(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の縁部と第２の縁部を有して管状に成形され、該第２の縁部は第１の縁部を越えて伸展して多数の層の重なり領域を形成し、該重なり領域の各層は互いに結合している、粘膜下組織を含む組織材料の第１シートと、
第１の縁部と第２の縁部を有し、前記第１シートの管と付着せしめられ、該第１の縁部と第２の縁部が、その下の第１シートの管を穿孔しないように前記管の長さ方向に沿って互いに縫合される粘膜下組織を含む組織材料の第２シートとを有する
一体的な多数層の移植片人工器官。
【請求項２】
前記第１シートから形成された管の第１の縁部と、反対側の第２の縁部とが、ほぼ互いに平行である請求項１に記載の人工器官。
【請求項３】
前記管が２層を有し、前記多層重なり領域が３層を有する請求項２に記載の人工器官。
【請求項４】
前記第１シートの重なり領域における、前記多層部分が、架橋剤処理によって相互に結合されている請求項１に記載の人工器官。
【請求項５】
前記管と前記第２シートとが、それらの組織を脱水する条件下で、前記組織を圧着することによって相互に融合している請求項４に記載の人工器官。
【請求項６】
前記架橋剤がグルタルアルデヒドである請求項４に記載の人工器官。
【請求項７】
前記重なり領域における前記多層部分が互いに縫合によって固定されていて、この重なり領域が前記第２シートに形成された縫合部分からずれている(offset)請求項１に記載の人工器官。
【請求項８】
前記管と前記第２シートとが、それらの組織を脱水する条件下で、前記組織を圧着することによって相互に融合している請求項７に記載の人工器官。
【請求項９】
前記組織材料が、温血脊椎動物の外腔筋層と、少なくとも粘膜層の管腔部とから剥離した腸管粘膜下組織を有する請求項１に記載の人工器官。
【請求項１０】
前記管が、前記シートの外腔面が該管の外部に接するように形成されている請求項１に記載の人工器官。
【請求項１１】
第１の縁部と第２の縁部を有して管状に成形され、該第２の縁部は第１の縁部を越えて伸展して多数の層の重なり領域を形成し、該重なり領域の各層は互いに結合している、粘膜下組織を含む組織材料の第１シートと、
第１の縁部と第２の縁部を有し、前記管と付着せしめられ、該第２の縁部は第１の縁部を越えて伸展して、その下の管を穿孔しないようにそれ自身に縫合される粘膜下組織を含む組織材料の第２シートとを有する
一体的な多数層の移植片人工器官。
【請求項１２】
前記第１シートから形成された管の第１の縁部と、反対側の第２の縁部とが、ほぼ互いに平行である請求項１1に記載の人工器官。
【請求項１３】
前記重なり領域における、前記多層部分が、架橋剤処理によって相互に結合されている請求項1１に記載の人工器官。
【請求項１４】
前記管と前記第２シートとが、それらの組織を脱水する条件下で、前記組織を圧着することによって相互に融合している請求項１３に記載の人工器官。
【請求項１５】
前記架橋剤がグルタルアルデヒドである請求項13に記載の人工器官。
【請求項１６】
前記重なり領域における前記多層部分が互いに縫合によって固定されていて、この重なり領域が前記第２シートに形成された縫合部分からずれている(offset)請求項1１に記載の人工器官。
【請求項１７】
前記管と前記第２シートとが、それらの組織を脱水する条件下で、前記組織を圧着することによって相互に融合している請求項１１に記載の人工器官。
【請求項１８】
前記組織材料が、温血脊椎動物の外腔筋層と、少なくとも粘膜層の管腔部とから剥離した腸管粘膜下組織を含む請求項１１に記載の人工器官。
【請求項１９】
第１の縁部および第２の縁部を有する粘膜下組織を含む組織材料の第１シートを巻き付けて管を形成し、このとき該第２の縁部は第１の縁部を越えて伸展して多数層の重なり領域を形成する工程と、
この重なり領域の各層を互いに結合させる工程と、
前記管の上に、第１の縁部と第２の縁部を有する第２シートを巻き付ける工程と、
該第２シートの第２の縁部をその下の第２シートに、前記管の長さ方向に沿って、前記管を穿孔しないように固定する工程と、
脱水条件下で前記管と前記第２シートを互いに圧着する工程とを含む
粘膜下組織を含む組織材料のシートを有する管状人工器官を作成する方法。
【請求項２０】
前記第２シートの第１の縁部および反対側の第２の縁部を、前記管の長さ方向に沿って、前記管を穿孔しないように、互いに縫合する請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２シートの第２の縁部は第２シートの第１の縁部を越えて伸展し、前記管を穿孔しないように、前記管の長さ方向に沿って縫合される請求項19に記載の方法。
【請求項２２】
所定の径を有する心軸を選択する工程と、
水透過性のストリップの上に、第１の縁部および第２の縁部を有する粘膜下組織を含む組織材料の第１シートを巻き付けて粘膜下組織管を形成し、このとき該第２の縁部は第１の縁部を越えて伸展して多数層の重なり領域を形成する工程と、
前記粘膜下組織管を架橋剤を含む溶液に接触させる工程と、
前記粘膜下組織管の上に、第１の縁部と第２の縁部を有する粘膜下組織を含む組織材料の第２シートを巻き付ける工程と、
該第２シートの第１の縁部および反対側の第２の縁部を、前記粘膜下組織管の長さ方向に沿って、粘膜下組織管を穿孔しないように、互いに縫合する工程と、
脱水条件下で前記粘膜下組織管と前記粘膜下組織第２シートを心軸に対して圧縮する工程とを含む
粘膜下組織のシートからなる管状人工器官を作成する方法。
【請求項２３】
請求項２３の方法に加えてさらに、心軸の上に粘膜下組織第１シートを巻き付ける前に水透過性素材のストリップを心軸に巻き付ける工程を含み、管状人工器官を形成した後でこのストリップを心軸から除去することで、心軸から該管状人工器官を取り外すことを補助することを特徴とする請求項22の方法。
【請求項２４】
請求項２４の方法に加えてさらに、前記粘膜下組織管を架橋剤を含む溶液に接触させた後で、かつ、前記第２シートを粘膜下組織管に重ねる前に、該粘膜下組織管を粘膜下組織の脱水条件下で前記心軸に圧縮させることを含む請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記架橋剤溶液が約0.1〜1.0%のグルタルアルデヒドを含む請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記心軸が管腔空間を有する中空な多孔管であり、かつ前記粘膜下組織を圧着させる工程が、該心軸の管腔に真空をかけることによって達成される請求項23に記載の方法。
【請求項２７】
前記粘膜下組織管および粘膜下組織第２シートを圧着させる工程のときに、該管および第２シートを加熱する請求項23に記載の方法。
【請求項２８】
前記粘膜下組織管および粘膜下組織第２シートを圧着する工程を、圧着室を用いて行う請求項23に記載の方法。
【請求項２９】
所定の径を有する心軸を選択する工程と、
水透過性のストリップの上に、第１の縁部および第２の縁部を有する粘膜下組織を含む組織材料の第１シートを巻き付けて粘膜下組織管を形成し、このとき該第２の縁部は第１の縁部を越えて伸展して多数層の重なり領域を形成する工程と、
脱水条件下で前記粘膜下組織管を心軸に対して圧縮する工程と、
前記重なり領域の各層を互いに縫合する工程と、
前記粘膜下組織管の上に、第１の縁部と反対側の第２の縁部を有する粘膜下組織を含む組織材料の第２シートを巻き付ける工程と、
該第２シートの第１の縁部および反対側の第２の縁部を、前記粘膜下組織管の長さ方向に沿って、粘膜下組織管を穿孔しないように、互いに縫合する工程と、
脱水条件下で前記粘膜下組織管と前記粘膜下組織第２シートを心軸に対して圧縮する工程とを含む
粘膜下組織のシートからなる管状人工器官を作成する方法。
【請求項３０】
請求項29の方法に加えてさらに、心軸の上に粘膜下組織第１シートを巻き付ける前に水透過性素材のストリップを心軸に巻き付ける工程を含み、管状人工器官を形成した後でこのストリップを心軸から除去することで、心軸から該管状人工器官を取り外すことを補助することを特徴とする請求項29の方法。
【請求項３１】
前記心軸が管腔空間を有する中空な多孔管であり、かつ前記粘膜下組織を圧着させる工程が、該心軸の管腔に真空をかけることによって達成される請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
前記粘膜下組織管および粘膜下組織第２シートを圧着させる工程のときに、該管および第２シートを加熱する請求項30に記載の方法。
【請求項３３】
前記粘膜下組織管および粘膜下組織第２シートを圧着する工程を、圧着室を用いて行う請求項30に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は種々の医療用途に適した移植可能な生物組織移植片構成物、およびかかる移植片構成物を作成するプロセスに関する。より詳細には、粘膜下組織を利用して径の異なる管状多層構成物を成形することである。この組織移植片構成物は、動脈や静脈移植片、尿管や尿道置換体、および種々の導管やシャント（短絡）などに用いられる。
発明の背景
外科的技術分野の研究者は、損傷した組織構造または疾患組織構造、特に骨および靱帯や腱等の結合組織を置換または修復し、骨折の治癒を早める移植片として使用する新規な技術および材料を長年にわたって研究してきた。例えば、今日の整形外科医にとっては、自原性または同種異型原性（allogenous）の膝蓋骨腱を採取して断裂した十字靱帯の置換に使用することは極めて普通である。かかる技術の外科的手法は極めて周知である。更に、生理学的構成物の再建（reconstruction）または置換に使用するプラスチック、金属および/またはセラミック材料から成形した移植可能な人工器官は外科医に普及してきた。これらの人工器官は広く使用されているが、今日利用可能な外科的埋込（移植:implanted）人工器官は、患者にとって未だ付随するリスクが多い。従って、外科医は骨、腱、靱帯およびその他の機能的組織構成物の外科的修復に使用できる非免疫原性で引張り強度の高い移植片材料を必要としている。
プラスチックおよびポリマー材料が医療用途に欠点を有するので、最近では研究者は、移植片として、また損傷組織や疾患組織の修復用に使用する生物性組織の開発研究を行っている。プラスチックおよびポリマーはいくつかの望ましい機械的性質(例えば引張り強度)を有することもあるが、一方でプラスチックは感染する（become infected）ことが発見され、血管に用いると血栓形成を誘発すると報告された。
最近、自然組織からなる管状人工器官はヒト患者の疾患血管または損傷血管の外科的修復または置換に広く使用されている。自然組織の人工器官は一般に、自原性（autogenous）人工器官、相同性(homologous)人工器官および異質性(heterologous)人工器官の3グループに分類される。自原性材料の組織人工器官は患者自身の身体から採った組織で作られる(例えば、伏在静脈移植片)。この種の人工器官を使用することで移植人工器官の拒絶反応の可能性が除かれるが、患者にとってリスクを伴う広範囲で時間のかかる外科的介入を必要とする。相同性な自然組織人工器官は他のヒトから採った組織で作られるが、異質性自然組織人工器官は異なる種から採った組織から作られる。血管および尿管の人工器官として、相同性および異種性臍帯管を利用した例は米国特許第3,894,530号、3,974,526号および3,988,782号に開示されている。
更に、サコ(Yoshio Sako)による「胸大動脈における自原性静脈および心膜移植片の伸長防止(Prevention of Dilation in Autogenous Venous and Pericardial Grafts in the Thotacic Aorta）」(Surgery, 30, pp. 148-160(1951))、およびアレン(Robert G. Allen)とコール(Francis H. Cole, Jr.)による「心膜管移植片を用いる修正ブレロック・シャント(Modified Blalock Shunts Utilizing Pericardial Tube Grafts)」(Jour.Pediatr.Surg.,12(3),pp.287-294,(1977))の中で、心膜組織のシートから作成した自原性血管人工器官が開示されている。ブタ心膜組織のシートから作成した異質性血管人工器官がオルンボルドら(Ornvold K.)、「実験および臨床移植後の安定化ブタ心膜の構造変化(Structural Changes of Stabilized Porcine Pericardium after Experimental and Clinical Implantation)」(Proc. Eur. Soc. for Artif. Organs, Vol. VI.ジュネーヴ、スイス(1979))によって開示されている。
管状血管人工器官に必要な特性は、生物学的適応性(biological compatibility)、適切な長さ、耐感染性、耐生物分解性、非血栓形成および非動脈瘤形成である。本出願に使用する用語「生物学的適応性」は人工器官がその意図する使用の生体内環境で非毒性であり、患者の生理システムによって拒絶されない(すなわち、非抗原性)であることを意味する。更にこの人工器官は、多種多様な長さ、径および形状(例えば、直線状、曲線状、二又状)に経済的なコストで作成でき、患者身体および同種または異種の他の管状人工器官に容易に吻合することができ、使用に際して寸法安定性を示すことが望ましい。
米国特許第4,902,508号が開示するように、腸管粘膜下組織からなる血管移植片構成物は既に記載されており、損傷血管組織または疾患血管組織の置換に使用されていた。血管移植片構成物は、適当な径のガラス棒を粘膜下組織管腔に挿入し、粘膜下組織の継ぎ目沿いに手で縫合して作成されていた。粘膜下組織血管移植片は手術中無菌状態で作成され、通常、外科医が作成するのに約30分を要する。そこで、手術中に移植片構成物の作成に時間を費やすことを避けるために、径の違う移植片を予め作成、滅菌しておくことが望まれる。
正確な長さ、および形状の管状人工器官を準備することで移植の簡便性が増し、移植の機能性が高まる。例えば、意図する用途には長すぎる管状人工器官は移植後に屈曲することもあるし、短すぎる人工器官を移植すると吻合の両端に過剰な張力が生じることになり、吻合に傷害を与える。従って、実質的な損傷を与えることなくその両端間の任意の箇所で所望の長さに横断的に切断できるような管状人工器官の、径が様々に異なる一揃いのセットを提供することが極めて望まれる。
本発明は粘膜下組織からなる管状人工器官、およびかかる人工器官の作成方法を示すものである。本発明で作成する粘膜下組織は、生物学的に適合性であり、損傷ホスト組織または疾患ホスト組織の修復を促進する非血栓形成移植片材料としてこれまで記述されている。多数の研究が示すように、温血脊椎動物の粘膜下組織は、下部尿路、体壁、腱、靱帯、骨、心血管組織および中枢神経系を含む数多くの生体内ミクロ環境で、移植後にホスト組織の増殖、およびホスト組織構造の再造形と再生を誘発する。移植が行われると、細胞の浸潤および急速な新生血管形成が観察され、粘膜下組織材料がホスト置換組織内に部位特有の（site-specific）構造特性および機能特性を伴って再造形される。
粘膜下組織は、ブタ、ウシ、ヒツジまたはその他の温血脊椎動物を含む食肉生産のため育成された動物から集められた、様々の組織源から採取される。より詳細には、粘膜下組織は、温血脊椎動物の消化管、気道、腸管、尿管または生殖管を含む種々の組織源から単離される。一般的には、粘膜下組織はこれらの組織源から、平滑筋層および粘膜層の両方から粘膜下組織を剥離させて作成される。腸管粘膜下組織の作成は米国特許第4,902,508号に説明および請求されていて、この開示を本明細書に明白に引用して援用する。膀胱粘膜下組織およびその作成は米国特許第5,554,389号に記述され、この開示を本明細書に明白に引用して援用する。胃の粘膜下組織も同様な組織加工技術を用いて得られ、特徴が説明されている。その技術は1996年12月10日に提出された米国特許出願第60/032,683号、「胃粘膜下組織由来の組織移植片」に開示されている。概説すると、胃粘膜下組織は胃の切片から腸管粘膜下組織の作成方法に類似な手順で作成される。最初に、胃組織の切片を縦方向の摺擦運動で摩耗させ、外層(特に平滑筋層)および粘膜層の内腔部を取り除く。得られた粘膜下組織は厚みが約100-約200μmであり、主に(98%以上)無細胞、好酸性染色(H&E染色)細胞外基質物質からなる。
発明の要約
本発明によって、粘膜下組織から成る埋込（移植）可能な管状人工器官が作成される。管状構成物は粘膜下組織を多層管状に巻いた粘膜下組織の第1シート、および粘膜下組織の管の周囲を覆う粘膜下組織の第2シートから成る。粘膜下組織の第2のシートは粘膜下組織の管の上に重ねて巻かれ、その一方の縁はこの第２のシートに接触する。反対側の第2の縁は、第1の縁に縫合されるか、もしくははじめの縁の上を越えて伸張されて第2シートに縫合される。本発明の多層管状移植片構成物は液漏れのしない（fluid-tight）継ぎ目を有するように作成され、移植片構成物で置換される内因性組織に適合するように成形される。
更に本発明によって、移植片の長さ方向に沿った継ぎ目を有し、かつこの継ぎ目は、継ぎ目を通って管腔から管外への液体移動に耐えるように密封されているような、管状の埋込可能な移植片構成物を作成するプロセスを提供する。本発明の粘膜下組織管状構成物を作成する一つの方法は、以下のような手順を含む。
A．粘膜下組織のシートを心軸の周囲に重ねて多層の重なり領域を有する粘膜下組織の管を形成するステップ、
B．重なり領域の粘膜下組織層を相互に固定するステップ
C．粘膜下組織の第2シートを粘膜下組織の管に重ねて粘膜下組織の第2の管を形成させ、第2の管の継ぎ目を縫合糸で密封するステップ、および
D．粘膜下組織の重なった層を脱水条件下で圧着するステップ、
本発明は粘膜下組織のシートからなる多層管状移植片構成物の構築を可能とし、形成した管状人工器管の壁は管の管腔から外表面に直接連結する穿孔を含んでいない。本発明の多層管状人工器官は血管に適用しても漏洩や破損を来さない十分な強度および耐久性を有する。
【図面の簡単な説明】
部品の配置および特定部品を含む発明の好ましい実施例を示す添付図面を参照して、本発明を更に説明する。これらの図面は本発明の好ましい実施例を例示する本明細書の一部をなすものであり、本発明の範囲を制限するものと考えてはならない。
図1は圧着室の斜視図であり、粘膜下組織が圧着室の管腔に挿入された心軸を覆っている。
図2は請求項1の圧着室の断面図である。
図3は心軸の周りに螺旋状に巻かれた粘膜下組織の単一ストリップの透視図である。
図4は粘膜組織で覆われた心軸の断面図であり、心軸の一端が密封されていて開放端側から真空を引く。
図5aは多孔質の心軸に巻かれた水透過性材料の単一ストリップの斜視図である。
図5bは水透過性材料の単一ストリップおよび粘膜下組織の第1シートで覆われた多孔性心軸の透視図である。
図5cは水透過性材料の単一ストリップ、粘膜下組織の第1シートおよび粘膜下組織の第2シートで覆われた多孔性心軸の斜視図である。
好ましい実施例の詳細な説明
埋込可能な生物組織管状人工器官は多くの医療用途への適用が望まれている。本発明は任意の長さ、任意の直径の多層生物組織移植片構成物を提供する。本製品は管状構成物や導管が望まれる様々な医療用途に適するように使うことができる。可能な用途の例には、動脈および静脈移植片、尿管および尿道置換物、種々の管路および短絡（シャント）が含まれる。本発明の管状構成物を作成するプロセスは、米国特許第4,902,508号に拠って粘膜下組織のシートを作成すること、およびこの組織を適切な直径の心軸の周りに重ね合わせて粘膜下組織の管を作成することが含まれる。粘膜下組織のシートは心軸の周りに複数回巻き付けられて粘膜下組織の多層管を形成することができる。次に、粘膜下組織の第2のシートを、作成した粘膜下組織の管の周りに巻き付け、この第2シートの縁は移植片構成物に縫合されて、管の長さ方向に沿った水漏れのない（water tight）継ぎ目を形成する。次に、粘膜下組織は脱水条件下で圧着され、任意に加熱されて本発明の一元性（一体の：unitary）管状人工器官が作成される。
本発明の移植片構成物の作成に使用するのに適切な粘膜下組織は、自然な関連性のある（naturally associated）細胞外基質タンパク質、糖タンパク質およびその他の要素を含む。より詳細には、本発明に使用する粘膜下組織は、腸管粘膜下組織、胃粘膜下組織、膀胱粘膜下組織および子宮粘膜下組織を含む。腸管粘膜下組織、より具体的には、小腸粘膜下組織は好ましい材料の一つである。
適切な腸管粘膜下組織は通常、筋層および少なくとも粘膜管腔部の両方から離層した粘膜下組織からなる。本発明の一つの実施例では、腸管粘膜下組織は、粘膜下層と、脊椎動物の種に依存して層の厚みと定義が異なるとされている粘膜筋板および緻密層を含む粘膜基底部とを含む。
本発明に拠って使用する腸管粘膜下組織の作成は米国特許第4,902,508号に記述されている。好ましくはブタ、ヒツジ、またはウシ種(その他の種を除外するものではない)から採取した脊椎動物の腸管切片を縦方向の摺擦運動を用いて摩耗させて、平滑筋組織と、最内部層、すなわち粘膜の管腔部分からなる外層を取り除く。粘膜下組織を生理食塩水で洗浄し、任意に滅菌する。
粘膜下組織はホストに移植されると組織移植片として再造形を受け、内因性組織の成長を誘発する。血管移植片、膀胱およびヘルニアの修復、腱および靱帯の修復および置換、皮膚移植片に成功裏に利用されている。この種の用途では、移植片構成物は構成物が置換した組織再生の基質として作用するほかに、内因性組織の再生を促進または誘発する。この再造形プロセスに共通して見られる現象には、広範囲かつ極めて急速な新血管造成、顆粒間葉細胞増殖、移植された腸管粘膜下組織材料の生物分解/吸収および免疫拒絶反応を起こさないことなどがある。
本発明の管状粘膜下組織移植片構成物の滅菌には、グルタルアルデヒドなめし、酸性pHでのホルムアルデヒドなめし、酸化プロピレンまたは酸化エチレン処理、ガスプラズマ滅菌、ガンマ線照射、電子ビーム照射、過酢酸滅菌などの通常の殺菌技術を用いることができる。滅菌技術では、粘膜下組織の機械的強度、構造およびバイオトロピック特性に悪影響を及ぼさない方法が好ましい。例えば、強力なガンマ線照射は粘膜下組織シートの強度を損なうことがある。好ましい滅菌技術には、移植片を過酢酸にさらすこと、1-4Mradでのガンマ線照射(より好ましくは1-2.5Mrad)、酸化エチレン処理またはガスプラズマ滅菌などがあり、最も好ましい滅菌方法は過酢酸による滅菌である。一般的には、粘膜下組織を2種類以上の方法で滅菌する。粘膜下組織を、例えば、化学処理で滅菌した後に組織をプラスチックまたはホイルラップにくるみ、電子ビームまたはガンマ線滅菌方法で再滅菌する。
粘膜下組織は水和状態または脱水状態で貯蔵することができる。凍結乾燥または空気乾燥した粘膜下組織は再水和させて、バイオトロピック特性および機械的特性を著しく損なうことなく、本発明に拠って使用することができる。
粘膜下組織のシートは米国特許第5,275,826号(この開示は本明細書に明白に引用して援用する)に記載されるように調整して、粘膜下組織の粘弾性特性を変えることができる。実施例の一つでは、筋層および粘膜の管腔部から離層した粘膜下組織を調整して、わずか20%の伸び（strain）を持つように調整する。粘膜下組織を伸長、化学処理、酵素処理によって、または組織を他の環境因子にさらすことによって調整する。実施例の一つでは、腸管粘膜下組織のストリップを縦方向および横方向に引き延ばして調整して、腸管粘膜下組織ストリップの伸びをわずか20%にする。
一つの実施例では、粘膜下組織は、移植片構成物が成形される粘膜下組織の長さよりも長くなるように、移植片材料を縦方向に引き延ばして調整される。伸長による組織の調整法の一つは粘膜下組織に3〜5サイクルの所定の荷重をかけることである。1サイクルは、移植片材料に荷重を5秒間かけることと続けて10秒間ゆるめることからなる。3〜5サイクルで、伸びが減少した、伸びた状態の移植片材料が得られる。移植片材料はすぐに原寸法に復帰せずに「引き伸ばされた」寸法を保持する。移植片材料を横方向に任意に伸長して予備調整することもできる。
一つの実施例では、予想極限荷重の50%を用いて粘膜下組織を伸長する。「極限荷重」とは、組織の損傷を引き起こさずに、粘膜下組織に適用できる最大荷重(すなわち、組織の破断点)を言う。所定の粘膜下組識のストリップの極限荷重は、材料源および厚みに基づいて予測することができる。従って、伸長による組織の一つの調整法は、粘膜下組織に予想極限荷重の50%を3〜10サイクル適用することである。各サイクル毎に移植片材料に荷重を5秒間かけ、次に10秒間ゆるめる。得られた調整粘膜下組織は伸びが30%未満であり、更に、一般的には伸びは約20-約28%である。好ましい一実施例では、調整粘膜下組織の伸びはわずか20%である。ここで使用した用語「伸び(strain)」は、組織に荷重をかけ組織が伸長したときに、組織が破損する前の組織の最大伸び量を言う。荷重をかける以前の組織長さの百分率で表される。このように調整された粘膜下組織ストリップは管状構成物の作成に用いることができる。または管状構成物の作成後に調整を施すこともできる。
本発明の管状移植片構成物は多層構成物で作成され、粘膜下組織の第1シートが粘膜下組織の管状に成形された上に第2シートが重なる。使用する粘膜下組織のそれぞれのシート寸法は重要でなく、「粘膜下組織のシート」とはここでは、1種もしくはそれ以上の脊椎動物種由来の素材または器官から取った様々な寸法・形状の粘膜下組識を含む。粘膜下組織の第2シートを心軸上に層状に積み重ねた後に、重なり合った部分に圧力をかけて粘膜下組織を心軸に圧着させる。好ましい実施例では、心軸の表面は水透過性である。ここで使用する用語「水透過性な表面」は水吸収性の表面、ミクロポアまたはマクロポアの表面を含む。マクロポア材には、プラスチック、金属、セラミックまたは木で作成された多孔板または網が含まれる。
好ましい一実施例では、粘膜下組織の多層を脱水条件下で圧着する。用語「脱水条件」は粘膜下組織からの水分除去を促進または誘導するすべての機械的または環境的状態を含めて定義する。圧着粘膜下組織の脱水を促進するために、圧着組織の二表面の少なくとも一表面は水透過性である。組織の脱水は、吸収材料の適用、組織の加熱または圧着外表面を通して空気を吹き付けることなどによって、更に任意に促進することができる。
一般的に、粘膜下組織は、外腔表面と管腔（内腔：luminal）表面とを有する。管腔表面は器官源の管腔に面する粘膜下組織の表面であり、一般的に生体内で内側粘膜層に隣接している。一方、外腔表面は器官源の管腔に面してはいない粘膜下組織の表面であり、通常生体内では平滑筋組織に接している。実施例の一つでは、粘膜下組織の1つ以上のシートが、管腔表面側が心軸の表面に接するように心軸上を覆っている。こうして、粘膜下組織シートの管腔表面が作成された粘膜下組織の管の内腔と面する。しかし、外腔表面側が、作成された管状構成物の内腔に面するように1つ以上の粘膜下組織シートから作成することもできる。
実施例の一つに拠って管状人工器官を製造する。この人工器官は、粘膜下組織の管状に成形された粘膜下組織の第1シートと、粘膜下組織管の周りを覆い、かつ密着している粘膜下組織の第2シートとから成り、粘膜下組織の第2シートの縁片から形成される継ぎ目は縫合されて水密着性シールを形成している。粘膜下組織の管は粘膜下組織の第1シートから成り、第1の縁および対向する第2の縁を有し、管状に成形されている。第1シートの第2の縁は第1シートの第1の縁を越えて伸展して、粘膜下組織の多層重なり領域を形成する。ここで使用した「重なり領域」とは、管状に形成された粘膜下組織の第1シートの第1の縁と第2の縁との間に伸展した、重なり角度(θ)で規定される多層管の部分を言う(図5b参照)。重なり領域の粘膜下組織層は当業者に周知な標準的な技術を用いて相互に固定される。または、粘膜下組織の層は組織をグルタルアルデヒドで処理し、かつ重なった組織層を以下に説明するように「真空圧着」で相互に固定することができる。
実施例の一つでは、重なり領域の粘膜下組織の多層を、例えばホルムアルデヒドまたはより好ましくはグルタルアルデヒド等のアルデヒドの架橋剤で処理して相互に固着させることができる。実施例の一つでは、粘膜下組織の管に形成した継ぎ目を「点溶接（spot  welding）」して縁片が緩まないように確保する。この実施例に拠ると、χ%のグルタルアルデヒド(またはその他の架橋剤または接着剤)で湿らせたQチップが重なり領域に沿って摺擦して継ぎ目を形成する。χの値は約0.1〜約1.0%、より好ましくは約0.5%であるが、継ぎ目の幅と、グルタルアルデヒド濃度と、破断圧を決定する巻き数との間には関係性がある。実施例の一つでは、移植片構成物全体をグルタルアルデヒドの希釈液(グルタルアルデヒド約0.1〜約1.0%)中に浸漬し、次に脱水条件下で圧着して粘膜下組織の管の多層部分を相互に固定する。更に、重なり領域の粘膜下組織の多層を相互に縫合してもよく、一つの実施例では、重なり領域の組織は架橋剤処理を行わない状態で固定される。
好ましい一実施例では、粘膜下組織の第1シートで形成された粘膜下組織の管は、図1および5bに示すように、粘膜下組織の第1シートの第1の縁および反対側の第2の縁が相互に実質的に平行になるように成形することができる。この実施例では、粘膜下組織のシートを多層からなる管状に巻く。一般的には、粘膜下組織の管は粘膜下組織の二層からなり、重なり領域は粘膜下組織の三層からなる。
本発明の移植片構成物は更に粘膜下組織の第2シートを含み、第2シートは粘膜下組織の管の外表面に密着している。一つの実施例では、粘膜下組織の第2シートの第1の縁および反対側の第2の縁は、粘膜下組織の管の長さに沿ってその下の粘膜下組織管に穿孔することなく縫合されている。別の実施例では、第2シートの第2の縁が第2シートの第1の縁の上に伸長し、その下の粘膜下組織管を穿孔することなく、粘膜下組織の第2シートに縫合されている。
好ましい実施例では、粘膜下組織の管の重なり領域は粘膜下組織の第2シートに形成した縫合位置からずれている(すなわち、重なり領域は第2シートの縫合領域に接触していない)。一つの実施例では、粘膜下組織の第2シートに形成した縫合は、粘膜下組織の管周囲に沿って、重なり領域との関係で90〜180°に位置し、一実施例では縫合は、重なり領域との関係で、粘膜下組織の管周囲に沿って180°ずれた場所に位置する(図5c参照)。
実施例の一つによれば、管状人工器官は粘膜下組織の第1シートから成り、相互に実質的に平行な第1および第2の縁を有し、重なり領域を持つ多層管状に巻かれていて、重なり領域では第1の縁および第2の縁は形成した管で実質的に相互に平行で、重なり領域の層は縫合または架橋剤に曝すことで相互に固定されている。管状構成物は更に、形成された粘膜下組織の管外表面に接着した粘膜下組織の第2層から成り、第2シートは相互に実質的に平行な第1の縁および第2の縁を有し、粘膜下組織の管の周囲を覆っていて、第1の縁および第2の縁が相互に縫合されて固定されている。
実施例の一つに拠って、本発明の管状人工器官は次のステップから作成される。最終の構成物の好ましい直径に適合する直径の心軸を選択するステップ。一般的に、心軸は円筒形であり、好ましい実施例では水を透過させる中空な管から成る。第1の縁および対向する第2の縁を有する粘膜下組織の第1シートを心軸上に重ねて粘膜下組織の管を作成するステップ。ここで、粘膜下組織の第1シートの対向する第2の縁は粘膜下組織の第1シートの第1の縁を越えて伸展して粘膜下組織の多層重なり領域を形成する。次に、重なり領域の粘膜下組織層を相互に固定させ、形成した管の長さに沿って縦方向に伸長する継ぎ目を形成するステップ。第1の縁および対向する第2の縁を有する粘膜下組織の第2シートは、次に粘膜下組織の管に重ね合わされ、この第2の縁部は第2シートに、粘膜下組織の管の長さに沿って粘膜下組織の管を穿孔することなく、縫合されるステップ。実施例の一つでは、第2シートの第1の縁および対向する第2の縁を縫合して、粘膜下組織の第1の管を取り巻く単層の第2の管を成形する。次に粘膜下組織層を脱水条件下で心軸に圧着する。
図面に例示する好ましい実施例を参照して本発明を更に説明する。図1を参照して説明すると、生物組織のシートでくるむ心軸10の好ましい一実施例が例示されている。心軸10は、管の全長またはその一部に沿って管壁に孔12を含む、中空な金属またはプラスチックの管である。心軸10の孔の寸法は重要でなく、心軸が十分に多孔性であり、巻かれた粘膜下組織14が圧着されたときに粘膜下組織の脱水が可能であればよい。好ましい実施例の一つでは、心軸は金属管であり、金属管がアルミニウムで作成されているとより好適である。粘膜下組織14は心軸10の上に巻かれ、粘膜下組織の多層状の管を形成する。心軸を覆った粘膜下組織は次に、本発明の管状構成物を作成する一実施例において使用される、圧着室（圧縮室：compression chamber）20の管腔空間内に挿入される。圧着室20は外部シェル22、嚢袋24および圧力開口26からなる。嚢袋24は、外部シェル22の内壁に種々な技術、例えば接着または熱結合で取り付けたり接着されていればよい。図2が示すように、被覆された心軸10は圧着室20に挿入され、この中では、液が圧力開口26に送られて嚢袋24を膨らませたときに嚢袋24の内膜18が粘膜下組織14に接触し、かつ組織を圧縮する。嚢袋24は所望の圧力に膨張され、この圧力は粘膜下組織が十分に脱水されるまで維持される。
任意に、この圧縮と乾燥の過程は組織移植片構成物の低温加熱(例えば、約50℃未満)で増強されることもある。更に、乾燥過程を増強する代替的または共同的な手段として、空気または不活性ガス(例えば窒素)を、心軸の管腔に通過させても良い。脱水過程を更に早めるために、管腔を通して導入した空気/ガスを任意に加熱してもよい。心軸10の壁に形成された孔12は粘膜下組織14の乾燥過程に役立つが、この構造は本発明用いる心軸の適切な一実施例を表すだけのものである(図1参照)。心軸は固体の円柱、または孔のない管として作成することもできる。一つの実施例として、心軸は心軸壁に形成された孔を有する中空の管からなり、心軸の管腔に真空をかけて粘膜下組織の圧着を支援する。
別の例として、粘膜下組織の圧着は、生物組織のシートを巻いた心軸を連続的に回転させ、他の表面に直接接触させることによる直接的な圧縮力によって達成される。更に、図4に示す好ましい実施例の一つでは、真空をかけることだけで粘膜下組織の多数のストリップの重なり部分の圧着力を提供している(真空圧縮)。この実施例では、心軸30はその壁に形成された複数の孔32を有する中空な管で作成され、粘膜下組織34の多層で被覆されている。心軸30は心軸30の第1の縁を封印するプラグ36および心軸管腔から空気を引き抜くための開口端子40を具備している。開口端子40は真空発生源に接続され、心軸30の管腔に真空をかけて粘膜下組織を相互に圧着しながら粘膜下組織の多層部から空気を引き抜く。粘膜下組織の多層周囲を非透過性の層で覆うことで(例えば、真空開口端子をクランプ46で密封したプラスチック袋44の中に心軸を置く)第2の表面を設けて心軸３０と共働させ、心軸30と第2の表面との間で粘膜下組織の多層34を圧着することもできる。真空は一般的に35.6〜177.8cmHg(0.49〜2.46Kg/cm2)の範囲で適用し、より好適には約129.5cmHg(1.76Kg/cm2)である。任意に加熱した被覆で装置の頂部を覆って粘膜下組織の圧着時に粘膜下組織を加熱してもよい。粘膜下組織を十分な時間圧着した後に、圧着粘膜下組織を心軸から取り外して適合する一体的（unitary compliant）組織構成物が得られる。
一般的に、粘膜下組織の多数のストリップは12〜48時間室温で圧着されるが、加熱してもよい。例えば、温被覆を圧着外表面に掛けて圧着組織の温度を約40〜約50℃に上げる。重なり部分を圧縮する時間は、通常、組織の脱水程度で決まる。熱を使用すると脱水速度が増加するので、組織の重なり部分の圧着に要する時間は減少する。一般的には、組織が、強度を保ちつつ、可撓性のある（flexible）素材となるように適当な時間だけ圧着される。組織が十分に脱水されたかどうかは、組織中に流れる電流のインピーダンス増加でも示される。インピーダンスが100〜200Ω増加すると、組織は十分に脱水されて圧着から解放される。
図5aに示す好ましい一実施例では、心軸50に粘膜下組織のシートを重ねる前に、まず水透過性でかつ除去可能な多孔性リボン材料52を心軸５０に巻く。取り外し可能なリボン材料52は、好ましくはこの除去可能リボン５２は、多孔性プラスチックなどの素材からなる粘膜下組織や心軸に接着しない材料で、耐引き裂き性のある水透過性材料からなる。実施例の一つでは、この多孔性リボン材料52は臍帯テープからなる。そして粘膜下組織層を直接このリボン材料の上に重ね、乾燥させて一元性の（一体的な：unitary）管状構成物を形成させる。粘膜下組織を乾燥させた後、水透過性材料52の第1の端54および第2の端56を引いて、多孔性リボン材料52を心軸50から取り外す(図5a参照)。水透過性材料52のリボンを除去することで粘膜下組織構成物と心軸50との間に空間が残り、心軸から構成物の取り外しが可能になる。
実施例の一つに拠ると、図5a〜図5cに示すように、構成物の成形方法には、適切な直径の水透過性で中空な心軸50を選択することと、心軸50を多孔性リボン材料52のストリップ、例えば臍帯テープで螺旋状に巻くことが含まれる。心軸は水透過性なことが好ましく、一実施例では複数の孔を具備している。次に、所望する枚数の粘膜下組織の第1シート60を巻く。ここで、「粘膜下組織の1巻き」とは心軸の周りに360度巻かれた粘膜下組織片で定義する。一般的には以下に説明する製造方法によれば、1巻きまたは2巻きで約1000〜2000mmHgの破裂強度が得られる。粘膜下組織の第1シート60を心軸50に巻くと、所望の層数(一般的には2層)と、重なり領域62(粘膜下組織の第1シート60の第1の縁64と対向する第2の縁66との間に伸びる重なり角(θ)部分で定義する)を有する、粘膜下組織の管を形成する。この管の長さ方向に沿った重なり領域は継ぎ目を形成する（図５ｂ）。一般的に、重なり角は約20〜約90度、より一般的には約20〜約40度であり、一実施例では重なり角は約30度である。水透過性材料56の第1の端54および第2の端を露出した状態のまま、粘膜下組織は心軸上に巻き付けられる。
実施例の一つでは、巻かれた組織の継ぎ目を「点溶接」して、第2の縁66を固定する。この実施例では、χ%のグルタルアルデヒド(またはその他の架橋(crosslink)剤または接着剤)で湿ったQチップが重なり領域62を形成する粘膜下組織部分の表面に沿って摺擦する。χの値は約0.1〜約1.0%、より好ましくは約0.5%であるが、重なり領域62の幅、グルタルアルデヒド濃度と破裂圧を決定する回転数（turns）との間に関係が存在する。粘膜下組織の管全体をグルタルアルデヒド等の架橋剤溶液に浸漬して、重なり領域を形成する粘膜下組織層を架橋させて第２の縁を固定することもできる。任意に、グルタルアルデヒド処理した粘膜下組織の管を、粘膜下組織の第2シートをその上に重ねる前に、脱水条件下で圧着(真空圧着を含む)して粘膜下組織層を更に相互に結合させてもよい。
別の例として、粘膜下組織の管の重なり領域を縫合して固定し、粘膜下組織の管の継ぎ目を形成してもよい。縫合することで、重なり領域の粘膜下組織層を架橋させる必要がなくなる。
本発明に拠って、粘膜下組織の第1シートを種々の異なる配向(orientation)で心軸上に巻くことができる。一つの実施例として、シートの幅を心軸の長さに等しくして、一枚のシートを心軸の周りに360度巻き付ければ心軸の全体を完全に覆う(図5b参照)。
重なった組織の継ぎ目の間に間隙が存在しないという条件で、他の巻き技術を使用して粘膜下組織の第1シートで粘膜下組織の管を作成することもできる。実施例の一つでは、粘膜下組織のシートの管の幅は、形成される粘膜下組織の管の所望される長さより短い。この実施例では、粘膜下組織の細いシート80が心軸82の周りに複数回巻かれる。シートは少なくとも部分的に互いに重なりながら巻かれ、下の心軸は全く露出していない(図3参照)。心軸は水透過性であり、一実施例では、複数の孔84を具備する。粘膜下組織が部分的に重なったシートの重なり量は個々のシート幅の10〜60%であり、より好ましくは重なり部分の重複は50%である。実施例の一つでは、各片が互いに少なくとも一部が重なってさえいれば、複数の断片状の粘膜下組織を心軸上に重ねることができる。さらなる実施例では、粘膜下組織の長く細いシートが心軸上に重なりあって螺旋状に巻かれ、続いて反対方向に螺旋状に巻かれている。こうして4層の粘膜下組織が得られ、内圧を支える。この実施例では、粘膜組織の重なったシートが形成する継ぎ目は0.5〜3cm、より好ましくは1〜2cmで重なる。粘膜下組織のシートの管の幅が、形成される粘膜下組織の管の所望される長さより短い上記の実施例では、管の継ぎ目は好ましくは架橋剤に暴露させて固定される。
粘膜下組織の管を形成した後、次は粘膜下組織の第2シート70を形成した粘膜下組織60の管の外表面周囲に巻く。一つの実施例では、粘膜下組織の第2シート70を粘膜下組織60の管の上に重ねて管に一回巻き付けた後に、粘膜下組織の第2シートの第1の縁74および反対側の第2の縁76が互いに、粘膜組織の管の長さに沿って、粘膜組織の管60に孔を開けないように、縫合糸78で縫合されている(図5c参照)。別の例では、粘膜下組織の第2シートは粘膜下組織の管上に重なり、少なくとも管に一回巻かれた後に、第2シートの第2の縁部は、第1の縁部を越えて伸展して、粘膜組織管を穿孔しないように、粘膜組織管の長さ方向に沿って縫合される。
また、粘膜下組織の第2シートが第1シートから形成された粘膜下組織の管上に重なった場合、第2シートはその外腔面またはその管腔（内腔）面で粘膜下組織管に接触して重なることができる。同種または異種脊椎動物または器官源からの粘膜下組織シートを重ね合わせるこの様な組み合わせの各々について、少なくとも重なり部分を組織の脱水可能条件下で圧着して、一元性の管状粘膜下組織移植片構成物を作成することができる。
心軸を粘膜下組織の第2シートで巻いた後に、粘膜下組織は脱水条件下で圧着される。実施例の一つでは、組織は真空圧着され、心軸の一方の端部は閉じて、粘膜下組織で覆われた心軸の内部は真空ポンプに接続されている。真空によって粘膜下組織の層は大気圧で圧縮され、架橋剤によって粘膜下組織の層を相互に架橋させる実施例においては、架橋剤が真空圧着過程で継ぎ目の厚み全体に浸透する。真空密封/乾燥過程は一般的に約4時間で完了する。
密封/乾燥過程の完了後に、水透過性多孔性リボン材料52(例えば臍帯テープ)の第1の端および第2の端(それぞれ、54および56)をつかみ長手方向に引く。テープは粘膜下組織の管の下で簡単にほどけ、粘膜下組織の管は心軸から簡単に滑りはずれる。得られた管は継ぎ目のないソーダパップ・ストロー様である。
一つの実施例では、粘膜下組織の管は1つ以上の粘膜下組織のシートからシートを心軸周囲に巻き、巻いた粘膜下組織を架橋剤に曝し、巻いた粘膜下組織を脱水条件下で圧着して作成することができる。粘膜下組織のシートは、組織の重なったシートの継ぎ目の間に空隙ができない条件で、種々の巻き技術を用いて心軸上に重ねられる。一つの実施例では、第1の縁部および第2の縁部を有する粘膜下組織の単一シートは粘膜下組織の第1および第2の縁部が重なり合って粘膜下組織の管を形成するように重なっている。実施例の一つでは、粘膜下組織シートの第2の縁が第1の縁を通過して伸長していて、ここで第1の縁は実質的に第2の縁に平行で図5bに示すような不均一積層管状構成物を形成する。別の選択肢として、1つの細い粘膜下組織のシートが図3に示すように心軸に螺旋状に巻かれることができる。粘膜下組織のシートの重なり部分は次に架橋剤と接触する。実施例の一つでは、移植片構成物全体を架橋剤溶液に浸漬する。好適な架橋剤の一例は濃度範囲が約0.1-約1%のグルタルアルデヒドである。粘膜下組織の重なった層を架橋剤で処理した後に、重なった層を脱水条件下に置いて圧着する。実施例の一つでは、粘膜下組織の重なった層を真空圧着し、ここでは心軸の一縁は閉じていて粘膜下組織の内部は真空ポンプに接続している。真空で粘膜下組織層を圧着する空気圧が生じ、架橋剤が真空圧着過程で移植片構成物の厚み全体に浸透する。
例4のデータが示すように、少なくとも1%のグルタルアルデヒド溶液で処理した粘膜下組織の管は拍動圧試験で著しい耐久性を示す。更に、粘膜下組織のシートを巻いて不均一積層管を形成させた管をグルタルアルデヒドで処理して真空圧着すると、平滑な管腔表面を持つ粘膜下組織管が得られる。
なお、生物材料のグルタルアルデヒド処理はカルシウム沈着を促進し、ホスト組織の取り込みが悪く、著しく生物人工器官の機械的損傷を来すと知られている。生物材料のグルタルアルデヒド処理による損傷の影響を最小にするために、本発明の管状構成物は約0.1-1%の比較的希釈なグルタルアルデヒド溶液に曝される。本発明になるグルタルアルデヒド1%未満を含む溶液で処理して成形したグルタルアルデヒド処理管状構成物は尿管および尿道置換体等の種々の非血管的用途、種々の導管およびシャントとして利用される。更に、架橋剤で密封された粘膜下組織管の継ぎ目を有する粘膜下組織の管は粘膜下組織の第2シートに結合してグルタルアルデヒド結合の継ぎ目を支える。実施例の一つでは、粘膜下組織の管を再水和して粘膜下組織の第2シートを粘膜下組織の管の周囲に巻き、脱水条件下で管に圧着させる。実施例の一つでは、粘膜下組織の管を粘膜下組織のシートから作成し、グルタルアルデヒド溶液(グルタルアルデヒドの濃度は1%未満、より好ましくは0.5%未満)に接触させ、真空圧着し、更に縦方向に沿って縫合された粘膜下組織の第2シートを重ねる(図5c参照)。この実施例の粘膜下組織の第2シートは、管の密封に使用する架橋剤の濃度が低いにもかかわらず、下の粘膜下組織の管を十分に支持するので構成物を動脈および静脈置換体を含む血管的用途に用いることができる。
実施例の一つでは、粘膜下組織の管状人工器官を作成する方法は水透過性材料の第1のストリップを心軸の周りに巻き、次に水透過性材料の第2のストリップを第1のストリップの上に重ねることからなる。第1の縁と対向する第2の縁を有する粘膜下組織の第1シートを螺旋状に巻いた材料の上に重ねて粘膜下組織の管を形成する。ここで、対向する第2の縁は第1の縁の上に伸長し、粘膜下組織の多層重なり領域を規定する。粘膜下組織の管は次に脱水条件下で心軸表面に圧着されて管状構成物を形成する。水透過性材料の第2のストリップは心軸から取り除かれて管状の構成物が放出される。放出された粘膜下組織の管の重なり領域の粘膜下組織層は連続的に縫合され、管が解きほぐれないようにする。次に管状構成物は心軸を覆う水透過性材料の第1のストリップ上を滑らせることで心軸上に戻される。次に、第1の縁および対向する第2の縁を有する粘膜下組織の第2シートが粘膜下組織の管の上に重ねられる。粘膜下組織の第2シートの第1の縁および対向する第2の縁は管の長さに沿って、粘膜下組織の管に貫通することなく、縫合され、粘膜下組織の多層は脱水条件下で相互に圧着される。水透過性材料の第1のストリップを心軸から取り除くと、管状の人工器官が放出される。好ましい実施例では、粘膜下組織の第2シートの縫合線は粘膜下組織の管の重なり領域に形成された縫合線に重ならない。
多層積層組織移植片構成物は実質的に等方性を持つように作成することができる。この実質的に等方(擬等方)な移植片は温血脊椎動物の筋層および粘膜管腔部の両方から離層した腸管粘膜組織の少なくとも2つのシートから作成される。腸管粘膜下組織のそれぞれのシートはシートのコラーゲン繊維の主要な配向に対応する長軸を持つことで特徴付けられる。擬等方性移植片構成物を作成する方法は粘膜下組織の第1シートを心軸の上に配置すること、この第1シートを粘膜下組織の少なくとも別の1つのシートに重ね、それぞれのシートの長軸が不均一積層移植片を形成するほかの粘膜下組織シートの長軸と約90度の角になるように重ねること、とから成る。
本発明に拠って作成された生物組織移植片または構成物は生物組織を縫合した孔周りにおける液の漏洩問題を解決する。粘膜下組織の2本の管を縫合した継ぎ目が相互に相対的にずれていて、粘膜下組織の2本の管が相互に接着している粘膜下組織の2本の同心円状の管が人工器官で縫い目の孔を漏洩しないようにする。更に、第1管の継ぎ目の密封に架橋処理を用いる実施例では、明らかにいかなる穿孔も管壁に形成しないので漏洩は生じない。本発明に拠って作成した構成物の管は本質的に継ぎ目のない管であり、液体の漏洩がなく、液流出に関連する特別な予防策を必要としない。この特性は構成物を血管移植片、尿管置換体またはシャントとして用いるときに特に重要である。構成物は更に、本発明の粘膜下材料が要求される種々の医療用途に適合するように操作(切断、折り畳み、縫合等)することができる。
本発明のその他の特徴および態様は、当業者にとって、本明細書を読み理解することで正当に評価できると思われる。かかる特徴、態様および予期される変更、修正は明らかに本発明の範囲内のものである。
例1
管状粘膜下組織移植片構成物の作成
実施例の一つでは、構成物を作成する方法は水透過性で適切な径の中空な心軸を選択すること、および心軸を臍帯テープで螺旋状に巻くこと、とから成る。次に、所望する粘膜下組織の巻き数を重ねる。ここで、「粘膜下組織の巻き数」は心軸の周りに360度巻かれた粘膜下組織片で定義する。一般的に、1または2巻きで約1000〜2000mmHgの破裂強度圧が以下に説明する作成で得られる。
粘膜側を上にして粘膜下組織のシートを平滑で平坦な表面に載せる。その上にテープを巻いた心軸を長軸が粘膜下組織の長軸に平行になるように置く。かみそりの刃を用いて心軸の軸に平行に粘膜下組織を切断して、粘膜下組織の直線状の一縁を作成する。所望する層数(一般的には2層)だけ心軸を回転させて粘膜下組織を心軸に巻き付け、重なり領域(粘膜下組織の二つの縁の間に横方向に伸展する約30度の重なり角(θ)で定義する)が縦方向に伸展した、継ぎ目を持つ粘膜下組織の管を成形する。
心軸を完全に巻いた後、心軸の一縁を閉じて粘膜下組織で覆われた心軸の内部を真空ポンプに接続する。真空操作によって粘膜下組織層を圧着する圧力を発生させ、粘膜下組織の脱水速度を速める。真空密封/乾燥プロセスは一般的に約4時間で完了する。
乾燥/密封処理の後、臍帯テープの両端を掴み縦方向に引っ張る。テープは粘膜下組織の下で簡単にほどけ、粘膜下組織は心軸から簡単に抜ける。ソーダパップ・ストローに似た継ぎ目のない管が得られる。
他種類のシーラント、濃縮および巻き技術を用いることもできる。例えば、長く細い粘膜下組織のストリップを螺旋状に心軸上に重ねるのは任意であり、続いて反対方向に螺旋状に巻くのも任意である。この方法で内圧を支える4層の粘膜下組織が得られる。この二重螺旋を図3に示す巻き技術に組み合わせることができる。本発明に拠って、粘膜下組織を種々異なる配向で心軸に巻き付けることができる。唯一の制約は重なった組織の継ぎ目の間に空隙がないことである。好ましい実施例では、粘膜下組織の重なったストリップで形成した継ぎ目の重なりは0.5〜3mm、好ましくは1〜2mmである。
例2
粘膜下組織の継ぎ目の点溶接
一つの実施例では、巻いた組織の継ぎ目を「点溶接」して組織縁片が緩まないようにする。実施例の一つに拠って、継ぎ目をグルタルアルデヒド等の架橋剤で点溶接する。χ%のグルタルアルデヒド(または他の架橋剤または接着剤)で湿らせたQチップを継ぎ目の重なりに沿って摺擦させる。χの値は約0.1〜約1.0%であり、より好ましくは約0.5%であるが、継ぎ目幅、グルタルアルデヒド濃度と破裂圧力を決める回転数との間に関係がある。別の方法では、レーザを使って継ぎ目を点溶接する。
別の実施例では、粘膜下組織の管の継ぎ目を熱的点溶接して、粘膜下組織の一元性管の内に組織を結合させて継ぎ目を密封する。熱的点溶接の品質を制御するのは4要素であり、1)温度、2)力、3)力をかける時間および4)熱的点溶接冶具の形状である。先のとがった冶具では孔のある溶接ができる。平坦なチップでは孔はできず、径のあるチップでは小さな孔ができる。
温度目盛りチップのついた小型のはんだごてを用いて、不連続な位置で粘膜下組織を溶かし、2つの粘膜下組織の間に溶接点を形成する。粘膜下組織の標本をガラス板上に置き(熱陥没を防ぐため)、暖めたチップを粘膜下組織に当てて組織を溶かす温度および時間を決める。試験は幅1cm、重なり1cmの粘膜下組織ストリップで行い、2つの粘膜下組織片を共に保持するのに必要な熱的点溶接の数を決定した。1cm x 1cmの重なり領域中に5つの溶接点で1cm幅のストリップの単一の厚みを破壊する力よりも強い溶接が得られた。先の尖ったチップは孔のある小さな点溶接を形成したことから、課題は最小の孔で最強の溶接を生み出すパラメータを決めることである。
点溶接の条件を最適化するために、次の実験を行う。粘膜下組織の幅1cm、長さ10cm片を用いて標本50枚を作成し、4変数(温度、時間、力およびチップ形状)中の3変数を一定に保持し、1変数を変えて試験を行う。これらの最初の試験では、先の尖ったチップを使用する。次に、半径が0.5mmのチップで試験を繰り返し、次に直径が1mmの平坦なチップを使用する。結果は最小の孔で最も強い溶接を得るための方法となり顕微鏡で測定される。MTS機器を用いて選択した標本の破壊強度も測定する。
b)動物モデル
離乳したばかりのラットを用い、点溶接した粘膜下組織ストリップのホスト応答を評価する。顔面マスク経由でメタファン(metafane)を投与して麻酔を維持する。腹面をクリップして無菌手術の準備をする。腹部の各四半分の皮膚を切開する。次に、大雑把に切開して各々のラットの皮下組織に両側の皮下ポケットを作成する。1片の1cm2の試験標本を各ポケット内の皮下に入れ、その場所に1本の5-0ポリプロピレン縫合糸で下の筋膜に固定する。皮膚切開部を5-0ポリプロピレン縫合糸で簡単に縫合する。この試験に24匹のラットを使用する。
時間経過の後に(移植後1,2,4および8週後に)心臓内塩化カリウムで安楽死させる。
c)形態学的分析
形態学的評価のために採取した試料をトランプ(Trump)の固定液に24時間固定し、次にリン酸緩衝液に入れる。光学顕微鏡用に標本をパラフィンに埋込、2-3μmに切断する。切片を、全般的な形態学的評価にはヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)で、カルシウム沈着評価にはフォンコッサ(VonKossa)染色法で染色する。
例3
粘膜下組織管の作成および試験
本試験の最終目標は外径が5.0mmの移植片を作成することである。直径が4mmの多孔性の中空心軸を臍帯テープで重ならないように螺旋状に巻く。次に、粘膜下組織を二回半巻いて粘膜下組織の管を作成し、重なり部分を一つの群ではグルタルアルデヒドで、別の群では縫合で固定する。次に、粘膜下組織の第2のシートを粘膜下組織の管の周りに巻き、粘膜下組織の第2シートの対向する両縁を縫合する。巻き付けの後、心軸の一縁に真空ポンプを接続し、他縁を閉じる。心軸に真空をかけることで発生する圧力で、粘膜下組織層が互いに完全に圧着されて粘膜下組織から水分が除かれる。この過程に24時間かかる。
粘膜下組織層を乾燥させた後、臍帯テープの両端を掴んで縦方向に引く。テープが粘膜下組織の下から均一に解け、簡単に心軸を抜くことができる。
e)静的試験
破裂試験の前に、それぞれの粘膜下組織移植片を0.9%の生理食塩水に37℃で24時間浸漬する。この操作の目的は継ぎ目の耐久性を確認することである。
破裂強度を確認するために、管状粘膜下組織移植片の一縁を加圧空気のために使用する接続端につなぎ、他縁を縫合して閉じて空気圧を増加させる。時間に対する圧力を連続的に記録して、破裂圧力を正確に測定する。一つの目標は破裂圧1000mmHg以上である。組織が離層しないで破裂(いかなる圧力でも)すれば、その作成技術は成功である。この静的試験に合格した管状粘膜下組織移植片は拍動試験に移行する。
f)拍動試験
管状粘膜下組織移植片の最も重要な期間は移植後の最初の数週間であり、この時期が初期の再造形段階であり、かつ静的(拡張期)および拍動圧で温血に曝される段階である。この期間では、組織片が初期の再造形時にその強度を保持できるかを知ることが絶対的に必要である。従って、移植片構成物の拍動圧試験を生理食塩水中、37℃で行う。拍動圧200/150mmHgが1サイクル/秒の頻度で用いられる。試験を2週間継続し、その後に移植片の静的破裂試験を行う。
例4
粘膜下組織管の拍動試験
本発明による粘膜下組織のシートから作成された管状構成物由来の粘膜下組織の耐久性を試験するために、拍動試験方法を開発した。圧力パルスの強度を調節して4.5Hzで供給できる拍動圧ポンプを組み立てた。この系を流動する液体は滅菌水である。ポンプ出口に取り付けた粘膜下組織管状移植片構成物に圧力をかける。管を37℃で水に浸漬して生理的状態をシミュレートする。一般的には、拍動試験系は圧力150/50mmHgまたは400/200mmHgで操作される。適用した圧力の降下は組織移植片の欠陥を示す。
粘膜下組織由来の管の試験結果
グルタルアルデヒド処理粘膜下組織管
水和した小腸粘膜下組織を(2.5回転)多孔、中空心軸に巻き、希釈したグルタルアルデヒド(GA)溶液に浸漬して、既述したように真空乾燥した。粘膜下組織のこれらGA処理組織を拍動試験器で試験した。
1%以上のGA溶液(w/w)で処理した移植片は拍動圧(400/200)で顕著な耐久性を示し、550万パルスサイクルを超えた。1%以下のGA溶液(w/w)で処理した管は極めて耐久性に欠け、同一条件下で50万サイクル未満であった。従って、粘膜下組織管を1%以上のGA溶液(w/w)で処理すると、拍動圧に対して所望の耐久性を有する一元性の粘膜下組織管が得られる。
非処理、手縫合粘膜下組織管
水和した小腸粘膜下組織を多孔、中空心軸に巻き、真空乾燥し、継ぎ目を縫合してから小腸粘膜下組織の追加層を巻きつけ、図5bおよび5cに示すように、管の長さに沿って縫合した。これらの非処理、手縫合の管を拍動試験器で試験した。試験の結果は手縫合管が600万を超えるパルスサイクルに耐えたが、試験をあえて中止したので耐久性限界は確定されていない。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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