(57)【要約】  生体適合性ポリマー繊維の撚り合わせまたは編組から作製された、小さい直径の縫合糸材料および縫合糸被覆性材料が開発され、これらは、薬物送達を支持し、かつ高い引張り強さを維持する。繊維は、１種または複数の治療剤、予防剤または診断剤を取り込み（例えば、封入し）、少なくとも１週、好ましくは１カ月の期間にわたっての長期放出を与える。モノフィラメント繊維は、活性剤の包含によって引張り強さを消失する一方で、薬物負荷マルチフィラメント繊維の撚り合わせは、小さい直径を依然として保持しながら、複合材料全体についての引張り強さの増加を可能にする。これらの材料を作製し、それらを眼科手術および脈管系修復のために使用する方法も開発された。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維を含む縫合糸であって、前記繊維が、生体適合性ポリマーおよび１種または複数の治療剤、診断剤、または予防剤を含み、前記複数の繊維が、束で撚り合わされ、または編組されて、マルチフィラメント縫合糸を形成し、前記縫合糸が、米国薬局方（Ｕ．Ｓ．Ｐ．）基準を満たすのに必要なサイズおよび引張り強さを有する、縫合糸。
【請求項２】
２０μｍ〜３０μｍ未満の直径、および０．２４Ｎより大きい引張り強さを有する、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項３】
３０μｍ〜４０μｍ未満の直径、および０．４９Ｎより大きい引張り強さを有する、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項４】
４０μｍ〜５０μｍ未満の直径、および０．６９Ｎより大きい引張り強さを有する、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項５】
５０μｍ〜７０μｍ未満の直径、および１．３７Ｎより大きい引張り強さを有する、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項６】
前記治療剤または予防剤が、鎮痛剤、抗緑内障剤、抗血管新生剤、抗感染剤、抗増殖剤、抗炎症剤、抗瘢痕形成剤、成長因子、免疫抑制剤、抗アレルギー剤、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項７】
前記生体適合性ポリマーが、ポリヒドロキシ酸、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリカプロラクトン、ポリ（オルトエステル）、ポリ酸無水物、ポリ（ホスファゼン）、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエステル、ポリ（ジオキサノン）、ポリ（アルキレンアルキレート）、疎水性ポリエーテル、ポリウレタン、ポリエーテルエステル、ポリアセタール、ポリシアノアクリレート、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリシロキサン、ポリ（オキシエチレン）／ポリ（オキシプロピレン）コポリマー、ポリケタール、ポリホスフェート、ポリヒドロキシバレレート、ポリアルキレンオキサレート、ポリアルキレンスクシネート、ポリ（マレイン酸）、およびそれらのコポリマーからなる群から選択される、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項８】
生体適合性繊維が、親水性ポリマーをさらに含む、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項９】
前記親水性ポリマーが、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドコポリマー、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリアルキレンオキシドである、請求項８に記載の縫合糸。
【請求項１０】
前記生体適合性ポリマーが、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリラクチド−ｃｏ−グリコリド、ポリエチレングリコール、またはそれらのコポリマーを含む、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項１１】
前記生体適合性ポリマーが、ポリカプロラクトン、ポリラクチド−ｃｏ−グリコリド、ポリジオキサノン、ポリグリコリド、ポリエチレングリコール、またはそれらのコポリマーを含み、かつ前記治療剤、診断剤、または予後作用剤が、モキシフロキサシン、レボフロキサシン、バシトラシン、トブラマイシン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の縫合糸。
【請求項１２】
前記ポリマーが、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリラクチド−ｃｏ−グリコリド、ポリジオキサノン、ポリグリコリド、ポリアルキレングリコール、またはそれらのコポリマーもしくは組み合わせを含み、かつ前記治療剤、診断剤、または予後作用剤が、ラパマイシン、タクロリムス、エベロリムス、パクリタキセル、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の縫合糸。
【請求項１３】
有効量の前記治療剤、予防剤、または診断剤を少なくとも７日間放出する、請求項１から１２のいずれか一項に記載の縫合糸。
【請求項１４】
被覆物を含む、請求項１に記載の縫合糸。
【請求項１５】
前記繊維が、別の縫合糸、スレッドまたはデバイスの周りに被覆する、請求項１、１１、または１２に記載の縫合糸。
【請求項１６】
前記被覆物が、有効量の前記治療剤、予防剤、または診断剤を少なくとも７日間放出する、請求項１５に記載の被覆物。
【請求項１７】
外科的切開または創傷を封止または縫合する方法であって、前記切開または前記創傷を請求項１から１６のいずれか一項に記載の縫合糸で縫合するステップを含む、方法。
【請求項１８】
複数のポリマーナノファイバーを撚り合わせ、または編組するステップを含む、請求項１から１６のいずれかに記載の縫合糸を作製する方法。
【請求項１９】
前記繊維が、縫合糸、スレッドまたはデバイスの周りに撚り合わされ、または編組される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマーナノファイバーが、１つまたは複数のジェットから１つまたは複数のコレクター中に紡糸される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
米国薬局方＃２−０〜＃７−０縫合糸に必要なサイズおよび強度要件を有する、撚り合わされた、または編組された繊維を製造する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
米国薬局方＃８−０、＃９−０、および＃１０−０縫合糸に必要なサイズおよび強度要件を有する、撚り合わされた、または編組された繊維を製造する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照  本出願は、共に２０１６年３月１１日に出願された米国仮出願第６２／３０７，２３０号および６２／３０７，０９６号の利益およびそれに対する優先権を主張し、それらは本明細書において、その全体が参照により援用される。
【０００２】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発に関する記載
本発明は、アメリカ国立科学財団により与えられた認可番号ＢＧＥ−１２３２８２５の下の政府支援によりなされた。政府は、本発明における一定の権利を有する。
【０００３】
本発明は概して、制御された薬物送達のための強く、小さい直径の縫合糸、より詳細には、高強度縫合糸に撚り合わされ、または縫合糸を被覆することができる繊維に関する。
【背景技術】
【０００４】
薬物溶出性縫合糸の開発は、様々な臨床用途にとってかなり関心のあるものである。縫合糸は、創傷を縫合し、または組織を一緒に保持するために既に使用されている。同時に活性剤を送達することは、治癒を促進し、合併症を予防する（Ｃａｓａｌｉｎｉ，  Ｔら、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ、４２９巻、１４８〜１５７頁（２０１２年））。薬物送達のための多くの縫合糸の問題は、縫合糸中への直接の剤の組み込みが、剤が被覆物中に組み込まれる場合、強度を低下させるか、または直径を増加させることである。（Ｗｅｌｄｏｎ，  Ｃ．Ｂ．ら、Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｅｌｅａｓｅ、１６１巻、９０３〜９０９頁（２０１２年））。
【０００５】
眼感染、例えば、細菌性角膜炎および眼内炎は、角膜潰瘍、浮腫、炎症、および失明を含む、有意な負の結果に至り得る（Ｌｅｅ  ＢＪ、Ｊ  Ｃａｔａｒａｃｔ  Ｒｅｆｒａｃｔ  Ｓｕｒｇ、３５巻、９３９〜９４２頁（２００９年））。眼手技で使用される従来ナイロン縫合糸には、細菌が寄生し、感染を潜在的に容易化し得る（Ｋａｔｚ，  Ｓ．ら、Ａｎｎ  Ｓｕｒｇ、１９４巻、３５〜４１頁（１９８１年）；Ｌｅａｐｅｒ，  Ｄ．ら、Ａｎｎ  Ｒ  Ｃｏｌｌ  Ｓｕｒｇ  Ｅｎｇｌ、９２巻、４５３〜４５８頁（２０１０年））。この現象は、縫合糸が緩むか、またはその場で破壊する場合、悪化する。緩んだ、または破壊されたナイロン角膜縫合糸のほぼ４０％は、細菌で汚染されており、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  Ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓが、症例の８０％を超えて単離されている（Ｈｅａｖｅｎ，  Ｃ．Ｊ．、Ｅｙｅ（Ｌｏｎｄ）、９巻（Ｐｔ１号）、１１６〜１１８頁（１９９５年））。眼科手術後の予防的使用として適用外の高価な抗生物質点眼薬を処方することが日常的になってきているが；しかしながら、患者は、局所点眼薬を使用しての低い服薬遵守を有する。点眼薬の適切な注入は、小児患者ならびに年配であり、および／または認知低下にあるものにとって特に困難である（Ｗｉｎｆｉｅｌｄ，  Ａ．Ｊ．、Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ、７４巻、４７７〜４８０頁（１９９０年）；Ｂｕｒｎｓ，  Ｅ．ら、Ａｇｅ  ａｎｄ  Ａｇｅｉｎｇ、２１巻、１６８〜１７０頁（１９９２年））。最大で５０％の患者は、局所用抗生物質点眼薬服用遵守に関する研究の過程にわたって処方用量の半分未満を服用する（Ｈｅｒｍａｎｎ，  Ｍ．Ｍ．ら、Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ  ＆  Ｖｉｓｕａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、４６巻、３８３２〜３８３２頁（２００５年））。服用遵守の欠如は、感染の再発または抗生物質耐性の発生に至り得る（Ｂｒｅｍｏｎｄ−Ｇｉｇｎａｃ，  Ｄ．ら、Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ  Ｅｙｅ  Ｄｉｓ、３巻、２９〜４３頁（２０１１年））。
【０００６】
眼科用縫合糸は、線維柱帯切除術ならびに翼状片除去、白内障手術、斜視矯正手術、全層角膜移植、強膜切除、および結膜縫合を含めて、眼科手術手技の間に一般的に使用されている。縫合糸材料の選択は、眼科手術後の感染および炎症に関係している合併症の発症に強く影響し、刺激および局所炎症を引き起こすか、または微生物成長のための基質を提供する、のいずれかである。典型的に用いられる縫合糸材料には、非生分解性眼科用縫合糸材料、例えば、それぞれ、Ｅｔｈｉｃｏｎ、Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ、Ｎ．Ｊから市販されている、ＥＴＨＩＬＯＮ（登録商標）ナイロン縫合糸、ＭＥＲＳＩＬＥＮＥ（登録商標）ポリエステル繊維縫合糸、ＰＥＲＭＡ−ＨＡＮＤ（登録商標）絹縫合糸、ＰＲＯＬＥＮＥ（登録商標）ポリプロピレン縫合糸；それぞれ、Ｕ．Ｓ．Ｓｕｒｇｉｃａｌ、Ｎｏｒｗａｌｋ、Ｃｏｎｎ．から市販されている、ブチレンテレフタレートとポリテトラメチレンエーテルグリコールとのコポリマーから構成されたＶＡＳＣＵＦＩＬ（登録商標）被覆モノフィラメント縫合糸、長鎖脂肪族ポリマーナイロン６およびナイロン６．６から構成されたＭＯＮＯＳＯＦ〜ＤＥＲＭＡＬＯＮ（登録商標）モノフィラメントナイロン縫合糸、ブチレンテレフタレートとポリテトラメチレンエーテルグリコールとのコポリマーから構成されたＮＯＶＡＦＩＬ（登録商標）モノフィラメント縫合糸、フィブロインから構成されたＳＯＦＳＩＬＫ（登録商標）編組縫合糸、ポリエステルテレフタレートから構成されたＴＩ−ＣＲＯＮ−ＳＵＲＧＩＤＡＣ（登録商標）編組ポリエステル縫合糸、長鎖脂肪族ポリマーナイロン６およびナイロン６．６から構成されたＳＵＲＧＩＬＯＮ（登録商標）編組ナイロン縫合糸、ならびにポリプロピレンから構成されたＳＵＲＧＩＰＲＯ  ＩＩ−ＳＵＲＧＩＰＲＯ（登録商標）縫合糸が含まれる。
【０００７】
理想的には、眼科用縫合糸材料は、生分解性であり、必要な引張り強さを保持し、治療剤または予防剤を送達して患者好結果を増すことができて、有用な縫合糸寿命にわたって生分解性である。翼状片除去、白内障手術および斜視矯正手術の場合、縫合糸は、創傷を縫合し、抗生物質薬および抗炎症薬を放出するために使用することができた。線維柱帯切除術の場合、縫合糸は、強膜弁の上に置かれて、局所化学治療剤を与え、瘢痕組織の産生を減少させ、結膜縫合後に抗生物質を放出することができた。全層角膜移植では、縫合糸は、グラフトを保持するのみならず、抗生物質剤、および免疫抑制剤または抗炎症剤を放出する。
【０００８】
頻繁な局所適用の代替案は、手術縫合糸から直接抗生物質を供給することである。この目的のために、縫合糸は、（ｉ）適当なサイズのものであり、（ｉｉ）破断および細菌定着に耐える高い強度のものであり、および（ｉｉｉ）有効量の抗生物質を供給する、ことが必要である。
【０００９】
しかしながら、縫合糸の臨床的実行は、薬物負荷縫合糸が縫合糸強度のための米国薬局方（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐｈａｒｍａｃｏｐｅｉａ（Ｕ．Ｓ．Ｐ））標準を満たすことができないために制限されてきた（Ｐｒｕｉｔｔ  ＬＡら、ＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、３７巻、６９８頁（２０１２年）；Ｋａｓｈｉｗａｂｕｃｈｉ  Ｆら、Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、６巻、１頁（２０１７年））。従来の縫合糸製造プロセスは、最も治療的な部分に適合せず、前臨床開発における薬物負荷縫合糸は、臨床使用に必要な強度の最大で１０倍少ない破断強度を実証した（Ｈｕ  Ｗら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、３１５１０４頁（２０１０年）；Ｐａｄｍａｋｕｍａｒ  Ｓら、ＡＣＳ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＆  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ、８巻、６９２５頁（２０１６年））。薬物溶出性縫合糸を開発する試みは、十分な引張り強さの欠如（特に薬物の包含による）、持続不良の薬物放出、または商業的実行可能性に必要とされる規模の欠如により制限されてきた（Ｗｅｎ  Ｈｕら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、１〜１１頁（２０１０年）；Ｐａｓｔｅｒｎａｋ，  Ｂ．ら、Ｉｎｔ  Ｊ  Ｃｏｌｏｒｅｃｔａｌ  Ｄｉｓ、２３巻、２７１〜２７６頁（２００８年）；Ｏｂｅｒｍｅｉｅｒ，  Ａ．ら、ＰＬｏｓ  Ｏｎｅ、９巻、ｅ１０１４２６頁（２０１４年）；Ｍｏｒｉｚｕｍｉ，  Ｓ．ら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ、５８巻、４４１〜４４２頁（２０１１年）；Ｍａｃｋ，  Ｂ．Ｃ．ら、Ｊ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｅｌｅａｓｅ、１３９巻、２０５〜２１１頁（２００９年）；Ｌｅｅ，  Ｊ．Ｅ．ら、Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒ、９巻、８３１８〜８３２７頁（２０１３年）；Ｊｏｓｅｐｈ，  Ｊ．ら、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１５巻、５４２０〜５４２６頁（２０１５年）；Ｈｕ，  Ｗ．ら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、３１５１０４頁（２０１０年）；Ｈｕ，  Ｗ．ら、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、５９巻、９２〜９９頁（２０１０年）；Ｈｅ，  Ｃ．Ｌ．ら、Ｊ  Ｂｉｏｍｅｄ  Ｍａｔｅｒ  Ｒｅｓ  Ａ、８９巻、８０〜９５頁（２００９年）；Ｃａｔａｎｚａｎｏａ，  Ｏ．ら、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｃ、４３巻、３００〜３０９頁（２０１４年）；Ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ，  Ａ．Ｊ．ら、Ｓｕｒｇｅｒｙ、ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｓｕｒｇ．２０１５．０７．０２２．Ｅｐｕｂ  ８月２９日（２０１５年））。
【００１０】
ナイロン縫合糸は、眼創傷および切開を縫合するために世界的に年当たり１２００万を超える手技で使用されているが、薬物溶出性縫合糸は、眼科使用にまったく承認されてこなかった（Ｋｒｏｎｅｎｔｈａｌ  Ｒ，  Ｐ．ら、Ｓｕｔｕｒｅｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｉｎ  Ｃａｔａｒａｃｔ  Ｓｕｒｇｅｒｙ、（１９８４年）；Ｇｒｉｎｓｔａｆｆ，  Ｍ．Ｗ．、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、２８巻、５２０５〜５２１４頁（２００７年））。２００２年に、Ｅｔｈｉｃｏｎは、一連の抗生物質をコーティングされた縫合糸を市場化する承認を受けた。しかしながら、それらは、米国薬局方（Ｕ．Ｓ．Ｐ．）に従って、サイズ＃１−０〜＃６−０で利用可能なだけであり、眼科使用に適応されるものはなかった。眼科用縫合糸は、＃８−０〜＃１０−０、またはそれより細いサイズを必要とし、眼手術のための抗生物質溶出性縫合糸について入手可能な市場提供品は今のところ無い（Ｍａｒｃｏ  Ｆら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、８巻（３号）、３５９〜３６５頁（２００７年）；Ｍｉｎｇ，  Ｘ．ら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、８巻、２０９〜２１４頁（２００７年）；Ｍｉｎｇ，  Ｘ．ら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、８巻、２０１〜２０８頁（２００７年）；Ｍｉｎｇ，  Ｘ．ら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、９巻、４５１〜４５８頁（２００８年））。ある特定の電界紡糸繊維が、薬物負荷の能力をもって開発されたが（米国特許出願公開第２０１３−０２９６９３３号）、縫合糸の臨床強度要件を満足し、薬物負荷によって損なわれない引張り強さを維持する仕方は明らかでない。この課題のために、薬物溶出性縫合糸は、薬物溶出性コーティングに限定されてきた。この方法は、縫合糸強度に影響を与えない一方で、それは、含むことができる薬物の量を制限し、抗感染使用の外に臨床用途に必要とされる持続薬物放出とは対照的に急速薬物放出をもたらす。任意のサイズで任意の他の手術用途のために任意の他のタイプの薬物を放出することができる縫合糸を開発することがさらに望まれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｃａｓａｌｉｎｉ，  Ｔら、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ、４２９巻、１４８〜１５７頁（２０１２年）
【非特許文献２】Ｗｅｌｄｏｎ，  Ｃ．Ｂ．ら、Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｅｌｅａｓｅ、１６１巻、９０３〜９０９頁（２０１２年）
【非特許文献３】Ｌｅｅ  ＢＪ、Ｊ  Ｃａｔａｒａｃｔ  Ｒｅｆｒａｃｔ  Ｓｕｒｇ、３５巻、９３９〜９４２頁（２００９年）
【非特許文献４】Ｋａｔｚ，  Ｓ．ら、Ａｎｎ  Ｓｕｒｇ、１９４巻、３５〜４１頁（１９８１年）
【非特許文献５】Ｌｅａｐｅｒ，  Ｄ．ら、Ａｎｎ  Ｒ  Ｃｏｌｌ  Ｓｕｒｇ  Ｅｎｇｌ、９２巻、４５３〜４５８頁（２０１０年）
【非特許文献６】Ｈｅａｖｅｎ，  Ｃ．Ｊ．、Ｅｙｅ（Ｌｏｎｄ）、９巻（Ｐｔ１号）、１１６〜１１８頁（１９９５年）
【非特許文献７】Ｗｉｎｆｉｅｌｄ，  Ａ．Ｊ．、Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ、７４巻、４７７〜４８０頁（１９９０年）
【非特許文献８】Ｂｕｒｎｓ，  Ｅ．ら、Ａｇｅ  ａｎｄ  Ａｇｅｉｎｇ、２１巻、１６８〜１７０頁（１９９２年）
【非特許文献９】Ｈｅｒｍａｎｎ，  Ｍ．Ｍ．ら、Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ  ＆  Ｖｉｓｕａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、４６巻、３８３２〜３８３２頁（２００５年）
【非特許文献１０】Ｂｒｅｍｏｎｄ−Ｇｉｇｎａｃ，  Ｄ．ら、Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ  Ｅｙｅ  Ｄｉｓ、３巻、２９〜４３頁（２０１１年）
【非特許文献１１】Ｐｒｕｉｔｔ  ＬＡら、ＭＲＳ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ、３７巻、６９８頁（２０１２年）
【非特許文献１２】Ｋａｓｈｉｗａｂｕｃｈｉ  Ｆら、Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、６巻、１頁（２０１７年）
【非特許文献１３】Ｈｕ  Ｗら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、３１５１０４頁（２０１０年）
【非特許文献１４】Ｐａｄｍａｋｕｍａｒ  Ｓら、ＡＣＳ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＆  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ、８巻、６９２５頁（２０１６年）
【非特許文献１５】Ｗｅｎ  Ｈｕら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、１〜１１頁（２０１０年）
【非特許文献１６】Ｐａｓｔｅｒｎａｋ，  Ｂ．ら、Ｉｎｔ  Ｊ  Ｃｏｌｏｒｅｃｔａｌ  Ｄｉｓ、２３巻、２７１〜２７６頁（２００８年）
【非特許文献１７】Ｏｂｅｒｍｅｉｅｒ，  Ａ．ら、ＰＬｏｓ  Ｏｎｅ、９巻、ｅ１０１４２６頁（２０１４年）
【非特許文献１８】Ｍｏｒｉｚｕｍｉ，  Ｓ．ら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｏｌｌｅｇｅ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ、５８巻、４４１〜４４２頁（２０１１年）
【非特許文献１９】Ｍａｃｋ，  Ｂ．Ｃ．ら、Ｊ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｒｅｌｅａｓｅ、１３９巻、２０５〜２１１頁（２００９年）
【非特許文献２０】Ｌｅｅ，  Ｊ．Ｅ．ら、Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒ、９巻、８３１８〜８３２７頁（２０１３年）
【非特許文献２１】Ｊｏｓｅｐｈ，  Ｊ．ら、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、１５巻、５４２０〜５４２６頁（２０１５年）
【非特許文献２２】Ｈｕ，  Ｗ．ら、Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２１巻、３１５１０４頁（２０１０年）
【非特許文献２３】Ｈｕ，  Ｗ．ら、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、５９巻、９２〜９９頁（２０１０年）
【非特許文献２４】Ｈｅ，  Ｃ．Ｌ．ら、Ｊ  Ｂｉｏｍｅｄ  Ｍａｔｅｒ  Ｒｅｓ  Ａ、８９巻、８０〜９５頁（２００９年）
【非特許文献２５】Ｃａｔａｎｚａｎｏａ，  Ｏ．ら、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｃ、４３巻、３００〜３０９頁（２０１４年）
【非特許文献２６】Ｃｈｏｕｄｈｕｒｙ，  Ａ．Ｊ．ら、Ｓｕｒｇｅｒｙ、ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｓｕｒｇ．２０１５．０７．０２２．Ｅｐｕｂ  ８月２９日（２０１５年）
【非特許文献２７】Ｋｒｏｎｅｎｔｈａｌ  Ｒ，  Ｐ．ら、Ｓｕｔｕｒｅｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｉｎ  Ｃａｔａｒａｃｔ  Ｓｕｒｇｅｒｙ、（１９８４年）
【非特許文献２８】Ｇｒｉｎｓｔａｆｆ，  Ｍ．Ｗ．、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、２８巻、５２０５〜５２１４頁（２００７年）
【非特許文献２９】Ｍａｒｃｏ  Ｆら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、８巻（３号）、３５９〜３６５頁（２００７年）
【非特許文献３０】Ｍｉｎｇ，  Ｘ．ら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、８巻、２０９〜２１４頁（２００７年）
【非特許文献３１】Ｍｉｎｇ，  Ｘ．ら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、８巻、２０１〜２０８頁（２００７年）
【非特許文献３２】Ｍｉｎｇ，  Ｘ．ら、Ｓｕｒｇ  Ｉｎｆｅｃｔ  （Ｌａｒｃｈｍｔ）、９巻、４５１〜４５８頁（２００８年）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、引張り強さを低下させることなく、制御された仕方で薬物を放出することができる、超薄く（小さい直径）、高強度のマルチフィラメント複合繊維を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、例えば、白内障、角膜移植、傷害などの眼科手術、または追加的な治療機能性を支持する、他の特別の手術において使用されるナイロン（永続的）またはＶＩＣＲＹＬ（登録商標）（吸収性）縫合糸の代用品としての活性剤溶出性縫合糸を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、１種または多数の薬物の溶出などの機能性を追加するために既存の縫合糸上に制御された被覆物を与えることである。
【００１５】
手術修復および薬物送達での使用のための、高い引張り強さをもつ撚り合わされた生体適合性ポリマー繊維から作られている縫合糸材料または縫合糸被覆材料が、開発された。複数の繊維（例えば、電界紡糸繊維）が、束で撚り合わされるか、または編組されて、マルチフィラメント縫合糸を形成するか、またはスレッド（ｔｈｒｅａｄ）もしくは縫合糸の周りに撚り合わせされ、もしくは編組されて、マルチフィラメント被覆物を形成する。撚り合わせは、繊維に取り込まれた１種または複数の活性剤の存在下でさえも、マルチフィラメント複合材料全体の引張り強さを増加させる。分子制約、したがって、ナノ構造の形成、によるポリマー鎖の配向も、ポリマー結晶化度および強度を増強させる。ある特定の直径のモノフィラメント繊維が、治療剤、予防剤または診断剤（例えば、８重量％のレボフロキサシン）の包含とともにその引張り強さを有意に消失する一方で、同様の直径のマルチフィラメント複合材料中への、薬物を含有する多数の（例えば、数百本の）繊維の撚り合わせは、通常は薬物負荷と関連している引張り強さの消失を妨げる。これらの繊維の追加的な撚り合わせは、マルチフィラメント複合材料の強度をさらに増加させるのに役立つ。
【００１６】
繊維は、マイクロファイバーまたはナノファイバーであり得る。撚り合わされたマルチフィラメント複合材料は、５０μｍ未満、４０μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満の直径を有し得る。２０μｍ〜２９μｍの直径を有し、活性剤を任意選択で含有するマルチフィラメント複合材料の場合、複合材料の引張り強さは、０．２４Ｎより大きく、一方で米国薬局方に従う＃１０−０縫合糸のためのサイズおよび強度要件を満たすはずである。３０μｍ〜３９μｍの直径を有し、活性剤を任意選択で含有するマルチフィラメント複合材料の場合、複合材料の引張り強さは、０．４９Ｎより大きく、また米国薬局方に従う＃９−０縫合糸のためのサイズおよび強度要件を満たすはずである。４０μｍ〜４９μｍの直径を有し、活性剤を任意選択で含有するマルチフィラメント複合材料の場合、複合材料の引張り強さは、０．６９Ｎより大きく、また米国薬局方に従う＃８−０縫合糸のためのサイズおよび強度要件を満たすはずである。
【００１７】
マルチフィラメント縫合糸は一般に、水性環境に約１週間、２週間、３０日間、４５日間、またはそれより多くの間の浸漬後でさえも、それらの機械的特性（例えば、破断強度）の少なくとも約９５％、９０％、８５％、または８０％を維持する。１種または複数の治療剤、予防剤および／または診断剤を、米国薬局方により要求されるとおりの引張り強さを損なうことなく、薬物放出性縫合糸としてのマルチフィラメント複合材料に最大で約２４重量％、またはそれより多く含めることができる。マルチフィラメント複合材料は、一般に眼科縫合手技に適した直径を有する。マルチフィラメント複合材料はまた、スレッドの周りに撚り合わされて、薬物溶出機能性を与えることができ、ここで、被覆縫合糸の全体サイズは、眼科縫合手技のための要求を依然として満たす。
【００１８】
例示的な縫合糸処方は、ポリマー、例えば、ポリヒドロキシ酸、例えば、ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）、ポリラクチド、およびポリグリコリド、ポリジオキサノン、ポリカプロラクトン、またはそれらのコポリマー、ブレンド、もしくは混合物から作られたマルチナノファイバーフィラメントを含む。好ましい縫合糸処方は、縫合糸強度についてのＵ．Ｓ．Ｐ．仕様を上回る、分解性で薬物負荷ポリマーマルチフィラメント撚り合わせ繊維から作られている。縫合糸は、製作（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）技術（例えば、電界紡糸）の操作におけるパラメーターならびにフィラメントの撚り合わせおよび／または編組パラメーターに基づいて、２−０〜１０−０Ｕ．Ｓ．Ｐ．仕様の可変サイズのものであってもよい。縫合糸は、数日〜数年のある期間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで分解するように処方されてもよい。ポリマーのための適当な溶媒には、クロロホルム、メタノール、アセトン、ヘキサフルオロイソプロパノール、または具体的なポリマーの溶解度に依存して他の溶媒が含まれる。一実施形態では、縫合糸のための縫合糸材料および被覆性材料は、ポリヒドロキシ酸、例えば、ポリラクチド、ポリグリコリド、もしくはそれらのコポリマー、またはポリカプロラクトン、および任意選択で、ポリアルキレンオキシド、例えば、ポリ（エチレングリコール）またはポリアルキレンオキシドブロックコポリマーから作られる。縫合糸は、１種または複数の治療剤、予防剤または診断剤を取り込み（例えば、封入し）、少なくとも１週、好ましくは１カ月の期間にわたって長期放出を与える。
【００１９】
一部の実施形態では、半結晶性、疎水性、分解性のポリマー、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）が使用される。その繊維結晶化度、したがって、縫合糸引張り強さは、低分子量ＰＣＬのナノファイバー製作プロセス、およびその後の、追加的な圧密化および構造強化とともの単一縫合糸を形成するための撚り合わせによって最大化される。電界紡糸は、ＰＣＬの分子配向を変更して、結晶化度を改善してもよい。分子制約は、減少した直径によってさえも、ＰＣＬナノファイバーの引張り強さの増加に寄与し得る。
【００２０】
分解性マルチフィラメント縫合糸は、眼科使用に適するサイズおよび強度のためのＵ．Ｓ．Ｐ．仕様を満たし、異なる物理化学的特性の広範な抗生物質が負荷される場合に破断強度仕様を上回る。抗生物質、例えば、レボフロキサシンの包含によってそれらの強度の５０％より多くを消失するミクロンサイズの電界紡糸ＰＣＬモノフィラメント縫合糸とは違って、ミクロン幅縫合糸を形成する、複数のナノファイバーの撚り合わせ束は一般に、等量のレボフロキサシンの包含によって強度を失わない。マルチフィラメント縫合糸は、従来のナイロン縫合糸に匹敵する生体適合性を示し、眼に検出可能なレベルで活性剤（例えば、レボフロキサシン）を少なくとも１０日間、１２日間、１４日間、１６日間、１８日間、２０日間、３０日間、またはそれより長くの間送達することができる。抗生物質溶出性マルチフィラメント縫合糸は、一般に、ｉｎ  ｖｉｖｏで約１週、２週、またはより長い期間、眼感染を予防し、１つまたは多数の細菌攻撃に対して細菌負荷を減少させることができ、術後単一抗生物質点眼薬よりも有意により有効である。
【００２１】
例示的な治療剤または予防剤には、眼科手技、または縫合糸の存在からもたらされる術後炎症を予防するのに有効量で放出される、抗炎症剤、例えば、デキサメタゾン、プレドニゾロン、トリアムシノロン、およびフルルビプロフェンが含まれるが、それらに限定されない。他の治療剤には、疾患または障害を予防または阻害するための、ラパマイシン、ネオマイシン、ポリミキシンＢ、バシトラシン、グラミシジン、ゲンタマイシン、オキシテトラサイクリン（ｏｙｘｔｅｔｒａｃｙｃｌｉｎｅ）、シプロフロキサシン、オフロキサシン、ミコナゾール、イトラコナゾール、トリフルリジン、およびビダラビンが含まれる。縫合糸は、感染を予防または処置するための有効量で、抗感染剤、例えば、レボフロキサシンを少なくとも７日、より好ましくは３０日の期間放出する。マルチフィラメント縫合糸それ自体からの放出薬物は、一般的な縫合手技が、発生またはさらに発生させる高いリスクにある感染を処置してもよい。
【００２２】
別の実施形態では、薬物負荷された、マルチフィラメントナノファイバーは、周りに織られて、既存の、または他の市販の縫合糸上で薬物溶出性の薄い被覆物として役立つ。被覆厚さは、調整可能であり、マルチナノファイバーが被覆された縫合糸の全体サイズは、Ｕ．Ｓ．Ｐ．サイズ要件を依然として満たす。
【００２３】
マルチフィラメント縫合糸は、潤滑、滑り性、浸透性もしくは不浸透性、湿潤性、および／または非ファウリング目的のための１種または複数の材料でさらに被覆され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、電界紡糸繊維を作製し、および撚り合わせるための電界紡糸構成の概略図を示す。
【００２５】
【図２】図２は、異なるポリマーの電界紡糸繊維で形成された、撚り合わせマルチフィラメント（すべて、１，５７５の撚り数、および直径で２８μｍを有する）の破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。（＊ｐ＜０．０５；異なる数のアステリスクをもつ条件は、ｐ＜０．０５で統計的に異なる。等しい数のアステリスクをもつ条件は、統計的に異ならない。）破線は、ＵＳＰサイズ１０−０の縫合糸の標準を示す。使用されたポリマーには、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）７５：２５（ＰＬＧＡ７５：２５）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、およびポリジオキサノン（ＰＤＯ）が含まれる。
【００２６】
【図３Ａ】図３Ａは、モノフィラメント繊維の調製および特徴付けを示す。図３Ａは、モノフィラメント繊維を作製するための電界紡糸構成の概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、モノフィラメント繊維の調製および特徴付けを示す。図３Ｂは、レボフロキサシン、および１％、２％、もしくは４％での異なる量のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、または２％Ｆ１２７を含有する、ポリ（Ｌ−乳酸）（ＰＬＬＡ）から形成されたモノフィラメント電界紡糸繊維の直径（μｍ）を示す棒グラフである。
【図３Ｃ】図３Ｃは、モノフィラメント繊維の調製および特徴付けを示す。図３Ｃは、図３Ｂのモノフィラメント繊維の破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。
【図３Ｄ】図３Ｄは、モノフィラメント繊維の調製および特徴付けを示す。図３Ｄは、図３Ｂのモノフィラメント繊維からのレボフロキサシンのｉｎ  ｖｉｔｒｏ放出を示す線グラフである。
【図３Ｅ】図３Ｅは、モノフィラメント繊維の調製および特徴付けを示す。図３Ｅは、ｉｎ  ｖｉｔｒｏで経時（日）の、４％ＰＥＧを含有して作製されたモノフィラメントによるＳ．Ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓに対する阻害ゾーンの面積サイズ（ｃｍ２）を示す散布図である。
【００２７】
【図４】図４は、異なる分子量のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、またはＰＣＬおよび８（重量／重量）％のレボフロキサシン（ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ）で形成された、撚り合わせマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。（異なる数のアステリスクをもつ条件は、ｐ＜０．０５で統計的に異なる。＃＃は、ｐ＜０．０１で統計的有意性を示す。）
【００２８】
【図５】図５は、８重量％のレボフロキサシンを含有する、異なる量のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）で形成された、撚り合わせマルチフィラメント（ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ）の破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。
【００２９】
【図６Ａ】図６Ａは、２１μｍ、２８μｍの直径を有する、撚り合わせマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）（図６Ａ）を示す棒グラフである。繊維は、ＰＣＬで、および任意選択で８（重量／重量）％のレボフロキサシンを含有して形成された。
【図６Ｂ】図６Ｂは、３８μｍの直径を有する、撚り合わせマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）（図６Ｂ）を示す棒グラフである。繊維は、ＰＣＬで、および任意選択で８（重量／重量）％のレボフロキサシンを含有して形成された。
【図６Ｃ】図６Ｃは、４８μｍの直径を有する、撚り合わせマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）（図６Ｃ）を示す棒グラフである。繊維は、ＰＣＬで、および任意選択で８（重量／重量）％のレボフロキサシンを含有して形成された。
【００３０】
【図７】図７は、様々な撚り数のＰＣＬマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）を示す棒グラフであり、フィラメントは、８（重量／重量）％のレボフロキサシンを任意選択で含有する。（異なる数のアステリスクをもつ条件は、ｐ＜０．０５で互いに統計的に異なる。等しい数のアステリスクをもつ条件は、統計的に異ならない。）
【００３１】
【図８】図８は、異なる量（重量％）のレボフロキサシンを含有する、すべて直径が２８μｍのマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。
【００３２】
【図９】図９は、８（重量／重量）％で異なる薬物を含有する、すべて直径で２８μｍであり、１，５７５の撚り合わせを有するマルチフィラメントの破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。
【００３３】
【図１０】図１０は、１５ｍｍ長の、直径で２８μｍのＰＣＬ／Ｌｅｖｏ撚り合わせマルチフィラメントからの、３７℃リン酸緩衝生理食塩水中、経時（時間）のレボフロキサシンの累積的放出（μｇ）を示す線グラフである。
【００３４】
【図１１】図１１は、電界紡糸繊維で縫合糸を被覆するための電界紡糸構成の概略図である。「ｄ」は、ドリルチャック３７０と接地コレクター３０２であるスタンドアローンとの間の距離を指す。
【００３５】
【図１２】図１２は、異なるタイプの縫合糸の、Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラット角膜での縫合糸移植および細菌投与（未処置ラット角膜を除く）４８時間後での細菌の量（コロニー形成単位、ＣＦＵ）を示す棒グラフである。ラットの角膜は、健常であり、未処置（縫合糸移植も細菌投与もなし）であり、または以下の縫合糸および処置、すなわち、（ｉ）ＶＩＣＲＹＬ（登録商標）縫合糸、抗生物質なし；（ｉｉ）ナイロン縫合糸、抗生物質なし；（ｉｉｉ）ナイロン縫合糸、および縫合糸移植の直後での０．５％レボフロキサシンの単回滴下；（ｉｖ）ナイロン縫合糸、および０．５％レボフロキサシンの処方された、１日３回滴下；（ｖ）８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬマルチフィラメント繊維で被覆されているナイロン縫合糸（ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ／ナイロン）；ならびに（ｖｉ）８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬ溶液から電界紡糸されたマルチフィラメント繊維から作られた縫合糸（ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ）で移植された、のいずれかである。異なる数のアステリスクをもつ条件は、ｐ＜０．０５で互いに統計的に異なる。等しい数のアステリスクをもつ条件は、統計的に異ならない。
【００３６】
【図１３Ａ】図１３Ａは、（１）０日目にナイロン縫合糸で移植され、５日目だけにＳ．ａｕｒｅｕｓを投与された、（２）８％レボフロキサシンを含有するポリカプロラクトン（ＰＣＬ）（ＰＣＬ／８％）から作られた１０−０グレードのマルチフィラメント縫合糸で移植され、縫合糸移植の後で０日目、および５日目にＳ．ａｕｒｅｕｓを投与された、（３）１６％レボフロキサシンを含有するポリカプロラクトン（ＰＣＬ）（ＰＣＬ／８％）から作られた１０−０グレードのマルチフィラメント縫合糸で移植され、縫合糸移植の後で０日目、および５日目にＳ．ａｕｒｅｕｓを投与された、または（４）縫合糸移植も細菌投与もない（対照、未処置）、Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラット角膜での、７日目の細菌の量（コロニー形成単位、ＣＦＵ）を示すグラフである。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、（１）０日目にナイロン縫合糸で移植され、５日目だけにＳ．ａｕｒｅｕｓを投与された、（２）８％レボフロキサシンを含有するポリカプロラクトン（ＰＣＬ）（ＰＣＬ／８％）から作られた１０−０グレードのマルチフィラメント縫合糸で移植され、縫合糸移植の後で０日目、および５日目にＳ．ａｕｒｅｕｓを投与された、（３）１６％レボフロキサシンを含有するポリカプロラクトン（ＰＣＬ）（ＰＣＬ／８％）から作られた１０−０グレードのマルチフィラメント縫合糸で移植され、縫合糸移植の後で０日目、および５日目にＳ．ａｕｒｅｕｓを投与された、または（４）縫合糸移植も細菌投与もない（対照、未処置）、Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラット角膜での、７日間にわたっての感染なしのラット角膜のパーセントを示すグラフである。
【００３７】
【図１４】図１４は、血管が、（ｉ）８−０ナイロン縫合糸、（ｉｉ）２０％ラパマイシンを含有するＰＬＬＡ／ＰＥＧ（８−０）で被覆されたナイロン縫合糸、または（ｉｉｉ）４０％ラパマイシンを含有するＰＬＬＡ／ＰＥＧ（８−０）で被覆されたナイロン縫合糸を使用して一緒に結び合わされた２週後での、ラットの腹部大動脈の吻合部位での新生内膜過形成の厚さ（μｍ）を示す棒グラフである。データは、平均±ＳＥＭとして計算する。＊＊は、ｐ＜０．０１を表す。
【００３８】
【図１５】図１５は、既存の縫合糸の周りに被覆された、ラパマイシン負荷（２０％、４０％、または８０％での）ナノファイバーからの、ｉｎ  ｖｉｔｒｏで経時（日）のラパマイシンの累積的放出（μｇ）を示す線グラフである。
【００３９】
【図１６】図１６は、ラパマイシン負荷（２０％、４０％、または８０％での）ＰＬＬＡ／ＰＥＧナノファイバーで被覆された様々なナイロン縫合糸の破断強度（Ｎ）を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
Ｉ．定義
本明細書での用語「ナノファイバー」は、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の厚さまたは直径を有する材料の繊維を指し、一方で長さは、ナノメートル、ミクロン、もしくはミリメートル範囲、またはそれより大きい範囲であってもよい。本明細書での用語「フィラメント」は、細長いスレッド様の物体を指すか、または関連セクションでは、本開示のナノファイバーを指し；一方で、「マルチフィラメント」は、束での、複数のフィラメント、または本開示のナノファイバーを指す。
【００４１】
本明細書での用語「縫合糸」は、創傷または外科的切開を一緒に連結するために使用されるスレッドまたはワイヤを指す。本開示のマルチフィラメント縫合糸は、一般に、ニードルに取り付けられても、そうでなければ固定されてもよく、手術での創傷または切開を一緒に連結するために医師または他の医療専門家により使用されてもよい、スレッドとして役立つ、一束の撚り合わせナノファイバーを指す。
【００４２】
用語「電界紡糸」は、電気力を用いて、粘弾性ポリマーストリームの直径を伸長および縮小させ、直径で数ナノメートル〜数ミクロンの範囲の中実繊維の形成を可能にする技術を指す。
【００４３】
用語「接地された」は、一般に、地面への接続の状態を指す。電気工学では、地面または大地は、電圧がそれから測定される電気回路の基準点、電流のための共通リターンパス、または大地への直接の物理的接続である。したがって、電界紡糸に関連して本明細書で使用される場合の「接地された」は、正電極（例えば、荷電ニードルチップまたはノズル）と比較して、地面または大地に接続されている電極として作用するコレクターを指す。
【００４４】
本明細書で使用される場合の用語「コレクター」は、電気的に荷電された溶液、ジェット、溶融物、またはゲルが電場で堆積されるデバイスを指す。一般に、コレクターは接地されて、接地電極（これは、正電極（例えば、電気的に荷電されたニードルチップまたはノズル）から離れている）を与える。「コレクター」はまた、電気的に荷電された溶液、ジェット、溶融物、またはゲルが堆積されるデバイスに取り付け、または接続する要素を指し、ここで、全体が電気的に接続および接地されている。
【００４５】
本明細書で使用される場合の用語「チャック」は、放射相称を有する物体（例えば、円柱）を保持するために使用されるクランプの種類であり、本明細書では接地コレクターの一部を形成する際に、回転子にアダプターを介して機械的および電気的に接続されていてもよい。例えば、ドリルでは、チャックは、回転ツールまたは被工作物を保持する。
【００４６】
用語「アルキル」は、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基、およびシクロアルキル置換アルキル基を含めて、飽和脂肪族基の基を指す。
【００４７】
好ましい実施形態では、直鎖または分岐鎖アルキルは、その骨格に３０またはそれより少ない炭素原子（例えば、直鎖についてＣ１〜Ｃ３０、分岐鎖についてＣ３〜Ｃ３０）、好ましくは２０またはそれより少ない、より好ましくは１５またはそれより少ない、最も好ましくは１０またはそれより少ない炭素原子を有する。同様に好ましいシクロアルキルは、それらの環構造に３〜１０個の炭素原子を有し、より好ましくは環構造に５、６または７個の炭素を有する。本明細書全体、実施例および特許請求の範囲を通して使用される場合の用語「アルキル」（または「低級アルキル」）は、「非置換アルキル」および「置換アルキル」の両方を含み、それらの後者は、炭化水素骨格の１個または複数の炭素上の水素を置き換える１個または複数の置換基を有するアルキル部分を指す。そのような置換基には、ハロゲン、ヒドロキシル、カルボニル（例えば、カルボキシル、アルコキシカルボニル、ホルミル、またはアシル）、チオカルボニル（例えば、チオエステル、チオアセテート、またはチオホルメート）、アルコキシル、ホスホリル、ホスフェート、ホスホネート、ホスフィネート（ａ  ｈｏｓｐｈｉｎａｔｅ）、アミノ、アミド、アミジン、イミン、シアノ、ニトロ、アジド、スルフィドリル、アルキルチオ、スルフェート、スルホネート、スルファモイル、スルホンアミド、スルホニル、ヘテロシクリル、アラルキル、または芳香族もしくはヘテロ芳香族部分が含まれるが、それらに限定されない。
【００４８】
炭素の数が別に具体化されない限り、本明細書で使用される場合の「低級アルキル」は、上で定義されたとおりの、アルキル基を意味するが、その骨格構造に１個〜１０個の炭素、より好ましくは１個〜６個の炭素原子を有する。同様に、「低級アルケニル」および「低級アルキニル」は、同様の鎖長を有する。本出願の全体を通して、好ましいアルキル基は、低級アルキルである。好ましい実施形態では、アルキルと本明細書で称される置換基は、低級アルキルである。
【００４９】
炭化水素鎖上で置換された部分は、適切であれば、それら自体置換され得ることが当業者によって理解される。例えば、置換アルキルの置換基には、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、チオール、アミノ、アジド、イミノ、アミド、ホスホリル（ホスホネートおよびホスフィネートを含む）、スルホニル（スルフェート、スルホンアミド、スルファモイルおよびスルホネートを含む）、およびシリル基、ならびにエーテル、アルキルチオ、カルボニル（ケトン、アルデヒド、カルボキシレート、およびエステルを含む）、−ＣＦ３、および−ＣＮが含まれてもよい。シクロアルキルは、同様に置換され得る。
【００５０】
用語「機械的強度」は、本明細書で使用される場合、極限引張り強さ（破損（Ｎ）までに受けた最大応力）、ピーク荷重、降伏時荷重（破断強度）（Ｎ）、テナシティー、初期剛性（Ｎ／ｍｍ）、または弾性率（ヤング率）のいずれか一つを指す。弾性率は、力がそれにかけられる場合に弾性的に（すなわち、非永久的に）変形されることに対する物体または物質の抵抗を測定する。物体の弾性率は、弾性変形領域における応力−歪み曲線の勾配と定義される。それは、以下の式：Ｅ＝応力／歪み（ここで、応力は、力がかけられる面積により除された、変形を引き起こす力であり、歪みは、変形により引き起こされたある長さパラメーターの変化と、その長さパラメーターの元の値との比である）を使用して測定できる。弾性率は、パスカル（Ｐａ）、またはメガパスカル（ＭＰａ）で提示される。用語「取り付けられた（ａｔｔａｃｈｅｄ）」は、本明細書で使用される場合、一般には、限定されないが、クランプ、爪（ｃｌａｗ）、クリップ、インターロック、スクリュー、磁気引力、接着剤、または真空吸引を含む、機械的手段による、システムにおける要素の接続を意味する。一部の実施形態では、「取り付けられた」は、既にデバイス全体の一体部分である要素を指す。それは、本明細書で使用される場合の「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」と交換可能である。
【００５１】
用語「阻害する（ｉｎｈｉｂｉｔ）」、「阻害する（ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ）」または「阻害（ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ）」は、活性、応答、状態、疾患、または他の生物学的パラメーターの低下を指す。これには、活性、応答、状態、または疾患の完全な除去（ａｂｌａｔｉｏｎ）が含まれ得るが、それには限定されない。これにはまた、例えば、生来または対照レベルと比較して活性、応答、状態、または疾患の１０％低下が含まれてもよい。したがって、低下は、生来または対照レベルと比較して間で１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００％、または任意の量の低下であり得る。
【００５２】
用語「プロドラッグ」は、本明細書で使用される場合、生理学的条件下で、本発明の治療的に活性な剤に変換される化合物を指す。プロドラッグを作製するための一般的な方法は、生理学的条件下で加水分解されて、所望の分子を現す選択部分を含むことである。他の実施形態では、プロドラッグは、宿主動物の酵素活性により変換される。
【００５３】
用語「予防する（ｐｒｅｖｅｎｔ）」、「予防する（ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ）」または「予防（ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ）」は、状態または疾患の絶対的な機先を制することを必要としないが、やはり、疾患もしくは状態の発症もしくは重症度の低下、または疾患もしくは障害の１つまたは複数の症状の阻害を含み得る。
【００５４】
用語「処置する（ｔｒｅａｔ）」または「処置（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」は、疾患、病的状態、または障害を治癒させ、改善し、安定化し、または予防する意図をもつ、対象の医学的取り扱いを指す。この用語には、能動的処置、すなわち、疾患、病的状態、または障害の改善に直接具体的に向けられる処置が含まれ、およびまた、原因処置、すなわち、関連の疾患、病的状態、または障害の原因の除去に向けられる処置が含まれる。さらに、この用語には、姑息的処置、すなわち、疾患、病的状態、または障害の治癒よりはむしろ症状の緩和のために設計される処置；予防的処置、すなわち、関連の疾患、病的状態、または障害の発生を、最小限にし、または部分的もしくは完全に阻害することに向けられる処置；および支持的処置、すなわち、関連の疾患、病的状態、または障害の改善に向けられた別の具体的な治療を補うために用いられる処置が含まれる。
【００５５】
用語「治療剤」は、疾患または障害の１つまたは複数の症状を予防または処置するために投与され得る剤を指す。これらは、核酸、核酸類似体、小分子、ペプチド模倣物、タンパク質、ペプチド、炭水化物もしくは糖、脂質、または界面活性剤、あるいはそれらの組み合わせであってもよい。
【００５６】
本明細書で使用される場合の、用語「診断剤」は、概して、病理学的過程の局在化を明らかにし、正確に示し、および明確にするために投与され得る剤を指す。
【００５７】
本明細書で使用される場合の、用語「予防剤」は、概して、疾患を予防または妊娠などのある特定の状態を予防するために投与され得る剤を指す。
【００５８】
語句「薬学的に許容される」は、健全な医学的判断の範囲内で、妥当な利益／リスク比と見合って、過剰な毒性、刺激、アレルギー反応、または他の問題もしくは合併症なしに、人および動物の組織と接触しての使用に適する、組成物、ポリマーおよび他の材料、ならびに／または剤形を指す。語句「薬学的に許容される担体」は、薬学的に許容される材料、組成物またはビヒクル、例えば、任意の被験体組成物を、ある臓器、または身体の一部分から、別の臓器、または身体の別の部分へ運搬または輸送することに関与する、液体または固体充填剤、希釈剤、溶剤または封入材料を指す。それぞれの担体は、被験体組成物の他の成分と適合性であり、かつ患者に対して有害でないという意味で「許容され」なければならない。
【００５９】
本明細書で使用される場合の用語「生分解性の」は、一般に、対象により代謝され、除去され、または排泄されることができる、より小さい単位または化学種に、生理学的条件下で分解し、または侵食される材料を指す。分解時間は、組成物および形態学の関数である。分解時間は、数時間〜数年であり得る。
【００６０】
本明細書で使用される場合の用語「生体適合性の」は、一般に、なんらかの代謝産物またはその分解生成物とともに、一般に受容者に非毒性であり、かつ受容者になんらの有意な有害作用を引き起こさない材料を指す。一般的に言えば、生体適合性材料は、患者に投与される場合に有意な炎症応答または免疫応答を惹起しない材料である。
【００６１】
用語「分解する」は、本明細書で使用される場合、経時のポリマーの１つまたは複数の特性の低下を指す。１つまたは複数の特性には、分子量、全質量、機械的強度、弾性、またはポリマーから形成された繊維の密度もしくは多孔度が含まれる。一般に分解性ポリマーは、生存哺乳動物組織により吸収されることができる。これは、数日、数週、数カ月、または数年の期間にわたって起こり得る。加水分解的に生体適合性のポリマーの分解の支配的な機構は、加水分解的に不安定な骨格の化学的加水分解である。バルク侵食性ポリマーでは、ポリマー網状組織は、ポリマー体積全体を通して十分に加水分解され、化学的に分解される。ポリマーが分解するにつれて、分子量は減少する。分子量の減少に、機械的特性（例えば、強度）および足場特性の低下が続く。機械的特性の低下に、機械的一体性の喪失、次いで侵食、もしくは質量損失が続く（Ｐｉｓｔｎｅｒら、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、１４巻：２９１〜２９８頁（１９９３年））。非分解性ポリマーは、生存哺乳動物組織の作用に適当に抵抗性である。非吸収性縫合糸と吸収性縫合糸との間の同様の区別が、米国薬局方（Ｕ．Ｓ．Ｐ．）により使用されている。
【００６２】
用語「約」の使用は、およそ±１０％の範囲で規定値を超えるか、またはそれ未満のいずれかの値を記述することが意図される。先の範囲は、文脈により明瞭にされることが意図され、さらなる限定はまったく暗示されない。
ＩＩ．  縫合糸を作製する方法または縫合糸のための被覆
１．電界紡糸を使用しての繊維の撚り合わせおよび編組
【００６３】
電界紡糸は、１９００年代の初めに最初に導入された汎用技術であり、これは、電気力を用いて、粘弾性ポリマージェットの直径を伸長および減少させ、直径で数ナノメートル〜数ミクロンの範囲の中実繊維の形成を可能にする（Ｂｈａｒｄｗａｊ，  Ｎ．ら、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ａｄｖ、２８巻、３２５〜３４７頁（２０１０年）；Ｌｉ，  Ｄ．およびＸｉａ，  Ｙ．、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１６巻、１１５１〜１１７０頁（２００４年））。溶液の表面張力に打ち勝つために静電電荷がニードルにかけられる。通常、ナノ粒子は達成され得る（エレクトスプレー）が、それ未満では安定なジェットを達成することができず、ナノファイバーがまったく形成しない、臨界絡み合い濃度（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）と称される任意の所与のポリマーについての最小濃度よりも、電界紡糸中のポリマー溶液の濃度は大きい（Ｌｅａｃｈ  ＭＫら、Ｊ  Ｖｉｓ  Ｅｘｐ．、（４７号）：２４９４頁（２０１１年））。電界紡糸後に構築されるマルチフィラメント複合繊維は、撚り合わされ、または編組されて、超薄く、高強度の薬物負荷縫合糸を形成し、または市販の縫合糸もしくはスレッドを被覆し、さらなる治療的機能を与える。
Ａ．撚り合わせ
【００６４】
図１に示されるとおりに、一部の実施形態は、荷電ポリマージェットが、チャック２７０（接地）と別の並行な接地コレクター２０２との間の空隙に堆積することを与える。チャックが、チャックと並行コレクターとの間の空隙に突出するニードルまたは基板に取り付けられる場合でさえも、荷電ポリマージェットは間に堆積することができ、ここで、繊維は、一端がチャックに取り付けられ他端がスタンドアローン並行コレクターに取り付けられて形成される。一般的な構成では、ポリマージェットが堆積し、繊維を形成するように、回転することができるコレクターが使用される。
【００６５】
別の実施形態では、いずれかの市販の縫合糸であり得る、導電性または非導電性である縫合糸、スレッドまたは等価物は、図１１に示されるとおりに、ドリルチャック３７０と並行スタンド３０２との間に置かれ、ここで、縫合糸のスレッド端部は、ドリルチャック３７０に固定され、ニードル端部は、スタンド３０２を通して置かれるが、回転することは自由に保たれる。この構成により、チャック３７０と並行スタンド３０２との間の縫合糸の周りに数百の繊維の堆積が可能になる。電気荷電のために、繊維は、チャックおよび並行スタンドによりしっかりと保持される。ドリルチャックの回転は、繊維を撚り合わせ、縫合糸は繊維の中に「埋められて」、縫合糸上にナノファイバー被覆を形成する。
【００６６】
個別の繊維は、それらが、熱処理または押出しの使用なしで内部ポリマー鎖を整列させて、増加した強度を与えるように薄いことができる。
【００６７】
一部の実施形態では、並行コレクターが、やはりモータに接続されるか、またはモータに接続される第２のドリルチャックである場合、チャックは一方向、例えば、時計回りに回転して、これらの繊維を撚り合わせることができ、一方で他の端部は、並行コレクター上に動かないで保持される。他の実施形態では、繊維（例えば、反対方向での、または異なる速度での）の両端部が回転されて、繊維を撚り合わせる。
【００６８】
撚り合わされた繊維は、任意選択で、反対方向に、例えば、反時計回りにさらに撚り合わせて、撚り合わされた繊維がらせん状にならず、またはぷっつり切れないことを確実にすることができる。
【００６９】
ドリルチャックが、対向コレクターに対して３６０°回転される場合、１つの撚りが繊維に行われる。十分な強度の密に撚り合わされた繊維を形成するために、数十万、数百万または数万の撚りを繊維に行うことができる。例えば、ドリルチャックと対向コレクターとの間の距離が約５０ｃｍ、６０ｃｍ、７０ｃｍ、８０ｃｍ、９０ｃｍ、または１００ｃｍである場合、増加する数の撚り、例えば、それぞれ、５００撚り、１，０００撚り、１，５００撚り、２，０００撚り、２，５００撚り、３，０００撚り、３，５００撚り、および４，０００撚り、またはさらにはそれより多くを、繊維に行うことができる。撚りの数が増加するにつれて、繊維束全体の直径は一般に減少し、強度は一般に増加する。
【００７０】
薬物負荷が個別の繊維の強度を低下させる場合でさえも、繊維の撚り合わせは、マルチフィラメント複合材料の引張り強さの消失を低下させ、または強さをさらには増加させる。ある特定の強度パラメーターを満たすために必要とされる撚りの数は、ポリマー／薬物の組成、および個別繊維のサイズに依存して変わる。例えば、高分子量（例えば、２２０ｋＤａ）のポリ（Ｌ−乳酸）（ＰＬＬＡ）から作られた繊維に関しては、２，０００〜４，０００の範囲の撚りが、一般に、米国薬局方（ＵＳＰ）に従う縫合糸のための強度要件を満たす撚り合わせ繊維を生成させるために必要とされる。あるいは、ある特定のタイプのポリカプロラクトン（ＰＣＬ）は、ある特定の薬物の有無にかかわらず、より低い、例えば、１，５７５撚りよりもはるかに低い数で撚り合わせ、かつ依然として強度要件を上回ることができる。撚りの数を増加させ、直径を減少させ、一方で強度を維持することができる。一部の実施形態では、最大で約５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％またはそれより多くの治療剤、予防剤または診断剤を含むことは、依然として強度のためのＵＳＰ要件を満たすことができる。
【００７１】
高度に結晶性のポリマーを選び、より整列されたポリマー鎖およびより大きい個別の引張り率を有するナノファイバーを主として使用し、次いで、これらを撚り合わせて、それらをより強く、かつ損傷に対してより影響されなくさせることは、小さい直径の非常に強い繊維を製造する鍵である。ナノファイバーの高い結晶化度および整列されたポリマー鎖、ならびに潜在的疎水性を考慮すると、低下した強度をもたらし、ミクロンサイズのモノフィラメントに起こることである、ポリマー鎖およびポリマーマトリックスと混合されることよりはむしろ、剤は、それぞれのナノファイバーの外側／表面に移動する。
Ｂ．編組
【００７２】
編組は、２本の繊維（または繊維束）が互いの周りに撚り合わされないように絡み合わされた３本またはそれより多くの繊維または繊維束の組織である。一実施形態では、繊維は、コレクターから除去されて、当技術分野で公知の編組機械の中に置かれて、繊維の編組を形成する。電界紡糸システムは、編組するよりもむしろ撚り合わせる。いくつかの複合繊維が収集され、ドリルチャックおよび／またはスタンドスチルもしくは回転する並行スタンドに取り付けられ、ドリルチャックが回転されて、個別ナノファイバーが一緒に撚り合わされるのと同様に複合繊維を一緒に撚り合わせて、複合繊維を製造することができる。
【００７３】
収集表面から繊維を除去するためのシステムの構成要素は、例証された形態である必要はない。任意の適当な構成要素、例えば、ブレード、ウェッジ、プレート、または収集表面から繊維をせん断または切断し得る任意の形の他のデバイスが、繊維を除去するために含まれ得る。
【００７４】
一部の実施形態では、多数の１０−０および／または１１−０ナノファイバー縫合糸が、編組されて、２−０〜７−０縫合糸のためのＵ．Ｓ．Ｐ．仕様を満たす薬物負荷縫合糸を作製してもよい。
２．電界紡糸装置の構成
【００７５】
一般に、並行コレクターは、ニードルまたはノズルに垂直である位置に並べられた状態である。ニードルまたはノズルは、コレクターに対して９０°、８５°、８０°、７５°、７０°、６５°、６０°、５５°、５０°、４５°、４０°、３５°、３０°、または別の非並行角度であり得る。ニードルの端部またはノズルの先端部と、コレクターとの間の距離は、約４ｃｍ〜約１００ｃｍ、またはさらにはより大きくあり得る。一部の実施形態では、この距離は、約６ｃｍ〜約２５ｃｍである。
【００７６】
モータと並行スタンドとの間の距離（ｄ）、例えば、図１における２７０と２０２との間、または図１１における３７０と３０２との間の距離は、約２ｍｍ〜最大で約２００ｃｍ、またはさらにはより大きくあり得る。最大可能距離は、一般に、繊維直径のみならず、他の形成パラメーターにも関係すると理解される。一部の実施形態では、コレクター間の距離は、約１５ｃｍ〜約３５ｃｍである。
【００７７】
一般に、コレクターの高さは、ほぼ同じ、すなわち、並行なコレクターである。他の場合では、対向するコレクターの高さは、より高いコレクターの１０％、２０％、３０％、４０％、またはそれより多くの差で、異なる高さのものであり得る。
【００７８】
ポリマー溶液、ゾル−ゲル、懸濁液または溶融物が、電界紡糸噴出デバイス（例えば、ニードル付きシリンジ、ノズル）に投入されてもよい。ニードルは、３４ゲージ〜７ゲージの直径を有する標準的ニードルであり得、ここで、直径は、ゲージサイズとともに減少する。一部の実施形態では、多数のニードルが、コレクターに向けてポリマージェットの多数のストリームを生成させるために使用される。ポリマージェットがそこから開始するニードルまたはノズルの高さは、コレクターの高さと同じまたは異なることができる。好ましい実施形態では、ニードルの高さは、並行コレクターのものよりも大きい。一実施形態では、ニードルは、水平向きに向けられ、別の実施形態では、垂直向きに向けられる。ニードルが水平レベルに対してある角度は、好ましくはコレクターの高さ以上の高さから、０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、または９０°であり得る。ニードル、またはニードルが取り付けられているシリンジは、モータ付きプラットフォーム、例えば、ステージ、ディスペンサーの上に搭載されて、システムの構成の変更またはニードルの移動を可能にし得る。
【００７９】
ポリマー溶液は、当技術分野で公知のプログラム可能なシリンジポンプにより制御されるシリンジ内に保持され得る。ニードルのゲージ、ポリマー溶液がニードルから押し出される速度、および電界紡糸されるポリマーの体積は、溶液の組成および粘度、コレクターの構成、ならびに形成される繊維の所望の特性によって調整され得る。一部の実施形態では、多数のニードルが、コレクター上にポリマージェットの多数のストリームを生成させるために使用される。
【００８０】
シリンジポンプは、当技術分野で公知のモータ付きステージの上の基盤の上に搭載され得る。これにより、ｘ方向およびｙ方向のニードルの動きが制御される。ｘ方向に沿っての移動は、ニードルをコレクターからより近くに、またはより離れて位置付けし得、一方でｙ方向に沿っての移動は、ニードルを並行コレクターの中心線から一定の距離に位置付け得る。
【００８１】
溶液の表面張力による力に打ち勝ち、ジェットを形成するために必要とされる臨界場強度は、システムの多くの可変要素に依存する。これらの可変要素には、ポリマーおよび溶媒の種類だけでなく、溶液濃度および粘度、ならびにシステムの温度が含まれる。一般に、形成されるジェットの特徴付け、したがって、形成される繊維の特徴付けは、主として溶液粘度、電界紡糸ジェットにより運ばれる正味電荷密度、および溶液の表面張力に依存する。小さい直径の繊維を形成する能力は、関与する様々なパラメーターのすべての組み合わせに依存する。例えば、より低い粘度の溶液の電界紡糸は、平滑な繊維よりもむしろ、ビーズ化された繊維を形成する傾向がある。事実、低分子量ポリマーの多くの低粘度溶液は、溶液を静電的に紡糸する試みがなされる場合、繊維を形成するよりもむしろ、液滴またはビーズに分裂する。より高い値の表面張力を有する溶液も、平滑な繊維よりもむしろ、ビーズ化繊維、またはポリマー材料の単なるビーズを形成する傾向がある。したがって、任意の特定の実施形態のための好ましい溶媒は、一般に、当技術分野で公知であるとおりに、他の材料のみならず、形成パラメーターに依存する。
【００８２】
一部の実施形態では、電界紡糸繊維は、大部分の縫合糸はエチレンオキシドなどの手段によって滅菌され得るけれども、その後の滅菌の必要性を回避するために滅菌条件下で作製される。
【００８３】
追加的な要素、例えば、温度制御のための手段、例えば、ストリップヒーター、ファン、または温度制御器を、電界紡糸システムに含めることができる。
【００８４】
１つまたは２つのモータは、一方または両方の対向するコレクターに接続され得る。一般に、モータは、アダプターを介して具体的なコレクターと接続することを可能にするシャフトを有する。一般に、モータは、１分当たり１，０００回転（ｒｐｍ）、２，０００ｒｐｍ、３，０００ｒｐｍ、４，０００ｒｐｍ、５，０００ｒｐｍ、６，０００ｒｐｍ、７，０００ｒｐｍ、８，０００ｒｐｍ、９，０００ｒｐｍ、１０，０００ｒｐｍ、またはそれより多くの速度まで時計回り、または反時計回りの回転を与えることができる。
【００８５】
３．マルチフィラメント繊維を製作する他の方法
【００８６】
他の方法が、十分な強度および薬物負荷能力を有する超極細の、撚り合わせマルチナノファイバーを製作するために使用されてもよい。一般に、細いナノファイバーは、製作され、束で撚り合わされて、機械的特性を強固にし、強化する。電界紡糸のためのシングルニードルシングルジェット、シングルニードルマルチジェット、マルチニードルマルチジェット、またはさらにはニードルレスの構成が、ポリマーナノファイバーを製作するために使用されてもよく、これはその後、異なる角速度および／または異なる角方向でナノファイバーの束の２つの端部を回転させることによって撚り合わされる。ポリマーナノファイバーを製作するために、電界紡糸以外の技術、例えば、メルトブローイング、二成分紡糸、フォーススピニング、およびフラッシュ紡糸がまた、使用されてもよい。
メルトブローイング
【００８７】
メルトブローイングプロセスでは、溶融ポリマーが鋳型（ｄｉｅ）のオリフィスを通して押し出される。繊維は、空気抗力によりオリフィスから出て来るポリマーストリームの伸長によって形成され、ウェブの形態で適当なコレクターの表面上で収集される。平均繊維直径は、主として処理能力速度、溶融粘度、溶融温度、空気温度および空気速度に依存する。ナノファイバーは、小オリフィスを有する特別の鋳型設計、ポリマー溶融物の粘度の低下、およびメルトブローイングセットアップの適当な修正によって作製され得る。ナノファイバーの形成前にそれが鋳型を離れるときに繊維の突然の冷却を減少または防止するために、高温空気流が、鋳型の周りにポリマーの同じ方向で供給されてもよい。フィラメントに沿って流れる高温空気流は、それらをより小さい直径に減衰させるのを助ける。ポリマー溶融物の粘度は、温度を増加させることによって下げることができる。
テンプレート溶融押出し
【００８８】
テンプレート溶融押出しでは、溶融ポリマーは、テンプレート（例えば、陽極酸化アルミニウムメンブレン（ＡＡＯＭ））の細孔を通して押し込まれ、次いでその後、室温に冷却される。特殊ステンレス鋼器具が、圧力に耐え、細孔の方向に沿った溶融ポリマー移動を制約するために、テンプレートを支持するように設計されてもよい。ポリマーを含有する器具は、コンプレッサ（温度制御機能付き）の高温プレート上に置かれ、続いてポリマー溶融物が押し込まれる。単離ナノファイバーが、テンプレートの除去（例えば、適切な溶媒による溶解）によって得られてもよい。
フラッシュ紡糸
【００８９】
フラッシュ紡糸プロセスでは、液体紡糸剤中でポリマーを形成する繊維の溶液は、より低い温度および実質的により低い圧力のゾーン中に紡糸されて、プレキシフィラメンタリフィルム−フィブリルストランドを生成させる。紡糸剤は、１）その正常沸点未満でポリマーに対して非溶媒であるべきあり、２）高圧でポリマーが入っている溶液を形成し得、３）溶液圧力がわずかに低下させられる場合にポリマーと所望の二相分散液を形成することができ、および４）フラッシュが実質的に低い圧力ゾーン中に放出される場合に蒸発すべきであるフラッシュ紡糸にとって必要とされる。フラッシュ紡糸は、ポリオレフィンおよび高分子量ポリマーなどのポリマーを溶解させる困難に対してより適する。紡糸温度は、ポリマーの融点、およびポリマーの収集前の溶媒蒸発を行うために溶媒の沸点よりも高くあるべきである。
二成分紡糸
【００９０】
二成分紡糸は、紡糸鋳型を通しての２種のポリマーの紡糸（これは、海島（ＩＩＳ）、サイドバイサイド、シース−コア、カンキツまたはセグメント化パイ構造を有する二成分繊維を形成する）、および一方のポリマーの除去を伴う２ステッププロセスである。
他の手法
【００９１】
一部の実施形態では、開示されたステントデバイスは、電界紡糸以外の方法、例えば、３Ｄ印刷およびポリマー溶液中ディッピング、ならびに円筒状／ワイヤ造形テンプレートの乾燥、続いてステントのポリマー壁が形成された後のテンプレートの除去によって調製されてもよく、その結果、ルーメンを囲む壁を含むステントデバイスとなる。
ＩＩＩ．縫合糸としてのマルチフィラメント繊維または縫合糸のための被覆物
１．特性
Ａ．直径および強度
【００９２】
縫合糸直径は、米国薬局方（Ｕ．Ｓ．Ｐ．）により定義されている。現代の縫合糸は、＃２（重編組縫合糸）〜＃１１−０（眼科用微細モノフィラメント縫合糸）の範囲である。眼科使用のための適当な直径は、ＵＳＰサイズ６．０〜１１．０、好ましくは７．０〜１１．０、より好ましくは８．０〜１１．０、最も好ましくは９．０〜１１．０である。
【００９３】
形成されたままの吸収性縫合糸は、米国薬局方に示された吸収性縫合糸のための強度要件を満たす（表１）。
【００９４】
【表１】
2019507662.tif 000002
【００９５】
非吸収性縫合糸の場合、異なる直径の縫合糸のための強度要件は、例えば、被覆物のタイプに基づいて、米国薬局方において分類される。例えば、クラスＩ縫合糸は、被覆物が、たとえあったとしても、厚さに有意に影響を与えない、モノフィラメント、撚り合わせ、または編組構築物の、絹または合成繊維（例えば、編組された、絹、ポリエステル、またはナイロン；モノフィラメントのナイロンまたはポリプロピレン）から構成され；クラスＩＩ縫合糸は、綿もしくはリネン繊維、または被覆物が厚さに有意に影響を与えるが、強度に有意に寄与しない、被覆された天然もしくは合成繊維から構成され（例えば、バージン絹縫合糸）；およびクラスＩＩＩ縫合糸は、モノフィラメントまたはマルチフィラメントの金属ワイヤから構成される。
【００９６】
形成されたままの非吸収性縫合糸は、米国薬局方に示された非吸収性縫合糸のための強度要件を満たす（表２）。
【００９７】
【表２】
2019507662.tif 000003
【００９８】
形成されたままの縫合糸は、典型的には１０μｍ〜約４００μｍ、好ましくは１０〜約５０ミクロン、より好ましくは約２０〜約５０ミクロンの直径を有する。縫合糸は、典型的には、少なくとも約７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１７００、または１８００ＭＰａのヤング率を有する。具体的には、繊維が撚り合わされるにつれて、マルチフィラメント「束」の全体直径は、一般に、例えば、５００μｍ、４００μｍ、３００μｍ、２００μｍ、１５０μｍ、１００μｍ、５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、または１０μｍに減少するが、一方で「束」は、ＵＳＰ標準に従って十分な引張り強さのものになる。本質的には、繊維は撚り合わされれば撚り合わされるほど、その複合材料はより引き締まったものになり、具体的サイズの単一縫合糸の中に詰めることができる繊維はより多くなる。これは、撚り合わせが強度を増加させる主たる理由の一つである。
【００９９】
一部の実施形態では、縫合糸は、上記直径および少なくとも約６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、または１０００ＭＰａの引張り率（例えば、ヤング率）を有する。特定の実施形態では、縫合糸は、約１０００〜約２５００ＭＰａ、好ましくは約１２００〜約２５００ＭＰａ、より好ましくは約１３００〜約２３００ＭＰａの引張り率（ヤング率）を有する。縫合糸は、必須の期間、引張り強さを保持すべきである。
【０１００】
薬物負荷縫合糸の一部の実施形態では、縫合糸は、異なる直径について表１および表２でＵＳＰにより具体化されたとおりの破断強度を有する。
Ｂ．吸収性
【０１０１】
一部の実施形態では、マルチフィラメント繊維は、材料に依存して１０日〜１年であり得る所与の期間後に組織内で分解される吸収性材料で作製される。それらは、身体の内部組織の多くで使用され得る。創傷がしっかりと癒着するのに３週が十分である場合、縫合糸はもはや必要とされず、吸収性マルチフィラメント繊維は、身体内に外来材料を残さず、患者が縫合糸を除去してもらう必要はない。吸収性ポリマーの例は、以下に生分解性ポリマーとして列挙される。
【０１０２】
他の実施形態では、マルチフィラメント繊維は、身体により代謝されない非吸収性材料で作製される。それらは、縫合糸が数週後に除去され得る皮膚創傷縫合で、または吸収性縫合糸が適切でない一部の内部組織でのいずれかで使用され得る。
【０１０３】
一般に、マルチフィラメント繊維を調製するために電界紡糸で任意のポリマーが使用され得る。例えば、心臓および血管内の周期的な動きは、創傷に癒着するための十分な時間を与えるために、３週より長くとどまる縫合糸材料を必要とし得る。膀胱のような、体液を含有する他の臓器は、吸収性縫合糸を、創傷が治癒するにはあまりに早く消失させ得る。したがって、非吸収性材料、または吸収性材料と非吸収性材料との混合物は、電界紡糸繊維を調製し、縫合糸に、または縫合糸のための被覆物に撚り合わせるために使用される。非吸収性ポリマーの例は、以下に非分解性ポリマーとして列挙される。
【０１０４】
電界紡糸繊維が既存の吸収性または非吸収性の縫合糸または縫合糸スレッドを被覆するために使用される、ある実施形態では、繊維は、分解性または非分解性ポリマーで作製され得る。
Ｃ．被覆物特性
【０１０５】
マルチフィラメント繊維は、既存の縫合糸を被覆して、所望の表面特性を与えるために使用され得る。一部の実施形態では、被覆性繊維は、ナノファイバーに封入される１種または複数の治療剤、予防剤、または診断剤を含み、これにより、非剤溶出性縫合糸上に撚り合わせ後に、剤の持続放出が可能になる。
【０１０６】
他の実施形態では、被覆物は、良好な結節安定性を維持しながら、滑りを改善し、刺激および毛細管現象を低下させる。電界紡糸繊維を縫合糸の周りに撚り合わせることによって、被覆性繊維は、依然として十分に細く、縫合糸の強度が損なわれることなく、操作中に容易に擦り落とされない。摩擦係数が低ければ低いほど、スレッドはより取れなくならず、組織を傷つけない。例えば、グリコネート、すなわち、グリコリド（例えば、７２％）、トリメチレンカーボネート（例えば、１４％）、およびカプロラクトン（例えば、１４％）から作られたコポリマーは、良好な滑り性および／または結節安定性を合わせもって、電界紡糸繊維を調製し、または複合縫合糸上に被覆されるために使用され得る。
２．組成
Ａ．ポリマー
【０１０７】
一部の実施形態では、生物学的用途における使用に適すると見出されているポリマーが用いられ得る。一部の実施形態では、分解性であるポリマーが用いられ得る。非分解性ポリマーは、単独で、分解性ポリマーと組み合わせて、またはそれと順次に用いられ得る。
【０１０８】
電界紡糸ノズルまたはシリンジ中に投入されるポリマー溶液は、任意の適当な溶媒を含み得る。溶媒の選択は、溶液の特性、したがって、プロセス中に形成されるナノファイバーの特性を決定する際に重要であり得る。例には、ヘキサフルオロイソプロパノール、メタノール、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルホルムアミド、アセトン、酢酸、アセトニトリル、ｍ−クレゾール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、トルエン、および溶媒の混合物が含まれる。
【０１０９】
好ましいポリマーには、ポリヒドロキシ酸、例えば、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）およびポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、および５ｋＤａ〜５００ｋＤａの分子量を有するポリマー（すなわち、ポリ−ｌ−乳酸／ポリエチレングリコール）の組み合わせが含まれる。
【０１１０】
適当な生分解性で生体適合性のポリマーの他の例には、ポリヒドロキシアルカノエート、例えば、ポリ−３−ヒドロキシブチレートまたはポリ−４−ヒドロキシブチレート；ポリ（オルトエステル）；ポリ酸無水物；ポリ（ホスファゼン）；ポリ（ラクチド−ｃｏ−カプロラクトン）；ポリカーボネート、例えば、チロシンポリカーボネート；ポリアミド（合成および天然ポリアミドを含む）；ポリエステルアミド；他のポリエステル；ポリ（ジオキサノン）；ポリウレタン；ポリエーテルエステル；ポリメチルメタクリレート；ポリシロキサン；ポリ（オキシエチレン）／ポリ（オキシプロピレン）コポリマー；ポリケタール；ポリホスフェート；ポリヒドロキシバレレート；およびそれらのコポリマーが含まれる。
【０１１１】
最も好ましい実施形態では、生分解性のポリマーは、ポリカプロラクトンもしくはポリグリコリド、またはポリ−（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）、例えば、約５５〜約８０モル％のラクチドモノマーおよび約４５〜約２０モル％のグリコリドを含有するポリ−（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）および約６５〜約７５モル％のラクチドモノマーおよび約３５〜約２５モル％のグリコリドを含有するポリ−（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）である。ポリ−（Ｄ，Ｌ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド）は、末端酸基を含有し得る。
【０１１２】
生分解性で、生体適合性のポリマーは、アルキル部分で置換されたラクチド単位を有するポリ乳酸ポリマーまたはコポリマーであり得る。例には、ポリ（ヘキシル置換ラクチド）またはポリ（ジヘキシル置換ラクチド）が含まれるが、それらに限定されない。
【０１１３】
ポリマーの分子量は、所望の特性、例えば、薬物放出速度、引張り強さおよび引張り率、ならびに具体的な用途についての分解性を最適化するために変えられ得る。１種または複数の生分解性で、生体適合性のポリマーは、約１ｋＤａ〜５００ｋＤａの分子量を有し得る。ある特定の実施形態では、生分解性で、生体適合性のポリマーは、約１５ｋＤａ〜約３００ｋＤａ、より好ましくは約５０ｋＤａ〜約２０００ｋＤａの分子量を有する。
【０１１４】
非分解性ポリマーには、ポリウレタン、シリコーンまたはケイ素エラストマー、ポリエステル、アクリルポリマーおよびコポリマー、ハロゲン化ビニルポリマーおよびコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、エチレン−メチルメタクリレートコポリマー、ＡＢＣ樹脂、およびエチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリアミド、例えば、ナイロン６６およびポリカプロラクタム、ポリイミド；ポリエーテル、ならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１に記載の生体適合性ポリマーが含まれる。
Ｂ．治療剤、予防剤、または診断剤
【０１１５】
本繊維は、１種または複数の治療剤、予防剤、または診断剤を含んでもよく、それらは、電界紡糸前に溶液中でポリマーにブレンドされ、封入され、コンジュゲートされるか、または形成された繊維の間に取り込まれ、もしくはそれとコンジュゲートされる持続放出ナノ粒子／マイクロ粒子製剤内に封入され／コンジュゲートされる。これらは、タンパク質、ペプチド、核酸、炭水化物、脂質、もしくはそれらの組み合わせ、または小分子であってもよい。適当な小分子活性剤には、有機および有機金属化合物が含まれる。一部の場合では、小分子活性剤は、約２０００ｇ／モル未満、好ましくは約１５００ｇ／モル未満、より好ましくは約１２００ｇ／モル未満、最も好ましくは約１０００ｇ／モル未満の分子量を有する。他の実施形態では、小分子活性剤は、約５００ｇ／モル未満の分子量を有する。小分子活性剤は、親水性、疎水性、または両親媒性化合物であり得る。生体分子は、典型的には約２０００ｇ／モルより大きい分子量を有し、繰り返し単位、例えば、アミノ酸（ペプチド、タンパク質、酵素など）または窒素含有塩基単位（核酸）から構成されてもよい。好ましい実施形態では、活性剤は、眼科用の治療剤、予防剤、または診断剤である。
【０１１６】
代表的な治療剤には、鎮痛剤、抗線維化／抗瘢痕形成剤、抗炎症薬（免疫抑制剤および抗アレルギー剤、抗感染症剤を含む）、および麻酔剤が含まれるが、それらに限定されない。例示的な鎮痛剤には、単純鎮痛剤（例えば、パラセタモル、アスピリン）、非ステロイド系抗炎症薬（例えば、イブプロフェン、ジクロフェナクナトリウム、ナプロキセンナトリウム）、弱オピオイド（例えば、コデインリン酸塩、トラマドール塩酸塩、デキストロプロポキシフェン塩酸塩（ｄｅｘｔｒｏｐｒｏｐｏｘｙｐｈｅ  ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）およびパラセタモルを含む組み合わせ）、および強オピオイド（例えば、モルフィネ硫酸塩、オキシコドン、ペチジン塩酸塩）が含まれる。抗炎症薬の一部の例には、トリアムシノロンアセトニド、フルオシノロンアセトニド、プレドニゾロン、デキサメタゾン、ロテプレンドール、フルオロメトロンが含まれる。免疫モジュレーティング薬、例えば、シクロスポリン、タクロリムスおよびラパマイシン。非ステロイド系抗炎症薬には、ケトロラック、ネパフェナク、およびジクロフェナクが含まれる。抗感染剤には、抗ウイルス剤、抗細菌剤、抗寄生虫剤、および抗真菌剤が含まれる。例示的な抗生物質には、モキシフロキサシン、シプロフロキサシン、エリトロマイシン、レボフロキサシン、セファゾリン、バンコマイシン、チゲサイクリン、ゲンタマイシン、トブラマイシン、セフタジジム、オフロキサシン、ガチフロキサシン；抗真菌剤；アムホテリシン、ボリコナゾール、ナタマイシンが含まれる。本開示の縫合糸に含めるのに適当な例示的なステロイドには、テストステロン、コール酸、デキサメタゾン、ラノステロール、プロゲステロン、メドロゲストン、およびβ−シトステロールが含まれるが、それらに限定されない。
【０１１７】
一部の実施形態では、レボフロキサシン、モキシフロキサシン、バシトラシン、シロリムス、スニチニブ、トリアムシノロンアセトニド、シクロスポリン、およびデキサメタゾンが、個別に、または製剤中で組み合わせて含まれる。
【０１１８】
眼科学用途の場合、活性剤は、血管疾患または障害の処置のための眼内圧（ＩＯＰ）を下げる抗緑内障剤、抗血管新生剤、成長因子、およびそれらの組み合わせを含み得る。抗緑内障剤の例には、マイトマイシンＣ、プロスタグランジン類似体、例えば、トラボプロストおよびラタノプロスト、プロスタミド、例えば、ビマトプロスト；ベータ−アドレナリン受容体アンタゴニスト、例えば、チモロール、ベタキソロール、レボベタキソロール、およびカルテオロール、アルファ−２−アドレナリン受容体アゴニスト、例えば、ブリモニジンおよびアプラクロニジン、カルボニックアンヒドラーゼ阻害剤、例えば、ブリンゾラミド、アセタゾラミン、およびドルゾラミド、縮瞳剤（すなわち、副交感神経作用剤）、例えば、ピロカルピンおよびエコチオペート）、セロトニン作動剤、ムスカリン剤、ならびにドーパミン性アゴニストが含まれる。
【０１１９】
代表的な抗血管新生剤には、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）に対する抗体、例えば、ベバシズマブ（ＡＶＡＳＴＩＮ（登録商標））およびｒｈｕＦＡｂ  Ｖ２（ラニビズマブ、ＬＵＣＥＮＴＩＳ（登録商標））、およびアフリベルセプト（ＥＹＬＥＡ（登録商標））を含む他の抗ＶＥＧＦ化合物；ＭＡＣＵＧＥＮ（登録商標）（ペガプタニブ（ｐｅｇａｐｔａｎｉｍ）ナトリウム、抗ＶＥＧＦアプタマーまたはＥＹＥ００１）（Ｅｙｅｔｅｃｈ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ）；色素上皮由来因子（ＰＥＤＦ）；ＣＯＸ−２阻害剤、例えば、セレコキシブ（ＣＥＬＥＢＲＥＸ（登録商標））およびロフェコキシブ（ＶＩＯＸＸ（登録商標）；インターフェロンアルファ；インターロイキン−１２（ＩＬ−１２）；サリドマイド（ＴＨＡＬＯＭＩＤＥ（登録商標））およびそれらの誘導体、例えば、レナリドミド（ＲＥＶＬＩＭＩＤ（登録商標））；スクアラミン；エンドスタチン；アンギオスタチン；リボザイム阻害剤、例えば、ＡＮＧＩＯＺＹＭＥ（登録商標）（Ｓｉｒｎａ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ）；多機能性抗血管新生剤、例えば、ＮＥＯＶＡＳＴＡＴ（登録商標）（ＡＥ−９４１）（Ａｅｔｅｒｎａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｑｕｅｂｅｃ  Ｃｉｔｙ、Ｃａｎａｄａ）；受容体チロシンキナーゼ（ＲＴＫ）阻害剤、例えば、スニチニブ（ＳＵＴＥＮＴ（登録商標））；チロシンキナーゼ阻害剤、例えば、ソラフェニブ（Ｎｅｘａｖａｒ（登録商標））およびエルロチニブ（Ｔａｒｃｅｖａ（登録商標））；  上皮増殖因子受容体に対する抗体、例えば、パニツムマブ（ＶＥＣＴＩＢＩＸ（登録商標））およびセツキシマブ（ＥＲＢＩＴＵＸ（登録商標））、ならびに当技術分野で公知の他の抗血管新生剤が含まれるが、それらに限定されない。
【０１２０】
一部の場合、剤は、目的の組織を画像化するか、そうでなければ評価する診断剤である。診断剤の例には、常磁性分子、蛍光化合物、磁性分子、および放射性核種、ｘ線造影剤、およびコントラスト媒体が含まれる。
【０１２１】
活性剤は、それらの中性形態、または薬学的に許容される塩の形態で存在してもよい。一部の場合、それは、塩の有利な物理的特性、例えば、増強された安定性または望ましい溶解度もしくは溶解プロファイルの１つまたは複数のために活性剤の塩を含有する製剤を調製することが望ましくあり得る。
【０１２２】
一般に、薬学的に許容される塩は、活性剤の遊離酸または塩基形態と、水もしくは有機溶媒中の、またはそれらの２種の混合物中の化学量論的量の適切な塩基もしくは酸との反応によって調製され得；一般に、エーテル、酢酸エチル、エタノール、イソプロパノール、またはアセトニトリルのような非水性媒体が好ましい。薬学的に許容される塩には、無機酸、有機酸、アルカリ金属塩、およびアルカリ土類金属塩から誘導される活性剤の塩、ならびに薬物と適当な有機リガンドとの反応により形成される塩（例えば、第四級アンモニウム塩）が含まれる。適当な塩の一覧は、例えば、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、第２０版、Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＆  Ｗｉｌｋｉｎｓ、Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ、ＭＤ、２０００年、７０４頁に見出される。薬学的に許容される塩の形態で時に投与される眼科用薬物の例には、チモロールマレエート、ブリモニジンタルトレート、およびナトリウムジクロフェナクが含まれる。
【０１２３】
剤（複数可）は、ポリマーと一緒に一般的な溶媒を使用して粒子、例えば、薬物単独のマイクロ粒子および／もしくはナノ粒子、またはマトリックス、例えば、ポリマーマトリックスを含有するマイクロ粒子および／もしくはナノ粒子として繊維中に直接分散されるか、または組み込まれ得、ここで、剤（複数可）は、粒子によって封入されるか、またはそうでなければ、粒子と会合される。
【０１２４】
完成繊維または繊維の形成構造中の薬物の濃度は、変わり得る。一部の実施形態では、薬物の量は、完成ステントの約０．１重量％〜約５０重量％、好ましくは約１重量％〜約２０重量％、より好ましくは約３重量％〜約２０重量％、最も好ましくは約５重量％〜約２０重量％である。
【０１２５】
特定の実施形態では、剤は、とりわけ、眼科学、心臓学、または神経学における疾患または障害を阻害し、予防し、または処置するのに有効な量で少なくとも２週間、４週間、６週間、８週間、１０週間、１２週間、１６週間、または２０週間放出される。
【０１２６】
縫合糸は、親水性ポリマー、例えば、ＰＥＧまたはＰＯＬＯＸＡＭＥＲ（登録商標）の包含によって改変されて、活性剤、例えば、抗微生物剤のバースト放出、続いて、長期間、例えば、１週、２週、４週、６週、８週、１０週、１２週、１４週、１６週、１８週、または２０週にわたっての持続放出を与え得る。
Ｃ．製剤
【０１２７】
完成繊維中のポリマー（複数可）の量は、変わり得る。一部の実施形態では、ポリマー（複数可）の濃度は、完成繊維の約７５重量％〜約８５重量％である。一部の実施形態では、ポリマー（複数可）の濃度は、完成繊維の約８５重量％〜約１００重量％である。
【０１２８】
代表的な添加剤には、ｐＨ調整剤、保存剤、抗酸化剤、懸濁化剤、湿潤剤、粘度調整剤、等張化剤、安定剤、およびそれらの組み合わせが含まれる。溶媒の残留レベルがあってもよい。適当な薬学的に許容される添加剤は、好ましくは安全と一般に認識され（ＧＲＡＳ）、かつ望ましくない生物学的副作用または不要な相互作用を引き起こすことなく個人に投与されてもよい材料から選択される。
Ｄ．キットまたはパッケージング
【０１２９】
一部の実施形態では、縫合糸は、滅菌され、容器が開けられるまで滅菌性が維持されるように設計された容器（例えば、パケット）内に乾燥状態で、または流体中にパッケージングされる。一部の実施形態では、縫合糸は、ニードルに固定され、これは、滅菌およびパッケージングされる。
ＩＶ．使用の方法
１．縫合糸
【０１３０】
マルチフィラメントポリマー縫合糸は、薬物送達ビヒクルとして、ならびに限定されないが、眼科学（例えば、抗菌術；角膜トランスプラント；外傷；アカントアメーバ角膜炎：特殊手術）、心臓学、血管手術（例えば、吻合、またはグラフト）、美容整形手術（例えば、ケロイド／肥厚性瘢痕除去；手術後の瘢痕形成を予防するためのステロイド負荷；）、再生医学（例えば、末梢神経再生）、および小児手術を含めて、手術で創傷を縫合するための縫合糸として同時に使用され得る。眼において、適用には、眼科手術で、または眼に対する傷害もしくは外傷によって引き起こされたものが含まれる。それらはまた、血管またはグラフト吻合を促進するために使用され得る。本繊維はまた、皮膚創傷または内部組織、例えば、神経、心臓、膀胱などのための縫合糸として使用され得る。
【０１３１】
縫合糸は、当技術分野で公知の様々な眼科手技で使用され得る。例には、線維柱帯切除術ならびに翼状片除去、白内障手術、斜視矯正手術、全層角膜移植、強膜切除、および結膜縫合が含まれるが、それらに限定されない。
【０１３２】
線維柱帯切除術は、緑内障の処置で使用される眼科手術手技である。眼の小柱網および隣接構造の一部の除去により、眼の内から結膜の下へ房水を排液して、眼内圧を緩和することができる。強膜弁は、典型的にはいくつかの縫合で元どおりに緩く縫合される。一般的な合併症には、濾過胞炎（典型的には微生物、例えば、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ、Ｐｒｏｐｒｉｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ、またはＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓにより引き起こされる孤立性濾過胞感染）、炎症、および濾過胞関連眼内炎が含まれる。
【０１３３】
眼内炎は、眼窩およびそれらの隣接構造の炎症である。視力または眼自体の喪失をもたらし得る、すべての眼内手術、特に、白内障手術の可能な合併症である。眼内炎は、通常は重度疼痛、視力喪失、ならびに結膜およびその下にある上強膜の発赤を伴う。感染性病因が最も一般的であり、様々な細菌および真菌が眼内炎の原因として単離されてきた。患者は、強力な抗生物質の硝子体内注射を提供し、およびまた必要に応じて緊急の経毛様体扁平部水晶体切除術を準備する緊急介入について通常決定する眼科医および／または硝子体−網膜専門医による緊急検査を必要とする。脱核が、見えずかつ痛い眼を除去するために必要とされてもよい。
【０１３４】
理想的には、眼科用縫合糸材料は、生分解性または吸収性であり、かつ必須の引張り強さ、機械的率（ｍｏｄｕｌｕｓ）を保持して、有用な縫合糸寿命にわたって生分解性であり、治療剤または予防剤を送達して患者好結果を増加させることができる。しかしながら、縫合糸が生分解性であることは本質ではない。翼状片除去、白内障手術および斜視矯正手術の場合、縫合糸は、創傷を縫合し、抗生物質薬および抗炎症薬を放出するために使用することができる。線維柱帯切除術の場合、縫合糸は、強膜弁の上に置かれて、局所化学治療剤を与え、瘢痕組織の産生を減少させ、結膜縫合後に抗生物質を放出することができる。全層角膜移植では、縫合糸は、グラフトを保持するのみならず、抗生物質剤および免疫抑制剤を放出する。
２．被覆物
【０１３５】
撚り合わせマルチフィラメント繊維は、既存の縫合糸または他のデバイスの周りに織られ、それを被覆して、追加的な機能および／または表面特性を与え得る。一部の実施形態では、被覆性繊維は、ナノファイバー内に封入される１種または複数の治療剤、予防剤または診断剤を含む。異なる活性剤を含む２つまたはそれより多い繊維集団は、縫合糸上で撚り合わされ、被覆物を形成し、および一連の被覆、および撚り合わせの締まり具合に依存して、異なる活性剤のための放出プロファイルは、制御され、微細に調整される。
【０１３６】
他の実施形態では、被覆物は、良好なノット固定をなお維持しながら、滑りを改善し、刺激および毛細管現象を低下させる。電界紡糸繊維を縫合糸の周りに撚り合わせることによって、被覆性繊維は、依然として十分に細く、縫合糸の強度を損なわず、かつ操作中に容易に擦り落とされない。具体的には、摩擦係数が低ければ低いほど、スレッドはより取れなくならず、組織を傷つけない。例えば、グリコネート、すなわち、グリコリド（例えば、７２％）、トリメチレンカーボネート（例えば、１４％）、およびカプロラクトン（例えば、１４％）から作られたコポリマーは、良好な滑り性および／またはノット固定を合わせもって、電界紡糸繊維を調製するために使用され得る。
３．他の適用
【０１３７】
材料の混合物が、電界紡糸されて、複合繊維を形成し得る。例えば、非ポリマー添加剤と組み合わせて１種または複数のポリマーを含む溶液が、電界紡糸されて、複合繊維を形成し得る。添加剤は、一般に、形成された繊維構造の所望の適用に基づいて選択される。例えば、１種または複数のポリマーは、望まれる場合に、ポリマーまたは非ポリマーであり得る生物学的に活性な添加剤と一緒に電界紡糸され得る。例として、繊維の３Ｄ構造は、１種または複数の治療剤、予防剤、および／または診断剤とともに電界紡糸ポリマーを含み得る。当技術分野で公知であるとおりに、例えば、Ｓｍｉｔｈらへの米国特許第６，８２１，４７９号、Ｓｍｉｔｈらへの同第６，７５３，４５４号、およびＣｈｕｎｇらへの同第６，７４３，２７３号に記載されたとおりに、二次的材料を形成中の繊維に組み込むことができる。
【０１３８】
他の実施形態では、超極細の、高い強度のマルチフィラメント繊維が、工業用途、例えば、水精製のための規定された隙間を有するメンブレンに編組され得る。
【０１３９】
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照することによりさらに理解される。
【０１４０】
縫合糸破断強度、Ｌｅｖｏ濃度、および細菌負荷は、以下に平均±標準誤差として提示する。破断強度および細菌負荷データについての統計的有意性は、一元配置分散分析、続いて、テューキー検定によって決定した。長期感染予防のカプラン−マイヤー曲線の統計的有意性は、マンテル−コックス検定によって決定した。
【実施例】
【０１４１】
（実施例１）：マルチフィラメント縫合糸の形成およびポリマータイプの効果
材料および方法
【０１４２】
使用したポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）、およびポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）（ＰＬＧＡ、７５：２５）は、すべて８０ｋＤａの分子量であり；使用したポリグリコリド（ＰＧＡ）およびポリジオキサノン（ＰＤＯ）は、それぞれ、Ｐｕｒａｃ：ＣｏｒｂｉｏｎおよびＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈからの単に市販のポリマーであった。
【０１４３】
図１に示されるとおりに、アダプター２６０を介してモータ２５０に接続された接地されたドリルチャック２７０は、電界紡糸繊維が一端の上に堆積するコレクター２０４であり；スタンドアローンの並行な接地スタンド２０２は、電界紡糸繊維の他端が上に堆積する別のコレクターとして使用した。２つの接地コレクター、２０２および２０４は、シリンジポンプに垂直に位置した。一方のコレクターの回転は、単一のマルチフィラメント縫合糸への堆積された並行な繊維の撚り合わせをもたらした。繊維堆積の量、結果として、縫合糸直径は、スプレー時間を調整することによって再現可能に調整することができた。
【０１４４】
１２０Ｗの調節された高電圧ＤＣ電源２００は、シリンジ２２０の端部上のブラントチップニードル２１０に電圧を印加した。これにより、シリンジ２２０内に保持された電化ポリマー溶液２３０のシリンジからの、噴出が可能になり、シリンジは、制御されたｘおよびｙ方向の動きができるモータ付きステージの上のプレキシガラス基盤上に搭載されたＮＥ−１０００プログラム可能シングルシリンジポンプ２４０により流量について制御した。ドリルチャック２７０を、アダプター２６０を介して搭載１２０Ｖ、１／３馬力、３００〜３，４５０ｒｐｍ速度制御モータ２５０（時計回りまたは反時計回りに回転可能）に接続した。１７ｋＶの印加電圧の２０Ｇブラントチップニードルを通して、並行接地コレクターのセットから１３ｃｍの距離のところで、４５０μＬ／時間でポンピングすることによって、溶液を電界紡糸し、並行ナノファイバーを形成した。次いで、一方のコレクターを回転（撚り数）の指定数について時計回りに回転させ、その後、縫合糸をコレクターから除去し、−２０℃で保存した。
【０１４５】
荷電ポリマージェットがニードルから噴出されると、それは、両方のコレクター２０４、２０２間の空隙に堆積した。ポリマー溶液が継続して噴射されるにつれて、数百の並行繊維が、ドリルチャックに取り付けられた一端およびスタンドアローン並行スタンドに取り付けられた他端によって形成された。
【０１４６】
次に、ドリルチャック２７０をコレクター２０４、２０２により規定された軸の周りに回転させて、並行繊維を、直径で２８μｍ太さに、および１，５７５撚り数を有して撚り合わせた。
【０１４７】
異なるポリマーで作られたこれらの縫合糸の破断強度を評価した。形態学は、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）下で調査した。
【０１４８】
縫合糸直径は、Ｅｃｌｉｐｓｅ  ＴＳ１００（Ｎｉｋｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｍｅｌｖｉｌｌｅ、ＮＹ）の２０×対物、および較正されたＳｐｏｔ  ５．２  Ｂａｓｉｃ画像化ソフトウェア（Ｓｐｏｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ、Ｓｔｅｒｌｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔｓ、ＭＩ）を使用して光学顕微鏡法により決定した。それぞれの縫合糸は、少なくとも２ｃｍ離れて３つの異なる位置で測定し、平均直径が指定直径の±０．５μｍ内である場合にのみ、さらなる実験で使用した。
【０１４９】
縫合糸形態学は、ＬＥＯ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ＳＥＭ（Ｚｅｉｓｓ、Ｏｂｅｒｋｏｃｈｅｎ、独国）を使用して１ｋＶでＳＥＭにより観察した。画像化の前に、試料を脱水し、次いで、１０ｎｍのＡｕ／Ｐｄ（Ｄｅｓｋ  ＩＩ、Ｄｅｎｔｏｎ  Ｖａｃｕｕｍ、Ｍｏｏｒｅｓｔｏｗｎ、ＮＪ）でスパッタコーティングした。
【０１５０】
縫合糸（それぞれの条件についてｎ＝３〜４）を垂直にクランプし、次いで、ＤＭＡ６８００（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｔｉｍｏｎｉｕｍ、ＭＤ）を使用して２．２６ｍｍ／分の速度で破断するまで引っ張った。
結果
【０１５１】
数百のナノファイバーを一方向に撚り合わせ、緊密に詰めた。図２に示されるとおりに、マルチフィラメント縫合糸（数百のナノファイバーの撚り合わせ後、２８μｍの全体太さを有する）は、最大強度を与えられたＰＣＬから作られ、１０−０縫合糸についてのＵＳＰ仕様に従うノット−プル引張り強さ要件を上回った。この研究は、約７５ｋＤａの分子量の列挙ポリマーすべてを比較して行った。他の分子量のポリマーが使用される場合は、異なるポリマー組成物が撚り合わせ後の最大強度を有してもよいと考えられる。マルチフィラメント縫合糸の走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）により、高度に一様で、非多孔質、かつ欠陥のない、ナノファイバーから構成されたスレッドの製造が確認され、ここで、個別のナノファイバーは、平坦でリボン形状の形態学を有した。個別のナノファイバーの平坦でリボン形状の形態学は、撚り合わせプロセスがナノファイバーの伸張をもたらすことを示し、これは、繊維の結晶化度および引張り強さを改善すると考えられた。
【０１５２】
マルチフィラメント薬物負荷縫合糸は、円柱状であり、１０−０縫合糸直径（２０〜２９μｍ）のためのＵ．Ｓ．Ｐ．仕様を満たし、それらを眼手術のためのサイズに適するものにさせた。ＳＥＭ画像は、それらが、市販の１０−０Ｅｔｈｉｌｏｎ（登録商標）（ナイロン）縫合糸にサイズおよび形状の両方でも匹敵することを示した。
【０１５３】
（実施例２）：モノフィラメント縫合糸の形成およびそれらの強度
【０１５４】
この研究は、本明細書に記載される撚り合わせマルチフィラメント構造との比較のためにモノフィラメント縫合糸で行った。
材料および方法
【０１５５】
図３Ａに示されるとおりに、単一コレクターによる電界紡糸構成を使用して、マイクロファイバーを得た。
【０１５６】
レボフロキサシンおよび１重量％、２重量％、または４重量％での異なる量のポリエチレングリコール、または２重量％のＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ１２７を含有するポリ（Ｌ−乳酸）（ＰＬＬＡ）溶液を電界紡糸した。簡単には、８６〜８９％（重量／重量）でのＰＬＬＡ（２２１ｋＤａ；Ｃｏｒｂｉｏｎ、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ、オランダ国）を、１０重量％でのレボフロキサシン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、および１〜４重量％のＰＥＧ（３５ｋＤａ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）またはＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ１２７（ＢＡＳＦ、Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ、７３  ＮＪ）のいずれかと混合し、クロロホルム（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）に、室温で２４時間溶解した。レボフロキサシン濃度は、一定に保持し、クロロホルム中ＰＬＬＡ濃度は、すべての処方で１５重量％に維持した。高電圧電源（Ｇａｍｍａ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ、Ｏｒｍｏｎｄ  Ｂｅａｃｈ、ＦＬ）、シリンジポンプ（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ、Ｗａｌｔｈａｍ、ＭＡ）、貸与溶媒（ｌｅｎｄｉｎｇ  ｓｏｌｖｅｎｔ）としてヘキサン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）を用いる回転金属コレクターからなるセットアップにおいてポリマー／薬物溶液を湿式電界紡糸することによって、縫合糸を製造した。４０ｒｐｍで回転するコレクターから５ｃｍ離れて、４．７ｋＶの印加電圧によって１３ｍＬ／時間でブラント化１８Ｇニードル（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を通してポリマー溶液を噴出させた。次いで、繊維を収集し、２日間脱水し、その後、−２０℃で保存した。
【０１５７】
８％Ｌｅｖｏと一緒の１５％ＰＣＬも、同じセットアップを使用して、１ｍＬ／時間の流量および直径で２８μｍにて使用した。
【０１５８】
縫合糸製造に続いて、繊維を脱水し、さらなる実験での使用に先立って−２０℃で保存した。引張り試験の前に、縫合糸を十分に解凍させ、３ｃｍセグメントに切断した。
【０１５９】
縫合糸形態学およびサイズアセスメントのために、縫合糸をエタノール（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）中で順次脱水し、乾燥させ、その後、１０ｎｍのＡｕ／Ｐｄでスパッタコーティングした。次いで、試料を、ＬＥＯ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ＳＥＭ（Ｚｅｉｓｓ、Ｏｂｅｒｋｏｃｈｅｎ、独国）を使用して１〜２ｋＶで走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ）によって画像化し、縫合糸直径は、ＩｍａｇｅＪソフトウェアを使用して測定した（それぞれの条件についてｎ＝１４）。
【０１６０】
引張り強さ測定について、縫合糸の機械的特性は、ＤＭＡ６８００（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｔｉｍｏｎｉｕｍ、ＭＤ）を使用して評価した。３ｃｍ長さの試料（それぞれの条件についてｎ＝７）を垂直にクランプし、５Ｎロードセルからの力を０．０５Ｎ／分で印加して、試料を破断するまで伸張させた。
【０１６１】
ｉｎ  ｖｉｔｒｏ薬物放出について、１０ｍｇの縫合糸（ｎ＝３）を、３７℃で回転する１０ｍＬの１×ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ、ＡＴＣＣ、Ｍａｎａｓｓａｓ、ＶＡ）中に入れた。それぞれの時点で、２ｍＬのアリコートを抜き出し、新鮮ＰＢＳで置き換えた。アリコートを凍結させ、凍結乾燥させ、高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ；Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｍｉｌｆｏｒｄ、ＭＡ）分析前に超純水に再懸濁させた。流量１ｍＬ／分で水：アセトニトリル（７５：２５ｖ／ｖ、９８Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）中０．１％ｖ／ｖトリフルオロ酢酸（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）の移動相の、Ｗａｔｅｒｓ  Ｓｙｍｍｅｔｒｙ（登録商標）３００Ｃ１８  ５μｍカラム中に、１００μＬの試料を注入した。溶出を、２９０ｎｍでの励起および５０２ｎｍでの発光でレボフロキサシンを検出する２９９８光ダイオードアレイ検出器によりモニターした。薬物負荷は、縫合糸の５ｍｇの試料をテトラヒドロフラン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）：アセトニトリル（２０：８０）の混合物中に溶解させ、放出試料と同じ条件下でカラム中に注入することによって決定した。
【０１６２】
細菌阻害のアセスメントについて、１ｃｍの縫合糸を１ｍＬのＰＢＳに入れ、３７℃で１時間、３時間、および６時間、ならびに１日間、２日間、３日間、４日間、５日間、６日間、および７日間（それぞれの時点についてｎ＝６）インキュベートした。Ｓ．ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ（ＡＴＣＣ）を、栄養寒天（ＢＤ、Ｆｒａｎｋｌｉｎ  Ｌａｋｅｓ、ＮＪ）を使用して作成された寒天プレート上３７℃で一晩培養した。それぞれの時点で、細菌阻害を調査するために、縫合糸を取り戻し、プレーティングされた培養液の上に置いた。縫合糸の周りの細菌阻害ゾーンを測定し、縫合糸配置２４時間後に画像化した。
【０１６３】
ｉｎ  ｖｉｖｏ生体適合性のアセスメントのために、動物を世話し、実験を、Ａｎｉｍａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｊｏｈｎｓ  Ｈｏｐｋｉｎｓ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙにより承認されたプロトコルに従って行った。プロトコルは、ＡＲＶＯ  Ｓｔａｔｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ａｎｉｍａｌｓ  ｉｎ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  ａｎｄ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈにも従った。１ｍｍの８−０Ｅｔｈｉｌｏｎ（登録商標）（ナイロン）、Ｖｉｃｒｙｌ（登録商標）（ポリ（乳酸−ｃｏ−グリコール酸）；ＰＬＧＡ）（Ｅｔｈｉｃｏｎ、Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ、ＮＪ）および４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸（ｎ＝３）を、６〜８週齢の雄Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラット（Ｈａｒｌａｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｆｒｅｄｅｒｉｃｋ、ＭＤ）の角膜に移植した。移植前に、ラットを、ケタミン：キシラジン（７５：５ｍｇ／ｋｇ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）の溶液で鎮静させ、１滴の０．５％プロパラカイン塩酸塩眼科用溶液（Ｂａｕｓｃｈ  ＆  Ｌｏｍｂ  Ｉｎｃ．、Ｔａｍｐａ、ＦＬ）を角膜に適用した。移植に続いて、ラットを感染の徴候について７日間毎日評価した。次いで、ラットを安楽死させ、眼を摘出し、ホルマリン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）中で２４時間固定し、パラフィンに埋め込み、横断面化し、組織学的評価のためにヘマトキシリンおよびエオシンで染色した。
結果
【０１６４】
ヘキサンを含有するコレクター中への４．７ｋＶの印加による１０重量％ポリマー溶液の電界紡糸および４０ｒｐｍでの回転（図３Ａに示されるとおりの）により、ビーズ化、ネッキング、または細孔なしの、単一の一様で欠陥のない円柱状フィラメントの製造が可能になった。４０ｒｐｍのコレクター速度で製造されたマイクロファイバーは、より低い速度で製造されたものよりも細く、コレクターのエッジで有意な繊維損失もあった、より高い速度で製造されたものよりも直径でより一様であった。これらの条件下で、数メートルの縫合糸材料を一時に製造することが可能であった。ＰＬＬＡおよびレボフロキサシンは、この実施例でコア縫合糸成分として役立った。
【０１６５】
図３Ｂおよび図３Ｃに示されるとおりに、２％Ｆ１２７を含有する電界紡糸モノファイバーは、ＵＳＰ仕様に従い９−０縫合糸としてカテゴリー化され得る直径を有したが、その強度は、９−０縫合糸についての臨床強度要件よりも約６倍低かった。同様に、１％ＰＥＧまたは４％ＰＥＧを含有する電界紡糸モノファイバーは、８−０縫合糸としてカテゴリー化され得る平均化直径を有したが（すなわち、ブラント化１８Ｇニードルおよび１３ｍＬ／時間の流量の使用とともの４％ＰＥＧは、直径で４５．１±７．７μｍの縫合糸を与えたが）、それらの強度は、８−０縫合糸についての臨床強度要件の約７分の１であった。２％ＰＥＧを含有する電界紡糸モノファイバーは、ＵＳＰ仕様に従い７−０縫合糸としてカテゴリー化され得る直径を有したが、その強度は、７−０縫合糸についての臨床強度要件よりも１０倍より多くより低かった。引張り強さ評価により、４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン処方は、試験したすべての処方の、最高破断強度０．０９９±０．００７Ｎも与えるけれども、それは統計的には有意でないことが決定された。興味深いことに、レボフロキサシンおよびＰＬＬＡは、両方とも疎水性であるが、親水性ＰＥＧの濃度の増加は、縫合糸引張り強さを有意には変更しなかった。
【０１６６】
９−０、８−０、または７−０縫合糸としての資格があるために十分細いけれども、モノフィラメント縫合糸は、実施例１、実施例３、および実施例４のマルチフィラメント縫合糸と違っており、それらの後者のものは、臨床強度要件を満たした。
【０１６７】
図３Ｄおよび図３Ｅに示されるとおりに、ＰＬＬＡポリマー電界紡糸繊維中、特に４％での、ＰＥＧの包含は、繊維からのレボフロキサシンの放出速度を高め、これは、抗生物質放出を持続させて、ｉｎ  ｖｉｔｒｏでＳ．Ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓを少なくとも７日間阻害した。
【０１６８】
予備的研究は、電界紡糸によって製造されたＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸からの最小薬物放出を示した。しかしながら、処方へのＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）Ｆ１２７およびＰＥＧポリマーの小さい割合の添加は、ｉｎ  ｖｉｔｒｏでレボフロキサシンの有意で、かつ持続した放出をもたらした（図３Ｄ）。コアポリマー処方への添加にかかわらず、変更された縫合糸処方はすべて、最初の４８時間での初期のバースト放出、続いて、遅い、持続した、かつ線形の放出、その後の、最終的にプラトーへの到達を実証した。４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸は、最も著しいバースト放出、およびまた、試験した処方のすべての中で最高の累積的放出を実証した。この縫合糸処方は、４％薬物負荷を有することが見出され、レボフロキサシンは、およそ６５％の累積的放出とともの、２カ月よりも多くの後の放出培地で検出された。
【０１６９】
細菌阻害ゾーン実験は、Ｓ．ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓで行って、縫合糸からのレボフロキサシン放出が、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ設定で細菌を排除することができるかどうか、およびこの効果がｉｎ  ｖｉｖｏでどのくらい長く続き得るかを決定した。４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸を長さで１ｃｍに切断し、３７℃ＰＢＳ中で１時間〜最大で７日間インキュベートした。それぞれの時点後に、縫合糸を溶液から取り出し、Ｓ．ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓで２４時間培養された寒天プレートの中央部に置いた。ＰＢＳ、正味薬物、および４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ縫合糸を対照として使用した。細菌培養の結果は、ＰＢＳおよび４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡは細菌成長を阻害せず、一方で４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸は、ＰＢＡ中薬物放出２４時間後に２ｃｍ阻害ゾーンをもたらした。図３Ｅは、放出培地中７日後に、薬物負荷縫合糸は細菌阻害を依然として与え、生物学的に活性な抗生物質が縫合糸から周囲の細菌を排除するために十分な量で放出されていたことが確認された。
【０１７０】
吸収性で抗生物質溶出性縫合糸の潜在的臨床値を評価するために、湿式電界紡糸縫合糸を、雄Ｓｐｒａｇｕｅ  Ｄａｗｌｅｙラットの角膜基質の中に移植した。長さでおよそ１ｍｍの、８−０Ｅｔｈｉｌｏｎ（登録商標）、８−０Ｖｉｃｒｙｌ（登録商標）、および８−０  ４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸を、７日後に互いおよび未処置対照と比較した。特に、４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸は、ＥＴＨＩＬＯＮＥｔｈｉｌｏｎ（登録商標）およびＶＩＣＲＹＬＶｉｃｒｙｌ（登録商標）縫合糸と同様に、角膜内に残存し、７日の期間を通して一体性を維持した。ラットを毎日モニターし、試験した縫合糸すべてについて動物のいずれかの中でも、感染および炎症の肉眼的徴候はなかった。組織学的分析は、電界紡糸４％ＰＥＧ／ＰＬＬＡ／レボフロキサシン縫合糸に対する組織反応は、ナイロン縫合糸および未処理対照のものと区別できないことを示した。対照、ナイロン、または抗生物質溶出性縫合糸の条件で、血管新生または炎症の明白な徴候はなかった。しかしながら、免疫細胞浸潤は、Ｖｉｃｒｙｌ（登録商標）縫合糸を含むラット眼のそれぞれで明白であった。
【０１７１】
（実施例３）：マルチフィラメント縫合糸の引張り強さに対するポリマー分子量、ポリマーの濃度、電界紡糸の期間、撚り合わせのインテンシティ、薬物の濃度／タイプの効果
【０１７２】
臨床への薬物負荷縫合糸の移行にとっての鍵となる課題は、縫合糸強度のためのＵ．Ｓ．Ｐ．仕様を満たすことができないことであった。したがって、抗生物質負荷縫合糸破断強度に対する、繊維コンホメーション、薬物濃度、薬物タイプ、および直径の影響を検討した。
材料および方法
【０１７３】
マルチフィラメント縫合糸を、図１に示されるとおりのセットアップを使用して調製し、実施例１で詳述されたとおりの手順に従った。電界紡糸繊維の組成、あるいは撚り合わせの量のバリエーションは、結果の説明で詳述した。
【０１７４】
強度保持試験：ＰＣＬ／８％ＬｅｖｏおよびＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ縫合糸（ｎ＝５）を２等分に分割した。一方のセグメントの破断強度は、実施例１に記載したとおりに測定し、一方で他方のセグメントは、１×ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水３６０（ＡＴＣＣ、Ｍａｎａｓｓａｓ、ＶＡ）に浸水させ、２２５ｒｐｍにて３７℃で３１日間振とうした。次いで、縫合糸を乾燥させ、その後、破断強度を測定した。
結果
【０１７５】
図４に示されるとおりに、様々な分子量（ＭＷ）でのＰＣＬおよび８重量％でのレボフロキサシンの、撚り合わせ繊維（１，５７５撚り数）で形成された直径で２８μｍのマルチフィラメント縫合糸の中で、８０ｋＤａ  ＰＣＬからの縫合糸が、最大破断強度を実証した。それは、８（重量／重量）％レボフロキサシンの負荷により有意には影響されなかった。それは、１０−０縫合糸についての臨床強度要件も満たした（図４中の破線により示される）。
【０１７６】
図５に示されるとおりに、様々な濃度での８０ｋＤａ  ＰＣＬおよび８重量％でのレボフロキサシンの、撚り合わせ繊維（１，５７５撚り数）で形成された直径で２８μｍのマルチフィラメント縫合糸の中で、１０重量％および１２重量％ＰＣＬが、１０−０縫合糸についての臨床強度要件を上回って、最大破断強度を実証した。これらは、レボフロキサシンの負荷により有意には影響されなかった。具体的には、８重量％ＰＣＬ／Ｌｅｖｏは、１０、１２、または１４重量％ＰＣＬ／Ｌｅｖｏよりも有意により弱く；１０重量％ＰＣＬ／Ｌｅｖｏは、１４重量％ＰＣＬ／Ｌｅｖｏよりも有意により強く；１６重量％ＰＣＬ  Ｌｅｖｏは、１０または１２重量％ＰＣＬ／Ｌｅｖｏよりも有意により弱かった。
【０１７７】
図６Ａおよび図６Ｂに示されるとおりに、最適化１０重量％での８０ｋＤａ  ＰＣＬおよび８重量％でのレボフロキサシンの、しかし、異なる太さを生成させるために様々な時間の期間で電界紡糸堆積された、撚り合わせ繊維（１，５７５撚り数）で形成されたマルチフィラメント縫合糸の中で、２８μｍのマルチフィラメントが、２１μｍのマルチフィラメントよりも２倍より多く強いが、１０−０縫合糸のサイズの資格があると両者が認められても、２８μｍのマルチフィラメントだけが１０−０縫合糸についての臨床強度要件を満たした。３８μｍのマルチフィラメントは、さらにより強い引張り強さを有し、かつ９−０縫合糸としてのサイズを有し、このマルチフィラメント複合材料も、９−０縫合糸についての臨床強度要件を上回り、２８μｍの縫合糸より６４％より強かった。９−０（３０〜３９μｍ）および８−０（４０〜４９μｍ）縫合糸はまた、一般に眼手術で使用される。４８μｍ（８−０）のマルチフィラメント縫合糸も、１，５７５−撚りＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏを維持しながら、電界紡糸スプレー時間を増加させることによって調製した。縫合糸直径は、すべての場合で１７１の破断強度に有意に影響を与えた（ｐ＜０．０５）。２８μｍから２１μｍへの縫合糸直径の低下は、８％から４０％へのＬｅｖｏ濃度の増加よりもより有意に破断強度を低下させ（図６Ｂおよび図８Ａを比較して）、マルチフィラメント縫合糸の得られた破断強度における縫合糸直径の重要性を実証した。やはり直線プルによって測定された、４８μｍのＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ縫合糸は、３８μｍの縫合糸と比較して引張り強さで６１％の増加を実証した（図６Ｃ）。
【０１７８】
図７は、同一の直径（２８μｍ）のモノフィラメントまたは撚り合わせマルチフィラメントコンホメーションのいずれかでの８％ＬｅｖｏによるＰＣＬ縫合糸強度の差を例証する。モノフィラメントへの薬物Ｌｅｖｏの添加によって約５０％の強度の損失があった（Ｐ＜０．００１）。しかしながら、撚り合わせた、マルチフィラメント複合材料への薬物の添加によって強度の統計的に有意な損失はなかった。マルチフィラメントＰＣＬ縫合糸についての破断強度は、コレクター回転の数（撚り数）の増加とともにそれに応じて増加した。最適化１０重量％での８０ｋＤａ  ＰＣＬおよび８重量％でのレボフロキサシンから形成され、しかし、異なるインテンシティで撚り合わされた、直径で２８μｍを有するマルチフィラメント縫合糸の中で、撚り数の倍加は、縫合糸強度を倍加し、薬物の包含による強度損失を防止した。８％Ｌｅｖｏを含み、直径で２８μｍの、１，５７５撚り数のマルチフィラメントの強度は、モノフィラメントのものを超え、０．２４Ｎの１０−０サイズの縫合糸についての最小Ｕ．Ｓ．Ｐ．破断強度仕様を上回った。増加した撚り合わせは、より引き締まったナノファイバー束ももたらし、撚り数のより高い数での等しい直径の縫合糸を製造するために必要な増加したスプレー時間によって例証された。したがって、撚り数の数の増加は、単一縫合糸へのより大きい数のナノファイバーの組み込みを可能にし、それにより、破断強度を増大させ、薬物負荷能力を増加させた。まとめると、これらの要因は、先例のない強度を有する薬物負荷マルチフィラメントＰＣＬ縫合糸の製造に寄与した。
【０１７９】
これまで、実施例３および図７のモノフィラメントと比較して、マルチフィラメントは、個別の繊維直径の低下（例えば、マイクロファイバーからナノファイバーへの）およびマルチフィラメント複合材料をもたらすための撚り合わせは、薬物負荷に伴う強度の損失を防止することを示した。モノフィラメントＰＣＬ縫合糸は、薬物を負荷される場合にその強度の５０％近くを失うが、撚り合わせ縫合糸のいずれも、薬物の添加によって強度を有意に失わなかった。
【０１８０】
図８に示されるとおりに、１０重量％での８０ｋＤａ  ＰＣＬおよび様々なパーセントでのレボフロキサシン（すなわち、薬物／ポリマー（重量／重量））の、撚り合わせ繊維（１，５７５撚り数）で形成された直径で２８μｍのマルチフィラメント縫合糸の中で、最大で２４％までの薬物の負荷は、１０−０縫合糸についてのＵＳＰ標準により必要とされるとおりの、１０−０縫合糸についての臨床強度要件を依然として上回った。１６％またはそれより多くのＬｅｖｏと一緒の縫合糸は、単独または８％Ｌｅｖｏと一緒のＰＣＬ縫合糸よりも有意により低い破断強度（ｐ＜０．０５）を有した。縫合糸処方への４０％Ｌｅｖｏの包含によってさえも、マルチフィラメントＰＣＬ縫合糸破断強度は、８％Ｌｅｖｏと一緒のモノフィラメント縫合糸よりも有意により高く（ｐ＜０．０５）、１０−０縫合糸についてのＵ．Ｓ．Ｐ．仕様の７５％に達した。
【０１８１】
重要なことに、ＰＣＬ／８％ＬｅｖｏとＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏの両方ともの縫合糸は、表３に示されるとおりに、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中３１日の期間にわたってそれらの強度を維持し、ｉｎ  ｖｉｔｒｏでの最小分解を実証した。
【０１８２】
【表３】
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【０１８３】
図９に示されるとおりに、１０重量％での８０ｋＤａ  ＰＣＬおよび８重量％での異なる薬物（異なる疎水性の）の、撚り合わせ繊維（１，５７５撚り数）で形成された直径で２８μｍのマルチフィラメント縫合糸はすべて、１０−０縫合糸についてのＵＳＰ標準による臨床強度要件を上回った。１，５７５撚り数からの２８μｍ直径（１０−０）で、８重量％のラパマイシンを含有するＰＣＬ縫合糸の実験も、１０−０縫合糸についての破断強度要件を上回った。レボフロキサシンは、代表的な疎水性薬物と考えられ；モキシフロキサンは、代表的な疎水性薬物と考えられ、かつＬｅｖｏよりも優れた効力を示した第四世代のフルオロキノリンであり；バシトラシンは、ポリペプチド抗生物質クラスからの代表的な親水性薬物と考えられ；およびトブラマイシンは、アミノグリコシド抗生物質クラスからの、代表的な両親媒性薬物と考えられる。これらの抗生物質は、それらの変化する分子構造のために異なる物理化学的特性を有するけれども、これらの分子のいずれかで負荷されたマルチフィラメントＰＣＬ縫合糸の破断強度の有意な差はなかった（図９）。重要なことに、薬物負荷縫合糸はすべて、眼手術のための１０−０縫合糸についてのサイズと強度の両方ともの仕様を満たした。このプロセスにより製造されたＰＣＬナノファイバーの高度に結晶性で、疎水性の性質は、薬物およびポリマーを区分するように思われる。これは、薬物なしの、および８％Ｌｅｖｏまたは本質的に異なる分子構造をもつ他の抗生物質の包含とともの、マルチフィラメントＰＣＬ縫合糸の等しい強度を説明し得る。
【０１８４】
図１０に示されるとおりに、１，５７５撚り数で１０重量％８０ｋＤａ  ＰＣＬ／８重量％Ｌｅｖｏから形成された直径２８μｍのマルチフィラメント複合材料に含有されたレボフロキサシンは、高速液体クロマトグラフィーにより分析されたとおりに、３５０時間を超える間放出を持続させた。
【０１８５】
（実施例４）：薬物溶出性ナノファイバーによるデバイス（縫合糸）の被覆は、強度に影響を与えることなく、ＵＳＰサイズ要件を満たし、かつ調整可能な放出を可能にする被覆縫合糸をもたらす。
材料および方法
【０１８６】
図１１に示されるとおりに、アダプター３６０を介してモータ３５０に接続された接地ドリルチャック３７０をコレクター３０４として使用し、スタンドアローンの並行な接地スタンドを別のコレクター３０２として使用した。コレクター３０４と３０２との間の距離は、「ｄ」として表した。１２０Ｗの調節高電圧ＤＣ電源３００を、シリンジ３２０の端部上のブラントチップニードル３１０に印加した。これにより、シリンジ３２０内に保持された、２０重量％、４０重量％、または８０重量％のラパマイシン３３０を含有する電化ＰＬＬＡ−ＰＥＧ溶液の噴出が可能になった。この溶液の流量は、制御されたｘおよびｙ方向の動きが可能であるモータ付きステージの上のＰＬＥＸＩＧＬＡＳＳ（登録商標）基盤上に搭載されたＮＥ−１０００プログラム可能なシングルシリンジポンプ３４０によって制御される。
【０１８７】
１０−０、９−０、または８−０ナイロン縫合糸３９０は、ドリルチャック３７０へのそのスレッド端部上に固定した。縫合糸のニードル端部は、並行スタンド３０２により保持され、ここで、縫合糸は、スタンド３０２を通して置かれるが、縫合糸のこの端部は、自由に回転するようにした。
【０１８８】
荷電ポリマー／薬物溶液が放出された後、数百の荷電ポリマー／薬物ジェットがチャック３７０と並行スタンド３０２の間に堆積し、縫合糸を囲んだ。電気電荷のために、繊維は、チャックおよび並行スタンドにより緊密に保持される。次いで、チャックを時計回りに回転させて、これらの繊維を撚り合わせ、縫合糸は繊維の中に「埋められた」。その後、チャックを反時計回りに回転させて、縫合糸が巻きつかず、またはぷっつりと切れず、一方で被覆は、締まって、かつもとのままであることを確実にした。
結果
【０１８９】
ＳＥＭを使用して確認されたとおりに、非被覆１０−０ナイロン縫合糸は、平滑な表面およびおよそ２５μｍの直径を有した。被覆１０−０ナイロン縫合糸は、引き締められたラセン様式で縫合糸の表面を覆う数百または数千のナノファイバーを有した。被覆は、全体太さに約２μｍ〜約５μｍを加えただけであり、継続して１０−０縫合糸のサイズおよび強度要件を満たした。
【０１９０】
図１５は、１０−０ナイロン縫合糸の周りのＰＬＬＡ／ＰＥＧポリマーナノファイバーからのラパマイシンのｉｎ  ｖｉｔｒｏ放出が、ナイロン縫合糸の周りのＰＬＬＡ／ＰＥＧナノファイバー中の負荷ラパマイシンの量に基づいて調整されたことを示す。
【０１９１】
図１６は、異なる量のラパマイシンを含有するＰＬＬＡ／ＰＥＧナノファイバーで被覆されたナイロン縫合糸の強度が、影響されず、依然としてＵ．Ｓ．Ｐ．要件を満たしたことを示す。
【０１９２】
全体として、ナノファイバー被覆縫合糸は、調整可能な薬物放出、および縫合糸破断強度に影響を与えることなしの負荷を可能にする。１０−０ナイロン縫合糸の被覆は、縫合糸に具体的な量の繊維被覆厚さに付加することが実証され；３〜５μｍの繊維被覆の付加は、ＵＳＰサイズを１０−０に保ち；約１０〜１５μｍの繊維被覆の付加は、サイズをＵＳＰ９−０に増加させ；約２０〜２０μｍの繊維被覆の付加は、サイズをＵＳＰ８−０に増加させた。２０％および４０％のラパマイシン／ＰＬＬＡ／ＰＥＧ／ナイロン（８−０）からの図１５におけるラパマイシン放出、および実施例７における新生内膜過形成の研究の場合、ほぼ２０μｍ厚さの繊維被覆を、１０−０ナイロン縫合糸を８−０縫合糸（繊維被覆およびナイロンコアを有する）に変えるために付加した。
【０１９３】
（実施例５）：生体適合性研究、ならびに縫合糸として薬物負荷マルチフィラメントによる、または薬物負荷ナノファイバーで被覆された縫合糸によるラット角膜での細菌の即時および長期の阻害研究
材料および方法
【０１９４】
抗生物質縫合糸の生体適合性を、０日目に６〜８週齢の雄Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラット角膜に２ｍｍ長さの縫合糸を移植し、組織学的分析のために２日目に摘出および固定した。この生体適合性研究では細菌接種は施さなかった。移植縫合糸および処置は、１０−０の（ｉ）ＶＩＣＲＹＬ（登録商標）縫合糸；（ｉｉ）ナイロン縫合糸；（ｉｉｉ）８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬマルチフィラメントで被覆されたナイロン縫合糸（ＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ／ナイロン）；（ｉｖ）ＰＣＬ溶液からの電界紡糸から作製された、縫合糸としてのマルチフィラメント複合材料；（ｖ）８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬ溶液（ＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ）からの電界紡糸から作製された、縫合糸としてのマルチフィラメント複合材料；および（ｖｉ）１６％レボフロキサシンを含有するＰＣＬ溶液（ＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ）からの電界紡糸から作製された、縫合糸としてのマルチフィラメント複合材料を含んだ。移植前に、ラットをケタミン：キシラジン（７５：５ｍｇ／ｋｇ、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）の溶液で腹腔内的に鎮静させ、１滴の０．５％塩酸プロパラカイン眼科用溶液（Ｂａｕｓｃｈ  ＆  Ｌｏｍｂ  Ｉｎｃ．、Ｔａｍｐａ、ＦＬ）を角膜に適用した。移植に続いて、ラットを、感染、炎症、または刺激の徴候について毎日評価した。移植２日後、組織学的評価のために、ラットを安楽死させ、眼を摘出し、ホルマリン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）中に２４時間固定し、パラフィンに埋め込み、横断面化し、Ｈ＆Ｅで染色した。
【０１９５】
次に、細菌感染の２つのモデルを縫合糸移植によるラット角膜傷害で評価した。
第１の２日モデルにおいて、Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットの角膜を引っ掻き、続いて、０日目に縫合糸を移植し、１×１０８ＣＦＵ／ｍＬで１００μＬのＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  Ａｕｒｅｕｓを投与した。移植または細菌投与なしの角膜を対照（未処置）として使用した。移植縫合糸および処置は、（ｉ）２ｍｍのＶＩＣＲＹＬ（登録商標）縫合糸、抗生物質なし；（ｉｉ）２ｍｍの１０−０ナイロン縫合糸、抗生物質なし；（ｉｉｉ）２ｍｍの１０−０ナイロン縫合糸、および縫合糸の移植に直ぐ続いての、レボフロキサシン（１０μＬの、５ｍｇ／ｍＬ、すなわち、０．５％のレボフロキサシン溶液）の単回滴下；（ｉｖ）２ｍｍの１０−０ナイロン縫合糸、および毎日のレボフロキサシン（５ｍｇ／ｍＬ、すなわち、０．５％のレボフロキサシン溶液毎日の３回１０μＬ滴下）；（ｖ）８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬマルチフィラメント繊維で被覆された２ｍｍの１０−０ナイロン縫合糸（ＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ／ナイロン）；ならびに（ｖｉ）８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬ溶液（ＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ）からの電界紡糸から作製された、縫合糸としてのマルチフィラメント複合材料を含んだ。移植４８時間後に、以下の手順、（ａ）処置された眼を摘出し、角膜を取り出し、均一にし、６００ＯＤでプレートリーダーを使用して細菌濃度を測定する；（ｂ）滅菌綿棒を使用して、ラット眼の上部をウィックすることによる画線法（ｓｔｒｅａｋｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）によって細菌成長を観察し、３７℃で一晩寒天プレート上で培養する；または（ｃ）処置された眼を摘出し、パラフィンに埋め込み、横断面化し、ヘマトキシリンおよびエオシンで染色する、のいずれかを行った。
【０１９６】
第２の７日モデルにおいて、上に記載されたとおりの０日目の第１の投与に加えて、Ｓ．Ａｕｒｅｕｓを５日目に再投与して、０日目に移植された、８％レボフロキサシンまたは１６％レボフロキサシンのいずれかを含有する１０−０グレードマルチフィラメント縫合糸の、術直後期間後の眼感染を継続して予防する能力を評価した。７日目に、綿棒をそれぞれの角膜から採取し、続いて、組織学的評価、細菌均一化、またはＳＥＭによる検討のための縫合糸の除去のいずれかを行った（それぞれの条件についてｎ＝４）。後者の実験のために、縫合糸を角膜から除去し、ホルマリン（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）に３０分間固定し、その後、ＰＢＳで洗浄し、増加する濃度のエタノール（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）で脱水した。次いで、縫合糸を画像化した。
【０１９７】
すべての動物を世話し、実験を、Ａｎｉｍａｌ  Ｃａｒｅ  ａｎｄ  Ｕｓｅ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｊｏｈｎｓ  Ｈｏｐｋｉｎｓ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙにより承認されたプロトコルに従って行った。プロトコルは、ＡＲＶＯ  Ｓｔａｔｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ａｎｉｍａｌｓ  ｉｎ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  ａｎｄ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈにも従った。
【０１９８】
細菌接種および詳細な評価：Ｓｐｒａｇｕｅ  Ｄａｗｌｅｙラットに麻酔をかけた。次いで、２０Ｇニードル（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を使用して手術の眼を引っ掻き、その後、３つの２ｍｍ長さの、ナイロン（ｎ＝１２）、Ｖｉｃｒｙｌ（登録商標）（ｎ＝４）、またはＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ（ｎ４０３＝４）の縫合糸フィラメントを移植した。次いで、１００μＬの１×１０８ＣＦＵ／ｍＬのＳ．ａｕｒｅｕｓを１０分の期間にわたって局所的に投与した。１０μＬの０．５％レボフロキサシン溶液を、ナイロン縫合糸を有するラット眼に術後１回または毎日３回のいずれかで局所的に投与した（それぞれ、ｎ＝４）。移植２日後、それぞれの眼の肉眼像を撮り、その後、綿先端アプリケーター（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）で角膜をスワッブし、トリプチックソイ寒天（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）プレート上に画線した。プレートをインキュベータ中に３７℃で２４時間保存し、次いで、画像化した。眼をスワッブした後、眼を摘出し、組織学的評価のために調製し（それぞれの条件についてｎ＝３）、または細菌負荷について評価した（それぞれの条件についてｎ＝４）。簡単には、それぞれの眼を滅菌トリプチックソイブロス（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）中に入れ、ＰＯＷＥＲ  ＧＥＮ（登録商標）１２５ホモジナイザー（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を使用して４分間均一化した。次いで、試料を３００ｒｃｆで５分間遠心分離し、上清の光学密度を分光測定法によって６００ｎｍの波長で測定した。感染は、陽性綿棒培養物、および対照眼よりも有意により高い細菌負荷により確認した。
結果
【０１９９】
眼への細菌接種のない生体適合性研究において、ラット角膜に移植された縫合糸を囲む組織（２日目）の組織学的分析は、抗生物質負荷縫合糸はすべて、生体適合性であり、縫合糸移植の部位への自然免疫細胞の流入を誘発しないことを示した。研究の期間の間に処置群または対照群のいずれの中にも刺激、炎症、または感染の肉眼的徴候はなかった。組織学的分析により、ＰＣＬまたはＰＣＬ／Ｌｅｖｏ縫合糸は、血管新生を引き起こさないこと、および組織反応は、市販のナイロン縫合糸と同等であることが明らかになった。特に、移植された吸収性Ｖｉｃｒｙｌ（登録商標）縫合糸を囲む、細胞の小さな輪が観察された。
【０２００】
細菌接種とともの第１の２日モデルにおいて、ヘマトキシリンおよびエオシン（Ｈ＆Ｅ）染色は、Ｌｅｖｏの術後投与のない、ＶＩＣＲＹＬＶｉｃｒｙｌ（登録商標）またはナイロン縫合糸の移植を受けるラットの角膜内の実質的な炎症および細胞浸潤を明らかにした。
【０２０１】
特に、細胞の濃度は、抗生物質負荷を欠く移植縫合糸の直ぐ近く内で最大であり、これは、縫合糸それ自体が感染の病巣および細菌付着の場所であり得ることを示した。細胞はまた、術後単回用量のＬｅｖｏを受けるラット眼に移植されたナイロン縫合糸の周辺で高濃度であった。しかしながら、１日３回用量のＬｅｖｏを受けるラットでのＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ縫合糸またはナイロン縫合糸の周囲の角膜組織に感染または炎症の徴候はなく、組織は、健常対照のものと似ていた。寒天プレート上の細菌綿棒の培養により、ＶＩＣＲＹＬＶｉｃｒｙｌ（登録商標）もしくはナイロン縫合糸、または局所的に投与された単回用量のＬｅｖｏがその後に続く、ナイロン縫合糸の移植ととものラットでの感染の存在が同様に確認された。
【０２０２】
図１２に示されるとおりに、８％レボフロキサシンを含有するＰＣＬマルチフィラメント繊維で被覆されたナイロン縫合糸（ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ／ナイロン）、および８％レボフロキサシンを含有する電界紡糸ＰＣＬ溶液（ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ）から作製された、縫合糸としてのマルチフィラメント複合材料は両方とも、感染を予防し、かつ細菌の量を、未処置対照、または毎日抗生物質レジメンで見られる量に減少させた。健常の対照角膜は、少量の内因性細菌を含み、その量は、ＰＣＬ／Ｌｅｖｏ縫合糸を移植された角膜、または１日３回滴下のＬｅｖｏを受ける、ナイロン縫合糸を移植された角膜と有意には異ならなかった。しかしながら、ナイロン縫合糸の移植に続いての単回滴下のＬｅｖｏは、ナイロン縫合糸単独と比較して細菌負荷を有意に低下させたが（ｐ＜０．０５）、感染を予防するには十分でなかった。細菌角膜炎の重度の症例が、ＶＩＣＲＹＬ（登録商標）またはナイロン縫合糸の移植のみのラットの眼で観察され（すなわち、術後処置なしのＶＩＣＲＹＬＶｉｃｒｙｌ（登録商標）およびナイロン縫合糸の移植は、健常の対照角膜のものより３．４〜４．３倍より高い細菌負荷を特徴とした重度の感染をもたらし）；眼は高度に炎症しており、かつ赤く、白みがかった色合いは、縫合糸それら自体の周囲の細菌定着および増殖を示すと思われる。
【０２０３】
Ｓ．Ａｕｒｅｕｓが５日目に再接種された第２の７日モデルにおいて、図１３Ａおよび図１３Ｂは、８％または１６％のＬｅｖｏのいずれかでＰＣＬ／Ｌｅｖｏ縫合糸を含む眼が、初期（０日目）Ｓ．ａｕｒｅｕｓ接種後に感染されなかったことを示し、これは、上の２日研究の結果と一致していた。８％レボフロキサシンを有するＰＣＬ／Ｌｅｖｏマルチフィラメント複合材料は、移植後７日目にアセスメントされる場合、８匹の動物の中から６匹で第２（５日目）の感染を予防することができた（ＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ縫合糸を移植された眼の２５％が、細菌綿棒および均一化により確認されたわずかな感染を示した）。レボフロキサシンの濃度を複合縫合糸で１６％に倍加した（一方で、ＵＳＰ要件を超える引張り強さを維持した）場合、８匹の動物の中から８匹で第２の感染を予防することができた（１０−０ＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ縫合糸を含むラット眼の０％が、この７日研究を通して感染の徴候を示した）。０日目にナイロン縫合糸を移植された眼は、移植５日後にＳ．Ａｕｒｅｕｓを接種されたのみであり、その１００％は、５日目の単回細菌接種後に感染した（すべてのナイロン縫合糸上でＳ．ａｕｒｅｕｓの存在を大量のバイオフィルム形成とともに示す、移植７日後のラット角膜からの除去縫合糸のＳＥＭ画像によっても確認された）。７日後の角膜からの除去縫合糸のＳＥＭ画像も、いくらかの検出可能な、しかし、単純ナイロン縫合糸上よりもＰＣＬ／８％Ｌｅｖｏ上でより明らかでないＳ．ａｕｒｅｕｓ、およびＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ縫合糸上でまったく明らかでないＳ．ａｕｒｅｕｓを明らかにした。２倍細菌課題実験のこれらのｉｎ  ｖｉｖｏ結果は、１週の期間にわたっての有意で、持続した薬物放出を実証すると考えられた。
【０２０４】
（実施例６）：縫合糸から送達されたレボフロキサシン（Ｌｅｖｏ）の薬物動態学
材料および方法
【０２０５】
ｉｎ  ｖｉｖｏでの縫合糸からのＬｅｖｏ送達の期間および濃度を決定するために、薬物動態学研究を、３つの２ｍｍ長さの２８μｍ  ＰＣＬ／８％ＬｅｖｏおよびＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ縫合糸をラット角膜に移植することによって行った。
【０２０６】
ＰＣＬ／８％ＬｅｖｏおよびＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ縫合糸を、上に記載されたとおりにＳｐｒａｇｕｅ  Ｄａｗｌｅｙラット角膜に移植した（それぞれの時点でそれぞれの処方についてｎ＝４）。１５分、６０分、および１２０分、ならびに１日、３日、７日、および１４日に、房水をそれぞれの眼から収集し、続いて、移植縫合糸を除去し、角膜を採取した。組織と房水試料は、採取直後に計量した。角膜組織試料を１００μＬ〜１５０μＬのＰＢＳ中で均一化し、その後、抽出した。標準曲線および品質管理試料を、房水および均一化組織の両方のための代替マトリックスとしてＰＢＳ中で調製した。レボフロキサシンを、１μｇ／ｍＬの内部標準、モキシフロキサシン−ｄ４（Ｔｏｒｏｎｔｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、カナダ国）を含有する５０μＬのアセトニトリルと一緒の１５μＬの房水または組織ホモジネートから抽出した。遠心分離後、次いで、上清を、ＬＣＭＳ／ＭＳ分析のためにオートサンプラーバイアル中に移した。０．３ｍＬ／分で３分間のイソクラチック流を使用して０．１％ギ酸を含有する水／アセトニトリル移動相（４０：６０、ｖ／ｖ）によるＡＧＩＬＥＮＴ  ＺＯＲＢＡＸ（登録商標）Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｚｏｒｂａｘ  ＸＤＢ−Ｃ１８（４．６×５０ｍｍ、５μｍ）で分離を達成した。カラム流出物を、ポジティブモードで動作するエレクトロスプレーイオン化を使用する、ＡＢ  ＳＣＩＥＸ（登録商標）Ｓｃｉｅｘｔｒｉｐｌｅ  ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ（商標）５５００質量分光検出器（Ｓｃｉｅｘ、Ｆｏｓｔｅｒ  Ｃｉｔｙ、ＣＡ）を使用してモニターした。分光計をプログラムして、以下のＭＲＭ遷移：レボフロキサシンについて３６２．０→３１８．０および内部標準モキシフロキサシン−ｄ４について４０６．１→１０８．０をモニターした。レボフロキサシンのための較正曲線は、１：１０３９９（ｖ：ｖ）までの希釈による０．２５〜５００ｎｇ／ｍＬおよび５〜５，０００ｎｇ／ｍＬの２つの異なる較正範囲を使用して、１／×２重み付け関数の二次方程式を使用することにより内部標準に対する分析の面積比ピークを使用してコンピュータ化した。
結果
【０２０７】
表４に示されるとおりに、採取した房水および角膜中のＬｅｖｏ濃度の分析により、縫合糸移植に続いてのおよびその後の複数の時間の間の抗生物質のバースト放出が明らかになった。Ｌｅｖｏ放出プロファイルは、８％または１６％Ｌｅｖｏ縫合糸のいずれかを移植された眼におけるものと同様であった。しかしながら、ＰＣＬ／１６％Ｌｅｖｏ縫合糸による眼は、ほとんどすべての時点で房水および角膜の両方でより高い濃度のＬｅｖｏを含んだ。縫合糸は、研究の過程の全体を通してそれらの位置および顕微鏡的構造を維持し、８％および１６％Ｌｅｖｏ条件の両方で、Ｌｅｖｏは、移植１４日後に角膜および房水で検出された。溶解縫合糸のＨＰＬＣ分析により、８％および１６％Ｌｅｖｏ縫合糸について、それぞれ、８０および１６１μｇ／ｍのＬｅｖｏ負荷が明らかになった。抗生物質のバースト放出は、創傷または手術による切開が細菌浸潤に対して最も受けやすい場合に術直後感染の予防のために重要であり得る。ここで、薬物負荷縫合糸からの局所抗生物質送達は、局所眼点眼剤に関する患者服薬遵守の問題を排除し、処置失敗および再介入をもたらす縫合糸関連感染を予防し、経口抗生物質使用の必要性を減少させ、移植可能な眼デバイスに関連した感染のリスクを低減させ、眼手技で毎年使用される１２００万を超えるナイロン縫合糸の代替として役立ち得る。
【０２０８】
【表４】
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【０２０９】
マルチフィラメント縫合糸からのｉｎ  ｖｉｔｒｏレボフロキサシン放出アッセイは、薬物放出プロファイルが、ＰＣＴ／Ｌｅｖｏ縫合糸サイズが増加するにつれて変化せず（表５）、持続放出がＰＬＬＡ／Ｌｅｖｏ縫合糸によって達成される（表６）ことを示した。
【０２１０】
【表５】
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【０２１１】
【表６】
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【０２１２】
（実施例７）：薬物負荷ナノファイバーで被覆された縫合糸によるラット血管吻合手技における新生内膜過形成の阻害
材料および方法
【０２１３】
ラットの腹部大動脈を切開し、結節縫合を行って、血管を束ね戻した。この手技で使用した縫合糸は、（ｉ）８−０ナイロン縫合糸、（ｉｉ）２０％ラパマイシンを含有するＰＬＬＡ／ＰＥＧで被覆されたナイロン縫合糸（８−０）、または（ｉｉｉ）４０％ラパマイシンを含有するＰＬＬＡ／ＰＥＧで被覆されたナイロン縫合糸（８−０）を含んだ。被覆プロセスの後で、縫合糸（ｉｉ）および（ｉｉｉ）のサイズは、８−０サイズ範囲内であった。縫合糸直径全体は、繊維被覆付加によって約２０μｍに増加し、すなわち、縫合糸直径は、１０−０から８−０分類に増加した。２週後、大動脈を採取し、切片化し、組織学的分析のために染色し、ここで、新生内膜過形成の形成を定量化した。
【０２１４】
縫合糸の製作：室温で一晩振とうすることによる、ＰＬＬＡ（２２１ｋＤａ；Ｃｏｒｂｉｏｎ、Ａｍｓｔｅｒｄａｍ、オランダ国）、ＰＥＧ（３５ｋＤａ；Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、およびラパマイシン（ＬＣ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｗｏｂｕｒｎ、ＭＡ）のヘキサフルオロイソプロパノール（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）の溶解によってポリマー溶液を作製した。すべての処方について、溶媒に対するポリマー濃度は１０．８％に維持し、ＰＬＬＡに対するＰＥＧ濃度は、３．９％に維持した。ラパマイシン濃度は、２０％Ｒａｐ／ＰＬＬＡ／ＰＥＧ、４０％Ｒａｐ／ＰＬＬＡ／ＰＥＧ、および８０％Ｒａｐ／ＰＬＬＡ／ＰＥＧ処方について、それぞれ、ＰＬＬＡに対して２０％、４０％、または８０％であった。電界紡糸の前に、１０−０ナイロン縫合糸（Ｅｔｈｉｃｏｎ、Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ、ＮＪまたはＡＲＯＳｕｒｇｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｎｅｗｐｏｒｔ、カナダ国）の非ニードル化端部を回転コレクター内に入れた。ニードル化端部を対向するコレクター中の穴に通して駆動し、緩く垂れ下がるようにさせた。次いで、Ｒａｐ／ＰＬＬＡ／ＰＥＧ溶液を、並行接地コレクターから１７ｃｍの距離で１５ｋＶの印加電圧で１ｍＬ／時間の２０Ｇブラントチップニードルに通してポンピングした。次いで、縫合糸の非ニードル化端部を収容するコレクターを１５０ｒｐｍで時計回りに５分間、および同一の速度で反時計回りに３０秒間回転させた。次いで、縫合糸をコレクターから除去し、−２０℃で保存した。
【０２１５】
縫合糸直径は、光学顕微鏡法（Ｅｃｌｉｐｓｅ  ＴＳ１００、Ｎｉｋｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｍｅｌｖｉｌｌｅ、ＮＹ）および較正された画像化ソフトウェア（Ｓｐｏｔ５．２  Ｂａｓｉｃ、Ｓｐｏｔ  Ｉｍａｇｉｎｇ、Ｓｔｅｒｌｉｎｇ  Ｈｅｉｇｈｔｓ、ＭＩ）によって決定した。それぞれの縫合糸は、少なくとも２ｃｍ離れて４つの異なる位置で測定し、平均直径が４６〜４９μｍであり、８−０縫合糸として資格がある場合にのみ、さらなる実験で使用した。
結果
【０２１６】
定量的および定性的にの両方で、ラパマイシン濃度の増加は、新生内膜過形成の形成および血管の潜在的閉塞を有意に低下させた。伝統的なナイロン縫合糸上の分解性で薬物負荷ポリマー繊維被覆物は、血管吻合手術における新生内膜過形成を低下させることができた。
【０２１７】
図１４は、薬物被覆縫合糸はすべて、新生内膜過形成を有意に低下させたことを示す。１４日目の吻合での腹部大動脈の組織学的分析は、４０％ラパマイシンを負荷された縫合糸は、８−０ナイロン縫合糸と比較して２５％だけ新生内膜過形成を低下させることを示した。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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