(57)【要約】  本願は、患者に移植又は挿入するように構成され、マトリックス内に電気的に整列させた長尺状の粒子を有する１つ以上の粒子含有領域を備えた医療機器及びその製造方法に関する。
2009528895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス内に電気的に整列させた長尺状の粒子を含んでなる粒子含有領域を有し、患者に移植又は挿入するように構成された医療機器。
【請求項２】
バルーンカテーテル、グラフト、ステント、及びバルブから選択される、請求項１に記載の医療機器。
【請求項３】
前記粒子含有領域の少なくとも１部が独立しているか、又は前記粒子含有領域の少なくとも１部が基体上に配置されている、請求項１に記載の医療機器。
【請求項４】
複数の粒子含有領域を有し、（ａ）前記複数の粒子含有領域は、基体上に互いに関して横方向に配置されているか、又は（ｂ）前記複数の粒子含有領域は、第１粒子含有層を有し、前記第１粒子含有層は少なくとも部分的に第２の第１粒子含有層上に配置されており、第２の第1 粒子含有層において、第１層内の長尺状の粒子は、第２層内の長尺状の粒子の整列に対して垂直な軸に沿って整列している、請求項１に記載の医療機器。
【請求項５】
第１粒子含有層を有し、第１粒子含有層は少なくとも部分的に第２の第１粒子含有層上に配置されており、第１層と第２層は実質的に平坦であるか、又は第１層と第２層は同心環状である、請求項１に記載の医療機器。
【請求項６】
前記粒子含有領域が軸を有する環状粒子含有領域であり、（ａ）長尺状の粒子は、前記環状粒子含有領域の軸に実質的に平行に整列しているか、（ｂ）長尺状の粒子は、前記環状粒子含有領域に関して周方向に整列しているか、又は（ｃ）長尺状の粒子は、前記環状粒子含有領域の軸に関して半径方向に整列している、請求項１に記載の医療機器。
【請求項７】
前記長尺状の粒子が永久ダイポールを有するか、又は前記長尺状の粒子が電場の影響下に誘起ダイポールを示す、請求項１に記載の医療機器。
【請求項８】
前記長尺状の粒子が、長尺状の誘導体化又は非誘導体化セラミック粒子、長尺状の誘導体化又は非誘導体化導電性粒子、誘導体化又は非誘導体化カーボンナノフィラメント、誘導体化又は非誘導体化カーボンナノチューブ、誘導体化又は非誘導体化ポリオキソメタレート及びそれらの組み合わせから選択される粒子を含んでなる、請求項１に記載の医療機器。
【請求項９】
前記マトリックスが、アルミナ、ジルコニア、ガラスセラミック、リン酸カルシウム、及びそれらの組み合わせから選択されるセラミック材料を含んでなるセラミックマトリックスである、請求項１に記載の医療機器。
【請求項１０】
前記マトリックスがポリマーマトリックスである、請求項１に記載の医療機器。
【請求項１１】
前記マトリックスがブロックコポリマーを含んでなる、請求項１０に記載の医療機器。
【請求項１２】
（ａ）前記ブロックコポリマーがポリアルケンブロック及びポリビニル芳香族ブロックを含んでなり、前記長尺状の粒子は、誘導体化ポリマーがポリアルケンブロック、ポリビニル芳香族ブロック、もしくはその両方を含んでなる長尺状のポリマー誘導体化粒子を含んでなるか、又は（ｂ）前記ブロックコポリマーは、誘導体化ポリマーがポリエーテルブロック及びポリアミドブロックを含んでなり、前記長尺状の粒子は、誘導体化ポリマーが、ポリエーテルブロック、ポリアミドブロック、もしくはその両方を含んでなる長尺状のポリマー誘導体化粒子を含んでなる、請求項１１に記載の医療機器。
【請求項１３】
前記粒子含有領域が、第１電荷を有する長尺状の粒子と、前記第１電荷と反対の第２電荷を有する帯電ポリマーとを含んでなる、請求項１に記載の医療機器。
【請求項１４】
請求項１の医療機器を形成する方法であって、
前記長尺状の粒子を含んでなる液体懸濁液を得るステップと、
前記液体懸濁液に、前記長尺状の粒子を整列配向に整列させるのに十分な強度を有する電場を印加するステップと、
長尺状の粒子を前記整列方向で固定するステップと
を含んでなる方法。
【請求項１５】
前記電場は、ＤＣ電圧を用いて生成するか、ＡＣ電圧を用いて生成するか、又はＤＣバイアスをかけたＡＣ電圧を用いて生成する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記液体懸濁液がさらにマトリックス材料を含んでなり、前記液体懸濁液を凝固させて前記長尺状の粒子を前記整列方向で固定し、前記液体懸濁液が、（ａ）ポリマーメルト中に前記長尺状の粒子を含んでなる液体懸濁液、（ｂ）ポリマー溶液中に前記長尺状の粒子を含んでなる液体懸濁液、（ｃ）硬化性ポリマー液中に前記長尺状の粒子を含んでなる液体懸濁液、（ｄ）前記長尺状の粒子とセラミック粒子とを含んでなる液体懸濁液から選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記長尺状の粒子を、反対電荷表面上に静電気的に集合させたときに固定する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に整列させた長尺状の粒子を有する医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電していない分極可能な粒子（例えば、帯電していない分極可能な誘電性の半導性又は導電性粒子であり得る）を電場内に配置すると、この粒子の一方の側には正電荷が誘導され、反対側には誘導された正電荷と同じ大きさの負電荷が誘導される。正電荷は第1 応力を受け、負電荷は第1 応力と反対方向の第2 応力を受ける。均一電場では、第1 応力と第2 応力は相殺され、粒子上のネット応力はゼロになる。（同じことが、永久ダイポールを有するが、ネット応力は有しない粒子の場合にも当てはまる。）
しかし、不均一電場の場合、電場は粒子の一方の側では粒子の反対側より強力である。この場合、応力は相殺されず、粒子上にはネット応力が存在する。不均一電場によって誘導された分極の結果として非帯電粒子上に与えられる横方向運動は「誘電泳動」として知られている。
【０００３】
粒子運動の方向は周囲環境の分極性に影響を受ける。浮遊粒子が周囲環境より大きな分極性を有している場合、粒子は、高電場領域に向って押し出される。浮遊粒子が周囲環境より小さい分極性を有していれば、粒子は高電場領域から押し出される。例えば、金属単層ナノチューブと半導性単層カーボンナノチューブの周囲溶媒に関する誘電定数の差は、電場勾配に沿った金属ナノチューブと半導性ナノチューブの対向運動を生起し、それによって、これらのナノチューブが互いから引き離されることが立証されている。非特許文献１参照。
【０００４】
さらに、中でも、カーボンナノチューブやナノファイバなどのある種の長尺状の粒子を含めた特定の粒子においては、均一であれ、不均一であれ、電場によって誘起されるダイポールモーメントは、粒子上にトルクを生じさせ、それによって、粒子を電場に関して整列させる傾向があることは周知である。例えば、カーボンナノチューブもカーボンナノファイバも、エポキシ系（特に、ビスフェノール−Ａ樹脂やアミン硬化剤をベースとするエポキシ系）の導電性フィラーとして利用されており、ＡＣ電場は、そのような系における整列カーボンナノチューブ／ナノファイバネットワーク形成の誘起に用いられている。詳細な情報に関しては、非特許文献２及び３参照。
【非特許文献１】アール．クルプケら（R. Krupke et al ）、“半導体の単層カーボンナノチューブからの金属の分離 (Separation of Metallic from Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes)”、サイエンス、２００３年７月１８日、第３０１巻、３４４〜３４７ページ
【非特許文献２】ティー．プラス（T. Prasse ）、“カーボンナノファイバの電気的異方性／電場誘導配列によるエポキシ樹脂コンポジット (Electric anisotropy of carbon nanofibre/epoxy resin composites due to electric field induced alignment) ”、コンポジッツ  サイエンス  アンド  テクノロジー(Composites Science and Technology) 、第６３巻（２００３年）、１８３５〜１８４１ページ
【非特許文献３】シー  エイ  マーチンら (C.A. Martin et al)、“電場誘導配列によるエポキシコンポジット中の多層カーボンナノチューブネットワーク(Electric field-induced aligned multi-wall carbon nanotube networks in epoxy composites)”、ポリマー(Polymer) 第４６巻（２００５年）、８７７〜８８６ページ
【０００５】
ＤＣ電場も整列カーボンナノチューブナットワークの形成を誘起させることが示されたが、ＤＣ電場は、ＡＣ電場を使用した場合に得られるものより均一度や整列度が低かった
。ナノチューブネットワークの品質とそれによって得られる複合材料のバルク導電性は、電場の強さを高めるにつれて増大した。さらに、ナノファイバ含有複合材料では電気的異方性が観察されたが、電気的異方性は、観察された電場誘起ナノチューブネットワークの方向に基づいてナノチューブ含有複合材料中に存在すると予測された。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の１つの態様により、マトリックス内に整列した長尺状の粒子が存在する１つ以上の領域（本明細書では、以後、「粒子含有領域」と称する）を有する医療機器が提供される。
【０００７】
長尺状の粒子が整列しているかどうかは、例えば、粒子含有領域の断面を、（例えば、透過電子顕微鏡検査を用いて）顕微鏡分析することによって決定し得る。場合によって、粒子の整列は、電気的、機械的又は他の物理的測定において、例えば、少なくとも２０％、５０％、１００％又はそれ以上の方向差を示す有意な異方性から推測可能である。
【０００８】
長尺状の粒子は、どのような目的で本発明の医療機器に組み込んでもよく、長尺状の粒子が医療機器内で所定の方向に整列していれば、長尺状の粒子の利点はさらに高められるであろう。１例として、長尺状の粒子をバルーン又はバルーンコーティングに組み込んで強度を高めることができる。これらの場合、強度をさらに高めるためには、長尺状の粒子を、主として、応力ベクトル方向に（例えば、周方向に）整列させるのが望ましいであろう。あるいは、例えば、第１層が隣接する第２層の粒子に垂直な方向に整列した粒子を有する、長尺状の粒子を含有する多層を設けるのが望ましいであろう。別の例としては、粒子含有領域の電気及び／又は熱伝導度を高めるために、カーボンナノチューブなどの長尺状の導電性粒子又は他の導電性フィラメントを導入してもよい。これらの特性のいずれの異方性も医療機器内では非常に有用であり得る。例えば、心臓発作後の組織損傷を最小限にするために、周囲組織を冷却する目的で冷却剤を吹きかけるカテーテルが知られている。そのようなカテーテルでは、カテーテルの遠位セクションにおけるカテーテルから周囲組織への熱伝導度を出来る限り高めるのが望ましいであろう。カーボンナノチューブはポリマーマトリックスの熱伝導度を高めることが知られている。そのようなナノ粒子が（例えば、カテーテルシャフトに関して）半径方向外向きに整列していると、他の空間分布に関して高い伝導度を達成し得る。
Ａ．医療機器
いくつかの実施形態において、本発明の医療機器は人工装具である（すなわち、人工血管、組織などの体部用人工的代替物である）が、他の実施形態では、そうではない。したがって、本発明の医療機器の特定例は多く、特に、患者への移植又は挿入に適した医療機器、例えば、カテーテル（例えば、腎臓カテーテル又はバルーンカテーテルなどの血管カテーテル）、ガイドワイヤ、バルーン、フィルター（例えば、大静脈フィルター）、ステント（冠状血管ステント、脳、尿道、尿管、胆管、気管支、胃腸及び食道ステントを含む）、ステントグラフト、脳動脈瘤フィラーコイル（Ｇｕｇｌｉｌｍｉディタッチャブルコイル及び金属コイルを含む）、血管グラフト、心筋プラグ、パッチ、ペースメーカー及びペースメーカーリード、心臓バルブ、血管バルブ、バイオプシー装置、パッチ、ならびに、軟骨、骨、皮膚及び他の生体組織再生用の組織工学用足場が挙げられる。
【０００９】
本発明の医療機器には、任意の哺乳動物組織もしくは器官の診断、全身治療、又は局所治療に用いられる医療機器が含まれる。その例としては、腫瘍；心臓、冠状及び末梢血管系（「脈管構造」と総称）、肺、気管、食道、脳、肝臓、腎臓、膀胱、尿道及び尿管、眼、腸、胃、脾臓、卵巣、及び前立腺を含めた器官；骨格筋；平滑筋；胸；皮膚組織；軟骨組織；ならびに骨が挙げられる。本明細書において、「治療」とは、疾患もしくは状態の予防、疾患もしくは状態に関連する症状の減少もしくは除去、又は疾患もしくは状態の実質的もしくは完全な除去を指す。典型的な患者は、哺乳動物患者、より特定的にはヒト患
者である。
【００１０】
いくつかの実施形態において、本発明の医療機器に用いる粒子含有領域は、医療機器全体に相当する。他の実施形態においては、粒子含有領域は医療機器の１つ以上の部分に相当する。例えば、粒子含有領域は、医療機器部品の形態、医療機器に組み込まれる１つ以上のファイバの形態、下の医療機器の基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）全体を覆うか、基体の１部分のみを覆う１つの以上の層の形態などであり得る。層は、さまざまな位置、さまざまな形状又はパターン（例えば、長方形、ストライプ、又は任意の他の連続もしくは非連続パターンの形態）で、下の基体上に形成し得る。本明細書において、所与の材料の「層」は、その厚さがその長さや幅に比べて小さい材料の領域である。本明細書において、層は、平坦である必要はなく、例えば、下の基体の輪郭を呈している必要はない。層は、不連続（例えば、パターン付き）であり得る。「膜」、「層」及び「コーティング」などの用語は、本明細書では交換可能に用いられる。
【００１１】
本発明を実施する基体としては、完成医療機器に組み込まれている医療機器基体と共に、単にテンプレートとしてのみ機能するが、完成機器内には見られない基体が挙げられる（いくつかの実施形態、例えば、基体が、低融点ワックス、可溶性ポリマーなどの分解性基体である場合には、基体の残留物が残っていることがある）。
【００１２】
本発明の粒子含有領域の形成に適した基体材料は多様な材料から選択可能であり、それらの材料としては、特に、（ａ）有機材料（例えば、５０重量％以上の有機種を含む材料）、例えば、マトリックス材料用として以下にリストした適当な材料から選択し得る材料、及び（ｂ）無機材料（例えば、５０重量％以上の無機種を含む材料）、例えば、長尺状の粒子材料用として以下にリストした適当な金属材料又はマトリックス材料用として以下にリストした適当な非金属無機材料から選択し得る材料が挙げられる。
Ｂ．マトリックス材料
一般に、整列した長尺状の粒子はマトリックス内の適所に配置される。適当なマトリックス材料は、無機及び有機材料を含めた多様な材料から選択し得る。
【００１３】
無機材料は、例えば適当なセラミック材料から選択可能であり、そのようなセラミック材料は、特に、種々の金属及び非金属酸化物、種々の金属及び非金属窒化物、種々の金属及び非金属炭化物、種々の金属及び非金属ホウ化物、種々の金属及び非金属ホスフェート、ならびに種々の金属及び非金属硫化物を含み得る。特定の例は、多くの中でも、例えば、１種以上の以下のメンバー：酸化アルミニウムなどの金属酸化物及び遷移金属酸化物（例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウム、及びイリジウムの酸化物）；シリコンベースセラミック、例えば、窒化シリコン、炭化シリコン及び酸化シリコンを含むもの（ガラスセラミックと称されることもある）；リン酸カルシウムセラミック（例えば、ヒドロキシアパタイト）；ならびにカーボンベースのセラミック様材料、例えば窒化炭素を含む適当な無機材料から選択し得る。
【００１４】
適当な有機材料の特定の例としては、ポリマー材料（生体安定性か、そうでないもの）や、他の有機材料が挙げられる。本明細書において、「ポリマー」材料とは、一般に、５０、７５、９０、９５、９７．５、９９重量％又はそれ以上のポリマーを含む材料である。
【００１５】
本明細書において、「ポリマー」とは、通常モノマーと称される１つ以上の構成単位の多重コピー（例えば、５、１０、２５、５０、１００、２５０、５００、１０００又はそれ以上のオーダーのコピー）を含む分子である。
【００１６】
ポリマーは、例えば、環状、直鎖及び分枝形態から選択し得る多くの形態をとり得る。
分枝形態としては、星型形態（例えば、単一の分枝点から３つ以上の鎖が生じている形態）、櫛型形態（例えば、１つの主鎖と複数の側鎖を有する形態）、樹枝状形態（例えば、樹枝状及び超分岐ポリマー）などが挙げられる。
【００１７】
本明細書において、「ホモポリマー」とは、単一構成要素の多重コピーを含むポリマーである。「コポリマー」とは、少なくとも２種の異なる構成要素の多重コピーを含むポリマーであり、その例としては、ランダム、統計、グラジエント、周期（例えば、交互）及びブロックコポリマーが挙げられる。
【００１８】
本明細書において、「ブロックコポリマー」とは、例えば、構成単位（すなわち、モノマー）が１つのポリマーブロックには見出されるが、別のポリマーブロックには見出されないという理由で組成が異なる２種以上のポリマーブロックを含むコポリマーである。本明細書において、「ポリマーブロック」とは、構成単位（例えば、５，１０，２５，５０，１００，２５０，５００，１０００又はそれ以上の単位）のグループ化である。ブロックは、分枝又は非分枝であり得る。ブロックは、単一タイプの構成単位を含むブロック（本明細書では「ホモポリマーブロック」とも称される）、又は、例えば、ランダム、統計、グラジエント、もしくは周期（例えば、交互）分布で配置し得る多重タイプの構成単位を含むブロック（本明細書では「コポリマーブロック」とも称される）であり得る。
【００１９】
本明細書において、「鎖」とは、線状（非分枝）構成単位グループである。
有機材料は、例えば、以下の適当なメンバーから選択し得る：ポリアクリル酸を含めたポリカルボン酸ポリマー及びコポリマー；アセタールポリマー及びコポリマー；アクリレート及びメタクリレートポリマー及びコポリマー（例えば、ｎ−ブチルメタクリレート）；酢酸セルロース、硝酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、セロファン、レーヨン、三酢酸レーヨン、及びセルロースエーテル、例えば、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシアルキルセルロースを含めたセルロースポリマー及びコポリマー；ポリオキシメチレンポリマー及びコポリマー；ポリイミドポリマー及びコポリマー、例えば、ポリエーテルブロックイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、及びポリエーテルイミド；ポリアリールスルホン及びポリエーテルスルホンを含めたポリスルホンポリマー及びコポリマー；ナイロン６，６，ナイロン１２、ポリエーテルブロックコポリアミドポリマー（例えば、Ｐｅｂａｘ（登録商標）樹脂）、ポリカプロラクタム及びポリアクリルアミドを含めたポリアミドポリマー及びコポリマー；アルキド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アリル樹脂及びエポキシド樹脂を含めた樹脂；ポリカーボネート；ポリアクリロニトリル；ポリビニルピロリドン（架橋及び非架橋など）；ポリビニルアルコール、ハロゲン化ポリビニル、例えば、塩化ポリビニル、エチレンビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡ）、塩化ポリビニリデン、ポリビニルエーテル、例えば、ポリビニルメチルエーテル、ビニル芳香族ポリマー及びコポリマー、例えば、ポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸コポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、スチレン−エチレン−ブチレンコポリマー〔例えば、Ｋｒａｔｏｎ（登録商標）Ｇシリーズポリマーとして入手可能なポリスチレン−ポリエチレン／ブチレン−ポリスチレン（ＳＥＢＳ）コポリマー〕、スチレン−イソプレンコポリマー（例えば、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン）、アクリロニトリル−スチレンコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー及びスチレン−イソブチレンコポリマー（例えば、ＳＩＢＳなどのポリイソブチレン−ポリスチレンブロックコポリマー）を含めたビニル芳香族−炭化水素コポリマー、ポリビニルケトン、ポリビニルカルバゾール、及びポリビニルエステル、例えば、酢酸ポリビニルを含めたビニルモノマーのポリマー及びコポリマー；ポリベンズイミダゾール；イオノマー；ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）を含めたポリアルキルオキシドポリマー及びコポリマー；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及び脂肪族ポリエステルを含めたポリエステル、例えば、ラクチドのポリマー及びコポリマー（乳酸と、ｄ−、ｌ
−及びメソラクチドとを含む）、ε−カプロラクトン、グリコライド（グリコール酸を含む）、ヒドロキシブチレート、ヒドロキシバレレート、パラジオキサノン、トリメチレンカーボネート（及びそのアルキル誘導体）、１，４−ジオキセパン−２−オン、１，５−ジオキセパン−２−オン、及び６，６，−ジメチル−１，４−ジオキサン−２−オン（ポリ乳酸及びポリカプロラクトンのコポリマーは１つの特定例）；ポリアリールエーテルを含めたポリエーテルポリマー及びコポリマー、例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン；ポリフェニレンスルフィド；ポリイソシアネート；ポリアルキレンを含めたポリオレフィンポリマー及びコポリマー、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン（低及び高密度、低及び高分子量）、ポリブチレン（例えば、ポリブト−１−エン及びポリイソブチレン）、ポリオレフィンエラストマー（例えば、サントプレン）、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、ポリ−４−メチル−ペン−１−エン、エチレン−α−オレフィンコポリマー、エチレン−メチルメタクリレートコポリマー及びエチレン−ビニルアセテートコポリマー；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−ヘキサフルオロプロペン）（ＦＥＰ）、改質エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）及びフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）を含めたフッ化ポリマー及びコポリマー；シリコンポリマー及びコポリマー；ポリウレタン；ｐ−キシリレンポリマー；ポリイミノカーボネート；コポリ（エーテル−エステル）、例えば、ポリエチレンオキシド−ポリ乳酸コポリマー；ポリホスファジン；ポリアルキレンオキサレート；ポリオキサアミド及びポリオキサエステル（例えば、アミン及び／又はアミド基を含むもの）；ポリオルトエステル；フィブリン、フィブリノゲン、コラーゲン、エラスチン、キトサン、ゼラチン、スターチ、グリコサミノグリカン、例えばヒアルロン酸を含めたポリペプチド、タンパク質、多糖、及び脂肪酸（及びそのエステル）などのバイオポリマー；種々のワックス、例えば、歯科工学用の低融点ワックス；ならびに上記のブレンド及びさらなるコポリマー。
【００２０】
さらなる有機材料は、例えば、以下の適当なメンバーから選択し得る：（ａ）以下のような１種以上のアクリル酸モノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー：アクリル酸及びその塩形態（例えば、アクリル酸カリウム及びアクリル酸ナトリウム）；アクリル酸無水物；アクリル酸アルキル（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル及びアクリル酸ヘキサデシル）、アクリル酸アリールアルキル（例えば、アクリル酸ベンジル）、アクリル酸アルコキシアルキル（例えば、アクリル酸２−エトキシエチル及びアクリル酸２−メトキシエチル）、アクリル酸ハロアルキル（例えば、２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート）及びアクリル酸シアノアルキル（例えば、アクリル酸２−シアノエチル）を含めたアクリル酸エステル；アクリル酸アミド（例えば、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド及びＮ，Ｎジメチルアクリルアミド）；ならびに他のアクリル酸誘導体（例えば、アクリロニトリル）；（ｂ）以下のような１種以上のメタクリル酸ベースモノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー：メタクリル酸及びその塩（例えば、メタクリル酸ナトリウム）；メタクリル酸無水物；メタクリル酸アルキル（例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ヘキサデシル、メタクリル酸オクタデシル）、芳香族メタクリレート（例えば、メタクリル酸フェニル及びメタクリル酸ベンジル）、メタクリル酸ヒドロキアルキル（例えば、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル及びメタクリル酸２−ヒドロキシプロピル）メタクリル酸アミノアルキル（例えば、メタクリル酸ジエチルアミノエチル及びメタクリル酸２−ｔ−ブチル−アミノエチル）、追加のメタクリレート（例えば、メタク
リル酸イソボルニル及びメタクリル酸トリメチルシリル）を含めたメタクリル酸エステル（メタクリレート）；ならびに他のメタクリル酸誘導体（例えば、メタクリロニトリル）；（ｃ）以下のような１種以上のビニル芳香族モノマーからなるか、そのようなモノマーを含む（すなわち、芳香族部分とビニル部分を有する）ホモポリマー及びコポリマー：非置換ビニル芳香族（例えば、スチレン及び２−ビニルナフタレン）；ビニル置換ビニル芳香族（例えば、α−メチルスチレン）；ならびに環アルキル化ビニル芳香族（例えば、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、２，５−ジメチルスチレン、３，５−ジメチルスチレン、２，４，６−トリメチルスチレン、及び４−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン）、環アルコキシル化ビニル芳香族（例えば、４−メトキシスチレン及び４−エトキシしチレン）、環ハロゲン化ビニル芳香族（例えば、２−クロロスチレン、３−クロロスチレン、４−クロロスチレン、２，６−ジクロロスチレン、４−ブロモスチレン及び４−フルオロスチレン）及び環エステル置換ビニル芳香族（例えば、４−アセトキシスチレン）を含めた環置換ビニル芳香族；（ｄ）（ビニル芳香族モノマーに加えて）以下のような１種以上のビニルモノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー：ビニルアルコール；ビニルエステル（例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、ビニル４−ｔ−ブチルベンゾエート、シクロヘキサン酸ビニル、ピバル酸ビニル、トリフルオロ酢酸ビニル及びビニルブチラール）；ビニルアミン（例えば、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、及びビニルカルバゾール）；ハロゲン化ビニル（例えば、塩化ビニル及びフッ化ビニル）；アルキルビニルエーテル（例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、２−エチルへキシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ｔ−ブチルビニルエーテル及びシクロヘキシルビニルエーテル）；ならびに他のビニル化合物（例えば、１−ビニル−２−ピロリドン及びビニルフェロセン）；（ｅ）（ビニル芳香族モノマーに加えて）アセナフタレン及びインデンなどの１種以上の芳香族モノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー；（ｆ）以下のような１種以上の環状エーテルモノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー：エチレンオキシド、トリメチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン、テトラメチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、エピブロモヒドリン、エピクロロヒドリン、１，２−エポキシブタン、１，２−エポキシオクタン及び１，２−エポキシデカン；（ｇ）（上記にリストしたエステルモノマー以外の）エチレンマロネートなどの１種以上のエステルモノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー；（ｈ）非置換アルケンモノマー（例えば、エチレン、プロピオレン、イソブチレン、１−ブテン、４−メチルペンテン、１−オクテン、１−オクタデセン、他のα−オレ��ィンならびにｔｒａｎｓ−ブタジエン、ｃｉｓ−イソプレン及びｔｒａｎｓ−イソプレン）及び置換アルケンモノマー、例えば、ハロゲン化アルケンモノマー（例えば、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、ｃｉｓ−クロロブタジエン、ｔｒａｎｓ−クロロブタジエン、及びテトラフルオロエチレン）などの１種以上のアルケンモノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー；（ｉ）ジメチルシロキサン、ジエチルシロキサン、メチルエチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン及びジフェニルシロキサンなどの１種以上の有機シロキサンモノマーからなるか、そのようなモノマーを含むホモポリマー及びコポリマー；（ｊ）例えば、（１）アミノ酸（すなわち、アミノカルボン酸）、特に、例えば、α−アミノ酢酸、ε−アミノカプロン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、１１−アミノウンデカン酸、β−ベンジルアスパラギン酸、及びγ−ベンジルグルタミン酸、（２）ラクタムを含めた環状アミド、例えば、無水グリシン、α−ピロリドン、α−ピペリドン、γ−ブチロラクタム、γ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、α−メチルカプロラクタム、β−メチルカプロラクタム、γ−メチルカプロラクタム、δ−メチルカプロラクタム、ε−メチルカプロラクタム、Ｎ−メチルカプロラクタム、β、γ−ジメチルカプロラクタム、γ−エチルカプロラクタム、γ−イソプロピルカプロラクタム、ε−イソプロピルカプロラクタム、γ−ブチルカプロラクタム、ε−
エナントラクタム、Ω−エナントラクタム、β- カプリロラクタム、Ω−カプリロラクタム、及びΩ−ラウロラクタム、ならびに（３）１種以上のジアミンと１種以上の二塩基酸との組み合わせ、例えば、メチレンジアミン、ジメチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ピペラジン、ジアミノシクロヘキサン、ジ（アミノメチル）シクロヘキサン、ビス−（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ビス−（４−アミノ−１，２−メチルシクロヘキシル）メタン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、４．４’−ジアミノビフェニル、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、及びナフチレンジアミンなどのジアミンと、マロン酸、コハク酸、グルタミン酸、アジピン酸、ピメル酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、デカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、タプス酸、日本酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、ジグリコール酸、リンゴ酸、クエン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水マレイン酸、及び無水フタル酸などの二塩基酸から形成されたポリアミドホモポリマー及びコポリマー。
【００２１】
いくつかの実施形態において、本発明に使用するマトリックス材料は、少なくとも１部は、それらの関連Ｔｇ（ガラス転移温度）に基づいて選択される。Ｔｇは、一般に、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）で測定できる（しかし、ポリマーのＴｇがポリマーの融解又は分解温度を超える場合などのような小数の例外が存在する）。高い、すなわち「高Ｔｇポリマー」は、体温を超えるガラス転移温度、より典型的には５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃又はそれ以上のガラス転移温度を示すポリマーである。「低Ｔｇポリマー」は、体温より低いガラス転移温度、より典型的には、約２５℃、０℃、−２５℃、−５０℃又はそれより低いガラス転移温度を示すポリマーである。本明細書において、体温は３７℃である。通常、低Ｔｇを示すポリマーは、体温下には軟らかく、弾性であるが、高Ｔｇを示すポリマーは体温下に剛性である。
【００２２】
いくつかの実施形態において、マトリックス材料には１種以上のブロックコポリマーが含まれ、ブロックコポリマーの特定の例は上述されている。いくつかの実施形態において、マトリックス材料には１種以上のブロックコポリマーが含まれ、それらのブロックコポリマーは、（ａ）１種以上の低Ｔｇポリマーブロック（以後「Ｌ」と称する）及び（ｂ）１種以上の高Ｔｇポリマーブロック（以後「Ｈ」と称する）を含み、そのＴｇは、通常、ＤＳＣで測定可能である。
【００２３】
ブロックコポリマーの形態は非常にさまざまであり、例えば、以下の形態が挙げられる（例示を目的としてＨ鎖及びＬ鎖が用いられているが、異なる特性を有する他の鎖で置換し得ることは明らかである）：（ａ）（ＨＬ）ｍ、Ｌ（ＨＬ）ｍ及びＨ（ＬＨ）ｍタイプ（ここで、ｍは１以上の正の整数）の交互鎖を含むブロックコポリマー、（ｂ）Ｘ（ＬＨ）ｎ及びＸ（ＬＨ）ｎ（ここで、ｎは２以上の正の整数、Ｘはハブ種（例えば、開始剤分子残基、予備形成ポリマー鎖が結合する分子の残基など）などのマルチアーム形状を含む星型ブロックコポリマー、ならびに（ｃ）Ｌ鎖骨格と多重Ｈ側鎖を有するものと、Ｈ鎖骨格と多重Ｌ側鎖を有するものとの櫛型コポリマー。記載のブロックコポリマー中のハブ種などの非ポリマー物質の存在は無視するのが一般的であり、例えば、ＨＬ−Ｘ−ＬＨは、一般に、トリブロックコポリマーＨＬＨと称されていることに留意されたい。
【００２４】
ブロックコポリマーのより特定的な例としては、１種以上の低Ｔｇポリエーテルブロック（すなわち、多重Ｃ−Ｏ−Ｃ結合を含むポリマーブロック）と１種以上の高Ｔｇポリアミドブロック（すなわち、多重−ＮＨ−ＣＯ−結合を含むポリマー鎖）とを有するポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマーが挙げられる。そのようなブロックコポリマーは、医療機器、例えば、特に、バルーン、カテーテル及び内視鏡に一般的に用いられている
。詳細情報については、例えば、ワングら（Ｗａｎｇ，ｅｔ  ａｌ）に付与された米国特許第５，５５６，３８３号参照。多くのポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマーは優れた機械的特性を有し、安定であり、かつ（例えば、溶融又は溶解加工により）容易に加工できる。
【００２５】
ポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマーのさらに特定的な例としては、（ａ）上述のポリアミドホモポリマー及びコポリマーに相当し得る１種以上のポリアミドホモポリマー又はコポリマーブロックと、（ｂ）上述の１種以上の環状エーテルモノマーを含み得る１種以上のポリエーテルホモポリマー又はコポリマーとを含むものが挙げられる。
【００２６】
ポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマーのさらに特定的な例としては、（ａ）ポリエチレンオキシド、ポリ（トリメチレンオキシド）、ポリ（プロピレンオキシド）及びポリテトラメチレンオキシドなどのホモポリマーブロックと、以下のメンバー：エチレンオキシド、トリメチレンオキシド、プロピレンオキシド及びポリテトラメチレンオキシドのうちの２種以上を含むものなどのコポリマーブロックとから選択される１種以上のポリエーテルブロック、（ｂ）ナイロンホモポリマーブロック及びコポリマーブロック、例えば、ナイロン６、ナイロン４／６、ナイロン６／６、ナイロン６／１０、ナイロン６／１２、ナイロン１１及びナイロン１２から選択される１種以上のポリアミドブロックを含むものが挙げられる。
【００２７】
例えば、ポリ（テトラメチレンオキシド）−ナイロン１２ブロックコポリマーは、エルフ・アトケム（Ｅｌｆ  Ａｔｏｃｈｅｍ）社からＰＥＢＡＸとして入手し得る。上述のように、ＰＥＢＡＸを含めた多くのポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマーは、優れた機械的特性を有し、安定であり、かつ（例えば、融解又は溶解加工により）容易に加工できる。さらに、ＰＥＢＡＸを含めた多くのポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマーは、金属、セラミック及びポリマーを含めたさまざまな材料、特に、ポリエーテル、ポリアミド及びポリ（エーテル−アミド）コポリマーとの良好な二面間接触を形成することができる。
【００２８】
ブロックコポリマーの特定の例としては、さらに、１種以上の低Ｔｇポリアルケンブロックと１種以上の高Ｔｇポリ（ビニル芳香族）ブロックとを含むポリアルケン−ポリビニル芳香族ブロックコポリマーが挙げられる。
【００２９】
ポリアルケン−ポリビニル芳香族ブロックコポリマーの他の特定例としては、（ａ）上述の１種以上のアルケンモノマーを含み得る１種以上のポリアルケンホモポリマー又はコポリマーブロックと、（ｂ）上述の１種以上のビニル芳香族モノマーを含み得る１種以上のポリビニル芳香族ホモポリマー又はコポリマーブロックとを含むものが挙げられる。
【００３０】
ポリアルケン−ポリビニル芳香族ブロックコポリマーのさらに他の特定的な例としては、（ａ）１種以上のエチレン、ブチレン及びイソブチレンを含み得る１種以上のポリアルケンホモポリマー又はコポリマーブロックと、（ｂ）１種以上のスチレン及びα−メチル−スチレンを含み得る１種以上のポリビニル芳香族ホモポリマー又はコポリマーとを含むものが挙げられる。
【００３１】
例えば、ポリスチレン−ポリイソブチレン−ポリスチレントリブロックコポリマー（ＳＩＢＳ）を含めたポリイソブチレン−ポリスチレンブロックコポリマーは、ピンチュクらに付与された米国特許第６，５４５，０９７号に記載されており、この特許は本明細書にそのまま文献援用される。これらのポリマーは、ステントなどの移植可能又は挿入可能な薬剤放出用医療機器におけるリリースポリマーとして有用であると証明されている。これらのポリマーは、その優れた強度と共に、特に脈間構造内におけるその優れた生体安定性
及び生体適合性の故に医療機器用に特に有用である。
Ｃ．長尺状の粒子
本発明に用いる長尺状の粒子は、さまざまな材料から形成可能であり、多様なサイズ及び形状（例えば、中でも、長尺状の粒子形態、円筒状、管状、及びリボン形フィラメント粒子を含めた規則的又は不規則形状の断面を有する中実又は中空フィラメント粒子形態）で得られる。
【００３２】
本発明に用いる長尺状の粒子は、しばしば微粒子であり、これは、（例えば、円筒状又は管状粒子などの円形形状の長尺状の粒子の場合には直径及び長さから選択され、長尺状のプレート又はリボンの場合には長さ、幅及び厚さから選択される）粒子の少なくとも１つの主寸法が、長さ１００ミクロン（μｍ）未満、例えば、１００μｍから、３０μｍ，１０μｍ，３μｍ，１０００ｎｍ，３００ｎｍ，１００ｎｍ，３０ｎｍ，１０ｎｍ，３ｎｍ，１ｎｍ  又はそれ以下までの範囲内に含まれることを意味する。例えば、長尺状のプレートの場合、少なくとも厚さがこの範囲内であり、管状又は円筒状フィラメント粒子の場合、少なくともその直径がこの範囲内であり、規則的又は不規則断面のリボン形粒子又は他のフィラメント微粒子などの他の中実又は中空フィラメント粒子の場合、少なくとも厚さがこの範囲内である。いくつかの実施形態において、微粒子の少なくとも２つの主寸法（例えば、長尺状のプレートの場合には、少なくとも厚さと幅、長方形、卵形、又は他の規則的又は不規則断面などを有するフィラメント粒子の場合には、少なくとも厚さと幅）がこの寸法範囲内に含まれる。さらに他の実施形態においては、微粒子の全ての主寸法（例えば、長尺状のプレートの場合には、長さ、厚さ及び幅、管状又は円筒状フィラメント粒子の場合には、長さと直径、規則的又は不規則断面を有する他のフィラメント粒子の場合には、長さ、厚さ及び幅など）がこの寸法範囲内に含まれる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、長尺状の粒子はナノ粒子であり、ナノ粒子とは、（例えば、円筒状又は管状粒子などの円形形状の長尺状の粒子の場合には直径及び長さ、長尺状のプレート又はリボンの場合には長さ、幅及び厚さなどから選択される）粒子の少なくとも１つの主寸法が、１００ｎｍ未満、例えば、１００ｎｍから、３０ｎｍ，１０ｎｍ，３ｎｍ，１ｎｍ又はそれ以下までの範囲であることを意味する。
【００３４】
いくつかのさらなる実施形態において、長尺状の粒子はナノフィラメントの形態であり、ナノフィラメントとは、フィラメントの長さに沿って主軸に垂直に測定した全断面寸法（例えば、管状又は円筒状フィラメント粒子の場合には直径、規則的又は不規則断面の他のフィラメント粒子の場合には厚さと幅など）が１００ｎｍ未満、例えば、１００ｎｍから３０ｎｍ，１０ｎｍ，３ｎｍ，１ｎｍ又はそれ以下までの範囲であるフィラメント粒子を意味する。ナノフィラメントの長さはこれらの寸法を越えるであろう。
【００３５】
いくつかの実施形態においては、高縦横比粒子であるフィラメント粒子が用いられるが、高縦横比粒子とは、フィラメント粒子の長さに相当する軸に垂直に測定した最大断面寸法（例えば、円筒状又は管状フィラメントの場合には直径、リボン形フィラメントの場合には幅など）で長さを割った値が、１０より大きい値、例えば、１０から２５，５０，１００，２５０，５００，１０００又はそれ以上までの範囲であることを意味する。
【００３６】
本発明に用いる長尺状の粒子は、固有のダイポール（「永久ダイポール」と称されることもある）を有するか、電場の印加により粒子内にダイポールが誘導され得るか、又はその両方である。上記背景技術セクションに記載したように、ダイポールを有する長尺状の粒子は、印加された電場に従って整列することが知られている。
【００３７】
本発明に用いる長尺状の粒子は、多様な無機及び有機材料から形成し得る。長尺状の粒子形成用の有機材料は、例えば、特に、マトリックス材料用として上記にリストした有機
材料の適当なメンバーから選択し得る。そのような材料は、例えば、内部にダイポールが誘導され得る材料及び／又は永久ダイポールを有する材料であり得る。前者の例としては、導電性ポリマーが挙げられる。例えば、ジェイ．ボチュルスキら、“ポリアニリン懸濁液の導電度  ２．凍結−融解サイクル”、クロアチア  ケミカ  アクタ、第７１巻（４）、８７３−８８２ページ（１９９８年）参照。後者の例としては、１端に１種以上のアニオン末端基を他端に１種以上のカチオン基を有するポリマー分子形態のナノ粒子が挙げられる。
【００３８】
無機材料も同様に、例えば、特に、マトリックス材料用として上記にリストした適当なセラミック材料から選択し得る。また、無機材料は、例えば、特に、以下のメンバーから選択される適当な金属材料から選択し得る：実質的に純粋な金属（例えば、金、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、チタン、タンタル、タングステン及びルテニウムなどの生体安定性金属、ならびにマグネシウム及び鉄などの生体吸収性金属）、鉄とクロムを含む合金（例えば、白金エンリッチ放射線不透過性ステンレススチールを含めたステンレススチール）、ニッケルとチタンを含む合金（例えば、ニチノール）、コバルトとクロムを含む合金、例えば、コバルト、クロム及び鉄を含む合金（例えば、エルジロイ合金）、ニッケル、コバルト及びクロムを含む合金（例えば、ＭＰ  ３５Ｎ）、コバルト、クロム及びニッケルを含む合金（例えば、Ｌ６０５）、ニッケル及びクロムを含む合金（例えば、インコネル合金）などの生体安定性金属合金、ならびにマグネシウム合金及び鉄合金（それらのＣｅ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｌｉとの組み合わせを含む）などの生体吸収性金属合金。
【００３９】
必ずしも上述のものを除かない長尺状の粒子の追加例は、以下の適当なメンバーから選択し得る：特に、カーボンナノチューブ、カーボンファイバ、マグネタイトナノワイヤ、アルミナファイバ、酸化チタンファイバ、酸化タングステンファイバ、シリカファイバ、酸化タンタルファイバ、酸化ジルコニウムファイバ、アルミニウムシリケートナノファイバなどのシリケートファイバ及びアタパルジャイト粘土、ならびにモンモリロナイト、ヘクトライト、ヒドロタルサイト、バーミキュライト及びラポナイトなどの粘土やマイカを含めた合成又は天然フィロシリケート。
【００４０】
カーボンナノチューブの特定例としては、特に、通常、０．２５ナノメートル〜５ナノメートルの範囲の外径と、数十マイクロメートルまで又はそれ以上の長さを有する単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）、及び通常２．５ナノメートル〜１０ナノメートルの範囲の内径と、５ナノメートル〜５０ナノメートルの範囲の外径と、数１０マイクロメートルまで又はそれ以上の長さとを有する（いわゆる「少数層」ナノチューブを含めた）多層カーボンナノチューブが挙げられる。
【００４１】
さまざまな有機及び無機（例えば、カーボン、金属、セラミックなどの）粒子を含めた本発明用の長尺状の粒子は、多様な化学物質で誘導体化し得る。例えば、粒子は、化学物質と共有結合させるか、化学物質で「官能化」するか、又は、（例えば、非共有性相互作用、カプセル封入などにより）化学物質と結合させ得る。誘導体化は、結果として、例えば、加工の改良、周囲マトリックス材料との適合性の向上などをもたらし得る。以下の論考は主として、カーボンナノチューブやナノファイバなどのカーボン粒子の誘導体化技術に向けられているが、他の粒子の誘導体化には、類似法や非類似法も用い得る。
【００４２】
例えば、本発明のいくつかの実施形態において、粒子は、単純な有機及び無機基で官能化される。例えば、特に、カルボキシル、アミノ、ハロゲン（例えば、フルオロ）、ヒドロキシル、イソシアネート、塩化アシル、アミド、エステル、及びＯ３官能基によるカーボン粒子の官能化が報告されている。例えば、ケイ  バラスブラマニアン及びエム．バーガード、“化学官能基を有するカーボンナノチューブ”、スモール（２００５年）第１巻
第２号１８０〜１９２ページ、ティー．ラマナサンら、“ポリマーと生体組織を結合するためのアミノ基を有するカーボンナノチューブ”、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、２００５年、第１７巻１２９０〜１２９５ページ、シー．ツァオら、“イソシアネート基を有するカーボンナノチューブ”、ジャーナル  オブ  ソリッド  ステート  ケミストリー、第１７７巻（２００４年）４３９４〜４３９８ページ、及びエス．バナージーら、“単層カーボンナノチューブの共有結合表面化学”、アドバンスト  マテリアルズ、２００７年１月６日、第１７巻、第１号１７〜２９ページ参照。上述のように、そのような基は、粒子の懸濁性の改善、周囲マトリックスとの相互作用の改善などのために用い得る。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態において、長尺状の粒子はポリマーで官能化する。例えば、ポリマー官能化カーボン粒子は、いわゆる「グラフティング・トゥー」法及び「グラフティング・フロム」法を用いて形成された。
【００４４】
「グラフティング・トゥー」法では、予備形成ポリマーを粒子表面に結合する。典型的な手順において、予備形成ポリマーは、粒子上の官能基と直接反応し得るか、中間結合種を介して粒子上の官能基に結合する１つ以上の反応基（例えば、反応性側基又は末端基）を有する。「グラフティング・フロム」法の利点は、ポリマーを粒子にグラフトする前に、ポリマーを完全に特性決定したり、制御したりできることである。
【００４５】
特定の例として、ポリマー官能化ナノチューブを形成するために、カルボキシル−及び塩化アシル−官能化カーボンナノチューブをそれぞれエステル結合及びアミド結合を介してヒドロキシル−及びアミノ−末端ポリマーに結合し得る。例えば、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）又は塩化アシル基（−ＣＯ−Ｃｌ）で官能化したカーボンナノチューブは、ヒドロキシル末端ポリエチレングリコール及びヒドロキシル末端ポリスチレンなどのヒドロキシル末端ポリマーと反応させた。例えば、シー．バスカランら、“多層カーボンナノチューブへの末端ヒドロキシル基ポリマーのグラフティング反応におけるポリマー吸着”、ポリマー第４６巻（２００５年）、５０５０〜５０５７ページ参照。また、メンナら、“ポリエチレングリコール基を有する短い単層ナノチューブ、その製法及び特性”、ＡＲＫＡＴ  ２００３年（ｘｉｉｉ）、６４〜７３ページは、アミノ末端ポリエチレングリコールと、塩化アシル官能化カーボンナノチューブとの反応を記載している。アール．チェルブら、“カーボンナノチューブ上へのポリマーの組織化、ナノスケールアセンブリへの道”、ナノ  レターズ、２００１年、第１巻第８号４２３〜４２７ページにおいては、塩化アシル官能化ナノチューブをポリプロピオニルエチレンイミン−コ−エチレンイミン（ＰＰＥＩ−ＥＩ）と反応させ、アミド化により、ＰＰＥＩ−ＥＩをナノチューブに結合させる。また、エステル結合を介したポリ酢酸ビニル−コ−ビニルアルコールの塩化アシル官能化ナノチューブへの結合も記載されている。
【００４６】
別の特定例として、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸ＤＮＡ及び炭水化物を含めた多様な合成及び有機ポリマーへの結合を可能にするために、アミノ基で官能化したカーボンナノチューブも報告されている。ティー．ラマナサンら、“ポリマーと生体組織の結合のためのアミノ基を有するカーボンナノチューブ”、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、２００５年、第１７巻、１２９０〜１２９５ページ参照。
【００４７】
別の特定例としては、Ｎ保護アミノ酸をカーボンナノチューブに結合させ、その後で、フラグメント縮合を介するか、又はマレイミドリンカーを用いてペプチドを結合するのに用いた。例えば、エス．バナージーら、“単層カーボンナノチューブの共有結合表面化学”、アドバンスト  マテリアルズ、２００７年１月６日、第１７巻、第１号、１７〜２９ページ参照。
【００４８】
さらに別の特定例として、ポリマー鎖末端と単層ナノチューブとのラジカル結合が報告
されている。この方法では、ニトロキシド末端基を有する精密ポリマー、この場合には、ポリスチレン及びポリ［（ｔ−ブチルアクリレート）−ｂ−スチレン］の生成に、ニトロキシド媒介重合を用いる。これらのニトロキシド末端ポリマーを加熱して、鎖末端ラジカルを生成し、ラジカルカプリング反応によって単層カーボンナノチューブに結合させる。こうすることにより、特に、ポリスチレン及びポリ［（ｔ−ブチルアクリレート）−ｂ−スチレン］を含めた精密ポリマーによる単層カーボンナノチューブの官能化が可能になる。付加されたポリ［（ｔ−ブチルアクリレート）−ｂ−スチレン］のｔ−ブチル基を除去して、ポリ［（アクリル酸）−ｂ−スチレン］官能化カーボンナノチューブを生成し得る。より詳細な情報については、リュー、ワイ．ら、“ラジカルカップリングによる、明確な構造を有するポリマーとの単層カーボンナノチューブの官能基化”、マクロモリキュールズ、２００５年、第３８巻、１１７２〜１１７９ページ参照。
【００４９】
シー．ツァオら、“イソシアネート基を有するカーボンナノチューブ”、ジャーナル  オブ  ソリッド  ステート  ケミストリー、第１７７巻（２００４年）、４３９４〜４３９８ページは、芳香族イソシアネート基、特に、トルエン２−イソシアネート基を含む官能化カーボンナノチューブの形成を記載している。イソシアネートは反応性であり、反応は、一般的に、Ｃ＝Ｎ二重結合への付加により生じる。芳香族イソシアネートは、通常、脂肪族イソシアネートより反応性が高い。イソシアネートは、第１級脂肪族アミン（Ｒ−ＮＨ２）、第１級芳香族アミン（Ａｒ−ＮＨ２）及び第２級脂肪族アミン（ＲＲ’ＮＨ）を含めたアミンと極めて容易に反応するが、これらの反応は、一般に、触媒を用いずに行われる（Ｒ、Ｒ’などは脂肪族基、Ａｒは芳香族基である）。第１級（ＲＣＨ２−ＯＨ）、第２級（ＲＲ’ＣＨ−ＯＨ）及び第３級（ＲＲ’Ｒ''Ｃ−ＯＨ）ヒドロキシルを有するものを含めたアルコールとのイソシアネートの反応性は中程度であり、第３級アミン又は有機金属などの塩基で触媒し得る。イソシアネートは、カルボン酸（ＲＣＯＯＨ）、尿素（Ｒ−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−Ｒ）、ウレタン（ＲＲ’Ｒ''Ｃ−ＯＨ）及びアミド（ＲＣＯ−ＮＨ２）とも反応する。このように、（例えば、末端基として）これらの基を有するポリマーは、シー．ツァオらに記載のものなどのイソシアネート官能化カーボンナノチューブに結合し得る。
【００５０】
フッ化カーボンナノチューブのフッ素原子は、求核置換反応を介して、例えば、アルコール、アミン、グリニャール試薬、及びアルキルリチウム化合物で置換し得る。ケイ  バラスブラマニアン及びエム  バーガード、“化学官能基を有するカーボンナノチューブ”、スモール、２００５年、第１巻第２号１８０〜１９２ページ参照。したがって、ヒドロキシルを含むポリマー（例えば、−ＣＨ２−ＯＨ部分などを含むポリマー）、アミノを含むポリマー（例えば、−ＣＨ２−ＮＨ２部分などを含むポリマー）、アルキルリチウムを有するポリマー（例えば、−ＣＨ２−Ｌｉ部分などを含むポリマー）又はグリニャールを有するポリマー（例えば、−ＣＨ２−ＭｇＢｒ部分などを含むポリマー）は、求核置換を介してフッ化カーボンナノチューブにグラフトし得る。
【００５１】
上記に基づいて、適当な結合化学を特に以下のものから選択し得る：（ａ）アミノ基を含むポリマー（例えば、特に、アミノ末端ポリマー）を、カルボキシル−、塩化アシル−、イソシアネート−、又はフッ素−官能化粒子に結合させる結合化学；（ｂ）ヒドロキシル基を含むポリマー（例えば、特に、ヒドロキシル末端ポリマー）を、特に、カルボキシル−、塩化アシル−、イソシアネート−、又はフッ素−官能化粒子に結合させる結合化学；（ｃ）カルボキシル基を含むポリマー（例えば、特に、カルボキシル末端ポリマー）を、アミノ−及びイソシアネート−官能化粒子に結合させる結合化学；及び（ｄ）グリニャール又はアルキルリチウム基を含むポリマー（例えば、特に、グリニャール又はアルキルリチウム末端ポリマー）を、ハロゲン官能化粒子に結合させる結合化学。
【００５２】
「グラフティング・フロム」法に目を向けると、これらの方法では、重合は、通常、粒
子表面の開始部位から進行する。「グラフティング・フロム」法は、通常、（ａ）重合開始剤を粒子表面に結合させるステップ、次いで（ｂ）得られた粒子ベースのマクロ開始剤からモノマーを重合するステップを含む。
【００５３】
「グラフティング・フロム」法には、いわゆる「リビング」カチオン、アニオン及びラジカル重合法を含めた多様な重合法が用いられるが、その例としては、とりわけ、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）、安定フリーラジカル重合（ＳＦＲＰ）、ニトロキシド媒介法（ＮＭＰ）及び交換移動（例えば、可逆性付加−断片化連鎖移動（ＲＡＦＴ））法が挙げられる。ポリマー合成に「リビング」フリーラジカル法を用いる利点には、非ストリンジェント反応条件、分子量制御、及び異なるモノマーの存在下におけるドーマント鎖末端の逐次的活性化によるブロックコポリマー生成能力が含まれる。これらの方法は、文献に詳述されており、例えば、ピュン及びマチヤスゼフスキ、“制御された／リビングラジカル重合によるナノコンポジット有機／無機ハイブリッド材料の合成”、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、第１３巻、３４３６〜３４４８ページ（２００１年）に記載されている。
【００５４】
ＡＴＲＰは、多様な官能基（例えば、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホネートなどの基）に耐性があるので、特に普及しているフリーラジカル重合法である。ＡＴＲＰを介したモノマー重合において、ラジカルは、一般に、ハロゲン化アルキルなどの有機ハロゲン化物開始剤と遷移金属錯体とのレドックス反応によって生成される。有機ハロゲン化物開始剤のいくつかの典型例としては、ハロエステル（例えば、メチル２−ブロモプロピオネート、エチル２−ブロモイソブチレートなど）や、ハロゲン化ベンジル（例えば、臭化１−フェニルエチル、臭化ベンジルなど）が挙げられる。多様なＲｕ−、Ｃｕ−及びＦｅ−ベース系を含めたさまざまな遷移金属錯体を用い得る。ＡＴＲＰ重合反応に用い得るモノマーの例には、さまざまな不飽和モノマー、例えば、特に、アルキルメタクリレート、アルキルアクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート、ビニルアセテート、及びビニル芳香族モノマーが含まれる。
【００５５】
ＡＴＲＰを介したカーボンナノチューブからポリマーをグラフトするための一般的な方法は、エイチ．コングら、“インサイチューの原子移動ラジカル重合による、制御された多層カーボンナノチューブの官能基化”、ジャーナル  オブ  アメリカン  ケミカル  ソサイエティ、第１２６巻、第２号、４１２〜４１３ページに記載されている。この一般法は以下のステップを含む：（１）塩化チオニルと、前以てナノチューブを６０％ＨＮＯ３で酸化して作製したカルボキシル含有ナノチューブとを反応させて、塩化カルボニル基（本明細書では塩化アシル基とも称する）で官能化されたナノチューブを作製するステップ、（２）塩化カルボニル官能化ナノチューブと、エチレングリコールとを反応させて、ヒドロキシル官能化ナノチューブを作製するステップ、（３）ヒドロキシル官能化ナノチューブと２−ブロモ−２−メチルプロピオニルブロミドとを反応させてＡＴＲＰ開始部位を形成するステップ、（４）ＡＴＲＰを利用して、２−ブロモ−２−メチルプロピオネート官能化ナノチューブからの重合を実施するステップ。ポリメチルメタクリレート鎖で官能化したナノチューブが特定的に記載されている。ポリマー層の厚さ（すなわち、鎖長）は、メチルメタクリレートと２−ブロモ−２−メチルプロピオネート官能化ナノチューブの割合を変えて制御する。
【００５６】
ゼット．ヤオら、“単層カーボンナノチューブの表面からの重合−ナノコンポジットの調製及び特性”、ジャーナル  オブ  アメリカン  ケミカル  ソサイエティ、２００３年、第１２５巻、１６０１５〜１６０２４ページにおいて、単層カーボンナノチューブは、１，３−ダイポール付加環化反応を用いてフェノール基で官能化する。これらのフェノールをさらに２−ブロモイソブチリルブロミドで誘導体化して、原子移動ラジカル重合開始剤が付加されたナノチューブを得る。これらの開始剤は活性であり、ナノチューブ表面か
らのメチルメタクリレート及びｔ−ブチルアクリレートの重合が報告されている。
【００５７】
同様に、ＡＴＲＰにより、単層ナノチューブからポリスチレンが成長しており、これは、単層ナノチューブ上に固定された２−ブロモプロピオネート基で開始される。ナノチューブ開始剤、２，２’−ビピリジン、及びスチレンモノマーは１，２−ジクロロベンゼン中で合わせ、重合はＣｕＢｒの存在下に１１０℃で実施する。固体表面からの連鎖成長を制御し、重合速度をモニターするために、フリー開始剤としてメチル２−ブロモプロピオネートを付加し得る。さらなる詳細については、エス．キンら、“グラフティング・トゥー法及びグラフティング・フロム法による単層カーボンナノチューブのポリスチレンによる官能基化”、マクロモリキュールズ、２００４年、第３７巻、７５２〜７５７ページ参照。
【００５８】
ＡＴＲＰ以外に、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）を用いたＧｒｕｂｂｓ触媒官能化カーボンナノチューブからのノルボルネン重合も例示されている。さらなる情報については、ワイ．リュー及びエイ．アドロノフ、“開環メタセシス重合のために触媒により官能基化された炭層カーボンナノチューブの調製及び用途”、マクロモリキュールズ、２００４年、第３７巻、４７５５〜４７６０ページ参照。
【００５９】
ジー．ヴィスワナサン、“ポリマーグラフトされた単層ナノチューブコンポジットのインサイチュー合成のシングルステップ”、ジャーナル  オブ  アメリカン  ケミカル  ソサイエティ、２００３年、第１２５巻、第３１号、９２５８〜９ページには、カーボンナノチューブからのアニオン重合が報告されている。この文献では、カーボンナノチューブを精製シクロヘキサンに分散させた後、ナノチューブ表面上のプロトン性不純物を確実に除去するために、分散液にｓｅｃ−ブチルリチウムを僅かに過剰に加える。著者によれば、ナノチューブ表面上にカルボアニオンが導入され、それによって、スチレン重合の開始部位が得られる。次いで、スチレンモノマーを添加し、重合させて、ポリスチレン官能化ナノチューブを形成する。
【００６０】
このように、アニオン、カチオン及びフリーラジカル「リビング」重合法をベースとするものなどの「グラフティング・フロム」法を用いて、粒子表面から多様なホモポリマー及びコポリマーを成長させ得る。
【００６１】
さらに、上述のように、適当な「グラフティング・トゥー」法を用いて、さまざまなホモポリマー及びコポリマーを形成し、粒子表面に結合させ得る。
特にカーボンナノチューブのポリマー誘導体化に関する詳細な情報は、例えば、シー  ワングら、“ポリマーを含むフラーレン又はカーボンナノチューブ構造”、プログレス  イン  ポリマー  サイエンス、第２９巻（２００４年）、１０７９〜１１４１ページで得られるであろう。
【００６２】
本発明に用いる（例えば、「グラフティング・トゥー」又は「グラフティング・フロム」）粒子に結合させ得るホモポリマー及びコポリマーの例としては、特に、マトリックス材料用に上述した適当なポリマーが挙げられる。
【００６３】
いくつかの実施形態において、結合ホモポリマー及びコポリマーは、実際に役立つほどできるだけ密接にマトリクス材料の特性とマッチするように選択する。
例えば、ポリエーテルブロックポリアミドがマトリックス材料の例として記載されているが、この場合、長尺状の粒子は、ポリエーテル、ポリアミド、又はポリエーテルブロックポリアミドで誘導体化するのが望ましいであろう。これらのポリマーの多くの例が上述されている。ポリエーテルの特定例としては、ポリエーテルホモポリマー及びコポリマー、特に、例えば、１種以上の以下のメンバー：エチレンオキシド、トリメチレンオキシド
、プロピレンオキシド及びポリテトラメチレンオキシドを含むものが挙げられる。ポリアミドの特定例としては、特に、ナイロン６、ナイロン４／６、ナイロン６／６、ナイロン６／１０、ナイロン６／１２、ナイロン１１及びナイロン１２などのポリアミドホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。
【００６４】
同様に、マトリックス材料の例として、ポリビニル芳香族が記載されているが、この場合、長尺状の粒子は、ポリアルケン、ポリビニル芳香族、又はポリアルケンブロックポリビニル芳香族で誘導体化するのが望ましいであろう。これらのポリマーの多くの例が上述されている。ポリアルケンの特定例としては、ポリアルケンホモポリマー及びコポリマー、例えば、特に、１種以上の以下のメンバー：エチレン、ブチレン及びイソブチレンを含むものが挙げられる。ポリビニル芳香族の特定例としては、ポリビニル芳香族ホモポリマー及びコポリマー、例えば、特に、１種以上の以下のメンバー：スチレン及びα−メチル−スチレンを含むものが挙げられる。
【００６５】
別の特定例として、本発明では、マトリックス材料として、特に、アルミナ、ジルコニア、ガラスセラミック、リン酸カルシウム、又はそれらの組み合わせを含むものなどのセラミック材料を用い得るが、この場合、長尺状の粒子は、親水性ポリマー、例えばポリエーテルで誘導体化するのが望ましいであろう。ポリエーテルの特定例としては、ポリエーテルホモポリマー及びコポリマー、例えば、特に、１種以上の以下のメンバー：エチレンオキシド、トリメチレンオキシド、プロピレンオキシド及びポリテトラメチレンオキシドを含むものなどが挙げられる。
【００６６】
本発明のいくつかの態様において、粒子はポリオキソメタレート（ＰＯＭ）で誘導体化する。
ＰＯＭは、ラージクラスのナノサイズのアニオン、金属及び酸素含有分子である。ポリオキソメタレートは、長年にわたって（最初の合成は１８２６に遡る）合成されており、適切な条件（例えば、酸性水性媒体）下には容易に自己集合し、極めて安定である。ＰＯＭは、アデンダ原子（一般に、モリブデン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル又はそれらの原子の２種以上の混合物）と称されることもある金属原子を１種以上含み、酸素原子と共に、分子の骨格（「シェル」又は「ケージ」と称されることもある）を形成する。より特定的な例としては、特に、ＶＶ，ＮｂＶ，ＭｏＶＩ，ＷＶＩが挙げられる。ＰＯＭの中には、ヘテロ原子と称されることもある、酸素及びアデンダ原子により形成されるシェル内の１種以上の中心原子をさらに含むものがある。極めてさまざまな元素（すなわち、周期表中の大多数の元素）がヘテロ原子としての役割を果たすが、そのいくつかの典型的な例は、Ｐ５＋，Ａｓ５＋，Ｓｉ４＋，Ｇｅ４＋，Ｂ３＋などである。特定の場合には、ＰＯＭ内の１つ以上の酸素原子がＳ，Ｆ，Ｂｒ及び／又は他のｐ−ブロック元素で置換される。ＰＯＭ形成用の材料は、多くの供給元の中でも、例えば、シグマ・アルドリッチ社及びグッドフェロー社から得ることができる。
【００６７】
ポリマー及び非ポリマーを含めた有機化合物をＰＯＭと共有結合又は結合させた誘導体化ＰＯＭが絶えず開発されている。その例としては、１種以上の有機化合物を直接ＰＯＭ骨格（例えば、アデンダ原子）と共有結合させ、かつ／又はＰＯＭへテロ原子に結合させたＰＯＭ誘導体が挙げられる。例えば、ＰＯＭ誘導体は、有機化合物をＰＯＭアデンダ原子又はヘテロ原子にイミド結合により共有結合させる方法を含めた多様な方法で製造し得る。詳細な情報については、例えば、ペング  ゼット（Ｐｅｎｇ，Ｚ．）、“共有結合している有機−無機混合物の合理的合成”、アンゲワンデ  ヘミー  インターナショナル  エディション  イン  イングリッシュ、２００４年２月１３日、第４３巻（８）、９３０〜５ページ、ムーア  エイ  アールら、“ポリマーペンダント基としての有機イミドポリオクソメタレート”、ケミカル  コミュニケーションズ、２０００年、１７９３〜１７９４ページ、フー  チャングウェンら、“ポリオキソメタレートベースの有機−無機混合材
料”、Ｃ．Ｊ．Ｉ．２００１年６月１日、第３巻（６）：ｐ．２２；ピー．ウーら、“リンドキストへクスモリブデートの単官能基化された有機イミド誘導体への簡便な方法”、ヨーロピアン  ジャーナル  オブ  インオーガニック  ケミストリー、２００４年、２８１９〜２８２２ページ；エム．リューら、“主鎖にポリオクソメタレートを有するハイブリッドポリマーの合成及びそれらの太陽電池への応用”、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、２００５年、第１７巻、４０２〜４０８ページ；ジェイ．ツァングら、“ドーソン型ポリオクソメタレートとジアゾ樹脂の間の光誘起相互作用による多層体耐性の改良”、マテリアルズ  ケミストリー  アンド  フィジックス、第９０巻（２００５年）、４７〜５２ページ参照。いくつかの実施形態では、有機非局在化π電子とクラスターｄ電子との間に強力なｄ−π相互作用を有する有機イミドＰＯＭ誘導体などのＰＯＭが好ましい。例えば、シー．キンら、“ヘキサモリブデートの線形二付加有機イミド誘導体：簡便な合成及び結晶構造”、インオーガニック  ケミストリー  コミュニケーションズ、第８巻（２００５年）７５１〜７５４ページ、及びその中の引用文献参照。
【００６８】
例えば、電気的整列に適した永久ダイポール物質は、モノ官能化ポリオキソメタレート（上述のように、ポリオキソメタレートは負に帯電）を、正に帯電した有機化合物、（例えば、正帯電ポリマー上の反応性末端基を介して）正に帯電した有機ポリマー又は正帯電非ポリマーに結合させて生成し得る。正帯電ポリマーの例は、マトリックス材料用として上述した適切な正帯電ポリマー、及びレイヤーバイレイヤー法用に以下にリストする適当なポリカチオンから選択し得る。また、帯電ポリマーは、適当な開始剤を結合させたポリオキソメタレートを用いて、「グラフティング・フロム」タイプの方法で重合することもできる。
【００６９】
さらに、官能化ポリオキソメタレートを正帯電粒子（例えば、特に、上述のアミン官能化カーボンナノチューブなどのアミン官能化粒子）に結合させて、永久ダイポールを確立することができる。正帯電セラミックナノ粒子の例としては、例えば、ユン  ヤングら、“正電荷に帯電させたルテニウムナノ粒子の調製及び特性”、ジャーナル  オブ  コロイド  アンド  インターフェース  サイエンス、第２７１巻（２００４年）、３０８〜３１２ページに記載のものなどの酸化チタンナノ粒子又はルテニウムナノ粒子が挙げられる。
【００７０】
さらに、ポリオキソメタレートは、電場をかけると内部にダイポールが誘導され得る粒子（例えば、特に、カーボンナノチューブ）に結合させ得る。
例えば、結合したポリマー部分及び非ポリマー部分を含めた１種以上の共有結合有機化合物（例えば、特に、シー．キン、インオーガニック  ケミストリー  コミュニケーションズ  第８巻（２００５年）、７５１〜７５４ページの有機イミド誘導体、又はピー．ウーら、ヨーロピアン  ジャーナル  オブ  インオーガニック  ケミストリー、２００４年、２８１９〜２８３３ページに記載のハロゲン化アリールイミドポリオキソメタレート誘導体、又はエム．リューら、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、２００５年、第１７巻、４０２〜４０８ページに記載のものなどのｉｄｏ−もしくはエチニル−官能化単量体及び高分子ポリオキソメタレート）を有するポリオキソメタレートは、例えば、直接又はポリマーもしくは非ポリマーカップリング剤を介して、官能化カーボンナノチューブを含めた他の種に共有結合し得る。例えば、２つの官能基を含むポリマー鎖をカップリング剤として用い、一方をポリオキソメタレートに、もう一方をカーボンナノチューブに結合させ得る。
【００７１】
別の例として、カーボンナノチューブは、それぞれ、シー．ツァオら、“イソシアネート基を有するカーボンナノチューブ”、ジャーナル  オブ  ソリッド  ステート  ケミストリー、第１７７巻（２００４年）、４３９４〜４３９８ページ、及び、ラマナサンら、“ポリマーと生体組織を結合するためのアミノ基を有するカーボンナノチューブ”、ケミストリー  オブ  マテリアルズ、２００５年、第１７巻１２９０〜１２９５ページに記載
のようなイソシアネート基又はアミン基で官能化し得る。次いで、例えば、アール．エイ．ローズナーら、“ヘキサモリブデートイオンのための新規のアリールイミド配位子としてのp-アルコキシ置換基を備えた、モノ−及びジ−官能基環状アミン”、インオーガニカ
ケミカ  アクタ、第３４２巻（２００３年）、３７〜４７ページに記載のように、ポリオキソメタレートとナノチューブ上のイソシアネート又はアミン基との反応を介してポリオキソメタレート−ナノチューブハイブリッドを形成し得る。
【００７２】
ポリオキソメタレートを含む長尺状の粒子は、例えば、マトリックス材料が少なくとも部分的に親水性である場合に用い得る。例えば、そのような粒子は、マトリックス材料が、特に、上述のようなポリエーテル又はポリエーテルブロックポリアミドである場合に使用し得る。あるいは、そのような粒子は、マトリックス材料が、特に、アルミナ、ジルコニア、ガラスセラミック、リン酸カルシウム、又はそれらの組み合わせを含むものなどのセラミック材料である場合に使用し得る。
Ｄ．粒子含有領域の形成
通常、本発明の粒子含有領域を形成する方法は、長尺状の粒子の液体懸濁液に電場をかけて粒子を整列させるステップを含む。必要な場合には、長尺状の粒子が整列したら、液体懸濁液を凝固させて、長尺状の粒子を新たな配向で固定し得る。
【００７３】
上記基準を満たす液体懸濁液の例としては、特に、ポリマーメルト内（例えば、マトリックス材料として熱可塑性を有するポリマーを用いる場合）、ポリマー溶液内（例えば、マトリックス材料として用いられているポリマーが水性又は有機溶媒に溶解可能である場合）、硬化性ポリマー系内（例えば、化学的硬化を受けるエポキシ系などの系や、ＵＶ光及び熱を含めた放射線被爆により硬化する系）の粒子懸濁液、ならびに、特にセラミック粒子をさらに含む液体懸濁液内の粒子懸濁液が挙げられる。
【００７４】
ポリマー加工法の例としては、長尺状の粒子を含む、溶液（例えば、溶剤型加工を用いる場合）、メルト（例えば、熱可塑性加工を用いる場合）、又は他の液体ポリマー組成物（例えば、硬化性組成物を用いる場合）を基体に塗布する。例えば、基体は、層を塗布する医療機器表面全体又はその１部であり得る。また、基体は、例えば、粒子含有領域を形成した後に分離する鋳型などのテンプレートであり得る。他の実施形態、例えば、押出及び共押出技術においては、粒子含有領域は基体を用いずに形成し得る。いずれの場合にも、例えば、長尺状の粒子に電場をかけて、（例えば、冷却、溶媒の蒸発、架橋などの結果としての）ポリマー凝固により固定する前に整列させる。
【００７５】
ポリマー法の特定例としては、インジェクションモールディング、ブローモールディング、ソルベントキャスティング、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング、（例えば、ローラー又はブラシによる）アプリケーターを用いたコーティング、ウエブコーティング、スクリーンプリンティング、及びインクジェットプリンティングなどのモールディング、キャスティング、及びコーティング技術、ならびにシート、ファイバ、ロッド、チューブ及び他のさまざまな長さの断面プロファイルへの押出が挙げられる。
【００７６】
また、本発明の粒子含有領域は、一般にレイヤーバイレイヤー法として知られている方法により長尺状の粒子の液体懸濁液から形成することも可能であり、この方法により、帯電材料を用い、静電気的自己集合を介して、多様な基体をコーティングすることができる。レイヤーバイレイヤー法においては、第１表面電荷を有する第１層を、通常、その下にある基体（例えば、医療機器又はその１部、粒子含有領域を形成後に分離する鋳型などのテンプレートなど）上に付着させ、次いで、第１層の表面電荷とは反対の第２表面電荷を有する第２層などを付着させる。外層上の電荷は、各順次層を付着させる度に逆にする。一般に、この方法では、所望の厚さに応じて、５，１０，２５，５０，１００，２００又
はそれ以上の層を付ける。
【００７７】
通常、レイヤーバイレイヤー法は、一般に高分子電解質と称されているものを含めた帯電ポリマー種を用いる。高分子電解質カチオン（ポリカチオンとしても知られている）の特定例としては、数ある中でも、硫酸プロタミンポリカチオン、ポリ（アリルアミン）ポリカチオン（例えば、ポリ（アリルアミンヒドロクロリド）（ＰＡＨ））、ポリジアリルジメチルアンモニウムポリカチオン、ポリエチレンイミンポリカチオン、キトサンポリカチオン、ゼラチンポリカチオン、スペルミジンポリカチオン及びアルブミンポリカチオンが挙げられる。高分子電解質アニオン（ポリアニオンとしても知られている）の特定例としては、多くの中でも、ポリ（スチレンスルホネート）ポリアニオン（例えば、ポリ（ナトリウムスチレンスルホネート）（ＰＳＳ））、ポリアクリル酸ポリアニオン、アルギン酸ナトリウムポリアニオン、ユードラジットポリアニオン、ゼラチンポリアニオン、ヒアルロン酸ポリアニオン、カラゲーナンポリアニオン、コンドロイチンポリアニオン、及びカルボメチルセルロースポリアニオンが挙げられる。
【００７８】
また、レイヤーバイレイヤー法は、さらに絶対負又は絶対正の電荷を有する分極又は分極可能な長尺状の粒子をも用い得る。１つの特定例として、１つ以上の負帯電層を付着させるのに、（アニオン高分子電解質を伴うか、伴わない）負帯電カーボンナノチューブの液体懸濁液を用い得る。長尺状の粒子は、以下に説明するように、電場をかけることにより付着プロセス中に整列し得る。
【００７９】
先に説明したように、本発明のマトリックス材料は、ポリマーなどの有機材料に加えて、セラミック材料などの無機材料をさらに含む。セラミック加工は、セラミック粒子の液体懸濁液を処理するもの（例えば、コロイドベース加工）などの多様な方法を実施し得る。液体懸濁液をベースとするセラミック加工技術の適当な例は、例えば、ディップコーティング、スプレーコーティング、アプリケーターによる（例えば、ローラー又はブラシによる）コーティング、スピンコーティング、インクジェットプリンティング又はスクリーンプリンティングなどのコーティング技術、ならびにスリップキャスティング、テープキャスティング、直接凝固キャスティング、電気泳動キャスティング、ゲルキャスティング、加水分解支援凝固、水性インジェクションモールディング、及び温度誘導成形を含めたさまざまなキャスティング／モールディング法から選択し得る。上記方法と同じように、液体懸濁液内の長尺状の粒子を、液体懸濁液を凝固させる前に電場を用いて整列させることができる。このように、上記方法は、通常、医療機器もしくはその１部などの基体、又は粒子含有領域を形成後に分離する鋳型などのテンプレートと連係して、粒子含有領域の形成に用い得る。
【００８０】
固体セラミック粒子の液体懸濁液をベースとする他の方法を含めた他のセラミック加工法を用い得るという理解の下で、ゾル−ゲル加工をさらに詳細に説明する。典型的なゾル−ゲル法においては、通常、無機金属及び半金属塩、金属及び半金属錯体／キレート、金属及び半金属ヒドロキシド、及び有機金属及び有機半金属化合物、例えば、金属アルコキシド及びアルコキシシランから選択される前駆体材料を、加水分解及び縮合（重合と称されることもある）反応にかけて、「ゾル」（すなわち、液体内固体粒子の液体懸濁液）を生成する。
【００８１】
例えば、選択された半金属又は金属（例えば、シリコン、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、スズ、ハフニウム、タンタル、モリブデン、タングステン、レニウム、イリジウムなど）の選択アルコキシド（例えば、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、tert- ブトキシドなど）を、適当な溶媒、例えば、１種以上のアルコールに溶解し得る。次いで、水又は別の水溶液、例えば、（水溶液がアルコールなどの有機溶媒種をさらに含み得る）酸性もしくは塩基性水溶液を加えて、加水分解及び縮合を生起させる。必要な場
合には、ゾルの粘度及び／又は表面張力を制御する物質などの追加物質を加えることもできる。さらに、本発明に従って、ゾル内に長尺状の粒子を入れる。
【００８２】
ゾルをさらに処理することにより、固体材料を多様な異なる形態で製造することができる。例えば、基体上へのゾルのスプレーコーティング、（例えば、ローラー又はブラシによる）アプリケーターを用いたコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティングなどにより、基体上にコーティングを生成することができ、それによって「ウエットゲル」が形成される。例えば、ゾルを鋳型又は別の形態（例えば、シート）内又は上に配置して、モノリシックウエットゲルを形成することができる。ウエットゲル内の長尺状の粒子は、本明細書で説明したように、ウエットゲル段階で整列し得る。次いで、ウエットゲルを乾燥させる。ゾル−ゲル材料に関する詳細な情報は、例えば、ヴィータラ  アールら、“インビトロ生体活性及び生体不活性の、ゾル−ゲル法で製造された材料の表面特性”、バイオマテリアルズ、２００２年８月、第２３巻（１５）、３０７３〜８６ページに見出すことができる。
【００８３】
粒子整列には、ＡＣ電場又はＤＣ電場のいずれも用いることができる。どちらの電場も、カーボンナノチューブ及び／又はカーボンナノファイバを含むエポキシ複合材に用いられている。例えば、ティー．プラスら、“カーボンナノファイバの電気的異方性／電場誘導配列によるエポキシ樹脂コンポジット”、コンポジッツ  サイエンス  アンド  テクノロジー、第６３巻（２００３年）、１８３５〜１８４１ページ、及び、シー．エイ．マーチンら、“電場誘導配列によるエポキシコンポジット中の多層カーボンナノチューブネットワーク”、ポリマー第４６巻（２００５年）、８７７〜８８６ページ参照。５０〜８００Ｖ／ｃｍの電場及び５０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数が用いられた。
【００８４】
長尺状の粒子の液体懸濁液を基体に多層として加えることにより、粒子の方向を層毎に変えることができる。例えば、交互層内の粒子が互いに垂直に整列するように層間の電場の方向を変え得る（例えば、円形断面を有する機器の場合、１つの層を周方向に整列させ、別の層を軸方向に整列させたり、又は１つの層を周方向に整列させ、別の層を半径方向に整列させたりなどし得る）。勿論、単層又は多層に関して単一の選択的方向を用いることも可能である。
【００８５】
長尺状の粒子がネット電荷を有する場合、液体懸濁液内の粒子の移動を最小限にするか、排除するためには（例えば、粒子の電極集塊を回避するためには）ＡＣ電場を用いるのが望ましいであろう。一方、長尺状の粒子の密度勾配及び粒子整列を促進するのが望ましく、その場合、ＤＣ電場、又は（例えば、交互電圧、ＤＣバイアスを印加することにより）、ＤＣ電場とＡＣ電場の組み合わせを用い得る。
【００８６】
用い得る電極配列の多くの可能性の中からいくつかの例を説明する。
図１Ａ，１Ｂは、それぞれ、本発明に従って、長尺状の粒子を整列させ得る装置１００の側面図及び上面図である。この装置は、導電性電極Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’と、電極Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’を相互に電気絶縁する絶縁部１０２とを有する。この装置は、さらに、医療機器もしくはその一部に相当するか、形成された粒子含有領域をその後で取り外し得るテンプレートに相当する底部１０４を有する。
【００８７】
装置１００は、例えば、特に、上述のものから選択し得る、長尺状の粒子の液体懸濁液と接触するように配置された、２セットの電極Ａ，Ａ’及びＢ，Ｂ’を含んでいる。図１Ｂを見ると、長尺状の粒子は、電極Ａ−Ａ’間に適当な電圧を印加することにより、このページに関して水平方向に整列し、電極Ｂ−Ｂ’間に適当な電圧を印加することにより、このページに関して垂直方向に整列し得る。必要な場合には、この後で、印加電圧により生じた整列で粒子を固定するために、液体懸濁液を凝固させ得る。一般に、電場は凝固プ
ロセスの少なくとも一部の間に印加する。
【００８８】
いくつかの実施形態において、長尺状の粒子が第１方向に整列する第１凝固層を作成し、その後で、長尺状の粒子が第１方向とは異なる第２方向に整列する第２凝固層を作成する。必要な場合には、追加層も形成し得る。
【００８９】
このようにして、図１Ａ，１Ｂの装置１００のような装置を用いて、互いに垂直に整列した長尺状の粒子を含む交互層を形成し得る。例えば、第１、第３、第５層などの形成時に、電極ＡとＡ’の間にＡＣ電場を印加し、第２、第４、第６層などの形成時に、電極ＢとＢ’の間にＡＣ電場を印加し得る。多くの他の角度及び層形状の組み合わせも可能なことは勿論である。
【００９０】
図１Ａ，１Ｂの装置は、平面領域内で長尺状の粒子を整列させるのに有用である。そのような粒子含有領域を内部に含む医療機器の例としては、心臓バルブ、整形外科プレート、眼内コンタクトレンズ、静脈バルブ内で使用するリーフなどが挙げられる。
【００９１】
次いで、平面領域を形成した後、最終用途に応じて、これを円筒状に折り曲げるか、折り曲げ又は折り重ね得ることは勿論である。
本発明の粒子含有領域を円筒状又は管状基体上（例えば、円筒状又は管状鋳型か、ステント又はバルーンなどの円筒状又は管状医療機器構造上）に形成する場合、機器の軸に沿った粒子整列は、全粒子が同じ方向に整列しているので比較的簡単である。
【００９２】
例えば、図２Ａ〜Ｃには、長尺状の粒子を医療機器の長さに沿って整列させ得る装置２００が示されている。図２Ａはこの装置の側面図、図２Ｂは図２Ａの視角ｖから見た端面図、図２Ｃは、図２Ａの線ｃ−ｃに対応する平面に沿った断面図である。これらの図面には、例えば、特に、上述の技術から選択された技術を用いて、外面に長尺状の粒子の液体懸濁液２２０が塗布されたステント２１０が示されている。液体懸濁液内の長尺状の粒子は、リング形電極Ａ及びＡ’全体に適当な電圧を印加することにより医療機器の長さに沿って整列させ得る。必要な場合には、その後で、液体懸濁液を凝固させて、粒子を印加電圧により生じた整列で固定し得る。半径方向の粒子の密度勾配は、機器２２０をその軸の周りにスピンさせ、同時に、粒子を軸方向に電気的に整列させることにより得ることができる。
【００９３】
長尺状の粒子を管状医療機器の円周の周りに整列させる場合、状況はより複雑である。粒子を円筒状又は管状基体（例えば、円筒状もしくは管状鋳型又は円筒状もしくは管状医療機器）の周りに整列させるための装置３００が図３Ａに示されている。線ｂ−ｂに対応する平面に沿った図３Ａの装置の断面図が図３Ｂに示されている。
【００９４】
これらの図を見ると、例えば、特に、上述の方法から選択された方法を用いて、外面に長尺状の粒子の液体懸濁液３２０を塗布した管状基体、特に、バルーン３１０などの管状医療機器が示されている。液体懸濁液３２０内の長尺状の粒子は、バルーン３２０の縦軸ａに平行に、バルーンの円周の周りに互いからほぼ等しい間隔だけ離れて配置された電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌに適当な電圧スキームを印加することにより医療機器の周りに配向し得る。１２の電極が示されているが、電極の数を増やしたり、少なくしたりすることも可能であり、電極を追加すると、より精密な空間制御が可能になる。
【００９５】
１つのスキームにおいて、医療機器の周りに隣接する電極の位相が互いから１８０度の位相シフトを有するように、電極にＡＣ電圧を印加する。そのようなスキームが図４に示されているが、この場合、電極Ａ，Ｃ，Ｅ，Ｇ，Ｉ，Ｋに印加された電圧Ｖの波形は、時
間ｔにわたって、電極Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ，Ｊ，Ｌに印加された電圧Ｖの波形から１８０度位相シフトされている。単一の完全サイクルのみが示されているが、実際には、所望の粒子整列度を得るために、それより多くのサイクル、しばしば、多数のサイクルを使用し得る。
【００９６】
電極下の整列を改良するために、電場をかけている間に電極をその中心軸の周りに回転させ得る。
あるいは、図５Ａに示すように、第１時間間隔の間に、（１）電極ＡとＣ、（２）電極ＣとＥ、（３）電極ＥとＧ、（４）電極ＧとＩ、（５）電極ＩとＫ、及び（６）電極ＫとＡの間に電場を生成し、次いで、第２時間間隔の間に、（１）電極ＢとＤ、（２）電極ＤとＦ、（３）電極ＦとＨ、（４）電極ＨとＪ、（５）電極ＪとＬ、及び（６）電極ＬとＢの間に電場を生成するために、電子交換を用い得る。この場合も、図５Ａ，５Ｂには単一の完全サイクルのみが示されているが、多数のサイクルを使用し得る。さらに、第１及び第２時間間隔を複数回繰り返し得る。
【００９７】
半径方向の粒子の密度勾配は、装置３００をその軸の周りにスピンさせ、同時に、粒子を円周方向に電気的に整列させることによって得られる。当然のことながら、電子交換周波数は回転周波数よりはるかに高い。
【００９８】
必要な場合には、粒子を新たな配向で固定するために、粒子の整列後又は整列時に、（例えば、特に、上述の機構の１つに基づいて）液体懸濁液を凝固させ得る。
長尺状の粒子を管状医療機器に関して半径方向に整列させる場合、図６Ａ〜６Ｃに示すような装置６００を用いる。図６Ａは装置６００の側面図、図６Ｂは図６Ａの線ｂ−ｂに対応する平面に沿った断面図、図６Ｃは図６Ａの線ｃ−ｃに対応する平面に沿った断面図である。これらの図から分るように、この装置は、例えば、特に、上述方法から選択された方法を用いて、外面に長尺状の粒子の液体懸濁液６２０を塗布した、管状基体、特に、バルーン６１０などの管状医療機器を有する。液体懸濁液６２０内の長尺状の粒子は、軸状電極Ａと円筒状電極Ｂの間に適当な電圧を印加することにより半径方向に配向し得る。上述のように、液体懸濁液６２０を凝固させた後、粒子を印加電圧により生じた整列で固定する。
【００９９】
本発明のいくつかの実施形態において、粒子含有領域の上、内部又は下に、１種以上の治療剤を組み込み得る。
特定の例には、例えば、特に、抗血栓剤、抗増殖剤、抗炎症剤、抗移動剤、細胞外マトリックスの生成及び組織に作用する薬剤、抗腫瘍剤、抗分裂剤、麻酔剤、抗凝固剤、血管細胞増殖促進剤、血管細胞増殖阻害剤、コレステロール低下剤、血管拡張剤、内因性血管作用機序に干渉する薬剤、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。
【０１００】
本発明の実施に有用な多くの追加治療剤は、同一出願人による米国特許出願公開番号２００３／０２３６５１４のパラグラフ［００４０］〜［００４６］に記載のものから選択可能であり、同特許出願公開はそのまま本明細書に文献援用される。
【０１０１】
いくつかの特定の有益な薬剤には、特に、パクリタキセル、シロリムス、エベロリムス、タクロリムス、Ｅｐｏ  Ｄ、デキサメタソン、エストラジオール、ハロフギノン、シロスタゾール、ゲルダナマイシン、ＡＢＴ−５７８〔アボット・ラボラトリーズ社〕、トラピジル、リプロスチン(liprostin) 、アクチノマイシンＤ、Ｒｅｓｔｅｎ−ＮＧ、Ａｐ−１７、アブシキシマブ、クロピドグレル、リドグレル、βブロッカー、ｂＡＲＫｃｔ阻害剤、ホスホランバン阻害剤、及びSERCA 2 遺伝子／タンパク質、レジキモド、イミキモド（及び他のイミダゾキノリン免疫応答修飾剤）、ヒトアポリポタンパク質（例えば、ＡＩ、ＡＩＩ、ＡＩＩＩ、ＡＩＶ、ＡＶなど）、血管内皮増殖因子（例えば、ＶＥＧＦ−２）
、ならびに上記の誘導体が含まれる。
【０１０２】
特定の例として、薬剤放出バルーンは、（例えば、スパッタリング、電気化学加工、又はなんらかの他の方法で）電極として役立つ金メッキ層をバルーンに付けることによって作成し得る。次いで、金表面に、〔例えば、ジェイ  ケイ  リムら、“単層カーボンナノチューブの選択的チオレート化”、シンセティック  メタルズ、第１３９巻（２００３年）、５２１〜５２７ページに記載のように形成した〕チオール化末端基を有するカーボンナノチューブを付着させる。アセンブリー全体を円筒状対電極に移し、電極と対電極の間にＡＣ電場を印加して、（チオール基によりアンカーされた）ＣＮＴを金表面に垂直に整列させる。次いで、ＵＶ光を当ててポリマー層を硬化させる。ＣＮＴが長いと、スピンコート層は厚くなり、ポリマー硬化層から突き出して、「ＣＮＴニードルの森」を形成し得る。次いで、下の金表面を利用して、ＣＮＴ内に多様な治療剤を押し込み、その後で、体内にある間に治療剤を放出し得る。
【０１０３】
治療剤を入れる場合、治療剤は、凝固した長尺状の粒子領域を形成した後で入れる必要はない。例えば、いくつかの実施形態において、少なくとも１種の治療剤を長尺状の粒子を凝固させる前に液体懸濁液に加える。
【０１０４】
本明細書では、本発明のさまざまな実施形態を具体的に図解、説明したが、当然のことながら、本発明の変更形態及び変形形態は、本発明の精神及び意図する範囲から逸脱することなく上記教示に包含される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１Ａ】本発明の実施形態に従って長尺状の粒子を整列させ得る装置の概略を示す側面図。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に従って長尺状の粒子を整列させ得る装置の概略を示す上面図。
【図２Ａ】本発明の別の実施形態に従って長尺状の粒子を整列させ得る装置の概略を示す側面図。
【図２Ｂ】図２Ａの視角ｖから視認したときの端面図。
【図２Ｃ】図２Ａの線ｃ−ｃに対応する平面に沿った図２Ａの装置の断面図。
【図３Ａ】本発明のさらに別の実施形態に従って長尺状の粒子を整列させ得る装置の概略を示す側面図。
【図３Ｂ】図３Ａの線ｂ−ｂに対応する平面に沿った図３Ａの装置の断面図。
【図４】時間ｔにわたって、さまざまな電極に印加された電圧Ｖを示すグラフ。
【図５Ａ】時間ｔにわたって、さまざまな電極に印加された電圧Ｖを示すグラフ。
【図５Ｂ】時間ｔにわたって、さまざまな電極に印加された電圧Ｖを示すグラフ。
【図６Ａ】本発明のさらに別の実施形態に従って長尺状の粒子を整列させ得る装置の略側面図。
【図６Ｂ】図６Ａの線ｂ−ｂに対応する平面に沿った断面図。
【図６Ｃ】図６Ａの線ｃ−ｃに対応する平面に沿った断面図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2009528895.tif 000009
【図４】
2009528895.tif 000010
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【国際調査報告】
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2009528895.tif 000017
2009528895.tif 000018
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