(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレングリコール及び少なくとも１種のポリフェノール性ポリマーを含み、
前記ポリフェノール性ポリマーが、チロシン由来のポリアリレート、線状のポリエステルアミド、ジヒドロキシベンゾエートポリマー、及びレゾルシノール由来のポリマーからなる群から選択され、
前記ポリエチレングリコールが、ＰＥＧ−３３５０、ＰＥＧ−１０００、及びＰＥＧ−４００からなる群から選択される、コーティング。
【請求項２】
前記チロシン由来のポリアリレートが、下式：【化１】
0006031033.tif 000019（式中、Ｒ１は、ＣＨ＝ＣＨ又は（ＣＨ２）ｎであり、  ｎは、０〜１８の範囲の整数であり、  Ｙは、Ｃ１〜Ｃ１８のアルキルアミノ、−ＯＲ’、−ＮＨＣＨ２ＣＯ２Ｒ’、−ＮＨ（ＣＨ２）ｑＯＲ’、−ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＲ’、−ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＲ’、【化２】
0006031033.tif 000020からなる群から選択され、  ｑは、０〜４の範囲の整数であり、  ｐは、１〜５０００の範囲の整数であり、  Ｒ’は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８アルキル、Ｃ２〜Ｃ１８アルケニル、Ｃ８〜Ｃ１４アルキルアリール、ベンジル、及び置換ベンジルからなる群から独立に選択され、  Ｒ２は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状又は分枝状の置換又は非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アルキルエーテル又はアリールエーテル部分、−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ（Ｒ５）ｑ−、及び（Ｒ５）ｑＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓＣＯ（Ｒ５）ｑ−からなる群から独立に選択され、  Ｒ３及びＲ４は、水素及び１〜１０個の炭素原子を有する線状又は分枝状の置換又は非置換のアルキルからなる群から独立に選択され、  Ｒ５は、独立に線状又は分枝状の低級アルキレン又は低級アルケニレン基である）を有するモノマー単位を含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
前記チロシン由来のポリアリレートが、Ｐ２２ファミリーの１員を含み、少なくとも１種の抗微生物成分をさらに含む、請求項２に記載のコーティング。
【請求項４】
前記抗微生物成分が、ミノサイクリン、リファンピン、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項３に記載のコーティング。
【請求項５】
薬剤、ポリエチレングリコール及びポリフェノール性ポリマーを合わせた重量に対して、２０％〜７０％の少なくとも１種の薬剤をさらに含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項６】
前記少なくとも１種の薬剤が、抗微生物剤、麻酔剤、鎮痛剤、抗炎症剤、抗瘢痕化剤、抗線維化剤及びロイコトリエン阻害剤からなる群から選択される、請求項５に記載のコーティング。
【請求項７】
前記少なくとも１種の薬剤が、抗生剤、防腐剤、及び消毒剤からなる群から選択される抗微生物剤である、請求項６に記載のコーティング。
【請求項８】
請求項１に記載のコーティングを備え、金属、有機材料、天然もしくは合成ポリマー又はコポリマー、及び生物由来の材料からなる群から選択される材料を備える、医療デバイス。
【請求項９】
前記コーティングが、少なくとも１種の薬剤をさらに含む、請求項８に記載の医療デバイス。
【請求項１０】
前記薬剤が、抗微生物剤であり、前記抗微生物剤の少なくとも３０％が、２４時間後に前記コーティングから溶出する、請求項９に記載の医療デバイス。
【請求項１１】
前記医療デバイスが、メッシュ、パウチ、又はカバーリングである、請求項８に記載の医療デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は２０１０年８月２５日に出願され、その開示が全体として参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６１／３７６，７９０号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
全関節置換手術後の感染の頻度は、静脈内抗生剤による予防の普及および無菌的手術手技への関心の集中にもかかわらず、過去１０年にわたって増加している。現在でも関節形成術後の感染は一次関節形成術の約１．２％および再置換術の３〜５％で起こっている。人口の高齢化に伴って関節置換術への需要が高まるにつれ、関節形成術の件数が３８０万件を超えるため、２０３０年までに感染の全件数は１年あたり１７，０００件から２６６，０００件に増加することが予想される。関節形成術後の感染の治療は極めて困難である。細菌（特にＳ．ａｕｒｅｕｓ）は埋め込まれた金属／プラスチック材料の上に細胞外アニオン性多糖バイオフィルムを形成し、これが免疫細胞および抗生剤の浸透をブロックして細菌の生存を推進する。一旦バイオフィルムが形成されれば、埋め込まれた材料を全て手術によって除去することが必要である。これらの感染の大部分（約７０％）はスタフィロコッカス属によって引き起こされ、数の増加はメチシリン抵抗性Ｓ．ａｕｒｅｕｓ（ＭＲＳＡ）等の悪性の抗生剤耐性株によるものであり、これが治療をさらに困難なものにしている。
【０００３】
関節形成術後の慢性的感染を治療するための米国における現在の治療標準は、（１）全ての補綴成分および骨セメントの外科的除去、壊死／肉芽組織の切除、抗生剤を含浸させたスペーサーの設置、静脈内抗生剤の６週間コースの投与（その間、患者は罹患した四肢に荷重をかけることはできない）、および（２）感染が除去された後の再置換関節形成術に始まる２段階の手順である。重篤な感染および難治性の症例においては、関節固定術、切除関節形成術および切断術が必要になることがある。高齢者においては、これらの感染は死亡率の増加をもたらす。全体として、関節形成術後の感染の治療は広範囲の医学的および外科的ケア、長期の心身障害／リハビリテーションおよび顕著に悪化する結果を伴う。さらに、これらの感染は追加的な医療コストおよび資源の使用、ならびに賃金および生産性の喪失による間接的なコストによる甚大な経済的負担を意味する。これらの医療コストは単独で平均１４４，５１４ドル（合併症のない関節形成術に対する３０，１７３ドルと比較される）であり、これは２０１５年までの年間国民医療負担の８６．３億ドルに対応する。
【０００４】
関節形成術後の感染の大部分は手術時の細菌侵襲によると考えられる。特に定着したバイオフィルムの処置における固有の困難さのため、感染した埋め込み材料の処置は極めて困難であるので、可能性のある１つの治療戦略は感染防止に集中することである。
【０００５】
感染を防止する１つの方法は、抗生剤等の薬剤を埋め込み部位に直接送達する埋め込み型デバイスを用いることである。ある種の薬剤の局所送達は従来の全身ルートよりも効率が高いことがあり得る。それはある種の組織、特に骨組織では血管新生が限定的であるためである。さらに、局所送達によって全身的な副作用を避けつつ局所濃度を高めることができる。
【０００６】
手術時に大用量を局所送達することは長期間の効果をもたらさないと思われる。ある症例においては薬剤を局所に送達するためにポンプを用いることがあるが、これらは全ての状況において実施可能ではなく、煩雑なことがある。
【０００７】
薬剤の局所的な連続送達を実現するために、薬剤の持続的かつ局所的な放出を可能にする方法で、医療デバイスを薬剤でコートすることができる。
【０００８】
埋め込み型医療デバイスは、これだけに限らないが、金属、ポリマーまたは種々の材料の組み合わせ等の種々の材料から作成することができる。埋め込み型医療デバイスにおいて一般に用いられる金属としては、これだけに限らないが、チタンおよびステンレススチールが挙げられる。一般的なポリマーとしては、これだけに限らないが、ポリエチレンおよびポリプロピレンが挙げられる。しかし、ポリマーと金属との表面エネルギーの相違により、１つの材料への好適なコーティングと考えられるものが別の材料においては効果的でないことがある。
【０００９】
金属の表面エネルギーは１００程度である一方、ポリマーの表面エネルギーは典型的には３０程度である。表面とコーティング材料との相対的な表面エネルギーは、コーティング材料が効果的に表面に接着する能力に影響する。液体（コーティング溶液等）が表面に最適に接着するためには、液体はそれが結合することになる表面を完全に「濡らさ」なければならない。「濡らす」とは、液体が流れて表面を覆い、液体と固体表面との間の接触面積および引力を最大にすることである。接着剤またはコーティング溶液等の液体が表面を効率的に濡らすためには、液体の表面エネルギーが基材の表面エネルギー以下でなければならない。標準的な接着剤またはコーティング処方は金属またはＡＢＳプラスチック等の表面エネルギーが高い（ＨＳＥ）表面を濡らし、これに結合するが、ポリプロピレンおよびポリエチレン等の表面エネルギーが低い（ＬＳＥ）ポリオレフィンには結合できない。
【００１０】
従来の構造接着剤またはコーティングがポリオレフィン等の表面エネルギーが低い基材に結合するために、基材の表面エネルギーを３０％も増大させて接着剤の表面エネルギーにより良く合わせるためのＵＶ光への露光またはクロム酸による処理等の表面処理が用いられてきた。表面特性を改質し、材料の界面相互作用を正確に調整するための他の戦略としては、リソグラフパターニング、バイナリーアセンブリー、陽極酸化、電着および化学的エッチング、プラズマエッチング、レーザー処理、イオン照射、ＵＶ光誘導、界面活性剤、化学的酸化処理、ポリマー改質、電界紡糸、電気化学的エッチング、化学蒸着、ゾル−ゲルプロセッシング、その他が挙げられる。上記のアプローチによって高品質の表面を作成することができるが、これらの方法は全て、実験的セットアップの複雑さ、厳しい調製条件、高いエネルギーコストおよび特定の表面化学への依存性などの難点があり、それらのさらなる応用に限界を与えている。さらに、これらの方法はいくつかの所与の基材のみに適しており、広範囲の表面または基材に適用することができない。
【００１１】
たとえば、現在の最新技術による薬剤溶出ステントは通常、コーティングにおいて１〜３またはそれ以上の層、たとえば接着のための基層、薬剤を保持するための主層、および時には薬剤の放出を遅延させ、その効果を延長させるためのトップコートを有する。たとえば、ＣＹＰＨＥＲ（登録商標）ステントには、薬剤含有ポリマーを接着させるためのパリレンの初期基層が必要である。これらの多層コートを単一のコーティングで置き換えることによって、製造はより簡単になるであろう。
【００１２】
米国特許出願第２００７／０１９８０４０Ａ１号には、抗微生物剤リファンピンおよびミノサイクリンのキャリアとしての、手術用メッシュ上の生体吸収性ポリマーコーティングが記載されている。しかし、ポリプロピレンメッシュに好適なコーティングは、金属から作られ、および／または手術による設置の間に著しい操作および摩耗を受ける整形外科用ピン等の医療デバイスには接着が充分でないことがある。
【００１３】
したがって、様々な表面特性を有する基材への接着性を改善することができるポリマー性コーティングへのニーズが存在する。さらに、これらのコーティングはまた、拒絶されないために生体親和性であり、埋め込みの間に剥離しないように堅牢／粘着性であり、長期間の異物反応がないように生体分解性／吸収性であり、薬剤の持続送達が可能であり、種々の薬剤を送達できるように容易に調整でき、種々の基材上にコーティングできるように容易に調整でき、種々のデバイスに噴霧、浸漬または溶融によって容易に適用でき、他の賦形剤との親和性を有することが必要である。驚くべきことに、ある種のポリフェノール性ポリマーとポリエチレングリコールとのブレンドが、種々の表面特性を有する広範囲の医療デバイスにコートされた際に、そのような特性を提供することが発見された。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は医療デバイスのための改善されたコーティングに関し、ここで該コーティングはポリエチレングリコール、少なくとも１種のポリフェノール性ポリマー、および任意選択で少なくとも１種の薬剤の混合物を含む。
【００１５】
いくつかの実施形態においては、ポリエチレングリコールはポロキサマー、ＰＥＧ−３３５０、ＰＥＧ−１０００、ＰＥＧ−４００、または変性された末端キャップ（ｅｎｄ  ｃａｐｓ）を有するＰＥＧからなる群から選択される。
【００１６】
いくつかの実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは本明細書に記載したチロシン由来のポリアリレート、線状のポリエステルアミド、ジヒドロキシベンゾエートポリマー、およびレゾルシノール由来のポリマーからなる群から選択される。
【００１７】
好適なチロシン由来のポリアリレートとしては、下式（Ｉ）：
【化１】
0006031033.tif 000002
（式中、Ｒ１は、ＣＨ＝ＣＨまたは（ＣＨ２）ｎから独立に選択され、
ｎは、０〜１８の範囲であり、
Ｙは、Ｃ１〜Ｃ１８のアルキルアミノ、−ＯＲ’、−ＮＨＣＨ２ＣＯ２Ｒ’、−ＮＨ（ＣＨ２）ｑＯＲ’、−ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＲ’、−ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＲ’、
【化２】
0006031033.tif 000003
からなる群から選択され、
ｑは、０〜４の範囲であり、
ｐは、１〜５０００の範囲であり、
Ｒ’は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８アルキル、Ｃ２〜Ｃ１８アルケニル、Ｃ８〜Ｃ１４アルキルアリール、ベンジル、および置換ベンジルからなる群から独立に選択され、
Ｒ２は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アルキルエーテルまたはアリールエーテル部分、−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ（Ｒ５）ｑ−、および−（Ｒ５）ｑＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ）ＣＯ（Ｒ５）ｑ−からなる群から独立に選択され、
Ｒ３およびＲ４は、水素および１〜１０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキルからなる群から独立に選択され、
Ｒ５は、線状または分枝状の低級アルキレンまたは低級アルケニレンからなる群から独立に選択される。）
のものが挙げられる。
【００１８】
好適な線状のポリエステルアミドは下式：
【化３】
0006031033.tif 000004
（式中、Ｒは、−（ＣＲ３Ｒ４）ａまたは−ＣＲ３＝ＣＲ４−であり、
Ｒ１は、水素、１〜２０個の炭素原子を有する飽和または不飽和の置換または非置換のアルキル、アリール、アルキルアリールまたはアルキルエーテル、および−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ−Ｒ６からなる群から選択され、
Ｒ２は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アルキルエーテルまたはアリールエーテル部分、−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ（Ｒ５）ｑ−、および−（Ｒ５）ｑＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓＣＯ（Ｒ５）ｑ−からなる群から選択され、
Ｒ３およびＲ４は、水素および１〜１０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキルからなる群から独立に選択され、
Ｒ５は、線状または分枝状の低級アルキレンまたは低級アルケニレン基からなる群から独立に選択され、
Ｒ６は、線状または分枝状の置換または非置換の飽和または不飽和の低級アルキル基からなる群から独立に選択され、
ポリエステルアミドの芳香環は、０〜４個のＺ１置換基を有し、その各々はハライド、低級アルキル、アルコキシ、ニトロ、アルキルエーテル、保護されたヒドロキシル基、保護されたアミノ基および保護されたカルボン酸基からなる群から独立に選択され、
Ｙは、
【化４】
0006031033.tif 000005
からなる群から選択され、
ａは、０〜１０であり、
ｑは、独立に１〜４であり、
ｒは、独立に１〜４であり、
ｓは、独立に１〜５０００である。）
を有する１つまたは複数のモノマー単位を含む。
【００１９】
好適なジヒドロキシベンゾエート（ＤＨＢ）ポリマーは下式：
【化５】
0006031033.tif 000006
（式中、Ａは、Ｃ（Ｏ）、Ｃ（Ｏ）−Ｒ１−Ｃ（Ｏ）、Ｃ（＝Ｎ）、Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−Ｒ１−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）またはＣ（Ｓ）からなる群から選択され、
Ｗは、Ｏ、ＮＨまたはＳからなる群から選択され、
Ｒは、水素、エステルもしくはアミド保護基、脱離基、１〜３０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルキルアリール、アルコキシエーテル、ヘテロアリール、ヘテロアルキルまたはシクロアルキル基、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、糖、薬学活性成分、および生物活性成分からなる群から選択され、ａは独立に１〜４であり、ｂは独立に０または１であり、ｒは独立に４までであり、ｓは独立に１〜５０００であり、
Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アリール、アルキルアリール、アルキレンオキシドまたはアリーレンオキシド部分、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、および（Ｒ２）ｒＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓＣＯ（Ｒ２）ｒからなる群から独立に選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｒは独立に１〜４であり、ｓは１〜５０００であり、
Ｒ２は、独立に線状または分枝状の低級アルキル基であり、
Ｒ３およびＲ４は、水素および線状または分枝状の低級アルキル基からなる群から独立に選択される。）
を有する１つまたは複数のモノマー単位を含む。
【００２０】
好適なレゾルシノール由来のポリマーは、下式：
【化６】
0006031033.tif 000007
（式中、Ａは、Ｃ（Ｏ）、Ｃ（Ｏ）−Ｒ１−Ｃ（Ｏ）、Ｃ（＝Ｎ）、Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−Ｒ１−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）またはＣ（Ｓ）からなる群から選択され、
Ｒは、水素、ハロ、１〜３０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アリニル、アリール、アルキルアリール、アルコキシエーテル、ヘテロアリール、ヘテロアルキルまたはシクロアルキル基、（Ｒ２）ｂＣ（Ｏ）ＯＲ２、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、糖、薬学活性化合物、および生物活性化合物からなる群から選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｂは独立に１〜４であり、ｒは独立に１〜４であり、各々のｓは独立に１〜５０００であり、
Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アルキレンオキシドまたはアリーレンオキシド部分、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、または（Ｒ２）ｒＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓＣＯ（Ｒ２）ｒからなる群から独立に選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｒは独立に１〜４であり、ｓは１〜５０００であり、
Ｒ２は、独立に線状または分枝状の低級アルキルであり、
Ｒ３およびＲ４は、水素および線状または分枝状の低級アルキル基からなる群から独立に選択される。）
を有するモノマー単位を含む。
【００２１】
本発明の特定の実施形態においては、コーティングは、コーティングを合わせた量に対して重量で約０．１％〜約２５％のポリエチレングリコールおよび約７５％〜約９９．９％のポリフェノール性ポリマーを含む。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態においては、コーティングは、コーティングを合わせた量に対して重量で約１０％〜約１８％のポリエチレングリコールおよび約７２〜約９０％のポリフェノール性ポリマーを含む。
【００２３】
任意選択の薬剤は、抗微生物剤、麻酔剤、鎮痛剤、抗炎症剤、抗瘢痕化剤、抗線維化剤およびロイコトリエン阻害剤からなる群から選択されてよい。本発明の別の実施形態においては、薬剤は抗生剤、防腐剤、および消毒剤からなる群から選択される抗微生物剤である。さらに別の実施形態においては、薬剤はリファンピン、ミノサイクリン、銀クロルヘキシジン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される抗生剤である。ある実施形態においては、コーティングはリファンピンおよびミノサイクリンの両方を含む。
【００２４】
いくつかの実施形態においては、本発明はポリエチレングリコール、少なくとも１種のポリフェノール性ポリマー、および任意選択で少なくとも１種の薬剤を含むコーティングによってコートされた医療デバイスを含み、前記医療デバイスの表面はステンレススチールおよびチタン等の金属、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、セルロース、および種々の修復可能なポリマーの混合物等の有機および／または天然もしくは合成ポリマー、ならびにブタ心臓弁等の生物由来の材料から選択される材料を含む。
【００２５】
本発明のさらに別の実施形態においては、医療デバイスは整形外科用固定デバイスである。本発明のある実施形態においては、整形外科用固定デバイスは、ねじ、タックロッド、ピン、またはプレートである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】Ｐ（２２−２７．５）、Ｐ（２２−２７．５）と１０重量％のＰＥＧ−１０００またはＰ（２２−２７．５）と１０重量％のＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ４４でコートしたステンレススチール製整形外科用ピンを非コートのピンと比較して示す図である。
【図２】コーティングの分子量および薬剤含量に対する滅菌の効果を示す図である。
【図３】コートされたピンからのミノサイクリンまたはリファンピンの累積放出を時間の関数として示す図である。
【図４】各時点において放出された抗生剤の量を示す図である。
【図５】コートされた種々の基材の阻止ゾーン（「ＺＯＩ」）を示す図である。
【図６】１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ−３３５０とブレンドしたＰ２２−２７．５％でコートした基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す図である。
【図７Ａ】１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ−３３５０とブレンドしたＰ６４でコートした基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す図である。
【図７Ｂ】１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ−３３５０とブレンドしたＰ１０１２でコートした基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す図である。
【図８】１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ−３３５０とブレンドしたＰ（ＤＴＰＰ  グルタレート）、Ｐ（ＭｅＤＨＢ−１５  ＤＨＢ  グルタレート）、またはＰ（ＴＥ−ＤＧ−ＴＥ−グルタレート）でコートした基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す図である。
【図９】インプラントを関節腔に挿入するマウスの手術手順を示す図である。
【図１０】細菌を接種したマウスの生物発光シグナルを示す図である。
【図１１】細菌を接種したマウスの生物発光シグナルを示す図である。
【図１２】感染および非感染モデルの両方における術後膝関節の組織学的解析を示す図である。
【図１３】種々のモデルにおける金属インプラント上のバイオフィルムの形成を示す図である。
【図１４】抗生剤−ポリマーでコートされたピンと非コートのピンを用いた際の細菌の増殖を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
いくつかの実施形態においては、本発明のコーティングは、ポリエチレングリコールとブレンドされた少なくとも１種のポリフェノール性ポリマーを含む。他の実施形態においては、本発明のコーティングは、ポリエチレングリコールおよび少なくとも１種の薬剤とブレンドされた少なくとも１種のポリフェノール性ポリマーを含む。
【００２８】
本発明のある実施形態においては、好適なポリフェノール性ポリマーは、チロシン由来のポリアリレート等の生分解性ポリマーであり、その中には米国特許第４，９８０，４４９号、第５，０９９，０６０号、第５，２１６，１１５号、第５，３１７，０７７号、第５，５８７，５０７号、第５，６５８，９９５号、第５，６７０，６０２号、第６，０４８，５２１号、第６，１２０，４９１号、第６，３１９，４９２号、第６，４７５，４７７号、第６，６０２，４９７号、第６，８５２，３０８号、第７，０５６，４９３号、第ＲＥ３７，１６０Ｅ号、および第ＲＥ３７，７９５Ｅ号に記載されたポリマー、米国特許公開第２００２／０１５１６６８号、第２００３／０１３８４８８号、第２００３／０２１６３０７号、第２００４／０２５４３３４号、第２００５／０１６５２０３号に記載されたもの、ならびにＰＣＴ公開ＷＯ９９／５２９６２、ＷＯ０１／４９２４９、ＷＯ０１／４９３１１、ＷＯ０３／０９１３３７に記載されたものが含まれ、その開示は全体として参照により本明細書に組み込まれる。これらの特許および公開は、チロシン由来のジフェノールモノマー単位または他のジフェノールモノマー単位を含む他のポリマーをも開示しており、その中にはポリアリレート、ポリカーボネート、ポリイミノカーボネート、ポリチオカーボネート、ポリホスホネートおよびポリエーテルが含まれる。
【００２９】
本発明のコーティングにおける使用に好適な他のポリフェノール性ポリマーとしては、米国特許公開第２０１０／００１５２３７号、第２０１０／０１３０４７８号、第２０１０／００７４９４０号（アミノフェノール性エステルからの線状のポリエステルアミド）、米国特許公開第２０１０／０１２９４１７号（ジヒドロキシベンゾエートポリマー）、第２０１０／０１６７９９２号、および第２００９／００８８５４８号に記載されたものが挙げられる。
【００３０】
同様に、上記の特許および公開はこれらのポリマーを作成するための方法が記載されており、その方法のいくつかは他の生分解性ポリマーを合成するために適用可能である。
【００３１】
（ポリマー）
（定義および略語）
本明細書に記載する化合物は非対称（キラル）中心を有してもよい。全てのキラル、ジアステレオマー、およびラセミ形は本発明に含まれる。オレフィン等の幾何異性体も本明細書に記載する化合物中に存在してよく、そのような安定異性体の全ては本発明の中に意図されている。
【００３２】
本明細書において「安定化合物」または「安定構造」は、反応混合物から有用な純度にまでの分離、および有効な治療薬への製剤化、もしくは治療薬としての使用に耐えるために、充分に強固な化合物または分子を意味する。
【００３３】
本明細書において文脈から他に明確でない限り、「アルキル」は分枝鎖および直鎖の両方であって、指定された数の炭素原子を有する飽和脂肪族炭化水素基を意味する。直鎖および線状は互換可能に用いられる。本明細書において「低級アルキル」は１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を意味する。置換される場合、置換基にはハライド、アルキル、アルコキシ、ヒドロキシ、アミノ、シアノ、ニトロ、トリフルオロメチル、トリフルオロエチル、本明細書に記載された追加的な置換基、その他、本発明の分子の合成に適したものが含まれ得る。
【００３４】
本明細書において「アルケニル」は、エテニル、プロペニル等の、直鎖または分枝構造のいずれかで、１つまたは複数の不飽和炭素−炭素二重結合を有する炭化水素鎖を意味する。「低級アルケニル」は２〜６個の炭素原子を有するアルケニル基である。本明細書において「アルキニル」は、エチニル、プロピニル等の、直鎖または分枝構造のいずれかで、１つまたは複数の炭素−炭素三重結合を有する炭化水素鎖を意味する。「低級アルキニル」は２〜６個の炭素原子を有するアルキニル基である。炭素原子の数が特定されない場合は、アルキル、アルケニルおよびアルキニルは２〜２０個の炭素原子を有するそれぞれの基を意味する。アルキレン基およびアルケニレン基はそれぞれ、二価のアルキル基およびアルケニル基である。置換される場合、置換基にはハライド、低級アルキル、アルコキシ、ヒドロキシ、アミノ、シアノ、ニトロ、トリフルオロメチル、トリフルオロエチル、本明細書に記載された追加的な置換基、その他、本発明の分子の特性および合成に適したものが含まれ得る。
【００３５】
本明細書において、「飽和または不飽和アルキル」は、任意の飽和度、即ち完全飽和（アルキルのように）、１つもしくは複数の二重結合（アルケニルのように）または１つもしくは複数の三重結合（アルキニルのように）を有する任意のアルキル基、アルケニル基、またはアルキニル基を意味する。
【００３６】
アルキル基の例としては、これだけに限らないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、イソオクチル、ノニル、デシル、その他が挙げられ、アルキレン基およびアルケニレン基としては、これだけに限らないが、メチレン、エチレン、プロピレン、プロペニレン、ブチレン、ブタジエン、ペンテン、ｎ−ヘキセン、イソヘキセン、ｎ−ヘプテン、ｎ−オクテン、イソオクテン、ノネン、デセン、その他が挙げられる。当業者には数多くの線状および分枝炭化水素基が知られている。アルキニル基としては、これだけに限らないが、エチニル基およびプロピニル基が挙げられる。
【００３７】
本明細書において「アリール」は、たとえばフェニル、ナフチル、インダニル、テトラヒドロナフチル（テトラリニル）、その他の、少なくとも１つの芳香族炭素環を含む任意の安定な６〜１４員の単環、二環または三環の環を意味する。置換される場合、置換基にはハライド、アルキル、アルコキシ、ヒドロキシ、アミノ、シアノ、ニトロ、トリフルオロメチル、トリフルオロエチル、本明細書に記載された追加的な置換基、その他、本発明の分子の特性および合成に適したものが含まれ得る。
【００３８】
本明細書において「アルキルアリール」は、アリール基がアルキル基に結合した部分を意味し、これが次には置換基の結合点になる。たとえば、ベンジルエステルは、フェニル環に結合したメチレンがエステルの酸素に結合したアルキルアリール部分を表す。この部分のアリール基は任意選択で本明細書の定義に従って置換され得る。
【００３９】
本明細書において「置換された」という用語は、指定された原子上の１つまたは複数の水素が指定された基から選択されたものによって置き換えられていることを意味するが、指定された原子の通常の結合価を超えず、置換が安定な化合物をもたらすという前提がある。置換基が指示されていない場合は、結合価は水素で満たされている。
【００４０】
「置換ベンジル」という用語は、１つまたは複数のハロゲン、メトキシ基、ニトロ基、アルキル基、その他で置換されたベンジル基を意味する。エーテルおよびエステルの保護基としての使用に好適であることが当技術で知られている置換ベンジル基としては、これだけに限らないが、４−メトキシベンジル、２−メトキシベンジル、２，４−ジメトキシベンジル、および２−ニトロベンジル基が挙げられる。
【００４１】
「ラジカル」、「基」、「官能基」、「部分」、および「置換基」という用語は、いくつかの文脈では互換可能に用いることができ、化学構造を記述するためにさらに併用することができる。たとえば、「官能基」という用語は、化学構造に対して鎖中、ペンダントおよび／または末端で変化し得る化学構造である化学「基」、または「ラジカル」を意味し得る。官能基は置換されてもよい。
【００４２】
「ハライド」または「ハロ」基はハロゲン原子であり、フルオロ、クロロ、ブロモおよびヨード基を含む。
【００４３】
「アルコキシ」という用語は、たとえばＲが一般にはアルキル基であるＲ−Ｏ−によって表される少なくとも１つの酸素置換基を有するアルキル基を意味する。好適なアルコキシ基としては、限定はされないが、メトキシ、エトキシ、およびプロポキシが挙げられる。
【００４４】
ポリ（アルキレングリコール）の例としては、これだけに限らないが、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＧ）、ポリ（プロピレングリコール）（ＰＰＧ）、ポリ（テトラメチレングリコール）、および任意の誘導体、アナログ、ホモローグ、同族体、塩、コポリマーならびにそれらの組み合わせが挙げられる。ポリ（アルキレングリコール）としては、ポロキサマー（本明細書で考察する商品名Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ（登録商標）として販売されているものを含む）およびヒドロキシル基の他に少なくとも１つの末端官能基を有するポリ（アルキレングリコール）が挙げられる。
【００４５】
ポリマーおよびそのサブユニットに命名するために本明細書で用いる略語としては、ＤＢＢ（ジヒドロキシ安息香酸）、Ｂｚ（ベンジル）、Ｅｔ（エチル）、ｇｌｕ（グルタレート）、Ｍｅ（メチル）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ｓｕｃｃ（スクシネート）、Ｒｅｓ（レゾルシノール）、ｄｉｇ（ジグリコレート）が挙げられる。
【００４６】
（チロシン系ポリアリレート）
本発明のいくつかの実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーには、ジ酸と共重合して無毒性と考えられる生体浸食性ポリアリレートを生成する生分解性チロシン由来ジフェノールが含まれる。これらのポリマーは種々の構造部分を有し、それにより種々の基材とともに用いるために好適となる。
【表１】
0006031033.tif 000008
【００４７】
本発明のポリアリレートは米国特許第５，２１６，１１５号に記載されている方法に従って、ジ酸とジフェノールの縮合によって調製される。この方法では、ジフェノール化合物は触媒として４−（ジメチルアミノ）−ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホネート（ＤＰＴＳ）を用いるカルボジイミド媒介直接ポリエステル化によって脂肪族または芳香族ジカルボン酸と反応する。米国特許第５，２１６，１１５号の開示は全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【００４８】
本発明のある実施形態においては、コーティングは、下式Ｉ：
【化７】
0006031033.tif 000009
（式中、Ｒ１は、ＣＨ＝ＣＨまたは（ＣＨ２）ｎからなる群から独立に選択され、ｎは０〜１８であり、
Ｙは、Ｃ１〜Ｃ１８アルキルアミノ、−ＯＲ’、−ＮＨＣＨ２ＣＯ２Ｒ’、−ＮＨ（ＣＨ２）ｑＯＲ’、−ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＯＲ’、−ＮＨ（ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＲ’、
【化８】
0006031033.tif 000010
からなる群から選択され、
ｑは０〜４であり、
ｐは１〜５０００であり、
Ｒ’は、Ｈ、Ｃ１〜Ｃ１８アルキル、Ｃ２〜Ｃ１８アルケニル、Ｃ８〜Ｃ１４アルキルアリール、ベンジル、および置換ベンジルからなる群から独立に選択され、
Ｒ２は、独立に１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アルキルエーテルまたはアリールエーテル部分、−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ（Ｒ５）ｑ−、または−（Ｒ５）ｑＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ）ＣＯ（Ｒ５）ｑ−であり、
Ｒ３およびＲ４は、水素および１〜１０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキルからなる群から独立に選択され、
Ｒ５は、線状または分枝状の低級アルキレンまたは低級アルケニレンからなる群から独立に選択される。）
の構造を備えた繰り返し単位を有するポリアリレートを含む。
【００４９】
ジフェノール化合物は米国特許第５，５８７，５０７号および第５，６７０，６０２号のチロシン由来のジフェノールモノマーから選択することができ、これら両方の開示も参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態においては、式Ｉのポリアリレートは、下式ＩＩ：
【化９】
0006031033.tif 000011
（式中、Ｒ１およびＹは、式Ｉに関して上述したものと同じである。）
の構造を有するチロシン由来のジフェノールモノマーを用いて調製される。
【００５０】
本発明の他の実施形態においては、ジフェノールモノマーはデスアミノチロシルチロシンカルボン酸およびそのエステルであり、式中Ｒ１は−ＣＨ２ＣＨ２−であり、これは本明細書においてＤＴエステルと称する。本発明の目的のため、エチルエステル（Ｙ＝ＯＲ２、Ｒ２＝エチル）はＤＴＥと称する。ベンジルエステル（Ｙ＝ＯＲ２、Ｒ２＝ベンジル）はＤＴＢｎと称する。Ｙ＝−ＮＨ２−ＣＨ２−ＣＯ２−ＣＨ３（グリシンのアミノ基を通して結合したグリシンメチルエステル）の場合には、該化合物はＤＴＧＭと称する。Ｙ＝ＯＲ２でＲ２＝プロピルパラベンの場合には、該化合物はＤＴＰＰと称する、等々である。米国特許第５，５８７，５０７号および第５，６７０，６０２号の両方はこれらのモノマーを調製する方法を開示しており、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。本発明の目的のため、デスアミノチロシルチロシン遊離カルボン酸（Ｙ＝ＯＨ）はＤＴと称する。
【００５１】
ペンダントの遊離カルボン酸基を有するポリアリレートをペンダントの遊離カルボン酸基を有する対応するジフェノールから重合することは、遊離カルボン酸基とコモノマーとの交差反応なしには可能ではないと考えられる。したがって、ＤＴＢｎ等のベンジルエステルジフェニルモノマーのホモポリマーまたはコポリマーであるポリアリレートは、米国特許第６，１２０，４９１号に開示されたパラジウム触媒を用いる水素化分解法によるベンジル基の選択的除去によって、対応する遊離のカルボン酸ホモポリマーおよびコポリマーに変換することができる。その開示は参照により本明細書に組み込まれる。多くの実施形態においては触媒による水素化分解が必要である。それはポリマー骨格が不安定なので、より厳しい加水分解手法が採用できないためである。
【００５２】
本発明の特定の実施形態においては、ジカルボン酸はポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、Ｐｌｕｒｏｎｉｃｓ、その他のポリ（アルキレンオキシド）から誘導される。特定の実施形態においては、ジ酸はポリエチレングリコールジ酸である。
【００５３】
本発明のポリアリレートは加水分解により、元の出発物質、即ちチロシン由来のジフェノールとポリ（アルキレンオキシド）ジカルボン酸とに分解すると考えられる。ジカルボン酸でビス官能化されたポリ（アルキレンオキシド）であるポリ（アルキレンオキシド）ジカルボン酸は、出発物質であるポリ（アルキレンオキシド）とジカルボン酸とにさらに分解される。
【００５４】
本発明のポリアリレートは高度に親水性であると考えられ、これはポリマー性薬剤送達システムに有利である。しかし、ポリアリレートの親水性：疎水性バランスは、いくつかの様式で変動し得る。ジフェノールのペンダント鎖のエステルは変化することがあり、エステル基の鎖が長いと疎水性が増大する。ポリ（アルキレンオキシド）の分子量の増大またはポリ（アルキレンオキシド）のアルキレン基の炭素数の増大も疎水性を増大させることになる。ポリ（アルキレンオキシド）をビス官能化させるために用いるジカルボン酸の変更も、親水性：疎水性のバランスを変化させることになる。
【００５５】
いくつかの実施形態においては、ポリアリレートは約１，０００〜５００，０００ダルトンの重量平均分子量を有する。他の実施形態においては、ポリアリレートは約３，０００〜５０，０００ダルトンの重量平均分子量を有する。さらに他の実施形態においては、ポリアリレートは約５，０００〜１５，０００ダルトンの重量平均分子量を有する。分子量はテトラヒドロフラン中、ポリスチレンを標準としたゲル透過クロマトグラフィーにより、さらなる補正なしに計算される。
【００５６】
ポリアリレートの分子量は反応時間またはいずれかの成分の比を制限することによって制御することができる。分子量は用いられるカルボジイミドカップリング剤の量によって制御することもできる。本発明のポリアリレートの粘度は、水と混合してポリマーの水溶液またはエマルジョンを形成させることによって低減させることもできる。
【００５７】
本明細書において、ＤＴＥはジフェノールモノマーのデスアミノチロシル−チロシンエチルエステルであり、ＤＴＢｎはジフェノールモノマーのデスアミノチロシル−チロシンベンジルエステルであり、ＤＴは対応する遊離酸形、即ちデスアミノチロシル−チロシンである。ＢＴＥはジフェノールモノマーの４−ヒドロキシ安息香酸−チロシルエチルエステルであり、ＢＴは対応する遊離酸形、即ち４−ヒドロキシ安息香酸−チロシンである。
【００５８】
Ｐ２２はＤＴＥとスクシネートとの縮合によって製造されたポリアリレートコポリマーである。Ｐ２２−１０、Ｐ２２−１５、Ｐ２２−２０、Ｐ２２−ｘｘ、その他は、各々（１）表示した百分率のＤＴ（即ち、１０、１５、２０およびｘｘ％、その他のＤＴ）を用いたＤＴＥとＤＴとの混合物と（２）スクシネートとの縮合によって製造されたコポリマーを表す。Ｐ２２コポリマーは約０〜５０％、約５〜５０％、約５〜４０％、約１〜３０％、または約１０〜３０％のＤＴ、これだけに限らないが約１、約２、約５、約１０、約１５、約２０、約２５、約２７．５、約３０、約３５、約４０％、約４５％および約５０％のＤＴを含み得る。
【００５９】
追加的な好適なチロシン系ポリアリレートはデスアミノチロシルチロシン（ＤＴ）とデスアミノチロシル−チロシルエステル（ＤＴエステル）とのコポリマーであり、該コポリマーは約０．００１％のＤＴ〜約８０％のＤＴを含み、エステル部分は１８個までの炭素原子を有する分枝または非分枝のアルキル、アルキルアリール、またはアルキレンエーテル基であってよく、その任意の基は任意選択でその中にポリアルキレンオキシドを有し得る。同様に、好適なポリアリレートの別の群は上記と同じであるが、デスアミノチロシル部分は４−ヒドロキシベンゾイル部分に置き換えられる。特定の実施形態においては、ＤＴまたはＢＴの含量には約１％〜約３０％、約５％〜約３０％、約１０〜約３０％のＤＴまたはＢＴを有するコポリマーが含まれる。好ましいジ酸（ポリアリレートの生成に用いられる）としては、スクシネート、グルタレートおよびグリコール酸が挙げられる。
【００６０】
本発明に有用な追加的な生分解性ポリマーは、２００５年１１月３日に出願された米国仮出願第６０／７３３，９８８号およびその対応するＰＣＴ出願である２００６年１１月３日に出願されたＰＣＴ／ＵＳ第０６／４２９４４号に開示された生分解性、吸収性ポリアリレートおよびポリカーボネートである。これらのポリマーとしては、これだけに限らないが、ＢＴＥグルタレート、ＤＴＭグルタレート、ＤＴプロピルアミドグルタレート、ＤＴグリシンアミドグルタレート、ＢＴＥスクシネート、ＢＴＭスクシネート、ＢＴＥスクシネートＰＥＧ、ＢＴＭスクシネートＰＥＧ、ＤＴＭスクシネートＰＥＧ、ＤＴＭスクシネート、ＤＴ  Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドスクシネート、ＤＴグルコサミンスクシネート、ＤＴグルコサミングルタレート、ＤＴ  ＰＥＧエステルスクシネート、ＤＴ  ＰＥＧアミドスクシネート、ＤＴ  ＰＥＧエステルグルタレートおよびＤＴ  ＰＥＧエステルスクシネートが挙げられる。
【００６１】
さらに、本発明において用いられるポリアリレートポリマーは、米国仮出願第６０／７３３，９８８号に記載された、分解プロセスを促進するための０．１〜９９．９％のＰＥＧジ酸を有し得る。特定の実施形態においては、好適なポリアリレートはポリアリレートのブレンド、または他の生分解性ポリマーとポリアリレートとのブレンドを含む。
【００６２】
（線状のポリエステルアミド）
本発明のコーティングは生分解性ポリエステルアミド（ＰＥＡ）ポリマーをも含み得る。これらの合成ポリマーは下式
【化１０】
0006031033.tif 000012
（式中、
Ｒは、−（ＣＲ３Ｒ４）ａおよび−ＣＲ３＝ＣＲ４−からなる群から選択され、
Ｒ１は、水素および１〜２０個の炭素原子を有する飽和または不飽和のアルキル、アリール、アルキルアリールまたはアルキルエーテルおよび−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ−Ｒ６からなる群から選択され、
Ｒ２は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、アルキルアリーレン、アルキルエーテルおよびアリールエーテル部分、−（Ｒ５）ｑＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓ（Ｒ５）ｑ−、および−（Ｒ５）ｑＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ｒＯ）ｓＣＯ（Ｒ５）ｑ−からなる群から独立に選択され、
Ｒ３およびＲ４は、水素および１〜１０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル基からなる群から独立に選択され、
Ｒ５は、線状または分枝状の低級アルキレンおよび低級アルケニレン基からなる群から独立に選択され、
Ｒ６は、線状または分枝状の置換または非置換の飽和または不飽和の低級アルキル基からなる群から独立に選択され、
芳香環は、０〜４個のＺ１置換基を有し、その各々はハライド、低級アルキル、アルコキシ、ニトロ、アルキルエーテル、保護されたヒドロキシル基、保護されたアミノ基および保護されたカルボン酸基からなる群から独立に選択され、
Ｙは、
【化１１】
0006031033.tif 000013
からなる群から選択され、
ａは０〜１０であり、
ｑは独立に１〜４であり、
ｒは独立に１〜４であり、
ｓは独立に１〜５０００である。）
によって表される１つまたは複数の繰り返し単位を含む。
【００６３】
これらのポリマーは、一般に式ｐ（−ＡＰ−Ｘ−）ｎで表される、アミノフェノール単位とジ酸単位とを有する生分解性ＰＥＡポリマーであると考えられ、ここでｎはポリマー中の繰り返し単位の実際の数または重量平均数である。
【００６４】
アミノフェノール（ＡＰ）は、下式ＩＩＩ：
【化１２】
0006031033.tif 000014
に示される構造を有し、
ジ酸（Ｘ）は下式ＩＶ：
【化１３】
0006031033.tif 000015
に示される構造を有する。
【００６５】
これらのモノマー単位（または合成ルートによって他の前駆体）が縮合条件下で重合すれば、得られるポリマーはエステルおよびアミド結合の両方を有する骨格、およびエステルまたは遊離酸（Ｒ１の選択による）を有する側鎖を有する。ポリマーの繰り返しモチーフは構造ＡＰ−Ｘを有するが、この単純なポリマーの表記はアミノフェノールとジ酸との様々なカップリング順列、即ちアミノフェノールとジ酸とのカップリングがＡＰのアミン官能基と酸基の１つとの反応を経由して起こってアミド結合を生成したのか、ＡＰのヒドロキシル官能基と酸基の１つとの反応を経由して起こってエステル結合を生成したのか、を反映しない。したがって、ＡＰ−Ｘ繰り返し単位は以下の構造のいずれか（それぞれ「リピートａ」または「リピートｂ」）によって表すことができる。
【化１４】
0006031033.tif 000016
【００６６】
しかし、この単純な構造表記（−ＡＰ−Ｘ−）では、これらの単位の互いに対する相対的関係は示されない。それは、これらの単位がアミドまたはエステル結合によってさらに互いに結合され得るからである。したがって、本明細書に記載したアミノフェノールおよびジ酸成分を含む本発明のポリマーの実際の構造は、合成ルートの選択、カップリング剤の選択およびアミドまたはエステル結合を形成する際の選択的反応性に依存する。
【００６７】
したがって、本発明のポリマーはリピートａおよびｂのランダムコポリマーまたはリピートａ、リピートｂもしくはリピートａおよびｂの両方の厳密な交互コポリマーであり、特定のポリマー構造は本明細書に記載するように合成の方法によって決定される。
【００６８】
命名の目的のため、リピートａおよびｂのランダムコポリマーは単純な式ｐ（−ＡＰ−Ｘ−）、ＡＰ−Ｘ、またはランダムａｂポリマーと命名され、そのような名称は互換可能に用いられる。このポリマーの種類の名称はこれらの表記に基づいており、したがってランダムａｂポリマーは出発材料に関わりなくアミノフェノール成分とそれに続くジ酸成分について命名される。たとえば、アミノフェノール成分としてのチロシンエチルエステル（ＴＢ）とジ酸成分としてのコハク酸とのランダム共重合によって作成されたポリマーは、ｐ（ＴＥスクシネート）またはＴＥスクシネートと称される。ジ酸成分をグルタル酸に変更した場合には、このランダムコポリマーはｐ（ＴＥグルタレート）またはＴＥグルタレートとなろう。追加的な明確化または強調のため、たとえばＴＥスクシネートランダムまたはｐ（１’Ｅスクシネート）ランダムのように、ランダムという語をポリマー名に付加してもよい。ポリマーがその名称の後に何もなしに指定された場合には、そのポリマーはランダムコポリマーである。
【００６９】
これらのモノマー単位から得られる２つの厳密な交互コポリマーの種類、即ち（１）等価のフォーマットである、「リピートａ」、即ちフォーマット（ａ）ｎまたは「リピートｂ」、即ちフォーマット（ｂ）ｎの単一の繰り返しの直鎖、または（２）これらのポリマーについて等価の表現である、交互の「リピートａ」および「リピートｂ」、即ち形式（ａｂ）ｎまたは（ｂａ）ｎの直鎖が存在する。全ての場合において、ｎは繰り返し単位の数である。ポリマーについては、ｎは通常ポリマーの平均分子量を繰り返し単位の分子量で割ることによって計算される。
【００７０】
命名の目的のため、（ａ）ｎ形の厳密な交互ポリマーはｐ（−Ｏ−ＡＰ−Ｘ−）または交互「ａ」ポリマーと称される。交互「ａ」ポリマーは、アミノフェノールの遊離アミンが反応条件によって制御されて最初にジ酸（または他の適当な試薬）と反応してアミド結合を形成し、ヒドロキシルをさらなる反応が可能なように残存させる反応条件の場合に生じる。たとえば、アミノフェノール成分としてのチロシンエチルエステル（ＴＥ）の無水コハク酸（ジ酸成分を提供するための）との共重合によって作成されたポリマーは、交互「ａ」ポリマーを生じ、本明細書においてはｐ（Ｏ−ＴＥスクシネート）またはＯ−ＴＥスクシネートと称される。
【００７１】
命名の目的のため、（ａｂ）ｎ形のポリマーは、ａおよびｂのリピートが異なったジ酸を有する場合にはｐ（−ＡＰ−Ｘ１−ＡＰ−Ｘ２）、ｐ（ＡＰ−Ｘ１−ＡＰ  Ｘ２）またはＡＰ−Ｘ１−ＡＰ  Ｘ２と称され、ａおよびｂのリピートが同じジ酸を有する場合には「ｐ（−ＡＰ−Ｘ−）交互」またはＡＰ−Ｘ交互と称される。
【００７２】
２種の異なったジ酸を有するポリマーは、たとえばアミド結合の生成に有利な条件下で２当量のアミノフェノールと１当量の第１のジ酸と反応させて反応生成物、即ちＡＰ−Ｘ１−ＡＰの構造を有する化合物（これは２個のアミノフェノール単位と１個のジ酸単位とからなるので、本明細書においてトリマーとも称する）を分離することによって作成することができる。このトリマーは重合条件下で第２のジ酸と反応し、第２のジ酸が第１のジ酸と異なる場合にはポリマーｐ（−ＡＰ−Ｘ１−ＡＰ−Ｘ２−）を生成し、第２のジ酸が第１のジ酸と同じ場合にはポリマーｐ（−ＡＰ−Ｘ−）交互を生成する。説明として、ＴＥおよびコハク酸から作成された最初のトリマーをＴＥ−スクシネート−ＴＥと命名する。ＴＥ−スクシネート−ＴＥとグルタル酸との反応により、ポリマーｐ（ＴＥ−スクシネート−ＴＥグルタレート）が生成し、一方コハク酸との反応により、ポリマーｐ（ＴＥスクシネート）交互が生成する。
【００７３】
同様に、ｐ（ＴＥ−ＤＧ−ＴＥ−グルタレート）はＴＥおよびジグリコール酸から作成される最初のトリマー、ＴＥ−ＤＧ−ＴＥから作成することができる。これは次いでグルタル酸と反応してｐ（ＴＥ−ＤＧ−ＴＥ−グルタレート）を生成する。
【００７４】
本発明のポリマーには、アミノフェノール繰り返しの混合物、ジ酸の繰り返しの混合物およびトリマーの繰り返しの混合物、またはこのような混合物の任意の組み合わせから作成されたポリマーも含まれる。これらの複雑なポリマーについては、混合成分は２つの成分の名称の間にコロンを入れ、成分の１つの百分率を示すことによって指定される。たとえば、ｐ（ＴＥ：１０ＴＢｚスクシネート）ランダムは、９０％のチロシンエチルエステルおよび１０％のチロシンベンジルエステルの混合物と当モル量のジ酸、コハク酸とを用いてランダム合成条件下で作成されたポリマーである。第２のジ酸が混合された厳密な交互（ａｂ）ｎポリマーの例はｐ（ＴＥ−ジグリコレート−’１’Ｅ  １０ＰＥＧ−ビス−スクシネート：アジペート）である。このポリマーは、’１’−Ｅ−ジグリコレート−ＴＥトリマーを調製し、これを１０％のＰＥＧ−ビスコハク酸および９０％のアジピン酸の混合物と共重合させることによって作成される。トリマーが混合された厳密な交互（ａｂ）ｎポリマーの例はｐ（ＴＥ−スクシネート−ＴＥ：３５ＴＥ−グルタレート−ＴＥスクシネート）である。このポリマーは、各々のトリマーを個別に合成し、分離されたトリマーを指示された比（６５モル％のＴＥ−スクシネート−ＴＥ／３５モル％のＴＥ−グルタレート−ＴＥ）で混合し、当モル量のコハク酸と共重合することによって作成される。
【００７５】
この種類のポリマーの他の例は、米国特許公開第２０１０／００７４９４０号に見出すことができる。
【００７６】
（ジヒドロキシベンゾエートおよびレゾルシノール由来のポリマー）
本発明のコーティングはジヒドロキシベンゾエート（ＤＨＢ）およびレゾルシノール由来の生体親和性、生分解性および／または吸収性ポリマーを含み得る。これらのポリマーは米国特許公開第２０１０／０１２９４１７号に詳細に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【００７７】
ＤＨＢ由来のポリマーは、下式
【化１５】
0006031033.tif 000017
（式中、
Ａは、Ｃ（Ｏ）、Ｃ（Ｏ）−Ｒ１−Ｃ（Ｏ）、Ｃ（＝Ｎ）、Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−Ｒ１−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）およびＣ（Ｓ）からなる群から選択され、
Ｗは、Ｏ、ＮＨ、およびＳからなる群から選択され、
Ｒは、水素、エステルもしくはアミド保護基、脱離基、１〜３０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルキルアリール、アルコキシエーテル、ヘテロアリール、ヘテロアルキルおよびシクロアルキル基、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、糖、薬学活性化合物、および生物活性化合物からなる群から選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｂは独立に０または１であり、ｒは独立に１〜４であり、各々のｓは独立に１〜５０００であり、
Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アリール、アルキルアリール、アルキレンオキシドおよびアリーレンオキシド部分、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、または（Ｒ２）ｒＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓＣＯ（Ｒ２）ｒからなる群から独立に選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｒは独立に１〜４であり、ｓは１〜５０００であり、
Ｒ２は、線状および分枝状の低級アルキルからなる群から独立に選択され、
Ｒ３およびＲ４は、水素および線状または分枝状の低級アルキルからなる群から独立に選択される。）
によって表される１つまたは複数のモノマー単位を含む。
【００７８】
いくつかの実施形態においては、ＤＨＢ由来のポリマーは、ＷがＯであり、ＡがＣ（Ｏ）−Ｒ１−Ｃ（Ｏ）であり、Ｒが水素、１〜３０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルキルアリールまたはアルコキシエーテル基、および（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒからなる群から選択され、各々のＲ１が１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、または（Ｒ２）ｒＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓＣＯ（Ｒ２）ｒからなる群から独立に選択されるものである。
【００７９】
レゾルシノール由来のポリマーは、下式
【化１６】
0006031033.tif 000018
（式中、
Ａは、Ｃ（Ｏ）、Ｃ（Ｏ）−Ｒ１−Ｃ（Ｏ）、Ｃ（＝Ｎ）、Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−Ｒ１−ＮＨ−Ｃ（Ｏ）またはＣ（Ｓ）からなる群から選択され、
Ｒは、水素、ハロ、１〜３０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルキルアリール、アルコキシエーテル、ヘテロアリール、ヘテロアルキルまたはシクロアルキル基、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、糖、薬学活性成分、または生物活性成分からなる群から選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｂは独立に１〜４であり、ｒは独立に１〜４であり、各々のｓは独立に１〜５０００であり、
Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、アルケニル、アルキレンオキシドまたはアリーレンオキシド部分、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、または（Ｒ２）ｒＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓＣＯ（Ｒ２）ｒからなる群から独立に選択され、各々のａは独立に１〜４であり、各々のｒは独立に１〜４であり、ｓは１〜５０００であり、
Ｒ２は、線状または分枝状の低級アルキルからなる群から独立に選択され、
Ｒ３およびＲ４は、水素および線状または分枝状の低級アルキルからなる群から独立に選択される。）
によって表される１つまたは複数のモノマー単位を含む。
【００８０】
レゾルシノール由来のポリマーには、ＡがＣ（Ｏ）−Ｒ１−Ｃ（Ｏ）であり、Ｒが水素または１〜３０個の炭素原子を有する線状または分枝状の置換または非置換のアルキル基であり、各々のＲ１が１〜３０個の炭素原子を有する二価の線状または分枝状の置換または非置換のアルキル、（Ｒ２）ｒＯ（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓ（Ｒ２）ｒ、または（Ｒ２）ｒＣＯ２（（ＣＲ３Ｒ４）ａＯ）ｓＣＯ（Ｒ２）ｒからなる群から独立に選択されるものが含まれる。
【００８１】
これらのポリマーに付随する命名は、ポリフェノール成分（ＤＨＢまたはレゾルシノール誘導体）を同定する第１の部分と、繰り返し単位のＡ部分を同定する第２の部分とを有する。
【００８２】
モノマー単位の第１の部分がエステルもしくはアミド、または置換基である場合、その基は一般に略号の最初に挙げられる。したがって、ＭｅＤＨＢはエステル形、即ちジヒドロキシベンゾエートメチルエステルである。遊離の酸が存在する場合（エステルよりもむしろ、またはエステルに加えて）は、最初の基は必要ない。したがってＤＨＢは遊離酸の形である。
【００８３】
名称の第２の部分は、それとともにポリフェノール成分が重合する基、たとえばジ酸、カーボネート、イミノカーボネート等を同定する。したがって、具体例としてはポリ（ＤＨＢグルタレート）、ポリ（ＤＨＢカーボネート）等が挙げられる。
【００８４】
ポリフェノール成分または共重合した基（２つのジ酸等）の混合物がポリマー中に存在する場合には、名称のその部分には２つの部分のうちの１つの百分率の表示とともに、「ｃｏ」という指定が含まれてもよく、またハイフンを有してもよい。たとえば、ポリ（ＭｅＤＨＢ：１０ＤＨＢ−ｃｏ−スクシネート）およびポリ（ＭｅＤＨＢ−１０−ＤＴスクシネート）は互換可能に用いることができ、９０％のジヒドロキシベンゾエートメチルエステルおよび１０％のジヒドロキシ安息香酸の混合物とジ酸であるコハク酸とを共重合することによって作成されたポリマーを意味する。混合されたジ酸の例はポリ（ＭｅＤＨＢ−ｃｏ−５０：５０ＰＥＧ６００−ビス−グルタレート  グルタレート）である。
【００８５】
この種類のポリマーの他の例は米国特許公開第２０１０／０１２９４１７号に見出すことができ、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【００８６】
本発明のいくつかの実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーはポリエチレングリコール（またはプルロニックもしくは同様の化合物）およびポリフェノール性ポリマーを合わせた重量に対して約８０重量％〜約９０重量％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８０％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８１％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８２％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８３％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８４％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８５％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８６％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８７％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８８％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約８９％で存在する。他の実施形態においては、ポリフェノール性ポリマーは合わせた重量の約９０％で存在する。
【００８７】
（ＰＥＧ）
本発明のコーティングにおいては、上述のポリフェノール性ポリマーはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ポリマー／コポリマー（ポロキサマーまたはポリオキシエチレンの２つの親水性鎖が両側に結合したポリオキシプロピレンの中央疎水性鎖からなる非イオン性トリブロックコポリマー）、または同様の化合物（本明細書において集合的に「ＰＥＧ」または「ポリエチレングリコール」と称する）とブレンドすることができる。Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）ポリマーはＢＡＳＦ（Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ、ＮＪ）から入手可能であり、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシド系のブロックコポリマーを含む。本発明の一部として用いられるＰＥＧは任意の分子量を有してよく、当業者は所望の結果をもたらす適当なＰＥＧを選択することができよう。
【００８８】
いくつかの実施形態においては、ＰＥＧは末端ヒドロキシル基の他に少なくとも１つの末端官能基を有する。たとえば、ＰＥＧはエーテル、たとえばメチルエーテル基を含む少なくとも１つの末端官能基を有してよい。
【００８９】
好適なＰＥＧとしては、これだけに限らないが、ＰＥＧ−４００（一般に約３８０〜約４２０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する低分子量グレードのＰＥＧ）、ＰＥＧ−１０００（約９５０〜約１０５０ｇ／ｍｏｌの分子量を有する）、およびＰＥＧ−３３５０（約３２００〜約３５００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する）が挙げられる。
【００９０】
（ＰＥＧ−酸）
いくつかの実施形態においては、ＰＥＧ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）、または同様の化合物は、ポリエチレングリコール（またはＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）もしくは同様の化合物）およびポリフェノール性ポリマーを合わせた重量に対して約２重量％〜約５０重量％、たとえば約２重量％、約４重量％、約６重量％、約８重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２２重量％、約２４重量％、約２６重量％、約２８重量％、約３０重量％、約３２重量％、約３４重量％、約３６重量％、約３８重量％、約４０重量％、約４２重量％、約４４重量％、約４６重量％、約４８重量％、または約５０重量％で存在する。
【００９１】
（薬剤）
本発明のコーティングにおける薬剤の存在は任意である。しかし、薬剤が存在する場合には、医療デバイスの表面にコーティングを沈着させるプロセスに適合する任意の薬剤、生物学的試薬または活性成分を本発明のコーティングに組み込むことができる。そのような薬剤および試薬の用量は当業者には公知である。当業者は、本発明のメッシュの上のコーティングに含ませる特定の薬剤の量を容易に決定することができる。
【００９２】
本発明における使用に好適な薬剤の例としては、麻酔剤、抗生剤（抗微生物剤）、抗炎症剤、抗線維化剤、抗瘢痕化剤、ロイコトリエン阻害剤／アンタゴニスト、細胞増殖阻害剤等、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。本明細書において、「薬剤」は、小分子であろうとタンパク質、核酸等のように大分子であろうと、全ての種類の治療剤を含んで用いられる。本発明の薬剤は単独または組み合わせて用いることができる。
【００９３】
本発明における薬学的に許容される任意の形態の薬剤、たとえば遊離塩基またはその薬学的に許容される塩もしくはエステルを本発明において用いることができる。薬学的に許容される塩としては、たとえば硫酸塩、乳酸塩、酢酸塩、ステアリン酸塩、塩酸塩、酒石酸塩、マレイン酸塩、クエン酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
【００９４】
非ステロイド抗炎症剤の例としては、これだけに限らないが、ナプロキセン、ケトプロフェン、イブプロフェンならびにジクロフェナク、セレコキシブ、スリンダク、ジフルニサル、ピロキシカム、インドメタシン、エトドラク、メロキシカム、ｒ−フルルビプロフェン、メフェナミク、ナブメトン、トルメチン、および上記の各々のナトリウム塩、ケトロラクブロメタミン、ケトロラクブロメタミントロメタミン、コリンマグネシウムトリサリチレート、ロフェコキシブ、バルデコキシブ、ルミラコキシブ、エトリコキシブ、アスピリン、サリチル酸およびそのナトリウム塩、α、β、γ−トコフェロールおよびトコトリエノールのサリチレートエステル（ならびにその全てのＤ、ｆ、およびラセミ異性体）、ならびにアセチルサリチル酸のメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチルエステルが挙げられる。
【００９５】
麻酔剤の例としては、これだけに限らないが、リドカイン、ブピバカイン、およびメピバカインが挙げられる。鎮痛剤、麻酔剤および麻薬のさらなる例としては、これだけに限らないが、アセトアミノフェン、クロニジン、ベンゾジアゼピン、ベンゾジアゼピンアンタゴニストフルマゼニル、リドカイン、トラマドール、カルバマゼピン、メペリジン、ザレプロン、トリミプラミンマレエート、ブプレノルフィン、ナルブフィン、ペンタゾカイン、フェンタニル、プロポキシフェン、ヒドロモルフォン、メタドン、モルフィン、レボルファノール、およびヒドロコドンが挙げられる。局所麻酔剤には弱い抗菌性があり、急性疼痛および感染の予防に二重の役割を果たすことができる。
【００９６】
抗微生物剤の例としては、これだけに限らないが、トリクロサン、クロルヘキシジン、リファンピン、ミノサイクリン（または他のテトラサイクリン誘導体）、バンコマイシン、ダプトマイシン、ゲンタマイシン、セファロスポリン等が挙げられる。特定の実施形態においては、コーティングはリファンピンおよび別の抗微生物剤、たとえばテトラサイクリン誘導体を含む。別の好ましい実施形態においては、コーティングはセファロスポリンおよび別の抗微生物剤を含む。好ましい組み合わせとしては、リファンピンおよびミノサイクリン、リファンピンおよびゲンタマイシン、ならびにリファンピンおよびミノサイクリンが挙げられる。本明細書においては、抗生および抗菌という用語は抗微生物という用語と互換可能に用いることができる。
【００９７】
さらなる抗微生物剤としては、アズトレオナム、セフォテタンおよびその二ナトリウム塩、ロラカルベフ、セフォキシチンおよびそのナトリウム塩、セファゾリンおよびそのナトリウム塩、セファクロル、セフリブテンおよびそのナトリウム塩、セフチゾキシム、セフチゾキシムナトリウム塩、セフォペラゾンおよびそのナトリウム塩、セフロキシムおよびそのナトリウム塩、セフロキシムアクセチル、セフプロジル、セフタジジム、セフォタキシムおよびそのナトリウム塩、セファドロキシル、セフタジジムおよびそのナトリウム塩、セファレキシン、セファマンドールナフェート、セフェピムおよびその塩酸、硫酸、およびリン酸塩、セフジニルおよびそのナトリウム塩、セフトリアキソンおよびそのナトリウム塩、セフィキシムおよびそのナトリウム塩、セフポドキシムプロキセチル、メロペネムおよびそのナトリウム塩、イミペネムおよびそのナトリウム塩、シラスタチンおよびそのナトリウム塩、アジスロマイシン、クラリスロマイシン、ジリスロマイシン、エリスロマイシンおよび塩酸、硫酸、またはリン酸塩エチルスクシネート、およびそのステアレート形、クリンダマイシン、クリンダマイシン塩酸、硫酸、またはリン酸塩、リンコマイシンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、トブラマイシンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、ストレプトマイシンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、バンコマイシンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、ネオマイシンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、アセチルスルフィソキサゾール、コリスチメテートおよびそのナトリウム塩、キヌプリスチン、ダルフォプリスチン、アモキシシリン、アンピシリンおよびそのナトリウム塩、クラブラニン酸およびそのナトリウムまたはカリウム塩、ペニシリンＧ、ペニシリンＧベンザチンまたはプロカイン塩、ペニシリンＧナトリウムまたはカリウム塩、カルベニシリンおよびその二ナトリウムまたはインダニル二ナトリウム塩、ピペラシリンおよびそのナトリウム塩、チカルシリンおよびその二ナトリウム塩、スルバクタムおよびそのナトリウム塩、モキシフロキサシン、シプロフロキサシン、オフロキサシン、レボフロキサシン、ノルフロキサシン、ガチフロキサシン、トロバフロキサシンメシレート、アラトロフロキサシンメシレート、トリメトプリム、スルファメトキサゾール、デメクロサイクリンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、ドキシサイクリンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、ミノサイクリンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、テトラサイクリンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、オキシテトラサイクリンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、クロルテトラサイクリンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、メトロニダゾール、ダプソン、アトバクオン、リファブチン、リネゾリド、ポリミキシンＢおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、スルファセタミドおよびそのナトリウム塩、ならびにクラリスロマイシンが挙げられる。
【００９８】
抗真菌剤の例としては、アンフォテリシンＢ、ピリメタミン、フルシトシン、カスポフンギンアセテート、フルコナゾール、グリセオフルビン、テルビナフィンおよびその塩酸、硫酸、またはリン酸塩、ケトコナゾール、ミクロナゾール、クロトリマゾール、エコナゾール、シクロピロックス、ナフチファイン、ならびにイトラコナゾールが挙げられる。
【００９９】
本発明のメッシュパウチ上のコーティングに組み込むことができる他の薬剤としては、これだけに限らないが、ケフレックス、アシクロビル、セフラジン、マルファレン、プロカイン、エフェドリン、アドリアマイシン、ダウノマイシン、プルンバギン、アトロピン、キニン、ジゴキシン、キニジン、生物活性ペプチド、セフラジン、セファロチン、ｃｉｓ−ヒドロキシ−Ｌ−プロリン、メルファラン、ペニシリンＶ、アスピリン、ニコチン酸、ケモデオキシコール酸、クロラムブシル、パクリタキセル、シロリムス、シクロスポリン、５−フルオロウラシル等が挙げられる。
【０１００】
抗炎症化合物の例としては、これだけに限らないが、アネコルチブアセテート、テトラヒドロコルチゾール、４，９（１１）−プレグナジエン−１７．α．，２１−ジオール−３，２０−ジオンおよびその−２１−アセテート塩、１１−エピコルチゾール、１７．α．−ヒドロキシプロゲステロン、テトラヒドロコルテキソロン、コーチゾナ、コーチゾンアセテート、ヒドロコーチゾン、ヒドロコーチゾンアセテート、フルドロコーチゾン、フルドロコーチゾンアセテート、フルドロコーチゾンホスフェート、プレドニソン、プレドニソロン、プレドニソロンリン酸ナトリウム、メチルプレドニソロン、メチルプレドニソロンアセテート、メチルプレドニゾロン、コハク酸ナトリウム、トリアムシノロン、トリアムシノロン−１６，２１−ジアセテート、トリアムシノロンアセトニドおよびその−２１−アセテート、−２１−リン酸二ナトリウム、および−２１−ヘミスクシネート形、トリアムシノロンベネトニド、トリアムシノロンヘキサセトニド、フルオシノロンおよびフルオシノロンアセテート、デキサメタゾンおよびその−２１−アセテート、−２１−（３，３−ジメチルブチレート）、−２１−ホスフェート二ナトリウム塩、−２１−ジエチルアミノアセテート、−２１−イソニコチネート、−２１−ジプロピオネート、および−２１−パルミテート形、ベタメサゾンおよびその−２１−アセテート、−２１−アダマントエート、−１７−ベンゾエート、−１７，２１−ジプロピオネート、−１７−バレレート、および−２１−ホスフェート二ナトリウム塩、ベクロメタゾン、ベクロメタゾンジプロピオネート、ジフロラゾン、ジフロラゾンジアセテート、モメタゾンフロエート、ならびにアセタゾールアミドが挙げられる。
【０１０１】
ロイコトリエン阻害剤／アンタゴニストの例としては、これだけに限らないが、アシタザノラスト、イラルカスト、モンテルカスト、プランルカスト、ベルルカスト、ザフィルルカスト、およびジロイトン等のロイコトリエンレセプターアンタゴニストが挙げられる。
【０１０２】
本発明のコーティングに組み込むことができる別の有用な薬剤は、２−メルカプトエタンスルホネートナトリウム（Ｍｅｓｎａ）である。Ｍｅｓｎａは、乳房インプラントにおける被膜拘縮の動物実験において筋線維芽細胞の生成を低減させることが示されており［Ａｊｍａｌら（２００３）Ｐｌａｓｔ．Ｒｅｃｏｎｓｔｒ．Ｓｕｒｇ．１１２巻、１４５５〜１４６１頁］、したがって抗線維化剤として作用すると思われる。
【０１０３】
当業者は、上に開示した薬剤はいずれも本発明のコーティングと組み合わせて、またはそれと混合して用いることができることを認識するであろう。
【０１０４】
いくつかの実施形態においては、本発明はポリエチレングリコール、ポリフェノール性ポリマー、およびリファンピンを含む。他の実施形態においては、本発明はポリエチレングリコール、ポリフェノール性ポリマー、およびミノサイクリンを含む。さらに他の実施形態においては、本発明はポリエチレングリコール、ポリフェノール性ポリマー、ならびにリファンピンおよびミノサイクリンを含む。
【０１０５】
いくつかの実施形態においては、少なくとも１種の薬剤はポリエチレングリコール（またはプルロニックもしくは同様の化合物）、ポリフェノール性ポリマー、および薬剤を合わせた重量の約２０％〜約７０％、たとえば約２０重量％、約２５重量％、約３０重量％、約３５重量％、約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％、約６５重量％、または約７０重量％で存在する。
【０１０６】
他の実施形態においては、少なくとも１種の薬剤はポリエチレングリコール（またはプルロニックもしくは同様の化合物）、ポリフェノール性ポリマー、および薬剤を合わせた重量の約２０％〜約７０％で存在し、ポリエチレングリコール（またはプルロニックもしくは同様の化合物）はポリエチレングリコール、ポリフェノール性ポリマー、および薬剤を合わせた重量の約３％〜約１６％、たとえば約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５量％、または約１６重量％で存在する。
【０１０７】
本発明の特定の実施形態においては、少なくとも１種の薬剤はポリエチレングリコール（またはプルロニックもしくは同様の化合物）、ポリフェノール性ポリマー、および薬剤を合わせた重量の約２０％〜約７０％で存在し、ポリフェノール性ポリマーはポリエチレングリコール、ポリフェノール性ポリマー、および薬剤を合わせた重量の約２０％〜約７５％、たとえば約２０重量％、約２５重量％、約３０重量％、約３５重量％、約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％、約６５重量％、約７０重量％または約７５重量％で存在する。
【０１０８】
（医療デバイス）
本発明のコーティングは、任意の軟組織欠損を再建、補強、架橋、置換、修復、支持、安定化、位置付けまたは強化するために用いられる埋め込み型補綴物を含む様々な異なった種類の医療デバイスをコートするために用いることができる。
【０１０９】
好適な医療デバイスは当技術で公知であり、任意の形状、寸法、および機能を有するデバイスを含み得る。好適な医療デバイスは当技術で公知の任意の材料から構成することができ、求める特定の最終用途に適している。
【０１１０】
いくつかの実施形態においては、医療デバイスはステンレススチールおよびチタン等の金属から選択される材料を含む。他の実施形態においては、医療デバイスはポリエチレン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、およびセルロース等の有機材料および／または天然もしくは合成ポリマーを含む。たとえば、用い得る１つのポリマーはＭＡＳＴ  Ｂｉｏｓｕｒｇｅｒｙから入手可能であり、硬組織（骨）および軟組織への適用に特に有用で、ポリ（Ｌ−ラクチド−ｃｏ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）の７０：３０のコポリマーであるポリラクチドを含む。他の生体吸収性ポリマーはＢｏｅｈｒｉｎｇｅｒ  Ｉｎｇｅｌｈｅｉｍから入手可能で、ポリラクチド系コポリマーのＲｅｓｏｍｅｒ（登録商標）ファミリーを含む。さらに他の実施形態においては、医療デバイスはブタ由来の材料（たとえばブタ心臓弁）等の生体由来の材料を含む。他の実施形態においては、医療デバイスはＡｌｌｏＤｅｒｍ（登録商標）Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  Ｔｉｓｓｕｅ  ＭａｔｒｉｘまたはＳｔｒａｔｔｉｃｅ（商標）Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  Ｔｉｓｓｕｅ  Ｍａｔｒｉｘを含み、これらの両方はＬｉｆｅＣｅｌｌから入手可能である。
【０１１１】
本発明のコーティングを含む補綴物は、これだけに限らないが、鼠蹊部、大腿部、臍帯、腹部、切開、筋肉内、横隔膜、腹胸部および胸部のヘルニア等のヘルニアを含む軟組織欠損を修復するために用いることができる。
【０１１２】
コートされた補綴物は、筋肉皮弁の構造補強、血管の一体化、靭帯の修復／置換ならびに膀胱スリング、乳房の挙上、または臓器の袋／包装において行なわれる臓器の支持／位置決め／再位置決めのためにも用いることができる。補綴物は、整形外科的なグラフト支持／安定化、再建手術用グラフトの支持および骨折の支持等の、軟組織を含む再建手技において用いることができる。補綴物は一般にメッシュ、膜またはパッチであり、織物または不織物のメッシュ等を含む。
【０１１３】
さらに、本発明のコーティングはステープル、縫合糸、タック、リング、ねじ、その他の創傷閉鎖用補助材をコートするために用いることができる。同様に、コーティングはバリア機能、好ましくは一時的生分解性バリアを提供し、これにより基材（たとえば医用デバイス）と周囲の材料または組織との接触または癒着が防止または軽減される。
【０１１４】
いくつかの実施形態においては、本発明のコーティングは、好ましくはコーティングの損傷またはコーティングからの任意選択の薬剤の放出の変化を伴わずに、可撓性および／または変形性の基材（たとえば折り畳めるステント、縫合糸、その他）に適合することができる。同様に、コーティングは変形性基材を含むデバイスを硬くして所定の形状にするように作用することができる。コーティングが生分解するにつれて、与えられた硬さが低下し、デバイスは第２の異なった形状または硬さを取ることができると考えられる。
【０１１５】
本発明のコーティングは、メッシュをコートして埋め込み型医療デバイス用のパウチ、カバーリング、ポケットその他に形成するか、もしくはそれらを形成するためにも用いることができる。そのような埋め込み型医療デバイスとしては、これだけに限らないが、ペースメーカー、除細動器、パルス発生器等の心調律管理デバイスならびに埋め込み型アクセス系、神経刺激装置、脊髄刺激装置、乳房インプラントまたは他の任意の埋め込み型医療デバイス等の他の埋め込み型デバイスが挙げられる。したがってカバーリング、パウチ、ポケット等は、これらのデバイスをその位置に固定し、鎮痛効果を提供し、瘢痕または線維化を阻止し、細菌の増殖または感染を阻止または防止し（より詳しくは細菌の基質の微生物コロニー化を防止し）、埋め込んだ部位に他の薬剤を送達するために役立つことができる。
【０１１６】
いくつかの実施形態においては、コートされたデバイスは細菌のコロニー化を防止、処置または軽減するために用いられ得る。いくつかの実施形態においては、コーティングは、抗微生物剤が経時的に溶出し得るように抗微生物剤を含る。いくつかの実施形態においては、コーティングはミノサイクリン、リファンピン、またはミノサイクリンとリファンピンとの混合物を含む。いくつかの実施形態においては、抗微生物剤はコーティングから経時的に溶出する。他の実施形態においては、抗微生物剤は少なくとも２４時間にわたって溶出する。さらに他の実施形態においては、抗微生物剤の累積放出は２４時間で少なくとも約３０％である。さらなる実施形態においては、抗微生物剤の累積放出は２４時間で少なくとも約４０％である。さらなる実施形態においては、抗微生物剤の累積放出は２５時間で少なくとも約５０％である。さらなる実施形態においては、抗微生物剤の少なくとも約８０％が３日後に放出される。
【０１１７】
本発明のコーティングは、一時的な、もしくはある種の時間制限のある治療用途を有する、ならびに永久的な機能を有する（関節置換等）任意の埋め込み型または挿入型医療デバイスと組み合わせて用いることもできる。
【０１１８】
本明細書に記載したコーティング組成物でコートすることができる医療デバイスの他の例としては、これだけに限らないが、カテーテル（たとえばバルーンカテーテル等の腎臓または血管カテーテル）、ガイドワイヤ、バルーン、フィルター（たとえば大静脈フィルター）、ステント（冠動脈血管ステント、脳、尿道、尿管、胆管、気管、胃腸管および食道ステント等）、ステントグラフト、脳動脈瘤フィラーコイル（Ｇｕｇｌｉｌｍｉ取り外し可能コイルおよび金属コイル等）、血管グラフト、心筋プラグ、大腿プラグ、パッチ、ペースメーカーおよびペースメーカーリード、心臓弁、血管弁、生検デバイス、健常皮膚および損傷皮膚（創傷等）に治療薬を送達するためのパッチ、軟骨、骨、皮膚および他のインビボ組織再生のための組織工学用足場、縫合糸、縫合糸アンカー、吻合クリップおよびリング、手術部位における組織ステープルおよび結紮クリップ、足首、膝および手の領域における干渉スクリュー等の整形外科用固定デバイス、靭帯の付着および半月板の修復のためのタック、骨折固定のためのロッドおよびピン、頭蓋顎顔面修復のためのねじおよびプレート、抜歯後の空隙フィラーおよび歯周手術後のガイド付き組織再生用メンブランフィルム等の歯科用デバイス、ならびに体内に埋め込みまたは挿入される種々のコートされた基材が挙げられる。
【０１１９】
さらに他の実施形態においては、コーティングは陰圧創傷療法に用いられるドレッシングに適用することができる。そのような療法に用いられるドレッシングとしては、フォーム（開口および閉鎖セルフォーム）、メッシュ、ガーゼ、または織り目加工されたもしくは窪みのある創傷接触表面を有する他の繊維製品が挙げられる。いくつかの実施形態においては、好適なドレッシングとしては、Ｋｉｎｅｔｉｃ  Ｃｏｎｃｅｐｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｓａｎ  Ａｎｔｏｎｉｏ、ＴＸ）から入手可能なＶ．Ａ．Ｃ．Ｓｉｍｐｌａｃｅ  Ｄｒｅｓｓｉｎｇｓ、Ｖ．Ａ．Ｃ．Ｇｒａｎｕｆｏａｍ  Ｂｒｉｄｇｅ  Ｄｒｅｓｓｉｎｇｓ、Ｖ．Ａ．Ｃ．Ａｂｄｏｍｉｎａｌ  Ｄｒｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、およびＶ．Ａ．Ｃ．ＷｈｉｔｅＦｏａｍ  Ｄｒｅｓｓｉｎｇｓが挙げられる。他の実施形態においては、好適なドレッシングとしては、Ｓｍｉｔｈ  ＆  ＮｅｐｈｅｗからＲＥＮＡＳＹＳ−Ｆ  ＦｏａｍおよびＲＥＮＡＳＹＳ−Ｇ  Ｇａｕｚｅ（Ｓｔ．Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ、ＦＬ）の商標で販売されているものが挙げられる。さらに他の実施形態においては、好適なドレッシングとしては、Ｐｒｏｓｐｅａ（Ｆｏｒｔｈ  Ｗｏｒｔｈ、ＴＸ）から入手可能なものが挙げられる。
【０１２０】
コーティングは、陰圧創傷療法ドレッシングの任意の表面に適用することができる。いくつかの実施形態においては、コーティングは対象者の創傷、切開、その他と接触するドレッシングの表面を少なくとも部分的に被覆する。いくつかの実施形態においては、陰圧創傷療法ドレッシングに適用されるコーティングには少なくとも１種の薬剤が含まれる。他の実施形態においては、陰圧創傷療法ドレッシングに適用されるコーティングには少なくとも１種の抗微生物化合物が含まれる。さらに他の実施形態においては、陰圧創傷療法ドレッシングに適用されるコーティングにはリファンピンおよびミノサイクリンが含まれる。ドレッシングに適用される任意のコーティングに含まれる薬剤は、有効量の薬剤が対象者の創傷または切開に投与されるように、所定の時間にわたって溶出すると考えられる。さらに、ドレッシングのコーティングに抗微生物化合物を含有させることによって、創傷または切開に存在するいかなる感染をも防止、治療または低減することができると考えられる。
【０１２１】
したがって、本発明はたとえばカバーリングと組み合わせて、または完全なもしくは部分的なデバイスとしてのコーティングとして、本発明のコーティング組成物でコートされた医療デバイスまたは医療デバイスアセンブリーを埋め込むステップを含み、デバイスを患者に埋め込むことによって特に心臓血管障害、神経障害、ヘルニアもしくはヘルニア関連障害、眼科障害、または解剖学的修復、再建、置換もしくは補強等の障害または状態のための、患者の障害または状態を治療する方法を提供する。
【０１２２】
いくつかの実施形態においては、該方法はステントを埋め込んで、動脈硬化、血栓、再狭窄、歯周炎、出血、血管解離もしくは穿孔、血管動脈瘤、不安定プラーク、慢性全閉塞、跛行、静脈および人工グラフトの吻合増殖、胆管閉塞、尿管閉塞、腫瘍閉塞、またはそれらの組み合わせを治療するために用いられる。
【０１２３】
他の実施形態においては、本発明のコーティング組成物は、神経再生を促進するための神経増殖因子または癌を治療するための化学療法剤等の薬剤の局所送達のための医療デバイスを埋め込む方法の一部として用いることができる。本発明のさらに別の実施形態においては、コートされた涙点プラグ（ｐｕｎｃｔｕａｌ  ｐｌｕｇｓ）を眼への送達に用いることができる。
【０１２４】
他の実施形態においては、本発明のコーティング組成物は、ヘルニア等の任意の軟組織欠損を再建、補強、架橋、置換、修復、支持、安定化、位置決めまたは強化する手術用メッシュを埋め込む方法の一部として用いることができる。
【０１２５】
さらに他の実施形態においては、本発明のコーティング組成物は、カバーリングもしくはパウチにおけるＣＲＭ、パウチもしくはカバーリングにおける神経刺激剤、またはパウチもしくはカバーリングにおける乳房インプラント等の医療デバイスアセンブリーを埋め込む方法の一部として用いることができる。
【０１２６】
（応用）
本発明の組成物は、当技術で公知の任意の適切な手法により、医療デバイスの表面（内部もしくは外部）に適用することができる。本発明の特定の実施形態においては、コーティング組成物はデバイスの表面にスプレーされる。本発明のさらに別の実施形態においては、デバイスはコーティング組成物に浸漬される。
【０１２７】
本発明のある実施形態においては、コーティングは適用された後に、これだけに限らないが、紫外線照射、電子線、マイクロ波または熱への曝露等の、当技術で公知の任意の適切な手法によって硬化される。本発明の特定の実施形態においては、ポリマーコーティングは真空下、約４０°〜約７０℃で硬化される。
【０１２８】
本発明の別の実施形態においては、コーティングはシートに製膜され、次いでこのシートはデバイス上に置かれ、コーティングは硬化によってデバイスに接着される。本発明の特定の実施形態においては、この硬化は真空下、約４０°〜約７０℃で行なうことができる。
【０１２９】
本発明のさらなる実施形態においては、コーティングはチューブに製膜され、次いでデバイスはチューブ内に置かれ、コーティングは硬化によってデバイスに接着される。本発明のある実施形態においては、この硬化は真空下、約４０°〜約７０℃で行なうことができる。
【０１３０】
本発明の組成物を含むフィルムを最初に製造し、次いでこのフィルムをデバイスもしくは基材に適用するというこのやり方は、品質管理を単純化することができ（たとえば、種々のバッチのデバイスを直接コーティングする場合には品質管理試験を多数回実施する必要があるのに対して、単一の品質管理試験によって合格とされる単一ロットのフィルムの製造が可能になるので）、または医療処置の間にコーティングをデバイスに特に適合させることができるので、有利になり得る。コーティングの粘着性の程度も、組成物中で用いるＰＥＧポリマーの種類を改変することによって調節することができる。たとえば、ＰＥＧを用いることによって、より粘着性の高いコーティングが得られる一方、ＰＬＵＲＯＮＩＣポリマー等のポリエチレンオキシド／ポリプロピレンオキシドのコポリマーを用いることによって粘着性のレベルを低減することができる。コーティングを除去する必要がある状況においては、粘着性の低いコーティングが有用であろう。コーティングがＰＬＵＲＯＮＩＣを含む本発明の特定の実施形態においては、適用されたコーティングは除去および／または置換することができる。
【０１３１】
本発明のさらに別の実施形態においては、整形外科用のピンを本発明のコーティングでコートすることができ、次いで挿入のために適当な寸法に切断することができる。
【０１３２】
いくつかの実施形態においては、医療デバイスは本発明のコーティングによって少なくとも部分的に被覆される。他の実施形態においては、医療デバイスの表面の少なくとも約２５％は本発明のコーティングによって被覆される。さらに他の実施形態においては、医療デバイスの表面の少なくとも約３０％は本発明のコーティングによって被覆される。さらなる実施形態においては、医療デバイスの表面の少なくとも約４０％は本発明のコーティングによって被覆される。
【０１３３】
（医学応用）
上で検討したように、全関節形成術後の感染は臨床的に重大な合併症を意味する。これらの感染の治療は極めて困難である。それは埋め込まれた材料が血管のない表面をもたらし、そこに細菌が付着してバイオフィルムを形成し、これが免疫細胞および抗生剤の浸透を阻止するからである。ミノサイクリンおよびリファンピンを含む抗生剤含浸コーティングでコートした医療デバイスは、効率的に感染を低減し、炎症を低減し、インプラント上のバイオフィルムの形成を防止する。
【０１３４】
ＰＥＧ４００とブレンドしたＰ２２−２７．５等の本発明の抗生剤含浸生体吸収性チロシン由来ポリマーコーティングは、ミノサイクリンおよびリファンピンを徐々に溶出させ、細菌負荷の低減、感染の防止、好中球の浸潤／炎症の低減およびインプラント上のバイオフィルムの形成の防止において臨床的効果がある。
【０１３５】
ウサギ髄内スクリューにおけるＳ．ａｕｒｅｕｓによる骨髄炎モデルに関する以前の研究から、溶出ポリマーなしにインプラントにスプレーされたミノサイクリンおよびリファンピンは、インプラントのコロニー化および骨の感染を防止するには部分的にのみ効果的であったことが見出された。本発明のポリマーコーティングは、埋め込み後に薬剤を連続的かつ長期に放出することができない従来法に比べて、細菌感染の防止、したがって引き続く合併症の防止により効果的である。これらの結果より、このコーティングは整形外科インプラントの使用に伴う感染を防止するために用いることができることが示唆される。本発明の範囲から逸脱することなしに種々の省略、追加および改変を上述の発明に対して行なうこと、ならびにそのような改変および変化の全ては添付した特許請求の範囲に定義された本発明の範囲内に含まれることが意図されることは、当業者には理解されよう。引用した全ての参考文献、特許、特許出願または他の文献は全ての目的のため、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【実施例】
【０１３６】
コーティングは、コーティングのポリマー含量に基づいて記述される。たとえば、ポリマー含量の９０％がＰ（２２−２７．５）で、１０％がＰＥＧ−１０００のコーティングは「Ｐ（２２−２７．５）：１０％  ＰＥＧ−１０００」と記述されることになる。
【０１３７】
（Ｉ．コーティング）
（Ａ．薬剤なしのコーティング溶液の調製）
Ｐ２２−２７．５（０．８５ｇ）およびＰＥＧ  １０００（０．１５ｇ）を２０ｍＬの清潔なアンバーバイアルに秤取した。３．５ｍＬのジクロロメタンおよび１．５ｍＬのメタノールを加え、次いでボルテックスシェーカーを用いて混合物を振盪し、成分を溶解させた。混合物を濾過し、１ミクロンのシリンジフィルターを取り付けたポリプロピレンシリンジを用いて溶液を清潔な７ｍＬのシンチレーションバイアルに移した。バイアルに蓋をし、使用まで少なくとも５分間放置した。
【０１３８】
（Ｂ．薬剤入りコーティング溶液の調製）
Ｐ２２−２７．５（０．８５ｇ）、ＰＥＧ−１０００（０．１５ｇ）、リファンピン（０．４０ｇ）およびミノサイクリンＨＣｌ（０．４ｇ）を２０ｍＬの清潔なアンバーバイアルに秤取した。３．５ｍＬのジクロロメタンおよび１．５ｍＬのメタノールを加え、次いでボルテックスシェーカーを用いて混合物を振盪し、成分を溶解させた。溶液が透明になったところで、これを１ミクロンのシリンジフィルターを取り付けたポリプロピレンシリンジを用いて清潔な７ｍＬのシンチレーションバイアルに濾過して入れた。バイアルに蓋をし、使用まで少なくとも５分間放置した。
【０１３９】
（Ｃ．１インチのピンの浸漬手順）
ピンの最小部分（約２ｍｍ）を２００μＬのピペットチップに挿入した。ピンの露出した側を調製した溶液に手作業で浸漬した（ピン表面の少なくとも３／４が溶液で覆われるようにする）。ピンをゆっくりと溶液から引き上げ、乾燥するまでピペットチップ上に放置した。ピンをピペットチップから注意深く取り出し、反転させ、コートされた側をピペットチップに挿入した。ピンの未コート部分を調製した溶液に再び挿入した。ピンをゆっくりと引き上げ、乾燥するまで２００ｐＬのピペットチップ上に放置した。ピンの断端にコーティングをさらに追加する必要があれば、この手順を繰り返すことができる。許容できる溶媒レベルが得られるまで、真空でピンを乾燥した。密封した容器内でピンを約１５℃で保存した。
【０１４０】
（Ｄ．自動浸漬手順）
ピンの最小部分（約２ｍｍ）を上述のように２００μＬのピペットチップに挿入した。ピペットを、ディップテックコーティング機のために作られたアルミニウムステムにねじ込んだ。ステムをディップテックコーティング機のプラットフォームに挿入した。機械を始動し、調製した溶液へのピンの浸漬サイクルを開始した。
【０１４１】
（Ｅ．スプレー手順）
Ｐ２２−２７．５（１．４８ｇ）、リファンピン（０．２６ｇ）およびミノサイクリン（０．２６ｇ）を２５０ｍＬのアンバージャーに秤取した。１８０ｍＬのジクロロメタンおよび２０ｍＬのメタノールを加え、次いで磁気攪拌器を用いて溶解した。５０ｍＬの溶液を、Ｓｏｎｏｔｅｋスプレーヤーに接続した気密のシリンジに。シリンジを、指定された押出し速度を有するシリンジポンプに設置した。次いでピンを上述のように２００μＬのピペットチップに挿入し、ピペットを機械的攪拌器に固定した。攪拌器が回転を開始した際、スプレーヤーおよびシリンジポンプが始動してピンをコートした。
【０１４２】
（Ｆ．製膜および７０℃における硬化によるポリエチレンのコーティング）
Ｐ２２−２７．５（０．８５ｇ）およびＰＥＧ  １０００（０．１５ｇ）を２０ｍＬの清潔なアンバーバイアルに秤取した。９ｍＬのジクロロメタンおよび１ｍＬのメタノールを加え、ボルテックスシェーカーを用いて振盪して溶解させた。溶液を、水平にしたＴｅｆｌｏｎ（登録商標）コートガラスシート上に注いだ。濡れたフィルムを覆い、周囲条件下で乾燥させた。フィルムが乾燥した後、これをコートすべきポリエチレンシート上に移した。必要な残留溶媒レベルが得られるまで、フィルムを真空下、７０℃で硬化させた。
【０１４３】
種々の量および種類のポリフェノール性ポリマー、ＰＥＧおよび薬剤を含むコーティングを製剤化するため、同様の方法を用いることができる。硬化は約４０℃など、他の温度でも可能である。
【０１４４】
（Ｇ．整形外科用ピンのコーティング）
Ｐ（２２−２７．５）、Ｐ（２２−２７．５）および１０重量％のＰＥＧ−１０００、またはＰ（２２−２７．５）および１０重量％のＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ４４を用いて、上述のようにステンレススチール製整形外科用ピンをコートした。図１に非コートのピンおよび３種のコートされたピンを示す。
【０１４５】
（ＩＩ．特性）
（Ａ．滅菌）
Ｐ（２２−２７．５）、１０重量％のＰＥＧ−１０００、またはＰ（２２−２７．５）：１０重量％のＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ４４ブレンドでコートされた医用デバイスをγ線照射により滅菌した。図２に、分子量および薬剤含量の測定によって滅菌がコーティングに殆ど影響しないことを示す。
【０１４６】
（Ｂ．コートされたピンからのミノサイクリンおよびリファンピンの放出）
ミノサイクリンまたはリファンピンと組み合わせてＰ（２２−２７．５）、Ｐ（２２−２７．５）：１０重量％  ＰＥＧ−１０００、またはＰ（２２−２７．５）：１０％  Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ４４でコートした整形外科用ピンを、上述のように調製した。ピンを３７℃でＰＢＳ中に浸漬し、定期的に試料を取り出してＨＰＬＣによりミノサイクリンまたはリファンピンの含量を測定した。図３に、コートされたピンからＰＢＳ中への時間の関数としてのミノサイクリンまたはリファンピンの累積放出を示す。図４に、各時点において放出された抗生剤の量を示す。
【０１４７】
（Ｃ．阻止ゾーンの検討）
抗生剤でコートされたメッシュのＺＯＩを、Ｋｉｒｂｙ−Ｂａｕｅｒ法によって測定した。Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｒｎｉｄｉｓまたはＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓをストック培地からトリプチケートソイブロス（ＴＳＢ）に接種し、濁度がＭｃＦａｒｌａｎｄ  ＃０．５標準に達するまで（１〜２時間）３７℃でインキュベートした。Ｍｕｅｌｌｅｒ−Ｈｉｎｔｏｎ  ＩＩ寒天（ＭＨＡ）上に細菌を３回ストリークすることによってプレートを調製した。各々の回でプレートを左から右へ拭ってプレート全体をカバーし、拭いの間にプレートを回転させてストリークの方向を変えた。
【０１４８】
スプレーコートされたメッシュの予め切断した片（１〜２ｃｍ２）を、予熱したＭｕｅｌｌｅｒ  Ｈｉｎｔｏｎ  ＩＩ寒天プレートの中央部に強く押し付け、３７℃でインキュベートした。滅菌したピンセットを用いて、２４時間ごとに片を新鮮な予熱したＭｕｅｌｌｅｒ  Ｈｉｎｔｏｎ  ＩＩ寒天プレートに移した。試料から阻止ゾーンの外縁までの距離を２４時間ごとに測定し、各試料について表２および表３の下の列に示す。各試料についての上の列はＺＯＩの直径とメッシュの対角線との相違を表す。表２はＳ．ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓの菌叢上に置いたメッシュについてのＺＯＩの結果を示し、表３はＳ．ａｕｒｅｕｓの菌叢上に置いたメッシュについてのＺＯＩの結果を示す。さらに、残存ミノサイクリンおよびリファンピンの分析のために、３個の片を２４時間ごとに取り出した。
【０１４９】
図５に、Ｐ（２２−２７．５）、Ｐ（２２−２７．５）：１０重量％  ＰＥＧ−１０００、またはＰ（２２−２７．５）：１０％  Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ４４をミノサイクリンまたはリファンピンと組み合わせてコートしたメッシュについてのＳ．ａｕｒｅｕｓ上の全ＺＯＩを示す。
【０１５０】
（Ｄ．種々の百分率の遊離カルボキシレートを有するＰ（ＤＴＥスクシネート））
チタン、ステンレススチール、超高分子量ポリエチレンおよび非常に高い分子量のポリエチレンのデバイスを、上述のように１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−４００−酸、ＰＥＧ−１０００、ＰＥＧ−３３５０およびＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ４４とブレンドしたＰ−２２（ｐ（ＤＴＥスクシネート））、Ｐ２２−１０（ｐ（ＤＴＥ  ｃｏ１０％  ＤＴスクシネート））、またはＰ２２−１５（ｐ（ＤＴＥ  ｃｏ１０％  ＤＴスクシネート））でコートした。
【０１５１】
図６に、コートされた基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す。データによると、金属基材については少なくとも約６倍の粘着性の増大、ポリエチレン基材については約４倍の増大がある。
【０１５２】
（Ｅ．Ｐ（ＤＴＨアジペート））
チタン、ステンレススチール、超高分子量ポリエチレンおよび非常に高い分子量のポリエチレンのデバイスを、上述のように１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ−３３５０とブレンドしたＰ６４（ｐ（ＤＴＨアジペート））またはＰ（ＤＴヘキシルアジペート））でコートした。
【０１５３】
図７ａに、コートされた基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す。データによると、金属基材については約３〜６倍の粘着性の増大、ポリエチレン基材については約３〜４倍の増大がある。
【０１５４】
（Ｆ．Ｐ（ＤＴドデシルドデカノエート））
チタン、ステンレススチール、超高分子量ポリエチレンおよび非常に高い分子量のポリエチレンのデバイスを、上述のように１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ  ３３５０とブレンドしたＰ１０１２（ｐ（ＤＴＤＤＤ）またはｐ（ＤＴドデシルデカノエート））でコートした。
【０１５５】
図７ｂに、コートされた基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す。データによると、金属基材については約５倍の粘着性の増大、ポリエチレン基材については約２〜４倍の増大がある。このことは、ｐ１０１２等の表面エネルギーが比較的低いポリマーでさえも、ポリエチレン等の低エネルギー表面上でも粘着性の増大を示すことを示している。
【０１５６】
（Ｇ．Ｐ（ＤＴＰＰグルタレート）、Ｐ（ＭｅＤＨＢ−１５ＤＨＢグルタレート）、およびＰ（ＴＥ−ＤＧ−ＴＥ−グルタレート）コーティング）
チタン、ステンレススチール、超高分子量ポリエチレンおよび非常に高い分子量のポリエチレンのデバイスを、上述のように１０％のＰＥＧ−４００、ＰＥＧ−酸、ＰＥＧ−１０００、またはＰＥＧ−３３５０とブレンドしたｐ（ＤＴＰＰグルタレート）、ｐ（ＭｅＤＨＢ−１５ＤＨＢグルタレート）、またはｐ（ＴＥ−ＤＧ−ＴＥ−グルタレート）でコートした。
【０１５７】
図８に、コートされた基材の「粘着性」をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）と比較して示す。データによると、金属基材については約５〜７倍の粘着性の増大、ポリエチレン基材については約３〜４倍の増大がある。
【０１５８】
（ＩＩＩ．コートされた整形外科用ピンの埋め込み）
（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ生物発光株）
Ｐｈｏｔｏｒｈａｂｄｕｓ  ｌｕｍｎｉｎｅｓｃｅｎｓから得られたｌｕｘＡＢＣＤＥレポーターカセットと融合したペニシリン結合タンパク質２（ｐｂｐ２）プロモーターを有するシャトルプラスミドｐＳＫ２３６を含む生物発光性Ｓ．ａｕｒｅｕｓ  ＳＨ１０００株、ＡＬＣ２９０６を全ての実験において用いた。このＳ．ａｕｒｅｕｓ株は、Ｓ．ａｕｒｅｕｓのライフサイクルの全ステージにおいて、活発に代謝している生細菌から、生物発光シグナルを自然に放射していた。
【０１５９】
（関節腔に接種するためのＳ．ａｕｒｅｕｓの調製）
Ｓ．ａｕｒｅｕｓ生物発光株ＡＬＣ２９０６はクロラムフェニコール耐性選択マーカーを有しており、クロラムフェニコール（１０ｓｇ／ｍｌ；Ｓｉｇｍａ−ＡＩｄｒｉｃｈ）を全ての培養に添加した。Ｓ．ａｕｒｅｕｓをトリプチックソイ寒天プレート（トリプチックソイブロス［ＴＳＢ］プラス１．５％のバクトアガー［ＢＤ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ］）にストリークし、３７℃で一夜増殖させた。Ｓ．ａｕｒｅｕｓの単一コロニーをＴＳＢ中で培養し、振盪インキュベーター（２４０ｒｐｍ）（ＭａｘＱ４４５０；Ｔｈｅｒｍｏ）中、３７℃で一夜増殖させた。一夜培養物を１１５０倍に希釈し、２時間サブ培養した後に中間対数期の細菌を得た。細菌の細胞をペレット化し、再懸濁し、ＰＢＳ中で３回洗浄した。６００ｎｍ（Ａ６００；Ｂｉｏｍａｔｅ  ３［Ｔｈｅｒｍｏ］）における吸光度を測定することによって、細菌濃度を推定した。プレートを一夜培養した後にコロニー形成単位（ＣＰＵ）を確認した。
【０１６０】
（マウス）
１２週齢の雄Ｃ５７ＢＬ／６野生型マウスを用いた（Ｊａｃｋｓｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）。いくつかの実験においては１２週齢の雄ＬｙｓＥＧＦＰマウスを用いた。これはＣ５７ＢＬ／６バックグラウンド上で遺伝子操作したマウス血統で、強化緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ）をリゾチームＭ遺伝子に「ノックイン」した結果として緑色蛍光ミエロイド細胞（主として好中球）を有している。
【０１６１】
（マウスの手術手順）
イソフルラン（２％）の吸入によりマウスを麻酔した。手術手順は以前の研究から改変した。右膝の上に皮膚切開を施した（図９Ａ）。大腿四頭筋−膝蓋骨複合体の側方変位を伴う中間傍膝蓋骨関節切開によって遠位右大腿にアクセスした（図９Ｂ）。大腿骨顆間ノッチを位置決めした後（図９Ｂ）、大腿骨髄内管を手動により２５ゲージの針で拡大した（図９Ｃ）。整形外科グレードのステンレススチール製Ｋｉｒｓｃｈｎｅｒ（Ｋ）−ワイヤ（直径０．６ｍｍ）（Ｓｙｎｔｈｅｓ）を外科的に逆向きに設置し、関節腔に１ｍｍ突出するように切断した（図９Ｄ）。インプラントの断端を含む関節腔に、生理食塩液２μｌ中のＳ．ａｕｒｅｕｓ接種材料をピペットで加えた（図９Ｅ）。大腿四頭筋−膝蓋骨複合体を正中線に戻し（図９Ｆ）、手術部位をＤｅｘｏｎ５−０縫合糸で閉鎖した（図９Ｇ）。代表的なＸ線写真は、ステムが良好に髄内固定され、切断面が関節内に突出したインプラントの位置を示している（図９Ｈ）。実験の期間中、鎮痛剤としてブプレノルフィン（０．１ｍｇ／ｋｇ）を１２時間ごとに皮下投与した。
【０１６２】
（インビボＳ．ａｕｒｅｕｓの定量（インビボ生物発光イメージングおよびコロニー形成単位［ＣＦＵ］））
イソフルラン（２％）の吸入によってマウスを麻酔し、Ｘｅｎｏｇｅｎインビボイメージングシステム（Ｘｅｎｏｇｅｎ  ＩＶＩＳ（登録商標）；Ｃａｌｉｐｅｒ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）を用いてインビボ生物発光イメージングを行なった。データをマウスのグレイスケール写真上に重畳したカラースケール上に提示し、Ｌｉｖｉｎｇ  Ｉｍａｇｅ（登録商標）ソフトウェア（Ｘｅｎｏｇｅｎ）を用いて、環状の対象領域（１×１０３ピクセル）内の最大フラックス（秒（ｓ）・ｃｍ・ステラジアン（ｓｒ）あたりの光子［ｐ／ｓ／ｃｍ／ｓｒ］）として定量する。生物発光シグナルがインビボの細菌負荷に対応することを確認するため、１ｍｌのＴＳＢ中０．３％Ｔｗｅｅｎ−８０中で１０分間、超音波処理し、次いで上述のように５分間ボルテックスして細菌をインプラントから脱着させることによって、インプラントに付着していた細菌を定量した。さらに、骨および関節組織をホモジナイズ（Ｐｒｏ２００（登録商標）Ｓｅｒｉｅｓホモジナイザー；Ｐｒｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）することによって、関節組織中の細菌を単離した。プレートを一夜培養した後でＣＦＵを計数することによって、インプラントおよび関節組織に付着していた細菌のＣＦＵ数を決定し、インプラントおよび関節組織から回収した全ＣＰＵとして表した。
【０１６３】
（感染した手術後関節への好中球の動員の定量（インビボ蛍光イメージング））
好中球の浸潤を測定するため、ＬｙｓＥＧＦＰマウスを用いた。インビボ生物発光イメージングの後、Ｘｅｎｏｇｅｎ  ＩＶＩＳ（登録商標）（Ｃａｌｉｐｅｒ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）を用いてインビボ蛍光イメージングを行なった。露光時間０．５秒で励起（４４５〜４９０ｎｍ）および発光（５１５〜５７５ｎｍ）のためのＧＦＰフィルターを用いて、手術後部位内のＥＧＦＰ発現好中球を可視化した。データをマウスのグレイスケール写真上に重畳したカラースケール上に提示し、Ｌｉｖｉｎｇ  Ｉｍａｇｅ（登録商標）ソフトウェア（Ｘｅｎｏｇｅｎ）を用いて、環状の対象領域（１×１０３ピクセル）内の全フラックス（光子／ｓ）として定量する。
【０１６４】
（組織学的解析）
二酸化炭素の吸入によってマウスを安楽死させ、関節試料をホルマリン（１０％）で一夜固定した。Ｄｅｃａｌｃｉｆｉｅｒ  ＩＩ（登録商標）溶液（Ｓｕｒｇｉｐａｔｈ）中で６時間インキュベートすることによって試料を脱灰し、処理してパラフィン中に包埋した。厚み４μｍの矢状断面をカットし、次いでヘマトキシリンおよびエオシン（Ｈ＆Ｅ）ならびにＧｒａｍ染色によって染色した。
【０１６５】
（可変圧走査型電子顕微鏡）
インプラントの断端のディジタルイメージを得るために電界放射可変圧走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ  Ｚｅｉｓｓ  Ｓｕｐｒａ  ＶＰ４０）を用いた。ピンをグラファイトスタブ上に位置決めするために導電性グラファイト糊を用いた。顕微鏡のチャンバー内の圧を２５Ｐａに保ち、それによりスパッターコーティングを必要とせずにインプラントの表面を検査できるようにした。表面の局所的特徴を明らかにするため、二次およびレンズ中検出器を用いた。ピンを−４〜１０度に傾け、また３０度ごとに全体として３６０度回転させることによって、一定の間隔でインプラントを検査した。
【０１６６】
（抗生剤含浸生体吸収性ポリマーによる金属インプラントのコーティング）
リファンピンおよびミノサイクリンを含浸した生体吸収性ポリマーを用いた。ステンレススチール製Ｋ−ワイヤインプラントをこの抗生剤含浸ポリマーでコートするため、Ｋ−ワイヤを実施例１に記載したように生体吸収性チロシン由来ポリエステルアミド（Ｐ２２−２７．５）、ＰＥＧ４００、リファンピンおよびミノサイクリンならびに塩化メチレンの混合物に手で浸漬した。ビヒクルのコーティングは生体吸収性チロシン由来ポリエステルアミド、ＰＥＧ４００および塩化メチレンのみからなっていた（抗生剤を含まない）。コートされたピンを残留溶媒が６００ｐｐｍ未満になるまで少なくとも１２時間、加熱乾燥し、約１５℃で保存し、γ線照射により滅菌した。抗生剤濃度をほぼ以下のようにして、３種の異なった処方を生成した（コーティングＡ、ＢおよびＣ）：コーティングＡ：リファンピン３２．５μｇ／ｍｍ３およびミノサイクリン３６．１μｇ／ｍｍ３；コーティングＢ：リファンピン４６．１μｇ／ｍｍ３およびミノサイクリン４７．７μｇ／ｍｍ３；ならびにコーティングＣ：リファンピン９７．４μｇ／ｍｍ３およびミノサイクリン１０４．２μｇ／ｍｍ３。コーティングは、コーティングＡおよびコーティングＢの厚みが約４０〜４５μｍでコーティングＣの厚みが約８０〜９０μｍになるまで繰り返し浸漬した。したがって、コーティングＡおよびＢは同じ速度で溶出するのに対し、コーティングＣはそのコーティング厚みが２倍であることからより遅く溶出することになる。
【０１６７】
（統計解析）
データはＳｔｕｄｅｎｔ  ｔ−検定（両側）を用いて比較した。表示する場合には、全てのデータは平均±平均の標準誤差（ｓｅｍ）として表した。ｐ＜０．０５、ｐ＜０．０１およびｐ＜０．００１の値は、統計的に有意とみなした。
【０１６８】
（リアルタイムで細菌負荷を測定するためのインビボ生物発光イメージング）
関節形成術後の感染のモデルとするため、整形外科グレードのＫ−ワイヤ（Ｓｙｎｔｈｅｓ，Ｉｎｃ．、Ｗｅｓｔ  Ｃｈｅｓｔｅｒ、ＰＡ）を、断端が膝関節内に突出するように大腿骨内に外科的に設置し、閉鎖前にＳ．ａｕｒｅｕｓの接種材料をピペットで関節腔に入れた（図９）。感染した手術後関節内の細菌負荷をリアルタイムで測定するため、Ｓ．ａｕｒｅｕｓのライフサイクルの全ステージにおいて、生きたＡＴＰ産生細菌から自然に発光する生物発光性Ｓ．ａｕｒｅｕｓ株（ＳＨ１０００）を用いた。その後、Ｘｅｎｏｇｅｎインビボイメージングシステム（Ｘｅｎｏｇｅｎ  ＩＶＩＳ（登録商標）；Ｃａｌｉｐｅｒ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）を用いて、麻酔したマウスにおける術後０、１、３、５、７および１０日の細菌負荷をリアルタイムで測定した。
【０１６９】
慢性的インプラント感染を作成するための最適な細菌接種材料を決定するため、対数的に増加する濃度のＳ．ａｕｒｅｕｓ（５×１０２、５×１０３および５×１０４ＣＦＵ／２μｌ）をＣ５７ＢＬ／６マウスに接種した。接種後最初の５日間に、５×１０３または５×１０４ＣＦＵを受けたマウスは非感染マウスより２０〜５０倍高い生物発光シグナルを有していた（図１０Ａ、Ｂ）。臨床的には、これらのマウスの群は両方とも侵された脚における浮腫の増大および運動性の低下によって特徴付けられる顕著な炎症を発現し、術後５日で安楽死させた。したがって、５×１０３または５×１０４ＣＦＵのＳ．ａｕｒｅｕｓの接種は顕著に高い生物発光シグナルを誘起し、急性の化膿性関節感染と符合する感染の臨床的兆候をもたらした。対照的に、５×１０２ＣＦＵの接種を受けたマウスが侵された脚に発現した感染の兆候は、非感染マウスと殆ど変わらなかった。これらのマウスは、術後１０日目までの全ての日において、非感染対照マウスのバックグラウンドレベルよりも６〜８倍高い生物発光シグナルを有していた（図１０Ａ、Ｂ）。臨床症状が穏和であるという知見と細菌による生物発光のレベルが低いことを組み合わせると、５×１０２ＣＦＵの接種を受けたマウスにおいて少なくとも１０日間の感染を追跡することが可能であり、これは慢性かつ持続性の感染に、より近く類似している。したがって、以後の全ての実験において５×１０２ＣＦＵの接種を用いた。
【０１７０】
インビボの生物発光シグナルがインビボの細菌負荷を正確に表していることを確認するため、インプラントに付着し、関節組織内に存在している細菌からの従来法による細菌計数を術後５日目に行なった（図１０Ｃ）。５×１０４、５×１０３および５×１０５  ＣＦＵで接種したマウスは、それぞれ８．３×１４５、１×１０５および２．４×１０４  ＣＦＵのエクスビボ全細菌負荷を有していた（図１０Ｃ）。さらに、インビボの生物発光シグナルは対応するエクスビボの細菌ＣＦＵと相関しており（相関決定係数Ｒ２  ０．９８７３；図１０Ｄ）、少なくとも５日目までのインビボ生物発光シグナルは実際のインビボ細菌負荷を近似していることが示唆された。しかし、用いた細菌株はクロラムフェニコールによる選択においてインビトロで維持されるプラスミド中のｌｕｘ遺伝子を有しているので、プラスミドはインビボ感染の間に時とともに失われる可能性がある。選択しないブロス培養においては、プラスミドはインビトロで最初の３日間は安定であり、９７％超の細菌はまだプラスミドを含んでいたが、５、７および１０日目にはそれぞれ５３％、３８％および２１％の細菌のみがまだプラスミドを含んでいた（データは示していない）。したがって、この株によって得られた生物発光シグナルはインビボの細菌負荷を近似するが、特に遅い時点においては実際の細菌負荷を過小評価している可能性がある。
【０１７１】
（リアルタイムで好中球の浸潤を測定するためのインビボ蛍光イメージング）
術後の膝関節内における炎症の程度を、炎症および感染の主要な関連要因である好中球の浸潤を定量することによって測定した。これは、緑色蛍光好中球を有する遺伝子操作したマウスの血統であるＬｙｓＥＧＦＰマウスのインビボ蛍光イメージングを用いることによって達成した。ＬｙｓＥＧＦＰマウスの膝関節に感染させた生物発光Ｓ．ａｕｒｅｕｓ株により、術後０、１、３、５、７および１０日における細菌負荷と好中球浸潤の両方の同時測定が可能となった（図１１）。図２におけるＣ５７Ｂ／１６マウスと同様に、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ（５×１０２ＣＦＵ）感染ＬｙｓＥＧＦＰマウスは、１０日目までに非感染対照マウスのバックグラウンドレベルよりも８倍まで高い生物発光シグナルを発現した（図１１Ａ）。さらに、Ｓ．ａｕｒｅｕｓ感染ＬｙｓＥＧＦＰマウスは、術後１〜１０日の全てにおいて非感染対照マウスよりも２０〜４０％高いＥＧＦＰ−好中球蛍光シグナルを有していた（図１１Ｂ）。この好中球動員の程度により、５×１０２  ＣＦＵの接種は軽度の炎症反応を惹起するという我々の臨床的観察が確認され、ＥＧＦＰ−好中球蛍光により我々のモデルで観察された臨床的炎症を定量的に測定できることが示唆された。
【０１７２】
（術後膝関節の組織学的解析）
感染した術後関節内における炎症性浸潤および細菌接種の位置を決定するため、術後１日でＳ．ａｕｒｅｕｓ接種（５×１０２ＣＦＵ）および非感染対照マウスから組織切片を採取した（図１２）。ヘマトキシリンおよびエオシン（Ｈ＆Ｅ）で染色した切片で見られるように、Ｓ．ａｕｒｅｕｓを接種したマウスでは関節組織中の好中球が増加していた。さらに、炎症細胞の領域内にグラム陽性（青色染色）細菌が容易に検出された。対照的に、手術によりインプラントを設置しただけの非感染対照マウスでは好中球浸潤が極めて少なく、グラム染色により細菌は検出されなかった。これらの組織学的知見は我々のインビボ生物発光および蛍光イメージングのデータを裏付けるものであり、５×１０２ＣＦＵのＳ．ａｕｒｅｕｓの接種がインプラントの領域内の関節組織において好中球の浸潤および細菌の増殖を誘起することを示している。
【０１７３】
（金属インプラント上におけるバイオフィルムの形成の検出）
我々のマウスモデルにおいてインプラント上にバイオフィルムの形成が起こるかどうかを評価するために、術後７日および１４日に安楽死させたマウスからインプラントを採取した（図１３）。バイオフィルムの形成を評価するため、可変圧走査型電子顕微鏡（ＶＰ−ＳＥＭ）を用いた。これは、従来のＳＥＭでは必要であった電導性フィルムによる試料のコートを必要としないので、生物学的試料を自然の状態で可視化することができる。即ち、ＶＰ−ＳＥＭにより、固定およびスパッターコーティングを必要とする従来のＳＥＭに付随していた典型的なアーチファクト（脱水、崩壊、歪み、収縮、凝縮、および凝集）なしにインプラント上のバイオフィルムを可視化することができた。Ｓ．ａｕｒｅｕｓを接種したマウスは、術後７日および１４日に採取したインプラントの断端に顕著なバイオフィルムの形成を有していた。対照的に、手術の際に細菌接種を何ら受けていない非感染マウスには検出可能なバイオフィルムの形成はなく、可視化した金属インプラントの表面は手術前のインプラント（０日）と実質的に同一であった。即ち、細菌は関節組織に感染し（図１３）、インプラント上にバイオフィルムも形成した。これは患者における関節形成術後の感染において生じるバイオフィルムの形成と一致している。
【０１７４】
（Ｓ．ａｕｒｅｕｓによる術後関節感染の治療のための新規な抗生剤含浸インプラントコーティング）
関節における感染の進展の防止におけるリファンピンおよびミノサイクリンを含浸した生体吸収性ポリマーの有効性を決定するために、このマウスモデルを用いた。ステンレススチール製Ｋ−ワイヤを、増大する濃度の抗生剤を含む３種のコーティング処方（コーティングＡ、ＢおよびＣ）および１つのビヒクル対照コーティング（抗生剤なし）でコートした（図１４Ａ）。さらに、コーティングＡおよびＢは同じ厚みを有しており、抗生剤を同様の速度で溶出するが、コーティングＣは厚みが２倍で、より遅く溶出することになる。
【０１７５】
これらの抗生剤コートインプラントをＬｙｓＥＧＦＰマウスの遠位大腿骨に手術により設置し、膝関節スペースに５×１０２  ＣＦＵのＳ．ａｕｒｅｕｓを接種した。図１１に示すように、術後０、１、３、５、７および１０日にインビボイメージングを行なった。コーティングＢおよびＣは、接種時に最大で、３日目までにバックグラウンドレベルにまで減少する生物発光シグナルを示した（図１４Ｂ）。コーティングＡはビヒクル単独よりは少ないが、０〜３日の間に増加し、７日目までにバックグラウンドレベルに低下する生物発光シグナルを示した。予想されたように、抗生剤を含まないビヒクル対照コーティングは細菌の増殖を阻害せず、最初の接種よりも２０倍まで高く、最も効果的な２種の抗生剤含浸インプラントコーティング（コーティングＢおよびＣ）よりも５０倍まで高い生物発光シグナルを示した。したがって、インビボ生物発光イメージングによって測定されたように、抗生剤含浸コーティングは術後の関節において細菌負荷を実質的に低減し、感染を防止した。コーティングＡではいくらかの細菌増殖があり、一方コーティングＢまたはＣでは増殖が認められなかったことから、薬剤の濃度と溶出速度の両方がこれらのコーティングの効率に寄与している可能性がある。
【０１７６】
抗生剤溶出コートインプラントはまた、炎症の臨床的兆候を実質的に低減した。コーティングＢおよびＣ群のマウスは、ビヒクルコートインプラント群のマウスに比べて、明らかに手術した脚を守らずに歩き回っていた。感染により誘起された炎症反応を定量的に測定するため、これらのＬｙｓＥＧＦＰマウスにおいてＥＧＦＰ−好中球のインビボ蛍光を測定した（図１４Ｃ）。細菌負荷の低減に最も効果的であったコーティングＢおよびＣは、術後５日目までにバックグラウンドレベル（即ち、検出可能な炎症なし）に減少したＥＧＦＰ−好中球蛍光シグナルを有していた。これらのデータから、抗生剤含浸インプラントコーティングが、感染により誘起された好中球の動員および炎症を濃度および溶出に依存する様式で顕著に低減したことが示された。
【０１７７】
抗生剤含浸インプラントコーティングがバイオフィルムの形成に何らかの影響を有するかを決定するため、術後７日にマウスからインプラントを採取し、ＶＰ−ＳＥＭでバイオフィルムの形成を評価した（図１４Ｄ）。３種の抗生剤含浸インプラントコーティング（Ａ、ＢおよびＣ）の全てが、膝関節内のピンの切断表面におけるバイオフィルムの形成を防止した。対照的に、ビヒクルコートピンは容易に検出可能なバイオフィルムの形成を有していた。
【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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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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