JP6949819B2 - 形状記憶型外ステントの開発及び血管適用 - Google Patents

Description

米国政府の権益
[0001] 本発明は、米国国立科学財団の補助金CBET 1219573による米国政府の支援を受けてなされたものである。米国政府は、本発明に関して一定の権利を有する。

技術分野
[0002] 本明細書に開示した主題は形状記憶ポリマーに関する。具体的には、本明細書に開示した主題は、アリル官能化された形状記憶ポリマーから構成される血管グラフト及び該血管グラフトを用いる血管の病的状態の治療方法に関する。

はじめに
[0003] 血管の病的状態は、しばしば、重篤な合併症に至り、死にさえも至ることがある。このような血管の病的状態としては、出血、動脈瘤、閉塞及び虚血性組織が挙げられるが、これらに限定されない。血管の病的状態はまた独特の治療課題を提示する。このことは、小さい血管又は接近が困難である血管を治療するときに特に言えることである。例えば、従来の外科処置法は、周囲組織に対して侵襲的であり、高コストであり得、多くの痛みを生じ得、そして長期の回復期を要し得る。

[0004] この点、熱応答性形状記憶ポリマー(SMP)は、生物医学的適用、宇宙適用、自己治癒適用及びテキスタイル適用を含む広範な適用において多大の関心を集めている(例えば、Xueら，Synthesis and characterization of elastic star shaped-memory polymers as self-expandable drug-eluting stents. J Material Chemistry 2012: 22(15)を参照)。このようなSMPは、異なる一時的形状にプログラムされた後に原形を回復することができる。ポリ(ε-カプロラクトン)(PCL)は、SMPを形成するように化学的に改変し架橋することができる例示的な生体適合性、生分解性ポリマーであり、特定の生物医学的適用についてFDAが承認しているポリマーである。しかし、その融解温度(Tm)は45℃〜60℃と生理学的適用(37℃)には高すぎる。よって、PCLのようなSMPは、血管その他の病的状態の治療における臨床能力について制限されている。更に、治療目的での他のSMPの使用は、追加のメタクリレート官能化工程又は多工程のモノマー合成スキームを必要とするため、妨げられている。

[0005] よって、血管の病的状態の治療のための、比較的非侵襲で無痛の安価な組成物及び方法の必要性が依然として存在する。また、このような適用に用いることができ、生理学的適用に適切な融解温度を有するSMPの必要性も依然として存在する。

[0006] 本発明の１つの実施形態は、新生内膜形成を防止するように血管グラフト吻合周囲にカスタムフィットすることができる力学的に従順(mechanically compliant)で成形可能な形状記憶型の外支持体である。本実施形態はまた、抗新生内膜効果を有する治療剤の局所持続送達を提供することができる。

[0007] 他の実施形態には、本明細書に開示した組成物(新規なクラスのポリ(ε-カプロラクトン)(PCL)系形状記憶ポリマー(SMP)、PCL-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)(ｘ％のPCL-ｙ％のACPCL)[ｘ％及びｙ％：モルパーセンテージ]を含む)を用いる吻合ステントが含まれ、これらは、血管グラフト及び血液透析グラフトの外留置のために作成された設計基準に取り組むために設計されている。抗新生内膜治療剤を、局所持続放出のためにマトリクスに組み込むことができ、その場合、より強力な治療効果を有し得る。

[0008] 静脈グラフトに適用された外側メッシュ支持体は、外膜毛細血管成長(すなわち、新生血管栄養血管形成)に伴う「外向きリモデリング」(動脈化)を促進することによる内膜過形成を阻害することが証明されている。しかし、今日までに用いられている材料は、動脈の従順な性質とは対照的に、高度に剛性であり柔軟性を欠く。このことにより、PTFEアクセスグラフトを受ける血液透析アクセス患者において特に、不具合が一般に生じる場所である血管グラフト吻合への適用が妨げられる。剛性はまた、再狭窄のリスクを増大させ、外側支持体と静脈との離間の制御を困難にする。以前の研究により、これらメッシュはグラフトの周りに緩く取り付けるべきこと、及び、非対称な包み込みは、特に吻合部の周りで、不均一な新生血管栄養血管形成、乱流及び新生内膜形成を生じることが示されている。本発明は、この問題を、内向きリモデリングに代えてより均一な外向きリモデリングを促進するように各静脈吻合にカスタムフィットすることを可能にする新たなクラスの形状記憶型外側支持体を開発し、抗新生内膜治療剤を経時的に局所送達することによって克服するものである。

[0009] 本発明の実施形態は、生体適合性で生分解性のSMPであり、新生内膜抑止に有益な均一な静脈-ステント離間及び外向きリモデリングを促進するように吻合にカスタムフィットさせることができる。
[0010] 本発明の実施形態は、静脈開通性の改善ために調節されたレドックス能力を有する健常な血管細胞表現型を維持する新規なSMPが組み込まれている。
[0011] 本発明の実施形態は、血管収縮性を可能にし、動脈循環において動脈を模擬する機械的支持を提供することにより従順性不整合及び動脈血行力学影響から生じる新生内膜形成を軽減するように力学的に従順なSMPから構成される。

[0012] 本発明の実施形態は、緩徐に分解するSMPが組み込まれており、枢要な静脈順応の間の持続的な機械的支持を可能にする。
[0013] 本発明の実施形態は、PTFEグラフトを覆って静脈吻合へ容易に配置されるSMPが組み込まれており、そのため、部位指向性の治療的介入を提供することができる。
[0014] 治療用材料及び薬剤の外膜適用は、筋線維芽細胞/血管平滑筋細胞(VSMC)との緊密な接触を可能にすること及びより少ない毒性懸念でより高い薬剤濃度を維持することによって、より効率的に内膜過形成の最小化を可能にする。
[0015] 本発明の実施形態は、マトリックスに組み込むことができる抗新生内膜治療剤が組み込まれていてもよい(下記表を参照)。

[0016] 他の実施形態も本明細書において説明されており、具体的には添付物１〜４に含まれる。

図1A〜1Eは、α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン(ACCL)の合成スキーム(図1A)、ACCLの¹H-NMRスペクトル(図1B)、ｘ％PCL-ｙ％ACPCLのSMPネットワークの合成スキーム(図1C)、96％PCL-04％ACPCLコポリマーの¹H-NMRスペクトル(図1D)、及びACCL:CL供給比 対 実際のｘ％PCL-ｙ％ACPCLモル組成のグラフ(図1E)である。 図1A〜1Eは、α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン(ACCL)の合成スキーム(図1A)、ACCLの¹H-NMRスペクトル(図1B)、ｘ％PCL-ｙ％ACPCLのSMPネットワークの合成スキーム(図1C)、96％PCL-04％ACPCLコポリマーの¹H-NMRスペクトル(図1D)、及びACCL:CL供給比 対 実際のｘ％PCL-ｙ％ACPCLモル組成のグラフ(図1E)である。 図2A及び2Bは、100％PCL-ジメタクリレートコントロールの合成スキーム(図2A)、及び100％PCL(上)及び100％PCL-ジメタクリレート(下)の¹H-NMRスペクトル(図2B)である。 図３は、ｙ％のACPCLと架橋SMPネットワークの熱特性との相関を示すグラフである。 図4A〜4Cは、架橋96％PCL-４％ACPCL(図4A)、架橋89％PCL-11％ACPCL(図4B)及び100％PCL-ジメタクリレートSMPネットワーク(図4C)の応力を制御した熱機械的循環である。ここで、SMPフィルムは、(1)T_mを超えて加温し、引張応力(0.039MPaまで0.004MPa/分)に付することにより伸長形状にプログラムされ、(2)最大歪みε₁(N)を生じるように冷却し(０℃まで２℃/分)、(3)一時的形状(ε_u(N))を生じるように応力を除去し(０MPaまで0.004MPa/分)、(4)T_mを超えて加温(２℃/分)して原形(ε_p(N))を生じさせた。 図4A〜4Cは、架橋96％PCL-４％ACPCL(図4A)、架橋89％PCL-11％ACPCL(図4B)及び100％PCL-ジメタクリレートSMPネットワーク(図4C)の応力を制御した熱機械的循環である。ここで、SMPフィルムは、(1)T_mを超えて加温し、引張応力(0.039MPaまで0.004MPa/分)に付することにより伸長形状にプログラムされ、(2)最大歪みε₁(N)を生じるように冷却し(０℃まで２℃/分)、(3)一時的形状(ε_u(N))を生じるように応力を除去し(０MPaまで0.004MPa/分)、(4)T_mを超えて加温(２℃/分)して原形(ε_p(N))を生じさせた。 図5A〜5Fは、50℃に加温し、歪みを加え、氷浴中で固定させることにより糸(図5B)に変形し、37℃に加温すると元の管形状(図5C)を回復する88％PCL-12％ACPCLの管状原形(図5A)、及び、50℃に加温し、引張り、よじれさせ(図5E)、４℃で固定した後に、48℃で元のギター形状(図5F)を回復する94％PCL-06％ACPCLのギター形状(図5D)を示す形状記憶実証例である。 図６は、光架橋SMPライブラリについて、物理化学的特性と、熱的、機械的及び形状記憶特性との間の共分散を示すチャートである。ここで、特性間の共分散の程度は、色及び示された値で表され、変数(ｙ％ = ｙ％ACPCL；Xg = X_G；Mn = M_n；Mw = M_w；Tm = T_m；Hm = ΔH_m；Tc = T_c；Etn = E'(37℃)；Snmax = ε_max；Ssmax = σ_max；Rr = R_r(N)；Rf = R_f(N))間の相関性を示す。 図７は、指定された時点でポリマー表面に直接播種したHUVECの生存度を示すグラフである(@ = TCPSに対して有意差あり；* = １％アガロースに対して有意差あり；** = 100％PCL及び１％アガロースに対して有意差あり、ただし、１％アガロースのバーに付されているときは100％PCLに対して有意差あり)。 図8A〜8Eは、TCPS(図8A)、100％PCL(図8B)、96％PCL-04％ACPCL(図8C)、89％PCL-11％ACPCL(図8D)及び88％PCL-12％ACPCL(図8E)への播種の３日後のヒト冠動脈内皮細胞(hCAEC)の共焦点顕微鏡画像である。 図9A〜9Cは、原形の管形状(図9A)、加温して一時的な糸様形状(図9B)に変形し固定した後、及び37℃で原形の管状形状(図9C)に回復後の88％PCL-12％ACPCL形状記憶動脈バイパスグラフトの画像である。 図10A〜10Eは、閉塞血管(例えば、二重頸動脈結紮)(図10A)の最小侵襲バイパス留置の概略図であって、経時的に、糸様形状のSMPの埋込及び縫合(図10B)、C16及びAc-SDKPペプチドを有するコラーゲンヒドロゲル中への包埋による機能化(図10C)、SMPの原形である管形状の回復(図10D)及び当該管を通じての血液灌流並びに閉塞領域の再生及び再灌流のための血管形成を誘導する機能的生体分子(図10E)を示す概略図である。 図11A〜11Cは、「ポリマー＋ペプチド」群(図11A)、「ペプチド単独」群(図11B)及び「未処置」群(図11C)を示す蛍光微小血管造影による共焦点画像である。 図11A〜11Cは、「ポリマー＋ペプチド」群(図11A)、「ペプチド単独」群(図11B)及び「未処置」群(図11C)を示す蛍光微小血管造影による共焦点画像である。 図12A〜12Bは、ポリマー管と天然動脈との間の細管接続を示す、インビボグラフト留置の２週間後のヘマトキシリン・エオシン(H&E)染色画像である。 図13は、２週間後の「ポリマー＋ペプチド」群における、血管内皮細胞及び白血球のマーカーとしてのCD31染色を示す蛍光顕微鏡画像である。スケールバー = 200μm。 図14は、本発明の血管外グラフト又は支持体及びその任意選択的特徴(形状記憶特性及び抗新生内膜治療的特徴を含む)の例を示す。 図15A〜15Bは、ｘ％PCL-ｙ％ACPCLポリマーの特性を示す。15A：高く反復可能な形状固定性及び形状回復性を有する連続する３つの熱機械的(TM)サイクル。15B：形状記憶の肉眼による実証例により優れた形状記憶能が示される。 図16は、本発明の実施形態を示し、端-側型のダクロングラフト-動脈吻合での平均応力分布を示す。縫い目に沿った応力は、遠位のホスト動脈に沿った応力より約８倍大きい。同様の結果がこの形状の動脈及び静脈グラフトについて得られた。 図17は、MK2iがMAPKAPキナーゼII(MK2)を阻害することを示す。MK2は、ストレス活性化タンパク質キナーゼカスケードに存在する。ストレス、傷害、TGFβ、サイトカイン及びリゾホスファチジン酸(LPA)はp38マップキナーゼを活性化し、p38マップキナーゼは次にMK2を活性化する。MK2は、LIMキナーゼ及び小熱ショックタンパク質HSPB1を介して、線維経路を活性化し、筋線維芽細胞の形成及びECMの沈着を導く。MK2はまた、サイトカイン産生を導く転写因子であるhnRNPA0及びTTPを活性化する。よって、MK2iは、新生内膜形成に不可欠なプロセスである線維形成及び炎症の両方を阻害する。 図18は、内膜肥厚に対するMK2iの効果を示すグラフである。HSVリングは、未処理(コントロール)又は培養２時間前のMK2i処理のいずれかでRPMI培地(30％ FBS)のおいて14日間培養した。内膜肥厚は形態計測学的に測定した。* ｐ＜0.01(Ｎ = ４〜５)。 図19は、インビボでの壁厚に対するMK2iの効果を示すグラフである。マウス下大静脈-大動脈中間物挿置を行った。埋込前に、グラフトをMK2i(100μM)中で20分間インキュベートした。週毎の複式超音波測定により、MK2iの効果が処置１週目に顕著であったことが示唆される。 図20A〜20Fは、プロトタイプを作製するための3Dプリント法を示す。図20A：ポジ型モールドのデザイン。図20B：プリント物。図20C：ネガ型PDMS/ガラスの側面図。図20D：ネガ型PDMS/ガラスの上面図。図20E：多孔性89％PCL-11％ACPCL。図20F：最終的なｙ字状CADデザイン。 図21A及び21Bは、ゲル完全性の異なる足場の貯蔵ゲル層からのMK2i放出を示す。図21A：MK2iの一方向性持続放出のための、SMP足場の外膜面でのポリ(DOPA)被覆及びヘパリン固定の概略図。図21B：完全性(架橋密度)が高い貯蔵層は、低い貯蔵層より持続する速度でMK2i(積載量100μM)を放出する。 図22は、バスキュラーアクセス造設術のスキームを示す。

例示的実施形態の説明
[0039] 今次開示する主題の１又は２以上の実施形態の詳細を、本明細書に示す。本明細書に記載した実施形態及び他の実施形態に対する改変は、本明細書に提供した情報を検討すると当業者に明白となる。本明細書に提供した情報、特に、記載した例示的実施形態の具体的詳細は、主として理解の明確化のために提供されたものであり、当該情報や具体的詳細から不必要な限定を理解すべきではない。矛盾する場合は、定義を含め本明細書の開示が優先する。

[0040] 本明細書に開示した主題は、血管の病的状態の治療のための化合物及び方法を含む。幾つかの実施形態において、本明細書に開示した化合物は、ペンダントアリル基を介して架橋可能である新規なアリル官能化形状記憶ポリマー(SMP)を含む。幾つかの実施形態において、本明細書に開示した材料(例えば、血管グラフト)はSMPから構成され、或る特定の実施形態は、生理学的温度(例えば、約37℃)又はその付近で作動する熱応答性SMPを含む。本発明の材料及びグラフトは、弾性回復性が比較的高く、製造及びプログラミングが容易であり、低コストであり、脈管組織と適合性であり、調整可能であり及び/又は生分解性であることができるので有利である。よって、これら特徴の一部又は全てを有する本発明の材料の実施形態は、種々のバイオメディカル適用のための単純で最小侵襲性の埋込可能デバイスの製造に有利である。

[0041] この点に関して、本明細書に開示した主題は、SMP材料を形成することができる化合物を含む。幾つかの実施形態において、本化合物は、アリル官能化されており架橋可能である第１のモノマーと架橋可能でない第２のモノマーとを含んでなる。具体的実施形態において、第１のモノマーは光架橋可能である。本発明の化合物を製造する方法は、特に限定されず、幾つかの実施形態において、本化合物は、開環重合を含むプロセスにより製造される。

[0042] 血液透析は、末期腎臓疾患(ESRD)の患者にとって最も大事な命綱であるが、動静脈グラフト(AVG)不全は、相当な罹病率、死亡率及び経済的負担をもたらす。静脈吻合での狭窄は、最終的には血流障害に至り、血管介入が必要となる。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)透析グラフトを利用した血液透析患者で、１年後の不全率は50％で、２年後の不全率は75％であると報告されている。

[0043] AVG不全は臨床ニーズがあるのに未だ対処されていない問題である。他の臨床状況で(心臓への伏在静脈グラフト又は末梢バイパスグラフト術に)適用される外部メッシュ支持体は、新生内膜形成を阻害することが示されている。これら材料は、静脈吻合の形態的複雑性及び合併症(例えば、感染症及び縫合離開)のために、血液透析の臨床状況では、限られた成功しか収めていない。本発明の実施形態は、縫合することなく各透析グラフト吻合部の周囲にカスタムフィットして新生内膜形成を防止することができる力学的従順性で成形可能な外部支持体を含む。本発明のデバイスは、新生内膜形成を更に抑止するために、抗新生内膜効果を有する治療剤の局所持続送達を提供する。

[0044] AVG不全の寛解は、血液透析患者の臨床転帰にも経済的にも顕著に影響を及ぼす。本発明は、外膜薬剤送達アプローチを前進させる独特なプラットフォームを提供し、成功すれば、他の臨床状況(例えば、冠動脈及び末梢バイパスグラフト術)における治療的解決策を導き得る。

[0045] 動静脈グラフト(AVG)不全は、血液透析を受けている末期腎臓疾患(ESRD)患者に対して、相当な罹病率、死亡率及び経済的負担をもたらす。静脈吻合での狭窄は血流障害に至り、度重なる血管介入が必要となる。AVG不全は、最大約90％に静脈吻合で生じる。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)AVGを利用した血液透析患者で、１年後の不全率は50％で、２年後の不全率は75％であると報告されている。

[0046]
AVG不全の効果的な防止に利用可能な処置は存在しない。処置を静脈吻合に限局する幾つかのアプローチは、当初、有害な合併症(例えば、感染症、縫合離開)又は開通性の欠如のために、臨床的に失敗するほかないことが示されていた。最も市場に近いアプローチであるシロリムス溶出コラーゲン膜(Coll-R^TM)は、シロリムスの免疫抑制活性及び縫合にかかる長い外科手術時間に起因して、感染し易い。

[0047] 本発明の１つの実施形態は、縫合を要しないカスタムフィット可能な外部支持体であり、更なる実施形態においては、治療剤(例えば、抗新生内膜剤、多効性ペプチド)を溶出してもよい。本支持体は、静脈吻合の周囲にカスタムフィットして、内向きリモデリングに代わる外向きリモデリングの促進及び治療剤の局所持続送達を介する新生内膜形成及び関連するAVG不全の防止を可能とする(図１)。
[0048] 腎疾患は、米国における2011年の９番目の死亡原因である。31百万人が慢性腎疾患に罹患し、615,899人が腎不全(すなわち、末期腎疾患：ESRD)であると推定された。ESRD患者は、生存のために移植又は透析のいずれかを必要とする。血液透析に依存している患者の数は、2012年に約408,711人であり、2000年以来毎年約12,632人増加している。

[0049] PTFE AVGは、血液透析用バスキュラーアクセスの一般形態であるが、主として新生内膜形成に起因して、１年で約50％、２年後に約75％の割合で機能しなくなる。一旦AVGが機能しなくなると、介入技法(すなわち、バルーン血管形成術±ステント)又はアクセス造設術のやり直しが必要となる。グラフト不全を有する患者は、治療費が患者当たり年に約87,895ドル以上高く、直接費用は総計で48億ドルを超え、毎年増加している。
[0050] 不全の主要な原因は、PTFE埋込による外科的損傷に対する静脈応答、動脈血流及び他の要因により誘引される静脈吻合での新生内膜形成である。これら事象は、血管平滑筋細胞(VSMC)の表現型モジュレーション、遊走及び増殖を伴う炎症；及びその後の過剰なマトリクスタンパク質の沈着を導き、新生内膜を形成する。

[0051] 全身性薬理学的アプローチは、静脈不全防止の点でほとんど効力を示しておらず、このことから、より局所的なアプローチの必要性が示唆される。過去の試みには、外側の外膜層からの治療が含まれ、i)同種内皮細胞を積載したゲルフォーム(Vascugel^TM，Shire Pharmaceuticals)(この試みは、その後、開通性の点で効果が得られないので終了した)；ii)血管内皮増殖因子Ｄ遺伝子を含むアデノウイルスベクターを積載したコラーゲンカラー(Trinam^TM，Ark Therapeutics Group)(この第III相臨床試験は「戦略的理由」により終了した)、及びiii)パクリタキセル溶出性エチレン酢酸ビニルラップ(Vascular Wrap^TM，Angiotech Pharmaceuticals)⁶(この第III相臨床試験は、パクリタキセル治療群における高い感染率のため終了した)が挙げられる。

[0052] 最も市場に近いアプローチとして、シロリムス溶出性コラーゲン膜(Coll-R^TM，Vascular Therapies)は、第Ｉ/II相臨床試験において安全であり、技術的に実現可能であることが示されている。しかし、この臨床試験は、血液透析人口を代表していない僅か12人の患者(全て白人であり、僅か１人が糖尿病であり、共存症(例えば、冠状又は末梢動脈疾患)なし)で行われ、対照群を欠くものであった。更に、静脈吻合を包み込むために細密な縫合手順を必要とし、このことにより、特により代表的な集団については、手術時間及び費用が増大するのみならず、縫合離開、患者の不快及び感染のリスクも増大する。免疫抑制剤であるシロリムスも、これら有害な合併症のリスクを増大させ得る。

[0053] この長い間の切実な必要性を取り扱うために、本発明の実施形態は、多効性で非免疫抑制性の抗新生内膜ペプチドを必要に応じて溶出してもよい、縫合不要でカスタムフィット可能な外部支持体を含む。新規な形状記憶ポリマー(SMP)と有望なペプチドとの組合せが、最終的に、生存するために血液透析、冠動脈バイパスグラフト留置(CABG)、末梢バイパスグラフト留置(PVBG)又は他の動静脈シャントを頼みの綱とする患者に対して、新生内膜形成、再手術及びその他の有害な事象を低減させるはずである。

[0054] よって、本発明の実施形態は、血液透析グラフトの外側ステント留置のために確立された設計基準に十分に対処するための、新たなクラスのポリ(ε-カプロラクトン)(PCL)ベースのSMP、すなわち、PCL-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)(ｘ％のPCL-ｙ％のACPCL)[ｘ％及びｙ％：モルパーセンテージ]を含む。
[0055] 以前に研究されたポリマー及び形状記憶合金は、種々のCABG及びPVBG前臨床モデルで静脈グラフトにおける有望な抗内膜過形成効果が証明されたが、臨床上遭遇する形態的に複雑な不定の吻合への適用が難しく、縫合を必要とする。

[0056] 熱応答性SMPを用いてこの問題に対処する。SMPは、形状遷移温度(Ｔ)(例えば、融解点Ｔ：Tm)を超えて加温することにより、異なる一時的形状から元の持続性形状に復元する。血液透析アクセス造設術の間にSMPをそのTmを超えて加温することにより、縫合も大きな切開もなしで、形態的に複雑な吻合の周囲に外部支持体を容易に成形することが可能となり、そのことで、縫合離開のリスクを未然に完全に防ぎつつ、手術時間の短縮及び関連する感染リスクの低減が可能となる。

[0057] 本発明の１つの観点は、埋込可能な血管グラフトである。この実施形態は、架橋可能である第１のモノマーと架橋可能でない第２のモノマーとを含む少なくとも１つの架橋ポリマーを有するグラフトを含む。本グラフトは、原形と埋込形状との間で変形可能である。
[0058] 本発明の別の１つの観点は、或る組織を取り囲む生分解性ポリマー製足場の形態であり、原形と埋込形状との間で変形可能であり、約20〜約50℃で力学的従順性である埋込可能な組織支持デバイスである。ここで、該ポリマー製足場は、少なくとも１つの架橋ポリマーを含んでなり、該ポリマーは、架橋可能である少なくとも１つのモノマー及び/又は少なくとも１つの形状記憶ポリマーを含む。

[0059] 本発明の前記観点の実施形態において、第１のモノマーはアリル官能化されており、アリルカルボキシレート基を含む。加えて、第１のモノマー若しくは第２のモノマー又はこれら両方はエステルである。他の実施形態において、第１のモノマー若しくは第２のモノマー又はこれら両方は、ε-カプロラクトン(CL)を含む。加えて、複数の架橋ポリマーは、ポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)ポリマーを含んでいてもよい。他の実施形態において、複数の架橋ポリマーは、約１モル％〜約30モル％の第１のモノマーを含んでいてもよい。他の実施形態において、複数の架橋ポリマーは、約20℃〜約50℃の形状遷移温度を有する。

[0060] 本発明の実施形態は、複数の架橋ポリマーの形状遷移温度を超えて加温されると原形から移植形状に変形するように構成し得る。元形は、移植形状の圧縮形態であってもよい。原形は、糸、シート、管状形状、血管に対応する形状、血管パッチ、血管バイパスグラフト、血管ステント及びこれらの組合せであり得る。移植形状は、血管に対応する形状、血管パッチ、血管バイパスグラフト、血管ステント及びこれらの組合せであり得る。

[0061] 本発明の実施形態は、必要であれば、生理活性物質を更に含んでいてもよい。生理活性物質は、多効性剤、増殖因子、ペプチド、核酸、薬剤、MK2阻害剤、抗増殖剤、抗遊走剤、抗炎剤又は抗線維症剤の少なくとも１つであり得る。生理活性物質はまた、ラパマイシン、タクロリムス、パクリタキセル、マリマスタット、デキサメタゾン、ピオグリタゾン、AZX又はシリスタゾールの少なくとも１つであり得る。

[0062] 本発明の実施形態は、50〜100％の形状固定性及び/又は50〜100％の形状回復性を有していてもよい。37℃でのヤング率は約0.05〜200 MPaであり得る。
[0063] 上記のとおり、本発明の実施形態は組織を取り囲む。好適な実施形態において、組織は静脈又は動脈であり得る。また、本実施形態は、静脈又は動脈に対して外側にあり得る。好ましくは、本実施形態は、血管グラフト吻合に対して外側であり得る。
[0064] 埋め込まれると、本発明の実施形態は、継ぎ目も縫い目もないシースを形成してもよい。本シースはメッシュ又は網細工である。加えて、埋め込まれると、好ましくは、本発明の実施形態は、当該組織の従順性を模擬する様式での弾力性及び形状(半径方向に拡がった形状)を有する。本実施形態は、組織の形状に合致するようにその長さに沿って伸長するか又は屈曲するかの少なくとも一方により変形可能であり得る。

[0065] 本発明の実施形態は、各吻合についてカスタムフィットを提供するような独特な性能を生じる。ステントと静脈との間のこの空間的制御は、新生内膜形成を緩和することができる外向きリモデリング及び外膜毛細血管形成に重大な影響を与える。この実施形態はまた、(特に吻合周囲での)乱れた不規則な血流並びにその後の血栓及び過形成を引き起こす非対称の壁肥厚の最小化を支援することができる(図14を参照)。

[0066] ε-カプロラクトン(CL)と新規CL誘導体α-アリルカルボキシレート-ε-カプロラクトン(ACCL)との共重合化が28〜43℃のTm及び格別の形状記憶特性を有するポリマーライブラリを生じるので(図15)、バスキュラーアクセス造設温度(例えば、28〜37℃)でのカスタムフィッティングが可能になる。37℃での形状記憶能力を考えれば、外部支持体の形態は、非対称の遠位吻合にフィットするように、外科医が比較的容易に誂えることができる(図22を参照)。

[0067] この独特な共重合形式はまた、動脈を模擬する機械特性を有するSMPステントを製造できるように熱機械特性の微調整を可能とする。このことは重要である。なぜならば、静脈と合成グラフト又は動脈との間での従順性の不整合が新生内膜形成に関与する別の一因子であるからである。例えば、血管からグラフトへの力学的従順性(mechanical compliance)の68％減少(動脈からダクロンへの移行と同等)は、「端-側」形態において、縫合線の沿った平均吻合応力の40％増大及びその後の新生内膜形成を生じる(図16)。このSMPライブラリの材料特性は高度に調整可能である。なぜならば、(依然として動脈(約1.3MPa)より剛性である)広範な弾性率(37℃にて１〜100MPa)を提供するように、モル組成、分子量及び架橋密度の全てを変更することができるからである。したがって、このSMPライブラリは、力学的従順性でカスタムフィッティングが可能な外部支持体を作製する独特な機会を提供する。

[0068] 多孔性も、外膜毛細血管形成の促進に重要であり、ステントの作製で制御され得る。
[0069] 本発明の実施形態は、緩徐な生分解性(＞１年)及び生体吸収性であってもよく、このことにより、確実に、静脈のリモデリングが安定化するまでは機械特性を維持する一方、最終的には吸収されて可能性のある長期合併症を回避する。
[0070] 上記のように、本発明の実施形態は、抗新生内膜ペプチドの追加を含む。抗線維及び抗炎症特性を有するので(図17)、MK2のペプチド阻害剤(MK2i)は新生内膜形成を防止する薬剤として有望であることが示されている。MK2は、TGFβ-p38ストレス活性化タンパク質キナーゼ経路の下流であり、このことが特異性を付与し、標的外毒性を限定する。

[0071] MK2iは、VSMCの増殖、遊走、そして最も重要なことには合成表現型モジュレーションを阻害することが示されている。エキソビボ器官培養モデルにおけるヒト伏在静脈(HSV)のMK2iでの処理は、内膜肥厚の減少を導いた(図18)。インビボでの大動脈モデルへのマウス下大静脈の中間挿入において、埋込前のエキソビボでの静脈グラフトの20分間のMK2i単回処理は、28日目で壁厚を72％減少させた(図19)。これらデータは、MK2iを、新生内膜形成に至る一連の事象を防止する最も包括的な治療アプローチの１つとして示唆する。加えて、外側支持体は効果を延長することにより新生内膜形成を更に抑止し得る(図19)。

[0072] 第１のモノマー 対 第２のモノマーの比率もまた、特に制限されない。幾つかの実施形態において、本化合物は、約１モル％、約５モル％、約10モル％、約15モル％、約20モル％、約25モル％、約30モル％、約35モル％、約40モル％、約45モル％又は約50モル％の第１のモノマーから構成される。他の実施形態において、本化合物は、約１モル％〜約50モル％の第１のモノマー、約１モル％〜約30モル％の第１のモノマー又は約１モル％〜約15モル％の第１のモノマーから構成される。この実施形態において、ポリマーの残余は、第２のモノマーから構成され得る。

[0073] 幾つかの実施形態において、第１のモノマー若しくは第２のモノマー又はこれら両方はエステルを含む。用語「エステル」は、本明細書で用いる場合、式R₁OC(O)R₂又はR₁C(O)OR₂ (式中、R₁及びR₂は独立して任意に置換されていてもよいアルキル、アルケニル、アルキニル又は類似のものから選択することができるが、これらに限定されない)で表される。用語 エステルは、「ポリエステル」又は２若しくは３以上のエステル基を含んでなる化合物を含む。

[0074] 幾つかの実施形態において、アリル官能化された第１のモノマーは、アリルカルボキシレート基を含む。この実施形態において、モノマーは、後にアリル基で官能化されるカルボキシレート基を含んでもよいし、又はモノマーはカルボキシレートアリル基で官能化されてもよい。本明細書に記載するカルボキシレートアリル基は、次式で表すことができる：

[0075] 幾つかの実施形態において、第１のモノマー若しくは第２のモノマー又はこれら両方はε-カプロラクトン(CL)及び/又はその誘導体を含む。例えば、ε-カプロラクトンを含む第１のモノマーは、α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン(ACCL)モノマーを含むことができる。幾つかの実施形態において、本化合物は、ポリカプロラクトン(PCL)をベースにする。なぜならば、PCLは、血管適用に望ましい特性(生体適合性、適切な速度の生分解性及び力学的従順性(mechanical compliance)を含む)を有するからである。よって、或る特定の実施形態において、本化合物は、ポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)コポリマー(PCL-ACPCL)を含み、本発明の化合物の幾つかの実施形態は次式を含む：

(式中、ｘ及びｙは、特に制限のない整数である)。本発明のポリマーの実施形態はまた、ｘ％ポリ(ε-カプロラクトン)-コ-ｙ％(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)(ｘ％PCL-ｙ％ACPCL)(式中、ｘ％及びｙ％はモル比に相当し、特に制限されない)と特徴付けることができる。

[0076] 幾つかの実施形態において、本化合物はブロックコポリマーである。「ブロック」コポリマーとは、構成単位又はモノマー単位の１又は２以上のサブコンビネーションを含んでなる構造をいう。幾つかの実施形態において、構成単位は、１又は２以上の重合可能モノマーから追加のプロセスにより誘導される。ブロックの数に制限はなく、各ブロックにおいて、構成単位は、そうでないとの明示的言及がない限り、純粋ランダムブロック、交互ランダムブロック、規則性交互ブロック、規則性ブロック又はランダムブロックの構成で配置し得る。

[0077] 上記のように、本発明の化合物は、架橋可能であるアリル官能化モノマーを含むことができる。用語「架橋可能」、「架橋」又は類似の用語は、本明細書では、関与するポリマー鎖の或る特定の原子間を結合する化学結合による、ポリマー鎖の一部分と当該ポリマー鎖の一部分又は別のポリマー鎖の一部分との付着をいうために用いる。架橋を形成することができる例示的な化学結合としては、共有結合及び水素結合並びに疎水性、親水性、イオン性又は静電的相互作用が挙げられる。幾つかの例において、共有結合的に架橋したSMP材料は、非共有結合的に架橋したSMP材料と比較して、優れた形状記憶特性及び熱的安定性を示す。

[0078] 架橋は自然に及び人工的に起こさせることができる。例えば、幾つかの実施形態において、第１のモノマーは光架橋可能である。ここで、用語「光架橋」及び類似の用語は、本明細書においては、電磁放射線(例えば、可視光及び/又は紫外線)への曝露に際して形成される架橋をいうために用いられる。幾つかの実施形態において、光架橋は、約100nm〜約300nmの波長を有する紫外光への曝露により形成することができる。用語「架橋」及び類似の用語は、本明細書で用いる場合、用語「光架橋」及び類似の用語を含むことができる。

[0079] 幾つかの実施形態において、アリル官能化モノマーは、架橋することができるペンダントアリル含有基(例えば、カルボキシレートアリル基)を含む。幾つかの実施形態において、アリル含有基は、同一の又は別の化合物の別のアリル含有基に光架橋することができる。

[0080] 幾つかの実施形態において、本発明の化合物は、更に生理活性物質を含んでなることができる。用語「生理活性物質」は、本明細書では、対象者(例えば、ヒト)における生物学的又は化学的事象を改変し、促進し、加速し、延長し、阻害し、活性化し又はそれらに影響を及ぼす化合物又は実体をいうために用いられる。生理活性物質が本化合物に組み込まれる様式は特に制限されない。幾つかの実施形態において、生理活性物質は、本化合物に組み込む(例えば、化合物と混合する)ことができる。幾つかの実施形態において、生理活性物質は、第１のモノマーのアリル含有基にチオール-エン クリックケミストリーにより共有結合することができる。

[0081] 例示的な生理活性物質としては、抗ガン物質、抗生物質、免疫抑制剤、抗ウイルス剤、酵素阻害剤、神経毒、オピオイド、催眠剤、抗ヒスタミン、滑沢剤、トランキライザー、抗痙攣剤、筋弛緩剤、鎮痙剤及び筋収縮剤(チャネルブロッカー、増殖因子、縮瞳薬及び抗コリン作動剤を含む)、抗寄生虫剤、抗原虫剤及び/又は抗真菌剤、細胞外マトリクス相互作用のモジュレーター(細胞増殖阻害剤及び抗接着分子を含む)、血管拡張剤、DNA、RNA又はタンパク質合成の阻害剤、抗高血圧剤、鎮痛剤、解熱剤、ステロイド系及び非ステロイド系抗炎症剤、抗血管形成因子、血管形成因子、抗分泌因子、抗凝固剤及び/又は抗血栓剤、局所麻酔剤、眼科系薬剤、プロスタグランジン、細胞応答調整剤、細胞、ペプチド(本明細書で使用する場合、ポリペプチドを含む)、ウイルス及びワクチンを挙げ得るが、これらに限定されない。

[0082] 幾つかの実施形態において、本発明の化合物は生体適合性である。事実、或る特定の実施形態において、本発明の化合物及びグラフトは、100％PCLより、内皮細胞(EC)と生体適合性であり、このことは、より高レベルの長期細胞生存性及び健常な細胞形態によって示されるとおりである。用語「生体適合性」は、本明細書で用いる場合、インビボに投与したときに望まない効果又は有害な副作用を典型的には誘導しない物質の特徴を記述するものとする。例えば、生体適合性物質は、深刻な炎症及び/又は急性拒絶のような副作用を誘導してはならない。「生体適合性」は相対語であり、生体適合性である物質の幾つかについては、幾らかの副作用が予想され得ると認識される。幾つかの実施形態において、生体適合性物質は不可逆な副作用を誘導せず、幾つかの実施形態において、長期の副作用を誘導しなければ、その物質は生体適合性である。物質が生体適合性であるかどうかを決定する１つの試験は、材料へのインビトロ曝露に際して細胞が死滅するかどうかを測定することである。例えば、生体適合性の化合物又はグラフトは、約30％未満、約20％未満、約10％未満又は約５％未満の細胞死を引き起こしてもよい。

[0083] 追加的に又は代替的に、本発明の化合物の幾つかの実施形態は生分解性である。用語「生分解性」は、本明細書で用いる場合、生理学的条件下で分解して、対象者に被害を与えずに代謝又は排出され得る産物を形成する物質の特徴を記述する。或る特定の実施形態において、産物は、対象者に永続的な被害を与えることなく代謝又は排出される。生分解性物質はまた、細胞内で分解される物質を含む。分解は、加水分解、酸化、酵素的プロセス、ファゴサイトーシス、その他のプロセス及びこれらの組合せにより生じてもよい。物質の分解速度は、材料に依存して、変化することがあり、時間、日、週、月又は年のオーダーであり得る。

[0084] 本明細書に開示した化合物の実施形態は、所望の特徴を当該化合物に付与する追加の官能基及び/又はモノマーを更に含んでなることができる。化合物への官能基又はモノマーの付加は、該化合物への所望の官能性を付与し、及び/又は該化合物の融解温度に影響を与えることができる。よって、或る特定の官能基又はモノマーは、化合物の熱機械的特徴を調整するために、該化合物に組み込むことができる。

[0085] 本明細書に開示した主題はまた、本明細書に開示した化合物のいずれかから構成される形状記憶ポリマー(SMP)材料を含む。幾つかの例において、本材料は、グラフト(例えば、血管(例えば、静脈、動脈)用の血管グラフト)を形成するために利用される。例示的な血管グラフトは、アリル官能化され、架橋可能である第１のモノマーと架橋可能でない第２のモノマーとを含む複数の架橋ポリマーを含むことができ、一時的形状と原形との間で変形可能である。

[0086] 用語「埋込形状」とは、材料に力をかけることにより及び/又は材料を或る特定の温度に曝すこと(すなわち、プログラム工程)によって当該材料に与えられた形状をいう。当該材料は、一時的形状を任意の長さの期間保持することができるが、該形状は、当該材料に対して外力が働くときのみに存在するので、一時的とされる。更に、幾つかの実施形態において、材料は、下記のとおり、当該材料の融解温度を超える温度に曝されると、一時的形状を喪失し得る。

[0087] 用語「原形」とは、ポリマー材料が埋込前の緩んだ自然な状態にあるときの当該材料の形状をいう。材料は、一旦原形の状態になると、外力などが加えられなければ、通常、原形を保持する。材料の幾つかの実施形態は、物理的応力を受けない状態で当該材料の融解温度を超える温度に曝されると(すなわち、復元工程)、原形に復帰し、及び/又は原形を保持する。本材料を含んでなる複数のポリマー間の架橋(化学的性質のもの又は物理的性質のものいずれも)は、プログラミング工程及び復元工程の期間中の不可逆的な可塑的変形の防止を助ける。

[0088] 材料が一時的形状又は原形の状態でどのような形状を想定され得るかについては特に制限はない。幾つかの実施形態において、一時的形状は、糸、シート、管状形状、血管に対応する形状、血管パッチ、血管バイパスグラフト、血管ステント、及びこれらの組合せから選択される。同様に、幾つかの実施形態において、原形は、糸、シート、管状形状、血管に対応する形状、血管パッチ、血管バイパスグラフト、血管ステント、及びこれらの組合せから選択することができる。下記で更に議論するように、或る特定の形状は、本発明の材料の或る特定の治療用途に有利であり得る。

[0089] よって、本発明の材料の実施形態は、熱機械的SMPとして分類することができ、このことにより、本ポリマーは、本化合物の融解温度を超え、及び/又は下回ると、一時的形状から原形への遷移を示すことができる。例えば、材料は、当初、原形を有していてもよく、一時的形状は、当該材料を所望の一時的形状に成型し又は屈曲させる力を該材料に働かせつつ、融解温度を超えて該材料を加温することにより誘導することができる。材料は、その後、当該材料を一時的形状に保ちながら該材料の融解温度を下回る温度に冷却すれば、一時的形状を保持することができ、また、当該材料は、該材料の融解温度を下回る温度に維持する限り、この一時的形状を実質的に保持することができる。その後、当該材料は、その融解温度を超える温度に該材料を加温することにより、原形に復帰させることができる。

[0090] 本発明の化合物、及び本発明の化合物を含んでなる材料は、広範な融解温度を有することができる。幾つかの実施形態において、本化合物、及び該化合物を含んでなる材料は、約20℃〜約50℃の融解温度(約20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃及び50℃の融解温度を含む)を有する。幾つかの実施形態において、本化合物及び本材料は、生理学的温度(例えば、約37℃)又は実質的にその近傍の融解温度を有する結果、当該材料は、対象者に埋め込んだときにスイッチ様の形状遷移を経験し得る。本発明の材料はまた、比較的高い弾性回復性を有することができる。幾つかの実施形態において、本発明の材料は、90％以上の歪み回復率(Rr)及び/又は歪み固定率(Rf)を有し、幾つかの実施形態において、Rr及びRfは、独立して、約91％、約92％、約93％、約94％、約95％、約96％、約97％、約98％若しくは約99％又はそれ以上であることができる。本発明の材料はまた、当該材料を血管に類似し、したがって血管と連結する使用及び/又は血管の置換物としての使用に適切とする品質を有することができる。例えば、本材料の幾つかの実施形態は、脈管組織との使用に適切な従順性及び延性を有する。幾つかの実施形態はまた、37℃で約1.0〜約200.0MPaの弾性率を有することができ、或る特定の血管適用に適切であることができる。

[0091] 本発明の材料の形状記憶特性は、本発明の化合物を改変することにより調整することができる。本材料の融解温度及びその他の特性は、本化合物を、アリル官能化された第１のモノマーのアリル基に影響を及ぼす様式で改変することにより変更することができる。理論や機序により拘束されないが、これは、化合物のアリルが該化合物及び該化合物を含んでなる任意の材料の結晶化度及びネットポイントの間隔に影響する事実に起因する。したがって、第１のモノマーのモル濃度並びに/又は第１のモノマー上でのアリル基の濃度及び配置は、本発明の材料の熱機械的、形状記憶及び生物学的機能を調整する効率的手段を提供することができる。幾つかの場合には、或る特定の具体的材料の特性は、当該材料の分子量又はゲル含量の変更により更に調整することができる。

[0092] したがって、本明細書に記載する本発明の化合物及び材料は、調整可能な特性を有するという優れた予測し得ない利点を有し、幾つかの場合には、生理学的に適切な融解温度を有するように調整することができる。本化合物及び本材料の特性を調整する方法は、ポリマー中のアリル官能化された第１のモノマーのモル濃度を変化させること、アリル官能化された第１のモノマー中のアリル基の濃度を変化させること、及び当該ポリマー中の第１のモノマー、第２のモノマー若しくは他のモノマーのサイズ及び分子量を変化させること、又はこれらの組合せを含むが、これらに限定されない。或る特定の実施形態は、或る範囲の軟組織を模擬するように調整することができる。

[0093] 本明細書に開示した主題は更に、血管の病的状態を治療する方法を含む。幾つかの実施形態において、本方法は、一時的形状の血管グラフトを、それを必要とする対象者に投与することを含んでなり、ここで、血管グラフトは、アリル官能化されており架橋可能である第１のモノマーと架橋可能でない第２のモノマーとを含む複数の架橋ポリマーを含んでなる。具現化された方法は、血管グラフトを一時的形状から原形に変形させる工程を更に含んでなる。一時的形状から原形への変形は、当該複数のポリマーの融解温度を超えて血管グラフトを加温することで開始され得、幾つかの実施形態において、加温は対象者から発せられる熱により受動的に行われる。

[0094] グラフトの留置工程は、該グラフトの対象の血管への連結を含み得る。本明細書で用いる場合、用語「連結」及び類似の用語は、グラフトを血管に任意の手段により付着させることをいう。幾つかの場合において、連結とは、血管の周囲をシート様グラフトで包み込むことをいう。他の幾つかの場合において、連結とは、糸様グラフトを血管に縫い付けることをいう。更に他の幾つかの場合において、連結とは、管状グラフトの開口部に血管を挿入することをいい得る。よって、用語「連結」とは、広義には、血管又はその他の治療標的との関係でグラフトを配置する方法をいう。

[0095] 用語「治療」又は「治療する(こと)」とは、疾患、病的状態を治癒、寛解、安定化又は予防する意図での患者の医学的管理をいう。用語「病的状態」は疾患、障害及び他の類似のものを含む。「治療」は、積極的治療、すなわち或る病的状態の改善に向けた治療を含み、また、原因治療、すなわち、関連する疾患、病的状態又は障害の原因を除去に向けた治療を含む。加えて、この用語は、待期療法、すなわち、疾患、病的状態又は障害の治癒より症状の軽減のための治療；予防療法、すなわち、関連する疾患、病的状態又は障害の発症の最小化又は部分的若しくは完全な阻止に向けた治療；及び支持治療、すなわち、関連する疾患、病的状態又は障害の改善に向けた別の特異的療法を補うために用いられる治療を含む。

[0096] 更に、用語「対象者」又は「それを必要とする対象者」とは、投与又は施術の標的をいい、対象者は、任意に、特定の疾患、病的状態、障害及びその他の類似のものに関連する症状を提示してもよい。本明細書に開示した方法の対象者は、脊椎動物、例えば哺乳動物、魚類、鳥類、爬虫類又は両生類であり得る。よって、本明細書に開示した方法の対象者は、ヒト、非ヒト霊長類、ウマ、ブタ、ウサギ、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ネコ、モルモット又はげっ歯類であり得る。この用語は特定の年齢又は性別を意味するものでない。よって、雄性か雌性かにかかわらず、成体及び新生の対象者並びに胎仔/胎児が包含されるものとする。患者とは、疾患又は障害に罹患した対象者をいう。用語「対象者」は、ヒト対象及び獣医学上の対象を含む。

[0097] 本発明のグラフトにより治療することができる血管の病的状態としては、卒中、動脈瘤、虚血性血管、出血、閉塞、破裂血管、易破裂性血管、狭窄症、アテローム性動脈硬化、末梢動脈疾患、動静脈瘻又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書に接した当業者は、本発明の材料で治療することができる他の血管の病的状態並びに非血管の病的状態を理解する。

[0098] グラフトは、その一時的形状又は原形で埋め込むことができる。グラフトを一時的形状で埋め込む場合、本治療方法の実施形態は、投与工程の前に、一時的形状のグラフトを融解温度を下回る温度に冷却する工程を更に含むことができる。

[0099] 本発明のグラフトの機械的及び熱的特性は、このシステム内で、天然血管のものにより厳密に整合するように調整することができる。幾つかの実施形態において、本発明のグラフトは、天然動脈のものに類似する弾性を有することができる。この生物模倣により、本発明のグラフトは、静脈グラフト又はその他の合成グラフトと比較して優れた結果を達成することが可能となる。例えば、静脈は、動脈が典型的には受ける正弦波フロー条件下用に設計されておらず、同条件下で良好に機能せず、また、動脈のものに類似する筋肉層からなるものでない。結果として、静脈グラフト(例えば、伏在静脈グラフト)は、アテローム性動脈硬化、内膜過形成、血栓及び再狭窄を受けることがある。更に、静脈のグラフト術及び加工処理プロセスは、それ自体が静脈に対して虚血性損傷を引き起こすことがある。他方で、弾性であること及び動脈の他の機械的特性を模擬することにより、本発明のグラフトは、静脈グラフトが典型的に経験する負の副作用が無いか又はより少ない動脈グラフトとして利用することができる。

[00100] 加えて、血管の病的状態を治療する外科的手法(例えば、従来のバイパス術)は、代表的には、高度に侵襲性であり、このことが、患者の回復期間及び入院期間を延長し、動脈閉塞の患者に対する治療オプションを制限し得る。しかし、本発明のグラフトの実施形態は、外科的手法を容易にして侵襲性を少なくする一時的形状を有し得る。例えば、幾つかの実施形態において、本グラフトは、細い糸様の一時的形状にプログラムすることができ、この形状により、小口径カテーテルによる投与が可能となり、動脈の側でのグラフトの操作が可能となり得る。或いは、例示的なグラフトは、トンネリングデバイスへの付着により動脈に沿って配置することができる。当業者は、血管の病的状態を治療する手法の侵襲性を低減させることができる他の一時的形状及びグラフト投与法を理解する。

[00101] 具体的実施形態において、本グラフトはバイパス術に利用することができる。幾つかの実施形態において、本グラフトは、ステント(細長い管状形態を採ることが多い)の原形を有する。本グラフトは、静脈グラフトを包み込むことにより又は静脈グラフトの近辺に配置することにより該静脈グラフトの外側に連結することができる。この構成により、動脈循環の高圧力高流量環境への静脈の適応が向上し得る。この実施形態において、本グラフトは、シート状の一時的形状を有することができ、その結果、本グラフトは、静脈グラフトの周囲にシートを連結し(すなわち、静脈グラフトをシートで包み込み)、その後、静脈グラフトを支持するために原形のステント形状に移行させることにより投与することができる。

[00102] 本発明の治療方法の幾つかの実施形態はまた、天然動脈の離断を必要としないバイパス術を提供する。例えば、本グラフトは、対象者への容易な挿入及び動脈の側での容易な操作のために糸形状(すなわち、細長い糸)の一時的形状を有することができる。次いで、本グラフトは、縫合糸などでの結紮により動脈に連結することができる。続いて、本グラフトは、原形である血管バイパスグラフト形状に変形することができる。その後、動脈から隣接グラフトへの毛細管成長を達成することができ、その結果、隣接動脈の閉塞領域部分が経時的に再生し再灌流することができる。加えて、幾つかの実施形態において、本グラフトは、血管形成を容易にし得る生理活性物質(例えば、ペプチド、増殖因子など)を含むことができ、及び/又は生理活性物質と組み合わせて投与することができる。

[00103] 「治療」は、破裂したか又は破裂し易い血管内又は血管に接してグラフトを配置することをいうこともできる。本グラフトは、破裂又は潜在的破裂を閉鎖及び保護する血管パッチの原形を有することができる。
[00104] したがって、本明細書に開示した化合物及びグラフトは、血管の病的状態を治療する方法に関する幾つかの利点を示す。第一に、本グラフトは、血流により生じる血栓及び過形成を回避するカスタムフィットグラフトを提供する原形を有することができる。また、原形のカスタマイズが可能であることにより、本グラフトは、通常でない脈管組織(例えば、分岐動脈)に適切となり、更に、その他の非血管の病的状態の治療に適切なものともなる。また、一時的形状のカスタマイズが可能であることにより、外科的手法による本発明のグラフトの堅牢で容易な配置が最小侵襲技法により達成可能となる。

[00105] 埋め込まれた後、本発明のグラフトは、動脈に類似する血管脈動に耐える力学的従順性(mechanical compliance)を示すことができる。更に、本発明のグラフトの実施形態は、生体適合性であることができ、必要に応じて、脈管組織を治癒するに十分に緩徐な生分解特性を示すことができる。本発明のグラフトはまた、損傷血管組織を修復するための微小血管成長を促進する多孔性を有することができる。したがって、本発明のグラフトは、実施が容易であり、対費用効果がよく、対象者への侵襲性が低い治療方法を提供することができる。

[00106] 加えて、本明細書に開示した主題は更に、投与に有用なデバイスと共に梱包された、本発明の化合物の実施形態から構成される材料を含むことができるキットを含む。当業者に認識されるように、適切な投与補助デバイスは、グラフトの一時的形状及び/又は所望する投与部位に依存する。

実施例
[00107] 本明細書に開示した主題を、以下の具体的(ただし非限定的)な実施例により更に説明する。下記の実施例は、本明細書に開示した主題に関連する開発及び実験の過程の種々の時点で集めたデータを代表する編集データを含み得る。

[00108] 実施例１
[00109] 本実施例は、例示的なｘ％PCL-ｙ％ACPCLコポリマーライブラリの合成及び特徴決定を記載する。このコポリマーライブラリ作製のため、先ず、新規α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン(ACCL)モノマーを、ε-カプロラクトン(CL)のα炭素でのリチウム ジイソプロピルアミン(LDA)媒介カルバニオン形成に続くアリル クロロホルメートの付加により単一反応で合成した(図1A)。より具体的には、250mL丸底フラスコにおいて、蒸留CL(13.9mL，125mmol)を、−78℃の無水THF(200mL)中のLDA(THF/ｎ-ヘプタン/エチルベンゼン中２Ｍ溶液を125mL，250mmol)に滴下して加えた。１時間後、温度を−30℃に上昇させ、アリル クロロホルメート(13.3mL，125mmol)を滴下して加えた。30分間後、温度を０℃に上昇させ、飽和NH₄Cl(30mL)でクエンチした。粗製ACCLをH₂O(100mL)中に希釈し、酢酸エチルで抽出し(300mL×３)、Na₂SO₄を用いて乾燥させ、濾過し、蒸発させ、ヘキサン中10％酢酸エチルとSilica Gel Premium Rf(Sorbent Technologies，Norcross，GA)を用いるカラムクロマトグラフィーにより精製した。収率：58％(14.3g，72mmol)。¹H-NMRにより、特徴的なアリルピーク(5.92ppm(G_i)，5.31ppm(H_ii)及び4.63ppm(F_ii))及びCLピークが示すとおり、所望のACCL産物の形成が確証された(図1B)。

[00110] ジエチル亜鉛触媒及び1,6-ヘキサンジオール開始剤を用いるACCLとCLとの開環(共)重合(ROP)により、新規ｘ％PCL-ｙ％ACPCL(ｘ及びｙ：モル比)コポリマーのライブラリを生成した(ｙ=4.16〜14.50％；アリル性CHプロトン(G_i，δ=5.92ppm) 対 PCL単位及びACPCL単位のε炭素のCH₂プロトン(ε_ii，δ=4.15ppm)の比により決定)(図1C及び1D，表１)。これらポリマーを形成するため、種々のモル比の乾燥ACCL及びCL(合計100mmol)を、1,6-ヘキサンジオール(0.5mmol)を含有する予め乾燥した試験管に導入した。重合混合物を、２回の凍結-パージ-解凍サイクルで脱気し、140℃の油浴に浸し、滴下添加したZn(Et)₂(１mmol，トルエン中15wt％)で１時間触媒作用させた。溶液を冷ジエチルエーテル中で沈降させ、減圧乾燥させた。

[00111] コントロールとして、100％PCL(表１，M_n=11300Da，PDI=1.54)を、100mL丸底フラスコにおいて、無水THF(20mL)中で100％PCL(1.0g，86.0μmol)に２-イソシアナトエチル メタクリレート(0.22g，1.42mmol)を添加することにより、同様に合成した(表１，M_n=11628Da，PDI=1.41)。反応混合物を60℃に加温し、ジブチルスズ ジラウレート(10μL，17nmol)を用いて１時間触媒反応させた。生成物を100％ヘキサン及び90％ヘキサン/10％メタノールで洗浄した後、減圧乾燥した。末端のヒドロキシルからメタクリレートへの変換率(又は、メタクリレート化度：D_M)は、100％PCL-ジメタクリレートの6.12ppmピーク及び5.61ppmピークの規格化メタクリレートプロトン積分値(それぞれI_6.12及びI_5.61)を足し合わせた後、未改変100％PCLの末端ヒドロキシルに隣接するCH₂プロトン(3.66ppm)の規格化積分値(I_3.66,notfunc)で除して算出した。このPCLは、90.5％の末端ヒドロキシル-メタクリレート変換(D_M)を示した(図２)。

[00112] 得られたアリル化合物は、ACCLモノマーの低反応性に起因して、ACCL：CL供給比より低いものであった(表１，図1E)。分子量(M_n=12〜19kDa，多分散指数(PDI)=1.78〜2.50)を1,6-ヘキサンジオール開始剤：総モノマー比により制御したが、反応性が低いACCLモノマーの供給比による影響も受けた。これらコポリマーについて得られた高いPDI及び低い収率(22.6〜56.6％)は、ポリエステル骨格及びペンダントアリルカルボキシレートの両方が関与するトランスエステル化反応に起因する可能性がある。熱的特性とアリル組成との間には反比例関係が存在する。これは、おそらく、ACPCLがPCLの結晶化度を乱すことにより、T_m及びパーセント結晶化度(X_c)を低下させたためである(表１)。

表１．ｘ％PCL-ｙ％ACPCLコポリマーの特徴決定

^a)ｙ％ACPCLは、5.90ppm積分値(I_5.90) 対 4.15ppm積分値(I_4.15)の比により決定した：
ｙ％ACPCL=２×I_5.90/I_4.15×100％；
^b)分子量特性は、THF中でPhenogel 10E3Aカラム(Phenomenex Inc.，Torrance，CA)を用いるPMMA標準物(Agilent Technologies, Inc.，Santa Clara，CA)に対するゲル透過クロマトグラフィーにより決定した。
^c)X_c=ΔH_m/ΔH_m ⁰×100％ 式中、ΔH_m ⁰=139.5J/g(100％結晶性PCLの融合エンタルピー)

[00113] 実施例２
[00114] 本実施例は、実施例１で合成したポリマーを用いる架橋ｘ％PCL-ｙ％ACPCL SMPフィルム及び架橋100％PCL-ジメタクリレートSMPフィルムの製造及び特徴決定を記載する。一部のｘ％PCL-ｙ％ACPCLコポリマー及び100％PCL-ジメタクリレートコントロールを光架橋して形状記憶効果を創出し、ゲル含量並びに熱的、機械的及び形状記憶特性に関して評価した。均一な厚さ(0.2〜0.3mm)の架橋ｘ％PCL-ｙ％ACPCL SMPフィルム及び架橋100％PCL-ジメタクリレートSMPフィルムを、３wt％の2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノンを含有する10wt％ポリマー溶液から、薄膜アプリケータ(Precision Gage & Tool, Co.，Dayton，OH)及びNovacure 2100 Spot Curing System(Exfo Photonic Solutions, Inc.，Mississauga，Ontario，Canada)での365nm光照射(4.89J/cm²，18.1mW/cm²)により作製した。乾燥後、サンプルをDCM中で２日間温置してゲル含量を測定した。熱的特性はTA Instruments(New Castle，DE) Q1000差分走査熱量計で測定した。機械的及び形状記憶特性は、TA Instruments Q2000動的機械的分析装置を伸張モードで用いて測定した。

[00115] 37℃を僅かに上回るT_m及び僅かに下回るT_mを有するSMPを製造することが望まれた。なぜならば、形状回復の開始に関する外科的選好は、特定のバイオメディカル適用に依存するからである。また、種々の血管適用に使用するため、SMPライブラリは、十分な従順性及び伸展性を有する調整可能な機械的特性を示すことが望まれた。更に、形状記憶挙動を厳密に制御し、形状のプログラミング及び回復後にインプラントの完全性及び機能を保存するために、僅かな温度変化に対してオン-オフ「スイッチ様」応答をする、完全で再現可能な形状回復が求められる。ゲル含量(X_G)は材料の架橋百分率に関連し、幾つかのSMPネットワークにおいては、形状記憶効果を達成するためには、最低限10％〜30％のX_Gが必要である。光架橋(365nm，4.89J/cm²，18.1mW/cm²)後、100％PCL-ジメタクリレートコントロールのX_Gが72.0±17.3％であるのに対し、ｘ％PCL-ｙ％ACPCLフィルムのX_Gは平均57.3±7.2％であった(表２)。架橋前、85％PCL-15％ACPCLを除く全ての材料のT_mは、37℃より高かった(表１)。材料の架橋は、架橋ポリマー鎖の制限された可動性のために、ｙ=4.16〜14.50％のコポリマーフィルムについては43.4〜29.7℃へのT_mの低下を生じた(表２)。この低下した鎖可動性はまた、架橋後の結晶化度(Xc)の低下により示されるように、融解後の鎖の配置構造を乱した。架橋ポリマーについて、T_gを除き、熱的特性のモル組成に対する依存性が存在した(図３)。なぜならば、非晶質ACPCLがPCLの結晶性を乱し、T_m、X_c、結晶化温度(T_c)及び結晶化エンタルピー(ΔH_C)を低下させたからである。得られたXcは分岐PCL架橋フィルムに類似していた。このことから、これらSMPによるスイッチ様形状回復が可能であることが示される。架橋は、37℃に近い切り替え温度(すなわち、T_m)並びに生理学的適用における完全な形状回復及びスイッチ様挙動に十分なX_cを有するSMPのライブラリを生じた。

表２．架橋ｘ％PCL-ｙ％ACPCL SMPフィルムのゲル含量及び熱的特性

^a)X_G=m_extracted/m_initial×100％、式中、m_extractedは、ジクロロメタン中での２日間の温置に続く乾燥後の質量であり、m_initialは、当初の質量である；
^b)X_c=ΔH_m/ΔH_m ⁰×100％、式中、ΔH_m ⁰=139.5J/g(100％結晶性PCLの融合エンタルピー)

[00116] SMP試験フィルムの機械的特性は、血管適用への適切性を決定するために、37℃で等温的に評価した。弾性は、100％PCL-ジメタクリレートコントロールと同じオーダーのものであるか又は１オーダー低いものであり(表３、ｙ=4.16〜14.50％であるものについて：37℃での引張係数(E_tn'(37℃))=55.0〜2.2Mpa)、血管適用について望ましい従順性とみなし得るものであった。より高いｙ％のACPCL架橋コポリマーフィルムは、天然動脈のものにより厳密に整合する、より低いオーダーのE_tn'(37℃)を示し、これは、主に、37℃で部分的又は完全に融解するこれら材料の結果であった。破断応力σ_maxは3.3〜0.12MPaの間であり、ほとんどの材料が37℃で良好な延性を有しており、85％PCL-15％ACPCL(ε_max=28％)を除き全ての試験フィルムについて破壊応力ε_maxは85％を超えた。これら実験は、架橋SMPのライブラリが血管適用に適切な延性及び従順性を有することを証明する。

表３．架橋SMPフィルムの機械的及び形状記憶特性

^a)37℃で0.1MPa/分の応力ランプを用いる引張試験により決定した機械特性；
^b)応力制御熱機械的サイクルにより決定した形状記憶特性。R_r(N)=(ε₁(N)-ε_p(N))/(ε₁(N)-ε_p(N-1))×100％は、形状が、最大歪みε₁(N)に変形後、Ｎ番目のサイクルの開始時(ε_p(N-1))と比較して、いかに良好に回復するか(ε_p(N))を記述する。；
^c)R_f(N)=(ε_u(N)/ε₁(N))×100％は、一時的形状ε_u(N)を生じる応力の除負荷後に、プログラムされた形状ε₁(N)を維持する能力を規定する。；
^f)X_G=36.7±8.6％を有する96％PCL-04％ACPCL試験フィルムは、R_r(1)=99.9±0.2、R_r(N)=99.8±0.4％及びR_f(N)=99.8±0.1％を示した。

[00117] 実施例３
[00118] 本実施例は、応力制御熱機械的サイクルによる形状記憶特性(図4A〜4C)を評価するために、SMP形状の製造を記載する。封止末端ポリマーチューブ(およそ1.0〜2.0cm長，およそ0.90mm内径，およそ1.0〜1.6mm外径)を、ポリマーフィルム調製溶液中にポリビニルアルコール(PVA)被覆0.90mm外径ガラス細管を浸漬し、上記のとおりUV架橋して製造した。該チューブを含む細管を乾燥させ、脱イオン化H₂O及び100％エタノール中に浸漬した後、細管からチューブを手で引き抜いた。チューブをH₂Oで洗浄し、乾燥させ、チューブの開口端を、ポリマー溶液に浸漬し、UV架橋して塞いだ。94％PCL-06％ACPCLから構成されるギター形状を、先ずCAD設計ギターを含む２mm PDMSモールドをレーザエッチング(Epilog Laser，Golden，CO)し、その後94％PCL-06％ACPCLポリマー溶液を該モールド中に注ぎ、48℃のホットプレート上でUV架橋(365nm，26.1J/cm²，290mW/cm²)して作製した。

[00119] 第１のサイクル後の形状回復性R_r(N)(原形(例えば、管形状)を回復する材料の定性的能力を示す)は、85％PCL-15％ACPCL(R_r(N)=86.9±4.7％)を除き、全ての材料組成の試験フィルムについて98％を超えた(表３)。形状固定性(R_f)(一時的形状(例えば、糸様形状)に固定される材料の能力を表す)は、全ての材料組成のフィルムについて98％を超えた(表３)。96％PCL-04％ACPCL及び89％PCL-11％ACPCLについての３回の連続する熱機械的サイクルの図(図4B及び4C)は、これらSMPに関して形状のプログラミング及び回復の反復可能性を示す。形状記憶実証例は、更に、この材料のバイオメディカル適用における有用性(動脈バイパスグラフト留置における最小侵襲カテーテル又は腹腔鏡による配置のための37℃での所望の糸→チューブ遷移を含む)を確証する(図5A〜5F及び図9A〜9C)。ほとんどのコポリマーが、格別な、厳密に制御可能な形状記憶能力を有していた。

[00120] 実施例４
[00121] 本実施例は、材料特性(T_m、ΔH_m、T_c、E_tn'(37℃)、σ_max、ε_max、R_r(N)、R_f(N))と物理化学的特性(ｙ％ACPCL、M_n、M_w、PDI、X_G)との相関をより十分に解明するために構造-機能関係を評価した。簡潔には、10のポリマーフィルムの各々について、比較すべき各変量(13変量)の平均値を含む13×10のマトリクスを構築した(図６)。マトリクス値は、より適切な変量間比較のためにz-スコアに対して規格化し、MATLAB(MathWorks Inc.，Natick，MA)を用いて共分散マトリクスを計算しプロットした。

[00122] 絶対値１に最も近い共分散(cov)は、変量間の最も強い相関を示し、正の値及び負の値はそれぞれ正比例関係及び反比例関係を示す。熱的特性E_tn'(37℃)及びσ_maxは、ｙ％ACPCLと強く相関し(cov=−0.80〜−0.94)、これら特性に対するモル組成の優勢な役割が示された。理論にも機序にも拘束されないが、或る特定の材料特性に対するモル組成の優位性は、アリル含量の変化が同時に架橋ネットワークの結晶化度及びネットポイントの間隔の両方を変化させる事実により説明することができる。R_r(N)もまたモル組成により影響を受けた(cov=−0.60)が、より高いｙ％のACPCLコポリマーのR_r(N)を改善するように、プログラミングパラメータ(例えば、固定及び変形温度、応力又は歪み率)を調整可能であると考えられる。M_nはε_maxと強く相関し(cov=0.78)、このことから、M_nを増大させて、これらSMPの延性を向上させ得ることが示された。更に、X_Gを調整して、R_f(N)(cov=−0.54)及びΔH_m(cov=−0.46)を増大させることができる。よって、幾つかの材料特性はモル組成による影響を受け、多くは、他の物理化学的特性のモジュレーションによって、或る特定の熱的、機械的及び形状記憶特性を有するPCL-ACPCL SMPを含むように調整することができる。

[00123] 実施例５
[00124] 本実施例は、フィルムの生体適合性を評価するために用いた血管適合性試験を記載する。ヒト臍静脈内皮細胞(HUVEC)をポリマーフィルム上に播種し、レサズリンアッセイを用いて生存能を４日間にわたって測定した(図７)。試験フィルム下部の組織培養ポリスチレン(TCPS)への細胞付着を防止するため、ウェルを１％アガロース溶液で被覆した。アガロース被覆ウェルを乾燥させ、100％エタノールで洗浄し、UV滅菌し、MesoEndo内皮細胞増殖培地(Cell Applications, Inc.，San Diego，CA)で洗浄した。次いで、エタノール洗脱し培地浸漬したポリマーディスク(およそ31mm²，およそ50μm厚)をアガロース被覆ウェルに配置し、継代５代目の赤色蛍光タンパク質発現HUVEC(P5 RFP-HUVEC)(470細胞/mm²)をフィルム表面、TCPS(ポジティブコントロール)及び１％アガロース(ネガティブコントロール)に直接播種した。1.5時間後、150μLの培地を加えた。

[00125] ９、35及び91時間の時点でレサズリンアッセイにより生存能を評価した。簡潔には、レサズリン(MesoEndo中５μM)を各ウェルに加え、37℃にて４時間インキュベートし、上清の560nm励起光/590nm発光をInfinite^(R) M1000 Proプレートリーダー(Tecan Group Ltd，San Jose，CA)で読み取った。TCPS上でのRFP-HUVEC蛍光の標準曲線に基いて生存細胞数を算出し、％細胞生存能をTCPSコントロールに対して規格化した。全てのサンプルを生物学的な４つ組で試験した。

[00126] 100％PCL(Sigma-Aldrich，M_n=70〜90kDa)は、生体適合性であることが知られているので、コントロールフィルムとして選択した。播種の９時間後、試験SMPフィルムにおけるHUVEC生存能(TCPSに対して60.0〜65.2％)に、100％PCL(59.4±4.9％)と比較して統計学的有意差はなかった。その後の時点で、全てのコポリマーフィルム上でのHUVEC生存能(35時間後で102.9〜106.7％、91時間後で85.0〜103.0％)は、100％PCL上での生存能(それぞれ66.0±14.4％及び64.1±32.0％)より大きかった。

[00127] 加えて、P5ヒト冠動脈内皮細胞(hCAEC)(Cell Applications, Inc.，San Diego，CA)をポリマーディスク上に直接播種することにより細胞の形態を評価した。ディスク又はTCPSコントロール上での３日間のインキュベーション後、細胞を４％パラホルムアルデヒドで固定し(15分間)、0.5％ Triton X-100で透過化し(10分間)、10％ウシ血清アルブミンでブロックした(30分間)。次いで、細胞を２μMエチジウムホモダイマー-１(10分間)及び50μM Alexa Fluor^(R) 488 Phalloidin(Molecular Probes，Eugene，OR)(20分間)とインキュベートした。ポリマー表面上の細胞を、LSM 510 META倒立共焦点顕微鏡(Carl Zeiss, LLC，Thormwood，NY)で撮像し、TCPSコントロールをNikon Eclipse Ti倒立蛍光顕微鏡(Nikon Instruments Inc.，Melville，NY)で撮像した。ImageJソフトウェア(NIH，Bethesda，MD)を用いて画像をポストプロセシングし、分析した。共焦点顕微鏡写真により、全てのフィルム上で、３日後のhCAECが特徴的な舗装用丸石(cobblestone)形態であることが証明された(図8A〜8E)。よって、SMPは血管ECと適合性であり、動脈バイパスグラフトとして用いると、おそらく内皮化され得る。

[00128] 実施例６
[00129] 本実施例は、本発明の化合物及びグラフトの治療的実行可能性を評価するために行ったインビボ動脈バイパスグラフト留置術を記載する。ラット頸動脈結紮モデルにおいてインビボで、SMP管状グラフトを用いて、閉塞領域を通る血流用導管を配置した。89％PCL-11％ACPCLコポリマーを管状構築物として選択した。なぜならば、形状記憶特性(R_f及びR_r＞99％)、体温に近いT_m(37.9℃)及び91時間後の高いEC生体適合性(103.0％)を有するからである(図9A〜9C)。

[00130] 手術直前に、89％PCL-11％ACPCLから構成される閉末端SMPグラフト(0.9cm内径，1.2cm外径，1.5cm長)をUV滅菌し、C16及びAc-SDKPを含有するコラーゲンゲルを調製した。Sprague Dawleyラットを、完全血液停止モデルとして左総頸動脈の二重結紮に供した(図10A)。試験群は、「ポリマー＋ペプチド」試験群、「ペプチド単独」試験群及び「未治療」試験群を含んだ。「ポリマー＋ペプチド」群では、２つの閉末端を有するSMPチューブを、結紮直後に閉塞領域全体にわたって配置し、各チューブ端を縫合により天然動脈に結び付け、この構築物及び動脈を、綿棒塗布により、血管形成促進性C16ペプチド及び抗炎症性Ac-SDKPペプチドを含有するコラーゲンゲル中に包埋した(図10A〜10E)。「ペプチド単独」群では、ペプチド含有コラーゲンゲルのみを結紮直後に塗布した。「未治療」群ではポリマーもペプチドも適用しなかった。非分解性縫合糸を用いて全ての切開部を縫合して閉じた。ラットに、疼痛に対して必要に応じて８〜12時間ごとにブプレノルフィン0.05mg/kg SQを与え、２週間モニターした。

[00131] ２週間の埋込後、ヘパリン添加生理食塩水中、直径0.1μmのFluoSpheres^(R)カルボキシレート修飾赤色蛍光ミクロスフェア(Life Technologies Corp., Carlsbad, CA)(1:20希釈)を用いる蛍光微小血管造影法を行い、毛細血管成長及び血液灌流の領域を評価した。灌流事象の３時間以内に、LSM 510 META倒立共焦点顕微鏡(Carl Zeiss, LLC，Thormwood，NY)を用いてビーズを観察した。ポリマー-動脈界面の周囲のラット組織を、OCTコンパウンドに包埋し、−80℃で24時間凍結させ、クリオトームを用いて切片にした(５μm切片)。

[00132] ポリマー-動脈界面の周囲の血管細胞を同定するために、凍結切片を、マウス抗ラットフィコエリトリン(PE)接合CD31抗体(クローンTLD-3A12，BD Biosciences)を内皮細胞及び白血球細胞のマーカーとして用いて染色した後、Hoechst 33258核染色(Life Technologies, Inc.)を用いて対比染色した。Nikon Eclipse Ti倒立蛍光顕微鏡(Nikon Instruments Inc. Melville, NY)を用いて、IF染色OCT切片の画像をキャプチャした。

[00133] ２週間後、蛍光微小血管造影法を用いて、「ポリマー＋ペプチド」群において、蛍光ビーズからの非常に強力な蛍光シグナルが検出された(図11A)。このことから、血液が管状構築物を流れていることが示された。他の試験群では視認可能な蛍光はほとんど無い〜全く無いであった(図11B及び11C)。このことから、組合せ治療無しではほぼ完全に閉塞されたままであることを意味する。「ポリマー＋ペプチド」群についてH&E染色による紫/ピンク色の毛細血管ネットワーク(図12A及び12B)及びCD31⁺血管細胞の蛍光(図13)が観察されたことから、毛細管相互接続によるポリマー管と天然動脈との間の吻合が示された。

[00134] 実施例７
[00135] 本実施例は本発明の実施形態の特徴を実証する。
[00136] 本発明の１つの実施形態は、カスタムフィッティング能力、健常なVSMC表現型の調節、及びMK2iの表面被覆による持続性の一方向送達を可能にする架橋x％PCL-y％ACPCLの組成物(ｙ=10〜15％)である。

[00137] 本実施形態は、下記：外部支持体の効率的な包み込みを確実にする高い形状固定性及び形状回復性(＞95％)(図15を参照)；体温付近での成形を可能にする融解温度＜37℃(図15)；動脈循環中での静脈グラフトの優良な適応のための機械的支持を提供する一方でグラフトと静脈との間の従順性不整合により誘導される悪影響を除去する１〜100MPaの37℃での引張係数E_tn'(37℃)；栄養物質及び酸素の効率的輸送のための、外ステント外側を越える新生外膜の増殖及び伸展を助ける、高い有孔度(＞50％)(図20)での直径およそ750μmの孔；静脈-動脈循環の枢要な適応期間中に十分な機械的支持を維持するための緩徐な分解(少なくとも数ヶ月間)；MK2iの持続性一方向放出を可能にするヘパリンコーティング(「貯蔵庫」)のうちの(任意の組合せでの)少なくとも１つを有するSMPを含む。正に荷電したMK2iは、その他のヘパリン結合性ペプチドに類似する様式でヘパリン含有ヒドロゲルに積載され、ヘパリン濃度に基いて放出され得、典型的な静脈吻合に等価な容積において、28日間にわたって100μM/日を達成するに望ましいMK2i放出プロフィール(50μg MK2i/日)で放出され得る。ヘパリン濃度により、アニオン電荷密度及びヘパリン層の有孔度の両方が制御され、カチオン性MK2iのような薬物の可変の「放出の窓」が提供される。MK2i濃度を制御して、放出の量及び動力学を変更することもできる。

[00138] 実施例８
[00139] 本実施例は、本発明のSMPのカスタムフィッティングプロセスを実証する。本発明は、体温での優れた形状記憶能力を有する。本発明のSMP外ステントの例は、５つの異なるｘ％PCL-ｙ％ACPCLコポリマー(ｙ=10、11、12、13、14及び15％；融解温度：28〜37℃)から構成され得る。はじめに、ステントは、典型的なヒト伏在静脈(HSV)の周囲にルーズにフィットするように直径８mm(新生外膜成長を可能とするおよそ２mmの間隔)、顕著な変形能を可能とする厚さ0.5mmで、静脈吻合を十分に覆う3.1cmの長腕及び１cmの側腕を有して作製し得る。他の外部メッシュ製品と同様に、虚血を防止し、外膜成長及び外向きリモデリングを促進するように直径750μm、有孔度＞50％の微細孔を作製してもよい。

[00140] 本発明は、バスキュラーアクセス手術温度(28〜37℃)内の融解温度を有し、微細孔を有するSMP外部メッシュ製品を含む：ポジ型モールドを3Dプリントし(図20a〜b)、組み立てた後、ポリジメチルシロキサン(PDMS)に包埋して、チャネル(孔作製器)を有するネガ型モールドを作製し得る(図20c〜d)。次いで、PDMSモールドをガラスモールド内に配置し得る(図20d)。次いで、PDMS製ネガ型モールドとガラスモールドとの間隙に、ポリマー溶液[ジクロロメタン中25(wt/vol)％のｘ％PCL-ｙ％ACPCL(ｙ=10、11、12、13、14及び15％)、１(wt/vol)％の2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン]を充填し、UV架橋(4.89J/cm²、18.1mW/cm²)し得る⁴。次いで、SMPステントを保持するようにPDMSを機械的に切断する(図20e)。これらモールドは、ｙ字状フォーマットに調整され得る(図20f)。

[00141] ヘパリンコーティングは、最初に、SMPの管腔面上に薄いポリ(3,4-ジヒドロキシ-L-フェニルアラニン)(ポリ(DOPA))層を形成することにより達成し得る。次いで、ヘパリンのアミン基をポリ(DOPA)に共有結合させ得る(図21a)。SMP支持体の管腔面を、L-DOPAを含む、Tris(pH8.5)及びエタノールの混合物(V_tris:Vエタノール=7:3)中に12時間浸漬し得る。次いで、DOPA被覆面を、異なる濃度(１、10及び50g/L)のヘパリン溶液(pH7.4)中に24時間浸漬し得る。次いで、AlexaFluor568接合MK2i(100μLのPBS中10、100又は1000μM)を、ヘパリン被覆ステントサンプルと２時間37℃で温置してもよい。次いで、本発明者らが以前に示したようなインビボ「無限シンク」条件を模擬するように、新鮮なPBSを各時点(0.25、0.5、１、２、４、８、12及び24時間、その後は28日間毎日)加える。集めた上清をプレートリーダー(励起光578nm/発光603nm)で読み取り、未積載SMP/ヘパリン及び薬剤-AlexaFluor568単独コントロールと比較して標準曲線を導出し得る。

[00142] この範囲のMK2i用量は、50μg/日のMK2iが28日間にわたって放出され、100μM/日(典型的な前肘静脈(直径３mm，厚さ230μm)に等価な容積において静脈グラフト内膜過形成の防止に用いる有効用量)の達成を可能にするはずである。静脈壁肥厚は12週間にわたって継続し、動脈曝露まで存続するが、２〜４週間持続するMK2i放出プロフィールが理想的であり得る。なぜならば、VSMCの増殖及び遊走の大部分がこのウィンドウ内で起き、MK2iは抗過形成効果によりVSMC作用を阻害するからである。

[00143] 予想通り(図21b)、最も統合性が高い貯蔵層(最高の架橋度及び最小のメッシュサイズ)により、最も持続する放出が生じる一方、最も統合性が低い足場(最大のメッシュサイズ)が最もバースト的な放出を示す。このデータは、貯蔵層の統合性を変更して、重要な２〜４週間(VSMCの増殖及び遊走に起因して新生内膜形成が最も加速される期間)にわたる持続性放出プロフィールを達成できることを示す。しかし、インビボでは、用いた貯蔵材(ゼラチンゲル)の加速崩壊が予測されるので、代わりに、カチオン性MK2iの積載にアニオン性ヘパリンコーティングを用いてもよい。

[00144] 理論や機序に拘束されないが、毛細管形成は、ポリマー-動脈界面の全体にわたって分布するC16ペプチド及びAc-SDKPペプチドの血管形成促進、抗炎症性活性に起因し、血液停止の方向に従って生じる圧力傾斜により、血液がポリマー構築物へ向かい天然動脈に帰還する手段を提供する。よって、毛細管接続により天然脈管組織に付着した管状構築物は、閉塞動脈に別の導管を提供することができ、動脈バイパス留置術中に動脈離断を実施する必要性を除去することができる。

[00145] 本明細書に開示した主題の種々の詳細は、本明細書に開示した主題の範囲を逸脱することなく、変更可能であることが理解されよう。更に、本明細書の記載は、専ら説明目的であり、制限する目的ではない。
[00146] 本明細書で用いる用語は、当業者が十分に理解するものであると考えられるが、本明細書に開示した主題の説明を容易にするため本明細書に定義を示す。

[00147] 別に定義されていない限り、本明細書で用いる全ての技術用語及び科学用語は、本明細書に開示した主題が属する分野の当業者が通常理解するものと同義である。本明細書に記載のものに類似するか又は等価である任意の方法、デバイス及び材料を、本明細書に開示した主題の実施又は試験に使用できるが、代表的な方法、デバイス及び材料を本明細書に記載する。
[00148] 用語「含んでなる」、「含む」及び「有する」は、包含を意味する用語であり、列挙された要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味するものとする。

[00149] 長年の特許法上の慣例に従い、用語「a」、「an」及び「the」は、本出願(特許請求の範囲を含む)で用いる場合には、「１又は２以上の」をいうものとする。よって、例えば、「ポリマー」への言及は複数のポリマーを含む、といった具合である。
[00150] そうでないことが示されていない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる、成分の量、特性(例えば、反応条件)などを表す全ての数は、あらゆる場合にも、用語「約」で修飾されていると理解されるべきである。したがって、そうでないことが示されていない限り、本明細書及び特許請求の範囲に示される数値パラメータは、本明細書に開示した主題により得ようとされる所望の性質に応じて変動し得る近似値である。

[00151] 本明細書で用いる場合、質量、重量、時間、体積、濃度又はパーセンテージの値又は量に言及するときの用語「約」は、特定された量からの、幾つかの実施形態においては±50％、幾つかの実施形態においては±40％、幾つかの実施形態においては±30％、幾つかの実施形態においては±20％、幾つかの実施形態においては±10％、幾つかの実施形態においては±５％、幾つかの実施形態においては±１％、幾つかの実施形態においては±0.5％、幾つかの実施形態においては±0.1％の変動を包含するものとされる。なぜならば、そのような変動は、開示された方法を行うに適切であるからである。
[00152] 本明細書で用いる場合、範囲は、「約」を付した或る特定値から及び/又は「約」を付した別の特定値までとして表現されることがある。また、本明細書に開示されている多くの値について、各値は、当該値自体としてのみならず、「約」を付した当該特定値としても開示されていると理解される。例えば、値「10」が開示されている場合、「約10」も開示されている。また、２つの特定の単位の間の各単位も開示されていると理解される。例えば、10及び15が開示されている場合、11、12、13及び14も開示されている。
[00153] 本明細書を通じて言及される参考文献は全て、参照により本明細書に組み込まれる。

参考文献
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31．F. Li, W. Zhu, X. Zhang, C. Zhao, M. Xu, Journal of applied polymer science 1999, 71, 1063.
32．B. Guo, Y. Chen, Y. Lei, L. Zhang, W. Y. Zhou, A. B. Rabie, J. Zhao, Biomacromolecules 2011, 12, 1312.
33．D. M. Feldkamp, I. A. Rousseau, Macromol Mater Eng 2010, 295, 726.
34．A. W. McClung, G. Tandon, J. Baur, Mech Time-Depend Mater 2013, 17, 39.
35．K. Gall, C. M. Yakacki, Y. Liu, R. Shandas, N. Willett, K. S. Anseth, Journal of Biomedical Materials Research Part A 2005, 73A, 339.
36．M. V. Lancaster, US Patent 5 501 959, 1996.
37．M. C. Serrano, R. Pagani, M. Vallet-Regi, J. Pena, A. Ramila, I. Izquierdo, M. T. Portoles, Biomaterials 2004, 25, 5603.
38．C. X. F. Lam, D. W. Hutmacher, J.-T. Schantz, M. A. Woodruff, S. H. Teoh, Journal of Biomedical Materials Research Part A 2009, 90A, 906.
39．W. P. Williamson IV, P. A. Spence, G. A. Keller, C. R. Robinson, T. J. Ward, US Patent 7 722 642, 2010.
40．M. Song, H. Jang, J. Lee, J. H. Kim, S. H. Kim, K. Sun, Y. Park, Biomaterials 2014, 35, 2436.

Claims (53)

1. 光架橋可能であり、ペンダントアリルカルボキシレート基を含む少なくとも１つの第１のモノマー単位；及び
   光架橋可能でない第２のモノマー単位
   を含んでなる化合物であって、ポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)を含む化合物。
2. 第１のモノマー単位若しくは第２のモノマー単位又はこれらの両方がエステルである請求項１に記載の化合物。
3. 第１のモノマー単位若しくは第２のモノマー単位又はこれらの両方がε-カプロラクトン(CL)を含む請求項１に記載の化合物。
4. 光架橋可能であり、ペンダントアリルカルボキシレート基を含む少なくとも１つの第１のモノマー単位；及び
   光架橋可能でない第２のモノマー単位
   を含んでなる化合物であって、ポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)を含み、約35モル％〜約40モル％の第１のモノマー単位を含む化合物。
5. 約１モル％〜約30モル％の第１のモノマー単位を含む請求項１に記載の化合物。
6. 生理活性物質を更に含んでなる請求項１に記載の化合物。
7. 生理活性物質が機能性ペプチド、増殖因子若しくは化学療法剤又はこれらの組合せを含む請求項６に記載の化合物。
8. 生分解性、生体適合性若しくは生体吸収性又はこれらの組合せである請求項１に記載の化合物。
9. 約20〜約50℃で力学的従順性である請求項１〜８のいずれか１項に記載の化合物。
10. 架橋可能であり、ペンダントアリルカルボキシレート基を含む第１のモノマー単位及び架橋可能でない第２のモノマー単位を含む少なくとも１つの架橋ポリマーであって、ポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)ポリマーを含む架橋ポリマーを含んでなり、原形と埋込形状との間で変形可能である埋込可能な血管グラフト。
11. 第１のモノマー単位若しくは第２のモノマー単位又はこれらの両方がエステルである請求項１０に記載のグラフト。
12. 第１のモノマー単位若しくは第２のモノマー単位又はこれらの両方がε-カプロラクトン(CL)を含む請求項１０に記載のグラフト。
13. 架橋可能であり、ペンダントアリルカルボキシレート基を含む第１のモノマー単位及び架橋可能でない第２のモノマー単位を含む少なくとも１つの架橋ポリマーであって、該架橋ポリマーがポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)ポリマーを含み、約35モル％〜約40モル％の第１のモノマー単位を含んでなる、原形と埋込形状との間で変形可能である埋込可能な血管グラフト。
14. 複数の架橋ポリマーが約１モル％〜約30モル％の第１のモノマー単位を含む請求項１０に記載のグラフト。
15. 複数の架橋ポリマーが約20℃〜約50℃の形状遷移温度を有する請求項１０に記載のグラフト。
16. 複数の架橋ポリマーの形状遷移温度を超えて加温されたときに原形から埋込形状に変形するように構成されている請求項１５に記載のグラフト。
17. 原形が糸、シート、管形状、並びに血管、血管パッチ、血管バイパスグラフト、血管内/外ステント及びこれらの組合せに対応する形状から選択される請求項１０に記載のグラフト。
18. 埋込形状が血管、血管パッチ、血管バイパスグラフト、血管内/外ステントに対応する形状及びこれらの組合せから選択される請求項１０に記載のグラフト。
19. 原形が埋込形状の圧縮形態である請求項１０に記載のグラフト。
20. 生理活性物質を更に含んでなる請求項１０に記載のグラフト。
21. 生理活性物質が多効性剤、増殖因子、ペプチド、核酸、薬剤、MK2阻害剤、抗増殖剤、抗遊走剤、抗炎症剤又は抗線維化剤の少なくとも１つである請求項２０に記載のグラフト。
22. 生理活性物質がラパマイシン、タクロリムス、パクリタキセル、マリマスタット、デキサメタゾン、ピオグリタゾン、AZX又はシリスタゾールの少なくとも１つである請求項２０に記載のグラフト。
23. 請求項１０に記載のグラフトであって、(1)T _m を超えて加温し、引張応力(0.039MPaまで0.004MPa/分)に付することにより伸長形状にプログラムされ、(2)最大歪みε ₁ (N)を生じるように冷却し(０℃まで２℃/分)、(3)一時的形状(ε _u (N))を生じるように応力を除去し(０MPaまで0.004MPa/分)、(4)T _m を超えて加温(２℃/分)して原形(ε _p (N))を生じさせる熱機械的循環により測定したとき、50〜100％の形状固定性R _f (N)及び50〜100％の形状回復性R _r (N)(ここで、R _f (N)=(ε _u (N)/ε ₁ (N))×100％、R _r (N)=((ε ₁ (N)-ε _p (N))/(ε ₁ (N)-ε _p (N-1)))×100％及びN=３)を有するグラフト。
24. 37℃でのヤング率が約0.05〜200 MPaである請求項１０に記載のグラフト。
25. 複数の架橋ポリマーが生分解性、生体適合性若しくは生体吸収性又はこれらの組合せである請求項１０に記載のグラフト。
26. 埋込形状が血管に対応する形状である請求項１０に記載のグラフト。
27. 組織を取り囲む生分解性ポリマー製足場であって、架橋可能であり、ペンダントアリルカルボキシレート基を含む少なくとも１つのモノマー単位及び/又は少なくとも１つの形状記憶ポリマーを含む少なくとも１つの架橋ポリマーを含んでなるポリマー製足場の形態であり、前記架橋ポリマーがポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)ポリマーを含む、原形と埋込形状との間で変形可能であり、約20〜約50℃で力学的従順性である埋込可能な組織支持デバイス。
28. 少なくとも１つのモノマー単位がε-カプロラクトン(CL)を含む請求項２７に記載のデバイス。
29. 組織を取り囲む生分解性ポリマー製足場であって、架橋可能であり、ペンダントアリルカルボキシレート基を含む少なくとも１つのモノマー単位及び/又は少なくとも１つの形状記憶ポリマーを含む少なくとも１つの架橋ポリマーを含んでなるポリマー製足場の形態であり、前記複数の架橋ポリマーがポリ(ε-カプロラクトン)-コ-(α-アリルカルボキシレートε-カプロラクトン)ポリマーを含み、約35モル％〜約40モル％の前記少なくとも１つのモノマー単位を含む、原形と埋込形状との間で変形可能であり、約20〜約50℃で力学的従順性である埋込可能な組織支持デバイス。
30. 複数の架橋ポリマーが約１モル％〜約30モル％の前記少なくとも１つのモノマー単位を含む請求項２７に記載のデバイス。
31. 請求項２７に記載のデバイスであって、(1)T _m を超えて加温し、引張応力(0.039MPaまで0.004MPa/分)に付することにより伸長形状にプログラムされ、(2)最大歪みε ₁ (N)を生じるように冷却し(０℃まで２℃/分)、(3)一時的形状(ε _u (N))を生じるように応力を除去し(０MPaまで0.004MPa/分)、(4)T _m を超えて加温(２℃/分)して原形(ε _p (N))を生じさせる熱機械的循環により測定したとき、50〜100％の形状固定性R _f (N)及び50〜100％の形状回復性R _r (N)(ここで、R _f (N)=(ε _u (N)/ε ₁ (N))×100％、R _r (N)=((ε ₁ (N)-ε _p (N))/(ε ₁ (N)-ε _p (N-1)))×100％及びN=３)を有するデバイス。
32. 37℃でのヤング率が約0.05〜200 MPaである請求項２７に記載のデバイス。
33. 組織が静脈又は動脈である請求項２７に記載のデバイス。
34. 静脈又は動脈に対して外付けされる請求項３３に記載のデバイス。
35. 埋め込まれたときに組織にフィットするように形状記憶を有する請求項３４に記載のデバイス。
36. 血管グラフト吻合に対して外付けされる請求項２７に記載のデバイス。
37. 少なくとも１つの生理活性物質を更に含んでなる請求項２７に記載のデバイス。
38. 生理活性物質が多効性剤、増殖因子、ペプチド、核酸、薬剤、MK2阻害剤、抗増殖剤、抗遊走剤、抗炎症剤又は抗線維化剤の少なくとも１つである請求項３７に記載のデバイス。
39. 生理活性物質がラパマイシン、タクロリムス、パクリタキセル、マリマスタット、デキサメタゾン、ピオグリタゾン、AZX又はシリスタゾールの少なくとも１つである請求項３７に記載のデバイス。
40. 継ぎ目なし及び縫い目なしのシースを形成する請求項２７に記載のデバイス。
41. シースがメッシュ又は網細工である請求項４０に記載のデバイス。
42. メッシュ又は網細工である請求項３３に記載のデバイス。
43. 組織の従順性を模擬する様式での弾力性及び形状を有する請求項２７に記載のデバイス。
44. 組織の形状に合致するようにその長さに沿って伸長するか又は屈曲するかの少なくとも一方により変形可能である請求項２７に記載のデバイス。
45. メッシュ又は網細工であり、繊維から構成される請求項２７に記載のデバイス。
46. メッシュ又は網細工が編まれたか又は組み編みされている請求項４２に記載のデバイス。
47. 血液透析用又は任意のバイパスグラフトである請求項２７に記載のデバイス。
48. バスキュラーアクセス手術温度(体温近辺)でフィットするように誂えられた請求項２７に記載のデバイス。
49. ポリマー製足場が形状記憶ポリマーである請求項２７〜４８のいずれか１項に記載のデバイス。
50. ポリマー製足場が形状記憶ポリマーであり、体温又は体温近傍に遷移温度又は形状遷移温度を有する請求項２７〜４８のいずれか１項に記載のデバイス。
51. ポリマー製足場が光架橋可能である１つのモノマー単位及び光架橋可能でない１つのモノマー単位を有する請求項２７〜４８のいずれか１項に記載のデバイス。
52. ポリマー製足場がアリル官能化されている１つのモノマー単位及びアリル官能化されていない１つのモノマー単位を有する請求項２７〜５１のいずれか１項に記載のデバイス。
53. 原形が埋込形状の圧縮形態である請求項２７〜５２のいずれか１項に記載のデバイス。

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