(57)【要約】本発明は、医療デバイスの表面への細胞の移動を促進するように構成された表面を有する医療デバイスに関する。特に、医療デバイスの表面は、中または上に形成されたトポグラフィ的特徴の不連続パターンを有する。【選択図】図５ａ
2016510657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの表面を有する医療デバイスであって、前記少なくとも１つの表面の中または上に、トポグラフィ的特徴の少なくとも第１の不連続パターンが配される、デバイス。
【請求項２】
前記医療デバイスは、血管内ステント、ステントグラフト、グラフト、心臓弁、静脈弁、フィルター、閉塞デバイス、カテーテル、シース、骨インプラント、歯科インプラント、植込み型避妊具、植込み型抗腫瘍ペレットまたはロッド、シャントおよびパッチ、ペースメーカー、針、一時的固定ロッド、任意のタイプの医療デバイスに対する医療用ワイヤまたは医療用チューブ、およびその他の植込み型医療デバイスを含む群より選択される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記トポグラフィ的特徴の第１の不連続パターンは、トポグラフィ的特徴の幾何学的パターンを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記幾何学的パターンは、３角形、正方形、６角形、矩形、偏菱形、ダイヤモンド形、円形、楕円形、５角形、または８角形を含む、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記トポグラフィ的特徴の第１の不連続パターンは、細胞移動を向上することによって治癒を促進する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記トポグラフィ的特徴の第１の不連続パターンは、細胞増殖を抑制する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記トポグラフィ的特徴の第１の不連続パターンは、骨芽細胞形成を高めるために細胞を留める、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記デバイスの前記少なくとも１つの表面の中または上に、トポグラフィ的特徴の少なくとも第２の不連続パターンをさらに含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記トポグラフィ的特徴の少なくとも第１および第２の不連続パターンの各々は、異なる細胞応答を達成する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記トポグラフィ的特徴の第２の不連続パターンは、内皮細胞移動を向上することによって治癒を促進する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記トポグラフィ的特徴の第２の不連続パターンは、細胞増殖を抑制する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記トポグラフィ的特徴の第２の不連続パターンは、骨芽細胞形成を高めるために細胞を留める、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１３】
医療デバイスを製造する方法であって、
ａ．内表面および外表面を有する医療デバイスを形成するステップと、
ｂ．前記医療デバイスの前記内表面および外表面の少なくとも一方に、トポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンを形成するステップと
を含む、方法。
【請求項１４】
トポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンを形成する前記ステップは、フォトリソグラフィ、機械的転写、電気化学的機械加工、放電機械加工、およびレーザーエッチングからなる群のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療デバイスを製造するための方法および装置に関し、この医療デバイスは、医療デバイスの表面上への細胞の移動を促進するように処理された表面を有する。
【背景技術】
【０００２】
近年、さまざまなタイプの血管内ステントが用いられている。一般的に、血管内ステントとは、治癒相の際の内部構造の支持を含む生組織の支持のために用いられるデバイスを示す。カテーテルデバイスを用いるなどして腔内に置かれた血管内ステントすなわちステントは、血管閉塞部位に対して最初に開存性を回復させる効果が高いことが実証されてきた。血管内ステントすなわちステントは、バルーン拡張型のものであってもよく、それはたとえば、ウォレン（Ｗａｒｒｅｎ）、Ｎ．Ｊ．のジョンソン・エンド・ジョンソン・インターベンショナル・システムズ（Ｊｏｈｎｓｏｎ  ＆  Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）によってＰａｌｍａｚ（登録商標）およびＰａｌｍａｚ−Ｓｃｈａｔｚ（登録商標）バルーン拡張型ステントとして販売される、特許文献１、特許文献２、もしくは特許文献３のステント、または当該技術分野において公知の他の製造者のバルーン拡張型ステントなどであってもよい。他のタイプの血管内ステントは自己拡張型ステントとして公知であり、それはたとえばニチノールコイルステント、またはジグザグの管状構成に形成されたステンレス鋼ワイヤで作られた自己拡張型ステントなどである。
【０００３】
血管内ステントは一般的に、たとえば弾性反跳および内膜解離など、経皮的バルーン血管形成術の最も一般的な問題を解決するための機械的手段として用いられる。腔内ステント留置が、バイパス手術およびバルーン血管形成術を含むその他の血管再生手順と共有する１つの問題点は、動脈の再狭窄である。ステント留置部位におけるこの再閉塞の可能性に寄与する重要な因子は、動脈内腔の天然の非血栓形成性内壁である内皮の損傷および減少である。内皮が減少して、血栓形成性の動脈壁マトリックスタンパク質が露出すること、および補綴材料が一般的に血栓形成性の性質であることによって、血小板の堆積および凝固カスケードの活性化が開始される。たとえば線溶系の活性、抗凝固剤の使用、および病変基質の性質などの多数の因子に依存して、このプロセスの結果は小さな壁側血栓から閉塞性血栓までの範囲にわたり得る。第２に、介入部位における内皮の減少は、その部位における最終的な内膜過形成の発生および程度にとって重要であり得る。過去の研究では、損傷した動脈部位にインタクトな内皮層が存在することによって、平滑筋細胞に関係する内膜過形成の程度を著しく抑制できることが実証されている。したがって、低流量血栓症の予防および開存性の継続のためには、動脈壁の迅速な再内皮化、および補綴表面またはステントの内表面の内皮化が重要である。別の供給源からの内皮細胞が何らかの方法でその部位に導入されて播種されるのでない限り、内皮の損傷範囲の被覆は、少なくとも最初は主に、インタクトな内皮の隣接動脈範囲からの内皮細胞の移動によって達成される。
【０００４】
金属ステント上に播種された内皮細胞の形の、ステントへのインビトロ生物コーティングが過去に提案されてきたが、そこには生細胞播種に関する深刻なロジスティックな問題があると考えられ、その問題は克服できないことが証明され得る。よって、内皮細胞が、インタクトな内皮の隣接動脈範囲から、動脈を通る血流に露出されたステントの内表面に移動するときの速度を増加させることが有利であろう。現在、ほとんどの血管内ステントはステンレス鋼で製造されており、こうしたステントは、留置後数週間から数ヵ月間の組織増殖によって動脈壁に埋め込まれる。ステント設計が適切に低い金属表面を有して、動脈を通る流体すなわち血液の流れを妨げない限り、任意のステント設計に一貫して、この好都合な結果が起こる。さらに、動脈を通ってポンピングする血液によってもたらされる内部動脈壁に沿った流体動力学、および血液／内皮界面自体のために、ステントの表面上への内皮細胞の移動を促進するために、ステントは非常に平滑な表面を有することが望まれてきた。実際に、拡張後のステント表面の平滑性はステントの生体適合性にとって重要であり、平滑以外のあらゆる表面トポグラフィは望ましくないと報告されている。非特許文献１。ステントが血清タンパク質でコートされた後、数日から数週間以内に連続的な内皮層がステント表面を覆うまで、ステントの内表面のフィブリンコートされた金属表面上に内皮が増殖する。内皮は、低速の流れまたは乱流によって形成されると考えられる血栓堆積から、血栓形成性の金属表面を保護する。現在、ステンレス鋼またはその他の合金もしくは金属で作られたすべての血管内ステントには、たとえば通常金属ステント表面を電解研磨することによって得られるものなどの、極度に平滑な表面仕上が設けられている。Ｐａｌｍａｚ（登録商標）およびＰａｌｍａｚ−Ｓｃｈａｔｚ（登録商標）バルーン拡張型ステントを特定的に含む現在公知の血管内ステントは、冠疾患の処置に成功することが実証されているが、もしステントの内表面への内皮細胞移動の比率および／または速度を上げることができれば、血管内ステントはバルーン血管形成術の補助としてさらにより成功率が高く効果的なものとなるであろう。
【０００５】
しかし、たとえば溝などの公知のトポグラフィ的特徴は、その特徴が医療デバイスを横切る血流と平行に置かれるときに最大の利益を与える。トポグラフィ的特徴が血流に対して垂直に向けられるときには、その特徴からの利益は認識されない。
【０００６】
さらに、最終形状および方向付けは多くの因子に依存し得るため、この特徴の最適な方向付けを維持することは、連続的な特徴にとって問題があり得る。医療デバイスがステントであるとき、最終形状および拡張サイズは、そのステントが植込まれる血管の状態、サイズ、形状、およびコンプライアンスによって変動し得る。他の植込み医療デバイスにおけるトポグラフィ的特徴の方向付けにも、類似の植込み部位因子が影響し得る。
【０００７】
本発明は、この問題および他の問題の解決を試みるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，７３３，６６５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１０２，４１７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１９５，９８４号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】クリストフ・ヘーリエイン（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈ  Ｈｅｈｒｉｅｉｎ）ら著，「血管内ステントの生体適合性に対する表面テクスチャおよび電荷の影響（Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｏｎ  ｔｈｅ  Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｅｎｄｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｓｔｅｎｔｓ）」，コロナリー・アーテリー・ディジーズ（Ｃｏｒｏｎａｒｙ  Ａｒｔｅｒｙ  Ｄｉｓｅａｓｅ），Ｖｏｌ．６，ｐ．５８１−５８６（１９９５）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書において開示される実施形態に従うと、デバイスの表面の中または上に、トポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンが配される。トポグラフィ的特徴の不連続パターンは、２つ以上の方向における細胞移動を可能にするため、医療デバイスの最終位置決めにかかわらず、内皮細胞が血流の方向に移動することを可能にする。
【００１１】
一実施形態においては、最初に少なくとも１つの表面を有するデバイスを形成するステップと、次いでデバイスの表面の中または上に、トポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンを形成するステップとによって、医療デバイスを製造する方法が提供される。このデバイスは、たとえばステントなどの任意の植込み型医療デバイスであってもよい。
【００１２】
本発明には任意の細胞型が包含されており、その細胞は細胞膜を有する。
【００１３】
本明細書において開示される実施形態に従うと、金属およびポリマーを含む従来の植込み可能材料の完全な細胞被覆のための能力は、植込み可能材料の血液接触表面に、化学的および／または生理化学的に活性な、幾何学的生理学的に機能性の特徴の不連続パターンを与えることによって高められ得る。本発明の植込み型デバイスは、ポリマー、既存の従来の精錬金属材料、たとえばステンレス鋼またはニチノールハイポチューブなどで製作されてもよい。
【００１４】
任意の実施形態において、現存する医療デバイス、ステント、またはその他の物品が使用されてもよい。現存する構造を用いることによって、調節経路が最小化され得ると考えられる。特定の非限定的なデバイスは、歯科インプラントおよび股関節インプラントを含む。
【００１５】
現在公知のデバイスおよびこうしたデバイスを製造するための方法と比べて、トポグラフィ的特徴の不連続パターンは、医療デバイスの表面におけるさまざまな細胞応答の制御を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】表面の中または上に、トポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンが作製された医療デバイスを製造する方法を示す、ブロック図である。
【図２】内表面の中または上に、トポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンが作製された血管内ステントを製造する方法を示す、ブロック図である。
【図３】医療デバイスの表面にフォトマスクパターンを与えるために、上に医療デバイスを装着するように適合された表面を有する透明装置を製造する方法を示す、ブロック図である。
【図４】ステントの内表面にフォトマスクパターンを与えるために、上に血管内ステントを装着するための透明マンドレルを製造する方法を示す、ブロック図である。
【図５ａ】ステントの内表面に与えられたトポグラフィ的特徴の不連続パターンを有するステントの一実施形態を示す図である。
【図５ｂ】図５ａの一部分の拡大図である。
【図６ａ】ステントの内表面に連続的な溝のパターンを有するステントを示す図である。
【図６ｂ】ステントの内表面に連続的な溝のパターンを有するステントを示す図である。
【図７ａ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図７ｂ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図７ｃ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図８ａ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図８ｂ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図８ｃ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図８ｄ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図８ｅ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図８ｆ】医療デバイスの表面に与えられるトポグラフィ的特徴の、異なる不連続パターンを示す図である。
【図９】フォトレジストコートされたステントを装着された、本発明の透明マンドレルの一実施形態を示す図である。
【図１０ａ】表面にトポグラフィ的特徴が与えられた植込み型医療デバイスの一実施形態を示す図である。
【図１０ｂ】表面にトポグラフィ的特徴が与えられた植込み型医療デバイスの一実施形態を示す図であり、ここでその特徴は指向性の溝およびドット／ピンを含む。
【図１１ａ】トポグラフィ的特徴を有する歯科インプラントを示す図である。
【図１１ｂ】図１１ａの歯科インプラントの一部分の拡大図である。
【図１２ａ】トポグラフィ的特徴を有する股関節インプラントを示す図である。
【図１２ｂ】図１２ａの股関節インプラントの一部分の拡大図である。
【図１２ｃ】図１２ａの股関節インプラントの末端部分の拡大図である。
【図１３ａ】溝および不連続ドットを有する心臓弁を示す図である。
【図１３ｂ】図１３ａの心臓弁の一部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
好ましい実施形態に関連して本発明を説明するが、その実施形態の発明を限定することは意図されないことが理解されるだろう。反対に、本発明は、添付の請求項によって定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれ得るすべての代替形、修正形および均等物を包含することが意図される。
【００１８】
一実施形態において、トポグラフィ的特徴の不連続パターンの形成は、化学的プロセスによって表面をエッチングすることによって行われてもよい。好ましくは、その化学的プロセスは、デバイスの表面を感光性材料でコートするステップと、デバイスをマスクに装着するステップと、露光放射線の供給源によってデバイスの表面を照射するステップと、マスクからデバイスを取外すステップと、デバイスの表面の中または上にトポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンを生成するために露光範囲をエッチングするステップとを含んでもよい。上にデバイスが装着されるように適合された透明装置の表面にマスクが配されてもよく、デバイスはその透明装置に装着される。露光放射線の供給源は紫外線光源であってもよいが、感光性材料に適合する任意の波長を有する光源であってもよい。代替的に、露光放射線は原子の性質であってもよい。露光放射線は装置の一端縁から伝送されてもよいし、マスクの下の装置内に挿入された光ファイバケーブルによって伝送されてもよい。光ファイバケーブルが用いられるときは、均一な露光を得るために端部伝送光ファイバケーブルが装置内で並進されてもよいし、装置内から露光放射線を散布するために裸の（好ましくはつや消しされた）ファイバが用いられてもよい。露光の後、デバイスを装置から取外す。適切な化学物質の使用を通じてデバイスの基材を露出することによって、マスクによって与えられたパターンを明らかにするために、感光性材料を現像する。次いで、デバイスの露出された基材が所望の深さまで化学的に機械加工されてもよい。機械加工は、ウェットもしくはドライの化学エッチングもしくは研磨、または電気化学的機械加工によって達成されてもよい。
【００１９】
このプロセスは、パターン形成によってデバイスの輪郭に従うことができる。たとえば、ステントの変形パターンを考慮することによって、拡張後に溝が血流と平行になるようなステントの拡張を可能にするように溝のパターンが変えられるようにして、マスクパターンを作製できる。代替的には、細胞を特定の方向に導くようにパターンを合わせることができる。任意の２Ｄまたは３Ｄパターンが、表面に効果的にエンボスまたはデボス加工（または両方の組み合わせ）され得る。代替的には、マスクを作製するためにその他の方法が用いられてもよく、その方法は、マスクパターンを作製するための放電機械加工、ドライエッチング、光分解、ウォータージェット、研磨ブラストを含むが、それに限定されない。マスク材料が半透明部材に加えられる添加法も実行可能である。添加法の一例は、光伝送を遮断するパターンを作製するために選択的にコーティングを堆積させるためのインクジェット技術である。金属、擬金属、合金、セラミックス、およびポリマーなどを含む、露光波長を遮断し得る任意の材料がマスクとして用いられ得る。
【００２０】
トポグラフィ的特徴の不連続パターンを形成する方法として、本明細書においてはフォトリソグラフィ方法論を考察しているが、本発明はそれに限定されるものではない。フォトリソグラフィ、機械的転写、電気化学的機械加工、レーザーエッチング、放電機械加工、および／または医療デバイスの表面にパターンを適用するあらゆるその他の手段を含む、トポグラフィ的特徴の不連続パターンを形成するための任意の方法論が使用されてもよい。一般的に、本発明は、少なくとも１つの表面を有する医療デバイスを形成または提供するステップと、前記表面の中または上にトポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンを形成するステップとを含んでもよい。
【００２１】
本発明には任意の細胞型が包含されており、その細胞は細胞膜を有する。別個の細胞型のほとんどは、単一の全能性細胞から生じて、発生の過程で何百もの異なる細胞型に分化したものである。多細胞生物は、生殖細胞および体細胞という２つの基本型に分類される細胞で構成される。発生の際に、体細胞はより特定化されて、外胚葉、中胚葉、および内胚葉の３つの主要な胚葉を形成する。３つの胚葉の形成後、細胞は、自身の前駆細胞よりも細胞型の変化に対するかなり高い抵抗性を有する高分化状態に達するまで、特定化を続ける。外胚葉は、分化して神経系（脊椎、末梢神経および脳）、歯のエナメル、および表皮（外皮の外側部分）を形成する。外胚葉はさらに、口、肛門、鼻孔、汗腺、毛および爪の内壁を形成する。内胚葉は、胃腸管細胞、気道細胞、内分泌腺および器官細胞、聴覚系細胞、ならびに泌尿器系細胞を形成する。中胚葉は、間葉（結合組織）、中皮、非上皮性血液細胞、および体腔細胞を形成する。中皮は、体腔の内壁となり、筋肉、中隔（横方向の隔壁）および腸間膜（縦方向の隔壁）を形成し、かつ生殖腺の一部を形成する（残りは配偶子である）。
【００２２】
本明細書において開示される実施形態に従うと、金属およびポリマーを含む従来の植込み可能材料の完全な細胞被覆のための能力は、植込み可能材料の血液接触表面に、化学的および／または生理化学的に活性な、幾何学的生理学的に機能性の特徴の不連続パターンを与えることによって高められ得る。本発明の植込み型デバイスは、ポリマー、既存の従来の精錬金属材料、たとえばステンレス鋼またはニチノールハイポチューブなどで製作されてもよい。
【００２３】
以下にも説明されるとおり、本発明の植込み型デバイスは、血管内ステント、ステントグラフト、グラフト、心臓弁、静脈弁、フィルター、閉塞デバイス、カテーテル、シース、骨インプラント、植込み型避妊具、植込み型抗腫瘍ペレットもしくはロッド、シャントおよびパッチ、ペースメーカー、針、一時的固定ロッド、任意のタイプの医療デバイスに対する医療用ワイヤもしくは医療用チューブ、またはその他の植込み型医療デバイスであってもよい。ペースメーカー（または、心臓の自然なペースメーカーと混同されないために、人工ペースメーカー）とは、心臓の拍動を調節するために、心筋に接触する電極によって送達される電気的インパルスを用いる医療デバイスである。この電極は、内皮化および溝を必要とし得る表面を含む管材料またはその他の材料によって覆われてもよい。インプラントが有機、無機、機械的、電気的、または生物的なデバイスであってもなくても、イヤリングおよびその他のピアス、ならびにあらゆるその他のインプラントが、トポグラフィ的特徴から利益を受け得る。
【００２４】
トポグラフィ的特徴の不連続パターンを形成する方法として、本明細書においてはフォトリソグラフィ方法論を考察しているが、本発明はそれに限定されるものではない。フォトリソグラフィ、機械的転写、電気化学的機械加工、レーザーエッチング、放電機械加工、および／または医療デバイスの表面にパターンを適用するあらゆるその他の手段を含む、トポグラフィ的特徴の不連続パターンを形成するための任意の方法論が使用されてもよい。一般的に、本発明は、少なくとも１つの表面を有する医療デバイスを形成または提供するステップと、前記表面の中または上にトポグラフィ的特徴の少なくとも１つの不連続パターンを形成するステップとを含んでもよい。
【００２５】
ステントの表面にトポグラフィ的特徴または溝特徴を加えることによって、細胞の移動速度を加速することが示されている。しかし、トポグラフィ的特徴または溝特徴が最大の利益を与えるのは、トポグラフィ的特徴または溝特徴が流体の流れに平行に置かれたときであり、トポグラフィ的特徴または溝特徴が流体の流れに垂直に向けられたときは、利益をほとんどまたはまったく与えない。この垂直の方向付けは、連続的なトポグラフィ的特徴または溝特徴にとって問題となり得る。なぜなら、特徴の最終形状または方向付けは、デバイスが植込まれる血管、内腔または組織の状態、サイズ、形状、および／またはコンプライアンスによって変わり得るためである。
【００２６】
デバイス設計自体が、連続的なトポグラフィ的特徴または溝特徴に対して適切でないこともある。いくつかのジオメトリでは、細胞が血管または内腔壁を越えて移動することなしに、細胞がデバイスのすべての範囲にわたって移動することができない。こうした連続的な溝特徴の一例を、図６ａにみることができる。図６ａの領域６００にみられるとおり、もし間隔が均一であれば、いくつかのトポグラフィ的特徴または溝特徴は非常に短距離の移動しか可能にしないだろう。さらに、大きい拡張比を有するステントにおいては、より多くの溝が血流との適切な方向付けを失い得る。図６ｂは図６ａと類似のステントジオメトリを示すが、ステントの表面にはトポグラフィ的特徴の不連続パターン６５０が与えられている。ここにみられるとおり、図６ａの連続的な溝とは異なり、ステントの方向付けにかかわらず、細胞はステントのすべての範囲にわたって移動し得る。
【００２７】
図５ａ〜ｂに示されるとおり、医療デバイス５００の少なくとも１つの表面５１０における不連続なトポグラフィ的パターン５２０は、２つ以上の方向への細胞移動を可能にする。不連続パターンは、医療デバイスの表面または構造の最終位置決めにかかわらず、細胞が血流の方向に移動することを可能にする。一実施形態において、不連続なトポグラフィ的パターン５２０は、デバイス５００の表面５１０上に３角形５４０を形成する複数の溝５３０を含む。この３角形５４０は、一方向および次いで反対方向に交互に向くことによって、交互の向きの３角形５４０の列を形成する。
【００２８】
図７ａ〜７ｂに関連して以下にさらに考察するとおり、パターン自体が好ましい細胞応答を促進する任意の不連続形状であってもよい。その形状は、適切な細胞応答を生じさせるために必要な任意のサイズ、数、高さ、または深さのものであってもよい。不連続パターンに対する距離の制限は、特定の長さまたは深さにわたっていてもよい。一実施形態において、不連続パターンは、少なくとも０．１〜５．０ミクロンの長さ、代替的には少なくとも１０．０ミクロンの長さ、代替的には少なくとも１．０〜１００．０ミクロンの長さにわたる連続的な溝を含む。次いで、その後に不連続な溝が、好ましくは約１０〜１５０度、代替的には約２０〜１２０度、代替的には約３０〜１００度の角度を付けて置かれる。一実施形態において、不連続パターンは溝の長さの５〜１０ミクロン後にあってもよい。一実施形態においては、図７Ｃに示されるとおり、不連続パターンが曲線の正弦波パターン７２０であってもよい。曲線の正弦波パターン７２０は、特定の波長および振幅を有してもよいし、一定の振幅および波長を有してもよいし、溝の長さに沿って変動する非連続的な振幅および波長を有してもよい。正弦波パターン７２０の波長および振幅は、少なくとも０．１〜５．０ミクロンの長さ、代替的には少なくとも１０．０ミクロンの長さ、代替的には少なくとも１．０〜１００．０ミクロンの長さであってもよい。
【００２９】
代替的には、図８Ａに示されるとおり、不連続形状は、たとえば８角形の溝特徴８０２が正方形の溝特徴８０４と置き換わって交互になったものなどの内部整合形状パターン８００を含んでもよい。代替的には、図８Ｂに示されるとおり、不連続パターンは、角度を付けて置き換えられた交互の対角溝８１２および８１４を有する交互の対角溝パターンであってもよい。代替的には、図８Ｃに示されるとおり、不連続パターンは、湾曲部分８２４から生じる３つのプロング８２２を有するブーメラン様形状８２０であってもよく、ここで各プロング８２０の端部は隣接する湾曲部分８２４に当接する。代替的には、図８Ｄに示されるとおり、不連続パターンはジグザグ状の溝特徴８３０であってもよく、ここで４番目ごとのジグザグ溝８３２は、前の溝特徴８３４よりも大きい深さを含む。代替的には、図８Ｅに示されるとおり、不連続パターンは全体的に６角形のパターン８４０を含んでもよく、ここで各６角形パターン８３０内には少なくとも３つの交互の対角溝特徴８４２が配されており、複数の対角溝特徴８４２は、隣接する対角溝特徴８４２の長さに対して角度を付けて終結している。代替的には、図８Ｆに示されるとおり、不連続パターンは開いた６角形溝特徴８５０を含んでもよく、それによって内側６角形溝８５２は少なくとも１点の周りで外側６角形溝８５４を囲んでおり、かつ内側６角形溝８５２は外側６角形溝８５４とは異なる幅または深さであってもよい。
【００３０】
これらの特徴が、ステント以外の物品の表面に加えられてもよい。本出願全体において、説明を簡単にするために「ステント」という用語を用いているが、それが限定的な記載となることは意図されていない。上述のとおり、本発明の植込み型デバイスは、血管内ステント、ステントグラフト、グラフト、心臓弁、静脈弁、フィルター、閉塞デバイス、カテーテル、シース、骨インプラント、植込み型避妊具、植込み型抗腫瘍ペレットもしくはロッド、シャントおよびパッチ、ペースメーカー、針、一時的固定ロッド、任意のタイプの医療デバイスに対する医療用ワイヤもしくは医療用チューブ、またはその他の植込み型医療デバイスであってもよく、それは以下にも説明されるとおりである。
【００３１】
植込み後のデバイスの整列にかかわらず、血流方向の細胞移動を可能にすることによって治癒を促進するために、フォトリソグラフィ、機械的加工、ミクロ機械加工、レーザー機械加工、またはパターンを転写するためのその他の手段を用いて、複数の不連続形状のパターンを植込み型医療デバイスの表面の中または上に生成できる。フォトリソグラフィ、機械的転写、電気化学的機械加工、またはデバイスの表面にパターンを適用するあらゆるその他の手段を通じて、トポグラフィ的特徴の不連続パターンが作製されてもよい。本明細書に記載される本発明において具現化されるこれらの新技術は、溝特徴だけでなく、考えられ得る任意の形状パターンを適用する機会を提供する。
【００３２】
加えて、これらのパターンは細胞移動のために用いられ得るだけでなく、血流方向の経路が現存細胞によって占有されるときに、細胞が側方に迅速に拡散することを可能にするためにも用いられ得る。このことは、たとえば心臓弁などの特定の植込み型医療デバイスにとって特に有用であり得る。
【００３３】
さらなる実施形態において、トポグラフィ的特徴の不連続パターンは、たとえば細胞増殖を抑制すること、所定の場所に細胞を留めること、組織増殖を妨げること、骨芽細胞形成を高めること、および／または類似のことなどの、その他の細胞応答を促進するために用いられ得る。表面の修正は、幾何学的特徴、電荷の分布、パターンに対する代替的化学物質、パターンにおけるコーティング、パターンにおける酸化物、およびパターンにおける窒化物などを含み得る。
【００３４】
パターン形状
パターン自体が、好ましい細胞応答を促進する任意の不連続形状であってもよい。その形状は、適切な細胞応答を生じさせるために必要な任意のサイズ、数、高さ、または深さのものであってもよい。例示的パターンの図を図７〜８に示す。図７Ａは、トポグラフィ的特徴の６角形の不連続パターン７００を示す。図７Ｂは、トポグラフィ的特徴の３角形の不連続パターン８００を示す。図８は、たとえば８角形の溝特徴８０２が正方形の溝特徴８０４０と置き換わって交互になったものなどの内部整合形状パターン８００を示す。
【００３５】
加えて、さらなる実施形態において、トポグラフィ的特徴の不連続パターンは、デバイスの表面のあらゆる場所に置かれてもよいし、細胞移動を防ぐためにデバイスの外表面において用いられてもよいし、薬物送達のために用いられてもよい。たとえば、インスリンポンプとともに用いられる針などのディスポーザブルデバイスについて考えると、一時的デバイスの除去を容易にするために組織増殖を妨げることが有利であり得る。その他の類似のデバイスは、膝、肩、または肘の修復、および／または類似のものに用いられる一時的固定ロッドを含んでもよい。さらに、トポグラフィ的特徴の不連続パターンを有するデバイスは、閉鎖部位の治癒促進、または骨の補修（たとえば直視下心臓手術後の胸当てなど）のためにも有用であり得る。
【００３６】
いくつかの実施形態においては、異なる目的に対する異なる細胞応答を達成するために、トポグラフィ的特徴の複数の不連続パターンが、単一のデバイスの、たとえば異なる表面または表面上の異なる部分などに与えられてもよい。たとえば心臓弁について考えると、トポグラフィ的特徴の第１の不連続パターンが心臓弁の係留部分に組み込まれてもよく、かつ、弁葉における組織増殖を防ぐために、弁の弁葉近くにトポグラフィ的特徴の第２の不連続パターンが組み込まれてもよい。
【００３７】
図１を参照すると、医療デバイスの表面にトポグラフィ的特徴の不連続パターンを作製する方法１００が示される。最初に、医療デバイスを提供する１０５。好ましい実施形態において、医療デバイスは金属の性質であるが、化学的機械加工に好適であればよい。次いで、デバイスにフォトレジストを適用し、適切に処理してフォトレジストを感光性にする１１０。ポジティブまたはネガティブフォトレジストを使用してもよい。好ましい実施形態において、フォトレジストは、マイクロケム（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ）の電着ポジティブフォトレジスト（ＩｎｔｅｒＶｉ（登録商標）３Ｄ−ＰフォトレジストＰＥＰＲ−２４００）である。ネガティブフォトレジストを含む代替的なフォトレジストも、本開示によって本開示の範囲内で予期される。伝統的なフォトレジスト適用法と比べると、フォトレジストを電着することによって、デバイスの全表面が均一なレジスト層によって容易にコートされる。特にステントの内径におけるコーティング厚さの十分な制御を達成することが重要である。代替的実施形態においては、浸漬、スプレー、スピニング、電着、またはフォトレジストを適用するあらゆるその他の典型的手段によって、フォトレジストをデバイスにコートしてもよい。デバイスをコートした後、デバイスをフォトマスクされた透明装置に装着する１１５。フォトマスクされた透明装置を作製する方法については、図３に関連して以下にさらに考察している。デバイスをフォトマスク装置に装着するステップにおいては、パターン転写を助けるためにデバイスと装置との密接な接触を維持することが好ましい。一実施形態においては、この密接な接触を得るために、デバイスに外部からの力を加える。別の実施形態においては、密接な接触を得るために、装置とデバイスとの締まり嵌めを用い得る。デバイスがニチノールに基づいている実施形態においては、形状記憶によって締まり嵌めを得てもよい。デバイスを装置に装着した後、フォトマスク装置を通じてデバイス上のフォトレジストコーティングを露光放射線に露光させる１２０。好ましい実施形態において、露光放射線は紫外線光源であるが、光源は、本発明の方法によって用いられる特定のフォトレジストに適合する任意の波長を有してもよい。こうした光源の１つは、２００Ｗ  Ｌｅｓｃｏ  ＳｕｐｅｒＳｐｏｔ  Ｍａｘ−ＨＰ光源によって提供されるＵＶ放射線を伴う光ガイドまたは内部０．７ｍｍファイバである。代替的実施形態において、露光放射線は原子の性質であってもよい。露光放射線は装置の一端縁から伝送されてもよいし、フォトマスクの下の装置内に挿入された光ファイバケーブルによって伝送されてもよい。光ファイバケーブルが用いられるときは、均一な露光を得るために端部伝送光ファイバケーブルが装置内で並進されてもよいし、装置内から露光放射線を散布するために裸の（好ましくはつや消しされた）ファイバが用いられてもよい。露光の後、今露光されたデバイスを装置から取外す１２５。次いで、フォトマスクによって与えられた不連続パターンを明らかにするために、露光されたフォトレジストを現像する１３０。一実施形態においては、パターン被覆を高めて約１００％のパターン被覆を生じさせるために、次いで露光フォトレジストにリンスプロセスを使用してもよい。いくつかの金属は温めた脱イオン水のリンスを必要とし得るが、他の金属はリンスステップを必要としないことがある。ポジティブフォトレジストを用いる好ましい実施形態において、現像では、適切な化学物質の使用によってフォトレジストの露光部分におけるデバイスの基材を露出させる。好ましい実施形態において、適切な化学物質とは、ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ現像液、ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ除去剤、ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ溶媒、およびＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ  ＴＣを含む、フォトレジストの製造者によって推奨される化学物質である。デバイスの露出された基材を、次いで所望の深さまで化学的に機械加工してもよい１３５０。機械加工は、ウェットもしくはドライの化学エッチングもしくは研磨、または電気化学的機械加工によって達成されてもよい。一実施形態において、電気化学的方法はリン酸浴中で行われる。機械加工の完了後、適切な手段によって、残りのフォトレジストをデバイスから除去してもよい１４０。適切な手段は、残りのフォトレジストの化学的または機械的除去を含んでもよい。その結果、デバイスの少なくとも１つの表面に作製されたトポグラフィ的特徴の不連続パターンを有する医療デバイスが得られる。
【００３８】
さらなる実施形態においては、デバイスの表面にトポグラフィ的特徴の複数の深さの不連続パターンを達成するために、機械加工の完了後に、別個のフォトマスクパターンを有する付加的な透明装置を用いて、パターン形成および機械加工のプロセスを繰り返してもよい。代替的には、デバイスの異なる部分または表面に、同じかまたは異なる深さ、パターン、形状などを有するトポグラフィ的特徴の別個の不連続パターンを与えるために、パターン形成および機械加工のプロセスを繰り返してもよい。
【００３９】
図２を参照すると、血管内ステントの内径表面にトポグラフィ的特徴の不連続パターンを作製する方法２００が示される。最初に、血管内ステントを提供する２０５。好ましい実施形態において、血管内ステントは金属の性質であるが、血管内ステントの材料は化学的機械加工に好適であればよい。次いで、ステントにフォトレジストを適用し、適切に処理してフォトレジストを感光性にする２１０。好ましい実施形態において、フォトレジストは、マイクロケムの電着ポジティブフォトレジスト（ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−ＰフォトレジストＰＥＰＲ−２４００）である。ネガティブフォトレジストを含む代替的なフォトレジストも、本開示によって本開示の範囲内で予期される。ネガティブフォトレジストを用いるときは、ステントのマスクされた部分を露出し、次いで残りの表面を露出する付加的なステップが必要である。伝統的なフォトレジスト適用法と比べると、フォトレジストを電着することによって、ステントの全表面が均一なレジスト層によって容易にコートされる。特にステントの内径におけるコーティング厚さの十分な制御を達成することが重要である。代替的実施形態においては、浸漬、スプレー、スピニング、電着、またはフォトレジストを適用するあらゆるその他の典型的手段によって、フォトレジストをステントにコートしてもよい。ステントをコートした後、ステントをフォトマスクされた透明マンドレルに装着する２１５。フォトマスクされた透明マンドレルを作製する方法については、図４に関連して以下にさらに考察している。ステントをフォトマスクマンドレルに装着するステップにおいては、パターン転写を助けるためにステントとマンドレルとの密接な接触を維持することが好ましい。一実施形態においては、この密接な接触を得るために、ステントに外部からの力を加える。別の実施形態においては、密接な接触を得るために、マンドレルとステントとの締まり嵌めを用い得る。ステントがニチノールに基づいている実施形態においては、形状記憶によって締まり嵌めを得てもよい。ステントをマンドレルに装着した後、フォトマスクマンドレルを通じてステント上のフォトレジストコーティングを露光放射線に露光させる２２０。好ましい実施形態において、露光放射線は紫外線光源であるが、光源は、本発明の方法によって用いられる特定のフォトレジストに適合する任意の波長を有してもよい。こうした光源の１つは、２００Ｗ  Ｌｅｓｃｏ  ＳｕｐｅｒＳｐｏｔ  Ｍａｘ−ＨＰ光源によって提供されるＵＶ放射線を伴う光ガイドまたは内部０．７ｍｍファイバである。代替的実施形態において、露光放射線は原子の性質であってもよい。露光放射線はマンドレルの一端部から伝送されてもよいし、フォトマスクの下のマンドレル内に挿入された光ファイバケーブルによって伝送されてもよい。光ファイバケーブルが用いられるときは、均一な露光を得るために端部伝送光ファイバケーブルがマンドレル内で並進されてもよいし、マンドレル内から露光放射線を散布するために裸の（好ましくはつや消しされた）ファイバが用いられてもよい。一実施形態においては、高い光学的開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）を有する特定の光ガイドが、不連���パターンのパターン鮮明度を生成する。光ガイドおよびファイバは、好ましくは光学放射線を半径方向に放射する。並進されるファイバは、光学放射線がマスクに対して垂直な角度に出るように円錐形の先端を含んでもよい。マスクを照射する方法は、１）内部反射およびマスクを通る伝送に依拠する端部照明、２）マスクに対して光を動かす必要なく物品全体（または複数の物品）を露光するために十分に大きい範囲に散布する拡散内部光、および３）物品を連続的態様で一度に一部分露光するためにマスクの内側で並進される端部照明内部ファイバを含んでもよい。３番目の方法は非常に大きい長さを露光することを可能にする。加えて、所望であれば露光を変動または中断してもよい。２番目の方法は、より長い物品を露光するために並進を用いても有効であり得る。
【００４０】
露光の後、今露光されたステントをマンドレルから取外す２２５。次いで、フォトマスクによって与えられた不連続パターンを明らかにするために、露光されたフォトレジストを現像する２３０。ポジティブフォトレジストを用いる好ましい実施形態において、現像では、適切な化学物質の使用によってフォトレジストの露光部分におけるステントの基材を露出させる。好ましい実施形態において、適切な化学物質とは、ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ現像液、ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ除去剤、ＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ溶媒、およびＩｎｔｅｒＶｉａ（登録商標）３Ｄ−Ｐ  ＴＣを含む、フォトレジストの製造者によって推奨される化学物質である。ステントの露出された基材を、次いで所望の深さまで化学的に機械加工してもよい２３５。機械加工は、ウェットもしくはドライの化学エッチングもしくは研磨、または電気化学的機械加工によって達成されてもよい。一実施形態において、電気化学的方法はリン酸浴中で行われる。機械加工の完了後、適切な手段によって、残りのフォトレジストをステントから除去してもよい２４０。適切な手段は、残りのフォトレジストの化学的または機械的除去を含んでもよい。その結果、ステントの内径表面に作製されたトポグラフィ的特徴の不連続パターンを有する血管内ステントが得られる。
【００４１】
図３を参照すると、フォトマスクされた透明装置を製造する方法３０００が示される。最初に、透明装置を提供する３０５。好ましい実施形態において、透明装置は、石英、ガラス、またはフォトマスクを通じてフォトレジストコート医療デバイスに露光放射線を伝送できるあらゆるその他の材料で構成される。透明装置は、上に医療デバイスを装着するように適合された少なくとも１つの表面を有する。次いで、透明装置のその少なくとも１つの表面を、不透明層でコートする３１０。一実施形態において、不透明層は、少なくとも１つの表面の頂部または底部における薄壁材料である。別の実施形態において、不透明層は金属、ポリマー、複合体、セラミック、または露光放射線の伝送を十分に遮断するあらゆるその他の材料であってもよい。不透明層は、浸漬、スプレー、蒸着、めっき、または塗布を含むいくつかの方法によって堆積されてもよい。コートした後、装置の表面にフォトマスクパターンを形成するように、不透明層の一部を適切な手段によって透明装置から選択的に除去してもよい３１５。適切な手段は、レーザーアブレーション、機械的手段、フォトリソグラフィ、エッチング、もしくは彫刻、および／または類似の手段を含んでもよい。不透明層の一部を除去することによって、露光放射線が透明装置の今フォトマスクされた表面を通って伝送され得る。
【００４２】
図４を参照すると、フォトマスクされた透明装置を製造する方法４００が示される。最初に、透明マンドレルを提供する４０５。好ましい実施形態において、透明マンドレルは、石英、ガラス、またはフォトマスクを通じてフォトレジストコート血管内ステントに露光放射線を伝送できるあらゆるその他の材料で構成される。一実施形態において、マンドレルは円筒形のチューブまたはロッドである。代替的実施形態において、マンドレルは先細であるか、楕円形の断面を有するか、または多角形の断面を有してもよい。透明マンドレルは、上に血管内ステントを装着するように適合された少なくとも１つの表面を有する。一実施形態において、マンドレルは少なくとも１つの開放端部を有し、マンドレルの外側のフォトマスクを通じてマンドレル内から露光放射線を伝送するために、その開放端部内に光ファイバケーブルが挿入されてもよい。次いで、透明マンドレルの少なくとも１つの表面を、不透明層でコートする４１０。一実施形態において、不透明層は、円筒形マンドレルの内表面または外表面に対して配される薄壁チューブである。別の実施形態において、不透明層は金属、ポリマー、複合体、セラミック、または露光放射線の伝送を十分に遮断するあらゆるその他の材料であってもよい。不透明層は、浸漬、スプレー、蒸着、めっき、または塗布を含むいくつかの方法によって堆積されてもよい。好ましい実施形態においては、円筒形の石英（ｑｕａｒｔ）チューブの外表面における物理蒸着によって、金属コーティングが堆積される。コートした後、マンドレルの表面にフォトマスクパターンを形成するように、不透明層の一部を適切な手段によって透明マンドレルから選択的に除去してもよい４１５。適切な手段は、レーザーアブレーション、機械的手段、フォトリソグラフィ、エッチング、もしくは彫刻、および／または類似の手段を含んでもよい。好ましい実施形態においては、フェムト秒レーザー切断システムを用いたレーザーアブレーションによって、不透明層が除去される。不透明層の一部を除去することによって、露光放射線が透明マンドレルの今フォトマスクされた表面を通って伝送され得る。透明マンドレルを製造する別の方法は、フォトリソグラフィおよび化学エッチングプロセスを用いるものであり、この方法はマンドレルにコートされた感光性ポリマーを含み、ＵＶが選択的に適用される（ｅ−ビームまたはＵＶ投影法）。
【００４３】
図９を参照すると、フォトレジストコートされたステントを有するフォトマスクされた透明マンドレルの一実施形態が示される。透明マンドレル９００は、マンドレルの外表面に装着されたフォトレジストコート血管内ステント９０５を有する。マンドレルの外表面には不透明層９１０がコートされている。マスクパターンを形成するために不透明層９１０の一部が選択的に除去されており、マスクパターンは不透明層が除去された開口部９１５を含む。
【００４４】
本発明の別の実施形態においては、たとえば整形外科用デバイスまたは歯科用デバイスなどであるがそれに限定されないデバイスに対して、骨芽細胞の産生を高めることによって骨形成を増強するために、機械加工されたパターンが用いられてもよい。
【００４５】
図１０Ａを参照すると、構造部材１００６は管腔表面１０３６、ならびに血流の方向１０１０に関連する前縁１０１４および後縁１０１６を含む。管腔表面１０３６、前縁１０１４、および後縁１０１６のいずれかまたはすべてが、中または上に配されたトポグラフィ的特徴を含んでもよい。たとえば、一実施形態において、管腔表面１０３６のトポグラフィ的特徴は中に配された溝１０１８であってもよく、この溝は構造部材の端縁のために不連続である。溝１０１８は、血流の方向１０１０に関する任意の方向に向けられてもよい。しかし、図１０Ａに示されるとおり、溝１０１８を血流の方向１０１０と平行に向けることで、溝１０１８内のＥＣが血流によってもたらされる剪断応力に露出される。上に示したとおり、剪断応力に対するＥＣのこうした露出は、ＥＣの移動速度を増加させる。
【００４６】
一実施形態において、構造部材１００６の前縁１０１４は、中または上に配された溝１０２０などのトポグラフィ的特徴を有してもよい。溝１０２０は、血流の方向１０１０に関する任意の方向に向けられてもよく、かつ構造部材の端縁のために不連続である。図１０Ａに示されるとおりの一実施形態においては、前縁１０１４に沿った血流の構成要素が、溝１０２０内のＥＣを血流によってもたらされる剪断応力に露出させるように、溝１０２０が方向付けられる。同様に、一実施形態において、構造部材１００６の後縁１０１６は、中または上に配された溝１０２２などのトポグラフィ的特徴を有してもよい。溝１０２２は、血流の方向１０１０に関する任意の方向に向けられてもよい。図１０Ａに示されるとおりの一実施形態においては、後縁１０１６に沿った血流の構成要素が、溝１０２２内のＥＣを血流によってもたらされる剪断応力に露出させるように、溝１０２２が方向付けられる。
【００４７】
なお、表面１０３６、１０１４、１０１６の１つまたはそれ以上におけるトポグラフィ的特徴は、さまざまな形態のいずれかを取ってもよく、上に考察した溝に限定されない。たとえば、図１０Ａに示される溝１０１８、１０２０、１０２２のいずれかまたはすべてが、代替的にドット、ディボット、細孔、孔、複雑なジオメトリ、および／または類似の形態であってもよい。
【００４８】
内皮移動およびこうした表面への付着を高めるために、後縁、前縁または表面領域に、幾何学的に機能性の特徴または凹みのいずれかがさらに含まれてもよい。
【００４９】
植込み型デバイスは、内皮化に対して抵抗性であり得るか、または別様に内皮化が比較的遅くなり得る、問題のある表面を含むことがある。この問題のある表面は、たとえば乱流もしくは低剪断応力を介した混乱（たとえば約１００μｍを超える厚いステントにおいて起こり得る）などの血行力学的理由、またはたとえば有糸分裂阻害薬および／もしくは抗炎症薬などの化学的理由などによって、細胞接着に対して不利であり得る。この問題のある表面は、たとえば血流に対するさまざまな角度で配されるステントブリッジなどであり得る。
【００５０】
図１０ｂを参照すると、適切に方向付けられた溝の組み合わせは、問題のある表面に対するＥＣ移動を促進するか、および／またはその表面における細胞安定性を高めるであろうことが予期される。たとえば一実施形態においては、図１０ｂに示されるとおり、溝１０１８の主要幹線１０００が構造部材１００６の管腔表面１０３６に配されて、血流の方向１０１０に対して概ね平行に向けられてもよい。主要幹線１０００は大量の移動ＥＣを提供でき、移動ＥＣは、そこからたとえば植込み型デバイスの横方向に配された構造部材１００７の表面１００２などの、問題のある表面に迂回されてもよい。たとえば、主要幹線１０００は、植込み型デバイスの横方向に配された構造部材１００７上の溝終点１０５４に迂回されてもよい。
【００５１】
さらに、主要幹線１０００からの移動ＥＣの迂回路は、特定の機能を有する表面に適用されてもよいことが予期され、この表面は迂回路のために不連続であり、これは別様にＥＣ移動の助けになってもならなくてもよい。いくつかの実施形態において、機械加工されたパターンは、特定の場所における細胞増殖を停止させるように、細胞増殖を留めるか、または抑制する特徴を含んでもよい。これらのパターンは、治癒応答の指向性を制御するために細胞を導くために用いられてもよい。いくつかの実施形態において、限定なしに、これらの特徴は細孔、孔、ディボット、および／または類似の特徴であってもよい。図１０ｂは、指向性および留めることのためのトポグラフィ的特徴が作製された表面の一実施形態を示す。たとえば、図１０Ｂを参照すると、構造部材１００７は、たとえば薬剤溶出ステントなどに見出され得る複数の細孔１００８を含む表面を含んでもよい。複数の細孔は、細胞増殖を細孔１００８の場所に留め、細孔１００８の場所を越えた増殖を抑制する働きをし得る。
【００５２】
本発明の別の実施形態において、機械加工されたパターンは、細胞増殖を留めるか、または抑制する特徴を含んでもよい。これらのパターンは、治癒応答の指向性を制御するために細胞を導くために用いられてもよい。図１０ｂは、指向性のトポグラフィ的特徴が作製された表面の一実施形態を示す。
【００５３】
一実施形態において、歯科インプラントの第１の表面に第１のパターンが適用されてもよく、かつ歯科インプラントの第２の表面に第２のパターンが適用されてもよい。第１の表面は、顎の骨性部分におけるインプラントの接着および治癒を促進する働きをしてもよく、第２の表面は、歯肉線内への骨の増殖を止める働きをしてもよい。
【００５４】
治癒を抑制することが有利であり得る付加的な適用は、たとえば大静脈フィルターまたはインスリンポンプ針などの一時的インプラントを限定なしに含む。
【００５５】
本発明の任意の実施形態において、現存する医療デバイス、ステント、またはその他の物品が使用されてもよい。現存する構造を用いることによって、調節経路が最小化され得ると考えられる。
【００５６】
本明細書において開示される本発明の方法が有効であり得る医療デバイスの特定の非限定的な例は、歯科インプラント、股関節インプラント、および弁を含む。上記において考察したとおり、その他のデバイスも有効であり得る。
【００５７】
図１１ａは、トポグラフィ的特徴が作製されたテクスチャード歯科インプラント１１００の一実施形態を示す。歯科インプラント１１００は、顎骨における骨成長を促進するための不連続テクスチャ１１２０が与えられた部分と、細胞が歯肉内に増殖しないように細胞を留めるためのドットテクスチャ１１４０が与えられた部分とを有する。示された実施形態において、不連続テクスチャは、細胞の指向性の移動を提供することによって、患者の顎骨内に設置されたインプラント１１００の部分に沿った骨成長およびその部分内への骨成長を促進するための、インプラント１１００の長さに沿って走る交互の３角形の溝特徴である。ドットテクスチャ１１４０を有するインプラント１１００の部分は、骨成長が患者の歯肉内に継続しないように細胞増殖の増殖を停止させる働きをする。骨成長のための理想的なテクスチャは、歯科インプラント１１００に係留効果を加えるためのクロスハッチであり得る。図１１ｂは、歯科インプラント１１００の、置き換えられた６角形の溝特徴を有する不連続部分１１２０と、ドット部分１１４０との拡大図である。代替的実施形態において、溝部分１１２０の特徴は、たとえば対角線状に走る不連続溝、螺旋状に走る不連続溝、インプラントの長さに沿った骨成長を促進する複雑なジオメトリ、複数の深さを有する特徴、および／または類似のものなど、異なる配置および／または不連続形状を有してもよい。ドットテクスチャ１１４０を有するインプラント１１００の部分は、細胞を所定の場所に留めることによってドット部分１１４０を越える細胞増殖を抑制する働きをする、ディボット、細孔、孔、ウェル、および／または類似のものを含んでもよい。代替的実施形態において、ドット部分１１４０の特徴は、異なる配置および／または形状を有してもよいし、その部分がより大きいかまたは小さい幅または高さを有してもよい。
【００５８】
図１２ａは、トポグラフィ的特徴が作製されたテクスチャード股関節インプラント１２００の一実施形態を示す。股関節インプラント１２００は、骨成長を促進するための不連続溝テクスチャ１２２０が与えられた部分と、細胞がドット部分を越えて増殖しないように細胞を留めるためのドットテクスチャ１２４０が与えられた部分とを有する。示された実施形態において、溝は、細胞の多方向移動を提供することによって、患者の骨内に設置されたインプラント１２００の部分に沿った骨成長およびその部分内への骨成長を促進するための、インプラント１２００の長さに沿って走る交互の６角形パターンである。ドットテクスチャ１２４０を有するインプラント１２００の部分は、骨成長が患者の関節内に継続しないように細胞増殖の増殖を停止させる働きをする。骨成長のための理想的なテクスチャは、股関節インプラント１２００に係留効果を加えるためのクロスハッチであり得る。図１２ｂは、股関節インプラント１２００の、不連続の３角形の特徴を含む溝部分１２２０と、ドット部分１２４０との拡大図である。代替的実施形態において、不連続溝部分１２２０の特徴は、たとえば対角線状に走る不連続溝、渦巻き状に走る不連続溝、インプラントの長さに沿った骨成長を促進する特徴の複雑なジオメトリ、複数の深さを有する特徴、および／または類似のものなど、異なる配置および／または形状を有してもよい。ドットテクスチャ１２４０を有するインプラント１２００の部分は、細胞を所定の場所に留めることによってドット部分１２４０を越える細胞増殖を抑制する働きをする、ディボット、細孔、孔、ウェル、および／または類似のものを含んでもよい。代替的実施形態において、ドット部分１２４０の特徴は、異なる配置および／または形状を有してもよいし、その部分がより大きいかまたは小さい幅または高さを有してもよい。図１２Ｃは、３角形溝の第１の方向と、インプラントの側部における、溝の第１の方向に対して一般的に角度を付けた方向における３角形溝１２２０ａの第２の方向とを含む、末端部分における不連続溝部分１２２０を示す。
【００５９】
図１３ａは、トポグラフィ的特徴が作製されたテクスチャード心臓弁１３００の一実施形態を示す。心臓弁１３００は、心臓弁１３００が組織に係留されるところの細胞増殖を促進するための溝テクスチャ１３２０が与えられた部分と、細胞が心臓弁１３００の弁部分内に増殖しないように細胞を留めるためのドットテクスチャまたは不連続の楕円パターン１３４０が与えられた部分とを有する。示された実施形態において、溝は、細胞の指向性の移動を提供することによって、患者の心臓に係留されたインプラント１３００の部分に沿った細胞増殖およびその部分内への細胞増殖を促進するために、心臓弁１３００の支柱の長さに沿って走っている。不連続の楕円パターン１３４０を有する心臓弁１３００の部分は、細胞増殖が弁部分内に継続しないように細胞増殖の増殖を停止させる働きをする。細胞増殖のための理想的なテクスチャは、心臓弁１３００に係留効果を加えるためのクロスハッチであり得る。図１３ｂは、心臓弁１３００の溝部分１３２０と、ドット部分１３４０との拡大図である。代替的実施形態において、溝部分１３２０の特徴は、たとえば対角線状に走る溝、螺旋状に走る溝、インプラントの長さに沿った細胞増殖を促進する複雑なジオメトリ、複数の深さを有する特徴、および／または類似のものなど、異なる配置および／または形状を有してもよい。ドットテクスチャ１３４０を有する心臓弁１３００の部分は、細胞を所定の場所に留めることによってドット部分１３４０を越える細胞増殖を抑制する働きをする、ディボット、細孔、孔、ウェル、および／または類似のものを含んでもよい。代替的実施形態において、ドット部分１３４０の特徴は、異なる配置および／または形状を有してもよいし、その部分がより大きいかまたは小さい幅または高さを有してもよい。
【００６０】
本発明のさらなる代替的実施形態において、修正されたデバイスは医療デバイスではなく、より「産業的な」性質になってもよい。こうした例の１つは、イヤリングのポストもしくはステム（またはその他のピアス物品）であり、これは孔の閉鎖、感染症などを防ぐためのトポグラフィ的特徴の不連続パターンによって、その表面を修正し得る。
【００６１】
本明細書において引用されるすべての文書および参考文献は、その全体が引用により援用される。
【００６２】
当業者には明白な修正および均等物が明らかとなるため、本発明は図示されて説明された構成、動作、正確な材料、または実施形態の厳密な詳細に限定されないことが理解されるべきである。したがって、本発明は添付の請求項の範囲によってのみ限定されるものとする。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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【図８ｆ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【国際調査報告】
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