JPH03503375A - 抗菌活性作用を行う医用装置、それに抗菌剤を注入する方法及び抗菌性組成物 - Google Patents

抗菌活性作用を行う医用装置、それに抗菌剤を注入する方法及び抗菌性組成物

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JPH03503375A JP89506237A JP50623789A JPH03503375A JP H03503375 A JPH03503375 A JP H03503375A JP 89506237 A JP89506237 A JP 89506237A JP 50623789 A JP50623789 A JP 50623789A JP H03503375 A JPH03503375 A JP H03503375A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の  および ゛ カテーテル、弁、鋳型成形部品、その他を必要とし、かつ、全体的または部分的 に、人体内に比較的長期間にわたって留置しなければならない移植形式の医用装 置は、歴史的には、感染のおそれということが、その短所であった。この種の装 置の例としては、水頭症側路、および中央静脈カテーテルがある。
装置のカテーテルまたは他の部分の内側表面における細菌の定着および増殖は、 移植された装置、および2次感染の条件の排除または交換の必要性など、患者に とって重大な問題を生起させる可能性がある。
このような装置に用いられる材料の表面に結合させた抗菌剤、例えば抗生物質の 使用によって、このような定着および増殖を防止しようとの試みに対して、多大 な配慮と研究が行われている。このような試みの目的は、定着および増殖を防止 するために、充分な静菌作用あるいは殺菌作用を生起させることにある。
これらの従来の試みには、多種多様の抗菌剤、および、シリコンエラストマー、 ポリテトラフルオロメタン、ポリエステル、ポリエチレン、ラテックスゴムなど 、多種多様の基質材料への塗布および接着が用いられてきた。
この問題に対する研究者の広汎な取組みの例が、下記の出版物に記載されており 、これらは、本発明の理解の参考となるものである。
アール・ベイストン(R,BAYSTON)およびアール・ディー・ジー・ミル ナー(R,D、G、 MILNER):r水頭症側路に用いられるシリコンゴム の、抗菌物質含浸後の抗菌活性(Antimicrobial Actirit y of 5ilicone Rubber Used in Hydroce phalus 5hunts、 af−ter Impregnat4on w ith Antia+1crobial 5ubstances)J、ジャーナ ル・オン・クリニカル・パソロジー(J、 C11n、 Pathol、)、第 134巻(1981年) 1,057〜1,062ページ。
アール・ベイストン:「水頭症の制御に用いられるスリット弁の機能に対する抗 生物質含浸の効果(Effect of AntibioticImpregn ation on the Function of 5lit Valves  Used to Con−trol Hydrocephalus)J、ツア イトシュリフト・フェア・キンデルヒルルギー(Z、 Kinderchir、 )、第31巻第4号(1980年12月)353〜359ページ。
アール・ニー・ハーヴエイ(R,A、 HARVEY)およびアール・エザルコ ニウム移植片に対する抗生物質の非共有結合(The non−covalen t bonding of antibiotics to a polyte trafluoro−ethylene benzalkonium graf t)J、アナルス・オン・サージエリ−(Ann、 Surgery)、第19 4巻(1981年)642〜7ページ。
スタンレーー工−1・トルースキン(STANLEY A、 TR0O5KIN )、アンソニー・ピーードネ”/ (ANTHONY P、 DONETZ)、 ’)far−ド・ニー拳ハーヴエイ(RICHARD A、 HARVEY)、 およびラルフ・ニス・グレコ(RALPHS、 GRECO):r抗生物質の結 合によるカテーテル性敗血症の予防(Preventi’on of cath eter 5epsis by anti−biotic bonding)J 、サージエリ−(Surgery)、1984年分547〜551ページ。
ニー・ビー・ドネツ、アール・ニー・ハーヴエイ、およびアール・ニス・グレコ =「カチオン界面活性剤を用いてポリテトラフルオロエチレンに結合させた抗生 物質の安定性(Stabflity 。
f antibiotics bound to polytetrafluo roethylene with cat−ionic 5urfactant s)J、ジャーナルーオンナクリ二カルー?イクロバイオロジー・(J、 C1 1r+、 Microbiol、)、第19巻(1984年)1〜3ページ。
このような従来の試みは、不幸にも最適の結果をもたらすに至らなか−)た。そ の主要な短所は、依然とり、で、特定の表面処理によって得られる抗菌活性は、 効力がかなり短期間であることにある。これには、用いられる薬剤および方法が 、選択された薬剤を装置の表面に一時的に結合させるに過ぎないという理論的裏 付けがある。
加えて、表面処理を施した装置を、抗菌剤、あるいは9、装置を形成する材料と のその結合に有害な影響を及ぼすことなく、首尾よく滅菌することが、公知の方 法によって可能であることについては、証明されていない。すなわち、表面1: 結合させた薬剤のそれに続く滅菌は、抗菌活性の持続期間を短縮させる傾向があ り、更に、体組織に有害な副産物を形成する可能性もある。
したがって、広範囲に慣用のエラストマー、またはその類似物に抗菌剤を結合さ せることが可能であり、その結果、有害な副作用を伴うことなく、これらの材料 表面における細菌の定置および増殖に対する、比較的長期間の防護作用を発揮し うる方法を提供することが、本発明の目的である。
更に、本発明は、上記の利点を有し、使用前に滅菌することができ、なおかつ、 これらの利点を保有し続ける物品の提供をも、その目的としている。
工匪Δ炙約 本発明は、生体組織に移植することが可能な高分子材料、例えばシリコンエラス トマー、またはその類似物を用いて作成される医用装置であって、前記材料は、 装置の使用に際して、持続的な抗菌活性を示すよう処理され、かつ膨潤剤の浸透 によって膨潤することが可能であり、更に、溶質として、完全に溶解した少なく とも1種類またはそれ以上の抗菌剤を含有する前記膨潤剤の作用を受け、その表 面は、材料本体の基質の膨潤を促進するのに充分な時間、前記膨潤剤に接触させ られ、それによって、溶質である選択された抗菌剤を含有する溶液の、材料本体 内の膨潤剤の作用による材料本体内の分子間空間への拡散および移動を可能にさ せ、更に、その溶媒は、蒸発によって、材料本体内の溶質から除去されることが 可能であり、溶媒の除去後は、材料本体が、抗菌剤をそれに実質的に均一に沈着 させ、その後もこれを表面に向かう−C継続的に移動させ、かつそれを通過して 拡散させつつ、その本来の大きさおよび形状に、実質的に復帰することが可能な 医用装置を提供する。
また、本発明は、シリコンエラストマーによる材料の本体を包含する移植可能な 医用装置の本体内に抗菌剤を注入する方法であって、前記装置表面を、膨潤剤と これに溶解した少なくとも1種類の抗菌剤とからなる溶液に完全に接触させる段 階と、溶液と表面との間の接触を、溶液が高分子材料の本体を完全に膨潤させ、 かつ膨潤によって拡大された基質の分子間空間内に拡散するのに充分な時間だけ 維持する段階と、溶液から溶媒を蒸発させ、それによって、高分子材料の本体内 に抗菌剤を実質的に均一に沈着させつつ、材料を、その本来の物理的形状および 状態に実質的に復帰させる段階と、処理を施した表面を洗浄する段階と、処理を 施した材料本体を使用前に滅菌する段階とからなる方法をも提供する。
本発明は、 (1)シリコンエラストマーまたは他の高分子材料、あるいはラテックスの分子 間空間を増大させることが可能であり、(2)選択された抗菌剤を、膨潤した材 料に注入することができるような条件およびやり方で、選択された抗菌剤を、化 学的には実質的に変化させることなく、注入された材料をその後に体内に移植し た際に、抗菌活性が長期間にわたって有意な水準に保つようにするのに充分な量 だけ、実質的に均一に溶解させることが可能である、膨潤性の薬剤を用いる。
生体外での試験によれば、本発明は、シリコンエラストマーの管材における少な くとも28日間にわたる間に、栄養液が37℃にて管材の中央内腔を通じて注入 されるという過度の細菌による攻撃に対しても、効果的な防護作用を発揮するこ とが明らかにされている。試験によれば、本発明の方法を用いて処理されたシリ コンエラストマーは、少なくとも20力月間の棚置き後も、抗菌活性を保持して いることも明らかにされている。
及匪立困廻旦1コ 一般的には、本発明の医用装置は、本体が実質的に均質な高分子材料、例えばシ リコンエラストマーまたはその類似物からなる。この高分子材料の本体の全体に 、1種類またはそれ以上の抗菌剤が、実質的に均一に分散されており、高分子材 料の本体の分子間空間内での抗菌剤の実質的に均一な分子的分散がもたらされる 。
高分子材料の本体、およびその中の抗菌剤は、高分子材料の分子と抗菌剤の分子 との固溶体を効果的に形成し、抗菌剤分子を、高分子材料の本体の側面に向かい 、かつそれを通過して拡散させて、使用に際して、充分な期間にわたって、人体 内への移植後の細菌の定着および増殖に対して効果的な防護作用を発揮させるよ うな濃度を有する。
本発明の方法に用いられる好適な抗菌剤は、下記の通りである。すなわち、 (1)リファマイシンBの半合成抗生物質誘導体であるリフアンビン[具体的に は、リフアンピンとは、ヒドラゾンである3−(4−メチル−1−ベレラジニル イミノメチル)−リファマイシンSVである]。
(2)塩酸クリンダマイシン。
これらの好適な薬剤は、溶質としてこれらを併用するのが好ましく、医用装置、 例えば水頭症側路に生じる感染の大部分を占めるダラム陽性菌のほとんどの菌株 を網羅する広い抗菌スペクトルの、優れた浸透力および持続的な抗菌活性を、本 発明によって処理した装置において発揮する。これらの薬剤はまた、コロイド懸 濁液、あるいは乳濁液としても用いられる。
医用装置の製造方法は、高分子材料の本体の全表面に適当な膨潤剤(溶媒)、例 えばヘキサン、トルエン、キシレン、あるいは、好ましくはクロロホルムと、抗 菌剤(溶質)とを、充分な時間与えて、高分子材料の本体の全体的な浸透および 膨潤、および、高分子材料の本体の全体にわたる抗菌剤の、拡大されたその分子 間空間内での実質的に均一な分散を可能にさせる段階からなる。
その後、膨潤剤は、蒸発によって除去され、膨潤を逆転させ、しかも高分子材料 の本体の全体にわたって、抗菌剤を分子間空間内での実質的に均一な分散相とし て保持する。
その結果、抗菌剤の分子が、基本的には高分子材料本体の分子との固溶体となり 、かつ、その後は、分子的な拡散のみによって、高分子材料本体の表面に向かい 、かつその表面を通過して移動する。
膨潤剤の除去後は、エチレンオキシド、あるいはガンマ線照射、あるいは、低温 蒸気によるオートクレーブのいずれかを用いて、装置を適切に滅菌する。オート クレーブ中で、約121℃(250°F)の温度、および大気圧を約1.08k g/cm”(15psi)上回る圧力で装置に蒸気をあてて、後述のような好都 合な結果を得るのが好適である。
目的の一つは、所望の時間にわたって、所望の強さの活性を維持するのに充分な 量の抗菌剤が存在しなければならないことである。
目的の他の一つは、移植物またはその機能に、あるいは受容者に対して、有毒ま たは他の有害な影響を及ぼすには不充分な量の抗菌剤が存在しなければならない ことである。総体的には、装置を移植する手術から生じる感染の危険性がある期 間の長さは、移植の時点から、手術後の装置の寿命が尽きる間のすべての時間ま での幅で変化し得る。したがって、エラストマーの基質内の抗菌剤の量および分 散度を調節できるのが好都合である。
所望の結果を得るためには、過剰量の薬剤の放出を抑えると同時に、装置の表面 で、充分な長さの時間だけ、薬剤が継続的かつ効果的に供給されるようにして、 抗菌剤が保持されるように、装置を構成する材料を作成しなければならない。
用いられる抗菌剤の有効量(例えば、溶媒に対するそれぞれの重量対体積比で0 .1〜10%)は、個々の医用装置の寸法および形状、および選択された高分子 材料の種類および肉厚に左右される。本発明の好適実施例で、例えば側路あるい はカテーテルのような装置については、抗菌剤の量は、各薬剤の重量対溶媒の体 積比で、約0,1〜0.2%が好適である。
図らずも発見されたことであるが、好ましくはオートクレーブなる装置中で、高 分子材料の本体を約121℃(250°F)の温度、および大気圧を約1.08 kg/ cm”(15psi)上回る圧力の蒸気熱のもとに、約30分装置いて 装置を滅菌した場合に、抗菌剤の活性に悪影響を及ぼすことなく、充分な量の抗 菌剤を保持することができ、他ならぬこの滅菌方法には、拡散特性に対して好都 合な効果がある。完全な滅菌を施すために、温度、圧力、および時間を装置の寸 法、形状、その他の特性に応じて変えることができる。
本発明に用いられる注入処理は、注入工程のために選択された装置の、その最大 膨潤時の形状に合わせて作られた特製のガラス製含浸槽の中で行われる。これら の処理槽は、注入を施すべき装置に適合するように設計されている。溶液は、装 置の全表面との接触がなされるよう、充分な量を用いる。
・に・ る 菌斉の装a 含浸を施すべき清浄かつ乾燥した装置を、抗菌剤の溶液中に沈潜させて充分に浸 漬し、装置の内側および外側表面を溶液と接触させ、かつ気泡をすべて駆逐する 。シリコンゴムの装置は、これを槽内に確保する。その理由は、適切に確保しな いと、装荷すべき溶液中で膨潤する際に、これが装荷槽から突出してし管を完全 に沈潜させた時点を、処理時間の開始とする。槽を掩蔽して、処理の際に、溶媒 が装荷用溶液から蒸発するのを最小限に抑える。膨潤自体は、はぼ10分間で実 質的に完了させることができるが、溶液と接触させる処理の継続時間は、約30 分乃至1時間とする。処理の間は、装荷槽を肉眼で検査し、装置が確実に沈潜し ているようにする。
処理期間の経過後は、装置を注意深く槽から取り出し、装置内部の液体を槽内に 流下させる。膨潤したシリコンゴムは、この段階では機械的に脆弱であって、容 易に断裂する。したがって、これを静かに取扱わなければならない。
装荷槽から引き上げた後、処理した装置を、直ちにエチルアルコール槽に沈潜さ せる。この洗浄によって、抗菌剤が、乾燥するにつれて、装置の外側にむらにな って残るのを抑え、しかも、抗菌活性の準位を著しく低下させることがないよう にする。
次いで、装置を垂直な位置で懸垂して、室温(21℃)で空気乾燥させる。次い で、この位置で1晩放置して、装置のガス抜きを行う。室温では、装置は、装荷 槽からの取り出し後10分以内に、最初の寸法および形状に回復するのを常とす る。
ガス抜き後は、処理した装置を流水遣水で簡単に洗浄し、ついで脱イオン水で洗 浄する。再びこれを温乾燥空気オーブン中で、約93.3℃(200’ F)を 越えないようにして短時間空気乾燥させる。次いで、処理した装置を、オートク レーブを用い、前述の通り、約121℃にて大気圧を約1.08kg/cが上回 る圧力で30分間、充分に滅菌する。
本発明の一部として、オートクレーブを用いた滅菌は、高分子材料の本体内部に 抗菌剤がより良好に保持されるという点で、充分なばかりでな(、新規かつ予期 せざる結果をももたらすことが発見された。
滅菌後は、処理した装置を、室温で暗所に貯蔵しなければならない。
装置の含浸に用いる抗菌剤は、使用の直前に、溶液としてこれを調製するのが最 良である。薬剤は感光性である可能性があり、また、溶液は揮発性であるから、 この溶液を直射日光にさらし、あるいは使用前に少しでも過度に長期間溶液とし て貯蔵することのないよう、厳重な注意を払わなければならない。使用後は、直 ちに溶液を廃棄する。
抗菌剤は、製造者の勧告に従って、乾燥形態で貯蔵する。使用直前に、これらを 分析用化学天秤を用いて秤量し、それぞれの濃度を、重量対体積比で典型的には 0.1%またはそれ以上とする。
溶質を適当な溶媒、例えばクロロホルムに溶解させる。溶媒を基剤とするこの溶 液を扱うには、ガラス製ビーカー、およびガラス製メスフラスコのみを用いる。
■占および  の 、・ 要約すると、この装置は、正常な分子間空間を一時的に拡大して、除去可能な拡 張剤、および抗菌剤などの処置溶液の浸透を可能にするような拡張が可能であり 、次いで、拡張剤の除去によって、実質的に正常な寸法および形状、および実質 的に正常な分子構造に緊縮し、しかも、実質的な量の化学的に変質していない抗 菌剤を、実質的に正常な分子構造内に保持することか可能な寸法および形状のシ リコンエラストマーを用いて作成される。
使用に際しては、高分子材料の本体内の抗菌剤が、固体拡散によってその表面に 向かい、かつそれを通過して放出されるものと考えられる。この高分子の分子構 造、およびそれとの抗菌剤の密接な分子会合からして、これらの薬剤の拡散は、 装置の表面で、かなり長期間にわたって抗菌性薬効が発揮されるような速度で行 われる。
粘稠度または分子的配置の様々に異なるシリコンエラストマーは、本発明に従っ て加工した場合に、下記の能力を示す。すなわち、 (1)その分子間空間内に抗菌剤を吸収し、かつその分子間空間内に化学的未変 質の抗菌剤を保持する。
(2)その表面に向かい、かつそれを通過しての抗菌剤の恒常的拡散によって、 長時間にわたって抗菌剤を放出する。
(3)滅菌後も抗菌活性を保持する。
(4)オートクレーブを用いて、抗菌活性を失うことなく、かつ抗菌剤の保持力 を高めつつ滅菌が可能である。
(5)長期の貯蔵時間にわたって、抗菌活性を保持する。
(6)過度に強力な細菌の攻撃に対しても、効果的な防護力を発揮する。
(7)本発明に従って加工し、生組織に移植した場合に、周囲の組織または器官 に有害な副作用を及ぼすことが皆無である。
上記の通り、本発明に従って加工した場合に、外科的に移植されたシリコンエラ ストマーの装置、例えば水頭症側路は、手術の際に持ち込まれた、移植物におけ る細菌の定着および増殖、およびその最終的な機能不全、その除去、およびその 交換に導きかねない細菌汚染を防ぎ、かつ、装置表面への抗菌剤の恒常的拡散に よって、持ち込まれた細菌の定着および増殖に対する防護力を、長期間にわたっ て発揮するものと思われる。
ここに記載の本発明の概念は、様々に異なる他の形態としてこれを具体化するこ とができる。したがって、別記の請求の範囲に記載の本発明は、従来の技術に制 約される以外の代替的実施例を包含するものである。
国際調査報告

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.生組織内に移植し、かつ長期間そこに内在させることが可能な材料を用いて 作成され、使用に際して、持続的な抗菌活性を示す医用装置であって、 膨潤剤によって膨潤することが可能であり、かつ、溶質としてそれに完全に溶解 した少なくとも1種類またはそれ以上の抗菌剤を含有する前記膨潤剤の作用を受 けている高分子材料の本体からなり、前記材料本体は、前記本体の膨潤を促進し て、正常な寸法およびその内部の分子間空間を拡大するのに充分な時間、前記膨 潤剤に接触させられ、それによって、選択された抗菌剤を含有する溶液の、材料 本体内の膨潤剤の作用による材料本体内の拡大された分子間空間への拡散および 移動を生起し、更に、前記溶媒は、蒸発によって、材料本体の基質内の溶質から 除去されるとともに、前記溶質は材料本体の分子間空間内に残留し、かつ、前記 溶媒の前記除去後は、前記材料本体は、その本来の大きさおよび形状に実質的に 復帰し、かつ実質的に正常な分子間空間を有し、前記抗菌剤がそれに実質的に均 一に沈着して、その後も、表面に向かって継続的に分子的に移動し、またその表 面を通過して分子的に拡散する結果、人体内での使用の間に、表面での抗菌活性 が持続的に発揮されるようになっている医用装置。
  2. 2.選択された材料が、シリコンエラストマーである請求項1記載の医用装置。
  3. 3.膨潤剤が、クロロホルムまたはその化学的同族体である請求項1または2記 載の医用装置。
  4. 4.抗菌剤が、リファンピン、塩酸クリンダマイシン、およびそれらの混合物よ りなる群から選択される請求項3記載の医用装置。
  5. 5.選択された抗菌剤のそれぞれが、膨潤剤に重量対膨潤剤の体積比で、約0. 1〜1.0%となる量で溶解される請求項4記載の医用装置。
  6. 6.医用装置、および高分子材料の本体、および抗菌剤が、オートクレーブを用 いて約121℃(250°F)の温度、および大気圧を約1.08kg/cm2 (15psi)上回る圧力で滅菌されている請求項5記載の医用装置。
  7. 7.エラストマーによる材料本体を包含する移植可能かつ長期内在性の医用装置 の本体内に抗菌剤を注入する方法であって、エラストマーを用いて作成された本 体の表面を、溶媒としての膨潤剤と、これに溶解させた溶質としての少なくとも 1種類の抗菌剤とからなる溶液に完全に接触させる段階と、溶液と表面との間の 接触を、溶液が完全に浸透し、かつ膨潤させ、かつ、材料本体の正常な分子間空 間を拡大して、膨潤がもたらした拡大された分子間空間内に溶液を拡散させるの に充分な時間だけ維持する段階と、 溶液から溶媒を蒸発させ、それにより、エラストマーの本体の分子間空間内に抗 菌剤を沈着かつ保持させつつ、材料の本体を、実質的に正常な分子間空間を有す るその本来の物理的形状および条件に実質的に複帰させる段階と、処理を施した 材料の本体の表面を洗浄し、かつ、処理を施した材料の本体を使用前に滅菌する 段階とからなることを特徴とする医用装置の本体内に抗菌剤を注入する方法。
  8. 8.抗菌剤が、リファンピン、塩酸クリンダマイシン、およびそれらの混合物か らなる広い抗菌スペクトルを有するものよりなる群から選択され、かつクロロホ ルムに溶解される請求項7記載の方法。
  9. 9.処理を施した材料本体が、オートクレーブを用いて約121℃(250°F )の温度、および大気圧を約1.08kg/cm2(15psi)上回る圧力で 滅菌される請求項7または8記載の方法。
  10. 10.シリコンエラストマーまたはその類似物を用いて作成された医用装置の本 体内に注入されることが可能な抗菌性組成物であって、 シリコンエラストマーに対する膨潤剤と、溶媒と、リファンピン、塩酸クリンダ マイシン、およびそれらの混合物よりなる群から選択される抗菌剤を成分とする 溶質とからなることを特徴とする抗菌性組成物。
  11. 11.膨潤剤および溶媒が、クロロホルムまたはその同族体の1種である請求項 10記載の組成物。
  12. 12.高重合分子の基質を有するシリコンエラストマーの本体と、前記高分子材 料の本体の全体にわたって実質的に均一に分散し、かつ前記シリコンエラストマ ーの本体の正常な分子間空間内に抗菌剤の分子を実質的に均一に分散させる2種 類の抗菌剤とからなり、 前記シリコンエラストマーの本体、およびその中の前記抗菌剤が、高分子材料の 分子と抗菌剤の分子との固溶体を効果的に形成し、抗菌剤の濃度および濃度分布 が、高分子材料の本体の分子間空間に向かい、かつそれを通過する抗菌剤の分子 の固体拡散を人体への移植後の感染に対して効果的な防護作用をもたらすのに充 分な期間にわたって生起させるようなものであることを特徴とする、人体に用い るための医用装置。
  13. 13.膨潤剤が、クロロホルムまたはその化学的同族体の1種である請求項12 記載の医用装置。
  14. 14.抗菌剤が、リファンピン、塩酸クリンダマイシン、およびそれらの混合物 よりなる群から選択される請求項12または13記載の医用装置。
  15. 15.抗菌剤のそれぞれが、クロロホルムに薬剤の重量対クロロホルムの体積比 で、約0.1〜1.0%となる量で溶解される請求項14記載の医用装置。
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