JP4934036B2 - 抗癒着着バリア - Google Patents

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２００４年８月１７日に出願された米国仮出願第６０／６０２，２２５号の利益およびそれへの優先権を主張しており、その全体の開示は、本明細書中に参考として援用される。

（背景）
（技術分野）
本開示は、組織癒着を防ぎ、そして組織成長を促進するための複数層デバイスに関する。

（関連技術の背景）
内部手術のような内部医療ケアの分野では、手術後治癒期間中の癒着のような合併症を防ぎ得る組織再生デバイスに対する必要性がある。形成され得る癒着は、組織と組織の、または組織と骨との癒着を含む。隣接する内部身体表面を、手術後の組織再生の間にこれら表面間に接触が存在しないようにメッシュまたはフィルムを差しはさむことによって分離することが知られている。癒着を防ぐために採用されている１つの材料は、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）として知られる発泡されたポリテトラフルオロエチレン材料である。この材料は、しかし、止血性ではなく、そしてヒト身体によって分解可能ではない。従って、このインプラントは身体中に残り、そして必要であれば、治癒プロセスの後、手術によって除去されなければならない。別の材料は、Ｉｎｔｅｒｃｅｅｄ（登録商標）として知られるカルボキシメチルセルロースのメッシュバリアである。この材料は、しかし、血液が豊富な環境では利用されないかも知れない。なぜなら、このような環境下では、この材料は、そのバリア機能を急速に失うからである。ポリ（エチレンオキシド）およびポリエチレンテレフタレートから形成されるフィルムもまた、外科的癒着を防ぐためのバリア材料として提案されている。

組織と組織の、または組織と骨との結合を防ぐためのデバイスであって、十分に柔軟で、かつこのデバイス中への、繊維状組織のような組織の成長を提供する一方で、このような結合を防ぐデバイスを提供することが有利であり得る。

本開示に従う抗癒着デバイスは、第１のフィルム層、および第２のゲル層を有する。フィルム側は、手術後の癒着および瘢痕の形成を阻害し、そしてゲル側は、組織の足場として作用し、そして創傷治癒、細胞浸潤、血管形成などを促進する。バリア層として作用する第１の層は、約３０％より少ない水分含量を有する。組織成長プロモーターとして作用する第２の層は、約４０％より多い水分含量を有する。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１に見られるように、本開示による抗癒着デバイス（数字１０によってほぼ示される）は、第１の比較的円滑な薄いフィルム層１１、および第２のゲル層１２を有する。このフィルム側は手術後の癒着および瘢痕を阻害し、そしてゲル側は、組織の足場として作用し、そして創傷治癒、細胞浸潤を促進する。

本発明の抗癒着デバイスの層は、親水性の生体適合性材料から作製される。適切な親水性の生体適合性材料の例は、以下のモノマー１つ以上から形成されるポリマーを含む：メタクリル酸、アクリル酸、ｎ−ビニルピロリドン、スルホプロピルアクリル酸カリウム、スルホプロピルメタクリル酸カリウム、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、ヒドロキシエチルメタクリレートまたは類似の生体適合性の水可溶性のビニルポリマー。特に有用な実施形態では、少なくとも１つの層は、ヒドロキシエチルメタクリレートを含む溶液から形成される。

本発明のデバイスは、当業者の範囲内にある技法を用いて調製される。図２は、１つの例示の調製プロセスを概略的に示す。その中で見られるように、このデバイスの第１のフィルム側は、鋳型５をモノマー、そして所望または必要であれば、開始剤、架橋剤、可塑剤および／または生物学的薬剤を含む組成物６で充填すること、およびこの組成物をこの鋳型内で重合し、フィルム層１１を形成することによって形成され得る。特定の開始剤、架橋剤などの選択は、モノマーの特定の選択によって決定される。

フィルム層の平衡水分含量（ＥＷＣ）、膨潤、および機械的性質は、架橋密度（照射条件または架橋剤濃度）によって制御され得る。フィルム側の厚みは、鋳型中で重合されるモノマー組成物の容量によって制御され得る。フィルム側の適切な厚みは、約０．１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲であり得る。

第２のゲル側は、先に調製された層１１を、親水性ポリマーを作成するために適切な上記で述べたモノマーの１つ以上を含む水溶液８に曝すことにより、上記第１のフィルム側の上にインサイチュで調製され得る。これは、当初のフィルムを膨潤させる。膨潤したゲルは、第２の生分解性モノマーまたはコモノマー溶液中で静止し、重合の前にフィルム膨潤をさらに増大するためにインキュベートされ得る。次いで、第２のモノマー溶液７が、低用量のγ線照射、または従来の化学的に開始されるフリーラジカル重合、または当業者の範囲内の任意のその他の重合方法を用いて、膨潤したフィルム１１の存在下で重合される。得られる構造は、２つの層；すなわち、比較的低い水分含量の第１のフィルム層１１および比較的高い水分含量のゲル層１２を含むコンポジットである。

ゲル側の平衡水分含量（ＥＷＣ）、膨潤、および機械的性質は、架橋密度（照射条件またはＤＥＯＧＭＡ）によって制御され得る。第１のフィルム層の上部で重合された第２ノゲル層の厚みは、モノマー溶液の容量を変えることによって制御される。第２のモノマー溶液の容量が増加するとき、このゲル層の厚みは同様に増加する。代表的には、第２のゲル層の厚みは、約０．１〜約５ｍｍの範囲内である。

得られるコンポジットでは、ゲル層は、２つの層の間の界面１３で（図１を参照のこと）比較的平滑な薄いフィルムと緊密に結合している。重合の間に、ゲルは、付着された薄いフィルム内のゲルモノマー／コモノマーの相互浸透ネットワーク（ＩＰＮ）および／または共有結合相互作用、すなわち、インサイチュ重合の間の薄い膜へのゲルモノマーのグラフト化を形成し得る。さらに、得られるコンポジットの水分含量は、界面１３から第２の層の外側面１４に向かって移動するとき増加する。

ゲルのサイズ、構造および形態は、モノマー選択および濃度、反応条件（すなわち、γ線用量および投与量速度）、溶媒（水、緩衝化生理食塩水、媒体など）、組み込まれる試薬（タンパク質、薬物、ＡＭ試薬など）、およびその他のパラメーターによって制御され得る。このコンポジットはまた、第２の層側上でスポンジ様形態を生成するために凍結乾燥され得、フィルム側上の平滑な薄層の面を保持しながら、細胞または組織浸潤および創傷治癒を支援する。

本発明の抗癒着デバイスの比較的平滑な薄いフィルム側が、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）（ＰＨＥＭＡ）から作製される実施形態では、このようなフィルムは、^６０Ｃｏγ線照射、ＵＶ照射、または従来の化学的に開始される（ＡＩＢＮ、ＢＰＯ、酸化還元など）フリーラジカル重合を用いて合成され得る。代表的な調製方法では、ＨＥＭＡモノマー、開始剤としてのＡＩＢＮおよび架橋剤としてのジエチレングリコールジメタクリレート（ＤＥＧＤＭＡ）を含む組成物が、ガラス鋳型中に注がれ、そして約６５℃で１．５時間の間重合される。得られるフィルムは、水で繰り返し洗浄され、そして減圧下で乾燥される。別の調製方法では、デバイスのＰＨＥＭＡの第１の側は、照射重合（６００ｍＣ供給源、２９５〜１１８０ｒａｄ／分、０．０５〜１Ｍｒａｄ）を用い、そして同じ洗浄／乾燥措置を用いて調製され得る。

本発明の抗癒着デバイスは任意の形状であり得、そして通常シートの形態である。このデバイスは、所望の形状が切断または穿孔される大きなシートのサイズまたは大きなシートとして作製され得る。本発明の抗癒着デバイスは、有利には、組織への付与の前に外科医によって任意の所望のサイズまたは形状に切断され得る６インチ平方のシートとして提供され得る。

本発明の抗癒着デバイスはまた、フィルム形成の後、表面改変され得る。例えば、ＰＨＥＭＡ抗癒着デバイスは、改善された血液適合性および組織相互作用のために、γ線照射グラフト化を用いて、ポリマーのホスホリピドで改変され得る。

別の実施形態では、この抗癒着デバイスの表面は、ナノ−メソ−マイクロスケールでパターン化またはテンプレート化され得、組織／支持物界面で優先的な組織相互作用を収容する。このような構造またはパターンは、手術後の組織接着および余分なコラーゲン沈着を防ぐか、または最小にするが、創傷治癒のための所望の機械的および生物物理学的な支持を与える。

上記抗癒着デバイスの各側面が作製される組成物はまた、薬物、酵素、成長因子、ペプチド、タンパク質、色素、診断薬もしくは止血剤または狭窄の予防で用いられる任意のその他の薬剤のような、１つ以上の医療および／または手術で有用物質を含み得る。適切な医療および／または手術で有用な物質の非制限的な例は：抗生物質、抗生物剤、抗真菌剤、抗ウイルス剤、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、抗微生物タンパク質／ペプチド（全体およびフラグメント）、酵素、遺伝子治療剤、ウイルス粒子、化学療法剤、抗炎症剤、ＮＳＡＩＤＳ、ステロイド、テロメラーゼインヒビター、成長因子（ＴＧＦファミリー、インターロイキンスーパーファミリー、線維芽細胞由来ＧＦ、マクロファージ由来ＧＦなど）、細胞外マトリックス分子（ラミニン、トロンボスポンジン、コラーゲン、フィブロネクチン、合成ＥＣＭなど）、細胞接着分子、多糖類（ヒアルロン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギネート、スルホン化デキストラン、硫酸ヘパリン、キトサンなど）およびその他を含む。これらの試薬は、当業者の範囲内の技法を用いて、上記抗癒着デバイスの各側面を作製するために用いられる組成物中にインサイチュで取り込まれ得るか、または抗癒着デバイスの重合された側面のいずれか、もしくそれらの各々の上に負荷される。例えば、医療および／または手術で有用な物質は自由に混合または負荷され、電気的またはイオン結合により結合され、共有結合により固定され、キレート化され、または変化する寸法、形状形態および分散／懸濁能力の粒子の、ミセル、凝集物、もしくはナノ−メソ−マイクロ固体中にカプセル化され得る。

第１および第２の層の組成物は、各層を作製することで採用されるモノマー溶液の組成および任意の医療および／または外科的に有用な物質もしくは随意の成分の存在の存在に依存して、同じであるか、または異なり得ることが理解されるべきである。有用な随意の成分はまた、制限されない、可塑剤、乳化剤、溶媒、発泡剤、膨張剤、界面活性剤、放射線不透過性マーカー、着色剤、色素、芳香剤などを含む。これらの随意の成分は、存在するとき、第１の層および／または第２の層の約５％ｗｔ．％までの量で存在し得る。

別の実施形態では、上記第２の層は、制限されないで、セルロース（カルボキシメチルセルロース、またはＣＭＣ、およびヒドロキシプロピルメチルセルロース、またはＰＩＰＭＣ）のような接着剤；制限されないで、ムチン、ムコ多糖、ポリカーボフィル、トラガント、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、ペクチン、アカシア、およびピロリドンのような粘膜付着物；アクリレート（ポリアクリル酸およびメチルメタクレートなど）；約１００，０００〜約４，０００，０００までの分子量を有するポリオキシエチレングリコール；酸化亜鉛とオイゲノールとの混合物；フィブリン−接着剤層；キトサン層；およびグルコサンミンで被覆され得る。このような被覆は、腹膜のような組織へのデバイスの第２の層の初期接着を改善する。

外科用グレードのメッシュのような繊維状の補強要素（図示はされていない）が、本開示による抗癒着デバイスに組み込まれ得ることがまた企図される。適切な繊維状補強要素は、例えば、ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ＆Ｃｏ．によって所有される登録商標である「ＴＥＦＬＯＮ」のような生体適合性の吸収不能（すなわち、永久的）材料、または生体適合性の吸収可能な材料から作製され得る。これら生体適合性材料は、織られ、編まれるかまたは織られない。生体吸収性材料は、グリコリド、グリコール酸、ラクチド、乳酸、ｐ−ジオキサノン、α−カプロラクトンおよびトリメチレンカーボネートからなる群から選択される１つ以上のモノマーから得られる、ホモポリマー、コポリマーまたはブレンドから形成されたものを含む。非吸収性材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライドなどのようなポリマーから製作されるものを含む。さらなる非吸収性材料は、制限されないで、ステンレス鋼、チタンなどを含む。本発明の抗癒着デバイス中に繊維状補強要素を取り込むために、上記補強要素は、上記フィルム層を形成するために用いられるモノマー溶液の添加の前に鋳型に添加され得る。あるいは、上記補強要素は、フィルムが形成された後にこのフィルム層の頂部に配置され得、第２のゲル層を形成するために用いられる溶液が次に添加される。この第２の溶液の重合は、これら２つの層の界面またはその近傍での補強要素の取り込みを生じる。

本開示のデバイスは、組織間のバリア、または組織と骨との間のバリアとして採用され得、組織と組織の、または組織と骨の結合を防ぐ。本開示のデバイスの使用の例は、制限されないで、内部の女性生殖器官（例えば、子宮、ファローピウス管、卵巣）間のバリア；内部の女性生殖器官と腹膜との間のバリア；腹腔鏡検査法の間に用いられるバリア；歯周組織間のバリア；軟骨間、または軟骨と骨との間のバリア；消化器官と腹膜との間のバリア；心外膜と、心膜、縦隔、脂肪、肋膜、および胸骨のような周辺構造との間のバリア；手首および足首におけるような、腱と腱鞘との間のバリア；骨折ラップ；筋肉組織と骨との間のバリア；食道と内側胸郭との間のバリア；胆嚢または膵臓と腹膜との間のバリア；ならびに陰嚢手術、すなわち、ヘルニアのためのバリアを含む。

本開示のデバイスはまた、案内された組織再生のために用いられ得る。例えば、このデバイスは、例えば、血管、内部器官、鼻中隔、および鼓膜中の穿孔のような内部穿孔を覆うために用いられ得、そして腹部壁を再構築するため、または、例えば、鼡径ヘルニアのような、瘢痕形成する傾向にあるか、または瘢痕形成を示す領域を補強するために用いられ得る。このデバイスは、それ故、モノマー吸収の後に、完全な治癒が達成されるまで、上記穿孔を覆うためのパッチとして作用する。これらデバイスは、やけどのための被覆として採用され得、それによってこのデバイスは、ヤケドが治癒されるまでパッチとして作用する。

本開示のデバイスは、潰瘍を処置するための足場として採用され得る。第２の成長促進層は、繊維組織の増殖を刺激し、その結果として、例えば、潰瘍の場合には、創傷ベッドは、皮膚の再生により最適になる。

本開示のデバイスはまた、治癒の方向を変えることで採用され得、それによって、上記デバイスは、治癒プロセスの間に、神経および器官被覆、ならびに粘膜を保護するために採用され得、それによって、そのような神経、器官、および粘膜上の繊維状組織の形成が防がれる。

上記デバイスはまた、手術または外傷の後の内部の血餅の形成を防ぐために採用され得る。

上記デバイスはまた、はげた上皮表面、または損傷した耳粘膜もしくはその他の粘膜表面のような弱くなった領域、薄くなった血管壁、または、例えば、骨盤の手術ではげた領域のような手術ではげた領域を被覆することで採用され得る。

上記デバイスはまた、抗線維芽細胞成長バリアとして、または、切断された神経を修復するため、または炎症神経を連結もしくは修復するための神経接続被覆として採用され得る。

本開示の得られるコンポジットは、容易に鋳造され、可鍛性であり、そして屈曲可能であるので、これらデバイスはまた、縫合糸、アンカー、インプラント、足場、ステープルなどのような広範な種類の異なる医療用デバイスとともに用いられ得る。

本発明の抗癒着デバイスは、当業者の範囲内の技法を用いて滅菌および梱包され得る。滅菌の方法は、このデバイスに含まれる任意の医療および／または手術で有用な物質の効目を保存するように選択されるべきである。このデバイスは、予備膨潤された、または「湿潤」状態で梱包され得るが、これは、このデバイスの保管期限を短縮し得る。また、このデバイスは、「乾燥」または非膨潤状態で梱包され得、この場合、このデバイスは、使用前に予備膨潤され得るか、または自然の体液との接触に際しインサイチュで膨潤し得る。このような梱包は、このデバイスの保管期限を延長し得る。

上記の開示は、一般に、抗癒着デバイスの特定の実施形態およびそれらの使用に関するが、しかし、本開示の範囲は、上記で説明された特定の実施形態に制限されない。例えば、シートよりもむしろ、本発明の層をもつデバイスは、管状構造に形成され得る。別の例として、本発明のデバイスは、２層に制限されず、むしろ、所望であれば、本明細書で記載される技法を用いて２つ以上の層が調製され得る。従って、上記の記載は、制限するものと解釈されるべきではなく、好ましい実施形態の単なる例示である。当業者は、本開示の範囲および思想内でその他の改変を想定する。

図１は、本開示による抗癒着デバイスの概略斜視図である。 図２は、本開示による抗癒着デバイスを作製するための１つの例示のプロセスを示す概略フローシートである。

Claims (17)

1. 抗癒着デバイスであって：
   第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、ここで、該第１のフィルム層は第１の生分解可能なモノマーを含み、そして該第２のゲル層は第２の生分解可能なモノマーを含み、そしてここで、該第１のフィルム層の水分含量が約４０％より少なく、そして該第２のゲル層の水分含量が約４０と９０％との間である、抗癒着デバイス。
2. 前記第１の生分解可能なモノマーが、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）、メタクリル酸、アクリル酸、ｎ−ビニルピロリドン、スルホプロピルアクリル酸カリウム、スルホプロピルメタクリル酸カリウム、ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
3. 前記第１の生分解可能なモノマーが、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）である、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
4. 前記第２の生分解なモノマーが、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）、メタクリル酸、アクリル酸、ｎ−ビニルピロリドン、スルホプロピルアクリル酸カリウム、スルホプロピルメタクリル酸カリウム、ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
5. 前記第２の生分解可能なモノマーが、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）である、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
6. 前記第１のフィルム層の水分含量が、約５％と約３５％との間である、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
7. 前記第２のゲル層の水分含量が、約４５％と約８５％との間である、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
8. 抗菌剤、抗生物質、抗有糸分裂剤、抗真菌剤、抗ウイルス剤、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、抗微生物タンパク質、抗微生物ペプチド、抗微生物ペプチドのフラグメント、酵素、遺伝子治療剤、ウイルス粒子、化学療法剤、抗炎症剤、ＮＳＡＩＤＳ、ステロイド、テロメラーゼインヒビター、成長因子、ＥＣＭ分子、細胞接着分子、多糖類、色素、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される生物学的薬剤をさらに含む、請求項１に記載の抗癒着デバイス。
9. 請求項１に記載の抗癒着デバイスを形成する方法であって：
   第１のフィルム層を形成するために第１の生分解可能なモノマーを重合する工程、該第１のフィルム層を第２の生分解可能なモノマー中で膨潤する工程、および該第２の生分解可能なモノマー中で膨潤した第１のフィルム層を重合する工程、を包含する、方法。
10. 重合の前に前記第２の生分解可能なモノマー中の膨潤する第１のフィルム層をインキュベートする工程をさらに包含する、請求項９に記載の方法。
11. 組織と組織、または組織と骨の結合を防ぐシステムであって：
    ２つの組織の間、または組織と骨との間に配置されるデバイスを備え、該デバイスは、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、ここで、該第１のフィルム層が第１の生分解可能なモノマーを含み、そして該第２のゲル層が第２の生分解可能なモノマーを含み、そしてここで、該第１のフィルム層の水分含量が約４０％より少なく、そして該第２のゲル層の水分含量が約４０と９０％との間である、システム。
12. 前記デバイスが、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、該第１のフィルム層が、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）、メタクリル酸、アクリル酸、ｎ−ビニルピロリドン、スルホプロピルアクリル酸カリウム、スルホプロピルメタクリル酸カリウム、ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される第１の生分解可能なモノマーを含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記デバイスが、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、該第２のゲル層が、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）、メタクリル酸、アクリル酸、ｎ−ビニルピロリドン、スルホプロピルアクリル酸カリウム、スルホプロピルメタクリル酸カリウム、ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される第２の生分解可能なモノマーを含む、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記デバイスが、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、該第１のフィルム層が、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）を含む、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記デバイスが、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、該第２のゲル層が、ポリ−（ヒドロキシエチルメタクリレート）を含む、請求項１１に記載のシステム。
16. 前記デバイスが、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、該第１のフィルム層の水分含量が、約５％と約３５％との間である、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記デバイスが、第１のフィルム層および第２のゲル層のコンポジットを備え、該第２のゲル層の水分含量が、約４５％と約８５％との間である、請求項１１に記載のシステム。

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