JP2015164526A - 二層複合材料を形成する方法、その方法で形成された二層複合材料、二層複合材料を含む生物医学機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2014年2月14日に出願された米国仮出願第61/940,257号の恩典を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
本発明は、生物医学材料に関し、特に、二層複合材料およびその形成方法に関するものである。
[1]バリア膜層形成材料を多孔質足場材料層の表面にコーティングし、二層中間産物を形成するステップ、および
前記二層中間産物を乾燥させ、互いに分離できない前記多孔質足場材料層とバリア膜層とを含む二層複合材料を形成するステップ
を含む、二層複合材料を形成する方法であって、
前記多孔質足場材料層を形成する方法が、
コラーゲン、ゼラチン、キトサン、および、コラーゲン、ゼラチン、またはキトサンと、ヒアルロン酸との組合せからなるグループから選択される少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーを、約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、スラリーを形成するステップ、
前記スラリーを鋳型に入れて、前記スラリーを凍結するステップ、
前記スラリーに凍結乾燥法を行い、水分子を除去して、足場本体を得るステップ、ならびに
前記足場本体に真空加熱法を行い、前記足場本体を脱水および架橋し、前記多孔質足場材料層を形成するステップ
を含み、
前記バリア膜層形成材料を形成する方法が、
コラーゲン、ゼラチン、キトサン、およびヒアルロン酸からなるグループから選択される第2の生分解性ポリマーを第2の溶剤と混合させ、それを静置してゲルを形成するステップ、ならびに
前記ゲルを均質状態になるまで撹拌し、前記バリア膜層形成材料を形成するステップ
を含む、二層複合材料を形成する方法;
[2]前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーが、スラリーの約1.0〜2.0wt%を占める、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[3]前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーがコラーゲンである、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[4]前記コラーゲンがI型コラーゲンである、[3]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[5]前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーが、コラーゲン、ゼラチン、またはキトサンと、ヒアルロン酸との組合せである、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[6]前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーを、約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、スラリーを形成するステップの前に、
前もって、前記コラーゲン、ゼラチン、またはキトサンを約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、混合物を形成するステップ、および
前記ヒアルロン酸の溶液を前記混合物に注ぐステップ
を更に含む、[5]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[7]前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーが、コラーゲンとヒアルロン酸の組合せである、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[8]前記コラーゲンがI型コラーゲンである、[7]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[9]前記コラーゲン対前記ヒアルロン酸の重量比が、約90〜99.9:10〜0.1である、[7]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[10]第1の溶剤が、水、イソプロパノール、または酢酸を含む、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[11]前記スラリーを鋳型に入れて前記スラリーを凍結するステップでは、前記スラリーが、約−40〜−20℃で凍結される、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[12]前記凍結乾燥法の圧力が約30〜200mTorrである、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[13]前記凍結乾燥法が、
約−40〜−20℃で前記スラリーを約3〜6時間凍結するステップ、
約−40〜10℃で前記スラリーを約12〜16時間凍結するステップ、および
約20〜30℃で前記スラリーを約3〜6時間置くステップ
を含む、[12]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[14]前記真空加熱法の圧力が約30〜200mTorrである、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[15]前記真空加熱法の温度が約80〜110℃である、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[16]前記真空加熱法の時間が約12〜24時間である、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[17]少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーを、約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、スラリーを形成するステップと、前記スラリーを鋳型に入れて前記スラリーを凍結するステップとの間に、前記スラリー内のガスを除去するステップを更に含む、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[18]前記第2の生分解性ポリマーが、前記ゲルの約3〜10%w/vを占める、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[19]前記第2の生分解性ポリマーがヒアルロン酸である、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[20]前記第2の生分解性ポリマーがコラーゲンである、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[21]前記コラーゲンがI型コラーゲンである、[20]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[22]第2の溶剤が水または酢酸を含む、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[23]第2の生分解性ポリマーを第2の溶剤と混合させ、それを静置するステップでは、静置時間が約12〜24時間である、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[24]前記ゲルを均質状態になるまで撹拌するステップの後、前記ゲル内の気泡を除去するステップを更に含む、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[25]前記二層中間産物が約15〜30℃で乾燥される、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[26]前記二層中間産物が約12〜24時間乾燥される、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[27]前記二層中間産物が、室温で約24時間乾燥される、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法;
[28]薄膜形状、または少なくとも1つの開口を有する中空部もしくはチャネルを含む3次元形状である、[1]に記載の二層複合材料を形成する方法によって形成された二層複合材料;
[29]前記3次元形状が、球形状、楕円形状、管状、漏斗状、または円錐形状である、[28]に記載の二層複合材料;ならびに
[30]少なくとも1つの開口を有する中空部またはチャネルを含む3次元形状である、二層複合材料であって、
前記多孔質足場材料層が前記3次元形状の外部に配置され、一方前記バリア膜層が前記3次元形状の内部に配置され、かつ前記中空部もしくはチャネルを囲むか、または
前記バリア膜層が前記3次元形状の外部に配置され、一方前記多孔質足場材料層が前記3次元形状の内部に配置され、かつ前記中空部もしくはチャネルを囲む、
[28]に記載の二層複合材料。
以下の詳細な説明では、説明のために、多数の特定の詳細が本実施形態の完全な理解を提供するために述べられる。しかしながら、1つ以上の実施形態では、これらの特定の詳細なしに行い得ることは明らかである。他の例では、従来公知の構造および装置は、図を簡素化するために概略的に示されている。
実施例1
多孔質コラーゲン足場材料層とヒアルロン酸バリア膜層を有する二層複合材料を準備する。
2. スラリーを真空になるように真空炉に入れて、スラリー内のガスを除去した。
3. 10mlのスラリーを6×6cm2の大きさの鋳型に入れ、凍結乾燥機に入れて、−30℃で凍結させた。
4. 凍結乾燥機の真空ポンプを起動して、凍結乾燥機チャンバの圧力を200mTorrに維持した。
5. 凍結乾燥機内のスラリーが−30℃で3時間維持された。
6. 凍結乾燥機の温度を0℃に上げ、スラリーを、この温度で12時間維持した。
7. 凍結乾燥機の温度を30℃に上げ、スラリーを、この温度で6時間維持した。
8. 凍結乾燥器の真空ポンプを停止し、形成された足場本体を、真空チャンバから取り出した。
9. 足場本体を真空炉に入れ、真空ポンプを起動し、圧力を200mTorrに維持し、次いで真空炉の温度を105℃に上げて、足場本体をこの温度で24時間維持した。
10. 30mlの水と2.0gのヒアルロン酸を50mlの注射器に加え、一晩静置し、ゲルを形成させた。
11. 注射器内の総含有量が50mlとなるように、水を注射器に加えた。
12. 形成されたヒアルロン酸ゲルが均質状態になるまで優しく撹拌した。
13. 注射器を垂直に静置し、気泡をヒアルロン酸ゲルの表面から分離させた。
14. 20mlのヒアルロン酸ゲルを6×6cm2の大きさのプラスチック製の鋳型に加えて、ヒアルロン酸ゲルの表面が平坦になるのを待った。
15. 足場本体をヒアルロン酸ゲルの表面上に配置し、層流で24時間室温において空気乾燥させた。
多孔質コラーゲン/ヒアルロン酸足場材料層とコラーゲンバリア膜層を有する二層複合材料を準備する。
2. 0.15gのヒアルロン酸を50mlの0.05Mの酢酸に加え、よく溶解されるように撹拌した。
3. ヒアルロン酸の溶液を上述のコラーゲンスラリーを含む混合器の中に加え、5.0℃で、10500rpmにおいて、90分間混合して、コラーゲン/ヒアルロン酸スラリーを得た。
4. コラーゲン/ヒアルロン酸スラリーを真空になるように真空炉に入れて、コラーゲン/ヒアルロン酸スラリー内のガスを除去した。
5. 10mlのコラーゲン/ヒアルロン酸スラリーを6×6cm2の大きさの鋳型に入れ、凍結乾燥機に入れて、−30℃で凍結させた。
6. 凍結乾燥機の真空ポンプを起動し、凍結乾燥機チャンバの圧力を200mTorrに維持した。
7. 凍結乾燥機内のスラリーを−30℃で3時間維持した。
8. 凍結乾燥機の温度を0℃に上げ、スラリーを、この温度で12時間維持した。
9. 凍結乾燥機の温度を30℃に上げ、スラリーを、この温度で4時間維持した。
10. 凍結乾燥器の真空ポンプを停止し、形成されたコラーゲン/ヒアルロン酸足場本体を、真空チャンバから取り出した。
11. コラーゲン/ヒアルロン酸足場本体を真空炉に入れ、真空ポンプを起動し、圧力を200mTorrに維持し、次いで真空炉の温度を105℃に上げ、足場本体をこの温度で24時間維持した。
12. 30mlの0.5Mの酢酸と4.0gのコラーゲンを50mlの注射器に加え、一晩静置し、ゲルを形成させた。
13. 注射器内の総含有量が50mlとなるように、0.5Mの酢酸を注射器に加えた。
14. 形成されたコラーゲンゲルが均質状態になるまで優しく撹拌した。
15. 注射器を垂直に静置し、気泡をコラーゲンゲルの表面から分離させた。
16. 20mlのコラーゲンゲルを6×6cm2の大きさのプラスチック製の鋳型に加えて、コラーゲンゲルの表面が平坦になるのを待った。
17. コラーゲン/ヒアルロン酸足場本体をコラーゲンゲルの表面上に配置し、層流で24時間室温において空気乾燥させた。
(a) 材料と方法
1. 電子設備: 体重計、電気カミソリ、電気凝固装置(60W)
2. 麻酔薬: Zoletil 50: 0.025ml/100g体重(B.W.)+ キシラジン(Rompun): 0.025ml/100g体重(SD Rat)
3. 溶液: エタノール、生理食塩水、ヨードチンキ、ホルマリン固定液
4. 一般材料: ペーパータオル、50ml遠心分離管、プラスチック点滴器、ガーゼ、ゴミ袋、1ml注射器
5. 縫合糸: 3−0黒絹縫合糸
手術器具: 手術用ハサミ、シングルフック包交鉗子、持針器、止血鉗子、メス
1. ラット
動物種(strain): スプラーグドーリー(SD)ラット
性別: メス
年齢: 12〜14週
体重: 210〜260g
1. 方法
1.1 ラットは3つのグループに分けられ、第1のグループは対照グループであり、第2のグループは商品、Seprafilm(登録商標)で処理され、第3のグループは本発明の二層複合材料(上述の実施例1によって形成された二層複合材料)で処理された。
Zoletil 50: 0.025ml/100g体重(B.W.)+ キシラジン(Rompun): 0.025ml/100g体重; 腹腔(I.P)注射
電気カミソリによって腹毛が剃毛され、次いで感染を防ぐために、そこにエタノールが噴霧され、局部消毒を行った。
ラットの腹部が肛門近傍の第2の対の乳頭から上向きに切開され、3〜4cmの創傷が作製された。
1.5.1 右腹膜壁のボタン縫合(stitch button)
ボタン縫合は、第2の対の乳頭に対応する位置から右腹膜壁に縫合され、全部で4つのボタンを形成した。ボタンは、0.5cmの間隔を空けられた。各ボタンはそこにで3つの結び目を有した。
子宮の上方1cmの位置近傍の子宮角に1cmの創傷が切開され、3針縫合された。
直径約2cmと深さ約0.5〜1mmの創傷が左腹膜壁に形成された。
創傷から余剰液が除去された後、2cm×2cmの大きさの癒着防止薄膜(Seprafilm(登録商標)または本発明の二層複合材料)が乾燥鉗子によって提供され、創傷を被覆した(対照グループには被覆しなかった)。癒着防止薄膜は、創傷を完全に被覆して完全な保護を提供しなければならなかった。
縫合は、3−0黒絹縫合糸によって行われた。筋肉層は、連続縫合によって縫合され、表皮層は、不連続な縫合によって縫合された。最後に、ヨードチンキが表皮層の創傷に塗布され、ラットが回復するのを待った。
手術後14日目、術後癒着は、二重チェックでオペレータによって評価され、Linsky 評価(scoring)システム(J. Reprod. Med., 32, 17−20, 1987 と Human Reproduction Vol. 18, No.8 pp.1703‐1706, 2003を参照に、引用によって本願に援用される)に応じて、癒着評価表が製作された。また、組織修復の病理学的評価のために組織標本が収集された。
(1)癒着範囲
0=癒着がない
1=損傷領域の20%が癒着
2=損傷領域の50%が癒着
3=全域が癒着
(2)癒着の重症度
0=分離に対して抵抗性がない
0.5=分離に対していくらかの抵抗性がある(適度な力が必要とされる)
1=鋭的な剥離が必要とされる
1.9.1 各ラットの処理の時間は同じでなければならない(25〜30分/ラット)。
1.9.2 全ての手術は、同一人物によって行われ、整合性を確保する必要がある。
(1)実施例1での材料の動物実験
3つの独立した実験が行われた。
第1の実験で創傷を作製する位置と方式は、右腹膜壁のボタン縫合、右子宮角の電気凝固と、左子宮角の切開および縫合を含んだ。手術後、ラットは、28日間観察され、術後の14日目に、創傷癒着評価が各グループのラットに行われた。1−1と番号付けされたラットは、術後、死亡した。各グループの創傷癒着の評価結果は、表1に示される。表1に見られるように、市販品に比べ、本発明の二層複合材料は、よりよい抗癒着効果を有する。
第2の実験で創傷を作製する位置と方式は、右腹膜壁のボタン縫合、左腹膜壁の電気凝固と、左子宮角の切開および縫合を含んだ。手術後、ラットは、14日間観察され、術後の14日目に、創傷癒着評価が各グループのラットに行われた。3−1と番号付けされたラットは、術後、死亡した。各グループの創傷癒着の評価結果は、表2に示される。表2に見られるように、市販品に比べ、本発明の二層複合材料は、よりよい抗癒着の効果を有する。
第3の実験で創傷を作製する位置と方式は、右腹膜壁のボタン縫合、左腹膜壁の電気凝固と、左子宮角の切開および縫合を含んだ。手術後、ラットは、14日間観察され、術後の14日目に、創傷癒着評価が各グループのラットに行われた。各グループの創傷癒着の評価結果は、表3に示される。表3に見られるように、市販品に比べ、本発明の二層複合材料は、よりよい抗癒着効果を有する。
創傷を作製する位置と方式は、左腹膜壁の電気凝固と左子宮角の切開および縫合を含んだ。手術後、ラットは、14日間観察され、術後の14日目に、創傷癒着評価が各グループのラットに行われた。各グループの創傷癒着の評価結果は、表4に示される。表4に見られるように、本発明の二層複合材料は、よりよい抗癒着効果を有することがわかる。
101 多孔質足場材料層
103 バリア膜層
200 本発明の二層複合材料
300 本発明の楕円状の二層複合材料
301 中空部
303 開口
400 本発明の楕円状の二層複合材料
401 中空部
403 開口
500 本発明の管状の二層複合材料
501 チャネル
503 開口
505 開口
600 本発明の管状の二層複合材料
601 チャネル
603 開口
605 開口
700 本発明の漏斗状の二層複合材料
701 チャネル
703 開口
705 開口
800 本発明の漏斗状の二層複合材料
801 漏斗状の中空部
803 開口
805 開口
Claims (30)
- バリア膜層形成材料を多孔質足場材料層の表面にコーティングし、二層中間産物を形成するステップ、および
前記二層中間産物を乾燥させ、互いに分離できない前記多孔質足場材料層とバリア膜層とを含む二層複合材料を形成するステップ
を含む、二層複合材料を形成する方法であって、
前記多孔質足場材料層を形成する方法が、
コラーゲン、ゼラチン、キトサン、および、コラーゲン、ゼラチン、またはキトサンと、ヒアルロン酸との組合せからなるグループから選択される少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーを、約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、スラリーを形成するステップ、
前記スラリーを鋳型に入れて、前記スラリーを凍結するステップ、
前記スラリーに凍結乾燥法を行い、水分子を除去して、足場本体を得るステップ、ならびに
前記足場本体に真空加熱法を行い、前記足場本体を脱水および架橋し、前記多孔質足場材料層を形成するステップ
を含み、
前記バリア膜層形成材料を形成する方法が、
コラーゲン、ゼラチン、キトサン、およびヒアルロン酸からなるグループから選択される第2の生分解性ポリマーを第2の溶剤と混合させ、それを静置してゲルを形成するステップ、ならびに
前記ゲルを均質状態になるまで撹拌し、前記バリア膜層形成材料を形成するステップ
を含む、二層複合材料を形成する方法。 - 前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーが、スラリーの約1.0〜2.0wt%を占める、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーがコラーゲンである、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記コラーゲンがI型コラーゲンである、請求項3に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーが、コラーゲン、ゼラチン、またはキトサンと、ヒアルロン酸との組合せである、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーを、約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、スラリーを形成するステップの前に、
前もって、前記コラーゲン、ゼラチン、またはキトサンを約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、混合物を形成するステップ、および
前記ヒアルロン酸の溶液を前記混合物に注ぐステップ
を更に含む、請求項5に記載の二層複合材料を形成する方法。 - 前記少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーが、コラーゲンとヒアルロン酸の組合せである、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記コラーゲンがI型コラーゲンである、請求項7に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記コラーゲン対前記ヒアルロン酸の重量比が、約90〜99.9:10〜0.1である、請求項7に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 第1の溶剤が、水、イソプロパノール、または酢酸を含む、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記スラリーを鋳型に入れて前記スラリーを凍結するステップでは、前記スラリーが、約−40〜−20℃で凍結される、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記凍結乾燥法の圧力が約30〜200mTorrである、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記凍結乾燥法が、
約−40〜−20℃で前記スラリーを約3〜6時間凍結するステップ、
約−40〜10℃で前記スラリーを約12〜16時間凍結するステップ、および
約20〜30℃で前記スラリーを約3〜6時間置くステップ
を含む、請求項12に記載の二層複合材料を形成する方法。 - 前記真空加熱法の圧力が約30〜200mTorrである、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記真空加熱法の温度が約80〜110℃である、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記真空加熱法の時間が約12〜24時間である、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 少なくとも1つの第1の生分解性ポリマーを、約4〜10℃で、3500〜12000rpmの撹拌速度において、約90〜180分間、第1の溶剤と混合させて、スラリーを形成するステップと、前記スラリーを鋳型に入れて前記スラリーを凍結するステップとの間に、前記スラリー内のガスを除去するステップを更に含む、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記第2の生分解性ポリマーが、前記ゲルの約3〜10%w/vを占める、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記第2の生分解性ポリマーがヒアルロン酸である、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記第2の生分解性ポリマーがコラーゲンである、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記コラーゲンがI型コラーゲンである、請求項20に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 第2の溶剤が水または酢酸を含む、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 第2の生分解性ポリマーを第2の溶剤と混合させ、それを静置するステップでは、静置時間が約12〜24時間である、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記ゲルを均質状態になるまで撹拌するステップの後、前記ゲル内の気泡を除去するステップを更に含む、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記二層中間産物が約15〜30℃で乾燥される、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記二層中間産物が約12〜24時間乾燥される、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 前記二層中間産物が、室温で約24時間乾燥される、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法。
- 薄膜形状、または少なくとも1つの開口を有する中空部もしくはチャネルを含む3次元形状である、請求項1に記載の二層複合材料を形成する方法によって形成された二層複合材料。
- 前記3次元形状が、球形状、楕円形状、管状、漏斗状、または円錐形状である、請求項28に記載の二層複合材料。
- 少なくとも1つの開口を有する中空部またはチャネルを含む3次元形状である、二層複合材料であって
前記多孔質足場材料層が前記3次元形状の外部に配置され、一方前記バリア膜層が前記3次元形状の内部に配置され、かつ前記中空部もしくはチャネルを囲むか、または
前記バリア膜層が前記3次元形状の外部に配置され、一方前記多孔質足場材料層が前記3次元形状の内部に配置され、かつ前記中空部もしくはチャネルを囲む、
請求項28に記載の二層複合材料。
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