医療装置および治療のためのポリマーＮＯ供与体プレドラッグナノファイバコーティング
本発明は、患者に装置を設置するまたは埋め込む時間を与える遅延期間後に、治療上有効な量の酸化窒素を生成するナノファイバに関する。したがって、酸化窒素の放出は、ＮＯの投与が必要とされる生物の患部に限定される。遅延期間は、上述のＮＯ−生成官能基を隔離する傾向を有するファイバを用いたＮＯ−生成ファイバを共紡糸することにより得られる。本発明のファイバは医療装置（ステントまたは他の埋込可能な医療装置など）に組み込まれて、埋込領域における癒着または瘢痕の形成を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、酸化窒素（ＮＯ）の投与が必要とされる領域に治療上有効な量のＮＯを伝達するコーティングおよび医療装置に関する。特に、本発明は遅延活性化の後に酸化窒素を生成する繊維状材料に関する。本発明のナノファイバは試薬を保持しかつ隔離する機能を有し、該試薬は、活性化剤として知られている水、血液、または他の流体がナノファイバと接触した際に反応してＮＯガスを放出することができる。隔離作用がＮＯ前駆体への活性化剤の拡散を遅延させる結果、該前駆体のＮＯへの転換が遅れる。
【０００２】
ＮＯは血小板の凝集を阻害し、平滑筋の増殖を抑制することが知られており、その結果、動脈の再狭窄を減少させることが知られている。ＮＯが特定の部位に直接伝達された場合、医療従事者が患者に外来物または外来装置（ステントまたは他の埋込可能な装置）を導入した部位での炎症を防止または減少させることが明らかになっている。研究者らは、損傷した組織や手術のリスクがある組織および器官にＮＯを伝達する種々の方法を探索している。ＮＯは全身に伝達可能であるが、このような伝達は、米国特許第５，８１４，６５６号に示されている予期せぬ副作用を生じさせることがある。理想的には、ＮＯは制御された方法にて、損傷しているかまたは手術のリスクがある組織および器官に伝達される。本発明は、内科医に装置の埋め込みのための時間を与える遅延時間後にＮＯを放出するコーティングおよび医療装置を提供することにより、この要求を満たす。したがって、ほとんどの場合、ＮＯの治療が必要な組織のみがＮＯの投与を受ける。
【０００３】
不溶性のポリマーＮＯＮＯａｔｅは、スミスらによる米国特許第５，５１９，０２０号に概して記載されているように、ＮＯを特定の組織に経皮伝達する。しかしながら、この特許は、装置が最初に装着された時間とＮＯの生成が重要である時間との間の遅延が大きいような活性化の妨げについて検討していない。また、埋込可能な医療装置へのコーティングとしてポリマーＮＯＮＯａｔｅを使用することは、スタムラー（Ｓｔａｍｌｅｒ）らによる米国特許第５，７７０，６４５号に記載されている。この特許は、酸化窒素の生成のいかなる様式も全く検討していない点で同様の欠点を有する。米国特許第５，７７０，６４５号の装置は活性化を阻害する要素を欠いているため、該装置が最初に埋め込まれた時点から実質的に活性である。これに対して、本発明は、酸化窒素プレドラッグ（predrug）の活性化を遅くする（または遅延させる）ために特化した要素を含む。
【０００４】
おそらく、最も関連性が高い技術は、本出願の発明者ら自身による米国特許第６，７３７，４４７号であり、制御された様式で酸化窒素を放出する医療装置のためのポリマーコーティングを開示する。しかしながら、本発明との相違点は、米国特許第６，７３７，４４７号の制御された放出様式は、コーティングを架橋するためにビスエポキシドを使用することにより、材料の多孔性を制限し、これにより、コーティングへの活性化剤の拡散およびコーティングからの酸化窒素の拡散を遅くする点である。これに対して、本発明は、より疎水性の特性を有するか、または、酸化窒素前駆体の活性化を妨げる（遅くする、または遅延させる）効果を緩衝させる第２ファイバを利用する。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、ＮＯの投与が必要とされる領域に治療上有効な量の酸化窒素（ＮＯ）を伝達するコーティングおよび医療装置に関する。特に、本発明は遅延活性化の後に酸化窒素を生じさせる繊維状材料に関する。本発明のナノファイバは、周囲のＮＯ前駆体（以下、「プレドラック」とする）試薬を保持しかつ隔離し、および／または緩衝する機能を有し、該試薬は、活性化剤として知られている水、血液、または他の流体がナノファイバと接触した際にＮＯガスを放出することができる。隔離作用がＮＯ前駆体への活性化剤の拡散を遅延させる結果、該前駆体のＮＯへの転換が遅れる。加えて、緩衝作用はより塩基的な環境をＮＯ前駆体の周囲に即座に生じさせる結果、酸化窒素への転化率をより遅くする。いずれの実施形態においても、ＮＯ生成を妨げるために、隔離効果または緩衝効果の一方または両方を使用することができる。いずれのケースにおいても、隔離効果および緩衝効果はファイバ（以下、「第２ファイバ」とする）の取り込みによって生じる。
【０００６】
本発明は、有効量のＮＯを生成するために、従来のイノベーションよりも少ない量のＮＯを使用する。なぜなら、本発明は、ＮＯの投与が必要とされる場所を空間的に制限するからである。一方、従来のイノベーションのいくつかでは、血流内でＮＯを循環させている。したがって、本発明は相対的に少ない量で治療上有効な量のＮＯを生じさせることができ、ステントのコーティング、ステントを開けるのに使用するバルーン、カテーテル、真菌感染または寄生虫感染の治療や経過が悪い回復期創傷の治療のための創傷の被覆材などの製品として有用である。
【０００７】
本発明の核となるコンセプトは、他の分野（すなわち、ＣＯまたは過酸化物の生成、滅菌、および化学療法）に適用可能である。特に、前駆体化合物を隔離するのに第２ファイバを使用して、活性化剤の接近を妨げたり、生成化合物の放出を遅らせたりすることは他の分野（すなわち、ＣＯまたは過酸化物の生成、滅菌、および化学療法）に適用可能である。
【０００８】
本発明は、ポリマー担体ファイバ部と、酸化窒素プレドラッグ部と、活性化剤からプレドラッグを隔離する機能を有する第２ファイバとを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、代用血管、ステント、カテーテル、創傷被覆材、および外科用糸からなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部が少なくとも１つの第二級アミン部分を含む医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部がポリエチレンイミン、多糖類骨格に接合されたポリエチレンイミン、およびポリ（エチレンイミン）塩からなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部がポリ（エチレンイミン）ファイバを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部が電界紡糸ナノファイバを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、酸化窒素プレドラッグ部がジアゼニウムジオラート、Ｏ−アルキル化ジアゼニウムジオラート、およびＯ−誘導体化ジアゼニウムジオラートからなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、酸化窒素プレドラッグ部がジアゼニウムジオラートを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤をさらに含む医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤がプロトン供与体である医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤がホスフェート、スクシナート、カルボナート、アセテート、フォルメート、プロピオナート、ブチラート、脂肪酸、およびアミノ酸からなる群から選ばれるバッファーである医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤が水である医療装置に関する。さらに、本発明は、移動相をさらに含む医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤が酸化窒素プレドラッグ部と接触するように、移動相が活性化剤を輸送することができる医療装置に関する。さらに、本発明は、移動相が、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、ポリオール、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、およびヘキサメチルホスホラミドからなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、実質的に疎水性である第２ファイバを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、第２ファイバが、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルピロリドンからなる群から選ばれる医療装置に関する。
【０００９】
以下の用語が特に定義される。本明細書において、「プレドラッグ」は、薬剤種を形成するために修飾されうるいずれかの化合物を意味し、ここで、修飾は、薬剤の投与が必要とされる身体患部にプレドラッグが到達する前または後で、体内または体外で起こることができる。ポリマー担体ファイバ部は、酸化窒素と可逆的に反応して官能基を形成することができる担体ポリマーを少なくとも１つ含み、該担体ポリマーはファイバ上に配置され、酸化窒素プレドラッグ部となる。ここで、「第２ファイバ部」は、装置が患者に設置または埋め込まれ、あるいは装着された際に、活性化剤（血液またはリンパ液など）からプレドラッグを隔離する１以上のファイバをいう。「活性化剤」という用語は、酸化窒素プレドラッグ部を刺激して酸化窒素を生成するいずれの化合物を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、ＮＯの投与が必要とされる生物の患部に治療上有効な量の酸化窒素を伝達するコーティングおよび医療装置に関する。一般に、本発明はファイバ混合物の形態である。ファイバ混合物は、刺激された際にＮＯを生成するように誘導体化されていてもよい。重要なことに、他の「第２」ファイバは誘導体化されておらず、ファイバ混合物の目的は、ファイバ混合物に構造を提供することであり、および／またはＮＯの生成を促進する傾向を有する種から誘導体化されたファイバ部分を得るＮＯを隔離することである。あるいは、ファイバ混合物の機能は、ＮＯの転化を遅くするために、ＮＯプレドラッグの環境を緩衝することである。そうすることにより、第２ファイバは、本発明からＮＯが生じる速度を制御する傾向を有し、装置の成分のＮＯ−収率特性の活性化を妨げる。
【００１１】
本発明の例示する実施形態は、血管を開ける金属ステント上のコーティングを含む。このような装置は、ステントが最終的に配置される領域から所定距離離れた箇所を起点とする血管に金属ステントを配置することにより、患者に埋め込まなければならない。したがって、設置位置における組織は、酸化窒素の投与が必要とされる部位から所定距離離れている。このため、設置位置ならびに設置位置とステントが最終的に配置される位置との間のすべての箇所において、組織は好ましくはＮＯに曝されない。本発明は上述の埋め込みＮＯ生成遅延を経てこれを達成する。
【００１２】
一般に、本発明は３つの要素を含む：（１）ポリマー担体ファイバ部、（２）酸化窒素プレドラッグ、および（３）第２ファイバ部。ポリマー担体ファイバ部は、いずれかのファイバ、または、酸化窒素と可逆的に反応して官能基を形成可能な部位を有するファイバを含み、該部位はファイバ上に配置され、酸化窒素プレドラッグ部を構成する。許容しうるファイバは第二級アミン特性を含む傾向を有する。なぜなら、第二級アミンは酸化窒素と反応してジアゼニウムジオレートを形成し、酸化窒素を生成する１次反応が進行することが知られているからである。ＮＯ生成反応を促進させるために、酸化窒素プレドラッグ部、すなわち、例えばジアゼニウムジオレートは、ここで活性化剤として言及されるプロトン源と接触しかつ相互作用しなければならない。分解反応を促進するためには、非常に弱いブロンステッド酸性が必要であることから、多くの種類の化合物が活性化剤になりうると予想される。したがって、水、アルコール、多価アルコールなどはいずれも、活性化剤として機能するのに十分な酸性である。他の活性化剤は体液（特に血液、リンパ液、胆液、およびその均等物など）を含む。ＮＯの投与が必要とされる領域へのＮＯの曝露を実質的に制限するために、活性化剤は、装置を患者に埋め込むまたは設置するのに必要とされる時間を妨げる。このような妨げは第２ファイバの作用によって行われ、プレドラッグと薬剤との反応を促進する傾向を有する種からプレドラッグを隔離するか、または、薬剤の形態へと転換する速度を遅くするためにプレドラッグの周囲の環境を緩衝する。好ましくは、本発明の３つの要素は単一のファイバを含むことができ、この単一ファイバは担体として機能し、プレドラッグを含み、かつ、構造を提供しおよび／またはプレドラッグを隔離する「第２」ファイバ部を有する。しかしながら、前記要素は２つまたは３つの分離した要素として提供されていてもよい。
【００１３】
［ポリマー担体ファイバ部］
ポリマー担体ファイバ部は、酸化窒素と可逆的に反応して官能基を形成しうるいずれかのファイバを含み、該官能基を形成しうる部位はファイバ上に配置され、酸化窒素プレドラッグ部を構成する。許容しうるファイバは第二級アミン特性を含む傾向を有する。なぜなら、第二級アミンは酸化窒素と反応してジアゼニウムジオレートを形成し、酸化窒素（Ｉ−ＩＩ）を生成する１次反応が進行することが知られているからである。許容しうる担体ファイバ部は限定されないが、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、ポリブチレンイミン、ポリウレタン、およびポリアミドを含むポリマーを含む。さらに、許容しうる担体ファイバ部は、不活性な骨格（例えば、他の相対的に不活性な骨格（多糖類骨格、特にセルロース骨格など）に接合されたポリエチレンイミン）に接合された上述のポリマーのいずれかを含む。さらに、許容しうる担体ファイバ部は第二級アミン部分を含む繊維化可能な材料を含む。
【００１４】
（Ｉ）ＰＥＩ（ポリエチレンイミン）の構造
【化１】
【００１５】
（ＩＩ）ＰＥＩ ＮＯＮＯａｔｅの構造
【化２】
【００１６】
本発明に係る担体ファイバ部を形成するための好ましい材料は、重量平均分子量が約２００，０００を超える高密度直鎖ポリエチレンイミン（Ｉ−ＩＩ）である。直鎖ＰＥＩは水やエタノールのような一般的な溶媒に可溶である。ＰＥＩファイバは当該技術分野で知られている電界紡糸プロセスによって形成可能である。また、ＰＥＩファイバは電界紡糸以外の方法にて、本発明にしたがって形成可能であることは当業者に理解されるだろう。
【００１７】
当該技術分野で知られている、ファイバ内に有機ポリマーを形成するためのいずれの方法も使用可能である。例えば、湿式紡糸、乾式紡糸、融解紡糸、およびゲル紡糸はいずれも、本発明に係るファイバを形成するための許容しうる方法である。一般に、微細なデニールのファイバはより大きな表面積を有するファイバマットを得ることができるため、より多くの酸化窒素プレドラッグを生成する特性を有し、一般に性能がより高い。したがって、電界紡糸はＰＥＩファイバを製造するためのより好ましい方法である。
【００１８】
一般に、本発明は、ポリマー性担体ファイバおよび第２ファイバが多少不規則に配置されるようにポリマー性担体ファイバおよび第２ファイバが共紡糸された不織ファイバマットの形態であることができる。また、本発明は、担体ファイバが基板上に紡糸されて、第２ファイバを紡糸することによって実質的に被覆されかつ隔離された積層不織ファイバマットの形態であることができる。いずれかのケースにおいて、不織ファイバマットは医療装置（ステントなど）上においてコーティングの形態であることができる。
【００１９】
［酸化窒素プレドラック部］
ほとんどの一般条件において、本発明の酸化窒素プレドラック部は、本発明の活性化剤によって酸化窒素を生成するように刺激されて酸化窒素を生成するいずれかの化学的エンティティ（entity）を含む。これらのプレドラック部は限定されないが、ジアゼニウムジオレート（しばしば「ＮＯＮＯａｔｅ」と記載）を含むいくつかの形態であることができることは当該技術分野で理解される。さらに、これらのプレドラック部は、Ｏ−アルキル化ジアゼニウムジオレート、あるいは、Ｏ−誘導体が元のジアゼニウムジオレートに変換されうるいずれかのＯ−誘導体化ジアゼニウムジオレートの形態であることができることは当該技術分野で理解される。このようなＯ−誘導体化ＮＯＮＯａｔｅは通常、塩よりも安定である。特に、分解反応の活性化エネルギーは通常、非Ｏ−誘導体化形態の活性化エネルギーよりもはるかに高い。したがって、誘導体は酵素活性化剤の非存在下ではＮＯを生成しない傾向があるか、あるいは、誘導体はＮＯＮＯａｔｅの半減期を著しく伸ばす傾向がある。非Ｏ−誘導体化ジアゼニウムジオレートの官能基（すなわち塩）は好ましくは本発明の酸化窒素プレドラッグ部であり、プロトン源（すなわち活性化剤）の存在下で１次機構によって分解することが知られている。
【００２０】
ＰＥＩとＮＯとの反応は通常、ジアゼニウムジオレートを形成させ、ＰＥＩのエタノール中での溶解度を減少させ、さらには水中で不溶となる場合がある。ＮＯで修飾されたＰＥＩポリマーを水に曝すと予測可能な方法で分解しはじめ、その結果ＮＯを放出する。ＰＥＩファイバからの典型的なＮＯ放出のプロファイルは通常短く、典型的な時間で１〜２日である。
【００２１】
［活性化剤］
一般に、活性化剤は酸化窒素を生成する酸化窒素プレドラック部を刺激するいずれかの化合物を含む。ジアゼニウムジオレートがプレドラッグである場合、許容しうる活性化剤はプロトン源（すなわちブロンステッド酸）を含む。本発明を構成する典型的な活性化剤は限定されないが、水、体液（血液、リンパ液、胆液、およびその均等物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、多価アルコール、およびその均等物など）を含む。本発明の範囲内にあるさらなる活性化剤は限定されないが、ホスフェート、スクシナート、カルボナート、アセテート、フォルメート、プロピオナート、ブチラート、脂肪酸、およびアミノ酸、ならびにこれらの均等物を含む一般的な水性酸性バッファーを含む。好ましい活性化剤は限定されないが、水、体液（血液またはリンパ液など）、アルコール、一般的な水性酸性バッファー溶液を含む。
【００２２】
［移動相］
活性化剤をプレドラッグへ輸送し反応を促進するための移動相を必要とする様式において、酸化窒素プレドラッグ部と活性化剤とを空間的に分離できることは、当業者に理解されるだろう。以下、このような流体を移動相とする。多くの場合において、活性化剤それ自体が通常の作業条件において流体であるため、付加的な担体流体は必要ではない。このような場合、移動相は省略することができる。許容しうる移動相は、酸化窒素生成反応が可能になるようにプレドラックと物理化学的に接触する状態に活性化剤を配置するような様式にて、活性化剤をプレドラッグ部へ輸送することができる。
【００２３】
移動相は本発明の一構成要素であり、活性化剤が酸化窒素プレドラッグ部に補助なしで到達できない場合にのみ必要となる。一般に、活性化剤および酸化窒素プレドラッグが物理化学的に接触して酸化窒素が生成するように、移動相が酸化窒素へと活性化剤を運ぶ。したがって、移動相は原則として、触媒または試薬として分解には関与せず、むしろ、移動相は原則として活性化剤伝達媒体である。しかしながら、化合物がプレドラッグのＮＯ生成を刺激することができるという事実は、該化合物を移動相として同様に分類することを妨げる。例えば、水は、ＮＯＮＯａｔｅがＮＯの生成を引き起こすために十分に酸性であるが、水は活性化剤（ホスフェートなど）を溶解し、かつ、該活性化剤をＮＯＮＯａｔｅプレドラッグへ運ぶため、ホスフェートの伝達媒体として機能する。したがって、水は活性化剤および移動相の両方に分類されうる。
【００２４】
許容しうる移動相は、活性化剤をプレドラッグ部へ運ぶことができる流体（好ましくは液体）を含む。より好ましくは、本発明の範囲において、移動相は、活性化剤を溶解可能な液体である。さらに好ましくは、ジアゼニウムジオレートがプレドラック部である場合、移動相は好ましくは多少極性を有する液体であり、特に、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、多価アルコール、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、およびヘキサメチルホスホラミド、ならびにその均等物などの極性溶媒である。
【００２５】
［第２ファイバ］
第２ファイバの機能は、プレドラッグを活性化剤から隔離し、ＮＯプレドラッグの周囲の領域を緩衝し、または隔離および緩衝の両方を行うことにより、プレドラッグが薬剤形態へと転化するのを遅らせることである。したがって、第２ファイバは十分な疎水特性を有していることができる。これにより、第２ファイバは物理的なバリアを構成し、活性化剤はプレドラッグと反応してＮＯを放出するために横切らなければならない。あるいは、第２ファイバがＮＯプレドラッグの周囲の環境をより塩基性にすることにより、プレドラッグが薬剤形態へと転化するのを遅らせる塩基性官能基を有することができる。したがって、ＮＯの生成は実質的に、ＮＯの投与が必要とされる患部に限定される。
【００２６】
また、第２ファイバは部分的に、ＮＯ放出ファイバ（すなわちポリマー性担体ファイバ部）を溶解するのに用いられる。ＮＯ放出ファイバの放出はしばしば、単独のコーティングまたは装置を生成するには速度が速すぎる。むしろ、ＮＯ−生成ファイバを他のポリマーからなるファイバ（すなわち第２ファイバ）のマトリクスに埋め込むまたは共紡糸することが多いだろう。第２ファイバとして適している材料は用途によるが、一般に、機械的耐久性、生分解特性、ならびにプレドラッグを活性化剤から隔離する能力に応じて選択される。
【００２７】
加えて、様々な物体（独立の（free-standing）パッチ、チューブ、またはその均等物など）に形成される材料に強度を付与できるという意味で、第２ファイバは構造ファイバである。
【００２８】
第２ファイバを構成するポリマーは限定されないが、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルピロリドンを含むことができる。好ましくは、第２ファイバは実質的に疎水性である。
【００２９】
第２ファイバの機能の説明として、ステントコーティングを想定する。ＮＯで修飾されたＰＥＩファイバのみでコーティングされたステントは、迅速にＮＯを放出するだろう。したがって、このコーティングは、手術のリスクがなくＮＯの投与が必要とされない組織にＮＯを大量に曝すだろう。これに対して、ＴＥＣＯＰＨＩＬＩＣなどのポリウレタンがＰＥＩを用いて電界紡糸されてステントコーティングが形成される場合、水性体液がポリウレタンでドーピングされたコーティングを貫通するのに時間がかかるため、ＰＥＩのＮＯＮＯａｔｅ官能基は患者の血液にすぐには接触しない（ＴＥＣＯＰＨＩＬＩＣは、ノベオン（Ｎｏｖｅｏｎ）ＩＰホールディングコーポレーションの商標であり、親水性プラスチック物品の製造で使用される熱可塑性ポリウレタン化合物である）。
【００３０】
好ましい実施形態において、ポリエチレンイミンナノファイバは、ポリウレタンの第２ファイバとともに医療装置または装置組成物の上に電界紡糸される。次いで、ＰＥＩの第二級アミン部分の少なくとも一部がＮＯと反応してジアゼニウムジオレート官能基を形成するように、ナノファイバがＮＯガスに曝される。別の好ましい実施形態では、ＰＥＩが電界紡糸の前にＮＯに曝され、これにより、電界紡糸ＰＥＩファイバはすでにジアゼニウムジオレート官能基を含む。いずれか一方の場合において、ＰＥＩのＮＯＮＯａｔｅ官能基はポリウレタンナノファイバによって隔離されるため、装置が埋め込まれるまで湿気および活性化剤から遮断される。ＮＯガスは生体流体（血液、リンパ液、または汗）への曝露により生成するか、あるいは、他の活性化剤（生理学的バッファー、アルコール、または多価アルコール）への曝露により生成する。
【００３１】
別の実施形態においては、上述のいずれかのファイバは、いずれかの医療装置（限定されないが、ステント、血管形成術用バルーン、カテーテルなど）上に紡糸されることができる。また、ファイバは不織ファイバマット（例えば、経皮貼布、包帯など）内に紡糸されてもよい。さらに別の実施形態においては、酸化窒素生成要素は、沈殿の様式にてポリマー性担体ファイバ内に隔離されていてもよい。さらに別の実施形態においては、ＮＯの放出を制限するように、ファイバのデニールが制御される。例えば、より小さい半径のファイバは、より多くの硝酸プレドラッグ部を含むため、より小さい半径のファイバはＮＯをより多く放出する傾向がある。さらに別の実施形態においては、第２ファイバは生分解性材料または生体吸収性材料を含むため、装置またはその一部が、対象となる生物自体によって消費される傾向がある第２ファイバからなる。さらに別の実施形態においては、本発明は代用血管の形態であることができる。本発明の別の実施形態はカテーテルの形態であることができる。さらに、本発明の別の実施形態は包帯の様式における創傷被覆材である。
【００３２】
本発明の具体例を説明するために、以下の実施例が提供される。しかしながら、本実施形態は本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。請求の範囲は本発明を定義するために機能すべきである。
【００３３】
直鎖ポリエチレンイミン（Ｌ−ＰＥＩ）の合成は、底部に排水栓を備えた２Ｌ三ツ口丸底フラスコ内で行われた。このフラスコは温度計の鞘、還流コンデンサ、滴下漏斗（addtion funnel）、スターラー、および加熱マントルを備えていた。３００ｍｌの脱イオン水を素早く攪拌しながら、分子量５００，０００のポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）またはポリエチルオキサゾリン（４９．６ｇ，０．５ｍｏｌ ｂａｓｅ）をゆっくりと添加し、得られた混合物をポリマーが溶解するまで室温で数時間攪拌した。
【００３４】
攪拌された溶液に硫酸７５ｇ（０．７５ｍｏｌ）をゆっくりと添加し、得られた混合物を１００℃にて還流下で攪拌した。１８時間後、かき混ぜを激しくして２００ｍｌの脱イオン水をさらに添加した。蒸留ヘッドをフラスコに設置して、約２５０ｍｌの蒸留分（水およびプロピオン酸）を除去した。
【００３５】
還流下で５０％水酸化ナトリウム（２５０ｍｌ）を１５分間かけて攪拌しながら添加した。粘性がある黄色（淡クリーム色）のポリマー相が攪拌羽に付着したので、２００ｍｌの脱イオン水を添加した。腐食性の相を捨て、ポリマーの塊を５００ｍｌの脱イオン水中で攪拌した。ポリマーは、８５−１００℃にて攪拌することにより、５００ｍｌの脱イオン水に溶解した。溶液をビーカーに注ぎ、ポリマーを冷却することにより結晶化させた。２５０ｍｌの脱イオン水をさらに添加し、白いゼラチン状の塊を激しく攪拌し、ポリマーを吸引濾過により回収した。
【００３６】
ポリマーを９０℃で１．３Ｌの脱イオン水に再び溶解させ、濾過されるまで再結晶化させた。この結晶化および濾過のプロセスを３回行った。ポリマーをまず空気乾燥した後、２５ｍｍＨｇで４０−６０℃にて５日間乾燥させて９７％の収率を得た。得られた半透明の固体をデシケータ内で琥珀色の容器に保存した。ＮＭＲを用いてポリマーを同定し、該ポリマーが直鎖ポリエチレンイミンであることを確認した。
【００３７】
得られた半透明の固体をフラスコに移し、加熱した（５５−６０℃）クロロホルム／メタノール（９０％：１０％ 比）に溶解させた。ポリマーが完全に溶解したら、得られた溶液を過剰のエチルエーテルを含む別のフラスコに移してポリマーを沈殿させた。ポリマー溶液がエチルエーテルに接触するとすぐに、白い微細な沈殿物が現れ始める。エーテルをデカンテーションして、粒子を窒素雰囲気下で乾燥させる。ＬＰＥＩの大きな片は壁にこすり付けて、ドライアイス（または液体窒素）と混合し、すり鉢で砕いた後、フラスコに移して窒素流下で乾燥させた。得られた生成物を２０メッシュのふるいで濾した後、デシケータ内で琥珀色の容器に保存した。
【００３８】
ＮＯで修飾された化合物は、粒子状のＬ−ＰＥＩを、磁気攪拌子を用いた高圧ガラス瓶（ＡＣＥ ガラス）内でアセトニトリルに配置することにより調製された。攪拌混合物をアルゴンガスでパージし、減圧した後、ＮＯガスタンクに接続した。次いで、混合物を８０ｐｓｉのＮＯに通し、継続的に攪拌しながら１３日間反応させた。ＮＯガスが放出された後、混合物をアルゴンでパージして流した。回転エバポレータを用いて溶媒を除去して生成物を単離し、エチルエーテルで３回洗浄した。得られた粒子をＳｉｅｖｅｒｓ ２８０ｉ ＮＯアナライザを用いて分析した。
【００３９】
ＬＰＥＩＮＯ粒子（０．０５ｇ）はエタノールおよびＴＨＦ（８０：２０）中でテコフレックス（Ｔｅｃｏｆｌｅｘ）ポリマーの２０％（ｗ／ｗ）溶液に懸濁させた。ポリマー溶液（ＬＰＥＩＮＯ粒子／Ｔｅｃｏｆｌｅｘポリマー）は円錐状金属容器から紡糸され、電源に接続された銅ワイヤに吊り下げられ、ファイバの除去を促進するために、目的とするプレートはアルミニウムホイルで覆われた。ナノファイバを紡糸するのに使用される金属コーンの直径は１．５ｍｍであり、間隔距離は３３ｃｍであり、室温にて３０ｋＶの電圧であった。テコフィリック（Ｔｅｃｏｐｈｉｌｉｃ）ポリマーを用いたファイバを製造するために同じ手順が使用された。活性化剤に曝された場合、それぞれが規定時間を超えてＮＯを放出した。
【００４０】
本発明の範囲および意義から逸脱しない様々な変更および置換は当業者に理解されるだろう。本発明は上述した具体的な実施形態に正式に限定されない。
【背景技術】
【０００１】
本発明は、酸化窒素（ＮＯ）の投与が必要とされる領域に治療上有効な量のＮＯを伝達するコーティングおよび医療装置に関する。特に、本発明は遅延活性化の後に酸化窒素を生成する繊維状材料に関する。本発明のナノファイバは試薬を保持しかつ隔離する機能を有し、該試薬は、活性化剤として知られている水、血液、または他の流体がナノファイバと接触した際に反応してＮＯガスを放出することができる。隔離作用がＮＯ前駆体への活性化剤の拡散を遅延させる結果、該前駆体のＮＯへの転換が遅れる。
【０００２】
ＮＯは血小板の凝集を阻害し、平滑筋の増殖を抑制することが知られており、その結果、動脈の再狭窄を減少させることが知られている。ＮＯが特定の部位に直接伝達された場合、医療従事者が患者に外来物または外来装置（ステントまたは他の埋込可能な装置）を導入した部位での炎症を防止または減少させることが明らかになっている。研究者らは、損傷した組織や手術のリスクがある組織および器官にＮＯを伝達する種々の方法を探索している。ＮＯは全身に伝達可能であるが、このような伝達は、米国特許第５，８１４，６５６号に示されている予期せぬ副作用を生じさせることがある。理想的には、ＮＯは制御された方法にて、損傷しているかまたは手術のリスクがある組織および器官に伝達される。本発明は、内科医に装置の埋め込みのための時間を与える遅延時間後にＮＯを放出するコーティングおよび医療装置を提供することにより、この要求を満たす。したがって、ほとんどの場合、ＮＯの治療が必要な組織のみがＮＯの投与を受ける。
【０００３】
不溶性のポリマーＮＯＮＯａｔｅは、スミスらによる米国特許第５，５１９，０２０号に概して記載されているように、ＮＯを特定の組織に経皮伝達する。しかしながら、この特許は、装置が最初に装着された時間とＮＯの生成が重要である時間との間の遅延が大きいような活性化の妨げについて検討していない。また、埋込可能な医療装置へのコーティングとしてポリマーＮＯＮＯａｔｅを使用することは、スタムラー（Ｓｔａｍｌｅｒ）らによる米国特許第５，７７０，６４５号に記載されている。この特許は、酸化窒素の生成のいかなる様式も全く検討していない点で同様の欠点を有する。米国特許第５，７７０，６４５号の装置は活性化を阻害する要素を欠いているため、該装置が最初に埋め込まれた時点から実質的に活性である。これに対して、本発明は、酸化窒素プレドラッグ（predrug）の活性化を遅くする（または遅延させる）ために特化した要素を含む。
【０００４】
おそらく、最も関連性が高い技術は、本出願の発明者ら自身による米国特許第６，７３７，４４７号であり、制御された様式で酸化窒素を放出する医療装置のためのポリマーコーティングを開示する。しかしながら、本発明との相違点は、米国特許第６，７３７，４４７号の制御された放出様式は、コーティングを架橋するためにビスエポキシドを使用することにより、材料の多孔性を制限し、これにより、コーティングへの活性化剤の拡散およびコーティングからの酸化窒素の拡散を遅くする点である。これに対して、本発明は、より疎水性の特性を有するか、または、酸化窒素前駆体の活性化を妨げる（遅くする、または遅延させる）効果を緩衝させる第２ファイバを利用する。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、ＮＯの投与が必要とされる領域に治療上有効な量の酸化窒素（ＮＯ）を伝達するコーティングおよび医療装置に関する。特に、本発明は遅延活性化の後に酸化窒素を生じさせる繊維状材料に関する。本発明のナノファイバは、周囲のＮＯ前駆体（以下、「プレドラック」とする）試薬を保持しかつ隔離し、および／または緩衝する機能を有し、該試薬は、活性化剤として知られている水、血液、または他の流体がナノファイバと接触した際にＮＯガスを放出することができる。隔離作用がＮＯ前駆体への活性化剤の拡散を遅延させる結果、該前駆体のＮＯへの転換が遅れる。加えて、緩衝作用はより塩基的な環境をＮＯ前駆体の周囲に即座に生じさせる結果、酸化窒素への転化率をより遅くする。いずれの実施形態においても、ＮＯ生成を妨げるために、隔離効果または緩衝効果の一方または両方を使用することができる。いずれのケースにおいても、隔離効果および緩衝効果はファイバ（以下、「第２ファイバ」とする）の取り込みによって生じる。
【０００６】
本発明は、有効量のＮＯを生成するために、従来のイノベーションよりも少ない量のＮＯを使用する。なぜなら、本発明は、ＮＯの投与が必要とされる場所を空間的に制限するからである。一方、従来のイノベーションのいくつかでは、血流内でＮＯを循環させている。したがって、本発明は相対的に少ない量で治療上有効な量のＮＯを生じさせることができ、ステントのコーティング、ステントを開けるのに使用するバルーン、カテーテル、真菌感染または寄生虫感染の治療や経過が悪い回復期創傷の治療のための創傷の被覆材などの製品として有用である。
【０００７】
本発明の核となるコンセプトは、他の分野（すなわち、ＣＯまたは過酸化物の生成、滅菌、および化学療法）に適用可能である。特に、前駆体化合物を隔離するのに第２ファイバを使用して、活性化剤の接近を妨げたり、生成化合物の放出を遅らせたりすることは他の分野（すなわち、ＣＯまたは過酸化物の生成、滅菌、および化学療法）に適用可能である。
【０００８】
本発明は、ポリマー担体ファイバ部と、酸化窒素プレドラッグ部と、活性化剤からプレドラッグを隔離する機能を有する第２ファイバとを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、代用血管、ステント、カテーテル、創傷被覆材、および外科用糸からなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部が少なくとも１つの第二級アミン部分を含む医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部がポリエチレンイミン、多糖類骨格に接合されたポリエチレンイミン、およびポリ（エチレンイミン）塩からなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部がポリ（エチレンイミン）ファイバを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、ポリマー担体ファイバ部が電界紡糸ナノファイバを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、酸化窒素プレドラッグ部がジアゼニウムジオラート、Ｏ−アルキル化ジアゼニウムジオラート、およびＯ−誘導体化ジアゼニウムジオラートからなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、酸化窒素プレドラッグ部がジアゼニウムジオラートを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤をさらに含む医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤がプロトン供与体である医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤がホスフェート、スクシナート、カルボナート、アセテート、フォルメート、プロピオナート、ブチラート、脂肪酸、およびアミノ酸からなる群から選ばれるバッファーである医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤が水である医療装置に関する。さらに、本発明は、移動相をさらに含む医療装置に関する。さらに、本発明は、活性化剤が酸化窒素プレドラッグ部と接触するように、移動相が活性化剤を輸送することができる医療装置に関する。さらに、本発明は、移動相が、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、ポリオール、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、およびヘキサメチルホスホラミドからなる群から選ばれる医療装置に関する。さらに、本発明は、実質的に疎水性である第２ファイバを含む医療装置に関する。さらに、本発明は、第２ファイバが、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルピロリドンからなる群から選ばれる医療装置に関する。
【０００９】
以下の用語が特に定義される。本明細書において、「プレドラッグ」は、薬剤種を形成するために修飾されうるいずれかの化合物を意味し、ここで、修飾は、薬剤の投与が必要とされる身体患部にプレドラッグが到達する前または後で、体内または体外で起こることができる。ポリマー担体ファイバ部は、酸化窒素と可逆的に反応して官能基を形成することができる担体ポリマーを少なくとも１つ含み、該担体ポリマーはファイバ上に配置され、酸化窒素プレドラッグ部となる。ここで、「第２ファイバ部」は、装置が患者に設置または埋め込まれ、あるいは装着された際に、活性化剤（血液またはリンパ液など）からプレドラッグを隔離する１以上のファイバをいう。「活性化剤」という用語は、酸化窒素プレドラッグ部を刺激して酸化窒素を生成するいずれの化合物を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、ＮＯの投与が必要とされる生物の患部に治療上有効な量の酸化窒素を伝達するコーティングおよび医療装置に関する。一般に、本発明はファイバ混合物の形態である。ファイバ混合物は、刺激された際にＮＯを生成するように誘導体化されていてもよい。重要なことに、他の「第２」ファイバは誘導体化されておらず、ファイバ混合物の目的は、ファイバ混合物に構造を提供することであり、および／またはＮＯの生成を促進する傾向を有する種から誘導体化されたファイバ部分を得るＮＯを隔離することである。あるいは、ファイバ混合物の機能は、ＮＯの転化を遅くするために、ＮＯプレドラッグの環境を緩衝することである。そうすることにより、第２ファイバは、本発明からＮＯが生じる速度を制御する傾向を有し、装置の成分のＮＯ−収率特性の活性化を妨げる。
【００１１】
本発明の例示する実施形態は、血管を開ける金属ステント上のコーティングを含む。このような装置は、ステントが最終的に配置される領域から所定距離離れた箇所を起点とする血管に金属ステントを配置することにより、患者に埋め込まなければならない。したがって、設置位置における組織は、酸化窒素の投与が必要とされる部位から所定距離離れている。このため、設置位置ならびに設置位置とステントが最終的に配置される位置との間のすべての箇所において、組織は好ましくはＮＯに曝されない。本発明は上述の埋め込みＮＯ生成遅延を経てこれを達成する。
【００１２】
一般に、本発明は３つの要素を含む：（１）ポリマー担体ファイバ部、（２）酸化窒素プレドラッグ、および（３）第２ファイバ部。ポリマー担体ファイバ部は、いずれかのファイバ、または、酸化窒素と可逆的に反応して官能基を形成可能な部位を有するファイバを含み、該部位はファイバ上に配置され、酸化窒素プレドラッグ部を構成する。許容しうるファイバは第二級アミン特性を含む傾向を有する。なぜなら、第二級アミンは酸化窒素と反応してジアゼニウムジオレートを形成し、酸化窒素を生成する１次反応が進行することが知られているからである。ＮＯ生成反応を促進させるために、酸化窒素プレドラッグ部、すなわち、例えばジアゼニウムジオレートは、ここで活性化剤として言及されるプロトン源と接触しかつ相互作用しなければならない。分解反応を促進するためには、非常に弱いブロンステッド酸性が必要であることから、多くの種類の化合物が活性化剤になりうると予想される。したがって、水、アルコール、多価アルコールなどはいずれも、活性化剤として機能するのに十分な酸性である。他の活性化剤は体液（特に血液、リンパ液、胆液、およびその均等物など）を含む。ＮＯの投与が必要とされる領域へのＮＯの曝露を実質的に制限するために、活性化剤は、装置を患者に埋め込むまたは設置するのに必要とされる時間を妨げる。このような妨げは第２ファイバの作用によって行われ、プレドラッグと薬剤との反応を促進する傾向を有する種からプレドラッグを隔離するか、または、薬剤の形態へと転換する速度を遅くするためにプレドラッグの周囲の環境を緩衝する。好ましくは、本発明の３つの要素は単一のファイバを含むことができ、この単一ファイバは担体として機能し、プレドラッグを含み、かつ、構造を提供しおよび／またはプレドラッグを隔離する「第２」ファイバ部を有する。しかしながら、前記要素は２つまたは３つの分離した要素として提供されていてもよい。
【００１３】
［ポリマー担体ファイバ部］
ポリマー担体ファイバ部は、酸化窒素と可逆的に反応して官能基を形成しうるいずれかのファイバを含み、該官能基を形成しうる部位はファイバ上に配置され、酸化窒素プレドラッグ部を構成する。許容しうるファイバは第二級アミン特性を含む傾向を有する。なぜなら、第二級アミンは酸化窒素と反応してジアゼニウムジオレートを形成し、酸化窒素（Ｉ−ＩＩ）を生成する１次反応が進行することが知られているからである。許容しうる担体ファイバ部は限定されないが、ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、ポリブチレンイミン、ポリウレタン、およびポリアミドを含むポリマーを含む。さらに、許容しうる担体ファイバ部は、不活性な骨格（例えば、他の相対的に不活性な骨格（多糖類骨格、特にセルロース骨格など）に接合されたポリエチレンイミン）に接合された上述のポリマーのいずれかを含む。さらに、許容しうる担体ファイバ部は第二級アミン部分を含む繊維化可能な材料を含む。
【００１４】
（Ｉ）ＰＥＩ（ポリエチレンイミン）の構造
【化１】
【００１５】
（ＩＩ）ＰＥＩ ＮＯＮＯａｔｅの構造
【化２】
【００１６】
本発明に係る担体ファイバ部を形成するための好ましい材料は、重量平均分子量が約２００，０００を超える高密度直鎖ポリエチレンイミン（Ｉ−ＩＩ）である。直鎖ＰＥＩは水やエタノールのような一般的な溶媒に可溶である。ＰＥＩファイバは当該技術分野で知られている電界紡糸プロセスによって形成可能である。また、ＰＥＩファイバは電界紡糸以外の方法にて、本発明にしたがって形成可能であることは当業者に理解されるだろう。
【００１７】
当該技術分野で知られている、ファイバ内に有機ポリマーを形成するためのいずれの方法も使用可能である。例えば、湿式紡糸、乾式紡糸、融解紡糸、およびゲル紡糸はいずれも、本発明に係るファイバを形成するための許容しうる方法である。一般に、微細なデニールのファイバはより大きな表面積を有するファイバマットを得ることができるため、より多くの酸化窒素プレドラッグを生成する特性を有し、一般に性能がより高い。したがって、電界紡糸はＰＥＩファイバを製造するためのより好ましい方法である。
【００１８】
一般に、本発明は、ポリマー性担体ファイバおよび第２ファイバが多少不規則に配置されるようにポリマー性担体ファイバおよび第２ファイバが共紡糸された不織ファイバマットの形態であることができる。また、本発明は、担体ファイバが基板上に紡糸されて、第２ファイバを紡糸することによって実質的に被覆されかつ隔離された積層不織ファイバマットの形態であることができる。いずれかのケースにおいて、不織ファイバマットは医療装置（ステントなど）上においてコーティングの形態であることができる。
【００１９】
［酸化窒素プレドラック部］
ほとんどの一般条件において、本発明の酸化窒素プレドラック部は、本発明の活性化剤によって酸化窒素を生成するように刺激されて酸化窒素を生成するいずれかの化学的エンティティ（entity）を含む。これらのプレドラック部は限定されないが、ジアゼニウムジオレート（しばしば「ＮＯＮＯａｔｅ」と記載）を含むいくつかの形態であることができることは当該技術分野で理解される。さらに、これらのプレドラック部は、Ｏ−アルキル化ジアゼニウムジオレート、あるいは、Ｏ−誘導体が元のジアゼニウムジオレートに変換されうるいずれかのＯ−誘導体化ジアゼニウムジオレートの形態であることができることは当該技術分野で理解される。このようなＯ−誘導体化ＮＯＮＯａｔｅは通常、塩よりも安定である。特に、分解反応の活性化エネルギーは通常、非Ｏ−誘導体化形態の活性化エネルギーよりもはるかに高い。したがって、誘導体は酵素活性化剤の非存在下ではＮＯを生成しない傾向があるか、あるいは、誘導体はＮＯＮＯａｔｅの半減期を著しく伸ばす傾向がある。非Ｏ−誘導体化ジアゼニウムジオレートの官能基（すなわち塩）は好ましくは本発明の酸化窒素プレドラッグ部であり、プロトン源（すなわち活性化剤）の存在下で１次機構によって分解することが知られている。
【００２０】
ＰＥＩとＮＯとの反応は通常、ジアゼニウムジオレートを形成させ、ＰＥＩのエタノール中での溶解度を減少させ、さらには水中で不溶となる場合がある。ＮＯで修飾されたＰＥＩポリマーを水に曝すと予測可能な方法で分解しはじめ、その結果ＮＯを放出する。ＰＥＩファイバからの典型的なＮＯ放出のプロファイルは通常短く、典型的な時間で１〜２日である。
【００２１】
［活性化剤］
一般に、活性化剤は酸化窒素を生成する酸化窒素プレドラック部を刺激するいずれかの化合物を含む。ジアゼニウムジオレートがプレドラッグである場合、許容しうる活性化剤はプロトン源（すなわちブロンステッド酸）を含む。本発明を構成する典型的な活性化剤は限定されないが、水、体液（血液、リンパ液、胆液、およびその均等物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、多価アルコール、およびその均等物など）を含む。本発明の範囲内にあるさらなる活性化剤は限定されないが、ホスフェート、スクシナート、カルボナート、アセテート、フォルメート、プロピオナート、ブチラート、脂肪酸、およびアミノ酸、ならびにこれらの均等物を含む一般的な水性酸性バッファーを含む。好ましい活性化剤は限定されないが、水、体液（血液またはリンパ液など）、アルコール、一般的な水性酸性バッファー溶液を含む。
【００２２】
［移動相］
活性化剤をプレドラッグへ輸送し反応を促進するための移動相を必要とする様式において、酸化窒素プレドラッグ部と活性化剤とを空間的に分離できることは、当業者に理解されるだろう。以下、このような流体を移動相とする。多くの場合において、活性化剤それ自体が通常の作業条件において流体であるため、付加的な担体流体は必要ではない。このような場合、移動相は省略することができる。許容しうる移動相は、酸化窒素生成反応が可能になるようにプレドラックと物理化学的に接触する状態に活性化剤を配置するような様式にて、活性化剤をプレドラッグ部へ輸送することができる。
【００２３】
移動相は本発明の一構成要素であり、活性化剤が酸化窒素プレドラッグ部に補助なしで到達できない場合にのみ必要となる。一般に、活性化剤および酸化窒素プレドラッグが物理化学的に接触して酸化窒素が生成するように、移動相が酸化窒素へと活性化剤を運ぶ。したがって、移動相は原則として、触媒または試薬として分解には関与せず、むしろ、移動相は原則として活性化剤伝達媒体である。しかしながら、化合物がプレドラッグのＮＯ生成を刺激することができるという事実は、該化合物を移動相として同様に分類することを妨げる。例えば、水は、ＮＯＮＯａｔｅがＮＯの生成を引き起こすために十分に酸性であるが、水は活性化剤（ホスフェートなど）を溶解し、かつ、該活性化剤をＮＯＮＯａｔｅプレドラッグへ運ぶため、ホスフェートの伝達媒体として機能する。したがって、水は活性化剤および移動相の両方に分類されうる。
【００２４】
許容しうる移動相は、活性化剤をプレドラッグ部へ運ぶことができる流体（好ましくは液体）を含む。より好ましくは、本発明の範囲において、移動相は、活性化剤を溶解可能な液体である。さらに好ましくは、ジアゼニウムジオレートがプレドラック部である場合、移動相は好ましくは多少極性を有する液体であり、特に、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、多価アルコール、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、およびヘキサメチルホスホラミド、ならびにその均等物などの極性溶媒である。
【００２５】
［第２ファイバ］
第２ファイバの機能は、プレドラッグを活性化剤から隔離し、ＮＯプレドラッグの周囲の領域を緩衝し、または隔離および緩衝の両方を行うことにより、プレドラッグが薬剤形態へと転化するのを遅らせることである。したがって、第２ファイバは十分な疎水特性を有していることができる。これにより、第２ファイバは物理的なバリアを構成し、活性化剤はプレドラッグと反応してＮＯを放出するために横切らなければならない。あるいは、第２ファイバがＮＯプレドラッグの周囲の環境をより塩基性にすることにより、プレドラッグが薬剤形態へと転化するのを遅らせる塩基性官能基を有することができる。したがって、ＮＯの生成は実質的に、ＮＯの投与が必要とされる患部に限定される。
【００２６】
また、第２ファイバは部分的に、ＮＯ放出ファイバ（すなわちポリマー性担体ファイバ部）を溶解するのに用いられる。ＮＯ放出ファイバの放出はしばしば、単独のコーティングまたは装置を生成するには速度が速すぎる。むしろ、ＮＯ−生成ファイバを他のポリマーからなるファイバ（すなわち第２ファイバ）のマトリクスに埋め込むまたは共紡糸することが多いだろう。第２ファイバとして適している材料は用途によるが、一般に、機械的耐久性、生分解特性、ならびにプレドラッグを活性化剤から隔離する能力に応じて選択される。
【００２７】
加えて、様々な物体（独立の（free-standing）パッチ、チューブ、またはその均等物など）に形成される材料に強度を付与できるという意味で、第２ファイバは構造ファイバである。
【００２８】
第２ファイバを構成するポリマーは限定されないが、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルピロリドンを含むことができる。好ましくは、第２ファイバは実質的に疎水性である。
【００２９】
第２ファイバの機能の説明として、ステントコーティングを想定する。ＮＯで修飾されたＰＥＩファイバのみでコーティングされたステントは、迅速にＮＯを放出するだろう。したがって、このコーティングは、手術のリスクがなくＮＯの投与が必要とされない組織にＮＯを大量に曝すだろう。これに対して、ＴＥＣＯＰＨＩＬＩＣなどのポリウレタンがＰＥＩを用いて電界紡糸されてステントコーティングが形成される場合、水性体液がポリウレタンでドーピングされたコーティングを貫通するのに時間がかかるため、ＰＥＩのＮＯＮＯａｔｅ官能基は患者の血液にすぐには接触しない（ＴＥＣＯＰＨＩＬＩＣは、ノベオン（Ｎｏｖｅｏｎ）ＩＰホールディングコーポレーションの商標であり、親水性プラスチック物品の製造で使用される熱可塑性ポリウレタン化合物である）。
【００３０】
好ましい実施形態において、ポリエチレンイミンナノファイバは、ポリウレタンの第２ファイバとともに医療装置または装置組成物の上に電界紡糸される。次いで、ＰＥＩの第二級アミン部分の少なくとも一部がＮＯと反応してジアゼニウムジオレート官能基を形成するように、ナノファイバがＮＯガスに曝される。別の好ましい実施形態では、ＰＥＩが電界紡糸の前にＮＯに曝され、これにより、電界紡糸ＰＥＩファイバはすでにジアゼニウムジオレート官能基を含む。いずれか一方の場合において、ＰＥＩのＮＯＮＯａｔｅ官能基はポリウレタンナノファイバによって隔離されるため、装置が埋め込まれるまで湿気および活性化剤から遮断される。ＮＯガスは生体流体（血液、リンパ液、または汗）への曝露により生成するか、あるいは、他の活性化剤（生理学的バッファー、アルコール、または多価アルコール）への曝露により生成する。
【００３１】
別の実施形態においては、上述のいずれかのファイバは、いずれかの医療装置（限定されないが、ステント、血管形成術用バルーン、カテーテルなど）上に紡糸されることができる。また、ファイバは不織ファイバマット（例えば、経皮貼布、包帯など）内に紡糸されてもよい。さらに別の実施形態においては、酸化窒素生成要素は、沈殿の様式にてポリマー性担体ファイバ内に隔離されていてもよい。さらに別の実施形態においては、ＮＯの放出を制限するように、ファイバのデニールが制御される。例えば、より小さい半径のファイバは、より多くの硝酸プレドラッグ部を含むため、より小さい半径のファイバはＮＯをより多く放出する傾向がある。さらに別の実施形態においては、第２ファイバは生分解性材料または生体吸収性材料を含むため、装置またはその一部が、対象となる生物自体によって消費される傾向がある第２ファイバからなる。さらに別の実施形態においては、本発明は代用血管の形態であることができる。本発明の別の実施形態はカテーテルの形態であることができる。さらに、本発明の別の実施形態は包帯の様式における創傷被覆材である。
【００３２】
本発明の具体例を説明するために、以下の実施例が提供される。しかしながら、本実施形態は本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。請求の範囲は本発明を定義するために機能すべきである。
【００３３】
直鎖ポリエチレンイミン（Ｌ−ＰＥＩ）の合成は、底部に排水栓を備えた２Ｌ三ツ口丸底フラスコ内で行われた。このフラスコは温度計の鞘、還流コンデンサ、滴下漏斗（addtion funnel）、スターラー、および加熱マントルを備えていた。３００ｍｌの脱イオン水を素早く攪拌しながら、分子量５００，０００のポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）またはポリエチルオキサゾリン（４９．６ｇ，０．５ｍｏｌ ｂａｓｅ）をゆっくりと添加し、得られた混合物をポリマーが溶解するまで室温で数時間攪拌した。
【００３４】
攪拌された溶液に硫酸７５ｇ（０．７５ｍｏｌ）をゆっくりと添加し、得られた混合物を１００℃にて還流下で攪拌した。１８時間後、かき混ぜを激しくして２００ｍｌの脱イオン水をさらに添加した。蒸留ヘッドをフラスコに設置して、約２５０ｍｌの蒸留分（水およびプロピオン酸）を除去した。
【００３５】
還流下で５０％水酸化ナトリウム（２５０ｍｌ）を１５分間かけて攪拌しながら添加した。粘性がある黄色（淡クリーム色）のポリマー相が攪拌羽に付着したので、２００ｍｌの脱イオン水を添加した。腐食性の相を捨て、ポリマーの塊を５００ｍｌの脱イオン水中で攪拌した。ポリマーは、８５−１００℃にて攪拌することにより、５００ｍｌの脱イオン水に溶解した。溶液をビーカーに注ぎ、ポリマーを冷却することにより結晶化させた。２５０ｍｌの脱イオン水をさらに添加し、白いゼラチン状の塊を激しく攪拌し、ポリマーを吸引濾過により回収した。
【００３６】
ポリマーを９０℃で１．３Ｌの脱イオン水に再び溶解させ、濾過されるまで再結晶化させた。この結晶化および濾過のプロセスを３回行った。ポリマーをまず空気乾燥した後、２５ｍｍＨｇで４０−６０℃にて５日間乾燥させて９７％の収率を得た。得られた半透明の固体をデシケータ内で琥珀色の容器に保存した。ＮＭＲを用いてポリマーを同定し、該ポリマーが直鎖ポリエチレンイミンであることを確認した。
【００３７】
得られた半透明の固体をフラスコに移し、加熱した（５５−６０℃）クロロホルム／メタノール（９０％：１０％ 比）に溶解させた。ポリマーが完全に溶解したら、得られた溶液を過剰のエチルエーテルを含む別のフラスコに移してポリマーを沈殿させた。ポリマー溶液がエチルエーテルに接触するとすぐに、白い微細な沈殿物が現れ始める。エーテルをデカンテーションして、粒子を窒素雰囲気下で乾燥させる。ＬＰＥＩの大きな片は壁にこすり付けて、ドライアイス（または液体窒素）と混合し、すり鉢で砕いた後、フラスコに移して窒素流下で乾燥させた。得られた生成物を２０メッシュのふるいで濾した後、デシケータ内で琥珀色の容器に保存した。
【００３８】
ＮＯで修飾された化合物は、粒子状のＬ−ＰＥＩを、磁気攪拌子を用いた高圧ガラス瓶（ＡＣＥ ガラス）内でアセトニトリルに配置することにより調製された。攪拌混合物をアルゴンガスでパージし、減圧した後、ＮＯガスタンクに接続した。次いで、混合物を８０ｐｓｉのＮＯに通し、継続的に攪拌しながら１３日間反応させた。ＮＯガスが放出された後、混合物をアルゴンでパージして流した。回転エバポレータを用いて溶媒を除去して生成物を単離し、エチルエーテルで３回洗浄した。得られた粒子をＳｉｅｖｅｒｓ ２８０ｉ ＮＯアナライザを用いて分析した。
【００３９】
ＬＰＥＩＮＯ粒子（０．０５ｇ）はエタノールおよびＴＨＦ（８０：２０）中でテコフレックス（Ｔｅｃｏｆｌｅｘ）ポリマーの２０％（ｗ／ｗ）溶液に懸濁させた。ポリマー溶液（ＬＰＥＩＮＯ粒子／Ｔｅｃｏｆｌｅｘポリマー）は円錐状金属容器から紡糸され、電源に接続された銅ワイヤに吊り下げられ、ファイバの除去を促進するために、目的とするプレートはアルミニウムホイルで覆われた。ナノファイバを紡糸するのに使用される金属コーンの直径は１．５ｍｍであり、間隔距離は３３ｃｍであり、室温にて３０ｋＶの電圧であった。テコフィリック（Ｔｅｃｏｐｈｉｌｉｃ）ポリマーを用いたファイバを製造するために同じ手順が使用された。活性化剤に曝された場合、それぞれが規定時間を超えてＮＯを放出した。
【００４０】
本発明の範囲および意義から逸脱しない様々な変更および置換は当業者に理解されるだろう。本発明は上述した具体的な実施形態に正式に限定されない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化窒素と可逆的に反応可能な担体ポリマーを含むポリマー担体ファイバ部と、
酸化窒素プレドラッグと、
反応種から前記プレドラッグを隔離する機能を有する第２ファイバを含む第２ファイバ部と、
を含む、医療装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記医療装置は、代用血管、ステント、カテーテル、および創傷被覆材からなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、少なくとも１つの第二級アミン部分を含む、医療装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、ポリエチレンイミン、多糖類骨格に接合されたポリエチレンイミン、およびポリエチレンイミン塩からなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、ポリエチレンイミンファイバを含む、医療装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、電界紡糸ナノファイバを含む、医療装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記酸化窒素プレドラッグ部は、ジアゼニウムジオラート、Ｏ−アルキル化ジアゼニウムジオラート、およびＯ−誘導体化ジアゼニウムジオラートからなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記酸化窒素プレドラッグ部はジアゼニウムジオラートを含む、医療装置。
【請求項９】
請求項１において、
活性化剤をさらに含む、医療装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記活性化剤はプロトン供与体である、医療装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記活性化剤は、ホスフェート、スクシナート、カルボナート、アセテート、フォルメート、プロピオナート、ブチラート、脂肪酸、およびアミノ酸からなる群から選ばれるバッファーである、医療装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記活性化剤は水である、医療装置。
【請求項１３】
請求項１において、
移動相をさらに含む、医療装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記移動相は、活性化剤が前記酸化窒素プレドラッグ部と接触するように該活性化剤を輸送することができる、医療装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記移動相は、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、多価アルコール、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、およびヘキサメチルホスホラミドからなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項１６】
請求項１において、
前記第２ファイバは実質的に疎水性である、医療装置。
【請求項１７】
請求項１において、
前記第２ファイバは、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルピロリドンからなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項１８】
請求項１において、
前記第２ファイバ部は付加的な強度を付与する、医療装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記第２ファイバ部は、基板の補助なしで前記装置を独立の装置にするのに十分な強度を付与する、医療装置。
【請求項１】
酸化窒素と可逆的に反応可能な担体ポリマーを含むポリマー担体ファイバ部と、
酸化窒素プレドラッグと、
反応種から前記プレドラッグを隔離する機能を有する第２ファイバを含む第２ファイバ部と、
を含む、医療装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記医療装置は、代用血管、ステント、カテーテル、および創傷被覆材からなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、少なくとも１つの第二級アミン部分を含む、医療装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、ポリエチレンイミン、多糖類骨格に接合されたポリエチレンイミン、およびポリエチレンイミン塩からなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、ポリエチレンイミンファイバを含む、医療装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記ポリマー担体ファイバ部は、電界紡糸ナノファイバを含む、医療装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記酸化窒素プレドラッグ部は、ジアゼニウムジオラート、Ｏ−アルキル化ジアゼニウムジオラート、およびＯ−誘導体化ジアゼニウムジオラートからなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記酸化窒素プレドラッグ部はジアゼニウムジオラートを含む、医療装置。
【請求項９】
請求項１において、
活性化剤をさらに含む、医療装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記活性化剤はプロトン供与体である、医療装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記活性化剤は、ホスフェート、スクシナート、カルボナート、アセテート、フォルメート、プロピオナート、ブチラート、脂肪酸、およびアミノ酸からなる群から選ばれるバッファーである、医療装置。
【請求項１２】
請求項１０において、
前記活性化剤は水である、医療装置。
【請求項１３】
請求項１において、
移動相をさらに含む、医療装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記移動相は、活性化剤が前記酸化窒素プレドラッグ部と接触するように該活性化剤を輸送することができる、医療装置。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記移動相は、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、ナフトール、多価アルコール、酢酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、およびヘキサメチルホスホラミドからなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項１６】
請求項１において、
前記第２ファイバは実質的に疎水性である、医療装置。
【請求項１７】
請求項１において、
前記第２ファイバは、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、およびポリビニルピロリドンからなる群から選ばれる、医療装置。
【請求項１８】
請求項１において、
前記第２ファイバ部は付加的な強度を付与する、医療装置。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記第２ファイバ部は、基板の補助なしで前記装置を独立の装置にするのに十分な強度を付与する、医療装置。
【公表番号】特表２００７−５２６９１１（Ｐ２００７−５２６９１１Ａ）
【公表日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５５１３８９（Ｐ２００６−５５１３８９）
【出願日】平成１７年１月２４日（２００５．１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００２２６６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７０００８
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（５０５３９５７００）ザ ユニバーシティ オブ アクロン (20)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｋｒｏｎ
【住所又は居所原語表記】３０２ Ｅ． Ｂｕｃｈｔｅｌ Ｃｏｍｍｏｎ， Ａｋｒｏｎ， ＯＨ ４４３２５ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２４日（２００５．１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００２２６６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７０００８
【国際公開日】平成１７年８月４日（２００５．８．４）
【出願人】（５０５３９５７００）ザ ユニバーシティ オブ アクロン (20)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｋｒｏｎ
【住所又は居所原語表記】３０２ Ｅ． Ｂｕｃｈｔｅｌ Ｃｏｍｍｏｎ， Ａｋｒｏｎ， ＯＨ ４４３２５ Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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