(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気スピニングされたフィブリノーゲンを含むシーラントであって、該電気スピニングされたフィブリノーゲンが水に不溶性であるシーラント。
【請求項２】
前記電気スピニングされたフィブリノーゲンが５０ｎｍから１０μｍの平均直径を有する繊維を含む請求項１に記載のシーラント。
【請求項３】
前記電気スピニングされたフィブリノーゲンが２０ｎｍから２５ｎｍの反復縞模様を有する繊維を含む請求項１または２に記載のシーラント。
【請求項４】
前記シーラントが８μｍまたはそれより小さい平均直径を有する孔を有するマトリックスを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項５】
前記シーラントが０．１μｍ2ないし１００μｍ2の細孔サイズを有するマトリックスを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項６】
前記シーラントが１０ｍｇ／ｃｍ3ないし１００ｍｇ／ｃｍ3の密度を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項７】
前記シーラントが４，０００ｃｍ2／ｃｍ3ないし４００，０００ｃｍ2／ｃｍ3の表面積対容積比を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項８】
前記シーラントが０．５ｍ2／ｇないし５５ｍ2／ｇの表面積対重量比を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項９】
前記シーラントが０．５ＭＰａないし１０ＭＰａの乾燥弾性係数を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項１０】
前記シーラントが０．０５ｍｍないし５．０ｍｍの厚みを有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項１１】
前記電気スピニングされたフィブリノーゲンが架橋されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項１２】
乾性である請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項１３】
前記電気スピニングされたフィブリノーゲンがハロゲン化アルコールを含む溶媒から電気スピニングされる請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項１４】
１つ以上の物質をさらに含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項１５】
前記１つ以上の物質がアプロチニン、第XIII因子、塩化カルシウム、ヒドロキシアパタイト、繊維素溶解阻害剤、繊維素溶解剤、フィブロネクチンおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される請求項１４に記載のシーラント。
【請求項１６】
前記１つ以上の物質が水吸収性ポリマーである請求項１４に記載のシーラント。
【請求項１７】
前記１つ以上の物質が、細胞、分子、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、炭水化物、脂質、核酸、糖タンパク質、リポタンパク質、糖脂質、グリコサミノグリカン、プロテオグリカン、成長因子、ホルモン、神経伝達物質、フェロモン、カローン、プロスタグランジン、免疫グロブリン、モノカイン、サイトカイン、保湿剤、金属、気体、鉱物、可塑剤、イオン、電気的および磁気的反応性材料、感光性材料、酸化防止剤、抗原ならびにそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１４に記載のシーラント。
【請求項１８】
前記１つ以上の物質が電気スピニングされた合成ポリマーである請求項１４に記載のシーラント。
【請求項１９】
前記合成ポリマーが、ポリ（ウレタン）、ポリ（シロキサン）、シリコーン、ポリジオキサノン、ポリ（エチレン）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（メタクリル酸２−ヒドロキシエチル）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリアクリルアミド、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（メタクリル酸）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、ナイロン、ポリアミド、ポリ無水物、ポリ（エチレン−コ−ビニルアルコール）（ＥＶＯＨ）、ポリカプロラクトン、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡ）、ポリビニルヒドロキシド、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）、およびポリオルトエステルからなる群より選択される、請求項１８に記載のシーラント。
【請求項２０】
前記１つ以上の物質が外科的膠剤である請求項１４に記載のシーラント。
【請求項２１】
止血のための請求項１〜２０のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項２２】
組織の物理的補強、組織の損傷または欠陥の修復、治癒の促進、止血、またはそれらの組み合わせのための、請求項１から２０のいずれか１項に記載のシーラント。
【請求項２３】
フィブリノーゲンを含む１または複数の荷電溶液を電気スピニングすることを含むシーラントの製造方法であって、電気スピニングされた材料が基体上に電着し、水に不溶性であ
る電気スピニングされたフィブリノーゲンを効果的に形成する条件下で電気スピニングを行うことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１から２２のいずれか１項に記載のシーラントの製造方法であって、電気スピニングされた材料が基体上に電着し、該電気スピニングされたシーラントを効果的に形成する条件下で、材料を含む１または複数の荷電溶液を電気スピニングすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚およびその他の組織のためのシーラント、ならびにこのようなシーラントの製造および使用方法に関する。シーラントとしては、電気処理された材料が挙げられる。シーラントは電気処理された２つ以上の材料を含有し、そして付加的物質を含有し得る。
【０００２】
［発明の背景］
組織の修復、密封、接着、または連結、止血作用、あるいはその両者にとって有用なシーラントは、引き続き必要とされている。シーラントの用途に応じて、このようなシーラントにおいて望ましい特徴としては、例えば血餅の形成により、所望の速度で止血を引き起こすこと、複雑な形状を含めた種々の形状に成形され得る能力、構造的強度および機械的結着性（例えば包帯として用いられる場合、シーラントにかかる圧力に持ちこたえるに十分な結着性）が挙げられるが、これらに限定はされない。多くのシーラントは、天然血餅の一構成成分であるフィブリンの使用を含む。多くのシーラントは、フィブリノーゲンおよびトロンビンの組み合わせを用いてフィブリンを生成する。水性環境では、トロンビンはフィブリノーゲンのフィブリンへの転換を引き起こす。フィブリンの早期生成を避けるために、多くのシーラントは使用直前に要素を組み合わせることにより生成されねばならず、また、一緒に保存できない。さらに、多くのシーラントは構造的強度をほとんど有さない。実際、多くはゲル粘稠性を有し、したがって創傷または開口部からの血液またはその他の流体の圧力または激流が加わることといった物理的力に応じてそれらの形状を保持しない。したがってこれらの特徴を有するシーラントに対する必要性が当該技術分野に存在する。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、組織シーラント組成物を含む。組成物は、例えば止血剤、あるいは流体の流れを妨げ、低減し、または消去し得る作用物質（単数または複数）としても用いられる。組成物は、互いにまたは他の物体に生物体の組織または構造物を付着させるための接着剤として、組織または器官のための構造的支持のための足場として、ならびに任意のタイプの漏出口、創傷、潰瘍、損傷、開口部、穴または腔を閉鎖、被覆、閉塞、充填、または密封し得るシーラントとしても用いられる。シーラントはマトリックスの形態であり得、また、組織増殖のためのマトリックスとして役立ち得る。
【０００４】
本発明の組成物の一構成成分は、電気処理された材料である。本発明の電気処理された材料としては、天然材料、合成材料またはそれらの組み合わせが挙げられ得る。いくつかの特に好ましい天然材料としては、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、トロンビンまたはフィブロネクチンならびにそれらの組み合わせを電気処理することに由来する生成物が挙げられる。多くの望ましい実施形態では、電気処理された材料は、１つまたは複数の物質と組み合わされる。「物質」という語は、本発明においては、その最も広い定義で用いられ、任意のタイプもしくはサイズの分子、細胞、物体またはそれらの組み合わせを包含する。好ましい一実施形態では、コラーゲン、フィブリノーゲン、フィブロネクチン、トロンビン、合成ポリマーまたはそれらの組み合わせを電気処理することに由来する生成物を含有する組織シーラントは、凝血を手助けするために、あるいは他の生物学的応答を提供するために、他の物質を含有する。例としては、凝血因子、血液、血液凝固カスケードにおけるその他のタンパク質および因子、治癒を調節または増強する物質、ならびに繊維素溶解を抑制するか、そうでなければ血餅の分解を抑制する化学物質が挙げられる。
【０００５】
本発明の電気処理されたシーラント組成物は安定であり、形成してから使用するまでの間の長期貯蔵が可能である。いくつかの実施形態における電気処理された材料は実質的に乾燥しており、したがって血液凝固カスケードにおけるフィブリノーゲン、トロンビンおよびその他因子の電気処理生成物を、乾燥状態で、かつ使用不可能な凝血組成物の早発性形成の危険を伴うことなく、混合して貯蔵できる。これは、構成成分が別々に保存され、かつ使用直前に混合されねばならない他のシーラントと比較した場合、有益である。いくつかの実施形態は、止血特性を有する。種々の止血速度を有し、したがって所望の速度で止血をもたらす組成物の調製を可能にする実施形態が存在する。例えば滲出性創傷の場合に、あるいは急速出血性創傷の場合に、より有効に機能するように実施形態を調整できる。多くの実施形態において、本発明のシーラントの使用は、使用位置における瘢痕形成の程度を低減するのに役立つ。いくつかの実施形態では、組成物はマトリックス、好ましくは細胞外マトリックスと類似するマトリックスを形成する。いくつかの実施形態では、シーラントマトリックスは、赤血球を透過させない十分小さい細孔サイズを有し、したがって漏出が防止できる。いくつかの実施形態では、シーラントマトリックスは、創傷からの水分の蒸発損失を低減する、またはなくすのに十分な小さい細孔サイズを有する。あるいはシーラントの一部、例えば最外部は、水分の蒸発損失を低減するかまたはなくすための小細孔サイズを有するか、または本質的に孔を有さない被膜である。いくつかの実施形態は、細胞によるマトリックスの浸潤を可能にするかまたは促進するように調整される。電気処理されたシーラントは、多数の既知のシーラントより大きな構造的強度を有し、かつ使用または移殖後にその構造的強度を保持するという、いくつかの実施形態におけるさらなる利点を有する。このようなものとして、それらは物理的圧力を受けることができ、また洗い落とされることなく血液およびその他の流体の激流に耐えられる。しかしながらいくつかの実施形態では、シーラントは、水性流体との接触時にそれらが迅速に溶解するかそうでなければ分解するよう、非常に不安定である。シーラントマトリックスは、種々の程度の弾性も有し得る。種々の材料を含有する複合電気処理組成物を調製することも可能である。
【０００６】
本発明は、予定形状を有する電気処理されたシーラント材料または細胞外マトリックス、ならびにそれらの成形された材料の製造方法も提供する。実際上、任意の形状が可能である。いくつかの好ましい例としては、血管または導管周囲に配置するための円筒形、平坦卵形、球形、綿毛または打ち延べ綿、長方形封筒形、シート、リボン、円柱、スリーブ、生体内でその後使用するための硬膜パッチ、神経ガイド、皮膚または筋肉パッチ、筋膜鞘、椎間板、関節軟骨、膝半月板、靭帯、腱または血管移植片が挙げられる。
【０００７】
本発明はさらに、本発明のシーラントの製造方法を含む。該方法は、１つまたは複数の材料を電気処理することを含む。該方法はさらに、１つまたは複数の物質を組み合わせることを含んでも良い。本発明の多数の実施形態は、電気処理された材料および電気処理された材料内の物質のパターンまたは分布を操作するための手段を含む。例えば標的も、該標的に向かって流れる電気処理された材料が、該標的上または基体上の特定の方向または分布に向けられるよう、あらかじめ選定されたパターンに沿って特異的に帯電または接地され得る。電場は、所望の構造を有するマトリックスを作製するために、マイクロプロセッサーにより制御され得る。このようなパターンの確立を可能にするその他の特性としては、多層の同一または異なる材料を沈着することができること、異なる電気処理方法の併用、電気処理のための種々の内容物を持つ多数の開口の使用、ならびに物質と材料を組み合わせるための多数の方法が挙げられるが、これらに限定されない。次に組成物は、例えば成形し、架橋し、または物質と組み合わせることにより、さらに処理され得る。物質は、電気処理の前、最中または後に、電気処理された材料と混合できる。例えば物質は、物質または該物質を含有する溶液中に電気処理された材料を浸漬すること等により、あるいは電気処理された材料上に該溶液または物質を噴霧することにより、電気処理された材料の生成後に付加することができる。細胞を含有する電気処理シーラントは、細胞増殖を増
強するために培養系に投入できる。細胞は、構築物内の内腔または間隙にも入れられ、あるいは増殖を促すために移植片に隣接して埋め込まれ得る。
【０００８】
本発明の電気処理された組織シーラントは多数の用途を有し、そしてシーラントの使用方法も本発明の範囲内である。それらは創傷または損傷の部位での、あるいは外科手術が施された、または施されるであろう部位での出血を止めるための止血剤として用いられる。組織シーラントは、生物の身体中の任意の位置へのまたはそこからの任意の物質の漏出に対する障壁または障壁に対する補強を作り出すためにも、用いることができる。シーラントは、細胞、組織または器官に関する付着、連結、構造的支持の提供または足場の提供に関連したその他の種々の機能のためにも用いられる。その他の用途としては、人工組織および器官の製造における使用が挙げられるが、これらに限定されない。シーラントは、任意の形態で適用できる。いくつかの好ましい形態には、直接適用のためのシートまたはストリップ、包帯またはガーゼの構成成分、ならびに創傷または損傷の位置の上または中に詰め込まれるかまたは振りかけ得る粉末または綿毛状物が含まれる。いくつかの実施形態では、シーラントは水吸収性材料と組み合わされて、水吸収性を提供する。本発明の電気処理された組成物の別の用途は、所望の位置への１つまたは複数の物質の送達、例えば生物体中の一位置への薬剤の送達である。
【０００９】
したがって、組織シーラント組成物を提供することにより上記の制限および欠点を克服することは、本発明の一目的である。
【００１０】
１つまたは複数の電気処理された材料を含む組織シーラント組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１１】
止血作用を有する組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１２】
生物体の組織、器官または構造物を、互いにまたは他の物体に付着させるための接着物質を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１３】
組織または器官の構造的支持のための足場を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１４】
任意の生物体の任意の組織、器官または部分における１つまたは複数のタイプの創傷、潰瘍、損傷、穴、漏出口、腔、囲い構造または開口部を被覆、閉塞、充填、または密封し得るシーラントを提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１５】
任意の流体、液体または気体の流れを遮断、妨害、低減または消去し得る組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１６】
乾燥状態で保存され得る組織シーラント組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１７】
室温で保存され得る組織シーラント組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１８】
単一構成成分として保存され得る組織シーラント組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００１９】
電気処理された材料および電気処理されていない材料を含む組成物を提供することが、本発明の別の目的である。
【００２０】
電気処理された材料および細胞、分子、物体またはそれらの組み合わせを含む組成物を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００２１】
本発明の組成物の製造方法を提供することが、本発明のさらなる別の目的である。
【００２２】
本発明の組成物を含む構築物の製造方法を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００２３】
本発明の組成物の使用方法を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００２４】
本発明の別の目的は、物質送達の方法を提供することである。
【００２５】
本発明の別の目的は、物質送達において用いるための組成物を提供することである。
【００２６】
細胞および組織培養のための方法を提供することが、本発明のさらなる一目的である。
【００２７】
本発明のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は、以下の開示した実施形態の詳細な説明、図面および特許請求の範囲を参照した後に明らかとなるであろう。
【００２８】
［好適な実施形態の詳細な説明］
本発明は、組織シーラント組成物を含む。組成物は、例えば止血剤、あるいは流体の流れを妨げ、低減し、または排除し得る作用物質として、あるいは損傷の修復または組織の補強を助ける作用物質として用いられる。組成物は、互いにまたは他の物体に生物体の組織または構造物を付着させるための接着物質として、組織または器官の構造的支持のための足場として、ならびに任意のタイプの漏出口、創傷、潰瘍、損傷、開口部、穴または腔を閉鎖、被覆、閉塞、充填または密封し得るシーラントとしても用いられ得る。シーラントはマトリックスの形態であり得るし、組織増殖のためのマトリックスとして役立ち得る。シーラント組成物は、電気処理された材料を含む。いくつかの実施形態では、シーラントは電気処理されたコラーゲンまたは電気処理されたフィブリノーゲンである。いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、約５０ nmないし約１０μmの平均直径を有する繊維を含む。いくつかの実施形態では、繊維は、天然繊維に特徴的である繊維の軸に沿った反復縞模様を有する。いくつかの実施形態では、シーラントはさらに、１つまたは複数の物質を含む。物質の例としては、トロンビン、アプロチニン、第XIII因子、塩化カルシウム、ヒドロキシアパタイト、繊維素溶解阻害剤（fibrinolytic inhibitor）、繊維素溶解剤（fibrinolytic agent）、フィブロネクチンまたはそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。本発明は、本発明の組成物の使用方法、ならびにシーラントの作用の提供方法も含む。本発明は、本発明のシーラントの製造方法も含む。
【００２９】
定義
「シーラント」および「組織シーラント」という用語は、それらの考え得る最も広い意味を与えられ、例としては、生物体の任意の組織、器官、構造物またはその他の部分と任意のその他の物質、組成物または物体との間の任意のタイプの結合、付着、密封、連結、連絡またはその他の物理的会合を、形成、補強、または強化する任意の物質、組成物、材料または物体が挙げられるが、これらに限定されない。「他の物質、組成物または物体」とは、任意のタイプの物質、細胞、組成物または物体、あるいはそれらの組み合わせまたは複合物であり、例としては、生物体の同一組織、器官、構造物、または一部の、１つまたは複数の部分；同一生物体の１つまたは複数の異なる組織、器官、構造物、または一部；１つまたは複数の他の生物体；１つまたは複数の他生物体の、１つまたは複数の組織、細胞、器官、構造物、または一部；１つまたは複数の合成または無生物性組成物、物質、
または物体（例えば医療用デバイス、人工器官、移植片、薬剤の送達のための担体、栄養補助食品またはその他の物質）、あるいはそれらの部分；ならびに上記のうちの１つまたは複数の任意の組み合わせまたは複合物が挙げられるが、これらに限定されない。「シーラント」および「組織シーラント」という用語は、膠剤または接着物質として役立ち得る材料および物質も含む。「シーラント」および「組織シーラント」という用語は、任意の生物体の任意の組織、器官または部分における任意のタイプの創傷、潰瘍、損傷、穴、漏出口、腔、囲い構造または開口部を被覆、閉塞、充填または密封するために用いられ得る任意の物質、組成物または物体、ならびに止血作用を有するか、そうでなければ生物体の身体またはその任意の部分への、またはそれらからの任意の物質（例えば液体、固体、半固体および気体）の漏出、流出または放出を防止、低減、またはなくし得る任意の組成物、物質または物体も含む。シーラントおよび組織シーラントとしては、電気処理された材料および電気処理された材料を含むマトリックスが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３０】
「電気処理」および「電着」という用語は、材料の電気スピニング、電気スプレー処理、電気エアロゾル処理、および電気スパッタリング（electrosputtering）、かかる方法の２つ以上の組み合わせ、ならびに材料が、電場を通ってかつ標的に対して噴出させ、噴霧、スパッタリング(sputter)、または滴下される任意の他の方法を包含するように広く定義されるものとする。電気処理された材料は、帯電基体の方向にある１つまたは複数の接地貯液槽から、あるいは接地標的に対して帯電貯液槽から、電気処理することができる。「電気スピニング」とは、電界に応じて開口部から溶液または溶融液を噴出させることにより、溶液または溶融液から繊維を形成するプロセスを意味する。「電気エアロゾル処理」とは、電界に応じて開口部からポリマー溶液または溶融液を噴出させることにより、ポリマー溶液または溶融液から液滴を形成するプロセスを意味する。電気処理という用語は、本明細書中に記載する特定の実施例に限定されず、その用語は、標的上に材料を沈着させるために電場を用いる任意の手段を包含する。材料は繊維状、微粉状、液滴状、粒子状または他の形であってもよい。標的は固体、半固体、液体または任意の他の材料であってもよい。
【００３１】
「材料」という用語は、電気処理されて任意のタイプの構造物または構造物の群を生成する任意の化合物、分子、物質、あるいはそれらの群または組み合わせを指す。特に「材料」は、それが電気処理前に存在したような化合物、分子、物質またはそれらの組み合わせを指す。材料としては、天然材料、合成材料、またはそれらの組み合わせが挙げられる。天然に存在する有機材料としては、材料が合成的に生産または改変されたか、あるいはされうるか、にかかわらず、動物、植物または他の生物の身体において天然で見られる任意の物質が挙げられる。合成材料としては、人工合成、加工、または製造の方法により調製される任意の材料が挙げられる。好ましくは、材料は、生体適合性の材料である。
【００３２】
「電気処理された材料」という用語は、その結果生じる組成物が化学的同一性、物理的構造または任意のその他の点で電気処理前に存在した出発「材料」とどの程度異なるかに拘わらず、本明細書中に定義されたような「材料」の電気処理に由来する任意の組成物を指す。さらに、特定のタイプの電気処理に起因する組成物を指す同様の用語（例えば「電気スピニングされた材料」、「電気スプレー処理された材料」等）は、その結果生じる組成物が化学的同一性、物理的構造または任意のその他の点で電気処理前の出発「材料」とどの程度異なるかに拘わらず、本明細書中に定義されたような「材料」に特定タイプの電気処理を行うことに由来する任意の組成物を指す。上記の定義は、「電気処理される」といった語が特定の化合物、分子、物質あるいはそれらのクラスまたは群を記載するために用いられる場合にも当てはまる。したがって例えば「電気スピニングされたフィブリノーゲン」への言及は、その生成物が実際にフィブリノーゲンまたは電気処理に付された出発「材料」のいずれかから成るかまたはそのいずれかを含有するか否かにかかわらず、電気
スピニングフィブリノーゲンの生成物を指す。
【００３３】
タンパク質は、本発明の組織シーラントを製造するための電気処理のための好ましいクラスの材料である。細胞外マトリックスタンパク質は、本発明の好ましいクラスのタンパク質である。電気処理のための好ましいタンパク質の例としては、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、トロンビン、エラスチン、ラミニンおよびフィブロネクチンが挙げられるが、これらに限定されない。本発明における電気処理のための特に好ましい群のタンパク質は、任意のタイプのコラーゲン、フィブリノーゲン、フィブリンおよびトロンビンである。電気処理のためのさらなる好ましい材料は、細胞外マトリックスの他の構成成分、例えばプロテオグリカンである。各々の場合、それらの名称は、それらの最も広い定義において本出願全体を通して用いられ、そして異なるファミリーのタンパク質およびその他の分子内に存在することが一般に認識されている種々のアイソフォームを包含する。天然に存在するこれらのタンパク質および分子の各々の多数のタイプ、ならびに合成的に製造され得るかまたは遺伝子操作により産生され得るタイプが存在する。例えばコラーゲンは多数の形態およびタイプで存在し、そしてこれらの形態およびタイプは全て、本明細書中に包含される。
【００３４】
「タンパク質」という用語、および特定のタンパク質またはタンパク質のクラスを定義するために用いられる任意の用語は、タンパク質断片、タンパク質類似体、ならびに同類アミノ酸置換、非同類アミノ酸置換およびタンパク質に関する非天然アミノ酸による置換をさらに含むが、これらに限定されない。したがって例えば「コラーゲン」という用語は、断片、類似体、同類アミノ酸置換、および任意のタイプまたはクラスのコラーゲンに関する非天然アミノ酸または残基による置換を含むが、これらに限定されない。「フィブリノーゲン」という用語は、断片、類似体、同類アミノ酸置換、および任意のタイプまたはクラスのフィブリノーゲンに関する非天然アミノ酸または残基による置換を含むが、これらに限定されない。したがって該用語は、例えばフィブリノーゲンのα鎖、フィブリノーゲンのβ鎖、またはそれらの組み合わせを含む。別の例として、「フィブリン」という用語は、断片、類似体、同類アミノ酸置換、および任意のタイプまたはクラスのフィブリンに関する非天然アミノ酸または残基による置換を含むが、これらに限定されない。「残基」という用語は、アミド結合によりタンパク質に組み込まれるアミノ酸（ＤまたはＬ）またはアミノ酸擬似体を指すために本明細書中で使用される。したがって、残基は、天然に存在するアミノ酸であってもよく、あるいは特に限定されない限りは、天然に存在するアミノ酸に類似した様式で機能する天然アミノ酸の既知の類似体（すなわち、アミノ酸擬似体）を包含し得る。さらに、アミド結合擬似体として、当業者に既知のペプチド骨格修飾が含まれる。
【００３５】
さらに、当業者は、コードされた配列における、単一アミノ酸または少数のアミノ酸（好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満）を変更、付加または欠失する、個別のアミノ酸の置換、欠失または付加は、同類アミノ酸への改変であり、あるアミノ酸の、化学的に類似したアミノ酸による置換をもたらすことを理解するであろう。機能的に類似したアミノ酸を提供する同類置換表が当該技術分野で既知である。以下の６つの群はそれぞれ、互いに同類置換であるアミノ酸を含有する：
１）アラニン（Ａ）、セリン（Ｓ）、スレオニン（Ｔ）、
２）アスパラギン酸（Ｄ）、グルタミン酸（Ｅ）、
３）アスパラギン（Ｎ）、グルタミン（Ｑ）、
４）アルギニン（Ｒ）、リシン（Ｋ）、
５）イソロイシン（Ｉ）、ロイシン（Ｌ）、メチオニン（Ｍ）、バリン（Ｖ）、および
６）フェニルアラニン（Ｆ）、チロシン（Ｙ）、トリプトファン（Ｗ）。
【００３６】
タンパク質、ポリペプチドまたはペプチドという用語（さらに「コラーゲン」または「
フィブリン」のような具体的なタンパク質の引用）はさらに、全アミノ酸配列の９０〜９５％であり得る断片、またタンパク質、ポリペプチドまたはペプチドのアミノ酸配列よりも５〜１０％長い全アミノ酸配列の伸長物も含むことが理解されよう。
【００３７】
ペプチドの長さが比較的短い（すなわち、約５０アミノ酸未満）場合、ペプチドは、多くの場合、標準的な化学的ペプチド合成技法を用いて合成される。固相合成用の技法は、当業者に既知である。あるいは、電気処理され得るタンパク質またはペプチドは、組換え核酸方法論を用いて合成される。当業者をかかる手法へと導くのに十分な技法は、文献中に見られる。
【００３８】
いくつかの所望のタンパク質断片またはペプチドが、ベクターに組み込まれたヌクレオチド配列でコードされる場合、当業者であれば、タンパク質断片またはペプチドは、１つまたは複数のアミノ酸からなるスペーサー分子（例えばペプチドのような）により分離されてもよいことを理解できるであろう。一般に、スペーサーは、所望のタンパク質断片またはペプチドとともに連結されるか、またはそれらの間の幾らかの最小距離もしくは他の空間的関係を保存する以外、特定の生物学的活性を有さない。しかしながら、スペーサーの構成アミノ酸は、二次構造、折り畳み、正味の電荷、または疎水性のような分子のいくつかの特性に影響を与えるように選択してもよい。発現された組換えタンパク質の精製に有用であり得る残基をコードするヌクレオチド配列をベクターに構築してもよい。かかる配列は当該技術分野で既知である。例えば、ポリヒスチジン配列をコードするヌクレオチド配列を、ニッケルカラム上での発現された組換えタンパク質の精製を容易にするために、ベクターに付加してもよい。
【００３９】
いったん発現されれば、組換えペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質は、硫安沈殿、アフィニティカラム、カラムクロマトグラフィ、ゲル電気泳動等を含む、当業者に既知の標準的プロセスに従って、精製することができる。約５０〜９９％均一性の実質的に純粋な組成物が好ましく、８０〜９５％またはそれより高い均一性が、治療薬としての使用に最も好ましい。
【００４０】
また、指定タンパク質のいくつかを形成することが可能な分子は、電気処理中に他のポリマーと混合し、マトリックス中での形成タンパク質の使用にあたって望ましい特性を得ることができる。
【００４１】
合成材料、好ましくは生体適合性の他の合成材料は、ポリマーを包含する。かかるポリマーとしては、以下の：ポリ（ウレタン）、ポリ（シロキサン）またはシリコーン、ポリジオキサノン、ポリ（エチレン）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（メタクリル酸２−ヒドロキシエチル）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリアクリルアミド、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（メタクリル酸）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、ポリ無水物、およびポリオルトエステル、または生体適合性である開発され得る任意の他の類似の合成ポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。「生体適合性合成ポリマー」という用語はまた、コポリマーおよび混合物、ならびに一般に、一緒にまたは他のポリマーとの上述のポリマーのその他任意組み合わせを包含する。これらのポリマーの使用は、所定の適用および必要とされる仕様に応じる。いくつかのポリマーおよびポリマーのタイプのより詳細な解説は、Brannon-Peppas, Lisa, 「Polymers in Controlled Drug Delivery」, Medical Plastics and Biomaterials, November 1997（これは、完全に本明細書に記載されているかのように参照により本明細書に援用される）に記載されている。
【００４２】
「材料」はまた、電気処理中またはその後に、異なる材料に変えることが可能な電気処理された材料を包含する。例えば、プロコラーゲンは、プロコラーゲンペプチダーゼと組み合わせられると、コラーゲンを形成する。プロコラーゲン、プロコラーゲンペプチダーゼ、およびコラーゲンはすべて、材料の定義内にある。同様に、タンパク質フィブリノーゲンは、トロンビンと組み合わせるとフィブリンを形成する。コラーゲンカスケードにおけるその他のタンパク質および因子は、トロンビン、フィブリノーゲンおよびフィブリンの形成に、ならびにフィブリンモノマーのフィブリンポリマーへの転換に役立つ。これらのタンパク質および因子のいずれか、および電気処理されるこれらのタンパク質および因子の組み合わせ、ならびに後に生成するフィブリンは、材料の定義内に含まれる。
【００４３】
「材料」はまた、材料の任意の組み合わせも包含する。天然材料の組み合わせ、合成材料の組み合わせ、ならびに天然および合成材料の組み合わせは、本発明内に含まれる。組み合わせの例としては、異なるタイプのコラーゲンのブレンド（例えばタイプIとタイプII、タイプIとタイプIII、タイプIIとタイプIII等）；１つまたは複数のタイプのコラーゲンとフィブリノーゲン、トロンビン、エラスチン、ＰＧＡ、ＰＬＡ、ＰＧＡおよびＰＬＡ、ポリジオキサノンとのブレンド；ならびにフィブリノーゲンと１つまたは複数のタイプのコラーゲン、トロンビン、エラスチン、ＰＧＡ、ＰＬＡ、ＰＧＡおよびＰＬＡ、またはポリジオキサノンとのブレンドが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４４】
本発明のシーラントは、電気処理された材料を含有する。好ましい一実施形態では、シーラント中の電気処理された材料は、マトリックスを形成する。「マトリックス」という用語は、電気処理された材料から構成される任意の構造物を指す。マトリックスは、材料の繊維、粒子、粉末または液滴、あるいは任意のサイズまたは形状の繊維、粒子、粉末および液滴のブレンドから構成される。マトリックスは、単一構造物または構造物群であり、１つまたは複数の材料を用いて、１つまたは複数の電気処理方法により形成され得る。マトリックスは、固有の多孔性を保有するように設計される。物質は、マトリックス内に沈着でき、あるいはマトリックス上に固着または配置され得る。細胞は、マトリックス内または上に沈着され得る物質である。
【００４５】
「物質」という用語は、その最も広い定義で、本出願全体にわたって使用される。物質は、任意のタイプまたはサイズの１つまたは複数の分子、物体または細胞、あるいはそれらの組み合わせを包含する。物質は、固体、半固体、湿潤または乾燥混合物、気体、溶液、懸濁液およびそれらの組み合わせを含めた任意の形態であり得るが、これらに限定されない。物質は、任意のサイズの分子および任意の組み合わせの分子を包含する。細胞には、天然状態であろうと、遺伝子操作によりまたは任意の他のプロセスにより改変されていようと、全ての型の原核細胞および真核細胞が含まれる。細胞は、天然由来でも、in vitro培養由来でもよく、生存していても死んでいてもよい。異なる型の細胞の組み合わせを使用することができる。物体は、電気処理された材料と組み合わせ得るか、またはそれに結合され得る任意のサイズ、形状および組成であり得る。物体の例としては、細胞断片、細胞残屑、細胞壁の断片、細胞外マトリックス構成成分、ウイルス壁の断片、細胞小器官およびその他の細胞構成成分、錠剤、ウイルス、小胞、リポソーム、カプセル、ナノ粒子、ならびに分子用の封入物として作用する他の構造物が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の組成物は、１つの物質または物質の任意の組み合わせを含み得る。
【００４６】
本出願全体にわたって、「溶液」という用語は、電気処理方法の貯液槽中の液体等の液体について記載するのに使用される。この用語は、任意の液体を包含するように広く定義される。電気処理中に材料を形成することが可能な任意の溶液は、本発明の範囲内に含まれることが理解されよう。本出願では、「溶液」という用語はまた、電気処理される材料または任意の物質を含む懸濁液または乳濁液を指す。「溶液」は、有機物または生体適合性形態であり得る。この広い定義は、電気処理における多くのバリエーションで使用でき
る多数の溶媒またはその他の液体、およびキャリア分子、例えば、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）、の観点で適切である。本出願では、「溶液」という用語はまた、電気処理される材料、物質または電気処理される任意のものを含む溶融液、水和ゲルおよび懸濁液を指す。
【００４７】
溶媒
シーラントを製造するに際して、開口部、シリンジの先端、または材料が電気処理されるその他の部位への、材料または物質を送達できる任意の溶媒を用いることができる。溶媒は、電気処理されるべき材料または物質を溶解し、または懸濁するために用いられ得る。材料または物質を溶解または懸濁するのに有用な溶媒は、材料または物質によって決まる。電気処理される材料の能力または材料の所望の特性に対する悪影響がなければ任意の溶媒が用いられ得る。電気スピニング技法はしばしば、特定の溶媒条件を要する。例えばコラーゲンは、水、2,2,2-トリフルオロエタノール（本明細書中ではＴＦＥとも呼ばれる）、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ−2−プロパノール（本明細書中ではヘキサフルオロイソプロパノールまたはＨＦＰとも呼ばれる）、イソプロパノールまたはそれらの組み合わせ中の溶液または懸濁液として電気処理され得る。フィブリンモノマーは、尿素、ＨＦＰおよびアール（Earle's）平衡塩を含有する最少必須培地（ＭＥＭ）、モノクロロ酢酸、水、2,2,2-トリフルオロエタノール、ＨＦＰまたはそれらの組み合わせのような溶媒から電気処理され得る。フィブリノーゲン、ならびにフィブリノーゲンとコラーゲンのブレンドは、例えばＨＦＰ、ＨＦＰおよび水性溶液（例えばアール平衡塩を含有する（Ｌ−グルタミンまたは重炭酸ナトリウムを含有しない）最少必須培地（ＭＥＭ））、モノクロロ酢酸、水、2,2,2-トリフルオロエタノールまたはそれらの組み合わせから電気処理され得る。エラスチンは、水、2,2,2-トリフルオロエタノール、イソプロパノール、ＨＦＰまたはそれらの組み合わせ、例えばイソプロパノールと水との溶液または懸濁液として電気処理され得る。望ましい一実施形態では、エラスチンは２５０ｍｇ／ｍｌのエラスチンを含有する７０％イソプロパノールおよび３０％水の溶液から電気スピニングされる。その他の低級アルコール、特にハロゲン化アルコールが用いられ得る。天然マトリックス材料を電気処理するに際して用いられるかまたは他の溶媒と組み合わせられ得るその他の溶媒としては、アセトアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、酢酸、トリフルオロ酢酸、酢酸エチル、アセトニトリル、無水トリフルオロ酢酸、1,1,1-トリフルオロアセトン、蟻酸、マレイン酸、ヘキサフルオロアセトンが挙げられる。
【００４８】
いくつかの材料、例えば膜と会合した多数のタンパク質およびペプチドは疎水性であり、したがって水溶液中に容易に溶解しない。このようなタンパク質は、メタノール、クロロホルムおよびＴＥＦのような有機溶媒ならびに乳化剤中に溶解し得る。タンパク質化学の技術分野の当業者に既知の任意のその他の溶媒、例えばクロマトグラフィー、特に高速液体クロマトグラフィーに有用な溶媒が用いられ得る。タンパク質およびペプチドはまた、例えばＨＦＰ、プロパノール、ヘキサフルオロアセトン、無機酸水溶液と合わせたクロロアルコール、５％塩化リチウムを含有するジメチルアセトアミド中で、ならびに酢酸、塩酸および蟻酸のような酸中で可溶性である。実施形態によっては、酸溶液は希釈されており、他では、それらは希釈されていない。いくつかの実施形態では、濃蟻酸が用いられる。Ｎ-メチルモルホリン-Ｎ-オキシドは、多数のポリペプチドとともに用いられ得る別の溶媒である。単独であるいは有機酸または塩と組み合わせて用いられるその他の例としては、以下のものが挙げられる：トリエタノールアミン、ジクロロメタン、塩化メチレン、1,4-ジオキサン、アセトニトリル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、酢酸エチル、グリセリン、プロパン-1,3-ジオール、フラン、テトラヒドロフラン、インドール、ピペラジン、ピロール、ピロリドン、2-ピロリドン、ピリジン、キノリン、テトラヒドロキノリン、ピラゾールおよびイミダゾール。溶媒の組み合わせも用いられ得る。
【００４９】
合成ポリマーは、例えばＨＦＰ、塩化メチレン、酢酸エチル；アセトン、２−ブタノン（メチルエチルケトン）、ジエチルエーテル；エタノール；シクロヘキサン；水；ジクロロメタン（塩化メチレン）；テトラヒドロフラン；ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）；アセトニトリル；蟻酸メチルおよび種々の溶媒混合物から電気処理され得る。ＨＦＰおよび塩化メチレンが望ましい溶媒である。溶媒の選択は、電気処理される合成ポリマーの特質に応じて決まる。
【００５０】
溶媒の選択は、ポリマー−ポリマー相互作用を安定化する二次力、ならびに溶媒がこれらの相互作用を、強力なポリマー−溶媒相互作用に置換できることを一部考慮して行う。コラーゲンのようなポリペプチドの場合、そして共有結合的架橋の非存在下では、鎖間の主な二次力は以下のものである：（１）主鎖上の固定電荷の引力に起因し、そして一次構造により支配されるクーロン力（例えばリシンおよびアルギニン残基は生理的ｐＨで正に荷電し、一方、アスパラギン酸残基またはグルタミン酸残基は負に荷電する）；（２）永久双極子間の相互作用に起因する双極子−双極子力；ポリペプチド中に一般に見出される水素結合はこのような相互作用の最も強いものである；ならびに（３）ポリペプチドの非極性領域の会合に起因する疎水性相互作用。極性水分子と好都合に相互作用する傾向が非極性種では低いことによる。溶媒中のポリペプチド二次構造の安定化は、電気処理中のコラーゲン原繊維の適正な形成を維持するために、特にコラーゲンおよびエラスチンの場合には望ましいと考えられる。
【００５１】
さらに、電気スピニングの噴流の安定性を促し、溶媒の蒸発とともに繊維を作るよう、溶媒は相対的に高い蒸気圧を有することが望ましい場合が多いが、その必要があるというわけではない。相対的に揮発性の溶媒は、乾燥電気処理された材料の噴霧および生成の、最中およびその後に、液滴の合着を最小限にするため、電気スプレーにおいても望ましい。高沸点溶媒を包含する実施形態では、スピニング溶液またはスプレー溶液、また場合によっては電気処理流それ自体を温めることにより、あるいは減圧下または高温下での電気処理により、溶媒蒸発を促すことがしばしば望ましい。ポリマー／溶媒混合物の低表面張力により、繊維形成に結びつく安定した噴流の形成が促進される、とも考えられている。溶媒選択は、この考えによっても導かれ得る。
【００５２】
機能的な用語では、電気処理に使用される溶媒は、電気処理される材料との混合物を作出して電気処理を可能にする重要な役割を担う。所定の溶媒の濃度は、多くの場合、行なわれる電気処理のタイプを決定する際の重要な考慮すべき点である。例えば電気スプレー処理では、溶媒は、液体の初期噴流がばらばらになって液滴となるよう、電気処理された材料の液滴の分散を援助すべきである。したがって、電気スプレー処理で使用される溶媒は、拘束状態にない液柱を安定化する力を作り出すべきではない。電気スピニングでは、電気処理された材料の分子間の相互作用が噴流を安定化し、繊維形成を引き起こす。電気スピニングされた実施形態に関しては、溶媒は、噴流がばらばらになって液滴を形成するのを防ぐために、ポリマーを十分に溶解または分散させるべきであり、それにより繊維の形態を有する安定した噴流を形成することが可能となるはずである。いくつかの実施形態では、電気スプレー処理から電気スピニングへの移行は、濃度の関数としてポリマー溶液の粘度を測定（ブルックフィールド粘度計）することにより決定できる。電気処理されるポリマーまたは他の材料の濃度が増大するにつれて、粘度が増大する。しかしながら、材料の伸長鎖の絡み合いを伴う臨界濃度を超えると、粘度は濃度とともにより迅速に増大し、より低い濃度においてより穏やかにかつ直線的に上昇するのと対照的である。線形性からの逸脱は、電気スプレーから電気スピニングへの移行とおおよそ一致する。
【００５３】
溶媒中の任意の電気処理された材料の溶解度は、材料を修飾することにより増強され得る。材料の溶解度を増大するための任意の修飾方法が用いられ得る。例えば米国特許第４
，１６４，５５９号（Miyata他）は、溶解度を増大するためにコラーゲンを化学的に修飾する方法を開示している。
【００５４】
いくつかの実施形態では、溶媒は、電気処理された材料中の１つまたは複数の物質との相溶性に基づいて選択される。例えばいくつかの実施形態では、神経成長因子は、ＴＦＥから電気処理される場合、ＨＦＰから電気処理される場合より高度の生物学的活性を保持する。
【００５５】
いくつかの実施形態では、溶媒は、生成する電気スピニングされた組成物中の繊維直径の差異、ならびにこのような差異が濃度に伴って増大する程度に及ぼすそれらの作用に基づいて選択される。例えばいくつかの実施形態において、ＴＦＥからのI型コラーゲンの電気スピニングでは、ＨＦＰから同一コラーゲンを電気スピニングするより繊維直径の差異が大きくなる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、溶媒は、生成する電気処理組成物中の細孔サイズのような寸法に及ぼすそれらの作用に基づいて選択される。例えばいくつかの実施形態では、ＴＦＥからのI型コラーゲンの電気スピニングは、ＨＦＰから同一コラーゲンを電気スピニングするより大きい孔寸法（一平面における繊維間の平均距離を指す用語）を有するマトリックスを生じる。
【００５７】
本発明の組織シーラント組成物
電気処理された材料
本発明の組織シーラントの一構成成分は、電気処理された材料である。上記で定義したように、本発明の電気処理された材料は、天然材料、合成材料またはそれらの組み合わせの電気処理に由来し得る。例としては、アミノ酸、ペプチド、変性ペプチド（例えば変性コラーゲンからのゼラチン）、ポリペプチド、タンパク質、炭水化物、脂質、核酸、糖タンパク質、リポタンパク質、糖脂質、グリコサミノグリカンおよびプロテオグリカンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５８】
電気処理されるいくつかの好ましい材料は、天然細胞外マトリックス材料ならびに天然細胞外マトリックス材料のブレンドであり、例としては、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、トロンビン、エラスチン、ラミニン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、コンドロイチン４−硫酸、コンドロイチン６−硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン硫酸、ヘパリンおよびケラタン硫酸、ならびにプロテオグリカンが挙げられるが、これらに限定されない。電気処理のための特に好ましい材料としては、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、トロンビン、フィブロネクチンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。用いられるいくつかのコラーゲンとしては、I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、XI、XII、XIII、XIV、XV、XVI、XVII、XVIIIおよびXIX型コラーゲンが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの好ましいコラーゲンとしては、I、IIおよびIII型が挙げられる。これらのタンパク質は、任意の形態、例えば未変性および変性形態であり得るが、これらに限定されない。電気処理のためのその他の好ましい材料は、炭水化物、例えば多糖（例えばセルロースおよびその誘導体）、キチン、キトサン、アルギン酸、ならびにアルギン酸塩、例えばアルギン酸カルシウムおよびアルギン酸ナトリウムである。これらの材料は、ヒトもしくはその他の生物体または細胞から単離され得るし、あるいは合成的に製造され得る。電気処理のためのいくつかの特に好ましい天然材料は、コラーゲン、フィブリノーゲン、トロンビン、フィブリン、フィブロネクチンおよびそれらの組み合わせである。組織、細胞外マトリックス材料の粗抽出物、非天然組織または細胞外マトリックス材料の抽出物（すなわち、癌性組織の抽出物）も、単独でまたは組み合わせて含まれる。生物学的材料、即ち、細胞、組織、器官および腫瘍（これらに限定はされない）の抽出物も電気処理され得る。
【００５９】
コラーゲンおよびフィブリノーゲンは、各々電気スピニングされて、繊維の長さに沿って反復縞模様を有する繊維を生じた。これらの縞模様は、例えば透過型電子顕微鏡で観察され、天然プロセスにより産生されるコラーゲンに特徴的である。いくつかの実施形態では、電気スピニングされたコラーゲン繊維で観察される縞模様は、in vivoで細胞により産生されるものと同一である。いくつかの実施形態では、電気スピニングされたフィブリノーゲンにおける縞模様は、in vivoで生成される正常血餅中に見出されるフィブリノーゲンのものと同一である。以下の記述に制約されたくはないが、天然コラーゲン繊維に沿って出現する縞模様は、コラーゲン中のタンパク質鎖のらせんパターンに起因し、一方、in vivoでのフィブリノーゲン中の縞模様は積層立体配置での個々のフィブリン分子の密なパッキングに起因すると考えられている。後者の場合、フィブリノーゲンの場合には、正常血餅中の縞模様は、フィブリノーゲンの重合ではなく血餅のフィブリン構造による個々の非重合化フィブリノーゲン分子の物理的エントラップメントおよび並置によるものであり得る、ということもさらに考えられる。しかしながらいくつかの実施形態では、電気処理されたフィブリノーゲン繊維は、血餅内にエントラップされることなくこの縞模様を有する。これらの実施形態のうちのいくつかにおいては、組成物は、フィブリン血餅に特徴的な網状構造よりむしろ繊維状クモの巣構造で構成される。さらに、いくつかの実施形態では、電気処理されたフィブリノーゲンは、天然フィブリノーゲンとは違って、水に溶けない。
【００６０】
いくつかの実施形態（例えばI、IIおよびIII型コラーゲンを含むいくつかの実施形態）では、コラーゲンは、繊維に沿って約６５〜７０ｎｍ毎に縞模様反復を有するように電気スピニングされる。いくつかの実施形態では、縞模様は約６５ｎｍで反復する。他の実施形態では、縞模様は約６７ｎｍである。好ましい実施形態では、電気スピニングされたコラーゲンに特徴的な縞模様は、特定の活性を促進または調節するコラーゲン分子内の活性部位への細胞のアクセスを可能にするため、重要な特性である。ゼラチンからの電気スピニングされた変性コラーゲンを包含するいくつかの実施形態を含めた他の実施形態では、特徴的縞模様が存在しない。いくつかの実施形態では、電気スピニングされたフィブリノーゲンは約２０〜２５ｎｍの縞模様を有する。他の実施形態では、縞模様は約２２．５ｎｍである。本明細書中に開示された例から分かるように、異なる材料のブレンドまたは組み合わせが、いくつかの実施形態で用いられる。このようなブレンドまたは組み合わせは、１つまたは複数の天然のブレンドまたは組み合わせを再現するため、あるいは完全に独特で、いかなる天然のブレンドまたは組み合わせとも異なる組成物を調製するために用いられる。
【００６１】
生物体への移植または投与を目的として組織シーラントが天然材料（例えばタンパク質、ペプチド、核酸、グルコサミノグリカンおよびプロテオグリカン）から電気処理される場合、それらの材料としては、自己由来材料、同種生物体からの材料、あるいは別の種からの材料が挙げられるが、これらに限定されない。任意の種または種の組み合わせからの材料が用いられ得る。合成的に生産される天然分子は、任意の人工的手段により生産されるものを含み得る。フィブリン、フィブリノーゲン、トロンビン、フィブロネクチン、コラーゲンおよびその他のタンパク質を産生するための多数の方法が、当該技術分野で既知である。合成タンパク質は、特定の配列を用いて調製され得る。タンパク質は、任意の手段により、例えばペプチド、ポリペプチドまたはタンパク質合成により産生され得る。遺伝子操作したタンパク質は、天然タンパク質とは異なる特定の所望のアミノ酸配列を用いて調製され得る。例えば細胞は、in vivoまたはin vitroで遺伝子操作されて、所望のタンパク質またはそれらのタンパク質を生成し得る分子、あるいは所望のタンパク質のサブドメインを産生し、タンパク質が収穫され得る。例示的一実施形態では、タンパク質（例えばコラーゲン）上に細胞またはペプチドに対する結合部位を形成する望ましい配列を、それらのタンパク質中に天然に見出されるより大量に含ませることができる。電気処理さ
れた材料はまた、タンパク質から、あるいは電気処理中にタンパク質を生成する任意の他の材料から生成され得る。例としては、アミノ酸、ペプチド、変性タンパク質、ポリペプチドおよびタンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。タンパク質は、電気処理の前、最中または後に生成され得る。例えば電気処理の前、最中または後にプロコラーゲンをプロコラーゲンペプチダーゼと組み合わせることにより生成される電気処理されたコラーゲンは、本発明の範囲内である。電気処理の前、最中または後にフィブリノーゲンの重合により（トロンビンの作用によるかまたは任意のその他の手段による）生成されるフィブリンも、本発明の範囲内である。
【００６２】
本発明は、任意の材料の電気処理に由来する全ての天然または合成組成物を包含する。電気処理の前、最中または後に、組成または構造が変化する材料は、本発明の範囲内である。
【００６３】
電気処理された材料は本発明の組成物を生成するに際して他の材料および物質と組み合わせられ得る、と理解されるべきである。例えばいくつかの実施形態では、電気処理されたペプチドは、皮下移植する場合、免疫原性を増強するためにアジュバントと組み合わされ得る。電気処理された材料は、いくつかの実施形態では、同一作用を達成するために、極端な塩基性または酸性ｐＨで（例えば特定のｐＨを有する溶液から電気処理することにより）調製される。別の例としては、細胞を含有する電気処理されたマトリックスは、電気処理されたマトリックス中の細胞の成長および分裂を刺激するために、電気処理された生体適合性ポリマーおよび成長因子と組み合わされ得る。
【００６４】
シーラントに用いられる電気処理された合成材料としては、人工合成、加工、単離、または製造の任意の方法により調製される任意の材料が挙げられる。合成材料は、in vivoまたはin vitroで投与することを目的として、生体適合性であることが好ましい。かかるポリマーとしては、以下の：ポリ（ウレタン）、ポリ（シロキサン）またはシリコーン、ポリ（エチレン）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（メタクリル酸２−ヒドロキシエチル）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリアクリルアミド、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、ナイロン、ポリアミド、ポリ無水物、ポリ（エチレン−コ−ビニルアルコール）（ＥＶＯＨ）、ポリカプロラクトン、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡ）、ポリビニルヒドロキシド、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）、およびポリオルトエステル、または生体適合性である開発され得る任意の他の類似の合成ポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの好ましい合成マトリックス材料としては、ＰＬＡ、ＰＧＡ、ＰＬＡおよびＰＧＡのコポリマー、ポリカプロラクトン、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、ＥＶＯＨ、ＰＶＡ、およびＰＥＯが挙げられる。陽イオン部分を有するポリマーも、いくつかの実施形態においては好ましい。このようなポリマーの例としては、ポリ（アリルアミン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（リシン）およびポリ（アルギニン）が挙げられるが、これらに限定されない。ポリマーは、任意の分子構造、例えば線状、分枝状、グラフト、ブロック、星形、櫛形および樹状構造を有し得るが、これらに限定されない。マトリックスは、電気スピニングした繊維、電気エアロゾル、電気スプレーまたは電気スパッタリングを施した液滴、電気処理した粉末または粒子、あるいは上記の組み合わせから形成され得る。
【００６５】
天然材料を電気処理することにより調製されるシーラントの実施形態では、それらの材料は、天然由来か、合成的に製造され得るか、あるいは遺伝子操作した細胞により製造され得る。例えばいくつかの実施形態では、遺伝子操作したタンパク質は、天然のタンパク質と異なる特定の所望のアミノ酸配列で調製され得る。例示的一実施形態では、細胞またはペプチド用のコラーゲン、フィブリン、あるいはフィブリノーゲンタンパク質上の結合
部位を形成する望ましい配列が、天然タンパク質で見出されるよりも多量に含まれる。例えば天然フィブリノーゲンは、血漿から精製され得るし、あるいは低温沈降物（cryoprecipitate）として調製され得る。
【００６６】
種々の材料、またはそれらの組み合わせを選択することで、組織シーラントの性質を操作することができる。電気処理された材料および物質から構成されるマトリックスの特性を調整してもよい。以下に詳述するように、電気処理された材料自体が、適用されると治療効果を提供することができる。さらに、電気処理のための材料の選択は、移植されるマトリックスの永続性に影響を及ぼし得る。例えば、フィブリノーゲンまたはフィブリンを電気処理することにより作製される多くのマトリックスは、より迅速に分解する一方で、コラーゲンから作製される多くのマトリックスは、より耐久性であり、材料を電気処理することにより作製される多くの他のマトリックス材料はよりいっそう耐久性である。したがって例えば耐久性合成ポリマー（例えばＰＬＡ、ＰＧＡ）の組み入れは、いくつかの実施形態においては、フィブリノーゲンの溶液から電気処理されるマトリックスの耐久性および構造的強度を増大する。タンパク質のような天然材料を電気処理することにより作製されるマトリックスの使用はまた、移植されたマトリックスに対する拒絶または免疫応答を最小限に抑える。したがって電気処理および物質送達での使用のための材料の選択は、所望の使用法により影響される。一実施形態では、フィブリン、フィブリノーゲン、フィブロネクチン、コラーゲンあるいはこれらのうちの１つまたは複数の組み合わせから電気処理された材料の皮膚パッチが、治癒プロモーター、鎮痛薬および麻酔薬および抗拒絶反応物質と組み合わされて皮膚に適用され、その後、皮膚中に溶解し得る。別の実施形態では、骨への送達用の電気処理された移植片は、骨の成長を促進するのに有用な材料、骨芽細胞およびヒドロキシアパタイトから構築され得るし、かつ長期の耐久性を有するように設計され得る。マトリックスがマトリックスから放出される物質を含有する実施形態では、電気処理された合成構成成分、例えば生体適合性物質の組入れは、電気処理された組成物からの物質の放出を調節し得る。例えば層状または積層構造を用いて、物質放出プロファイルを制御し得る。非層状構造も用いられ得るが、この場合、放出は構築物の各構成成分の相対的安定性により制御される。例えば交互に電気処理された材料から成る層状構造物は、標的上で異なる材料を逐次的に電気処理することにより調製される。外層は、例えば内層より速くまたは遅く溶解するよう調整される。この方法により、状況に応じて異なる放出速度で、多数の作用物質が送達され得る。層は、単一作用物質の複雑な多動的放出プロファイルを経時的に提供するよう調整できる。上記の組み合わせを用いることにより、各々それ自体のプロファイルを有する多数の物質の放出の手はずが整うことになる。複雑なプロファイルが考えられ得る。
【００６７】
生体適合性物質のような合成構成成分は、電気処理された材料、または電気処理されたシーラント組成物からの物質の放出を調節するのに使用することができる。例えば、薬剤または一連の薬剤、あるいは制御された様式で放出されるべきその他の材料または物質を、一連の各層へと電気処理することができる。一実施例では、１つの層は、フィブリノーゲンと薬剤とから構成され、次の層は、ＰＬＡと薬剤とから構成され、第３の層は、ポリカプロラクトンと薬剤とから構成される。該層状構築物は移植することができ、連続する層が溶解または崩壊するにつれ、薬剤（単数または複数）が、各連続した層が徐々に分解するとともに順々に放出される。他の実施例では、非層状構造物もまた使用するでき、放出は、構築物の各構成成分の相対的な安定性により制御される。合成材料の別の利点は、種々の溶媒を使用することができることである。これは、いくつかの材料の送達にとって重要であり得る。例えば、薬剤は、いくつかの有機物に可溶性であり得るが、合成物を用いることで、電気処理することができる材料の数は増加する。これらの合成材料の分解は、天然材料に対しては利用できない方法で、調整および調節することができる。合成物は通常、酵素的分解を受けず、その多くが自発的に加水分解を受ける。これらの性質に加えて、物質は、電気的、磁気的および光ベースのシグナルに応答して、電気処理された材料
から放出され得る。かかるシグナルに感受性のポリマーを使用することができ、あるいはかかる感受性を提供するような方法でポリマーを誘導体化してもよい。これらの特性は、in vivoおよびin vitroで様々な物質を送達するように設計した電気処理された材料を作製および使用する際に、融通性を提供する。
【００６８】
本発明のシーラントのいくつかの実施形態では、電気処理された材料それ自体はシーラントとして作用し得るし、治療効果を提供し得る。治療効果を有する実施形態の一実施形態は、電気処理されたフィブリノーゲン、トロンビン、フィブリンまたはそれらの組み合わせである。トロンビンは、フィブリノーゲンをフィブリンに転換する。フィブリンは、出血の抑止（止血）を助ける。フィブリンは治癒の初期段階において形成される暫定的マトリックスの構成成分であり、隣接領域での血管系の成長も促し得る。多くの点で、フィブリンは天然治癒プロモーターである。いくつかの実施形態では、電気処理されたフィブリノーゲンも、治癒を助ける。患者の創傷と接触して配置されると、このような電気処理された材料はフィブリンと同一の治癒特性を提供する。
【００６９】
別の例として、いくつかの実施形態では、電気処理されたコラーゲンは、細胞浸潤および分化を促進し、したがって電気処理されたコラーゲンマトリックスを含むシーラントは治癒を手助けする。コラーゲン分子内の１５アミノ酸配列であるＰ-１５部位は、骨芽細胞が骨の構成成分であるヒドロキシアパタイトを産生および分泌することを促進する。同様の様式で操作および処理することができるコラーゲン分子内の特定の部位および配列の別の例としては、インテグリン分子のＲＧＤ結合部位が挙げられる。ＲＧＤ部位は、細胞接着用の結合部位として作用する多くの細胞外マトリックス分子に存在する３個のアミノ酸（Ａｒｇ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ）の配列である。ＲＧＤ部位は、例えばインテグリンが認識および結合する。さらに、電気処理された材料は、電気処理前、最中、またはその後に特定の所望の配列を富化することができる。これは組換型核酸を使用することによって行うことができるがこれに限定されない任意の手段により行うことができる。配列は、直鎖状または他の形態で付加することができる。いくつかの実施形態では、ＲＧＤ配列は、環状ＲＧＤと呼ばれる環状形態で配列される。
【００７０】
マトリックスの形態のシーラント等、電気処理されたシーラントはまた、マトリックス成分の特定のサブドメインから構成することもでき、誘導体化することができる合成主鎖を伴って調製することができる。例えば、ＲＧＤペプチド配列、およびヘパリン結合ドメインおよび他の配列を、合成材料に化学的に結合することができる。結合配列（単数または複数）を有する合成ポリマーを、構築物へ電気処理することができる。これは、特有の性質を有するマトリックスを生じる。これらの例では、ＲＧＤ部位は、細胞がマトリックスに結合し、それと相互作用するための部位を提供する。ヘパリン結合部位は、合成骨格に対してペプチド成長因子の足場用の部位を提供する。血管新生ペプチド、遺伝物質、成長因子、サイトカイン、酵素および薬剤は、官能性を提供するために、電気処理された材料の主鎖に結合することができるその他の非限定的な物質の例である。ペプチド側鎖もまた、高分子主鎖上の官能基に分子を結合するのに使用され得る。分子および他の物質は、当該技術分野で既知の技法により、電気処理されるべき材料に結合することができる。
【００７１】
電気処理された材料は、電気処理された材料の表面積対容積比を増大するよう調整された分子構造からも作製され、それにより止血またはその他の所望の特性を増強し得る。いくつかの実施形態では、これらの機能を増強する物質または部分（例えばトロンビン）は、電気処理された材料に結合され、それによりシーラントの性能を増大する。いくつかの実施形態では、シーラント上のα２β１結合部位（例えばＧＦＯＧＥＲ配列）の数が、人工ペプチド（例えば組換えにより調製）の使用により増大されて、血小板接着ならびに血液凝固カスケードの活性化を促す。組換えまたは他の手段により操作される配列および構造を有する任意のタイプの人工タンパク質またはペプチドを使用する実施形態が存在する
。
【００７２】
シーラント中の電気処理された材料は、任意の電気処理技法を用いて作製され、その例としては、電気スピニング、電気エアロゾル、電気スプレーまたは電気スパッタリング技法あるいはそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。したがって電気処理された液滴、粒子、繊維、原繊維またはそれらの組み合わせは全て、本発明の電気処理された組成物中に含まれる。一実施形態では、材料は繊維を生成するよう電気スピニングされる。
【００７３】
合成電気処理材料は、人工合成、加工または製造の任意の方法により調製される任意の材料を用いて作製される。合成材料は、in vivoまたはin vitroでの投与のために生体適合性であることが好ましい。
【００７４】
構造の層状化は、天然材料の組成をより厳密に模倣することが望ましいいくつかのシーラントで用いられる。例えば、選定量のI型コラーゲン、III型コラーゲンおよびエラスチンを連続層で有するシーラントを提供することがいくつかの実施形態で用いられて、血管壁のような構造の深さ全体に亘る勾配やその他の分布パターンを模倣するようになっている。他の実施形態は、層状化を用いずにこのようなパターンを達成する。例えば電気処理実行中の電気処理装置へのI型コラーゲン、III型コラーゲンおよびエラスチンの供給速度の変更は、層状化を用いずにシーラント組成物中の連続勾配ならびにシーラント組成物中のパターンの作製を可能にする。いくつかの実施形態では、電気処理されたコラーゲン、フィブリノーゲン、トロンビンおよびフィブロネクチンの量は、層状化またはパターン化の適用により組成物全体で変化させられる。
【００７５】
合成材料は、種々の溶媒から電気処理され得る。これは、いくつかの材料の送達におけるシーラントの使用にとって重要であり得る。いくつかの実施形態では、タンパク質を電気処理するために用いられる溶媒中で不溶性である薬剤は、合成材料を電気処理するために用いられる溶媒中では可溶性である。このような実施形態では、合成物の使用は、シーラント中の電気処理されたマトリックスと組み合わされ得る化学物質の数を増大する。ポリマーは、この特徴を提供するように誘導体化され得る。これらの特性は、in vivoおよびin vitroで種々の物質を送達するよう意図される電気処理材料を製造し、使用するに際して、融通性を提供する。
【００７６】
シーラント中の電気処理された材料と組み合わされる物質
多数の望ましい実施形態では、シーラント中の電気処理された材料は、１つまたは複数の物質と組み合わされる。上述のように、本発明における「物質」という語は、その最も広い定義で使用される。本発明の電気処理された組成物が１つまたは複数の物質を含む実施形態では、物質としては、任意のタイプまたはサイズの分子、細胞、物体またはそれらの組み合わせを挙げ得る。本発明の組成物は、１つの物質または物質の任意の組み合わせを含み得る。
【００７７】
シーラントのいくつかの実施形態としては、電気処理されたマトリックスと組み合わされた物質としての細胞が挙げられる。任意の細胞が用いられ得る。いくつかの好ましい例としては、幹細胞、前駆細胞、および分化細胞が挙げられるが、これらに限定されない。幹細胞の例としては、胚幹細胞、骨髄幹細胞、筋由来幹細胞および臍帯幹細胞が挙げられるが、これらに限定されない。種々の実施形態に用いられる細胞のその他の例としては、骨芽細胞、筋芽細胞、神経芽細胞、繊維芽細胞、神経膠芽細胞、生殖細胞、肝細胞、軟骨細胞、軟骨芽細胞、骨細胞、ケラチノサイト、平滑筋細胞、心筋細胞、結合組織細胞、神経膠細胞、上皮細胞、内皮細胞、ホルモン分泌細胞、免疫系細胞およびニューロンが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、多くのタイプの幹細胞が所
定の器官または移植部位に一旦送達されると器官特異的パターンで分化するよう誘導され得ることから、使用する幹細胞のタイプを予め選定することは不要である。例えば肝臓に送達される幹細胞は、単に肝臓内に幹細胞を置くことにより、肝細胞になるよう誘導され得る。マトリックス中の細胞は、足場または接種を提供する目的、特定の化合物を産生する目的、またはその両方に役立ち得る。
【００７８】
物質が細胞を包含する実施形態は、in vitroで培養され得るか、天然由来か、遺伝子操作され得るか、または任意の他の手段により産生され得る細胞を包含する。任意の天然の原核細胞または真核細胞が用いられ得る。合成源、例えば核移植のような技法により処理されたトランスジェニック生物または細胞も、細胞の供給源として用いられ得る。マトリックスが生物体中に移植される実施形態は、レシピエント由来の細胞、同種ドナーまたは異種ドナー由来の細胞、あるいは細菌または微生物細胞を使用し得る。供給源から収集され、使用前に培養された細胞も包含される。細胞は生きていても、死んでいてもよい。
【００７９】
いくつかの実施形態は、何らかの点で異常な細胞を使用する。例としては、遺伝子操作された細胞、形質転換細胞、ならびに不死化細胞が挙げられる。遺伝子操作としては、１つまたは複数の遺伝子を発現するよう細胞をプログラミングすること、１つまたは複数の遺伝子の発現を抑制すること、あるいはその両方が挙げられる。本発明に有用な遺伝子操作細胞の一例は、１つまたは複数の所望の分子を産生、分泌する遺伝子操作細胞である。遺伝子操作された細胞が生物体中に移植されると、産生される分子は局所的作用または全身性作用を生じ得るし、考え得る物質として上記で特定された分子を含み得る。細胞は、マトリックスの用途の１つが免疫応答を生じることである実施形態で、抗原性分子も産生し得る。細胞は、下記の非包括的リストの目的を手助けするための物質を産生し得る：止血を促進すること；開口部を封止または閉鎖し、あるいは組織または器官と別の物体との間の結合を形成すること；構造または連結に対する補強を提供すること；炎症を抑制するかまたは刺激すること；治癒を促進すること；免疫による拒絶反応に抵抗すること；ホルモン置換を提供すること；神経伝達物質を置換すること；癌細胞を抑制するかまたは破壊すること；組織、器官または腫瘍が除去された部位のための充填剤およびシーラントとして役立つこと；細胞成長を促進すること；血管の形成を抑制するかまたは刺激すること；組織を増強すること；ならびにニューロン、皮膚、滑液、腱、軟骨、靭帯、骨、筋肉、器官、硬膜、血管、骨髄および細胞外マトリックスを補充するかまたは置換すること。遺伝子操作は、例えば細胞に遺伝物質を付加すること、または細胞から遺伝物質を除去すること、現存する遺伝物質を変更すること、あるいはその両方を包含し得る。細胞がトランスフェクトされるか、そうでなければ遺伝子を発現するよう操作される実施形態は、一過的にトランスフェクトされた遺伝子または永続的にトランスフェクトされた遺伝子、あるいはその両方を用い得る。遺伝子配列は、完全長または部分長であり得るし、クローニングされるかまたは天然に存在し得る。
【００８０】
遺伝子操作は、例えば細胞に物質を付加すること、あるいは細胞から遺伝物質を除去すること、現存する遺伝物質を変更すること、またはその両方を包含し得る。細胞がトランスフェクトされるか、そうでなければ遺伝子を発現するよう操作される実施形態は、一過的にトランスフェクトされた遺伝子または永続的にトランスフェクトされた遺伝子、あるいはその両方を用い得る。遺伝子配列は、完全長または部分長であり得るし、クローニングされるかまたは天然に存在し得る。
【００８１】
多くの実施形態において、電気処理されたマトリックス中の細胞は、このような細胞のin vivoにおける特有の特徴および機能を示す。例としては、in vivoでの軟骨に特徴的なタイプの小腔のマトリックス中で細胞接着および形成を引き起こすII型コラーゲンマトリックス中の軟骨細胞；in vivoでの不死化軟骨細胞に特徴的な細胞クラスターを形成する電気処理されたII型コラーゲンマトリックス中の不死化軟骨細胞；in vivoでの不死化軟
骨細胞に特徴的な細胞クラスターを形成する電気処理されたフィブリノーゲンマトリックス中の不死化軟骨細胞；in vivoでの不死化軟骨細胞に特徴的な細胞クラスターを形成する電気処理されたI型コラーゲンマトリックス中の不死化軟骨細胞；ならびにヒドロキシアパタイトを分化し、産生するI型コラーゲンマトリックス中の骨芽細胞が挙げられるが、これらに限定されない。細胞が正常、異常または正常特徴および異常特徴の組み合わせを示す実施形態は、本発明の範囲内である。
【００８２】
物質が分子である実施形態では、任意の分子を使用することができる。分子は、例えば、有機性であっても無機性であってもよく、また固体、半固体、液体、または気相であってもよい。分子は、他の分子との組み合わせまたは混合物で存在してもよく、また溶液、懸濁液、または任意の他の形態であってもよい。使用され得る分子の種類の例としては、ヒトまたは動物用治療薬、化粧品、健康補助食品、除草剤、殺虫剤および肥料のような農業用物質、ビタミン、塩、電解質、アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、炭水化物、脂質、核酸、糖タンパク質、リポタンパク質、糖脂質、グリコサミノグリカン、プロテオグリカン、成長因子、ホルモン、神経伝達物質、フェロモン、カローン、プロスタグランジン、免疫グロブリン、モノカインおよび他のサイトカイン、保湿剤、金属、気体、鉱物、可塑剤、イオン、電気的および磁気的反応性材料、感光性材料、酸化防止剤、細胞エネルギー供給源として代謝され得る分子、抗原、ならびに細胞性応答または生理学的応答を引き起こすことができる任意の分子が挙げられる。分子の任意の組み合わせ、ならびにこれらの分子のアゴニストまたはアンタゴニストを使用することができる。好ましい分子としては止血分子、凝固を促進する他の分子、非免疫拒絶分子、細胞外マトリックス分子、および繊維素溶解を防ぐ分子が挙げられる。
【００８３】
いくつかの好ましい実施形態には、任意の医薬品または薬剤が挙げられるが、これらに限定されない任意の治療用分子の使用が包含される。医薬品の例としては、麻酔薬、催眠薬、鎮静薬および睡眠誘発物質、抗精神病薬、抗うつ薬、抗アレルギー薬、抗狭心症薬、抗関節炎薬、喘息治療薬、抗糖尿病薬、下痢止め薬、抗痙攣薬、抗通風薬、抗ヒスタミン薬、止痒薬、吐薬、抗嘔吐薬、鎮痙薬、食欲抑制薬、神経刺激性物質、神経伝達物質アゴニスト、アンタゴニスト、受容体遮断薬、および再摂取調整剤、β−アドレナリン遮断薬、カルシウムチャネル遮断薬、ジスルフィラムおよびジスルフィラム様薬剤、筋弛緩薬、鎮痛薬、解熱薬、刺激薬、抗コリンエステラーゼ剤、副交感神経作用剤、ホルモン、抗凝固薬、抗血栓薬、血栓崩壊薬、免疫グロブリン、免疫抑制薬、ホルモンアゴニスト／アンタゴニスト、ビタミン、抗菌剤、抗腫瘍薬、制酸薬、消化薬、緩下薬、下剤、防腐剤、利尿薬、消毒薬、抗真菌薬、寄生生物撲滅薬、駆虫薬、重金属、重金属アンタゴニスト、キレート剤、気体および蒸気、アルカロイド、塩、イオン、オータコイド、ジギタリス、強心配糖体、抗不整脈薬、抗高血圧薬、血管拡張神経薬、血管収縮神経薬、抗ムスカリン薬、神経節刺激剤、神経節遮断剤、神経筋遮断剤、アドレナリン作用性神経阻害薬、酸化防止剤、ビタミン、化粧品、抗炎症薬、創傷治癒製品、抗トロンボン形成剤、抗腫瘍剤、抗血管新生剤、麻酔薬、抗原性作用物質、創傷治癒剤、植物抽出物、成長因子、皮膚軟化薬、保湿剤、拒絶／抗拒絶薬、殺精薬、調節薬、抗細菌剤、抗真菌剤、抗ウイルス剤、抗生物質、精神安定薬、コレステロール低減薬、鎮咳薬、ヒスタミン遮断薬、モノアミン酸化酵素阻害剤が挙げられるが、これらに限定されない。米国薬局方に列挙されるすべての物質も、本発明の物質の範囲内に包含される。
【００８４】
別の好ましい実施形態には成長因子の使用が包含される。本発明で有用な成長因子としては、トランスフォーミング成長因子−α（「ＴＧＦ−α」）、トランスフォーミング成長因子−β（「ＴＧＦ−β」）、血小板由来成長因子（「ＰＤＧＦ」）（ＡＡ、ＡＢおよびＢＢアイソフォームを含む）、線維芽細胞成長因子（「ＦＧＦ」）（ＦＧＦ酸性アイソフォーム１および２、ＦＧＦ塩基性型２、ならびＦＧＦ４、８、９、および１０を含む）、および神経成長因子（「ＮＧＦ」）（ＮＧＦ２．５ｓ、ＮＧＦ７．０ｓ、およびβＮＧ
Ｆならびにニューロトロフィンを含む）、脳由来神経栄養因子、軟骨由来因子、骨成長因子（ＢＧＦ）、塩基性線維芽細胞成長因子、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）IおよびII、肝細胞成長因子、神経膠神経栄養成長因子（ＧＤＮＦ）、幹細胞因子（ＳＣＦ）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、ケラチノサイト成長因子（ＫＧＦ）、トランスフォーミング成長因子（ＴＧＦ）（ＴＧＦα、β、β１、β２、β３を含む）、骨格成長因子、骨マトリクス由来成長因子、および骨由来成長因子、ならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００８５】
本発明で有用なサイトカインとしては、カルジオトロフィン、間質細胞由来因子、マクロファージ由来ケモカイン（ＭＤＣ）、黒色腫成長刺激活性（ＭＧＳＡ）、マクロファージ炎症性タンパク質１α（ＭＩＰ−１α）、２、３α、３β、４および５、ＩＬ−１、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−６、ＩＬ−７、ＩＬ−８、ＩＬ−９、ＩＬ−１０、ＩＬ−１１、ＩＬ−１２、ＩＬ−１３、ＴＮＦ−α、およびＴＮＦ−βが挙げられるが、これらに限定されない。本発明で有用な免疫グロブリンとしては、ＩｇＧ、ＩｇＡ、ＩｇＭ、ＩｇＤ、ＩｇＥ、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの好ましい成長因子としては、ＶＥＧＦ（血管内皮成長因子）、ＮＧＦ（神経成長因子）、ＰＤＧＦ−ＡＡ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＦＧＦｂ、ＦＧＦａ、およびＢＧＦが挙げられる。
【００８６】
本発明における物質として有用な他の分子としては、成長ホルモン、レプチン、白血病阻害因子（ＬＩＦ）、腫瘍壊死因子αおよびβ、エンドスタチン、アンジオスタチン、トロンボスポンジン、骨形成（osteogenic）タンパク質−１、骨形成（bone morphogenetic）タンパク質２および７、オステオネクチン、ソマトメジン様ペプチド、オステオカルシン、インターフェロンα、インターフェロンαＡ、インターフェロンβ、インターフェロンγ、インターフェロン１α、およびインターロイキン２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１５、１６、１７および１８が挙げられるが、これらに限定されない。
【００８７】
アミノ酸、ペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質を包含する実施形態としては、任意のサイズおよび複雑性を有するかかる分子の任意のタイプまたはかかる分子の組み合わせが挙げられ得る。例としては、構造タンパク質、酵素およびペプチドホルモンが挙げられるが、これらに限定されない。これらの化合物は、様々な機能を供することができる。いくつかの実施形態では、マトリックスは、活性部位に関する競合により酵素活性を抑制する配列を含有するペプチドを含有してもよい。他の用途では、免疫応答を促進し、免疫を誘起する抗原性作用物質を構築物に組み込むことができる。
【００８８】
核酸のような物質には、任意の核酸が存在し得る。例としては、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、ｅｎｔ−ＤＮＡ、およびリボ核酸（ＲＮＡ）が挙げられるが、これらに限定されない。ＤＮＡを包含する実施形態としては、ｃＤＮＡ配列、任意の供給源由来の天然ＤＮＡ配列、およびセンスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、ＤＮＡは、裸であり得る（例えば、米国特許第５，５８０，８５９号、同第５，９１０，４８８号）か、複合体を形成し得るか、または封入され得る（例えば、米国特許第５，９０８，７７７号、同第５，７８７，５６７号）。ＤＮＡは、任意の種類のベクター、例えばウイルスベクターまたはプラスミドベクターに存在することができる。いくつかの実施形態では、使用される核酸は、電気処理されたマトリックス内部および外部で、細胞中の遺伝子の発現を促進または阻害する働きをする。核酸は、細胞への核酸の取り込みを高めるのに有効な任意の形態であり得る。
【００８９】
本発明の電気処理されたシーラント組成物中の物質はまた、物体を包含する。物体の例
としては、細胞断片、細胞壁断片、細胞画分、細胞残屑、細胞小器官、および他の細胞構成成分、錠剤、およびウイルス、ならびに小胞、リポソーム、カプセル、ナノ粒子、分子用の封入物として作用する他の構造物が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、物体は、小胞、リポソーム、カプセル、または電気処理後のある時点（例えば、移植時または後の刺激もしくは相互作用時）に放出される化合物を含有する他の封入物である。１つの例示的実施形態では、リポソームのようなトランスフェクション剤は、電気処理された材料もしくはマトリックスの中または上に配置された細胞に導入される所望のヌクレオチド配列を含有する。他の実施形態では、細胞断片、特定の細胞角分または細胞残屑は、マトリックスに組み込まれる。細胞断片の存在は、組織によっては治癒を促進することが知られている。
【００９０】
磁気的または電気的反応性材料もまた、本発明の電気処理されたシーラントの組成物内に任意に含まれる物質の例である。磁気的活性物質の例としては、強磁性流体（磁気粒子のコロイド懸濁液）、および導電性ポリマーの様々な分散液が挙げられるが、これらに限定されない。直径約１０ｎｍの粒子、直径約１〜２μｍのポリマー封入磁気粒子、および室温以下のガラス転移温度を有するポリマーを含有する強磁性流体が特に有用である。電気的活性材料はポリマーであり、その例としては、ポリアニリン、ポリピロールのような導電性ポリマーが挙げられるが、これらに限定されず、スルホン化ポリアクリルアミドのようなイオン伝導性ポリマーおよびカーボンブラックまたはグラファイト、カーボンナノチューブ、金属粒子、および金属被膜プラスチックまたはセラミック材料のような導電体が関連材料である。
【００９１】
いくつかの実施形態では、組織シーラント中のいくつかの物質は、他の物質の機能を補足するかまたは増強する。例えば組成物が特定の遺伝子を発現する細胞を含む場合、組成物は、細胞に取り込まれるオリゴヌクレオチドを含有し、そして細胞中での遺伝子発現に影響を及ぼす。特異的および非特異的取込みを促す１つまたは複数の作用物質（例えばフィブロネクチン）は、マトリックス中に任意に組入れられて、ピノサイトーシスによりオリゴヌクレオチドの細胞取り込みを増大する。
【００９２】
本発明の組織シーラントは、任意の電気処理された材料および任意の物質または上記のような物質の組み合わせを含有し得る。好ましい実施形態では、電気処理されたコラーゲン、フィブリノーゲン、フィブロネクチン、トロンビン、合成ポリマーまたはそれらの組み合わせを含有する組織シーラントは、凝血を手助けし、または他の利点を提供するための他の物質も含有する。上記の材料のいずれかは、電気スピニングされた繊維またはその一部、その他の手段により電気処理された材料、または電気処理以外の手段により付加された物質として存在し得る。その他の好ましい物質としては、凝血因子、ならびに血液凝固カスケードに関与するその他の因子および化合物が挙げられる。例えば凝血因子（例えば第I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX、X、XI、XIIおよびXIII因子またはそれらの組み合わせ）は、いくつかの実施形態に包含される。好ましい物質は、それらの活性化形態で存在する凝血因子も含む（すなわちIa、IIa、IIIa、IVa、Va、VIa、VIIa、VIIIa、IXa、Xa、XIa、XIIaおよびXIIIa因子またはそれらの組み合わせ）。その他の好ましい物質としては、血液凝固カスケードにおけるその他の因子、あるいは繊維素溶解を抑制するか、またはそうでなければ血餅の破壊を抑制する化学物質が挙げられる。例としては、カルシウムイオン（例えばＣａＣｌ2）、フォン・ウィルブランド因子、アプロチニン、トロンビン、プロトロンビン、トロンビン擬似物、繊維素溶解阻害剤（例としてはトロンビン活性化繊維素溶解阻害剤が挙げられるが、これらに限定されない）、６−アミノカプロン酸またはε−アミノカプロン酸およびトラネキサム酸（（４−アミノメチル）シクロヘキサンカルボン酸）が挙げられるが、これらに限定されない。フィブロネクチン、血漿構成成分ならびに血小板抽出物および内容物も、組織シーラントのいくつかの実施形態における好ましいマトリックス構成成分である。いくつかの実施形態では、繊維素溶解を促進す
る物質（例えば組織プラスミノーゲン活性剤（ＴＰＡ）、ウロキナーゼ、ストレプトキナーゼ）および凝固を抑制する物質（例えばヘパリン、クマリン）は、凝血を遅らせるか、または時間の経過後に血餅を消散させるために含まれる。いくつかの実施形態では、シーラントの組成物は、欠損因子、欠損因子の擬似物、またはいずれかのための前駆体を組入れることにより、出血性障害（例えばフォン・ウィルブランド病、血小板無力症性Ａ型またはＢ型血友病、特発性血小板減少性紫斑病、第VIIまたはXI因子の欠損症）を有する患者に適用される。血液凝固を促進するかまたは引き起こす任意の天然、模倣または合成物質、あるいはそれらの組み合わせを含有する実施形態が存在する。凝血を促す天然材料の一例は、ヘビ毒である。多数のヘビ毒が凝血促進作用を有する。例としては、トロンボシチン（アメリカハブ属のボトロプス・アトロックスから）、ラッセルクサリヘビの毒中のある種の分子（RVV-V、RVV-XおよびRVV-IXが挙げられるが、これらに限定されない）、エカリン（Saw Sealed Viperから）、タイガースネーク活性剤（タイガースネークから）、およびタイパン毒（タイパンクサリヘビから）が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの毒はフィブリノーゲン凝固を促し、したがってトロンビン擬似物として役立つことができる。このタイプの毒の例としては、アンクロッド(Malayan Pit Viperから)、バトロキソビン（ボトロプス・アトロックスから）、クロタラーゼ（Eastern Diamondbackから）、ベンザイン（Southern Copperheadから）およびガボナーゼ（ガボンクサリヘビから）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００９３】
いくつかの実施形態では、シーラントは、ヘパリンを不活性化するのに有効な量および形態で、ヘパリンアンタゴニスト（例えば硫酸プロタミンまたは血小板IV因子）を含む。このようなシーラントは、例えば患者におけるヘパリン処理の局所的作用を最小限にして、止血が望まれる部位を局所的に治療しながら、全身のヘパリン処理を可能にする。
【００９４】
いくつかの実施形態では、シーラントは、天然組織との結合を形成し得る物質を含む。アルブミンおよび架橋剤、例えばグルタルアルデヒドおよびその他のアルデヒドが実例である。
【００９５】
いくつかの実施形態では、シーラントは、シーラントの溶解または分解の程度または速度に影響を及ぼす物質を含む。例えばI型コラーゲンシーラントおよびＢＯＮＥ  ＳＯＵＲＣＥヒドロキシアパタイトセメント粉末（Stryker Leibinger GmbH & Co. KG, Freiburg, Germanyから入手可能）、ヒドロキシアパタイト結晶および塩化カルシウムを含む材料をＴＦＥから一緒に電気処理した。ＴＦＥ溶液は８０ｍｇ／ｍｌの濃度でコラーゲンを、約４０〜６０ｍｇ／ｍｌ（一実施形態では４８ｍｇ／ｍｌ）の濃度でＢＯＮＥ  ＳＯＵＲＣＥを含有した。その結果生じたマトリックスは、架橋を伴わない場合でも、少なくとも４８時間、水中で安定であった。繊維は水和のために、多少膨潤し、合着したが、溶解しなかった。通常、非架橋化電気スピニングされたコラーゲンは数分以内に水に溶解する。
【００９６】
いくつかの実施形態におけるマトリックスの水和は、硬化多孔構造の形成を生じる。一実施形態では、上記のＢＯＮＥ  ＳＯＵＲＣＥ製品を含有するI型コラーゲンマトリックスを水和すると、骨の構造と類似の構造を有するよう、水和時に、硬化され、多孔性になるマトリックスを生じた。
【００９７】
シアノアクリレート蒸気のような外科的膠剤に電気スピニングされたコラーゲンシーラントを曝露すると、水和および膨潤が遅延される。これは、任意の電気処理された材料およびこの目的のために有効である任意の膠剤を用いて実施し得る。任意のシアノアクリレートは、膠剤として用い得る。例としては、メチルシアノアクリレート、エチルシアノアクリレート、ブチルシアノアクリレート、オクチルシアノアクリレート、アリルシアノアクリレートおよびメトキシエチルシアノアクリレートが挙げられるが、これらに限定されない。膠剤としてシアノアクリレートと同様に有用なその他の物質としては、イソシアネ
ート、金属アルコキシドおよびエポキシド、例えばアルキレンオキシドが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、膠剤は、水との接触時に重合する物質である。重合前に有毒である膠剤を包含する実施形態では、電気処理された材料を水に接触させることにより、適用または移植の前に重合が起こり得る。
【００９８】
いくつかの実施形態では、水を吸収するか、さもなければ捕捉する電気処理された材料または物質が、電気処理されたシーラント中に含まれる。一結果は、シーラントを低接着性に、そしてより滑性にさせ、これにより、シーラントが下にある組織と関連して動けるようになることである。このような実施形態は、このような動きが望まれる用途（例えば天然心膜のような膜）に有用である。
【００９９】
電気処理された組織シーラントの用途
本発明の電気処理された組織シーラントは多数の用途を有し、これもまた本発明の範囲内である。シーラントは、広範な種々の用途に適しており、例としては、止血剤、構造的連結、足場および支持、ならびに漏出口およびその他の開口部および腔の閉塞または閉鎖が挙げられるが、これらに限定されない。一用途は、創傷、損傷またはその他の出血の部位での出血を停止するための止血剤としての用途である。シーラントは、内部に（例えば血管、腸の内面ならびに器官上に）および外部に（例えば皮膚上に）、ともに用いられる。外部用途の例としては、熱傷時、特に熱傷組織の切除後、身体の任意の部分の剥離、潰瘍、切断および穿刺が挙げられる。これらの実施形態では、シーラントは、例えば止血包帯の唯一の構成成分として、また、接着性裏張り、創傷の外側または適用部位を取り囲む水バリアを提供するための裏張りのような他の要素、ならびにその他の物質（例えばサイトカイン、成長因子、抗体および薬剤）を含む包帯の一構成成分としてとして役立つ。シーラントは、移植片の設置までの暫定的シーラントとして、あるいは移植片と下層の創傷との間の中間層として役立ち得る。このような止血剤および包帯に含まれる好ましい物質の例としては、例えば動脈狭窄を生じることにより血液送達を遅らせる作用物質、ケラチノサイト成長因子、抗生物質およびサイトカインが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、サイトカインを組入れると、シーラントの使用により接着の制御または制限が可能となる。組織シーラントは、弾道による損傷のための治療としても用いられ得る。内部使用としては、損傷から器官または血管への出血（例えば平滑腹部外傷に起因する）、術中出血、ならびに術後出血の停止が挙げられるが、これらに限定されない。術後例としては、血管手術；脳血管手術；心臓欠陥手術、例えば人工器官移殖、心房縫合、大動脈切開、弁修復、中隔欠損修復、ならびに血管または心室穿刺の修復を要する手法；乳房縮小、再構築、増強または乳房切除術；顔面手術、例えば美容ピーリング（例えば皮膚剥脱が完了した後の皮膚剥脱位置への適用）、毛髪移殖および顔面リフト；整形手術の施術、例えば膝、腰、脊椎および肩修復；神経外科手術（頭蓋内および脊髄手術ならびに末梢神経の修復）、例えば硬膜形成術、硬膜修復、腫瘍切除、神経吻合の修復、末梢神経の修復、大脳動脈瘤のための筋肉支持の補強、ならびに皮質上衣欠損の閉鎖；そして抜歯が挙げられるが、これらに限定されない。別の用途は、生検またはカテーテル挿入のような医学的手法の一部として穿刺または吻合された動脈あるいはその他の組織または構造を封止することである。吻合でのシーラントは、例えば欠陥をそれ自体に再付着させるかまたはそれを移植片に付着させるために用いられる。別の用途は、動脈瘤腔を封止することによる動脈瘤修復後の動脈瘤への内部漏出の修復である。いくつかの実施形態では、シーラントは縫合に組入れられるかまたは縫合とともに用いられて、創傷治癒を促し、そして縫合が出血を制御できないかまたは悪化させ得る情況で最適な創傷完全性を提供する。いくつかの実施形態では、シーラントは術前に適用されて、特に動脈瘤または他の形成異常、あるいは血管または他の構造における脆弱の場合に、術中の出血を防止するかまたは低減するのを手助けする。いくつかの実施形態における配置は、放射線技法を用いて手助けされるかまたは誘導される。
【０１００】
組織シーラントは、生物の身体中の任意の位置へのまたは位置からの任意のタイプの漏出口に対する閉塞または閉塞に対する補強としても用いられ得る。例えば電気処理されたマトリックスは、肺に関わる外科的手法または損傷後の肺における開口部を封止するために用いられ得る。したがってシーラントは肺安定剤として有用であり、そして空気の漏出を防止、低減またはなくし得る。マトリックスも、膜、例えば腹膜、肋膜および心臓周囲膜における穴、開口部または欠損を封止するために用いられる。この使用は、止血目的のためだけでなく、胸腔への空気漏出および気胸を防止するためにも重要である。別の例は、羊水穿刺後に羊膜腔を封止するための使用である。電気処理された材料はまた、動脈瘤に対する補強として用いるためにスリーブ中に、あるいは任意の血管、管または導管中の吻合の部位に形成され得る。いくつかの実施形態では、このようなスリーブは、補強が望まれる領域全体に配置され、そして血管に縫合、封止、あるいは付着される。マトリックスも、例えば脊髄損傷、脊椎手術、硬膜形成術、硬膜外麻酔術、または漏出をもたらし得るその他の手法の後の脳脊髄液の漏出に対する栓として用いられ得る。さらに別の使用は、ドライアイ症候群に罹患した患者のための涙点の閉塞物としてである。別の使用は、輸精管または輸卵管のような導管または管へのマトリックスの注入による避妊法としてである。多数の用途は、１つまたは複数の止血、構造的支持、またはシーラント機能を組み合わせたものであり、さらに、本明細書中の任意の実施形態に関連した１つまたは複数の機能の説明は、限定を意図しない。
【０１０１】
シーラントは、付着、構造的支持の提供、あるいは細胞、組織または器官の成長または修復のための足場の提供に関連した種々のその他の機能のためにも用いられ得る。泌尿器学的使用の例としては、腎臓および尿管封止、膀胱穿孔の封止、尿道再構築、前立腺全摘出および部分的腎臓摘出が挙げられる。胸部手術例としては、縫合部位、気管支胸腔
、胸膜接着および気胸の外科的切開（例えば胸膜癒着術／被膜剥離術、腫瘍切除および肺葉切除／肺全摘出）治療の部位でのシーラント、ならびに経皮肺生検の封止が挙げられる。形成および再構築外科および耳鼻咽喉科の例としては、皮膚移植片の封止、局所包帯としての適用、および顔面リフト、鼻形成術、喉頭構造の再構築、瘢痕矯正、眼瞼形成術、レーザー手術、腫瘍および嚢胞の除去、腹部域の手術（例えば「腹部の整形手術」）、毛髪移殖片およびその他の皮膚皮弁供与体およびレシピエント部位、otoclesis、鼓膜の修復、ならびに鼻中隔の修復におけるシーラントが挙げられる。整形外科手術例としては、上記の止血機能、ならびに腱断裂修復、神経封止、骨軟骨性骨折の修復、骨移植片、軟骨および骨軟骨性断片の再移植、ならびに椎間板ヘルニアの癒合におけるシーラントとしての使用が挙げられる。頭部、頚部および口腔手術適用の例としては、下顎修復、口腔瘻孔の閉鎖、顔面神経の修復、血管腫の修復、分断された耳の再付着、気管および食道の修復；胸膜孔の修復、網膜剥離、穿孔および眼損傷の修復、ならびに強膜外科切開の修復におけるシーラントとしての使用が挙げられる。シーラントに関するその他の外科的使用としては、腹腔鏡（laporoscopic）手法後の封止、胆道神経根および膵臓床手術の封止、腸吻合の封止、膵臓十二指腸切除術からの膵臓瘻孔の封止、肝管および胆管吻合の封止、ならびに術前門脈栓塞が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０２】
その他の使用としては、人工的に処理された組織および器官、例えば組織またはマトリックス分子のパッチまたは栓のような構造物、人工器官およびその他の移植片、組織修復および支持に用いるための組織足場デバイス、例えば縫合、外科および整形外科用のねじ、ならびに外科および整形外科用プレート、合成移植片用の天然コーティングまたは構成成分、美容用移植片および基体、器官または組織のための修復または構造的支持、物質送達、生体工学処理プラットフォーム、細胞、細胞培養および多数のその他の使用に及ぼす物質の作用を試験するためのプラットフォームの製造が挙げられるが、これらに限定されない。考え得る使用についてのこの考察は網羅的であるよう意図されず、多数のその他の実施形態が存在する。さらに、電気処理された材料および特定の物質の組み合わせに関して以下に多数の特定の例が提供されるが、しかし、材料および物質の多数のその他の組み
合わせが用いられ得る。いくつかの実施形態では、シーラントは、止血またはいくつかのその他の封止作用が望まれる位置と接触する物体（例えばカニューレまたは注射器の針により生成された組織中の創傷、切開またはその他の開口部を切断するかまたはそれらに挿入される医療用具）の表面に付加される。この使用において、物体は、例えば針の除去時に、当該位置にシーラントを施すことになる。用具上で電気処理され得る任意の材料は、このようにして沈着され得る。例としては、ＰＧＡ、ＰＬＡ、ＰＧＡ／ＰＬＡの組み合わせ、コラーゲン、ゼラチンおよびフィブリノーゲンまたはそれらの組み合わせの溶液からの電気処理された材料が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、環状または類似の形状の電気処理されたシーラント材料が、注射器のような用具の外表面の一部に沈着され、そして当該用具は、組織中への用具の挿入および引き抜き時に、電気処理された材料が挿入部位に残って止血を手助けするように構成される。
【０１０３】
電気処理されたシーラントは、損傷、外科手術または悪化を経験した組織または構造物を支持、補強、強化または連結するためにも用いられる。例えばマトリックスは、分娩後失禁に罹患している患者のための膀胱頚部懸垂手法に用いられ得る。電気処理されたシーラントは、美容または再構築手術後に用いられ、いくつかの実施形態では、縫合またはステープルの必要性を排除する。電気処理されたシーラントは、分断された身体部分、例えば手指および足指の再付着を手助けするために用いられる。直腸支持、膣支持、ヘルニアパッチ、ならびに子宮脱の修復は、その他の例示的使用である。シーラントは、切開または切除の部位を閉じるためにも用いられる。マトリックスは、衰弱または機能不全である括約筋、例えば食道逆流の場合における食道括約筋を修復するかまたは補強するために用いられ得る。その他の例としては、補強し、充填剤として作用すること、ならびに癌性組織の除去の場合のような、除去後の声帯、喉頭蓋、甲状腺軟骨および気管において組織を置き換えることが挙げられる。
【０１０４】
これらの使用のための組成物は、電気処理された作用物質（例えば電気処理されたフィブリノーゲン）を単独で含み、あるいは任意のその他の物質または材料を含み得る。任意の物質および材料が用いられ得る。いくつかの好ましい材料および物質としては、血液凝固カスケードにおけるその他のタンパク質および因子（特にトロンビンおよびXIIIまたはXIIIa因子）、抗繊維素溶解性化合物（特にアプロチニンおよびＴＡＦＩ）、抗微生物剤、抗細菌剤、麻酔剤、細胞、成長因子、抗炎症剤、ならびに抗癌剤が挙げられる。用いられる物質および材料は、関連する治療によって決まる。例えば一実施形態では、抗癌剤は腫瘍切除の部位に用いられるシーラント中に投入され、したがって全身性送達というよりむしろ局在化を可能にする。別の例示的実施形態は、皮膚損傷の位置または皮膚感染の治療部位での抗生物質および抗炎症活性を有する物質および電気処理された材料の使用である。
【０１０５】
シーラントは、任意の形態で適用され得る。いくつかの好ましい形態は、直接適用のためのシートまたはストリップとして、包帯またはガーゼの構成成分、例えば、電気スプレープロセスから生成する微液滴、創傷または損傷の位置の上または中に包み込まれるかまたは撒き散らされ得る粉末または綿毛状物を含む。いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、磨砕または粉砕されて、微細粉末を生成し、これは直接用いられるかまたは他の作用物質と混合されて、ゲルまたはその他の材料状態を生じる。好ましい一実施形態では、使用者は、所望の形状に引き裂いて、創傷における出血を被覆するかまたは停止することができるシートを持っている。別の実施形態は、出血するかまたは損傷する危険がある部位（例えば潰瘍、褥瘡、外科手術の部位、あるいは損傷され得る皮膚上の位置）全体に設置するための、該物質から作られた覆い、ガウンまたは外被である。その実施形態では、組成物は出血が起きない限り、何もなさないが、その場合は、血餅が生じて止血する。好ましい一実施形態では、シートは、一方向に容易に引き裂かれ得るようにし、あるいは特定の次元軸に沿った引き裂きに対してより大きい抵抗を有するように整列した、電
気スピニングされた繊維を用いて調製される。いくつかの実施形態は、弾性を有する電気スピニングされた材料、例えば損傷全体に引き延ばして広げたあと解放され、残存する張力に創傷の開放縁を一緒に引っ張らせ得る、電気処理された材料のシートを包含する。いくつかの実施形態では、生物の身体中の一部位に直接電気処理されたマトリックスを適用することは、他の連結デバイスの代わりに組織を付着または連結するために用いられる。異なる形状の組織シーラントを調製できることで、用途に合わせた適用が可能になる。シートおよびパッチは、例えば封止されるべき表面がシートを設置できる形状および近づき易さを有するか、あるいはシーラントのサイズおよび厚みが均一であることが所望されるいくつかの実施形態において用いられる。いくつかの実施形態では、シーラントは、吸入により呼吸器系の１つまたは複数の領域への送達を可能にする形態に調製される。例としては、微液滴および微細粉末が挙げられるが、これらに限定されない。一実施形態では、高不安定性シーラントは、呼吸器系における出血を停止するために用いられ、次に閉塞を最小限にするために迅速に除去される。
【０１０６】
適用領域にシートを適用することが不可能、または適用が望ましくない、いくつかの実施形態では、シーラントは粉末または綿毛の形態で適用され、あるいはその他の小粒子の形態で、あるいはエアロゾルにより適用され得るし、あるいは創傷または外科的領域中で電気処理され得る。いくつかの実施形態では、生物体の内側の配置を見るために内視鏡手法が用いられる。電気処理された材料を適用するために、または電気処理された材料に対して、その設置後に物質を付加するために、アプリケーターもいくつかの実施形態では用いられる。シーラントは、注入によっても適用され得る。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、シーラントは、水吸収性を提供する物質または電気処理された材料と併用される。一例は、吸収性ポリマー、例えば超吸収性ポリマーである。超吸収性物質の例としては、天然材料、例えば寒天、ペクチン、カルボキシアルキルデンプン、カルボキシアルキルセルロースおよびグアーゴム、ならびに合成材料、例えば合成ヒドロゲルポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。合成ヒドロゲルポリマーの例としては、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、加水分解化ポリアクリロニトリルエチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルホリノン、ビニルスルホン酸のポリマーおよびコポリマー、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、加水分解化アクリロニトリルグラフト化デンプン、アクリル酸グラフト化デンプンおよびイソブチレン無水マレイン酸コポリマーならびにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。ヒドロゲルポリマーの部分架橋は、ポリマーを水中で不溶性にさせるが、しかし水による膨潤を可能にさせる。超吸収性物質は、電気処理されるかまたは他の手段によりシーラントと併用され得る。いくつかの実施形態では、これらの構成成分は、シーラントが適用される部位から漏出する液体を吸収し、したがってシーラントの付着およびその他の機能をそれらの漏出が妨害するのを低減するのに役立つ。吸収性ポリマーは、電気処理されるか、あるいは任意のその他の形態でシーラントと併用され得る。
【０１０８】
好ましい一電気処理されたシーラント組成物は、電気処理されたフィブリノーゲン、第XIII因子、トロンビンおよびアプロチニンを含有する。フィブリノーゲンは、約５ないし約２０００ｍｇ／ｍｌ、好ましくは約１０ないし約１０００ｍｇ／ｍｌ、さらに好ましくは約５０ないし約１３０ｍｇ／ｍｌ、さらに好ましくは約７０ないし約１１０ｍｇ／ｍｌの濃度で、電気処理されたシーラント中に存在する。第XIII因子は、約１ないし約１０００Ｕ／ｍｌ、好ましくは約５ないし約１００Ｕ／ｍｌ、さらに好ましくは約１０ないし約８０Ｕ／ｍｌ、さらに好ましくは約１０ないし約５０Ｕ／ｍｌの濃度で、電気処理されたシーラント中に存在する。トロンビンは、ゼロより大きくかつ約７５００ＩＵ／ｍｌまで、好ましくは約１００ないし約１０００ＩＵ／ｍｌ、さらに好ましくは約４００ないし約
６００ＩＵ／ｍｌ、さらに好ましくは約５００ＩＵ／ｍｌの濃度で、電気処理されたシーラント中に存在する。アプロチニンは、約１００ないし約３００００ＫＩＵ／ｍｌ、好ましくは約５００ないし約５０００ＫＩＵ／ｍｌ、さらに好ましくは約１０００ないし約４０００ＫＩＵ／ｍｌ、さらに好ましくは約３０００ＫＩＵ／ｍｌの濃度で、電気処理されたシーラント中に存在する。これらの構成成分の各々は、組成物中で電気処理されるか、または任意の手段により組成物と組み合わされ得る。いくつかの好ましい実施形態では、これらの単数または複数の物質の濃度は、より止血が遅くなるよう、下方に調整される。このような一実施形態では、電気処理されたシーラント中のトロンビン濃度は、約０．１ないし約１００ＩＵ／ｍｌ、さらに好ましくは約１ないし約１０ＩＵ／ｍｌ、さらに好ましくは約４ＩＵ／ｍｌである。上記の組成物がコラーゲンと組み合わされる場合、これらの構成成分の濃度は、いくつかの実施形態では低減される。一実施形態では、当該濃度は、コラーゲンを含有するマトリックス中で５０％低減される。
【０１０９】
組成物は、それらのシーラント機能を発揮するのに十分な密度を有する。電気スピニングされたフィブリノーゲンを包含する一実施形態では、電気処理された材料の密度は、約１０ないし約１００ｍｇ／ｃｍ3、好ましくは約２０ないし約４０ｍｇ／ｃｍ3、さらに好ましくは約３０ｍｇ／ｃｍ3である。マトリックスがさらにまたコラーゲンを含有するこの実施形態のバリエーションでは、電気処理された材料の密度は５０％低減される。
【０１１０】
物質送達における使用に関係のあるシーラントの特性
本発明の電気処理されたシーラントの使用の１つは、所望の位置への、１つまたは複数の物質の送達である。いくつかの実施形態では、シーラントは単に、電気処理された材料を送達するのに使用される。他の実施形態では、電気処理された材料は、電気処理された材料中に含有される物質、または電気処理された材料中に含有される物質により生産または放出される物質を送達するのに使用される。例えば、細胞を含有する電気処理された材料は、身体中に移植することができ、移植後に細胞により生産される分子を送達するのに使用することができる。本組成物は、in vivo位置に、in vitro位置に、または他の位置に物質を送達するのに使用することができる。本組成物は、任意の方法でこれらの位置に投与することができる。
【０１１１】
物質送達の分野では、本発明のシーラント組成物は、広範な放出プロファイルおよび放出動態を用いて、物質の送達を可能とする多くの特性を有する。例えば、物質および物質を電気処理された材料と組み合わせる方法の選定は、物質放出プロファイルに影響を及ぼす。物質が電気処理された材料により固定化されない範囲では、電気処理された材料からの放出は、拡散の機能である。かかる実施形態の例は、物質が、電気処理中の電気処理材料上に、または電気処理後の電気処理材料の上にスプレーされるものである。物質が電気処理された材料により固定化される実施形態では、放出速度は、電気処理された材料が分解する速度に密接に関連している。電気処理された材料が封入されるその他の実施形態では、放出速度は、封入物質または電気処理された材料の溶解に関連している。かかる実施形態の例は、物質が電気処理された材料と共有結合するものである。物質が電気スピニングした凝集体またはフィラメント内に捕捉される場合、放出動態は、周囲の電気処理された材料が分解または崩壊する速度により決定される。さらなる他の実施形態は、感光性結合により電気処理された材料に結合される物質である。かかる結合を光にさらすと、電気処理された材料から物質が放出される。逆に、本発明のいくつかの実施形態では、電気処理された材料を光にさらして、in vivoまたはin vitroで作用物質の結合を引き起こすことができる。懸濁液でなく溶液中で、化合物を電気処理材料と組み合わせると、異なる放出パターンが得られ、それによりプロセスに関してさらに別の制御レベルを提供する。さらに、電気処理された材料の多孔性を調製することができ、それは物質の放出速度に影響を及ぼす。多孔性の増大は、放出を促進する。物質の放出はまた、電気処理された材料を粗粉砕断片化または粉砕することで増大される。粉砕電気処理された材料は、例えば創傷
部位に適用され得るか、摂取され得るか、またはカプセルもしくは錠剤のような別の形状に成形され得る。物質が、電気処理された材料中に封入された錠剤、または電気処理されたフィラメント内部に捕捉された分子のような大型粒子の形態で存在する実施形態では、放出は、粒子が溶解または分解する速度、および電気処理された材料構造物の破壊または分解の複雑な相互作用に左右される。物質が１つまたは複数の所望の化合物を発現または産生する細胞を含む実施形態では、細胞の機能および生存度、ならびに発現の時期、強度、および持続性に影響を及ぼす要素はすべて、放出動態に影響を及ぼし得る。例えばオリゴヌクレオチド、細胞接着のプロモーターまたはインヒビター、ホルモン、および成長因子のような細胞機能に影響を及ぼす化学物質は、電気処理された材料に組み込むことができ、電気処理された材料からのそれらの物質の放出は、電気処理された材料中での、発現その他の細胞機能を制御する手段を提供する。
【０１１２】
いくつかの実施形態での放出動態は、任意の手段により電気処理された材料を架橋することで操作される。いくつかの実施形態では、架橋は、構造剛性を増加し、その結果電気処理された材料の溶解を遅延させることで、例えば電気処理されたマトリックスが分解する速度、または化合物が電気処理された材料から放出される速度を変更させる。電気処理された材料は、架橋剤の存在下で形成され得るか、または電着後に架橋剤で処理され得る。当業者に既知であるような、電気処理された材料を架橋する任意の技法を使用してもよい。技法の例としては、酵素あるいは他の架橋剤の適用、および特定の架橋照射の適用が挙げられるが、これらに限定されない。１つまたは複数のタンパク質と連携する架橋剤の例としては、アルデヒド（例えば、グルタルアルデヒド）のような縮合剤、カルボジイミドＥＤＣ（１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル））、光の特定波長にさらすと架橋する感光性物質、四酸化オスミウム、カルボジイミド塩酸塩、およびＮＨＳ（ｎ−ヒドロキシスクシンイミド）、およびXIIIまたはXIIIa因子が挙げられるが、これらに限定されない。紫外線照射は、いくつかの実施形態で電気処理された材料を架橋するのに使用される照射の一例である。電気処理された天然材料を他の天然物質または電気処理された天然材料と架橋することができる。例えば、コラーゲンは、フィブロネクチンおよびヘパリン硫酸の添加により架橋および安定化され得る。いくつかのポリマーについては、熱を使用してマトリックスを変化させ、構築物の隣接する構成成分を融合することでマトリックスの要素を架橋することができる。ポリマーはまた、部分的に可溶化させて、電気処理された材料の構造を変化させてもよく、例えばアルコールまたは塩基に対するいくつかの合成物の短時間の暴露は、隣接するフィラメントを部分的に溶解、アニーリングすることができる。ポリマーによっては、化学的融合または熱融合技法を用いて架橋してもよい。合成ポリマーは概して、高エネルギー照射（例えば、電子ビーム、γ線）を用いて架橋させることができる。これらは通常、ポリマー骨格上にフリーラジカルを産生することによって作用し、これらのラジカルは続いて結合して架橋をもたらす。ポリマー骨格以外のラジカルもまた、熱または光の存在下で、過酸化物、アゾ化合物、アリールケトン、および他のラジカル生産化合物により発生され得る。ラジカルを生産する酸化還元反応（例えば、遷移金属塩の存在下での過酸化物）も使用することができる。多くの場合では、ポリマー骨格または側鎖上の官能基は、架橋を形成する反応を行うことができる。例えば、多糖類は、ジアシルクロリドで処理して、ジエステル架橋を形成することができる。架橋はまた、望ましい位置へのマトリックスの適用後に行われてもよい。例えば、創傷に適用されたマトリックスは、マトリックスの創傷への接着を増強するために、適用後に架橋されてもよい。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、生成するシーラントが固体フィルムに類似するように、処理される。これは、電気処理された材料を、例えば高濃度の架橋剤に曝露すること、架橋反応の継続時間を任意に増大すること、あるいはその両方によって、成し遂げられ得る。場合によっては、電気処理された材料は、この時間中に水蒸気にも曝露されて、電気処理された材料の水和および膨潤を引き起こして、フィルムの生成を手
助けする。一実施形態では、シーラントは、シーラントをグルタルアルデヒド蒸気および水蒸気に曝露する条件下、グルタルアルデヒドの５０％水溶液の入った容器を備えるチャンバに入れられる。この処理は、電気スピニングされた繊維の表面構造を変えて、フィルムを産生する。フィルムは、多数の用途を有する。例えばそれらは、シーラント中に混入される物質の放出動態を調節する別の手段を提供する。フィルムは、細胞およびその他の物質に対するシーラントの浸透性を変更するための手段も提供する。一実施形態では、シーラント構築物中の電気処理された材料の層はフィルムに転換されて不透性バリアを提供し、例えば創傷から蒸発する流体損失を低減または解消する。
【０１１４】
一実施形態では、水和時に膨潤する電気処理された材料は、膨潤時に個々の繊維内に物質を封入するかまたは捕捉する。一実施形態では、I型コラーゲンを、上記のBONE SOURCE製品と一緒に電気スピニングした。電気スピニングされた組成物の水和および膨潤時に、コラーゲン繊維は膨潤し、個々の繊維内にヒドロキシアパタイト結晶を捕捉した。
【０１１５】
物質の放出動態はまた、電気処理された材料の物理的および化学的組成を操作することで制御される。例えば、ＰＧＡの小繊維は、ＰＧＡのより直径の大きな繊維より加水分解を受けやすい。より小さいＰＧＡ繊維から構成される電気処理された材料内に送達される作用物質は、より直径の大きなＰＧＡ繊維から構成される電気処理された材料内部に調製される場合よりも迅速に放出される。
【０１１６】
放出動態は、いくつかの実施形態では、上記の膠状化合物（例えばシアノアクリレート）で処理することによっても制御される。マトリックスの水和、膨潤または溶解を遅らせることにより、これらの材料はいくつかの実施態様において放出プロファイルを遅くする。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、ペプチドのような物質は、局所において制御された方式で放出され得る。例としては、物質が化学的にまたは共有結合的に電気処理された材料と結合される実施形態を包含する。ペプチド勾配の生成は、例えば血管新生における多数の生物学的プロセスの重要な調節構成成分である。生成された電気処理されたマトリックスの物理的プロセッシングは、放出動態を操作するためのもう一つの方法である。いくつかの実施形態では、電気処理された材料に適用される機械的力、例えば圧縮は、電気処理された材料の結晶構造を変えることにより、マトリックスの分解を早める。したがってマトリックスの構造は、放出動態に影響を及ぼすよう操作され得るもう一つのパラメーターである。ポリウレタンおよびその他の弾性材料、例えばポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、シリコーンおよびポリジエン（例えばポリイソプレン）、ポリカプロラクトン、カプロラクトンとグリコリドおよびラクチドとのコポリマー、ポリ（ヒドロキシブチレート）およびコポリマー、ポリ（エステル−ウレタン）および関連材料、ポリ（１，５−ジオキセパン−２−オン）およびコポリマーおよび関連ポリマーは、その放出速度が機械的歪みにより変更される材料の例である。より多くの結晶ポリマー（例えばポリグリコール酸および関連ポリマー）を包含するいくつかの実施形態では、機械的張力の適用はポリマーの結晶度の増大をもたらし、これが、通常は分解速度を遅らせることにより、分解速度を変更することになる。したがって物理的操作による影響を受ける電気処理された材料を含有するマトリックスは、このような操作による制御を受ける。
【０１１８】
放出動態は、異なる特性および物質を有する電気処理された材料の層を含む積層物を調製することでも制御することができる。例えば、交互の異なる電気処理された材料の層から構成される層状構造物は、標的上に異なる材料を順次電気処理することで調製することができる。外層は、例えば内層に関するよりも速くまたは遅く溶解するように調整することができる。複数の作用物質が、この方法により、任意に異なる放出速度で送達され得る。層は、経時的な単一作用物質の複雑な多動態放出プロファイルを提供するように調整で
きる。上述の組み合わせを使用することで、それぞれが複雑なプロファイルで放出される複数の放出物質の放出を提供することができる。
【０１１９】
マトリックス内の電気処理された材料中に組み込まれる粒子中に細胞を浮遊させることは、放出プロファイルを制御する別の手段を提供する。これらの小粒子マトリックスの組成物の選定は、電気処理された材料からの化合物の放出を制御するさらに別の方法を提供する。放出プロファイルは、電気処理された材料の組成物によって調整できる。
【０１２０】
物質が電気処理されたマトリックスにおいてリポソームまたは炭水化物の凝集物のような他のベシクルに含まれる実施形態も存在する。特定のｐＨ範囲、温度範囲、またはイオン濃度の液体中に置かれる場合、１つまたは複数の化合物を放出するベシクルが用意される。かかるベシクルを調製する方法は当業者に既知である。電気処理された材料は、即座に所定の部位に送達され得るか、または乾燥状態で、もしくは放出が起きないｐＨで貯蔵された後、放出が起きるｐＨを有する液体を含有する位置に送達される。この実施形態の例は、創傷から放出される血液または他の液体のｐＨで所望の化合物を放出するベシクルを含有する電気処理された材料である。マトリックスは創傷を覆って配置され、創傷から液体が放出された時に、マトリクス内の液体を放出する。
【０１２１】
電気処理された材料に磁気感受性または電気感受性のある成分を組み込むことにより、放出プロファイルを制御する別の手段を提供する。電気処理された材料の形状、多孔性および密度を変更するために、磁場または電場を、マトリックスの一部または全てに印加することができる。例えば、場は、磁気的または電気的に感受性のある粒子の動きによって、マトリックスの運動または構造変化を刺激することができる。かかる運動は、体腔内のマトリックスの位置、または電気処理された材料からの化合物の放出に影響を及ぼすことができる。例えば、マトリックスの構造の変更は、電気処理された材料が化合物放出に適する程度を増加または減少させることができる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、電気処理された材料とともに処理または同時処理された磁気的または電気的に感受性のある成分は、皮下的に移植されて、長期間にわたる薬剤の送達を可能とし得る。磁場または電場を電気処理された材料に通すことより、薬剤放出が誘導される。電気処理された構造は安定であり、電磁気刺激なしでは実質的に変化することはない。かかる実施形態は、長期間にわたる制御された薬剤送達を提供する。例えば、磁気または電気特性、およびインスリンを有する電気処理された材料を製造して、目立たない部位にて皮下に配置させることができる。組成物に磁場または電場を通すことで、インスリン放出が誘導され得る。同様の戦略を用いて、感光性要素を有する構築物から化合物を放出してもよく、これらの電気処理された材料を光に暴露させると、電気処理された材料自体の破壊を引き起こすか、あるいは感光性部分により電気処理された材料に結合された物質の放出を引き起こすであろう。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、物質は、電気的または磁気的物質や電気処理された材料と一緒に電気処理された材料内に封入されるベシクルを含む。ベシクルは、ベシクルから放出される化合物を含有する。電気処理された材料に電場または磁場を通すと、例えばベシクルを穿刺するまで変形させることにより、あるいはベシクル壁の透過性を変化させる（場合によっては反転させる）ことにより、ベシクル内の化合物は放出され得る。これらの実施形態の例としては、細胞への遺伝子送達プロセスの効率を高める核酸を含有するトランスフェクション剤（例えば、リポソーム）が挙げられる。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、電気処理された材料および物質を含む組成物は、薬物または経皮パッチ構成成分の局所送達用の、経皮パッチとして使用される。これらの実施形態のいくつかでは、導電性物質または電気処理された材料は、かかる組成物に組み込まれ、そ
の後、１つまたは複数の物質が電流の通過に応答して送達されるイオン導入システムの構成成分として使用される。導電性化合物および圧電性結晶とは、電気処理された物質、および骨の損傷に対して直接的な治癒効果を有することができる物質の例である。例えば、骨折部位へ小電流を通すことは治癒を促進する。電流を導くか、または生成する電気処理された骨擬似物を作製して、骨折内に配置することができる。電流の付加は、電気処理された組成物単独の添加よりも速い速度で治癒を促進する。
【０１２５】
他の実施形態では、電気処理された材料または電磁気特性を含有するその一部は、磁石に暴露することで刺激されて動き、それにより電気処理された材料から放出されるべき分子を含有する感圧性カプセルまたは他の封包物に物理的圧力を印加、あるいは解除する。実施形態により、その動きは、被封入分子の放出速度に影響を及ぼす。
【０１２６】
電場および磁場に対する組成物の応答は、電気処理された材料の組成、フィラメントのサイズ、および添加される伝導性化合物の量のような特質により制御することができる。ポリアニリンからの電気機械的応答は、ドーピング誘導性の体積変化の結果であるが、浸透圧勾配を引き起こすイオン勾配は、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）のようなイオンゲルにおける場誘導性変形を招く。それぞれの場合で、イオン輸送動力学は、応答を支配し、輸送が小繊維で容易に観察される。ゲル膨潤および収縮動力学は、ゲル繊維の直径の二乗に比例することがわかっている。０．１ｓ未満の繊維束の電気機械的応答時間は、特定の筋肉では可能である。
【０１２７】
細胞により生産される分子の送達を包含する実施形態は、細胞に対する拒絶および免疫応答が回避され得る多くの手段を提供する。したがって、レシピエントからの細胞を用いた実施形態は、細胞に対する拒絶ならびに炎症および免疫学的応答に関連する問題を回避する。レシピエント以外の生物からの細胞が使用される実施形態では、マトリックスは、レシピエントの免疫系による免疫学的監視から細胞を隔離することができる。電気処理された材料の孔径または化学組成などのようなパラメータを制御することで、マトリックス中に捕捉される細胞に対する栄養支援が可能であると同時に、細胞は、レシピエントの免疫系による検出および応答から保護される。例えば、ドナーから収集したインスリンを製造する膵島細胞を電気処理されたマトリックス中に封入して、インスリンを作製することができないレシピレントに移植することができる。かかる移植片は、例えば皮下的に、肝臓内に、または筋内に配置させることができる。いくつかの免疫応答に関しては、宿主系からの永続的な隔離が必要でない場合がある。電気処理された材料は、所定の期間移植した電気処理された材料を遮蔽して、崩壊し始めるように設計することができる。さらなる別の実施形態では、所望の化合物を製造するように設計された細菌または他の微生物剤を使用することができる。この実施形態は、レシピエントまたはドナーからの細胞よりもより操作しやすい細胞を使用するという利点を提供する。また、電気処理された材料は、この実施形態では免疫応答から細菌を遮蔽するように作用することができる。細菌キャリアを使用する利点は、これらの微生物が広範な産物を発現するようにより操作がしやすいことである。細胞が一過的にトランスフェクトされる実施形態は、発現を規定の期間に制限することが可能である。一過性の遺伝子操作は、合併症の危険を最低限に抑えるためにかかる復帰が望ましい実施形態では、細胞をその本来の状態に復帰させることが可能である。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、細胞は、当該技術分野で既知の様々な手段により特定の遺伝子の発現が促進または阻害され得るように遺伝子操作してもよい。例えば、テトラサイクリン感受性プロモーターを遺伝子配列へ導入することができる。当該配列は、テトラサイクリンが存在するまで発現されない。細胞マーカーまたは細菌マーカーもまた、挿入された電気処理材料を同定するのに使用することができる。例えば、人工遺伝材料内に配置された緑色蛍光タンパク質は発現すると緑色を放つ。この特質を用いた実施形態により、マ
トリックス中の細胞、細菌または遺伝子配列の生存度の確認が可能である。かかるマーカーの可視性はまた、移植される電気処理された組成物を回収する手助けとなる。
【０１２９】
本発明は放出動態の汎用性を提供するが、１つまたは複数の物質が電気処理された材料から全く放出されない実施形態も存在する。物質は、所望の部位で機能することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ある分子に特異的な抗体は、電気処理されたマトリックス上に固定化され、組成物は、所望の部位に配置される。この実施形態では、抗体は、組成物の近傍にあるこれらの分子を結合するように作用する。この実施形態は、抗体に結合する分子を単離するのに有用である。例としては、望ましくない酵素に不可逆的に結合し、それにより酵素を不活性化する固定された基質を含有する電気処理されたマトリックスである。別の実施形態では、電気処理されたマトリックス上に固定される物質は、細胞が物質と接触するようになると、細胞応答を刺激する。一例は、放出はされないが、細胞が固定化した成長因子と接触すると細胞応答を刺激するような方法で、マトリックスと共有結合される成長因子である。
【０１３０】
シーラントの安定性および貯蔵
本発明の組織シーラントの安定性は、製造から使用までの間のシーラントの長期貯蔵を可能にする。安定性は、物質が、例えば浸漬および噴霧による電気処理された材料の生成後に適用される実施形態において、使用者に対してより大きな柔軟性を与える。生成された電気処理マトリックスは二次加工され、保存され、そして次に特定の用途において付加されるべき的確な物質組成物が調製され、そして移植または適用の直前に特定の需要に合わせられる。この特徴は、処理オプションおよび原材料管理の両方において使用者のより柔軟な選択を可能にする。多数の実施形態では、電気処理された材料は、それが一旦電気処理されると、本質的に乾性であり、それにより乾燥または凍結状態での保存を促す。さらに電気処理された組成物は、完成時に実質的に無菌であり、それにより療法的および美容的用途に付加的利点を提供する。いくつかの実施形態における電気処理された材料はまた、実質的に乾性であり、したがって、シーラントを役に立たなくさせる早発性凝固を伴うことなく、血液凝固カスケードにおける因子を混合して単一パッケージング中に保存できる。これは、因子が別々にまたは液体形態で保存されねばならないその他のシーラントと比較して、有益である。
【０１３１】
本発明の組織シーラントのための貯蔵条件は、電気処理された材料およびその中の物質に依存することになる。例えばタンパク質を包含するいくつかの実施形態では、０℃より低い温度で、真空下で、あるいは凍結乾燥化条件で組成物を貯蔵することが必要、または望ましい。その他の貯蔵条件は、例えば室温で、暗所で、真空または減圧下で、不活性雰囲気中で、冷蔵庫温度で、水性またはその他の液体溶液中で、あるいは粉末化形態で用いられ得る。いくつかの実施形態では、シーラントは乾燥状態で貯蔵される。乾燥シーラントは、任意に乾燥剤、例えばシリカゲルと一緒に包装されて、乾燥を保持する。当業者は、電気処理された材料、および組成物中に含入される物質に関する適切な貯蔵条件を認識しており、適切な貯蔵条件を選択し得る。
【０１３２】
本発明の組織シーラントおよびそれらの組成物を含む処方物は、当業者に既知の慣用的手段により滅菌され得る。このような手段としては、濾過、放射線照射、ならびに滅菌化学作用物質、例えば過酢酸または酸化エチレンガスへの曝露が挙げられるが、これらに限定されない。熱の適用が組成物中の電気処理された天然材料または物質を実質的に変性しない実施形態においては、熱も用いられ得る。本発明の組成物は、静菌剤、例えばチメロサールまたは銀のような微量毒作用金属の組成物と組み合わされて、細菌増殖を抑制し得る。
【０１３３】
本発明の電気処理された組成物を含む処方物は、単位用量または多用量容器中に、例え
ば密封アンプルおよびバイアル中に存在し、そして使用直前に、注射またはその他の適用方式のために滅菌液体担体、例えば水の付加のみを要する凍結乾燥状態で貯蔵され得る。即時調合注射溶液および懸濁液は、当業者により一般的に用いられる滅菌粉末、顆粒および錠剤から調製され得る。その他の実施形態は、包帯として役立つシート中に、あるいはそうでなければ用い易いよう包装された電気処理されたマトリックスを包含する。好ましい単位投与量処方物は、投与される成分の用量または単位、あるいはその適切な画分を含有するものである。特に上記成分のほかに、本発明の処方物は、当業者により一般に用いられるその他の作用物質を含み得る、と理解されるべきである。
【０１３４】
本発明の電気処理された組成物は、組成物を投与するために用いられる方法によって、種々の方法で包装され得る。一般に分配のための物品は、適切な形態で組成物または組成物を含む処方物を含入する容器を包含する。適切な容器は当業者に既知であり、例としては瓶（プラスチックおよびガラス）、サッシェ、アンプル、紙袋または包み、プラスチック袋、金属円筒等のような物品が挙げられる。容器は、パッケージの内容物への不用意なアクセスを防止するためのいたずら防止装置集合体も含み得る。さらに容器は、容器の内容物を説明するラベルをその上に載せる。ラベルは、適切な警告も包含し得る。
【０１３５】
電気処理された材料を長期間貯蔵できるため、使用に先んじて何年という長期間に、患者から、組成物を調製するための電気処理された材料および物質を単離することが可能である。これは自系材料のその後の使用を可能にし、そして異種材料に関連づけられ得る免疫学的応答ならびにウイルスおよびその他の感染の危険を低減する。
【０１３６】
電気処理されたシーラント組成物のその他の特性
本発明のシーラント組成物は、多数の有益な特性を有する。以下に示すのは、ある種の実施形態の特性の例である。リストは、特性を網羅するものではない。下記の特性を有さない実施形態も存在する。これらの特性の任意の組み合わせを有する実施形態も存在する。いくつかの実施形態では、電気処理されたシーラントはマトリックスを形成する。いくつかのこのようなマトリックスは、細胞外マトリックスと類似する。下記の特性の多くは、特定のマトリックスの特性に関する。本発明の組織シーラントとしては、電気処理により生成されるマトリックスを含有するシーラントが挙げられる。マトリックスが考察される場合はいつでも、このようなマトリックスは本発明の組織シーラントの構成成分である、と理解されるべきである。シーラントがマトリックスの形態でない実施形態も存在する。
【０１３７】
いくつかの実施形態は、止血特性を有する。例としては、１つまたは複数の以下のものを含有する実施形態が挙げられるが、これらに限定されない：電気処理されたフィブリン、フィブリノーゲン、トロンビン、および血液凝固カスケードの一部であるその他のタンパク質または因子、ならびにこのようなタンパク質または因子に関する擬似物；コラーゲン；合成ポリマー、例えばＰＧＡ、ＰＬＡおよびＰＧＡ／ＰＬＡコポリマー；陽イオン部分を有する合成ポリマー；ゼラチン；ならびにある種の炭水化物、例えばキトサンおよびアルギン酸塩、例えばアルギン酸カルシウムおよびアルギン酸ナトリウム。種々の止血速度を有し、したがって所望の速度で止血を引き起こす組成物の調製を可能にする実施形態が存在する。例えばいくつかの実施形態では、より高い組織流体中での溶解度を有する電気処理された材料の使用、血液凝固を促進する高濃度の電気処理された材料または物質（例えばトロンビン）の使用、ならびに電気スピニングされた繊維が用いられる場合、より小さい直径を有する繊維の使用は、止血の速度を増大するための方法である。この特徴の逆の適用は、いくつかの実施形態においては逆の効果（すなわち止血速度の低減）を有する。止血を促す物質の封入は、いくつかの実施形態において、止血の速度を低減する別の方法である。いくつかの実施形態では、止血は、短時間にシーラントが外科的領域（例えば破壊された脾臓、肝臓または動脈）における高容積出血に適用され、次にさらなる出血
を伴わずに除去され得るよう、十分に迅速に起こる。いくつかの実施形態では、時間は３０分未満である。他の実施形態では、時間は１０分未満である。他の実施形態では、時間は５分未満である。他の実施形態では、時間は１分未満である。この特性は、それが、術後の患者の身体内に残される移植片のサイズまたは量の低減を可能にするため、外科的適用に有益であり得る。
【０１３８】
多数の実施形態では、本発明のシーラントの使用は、使用位置での癒着（瘢痕組織の形成）の程度を低減するのに役立つ。この特性は、例えば瘢痕組織形成が問題であり得る使用、例えば瘢痕組織が血管または心臓組織を弱くするという危険がある産科学的手法、美容外科、胃腸手術、心臓血管的適用において、有益である。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、電気処理された組織シーラントは、半透明の、または透明でさえある外観を有し、あるいは湿潤されると透明または半透明になる。この特性は、例えば脳手術およびその他の神経手術、副鼻腔手術、ならびに血管床にまたは脳に隣接する他の領域における手法における利点である、下層組織の視覚的検査を可能にする。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、電気スピニングされた材料は、創傷中にしばしば過剰発現されるタンパク質であるマトリックスメタロプロテイナーゼ（ＭＭＰ）の活性化を抑制するかまたは促進する。電気スピニングされたコラーゲンのいくつかの実施形態では、ＭＭＰの活性化を抑制する。電気スピニングされたゼラチンを使用するいくつかの実施形態は、ＭＭＰの活性化を促す。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、組織シーラントは、生物体の組織または器官内の移植片またはそれらの置換物として、あるいはこのような移植片または置換物の一部として用いられる。いくつかの実施形態では、組織シーラントはマトリックスを形成するが、いくつかの場合には細胞外マトリックスと類似するマトリックスを形成する。例えば選定される電気処理された材料のタイプは、組成物が埋め込まれる組織との類似性に、あるいは人工器官の場合には、置換、修復または増大される組織、構造物または器官のタイプに基づき得る。このような実施形態では、電気処理された材料は、細胞外マトリックス材料と組み合わされて、組織をより詳細に模倣する。このような組み合わせは、マトリックスの形成の前、最中または後に起こり得る。いくつかの細胞外物質はマトリックスに電気処理されるか、または他の手段により形成される。いくつかの実施形態では、マトリックスが一旦二次加工されると、マトリックス材料が電気処理された材料に付加される。
【０１４２】
本発明の組織シーラントに用いられる電気処理された組成物は、それらを細胞外マトリックスの形成に適するようにする多数の特徴を有する。多数の電気スピニングされた材料（いくつかの電気スピニングされたコラーゲンまたはフィブリノーゲンが挙げられるが、これらに限定されない）の原繊維構造および縞模様形成は、天然分子のものに類似する。この方法により形成されるマトリックスの密度および構造は、既知の方法により達成されるものより大きく、そして天然細胞外マトリックスのものにより類似する。
【０１４３】
電気スピニングを包含するいくつかの実施形態では、繊維は、既知の製造方法により生成され得るよりも非常に小さい直径で生成される。電気スピニングされたコラーゲンおよびフィブリノーゲンは、数μｍから１００ｎｍより小さい範囲の横断面直径を有することが観察されている。電気スピニングされた繊維直径は、例えば電気スピニングされるべき材料の組成（材料の供給源とタイプの両方に関して）および濃度を変えることにより操作され得る。いくつかの実施形態では、繊維直径は濃度に伴って直線的に増大する。いくつかの実施形態では、電気スピニングされた調製物中の繊維直径は、濃度の増大に伴ってより分散されるかまたは変更されるようになる。いくつかの実施形態では、繊維形成を調節するかまたは影響を及ぼす分子の付加および除去が、繊維形成を操作するために加えられ
得る。例えば多くのプロテオグリカンは、繊維形成を調節すること、例えば繊維の直径に影響を及ぼすことが既知である。電気処理された材料シーラントの例の特質を考察するに際して本明細書中では特定の範囲が開示されているが、一方、このような範囲は限定的であるよう意図されない、と理解されるべきである。例えば電気処理された繊維に関して広範な範囲の繊維直径が達成可能であり、その範囲は１０μｍを超えるものから８０ｎｍより小さいものまでに及ぶ。本発明は、これらの範囲内の繊維を包含するが、この場合、繊維は任意のタイプの電気処理された材料、例えば天然材料および合成ポリマーならびにそれらの組み合わせを含む。フィブリノーゲン溶液から電気スピニングされた繊維の例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：約８０〜７００ｎｍの範囲の平均直径を有する繊維、約８２〜９１ｎｍの平均直径を有する繊維；ならびに８０±２０ｎｍ、３１０±７０ｎｍおよび７００±１１０ｎｍのいずれかの平均直径を有する繊維。コラーゲンに関する例としては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：約１００〜７３０ｎｍの範囲の個々のフィラメント直径を有するI型コラーゲン；１００±４０ｎｍの平均直径を有するI型コラーゲン繊維；約１．０μｍの平均直径を有するII型コラーゲン繊維；約３±２．５μｍの平均直径を有するII型コラーゲン繊維；約１．７５±０．９μｍの平均直径を有するII型コラーゲン繊維；約１１０±９０ｎｍの平均直径を有するII型コラーゲン繊維；約２５０±１５０ｎｍの平均直径を有するIII型コラーゲン繊維；約３９０±２９０ｎｍの平均直径を有するI型およびIII型コラーゲン繊維の電気スピニングされたブレンド；ならびに約８００±７００ｎｍの直径を有するI型コラーゲン／III型コラーゲン／エラスチン（４５：３５：２０または４０：３０：２０）のブレンド。より大きい繊維サイズの範囲も考え得る。望ましい一実施形態では、電気処理された繊維は平均直径が約１０ｎｍないし１００μｍの範囲である。別の望ましい実施形態では、繊維は、平均直径が約５０ｎｍないし約１０μｍの範囲である。別の望ましい実施形態では、繊維は、平均直径が約７０ｎｍないし約１０μｍの範囲である。別の望ましい実施形態では、繊維は、平均直径が約５０ｎｍないし約１μｍの範囲である。別の望ましい実施形態では、繊維は、平均直径が約７０ｎｍないし約１μｍの範囲である。別の望ましい実施形態では、繊維は、平均直径が約１００ｎｍないし１μｍの範囲である。好ましい一実施形態では、電気処理された材料の直径は、in vivoでの細胞外マトリックス材料の直径と類似する。考え得る繊維直径範囲に関する上記の考察は、電気スピニングされたコラーゲンまたはフィブリノーゲンに、あるいはこれらのタンパク質の特定のタイプに限定されないが、しかし全てのタイプの電気処理された材料、例えば電気スピニングされたコラーゲン、フィブリノーゲン、フィブリン、フィブロネクチン、キチン、キトサン、任意のその他のタイプの天然材料、ならびに任意のタイプの合成材料に当てはまる。本発明は任意の直径の電気処理された材料を包含し、そして上記の直径のいずれも限定的であるよう意図されない、と理解されるべきである。���定のタイプおよび特定の直径の電気スピニングされたコラーゲンを包含する好ましい実施形態の例としては、約５０ｎｍないし約１０μｍ、さらに好ましくは約５０ｎｍないし約１μｍの平均直径を有する電気スピニングされたI型コラーゲン繊維；約１０ないし約８０ｎｍの平均繊維直径範囲内の電気スピニングされたII型コラーゲン繊維；約３０ないし約１５０ｎｍの平均繊維直径範囲内の電気スピニングされたIII型コラーゲン繊維が挙げられるが、これらに限定されない。電気スピニングされたフィブリノーゲンに関する好ましい一実施形態は、約５０ｎｍないし約１５０ｎｍ、さらに好ましくは約８０ｎｍないし約９５ｎｍの直径を有する。多数の実施形態において、電気スピニングされた材料は、スピンされた材料が、顕微鏡検査時に遊離端の証拠を示さないよう、連続繊維として生じる。他の実施形態は、このような連続繊維の生成を包含しない。
【０１４４】
本発明は、電気処理された材料の組成および電気処理のパラメーターの操作により電気処理された材料の細孔サイズの設計および制御を可能にする。いくつかの実施形態では、シーラントマトリックスは、１つまたは複数のタイプの細胞を通さないよう十分に小さい細孔サイズを有する。いくつかの実施形態では、シーラントは、測定可能な孔寸法を有さ
ないフィルムである。シーラントが例えば止血剤として用いられるいくつかの実施形態では、細孔サイズは、シーラントが赤血球を通さない大きさである。いくつかの実施形態では、細孔サイズは、シーラントが血小板を通さないものである。一実施形態では、平均孔直径は、約５００ｎｍまたはそれより小さい。別の実施形態では、平均孔直径は、約１μｍまたはそれより小さい。別の実施形態では、平均孔直径は、約２μｍまたはそれより小さい。別の実施形態では、平均孔直径は、約５μｍまたはそれより小さい。別の実施形態では、平均孔直径は、約８μｍまたはそれより小さい。いくつかの実施形態では、細孔サイズは、何らかの貫通および断片化を可能にして、凝血を開始するのに十分に大きい。いくつかの実施形態は、細胞浸潤を全く妨げない細孔サイズを有する。好ましい一実施形態は、約０．１μｍ2ないし約１００μｍ2の細孔サイズを有する。さらに好ましい実施形態は、約０．１μｍ2ないし約５０μｍ2の細孔サイズを有する。さらに好ましい実施形態は、約１．０μｍ2ないし約２５μｍ2の細孔サイズを有する。さらに好ましい実施形態は、約１．０μｍ2ないし約５μｍ2の細孔サイズを有する。浸潤は、より小さい細孔サイズを有する移植片を用いても成し遂げられ得る。他の実施形態では、移植片中の電気スピニングされたマトリックスの使用は、移植片の細胞浸潤を促す。実際、本発明のマトリックスを含むいくつかの構築物は、移植された構築物により達成可能であることが知られていなかった細胞移動の性向を示す。多孔性構造物に関しては、電気処理された材料と宿主周囲組織との相互作用は、当該デバイスの構造内の孔のサイズ、サイズ分布および連続性に依存している。細胞が構造物中に、構造物から、または構造物を通って移動し得るためには、細孔サイズは約１０μｍより大きくなければならない、と以前は考えられた。しかしながら、少なくともいくつかのタイプの天然タンパク質の電気スピニングされたナノ繊維から成る移植片は、この制限を受けない、ということが観察されている。一実施形態では、有意の細胞移動は、３．７μｍの平均孔直径を有する電気スピニングされたコラーゲン／エラスチン中に生じた。電気処理されたマトリックスの細孔サイズは、例えば電界強度およびマンドレル（mandrel）の動作によって繊維沈着速度を制御すること、および溶液濃度（したがってそれらの繊維サイズ）を変えることによるプロセスパラメーターの制御により、容易に操作され得る。多孔度は、その溶解がマトリックス中の限定サイズの穴を後に残す細孔形成剤、例えば塩またはその他の抽出可能作用物質を混合することによっても操作され得る。所望により、細胞がマトリックスを浸潤する程度は、マトリックス中に存在する架橋の量により制御され得る。高度に架橋されたマトリックスは、低度の架橋を有するマトリックスと同じように迅速には浸潤されない。マトリックスへの電気処理された合成材料の付加も、細胞がいくつかの実施態様で電気処理された材料を浸潤する程度を限定する。細胞浸潤は、いくつかの実施形態では、細胞移動を能動的に抑制するよう作用する作用物質（例えば細胞毒素、例えばアジ化ナトリウム、細菌毒素またはある種の製剤）を組入れることによっても��限される。
【０１４５】
電気処理されたシーラントマトリックスは、高表面積対容積比ならびに高表面積対重量比を有するいくつかの実施形態も包含する。表面積対容積に関しては、一実施形態では、表面積対容積比は約１０００ｃｍ2／ｃｍ3より大きい。いくつかの実施形態では、当該比は、約１００ｃｍ2／ｃｍ3またはそれより大きい。別の実施形態では、表面積対容積比は約１０，０００ｃｍ2／ｃｍ3より大きい。別の実施形態では、表面積対容積比は約５０，０００ｃｍ2／ｃｍ3より大きい。別の実施形態では、表面積対容積比は約１００，０００ｃｍ2／ｃｍ3より大きい。別の実施形態では、表面積対容積比は約２５０，０００ｃｍ2／ｃｍ3より大きい。別の実施形態では、表面積対容積比は約４，０００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約４００，０００ｃｍ2／ｃｍ3である。別の実施形態では、表面積対容積比は約５０，０００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約２００，０００ｃｍ2／ｃｍ3である。いくつかの実施形態では、当該比は約１００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約１０，０００ｃｍ2／ｃｍ3である。他の実施形態では、当該比は約１０００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約５０００ｃｍ2／ｃｍ3である。他の実施形態では、当該比は約５０００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約１００００ｃｍ2／ｃｍ3である。他の実施形態では、当該比は約６５００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約８０００ｃｍ2／ｃｍ3
である。他の実施形態では、当該比は約７２００ｃｍ2／ｃｍ3である。他の実施形態では、当該比は約３０００ｃｍ2／ｃｍ3ないし約４０００ｃｍ2／ｃｍ3である。他の実施形態では、当該比は約３３００ｃｍ2／ｃｍ3である。
【０１４６】
表面積対重量に関しては、一実施形態では、表面積対重量比は約０．５０ｍ2／ｇより大きい。別の実施形態では、表面積対重量比は約１．００ｍ2／ｇより大きい。別の実施形態では、表面積対重量比は約５．００ｍ2／ｇより大きい。別の実施形態では、表面積対重量比は約１０．００ｍ2／ｇより大きい。別の実施形態では、表面積対重量比は約２５．００ｍ2／ｇより大きい。別の実施形態では、表面積対重量比は約５０．００ｍ2／ｇより大きい。一実施形態では、表面積対重量比は、約０．５ｍ2／ｇないし約５５ｍ2／ｇである。別の実施形態では、表面積対重量比は約７ｍ2／ｇないし約２８ｍ2／ｇである。いくつかの実施形態では、当該比は約１ｍ2／ｇないし約１０ｍ2／ｇである。他の実施形態では、当該比は約１ｍ2／ｇないし約５ｍ2／ｇである。他の実施形態では、当該比は約５ｍ2／ｇないし約１０ｍ2／ｇである。他の実施形態では、当該比は約３．５ｍ2／ｇないし約５ｍ2／ｇである。他の実施形態では、当該比は約４．１ｍ2／ｇである。他の実施形態では、当該比は約８ｍ2／ｇないし約１０ｍ2／ｇである。他の実施形態では、当該比は約９ｍ2／ｇである。
【０１４７】
電気処理されたシーラントマトリックスは、多数の既知のシーラントより大きい構造強度を有するという、そして移植後にその構造強度を保持するという利点を有する。いくつかの実施形態では、電気処理されたマトリックスは、例えば現行のシーラントに用いられるフィブリンおよびコラーゲンゲルより大きい構造的完全性を有する。多数のシーラントは、構造的強度が低く、圧力がシーラント構造を変形させるかまたはシーラントを適用部位から流出させてしまうため、付着または止血を手助けするためのシーラントには圧力をかけられない。電気処理されたシーラントの多数の実施形態は、それらが中等度の圧力下でそれらの形状を実質的に保持するのに十分な構造強度を有する。いくつかの実施形態では、電気処理されたフィブリノーゲンは水に不溶性であり、したがって溶解による強度の損失を低減する。この構造強度はまた、血液または他の流体の流れにより適用部位から洗い流されることに対して本発明のシーラントを抵抗性にさせる。一実施形態では、腹大動脈の穿刺による激しい血流は、電気処理されたフィブリノーゲンのシートを洗い流さなかった。いくつかの実施形態では、シーラントの強度は、シーラントの一部が血液または他の流体で湿潤するようになった後でさえ、初期適用後のシーラントの再配置を可能にするのに十分である。液体、ゲルまたは半固体状態の止血剤またはシーラントに関して起こり得る別の問題は、圧力が適用される場合、ガーゼまたは包帯裏張りがそれらのシーラントを吸収する傾向である。これが起きると、シーラントまたは止血剤は、ガーゼまたは包帯に接着して、創傷または他の適用部位から離れ得る。いくつかの実施形態では、本発明のシーラントは、それらが包帯またはガーゼに吸収されないかまたはさもなければ付着されない程度に十分に固体のままであり、したがって包帯、ガーゼまたはその他の裏張りが除去された場合にも、創傷または他の適用部位から離れない。本発明は固体に限定されず、そしていくつかの実施形態は、ゲルの場合と同様の粘稠性を有する。いくつかの実施形態では、シーラントは、既知のシーラント製造技法による場合と比べて、移植後の再編成および再吸収に対するより低い感受性を示す。本発明は、電気処理された材料が再吸収される程度を制御する方法も包含する。いくつかの実施形態では、電気スピニングされた材料は、７〜１０日またはそれより短い期間で、迅速に再吸収され得る。他の実施形態では、広範囲の架橋のような特徴を用いて、マトリックスを非常に安定にし、数ヶ月ないし数年間持ちこたえさせる。変化に富む架橋によっても、天然組織をさらに模倣することができる。身体内の天然構造タンパク質は、種々の程度の架橋および生物学的安定性を示す。天然タンパク質中の架橋の程度は、年齢の作用、生理学的状態、そして種々の疾患プロセスに応答して、変わり得る。強度を増大または低減するための特性を任意に組み合わせて用い得る。いくつかの実施形態は、相対的に均一な厚みを有し、したがってシーラント構造
全体を通して均一強度を提供するシートの形成を包含する。しかしながら他の実施形態では、シーラントの厚み、組成またはその両方は、本明細書中の他の箇所に考察された因子を用いて変更される。
【０１４８】
シーラントが種々の程度の弾性を有する実施形態も存在する。弾性は、いくつかの実施形態では、電気処理される材料の選択により制御される。例えばI型コラーゲンまたはＰＬＡの使用は、弾性を低減する傾向がある。弾性を増大する傾向がある電気処理された材料の例としては、電気処理されたIII型コラーゲン、エラスチン、ポリウレタン、ポリ（エチレン−コ−ビニルアセテート）、シリコーン、ポリジエン（例えばポリイソプレン）、カプロラクトン、カプロラクトンとグリコリドおよびラクチドとのコポリマー、ポリ（ヒドロキシブチレート）およびそのコポリマー、ポリ（エステル−ウレタン）および関連材料、ならびにポリ（１，５−ジオキセパン−２−オン）およびそのコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。したがって実施形態は、例えば肝臓上の損傷部位に配置される高柔軟性シーラントまたはマトリックス、骨損傷に伴って用いられるより頑丈で、堅いシーラントまたはマトリックス、ならびに皮膚用の大量のコラーゲンを含有するマトリックスを包含する。弾性は、いくつかの実施形態では、架橋の程度を増大することによっても低減される。より厚い構造の形成も、弾性を増大するのに役立つ。いくつかの実施形態では、弾性は、電気スピニングされた繊維のアラインメントを増大することにより、または電気処理された材料中の架橋の程度を増大することにより、低減される。
【０１４９】
種々の電気処理された材料を含有する混合電気処理された組成物は、シーラント中に用いるために調製され得る。組成物は、細胞外マトリックスを模倣するよう調整され得る。いくつかの実施形態では、電気処理された材料としては、電気処理されたコラーゲン、フィブリノーゲン、フィブリン、エラスチン、ラミニン、フィブロネクチン、インテグリン、ヒアルロン酸、コンドロイチン４−硫酸、コンドロイチン６−硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸またはプロテオグリカン、あるいは細胞外マトリックス材料の組成を模倣するために適切な相対量でのそれらの組み合わせが挙げられる。適切な場合、細胞外物質を含む物質は電気処理以外の手段により調製され、電気処理された材料と組み合わされる。いくつかの実施形態では、結合組織から単離されたタンパク質の粗抽出物が電気処理される。このような実施形態では、マトリックスは、治癒、再生および細胞分化のような活動を促進するために必要とされ得る種々の構造および調節要素を含有する。
【０１５０】
他の電気処理された材料は、シーラントマトリックス中に含まれて、他の特性を提供し得る。一例は、埋め込まれたマトリックスの持続性または生分解性を制御する能力である。いくつかの実施形態では、電気処理されたフィブリンは、埋め込まれると、電気処理されたコラーゲンより速く分解する傾向があり、一方、いくつかの電気処理された合成ポリマーは、よりゆっくりと分解する傾向がある。これらの電気処理された材料の相対含量の制御は、マトリックスが分解する速度に影響を及ぼす。別の例として、電気処理された材料は、熱封止、化学的封止および機械的圧力の適用またはそれらの組み合わせに対するマトリックスまたはマトリックスから生成される構築物の感受性を増大するために含まれ得る。合成ポリマーの含入（例えば総電気処理された材料の２０％の量でのＰＧＡの付加）は、焼灼されるかまたは熱封止されるマトリックスの能力を増強する、ということが観察されている。電気処理された材料中の電気的または磁気的反応性ポリマーの含入は、別の例である。いくつかの実施形態では、このようなポリマーを用いて、伝導性であり、圧電作用を提供し、あるいは電場または磁場に応答して電気処理された材料の形状、多孔度および密度を変化させるマトリックスを調製する。
【０１５１】
電気処理された組織シーラント中に物質を組入れられることにより、付加的利点が得られる。このような一利点は、望まれる場合の組織のさらに詳細な模倣であり、そして移植
片中にまたは移植片とともに用いられる場合のより大きな適合性である。いくつかの好ましい実施形態では、幹細胞、所望の細胞タイプに分化する前駆細胞、または所望のタイプの分化細胞が、より類似した模倣組織に組入れられる。さらに、細胞を封入するかまたはそうでなければ電気処理された材料と組み合わせるために利用可能な方法は、既知の方法により達成可能なものより大きいマトリックス中の細胞密度をもたらす。いくつかの実施形態では、この密度は、上記の改良された細胞浸潤によりさらに増強される。
【０１５２】
天然分子および組成物を模倣する本発明のシーラントの能力は、シーラントの免疫拒絶の危険を最小限にする。例えば自系材料が用いられ得る。しかしながら天然材料との電気処理された材料の密接な類似は、異種材料が用いられるいくつかの実施形態においてさえ、免疫反応の回避を可能にする。例えばラット外側広筋中に移植されたウシI型コラーゲンの電気スピニングされた円筒体（長さ２５ｍｍ×幅２ｍｍ）は、７〜１０日後に免疫応答を示さなかった。電気スピニングされたI型コラーゲンから成る類似の構築物に、サテライト筋細胞（筋芽細胞）を補足し、移植した。同様の結果が生じ、炎症または拒絶の証拠は認められず、そして移植片は密な集団を形成した。さらに、電気処理された材料を含むマトリックスのいくつかの実施形態は、移植片に伴う共通の問題であるレシピエント組織による移植片の封入を回避する、ということが観察されている。封入が所望される実施形態では、マトリックス構造は、炎症および封入を促すよう変更される。
【０１５３】
好ましいシーラント特質を提供し得る物質は、移植片の中または周囲の細胞および組織に及ぼす治療的またはその他の生理学的作用を生じ得る薬剤およびその他の物質も含む。任意の物質が用いられ得る。多数の好ましい実施形態では、物質は、埋め込まれた電気処理マトリックスの性能を改善する電気処理されたシーラントマトリックス中に含まれる。用いられる物質の例としては、ペプチド成長因子、抗生物質、麻酔剤および抗拒絶剤、ならびに上記のうちの１つまたは複数のものの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。細胞機能に影響を及ぼす化学物質、例えばオリゴヌクレオチド、細胞接着の促進剤または阻害剤、細胞内シグナルカスケードの促進剤および阻害剤、ホルモン、ならびに成長因子は、電気処理された材料中に組入れられ得る物質の付加的例であり、電気処理された材料からのそれらの物質の放出は、遺伝子の発現または電気処理された材料中の細胞の他の機能を制御する一手段を提供し得る。あるいは所望の化合物を製造するよう操作された細胞が含まれ得る。例えば構築物全体が、バイオリアクターまたは慣用的培養系中で培養され、あるいはin vivoで直接配置される。例えば血管新生は、血管形成因子および成長促進因子により刺激され、これら因子はペプチド、タンパク質として、または遺伝子療法として投与され得る。血管形成剤は、電気処理されたマトリックス中に組入れられ得る。あるいは血管新生が望ましくない場合は、抗血管形成物質、例えばアンギオスタチンが電気処理されたマトリックス中に含まれ得る。神経成長因子は、電気処理されたマトリックス中に電気スピニングされて、マトリックスおよび組織中へのニューロンの成長を促し得る。分解性電気処理マトリックスでは、マトリックスの漸進的分解／破壊は、これらの因子を放出し、所望の組織の成長を促進する。物質は電気処理されたマトリックス中に組入れられて、マトリックス中の細胞の分化を調節する。オリゴヌクレオチド、ペプチドおよび薬剤、例えばレチノイン酸は、このような物質の例である。センスおよびアンチセンス方向に特定のタンパク質をコードするオリゴヌクレオチドＤＮＡまたはメッセンジャーＲＮＡ配列も用いられ得る。例えばタンパク質の発現が所望される場合、センスオリゴヌクレオチドは、細胞による取り込みおよび発現のために提供され得る。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、例えば当該遺伝子配列の発現を抑制するために放出され得る。マトリックス内に、マトリックス外にまたはその両方に含入される細胞に物質が影響を及ぼすよう、移植片は意図され得る。
【０１５４】
いくつかの方法は、本発明のシーラント中の電気処理された材料の特異的特質を試験し、定量するために存在する。マトリックスに関する繊維直径および細孔寸法（多孔度）は
、例えばデジタル化され、ＵＴＨＳＣＳＡ  イメージツール２．０（NIH Shareware）で分析されるＳＥＭ顕微鏡写真により確定され得る。多孔度とは異なる特質である水浸透性も、標準方法を用いて試験され得る。周囲液体または気体環境中の、ならびに広範囲の温度にわたって、生物学的検体の表面トポグラフィーの三次元画像を調製するために、原子力顕微鏡も用いられ得る。このツールは、マトリックス構成成分間の関係および相互作用の確定を可能にする。構築物組成分析は、例えば構築物中の間質性間隙中の細胞分布の程度を確定するための組織学的分析を含むことができる。この分析を実施するために、細胞は、任意の既知の細胞染色技法（例えばヘマトキシリン・エオシンならびにマッソン三色）で染色され得る。細胞の増殖活性は、例えばＤＮＡ合成（例えばブロモデオキシウリジン）を活発に行っている細胞中に組入れられる標識で生合成的に細胞を標識し、そして抗体を用いて、細胞が核分裂を行っている程度を確定することにより試験され得る。細胞密度は、例えば既知の技法を用いて酵素消化試料中のＤＮＡの量を測定することにより、確定され得る。細胞によるマトリックスの分解またはリモデリングの程度は、例えば細胞からのマトリックスメタロプロテイナーゼの発現および活性を測定することにより、確定され得る。電気処理されたマトリックス中の細胞の機能性は、組織に特徴的な種々の生理学的マーカーを測定することにより、確定され得る。例えば筋肉細胞は、電気信号で刺激され、あるいは化学的作用物質または薬剤、例えばカルバコールで処理されることによる、構築物の収縮性によって確定できる。内分泌構築物中の細胞の機能は、ホルモンの産生を測定することにより確定され得る。上記のリストは網羅的ではなく、既存の方法を用いて組織およびマトリックスを特性化するために多数のパラメーターが用いられ得る、と当業者は理解する。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、シーラントは、生物学的活性を誘導し、促進し、抑制し、調節し、またはそうでなければ影響を及ぼす。本明細書中に開示された例としては、軟骨細胞による止血の誘導および細胞移動の誘導が挙げられる。しかしながら任意のタイプの生物学的活性に影響を及ぼす方法は、本発明の範囲内である。活性は、例えば電気処理された材料を含むマトリックスに細胞を接触させることにより影響を及ぼされ得る。細胞をマトリックスと「接触させる」ことは、マトリックスに密接に近接して細胞を配置するという任意の手段により成し遂げられ、例としてはマトリックス上に細胞を植え付けること、マトリックスまたは電気処理された標的上に細胞を噴霧するかまたはドリップすることによりマトリックスに細胞を適用すること、細胞を電気処理すること、ならびに既存の組織または細胞の他の調製物にマトリックスを適用することが挙げられるが、これらに限定されない。したがって本発明は、電気処理された材料を、単独でまたは物質とともに用いて、生物学的活性を促進し、抑制し、調節し、またはそうでなければ影響を及ぼす方法を包含する。
【０１５６】
電気処理された材料およびマトリックスの形状
本発明は、予定形状を有する電気処理された材料、ならびにそれらの造形された電気処理材料の製造方法も提供する。いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、予定形状を作製するに適合した金型またはマンドレルを予備選定することにより製造されるが、この場合、金型は接地標的基体を含み、マトリックスの形状はマンドレルの外部寸法により導かれる。次に１つまたは複数の電気処理された材料が、基体上に所望の電気処理された材料を沈着するのに有効な条件下で接地標的基体上に流されて、予定形状を有する細胞外マトリックスを形成する。いくつかの実施形態では、形状は設計された金型の内側に再現され、創出されて、その形状を模倣する。金型は次に、金型中に材料を電気処理することにより充填され得る。このようにして、マトリックスの形状は金型形状を模倣する。基体上に流し込まれた電気処理材料は、電気スピンされた繊維、電気エアロゾル液滴、電気処理された粉末または粒子、あるいはそれらの組み合わせを含み得る。基体の形状を有する生成されたマトリックスは、次に、硬化させられて、マンドレルまたは金型から取り出される。いくつかの実施形態では、シーラントマトリックスは、例えば連続シートの形態
で連続マトリックスが製造されるよう、移動コンベヤーまたはその他の移動基体上に形成される。
【０１５７】
電気処理は、大きな柔軟性を可能にし、そして必要とされる事実上任意の形状にシーラントをカスタマイズすることを可能にする。いくつかの好ましい例としては、平坦卵形または円形、長方形封筒形、シート、リボン、円柱、貫通する損傷中に挿入するための栓、血管または導管周囲に配置するためのスリーブ、神経ガイド、皮膚または筋肉パッチ、硬膜パッチ、粉末、綿毛または打ち延べ綿、包帯またはガーゼパッド、in vivoでのその後の使用のための筋膜鞘、椎間板、関節軟骨、膝半月板、靭帯、腱または血管移植片が挙げられる。いくつかの実施形態では、電気スピニングされた繊維は、当該形状の特定の軸または次元に沿って整列させられて、その結果生じるマトリックスをその軸または次元に沿って容易に引き裂かれるようにする。このような整列は、例えば包帯として用いられるべき電気処理された材料のストリップをユーザーが引きちぎるのを可能にする。マトリックスは、欠損部位または充填されるべき部位、例えば腫瘍が除去された部位、または皮膚中の損傷部位（切断、生検部位、穴またはその他の欠損）または骨の失われたかまたは粉砕された小片の位置に適合するよう造形され得る。作製されるかまたは置き換えられるのが望ましい特定のタイプの器官または組織は、生検部位または悪性黒色腫の発見後に除去された広大な頭皮領域に適合する皮膚パッチのような特定の形状を有する。電気処理された組成物は、物質送達のために有用な形状に、例えば皮膚パッチ、摂取用のロゼンジ、腹腔内移植片、皮下移植片、ステントの内部または外部裏張り、心臓血管弁、腱、角膜、靭帯、義歯、筋肉移植片または神経ガイドに造形され得る。複雑な形状、例えば器官に空洞化する創傷の形状あるいは器官またはその他の構造物全体に適合し得るスリーブが形成され得る。いくつかの実施形態におけるシーラントマトリックスの形状は、特定の方法で分化するようマトリックス中に植え付けられる細胞を誘導する。成長因子またはその他の物質は、本明細書中の他の箇所で考察したように組み込まれ得る。これにより、より有効な、より天然に近い器官または組織の創出につながる。細胞のような所望の物質で充填されるべき、または中空器官または構造物の代替になる中空マトリックスも作製される。円筒形シーラント組成物または取り囲まれた領域が望まれるその他任意の形状の構築物に関しては、縫合、膠、ステープルまたは熱シールあるいはその他の方法を用いて、シーラントの一端を封止し得る。これは、一端で閉鎖され、そして他方端で開放される中空プラットフォームを生じる。電気処理されたプラットフォームは、細胞またはその他の物質を充填され、あるいは細胞またはその他の物質は構築物の外表面に配置され得る。例えば電気処理された材料またはその他の物質、例えば細胞、または分子、例えば薬剤または成長因子の混合物は、プラットフォーム内に配置される。物質で構築物を充填するために用いられたエンベロープの遊離および開放端は、縫合され、接着され、または熱封止閉鎖されて、封入生体工学プラットフォームを生成し得る。電気処理の最中の細胞と材料との混合はマトリックス全体に分布する細胞を生じ、したがって細胞はゲル中に移動する必要はない。しかしながら上記��ように、いくつかの電気処理された材料（例えばコラーゲンのような）は、いくつかの実施形態では、浸潤を促進することが示されている。シーラントの全体的三次元幾何学形状は、生体工学的に処理される組織の最終的デザインおよびタイプにより確定される。いくつかの実施形態における標的は、電気処理された材料で被覆されるべき人工器官、移植片またはその他の物体である。被覆物体の例としては、整形外科学的移植片またはデバイス（例えば骨ネジ、整形外科的脊椎ケージ、人工股関節コンポーネント）、胸部移植片およびペースメーカーが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、所望の形状は、医学的画像形成手法（例えば磁気共鳴画像法、コンピューター援用断層撮影）により確定され、それにしたがって電気処理された材料が調製される。多数の実施形態において、電気処理された構造物は継ぎ目なしである。いくつかのその他の実施形態では、電気処理された材料はシーラントまたはパッチとして用いられる織メッシュ（例えばヘルニアパッチ用のＶＩＣＲＹＬメッシュ）中に組入れられる。いくつかの実施形態では、シーラントは器官または組織を覆って配置される。例えば電気処理され
たフィブリノーゲンおよびコラーゲンのシートまたは円筒は、筋肉の末端を覆うスリーブとして配置され、腱に沿って延びる。任意に、トロンビンがスリーブに付加される。このタイプの構築物は、例えば筋肉腱付着または腱骨付着を補強するために、あるいは断裂腱を再構築するために用いられる。いくつかの実施形態では、電気処理の前、最中または後のフィブリノーゲンからフィブリンへの転換は他の電気処理された材料の密度を増大するか、および／または多孔度を低減して、その結果生じるマトリックスの強度およびその他の材料特性を操作するための別の手段を提供する。
【０１５８】
電気処理された材料の形状は、電気処理パラメーターによっても制御され得る。粉末または乾燥して粉末を生成する液滴は、電気処理パラメーターを制御することにより作製される。粉末または粒子は、物質を封入し、そして封入された粒子を電気処理することによっても生成される。
【０１５９】
形状の制御は、生成されたシーラントマトリックスの手動処理によっても成し遂げられる。例えば生成されたマトリックスは、縫合され、封止され、ステープルで留められ、あるいはそうでなければ互いに付着されて、所望の形状を形成する。あるいは多数のマトリックスは、物理的柔軟性により、所望の構造に手動で造形できる。いくつかの実施形態では、粉末は、時としては凍結後に、粉末に粉砕される電気処理された材料から調製される。いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、巻かれるか、あるいは糸または縫合糸に編まれて綿毛または打ち延べ綿に変換され、織物に織られて、他の物質（例えばポリエチレングリコール）と組み合わされてペーストを生成するか、あるいは整形外科学的挿入物または移植片にプレスまたは形成される。いくつかの実施形態では、縫合糸および大直径繊維は、電気処理された構造物中に組入れられて、配置を促す。上記は、単なる例であって、任意のタイプの造形および任意の形状の電気処理材料は、電気処理中であれ、後であれ、本発明の範囲内である。
【０１６０】
マットまたはシートが用いられる場合、異なる形状およびサイズの構造物が調製され、所望のサイズで包装され得る。あるいはシートおよびマットは、所望の形状に容易に引き裂かれるかまたは切断され得るサイズで包装され得る。好ましいサイズおよび形状の例としては、直径３ｃｍの円、５×５ｃｍの正方形、および５×１０ｃｍの長方形が挙げられるが、これらに限定されない。シートおよびマットは任意の厚みを有し、１０ｎｍからミリメートルまでの範囲の厚みの実施形態を伴う。好ましい厚みは、例えばシートがより柔軟性であるか（一般に薄いマットのほうを選ぶ）、または高流量創傷を封止し得る（一般に厚いほうのマットを選ぶ）、といった、望ましさのような因子に依存して変わる。一実施形態では、厚みは、約０．０５ないし約５．０ｍｍの範囲である。別の実施形態では、厚みは約０．２ないし約０．８ｍｍの範囲である。別の実施形態では、厚みは約０．５ｍｍである。
【０１６１】
いくつかの実施形態では、構築物は２つまたはそれ以上の別個の電気処理された構造物から作製される。したがって種々の形状が考えられる。一実施形態では、コラーゲンおよびＰＧＡの１つまたは複数の溶液から電気処理されるシートが調製される。次にフィブリノーゲンおよびプロトロンビンまたはトロンビンがシートに付加される。電気処理された材料のブレンドを含む二次シートは次に、一次シートに重ねられて、中間層中のフィブリノーゲンとサンドイッチ構造を形成する。任意に、「サンドイッチ」構造の縁はシールされて（例えば熱封止により）、フィブリノーゲン層を取り囲む。
【０１６２】
電気処理された組成物の製造方法
電気処理
本発明のシーラント中に用いられる電気処理された組成物の製造方法としては、構造的シーラント材料の電気処理（例えば電気処理されたコラーゲン、フィブリノーゲン、トロ
ンビン、フィブロネクチンまたはそれらの組み合わせ）および場合により他の材料、物質またはその両方の電気処理が挙げられるが、これらに限定されない。上記に定義するように、電気スピン、電気スプレー、電気エアロゾル、電気スパッタ、またはそれらの任意の組み合わせのような１つまたは複数の電気処理技法を使用して、本発明の組成物における電気処理されたマトリックスを作製してもよい。最も基本的な意味では、材料を電気処理するための電気処理装置は、電気処理機構および標的基体を含む。電気処理機構は、電気処理されるべき１つまたは複数の溶液、溶融物または他の物質を保持する貯液槽（単数または複数）を包含する。貯液槽（単数または複数）は、貯液槽から溶液の流動を可能とするための少なくとも１つの開口部またはノズルを有する。「開口部」および「ノズル」という用語は本明細書中に用いられているが、これらを限定する意図はなく、一般的に電気処理中に溶液が流れ得る場所のことを示す。１つまたは複数のノズルが、電気処理装置中に配置されてもよい。複数のノズルが存在する場合、各ノズルが、同じかまたは異なる溶液や他の材料を含有する１つまたは複数の貯液槽に取り付けられる。同様に、同じかまたは異なる材料を含有する複数の貯液槽に接続された単一ノズルが存在し得る。複数のノズルを単一貯液槽または異なる貯液槽に接続し得る。種々の実施形態が単一もしくは複数のノズルおよび貯液槽を包含することから、１つもしくは複数のノズルまたは貯液槽に関する本明細書中での任意の言及は、単一ノズル、貯液槽、および関連装置、ならびに複数のノズル、貯液槽、および関連装置を包含する実施形態について言及するものとみなされるべきである。ノズルのサイズを変更して、ノズルからの溶液流を増加または減少させることができる。貯液槽に接続して使用される１つまたは複数のポンプは、貯液槽からノズル（単数または複数）まで流れる溶液流を制御するのに使用することができる。ポンプは、電気処理中に種々の点で流れを増加または減少するようにプログラムすることができる。本発明では、ポンプは必ずしも必要ではないが、材料が処理用電場へ送達される速度を制御する有用な方法を提供する。エアブラシのようなデバイスを用いた予め形成したエアロゾルとして材料を活発に電場へと送達することができ、それにより電気処理速度を増加して、電気処理した材料の新規組み合わせを提供することができる。ノズルは、同時に、または順次、電気処理した材料を送達するようにプログラムしてもよい。
【０１６３】
電気処理は、開口部または標的のいずれかに電荷が存在し、他方は接地されていることによって生じる。いくつかの実施形態では、ノズルまたは開口部が帯電しており、標的は接地されていることがわかっている。電気処理技術分野の当業者は、ノズルおよび溶液を接地させることができ、標的を帯電させることができることを認識するであろう。電場の創出、ならびに電気処理された組成物を生成する電気処理された材料または物質に及ぼす電場の作用は、電荷が溶液中に見出されようがまたは接地標的中に見出されようが、いずれにしても生じる。異なる実施形態では、標的およびノズルまたは材料の供給源間の間隙は空気または選定ガスを含有し得る。種々の実施形態では、間隙は真空または大気圧より低い圧にまたは正常大気圧より高い圧に保持され得る。電気処理に用いられる溶媒は、通常は工程中に蒸発する。これは、電気処理された材料が乾燥していることを保証するため、有益であると考えられる。水またはその他の低揮発性溶媒を用いる実施形態では、電気処理は、場合により真空またはその他の制御大気（例えばアンモニアを含有する大気）中で生じて、溶媒の蒸発または電気処理された材料の濃縮を手助けする。環境中の湿度は、いくつかの実施形態では、０％から１００％までの任意の所望の湿度を生じるよう制御される。真空または制御環境の使用は、このような実施形態に限定されない。電気処理小室中の気体の流れも、例えば特定の方向に層流または非層流空気またはガス流を引き起こすことにより操作される。電気処理は、重力に関して種々の方向に配向され、あるいはゼロ重力環境で生じ得る。周囲空気ならびに材料が電気処理される任意の液体の温度も操作され得る。いくつかの実施形態では、室温で材料が溶解あるいは懸濁しない場合には、液体の温度は上昇させられる。
【０１６４】
基体は、電気処理された組成物を作製するのに使用される材料を電気処理する際に可変
性機構として使用することができる。具体的には、標的は、電気処理されたマトリックス自体が沈着する実際の基体であり得る。あるいは、基体は、標的とノズルとの間に配置され得る。例えば、ノズルと標的との間にペトリ皿またはコンベヤベルトを配置することができ、マトリックスは、皿中またはベルト上に形成され得る。他のバリエーションとしては、ノズルと標的との間の非粘着性表面が挙げられるが、これらに限定されない。一つの好ましい実施形態では、創傷、組織または手術場（特に止血や組織密封が好ましい領域）の位置は標的とノズルとの間に配置され、または標的とするために接地され、または帯電させられる。また標的は、具体的には、予め選定したパターンに沿って帯電させることができるか、または接地させることができ、その結果開口部から流れる溶液は、特定方向へと誘導される。パターンをさらに制御するために、他の電場を電気処理領域に加えてもよい。電場をマイクロプロセッサにより制御して、所望の幾何学的配置を有する電気処理されたマトリックスを創出することができる。標的およびノズル（単数または複数）は、互いに連関して移動可能であるように設計することができ、それにより形成される電気処理マトリックスの構造に対するさらなる制御が可能になる。全プロセスは、特定の予め選定した電気処理されたマトリックスを得る特定のパラメータを用いてプログラムされるマイクロプロセッサにより制御することができる。任意の電気処理技法を、単独でまたは別の電気処理技法と共に使用して、本発明の組成物を作製してもよいことが理解されよう。
【０１６５】
電気処理されたタンパク質の形態としては、懸濁液または溶液、ゼラチン、微粒子懸濁液、水和物ゲル、または前もって形成されたゲル中の予め処理したタンパク質が挙げられるが、これらに限定されない。例えばゲルを電場に押出すために背後に圧力ヘッドを備えたシリンジまたはエアブラシ装置を用いることで、ゲルに圧力をかけることでゲルを電気処理できる。多くの実施形態では、電気処理技法、特に電気スピニング法を用いて繊維を生産する場合、形成されるポリマー繊維のモノマーを使用することが好ましい。いくつかの実施形態では、微細フィラメントを生産するためのモノマーを使用することが望ましい。他の実施形態では、マトリックスに材料強度を付加し、物質を組み込むためのさらなる部位を提供するための部分的繊維を包含することが望ましい。ゼラチン形態のコラーゲンのような電気処理したマトリックス材料を使用して、電気処理した材料の溶解する能力を改善してもよい。酸抽出方法は、モノマーサブユニットの構造を維持するためにかかるゲルを調製する際に使用することができる。その後、ユニットは、モノマーの構造を変更するために、酵素で処理することができる。
【０１６６】
２つの材料を組み合わせて、第３の材料を形成する実施形態では、これらの構成成分を含有する溶液を、電気処理手順において開口部から流す直前に一緒に混合することができる。このようにして、第３の材料は事実上、細繊維、粒子、粉または微小液滴が電気処理プロセスで形成されると同時に形成する。あるいは、かかるマトリックスは、電気処理材料を形成できる分子を、電場内でマトリックスが生成してフィラメントを形成するのを可能するのに必要な、湿潤環境中、さもなければ他分子の制御雰囲気中に、電気処理することで形成できる。
【０１６７】
あるいは、２つまたはそれ以上の材料が各々異なる分子を含有し、そしてそれらの異なる分子が結合または相互作用する能力を有する実施形態では、２つまたはそれ以上の材料は、互いに一緒にまたは別個に電気処理され得る。いくつかの望ましい実施形態では、これは、所望の時間まで２つまたはそれ以上の材料中の異なる分子を相互作用させない条件下で起こる。これはいくつかの方法で成し遂げられ得る。例えばいくつかの実施形態では、電気処理された材料は、相互作用を防止するに十分な程度乾燥している。いくつかの実施形態では、分子は、担体、例えば電気処理されたＰＥＯ、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、コラーゲン、フィブリノーゲン、フィブロネクチン、フィブリンまたはその他の合成または天然ポリマーで封入されるかまたはそれらと混合される。担体は、反応体を、それらが開始されるまで適所に保持するよう作用する。好ましい一実施形態では、フィブ
リノーゲンが電気処理され、その結果生じる電気処理された材料は、所望のプロファイルに応じてトロンビンを放出する封入トロンビンと組み合わされる。
【０１６８】
担体は、マトリックス材料とともに用いられ得る、と理解されるべきである。異なる材料、例えば細胞外マトリックスタンパク質および物質は、ＰＥＧ、ＰＬＡ、ＰＧＡまたはフィラメントを生成するその他の既知の担体と、電気処理のための溶液中で混合され得る。例えばタンパク質（例えばコラーゲン、フィブリノーゲンまたはそれらの組み合わせ）は、ＰＥＧ、ＰＬＡ、ＰＧＡまたはフィラメントを生成するその他の既知の担体を含有する溶液から電気スピニングされ得る。これは、「毛状フィラメント」を生じ、当該フィラメントはＰＥＧ、ＰＬＡ、ＰＧＡまたは他の担体であり、そして「毛」はタンパク質である。「毛」は、周囲マトリックス担体をゲルに架橋し、あるいは細胞のための反応部位を提供して、マトリックス担体内の物質、例えば免疫グロブリンと相互作用する。このアプローチは、マトリックスを生成するか、あるいは普通はゲル化しない分子をゲル化するために用いられ得る。
【０１６９】
あるいは、電気処理された材料は、シートを形成するためにスパッタリングすることができる。これらのシートを形成する分子の例としては、ＰＧＡ、ＰＬＡ、ＰＧＡおよびＰＬＡのコポリマー、コラーゲン、ならびにフィブロネクチンが挙げられる。いくつかの実施形態では、シートは、組織と接触するような湿潤環境に置かれた時、組み合わせて第３の電気処理された材料を形成することができる２つまたはそれ以上の電気処理された材料ととともに形成される。このシートは、第３の電気処理された材料への変換を可能とする湿潤環境に置くことができる。
【０１７０】
所望の結果を得るためになされ得る複数の装置のバリエーションおよび改変に加えて、同様に、材料が電気処理される液体を変更して、異なる結果を得ることができる。例えば、材料が溶解しているか、懸濁されているか、そうでなければマトリックスのプロセスまたは安全な使用に対する有害な影響なく組み合わせられる任意の溶媒または液体を使用することができる。材料、または材料を形成する化合物を、他の分子、モノマーまたはポリマーと混合して、所望の結果を得ることができる。いくつかの実施形態では、溶液の粘度を改変するためにポリマーを添加する。さらなる別の変更形態では、複数の貯液槽を使用する場合、それらの貯液槽中の成分を別個にまたはノズルで連結して電気処理して、その結果様々な貯液槽中の成分が、溶液の電場への流動と同時に互いに反応することができる。また、複数の貯液槽を使用する場合、異なる貯液槽中の異なる成分は、処理期間中一時的に同調させることができる。これらの成分は物質を含んでもよい。
【０１７１】
電気処理された材料自体に対する改変を包含する実施形態は、本発明の範囲内である。いくつかの材料は、例えばそれらの炭水化物プロファイルまたはタンパク質、ペプチドおよびポリペプチドのアミノ酸配列を改変することで直接改変できる。キチンは電気処理でき、あるいはキトサンに変換して電気処理できる。また、化学的架橋のような既知の技法を用いて、あるいは特定の結合性相互作用により電気処理前、電気処理中または電気処理後に、マトリックス材料に他の材料を結合することができる。さらに、プロセスの温度および他の物理特性を改変して、異なる結果を得ることができる。マトリックスを、圧縮または伸張して、新規材料特性を生じさせてもよい。
【０１７２】
様々な有効な条件を用いて、マトリックスを電気処理することができる。以下に好ましい方法を記載するが、同じ結果を達成するために他のプロトコルに従ってもよい。繊維を電気スピンングする際の図１１を参照すると、マイクロピペット１０に、材料を含有する溶液（例えばコラーゲン、フィブリノーゲン、フィブロネクチンまたはそれらの組み合わせ）を充填して、接地標的１１、例えばＲＣＣＳバイオリアクタの中心円筒体内部に位置する金属接地スクリーン上に吊り下げる。この実施形態は、材料の供給源として作用する
２つのマイクロピペットを包含するが、本発明は、１つだけの供給源、または２つより多い供給源を包含する実施形態を包含する。微細ワイヤ１２を溶液中に入れて、各ピペット先端１３にて溶液を高電圧に帯電させる。各溶液および装置配置に対して決定した特定の電圧で、各ピペット先端中で懸濁した溶液を接地標的に向かって誘導する。この材料流１４は、例えば材料がコラーゲン、フィブリノーゲンを含有する溶液から電気処理される場合、連続フィラメントを形成でき、接地標的に到達すると、該電気処理された材料は集合および乾燥して、電気処理された繊維の三次元の超薄型相互連結マトリックスを形成する。反応条件に応じて、単一連続フィラメントが形成されて、不織マトリックスの形態で沈着する場合がある。
【０１７３】
上述のように、電気処理技法および物質の組み合わせがいくつかの実施形態で使用される。図１２を参照すると、マイクロピペット先端１３は、異なる材料または物質を含有するマイクロピペット１０にそれぞれ接続されている。マイクロピペットは、接地標的１１上に吊り下げる。さらに、微細ワイヤ１２を用いて溶液を帯電させる。マイクロピペットの１つは、コラーゲン繊維流１４を生じる。別のマイクロピペットは、フィブリノーゲン溶液から電気スピニングされた繊維流１６を生じる。第３のマイクロピペットは、細胞の電気エアロゾル１７を生じる。第４のマイクロピペットは、トロンビンを含有する液滴の電気スプレー１８を生じる。
【０１７４】
同様に、今度は図１３を参照すると、電気処理された材料が、２つのマイクロピペットの一方によって放出されたフィブリノーゲン溶液から電気スピニングした繊維１９、および接地基体１１に関して異なる角度に配置された他方のマイクロピペットから電気スプレーしたトロンビンを含有する液滴２０として付加される。マイクロピペット先端１３は、様々な濃度の材料を含有するマイクロピペット１０に取り付けられ、その結果、微細ワイヤ１２を通じて同じ電圧供給１５を用いるにもかかわらず、異なるタイプの電気処理流を生じる。
【０１７５】
最小限の電流がこのプロセスに関与することから、電気処理は、電流がプロセス中に溶液の温度上昇をわずかに引き起こすか、または全く引き起こさないため、電気処理された材料は変性しない。溶融電気処理では、材料の溶融に伴う温度上昇がいくらか存在する。かかる実施形態では、材料または物質が、変性するか、そうでなければ損傷を与えるかまたは傷める温度に暴露されないように注意する。
【０１７６】
電気エアロゾルプロセスを用いて、電気処理された材料の液滴から成る高密度のマット様マトリックスを生産することができる。電気エアロゾルプロセスは、手順中に、電気処理された材料を形成するより低濃度の材料または分子を利用する点で、電気スピニングプロセスの変法である。ノズルの帯電先端で繊維または単一フィラメントのスプレーを生産する代わりに、液滴が形成される。次に、これらの液滴は先端から基体へと移動して、融合液滴から構成されるスポンジ様マトリックスを形成する。いくつかの実施形態では、液滴は、直径１０μｍ未満である。他の実施形態では、「数珠玉構造（beads on a string）」のような、液滴を伴うフィブリルから形成される構築物が生じてもよい。液滴は、ポリマーおよび溶媒に応じて、１００ｎｍから１０μｍのサイズの範囲であり得る。
【０１７７】
先に記載した電気スピニングプロセスと同様に、電気エアロゾルプロセスは、種々の有効な条件を用いて実施することができる。例えば図１３に示すような、電気スピニングプロセスで使用されるのと同じ装置が、電気エアロゾルプロセスに利用される。電気スピニングとの違いとしては、材料もしく物質の濃度および同一性、および液滴流を作出するのに使用される電圧が挙げられる。
【０１７８】
溶液中の材料または物質の濃度の変化により、ピペット先端からの液滴の形成および流
動を得るために特定電圧の変更が必要になることを、当業者は理解するであろう。
【０１７９】
電気処理は粒子、粉末または他の固体のスプレーまたは沈着を伴い得る。いくつかの実施形態では、シーラント組成物は封入されて粒子または粉末を形成し、粒子または粉末は電気処理プロセスによって付加される。粒子または粉末を付加する任意の方法を使用することができる。
【０１８０】
電気処理プロセスは、これらの方法を用いて作製される電気処理された組成物の任意の所定の用途に関する特定要件を満たすように操作することができる。一実施形態では、マイクロピペットは、接地基体に対してｘ、ｙおよびｚ平面でマイクロピペットを（同時にまたは別々で）移動させる枠組みの中に取り付けられる。いくつかの実施形態では、マイクロピペットは、接地基体、例えば管状マンドレルの周囲に取り付けられる。このようにして、マイクロピペットから流出する材料を形成する分子または材料は、特定の目標を定め、またはパターンを形成する。マイクロピペットは手動で移動させられるが、マイクロピペットが備え付けられる枠組みは、特定マトリックスを作製する人物が予め規定した材料流動のパターンを可能とするマイクロプロセッサおよびモータにより制御されるのが好ましい。かかるマイクロプロセッサおよびモータは、当業者に既知である。例えば、マトリックス繊維粒子、粉末または液滴は、特定方向に配向され得るか、それらは層状であり得るか、またはそれらは完全にランダムであり配向されないようにプログラムされ得る。これらの性質は、必要であれば、生成するシーラントを特定の組識にあわせて調整することを可能にする。
【０１８１】
電気スピニングプロセスでは、流れ（単数または複数）は、分岐して繊維を形成することができる。分岐度は、電圧、接地構造、ポリマーの性質、ポリマーが標的に沈着した時のポリマーの乾燥度、マイクロピペット先端から基体までの距離、マイクロピペット先端の直径、および電気処理された材料を形成する化合物または材料の濃度が挙げられるが、これらに限定されない多くの要素により変化させることができる。すべての反応条件およびポリマーが、単一連続フィラメントが生産される或る条件下で、真のマルチフィラメントを生産するわけではない。材料および様々な組み合わせはまた、それらをエアロゾル処理させるデバイスからの電場に材料を注入することで、システムの電場に送達され得る。このプロセスは、電圧（例えば、０〜３０，０００ボルトの範囲）、溶媒中の電気処理される材料の濃度（例えば約０．０１０ｇ／ｍｌから約０．２００ｇ／ｍｌ）、マイクロピペットの先端から基体までの距離（例えば、０〜４０ｃｍ）、マイクロピペット先端と標的の相対位置（すなわち、上、下、横等）、およびマイクロピペット先端の直径（約０〜２ｍｍ）が挙げられるが、これらに限定されない多くの要素により変更することができる。これらの変数のいくつかは、微細繊維織布を電気スピニングする技術分野の当業者には既知である。いくつかの実施形態では標的からの距離を大きくすることによって、生じるマトリックスの微細孔のサイズが大きくなる。
【０１８２】
接地標的の構造は、所望のマトリックスを生産するように変更することができる。例えば平面または線状または複数点接地を有する接地構造／幾何学的配置を変化させることで、流動材料の方向を変更して、特定の用途にカスタマイズすることができる。例えば、一連の平行線を含む接地標的を使用して、特定方向に電気スピニングされた材料を配向させることができる。接地標的は、円筒状マンドレルであってもよく、それにより管状マトリックスが形成される。最も好ましくは、接地は、特定の接地幾何学的配置にプログラムされる特定接地幾何学的配置を指示するマイクロプロセッサにより制御され得る可変表面である。あるいは、例えば、接地は、材料を流動させる固定マイクロピペット先端に関して、ｘ面、ｙ面およびｚ面で移動する枠組み上に取り付けても良い。
【０１８３】
電気処理された材料が流されるか、スプレーされるか、またはスパッタリングされる基
体は、接地標的自体であり得るか、またはそれは、マイクロピペット先端と接地標的との間に配置され得る。基体は、上記のように特定の形状を成し得る。電気処理は、大きな融通性を有しており、必要とされる事実上任意の形状へと構築物をカスタマイズすることを可能とする。多くのマトリックスは、それらを事実上任意の形状に成形させるに十分な融通性を有する。マトリックスを造形する際に、例えばヒートシーリング、化学的シーリング、および機械的圧力の印加、またはそれらの組み合わせにより、マトリックスの一部を互いに封止してもよい。ヒートシーリングの例は、マトリックスの２つの部分間の架橋を形成するための本明細書中に記載する架橋技法の使用である。シーリングはまた、造形マトリックス中の開口部を閉鎖するのにも使用され得る。縫合もまた、マトリックスの部分を互いに結合するために、またはマトリックス中の開口部を閉鎖するのに使用され得る。合成ポリマーの含入により、マトリックスがヒートシーリングされる能力の増強が観察された。
【０１８４】
いくつかの実施形態では、シーラントマトリックスは、電気処理プロセスから生成されたマトリックスを、生成と同時に移動させる標的または基体上に電気処理される。一例は、電気処理された材料から成る、生成されたストリップまたはシートを移動させる移動コンベヤーまたはベルトである。連続シート、リボンまたはその他の構造物が生成し、ベルトにより搬送されるよう、ベルトの速度とマトリックスの生成の速度は調整される。これらのパラメーターは、構造物が均質な組成および寸法（例えば奥行きおよび幅）を有し、あるいは不均質な組成または寸法を有するよう、制御される。バリエーションが存在する場合、バリエーションは、パターンにより、または無作為バリエーションにより特徴付けされる。このような実施形態は、製品生成および処理の一部として、織物、紙またはその他の産業に用いられる任意の材料処理方法と組み合わせることができる。場合により、当該プロセスは、空気流、陰圧または減圧（吸引）、静電場または電磁場を用いて、電気処理された材料の移動の方向を変更する。このような手法は、例えば多数のノズルにより生成される繊維またはその他の電気処理された材料を接合するかまたは絡ませるのに用いる。空気の噴流または針を用いて、繊維およびその他のマトリックス構造物を処理し、絡ませ得る。いくつかの実施形態では、続いて、例えば曲げ、熱封止し、溶接し、縮れさせ、または所望される任意のその他の処理により、その結果生じるシートまたはその他の連続産生物が操作される。織物、紙またはその他の産業で用いられる、織地、織物およびその他の構築物または構造物を処理するための手法および方法は、用いられ得るプロセスの一例である。
【０１８５】
電気処理される材料は、電気処理を可能にする任意の濃度で溶液中に存在し得る。望ましい一実施形態では、電気処理される材料は、０ないし約１．０００ｇ／ｍｌの濃度で溶液中に存在する。別の望ましい実施形態では、電気処理されるべき材料は、０ないし約０．１００ｇ／ｍｌの濃度で溶液中に存在する。別の望ましい実施形態では、電気処理される材料は、０ないし約０．０８５ｇ／ｍｌの濃度で溶液中に存在する。別の望ましい実施形態では、電気処理されるべき材料は、０ないし約０．０４５ｇ／ｍｌの濃度で溶液中に存在する。別の望ましい実施形態では、電気処理されるべき材料は、０ないし約０．０２５ｇ／ｍｌの濃度で溶液中に存在する。別の望ましい実施形態では、電気処理されるべき材料は、０ないし約０．００５ｇ／ｍｌの濃度で溶液中に存在する。望ましい実施形態の例としては、電気処理されるべき材料が以下の範囲の各々の濃度で溶液中に存在するものが挙げられるが、これらに限定されない：約０．０２５ｇ／ｍｌないし約０．０４５ｇ／ｍｌ；約０．０４５ｇ／ｍｌないし約０．０８５ｇ／ｍｌ；約０．０８５ｇ／ｍｌないし約０．１００ｇ／ｍｌ；約０．１００ｇ／ｍｌないし約１．０００ｇ／ｍｌ。望ましい実施形態のいくつかの特定の例を以下に挙げる：１，１，１，３，３，３ヘキサフルオロ−２−イソプロパノール（ＨＦＰ）中の約０．０８３ｇ／ｍｌの濃度から電気スピニングされるI型コラーゲン；ＨＦＰ中の約０．０４ｇ／ｍｌの濃度から電気スピニングされるIII型コラーゲン；ＨＦＰ中の約０．０３９３ｇ／ｍｌの濃度でのI型コラーゲン；５ｍｌの
ＨＦＰ中に項靭帯からの約０．１１５５ｇのコラーゲンおよび約０．１２３４ｇのエラスチンを含有する溶液；ＨＦＰ中の約０．０８０ないし約０．１００ｇ／ｍｌの濃度でのII型コラーゲン；ＨＦＰ中の約０．０４ｇ／ｍｌの濃度でのII型コラーゲン；２，２，２−トリフルオロエタノール中の約０．１００ｇ／ｍｌの濃度でのI型コラーゲン；約２５０ｍｇ／ｍｌのエラスチンを含有する約７０％イソプロパノールおよび約３０％水の溶液から電気スピニングされるエラスチン；ＨＦＰ中の約０．０６ｇ／ｍｌの総濃度でのI型およびIII型コラーゲンのブレンド（I型約０．０８ｇ／ｍｌおよびIII型約０．０４ｇ／ｍｌ）；約０．０７５ｇ／ｍｌの総濃度のエラスチンおよび多数のコラーゲンの型のブレンド；ならびに真空チャンバー中で電気処理される水溶液からの約５ｍｇ／ｍｌのコラーゲン。
【０１８６】
任意の相対濃度の材料が用いられ得る。いくつかの例を以下に挙げるが、これらに限定されない：材料が実質的に純粋なI型コラーゲンを含有する実施形態；材料が実質的に純粋な製品フィブリノーゲンを含有する実施形態；材料が約５８％のフィブリノーゲンおよび約４２％のI型コラーゲンを含有する実施形態；材料が別の型のコラーゲン（例えばII型コラーゲン、III型コラーゲン等。実質的に純粋量で）を含有する実施形態；１より多い型のコラーゲンを種々の量で含有する（例えばI型およびIII型コラーゲンの電気スピンされたブレンド、I型およびII型コラーゲンのブレンド等）実施形態；ならびに１または複数の型のコラーゲンを他の天然または合成材料またはそれら両方とともに含有する（例えば約４５％のI型コラーゲン／約３５％のIII型コラーゲン／約２０％のエラスチンのブレンド、約８０％のI型コラーゲンおよび約２０％のエラスチンのブレンド、約８０％のI型コラーゲン／約１０％のＰＧＡ／約１０％のＰＬＡのブレンド、約８０％のI型コラーゲンおよび約２０％のＰＧＡ：ＰＬＡコポリマーのブレンド等）実施形態。
【０１８７】
電気処理、特に電気スピニングおよび電気エアロゾル処理の他のバリエーションとしては、以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：
１．異なる溶液を使用して、２つまたはそれ以上の異なる繊維、粒子、粉、液滴、およびそれらの組み合わせを同時に生産すること（繊維、粒子、粉、粉末、液滴の配列、またはそれらの組み合わせ）。この場合では、単一構成成分溶液は、別個の貯液槽に維持され得る。単一または多数の電荷電源を使用して電気処理に必要な電位を発生させることができる
２．同じ貯液槽（複数可）中の混合溶液（例えば、細胞、成長因子、またはその両方のような物質と一緒の材料）を用いて、電気処理された材料ならびに１つまたは複数の物質（繊維組成物「ブレンド」）から構成される繊維、粉、粒子、または液滴を生産すること。生物材料ではないが生体適合性である物質を、生体分子と混合することができる。
３．異なる溶液または同じ溶液に関して印加される複数の電位を利用すること。
４．２またはそれ以上の構造的に異なる接地標的（すなわち、大小のメッシュスクリーン）を供給すること。
５．接地標的の前に金型またはマンドレルまたは他の非接地標的を置くこと。
６．標的上にテフロン（登録商標）のような作用物質を付加して、標的から電気処理された材料を除去するのを容易にすること（すなわち、電気処理された材料が標的にくっつかないように、材料をより滑りやすくする）。
７．複数の電気処理方法を用いて付加される構成成分を包含する電気処理された材料を形成すること。例えば、同じ組成物中の電気スピニングされた繊維、電気処理された粉、粒子および電気エアロゾル液滴は、所望の特定の構造に依存して、用途によっては有益であり得る。この構造の組み合わせは、同じマイクロピペットおよび溶液を使用して、電荷を変化させることで、接地基体からの距離を変化させることで、貯液槽中のポリマー濃度を変化させることで、複数のマイクロピペットまたは電気処理された材料の供給源（例えば、いくつかは繊維流動用、他のものは液滴流動用）を使用することで、あるいは当業者に想定される方法の任意の他のバリエーションにより得ることができる。繊維、粉、粒
子および液滴は、層状であり得るか、または同じ層中に一緒に混合され得る。複数のマイクロピペットを包含する用途では、マイクロピペットは、標的に対して、同じかまたは異なる方向および距離で配置させることができる。
８．複数の標的を使用すること。
９．標的を振動させるか、または標的の振動性運動を引き起こすことにより、電気処理中に標的またはマンドレルを回転させて、電気処理された材料が特定の多孔度またはアラインメントを有するようにさせる。
１０．別個の貯液槽中で調製され、電場への進入時または進入前に混合される多数の材料または異なる濃度の材料（例えば多数の液溜から単一のノズルまたはシリンジに一緒に流し込まれる）。濃縮溶液および低濃縮溶液が混合点に送達される相対速度および容量を制御することにより、電気処理された材料の濃度勾配が生成され得る（例えば５％〜１７％）。電気スピニングに関する同様の手はずを用いて、異なる繊維直径の連続体から成る組成物を製造することができる。
【０１８８】
これらのバリエーションはすべて、広範な電気処理された材料および物質を生産するために、別個にまたは組み合わせて実施することができる。
【０１８９】
電気処理された材料の様々な特性は、それらの内部に懸濁および成長させるべき細胞の要求および内訳に従って調整することができる。例えば多孔性は、電気処理された材料およびマトリックスを作製する方法に従って変化させることができる。例えば特定のマトリックスの電気処理は、繊維、粒子、粉、または液滴のサイズおよび密度により変更することができる。マトリックス中で成長させる細胞が、大量の栄養流および廃棄物排除要する場合、緩いマトリックスを創出することができる。他方で、作製される組織が非常に高密度環境を要する場合、高密度マトリックスを設計することができる。多孔性は、例えば合成マトリックスの水和の比率や程度、架橋結合の進行度や型を調整することで、あるいは塩または他の抽出可能な作用物質を混合することで操作することができる。塩の除去は、マトリックス中に決まったサイズの孔を残すであろう。
【０１９０】
コラーゲンを電気処理するための一実施形態では、適切な近似範囲は以下の通りである：電圧０〜３０，０００ボルト；ｐＨ７．０〜８．０；温度約２０〜４２℃；およびコラーゲン０〜約５ｍｇ／ｍｌ。コラーゲンを電気スプレーするための一実施形態では、ＨＦＰ中に溶解された、酸抽出I型コラーゲン（仔ウシ皮）約０．０８０ｇ／１．０ｍｌを使用して、２５ｋＶで、標的からの距離約１２７ｍｍで、１０ｍｌ／時の注射器ポンプ速度で、注射器から電気処理した。この濃度では、コラーゲンは電気スピニングの証拠を全く示さず（繊維形成）、また入力電圧にかかわらず、ポリマー溶液は電気スプレーされた液滴および注射器先端からの漏出を生じた。エラスチンに関する一実施形態は、２５０ｍｇ／ｍｌの濃度で７０％イソプロパノール／水中に溶解された項靭帯からのエラスチンを使用する。次に溶液は、確実に混合するために撹拌され、１ｍｌ注射器中に投入される。投入されると、注射器は注射器ポンプ上に置かれ、１０ｍｌ／時の流速に設定される。マンドレルは、シリンジの先端から７インチのところに置かれ、選択した速度で回転する。次にポンプおよび電源がオンにされて、電圧は２４，０００ｋＶに設定される。種々の特性を有する電気処理された材料は、ｐＨの変更、イオン強度の変更（例えば有機塩の付加）、あるいは追加の高分子物質または陽イオン剤の付加により設計できる。例えば陽子の数を増大する（溶媒をより酸性にする）と、ペプチド中の隣接水素間の水素結合を破壊すると予測され得る。同様に、溶媒中に存在する水素陽子の数を低減する（溶媒をより塩基性にする）ことは、タンパク質ペプチド中の隣接アミノ酸間の水素結合を増強するために用いられ得る。したがって適度に酸性または適度にアルカリ性のｐＨを有する電気スピニング溶液の選択は、電気スプレーされた材料よりむしろ、電気スピニングされた繊維を生成する傾向を増強すると予測される。フィブリノーゲンまたはフィブリノーゲンとコラーゲンのブレンドを電気スピニングするための実施形態は、本明細書中の実施例に見出され得
る。いくつかの実施形態では、イオン濃度の、特に二価陽イオンの増大は、繊維直径および細孔サイズを低減する一制御手段を提供する。
【０１９１】
物質を電気処理された材料と組み合わせる方法
シーラントの調製における任意の手段により、物質は、電気処理された材料と組み合わされ得る。例としては、電気処理された材料上で物質をドリップし、噴霧し、ブラッシングし、または電気処理すること、ならびに電気処理された材料を物質中に浸漬することが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、物質は、シーラントの生成中に電気処理された材料と結合する。一実施形態は、電気処理された材料が供給源溶液と標的との間の空気の空間を横切るときに、物質が電気処理された材料により捕捉されるかまたは絡めとられるよう、溶液が電気スピニングされるノズルと標的または基体との間の間隙に物質を噴霧し、霧化し、ドリップし、滴下し、またはそうでなければ配置することを包含する。一実施形態は、材料が帯電処理されるときに、標的またはマンドレル上に物質を配置するかまたは付加することを包含する。いくつかの実施形態では、物質は、放出されるかまたは電気処理された材料内に含入される分子を含み、したがって電気処理された材料のマトリックスに付加されるかその中に組み入れられる。物質は、電気処理のために溶媒担体または材料の溶液中で混合され得る。この系では、材料は種々の物質と混合されて、直接電気処理され得る。その結果生じた電気処理された材料および物質を含む組成物は、特定の部位に局所的に適用され、該物質は、周囲環境中で分解する電気処理材料の機能として、電気処理された材料から放出される。物質は、拡散により、本発明の電気処理された組成物からも放出され得る。
【０１９２】
組入れられた物質に関して電気処理された材料の状態が決定され、系の化学的性質により制御され、電気処理された材料の選択、用いられる溶媒（単数または複数）、ならびにそれらの溶媒中の材料の溶解度に基づいて変化する。これらのパラメーターは、周囲環境中への物質（または他の要素）の放出を制御するよう操作され得る。電気処理された材料中に組入れられるべき物質が材料と混和性でない場合、異なる構成成分のための別個の溶媒貯液槽が用いられ得る。したがって電気処理されるべき材料と混和性でない物質は、例えば別個の貯液槽からの物質とともに、電気処理される他の材料のための溶媒担体中に混合され得る。このような実施形態における混合は、標的上での沈着の前、最中および後に起こる。物質は電気処理された材料内に捕らえられるかまたは絡めとられ、材料が電気処理を受ける前に材料に結合され、あるいは電気処理された材料内の特定の部位に結合され得る、と理解されるべきである。
【０１９３】
いくつかの実施形態では、非混和性分子は、他の分子を含有する流体中に懸濁されている粒子または液滴中に１個の分子が含入される二相懸濁液の調製により単一貯液槽から電気処理され得る。例えば一実施形態では、電気処理される材料と非混和性である物質を含有する溶液は、電気処理される材料を含有する別の溶液内に懸濁され、一緒に直接電気スピニングされる。一実施形態では、界面活性剤のような化学的作用物質を用いて、他方の相の中に一方の相の乳濁液または分散液を作出する。用いることができる界面活性剤の例としては、例えば任意のイオン性または非イオン性界面活性剤が挙げられる。特定の例としては、肺界面活性剤、ウシ血清アルブミン、脂肪酸塩（例えばラウリル硫酸ナトリウム）、ツイーン、ならびに非イオン性物質、例えばトリトン（オリゴエチレンオキシド−変性フェノール）またはプルロニック(エチレンオキシド−プロピレンオキシド−エチレンオキシドブロックコポリマー)が挙げられるが、これらに限定されない。乳濁液を作出するのに、または別の相中に一方の相を分散するのに、十分なエネルギーを付与するための任意の手段も用いられ得る。物理的手段、例えば物理的撹拌、均質化または配合のための超音波均質化またはその他の技法が用いられ得る。既知の均質化技法の一例は、全ミルク製品内に脂質液滴の均一分布を誘導するために用いられるものである。一実施形態では、疎水性タンパク質は、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を含有する水溶液内の液
滴中に懸濁された。この液体の電気スピニングは、タンパク質を含有するＥＶＡ繊維を生じた。別の実施形態では、酵母細胞は同様に懸濁されて、酵母細胞を含有する個々のＥＶＡ繊維を生じた。いくつかの実施形態では、電気処理される材料は、所定の溶媒中のその溶解度を変更するよう操作される。例えば残基が材料の電荷を変更するために付加または除去され、それにより材料を所定の溶媒系中でより可溶性にするかまたは低可溶性にする。一実施形態では、糖残基は、タンパク質に付加されるかまたはそれから除去される。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、物質は、アルギン酸塩のような化合物またはポリマーのマトリックスを含む粒子または集合体であり、これは順次、電気処理された材料から放出される１または複数の化合物を含有する。薬剤または細胞のような物質は、例えばカルシウムの存在下でアルギン酸塩中に薬剤懸濁液または薬剤粒子を併合することにより、アルギン酸塩と組み合わされ得る。好ましい一実施形態では、トロンビンを含有する粒子または集合体は、電気処理されたフィブリノーゲンと組み合わされる。アルギン酸塩は、カルシウムに暴露されると凝集体を形成する炭水化物である。凝集体は、薬剤を捕捉するのに使用され得る。凝集体は時間をかけて溶解し、アルギン酸塩に捕捉された物質（例えば、アルギン酸塩中に捕捉された細胞）を放出する。粒子は、続いてより大きな電気処理されたマトリックス内に組み込まれ、生体適合性をもつが、比較的安定であり、徐々に分解するであろう。場合によっては、電気処理された材料は、一連の真珠のようである。これは、電気処理の物理的態様である。電気処理される材料の濃度が低い場合、ビーズの電気スプレー処理が生じる。濃度が増加するにつれ、いくつかのビーズおよびいくつかの繊維が生じる。電気処理される材料の濃度のさらなる増加は、大部分、または全ての繊維化につながる。したがって、ひも上の真珠の外観は、遷移相である。
【０１９５】
物質が電気処理した材料を結合しないか、またはそれと相互作用しない場合、物質を例えばＰＧＡまたはＰＬＡペレット中に封入することができるか、あるいは電気スピニングした材料中にペレットを生じるように電気エアロゾル処理することができる。いくつかの薬剤（例えばペニシリン）がこのように封入できる。物質を含有するペレットまたは電気エアロゾル処理した液滴は、投与後に溶解し始めて、封入された材料を送達する。薬剤によっては、スピニング前または後に、共有結合により、合成または天然ポリマーに結合させることができる。
【０１９６】
他の実施形態では、物質が電気処理される。物質は、電気処理されている材料と同じ開口部から、または異なる開口部から電気処理され得る。物質はまた、材料と同じかまたは異なるタイプの電気処理を施すことができる。分子は、直接的にまたは電気処理された材料に対する親和性を有する分子への連結により、電気処理された材料に結合させることができる。この実施形態の例は、コラーゲンに対する親和性を有するヘパリンにポリペプチド物質を結合することを包含する。この実施形態は、例えば酵素的崩壊または加水分解的崩壊により電気処理された材料の分解速度を制御することで、放出速度を制御することが可能である。
【０１９７】
他の実施形態では、電気処理された材料は、電気処理プロセスの間に物質を封入することができる。これは、電気処理流の供給源および電気処理された材料に対する標的との間の空間中に物質を配置することで達成できる。供給源と標的との間の空間にかかる物質を置くことは、物質を、空気または他の気体中に浮遊させること、滴下すること、スプレーすること、または電気処理することが挙げられるが、これらに限定されない多数の方法により達成することができる。物質は、例えば、微粒子、エアロゾル、コロイド、または蒸気の形態で空間中に存在し得る。これらの実施形態では、電気処理された材料またはマトリックスは、物質を物理的に封入する。この実施形態はまた、より大きな粒子（例えば、細胞、巨大粒子、または錠剤）を封入するのに使用することができる。例えば、マトリックスが形成する際に錠剤がマトリックスへと滴下される場合、錠剤は、マトリックスで包
まれる。マトリックスが形成される際に小さな物体がマトリックスへと滴下されるか、マトリックス内部のエアロゾルに置かれる場合、物体は、フィラメント間、フィラメント内に捕捉され得るか、またはフィラメントの外側に付着し得る。例えば、溶液中またはマトリックス内に物体を懸濁させることで、物体は、フィラメントの製造中に、電気スピニングされたマトリックスの一部となり得る。あるいは、封入は、マトリックスの形成と同時に、電気処理された材料流を通して、または材料流上に、物質を滴下することで行われ得る。このように、物体は、電気処理された材料のマトリックスによって包まれるようになる。これらの実施形態は、溶解せず、かつ大きすぎて電気処理された材料の生産に使用される溶媒中で懸濁液を形成することができない物質を、マトリックス物質内部に組み込むのに使用することができる。例えば、ミストまたは蒸気形態では、供給源と標的との間の空間での物質の分布および組成を制御することを用いて、電気処理された材料の物理的および化学的特性、ならびに電気処理された材料中の物質の分布パターンを変更することができる。上述の実施形態全てに関して、物質は、続く放出のためにカプセル、ベシクル、または他の容器中の電気処理された材料中に配置できる。溶媒キャリアは、フィラメントのような電気処理された材料が形成する際に電気処理技法で蒸発することが多いため、物質は、電気処理されたマトリックス内に配置されてもよく、溶媒毒性は、大いに低減されるか、または解消される。
【０１９８】
いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、それに物質を捕らえさせるような方法で電気処理後に処理される。例えば、いくつかの電気処理された材料は物質の存在下で水和されて、繊維の拡張または膨潤時にマトリックス内にその物質を閉じ込める。
【０１９９】
多くの実施形態では物質が細胞を包含する。細胞は、上記の小さな物体をマトリックスへ組み入れる手段のいずれによっても、電気処理されたシーラントに組み入れることができる。細胞は例えば電気処理される材料を含有する溶液または他の液体中に懸濁され得るか、溶液と標的との間の領域に配置され得るか、あるいは電気処理前、電気処理中、もしくは電気処理後に別個の供給源から標的または基体に送達され得る。細胞は、マトリックスが標的上に沈着する際にマトリックス中、マトリックス上へ滴下され得るか、電気処理された材料への細胞用送達系としてのエアロゾル内部に浮遊され得る。細胞は、この方法で送達することができ、それと同時にマトリックスが形成される。例えば、心臓線維芽細胞は、１ミリリットル当たり細胞が約百万個の濃度で、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中に懸濁させた。細胞の懸濁液は、Paascheエアブラシの貯液槽内に入れた。このタイプのデバイスを使用し、細胞を送達する効率を試験するために、はじめに細胞懸濁液を１００ｍｍ培養皿上にスプレーした。細胞のいくつかが生き残り、皿に付着して、基層を覆って展開した。第２の試行では、培養皿をエアブラシからさらに離れたところに置いて、実験を繰り返した。皿上で細胞が観察された。それらは、衝突により平らになっているようであり、基層の表面にわたって部分的に展開していた。培地を皿に添加して、細胞をインキュベーターに入れた。１時間の培養後、細胞を再び点検して、その多くがさらに基層にわたって展開しているのがわかった。これらの結果は、簡素なエアブラシデバイスを使用して、細胞をエアロゾル液滴に配置させて、要求に応じてそれらを所定の表面または部位に送達することができることを実証している。細胞生存度は、この技法を、技法によって生じるせん断力に対して抵抗性をもつ細胞に制限すること、細胞への衝撃を和らげる添加剤を有する細胞懸濁液を開発すること、またはより薄層状の流れを生じるようにエアロゾル処理デバイスを精密化することで改善することができる。さらに、標的またはマンドレルと電気処理される分子の供給源（複数可）との間の空間中でマトリックスが形成されているときに、細胞エアロゾルを電気処理された材料へと誘導すれば、細胞への衝撃を和らげる効果が生じる。以下の主張に拘束されることを望まないが、細胞は、電気スピニングまたは電気処理により生産されるフィラメントまたは他の物体のあらし（storm）に捕捉されて、マンドレル上へ引っ張られると考えられる。この状況は、細胞を固体表面上へ直接スプレーすることよりも、細胞にとって衝撃は少ないであろう。
【０２００】
一実施形態では、電気処理された材料が引き合わさせる前またはそれと同時に、細胞が添加される。このようにして、細胞は、電気処理された三次元マトリックス全体にわたって懸濁される。
【０２０１】
フィラメントが標的とポリマー供給源との間の空間で生産される際に細胞を添加することができる。これは、標的上へ細胞を滴下すること、マトリックスが形成する際に細胞を電気処理されたマトリックスへ滴下すること、細胞をマトリックスへともしくは標的上へエアロゾル処理すること、またはマトリックスが凝集して接地標的付近もしくは接地標的上に形成する際に細胞をマトリックスへと電気スプレーすることにより達成される。別の実施形態では、形成中の電気処理された材料またはマトリックスへ細胞をスプレーするか、または滴下して、それにより電気処理された材料が供給源溶液と標的との間の空気間隙を横切る際に捕捉される。
【０２０２】
シーラントの形成中に電気処理された材料に細胞を送達する別の方法は、細胞への電気エアロゾル送達を包含する。細胞は、例えば標準的なポリスチレン培養皿上へ直接８ｋＶで静電気的スプレーすることで沈着させることができ、静電気細胞スプレー処理は実行可能なアプローチであることを示唆する。リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中の心臓線維芽細胞は、最大２０Ｋｖの電位差で電気エアロゾル処理されてきた。別の例では、シュワン細胞（ラット）を一日後に、従来法によりＰＳペトリ皿上で培養した。シュワン細胞をまた、一日後に１０ｋＶで皿の裏側に金属接地平面を有するＰＳペトリ皿上に電気スプレーした。両方の試料が、一週後にほぼ凝集体（confluence）にまで成長した。電気エアロゾルアプローチは、いくつかの明瞭な利点を提供する。第１に、送達相中に生じるせん断力（すなわち、エアロゾルの生産）は、細胞にとってかなり衝撃が少ないようである。第２に、エアロゾルの方向は、高度に忠実に制御することができる。本質的に細胞エアロゾルは、所定の表面上に塗布することができる。これにより、細胞が特定部位を標的とすることが可能である。電気エアロゾル送達では、細胞は、適切な媒質（例えば、培地、生理学的塩等）中に懸濁され、帯電させられ、接地標的に向かって誘導される。このプロセスは、電気処理、特に電気スピニングで使用するプロセスに非常に類似している。このプロセスは、液滴が生産されて接地標的に誘導される際に、液滴内部に捕捉された細胞の微細ミストを生じる。
【０２０３】
細胞は、エアロゾルおよび電気エアロゾル技法を用いて、電気処理された材料上に送達され得る。細胞の電気エアロゾルは、電気処理用材料と平行に（すなわち、並んで）、または別個の部位から送達され得る。細胞は、電気処理されたプロセス中に空気間隙内に生産されるか、または標的に誘導されるフィラメントあるいは粒子のストームに送達され得る。細胞および電気処理された材料はまた、標的へ交互に送達され得る。すなわち、材料を電気処理して、細胞をエアロゾル処理して、材料を電気処理して、細胞をエアロゾル処理する。これにより、別個の層中の構築物の別個の層化が可能となる。さらに、細胞の回収に使用される水を標的のマンドレル上へ誘導する蒸気供給源を用意できる。この水分を提供することは、処理中に細胞を乾燥させないことで細胞生存度を改善する。細胞は、任意のエアロゾル戦略で、任意の時間に、または任意の方向性から電気処理された細胞に添加することができる。さらに、このプロセスの利点は一般に、電気処理された材料は標的マンドレル上に乾燥した状態で集まることである。したがって、電気処理するのに用いられるいくつかの溶媒は毒性である場合があるが、それらは、フィラメントが標的上に集まる前に、系から失われる。
【０２０４】
細胞はまた、エアロゾルを生産する前にキャリア内に捕捉され得る。例えば、細胞は、アルギン酸塩のような電気処理された材料内部に封入され得る。封入された細胞は、処理中のせん断および衝撃から物理的に保護される。この形態で電気処理された材料に送達さ
れる細胞は、スプレーされるか、または静電気的に播種される場合に、より高い生存度を有するであろう。
【０２０５】
電気処理された材料が所望の場所に直接送達される実施形態では、さらなる細胞や物質が創傷上または創傷中にエーロゾルを投与され得る。
【０２０６】
磁気的および電気的活性材料は、電気処理され得る（例えば電気スピニングにより生産される電導性ポリマー繊維を調製することを含む）。さらに、電導性ポリマーは、例えばモノマー（例えば、ピロール）の組込み、続く重合開始剤および酸化剤（例えば、ＦｅＣｌ3）による処理により、マトリックス中のその場で調製することができる。最終的に電導性ポリマーは、例えばポリピロールまたはポリアニリンの電気化学的合成用の陽極としてマトリックス被覆導体を用いることで電気処理した後に、電気処理された材料中で成長され得る。電気処理される材料は、ピロールまたはアニリンの水溶液へ添加して、封入された電気処理された材料形成化合物を伴って、陽極で導電性ポリマーを生成することができ、続いてそれを他の化合物で処理して、電気処理された材料の形成を起こすことができる。
【０２０７】
物質を電気処理された材料と組み合わせるための２以上の方法が、単一実施形態または適用に用いられ得る。組み合わせ方法は、電気処理された材料が１つまたは複数の物質を放出する実施態様において、そしてそれ以上に放出物質が複合放出動態を有するよう意図される場合に特に有用であり得るが、しかしこのような組み合わせは、それらの実施形態に限定されない。
【０２０８】
電気処理法の性質により、多数の実施形態における溶媒は、プロセスの一部として完全にまたはほぼ完全に蒸発する。その結果、多数の電気処理された組成物は、ほとんど溶媒を含有しないかまたは実質的に全く含有しない。これは、ＨＦＰまたはＴＦＥのようなより揮発性の溶媒に関して特に言える。
【０２０９】
電気処理された材料および物質の分布のパターン
本発明の多くの実施形態は、電気処理された材料、およびシーラント内の物質を伴うシーラントのパターンまたは分布を操作する手段を包含する。例えば、電気処理用標的はまた、予め選定したパターンに沿って、特異的に帯電され得るか、または接地され得て、その結果標的に対して流動させた電気処理された材料は、標的もしくは基材用に特定方向または分布に誘導される。電場はマイクロプロセッサで制御して、所望の構造を有するマトリックスを作出することができる。標的および電気処理用ノズル（単数または複数）は、互いに連関しておよび標的に対して移動可能であり、それにより形成される電気処理された材料の構造に対するさらなる制御を可能にする。物質が電気処理される実施形態では、この操作はまた、電気処理された材料内での物質の分布を制御することを可能とする。例えば、電気処理されたマトリックスは、マンドレル上で調製することができ、別個の貯液槽からの物質が、現存するマトリックスにわたって特定パターンで、スプレー、滴下、電気処理され得る。いくつかの実施形態では、電気処理以外の手段が、電気処理された材料に物質を付加するために用いられ（例えば噴霧、ブラシ塗布、エアブラシ塗布および浸漬が挙げられるが、これらに限定されない）、物質のパターン化適用を可能にするように設計される。これは、一供給源からのマトリックスおよび別の供給源からの物質を同時に電気スプレーすることによっても成し遂げられ得る。この例では、マトリックス供給源は固定され、そして物質供給源は標的マンドレルに関して動かされる。いくつかの実施形態では、電気処理された材料に物質を付加するために電気処理以外の手段が用いられ（例えば噴霧、ブラシ塗布、エアブラシ塗布および浸漬が挙げられるが、これらに限定されない）、電気処理された材料への物質のパターン化適用を可能にするように設計される。パターンを制御するための方法の組み合わせは、電気処理された材料内の複雑なパターンの創出を
可能にする。
【０２１０】
このようなパターンの確立を可能にするその他の特色としては、多層の同一のまたは異なる電気処理された材料を沈着する能力、異なる電気処理方法の併用、電気処理のための異なる内容物を有する多数の開口の使用、ならびに物質と電気処理された材料を組み合わせるための多数の方法の存在が挙げられるが、これらに限定されない。例えば物質の勾配が電気処理された材料に沿って創出される実施形態、あるいは異なるおよび別個の層が形成される実施形態が存在する。いくつかの実施形態では、層は、天然組織のより精密な模倣を可能にする。いくつかの実施形態では、層化は、異なる部分が異なる特性を有する電気処理された材料の創出を可能にする。いくつかの実施形態では、接着剤として作用する傾向がある電気処理された材料の層は、薄層に裂ける傾向がある２つの層の間に置かれる。電気処理されたフィブリノーゲンは、いくつかの実施形態では、この目的のために有用である。
【０２１１】
マトリックスが例えば円筒形構築物に造形される実施形態では、勾配は、構築物の長軸（左から右）または垂直軸（内側から外側）に沿って調製され得る。この立体配置を用いて、特定部位内の細胞の移動を導くための化学誘引物質勾配を提供する。したがって例えば血管新生性作用物質が電気処理された構築物に沿って垂直勾配で調製されるいくつかの実施形態では、作用物質は電気処理された材料のシートの背面に濃縮され得る。前側面は、創傷に対して配置され、構築物の背面上のより高濃度の血管形成物質が、電気スピニングされた材料を通じた内皮細胞の移動を増大させる。さらにまた複雑なパターンを有する実施形態では、場合によっては１または複数の物質を伴う１または複数の電気処理されたポリマーの、特定の予め選択された電気処理パターンを得るために、特定のパラメーターでプログラムされたマイクロプロセッサーを使用し得る。
【０２１２】
異なる速度で分解するかまたは溶解する電気処理された材料が所定のパターンで付加される実施形態も存在する。いくつかの実施形態では、電気処理された材料の分解速度を加速するかまたは低減する物質が、あるパターンで付加される。例えば電気処理されたフィブリノーゲンマトリックスを用いるいくつかの実施形態では、繊維素溶解剤、繊維素溶解阻害剤またはその両方のパターンを用いて、マトリックスの分解速度を改変する。その結果、種々の分解速度が、シーラントの形状または内部構造の経時的な変化を生じさせる。このような手はずは、例えばマトリックス内に空洞を創出するために（細胞の挿入のため）、あるいは血管またはニューロンのような材料の成長のための経路を創出するために用いられる。
【０２１３】
シーラント中の電気処理された材料の付加的処理
本発明のシーラント中に用いられる電気処理された材料は、種々の特性に影響を及ぼすためにさらに処理され得る。いくつかの実施形態では、電気処理された材料は架橋される。いくつかの実施形態では、架橋は、構造的強剛性の増大と、その結果としての電気処理された材料の溶解の遅延により、例えば電気処理された材料が分解する速度または電気処理されたマトリックス中に含入される物質が電気処理された材料から放出される速度を変化させる。
【０２１４】
電気処理されたタンパク質のための好ましい一架橋剤は、グルタルアルデヒドである。I型コラーゲン／III型コラーゲン／エラスチン（４５：３５：２０）マトリックスを用いるいくつかの実施形態では、適切な条件下で少なくとも約１０分間、グルタルアルデヒド蒸気にマトリックスを曝露すると、申し分ない程度の架橋が提供された。概して、グルタルアルデヒド架橋の間隔が長いほど、マトリックスの安定性は増大されるが、しかし細胞浸潤は低減される。望ましい範囲は、約１０ないし約２０分間の曝露である。架橋時間が長いほど、創傷および機械的動きがより大きく、より大きい架橋が所望される環境で用い
られる実施形態には適している。持続期間は電気処理された材料の組成ならびに架橋剤の特性および濃度によって変わる、と当業者は理解するだろう。蓋をした３５ｃｍ2ペトリ皿の中央に、蓋をはずした滅菌１０ｃｍ2ペトリ皿を置いて作製したガスチャンバを準備し、曝露を行った。約４ｍｌの３％グルタルアルデヒド溶液を小さい方の皿にいれ、コラーゲンマットを大きい方の皿中に縁に向けて配置した。５０％グルタルアルデヒドを蒸留水および０．２Ｍカコジル酸ナトリウム緩衝液と混合し、３％グルタルアルデヒド溶液を作った。
【０２１５】
架橋は、シーラント中の電気処理されたマトリックスの機械的特性の制御を可能にする多数の因子の１つである。種々の機械的特性が考えられる。例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：I型コラーゲン電気スピニング繊維骨格の乾燥試料。約２．５時間、グルタルアルデヒド蒸気に曝露することにより架橋され、５２ＭＰａの弾性係数および１．５ＭＰａのピーク応力を有する；I型コラーゲン電気スピニング繊維骨格。これも約２．５時間、グルタルアルデヒド蒸気に曝露することにより架橋され、次にＰＢＳ中で３時間水和され、０．２ＭＰａの弾性係数および０．１ＭＰａのピーク応力を有する；ならびにI型コラーゲン電気スピニング繊維骨格。約２４時間、グルタルアルデヒド蒸気に曝露することにより架橋され、次にＰＢＳ中で３時間水和され、１．５ＭＰａの弾性係数および０．２５ＭＰａのピーク応力を有する；非架橋II型コラーゲン骨格は、１７２．５ＭＰａの接線係数および３．２９８ＭＰａの最終引っ張り強さを示した。好ましい実施形態では、電気処理されたマトリックスの機械的特性は、天然細胞外マトリックス材料および組織内で見出された範囲内である。例としては、約０．５ないし約１０ＭＰａの乾燥弾性係数を有するマトリックス、および約２ないし約１０ＭＰａの乾燥弾性係数を有するマトリックスが挙げられるが、これらに限定されない。その他の例としては、約０．５ないし約１０ＭＰａの乾燥ピーク応力を有するマトリックスおよび約１ないし約５ＭＰａの乾燥ピーク応力を有するマトリックスが挙げられるが、これらに限定されない。弾性係数およびピーク応力に関するこれらの値は限定的であるよう意図されず、そして任意のタイプの機械的特性を有する電気処理されたマトリックスは、本発明の範囲内である。
【０２１６】
付加的物質は、例えば物質または物質を含有する溶液中に電気処理された材料を浸漬することにより、あるいは溶液または物質を電気処理された材料に噴霧することにより、生成後のシーラント中の電気処理された材料に付加され得る。in vitroまたはin vivoで細胞と接触して置かれたマトリックスは、マトリックス中に移動する細胞により浸潤される。細胞をマトリックスに植え付けるための任意のin vitroの方法が用いられ得る。例としては、例えば米国特許第６，０１０，５７３号、第５，７２３，３２４号および第５，７１４，３５９号に開示されたもののようなバイオリアクター中への設置、あるいは静電細胞接種技法（electrostatic cell seed techniques）の使用が挙げられる。電気処理されたマトリックスは、既知の滅菌方法を用いても滅菌され得る。例えば電気処理された材料は、７０％アルコール溶液中に含浸され得る。別の好ましい滅菌方法は、ある種の組織に関して既知である過酢酸滅菌手法である。
【０２１７】
生成された電気処理材料およびこのような電気処理された材料を含有するシーラントの物理的処理も考えられる。電気処理されたマトリックスは、粉砕して粉末にされるか、または粉砕されて縞模様原繊維から成る水和ゲルとして調製され得る。いくつかの実施形態では、電気処理された材料に適用される機械力、例えば圧縮は、電気処理された材料の結晶構造を変えることにより、マトリックスの分解を早める。したがってマトリックスの構造は、放出動態に影響を及ぼすよう操作され得る別のパラメーターである。ポリウレタンおよびその他の弾性材料、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、シリコーンおよびポリジエン（例えばポリイソプレン）、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸および関連ポリマーは、その放出速度が機械的歪みにより改変され得る電気処理された材料を形成する
ポリマーの例である。
【０２１８】
組織成長に関連したシーラントのさらなる処理
電気処理された材料および細胞を含有する電気処理されたシーラントが組み立てられれば、シーラントはレシピエントに挿入され得る。細胞がシーラント中に含入される場合、構造物は培養系中に入れられて、細胞成長を促進し得る。特定のタイプの成長を促すために、異なるタイプの栄養素および成長因子が培養系に付加され得る（またはレシピエントに投与される）。特に人工筋組織の調製に関連した一例では、細胞の整列を促して機能的筋肉移植片を形成するために、電気処理された材料および細胞を含有するシーラントは、機械的または受動的に引っ張られるか、あるいは電気的に条件を整えられる（電気感受性細胞、例えば心筋細胞および骨格筋細胞を電気的に刺激し、電気的な脱分極により収縮させる）。緊張を与えることで、移植片の引っ張り強さも増大する。例えば細胞の強力な収縮または拡張は、あたかも張力かけられているかのように、肥大をもたらす。皮膚パッチでは、機械的応力の適用は、大きい張力に曝される頭皮のような領域に用いるための皮膚の配向を促し得る。緊張を与えることが有用なその他のシーラントとしては、筋組織、靭帯組織および腱組織に用いられるシーラントが挙げられるが、これらに限定されない。この場合の受動的な緊張は、細胞それ自体により、それらの収縮とマトリックスの再編成と同時に緊張が誘導されるプロセスを指す。これは、典型的には、電気処理されたマトリックスの末端を固定することにより誘導される。細胞が収縮し、マトリックスを変形させる場合、マトリックスの固定末端はその場に残り、その結果、それらが等大の負荷に対して「引く」と同時に、細胞を締め付ける。緊張は細胞を整列させるだけでなく、成長および発達に関してそれらに信号を送る。構築物は外部からも引っ張られる。すなわち構築物は、構築され、次に機械的アラインメントを生じるよう引っ張られる。緊張は、典型的には経時的に漸進的に与えられる。いくつかの実施形態では、電気処理された材料は、細胞が構築物に付加される前にマトリックス中にアラインメントを生じるように引っ張られる（すなわち、マトリックスを生成し、マトリックスを引っ張り、そして次に細胞を付加する）。機械的または受動的物理的緊張を組織に与えるため、任意の既知の方法が用いられ得る。
【０２１９】
移植のために電気処理されたシーラントマトリックスを細胞と結合する付加的方法は、構築物を調製し、次いで構築物に細胞を付加することである。細胞は、構築物内の管腔または間隙中に置かれるか、あるいは移植片に隣接して移殖されて、成長を促す。あるいはシーラントは、バイオリアクター中に入れられる。低せん断、高栄養還流環境を提供するように意図されたデバイスである数種類の市販のバイオリアクターが存在する。近年まで、利用可能なバイオリアクターのほとんどが懸濁状態で細胞を保持し、そして散布により、インペラーまたはその他の撹拌手段の使用により栄養素および酸素を送達した。これらの方法は、細胞を損傷し、あるいは大規模構築物の生成を妨げ得る高剪断環境を生じる。ＲＣＣＳバイオリアクター（Synthecon）は、回転壁バイオリアクターである。それは、それ自体は電気処理用の基体として用いられ、大型外部円筒内部に配置された小型内部円筒から成る。電気スピニングまたは電気エアロゾル処理されたマトリックスは内部円筒で二次加工され得るが、しかしバイオリアクター内の他の位置も、接種用のマトリックスの配置のために用いられ得る。例えばいくつかの用途においては、骨格構造をチャンバ内に自由に浮遊させるのが望ましい。内側円筒体と外側円筒体との間の間隙は、細胞用培養容器空間としての機能を果たす。培地は、外部疎水性膜を介して酸素添加される。Synthecon製のＲＣＣＳバイオリアクタの低せん断環境は、活発な攪拌または散布とともに生じる栄養分の損傷または「洗い流し（washing away）」なしで、細胞−細胞、および細胞−細胞外マトリックス（ＥＣＭ）相互作用を促進する。通常は、ＲＣＣＳデバイスは、懸濁液中に細胞を維持するのに要される場合、８から最大６０までのｒｐｍの回転速度、また容器の中心シャフトに沿って固定化された培地に関しては８ｒｐｍ未満（好ましくは２〜３ｒｐｍ）で作動される。Synthecon製のバイオリアクタは、標準的な組織培養インキュベ
ーターで使用され得る。スピン速度に関するこれらの値および他のパラメータは、創出される特定の組織に応じて様々であり得る。
【０２２０】
その他の用途では、電気処理されたシーラント構築物は、規格どおりに製作され、ＲＣＣＳバイオリアクター内に置かれて、大規模多層化構築物の生成を促す浮遊環境である連続自由落下を受け得るようにされる。細胞は、構築物をバイオリアクター内に設置する前に、構築物に付加され得る。あるいはバイオリアクターは、電気スピニングされたマトリックス上に細胞を接種するためのプラットフォームとして用いられ得る。例えば円筒構築物を、バイオリアクター容器内に置くことができる。細胞を投入して、電気スピニングされた構築物と自由落下中で相互作用させてもよい。懸濁液中に構築物を保持するのに必要な速度は、構築物中に存在する電気処理された材料のサイズおよび密度によっている。大型の構築物（直径２〜４ｍｍ×長さ１０〜１２ｍｍ）は、１５〜２０ｒｐｍに近い回転速度を要する。大型構築物、例えば軟骨では、さらに速い回転速度が必要になり得る。
【０２２１】
電気処理されたシーラントは、人工装具（prostheses）の形成または人工装具関連に有用である（例えば塗剤または接着剤として）。電気処理されたマトリックスの用途の１つは、中位の直径および小さな直径の人工血管またはそのような人工装具を血管吻合部に結合させるのに用いる接着剤の形成である。この実施形態に関するいくつかの好ましい電気処理された材料は、電気処理されたコラーゲンおよびエラスチン、特にコラーゲンI型およびコラーゲンIII型である。いくつかの例としては、バイパスまたは移植用の冠状血管、大腿動脈、膝窩動脈、上腕動脈、脛骨動脈、橈骨動脈、動脈分岐または相当する静脈が挙げられるが、これらに限定されない。電気処理された材料は、人工血管の内側上で内皮細胞、および平滑筋細胞、例えばコラーゲンチューブと組み合わせると特に有用であり、または、コラーゲンチューブの外側上で線維芽細胞と組み合わせると特に有用である。テーパー容器および分岐容器を含むより複雑な形状も構築することができる。異なる形状のマンドレルが、電気スパン／電気エアロゾルポリマー周辺に大型繊維を巻きつけるのに、または電気スパン／電気エアロゾルポリマーを配向させるのに必要である。
【０２２２】
電気処理された繊維、例えばより大きい直径（例えば５０〜２００μｍ）のコラーゲンまたは他の繊維の組み合わせは、細胞のための最適成長条件を提供し得る。大型直径繊維は、シーラントに機械的支持を与える基本的構造マトリックスを形成し、電気処理されたマトリックスは細胞を送達および支持するための骨格として用いられる。これは、構造的マトリックス上での細胞付着を促す。大型繊維は、生体工学処理器官および組織中に組入れられるかまたはそれらとともに用いられて、必要な場合は付加的機械的強度を与える。例えば大型繊維は、骨格筋、心筋、およびその他の平滑筋ベースの器官、例えば腸および胃製作のための骨格または補強として設計される電気スピニングされたマトリックス内に置かれ得る。他の製造戦略では、円筒状構築物が、適切な標的、例えば円筒状マンドレル上へ電気スピニングされる。希望があれば、移植片が配置される部位の形状に基づいて他の形状が使用できる。この実施形態でのマトリックスの例としては、例えば、電気処理されたコラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、およびフィブロネクチン、ＰＧＡ、ＰＬＡ、およびＰＧＡ−ＰＬＡブレンド、ポリ（カプロラクトン）、グリコリドおよび／またはラクチドを含有するカプロラクトンの共重合体、ポリ（ヒドロキシブチレート）およびその共重合体、ポリ（エステル−ウレタン）およびその関連材料、ポリ（１，５−ジオキセパン−２−オン）および共重合体、ＰＥＯ、ＰＶＡまたは他のブレンド、または上記のものの組み合わせから構成される。この構築物の異なる構成成分の相対比は、特定の用途に応じて調整される（例えば、皮膚移植片で血管新生の増強に関しては、電気処理されたフィブリンまたはフィブリノーゲンを多く、電気処理されたコラーゲンを少なくする）。円筒状筋肉を製造するために、構築物は、筋肉もしくは幹細胞、または他の型の細胞で充填されて、電気スピニングした構築物の遠心端は、縫合されるか、または封止される。いくつかの実施形態では、細胞を様々な電気処理された材料と混合して、構築物内でのそ
れらの分配を促す。例えば、細胞は、構築物への挿入前に、電気処理されたコラーゲン、フィブリンまたはその組み合わせと混合することができる。この戦略の目的は、構築物に対するさらなる機械的支持を提供し、細胞に、成長を促進するために構築物内の三次元マトリックスを提供することである。このことはまた、構築物内で一様な分布で細胞を維持するのに役立つ。この方法は、構築物内での細胞の整列を増強するのに使用することができる。この充填材料は、円筒状構築物へと直接押出すことができ、充填物が押出されるときに整列が起こる。内皮細胞を、構築物へ挿入される他の細胞（または他の細胞型）と混合することは、血管新生を加速するために行うことができる。この目的を達成する別の方法は、円筒状シースの形成を助ける電気処理されたマトリックスに直接内皮細胞を電気処理することである。構築物を含む電気処理されたマトリックス内の繊維の整列は、標的および供給源溶液の、互いに関しての相対移動を制御することで任意に制御される。腱線維芽細胞のような他の細胞型は、構築物を形成する外側結合組織シースの形成を増強するために、任意に、構築物の外側表面へ、または構築物の外側表面上へ電気スピニングされるか、さもなければ接種される。
【０２２３】
別の例では、電気処理された材料のシートを調製し、円筒体へ巻き、別の電気処理された円筒体へ挿入する。構築物は、上述のような細胞で充填し、縫合して閉じて、バイオリアクタ中にまたは直接原位置に配置する。外側円筒体の長軸に沿って平行して電気スピニングした材料のフィブリルを整列させることで、筋肉様の電気処理された組成物を生成するための骨格が生産される。シートの長軸に沿って配列されたフィブリルと接触している細胞は、シートのフィブリルと平行に展開し、生体内に存在するのと類似した組織化パターンで整列および層化した細胞の筋構築物を形成する。この基本デザインは様々な組織、例えば骨格筋や心臓筋を含む組織を作成するために適合できるが、これらに限定されない。次に、円筒状組織構築物を、移植するか、またはＲＣＣＳバイオリアクタ内に配置する。懸濁状態でこの型の構築物を維持するための回転速度は、組織の量および外側円筒体を製造するのに使用される特定材料に応じて、４−２０ｒｐｍの範囲である。
【０２２４】
シーラントおよびシーラントを含有する構成物の血管新生は、手術後数日で原位置で起きる。いくつかの実施形態では、電気処理された材料を含有する人工構築物の血管新生は、製造途中に構築物へ内皮細胞を混合することで増強される。電気処理された材料を含有する人工組織に血管を供給するもう一つの選択は、網（omentum）へ組織を一時的に移植することである。シーラントをバイオリアクタから取り出し、網の中に包み、網中の周辺組織からの栄養分および酸素の拡散により扶養する。あるいは、またはこのアプローチに加えて、シーラントは、網の内生の血管供給に直接つなげられる。血管は、部分的に穴をあけるか、または切断するか、または切開されたままにできる。構築物に応じて、電気処理された材料を含有するシーラントで血管周辺を包む。シーラントは、穴をあけた血管から漏出する栄養分により、あるいは血管が無傷のままである場合、単に栄養分の拡散により扶養される。戦略に関わらず、シーラントは、網およびその豊富な血管供給で取り囲まれる。この手法は、網の外側の血管を用いて行われ得る。
【０２２５】
電気処理された材料およびオプションとして他の物質を含有する構造体は、内生血管系により操作することができる。この血管系は、人工血管または移植レシピエントにおけるドナー部位から切除した血管から構成され得る。次に、電気処理されたマトリックスを含有するシーラントは、血管周辺へ集められる。人工組織の集合中または後に、かかる血管をシーラントで包み込むことで、シーラントは、レシピエントの血管系へ接続され得る血管を有する。この例では、網中の血管、または他の組織が切断され、シーラントの血管が、網の血管の２つの自由な端に接続される。血液は、網の血管からシーラントの血管系に入り、シーラントを通り抜けて、網の血液へと排出される。シーラントを網に包み込み、かつシーラントを網の血管へ接続することで、シーラントは、網および製造中に組織に組み込まれた血管からの栄養分の拡散により扶養される。適切な時間が経った後、網からシ
ーラントを取り出して、レシピエントの正確な部位に配置する。この戦略を用いることで、電気処理された材料を含有するシーラントは、バイオリアクタから取り出された後の最初の数日間中に、栄養分が豊富な環境で扶養される。網の環境はまた、移植組織中の新たな血管の形成を促進する。この網インキュベータ戦略は、電気処理中の材料中の血管新生因子を組み合わせることのような他の戦略と組み合わせることができる。いくつかのオプションが利用可能である。例えば、移植されたシーラントを血管芽細胞および／または内皮細胞とともに接種して、シーラントがいったん原位置に配置されれば血管要素の形成を加速することができる。別の例として、血管新生ペプチドは、浸透圧ポンプによってシーラントへ導入され得る。方法の組み合わせも用いることができる。浸透圧ポンプの使用により、ペプチド、または上述のように血管新生ペプチドもしくは成長因子を、生物学的に効率的でかつ費用効率の高い様式で、所定の部位へ直接送達することが可能である。ウサギの虚血性後肢へ送達されたＶＥＧＦは、毛細血管床の成長を加速し、血管の分岐形成を増加させ、虚血制御に関する筋性能を改善した。代替的アプローチは、電気処理された材料を含有する完全分化組織構築物を、それらを原位置に移植する直前に、さらなる内皮細胞および／または血管線維芽細胞とともに接種することである。
【０２２６】
いくつかの実施形態では、シーラントに使用される幹細胞または他の細胞を、組織再構成を要する被験体、または他の適合性ドナーから単離する。これは、細胞が、再構成を要する被験体に由来する（自己組織）ため、免疫応答を誘発しない細胞を使用するという利点を提供する。比較的小さな生検材料を用いて、移植片を構築するための十分な数の細胞を獲得することができる。これは、細胞にとってドナー部位として機能する内生組織に対する機能的欠損、および損傷を最低限に抑える。
【０２２７】
電気処理されたシーラントはまた、他のマトリックス構築プロセスと関連させて使用することもできる。例えば、押出管は、その上に電気スピニングされた外層を有することができ、ここで異なる層は互いに補完して、特定型の細胞成長を促進するのに適切なマトリックスを提供する。いくつかの実施形態では、主としてコラーゲンチューブから構成される血管移植片は、繊維（電気処理されたコラーゲン、フィブリノーゲン、フィブロネクチン、エラスチン、またはその組み合わせのような）、および特定のレシピエントにおける移植片の許容性を促進するために添加される細胞、両者の電気スピン層を有することができる。第２の例は、１つの層中で線維芽細胞を成長させ、第１層を電気処理された材料で覆い、続いて表皮細胞から構成される第２層をマトリックス中で成長させることにより形成される試験管内皮膚調製物である。この層化技法は、様々な組織を作製するのに使用することができる。
【実施例１】
【０２２８】
ヒトフィブリノーゲン溶液の電気スピニング
血漿からの凍結乾燥ヒトフィブリノーゲン分画I（Sigma-Aldrich Chemical Co.）を、の８容のＨＦＰ（Sigma-Aldrich Chemical Co.）および１容の１０×最少必須培地（ＭＥＭ）、アール処方（Earle's）（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）から成る溶液中に、０．０８３グラム／ｍｌＨＦＰ／ＭＥＭの濃度で懸濁した。溶液または懸濁液の状態にし、フィブリノーゲン溶液を１．０ｍｌ注射器に投入した。次に１８-ゲージのスタッブ（鈍端）針を注射器に付けて、含入フィブリノーゲン溶液のための電気スピニングノズルおよび帯電点としての役割をさせた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌプランジャーを用いて、１．８５ｍｌ／時の速度で溶液を投与するよう設定したKD Scientific注射器ポンプとつないだ。高圧電源からの正のリード線を、注射器の金属スタッブに取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を２２ｋＶに設定した。接地標的は、針の先端から５インチに置いた３０３ステンレススチールマンドレル（幅０．１ｃｍ×高さ０．６ｃｍ×長さ２ｃｍ）とした。マンドレルを、約３５００ｒｐｍで回転させた。フィブリノーゲン溶液を電気スピニングして、接地マンドレル上に白
色マットを形成させた。電気スピニング（総容積０．４ｍｌ）後、マットをマンドレルから取り外して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）評価のために処理した。
【０２２９】
電気スピニングされた材料のＳＥＭは、平均直径８０±３０ｎｍの繊維から成る足場を明示した。この実行可能性試験で生成されたマットは、約１００μｍ厚であった。８０ｎｍ繊維は、血漿血餅中のフィブリンの平均直径に関して報告された範囲（８２〜９１ｎｍ）である。ＴＥＭ評価は、８０ｎｍ繊維が、血餅中に存在する場合の天然フィブリノーゲンに特徴的な２２．５ｎｍの縞模様を伴う典型的な顆粒状外観を有する、ということを明示した。電気スピニングされたマットは、実質的な構造的完全性を有し、このためマンドレルから注意してそれらを取り出し、そして取り扱うことができた。生成した電気スピニングされたマットは、最初は疎水性であったが、通常の生理食塩溶液中で急速に湿らせた。電気スピニングされたマットはまた、通常の生理食塩溶液に不溶性であり、少なくとも２４時間、水和マットとして無傷のままであった。
【実施例２】
【０２３０】
ヒトフィブリノーゲン溶液の電気スピニング
血漿からのヒトフィブリノーゲン分画I（Sigma、カタログ番号Ｆ−４８８３）を、８容のＨＦＰおよび１容の１０×ＭＥＭ  アール処方（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）から成る溶液中に懸濁した。０．０７５グラムのフィブリノーゲンを、０．９ｍｌのＨＦＰ／ＭＥＭ中に用いた。溶液または懸濁液の状態にし（乳濁黄色）、溶液を１．０ｍｌ注射器に投入した。次に１８-ゲージのスタッブ（鈍端）針を注射器に付けて、含入フィブリノーゲン溶液のための電気スピニングノズルおよび帯電点としての役割をさせた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌ注射器プランジャーを用いて、１．８８ｍｌ／時の速度で溶液を投与するよう設定したKD Scientific注射器ポンプとつないだ。高圧電源からの正のリード線を、注射器の金属部分のスタッブに取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を入れて２１ｋＶに設定した。接地標的は、アダプターの先端から約４インチに置いた３０３ステンレススチールマンドレル（幅０．６ｃｍ×高さ０．０５ｃｍ×長さ４ｃｍ）とした。マンドレルを、３５００ｒｐｍ未満の速度で回転させた。本実験では、フィブリノーゲン溶液を電気スピニングして、接地マンドレル上に白色マットを形成させた。電気スピニング後、マットをマンドレルから取り外して、走査型電子顕微鏡評価のために処理した（図１）。生成されたマットは、約１００μｍ厚であった。
【実施例３】
【０２３１】
ウシフィブリノーゲン溶液の電気スピニング
血漿からのＩ−Ｓ型ウシフィブリノーゲン分画I（Sigma、カタログ番号Ｆ−６６３０）を、８容のＨＦＰおよび１容の１０×ＭＥＭ  アール処方（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）から成る溶液中に懸濁した。０．２３３グラムのフィブリノーゲンを、２．７ｍｌのＨＦＰ／ＭＥＭ中に用いた。溶液または懸濁液の
状態にし（乳濁黄色）、溶液を３．０ｍｌ注射器に投入した。次に１８-ゲージのスタッブ針を注射器に付けて、含入フィブリノーゲン溶液のための電気スピニングノズルおよび帯電点としての役割をさせた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌ注射器プランジャーを用いて、１．８８ｍｌ／時の速度で溶液を投与するよう設定したKD Scientific注射器ポンプとつないだ。高圧電源からの正のリード線を、スタッブアダプター金属部分に取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を入れて２１ｋＶに設定した。接地標的は、アダプターの先端から約４インチに置いた回転３０３ステンレススチールマンドレル（幅０．５ｃｍ×高さ１．０ｃｍ×長さ７．５ｃｍ）であった。本実験では、フィブリノーゲン溶液を電気スピニングして、接地マンドレル上に白色マットを形成させた。電気スピニング後、マットをマンドレルから取り外して、走査型電子顕微鏡評価の
ために処理した。生成したマトリックスは、やわらかく、弾性があり、しなやかな肌合であった。生成されたマットは、約７０μｍ厚であった。
【０２３２】
マンドレル上に生成された骨格は、有意の力学的な完全性を有した。一例として、生成された骨格の一端をスピニング後にマンドレルから持ち上げて、引っ張ることにより、残りの長さ（〜７ｃｍ）を取り出した。
【実施例４】
【０２３３】
フィブリノーゲンおよびコラーゲンのブレンドを含有する溶液の電気スピニング
血漿からのウシフィブリノーゲン分画I（Sigma、カタログ番号Ｆ−４８８３）およびI型コラーゲン（仔ウシ皮、Sigma Chemicalカタログ番号３５１１）を、一緒にＨＦＰから電気スピニングした。フィブリノーゲンおよびコラーゲンを、９容のＨＦＰおよび１容の１０×ＭＥＭ  アール処方（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）から成る溶液または懸濁液中でブレンドした。０．１０５グラムのフィブリノーゲンおよび０．０７７グラムのコラーゲンを、１．０ｍｌのＨＦＰ／ＭＥＭ中に用いた。溶液または懸濁液の状態にし（乳濁黄色）、液体を１．０ｍｌ注射器プランジャーに投入した。次に１８-ゲージのスタッブ針を注射器に付けて、含入フィブリノーゲン／コラーゲン溶液のための電気スピニングノズルおよび帯電点としての役割をさせた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌ注射器プランジャーを用いて、２．３４ｍｌ／時の速度で溶液を投入するよう設定したKD Scientific注射器ポンプ上につないだ。高圧電源からの正のリード線を、スタッブアダプター金属部分に取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を入れて２２ｋＶに設定した。接地標的は、アダプターの先端から約５インチに置いた３０３ステンレススチールマンドレル（幅０．６ｃｍ×高さ０．０５ｃｍ×長さ４ｃｍ）であった。マンドレルを、スピニング中約３５００ｒｐｍで回転させた。フィブリノーゲン／コラーゲンを電気スピニングして、接地マンドレル上に白色マットを形成させた。電気スピニング後、マットをマンドレルから取り外して、走査型電子顕微鏡評価のために処理した。この繊維性マット生成の結果を、図２および３に示す。生成されたマットは、約５００μｍ厚であった。生じたマトリックスは電気スピニングされたコラーゲンのものよりやわらかく、より弾性で、よりしなやかな肌合を持ち、少なくとも２４時間は、水、１×または１０×ＭＥＭ アール塩溶液（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）中で可溶性でなかった。
【０２３４】
次に同一懸濁液または溶液を、４ｍｍＩＤ円筒管上に電気スピニングした。スピニングに関するパラメーターは、マンドレルを約６０００ｒｐｍで円筒の長軸周囲を回転させた以外は、同一であった。生じたマトリックスの顕微鏡写真を、図４に示す。これらのマトリックスは、繊維構造の整列を示す。
【実施例５】
【０２３５】
異なる濃度を有するフィブリノーゲン溶液の電気スピニング
ＨＦＰ対１０×ＭＥＭの９：１溶液を混合し、ウシフィブリノーゲンの、１／６（０．１６７ｇ／ｍｌ）、１／８（０．１２５ｇ／ｍｌ）および１／１０（０．１００ｇ／ｍｌ）濃度溶液を作った。針先端とマンドレルとの間の距離を２インチとした以外は実施例１に記述したパラメーターを用い、各溶液を電気スピニングした。
【０２３６】
フィブリノーゲンの１／６濃度溶液は、繊維性であり、機械的検査およびＳＥＭ分析のためにマンドレルから容易に取り外せるマットを生成した。フィブリノーゲンの１／８濃度溶液は、スピニング開口部に詰まりにくい点でスピニングするのが非常に容易であり、機械的検査およびＳＥＭ分析のためにマンドレルから容易に取り外せる繊維性マットを生成した。フィブリノーゲンの１／１０濃度溶液は、最少の詰まりで最も容易にスピニングしたが、マットは薄く、裂けることなくマンドレルから取り出すことは不可能だった。し
たがってそれを力学的に試験せず、ＳＥＭで観察しただけであった。フィブリノーゲンの１／６濃度溶液は、繊維直径の平均が７００ｎｍであり、そして平均細孔サイズは４６．６９μｍ2であった。フィブリノーゲンの１／８濃度溶液は、平均繊維直径３１０ｎｍおよび平均細孔サイズ１４．４１μｍ2を有した。フィブリノーゲンの１／１０濃度溶液は、平均繊維直径３３０ｎｍおよび平均細孔サイズ１１．３６μｍ2を有した。
【０２３７】
回転方向に対して垂直な線に沿ってフィブリノーゲンの１／６および１／８濃度溶液のマットを切断することにより、力学的に試験し得る試料を得た。バルク材料機械的特性、例えば生成された骨格のヤング係数（下記の表では「弾性係数」とも呼ばれる）および最終的引っ張り強さ（下記の表ではピーク応力とも呼ばれる）を、引っ張り試験により確定した（応力−歪み関係データ）。このデータに関しては、ＭＴＳ バイオニック２００材料試験ステーション（MTS Systems Corp.; Eden Praire, MN）を用いて、電気スピニングされた骨格を応力−歪み分析に付した。試料をトリミングして、派生端を有する「ドッグボーン（dog-bone）」プロファイル（図５）にして、グリップ作用を低減し、試料全体の均一性を提供した。１０ｍｍ／分の速度で移動する組織グリップを用いて、試験を実行した。データ獲得速度を、２０．０Ｈｚに設定した。ＭＴＳ Testworksソフトウェア（バージョン４．０４Ａ）を用いて、データ統合および分析を完了した。各試験に関する入力は、各試料のゲージ、厚みおよび幅であった。結果を、表１および表２に示す。
【０２３８】
【表１】
0004619789.tif 000002
【０２３９】
【表２】
0004619789.tif 000003
【０２４０】
１／６濃度溶液からマット（図６に示す）をスピニングした。質量０．０７７８ｇ、平均厚０．０２６３インチ（０．６６８０ｍｍ）ならびに長さおよび幅１０ｃｍ×１０ｃｍであった。この大きいマットから、長さ６６．５ｍｍ×幅５９．０ｍｍの小さいマットを切り出した。これらの寸法から、容積は２６２０．９ｍｍ3である。
【０２４１】
電気スピニングされた材料の他の性質は、容積に対して高い表面積比をもつことである。これは、止血製品、例えば包帯を包含するいくつかの実施形態において重要な特性であり、この場合、包帯と接触する血液凝固の速度および程度は、いくつかの実施形態では、血餅またはその他の封止物を生成する血液構成成分との反応に利用可能な表面積に直接関連する。一例としてフィブリノーゲンの１／６濃度溶液からスピニングされるシートを用いた場合、平均繊維直径７００ｎｍおよび密度１．３８ｇ／ｃｍ3のフィブリノーゲンは、３，３００ｃｍ2の繊維の概算総表面積を提供する。６０ｍｍ×６０ｍｍ×０．７ｍｍのシート寸法に関しては、繊維表面積対容積の比は１，３００ｃｍ2／ｃｍ3である。このシートの乾燥質量は約０．０８グラムであり、したがって相対的な表面積対重量比は４１，０００ｃｍ2／ｇである。
【実施例６】
【０２４２】
皮膚創傷上での電気スピニングされたシーラントの使用
仔ウシ皮から単離した酸可溶性I型コラーゲン（Sigma 部品番号３５１１）、市販製品ビトロゲン（VITROGEN）１００（Cohesion Tech, Inc., Palo Alto, CA）およびゼラチン（Sigma）を電気スピニングのために調製した。I型コラーゲンを氷冷０．０１Ｎ  ＨＣＬ中で一晩再抽出し、２４時間間隔で水を３回取り換えながら３日間、１０容積の氷冷超純水に対して透析した。ビトロゲンを０．０１Ｎ  ＨＣｌ中のコラーゲンの溶液として購入し、２４時間間隔で水を３回取り換えながら３日間、１０容積の氷冷超純水に対して直接透析した。ビトロゲン１００は、皮から単離したウシI型コラーゲンである。ビトロゲンは、ペプシン消化した仔ウシ皮の市販の酸可溶性抽出物であり、天然コラーゲンに特徴的であるテロペプチドを欠く。Sigmaからの透析I型コラーゲンおよびビトロゲンを、各々、−７０℃で凍結させて、凍結乾燥して、乾燥粉末とした。
【０２４３】
次に凍結乾燥I型コラーゲンおよびビトロゲンを、電気処理のために各々別個にＨＦＰ（８０ｍｇ／ｍｌ）中に溶解した。凍結乾燥ゼラチンペレット（Sigma Aldrich  ＃Ｇ−９３９１）を、８０ｍｇ／ｍｌで一晩、ＨＦＰ中に溶解させた。I型コラーゲン、ビトロゲンおよびゼラチンを、直径１〜５μｍ繊維から成る別個の不織マトリックスに沈着させるよう、条件を調整した。コラーゲン溶液／懸濁液を１８〜２０ｋＶに帯電させ、５インチの距離を横切って回転接地長方形マンドレル（約４０ｍｍ×１００ｍｍ）に向かわせた。マンドレルを約３５００ｒｐｍまたはそれ未満の速度で回転させた。直径１００〜１５０μｍの構築物を、I型コラーゲン（Sigmaコラーゲン）から調製した。ビトロゲンおよびゼラチンに関して同一手法を反復した。平均すると、これらの構築物は、直径が１〜５μｍの範囲である繊維で構成された。電気スピニングの終わりに、小密閉チャンバー中で１２時間、グルタルアルデヒド中でマットを蒸気固定した。図７は、電気スピニングされたコラーゲン、電気スピニングされたビトロゲン、および電気スピニングされたゼラチン、ならびにIntegra LifeSciences, Plainsborough, N.J.により皮膚修復用に販売された電気スピニングされていないコラーゲン製品であるインテグラ皮膚再生鋳型の走査型電子顕微鏡写真を示す。それはコラーゲン集合体から成り、大開口細胞構造を示す。電気スピニングされた材料の各々は、直径１〜５μｍの範囲のフィラメントから成る不織マトリックスとして沈着する。インテグラを表すパネル中のサイズバーは、画像が随伴画像より実質的に低倍率で撮られたことを示す、ということに留意されたい。インテグラは、サメ軟骨からのグリコソアミノグリカン（glycosoaminoglycans）を含有し、シリコーン裏張りを有する凍結乾燥コラーゲンスポンジである。３つの電気スピニングされた材料の各々は、異なる化学的、物理的および生物学的特性を示した。乾燥電気スピニングされたI型コラーゲンは堅いそして相対的に非弾性の肌合を有し、電気スピニングされたビトロゲンはより柔軟で且つ非常にしなやかであった。一方、電気スピニングされたゼラチンは他の電気スピニングされた材料のいずれよりも弾性であった。
【０２４４】
モルモットモデルを用いて、皮膚損傷の再構築における電気スピニングされた材料の使
用の有効性を調べた。モルモットを麻酔し、４つ一組の全層皮膚創傷（１ｃｍ2）を、各動物の背中に施した。電気スピニングされたI型コラーゲン、ビトロゲン、ゼラチンまたはインテグラのシートを、０．１Ｍグリシン中に浸漬して、あらゆる非反応グルタルアルデヒドを閉塞し、次にPenStrep抗生物質（Gibco）を補足した滅菌ＰＢＳ中で数回すすぎ、損傷部位に適合するよう切断した。各骨格を銀含浸包帯で被覆し、適所で縫合した。ボルスターを損傷部位全体にあてがい、包帯上に適度の圧力を保持し、創傷収縮を抑制した。間をおいて動物を屠殺し、組織学的評価のために組織を回収した。
【０２４５】
図８の画像は、７日後の創傷の縁での人工器官と周囲健常組織の界面を示す（倍率約１０〜２０倍）。７日後、以下の観察がなされた：
（Ａ）インテグラ。  （図８、パネルＡ）  パネルＡの矢頭は、インテグラマトリックス内のドメインを示す。移植片は、皮膚繊維芽細胞にわずかしか浸潤されなかった。細胞は、ごく低密度で散在していた。縁では、舌（tongue）の形成（創傷部位を横切る健常上皮の伸長。これは早期段階の治癒を示す）は限定され、あるいは存在しなかった。凝縮核が、インテグラコラーゲンスポンジ内に存在した。インテグラの大開口構造は、移植片部位全体を通して明瞭であった。凝縮核（Ｎ、矢印）および炎症細胞が、マトリックス全体に散在された。
（Ｂ）電気スピニングされたコラーゲン。舌は、電気スピニングされたコラーゲンで処理した創傷中の損傷の縁に十分に確立された（図８、パネルＢ）。上皮舌の形成は上皮の治癒における重要な標識構造であり、そして上皮細胞が創傷床の表面を横切ってどの程度容易に移動し得るかを反映する。この皮膚マトリックスは、引き伸ばされた紡錘形を示す繊維芽細胞（矢頭）によって全体を密に浸潤された。肉芽形成組織が、全創傷床全体を横切って創傷の背面上で明瞭であった。機能性血管がマトリックス内に存在した。
（Ｃ）電気スピニングされたビトロゲン。（図８、パネルＣ）。電気スピニングされたビトロゲンの骨格も、引き伸ばされた皮膚繊維芽細胞（矢頭）で密に占められた。損傷の縁で、舌は良好に形成された。機能性血管がマトリックス内に存在した。肉芽形成組織が、全創傷部位を覆った。骨格の背側境界を矢頭で示す。
（Ｄ）電気スピニングされたゼラチン。（図８、パネルＤ）。電気スピニングされたゼラチンは、炎症応答を誘導するように見え、広範な炎症および浮腫がこのタイプのマトリックスで処理した創傷の縁の直下に存在した。リンパ細胞と凝縮核がこのマトリックス全体に散在した。炎症細胞浸潤を（三重星印（＊＊＊））で示す。舌形成は明白であったが、しかし他の電気スピニングされた足場のように広範ではなかった。
【０２４６】
１４日後、以下の観察がなされた：
（Ａ）インテグラ。  移植片は、皮膚繊維芽細胞に浸潤され、舌形成が損傷部位の縁で明瞭であった（図９、パネルＡ）。インテグラ中の繊維芽細胞は移殖されたマトリックス全体に散在し、高度の整列を示さなかった。インテグラ中に存在する大型開口細孔は、in vivoでは１４日後でさえ明瞭であった。控えめな舌形成が明白であったが、しかし電気スピニングされた骨格のように広範でなかった。残留炎症細胞が低濃度で存在した。
（Ｂ）電気スピニングされたコラーゲン。電気スピニングされたコラーゲンのシートで処理した皮膚損傷は皮膚繊維芽細胞で密に浸潤され、上皮細胞のほぼ連続した層を示した（図９、パネルＢ、矢印）。この上皮層は、rete pegs（成熟皮膚の組織学的特徴）を欠いたが、しかし損傷を横切って連続していた。表皮は多層化され、良好に分化した表現型を示した。密な細胞集団が骨格全体に認められた。図９、パネルＢの矢印は、非損傷上皮と再生組織との間の変遷を示す。これらのデータは、電気スピニングされたコラーゲンが非常に迅速な上皮細胞移動を支持する、ということを示唆する。
（Ｃ）電気スピニングされたビトロゲン。移植片（図９、パネルＣ）は広範に血管形成され、縁に大きなそして十分に確立された上皮舌を有した。骨格は皮膚繊維芽細胞で密に浸潤され、機能的な毛細血管網が見出される（矢印）。
（Ｄ）電気スピニングされたゼラチン。（図９、パネルＤ）  移植片は、依然として
浮腫（二重星印（＊＊））および炎症の証拠を示した。機能性血管が存在した。凝集核および炎症細胞がマトリックス全体に散在した。限定的な舌形成が明白であった（矢印）が、しかし他の電気スピニングされた骨格のように広範ではなかった。
【実施例７】
【０２４７】
整列コラーゲン原繊維を有するシーラント
共通軸に沿って整列されたコラーゲン原繊維から成るマトリックスを作製した。この構造特性を用いて、創傷部位内の皮膚繊維芽細胞の整列を促す。上記実施例６と同一の材料およびパラメーターを用いて、電気スピニングされたコラーゲンシートを製造したが、マンドレルは約５０００〜６０００ｒｐｍで回転させた。次に、上記実施例６に記述した同一手法を用いて、シートをモルモット皮膚創傷に適用した。図１０は、７日後の創傷の顕微鏡写真（２０×）を示す。移植片の自由な表面の真下の損傷部位の中央で画像を撮った（矢頭は自由な表面を示す）。コラーゲンの電気スピニングされたマトリックス上に留まっている物質は、肉芽形成組織である。この物質は、インテグラでは、処理中に試料から失われた。２つの観察が明白である。第一に、７日後に、全層皮膚創傷中で、インテグラベースの移植片は細胞に不十分に浸潤され（パネルＡ、二重星印（＊＊））、一方、電気スピニングされたコラーゲンは、同一時間経過後、同様の領域において浸潤細胞によって密に占められる（パネルＢ、二重星印（＊＊））。第二に、インテグラ内の細胞は、マトリックス全体に無作為に散在する。電気スピニングされたコラーゲンのマトリックス内では、皮膚繊維芽細胞は周囲コラーゲン原繊維と平行に整列している（パネルＢ、矢印）。
【実施例８】
【０２４８】
止血剤としてのシーラントの使用
成体Sprague Dawleyラット（５００〜７００グラム）を塩酸ケタミン（８０〜１８０ｍｇ／ｋｇ）で麻酔した。腹壁で正中線切開を行なった。止血デバイスを、３つの別個の部位、すなわち肝臓、脾臓および腹部大動脈に関して試験した。動物１匹につき１つより多い器官部位を試験することはなかった。
【０２４９】
肝臓および脾臓に関する試験のために、組織の表面を接線方向に小さく薄く切り落とした。切開時に、これらの器官は低圧で血液を滲出した。１／６濃度溶液から実施例５で調製した電気スピニングされたシートの部分を適用した。肝臓および脾臓損傷に関しては、電気処理された材料は液体を吸収することにより湿潤し、創傷部位で縮む（収縮する）用に見えた。見積もった約５〜１５秒以内に出血を抑制した。約２００μｍ厚のＰＧＡの電気スピニングされたシート（２３ｋＶの電位を用い、接地標的から供給源溶液を６インチの空気間隙で離し、ＨＦＰ中の１００ｍｇ／ｍｌＰＧＡからスピニングされる；ＰＧＡ溶液を約５ｍＬ／時で送達した）は、このタイプの創傷に適用した場合、湿潤せず、出血を抑制するように見えなかった。肝臓および脾臓に関しては、止血は、フィブリノーゲンから電気スピニングされたマットで最も有効に達成され、次いでコラーゲン、次にＰＧＡから電気スピニングされたマットの順であった。
【０２５０】
腹部大動脈を試験するために、内部器官を自由になるように切開し、腹部大動脈を曝露するために片側に動かした。筋膜および接着性脂肪を大きい血管から取り除いて、２３ゲージ針を用いて、大動脈を穿刺した。針を血管から取り除くと、心臓の各収縮に伴ってパルスする血液の噴流が観察された。フィブリノーゲンから電気スピニングされたシート（約１ｃｍ×１ｃｍ）をこのタイプの損傷上に置くと、それはほとんど直ちに湿潤し、損傷部位上で収縮した。腹部腔中にたまった余分量の血液をガーゼで吸い取り、パッチの表面に手（指先）で緩やかな圧力を与えた。圧力を損傷部位から軽減すると、血液はパッチ部位の真下から外方ににじみ出るのが見えた。同一組成および寸法の二次シートをこの隣接部位全体においた；圧力を５〜１０秒与え、さらににじみ出るのを低減した。同一組成および寸法の三次パッチを当該部位上に載せると、出血はおさまった。
【０２５１】
３０〜６０秒後、二次穿刺創傷を初期損傷部位の遠位に与えた。動脈血流がこの穿刺から明白で、このことは、パッチで処置後の大動脈樹の開存性を実証した。
【０２５２】
いくつかの動物において、大動脈穿刺はより遅い速度での血液漏出を生じた（血液噴流というよりむしろ滲出に類似）。電気スピニングされたフィブリノーゲンの単一パッチをこのタイプの損傷部位上に置くと（１×１ｃｍ平方および３００〜４００μｍ厚）、出血が単一シートにより停止された。
【０２５３】
３５０μｍ厚の２インチ×２インチシート中の約７５０ｎｍの平均繊維直径を有する繊維から成る電気スピニングされたI型コラーゲン（０．１ｇ／ｍｌＴＦＥ、５インチ空気間隙、２３ｋＶ、約１０００ｒｐｍで回転、分散速度５ｍｌ／時）のシートも試験し、出血を抑制したが、しかし電気スピニングされたフィブリノーゲンのシートのように迅速ではなかった。脾臓損傷に適用した電気スピニングされたコラーゲンのシートは、ほとんど直ぐに湿潤し、脾臓の損傷の形状に順応して、出血を抑制した。同様の結果は、肝臓への損傷についても得られた。しかしながら電気スピニングされたコラーゲンのシートは、血液が血管から自由に噴出していた腹大動脈への損傷の停止には有効でなかった。
【０２５４】
約２００μｍ厚の電気スピニングされたＰＧＡのシート（本実施例で前に言及したものと同一のパラメーター）も用いた。この材料を適用した場合、それは肝臓または脾臓（これらの部位においては流体が非常に少ない）上においた場合よりも非常に有効に血液を吸収するように見えた。いくつかのシートを適用した；出血は電気スピニングされたフィブリノーゲンのパッチを用いた場合よりも非常に広範囲であった。しかしながら凝血が開始したという証拠が観察された。ＰＧＡの湿潤性は、酸による前処理により（例えば１２ＭのＨＣＬ中に５分間浸漬することにより）、または水中に浸漬する前に５分間、７０％アルコール中で湿潤することにより、増強され得る。
【実施例９】
【０２５５】
高濃度を有する止血剤
成体Sprague Dawleyラット（５００〜７００グラム）をケタセット（８０〜１８０ｍｇ／ｋｇ）で麻酔し、実施例８における腹大動脈に関する手法を反復したが、但し、電気スピニングされたフィブリノーゲンのマットは３００〜５００μｍ厚とした。実施例８におけると同様に、腹大動脈を曝露し、２３ゲージ針を用いて穿刺した。針を引き抜くと、動脈血噴流が創傷部位から噴出した。電気スピニングされたフィブリノーゲンの単一シート（長さ２ｃｍ×幅１．２ｃｍ×厚み３００〜５００μｍ）を損傷上に適用し、適度の圧力で１０秒間圧縮した。損傷は、圧力を解除後２０秒間、封止されたままで、心臓は激しく収縮し続けた。血液の少量の滲出がシートの一縁下で観察された。指先で１０秒間、その部位に付加的圧力を適用すると、全ての出血が止まった。さらに１分後、シートを除去した。血餅が損傷部位の大動脈周囲に明白であり、シートの除去後でさえ、さらなる出血は明白に認められなかった。初期損傷部位に対して遠位の大動脈の穿刺は、動脈血の新たな噴流を生じた。この血液噴流は、血管の開存性を実証し、かつはじめの損傷部位が処置により完全に封止されていなかった場合でも、血餅の部位での還流圧は激しい出血を支持するのに実質的且つ十分であった、ということを確証する。
【実施例１０】
【０２５６】
血液凝固を手助けするための付加的物質を有するシーラント
上記の実施例１に記載したように電気スピニングされたフィブリノーゲンのマトリックスを調製し、そして実施例２に記載したように電気スピニングされたフィブリノーゲンおよびコラーゲンのマトリックスを調製する。塩化カルシウム、トロンビン、第XIII因子およびアプロチニンを、各マトリックス上にこれらの物質を含有する１つまたは複数の溶液
をエアロゾル噴霧することにより、物質のブラシ塗布により、またはこれらの物質を含有する溶液中に各マトリックスを浸漬することにより、各マトリックスに付加する。そのように生成したマトリックスを、血餅または封止の形成が所望される部位に適用する。あるいはマトリックスを当該部位に適用し、その後、物質を噴霧またはブラシ塗布によりマトリックスに付加する。生物の身体内部に位置する部位に関しては、適用を容易にするため内視鏡を用いる。
【実施例１１】
【０２５７】
別個のノズルからの電気スピニングされた組成物を有するシーラント
上記の実施例１に記載したようにフィブリノーゲンの溶液をスピニングし、同時に同一マンドレル、基体または標的上に、別個のノズルからI型コラーゲンを電気スピニングして、繊維のマトリックスを形成させることにより、電気スピニングされたマトリックスを調製する。塩化カルシウム、トロンビン、第XIII因子およびアプロチニンを、マトリックス上にこれらの物質を含有する１つまたは複数の溶液をエアロゾル噴霧することにより、物質のブラシ塗布により、またはこれらの物質を含有する溶液中に各マトリックスを浸漬することにより、マトリックスに付加する。その結果生じたマトリックスは、これらの構成成分の各々を含有し、そして血餅の形成が所望される部位に適用される。あるいはマトリックスを当該部位に適用し、そして物質をその後、マトリックスに付加する。その結果生じたマトリックスを、血餅または封止の形成が所望される部位に適用する。
【実施例１２】
【０２５８】
電気スピニングされた物質を有するシーラント
実施例１１に記載したように電気スピニングされたマトリックスを調製するが、但し、トロンビンが、結果的に生じるマトリックス中の繊維と会合するよう、トロンビンをコラーゲンとともに電気処理する。続けて該手法を反復するが、但し、電気処理後に付加する代わりに、アプロチニンが、生じるマトリックス中の繊維と会合するよう、電気処理後に付加する代わりにフィブリノーゲンに関する電気スピニング溶液にアプロチニンを付加する。当該手法を再び反復するが、但し、第XIII因子は、電気処理後に適用される代わりにフィブリノーゲンおよびアプロチニンの溶液と一緒に電気スピニングされ、したがって第XIII因子およびアプロチニンは生じるマトリックス中の繊維と会合する。当該手法は再び反復されるが、但し、塩化カルシウムは、電気処理後に適用される代わりに、コラーゲンおよびトロンビンと一緒に電気スピニングされる。該手法は次に、マトリックスの全ての構成成分が電気処理され、いくつかの物質（第XIII因子およびアプロチニン）がフィブリノーゲン電気処理溶液中に存在し、残りの物質（トロンビンおよび塩化カルシウム）がコラーゲン電気処理溶液中に存在するように、反復される。その結果生じたマトリックスを、血餅または封止の形成が所望される部位に適用する。しかしながら多くの場合、トロンビンまたは第XIII因子を含有するものとは別個の溶液を用いて、いくつかの他のプロセスにより、フィブリノーゲンを電気スピニングするかまたはフィブリノーゲンを適用することが好ましい。
【実施例１３】
【０２５９】
電気スプレーにより付加された物質を有するシーラント
実施例１０および実施例１１における手法の各々を反復するが、但し、エアロゾル噴霧または浸漬によるというよりむしろ電気スプレー法により、トロンビン、アプロチニン、第XIII因子および塩化カルシウムを電気スピニングされたマトリックスに付加する点は異なる。生成したマトリックスを、血餅または封止の形成が所望される部位に適用する。
【実施例１４】
【０２６０】
フィブロネクチンを有するシーラント
実施例１０、１１、１２と１３の手法の各々を反復するが、但し、フィブロネクチンも
、フィブリノーゲンを含有する溶液から電気スピニングする点は異なる。次に実施例１０、１１、１２と１３の手法の各々を反復するが、但し、コラーゲンを含有する溶液からのコラーゲンとともにフィブロネクチンを電気スピニングする。次に実施例、１１、１２と１３の手法の各々を反復するが、但し、電気スプレーによりフィブロネクチンを電気スピニングされたマトリックスに付加する。次に実施例１０、１１、１２と１３の手法の各々を反復するが、但し、各マトリックス上にフィブロネクチンを含有する１つまたは複数の溶液をエアロゾル噴霧することにより、あるいはフィブロネクチンを含有する溶液中に各マトリックスを浸漬することにより、フィブロネクチンをマトリックスに付加する。その結果生じたマトリックスを、血餅または封止の形成が所望される部位に適用する。
【実施例１５】
【０２６１】
繊維素溶解阻害剤を有するシーラント
実施例１０〜１４の手法の各々を反復するが、但し、トロンビン補助繊維素溶解阻害剤（ＴＡＦＩ）も、フィブリノーゲンを含有する溶液から電気スピニングする点は異なる。次に実施例１０〜１４の手法の各々を反復するが、但し、コラーゲンを含有する溶液からのコラーゲンとともにＴＡＦＩを電気スピニングする。次に実施例１０〜１４の手法の各々を反復するが、但し、電気スプレーによりＴＡＦＩを電気スピニングされたマトリックスに付加する。次に実施例１０〜１４の手法の各々を反復するが、但し、各マトリックス上にＴＡＦＩを含有する１つまたは複数の溶液をエアロゾル噴霧することにより、あるいはＴＡＦＩを含有する溶液中に各マトリックスを浸漬することにより、ＴＡＦＩをマトリックスに付加する。その結果生じたマトリックスを、血餅または封止の形成が所望される部位に適用する。
【実施例１６】
【０２６２】
コラーゲンおよびトロンビンのブレンドの電気スピニング
約１００ＮＩＨ単位のウシトロンビン（Sigma Chemical Co.）を０．１ｍＬの１０×ＭＥＭ アール処方（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）中に溶解した。約０．９ｍＬのＨＦＰ（Sigma-Aldrich Chemical Co.）を、０．０８ｇのウシコラーゲンのほかに付加した。溶解するまで当該材料を混合し、１．０ｍｌ注射器に投入した。次に１８ ゲージのスタッブ（鈍端）針を注射器に付けて、含入フィブリノーゲン溶液のための電気スピニングノズルおよび帯電点としての役割をさせた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌプランジャーを用いて、１．８５ｍｌ／時の速度で溶液を投入するよう設定したKD Scientific注射器ポンプとつないだ。高圧電源からの正のリード線を、注射器の金属スタッブに取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を２２ｋＶに設定した。接地標的は、針の先端から５インチに置いた３０３ステンレススチールマンドレル（幅０．１ｃｍ×高さ０．６ｃｍ×長さ２ｃｍ）であった。マンドレルを、約３５００ｒｐｍで回転させた。コラーゲン−トロンビン溶液を電気スピニングして、接地マンドレル上に白色マットを形成させた。
【実施例１７】
【０２６３】
電気スピニングされたコラーゲンへのトロンビンの付加
ＨＦＰ中０．０８ｇ／ｍｌの濃度のウシI型コラーゲンを有する溶液を電気処理することにより、電気スピニングされたコラーゲンマトリックスを作製した。コラーゲン懸濁液または溶液を注射器に入れた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌプランジャーを用いてKD Scientific注射器ポンプとつないだ。高圧電源からの正のリード線を、注射器の金属スタッブに取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を約２３ｋＶに設定した。標的は、針の末端から約６インチに置いたステンレススチールマンドレルであった。標的は長方形で、約３５００ｒｐｍで回転させた。電気処理された材料がスピニングされた面は、直径約１×３インチであった。約２ｍＬの溶液をスピニングした。電気処理された材料をマンドレルから取り外し、電気処理された材料の一面の一部（約１
×１．５インチサイズの部分）を、さらなる処理のために採取した。
【０２６４】
電気スピニングされたマトリックスの一部をペトリ皿に入れた。約４０ ＮＩＨ単位のウシトロンビン（Sigma Chemical Co.）を水中に懸濁し、エアブラシを用いてマットに塗布した。マットが水分で飽和した外観を呈するまで、トロンビン懸濁液をコラーゲンマット上に噴霧した。次にマットを、ペトリ皿中のトロンビン懸濁液のプール中に放置した。電気処理された材料を、４℃で一晩乾燥させた。次に電気処理された材料を約０．０４ｍＬのリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中に入れて、室温で１５分間撹拌した。次に遠心分離によりコラーゲンマットをペレット化し、ＰＢＳ−トロンビン溶液を回収した。比色定量酵素基質であるD-Phe-L-ピペコリル-Arg P-ニトロアニリドを用いて、分光光度分析検定により、ＰＢＳ内のトロンビン活性を確認した。
【実施例１８】
【０２６５】
フィブリノーゲン濃度と繊維直径の関係
フィブリノーゲン溶液の改変による繊維直径の制御を実証するために、他のプロセスパラメーターは全て一定に保持しながら、ＨＦＰ／ＭＥＭ中で０．０８３、０．１２５および０．１６７ｇ／ｍｌの濃度のウシフィブリノーゲン溶液を電気スピニングした。この処理の結果は、それぞれ８０±２０、３１０±７０および７００±１１０ｎｍの平均繊維直径を生じた。電気スピニング中に生成されたフィブリノーゲン濃度と繊維直径の間の直線関係（Ｒ２＝０．９８）を例証するため、これらの結果を図１４にプロットする。。この広範囲の繊維直径によれば、シーラント（例えば組織工学骨格、創傷包帯および止血製品として用いられるシーラントが挙げられるが、これらに限定されない）の設計および作製をかなり自由自在に行うことができる。。
【実施例１９】
【０２６６】
層化皮膚シーラント
回転マンドレル上でIおよびIII型コラーゲンおよびエラスチンを電気スピニングして、天然皮膚の構造的特徴および繊維特質を模倣するシーラントを生成することにより、皮膚様等価物を作る。このタイプのシーラントは、無作為に整列した大直径原繊維のI型コラーゲンおよびエラスチンから成る深い網様の層を示す。表面に近い方の層は、小直径原繊維のIII型コラーゲンおよびエラスチンから成り、特定の軸に沿って選択的に沈着する。コンドロイチン−６−硫酸またはその他の物質が、電気処理された溶液と任意に混合されるか、あるいは電気処理後に付加されて、製品の生物学的特性をさらに増強する。コラーゲンおよびエラスチンを組織の真皮様パターンに沈着させるため、コンピューター制御電気スピニング装置を用いる。電気スピニング装置は、４つの別個電気スピニング供給源、すなわちI型コラーゲンの大直径原繊維の産生のためのもの、エラスチンの大直径原繊維の産生のためのもの、III型コラーゲンの小直径原繊維の産生のためのもの、ならびにエラスチンの小直径原繊維の産生のためのものを提供する。電気スピニングは連続方式で進行し、専ら網状層を送達する穴から開始して、次第に乳頭層を作製する穴に移行する。層は、連続して重ねられる。天然網状層の原繊維の無作為配向を模倣するために、電気スピニングされた網状層（大直径I型コラーゲンおよびエラスチン）が、２０００ｒｐｍ未満で回転する長方形マンドレル上に沈着させられる。この速度で回転する標的上への電気スピニングは、原繊維の無作為配列を生じる。皮膚等価物の網状層に関する直径２〜５μｍのオーダーの原繊維を生成するために、１００〜１２０ｍｇ／ｍｌの濃度のＴＦＥ溶媒からI型コラーゲンを電気スピニングし、そして１００〜１１０ｍｇ／ｍｌの濃度のＨＦＰからエラスチンを電気スピニングする。乳頭層に関しては、標的マンドレルを５５００ｒｐｍで回転して、共通軸に沿って原繊維を優先的に整列させる。乳頭層のためのナノスケールの繊維を生成するために、ＴＦＥ中６０〜８０ｍｇ／ｍｌの濃度を含有する溶液からIII型コラーゲンを電気スピニングし、そしてＨＦＰ中７０〜８０ｍｇ／ｍｌの濃度を含有する溶液からエラスチンを電気スピニングする。フィブロネクチンまたはラミニンまた
はその他の物質をマトリックス全体に任意に付加する。任意に、電気スピニング溶液に種々の濃度の銀イオンを補足する。さらにテトラサイクリンを含有するポリグリコール酸／ポリ乳酸ポリマーを任意にナノスフェアとして電気スプレー処理する。ナノスフェアは、構築物が生成すると同時に、標的上に電気スプレーすることにより、構築物全体に分布させる。
【０２６７】
任意に電気スピニングされた皮膚の最上表面を、架橋剤に、水蒸気にまたはその両方に広範に曝露することにより調製したコラーゲンのぴったり包装された原繊維または連続フィルムで覆う。フィルムの生成後、原繊維の付加的層を任意にこの構造上で電気スピニングして、乳頭状および網状層を生成する。その結果生じた構築物は、コラーゲンの連続フィルムで仕上げられた電気スピニングされたマトリックスから成る。
【０２６８】
任意に、電気スピニングされた皮膚の最下表面に電気処理されたフィブリノーゲンを敷く。
【実施例２０】
【０２６９】
コラーゲン止血剤
仔ウシ皮からのI型コラーゲンを電気スピニングして、電気処理された材料の不織シートを作製することにより、コラーゲン止血剤を製造した。電位１８〜２０ｋＶで、約３５００ｒｐｍまたはそれ未満の回転で、５インチ空気間隙を横切って、８０mg/mlのコラーゲンを含有するＨＦＰから、コラーゲンを電気スピニングした。電気処理された材料は、約３００μｍ厚で、綿毛状で、感触が柔らかかった。「ドッグボーン」を用いて、電気処理された材料の力学的試験を実行した。このデータのために、インストロン（INSTRON）材料試験デバイス、モデル番号５５４３を用いて、電気スピニングされた骨格を応力−歪み分析に付した。試料をトリミングして、オフセット端を有する「ドッグボーン」の輪郭（図５）にして、グリップの影響を低減し、試料全体の均一性を提供した。１ｍｍ／分の速度で移動する組織グリップを用いて、試験を実行した。データ収集速度を、２０．０Ｈｚに設定した。インストロンのＭＥＲＬＩＮソフトウェアを用いて、データ統合および分析を完了した。結果を、表３に示す。
【０２７０】
【表３】
0004619789.tif 000004
【０２７１】
マトリックスは、５〜６μｍ2の平均細孔サイズおよび約７５０ｎｍの平均繊維直径を有した。
【０２７２】
成体Sprague Dawleyラット（５００〜７００ｇ）をケタセット（約１２０ｍｇ／ｋｇ）で麻酔した。腹壁で正中線切開を行ない、肝臓または脾臓を曝露した。レーザー刀を用いて肝臓から大きな浅い領域をそぎ取り、肝臓上の創傷を作製した。鋏を用いた脾臓の横切開により、脾臓の損傷を作った。両者について、損傷後に、創傷表面に直接的に鉗子を用いて電気処理されたコラーゲン材料を適用した。いくつかの肝臓損傷に関しては、創傷は電気処理された材料より大きく、したがってコラーゲンマットをさらに付加して、創傷を完全に被覆した。血流に関する創傷の視覚的検査により、出血時間を測定した。両タイプ
の創傷に関して、コラーゲンマットは、適用後５秒未満で出血を完全に停止した。創傷からの滲出または染み出しは観察されなかった。
【実施例２１】
【０２７３】
フィブリノーゲン溶液から電気スピニングされたマトリックスの物理的特性
血漿からの凍結乾燥ウシフィブリノーゲン分画I（Sigma-Aldrich Chemical Co.）を、０．１６７グラム／ｍｌ ＨＦＰ／ＭＥＭの濃度で、９容のＨＦＰ（Sigma-Aldrich Chemical Co.）および１容の１０×最少必須培地（ＭＥＭ）、アール処方（Ｌ−グルタミンおよび重炭酸ナトリウムを含有しない）から成る溶液中に懸濁した。溶液または懸濁液の状態にし、２．５ｍｌのフィブリノーゲン溶液を３．０ｍｌ注射器に投入した。次に１８-ゲージのスタッブ（鈍端）針を注射器に付けて、含入フィブリノーゲン溶液のための電気スピニングノズルおよび帯電点としての役割をさせた。充填注射器を、ベクトン−ディッキンソン１．０ｍｌプランジャーを用いて、１．８５ｍｌ／時の速度で溶液を投入するよう設定したKD Scientific注射器ポンプとつないだ。高圧電源からの正のリード線を、注射器の金属スタッブに取り付けた。注射器ポンプを作動させて、高圧電源を２２ｋＶに設定した。接地標的は、針の先端から４インチに置いた３０３ステンレススチールマンドレル（高さ１３．８ｃｍ×長さ１３．８ｃｍ×幅０．５ｃｍ）であった。マンドレルを、約３５００ｒｐｍで回転させた。フィブリノーゲン溶液を電気スピニングして、接地マンドレル上に白色マットを形成させた。電気スピニング（総容積０．４ｍｌ）後、マットをマンドレルから取り外して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）評価のために処理した。
【０２７４】
破損まで１０．０ｍｍ／分の拡張速度を有する１００Ｎ負荷セルを組入れたＭＴＳ  Bionix２００機械的試験系（MTS Systems Corp.; Eden Prairie, MN）で単軸材料試験を実施した。「ドッグボーン」形鋳型を用いてマットから検体を切り出して、均一性を保証し、グリップから離れる破損点を単離した。乾燥および湿潤試料に関して、試験を実施した。乾燥試料は、電気スピニング後の状態で試験した。湿潤試料は、リン酸塩緩衝生理食塩水中に約３時間浸漬した。検体は、幅２．７５ｍｍ、ゲージ長１１．２５ｍｍであった。比較のために選択した材料特性は、ヤング係数（接線法）、最終引っ張り強さ（ピーク応力）および破損に対する歪み（破壊時歪み％）であった。ヤング係数および破損に対する歪みは、ソフトウェアにより自動的に算出した。結果を表４に示す。
【０２７５】
【表４】
0004619789.tif 000005
【０２７６】
本明細書中に引用した特許、出版物および要約は全て、これらの記載内容は、参照により本明細書中で援用される。これらの例を以下に挙げるが、これらに限定されない：（１）国際（ＰＣＴ）特許出願「人工筋肉」ＰＣＴ／ＵＳ００／２０９７４（２０００年８月２日出願）、公告ＷＯ  ０１／１５７５４  Ａ１；（２）国際（ＰＣＴ）特許出願「電気処理されたフィブリンベースのマトリックスおよび組織」ＰＣＴ／ＵＳ０１／２７４０９（２００１年９月４日出願）、公告ＷＯ  ０２／１８４４１  Ａ２；（３）国際（ＰＣＴ）特許出願「電気処理されたコラーゲン」出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０１／４３７４８（２００１年１１月１６日出願）、公告ＷＯ  ０２／４０２４２  Ａ１；（４）国際（ＰＣＴ）
特許出願「薬剤送達および細胞封入における電気処理」ＰＣＴ／ＵＳ０１／３２３０１（２００１年１０月１８日出願）、公告ＷＯ  ０２／３２３９７  Ａ２；（５）米国特許出願第１０／４４７，６７０号（２００３年５月２８日出願）；および（６）米国特許出願第１０／４０９，６８２号（２００３年４月７日出願）。上記は本発明の好ましい実施形態に関するに過ぎず、添付の特許請求の範囲に限定されたような本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、多数の修正または変更が本明細書中でなされ得る、と理解されるべきである。
【実施例２２】
【０２７７】
コラーゲンおよび合成材料の電気処理されたブレンド
２０：８０のポリジオキサノン対コラーゲンのブレンドを電気スピニングして繊維にした。ＨＦＰの溶液は、８０ｍｇ／ｍｌのコラーゲンおよび２０ｍｇ／ｍｌのポリジオキサノンを含有した。実験を反復したが、但し、ポリカプロラクトン：ＰＬＡ（１０ＰＣＬ：９０ＰＬＡ）のコポリマーをポリジオキサノンの代わりに用いた。各々の場合の結果は、電気スピニングされた繊維のマットであった。
【図面の簡単な説明】
【０２７８】
【図１】図１は、ヒトフィブリノーゲンの溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックスの高倍率図を示す走査型電子顕微鏡写真である。このマトリックス中の平均繊維サイズは約１００ないし２００ｎｍであった。
【図２】図２は、ＨＦＰ／ＭＥＭ中のウシフィブリノーゲンおよびウシコラーゲンの溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックスを示す走査型電子顕微鏡写真である（外表面図）。生成された繊維は直径１ミクロンまたはそれ以下であった。天然ポリマー濃度は溶液状態で開始するには高く、したがって大きい繊維直径が予期された。
【図３】図３は、ＨＦＰ／ＭＥＭ中のウシフィブリノーゲンおよびウシコラーゲンの溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックスを示す走査型電子顕微鏡写真である（外表面図）。
【図４】図４は、４ｍｍＩＤ管状骨格上にＨＦＰ／ＭＥＭ中のウシフィブリノーゲンおよびウシコラーゲンの溶液を電気スピニングすることにより調製された、電気スピニングされたマトリックスを示す走査型電子顕微鏡写真である（外表面図）。処理中のマンドレルの回転速度のために、繊維は高度に整列する。
【図５】図５は、バルク材料試験のための試料の切断のために用いられるドッグボーン鋳型の概略図である。
【図６】図６は、溶液１容積あたり１／６重量のフィブリノーゲンを含有する溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックスのマットの写真である。マットは質量０．０７７８ｇ、平均厚０．０２６３インチ（０．６６８０ｍｍ）および１０ｃｍ×１０ｃｍの長さと幅を有する。
【図７】図７は、組成物の４つの走査型電子顕微鏡写真を示す。画像は、コラーゲンの溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックス（Ａ）、ビトロゲンの溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックス（Ｂ）、ゼラチンの溶液を電気スピニングすることにより調製された電気スピニングされたマトリックス（Ｃ）、ならびにインテグラ（Ｄ）を示す。
【図８】図８は、創傷への種々の構造物の適用後７日目のモルモットにおける全層皮膚創傷の顕微鏡写真を示す。画像は、インテグラ（Ａ）、電気スピニングされたコラーゲン（Ｂ）、電気スピニングされたビトロゲン（Ｃ）、ならびに電気スピニングされたゼラチン（Ｄ）の構造物を有する創傷を示す。各画像において、画像の右の矢印は、創傷の縁、ならびに上皮舌が発達する部位を示す。Ｃの表面に沿った小さい黒い「点」は、銀粒子である。電気スピニングされた材料およびインテグラを覆って配置された銀含浸包帯の使用のために、銀は全ての移植片中に不規則な間隔で存在する。
【図９】図９は、創傷への種々の構造物の適用後１４日目のモルモットにおける全層皮膚創傷の顕微鏡写真を示す。画像は、インテグラ（Ａ）、電気スピニングされたコラーゲン（Ｂ）、電気スピニングされたビトロゲン（Ｃ）、ならびに電気スピニングされたゼラチン（Ｄ）の構造物を有する創傷を示す。
【図１０】図１０は、創傷への種々の構造物の適用後７日目のモルモットにおける全層皮膚創傷の顕微鏡写真を示す。画像は、真皮繊維芽細胞の整列を促進するために電気スピニングされたコラーゲンの整列マトリックスを用いる有用性を示す。
【図１１】図１１は、電気処理装置および基体を含む電気処理デバイスの一実施形態の概略図である。
【図１２】図１２は、電気処理装置および基体を含む電気処理デバイスの一実施形態の概略図である。
【図１３】図１３は、電気処理装置および基体を含む電気処理デバイスの一実施形態の概略図である。
【図１４】図１４は、ＨＦＰ／ＭＥＭ中に種々の濃度でウシフィブリノーゲンを含有する種々の溶液を、他の全てのパラメーターを一定にして電気スピニングした際に生じる繊維の直径を示すグラフである。グラフは、濃度と生成された構造物を構成する繊維直径との間の直線関係（Ｒ２＝０．９８）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図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１３】
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【図１４】
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