(57)【要約】神経修復のための圧縮耐性およびキンク耐性の管状インプラントは管状生体高分子膜と高分子支持フィラメントとを含む。口腔外科学における歯槽堤増大のための成形圧縮耐性インプラントも提供される。前記インプラントを生産するための方法も提供される。
2015527895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経修復のための圧縮耐性およびキンク耐性のインプラントであって、該インプラントは管状生体高分子膜と高分子フィラメントとを備え、前記管状生体高分子膜は外表面を有し、生体適合性、吸収性および半透性であり、前記高分子フィラメントは螺旋状であり、前記管状生体高分子膜の外表面上に位置しており、該インプラントは１Ｎ〜１０Ｎの圧縮耐性および４０度〜１５０度の耐キンク角度を有する、インプラント。
【請求項２】
前記管状生体高分子膜はコラーゲンを含む請求項１に記載のインプラント。
【請求項３】
前記高分子フィラメントは合成高分子である請求項２に記載のインプラント。
【請求項４】
前記インプラントの内径は１．０ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１に記載のインプラント。
【請求項５】
前記インプラントの長さは０．５ｃｍ〜１５ｃｍである請求項１に記載のインプラント。
【請求項６】
前記管状生体高分子膜は０．１ｍｍ〜１ｍｍの厚さを有する請求項１に記載のインプラント。
【請求項７】
前記高分子フィラメントは１ｍｍ〜２ｍｍの螺旋ピッチを有する請求項１に記載のインプラント。
【請求項８】
前記高分子フィラメントは十字交差配置で存在する請求項１に記載のインプラント。
【請求項９】
前記管状生体高分子膜は、５００，０００ダルトン以下の分子量を有する分子に対して透過性である請求項１に記載のインプラント。
【請求項１０】
前記分子量は１００，０００ダルトン以下である請求項９に記載のインプラント。
【請求項１１】
口腔外科学における歯槽堤増大のための成形圧縮耐性インプラントであって、該インプラントは、弓状生体高分子膜と高分子フィラメントとを備え、前記弓状生体高分子膜は外表面を有し、生体適合性、吸収性および半透性であり、前記高分子フィラメントは前記弓状生体高分子膜の外表面上に位置しており、該インプラントは１Ｎ〜１０Ｎの圧縮耐性を有する、成形圧縮耐性インプラント。
【請求項１２】
前記弓状生体高分子膜はコラーゲンを含む請求項１１に記載の成形圧縮耐性インプラント。
【請求項１３】
前記高分子フィラメントは合成高分子である請求項１２に記載の成形圧縮耐性インプラント。
【請求項１４】
口腔外科学における歯槽堤増大のための成形圧縮耐性インプラントであって、該インプラントは弓状生体高分子膜と高分子フィラメントとを備え、前記弓状生体高分子膜は２層を有し、生体適合性、吸収性および半透性であり、前記高分子フィラメントは前記弓状生体高分子膜の２層の間に組み込まれ、該インプラントは１Ｎ〜１０Ｎの圧縮耐性を有する、成形圧縮耐性インプラント。
【請求項１５】
前記弓状生体高分子膜はコラーゲンを含む請求項１４に記載の成形圧縮耐性インプラント。
【請求項１６】
前記高分子フィラメントは合成高分子である請求項１５に記載の成形圧縮耐性インプラント。
【請求項１７】
圧縮耐性およびキンク耐性の管状インプラントを作製するための方法であって、精製コラーゲン繊維を分散させること、その分散した精製コラーゲン繊維にコアセルベートを形成させて、再構成コラーゲン繊維を形成すること、前記再構成コラーゲン繊維を回転マンドレルに巻きつけてコラーゲンチューブを形成すること、前記コラーゲンチューブの表面に合成高分子フィラメントを巻きつけること、前記コラーゲンチューブを部分的に脱水すること、前記部分的に脱水されたコラーゲンチューブを凍結乾燥させること、および前記凍結乾燥させた部分的脱水コラーゲンチューブを架橋して、圧縮耐性およびキンク耐性の管状インプラントを形成することを含む、方法。
【請求項１８】
前記合成高分子フィラメントが十字交差パターンで巻きつけられる請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
圧縮耐性インプラントを作製するための方法であって、精製コラーゲン繊維を分散させること、その分散した精製コラーゲン繊維にコアセルベートを形成させて再構成コラーゲン繊維を形成すること、前記再構成コラーゲン繊維の第１の部分を回転マンドレルに巻きつけてコラーゲンチューブを形成すること、前記コラーゲンチューブの表面に合成高分子フィラメントを巻きつけること、前記再構成コラーゲン繊維の第２の部分をコラーゲンチューブの表面に巻きつけて、前記合成高分子フィラメントと前記コラーゲンチューブを包み込むコラーゲン層を形成すること、前記包み込まれたコラーゲンチューブを部分的に脱水すること、前記部分的に脱水された包み込まれたコラーゲンチューブを凍結乾燥させること、前記凍結乾燥させた包み込まれたコラーゲンチューブを縦軸に沿って切断してシートを形成すること、前記シートを湿らせること、それを弓形状に成形すること、およびその成形シートを架橋して圧縮耐性インプラントを形成することを含む、方法。
【請求項２０】
前記合成高分子フィラメントが十字交差パターンで巻きつけられる請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮耐性およびキンク耐性のあるインプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
切断された神経の修復の主な臨床的目的は、近位神経断端と遠位神経断端との間に連続性を回復させることであり、それを行わずに機能を回復させることは事実上不可能である。典型的には、大きな張力を伴わずに遠位神経断端と近位神経断端との連続性をもたせることができる場合には、直接縫合または再接合修復が好ましい処置である。架橋を要する神経間隙距離があるケースでは、何らかの介在材料を使用しなければならない。最も一般的に使用される材料は、例えば腓腹神経自家移植片などの患者から採取された末梢神経の自家移植片である。しかしながら、神経自家移植の結果は一般に満足のいくようなものではない。縫合線での軸索の逸脱により、終末器官に到達する軸索の数は減少する。その逸脱は、有痛性神経腫の形成につながる可能性もある。さらに、自家移植片の採取は第２の手術およびその関連合併症を伴う。神経自家移植片のさらなる問題には、移植片の生着および血管新生の不全ならびにサイズ不適合が含まれる。
【０００３】
神経自家移植片の不十分な点を改善することができる神経移植片代替製品が開発されている。そのような製品には、末梢神経再生、いわゆる「エンチューブレーション修復（entubulation repair）」を誘導するための神経ガイドチューブまたは神経ガイド導管が含まれる。
【０００４】
ｉｎ  ｖｉｖｏにおいて神経再生を促進する多層構造の半透性神経ガイド導管が特許文献１に記載されている。その神経ガイド導管は、ストレートチューブとして作製されるため、適切な接合のためにインプラントの屈曲を必要とする領域の神経（手首および手の神経など）の修復に重要であるキンク耐性を提供しない。その神経ガイドチューブのキンクは、神経圧迫、軸索破壊および神経腫形成を引き起こす可能性がある。
【０００５】
キンク耐性の神経修復インプラントが特許文献２に記載されている。このインプラントでは、それにキンク耐性を付与するために神経ガイドの壁に沿って尾根状隆起が設けられた。しかしながら、このような壁の尾根状隆起は、水和によって緩くなる傾向があり、神経ガイドの全長は乾燥状態での長さと比べて３０％ほど増加する。従って、キンク耐性の程度は低下し、高度のキンク耐性を要する領域でのインプラントの有効性は最小となってしまう。加えて、このような尾根状隆起ではインプラントのｉｎ  ｖｉｖｏでの崩壊が避けられない。よって、周囲組織からの外力によりインプラント壁が圧縮され、軸索成長に必要な管腔空間が小さくなる可能性がある。結果として、その神経ガイド機構の有効性は著しく損なわれる。また、このインプラントは、長い間隙、例えば、２．５ｃｍより長い間隙の修復には有効ではない。
【０００６】
現在の神経ガイドの欠陥を修正し、長い間隙の末梢神経修復を改善するためには、インプラント管腔の大きな機械的変形を回避するために、神経再生期間中に圧縮耐性とキンク耐性の両方を示す吸収性神経ガイドを開発する必要がある。このようなインプラントは、他の管状器官、例えば、腱、血管組織および泌尿器組織を修復するために使用することもできる。組織成長のための空間の確保を要する領域、例えば、口腔外科学における歯槽堤増大に使用するための圧縮耐性インプラントの必要性も存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４９６３１４６号明細書
【特許文献２】米国特許第６７１６２２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、組織の修復および再生のための、具体的には、神経修復のためおよび口腔外科学における歯槽堤増大のためのインプラントを提供することであり、該インプラントは、現在利用できるインプラントに関連する欠点および問題を解消または軽減する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
よって、本発明の一態様は、神経修復のための圧縮耐性およびキンク耐性のあるインプラントに関する。該インプラントは、管状生体高分子膜と高分子フィラメントとを備え、該管状生体高分子膜は生体適合性、吸収性（resorbable）および半透性（semipermeable）であり、該高分子フィラメントは一般に螺旋状であり、該管状生体高分子膜の外表面上に位置する。該インプラントは圧縮およびキンク耐性である。例えば、該インプラントは１．０Ｎより大きい圧縮耐性と４０度より大きな耐キンク角度を有し得る。
【００１０】
本発明の別の態様は、口腔外科学における歯槽堤増大のための成形圧縮耐性インプラントに関する。該成形インプラントは、その表面に高分子フィラメントを含む弓状生体高分子膜を備える。該弓状生体高分子膜は生体適合性、吸収性および半透性である。該成形インプラントは圧縮耐性であり、例えば、それは１．０Ｎより大きい圧縮耐性を有し得る。別の実施形態では、該成形圧縮耐性インプラントは、生体適合性、吸収性および半透性である２つの弓状生体高分子層を有し得る。高分子フィラメントは該弓状生体高分子膜の２層の間に組み込まれる。該２層インプラントは１．０Ｎより大きい圧縮耐性を有し得る。
【００１１】
また、圧縮耐性およびキンク耐性の管状インプラントを作製するための方法も提供される。該方法は、精製生体高分子繊維を分散させるステップ、その分散した精製コラーゲン繊維を水和させて、再構成コラーゲン繊維を形成するステップ、該再構成コラーゲン繊維を回転マンドレルに巻きつけてコラーゲンチューブを形成するステップ、該コラーゲンチューブの表面に合成高分子フィラメントを巻きつけるステップ、該コラーゲンチューブを部分的に脱水するステップ、該部分的に脱水されたコラーゲンチューブを凍結乾燥させるステップ、および該凍結乾燥させた部分的脱水コラーゲンチューブを架橋して、圧縮耐性およびキンク耐性の管状インプラントを形成するステップを含む。
【００１２】
さらに、圧縮耐性インプラントを作製するための方法も提供される。該方法は、精製コラーゲン繊維を分散させるステップ、その分散した精製コラーゲン繊維を水和させて、再構成コラーゲン繊維を形成するステップ、該再構成コラーゲン繊維の第１の部分を回転マンドレルに巻きつけてコラーゲンチューブを形成するステップ、該コラーゲンチューブの表面に合成高分子フィラメントを巻きつけるステップ、該再構成コラーゲン繊維の第２の部分を該コラーゲンチューブの表面に巻きつけて、該合成高分子フィラメントと該コラーゲンチューブを包み込むコラーゲン層を形成するステップ、該包み込まれたコラーゲンチューブを部分的に脱水するステップ、凍結乾燥させるステップ、縦軸に沿って切断してシートを形成するステップを含む。このようにして形成されたシートを湿らせ、弓形状に成形し、架橋して、圧縮耐性インプラントを形成する。別の実施形態では、コラーゲン繊維の第２の部分をコラーゲンチューブの周囲に巻きつけるステップは省かれる。この方法は、その表面に合成高分子フィラメントを含む単一コラーゲン層を有する圧縮耐性インプラントを形成する。
【００１３】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を添付の図面および以下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的および利点は、その説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは高分子フィラメントが管状マトリックスの周囲に螺旋状に巻きつけられた、圧縮耐性およびキンク耐性のインプラントの模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは前記フィラメントが十字交差巻きつけされている、インプラントの別の実施形態を示す。
【図２】図２は図１Ａに示したインプラントの屈曲を示し、本発明のキンク耐性態様を示す。
【図３Ａ】図３Ａは図３Ｂのものよりも図１Ａに示したインプラントの優れた圧縮耐性を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは圧縮耐性の低い非補強管状マトリックスを示す。
【図４】図４は歯の歯槽堤増大のための圧縮耐性インプラントを示す。
【図５】図５は高分子繊維補強型または対照の神経ガイドインプラントに関する、経過時間に対する圧縮耐性をプロットした図。
【図６】図６はインプラント管腔面積に対する有髄軸索数をプロットした図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、外壁の表面の周囲に巻きつけられた合成高分子フィラメントによって円周方向に支持された、生体適合性、吸収性、半透性、圧縮耐性およびキンク耐性の管状生体高分子マトリックスインプラントに関する。
【００１６】
本発明の管状生体高分子マトリックスインプラントは生体適合性、吸収性および半透性である。つまり、該管状インプラントは、ｉｎ  ｖｉｖｏで内在性酵素によりゆっくり吸収される。該管状生体高分子マトリックスは、限定されるものではないが、コラーゲン、エラスチン、多糖類、例えば、アルギン酸、キトサンおよびセルロースを含む生体材料、ならびに遺伝子操作された生体材料から製造され得る。コラーゲンベースの材料、特に、Ｉ型コラーゲンベースの材料が好ましい。該インプラントは、１．０ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ〜８ｍｍ、より好ましくは１．５ｍｍ〜６ｍｍの内径を有し得る。該インプラントの長さは、０．５ｃｍ〜１５ｃｍ、好ましくは１．０ｃｍ〜１０ｃｍ、より好ましくは１．５ｃｍ〜８ｃｍであり得る。例えば、神経修復のための管状生体高分子マトリックスインプラントは、１．５ｍｍ〜６．０ｍｍの内径を有し得る。
【００１７】
該インプラントは圧縮耐性である。この特性は、該管状生体高分子マトリックスの外側周囲に螺旋軌道を描いて巻きつけられる高分子フィラメントによって付与される。圧縮耐性の程度は、フィラメント巻きのピッチに応じて変わる。例えば、高分子フィラメントが小ピッチで巻きつけられた、すなわち、密巻きのインプラントは、より大きなピッチで巻きを有する類似インプラントに比べて高い圧縮耐性を有する。該インプラントはその圧縮耐性が１Ｎ〜１０Ｎの間となるような巻き密度を有し得る。その巻き密度は、好ましくは、２Ｎ〜５Ｎの圧縮耐性を付与するように選択される。高分子フィラメントピッチと圧縮耐性の関係を図５に示す。例えば、１ｍｍピッチで巻きつけられた高分子繊維で補強された内径１．５ｍｍのインプラントは、４Ｎの圧縮耐性を有する。高分子繊維が２ｍｍピッチで巻きつけられた類似インプラントは、２．５Ｎの圧縮耐性を有する。別の実施形態では、インプラント壁の厚さが著しく増加しないように、高分子繊維に小径フィラメントを十字交差（criss cross）パターンで巻きつける。同じ巻きピッチであるとすると、十字交差の高分子繊維によって付与される圧縮耐性は、螺旋状の繊維の場合よりも大きい。
【００１８】
該インプラントはキンク耐性でもある。キンク耐性は、上記の圧縮耐性と同様に、管状コラーゲンマトリックスに高分子フィラメントを螺旋状または十字交差に巻きつけることによって達成される。キンク耐性の程度は、インプラントがキンクする角度として定義される。キンクは、管状インプラントの管腔の閉塞を引き起こす鋭角の屈曲として定義される。該インプラントは、約４０度〜約１５０度、好ましくは約５０度〜約９０度の耐キンク角度を有する。
【００１９】
高分子に支持されたインプラントは、使用中、有利には、その全長を維持する、米国特許第６７１６２２５号に記載されたインプラントと比べて著しい改善である。
該高分子フィラメントは、生分解性であり、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリグリコール酸とポリ乳酸のコポリマー、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸とポリカプロラクトンのコポリマー、およびポリグリコール酸とポリカプロラクトンのコポリマーなどの合成高分子から構成され得る。該高分子フィラメントは高分子の加水分解によって生分解される。
【００２０】
該高分子フィラメントは、管壁の表面上に組み込んでもよいし、または壁空間内に組み込んでもよい。高分子フィラメントが壁の外側に巻きつけられる場合、そのフィラメントの直径は、そのフィラメントが壁空間内に巻きつけられる場合よりも大きくすることができる。
【００２１】
修復対象の神経の長さに応じ、該インプラントの分解速度を、ｉｎ  ｖｉｖｏにおけるインプラントの機能要件を満たすようにプログラムすることができる。例えば、神経修復の場合、軸索は１日当たりおよそ１ｍｍの速度で成長する。３〜５ｃｍの神経欠損を修復するためには、該インプラントは約２〜４ヶ月のｉｎ  ｖｉｖｏ安定性を有していなければならない。ｉｎ  ｖｉｖｏ安定性の制御は、生体高分子間で分子間共有結合を形成する化学架橋剤を使用することによって達成することができる。架橋は、米国特許第６０９０９９６号に記載されているような、当技術分野で周知の手段によって行うことができる。簡単に述べると、架橋は、８０％〜１００％の範囲の相対湿度のチャンバー内で、過剰量のホルムアルデヒド蒸気の存在下、２５℃の温度で１時間〜１０時間の間で行うことができる。例えば、架橋は、該管状生体高分子マトリックスを０．５％ホルムアルデヒド溶液に室温で５時間曝すことによって達成することができる。
【００２２】
ｉｎ  ｖｉｖｏ安定性は、該管状コラーゲンマトリックスインプラントの吸収特性を提供する適当な高分子フィラメントを選択することによっても制御することができる。
該インプラントは、米国特許第６７１６２２５号に記載されているような、細胞接着および遊走を容易にするマイクロガイドシステムを含むことができる。
【００２３】
該インプラントは、軸索成長または細胞接着および遊走を促進する生物活性分子も含むことができる。軸索成長を促進するための生物活性分子としては、神経成長因子、酸性および塩基性繊維芽細胞増殖因子、ならびにインスリン様成長因子が含まれる。これらの増殖因子は、シュワン細胞または幹細胞などのインプラント管腔内の細胞の有糸分裂誘発を促進する。
【００２４】
細胞接着および遊走を促進するための生物活性分子としては、ラミニン、フィブロネクチン、糖タンパク質およびグリコサミノグリカンなどの生体接着分子が含まれる。該生物活性分子は、神経インプラントの壁中に組み込むこともできるし、またはそのインプラントの管腔中に挿入され得る送達ビヒクルを介して組み込むこともできる。増殖因子および接着分子は、静電相互作用、物理的および機械的相互作用、架橋剤を使用する共有結合性相互作用によって、または当技術分野で周知の送達マトリックス（例えば、多孔質コラーゲンスポンジ）によって、インプラント中に組み込まれ得る。
【００２５】
治療適用される細胞を、該インプラント中に組み込むことができる。これらの細胞としては、限定されるものではないが、シュワン細胞および幹細胞が含まれる。
該インプラントの別の特性は選択的透過性である。該インプラントは、最大５００，０００ダルトンの分子に対して透過性である。好ましくは、該インプラントは、５，０００〜１００，０００ダルトンの分子に対して透過性である。ほとんどの生物活性分子および栄養分子はこの範囲内の分子量を有する。
【００２６】
別の実施形態では、成形圧縮耐性インプラントが提供される。このインプラントは、歯の歯槽堤増大術などの、骨成長のための空間が確保されなければならない外科的適用にとりわけ有用である。上記の特性を有する、管状の、圧縮耐性およびキンク耐性インプラントを縦方向に切断してシートを形成する。次に、この高分子繊維で補強されたシートをモールドで機械成形し、その形状を固定するために架橋する。成形膜は、特定の医学的または口腔外科的適用に対して圧縮耐性を維持する。
【００２７】
以下の具体例は単なる例示であり、以下の開示を何ら限定するものではないと解釈すべきである。詳述されていなくても、当業者ならば、本明細書の記載に基づいて、本発明を最大限に利用することができると考えられる。本明細書において引用する全ての刊行物は、引用することによりその全内容を本明細書の一部とする。
【実施例】
【００２８】
実施例１：管状の、圧縮耐性およびキンク耐性神経修復インプラントの作製
不溶性コラーゲン繊維の作製
ウシ屈筋腱を、脂肪および筋膜を取り除き、水で洗浄することにより精製した。精製した腱を凍結させ、ミートスライサーで０．５ｍｍの切片とした。次に、スライスした湿潤腱１ｋｇを５Ｌの蒸留水、続いて、５Ｌの０．２Ｎ  ＨＣｌ／０．５Ｍ  Ｎａ２ＳＯ４で用いて室温で２４時間抽出した。抽出溶液を廃棄した。
【００２９】
抽出した腱に残留する酸を、５Ｌの０．５Ｍ  Ｎａ２ＳＯ４溶液で洗浄することにより除去した。次いで、腱を５Ｌの１．０Ｍ  ＮａＯＨ／０．７５Ｍ  Ｎａ２ＳＯ４溶液を用いて室温で２４時間抽出した。この場合も抽出溶液を廃棄した。残留する塩基を、ｐＨ５に達するように０．１Ｎ  ＨＣｌ溶液を加えることにより中和し、続いて、蒸留水で数回洗浄を行って、精製した腱に残留する塩を除去した。次いで、この腱を、５容量のイソプロパノールを用いて室温で一定に振盪しながら８時間脱脂し、その後、等容量のイソプロパノールで一晩処理した。次いで、得られた不溶性コラーゲン繊維調製物を風乾し、さらなる処理まで室温で保存した。
【００３０】
コラーゲン繊維分散物の作製
不溶性コラーゲン繊維のアリコートを秤量し、０．０７Ｍ乳酸中に分散させ、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎホモジナイザー（イーストロングメドー，ＭＡ）でホモジナイズし、３０メッシュステンレスメッシュフィルターで濾過して、０．７％（ｗ／ｖ）コラーゲンを含有する分散物を得た。分散物を真空下で脱気して、分散物中に取り込まれた空気を除去し、使用まで４℃で保存した。
【００３１】
高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックスの作製
上記のように作製した、酸に分散したコラーゲン繊維のアリコートを、０．３％ＮＨ４ＯＨを加えて、分散物のｐＨをコラーゲンの等電点、すなわち、ｐＨ４．５〜５．０に調整することにより再構成した。この再構成繊維を、１．５ｍｍ径のマンドレルを挿入して設定を行った製造装置に注いだ。繊維をマンドレルに均等に分布させた。次いで、このマンドレルを約４０〜５０ｒｐｍでゆっくり回転させて、繊維をマンドレルの周囲にしっかりと巻きつけ、このようにして管状コラーゲンマトリックスを形成した。
【００３２】
ポリラクチド−ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）コポリマーフィラメントを、管状コラーゲンマトリックスの表面上に２ｍｍのピッチでゆっくり巻きつけた。管状コラーゲンマトリックスの壁の厚さを正確に制御するように回転マンドレル上の管状コラーゲンマトリックスを２枚のプレートに押しつけることで過剰な溶液を除去することによって、管状コラーゲンマトリックス中のコラーゲン繊維を部分的に脱水した。
【００３３】
高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックスの凍結乾燥および架橋
高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックス中の部分的に脱水されたコラーゲン繊維を、Ｖｉｒｔｉｓ凍結乾燥機（ガーディナー，ＮＹ）を使用し、２００ミリトル未満の圧力下、−１０℃で２４時間および２０℃で１６時間凍結乾燥させた。凍結乾燥させた高分子繊維補強管状マトリックスをマンドレルから取り出し、３％ホルムアルデヒド溶液から発生させたホルムアルデヒド蒸気によって周囲温度で約７時間架橋した。架橋した高分子繊維補強管状マトリックスを水ですすいで残留するホルムアルデヒドを除去し、再び凍結乾燥させた。
【００３４】
実施例２：比較管状インプラントの作製
ＰＣＬ高分子フィラメントを省いたこと以外、管状の、圧縮耐性およびキンク耐性神経修復インプラントに関して実施例１に上記したとおりに、比較管状インプラントを作製した。
【００３５】
実施例３：圧縮耐性およびキンク耐性の成形インプラントの作製
使用したマンドレルの直径が１０ｍｍであったこと以外、上の実施例１に記載のとおりに、高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックスを作製した。高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックスの凍結乾燥後、チューブを縦方向に切断し、マンドレルから取り出す。次いで、得られた高分子補強コラーゲンマトリックスシートを、相対湿度９０％〜１００％の密閉チャンバー内で、室温で２〜４時間湿らせた。加湿後、シートをモールドに押しつけて、それを弓形状に成形した。その後、実施例１に記載のとおりに、マトリックスシートを、弓形状に保持しながら架橋し、すすぎ、再び凍結乾燥させた。
【００３６】
実施例４：圧縮耐性およびキンク耐性の成形インプラントの別の実施形態の作製
上の実施例１に記載のとおりに、高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックスを作製した。次いで、再構成コラーゲン繊維の第２の層を高分子繊維補強管状コラーゲンマトリックスに均等に分布させた。次いで、マンドレルを約４０〜５０ｒｐｍでゆっくり回転させて、繊維をマンドレルの周囲にしっかりと巻きつけ、このようにして、コラーゲンマトリックスの第２の層を形成した。
【００３７】
管状コラーゲンマトリックスの壁の厚さを正確に制御するように回転マンドレル上の管状コラーゲンマトリックスを２枚のプレートに押しつけることで過剰な溶液を除去することによって、管状コラーゲンマトリックスの２層中のコラーゲン繊維を部分的に脱水した。
【００３８】
次いで、得られた２層チューブを凍結乾燥させ、縦方向に切断し、チューブをマンドレルから取り出した。次いで、上の実施例３に記載のとおりに、得られた高分子補強２層コラーゲンマトリックスシートを湿らせ、その後、モールドに押しつけて、シートを弓形状に成形した。その後、実施例１に記載のとおりに、２層マトリックスシートを、弓形状に保持しながら架橋し、すすぎ、再び凍結乾燥させた。
【００３９】
実施例５：インプラントの特性評価
透過性
内径（ＩＤ）１．５ｍｍおよび長さ５〜６ｃｍの管状インプラントをまず、０．０１Ｍリン酸緩衝液ｐＨ７．０で水和させ、次いで、５ｍｇ／ｍｌのプローブ分子含有溶液５０μｌを充填した。プローブ分子には、グルコース（分子量１８０ダルトン）、ミオグロビン（分子量１６，０００ダルトン）、炭酸脱水酵素（分子量２９，０００ダルトン）、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ：分子量６７，０００ダルトン）、β−ガラクトシダーゼ（分子量４５６，０００ダルトン）およびブルーデキストラン（分子量２×１０６ダルトン）を含めた。神経修復インプラントの両端を鉗子で閉じた後、それらを１０ｍｌの０．０１Ｍリン酸緩衝液ｐＨ７．０が入ったチャンバーに入れ、室温で２４時間平衡化させた。神経インプラント膜に浸透したプローブ分子を、タンパク質に関してはブラッドフォードアッセイ、炭水化物に関してはアンスロン法によるアッセイによって測定した。
【００４０】
成形インプラントの透過性は、２つのチャンバーの間を成形インプラントで仕切った２コンパートメントチャンバーで測定した。プローブ分子を一方のチャンバーに入れ、成形インプラントに２４時間拡散させた。その後、上記のように、２４時間後に他方のチャンバー内のプローブ分子の量を測定した。
【００４１】
密度
管状インプラントをデシケーター内、Ｐ２Ｏ５上で２４時間乾燥させ、化学天秤（ＭｅｔｔｌｅｒモデルＡＥ２４０）を用いてそれらの乾燥重量を測定した。次いで、カリパス（ミツトヨ）を用いて長さ、ＩＤおよび外径（ＯＤ）を測定した。密度は、乾燥重量を体積［（πｒ２ＯＤＬ）−（πｒ２ＩＤＬ）］（式中、ｒＯＤ＝ＯＤの半径、ｒＩＤ＝ＩＤの半径、およびＬ＝インプラントの長さ）で割った値として計算した。非管状サンプルについては、インプラントの厚さ、面積および重量を測定し、それに応じて密度を計算した。
【００４２】
キンク耐性
管状インプラントを蒸留水で５分間水和させた。分度器の底辺に沿ってインプラントを並べ、インプラントの両端を折り曲げて、角度をつけた。キンク耐性の程度は、インプラントがキンクする角度として定義された。キンクは、管状インプラントの管腔の閉塞を引き起こす鋭角の屈曲として定義される。
【００４３】
縫合糸引き抜き強さ
管状インプラントを、その長手方向に切開し、水で５分間水和させた。３−０絹縫合糸を、長手方向のチューブの端からおよそ３ｍｍのところに配置し、機械的プラットフォーム試験台（Ｃｈａｔｉｌｌｏｎ  ＴＣＤ−２００，グリーンズボロ，ＮＣ）に取り付けた。サンプルを２．５４ｃｍ／分の速度でゆっくり引き離し、縫合糸が抜けた張力をＣｈａｔｉｌｌｏｎ  ＤＦＧＳ２デジタルフォースゲージにより測定した。
【００４４】
圧縮耐性
管状インプラントを水で５分間水和させた。サンプルをＣｈａｔｉｌｌｏｎ  ＴＣＤ−２００試験台上に配置した。チューブの壁が相互に接触するまでサンプルを１．２７ｃｍ／分の速度でゆっくり圧縮した。要した圧縮力をＣｈａｔｉｌｌｏｎ  ＤＦＧＳ２デジタルフォースゲージにより測定した。
【００４５】
成形インプラントの圧縮耐性は、インプラント壁が試験台の底部と接触するまでサンプルを圧縮したこと以外、同様の方法で測定した。
熱水転移温度（Ｔｓ）
熱水転移温度は、示差走査熱量計（Ｍｅｔｔｌｅｒ／Ｔｏｌｅｄｏ  ＤＳＣ８８２）を用いて測定した。サンプルをインプラントから打ち抜き、０．０１Ｍリン酸緩衝生理食塩水ｐＨ７．０  ２０μｌが入った４０μｌのアルミパンに入れ、密閉した。Ｔｓを加熱速度５℃／分で測定し、ピークを記録した。
【００４６】
下の表１は、管状インプラントのｉｎ  ｖｉｔｒｏ特性評価の結果をまとめたものである。
【００４７】
【表１】
2015527895.tif 000003
特性評価研究の結果は、高分子繊維補強管状インプラントが圧縮耐性とキンク耐性の両方があることを示した。インプラント膜は、多くの栄養分子および増殖因子に匹敵するサイズであるＢＳＡのサイズまでの分子に対して透過性である。熱水転移温度は、これまでの研究に基づき、インプラントに約６〜１２ヶ月のｉｎ  ｖｉｖｏ吸収時間があることを示した。Yuen, D., Ulreich, J.B., Zuclich, G., Lin, H.B. and Li, S.T., 2000, “Prediction of in vivo stability of a resorbable, reconstituted type I collagen membrane by in vitro methods” Trans. Sixth World Biomaterials Congress, 222頁を参照。
【００４８】
加えて、図５に示されるように、高分子繊維補強管状インプラントは、生理食塩水中で３７℃にて４週間インキュベーションを行った後でさえもキンク耐性を保持する。
実施例６：動物試験
神経修復インプラントを評価するために、ラット坐骨神経をモデルとして用いた。雌Ｌｅｗｉｓラット（２５０〜３００ｇ）にペントバルビタールナトリウムで麻酔し、次いで、切開部位の剃毛および清浄を行った後、坐骨神経を露出させた。
【００４９】
対照の自家移植片群では、坐骨神経の１０ｍｍ切片を摘出し、反転させ、１８０°回転させ、１０−０ナイロン縫合糸を用いて元の位置に縫合した。第２の対照群および実験群では、坐骨神経の５ｍｍセグメントを摘出し、結果として、切断した神経の退縮後に１０ｍｍの間隙が生じた。各神経断端の２ｍｍを、高分子繊維補強を行っていない１４ｍｍの管状インプラント（第２の対照群）の各端にまたは本発明の１４ｍｍの管状の、圧縮耐性およびキンク耐性神経修復インプラント（実験群）に挿入し、１０−０ナイロン縫合糸を用いて適当な位置に縫合し、結果として、１０ｍｍの間隙が生じた。坐骨神経の修復を１２週間および２４週間追跡した。
【００５０】
再生神経の中央部での横断面の光学顕微鏡写真を用いて組織学的および組織形態計測学的解析を行った。
実験群では、全ての管状の、圧縮耐性およびキンク耐性神経修復インプラントは最小の幾何学的変形でそれらの円形断面積を維持した。手術の１２週間後に、神経再生は堅牢であった。この時点で、インプラントの管腔空間の大部分は再生した軸索で満たされており、コラーゲン繊維は、部分的に分解されていたものの、依然として完全な外観を維持していた。
【００５１】
術後２４週目に、管腔は再生した軸索で完全に満たされていた。再生した神経コアは丸く、検体の大部分では、初期のインプラントは完全に分解され、吸収されていた。検体の一部では、神経コア組織とインプラントとの境界を確認することができなかった。
【００５２】
高分子繊維補強を行っていないインプラントを受けた対照群でもまた、神経再生は両時点においてかなり堅牢であった。対照神経インプラントの圧縮耐性が低いため、いくつかの神経インプラントの断面は細長い形状を示した。加えて、１２週間および２４週間の両時点の断面での再生神経の全体的サイズおよび形状は、各インプラントの収縮の程度の変動を反映して、動物間で異なっていた。対照インプラントのコラーゲン繊維の大部分は術後１２週目には吸収された。
【００５３】
自家移植片対照群では、１２週間および２４週間の両時点の神経再生は堅牢であった。再生は、主に自家移植片の神経鞘領域内に見られた。しかしながら、両時点の断面での再生神経の全体的サイズおよび形状は、自家移植片のサイズの固有の変動を反映して、動物ごとに異なっていた。
【００５４】
下の表２は、上記の組織形態計測学的研究の結果をまとめたものである。全ての修復群において、１２週から２４週まで有髄軸索数の増加が見られた。本発明のインプラントの使用は、対照の非補強インプラントと比べて、意外にも、両時点においてより多い数の有髄軸索をもたらした。本発明のインプラントを受けた動物が有する有髄軸索数は、１２週目の自家移植片群の動物と同等であり、２４週目の自家移植片群の動物より多かった。自家移植片群と比べた場合、本発明のインプラントは、有髄軸索の数、有髄軸索のサイズ、再生神経占有面積、および有髄軸索占有面積において極めて類似した結果を示した。この所見は、本発明のインプラントを用いた神経再生が、自家移植片を用いて得られるもの、すなわち、神経修復および再生の標準基準に匹敵することを示す。
【００５５】
【表２】
2015527895.tif 000004
本発明の移植によって促進される神経再生は、有髄軸索数とインプラント管腔断面積の間の線形相関という特徴を示した。図６に示されるように、１２週目および２４週目に測定したこれら２つのパラメータのプロットの相関係数はそれぞれ０．６１および０．７１であった。この所見は管腔空間内の軸索分布と一致していた。相関係数は、移植後の時間経過とともに大きくなり、２４週目の管腔空間には、１２週目に比べて有髄軸索が均一に分布することを示した。非補強対照インプラントはこのような相関を示さなかった。
【００５６】
この所見により、管状の、圧縮耐性およびキンク耐性神経修復インプラントが末梢神経の再生過程全体を通してその構造的完全性を有利に維持し得ることが確認される。現在利用できる市販のコラーゲンベースの神経修復製品は、短い間隙、すなわち、２．５ｃｍ未満の間隙の修復に推奨される。本発明の圧縮耐性およびキンク耐性神経インプラントの物理的および物理化学的特性は、上に示した動物試験の結果と合わせて考えると、本インプラントがヒトにおいて２．５ｃｍより長い神経間隙の橋渡しをするために使用可能であることを示す。
【００５７】
他の実施形態
本明細書に開示した特徴は全て、任意の組合せで組み合わせることができる。本明細書に開示した各特徴は、同じ、同等または同様の目的を果たす代替の特徴に置き換えることができる。従って、特に明示しない限り、開示した各特徴は、一般的な一連の同等または同様の特徴の一例にすぎない。
【００５８】
上記から、当業者ならば、本発明の必須の特徴を容易に確認することができ、その趣旨および範囲を逸脱せずに、本発明の様々な変更および修飾を行って、それを様々な使用および条件に適合させることができる。従って、他の実施形態もまた特許請求の範囲の範囲内である。
【図１Ａ】
2015527895.tif 000005
【図１Ｂ】
2015527895.tif 000006
【図２】
2015527895.tif 000007
【図３Ａ】
2015527895.tif 000008
【図３Ｂ】
2015527895.tif 000009
【図４】
2015527895.tif 000010
【図５】
2015527895.tif 000011
【図６】
2015527895.tif 000012
【国際調査報告】
2015527895.tif 000013
2015527895.tif 000014