することができ、対象の創傷の近傍に配置することができる中心領域３２０４の周囲に対象の組織と共にシールを形成する。

第１及び第２の長さのナノワイヤー２８０４及び２８０６と、場合により第３以降の長さのナノワイヤーを止血包帯において任意組み合わせ及び相対配置で使用することができる。各種程度の凝固促進と組織付着を包帯の各部分に付与するように制御された方法で異なる長さのナノワイヤーを包帯に空間的に分配することができる。更に、所定態様では、積層材料を使用することができる。

例示の外科用止血ステープル及び縫合糸の実施形態
所定態様では、創傷を縫合するために使用される外科用ステープル及び縫合糸を止血ナノ材料で機能化し、凝固を改善することができる。例えば、図３３は外科用ステープルの１例３３００の斜視図を示す。図３３に示すように、外科用ステープル３３００は基部３３０４と第１の脚部３３０６と第２の脚部３３０８をもつ本体３３０２を含む。基部３３０４は相対向する第１の表面と第２の表面３３１０及び３３１２をもつ。第１の脚部３３０６は第１の表面３３１０の第１の端部３３１４から第１の角度（例えば図３３では９０°）で延びており、第２の脚部３３０６は第１の表面３３０８の第２の端部３３１６から第２の角度（例えば図３３では９０°）で延びている。第１及び第２の脚部３３０６及び３３０８は各々基部３３０４から延びる夫々の端部に夫々の先端部３３１８及び３３２０をもつ。図３３には平坦部品を折り曲げ、成形又は他の方法で長方形状に形成したものとして外科用ステープル３３００を示すが、外科用ステープル３３００は湾曲状及び／又は円形等の他の形状でもよい。外科用ステープル３３００は金属やポリマー等の非吸収性材料から作製してもよいし、吸収性材料から作製してもよい。

外科用ステープル３３００を対象に適用すると、脚部３３０６及び３３０８が少なくとも部分的に対象に侵入するように、外科用ステープル３３００の先端部３３１８及び３３２０は対象の組織に侵入する。その後、先端部３３１８及び３３２０が相互に接近、相互にオーバーラップ、相互に重なって折れ曲がる、及び／又は相互に接触するように脚部３３０６及び３３０８（及び／又は基部３３０４）を折り曲げ、外科用ステープル３３００を対象に結合し、基部３３０４で橋渡しした創傷の一部を閉鎖した状態に維持する。

所定態様では、ステープル３３００の使用時に非止血性ステープルよりも迅速に凝固が生じるように、外科用ステープル３３００を止血ナノ構造で機能化することができる。例えば、１態様では、図３４に示すステップ３４００を実施することができる。ステップ３４００では、外科用ステープルの少なくとも一部をナノ構造層で被覆する。（ステープル３３００の使用時に組織と接触する）表面３３１０、（ステープル３３００の使用時に組織に侵入する）脚部３３０６及び３３０８、外科用ステープル３３００の他の部分、外科用ステープル３３００全体等の外科用ステープル３３００の任意部分をナノ構造層で被覆することができる。

ステップ３４００は任意方法で実施することができる。例えば、図３５は本発明の１実施形態に係るステープル被覆システム３５００を示す。ステープル被覆システム３５００は１態様ではステップ３４００を実施することができる。図３４に示すように、システム３５００はコーター３５０２を含む。コーター３５０２にナノ構造３５０４とステープル３５０６を仕込む。コーター３５０２はステープル３５０６をナノ構造３５０４で被覆し、被覆ステープル３５０８を作製するように構成されている。コーター３５０２は所定態様ではステープル３５０６の各ステープルの一部又は全体を被覆するように構成することができる。コーター３５０２はステープル３５０６にナノ構造３５０４を任意方法で被覆することができ、ナノ構造３５０４を含有する液体をステープル３５０６にスプレーコーティング又は浸漬させた後、乾燥工程を行う方法、又は任意の他の適切な技術が挙げられる。１態様では、ステープル３５０６に（正又は負の）第１の電荷を付与し、ナノ構造３５０４をステープル３５０６に吸引するように、ナノ構造３５０４に逆の第２の電荷を付与することができる。

別の態様では、ステープル３５０６上にナノ構造を直接成長させることによりステップ３４００を実施するようにステープル被覆システム３５００を構成することができる。本明細書の他の箇所に記載する技術（本明細書の他の箇所に引用する文献に開示されている成長技術を含む）等の任意の適切なナノ構造成長技術をステープル被覆システム３５００により使用することができる。

１態様では、更にナノ構造を外科用ステープル３３００に被覆させ、対象と接触させることができるように外科用ステープル３３００の形状を変更することができる。例えば、図３６は本発明の１実施形態に係る外科用ステープル３３００の変形である外科用ステープル３６００の斜視図を示す。外科用ステープル３６００は以下の相違点を除き、外科用ステープル３３００と同様である。図３３に示すように、外科用ステープル３３００の基部３３０４は脚部３３０６及び３３０８の幅と実質的に等しい（基部３３０４に沿って第１及び第２の端部３３１４及び３３１６を結ぶ軸に垂直な）幅をもつ。図３６に示すように、外科用ステープル３６００の基部３３０４は外科用ステープル３３００の基部３３０４よりも幅が広い。外科用ステープル３６００の基部３３０４は（第１及び第２の端部３３１４及び３３１６を結ぶ第１の軸に垂直な）第１の幅３６０２と、各々基部３３０４と先端部３３１８及び３３２０の間に位置する（第１の幅３６０２に平行な）第２の幅３６０４をもつ第１及び第２の脚部３３０６及び３３０８をもつ。基部３３０４の第１の幅３６０２は第１及び第２の脚部３３０６及び３３０８の第２の幅３６０４よりも大きい。このように、図３６の基部３３０４の表面３３１０及び３３１２は図３４の基部３３０４の表面３３１０及び３３１２よりも表面積が大きいため、より多量のナノ構造で被覆することができる。

例えば、図３７は基部３３０４の第１の表面３３１０をナノ構造層３７０２で被覆した図３６の外科用ステープル３６００を示す。外科用ステープル３６００を対象に適用すると、基部３３１０の第１の表面３３１０は一般に対象の組織と接触する。このような場合には、ナノ構造層３７０２が組織と接触し、本明細書に記載するようにナノ構造により凝固を強化することができる。ナノ構造は本明細書に記載する任意型のナノ構造とすることができ、シリコンナノワイヤー、シリコンナノファイバー、シリコンナノ粒子、カリウムナノファイバー、酸化物薄層をもつナノワイヤー／ナノファイバー／ナノ粒子等が挙げられる。

上記と同様に、組織の創傷を結合するために使用される糸／縫合糸を止血ナノ材料で機能化し、凝固を改善することができる。例えば、図３８は本発明の１実施形態に従ってナノ構造層３８０２で被覆した縫合糸３８００の一部を示す。縫合糸３８００は本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の任意の適切な吸収性材料から構成することができ、ポリグリコール酸、ポリ乳酸又はカプロラクトン等の天然又は合成吸収性材料が挙げられる。あるいは、本明細書の他の箇所に記載するか又は他の文献から公知の任意の適切な非吸収性材料から縫合糸３８００を構成してもよく、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ステンレス鋼等の人工繊維が挙げられる。図３５に示すステープル被覆システム３５００と同様の被覆システムにより縫合糸３８００をナノ構造層で被覆することができる。

例示の機能化ナノ構造の態様
所定態様では、本明細書に記載するように止血剤を形成するように構造体／材料に組込んだナノ構造を付加材料で機能化することができる。このような付加材料はナノ構造の特性を改善及び／又は変更することができる。図３９は本発明の１態様に従って材料３９０４で機能化したナノファイバー３９００の一部の表面３９０２を示す。

ナノ構造（例えばナノファイバー３９００）は生体分子と結合させるために開発された多数のコーティング又は機能化化学反応（例えば強度と耐久性の改善を目的とする窒化物又は炭化物層の成長、既存インプラント材料（例えばチタン）との生体適合性の改善を目的とする酸化チタン、Ａｇ、Ｚｎ等の層の成長、並びに／又は疎水性及び／もしくは親水性コーティング等の結合化学反応の助長を目的とする特定オルガノシランの成長等）を使用して容易に修飾可能な外面を提供する。例えば、疎水性、疎油性、又は両疎媒性にするようにナノファイバー表面をコーティング材料で機能化することができる。コーティング材料としては、例えば、セラミック、ポリマー、無機材料、有機材料、又は有機／無機ハイブリッド材料が挙げられ、例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ｔｒｉ−ｓｉｌ、トリデカフルオロ１，１，２，２，テトラヒドロオクチル−１−トリクロロシラン、フッ化物含有化合物、シラン含有化合物、ＰＴＦＥ、ヘキサメチルジシラザン、脂肪族炭化水素含有分子、芳香族炭化水素含有分子、ハロゲン含有分子及びパリレンが挙げられる。

その止血特性を改善及び／又は変更するために、本明細書に記載するように止血剤を形成するように構造体／材料に組込んだナノ構造（例えばナノファイバー３９００）を更に又は代替方法として１種以上の止血剤で機能化してもよい。例えば、カリウム、フィブリン、フィブリノゲン、トロンビン、微線維性コラーゲン、多糖類、キトサン、ゼオライト、無水硫酸アルミニウム、二酸化チタン、抗線維素溶解薬、及び／又は本明細書の他の箇所に記載するかもしくは他の文献から公知の他の止血剤でナノ構造を機能化することができる。

特定細胞、組織もしくは臓器を標的とするため、包帯付着性を増すため、及び／又は他の理由で本発明の所定態様によるナノ構造を機能化することができる。例えば、特定細胞又は臓器への精密な薬剤送達技術及び化学反応は公知である。例えば、その開示内容全体を本明細書に援用するＣｏｔｔｅｎｅｔａｌ．，ＭｅｔｈｏｄｓＥｎｚｙｍ．２１７：６１８，１９９３参照。ナノ構造は各ナノワイヤーの長さ方向のセグメントを「設計」することにより、分子毎の異なる機能化と標的送達を可能にする。例えば、ナノワイヤーの各セグメントを異なる材料から構成し、各機能的結合剤又は機能分子に対して異なる親和性をもつように異なる材料を選択することができる。

ナノ構造を機能化するために使用することができる材料の例と、ナノ構造を機能化するための技術の例はその開示内容全体を本明細書に援用する米国出願公開第２００７／０２８２２４７号、発明の名称「ナノ構造表面の医療用具適用（医療機器Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ）」に記載されている。

例示の高吸収性止血装置の実施形態
本発明の実施形態においては、止血装置が、止血の向上のための高吸収性骨格を含む。高吸収性骨格により、より多量の血液が、吸収され、骨格に組み込まれた止血粒子に晒される。好適な骨格材料は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及びアルギン酸塩、又はこれらの組み合わせの形態を含む吸収性ポリマーを含む。好適な止血粒子は、シリコン粒子及び二酸化シリコン粒子又はこれらの組み合わせといった無機粒子を含む。特定の動作原理に限られることなく、骨格の向上した吸収により血液と止血誘起粒子間の向上した相互作用が生じ、これにより、より早くかつより効率的に接触凝固経路が始動する。

ある実施形態においては、骨格が、高吸収性膨張材料を含む。別の実施形態においては、骨格が、ゲル化剤又はゲル形成材料を含む。好適な実施形態においては、止血装置に組み込まれるための止血骨格が、血液に接触すると膨張してゲルを生成する１以上の材料を含み、これにより、より多くの量の血液が骨格材料に組み込まれた止血粒子に晒される。骨格の吸収性の向上により、吸収された血液と接触凝固経路が開始する無機表面間の物理的な相互作用が増大する。これにより止血がより良好かつ迅速になり、これは、血液の吸収の改善、及び血液と止血粒子間の各相互作用の増加に起因する。

本発明の実施形態が、多量の流体を吸収可能な１以上のゲル化剤を含む骨格を含む。そのような材料の例示としては、ゲル化ポリマー又は他の親水コロイド基準の材料を含む。好ましい実施形態においては、骨格が、流体において自身の重量の約１０倍よりも多く吸収可能な任意の繊維状材料を含む。最も好ましくは、骨格が、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）及び／又はアルギン酸塩の形態を包含する。吸収性骨格の組成は、当業者により理解されるように特定の用途の要望に適合するように調整可能である。例えば、様々な方法でＣＭＣを構築することができ、使用のＣＭＣの形態が骨格の構造又はタイプに依存するだろう。例えば、高吸収性パッドをＣＭＣで製造し、そのようなパッドに無機、止血粒子を装填し、出血部位での止血をパッドで誘導することができる。

本明細書に開示のものを含む本分野で知られた利用可能な任意の方法により骨格を形成できる。例えば、骨格が繊維織物を含むことができる。別の実施形態においては、骨格が、中実材料、繊維バンドル、繊維の織物ではない中実材料の複数の層、又は関連する技術する分野で入手可能又は本明細書の別の箇所で言及した織物又は不織物の構造である。当業者により理解されるように、本明細書に開示のように（例えば、止血包帯、パッド、又は栓）、多様な止血装置に骨格を組み込むことができる。

本発明は、更に、流体を吸収して血液との接触時にゲル化する吸収性骨格への止血粒子の組み込みを包含し、無機粒子／吸収性マトリックスの複合により吸収性マトリックス単独よりも止血が十分になる。骨格に組み込まれる適切な粒子材料は、本分野で知られた若しくは本明細書に開示の任意の止血粒子を含むことができる。好適な実施形態においては、マトリックスが、ＣＭＣファイバー、及び無機ファイバーを含む接触凝固経路を活性化する無機粒子を含む。止血粒子が、粘土や金属酸化物を含む本分野で知られた任意の止血粒子を含むことができる。好ましくは、止血粒子は、シリコン又は二酸化シリコン（例えば、シリコンナノファイバー、二酸化シリコンナノファイバー、又はヒュームド・シリカ）を含む。ある実施形態においては、止血粒子が、異なる材料及び／又はサイズのファイバーの組み合わせを包含する。また別の実施形態においては、個々のファイバーが、材料の組み合わせを包含する。

止血粒子は、ナノワイヤー、ナノファイバー、ナノロッド、又は本明細書に開示の他のナノ構造を含むことができる。粒子が、例えば、本明細書に開示のように例えばコア−シェル構造又は軸的変化ナノ構造といったヘテロ構造を選択的に含むことができる。

無機ファイバーが、直径約５ｎｍ〜約１００ｎｍであり、長さ約１ミクロン〜約１０００ミクロンの範囲の止血粒子（例えば、シリコン又は二酸化シリコン粒子）を含むことができる。代替的に、一寸法が約１ｎｍ〜約１００ミクロンの間のサイズの粒子を使用可能である。代替的に、一寸法が約１ｎｍ〜約１００ミクロンの間のサイズの二酸化シリコン粒子を使用可能である。代替的に、一寸法が約１ｎｍ〜約１００ミクロンの間のサイズの接触凝固経路を活性化可能な無機粒子も使用可能である。当業者により理解されるように、止血粒子のサイズ及び／又は組成が特定の用途の要望を満足するように変更可能である。例えば、本明細書に開示のように、より短いナノワイヤーにより、より深い貫入が可能であり、増強された凝固のための追加の表面積が提供され、他方、より長いナノワイヤーは、包帯表面に存在する傾向があり、より良好な組織付着を提供する。従って、ナノワイヤーのサイズ関連の特徴を活用して骨格の内部／上の止血粒子の適切な配置を提供可能である。

止血又は他の粒子と骨格構造の一体化（すなわち、骨格内／上への粒子の組み込み）は本分野で知られた利用可能な任意の方法を含むことができ、本明細書に開示の任意のコーティング方法を含む。例えば、任意の化学又は機械的な結合又は力により一体化を達成することができ、カップリング剤、共有結合の取付、ファンデルワールス引力、吸収、及び電荷基準の引力を含む。一体化方法が、本分野で知られた利用可能な任意の方法を含むことができ、ナノスピン（ｎａｎｏ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）、織り、注ぎ、注入、流し、混合、吹付、浸漬被覆（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、及び浸漬（ｓｏａｋｉｎｇ）を含む。骨格のコーティングのための好適な方法が、ポリマーファイバーを溶解させない又はそれらをゲル化させない溶媒中で無機粒子を懸濁することを含む。高分子の骨格が、次に、（例えば、浸漬被覆により）無機粒子を包含する溶液中で飽和し、溶媒が除去されて高分子ファイバーに付着した粒子が残される。当業者により理解されるように、骨格への止血粒子の一体化方法が、骨格材料、止血粒子、及び特定の用途の要望に応じて変更可能である。

最適な止血、対象への適合、又は他の結果を達成するために、粒子の配置又はパターン及び粒子が骨格に付着したときの密度を骨格の全体において変更可能である。例えば、骨格ファイバーに対して粒子を一様に適用しても良い。代替的に、本明細書に開示又は本分野で知られた任意の配置に応じて骨格の部分へ選択的に粒子を適用させても良い。例えば、粒子の特性（例えば、サイズ、形状、構造、又は材料）を骨格材料の全体で変更して、用途に応じた最適な止血又は適切な程度の止血を包含する効果を達成する。本分野で知られた又は本明細書に開示の方法を含む配置の適切な如何なる方法も使用可能である。例えば、異なる長さのナノワイヤーの適切な配置及び混合が、制御された態様で骨格に空間的に分配され、固着の促進度合の多様性、及び骨格の異なる部分への組織付着が達成される。

加えて、最適な止血、制御された止血、対象への適合、又は他の調整された結果を達成するために骨格へ適用される粒子の密度を変更可能である。図４３Ａ−４３Ｄが、本発明の実施形態に係る血小板結合及び止血のための適切な密度でシリコンナノファイバーが装填されたＣＭＣ骨格を示す。好ましくは、骨格の有利な特性（例えば、可撓性、吸収率）が損なわれることに影響すること無く最大限の止血活動が達成されるように無機粒子の密度が調整される。好ましくは、無機粒子が、骨格材料（群）の全体に分散され、粒子が骨格により補足されるが、ポリマーを密に被覆することが無く、これにより、止血を促進する追加の表面が提供される。好ましくは、止血粒子及び骨格材料（群）が、ナノ構造が骨格により補足されるが骨格を密に被覆しない態様（例えば、特定の比率）にて一体化される。この態様では、骨格の表面を阻止すること無く、止血の促進が生じる追加の表面が止血粒子により提供される。バリア材料又は骨格に一体化される前に粒子密度を調整可能である。ある実施形態においては、骨格での無機ファイバーの密度が、約０ｍｇ／ｃｍ²と約１００ｍｇ／ｃｍ²の間の任意の密度である。好ましい実施形態においては、骨格での無機ファイバーの密度が、約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約２ｍｇ／ｃｍ²の間であり、例えば、約０．５ｍｇ／ｃｍ²である。

本発明のある実施形態においては、止血粒子が、本明細書に開示又は本分野で知られた任意の方法で修飾又は機能化可能である。例えば、無機ナノファイバーが、被覆材料により機能化され、疎水性、撥油性、又は両親媒性を持つ。更に若しくは代替的にナノ構造を１以上の止血因子で機能化して止血特性を向上及び／又は調整しても良い。例えば、カリウム、フィブリン、フィブリノゲン、トロンビン、微小繊維コラーゲン、多糖類、キトサン、ゼオライト、無水硫酸アルミニウム、二酸化チタン、抗線維素溶解薬、及び／又は本明細書の他の箇所で言及した又はそれ以外の既知の別の止血因子でナノ構造を機能化しても良い。ある実施形態においては、特定の細胞、組織、又は器官をターゲットにして特定の細胞、組織、又は器官と特定の結合を達成するために若しくはより多くの包帯付着等を達成するために一体化された粒子を機能化可能である。本明細書に開示のように、ナノ構造の異なる部位を異なる材料で構成し、異機能のカップリング剤又は機能部分のために異なる親和性を有するように異なる材料を選択しても良い。

図４４及び４５は、被覆無しＣＭＣファイバーと比較して本発明の実施形態に係るシリコンナノファイバーにより被覆されたＣＭＣファイバーの止血性能を示すグラフを図示する。図４４によれば、トロンボエラストグラフ（ＴＥＧ）により測定されたように、約０．５ｍｇ／ｃｍ²のシリコンナノファイバー（サンプルＢ）により被覆された２ｃｍ²片のＣＭＣ骨格が被覆無しのＣＭＣ骨格（サンプルＡ）と比較して５０％を超えて減じられた凝固形成時間（縦軸）を有することがインビトロデータにより示されることが明らかにされた。これらの結果によれば、ナノファイバーコーティングによりＣＭＣ骨格の止血が向上することが示唆される。

図４５は、被覆無しＣＭＣ骨格（サンプルＢ）と本発明の実施形態に係る０．５ｍｇ／ｃｍ²のシリコンナノファイバーで被覆されたＣＭＣ骨格（サンプルＡ）の実験結果を示す。ブタ肝臓損傷モデルにおいて止血性能を確認するべく被覆有り及び無しの骨格を試験した。５ｍｍのバイオプシーパンチを使用して肝臓損傷を形成し、次にパンチされた中心を切除した。２ｃｍ²片の被覆又は被覆無しＣＭＣ骨格を傷上に配置してＣＭＣテストサンプル上に配置したガーゼで軽く押圧した。３０秒間隔でガーゼを離してテストサンプルの出血（テストサンプルの辺り又は貫通して流出する血液）を観察した。３０秒観察後に血液の喪失が観察されなければ、止血時間を記録した。シリコンナノファイバーで被覆したＣＭＣ骨格が、被覆無しＣＭＣ骨格と比較して止血時間（ＴＴＨ、縦軸）がより早いことが分かった。

例示の血小板結合装置の実施形態
本発明の追加の側面においては、血小板結合方法及び装置が提供される。例示の実施形態においては、血小板結合を誘導するナノ構造（例えば、シリコンナノファイバー、又は二酸化シリコンナノファイバー）が提供される。本発明の実施形態の他の装置に関連して上述したように、例示の実施形態が、ベース構造に一体化されたナノ構造を含む。ベース構造は、血小板を受容してベース構造に一体化されたナノ構造表面での血小板付着を促進するように構成される。血小板結合装置は、上述の本発明の実施形態のいずれも含むことができ、止血装置、傷手当品といった傷治癒装置、特定細胞結合装置；細胞、組織、又は器官ターゲティング装置；血小板収集装置、血小板濾過装置、血小板分析装置、又は他の装置を含む。当業者により理解されるように、血小板結合装置は、血小板結合が望ましい任意の用途のために適当に形成可能である。例えば、シリコンナノファイバー被覆ベース構造は、ナノファイバーと血小板間の特定の結合を促進するために用いることができ、医療機器又は他の用途にてこの装置を使用可能である。

結論
以上、本発明の代表的態様について記載した。本発明はこれらの例に限定されない。これらの例は限定の目的ではなく、例証の目的で本明細書に記載する。本明細書に含まれる教示に基づいて代替態様（本明細書に記載する態様の等価態様、拡張態様、変形態様、誘導態様等）も当業者に認識されよう。このような代替態様も本発明の範囲と精神に含まれる。

本明細書に言及する全刊行物、特許及び特許出願は各個刊行物、特許及び特許出願を具体的に個々に援用すると記載した場合と同程度まで本明細書に援用する。

国際出願公開ＷＯ０２／１７３６２ 国際出願公開ＷＯ０２／４８７０１ 国際出願公開ＷＯ０１／０３２０８ 米国特許第６，３０６，７３６号 米国特許第６，２２５，１９８号 米国特許第５，５０５，９２８号 米国特許第５，７５１，０１８号 米国特許第６，０４８，６１６号 米国特許第５，９９０，４７９号 米国特許第６，３０６，７３６号 米国特許第６，２２５，１９８号 米国特許第６，０３６，７７４号 米国特許第５，８９７，９４５号 米国特許第５，９９７，８３２号 米国特許第５，６９０，８０７号 米国特許第６，１３６，１５６号 米国特許第６，４１３，４８９号 米国特許出願第６０／３７０，０９５号

Ｐｅｎｇら（２０００）"Ｓｈａｐｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣｄＳｅ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ"Ｎａｔｕｒｅ ４０４，５９−６１ Ｐｕｎｔｅｓら（２００１）"Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ"Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９１，２１１５−２１１７ Ｇｕｄｉｋｓｅｎら（２０００）"Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２，８８０１−８８０２ Ｃｕｉら（２００１）"Ｄｉａｍｅｔｅｒ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，２２１４−２２１６ Ｇｕｄｉｋｓｅｎら（２００１）"Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０５，４０６２−４０６４ Ｍｏｒａｌｅｓら（１９９８）"Ａ ｌａｓｅｒ ａｂｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"Ｓｃｉｅｎｃｅ ２７９，２０８−２１１ Ｄｕａｎら（２０００）"Ｇｅｎｅｒａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２，２９８−３０２ Ｃｕｉら（２０００）"Ｄｏｐｉｎｇ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ"Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ １０４，５２１３−５２１６ Ｐｅｎｇら（２０００）"Ｓｈａｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＣｄＳｅ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ"Ｎａｔｕｒｅ ４０４，５９−６１ Ｐｕｎｔｅｓら（２００１）"Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｃｏｎｔｒｏｌ：Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｏｂａｌｔ"Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９１，２１１５−２１１７ Ｕｒｂａｎら（２００２）"Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ"Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ，１２４，１１８６ Ｙｕｎら（２００２）"Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ Ｓｃａｎｎｅｄ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ"Ｎａｎｏｌｅｔｔｅｒｓ ２，４４７

Claims (38)

1. 第１の材料を含むベース構造と、
   前記ベース構造に組み込まれた複数の無機ナノ構造と、を含む血小板結合構造体であって、
   前記ナノ構造は、前記血小板結合構造体が血小板に接触するときに血小板の結合を誘導するように構成されている、血小板結合構造体。
2. 前記血小板結合構造体が止血装置、傷手当品、特定細胞結合装置、又は血小板濾過装置である、請求項１に記載の血小板結合構造体。
3. 前記ナノ構造が、長尺なナノファイバーを含む、請求項１に記載の血小板結合構造体。
4. 前記ナノ構造が、シリコンナノファイバー及び／又は二酸化シリコンナノファイバーを含む、請求項３に記載の血小板結合構造体。
5. 前記ナノ構造が前記ベース構造を被覆する、請求項１に記載の血小板結合構造体。
6. 前記ベース構造がアルギン酸塩を含む、請求項１に記載の血小板結合構造体。
7. 前記ベース構造がカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含む、請求項１に記載の血小板結合構造体。
8. 約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約１００ｍｇ／ｃｍ²の間の密度で前記ベース構造に前記ナノ構造が組み込まれる、請求項７に記載の血小板結合構造体。
9. 約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約２ｍｇ／ｃｍ²の間の密度で前記ベース構造に前記ナノ構造が組み込まれる、請求項７に記載の血小板結合構造体。
10. 約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約０．５ｍｇ／ｃｍ²の間の密度で前記ベース構造に前記ナノ構造が組み込まれる、請求項７に記載の血小板結合構造体。
11. 被覆無しＣＭＣベース構造と比較して、少なくとも約３倍のより多くの血小板が、前記ナノファイバーが被覆したＣＭＣベース構造に結合する、請求項７に記載の血小板結合構造体。
12. 血小板付着を誘導する方法であって、
    ベース構造に組み込まれた複数の無機ナノ構造を血小板の集合に接触させるステップを含む、方法。
13. 前記接触の前に前記無機ナノ構造を溶媒に懸濁して当該溶媒で前記ベース構造をコーティングするステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記コーティングが、浸漬被覆することを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ナノ構造が、長尺なナノファイバーを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記ナノ構造が、シリコンナノファイバー及び／又は二酸化シリコンナノファイバーを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ベース構造がカルボキシメチルセルロースを含む、請求項１２に記載の方法。
18. 約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約１００ｍｇ／ｃｍ²の間の密度で前記ベース構造に前記ナノ構造が組み込まれる、請求項１７に記載の方法。
19. 約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約２ｍｇ／ｃｍ²の間の密度で前記ベース構造に前記ナノ構造が組み込まれる、請求項１７に記載の方法。
20. 約０．０５ｍｇ／ｃｍ²と約０．５ｍｇ／ｃｍ²の間の密度で前記ベース構造に前記ナノ構造が組み込まれる、請求項１７に記載の方法。
21. 被覆無しＣＭＣベース構造と比較して、少なくとも約３倍のより多くの血小板が、前記ナノファイバーが被覆したＣＭＣベース構造に結合する、請求項１７に記載の方法。
22. 血液に接触したときにゲルを生成可能な第１材料を含むベース構造と、
    前記ベース構造に組み込まれた複数の止血無機ナノ粒子と、を含む止血構造体であって、
    前記止血ナノ粒子は、前記止血構造体が血液に接触するときに止血を誘導するべく構成される、止血構造体。
23. 前記第１材料がカルボキシメチルセルロースを含む、請求項２２に記載の止血構造体。
24. 前記第１材料がアルギン酸を含む、請求項２２に記載の止血構造体。
25. 前記第１材料が、流体中で自身の重量の少なくとも１０倍を吸収可能である、請求項２２に記載の止血構造体。
26. 前記止血ナノ粒子が、長尺なナノファイバーを含む、請求項２２に記載の止血構造体。
27. 前記止血ナノ粒子が、シリコンナノファイバー及び／又は二酸化シリコンナノファイバーを含む、請求項２６に記載の止血構造体。
28. 前記止血ナノ粒子が前記ベース構造を被覆する、請求項２２に記載の止血構造体。
29. 前記ベース構造が多孔質である、請求項２２に記載の止血構造体。
30. 前記止血ナノ粒子が、前記ベース構造の１平方センチメートル当たりに約０．０５ｍｇと前記ベース構造の１平方センチメートル当たりに約２ｍｇの間の密度を有する、請求項２２に記載の止血構造体。
31. 止血構造体を形成するための方法であって、
    血液に接触したときにゲルを生成可能な第１材料を含むベース構造を供給するステップと、
    前記ベース構造を複数の止血無機ナノ粒子でコーティングするステップにして、前記止血構造体が血液に接触するときに止血を誘導するべく前記ナノ粒子が構成される、ステップと、を含む、方法。
32. 前記止血粒子が、長尺なナノファイバーを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記止血ナノ粒子が、シリコンナノファイバー及び／又は二酸化シリコンナノファイバーを含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記ベース構造が、カルボキシメチルセルロースを含む、請求項３２に記載の方法。
35. 前記コーティングするステップが、前記無機ナノファイバーを溶媒に懸濁させて当該溶媒で前記ベース構造をコーティングするステップを含む、請求項３３に記載の方法。
36. 前記コーティングが、浸漬被覆することを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記コーティング後、前記溶媒を気化させて前記ベース構造に付着した複数のナノファイバーを残すステップを更に含む、請求項３６に記載の方法。
38. 前記ナノファイバーが実質的にファンデルワールス引力により前記ベース構造に対して付着する、請求項３７に記載の方法。

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