説明

医療器具へのポリマー・コーティング

体組織に接触する表面を有する医療器具、例えばステントであって、該表面は、その上に、共有結合的に結合したアリル末端ペンダント基を有するポリマーからなる生体適合性のあるコーティング層を有しており、かかるペンダント基は、−O−CH2−CH=CH2、−S−CH2−CH=CH2、−S(=O)−CH2−CH=CH2、 −Se−CH2−CH=CH2 及び−Se(=O)−CH2−CH=CH2から選ばれた成分を含む。該表面は生体適合性に優れており、金属表面に対して強い付着を発揮し得る。該ポリマーは、電解重合可能なモノマー、例えばピロールである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、医療器具へのポリマー・コーティング(polymer coating) に関するものである。
【背景技術】
【0002】
医学の分野においては、体組織や体液に接触する多くの器具(device)が用いられている。それらは、例えば、移植器具であり、血液透析装置のコンポーネンツであり、そして、血液貯蔵容器である。体組織に接触する表面が、それをその機能に適するようにする所定の特性を有していることは、重要なことである。それらの最も重要な一つは、生体適合性であり、また、細胞に対して非毒性である。器具が血液との接触を予定されているときには、かかる器具の表面が血栓症を引き起こさないようにすることが重要である。器具の意図された使用に依存する他の配慮も重要である。
【0003】
例えば、冠状のステント(coronary stent)の場合において、そのステントの表面は、炎症反応を引き起こすものではなく、また血栓症を促進するものでもなく、そして、早期に内皮細胞で被覆されることが望ましいのである。以前の例において、冠状のステント挿入処置においては、医療用鋼若しくは他の合金から各種のデザインで作られた地金(bare metal)ステントが、圧倒的に用いられていたのである。しかしながら、ステント挿入操作に必然的に伴なう動脈血管の損傷の結果、平滑筋細胞の増殖やルーメン内へのマイグレーションが惹起されるのである。これは、再狭窄と呼ばれている。地金ステントを用いた手術の15〜20%において、再狭窄が、ルーメン容積の重大な損失をもたらしている。このことが、更なる医療介入を要求し、一般に、血管にステントを再挿入することを必要としている。
【0004】
近年においては、冠状のステントは、薬剤、一般に、パクリタキセル、ラパマイシン及び密接に関連した薬剤が負荷されているポリマー・コーティングで修飾されたものとなっている。それらの薬剤は、ポリマーから溶出し、そして、細胞の移動や動脈壁の新生内膜肥厚を抑制するのである。そのような器具は、薬剤溶出ステントとして知られている。そのようなステントの使用は、再狭窄の発生において、劇的な減少をもたらしているのである。
【0005】
しかしながら、薬剤溶出ステントの安全性についての或る懸念が生じた。死に導くような遅発性の血栓症が、薬剤溶出ステントの挿入術後、1〜4年の間で、何人かの患者に生じているのである。このために、冠状のステント挿入手術において用いられる薬剤溶出ステントの割合は減少し、地金ステントの方が選ばれるようになっている。
【0006】
この遅発性の血栓症の原因は、ポリマー・コーティング又はポリマーと残留薬剤の組合せが、炎症反応を誘引し、血栓形成のカスケードのきっかけとなる血小板の付着(adhesion)や活性化に導くものであるようである。パクリタキセルやラパマイシンは、再狭窄を減少させるものであるが、また、それらは、損傷した動脈の治癒のために必要であり、且つ血栓症に対して保護する内皮細胞の増殖を阻害することとなる。
【0007】
これらの問題に鑑みて、本発明の目的は、体組織と接触せしめられるステントや他の医療器具の上に、改善された生体適合性のある重合体コーティング(polymeric coating) を提供することにある。
【0008】
アリウム・サティバム(ニンニク)のエキスが血小板抑制効果を有していることは知られている(1)。脳血管危険因子や一定増加の血小板累積を有する60名のボランティアについての二重盲検のプラセボ制御研究において、粉末化ニンニク(コーティングされた錠剤の形態にある)の800mgを、4週間を超えて、毎日摂取することにより、循環する血小板の集合物や自発的な血小板の累積についての病的な増加割合の大きな抑制に導いていることが示された。
【0009】
抗炎症性や血小板抑制効果を有するニンニクのエキスにおける幾つかの化合物は、アホエン、アリシン、アリイン及びエチイン(ethiin)であり、以下に示されるものである。
【化1】

参照:ネギ属における生物活性のS−アルキル(アルケニル)システイン・スルホキシド代謝産物:潜在性治療剤の化学
P. Rose, M. Whiteman, P. K. Moore 及び Y Z Zhu.
Nat. Prod. Rep., 2005, 22, 351-368
【0010】
WO03/018082は、ステントの如き移植可能な医療器具を開示しており、それは、基体と生物適合性の重合体コーティングとを有し、そこにおいて、コーティングは、アホエン及び/又はアリシン若しくはその異性体、同族体、相同物又は誘導体を含んでいる。その生体適合性のコーティングは、アホエン及び/又はアリシンが、所定の方式において且つ長い期間に亘って、制御可能に放出されることを許容する組成物を有している。それ故、かかる文献に開示の医療器具は、「薬剤溶出」カテゴリーにある。
【0011】
US4917921は、血液若しくは他の生理学的流体と接触して残される、人工器官やインプラントのコーティングとして用いるための、抗血栓性及び抗生の組成物を開示している。この組成物は、2−ビニル−4H−1,3−ジチインと生体適合性のモノマーとの共重合体である。かかるジチインは、アリル官能性を有するニンニクエキスである。フリーラジカル開始剤を用いた熱開始反応、光開始剤を用いた光化学開始反応、又は活性化されたメチルメタクリレートとの基転移重合を用いた化学的開始反応が、そのような共重合体を生成するための可能なルートとして開示されている。アリル基はモノマーの重合部分であり、それ故に、それは、ポリマー中には存在していない。
【0012】
モノマー:
【化2】

が、他の誘導体化されたピロールの合成における中間体として、開示されている(2)。そして、それは、かかる中間体が、多数の他のものと共に、電解重合可能であることについて述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】WO03/018082
【特許文献2】US4917921
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】Kiesewetter H et al. 「Effect of garlic on platelet aggregation in patients with increased risk of juvenile ischemic attack」 J. Clin. Pharm. 1993: 45(4); 333-336.
【非特許文献2】Le Gall et al. 「Synthesis of N-derivatised pyrroles: precursors to highly functionalised electropolymers」 J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1999: 1; 1657-1664.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
ここにおいて、本発明の目的とするところは、改善された生体適合性のある重合体コーティングを有する医療器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明に従えば、使用時に体組織に接触する表面を有する医療器具(medical device)であって、その表面が、その上に、共有結合的に結合した(covalently bound)アリル末端ペンダント基(allyl-terminated pendent group)を有するポリマーからなる生体適合性のあるコーティング層を有しており、そして、かかるペンダント基が、 −O−CH2−CH=CH2、−S−CH2−CH=CH2、−S(=O)−CH2−CH=CH2、 −Se−CH2−CH=CH2及び−Se(=O)−CH2−CH=CH2から選ばれた成分(moiety)を含むことを特徴とするものが、提供されるのである。
【0017】
かかるコーティング層は、遊離可能な形態において若しくは非遊離可能な形態において導入された薬剤を含むことが出来る。その薬剤は、例えば、共有結合、イオン結合、配位結合によって、ポリマーに結合せしめられ得、或いは、水素結合若しくはファンデルワールス力の如き弱い相互作用によって、結び付けられ得るものである。
【0018】
本発明に従う医療器具上への重合体コーティングにおけるアリル末端ペンダント基は、O,S若しくはSe原子が隣接することによって増大せしめられる、有益な効果を与えていると考えられる。それ故に、上記を与えるものから選択された成分を含むペンダント基が存在しなければならないことを除いて、かかるポリマーの性質は、制限されることはないのである。その可能なポリマーの例としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアミド、ポリアミノ酸、多糖類、ポリエステル、ポリアルケン、ポリアミン、ポリエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリシロキサン、ポリホスファジン(polyphosphazine) 、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリグルコネート、ポリ酸無水物、ポリホスフォエステル、ポリオルソエステル及びポリホスフェート・エステルがある。本発明に従う医療器具上の重合体コーティングは、共重合体を含み得るものである。
【0019】
本発明に従うポリマーは、二つ若しくはそれ以上のタイプのモノマーからなるポリマーを含んでいるが、そこにおいて、一つ若しくはそれ以上のタイプのモノマー残基(monomeric residue )は、末端がアリル基とされたペンダント基(allyl terminated pendent group)を含んでいる。ポリマー中のモノマー残基の、好ましくは少なくとも10%、より好ましくは少なくとも30%が、アリル末端ペンダント基を含むものである。更に好ましくは、ポリマー中のモノマー残基の少なくとも50%が、アリル末端ペンダント基を含んでいる。より一層好ましくは、ポリマー中のモノマー残基の少なくとも70%が、アリル末端ペンダント基を含んでいる。ポリマー中のモノマー残基の100%が、アリル末端ペンダント基を含むものであるとすることが出来る。
【0020】
本発明の医療器具上の重合体コーティングは、各種の重合方法によって形成され得るものであり、それは、電解重合(electropolymerisation) 、開環重合、ラジカル重合、配位重合、官能基(ステップ成長)重合、メタセシス(metathesis)重合及びカチオン重合を含んでいる。アリル末端ペンダント基は、重合に先立って、モノマー中に存在せしめられ得るものである。もし必要であれば、アリル末端ペンダント基は、重合の間、例えば保護基を付けることによって、保護することが出来る。或いはまた、かかるアリル末端ペンダント基は、重合後に、ポリマーに対して共有結合的に結合せしめられることも可能である。
【0021】
好ましくは、本発明に従う医療器具上の重合体コーティングは、電解重合させられている。これは、重合が電解重合であるときに、モノマー中のアリル基は重合に巻き込まれることがないからであり、それで、アリルペンダント基がポリマー生成物中にそのまま存在して、確実に残るようにすることが容易である。それ故に、好ましくは、本発明に従う医療器具上への重合体コーティングを形成する一つのポリマー若しくは複数のポリマーは、ポリピロール、ポリチオフェン及びポリアニリンから選択される。最も好ましくは、本発明に従うポリマー・コーティングは、ポリピロールからなるものである。
【0022】
ペンダント基におけるアリル末端基は、本発明に従う重合体コーティングを有する医療器具の有益な性質を与えるものと信じられている。そのペンダント基は、 −O−CH2−CH=CH2、−S−CH2−CH=CH2、−S(=O)−CH2−CH=CH2、 −Se−CH2−CH=CH2、及び−Se(=O)−CH2−CH=CH2から選ばれた部分を含んでいる。より好ましくは、かかるペンダント基は、 −C(=O)−O−CH2−CH=CH2、−CH2−S(=O)−CH2−CH=CH2、−S−S−CH2−CH=CH2、−S(=O)−S−CH2−CH=CH2、及び−S−S(=O)−CH2−CH=CH2から選ばれた部分を含んでいる。
【0023】
このペンダント基は、重合鎖(骨格)に対して、直接的に又はリンカー(linker)を介して、共有結合的に(covalently)結び付けられている。その結合の性質は、本発明の有益な特性を与えることにおいて、決定的なものではない。一般に、ペンダント基は、モノマーの重合可能な構成部分の残基に取り付けられている。例えば、
【化3】

があり、そこで、ペンダント基は、ポリピロール重合体におけるピロール環残基に結び付けられているのである。
【0024】
ポリマーがポリピロールであるとき、ペンダント基は、直接に若しくはリンカーを介して、ピロール環におけるN原子に、又はピロール環における3位置にあるC原子に、結び付けることが出来る。好ましくは、かかるペンダント基は、ピロール環におけるN原子に取り付けられる。
【0025】
ポリマーがポリチオフェンであるとき、ペンダント基は、直接に若しくはリンカーを介して、チオフェン環の3位置にあるC原子に結び付けられ得るのである。
【0026】
ポリマーがポリアニリンであるとき、ペンダント基は、直接に若しくはリンカーを介して、芳香環に結び付けられ得る。
【0027】
ペンダント基は、本発明に従う医療器具上の重合体コーティングにおけるポリマーに、共有結合的に結び付けられる。上述したものから選択されたペンダント基とポリマーとの間に、直接の共有結合が存在せしめられ得る。しかしながら、好ましくは、ペンダント基は、共有結合性のリンカーを介して、ポリマーに結び付けられている。そのリンカーは、本発明においては、限定されるものではない。それは、飽和若しくは不飽和のアルキル成分であり得る。好ましくは、かかる共有結合性のリンカーは、アミド、エステル及びエーテルから選択された成分を有している。より好ましくは、該共有結合性リンカーは、アミド若しくはエステルから選択された成分を有している。より一層好ましくは、かかる共有結合性リンカーは、アミド成分を有している。共有結合性リンカーがアミド成分であるときに、ペンダント基は、アミド成分のC原子よりもアミド成分のN原子に、より近付けられていることが好ましいのである。
【0028】
一般に、本発明に従う移植可能な器具上に重合体コーティングを形成するためのモノマーは、次のように定義され得る:
A−B−C−D−E
[但し、Aは重合可能な構成成分であり、例えば、ピロール環、チオフェン環若しくはアニリン環である;
Bは、C1-20のアルキル鎖である。このアルキル鎖は、分岐していても、或いは未分岐のものであっても良く、そして、場合により置換されていても良い;
Cは、アミド(−CO−NH−)、エステル(−CO−O−)若しくはエーテル(−O−)であり、好ましくは、アミドである;
Dは、C1-20のアルキル鎖である。このアルキル鎖は、分岐していても良く、また未分岐であっても良く、そして、場合により置換されていても良い;そして、
Eは、ペンダント基である。
構成成分B及びDは、それぞれ、任意である。]
【0029】
構成成分A,B(もし存在すれば),C,D(もし存在すれば)及びEは、上記で示される如く、共有結合的に結び付けられている。構成成分B(もし存在すれば)、C及びD(もし存在すれば)は、共に、共有結合性のリンカーである。
【0030】
B及び/又はDが存在するとき、その上の好ましい任意の置換基は、−COOH若しくは−COO- 、−COOR’、−CONH2、−CONHR’、−CON(R’)2、−COR’、−F、−Cl、−Br、−I、−CN、−NO2 、−OH、−OR’、−SH、−SR’、−O−CO−R’、−NH2、−NHR’、−NH(R’)2、N(R’)3+、例えばN(CH33+ 、−NH−CO−R’、−NH−CO−H、−NR’−CO−R’、−NR’−SO2H、−NR’−SO2R’、−SO2R’、−OSO2R’、−C5-20アリール、−C1-7アルキル−C5-20アリール、−C1-7アルケニル−C5-20アリール(但し、R’は1〜6のC数のアルキル若しくはアルケニルであり、好ましくは1〜4の炭素原子数のものである)の何れかである。
【0031】
好ましくは、Dは、未置換のものであり、或いは、荷電された薬剤成分と結合し得る−COO-若しくはN(R’)3+、例えばN(CH33+の如き荷電された基によって、置換されている。共有結合性のリンカー若しくはペンダント基は、他の共有結合性のリンカー若しくはペンダント基に、共有結合的に結び付けることが出来る。本発明に従う医療器具上に重合体コーティングを形成するためのモノマーの例としては、以下のものがある:
【化4】

【0032】
本発明に従う医療器具は、使用時に体組織に接触する表面を有しており、その表面は、その上に、上述の如きポリマーからなる生体適合性のあるコーティング層を有している。かかる医療器具は、ステント、整形外科のインプラント、ポンプ、心臓弁、血液透析装置、血液貯蔵容器及びカテーテル・ガイドワイヤのうちの一つとすることが出来る。好ましくは、本発明に従う医療器具は、哺乳類の体内に移植され得るように適合せしめられる。好ましくは、それらは、血液と接触して存在するように適合せしめられる。最も好ましくは、医療器具は、ステントである。本発明は、獣医学の医療に用いられる器具に適用可能である。本発明は、血液の貯蔵や血液の処理、例えば、輸液において用いられるべき血液のものにおいて用いられる器具乃至は装置にまで拡大される。
【0033】
定義
ここで用いられる「電解重合された」の言葉は、電解重合可能なモノマーの電解重合によって形成されるポリマーに関連するものである。それらは、モノマー溶液を通って電位を適用することによって、合成されるものである。
【0034】
ポリマーのタイプ、例えば「ポリピロール」に関して、ここで用いられるような「ポリピロール」(若しくは、等価物)の言葉は、そのようなポリマーが他の限定によって排斥されない限りにおいて、ポリピロールの誘導体に関連する。例えば、本発明に従うポリマーは、本発明に従うペンダント基を有していなければならない。
【0035】
ここで用いられる「体組織」なる用語は、生体内に存在する、又は生体内に配置されるべきことが意図された、生存細胞の収集物にも関連するものである。この専門用語は、血液の如き体液を含んでいる。
【発明の効果】
【0036】
本発明に従う医療器具は、多くの利点を提供することが出来る。例えば、低い血小板付着及び血小板活性化特性を有し得ることであり、そして、非血栓性乃至は反血栓性であり得ることである。また、内皮化(endothelialisation)をサポートすることが出来、それで、移植後の治癒工程を促進することが出来るのである。更に、かかる医療器具は、低い細胞毒性を有するものであり、血液適合性のあるものであり、そして、一般に、生物系において、充分に耐性のあるものである。コーティング層は、また、金属表面に対して強い付着を発揮し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】未コートの及びコートされた医療用スチール面に付着せるヒト血小板の血小板形状分布を示す図である。
【図2】ポリマーコートされたステンレススチール製ディスク上の冠状内皮細胞の菌叢(lawn)を示す顕微鏡写真である。
【図3】30rpmで振とうしつつ、37℃×14日間、生理食塩水中で培養した後の、本発明に従うコートされたステントを示している。
【図4】ポリEでコートされた本発明に従う拡大されたステントを示している。
【図5】図4におけるステントの支柱(strut)の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下の記述において、以下のモノマーのポリマーが参照される。モノマーAのポリマーは、「ポリA(poly A )」として参照され、モノマーEのポリマーは、「ポリE」として参照され、以下、同様である。
【0039】
【化5】

【0040】
ポリA、ポリG、ポリL、及びポリRは、本発明の範囲外のものである。そして、それらは、比較例として含められている。ポリE、ポリP及びポリTでコートされた医療器具は、本発明の範囲内のものである。ポリEは、以下に詳細に論じられている。ポリP及びポリTは、本発明の更なる実施例である。
【0041】
−電解重合−
本発明に従う医療器具上への重合体コーティングを形成するためのモノマーが、充分に確立された方法(2)に従って電解重合された。電気化学的コーティングの前に、ディスク、ロッド又はステントの表面調製は、例えば、市販のハロカーボンを用いた脱脂、水中で5分間の超音波処理、続いて、エタノールでの洗浄及び乾燥を含んでいる。金属表面上のポリマー量が、重量を計ることによって、ポリマーフィルムを酸化するために要求される電荷を測定することによって、或いは、かかるフィルムの成長に要求されるバルク電荷(bulk charge) を測定することによって、決定された。かかるフィルムは、それがディスク上に成長させられるときに、拡散反射FTIR分光検査法(3)によって、分光学的に特徴付けられた。
【0042】
ステントをポリEでコーティングするための方法は、以下の通りである。用いられたステントは、その非拡張状態において、15×1.57mmであり、約0.31cm2 の表面積を有し、316LVMステンレススチールにて作製されたものである。
【0043】
コーティングに先立ち、ステントは、厳密な調製プロトコルを受けた。エタノール(>99.7%純度)中における2時間の超音波処理及び圧縮空気の流れの下での乾燥に続き、ステントの重さが5桁天秤(five figure balance )で測定された。更に、それらは、濃硝酸に15秒間浸漬されることによって、清浄化された。かかる酸は、エタノールに浸漬することによって、取り除かれた。ステントは、再び、圧縮空気の流れの下で乾燥された。最後のクリーニング工程は、ゼロトライ・デグリーザー(ZeroTri de-greaser:LPS Laboratories, USA )で充分に噴霧することであり、そして、それから乾燥することであった。
【0044】
ステントは、二窒素(dinitrogen)を散布した、200mMのテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの乾燥アセトニトリル溶液中に4〜6mMのモノマーEを含むH型セルに移され、そして、かかるステントの全長が、溶液の表面より下に位置するようにして、電池の作用陽極を形成するようにした。ステントは、Ag/AgCl基準電極に対して、約1.1Vの電位に保持され、そして、充分な電荷が、所望のコーティング厚さを与えるように流された。コーティングの後に、ステントホルダアッセンブリがセルから取り除かれて、ステントが、残留する電解質を除去するために、温アセトニトリルの浴内に配置された。それから、ステントが取り除かれ、乾燥され、そして、再び重量が測定されて、コーティング重量の評価が行なわれた。
【0045】
−血小板の付着及び活性化−
ポリE及びポリRが、ポリマー・コーティングとして、直径1cmの医療用スチールディスクの表面に形成された。ポリEは、本発明の範囲内のものであり、ポリRは、比較例である。ポリE及びポリRでコートされたスチールの血小板付着及び活性化特性が、未コートの316LVM医療用スチールのものと比較された。
【0046】
多血小板血漿(platelet rich plasma;PRP)が、200g×10分間の穏やかな遠心分離法によって、全クエン酸塩加ヒト血液から回収された。そのPRPは、それから、5.5mMのグルコースを含む無菌のリン酸塩緩衝生理食塩水(PBS)(37℃に温められた)に、50:50に希釈され、そしてその0.5mLが、各スチール試料(ポリEでコートされたもの、ポリRでコートされたもの、未コートのもの)に添加された。各試料は、それから、5%CO2 の雰囲気下、37℃で1時間、培養された。その培養の後、各試料は、PBSで3度濯がれて、非付着性の血小板が除去された。それから、各試料は、2.5%SEM等級のグルタルアルデヒド(カコジル酸塩緩衝剤中)で、2時間の間、室温で固定された。この固定の後、試料は、増大するエタノール濃度(30,50,70,90及び100%)のものに、各濃度で15分間、連続して通じることにより、脱水された。それから、各試料は、SEM分析のために、乾燥され、取り付けられ、そして、パラジウムのコートがスパッタリングにて行なわれた。
【0047】
視野(100μm×140μm)当たりの血小板の数がカウントされ、そして、3つに折り重ねた試料について、各試料当たり10視野から、その平均値が算出された。血小板の形状は、拡散(活性化)若しくは丸(非活性化)のカテゴリに分けられた。以前の研究は、同様に、異質な表面への付着時に、血小板の形態学的な変化の各種段階を確認している(4,5)。血小板形状の変化が、活性化に強力に関連しているものと、一般に仮定されている。
【0048】
図1は、各試験材料に対する付着性血小板の数及び形態を示している。それらの結果は、明確に、ポリEのコーティングが、裸鋼に比較して、血小板の付着及び血小板の活性化の両方を減少させることを示唆している。また、ポリEがコートされたスチールが、ポリRのコートされたスチールよりも、著しく低い血小板付着性を有していることが見られる。それらの結果は、本発明に従う医療器具上へのポリマー・コーティングが、著しく血小板の付着及び活性化を低減せしめ、それ故に、そのような器具の血栓形成を大いに低減しそうであることを示唆しているのである。
【0049】
−内皮化−
上記したように、コーティングが内皮化をサポートする能力は、移植され得る器具、特にステントにおいて望ましい特徴である。ポリEがヒト冠動脈内皮細胞の成長を支持する能力は、図2の顕微鏡写真によって示されている。かかる図2は、ポリEが約1μmの厚さでコートされた、直径が1cmのステンレススチールのディスク上に置かれた冠動脈内皮細胞の単層の菌叢を示している。
【0050】
−一般的な生体内耐性−
ポリA、ポリE、ポリG及びポリRのステンレススチール製ロッド上へのコーティングは、未コートの316Lステンレススチール対照と共に、ウサギの背側の筋肉内に移植された。それらは、EN10993−6によって規定されているように、90日までの間の移植期間の後、取り出されて、検査された。その結果は、それらポリマーが極めて充分な耐性を有するものであり、また、ポリEが、特に、表1に示される如く、フィブリン形成に関して、裸の金属対照よりも、より良く挙動することを示している。
【0051】
表1:筋肉移植を行なったウサギにおけるポリEの耐性:組織学的報告、生物学的パラ メータの概要
【表1】

【0052】
−細胞毒性−
本発明において使用可能なものに含まれるポリピロールの極めて低い細胞毒性が、ポリEに対して得られたデータによって示されている。MRC−5細胞を用いた効力検定プロトコルに続いて、負及び正の対照として、それぞれ、ポリエチレン及びラテックスゴムを用いた、ISO10993によって規定される処置を実施した。表2に示される結果は、ポリE抽出物が、感受性株に対して何等の細胞損傷をも生じさせないことを示したことを説明している。
【表2】

毒性の分類:0=何れの細胞も損傷を示していない
1=0〜25%の細胞が損傷を示している
2=25〜50%の細胞が損傷を示している
3=50〜75%の細胞が損傷を示している
4=75〜100%の細胞が損傷を示している
【0053】
−血液適合性−
ポリA及びポリEが、医療用インプラントのためのISO10993ガイドラインの下で、血液適合性についてテストされた。表3に示されるように、それら2つは、血液適合性を有していることが見出された。
表3:血液適合性指数(%溶血)
【表3】

【0054】
−付着の研究−
未修飾のポリピロール、ポリA、ポリL及びポリEの各ポリマーの316L研磨ステンレススチール(表面粗さ因子Ra =0.03)に対する付着が、TWIによってテストされた。ポリマーがコートされた316Lステンレススチール製のプレートから、シアノアクリレート結合スチール製のスタブ(stub)を折るために必要とされる単位面積当たりの力が測定され、そして、その得られた結果が、表4に示されている。
【表4】

【0055】
それ故に、本発明に従うポリマー・コーティング(ポリE)は、スチール(鋼)に対して、極めて強い付着性を示したことが認められるのである。このことは、血栓症或いは他の望ましくない影響が惹起されることとなるポリマー・コーティングの剥離、又は他の割れ若しくは破損の危険性を減じることとなるために、望ましいものである。
【0056】
ポリEがコートされた5つのステンレススチール製ステントが、血液等張生理食塩水溶液中において、37℃で14日間、30rpmで振とうしながら、保持された。それらは取り出され、そして、顕微鏡写真が撮られた。各コーティングには、何等のキズ、割れ若しくは剥離も、20nmの分解能では観察されなかった。図3が、かくの如く処理されたステントを示している。
【0057】
ポリEでコートされた3つのステンレススチール製ステントが、カテーテル・バルーン上に、それぞれ、手でカールさせられ、そして、充分に拡大させられた。そのコートされたステントは、取り外され、そして、顕微鏡写真が撮られた。各コーティングについて、何等のキズ、割れ若しくは剥離も、20nmの分解能で観察されなかった。このことは、ポリマー・コーティングの物理的な強靭性を示している。図4は、ポリEでコートされた拡大ステントを示している。図5は、かかるステントの支柱(strut) の拡大図である。
【0058】
−生体内テスト−
上で述べたように、薬剤溶出ステントの使用における遅発性血栓症の発生が、好ましいとされた地金ステントに引き起こされるのである。本発明に従ってコーティング層にてコートされたステントを用いたブタ冠状動脈において実施された生体内テストは、そのようなステントが、地金ステントに比べて、何等の悪い血管応答を誘引するものでないことを示した。
【0059】
方法:上述した官能性化ピロールモノマーE(N,N’−ビス[3−(ピロール−1−イル)プロパノイル]−L−シスチン ジアリルエステル)の電解重合によって形成された、約1μmの厚さのポリマー表面層を有するステント(コートされたステント)及び地金ステント(BMS)が、標準血管内手技(standard endovascular technique )によって、17頭の農場ブタの自然環状動脈内に移植された(26のコートされたステント、25のBMSステント)。それらのステントは、316Lステンレススチールから作られている。電解重合は、参考文献2(Le Gall et al.)の記載のようにして行なわれた。移植後の1週間で6つのステント移植動脈(N=6)が、また、移植後1ヶ月で11のステント移植動脈(N=11)が、分析のために取り出された。
【0060】
結果:コートされたステントは、1週間でBMSから区別出来ない応答を引き出した。1ヶ月の移植の間、動脈内膜の厚さにおいて何等の差異もなく(コートされた物0.28±0.18対BMS0.25±1.18mm、P=NS)、又は%面積狭窄において何等の差異もなかった(コートされた物37±19対BMS32±20%、P=NS)。両方のタイプのステントは、内皮細胞で被覆され、そして、血管形態は同様であった。
【0061】
結論:電解重合によって形成された、ポリ(ピロール)背骨に付いたアリルシスチン表面モチーフ(motif) の導入によって、修飾された新規なステント表面は、ブタ冠状動脈において、地金ステントから区別することの出来ない冠状動脈応答(coronary artery response)を引き出しているのである。
【0062】
−合成−
−モノマーA−
3−(ピロール−1−イル)プロパン酸が、文献方法(6,7)の変更に従って準備された。テトラブチルアンモニウムヒドロキシドの溶液(1.0Mメタノール溶液、15.4mL、15.4mmol、0.1当量)が、ピロール(10g、154mmol、1当量)に、窒素下、攪拌しつつ添加された。アクリロニトリル(30mL、786.5mmol、5.3当量)が、50℃以下の温度を保持しつつ、2.5時間を超えて、極めてゆっくり添加された。それから、反応が、室温で更に1時間の間、攪拌しつつ進行せしめられ、次いで、水酸化カリウム(30g、535mmol、3.5当量)が、蒸留水(45mL)を用いて添加され、そして、1.75時間の間、環流せしめられた。室温に冷却した後、反応混合物のpHが、2Mの塩酸(約70mL)を添加して、5.5に低下せしめられ、そしてそれから、その生じた溶液が、ジエチルエーテル(100mL)で抽出された。1回の抽出の後、その水相のpHが、再び5.5に低下せしめられ、続いて、更なる抽出が、ジエチルエーテル(100mL)を用いて行なわれた。この酸性化と抽出の工程が、約15〜20回繰り返された。その合わされた有機の洗浄液が、乾燥(MgSO4 )され、溶媒が真空中で蒸発せしめられて、灰色がかった白色の結晶性固体(10.1g、47%)を生じた。
νmax (KBrディスク)2922(N−H),1700(C=0)cm-1;δ(400MHz,CDCl3 )6.67(2H,t,J2.1Hz,C(α)Hピロール),6.14(2H,t,J2.1Hz,C(β)Hピロール),4.20(2H,t,J6.8Hz,py−CH2−),2.82(2H,t,J6.8Hz,−CH2COOH)
【0063】
−モノマーE−
変更された文献製法(2)において、CDI(カルボジイミダゾール、3.00g、18mmol、2.2当量)が、3−(ピロール−1−イル)プロパン酸(2.66g、18mmol、2.2当量)の乾燥THF(40mL)溶液に添加され、そして、その反応混合物は、窒素下、室温で1.5時間、攪拌された。一方、L−シスチンビスアリルエステルビス(トルエン−4−スルホネート)(6.00g、8.2mmol、1当量)が、窒素下、攪拌しつつ、THF(60mL)に溶解せしめられると共に、充分なトリエチルアミンの滴下による添加によって、その溶解を成し遂げた。このエステル溶液は、それから、カニューレによって、前記活性化酸溶液に添加された。その結果として生じた反応混合物が、室温下で68時間攪拌され、続いて、更に6時間の間、60℃に加温された。一旦冷却されて、溶媒が真空下で蒸発せしめられて、黄色の油状固形物を生じた。その純粋な生成物は、DCMによる洗浄と、DCM/ジエチルエーテルからの母液の更なる再結晶によって、白色固体として得られた。白色結晶性固体(m.p.164−5℃)。実測:C55.50,H6.19,N9.82,C2634462 は、C55.50,H6.09,N9.96%を要求する;
νmax (ヌジョールR )3315(N−H),1733(C=Oエステル),1640(C=Oアミド),1537(C=Oアミド),731(C−H)cm-1;δ(400MHz,CDCl3 )6.62(4H,t,J2.0Hz,C(α)Hピロール),6.31(2H,d,J7.3Hz,NH),6.08(4H,t,J2.0Hz,C(β)Hピロール),5.83(2H,m,−CH=CH2 ),5.28(4H,m,−CH=CH2),4.80(2H,m,−CHCH2S−),4.61(4H,t,J3.0Hz,−OCH2CH=CH2),4.17(4H,m,py−CH2−) ,2.99(4H,m,−CH2S−),2.63(4H,t,J6.7Hz,py−CH2CH2−)
【0064】
−モノマーG−
N,N’−ビス[3−(ピロール−1−イル)プロパノイル]−L−シスチンジメチルエステルが、文献の方法(3)に従って調製された。白色固体(m.p.146−147℃)。実測:C51.70,H5.75,N11.00,C2230462 は、C51.75,H5.92,N10.97%を要求する;
νmax 3327(N−H),1739(C=Oエステル),1643(C=Oアミド)cm-1;δ(270MHz,CDCl3 )6.63(4H,t,J2.0Hz,C(α)Hピロール),6.36(2H,d,J7.3Hz,NH),6.09(4H,t,J2.0Hz,C(β)Hピロール),4.79(2H,td,J7.5Hz,J’5.1Hz,−CHCH2S− ),4.21(4H,dt,J6.7Hz,J’2.6Hz,py−CH2− ),3.73(6H,s,−OCH3 ),3.10(2H,dd,J14.5Hz,J’5.1Hz,−CH(H)S−),3.00(2H,dd,J14.3Hz,J’5.1Hz,−CH(H)S−),2.67(4H,t,J6.8Hz,py−CH2 CH2−)
【0065】
−モノマーL−
N−(2−メルカプト−エチル)−3−ピロール−1−イル−プロピオンアミド(1.3g、6.52mmol、1当量)が、攪拌しつつ、窒素下で、アセトニトリル(80mL)に溶解せしめられた。トリエチルアミン(2.7mL、1.96g、19.4mmol、3当量)が滴下して加えられ、続いて、臭化アリル(0.6mL、838.8mg、6.93mmol、1.06当量)が添加され、そして、反応が、10時間の間、環流されて進行せしめられた。冷却後、形成された白色沈殿物の副産物が、濾過によって取り除かれ、そして、溶媒が蒸発させられて、粗製の生成物が生じた。更に、副産物が、酢酸エチル(100mL)と共に攪拌することによって取り除かれ、そして再び、固体が濾別された。真空中での溶媒の除去及び酢酸エチルを用いて溶出する(Rf 0.55)シリカ上のフラッシュ・クロマトグラフィによる精製にて、純粋なN−(2−メルカプト−エチル)−3−ピロール−1−イル−プロピオンアミドが、黄色固体として生じた。
【0066】
−モノマーP−
ピロールプロパン酸(0.8g、5.75mmol)のテトラヒドロフラン(20mL)の攪拌された溶液に対して、1−1’カルボニルジイミダゾール(1g、6.2mmol)が、分割して添加され、そして、その混合物が、1時間の間、攪拌放置された。メチオニンアリルエステル(2.3g、6.4mmol)のテトラヒドロフラン(30mL)液が、それから、Et3N と共に添加された。反応混合物は、室温で8時間、攪拌された。全溶媒が真空下で除去され、そして、生成物が、Et2Oによって抽出された。Et2O相が、真空下で蒸発せしめられた。固体がヘキサンで洗浄されて、白色固体1.2g(4mmol)を、63%の収率で得た。
νmax (ヌジョールR )3314(N−H),1745(C=Oエステル),1634(C=Oアミド),1532(C=Oアミド)cm-1;δ(400MHz,CD3CN )6.81(1H,br s,NH),6.64(2H,t,J2.1Hz,C(α)Hピロール),5.99(2H,t,J2.0Hz,C(β)Hピロール),5.96−5.86(1H,m,−CH=CH2 ),5.31(1H,m,−CH=C(H)Hトランス),5.21(1H,m,−CH=C(H)Hシス),4.57(2H,d,J5.6Hz,py−CH2−),4.52−4.47(1H,m,−CHCH2S−),4.15−4.12(2H,m,−OCH2CH=CH2),2.70−2.55(2H,m,−CH2S− ),2.47−2.37(2H,m,py−CH2CH2−),2.01(3H,s,−SCH3 );mz(E.I.)310(M+
【0067】
−モノマーR−
この物質は、市場で入手可能である(Aldrich)。
【0068】
−モノマーT−
N−(2−アリルスルファニル−エチル)−3−ピロール−1−イル−プロピオンアミド(0.3704g、1.554mmol、1当量)が、攪拌しつつ、窒素下で、ジクロロメタンの100mLに取り上げられた。この反応混合物は、0−4Cの間に冷却された。メタ−クロロペルオキシ安息香酸(0.4815g、2.790mmol、1.8当量)が、かかる混合物に添加され、そして、反応が、0−4Cで16時間、攪拌されて行なわれた。溶媒が真空中で除去され、そして、シリカ上のフラッシュ・クロマトグラフィ:酢酸エチルを用いた溶出による精製にて、副産物であるメタ−クロル安息香酸を与えた。漸次1:1酢酸エチル/エタノールに変化する溶媒混合物を用いた更なる溶出によって、真空中での溶媒の除去により、灰色がかった白色の結晶として、60%の収率において分離される生成物を得た。
δ(300MHz,CDCl3 )6.58(2H,t,J1.9Hz,C(α)Hピロール),6.38(1H,br s,NH),6.04(2H,t,J2.1Hz,C(β)Hピロール),5.76(1H,m,−CH=CH2 ),5.41−5.30(2H,m,−CH=CH2),4.15(2H,t,J6.5Hz,py−CH2−),3.65(2H,q,J6.0Hz,−NHCH2 ),3.48(2H,m,−CH2CH=CH2),2.81(2H,m,−NHCH2CH2S−),2.52(2H,t,J6.6Hz,py−CH2CH2−),mz(E.S.)254.85(M+
【0069】
−参考文献−
1.Kiesewetter H et al. Effect of garlic on platelet aggregation in patients with increased risk of juvenile ischemic attack. J. Clin. Pharm. 1993: 45(4); 333-336.
2.Le Gall et al. Synthesis of N-derivatised pyrroles: precursors to highly functionalised electropolymers. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1999: 1; 1657-1664.
3.Pickett CJ and Ryder KS. Bioinorganic reaction centres on electrodes - modified electrodes possessing amino-acid, peptide and ferredoxin-type groups on a poly(pyrrole) backbone. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1994: 14; 2181-2189.
4.Frank RD et al. Glutardialdehyde induced fluorescence technique (GIFT): A new method for the imaging of platelet adhesion on biomaterials. J. Biomed. Mat. Research. 2000: 52; 374-381.
5.Ko TM et al. Surface characterisation and platelet adhesion studies of plasma-sulphonated polyethylene. Biomaterials. 1993: 14(9); 657-664.
6.Blume RC at al. Formylation and cyanoethylation of substituted idoles. J. Org. Chem. 1945: 10(3); 255-258.
7.Kashiwagi Y et al. Polypyrrole-supported graphite felt for acetylene coupling reaction in solid phase. Synlett. 2004: 14; 2513-2516.


【特許請求の範囲】
【請求項1】
使用中に体組織に接触する表面を有する医療器具にして、かかる表面が、その上に、共有結合的に結合したアリル末端ペンダント基を有するポリマーからなる生体適合性のあるコーティング層を備えており、そして該ペンダント基が、−O−CH2−CH=CH2、−S−CH2−CH=CH2、−S(=O)−CH2−CH=CH2、 −Se−CH2−CH=CH2 及び−Se(=O)−CH2−CH=CH2から選択された成分を有していることを特徴とする医療器具。
【請求項2】
前記ペンダント基が、−C(=O)−O−CH2−CH=CH2、 −CH2−S(=O)−CH2−CH=CH2、−S−S−CH2−CH=CH2、 −S(=O)−S−CH2−CH=CH2 及び−S−S(=O)−CH2−CH=CH2から選択された成分を有している請求項1に従う医療器具。
【請求項3】
前記ペンダント基が、アミド、エステル又はエーテル部分を介してポリマーに結合されている請求項1又は請求項2に従う医療器具。
【請求項4】
前記ポリマーが、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアミド、ポリアミノ酸、多糖類、ポリエステル、ポリアルケン、ポリアミン、ポリエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリシロキサン、ポリホスファジン、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリグルコネート、ポリ酸無水物、ポリホスフォエステル、ポリオルトエステル及びポリホスフェートエステルから選択される請求項1乃至請求項3の何れか一つに従う医療器具。
【請求項5】
前記ポリマーが、1若しくはそれ以上のタイプのモノマーの重合によって形成されるものであり、そして、かかるタイプのモノマーの少なくとも一つが、前記ペンダント基を有している請求項1乃至請求項4の何れか一つに従う医療器具。
【請求項6】
前記ポリマーが、電解重合されたポリマーである請求項1乃至請求項5の何れか一つに従う医療器具。
【請求項7】
前記ポリマーが、ポリピロール、ポリチオフェン及びポリアニリンから選択される請求項6に従う医療器具。
【請求項8】
前記医療器具の表面が、伝導性の表面である請求項1乃至請求項7の何れか一つに従う医療器具。
【請求項9】
前記医療器具の表面が、金属表面である請求項8に従う医療器具。
【請求項10】
前記医療器具が、ステント、整形外科のインプラント、ポンプ、心臓弁、血液透析装置、血液貯蔵容器及びカテーテル・ガイドワイヤから選択される請求項1乃至請求項9の何れか一つに従う医療器具。
【請求項11】
前記医療器具が、哺乳類の体に移植されるように適合させられている請求項1乃至請求項10の何れか一つに従う医療器具。
【請求項12】
一つ若しくはそれ以上のタイプのモノマーの電解重合によって、生体適合性のあるポリマー層を形成する工程を含み、且つかかるタイプのモノマーの少なくとも一つが共有結合的に結合したアリル末端ペンダント基を有し、そして該ペンダント基が、 −O−CH2−CH=CH2、−S−CH2−CH=CH2、−S(=O)−CH2−CH=CH2、 −Se−CH2−CH=CH2及び−Se(=O)−CH2−CH=CH2から選択された成分を有していることを特徴とする医療器具の製造方法。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2010−526625(P2010−526625A)
【公表日】平成22年8月5日(2010.8.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−507975(P2010−507975)
【出願日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【国際出願番号】PCT/GB2008/001675
【国際公開番号】WO2008/139200
【国際公開日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【出願人】(509314851)カメレオン バイオサーフェセズ リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】CHAMELEON BIOSURFACES LIMITED
【住所又は居所原語表記】Merlin Place,Milton Road,Cambridge,Cambridgeshire CB4 0DP
【Fターム(参考)】