JP2023133306A - 無血管環境及び角膜移植で使用するための上皮化可能な微孔質生体材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】無血管環境での外科的移植に適した微孔質生体複合材を提供すること。【解決手段】微孔質生体複合材は、(1)約100μm未満の厚さを有するポリマー足場であって、該ポリマー足場の少なくとも1つの表面まで延在しているノード構造を有するポリマー足場、及び(2)前記ポリマー足場上の親水性コーティングを含む。幾つかの実施形態において、多孔質足場は、微孔質生体材料の第一の表面から第二の表面まで延在しているノード構造を有する微孔質生体材料である。親水性コーティングは、ノード及びフィブリルコーティングであることができる。微孔質生体複合材は、その表面上での上皮細胞の統合及び持続的な生存、ならびに、組織統合及び角膜実質細胞及び線維芽細胞などの他の細胞タイプとの生体材料の内部コロニー形成を可能にする。少なくとも1つの実施形態において、微孔質生体複合材は、人工角膜インプラント又は他の無血管メソプラント中に組み込まれることができる。【選択図】図1
Description
本開示は、一般に生体材料、より具体的には、無血管環境での外科的移植に適している微孔質生体複合材であって、無血管環境で安定したバイオインターフェイス及び微孔質生体複合材の表面の直接上での持続的な上皮化を可能にする微孔質生体複合材に関する。
角膜は、一般に、光を屈折させて網膜に集束させ、そして眼の眼内構成要素に対する保護バリアとして機能する。角膜は、網膜への光学的に透明な窓であるはずのものが不透明になる原因となりうる多くの疾患、遺伝性障害及び外傷を受けやすい。
損傷又は罹患した角膜を、ドナーの眼から採取した生組織の角膜で置き換えるための外科的処置が存在するが、ドナーの角膜は利用できない場合があり、損傷した眼の潜在的な状態は、ドナーの角膜の不全又は拒絶の可能性が高い場合があり、及び/又は、患者の生理機能は、ドナーの角膜の不全又は拒絶の可能性が高い場合がある。
ドナー角膜の移植が実行可能でない場合に、人工角膜の移植は、潜在的な代替治療である。角膜プロテーゼは、損傷又は罹患した角膜の一部又は全部を置き換えるための人工角膜の外科的移植である。角膜プロテーゼが直面している主な課題は、生体統合の合併症及び眼からのデバイスの突出であった。その他の合併症としては、感染症、プロテーゼ後膜の形成、炎症、緑内障、機械的耐久性の欠如及び光学的汚染が挙げられる。
人工角膜デバイス拒絶の問題を解決するための幾つかのアプローチが試みられてきた。1つのアプローチは、コア及びスカートタイプの構造を有する角膜プロテーゼを含む。コア及びスカートタイプのデバイスは、一般に、視覚的回復のための非孔質光学コアと、スカートを取り巻く眼組織との生体統合のためのスカートを有する。
しかしながら、そのような従来のコア及びスカートタイプの構造は、最適なデバイス固定及び長期の光学的開通性を示さなかった。
1つの例(「例1」)によれば、生体適合性生体複合材は、(1)約100μm未満の厚さを有するポリマー足場であって、前記ポリマー足場の少なくとも1つの表面から延在しているノード構造を含むポリマー足場、及び、(2)前記ポリマー足場上の親水性コーティングを含み、前記生体複合材は、無血管環境において前記生体複合材の表面上での上皮細胞が持続的に生存するように構成されている。
別の例(「例2」)によれば、例1に加えて、前記ポリマー足場は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸フルオロポリマー膜を含む微孔質生体材料であり、前記ノードは前記フィブリルによって相互接続され、細孔は前記ノードと前記フィブリルとの間に位置するボイドによって形成され、そして前記ノード構造は、前記ポリマー足場の第一の表面から第二の表面まで延在している。
別の例(「例3」)によれば、例1に加えて、前記ポリマー足場は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸非フルオロポリマー膜を含む微孔質生体材料であり、前記ノードは前記フィブリルによって相互接続され、そして細孔は前記ノードと前記フィブリルとの間に位置するボイドによって形成され、そして前記ノード構造は、前記ポリマー足場の第一の表面から第二の表面まで延在している。
別の例(「例4」)によれば、例2又は例3に加えて、前記細孔はサイズが約30μmを超える。
別の例(「例5」)によれば、例2~4のいずれかに加えて、前記親水性コーティングは、前記ノード、前記フィブリル及び前記ノード構造をコーティングする。
別の例(「例6」)によれば、例2、4又は5のいずれかに加えて、前記微孔質生体材料は、前記ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)膜である。
別の例(「例7」)によれば、例2又は4~6のいずれかに加えて、前記ポリマー足場は、上に前記ノード構造を有するePTFE膜であり、前記ノード構造は、前記ePTFE膜の表面に付着しそして該表面から持ち上がっているePTFEの島である。
別の例(「例8」)によれば、例2又は4~7のいずれかに加えて、前記ポリマー足場は、上に前記ノード構造を含む第一のePTFE膜、前記ノード構造を含む第二のePTFE膜、及び、前記第一のePTFE膜と前記第二のePTFE膜との間に配置された生体適合性接着剤を含む三層構造であり、前記ノード構造はePTFEから形成されたピラーである。
別の例(「例9」)によれば、例1~8のいずれかに加えて、前記親水性コーティングはポリ(テトラフルオロエチレン-コ-ビニルアルコール)又はポリビニルアルコールを含む。
1つの例(「例10」)によれば、人工角膜は、ポリマー角膜代替物を含む中心コア、及び、例1~9のいずれか1項記載の微孔質生体複合材を含む。
別の例(「例11」)によれば、例10に加えて、前記中心コアは、その上で上皮細胞の成長を可能にするように構成された材料から形成されている。
添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、実施形態を示し、記載とともに、本開示の原理を説明するのに役立つ。
当業者は、本開示の様々な態様が、意図された機能を発揮するように構成された任意の数の方法及び装置によって実現できることを容易に理解するであろう。本明細書で参照される添付の図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、本開示の様々な態様を例示するために誇張されている場合があり、その点で、図面は限定として解釈されるべきではないことにも留意されたい。「微孔質生体材料」及び「生体材料」という用語は、本明細書で交換可能に使用されうることが理解されるべきである。さらに、「微孔質生体複合材」、「生体複合材」及び「生体複合材料」という用語は、交換可能に使用されうる。
本発明は、無血管環境における外科的移植に適した微孔質生体複合材を対象とする。微孔質生体複合材料は、(1)約100μm未満の厚さを有する多孔質足場であって、該多孔質足場の少なくとも1つの表面に延在しているノード構造から形成されている多孔質足場、及び、(2)前記微孔質生体材料上の親水性コーティングを含む。例示的な実施形態では、ノード構造は、多孔質足場の第一の表面(例えば、底面)から第二の表面(例えば、上面)まで延在している。少なくとも1つの実施形態において、多孔質足場は、微孔質生体材料の第一の表面から第二の表面まで延在しているノード構造を有する微孔質生体材料である。幾つかの実施形態において、微孔質生体材料は半径方向に延伸されている。追加の実施形態において、親水性コーティングは、ノード及びフィブリルコーティングである。幾つかの実施形態において、ノード構造は、自立型であり及び/又は垂直方向に配向されている。さらに、微孔質生体複合材は、その表面上の上皮細胞の統合及び持続的生存、ならびに組織統合(すなわち、内殖)及び、例えば、角膜実質細胞及び線維芽細胞などの他の細胞タイプとの生体材料の内部コロニー形成を可能にする。少なくとも1つの実施形態において、微孔質生体複合材は、人工角膜インプラント又は他の無血管メソプラントに組み込まれることができる。
例示的な実施形態において、多孔質足場は微孔質生体材料である。微孔質生体材料は、ノード及びフィブリル微細構造を有し、ノードがフィブリルによって相互接続され、細孔が膜全体のノードとフィブリルとの間に位置するボイド又は空間である微孔質延伸フルオロポリマー膜などの微孔質延伸ポリマー膜であることができる。幾つかの実施形態において、1つ以上の穿孔プロセスを利用して、微孔質生体材料(すなわち、ポリマー足場)に複数のマクロ又はミクロサイズの離散的な穿孔を形成することができる。例示的なノード及びフィブリルの微細構造は、Goreの米国特許第3,953,566号明細書に記載されているような延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)である。少なくとも1つの例示的な実施形態において、微孔質ポリマー膜は、延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)膜である。生体複合材で使用するePTFE膜は、細いフィブリルによって相互接続されたノードを特徴とする。限定するつもりはないが、一般に、Goreの米国特許第3,953,566号明細書、Bacinoらの米国特許第7,306,729号明細書、Bowenらの米国特許公開第2004/0173978号明細書、Bacinoの米国特許第5,476,589号明細書又はBrancaらの米国特許第5,183,545号明細書、Bacinoの米国特許第5,476,589号明細書、Flollenbaughらの米国特許公開第2016/0367947号明細書又はTowlerの米国特許公開第2010/0381293号明細書に記載されている方法に従って調製された延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)膜を本明細書で使用することができる。例えば、図12Aは、Towlerの米国特許公開第2010/0381293号明細書の教示に従って形成されたePTFE膜の上面の走査型電子顕微鏡写真(SEM)である。図12Bは同ePTFE膜の断面図である。図13は、35~100ミクロン(又は60ミクロン~80ミクロン、40ミクロン~75ミクロン又は30ミクロン~55ミクロン)の平均ノード間隔及び約110ミクロン~約170ミクロンの厚さを有するePTFE膜である。微孔質生体複合材で使用するための別のePTFE膜は図14に示されており、それは、40ミクロン(30ミクロン~60ミクロンの範囲)の平均ノード間隔及び約300ミクロンの厚さを有するePTFE膜である。他のフルオロポリマー膜は、それらが生体適合性であり、ノード及びフィブリル微細構造を有する微孔質膜を形成するように処理されうる限り、本発明の範囲内であると考えられることが理解されるべきである。
「ePTFE」という用語は、本明細書で便宜上使用され、延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)だけでなく、Brancaの米国特許第5,708,044号明細書、Baillieの米国特許第6,541,589号明細書、Sabolらの米国特許第7,531,611号明細書、Fordの米国特許第8,637,144号明細書及びXuらの米国特許第9,139,669号明細書に記載されているような延伸変性ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)及びPTFEの延伸コポリマーも包含することが意図される。
幾つかの実施形態において、微孔質生体材料は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸非フルオロポリマー膜である。適切な延伸非フルオロポリマーの非限定的な例としては、米国特許公開第2016/0032069号明細書に教示されているとおりの多孔質ポリ(p-キシリレン)(ePPX)、Sbrigliaの米国特許第9,926,416号明細書に教示されているとおりの多孔質超高分子量ポリエチレン(eUHMWPE)、Sbrigliaの米国特許第9,932,429号明細書に記載されているとおりの多孔質エチレンテトラフルオロエチレン(eETFE)、Sbrigliaらの米国特許第7,932,184号明細書に記載されているとおりの多孔質ポリ乳酸(ePLLA)、又は、Sbrigliaの米国特許第9,441,088号明細書に教示されているとおりの多孔質ビニリデンフルオリド-コ-テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレン[VDF-コ-(TFE又はTrFE)]ポリマーならびにそれらのコポリマー及び組み合わせが挙げられる。多孔質ハイドロゲル(例えば、ポリHEMA)は、本明細書で非フルオロポリマーであるポリマーとして利用されうる。他の非フルオロポリマーであるポリマーは、それらが生体適合性であり、ノード及びフィブリル微細構造を有する微孔質膜を形成するように処理されうる限り、本発明の範囲内であると考えられることが理解されるべきである。
織物材料、不織布材料、及び、シートの形態又は他の不織布形態のエレクトロスピニング繊維又はナノファイバーを、代わりに(例えば、ePTFE膜の代わりに)足場として使用して、生体複合材料を形成することができる。
議論を容易にするために、本明細書では延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)に関して参照がなされていることを理解されたい。しかしながら、任意の適切な延伸フルオロポリマー又は非フルオロポリマー膜、織布又は不織布材料、又はエレクトロスピニング材料を、上記の任意の「ePTFE」と交換可能に使用できることを理解されたい。
微孔質生体材料を調製する際に、ePTFEは、Bossらの米国特許第5,321,109号明細書に記載されているもののように、半径方向の延伸を受けることができる。ePTFEの半径方向の延伸は、図1に示されるように、フィブリル20がノード10からすべての方向に発散する(例えば、半径方向に延在している)独特のノード及びフィブリル微細構造を作成する。半径方向に配向されたフィブリル20は、膜の平面内の二軸引張荷重に対して高強度を与える。幾つかの実施形態において、ePTFE膜は、約50μm~約100μm、約50μm~約90μm、約50μm~約80μm又は約50μm~約70μmの厚さを有する。さらに、図2に示されるように、ePTFE膜50は、ePTFE膜50の厚さ(すなわち、ePTFE膜50の上面60からePTFE膜50の底面70まで)にまたがる垂直に配向されたノード構造30を有する。他の実施形態において、ノード構造は、ePTFE膜の少なくとも1つの表面まで延在し、必ずしも垂直に配向されていなくてもよい。
半径方向に延伸したePTFE膜が形成された後に、ePTFE膜50の上面60に高表面エネルギー処理を施して微細構造を変化させる。ePTFE膜の微細構造を変性するために利用される1つの例示的な方法は、Zukowskiの米国特許第5,462,781号明細書に教示されているようなプラズマ処理を使用することである。第二の例示的な方法は、Normaの米国特許第5,041,225号明細書を含み、これは、膜の内面及び外面が、膜構造に付着する親水性ポリマーとカップリング剤との組み合わせによって形成される複合体でコーティングされた微孔質ePTFE膜を教示している。カップリング剤は、ePTFE膜を実質的に親水性及びタンパク質親和性にする。他のプロセスは、Butlerらの米国特許第5,902,745号明細書に教示されており、親水性フルオロポリマーであるポリ(テトラフルオロエチレン-コ-ビニルアルコール(HPL))をePTFE膜の微孔質ボイド空間及びePTFE膜の表面上に吸着及び架橋させることにより、ePTFE膜を自発的かつ実質的に完全に水湿潤性とする。本明細書で使用されるときに、「プラズマ処理」という用語は、限定するわけではないが、グロー放電プラズマ処理、コロナ処理、イオンビーム処理などの任意の高エネルギー表面処理を包含することが意図される。プラズマ処理は、ePTFE膜の表面からフィブリルを効果的に除去し、図3に示されるような自立ノード構造40(例えば、フィブリルによって相互接続されていない)を残す。プラズマ処理によって形成されるこれらのノード構造40は、ePTFE膜50の底面70からePTFE膜の上面60まで上がっている。言い換えれば、ノード構造40の基部65は、微孔質生体複合材の内面を含み、ノード構造40の上部60は、微孔質生体複合材の上面を含む。プラズマ処理はまた、ePTFE膜50の有効細孔直径を増加させ、これにより、ePTFE膜50の底面70へのより良いアクセスが可能になる。ePTFE膜の細孔サイズは、約30μmより大きく、約100μm未満であることができる。ノード構造の上面60又はその近くのノード間距離は、約20μm~約100μm又は約50μm~約70μmであることができる。プラズマ処理は、プラズマ処理されていない側(すなわち、底面70)よりもプラズマ処理された側(すなわち、上面75)で実質的に大きい有効細孔直径を有するePTFE膜を作成する。
プラズマ処理に次いで、ePTFE膜は、プラズマ処理されたePTFE膜のノード構造を維持するコーティングプロセスによって親水性になる。1つの実施形態において、ePTFEは、ポリ(テトラフルオロエチレン-コ-ビニルアルコール)(HPL)などの親水性のハイドロゲルフルオロポリマーをePTFE微細構造のノード及びフィブリル上ならびにePTFE膜の表面(ノード構造を含む)上に吸着及び架橋させることによって親水性(例えば、水湿潤性)にされる。そのようなプロセスは、一般に、Buttlerらの米国特許第5,902,745号明細書に教示されている。代替の実施形態において、HPLではなく、ポリビニルアルコール(PVA)を親水性湿潤剤として使用することができる。ePTFE膜のノード構造上ならびにノード及びフィブリル上の親水性コーティングは微孔質生体複合材を形成する。
別の実施形態において、ePTFE膜を事前条件調整プロセスにかけて、ePTFE膜の表面上にePTFEの「島」を形成することができる。ePTFEのこれらの「島」は、下にあるePTFE構造に付着され、その上に持ち上がっている。ePTFEの「島」は、前駆体ePTFE膜を高エネルギー表面処理(例えば、プラズマ処理)に供し、続いて、加熱工程を行うことによって形成することができ、Lutzらの米国特許第7,615,282号明細書又はLutzらの米国特許第7,740,020号明細書に教示されているとおりである。そのようなePTFE膜の上面の走査型電子顕微鏡写真(SEM)が図11Aに示されている。ePTFE膜の断面は、図11BのSEMに示されている。「島」は、自立型の垂直配向ノード構造として機能し、次に、上記のように親水性コーティングを施すことができる。他の実施形態において、1つ以上の表面事前条件調整プロセスを利用して、Zagglの米国特許第9,849,629号明細書に説明されているような、好ましい微細構造(例えば、しわ、折り目又は他の幾何学的な面外もしくは起伏構造)を示す層を形成することができる。そのような表面事前条件調整は、手術後のより大胆な初期の炎症段階を促進し、人工角膜とそれが界面形成する眼組織との間の初期の安定した界面を提供することができる。
親水性ポリマーのノード及びフィブリルコーティングにより、水が親水性コーティング(HPLなど)に吸収されるだけでなく、ePTFE膜のボイド/細孔を水で満たすことができる。微孔質生体複合材は、移植前に式H2O(wt%)= [Whydrated-Wdry]/ Whydrated 100%により決定して、50%未満の吸着含水量を有する。しかしながら、移植後に、親水性コーティング及びePTFE膜の細孔への水の取り込みのために、吸着された含水量は実質的に増加する。ePTFE膜上の親水性コーティングにより、膜は「ウエットアウト」して、視覚的に半透明になる。重要なことに、微孔質生体複合材は、無血管環境においてその表面上での上皮細胞の統合及び持続的生存を可能にする。微孔質生体複合材はまた、無血管環境においてePTFEの内部微細構造への組織の統合及びこれらの組織の持続的生存を可能にする。
別の実施形態において、微孔質生体複合材は、図9に一般的に示されているように、ePTFE膜及び生体適合性接着剤から形成された三層構造でありうる。図9に示されるように、微孔質生体複合材900は、第一のePTFE膜910、第二のePTFE膜920、及び、前記第一のePTFE膜及び第二のePTFE膜910、920を互いに接着するためのフッ素化エチレンプロピレン(FEP)などの生体適合性接着剤930を含む。ピラー940は、ePTFE膜の上部及び下部を相互接続し、微孔質生体複合材の構造支持体を提供する。上記の実施形態と同様に、各ePTFE膜は、約100μmである厚さ(T)を有する。
図10に示されている幾つかの実施形態において、ピラー940は、例えば、ePTFE膜などの支持基材1010、1020上に印刷又は他の方法で配置されうる。ピラー940自体は、ePTFEから作製されうる。支持基材1010、1020は、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)などの生体適合性接着剤で互いに接着されている。そのような実施形態において、ピラー940は、約100μm未満の厚さを有する。次に、親水性コーティングを適用して、ピラー940及びePTFE基材をコーティングして、微孔質生体複合材を形成することができる。
少なくとも1つの実施形態において、微孔質生体複合材は、人工角膜インプラントに組み込まれる。本明細書で使用されるときに、「人工角膜インプラント」又は「人工角膜」という用語は、合成角膜、角膜プロテーゼなどを含む、すべての形態の人工角膜を包含することが意図される。図4を参照すると、例示的な人工角膜100の画像は描かれている。人工角膜100は、罹患した角膜、損傷した角膜又はさもなければ交換が必要な角膜のための合成代替物として機能する移植可能なメディカルデバイスである。人工角膜100は、光学要素200及び該光学要素200を少なくとも部分的に取り囲む微孔質生体複合材300を含む。光学要素200は合成ポリマー材料から形成されうる。ePTFE膜上の親水性コーティングのために、ePTFEは水の存在下で濡れて透明になることができる。したがって、そのような人工角膜100が眼内に移植されると、微孔質生体複合材300は、光学要素200のように透明になり、肉眼では見えない。有利なことに、微孔質生体複合材は、水に完全に吸収された後に、その寸法(体積)を感知できるほど変化させない。さらに、微孔質生体複合材300は、無血管環境において組織の内殖及び微孔質生体複合材への上皮細胞の直接の付着を可能にするが、光学要素は、組織の内殖及び付着に抵抗するように構成されている。幾つかの実施形態において、光学要素200は、例えば、光学要素200上での上皮細胞の組織化単層の形成など、細胞接着及び/又は増殖を促進するように変性されうる。さらに、光学要素は、細胞統合又は浸潤が起こらないように非孔質であることができる。図15A及び15Bにおいて示されるように、巨視的で離散的な穿孔95は、当業者に知られている任意の適切な穿孔プロセスによって、微孔質生体複合材300において形成されうる。
図5は、幾つかの実施形態による人工角膜100を示している。示されるように、人工角膜100は、光学要素200と、微孔質生体複合材から形成された組織統合スカート300とを含む。図示されていないが、図4に示されている実施形態と同様に、巨視的で離散的な穿孔が組織統合スカート300に形成されうることに留意されたい。微孔質生体複合材は、ノード構造40の上部60が外側を向くように(例えば、眼の内部から離れて)眼の上に配置され、その結果、ノード構造は、組織の内殖及び生体複合材料の表面のすぐ上での上皮細胞の成長を可能にする。ノード構造間の空間は、生体複合材料内への組織の内殖を可能にする。さらに、生体複合材料は、限定するわけではないが、角膜実質細胞及び線維芽細胞及び/又は他の角膜細胞などの他の細胞タイプの統合及び持続的生存を可能にする。
人工角膜100は、前側102と、該前側102の反対側の後側104とを有する。移植されると、前側102は、一般に、外部環境に面するか又はさもなければ外部環境に露出され、一方、後側104は、眼の内部に面する。したがって、移植されると、人工角膜100は、眼の内部と外部環境との間のバリアとなる。人工角膜100は、一般に、円形、楕円形又は卵形に対応する前部形状を含むことができる。人工角膜の縁形状が湾曲され又は湾曲されていない前部光学面及び後部光学面に対応することができるように、前部光学面又は後部光学面102、104のうちの1つ以上は、湾曲され又は湾曲されていなくてよい。本明細書で使用されるときに、「光学面」という用語は、光路における一次屈折面となることにより、視力の範囲内で画像の形成に有意に寄与する表面を示すことが意図される。さらに、光学面は、歪みのない鮮明な画像の形成に関与する。
幾つかの実施形態において、人工角膜100の周囲に延在している外周面106は規則的又は不規則な形状(例えば、スカラップ、スポーク、星型など)であることができる。人工角膜100は前部光学面108及び後部光学面110を含む。以下でより詳細に論じられるように、人工角膜100の前部光学面及び後部光学面108、110は、一般に、光学要素200の前部光学面及び後部光学面260、265に対応し、したがって、それに応じて成形される。例えば、図5及び6に示されるように、前側102は一般に凸状であり、後側104は一般に凹状である。
図8は、図7の線8-8に沿って取られた人工角膜100の断面図を示す。図8に示されるように、人工角膜100は前側204及び後側206を含む。前側204は、一般に、外部環境に面するか又はさもなければ外部環境に露出され、一方、後側206は、眼(例えば、眼組織及び眼内部)に面する。様々な例において、前側204は、一般に、凸状に湾曲しており、一方、後側206は、一般に、凹状に湾曲している。示されるように、人工角膜100は、前方突起212(破線a-a'より上に延在している)及び後方突起216(破線b-b'より下に延在している)を有する本体(例えば、ディスク)202を含むことができる。本明細書で使用されるときに、「突起」という用語は、通常の本体(例えば、ディスク)の輪郭又は表面の上又はそれを超えて突起、突出又はさもなければ延在している領域を規定することが意図される。前方突起及び後方突起212、216は、一般に、円形形状であることができる。幾つかの実施形態において、前方突起及び後方突起212及び216は、異なるサイズ及び/又は形状である。
様々な実施形態において、光学要素200の後側206は、前方突起216の少なくとも一部に配置された後方光学面214などの後方光学面を含む。幾つかの実施形態において、後方光学面214は、人工角膜100の光学要素200と眼の内部との間の界面として機能し、光学要素200の後側206の少なくとも一部を画定する。後部光学面214は人工角膜100の後部光学面110に対応する(図6を参照)。様々な実施形態において、後部光学面214は、高い光透過率が可能な滑らかな表面であり、一般に、表面の欠陥又は不完全さ、例えば、引っかき傷、くぼみ又はガウジがない。幾つかの実施形態において、後部光学面214は、一般に、湾曲しているか又は非線形である。例えば、図8に示されるように、後部光学面210は凹状である。
幾つかの実施形態において、光学要素200は、後部突起又は本体202から後方に延在している本体202の突起を含む。例えば、図8に示されるように、光学要素200は後方突起216を含む。後方突起216は、本体202の後側206のすべて又はすべてより少ない突起であることができる。幾つかの実施形態において、後方光学面214は、後方突起216の後面に対応する。他の実施形態において、後部光学面214は、本体202の後側206全体にわたって延在し、本体202の後側206を画定する。
幾つかの実施形態において、前方突起212、本体202の一部及び後方突起216の一部は、光学要素200の本体202のコア部分を形成する。幾つかの例において、本体202のコア部分は、光学要素200の本体202の残りの部分とは異なる材料から形成されている。幾つかのそのような例において、本体202のコアは、本明細書に記載のとおりの光学的に透明な組織内殖阻害材料から形成されうる。
図8に示される実施形態において、後部光学面214は、後部突起216の少なくとも一部の上に配置されている。後部光学面214は、その表面に対して凹状の幾何形状を有することができる。前部光学面及び後部光学面210、214は、患者の眼に移植されたときに網膜への光学的に透明な窓として機能するディスク状の部材である。本明細書で使用されるときに、「光学要素」という用語は、光路における一次屈折面となることにより、視力の範囲内で画像の形成に有意に寄与する表面を指すことが意図されている。光学面210は、人工角膜100と外部環境との間の界面であり、前方突起212の少なくとも一部の上に位置する。光学要素200はまた、高い光透過率が可能であり、理想的には、表面欠陥がほとんどない。多くの実施形態において、光学要素200は、光学要素200が正常に機能する角膜の合成代替物として動作するという点で、光学的に透明である。
図8に示されるように、本体202は、一般に、その外周の周りに環状フランジ218を備えたディスク形状であることができる。幾つかの実施形態において、本体202は、合成生体適合性材料から形成されている。環状取り付け層300は、前方突起235の周りに配向されている。本明細書で使用されるときに、「ディスク」という用語は、平坦又はある程度の曲率(例えば、凹状又は先細りされた)を有することができる実質的に円形又は楕円形を指すことが意図されている。さらに、「環状」という用語は、本明細書で使用されるときに、任意の円形、楕円形、スカラップ状、星形、スポーク状、又は、デバイスの外周に適した任意の幾何形状を含むことが意図されている。
図8は、図7の線8-8に沿って取られた人工角膜100の断面図を示す。人工角膜100は、光学要素200の光学性能を損なうことなく光学要素200に結合された微孔質生体複合材300を含む。図8に示されるように、微孔質生体複合材300は、光学要素200の前部光学面及び後部光学面210及び214を横切って延在することなく、また、光学要素200の後面222を横切って延在することなく、周辺面208及び前面220に沿って、光学要素200に結合されている。幾つかの実施形態においては、したがって、周辺面208は、第一の組織付着及び/又は内殖領域を形成又は画定する。同様に、幾つかの実施形態において、前面220は、第二の組織付着及び/又は内殖領域を形成又は画定する。微孔質生体複合材300は、生体複合材への直接の上皮細胞の付着を可能にする。さらに、微孔質生体複合材300は、少なくとも周辺面208上での光学要素200の周囲に向けられ、光学要素200の周囲での組織及び細胞の生体統合を可能にする。光学面200の周囲での微孔質生体複合材300の配置は、人工角膜100が、組織の内殖及び生体材料の表面上での上皮成長を通じて、時間の経過とともに患者の眼内に自然に統合されることが可能になる。さらに、微孔質生体複合材300の生体統合は細菌の侵入を減らし、感染の機会を減らす。
幾つかの実施形態において、微孔質生体複合材はサイジングされ、光学要素200に適用される。幾つかの例において、微孔質生体複合材は、1つ以上のレーザ切断又は当業者に知られている他の適切な切断プロセスなどによって、サイズ切断される。微孔質生体複合材300は、光学要素200の前部光学面及び後部光学面210及び214を横切って延在することなく光学要素200に結合される。コーティングプロセスがノード構造を破壊しない限り、追加の材料コーティングプロセスを利用して、1つ以上の薬物又は抗菌コーティング、例えば金属塩(例えば、炭酸銀)及び/又は有機化合物(例えば、二酢酸クロルヘキシジン)を生体複合材へ適用することができる。
光学要素200は、限定するわけではないが、テトラフルオロエチレン(TFE)とペルフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE)とのコポリマー、テトラフルオロエチレン(TFE)とペルフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)とのコポリマー、テトラフルオロエチレン(TFE)とペルフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)とのコポリマー、テトラフルオロエチレン(TFE)とペルフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)とのコポリマー、TFEとヘキサフルオロプロピレン(FEP)とのコポリマー、コモノマーとしてTFE、ペルフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ペルフルオロポリエーテルを含むペルフルオロポリマーから選択されるフルオロポリマーを含む多くの適切な材料から形成され、又は、シリコーン、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ハイドロゲル、ポリウレタン及びそれらの組み合わせを含むことができる。
幾つかの実施形態において、光学要素200は、TFEとPMVEとのコポリマーを含む材料から形成することができ、これは、実質的に非架橋性である、すなわち、架橋性モノマー及び硬化剤を含まない一方で、優れた機械的特性を有するようにユニークに形成される。コポリマーは、40~80質量パーセントのPMVE単位を含み、補完的に、60~20質量パーセントのTFE単位を含む。架橋系がないために、材料は高純度であり、一部の熱硬化性TFE/PMVEエラストマーとは異なり、インプラント可能な生体材料として理想的に適していることが確保される。利点としては、優れた生体適合性、高い引張強度、高い透明度、高い耐摩耗性、高純度、適切な弾性及びコポリマーの熱可塑性及び非架橋性構造による加工の容易さが挙げられる。コポリマーは熱可塑性で非晶質である。また、強度が高く、多孔質PTFEをそれ自体又は他の多孔質物質に室温又は高温で結合するのに特に適した結合剤として使用できる。また、非孔質PTFEなどのポリマーを含む非孔質材料を結合するのにも使用できる。Changらの米国特許第7,049,380号明細書は、TFEとPMVEとのそのようなコポリマーをさらに示しそして記載している。
光学要素200の本体202を形成する材料は、一般に、組織の内殖及び付着を最小化、阻害又はさらに防止する微細構造を含む。そのような方法で光学要素200の本体202を構成することは、角膜組織又は他の関連する眼組織の内殖及び/又は光学要素の本体202への付着が光学要素200の光学性能を低下させるか又はさもなければ汚染する傾向があるときに、周囲の角膜組織又は他の眼組織が光学要素200内又は光学要素200を横切って成長する可能性を最小限に抑えるのに役立つ。幾つかの実施形態において、組織の内殖を最小限に抑制し又は回避するように構成された光学要素200の微細構造に加えて、1つ以上の表面組織化又はコーティングプロセスを利用して、組織が光学要素200内又は光学要素200を横切って成長する可能性を最小限に抑えることができる。
幾つかの例において、光学要素200は、1.2~1.6又は1.3~1.5の屈折率を有することができる。幾つかの例において、光学要素200は、50%を超える又は80%を超える可視光透過範囲(400~700nmの波長)での光透過率を有することができる。架橋剤、生物活性物質(例えば、成長因子、サイトカイン、ヘパリン、抗生物質又は他の薬物)、ホルモン、紫外線吸収剤、色素、他の治療剤などの添加剤を、デバイスの所望の性能に応じて光学要素200を形成する材料中に取り込むことができる。
図5に戻ると、微孔質生体複合材300は、光学要素200の光学性能を損なうことなく光学要素200に結合されることが理解される。すなわち、微孔質生体複合材300は、光学要素200に結合されたときに、光学要素200の前部光学面及び後部光学面210及び214が遮られないままであるようなサイズ及び形状である。したがって、微孔質生体複合材300は、光学要素200と結合されると、前部光学面及び後部光学面210及び210のうちの1つ以上の周りに周方向に延在している環状形状部材であることができる。幾つかの実施形態において、微孔質生体複合材300は、限定するわけではないが、接着剤、熱結合、圧力又は成形を含む任意の既知の取り付け方法によって光学要素200に適用されうる。
幾つかの例において、人工角膜100は、所望の形状を達成するために1つ以上のプロセスに供されることができる。幾つかの例において、これらのプロセスは、患者の角膜において作られた貫入部の形状に一致する所望の形状を達成することができる。幾つかの例において、これらのプロセスは、人工角膜100の1つ以上の光学面の所望の形状及び/又は輪郭を(例えば、適切な光屈折のために)達成することができる。そのようなプロセスとしては、上記の記載と一貫する二次成形手順を介して光学要素に直接転写される特定の曲率半径に作られたガラスレンズの使用が挙げられる。他の例において、屈折面は、ステンレス鋼又は他の適切な材料を使用した機械加工表面を使用することによって、追加的又は代替的に達成される。幾つかの例において、そのような表面はまた、患者の目に特有の固有の光学的歪みを相殺する特別な曲率を有するようにすることができる。
幾つかの実施形態において、微孔質生体複合材300は、光学要素200の後側206が覆われていないか又はさもなければ露出されたままであるように、光学要素200に適用される。すなわち、様々な実施形態において、光学要素200の後側206は、微孔質生体複合材300による被覆がないままである。例えば、図8に示されるように、組織統合要素300は、人工角膜100の後部光学面214を含む後側206が露出されるか、又はさもなければ固定材料によって覆われないように、光学要素200に適用される。したがって、様々な例において、微孔質生体複合材300は、微孔質生体複合材300が、後部光学面214を含む光学要素200の後側206に接触しないように、光学要素200に適用される。
幾つかの実施形態において、微孔質生体複合材300は、光学要素200の前面210の一部が微孔質生体複合材300によって覆われるか又はさもなければ隠されるように、光学要素200に適用される。幾つかの例において、微孔質生体複合材300は、人工角膜100の前側が滑らかになるように、光学要素200の前側204に適用される。そのような例において、人工角膜100の前部光学面210と、光学要素200の前側204に適用される微孔質生体複合材300の部分との間の遷移部は滑らかである(例えば、突起、ギャップなどがない)。前部光学面210と組織統合要素300との間の滑らかな遷移部は、移植された人工角膜100の前側204が不快感又は刺激を引き起こさず、又は患者の解剖学的構造の他の部分(例えば、患者のまぶたなど)に干渉しないことを提供する。さらに、人工角膜100の前側204の一部に沿った微孔質生体複合材300の組み込みは、人工角膜100の前側204の一部に沿った組織内殖及び上皮形成の増殖を促進する。一方、微孔質生体複合材300が、環状突起218の周辺面208全体に適用されるものとして図8に示されているが、幾つかの例において、微孔質生体複合材300は、周辺面208のすべてよりも少ない部分に適用されうる。
幾つかの実施形態において、微孔質生体複合材300は、光学要素200に独立して別々に結合された複数の区別されるセクションを含むことができる。例えば、微孔質生体複合材300の第一のセクション又は部分は前部光学面220に適用されうる一方、微孔質生体複合材300の第二の区別されるセクション又は部分は光学要素200の周辺面208に適用されている。幾つかの例において、これらの区別されるセクション又は部分は、それらが互いに隣接するか又はさもなければ互いに接触するように適用されることができ、そのことは光学要素200の意図された部分の連続的な被覆を容易にする。したがって、幾つかの例において、ポリマー材料の複数の区別されるセクションは、概して滑らかで連続的な微孔質生体複合材300から光学要素200に適用されうる。
幾つかの実施形態において、本明細書に例示及び記載される人工角膜は、トレフィン又はレーザなどの外科的切断器具を使用して、組織の全層切片が罹患又は損傷した角膜から除去される貫通角膜移植外科的処置に関連して移植される。様々な例において、罹患又は損傷した角膜の円形の全層プラグが除去され、人工角膜100を取り付けることができる角膜組織の組織床が残される。そのような構成において、人工角膜100の後側104の一部又は全部が眼の内部の上に浮遊されている。すなわち、人工角膜100の後側104の一部又は全部は、眼の既存の角膜組織によって支持されていない。角膜の全層切除を伴う場合において、角膜は、一般に、上皮から内皮まで除去される。幾つかの場合において、前角膜の患部を切除し、角膜デバイスを角膜の残存床に配置して、欠損した又は罹患した部分を修復することができる。
幾つかの実施形態において、外科的移植方法は、移植される前に、人工角膜100を折り畳む、変形させる又は他の方法で拘束することが要求されることがある。そのような例において、人工角膜は、折りたたまれ、変形され又は他の方法で拘束され、組織床中に導入される。幾つかの例において、人工角膜100が組織床中に挿入されるか又はさもなければ移植されるときに、人工角膜100の変形を維持するために別個の拘束体は動作することができる。様々な例において、人工角膜100は、変形された人工角膜が解放されると組織床を占めるようにその変形されていない形状をとることができるように十分に弾力性がある。
他の実施形態において、外科的移植方法は、人工角膜の直径に対して、宿主角膜に作られた骨穿孔開窓される穴をアンダーサイズすることを必要とする。幾つかの例において、これは、切除された宿主角膜が外傷(例えば、切開)を経験したときに成長する量を考慮するためのものである。幾つかの例において、そのようなアンダーサイジングはまた、術後の部分的な角膜融解による後退を考慮するように機能する。さらに、このようなアンダーサイジングは、縫合後に創傷を気密及び液密にすることを可能にし、病原体の侵入による感染リスクを回避するのに役立つ。
様々な例において、人工角膜が既存の角膜組織の組織床内に適切に配置及び配向された後に、人工角膜は、既存の角膜組織に機械的に結合される。様々な例において、1つ以上の縫合糸は、人工角膜を既存の角膜組織に機械的に固定するために利用される。他の幾つかの例において、眼科用接着剤を追加的又は代替的に利用して、人工角膜を既存の角膜組織に機械的に結合することができる。縫合の場合に、特定の外科的縫合技術(例えば、中断された、中断されない、組み合わされた、単一、二重など)は、当業者によって理解されるように、幾つかの外科的兆候に基づいて変更しうる。1つ以上の縫合糸による既存の角膜組織への人工角膜の固定を含む様々な例において、縫合糸は、一般に、人工角膜100の光学要素200の環状フランジ218内に延在している。幾つかの例において、1つ以上の縫合糸は、環状フランジ218の一部のみを通って延在している。例えば、1つ以上の縫合糸は、人工角膜100の前側102に入り、周辺面208及び該周辺面208を覆う任意の組織統合スカート材料を通って人工角膜100を出て、次いで、既存の角膜組織に入る。幾つかの例において、1つ以上の縫合糸は、追加的又は代替的に、環状フランジ218を通って完全に延在している。例えば、1つ以上の縫合糸は、人工角膜100の前側102に入り、環状フランジ218の後面222から出て、次いで、既存の角膜組織に入る。そのような1つの例において、環状フランジ218の後面222を出る縫合糸は、環状フランジ218の後面222が載っている既存の角膜組織に入ることができる。
当業者は、人工角膜100の既存の角膜組織への機械的固定又は付着(例えば、縫合)が一時的又は永久的であることができることを理解すべきである。例えば、幾つかの例において、縫合糸は、人工角膜100を移植するための移植手順の後にデバイスの機械的固定を提供するが、その後の微孔質生体複合材300中への組織の内殖は、取り付けのための恒久的な機構として機能する。
様々な実施形態において、人工角膜100を既存の角膜組織に固定することは、当業者が理解するように、角膜組織が微孔質複合材300中に成長する間に、人工角膜100と既存の角膜組織との間の相対位置を維持するように機能する。同様に、当業者が理解するように、人工角膜100を既存の角膜組織に固定することは、角膜組織が組織統合要素300中に成長する間に、既存の角膜組織と人工角膜100との間の接触を維持するように機能する。このような構成はまた、目の内部を外部環境及び細菌の侵入の可能性からシールする。
様々な例において、縫合糸は、ナイロン、ポリプロピレン、シルク、ポリエステル及びePTFEなどのフルオロポリマー及び本明細書で論じられる他のコポリマーを含む、任意の適切な生体適合性材料を含むことができる。
上記の実施形態は、スカートが前面の一部のみを覆う構成を含むが、幾つかの例において、スカートは、前部光学面を含む前側全体を覆うことができる。このような構成は、外部環境に露出される人工角膜の前面全体にわたる上皮組織の増殖及び統合を促進するのに役立ち、それはさらなる生体統合に役立つ。さらに、このような構成は、光学的濡れ性を高め、汚染を最小限に抑えるのに役立つ。しかしながら、特定の場合において、人工角膜の前面全体にわたる上皮組織の成長が望ましくないことがある。例えば、特定の例において、罹患した組織は、明確な屈折面となるための適切な形態を欠いている。したがって、そのような場合において、再生された上皮組織は不明瞭であり、光学的汚染につながる可能性があるため、回避されるべきである。
例
微孔質生体複合材料を利用した人工角膜は以下の方法で構築された。
約50%(wt基準)のテトラフルオロエチレン(TFE)と50%(wt基準)のペルフルオロメチルビニルエーテル(PMVE)からなるランダムフッ素化コポリマーを乳化重合によって作製した結果、平均エマルジョン粒子サイズは100ナノメートル未満(光散乱法を使用して評価された粒子サイズ)になった。コポリマーは以下の特性を示した:平均引張強度31MPa(+/-8MPa)及び平均100%割線弾性係数3.7MPa(+/-0.5MPa)。
約12gのTFE-PMVEコポリマーを、真空器具内の直径40mmのパック型のモールドに入れた。次に、TFE-PMVEコポリマーを、約180℃の温度及び約3.45MPaの圧力下で約20分間、厚さ約4mmの40mmパックに真空下で圧縮した。
続いて、4つの4mmのTFE-PMVE直径ディスク(例えば、角膜インプラントごとに1つのディスク)をダイカッターを使用してパックから打ち抜き、以下に記載される成形プロセスの出発材料として使用した。出発材料の各ディスクの重量は、一般に100~110mgであった。
TFE-PMVEのディスクを、光学要素200の形状を形成するための幾何形状を実質的に有する圧縮モールド内に配置した。モールドを、断面積が523cm2で、180℃の温度に維持されたプラテンを有するカーバープレス(Carver, Inc., Wabash, IN)に配置した。次いで、モールドに最小限の圧力を加えるように、プラテンをモールドと接触させた(すなわち、モールドの加熱を可能にするためのプレートとモールドとの接触のみ)。モールドをこれらの条件下で9分間保持した。9分の終わりに、プラテン圧力を7メートルトンに上げ、1分間維持した。1分後、モールドをプレスから取り外し、重い金属表面の間に置いて冷却した。モールドが25℃に達したら、得られた成形フルオロポリマー光学ディスクをモールドから注意深く取り出した。過剰なポリマーの「フラッシュ」又は材料のオーバーフローを、成形/取り出しプロセス中に切断した。
ポリマー角膜代替材料を通した栄養輸送を容易にするために、CO2レーザ(モデルML-9370F, Keyence, Inc., NJ)を使用して、材料の突起にレーザで穴開けした。それぞれ、直径8mm及び7mm円の上に、直径約250μmの24個の穴及び直径約250μmの16個の穴からなる2つの円を作った。
密度0.4(+/-0.02)g/cc、2つの直交する方向で約14,000psi(96MPa)のマトリックス引張強度、10.2(+/-0.6)psi(70+/-4KPa)の水入口圧力及び約0.1mmの厚さを有する延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)を環状層として使用し、各々はディスクのそれぞれ前方突起及び後方突起に一致する内部開口部を有した。
環状層に採用されたePTFEは、アルゴンプラズマを使用して表面処理された。露出される膜の側(すなわち、TFE/PMVEポリマーのディスクから離れる方向を向く側)のみを、Lutzらの米国特許公開第2006/004731号明細書の教示に従って記載されているようにハンドヘルドプラズマ処理装置で表面処理した。処理されたサンプルを、対流式オーブン内において250℃で15分間拘束せずに熱処理した。表面処理により、平均特徴部高さの測定値が約8~15μm、ピークから谷までの距離が約40~50μmの特徴部を有する形態が得られた。
デバイスの環状層を形成するために、次いで、ePTFEをフープで拘束し、CO2レーザを使用して前部突起又は後部突起の直径に対応する穴をレーザ切断した。レーザスポットのサイズ及び強度はそれぞれ60μm及び20%であり、レーザの横断速度は200mm/sであった。具体的には、ポリマー角膜代替材料の後面上に環状層が配向されるように、表面処理側を下向きにし、次にCO2レーザ(モデルML-9370F, Keyence, Inc., NJ)を用いて、後方突起に対応する穴を切断した。対応して、ポリマー角膜代替材料の前側上に環状層が配向されるように、表面処理側を上に向け、次にCO2レーザ(モデルML-9370F, Keyence, Inc., NJ)を用いて、前方突起に対応する穴を切断した。次に、ポリマー角膜代替材料のディスクを、後方突起が環状層の穴を通って延在させるように配置した(処理面を下に向ける)。続いて、処理面が上方に向いている切断膜を、次に、ポリマー角膜代替材料の前方突起の周囲に向けた。
次に、ポリマー角膜材料とePTFE層の組み立てられた層を、以下の方法で一緒に加熱及び圧縮された。
ポリマー角膜代替材料(ePTFE層と組み立てられた)の後方突起を中央に向けて、高精度の平面凸型BK7レンズ(直径9mm、焦点長さ+12mmのEdmund Opticsレンズ)上に載せた。これにより、凹状の形状を有するように後方突起を成形することが可能になった。前方突起の正確な光学面を形成するために、高精度の平面凹型N-SF11レンズ(直径9mm、焦点長さ-9mm、厚さ0.1115に研磨されたEdmund Opticsレンズ)を中央に配置し、約100kPaの圧力を適用する錘を前部レンズに対して用いた。次に、ePTFE表面を精密機械加工部品で圧縮し、重力を使用して90KPaを適用した。ここでは、アセンブリの環状部分及び光学系(ガラスレンズ)は独立して圧縮された。次に、アセンブリ全体を180℃で対流式オーブンに45分間入れた。次に、高温のアセンブリをオーブンから取り出し、室温まで放冷した。次に、適用された錘及びシリカレンズを取り外し、CO2レーザ(モデルML-9370F, Keyence, Inc., NJ)を使用して、デバイスの外径を約9.5mmに切断した。
次に、角膜プロテーゼは次のプロセスを使用して処理された。
1)角膜プロテーゼを100%イソプロピルアルコールにゆっくりと縁から浸し、溶液中に5分間放置した。これにより、多孔質延伸PTFEからの残留空気が押し出され、アルコールが多孔質環状及びシーリング領域の層に完全に浸入できるようになった。
2)次に、角膜プロテーゼを2%(wt/vol)のポリビニルアルコール(PVA)/脱イオン(DI)水溶液に15分間浸漬した。
3)次に、角膜プロテーゼを脱イオン水で15分間すすいだ。
4)次に、角膜プロテーゼを4%グルタルアルデヒド/2.6%塩酸(37.6%NFグレード)/DI水溶液(vol/vol/vol)に15分間入れた。
5)次に、角膜プロテーゼを脱イオン水で15分間すすいだ。
6)次に、処理された角膜プロテーゼを空気乾燥した。
1)角膜プロテーゼを100%イソプロピルアルコールにゆっくりと縁から浸し、溶液中に5分間放置した。これにより、多孔質延伸PTFEからの残留空気が押し出され、アルコールが多孔質環状及びシーリング領域の層に完全に浸入できるようになった。
2)次に、角膜プロテーゼを2%(wt/vol)のポリビニルアルコール(PVA)/脱イオン(DI)水溶液に15分間浸漬した。
3)次に、角膜プロテーゼを脱イオン水で15分間すすいだ。
4)次に、角膜プロテーゼを4%グルタルアルデヒド/2.6%塩酸(37.6%NFグレード)/DI水溶液(vol/vol/vol)に15分間入れた。
5)次に、角膜プロテーゼを脱イオン水で15分間すすいだ。
6)次に、処理された角膜プロテーゼを空気乾燥した。
親水性処理後に、プロトタイプを移植前に110℃で10分間スチーム滅菌した。
本出願の本発明の範囲は、一般的に及び特定の例の両方に関して上記に記載されてきた。本開示の範囲から逸脱することなく、実施形態において様々な修正及び変形を行うことができることは、当業者に明らかであろう。したがって、実施形態は、それらが添付の特許請求の範囲及びそれらの均等形態の範囲内に入る限り、本発明の修正及び変形を網羅することが意図されている。
Claims (20)
- (1)約100μm未満の厚さを有するポリマー足場であって、前記ポリマー足場の少なくとも1つの表面から延在しているノード構造を含むポリマー足場、及び、
(2)前記ポリマー足場上の親水性コーティング、
を含む、生体適合性生体複合材であって、
前記生体複合材は、無血管環境において前記生体複合材の表面上での上皮細胞が持続的に生存するように構成されている、生体適合性生体複合材。 - 前記ポリマー足場は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸フルオロポリマー膜を含む微孔質生体材料であり、前記ノードは前記フィブリルによって相互接続され、細孔は前記ノードと前記フィブリルとの間に位置するボイドによって形成され、そして、
前記ノード構造は前記ポリマー足場の第一の表面から第二の表面まで延在している、請求項1記載の生体複合材。 - 前記ポリマー足場は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸非フルオロポリマー膜を含む微孔質生体材料であり、前記ノードは前記フィブリルによって相互接続され、そして細孔は前記ノードと前記フィブリルとの間に位置するボイドによって形成され、そして
前記ノード構造は、前記ポリマー足場の第一の表面から第二の表面まで延在している、請求項1記載の生体複合材。 - 前記細孔はサイズが約30μmを超える、請求項2記載の生体複合材。
- 前記親水性コーティングは、前記ノード、前記フィブリル及び前記ノード構造をコーティングする、請求項2記載の生体複合材。
- 前記微孔質生体材料は、前記ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)膜である、請求項5記載の生体複合材。
- 前記ポリマー足場は、上に前記ノード構造を有するePTFE膜であり、
前記ノード構造は、前記ePTFE膜の表面に付着しそして該表面から持ち上がっているePTFEの島である、請求項2記載の生体複合材。 - 前記ポリマー足場は、上に前記ノード構造を含む第一のePTFE膜、前記ノード構造を含む第二のePTFE膜、及び、前記第一のePTFE膜と前記第二のePTFE膜との間に配置された生体適合性接着剤を含む三層構造であり、
前記ノード構造はePTFEから形成されたピラーである、請求項8記載の生体複合材。 - 前記親水性コーティングはポリ(テトラフルオロエチレン-コ-ビニルアルコール)又はポリビニルアルコールを含む、請求項1~8のいずれか1項記載の生体複合材。
- ポリマー角膜代替物を含む中心コア、及び、
前記中心コアを取り囲む微孔質生体複合材、
を含む、人工角膜であって、
前記微孔質生体複合材は、
約100μm未満の厚さを有するポリマー足場であって、前記ポリマー足場の少なくとも1つの表面から延在しているノード構造を含むポリマー足場、及び、
前記ポリマー足場上の親水性コーティング、
を含み、
前記生体複合材は、無血管環境において前記生体複合材の表面上での上皮細胞が持続的に生存するように構成されている、人工角膜。 - 前記ポリマー足場は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸フルオロポリマー膜を含む微孔質生体材料であり、前記ノードは前記フィブリルによって相互接続され、細孔は前記ノードと前記フィブリルとの間に位置するボイドによって形成され、そして、
前記ノード構造は前記ポリマー足場の第一の表面から第二の表面まで延在している、請求項10記載の人工角膜。 - 前記ポリマー足場は、ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸非フルオロポリマー膜を含む微孔質生体材料であり、前記ノードはフィブリルによって相互接続され、そして細孔は前記ノードと前記フィブリルとの間に位置するボイドによって形成され、そして、
前記ノード構造は、前記ポリマー足場の第一の表面から第二の表面まで延在している、請求項10記載の人工角膜。 - 前記微孔質生体材料は前記ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸フルオロポリマーである、請求項11記載の人工角膜。
- 前記細孔はサイズが約30μmを超える、請求項11記載の人工角膜。
- 前記親水性コーティングは、前記ノード、前記フィブリル及び前記ノード構造をコーティングする、請求項11記載の人工角膜。
- 前記微孔質生体材料は、前記ノード及びフィブリル微細構造を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)膜である、請求項15記載の人工角膜。
- 前記ポリマー足場は、上に前記ノード構造を有するePTFE膜であり、
前記ノード構造は、前記ePTFE膜の表面に付着しそして該表面から持ち上がっているePTFEの島である、請求項10記載の人工角膜。 - 前記ポリマー足場は、上に前記ノード構造を含む第一のePTFE膜、前記ノード構造を含む第二のePTFE膜、及び、前記第一のePTFE膜と前記第二のePTFE膜との間に配置された生体適合性接着剤を含む三層構造であり、
前記ノード構造はePTFEから形成されたピラーである、請求項10記載の人工角膜。 - 前記親水性コーティングはポリ(テトラフルオロエチレン-コ-ビニルアルコール)又はポリビニルアルコールを含む、請求項10記載の人工角膜。
- 前記中心コアは、上で上皮細胞の成長を可能にするように構成された材料から形成されている、請求項10記載の人工角膜。
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