JP4857268B2 - 脊椎椎間板髄核移植片 - Google Patents
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Description
本願は、2004年6月29日に出願されたU.S.Provisional Application Serial No. 60/583,852に関係し、且つ優先権を主張しており、その全体の内容は参照することにより本明細書に組み込まれる。
時折天然の脊椎椎間板髄核(spinal disc nucleus pulposus)をプロテーゼで置換または増強することが必要となる。例えば脊椎椎間板は、椎間板ヘルニアをもたらす外傷または疾患により損傷を受けることがある。このようなプロテーゼは、好ましくは天然の髄核の形状および機能を模倣するべきである。ビーズおよび固体移植片の形態にあるヒドロゲルを含む種々のタイプのプロテーゼが考案された。例えばBao等へのUS Patent No.5,192,326は、固体ヒドロゲルコアまたは膜により取り囲まれた複数のヒドロゲルビーズのいずれから作られたプロテーゼ髄核を開示している。プロテーゼは脱水された状態で移植され、次いで水和されて椎間板内空間を満たす。
本発明は、プロテーゼ脊椎椎間板、さらに詳しくはプロテーゼ脊椎椎間板髄核に関する。さらに具体的には、本発明は、架橋可能なマクロモノマー(本明細書ではマクロマーとも呼ばれる)およびヒドロゲルに増強された圧縮性および統合性(integrity)を与えるコモノマーを含む組成物から形成された脊椎椎間板髄核移植片である。
I. プロテーゼ脊椎椎間板髄核
1つの局面では、本発明は、架橋可能なマクロマーおよび両親媒性コモノマーから作られるプロテーゼ脊椎椎間板髄核(本明細書で移植片またはプロテーゼ核またはプロテーゼ脊椎椎間板核として言及される)である。架橋可能なマクロマーおよび両親媒性コモノマーは、プロテーゼ脊椎椎間板核として使用するために理想的な性質を有するヒドロゲルを形成する。プロテーゼは、ネイティブな核の増強または置換のいずれかのために使用されうる。プロテーゼは好ましくはその場で形成される。
マクロマーは、1,2−ジオールおよび/または1,3−ジオール構造を有する単位を含むポリマーの主鎖および架橋可能な基を含む少なくとも2つの側鎖を有する。マクロマー主鎖は、場合により変性剤を含有する他の側鎖を有することができる。
(式中、Rは、直鎖もしくは分岐状C1〜C8アルキレンまたは直鎖もしくは分岐状C1〜C12アルカンである)
に合致する。適切なアルキレンの例は、オクチレン、ヘキシレン、ペンチレン、ブチレン、プロピレン、エチレン、メチレン、2−プロピレン、2−ブチレンおよび3−ペンチレンを含む。好ましくは低級アルキレンRは、6個までの、特に好ましくは4個までの炭素原子を有する。基エチレンおよびブチレンが特に好ましい。アルカンは、特にメタン、エタン、n−もしくはイソプロパン、n−、sec−もしくはtert−ブタン、n−もしくはイソペンタン、ヘキサン、ヘプタンまたはオクタンを含む。好ましい基は、1〜4個の炭素原子、特に1個の炭素原子を含有する。
(式中、R4は、n=0の場合、
基であり、または
n=1の場合、
の橋であり;
R5は、水素またはC1〜C4アルキル、例えばn−ブチル、n−もしくはイソプロピル、エチルまたはメチルであり;
nは、0もしくは1、好ましくは0であり;そして
R6およびR7は、互いに独立して、水素、直鎖もしくは分岐状C1〜C8アルキル、アリールまたはシクロヘキシル、例えば下記:オクチル、ヘキシル、ペンチル、ブチル、プロピル、エチル、メチル、2−プロピル、2−ブチルまたは3−ペンチルの1つである。R6は、好ましくは水素またはCH3基であり、そしてR7は、好ましくはC1〜C4アルキル基である。アリールとしてのR6およびR7は、好ましくはフェニルである。)
を有する。
(式中、pおよびqは、0または1であり、そして
R9およびR10は、各々独立して、2〜8個の炭素原子を有する低級アルキレン、6〜12個の炭素原子を有するアリーレン、6〜10個の炭素原子を有する飽和した二価の環状脂肪族基、7〜14個の炭素原子を有するアリーレンアルキレンもしくはアルキレンアリーレンまたは13〜16個の炭素原子を有するアリーレンアルキレンアリーレンであり、そして
R8は、上記したとおりである)
で示される基である。
WO 01/68721は、ヒドロゲルの特徴を変えるために親水性または疎水性であるコモノマーの添加を説明する。驚くべきことに、両親媒性コモノマーを包含させることは、ヒドロゲルを脊椎椎間板核置換のために適した必要とされる品質を付加することが見出された。
マクロマーおよびコモノマーのエチレン性不飽和基は、光開始、酸化還元開始および熱的開始による開始を含むフリーラジカル開始重合により架橋することができる。これらの開始手段を使用する系は当業者には良く知られておりそして本明細書に教示された組成物において使用することができる。開始剤成分の所望の量は、ゲル化速度、毒性、所望のゲル化の程度および安定性に関係する問題により決定されるであろう。
マクロマーは、さらなる変性剤基および架橋可能な基を含むことができる。いくつかのこのような基は、US Patent Nos. 5,508,317、5,665,840、5,807,927、5,849,841、5,932,674、5,939,489および 6,011,077に記載されており、そして疎水性変性剤、例えばアセトアルデヒドジエチルアセタール(AADA)、ブチルアルデヒドおよびアセトアルデヒドまたは親水性変性剤、例えばN−(2,2−ジメトキシエチル)スクシンアミド酸、アミノアセトアルデヒドジメチルアセタールおよびアミノブチルアルデヒドジメチルアセタールを含む。これらの基は、マクロマー主鎖に結合していてもよくまたは主鎖に含まれる他のモノマー単位に結合していてもよい。架橋可能な基および場合による変性剤基は、種々の方法で、例えば2−位置に架橋可能な基または更なる変性剤を含有する1,3−ジオキサンを与えるように変性される一定の割合の1,3−ジオール単位を介してマクロマー主鎖に結合させることができる。変性剤は、疎水性もしくは親水性を変性するための変性剤、活性作用物質もしくは活性作用物質の結合を可能とするための基、光開始剤、接着性を増強または減少させるための変性剤、熱応答性を付与するための変性剤、他のタイプの応答性を付与するための変性剤およびさらなる架橋可能な基を含む。
造影剤を含有するプロテーゼ核を作ることができる。造影剤は、例えばラジオグラフィーにより監視されることができる生体適合性材料である。造影剤は、水溶性または水に不溶性であることができる。水溶性造影剤の例は、メトリザミド、イオパミドール、イオタラム酸ナトリウム、ヨーダミドナトリウムおよびメグルミンを含む。ヨウ素化液体造影剤(iodinated liquid contrast agents)はOmnipaque(登録商標)、Visipaque(登録商標)およびHypaque-76(登録商標)を含む。水不溶性造影剤の例は、タンタル、酸化タンタル、硫酸バリウム、金、タングステンおよび白金である。これらは、好ましくは約10μm以下のサイズを有する粒子として普通に入手可能である。被覆された繊維、例えばタンタル被覆されたDacron繊維を使用することもできる。
プロテーゼ核は、有効量の1種以上の生物学的または構造的に活性な作用物質を含むことができる。活性作用物質を形成されたヒドロゲルから送達することが望ましい。送達することが望ましい活性作用物質は、有機および無機分子および細胞を含む予防、治療、診断剤および構造剤(structural agents)(まとめて本明細書では「活性作用物質」または「薬物」と呼ばれる)を含む。広い多様な活性作用物質をヒドロゲルに包含させることができる。包含させた添加剤のヒドロゲルからの放出は、ヒドロゲルからの作用物質の拡散、ヒドロゲルの分解、および/または作用物質をポリマーにカップリングさせる化学的結合の分解により達成される。この状況で、「有効量」は、所望の効果を得るために必要な活性作用物質の量を指す。
酸化還元開始系にペルオキシド安定剤を含ませることが望ましい場合がある。ペルオキシド安定剤の例は、Solutia IncからのDequest(登録商標)製品、例えばDequest(登録商標)2010およびDequest(登録商標)2060Sである。これらは、ペルオキシド系の安定化を与えるホスホン酸塩およびキレート剤(chelants)である。Dequest(登録商標)2060Sは、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)である。これらは、製造者により推奨されたとおりの量で加えることができる。
プロテーゼ核を製造するために、両親媒性コモノマー、マクロマー、および任意の他の添加剤、例えば架橋開始剤を、各々について所望の濃度でそして互いに所望の割合で混合することにより液体組成物を調製する。組成物は、二成分組成物として調製することができ、これは一緒に混合されるとヒドロゲルを形成する。1つの態様では、マクロマーおよびコモノマーを移植の前にプロテーゼに形成する。他の態様では、マクロマーおよびコモノマーをその場で架橋させてプロテーゼ核とする。
PVA(分子量=14,000)を、架橋剤としてN−アクリロイル−アミノアセトアルデヒドジメチルアセタール(NAAADA)0.45ミリモル/g(6.3xl/鎖)で変性した。20%(w/w)の変性したPVA水溶液10gを過硫酸アンモニウムの10%(w/w)溶液1gと混合し、次いで2cm長さの混合チップを備えた二重注射器アプリケータ(dual syringe applicator)の1つの容器に加えた。別に、20%(w/w)の変性PVA水性溶液10gをN,N,N,N−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)50μlと混合し、次いで二重注射器アプリケータの第2の容器に入れた。混合物をディスクモールド(disc mold)中に注入し、その際ポリマーが室温で約20秒で急速に形成した。ディスクは透明であり軟質でありそして圧縮可能であるが脆かった。
PVA(分子量=14,000)を、架橋剤としてN−アクリロイル−アミノアセトアルデヒドジメチルアセタール(NAAADA)1.07ミリモル/gおよびアセトアルデヒドジエチルアセタール(AADA)2.7ミリモル/gで変性した。コモノマージアセトンアクリルアミド(DAA)20gを、24%(w/w)PVA溶液20g中にゆっくりと溶解した。得られる溶液5gに、過硫酸アンモニウム50mgを溶解した。TMEDA20μlを加え、20秒間混合し、次いでディスクモールド中に送った。得られるヒドロゲルは、乳白色でありそして4800Nの降伏荷重を有していた。
PVA(分子量=14,000)を、架橋剤としてN−アクリロイル−アミノアセトアルデヒドジメチルアセタール(NAAADA)1.07ミリモル/g(15Xl/鎖)、アセトアルデヒドジエチルアセタール(AADA)2.7ミリモル/gおよびアミノアセトアルデヒドジエチルアセタール0.5ミリモル/gで変性した。コモノマーDAA20gを、24%(w/w)PVA溶液20g中にゆっくりと溶解した。得られる溶液5gに、過硫酸アンモニウム25mgを溶解した。TMEDA20μlを加え、20秒間混合し、次いでディスクモールド中に送った。得られるヒドロゲルは、僅かに不透明でありそして4600Nの降伏荷重を有していた。
PVA(分子量=14,000)を、架橋剤としてN−アクリロイル−アミノアセトアルデヒドジメチルアセタール(NAAADA)1.07ミリモル/g(15xl/鎖)、アセトアルデヒドジエチルアセタール(AADA)2.5ミリモル/gおよびN−(2,2−ジメトキシ−エチル)スクシンアミド酸1.0ミリモル/gで変性した。コモノマーDAA14gを、24%(w/w)PVA溶液20g中にゆっくりと溶解した。得られる溶液5gに、過硫酸アンモニウム25mgを溶解した。TMEDA20μlを加え、20秒間混合し、次いでディスクモールド中に送った。得られるヒドロゲルは、半透明でありそして2700Nの降伏荷重を有していた。
実施例2と同じPVAマクロマーを使用した。コモノマーDAA5gを24%(w/w)PVAマクロマー溶液5g中にゆっくりと溶解した。タンタル2.5gを溶液に加えた。過硫酸アンモニウム250mgを得られる溶液に溶解した。溶液を4分間混合した。25μlTMEDAを加えそして2分間混合した。次いで溶液を10ml注射器に吸い込みそして約5mlを新鮮な死体の腰部に18G針によって送った。
Claims (11)
- 1,3−ジオール構造を有する単位を含むポリマー主鎖および架橋可能な基を有する少なくとも2つの側鎖を有するマクロマーと両親媒性コモノマーとから形成されたヒドロゲルを含む脊椎椎間板髄核プロテーゼであって、PVA主鎖が、PVAグラム当たり2.5〜4ミリ当量(meq/g)の量で存在するアセトアルデヒドジエチルアセタール(AADA)によりさらに変性され、そしてコモノマーが、40〜60重量%の量で存在するジアセトンアクリルアミド(DAA)である、プロテーゼ。
- ヒドロゲルが、脊椎椎間板核キャビティの形状を有する、請求項1に記載のプロテーゼ
。 - ヒドロゲルが、1000〜6000ニュートンの降伏荷重を有する、請求項1に記載の
プロテーゼ。 - ヒドロゲルが、10〜30%歪で3メガパスカルの圧縮弾性率を有する、請求項1に記
載のプロテーゼ。 - マクロマーが、14,000の分子量を有するポリ(ビニルアルコール)主鎖を有し、
そして架橋可能な基を有する側鎖がPVA当たり6〜21個の架橋剤の量のN−アクリルアミドアセトアルデヒドジメチルアセタール(NAAADA)である、請求項1に記載のプロテーゼ。 - 1,3−ジオール構造を有する単位を含むポリマー主鎖および架橋可能な基を有する少なくとも2つの側鎖を有するマクロマーと両親媒性コモノマーとから形成されたヒドロゲルを、非ヒト動物の脊椎椎間板核キャビティに移植することを含む、脊椎椎間板髄核をプロテーゼで置換または増強するための方法であって、PVA主鎖が、PVAグラム当たり2.5〜4ミリ当量(meq/g)の量で存在するアセトアルデヒドジエチルアセタール(AADA)によりさらに変性され、そしてコモノマーが、40〜60重量%の量で存在するジアセトンアクリルアミド(DAA)である、方法。
- プロテーゼをその場で形成する、請求項6に記載の方法。
- プロテーゼを予め形成する、請求項6に記載の方法。
- プロテーゼを移植する前に、ネイティブな脊椎椎間板髄核を部分的にまたは完全に除去
する、請求項6に記載の方法。 - 脊椎椎間板が環状部分で囲まれた核キャビティを有し、マクロマーおよびコモノマーが
溶液中でフリーラジカル架橋開始剤と組み合わされ、脊椎椎間板核キャビティに溶液として注入される、請求項6に記載の方法。 - 移植する工程が、18G針を使用して環状部分を通して溶液を注入することを含む、請
求項10記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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