JP2013533064A - 培養を不用とし、または生物由来製品不使用とした、皮膚移植片の準備方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、概して、培養を不用とし、または生物由来製品不使用とした、皮膚移植片の準備方法に関する。
【選択図】図2B
【選択図】図2B
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2010年8月6日出願の米国特許出願第12/851,703号の利益および優先権を主張し、その内容全体が参照により援用される。
本出願は、2010年8月6日出願の米国特許出願第12/851,703号の利益および優先権を主張し、その内容全体が参照により援用される。
本発明は、概して、培養を不用とし、または生物由来製品(biologics)不使用とした、皮膚移植片の準備方法に関する。
皮膚は人体の最大の器官であり、ヒトの全体重の約16%を占める。皮膚は環境との境界面を形成するため、生体防御において重要な機能を果たし、病原体および他の環境物質からの解剖学的障壁の役目を務める。皮膚はまた半透性障壁を提供し、過度の体液損失は防ぐ一方で、確実に、体から必須栄養素を流し去ることのないようにする。皮膚の他の機能は、隔離、体温調節、および感覚を含む。皮膚組織は、火傷、外傷、病気、および色素脱失(例えば白斑)を含む多くの形態の損傷を受ける可能性がある。
そのような皮膚損傷を修復するために皮膚移植片を使用することが多い。皮膚移植は、ヒトの体のある領域から皮膚片を切り取って(自家移植片)、別のヒトから切り取って(同種移植片)、または別の動物から切り取って(異種移植片)、患者の被移植部位、例えば創傷部位などに移植する外科手術である。いずれの外科手術とも同様に、皮膚移植にはある種の危険性が含まれる。合併症には、移植不全;皮膚移植片拒絶反応;恵皮部または被移植部位の感染;または治癒時の自家移植片恵皮部からの体液および血液の滲出が含まれ得る。これらの合併症のうちのあるもの(例えば、移植不全および皮膚移植片拒絶反応)は、同種移植片や異種移植片の代わりに自家移植片を使用することによって軽減し得る。
自家移植片を使用する際に直面する問題は、移植片を生成するためにヒトの体の別の領域から皮膚を採取するため、恵皮部に外傷および創傷を形成することである。一般的に、移植片のサイズは被移植部位のサイズに適合するため、被移植部位が大きいと、恵皮部から大きな皮膚片を切り取る必要がある。恵皮部から切り取られる皮膚片のサイズが大きくなるにつれ、恵皮部が適切に治癒しない確率が高まり、追加的な治療および介入が必要となる。さらに、恵皮部から切り取られた皮膚片のサイズが大きくなるにつれ、感染の確率も高まる。大きな創傷が生じるために、大きな皮膚片の切り取りに付随する治癒にかかる時間も長くなる。
これらの問題に対処するために、皮膚移植片を拡張し、採取された移植片が、恵皮部よりも大きい被移植部位を治療できるようにする技術が開発された。これらの技術のいくつかは、移植片を採取するステップと、その後、皮膚移植片を成長させる成長因子および他の生物由来製品の存在下で移植片を培養するステップとを含む。他の方法は、移植片にトリプシンを添加して、被移植部位に混ぜられる移植片小片を生成するステップを含む。成長因子およびトリプシンなどの他の生物由来製品の使用に伴う問題は、そのような物質が無秩序な細胞増殖に関係があるとされ、移植片の細胞における癌などの、副作用による病気の原因となることである。
皮膚移植方法および皮膚移植装置には満たされていないニーズがある。
本発明は、概して、培養を不用とし、または生物由来製品不使用とした、皮膚移植片の準備方法に関する。その代わりに、本発明の方法は機械技術を使用して、移植片が得られる恵皮部よりも大きな被移植部位を修復できる移植片を生成する。
本発明の方法は、恵皮部から皮膚移植片を採取するステップと、移植片の培養を不用とし、または移植片に対する生物由来製品の適用を不用として、被移植部位へ移すための移植片を準備するステップと、前記移植片を被移植部位に移すステップとを含む。準備ステップは、採取された皮膚移植片を第1の基材上に置くステップと、複数の微小移植片を生成させるステップと、第1の基材を伸張させるステップとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、移植片を第1の基材から第2の基材へ移動させるステップをさらに含む。
本発明の別の態様は、白斑の治療方法を提供し、その方法は、恵皮部から皮膚移植片を採取するステップと、移植片の培養を不用とし、または移植片に対する生物由来製品の適用を不用として、被移植部位に移すための移植片を準備するステップと、前記移植片を被移植部位に移すステップとを含み、被移植部位は、皮膚移植片を受け取るための前処理がされた、色素脱失した皮膚領域である。
皮膚は2層からなる。外層、すなわち表皮は、外胚葉から生じ、および厚みのある内層、すなわち真皮は、中胚葉から生じる。表皮は皮膚の約5%を構成し、残りの95%は真皮である。図1は、皮膚の解剖学的構造を示す図である。皮膚の厚さは、個々の解剖学的位置、性別、および年に応じて変化する。2層のうちの外側の表皮は、深い層からより浅い層までの分化の進行段階において、主としてメラノサイトおよびケラチノサイトからなる重層扁平上皮である。表皮には血管がない;それゆえ、2層を分ける基底膜を通じて、下部の真皮からの拡散によって栄養素を受け取る必要がある。
真皮の構造はより複雑である。真皮は2層、より浅い真皮乳頭層と、より深いところにある真皮網状層とからなる。真皮乳頭層は薄く、毛細管、弾性線維、細網線維、およびある程度のコラーゲンを含む疎性結合組織を含む。真皮網状層は、より太い血管、密にからみ合った(interlaced)弾性線維、および表面に対して平行な層に配置された、粗く、分岐するコラーゲン線維を含む密性結合組織の厚みのある層を含む。網状層はまた、線維芽細胞、肥満細胞、神経終末、リンパ管、およびいくつかの表皮付属器を含む。真皮の構成要素を、ムコ多糖類(主にヒアルロン酸)、コンドロイチン硫酸、および糖蛋白で構成されたゲル様の基質が取り囲む。
移植片では、恵皮部の特徴は、移植片の皮膚の構成要素の厚さに応じて、被移植部位への移植後にも維持される可能性が高い。しかしながら、厚みのある移植片は、血管再生を促進するための必要条件ゆえに、生存のためのより好ましい状態を必要とする。しかしながら、実質的に本発明による表皮の移植片は、被移植部位の特徴に適合する可能性が高いことが分かっている。
本発明は、概して、皮膚移植片を準備するための方法および装置に関する。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、移植片の培養を不用とし、または移植片に対する生物由来製品の適用を不用として、被移植部位に移すための皮膚移植片を準備できるようにする。むしろ、本発明の方法は、皮膚移植片の準備に機械技術を使用する。
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、被検者から複数の皮膚移植片を採取すること、移植片を第1の基材に適用すること、第1の基材を伸張させること、および患者の被移植部位に適用するために、移植片を第1の基材から第2の基材へ移動させることを含む。
皮膚移植片の採取は、当業界で公知の任意の技術によって成し遂げてもよく、用いられる技術は、必要な移植片のタイプ(例えば、表皮の移植片、分層植皮片、または全層植皮片)に依存する。表皮の移植片は、実質的に表皮の皮膚からなりかつ皮層の任意の実質的な部分を含まない移植片を指す。分層植皮片は、皮膚の表面に近い層(上皮)と、いくらかの深層(真皮)とのシートを含む移植片を指す。全層植皮片は、血管を含む、皮膚の層の全てを含む移植片を指す。
いくつかの実施形態では、図2A〜2Cに示すような装置を使用して、複数の皮膚移植片を得る。装置200は、フレーム201および蓋202を含む。フレームには、底板203、カッター格子板204、カッター板205、および上板206が組み込まれている。底板203、カッター板205、および上板206は各々、ホールアレイ211を含む。組み立てると、板203、205、および206の各々のホールアレイ211が整列する。ホールアレイの孔のサイズは、必要な移植片のサイズに依存し、大きな移植片を生じるためには大きな孔が使用される。第1の基材207は上板206と相互作用し、かつ採取された移植片を受け取る。
装置200は、作動ブロック208、作動バー209、および作動ブロックガイド210をさらに含む。作動構成部品208、209、および210は、カッター板205の動きを制御する。フレーム201は真空ストッパ212を含み、蓋202は吸引孔バーブ213を含む。組み立てると、フレーム201および蓋202は、真空ストッパ212と吸引孔バーブ213とが互いに整列するように配置される(図1B)。そこで、装置200に真空源が接続され、装置内に負圧を生成できるようにする。装置200は、クランプネジ214によって一緒に保持することができる。装置200はまた、加熱素子を含んでもよい。
複数の皮膚移植片を生成および採取するために、装置200は、患者の内股などの恵皮部上に置かれる。真空源の電源を入れ、装置200内に負圧を生じる。負圧によって皮膚が蓋202の方へ引っ張られ、皮膚の複数の異なる部分が、板203、205、および206の各々にある各ホールアレイ211を通して引っ張られる。そのような作用によって、多数の微小皮ぶくれ(microblister)が生成される。皮ぶくれは、体液で満たされていても、満たされていなくてもよい。任意のタイプの隆起した皮ぶくれを本発明の方法と共に使用し得る。
微小皮ぶくれが作られたら、作動構成部品208、209、および210は係合して、カッター板205を動かす。カッター板205が動くことにより、板203、205、および206の各々にあるホールアレイ211の整列が乱され、微小皮ぶくれを切り取る。切り取られた微小皮ぶくれは、上板206の上方にある第1の基材207に捕らえられる。このように、離間した微小移植片のアレイが提供される。加えられる負圧の量、真空が維持される時間、および/または切断面(板206)の上側の孔の深さが、採取される移植片のタイプ、例えば、表皮の移植片、分層植皮片、または全層植皮片を決定する。一般的に、各微小移植片の横寸法は、約2mm未満、例えば、100〜2000ミクロンである。
移植片が採取されて第1の基材に適用されたら、第1の基材は伸張または拡張され、個々の微小移植片間の距離が長くなり、それら微小移植片を互いに引き離すように動かして、移植片を得た恵皮部よりも大きい被移植部位を修復できる皮膚移植片を生成する。本発明の方法では、個々の移植片自体は拡張されない、すなわち、移植片組織は伸張されない;むしろ、基材の伸張により、個々の微小移植片それぞれの間の間隔または距離を大きくする。それゆえ、本発明の方法は、組織の操作を最小限にする。
そのような処理の目的は、恵皮部からの組織を使用して、恵皮部よりも大きい創傷部位を覆うことである。基材の伸張は手動で、すなわち、手によって行ってもよいし、または機械の助けを借りて行ってもよい。伸張は、全方向において実質的に均一としても、または特定の方向にバイアスしていてもよい。特定の実施形態では、伸張は、全方向において実質的に均一である。基材の伸張は、機械的に行われても、または加圧流体やガスを適用することによって成し遂げてもよい。いくつかの実施形態では、空気圧を使用して第1の基材を拡張させる。例示的な装置および方法は、Korman(米国特許第5,914,264号明細書)によって説明されており、その内容全体が参照により援用される。
第1の基材の伸張後に、微小移植片間に任意の最小距離をもたらすことができる。伸張量を十分に大きくして、微小移植片を含む基材を、十分に大きな面積にして、恵皮部から切り取られた特定の量の移植片組織を使用することによって、大きな面積の損傷された組織を修復できるようにする、すなわち、分離した微小移植片を含む伸張された第1の基材の面積を、恵皮部の総面積よりもはるかに大きくできる。例えば、伸張された第1の基材上の、隣接する微小移植片間の距離は約0.5mmを上回り得るが、短い分離距離を使用してもよい。皮膚組織の再色素沈着に関して、隣接する微小移植片間の距離が約4mm未満となるような伸張量を第1の基材に適用してもよい。なぜなら、脱色領域に移植するとき、微小移植片間の領域を再色素沈着するために、メラノサイトが各微小移植片から約2mmまで移動し得ることが知られているためである。この平均距離は、ケラチノサイト移動が治療中の組織と関係を持っている場合、大きいとし得る。なぜなら、ケラチノサイトは一般に、メラノサイトに比べて長い距離を移動するためである。
創傷の面積対恵皮部の面積の比は、拡張比と呼ぶ。恵皮部の外傷を最小限にし、かつ移植目的に利用可能な組織が少量しかない患者を助けるためには、拡張比が高いことが望ましい。面積拡張量、例えば、恵皮部から切り取られた移植片組織の面積と比較した、修復できる損傷組織の面積の比は500倍以上とし得る。特定の実施形態では、拡張面積は、約10倍〜約100倍としてもよく、これは、被移植部位のより均一な被覆面積(coverage)および/または再色素沈着をもたらす。火傷や潰瘍化した組織の修復に関して、微小移植片は、他のタイプの損傷された組織の修復に使用されるものよりも小さくしてもよく、それゆえ、隣接する微小移植片間の距離は、第1の基材の伸張後に大きくなり得る。そのような例示的な適用では、約1000倍以上の面積拡張を使用してもよい。
他の実施形態では、かつ第1の基材の材料に応じて、第1の基材を伸張形態に維持することにより基材に応力を生じることがあり、これは最適とは言えない。さらに、伸張された第1の基材は、第1の基材の非伸張形態と同じ特性を保持しないことがある、すなわち、技術特性、例えば物理的、環境的および性能特性が、基材の伸張による影響を受け得る。そのうえ、基材をその伸張状態に維持するために使用される方法は、物理的に厄介であり、微小移植片を一様でない皮膚表面に均一に適用することを妨げ得る。それゆえ、いくつかの実施形態では、第1の基材が伸張されたら、離間した微小移植片は第2の基材に移動され得る。微小移植片を第2の基材に移動することによって、本発明の方法は、移植片を被移植部位にくっつける基材の操作および応力を最小限にする。
第1の基材の伸張後、第2の基材は、伸張された第1の基材上で移植片に接触する。移動は、第1の基材よりも微小移植片への親和性が高いまたは接着力が高い第2の基材によって促進される。いくつかの実施形態では、第2の基材はハイドロコロイドゲルによって被覆される。他の実施形態では、第1の基材は、水や食塩水などの流体によって湿潤される。微小移植片および第1の基材を湿潤させることによって移植片と第1の基材との間に潤滑性をもたらし、かつ移植片を第1の基材から第2の基材へ簡単に移動できるようにする。第1の基材の湿潤後、移植片は、第1の基材よりも第2の基材への親和性が高くなる。次いで、湿潤された第1の基材を第2の基材から除去して、移植片が第2の基材に取り付けられたままにする。微小移植片間の距離は、伸張された第1の基材から第2の基材への微小移植片の移動後も維持される。
第1の基材は、生体適合性がありかつ適度な引張力が加えられると伸張できる任意の材料から作製し得る。第2の基材は、生体組織に適合する、当業界で公知の任意の材料から作製し得る。第2の基材はまた、適度な引張力が加えられると伸張し得る。第1および/または第2の基材の例示的な材料は、医療用ドレッシング、例えばTEGADERM(医療用ドレッシング、3M(St.Paul、MN)から市販されている)またはDUODERM(医療用ドレッシング、3M(St.Paul、MN)から市販されている)を含む。第1および/または第2の基材はまた気体透過性としてもよい。
いくつかの実施形態では、第1および/または第2の基材は片面に接着剤を含み、それにより、基材への移植片の取り付けを容易にする。基材材料は、固有接着特性を有してもよいし、またはその代わりに、基材の片面は、接着材料、例えば、LEUKOSPRAY(Beiersdoerf GmbH、Germany)などの接着スプレーによって処理されていてもよい。いくつかの実施形態では、第1および第2の基材は同じ材料である。他の実施形態では、第1および第2の基材は異なる材料である。いくつかの実施形態では、第1および第2の基材の材料は、第1の基材から第2の基材への微小移植片の移動を容易にするように選択される。例えば、いくつかの実施形態では、第1の基材に選択された材料は、第2の基材に選択された材料よりも接着性が弱い。
いくつかの実施形態では、第1の基材の材料は、変形可能な非弾性材料である。変形可能な非弾性材料は、第1の形態から第2の形態へ操作、例えば、伸張または拡張され得る材料であってもよく、ひとたび第2の形態になると、基材に残留応力が全くなくなる材料を指す。そのような材料は、元のサイズに戻ることなく拡張形態に伸張され得るため、これらの実施形態では、第1の基材から第2の基材へ微小移植片を移動する必要がない。その代わりに、微小移植片を含む、拡張された第1の基材が被移植部位に適用される。
そのような変形可能な非弾性材料は、柔らかい傾向、固い傾向、または柔らかくて固い双方の傾向を有する。柔らかさは、デュロメータスケールで測定される。そのような材料の例は軟質ポリウレタンである。軟質ポリウレタンは以下の通り製造される。概してポリウレタンは通常、ソフトセグメントとハードセグメントとを有する。ハードセグメントは、フェニル架橋(bridge)があるためである。軟質ポリウレタンでは、フェニル架橋が脂肪族に切り替えられており、脂肪族は、その6カーボンリングに二重結合がないため、より可撓性がある。それゆえ、セグメント全てが柔らかい。Durometer Scale上では、軟質ポリエチレンは、約Shore80Aと定格される。本発明の方法と共に使用するのに好適な他の材料は、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエステルコポリマー、ポリアミドコポリマー、および数種のシリコーンを含む。これらの実施形態では、微小移植片を有する、拡張された第1の基材は、全く残留応力のない状態でその拡張位置を保持し、かつ拡張された第1の基材を被移植部位に適用する。
最後に、移植片および基材を、患者の被移植部位に適用、すなわち取り付ける。被移植部位に移植片を適用する前に、その部位は、当業界で公知の任意の技術を使用して移植片を受け取るための前処理がされる。壊死、線維性または無血管性組織を除去する必要がある。その部位を前処理するのに使用される技術は、被移植部位の損傷に依存する。例えば、被移植部位に表皮の組織が存在する場合、表皮の組織を切り取って、微小移植片を受け取る領域を前処理することができる。火傷部位または潰瘍部位は、その部位をある程度清浄にするかまたはその部位に他の前処理が行われる可能性はあるが、表皮の組織を切り取る必要はないかもしれない。創傷は切除され、その後、移植片の適用前の数日間、肉芽形成できるようにする。肉芽組織のほとんどは除去される必要がある。なぜなら、細菌を温存する傾向を有するためである。移植の10日前に創傷にスルファジアジン銀を適用することによって、細菌数が大幅に減少する。
被移植部位における領域のサイズは、微小移植片が取り付けられた、伸張された第1の基材の領域とほぼ同じサイズとし得る。このサイズは、一般的に、微小移植片を形成するために恵皮部から切り取られた元の移植片組織の領域よりも大きい。色素脱失したまたは損傷した皮膚は、サンドペーパーまたは別のざらざらした材料で剥削され得る。或いはまた、表皮の組織は、治療すべき領域にわたって1つ以上の皮ぶくれ、例えば、吸引水疱または凍結水疱(freezing blister)を形成し、その後、隆起した表皮の皮ぶくれ組織を切り取りまたは別の手法により取り除き得ることによって、被移植部位から除去することができる。
微小移植片を有する基材を、治療すべき領域にわたって配置して、ドレッシングを形成できる。微小移植片を有する基材の部分を、修復すべき領域、例えば、再色素沈着のために表皮組織を擦過または除去した領域を覆って位置決めできる。基材を、例えば、テープなどを使用して治療範囲を覆って適所に固定できる。基材は、治療範囲に微小移植片が取り付けられて成長できるような十分な時間、例えば、数日から数週間が経過した後に取り外すことができる。
本発明の別の態様は、恵皮部から単一の移植片、例えば表皮の移植片を採取すること、単一の移植片から微小移植片のアレイを生成すること、第1の基材に移植片を置くこと、第1の基材上の微小移植片間の距離を拡大すること、微小移植片を第1の基材から第2の基材へ移動すること、および被移植部位に微小移植片を提供することを提供する。図3は、本発明の方法による、皮膚移植片を準備するための例示的なプロセスの概略を提供する。
本発明の方法は、恵皮部、例えば表皮の移植片から単一の移植片を採取することを提供する。皮膚移植片の採取は、当業界で公知の任意の技術によって成し遂げてもよく、用いられる技術は、必要な移植片のタイプ(例えば、表皮の移植片、分層植皮片、または全層植皮片)に依存する。いくつかの実施形態では、皮膚移植片の採取は、皮ぶくれを作ること、および皮ぶくれを切り取ることを含む。いくつかの実施形態では、皮ぶくれは、体液で満たされた皮ぶくれ(例えば吸引水疱)とし得る。他の実施形態では、皮ぶくれは体液で満たされていない。任意のタイプの隆起した皮ぶくれを本発明の方法と共に使用し得る。
いくつかの実施形態では、吸引水疱移植を使用する。吸引水疱移植は、皮ぶくれを作ること、およびその後、隆起した皮ぶくれを切り取ることを含む。例示的な吸引水疱移植技術は、Awad(Dermatol Surg、34(9):1186−1193、2008)によって開示されており、その内容全体が参照により援用される。この論文にはまた、吸引水疱を形成するために使用された様々な装置が示されている。吸引水疱装置はまた、Kennedyら(米国特許第6,071,247号明細書)によって開示されており、その内容全体が参照により援用される。例示的な装置は、Electronic Diversities(Finksburg、MD)から市販されている。
吸引水疱を作る装置は、一般に、患者の皮膚に吸引室を取り付けて使用することによって動作する。器械は、一般に、電源と、真空ポンプと、温度調節装置と、複数の吸引室を動作させるために関係する全ての制御装置とを含む。吸引室は、可撓接続によってコンソールに接続される。各室は、予め設定された温度調節装置によって調節されて、最適に皮膚を温める温度をもたらす。両室は、全室に等しく影響を及ぼす調整可能な共通真空源を共有する。
皮ぶくれ形成は、吸引水疱装置を患者の皮膚に取り付けることによって成し遂げられる。一般に、面ファスナストラップを使用して、装置を適所に保持する。室加熱システムは、患者の皮膚表面と直接接触する装置のオリフィス板をわずかに温める。器械のコンソールから室内部に適度な負圧を加えることによって、患者の皮膚が、オリフィス板にある1つまたは複数の開口部を通して優しく引かれるようになる。その結果、ほぼオリフィス板にある1つまたは複数の開口部のサイズの典型的な吸引水疱が生じる。皮膚および皮ぶくれの領域は一般的に損傷されておらず、患者の不快感は最小限である。
負圧室は、大部分がプラスチック部品で作製され、2つの取り外し可能なネジ式キャップを備える。上部キャップにはクリアビューレンズが装着されているため、実際の皮ぶくれ形成を観察できる。室の対向端部には取り外し可能なオリフィス板が装着され、それは患者の皮膚に配置される。この板は単に室の端部に通すだけであるため、異なる開口部のパターンを備える複数の板を、要望通り交換できる。
低電圧の白熱灯のアレイによって装置の内部が暖められ、かつ照明される。この白熱灯のアレイは、器械のコンソールの温度調節器から調節され、必要に応じ循環して、設定点の温度を維持する。これらの白熱灯から熱が放射されてオリフィス板に伝わり、次いでそれが患者の皮膚を温める。室は、真空と低電圧との複合型電気システムを介してコンソールに接続される。迅速な接続部を真空・低電圧電気システムに使用して除熱と蓄熱とを促進する。
Negative Pressure Instrumentのコンソールは、120VAC 60Hzの電力で動作するように設計された内蔵型のファン冷却式ユニットである。0CFMにおいて20in Hg(0〜65kpa)の典型的な真空にできる工業品質のダイアフラムタイプの真空ポンプによって、真空にされる。40℃に予め設定されるアナログ制御装置が各吸引室を温度調節する。これにより、オリフィス板の温度を正確に制御する。器械のコンソールは、使用者が必要に応じて温度設定を再調整できるようにする内部調整機能を有する。必要に応じて他の温度に予め設定できる。前面パネルは、真空計および真空ブリーダー調整装置を含み、両室への真空を調節する。コンソールの前面パネルはまた、室アセンブリへの接続部を含む。
吸引水疱が作られたら、当業界で公知の方法(例えば、Awad、Dermatol Surg、34(9):1186−1193、2008を参照)によって切り取られて、第1の基材上に置かれる。第1の基材に置いたら、微小移植片のアレイが単一の移植片から生成される。図3Aは、第1の基材上にある切除された皮膚移植片を示し、滅菌の刃具が移植片の上方にある。いくつかの実施形態では、切り取った皮ぶくれは、第1の基材に直接適用するのではなく、スライドガラスなどの滅菌表面上に置き、第1の基材に移動する前に微小移植片のアレイが滅菌表面上に生成される。他の実施形態では、切り取った皮ぶくれは、2枚の位置合わせした金属スクリーンの間に捕らえられる。スクリーンはくっつけられて皮ぶくれを微小移植片のアレイに切断する。その後、微小移植片はスクリーンから押し出され、サイズおよび間隔が金属スクリーンに対応する押出し機のアレイを使用して第1の基材上に堆積される。いくつかの実施形態では、切り取った皮ぶくれは、微小移植片のアレイを生成するために、2枚のスクリーン間で直接採取される。
他の実施形態では、切り取った皮ぶくれは、微小移植片を生成するために、せん断または打ち抜きおよび押出型装置に直接採取される。せん断型または打ち抜き型は、金属スクリーン/メッシュの開口部にぴったり適合する平板なピストン様の構成要素のアレイを含む。この実施形態では、切り取った移植片は、ピストンのアレイ上に、およびピストンのアレイとスクリーン/メッシュとの間の部位に採取される。スクリーン/メッシュは、切り取った皮ぶくれ上に被せて閉じ込め、ピストンのアレイに力を加える。ピストンは、スクリーン/メッシュにある孔を通して押され、およびその過程で、組織の各部分がスクリーン/メッシュの開口部から打ち抜かれて基材上に堆積され、基材上に微小移植片のアレイを生成する。そのような実施形態によって、微小移植片のアレイの生成と基材上への微小移植片のアレイの堆積とを同時にできる。
微小移植片のアレイは、切り取りを行うこと、または単一の移植片から微小移植片のアレイを形成するために他のプロトコールを使用することにより、生成できる。切り取りは、移植片組織を部分的にまたは完全に貫通し得る。例えば、皮膚組織を再色素沈着させるために、使用される微小移植片にはメラノサイトを存在させてもよい。従って、そのような微小移植片の横寸法は、約1mm未満、例えば200〜1000ミクロンとし得る。他の例示的なサイズは400〜800ミクロンである。微小移植片の面積は約0.04mm2〜約1mm2とし得る。例示的なサイズは、いくつかのメラノサイトが含まれると見込まれる程度に十分に大きいが、特定の移植組織片から多数の微小移植片をもたらす程度に十分に小さい微小移植片をもたらすサイズとし、これにより、移植片部位で著しく拡張させることを容易にできる。
火傷または潰瘍を治療するためには、ケラチノサイトの存在および増殖が重要であり、微小移植片のサイズはより小さくし得る。例えば、ケラチノサイトを含む微小移植片の横寸法は、約50ミクロン〜約1000ミクロン、または100ミクロン〜約800ミクロンとし得る。そのような微小移植片の面積は約0.0025mm2〜約1mm2とし得る。例示的なサイズの範囲は、生育可能なおよび損傷していないケラチノサイトを含むのに十分な大きさ、かつ広い面積の損傷皮膚の修復を促すのに十分な小ささの微小移植片をもたらす。
図3Bは、例示的な刃具を示す。刃具は任意の方法で構成してもよく、そのような構成は、生成される微小移植片のサイズ、および所望のアレイパターンに依存する。刃具は、複数の隣接するブレードを含む。ブレードの配置は、微小移植片のアレイの所望のパターンに依存する。図3Bに示すような刃具は、微小移植片の正方格子を生成するように構成される(図3C参照)。刃具におけるブレードの間隔は、微小移植片の所望のサイズに依存する。例えば、ブレードは約100〜2000ミクロン、または約500〜1000ミクロン離間し得る。刃具は、少なくとも一度は第1の基材の皮膚移植片に押し込まれて、微小移植片のアレイを生成する(図3Bおよび図3C参照)。
微小移植片のアレイを生成するための他の例示的な装置は、メッシュ装置を含む。そのようなメッシュ装置は、剛性の生体適合性のある材料、例えばステンレス鋼などを含む。メッシュは複数の開口部を含む。開口部のサイズは、所望のサイズの微小移植片のアレイをもたらすように、例えば横方向サイズが約100ミクロン〜約1000ミクロンまたは約300ミクロン〜約500ミクロンであるようにされている。上述の刃具と同様に、メッシュは、少なくとも一度は皮膚移植片に押し込まれて微小移植片のアレイを生成する。
図3D〜3Iは、方法の残りのステップを示す。微小移植片のアレイを第1の基材上に置いたら、微小移植片間の距離を広げる。拡張により、個々の微小移植片間の距離を長くし、それらを互いに離れるように動かし、かつ移植片を得た恵皮部よりも大きい被移植部位を修復できる皮膚移植片を生成させる。拡張は上述の通り実施されてもよい。第1の基材の拡張後、第2の基材が、伸張された第1の基材上の移植片と接触し、微小移植片を、拡張された第1の基材から第2の基材へ移動させる。移動は上述の通り実施されてもよい。微小移植片間の距離は、伸張された第1の基材から第2の基材への微小移植片の移動後も維持される。移植片が第2の基材に移動されたら、移植片および基材は、患者の被移植部位に適用される。被移植部位の準備、および準備済みの被移植部位への微小移植片のアレイの適用は、上述の通り実施されてもよい。
他の実施形態では、第1の基材の材料が変形可能な非弾性材料であるため、第2の基材への移動は必須ではない。変形可能な非弾性材料は、第1の形態から第2の形態へ操作、例えば伸張または拡張され得る材料であってもよく、ひとたび第2の形態になったら、基材に残留応力がなくなる材料を指す。そのような材料は、元のサイズに戻ることなく拡張形態に伸張され得る。例示的な材料は上記で説明されている。これらの実施形態では、微小移植片を有する、拡張された第1の基材は、残留応力が全くない状態でその拡張位置を保持し、および拡張された第1の基材は、被移植部位に適用される。被移植部位の準備、および準備済みの被移植部位への微小移植片のアレイの適用は、上述の通り実施されてもよい。
いくつかの態様では、本発明の方法は、皮膚移植片の適切な向きを維持する。表皮の皮膚は角質層および基底層を含む。角質層は、ケラチンで満たされた大きく平坦な多面体のプレート様の膜で構成された表皮の最外層を指し、これは、顆粒層から移動してきた死滅細胞で作られている。この層は、主に、核のない死滅細胞で構成されている。角質層の厚さは、体のある領域によって必要とされる保護および/またはグリップの程度に従って変化する。概して、角質層は15〜20層の死滅細胞を含み、およびその厚さは10〜40μmである。
基底層(basal layer)(すなわち胚芽層または基底層(stratum basale))は、5層の表皮の最深層を指す。基底層は生細胞の連続層であり、かつ表皮の幹細胞とみなし得る。これらの細胞は、未分化かつ増殖性である、すなわち、それらは、表面に移動する娘細胞を生じ、移動中に分化する。ケラチノサイトおよびメラノサイトが基底層に見られる。
被移植部位に移植片が一体化するためには、移植片は栄養素を受け取ることができることが必要である。基底層の細胞は生細胞であるため、基底層が被移植部位と相互作用するように表皮の移植片の方向付けを行うことによって、移植片は栄養素を受け取ることができるため、生き抜くことができる。これとは対照的に、角質層の細胞は死滅細胞であるため、角質層が被移植部位と相互作用するように表皮の移植片の方向付けを行うことによって、移植片が栄養素を受け取れないようになり、移植片組織が死に、移植不全となる。本発明の方法は、確実に、移植プロセス中に、移植片の基底層が患者の被移植部位と相互作用して、移植片が栄養素を受け取り、それゆえ生き抜くことができるようにする。
いくつかの方法は、表皮植皮片を採取すること、および表皮植皮片を被移植部位に適用して、皮膚移植片の基底層を被移植部位に直接接触させることを含む。採取は、皮ぶくれ、例えば吸引水疱を生じさせることによって成し遂げてもよい。吸引水疱移植は上記で説明されている。
一実施形態では、真空を使用して角質層側の皮ぶくれを保持し、この保持は、皮ぶくれが切断面に堆積されると解放され得る。他の実施形態では、皮ぶくれが作られた後、および皮ぶくれを切り取る前、基材の接着剤側を、皮ぶくれの作られた角質層に接触させて配置する。皮ぶくれを切り取ると、移植片の角質層は基材に接着し、かつ基底層は、基材から離れるような向きにされる。そのような技術によって、移植片の基底層は、確実に基材から離れるような向きにされ、それゆえ、患者の被移植部位との相互作用に利用できるようになる。
本発明の他の方法は、恵皮部から皮膚移植片を採取すること、皮膚移植片を第1の基材に置いて、移植片の基底細胞が第1の基材と直接接触するようにすること、移植片を第1の基材から第2の基材へ移動させ、基底細胞が第2の基材と直接接触しないようにすること、および第2の基材を被移植部位に適用することを含む。採取は、吸引水疱などの皮ぶくれを生じることによって成し遂げてもよい。吸引水疱移植は上記で説明されている。皮ぶくれを切り取り、および移植片の基底層を第1の基材の接着剤側に接触させる。移植片の基底層は第1の基材に接着され、および角質層は、第1の基材から離れるような向きにされ、かつ第2の基材との相互作用に利用できるようになる。
第2の基材の接着剤側は、第1の基材に接着されている移植片の角質層と接触する。第2の基材への移動は、上述の通り成し遂げられる。簡潔に、一実施形態では、第1の基材は、水や食塩水などの流体で湿潤される。移植片および第1の基材を湿潤することによって、移植片と第1の基材との間に潤滑性をもたらし、かつ移植片を第1の基材から第2の基材へ簡単に移動できるようにする。第1の基材を湿潤させた後、移植片は、第1の基材よりも第2の基材に対して高い親和性を有する。そこで、湿潤された第1の基材は第2の基材から取り除かれ、移植片は第2の基材に接着したままとなる。
移動時に、移植片の角質層は第2の基材に接着し、および基底層は、第2の基材から離れるような向きにされる。そのような技術によって、確実に、移植片の基底層が第2の基材から離れるような向きにされ、それゆえ患者の被移植部位との相互作用に利用できるようになる。
本発明の別の態様は、皮膚移植片を得るための装置を提供する。本発明の装置は、皮膚に配置するように構成された遠位端部を有する中空体と、皮ぶくれを作るためのメカニズムと、皮膚に生じた皮ぶくれを切り取るための、中空体内に組み込まれたカッターとを含む。
いくつかの実施形態では、図4Aに示すような装置を使用して皮膚移植片を得る。装置400は中空体401と、皮ぶくれ形成メカニズム402とを含む。中空体401は、皮膚上に配置されるように構成される遠位端部403を含む。そのような遠位端部はオリフィス板404を含んでもよい。オリフィス板404は、作られる1つまたは複数の皮ぶくれのサイズおよび形状を決定する。オリフィス板404は、任意の形状またはサイズとしてもよく、かつ作られる1つまたは複数の皮ぶくれに依存する。一般的に、皮ぶくれの直径または横寸法は約6mm〜約12mmとし得るが、より大きいまたはより小さいサイズの皮ぶくれを使用してもよい。
皮ぶくれ形成メカニズムは、真空部品、加熱部品、またはそれらの組み合わせとし得る。例示的な加熱部品は光源である。特定の実施形態では、メカニズム402は、真空部品と加熱部品との組み合わせである。
中空体401は、カッター板406と孔407とを含むカッター405をさらに含む(図4B)。装置400は、作動ブロック408、作動バー409、および作動ブロックガイド410をさらに含む。作動構成部品408、409、および410は、カッター405の動きを制御する。
皮ぶくれ形成は、中空体401の遠位端部403を、患者の内股などの患者の恵皮部に取り付けることによって成し遂げられる。面ファスナストラップを使用して装置を適所に保持してもよい。皮ぶくれ形成メカニズム402の加熱部品は、患者の皮膚表面に直接接触しているオリフィス板404をわずかに温める。皮ぶくれ形成メカニズム402の真空部品から室内部に適度な負圧を加えることによって、患者の皮膚が、オリフィス板404の開口部を通して優しく引っ張られる。その結果、ほぼオリフィス板404の開口部のサイズの、1つまたは複数の皮ぶくれが生じる。生じた皮ぶくれは、体液で満たされていても、または体液を全く含まない、すなわち、内部に空気を有する皮ぶくれでもよい。皮膚および皮ぶくれの領域は一般的に損傷されておらず、患者の不快感は最小限である。
カッター405は、皮ぶくれを作る際、皮ぶくれの少なくとも一部分がカッター板406にある孔407を通って突出するように、中空体401に位置決めされる。作動構成部品408、409、および410は係合してカッター板406を動かす。カッター板406の運動によって、装置400の他の構成部品との孔407の位置合わせが乱され、隆起した皮ぶくれが切り取られる。
図5Aは、切り取った皮ぶくれを捕らえる室511をさらに含む装置500を示す。室511は、中空体501内でカッター505の上方に位置決めされる。室511は装置500から取り外される。室511は複数の構成を含んでもよい。例えば、室511は格納式の底部を含んでもよい。底部は、室511が中空体501内に挿入されているときには開放位置にある。開放位置では、室511は、切り取った皮ぶくれを受け取ることができる。切り取った皮ぶくれが室511に入ったら、室の底部は閉鎖され、室511に皮ぶくれを捕らえる。その後、室511は装置500から取り外されてもよい。
別の実施形態では、室511は基材512を含む(図5C)。この実施形態では、装置500は、基材512が室511に位置決めされて皮ぶくれを作ると、皮ぶくれの一部分が基材に接触して基材に取り付けられるように、構成される。次いで、カッター505が皮ぶくれを切り取り、切り取った皮ぶくれが室511内で基材512に取り付けられる。その後、室511を装置500から取り外し、および基材512を室511から取り外してもよい。他の装置では、基材の代わりに真空を使用して、切り取った皮ぶくれを室内に保持する。
いくつかの実施形態では、装置500は室を使用せず、むしろ、基材512が装置500に直接一体化されて、切り取った皮ぶくれを捕らえる(図5D)。捕らえたら、切り取った皮ぶくれが取り付けられた基材512を装置500から取り外してもよい。
本発明の方法を使用して皮膚移植片を準備し、多数の異なるタイプの皮膚損傷を修復する。例えば、本発明の方法を使用して移植片を準備し、火傷(例えば、熱傷および化学的熱傷の双方)、皮ぶくれ形成、皮膚疾患(例えば、表皮水疱症または壊疽性膿皮症)、放射線治療による潰瘍、糖尿病性潰瘍、虚血性潰瘍、栄養障害性潰瘍、外傷、または色素脱失(例えば白斑)を治療してもよい。
特定の実施形態では、本発明の方法を使用して1つまたは複数の皮膚移植片を準備し、白斑を治療する。白斑は、皮膚に斑点状の色素脱失を生じる慢性疾患である。皮膚色素沈着をつかさどる細胞であるメラノサイトが死んでしまうか、または機能できないと、発症する。斑点は最初は小さいが、拡大して形状を変化させることが多い。皮膚病変が生じた場合、顔、手および手首で最も顕著である。一部の病変部は、縁の周りでは色素過剰である。色素脱失は、身体開口部、例えば口、目、外鼻孔、生殖器および臍の周りで顕著である。
白斑は、一般的に、非分節性白斑および分節性白斑の2つのカテゴリーに分類される。非分節性白斑(NSV)では、通常、色素脱失の斑点の位置にある種の対称性がある。新しい斑点も時間が経つにつれて出現し、および体の大部分にわたって広範に広がり得るか、または特定の領域に局在し得る。皮膚がほとんど色素沈着されないままである白斑は、全身性白斑(vitiligo universalis)と呼ぶ。はるかに10代に多い分節性白斑とは異なり、非分節性白斑はどの年齢でも発生することがある。
分節性白斑(SV)は、関連の病気とは見た目、病因論および有病率の点で異なる。その治療は非分節性白斑のものとは異なる。分節性白斑は、脊椎からの後根(dorsal roots from the spine)に関連する皮膚の範囲に影響を及ぼす傾向がある。分節性白斑は、非分節性白斑よりもはるかに迅速に広がり、治療をしないと、時が経つにつれはるかに安定し/固定的となり、かつ自己免疫疾患とは関係がない。
図6は、本発明の方法を使用して白斑を治療するステップを示すプロセス図である。白斑を治療するために、色素脱失した皮膚の部位に自家移植片が提供される。移植片はメラノサイトを含むので、被移植部位が移植片を受け入れると、移植片は、被移植部位に色素沈着した皮膚を生成する。図6に示すように、色素沈着した皮膚の恵皮部は、皮膚移植片の採取前に無菌に清浄する。標準的な方法を使用して恵皮部を清浄にする。典型的な恵皮部は内股であるが、色素沈着した皮膚の任意の領域を使用し得る。
清浄にした後、皮ぶくれ、例えば吸引水疱を作って、皮ぶくれを切り取ることによって移植用の皮膚を採取する。本明細書で説明した装置を使用して皮ぶくれを作って切り取ってもよい。その代わりに、市販の皮ぶくれ用装置を使用してもよい。切り取ったら、表皮の皮ぶくれを滅菌の切断装置上に置いて、微小移植片のアレイに分ける。微小移植片は、拡張させるために第1の基材に移動される。移動は、上述の通り行われてもよい。いくつかの実施形態では、切り取った皮ぶくれを第1の基材上に直接置いて、第1の基材上で微小移植片のアレイを直接生成する。微小移植片は、第1の基材の表面積が拡張されると、拡張される。拡張された微小移植片は第2の基材に移動される。図6は、例示的な基材、TEGADERM(医療用ドレッシング、3M(St.Paul、MN)から市販されている)を示す。しかしながら、任意の生体適合性のある基材を使用してもよい。
色素脱失した皮膚の領域(すなわち被移植部位)を、無菌清浄および皮膚剥削法によって前処理する。拡張された微小移植片を含む第2の基材を、剥削された被移植部位に適用する。恵皮部および被移植部位にドレッシングを当て、創傷のケアを行う。
参照による援用
この開示全体にわたって他の文書、例えば特許、特許出願、特許公報、学術誌、本、学術論文、ウェブコンテンツを参照および引用した。そのような文書は全て、あらゆる点においてそれらの全体を本願明細書に援用する。
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等価物
本発明は、その趣旨または基本的な特徴から逸脱せずに、他の特定の形態で供してもよい。それゆえ、上述の実施形態は、あらゆる点で、本明細書で説明する本発明を限定するものではなく、実例であるとみなされる。それゆえ、本発明の範囲は、上述の説明によるよりもむしろ、添付の特許請求の範囲によって示され、それゆえ、特許請求の範囲の等価物の意味および範囲内に入るあらゆる変更は、これら特許請求の範囲に含まれるものとする。
本発明は、その趣旨または基本的な特徴から逸脱せずに、他の特定の形態で供してもよい。それゆえ、上述の実施形態は、あらゆる点で、本明細書で説明する本発明を限定するものではなく、実例であるとみなされる。それゆえ、本発明の範囲は、上述の説明によるよりもむしろ、添付の特許請求の範囲によって示され、それゆえ、特許請求の範囲の等価物の意味および範囲内に入るあらゆる変更は、これら特許請求の範囲に含まれるものとする。
Claims (18)
- 皮膚移植方法において、
恵皮部から皮膚移植片を採取するステップと;
前記移植片の培養を不用とし、または前記移植片に対する生物由来製品の適用を不用として、被移植部位に移すための前記移植片を準備するステップと;
前記移植片を被移植部位に移すステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、採取ステップが:
吸引水疱を作るステップと;
前記吸引水疱を切り取るステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項1に記載の方法において、準備ステップが:
前記皮膚移植片を第1の基材上に置くステップと
複数の微小移植片を生成させるステップと;
前記第1の基材を伸張させるステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項3に記載の方法において、前記移植片を前記第1の基材から第2の基材へ移動させるステップをさらに含むことを特徴とする、方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1および第2の基材が医療用ドレッシングであることを特徴とする、方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1および第2の基材が同じ材料であることを特徴とする、方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記第1および第2の基材が異なる材料であることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記移植片が自家移植片であることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記被移植部位が、前記皮膚移植片を受け取るための前処理がされた、色素脱失した皮膚の領域であることを特徴とする、方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記皮膚移植片が:上皮植皮片、分層植皮片、および全層植皮片からなる群から選択されることを特徴とする、方法。
- 白斑の治療方法において、
恵皮部から皮膚移植片を採取するステップと;
前記移植片の培養を不用とし、または前記移植片に対する生物由来製品の適用を不用として、被移植部位に移すための前記移植片を準備するステップと;
前記移植片を被移植部位に移すステップであって、前記被移植部位が、前記皮膚移植片を受け取るための前処理がされた、色素脱失した皮膚の領域である、ステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項11に記載の方法において、採取ステップが:
吸引水疱を作るステップと;
前記吸引水疱を切り取るステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項11に記載の方法において、準備ステップが:
複数の微小移植片を生成させるステップと;
前記皮膚移植片を第1の基材上に置くステップと;
前記第1の基材を伸張させるステップと
を含むことを特徴とする、方法。 - 請求項14に記載の方法において、前記移植片を前記第1の基材から第2の基材へ移動させるステップをさらに含むことを特徴とする、方法。
- 請求項14に記載の方法において、前記第1および第2の基材が医療用ドレッシングであることを特徴とする、方法。
- 請求項14に記載の方法において、前記第1および第2の基材が同じ材料であることを特徴とする、方法。
- 請求項14に記載の方法において、前記第1および第2の基材が異なる材料であることを特徴とする、方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記皮膚移植片が表皮植皮片であることを特徴とする、方法。
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