(57)【要約】【課題】  血管内治療により、大動脈及び／又は動脈疾患をより効果的に治療するための大動脈及び／又は動脈留置用血管内留置型人工血管（エンドグラフト）を提供すること。【解決手段】  エンドグラフト１には、人工血管の形状を維持するステント２と、このステント２の周面を覆う被覆層３と、この被覆層３の外内周面を覆う生物活性保持層４とが設けられている。生物活性保持層４は、架橋エラスチンから構成される第１層５と、その外面でサイトカイン及び／又は細胞増殖因子を保持する第２層６とから構成されている。【選択図】        図１
2005058434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工血管の形状を維持する基材部と、この基材部の周面を覆う被覆層と、この被覆層の外周面又は内周面のうちの少なくともいずれか一方側の面を覆う生物活性保持層とを備えた動脈留置用血管内留置型人工血管であって、
前記生物活性保持層は、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を保持すると共に、架橋エラスチンを含む単層又は二層以上の層状体によって構成されていることを特徴とする動脈留置用血管内留置型人工血管。
【請求項２】
前記薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子は、前記生物活性保持層が生体によって分解吸収されることにより徐放されることを特徴とする請求項1に記載の血管内留置型人工血管。
【請求項３】
前記薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子は、血栓形成、線維化、細胞増殖を促すことで動脈壁のリモデリングを促進する生物活性を有することを特徴とする請求項1または２に記載の血管内留置型人工血管。
【請求項４】
前記薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子は、他の生物学的活性を示し動脈壁のリモデリングを促進することを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の血管内留置型人工血管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内の大動脈及び／又は動脈に生じた病変の血管内治療に使用される血管内留置型人工血管（エンドグラフト）の改良に関し、特に生物学的及び／又は薬理学的活性物質を含んだ架橋エラスチンを含有する物質に覆われ、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を徐放する表面を提供し、能動的に血栓形成、線維化、細胞増殖させる及び／又は他の生物学的活性を示し、大動脈及び／又は動脈壁のリモデリングを促進する効果を表す血管内留置型人工血管に関する。
【背景技術】
【０００２】
大動脈及び／又は末梢動脈に留置する従来型の血管内留置型人工血管（ステントグラフト）のほとんどは、ステンレスやＴｉ−Ｎｉ系形状記憶金属等の金属製ステントの内周面及び／又は外周面を、ポリエステルやe-PTFE（expanding polytetrafluoroethylene：ポリテトラフルオロエチレン）などの被覆材料にて覆う構造になっている。さらにその中枢側ではステントがむきだしの構造になっていることが多いが、これは留置に伴う固定、マイグレイション（migration）の防止、エンドリーク（endoleak）の防止のためである。ステントグラフトが留置された血管の様態によっては、ステントグラフトにより血流から遮蔽された動脈瘤や血管内腔、解離腔に血液が流入するエンドリークや、遮蔽された動脈瘤や血管内腔、解離腔に圧のかかるエンドテンション（endotension）が問題となり治療効果が得られない場合がある。かかる現象は従来のステントグラフトを用いた大動脈、動脈疾患に対する血管内治療の重大な問題点であった。このような問題に対して、従来の研究開発では、物理的・形態的なステントグラフトの改良により対処が試みられてきた。
【０００３】
また血管の再狭窄を防止することを目的として、抗ガン剤や抗血小板剤のような薬剤をステントまたはステントグラフトから徐放させる試みは既に認められ、特開平８−２２４２９７、特開平８−３３７１８、特開平２００１−１９０６８７に開示されている。しかしながら、径の大きい大動脈及び／又は比較的太い動脈に留置する自己拡張型を代表とする急激に形状が変化するエンドグラフトから、生物学的及び／又は薬理学的活性物質を徐放させ血栓形成、線維化、細胞増殖、器質化を促して血管壁のリモデリングを促進させ、留置に伴うエンドリークやエンドテンションなとの合併症を防止する試みは未だ開示されていない。
【０００４】
更に、従来のステントグラフトを用いた大動脈、動脈疾患に対する血管内治療の重大な問題点としては、感染に対する弱点が挙げられる。このため、感染部位へのステントグラフトの留置は禁忌とされている。つまり、血管内留置型人工血管を用いて、装着部位への感染を制御するというような発明はいまだ開示されていない。
【特許文献１】特開平８−２２４２９７号公報
【特許文献２】特開平８−３３７１８号公報
【特許文献３】特開平２００１−１９０６８７号公報
【特許文献４】国際公開番号ＷＯ０２／０９６９７８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、前記ステントグラフトから能動的に薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を徐放することができれば、遮蔽された動脈瘤や血管内腔の血栓化や線維化を促し、血管壁のリモデリングを促進することができる。これにより、前述のステントグラフトの留置に伴うエンドリークやエンドテンションなどの合併症を著しく減少することが可能であることに加え、長期の治療成績を改善することが可能となる。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大動脈及び／又は比較的大径の動脈疾患に対する非常に有効なエンドグラフトを提供することにある。
【課題を解決するための手段、発明の作用、及び発明の効果】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討に基づき、従来タイプのステントグラフトにおいて、ステントを覆う被覆層の周面に、生物活性保持層を設けた新規な構造を提供することにより、血管壁のリモデリングを大幅に促進させることに成功し、基本的には本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に係る動脈留置用血管内留置型人工血管は、人工血管の形状を維持する基材部と、この基材部の周面を覆う被覆層と、この被覆層の外周面又は内周面のうちの少なくともいずれか一方側の面を覆う生物活性保持層とを備えたものであって、前記生物活性保持層は、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を保持すると共に、架橋エラスチンを含む単層又は二層以上の層状体によって構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の人工血管（エンドグラフト）は、比較的大径の動脈系（つまり、大動脈、内径が約１０ｍｍ以上程度の動脈）に用いられるものであり、機能的には血栓形成・線維化・器質化を促して血管壁を再形成させる。例えば、動脈瘤が形成された場所に留置することにより、その動脈瘤によって膨らんだ部分を血流と隔絶してしまうというものである。これに対し、従来のステントグラフト（特許文献１〜３）は、比較的小径の動脈系に用いられることから、再狭窄の防止という観点からの研究開発がほとんどである。
【０００８】
基材部は、エンドグラフトの基本的な形状（前後両方向に開放する略筒形状）を維持する基本的な構造部分であり、例えばＳＵＳ３１６等のステンレススチール、Ｎｉ-Ｔｉ合金等の材質からなるパイプ、平板をレーザー加工することにより表面に所定のパターンを形成した略管状体やワイヤーにより形成したジグザグ状又は網目状の略管状体等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
被覆層は、基材部の周面のうち、表面または裏面のうちの少なくともいずれか一面側に設けることができる。被覆層の材料としては、例えばポリエステル、e-PTFE等の材質から構成することができ、血液を一部または完全に遮蔽する管状構造が好ましいが、その形状については目的の性質が得られるものであれば特に限定されない。
【０００９】
生物活性保持層は、架橋エラスチンを含む単層又は二層以上の薄層の構造を備えている。血管内に留置することから考えると、管状体であることが好ましいが、必ずしも管を形成している必要はない。生物活性保持層が単層の場合には、架橋エラスチンによって構成された層自体に、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を保持させる。また、生物活性保持層が二層以上の場合には、架橋エラスチンからなる第１層と、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子が結合可能な第２層とを設けることができる。第２層は、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を結合しやすく生体適合性に優れているものであればよい。そのような性質を備えた材質としては、例えばヘパリン、ヘパラン硫酸、デキストラン硫酸などの硫酸化多糖類、コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチンなどの蛋白質、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を結合する配列を有する合成ペプチド類などが例示される。特に、生物活性保持層が生体によって分解吸収されることにより薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子が徐放されるように構成したものが好ましい。
【００１０】
また、薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子が、血栓形成、線維化、細胞増殖を促すことで動脈壁のリモデリングを促進する生物活性を有するものを利用することにより、本発明の目的をよく達成することができる。そのような薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子として、例えば薬理学的活性を有する化合物であるトロンビンや、血栓形成、線維化、細胞増殖を促す化合物である塩基性線維芽細胞増殖因子（b-FGF）、β型形質転換増殖因子（TGF-β）、血小板由来増殖因子(PDGF)、血管内皮細胞増殖因子（VEGF）、肝細胞増殖因子（HGF）など、抗感染性を有する化合物であるリファンピシンなどを挙げることができる。これらの薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子は、一種類のみを選択して用いることもできるし、少なくとも二種類以上を組み合わせて用いることもできる。本発明では、特に、塩基性線維芽細胞増殖因子（b-FGF）、β型形質転換増殖因子（TGF-β）、血小板由来増殖因子(PDGF)、リファンピシン等が好ましく利用できる。
【００１１】
生物活性保持層には、動脈壁のリモデリングを促進する薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子を含むことが好ましいが、他の生物学的活性（例えば、抗菌活性など）を備えたものを含ませることができる。この場合に、他の生物学的活性のみを備えてもよいが、動脈壁のリモデリング活性と同時に備えさせることもできる。
【００１２】
架橋エラスチンとは、水溶性エラスチンと水溶性架橋剤とを備えた成形体であり、水溶性エラスチンの架橋反応により、被覆層の外周面及び／又は内周面に層状に被覆が可能となる。水溶性エラスチンとは、エラスチンを加水分解して得られる物質であり、例えば、動物の靭帯を熱シュウ酸処理して得られるα―エラスチン若しくはβ−エラスチン、エラスチンをアルカリエタノール処理して得られるκ−エラスチン、エラスターゼにより酵素処理した水溶性エラスチンおよびエラスチン生合性経路における前駆体であるトロポエラスチンを例示することができる。これらのエラスチンは、一種または二種以上を組み合わせて使用することができる。また、トロポエラスチンとしては、例えば、動物細胞からの抽出物、或いは遺伝子組換え法により得られるトロポエラスチン遺伝子産物などを使用することができる。
【００１３】
架橋エラスチンを得る反応には、エラスチンを構成アミノ酸中の塩基性アミノ酸（リシン、アルギニン、ヒスチジン：３種の合計は構成全アミノ酸組成中の約１モル％に相当する）の側鎖アミノ基を利用して、アミド結合させる多官能性の水溶性架橋剤が好適である。本発明に使用する水溶性架橋剤は、例えば国際公開番号ＷＯ０２／０９６９７８公報の手法に従い作製することができる。この架橋剤は分子中心領域に疎水性部を有するため、疎水性アミノ酸を多く含む水溶性エラスチン（疎水性アミノ酸は、構成全アミノ酸組成中の約９４％以上に相当する）と、疎水性相互作用により強固で安定した構造体を形成する。本発明に使用する水溶性架橋剤は、疎水性部を多く有する2官能性化合物の両末端を４−hydroxyphenyldimethyl-sulfoniummethylsulfate（４ヒドロキシフェニルジメチル−スルホニウムメチルメチルサルフェイト）で活性エステル化させたもので、疎水性アミノ酸を多く含むエラスチンと強固に安定した構造体を取り、かつ水系で取り扱える特徴を有する。
【００１４】
本発明によれば、比較的大径の動脈に留置されるエンドグラフトから、生物学的及び／又は薬理学的活性物質を徐放させることができるので、血栓形成、線維化、細胞増殖、器質化を促し血管壁のリモデリングを促進させることが可能となる。
また、架橋エラスチン層の厚さと生物学的及び／又は薬理学的活性物質の配合量とを調整すれば、エンドグラフト留置直後から数ヶ月程度までに渡って、活性物質を徐放させることが可能になる。このように本発明のエンドグラフトは、遮蔽された動脈瘤や血管内腔の血栓化や線維化を促し血管壁のリモデリングを促進することができ、かつエンドグラフトと血管壁の密着、器質的な治癒を促進することが可能なため、従来のステントグラフト留置に伴うエンドリークやエンドテンションなどの合併症を著しく減少することが可能となり、血管内治療における治療成績を劇的に改善することができる。
さらに、生物活性保持層に抗生剤等を使用すれば、エンドグラフトに抗感染性を付加することも可能であり、感染部位への留置などエンドグラフト留置による感染の危険性をより低減できる。その他にも適当な生物活性を備えた薬剤を付加することにより、エンドグラフトに各種生物学的活性を与えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は、下記の実施形態によって限定されるものではなく、その要旨を変更することなく、様々に改変して実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
【００１６】
＜エンドグラフトの構造＞
図１〜図３には、本実施形態のエンドグラフト１の構造を示した。エンドグラフト１には、人工血管の形状を維持するステント２（本発明における基材部に相当する）と、このステント２の周面を覆う被覆層３と、この被覆層３の内外両周面を覆う生物活性保持層４とが設けられている。
ステント２は、ステンレススチールにより、全体として前後両方向に開放する略円筒状に構成されている。このステント２は、ジグザグとされている。ステント２は、エンドグラフト１の縮小時から拡張時のサイズまで伸縮しつつ被覆材料の形状変化に追従可能である。
【００１７】
また、被覆層３はe-PTFEによって、ステント２の外周面を覆うように形成されている。被覆層３の内外両周面には、図３に示すように、生物活性保持層４が設けられている。生物活性保持層４は、二層に分けられている。このうち内側（つまり、被覆層３側）は架橋エラスチンからなる第１層５であり、外側は薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子が結合可能な第２層６である。第２層６は、例えばヘパリンから構成されており、例えばｂ−ＦＧＦが結合されている。なお、第１層５自体にも薬剤、サイトカイン及び／又は細胞増殖因子が結合することができるので、第１層５のみで生物活性保持層４を構成することもできるが、第２層６を設けることがより好ましい実施形態となる。
【実施例】
【００１８】
水溶性エラスチンの調製
エラスチン（Elastin Products 社製）１０ｇに対し、０．２５Ｍシュウ酸（特級、和光純薬社製）６０ｍｌを加え、１００℃にて１時間処理した。冷却後、遠心分離（３０００ｒｐｍ、３０分）し、上澄みを集め透析用セルロースチューブ（分離分子量：１００００、スペクトラポア社製）に入れ、脱イオン水に対して約１２０時間透析しシュウ酸を除去した。更に、メンブレンフィルター（孔径０．４５マイクロメートル、アドバンテック社製）にて濾過し、不溶微粒子を除去した。その後、濾液を凍結乾燥して水溶性エラスチンを得た。
【００１９】
水溶性架橋剤の調製
国際公開番号ＷＯ０２／０９６９７８公報の手法に従って、水溶性架橋剤を作製した。ドデカンジカルボン酸（アルドリッチ社製）０．６４ｇ（２．５mmol）と４−ヒドロキシフェニルジメチル−スルフォニウムメチルサルフェイト（サンセラー社製）１．３３g（５mmol）をアセトニトリル（和光純薬社製）３５mlに６０℃で溶解し、放冷後ジシクロヘキシルカルボジイミド１．０３ｇ（５mmol）を加え、２５℃で５時間攪拌を行った。その後反応中に生じたジシクロヘキシル尿素をガラスフィルターでろ過し除去した。更にろ液をエーテル７０mlに滴下して固化させた。該固形物を減圧乾燥して、水溶性架橋剤１．４ｇを得た。
【００２０】
＜実施例１＞
水溶性エラスチン７００mgに脱イオン水５７４７μlを加えて溶解させた後、水溶性架橋剤４２７mM水溶液を５５４μlおよびヘパリンナトリウム３５mgを加え、０．５％ヘパリン含有１０％水溶性エラスチン水溶液を作製した。該水溶液に対し、ステンレス製Zステント基材の外周面をe-PTFEにて被覆したエンドグラフトを浸し、減圧下で脱気操作を２時間行った。その後数回水洗いをし、エラスチン混合水溶液のエンドグラフト表面への過剰付着分を除いた。ガラス製密閉容器に移し、１２０℃で３０分間加熱し架橋エラスチン層を形成させた。冷却後、生理食塩水で１日間洗浄し、リガンドを持った架橋エラスチン多層エンドグラフトを得た。
【００２１】
＜実施例２＞
水溶性エラスチン７００mgに脱イオン水５７４７μlを加えて溶解させた後、水溶性架橋剤４２７mM水溶液を５５４μlを加え、１０％水溶性エラスチン水溶液を作製した。該水溶液に対し、ステンレス製Zステント基材の外周面をe-PTFEにて被覆した血管内留置型人工血管（エンドグラフト）を浸し、減圧下で脱気操作を２時間行った。その後数回水洗いをし、エラスチン水溶液のエンドグラフト表面への過剰付着分を除いた。ガラス製密閉容器に移し、１２０℃で３０分間加熱し架橋エラスチン層を形成させた。冷却後、生理食塩水で１日間洗浄し、架橋エラスチン単層エンドグラフトを得た。
【００２２】
＜実施例３＞
実施例１により作製したバイオアクティブエンドグラフトを、カテーテルシースよりディプロメント（deployment）を５回行った後、コーティングした架橋エラスチンが脱落していないか、架橋エラスチンに結合させたヘパリンをトルイジンブルー染色にて検討した。その結果、エンドグラフト表面はブルーに染まりヘパリンが脱落していないことが確認された（図４）。
【００２３】
＜実施例４＞
実施例１により作製したリガンドを持った架橋エラスチン多層エンドグラフトをb-FGF溶液（２μg/mL）に１２時間以上浸し、薬剤徐放能附加血管内留置型人工血管（バイオアクティブエンドグラフト）を作成した（Ｉ群）。また実施例２により作製したヘパリンリガンドを持たない架橋エラスチン単層エンドグラフトを得た後、b-FGF溶液（２μg/mL）に１２時間浸し、薬剤徐放能を持たない血管内留置型人工血管を作製した（II群）。ステンレス製Zステント基材の外周面をe-PTFEにて被覆したのみの架橋エラスチン、ヘパリン、b-FGFを全くコーティングしていない血管内留置型人工血管を作成した（III群）。以上の３群の血管内留置型人工血管を、実験動物（ラット）の皮下への移植実験を行った（図５）。
【００２４】
３週後に犠死させ、肉眼的に比較した結果、I群はII群、III群に比べ、血管内留置型人工血管周囲の血管新生、線維化が劇的に促進することを確認した（図６）。また、組織学的にも線維芽細胞の増生、血管新生、線維化が劇的に促進することを確認した（図７）。
組織所見より、図８で示したように被覆材料（e-PTFE）に対する、線維化層の比を算出した。その結果、表１に示すように、I群では有意に線維化層の比が高かった。
【表１】
2005058434.tif 000003
【００２５】
＜実施例５＞
実施例１に従いヘパリンリガンドを備えた架橋エラスチン多層エンドグラフトを得た後、125Iにて放射能標識したb-FGF溶液（２μg/mL）に１２時間浸し、薬剤徐放能附加血管内留置型人工血管（バイオアクティブエンドグラフト）を作製した。
また、実施例２よりヘパリンリガンドを持たない架橋エラスチン単層エンドグラフトを得た後、125Iにて放射能標識したb-FGF溶液（２μg/mL）に１２時間浸し、薬剤徐放能を持たない血管内留置型人工血管を作製して対照群とした。
作製した上記２種類のエンドグラフトを、実験動物（ラット）の皮下への移植実験を行い、１週後、２週後、３週後にエンドグラフトを周囲組織を含め摘出し、RIカウントをおこなった。バイオアクティブエンドグラフトよりのin vivoでのb-FGF放出能を対照群と比較したところ、図９に示すように、バイオアクティブエンドグラフトはin vivoでb-FGFを徐放していた。
【００２６】
＜実施例６＞
実施例１に従いヘパリンリガンドを備えた架橋エラスチン多層エンドグラフトを得た後、b-FGF溶液（２μg/mL）に１２時間浸し、薬剤徐放能附加血管内留置型人工血管（バイオアクティブエンドグラフト）を作製し、実験動物（ビーグル犬）の総頚動脈へ留置、反対側の総頚動脈へはステンレス製Zステント基材の外周面をe-PTFEにて被覆したのみの架橋エラスチン、ヘパリン、b-FGFを全くコーティングしていないエンドグラフトを留置した（図１０）。
実施例１により作製したバイオアクティブエンドグラフトを留置した総頚動脈壁は、架橋エラスチン、ヘパリン、b-FGFを全くコーティングしていないエンドグラフトを留置した総頚動脈壁に比べ、４週後で組織学的にエンドグラフトを留置した部位の内膜が劇的に増殖することを確認した（図１１）。
【００２７】
このように本実施形態によれば、比較的大径の動脈に留置されるエンドグラフトから、生物学的活性物質である例えばb-FGFを徐放させることができるので、血栓形成、線維化、細胞増殖、器質化を促し血管壁のリモデリングを促進させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、大動脈及び／又は比較的大径の動脈疾患に対して非常に有効なエンドグラフトを提供し、医療業に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態におけるエンドグラフトの側面図である。
【図２】エンドグラフトの側断面図である。
【図３】エンドグラフトの拡大側断面図である。
【図４】シース挿入前後におけるトルイジンブルー染色の変化を確認する写真図である。
【図５】ラット皮下移植実験の様子を示す写真図である。
【図６】移植３週間後におけるステント周囲組織を比較する写真図である。I郡では、II群及びIII群に比べて、ステント周囲の血管新生、線維化が促進されていることがわかる。
【図７】移植３週間後におけるステント周囲組織を比較する顕微鏡写真図である。図６と同じ結果を示している。
【図８】表１におけるパラメータの意味を説明するための断面模式図である。
【図９】放射性ヨウ素標識ｂ−ＦＧＦからのＲＩ−カウントの時間的減少の様子を示すグラフである。
【図１０】バイオアクティブステントグラフトをビーグル犬に移植するときの様子を示す写真図である。
【図１１】移植４週間後におけるステント周囲組織を比較する顕微鏡写真図である。（Ｂ）バイオアクティブエンドグラフトは、（Ａ）非コーティングエンドグラフトに比べて、内膜が劇的に増殖していた。
【符号の説明】
【００３０】
１…エンドグラフト
２…ステント
３…被覆層
４…生物活性保持層
５…第１層
６…第２層
【図１】
2005058434.tif 000004
【図２】
2005058434.tif 000005
【図３】
2005058434.tif 000006
【図８】
2005058434.tif 000007
【図９】
2005058434.tif 000008
【図４】
2005058434.tif 000009
【図５】
2005058434.tif 000010
【図６】
2005058434.tif 000011
【図７】
2005058434.tif 000012
【図１０】
2005058434.tif 000013
【図１１】
2005058434.tif 000014