JP2016519222A - Core-sheath fiber and method for making it and method for using it - Google Patents

Core-sheath fiber and method for making it and method for using it Download PDF

Info

Publication number
JP2016519222A
JP2016519222A JP2016502686A JP2016502686A JP2016519222A JP 2016519222 A JP2016519222 A JP 2016519222A JP 2016502686 A JP2016502686 A JP 2016502686A JP 2016502686 A JP2016502686 A JP 2016502686A JP 2016519222 A JP2016519222 A JP 2016519222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
polymer
mesh
sheath
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016502686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
クウィン ファム,
クウィン ファム,
シュリ レイ ヤン,
シュリ レイ ヤン,
アビー デロート,
アビー デロート,
トビー フレイマン,
トビー フレイマン,
ジョセフ ロマキン,
ジョセフ ロマキン,
グレゴリー ティー. ズゲイツ,
グレゴリー ティー. ズゲイツ,
Original Assignee
アーセナル メディカル, インコーポレイテッド
アーセナル メディカル, インコーポレイテッド
クウィン ファム,
クウィン ファム,
シュリ レイ ヤン,
シュリ レイ ヤン,
アビー デロート,
アビー デロート,
トビー フレイマン,
トビー フレイマン,
ジョセフ ロマキン,
ジョセフ ロマキン,
グレゴリー ティー. ズゲイツ,
グレゴリー ティー. ズゲイツ,
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アーセナル メディカル, インコーポレイテッド, アーセナル メディカル, インコーポレイテッド, クウィン ファム,, クウィン ファム,, シュリ レイ ヤン,, シュリ レイ ヤン,, アビー デロート,, アビー デロート,, トビー フレイマン,, トビー フレイマン,, ジョセフ ロマキン,, ジョセフ ロマキン,, グレゴリー ティー. ズゲイツ,, グレゴリー ティー. ズゲイツ, filed Critical アーセナル メディカル, インコーポレイテッド
Publication of JP2016519222A publication Critical patent/JP2016519222A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/22Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
    • A61L15/24Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/22Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing macromolecular materials
    • A61L15/26Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Multicomponent Fibers (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

本発明の一局面に従って、多成分線維が提供され、上記多成分線維は、(a)コア形成ポリマーを含むポリマーコア、および(b)上記コア形成ポリマーとは異なるシース形成ポリマーを含むポリマーシースを含む。コア形成ポリマーの例としては、例えば、とりわけ、架橋ポリシロキサンおよび熱可塑性ポリマーが挙げられる。シース形成ポリマーの例としては、例えば、とりわけ、溶媒溶解性ポリマー、分解性ポリマーおよびヒドロゲル形成ポリマーが挙げられる。本発明の他の局面は、このような多成分線維を形成するための方法に関する。例えば、ある種の好ましい実施形態において、上記多成分線維は、同軸電界紡糸技術を使用して形成される。本発明のさらに他の局面は、上記多成分線維を使用して形成されるメッシュおよび他の物品に関する。In accordance with one aspect of the present invention, multicomponent fibers are provided, the multicomponent fibers comprising: (a) a polymer core comprising a core-forming polymer; and (b) a polymer sheath comprising a sheath-forming polymer different from the core-forming polymer. Including. Examples of core-forming polymers include, for example, crosslinked polysiloxanes and thermoplastic polymers, among others. Examples of sheath-forming polymers include, for example, solvent-soluble polymers, degradable polymers, and hydrogel-forming polymers, among others. Another aspect of the invention relates to a method for forming such multicomponent fibers. For example, in certain preferred embodiments, the multicomponent fibers are formed using coaxial electrospinning techniques. Yet another aspect of the present invention relates to meshes and other articles formed using the multicomponent fibers.

Description

関連出願
本出願は、「同軸電界紡糸を使用したシリコーン繊維の生成のためのシステムおよび方法」という発明の名称である2013年3月15日に出願された米国仮出願第61/852,224号および「生体成分エラストマーヒドロゲル繊維」という発明の名称である2013年8月2日に出願された米国仮出願第61/861,629号の利益を請求し、各々は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
RELATED APPLICATION This application is related to US Provisional Application No. 61 / 852,224, filed March 15, 2013, which is the title of the invention “System and Method for Production of Silicone Fibers Using Coaxial Electrospinning”. And the benefit of US Provisional Application No. 61 / 861,629, filed Aug. 2, 2013, which is the title of the invention "Biocomponent Elastomer Hydrogel Fiber", each of which is hereby incorporated by reference in its entirety. Embedded in the book.

本発明は、米国国立標準技術研究所(NIST)に授与された技術イノベーションプログラム助成金番号70NANB11H004の下で政府支援によりなされた。政府は、本発明における特定の権利を有する。   This invention was made with government support under Grant No. 70NANB11H004, a technology innovation program grant awarded to the National Institute of Standards and Technology (NIST). The government has certain rights in the invention.

(技術分野)
開示は、とりわけ、コア−シース線維、コア−シース線維を作製するための方法、ならびにコア−シース線維と関連するデバイスおよび適用に関する。
(Technical field)
The disclosure relates to, among other things, core-sheath fibers, methods for making core-sheath fibers, and devices and applications associated with core-sheath fibers.

線維および線維の集まりは、縫合糸から、とりわけ、創傷包帯から、皮膚移植片ないし人工移植片までの範囲に及ぶ医療および手術における適用を含め、種々の産業適用において材料として使用されてきた。これら適用は、材料としての線維の特有の特性に基づく。   Fibers and collections of fibers have been used as materials in a variety of industrial applications, including medical and surgical applications ranging from sutures, especially wound dressings to skin grafts or artificial grafts. These applications are based on the unique properties of the fibers as material.

(発明の要旨)
発明の一局面によれば、多成分線維が提供され、上記多成分線維は、(a)コア形成ポリマーを含むポリマーコア、および(b)上記ポリマーコアを少なくとも部分的に取り囲み、上記コア形成ポリマーとは異なるシース形成ポリマーを含むポリマーシースを含む。コア形成ポリマーの例としては、例えば、とりわけ、架橋ポリシロキサンおよび熱可塑性ポリマーが挙げられる。シース形成ポリマーの例としては、例えば、とりわけ、溶媒溶解性ポリマー、分解性ポリマーおよびヒドロゲル形成ポリマーが挙げられる。
(Summary of the Invention)
According to one aspect of the invention, multicomponent fibers are provided, wherein the multicomponent fibers are (a) a polymer core comprising a core-forming polymer, and (b) at least partially surrounding the polymer core, the core-forming polymer. A polymer sheath comprising a different sheath-forming polymer. Examples of core-forming polymers include, for example, crosslinked polysiloxanes and thermoplastic polymers, among others. Examples of sheath-forming polymers include, for example, solvent-soluble polymers, degradable polymers, and hydrogel-forming polymers, among others.

本発明の他の局面は、このような多成分線維を形成するための方法に関する。例えば、種々の好ましい実施形態において、上記多成分線維は、同軸電界紡糸技術を使用して形成される。   Another aspect of the invention relates to a method for forming such multicomponent fibers. For example, in various preferred embodiments, the multicomponent fibers are formed using coaxial electrospinning techniques.

本発明のさらに他の局面は、上記多成分線維を使用して形成されるメッシュおよび他の物品に関する。   Yet another aspect of the present invention relates to meshes and other articles formed using the multicomponent fibers.

本発明のこれらおよび多くの他の局面および実施形態は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲を検討すれば、当業者に即座に明らかになる。   These and many other aspects and embodiments of the present invention will be readily apparent to those of ordinary skill in the art after reviewing the following detailed description and claims.

図1は、本発明の一実施形態に従って形成されるPLGA/PDMS シース/コア線維の断面の顕微鏡写真を示す。FIG. 1 shows a photomicrograph of a cross section of a PLGA / PDMS sheath / core fiber formed in accordance with an embodiment of the present invention.

図2は、シース層除去後の図1のPDMS線維を示す。FIG. 2 shows the PDMS fiber of FIG. 1 after removal of the sheath layer.

図3A〜3Bは、本発明の一実施形態に従って形成されるPLGA/PDMS シース/コア線維の上面写真および断面写真(シース除去前(図3Aおよび3C)およびシース除去後(図3Bおよび3D)の両方)を示す。3A-3B are top and cross-sectional photographs (before sheath removal (FIGS. 3A and 3C) and after sheath removal (FIGS. 3B and 3D) of a PLGA / PDMS sheath / core fiber formed in accordance with one embodiment of the present invention. Both).

図4は、本発明に従うPDMSメッシュ上に置かれた、水滴(左)および油滴(右)の画像を示す。FIG. 4 shows images of water drops (left) and oil drops (right) placed on a PDMS mesh according to the present invention.

図5は、キャストPDMSフィルムと比較した、本発明に従うPDMSメッシュの機械的特性を図示する応力−ひずみ図である。FIG. 5 is a stress-strain diagram illustrating the mechanical properties of a PDMS mesh according to the present invention compared to a cast PDMS film.

図6A〜6Bは、本発明の一実施形態に従って、3種の異なるシース:コア流速で電界紡糸したPLGA/PDMS シース/コア線維の断面の顕微鏡写真を示す。FIGS. 6A-6B show photomicrographs of cross sections of three different sheaths: PLGA / PDMS sheath / core fibers electrospun at different core flow rates in accordance with one embodiment of the present invention.

図7は、本発明の一実施形態に従って形成されるPVP/PDMS シース/コア線維の顕微鏡写真を示す。これらは、(A)PVPが100℃で硬化したコア−シース線維の断面;(B)水抽出を受けた後の(A)にあるのと同じ線維;(C)PVPが150℃で硬化したコア−シース線維の断面;(D)水抽出を受けた後の(C)にあるのと同じ線維を示す。FIG. 7 shows a photomicrograph of a PVP / PDMS sheath / core fiber formed according to one embodiment of the present invention. These are: (A) Cross-section of core-sheath fibers with PVP cured at 100 ° C; (B) Same fibers as in (A) after undergoing water extraction; (C) PVP cured at 150 ° C Cross section of core-sheath fiber; (D) shows the same fiber as in (C) after undergoing water extraction.

図8は、乾燥させた場合および濡れている場合の、純粋PDMSフィルム、純粋PVPフィルムおよび本発明の一実施形態(100℃で硬化)に従って形成されるPVP/PDMS シース/コア線維のFTIR(フーリエ変換赤外分光分析)スキャンを示す。FIG. 8 shows the FTIR (Fourier) of a pure PDMS film, a pure PVP film, and a PVP / PDMS sheath / core fiber formed according to one embodiment of the invention (cured at 100 ° C.) when dried and wet. A conversion infrared spectroscopy) scan is shown.

図9は、乾燥させた場合および濡れている場合の、純粋PDMSフィルム、純粋PVPフィルムおよび本発明の一実施形態(150℃で硬化)に従って形成されるPVP/PDMS シース/コア線維のFTIRスキャンを示す。FIG. 9 shows an FTIR scan of pure PDMS film, pure PVP film and PVP / PDMS sheath / core fibers formed according to one embodiment of the invention (cured at 150 ° C.) when dried and wet. Show.

図10は、乾燥させた場合および濡れている場合の、本発明の一実施形態(100℃および150℃で硬化)に従って形成されるPVP/PDMS シース/コア線維の機械的特性を図示する応力−ひずみ図である。FIG. 10 is a stress diagram illustrating the mechanical properties of a PVP / PDMS sheath / core fiber formed according to one embodiment of the invention (cured at 100 ° C. and 150 ° C.) when dried and wet. FIG.

図11Aおよび11Bは、本発明の一実施形態に従って、100℃で硬化した水和PVP−PDMS線維メッシュから形成されるバルーンを2つの拡張レベルで示す。FIGS. 11A and 11B illustrate a balloon formed from a hydrated PVP-PDMS fiber mesh cured at 100 ° C. at two expansion levels according to one embodiment of the present invention.

図12は、本発明の種々の実施形態に従う、4種の親水性ポリウレタン(HLPU):より疎水性のポリウレタン(HBPU)比で形成された、HLPUシースおよびHBPUコアを有する線維(本明細書でHLPU/HBPU シース/コア線維ともいわれる)の顕微鏡写真を示す。FIG. 12 illustrates a fiber having an HLPU sheath and an HBPU core formed herein with four hydrophilic polyurethane (HLPU): more hydrophobic polyurethane (HBPU) ratios according to various embodiments of the present invention (herein A photomicrograph of HLPU / HBPU sheath / core fiber).

図13は、本発明の種々の実施形態に従って形成されるHLPU/HBPU シース/コア線維から形成されたメッシュのHLPU含有量の関数としての膨潤および引っ張り強度を示す。FIG. 13 shows the swelling and tensile strength as a function of HLPU content of a mesh formed from HLPU / HBPU sheath / core fibers formed according to various embodiments of the present invention.

図14は、本発明の種々の実施形態に従って形成されるHLPU/HBPU シース/コア線維から形成されたメッシュのHLPU含有量の関数としての膨潤および収縮を示す。FIG. 14 shows swelling and shrinkage as a function of HLPU content of a mesh formed from HLPU / HBPU sheath / core fibers formed in accordance with various embodiments of the invention.

図15は、本発明に従って形成される4種の異なるHLPU/HBPU シース/コア線維(配合A〜D)から形成されたメッシュ、ならびに2種の市販の創傷包帯の膨潤を示す。FIG. 15 shows the swelling of a mesh formed from four different HLPU / HBPU sheath / core fibers (formulations AD) formed in accordance with the present invention, as well as two commercial wound dressings.

図16は、本発明に従って形成される4種の異なるHLPU/HBPU シース/コア線維(配合A〜D)から形成されたメッシュ、ならびに2種の市販の創傷包帯の湿潤引っ張り強度を示す。FIG. 16 shows the wet tensile strength of a mesh formed from four different HLPU / HBPU sheath / core fibers (formulations AD) formed in accordance with the present invention, as well as two commercial wound dressings.

図17は、本発明に従って形成される4種の異なるHLPU/HBPU シース/コア線維(配合A〜D)から形成されたメッシュ、ならびに2種の市販の創傷包帯の収縮を示す。FIG. 17 shows the shrinkage of a mesh formed from four different HLPU / HBPU sheath / core fibers (formulations AD) formed in accordance with the present invention, as well as two commercial wound dressings.

図18Aおよび18Bは、本発明の一実施形態に従って、アニーリング前後のHLPU/HBPU シース/コア線維から形成されたメッシュの顕微鏡写真をそれぞれ示す。18A and 18B show photomicrographs of meshes formed from HLPU / HBPU sheath / core fibers before and after annealing, respectively, according to one embodiment of the present invention.

図19は、本発明に従って形成されるアニールされた(B アニール済み)およびアニールされていない(B 標準)HLPU/HBPU シース/コア線維から形成されたメッシュ、ならびに2種の市販の創傷包帯のリン酸緩衝化生理食塩水(PBS)保持を示す。FIG. 19 shows a mesh formed from annealed (B annealed) and non-annealed (B standard) HLPU / HBPU sheath / core fibers formed in accordance with the present invention, and phosphorus from two commercial wound dressings. Acid buffered saline (PBS) retention is shown.

図20は、本発明に従って形成されるアニールされた(B アニール済み)およびアニールされていない(B 標準)HLPU/HBPU シース/コア線維から形成されたメッシュ、ならびに2種の市販の創傷包帯の収縮/拡張を示す。FIG. 20 shows a mesh formed from annealed (B annealed) and unannealed (B standard) HLPU / HBPU sheath / core fibers formed in accordance with the present invention, and shrinkage of two commercial wound dressings. / Indicates expansion.

図21は、被包された銀ナノ粒子を有するHLPU/HBPU シース/コア線維の顕微鏡写真である。FIG. 21 is a photomicrograph of HLPU / HBPU sheath / core fibers with encapsulated silver nanoparticles.

好ましい実施形態の詳細な説明)
開示の一局面によれば、ポリマーコアおよび上記コアを少なくとも部分的に取り囲む(すなわち、包む)ポリマーシースを含む多成分線維が提供される。
Detailed Description of Preferred Embodiments)
According to one aspect of the disclosure, a multicomponent fiber is provided that includes a polymer core and a polymer sheath that at least partially surrounds (ie, encloses) the core.

本明細書で使用される場合、「線維」、「マイクロファイバー」および「ナノファイバー」とは、サイズのみが異なる細長い構造をいうために類義語として使用される(「マイクロファイバー」は、線維が数ミクロンから数百ミクロンの程度の断面直径を有することを示し、「ナノファイバー」は、線維が数ナノメートルから数百ナノメートル程度の断面直径を有することを示し、「線維」は、いかなるサイズの線維をも示す)。   As used herein, “fibers”, “microfibers” and “nanofibers” are used synonymously to refer to elongated structures that differ only in size (“microfiber” is a number of fibers. “Nanofiber” indicates that the fiber has a cross-sectional diameter on the order of several nanometers to several hundred nanometers, and “fiber” indicates any size Also shows fibers).

本開示に従う線維は、従って、広く種々のサイズで形成され得る。好ましい全体的な線維直径は、0.05〜50ミクロン(μm)(例えば、0.05〜0.1ミクロンないし0.25〜0.5ミクロンないし1〜2.5ミクロンないし5〜10ミクロンないし25〜50ミクロンの範囲に及ぶ)、より好ましくは、考えられる寸法の中ではとりわけ、0.1〜20ミクロンの範囲に及ぶ。好ましいコア直径は、考えられる寸法の中ではとりわけ、0.01〜10ミクロン(例えば、0.01〜0.025ミクロンないし0.05〜0.1ミクロンないし0.25〜0.5ミクロンないし1〜2.5ミクロンないし5〜10ミクロンの範囲に及ぶ)の範囲に及ぶ。好ましいシース厚は、0.02〜25ミクロン(例えば、0.02〜0.05ミクロンないし0.1〜0.25ミクロンないし0.5〜1ミクロンないし2.5〜5ミクロンないし10〜25ミクロンの範囲に及ぶ)範囲に及び、より好ましくは、考えられる寸法の中ではとりわけ、0.2〜18ミクロンの範囲に及ぶ。   The fibers according to the present disclosure can thus be formed in a wide variety of sizes. Preferred overall fiber diameters are 0.05 to 50 microns (μm) (eg 0.05 to 0.1 microns to 0.25 to 0.5 microns to 1 to 2.5 microns to 5 to 10 microns to More preferably in the range of 0.1 to 20 microns, among the possible dimensions. Preferred core diameters are 0.01-10 microns (e.g., 0.01-0.025 microns to 0.05-0.1 microns to 0.25-0.5 microns to 1), among other possible dimensions. Range from ˜2.5 microns to 5-10 microns). A preferred sheath thickness is 0.02 to 25 microns (eg, 0.02 to 0.05 microns to 0.1 to 0.25 microns to 0.5 to 1 microns to 2.5 to 5 microns to 10 to 25 microns). And more preferably, among the possible dimensions, it ranges from 0.2 to 18 microns.

シース体積 対 コア体積の比は、広く変動し得る。好ましいシース体積:コア体積比は、例えば、100:1〜1:100の範囲に及び、値の中でもとりわけ、例えば、100:1〜50:1ないし25:1〜10:1ないし5:1〜2:1ないし1:1〜1:2ないし1:5〜1:10ないし1:25〜1:50ないし1:100の範囲に及ぶ。   The ratio of sheath volume to core volume can vary widely. Preferred sheath volume: core volume ratios range, for example, from 100: 1 to 1: 100, and, among other values, for example, 100: 1 to 50: 1 to 25: 1 to 10: 1 to 5: 1. It ranges from 2: 1 to 1: 1 to 1: 2 to 1: 5 to 1:10 to 1:25 to 1:50 to 1: 100.

本開示に従う多成分線維は、種々の線維紡糸技術(種々の溶融紡糸法および溶剤紡糸法が挙げられる)を使用して形成され得る。従って、溶剤紡糸技術、およびより具体的には、静電溶剤紡糸技術が本明細書で詳述されるが、本発明は、このような技術に限定されない。多成分線維を形成するためのさらに例示的な技術としては、とりわけ、ホットメルト紡糸(hot melt spinning)、融解電界紡糸、遠心線維紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸、ゲル紡糸、重力紡糸、押し出し成形、押し出し紡糸(extrusion spinning)、およびラピッドプロトタイピング(rapid prototyping)が挙げられる。これらおよび他の技術を使用して、(a)コア形成ポリマーを含むポリマーコア、および(b)上記ポリマーコアを少なくとも部分的に取り囲み、上記コア形成ポリマーとは異なるシース形成ポリマーを含むポリマーシースを含む、多成分線維が形成され得る。   Multicomponent fibers according to the present disclosure can be formed using a variety of fiber spinning techniques, including various melt spinning methods and solvent spinning methods. Accordingly, although solvent spinning techniques, and more specifically, electrostatic solvent spinning techniques are described in detail herein, the present invention is not limited to such techniques. Further exemplary techniques for forming multicomponent fibers include, among others, hot melt spinning, melt electrospinning, centrifugal fiber spinning, wet spinning, dry spinning, gel spinning, gravity spinning, extrusion, Examples include extrusion spinning, and rapid prototyping. Using these and other techniques, (a) a polymer core that includes a core-forming polymer, and (b) a polymer sheath that at least partially surrounds the polymer core and includes a sheath-forming polymer different from the core-forming polymer. Including multicomponent fibers can be formed.

電界紡糸は、電荷を使用して、非常に細い、代表的には、マイクロスケールもしくはナノスケールの線維を液体から引き出すプロセスである。溶剤電界紡糸は、電界紡糸ジェットを誘発するために、ポリマー溶液に印加される電気の力を利用する。上記ジェットと関連するストリームが、空気(もしくは他の雰囲気)中に移動するにつれて、その溶媒のエバポレーションから、接地コレクターに沈積した1本の長いポリマー線維が生じる。その集められた線維は、医療産業および非医療産業における種々の技術において使用され得るメッシュの形成を生じ得る(例えば、とりわけ、薬物送達デバイス、ティッシュエンジニアリング、ナノスケールセンサー、創傷包帯、自己修復コーティング(self−healing coating)、およびフィルターなどが挙げられる)。   Electrospinning is a process that uses charge to draw very fine, typically microscale or nanoscale, fibers from a liquid. Solvent electrospinning utilizes the force of electricity applied to the polymer solution to induce an electrospinning jet. As the stream associated with the jet moves into the air (or other atmosphere), the evaporation of the solvent results in a single long polymer fiber deposited on the grounded collector. The collected fibers can result in the formation of meshes that can be used in various technologies in the medical and non-medical industries (eg, drug delivery devices, tissue engineering, nanoscale sensors, wound dressings, self-healing coatings, among others) self-healing coating) and filters.

本明細書で使用される場合、「メッシュ」とは、三次元ネットワークを形成するように絡み合わされた1以上の線維の集まりによって形成される構造である。メッシュは、織布メッシュもしくは不織布メッシュを含む。   As used herein, a “mesh” is a structure formed by a collection of one or more fibers that are intertwined to form a three-dimensional network. The mesh includes a woven mesh or a non-woven mesh.

本開示に従うメッシュは、厚みが広く変動し得、好ましい厚みは、値の中でもとりわけ、10〜5000ミクロン(例えば、10〜25ミクロンないし50〜100ミクロないし250〜500ミクロンないし1000〜2500ミクロンないし5000ミクロンの範囲に及び得る)に及ぶ。   Meshes according to the present disclosure can vary widely in thickness, with preferred thicknesses ranging from 10 to 5000 microns (e.g., 10 to 25 microns to 50 to 100 microns to 250 to 500 microns to 1000 to 2500 microns to 5000, among other values). Can range in the micron range).

本開示に従うメッシュは、多孔度が広く変動し得る。ある種の実施形態において、本開示のメッシュは、99%以下の多孔度(例えば、99%〜90%ないし80%〜70%ないし60%〜50%ないし40%〜30%ないし20%〜10%以下の範囲に及ぶ)を有する。多孔度は、ポリマーの体積を決定し、その量をメッシュの体積で割ることによって測定され得る。この点に関して、ポリマー体積=メッシュ質量÷ポリマー密度;メッシュ体積=メッシュ長×メッシュ幅×メッシュ厚=メッシュ面積×メッシュ厚;およびメッシュ多孔度=(メッシュ体積−ポリマー体積)÷メッシュ体積。種々の実施形態において、所定のメッシュの多孔度は、ある温度でおよびメッシュ多孔度の減少が観察される時間にわたって上記メッシュをアニールすることによって減少させられ得る。   Meshes according to the present disclosure can vary widely in porosity. In certain embodiments, meshes of the present disclosure have a porosity of 99% or less (eg, 99% -90% -80% -70% -60% -50% -40% -30% -20% -10% % Range). The porosity can be measured by determining the volume of the polymer and dividing that amount by the volume of the mesh. In this regard, polymer volume = mesh mass ÷ polymer density; mesh volume = mesh length × mesh width × mesh thickness = mesh area × mesh thickness; and mesh porosity = (mesh volume−polymer volume) ÷ mesh volume. In various embodiments, the porosity of a given mesh can be reduced by annealing the mesh at a temperature and for a time over which a decrease in mesh porosity is observed.

(電界紡糸)
従来から、コア−シース電界紡糸(本明細書では、同軸電界紡糸ともいう)は、2本の同心ニードルを利用して、2種の溶液(具体的には、内側コアポリマー溶液および外側シースポリマー溶液)を別個に送達する。上記コア溶液は、内側ニードルを通って送達されるのに対して、上記シース溶液は、外側ニードルを通って送達される。電界の作動の際に、上記2種の異なるポリマー溶液は、接地コレクターに向かって連続ストリームで射出される;この形態は、ニードル先端において単一のコア−シースTaylorコーンを形成し、コア−シース線維の形成をもたらす。しかし、ニードルを使用するコア−シース線維の生成は、スループットが制限されている。
(Electrospinning)
Conventionally, core-sheath electrospinning (also referred to herein as coaxial electrospinning) utilizes two concentric needles to provide two types of solutions (specifically, an inner core polymer solution and an outer sheath polymer). Solution) is delivered separately. The core solution is delivered through the inner needle, while the sheath solution is delivered through the outer needle. Upon actuation of the electric field, the two different polymer solutions are injected in a continuous stream toward the grounded collector; this configuration forms a single core-sheath Taylor cone at the needle tip, and the core-sheath Leading to the formation of fibers. However, the generation of core-sheath fibers using needles has limited throughput.

ある種の実施形態において、コア−シース線維は、ハイスループットコア−シース・無ニードル電界紡糸設備(high−throughput core−shiath needleless electrospinning fixture)(これは、中空容器の表面にある1以上のスリットを利用して、Taylorコーンを形成する複数部位に多くの材料を共存させ、それによって、複数の電界紡糸ジェット、従って、複数の電界紡糸された線維の形成を促進する)を使用して生成される。従って、上記中空容器の表面にあるスリットは、コア−シース線維のハイスループット生成を生じ得る。さらなる情報については、例えば、米国特許公開番号2012/0193836(Sharma et al.)および米国特許公開番号2013/0241115(Sharma et al.)(これらの開示は、参考として援用される)を参照のこと。 In certain embodiments, the core-sheath fiber is a high-throughput core-sheath needle-less electrospinning fixture (which includes one or more slits on the surface of a hollow container). Utilized to coexist many materials at multiple sites forming a Taylor cone, thereby promoting the formation of multiple electrospun jets and thus multiple electrospun fibers) . Thus, slits in the surface of the hollow container can result in high-throughput generation of core-sheath fibers. For further information, see, for example, US Patent Publication No. 2012/0193936 (Sharma et al.) And US Patent Publication No. 2013/0241115 (Sharma et al.), The disclosures of which are incorporated by reference. .

電界紡糸において、そのようにして形成する各ジェットは、集められる1本の長い連続線維をもたらす。上記無ニードル設備の代表的操作において、約10本のジェットが上記スリットの長さに沿って形成される;この集められたメッシュは、従って、約10本の非常に長い、互いに絡み合った線維から構成される。対照的に、上記ハイスループットコア−シース・無ニードル電界紡糸設備において使用されるオープンバスフリーサーフェス電界紡糸(open bath free surface electrospinning)の作動の間に、数百本のジェットが形成され、ドラムの各回転とともに消失する。従って、得られたメッシュは、数千本の比較的短い線維からなる。   In electrospinning, each jet so formed results in one long continuous fiber being collected. In a typical operation of the needle-free installation, about 10 jets are formed along the length of the slit; this collected mesh is therefore from about 10 very long, intertwined fibers. Composed. In contrast, during the operation of the open bath free surface electrospinning used in the high-throughput core-sheath and needleless electrospinning equipment, hundreds of jets are formed and the drum Disappears with each rotation. Thus, the resulting mesh consists of thousands of relatively short fibers.

上記無ニードル電界紡糸設備の設計は、線維直径にわたってより大きな制御を可能にし得る加工処理パラメーターを考慮する。例えば、溶液特性に加えて、溶液流速は、線維直径を制御するために操作され得る。さらに、生成されるジェットの数も制御され得、これは、線維直径の差異をもたらし得る。   The design of the needle-free electrospinning facility takes into account processing parameters that may allow greater control over fiber diameter. For example, in addition to solution properties, solution flow rate can be manipulated to control fiber diameter. In addition, the number of jets generated can be controlled, which can lead to fiber diameter differences.

本開示の任意の実施形態の線維は、従って、不織布メッシュ形態で集められ得る。しかし、代替の実施形態は、調整された線維(ギャップアラインメントもしくは回転ドラムを通る場合)、撚糸、ロープとして、ある種のパターン、または電界紡糸の分野で公知の線維収集の任意の他の方法で、集められる線維を含む。   The fibers of any embodiment of the present disclosure can therefore be collected in the form of a nonwoven mesh. However, alternative embodiments may be used as a conditioned fiber (when passing through a gap alignment or rotating drum), twisted yarn, rope, some pattern, or any other method of fiber collection known in the field of electrospinning. , Including collected fibers.

(シリコーン成分を有する線維)
発明の種々の局面は、シリコーンポリマー(本明細書で「シリコーン」、「シロキサンポリマー」もしくは「ポリシロキサン」ともいわれる)を使用して形成される多成分線維に関する。例えば、ある種の実施形態において、(a)1種以上のシリコーンポリマーを含むポリマーコア、および(b)上記コアを少なくとも部分的に包み、シリコーン以外の1種以上のさらなるポリマーを含むポリマーシースを含む多成分線維(その逆もまた同様)が、形成される。
(Fiber with silicone component)
Various aspects of the invention relate to multicomponent fibers formed using silicone polymers (also referred to herein as “silicones”, “siloxane polymers” or “polysiloxanes”). For example, in certain embodiments, (a) a polymer core that includes one or more silicone polymers, and (b) a polymer sheath that at least partially encloses the core and includes one or more additional polymers other than silicone. Containing multicomponent fibers (and vice versa) are formed.

本開示は、複数のシロキサンユニット:
から形成される、ポリシロキサンを含む全てのシロキサン(すなわち、−Si−O−Si結合を有する化合物)に適用可能であり、
ここでRおよびRは、有機ラジカル、例えば、置換されていても置換されていなくてもよい、直鎖状、分枝状もしくは環式のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基など)、ならびに置換されているかもしくは置換されていないアリール基(例えば、フェニル基、p−、m−もしくはo−アルキル置換されたフェニル基など)である。RおよびRは、同じであっても異なっていてもよい。
The present disclosure provides a plurality of siloxane units:
Applicable to all siloxanes, including polysiloxanes (ie, compounds having —Si—O—Si bonds),
Where R 1 and R 2 are organic radicals, for example, linear, branched or cyclic alkyl groups which may be substituted or unsubstituted (eg methyl, ethyl, propyl Groups, isopropyl groups, butyl groups, isobutyl groups, sec-butyl groups, tert-butyl groups, cyclohexyl groups, etc.) and substituted or unsubstituted aryl groups (eg phenyl groups, p-, m- or o-alkyl substituted phenyl groups, etc.). R 1 and R 2 may be the same or different.

種々の実施形態において、PDMSとして含むポリシロキサンは、種々の機構(例えば、プラズマ、UV、CVDなど)によって官能化されて、表面特性(例えば、疎水性など)を改変し得るかまたは特定の化学的相互作用(例えば、抗体結合)を提供し得る。線維は官能化され得、表面におよび/もしくは塊で(in the bulk)、固定化された生体分子を生じる。官能化は、多くの新しい特性(生物学的効果、センサー適用を含む)を材料に提供し得る。マイクロファイバーおよびナノファイバーは、例えば、高い表面積および小さな孔を提供することによって、これら利益をさらに増強する。   In various embodiments, polysiloxanes included as PDMS can be functionalized by various mechanisms (eg, plasma, UV, CVD, etc.) to modify surface properties (eg, hydrophobicity, etc.) or specific chemistry. Interaction (eg, antibody binding) may be provided. The fibers can be functionalized to produce immobilized biomolecules on the surface and / or in the bulk. Functionalization can provide materials with many new properties, including biological effects, sensor applications. Microfibers and nanofibers further enhance these benefits, for example, by providing high surface areas and small pores.

この点に関して、シロキサンに結合されるペンダント基として重合される官能基(例えば、ヒドリド、ヒドロキシル、アミン、イソシアネート、エポキシなど)は、化学的活性および多様性を付加する、ならびに特性の中でもとりわけ、機械的特性、膨潤および溶媒耐性、および屈折率を改変するために、使用され得る。本明細書で記載されるとおりのポリシロキサンの同軸電界紡糸は、さらなる適用において有用にする種々の特性を有するシリコーンマイクロファイバーおよびナノファイバーを得るために官能化とともに組み合わされ得る。例えば、上記線維をより親水性にする処理は、より容易に濡れる、弾性の、耐久性のある線維を提供する。いくつかの実施形態において、上記PDMSの官能化する部分は、上記線維の中に組み込まれる。硬化の際に、上記線維中の官能部分は、シロキサンの化学作用を通じて上記PDMSに組み込まれる。このことは、上記PDMSの1工程官能化を可能にする。1つの具体的実施形態において、PDMS表面は、Bo Huang et al.,「Phospholipid biotinylation of polydimethylsiloxane(PDMS) for protein immobilization」 Lab Chip, 2006, 6, 369−373に記載されるように、ビオチン化リン脂質を硬化前に上記PDMSプレポリマーに添加することによって、ビオチン基で官能化され得る。これらビオチン基は、次いで、目的の種(例えば、タンパク質、抗体もしくはそのフラグメント)にアビジン結合体化されたものでさらに改変されて、シリコーン表面を官能化し得る。これは、例えば、タンパク質を脂質から除去する(例えば、タンパク質分離)にあたって、もしくはある種のタンパク質の優先的結合が有利である医療用移植物(例えば、改善された内皮細胞相互作用)において、有用であり得る。   In this regard, functional groups that are polymerized as pendant groups attached to the siloxane (eg, hydride, hydroxyl, amine, isocyanate, epoxy, etc.) add chemical activity and versatility, and, among other properties, mechanical Can be used to modify mechanical properties, swelling and solvent resistance, and refractive index. Coaxial electrospinning of polysiloxanes as described herein can be combined with functionalization to obtain silicone microfibers and nanofibers with various properties that make them useful in further applications. For example, the process of making the fibers more hydrophilic provides elastic, durable fibers that wet more easily. In some embodiments, the functionalizing portion of the PDMS is incorporated into the fiber. Upon curing, functional moieties in the fibers are incorporated into the PDMS through siloxane chemistry. This allows for one-step functionalization of the PDMS. In one specific embodiment, the PDMS surface is prepared according to Bo Huang et al. , “Phospholipid biotinylation of polydimethylsiloxane (PDMS) for protein immobilization” as described in Lab Chip, 2006, 6, 369-373. Can be functionalized with These biotin groups can then be further modified with avidin conjugated to the species of interest (eg, protein, antibody or fragment thereof) to functionalize the silicone surface. This is useful, for example, in removing proteins from lipids (eg, protein separation) or in medical implants where preferential binding of certain proteins is advantageous (eg, improved endothelial cell interaction). It can be.

種々のシロキサンポリマーを含め、ポリマーのいくつかのクラスは、それらの低分子量および流動性に起因して電界紡糸し難いことが示されている。この点に関して、種々のポリシロキサンは、それらが架橋されるまでは流動性のままであり、このことは、線維が形成するように十分なポリマー鎖のもつれを可能にしない。   Several classes of polymers, including various siloxane polymers, have been shown to be difficult to electrospin due to their low molecular weight and fluidity. In this regard, various polysiloxanes remain fluid until they are cross-linked, which does not allow for sufficient polymer chain entanglement to form fibers.

例えば、ポリジメチルシロキサン(PDMS)は、弾性および耐久性という特性を一般に示す、上記のとおりのシロキサンポリマーのより大きな群に属するシリコンベースの有機ポリマーである。線維を製造し、ならびにそのような特性を示すPDMSおよび他のシロキサンポリマーから作製された構築物を形成する能力とともに、線維直径を制御する能力は、種々の他の適用と同様に、医療技術において非常に有利である。PDMS線維を電界紡糸しようとする試みがなされてきたが、そのこれまで発展してきた技術は、ブレンドされたポリマーシステム(すなわち、純粋なPDMSではない)を使用するので、純粋なPDMS線維構築物(例えば、メッシュ)を製造するための、本発明者らに公知の電界紡糸法は現在存在しない。   For example, polydimethylsiloxane (PDMS) is a silicon-based organic polymer that belongs to a larger group of siloxane polymers as described above that generally exhibits properties of elasticity and durability. The ability to control fiber diameter, as well as the ability to form fibers and constructs made from PDMS and other siloxane polymers exhibiting such properties, as well as a variety of other applications, is very important in medical technology. Is advantageous. Attempts have been made to electrospin PDMS fibers, but the techniques that have been developed so far use blended polymer systems (ie, not pure PDMS), so that pure PDMS fiber constructs (eg, There is currently no electrospinning method known to the inventors for producing a mesh).

従って、本開示のいくつかの局面において、コア−シース電界紡糸技術が提供される。これは、公知の技術を使用して以前は電界紡糸されなかったシリコーン材料を含む線維を形成するために使用され得る。本明細書で記載される技術によって形成される線維は、コア材料としてのシリコーン材料、およびシース材料として異なるポリマー材料を含む。線維形成および/もしくは収集の後、上記コア−シース線維は、代表的には、適切な機構によって架橋される。例えば、上記線維は、架橋技術の中でもとりわけ、一晩室温で硬化され得るか、または数時間にわたって最大100℃までの温度で硬化され得る。   Accordingly, in some aspects of the present disclosure, core-sheath electrospinning techniques are provided. This can be used to form fibers containing silicone material that was not previously electrospun using known techniques. The fibers formed by the techniques described herein include a silicone material as the core material and a different polymer material as the sheath material. After fiber formation and / or collection, the core-sheath fibers are typically crosslinked by a suitable mechanism. For example, the fibers can be cured at room temperature overnight, or at temperatures up to 100 ° C. for several hours, among other crosslinking techniques.

ある種の実施形態において、上記ポリマーシースは、親水性もしくはヒドロゲル材料(これは、以下でより詳細に考察される)から形成され得る。   In certain embodiments, the polymer sheath can be formed from a hydrophilic or hydrogel material, which will be discussed in more detail below.

ある種の実施形態において、上記ポリマーシースは、上記シリコーンコアから溶解、分解もしくは他の方法で除去され得、後に純粋なシリコーン線維を残す材料から形成され得る。このような材料の例としては、分解性ポリマーおよび溶媒溶解性ポリマー(水溶性ポリマーが挙げられる)が挙げられる。   In certain embodiments, the polymer sheath can be formed from a material that can be dissolved, degraded or otherwise removed from the silicone core, leaving behind pure silicone fibers. Examples of such materials include degradable polymers and solvent soluble polymers (including water soluble polymers).

分解性ポリマーの例としては、とりわけ、以下のうちの1種以上が挙げられる:(a)ポリグリコリド(PGA)(ポリグリコール酸ともいわれる)、ポリラクチド(PLA)(ポリ乳酸ともいわれる)のようなポリエステルホモポリマーおよびコポリマー(とりわけ、ポリ−L−ラクチド、ポリ−D−ラクチドおよびポリ−D,L−ラクチド、ポリ(ラクチド−co−グリコリド)(PLGA)、ポリカプロラクトン、ポリバレロラクトン、ポリ(β−ヒドロキシブチレート)、ポリグルコネート(ポリ−D−グルコネート、ポリ−L−グルコネート、ポリ−D,L−グルコネートが挙げられる)、ポリ(p−ジオキサノン)、ポリ(ラクチド−co−δ−バレロラクトン)、ポリ(ラクチド−co−ε−カプロラクトン)、ポリ(ラクチド−co−β−リンゴ酸)、ポリ(β−ヒドロキシブチレート−co−β−ヒドロキシバレレート)が挙げられる)、(b)ポリカーボネートホモポリマーおよびコポリマー(例えば、とりわけ、ポリ(チリメチレンカーボネート)、ポリ(ラクチド−co−トリメチルカーボネート)およびポリ(グリコリド−co−トリメチレンカーボネート))、(c)ポリ(オルトエステル)ホモポリマーおよびコポリマー(例えば、とりわけ、種々のジケテンアセタールおよびジオールの共重合によって合成されるもの)、(d)ポリ無水物ホモポリマーおよびコポリマー(例えば、とりわけ、ポリ(アジピン酸無水物)、ポリ(スベリン酸無水物)、ポリ(セバシン酸無水物)、ポリ(ドデカンジオン酸無水物)、ポリ(マレイン酸無水物)およびポリ[1,3−ビス(p−カルボキシフェノキシ)メタン無水物])、(e)ポリホスファゼン(例えば、とりわけ、アミノ化およびアルコキシ置換されたポリホスファゼン)、ならびに(f)アミノ酸ベースのポリマー。   Examples of degradable polymers include, among others, one or more of the following: (a) polyglycolide (PGA) (also referred to as polyglycolic acid), polylactide (PLA) (also referred to as polylactic acid) Polyester homopolymers and copolymers (especially poly-L-lactide, poly-D-lactide and poly-D, L-lactide, poly (lactide-co-glycolide) (PLGA), polycaprolactone, polyvalerolactone, poly (β -Hydroxybutyrate), polygluconate (including poly-D-gluconate, poly-L-gluconate, poly-D, L-gluconate), poly (p-dioxanone), poly (lactide-co-δ-valero) Lactone), poly (lactide-co-ε-caprolactone), poly (lactide) co-β-malic acid), poly (β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate)), (b) polycarbonate homopolymers and copolymers (eg, poly (tymethylene carbonate), poly, among others) (Lactide-co-trimethyl carbonate) and poly (glycolide-co-trimethylene carbonate)), (c) poly (orthoester) homopolymers and copolymers (for example, synthesized by copolymerization of various diketene acetals and diols, among others). ), (D) polyanhydride homopolymers and copolymers (eg, inter alia, poly (adipic anhydride), poly (suberic anhydride), poly (sebacic anhydride), poly (dodecanedioic anhydride) ), Poly (maleic anhydride) and poly [1,3-bis (p- carboxyphenoxy) methane anhydride]), (e) polyphosphazene (for example, among others, polyphosphazenes were aminated and alkoxy substituted), and (f) amino acid based polymers.

水溶性ポリマーの例としては、架橋されていない親水性ポリマーが挙げられ、上記ポリマーは、とりわけ、以下のモノマーのうちの1以上から形成されるホモポリマーおよびコポリマーから選択され得る:エチレンオキシド、ビニルピロリドン、ビニルアルコール、ビニルアセテート、ビニルピリジン、メチルビニルエーテル、アクリル酸およびその塩、メタクリル酸およびその塩、ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、アルキルオキサゾリン、サッカリドモノマー(例えば、デキストラン、アルギネートなどのようなポリサッカリド)、ならびにアミノ酸(例えば、親水性ポリペプチドおよびタンパク質(例えば、ゼラチンなど))。架橋される場合、前述の親水性ポリマーは、ヒドロゲルとして有用である。   Examples of water-soluble polymers include non-crosslinked hydrophilic polymers, which can be selected from homopolymers and copolymers formed from one or more of the following monomers, among others: ethylene oxide, vinyl pyrrolidone , Vinyl alcohol, vinyl acetate, vinyl pyridine, methyl vinyl ether, acrylic acid and its salt, methacrylic acid and its salt, hydroxyethyl methacrylate, acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-hydroxymethylacrylamide, alkyloxazoline, saccharide monomer ( For example, polysaccharides such as dextran, alginate, etc.), and amino acids (eg, hydrophilic polypeptides and proteins (eg, gelatin, etc.)). When crosslinked, the hydrophilic polymers described above are useful as hydrogels.

標準の不織布材料に関しては、微小構造は、線維直径に大きく依存する。よって、シースがその後除去されるこのコア−シース製造プロセスの利点は、孔サイズ、多孔性および他の微小構造特徴を得る能力である。上記ハイスループットコア−シース・無ニードル電界紡糸設備(例えば、米国特許公開番号2012/0193836および同2013/0241115(Sharma et al.)を参照のこと)を使用すると、シース 対 コアの厚みの比は、他の製作技術で得られ得るよりも、より大きな孔サイズとより細い線維、もしくはより高い多孔性とより細い線維を提供するように変動し得る。   For standard nonwoven materials, the microstructure is highly dependent on the fiber diameter. Thus, the advantage of this core-sheath manufacturing process where the sheath is subsequently removed is the ability to obtain pore size, porosity and other microstructural features. Using the above high-throughput core-sheath and needle-free electrospinning equipment (see, for example, US Patent Publication Nos. 2012/0193936 and 2013/0241115 (Sharma et al.)), The sheath to core thickness ratio is It can vary to provide larger pore sizes and thinner fibers, or higher porosity and thinner fibers than can be obtained with other fabrication techniques.

(ヒドロゲル成分および変動する親水性/疎水性の成分を有する線維)
発明の種々の局面は、ヒドロゲルを使用して形成される多成分線維に関する。例えば、ある種の実施形態において、(a)1種以上のコア形成ポリマーを含むポリマーコア、および(b)1種以上の親水性ポリマーもしくはヒドロゲル形成ポリマーを含むポリマーシースを含む多成分線維が形成される。
(Fibers with hydrogel components and variable hydrophilic / hydrophobic components)
Various aspects of the invention relate to multicomponent fibers formed using hydrogels. For example, in certain embodiments, a multi-component fiber is formed that includes (a) a polymer core that includes one or more core-forming polymers, and (b) a polymer sheath that includes one or more hydrophilic or hydrogel-forming polymers. Is done.

本発明の種々の局面は、(a)1種以上の親水性ポリマーを含むポリマーシース、および(b)上記1種以上の親水性ポリマーより疎水性である1種以上のポリマーを含むポリマーコアを含む多成分線維に関する。逆に、本発明の他の局面は、(a)1種以上の親水性ポリマーを含むポリマーコア、および(b)上記1種以上の親水性ポリマーより疎水性である1種以上のポリマーを含むポリマーシースを含む多成分線維に関する。   Various aspects of the present invention include: (a) a polymer sheath comprising one or more hydrophilic polymers; and (b) a polymer core comprising one or more polymers that are more hydrophobic than the one or more hydrophilic polymers. Containing multicomponent fibers. Conversely, another aspect of the present invention includes (a) a polymer core comprising one or more hydrophilic polymers, and (b) one or more polymers that are more hydrophobic than the one or more hydrophilic polymers. It relates to multicomponent fibers comprising a polymer sheath.

コアおよび/もしくはシースポリマーとして使用するためのポリマーとしては、水性媒体(例えば、水、PBSなど)の中で、25℃において1時間にわたって浸漬した際に、(湿潤重量−乾燥重量)/乾燥重量(×100)として計算される、概して0〜1000%以上の水の範囲に及ぶ水吸収値(例えば、0%〜1%ないし2.5%〜5%ないし10%〜25%ないし50%〜100%ないし250%〜500%ないし1000%以上の範囲に及ぶ)を有するものが挙げられる。本明細書で使用される場合、「親水性ポリマー」とは、5〜1000%以上の水の範囲に及ぶ水吸収値を有するものである。「より疎水性のポリマー」(本明細書で「親水性が低いポリマー」ともいわれる)とは、比較されている所定のポリマーより少ない水を吸収するポリマーとして定義される。   Polymers for use as core and / or sheath polymers include (wet weight-dry weight) / dry weight when immersed in an aqueous medium (eg, water, PBS, etc.) at 25 ° C. for 1 hour. Water absorption values, calculated as (× 100), generally ranging from 0 to 1000% or more of water (eg 0% to 1% to 2.5% to 5% to 10% to 25% to 50% to In the range of 100% to 250% to 500% to 1000% or more). As used herein, a “hydrophilic polymer” is one having a water absorption value ranging from 5 to 1000% water. A “more hydrophobic polymer” (also referred to herein as a “less hydrophilic polymer”) is defined as a polymer that absorbs less water than the given polymer being compared.

いくつかの実施形態において、コアおよびシースポリマーは、シースポリマー水吸収値:コアポリマー水吸収値の比率が2:1〜100:1の範囲に及び(例えば、2:1〜5:1ないし10:1〜20:1ないし50:1〜100:1の範囲に及ぶ)、考えられる値の中でもとりわけ、好ましくは、ある種の実施形態において5:1〜20:1の範囲に及ぶように、選択される。例示によれば、以下の実施例4におけるシースポリマーの水吸収値は500%であるのに対して、シースポリマーの水吸収値は50%であり、シース:コア水吸収比10:1を生じる。   In some embodiments, the core and sheath polymer have a ratio of sheath polymer water absorption value: core polymer water absorption value ranging from 2: 1 to 100: 1 (eg, 2: 1 to 5: 1 to 10: 1). : Ranging from 1 to 20: 1 to 50: 1 to 100: 1), among other possible values, preferably in a range of 5: 1 to 20: 1 in certain embodiments, Selected. By way of illustration, the water absorption value of the sheath polymer in Example 4 below is 500%, whereas the water absorption value of the sheath polymer is 50%, resulting in a sheath: core water absorption ratio of 10: 1. .

ヒドロゲルは、実質的な量の水を吸収する能力を有する親水性ポリマーの三次元架橋ネットワークを含む。ヒドロゲルは、薬物送達からティッシュエンジニアリング足場の範囲に及ぶ医療分野の多くの適用において長く使用されてきている。多くの潜在的適用にも拘わらず、ヒドロゲルは、構造制御を欠いていることおよびヒドロゲルの機械的特性の理解が不十分であったことから、ヘルスケア他の分野などにおいて利用が制限されてきた。この分野において他者は、種々の添加剤でヒドロゲルを強化することを研究してきた。さらに他の者は、ポリマー線維もしくはポリマー線維構築物(例えば、メッシュ)を作製し、その後これを、上記ポリマーを架橋する前にヒドロゲルもしくはヒドロゲル形成ポリマーの中に浸漬することによって、ヒドロゲルを強化することを目指した。このような方法および構造は、一般に効果的でないので、未だに所望の特性を有するヒドロゲル構造が必要である。   Hydrogels contain a three-dimensional crosslinked network of hydrophilic polymers that have the ability to absorb substantial amounts of water. Hydrogels have long been used in many applications in the medical field, ranging from drug delivery to tissue engineering scaffolds. Despite many potential applications, hydrogels have been limited in healthcare and other fields due to lack of structural control and poor understanding of the mechanical properties of hydrogels. . Others in this field have studied to strengthen hydrogels with various additives. Still others reinforce the hydrogel by making polymer fibers or polymer fiber constructs (eg, meshes) and then immersing them in a hydrogel or hydrogel-forming polymer prior to crosslinking the polymer. Aimed at. Since such methods and structures are generally not effective, there is still a need for a hydrogel structure with the desired properties.

本開示のある種の局面において、電界紡糸は、1種以上のヒドロゲル形成ポリマーを含むシースによって少なくとも部分的に取り囲まれた1種以上の線維形成ポリマーを含む線維コアを形成するために使用される。その得られる複合線維は、必要に応じて、架橋工程(例えば、熱、可視光もしくは紫外線のようなエネルギーの印加によって、架橋剤の適用によって、など)に供されて、ヒドロゲル形成ポリマー、コア形成ポリマーもしくはその両方を架橋し得る。結果は、いずれの材料のみからも異なる機械的特性および水和特性を有する複合線維である。これら複合線維は、医療用デバイスもしくは他の生成物としての使用のために、集められ得るか、形成され得るか、または種々の形状(例えば、チューブ、メッシュ、糸など)へと処理され得る。   In certain aspects of the present disclosure, electrospinning is used to form a fiber core that includes one or more fibrogenic polymers that are at least partially surrounded by a sheath that includes one or more hydrogel-forming polymers. . The resulting composite fiber is subjected to a crosslinking step (eg, by application of energy such as heat, visible light or ultraviolet light, by application of a crosslinking agent, etc.) as necessary to form a hydrogel-forming polymer, a core The polymer or both can be cross-linked. The result is a composite fiber with mechanical and hydration properties that differ from either material alone. These composite fibers can be collected, formed, or processed into various shapes (eg, tubes, meshes, threads, etc.) for use as medical devices or other products.

ポリウレタンは、種々の実施形態においてコアおよび/もしくはシースポリマーとして使用され得る。ポリウレタンは、一般に、ジイソシアネートおよび長鎖ジオール、および代表的には、鎖伸長剤から形成される。芳香族ジイソシアネートが、とりわけ、以下の適切なメンバーから選択され得る:メチレンジフェニルジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(TDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、パラ−フェニレンジイソシアネート(PPDI)、3,3’−トリジン(tolidene)−4,4’−ジイソシアネートおよび3,3’−ジメチル−ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート。非芳香族(脂肪族)ジイソシアネートは、とりわけ、以下の適切なメンバーから選択され得る:とりわけ、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサンジイソシアネート(CHDI)、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)、およびメタ−テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)。長鎖ジオールとしては、ポリエーテルジオール(例えば、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど)、ポリエステルジオール(例えば、ポリブタンジオールアジペート、ポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトンジオールなど)、およびポリカーボネートジオールが挙げられる。他の長鎖ジオールとしては、とりわけ、1,4−ブタンジオールのようなジオールが挙げられる。 Polyurethane can be used as the core and / or sheath polymer in various embodiments. Polyurethanes are generally formed from diisocyanates and long chain diols, and typically chain extenders. Aromatic diisocyanates may be selected from among the following suitable members, among others: methylene diphenyl diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (TDI), naphthalene diisocyanate (NDI), para-phenylene diisocyanate (PPDI), 3,3′-tolidine. (Tolidene) -4,4′-diisocyanate and 3,3′-dimethyl-diphenylmethane-4,4′-diisocyanate. Non-aromatic (aliphatic) diisocyanates may be selected from among the appropriate members, among others: hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (H 12 MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), cyclohexane diisocyanate (CHDI), among others. ), 2,2,4-trimethyl-1,6-hexamethylene diisocyanate (TMDI), and meta-tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI). Long chain diols include polyether diols (eg, polyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.), polyester diols (eg, polybutanediol adipate, polyethylene adipate, polycaprolactone diol, etc.), and polycarbonate diols Is mentioned. Other long chain diols include diols such as 1,4-butanediol, among others.

前の段落に記載されるもの以外のポリウレタンもまた、種々の実施形態においてコアおよび/もしくはシースポリマーとして使用され得る。   Polyurethanes other than those described in the previous paragraph may also be used as the core and / or sheath polymer in various embodiments.

本開示において使用するためのヒドロゲルは、適切な機構(例えば、共有結合的架橋および/もしくは非共有結合的架橋(例えば、イオン性架橋、物理的架橋などによる))を介して架橋される親水性ポリマーから形成されるものを含む。   Hydrogels for use in the present disclosure are hydrophilic that are cross-linked through appropriate mechanisms (eg, covalent and / or non-covalent cross-linking (eg, by ionic cross-linking, physical cross-linking, etc.)). Includes those formed from polymers.

架橋され得る親水性ポリマーの例としては、上記に示されるもののような種々の親水性ポリマーが挙げられる。親水性ポリマーのさらなる例としては、親水性ポリウレタン(例えば、親水性セグメントを有するポリウレタン)が挙げられ、これは、物理的に架橋され得る(例えば、上記ポリウレタンに存在する硬いセグメントを介して)。具体的な親水性ポリウレタンとしては、とりわけ、脂肪族ポリエーテルベースのポリウレタンおよび芳香族ポリエーテルベースのポリウレタンが挙げられる。上記で示される親水性ポリマーが、ある種の実施形態においてポリウレタン中の親水性セグメントとして使用され得ることは、さらに注意される。   Examples of hydrophilic polymers that can be crosslinked include various hydrophilic polymers such as those shown above. Further examples of hydrophilic polymers include hydrophilic polyurethanes (eg, polyurethanes having hydrophilic segments), which can be physically cross-linked (eg, via hard segments present in the polyurethane). Specific hydrophilic polyurethanes include, among others, aliphatic polyether-based polyurethanes and aromatic polyether-based polyurethanes. It is further noted that the hydrophilic polymers shown above can be used as hydrophilic segments in polyurethanes in certain embodiments.

多くの実施形態において熱可塑性ポリマーおよび種々の親水性/疎水性のポリマーを含むコア形成ポリマーの例としては、とりわけ、上記で記載されるもののようなシリコーン(ポリシロキサン)、熱可塑性ポリウレタン(例えば、とりわけ、脂肪族ポリエーテルベースのポリウレタンおよび芳香族ポリエーテルベースのポリウレタン)、ならびにポリアミド(例えば、ナイロン−6,6、ナイロン−6、ナイロン−6,9、ナイロン−6,10、ナイロン−6,12、ナイロン−11、ナイロン−12、ナイロン−4,6など)が挙げられる。コア形成ポリマーの例としては、さらに、とりわけ、以下のモノマーのうちの1種以上を含むホモポリマーおよびコポリマー(ブロックコポリマーを含む)挙げられる:(a)不飽和炭化水素モノマー(例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、4−メチルペンテン、1−オクテンおよび他のα−オレフィン、イソプレン、ブタジエンなど);(b)ハロゲン化不飽和炭化水素モノマー(例えば、テトラフルオロエチレン、ビニリデンクロリド、ビニリデンフルオリド、クロロブタジエン、ビニルクロリド、ビニルフルオリドなど);(c)置換されていないビニル芳香族モノマー(例えば、スチレン、2−ビニルナフタレンなど)およびビニル置換された芳香族モノマー(例えば、α−メチルスチレン)、環置換されたビニル芳香族モノマーを含む、ビニル芳香族モノマー;ならびに(d)比較的疎水性の(メタ)アクリルモノマー(アルキル(メタ)アクリレート(例えば、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、およびイソボルニルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、ヘキサデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレートなど)、アリールアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレートなど)、およびハロ−アルキル(メタ)アクリレート(例えば、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート)が挙げられる)。   Examples of core-forming polymers that in many embodiments include thermoplastic polymers and various hydrophilic / hydrophobic polymers include, among others, silicones (polysiloxanes) such as those described above, thermoplastic polyurethanes (eg, In particular, aliphatic polyether-based polyurethanes and aromatic polyether-based polyurethanes) and polyamides (eg, nylon-6,6, nylon-6, nylon-6,9, nylon-6,10, nylon-6, 12, nylon-11, nylon-12, nylon-4, 6, etc.). Examples of core-forming polymers further include, among other things, homopolymers and copolymers (including block copolymers) comprising one or more of the following monomers: (a) unsaturated hydrocarbon monomers (eg, ethylene, propylene) , Isobutylene, 1-butene, 4-methylpentene, 1-octene and other α-olefins, isoprene, butadiene, etc.); (b) halogenated unsaturated hydrocarbon monomers (eg, tetrafluoroethylene, vinylidene chloride, vinylidene fluoride) (C) unsubstituted vinyl aromatic monomers (eg, styrene, 2-vinylnaphthalene, etc.) and vinyl substituted aromatic monomers (eg, α-methyl), chlorobutadiene, vinyl chloride, vinyl fluoride, etc.); Styrene), ring-substituted bi Vinyl aromatic monomers, including nyl aromatic monomers; and (d) relatively hydrophobic (meth) acrylic monomers (alkyl (meth) acrylates (eg, isopropyl acrylate, butyl acrylate, sec-butyl acrylate, isobutyl acrylate, cyclohexyl) Acrylate, tert-butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, hexadecyl acrylate, and isobornyl acrylate, isopropyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, Dodecyl methacrylate, hexadecyl methacrylate, octadecyl methacrylate Relates, isobornyl methacrylate, etc.), arylalkyl (meth) acrylates (eg, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, etc.), and halo-alkyl (meth) acrylates (eg, 2,2,2-trifluoroethyl acrylate). ).

ヒドロゲルシースおよび上記シース材料とは異なるコア材料を多成分線維に提供することに関連する利点は、良好な水吸収および保持特性(ヒドロゲル材料の結果として)と合わせて、所望の機械的特性(例えば、強度、弾性、耐久性および収縮量(コア材料の結果として))を有する線維、メッシュおよび他の構築物が形成され得ることである。   The advantages associated with providing a multi-component fiber with a hydrogel sheath and a different core material from the sheath material are combined with good water absorption and retention properties (as a result of the hydrogel material), together with the desired mechanical properties (e.g. Fibers, meshes and other constructs having strength, elasticity, durability and shrinkage (as a result of the core material) can be formed.

(シリコーンコアおよび除去可能なシースを有する線維)
前に示されるように、本開示のある種の局面は、(a)1種以上のシリコーンポリマーを含むポリマーコア、および(b)シリコーン以外の1種以上のさらなるポリマーを含むポリマーシースを含む多成分線維に関する。ある種の実施形態において、上記ポリマーシースは、上記シリコーンコアから溶解され得るか、分解され得るかもしくは別の方法で除去され得、後に純粋なシリコーン線維を残す材料から形成され得る。このような材料の例としては、とりわけ、上記に示されるもののような分解性ポリマーおよび溶媒溶解性ポリマー(水溶性ポリマーが挙げられる)が挙げられる。本明細書中の他の箇所のように、上記線維は、医療用デバイスもしくは他の生成物として使用するために種々の形状(例えば、チューブ、メッシュ、糸)へと形成もしくは処理され得る。
(Fiber with silicone core and removable sheath)
As previously indicated, certain aspects of the present disclosure include: (a) a polymer core that includes one or more silicone polymers, and (b) a polymer sheath that includes one or more additional polymers other than silicone. Concerning component fibers. In certain embodiments, the polymer sheath can be dissolved from the silicone core, can be degraded or otherwise removed, and can be formed from a material that later leaves pure silicone fibers. Examples of such materials include, inter alia, degradable polymers and solvent-soluble polymers such as those shown above, including water-soluble polymers. As elsewhere herein, the fibers can be formed or processed into various shapes (eg, tubes, meshes, threads) for use as medical devices or other products.

いくつかの実施形態において、シリコンコア形成ポリマーは、除去可能な(例えば、溶解可能なもしくは分解性の)シース形成ポリマーと同時電界紡糸(co−electrospun)されて、新規な複合線維を作り出す。上記電界紡糸は、無ニードル電界紡糸、同軸電界紡糸、スリット表面電界紡糸、もしくは線維紡糸の分野で公知の任意の他の適切な技術によって達成され得る。   In some embodiments, the silicon core-forming polymer is co-electrospun with a removable (eg, dissolvable or degradable) sheath-forming polymer to create a new composite fiber. The electrospinning can be accomplished by needle-free electrospinning, coaxial electrospinning, slit surface electrospinning, or any other suitable technique known in the field of fiber spinning.

以下の実施例1および実施例2において詳述される1つの好ましい実施形態において、線維は、PDMSコアおよび生分解性ポリマーシースで形成される。PDMSの架橋は、プレポリマーおよび架橋反応を開始する架橋剤(熱への曝露は、この反応を促進する)を混合することによって、2成分システム(two−part system)を使用して行われる。本明細書で使用される場合、「プレポリマー」とは、架橋プロセスもしくは他の硬化プロセスに供されて、架橋されたポリマーを作り出すポリマー材料である。他の実施形態において、2成分PDMSシステムは、UV線への曝露によって硬化され得る。さらに他の実施形態において、2成分PDMSシステムは、フリーラジカル、縮合もしくは付加反応を通じて、弾性体へと架橋され得る。あるいは、技術の中でもとりわけ、雰囲気中の水分への曝露の際にもしくは光硬化の際に硬化する1成分PDMSシステムが使用され得る。PDMS化学におけるこれらバリエーションのうちのいずれか、または固体になるために物理的架橋もしくは化学的架橋を要する他のポリマーは、本明細書で記載される線維および方法において使用され得る。   In one preferred embodiment, detailed in Example 1 and Example 2 below, the fibers are formed with a PDMS core and a biodegradable polymer sheath. Cross-linking of PDMS is performed using a two-part system by mixing a prepolymer and a cross-linking agent that initiates the cross-linking reaction (exposure to heat promotes this reaction). As used herein, a “prepolymer” is a polymeric material that is subjected to a crosslinking process or other curing process to create a crosslinked polymer. In other embodiments, the two-component PDMS system can be cured by exposure to UV radiation. In still other embodiments, the two-component PDMS system can be cross-linked to an elastic body through free radical, condensation or addition reactions. Alternatively, a one-component PDMS system that cures upon exposure to atmospheric moisture or upon photocuring can be used, among other techniques. Any of these variations in PDMS chemistry, or other polymers that require physical or chemical cross-linking to become a solid, can be used in the fibers and methods described herein.

従って、ポリシロキサン(すなわち、PDMS)が好ましい実施形態として例示されるものの、他の実施形態も、固体になるために架橋を要するポリマー(例えば、熱硬化性ポリマーなど)を使用し得る。例としては、他のポリシロキサンおよびあるタイプのポリエステル、ポリウレタン、ポリイミド、エポキシドなどが挙げられる。   Thus, although polysiloxane (ie, PDMS) is illustrated as a preferred embodiment, other embodiments may use polymers that require cross-linking to become solids (eg, thermosetting polymers). Examples include other polysiloxanes and certain types of polyesters, polyurethanes, polyimides, epoxides, and the like.

分解性ポリマー(すなわち、ポリ(ラクチド−co−グリコリド))が好ましい実施形態として例示されるものの、他の実施形態は、他の分解性ポリマーもしくは溶媒溶解性ポリマーシース(例えば、架橋されていないPEO、PVA、ゼラチン、デキストラン、炭水化物などのような水溶性シース材料から形成される)を使用し得、これは、その後、溶解によって除去され得る。溶解剤として水性溶媒を使用する実施形態は、一般に、PDMS線維の膨潤を生じない。   While degradable polymers (ie, poly (lactide-co-glycolide)) are illustrated as preferred embodiments, other embodiments may include other degradable polymers or solvent-soluble polymer sheaths (eg, non-crosslinked PEO). , Formed from a water-soluble sheath material such as PVA, gelatin, dextran, carbohydrates, etc., which can then be removed by dissolution. Embodiments using an aqueous solvent as a solubilizer generally do not cause PDMS fiber swelling.

いくつかの実施形態において、上記シースは、酸を使用してエッチングで除去される。   In some embodiments, the sheath is etched away using acid.

上記シースポリマーの機械的特性に依存して、機械的破壊は、上記シースを外すために使用され得る。上記の方法の任意の組み合わせ、もしくは他の適切な手段は、上記シースを下にあるコアから除去するために使用され得る。   Depending on the mechanical properties of the sheath polymer, mechanical failure can be used to remove the sheath. Any combination of the above methods, or other suitable means, can be used to remove the sheath from the underlying core.

いくつかの実施形態において、低分子薬物、麻酔剤、凝固促進剤、抗凝固剤、抗菌物質、生物製剤、RNAi、遺伝物質、遺伝子ベクター、ワクチン、もしくは粒子(例えば、銀ナノ粒子)のような治療剤は、ポリシロキサンコア内にある。   In some embodiments, such as small molecule drugs, anesthetics, procoagulants, anticoagulants, antimicrobials, biologics, RNAi, genetic material, gene vectors, vaccines, or particles (eg, silver nanoparticles) The therapeutic agent is in the polysiloxane core.

いくつかの実施形態において、ポロゲン(porogen)(例えば、塩、糖などから選択される)は、上記ポリシロキサンコア内に組み込まれる。後のシース除去の際に、上記ポロゲンはまた、除去される。これは、特性の中でもとりわけ、疎水性を改善し得る多孔性もしくは粗い表面特徴を有する線維を後に残す。あるいは、ポロゲンは、線維形成後に、上記ポロゲンのあるパーセンテージが、上記コアおよびシースの界面に位置するように、上記シースの中に組み込まれ得る。シース除去の際に、上記ポリシロキサン線維表面にポロゲンのネガティブインプリント(negative imprint)が存在する。ポリシロキサン線維の表面はまた、適切なエッチングプロセス(例えば、レーザーエッチング)もしくは機械的手段によって、粗くされ得る。   In some embodiments, a porogen (eg, selected from salts, sugars, etc.) is incorporated into the polysiloxane core. Upon subsequent sheath removal, the porogen is also removed. This leaves behind fibers with porous or rough surface features that can improve hydrophobicity, among other properties. Alternatively, the porogen can be incorporated into the sheath such that a certain percentage of the porogen is located at the core and sheath interface after fibril formation. When the sheath is removed, a negative imprint of porogen is present on the surface of the polysiloxane fiber. The surface of the polysiloxane fibers can also be roughened by a suitable etching process (eg laser etching) or mechanical means.

さらに、多孔性は、上記線維を形成する架橋反応の生成物として、本開示の線維に導入され得る。例えば、イソシアネート官能化PDMSは水と反応して、多孔性発泡線維(porous foam fiber)を形成し得る。別の例は、炭酸水素ナトリウムと配合したアセトキシ官能化PDMSである。上記架橋反応の酢酸副生成物は、炭酸水素ナトリウムと反応して、気体および多孔性を生成し得、従って、多孔性発泡線維の形成を可能にする。   Further, porosity can be introduced into the fibers of the present disclosure as the product of a cross-linking reaction that forms the fibers. For example, isocyanate functionalized PDMS can react with water to form a porous foam fiber. Another example is acetoxy-functionalized PDMS blended with sodium bicarbonate. The acetic acid byproduct of the cross-linking reaction can react with sodium bicarbonate to produce gas and porosity, thus allowing the formation of porous foam fibers.

線維サイズの操作は、種々の線維特性を生じ得る。例えば、濾過適用において、大きな孔もしくはより高い多孔性を有するより細い線維は、透過性および表面積を増大し得る。本明細書で記載されるとおりのポリシロキサン材料(例えば、PDMS)は、高耐久性、熱安定性および酸化安定性、ならびに可撓性と合わせて、小さい孔サイズおよび高い透過性を提供する。さらに、本開示に従って形成されるポリシロキサン線維メッシュは、小さなサイズの線維に起因して高い表面積を有する。これは、望ましい場合、接着および湿潤を促進し得る。いくつかの実施形態において、これら同じ特性が、線維への細胞浸潤が望まれる医療適用において有用であり得る。特に、より細い線維直径は、一般に、細胞相互作用、内方への成長および増殖を促進する一方で、より大きな孔およびより高い透過性は、一般に、栄養素、サイトカインおよびガス交換を促進すると同時に細胞移動をも改善する。   Manipulation of fiber size can produce a variety of fiber properties. For example, in filtration applications, finer fibers with large pores or higher porosity can increase permeability and surface area. Polysiloxane materials (eg, PDMS) as described herein provide small pore size and high permeability combined with high durability, thermal and oxidative stability, and flexibility. Furthermore, the polysiloxane fiber mesh formed in accordance with the present disclosure has a high surface area due to small size fibers. This can promote adhesion and wetting if desired. In some embodiments, these same properties may be useful in medical applications where cell infiltration into the fiber is desired. In particular, thinner fiber diameters generally promote cell interactions, inward growth and proliferation, while larger pores and higher permeability generally promote nutrient, cytokine and gas exchange while simultaneously Improves movement as well.

さらなる実施形態において、上記シースは、特有の特性を有するPDMSコアおよびポリマーシース(例えば、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネートなど)を含む複合線維を形成するために、上記コア上に残される。いくつかの実施形態において、水の中に浸漬した際に、外側シースは、PDMS線維メッシュの多孔性を埋めるためにヒドロゲルを形成し得る。   In a further embodiment, the sheath is left on the core to form a composite fiber that includes a PDMS core with unique properties and a polymer sheath (eg, nylon, polyethylene, polystyrene, polycarbonate, etc.). In some embodiments, when immersed in water, the outer sheath may form a hydrogel to fill the porosity of the PDMS fiber mesh.

さらなる実施形態において、コアおよびシースポリマーは逆にされ、ポリシロキサンは、コアポリマーを被覆するシースポリマーとして使用される。このことは、外側にポリシロキサンを有する2成分線維の形成を可能にする。さらに、上記コアポリマーの除去は、ポリシロキサンの中空線維を生じる。   In a further embodiment, the core and sheath polymer are reversed and polysiloxane is used as the sheath polymer that coats the core polymer. This allows the formation of bicomponent fibers with polysiloxane on the outside. Furthermore, removal of the core polymer results in polysiloxane hollow fibers.

小さい直径の線維メッシュは、より大きな直径の線維から作製されるメッシュよりも、高い表面積、高い透過性および低い孔サイズを提供し得る。本開示は、従って、PDMSのようなポリシロキサンと細い直径の線維メッシュの利益とを併せ持った材料を提供する。例えば、耐溶媒性フィルタ、または弾性の生体適合性マイクロファイバーもしくはナノファイバーの医療用デバイス構成要素(例えば、心臓弁の弁膜、血管グラフト、ステントグラフト被覆)が形成され得る。   Small diameter fiber meshes can provide higher surface area, higher permeability and lower pore size than meshes made from larger diameter fibers. The present disclosure thus provides a material that combines the benefits of a polysiloxane such as PDMS and the fine diameter fiber mesh. For example, solvent resistant filters or elastic biocompatible microfiber or nanofiber medical device components (eg, heart valve leaflets, vascular grafts, stent graft coatings) may be formed.

この点に関して、いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、心臓弁の弁膜で使用され得る。置換心臓弁は、いくつかの場合、天然の弁膜を再現するために合成材料を使用する。天然の弁膜は、薄く、非常に可撓性かつ耐久性がある。これら特性に加えて、上記弁膜は、非血栓形成性である必要がある。内皮形成促進は、非血栓形成性移植物を提供する最良の方法のうちの1つである。電界紡糸シリコーンによって提供されるマイクロファイバー構造は、内皮細胞増殖を促進すると考えられる。しかし、この同じ多孔性は、上記メッシュの孔を血液が通過することおよび上記弁による血流制御の低下をもたらし得る。この現象は、しかし、タンパク質および細胞が孔の中に捕捉されるので、一時的であると予測される。好ましい実施形態において、シリコーンのマイクロファイバーメッシュは、100〜1000ミクロン(μm)の間の厚みへと電界紡糸される。目標線維直径は、500nm〜10μmの間である。次いで、これらメッシュは、適切な形状へと裁断され、本体に取り付けられ、これが開腹術もしくは最小限に侵襲性の手術を介して移植される。代替の実施形態としては、以下が挙げられる:上記メッシュを血流が通過するのを妨げるために、メッシュの一側面にもしくは2枚のメッシュの間でサンドイッチされるかのいずれかで、膜(例えば、シリコーン、PLGA)を提供すること;タンパク質もしくは抗体(例えば、CD34、VEGF)でシリコーンを官能化して、組織の内方への成長および再内皮形成を促進すること;フレーム(例えば、ポリマー線維、金属ワイヤ、輪郭が示された導電性メッシュ)上に電界紡糸して、弁膜を形作るおよび/もしくは本体への取り付けを提供する一助とすること;複合移植物を作り出す生体適合性線維構造体へ電界紡糸すること(例えば、線維が上記弁膜にわたってさらなる機械的強度もしくは種々の剛性を提供する);ならびに上記線維を被覆もしくは官能化して、血栓形成性を低減すること(例えば、ヘパリン)。   In this regard, in some embodiments, a silicone mesh may be used in the heart valve leaflets. Replacement heart valves in some cases use synthetic materials to recreate the native leaflet. Natural valve membranes are thin, very flexible and durable. In addition to these properties, the valve membrane must be non-thrombogenic. Promoting endothelialization is one of the best ways to provide non-thrombogenic implants. The microfiber structure provided by electrospun silicone is believed to promote endothelial cell proliferation. However, this same porosity can lead to blood passing through the pores of the mesh and reduced blood flow control by the valve. This phenomenon, however, is expected to be transient as proteins and cells are trapped in the pores. In a preferred embodiment, the silicone microfiber mesh is electrospun to a thickness of between 100 and 1000 microns (μm). The target fiber diameter is between 500 nm and 10 μm. These meshes are then cut into the appropriate shape and attached to the body, which is implanted via laparotomy or minimally invasive surgery. Alternative embodiments include: a membrane (either sandwiched on one side of the mesh or between two meshes to prevent blood flow through the mesh) For example, providing silicone, PLGA); functionalizing silicone with proteins or antibodies (eg, CD34, VEGF) to promote tissue ingrowth and re-endothelialization; frames (eg, polymer fibers To help form the valve membrane and / or provide attachment to the body; to a biocompatible fibrous structure that creates a composite implant Electrospinning (eg, the fibers provide additional mechanical strength or varying stiffness across the valve membrane); and the fibers Coating or as a functionalized, reducing the thrombogenicity (e.g., heparin).

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、シリコーン線維がチューブ状コレクター上に電界紡糸されて、シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーのチューブを形成することを除いて、心臓弁弁膜に類似の方法でステントグラフト被覆において使用され得る。好ましいメッシュ厚は、100〜1000ミクロンの間である。目標線維直径は、500nm〜10μmの間である。このチューブは、次いで、ステントに取り付けられて、ステントグラフトを形成し得る。あるいは、上記線維は、ステント上に直接電界紡糸され得る。心臓弁に関して記載される代替の実施形態は、ここでも適用可能である。利点としては、シリコーンマイクロファイバーおよび/もしくはナノファイバーが、細胞の内方への成長を促進すると同時に、弾性で、生体適合性で、耐久性ある移植物を提供するという事実が挙げられる。いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、チューブがステントに取り付けられずかつ好ましいメッシュ厚範囲がより大きい(100〜5000ミクロン)ことを除いて、ステントグラフト設計に類似の血管グラフトにおいて使用され得る。   In some embodiments, the silicone mesh is stent graft coated in a manner similar to a heart valve membrane, except that the silicone fibers are electrospun onto a tubular collector to form a silicone microfiber or nanofiber tube. Can be used. A preferred mesh thickness is between 100 and 1000 microns. The target fiber diameter is between 500 nm and 10 μm. This tube can then be attached to a stent to form a stent graft. Alternatively, the fibers can be electrospun directly onto the stent. The alternative embodiment described with respect to the heart valve is also applicable here. Advantages include the fact that silicone microfibers and / or nanofibers promote cell ingrowth while providing an elastic, biocompatible, durable implant. In some embodiments, silicone mesh can be used in vascular grafts similar to stent graft designs, except that the tube is not attached to the stent and the preferred mesh thickness range is larger (100-5000 microns).

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、生体工学で作られた血管において使用され得る。上記の血管グラフトと非常によく似て、上記シリコーンメッシュは、チューブへと形作られ得、細胞がエキソビボで播種され得る。これら細胞(代表的には、線維芽細胞、平滑筋細胞および内皮細胞)は、上記グラフト材料上で組織を増殖させるために、種々の条件(例えば、拍動性の流れ、一定の流れ、もしくは流れなし)下で栄養豊富な環境の中でインキュベートされる。上記シリコーンマイクロファイバーおよびナノファイバーは、細胞浸潤および増殖を促進することにおいて利点を提供し、同様に、血管に代表的な弾性特性を提供する。上記シリコーンチューブは、単独で、もしくは他の天然材料(例えば、コラーゲン)もしくは合成材料(例えば、PTFE、ePTFE、ポリウレタン)と組み合わせて、使用され得る。他の実施形態において、上記グラフトには、細胞が播種され、意味のあるインキュベーションなしで移植されるか、または細胞播種なしで移植される。後者の場合には、宿主由来の細胞が浸潤し、移植片の中に住み着く。   In some embodiments, silicone mesh can be used in bioengineered blood vessels. Very similar to the vascular graft described above, the silicone mesh can be shaped into a tube and cells can be seeded ex vivo. These cells (typically fibroblasts, smooth muscle cells, and endothelial cells) may have various conditions (eg, pulsatile flow, constant flow, or Incubate in a nutrient rich environment under no flow). The silicone microfibers and nanofibers provide advantages in promoting cell infiltration and proliferation, as well as providing typical elastic properties to blood vessels. The silicone tube can be used alone or in combination with other natural materials (eg, collagen) or synthetic materials (eg, PTFE, ePTFE, polyurethane). In other embodiments, the graft is seeded with cells and transplanted without meaningful incubation or transplanted without cell seeding. In the latter case, host-derived cells infiltrate and settle in the graft.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、動静脈(AV)グラフトおよびシャントにおいて使用され得る。これらグラフトは、反復透析のためのよりよいニードルアクセスを提供するために、血液透析患者において使用される。シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、強い一連の機械的特性を提供し、細胞の内方への成長をも促進する。シリコーンの弾性、耐久性、生体適合性および低い血栓形成性は、これら移植片の性能を改善する。一実施形態において、シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、チューブへと形作られ、移植される。このチューブは、完全性もしくは細胞の内方への成長を改善するために、官能化もしくは他の材料(例えば、ヘパリン、コラーゲン、ゼラチン、増殖因子)での被覆によって前処理され得る。他の実施形態において、上記シリコーンメッシュは、複合層化構造を形成するために、シートもしくはメッシュとして他の天然のもしくは合成の材料と組み合わされ得る。この層化構造は、上記機械的特性、移植直後に血液を含められること、または長期間の耐久性もしくは性能を改善し得る。   In some embodiments, silicone mesh can be used in arteriovenous (AV) grafts and shunts. These grafts are used in hemodialysis patients to provide better needle access for repeated dialysis. Silicone microfiber or nanofiber mesh provides a strong set of mechanical properties and also promotes cell ingrowth. The elasticity, durability, biocompatibility and low thrombogenicity of silicones improve the performance of these implants. In one embodiment, the silicone microfiber or nanofiber mesh is shaped and implanted into a tube. The tube can be pretreated by functionalization or coating with other materials (eg, heparin, collagen, gelatin, growth factors) to improve integrity or cell ingrowth. In other embodiments, the silicone mesh may be combined with other natural or synthetic materials as a sheet or mesh to form a composite layered structure. This layered structure may improve the mechanical properties, inclusion of blood immediately after implantation, or long-term durability or performance.

いくつかの実施形態において、厚み500〜5000ミクロンの平らなメッシュ構成へと電界紡糸されたシリコーン線維は、ヘルニアメッシュにおいて使用され得る。機械的特性を改善するために、複合材は、所望の構成で生体適合性ポリマー線維上に直接電界紡糸することによって、それら線維で形成され得る。これら線維はまた、上記メッシュの縫合糸性能を改善する構成で提供され得る。代替の実施形態において、上記メッシュは、上記の種々の方法を使用して、組織の内方への成長もしくは一体化を改善するために官能化され得る。   In some embodiments, silicone fibers electrospun into a flat mesh configuration having a thickness of 500-5000 microns can be used in hernia mesh. In order to improve the mechanical properties, composites can be formed with these fibers by electrospinning directly onto biocompatible polymer fibers in the desired configuration. These fibers can also be provided in a configuration that improves the suture performance of the mesh. In alternative embodiments, the mesh may be functionalized to improve tissue ingrowth or integration using the various methods described above.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、二重の被覆において使用され得る。硬膜に傷が付けられる神経外科手順において、上記膜を再度閉じるために被覆を提供することは望ましい。シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュ(必要に応じて、ポリマー膜(例えば、シリコーン、PLGA、コラーゲン)と組み合わされる)は、この目的で使用され得る。   In some embodiments, the silicone mesh can be used in a double coating. In neurosurgical procedures where the dura is injured, it is desirable to provide a coating to reclose the membrane. Silicone microfiber or nanofiber mesh (optionally combined with a polymer membrane (eg, silicone, PLGA, collagen) may be used for this purpose).

他の実施形態において、シリコーンメッシュは、創傷包帯において使用され得る。創傷包帯の難点は、創傷への接着ならびに空気および水分(創傷滲出液)への透過性を含む。一実施形態において、シリコーンは、100〜5000ミクロンの間の厚みのメッシュへと電界紡糸される。好ましい線維直径は、500nm〜10ミクロンの間である。上記電界紡糸シリコーンは、創傷に対して非接着性であり、高い透過性を提供し、包帯の中で創傷接触層として使用される。別の実施形態において、上記シリコーン包帯は、別個に供給され、医療スタッフが、上記シリコーン包帯の上に層にしてさらなるガーゼもしくは他の包帯を配置し得る。別の実施形態において、上記シリコーンメッシュは、流体を吸収し、創傷を保護するために、最終製品の一部としてガーゼもしくは他の裏打ち材料と組み合わされる。さらに他の実施形態において、上記シリコーンは、治療剤(例えば、抗生物質、抗真菌剤、局所鎮痛剤、消毒薬(例えば、ヨードチンキ(iodine))など)とともに製作され得る。別の実施形態は、創面環境(wound bed)に水分を提供するために、ヒドロゲルシース(例えば、PEG)で処理もしくはこれとともに製造されたシリコーンメッシュを提供する。この場合のシリコーンメッシュの利点は、高い多孔性がヒドロゲル材料を含み得ると同時に、包帯が外される必要がある場合に除去の一助となることである。さらに他の実施形態において、上記シリコーンメッシュは、陰圧閉鎖療法で使用するために製作される。この場合、上記メッシュは、これらデバイスと適合性であるようなサイズにされ、陰圧が印加されるにつれて創面環境に配置される。この高い透過性および多孔性は、滲出液除去、および包帯が外されなければならない場合に非接着性の包帯を可能にする。陰圧閉鎖療法における適用のために、上記シリコーン線維は、意図された処置部位(例えば、顔面、頭部など)に類似の形状およびトポグラフィーでコレクター上に電界紡糸され得る。このようにして、包帯は、創傷を受けた組織への改善された適合によって、上記療法を改善し得る。   In other embodiments, the silicone mesh can be used in wound dressings. The disadvantages of wound dressings include adhesion to the wound and permeability to air and moisture (wound exudate). In one embodiment, the silicone is electrospun into a mesh between 100 and 5000 microns thick. A preferred fiber diameter is between 500 nm and 10 microns. The electrospun silicone is non-adhesive to the wound, provides high permeability and is used as a wound contact layer in a bandage. In another embodiment, the silicone bandage may be supplied separately and medical staff may place additional gauze or other bandages in layers over the silicone bandage. In another embodiment, the silicone mesh is combined with gauze or other backing material as part of the final product to absorb fluid and protect the wound. In still other embodiments, the silicone can be made with a therapeutic agent (eg, antibiotics, antifungal agents, topical analgesics, antiseptics (eg, iodine), etc.). Another embodiment provides a silicone mesh that is treated with or manufactured with a hydrogel sheath (eg, PEG) to provide moisture to the wound bed. The advantage of the silicone mesh in this case is that the high porosity can include the hydrogel material while at the same time assisting in the removal when the bandage needs to be removed. In yet other embodiments, the silicone mesh is fabricated for use in negative pressure closure therapy. In this case, the mesh is sized to be compatible with these devices and placed in the wound environment as negative pressure is applied. This high permeability and porosity allows exudate removal and non-adhesive bandages when the bandage must be removed. For application in negative pressure closure therapy, the silicone fibers can be electrospun onto the collector with a shape and topography similar to the intended treatment site (eg, face, head, etc.). In this way, the dressing may improve the therapy by an improved fit to the wounded tissue.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、止血適用において使用され得る。止血適用のために、上記デバイスは、創傷包帯によく似た構成にされるが、上記シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーは、血栓形成促進剤もしくは凝固促進剤(例えば、トロンビン、カオリン、キトサン、フィブリンなど)とともに製作されるかもしくは表面改変される。上記シリコーンは、容易に外され得る非接着性の包帯を提供する。さらに、その高い透過性および多孔性は、血液が浸透し、表面積のかなりの量が、上記血栓形成促進剤と接触することを可能にする。この開いた構造はまた、凝固因子が創傷の中に戻って拡散して、血餅形成を促進することを可能にする。この材料はまた、他の包帯(例えば、コンバットガーゼ)上の非接着性層として一体化され得る;この適用のために、上記線維は、血栓形成促進剤もしくは凝固促進剤とともに製造されてもよいし、そうでなくてもよい。   In some embodiments, silicone mesh can be used in hemostatic applications. For hemostatic applications, the device is structured much like a wound dressing, but the silicone microfiber or nanofiber is a thrombus or coagulant (eg thrombin, kaolin, chitosan, fibrin, etc.) ) Or surface modification. The silicone provides a non-adhesive bandage that can be easily removed. In addition, its high permeability and porosity allows blood to penetrate and a significant amount of surface area to come into contact with the thrombus formation promoter. This open structure also allows clotting factors to diffuse back into the wound and promote clot formation. This material can also be integrated as a non-adhesive layer on other bandages (eg, combat gauze); for this application, the fibers may be made with a prothrombotic or procoagulant. And it doesn't have to be.

他の実施形態において、シリコーンメッシュは、濾過適用において使用され得る。シリコーンメッシュは、空気、他の気体、液体、スラリーもしくは粒子のためのフィルターとしてもしくはフィルターの一部として使用され得る。その高い耐溶媒性および耐久性は、他のマイクロファイバーおよびナノファイバーフィルターを超える利点を提供する。特に、電界紡糸されたマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュのその低い孔サイズおよび高い透過性は、フィルターに望ましい。さらに、その弾性の性質は、フィルターをきれいにする方法を提供する。単に上記材料を二軸方向に延ばすだけで、周囲からもしくは他の方法でその孔サイズが増大する。次いで、気体もしくは液体の逆流が、デブリもしくは他の物質から孔をきれいにする方法を提供する。類似の様式で、フィルターの取り込み側に形成されるケーキは、上記シリコーンメッシュを延ばし、上記ケーキを落とすことによって容易に外され得る。上記シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、単独で使用され得る(好ましい厚みは、100ミクロン〜1cm)。あるいは、上記シリコーンメッシュは、他の市販のフィルター材料を使用して層化フィルターの一部として構築され得る。この場合、上記シリコーンは、別の材料の上に直接電界紡糸され得、アセンブリの間に他の材料上に配置される得るか、またはワイヤ、もしくは機械的支持を提供するために大きな開口部を有する他の線維メッシュ上に電界紡糸され得る。   In other embodiments, the silicone mesh can be used in filtration applications. The silicone mesh can be used as a filter for air, other gases, liquids, slurries or particles or as part of a filter. Its high solvent resistance and durability offers advantages over other microfiber and nanofiber filters. In particular, its low pore size and high permeability of electrospun microfiber or nanofiber mesh is desirable for filters. In addition, its elastic nature provides a way to clean the filter. Simply extending the material biaxially increases its pore size from the surroundings or otherwise. A gas or liquid back flow then provides a way to clean the pores from debris or other materials. In a similar manner, the cake formed on the intake side of the filter can be easily removed by extending the silicone mesh and dropping the cake. The silicone microfiber or nanofiber mesh can be used alone (preferred thickness is 100 microns to 1 cm). Alternatively, the silicone mesh can be constructed as part of a layered filter using other commercially available filter materials. In this case, the silicone can be electrospun directly onto another material, placed on the other material during assembly, or a large opening to provide wire or mechanical support. It can be electrospun onto other fiber mesh that it has.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、薬物送達において使用され得る。薬物は、患者への送達のために上記シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーへと組み込まれ得る。一実施形態において、シリコーンメッシュは、上記シリコーン溶液中の薬物で形成され、皮膚送達もしくは経皮送達のために皮膚に配置される。別の実施形態において、上記シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーは、メッシュ、チューブもしくは他の構造へと形成され、薬物を内部に送達するために移植される。これは、口もしくは他の身体開口部を含む(例えば、歯へのフッ化物、漂白剤もしくは他のホワイトニング物質の送達)。   In some embodiments, silicone mesh can be used in drug delivery. Drugs can be incorporated into the silicone microfibers or nanofibers for delivery to a patient. In one embodiment, the silicone mesh is formed of a drug in the silicone solution and placed on the skin for dermal or transdermal delivery. In another embodiment, the silicone microfiber or nanofiber is formed into a mesh, tube or other structure and implanted to deliver the drug therein. This includes the mouth or other body openings (eg, delivery of fluoride, bleach or other whitening substances to the teeth).

他の実施形態において、シリコーンメッシュは、薬物制御送達のために水の浸透を調節するためにバリアの中で使用され得る。ポリシロキサン線維(例えば、シリコーン線維)のメッシュは、薬物放出を調節するためのバリアとして作用し得る。例えば、薬物送達デバイスが大きな破裂を有する場合、PDMSメッシュ(これは、比較的疎水性である)は、上記デバイスの周りに配置されて、上記デバイスと水との接触を防止し得るかもしくは遅らせ得る。さらに、シリコーンは弾性であるので、上記メッシュの拡張は、その多孔性および孔サイズにおいて変化をもたらし得、より多くの薬物放出を引き起こすように水の増大を生じ得る。   In other embodiments, the silicone mesh can be used in a barrier to regulate water penetration for drug controlled delivery. A mesh of polysiloxane fibers (eg, silicone fibers) can act as a barrier to regulate drug release. For example, if the drug delivery device has a large burst, a PDMS mesh (which is relatively hydrophobic) can be placed around the device to prevent or delay contact of the device with water. obtain. Furthermore, since silicone is elastic, expansion of the mesh can result in changes in its porosity and pore size, which can result in increased water to cause more drug release.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、感圧式接着包帯において使用され得る。この実施形態において、上記シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーは、接着特性を有するシリコーンから電界紡糸される。上記メッシュは、次いで、皮膚に適用され得、十分に接着するが、水および空気の透過性を提供して、天然の皮膚の機能および健康状態を促進する。これは、創傷包帯の一部として、もしくは薬物送達パッチのために、包帯において使用され得る。   In some embodiments, the silicone mesh can be used in pressure sensitive adhesive bandages. In this embodiment, the silicone microfiber or nanofiber is electrospun from silicone having adhesive properties. The mesh can then be applied to the skin and adheres well, but provides water and air permeability to promote natural skin function and health. This can be used in a dressing as part of a wound dressing or for a drug delivery patch.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、シリコーンが比較的疎水性であることが公知であるので、油−水分離のために使用され得る。高い孔体積率があれば、シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、油を水から分離する。上記シリコーンは、これをより親油性もしくは疎水性にするために、表面処理され得るか、官能化され得るか、または添加剤でドープされ得る。この適用において、上記シリコーンメッシュは、フィルターとして使用され得るか、または油を除去するかもしくは油を水から分離するために、油−水混合物の中に配置され得る。これは、親水性および疎水性の材料もしくは相を含む他のシステムに拡げられ得る。上記メッシュは、非常に弾性であるので、上記メッシュは、上記油の回収および/もしくは上記メッシュの再使用のために、上記孔から上記油を一掃する/除去するために、延ばされ得るか、絞られ得るか、または圧縮され得る。さらに、シリコーンはまた、有機溶媒を吸収し、同様に、水性媒体を有機溶媒から分離するために使用され得る。マイクロファイバーメッシュの高い表面積は、これを、これら適用のために特に効率的にかつ興味に訴えるものにする。   In some embodiments, silicone mesh can be used for oil-water separation since silicone is known to be relatively hydrophobic. If there is a high pore volume fraction, the silicone microfiber or nanofiber mesh will separate the oil from the water. The silicone can be surface treated, functionalized, or doped with additives to make it more lipophilic or hydrophobic. In this application, the silicone mesh can be used as a filter or placed in an oil-water mixture to remove the oil or separate the oil from the water. This can be extended to other systems involving hydrophilic and hydrophobic materials or phases. Since the mesh is very elastic, can the mesh be stretched to clear / remove the oil from the holes for oil recovery and / or reuse of the mesh? Can be squeezed or compressed. In addition, silicone can also absorb organic solvents and can be used to separate aqueous media from organic solvents as well. The high surface area of the microfiber mesh makes it particularly efficient and interesting for these applications.

いくつかの実施形態において、シリコーンメッシュは、テキスタイルの中で使用され得る。シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーはまた、高弾性、耐久性および透過性が所望されるテキスタイル適用において使用され得る。他の適用において、シリコーンマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュの疎水性もしくは液体撥水性質は(構造に起因して)、液体からの保護を提供すると同時に、空気透過性をなお許容して、皮膚が「呼吸する」ことを可能にするために使用され得る。   In some embodiments, the silicone mesh can be used in textiles. Silicone microfibers or nanofibers can also be used in textile applications where high elasticity, durability, and permeability are desired. In other applications, the hydrophobic or liquid water repellent nature of the silicone microfiber or nanofiber mesh (due to the structure) provides protection from liquid while still allowing air permeability, allowing the skin to “ Can be used to allow “breathing”.

種々の実施形態において、上記複合線維は、糸のような調整された線維束へと集められ得る。これら糸は、使用され得る(例えば、縫合糸)かもしくはさらに処理され得る(ロープになる複数の撚糸、織布シート、チューブもしくは他の形状になる複数の織り糸、ステント、足場もしくは他のチューブ状構造体になる複数の組紐糸(braiding yarn)が挙げられる)、強く、弾性の線維として作用する。   In various embodiments, the composite fibers can be collected into conditioned fiber bundles such as threads. These yarns can be used (eg, sutures) or further processed (multiple twisted yarns that become ropes, woven sheets, tubes or other woven yarns that become other shapes, stents, scaffolds or other tubular shapes A plurality of braiding yarns that become a structure), acting as strong, elastic fibers.

(ポリマーコアおよび親水性もしくはヒドロゲルシースを有する線維)
規な材料は、種々のポリマーコア材料(これは、親水性もしくはヒドロゲル材料のための強化材料として作用する)の周りに種々の親水性もしくはヒドロゲル材料を形成することによって生成され得る。上記包まれるポリマー材料は、別な方法では不可能である、上記親水性もしくはヒドロゲル材料に特有の材料特性(機械的、化学的、熱的など)を付与し得る。
(Fibers with polymer core and hydrophilic or hydrogel sheath)
Standard materials can be produced by forming various hydrophilic or hydrogel materials around various polymer core materials, which act as reinforcing materials for the hydrophilic or hydrogel materials. The encased polymeric material may impart material properties (mechanical, chemical, thermal, etc.) specific to the hydrophilic or hydrogel material that would otherwise be impossible.

より具体的には、いくつかの実施形態において、コア形成ポリマーは、親水性もしくはヒドロゲルシースによって少なくとも部分的に取り囲まれるポリマー線維コアを有する新規な複合線維を作り出すために、親水性もしくはヒドロゲル形成ポリマーと一緒に同時電界紡糸される。上記電界紡糸は、無ニードル電界紡糸、同軸電界紡糸、スリット表面電界紡糸、もしくは紡糸分野で公知の任意の他の適切な技術によって、達成され得る。その結果は、いずれの材料単独からも異なる、機械的特性および水和特性を有する複合線維である。これら複合線維は、医療用デバイスもしくは他の生成物として使用するために、種々の形状(例えば、チューブ、メッシュ、糸など)へと集められ得るか、形成され得るかまたは処理され得る。   More specifically, in some embodiments, the core-forming polymer is a hydrophilic or hydrogel-forming polymer to create a novel composite fiber having a polymer fiber core that is at least partially surrounded by a hydrophilic or hydrogel sheath. Are simultaneously electrospun. The electrospinning can be accomplished by needleless electrospinning, coaxial electrospinning, slit surface electrospinning, or any other suitable technique known in the spinning art. The result is a composite fiber with mechanical and hydrating properties that is different from any material alone. These composite fibers can be collected, formed, or processed into various shapes (eg, tubes, meshes, threads, etc.) for use as medical devices or other products.

任意の適切な親水性もしくはヒドロゲル形成材料は、シースポリマーとして使用され得、ポリマーコア材料の選択のように、上記親水性もしくはヒドロゲル形成材料は、上記複合線維の特別の目的に合うように選択され得る。例えば、上記親水性もしくはヒドロゲルポリマーシースに関して、ポリマーの中でもとりわけ、架橋されたPVP、PEO、PVA、および親水性ポリウレタン、ならびに多くの他の可能性の中でもキセロゲル、エアロゲルなどが、使用され得る。他のヒドロゲルポリマーとしては、上記に列挙されるもののような親水性ポリマーの架橋されたバージョンが挙げられる。   Any suitable hydrophilic or hydrogel-forming material can be used as the sheath polymer, and as with the choice of polymer core material, the hydrophilic or hydrogel-forming material is selected to suit the particular purpose of the composite fiber. obtain. For example, for the hydrophilic or hydrogel polymer sheath, cross-linked PVP, PEO, PVA, and hydrophilic polyurethanes, among other polymers, and xerogels, airgels, etc. among many other possibilities can be used. Other hydrogel polymers include crosslinked versions of hydrophilic polymers such as those listed above.

同様に、任意の適切なポリマーが、手近な機械的もしくは化学的必要性に依存して、コア形成ポリマーのために使用され得る。いくつかの実施形態において、上記線維コアは、比較的疎水性のポリマーを使用して形成される。ある種の実施形態が共有結合的な架橋シリコンベースの有機ポリマーコア(例えば、PDMSのようなポリシロキサン)を使用する一方で、上記コアポリマーは、強化線維として作用するように共有結合的に架橋される必要はない。従って、他の実施形態において、熱可塑性ポリマー(例えば、とりわけ、ポリウレタン、PLGA、PCL、ナイロン、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびフルオロポリマー)が、コア強化線維として使用され得る。   Similarly, any suitable polymer can be used for the core-forming polymer, depending on the mechanical or chemical needs at hand. In some embodiments, the fibrous core is formed using a relatively hydrophobic polymer. While certain embodiments use covalently crosslinked silicon-based organic polymer cores (eg, polysiloxanes such as PDMS), the core polymer is covalently crosslinked to act as reinforcing fibers. There is no need to be done. Thus, in other embodiments, thermoplastic polymers (eg, polyurethane, PLGA, PCL, nylon, polystyrene, acrylic polymer, polypropylene, polyethylene, and fluoropolymers, among others) can be used as core reinforcing fibers.

ポリウレタンは、広い範囲の特性を有するポリマーの広いクラスを表し、よって、本開示に関連してコアおよび/もしくはシース材料として働き得る。例えば、熱可塑性ポリウレタンコアは、親水性もしくはヒドロゲルポリウレタンシース中で少なくとも部分的に囲まれ得る。多くのポリウレタン材料は、物理的架橋を示すので、別個の架橋工程を要しない。このような材料は、例えば、とりわけ、溶融ベースのもしくは溶剤ベースの紡糸プロセスと関連して使用され得る。   Polyurethanes represent a broad class of polymers with a wide range of properties and can therefore serve as core and / or sheath materials in connection with the present disclosure. For example, the thermoplastic polyurethane core can be at least partially surrounded in a hydrophilic or hydrogel polyurethane sheath. Many polyurethane materials exhibit physical crosslinking and do not require a separate crosslinking step. Such materials can be used, for example, in conjunction with, among other things, melt-based or solvent-based spinning processes.

本発明者らは、以下の実施例4に詳述されるように、より疎水性のポリウレタンコアの周りに親水性のポリウレタンシースを同時電界紡糸することによって、ポリウレタンの化学的性質に関連したこのコンセプトを示した。得られた複合線維は、いずれの材料単独からも異なる機械的特性および水和特性を有する。   We relate this to the chemical nature of the polyurethane by co-electrospinning a hydrophilic polyurethane sheath around a more hydrophobic polyurethane core as detailed in Example 4 below. The concept was shown. The resulting composite fibers have different mechanical and hydration properties from either material alone.

より具体的には、機械的に強いポリウレタンコアおよび親水性のポリウレタンシースからなる複合材が、作り出された。使用される特定の技術は、スリット表面コア−シース電界紡糸であった。以前に示されるように、電界紡糸は、さらなる利益および機能性(例えば、軟らかさ、高い表面積、適応性)を付与する小さな直径(マイクロメートルもしくはナノメートル)を有する線維を作り出す。しかし、適切な線維はまた、他の技術(線維形成技術の中でもとりわけ、溶融紡糸、溶融電界紡糸、および遠心線維紡糸が挙げられる)を使用して生成され得る。   More specifically, a composite made of a mechanically strong polyurethane core and a hydrophilic polyurethane sheath was created. The particular technique used was slit surface core-sheath electrospinning. As previously shown, electrospinning creates fibers with small diameters (micrometers or nanometers) that provide additional benefits and functionality (eg, softness, high surface area, adaptability). However, suitable fibers can also be produced using other techniques, including melt spinning, melt electrospinning, and centrifugal fiber spinning, among other fiber forming techniques.

上記のように、PDMSのプレポリマーは、線維が形成されるほど十分なポリマー鎖の絡み合いを可能にしないその低分子量および流動性に起因して、電界紡糸し難い。さらに、上記シリコーンプレポリマーは、架橋されるまで流動性のままであるので、線維構造を保存する何らかの方法なしで線維を紡糸すると、良好な線維形成が生じない可能性がある。本発明者らは、この困難を、特に、マイクロサイズおよびナノサイズの線維に関して、ポリマーシース内にPDMSプレポリマーおよび架橋剤を囲むように同軸電界紡糸することによって克服した。ある種の実施形態において、ヒドロゲルポリマーは、ポリマーシース材料として使用される。例えば、以下の実施例3において、上記コアポリマーは、架橋PDMSであり、上記ポリマーシースは、架橋ポリビニルピロリドン(PVP)である。   As noted above, PDMS prepolymers are difficult to electrospin due to their low molecular weight and fluidity that do not allow sufficient polymer chain entanglement to form fibers. Furthermore, because the silicone prepolymer remains fluid until crosslinked, good fiber formation may not occur if the fibers are spun without any method of preserving the fiber structure. The inventors have overcome this difficulty by coaxial electrospinning to surround the PDMS prepolymer and crosslinker within the polymer sheath, especially for micro-sized and nano-sized fibers. In certain embodiments, hydrogel polymers are used as the polymer sheath material. For example, in Example 3 below, the core polymer is cross-linked PDMS and the polymer sheath is cross-linked polyvinyl pyrrolidone (PVP).

いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲル形成ポリマーの架橋は、上記コア材料、ならびに上記複合線維の所望の特性に適するように改変される。いくつかの実施形態において、ヒドロゲル架橋は、コア架橋とともに、熱を適用することによって開始される。例えば、上記コアポリマーは、架橋PDMSであり得、上記ポリマーシースは、架橋ポリビニルピロリドン(PVP)であり得る。これらはともに、熱の適用によって架橋される(例えば、実施例3を参照のこと)。他の実施形態において、上記ヒドロゲルポリマー(および/もしくはコアポリマー)の架橋を開始するための方法としては、UVもしくはγ照射、凍結/融解サイクル、超臨界乾燥などが挙げられる。さらに他の実施形態において、物理的に架橋されたヒドロゲルが選択される(例えば、実施例4を参照のこと)。ヒドロゲル化合物のこれらバリエーションの全ては、本開示の範囲内である。   In some embodiments, the crosslinking of the hydrogel-forming polymer is modified to suit the core material as well as the desired properties of the composite fiber. In some embodiments, hydrogel crosslinking is initiated by applying heat along with core crosslinking. For example, the core polymer can be cross-linked PDMS and the polymer sheath can be cross-linked polyvinyl pyrrolidone (PVP). Both are crosslinked by the application of heat (see, eg, Example 3). In other embodiments, methods for initiating crosslinking of the hydrogel polymer (and / or core polymer) include UV or γ irradiation, freeze / thaw cycles, supercritical drying, and the like. In yet other embodiments, a physically cross-linked hydrogel is selected (see, eg, Example 4). All of these variations of hydrogel compounds are within the scope of this disclosure.

本開示のこの局面の主な利益は、弾性で、耐久性のある生体適合性かつ機械的に安定な構築物がヒドロゲルのために提供され得、その結果、ヒドロゲルの多くの潜在的利益がより大きな機械的一体性を要する適用において利用され得ることである。別の利益は、コア−ヒドロゲル線維を形成するための方法が提供され、これは、上記コア形成ポリマーおよび/もしくはシース形成ポリマーとして選択されるポリマーの物理的架橋属性に起因して、別個の架橋工程を要しないことである。   The main benefit of this aspect of the present disclosure is that an elastic, durable, biocompatible and mechanically stable construct can be provided for the hydrogel so that many of the potential benefits of the hydrogel are greater It can be used in applications that require mechanical integrity. Another benefit is provided a method for forming core-hydrogel fibers, which is due to the distinct cross-linking properties of the polymer selected as the core-forming polymer and / or the sheath-forming polymer. No process is required.

以前に示されるように、小さな直径の線維メッシュは、より大きな直径の線維から作製されるメッシュよりも、とりわけ、高い表面積、高い透過性および低い孔サイズを提供する。従って、本開示は、ヒドロゲルの利益と小さな直径の線維メッシュとを併せ持つ材料を提供する。   As previously indicated, small diameter fiber meshes provide, among other things, higher surface area, high permeability and lower pore size than meshes made from larger diameter fibers. Thus, the present disclosure provides a material that combines the benefits of hydrogel with a small diameter fiber mesh.

他で記載されるように、これらコア−ヒドロゲル線維は、医療用デバイスもしくは他の生成物として使用するために種々の形状(例えば、チューブ、メッシュ)へと集められ得るか、形成され得るかもしくは処理され得る。   As described elsewhere, these core-hydrogel fibers can be collected, formed into various shapes (eg, tubes, meshes) for use as medical devices or other products, or Can be processed.

他の材料はまた、新たな特性を改変もしくは得るために、上記コアもしくはシースポリマーの中に組み込まれ得る。例えば、水吸収粒子は、水保持能力、もしくは溶離して別の利益を提供する薬剤をさらに改善するために含まれ得る。   Other materials can also be incorporated into the core or sheath polymer to modify or obtain new properties. For example, water-absorbing particles can be included to further improve water retention capacity, or agents that elute to provide another benefit.

従って、いくつかの実施形態において、賦形剤材料が、水膨潤および保持能力を増大させるために、上記線維の中に組み込まれる。賦形剤材料は、架橋親水性ポリマー(例えば、とりわけ、PVP、セルロース、ゼラチンおよびデンプン)を含む。これら材料は、電界紡糸の間に、上記シースもしくはコア中にポリマーを溶解させた場合に組み込まれ得る。あるいは、それらは、上記線維を生成するために使用される溶媒中で、溶解性でないかまたは部分的に溶解性であるに過ぎない粒子として含まれ得る。この場合、上記賦形剤材料は、最終線維の表面の中に埋め込まれるかもしくは上記表面から突出する粒子として存在する。   Thus, in some embodiments, excipient materials are incorporated into the fibers to increase water swelling and retention capacity. Excipient materials include cross-linked hydrophilic polymers such as PVP, cellulose, gelatin and starch, among others. These materials can be incorporated when the polymer is dissolved in the sheath or core during electrospinning. Alternatively, they can be included as particles that are not soluble or only partially soluble in the solvent used to produce the fibers. In this case, the excipient material is present as particles embedded in or protruding from the surface of the final fiber.

いくつかの実施形態において、治療剤(例えば、低分子薬物、麻酔剤、凝固促進剤、抗凝固剤、抗菌剤、生物製剤、RNAi、遺伝物質、遺伝子ベクター、ワクチンもしくは銀ナノ粒子のような粒子)が、線維の中に組み込まれ、水和した際に放出される。   In some embodiments, therapeutic agents (eg, small molecule drugs, anesthetics, procoagulants, anticoagulants, antibacterial agents, biologics, RNAi, genetic material, gene vectors, vaccines or particles such as silver nanoparticles) ) Are incorporated into the fiber and released when hydrated.

適用に関して、いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、心臓弁の弁膜において使用され得る。置換心臓弁は、いくらかの場合、天然の弁膜を再現するために合成材料を使用する。天然の弁膜は、薄く、非常に可撓性でかつ耐久性がある。これら特性に加えて、上記弁膜は、非血栓形成性である必要がある。内皮形成を促進することは、非血栓形成性移植物を提供する最良の方法のうちの1つである。上記ヒドロゲル層シースと上記マイクロファイバーもしくはナノファイバー構造は、内皮細胞増殖を促進する。水和の際に、上記ヒドロゲル層は膨潤し、上記コア線維の間の孔を埋め、従って、上記弁の孔を血液が通過しないようにする。好ましい実施形態において、コア−ヒドロゲル線維のマイクロファイバーメッシュは、100〜1000ミクロンの間の厚みへと電界紡糸される。目標線維直径は、500nm〜10μmである。これらメッシュは、次いで、適切な形状へと裁断され、本体へと取り付けられ、これが開腹術もしくは最小限に侵襲性の手術を介して移植される。代替の実施形態としては、以下が挙げられる:タンパク質もしくは抗体(例えば、CD34、VEGF)で上記コアポリマーを官能化して、組織の内方への成長および再内皮形成を促進すること(特に、分解性ヒドロゲルが選択される場合);フレーム(例えば、ポリマー線維、金属ワイヤ、輪郭が示された導電性メッシュ)上に電界紡糸して、弁膜を形作るおよび/もしくは本体への取り付けを提供する一助とすること;複合移植物を作り出す生体適合性線維構造体へ電界紡糸すること(例えば、線維が上記弁膜にわたってさらなる機械的強度もしくは種々の剛性を提供する);ならびに上記線維を被覆もしくは官能化して、血栓形成性を低減すること(例えば、ヘパリン)。   For application, in some embodiments, the composite core-hydrogel fibers can be used in the leaflets of heart valves. Replacement heart valves in some cases use synthetic materials to recreate the native leaflet. Natural valve membranes are thin, very flexible and durable. In addition to these properties, the valve membrane must be non-thrombogenic. Promoting endothelium formation is one of the best ways to provide non-thrombogenic implants. The hydrogel layer sheath and the microfiber or nanofiber structure promote endothelial cell proliferation. Upon hydration, the hydrogel layer swells and fills the pores between the core fibers, thus preventing blood from passing through the valve pores. In a preferred embodiment, the core-hydrogel fiber microfiber mesh is electrospun to a thickness of between 100 and 1000 microns. The target fiber diameter is 500 nm to 10 μm. These meshes are then cut into the appropriate shape and attached to the body, which is implanted via laparotomy or minimally invasive surgery. Alternative embodiments include: functionalizing the core polymer with a protein or antibody (eg, CD34, VEGF) to promote tissue ingrowth and re-endothelialization (particularly degradation). Electrospinning on a frame (eg, polymer fiber, metal wire, outlined conductive mesh) to help form the valve membrane and / or provide attachment to the body Electrospinning to a biocompatible fibrous structure that creates a composite implant (eg, the fiber provides additional mechanical strength or various stiffness across the valve membrane); and coating or functionalizing the fiber; Reduce thrombus formation (eg, heparin).

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、ステントグラフト被覆において使用され得る。例えば、ヒドロゲル線維は、左心耳閉鎖において使用されるステント上の被覆として使用され得る。これら実施形態は、心臓弁の弁膜に類似しているが、上記コア−ヒドロゲル線維は、管状コレクターの上に電界紡糸されて、マイクロファイバーもしくはナノファイバーのチューブを形成する。好ましいメッシュ厚は、100〜1000ミクロンの間である。目標線維直径は、500nm〜10μmの間である。このチューブは、次いで、ステントに取り付けられて、ステントグラフトを形成し得る。あるいは、上記線維は、上記ステント上に直接電界紡糸され得る。心臓弁のコンセプトに関して記載される代替の実施形態は、ここでも適用可能である。利点は、複合コア−ヒドロゲル線維が、細胞の内方の成長を促進すると同時に、弾性の生体適合性で耐久性のある移植物を提供することである。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in a stent graft coating. For example, hydrogel fibers can be used as a coating on a stent used in left atrial appendage closure. These embodiments are similar to heart valve leaflets, but the core-hydrogel fibers are electrospun onto a tubular collector to form microfiber or nanofiber tubes. A preferred mesh thickness is between 100 and 1000 microns. The target fiber diameter is between 500 nm and 10 μm. This tube can then be attached to a stent to form a stent graft. Alternatively, the fibers can be electrospun directly onto the stent. Alternative embodiments described with respect to the heart valve concept are also applicable here. The advantage is that the composite core-hydrogel fiber promotes cell ingrowth while providing an elastic, biocompatible and durable implant.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、血管グラフトにおいて使用され得る。これら実施形態は、ステントグラフト設計に類似であるが、そのチューブは、ステントに取り付けられず、好ましいメッシュ厚範囲は、より大きい(100〜5000ミクロン)。あるいは、これらチューブ状メッシュは、天然の組織の機械的特性が低下してしまった場合の血管(例えば、バイパス手術のための自家血管グラフト)または他のチューブ状構造(例えば、腹部大動脈瘤において)としてのための強化カフとして作用する。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fibers can be used in vascular grafts. These embodiments are similar to the stent graft design, but the tube is not attached to the stent and the preferred mesh thickness range is larger (100-5000 microns). Alternatively, these tubular meshes are blood vessels (eg, autologous vascular grafts for bypass surgery) or other tubular structures (eg, in abdominal aortic aneurysms) when the mechanical properties of the natural tissue have been reduced. Acts as a strengthening cuff for as.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、生体工学で作られた血管において使用され得る。これら実施形態は、上記の血管グラフトに類似しており、上記コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、チューブへと形作られ得、細胞がエキソビボで播種され得る。これら細胞(代表的には、線維芽細胞、平滑筋細胞および内皮細胞)は、上記移植片材料上で組織を増殖させるために、種々の条件(例えば、拍動性の流れ、一定の流れ、もしくは流れなし)下で栄養豊富な環境の中でインキュベートされる。上記コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーは、細胞浸潤および増殖を促進することにおいて利点を提供し得、同様に、血管に代表的な弾性特性を提供し得る。上記コア−ヒドロゲルチューブは、単独で、もしくは他の天然材料(例えば、コラーゲン)もしくは合成材料(例えば、PTFE、ePTFE、ポリウレタン)と組み合わせて、使用され得る。他の実施形態において、上記グラフトには、細胞が播種され、意味のあるインキュベーションなしで移植されるか、または細胞播種なしで移植される。後者の場合には、宿主由来の細胞が浸潤し、上記グラフトの中に住み着く。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fibers can be used in bioengineered blood vessels. These embodiments are similar to the vascular graft described above, where the core-hydrogel microfiber or nanofiber mesh can be shaped into a tube and cells can be seeded ex vivo. These cells (typically fibroblasts, smooth muscle cells and endothelial cells) can undergo various conditions (eg, pulsatile flow, constant flow, etc.) to grow tissue on the graft material. (Or no flow) under a nutrient rich environment. The core-hydrogel microfibers or nanofibers can provide advantages in promoting cell infiltration and proliferation, as well as providing typical elastic properties to blood vessels. The core-hydrogel tube can be used alone or in combination with other natural materials (eg, collagen) or synthetic materials (eg, PTFE, ePTFE, polyurethane). In other embodiments, the graft is seeded with cells and transplanted without meaningful incubation or transplanted without cell seeding. In the latter case, cells derived from the host infiltrate and settle in the graft.

いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲル線維は、医療用デバイス閉鎖適用において使用される。これら機械的に強いヒドロゲル線維、および得られるメッシュ、糸、チューブなどは、理想的には、医療用デバイスと身体、他の医療用デバイスもしくは閉鎖を要する他の表面との間の界面を閉じるための使用に合わせられる。例えば、それらは、移植された心臓弁と天然の弁輪との間の閉鎖を提供して、弁周囲逆流を防ぐために使用され得る。一実施形態において、上記ヒドロゲル線維は、上記弁ステントの外側表面に直接電界紡糸されるか、まがはメッシュ、糸もしくはチューブに形作られ、製造プロセスの一部として上記弁ステントに適用される。移植の際に、上記ヒドロゲルは、血液から水分を吸収し、このことから膨潤がもたらされ、上記移植物と弁輪との間の空間が埋められ、従って、弁の周りを閉じて、漏出を妨げる。他のヒドロゲルと比較した利点は、都合の良い機械的特性および耐久性が、より安全かつより有効な製品をもたらすことである。他の適用としては、以下が挙げられる:ステントグラフト、血管グラフトもしくは他の医療用デバイスの側面に接触する血管にヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーを提供して、上記グラフトもしくは他の医療用デバイスと血管壁との間を閉じること;ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーをステントグラフトの外径もしくは内径に提供して、一緒にアセンブリされる2つのステントグラフト構成要素(例えば、EVARグラフト本体および腸骨動脈脚伸長部)との間を閉じること;チムニー、シュノーケルなどとして、別のステントグラフト配置の一部として使用される予定のステントグラフトの外側に線維を提供すること;経皮カテーテル、人工肛門排泄用バッグ、もしくはリード線の外側表面にヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーを提供して、上記デバイスと、皮膚および/もしくは下にある筋肉、脂肪もしくは筋膜との間を閉じること;消化管への移植に設計されたデバイスの外側に線維を提供して、食物が消化器系のセグメントと接触するのを防ぐこと;内視鏡もしくは腹腔鏡機器もしくはアクセスチューブの周りに線維を提供して、上記患者の組織に一時的閉鎖を提供し、出血、気体の漏れもしくは流体の漏れを防止すること。上記デバイスが一時的であり、除去されるそれら適用のために、上記ヒドロゲルの強い機械的特性および滑りやすい表面は、除去を助ける。   In some embodiments, the hydrogel fibers are used in medical device closure applications. These mechanically strong hydrogel fibers, and the resulting meshes, threads, tubes, etc., ideally close the interface between the medical device and the body, other medical devices or other surfaces that require closure. Adapted to use. For example, they can be used to provide a closure between an implanted heart valve and a natural annulus to prevent peri-valve regurgitation. In one embodiment, the hydrogel fibers are electrospun directly onto the outer surface of the valve stent or formed into a kama mesh, thread or tube and applied to the valve stent as part of a manufacturing process. Upon implantation, the hydrogel absorbs moisture from the blood, which results in swelling and fills the space between the implant and the annulus, thus closing around the valve and leaking Disturb. The advantage compared to other hydrogels is that convenient mechanical properties and durability result in a safer and more effective product. Other applications include: providing hydrogel microfibers or nanofibers to a blood vessel that contacts the side of a stent graft, vascular graft or other medical device to provide the graft or other medical device and vascular wall Two stent graft components (eg, an EVAR graft body and an iliac artery leg extension) that are assembled together, providing hydrogel microfibers or nanofibers to the outer or inner diameter of the stent graft Providing the fibers outside the stent graft that is to be used as part of another stent graft deployment, such as a chimney, snorkel, etc .; outside the percutaneous catheter, colostomy bag, or lead Hide on the surface Providing gel microfibers or nanofibers to close between the device and the skin and / or underlying muscle, fat or fascia; fibers outside the device designed for implantation in the gastrointestinal tract Providing and preventing food from coming into contact with segments of the digestive system; providing fibers around an endoscope or laparoscopic instrument or access tube to provide temporary closure to the patient's tissue; Prevent bleeding, gas leaks or fluid leaks. Due to their application where the devices are temporary and removed, the strong mechanical properties and slippery surface of the hydrogel aid in removal.

いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲル線維は、ひずみが付与される場合のみそれらが水和するように製造され得る(例えば、以下の実施例3を参照のこと)。水和の際に、上記線維状構築物は、体積が増大する。この特性は、ステントグラフトおよび心臓弁カフの周りにひずみ依存性閉鎖を作る場合に応用され得る。いくつかの場合、ステントグラフトおよび心臓弁カフが展開されるときに、それらは、血管壁もしくは弁輪と完全に一致して接触せず、それによって、上記ステントグラフトと血管との間に開いた空間を残し、これは翻って、漏出、デバイス不良および不十分な臨床転帰をもたらし得る。上記ヒドロゲル線維は、環もしくはステントの覆いとして使用され得、その結果、送達の間には、上記ヒドロゲル線維の被覆が濡れないが、ステントを展開した際には、上記線維の被覆が引っ張られ、上記線維の湿潤および膨潤を生じ、ステントが周りの組織と一致して接触しない空の空間を埋める。   In some embodiments, the hydrogel fibers can be made such that they hydrate only when strain is applied (see, eg, Example 3 below). Upon hydration, the fibrous construct increases in volume. This property can be applied when creating strain-dependent closures around stent grafts and heart valve cuffs. In some cases, when the stent-graft and heart valve cuff are deployed, they do not fully contact the vessel wall or annulus, thereby creating an open space between the stent-graft and the vessel. Leaving this in turn can lead to leakage, device failure and poor clinical outcome. The hydrogel fibers can be used as an annulus or stent wrap so that the hydrogel fiber coating does not wet during delivery, but when the stent is deployed, the fiber coating is pulled, The fibers wet and swell, filling the empty space where the stent is not in consistent contact with the surrounding tissue.

いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲル線維は、非医療用シーリングにおいて使用される。例えば、上記コア−ヒドロゲル線維は、水性環境もしくは非水性環境において非医療用適用でシールを提供するにあたって有用である。例えば、水性環境では、シールされるべき2つの表面の間に配置された線維は、水と接触した際に水和し、次いで、膨潤することによって、上記表面をシールし、微小構造を通る流れを妨げる。非水性適用(例えば、油輸送)では、上記メッシュは、取り付けの際に水和し、2つの表面の間での膨潤からシールを作りだし、非水性液体と非混和性であることから漏出をも防止する。   In some embodiments, the hydrogel fibers are used in non-medical sealing. For example, the core-hydrogel fibers are useful in providing a seal in non-medical applications in an aqueous or non-aqueous environment. For example, in an aqueous environment, the fibers placed between two surfaces to be sealed hydrate when in contact with water and then swell to seal the surface and flow through the microstructure. Disturb. In non-aqueous applications (eg, oil transport), the mesh hydrates upon installation, creating a seal from swelling between the two surfaces, and also leaking because it is immiscible with non-aqueous liquids. To prevent.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、動静脈グラフトもしくはシャントにおいて使用され得る。これらグラフトは、反復透析のためのより良好なニードルアクセスを提供するために、血液透析患者において使用される。コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、強い一連の機械的特性を提供し、細胞の内方への成長をも促進する。弾性、耐久性、生体適合性の可能性および低い血栓形成性は、これらグラフトの性能を改善する。一実施形態において、コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、チューブへと形作られ、移植される。このチューブは、完全性および細胞の内方への成長を改善するために、官能化もしくは他の材料(例えば、ヘパリン、コラーゲン、ゼラチン、増殖因子)での被覆によって前処理され得る。他の実施形態において、コア−ヒドロゲルメッシュは、複合層化構造を形成するために、シートもしくはメッシュとして他の天然のもしくは合成の材料と組み合わされ得る。この層化構造は、上記機械的特性、移植直後に血液を含められること、または長期間の耐久性もしくは性能を改善し得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fibers can be used in arteriovenous grafts or shunts. These grafts are used in hemodialysis patients to provide better needle access for repeated dialysis. The core-hydrogel microfiber or nanofiber mesh provides a strong set of mechanical properties and also promotes cell ingrowth. Elasticity, durability, biocompatibility potential and low thrombogenicity improve the performance of these grafts. In one embodiment, the core-hydrogel microfiber or nanofiber mesh is shaped and implanted into a tube. The tube can be pretreated by functionalization or coating with other materials (eg, heparin, collagen, gelatin, growth factors) to improve integrity and cell ingrowth. In other embodiments, the core-hydrogel mesh can be combined with other natural or synthetic materials as a sheet or mesh to form a composite layered structure. This layered structure may improve the mechanical properties, inclusion of blood immediately after implantation, or long-term durability or performance.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、ヘルニアメッシュにおいて使用され得る。コア−ヒドロゲル線維(例えば、ヒドロゲルシースを有するシリコーンもしくはポリウレタンコア)は、厚み500〜5000ミクロンの平らなメッシュ構成へと電解紡糸され得る。機械的特性を改善するために、複合材は、所望の構成で生体適合性ポリマー線維上に直接電界紡糸することによって、それら線維で形成され得る。これら線維はまた、上記メッシュの縫合糸性能を改善する構成で提供され得る。代替の実施形態において、上記メッシュは、組織の内方への成長もしくは一体化を改善するために官能化され得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in a hernia mesh. Core-hydrogel fibers (eg, a silicone or polyurethane core with a hydrogel sheath) can be electrospun into a flat mesh configuration having a thickness of 500-5000 microns. In order to improve the mechanical properties, composites can be formed with these fibers by electrospinning directly onto biocompatible polymer fibers in the desired configuration. These fibers can also be provided in a configuration that improves the suture performance of the mesh. In an alternative embodiment, the mesh can be functionalized to improve tissue ingrowth or integration.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、二重の被覆において使用され得る。硬膜に傷が付けられる神経外科手順において、上記膜を再度閉じるために被覆を提供することは望ましい。コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュ(必要に応じて、ポリマー膜(例えば、シリコーン、PLGA、コラーゲン)と組み合わされる)は、この目的で使用され得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in a dual coating. In neurosurgical procedures where the dura is injured, it is desirable to provide a coating to reclose the membrane. Core-hydrogel microfibers or nanofiber meshes (optionally combined with polymer membranes such as silicone, PLGA, collagen) can be used for this purpose.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、創傷包帯において使用され得る。創傷包帯の難点は、創傷への接着、創傷滲出液の管理、ならびに空気および水分(創傷滲出液)への透過性を含む。例えば、ヒドロゲルを囲むポリマー(例えば、シリコーンもしくはポリウレタン)は、100〜5000ミクロンの間のメッシュへと電界紡糸され得る。好ましい線維直径は、500nm〜10ミクロンの間である。上記強化されたヒドロゲルの利点は、これが創面環境に水分を提供すると同時に、上記創傷に接着しない保護層をも形成することである。一実施形態において、ヒドロゲル−ポリマー包帯は、別個に供給され、医療スタッフが、上記コア−ヒドロゲル線維包帯の上に層にしてさらなるガーゼもしくは他の包帯を配置する。別の実施形態において、コア−ヒドロゲルメッシュは、流体を吸収し、創傷を保護する助けとするために、最終製品の一部としてガーゼもしくは他の裏打ち材料と組み合わされる。さらに他の実施形態において、上記コア−ヒドロゲルメッシュは、治療剤(例えば、抗生物質、抗真菌剤、局所鎮痛剤、消毒薬(例えば、ヨードチンキ)など)とともに製作され得る。さらに他の実施形態において、上記ヒドロゲル−ポリマーメッシュは、陰圧閉鎖療法で使用するために製作される。この場合、上記メッシュは、これらデバイスと適合性であるようなサイズにされ、陰圧が印加されるにつれて創面環境に配置される。この高い透過性および多孔性は、滲出液除去、および包帯が外されなければならない場合に非接着性の包帯を可能にする。上記ヒドロゲルシースもしくはコアポリマーはまた、上記創傷への治療剤の放出を制御するにあたって有用であり得る(例えば、抗菌剤、抗生物質、銀イオン、増殖因子、鎮痛薬、麻酔剤、デブリードマン化合物もしくは酵素など)。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in a wound dressing. The disadvantages of wound dressing include adhesion to the wound, management of wound exudate, and permeability to air and moisture (wound exudate). For example, the polymer surrounding the hydrogel (eg, silicone or polyurethane) can be electrospun into a mesh between 100 and 5000 microns. A preferred fiber diameter is between 500 nm and 10 microns. The advantage of the reinforced hydrogel is that it provides moisture to the wound environment and at the same time forms a protective layer that does not adhere to the wound. In one embodiment, the hydrogel-polymer bandage is supplied separately and the medical staff places additional gauze or other bandages in layers over the core-hydrogel fiber bandage. In another embodiment, the core-hydrogel mesh is combined with gauze or other backing material as part of the final product to help absorb fluid and protect the wound. In still other embodiments, the core-hydrogel mesh can be fabricated with therapeutic agents (eg, antibiotics, antifungal agents, topical analgesics, antiseptics (eg, iodotin), etc.). In yet another embodiment, the hydrogel-polymer mesh is fabricated for use in negative pressure closure therapy. In this case, the mesh is sized to be compatible with these devices and placed in the wound environment as negative pressure is applied. This high permeability and porosity allows exudate removal and non-adhesive bandages when the bandage must be removed. The hydrogel sheath or core polymer may also be useful in controlling the release of therapeutic agents to the wound (eg, antibacterial agents, antibiotics, silver ions, growth factors, analgesics, anesthetics, debridement compounds Or an enzyme).

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、止血適用において使用され得る。止血適用のために、上記デバイスは、創傷包帯によく似た構成にされるが、上記ヒドロゲル−ポリマーマイクロファイバーもしくはナノファイバーは、血栓形成促進剤(例えば、トロンビン、カオリン、キトサン、フィブリン)とともに製作されるかもしくは表面改変される。上記線維は、容易に外され得る非接着性の包帯を提供する。さらに、その高い透過性および多孔性は、血液が浸透し、表面積のかなりの量が、上記血栓形成促進剤と接触することを可能にする。この開いた構造はまた、凝固因子が創傷の中に戻って拡散して、血餅形成を促進することを可能にする。この材料はまた、他の包帯(例えば、コンバットガーゼ)上の非接着性層として一体化され得る;この適用のために、上記線維は、血栓形成促進剤とともに製造されてもよいし、そうでなくてもよい。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in hemostatic applications. For hemostatic applications, the device is configured much like a wound dressing, but the hydrogel-polymer microfiber or nanofiber is fabricated with a thrombus promoter (eg thrombin, kaolin, chitosan, fibrin). Or surface modification. The fibers provide a non-adhesive bandage that can be easily removed. In addition, its high permeability and porosity allows blood to penetrate and a significant amount of surface area to come into contact with the thrombus formation promoter. This open structure also allows clotting factors to diffuse back into the wound and promote clot formation. This material can also be integrated as a non-adhesive layer on other bandages (eg, combat gauze); for this application, the fibers may or may not be manufactured with a thrombus formation promoter. It does not have to be.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、濾過において使用され得る。複合コア−ヒドロゲル線維メッシュは、空気、気体、液体、スラリーもしくは粒子のためのフィルターとしてもしくはフィルターの一部として使用され得る。特に、電界紡糸されたマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュのその低い孔サイズおよび高い透過性は、フィルターに望ましい。さらに、上記線維が弾性である場合、その弾性の性質は、フィルターをきれいにする方法を提供する。単に上記材料を二軸方向に延ばすと、周囲からもしくは他の方法でその孔サイズが増大する。次いで、気体もしくは液体の逆流が、デブリもしくは他の物質から孔をきれいにする方法を提供する。類似の様式で、フィルターの取り込み面側に形成されるケーキは、上記シリコーンメッシュを延ばし、上記ケーキを落とすことによって容易に外され得る。上記コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、高い強度および親水性によって特徴付けられ得るので、水中の油含有物を分配するために、フィルター、バリアもしくは分離膜として有用である。上記コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーメッシュは、単独で使用され得る(好ましい厚みは、100ミクロン〜1cm)。あるいは、上記コア−ヒドロゲルメッシュは、他の市販のフィルター材料を使用して層化フィルターの一部として構築され得る。この場合、上記コア−ヒドロゲルは、別の材料の上に直接電界紡糸され得、アセンブリの間に他の材料上に配置される得るか、またはワイヤもしくは機械的支持を提供するために大きな開口部を有する他の線維メッシュ上に電界紡糸され得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in filtration. The composite core-hydrogel fiber mesh can be used as a filter for air, gas, liquid, slurry or particles or as part of a filter. In particular, its low pore size and high permeability of electrospun microfiber or nanofiber mesh is desirable for filters. Furthermore, if the fiber is elastic, its elastic nature provides a way to clean the filter. Simply stretching the material biaxially increases its pore size from the surroundings or otherwise. A gas or liquid back flow then provides a way to clean the pores from debris or other materials. In a similar manner, a cake formed on the filter's uptake side can be easily removed by extending the silicone mesh and dropping the cake. The core-hydrogel microfiber or nanofiber mesh is useful as a filter, barrier or separation membrane to distribute the oil content in water because it can be characterized by high strength and hydrophilicity. The core-hydrogel microfiber or nanofiber mesh can be used alone (preferred thickness is 100 microns to 1 cm). Alternatively, the core-hydrogel mesh can be constructed as part of a layered filter using other commercially available filter materials. In this case, the core-hydrogel can be electrospun directly onto another material, placed on the other material during assembly, or a large opening to provide wire or mechanical support Can be electrospun onto other fiber meshes having

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、薬物送達において使用され得る。上記水和したコア−ヒドロゲル複合材は、実質的に非多孔性であるが、適応する(conformal)層として作用し得る。一実施形態において、上記コア−ヒドロゲル材料は、標的送達領域に挿入され、次いで、気体もしくは他の流体(例えば、薬物含有溶液など)で膨張させられて、上記標的領域の内部構造に適応する。上記ヒドロゲルと上記表面との適応する接触は、効率的な薬物送達をもたらす。あるいは、膨張に際して特定の拡張制限に達すると、上記孔は延ばされて開き、薬物溶液が放出されることを可能にする。いったん縮小すると、上記孔は、元に戻って閉じるので、領域への薬物送達の阻害は、上記デバイスの除去の間には標的とされない。このアプローチは、類洞空間(sinusoidal space)のような腔および内腔への治療剤送達のために特に適用可能である。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in drug delivery. The hydrated core-hydrogel composite is substantially non-porous, but can act as a conformal layer. In one embodiment, the core-hydrogel material is inserted into the target delivery region and then expanded with a gas or other fluid (eg, a drug-containing solution) to accommodate the internal structure of the target region. Adaptive contact between the hydrogel and the surface results in efficient drug delivery. Alternatively, when a specific expansion limit is reached upon expansion, the pores are extended and allow the drug solution to be released. Once contracted, the pores are closed back so that inhibition of drug delivery to the area is not targeted during removal of the device. This approach is particularly applicable for delivery of therapeutic agents into cavities and lumens such as sinusoidal spaces.

種々の実施形態において、薬物は、患者への送達のために上記コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーへと組み込まれ得る。例えば、コア−ヒドロゲル線維メッシュは、コア形成溶液中の薬物で形成され得、皮膚送達もしくは経皮送達のために皮膚に配置され得る。本開示の線維メッシュは、適応送達のためにバルーンを開く能力に起因して、それらが副鼻腔(sinus cavity)、腸壁もしくは外耳道のような困難な開口部に標的化送達の手段を提供する。それは、単独で移植されてもよいし、ステントのような別の医療用デバイスを使用して適所に保持されてもよい。   In various embodiments, a drug can be incorporated into the core-hydrogel microfiber or nanofiber for delivery to a patient. For example, a core-hydrogel fiber mesh can be formed with a drug in a core-forming solution and placed on the skin for dermal or transdermal delivery. The fiber meshes of the present disclosure provide a means of targeted delivery to difficult openings such as sinus cavities, intestinal walls or ear canal due to the ability to open the balloon for adaptive delivery . It may be implanted alone or held in place using another medical device such as a stent.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、糸のような調整された線維束へと集められ得る。これら糸は、使用され得る(例えば、縫合糸)かもしくはさらに処理され得る(ロープになる複数の撚糸、織布シート、チューブもしくは他の形状になる複数の織り糸、ステント、足場もしくは他のチューブ状構造体になる複数の組紐糸が挙げられる)、強く、弾性のヒドロゲル線維として作用する。これら構成は、新規な医療用デバイス(例えば、ヒドロゲルカテーテル、イントロデューサーシース、ガイドワイヤ、血管グラフト、ヘルニアメッシュなど)へと展開され得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fibers can be collected into conditioned fiber bundles such as yarns. These yarns can be used (eg, sutures) or further processed (multiple twisted yarns that become ropes, woven sheets, tubes or other woven yarns that become other shapes, stents, scaffolds or other tubular shapes A plurality of braided yarns that become structures), acting as strong, elastic hydrogel fibers. These configurations can be deployed into new medical devices (eg, hydrogel catheters, introducer sheaths, guidewires, vascular grafts, hernia meshes, etc.).

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、テキスタイルの中で使用され得る。コア−ヒドロゲルマイクロファイバーもしくはナノファイバーはまた、高弾性、耐久性、水吸収性および透過性が所望されるテキスタイル適用において使用され得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in textiles. Core-hydrogel microfibers or nanofibers can also be used in textile applications where high elasticity, durability, water absorption and permeability are desired.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、ティッシュエンジニアリング適用において使用され得る。ヒドロゲルは、これらの目的に望ましい酸素、栄養素などの自由な拡散を可能にする。この特性は、拡散がヒドロゲルの体積全体にわたって起こり得るのみならず、線維ネットワークによって作られた多孔性を通じても起こり得るので、さらに増強される。ヒドロゲルは、これらの有望な生体適合性および水和特性に起因して、ティッシュエンジニアリング適用において広範囲に使用される。本開示の主な利益は、3D足場を形成するために、線維性ヒドロゲルがより良好な細胞結合および一体化を可能にすることである。上記ヒドロゲルシースは、細胞の結合および内方への成長を可能にし、それは、最終的に分解される一方で、上記コアポリマー線維は、より恒久的な機械的支持を提供する。この適用の具体例としては、硝子軟骨修復が挙げられ、ここで上記ヒドロゲルシースは、幹細胞が結合して軟骨細胞に分化するための生体適合性足場を提供する一方で、その多孔性がコラーゲンおよびECM成分の軟骨細胞分泌の空間を提供する。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber can be used in tissue engineering applications. Hydrogels allow free diffusion of oxygen, nutrients, etc., desirable for these purposes. This property is further enhanced because diffusion can occur not only throughout the volume of the hydrogel but also through the porosity created by the fiber network. Hydrogels are widely used in tissue engineering applications due to their promising biocompatibility and hydration properties. The main benefit of the present disclosure is that fibrous hydrogels allow better cell binding and integration to form 3D scaffolds. The hydrogel sheath allows for cell attachment and inward growth, which is ultimately broken down, while the core polymer fiber provides more permanent mechanical support. A specific example of this application is hyaline cartilage repair, where the hydrogel sheath provides a biocompatible scaffold for stem cells to bind and differentiate into chondrocytes while its porosity is collagen and Provides space for ECM component chondrocyte secretion.

いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲル線維は、美容外科手術もしくは形成外科手術において組織膨張薬剤(tissue bulking agent)として使用される。上記ヒドロゲル線維の弾性および可撓性の機械的特性および高い水和作用は、より自然な外観もしくは感触のために、天然の組織のものと適合するように合わせて調整され得る。上記線維性の性質は、膨張薬剤が適所に留まってずれないように、周りの組織と一体化する。さらに、上記ヒドロゲルは、非生体吸収性であるように、従って、時間が経ってもその膨張能力を維持するように作製され得る。   In some embodiments, the hydrogel fiber is used as a tissue bulking agent in cosmetic or plastic surgery. The elastic and flexible mechanical properties and high hydration of the hydrogel fibers can be tailored to match that of natural tissue for a more natural appearance or feel. The fibrous nature integrates with the surrounding tissue so that the swelling agent stays in place and does not slip. Furthermore, the hydrogel can be made to be non-bioabsorbable and thus maintain its ability to expand over time.

いくつかの実施形態において、上記複合コア−ヒドロゲル線維は、医療用電極として使用される。ヒドロゲルの膨潤特性は、電気インピーダンスを低下させ得、かつ電極性能を改善し得る、組織と適応性のかつ密着した接触を可能にする。さらに、導電性を改善するために、上記コア材料は、導電性ポリマーから構成され得るか、または導電性粒子もしくはイオンを含み得る。   In some embodiments, the composite core-hydrogel fiber is used as a medical electrode. The swelling properties of hydrogels allow for adaptive and intimate contact with tissue that can reduce electrical impedance and improve electrode performance. Furthermore, to improve conductivity, the core material can be composed of a conductive polymer or can include conductive particles or ions.

上記複合コア−ヒドロゲル線維のバルーン形成および水和能力は、マイクロ波の使用を通じて組織を切除するたまえに使用され得る特有の特性である。例えば、体腔(例えば、子宮内膜、左心耳)内の切除のために、もしくは不規則な表面(例えば、肝臓、食道、副鼻腔)への切除のために、複合コア−ヒドロゲル線維のメッシュは、気体(例えば、二酸化炭素)で膨らませて、その組織と適応して接触させる。バルーン内の供給源からのマイクロ波の適用は、取り囲んでいる組織を熱で切除するために上記腔もしくは組織表面とぴったりとかつ適応して接触した状態にある上記ヒドロゲル膜の中の水を加熱する。   The balloon formation and hydration ability of the composite core-hydrogel fiber is a unique property that can be used prior to excising tissue through the use of microwaves. For example, for ablation in body cavities (eg, endometrium, left atrial appendage) or for excision to irregular surfaces (eg, liver, esophagus, sinuses), composite core-hydrogel fiber meshes Inflated with a gas (eg, carbon dioxide) and adapted to contact the tissue. The application of microwaves from a source in the balloon heats the water in the hydrogel membrane that is in close and adaptive contact with the cavity or tissue surface to thermally ablate the surrounding tissue. To do.

この同じ技術は、他の切除アプローチ(熱水による(例えば、熱水もしくは他の熱した液体でバルーンを膨らませる)、化学的な(例えば、ヒドロゲル線維中の切除因子(ablative agent))もしくは冷凍切除(cyroablation)(例えば、上記バルーンを冷却するために使用される冷却源もしくは液体窒素)によるアプローチが挙げられる)に拡げられ得る。   This same technique can be used with other ablation approaches (eg, inflating the balloon with hot water (eg, inflating the balloon with hot water or other heated liquid), chemical (eg, an ablation agent in hydrogel fibers) or freezing. Can be extended to cyroblation (eg, approaches with a cooling source or liquid nitrogen used to cool the balloon).

本開示の複合コア−ヒドロゲル線維はまた、体腔に塞栓形成するために使用され得る。上記複合構造は、当業者に公知の技術を使用して、患者に挿入され得る線維もしくはコイルを提供する。次いで、上記ヒドロゲルの特性によって上記線維が膨潤され、上記体腔もしくは動脈瘤の内腔を完全に埋める。ここには2つの重要な利点がある:1)線維の強度および高い膨潤比の組み合わせ、ならいに2)非常に小さな線維もしくはコイルおよび/または可撓性の移植物を形成する能力。   The composite core-hydrogel fibers of the present disclosure can also be used to embolize body cavities. The composite structure provides a fiber or coil that can be inserted into a patient using techniques known to those skilled in the art. The properties of the hydrogel then cause the fibers to swell and completely fill the body cavity or aneurysm lumen. There are two important advantages here: 1) the combination of fiber strength and high swelling ratio, and 2) the ability to form very small fibers or coils and / or flexible implants.

(実施例1.PDMSコアおよびPLGAシースを有する線維)
コア/シース線維は、ハイスループットコア−シース無ニードル電界紡糸設備の使用に従って製作する。上記シースポリマー系は、6:1(体積で) クロロホルム:メタノール溶媒中の3.5重量% 85/15 ポリ(L−乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)であった。上記コアポリマーは、10:1 質量比で混合したPDMS(Sylgard 184,Dow Corningから市販されている、A部(プレポリマー)およびB部(架橋剤)からなる2成分液体系)からなった。上記シース溶液流速を200ml/hに設定した一方で、上記コア流速を20ml/hに設定した。上記線維を、接地収集プレートの上に沈積させ、ここから集めた。次いで、製作されたメッシュを、100℃(硬化を促進するために)のオーブン中に3時間置き、次いで、クロロホルムの中に1時間浸漬させて、上記PLGAシースを溶解させた。上記PDMS線維メッシュは、溶媒への曝露の際にある程度膨潤したが、溶媒エバポレーション後に元のサイズに戻るように収縮した。図1は、硬化後の上記PLGA/PDMS シース/コア線維の断面の画像を示す。上記シース/コア構成の中の種々のポリマーが観察され得る。図2は、シース層除去後のPDMS線維を示す。PDMS線維を、直径約1〜5ミクロンの間になるように製造した。しかし、本明細書の他の箇所で記載されるように、上記コアPDMSの直径は、電界紡糸パラメーターを調節することによって調節され得る。
Example 1. Fiber with PDMS core and PLGA sheath
Core / sheath fibers are fabricated according to the use of a high throughput core-sheath needleless electrospinning facility. The sheath polymer system was 3.5% by weight 85/15 poly (L-lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA) in 6: 1 (by volume) chloroform: methanol solvent. The core polymer consisted of PDMS (a two component liquid system consisting of part A (prepolymer) and part B (crosslinker), commercially available from Sylgard 184, Dow Corning) mixed at a 10: 1 mass ratio. While the sheath solution flow rate was set at 200 ml / h, the core flow rate was set at 20 ml / h. The fibers were deposited on a ground collection plate and collected from there. The fabricated mesh was then placed in an oven at 100 ° C. (to promote curing) for 3 hours and then immersed in chloroform for 1 hour to dissolve the PLGA sheath. The PDMS fiber mesh swelled to some extent upon exposure to solvent, but contracted back to its original size after solvent evaporation. FIG. 1 shows a cross-sectional image of the PLGA / PDMS sheath / core fiber after curing. Various polymers in the sheath / core configuration can be observed. FIG. 2 shows PDMS fibers after removal of the sheath layer. PDMS fibers were made to be between about 1-5 microns in diameter. However, as described elsewhere herein, the diameter of the core PDMS can be adjusted by adjusting the electrospinning parameters.

(実施例2.PDMSコアおよびPLGAシースを有するさらなる線維)
コア−シース線維を、実施例1に記載されるように、PDMS(Sylgard 184)コアを覆うシースとして、50/50 ポリ(D,L−乳酸−co−グリコール酸)(5050 PDLGA)で電界紡糸した。そのシース溶液は、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)中の11重量% 5050 PDLGAであった。上記シース溶液の流速を10ml/hに設定した一方で、上記コア溶液流速を1ml/hに設定した。上記線維を、続いて、60℃のオーブンの中に24時間置いて、上記線維中のPDMSを硬化させた。図3Aは、形成されたコア−シース構造を(断面で)示す。上記線維の直径を、上面図および断面図に関して測定した。上記線維の線維全体の直径は、約7ミクロンであった(図3Aおよび3Cを参照のこと)一方で、上記コアPDMS直径は、約4.5ミクロンであった(図3Bおよび3Dを参照のこと)。上記5050 PDLGAシースを、1.5% リン酸ナトリウム、0.1% ホウ酸、および0.08% クエン酸からなる12pH緩衝液中に、37℃で7日間上記メッシュを浸漬することによって、分解促進条件下で除去した。図3Bで認められ得るように、上記シース層は、後にPDMSのみの線維を残して、完全に分解および除去された。
Example 2. Additional fibers with PDMS core and PLGA sheath
Core-sheath fibers are electrospun with 50/50 poly (D, L-lactic acid-co-glycolic acid) (5050 PDLGA) as a sheath covering a PDMS (Sylgard 184) core as described in Example 1. did. The sheath solution was 11 wt% 5050 PDLGA in hexafluoroisopropanol (HFIP). While the flow rate of the sheath solution was set to 10 ml / h, the core solution flow rate was set to 1 ml / h. The fibers were subsequently placed in an oven at 60 ° C. for 24 hours to cure the PDMS in the fibers. FIG. 3A shows the core-sheath structure formed (in cross section). The fiber diameter was measured with respect to top and cross-sectional views. The total fiber diameter of the fiber was about 7 microns (see FIGS. 3A and 3C), while the core PDMS diameter was about 4.5 microns (see FIGS. 3B and 3D). about). The 5050 PDLGA sheath was degraded by immersing the mesh for 7 days at 37 ° C. in a 12 pH buffer consisting of 1.5% sodium phosphate, 0.1% boric acid, and 0.08% citric acid. Removed under accelerated conditions. As can be seen in FIG. 3B, the sheath layer was completely degraded and removed, leaving behind PDMS-only fibers.

本開示の電界紡糸された線維およびメッシュは、キャストフィルムとしてPDMSを構築する古典的な方法から形成されるものとは異なる特性を提供する。上記電界紡糸されたPDMSのみのメッシュの接触角は、110°であると測定された一方で、PDMSのキャストフィルムは、接触角104°を有した。図4は、本開示の電界紡糸プロセスを使用して形成されたPDMSメッシュの疎水性および親油性の性質を示す。上記メッシュ上に置かれた水滴(左)は、ビーズ状のままであるの一方で、油滴(右)は、上記メッシュを湿らせ、上記メッシュの孔全体を通じて動き得る。図5は、キャストPDMSフィルムと比較して、上記メッシュの機械的特性を示す。そのデータは、上記PDMS線維メッシュがキャストフィルムとは顕著に異なる機械的特性を示すことを示す。上記キャストPDMSフィルムと比較して、上記メッシュの係数は有意に低い(0.2MPa 対 2.0MPa)一方で、その最大負荷時の拡張は有意に高い(300% 対 122%)。   The electrospun fibers and meshes of the present disclosure provide different properties than those formed from the classic method of constructing PDMS as a cast film. The contact angle of the electrospun PDMS-only mesh was measured to be 110 °, while the PDMS cast film had a contact angle of 104 °. FIG. 4 illustrates the hydrophobic and lipophilic nature of a PDMS mesh formed using the electrospinning process of the present disclosure. Water drops (left) placed on the mesh remain beaded, while oil drops (right) wet the mesh and can move through the pores of the mesh. FIG. 5 shows the mechanical properties of the mesh compared to cast PDMS film. The data shows that the PDMS fiber mesh exhibits significantly different mechanical properties than the cast film. Compared to the cast PDMS film, the modulus of the mesh is significantly lower (0.2 MPa vs. 2.0 MPa), while its maximum load expansion is significantly higher (300% vs. 122%).

図6A〜6Cは、上記コアの中にPDMSを、および上記シースの中に5050 PDLGAを有する、本開示の電界紡糸線維の断面顕微鏡写真を示す。その電界紡糸プロセスを、図6A〜6Cの断面図に示されるように、種々の線維直径を有するPDMS線維を生成するために、シース:コア流速 10:1、10:0.25、および20:0.25ml/hで行った。   6A-6C show cross-sectional micrographs of electrospun fibers of the present disclosure having PDMS in the core and 5050 PDLGA in the sheath. The electrospinning process, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 6A-6C, produces sheath: core flow rates 10: 1, 10: 0.25, and 20: Performed at 0.25 ml / h.

(実施例3.PDMSコアおよびPVPシースを有する線維)
コア/シース線維を、TFE(トリフルオロエタノール)中の8重量% PVP(ポリビニルピロリドン)のシースポリマー溶液を、一方で、10:1 質量比で混合したSylgard 184(A部(プレポリマー)およびB部(架橋剤)からなる2成分液体系)からなったコアポリマー溶液を使用して製作した。上記シース流速は、10ml/hに設定した一方で、上記コア流速を2ml/hに設定した。
Example 3. Fiber with PDMS core and PVP sheath
The core / sheath fibers were mixed with a sheath polymer solution of 8 wt% PVP (polyvinylpyrrolidone) in TFE (trifluoroethanol), while Sylgard 184 (part A (prepolymer) and B) mixed at a 10: 1 mass ratio. This was prepared using a core polymer solution consisting of two parts (a two-component liquid system consisting of a crosslinking agent). The sheath flow rate was set at 10 ml / h while the core flow rate was set at 2 ml / h.

メッシュを、PTFE被覆アルミニウムシム上に集め、次いで、100℃もしくは150℃のいずれかで24時間硬化させた。次いで、上記メッシュをアルミニウムシムから外し、いかなる非架橋PVPをも水で溶解されていない脱イオン水の中に浸漬させた。残りのPVPを、上記シリコーン線維コアの周りの強いシースとして架橋した。次いで、これは、ヒドロゲルを形成し、その最初の質量の>200%へと膨潤した(膨潤の量は、上記PVPの架橋の程度(および従って、硬化温度)に比例する)。特に、100℃のサンプルに関しては、膨潤(質量で)は242%±48%で測定されたのに対して、150℃のサンプルに関しては、膨潤(質量で)は401%±76%で測定された。   The mesh was collected on a PTFE coated aluminum shim and then cured at either 100 ° C. or 150 ° C. for 24 hours. The mesh was then removed from the aluminum shim and any uncrosslinked PVP was immersed in deionized water that was not dissolved in water. The remaining PVP was crosslinked as a strong sheath around the silicone fiber core. This then formed a hydrogel and swelled to> 200% of its initial mass (the amount of swelling is proportional to the degree of crosslinking of the PVP (and hence the curing temperature)). In particular, for the 100 ° C. sample, the swelling (by mass) was measured at 242% ± 48%, whereas for the 150 ° C. sample, the swelling (by mass) was measured at 401% ± 76%. It was.

ゲル画分データ(%ヒドロゲル)を生成した。100℃サンプルに関して、上記ゲル画分は64%±1%で測定されたのに対して、150℃サンプルに関しては、上記ゲル化区分は98%±3%で測定された。これらデータは、非架橋PVPの水抽出の際に、100℃硬化サンプルがその質量のうちの約40%を失っている一方で、150℃サンプルがその質量のほぼ100%を維持していることを示す。このことは、上記PVPシースが、150℃でほぼ完全に架橋され、100℃では部分的にのみ架橋され得ることを示唆する。   Gel fraction data (% hydrogel) was generated. For the 100 ° C. sample, the gel fraction was measured at 64% ± 1%, while for the 150 ° C. sample, the gelation segment was measured at 98% ± 3%. These data show that during the water extraction of uncrosslinked PVP, the 100 ° C. cured sample lost about 40% of its mass while the 150 ° C. sample maintained almost 100% of its mass. Indicates. This suggests that the PVP sheath can be almost completely crosslinked at 150 ° C. and only partially crosslinked at 100 ° C.

類似の結論が、以下を示す図7に図示されるように、SEMでの断面分析によって引き出され得る:(A)コアが完全に硬化したPDMSからなり、シースが100℃で硬化したPVPであるコア−シース線維のSEM断面;(B)水抽出を受けて、非架橋PVPを除去した後であることをの除いて、(A)と同じ線維のSEM断面;(C)コアが完全に硬化したPDMSからなり、シースが150℃で硬化したPVPであるコア−シース線維のSEM断面;(D)水抽出を受けて、非架橋PVPを除去した後であることをの除いて、(C)と同じ線維のSEM断面。水和の前には、2種の硬化温度サンプルは、コア線維直径(約6μm)およびシース厚(約1μm)において同一を示す。しかし、水和し、その後乾燥した後には、上記シースは、100℃サンプルにおいてほぼ完全に除去されているようである一方で、150℃サンプルにおいては、無傷なまま残っている。   Similar conclusions can be drawn by cross-sectional analysis with SEM, as illustrated in FIG. 7, which shows the following: (A) The core consists of fully cured PDMS and the sheath is PVP cured at 100 ° C. SEM cross-section of the core-sheath fiber; (B) SEM cross-section of the same fiber as (A), except after undergoing water extraction and removal of non-crosslinked PVP; (C) Core fully cured SEM cross-section of a core-sheath fiber consisting of a modified PDMS and the sheath being PVP cured at 150 ° C .; (D) except after undergoing water extraction to remove uncrosslinked PVP (C) SEM cross section of the same fiber. Prior to hydration, the two cure temperature samples show the same in core fiber diameter (about 6 μm) and sheath thickness (about 1 μm). However, after hydration and subsequent drying, the sheath appears to have been almost completely removed in the 100 ° C. sample while remaining intact in the 150 ° C. sample.

FTIRによる分析から、1650cm−1あたりのアミンピークの存在によって、上記サンプル中にPVPが存在することが示され得る。さらに、PDMSは、水を吸収しないので、3400cm−1あたりに広いピークが存在することで、O−H結合、従って、上記サンプルによる水の吸収が示される。このことは、架橋PVPが存在する場合にのみ起こる。図8および図9は、純粋なPDMS、ならびに100℃および150℃の温度で硬化した純粋なPVPと比較した場合、それぞれ、湿潤状態および乾燥状態においてシリコーン線維ヒドロゲルから得られたスペクトルを示す。 Analysis by FTIR can indicate the presence of PVP in the sample by the presence of an amine peak around 1650 cm −1 . Furthermore, since PDMS does not absorb water, the presence of a broad peak around 3400 cm −1 indicates O—H bonding and thus water absorption by the sample. This only occurs when cross-linked PVP is present. FIGS. 8 and 9 show the spectra obtained from silicone fiber hydrogels in wet and dry states, respectively, when compared to pure PDMS and pure PVP cured at temperatures of 100 ° C. and 150 ° C., respectively.

100℃で硬化したPVP−PDMSのスペクトルと、純粋PDMSおよび純粋PVPのスペクトルとの比較において、最初の水抽出後に、上記サンプル中にPVPはほとんど残っていないことが確認され得る。PVPがほとんど残っていないことは、上記サンプルが水和下状態にある場合に検出され得るに過ぎない。乾燥PVP−PDMSヒドロゲルは、純粋PDMSとほとんど完璧に匹敵するので、大気から水分を本質的に吸収しない。このことは、上記サンプルに本質的に検出不可能な量のPVPしか残っていないが、これがヒドロゲルとしてなお挙動するという、質量喪失データおよびSEMからの観察を裏付ける。   In a comparison of the spectrum of PVP-PDMS cured at 100 ° C. with that of pure PDMS and pure PVP, it can be seen that little PVP remains in the sample after the first water extraction. Little remaining PVP can only be detected when the sample is in a hydrated state. Dry PVP-PDMS hydrogels are almost completely comparable to pure PDMS and therefore essentially do not absorb moisture from the atmosphere. This confirms the observation from the mass loss data and SEM that only essentially undetectable amount of PVP remains in the sample, but it still behaves as a hydrogel.

100℃で硬化したPVP−PDMSヒドロゲルのスペクトルとは対照的に、150℃で硬化したサンプルのスペクトルは、乾燥時ですらアミンピークおよび吸収された水を示す。これは、PVPのほぼ全てがこの高温で架橋され、最初の水抽出後にもサンプル中に残っていることを裏付けるさらなる証拠である。   In contrast to the spectrum of PVP-PDMS hydrogel cured at 100 ° C., the spectrum of the sample cured at 150 ° C. shows an amine peak and absorbed water even when dry. This is further evidence that almost all of the PVP is cross-linked at this high temperature and remains in the sample after the initial water extraction.

上記線維ヒドロゲルの機械的特性は、シリコーンマイクロファイバー構造の存在に起因して、劇的に増強される。ヒドロゲルの引っ張り特性は、希に報告されるが、これの機械的安定性が乏しいことから見出すのは困難である。シリコーン線維強化が伴うと、上記配列胃泥ゲルは、湿潤のためにより大きな表面積を有すると同時に、機械的完全性および強度をも維持する。さらに、上記シリコーン上の架橋されたヒドロゲル層の存在は、上記生理コーン線維を支持するための別の層を提供し、上記複合剤の全体的な強度を増大させる。図10は、湿潤状態および乾燥状態の両方での、ヒドロゲル−シリコーンマイクロファイバー複合剤の種々の配合の比較を示す。上記サンプルを、20mm角に裁断し、50mm/分の速度でInstron(登録商標)システムで試験した。架橋の温度が、上記材料の引っ張り強度および係数に影響を及ぼし得ることが、このデータから認めれ得る。   The mechanical properties of the fiber hydrogel are dramatically enhanced due to the presence of the silicone microfiber structure. The tensile properties of hydrogels are rarely reported, but are difficult to find due to their poor mechanical stability. With silicone fiber reinforcement, the arrayed gastric mud gel has a larger surface area for wetting while maintaining mechanical integrity and strength. Furthermore, the presence of a cross-linked hydrogel layer on the silicone provides another layer to support the physiological corn fibers and increases the overall strength of the composite. FIG. 10 shows a comparison of various formulations of hydrogel-silicone microfiber composites, both wet and dry. The sample was cut into 20 mm squares and tested on an Instron® system at a speed of 50 mm / min. It can be seen from this data that the temperature of cross-linking can affect the tensile strength and modulus of the material.

このデータはまた、機械的特性が上記材料の水和状態によって影響を及ぼされないようであるとすると、100℃で硬化したサンプルに架橋したPVPがほとんどないという先に述べた結論を裏付ける。逆に、150℃で硬化したPVP−PDMSは、水和されている場合より乾燥している場合に、強烈に異なって挙動する。乾燥した状態では、上記材料は、これが水和している状態より約200倍大きな係数を有する(すなわち、75MPa 対 0.4MPa)。それはまた、遙かに短い破断伸びを有する(7% 対 140%)。上記材料が水和状態にある場合、上記PVPは膨潤し、その機械的特性は、PDMS線維によって大いに引き起こされる。   This data also supports the earlier stated conclusion that samples cured at 100 ° C. have little cross-linked PVP, given that the mechanical properties do not appear to be affected by the hydration state of the material. Conversely, PVP-PDMS cured at 150 ° C behaves strongly differently when dry than when hydrated. In the dry state, the material has a coefficient approximately 200 times greater than that in which it is hydrated (ie, 75 MPa vs. 0.4 MPa). It also has a much shorter elongation at break (7% vs. 140%). When the material is in a hydrated state, the PVP swells and its mechanical properties are greatly caused by PDMS fibers.

シリコーンコア/ヒドロゲルシース線維の別の特徴は、上記線維が濡れているかもしくは乾燥しているかに依存して、その機械的特徴が変化し得ることである。例えば、乾燥メッシュは、高い空気透過性、高い多孔性を有し、不透明である。逆に、水和下メッシュは、低い空気透過性(膨潤したヒドロゲルが孔を埋めることが理由で)、高い水透過性を有し、光学的に透明である。メッシュがその拡張限界に達すると、それが破裂するときとは対照的に、その孔は開き、上記メッシュを通って気体もしくは液体が流れる。この拡張能はまた、硬化温度によって影響を受ける。なぜなら、上記線維の伸長は、硬化温度に依存するからである。   Another characteristic of silicone core / hydrogel sheath fibers is that their mechanical characteristics can vary depending on whether the fibers are wet or dry. For example, dry mesh has high air permeability, high porosity and is opaque. Conversely, a hydrated mesh has low air permeability (because the swollen hydrogel fills the pores), high water permeability, and is optically transparent. When the mesh reaches its expansion limit, the hole opens and gas or liquid flows through the mesh, as opposed to when it bursts. This expandability is also affected by the curing temperature. This is because the fiber elongation depends on the curing temperature.

図11Aに示されるように、「バルーン」を、100℃で硬化した水和PVP−PDMS線維のメッシュから形成した。球形の拡張を想定する場合、体積拡張率は、バルーンが最大拡張に達するとほぼ800%である(図11Bを参照のこと)。最大拡張時には、上記バルーンは破裂しないが、空気透過性になるに過ぎず、空気が孔から漏れてしまう。上記水和メッシュの空気透過性および多孔性は、上記メッシュが延びて孔が開くと増大され得る。上記水和したヒドロゲルメッシュの透過性の低下に起因して、上記材料は、空気もしくは水を保持し得、非常に高体積に拡張すると同時に、機械的完全性をなお維持する。さらに、上記マイクロファイバーは、不規則な表面、腔もしくは容器に適合し得る可撓性のバルーンを提供する。純粋PDMS線維メッシュ(これは、破裂前に約100%拡張するに過ぎない)と比較すると、上記表面に対する架橋PVPの量が非常に少ないという影響は、極めて顕著である。150℃で硬化したPVP−PDMSヒドロゲルは、空気透過性になる前に450%まで拡張するので、硬化温度、従って、上記サンプル中の架橋PVPの量が、この特性をもたらすことを示す。   As shown in FIG. 11A, a “balloon” was formed from a mesh of hydrated PVP-PDMS fibers cured at 100 ° C. Assuming spherical expansion, the volume expansion rate is approximately 800% when the balloon reaches maximum expansion (see FIG. 11B). At maximum expansion, the balloon does not rupture, but only becomes air permeable and air leaks out of the hole. The air permeability and porosity of the hydrated mesh can be increased when the mesh is extended and opened. Due to the reduced permeability of the hydrated hydrogel mesh, the material can retain air or water and expands to a very high volume while still maintaining mechanical integrity. In addition, the microfiber provides a flexible balloon that can conform to irregular surfaces, cavities or containers. Compared to a pure PDMS fiber mesh (which only expands about 100% before rupture), the effect of very low amount of cross-linked PVP on the surface is very significant. The PVP-PDMS hydrogel cured at 150 ° C. expands to 450% before becoming air permeable, indicating that the curing temperature and thus the amount of crosslinked PVP in the sample provides this property.

親水性ヒドロゲルシースと、親油性コア線維とを対にするという特有さから、上記PVPーPDMS線維メッシュは、水中および油中の両方で膨潤する。表1は、種々の硬化温度でのDI水および真空ポンプオイルの中での上記PVP−PDMSメッシュの膨潤特性の比較を示す。100℃で硬化したメッシュは、PDMS線維の存在および表面に非常に少量のPVPがあることに起因して、上記メッシュが水を吸収するのとほぼ同量の油を吸収する。他方で、150℃で硬化したメッシュは、これが油を吸収するより遙かに多くの水を吸収する。なぜなら、遙かにより多くの架橋PVPがこのサンプル中に存在するからである。
Due to the peculiarity of pairing a hydrophilic hydrogel sheath and a lipophilic core fiber, the PVP-PDMS fiber mesh swells both in water and in oil. Table 1 shows a comparison of the swelling properties of the PVP-PDMS mesh in DI water and vacuum pump oil at various cure temperatures. A mesh cured at 100 ° C. absorbs approximately the same amount of oil as the mesh absorbs water due to the presence of PDMS fibers and the presence of a very small amount of PVP on the surface. On the other hand, a mesh cured at 150 ° C. absorbs much more water than it absorbs oil. This is because much more cross-linked PVP is present in this sample.

100℃で硬化したサンプルと150℃で硬化したサンプルとの間の膨潤、バルーン形成および機械的強度の差異に加えて、これらサンプルはまた、その最初の水和(抽出)および乾燥後の、それらのぬれ性において明確な差異を示す。上記150℃で硬化したPVP−PDMS線維は、迅速に水を吸収し、いかなるさらなる取り扱いも操作もなく、完全に水和する。他方で、100℃で硬化したメッシュは、それらの乾燥した伸びていない状態ではより疎水性である。上記メッシュを水和するために、それらは操作される(例えば、延ばされる)。この点に関して、水が乾燥したメッシュに最初に適用される場合、水は表面上にビーズを形成する。しかし、サンプルが延びて操作されるにつれて、それは完全に水和される。   In addition to the differences in swelling, balloon formation and mechanical strength between samples cured at 100 ° C. and samples cured at 150 ° C., these samples also show that after their initial hydration (extraction) and drying There is a clear difference in wettability. The PVP-PDMS fibers cured at 150 ° C. absorb water rapidly and hydrate completely without any further handling or manipulation. On the other hand, meshes cured at 100 ° C. are more hydrophobic in their dry, unstretched state. They are manipulated (eg, stretched) to hydrate the mesh. In this regard, when water is first applied to the dried mesh, the water forms beads on the surface. However, as the sample is extended and manipulated, it is fully hydrated.

(実施例4.ポリウレタンコアおよび親水性ポリウレタンシースを有する線維)
この実施例において、スリット−表面・コア−シース電界紡糸が使用され、ここでは親水性脂肪族ポリエーテルベースの熱可塑性ポリウレタン(HLPU)をシース材料として使用する一方で、より機械的に強く、より疎水性の脂肪族ポリエーテルベースの熱可塑性ポリウレタン材料(HBPU)をコア材料として使用した。電界紡糸溶液は、以下のとおりであった:TFE中の4重量% HLPUおよびHFIP中に6重量% HBPU。電界紡糸を、種々のシース:コア流速比で行った。選択された流速比において、得られた線維は、以下のHLPU:HBPU重量比のHLPUおよびHBPUから構成された:それぞれ、(A)93:7、(B)82:18、(C)60:40、および(D)38:62。
Example 4. Fibers with polyurethane core and hydrophilic polyurethane sheath
In this example, slit-surface-core-sheath electrospinning is used, where a hydrophilic aliphatic polyether-based thermoplastic polyurethane (HLPU) is used as the sheath material while being more mechanically stronger, more A hydrophobic aliphatic polyether-based thermoplastic polyurethane material (HBPU) was used as the core material. The electrospinning solution was as follows: 4 wt% HLPU in TFE and 6 wt% HBPU in HFIP. Electrospinning was performed at various sheath: core flow rate ratios. At the selected flow rate ratio, the resulting fibers were composed of the following HLPU: HBPU weight ratios of HLPU and HBPU: (A) 93: 7, (B) 82:18, (C) 60: respectively. 40, and (D) 38:62.

図12は、各組成の線維のSEMを示す;全ての配合に関する線維直径は、約2ミクロンであった。   FIG. 12 shows SEM of fibers of each composition; the fiber diameter for all formulations was approximately 2 microns.

上記メッシュの特徴付けは、以下の表2および表3でまとめられる寸法および水和の測定値を含んだ。機械的特徴付けを、上記メッシュをイヌの骨の形状に裁断し、50mm/分の引き上げ速度でInstron(登録商標)を使用する引っ張り試験を行うことによって決定した。膨潤を、リン酸緩衝化生理食塩水(PBS)中に少なくとも20分間サンプルを浸漬することによって特徴付け、PBSの滴を切った後に秤量した。膨潤を、(湿潤重量−乾燥重量)/乾燥重量として計算した。PBS保持を、上記水和材料を濾紙の上に置いて40mmHgに等しい重量を30秒間適用することによって、決定した。次いで、上記サンプルを再秤量して、試験の間に失われた水分の量を決定した。この種々のポリウレタンサンプルの湿潤引っ張り強度は、表2に示され、上記線維中のHBPUの量が増大されるにつれて、機械的特性における増大を示す。従って、コア 対 シースの材料組成を変化させることによって、引っ張り強度を調節することができる。
The mesh characterization included dimensions and hydration measurements summarized in Tables 2 and 3 below. Mechanical characterization was determined by cutting the mesh into dog bone shape and performing a tensile test using Instron® at a pulling speed of 50 mm / min. Swelling was characterized by immersing the sample in phosphate buffered saline (PBS) for at least 20 minutes and weighed after the PBS drop. Swelling was calculated as (wet weight-dry weight) / dry weight. PBS retention was determined by placing the hydrated material on filter paper and applying a weight equal to 40 mm Hg for 30 seconds. The sample was then reweighed to determine the amount of moisture lost during the test. The wet tensile strength of the various polyurethane samples is shown in Table 2 and shows an increase in mechanical properties as the amount of HBPU in the fiber is increased. Accordingly, the tensile strength can be adjusted by changing the material composition of the core versus sheath.

表3は、種々の配合の水和特性を示し、水和の際のサンプル収縮および膨潤が、上記線維の化学的組成によって最も影響を受けたことを示す。しかし、PBS保持は、有意には影響を受けないようであった。
Table 3 shows the hydration characteristics of the various formulations, showing that sample shrinkage and swelling upon hydration was most affected by the chemical composition of the fibers. However, PBS retention did not appear to be significantly affected.

HLPU含有量の関数としての機械的特性および水和特性の比較を、図13および図14に示す。図13は、HLPUの量が減少する(従って、HBPUの量が増大する)につれて引っ張り強度が増大することを示す。しかし、引っ張り強度が増大するにつれて、PBS吸収の量は、親水性材料が存在する量が少なくなる結果として減少する。   A comparison of mechanical and hydration properties as a function of HLPU content is shown in FIGS. FIG. 13 shows that the tensile strength increases as the amount of HLPU decreases (and thus the amount of HBPU increases). However, as tensile strength increases, the amount of PBS absorption decreases as a result of the less amount of hydrophilic material present.

HLPU含有量の関数としての膨潤(もしくはPBS吸収)および収縮データの比較は、上記機械的特性および水和特性を調節するためにコア−シース線維構造を使用するという有用性を高める。図14に示されるように、HLPU含有量が増大するにつれて、膨潤能が増大する;しかし、上記メッシュの寸法の収縮(すなわち、面積の収縮)もまた、HLPU含有量が増大するにつれて増大することが観察される。これらデータは、これら材料の配合の自由を示し、上記ヒドロゲルメッシュの性能とその化学的組成との間にある相関を示す。   Comparison of swelling (or PBS absorption) and contraction data as a function of HLPU content enhances the utility of using a core-sheath fiber structure to adjust the mechanical and hydration properties. As shown in FIG. 14, the swelling capacity increases as the HLPU content increases; however, the dimensional shrinkage of the mesh (ie, area shrinkage) also increases as the HLPU content increases. Is observed. These data show the freedom of formulation of these materials and show a correlation between the performance of the hydrogel mesh and its chemical composition.

引っ張り強度、収縮、および膨潤にわたる性能を、ポリマー材料のシース:コア比を変化させることによって最適化した。これは、多くの適用、特に医療適用のために非常に有利である。例えば、ヒドロゲル創傷包帯は、乾燥時にその創傷サイズに合うように裁断される。これら包帯は、水分環境を提供することによって創傷治癒を改善し、過剰な創傷滲出液を吸収して、漏れないようにする。しかし、過剰な収縮は、包帯が液体を吸収し始めた後に、上記創傷を不適切に覆う包帯を生じ得る。図15、図16および図17に示されるように、Aquacel(登録商標)(ConvaTec Inc.)もしくはDurafiber(登録商標)(Smith&Nephew)のような市販の創傷包帯と比較すると、匹敵する水分吸収(図15、配合Aおよび配合Bを参照のこと)、遙かに強い機械的特性(図16、全ての配合を参照のこと)を提供し、最小の収縮(図17、配合Dを参照のこと)および既存の製品に匹敵する収縮(図17、配合Bおよび配合Cを参照のこと)を有する材料が開発された。   Performance across tensile strength, shrinkage, and swelling was optimized by changing the sheath: core ratio of the polymer material. This is very advantageous for many applications, especially medical applications. For example, a hydrogel wound dressing is cut to fit the wound size when dry. These bandages improve wound healing by providing a moisture environment and absorb excess wound exudate so that it does not leak. However, excessive shrinkage can result in a bandage that improperly covers the wound after the bandage begins to absorb fluid. As shown in FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17, comparable water absorption (FIG. 15) compared to commercial wound dressings such as Aquacel® (ConvaTec Inc.) or Durafibre® (Smith & Nephew). 15, see Formulation A and Formulation B), providing much stronger mechanical properties (see Figure 16, all formulas) and minimal shrinkage (see Figure 17, Formulation D) And materials with shrinkage comparable to existing products (see Figure 17, Formulation B and Formulation C) have been developed.

種々の実施形態において、本開示に従うメッシュは、高温でアニールされて、その特性を改善する。例えば、本明細書で形成されるとおりのHLPU/HBPU シース/コア線維メッシュは、アニーリングの際に多孔性がより少なくなることが見出された。この点に関して、図18Aおよび18Bは、本明細書で記載されるとおりのHLPU/HBPU シース/コア線維から形成されるメッシュのそれぞれ、アニーリング前後の顕微鏡写真である。メッシュ多孔性が減少するとともに、上記アニーリング工程は、メッシュ体積(従って、メッシュ面積)の減少によって達成される。予測外なことに、このようなアニーリング工程は、水分保持を改善し、(メッシュ縮小よりむしろ)メッシュ拡張を生じることが見出された。この点に関して、図19は、本開示に従う、アニールされていない(B 標準)およびアニールした(B アニール済み)HLPU/HBPU シース/コア線維メッシュのPBS保持値、ならびにAquacel(登録商標)およびDurafiber(登録商標)創傷包帯の保持値を示す。図19から認められるように、Aquacel(登録商標)およびDurafiber(登録商標)創傷包帯のものにひってくスルPBS保持を提供するアニールされたメッシュ材料が開発された。この点に関して、図20は、本開示に従う、アニールされていない(B 標準)およびアニールした(B アニール済み)HLPU/HBPU シース/コア線維メッシュの、ならびにAquacel(登録商標)およびDurafiber(登録商標)創傷包帯の収縮値もしくは拡張値を示す。このように、前述から認められるように、本開示は、メッシュ吸収、保持および収縮/拡張を、手近な適用に合わせて調整できることを提供する。   In various embodiments, the mesh according to the present disclosure is annealed at an elevated temperature to improve its properties. For example, an HLPU / HBPU sheath / core fiber mesh as formed herein has been found to be less porous upon annealing. In this regard, FIGS. 18A and 18B are photomicrographs before and after annealing, respectively, of a mesh formed from HLPU / HBPU sheath / core fibers as described herein. As mesh porosity is reduced, the annealing step is accomplished by a reduction in mesh volume (and hence mesh area). Unexpectedly, it has been found that such an annealing process improves moisture retention and results in mesh expansion (rather than mesh reduction). In this regard, FIG. 19 illustrates the PBS retention values of unannealed (B standard) and annealed (B annealed) HLPU / HBPU sheath / core fiber mesh, and Aquacel® and Durafiber (in accordance with the present disclosure). The retention value of a registered trademark wound dressing is shown. As can be seen from FIG. 19, an annealed mesh material was developed that provided sul PBS retention over that of Aquacel® and Durafibre® wound dressings. In this regard, FIG. 20 shows an unannealed (B standard) and annealed (B annealed) HLPU / HBPU sheath / core fiber mesh, and Aquacel® and Durafibre® according to the present disclosure. Indicates the contraction or expansion value of the wound dressing. Thus, as will be appreciated from the foregoing, the present disclosure provides that mesh absorption, retention and shrinkage / expansion can be tailored to the application at hand.

さらに、他の箇所で示されるように、得られル小さな線維サイズがまた、軟らかさ、適応性を改善し、非常に高い表面積をもたらす。高い表面積は、特性の中でもとりわけ、吸収能、水和動態および薬物放出能を改善する。さらに、上記線維形状因子は、糸、ロープ、チューブ、メッシュなどのような新規な形状因子への形成/集まりを可能にする。   In addition, as shown elsewhere, the resulting small fiber size also improves softness, adaptability and results in a very high surface area. High surface area improves absorption capacity, hydration kinetics and drug release capacity, among other properties. In addition, the fiber form factor allows formation / aggregation into new form factors such as yarns, ropes, tubes, meshes and the like.

(実施例5.銀粒子を含むポリウレタンコアおよび親水性ポリウレタンシースを有する線維)
この実施例において、ニードルコア−シース電界紡糸が使用され、ここでは親水性脂肪族ポリエーテルベースの熱可塑性ポリウレタン(HLPU)をシース材料として使用した一方で、より機械的に強い、より疎水性の脂肪族ポリエーテルベースの熱可塑性ポリウレタン材料(HBPU)をコア材料として使用した。その電界紡糸溶液は、以下のとおりであった:TFE中の4重量% HLPUおよびポリマーに対して銀粒子を30%含む、HFIP中の6重量% HBPU。得られた線維は、銀が被包され、図21に示されるコア−シース外形を示した。銀は、その抗菌特性については周知であり、このようなメッシュは、創傷包帯適用に関して銀の徐放のために使用され得る。銀ナノ粒子に加えて、他の実施形態は、他の粒子および/もしくは賦形剤を上記コア材料の中に組み込んで、種々の性能マトリクスを達成することを包含する。例えば、架橋セルロースもしくは他の親水性ポリマーは、得られた線維の水和特性をさらに補助するために、上記コアの中に組み込まれうる。
(Example 5. Fiber having a polyurethane core containing silver particles and a hydrophilic polyurethane sheath)
In this example, needle core-sheath electrospinning is used, where hydrophilic aliphatic polyether-based thermoplastic polyurethane (HLPU) was used as the sheath material, while the more mechanically stronger, more hydrophobic Aliphatic polyether-based thermoplastic polyurethane material (HBPU) was used as the core material. The electrospinning solution was as follows: 4 wt% HLPU in TFE and 6 wt% HBPU in HFIP containing 30% silver particles relative to the polymer. The resulting fibers were encapsulated with silver and exhibited the core-sheath profile shown in FIG. Silver is well known for its antimicrobial properties and such a mesh can be used for the sustained release of silver for wound dressing applications. In addition to silver nanoparticles, other embodiments include incorporating other particles and / or excipients into the core material to achieve various performance matrices. For example, crosslinked cellulose or other hydrophilic polymer can be incorporated into the core to further assist the hydration properties of the resulting fiber.

種々の局面および実施形態が本明細書中に具体的に記載されているものの、本発明の改変およびバリエーションは、上記の教示によって網羅されており、本発明の趣旨および意図された範囲から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲の中にあることは、認識される。   While various aspects and embodiments have been specifically described herein, modifications and variations of the present invention are covered by the above teachings and depart from the spirit and intended scope of the present invention. Without departing from the scope of the appended claims.

Claims (30)

(a)コア形成ポリマーを含むポリマーコア、および(b)親水性ポリマーを含むポリマーシースを含む多成分線維であって、ここで該コア形成線維は、該親水性ポリマーより疎水性である、多成分線維。 A multicomponent fiber comprising (a) a polymer core comprising a core-forming polymer, and (b) a polymer sheath comprising a hydrophilic polymer, wherein the core-forming fiber is more hydrophobic than the hydrophilic polymer. Component fiber. 前記多成分線維は、コア−シース電界紡糸プロセスによって形成される、請求項1に記載の多成分線維。 The multicomponent fiber of claim 1, wherein the multicomponent fiber is formed by a core-sheath electrospinning process. 前記多成分線維は、直径0.1〜20ミクロンの範囲に及ぶ、請求項1〜2のいずれかに記載の多成分線維。 The multicomponent fiber of any of claims 1-2, wherein the multicomponent fiber ranges in diameter from 0.1 to 20 microns. 前記多成分線維におけるシース体積 対 コア体積の比は、100:1〜1:1の範囲に及ぶ、請求項1〜3のいずれかに記載の多成分線維。 The multicomponent fiber according to any of claims 1 to 3, wherein the ratio of sheath volume to core volume in the multicomponent fiber ranges from 100: 1 to 1: 1. 前記親水性ポリマーは、共有結合的に架橋されている、請求項1〜4のいずれかに記載の多成分線維。 The multicomponent fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrophilic polymer is covalently crosslinked. 前記親水性ポリマーは、ポリビニルピロリドン、ポリ(アクリル酸)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(アクリルアミド)、ポリ(メタクリレート)、ポリサッカリド、セルロース、キトサン、アルギネート、カラギーナン、ヒアルロナン、ゼラチンおよびコラーゲンから選択される、請求項1〜5のいずれかに記載の多成分線維。 The hydrophilic polymer includes polyvinyl pyrrolidone, poly (acrylic acid), poly (vinyl alcohol), poly (ethylene glycol), poly (propylene glycol), poly (acrylamide), poly (methacrylate), polysaccharide, cellulose, chitosan, The multicomponent fiber according to any one of claims 1 to 5, which is selected from alginate, carrageenan, hyaluronan, gelatin and collagen. 前記親水性ポリマーは、親水性ポリウレタンである、請求項1〜4のいずれかに多成分線維。 The multi-component fiber according to claim 1, wherein the hydrophilic polymer is a hydrophilic polyurethane. 前記親水性ポリウレタンは、脂肪族ポリエーテルベースのポリウレタンである、請求項7に記載の多成分線維。 The multicomponent fiber of claim 7, wherein the hydrophilic polyurethane is an aliphatic polyether-based polyurethane. 前記コア形成ポリマーは、熱可塑性ポリマーである、請求項1〜8のいずれかに記載の多成分線維。 The multi-component fiber according to any one of claims 1 to 8, wherein the core-forming polymer is a thermoplastic polymer. 前記コア形成ポリマーは、脂肪族ポリエーテルベースの熱可塑性ポリウレタンである、請求項9のいずれかに記載の多成分線維。 10. The multicomponent fiber according to any one of claims 9, wherein the core-forming polymer is an aliphatic polyether-based thermoplastic polyurethane. 前記コア形成ポリマーは、架橋ポリシロキサンである、請求項1〜8のいずれかに記載の多成分線維。 The multi-component fiber according to any one of claims 1 to 8, wherein the core-forming polymer is a crosslinked polysiloxane. 前記ポリシロキサンは、ポリジメチルシロキサンである、請求項11に記載の多成分線維。 The multicomponent fiber of claim 11, wherein the polysiloxane is polydimethylsiloxane. 請求項1〜12のいずれかに記載の多成分線維によって形成される、不織布メッシュ。 The nonwoven fabric mesh formed with the multicomponent fiber in any one of Claims 1-12. 前記メッシュは、厚み10〜5000ミクロンの範囲に及び、前記多成分線維は、直径0.1〜20ミクロンの範囲に及ぶ、請求項13に記載のメッシュ。 14. The mesh of claim 13, wherein the mesh ranges in thickness from 10 to 5000 microns and the multicomponent fiber ranges from 0.1 to 20 microns in diameter. 前記メッシュは、少なくとも0.005MPaの湿潤引っ張り強度係数を有する、請求項13〜14のいずれかに記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 13 to 14, wherein the mesh has a wet tensile strength coefficient of at least 0.005 MPa. 25℃で1時間水性媒体中に浸漬した際に、前記メッシュは、少なくとも10%の吸収性を有する、請求項13〜15のいずれかに記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 13 to 15, wherein the mesh has an absorptivity of at least 10% when immersed in an aqueous medium at 25 ° C for 1 hour. 前記メッシュの多孔度は、99%未満である、請求項13〜16にいずれかに記載のメッシュ。 The mesh according to any one of claims 13 to 16, wherein the porosity of the mesh is less than 99%. 請求項13〜17のいずれかに記載のメッシュを含む、医療用物品。 The medical article containing the mesh in any one of Claims 13-17. 請求項1〜12のいずれかに記載の多成分線維を形成するための方法であって、該方法は、前記親水性ポリマーを含む第1の溶液および前記コア形成ポリマーを含む第2の溶液から該多成分線維を電界紡糸する工程を包含する方法。 13. A method for forming multicomponent fibers according to any of claims 1-12, wherein the method comprises a first solution comprising the hydrophilic polymer and a second solution comprising the core-forming polymer. A method comprising the step of electrospinning the multicomponent fiber. (a)架橋ポリシロキサンを含むポリマーコア、および(b)除去可能なシース形成ポリマーを含むポリマーシース、を含む多成分線維。 A multicomponent fiber comprising: (a) a polymer core comprising a crosslinked polysiloxane; and (b) a polymer sheath comprising a removable sheath forming polymer. 前記多成分線維は、直径0.1〜20ミクロンの範囲に及ぶ、請求項20に記載の多成分線維。 21. The multicomponent fiber of claim 20, wherein the multicomponent fiber ranges from 0.1 to 20 microns in diameter. 前記ポリシロキサンは、ポリジメチルシロキサンである、請求項20〜21のいずれかに記載の多成分線維。 The multicomponent fiber according to any one of claims 20 to 21, wherein the polysiloxane is polydimethylsiloxane. 前記シース形成ポリマーは、溶解性もしくは分解性のポリマーである、請求項20〜22のいずれかいずれかに記載の多成分線維。 The multicomponent fiber according to any one of claims 20 to 22, wherein the sheath-forming polymer is a soluble or degradable polymer. 請求項20〜23のいずれかに記載の多成分線維によって形成される、メッシュ。 A mesh formed by the multicomponent fibers according to any one of claims 20 to 23. 前記メッシュは、厚み10〜5000ミクロンの範囲に及び、前記多成分線維は、直径0.1〜20ミクロンの範囲に及ぶ、請求項24に記載のメッシュ。 25. The mesh of claim 24, wherein the mesh ranges in thickness from 10 to 5000 microns and the multi-component fibers range from 0.1 to 20 microns in diameter. 請求項24〜25のいずれかに記載のメッシュを含む、医療用物品。 A medical article comprising the mesh according to any one of claims 24 to 25. 請求項20〜23のいずれかに記載の多成分線維を形成するための方法であって、該方法は、前記除去可能なシース形成ポリマーを含む第1の溶液およびポリシロキサンプレポリマーおよび架橋剤を含む第2の溶液から、前記多成分線維を電界紡糸する工程を包含する、方法。 24. A method for forming a multi-component fiber according to any of claims 20-23, wherein the method comprises a first solution comprising the removable sheath-forming polymer and a polysiloxane prepolymer and a crosslinking agent. Electrospinning the multicomponent fiber from a second solution comprising. シリコーン線維を形成する方法であって、該方法は、(a)シリコーンコアおよび除去可能なポリマーシースを含む複合線維を形成する工程、および(b)該ポリマーシースを除去する工程を包含する、方法。 A method of forming a silicone fiber comprising the steps of: (a) forming a composite fiber comprising a silicone core and a removable polymer sheath; and (b) removing the polymer sheath. . 前記除去可能なポリマーは、溶解性もしくは分解性のポリマーである、請求項28に記載の方法。 30. The method of claim 28, wherein the removable polymer is a soluble or degradable polymer. 前記線維は、前記ポリマーシースを除去する前に、メッシュの形態へと電界紡糸される、請求項28に記載の方法。 29. The method of claim 28, wherein the fibers are electrospun into a mesh form prior to removing the polymer sheath.
JP2016502686A 2013-03-15 2014-03-14 Core-sheath fiber and method for making it and method for using it Pending JP2016519222A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361852224P 2013-03-15 2013-03-15
US61/852,224 2013-03-15
PCT/US2014/028021 WO2014143866A1 (en) 2013-03-15 2014-03-14 Core-sheath fibers and methods of making and using same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016519222A true JP2016519222A (en) 2016-06-30

Family

ID=50842321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016502686A Pending JP2016519222A (en) 2013-03-15 2014-03-14 Core-sheath fiber and method for making it and method for using it

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2971291A1 (en)
JP (1) JP2016519222A (en)
AU (1) AU2014228086A1 (en)
CA (1) CA2906074A1 (en)
WO (1) WO2014143866A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016216861A (en) * 2015-05-22 2016-12-22 国立大学法人福井大学 Method for producing hydrogel fiber, and hydrogel fiber produced by method
KR101944923B1 (en) * 2017-09-29 2019-02-01 연세대학교 산학협력단 3-dimensional matrices using superhydrophobic electrospun fiber and use thereof
KR101973806B1 (en) * 2017-12-29 2019-04-29 한남대학교 산학협력단 Fabrication and Characterization of Core-shell Nanofiber(PCL@Gelatin/Fucoidan) by Electrospinning
WO2020174951A1 (en) * 2019-02-28 2020-09-03 富士フイルム株式会社 Filter for liquids, and method for manufacturing filter for liquids
CN111778635A (en) * 2020-07-14 2020-10-16 河南工业大学 Preparation method of peanut protein-polyurethane nanofiber membrane
WO2022054378A1 (en) * 2020-09-14 2022-03-17 富士フイルム株式会社 Nonwoven fabric, method for manufacturing nonwoven fabric, and liquid filter
US11369465B2 (en) 2013-01-14 2022-06-28 Scripps Health Tissue array printing
US11497830B2 (en) 2014-03-14 2022-11-15 Scripps Health Electrospinning of cartilage and meniscus matrix polymers

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104780952A (en) 2012-07-02 2015-07-15 波士顿科学医学有限公司 Prosthetic heart valve formation
BR112017007942A2 (en) 2014-10-30 2017-12-19 Textile Based Delivery Inc release systems
US10314696B2 (en) 2015-04-09 2019-06-11 Boston Scientific Scimed, Inc. Prosthetic heart valves having fiber reinforced leaflets
US10299915B2 (en) 2015-04-09 2019-05-28 Boston Scientific Scimed, Inc. Synthetic heart valves composed of zwitterionic polymers
US10426609B2 (en) 2015-04-09 2019-10-01 Boston Scientific Scimed, Inc. Fiber reinforced prosthetic heart valve having undulating fibers
US10716671B2 (en) 2015-07-02 2020-07-21 Boston Scientific Scimed, Inc. Prosthetic heart valve composed of composite fibers
US10413403B2 (en) 2015-07-14 2019-09-17 Boston Scientific Scimed, Inc. Prosthetic heart valve including self-reinforced composite leaflets
US10195023B2 (en) 2015-09-15 2019-02-05 Boston Scientific Scimed, Inc. Prosthetic heart valves including pre-stressed fibers
US10368982B2 (en) 2016-05-19 2019-08-06 Boston Scientific Scimed, Inc. Prosthetic valves, valve leaflets and related methods
WO2018078562A1 (en) 2016-10-26 2018-05-03 Association For The Advancement Of Tissue Engineering And Cell Based Technologies & Therapies (A4Tec) Fibers with segments, their preparation and applications thereof
JP6946464B2 (en) 2017-04-25 2021-10-06 ボストン サイエンティフィック サイムド,インコーポレイテッドBoston Scientific Scimed,Inc. Biocompatible polyisobutylene-fiber composites and methods
KR20200126406A (en) * 2018-03-02 2020-11-06 메소맷 인크. Nanomaterial-Coated Fiber
EP3787554A4 (en) * 2018-04-30 2021-06-16 Board of Regents of the University of Nebraska Stent-graft
CN114984295A (en) * 2022-04-14 2022-09-02 广东云曌医疗科技有限公司 Porous nano medical dressing and preparation method thereof
EP4269671A1 (en) 2022-04-26 2023-11-01 EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Microfluidic-based wet spinning of individual solid polymer fibers
CN115990293A (en) * 2023-01-30 2023-04-21 博裕纤维科技(苏州)有限公司 Preparation method of medical multi-layer self-supporting medicine-carrying shell-core structure nanofiber tube

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008138297A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Fujifilm Corp Material and method for eliminating harmful substance
CN101078134B (en) * 2007-06-27 2011-11-09 东华大学 Preparation of natural material/polymer material coaxial electrostatic spinning nano fibre
CN101498057B (en) * 2009-03-06 2010-08-04 北京化工大学 Preparation of rubber nano fibre
US8968626B2 (en) 2011-01-31 2015-03-03 Arsenal Medical, Inc. Electrospinning process for manufacture of multi-layered structures
US9194058B2 (en) 2011-01-31 2015-11-24 Arsenal Medical, Inc. Electrospinning process for manufacture of multi-layered structures

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11369465B2 (en) 2013-01-14 2022-06-28 Scripps Health Tissue array printing
US11497830B2 (en) 2014-03-14 2022-11-15 Scripps Health Electrospinning of cartilage and meniscus matrix polymers
JP2016216861A (en) * 2015-05-22 2016-12-22 国立大学法人福井大学 Method for producing hydrogel fiber, and hydrogel fiber produced by method
KR101944923B1 (en) * 2017-09-29 2019-02-01 연세대학교 산학협력단 3-dimensional matrices using superhydrophobic electrospun fiber and use thereof
KR101973806B1 (en) * 2017-12-29 2019-04-29 한남대학교 산학협력단 Fabrication and Characterization of Core-shell Nanofiber(PCL@Gelatin/Fucoidan) by Electrospinning
WO2020174951A1 (en) * 2019-02-28 2020-09-03 富士フイルム株式会社 Filter for liquids, and method for manufacturing filter for liquids
JPWO2020174951A1 (en) * 2019-02-28 2021-12-23 富士フイルム株式会社 Liquid filter and manufacturing method of liquid filter
CN111778635A (en) * 2020-07-14 2020-10-16 河南工业大学 Preparation method of peanut protein-polyurethane nanofiber membrane
CN111778635B (en) * 2020-07-14 2021-11-02 河南工业大学 Preparation method of peanut protein-polyurethane nanofiber membrane
WO2022054378A1 (en) * 2020-09-14 2022-03-17 富士フイルム株式会社 Nonwoven fabric, method for manufacturing nonwoven fabric, and liquid filter
JPWO2022054378A1 (en) * 2020-09-14 2022-03-17
JP7440650B2 (en) 2020-09-14 2024-02-28 富士フイルム株式会社 Nonwoven fabric, nonwoven fabric manufacturing method, liquid filter

Also Published As

Publication number Publication date
AU2014228086A1 (en) 2015-10-08
WO2014143866A1 (en) 2014-09-18
EP2971291A1 (en) 2016-01-20
CA2906074A1 (en) 2014-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016519222A (en) Core-sheath fiber and method for making it and method for using it
US20140322512A1 (en) Core-sheath fibers and methods of making and using same
US20160355951A1 (en) Core-sheath fibers and methods of making and using same
CN106029361B (en) Substitute the substrates multilayer and application thereof of tissue
AU2018335389B2 (en) Nanofiber structures and methods of use thereof
CN111840648B (en) Multilayer composite tissue repair patch and preparation method thereof
AU2003299954B2 (en) Sealants for skin and other tissues
KR100871188B1 (en) Bioabsorbable Wound Dressing
JP3799626B2 (en) Cardiovascular repair material and method for producing the same
US20210008505A1 (en) Novel electrospun synthetic dental barrier membranes for guided tissue regeneration and guided bone regeneration applications
WO2015134853A1 (en) Electrospinning with sacrificial template for patterning fibrous constructs
MX2011009282A (en) Artificial dura mater and manufacturing method thereof.
EP3119930A1 (en) Micro-fiber webs of poly-4-hydroxybutyrate and copolymers thereof produced by centrifugal spinning
JP6118905B2 (en) New scaffold for cardiac repair patches
Palanisamy et al. A critical review on starch-based electrospun nanofibrous scaffolds for wound healing application
Sadeghi et al. Multilayered 3-D nanofibrous scaffold with chondroitin sulfate sustained release as dermal substitute
KR100464930B1 (en) Barrier membrance for guided tissue regeneration and the preparation thereof
EP3500313B1 (en) Wound dressing comprising polymer fibers
KR20220162148A (en) Biocompatible porous materials and methods of manufacture and use
US11439728B2 (en) Process for coating a biomedical implant with a biocompatible polymer and a biomedical implant therefrom
JP2021500170A (en) Biocompatible composite material for introduction into the human body
KR102380400B1 (en) Anti-adhesion membrane with improved usability and producing method thereof
KR101436615B1 (en) Surgical mesh composite with anti-adhesion property and method for producing the same
WO2024025978A2 (en) Novel electrospun synthetic membranes for soft tissue repair applications
Anjum et al. Smart Nanotextiles for Wound Care and Regenerative Medicine