JP6462592B2 - 動脈疾患用薄膜血管ステント - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、２０１３年２月２５日出願の米国仮特許出願第６１／７６９，０４２号に対する優先権を主張する。また、本出願は、２００９年３月６日出願の米国仮特許出願第６１／１５８，２００号及び２００９年３月６日出願の米国仮特許出願第６１／１５８，２２１号に対する優先権を主張する２０１０年３月５日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６４３０号に関連する。以上の出願はすべて、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

（連邦政府後援の研究又は開発に関する声明）
[0002] 本発明は米国衛生研究所により与えられた助成金第ＨＬ０９９４４５号により政府の支援でなされた。政府は本発明に特定の権利を有する。

[0003] 本発明は、一般に植え込み式デバイスに関し、特に、抹消動脈疾患（ＰＡＤ）治療用の埋め込み式医療デバイス及びその表面処理に関する。

[0004] 下肢末梢動脈疾患（ＰＡＤ）は、脚部の動脈に動脈硬化プラークが蓄積することを特徴とする。ＰＡＤは一般的に、ライフスタイルを制限することがある間欠性跛行を示すが、慢性又は急性四肢虚血として現れ、最終的に切断を要することもある。症候性ＰＡＤの罹患率は年齢とともに増大し、７０歳を超える母集団では８％という高さになる。２００８年には、米国でＰＡＤの血管内手術が約１００万件実行され、これは１０年前から５倍の増加であり、ＰＡＤの総介入の約７０％に当たる。集団の高齢化により、ＰＡＤを治療する血管内手術は増加しつつあり、２０２０年までには年間２００万件の手術が実行されると推定される。残念ながら、現在の血管内治療は予後不良を伴うことが多く、高齢化する集団には新しい血管内デバイスを考慮する必要がある。

[0005] ＰＡＤを治療する１つの血管内デバイスは、ＧｏｒｅのＶｉａｂａｈｎ内部プロテーゼである。このデバイスは、厚さ約１５０μｍである拡張式ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）ライナで周囲を裏打ちした自己拡張型ニチノールステントバックボーンを使用する。このデバイスに関するデータは、表在性大腿動脈疾患の１年の１次開存率は６５％〜８５％であることを示す。このデバイスの比較的高い失敗率を理解するために、研究者らは３つの重要な問題を特定した。これらの問題は以下の通りである。第一に、デバイスの近位及び遠位端に狭窄が発生する傾向がある。第二に、開存率は治療した損傷の長さに関係がない。第三に、患者の有意のパーセンテージ（５年後で約４０％）が、遅発性血栓症を経験する。

[0006] ＰＡＤを経験する血管の多くは、わずか数ミリメートルの直径を有するように比較的小さい。したがって、比較的厚い（約１５０μｍ）ｅＰＴＦＥは、このような血管の管腔に対してかなりの厚さである。その結果、血管の管腔直径が３００ミクロンに制限され、近位及び遠位の再狭窄を引き起こすか、又は悪化させる。ｅＰＴＦＥライニングの不透過性も問題になる。ｅＰＴＦＥは厚いポリマーであるので、細胞の増殖及び遊走にとって不透過性の障害となる。図１は、ステント挿入後３カ月のヒツジのステント挿入済み腸骨動脈で撮影した像を示す。像が拡大されているために、ステント５のうち２つのストラット１０しか腸骨動脈のライニング１２の隣に示されていない。ｅＰＴＦＥステントライナ１２は、ストラット１０の管腔側にある。したがって、ストラット１０はｅＰＴＦＥステントライナ１２に対して反管腔側にある。ｅＰＴＦＥステントライナ１２は不透過性であるので、ｅＰＴＦＥステントライナ１２の管腔側表面１４上の管腔側内皮層と動脈壁１５との間の細胞間連絡は不可能である。したがって、管腔側表面１４は慢性的に露出し、無細胞である。このように管腔側表面１４が内皮化できないので、血栓の危険性が大幅に上昇する。対照的に、新生内膜１１がストラット１０の周囲に増殖している。大量のエビデンスによると、管腔側内皮単層とその下にある血管壁との間の細胞間情報伝達は、新生内膜過形成（ＮＩＨ）と最終的な狭窄とにつながる過剰な平滑筋細胞増殖を防止するために重要である。ｅＰＴＦＥステントライナ１２の不透過性により、新生内膜１１が血管内腔に侵入するのが防止されるが、新生内膜１１がストラット１０上に増殖することは望ましくなく、再狭窄の確率が上昇する。比較的厚く不透過性のｅＰＴＦＥバリアは、平滑筋細胞の増殖を防止する（すなわち、有利な属性）一方、正常な血管の生理の重要な特徴である内膜と媒体との間の栄養素の交換とパラクリン伝達も防止する。したがって、厚く不透過性のｅＰＴＦＥの被覆は、非病理的血管ホメオスタシスを可能な限り迅速かつ効率的に確立することが目的である血管内デバイスにとって不良の選択肢である。

[0007] したがって、当技術分野では、ステント挿入した血管内の再狭窄及び血栓の防止に関して改良された技術及びデバイスが必要とされている。

[0008] 平滑筋細胞の遊走及びその結果としての新生内膜過形成を阻止しながら、健康な管腔内皮のライニングを促進するステントカバーが提供される。ステントカバーは、ステントのストラット又はトラス部材を包囲して覆うために円筒を形成する微小パターン付き薄膜ニチノール（ＭＴＦＮ）を有する。微小パターンは、十分な細胞間情報伝達を可能にするほど十分に大きいが、それでも新生内膜過形成を阻止するほど十分に小さい複数の開窓部を薄膜ニチノール内に有する。ステントカバーは近位端から遠位端へと縦方向の次元に延在する。各開窓部にわたって、これに対応する縦方向の次元又は範囲がある。それに関して、ステント挿入した血管内の血流は、一般に縦方向の次元に流れる。同様に、各開窓部にわたって縦方向の次元に直交する横方向の次元又は範囲がある。これらの次元は、各開窓部が同様の多角形を有するか、そうではなくて不規則であるかに関わらず存在する。開窓部の幾何形状に関係なく、各開窓部の横方向及び縦方向の次元は、新生内膜過形成を阻止するように、限界寸法を超えない。この最大又は限界寸法は、平滑筋細胞の寸法に匹敵する。一実施形態では、最大寸法は１０ミクロンである。さらに一般的には、最大寸法は、２５ミクロン以下など、開窓部を通る平滑筋細胞の遊走を防止する、又は少なくとも実質的に阻止する寸法である。

[0009] 微小パターン付き薄膜ステントカバーは、従来のｅＰＴＦＥバリアと比較して非常に有利である。例えば、開窓部はステントカバーの管腔表面上の内皮化を促進する。このような内皮化をしない従来のｅＰＴＦＥバリアと対照的に、微小パターン付き薄膜ステントカバーは、このように血栓を阻止する。開窓部によって管腔表面が内皮化し、したがって血栓を阻止することができるが、開窓部は、ステントカバーの管腔表面の新生内膜過形成も妨げる。何故なら、開窓部の寸法が小さすぎて、平滑筋細胞が開窓部を通って遊走できないからである。また、その結果となるステントカバーの管腔表面上の内皮ライニングとステントカバーの反管腔側表面に隣接する血管壁との間の細胞情報伝達は、ステントカバーの反管腔側表面の過形成を阻止すると考えられる。対照的に、従来のｅＰＴＦＥバリアの反管腔側表面の新生内膜増殖（図１の新生内膜１１）は、明らかに望ましくない。さらに、微小パターン付き薄膜ステントカバーは、従来のｅＰＴＦＥバリアより顕著に薄く、したがって流れの収縮に由来する再狭窄を防止する。本明細書で開示する有利な微小パターン付き薄膜ステントカバーの以上及び他の利点は、制限を設けていない以下の発明を実施するための形態からさらに理解することができる。

[0010] 本発明は、例示のみを目的とする以下の図面を参照することにより、さらに十分に理解される。

[0011]ヒツジの腸骨動脈内で３カ月後のｅＰＴＦＥカバー付きステントを撮影した像を示す。 [0012]本発明によるＰＡＤステントの組立図を示す [0013]図１のＰＡＤステントの組立分解図を示す。 [0014]本発明のＭＴＦＮカバーを付けた植え込み済みステント及び「縁部効果」狭窄に対するその効果の略図を示す。 [0015]ｅＰＴＦＥカバーを付けた植え込み済みステント及び「縁部効果」狭窄に対するその効果の略図を示す。 [0016]本発明のＭＴＦＮカバーを付けた植え込み済みステント及びＳＭＣ（平滑筋細胞）の遊走に対する効果の略図を示す。 [0017]本発明のＭＴＦＮカバーを付けた植え込み済みステント及びその結果の内皮単層の略図を示す。 [0018]本発明のＭＴＦＮ膜の濡れ角に対する処理時間の影響を示すグラフである。 [0019]それぞれが、本発明による開窓部の異なる微小パターンを有する４つのＭＴＦＮシートのＳＥＭ画像を示す。 [0020]図８Ａは７．５μｍ×１０μｍの寸法の菱形のパターンの開窓部を有する２つの膜の光学顕微鏡画像を示す。 [0020]図８Ｂは４５μｍ×６０μｍの寸法の菱形のパターンの開窓部を有する２つの膜の光学顕微鏡画像を示す。 [0021]図９Ａ〜図９Ｃは、ｅＰＴＦＥと比較したＴＦＮの血液適合性の分子分析を示し、図９Ａは総血栓を示す。 [0021]図９Ａ〜図９Ｃは、ｅＰＴＦＥと比較したＴＦＮの血液適合性の分子分析を示し、図９Ｂはフィブリン及び血小板の析出量を示す。 [0021]図９Ｃは、ｅＰＴＦＥと比較したＴＦＮの血液適合性の分子分析を示し、図９Ｃはフィブリン及び血小板の析出量を示す。 [0022]図１０Ａは０°の接触角で１週間後のインビトロの表面水和性の効果及び内皮単層の画像を示す。 [0022]図１０Ｂは４０°の接触角で１週間後のインビトロの表面水和性の効果及び内皮単層の画像を示す。 [0022]図１０Ｃは６５°の接触角で１週間後のインビトロの表面水和性の効果及び内皮単層の画像を示す。 [0023]７．５μｍ×１０μｍの穿孔を有する図８Ａのステントで処置した血管壁の代表的画像を示す。 [0024]４５μｍ×６０μｍの穿孔を有する図８Ｂのステントカバーで処置した対側腸骨動脈を示す。 [0025]様々な開窓部サイズの新生内膜面積のグラフを示す。 [0026]図１４Ａは、４５μｍ×６０μｍのステントカバーで処置した動脈の壁の画像を低倍率で示す。 [0026]図１４Ｂは、４５μｍ×６０μｍのステントカバーで処置した動脈の壁の画像を中倍率で示す。 [0026]図１４Ｃは、４５μｍ×６０μｍのステントカバーで処置した動脈の壁の画像を高倍率で示す。 [0027]パターンなしＴＦＮ上で増殖したＨＡＥＣの画像を示す。 [0028]格子パターンがあるＭＴＦＮ上で増殖したＨＡＥＣを示し、スケールバーは１００μｍである。 [0028]格子パターンがあるＭＴＦＮ上で増殖したＨＡＥＣを示し、スケールバーは５０μｍである。

[0029] 図面をさらに詳細に参照すると、例示を目的として本発明が一般に図２〜図１５Ｃに示した装置で実現されている。本明細書で開示されるような基本的概念から逸脱することなく、装置は構成を、及び部品の詳細を変更してもよく、方法は特定のステップ及び順序を変更してもよいことが理解される。

[0030] 図２Ａ及び図２Ｂは、本発明によるＰＡＤステント２０の（それぞれ）組立図及び組立分解図を示す。ステント２０は一般に、折り畳み式トラス２４の周囲に配置された微小パターン付き薄膜ニチノール（ＭＴＦＮ）カバー２２を有する。図２Ｂに示すように、トラス２４は複数の波状ワイヤ区画又はステントストラット２８を有することができ、これはトラス２４を折り畳み構成（図示せず）で送出場所まで圧縮できるようにする係留点２６に結合する。一実施形態では、ストラット２８はニチノールを有することができる。ＭＴＦＮシート２２は全体的にトラス２４の周囲に極めて低い輪郭（例えば厚さ５μｍ）の管状構造を形成し、図７〜図８Ｂにさらに詳細に示す複数の穿孔を有する。

[0031] 図３Ａ〜図５を参照すると、ＭＴＦＮステントカバー２２が幾つかの利点を有することが認識される。例えば、図３Ａは血管壁２１と接触しているＭＴＦＮステントカバー２２の部分を示す。例示の明快さを期して、ＭＴＦＮステントカバー２２の管腔側のステントストラットは図３Ａには図示されていない。ステントカバー２２が薄膜ニチノールを含んでいるので、矢印Ｆで示すような血流方向に対して影響力のないバリアとなる。このように流れを制限しないので、ステント挿入した血管の再狭窄を阻止する。対照的に、図３Ｂに示すような従来のｅＰＴＦＥステントライナ１２ははるかに厚いので、流れの分離ゾーンＦ_sで示すような血流にとってはるかに大きい障害となる。また、ＭＴＦＮステントカバー２２は、その管腔側表面２３の内皮化３０を促進して血栓を阻止するが、従来のｅＰＴＦＥステントライナ１２の管腔側表面１４は無細胞であり、したがって血栓を促進する。

[0032] ＭＴＦＮステントカバー２２の例示的開窓部４０が図４に図示されている。開窓部４０の縦方向及び横方向の寸法は、ステント挿入した血管壁内の平滑筋細胞３２が開窓部４０を通って（すなわち、ＭＴＦＮステントカバー２２の反管腔側表面４２から管腔側表面４４へと）遊走するのを防止するほど十分に小さい。例えば、一実施形態のこの寸法は、１ミクロンの精度で１０ミクロンを超えない。したがって、管腔側表面４４の内皮細胞３４は平滑筋細胞３２に侵入されず、したがって新生内膜過形成が防止される一方、なおグラフトの厚さを通して細胞間情報伝達が可能である。

[0033] また、本明細書で開示するＭＴＦＮステントカバーは、親水性を向上させる表面処理を含むことができる。親水性の向上は、図５の点線５１によって記号で図示されている。その結果、管腔側表面４４などのステント表面が化学修飾され、堅牢な内皮単層３４の増殖を助長する。

[0034] ＭＴＦＮステントカバー２２を特定の寸法及び組成に加工して、患者の体内での適応性を促進する。ニチノール、すなわち、ニッケルチタンは等原子（Ｎｉの原子１個、Ｔｉの原子１個）の形状記憶合金であり、一般的に塊状ニチノール（厚さ：１００ミクロン超）の形態で血管内デバイスに使用される。本発明のＭＴＦＮステントカバー２２は、最近になってようやく実用に供されるようになったスパッタ成膜により、厚さ約５μｍのシート状に製作された薄膜ニチノール（ＴＦＮ）を有する。

[0035] 一実施形態では、ＭＴＦＮステントカバー２２は、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６４３０号（第’４３０号出願）に詳述された「高温標的」スパッタ成膜プロセスを使用して生成することができ、これは、０．５％未満の原子組成の変動で薄膜ニチノール（ＴＦＮ）を一貫して生成する。この方法によって生産されるＴＦＮは、純度が高いことに加えて、極めて滑らかであり（表面粗さ５ｎｍ）、さらに強力である（引っ張り強度５００ＭＰａ）。

[0036] 第’４３０号出願で検討されているように、半導体基板は、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスを使用してパターン形成し、パターン付き基板を生成することができる。次に、ニチノールをパターン付き基板上にスパッタリングする。基板のエッチングした溝の底もスパッタリングしたニチノールの層を受けるが、これらの区域は、ＤＲＩＥプロセスによって生成された垂直の溝壁によって、パターン形成された基板の非溝部分に付着したニチノールから分離される。次に、ニチノール膜をパターン付き基板から剥離すると、ニチノール膜は、パターン付き基板に溝が生成された場所に対応する開窓部を有する。第’４３０号出願でさらに詳述されるように、ＤＲＩＥでパターン形成した基板を使用することは、公差が比較的厳しいので、極めて有利である。例えば、溝の形状（したがって、その結果となるパターン付き薄膜ニチノールの開窓部）は、１ミクロン以下の公差を有することができる。対照的に、湿式エッチング技術は通常、はるかに粗い公差を有する。本明細書で開示する開窓部は比較的小さい（例えば１０ミクロン以下の縦方向及び横方向の寸法を有する）ので、第’４３０号出願で検討したＤＲＩＥプロセスを採用することは有利である。しかし、代替実施形態では、後に従来の湿式エッチング技術を使用して開窓部を形成するように、ニチノールをパターンがない基板上にスパッタリングできることが認識される。

[0037] パターン付き基板は通常は平面であるので、第’４３０号出願で検討したＤＲＩＥプロセスは通常、平面の薄膜ニチノールシートを生成する。対照的に、ステントカバー２２は円筒形である。ニチノールシートからこのような３次元構造を形成するには、図２Ｂに示すようにシートの縦方向の縁部を継ぎ目２３に沿って一緒に封止する。したがって、ステントカバーの長さ（ステントカバーの縦方向の範囲）は、後で継ぎ目２３を形成するために縦方向の縁部に沿って封止される最初の薄膜ニチノールシートの縦方向の長さに依存することが認識される。逆に、最初の薄膜ニチノールシートは、その近位及び遠位縁部に沿って何らかの横方向の長さを有することになる。ステントカバー管腔の直径を決定するのは、最初の薄膜ニチノールシートのこの横方向の長さである。あるいは、ニチノールをパターン付き管状マンドレル上にスパッタリングし、次にマンドレルから剥離してステントカバー２２を生成することができる。このような実施形態では、平面のシートを形成し、次にシートを管状構造に封止するという中間の段階がなくなる。封止したステントカバーを最初の薄膜シートから区別するために、「ＭＴＦＮシート２２」という用語は、最初の平面の薄膜シートを指し、「ＭＴＦＮステントカバー２２」は、薄膜シートを継ぎ目２３に沿って封止した結果であるステントカバーを指す。さらに追加の代替実施形態では、ニチノールを平面のパターン付き基板上にスパッタリングすることができる。次に、クロム層などの犠牲層をスパッタリングしたニチノールのスワスに沿って付着させから、追加のニチノールをこの犠牲層、及び犠牲層に覆われた区域の外側で最初に付着したニチノール上にスパッタリングすることができる。「レヤーケーキ」状ニチノールシートは、封止した縁部を有する（ニチノール上に付着したニチノール）シート、及び犠牲層によって分離されたニチノール層ももたらす。この犠牲層は、ニチノール層の開窓部に暴露し、したがってエッチングで除去することができる。３次元（すなわち、管状）構造は、平面の基板を使用するにもかかわらず、縦方向の縁部に沿って封止する必要がない構造をもたらす。このような管状薄膜ニチノール構造の製造に関する追加の詳細は米国特許第６，７９０，２９８号明細書に見られ、その内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。

[0038] 本開示のＭＴＦＮステントカバー２２は一般に５０ミクロン未満の厚さを有し、約０．１ミクロン〜約３０ミクロンの範囲の厚さを有することが好ましい。好ましくは、薄膜は、約０．１、１、２、４、５、１０、１５、２０、２５、３０又は５０ミクロン〜約４、５、１０、１５、２０、２５、又は３０ミクロンの範囲の厚さを有することができる。さらに好ましくは、薄膜は約４ミクロン〜約１２ミクロンの厚さを有することができる。

[0039] 比較的薄い結果、ステントのトラス２４（図２Ｂ）を本開示の薄い形状記憶合金膜で覆っても、全体的なデバイスのサイズには最小限かつ些細な増加しか起こらない。例えば、ＭＴＦＮは厚さ約５〜約８μｍの薄膜で製造することができるので、ステントをＭＴＦＮで覆っても、デバイスは非常に小さい嵩しか増加しない。ステントストラットは、例えば約２μｍ、４μｍ、６μｍ、７μｍ、１０μｍ、１７μｍ、１８μｍ、又は２０μｍの範囲の厚さを有することができる。

[0040] トラス２４及びＭＴＦＮステントカバー２２は両方とも、ある範囲の形状及びサイズで生成することができる。例えば、形状記憶合金の薄膜は、四角形又は矩形で作成することができ、例えば平らに置くと、シートは長い方の縦方向寸法及び短い方の横方向寸法がある矩形の外観を有することができる。このような四角形又は矩形の各寸法は、広い範囲から選択することができる

[0041] 幾つかの実施形態では、このような四角形又は矩形の幅（横方向寸法）は、例えば約０．５ｍｍ、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１６ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、又は４０ｍｍの範囲とすることができる。幅は一般的に、処置される管腔の内径の関数である。

[0042] 相応して、このような四角形又は矩形の長さ（縦方向寸法）は、例えば約０．５ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、ｍｍ、５０ｍｍ、又は１００ｍｍの範囲とすることができる。一般的に、長さは処置される領域のサイズの関数である。

[0043] シート２２の隣接する辺は直角である必要はない。シート２２は、無限ループではない形態を有することができ、例えばシートはシートの端部として２つの遠位縁部を有し、長さ寸法を区切ることができる。

[0044] 形状記憶合金の薄膜は、四角形又は矩形以外の多種多様な形状で作成することができる。例えば、形状記憶合金の薄膜は、他の多角形、円、楕円、三日月形、又は任意の形状に似るように作成することができる。

[0045] 一実施形態では、シート２２は巻き付けて縦方向及び半径方向を有する一般に管状の形状にした一般に矩形の薄膜シートを含む。シートの２つの遠位縁部は、管状の形状の２つの端部を画定し、接触するか重なる。

[0046] 別の実施形態では、シートは第一内径を有するコンパクトな形態、及びシートが管腔の半径と等しい、又はそれよりわずかに大きい半径で管腔壁と接触するように、第一内径より大きい第二内径を有する展開形態を有する。

[0047] 本発明のＭＴＦＮシート２２の別の利点は、化学処理によってその表面特性を制御できることである。好ましい実施形態では、ＭＴＦＮシート２２が第’４３０号出願で開示された方法に従って処理され、それは緩衝化した酸化物エッチング液で膜の本来の表面酸化物層を除去し、その後に硝酸（ＨＮＯ₃）中で不動態化して、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）に浸漬することを含む。このプロセスは高解像度の透過電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）で確認されるように、ＴｉＯ層（例えば厚さ１００ｎｍ）を生成し、荷電した水酸基を表面に付着させることができる。負の電荷は血管内皮の負の電荷を模倣し、迅速な内皮化を助長するように操作することができる（以下でさらに詳細に説明する図１０Ａ〜図１０Ｃ参照）。

[0048] ＭＴＦＮシート２２の表面４４の親水性を特徴付ける１つの道具は、濡れ角である。図６は、シート２２の濡れ角に対する処理時間の影響を示す。極端には、未処理のＴＦＮは６５°の濡れ接触角を有し、Ｈ₂Ｏ₂中で１５時間処理したシート２２は０°の接触角（すなわち、超親水性表面）を有する。この処理は、表面特性（すなわち、負の電荷及びＴｉＯ層）を変化させて、０°〜６５°の範囲の接触角を達成し、これはステント２０の特性を変更するために使用することができる。

[0049] ＭＴＦＮステントカバー２２の別の重要な利点は、透過性（すなわち、多孔性）及び幾何形状を正確に制御できることである。以前に検討したように、第’４３０号出願で開示された深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）法を使用し、高い精度（１ミクロン以下の公差）で比較的小さい開窓部を生成することができる。したがって、開窓部を通る平滑筋の遊走を阻止する、例えば２５ミクロン以下、又は１０ミクロン以下までもの最大寸法を有する開窓部が達成可能である。

[0050] 製作した４つの異なるＭＴＦＮシートの例が図７に図示され、平滑筋の遊走を阻止するが、それでも内皮化を促進する流体の交換を可能にするようなサイズにすることができる多種多様な開窓部の形状を示す。例えば、シート５０は複数の楕円形のスロット５２を有することができ、シート６０は円形の穴６２のパターンを有することができ、シート７０は開窓部を「鎖リンクフェンス」式に分離する薄い菱形形状の境界７２を有することができ、シート８０は複数の菱形形状の開窓部８２を有することができる。

[0051] 開窓部は、正確な規則的アレイ（すなわち、２ミクロン以下の解像度）で位置合わせすることができる。これは、ｅＰＴＦＥ及び他の生体材料に対してＭＴＦＮシート２２の独特の利点となる。例えば、図８Ａは各開窓部９２の差し渡しの縦方向寸法が１０ミクロン、各開窓部９２の差し渡しの横方向寸法が７．５ミクロン（７．５μｍ×１０μｍ）の菱形形状の開窓部９２を有するシート９０の光学顕微鏡の像である。同様に、図８Ｂは、４５μｍ×６０μｍの寸法を有する菱形形状の開窓部９６を有するシート９４の光学顕微鏡の像である。これらのパターンは、以下で検討するステントカバーの予備実験で使用された。各開窓部９２は平滑筋細胞（ＳＭＣ）３２より小さく（図４参照）、それによってシート９０が、ＳＭＣのステント管腔側表面への遊走、及びその結果のＮＩＨを防止するが、それでも開窓部９２を通しての栄養素及び細胞間信号伝達分子の交換を可能にするフィルタとして作用することができる。このような開口の寸法によって生物学的相互作用ができ、改善された成果を達成する。

[0052] 以下の検討では、本発明のＭＴＦＮ２２で実行され、ＴＦＮの濡れ接触角をその血液適合性及びインビトロの内皮細胞増殖、さらにインビボの新生内膜増殖を支援する能力に実験的に相関させる試験について詳述する。本発明のＭＴＦＮ系ステントの血液適合性を実証するために、一連の実験を実施した。原型のステントは、極接触角が６５°又は０°で微小パターンがないＴＦＮを使用して製作した。その結果のデバイスを、ｅＰＴＦＥの対照標準とともに、中程度の動脈狭窄を模倣した新鮮な全血を循環させる注文製作のインビトロモデル中に展開した。試験後に、３つの材料を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で定性分析し、一連の分子アッセイで定量分析した。

[0053] 図９Ａ〜図９Ｃは、ｅＰＴＦＥと比較したＴＦＮの血液適合性の分子分析から得た結果のグラフである。特に、図９Ａは、ｅＰＴＦＥの対照標準及び２つのＴＦＮの例の総血栓析出量を示し、図９Ｂ及び図９Ｃは、それぞれこれらのデバイスのフィブリン及び血小板析出量を示す。試験では、中程度の動脈狭窄を模倣した壁剪断速度の全血循環モデルに３時間配置した。

[0054] ０°及び６５°の両方のＴＦＮデバイスは、対照標準のｅＰＴＦＥデバイスへの付着と比較して、顕著に血液生成物が少なかった。血小板の場合（図９Ｃ）、原型のｅＰＴＦＥステントは原型のＴＦＮデバイスより付着が２桁以上多かった。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）及び質量分析法のデータにより、これらの発見のすべてが確認された。ＳＥＭでは、ｅＰＴＦＥデバイスは血栓でほぼ完全に隠されていたが、両タイプのＴＦＮはフィブリン、血小板、及び赤血球の覆いがまばらで明瞭に見ることができた。同様に、質量分析法により、図９Ａ〜図９Ｃで測定された傾向が確認された。例えば、質量分析法で、ｅＰＴＦＥデバイスではいずれのＴＦＮデバイスよりもヘモグロビンα鎖及びβ鎖の付着量が約１０倍であることが実証された。このデータは、ＴＦＮの血液適合性がｅＰＴＦＥと比較して顕著に改善され、接触角が血液との相互作用に重大な影響を与えることを強く示唆する。これらの結果に基づき、本開示のＭＴＦＮステント２０は、ｅＰＴＦＥの同等品と比較して急性及び遅発性血栓の両方の発生率を減少させると考えられる。

[0055] また、内皮増殖及び新生内膜構造に対する影響に関して、ＭＴＦＮの表面水和性を検査した。留置血管内デバイスが成功したかの主な尺度は、新生内膜増殖の量を最小限にしながら迅速かつ完全に内皮化する能力である。図１に関して検討したように、これはｅＰＴＦＥで覆われたステントの重要な制限である。接触角と内皮化との相関を評価するために、３つの異なる接触角（０°、４０°、及び６５°）を有するＴＦＮを試験した。特に、Ｈｕｍａｎ Ａｏｒｔｉｃ Ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ Ｃｅｌｌｓ（ヒト大動脈内皮細胞（ＨＡＥＣ）、スイス、Ｌｏｎｚａ）をＴＦＮ試料で１日間、３日間、及び７日間培養した。各試験時間の後、試料をＡｌｅｘａＦｌｕｏｒ ４８８ファロイジン（Ｆアクチン特異的）及びＤＡＰＩ（核）で染色した。

[0056] １週間後のインビトロの表面水和性の影響及び内皮単層の代表的画像を図１０Ａ〜図１０Ｃに示す（Ｎ＝３、ｐ＜０．０５）。これらの結果は、接触角が４０°のＴＦＮが６５°又は０°の膜よりもより集密的で高速に増殖する内皮単層を補助することを示す。

[0057] 血管内デバイス配置後の治癒応答に与える接触角の影響を示すインビボのデータも取得した。この試験のために、接触角が０°又は６５°で微小パターンがない２つのＴＦＮカバー付きステントを製作し、ブタの腸骨動脈に配置した。３０日後、デバイスを回収し、病理試験のために薄片にした。０°の試料は６５°のデバイスと比較して、より薄く組織化され、炎症性浸潤が少ない新生内膜があることを実証した。このデータはインビトロの結果と良好に相関し、６５°の膜と比較して０°の薄膜の内皮増殖が多いことを示す。

[0058] したがって、ＭＴＦＮシート２２は、最適な接触角（例えば４０°以下）に従い、ＭＴＦＮデバイス２０上の機能的内皮単層の迅速な増殖を補助するように加工時間（例えば過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）浴内での処理時間（図６参照））を制御しながら、血栓の付着を最小化する表面（図９Ａ参照）も生成することによって製作することができる。

[0059] 新生内膜の厚さ及び反管腔側ＳＭＣ遊走に関して、微小パターンの孔サイズも検査した。予備研究を実施して、ＭＴＦＮ穿孔サイズ（すなわち、透過性）がＳＭＣ遊走及び新生内膜増殖に与える影響をインビボで検査した。この研究には３タイプのＭＴＦＮシートを使用した。各シートには、７．５×１０μｍ（図８Ａのシート９０）、１０×２０μｍ、及び４５×６０μｍ（図８Ｂのシート９４）の寸法を有する菱形形状の開口があった。次に、ＭＴＦＮカバー付きステントをブタの腸骨動脈に配置し、３０日後に回収した。

[0060] 図１１は、７．５μｍ×１０μｍの穿孔（図８Ａ）を有するＭＴＦＮステントカバー９０で処理した血管壁１００の代表的画像を示す。新生内膜１０２は薄く、良好に組織化され、ステントストラット２８のレベルを越えて血管管腔１０８内に延在していない。図１２は、４５μｍ×６０μｍの穿孔を有する図８Ｂのステントカバー９４で処理した同じ動物の対側腸骨動脈１０４を同じ倍率で示す。新生内膜１０６は厚く、組織化されず、炎症性細胞の数が増加していた。

[0061] 定量比較のために、図１３は７．５×１０ミクロンの開窓部から４５×６０ミクロンの開窓部の範囲で様々な開窓部のサイズについて、新生内膜面積（ＮＩＡ−ＭＴＦＮステントカバーと開放性血管管腔１０８の間の面積と定義される）のグラフを示す。図１３は、ＭＴＦＮの開窓部サイズの増加とともにＮＩＡが増加することを示す。７．５μｍ×１０μｍのデバイスのＮＩＡ（６．０±０．７ｍｍ²）は、ヒツジに植え込んだ３カ月後の１１．９±４．３ｍｍ²というＮＩＡを示すｅＰＴＦＥカバー付きステント（図示せず）のＮＩＡより非常に小さいことに留意されたい。図１３の右端には、接触角が０°及び６５°の微小パターンがない２つの膜のＮＩＡ測定値が含まれる（パターンなしデバイスについてＮ＝１）。これらの結果は、接触角に関係なく（すなわち、比較的不透過性のｅＰＴＦＥデバイスと同様に）開窓部がないとＮＩＡが増加することを実証し、このことは、迅速で良好に組織化された治癒反応のための血管壁の層間の細胞間情報伝達がないことに由来するようである。

[0062] この研究は、ＳＭＣ３２が大きい開窓部（例えば４５μｍ×６０μｍ）を有するデバイスではＭＴＦＮバリアを越えて遊走するが、小さい開窓部（例えば７．５μｍ×１０μｍ）を有するデバイスでは遊走しないことが明白であることを実証した。図１４Ａ〜図１４Ｃは、４５μｍ×６０μｍのデバイスで処置した動脈の壁をそれぞれ低倍率、中程度の倍率、及び高倍率で示す。開窓部は、ＭＴＦＮステントカバーの小さい中断部として見ることができる。開窓部の部位で、頑強な平滑筋細胞の遊走が観察される（黒い矢印のマークがあり、図１４Ｂ及び図１４Ｃで最も明瞭）。細胞遊走のこれらの区域は「小型火山」のように見え、ＭＴＦＮステントカバーの反管腔側からの大量のＳＭＣ遊走が観察される。

[0063] これらの画像は、ＭＴＦＮを越えるＳＭＣ遊走を阻止する一方、細胞間情報伝達路はなお働いている「限界寸法」のエビデンスを提供する。したがって、開窓部の縦方向及び横方向の寸法は１０μｍ未満であることが理想的であり、５μｍ〜１０μｍが好ましい。さらに一般的には、これらの寸法は２５ミクロン未満とすべきであり、さらに一般的には平滑筋遊走を阻止する寸法以下とすべきである。

[0064] これらに基づき、インビボでは、開窓部が「限界寸法」（例えば１０μｍ未満で、理想的には約５μｍ〜約１０μｍ）で設計されたＭＴＦＮカバー付きステントはＮＩＨを減少させる一方、デバイスの管腔側の内皮層とその下にある血管壁との間にｅＰＴＦＥ系デバイスでは不可能な方法で情報伝達路を提供する。

[0065] 微小パターンの幾何形状が内皮増殖に与える影響も検査した。これらの研究のために、ヒト大動脈内皮細胞（ＨＡＥＣ）を様々な幾何形状のＭＴＦＮ上で増殖させ、３日間増殖させた。試料をＤＡＰＩ及びファロイジンで染色し、蛍光顕微鏡で撮像した。図１５Ａは、パターンなしＴＦＮで増殖させたＨＡＥＣを示す。その丸まった「玉石」の形態は、通常の培養条件で増殖したＥＣに典型的なものである。図１５Ｂ（スケールバーは１００μｍ）及び図１５Ｃ（スケールバーは５０μｍ）は、（図７のＭＴＦＮシート７０と同様の）格子パターンがあるＭＴＦＮで増殖させたＨＡＥＣを示す。左下の挿入図は、使用する孔の幾何形状を示す。細胞は、ＭＴＦＮの幾何学的設計を辿る細長い形態を採用し、微小パターンの幾何形状が内皮の形態を調整することを示す（例えば細長い及び／又は多面で直線の縁部を有する幾何形状が好ましい）。注目すべきは、これらの結果が６５°の接触角を有するＴＦＮを使用して得られたことであり、これは以前の項で提示したデータである場合にＨＡＥＣの増殖が集密的ではなくなった理由を説明する。すなわち、４０°の濡れ角が最適であるように見える。それにもかかわらず、これらの発見は、内皮形態と機能との関係を考慮する場合は重大である。アテローム性動脈硬化症になりやすい血管領域（分岐など）は低振動の剪断応力に暴露することが十分に確立されている。これらの領域のＥＣは、丸い「玉石」形態を採用して、免疫調節性表面レセプタの発現が増加している。逆に、「アテローム形成抑制」領域は通常直線であり、高い一方向剪断応力に暴露する。ここで見られるＥＣは、細長い「スピンドル」形態を採用し、非炎症性表面レセプタの発現が減少している。これらの発見に基づき、本発明の適切にパターンが付けられたＭＴＦＮステント２０は、ｅＰＴＦＥ系ステントでは不可能な方法でアテローム形成抑制ＥＣの形態を促進する足場として働くことができる。

[0066] 本発明のＭＴＦＮ系ステントは、ｅＰＴＦＥカバー付きステントに伴う次の２つの主な問題に対応する。すなわち、１．処置した病変の長さに関係ない開存性、及び２．遅発性移植片血栓である。以上の発見に基づき、ｅＰＴＦＥの厚さが血管壁とのサイズ不適合を引き起こして、再狭窄につながり、ｅＰＴＦＥバリアが比較的不透過性であるので、管腔の新生内膜と反管腔側血管壁との間の情報伝達が防止されると考えられる。これにより、ｅＰＴＦＥ移植片の内皮化が失敗し、患者にとって遅発性血栓の素因となる慢性的に露出した血栓形成性表面を生成する。

[0067] 本発明のＭＴＦＮ系ステントは、少なくとも３つの方法でこれらの制限を克服する。第一に、本発明のＭＴＦＮステント２０は輪郭が極めて低いので、近位及び遠位細胞遊走を可能にすることによって、縁部効果狭窄及び持続的な流分離ゾーンを解消する。第二に、本発明のＭＴＦＮステント２０は、反管腔側ＳＭＣの遊走が防止されるが、それでもステントの長さ全体にわたって新生内膜と血管壁との細胞間情報伝達ができるように制御することができる多孔性を有する。第三に、本発明のＭＴＦＮステント２０は、長期の開存性を維持するために下にある血管壁と直接連通しているステントの管腔側表面の非血栓形成性、非免疫原性内皮層の増殖を促進するように最適化することができる表面特性及び開窓部の幾何形状を有する。

[0068] 以上の説明は多くの詳細を含んでいるが、これは本発明の範囲を制限するものではなく、単に本発明の現在好ましい実施形態の幾つかの例示を提供するものであると解釈されたい。したがって、本発明の範囲は、当業者に明白になるような他の実施形態もすべて包含し、したがって本発明の範囲は特許請求の範囲以外の何ものにも制限されず、ここで明示的に述べていない限り、単数の要素は「１つ及び１つのみ」を意味するのではなく、「１つ以上」を意味するものと認識される。上述した好ましい実施形態の当業者に知られている要素のすべての構造的、化学的、及び機能的同等物は、参照により明示的に本明細書に組み込まれ、特許請求の範囲に包含されるものとする。さらに、特許請求の範囲に包含されるので、デバイス又は方法は、本発明によって解決しようとする各問題に対応する必要はない。さらに、本開示のいずれの要素、構成要素、又は方法のステップも、その要素、構成要素、又は方法のステップが特許請求の範囲で明示的に列挙されているかにかかわらず、公共に公開されないものとする。特許請求の範囲のどの要素も、その要素が「の手段」という語句を使用して明示的に列挙されていない限り、米国特許法第１１２条第６項のパラグラフに従って解釈されるものではない。

Claims (23)

1. 末梢動脈疾患を治療するインプラントであって、
   複数のステントストラットと、
   前記複数のステントストラットの周囲に位置決めされるように構成され、複数の開窓部を含む微小パターン付き薄膜ニチノール（ＭＴＦＮ）ステントカバーと、
   を含み、
   前記開窓部が、前記開窓部を通る反管腔側の平滑筋細胞の遊走を阻止する限界寸法以下であり、かつ、細胞間情報伝達を可能にする限界寸法以上である、インプラント。
2. 前記ＭＴＦＮステントカバーが縦方向の次元に延在し、前記開窓部が１０μｍ以下の縦方向の最大寸法を有するサイズであり、前記開窓部が１０μｍ以下の横方向の最大寸法を有するサイズである、請求項１に記載のインプラント。
3. 前記開窓部の縦方向及び横方向の寸法が、５μｍ〜１０μｍである、請求項２に記載のインプラント。
4. 前記ＭＴＦＮステントカバーが、５０μｍ未満の厚さを有する、請求項１に記載のインプラント。
5. 前記ＭＴＦＮステントカバーが、１０μｍ未満の厚さを有する、請求項４に記載のインプラント。
6. 前記ＭＴＦＮステントカバーが、５μｍ〜１０μｍの範囲の厚さを有する、請求項５に記載のインプラント。
7. 前記ＭＴＦＮステントカバーが、４０°以下の水接触角を有する少なくとも１つの親水性表面を有する、請求項１に記載のインプラント。
8. 前記ＭＴＦＮステントカバーが、４０°の水接触角を有する少なくとも１つの親水性表面を有する、請求項７に記載のインプラント。
9. 前記開窓部がそれぞれ、細長い形状を有する、請求項１に記載のインプラント。
10. 前記開窓部が、直線の縁部を有する、請求項９に記載のインプラント。
11. 前記ＭＴＦＮステントカバーが、
    巻き付けて縦方向及び半径方向を有する全体的に管状の形状にする全体的に矩形の薄膜シートを含み、
    前記シートの２つの縦方向の縁部が少なくとも接触して、前記管状の形状を形成し、
    前記シートが、第一内径のコンパクトな形態、及び前記第一内径より大きい第二内径を有する展開形態を有する、請求項１に記載のインプラント。
12. 前記インプラントが、前記コンパクトな形態で血管内に送出されるように構成され、前記インプラントが、前記血管内の治療位置でその展開形態へと拡張するように構成され、前記インプラントが、前記血管の内表面へと拡張して、前記内表面と少なくとも接触するように構成される、請求項１１に記載のインプラント。
13. 前記複数のステントストラットが、カテーテル内に制限された場合に圧縮形態で配置されるように構成され、前記複数のステントストラットが、前記カテーテル内で制限されないと治療部位にて自動的に拡張するように構成され、前記ＭＴＦＮステントカバーが、前記ステントストラットの拡張とともに拡張するように構成される、請求項１１に記載のインプラント。
14. 末梢動脈疾患を治療するステントであって、
    管状のトラスと、
    前記トラスの周囲を囲むように構成された薄膜ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）を含むシートと、
    を含み、
    前記シートが、第一内径を有するコンパクトな形態と、前記第一内径より大きい第二内径を有する展開形態とを有し、
    前記ステントが、前記コンパクトな形態で血管内に送出されるように構成され、
    前記ステントが、前記血管内の治療位置で展開形態へと拡張するように構成され、
    前記シートが、血管の内表面へと拡張して、前記内表面に接触するように構成され、前記シートが開窓部の微小パターンを含み、
    前記開窓部が、前記シートを通る反管腔側の平滑筋細胞の遊走を阻止する限界寸法以下であり、かつ、前記シートを通る細胞間情報伝達を可能にする限界寸法以上である、ステント。
15. 前記開窓部が、１０μｍ未満の最大寸法を有するサイズである、請求項１４に記載のステント。
16. 前記開窓部が、５μｍ〜１０μｍの最大寸法を有するサイズである、請求項１５に記載のステント。
17. 前記薄膜シートが、５０μｍ未満の厚さを有する、請求項１４に記載のステント。
18. 前記薄膜シートが、１０μｍ未満の厚さを有する、請求項１７に記載のステント。
19. 前記薄膜シートが、５μｍ〜１０μｍの範囲の厚さを有する、請求項１８に記載のステント。
20. 前記シートが、４０°以下の水接触角を有する少なくとも１つの親水性表面を有する、請求項１４に記載のステント。
21. 前記シートが、４０°の水接触角を有する少なくとも１つの親水性表面を有する、請求項２０に記載のステント。
22. 前記開窓部が、細長い形状を有する、請求項１４に記載のステント。
23. 前記開窓部が、直線の縁部を有する、請求項２２に記載のステント。

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