(57)【要約】  一実施形態は、少なくとも１つの抗菌剤を包含する熱硬化性ポリウレタン形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを含むシステムを包含する。前記抗菌剤は、前記ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合したペンダント基である少なくとも１つのフェノール酸を包含し得る。他の実施形態が本明細書に記載されている。【選択図】  図１
2020506249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの抗菌剤を包含する熱硬化性ポリウレタン形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを含むシステム。
【請求項２】
前記ＳＭＰフォームが前記少なくとも１つの抗菌剤に化学的に結合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの抗菌剤がフェノール酸を含む、請求項１〜２のいずれかに記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのフェノール酸が、ケイ皮酸、安息香酸、ゲンチジン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−クマル酸、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸、没食子酸、フェルラ酸、シナプ酸、カフェイン酸、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを包含する、請求項３に記載のシステム。  、。
【請求項５】
前記少なくとも１つのフェノール酸が、前記ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合しているペンダント基である、請求項３〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記ペンダント基がエステルを介して前記ポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合している、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＳＭＰフォームが、４０℃を超える乾燥ガラス転移（Ｔｇ）及び３０℃を下回る湿潤Ｔｇを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの抗菌剤がカルボン酸基を包含する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記ＳＭＰフォームが前記少なくとも１つの抗菌剤の周りで物理的に架橋されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
熱硬化性ポリウレタンの第２のＳＭＰフォームであって、前記第２のＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学結合したペンダント基であるフェノール酸を包含する、熱硬化性ポリウレタンの第２のＳＭＰフォームと、
熱硬化性ポリウレタンの第３のＳＭＰフォームであって、前記第３のＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学結合したペンダント基であるフェノール酸を包含する、熱硬化性ポリウレタンの第３のＳＭＰフォームと、
を含む、請求項１〜９のいずれかに記載のシステムであって、ここで、
（ａ）前記ＳＭＰフォームは第１のフォームを含み、
（ｂ）前記第１、第２、及び第３のＳＭＰフォームはすべて密封キットに封入されている、システム。
【請求項１１】
以下：
第１の反応生成物を形成するため、第１のポリオール部分を抗菌剤と反応させるステップと、
第２の反応生成物を形成するため、前記第１の反応生成物の第１の部分を第２のポリオール部分及びイソシアネートと反応させるステップと、
第３の反応生成物を形成するため、前記第２の反応生成物を前記第１の反応生成物の第２の部分及び第３のポリオール部分と反応させるステップと、
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するため、前記第３の反応生成物を発泡剤と混合するステップと、
を含む方法であって、
前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームである、方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの抗菌剤がフェノール酸を包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記フェノール酸が、ケイ皮酸、安息香酸、ゲンチシン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−クマル酸、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸、没食子酸、フェルラ酸、シナプ酸、カフェイン酸、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１の反応生成物を形成するため、第１のポリオール部分を抗菌剤と反応させるステップが、前記抗菌剤のエステル化を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の反応生成物がトリオールを含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法であって、
前記第１、第２、及び第３のポリオール部分の少なくとも１つは、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン、ブタンジオール、ブチンジオール、Ｎ、Ｎ、Ｎ‘、Ｎ’テトラキス（ヒドロキシルプロピレン）エチレンジアミン（ＨＰＥＤ）及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを包含し、
前記イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを包含する、方法。
【請求項１７】
前記抗菌剤が、フェノール酸、蛍光染料、金属、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを包含する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
抗菌剤がカルボン酸基を包含する、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記抗菌剤が、前記ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合したペンダント基である少なくとも１つのフェノール酸を包含する、請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ペンダント基がエステルを介して前記ポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合している、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の反応生成物が、前記ＳＭＰフォームの重合前に形成されたプレポリマーである、請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
以下：
第１の反応生成物を形成するため、第１のポリオール部分を第１の抗菌剤部分及びイソシアネートと反応させるステップと、
第２の反応生成物を形成するため、前記第１の反応生成物を第２のポリオール部分及び第２の抗菌剤部分と反応させるステップと、
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するため、前記第２の反応生成物を発泡剤と混合するステップと、
を含む方法であって、
前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームであり、
前記第１の反応生成物は、前記SMPフォームの重合前に形成されたプレポリマーである、方法。
【請求項２３】
前記抗菌剤が、前記ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学結合したペンダント基を形成する少なくとも１つのフェノール酸を包含する、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、その内容が参照により本明細書に組み入れられる、２０１６年１２月６日に出願され、「抗菌形状記憶ポリマー」と題される米国仮特許出願第６２／４３０，６２０号に対する優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明の実施形態は、形状記憶ポリマー医療機器の分野にある。
【背景技術】
【０００３】
バックグラウンド
出血は、戦場での潜在的に予防可能な死亡の主な原因である。現在のフィールドケアの標準は、止血帯と組み合わせてガーゼを利用することである。しかしながら、これらの処置は創傷の８０％までについては不十分である。さらに、止血帯は、約(〜)４〜６時間を超える止血帯の使用は四肢の損傷及び喪失と関連しているので、失血に対する一時的な対策としてのみ役立つ。改善された止血材料は、患者が固定施設で治療を受けることができる前に早期の止血帯除去を可能にし得る。
【０００４】
戦場における現在の標準的なケアは、細菌及び真菌感染を防ぐための頻繁な包帯交換と組み合わせた広域スペクトル抗生物質レジメンの使用を含む。しかしながら、抗生物質耐性に対する懸念が高まっているため、代替の治療方法を使用する必要があり、また、包帯交換が戦闘中に常に実行可能とは限らない。
【０００５】
図面の簡単な説明
本発明の実施形態の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲、以下の１つ以上の例示的実施形態の詳細な説明、及び対応する図面から明らかになろう。適切であると考えられる場合、対応する要素又は類似の要素を示すために参照符号が図の間で繰り返されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１。形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームへのケイ皮酸（ＣＡ）の組み込みの概略図。ルートＡ：  一実施形態においては、プレポリマーを、ＣＡ、ヒドロキシプロピルエチレンジアミン（ＨＰＥＤ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、及び過剰のヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を用いて調製した。プレポリマーを触媒、界面活性剤、及び発泡剤の存在下で加熱しながら残りのＣＡ、ＨＰＥＤ、及びＴＥＡと反応させてＣＡ含有ＳＭＰフォームを形成した。ルートＢ：  一実施形においては、ＣＡ上のカルボン酸基をＨＰＥＤ上のヒドロキシル基でエステル化してＨＣＡを形成した。次いで、ルートＡに利用したのと同じ方法で、ＣＡの代わりにＨＣＡを発泡性モノマーとして使用して、ＣＡ含有ＳＭＰフォームを形成した。
【図２】図２はＨＣＡ／ＣＡ発泡体の合成のスペクトル確認である。図２（Ａ）は、ＨＰＥＤ及びＣＡと比較したＨＣＡの透過フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルであり、図２（Ｂ）は、ＨＣＡの核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルであり、図２（Ｃ）は、コントロール、ＣＡ、及びＨＣＡフォームについての減衰全反射（ＡＴＲ）−ＦＴＩＲスペクトルである。
【図３】図３。フェノール酸含有フォーム組成。
【図４】図４。ＣＡ及びＣＡＯＨモノマーで合成されたＳＭＰフォームの細孔径と密度。
【図５】図５。ＣＡ及びＣＡＯＨ含有ＳＭＰフォームの熱特性及び形状記憶特性。
【図６】図６。コントロールＳＭＰ、ＣＡ又はＣＡＯＨを含むＳＭＰ、及びペニシリン−ストレプトマイシン（抗生物質コントロール）に曝露した後の大腸菌(E.coli)コロニー形成単位。ＣＡ及びＣＡＯＨ含有ＳＭＰの両方が、コントロールＳＭＰと比較してコロニーのサイズ及び数を減少させ、そして両方とも、抗生物質コントロールと比較してコロニーのサイズを減少させた。
【図７】図７はＳＭＰフォームの構造特性である。図７（Ａ）は密度であり、図７（Ｂ）は孔径（軸方向及び横断方向の発泡方向）及び等方性（軸方向及び横断方向発泡方向における孔径間の比）であり、ならびに図７（Ｃ）は軸方向及び横断方向の発泡方向における代表的走査電子顕微鏡写真である。スケールバーはすべての画像に適用される。
【図８】図８はＨＣＡ／ＣＡ発泡体の熱及び形状記憶特性である。図８（Ａ）は乾燥及び湿潤ガラス転移温度（Ｔｇ）であり、図８（Ｂ）は３７℃の水中での体積回復プロファイルであり、図８（Ｃ）は３７℃の水中で１００％の体積回復までの時間(Time)である。
【図９】図９はＳＭＰフィルムとの接触の２時間後及び７２時間後のヒト皮膚線維芽細胞の代表的な明視野像である。スケールバーはすべての画像に適用される。
【図１０】図１０は、未修飾コントロール、ＣＡ、ＨＣＡ、及びペニシリン−ストレプトマイシン（Ｐ／Ｓ）浸漬コントロールＳＭＰフィルムへの曝露後の、大腸菌（E.coli  図１０（Ａ））及び表皮ブドウ球菌(Staph.Epi.  図１０（Ｂ））のコロニー形成単位（ＣＦＵ）密度である。コントロールに対して、＊ｐ＜０．０５。１０％ＨＣＡ及び２０％ＨＣＡに対して、ダガーｐ＜０．０５。他のすべてのサンプルに対して、・ｐ＜０．０５。
【図１１】図１１は、３７℃で３０日間までリン酸緩衝食塩水中に浸漬されたＣＡ及びＨＣＡ  ＳＭＰフィルムへの曝露後の（Ａ）大腸菌(E.coli)及び（Ｂ）表皮ブドウ球菌（Staph.Epi.）のコロニー形成単位（ＣＦＵ）密度である。赤い線  −  コントロールＣＦＵ密度。対照に対して＊ｐ＜０．０５。製剤内の他のすべての時点に対して・ｐ＜０．０５、製剤内の１０日及び２０日のサンプルに対して■ｐ＜０．０５、製剤内の０日のサンプルに対してダブルダガーｐ＜０．０５。
【図１２】図１２は、抗菌性ＳＭＰ組成物である。ＮＣＯ：  イソシアネート、ＯＨ：  ヒドロキシル。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
詳細な説明
「実施形態」、「様々な実施形態」などは、そのように説明された実施形態（複数可）が特定の特徴、構造、又は特性を包含することを示しているが、必ずしもすべての実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を包含するとは限らない。いくつかの実施形態は、他の実施形態について記載された特徴のいくつか、全部、又は全く無し、を有し得る。「第１」、「第２」、「第３」などは、共通のオブジェクトを説明し、類似のオブジェクトの異なるインスタンスが参照されていることを示す。そのような形容詞は、そのように記述されたオブジェクトが、時間的に、空間的に、ランキング中に、又は他の方法で、与えられた順序でなければならないことを意味しない。
【０００８】
以下に様々な実施形態が対処される。実施形態は、「実施形態の概要」と題されたセクションにおいて最初に対処される。実施形態は、その後、「実施形態の高レベルの説明」及び「実施形態のより詳細な説明」と題されたセクションにおいてさらに対処される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一実施形態又は複数の実施形態の概要
治療が非常に困難な感染症をもたらす抗生物質耐性細菌に対する医学界における懸念が非常に高まっている。これらの懸念に対処するために、一実施形態は、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）への抗菌剤の組み込みを包含する。ＳＭＰは、様々な医療機器又は他の機器に使用され得る非常に価値のある材料である。一実施形態は、非薬物ベースの抗菌剤（例えば、蜂蜜由来のフェノール酸、蛍光染料、銀、又は過酸化物生成化合物）をＳＭＰに組み込む。これらの抗微生物剤の存在は、ＳＭＰベースのデバイスの周囲に局所的感染防止を提供する。一実施形態は、抗微生物特性がポリマーネットワークに化学的又は物理的に組み込まれるようにポリマー合成において小さな抗微生物剤又は抗微生物剤を包含させることによって導入されることを提供する。
【００１０】
したがって、実施形態は、感染抵抗を有するＳＭＰベースの医療機器を包含する。実施形態は、血管内医療機器、創傷被覆材、止血材料、肺穿刺シーラント、及び／又は骨移植片を包含するがこれらに限定されない広範囲の医療機器に利用される抗菌ＳＭＰを包含する。一実施形態では、組み込まれた抗菌剤を含むＳＭＰ医療機器は、損傷した組織における局所感染リスクを軽減するため、経口抗生物質と連携して機能する。
【００１１】
そのような実施形態は様々な理由で重要である。例えば、これらの抗菌ＳＭＰベースの医療機器は、治療と感染予防における大きな臨床的ニーズを満たす。なぜなら、傷害の時点及び/又は病院環境で獲得された感染症は医療費の重要な源泉であり、患者の罹患率及び死亡率の一因となるからである。抗菌剤を創傷又は移植の供給源に直接送達することによって、これらの感染及びそれらの合併症は、特に薬物耐性細菌株に対して有効である広域スペクトル抗菌剤の使用によって減少する。ＳＭＰ医療機器は、小さい及び／又は不規則な形状の欠陥部位に容易に送達することができる。したがって、抗菌ＳＭＰは感染リスクを低減した新しい治療法の選択肢を提供する。
【００１２】
そのような実施形態は様々な理由で新規である。例えば、非薬物ベースの抗菌剤をＳＭＰに直接組み込むこと、及びそれに続く複雑な構造を有するデバイスの製造は新規である。新規性のポイントは、医療機器における送達を可能にするために、非薬物の小さな抗菌分子（例えば、フェノール酸及び蛍光染料）をＳＭポリマーフォームシステムに組み込むことを包含する。
【００１３】
さらに抗微生物分子に関して、一実施形態はフェノール酸（ＰＡ）を包含する。ミツバチは、それらの蜂蜜中に植物由来のＰＡを産生し、微生物やウイルスから巣箱を守る。ＰＡは広い抗菌特性を示し、そして多剤耐性生物（ＭＤＲＯ）に対して有効であることが示されている。例えば、病院から得られた抗生物質耐性菌（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ  ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ、及びＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）は、ＰＡ桂皮酸に感受性があった。同様に、２つの他のＰＳ（フェルラ酸及び没食子酸）は、４個のヒト病原性細菌（大腸菌(Escherichia  coli)、緑膿菌（Pseudomonoas  aeruginosa）、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus  aureus)、及びリステリア・モノサイトゲネス(Listeria  monocytogenes)）について＞７０％のバイオフィルム活性を減少させた。
【００１４】
ＰＡの代替として、実施形態は、ＳＭＰへのそれらの組み込みを可能にする抗菌活性及び化学作用(chemistries)を有する多数の蛍光分子を使用する。さらなる一実施形態は、水の存在下で自然に過酸化物を生成するモノマーを組み込んでいる。
【００１５】
さらなる利点として、モノマーとして抗菌剤を利用する技術は、疎水性及び架橋密度などの標準的な変数を使用してＳＭＰ特性の微調整を可能にする。それらははさまざまな種類の組織に合わせて処理及び調整できるため、この特性は、抗菌SMPの潜在的な用途を拡大する。
【００１６】
別の実施形態は、銀ナノ粒子などの抗菌粒子の物理的組み込みを包含する抗菌ＳＭＰを使用する。ナノ粒子充填剤はＳＭＰスキャフォールドの機械的性質を改善する。したがって、銀ナノ粒子の添加は、ＳＭＰの機械的完全性を高め、そして抗微生物剤耐性を提供する。
【００１７】
実施形態にはなおさらなる利点がある。以前の研究（Ｌａｎｄｓｍａｎ，  ｅｔ  ａｌ．  Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｉａ  （２０１６））は、ヨウ素含有ヒドロゲルと一体化したＳＭＰフォームを包含した。これらのヨウ素「スポンジ」も抗菌ＳＭＰシステムの選択肢を提供するが、抗菌特性はヒドロゲル成分に完全に依存しており、ここで、抗菌剤はＳＭＰに直接組み込まれていない。対照的に、一実施形態は、抗菌剤を組み込む様々な機構を有するＳＭＰのみのスキャフォールドを利用する。
【００１８】
抗菌性ＳＭＰフォームの様々な実施形態は、いくつかの経路によって製造される。
【００１９】
ルート１：  ポリウレタンへのそれらの組み込みを可能にするため、抗菌性又は過酸化物生成モノマーを反応性ヒドロキシル又はアミン基で官能化する。手短に言えば、フェノール酸のカルボン酸は、エステル化触媒（例えば、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）及びジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ））を用いて適切な溶媒中で発泡ポリオール（例えば、Ｎ、Ｎ、Ｎ‘、Ｎ‘−テトラキス（２−ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン（ＨＰＥＤ）又はトリエタノールアミン）でエステル化される。副生成物及び残留触媒を除去するため、反応物を濾過及び洗浄し、そして最終生成物を回転蒸発により単離する。この方法は、カルボン酸基を有するあらゆる抗菌剤と共に使用するのに適している。最終生成物は、他のポリオール（例えば、ＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ）及びジイソシアネート（例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、及び／又はイソホロンジイソシアネート）によるＳＭＰ合成においてポリオールとして利用される。
【００２０】
ルート２：  ＳＭＰへの直接化学物質の取り込み。手短に言えば、ポリウレタンＳＭＰを形成するため、反応性基（例えば、カルボン酸、ヒドロキシル、又は第一もしくは第二アミン）を有する任意の抗菌性又は過酸化物生成モノマーをポリオール（例えば、ＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ）及びジイソシアネート（例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、及び／又はイソホロンジイソシアネート）と反応させる。
【００２１】
ルート３：  ＳＭＰへの直接の物理的組み込み。簡単に説明すると、物理的に組み込まれた抗菌剤とのＳＭＰネットワークをもたらすため、架橋反応の前に、任意の抗微生物又は過酸化物生成モノマー又は粒子（ナノスケール又はマイクロスケール）を、ＳＭＰモノマー（例えばポリオール（例えばＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ））及びジイソシアネート（例えばヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、及び／又はイソホロンジイソシアネート）と混合する。したがって、ＳＭＰフォームは、抗菌剤又は過酸化物を生成するモノマーもしくは粒子の周囲に架橋されている。一実施形態では、ポリマー鎖のイソ又は「Ｂ」側及び「ポリ」又は「Ａ」側は、抗菌剤又は過酸化物を生成するモノマーもしくは粒子の周囲に架橋されている。
【００２２】
一般に、ＳＭＰネットワークは、スイッチユニット又はセグメント及びネットポイント又はドメインを包含する。ネットポイントはポリマーネットワークの恒久的形状を決定する。一実施形態では、抗菌剤は物理的に架橋されたネットポイントである。抗菌剤を用いると、ＳＭＰフォームはコンポジットを含み、及びしたがって抗菌剤を含めることに応答してより強くなる。
【００２３】
上記の経路のいずれも、バルク又は多孔質ＳＭＰと共に利用される。合成後、材料は切断され、洗浄され、処理され、そして医療機器に組み込まれる。
【００２４】
実施形態は、ＨＰＥＤで首尾よく改質され、ＳＭＰフォーム及びバルクフィルム合成において利用されたＰＡを包含する。ＰＡ含有ＳＭＰは、コントロールと同様の熱転移温度を有し、形状記憶特性を実証する。ＰＡ含有ＳＭＰは、コントロールと比較して大腸菌(Escherichia  coli)増殖の効果的な減少を示す。
【００２５】
種々のＳＭＰフォームが論じられてきた。実施形態は、（ａ）及び（ｂ）のいくつかの組み合わせによって合成されたポリウレタンＳＭＰフォームを包含する。：
（ａ）ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、ブタンジオール、ブチンジオール、Ｎ、Ｎ、Ｎ‘、Ｎ’テトラキス（ヒドロキシルプロピレン）エチレンジアミン、及び
（ｂ）フェノール酸（例えば、ケイ皮酸、安息香酸、ゲンチシン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−クマル酸、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸、没食子酸、フェルラ酸シナプ酸、カフェイン酸）、蛍光染料（例えば、フロキシンＢ、トルイジンブルーＯ、インドシアニングリーン）、又は金属粒子もしくは金属ナノ粒子（例：コロイド銀）、を包含し得るがこれらに限定されない抗菌剤。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
実施形態の高レベルの説明
抗菌剤は、ポリウレタン形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）に取り込まれる（図１）。いくつかの実施形態では、埋め込まれたＳＭＰベースのデバイスにおける感染リスクを減らすため、取り込まれた抗菌剤は、経口用抗生物質と共に作用する。抗生物質耐性細菌株については多くの懸念がある。この問題に対処するために、抗菌フェノール酸（ＰＡ）が非薬物アプローチにおいて利用されている。ミツバチはそれらの蜂蜜中に植物由来のＰＡを産生し、微生物やウイルスから巣箱を守る。ＰＡは広い抗菌特性を示し、そして多剤耐性生物（ＭＤＲＯ）に対して有効であることが示されている。例えば、病院から得られた抗生物質耐性菌（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ  ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）はケイ皮酸に感受性がある。最近のレビューは、カンジダ感染症（プランクトン及びバイオフィルム、薬剤感受性及び薬剤耐性）に対する、ケイ皮酸、ゲンチジン酸、及び安息香酸を包含する多数のＰＡの有効性を網羅している。さらに、フェルラ酸及び没食子酸は、４つのヒト病原菌（大腸菌(Escherichia  coli)、緑膿菌(Pseudomonas  aeruginosa)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus  aureus)、及びリステリアモノサイトゲネス(Listeria  monocytogenes)）についてバイオフィルム活性を＞７０％減少させた。蜂蜜の単一成分（例えばＰＡ）を取り、それを発泡性モノマーとして利用することにより、我々は、合成医療機器システムを維持しながら、ＰＡの利点を制御する(harness)。
【００２７】
研究１．１：  ＰＡ含有ＳＭＰフォームを製造する。
ＭＤＲＯに対するＰＡ（変性及び未変性）抗菌効力は、フォーム製造前に薬剤をダウンセレクトするために測定される。許容される抗菌特性を有するすべての薬剤について、ＳＭＰフォームは、（ａ）ＰＡ含有ポリオール（ＰＡＯＨ）を製造するための発泡ポリオールとの事前のエステル化、及び（ｂ）直接配合により、さまざまなレベルの桂皮酸、ゲンチジン酸、及び安息香酸を用いて合成される。一実施形態では、ルート（ａ）は、フォーム組成物に対する変更がより少ないことを必要とする。事前のエステル化はＰＡの抗微生物特性を高める。さらに、ルート（ａ）は、フォーム特性をよりよく制御するため、ＰＡ上のカルボン酸とフォーム中のイソシアネートとの間の反応からの泡発生を排除／減少させる。ルート（ｂ）はより単純でより安価である。したがって、いくつかの実施形態では、すべての達成基準を満たし、且つ、一貫した信頼性のあるフォームを生成する、ルート（ｂ）を介して合成されたフォームが有利である。
【００２８】
方法：  ＰＡＯＨ合成。
ＰＡＯＨは、ヒドロキシプロピルエチレンジアミン（ＨＰＥＤ）から合成される。室温で3時間、クロロホルム中でのエステル化を介して（ジシクロヘキシルカルボジイミド（DCC）及びジメチルアミノピリジン（DMAP）で触媒される）、PA（ケイ皮酸、ゲンチジン酸、及び安息香酸）を選択する（図１）。副生成物及び残留触媒を除去するため、反応物を濾過しそして洗浄し、そして最終生成物を回転蒸発により単離する。ＰＡＯＨの合成が成功したことは、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）及び核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法を用いて確認される。
【００２９】
結果：  HPEDと比較したヒドロキシル基の減少及びエステル結合の形成を示すFTIRスペクトルによって示されるように、ケイ皮酸-HPED（CAOH）は首尾よく合成された（図2）。
【００３０】
フォームの合成：
ＰＡ及びＰＡＯＨ誘導体は有効な抗菌剤であるので、前述のように、フォームは、ＨＰＥＤ及びヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）と組み合わせて様々な量のＰＡＯＨで合成される（図１）。簡単に言うと、ポリウレタンプレポリマーは、HDIの過剰量と、ＰＡＯＨ及びＨＰＥＤとを用いて合成される。いくつかの実施形態では、残りのＰＡＯＨ及びＨＰＥＤを一緒に混合し、最終モル比１：１（イソシアネート（ＨＤＩ）：ヒドロキシル（ＰＡＯＨ及びＨＰＥＤ））でプレポリマーに添加する。ヒドロキシルミックスをプレポリマーに添加する際に、触媒、界面活性剤、水（化学的発泡剤）、及びＥｎｏｖａｔｅ（物理的発泡剤）を添加し、そして成分を均質になるまで混合する。一実施形態では、得られた発泡混合物を９０℃で２０分間硬化させる。並行して、ＰＡ含有フォームはポリウレタン主鎖(backbone)にフェノール酸を直接組み込むことにより合成される（ＰＡ上のカルボン酸とフォーム中のイソシアネートとの反応）（図３）。
【００３１】
研究１．２：  ＰＡ含有フォーム構造；機械的、熱的、及び形状記憶特性；及び細胞適合性；を特徴付ける。
ＰＡ含有フォームのライブラリーが合成された後、それらは、望ましいフォーム特性が確実に保持されるように特徴付けられる。特に、創傷充填及び凝固速度、ならびにそれらの安全性の初期指標としての高い細胞適合性を増強するため、ＰＡ含有フォームの実施形態は、ブリードの適用時の形状変化、急速な形状回復（＜２分）を可能にするために、水性条件で体温で熱転移を有する。これらの特性は、本明細書に記載のいくつかの組成物によって達成される。
【００３２】
方法：  構造：
フォームにＰＡＯＨ及びＰＡを配合した後、フォームの孔径及び構造を定量する。薄いサンプルを各フォームから横方向及び縦方向に切断し、金でスパッタコーティングし、そして走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して画像化する。孔径及び支柱の（strut）厚さは、ＩｍａｇｅＪソフトウェアを使用してＳＥＭ画像から定量化される。
【００３３】
結果： ＣＡ及びＣＡＯＨはＳＭＰフォームにうまく配合され、約１０００μｍの保持された孔径を有する低密度フォームが得られた、図３。
【００３４】
熱的性質：
コントロール及び改質フォームのガラス転移温度（Ｔｇ）は、湿式及び乾式条件下で示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用いて測定される。乾燥Ｔｇについては、３〜８ｍｇのサンプルを室温でアルミニウム皿に入れ、ＤＳＣを用いて−４０℃に冷却し、そして次に１２０℃に加熱する。サンプルを再び冷却しそして加熱し、そしてＴｇを熱転移曲線の変曲点として第２のサイクルから記録する。湿潤Ｔｇについては、３〜８ｍｇのフォームサンプルを５０℃の逆浸透水中に５分間浸して完全に可塑化させ、次いで実験室用ワイプでプレス乾燥する。サンプルを秤量し、そして通気されたアルミニウム皿に入れる。サンプルを−４０℃に冷却しそしてそれらを８０℃に加熱するため、ＤＳＣを使用する。湿潤Ｔｇ（水可塑化後）は、熱転移の平均変曲点を用いて決定される。
【００３５】
結果：
ＣＡ及びＣＡＯＨ含有ＳＭＰフォームは、コントロールと比較して保持された乾燥熱特性を示した（図４）。湿潤ガラス転移温度は、コントロールと比較して低下したが、移植時の作動を可能にするため、体温より低く維持された。
【００３６】
形状記憶特性：
円筒状フォームサンプル（直径２ｍｍ×長さ１ｃｍ）を切断し、直径２０３．２０μｍのニッケルチタンワイヤを、安定剤として機能するように、サンプルの長さ方向に通す（threaded）。Ｔｇ超に加熱しながらステントクリンパーを用いてサンプルをそれらの可能な限り小さい直径にクリンプする(crimped)。ＩｍａｇｅＪソフトウェアを用いて初期フォーム直径を測定し、フォームを３７℃の水浴中に置く。画像を３０分かけて撮影し、そしてＩｍａｇｅＪ（登録商標）を使用して各時点でフォーム直径を計算する。得られた測定値を使用して、元のサンプルの直径と体積膨張に対するパーセント回復(recovery)を計算する。
【００３７】
結果：
ＣＡ及びＣＡＯＨ含有ＳＭＰフォームは、高い体積回復及び体積膨張を伴う、保持された形状記憶特性を示した、図５。
【００３８】
研究１．３：  臨床的に入手可能な銀ベースの抗菌創傷被覆材と比較して、ＰＡ含有フォームの抗菌特性を評価する。
ＰＡ含有ＳＭＰフォームの抗菌効力の最初の指標として、一連のin  vitro研究が細菌を用いて行われた。実施形態は、臨床的に入手可能な抗菌酸化再生セルロース止血剤の抗菌特性に匹敵する抗菌特性を有する製剤を包含する。
【００３９】
方法：  コントロールフォーム、ＰＡ及びＰＡＯＨフォーム、及びセルロース止血剤（Surgicel(登録商標、Ethicon)に暴露した後、大腸菌(E.coli)（グラム陰性）及び表皮ブドウ球菌(S.epidermidis)（グラム陽性）コロニー形成単位（ＣＦＵ）をカウントする。
【００４０】
結果：
ＣＡ及びＣＡＯＨ  ＳＭＰは、コントロールＳＭＰと比較して大腸菌(E.coli)の増殖（コロニーの数及びサイズ）を大きく阻害する（図６）。
【００４１】
実施形態のより詳細な説明
本明細書に記載されるＳＭＰフォームの実施形態は、止血包帯剤として使用するための多数の潜在的な利点を有する生体材料プラットフォームを提供する。ポリウレタンＳＭＰは、一時的な二次形状に圧縮することができる膨張した開放多孔質フォームとして製造される。圧縮された形状は、フォームが水と熱にさらされるまで保持され、その際、フォームは元の膨張した形状に戻る。実施形態は、１５〜４５℃の水性条件（乾燥条件では〜４０〜７０℃）で作動するように設計されており、作動時間は３０秒〜３０分の間で調整される。ＳＭＰフォームは、ブタの動脈瘤モデルへの移植後９０日及び１８０日にわたって優れた生体適合性を示した。重要なことに、これらのフォームは、それらの高い表面積及び血栓形成材料の化学的性質(chemistry)に起因して急速な凝固を誘発する。ブタ後肢血管において、ＳＭＰフォームはデバイスの配置から９０秒以内に動脈止血を促進した。ＳＭＰフォームの実施形態は最小限の粒子生成を有し、且つ、以前の(prior)ｉｎ  ｖｉｖｏ閉塞試験において望ましくない下流凝固は観察されていない。実施形態は、深部の不規則な形状の出血部位への圧縮されたデバイスの適用を可能にし、創傷容積を空間充填しそして止血を促進するため、それは受動的に体温に加熱されると急速に拡張する。
【００４２】
本明細書に記載のＳＭＰシステムの実施形態の利点のうちの１つは、調整可能な材料の化学的性質である。止血デバイスの性能を高めるために、抗菌剤がポリマーネットワークに導入されている。一実施形態では、組み入れられた抗菌剤は、経口の抗生物質と連携して感染のリスク及び頻繁な包帯交換の必要性を減らすために働く。抗生物質耐性細菌株に関する懸念に対処するために、非薬物アプローチを提供するため抗微生物フェノール酸を利用した。ミツバチはそれらの蜂蜜中に植物由来のフェノール酸を産生し、微生物やウイルスから巣箱を守るす。フェノール酸は広い抗菌特性を示し、多剤耐性生物（ＭＤＲＯ）に対して効果的であることが示されている。例えば、病院から得られた抗生物質耐性菌（Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ  ａｅｒｏｇｅｎｅｓ、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）はケイ皮酸に感受性がある。最近のレビューは、カンジダ感染症（プランクトン及びバイオフィルム、薬剤感受性及び薬剤耐性）に対する、ケイ皮酸、ゲンチジン酸、及び安息香酸を包含する多数のフェノール酸の有効性を網羅している。
【００４３】
実施形態は、ネイティブの及び修飾桂皮酸（ＣＡ）をＳＭＰシステムに組み込んでいる（図１）。得られたスキャフォールドは、密度、孔径及び構造、熱特性、形状回復プロファイル及び細胞適合性を包含する望ましいＳＭＰ特性を確実に維持するように特徴付けられた。極限の戦場条件下で保存することができ、体温で血中の水分にさらされるとすぐに作動するという、ＳＭＰフォーム止血剤の設計に重点が置かれた。初期及び持続的な抗菌効果の理解を得るために、体温で生理食塩水中に３０日間までサンプルを浸漬した後に、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）及び黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈ．ｅｐｉ）に対する抗菌効果を特徴付けた。
【００４４】
結果及び考察
ＣＡ及びＨＣＡ含有ＳＭＰの合成：
ポリウレタンネットワーク構造架橋密度を犠牲にすることなくその組み込みを可能にするために、ＣＡ含有トリオール（ＨＣＡ）を形成するため、ケイ皮酸（ＣＡ）をＮ、Ｎ、Ｎ‘、Ｎ‘−テトラキス（２−ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン（ＨＰＥＤ）でのエステル化によって修飾した。ＨＣＡの合成の成功は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）及び核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法によって確認された。ＦＴＩＲスペクトルにおいて、水酸基の相対的な減少が約３３５０ｃｍ−１で観察され、エステル形成はカルボニルピークの約１６８０から約１７１０ｃｍ−１へのシフトを介して確認された（図２Ａ）。ＮＭＲは、約９０％の官能化を有する、エステル化されたＣＡ及びＨＰＥＤの存在を示した（図２Ｂ）。
【００４５】
ＨＣＡの合成が成功したら、１０、２０、及び３０％のＨＣＡ（１モルのＨＣＡ当たり３個のヒドロキシル基を基にした(based  off  of)ヒドロキシル基のモル％）を用いてＳＭＰフォームを製造した。
１０、２０及び３０％（ＣＡのモル当たり１個のヒドロキシル基（すなわち、カルボン酸）に基づいた(based  off  of)、ヒドロキシル基のモル％）ＣＡを用いてフォームを作成した。１０％ＣＡフォームは上昇したが、２０及び３０％ＣＡ、安定したネットワークは形成できず、フォームは崩壊した。この結果は、ＨＤＩと単官能性ＣＡとの間の反応によるポリウレタンネットワークの終結に起因していた。ＣＡの直接的な組み込みはより速くそしてより単純であるが、その単一の官能基はこのＳＭＰシステムにおけるその有効な使用に対する制限である。この結果はまた、それがより高濃度のＣＡのより効果的な組み込みを可能にするので、追加のＨＣＡ合成ステップを検証する。いくつかの実施形態では、ＨＣＡの比較的直接的な合成方法は、ＳＭＰシステムに新しい特性を付与するために、一連のフェノール酸又は他のカルボン酸含有官能性分子（例えば、薬物、生物活性因子）と共に利用され得る。
【００４６】
ＣＡ及びＨＣＡ含有フォームについてのＡＴＲ−ＦＴＩＲスペクトルを得た、図２Ｃ。環構造中のＣ＝Ｃ基に起因すると考えられるＣＡ及びＨＣＡフォームのすべてにおいて、〜１６１５ｃｍ−１にさらなるピークがある。このピークの相対吸光度は、ＨＣＡ濃度の増加に伴って（約１６８０ｃｍ−１のウレタンピークと比較して）わずかに増加する。１０％ＣＡスペクトルにおいて、１６１５ｃｍ−１のピークでの相対吸光度は２０〜３０％ＨＣＡの吸光度の間にあり、これは未修飾のＣＡを用いるとより高い取り込み効率を示す。これらのスペクトルは、ＣＡ及びＨＣＡがＳＭＰネットワークにうまく組み込まれたことを裏付ける。両方のルートがフェノール酸含有フォームの効果的な合成に実行可能である。
【００４７】
構造特性：
ＣＡ及びＨＣＡを用いたフォームの良好な発泡の定性的観察を検証するために、フォームの密度及び孔径を評価した（図３）。一般に、ＣＡとＨＣＡ含有フォームはこのＳＭＰシステムの特徴である超低密度を保持する、図３Ａ。１０％ＨＣＡフォームはより高い密度を有し、且つ、ＨＣＡ濃度の増加と共に密度が減少する傾向があった。これらの結果は、ＨＣＡ濃度が増加するにつれて孔径が増大する、孔径測定と一致する（図３Ｂ）。定性的には、１０％及び２０％のＨＣＡフォームは丸みの少ない孔を有し、これは密度測定とさらに相関する（図３Ｃ）。これらのわずかな違いにもかかわらず、全体として、ＣＡ及びＨＣＡフォームの孔径は、コントロールフォームの孔径と同程度であった（図３Ｂ〜Ｃ）。改善された等方性（軸方向及び横方向の発泡方向における孔径の間の比）がＣＡ及びＨＣＡフォームで観察され、これは新しいモノマーがより均一な孔を提供するための発泡上昇プロセスの収縮を助けたことを示す、図３Ｂ。全体として、これらの結果は、ＣＡ及びＨＣＡを最小限のプロトコル変更でＳＭＰフォームに組み込んで構造的に類似の材料を提供できることを示し、この方法が類似の反応基を有する他の官能モノマーと共に効果的に使用される可能性をさらに示唆する。
【００４８】
熱及び形状記憶特性：
効果的な現場での使用のために、ＳＭＰフォームベースの止血剤は、乾いた保管条件下で、その後急速に砂漠の気候において達する高温（たとえば、イラクにおける最大約４５°Ｃまで）でそれらの圧縮形状を保持する必要があり、及び次いで、体温の血液中の水にさらされると急速に膨張する。これらの能力の最初の指標として、ＳＭＰフォームガラス転移温度（Ｔｇ）が乾燥及び湿潤条件下で測定された（図８Ａ）。１０％ＣＡフォーム乾燥Ｔｇはコントロールのそれと類似しており、そして両方とも現場での使用に必要な４５℃より低かった。ＣＡはフォームの疎水性を高め、それは一般にＴｇを上げる。しかしながら、単官能基の組み込みは全体の架橋密度を低下させると予想され、それはより低いＴｇに対して反対の効果を有していた。ＣＡフォームの乾燥Ｔｇを有用なレベルまで増加させるために、より多くのＨＰＥＤを利用することによって全体の架橋密度を増加させることができ、又はトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのようなより疎水性のモノマーの導入によって疎水性をさらに増加させることができた。ＨＣＡの組み込みは、疎水性を増大させながら架橋密度を保持することを可能にし、その結果、ＨＣＡ含有量の増大と共に乾燥Ｔｇが増大した。全てのＨＣＡ含有フォームは４５℃以上の乾燥Ｔｇを有し、時期尚早の膨張なしに戦場で使用する可能性を示していた。さらに、ＨＣＡの組み込みはＳＭＰフォームの熱特性を調整するための新しいツールを提供する。全てのＣＡ及びＨＣＡフォームは３０℃未満の湿潤Ｔｇを有した。これは、患者が失血による血液量減少性ショックを受けている及び／又は低体温症にさらされていても、体温血液への曝露後の膨張を可能にする。
【００４９】
ＣＡ及びＨＣＡ  ＳＭＰフォームの機能的能力をさらに探求するために、それらの体積膨張プロファイルを３７℃の水中で特徴付けた（図８Ｂ〜Ｃ）。ＣＡフォームは、コントロールと比較してより急速な膨張を示した。これは、単官能モノマーの組み込みのためにそれらの理論的に減少した架橋密度に起因する。ＨＣＡ含有量の増加は、Ｔｇ測定値の増加と相関してより遅い体積膨張をもたらし、そしてＣＡにおける環構造の導入に伴うフォーム疎水性及び骨格剛性の増加に起因する。コントロールと比較して１０及び２０％のＨＣＡフォームの膨張率の増加は、おそらくネットワークの不一致によるものである。ＨＣＡの高い平均官能化が達成されたが、合成されたモノマーはＨＰＥＤと様々な数のつながれた(tethered)ＣＡ分子とのミックスである。結果として生じるネットワークの不均質性は、疎水性の増加にもかかわらず、より急速な体積膨張をもたらし得る。この効果は、３０％ＨＣＡフォーム中のＨＣＡ含有量の増加よりも重要であり、ここで疎水性の増加は、ネットワークの不一致よりも膨張の減速に対してより大きな効果を有していた可能性が高い。深刻な出血に対処するために、ＳＭＰベースの止血剤はできるだけ早く完全な膨張を達成するべきである。それらの高い乾燥Ｔｇと組み合わせて、１０及び２０％のＨＣＡを２分未満で完全に膨張することは、戦場での止血剤としてのそれらの使用の可能性として非常に有望である。ＨＣＡ含有量の増加に伴う体積膨張率の変動は、ＳＭＰフォーム特性を調整するためのツールとしてのＨＣＡ組み込みを使用する能力をさらに検証する。
【００５０】
細胞適合性：
ＣＡ及びＨＣＡ含有ＳＭＰ細胞適合性の初期指標として、ヒト皮膚線維芽細胞（ＨＤＦ）をＳＭＰフィルムに間接的に曝露し、それらの形態、初期付着、及び増殖を定性的に評価した、図９。ＳＭＰフィルムを含有するウェルと陽性コントロール、ＴＣＰＳとの間の初期付着は同様であった。ＨＤＦはウェル表面を横切って均一に付着し、そしてよく広がっていた(well  pread)。陰性コントロール、ＢＳＡ被覆ＴＣＰは、付着が少なく丸みを帯びた細胞を有していた。７２時間で、ＨＤＦは、全てのＳＭＰフィルム含有ウェル及びＴＣＰＳコントロールにおいていくつかの集密領域を伴って伸長及び増殖した。ＢＳＡネガティブコントロールウェルは、７２時間後も依然として低い結合数及び低い拡散を示した。これらの研究は、改変がベースＳＭＰ製剤の細胞適合性に悪影響を及ぼさなかったことを示し、これは、生体材料スキャフォールドとしてのそれらの使用のための利点である。
【００５１】
抗菌特性：
SMPへの配合後のCA及びHCAの抗菌効果を測定するために、ＳＭＰフィルムへの曝露後に、大腸菌(E.coli)（グラム陰性）及び表皮ブドウ球菌(Staph.epi.)（グラム陽性）のコロニー形成単位（ＣＦＵ）密度を測定した。未修飾のコントロールＳＭＰフィルムと比較して、ＣＡ及びＨＣＡ含有フィルムへの曝露後に大腸菌（E.coli）ＣＦＵが大きく減少した。ＣＦＵ密度は、薬物に基づく（ペニシリンストレプトマイシン、Ｐ／Ｓ）コントロールの密度以下であった（図１０Ａ）。未修飾コントロールＳＭＰフィルムと比較したＣＦＵの減少は、１０％ＣＡ及び３０％ＨＣＡフィルムについて有意であった。ＦＴＩＲスペクトルにおける１６１５ｃｍ−１にＣ＝Ｃのピークが増加していることからわかるように、低濃度でのＣＡの性能の向上は、より効果的な取り込みによるものと考えられる（図２Ｃ）。３０％ＨＣＡの増大した有効性は、フィルム中のＣＡ濃度の増大と共に抗菌特性がいかに増大するかを説明する。同様の結果がStaph.epi.でも観察された。これは、１０％ＣＡ、２０％ＨＣＡ、及び３０％ＨＣＡフィルムのＣＦＵ密度が薬物ベース（Ｐ／Ｓ）コントロール以下のレベルに有意に減少していることを示す（図１０Ｂ）。ＨＣＡ濃度の増加とともにＣＦＵ密度が減少する傾向があった。いくつかのフェノール酸はエステル化後に増加した抗菌効力を示した。この結果はＣＡでは観察されていない。実施形態は、エステル化から利益を得るフェノール酸の組み込みを包含する。全体として、これらの結果は、ＣＡの抗微生物特性が、ＳＭＰへの組み込み後に、事前の(prior)修飾の有無にかかわらず保持されることを実証する。Ｐ／Ｓに匹敵する有効性は、薬剤耐性生物に対するＣＡ又はＨＣＡ含有ＳＭＰの潜在的な使用について非常に有望である。
【００５２】
抗微生物特性の保持を特徴付けるために、ＣＡ及びＨＣＡ含有フィルムを３７℃で３０日間まで食塩水に浸し、そしてＥ．ｃｏｌｉ及びＳｔａｐｈ．ｅｐｉ．  ＣＦＵ密度を浸漬フィルムへの暴露後に測定した。すべての１０％ＣＡフィルムは、両方のバクテリアタイプについて、未修飾のコントロールＳＭＰと比較して有意に低いＣＦＵ密度を保持していた、図１１。ＳＭＰネットワークにおけるＣＡとＨＤＩとの間のウレタン結合の形成は、加水分解の影響を受けにくい生体安定結合を提供する。一実施形態では、ＣＡの大部分は浸漬期間を通してフィルム中に保持され、持続的な抗菌効果を提供した。１０％ＨＣＡフィルムは、最大２０日間までの浸漬に匹敵するＣＦＵ密度を有し、３０日間のサンプルについての増加は、両方の細菌タイプについてコントロールフィルム値（赤い破線）に近づいた３０日サンプルについての増加を伴う。ＨＣＡはエステル結合を介してＳＭＰネットワークに組み込まれるので、加水分解はＨＣＡ濃度の低下を経時的に引き起こしたようである。２０％ＨＣＡサンプルでも同様の傾向が観察され、２０日及び３０日の浸漬フィルムに暴露後のＣＦＵ密度の増加を伴う。大腸菌（E.coli）密度の増加は、３０日目の２０％ＨＣＡでは１０％ＨＣＡの場合のそれよりも低かった。これは、増加した初期濃度と共により高い保持ＨＣＡ濃度を示す。この傾向は３０％ＨＣＡフィルムでさらに確認された。０日と１０日の浸漬サンプル間でＣＦＵ密度の増加が観察されたが、これはＨＣＡの初期損失を示しているが、ＣＦＵ密度は浸漬の１０日を過ぎると劇的には変化せず、コントロールフィルムのそれに近づかなかった。したがって、加水分解に対して不安定な結合であっても、ＨＣＡは、より高い濃度で組み込まれたときにＳＭＰにおいて持続的な抗菌効果を提供する。ＨＣＡ含有ＳＭＰの好ましい熱的及び形状記憶特性と組み合わされたこれらの結果は、抗菌性止血剤としての使用のためのそれらの可能性を示す。
【００５３】
実験セクション
材料：
ＤＣ  １９８、ＤＣ  ５９４３、ＢＬ−２２、Ｔ−１３１、及びＥｎｏｖａｔｅ（登録商標）はＥｖｏｎｉｋ（登録商標）（Ｅｓｓｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ）から購入し、受け取ったまま使用した。他の全ての化学物質はＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｉｎｃ．（ミズーリ州セントルイス）から購入し、受け取ったまま使用した。
【００５４】
フェノール酸モノマー合成及び特徴づけ：
Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン（ＨＰＥＤ）−ケイ皮酸（ＨＣＡ）を、エステル化手順を用いて合成した。ケイ皮酸（ＣＡ、１モル当量）を丸底フラスコに加え、クロロホルムに溶解した。次に、４−（ジメチルアミノ）ピリジン（ＤＭＡＰ、０．１モル当量）をフラスコに加え、溶解させた。ＨＰＥＤ（１モル当量）を別のバイアル中に秤量し、クロロホルム中に溶解し、そして反応フラスコに滴下した。フラスコを氷上に置き、約５分間冷却した。Ｎ、Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ、１．１モル当量）を別のバイアル中に秤量し、クロロホルム中に溶解し、冷却した反応容器に滴下した。反応を窒素下氷上で５分間撹拌し、次いで室温で３時間進行させた。反応が完了した後、フラスコを０℃に３０分間置いてジシクロヘキシル尿素を沈殿させ、それを次に真空濾過により除去した。反応溶液を１モル当量の０．１M  ＨＣｌで２回洗浄した。次いで飽和重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した。有機相を硫酸マグネシウム上で乾燥しそして濾過した。次いで、回転蒸発を用いてクロロホルムを除去し、続いて一晩真空乾燥した。フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）及び核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法を利用して、ＨＣＡの合成を確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ  （ＣｄＣｌ３）：  １．０５  ｐｐｍ  （ｍ，  ＨＯＣＨＣＨ３，  ９Ｈ），  １．２  ｐｐｍ  （ｍ，  −ＯＣＨＣＨ３，  ３Ｈ），  ２．２−２．６  ｐｐｍ  （ｍ，  −ＣＨ２−，  １２Ｈ），  ３．６  ｐｐｍ  （ｍ，  ＨＯＣＨＣＨ３，  ３Ｈ），  ５．１  ｐｐｍ  （ｍ，  −ＯＣＨＣＨ３，  １Ｈ），  ６．４  ｐｐｍ  （ｄ，  −ＣＣＨ＝，  １Ｈ），  ７．３−７．６  ｐｐｍ  （ｍ，  −ＨＣ＝ＣＨＣ６Ｈ５，  ６Ｈ）．
【００５５】
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォーム及びフィルム合成：
イソシアネート（ＮＣＯ）プレポリマーが、４２モル％ヒドロキシル（ＯＨ）含有量を有する、ＨＰＥＤ、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ＨＣＡ又はＣＡ、及びヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）の適切なモル比で、合成された。ＨＰＥＤ、ＴＥＡ、及びＨＣＡ又はＣＡの残りのモル当量のを用いてＯＨ混合物を調製した。フォーム発泡を誘導するため、発泡剤（触媒、界面活性剤、脱イオン水、及びＥｎｏｖａｔｅ）を、スピードミキサー（ＦｌａｃｋＴｅｋ、Ｉｎｃ．、Ｌａｎｄｒｕｍ、ＳＣ）を使用してＮＣＯ−プレポリマー及びＯＨ混合物と混合した。
【００５６】
次いで、フォームを５０℃で５〜１０分間硬化させ、室温に冷却した後、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）又は逆浸透（ＲＯ）水中で１５分間サイクルで洗浄した。乾燥するまで、精製したフォームを凍結乾燥した。
【００５７】
ＳＭＰフィルムは、フォームと同じモノマー組成を用いて、ただし界面活性剤、脱イオン水、又はＥｎｏｖａｔｅ（登録商標）を用いずに合成した。図１２は、これらの研究において合成されそして特徴付けられたＳＭＰ組成物を示す。
【００５８】
ＳＭＰフォーム密度：
ＳＭＰフォーム密度（ｎ＝３）は、ＡＳＴＭ規格Ｄ−３５７４に従って、フォームの最上部、中間部、及び底部から切り取ったフォームブロックについて定量した。フォームブロック質量は、重量分析計を使用して測定され、長さ、幅、及び高さの値は、デジタルノギスを使用してサンプルあたり３回測定された。密度は、質量を体積で割ったものとして計算された。
【００５９】
ＳＭＰフォームの孔サイズ及び構造：
孔サイズを評価するために、各スライス組成物から軸方向（フォーム上昇に対して平行）及び横方向（フォーム上昇に対して垂直）の発泡方向において薄いスライス（約１ｍｍ、ｎ＝３）を切り取った。サンプルをカーボンブラックテープでサンプルホルダーにマウントし、２０ｍＡで６０秒間スパッタコートした（Ｃｒｅｓｓｉｎｇｔｏｎ  Ｓｐｕｔｔｅｒ  Ｃｏａｔｅｒ（登録商標）、Ｔｅｄ  Ｐｅｌｌａ、Ｉｎｃ．  Ｒｅｄｄｉｎｇ、ＣＡ）。サンプルを、Ｊｅｏｌ  ＮｅｏＳｃｏｐｅ  ＪＣＭ−５０００走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（登録商標）（Ｎｉｋｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｉｎｃ．、Ｍｅｌｖｉｉｌｌｅ、ＮＹ）を使用して画像化した。ラインは、各画像の中心を通って引かれた。ＩｍａｇｅＪソフトウェアを使用して、前記ライン上の５つの無作為に選択された細孔について細孔サイズを測定した。
【００６０】
ＳＭＰフォームの熱転移：
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、湿潤条件下及び乾燥条件下（ｎ＝５）で測定された。乾燥Ｔｇを測定するために、フォームサンプル（３〜８ｍｇ）を切断しそして試験前に乾燥剤と共に貯蔵した。以下のプログラムを用いて、各組成物のサーモグラムを得るため、Ｑ−２００  ＤＳＣ（登録商標）（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｉｎｃ．、Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ、ＤＥ）を用いた。：
（１）温度を１０℃・分−１で−４０℃に下げ、２分間等温的に保持した、
（２）１０℃・分−１で温度を１２０℃に上昇させ、２分間等温的に保持した、
（３）１０℃・分−１で温度を−４０℃に低下させ、２分間等温的に保持した、
（４）１０℃・分−１で温度を１２０℃に昇温させた。
熱転移曲線の変曲点を用いて第２の加熱サイクルから乾燥Ｔｇを記録した。ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）ソフトウェア（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｉｎｃ．、ニューキャッスル、ＤＥ）を利用して変曲点を決定した。
【００６１】
湿潤Ｔｇ測定のために、フォームサンプル（３〜８ｍｇ）を５０℃の逆浸透（ＲＯ）水中に５分間浸して完全に可塑化させた。サンプルを水から取り出し、実験室用ワイプでプレス乾燥し、秤量し、そして通気孔付きアルミニウム蓋を有するアルミニウム皿に入れた。サンプルを１０℃・分−１で−４０℃まで冷却し、それらを２分間等温的に保持するため、Ｑ−２００  ＤＳＣを使用した。次にサンプルを１０℃・分−１で８０℃に加熱した。サーモグラムを生成し、熱転移の平均変曲点を使用して湿潤Tｇを決定するために、ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓソフトウェアが使用された。
【００６２】
本願の最後における様々な実施例はTg、例えば乾燥Ｔｇ及び湿潤Ｔｇ、を取り扱う。これらの用語は、直前の２段落に沿って解釈されるべきである（すなわち、本明細書で使用される場合、乾燥及び湿潤Ｔｇは、直前の２段落に記載された方法を使用して決定されるべきである）。
【００６３】
体積回復：
円筒状発泡体サンプル（ｎ＝３、直径＝４ｍｍ、長さ＝１０ｍｍ）を調製し、安定化直径２０３．２０μｍのニッケル−チタンワイヤ（ＮＤＣ、カリフォルニア州フレモント）をその長さに沿って各サンプルの中心に通した(threaded)。フォームサンプルを、ＳＴ１５０−４２ステントクリンパ（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、Ｆｌａｇｓｔａｆｆ、ＡＺ）を用いてそれらの可能な限り小さい直径まで半径方向にクリンプした。サンプルを１００℃に加熱し、１５分間等温的に保持し、そして室温に冷却することによって捲縮(crimped)形態にプログラムした。ＩｍａｇｅＪ（登録商標）ソフトウェア（ＮＩＨ、ベセスダ、メリーランド州）を用いて各サンプルについて初期フォーム直径を測定した。捲縮フォームを３７℃の水浴中に入れ、３０秒ごとに７分まで画像を撮影した。ＩｍａｇｅＪ（登録商標）を使用して、フォームの長さに沿って５つの等間隔の位置で各時点でフォーム直径を測定した。パーセント体積回復率は、等式１を用いて計算した。
【数１】
2020506249.tif 000003
Eq. 1
【００６４】
細胞相互作用：
細胞の付着及び拡散を評価するのに、ヒト皮膚線維芽細胞（ＨＤＦ、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、Ｉｎｃ．、カリフォルニア州サンディエゴ）を使用した。低血清増殖サプリメント（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）及び１％ペニシリン−ストレプトマイシン（Ｐ／Ｓ、Ｇｉｂｃｏ）を補充した培地１０５（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ）を用いて３７℃／５％ＣＯ２でin  vitro培養を行った。継代３代目に細胞を使用した。
【００６５】
ＳＭＰフィルムを直径６ｍｍのシリンダーに切断し、７０％エタノール中で一晩インキュベートし、続いて滅菌リン酸緩衝食塩水で洗浄すること（ＰＢＳ、３回洗浄）により滅菌した。陰性細胞付着コントロールとして、９６ウェル組織培養ポリスチレン（ＴＣＰＳ）プレートにおけるウェルをＰＢＳ中の無菌５％ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）でブロックした。未修飾ＴＣＰＳウェルは陽性細胞付着コントロールとして働いた。ＨＤＦを、ＳＭＰフィルムを含むウェルに５，０００細胞ｃｍ−１で播種した。播種した細胞を３７℃／５％ＣＯ２で７２時間まで培養した。培地は２及び３６時間で交換された。２時間後及び７２時間後に、細胞の付着及び増殖を定性的に評価するため、明視野画像を得た。代表的な画像は、ニコンのＥｃｌｉｐｓｅ  ＴＥ２０００−Ｓ（登録商標）を使用して得られた。ここで、１試験片につき４視野、及び１サンプルタイプにつき３試験片であった。
【００６６】
抗菌特性：
抗菌特性の初期測定値を得るために、ＳＭＰフィルムを直径６ｍｍの円筒に切断した。抗菌特性を経時的に特徴付けるために、サンプルをＰＢＳ中、３７℃で０、１０、２０、又は３０日間インキュベートした。その後、細胞相互作用のセクションに記載されているようにフィルムを滅菌した。大腸菌（Ｅ．  ｃｏｌｉ）及びＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ（Ｓｔａｐｈ．ｅｐｉ．）を５ｍｌのLB培地溶原性ブロス(lysogeny  broth)（ＬＢ）中で３７℃で一晩増殖させた。その後、５００μＬを各一晩培養物から取り出し、１０ｍＬの新鮮なＬＢ中で光学密度（Ｏ．Ｄ．）０．６まで増殖させた（すなわち、細菌が対数増殖期に入るまで）。Ｔｅｃａｎプレートリーダーを用いてＯ．Ｄ．を測定した。サンプルを滅菌９６ウェルプレートに入れ、１００μＬの細菌溶液を各サンプルの表面にピペットで移した。薬物ベースの抗菌性コントロールを提供するため、コントロールＳＭＰフィルムをＰ／Ｓ中に一晩浸した。サンプルを細菌と共に３７℃で１時間インキュベートし、次いでボルテックスして付着細菌を除去した。細菌溶液を新鮮なＬＢ中で１０６倍希釈し、そして３７℃で一晩ＬＢ寒天プレート上にプレーティングした。各試験片プレーティング領域の画像を得た。コロニー形成単位（ＣＦＵ）密度は、コロニーの数をカウントすること、及びプレーティング面積で割ることによって測定した。
【００６７】
統計：
データは平均±標準偏差として報告されている。ｐ＜０．０５において受け入れられた統計的有意性を決定するため、スチューデントのｔ検定を使用した。
【００６８】
実施形態は、２つのルートを介してＳＭＰフォームへのＣＡ、蜂蜜ベースのフェノール酸、の首尾よい組み込みを実証する。得られたフォームは、出血抑制のための止血剤におけるそれらの使用に理想的である調整可能な熱転移及び形状回復特性を提供しながら、コントロールＳＭＰの望ましい多孔質構造を保持する。すなわち、ＣＡベースのＳＭＰは、極限の戦場条件下でのそれらの貯蔵を可能にするための高乾燥Ｔｇで、及び体温で血液にさらされたときにそれらの迅速な形状回復を可能にするための低湿潤Tgで、設計されている。さらに、ＣＡベースのＳＭＰは、体温で生理食塩水中に３０日間保存した後でも、ペニシリン／ストレプトマイシンベースの治療に匹敵するレベルまで細菌増殖を効果的に低減しながら、高い細胞適合性を有する。全体として、実施形態は、使いやすく、生体適合性があり、そして抗菌性である止血デバイスを提供する。フェノール酸のさらなる利点は、それらの抗酸化特性である。フェノール酸は、フリーラジカルを除去し(scavenge)、酸化を減らす水素供与基を含有する。これは、酸化分解を受けやすいＳＭＰフォームにとって理想的である。言い換えれば、ペンダントフェノール酸を生物耐久性インプラントにおいて使用することができる。例えば、生体耐久性である閉塞性フォーム（例えば、閉塞性動脈瘤用フォーム）は、再開通―ヒドロゲル及びコイルベースの動脈瘤治療で経験された問題―を防ぐのに役立つ。
【００６９】
実施形態の例を以下に記載する。
【００７０】
実施例１は、組み込まれた抗菌剤を有する形状記憶ポリマー組成物を包含する。
【００７１】
［８９］実施例２は、実施例１のデバイスを包含する。ここで、前記抗菌剤は、（ａ）及び（ｂ）のうちの少なくとも一方を介してポリマー主鎖に化学的に組み込まれる。：
（ａ）前記抗菌剤上のヒドロキシル、カルボン酸、又はアミンと前記主鎖（backbone）との直接反応、及び
（ｂ）ペンダント抗菌化学種(species)を生成するため、重合前にポリウレタンモノマー又はマクロマーを前記抗菌剤と反応させること。
【００７２】
実施例３は、実施例１のデバイスを包含する。ここで、前記抗菌剤は前記ポリマー中に物理的に組み込まれている。
【００７３】
実施例４は、実施例１のデバイスを包含する。ここで、前記抗菌剤は前記ポリマーを表面処理するために利用される。
【００７４】
例えば、前記ポリマーのバルクを改質するのではなく、一実施形態は表面を抗菌剤で官能化する。これはポリマーのバルクな物理的／機械的特性を維持するが、フォームの表面に抗菌剤を配合することを可能にする。
【００７５】
実施例５は、実施例１のポリマー組成物を包含する。ここで、ＳＭＰフォーム用のモノマーは、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン、ブタンジオール、ブチンジオール、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’テトラキス（ヒドロキシルプロピレン）エチレンジアミン（ＨＰＥＤ）からなる群から選択され、及び前記抗菌剤は、フェノール酸、蛍光染料、及び銀からなる群から選択される。
【００７６】
例示的なネットワークは、ペンダント抗菌基を有するトリオールを生成するための、ＨＰＥＤと、カルボン酸基を有する抗菌剤との間の反応を包含する。バルク全体にわたってペンダント抗菌基を有するポリウレタンを製造するため、抗菌トリオールはＨＤＩ、ＴＥＡ、及びＨＰＥＤを有するポリウレタンネットワークに組み込まれる。
【００７７】
実施例６は、実施例１からのポリマーフォームを、凍結乾燥、相分離、エマルション発泡／テンプレート化、又は物理的発泡(blowing)を包含するがこれらに限定されないプロセスのうちの１つ又は組み合わせによって多孔質構造又はフォームにする方法を含包含する。
【００７８】
実施例７は、皮下インプラント、動脈瘤充填デバイス、末梢充填デバイス、創傷被覆材、骨移植片等を包含するがこれらに限定されない、医療器具の製造において及び医療材料として使用できる、実施例１及び６のポリマーを包含する。
【００７９】
実施例１ａは、少なくとも１つの抗菌剤を包含する熱硬化性ポリウレタン形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを含むシステムを包含する。
【００８０】
実施例２ａは、ＳＭＰフォームが少なくとも１つの抗菌剤に化学的に結合している、請求項１ａに記載のシステムを包含する。
【００８１】
実施例３ａは、少なくとも１つの抗菌剤がフェノール酸を含む、請求項２ａに記載のシステムを包含する。
【００８２】
実施例４ａは、請求項３ａに記載のシステムを包含する。ここで、少なくとも１つのフェノール酸は、少なくとも桂皮酸、安息香酸、ゲンチシン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−クマル酸、バニリン酸、シリング酸、プロトカテク酸、没食子酸、フェルラ酸、シナプ酸、及びカフェイン酸のうちの少なくとも１つを包含する。
【００８３】
実施例５ａは、請求項４ａに記載のシステムを包含する。ここで、少なくとも１つのフェノール酸は、ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合しているペンダント基である。
【００８４】
本明細書で使用されるペンダント(pendant)基（時々pendentと綴られる）又は側鎖基(side  group)は、長鎖分子の骨格に付着した分子又は分子のグループである。通常、この「長鎖分子」はポリマーであろう。ペンダント基は、それらがオリゴマーでもポリマーでもないので、ペンダント鎖とは異なる。例えば、フェニル基はポリスチレン鎖上のペンダント基である。
【００８５】
実施例５ａの別のバージョンは、請求項４ａのシステムを包含する。ここで、前記少なくとも１つのフェノール酸は、ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合したペンダント構造である（鎖状になっていてもいなくてもよい１つ以上の分子）。
【００８６】
実施例６ａは、請求項５ａに記載のシステムを包含する。ここで、前記ペンダント基は、エステルを介し前記ポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合している。
【００８７】
例えば、図２（Ｂ）は、エステル結合を介してポリウレタン鎖に化学的に結合したペンダント基（ＣＡ）の一例を示す。
【００８８】
実施例７ａは、請求項６ａに記載のシステムを包含する。ここで、ＳＭＰフォームは、４０℃超の乾燥ガラス転移（Ｔｇ）、及び３０℃未満の湿潤Ｔｇを有する。
【００８９】
他の実施形態は、３５、３７、３９、４２、４５、４７又は５０℃超の乾燥Ｔｇ、及び３４、３２、２８、又は２６℃い満の湿潤Ｔｇを有してよい。
【００９０】
実施例８ａは、請求項２ａに記載のシステムを包含する。ここで、前記少なくとも１つの抗菌剤がカルボン酸基を包含する。
【００９１】
実施例８ａの別のバージョンは、請求項２ａに記載のシステムを包含する。ここで、前記少なくとも１つの抗菌剤がアミン基を包含する。
【００９２】
実施例８ａの別のバージョンは、請求項２ａに記載のシステムを包含する。ここで、前記少なくとも一つの抗菌剤が、：
（ａ）アミン基を包含する第１の抗菌剤、及び
（ｂ）カルボン酸基を包含する第２の抗菌剤、
を包含する
【００９３】
実施例９ａは、請求項１ａのシステムを包含する。ここで、ＳＭＰフォームは、前記少なくとも１つの抗菌剤の周りに物理的に架橋されている。
【００９４】
例えば、前記薬剤(agent)は、化学的にポリウレタン鎖に結合されなくてもよいが、フォームに形状記憶特性を与えるように、そして鎖に化学的に結合していない薬剤を物理的に保持するように鎖を架橋してもよい。フォームがそのプログラムされた一次形状を（その圧縮された二次形状から）を回復するにつれて、薬剤は放出され得る。
【００９５】
実施形態はまた、ＳＭＰは、両方とも、（ａ）いくつかの抗菌剤の周囲で物理的に架橋し、（ｂ）化学的に結合したペンダント抗菌性基を包含する。
【００９６】
実施例１０ａは、
第２のＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学結合したペンダント基であるフェノール酸を包含する熱硬化性ポリウレタンの第２のＳＭＰフォームと、
第３のＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学結合したペンダント基であるフェノール酸を包含する熱硬化性ポリウレタンの第３のＳＭＰフォームと、
を含む、請求項１ａに記載のシステムを包含し、ここで、
（ａ）前記ＳＭＰフォームは第１のフォームを含み、
（ｂ）前記第１、第２、及び第３のＳＭＰフォームはすべて密封キットに封入されている。
【００９７】
実施形態は、多くの様々な形態ファクタで提供される。いくつかの実施形態は、出血部位に互いに独立して適用することができる１つ以上のＳＭＰフォーム片を包含する。他の実施形態は、それらの除去を容易にするのを助けるために複数のフォーム片を一緒につなぎ合わせてもよい。例えば、一実施形態は、それぞれ単一のバックボーンに沿って配置された第１及び第２のＳＭＰフォームを包含する。骨格は、金属、布、紐、縫合糸、又はポリマーフィラメントであり得る。スポンジは、フォームをバックボーンに固定するのを助け、バックボーンに沿ってフォームのいずれのすべりを制御するのを助けるために、ＳＭＰフォームの両側に布、ダクロン、又はＰＴＦＥプレジット(pledgets)を有することができる。プレジットは、プレジットに隣接するバックボーンに結び目を単に結ぶことによって固定されてもよい。また、これは、開業医（例えば手術室の外科医）が外傷性／緊急状態で創傷内に迅速に配置された一連の泡を迅速に除去するのを助け得る（例えば現場の兵士を治療する衛生兵、又は地域における銃弾による創傷を治療する緊急医療技師）。フォームはガーゼと結合することがある。ガーゼは、フォームがそれに結合されるガーゼのストリップであり得る。しかしながら、ガーゼは、複数のフォームを包含するガーゼポーチであってもよく、ポーチ全体が創傷内に配置される（そして、その後、すべてのフォームが単一のパウチ内に保持されていることを考慮して後で容易に回収される）。フォーム片自体は、ペレットとして系背することができる（規則的又は不規則な形状、１つ又は複数、円筒形、円錐形、及び／又は平面のシート）。ペレットは創傷内に配置されてもよく、それらのペレットは互いに結合されてもされなくてもよい。他の実施形態は、１つ以上のフォームをニチノール(Nitinol)コイルのようなバックボーンに結合してもよく、次いで、動脈瘤、閉塞されることが望まれる末梢血管、中隔壁の空隙などに展開され得る。他の実施形態は、遊離フォームをカテーテルから内部出血部位に単純に配置することを含む。他の実施形態は、任意の出血部位又はユーザが制御（例えば、除去）したい液体を含む任意の部位に独立して配置することができる単一の大きなフォームを包含する。
【００９８】
実施例１１ａは  以下：
第１の反応生成物を形成するため、第１のポリオール部分を抗菌剤と反応させるステップと、
第２の反応生成物を形成するため、前記第１の反応生成物の第１の部分を第２のポリオール部分及びイソシアネートと反応させるステップと、
第３の反応生成物を形成するため、前記第２の反応生成物を前記第１の反応生成物の第２の部分及び第３のポリオール部分と反応させるステップと、
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するため、前記第３の反応生成物を発泡剤と混合するステップと、
を含む方法であって、
前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームである、方法を包含する。
【００９９】
例えば、図１（ルートＢ）を参照。図１（ルートＢ）は、
第１の反応生成物（ルートＢのラインからＨＣＡ）を形成するため、第１のポリオール部分（ルートＢのライン１からＨＰＥＤ）を抗菌剤（ＣＡ）と反応させるステップと、
第２の反応生成物（ルートＢのライン２からプレポリマ―）を形成するため、前記第１の反応生成物（ルートＢのライン２からＨＣＡ）の第１の部分を第２のポリオール部分（ルートＢのライン２からＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ）及びイソシアネート（ルートＢのライン２からＨＤＩ）と反応させるステップと、
第３の反応生成物を形成するため、前記第２の反応生成物（プレポリマ―）を前記第１の反応生成物（ルートＢのライン３からＨＣＡ）の第２の部分及び第３のポリオール部分（ルートＢのライン３からＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ）と反応させるステップと、
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するため、前記第３の反応生成物を発泡剤と混合するステップと、
を包含し、ここで、前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームである。
【０１００】
実施例１１ａの別のバージョンは、
前記第１の反応生成物として抗菌モノマーを形成するため、第１のポリオール部分（ＨＰＥＤ又はいくつかの他のポリオール）と、抗菌剤（ＣＡ又はいくつかの他の薬剤）とを反応させるステップと、
第２の反応生成物（プレポリマー）を形成するため、前記第１の反応生成物の第１の部分と、第２のポリオール部分（ＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ及び又はいくつかの他のポリオール）及びイソシアネート（ＨＤＩ又はいくつかの他のイソシアネート）とを反応させるステップと、
前記第２の反応生成物（プレポリマー）と、前記第１の反応生成物の第２の部分及び第３のポリオール部分（ＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ又はいくつかの他のポリオール）とを反応させるステップと、及び
それに応答して、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するステップと、
を包含し、ここで、前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームである。
【０１０１】
一実施形態において、反応の「Ａ側」(side  A)部分は、ヒドロキシル成分、例えばＨＰＥＤ、ＴＥＡ、ＨＣＡ、ＣＡ、及び水に加えてこれらの組み合わせ、を包含する。反応の「Ｂ側」(side  Ｂ)部分は、上述したプレポリマー（プレポリマーを未反応イソシアネートを含有する）を包含する。Ａ側及びＢ側は混合され、フォーム発泡反応が起こる。
【０１０２】
第１のポリオール部分及び第２のポリオール部分について上記で述べることにより、これらの部分は単一のポリオールの２つの部分であり得るか、又は互いに異なる２つ（又はそれ以上）のポリオールを包含し得る。
【０１０３】
実施例１２ａは請求項１１ａに記載の方法を包含し、ここで、前記少なくとも１つの抗菌剤がフェノール酸を包含する。
【０１０４】
実施例１３ａは請求項１２ａに記載の方法を包含し、ここで、前記フェノール酸が、ケイ皮酸、安息香酸、ゲンチジン酸、４−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−クマル酸、バニリン酸、シリンガ酸、プロトカテク酸、没食子酸、フェルラ酸、シナプ酸、及びカフェイン酸のうち少なくとも１つを包含する。
【０１０５】
実施例１４ａは、第１の反応生成物を形成するため、第１のポリオール部分を抗菌剤と反応させるステップが、前記抗菌剤のエステル化を含む。
【０１０６】
例えば、図１のルートＢのライン１はエステル化の１実施例を描く。
【０１０７】
実施例１５ａは請求項１１ａに記載の方法を包含し、ここで、前記第１の反応生成物がトリオールを含む。
【０１０８】
実施例１６ａは請求項１６ａに記載の方法を包含し、ここで、
前記第１、第２、及び第３のポリオール部分の少なくとも１つは、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジエタノールアミン、ブタンジオール、ブチンジオール、及びＮ、Ｎ、Ｎ‘、Ｎ’テトラキス（ヒドロキシルプロピレン）エチレンジアミン（ＨＰＥＤ）のうちの少なくとも１つを包含し、
前記イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、及びイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）のうちの少なくとも１つを包含する。
【０１０９】
実施例１７ａは請求項１６ａに記載の方法を包含し、ここで、前記抗菌剤が、フェノール酸、蛍光染料、及び銀のうちの少なくとも１つを包含する。
【０１１０】
実施例１８ａは請求項１７ａに記載の方法を包含し、ここで、抗菌剤がカルボン酸基を包含する。
【０１１１】
実施例１９ａは請求項１８ａに記載の方法を包含し、ここで、前記抗菌剤が、前記ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合したペンダント基である少なくとも１つのフェノール酸を包含する。
【０１１２】
実施例２０ａは請求項１９ａに記載の方法を包含し、ここで、前記ペンダント基がエステルを介して前記ポリウレタンポリマー鎖に化学的に結合している。
【０１１３】
実施例２１ａは請求項１１ａに記載の方法を包含し、ここで、前記第２の反応生成物が、前記ＳＭＰフォームの重合前に形成されたプレポリマーである。
【０１１４】
本明細書中で使用される場合、用語「プレポリマー」とは、中間体分子量状態に反応したモノマー又はモノマーのシステムをいう。この材料は、反応性基によってさらに重合して完全に硬化した高分子量状態にすることができる。そのため、反応性ポリマーと未反応モノマーとの混合物もプレポリマーと呼ぶことができる。用語「プレポリマー」及び「ポリマー前駆体」は交換してもよい。
【０１１５】
一実施形態では、プレポリマーは未反応イソシアネートを包含する。
【０１１６】
実施例２２は、以下：
第１の反応生成物を形成するため、第１のポリオール部分を第１の抗菌剤部分及びイソシアネートと反応させるステップと、
第２の反応生成物を形成するため、前記第１の反応生成物を第２のポリオール部分及び第２の抗菌剤部分と反応させるステップと、
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するため、前記第２の反応生成物を発泡剤と混合するステップと、
を含む方法であって、
前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームであり、
前記第１の反応生成物は、前記SMPフォームの重合前に形成されたプレポリマーである、方法を包含する。
【０１１７】
例えば、図１のルートＡは、
第１の反応生成物（例えば、ルートＡのライン１のプレポリマ）を形成するため、第１のポリオール部分（ルートＡのライン１のＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ）を第１の抗菌剤部分（例えば、ルートＡのライン１のＣＡ）及びイソシアネート（例えば、ルートＡのライン１のＨＤＩ）と反応させるステップと、
第２の反応生成物を形成するため、前記第１の反応生成物を第２のポリオール部分（ルートＡのライン２のＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ）及び第２の抗菌剤部分（例えばルートＡのライン２のＣＡ）と反応させるステップと、
形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するため、前記第２の反応生成物を発泡剤と混合するステップと、
を含む方法であって、
前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームであり、
前記第１の反応生成物は、前記SMPフォームの重合前に形成されたプレポリマーである、方法を包含する。
【０１１８】
実施例２２の別のバージョンは、例えば、図１のルートＡは、
第１の反応生成物（例えば、プレポリマー）を形成するため、第１のポリオール部分（ＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ又はいくつかの他のポリオール）を第１の抗菌剤部分（例えば、ＣＡ又はいくつかの他の抗菌剤）及びイソシアネート（例えば、ＨＤＩ又はいくつかの他のイソシアネート）と反応させるステップと、
第２の反応生成物を形成するため、前記第１の反応生成物を第２のポリオール部分（ＨＰＥＤ及び／又はＴＥＡ又はいくつかの他のポリオール）及び第２の抗菌剤部分（例えばＣＡ又はいくつかの他の抗菌剤）と反応させるステップと、
それに応答して、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームを形成するステップと、
を含む方法であって、
前記ＳＭＰは熱硬化性ポリウレタンＳＭＰフォームであり、
前記第１の反応生成物は、前記SMPフォームの重合前に形成されたプレポリマーである、方法を包含する。
【０１１９】
実施例２３は請求項２２ａに記載の方法を包含し、ここで、前記抗菌剤が前記ＳＭＰフォームのポリウレタンポリマー鎖に化学結合したペンダント基を形成する少なくとも１つのフェノール酸を包含する。
【０１２０】
したがって、臨床的に利用可能な多くの止血剤にもかかわらず、制御されていない出血が外傷に関連する死亡の主な原因である。形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）フォームは、止血剤として使用するための、出血部位への送達を可能にするための形状回復、生体適合性、及び迅速な血液凝固を包含する、いくつかの望ましい特性を有する。この材料システムについてさらに詳しく述べるために、現在の研究は、蜂蜜ベースの抗菌剤であるフェノール酸をＳＭＰフォームに組み込むことを目的としている。出願人は、匹敵する孔構造及び保持された細胞適合性を有するフォームを提供するため、ケイ皮酸（ＣＡ）をＳＭＰ合成におけるモノマーとして利用できることを示した。ＣＡの追加は、臨床的に関連のある範囲内で熱特性及び形状記憶特性を調整することを可能にした。さらに、改質フォームは、グラム陽性菌及びグラム陰性菌に対して初期及び持続的な抗菌作用を示した。これらの多機能スキャフォールドは、現在の出血治療を改善するための止血剤としての使用の可能性を実証し、そしてＳＭＰフォームの生物学的及び材料特性を調整する際の新しいツールを提供する。
【０１２１】
本発明の実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。網羅的であること、又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。関連技術の当業者は多くの修正及び変形が上記の教示に照らして可能であることを理解することができる。当業者であれば、図に示されている様々な構成要素に対する様々な同等の組み合わせ及び置換えを認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ添付の特許請求の範囲によって限定されることが意図されている。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2020506249.tif 000017
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