(57)【要約】物品の表面の少なくとも一部に延びる経路であって、該経路は、表面の少なくとも一部を横断する少なくとも一つのチャネルまたは表面の少なくとも一部の上または中に配置された第一の複数の離間した特徴部によって画成され、離間した特徴部は、複数の集団において設けられ、特徴部の集団は、反復単位を含み、集団内の離間した特徴部は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルの平均距離で離間されて、複数の離間した特徴部を横断する経路を画成し、各特徴部は、隣接する特徴部上の表面に対して実質的に平行の表面を有し、各特徴部は、その隣接する特徴部から隔てられ、特徴部の集団は、蛇行通路を画成するように互いに対して設けられている、経路を含む、物品が本明細書に開示される。【選択図】図５
2017523851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品であって、前記物品の表面の少なくとも一部に延びる連続経路を備え、前記連続経路は、前記物品の前記表面の少なくとも一部を連続的に横断する少なくとも一つのチャネルまたは前記物品の前記表面の少なくとも一部の上もしくは中に配置された第一の複数の離間した特徴部によって画成され、前記離間した特徴部は、複数の集団において設けられ、前記特徴部の集団は、反復単位を含み、集団内の前記離間した特徴部は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルの平均距離で離間されて、前記複数の離間した特徴部を横断する経路を画成し、各特徴部は、隣接する特徴部上の表面に対して実質的に平行の表面を有し、各特徴部は、その隣接する特徴部から隔てられ、前記特徴部の集団は、蛇行通路を画成するように互いに対して設けられる、物品。
【請求項２】
前記連続経路は、線形経路であり、流体の流れの方向に対して平行に向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記連続経路は、線形経路であり、流体の流れの方向に対して垂直に向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項４】
前記連続経路は、線形経路であり、流体の流れの方向から約１°〜約５０°の角度に向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項５】
前記連続経路は、曲線形経路であり、流体の流れの方向から０°〜約４５°の角度に向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項６】
前記連続経路は、曲線形経路であり、流体の流れの方向から約６０°〜約９０°の角度に向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項７】
前記経路は、複数のチャネルによって画成される、請求項１に記載の物品。
【請求項８】
前記経路は、螺旋経路である、請求項１に記載の物品。
【請求項９】
前記第一の複数の離間した特徴部は、単一の平面に沿って中心から外方へ全方向に発散する、請求項１に記載の物品。
【請求項１０】
前記第一の複数の離間した特徴部は、所与の位置からの距離によって変動する厚みを有する、請求項１に記載の物品。
【請求項１１】
前記第一の複数の離間した特徴部は、所与の位置からの距離によって変動する密度を有する、請求項１に記載の物品。
【請求項１２】
前記物品は、気管内チューブまたはカテーテルであり、前記経路は、線形経路であり、流体の流れの方向に対して平行かつ前記気管内チューブまたは前記カテーテルの縦軸に対して平行に向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項１３】
前記物品は、複数のセクターを含み、前記経路は、線形経路であるが、異なるセクターでは異なって向けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項１４】
前記物品は、創傷被覆材である、請求項１０に記載の物品。
【請求項１５】
前記物品の要素は、中心のまわりに同心に設けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項１６】
前記物品の要素は、ジグザグに設けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項１７】
前記物品は、グリッドを含み、前記複数の離間した特徴部は、隣接するグリッドにおいて異なる角度で設けられる、請求項１に記載の物品。
【請求項１８】
隣接するグリッドの前記複数の離間した特徴部は、５０〜１５０°の角度で傾けられる、請求項１４に記載の物品。
【請求項１９】
管状物品であって、
外側表面と、
内側表面と、
を備え、
前記内側表面は、前記内側表面の少なくとも一部に延びる経路を含み、前記経路は、前記内側表面の少なくとも一部を横断する少なくとも一つのチャネルまたは前記内側表面の少なくとも一部の上もしくは中に配置された第一の複数の離間した特徴部によって画成され、前記離間した特徴部は、複数の集団において設けられ、前記特徴部の集団は、反復単位を含み、集団内の前記離間した特徴部は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルの平均距離で離間されて、前記複数の離間した特徴部を横断する経路を画成し、前記特徴部の集団は、蛇行通路を画成するように互いに対して設けられ、前記離間した特徴部は、前記管の内周に広がることのない前記管状物品の一端からもう一端への流体の流れを可能にするように効果的に設けられる、
管状物品。
【請求項２０】
前記経路は、流体の方向に対して、および前記管状物品の縦軸に対して実質的に並行である、請求項１９に記載の物品。
【請求項２１】
前記経路は、流体の方向に対して、および前記管状物品の縦軸に対して実質的に垂直である、請求項１９に記載の物品。
【請求項２２】
前記離間した特徴部は、前記流体の流れ方向に対して、および前記管状物品の縦軸に対して平行に設けられる、請求項１９に記載の物品。
【請求項２３】
前記物品の前記離間した特徴部は、前記内側表面に沿って同心に設けられる、請求項１９に記載の物品。
【請求項２４】
前記物品の前記離間した特徴部は、ジグザグに設けられる、請求項１９に記載の物品。
【請求項２５】
前記物品の前記内側表面は、グリッドを含み、前記複数の離間した特徴部は、隣接するグリッドにおいて異なる角度で設けられる、請求項１９に記載の物品。
【請求項２６】
隣接するグリッドの前記複数の離間した特徴部は、約５０〜約１５０°の角度で傾けられる、請求項２５に記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年８月７日に出願の米国特許仮出願第６２／０３４４０１号に対する優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
本開示は、流れ制御、生体接着性制御、空気制御および移動制御のためのパターンに関する。
【背景技術】
【０００３】
流体は、流体を収容するために使用される表面を移動することが多い。表面は、平面（すなわち平坦面）または非平面（すなわち曲面）でありうる。平坦面の例は、水槽、食べ物の準備に使用される皿、医学的検査で使用される平坦なデバイス、手術中に切開部を作製するために使用されるメス、マイクロ流体デバイスなどである。曲面を有するデバイスも、流体が存在する環境で用いられる。例えば円筒状曲面（例えば導管）が、流体を輸送するために使用される。曲面は、一つの構成要素の別の構成要素に対する付着に影響を及ぼすために使用され（例えばボールとソケット、眼球上のコンタクトレンズ、目の中の眼内レンズなど）、そのような領域において潤滑をもたらすために流体が望ましい。
【０００４】
これらの表面を輸送されまたは移動する流体は、純粋な流体（粒子または懸濁物質を含まない）であることもあるが、このような流体は、粒子および細胞の形の懸濁物質を含むことが多い。流体の流れ、懸濁粒子の流れ、または流体の流れと懸濁粒子の流れの両方を制御することが望ましいことが多い。
【０００５】
流体に接触する表面は、表面上への微粒子物質（例えば充填材、タンパク質および細胞）の堆積または接着により汚損も被る。したがって、生体接着性の制御をもたらし、流体の流れを制御するために使用できる表面を設計することが望ましい。
【０００６】
転移が個々の細胞としてもしくは細胞連鎖およびシート状層を含む群で生じる線維芽細胞ならびに上皮細胞の運動のように、鞭毛もしくは繊毛によって推進されるかまたは細胞質置換もしくは膜ブレブの延長によって、もしくは細胞骨格構造の変化および接着によって駆動される細胞移動により、表面が汚損されうる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書においては、物品の表面の少なくとも一部に延びる経路であって、該経路は、物品の表面の少なくとも一部を横断する少なくとも一つのチャネルまたは物品の表面の少なくとも一部の上または中に配置された第一の複数の離間した特徴部によって画成され、離間した特徴部は、複数の集団において設けられ、特徴部の集団は、反復単位を含み、集団内の離間した特徴部は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルの平均距離で離間されて、複数の離間した特徴部を横断する経路を画成し、各特徴部は、隣接する特徴部上の表面に対して実質的に平行の表面を有し、各特徴部は、その隣接する特徴部から隔てられ、特徴部の集団は、蛇行通路を画成するように互いに対して設けられている、経路を含む、物品が開示される。
【０００８】
物品は、創傷被覆材、カテーテル、気管内チューブまたは生物の体内に含まれうる人工装具でもよい。
【０００９】
本明細書には、外側表面と、内側表面とを含む管状物品であって、該内側表面は、該内側表面の少なくとも一部に延びる経路を含み、該経路は、内側表面の少なくとも一部を横断する少なくとも一つのチャネルまたは内側表面の少なくとも一部の上もしくは中に配置された第一の複数の離間した特徴部によって画成され、該離間した特徴部は、複数の集団において設けられ、特徴部の集団は、反復単位を含み、集団内の離間した特徴部は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルの平均距離で離間されて、複数の離間した特徴部を横断する経路を画成し、特徴部の集団は、蛇行通路を画成するように互いに対して設けられており、離間した特徴部は、管の内周に広がることのない管状物品の一端からもう一端への流体の流れを可能にするように効果的に設けられる、管状物品も開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】物品の表面の少なくとも一部を横断するが物品の一端から対向する端まで延びる少なくとも一つのチャネルである画成された経路の実施形態の横断面を示した図である。
【図２】物品の表面の少なくとも一部を横断するが物品の一端から対向する端まで延びる少なくとも一つのチャネルである画成された経路の別の実施形態の横断面を示した図である。
【図３Ａ】隣り合うグリッドのパターンが互いに対して傾けられた、１〜４の番号が付された四つのグリッドの図である。
【図３Ｂ】要素が互いに異なり、要素間およびパターン間に蛇行経路を生み出すのに効果的な様式でパターンが設けられた、少なくとも二組のパターンを示した図である。
【図４】（Ａ）：互いに隣接するグリッドに向きが異なる要素を含ませることによって、規則的な形状を有する要素を用いていかに流れを制御できるかを示した図である。（Ｂ）：互いに隣接するグリッドに向きが異なる要素を含ませることによって、不規則な形状を有する要素を用いていかに流れを制御できるかを示した図である。（Ｃ）：互いに隣接するグリッドに向きが異なる要素を含ませることによって、規則的な形状および不規則な形状を有する要素の組み合わせを用いていかに流れを制御できるかを示した図である。
【図５】パターンの軸が流れの方向に対して傾けられる方法を示した図である。
【図６】導管表面の小さな部分だけがテクスチャ加工を有する応用例の一例を示した図である。
【図７】テクスチャ加工が例えばボールおよびソケット等の人工装具の一部の上だけに配置されうる方法を示した図である。
【図８】テクスチャ加工が例えば気管内チューブ等の医療器具の内側表面上に配置されうる方法を示した図である。
【図９】テクスチャ加工が例えば眼内レンズ等の医療器具の表面上に配置されうる方法を示した図である。
【図１０】（Ａ）：眼内レンズの側面斜視図である。（Ｂ）：眼内レンズの上面図である。（Ｃ）：眼内レンズの横断面図である。（Ｄ）：眼内レンズの後部上のパターン加工表面を示した図である。（Ｅ）：詳細なパターン加工表面の挿入図である。
【図１１Ａ】グリッド１〜６が放射状に設けられた物品の例示的実施形態を示した図である。
【図１１Ｂ】グリッド１〜６が放射状に設けられた物品の別の例示的実施形態を示した図である。
【図１１Ｃ】流体の流れが創傷から半径方向に離れるように向けられた（すなわちパターンの要素間の線形チャネルが流体を半径方向外方に導くように設けられる）実施形態を示した図である。
【図１１Ｄ】流体の流れが創傷から円周方向に離れるように向けられた（要素間のチャネルは流体が創傷から円周方向に離れるように流れなければならないように設けられる）実施形態を示した図である。
【図１１Ｅ】一部のセグメントは半径方向の流体の流れを可能にする（すなわちパターンの要素間の線形チャネルが流体を半径方向外方へ導くように設けられる）一方で、一部のセグメントは半径方向の流体の流れを阻止する（すなわちパターンの要素間の線形チャネルが流体の流れの方向に対して垂直であり、半径方向外方への流体を阻止するように設けられる）実施形態を示した図である。
【図１１Ｆ】一つの地点と他の地点で大きさが変動するテクスチャを示した図である。
【図１１Ｇ】一つの地点と他の地点で大きさが変動するテクスチャを示した図である。
【図１１Ｈ】一つの地点と他の地点でパターン密度が系統的に変動する実施形態を示した図である。
【図１２】パターンの要素が流れの方向に対して垂直である実施形態を示した図である。
【図１３】パターンの要素が流れの方向に対して角度θで傾けられた実施形態を示した図である。
【図１４】一組のパターンの一部の要素が隣接するパターンの要素と重複する実施形態を示した図である。
【図１５Ａ】パターンの要素が円周方向に設けられた実施形態を示した図である。
【図１５Ｂ】パターンの要素が半径方向に設けられた実施形態を示した図である。
【図１６】実施例１の移動アッセイエンドポイント（７ｄ）でのＰＤＭＳｅサンプル上のＣｅｌｌ  Ｔｒａｃｋｅｒ（赤色）で染色した細胞の代表的な蛍光画像を示した図である。
【図１７】実施例１の移動アッセイにおける７日目時点の創部の平均対数（面積占有率）を示した図である。
【図１８】移動アッセイエンドポイント（７ｄ）でのＰＤＭＳｅのａ）平滑サンプルおよびｂ）Ｓｈａｒｋｌｅｔサンプル上のＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ（赤色）で染色した細胞の代表的な蛍光画像を示した図である。
【図１９】（Ａ）：‐３ＳＫ‐ＮＴ２×２上の緑膿菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）ｂｉｆＡおよび黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）の対数減少を示した図である。（Ｂ）および（Ｃ）：平滑ＴＰＵと比較したマイクロパターン加工ＴＰＵ上の緑膿菌ｂｉｆＡバイオフィルムの減少を示した図である。（Ｄ）および（Ｅ）：平滑表面と比較したマイクロパターン加工表面（図１９（Ｄ））の成長培地（図１９（Ｄ））または人工粘液（図１９（Ｅ））の流れの、制御され狭くなった性質を示した図である。
【図２０】スリップ角度データの箱ひげ図であり、集められたデータの拡散をグラフで表した図である。
【図２１】（Ａ）：平滑（ＳＭ）表面を示した図である。（Ｂ）：Ｓｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）表面を示した図である。（Ｃ）：平滑（ＳＭ）表面上の流体の液滴を示した図である。（Ｄ）：Ｓｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）表面上の流体の液滴を示した図である。（Ｅ）：平滑（ＳＭ）表面およびＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）表面の前進接触角度を度数でそれぞれ示した図である。
【図２２】平滑（ＳＭ）表面を有する標準治療（ＳＯＣ）気管内チューブおよびＳｈａｒｋｌｅｔパターンが上に配置された気管内チューブ上の蓄積物質のグラム単位での重量蓄積を示した図である。
【図２３】（Ａ）：平滑（ＳＯＣ）表面またはＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）表面が上に配置された気管内チューブの肺セクション、コアセクションおよび口腔セクションの蓄積物質の写真を示した図である。（Ｂ）：平滑（ＳＯＣ）表面またはＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）表面が上に配置された気管内チューブの肺セクション、中央セクションおよび口腔セクションの横断面積減少率を示した図である。
【図２４】（Ａ）：平滑（ＳＭ）表面およびＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）パターン加工表面の平均傾斜角度を度数で示した図である。（Ｂ）：平滑（ＳＭ）表面およびＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）パターン加工表面のそれぞれの上の流体の液滴の傾斜角度のイラストを示した図である。
【図２５】（Ａ）：平滑（ＳＭ）表面またはＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）パターン加工表面が上に配置された気管内チューブでの、気管内チューブデバイスあたりの人工呼吸器をつけたヒツジから導出された平均粘液体積を示した図である。（Ｂ）：平滑（ＳＭ）表面を有する気管内チューブの横断面およびＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）パターン加工表面が上に配置された気管内チューブに蓄積した粘液の写真を示した図である。
【図２６】平滑（ＳＭ）表面を有する気管内チューブおよびＳｈａｒｋｌｅｔ（ＳＫ）パターン加工表面が上に配置された気管内チューブでの、２４時間にわたるヒツジ群のベンチレーション中の圧力の量を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
流体の流れ、粒子の接着、および物品またはデバイスの表面の粒子の移動を制御するために使用できるテクスチャ加工表面を含むデバイスが、本明細書に開示される。表面は、平坦でも湾曲していてもよく、デバイスの内部表面および／または外部表面でありうる。流体、接着および移動制御は、用途に応じてテクスチャを流体の流れの方向に対して異なる角度に向けることによって達成できる。テクスチャ加工表面は、連続経路、あるいは不連続パターンが表面上に配置されてもよい。一実施形態では、テクスチャ加工表面は、連続経路と不連続パターンとの両方が表面上に配置されうる。
【００１２】
本明細書で定義されるところの流体の流れは、流体の流れおよび／または流体中に懸濁された物質の流れの両方を含む。以下ではテクスチャ加工をパターンに関して説明する。テクスチャの基本的単位は、パターンである。
【００１３】
一実施形態では、パターンは、管状物品の全長にわたり表面に延びる連続経路を含み、この経路は、物品の全長の少なくとも５０％超、好ましくは少なくとも７０％超、好ましくは少なくとも９０％超にわたり物品の表面の少なくとも一部を横断する少なくとも一つの連続チャネルによって画成される。一実施形態では、連続経路は、物品の全長の１００％にわたり管状物品の表面に延びる。図１を参照すると、一実施形態では、パターンは、カテーテルまたは気管内チューブ等の管状物品の表面の少なくとも一部に延びる曲線形のチャネルである。一実施形態では、物品は、物品の全長の少なくとも５０％超、好ましくは少なくとも７０％超、好ましくは少なくとも９０％超にわたり物品の管状表面の少なくとも一部を横断する複数の連続チャネルによって画成される複数の連続経路を含む。一実施形態では、複数の連続経路は、物品の全長の１００％にわたり管状物品の表面に延びる複数の連続チャネルを含む。一実施形態では、物品の管状表面全体に、複数の連続チャネルを含み物品の全長の１００％にわたり延びる複数の連続経路が配置されている。
【００１４】
連続経路は、管状表面の一端から反対側の表面まで延びるのが好ましい連続チャネルによって画成される。連続チャネルは、壁に囲まれた溝であり、チャネル内に導入された流体は壁を越えるか開放端から以外はのがれられないものである。連続経路は、チャネルが流体の流れの方向と実質的に平行であるか流体の流れの方向に対して実質的に垂直であるように向けられるように、向けられうる。連続チャネルを含む連続経路は、管の外側、管の内側、または管の内側と外側の両方に配置されうる。前述の実施形態は管を対象とするが、円形の形状以外の横断面形状を有する導管も考えられる。例えば横断面形状は、楕円形、正方形、三角形、または多角形でもよい。
【００１５】
図１は、経路が流体の流れの方向に対して実質的に垂直である管を表す。両者を共通平面に投影したときの（経路の接線により測定される）経路の方向と流れの方向との間の角度は、６０〜１２０°まで変動する。一実施形態では、管が導尿カテーテルであるとき、経路（経路という用語は複数の経路を含む）は、管の外側および／または管の内側に配置され、流れの方向に対して実質的に垂直に向けられ、流れの方向に対して６０〜１２０°の角度に向けられるのが好ましく、７０〜１１０°の角度に向けられるのが好ましく、８０〜１００°の角度に向けられるのがより好ましい。一実施形態では、管が導尿カテーテルであるとき、経路は管の外側に配置され、管の利用可能な外側表面のほぼ全体をカバーする。別の実施形態では、管が導尿カテーテルであるとき、管の外側に配置された第一経路は、（管内で流体の流れが生じる場所の）流体の流れの方向に対して６０〜１２０°で傾けられうる一方で、管の内側に配置された第二経路は、管の内側の流体の流れの方向に対して−４５〜＋４５°、好ましくは−３５〜＋３５°、好ましくは−２５〜＋２５°、より好ましくは−１５〜＋１５°の角度で傾けられうる。さらに別の実施形態では、管が導尿カテーテルであるとき、管の外側に配置された第一経路は、（管内で流体の流れが生じる場所の）流体の流れの方向に対して６０〜１２０°で傾けられうる一方で、管の内側は経路が上に配置されない平滑な表面を有しうる。
【００１６】
図２は、経路が流体の流れの方向と実質的に平行である管を表す。両者を共通平面に投射したときの（経路の接線により測定される）経路の方向と流れの方向との間の角度は、−４５〜＋４５°まで変動する。一実施形態では、管が気管内チューブであるとき、経路（経路という用語は複数の経路を含む）は、管の外側および／または管の内側に配置され、流れの方向に対して実質的に平行に向けられ、流れの方向に対して−４５〜＋４５°の角度に向けられるのが好ましく、−３５〜＋３５°の角度に向けられるのが好ましく、−２５〜＋２５°の角度に向けられるのが好ましく、−１５〜＋１５°の角度に向けられるのがより好ましい。一実施形態では、管が気管内チューブであるとき、経路は管の内側に配置され、管の利用可能な外側表面のほぼ全てをカバーする。図１および２の連続経路は、直線形でも曲線形でもよい。一実施形態では、連続経路は曲線形であり、らせん形であるのが好ましい。
【００１７】
表面上に配置されたパターンを含む導管も、本明細書に開示される。各パターンは、パターン間に蛇行経路を形成するような様式で設けられた複数の離間した特徴部（要素とも呼称される）を含む。一部の実施形態では、要素は、連続するパターンの要素間に蛇行経路を形成するような様式で設けられる。複数のパターンは、集団と呼ばれる。パターンが何度も繰り返されて、表面上にテクスチャを形成する。換言すれば、集団が表面上にテクスチャを形成する。一実施形態では、流れを制御するために、テクスチャがグリッドの形で適用され、各グリッドが異なるグリッドにおいて異なる角度で傾けられたパターンを含む。パターンの一つの例示的実施形態が、図３（Ａ）に示される。図３（Ａ）では、１〜４の番号が付された四つのグリッドがあり、隣接するグリッドのパターンが互いに対して傾けられているのが分かる。各パターンは、軸（それぞれ線ＡＡ’および線ＢＢ’で示される）を有する。図３（Ａ）に示されるパターンに関して、軸ＡＡ’およびＢＢ’はそれぞれ、反復パターンの幾何学的中心を通過する線である。幾何学的中心は、パターンのまとまり（すなわち基質を含まないパターンの要素）の中心である。
【００１８】
図３（Ａ）から、軸ＡＡ’およびＢＢ’は、約９０度の角度αで互いに対して傾けられていることが分かる。角度αは、５°〜１７５°、好ましくは２０〜１５０°、より好ましくは７０〜１２０°まで変動しうる。
【００１９】
一つのグリッドのパターンを隣接するグリッドのパターンの向きに対して互いに回転させることによって、一つのグリッドにおける流れ抵抗を、隣接するグリッドの流れ抵抗に対して変動させることができる。
【００２０】
各グリッドのパターンは複数の離間した特徴部を含み、パターンは複数の集団に設けられ、第一方向に見たときにパターンの集団がテクスチャの一部上に蛇行通路を画成するように互いに対して設けられる。（同じグリッドにおいて）第一方向に対して垂直である（が第一方向と同じ平面内の）第二方向に見たときには、特徴部の集団は、テクスチャの一部上に線形通路を画成するように設けられる。
【００２１】
図３（Ａ）で分かるように、所与のパターンにおける隣接する要素の縦横比は、第一方向および第二方向のいずれにおいても互いに異なる。各グリッドは、一部の要素の縦横比が少なくとも１より大きく、好ましくは２より大きく、好ましくは３より大きく、好ましくは４より大きく、好ましくは５より大きく、より好ましくは１０より大きいのが望ましい。各パターンには、互いに異なる少なくとも二つの要素があり、互いに異なる少なくとも三つの要素があるのが好ましく、互いに異なる少なくとも四つの要素があるのがより好ましい。
【００２２】
図３（Ｂ）は、複数の離間した特徴部が流体の流れの方向に対して異なる方向に向けられた、別のパターンを示す。図３（Ｂ）は、互いに異なった要素をもち、要素間およびパターン間に蛇行経路を生じるのに効果的な様式でパターンが設けられた、少なくとも二組のパターンを示す。図３（Ｂ）のパターンＭおよびＮから、連続するパターンＭおよびＮの一部の要素が正弦曲線の形に設けられ、テクスチャの類似のパターンが互いに垂直な方向に周期性を有することが分かる。流れの方向に対して角度θ１およびθ２を変化させることによって、表面に接触する流体を異なる速度で流れさせることができる。このパターンは、特にテクスチャが導管等の物品の内側曲面上に配置されたときに、流体に含まれる微粒子物質（細胞、バクテリア、充填材など）の流れを制御するためにも使用できる。流体の遠心力により、微粒子物質が導管のテクスチャ加工された壁に向かって推進され、テクスチャ加工が粒子速度を制御するように作用しうる。パターンサイズおよび要素サイズを変化させて、微粒子の流れ（速度および方向の両方）を制御することができる。
【００２３】
一実施形態では、テクスチャの存在が基質上の流体の接触角度を変え、これを用いて一方向の流れを促進することができ、または流れを異なる方向へ分岐させることができる。
【００２４】
図３（Ｂ）において、θ１およびθ２は、流れの方向に対して垂直に描かれた線（軸ＡＡ’）に対して５°〜５０°まで変動しうる。要するに、パターンの要素のうちの少なくとも一つに対して垂直であり、パターンのまとまりの中心を通過するパターンの軸ＡＡ’は、流れの方向に対して垂直に描かれた線に対して５°〜５０°まで変動する。一実施形態では、パターンの軸は、パターンの要素のうちの少なくとも二つに対して垂直であり、パターンのまとまりの中心を通過する。別の実施形態では、パターンの軸は、パターンの要素のうちの少なくとも三つに対して垂直であり、パターンのまとまりの中心を通過する。さらに別の実施形態では、パターンの軸は、パターンの要素のうちの少なくとも四つに対して垂直であり、パターンのまとまりの中心を通過する。さらに別の実施形態では、パターンの軸は、パターンのすべての要素に対して垂直であり、パターンのまとまりの中心を通過する。一実施形態では、図３（Ｂ）において、パターンの一部は、軸が流れの方向に対して垂直であるように設けられることが分かる。このように図３（Ｂ）は、一緒に組み合わされてテクスチャを生み出す少なくとも二組の異なるパターン（一つは軸が流れの方向に対して垂直であり、もう一つは軸が流れの方向に対して傾けられる）を含む。図３（Ｂ）のパターンは、流れの方向に対して垂直の軸が流れの方向と平行になることができるように、または流れの方向に対して傾けられることができるように、流れの方向に対して回転させられうる。
【００２５】
図４は、上述したパターンの定義に対応する他のパターンを示す。図４（Ａ）は、互いに隣接するグリッドに異なる向きの要素を含めることによって、規則的な形状を有する要素をいかに用いて流れを制御できるかを示す。図４（Ｂ）は、互いに隣接するグリッドに異なる向きの要素を含めることによって、不規則な形状を有する要素をいかに用いて流れを制御できるかを示す。図４（Ｃ）は、互いに隣接するグリッドに異なる向きの要素を含めることによって、規則的な形状および不規則な形状の組み合わせを有する要素をいかに用いて流れを制御できるかを示す。図４（Ａ）〜４（Ｃ）の全てにおいて、パターンの要素の少なくともいくつかは、縦横比が１より大きい。
【００２６】
一実施形態では（再び図３（Ａ）および３（Ｂ）に関して）、第二方向に対して４５°傾いた第三方向に見ると、特徴部間の通路は非線形および非正弦波形でありうる。換言すれば、通路は、非線形および非周期的でありうる。別の実施形態では、特徴部間の通路は線形であるが厚みが変動しうる。複数の離間した特徴部は、表面から外へ突設されてもよいし、または表面内に突設されてもよい。一実施形態では、複数の離間した特徴部は、表面と同じ化学組成を有しうる。他の実施形態では、複数の離間した特徴部は、表面と異なる化学組成を有しうる。
【００２７】
特定の実施形態に関しては、生物の生体接着性に抵抗する表面トポグラフィを有する物品は、表面を有するベース物品を含む。表面および／またはベース物品の組成は、ポリマー、金属もしくは合金、セラミックおよび／またはガラスを含む。ポリマー、金属およびセラミックの組み合わせも、表面またはベース物品に使用されうる。表面は、複数のパターンを含むトポグラフィを有し、各パターンは、ベース物品に取り付けられまたはベース物品内に突設された複数の離間した特徴部によって画成される。複数の特徴部はそれぞれ、少なくとも１マイクロメートルまたはナノメートルサイズの寸法を有し、実質的に異なる形状を有する（すなわち形または大きさが異なる）少なくとも一つの隣接する特徴部を有する。
【００２８】
隣接する特徴部間の平均第一特徴部間隔は、表面の少なくとも一部において５ナノメートル〜１００μｍの間であり、前記複数の離間した特徴部は、周期関数によって表される。一実施形態では、複数の特徴部のうちのそれぞれの特徴部は互いに隔てられ、互いに接触しない。別の実施形態では、複数の特徴部のうちのいくつかは、互いに接触してもよい。
【００２９】
別の実施形態では、離間した特徴部間の平均周期性は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルでありうる。一実施形態では、離間した特徴部間の周期性は、約２、５、１０、２０、５０、１００または２００ナノメートルでありうる。別の実施形態では、離間した特徴部間の平均周期性は、約２、５、１０、２０、５０、１００または２００ナノメートルでありうる。別の実施形態では、周期性は、約０．１、０．２、０．５、１、５、１０、２０、５０、１００、２００、３００、４００または４５０マイクロメートルでありうる。さらに別の実施形態では、平均周期性は、約０．１、０．２、０．５、１、５、１０、２０、５０、１００、２００、３００、４００または４５０マイクロメートルでありうる。
【００３０】
一実施形態では、離間した特徴部は、１ナノメートル〜５００マイクロメートル、特に約１０ナノメートル〜約２００マイクロメートル、特に約５０ナノメートル〜約１００マイクロメートルの寸法を有しうる。
【００３１】
別の実施形態では、離間した特徴部間の周期性は、約１ナノメートル〜約５００マイクロメートルでありうる。一実施形態では、離間した特徴部間の周期性は、最大約２、５、１０、２０、５０、１００または２００ナノメートルでありうる。別の実施形態では、離間した特徴部間の周期性は、約２、５、１０、２０、５０、１００または２００ナノメートルでありうる。別の実施形態では、周期性は、最大約０．１、０．２、０．５、１、５、１０、２０、５０、１００、２００、３００、４００または４５０マイクロメートルでありうる。さらに別の実施形態では、周期性は、最大約０．１、０．２、０．５、１、５、１０、２０、５０、１００、２００、３００、４００または４５０マイクロメートルでありうる。
【００３２】
一実施形態では、パターンの各特徴部は、異なる形状（例えば大きさまたは形）を有する少なくとも一つの隣接する特徴部を有する。パターンの特徴部は、単一の要素である。パターンの各特徴部は、該特徴部と異なる形状を有する少なくとも二つ、三つ、四つ、五つまたは六つの隣接する特徴部を有する。一実施形態では、パターンを形成する少なくとも二つ以上の異なる特徴部がある。別の実施形態では、パターンを形成する少なくとも三つ以上の異なる特徴部がある。さらに別の実施形態では、パターンを形成する少なくとも四つ以上の異なる特徴部がある。さらに別の実施形態では、パターンを形成する少なくとも五つ以上の異なる特徴部がある。
【００３３】
別の実施形態では、パターンの少なくとも二つの同一の特徴部が、異なる形状（例えば大きさまたは形）を有する少なくとも一つの隣接する特徴部を有する。
パターンの特徴部は、単一の要素である。一実施形態では、パターンの二つの同一の特徴部が、該同一の特徴部と異なる形状を有する少なくとも二つ、三つ、四つ、五つまたは六つの隣接する特徴部を有する。別の実施形態では、パターンの三つの同一の特徴部が、該同一の特徴部と異なる形状を有する少なくとも二つ、三つ、四つ、五つまたは六つの隣接する特徴部を有する。
【００３４】
別の実施形態では、各パターンは、異なる大きさまたは形を有する、少なくとも一つ以上の隣接するパターンを有する。換言すれば、第一のパターンは、第一のパターンと同じ特徴部を含むが第一のパターンとは異なる形を有しうる第二の隣接するパターンを有しうる。さらに別の実施形態では、各パターンは、異なる大きさまたは形を有する少なくとも二つ以上の隣接するパターンを有する。さらに別の実施形態では、各パターンは、異なる大きさまたは形を有する少なくとも三つ以上の隣接するパターンを有する。さらに別の実施形態では、各パターンは、異なる大きさまたは形を有する少なくとも四つ以上の隣接するパターンを有する。
【００３５】
上述のように、離間した特徴部の化学組成は、表面と異なりうる。離間した特徴部、およびこれらの特徴部が外方または内方へ突設される表面は、有機ポリマーまたは無機材料も含みうる。複合材を用いることもできる。
【００３６】
離間した特徴部および／または表面において使用される有機ポリマーは、多種多様な熱可塑性ポリマー、熱可塑性ポリマーのブレンド、熱硬化性ポリマー、または熱可塑性ポリマーの熱硬化性ポリマーとのブレンドから選択されうる。有機ポリマーは、ポリマー、コポリマー、ターポリマー、以上の有機ポリマーの少なくとも一つを含む組み合わせのブレンドでもよい。有機ポリマーは、オリゴマー、ホモポリマー、コポリマー、ブロックコポリマー、交互ブロックコポリマー、ランダムポリマー、ランダムコポリマー、ランダムブロックコポリマー、グラフトコポリマー、スターブロックコポリマー、デンドリマー、高分子電解質（電解質を含むいくつかの反復基を有するポリマー）、両性高分子電解質（カチオン性およびアニオン性反復基の両方を有する高分子電解質）、イオノマーなど、または以上の有機ポリマーのうちの少なくとも（ａｔ  ｌａｓｔ）一つを含む組み合わせとすることもできる。
【００３７】
有機ポリマーの例は、ポリアセタール、ポリオレフィン、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート、ポリアリルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリフタリド（ｐｏｌｙｐｈｔｈａｌｉｄｅ）、ポリアセタール、ポリアンヒドリド、ポリビニルエーテル、ポリビニルチオエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルケトン、ポリビニルハライド、ポリビニルニトリル、ポリビニルエステル、ポリスルホネート、ポリスルフィド、ポリチオエステル、ポリスルホン、ポリスルホンアミド、ポリウレア、ポリホスファゼン、ポリシラザン、スチレンアクリロニトリル、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン（ＡＢＳ：ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ‐ｂｕｔａｄｉｅｎｅ‐ｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリウレタン、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＲ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｄｉｅｎｅ  ｒｕｂｂｅｒ）、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロエラストマー、フッ素化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリシロキサンなど、または前述の有機ポリマーのうちの少なくとも一つを含む組み合わせである。
【００３８】
高分子電解質の例は、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ペクチン、カラギーナン（ｃａｒａｇｅｅｎａｎ）、アルギネート、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンなど、または前述の高分子電解質のうちの少なくとも一つを含む組み合わせである。
【００３９】
ポリマー組成物における使用に適した熱硬化性ポリマーの例には、エポキシポリマー、不飽和ポリエステルポリマー、ポリイミドポリマー、ビスマレイミドポリマー、ビスマレイミドトリアジンポリマー、シアネートエステルポリマー、ビニルポリマー、ベンゾオキサジンポリマー、ベンゾシクロブテンポリマー、アクリル樹脂、アルキド樹脂、フェノール‐ホルムアルデヒドポリマー、ノボラック、レゾール、メラミン‐ホルムアルデヒドポリマー、ウレア‐ホルムアルデヒドポリマー、ヒドロキシメチルフラン、イソシアネート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、不飽和ポリエステルイミドなど、または前述の熱硬化性ポリマーのうちの少なくとも一つを含む組み合わせが含まれる。
【００４０】
熱可塑性ポリマーのブレンドの例には、アクリロニトリルブタジエンスチレン／ナイロン、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン／ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル／ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル／ナイロン、ポリスルホン／アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリカーボネート／熱可塑性ウレタン、ポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート、熱可塑性エラストマー合金、ナイロン／エラストマー、ポリエステル／エラストマー、ポリエチレンテレフタレート／ポリブチレンテレフタレート、アセタール／エラストマー、スチレン‐無水マレイン酸／アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリエーテルエーテルケトン／ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン／ポリエーテルイミドポリエチレン／ナイロン、ポリエチレン／ポリアセタールなどが含まれる。
【００４１】
パターンまたは基質に使用できるポリマーには、生物分解性材料が含まれる。生分解性ポリマーの適切な例は、ポリ乳酸‐グリコール酸（ＰＬＧＡ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ‐ｇｌｙｃｏｌｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ：ｐｏｌｙ‐ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ポリ乳酸‐グリコール酸とポリカプロラクトンのコポリマー（ＰＣＬ‐ＰＬＧＡコポリマー）、ポリヒドロキシ‐酪酸‐バレレート（ＰＨＢＶ：ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙ‐ｂｕｔｙｒａｔｅ‐ｖａｌｅｒａｔｅ）、ポリオルトエステル（ＰＯＥ：ｐｏｌｙｏｒｔｈｏｅｓｔｅｒ）、ポリエチレンオキシド‐ブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ‐ｂｕｔｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）（ＰＥＯ‐ＰＢＴＰ）、ポリ‐Ｄ，Ｌ‐乳酸‐ｐ‐ジオキサノン‐ポリエチレングリコールブロックコポリマー（ＰＬＡ‐ＤＸ‐ＰＥＧ：ｐｏｌｙ‐Ｄ，Ｌ‐ｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ‐ｐ‐ｄｉｏｘａｎｏｎｅ‐ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）など、または前述の生分解性ポリマーのうちの少なくとも一つを含む組み合わせである。生分解性ポリマーは、分解時に望ましくない副作用を伴わずに体に吸収されることができる。
【００４２】
離間した特徴部および／または表面において使用される金属は、多種多様な金属合金、金属複合材または他の材料との組み合わせから選択されうる。金属の例は、ステンレス鋼、炭素鋼、銅、黄銅、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金鋼、Ｃｏ‐Ｃｒ合金、プラチナ、プラチナ合金、パラジウム、パラジウム合金、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、タンタル、タンタル合金、タングステン、タングステン合金、コバルトおよびコバルト合金、バナジウムおよびバナジウム合金などである。
【００４３】
離間した特徴部および／または表面において使用されるセラミックは、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化モリブデン、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化シリカ、または列挙されないが当業者に周知の合金に加えて任意の他の合金を含む多種多様なセラミック、セラミック様および磁器またはガラス様の組み合わせから選択されうる。他の例には、未焼結状態または焼結状態で使用されうるｓｏｌ‐ｇｅｌプロセスにより作られる無機‐有機ハイブリッドからのものが含まれる。これらには、キセロゲルおよびエアロゲル組成物が含まれうる。
【００４４】
一実施形態では、パターンは、生物活性剤とブレンドされて薬品コーティングを形成するポリマー樹脂を含むことができる。その後、単に担体として働くパターンから生物活性剤が徐々に放出される。ポリマー樹脂が生物活性剤と物理的にブレンドされる（すなわち共有結合されない）とき、薬品コーティングからの生物活性剤の放出は拡散律速される。パターンが、薬品コーティングの全重量に基づいて約５重量パーセント（重量％）〜約９０重量％の量の生物活性剤を含むのが通常望ましい。この範囲内で、生物活性剤が薬品コーティングの全重量に基づいて約１０重量％以上、好ましくは約２０重量％以上、より好ましくは約３０重量％以上の量で存在するのが通常望ましい。この範囲内で、生物活性剤が薬品コーティングの全重量に基づいて約７５重量％以下、好ましくは約７０重量％以下、より好ましくは約６５重量％以下の量で存在するのが通常望ましい。薬品コーティングは、必要に応じて追加の表面コーティングで任意に被覆されうる。追加の表面コーティングが使用されるときには、生物活性剤の放出は界面制御される。薬品コーティングは、特徴部の表面上にのみ、あるいは蛇行通路の表面上に配置されてもよい。
【００４５】
別の例示的実施形態では、生物活性剤は、生分解性ポリマーと共有結合されて、薬品コーティングを形成しうる。放出率はこの場合、生分解性ポリマーの分解率によって制御される。生分解性ポリマーの適切な例は、上に提供されている。この範囲内で、生物活性剤が薬品コーティングの全重量に基づいて約１０重量％以上、好ましくは約２０重量％以上、より好ましくは約３０重量％以上の量で存在するのが通常望ましい。この範囲内で、生物活性剤が薬品コーティングの全重量に基づいて約７５重量％以下、好ましくは約７０重量％以下、より好ましくは約６５重量％以下の量で存在するのも通常望ましい。
【００４６】
パターンが医療デバイスにおいて使用されるとき、薬品コーティングは、様々な方法で医療デバイス上に被覆されうる。一実施形態では、薬品コーティングは、水、アセトン、エタノール、イソプロパノール、メタノール等のアルコール類、トルエン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサン等の溶媒に溶解され、パターンの形で医療デバイス上へ被覆されうる。別の実施形態では、モノマーが生物活性剤と共有結合されてから重合されて薬品コーティングが形成され、これがパターンの形で医療デバイス上に施されうる。さらに別の実施形態では、ポリマー樹脂がまずコーティングとして（パターンの形で）医療デバイス上に施され、その後、被覆されたデバイスが生物活性剤に浸漬され、コーティング内に拡散させて薬品コーティングが形成されることができる。
【００４７】
一実施形態では、生物活性剤をパターンに加えることができる。生物活性剤は、パターンの表面上に配置されることもできるし、またはパターンに含まれる（例えばパターンを形成する材料と混合される）こともできる。単一の薬品コーティング層に二つ以上の生物活性剤が分散されるのも望ましい。あるいは、薬品コーティングの二つ以上の層が医療デバイス上に被覆されるのも望ましい。スピンコーティング、静電塗装、浸漬コーティング、ブラシ塗装など、および前述のコーティング方法のうちの少なくとも一つを含む組み合わせ等の様々なコーティング方法を用いて医療デバイスを被覆することができる。
【００４８】
医療デバイスを被覆するために用いる薬品コーティングに、様々なタイプの生物活性剤が使用されうる。医療デバイス上のコーティングは、抗鎮痛剤、抗不整脈剤、抗バクテリア剤、抗コリン作用剤、抗凝固剤、抗けいれん剤、抗うつ剤、抗糖尿病剤、抗利尿剤、抗かび剤、降圧剤、抗炎症剤、抗マラリア剤、抗腫瘍剤、抗ヌートロピック（ｎｏｏｔｒｏｐｉｃ）剤、抗パーキンソン剤、抗レトロウイルス剤、抗結核剤、鎮咳剤、抗潰瘍剤、抗ウイルス剤など、または前述の治療剤および薬学的生物活性剤のうちの少なくとも一つを含む組み合わせを含む治療剤および薬学的生物活性剤を送達するために用いることができる。生物活性剤は、タンパク質、ペプチド断片、成長因子または他の細胞シグナリング分子でもよい。
【００４９】
一実施形態では、表面はベース物品とモノリシックに統合され、ベース物品の組成は表面の組成と同じである。別の実施形態では、表面は、ベース物品上に配置されたコーティング層を含む。さらに別の実施形態では、コーティング層の組成は、ベース物品の組成と異なる。一実施形態では、ポリマーは、非電気伝導ポリマーを含む。
【００５０】
テクスチャおよび／またはテクスチャが配置された基質は、形状記憶合金または形状記憶ポリマーから製造されてもよく、その形状は、熱信号、電気信号等の作動信号の使用時に変えられることができる。
【００５１】
別の実施形態では、トポグラフィは、４〜５０の平均粗さ係数（Ｒ）を提供する。表面は、約１０ｋＰａ〜約１０ＭＰａの弾性率を有するエラストマーを含みうる。
【００５２】
上述のように、パターンは、蛇行通路によって隣接するパターンから隔てられる。蛇行通路は、周期関数によって表されうる。周期関数は、蛇行通路ごとに異なってもよい。一実施形態では、パターンは、二つ以上の周期関数によって表すことができる蛇行通路によって互いに隔てられうる。周期関数は、正弦波を含みうる。例示的実施形態では、周期関数は、二つ以上の正弦波を含みうる。
【００５３】
別の実施形態では、複数の異なる蛇行通路が複数の周期関数によってそれぞれ表されるとき、それぞれの周期関数は、一定の位相差によって隔てられうる。さらに別の実施形態では、複数の異なる蛇行通路が複数の周期関数によってそれぞれ表されるとき、それぞれの周期関数は、可変的な位相差によって隔てられうる。
【００５４】
一実施形態では、複数の離間した特徴部は、実質的に平面の上面を有する。別の実施形態では、表面の一部の上に複数要素のプラトー層が配置されることができ、前記プラトー層の要素間の間隔距離が、第二特徴部間隔を提供し、第二特徴部間隔は、第一特徴部間隔と比較して実質的に異なる。
【００５５】
グリッドは、異なる形状を有しうる。例えば、グリッドは、長方形、正方形、三角形、円形、楕円形、多角形またはこれらの組み合わせでありうる。グリッドの辺は、２０ナノメートル〜１，０００マイクロメートルでありうる。円形および楕円形のグリッドについては、平均半径は、１０ナノメートル〜５００マイクロメートルまで変動しうる。例示的実施形態では、グリッドは、それぞれ５０マイクロメートルの辺を有する正方形を含む。
【００５６】
図１および図２において上に開示したパターンは、導管（例えばカテーテル、気管内チューブ、中心静脈カテーテル、尿管、生物の体内の他の器官からまたは他の器官へ流体を導くシャントなど）の内部および外部表面に使用できる。
【００５７】
特定の実施形態に関して、パターンは、物品またはデバイスの表面上に、流体の流れの方向に対して平行もしくは垂直（もしくは他の角度）であるように、もしくは、細胞移動の方向に対して平行もしくは垂直（もしくは他の角度）であるように配置されることができ、または、細胞移動の方向に対して部分的に平行および部分的に垂直（または他の角度）に配置された部分を有することができる。上述のように表面を移動または転移する細胞は、生物の生物学的表面であるか、生物に移植可能な生物学的または非生物学的表面であるか、または生物と相互作用しうる非生物学的表面であるかを問わず、例えば血小板、白血球、内皮細胞、線維芽細胞、上皮細胞、ヒトレンズ上皮細胞等の組織細胞、バクテリアなどを含みうる。
【００５８】
一実施形態では、パターンは、流体の流れの方向に対して平行および／もしくは垂直であるか、または細胞移動の方向に対して平行および／もしくは垂直であるように、これらの表面上に配置される。細胞移動には、望ましい細胞（血小板、赤血球、白血球、内皮細胞、上皮細胞等の組織細胞など）または望ましくない細胞（細菌細胞等）を含むことができる。
【００５９】
上述のように、（それぞれのグリッドの）パターンは、パターンの要素のいくつかが流体および／または流体に含まれる微粒子物質の流れ方向に対して平行および／または垂直でありうるように、配置されうる。上述のように、パターンは、パターンの軸が流れ方向に対して平行であるときには流れ方向に対して平行であり、軸が流れ方向に対して垂直であるときには流れ方向に対して垂直である。図１に示したパターンでは、一部のグリッドのパターンは流れ方向に対して平行となり、同時に他の隣接するグリッドのパターンは流体の流れ方向に対して垂直となる。
【００６０】
流れ方向は、流れ方向に対して平行でも垂直でもない角度であり、その中間でありうる点に留意する必要がある。図５は、流れ方向に対してパターンの軸がいかに傾けられうるかを表す。一実施形態では、パターンの軸（図３（Ａ）および図３（Ｂ）ならびに図５を参照）は、流れ方向に対して５〜１７５°、好ましくは１５〜１５０°、好ましくは５０〜１３５°、より好ましくは７５〜１２５°の角度で傾けられうる。例示的実施形態では、一つのグリッドのパターンは流れ方向に対して平行である一方、他のグリッドでは、パターンは流れ方向に対して垂直である。
【００６１】
パターンは、表面全体の上に配置されてもよいし、または曲面もしくは平面の表面の選択された部分の上だけに配置されもよい。一実施形態では、パターンは、表面の２％以上、好ましくは１０％以上、好ましくは２０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７５％以上をカバーしうる。
【００６２】
図６は、導管表面の小さな部分だけがテクスチャ加工を有する応用の一例を表す。導管１００は、導管に接触する流体の供給および除去のための二つの開口部１０２および１０４（小穴とも呼称される）を有する。各開口部１０２および１０４のまわりの領域には、図１のパターンが領域１０３および１０５にそれぞれ配置されている。各開口部１０２および１０４のまわりのパターンの使用は、バクテリアおよび外来細胞物質の導管内への移動を阻止する。例示的な導管は、生物の体に流体を運びまたは生物の体から流体を除去するために使用されるシャントである。一実施形態では、パターンは、骨関節用のボールおよびソケット等の球体または楕円体の補綴表面上に配置されうる。上に詳述したように、パターンは、ボールとソケットとの間の接触点への細胞の移動を阻止するために、ボールおよびソケットの一部の上に配置されうる。あるいは、パターンは、ボールとソケットとの接点への細胞の流入を阻止するとともに、他の流体がボールとソケットとの接点から離れるように流れることを可能にするような様式で配置（ｄｉｓｃｌｏｓｅｄ）されうる。図７は、ソケットの一部のみおよびボールの一部のみの上にパターンが配置されているボールおよびソケットのセクションを示す。パターンの向きおよびパターンの寸法は、接触領域に望ましい細胞のタイプに基づいて調節されることができる。
【００６３】
一実施形態では、パターンは、カテーテルの表面上または気管内チューブの表面上など、医療デバイスにおいて使用される管状表面上に配置されうる。パターンは、カテーテルまたは気管内チューブ内の細胞の移動を阻止する一方で他の流体がカテーテルまたは気管内チューブを流れるのを可能にするために、カテーテルまたは気管内チューブの内側表面および／または外側表面上に配置されうる。図８は、内側表面上にパターンが配置された例示的な気管内チューブを示す。図８は、気管内チューブの横断面スライスおよびパターン加工表面の挿入画も詳細に示す。パターンの向きおよびパターンの寸法は、流体の流れを制御することに基づいて調節されうる。一実施形態では、パターンは、眼内レンズ上に配置されうる。図９は、上にパターンが配置された眼内レンズを示す。図９も、パターンの詳細図を示した挿入画も示す。図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、表面上にパターンが配置された例示的な眼内レンズを示す。図１０（Ａ）は、眼内レンズの側面斜視図を示す。図１０（Ｂ）は、眼内レンズの上面図を示す。図１０（Ｃ）は、眼内レンズの横断面図を示す。図１０（Ｄ）は、眼内レンズの後部のパターン加工表面を示す。図１０（Ｅ）は、パターン加工表面の詳細な挿入画を示す。パターンの向きおよびパターンの寸法は、流体の流れを制御することに基づいて調節されうる。
【００６４】
図１１（Ａ）は、グリッド１〜６が放射状に設けられた物品の例示的実施形態を示す。図１１（Ｂ）は、グリッド１〜８が放射状に設けられた物品の別の例示的実施形態を示す。グリッドのテクスチャは、流体の流れのソースに近接するパターンがソースから離れる流体の容易な通過を可能にするかまたはソースからの流体の流れの容易な通過を阻止するように、設けられうる。あるいは、テクスチャおよびパターンの向きを選択することによって、流体の流れまたは微粒子物質の流れを制御できる。別の実施形態では、パターンはグリッドに配置される必要がなく、物品の使用中の流体の流れまたは微粒子の流れの制御を可能にする様式で向けられうる。
【００６５】
一実施形態では、図１１（Ａ）および１１（Ｂ）の物品は、創傷に適用される創傷被覆材とすることができ、創傷被覆材の中央点が直接創傷上に配置される。図１１（Ｃ）〜１１（Ｅ）は、パターンの向きを用いて創傷から流体の流れを調整できる実施形態を示す。図１１（Ｃ）〜１１（Ｅ）の創傷被覆材の各々の中心点は、直接創傷上に配置されることが想定される。図１１（Ｃ）は、流体の流れが創傷から半径方向に離れるように向けられた（すなわちパターンの要素間の線形チャネルは流体を半径方向外方へ導くように設けられる）実施形態を示し、図１１（Ｄ）では、流体の流れは創傷から円周方向に離れるように向けられている（要素間のチャネルは流体が創傷から円周方向に離れるように流れなければならないように設けられる）。図１１（Ｅ）では、一部のセグメントは半径方向の流体の流れを可能にする（すなわちパターンの要素間の線形チャネルが流体を半径方向外方へ導くように設けられる）一方で、一部のセグメントは半径方向の流体の流れを阻止する（すなわちパターンの要素間の線形チャネルが流体の流れの方向に対して垂直であり、半径方向外方への流体を阻止するように設けられる）。
【００６６】
パターンの高さは、創傷被覆材の中心から縁まで系統的に変動させることができる。図１１（Ｆ）および１１（Ｇ）は、パターン厚を中心から外周まで変動させた創傷被覆材の横断側面図である。これは、創傷被覆材を配置する創傷からの流体の流れを促進または阻止するために行われる。図１１（Ｆ）の創傷被覆材は、パターンのピークが創傷に接触し、したがって流体が創傷被覆材の外側区域まで迅速に移動するのを可能にするように準備するために利用される一方、図１１（Ｇ）の創傷被覆材は、中心からの流体の流れを可能にするが、周辺部で閉じ込めるように設計される。
【００６７】
図１１（Ｈ）は、流体の流れを制御するためにパターンの密度を所与の方向にいかに変動させうるかを詳細に示す。図１１（Ｈ）では、パターンの密度は、流体の流れを変動させるために左から右に上昇させられる。
【００６８】
図１２は、細菌細胞の移動を阻止するためまたは流体の流れを遅らせるために導管２００内または導管２００上のパターンを向ける一つの様式を表す。図１２に見られるように、パターンは、軸が流れ方向に対して垂直に設けられうる。図１２に示すように、パターンの要素は、流体の流れおよび流体に含まれる内容物に最大の抵抗を提供するように設けられる。このようなパターンの配置は、蛇行経路への流体または微粒子物質（粒子、細胞など）の流れを制限するとともに、細胞および／または流体が導管の他端に到達することを困難にする。つまり、蛇行経路の面積を減少させると同時にその長さを増加させ、同時に流体の経路内の要素の数を増加させることによって、微粒子物質が導管の長さに沿って移動するのを制限することができる。平滑表面上よりも遅くではあるが流体を導管の長さに沿って流しながら、流体に含まれる細胞物質を線形チャネルに取り込むことができる（上に詳述したように、チャネルは第二方向に見たときには線形である）。
【００６９】
流体の流れを増減するため、またはパターンが移動する微粒子物質を取り込む能力を増減するために、パターンの軸の向きが調節されうる。図１３は、軸が流れの方向に対して角度θに向けられたパターンを反映する。角度θは、５°〜１７５°まで変動させることができる。パターンの軸を図１３に示すように向けることによって、パターンは、導管の表面上で螺旋形に見える。
【００７０】
一実施形態では、パターンの一部のセクションは、軸が５°〜９０°に向けられうる一方で、パターンの他のセクションは、軸が９１°〜１７５°に向けられうる。これは、上の図１で詳述される。パターンの異なるセクションを異なる角度に向けることによって、流体中の微粒子物質の移動速度を制御することができる。細菌細胞、組織細胞などの移動は、パターンの向きを変動させることによっても制御することができる。導管上または導管内のパターンの向きを変えることによって、流体の流れの間に出現する流体の流れのパターン（例えば渦）を最小化することができる。
【００７１】
一実施形態では、流体（またはその微粒子内容物）が通り抜けなければならない蛇行経路の長さを増加させる一つの様式において、パターンのいくつかの要素を、隣接するパターンの要素と連接することができる。これは図１３に示され、要素２０１、２０２および２０３は、隣接するパターンの要素と接続されて伸長要素が生み出されている。この修正は、図１４に示すように軸が流れ方向に対して傾けられたパターンにも行うことができる。一つのパターンにおける要素の縦横比を隣接するパターンに対して増加させることによって、蛇行経路の長さを増加させることができ、その容積を増加させることができる。
【００７２】
接合される要素は、周期的または非周期的でありうる。一実施形態では、特定の要素（例えば各パターンの左から三番目のすべての要素）が、少なくとも一つの隣接するパターンの対応要素に接触するように延長され、このようにして流通路または経路に対する周期的途絶が生み出される。延長要素は、一つ以上の隣接する要素に接触しうる。
【００７３】
別の実施形態では、一つのパターンのランダムな要素が隣接するパターンの一つ以上の要素に接触するように延長され、その結果、流通路または経路の非周期的途絶が生じうる。
【００７４】
図１５（Ａ）は、パターンの要素が円周方向に互いに平行に設けられる一実施形態を示す。換言すれば、パターンの要素は、パターンの中央点のまわりに同心である。図１５（Ｂ）は、パターンの要素が半径方向に配置された実施形態を示す。これらのパターンを用いて、テクスチャの中心から外周までの流体の流れを制御することができる。
【００７５】
一実施形態では、パターンの要素は、要素の互いに対する間隔が内側表面の円周に沿って連続したパターンを形成するように、導管の内側表面に沿って円周方向に互いに平行に設けられる。別の実施形態では、パターンの要素は、各要素の互いに対する間隔が内側表面の円周に沿って要素の集団間に間隙を有する不連続なパターンを形成するように、導管の内側表面に沿って円周方向に互いに平行に設けられる。例えば３つ、５つまたは７つの要素など、任意の数の要素が間隙の間に集団化されうる。流体の流れおよび／または細胞移動を制御することに加えて、パターンは、気流または混合、例えば燃料混合物を制御するためにも使用できる。
【００７６】
上述のように、パターンの向きの使用を用いて、導管の一端からもう他端までの流れを制御することができる。本明細書に記載のパターンおよび方法は、以下の非限定的な実施例によって例証される。
【実施例】
【００７７】
実施例１
一つの実験において、平滑（ＳＭ）サンプルおよびマイクロパターン加工サンプルを、生物医学グレードのポリジメチルシロキサンエラストマー（Ｓｉｌａｓｔｉｃ（登録商標）ＭＤＸ４‐４２１０、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ；ＰＤＭＳｅ）をネガティブシリコンウェーハモールドにキャスティングすることによって製造した。円形サンプル（ｄ＝２０ｍｍ）を、特徴部が細胞移動の方向に対して垂直に配列された状態で、細胞付着を促進するためにフィブロネクチン（一晩１５μｇ／ｍＬ）で処理して１２ウェルプレートに接着した。ＳＭ  ＰＤＭＳｅ長方形（３ｍｍ×２０ｍｍ）をサンプルの中心に沿って置き、修正スクラッチアッセイを行った。ヒトレンズ上皮細胞（ＨＬＥＣ：Ｈｕｍａｎ  ｌｅｎｓ  ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌｓ）を、構成体全体に１×１０４細胞／ｃｍ２で播種し、成長培地（イーグル最小必須培地、２０％のウシ胎仔血清、５０Ｕ／ｍｌのペニシリン／ストレプトマイシンおよび１μｇ／ｍｌのファンギゾン抗真菌剤）に維持した。約７０％コンフルエンスで、ＰＤＭＳｅ長方形を除去して空のパターン加工領域の細胞移動を可能にした。光学顕微鏡法により７日目まで移動をモニタし、７日目にサンプルをＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ  Ｏｒａｎｇｅで染色し、固定した。創部の蛍光顕微鏡法画像を撮像し、この領域内の細胞で占有された平均面積を、ＩｍａｇｅＪソフトウェアを使用して計算した。
【００７８】
平滑表面と比較してすべてのパターンがＨＬＥＣ移動を著しく減少させた（図１６、図１７、表１）。図１０は、移動アッセイエンドポイント（７ｄ）でのＰＤＭＳｅサンプル上のＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ（赤色）で染色した細胞の代表的な蛍光画像を示す。図１７は、移動アッセイにおける７日目時点の創部の平均対数（面積占有率）を示す。すべてのトポグラフィが平滑トポグラフィと比較してＨＬＥＣ移動を著しく減少させ、＋７ＳＫ１０×５表面上での減少が最大だった。エラーバーは、９５％信頼区間を表す。（スケールバー、５００μｍ）
【００７９】
Ｔｕｋｅｙ多重比較検定において各パターンが別々にグループになり（グループ、表１）、すべてのパターンの性能のレベルが有意に異なることが示された。最も性能の良い表面である＋７ＳＫ１０×５は、創部のＨＬＥＣ占有率を８０％低下させ、ｐ＝０．０００１であった。＋７ＳＫ１０×５パターンを、動物試験用プロトタイプ生産のために選択している。＋７ＳＫ１０×５のトポグラフィを格子状のパターンに敷設して（図１８）すべての方向からのＨＬＥＣ移動をブロックする表面を作製し、このレイアウトを用いて動物試験用プロトタイプを作製する。
【００８０】
表１は、平滑と比較した対数減少（ＬＲ）データ分析のまとめである。
【表１】
2017523851.tif 000003
【００８１】
すべての方向からの細胞移動を阻害するために、最も性能の良いトポグラフィ（＋７ＳＫ１０×５）を格子状のパターンに変換した。
【００８２】
実施例２
本実施例は、パターンの創傷治癒能力を実証するために行った。平滑（ＳＭ）サンプルおよびマイクロパターン加工（＋１．５ＳＫ１０×２および＋１０ＳＫ５０×５０）サンプルを、生物医学グレードのポリジメチルシロキサンエラストマー（Ｘｉａｍｅｔｅｒ  ＲＴＶ‐４２３２‐Ｔ２，Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ；ＰＤＭＳｅ）をネガティブシリコンウェーハモールドにキャスティングすることによって製造した。円形サンプル（ｄ＝２０ｍｍ）を、特徴部が細胞移動の方向に対して並行に配列された状態で、細胞付着を促進するためにフィブロネクチン（一晩１５μｇ／ｍＬ）で処理して１２ウェルプレートに接着した。ＳＭ  ＰＤＭＳｅ長方形（５ｍｍ×２０ｍｍ）をサンプルの中心に沿って置き、修正スクラッチアッセイを行った。ヒト表皮ケラチン細胞（ＨＥＫ：Ｈｕｍａｎ  ｅｐｉｄｅｒｍａｌ  ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅｓ）を、構成体全体に１×１０４細胞／ｃｍ２で播種し、完全ケラチノサイト成長培地（真皮細胞基礎培地、０．４％のウシ下垂体抽出物、０．５ｎｇ／ｍｌのｒｈ  ＴＧＦ‐α、６ｍＭのＬ‐グルタミン、１００ｎｇ／ｍｌのヒドロコルチゾン、５μｇ／ｍｌのインシュリン、１μＭのエピネフリン、５μｇ／ｍｌのアポトランスフェリン、５０Ｕ／ｍｌのペニシリン／ストレプトマイシンおよび１μｇ／ｍｌのファンギゾン抗真菌剤）に維持した。約７０％コンフルエンスで、ＰＤＭＳｅ長方形を除去して空のパターン加工領域の細胞移動を可能にした。光学顕微鏡法により４日目まで移動をモニタし、４日目にサンプルをＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ  Ｏｒａｎｇｅで染色し、固定した。創部の蛍光顕微鏡法画像を撮像し、この領域内の細胞で占有された平均面積を、ＩｍａｇｅＪソフトウェアを使用して計算した。
【００８３】
結果は、このマイクロパターンによりフィブロネクチン被覆ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｓｉｌｏｘａｎｅ）エラストマー（ＰＤＭＳｅ）表面上のヒト表皮ケラチン細胞（ＨＥＫ）の高度に方向づけられた移動が誘発され、それにより特徴部が細胞移動に対して平行の方向に向けられたときにＳＭと比較してｉｎ  ｖｉｔｒｏで修正スクラッチ創傷の４６％および６４％速い閉鎖がもたらされたことを示す。図１８は、移動アッセイエンドポイント（４ｄ）でのＰＤＭＳｅのａ）平滑サンプルおよびｂ）Ｓｈａｒｋｌｅｔサンプル上のＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ（赤色）で染色した細胞の代表的な蛍光画像を示す。スケールバー、５００μｍ。Ｃ）平均占有面積の定量化により、＋１．５ＳＫ１０×５パターンおよび＋１０ＳＫ５０×５０パターン上でそれぞれ人工創傷閉鎖の４６％および６４％の増加が見られた。理論に限定されるものではないが、特徴部が半径方向に向けられ、パターンの中心に向かって半径方向に特徴部サイズを減少させるトポグラフィ設計が、この効果をさらに強化すると考えられる。
【００８４】
実施例３
この例では、パターンは、流体の流れに対する効果を決定するために管の内部に配置される。パターンの軸は流体の流れに対して垂直に向けられる一方、隣接する要素間の線形チャネルは流体の流れと平行に向けられる。隣接する要素間の線形チャネルは、管の長軸に対して並行および流れの方向に対して平行に向けられる。結果から分かるように、この向きは、生物流体（例えば粘液）の蓄積および微生物バイオフィルムの形成を減少させる。
【００８５】
開示されたパターンは、流れの方向に対して平行に向けられたときに、生物流体に接触するデバイス（例えば気管内チューブ（ＥＴＴ：ｅｎｄｏｔｒａｃｈｅａｌ  ｔｕｂｅ）、中心静脈カテーテル（ＣＶＣ：ｃｅｎｔｒａｌ  ｖｅｎｏｕｓ  ｃａｔｈｅｔｅｒ））上の流れの存在下での微生物バイオフィルムの形成を減少させる。カテーテルの表面または気管内チューブの表面上にバイオフィルムを形成することは望ましくない。
【００８６】
接種培地を熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ：ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）Ｓｈａｒｋｌｅｔ試験表面およびパターン加工なしの対照表面に２５°傾斜で輸送する。ムチンを含む培地を用いた場合または用いない場合の試験表面および対照表面のバイオフィルムの定量化から、コロニー形成単位の対数減少の箱ひげ図を生成した（図１９（Ａ）参照）。実施例の画像は、（トリプチックソイブロス）ＴＳＢ＋ムチンの条件で成長させた対照表面および試験表面上の緑膿菌バイオフィルムのものであり、平滑面上にテクスチャ加工表面と比較して大きなバイオフィルムが形成されたことを示す。流れの方向に沿ったマイクロパターンの向きにより、Ｓｈａｒｋｌｅｔ表面上のＴＳＢ成長培地のほうがパターン加工なしの表面と比較して少なくなる。詳細を以下に提供する。同様に、人工粘液を２５°傾斜の表面に滴下すると、流体は、平滑表面に滴下した同じ流体と比較して狭い経路を維持する。したがって、Ｓｈａｒｋｌｅｔマイクロパターン加工表面上の流体との全体的な表面の相互作用は、平滑表面と比較して減少する。
【００８７】
ドリップフローバイオフィルムリアクタを製造業者の指示および以下に含まれるバリエーションにしたがって用いて、各熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）Ｓｈａｒｋｌｅｔマイクロパターンおよび平滑ＴＰＵ表面のバイオフィルム蓄積を比較する。試験パターンを、閉再循環フローシステム内において室温で４８〜９６時間表面全体に２マイクログラム／ミリリットルのムチンを滴下して、または滴下せずに、２００ミリリットル（ｍｌ）の緑膿菌ｂｉｆＡまたは黄色ブドウ球菌を接種したＴＳＢに曝露した後に評価する。黄色ブドウ球菌バイオフィルムの成長を確立するために、２００ｍｌの成長培地を約１２時間毎に交換した。バイオフィルムを、コロニー形成単位／ミリリットル（ＣＦＵ／ｍｌ）およびクリスタルバイオレットバイオマス染色（対数（光学密度））によって定量化する。各パターンおよび定量化法についての対数変換データを、各定量化法についての対数変換平滑データから減算する。これにより対数減算（ＬＲ）値が生成され、これを一般線形モデルＡＮＯＶＡおよび単一ペアｔ検定を用いて評価する。各試験条件で試験パターンごとに、最小二乗平均ＬＲ、対応する平均値減少率、ｔ検定から導出されるｐ値およびＴｕｋｅｙグループを決定する。
【００８８】
性能を低下させる微生物バイオフィルムを、パターン加工なし表面からの減少率で表し、減少率を一般線形モデルＡＮＯＶＡおよびＴｕｋｅｙ比較を用いて統計グループにフィッティングした。結果が、表２に示される。加えて、‐３ＳＫ‐ＮＴ２×２上の緑膿菌ｂｉｆＡおよび黄色ブドウ球菌の対数減少が図１３（Ａ）に示される。平滑ＴＰＵと比較したＳｈａｒｋｌｅｔマイクロパターン加工ＴＰＵ上の緑膿菌ｂｉｆＡバイオフィルム減少の例が、図１９（Ｂ）および１９（Ｃ）に見られる。平滑表面と比較したＳｈａｒｋｌｅｔマイクロパターン加工表面（図１９（Ｄ））の成長培地（図１９（Ｄ））または人工粘液（図１９（Ｅ））の流れの、制御され狭化された性質が明らかである。生物流体は、全体的に平滑表面よりもＳｈａｒｋｌｅｔマイクロパターン加工表面との相互作用が少ない。
【表２】
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【００８９】
実施例４
本明細書に開示されたパターンは、流れの方向に対して平行に向けられたときに、生物流体と接触するデバイス（例えばＥＴＴ）上の流体の流れを強化する。一例として、重力および強制気流の存在下でＳｈａｒｋｌｅｔマイクロトポグラフィ上の粘液の流れを評価するために、熱可塑性ポリウレタン（Ｔｅｃｏｆｌｅｘ  ＥＧ８５Ａ、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ；ＴＰＵ）長方形サンプル（ｈ＝５ｃｍ；ｗ＝２ｃｍ）で作製した平滑（ＳＭ）サンプルおよびＳｈａｒｋｌｅｔ特徴部をサンプルの長さに対して垂直または平行に配列したマイクロパターン加工サンプルを３０°の角度で保持したガラス板に接着した。プラスチック管（ＩＤ＝７ｍｍ）をフィルムの上部に固定し、Ｓｉｅｍｅｎｓ９００ｃベンチレータセットに接続して毎分２０回の呼吸で４〜６Ｌの空気を送達した。２０〜４０μＬの人工粘液滴（８％のムチン、４％のレシチンおよび０．８％のＤＮＡ）をベンチレータ管の開口部に置き、距離（ｃｍ）および粘液がフィルムの長さを移動するのに要した時間（秒）を１２０秒まで記録した。各実験で（一つの向きあたり）三つの平滑表面および三つのパターン加工表面を試験し、表面タイプあたり三つのサンプル上の平均流速（ｃｍ／秒）を計算し、比較した。各実験をトリプリケートで完了した。
【００９０】
各実験において、パターン加工表面上の速度変化を、パターン加工なし表面との差の比率として計算する。すべての実験で、粘液移動の速度変化率を、単一ｔ検定、一般線形モデルＡＮＯＶＡおよびＴｕｋｅｙ比較を用いて、パターン加工表面全体で統計学的に比較した。ほとんどのパターンは、平行方向に向けられたときに粘液流速を上昇させた（表４）。特に、平行方向に向けられた大きな寸法のパターン（例えば１０×５、２０×５および１０×２）は、垂直方向に向けられたすべてのパターンよりもＴｕｋｅｙグループ検定に基づいて有意に良好に機能した（表４）。方向性が、特に個々のパターンタイプの性能に影響した。例えば、特徴部が平行の向きの２．６ＳＫ‐ＮＴ１０×２  Ｓｈａｒｋｌｅｔパターンは、逆向きすなわち特徴部が流れの方向に対して垂直な同じパターンでの−７４％（ｐ＝０．１４１）の粘液流速の減少とは対照的に、粘液流速をＳＭと比較して７５％（ｐ＝０．０１５）有意に強化した（表４）。
【表３】
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【００９１】
実施例５
疑似粘液（２０μＬ）での傾斜角度を、自動化ステージを備えたゴニオメータ（Ｒａｍｅ‐ｈａｒｔ  Ｍｏｄｅｌ  ２５０  Ｆ４  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒ）を使用して０．５°／ｓで傾けた熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ；Ｔｅｃｏｆｌｅｘ  ＥＧ７０Ａ、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）で複製したサンプルで測定した。マイクロトポグラフィ特徴部を、傾斜方向に対して平行および垂直に配列した。三つの実験を行い、三つの個々の滴液を各サンプル上で、各向きで測定した。ＡＮＯＶＡおよびＴｕｋｅｙ検定を用いて結果を比較し（α＝０．０５）、表５および図２０に示す。図２０は、スリップ角度データの箱ひげ図を示し、集められたデータの拡散をグラフで表す。表５は、平均スリップ角度測定値を示す。
【表４】
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【００９２】
実施例６
本実施例は、図２１（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示す、熱可塑性ポリウレタン（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＰｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２３６３‐９０ＡＥ）で複製した平滑（ＳＭ）表面およびマイクロパターン加工（ＳＫ）表面上の流体の接触角度を実証するために行った。前進接触角度を、ＡＳＴＭ  Ｄ７３３４‐０８から援用したプロトコルにしたがって表面疎水性の指標として測定した。ＳＭおよびＳｈａｒｋｌｅｔ（商標）フィルムのサンプルを、傾斜ベースを備えたゴニオメータ（ニュージャージー州スッカサナのＲａｍｅ‐Ｈａｒｔ  Ｃｏ．から入手可能なＭｏｄｅｌ２５０  Ｆ４  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒ）に、マイクロパターン特徴部を傾斜方向に対して平行に配列して載置した。脱イオン水滴（１０μｌ）を、ＳＭおよびＳｈａｒｋｌｅｔ（商標）サンプル上に置き、ステージを３０°に傾け、ＤＲＯＰｉｍａｇｅ（商標）Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ（ニュージャージー州スッカサナのＲａｍｅ‐Ｈａｒｔ  Ｃｏ．から入手可能）を使用して前進接触角度を測定した。三つの実験を行い、それぞれの水滴を各試験表面の三つのレプリケート上で測定した。図２１（Ｄ）に示すように、ＳＫ表面上の流体は、ＳＭ表面と比較して有意に改善された接触角度が見られ、これが図２１（Ｃ）に示される。ＳＭ表面およびＳＫ表面についての前進接触角度の度数の結果を、図２１（Ｅ）に示されるグラフにプロットしている。図２１（Ｅ）から分かるように、ＳＫ表面ではＳＭ表面よりも前進接触角度が約２０°大きい。
【００９３】
実施例７
本実施例は、ヒツジに使用された気管内チューブの異なるセクションにおける物質の蓄積を実証するために行った。気管内チューブは、平滑（ＳＭ）表面またはマイクロパターン加工（ＳＫ）表面が上に配置されている。グラム単位の蓄積重量を、各気管内チューブの肺セクション、中間セクションおよび口腔セクションにつき測定した。結果が、図２２に示される。図２２から分かるように、ＳＫ表面は、ＳＭ表面と比較して、肺セクションにおいて蓄積物質の８６％の減少が見られた（ｐ＝０．００１の不確かさ誤差）。中間セクションでは、ＳＫ表面は、ＳＭ表面に対して、蓄積物質の７２％の減少が見られた（ｐ＝０．００６の不確かさ誤差）。口腔セクションでは、ＳＫ表面は、ＳＭ表面に対して、蓄積物質の６９％の減少が見られた（ｐ＝０．００５の不確かさ誤差）。
【００９４】
実施例８
本実施例は、ヒツジに使用された気管内チューブの異なるセクションにおける蓄積物質の横断面積の減少率を実証するために行った。気管内チューブは、平滑（ＳＭ）表面またはマイクロパターン加工（ＳＫ）表面が上に配置されている。ＳＫ表面またはＳＭ表面が上に配置された各気管内チューブの肺セクション、中間セクションおよび口腔セクションの蓄積物質の相対量が、図２３（Ａ）の写真に示される。蓄積物質の重量の減少を、各気管内チューブの肺セクション、中間セクションおよび口腔セクションにつき測定し、結果を図２３（Ｂ）に示すグラフにプロットした。結果は、ＳＫ表面に、ＳＭ表面と比較して肺セクションにおける蓄積物質の８５％の減少が見られたことを示す（ｐ＝０．００５の不確かさ誤差）。中間セクションでは、ＳＫ表面は、ＳＭ表面に対して、蓄積物質の８４％の減少が見られた（ｐ＝０．００１の不確かさ誤差）。口腔セクションでは、ＳＫ表面は、ＳＭ表面に対して、蓄積物質の８１％の減少が見られた（ｐ＝０．００２の不確かさ誤差）。
【００９５】
実施例９
以下の実施例は、平滑（ＳＭ）表面またはマイクロパターン加工（ＳＫ）表面が上に配置され気管内チューブ上の人工粘液の度数での平均傾斜角度を実証するために行った。ゴニオメータを用いて、ＳＭ表面およびＳＫ表面の各々を流れる人工粘液の１０μｌ液滴の傾斜角度をそれぞれ測定した。結果を、図２４（Ａ）に示すグラフにプロットした。図２４（Ａ）から分かるように、ＳＫパターン加工表面には、ＳＭ表面よりも有意に低い傾斜角度が見られた。ＳＫ表面は、より低い傾斜角度での流体の流れ能力を可能にする。気管内チューブの臨床勧告は患者のベッド頭部角度が約３０°でなければならないとするため、ＳＫ表面は、管を通じて流れが発生し続けることを可能にする。対照的に、ＳＭ表面は、粘液が管の内部で溜り、管内の流れ能力を損なう結果となる。ＳＭ表面およびＳＫ表面についてのそれぞれの傾斜角度のこの差が、図２４（Ｂ）に示される。
【００９６】
実施例１０
本実施例は、ヒツジに使用された気管内チューブ内の粘液の、気管内チューブデバイスあたりのｍｍ３単位での平均粘液体積を実証するために行った。気管内チューブは、平滑（ＳＭ）表面またはマイクロパターン加工（ＳＫ）表面が上に配置された。結果を、図２５（Ａ）に示すグラフにプロットした。図２５（Ａ）から分かるように、ＳＫパターン加工表面は、ＳＭ表面よりも体積あたりの平均粘液が約６１％低かった（ｐ＝０．０００５の不確かさ誤差）。ＳＫ表面またはＳＭ表面が上に配置された各気管内チューブの横断面の蓄積粘液の相対量が、図２５（Ｂ）の写真に示される。
【００９７】
実施例１１
本実施例は、平滑（ＳＭ）表面またはマイクロパターン加工（ＳＫ）表面が上に配置された気管内チューブ使用した機械換気中の時間に対する圧力の量を実証するために行った。粘液分泌物が気管内チューブの内部に蓄積するにしたがい、所与の体積の空気を送達するためにより大きな圧力が必要となる。ｃｍＨ２Ｏ（ｃｍＨ２０）単位のピーク吸気圧を、時間単位の換気期間にわたり測定した。結果を、図２６に示すグラフにプロットした。図２６から分かるように、ＳＫパターン加工表面は、ＡＭ表面よりも時間に対する圧力が有意に低かった。これに対して、ＳＫパターンが上に配置された気管内チューブと比較して、ＳＭ表面の標準気管内チューブを使用したときのほうが、時間に対する圧力増加率が有意に大きかった。
【００９８】
本開示は、例示的実施形態を説明するが、当業者には当然のことながら、開示された実施形態の範囲内で様々な変更を行うことができ、等価物をその要素に代用できる。加えて、本開示の基本的範囲内で、具体的状況または材料を本開示の教示に適応させるために多くの修正を行うことができる。したがって、本開示は、本開示を実施するために考えられる最良の形態として開示される具体的実施形態に制限されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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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】
2017523851.tif 000019
【図１１（Ａ）】
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【図１１（Ｂ）】
2017523851.tif 000021
【図１１（Ｃ）】
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【図１１（Ｄ）】
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【図１１（Ｅ）】
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【図１１（Ｆ）】
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【図１１（Ｇ）】
2017523851.tif 000026
【図１１（Ｈ）】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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