JP2021020061A - プラズマを用いたプラスチックステントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面の細菌生物膜及び胆泥形成と内腔狭窄を減らすことができるプラスチックステントの製造方法を提供する。【解決手段】 本発明の一実施形態によるプラスチックステントの製造方法は、プラスチック素材のステントの表面を前処理として洗浄する第１過程と、前記前処理されたステントの表面をプラズマ処理する第２過程と、前記プラズマ前処理されたステントの表面に親水性官能基を導入する第３過程とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックステントに係り、より詳細には、表面改質技術を用いてプラスチックステントの細菌生物膜及び胆泥形成と内腔狭窄を減らしたプラスチックステントに関する。

ステント（ｓｔｅｎｔ）は、血管、胃腸管、胆管などにおける血液または体液の流れが悪性もしくは良性疾患の発生により順調でない場合、外科的手術を施行せずに、Ｘ線透視下で狭くなった或いは詰まった部位に挿入してその流れを正常化させることに使用される円筒状の医療用材料を指す。

ステントという用語が仲裁的放射線学分野で世界的に適用されてきたが、近年では、この用語が主に管腔の開通性を実現または維持するための管状構造物の意味で理解されている。

悪性胆管閉鎖は、膵臓がんを始めとする乳頭部がん、胆管がん、胆嚢がん及び悪性胆管周辺部のリンパ節転移または転移性がんなどのさまざまな悪性疾患によって発生しうるが、手術的治療が不可能な悪性胆管閉鎖患者における黄疸を軽減させ、残りの生存期間に全身状態を改善させて生活の質を向上させる目的で、姑息的治療方法の一つとして悪性狭窄部にステント留置術が広く施行されてきた。

通常、膵胆管疾患において胆汁排液の目的で使用されてきたステントには、プラスチックステントと金属ステントの２種類がある。

プラスチックステントは、金属ステントに比べて施術と除去が容易で、経済的であるものの、内腔の直径が小さく、開存期間が短いことが欠点である。また、プラスチックステントは、胆泥（ｂｉｌｉａｒｙ ｓｌｕｄｇｅ）によって閉鎖され易く、細菌生物膜（ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｂｉｏｆｉｌｍ）の形成とも密接な関係があることが知られている。プラスチックステントの閉塞は、混合細菌感染及び食物繊維に関わる胆泥及び細菌生物と関連がある。

プラスチックステントの欠点を克服して長期間の間に適切な胆汁排液を維持するための様々な試みがあった。しかし、プラスチックステントの形状や材質を異ならせて長期的な排液効果を増大させるための試みは、大きな効果を示さなかった。プラスチックステントの直径を比較した研究において、１０Ｆｒ以上の直径では排液の効果を増大させることができなかった。その他にもプラスチックステントの閉塞を克服するための努力として、胆泥と細菌生物膜に対する生体耐性の改善に焦点を合わせた様々な試みがあった。

細菌の付着と生物膜の形成がプラスチックステントの開存に影響を及ぼすことに着目して、親水性高分子物質でコーティングされたプラスチックステントを持って施行したｉｎ ｖｉｔｒｏ研究では、親水性高分子物質でコーティングされたプラスチックステントが対照群に比べて細菌の付着と生物膜の形成を減少させた技術がある。しかし、この場合でも、ｉｎ ｖｉｖｏで施行した様々な研究で、プラスチックステントの開存期間を延長させることはできなかった。これは、プラスチックステントを挿入する内視鏡逆行性膵管造影術に使用される誘導線による損傷や、実際親水性高分子物質によるコーティングが非常に壊れやすくてｉｎ ｖｉｖｏで時間が経つほど分解されて生じる差のためである。

したがって、プラスチックステントの細菌の付着及び生物膜の形成を減少させる技術が求められている。

前述した背景技術として説明された事項は、本発明の背景についての理解を増進するためのものであり、この技術分野における通常の知識を有する者に公知の従来技術に該当することを認めるものと受け入れられてはならないだろう。

韓国特許第１０−１４３０３３９号明細書（２０１４年８月１３日）

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、表面の細菌生物膜及び胆泥形成と内腔狭窄を減らすことができるプラスチックステントの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によるプラスチックステントの製造方法は、プラスチック素材のステントの表面を前処理として洗浄する第１過程と、前記前処理されたステントの表面をプラズマ処理する第２過程と、前記プラズマ前処理されたステントの表面に親水性官能基を導入する第３過程とを含む。

前記第１過程は、エチルアルコール７０〜８０％溶液にプラスチック素材のステントを浸漬して超音波を用いることができる。

前記第２過程は、水分及び酸素ガスをチャンバに供給しながら５５０〜６００Ｖのプラズマで５〜７分間行われ得る。

前記第３過程は、前記プラスチックステントを前記官能基導入のための反応溶液に浸漬した後、プラズマ処理し、さらに前記反応溶液に浸漬した後、乾燥させることができる。

前記第３過程での前記プラズマ処理は、水分及び酸素ガスをチャンバに供給しながら５５０〜６００Ｖのプラズマで５〜７分間行われ得る。

一方、本発明の一実施形態によるプラスチックステントは、表面にプラズマ処理によって改質して親水性を付与したことを特徴とする。

前記プラズマ処理による改質は、表面に親水性の官能基を付着させることであり得る。

前記プラズマ処理は、プラスチック素材のステントの表面を前処理として洗浄する第１過程と、前記前処理されたステントの表面をプラズマ処理する第２過程と、前記プラズマ前処理されたステントの表面に親水性官能基を導入する第３過程とを含むことができる。

本発明によるプラスチックステントの製造方法によれば、次の効果がある。

プラスチックステントの表面に親水性が向上して生物学的汚染を防止することができる。したがって、表面処理されていないプラスチックステントに比べて表面の細菌生物膜及び胆泥形成と内腔狭窄を減らすことができる。細菌生物膜及び胆泥形成と内腔狭窄の減少は、プラスチックステントを留置する間に周辺組織の損傷を減らすことによるものであって、一般プラスチックステントよりも胆管でより安全に使用することができる。

また、開存期間が増加して交換サイクルを増やすことができるという利点がある。

本発明の効果を確認するための動物実験過程を簡略に示す図である。 ＰＥプラスチックステントの挿入後に１ヶ月経過した動物の血液検査結果を示す図である。 ＰＥプラスチックステントの挿入後に３ヶ月経過した動物の血液検査結果を示す図である。 ＰＥプラスチックステントの挿入後に３ヶ月経過した動物の血液検査結果を示す図である。 ＰＥプラスチックステントの挿入後に１ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面を比較して開存率と生物膜及び胆泥率を比較した結果である。 ＰＥプラスチックステントの挿入後に３ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面を比較して開存率と生物膜及び胆泥率を比較した結果である。 ＰＥプラスチックステントの挿入後に５ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面を比較して開存率と生物膜及び胆泥率を比較した結果である。 １ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの断面写真である。 ３ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの断面写真である。 ５ヶ月追跡調査した察実験動物における、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの断面写真である。 それぞれ異なる期間留置したＰＥプラスチックステントの走査電子顕微鏡の断面を示す図である。

ここで使用される専門用語は、単に特定の実施形態を記載するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形は、フレーズがこれと明らかに反対の意味を示さない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む」とは、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、成分および／または群の存在や付加を除外するものではない。

別に定義してはいないが、ここで使用される技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同じ意味を持つ。通常使用される辞典に定義された用語は、関連技術文献と現在開示されている内容に符合する意味を持つものと追加解釈、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味で解釈されない。

本発明は、プラスチックステントの表面に親水性を付与するためにプラズマ処理を施すことが最も大きい特徴である。プラズマを用いたプラスチック表面処理は、環境汚染が少ない省エネ工程であり、高分子の基本的な物性を保護しながら表面にのみ物理−化学的特性化反応を起こして様々な効果を示すことができる。

本発明に係るプラスチックステントの製造方法は、プラスチック素材のステントの表面を前処理として洗浄する第１過程と、前記前処理されたステントの表面をプラズマ処理する第２過程と、前記プラズマ前処理されたステントの表面に親水性官能基を導入する第３過程とを含む。

プラスチック素材のステントは、様々な高分子素材が使用できるが、一般的にポリエチレンを素材として使用する。

前記第１過程は、プラスチック素材のステントの表面を洗浄するための過程である。これは、表面に付着できる不純物を除去するためである。さまざまな方式で洗浄を行うことができる。具体的には、洗浄液として使用するためにエチルアルコール溶液に浸漬して超音波を用いることができる。前記エチルアルコールの濃度は約７０〜８０％であり得る。超音波を用いる場合、追ってプラズマ処理を施すとき、異物によって発生しうる意図せぬ反応を防止することができる。

前記第２過程は、洗浄されたプラスチックステントの表面にプラズマを付加して官能基を導入することができるように処理する過程である。このときに使用されるプラズマ装備は、直接放電式電極装置と４０〜６０ｋＨｚの交流電力（ＡＣ Ｐｏｗｅｒ）を用いた低真空プラズマ装備を使用する。まず、水分と一緒に酸素ガスをチャンバに約２０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）で注入し、同時に排気し、チャンバ内の圧力を約１００ｍＴｏｒｒに維持する。その後、５５０〜６００Ｖのプラズマで５〜７分間処理した後、取り出してエチルアルコール溶液に浸漬し、しかる後に、常温で２時間放置過程を経て、乾燥機で完全に乾燥させる。

前記第３過程は、プラスチックステントの表面に親水性を付与することができる官能基を付与するための過程である。素材に官能基を付与するための反応溶液に浸漬させる。

反応溶液は、プラスチックステントの表面に親水性の官能基を導入することができる構成であれば、制限なく適用が可能である。例えば、親水性高分子を表面に導入することが可能である。親水性高分子の製造のための親水性モノマー反応溶液を使用することができる。このような反応溶液は、アクリル系高分子が含有された溶液を使用することができる。この場合、表面には親水性高分子がコーティングできる。

使用できる高分子樹脂としては、アミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、リン酸基、カルボニル基などの親水性官能基を有する高分子樹脂がある。

その具体例としては、水溶性高分子形態であるゴム類、メチルセルロース、アルギン酸塩、テンブン類、ゼラチン、カゼイン、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル樹脂類、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、ポリピロリドン、ヒドロキシエチルセルロースポリビニルアセテートコクロトン酸、ポリビニルホスホン酸、ポリビニル硫酸カリウム塩、ポリビニルスルホン酸ナトリウム塩、ポリビニルアルコールボロン酸、ポリビニルアルコールエチレンエチレン、スルホン系高分子であるポリアネトールスルホン酸ナトリウム塩、ポリナトリウム４スチレンスルホン酸、ポリ４スチレンスルホン酸コマレイン酸ナトリウム塩とグルコマンナン、キサンタンゴム、アルギン酸ナトリウム、グアーガム、カルボキシメチルエーテルナトリウム塩、エチルエーテル、エチルヒドロキシエチルエーテル、ヒドロキシエチルエーテル、メチルヒドロキシエチルエーテル、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、ポリ２エチル２オキサゾリン、ポリ２イソプロフェニル２オキサゾリンコメチルメタクリレート、２ドデセニルスクシンポリグリセロール、グリセロールプロポキシレート、アクリル酸重合体、マレイン酸重合体、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダとポリスルホン酸、ポリアクリル酸などがある。

ここで、ポリスルホン酸、ポリアクリル酸のように炭素鎖に親水性官能基、すなわちＯＨ、ＣＯＯＨ、ＳＯ_４Ｈ、ＣＯ、Ｃ−Ｏ−Ｃなどの結合である場合も、親水性高分子樹脂として使用できる。

このような親水性高分子は、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸およびポリアクリレートよりなる群から選択されるいずれか一つの親水性アクリル系高分子であり、または、前記高分子にＣ１〜Ｃ１０のアルキル基またはＣ１〜Ｃ１０のアルコキシ基が置換されたそれらの誘導体、共重合体及びブレンドよりなる群から選択されるいずれか一つを使用するものである。

反応溶液として、他の親水性高分子を使用することも可能である。ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ＰＥＯ（Ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、ＰＶＰ（Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ＰＥＧＭＥＡ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ）などの親水性機能基を有する高分子溶液を使用することができる。

この際、反応溶液には様々な触媒が含有できる。白金化合物触媒、ケイ素化合物触媒などが使用できる。

反応溶液に浸漬した後、プラスチックステントに対してプラズマ処理を２回繰り返し行った後、さらに反応溶液に浸漬して超音波処理を１〜５分行う。最後に、超音波処理が完了したら、酒精に浸漬して約４時間浸漬放置した後、乾燥を経て、約６０℃で約１時間反応させた後、冷却させる過程を経る。反応時間の間、プラスチックの表面には親水性の反応基が導入できる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は本発明をより具体的に説明するためのものなので、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
プラスチックステントの製造
商用化されているポリエチレン（ＰＥ）素材で厚さ１０Ｆｒ、長さ９０ｍｍのｃｅｎｔｒａｌ ｂｅｎｄ ｔｙｐｅのプラスチックステントを製作した。製作された原型（Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ）のプラスチックステントに真空プラズマ（Ｖａｃｕｕｍ ｐｌａｓｍａ）を用いた表面改質（Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）工程を行うことにより、親水性プラスチックステントを製作した。

ポリエチレン（ＰＥ）素材のプラスチックに対して、反応性処理とプラズマ処理による複合工程の反応性表面形成のために７０〜８０％エチルアルコール（酒精）を用いた超音波前処理洗浄工程を経た。次に、プラズマ処理として、直接放電式電極装置と４０〜６０ｋＨｚの交流電力（ＡＣ ｐｏｗｅｒ）を用いて低真空プラズマ装備で処理する。水分と一緒に酸素ガスをチャンバ（Ｃｈａｍｂｅｒ）に２０ｓｃｃｍ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｕｂｉｃ Ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ）で注入すると同時に排気し、チャンバ内の圧力を１００ｍＴｏｒｒに維持した。その後、５５０〜６００Ｖのプラズマで５〜７分間処理した後、取り出して酒精に浸漬し、しかる後に、常温で２時間放置過程を経て、乾燥機で完全に乾燥させた。白金（Ｐｔ）とケイ素（Ｓｉ）触媒化合物及びその他の触媒を添加した反応溶液に浸漬させた後、上記のプラズマ処理を２回繰り返し行い、しかる後に、反応溶液に浸漬して超音波処理を１〜５分行った。最後に、超音波処理が完了したら、酒精に浸漬して４時間浸漬放置した後、乾燥を経て、６０℃で１時間反応させた後、冷却させた。このようにプラズマ処理で処理されたポリエチレンプラスチックステントは、親水性官能基によって親水性に表面改質される。

＜実験例１＞
接触角の測定
プラズマ処理で処理されたポリエチレンプラスチックステントが表面改質されているかを確認するために、Ｋｒｕｓｓ Ｄｒｏｐ Ｓｈａｐｅ Ａｎａｌｙｓｅｒ（ＤＳＡ １０、Ｋｒｕｓｓ ＧｍｂＨ、Ｈａｍｂｕｒｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）を用いて、ポリエチレンプラスチックステント上に水滴を落として接触角（Ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｇｌｅ）を測定した。接触角の測定は、Ｓｅｓｓｉｌｅ Ｄｒｏｐ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅを用いて行った。親水性表面改質のためのプラズマ処理工程を経たポリエチレンプラスチックステントは、対照群であるプラズマ処理が施されていないポリエチレンプラスチックステントに比べて接触角がさらに小さかった。また、プラズマ処理されたポリエチレンプラスチックステントの内腔の表面粗さ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）が対照群のポリエチレンプラスチックステントのそれに比べて減少した。

＜実験例２＞
動物実験
図１は本発明の効果を確認するための動物実験過程を簡略に示す図である。動物実験は、大きく４ステップに分けて行われた（図２）。第１ステップは、実験動物準備段階であって、実験動物の入庫から実験前、実験動物の環境適応段階に該当する。第２ステップは、狭窄モデル形成段階であって、内視鏡逆行性胆膵管造影術を用いて胆道内高周波アブレーション電極（Ｉｎｔｒａｄｕｃｔａｌ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｂｌａｔｉｏｎｅｌ ｅｃｔｒｏｄｅ、ＲＦＡ）で胆道焼灼した後、２週間の実験動物状態モニタリングが該当する。第３ステップは、Ｃアーム透視鏡（Ｃ−ａｒｍ ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて動物狭窄を確認した後、プラスチックステントを挿入する段階である。実験動物を収穫（Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ）する最後の第４ステップでは、１ヶ月、３ヶ月及び５ヶ月目にそれぞれ２匹ずつの実験動物を収穫した。

１）実験動物の準備
合計６匹の平均体重５０ｋｇの生後１０〜１２週のＦｅｍａｌｅ Ｍｉｃｒｏ ｐｉｇ Ｍ−ｔｙｐｅ（Ｍｉｃｒｏ ｐｉｇ Ｍ−ｔｙｐｅ；Ｍｅｄｉ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ、Ｐｙｅｏｎｇｔａｅｋ、Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ、Ｋｏｒｅａ）を対象とした。実験開始前、１週間の適応期間を経た。健康な動物だけを動物実験に使用した。すべての実験は、温度２３±２℃、相対湿度５０±５％、換気回数１０〜１２回／時間、照明時間０８：００〜２０：００、照度約４００ｌｕｘに設定された動物飼育室で飼育した。検疫期間及び実験期間中に一つのケージあたり一匹ずつ入れて固形飼料（Ｐｕｒｉｎａ）を業務開始前に１回、午後４時に１回、一日２回供給し、１回の供給時に０．８〜１．２ｋｇ供給した。施術前日の２４時間を絶食した後、実験を行った。本研究は、ＡＡＡＬＡＣ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｃｃｒｅｄｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ａｎｉｍａｌ Ｃａｒｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）認証機関である三星生命科学研究所の動物実験倫理委員会の検討および承認を受けており、委員会の実験動物の管理と使用に関する指針を遵守して施行した（ＩＡＣＵＣ Ａｐｐｒｏｖａｌ Ｎｕｍｂｅｒ：２０１６０７１２００１）。

２）胆道狭窄実験動物モデルの生成
合計６匹のＦｅｍａｌｅ Ｍｉｃｒｏ ｐｉｇ Ｍ−ｔｙｐｅをランダムに１ヶ月、３ヶ月、５ヶ月目にモニタリングすることができるようにそれぞれ２匹ずつ割り当てた。胆道内高周波アブレーション電極胆道燒灼術を用いた胆道狭窄モデルは、本研究チームでＳｈｉｎ ＪＵ等によって発表された方法に基づいて施行した。胆道狭窄モデル施術前の２４時間を絶食した後、翌日実験を行った。施術当日、実験動物は、獣医によってｋｅｔａｍｉｎｅ（登録商標）５０ｍｇ／ｍｌ ２０ｍｇ／ｋｇ、ｚｏｌａｚｅｐａｍの筋肉注射（Ｚｏｌｅｔｉｌ（登録商標）；６ｍｇ／ｋｇ）及びｘｙｌａｚｉｎｅ（Ｒｏｍｐｕｎ（登録商標）；２ｍｇ／ｋｇ）を用いて鎮静（Ｓｅｄａｔｉｏｎ）した後、気管挿管を行った。気管挿管後、麻酔（Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ）は、２％イソフルラン（ｉｓｏｆｌｕｒａｎｅ）を用いて維持した。心電図、心拍数、血圧、酸素飽和度（Ｏｘｙｇｅｎ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）及び呼気終末二酸化炭素分圧ＣＯ_２（Ｅｎｄ−ｔｉｄａｌ ＣＯ_２）は、獣医によってモニタリングされた。施術前、２日後まで施術による胆管炎を予防するために、Ｅｎｒｏｆｌｏｘａｃｉｎ（２．５ｍｇ／ｋｇ）を筋注し、施術当日、痛み調節のためにＫｅｔｏｐｒｏｆｅｎ（２ｍｇ／ｋｇ）を筋肉内投与した。治療用側視鏡であるＴＪＦ２４０（Ｏｌｙｍｐｕｓ Ａｍｅｒｉｃａ、Ｉｎｃ、Ｍｅｌｖｉｌｌｅ、ＮＹ）を挿入した後、十二指腸乳頭部（Ｄｕｏｄｅｎａｌ Ｐａｐｉｌｌａ）を探した。透視鏡下で誘導線を用いて胆管カテーテル（Ｂｉｌｉａｒｙ Ｃａｔｈｅｔｅｒ）を選択挿管（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｎｎｕｌａｔｉｏｎ）する誘導線−案内挿管法（Ｗｉｒｅ−ｇｕｉｄｅｄ Ｃａｎｎｕｌａｔｉｏｎ）を用いて施術した。その後、誘導線に沿ってＨｕｒｒｉｃａｎｅ ｂａｌｌｏｏｎ ｃａｔｈｅｔｅｒ（Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐ．、１０ｍｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ）で乳頭部を拡張させた後、胆道内の総胆管（Ｃｏｍｍｏｎ Ｂｉｌｅ Ｄｕｃｔ）に胆道内高周波アブレーション電極を挿入した。総胆管に留置された胆道内高周波アブレーション電極（Ｉｎｔｒａｄｕｃｔａｌ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｂｌａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ＥＬＲＡ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ＳＴＡＲｍｅｄＣｏ．Ｌｔｄ、Ｇｏｙａｎｇ、Ｇｙｅｏｇｉ−ｄｏ、Ｋｏｒｅａ）を用いて１０Ｗ、８０Ｃ、９０秒間焼灼した。

３）実験動物の胆道狭窄確認及びステント挿入
実験動物で胆道内高周波アブレーション（ＲＦＡ）の施行２週間後、側視鏡であるＴＪＦ２４０を用いて十二指腸乳頭部に挿管した後、２５ｍｌの造影剤（Ｃｏｎｔｒａｓｔ ａｇｅｎｔ）を用いた胆道透視鏡を用いて胆道狭窄を確認した。血液検査は、ＷＢＣ（Ｗｈｉｔｅ Ｂｌｏｏｄ Ｃｅｌｌ）、ＡＳＴ（Ａｓｐａｒｔａｔｅ Ｔｒａｎｓａｍｉｎａｓｅ）、ＡＬＴ（Ａｌａｎｉｎｅ Ｔｒａｎｓａｍｉｎａｓｅ）、ＡＬＰ（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ）、ＧＧＴ（Ｇａｍｍａ−Ｇｌｕｔａｍｙｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ）及びＣＲＰ（Ｃ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｐｒｏｔｅｉｎ）を含み、検査は、合計３回であって、狭窄モデルの施術前、施術後、最終追跡調査（Ｆｏｌｌｏｗ−ｕｐ）時に行った。胆道透視鏡下に０．０３５ｉｎｃｈ誘導線（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ Ｔｉｐｐｅｄ Ｇｕｉｄｅｗｉｒｅ、Ｂｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐ．、Ｎａｔｉｃｋ、ＵＳＡ）を用いて胆道内にＰＥプラスチックステントをそれぞれ２個ずつ留置した。ＰＥプラスチックステントの近位部の先端は、それぞれ異なる分枝の肝臓内胆管に位置するように留置した。

４）実験動物の収穫
ポリエチレンプラスチックステントの挿入後１ヶ月、３ヶ月、５ヶ月経過時点でそれぞれ２匹ずつの豚を施術当日と同様に獣医によってｋｅｔａｍｉｎｅ（登録商標）５０ｍｇ／ｍｌ ２０ｍｇ／ｋｇ、ｚｏｌａｚｅｐａｍの筋肉注射（Ｚｏｌｅｔｉｌ（登録商標）；６ｍｇ／ｋｇ）及びｘｙｌａｚｉｎｅ（Ｒｏｍｐｕｎ（登録商標）；２ｍｇ／ｋｇ）を用いて鎮静（Ｓｅｄａｔｉｏｎ）した後、気管挿管を行った。気管挿管後、麻酔（Ａｎｅｓｔｈｅｓｉａ）は２％イソフルラン（ｉｓｏｆｌｕｒａｎｅ）を用いて維持した。心電図、心拍数、血圧、酸素飽和度（Ｏｘｙｇｅｎ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）及び呼気終末二酸化炭素分圧ＣＯ_２（Ｅｎｄ−ｔｉｄａｌ ＣＯ_２）は、獣医によってモニタリングされた。すべての豚の開腹術（Ｏｐｅｎ ｌａｐａｒｏｔｏｍｙ）は、一人の非常に熟練した獣医によって行われた。正中切開（Ｍｅｄｉａｎ Ｉｎｃｉｓｉｏｎ）を行い、十二指腸を摘出した。摘出された十二指腸を縦方向（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に切開してＰＥプラスチックステントを収穫した。収穫されたプラスチックステントの内部狭窄度とＰＥプラスチックステントの開存率と生物膜及び胆泥率を測定しようとした。組織検査を施行して組織学的スコアを比較した。

豚（Ｍｉｃｒｏ ｐｉｇ）を用いた実験動物６匹のすべてで胆道内高周波アブレーション電極を用いた胆道狭窄モデルの生成に成功した。また、胆道狭窄の施術に成功したすべての実験動物６匹で合計１２個のプラスチックステント（真空プラズマ工程表面改質親水性プラスチックステント、Ｎ＝６；一般プラスチックステント、Ｎ＝６）をいずれも出血、穿孔などの施術関連合併症なしに成功的に挿入した。すべての実験動物は、ＰＥプラスチックステントの挿入後、施術後の合併症なしに収穫期間中に生存した。１ヶ月、３ヶ月及び５ヶ月目にそれぞれ２匹ずつの実験動物を犠牲にした後、ＰＥプラスチックステントの開存率と生物膜及び胆泥率を評価した。

プラスチックステントの開存率及び生物膜の評価
１ヶ月、３ヶ月及び５ヶ月目にそれぞれ２匹ずつの豚の胆道で実験を行った後、収穫されたポリエチレンプラスチックステントの内腔（Ｌｕｍｅｎ）の狭窄程度を分析するために、光学顕微鏡（Ｌｉｇｈｔ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で内腔狭窄程度を分析した。このため、本実験では、開存率（Ｐａｔｅｎｃｙ ｒａｔｅ、％）と生物膜及び胆泥率（Ｂｉｏｆｌｉｍ ａｎｄ ｓｌｕｄｇｅ ｒａｔｅ、％）を使用した。開存率は、実験前に測定されたポリエチレンプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｂａｓｅ）に対する、収穫されたＰＥプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｔｅｓｔ）が占める割合と定義する。したがって、収穫されたＰＥプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｔｅｓｔ）を、実験前に測定されたＰＥプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｂａｓｅ）で割った値に１００を乗じた値であって、単位は％である。ＩｍａｇｅＪ１．４７ｖを用いてＰＥプラスチックステントの縦断面と横断面の光学顕微鏡画像（Ｉｍａｇｅ）からＰＥプラスチック開存率を下記の数式によって計算した。

生物膜及び胆泥率（Ｂｉｏｆｌｉｍ ａｎｄ ｓｌｕｄｇｅ ｒａｔｅ、％）は、実験前に測定されたＰＥプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｂａｓｅ）に対する生物膜及び胆泥が占める割合と定義する。ＰＥプラスチックステントの内腔面積を測定する際に、生物膜と胆泥を光学顕微鏡上で正確に区別して測定することが難しいので、生物膜と胆泥率を求めて定量的な比較をしようとした。したがって、実験前に測定されたＰＥプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｂａｓｅ）に対する、収穫されたＰＥプラスチックステントの生物膜及び胆泥面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｔｅｓｔ）が占める割合と定義する。したがって、収穫されたＰＥプラスチックステントの生物膜及び胆泥面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｔｅｓｔ）を、実験前に測定されたＰＥプラスチックステントの内腔面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｂａｓｅ）で割った値に１００を乗じた値であって、単位は％である。やはりＩｍａｇｅＪ１．４７ｖを用いてプラスチックステントの縦断面と横断面の光学顕微鏡画像から生物膜及び胆泥率を下記数式によって計算した。

豚の胆道から収穫したＰＥプラスチックステントを特別製作モールドに固定した後、Ｒ３５ ｅａｔｈｅｒ ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ ｍｉｃｒｏｔｏｍｅ ｂｌａｄｅｓ（Ｆｅａｔｈｅｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｒａｚｏｒ Ｃｏ．、Ｏｓａｋａ、Ｊａｐａｎ）を用いて１０ｍｍの間隔で切断する（図５のＡ、Ｂ）。１０ｍｍ間隔のＰＥプラスチックステントの両端先端をそれぞれ１ｍｍ間隔で切断した後、光学顕微鏡でプラスチックステントの管内を観察した（図５のＣ）。光学顕微鏡を用いた観察によって、ＰＥプラスチックステント内腔の開存率及び生物膜を定量的に測定しようとした。このため、ＩｍａｇｅＪ１．４７ｖ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、Ｂｅｔｈｅｓｄａ、ＭＤ、ＵＳＡ）を使用した（図６）。基本面積（Ｌｕｍｉｎａｌ Ａｒｅａ＿Ｂａｓｅ）を測定するために、それぞれ真空プラズマ工程を用いた表面改質で製作された親水性ＰＥプラスチックステントと対照群の施術前の面積を測定しておいた。

光学顕微鏡観察のために切断後に残ったＰＥプラスチックステントの分節から４ｍｍ間隔で切断した。切断されたＰＥプラスチックステントの表面を白金（Ｐｔ）でコーティングした後、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＳＥＭ、Ｓ−４８００；Ｈｉｔａｃｈｉ、Ｔｏｋｙｏ、Ｊａｐａｎ）を用いてＰＥプラスチックステントの内部を観察した。走査電子顕微鏡観察によってＰＥプラスチックステント内腔の開存程度と生物膜及び胆泥を観察することにより、定性的に観察しようとした。

すべての実験は、３回以上同様に施行して測定した。表面改質工程で処理されたＰＥプラスチック排液管と対照群であるＰＥプラスチック排液管の開存率と生物膜及び胆泥率を比較するために、Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｄｅｌを使用した。分析の結果、ｐ値が０．０５（ｐ−ｖａｌｕｅ＜０．０５）未満である場合、統計学的に有意な結果と定義した。統計プログラムは、ＩＢＭ ＳＰＳＳ ｖｅｒｓｉｏｎ ２４．０（ＩＢＭ Ｃｏｒｐ．、Ａｒｍｏｎｋ、ＮＹ、ＵＳＡ）を使用した。

ＰＥプラスチックステントの挿入後、１ヶ月、３ヶ月及び５ヶ月が経過した実験動物の血液検査結果を、狭窄施術前、狭窄施術後（ＰＥプラスチックステントの挿入時）、実験動物の収穫前に分けて図式化した。図２はＰＥプラスチックステントの挿入後１ヶ月経過した動物の血液検査結果を示す図である。図３はＰＥプラスチックステントの挿入後３ヶ月経過した動物の血液検査結果を示す図である。図４はＰＥプラスチックステントの挿入後３ヶ月経過した動物の血液検査結果を示す図である。

図２乃至図４を参照すると、１ヶ月、３ヶ月及び５ヶ月のいずれも、狭窄施術後にＷＢＣ、ＡＳＴ、ＡＬＴ、ＡＬＰ、ＧＧＴ及びＣＲＰが上昇してから、ＰＥプラスチック排管を挿入した後には減少する所見が観察された。図２のＨ、Ｉは、ＰＥプラスチックステントの挿入後に１ヶ月追跡調査した実験動物１、２の狭窄施術２週後の胆道透視鏡の所見である。図３のＨ、Ｉは、ＰＥプラスチックステントの挿入後に３ヶ月追跡調査した実験動物３、４の狭窄施術２週間後の胆道透視鏡の所見である。図４のＨ、ＩはＰＥプラスチックステントの挿入後に５ヶ月追跡調査した実験動物３、４の狭窄施術２週間後の胆道透視鏡の所見である。６匹のすべてで成功的な胆道狭窄が行われたことを確認することができた。

図５乃至図７はＰＥプラスチックステント挿入後に１ヶ月、３ヶ月及び５ヶ月追跡調査した実験動物の表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面を比較して開存率と生物膜及び胆泥率を比較した結果である。１ヶ月追跡調査した実験動物のＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面を比較してみた。横断面の場合は、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントの開存率が高かった（８２．４±２１．３ｖｓ．６８．３±２２．９％、ｐ＝０．２５６）。生物膜及び胆泥形成は、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントにおいて低い傾向を示したが（１７．６±２１．３ｖｓ．３１．７±２２．９％、ｐ＝０．２５６）、統計的に有意ではなかった。ＰＥプラスチックステントの縦断面を比較してみた結果、統計的に有意な程度の開存率向上が観察されたとともに（９３．２３±６．６ｖｓ．４２．７±５．６％、ｐ＝０．０１６）、生物膜及び胆泥形成も表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントで低く観察された（６．７±６．６ｖｓ．５７．３±５．６％、ｐ＝０．０１６）（図５）。３ヶ月追跡調査した実験動物のＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面の比較においても、１ヶ月追跡調査結果と同様に、横断面の場合には、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントの開存率が高く現れ（７９．０±２２．３ｖｓ．５６．５±３２．８％、ｐ＝０．１３６）、生物膜及び胆泥形成は低い傾向（２１．０±２３．０ｖｓ．４３．５±３２．８％、ｐ＝０．１３６）を示したが、統計的に有意ではなかった。縦断面の場合には、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントで統計的に有意な程度の開存率の向上（８５．９±１．２ｖｓ．３２．１±２．８％、ｐ＝０．００９）と生物膜及び胆泥形成の低下（１４．１±１．２ｖｓ．６７．９±２．８％、ｐ＝０．００９）が観察された（図６参照）。５ヶ月追跡調査した実験動物のＰＥプラスチックステントの横断面の場合には、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントの開存率は高く（６９．１±３０．３ｖｓ．５３．４±２９．５％、ｐ＝０．０８３）、生物膜及び胆泥形成は低い傾向（３０．９±３０．３ｖｓ．４６．６±２９．５％、ｐ＝０．０８３）を示したが、統計的に有意な差はなかった。縦断面の結果からも、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントの開存率は高く（５３．０±６．９ｖｓ．３９．５±１２．１％、ｐ＝０．１１３）、生物膜及び胆泥形成は低い傾向（４７．０±６．９ｖｓ．６０．５±１２．１％、ｐ＝０．１１３）を示したが、統計的に有意な差はなかった。しかし、表面改質していないＰＥプラスチックステントの横断面と縦断面において開存率０％の部位が観察された（図７参照）。

走査電子顕微鏡を用いて１ヶ月、３ヶ月、５ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの断面を観察した。図８乃至図１０は１ヶ月、３ヶ月、５ヶ月追跡調査した実験動物における、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントと表面改質していないＰＥプラスチックステントの断面写真である。ＡとＢは表面改質による親水性ＰＥプラスチックステントであり、ＣとＤは改質していないＰＥプラスチックステントである。

まず、同じ期間留置されたＰＥプラスチックステントの断面を走査電子顕微鏡を用いて比較した。１ヶ月ＰＥプラスチック排液管を留置した実験動物の場合は、表面改質による親水性ＰＥプラスチックステント（図８のＡ（×１００）、Ｂ（×１０００））では改質していないＰＥプラスチックステント（図８のＣ（×１００）、Ｄ（×１０００））よりも著しく少ない生物膜及び胆泥が形成されたことを確認することができた。１ヶ月留置したＰＥプラスチックステントと同様に、３ヶ月ＰＥプラスチックステントを留置したステントの場合でも生物膜及び胆泥形成が、表面改質をしていないＰＥプラスチックステント（図９のＣ（×１００）、Ｄ（×１０００））よりも多いことを確認した。５ヶ月留置した場合でも、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステント（図１０のＡ（×１００）、Ｂ（×１０００））でより少なく生物膜及び胆泥が形成された。

図１１はそれぞれ異なる期間留置したＰＥプラスチックステントの走査電子顕微鏡の断面を示す図である。ＰＥ＋ＨＰは、表面改質した親水性ＰＥプラスチックステントであり、ＰＥは改質していないＰＥプラスチックステントである。

生物膜及び胆泥は、ＰＥプラスチックステントを１ヶ月留置した場合よりも３ヶ月留置した場合でより厚く形成された。５ヶ月留置した実験動物から収穫されたＰＥプラスチックステントの場合は、表面改質による親水性プラスチックステントと表面改質していないプラスチックステントの両方とも、１ヶ月と３ヶ月よりも肉眼で著しい生物膜及び胆泥の厚さ増加を確認した。

以上、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施できることを理解することができるだろう。

したがって、上述した実施形態は、あらゆる面で例示的なもので、限定的なものではないと理解すべきである。本発明の範囲は、前述した詳細な説明ではなく、後述する特許請求の範囲によって定められ、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出されるすべての変形または変更形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

Claims (8)

1. プラスチック素材のステントの表面を前処理として洗浄する第１過程と、
   前記前処理されたステントの表面をプラズマ処理する第２過程と、
   前記プラズマ処理されたステントの表面に親水性官能基を導入する第３過程とを含む、プラスチックステントの製造方法。
2. 前記第１過程は、エチルアルコール７０〜８０％溶液にプラスチック素材のステントを浸漬して超音波を用いることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチックステントの製造方法。
3. 前記第２過程は、水分及び酸素ガスをチャンバに供給しながら５５０〜６００Ｖのプラズマで５〜７分間行われることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチックステントの製造方法。
4. 前記第３過程は、前記プラスチックステントを前記官能基導入のための反応溶液に浸漬した後、プラズマ処理し、さらに前記反応溶液に浸漬した後、乾燥させることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチックステントの製造方法。
5. 前記第３過程での前記プラズマ処理は、水分及び酸素ガスをチャンバに供給しながら５５０〜６００Ｖのプラズマで５〜７分間行われることを特徴とする、請求項４に記載のプラスチックステントの製造方法。
6. 表面にプラズマ処理によって改質して親水性を付与したプラスチックステント。
7. 前記プラズマ処理による改質は、表面に親水性の官能基を付着させることを特徴とする、請求項６に記載のプラスチックステント。
8. 前記プラズマ処理は、
   プラスチック素材のステントの表面を前処理として洗浄する第１過程と、
   前記前処理されたステントの表面をプラズマ処理する第２過程と、
   前記プラズマ前処理されたステントの表面に親水性官能基を導入する第３過程とを含む、請求項７に記載のプラスチックステント。