JP6517362B2 - 治療的加熱処理のための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、医療装置用デザイン、材料、製造方法、及び代替的使用に関する。

例えば、生体組織などに熱を伝達することは、医療処置などの様々な治療及び施術において用いることができる。例えば、医療装置（カテーテルなど）には、病変した望ましくない生体組織（神経など）をアブレートすること、即ち病気（例えば癌）の治療を目的として熱を伝達する際に使用されているものがある。医療装置には、標的部位に対して制御された（例えば、定温）熱エネルギーを伝達する為に複雑な制御装置（追加的な制御システムに接続された熱センサなど）が含まれる。温度を制御すること（均一分布、最大加熱温度など）は、周辺組織への熱伝達や損傷を低減し、防止しつつ、標的部位に熱を伝達する為に有用である。装置の温度を制御する際には、個別制御（エネルギ制御、温度制御など）や多数の電源、接地ワイヤが用いられている。したがって、熱を伝達する為の新たな方法（例えば、温度制御を備えた）を開発することが必要である。

熱伝達装置には、キュリー温度材料が使用される。十分強度の場にさらした場合には、キュリー温度材料は、磁性が常磁性に切り替わる温度であり且つ温度上昇がストップする温度にまで熱くなる。キュリー温度材料を熱伝達に使用する際に直面する問題点の１つは、生じた熱（所与の場によりキュリー温度材料の温度が上昇することによって）の周辺環境への（例えば、熱伝達の標的など）カップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）効率が悪いということである。例えば、キュリー温度材料の重量パーセント濃度の低い混合物は、混合物内にその他の構成成分が存在する為に、熱伝達装置全体の温度又は温度伝達が不均一となりうる。したがって、改良された熱伝達混合物が必要である。

本発明は、医療装置用デザイン、材料、製造方法、及び代替的使用に関する。
医療装置の一例は、一般的に球状体などの植込み可能な微粒子からなり、球状体は、生分解性を有する材料からなる第１材料と、キュリー温度材料からなる第２材料とを含み、生分解性を有する材料は、非キュリー温度材料であるか又はキュリー温度材料のキュリー温度よりも低い温度のキュリー温度を有し、第１材料と第２材料は、３５摂氏度（℃）と１００℃の間の範囲のキュリー温度を有する混合物を形成する為に混合される。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第１材料と第２材料の比率は、１：１よりも大きい。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第１材料は、マグネシウムをベースとする化合物からなる。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第１材料は、酸化マグネシウムから成る。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第１材料は、生体適合性ポリマから成る。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第２材料は、鉄酸化物からなる。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第２材料は、鉄合金から成る。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、第２材料は、複数個のナノ粒子から成る。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、複数のナノ粒子は、それぞれ、０．１〜２．５ナノメートルの範囲の粒子サイズを有する。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、医療装置は、治療薬をさらに含む。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、治療薬は、球状体の外側表面に配置される。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、治療薬は、第１材料と第２材料に混合される。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、微粒子は、一定期間かけて分解するように構成される。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、上記の期間は、３か月〜６か月の範囲である。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、微粒子は、１〜３０００ミクロン（マイクロメートル）の範囲の直径を有する。

植込み可能な微粒子の別例には、酸化マグネシウムからなる第１材料と、鉄酸化物からなる第２材料とが含まれ、第１材料と第２材料は、３５℃と１００℃の間の範囲のキュリー温度を有する合金を形成する為に、１：１以上の比率で混合される。

体内のある部位に治療用の熱を伝達する方法の一例には、治療が所望される領域に近接する体内部位に少なくとも１個の微粒子を植え込むことと、微粒子が球状体を含むことと、球状体が生分解性を有する材料からなる第１材料とキュリー温度材料からなる第２材料とを含むことと、生分解性を有する材料が非キュリー温度材料であるか又はキュリー温度材料よりも低い温度のキュリー温度を有することと、第１材料と第２材料が３５℃と１００℃の間の範囲のキュリー温度を有する合金を形成する為に混合されることと、微粒子をキュリー温度に加熱する為に一定時間微粒子の近傍に磁場を形成することと、所望の治療効果を得るために治療の間微粒子を微粒子のキュリー温度に維持することとが含まれる。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、磁場を形成して、微粒子を微粒子のキュリー温度に維持する工程は、ある一定時間で区切られた断続的な時間間隔で繰り返される。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、磁場を形成することと、微粒子をキュリー温度に維持する工程は、追加的な微粒子を植込むことなく繰り返される。
前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、微粒子は、治療薬をさらに含む。

前記実施形態のいずれか１つに代替的にまたは追加的に、微粒子は、１〜３０００ミクロンの範囲の直径を有する。
実施形態についての上記の概要は、開示した各実施形態または本願発明の全ての実施態様について説明することを意図したものではない。以下の図面及び発明の詳細な説明は、これらの実施形態をより詳細に例示するものである。

本願発明は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明を考慮することによって、完全に理解しうる。

微粒子の一例の断面図。 微粒子の別例の断面図。

本願発明は、様々な変更例および代替案が可能であるが、それらのうちの特別なものが、例示することを目的として、上記図面および以下の詳細な説明において示されている。しかしながら、これは、本願発明を説明した特定の実施形態に限定することを意図したものではない。むしろ、本願発明の範囲に入る全ての変更形、均等物、及び代替形を包含することを意図するものである。

以下に定義する用語については、請求項または本明細書において別段に異なる定義が与えられない限り、これらの定義が適用されるものとする。
本明細書で「キュリー温度」または「Ｔｃ」は、材料（強磁性体など）が、磁性を示す温度より低温であり且つ材料が常磁性を示す温度よりも高い臨界温度のことを指す。

本明細書で「キュリー材料」または「キュリー温度材料」は、強磁性、フェリ磁性、または材料のキュリー温度以上で常磁性を示す反強磁性の材料のことを指す。
キュリー材料のキュリー温度は、複合材料を用いることによって変更され、強磁性体をなす場合もあれば、なさない場合もある。キュリー材料のドーピング、添加物、混合物、合金化、及び密度を変更することによって、キュリー材料の構造や振る舞いを変更してキュリー温度を変えることができる。

「非キュリー材料」または「非キュリー温度材料」は、キュリー温度を有さない金属、金属酸化物、金属塩、非金属、ポリマおよびこれらの組み合わせなどの、有機材料、無機材料（非磁性材料など）のことを指す。

「均一な混合」とは、構成要素が均一であり且つ溶液全体が同じ性質を有する混合形式のことをさす。本願発明では、金属性のキュリー温度材料と金属性の第２材料の均一な混合は合金を指す場合もある。本願発明では、「第２材料」は、無機材料（つまり、ポリマのような炭素を含まないものなど）を指す。

「金属」は、正電荷を有する化学元素のことを指す。「非金属」は、電子を失って陽イオンを形成することができない化学元素を指す。本願発明においては、半金属（シリカなど）は、非金属とみなす。

本明細書で「熱硬化性」ポリマ（熱硬化性物質など）は、化学反応（共有結合の形成、架橋結合など）によって硬化され、後で加熱しても軟化、即ち融解することがないポリマを指す。

本明細書で「熱可塑性」ポリマ（熱可塑性物質など）は、加熱時には軟化して冷却時には硬化するポリマ材料を指し、これらの工程は、可逆的且つ反復可能である。
本明細書で粒子の「粒子サイズ」は、粒子の長さ、幅、高さのうちの最大のサイズを指す。例えば、球状の粒子については、最大のサイズは、直径である。複数個の粒子の「粒子サイズ」は、粒子集団の粒子サイズの平均値（つまり平均など）を指す。複数個の粒子の「粒子サイズの範囲」とは、言及した範囲以上及び範囲以下の粒子集団が合計１０％以下となるように、粒子集団の少なくとも９０％がその範囲内に入る粒子サイズのことを言うものとする。例えば、１〜１００ナノメートルの範囲の複数個の粒子サイズの範囲は、集団の少なくとも９０％が１〜１００ナノメートルである粒子集団であり、１ナノメートル未満の集団の割合と１００ナノメートルを超える集団の合計が全体の０〜１０％であることを意味する。

本明細書では、明示の記載の有無に拘わらず、全ての数値は、「約」という用語で修飾されるものと想定されている。「約」という用語は、一般的に、当業者が、記載された値に等しいと考える範囲（同じ機能を発揮し、効果が得られるなど）を言う。多くの場合において、「約」という用語は、最も近い有効数値に四捨五入される複数の数値を含む。

数値の範囲を終点記載した場合には、その範囲の全ての数字が含まれる（例えば１〜５には、１，１．５，２，２．７５，３，３．８０，４，５が含まれる）。
本明細書及び添付の請求項で使用したように、「ａ」、「ａｎ」、［ｔｈｅ］には、別段の記載がない限り、複数の指示対象が含まれる。また本明細書では、「または」は、明示の記載がない限り、一般的に「および／または」を含む意味で使用するものとする。

本明細書において、「実施形態」，「いくつかの実施形態」、「他の実施形態」などの記載は、記載した実施形態が、１つ以上の要素、構造体、特性を含むことを示す。しかしながら、このような記載は、全ての実施形態が特定の要素、構造体、特性を含むことを必ずしも意味するものではない。加えて、特定の要素、構造体、特徴が一の実施形態と関連づけて記載されている場合は、それらの要素、構造体、特徴は、反対のことが明示的に記載されていない限り、明示の記載の有無に拘わらず、他の実施形態にも使用することが可能であるものとする。

以下の詳細な説明は、添付の図面を参照して読まれたい。異なる図面の同じ要素には、同一の符号が付されている。図面は、必ずしも縮尺通りではないが、例示の実施形態を図示したものであり本発明の範囲を限定することを意図したものではない。

温熱療法は、腫瘍細胞に対して行う限局的な熱治療であり、化学療法や放射療法に比べて累積的な毒性が全くない。様々な温熱療法の治療方法が腫瘍の治療に使用される。このようなアプローチの１つとして、腫瘍部位に磁性ナノ粒子を配置するものがある。これらの磁性ナノ粒子は、選択されたキュリー温度を有し、所与の交流場にさらされた場合に熱を生じる。キュリー温度材料を熱の伝達に用いる際に直面する１つの問題点は、生じた熱（所与の場によりキュリー温度材料の温度が上昇することによって）の周辺環境（熱を送る標的など）へのカップリング効率が低いということである。例えば、キュリー温度材料の重量パーセントが低い混合物では、混合物内に他の構成要素が存在する為に、熱伝達装置全体の温度や温度伝達が不均一となる。したがって、改良した熱伝達混合物が求められている。本願発明は、腫瘍細胞の温熱治療に関して記載されているが、ここに記載する装置及び方法は、温熱治療または制御した温度の適用が必要とされる生体構造のその他の部位に対しても適用可能である。例えば、本願発明に係る装置及び方法は、これらに限定されるものではないが、血管系、神経系、消化器系、泌尿器系、婦人科系などの他の生体構造にも適用しうる。

大きな粒子は、温熱療法の為に腫瘍部位に配置された際に配置を安定化させるが、サイズが大きいことによって、粒子が体内から排出されるのを妨害しうる。一般的な磁性材料は、体内から排出可能にする為に、体内で分解しない。したがって、腫瘍やその他の標的部位及び周辺組織を所定の温度に効率的、均一的に熱し、且つ体内に一定期間留まって体内で自然に吸収または体内から排除される粒子を提供することが必要である。

マグネシウムをベースとする合金は、水溶液または物質内に配置された際に、腐食性を有するために分解する。この性質により、マグネシウムをベースとする合金は、体内に配置された場合において、マグネシウムの高い酸化腐食性のために分解することができる。マグネシウムは、好適な一時的インプラントにはなりうるが、インプラントや周辺組織を加熱する手段として磁場を用いる温熱療法には適さない場合がある。例えば、マグネシウムをベースとする化合物又は合金は、体温または室温よりもかなり低いキュリー温度を有する。一例では、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）は、１５ケルビン（Ｋ）（−２５８℃）の範囲のキュリー温度を有する。これは、単なる一例である。３１０〜３１８Ｋ（３７〜４５℃）またはこれ以下の範囲のキュリー温度を有するマグネシウムをベースとする化合物または合金を比較的高いキュリー温度（例えば、７００〜９５０Ｋ、即ち４２７〜６７７℃）を有する材料と組み合わせることによって、３８〜約４５℃又は約５５〜約９５℃の範囲のキュリー温度を有する合金又は混合物を作製することが可能である。

これに加えて、マグネシウムをベースとする化合物または合金を第２材料と組み合わせることによって、配置を安定化させるために十分な大きさではあるが、混合物の発熱を可能にする磁性を備え、体内で分解し且つ自然に吸収または排出されるマグネシウム系合金を得ることができる。このようなマグネシウム系合金のサイズは、２０ミクロン（マイクロメートル）以上にすることが可能である。加えて、粒子のサイズや分布は、均一な比吸収率（ＳＡＲ）や加熱効率に影響を与えうる。

１つ以上の実施形態において、混合物は、第１キュリー温度材料と第１キュリー温度材料とは異なる第２キュリー温度材料を含む混合物を含む。ある実施形態では、第３キュリー温度材料が、第１及び第２キュリー温度材料と共に混合物に含まれる場合もある。別の実施形態では、キュリー温度材料は、非キュリー温度材料と混合されうる。第１、第２、第３キュリー温度材料の各々に適した材料には、これらに限定されるものではないが、本明細書で開示するキュリー温度材料を含むあらゆるキュリー温度材料が含まれる。１つ以上の実施形態において、１以上のキュリー温度材料からなる混合物は、約３８℃〜約４５℃の範囲または、約５５℃〜約９５℃の範囲のキュリー温度を示す。ある実施形態では、第１キュリー温度材料と第２キュリー温度材料との混合物には、第１キュリー温度材料と第２キュリー温度材料の合金が含まれる。ある実施形態では、第１キュリー温度材料と第２キュリー温度材料の混合物には、第２キュリー温度材料でドープされた第１キュリー温度材料が含まれる。１つ以上の実施形態において、第１キュリー温度材料と第２キュリー温度材料の混合物には、第１キュリー温度材料と第２キュリー温度材料のナノコンポジット（ナノ粒子形式の２つの材料から成る混合物）材料が含まれる。

１つ以上の実施形態において、キュリー温度材料には、ガリウム、ランタン、鉄、コバルトまたはニッケル、またはこれらの組み合わせの１つ以上が含まれる。１つ以上の実施形態において、キュリー温度材料には、ガリウムヒ素、ジスポジウム、ランタン鉄酸化物、ランタニド（ＬａＦｅ−Ｓｉ−Ｈなど）粒子、コバルト、マグネタイト、ネオジムの１つ以上が含まれる。本願発明の実施形態を実施するのに有用なその他のキュリー温度材料は、同一出願人による米国特許出願公開第１４／６８９６０５号明細書に記載されたものの中から選択することが可能である。なお、この文献の全開示内容は、引用によりここに援用されるものとする。

熱伝達の１つ以上の用途において（治療目的の熱伝達など）、特定のキュリー温度またはある範囲のキュリー温度が所望される場合がある。本願発明では、混合物は、対象（例えば熱治療の対象、熱治療される組織など）に対して所望の温熱療法を実施する為に、目的のキュリー温度又はキュリー温度範囲を備えるように選択されると考えられる。当業者であれば、熱伝達に所望される温度に到達させる為に、キュリー温度を有するキュリー温度材料を選択すること及び、化学成分の変更（混合すること、ドーピングなど）、形状の変更（球状粒子、非球状粒子など）、粒子サイズの変更、および成分の磁区（ｄｏｍａｉｎ）制御の変更のうちの少なくともいずれか１つを行うことにより、キュリー温度を調整すること、ができると解される。

例えば、結晶格子内の粒子サイズは、キュリー温度を変更しうる。理論に縛られることを望むものではないが、粒子サイズを減少させるにしたがって電子スピン内の変動はより顕著になり、磁性モーメントは乱れ、キュリー温度は低下する。例えば、超常磁性体では、磁性モーメントは、ランダムに変化するため、小さな強磁性体粒子内には乱れが生じる。粒子サイズをナノメートルスケールに縮小することにより、比吸収率、即ち磁性吸収率は、約１０倍上昇する。比吸収率は、磁性粒子の濃度によって決まり、濃度が高くなればなるほど、比吸収率は増大する。

図１は、植込み型治療装置１００の実施形態を示す横断面図である。いくつかの実施形態において、植込み型治療装置１００は、微粒子からなる。微粒子１００は、一般的に球状をなすが、これは必須ではない。治療装置１００は、所望の如何なる形状であってもよいと考えられる。例えば、微粒子１００は、ロッド形状、楕円形状または偏心形状であってよい。細胞内への取り込みを考慮して、ナノ粒子が用いられる場合もある。ある実施形態では、植込み型治療装置１００は、一般的に第１材料１０２と第２材料１０４とを含む混合物から形成される球状体を有する。第２材料１０４は、独立した粒子として図示されているが、これは、例示目的にすぎない。第２材料１０４は、固溶体、混合物および合金のうちの少なくとも１つを形成する為に、第１材料１０２と均一にまたは不均一に混合される。第１材料１０２は、所望に従って、生分解性の、低キュリー温度材料、非キュリー温度材料、またはその他のキュリー温度材料からなる。第２材料１０４は、キュリー温度材料からなり、第２材料１０４は、キュリー温度材料から形成された磁性ナノ粒子の場合もある。「磁性ナノ粒子」という用語は、反強磁性体、強磁性体、フェリ磁性体および磁気熱量材料のうちの少なくともいずれか１つを含む。ある実施形態では、第１材料１０２および第２材料１０４の少なくとも一方は、植込み型医療装置１００が、３５℃と１００℃の間の選択されたキュリー温度（Ｔｃ）を有するように１つ以上の材料から形成される。ある実施形態では、植込み型医療装置１００は、約８０℃のキュリー温度を有する。植込み型医療装置１００が交流磁場にさらされた場合には、第２材料１０４は、電磁場に追従する粒子の磁気モーメントと分散媒体内での粒子自体の機械的な回転の緩和現象によって生じる熱によってエネルギーを散逸する。第２材料１０４は、キュリー温度以下の温度（Ｔ＜Ｔｃ）では強磁性またはフェリ磁性であるが、第２材料１０４は、常磁性に相転移して、第２材料１０４の温度を所定のキュリー温度で一定に保つ。

いくつかの実施形態において、第１材料１０２は、マグネシウム合金または化合物であるが、酸化マグネシウムに限定されない。マグネシウムは、体内で時間の経過とともに分解するため、マグネシウムをキュリー温度材料と組み合わせることによって、治療後の粒子の分解と除去とを可能にしつつ、粒子の配置を安定化させるのに十分な大きさの微粒子１００を形成することが可能である。植込み型微粒子１００は、組織の治療目的に応じて、１ミクロン（マイクロメートル）〜３，０００ミクロンの範囲のサイズにすることができる。植込み型治療装置１００は、所望により、１ミクロン未満であってもよいし、３０，０００ミクロンを超えるものであってもよい。ある実施形態では、粒子１００は、１〜１，０００ナノメートルの範囲である。植込み型治療装置１００は、植え込まれる場所に応じたサイズにすることが可能である。

いくつかの実施形態において、植込み型治療装置１００は、注入されるなどして体内に植込まれ、所与の範囲のサイズであることにより、望まれない組織の血管床を塞ぐことが可能である。このような植込み型治療装置１００は、組織を治療する為の熱や治療薬の供給に加えて、酸素の供給をブロックするように機能しうる。別の実施形態では、植込み型治療装置１００は、注入などにより、体内または腫瘍塊または望まれない組織内に植え込まれる。

酸化マグネシウムを鉄、鉄酸化物または鉄合金と組み合わせることによって鉄酸化物のみからなる同じサイズの粒子よりもキュリー温度の低い合金を得ることができる。合金は、これらに限定されるものではないが、溶融、溶融スピニングなどの公知の工程で形成されうると考えられる。鉄酸化物には、これらに限定されるものではないが、約６７５℃（９４８Ｋ）のキュリー温度を有する鉄（ＩＩＩ）酸化物（Ｆｅ_２Ｏ_３）、約５８５℃（８５８Ｋ）のキュリー温度を有する鉄（ＩＩ，ＩＩＩ）酸化物（ＦｅＯ・Ｆｅ_２Ｏ_３）、約４４０℃（７１３Ｋ）のキュリー温度を有する酸化マグネシウム鉄（ＩＩＩ）酸化物（ＭｇＯＦｅ_２Ｏ_３）が含まれる。微粒子１００は、酸化マグネシウムと鉄の混合物について記載されているが、その他の低キュリー温度材料または非キュリー温度材料が、酸化マグネシウムに代替的にまたは追加的に用いられてもよいし、別のキュリー温度材料が、鉄に代替的にまたは追加的に用いられてもよい。

いくつかの実施形態において、微粒子１００は、第１材料１０２（比較的低いキュリー温度を有する材料または非キュリー温度材料など）が第２材料（比較的高いキュリー温度を有する材料など）よりも多く含まれるように、第１材料１０２（例えば、酸化マグネシウム）と第２材料１０４（例えば、鉄（ＩＩＩ）酸化物）を、１：１以上の比率で混合すること又は合金化することによって形成される。しかしながら、これは、単なる例であり、第１材料１０２と第２材料１０４の比率、材料の種類１０２，１０４および粒子サイズは、適切なキュリー温度、所望の磁化率、生体適合性、配置の安定性、および治療後の粒子の除去性のうちの少なくともいずれか１つが得られるように選択される。ある実施形態では、混合物または微粒子１００のキュリー温度材料１０４の割合（重量パーセントなど）は、例えば、（１）治療の種類、（２）治療に必要な熱量、（３）組織の種類など、様々な因子によって決まる。ある実施形態では、キュリー温度材料１０４は、装置１００の少なくとも２％（重量）を占める。しかしながら、ある実施形態では、キュリー温度材料１０４は、装置１００の少なくとも３％（重量）を占める。装置１００のキュリー温度材料１０４の割合のその他の好ましい割合としては、このほかに、４％（重量）、５％（重量）、８％（重量）、１５％（重量）などがある。しかしながら、本願発明の範囲から逸脱することなく、その他のキュリー温度材料１０４の好ましい割合も想定しうることに留意されたい。

治療装置１００が体内の所望の治療部位に近接して植込まれると、治療装置１００は、交流電場若しくは磁場の中にさらされる。電場若しくは磁場は、対外から適用若しくは発生され、治療装置１００の部位に指向される。十分な強度の場にさらされると、治療装置１００は、キュリー温度材料１０４の磁性が常磁性に切り替わる温度であって、且つキュリー温度材料の温度上昇がストップする特性温度まで熱くなる。装置１００は、特定の電場又は磁場及び周波数が存在する時にのみ、キュリー温度材料１０４のキュリー温度にまで熱くなる。キュリー温度に達すると、材料は、磁性体から非磁性体に移行し、発熱しなくなる。これは、電場や磁場を与える限り、治療装置１００の温度を材料の所定のキュリー温度に迅速且つ永久的に維持する循環過程である。電場若しくは磁場は、所望の温熱療法を行う為に、如何なる時間付与してもよい。温熱療法は、数秒から数分かけて実施されると考えられるが、１５〜１２０分の範囲でまたは３０〜９０分の範囲で実施される場合もある。

治療装置１００は、所望の時間体内に留まるように構成される。例えば、治療装置１００は、癌治療において化学療法や放射線療法と組み合わせて、温熱療法を実施する際に用いられる。これらの治療法は、追加的な微粒子の植え込みを必要とせず、数週間から数か月かけて断続的に実施される。しかしながら、これらに限定されるものではないが、所望の治療効果や温度が得られなかった場合などには、追加の微粒子１００を植込むことが望ましい場合や必要な場合がある。温熱療法は、所望の治療効果を得る為に毎日、週に数回、週に１回、１週間おき、月に１回などの頻度で実施される。治療装置１００は、３か月〜６か月の期間、体内に留まるように構成されうる。装置１００は、この期間に少しずつ分解されるが、所望の温熱療法の実施に十分な大きさを保持している。装置１００が分解されるにしたがって、装置１００は、周辺組織に対して無害であり且つ、簡単に吸収又は体外に排出される副産物を生じる場合がある。

温熱療法と組み合わせて、治療薬を伝達することが望まれる場合がある。装置１００は、第１材料１０２と第２材料１０４と混合されて微粒子１００に組み込まれた治療薬１０６、または装置１００の本体の外側表面にコートされた治療薬１０６を含む場合がある。キュリー温度材料１０４によって生成された熱によって、治療薬の放出が開始され、温熱療法を実施するために周辺組織が熱せられる。植込み型治療装置１００は、加熱されるまで反応または活性化が起こらない別の反応の温度触媒としても機能し得る。

「治療薬」、「薬」、「生理活性剤」、「調剤薬」、「薬学的活性剤」、及びその他の関連用語は、互換可能に用いられ、これらには、遺伝子治療薬、非遺伝子治療薬、および細胞も含まれる。治療薬は、単独もしくは、組み合わせて使用されうる。本願発明の装置と組み合わせて使用される治療薬の投与量は様々であるが、当業者であれば直ちに決めることができる薬学的に効果的な量であり且つ治療状況、治療薬自体の性質、投薬する組織などによって最終的に決定される量で使用される。

具体的に有用な治療薬には、化学治療薬、抗血栓剤、抗増殖剤、抗炎症薬、抗転移薬、細胞外マトリクスの生成や組織化に影響を与える薬剤、抗新生物薬、抗分裂剤、麻酔薬、抗凝血剤、血液細胞増殖促進剤、血液細胞増殖抑制剤、コレステロール降下剤、血管拡張剤、内因性の血管作動性機構に影響を与える薬剤などが含まれる。

治療薬は、これらに限定されるものではないが、エベロリムス、カルボプラチンやシスプラチンなどのプラチン、ドセタキセルやパクリタキセル等のタキセン、ゲムシタビン、ＶＰ１６、マイトマイシン、イドクスウリジン、イリノテカンやトポテカンやカンプトテシンなどのトポイソメラーゼ１阻害剤、ＢＣＮＵ，ＡＣＮＵ，ＭＣＮＵなどのニトロソウレア、メトトレキサート、ブレオマイシン、アドリアマイシン、シトロキサン（ｃｙｔｏｘａｎ）、ビンクリスチン、免疫抑制剤のＩＬ２、ＩＬ６、ＩＬ１２，ＩＬ１３、インターフェロンなどの化学治療薬である。化学治療薬の中には、組織および化学治療薬のいずれか一方を加熱することによって薬効が高まるとして知られているものがある。熱により活性化または熱によって有効性が高まる化学治療薬の例には、ブレオマイシン、ＢＣＮＵ、シスプラチン、シクロホスファミド、メルファラン、ミトキサントロン、マイトマイシンＣ、チオテパ、ミソニダゾール、５−ｔｈｉ−Ｄ−グルコース、アムホテリシンＢ、システイン、システアミン、ＡＥＴが含まれる。

本願発明の実施に有用なその他の追加的な治療薬は、同一出願人による米国特許出願公開第２００３／０２３６５１４号明細書の段落［００４０］から［００４６］に記載されているものの中から選択しうる。この文献の全開示事項は、引用によりここに援用されるものとする。

図２は、植込み型治療薬２００の別例の実施形態を示す横断面図である。ある実施形態では、植込み型治療装置２００は、微粒子またはナノ粒子からなる。治療装置２００は、一般的に球状をなすが、これは必須ではない。例えば、治療装置２００は、ロッド形状、楕円形状または、偏心形状をなすこともある。治療装置２００は、所望される如何なる形状をも取りうると考えられる。上述したように、キュリー温度材料の個々の粒子サイズは、大きくなればなるほど、キュリー温度材料は、磁化率やキュリー温度などにおいてバルク材料の性質により近い性質を示すようになる。鉄、鉄酸化物、鉄合金および鉄酸化物合金粒子のナノ粒子を用いることによって、混合物の中に複数のグループ化されたナノ粒子のキュリー温度および磁性モーメントのカップリングを可能にし（例えば、複数の小粒子からなる大きな粒子を形成することによって）、より小さい非バルク混合物あるいは粒子のようにふるまわせることができる場合がある。この混合物は、より制御しやすいキュリー温度を有する可能性がある。このようなナノ粒子は、ホットスポットを防止するなど、粒子全体で内部でキュリー温度が不均一にならないようにしつつ、所望の粒子サイズにする為に、ポリマの中に混合されまたは別の物質と一緒にされる。例えば、ナノ粒子は、ポリマ全体に亘って均質または、均一に分布される。しかしながら、ナノ粒子を不均一に分布することが求められる場合もある。高周波数の磁場等の磁場内にさらした場合には、混合物内のナノ粒子の温度は、均一になりホットスポットを形成しないと考えられる。

ある実施形態では、植込み型治療装置２００には、第１混合材料１０２および複数個のナノ粒子２０４が含まれる。複数個のナノ粒子２０４は、所望にしたがって、第１材料２０２の全体に亘って、均一又は不均一に分布される。複数個のナノ粒子２０４は、「ナノ」粒子と呼ぶが、粒子２０４は、１ナノメートルより小さな粒子サイズを有する場合もあると考えられる。例えば、ナノ粒子２０４は、０．１ナノメートル（すなわち１オングストローム）から１０００ナノメートルの範囲の粒子サイズを有することがある。またある場合には、ナノ粒子２０４は、３０〜５０ナノメートルの範囲の粒子サイズを有する場合もある。混合材料２０２は、様々な生体適合性を有する熱可塑性ポリマまたはセラミック若しくはこれらの組み合わせからなる場合もある。混合材料２０２は、熱治療の為に、再流出することがなく、時間の経過とともに分解するように選択される。このような生体適合性熱可塑性ポリマには、これらに限定されるものではないが、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、グリコリド／Ｌ−ラクチド共重合体（ＰＧＡ／ＰＬＬＡ）、グリコリド／トリメチレンカーボネート共重合体（ＰＧＡ／ＴＭＣ）などのグリコリド共重合体、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリ‐Ｌ‐ラクチド（ＰＬＬＡ）、ポリ‐ＤＬ‐ラクチド（ＰＤＬＬＡ），Ｌ‐ラクチド／ＤＬ‐ラクチド共重合体などのＰＬＡの立体共重合体、ラクチド／テトラメチルグリコリド共重合体、ラクチド／トリメチレンカーボネート共重合体、ラクチド／δ‐バレロラクトン共重合体、ラクチド／ε‐カプロラクトン共重合体、ポリデプシペプチド、ＰＬＡ／ポリエチレンオキシド共重合体、非対称性３，６‐置換ポリ‐１，４‐ジオキサン‐２，５‐ジオン（３，６‐ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｐｏｌｙ‐１，４‐ｄｉｏｘａｎｅ‐２，５‐ｄｉｏｎｅｓ）などのＰＬＡ共重合体、ポリ‐β‐ヒドロキシ酪酸（ＰＨＢＡ）、ＰＨＢＡ／β‐ヒドロキシバレラート共重合体（ＰＨＢＡ／ＨＶＡ）、ポリ‐β‐ヒドロキシプロピオン酸（ＰＨＰＡ），ポリ‐ｐ‐ジオキサノン（ＰＤＳ）、ポリ‐δ‐バレロラクトン、ポリ‐ε‐カプロラクトン、メチルメタクリレート‐Ｎ‐ビニルピロリドン共重合体、ポリエステルアミド、シュウ酸のポリエステル、ポリジヒドロピラン、ポリアルキル‐２‐シアノアクリレート、ポリウレタン（ＰＵ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリペプチド、ポリ‐β‐マレイン酸（ＰＭＬＡ）、ポリ‐β‐アルカン酸、若しくはこれらの組み合わせが含まれる。生体適合性セラミックの例には、これらに限定されるものではないが、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、β型リン酸（ＩＩＩ）カルシウム（βＴＣＰ）およびこれらの混合物などのリン酸カルシウム系セラミックが含まれる。

複数個のナノ粒子２０４は、キュリー温度材料からなり、ある場合には、キュリー温度材料からなる磁性ナノ粒子である場合がある。「磁性ナノ粒子」という用語は、反強磁性、強磁性、およびフェリ磁性材料を含む。ある実施形態では、第１材料２０２および複数個のナノ粒子２０４の少なくとも一方は、複数個のナノ粒子２０４が、３５℃と１００℃の間の選択されたキュリー温度（Ｔｃ）を有するように１つ以上の材料から形成される。別の実施形態では、複数個のナノ粒子は、４０℃〜４５℃または５０℃〜７０℃の範囲のキュリー温度を有する。ある実施形態では、複数個のナノ粒子２０４は、約８０℃または９０℃のキュリー温度を有する。複数個のナノ粒子２０４は、交流磁場にさらされた際、電磁場に追従する粒子２０４の磁性モーメントと分散媒体内での粒子自体の機械的な回転の緩和現象によって生じる熱によってエネルギーを散逸する。キュリー温度以下（Ｔ＜Ｔｃ）の温度では、複数のナノ粒子２０４は、強磁性体またはフェリ磁性体であるが、第２材料１０４は常磁性に相転移して、複数個のナノ粒子２０４を所定のキュリー温度で一定に保つ。ある実施形態では、複数のナノ粒子２０４には、ガリウム、鉄、鉄酸化物、鉄合金、および鉄酸化物合金コバルトのうちの少なくともいずれか１つ又はニッケル若しくはそれらの混合物が含まれる。１つ以上の実施形態では、キュリー温度材料には、ガリウムヒ素、ジスプロシウム、コバルト、マグネタイト及びネオジムのうちの１つ以上が含まれる。本願発明を実施するに当たり、有用な追加的なキュリー温度材料は、同一出願人に係る米国特許出願公開第１４／６８９６０５号明細書に記載されたものの中から選択することができる。この文献の全開示内容は、引用によりここに援用されるものとする。

複数個のナノ粒子２０４は、所望のサイズを有する治療装置２００を形成するために、第１材料２０２に混合される。例えば、治療装置２００は、組織の治療の目的に応じて、約１ｎｍ〜１０００ｎｍまたは１μｍ〜３０００μｍの範囲のサイズを有する。植込み型治療装置２００は、所望にしたがって１ミクロン未満であってもよいし、３０ミクロンを上回ってもよい。例えば、植込み型治療装置２００は、植込まれる部位にもとづいて、そのサイズ化されてよい。

ある実施形態では、治療装置２００における複数個のナノ粒子２０４の割合（重量パーセントなど）は、（１）治療の種類、（２）治療に必要な熱量、（３）体の組織の種類など、の様々な因子に依存し得る。ある実施形態では、複数のナノ粒子２０４は、少なくとも装置２００の２％（重量）を占める。しかしながら、ある実施形態では、複数個のナノ粒子２０４は、少なくとも装置２００の３％（重量）を占める。その他の装置２００の複数個のナノ粒子２０４の好ましい割合には、少なくとも４％（重量）、５％（重量）、８％（重量）、１５％（重量）などが含まれる。しかしながら、本願発明の範囲を逸脱することなく、複数個のナノ粒子２０４のその他の割合も想定されうることに留意されたい。

複数個のナノ粒子２０４の割合、使用される材料の種類２０２，２０４や粒子サイズ２０４は、適当なキュリー温度、所望の磁化率、生体適合性、配置の安定性や治療後の粒子の排出性を達成するように選択されると考えられる。

一旦植え込まれると、治療装置２００は、交流電場または交流磁場にさらされうる。治療装置１００は、組織内に直接的に注入されるか、または血管系を介して所望の治療部位に送達されると考えられる。電場又は磁場は、体外から適用され治療装置２００の場所に指向される。十分な強度の場にさらされた場合には、治療装置２００は、複数個のナノ粒子２０４の磁性が常磁性に切り替わる温度であって且つキュリー温度材料の温度上昇がストップする温度である特性温度にまで熱くなる。装置２００は、特定の電場又は磁場および特別な周波数の存在下でのみ、ナノ粒子２０４のキュリー温度まで熱くなる。キュリー温度に達すると、材料は、磁性体から非磁性体に変化し、発熱は終わる。これは、電場または磁場を与える限り、治療装置２００の温度を材料の所定のキュリー温度に迅速且つ永久的に維持する循環過程である。

治療装置２００は、所望の時間体内に留まるように構成される。例えば、治療装置２００は、癌治療の際に化学療法や放射線療法と組み合わせて温熱療法を実施する際に使用される。これらの治療は、何週間又は何か月間に亘って実施される場合がある。ある例では、治療装置２００は、３か月〜６か月間体内に留まるように構成される。装置２００は、この期間にゆっくりと分解するが、所望の温熱治療を実施するのに十分な大きさは保持している。装置２００が分解するにしたがって、装置２００は、周辺組織に無害であって、体内に容易に吸収または体外から排出される副産物を生成する場合がある。

温熱療法と組み合わせて治療薬を搬送することが望まれる場合がある。装置２００は、微粒子内に混合された治療薬２０６又は装置２００の外側表面にコートされた治療薬２０６を含む場合がある。複数個のナノ粒子２０４によって生成される熱は、治療薬の放出を開始すること及び温熱療法を実施するために周囲の組織を熱することの少なくとも一方を実行し得る。植込み型治療装置２００は、加熱されるまで反応または活性化が起こらないその他の反応の温度触媒として機能する場合もあると考えられる。

本願発明は、多くの観点において、単なる例示に過ぎないことを理解されたい。本願発明の範囲を逸脱することなく、詳細において、特に形状、サイズ及び工程の順序について変更が可能である。これには、妥当であると考えられる程度において、実施形態の一例に係る要素の如何なるものも、他の実施形態の中で使用しうるとするのが相当である。言うまでもないが、本発明の範囲は、添付の請求の範囲に記載された文言において定義される。

Claims (13)

1. 生分解性を有するマグネシウムをベースとする化合物及び生分解性を有するマグネシウムをベースとする合金のうちの少なくとも一方から成る第１材料と、
   キュリー温度材料から成る第２材料と、を含む球状体からなり、
   前記第１材料は、非キュリー温度材料であるか又は前記キュリー温度材料よりも低い温度のキュリー温度を有し、
   前記第１材料と前記第２材料とは、３５℃と１００℃の間の範囲のキュリー温度を有する混合物を形成するように混合される、植込み型微粒子。
2. 前記第１材料と前記第２材料の比率は、１：１よりも大きい、請求項１に記載の植込み型微粒子。
3. 前記第１材料は、酸化腐食により分解する、請求項１又は２に記載の植込み型微粒子。
4. 前記第２材料は、鉄酸化物からなる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の植込み型微粒子。
5. 前記第２材料は、鉄合金から成る、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の植込み型微粒子。
6. 前記第２材料は、複数個のナノ粒子からなる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の植込み型微粒子。
7. 前記複数個のナノ粒子の各々は、０．１〜２．５ナノメートルの範囲の粒子サイズを有する、請求項６に記載の植込み型微粒子。
8. 治療薬をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の植込み型微粒子。
9. 前記治療薬は、前記球状体の外側表面に配置される、請求項８に記載の植込み型微粒子。
10. 前記治療薬は、前記第１材料と前記第２材料に混合される、請求項８に記載の植込み型微粒子。
11. 前記微粒子は、一定時間かけて分解する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の植込み型微粒子。
12. 前記時間は、３か月から６か月の範囲である、請求項１１に記載の植込み型微粒子。
13. 前記微粒子は、１から３０００ミクロンの範囲の直径を有する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の植込み型微粒子。

Images