KR20240024811A - 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템 및 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생체외 조건에서 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템 및 생체외 조건에서 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하는 방법에 관한 것이다. 일단 연결되면, 혈관 이식편은 생체공학 장기 내에 배치되고, 스텐트는 혈관 이식편 및 생체공학 장기 내부에 배치된다.

Description

생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템 및 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 방법

본 발명은 생체외 조건 하에서 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템 및 생체외 조건 하에서 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 방법에 관한 것이다. 일단 연결되면, 혈관 이식편은 생체공학 장기 내에 배치되고, 스텐트는 혈관 이식편 및 생체공학 장기 내부에 배치된다.

다양한 유형의 스텐트가 선행 기술으로부터 알려져 있다. 의료용 스텐트는 주로 협착 후 혈관을 확장하도록 설계된다. 이러한 스텐트의 예가 유럽 특허 EP 1608299에 기술되어 있으며, 이는 스텐트가 완전히 확장될 때까지, 혈관내 확장이 스텐트의 양쪽 끝에서 동시에 일어날 수 있는 자가－확장형 또는 풍선－확장형 스텐트를 제시한다. 여기서 설명된 스텐트는 작동 부분에 마커가 추가로 제공되어, 장치가 인체 내부에 위치할 수 있게 해준다. 스텐트의 팁은 손상되지 않는 것으로 간주되었다.

스텐트에 관한 또 다른 문헌인 유럽 특허 출원 EP3160400은 인체에 사용하기 위한 스텐트를 제시하는데, 이러한 스텐트는 타겟 부위에 쉽게 삽입할 수 있는 유연한 팁, 스텐트를 단단히 고정하기 위한 연결 부분의 루프 및 스텐트의 위치 평가에 사용되는 X-선 마커를 포함한다. 스텐트는 스텐트가 삽입되었던 수용자(recipient) 신체 부위와 스텐트의 다른 단부 사이에 유체가 흐를 수 있게 하는 연결을 제공한다. 이러한 스텐트는 자가-확장하지 않고, 카테터와 연결되어 체내에 유체를 공급하거나 체내로부터 유체를 배출한다. 인체에서의 사용은 일시적이다.

유럽 특허 출원 EP2146674에는 특수 맨드릴을 사용하여 혈관에 삽입되는 자가－확장형 스텐트가 기재되어 있다. 이러한 맨드릴은 날카로운 팁을 갖고 있으며, 맨드릴이 타겟 부위에 삽입될 때, 팁이 분리되면서 열려 스텐트가 해당 팁을 통해 빠져나갈 수 있다. 그 다음, 맨드릴을 빼내고, 스텐트를 확장하여 타겟 부위에 유지한다.

유사한 해결책이 또 다른 특허 JP4857125에 제시되어 있는데, 여기서 스텐트는 종방향으로 부러지는 팁이 장착된 맨드릴 내에서 타겟 부위로 다시 전달된다. 일단 삽입되면, 팁이 부러지고 스텐트가 통과할 수 있을 만큼의 충분한 내강(lument)을 제공한다. 그 다음, 스텐트는 자가-확장되어 타겟 부위에 유지된다.

예를 들어, 미국 특허 US9241782에 제시된 바와 같이, 스텐트를 사용하여 혈관을 함께 연결하는 가능성이 또한 선행 기술에 기재되어 있다. 이러한 문헌은 두 혈관을 함께 연결하기 위한 자가-확장 또는 풍선－확장형 스텐트의 사용에 대해 기재한다. 이러한 연결은 혈관을 스텐트에 단단히 고정하도록 설계된 확장 링 및 클램프를 스텐트의 양쪽 단부에 사용하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 스텐트는 혈관 외부 또는 혈관 내부에 존재할 수 있다. 스텐트-혈관 연결은 (스텐트를 혈관 외부에 사용하는 경우) 다음과 같이 수행된다: 1) 스텐트를 연결하고자 하는 이격된 혈관들 사이에 압축된 상태의 스텐트를 위치시키고, 스텐트의 직경이 혈관의 직경보다 크게 되도록 확장시키는 단계; 2) 혈관을 스텐트에 위치시키는 단계; 3) 스텐트의 직경이 확장된 스텐트의 직경보다 작지만 압축된 상태의 스텐트의 직경보다 크도록, 스텐트를 수축시키는 단계; 4) 확장 링 또는 마이크로-클램핑 스텐트(혈관 내부에 위치함)를 사용하여 스텐트를 혈관에 고정하여, 혈관이 스텐트와 스텐트 양쪽 단부의 링 사이에 고정되게 하는 단계. 다수의 이러한 링 또는 다른 상응하는 고정체(플랜지, 클램프 등)가 사용될 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 스텐트를 혈관 내부에 사용하는 경우, 조립 과정은 유사하며, 링(클램프)을 혈관 외부에 배치한다. 스텐트의 한쪽 단부가 첫 번째 혈관에 위치하고 스텐트의 다른 쪽 단부가 두 번째 혈관을 둘러싸는 혼합 구성도 가능하다.

또 다른 미국 특허 US6336937에는 혈관의 색전 단편(embolic fragment)을 우회하기 위해 자가－확장 스텐트를 사용할 수 있는 가능성이 기재되어 있다. 이러한 우회에서는, 2개의 확장 가능한 스텐트 팁이 막힌 부위의 혈관 상류 및 하류에 각각 배치되고, 유연한 튜브(예를 들어, 폴리머로 만들어짐)로 연결된다. 튜브의 길이는 우회를 제공하기 위해 필요한 대로 선택된다. 장치를 혈관에 위치시키기 위해, 혈관을 적절하게 절개하고 스텐트의 팁을 내부에 삽입한다.

팁이 확장되어, 혈관 내부에 고정된 상태로 유지된다. 튜브를 통해, 혈액은 막힘(blockage) 뒤 부위에서 혈관에 유사하게 위치하는, 우회 연결부의 다른 쪽 단부로 흐를 것이다.

미국 특허 출원 US20200360126A1은 문합(anastomosis) 후 혈관 협착을 예방하기 위해 두 혈관의 접합 부위에 사용되는 자가－확장 또는 풍선－확장 가능한 스텐트를 기재한다. 문합을 수행하기 위해, 혈관은 봉합사, 클립 또는 혈관을 연결하는 데 사용되는 다른 요소를 통해 연결된다. 이러한 솔루션에서, 스텐트는 구조물을 지지하고, 혈관이 서로 적절하게 고정되도록 보장한다. 스텐트는 혈관의 재협착을 추가적으로 예방한다. 연결되는 혈관이 상이한 직경을 가질 수 있고, 따라서 이에 삽입되는 스텐트 또한 양쪽 단부에서 확장된 후 상이한 직경을 가질 필요가 있다. 직경의 변화는 스텐트의 길이를 따라 점진적일 수도 있고, 스텐트의 특정 지점에서 급격할 수도 있다.

본 발명의 목적은 생체외 조건 하에서 생체공학 장기과 혈관 이식편을 생체 외부에서 확실히 영구적으로 연결하는 방법을 개발하는 것이다. 상기 목적은 이러한 용도에 적합한 설계를 갖는 시스템을 사용함으로써 달성되었다.

본 발명은 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 이는 자가－확장형 스텐트, 케이싱 및 파괴 가능한 팁을 갖는 맨드릴을 포함하고, 상기 시스템의 조립된 상태에서, 압축된 상태의 스텐트는 상기 케이싱 내에 배치되고, 상기 케이싱은 상기 스텐트가 상기 케이싱으로부터 제거될 때까지, 상기 스텐트를 압축된 상태로 유지하고, 상기 맨드릴은 상기 스텐트를 상기 케이싱으로부터 제거하기 위해 상기 스텐트 내부에 배치되고, 상기 조립된 상태에서, 상기 케이싱 및 상기 맨드릴의 길이는 20 내지 40cm의 범위에 있고, 상기 스텐트의 길이는 10 내지 40mm의 범위에 있고, 상기 스텐트의 직경은, 상기 압축된 상태에서, 상기 스텐트의 직경이 상기 혈관 이식편의 직경보다 작고, 확장될 때, 상기 스텐트의 직경이 생체공학 장기의 혈관 포트의 직경보다 크거나 같도록, 선택된다.

바람직하게는, 상기 확장된 상태에서, 상기 스텐트의 직경은 0.2mm 내지 50mm, 바람직하게는 1 내지 20mm의 범위이다.

상기 조립된 상태에서, 상기 케이싱 및 상기 맨드릴의 길이는 30cm이고, 상기 스텐트의 길이는 20mm이다.

바람직하게는, 상기 맨드릴은 상기 맨드릴의 파괴 가능한 단부(즉, 팁)이 분리되는 것을 가능하게 하는 원주방향 노치를 포함한다.

상기 맨드릴의 파괴 가능한 팁은 둥근 단부를 갖는 원추 형상을 갖는다.

바람직하게는, 상기 스텐트는 적어도 하나의 고정 루프, 바람직하게는 상기 스텐트의 각 단부에 하나씩 2개의 고정 루프를 포함한다.

바람직하게는, 상기 케이싱은 깊이 표시기를 포함한다.

선택적으로, 상기 시스템은 상기 혈관 포트의 직경과 매칭되는 상기 스텐트의 직경을 선택할 수 있게 하는 적어도 2개의 샘플러 세트를 포함하고, 상기 샘플러는 0.2mm 내지 50mm, 바람직하게는 1mm 내지 20mm 범위의 다양한 크기의 직경을 갖는다.

본 발명은 또한 생체외 조건 하에서 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 연결은 본 발명의 시스템에 의해 달성되고, 상기 방법은 다음 단계들:

a) 조립된 상태의 상기 시스템을 혈관 이식편에 삽입하는 단계;

b) 케이싱으로부터 스텐트를 부분적으로 제거하고, 바람직하게는 루프에 의해 상기 스텐트를 혈관 이식편에 부착하는 단계;

c) 바람직하게는 원주 방향의 노치 지점에서 맨드릴의 팁을 분리하는 단계;

d) 상기 케이싱에 상기 부착된 스텐트를 갖는 상기 혈관 이식편을 생체공학 장기의 혈관 포트에 삽입하는 단계;

e) 상기 맨드릴을 사용하여 상기 케이싱으로부터 스텐트를 제거하는 단계; 및

f) 상기 생체공학 장기의 혈관 포트로부터 상기 케이싱 및 맨드릴을 제거하는 단계;

를 포함한다.

상기 혈관 이식편으로서, 다음의 것들이 사용될 수 있다:

- 동물 기원의 탈세포화된 또는 재세포화된 혈관, 또는

- 동물 기원의 보존된 혈관, 또는

- 자가 혈관, 바람직하게는 복재 정맥, 또는

- 사망한 기증자로부터 수득하여 보존한 혈관, 또는

- 사망한 기증자로부터 수득하여 비-보존된 혈관, 또는

- 바람직하게는 EPTFE(확장형 폴리테트라플루오로에틸렌)로 만들어진 인조 혈관.

단계 a)를 실시하기 이전에, 상기 혈관 이식편을 탈세포화한 후, 내피 세포로 채운다(populated).

상기 생체공학 장기는 3D 바이오프린팅 기술을 사용하여 제조된다.

바람직하게는, 단계 d)에서의 삽입 깊이는 깊이 표시기(5)에 의해 조절되며, 이는 사용된 스텐트의 길이에 대응한다.

바람직하게는, 단계 d)에서, 상기 스텐트는 10 내지 40mm, 보다 바람직하게는 15 내지 30mm, 가장 바람직하게는 20mm의 깊이로 삽입된다.

가장 바람직하게는, 상기 생체공학 장기의 혈관 포트 각각에 대해, 단계 a) 내지 단계 f)의 시퀀스가 수행된다.

실시예에서, 본 발명의 목적은 도면에 도시되어 있다:
도 1은 혈관 이식편(4)에 삽입되기 이전의 압축된 상태의 스텐트(2)를 도시하며, 여기서 l은 스텐트의 맨드릴이고, 3은 스텐트의 케이싱이다.
도 2는 혈관 이식편(4)에 고정된 이후 및 생체공학 장기(8) 내부의 혈관 포트(7)에 설치되기 이전의 스텐트(2)를 도시하며, 여기서 1^*은 팁이 분리된 후의 맨드릴이고, 5는 깊이 표시기이고, 6은 고정 루프이다.
도 3은 혈관 포트(7)에 설치된 후, 혈관 이식편(4)에 연결된 스텐트(2)를 도시한다.
도 4는 혈관 이식편(4)에 대한 스텐트(2)의 직경을 선택하기 위하여 다양한 직경을 갖는 샘플러 세트를 도시한다.
도 5는 스텐트(2)에 의해 혈관 포트(7)를 통해 혈관 이식편(4)에 연결된 인공췌장인 생체공학 장기(8) 및 상기 생체공학 장기(8)를 가로지르는 조영제의 흐름을 도시한다.

본 발명의 목적을 위해, 혈관 이식편(vascular graft)은 본 발명에 따른 방법의 구현의 일부로서 인간 또는 동물 신체에 연결되지 않은, 예를 들어, 돼지, 소, 양 및 기타 동물로부터 수득된(harvested) 혈관과 같은 동물 기원의 혈관, 또는 이전에 인간으로부터 수득된 인간 기원의 혈관으로 정의된다.

바람직하게는, 이러한 혈관은 사전에 탈세포화되어(decellularized) 있다. 즉, 잠재적 수용자와 조직 부적합 가능성을 제거하기 위해 세포 및 외부 DNA를 제거한다. 보다 더 바람직하게는, 탈세포화 후에, 이러한 혈관은 수용자 세포로 채워진다(populated). 탈세포화는 예를 들어, 흐름 방법과 같은 당업계에 공지된 임의의 방법을 사용하거나, 또는 진탕기에 놓인 용기의 세제 용액 내에 혈관이 있는 정적 시스템을 사용함으로써, 달성될 수 있다.

"생체공학 장기(bionic organ)" 또는 "인공 장기"라는 용어는 췌장, 폐, 심장, 간 등 모든 장기를 모방하여 인공적으로 얻은 3차원 구조를 의미한다. 바람직하게는, 3D 바이오프린팅을 이용하여 생체공학 장기를 얻는다. 생체공학 장기는 혈관 포트로 끝나는 혈관계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법은 생체공학 장기와 혈관 이식편의 빠르고 단단하며 영구적인 연결을 제공한다.

따라서, 생체공학 장기와 함께 연결된 혈관 이식편은 혈관 봉합사(혈관 이식편을 사용한 간접 연결) 등을 통해 수용자의 혈관계에 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 연결 방법은 또한 현장에서(in situ) 스텐트를 사용하여 생체공학 장기를 수용자의 혈관에 직접 연결함으로써, 생체공학 장기를 수용자의 혈관계에 직접 연결하는 데 사용될 수도 있다. 보다 구체적으로, 이러한 연결은 생체공학 장기와의 연결 지점 상류측에 있는 수용자의 혈관을 절개한 후, 거기에 스텐트를 삽입하여 이를 확장하고 연결을 확보하는 방식으로 수행된다. 생체공학 장기를 수용자의 혈관계에 현장에서 연결하는 데 다음과 같은 옵션이 가능하다:

- 현장에서 수용자의 단리된(isolated) 동맥 및 정맥 혈관 - 여기서, 본 발명에 따른 방법의 단계 a) 내지 c)는 다음과 같이 대체된다: 적어도 30mm의 거리에 걸쳐 격리된 수용자의 말단 혈관(한쪽 끝에서 절단됨)(예를 들어, 상복부 정맥 및 동맥, 내부 장골 정맥 및 동맥)은 바람직하게는 혈관 클램프를 사용하여 일시적으로 폐쇄되고, 폐쇄 부위 근처에서 절개를 하여, 절개된 단부를 향해 제공되는 개구부를 통해 본 발명에 따른 시스템을 도입한다.

생체공학 장기의 혈관 포트에 혈관을 연결하는 추가 단계는 본 발명에 따른 생체외 방법에서와 같다. 맨드릴이 제거되면, 혈관의 개구부를 혈관 봉합사로 폐쇄한다.

- 현장에서 수용자의 단리된 동맥 및 정맥 혈관 - 여기서, 본 발명에 따른 방법의 단계 a) 내지 c)는 다음과 같이 대체된다: 적어도 40mm의 거리에 걸쳐 단리된 수용자의 말단 혈관(예를 들어, 상복부 정맥 및 동맥, 내부 장골 정맥 및 동맥)은 바람직하게는 혈관 클램프를 사용하여 일시적으로 폐쇄되고, 그 중간에서 절개가 이루어진다. 절개된 단부를 향해 획득된 개구부를 통해 본 발명에 따른 시스템을 도입하기 위해 혈관, 바람직하게는 양쪽 클램프 부근에서 절개가 이루어진다. 생체공학 장기(여기서, 반대쪽 단부에 배열된 혈관 포트를 가짐)의 혈관 포트에 혈관을 연결하는 추가 단계는 본 발명에 따른 생체외 방법과 같다. 맨드릴이 제거되면, 혈관의 개구부를 혈관 봉합사로 폐쇄한다.

생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템은 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있도록, 상업적으로 이용 가능한 스텐트와 관련하여 다양한 변형을 거쳤다.

본 출원에 기재된 스텐트는 케이싱에 수용되어, 케이싱으로부터 제거될 때까지 압축(수축)된 상태를 유지하며, 맨드릴을 포함하여 케이싱으로부터 제거될 수 있게 한다. 스텐트가 케이싱으로부터 제거되면, 확장하여 확장된 상태를 취한다.

이러한 스텐트는 삽입 동안에, 특히 생체공학 장기를 혈관계에 삽입하는 동안에, 정확한 위치 지정을 가능하게 하기 위해 케이싱에 깊이 표시기를 추가로 포함할 수 있다. 상기 깊이 표시기는 삽입을 최적화하기 위해 생체공학 장기의 입구/출구 개구부(혈관 포트)에 혈관 이식편과 함께 스텐트를 정밀하게 매립하는(embedding) 것을 가능하게 한다.

본 출원에 기재된 스텐트는 스텐트의 케이싱을 넘어 연장되는 각 단부에 루프가 제공될 수 있다. 상기 루프는 수술용 실을 사용하여 스텐트를 혈관 이식편에 고정하는 데 사용된다. 상업적으로 이용 가능한 시스템에 비해, 본 출원에 개시된 시스템은 조립된 상태에서 케이싱 및 맨드릴의 길이가 감소되는 것을 특징으로 한다. 상기 길이는 20 내지 40cm의 범위이고, 바람직하게는 30cm이다. 이렇게 감소된 길이는 층상 챔버 조건 하에서 스텐트의 취급을 용이하게 한다.

스텐트는 또한 스텐트 자체의 다양한 직경 범위 및 길이로 이용 가능하다. 완전히 확장될 때, 스텐트의 직경(여기서 완전 확장은 혈관 이식편 및 혈관 포트 외부로 스텐트의 최대 확장을 의미함)은 0.2 내지 50mm의 범위이고, 바람직하게는 1 내지 20mm의 범위이다. 적절하게는 확장 이전 스텐트의 직경이 혈관 이식편의 직경보다 작고, 스텐트가 혈관 포트의 직경보다 크거나 동일하게 확장되도록, 선택된다. 바람직하게는, 확장 후 스텐트의 직경은 혈관 포트 직경의 100% 내지 150%이다. 다양한 직경을 갖는 스텐트의 예가 도 4에 도시된다. 스텐트의 길이는 10 내지 40mm의 범위, 바람직하게는 20mm이다. 이러한 다양한 범위의 스텐트 직경 및 길이는 이식할 장기 유형 및 혈관 이식편과 혈관 포트의 직경에 따라 광범위한 적응 가능성을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 시스템은 파괴 가능한(breakable) 팁을 갖는 맨드릴을 포함한다. 상기 맨드릴에는 스텐트의 외부 단부의 레벨에서 원주를 따라 노치가 제공될 수 있으며, 이는 맨드릴의 팁이 지정된 위치에서 분리되는(break off) 것을 가능하게 한다. 부러지기 쉬운 맨드릴의 팁은 스텐트와 함께 혈관 이식편을 삽입하는 동안, 생체공학 장기 또는 혈관 포트가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 솔루션은 또한 생체공학 장기 내의 혈관이 혈관 포트에 대해 직선으로 설계될 필요성을 제거한다. 팁이 분리되면, 스텐트가 밀려 나올 때, 맨드릴이 생체공학 장기의 혈관 벽에 닿는 것을 방지하여, 혈관 벽을 가압하지 않게 된다.

상기와 같은 기존 솔루션의 수정으로 인해 본 발명에 따른 시스템은 이식 분야, 특히 생체 장기 이식의 경우, 중요한 역할을 할 수 있는 독특하고 현재 사용할 수 없는 제품이 된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 시스템은 스텐트의 직경을 혈관 이식편에 정확하게 맞추는 것을 가능하게 하는 샘플러 세트를 포함한다. 그러한 샘플러 세트는 0.2 내지 50mm, 바람직하게는 1 내지 20mm의 직경을 갖는 다음의 샘플러를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 세트는 바람직하게는 0.5mm 증분으로 1 내지 20mm의 전체 직경 범위의 샘플러를 포함한다.

실시예

실시예 1 - 상업용 스텐트에 기초하여 본 발명에 따른 방법에 사용하기 위한 스텐트의 제조

본 발명에 따른 방법에 사용하기에 적합한 스텐트(2)를 획득하기 위해, 6mm x 20mm 크기의 상업적으로 시판되는 스텐트에 대해 다음과 같은 변형이 이루어졌다.

- 층류 챔버에서 생체외 처리가 가능하도록, 스텐트(2)의 맨드릴(1)과 케이싱(3) 세트를 30cm 길이로 축소한다. 비교를 위해, 상업용 맨드릴-케이싱 세트의 길이는 예를 들어, 125cm이다.

- 스텐트를 개방하지 않고도 스텐트의 제1 루프에 수술용 실을 후속 배치할 수 있도록, 스텐트(2)의 케이싱(3)에 약 5mm 길이의 노치를 만든다.

- 스텐트(2)의 외부 가장자리에, 스텐트의 각 단부에 하나씩 2개의 고정 루프(6)를 생성한다.

- 케이싱(3)에서 수축되는 지점 근처에서 원주형 노치를 맨드릴(1)에 생성하여, 후속 부러짐 또는 비틀림을 용이하게 한다.

- 스텐트(2)의 케이싱(3)에 깊이 표시기(5)를 생성한다.

실시예 2 - 혈관 이식편과 인공췌장의 연결 구현(인공췌장 이식의 생체외 단계)

1) 혈관 이식편의 생성

지역 도축장에서 획득한 돼지 비장 동맥을 사용하여 이식편(4)을 생성하였다. 게이지를 사용하여, 직경 3.5 내지 4mm, 길이 약 60mm의 혈관을 선택하였다. 그 다음, 혈관을 폐쇄 시스템에서 40mL/분의 일정한 유속으로 흐름 탈세포화 처리하였다. 탈세포화 과정은 다음 단계로 구성된다:

- 4℃의 온도에서 1xPBS 중 1% 트리톤(Triton) X-100 + 0.1% NH40H 용액의 48시간 흐름,

- 4℃의 온도에서 0.01% 스트렙토마이신을 함유한 1xPBS 용액의 48시간 흐름,

- 37℃의 온도에서 0.0002% DNase I 및 0.12mM Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 함유한 lxPBS 용액의 8시간 흐름,

- 4℃의 온도에서 0.01% 스트렙토마이신을 함유한 1xPBS 용액의 48시간 흐름.

그 다음, 혈관을 0.01% 스트렙토마이신을 함유한 1xPBS 용액에 보존하고, 25 kGy의 방사선량으로 방사선 멸균 처리하였다. 마지막으로, 혈관은 (수용자의 내피 세포를 사용하여) 수용자의 세포로 다시 채워졌다.

2) 스텐트 선택

실시예 1에서 설명한 대로 획득된 직경 6mm, 길이 20mm의 자가－확장형 스텐트(2)를 실험에 사용하였다.

3) 혈관이식편에 연결되는 인공췌장

바이오-프린팅된 장기인 인공췌장(8)을 실험에 사용하였다. 장기(8)는 바이오잉크를 사용하는 압출 바이오프린팅 기술을 통해 얻었으며, 이는 동일한 출원인에 의한 또 다른 특허 출원 EP19218191.5의 주제이며, 이 출원은 본 출원의 출원일 현재 계류 중이다. 구성요소를 수용하는 장기(8)는 광-경화성 폴리머로 SLA 기술을 사용하여 인쇄되었다. 인공췌장(8)의 입구 및 출구-혈관 포트(7)는 4mm의 동일한 직경을 가졌다.

4) 실험 과정

상기 방법은 도 1 내지 도 3에 개략적으로 기재되어 있다. 도 1은 혈관 이식편(4)에 삽입되기 이전의 압축된 상태의 스텐트(2)를 도시한다. 스텐트(2)는 압축된 구성으로 케이싱(3) 내부에 위치하였다. 케이싱에는 맨드릴이 장착되어 있는데, 이는 둥글고 테이퍼진 팁 덕분에 스텐트(2)를 혈관 이식편(4)에 간단하고 손상 없이 삽입할 수 있게 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 생체공학 장기(8)를 혈관 이식편(4)에 연결하는 첫 번째 단계에서는, 케이싱(3)에 배열된 압축 형태의 스텐트(2)를 혈관 이식편(4)에 적절한 깊이로 삽입하였다. 케이싱(3)의 스텐트를 혈관 이식편에 삽입하여, 완전히 이식편 내부에 위치하도록 하였다.

케이싱(3)과 함께 스텐트(2)를 혈관 이식편(4)에 삽입하면, 스텐트(2)는 케이싱(3)이 완전히 열리지 않도록 케이싱(3)으로부터 부드럽게 제거되어, 스텐트(2)의 양쪽 단부에 있는 고정 루프(6)를 통해 혈관 이식편(4)에 고정될 수 있게 한다. 이는 이식편(4)에서 스텐트(2)를 고정할 목적으로 수술용 실을 사용하여, 루프(6)를 혈관 이식편(4)에 봉합함으로써 달성되었다. 스텐트(2)의 양쪽 단부에 단일의 혈관 봉합사(Prolen 4-0)를 사용하여 스텐트(2)를 혈관 이식편(4)에 봉합하였다. 적절한 원주 방향 노치 지점에서 케이싱(3)의 윤곽선 너머로 돌출된 맨드릴(1)의 팁이 분리되었다. 이 단계에서, 팁은 이미 그 기능을 수행하였다. 즉, 혈관 이식편(4)이 케이싱(3) 위로 미끄러지는 것을 허용하였으며, 더 이상 필요하지 않으며, 심지어 상기 방법의 후속 단계 실행을 방해하기도 하였다. 혈관 이식편(4)을 스텐트(2)에 연결하는 두 가지 구조물이 준비되었다.

다음 단계에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 케이싱(3)에서 스텐트(2)가 봉합된 혈관 이식편(4)을 혈관 포트(7)에 삽입하였다. 혈관 이식편(4)을 스텐트(2)에 연결하여 준비된 구조물을 인공췌장(8)의 동맥 및 정맥 혈관 포트(7)에 각각 20mm 깊이로 삽입하였다. 이러한 깊이는 또한 사용된 스텐트(2)의 길이에 대응한다. 후자의 값은 전체 장기를 과도하게 확대하지 않고 적절한 고정을 보장하므로, 특히 중요하였다. 혈관 이식편(4)의 내경은 그것이 혈관 포트(7)의 내경보다 0.0 내지 0.5mm 크도록 선택되었다. 이러한 단계에서, 깊이 표시기(5)를 사용하여 삽입 깊이를 제어하였다.

다음 단계에서, 2개의 자가-확장형 스텐트(2) 각각은 맨드릴(1^*)을 사용하여 케이싱(3)으로부터 제거되고, 이는 스텐트(2)가 확장된 상태로 확장되게 하였다. 그 다음, 스텐트(2)의 케이싱(3)과 맨드릴(1^*)을 인공췌장(8)의 양쪽 혈관 포트(7)로부터 제거하여, 스텐트(2)가 확장된 상태(즉, 인공췌장(8)의 입구와 출구의 직경에 대응하는 직경, 즉 4mm)로 확장되게 하였고, 이어서 혈관 이식편(4)을 확장시키고, 각 혈관 포트(7)의 내강(lumen)에서 혈관 이식편(4)과 함께 스텐트(2)를 고정시켰다. 이러한 단계에서, 연결 수단은 스텐트(2)의 확장력이었는데, 이는 연결뿐만 아니라 혈관 포트(7)에 혈관 이식편(4)의 고정을 보장하는 동시에, 스텐트(2)의 길이에 따른 협착을 방지하는 역할을 하였다. 스텐트(2)를 개방하면, 스텐트(2)의 근위 부분이, 이식되는 혈관 이식편(4)의 윤곽을 넘어 약간(약 2mm 길이 이상) 확장되는 결과를 초래하였다. 이식편(4) 외부에 위치한 스텐트(2)의 노출된 부분은 인공췌장(8)을 혈관 포트(7)에 고정하고(anchored), 추가 깔대기 모양의 테이퍼링 부분이 혈관 포트(7)를 밀봉하였다.

5) 결과

본 실험에서 획득된 인공췌장(8)이 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 입구 혈관 이식편으로부터 출구 혈관 이식편까지, 췌장(8)을 통한 조영제의 흐름을 도시한다. 스텐트(2)를 사용한 혈관 이식편(4)의 고정은 검은색으로 표시된다.

수행된 생체외 테스트는 최대 180mmHg의 압력에서 연결의 견고성을 입증하였다. 이러한 값 이상에서는 인공췌장(8)에서 견고성 부족이 관찰되었지만, 이들은 혈관 포트(7)보다는 생체공학 췌장(8)의 기능적 부분의 해부만을 포함하였다.

혈관 이식편(4)과 연결된, 실시예 2에서 얻은 인공췌장(8)은 각각의 돼지 장골 혈관을 절개하고 이를 인공췌장(8)의 정맥 및 동맥 혈관 포트(7)에 위치한 혈관 이식편(4)에 엔드-투-사이드 카렐(Carrel) 봉합사를 사용하여 연결함으로써, 살아있는 돼지의 체내에 이식되었다. 14일 후, 인공췌장(8)을 다시 제거하고, 육안검사를 위해 해부하였다.

생체내 실험 결과는 상기와 같이 얻은 혈관 이식편(4) 및 인공 장기(8)의 연결이 오래가고 견고함을 확인하였다.

Claims (15)

1. 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 시스템으로서,
   자가－확장형 스텐트(2), 케이싱(3) 및 파괴 가능한 팁을 갖는 맨드릴(1)을 포함하고, 상기 시스템의 조립된 상태에서, 압축된 상태의 스텐트(2)는 상기 케이싱(3) 내에 배치되고, 상기 케이싱(3)은 상기 스텐트(2)가 상기 케이싱(3)으로부터 제거될 때까지, 상기 스텐트(2)를 압축된 상태로 유지하고, 상기 맨드릴(1)은 상기 스텐트(2)를 상기 케이싱(3)으로부터 제거하기 위해 상기 스텐트(2) 내부에 배치되고, 상기 조립된 상태에서, 상기 케이싱(3) 및 상기 맨드릴(1)의 길이는 20 내지 40cm의 범위에 있고, 상기 스텐트(2)의 길이는 10 내지 40mm의 범위에 있고, 상기 스텐트(2)의 직경은, 상기 압축된 상태에서, 상기 스텐트(2)의 직경이 상기 혈관 이식편(4)의 직경보다 작고, 확장될 때, 상기 스텐트(2)의 직경이 생체공학 장기(8)의 혈관 포트(7)의 직경보다 크거나 같도록, 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 확장된 상태에서, 상기 스텐트(2)의 직경은 0.2mm 내지 50mm, 바람직하게는 1 내지 20mm의 범위인 것을 특징으로 하는 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조립된 상태에서, 상기 케이싱(3) 및 상기 맨드릴(1)의 길이는 30cm이고, 상기 스텐트(2)의 길이는 20mm인 것을 특징으로 하는 시스템.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 맨드릴(1)은 상기 맨드릴(1)의 파괴 가능한 팁이 분리되는 것을 가능하게 하는 원주방향 노치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드릴(1)의 파괴 가능한 팁은 둥근 단부를 갖는 원추 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스텐트(2)는 적어도 하나의 고정 루프(6), 바람직하게는 상기 스텐트(2)의 각 단부에 하나씩 2개의 고정 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱(3)은 깊이 표시기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혈관 포트(7)의 직경과 매칭되는 상기 스텐트(2)의 직경을 선택할 수 있게 하는 적어도 2개의 샘플러 세트를 포함하고, 상기 샘플러는 0.2mm 내지 50mm, 바람직하게는 1mm 내지 20mm 범위의 다양한 크기의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 생체외 조건 하에서 생체공학 장기를 혈관 이식편에 연결하기 위한 방법으로서,
   상기 연결은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 정의된 시스템에 의해 달성되고, 상기 방법은 다음 단계들:
   a) 조립된 상태의 상기 시스템을 혈관 이식편(4)에 삽입하는 단계;
   b) 케이싱(3)으로부터 스텐트(2)를 부분적으로 제거하고, 바람직하게는 루프(6)에 의해 상기 스텐트(2)를 혈관 이식편(4)에 부착하는 단계;
   c) 바람직하게는 원주 방향의 노치 지점에서 맨드릴(1)의 팁을 분리하는 단계;
   d) 상기 케이싱(3)에 상기 부착된 스텐트(2)를 갖는 상기 혈관 이식편(4)을 생체공학 장기(8)의 혈관 포트(7)에 삽입하는 단계;
   e) 상기 맨드릴(1^*)을 사용하여 상기 케이싱(3)으로부터 스텐트(2)를 제거하는 단계; 및
   f) 상기 생체공학 장기(8)의 혈관 포트(7)로부터 상기 케이싱(3) 및 맨드릴(1^*)을 제거하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 혈관 이식편(4)으로서, 다음의 것들이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법:
    - 동물 기원의 탈세포화된 또는 재세포화된 혈관, 또는
    - 동물 기원의 보존된 혈관, 또는
    - 자가 혈관, 바람직하게는 복재 정맥, 또는
    - 사망한 기증자로부터 수득하여 보존한 혈관, 또는
    - 사망한 기증자로부터 수득하여 비-보존된 혈관, 또는
    - 바람직하게는 EPTFE(확장형 폴리테트라플루오로에틸렌)로 만들어진 인조 혈관.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 단계 a)를 실시하기 이전에, 상기 혈관 이식편(4)을 탈세포화한 후, 내피 세포로 채우는(populated) 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제9항, 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 생체공학 장기(8)은 3D 바이오프린팅 기술을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서의 삽입 깊이는 깊이 표시기(5)에 의해 제어되며, 사용된 스텐트(2)의 길이에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 단계 d)에서, 상기 스텐트(2)는 10 내지 40mm, 보다 바람직하게는 15 내지 30mm, 가장 바람직하게는 20mm의 깊이로 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체공학 장기(8)의 혈관 포트(7) 각각에 대해, 단계 a) 내지 단계 f)의 시퀀스가 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.