JP2015508319A - 懸濁液中の細胞を移植するためのデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、細胞が移植される物体と直接接触する懸濁液を収容している、または収容することができる、少なくとも１つのマイクロキャビティ（２）を備えた支持体を備える、懸濁液中の細胞（３）を移植するためのデバイス（１）に関する。デバイスは、眼、歯肉、皮膚、創傷、もしくは火傷など、ヒトの組織またはヒトもしくは動物の身体に適用することが意図されている。

Description

対応出願
本出願は、Ｅｃｏｌｅ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｆｅｄｅｒａｌｅ ｄｅ Ｌａｕｓａｎｎｅ（ＥＰＦＬ）の名義で２０１２年１月２７日に申請されたＥＰ１２１５２８６６．５号の優先権を主張し、その内容の全体を参照によって本出願に組み入れる。

本発明は、キャビティ（またはリザーバ）を、好ましくはマイクロキャビティまたはマイクロリザーバを含む支持体であって、本発明による支持体が適用される組織（例えば、ヒトまたは動物の組織）と直接接触して、前記組織に対する細胞の直接移植を可能にする、支持体に関する。

より具体的には、一実施形態では、本発明は、懸濁液中の細胞を収容するリザーバを形成する少なくとも１つのキャビティを備え、１つまたは複数の前記キャビティが眼と直接接触し、それによって、局在化された形で眼に対する細胞の直接移植を可能にする、コンタクト・レンズに関する。

キャビティの数、形状、および容積は様々であってもよい。同様に、様々なタイプの組織に適合させることができるように、支持体の様々な形状を考慮してもよい。この支持体は、様々なタイプの材料で実現することができ、組織と接触する内表面で処理されてもよく、例えば、必要に応じて、手術用接着剤または別の製品のような粘着性物質でコーティングされる。

特許文献１は、薬物送達のための強膜レンズについて記載している。この強膜レンズは、角膜の全表面上に、薬物を収容したリザーバを備える。このレンズは、局在化された形で薬物を送達することはできず、角膜全体にしか送達できない。

特許文献２は、患者の眼の角膜に活性作用物質を送達するためのレンズについて記載している。この文献では、レンズは、レンズ内に封入された作用物質を放出するキャリア材料を含む。

特許文献３は、薬物を送達する手段として使用される繊維を含むコンタクト・レンズについて記載している。繊維は薬物を取り込み、それを眼に送達する。

特許文献４は、涙膜（lachrymal film）内での拡散によって移動が可能な生物活性作用物質を捕捉している、架橋高分子の微小粒子またはミクロゲルを、内部で拡散させたコンタクト・レンズを含む、眼科的に生物活性の（ophthalmically bioactive）作用物質を投与するためのシステムについて記載している。

特許文献５は、生物活性の作用物質が油相中に眼科的に封入されている、水中油型のマイクロエマルションを有するレンズについて記載している。

特許文献６は、高分子ヒドロゲルを使用して薬物を送達するためのシステムについて記載している。

特許文献７は、患者の角膜上に物質を排出するための製品について記載している。

特許文献８は、レンズの周囲に沿ってその内部で延びる隆起の形状のリザーバを備えたレンズについて記載している。かかる構成では、リザーバに収容された製品の標的適用（targeted application）は可能にならない。

特許文献９は、薬物の適用範囲をレンズ上で非対称に分布させた、コンタクト・レンズについて記載している。より具体的には、レンズは、非親水性材料で作られ、薬物を収容した第１のレンズと、薬物を「サンドイッチ」状に取り込むようにして第１のレンズの凹状面上にある、親水性材料で作られた第２のレンズとを含む。

技術的現状の他の文献は次の通りである：特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８、特許文献１９、特許文献２０、特許文献２１、特許文献２２、特許文献２３、特許文献２４、特許文献２５、特許文献２６、特許文献２７、特許文献２８、特許文献２９、特許文献３０、特許文献３１、特許文献３２、特許文献３３、特許文献３４、特許文献３５、特許文献３６、特許文献３７、特許文献３８、特許文献３９、特許文献４０、特許文献４１、特許文献４２、特許文献４３、特許文献４４、特許文献４５、特許文献４６、特許文献４７、特許文献４８、特許文献４９、特許文献５０、特許文献５１、特許文献５２、特許文献５３、特許文献５４、特許文献５５、特許文献５６、特許文献５７、特許文献５８、特許文献５９、特許文献６０、特許文献６１、特許文献６２、特許文献６３、特許文献６４、特許文献６５、特許文献６６、特許文献６７、特許文献６８、特許文献６９。

ＷＯ２００８／１４４３４０号 ＷＯ２０１０／０６８２８１号 ＵＳ２００９／２６９３９１号 ＷＯ２００９／０３２２６号 ＵＳ２００８／０７５７５７号 ＷＯ２００６／０８４２７５号 ＤＥ ４０ ２２ ５５３号 ＤＥ１９６４１１６号 ＵＳ２００８／０１０７７１３号 ＵＳ２００８／３１７８１９号 ＵＳ２００８／１０７７１３号 ＷＯ２００７／００２６７１号 ＵＳ２００６／２９０８８２号 ＵＳ２００５／１９６４２８号 ＷＯ０３／０９０６６２号 ＵＳ２００３／２０３００１号 ＥＰ０８８２９９６号 ＪＰ６２７３７０２号 ＤＥ４０２２５５３号 ＵＳ３７８６８１２号 ＣＮ２９１４１２７Ｙ号 ＥＰ０３４７０４３号 ＤＥ１９６４１１６号 ＷＯ２００８／１３１９７３号 ＷＯ２００７／０９２５５０号 ＷＯ８４／０１２９７号 ＵＳ４，４６６，７０５号 ＵＳ２００８／２１２０２１号 ＵＳ２００６／１５２６７４号 ＷＯ２００４／０４６７６８号 ＵＳ７６９５１３５号 ＷＯ９３／０７８４０号 ＷＯ２００９／１４５８４２号 ＷＯ９９／４５８６９号 ＷＯ２０１０／１０５１３０号 ＷＯ２００８／０９８２９９号 ＵＳ３８６７５１９号 ＵＳ２０１０／０６９８５７号 ＷＯ２００６／０２９３３２号 ＵＳ４１８６１８４号 ＵＳ３９６１６２８号 ＷＯ０３／０７７７９４号 ＵＳ４１７７２５６号 ＵＳ２０１０／２１０９９６号 ＷＯ００／６６１３９号 ＷＯ９５／０１７６４号 ＵＳ２００５／２７５７９９号 ＵＳ２００５／０１３８０６号 ＵＳ２００５／１７７１４９号 ＷＯ２００６／０４７７８８号 ＪＰ２００２３３１０２５号 ＷＯ９５／２０９６９号 ＵＳ２００４／０８１６４３号 ＷＯ２０１０／３３８５３号 ＷＯ０３／０３０９５９号 ＵＳ２００５／０７０９４２号 ＷＯ０１／３０３７５号 ＷＯ０３／０７７８９８号 ＷＯ９８／５３８０６号 ＷＯ０３／０３０９５８号 ＷＯ０２／０６８８３号 ＵＳ６，５４１，０２８号 ＵＳ２００４／０４９２６８号 ＵＳ５９３２２０５号 ＷＯ２００４／０６０３４８号 ＷＯ２０１１／０３１８５２号 ＵＳ２００７／１０６３９４号 ＷＯ２００５／１２３０３５号 ＷＯ２００６／１０２３７８号

本発明の１つの目的は、既知の製品およびプロセスを改善することである。

本発明の別の目的は、患者を治療するのに、即ち患者の組織に対して、一般的には本発明の実施形態の１つのように患者の眼に対して直接細胞を適用するために、単純かつ正確な形で使用することができる、レンズまたは別の支持体などの支持体を提供することである。

本発明は、特に細胞懸濁液（つまり、標的器官上に直接移植される細胞）の適用が可能になるという点、および前記適用が正確な位置決め（デバイスのキャビティの配置によって決まる）を有するという点で革新的である。

一実施形態では、懸濁液中の細胞の移植など、媒質を適用するためのデバイスは、前記媒質が適用される物体と直接接触する、前記媒質を収容する少なくとも１つのマイクロキャビティを備えたキャリアを備える。

キャリアは、複数のマイクロキャビティを備えてもよい。

一実施形態では、キャリアは、１つまたは複数のマイクロキャビティに媒質を供給するための、少なくとも１つのチャネルを備えてもよい。

一実施形態では、デバイスは、時間の経過につれて１つまたは複数のマイクロキャビティに媒質を継続的に供給することを可能にする、少なくとも１つのリザーバをさらに備えてもよい。

一実施形態では、キャリアはコンタクト・レンズの形状を有してもよい。

一実施形態では、キャリアは、キャリア上で均等に分配されるか、またはキャリア上で不均等に分配される複数のキャビティを備えてもよい。

一実施形態では、キャリアは、キャリアが患者に適用されるときに媒質を環境から保護する保護手段を備えてもよい。

一実施形態では、保護手段はリングまたは複数のキャビティであってもよい。

一実施形態では、１つまたは複数のキャビティは、円筒形状および／またはリング形状および／または様々な容積を有してもよい。

一実施形態では、デバイスはセンサを備えてもよい。

一実施形態では、センサはキャリア上に位置してもよい。

一実施形態では、センサは、媒質中のインジケータ染料であるか、または微小電極であってもよい。

一実施形態では、センサは高分子またはヒドロゲルのポーチを備えてもよい。

一実施形態では、媒質を再構成するために、キャリアは少なくとも、透水性メンブレンで被覆された媒質濃縮物チャンバに接続された入口を備えてもよい。

一実施形態では、入口は、チャンバ内に過剰圧力を構築する弁をさらに備えてもよい。

一実施形態では、少なくとも１つのキャビティは、細胞を移植するために、懸濁液中の前記細胞を媒質として収容してもよい。

一実施形態では、デバイスは、複数のキャビティを備えてもよく、一部のキャビティは懸濁液中の細胞を媒質として収容し、他のキャビティは、成長阻害剤および／または成長因子および／または血管阻害剤および／または細胞死阻害剤および／または透過化剤（permeabilization agent）を収容する。

一実施形態では、センサは、ｐＨ、ＣＯ２、または代謝物質濃度のセンサであってもよい。

一実施形態では、キャリアは、眼、歯肉、皮膚、創傷もしくは火傷、または内臓など、ヒトの組織またはヒトもしくは動物の身体に適用するように適合されてもよい。

一実施形態では、本発明は、患者または動物に対して媒質を直接適用するための、本明細書に記載されるようなデバイスの使用に関する。

本発明は、以下の詳細な説明および添付図面によって、より十分に理解されるであろう。

レンズに関する本発明の原理を示す図である。 レンズに関する本発明の原理を示す図である。 患者の眼に対する本発明によるレンズの適用を示す図である。 レンズの一実施形態を示す図である。 レンズの一実施形態を示す図である。 レンズの一実施形態を示す図である。 レンズの一実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図である。

本発明の原理が、図１、２、および３に示される。これらの図では、少なくとも１つのマイクロキャビティ２を備える、コンタクト・レンズ１の形状のキャリアが示されている。このマイクロキャビティ２内には、媒質３、例えば細胞懸濁液が導入され、患者の角膜（コンタクト・レンズの場合）と直接接触させることが意図される。マイクロキャビティ２のサイズが小さいため、媒質３は、表面張力によってキャビティ２内で維持され、それによって、デバイスを治療する組織または器官（眼など）と簡単に接触させることが可能になっている。

レンズ１をユーザ５の眼４の角膜上に適用した結果が図３に示される。

図４〜７では、（図３、６、および７に示されるように）キャリア（例えば、レンズ１）がユーザによって着用されたとき、キャビティ２へのアクセスを提供するいくつかのチャネル６（実際には、マイクロチャネル６）が見える、一実施形態が示される。したがって、キャビティ２を再充填する、即ち媒質３をキャビティ内に追加するという目的のために、レンズ（もしくは別の支持媒質）を除去または移動することなく、それを行うことが可能である（図６および７を参照）。本発明のさらなる実施形態についての以下の説明から理解されるように、必要性および要件に応じて、同じ細胞懸濁液または他の任意の製品のどちらかを、媒質３として追加してもよい。

チャネル６は、再充填を容易にする面取り部を備えても備えていなくてもよく、任意の適切な形状（直線もしくはその他）を有してもよい。

これらのチャネル６は、眼５の上の適所でキャリア１（例えば、レンズ）を保持してもよい、特定の興味深い機能を形成する。本発明の原理を適用することによって、その結果、非常に正確かつ局在化した形で細胞懸濁液を患者に適用する、レンズまたは別の等価のキャリアなどの支持体／キャリア１を得ることが可能である。キャビティ２が所望の位置に置かれた状態で支持体１が適切に配置された後、支持体１は定位置に留まり、キャリア１を変位させることなく、必要な限りキャビティ２への供給を行うことができる（図７を参照）。

図５は、同じ要素を特定する同じ参照番号を有する図４の実施形態の平面図を示す。チャネル６の数は可変であり、必ずしもデバイス／支持体１の中央に配置されなくてもよいことに留意されたい。例えば図４に示されるように、チャネル６の入口は好ましくはキャビティ２に近接して位置する。あるいは、キャビティ２の位置に応じて、チャネル６の入口はキャビティから離れて、前記入口へのアクセスをより簡単にしてもよい。本発明の原理にしたがって、状況に応じて、他の任意の構成および形状が当然ながら考慮されてもよい。

図５Ａは、キャビティ（複数のキャビティ）２の４つの異なる構成のパターンを示す。理解することができるように、支持体またはキャリア１（例えば、レンズ）は、中心にあるまたは中心にない単一のキャビティ２（図５Ａの上側の２つの図を参照）と、キャリア１上で均等に分配されたまたはされていない２つ以上のキャビティ（図５Ａの下側の２つの図を参照）とを備えてもよい。

本発明の利点のうちの１つがここで明らかである。細胞懸濁液の標的適用のため、１つまたはそれ以上のキャビティ２をキャリア１の特定の範囲に設けることができる。それに加えて、様々なキャビティ２は、標的に、即ち所望の位置に達した後、補足的な適用のための異なる製品、または混合物質を収容することができる。

図４、５〜８に示されるようなチャネル６を図５Ａの実施形態で使用することによって、必要に応じて、すべてのキャビティ２に同時にまたは順々に、同じ媒質３または異なる製品を供給／再充填することも可能である。

いくつかの実施形態では、キャビティ２はすべて、製品を充填または再充填するための少なくとも１つのチャネル６を有してもよく、他の実施形態では、１つのみまたはいくつかのキャビティが、少なくとも１つのかかるチャネルを有してもよい。したがって、使用される製品に応じて、一部の選択されたキャビティが再充填され、同じキャリアの他のキャビティは再充填されなくてもよい、異なる実施形態を設計することが可能である。一部のキャビティは、さらには、展開に応じて（製品の濃度を増加させるため、または任意の適切なその後の目的のため）、例えばキャリアが患者の上に置かれた後、場合により充填されてもよい。

キャビティ２の形状は、円形または楕円形、「バナナ形」またはその他など、随意に選択することができる。また、キャリア１の適用に関連して、またはキャリア１が患者に適用される区域に関して、形状を選択してもよい。

図６は、患者の眼５の角膜４上に位置する、図４のレンズ１を示す。図示されるように、このモードでは、マイクロキャビティ２は空であり、それによって例えば、媒質３が、例えば細胞懸濁液が、本発明の原理にしたがってキャビティ２内に追加される前に、最初にレンズ１を定位置に適切に配置することが可能になる。チャネル６が存在しない場合、当然ながら、レンズ１が眼５に適用される前に、媒質３をキャビティ内に追加することが必要である。当然ながら、チャネル６が存在することは、必ずしもレンズ１が媒質３なしで適用されることを示唆しない。

図７は、媒質３がキャビティ２に導入されている、図４のシステムを示す。

上述したように、図６〜７のキャリア１は、図５Ａに示されるような複数のキャビティ２を備えてもよい。

図８では、図７に基づいた実施形態が示されるが、図８のこの実施形態では、リザーバ７がレンズの上に追加されている。リザーバ７は通常、マイクロキャビティ２よりも大きい、場合によってははるかに大きい容量を有し、チャネル（例えば、チャネル６）を通して、より長期間にわたってマイクロキャビティ２に媒質３を、例えば懸濁液または最初に適用されるような他のタイプの懸濁液または他の任意の所望の製品を、供給することを可能にしている。したがって、キャリアは、より長期間にわたって触れられることなく、適所に残されてもよい。

図９では、リザーバ７の変化の原理が示される。この図から理解することができるように、媒質３を更新するかまたは別の製品と、例えば成長因子、もしくは細胞の増殖、成長、分化を促進する小分子、細胞死阻害因子、または別の所望の製品と置換するため、支持体１（レンズ１）を交換または移動することなく、リザーバ７を別のリザーバ７と交換することが可能である。

リザーバ７、７’は、表面張力によって定位置で保持される。必要であれば、手術用接着剤または他の任意の等価の手段などの保持手段を追加して、リザーバ７、７’の付着を強化することが可能である。保定手段の選択は問題となっている適用に結び付けられることがある。

本発明の利点は、局在的かつ正確な形で媒質３を、例えば懸濁液を適用することである。上述したように、レンズ、より一般的には媒質３を適用するのに使用されるキャリア１は、前記媒質を適用するために選択された／必要な位置にある、１つのキャビティ２、または１つを超えるキャビティ２を含んでもよい。

それに加えて、チャネル６の使用によって、直接または追加のリザーバ７を使用して、マイクロキャビティ２を再充填することが可能になっている。

いくつかのキャビティ２が存在する場合、それらには、同じ媒質３が、または異なる効果および／もしくは補完的な効果のための異なる媒質３が、または他の任意の所望の製品が供給されてもよい。

図８および９に示されるようなリザーバ７、７’は、図５および５Ａに示されるような、単一のキャビティ２または複数のキャビティ２の構成で使用されてもよい。かかる場合では、リザーバ７／７’は、すべてのキャビティ２に同じ媒質３を供給するのに使用されてもよく、または、リザーバ７／７’は特定の数のキャビティ２にのみ供給してもよい。別の構成では、リザーバ７／７’は、異なるキャビティ２に対する異なる媒質３の選択された供給のため、異なる媒質３をそれぞれ収容したいくつかの分割を備えてもよい。

図９に示される手順にしたがってリザーバ７を交換するとき、置換用のリザーバ７’は、置換したリザーバ７と同じキャビティ２に同じ媒質３もしくは異なる媒質を供給してもよく、または特定のキャビティのみに同じ媒質３もしくは異なる媒質を供給してもよい。リザーバ７／７’の形状、および異なる媒質３の分割の存在に応じて、異なるキャビティ（同じものではない）に供給して、媒質３の適用位置および／または適用される媒質３を変えてもよい。

当業者であれば理解するように、本発明の原理によって、本発明の意図される使用／適用に合わせて調整されてもよい、多数の変形が可能になる。

図１０Ａ（底面図）および１０Ｂ（横断面図）は、キャリアの、例えば本発明の原理によるレンズ１０の別の実施形態を示す。この実施形態では、レンズ１０は、キャビティ１１（上述したキャビティ２に相当）を取り囲むリング１２を備える。リング１２は、新しく移植された細胞（媒質が細胞懸濁液であるとき）が患者の治療区域を適切に被覆することができるように、前記キャビティ１１内に存在する媒質３を天然の細胞から「保護」するのに使用される。

リング１２は、デバイス（レンズに限定されない）の意図される適用に対して適切な任意の材料であってもよい。好ましくは、材料は生体適合性のもの、例えば金属または合成材料である。

図１１（断面図）は、レンズ１０が患者の眼５に適用されている、この機能を示しており、十字を付した矢印は、眼５の治療区域１４に対してリングによってもたらされる保護を示している。

デバイスが１つを超えるキャビティ１１（２）を備えてもよいという事実を利用して、キャビティ１１／２をキャリア１／１０上に適切に配置することによって、患者のグラフト範囲の均質かつ迅速な被覆を改善するように、デバイスを機能的にすることができる。

したがって、上記にも記載し、かつ前記実施形態に適用可能なように、デバイスは、一実施形態では、媒質３を、例えば移植される細胞を収容した中央のキャビティ１１と、間質を通して拡散する化学誘引物質の成長因子を収容した外側リングを形成する、さらなる外部キャビティ１１とを備えてもよい。したがって、グラフト細胞は、周囲へと誘引され、治癒させる範囲を均質かつ迅速に被覆するようになる。この実施形態は図１２Ａおよび１２Ｂに示されており、コンタクト・レンズ２０の形状のキャリアが、中央のキャビティ２１と、それを取り囲む、本発明の原理による適切な物質を含有してもよいいくつかのキャビティ２２とを備えている。周囲のキャビティ２２は、所望の効果を得るため、任意の適切な媒質３を収容してもよい。それらはまた、図１０および１１（上記を参照）のリング１２によって得られるのと等価の効果（「遮蔽効果」）を提供するのに使用されてもよい。

図１３Ａ（底面図）および１３Ｂ（横断面図）に示される別の実施形態では、例えば成長因子、増殖を促進する小分子、または成長阻害剤を収容した、いくつかのさらなるリング状のキャビティ２４、２５を追加して、上述したようにキャリア２３が構築されてもよい。実際に、キャビティ２６のグラフト細胞は、移植後の初期の間、天然の細胞から保護する必要がある。したがって、成長阻害剤（例えば、リング２５内）が、天然の細胞が移植範囲に侵入するのを止めるであろう。しかし、成長因子または促進分子を収容したリング２４のおかげで、移植された細胞の成長は阻害されない。一実施形態では、外側のリング２５は、角膜が損傷したときに起こる場合が多い新血管新生を防ぐ、血管成長阻害剤を収容してもよい。

著しく損傷した環境での移植の場合、移植された細胞が創傷範囲を成長させ被覆する必要があるだけではなく、それらの細胞を第一に残存させる必要がある。この必要性に応答するため、デバイス・キャリアは、細胞を収容した一部のキャビティと、成長因子、増殖を促進する小分子を収容した他の一部のキャビティと、細胞死阻害剤を収容した一部のキャビティなどを備えてもよい。上述の説明から、本発明によって、キャビティと、患者に適用される媒質とを備えた、キャリアの多くの様々な構成が可能になることが容易に理解されるであろう。

いくつかの実施形態では、キャリアは、細胞懸濁液、成長因子、細胞死阻害剤など、適用される媒質３の勾配を作り出すような形で、多数のキャビティ２を伴って構築されてもよい。

この勾配は、図１４〜１６に示される様々な構造によって達成されてもよい。

図１４Ａ（底面図）および１４Ｂ（側面図）の実施形態では、キャリア３０（例えば、レンズ）は、前記キャリア３０の片側に非対称的に配置された複数のキャビティ２を備える。前記キャビティ２に入れられる媒質３は、すべてのキャビティ２で同じであってもまたは異なってもよく、キャリア３０の下部（図１４Ａおよび１４Ｂの右側）で拡散してもよい。しかし、媒質の濃度はキャビティ２が位置するところで最も高くなり、濃度はまた、同じであるかまたは異なってもよいキャビティの容積に影響を受ける。

図１５Ａ〜１５Ｃの実施形態では、キャリア３１のキャビティ２を介して媒質３の濃度の勾配を適用する、別のバージョンが示される。図１５Ａは一次元の勾配を示し：濃度は左側から右側へと（明るい方から暗い方へと）増加している。この勾配は、キャビティ２の密度の増加および／もしくはそれらの容積の増加、または媒質の濃度の増加、またはそれらの組合せによって達成されてもよい。

図１５Ｂでは、勾配はキャビティ２によって作られる二次元を有する。図１５Ｂの実施形態に関して、濃度の増加は、キャビティ２の密度の増加および／もしくはそれらの容積の増加、ならびに／または媒質の濃度の増加、またはそれらの組合せによって達成されてもよい。

図１５Ｃでは、キャビティ２の密度の増加がキャリア３１の下側部分に示されている、一実施形態が示される。

媒質の濃度の増加ではなく、キャビティ２の密度またはキャビティの容積の増加を使用することの利点は、この効果を達成するために、時間の経過につれて媒質を変更する必要がない点である。当然ながら、特定の状況では、媒質の濃度を変更する方が良いことがある。

図１６Ａ（底面図）および１６Ｂ（横断面図）では、キャリア３２のキャビティは、リング３３、３４、３５の形状を有し、かかるリング３３〜３５もまた、媒質の濃度勾配を作り出すのに使用されてもよい。リング３３〜３５はそれぞれ、同じ媒質または異なる媒質を保持してもよく、勾配はリングの形状および容積によって達成されてもよい。

当然ながら、キャリア内に勾配を作り出すためにいくつかの異なる化学物質を使用するとき、個々の物質の勾配を個別に制御し、したがって（同じ、対向する、または任意に異なる方向および幾何学形状を）任意に組み合わせることができる。当業者であれば、本発明の原理および実施形態の特徴の組合せを用いて可能な、多数の組合せを認識するであろう。

図１７Ａ〜１７Ｃ（横断面図）は、特定の用途に有用な本発明のさらなる一実施形態を示しているが：標的器官の表面上皮の透過化または局所的除去が望ましい場合がある。一例は、化学物質による深層の治療のような、深層への細胞の移植である。これを達成する最も単純な方法は、デバイスを設置する前に表面上皮の一部もしくはすべてを機械的または化学的に除去することである。

化学的透過化の場合、キャリア３６（例えば、コンタクト・レンズ）は、媒質３としての懸濁液中の細胞用の少なくとも１つのキャビティ２と、別個の透過化キャビティ２、２’を形成する他のキャビティ（この例では、２つのキャビティ２’）とを備え、透過化剤を収容したキャビティ２’の近傍で表面上皮を除去または透過化することができ、最終的には、主要キャビティ２内の細胞が眼５の角膜４内部に達することが可能になる。

マイクロキャビティ２、２’によって提供される局在化作用を利用して、表面上皮の局所的除去をもたらす条件によって、角膜の表面上皮を局所的に治療することができる。これは、キャビティ２’の少なくともいくつかに透過化剤の溶液を適用することによって達成することができる。これらの透過化剤は、界面活性剤（ベンザルコニウム塩など）、酵素（トリプシンまたはコラゲナーゼなど）、キレート剤（ＥＤＴＡなど）、光感受性作用物質（photodynamic agents）（γ−アミノレブリン酸、および細胞によって光活性ポルフィリンに加工される誘導体など）、ならびにこれらの作用物質の組合せであり得る。透過化によって、細胞を間質の表面に直接移植することが可能になる。細胞（媒質３）および透過化剤が移植に先立って意図せずに混合されるのを回避するため、透過化キャビティ内にヒドロゲルを使用することが可能である。

図１７Ａは、透過化および治療自体という両方の治療を行うことができるレンズ３６を示す。

図１７Ｂおよび１７Ｃは同じプロセスを、ただし２つの異なるキャリア３７、３８を用いた２つの工程を示しており、キャリア３７は、透過化剤を収容したキャビティ２’を用いた透過化工程に、キャリア３８は、媒質３を収容したキャビティ２を用いた治療工程（例えば、細胞移植）に使用される。

当然ながら、上述した実施形態のすべての教示および構成は、ここで図１７Ａ〜１７Ｃの実施形態に適用されてもよい。

図１８Ａ（横断面図）および１８Ｂ（患者の眼５における横断面図）は、センサ３９、３９’（例えば、マイクロセンサ）がキャビティ２に隣接して位置する、キャリア３８の別の実施形態を示す。センサは、一般的に、様々なパラメータを測定またはモニタリングする、例えば、ＰＨ、ＣＯ２、および代謝物質の濃度をモニタリングするためのものである。これは、当然ながら、本発明の用途に応じて適合されてもよく、異なる用途が異なるパラメータのモニタリングを必要とするとき、キャリアは１つを超えるセンサ３９、３９’を備えてもよい。

例えば、キャリア３８は、細胞代謝および成長移植（growth transplantation）の様々な態様の定量化を可能にする、センサ３９、３９’を備えてもよい。例えば、ｐＨ、二酸化炭素、酸素、またはグルコースの濃度を使用して、媒質交換が必要とされる時点を定義してもよい。センサ３９、３９’は、空間的制約と適合性がある任意の動作原理を使用してもよいが、一般的には、電気的または光学的機構が使用されてもよい。

例えば、キャリアに埋め込まれ、媒質に達する微小電極３９、３９’が、ｐＨ、グルコース、または酸素を感知するのに使用されてもよく；コンタクト・レンズに埋め込まれた電気計測用の読出しシステムが同様に利用可能である。

別の変形例では、光学的感知は、検体濃度の関数として光学的性質が変化する物質に基づく。

図１９は、キャビティ２に入れられた媒質３に含まれる染料インジケータでセンサが作られてもよい、少なくとも１つのセンサを有するキャリアの一実施形態を示す。

したがって、キャリア４３（例えば、コンタクト・レンズ）は、角膜４上で患者に適用される媒質３を備えたキャビティ２を備え、キャビティは、染料反応の読取りを可能にするために使用される横延長部４４を備える。この趣旨で、キャリア４３は、光学読出しに適した光学的バックグラウンド（optical background）４５を備える。

一実施形態では、横延長部４４は、光学的バックグラウンド４５と、さらに、本発明の原理による反応のためのインジケータ物質を収容した高分子またはヒドロゲルのポーチ４６とを備える。

当然ながら、上述したように、キャリアは、状況に応じて、様々な変数および要素を検出／モニタリングするため、１つの単一のセンサ、または同じタイプもしくは異なるタイプの複数のセンサを備えてもよい。したがって、本発明の枠組みの中で多くの変形例が可能である。

本文脈において使用されてもよい、電気的感知のための読出しシステムの一例は、出願ＷＯ０３／００１９９１号に開示されているような、センシメド（Sensimed）という名称の会社（www.sensimed.ch）によって開発されたものである。特に、該文献に記載されている信号処理および読出しシステムを、代謝物質、酸素張力、ｐＨ、または二酸化炭素濃度を測定する微小電極と組み合わせてもよい。

感知の結果は、媒質３を、求められる結果にしたがって、再供給および／または交換および／または適合させなければならないか否かを判断するのに使用されてもよい。かかる再充填、交換、および／または適合は、後述する本発明の実施形態を用いて実施されてもよい。

図２０Ａ〜２０Ｄは、媒質の供給／再充填能力を備えた本発明、およびその手順の実施形態を示す。

移植に際して、細胞が制御環境にあることが重要である。デバイスを除去するときに天然の環境に暴露するのに先立って、成功する移植のために適した期間（一般的に、約１０日間）の間、細胞に栄養素を提供する、いくつかの解決策が可能である。可能な解決策は次の通りである：即ち、
移植後用レンズ（post-transplantation lens）、例えば、図８および９に関連して上述したようなリザーバによって、新しいデバイスまたは少なくとも新しい媒質と定期的に交換されるレンズ；
特定のリザーバ内に媒質の濃縮物または固体粉末のどちらかを収容し、涙膜からの水を濃縮物に拡散するとともに接続チャネルを通して主要チャンバ内へと緩やかに放出することによって、媒質を近等張濃度（near isotonic concentration）に再構成することを可能にする透水性メンブレンで被覆された、移植後用または移植用レンズであり；出口チャネルを使用し、使用済み媒質を涙膜内へと放出することができる。
あるいは、液体の補給を可能にする、マイクロチャネルおよびそれに取り付けられた管材を備える、移植用または移植後用レンズ。滅菌のため、皮下注射針による複数回の注射を容認する、ゴム製セプタムに基づいた滅菌流体注射が使用されてもよく；また、閾値圧に達したときのみ開く弁を出口チャネル内に配置して、主要チャンバの感染を回避することができる。
さらなる変形例は、リザーバチャネル内の圧力が閾値レベルに達すると開く弁を備える。別のかかる感圧性の弁を、感染を制限するために出口チャネル内に配置することができる。

可能な実施形態および変形例について、以下により詳細に記載する。

図２０Ａでは、キャリア１（例えば、コンタクト・レンズ）は、本発明の原理による、患者（例えば、患者の角膜）を治療するための媒質３を収容することが意図されたキャビティ２を備える。図４〜９に関して上述したように、キャリア１は、媒質３を供給するためのチャネル６、６’を備える。一般的に、キャリア１は、所望の媒質３を供給するため、出口６（キャビティ２の排気を可能にする）および入口６’を備える。図２０Ａに示される、この趣旨で使用されるデバイスは、入口６’に接続される管材６０と注入ポート６１とを備えて、キャリア１が適所にあるときにキャビティ２内へと媒質を移動するのを可能にしている。これは、外部注入／供給方法の一例である。

図２０Ｂでは、プロセスは外部供給を回避し、それよりもむしろ、患者の涙膜からの水の拡散を使用して媒質を再構成するものである。コンタクト・レンズなどのキャリア１は、患者の角膜４に適用される媒質３のための、これまで開示されたキャビティ２を有する。キャリアは、キャビティの供給の出口６および入口６’を備える。この実施形態では、入口６’は、透水性メンブレン６３によって被覆された媒質濃縮物６２に接続され、メンブレンを通して、涙膜からの水が濃縮物６２中へと拡散し、それによってキャビティ２内の媒質３の供給を再構築してもよい。

図２０Ｃおよび２０Ｄは、図２０Ｂの実施形態の別の変形例を示す。この変形例では、同じ要素は図２０Ｂと同じ参照番号によって特定される。それに加えて、この変形例は、媒質濃縮物６２によるチャンバ内のわずかな過剰圧力を要する、入口６’内に位置する弁６４を特徴とする。透水性メンブレン６３を通して涙膜からの水が媒質濃縮物チャンバ６２に拡散する際に、この過剰圧力を蓄積するのに時間を要するので、再構築された媒質のキャビティ２内への放出は遅延し、より制御された形で生じる。

図２１Ａ（平面図および横断面図）、２１Ｂ（平面図および横断面図）、２２Ａ（底面図および横断面図）、２２Ｂ（底面図および横断面図）、ならびに２２Ｃ（底面図および横断面図）は、本発明を使用する方法の一例を示す。

本発明の異なる実施形態に関して上述したように、デバイスのキャビティ２のサイズを選択することができるという事実を利用して、２つの異なるキャリアを、即ちレンズ：即ち、所望の量の細胞を（媒質３として）接種するのに適切なキャビティ２の容積を備えた第１のシーディング・レンズ（seeding lens）７０（レンズ１に相当）と、良好な細胞３の成長を可能にするより大きいキャビティ７２を備えた第２のレンズ７１とを構築してもよい。

移植手順は次の通りであることができる：即ち、
第１の工程（図２１Ａおよび２２Ａ）：必要な時間（一般的に、２〜３時間）にわたって、細胞懸濁液３を収容したシーディング・レンズ７０を適用することによって細胞を移植する。
第２の工程（図２２Ｂ）：シーディング・レンズ７０を除去し、より大きいキャビティ７２（細胞培地を収容）を備えたレンズ７１を、移植された細胞３の上に配置する。その結果、この第２のレンズ７１によって、細胞成長が可能になり、移植された細胞（最初に移植したときは極めて脆弱である）が、眼内移動による剪断力から保護される（図２１Ｂおよび２２Ｃを参照）。

図２３は、皮膚、頭皮、または心臓７３（図２３に示される）などの内臓など、他の器官に適合されている、本出願において上述したのと同じ種類のデバイスを示す、本発明によるキャリアの別の実施形態を示す。本説明は、主に、キャリアとしてのレンズの構造に言及しているが、これは、本発明の原理にしたがって患者の身体の他の部分を治療するのに他の形状または形態で使用されてもよい、本発明の適用範囲を限定するものとして見なされるべきではない。したがって、かかる原理は本発明の使用に適合されてもよい。

想定される用途
本発明の用途は多数である。上述したように、コンタクト・レンズの形態のこの支持体を使用してもよいが、これは、本発明の限定として解釈されるべきではない。

本発明によるデバイスの好ましい用途は、角膜上皮幹細胞を移植するため、記載したようなコンタクト・レンズを使用するものである。実際に、多くの患者が、角膜上皮の損傷（化学的または熱的火傷）、欠如（角膜上皮幹細胞疲弊症（limbal stem cell deficiency））による視覚障害を患っている。今日、これらの症状は角膜または角膜縁のグラフトの移植によって治療されている。懸濁液中の細胞の移植は、本明細書に記載されるデバイスのおかげで、外科医にとって移植手順を容易にし、移植手順を加速する。さらに、本明細書に記載される技術によって、十二分な高価なＧＭＰ条件下で、培地中で人工上皮が生成される。実際に、外科医は、健康な対側性の眼またはドナーの眼から得られた細胞を直接移植することができる。したがって、この用途で本発明を使用することは特に有利である。

しかし、本発明の用途は多数である。例としては次のものが挙げられる：即ち、
遺伝子組換え細胞（例えば、遺伝性の角膜変性の矯正のため）または非上皮細胞（間質、多分化能など）を眼球表面に移植するのに使用することができる；
他の表面組織、例えば歯茎、粘膜、皮膚（例えば、毛嚢再生のため）に対する懸濁液中の細胞の移植
細胞の生着、増殖、および分化を改善するための、グラフト細胞を伴うまたはそれに対する物質の投与可能な適用

本発明のデバイスは、潜在的に、眼に対する他の様々な用途で使用されてもよい。例えば、遺伝子組換え細胞（例えば、遺伝性の角膜変性の矯正のため）または非上皮細胞（間質、多分化能など）を移植することができる。

これらの用途は当然ながらその中で組み合わされてもよい。

何らかの適合により、デバイスは、本出願において上述し、図２３に概略的に示したように、内臓にも使用することができる。

デバイスは、一般に、機械的方法によって器官表面に固着させなければならない。最も一般的には、これは、外科的縫合、フィブリン接着剤、または何らかの形態の機械的包帯であろう。

本発明の原理はさらに、後述するように、他の用途に、また異なるキャリアとともに使用される。

例えば：
懸濁液中の細胞の移植。これは、異なる組織：即ち、眼、歯茎、皮膚などの組織または器官に対して、実現することができる。
眼球表面に対する細胞移植のためのコンタクト・レンズ、または毛嚢再生のためのバルジ幹細胞（buldge stem cells）の移植用のデバイス。
細胞の生着、増殖、および分化を改善するための、グラフト細胞中の物質の投与可能な適用。

これらの用途は当然ながらその中で組み合わされてもよい。

深層への移植のための透過化が必要に応じて用いられてもよい（この実施形態の上記の記載を参照）。

デバイスのサイズ、ならびに透過化および細胞キャビティの容積容量は、手近の器官（organ at hand）および所望の用途に対して適合されるべきである。

外科的処置に応じて、例えば、自然に液化するヒドロゲル（例えば、外科用フィブリン・ゲル＋プラスミンまたはアルギン酸カルシウム・ゲル＋アルギン酸リアーゼ）によって、細胞を一時的に固定化するのが必要なことがある。

標的適用のさらなる例としては、特に、次のものが挙げられる：即ち、肝代謝の先天性異常を矯正するための、肝臓の上層に対する遺伝子組換え自己幹細胞の移植；内分泌疾患を矯正するための、真皮内へのホルモン産生細胞の移植；遺伝性筋ジストロフィーを治療するための、筋組織に対する遺伝子操作された筋衛星細胞の移植；がん治療のための固形腫瘍に対する免疫細胞の適用。

任意の適切な材料（生体適合性のものを含む）が、支持体を形成するのに使用されてもよい。レンズの場合、例えば、ＰＤＭＳモールドの方法が使用される。また、用途に応じて、柔軟なシリコーンまたは他の適切な材料を使用してもよい。

一実施形態では、眼に移植した後にレンズの倍率または補正を調節することができる、光に対して調節可能なレンズ（「光調節可能なレンズ（light adjustable lens）」、カルフーン・ビジョンＬＡＬ（Calhoun Vision LAL）、カリフォルニア州パサデナ（Pasadena, Calif.））を使用してもよい。

支持体の内表面、即ち、ユーザ／患者または動物と接触することになる表面（例えば、眼のレンズの場合）は、手術用接着剤などの添加など、特定の処理を受けてもよい。

技術的および経済的利点
本明細書に記載される移植技術によって、懸濁液中の細胞を使用することが可能になる。したがって、他の既知のデバイスにおいて提示されるような、レンズまたは別の媒質上における細胞培養が回避される。これによって、移植がより簡単かつ高速になる。

このデバイスは、その位置が選択されてもよい、小型から大型のサイズのポケット／キャビティを有するという利点を有する。これによって、標的組織に適用される細胞の位置および量を制御することが可能になる。

デバイスの実現は、成型という、再加工を必要としない単純なプロセスによって、直接行われる。

上述したように、本発明による原理は、多くの用途で使用されてもよく、眼、歯茎、皮膚、創傷、もしくは火傷など、ヒトの組織またはヒトの器官に適用するように設計されてもよい。このデバイスは、類似の用途で獣医が使用するのに有用であってもよい。

理解されるように、本発明の実施形態は例証のためのものであり、限定として解釈されるべきではない。本発明の範囲内の等価な手段を使用して、他の実施形態が可能である。

記載した実施形態によって、上記に詳述した原理にしたがった多くの異なる構造が可能になる。本発明は、レンズを用いた使用に限定されず、意図される使用または用途に適した適切なキャリア／支持体を用いた、多くの異なる用途が想定されてもよい。

上述の様々な実施形態は排他的ではなく、互いに（部分的にまたは完全に）組み合わされてもよい。

キャビティのサイズ、形状、および容積は、状況によって、かつ／または意図される使用および用途に適合するように変更されてもよく、その目標は、所望の媒質を所望の濃度で所望の位置に適用して、所望の効果を達成することである。キャビティの配列は対称または非対称であってもよい。

Claims (20)

1. 懸濁液中の細胞の移植のような、媒質（３）を適用するためのデバイスであって、前記媒質が適用される物体と直接接触する、前記媒質を収容する少なくとも１つのマイクロキャビティ（２）を備えたキャリア（１）を備える、前記デバイス。
2. キャリア（１）が複数のマイクロキャビティ（２）を備える、請求項１に記載のデバイス。
3. キャリア（１）が、１つまたは複数のマイクロキャビティ（２）に媒質（３）を供給するための少なくとも１つのチャネル（６、６’）を備える、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 時間の経過につれて１つまたは複数のマイクロキャビティ（２）に媒質（３）を継続的に供給することを可能にする、少なくとも１つのリザーバ（７、７’）をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデバイス。
5. キャリア（１）がコンタクト・レンズの形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイス。
6. キャリアが、キャリア（１）上で均等に分配されるか、またはキャリア（１）上で不均等に分配される複数のキャビティ（２）を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデバイス。
7. キャリア（１０）が、キャリアが患者に適用されるときに媒質を環境から保護する保護手段（１２）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデバイス。
8. 保護手段がリング（１２）または複数のキャビティ（２２）である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のデバイス。
9. キャビティ（２）または複数のキャビティ（２；２１；２２）が、円筒形状および／またはリング形状（２４、２５）および／または異なる容積を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のデバイス。
10. デバイスがセンサ（３７、３７’）を備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載のデバイス。
11. センサがキャリア（１）上に位置する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイス。
12. センサが媒質（３）中のインジケータ染料であるか、または微小電極である、請求項１０または１１に記載のデバイス。
13. センサが、高分子またはヒドロゲルのポーチ（４６）を備える、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のデバイス。
14. 媒質（３）を再構成するために、キャリアが少なくとも、透水性メンブレン（６３）で被覆された媒質濃縮物チャンバ（６２）に接続された入口（６’）を備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のデバイス。
15. 入口（６’）が、チャンバ（６２）内に過剰圧力を構築する弁（６４）をさらに備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のデバイス。
16. 少なくとも１つのキャビティが、前記細胞を移植するために、懸濁液中の細胞を媒質として収容する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のデバイス。
17. 複数のキャビティ（２）を備え、一部のキャビティが懸濁液中の細胞を媒質として収容し、他のキャビティが、成長阻害剤および／または成長因子および／または血管阻害剤および／または細胞死阻害剤および／または透過化剤を収容する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のデバイス。
18. センサが、ｐＨ、ＣＯ２、または代謝物質濃度のセンサである、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載のデバイス。
19. キャリアが、眼、歯肉、皮膚、創傷もしくは火傷、または内臓のような、ヒトの組織またはヒトもしくは動物の身体に適用するように適合される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のデバイス。
20. 患者または動物に対して媒質を直接適用するための、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のデバイスの使用。

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