JP5492097B2 - 手首、手及びその他の靱帯置換術又は修復術のために適切なバイオステープル - Google Patents

Description

［関連出願］
本出願は、参照により本明細書に全文が記載されているかのようにその内容が本明細書に組み入れられる、２００８年２月２２日に出願された米国特許仮出願第６１／０３０，７６８号明細書の優先権の利益を主張するものである。

［発明の分野］
本発明は、移植可能な医療用構造体に関する。

骨格系内の機能不全組織を修復又は置換するための移植型体内プロテーゼデバイスの使用によって、複雑な生体力学的な課題が引き起こされる。課題の１つは、復元部位について生体組織へのデバイスの機械的性能に優れた取付けを実現するということにある。取付強度は、手術直後の期間中、及び長期間に及ぶ段階的リハビリテーション中に体内（ｉｎ ｖｉｖｏ）で発生する負荷に抵抗できる必要がある。術後の負荷は、一般には、取付強度が修復過程に相まって高まることを可能にするために、固定化プロトコルによって管理される。リハビリテーションの負荷は、典型的には、修復された構造が十分な機械的性能を獲得した状態で加えられる。効果的な取付け手法としては、回復期間中の正しい位置決めを維持するために外科的な処置中における迅速な取付けを達成することが必要とされる。

本発明の実施形態は、コラーゲン性生体適合性ステープル（バイオステープル）を形成する頂部と、互いに対向する２本の脚部を有するコラーゲン繊維とを備える医療用構造体に関するものである。当該バイオステープルは、例えば、任意の側副靱帯等のように、手首又は手における任意の靱帯修復術／置換術用として使用できる。本発明の一実施形態は、特に、舟状月状靱帯修復術若しくは置換術、及び／又は内側側副靱帯修復術若しくは置換術に適している。

一実施形態は、頂部と互いに対向する２本の脚部とを有するコラーゲン繊維を備える生体適合性構造体を含んだバイオステープルに関するものである。これらの脚部は、バイオステープルの構造体を適所に取付け可能とするように、各骨のトンネルの壁面又はスリーブに摩擦係合する構成となっている。

コラーゲン繊維は、１つの配列内の実質的に平行な重合コラーゲン繊維となるように整列させることができる。コラーゲン繊維は、ノルジヒドログアイアレチン酸（ＮＤＧＡ）重合コラーゲン繊維を含んでいてもよい。乾燥構造体又は部分的水和構造体の脚部が、移植前に対応する骨のトンネルの断面積に対して約８０％〜９９％の間にある断面積を有しているとよい。

一実施形態では、１つの配列内の実質的に平行な繊維が、隣接する繊維を相互にぴったりと接触させるようにまとめて圧縮された約１０本〜２００本の間の細長い繊維を含んでいる。これらの繊維は、任意で、例えばＮＤＧＡ処理ゼラチン等のゼラチン材料を使用することによって、まとめて保持されてもよい。

さらに他の実施形態は、（ａ）下方に延びる各脚部に融合しかつ互いに対向する末端部分とともに頂部を有しており、コラーゲン繊維を含み、体外（ｅｘ ｖｉｖｏ）及び体内でその形状を実質的に保持するために十分な剛性を有する移植可能な構造体と、（ｂ）内部に該構造体を密封可能に封入する無菌包装とを含む医療用キットに関する。

さらに他の実施形態は、医療用構造体を製造する方法に関する。本方法は、（ａ）複数のバラバラな細長いコラーゲン繊維を１つの束に集める工程と、（ｂ）移植前後にコラーゲン繊維の形状を実質的に保持するために十分な剛性を有するように、コラーゲン繊維を、頂部及び互いに対向しかつ下方に延びる２本の脚部を有する構造体として形成する工程とを含んでいる。

本発明のまた別の特徴、利点及び詳細は、当業者であれば、以下の図面及び実施形態に関する詳細な説明を読むことにより理解できるが、当該説明は単に本発明を例示することを目的としている。

本発明の実施形態における典型的なバイオステープルの正面図である。 本発明の実施形態におけるバイオステープルの他の典型的な実施形態の概略正面図である。 本発明の実施形態におけるバイオステープルの他の典型的な実施形態の概略正面図である。 本発明の実施形態にて、典型的な治療部位を示している手及び手首の図である。 本発明の実施形態にて、内側側副靱帯として適所に設けられたバイオステープルの図である。 本発明の一実施形態にて、舟状月状靱帯として適所に設けられたバイオステープルの図である。 本発明の実施形態にて、骨のトンネルと整列させた状態のバイオステープルの分解斜視図である。 本発明の実施形態にて、水圧留め用の各骨のトンネル内に位置するバイオステープルの末端の断面図である。 本発明の一実施形態にて、骨のトンネル内に取付けるための対応するスリーブ内に配置された脚部を備えたバイオステープルの拡大概略図である。 本発明の一実施形態にて、骨のトンネル内に取付けるための固定材料（例、注入可能な骨セメント）内に配置された脚部を備えたバイオステープルの一部分の拡大概略図である。 本発明の実施形態にて、バイオステープルを形成するために使用できる典型的な繊維の図である。 本発明の実施形態にて、束又は１つの配列に整列させられた繊維の図である。 本発明の実施形態にて、束又は１つの配列に整列させられた繊維の図である。 本発明の実施形態にて、繊維形成ホルダーに通して引くための糸のループ状部分内に保持された繊維の束の図である。 本発明の実施形態にて、繊維の中間部分を取り囲んでいる糸を備えるホルダーの底部の拡大概略図である。 本発明の実施形態にて、繊維の対向する末端部分を一緒に推し進めるために、ホルダー内の通路又はトンネルに通して繊維の束を引くための一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、繊維の対向する末端部分を一緒に推し進めるために、ホルダー内の通路又はトンネルに通して繊維の束を引くための一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、繊維の対向する末端部分を一緒に推し進めるために、ホルダー内の通路又はトンネルに通して繊維の束を引くための一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、繊維の対向する末端部分を一緒に推し進めるために、ホルダー内の通路又はトンネルに通して繊維の束を引くための一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、繊維の対向する末端部分を一緒に推し進めるために、ホルダー内の通路又はトンネルに通して繊維の束を引くための一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープルの型の上面側斜視図である。 図１３Ａに示した型の上面図である。 本発明の実施形態にて、ステープル形状を形成するために図１３Ａに示した型のトンネルに通して繊維の束を引くために使用できる一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープルの形状を形成するために図１３Ａに示した型のトンネルに通して繊維の束を引くために使用できる一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープルの形状を形成するために図１３Ａに示した型のトンネルに通して繊維の束を引くために使用できる一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープルの形状を形成するために図１３Ａに示した型のトンネルに通して繊維の束を引くために使用できる一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープルの形状を形成するために図１３Ａに示した型のトンネルに通して繊維の束を引くために使用できる一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープルの形状を形成するために図１３Ａに示した型のトンネルに通して繊維の束を引くために使用できる一連の作業を示す図である。 本発明の実施形態にて、液槽中に入れる準備が整った状態で、トンネル内に複数の繊維束を保持している型の拡大概略図である。 本発明の実施形態にて、図１５に示した液槽内及び真空システムの内側に配置された繊維束を備える型を示す図である。 本発明の実施形態にて、ステープル形状を保持できるように十分な剛性及び接着を有するように繊維を加工処理した後の繊維を備える型の概略図である。 本発明の実施形態にて、コラーゲン繊維のステープルの写真である。 本発明の実施形態にて、骨のトンネル内により容易に挿入するために先端終点を備える先細形状を形成するために切削された脚部の先端部分を備える、図１８に示したステープルの写真である。 本発明の実施形態における医療用キットの概略図である。

以下では、本発明の実施形態が図示されている添付の図面を参照しながら、本発明についてより詳細に説明する。しかしながら、本発明は様々な異なった形態で実施することができ、本明細書に記載した実施形態に限定されると見なすべきではない。むしろこれらの実施形態は、本開示が完全かつ完璧であり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えられるように提供されている。本発明の実施形態は、ヒト又は獣医学的使用のために特に適している。

類似の番号は、全体を通して類似の要素を意味する。図面では、所定の線、層、成分、要素又は機構の厚さは、明確さのために誇張される場合がある。破線は、他に特に規定しない限り、任意の機構又は作業を示している。

本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本発明を限定することは意図していない。本明細書で使用する単数形「１つの」及び「その」は、状況が明白に他のことを示さない限り、複数形を同様に含むことが意図されている。用語「〜を含む」及び／又は「〜を含んでいる」は、本明細書で使用する場合には、記載された機構、整数、工程、作業、要素、及び／又は成分の存在を意味するが、１つ以上の他の機構、整数、工程、作業、要素、成分、及び／若しくはそれらの群の存在又は追加を排除しないことをさらに理解されたい。本明細書で使用する用語「及び（並びに）／又は（若しくは）」は、関連する列挙された項目の１つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。本明細書で使用する、例えば「Ｘ〜Ｙの間」及び「約Ｘ〜Ｙの間」等の語句は、Ｘ及びＹを含むと理解すべきである。本明細書で使用する、例えば「Ｘ〜Ｙの間」等の語句は、「約Ｘ〜約Ｙの間」を意味する。本明細書で使用する、例えば「約Ｘ〜Ｙ」等の語句は、「約Ｘ〜約Ｙ」を意味する。

他に定めない限り、本明細書で使用する全ての用語（技術用語及び科学用語）は、本発明が属する当技術分野における当業者が一般に理解する意味と同一の意味を有する。さらに、例えば一般に使用される辞書類に記載されているような用語は、本明細書及び関連技術の状況におけるそれらの意味と一致する意味を有すると見なすべきであり、本明細書の中に明示的に記載されない限り、理想的又は過度に形式的な意味に解釈すべきではないと理解されたい。周知の機能又は構造は、簡潔さ及び／又は明瞭さのために詳細には記載されない可能性がある。

要素が他の要素の「上にある」、他の要素に「取り付けられている」、「結び付いている」、「連結している」、「接触している」等と言及される場合は、要素は他の要素の直接的に上にある、他の要素に取り付けられ、結び付き、連結し、若しくは接触してもよく、又は介在要素が存在してもよい。対照的に、要素が、例えば他の要素の「直接的に上にある」、他の要素に「直接的に取り付けられている」、「直接的に結び付いている」、「直接的に連結している」、「直接的に接触している」と言及される場合は、介在要素は存在していない。さらに、当業者であれば、他の機能に「隣接させて」配置されている構造又は機能についての言及は、該隣接機能の上に重なり、又は下にある部分を有してもよいことを理解できる。

用語「第１、第２」等は本明細書では様々な要素、成分、領域、層及び／又は区間を記載するために使用できるが、これらの要素、成分、領域、層及び／又は区間がこれらの用語によって限定されるべきではないと理解されたい。これらの用語は、１つの要素、成分、領域、層又は区間を、他の領域、層、又は区間から識別するためにのみ使用される。そこで、以下で考察する第１要素、成分、領域、層又は区間は、本発明の教示から逸脱せずに第２要素、成分、領域、層又は区間と称し得る。作業（又は工程）の順序は、他に詳細に指示しない限り、請求項又は図面に提示した順に限定されない。

用語「インプラント」及び「プロテーゼ」は、本明細書では（獣医学的若しくは医学的（ヒト）用途のための）哺乳動物被験者の自然腱、靱帯又は他の組織（の少なくとも一部分）を修復又は置換するために構成された製品を指定するために互換的に使用される。用語「移植可能な」は、患者の身体上若しくは体内に挿入される、埋め込まれる、移植される、又は他の場合には長期的に取り付ける、若しくは配置することができる。用語「組織」は、皮膚、筋肉、骨、又は他の細胞群を意味する。

用語「配列」は、典型的には、行列内におけるようにまとめて保持される細長い長手（例、実質的に平行な）方向に各繊維が密接にまとめて保持された各繊維を備える、行及び／又は列での繊維の配置を意味している。用語「柔軟性」は、いわゆる部材が砕けることなく屈曲可能である、又は折り曲げ可能であることを意味する。

用語「バイオステープル」は、１つの頂部と下方に延びる２本の脚部とを含み、かつ生体適合性を有する幾何的形状の構造体を意味する。用語「頂部」は、脚部間をつなぐ、又は懸架するステープルの頂上部分を意味する。バイオステープルは、一般的に又は実質的に「Ｕ」字形状を有していてもよい。用語「糸」は、天然若しくは合成材料の１本以上のストランド、繊維又はフィラメントを意味し、縫合糸、ワイヤー、ひも等を含む。

用語「乾燥（した）」は、構造体が完全に水和された場合に存在する量より実質的に少ない含水量を有することを意味する。用語「部分的（に）水和（された）」は、構造体及び／又は構造体の繊維が、周囲条件下で食塩液槽中に２４時間置いた後に体外で測定された場合に、完全に水和した含水量の約５０％未満、典型的には約７５％未満の含水量を有することを意味する。

コラーゲンは、任意の形状であってもよく、任意の起源由来であってもよい。コラーゲンは、同定されたコラーゲン遺伝子型のいずれか、例えば、腸線維形成コラーゲンＩ型、ＩＩ型及びＩＩＩ型、並びに例えばコラーゲンＶＩ型のような実質的に線維形成型である任意の他のコラーゲンであってもよい。コラーゲンは、酸可溶性コラーゲン又はペプシン可溶化コラーゲンであってもよい。コラーゲンは、試験管内（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）で合成された哺乳動物細胞由来であってもよい。コラーゲンは、分子工学により作製された構造体由来であってもよく、細菌、酵母又は任意の他の分子的に操作された細胞タイプによって合成できる。例えば、コラーゲンは、ナマコ真皮コラーゲン、ウシ、ヤギ、ブタ、ウマ若しくは他の適切な哺乳動物ドナー、例えば棘皮、分子工学によって作成されたコラーゲン、又はゼラチン（例えば、固体、ゲル、ヒドロゲル、液体、又は泡状を含む任意の適切な形状）等の海洋動物コラーゲンであってもよい。さらに、コラーゲンは、酸化する工程及び重合する工程の前に、プロテアーゼを用いて消化することができる。コラーゲンは、ミクロフィブリル、フィブリル、天然繊維、又は合成繊維の形状であってもよい。コラーゲンの「ミクロフィブリル」、「フィブリル」、「繊維」及び「天然繊維」は、腱内で見出される天然型構造を意味する。ミクロフィブリルは、直径が約３．５ｎｍ〜５０ｎｍの間である。フィブリルは、直径が約５０ｎｍ〜５０μｍの間である。天然繊維は、直径が５０μｍである。「合成繊維」は、形作られ、及び／又は化学的若しくは物理的に作り出され、又は天然型状態から変化させられている任意の繊維様材料を意味する。例えば、消化された腱から形成されたフィブリルの押出繊維は合成繊維であるが、哺乳動物から新しく採取された腱線維は天然繊維である。

当然ながら、合成コラーゲン繊維は、例えば微粒子、ヒドロキシアパタイト及びその他の鉱物相等の非コラーゲン性成分、又は組織増殖を促進する薬物を含むことができる。例えば、本組成物は、カーボンナノチューブ、亜鉛ナノワイヤー、ナノ結晶性ダイヤモンド、又は他のナノスケール微粒子、例えば、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、及びアパタイト鉱物等の大きな結晶状及び非晶性粒子を含有することができる。例えば、本組成物は、ビスホスホネート製剤、抗炎症ステロイド剤、塩基性線維芽細胞成長因子等の成長因子、腫瘍増殖因子β、骨形態形成タンパク質、血小板由来成長因子、及びインスリン様成長因子、例えば、フィブロネクチン及びヒアルロナン等の化学走化性因子、並びに例えばアグリカン、ビグリカン、及びデコリン等の細胞外マトリックス分子等の治療薬を含有することができる。例えば、参照によりその内容が本明細書で言及したかのように本明細書に組み入れられる米国特許第６，８２１，５３０号明細書を参照されたい。一実施形態では、本構造体（例、ステープル）は、細胞、組換え細胞、幹細胞等を含有することができる。上記又は他の材料の組み合わせは、本構造体に包埋でき、コーティングでき、及び／又はさもなければ取り付けることができる。

図１〜図３は、１つの頂部１５と、互いに間隔を空けて対向するとともに下方に延びる２本の脚部１６，１７とを備えたバイオステープル１０の実施例を示している。一実施形態では、図１に示したように、脚部１６，１７は、先細形状又は鋭角形状の最先端部分１８で終端している。図１〜図３は、ステープル１０が単一体であってもよいことを示している。図１はさらに、ステープル１０が丸みを帯びた対向する外縁部分を備える１つの実質的に水平な頂部を有してもよいこと、脚部１６，１７が頂部１５と実質的に直交して延びてもよいことも示している。図２は、脚部１６，１７が頂部１５の外縁部分から内向きに曲がってもよいことを示している。図３については、ステープル１０が曲線を成してもよいこと、例えば、頂部１５及び脚部１６，１７が実質的にアーチ形状を形成することを示している。典型的には、図示したように、ステープル１０は、脚部１６，１７が間隔をあけるように、開放底部を有している。脚部１６，１７は、実質的に同一の長さ及び実質的に一定の断面サイズを有するように示されている。しかしながら、脚部１６，１７については、一方が他方より短いように異なった長さを有してもよく、かつ各脚部１６，１７及び／又は頂部１５が異なった断面サイズ又は形状を有してもよい。典型的には、ステープルの脚部１６，１７は、実質的に円形の横断面（図７Ｂ）を有してもよいが、他の形状も使用できる。これに代わる幾何形状の例には、実質的に長方形、正方形、三角形等が含まれる。円形断面形状は、相当に正確な直径を備えて標的骨内に穿孔された骨トンネル１１０（図７Ａ）のために特に適している。

図４は、バイオステープル１０の使用によって利益を得ることのできる典型的な手及び／又は手首の治療部位を示している。当業者には理解されるように、バイオステープル１０は、他の場所において（単独で、又は他のデバイスとともに）使用するために同様に適合し得る。バイオステープル１０は、手及び／又は手首の、例えば、側副靱帯等であるが、それには限定されない任意の靱帯の損傷を治療するために特に適合することが意図されている。図５は、手の修復術における（内側尺骨）側副靱帯として異なった局所骨内の適所に配置された脚部１６，１７の末端部分を備えるバイオステープル１０を示している。図６は、舟状月状靱帯を形成するために、バイオステープルの一方の端が月状骨内に、他方の端が舟状骨内にある、手の適所に配置されたバイオステープル１０を示している。図５及び図６は単一のバイオステープル１０が使用された治療部位を示しているが、治療のために２つ以上のバイオステープル１０を使用することもできる。２つ以上のバイオステープル１０が使用される場合は、それらは同一のサイズ及び／若しくは形状、又は異なったサイズ及び形状であってもよい。

図７Ａは、ステープル１０の各脚部１６，１７の末端部分を受け入れるためのトンネル深さ及び断面サイズを備える大きさでその中に形成された骨トンネル１１０を備える２本の局所骨を示している。図７Ｂは、適所で、脚部１６，１７がトンネル１１０の全断面空間を占め、骨トンネル１１０の各壁面へ（矢印によって示した）外方に向きの水圧留めの力を発揮することを示している。

一実施形態では、バイオステープル１０は、骨トンネル１１０又はキャビティ若しくはトンネルを備える他の典型的には実質的に剛性の部材内に配置することができる。水和環境に曝露させると、バイオステープル１０は、骨トンネルを充填及び加圧するために断面積を増加させ、それによって有効摩擦拘束を提供することによって応答する。摩擦拘束若しくは係合を引き起こすための水分誘導性のサイズ増加は、「水圧留め（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｉｘａｔｉｏｎ）」と呼ばれる。

脚部１６，１７を受け入れる骨トンネル１１０は、実質的に直線状（垂直若しくは水平）であってもよい。または、トンネル１１０が、標的修復／移植部位に依存して曲がってもよい。

図７Ｃは、バイオステープルの脚部１６，１７（例、歯）は、例えば、骨トンネル１１０内に脚１６，１７を据えるために使用できる、例えば、同種移植骨又は任意の適切な材料等のように、適切な材料からなるスリーブ１１１内に配置することができる。ステープルの脚部１６，１７は、骨用スリーブ１１１内に水圧及び／又は接着剤により取付けることができる。スリーブ１１１は、事前に穿孔され、容易な据え付けのために適するのが脚部１６又は１７のどちらであるかを同定するために標識されてもよく、又はブランクとして提供され、医師がサイズ設定できるように特別製造されてもよい。この構成は、適切なレベルへの水圧留めを最大化又は増加させるために骨用スリーブの正確な穿孔を可能にできる。このスリーブ構成は、骨トンネル１１０の直径のためのより大きな公差を提供できる、及び／又はスリーブの圧縮はめ合いを提供できる。

図７Ｄは、ステープルの脚部（例、歯）が、例えば、接着剤、骨ペースト又は他の適切なセメント等のステープル１０を標的骨内に取付けることに役立つ生体適合性固定材料１１２を含有する骨トンネル１１０内に配置することができることを示す。適切な固定材料の例は、リン酸カルシウムセメントである。この構成は、適正な水圧留めのための望ましい正確なサイズを提供できるように対応してサイズ設定されているステープルの脚部１６，１７又はトンネル路ではなくむしろステープルの脚部１６，１７に適したトンネル穴１１０を使用者が作製することを可能にする。速硬化性注入用骨セメント、例えば、米国ペンシルベニア州ウエストチェスターに事業所を有するＮｏｒｉａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製のＮｏｒｉａｎ（登録商標）等を使用できる。固定材料１１２は、さらにまたスリーブ１１１とともに（スリーブの内側及び／又は外側で）使用することもできる。

骨トンネル１１０は、覆い隠すことができ、標的用途に依存して幅（直径）及び長さが変動してもよい。骨トンネル１１０の長さは、典型的には約３ｍｍ〜約１２ｍｍの間、より典型的には約６ｍｍ〜９ｍｍの間である。骨トンネル１１０は、約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの間、典型的には約１．１ｍｍ〜約１．４ｍｍの間の直径を有してもよく、脚部１６，１７は対応するトンネル１１０と実質的に同一又はわずかに（例、約１０％未満）短い直径を有してもよい。骨トンネル１１０の直径は、その中に挿入される脚部１６，１７の直径に実質的に対応するように選択できる。カリパスを使用して各脚部１６，１７を測定し、サイズに適応させるためのドリルビットを選択することができる。各骨トンネル１１０は、各脚部１６，１７のサイズがわずかに変動する可能性があるので、異なったサイズを有しているとよい。

一実施形態では、バイオステープル１０は、乾燥状態又は部分水和状態で挿入され、間質液環境が平衡に達するまで進行する水和プロセスを媒介する。水和は、繊維がトンネル１１０を充填して内圧の構築を引き起こすまで、繊維の断面積の、例えば、約１０％の増加を引き起こす。圧力は大きな摩擦力を引き起こし、これはバイオステープルの脚部１６，１７を各骨トンネル１１０内に効果的に取付ける。脚部１６，１７は、各骨トンネル１１０と整列させ、その中に押し込むことができる。脚部の斜角末端は、挿入中に同等の力が発揮されることを促進するのに役立つことができる。バイオステープル１０を位置決めするためには、任意でドライバー又はドリルガイドを使用することもできる。

一実施形態では、脚部１６，１７は、改良された水圧留めのために約５ｍｍ〜１０ｍｍ、典型的には少なくとも約７ｍｍ〜８ｍｍの長さを有する。一実施形態では、頂部（ブリッジとも呼ばれる）１５は、脚部１６，１７の長さより短い長さを有することができる。

図８〜図１０は、バイオステープル１０が、複数の別個の細長い繊維２０、典型的にはＮＤＧＡ処理コラーゲン繊維を用いて形成できることを図示している。図８及び図９は、繊維２０が望ましい長さにわたり実質的に長手方向に延びるように方向付けることができ、実質的に平行な繊維２０の束２０ｂを形成するためにまとめて圧縮できることを図示している。繊維２０は実質的に同一長さを有するように図示されているが、繊維２０の一部は様々な長さを有することができるが、典型的には複数の繊維は束２０ｂの標的長さの少なくとも主要部分である長さを有する。使用される繊維２０の数は変動してもよいが、典型的には約２本〜４００本の間、より典型的には約１０本〜２００本の間、例えば、約３０本〜１００本の間である。一実施形態では、束２０ｂの長さは、約３ｃｍ〜２０ｃｍの間、典型的には約５ｃｍ〜１０ｃｍの間、例えば、約８．２ｃｍ等である。しかし、これらの長さは多くの手及び手首の用途のために適切であるが、よりサイズの大きな用途のためには他の長さを使用できることを理解されたい。

図１１Ａ及び１１Ｂは、その中を通って延びる糸リーダー４０を備える貫通通路３０ｃｈを備える保持部材３０を図示している。保持部材３０は、ナイロン、又はスライドし易さのために低摩擦面を有する他の材料であってもよい。糸４０の下方部分は、繊維２０ｂの一部分を取り囲む大きさであるループ４０１を有する。そこで繊維２０ｂの束は、糸４０によってその中間部分によって保持する（例えば、糸のループ４０１の内側に保持する）ことができる。糸及び繊維２０は、次に通路若しくはキャビティ３０ｃｈを通って引き出される。糸４０によって保持された束２０ｂは、最先端部分若しくは最末端縁２４を規定する。通路３０ｃｈに通して束２０ｂを引くと、図１２Ａ〜図１２Ｅに示したように束２０ｂの対向する先端部分２１，２２がまとめて折り畳まれる。図示したように、繊維２０をまとめて折り畳むと、バイオステープルを形成するために使用される繊維の数が２倍になる。例えば、３８本の別個の繊維が使用された場合、バイオステープルを生じさせるために半分に折り畳むと、実質的にその全長に沿って約７６本の繊維を有することになる。糸４０は、さらにまた以下で考察するように望ましいステープル形状を形成するために繊維束２０ｂを型トンネル５０ｔ内に引き入れて（図１４Ｂ、図１４Ｃ）使用することもできる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、バイオステープル型５０の１つの実施例を示している。型５０は、ステープル形状を形成するために成形されている少なくとも１つの型トンネル５０ｔを含む。型５０は、真空プレナムとして機能するトンネル５０ｔを形成する開口部を備えたＴＥＦＬＯＮ（登録商標）を含むことができる。型トンネルの直径は、一実施形態については約１．１ｍｍ〜１．４ｍｍの間であってもよい。図１４Ｅ及び図１４Ｆに示したように、型５０は、ステープル形状を形成するために複数の別個の繊維束２０ｂを同時に保持するための複数の型トンネル５０ｔを含む。各トンネル５０ｔは、バイオステープル１０の各脚部１６，１７を形成するために、繊維束の最先端部分２４及び繊維束の下方末端部分２１，２２を受け入れる、２つの間隔をあけた実質的に垂直なトンネル部分５０ｖ_１及び５０ｖ_２を有している。図１４Ｅに示したように、末端部分２４及び２１，２２の間で延びる繊維束の中間部分は、型５０の外面内に形成された開放表面通路に接触して存在し、繊維束２０ｂのこの部分は頂部１５を形成する。さらに図１４Ｅに示したように、１配列のクロス体５５は、加工処理中に型本体に接触させて頂部１５を保持することができる。他の実施形態では、上部型表面５１は、繊維を正しい場所（図示せず）に保持するのに役立つように頂部１５を部分的に覆って包囲する側面を含むことができる。キャップ又は他の保持手段もまた使用できる。

図１４Ａ〜図１４Ｆは、型５０内に繊維束２０ｂを位置決めするために使用できる一連の作業を示している。図１４Ａに示したように、繊維束の最先端部分は、糸４０によって保持部材３０から引き出される。糸４０の最先端部分は、図１４Ｂに示したように、垂直トンネル５０ｖ_１，５０ｖ_２を通って連続的に通過させられる。保持部材３０は、糸４０の後方端（例、ループ４０１）がトンネル５０ｔを通って引き出されるにつれて、型トンネル５０ｔ内の糸４０の進入場所に隣接させて配置される。繊維束の最先端部分２４はホルダー３０から出て第１垂直トンネル５０ｖ_１内に進入し、開放上部通路５３を越えて移動し、次に第２垂直トンネル５０ｖ_２内に入ってこれを通過する。図１４Ｆに示したように、繊維束２０ｂは次に、型トンネル内で型トンネル５０ｖ_２の片側では繊維の折畳み端／最先端部分２４及び他方のトンネル５０ｖ_１の末端では他方の末端部分２１，２２に位置決めされる。

１つのステープル１０を形成する１つの別個の繊維束として示されているが、１つの連続する長さの繊維束２０ｂを使用して、型内の１つ以上の他のトンネル５０ｔに通して通過させ、次にその後の加工処理の前又は後に分離させることによって複数のステープルを形成できることを理解されたい。

保持部材３０は管状として図示されているが、他の形状の部材もまた使用することができる。さらに一実施形態では、繊維２０はバイオステープルの幾何学的形状を形成するために型内に導入する前に一緒に折り畳まれる必要はない。例えば、繊維２０ｂと連絡している糸又は針（図示せず）を使用すると、繊維束２０ｂを型トンネル内に導くことができる。さらに、別個の繊維の束を型トンネル内に挿入する他の手段もまた使用できる。例えば、ゲル、接着剤、柔軟性スリーブ等は、それらをより容易に型トンネル内に、及び／又は通して挿入及び／又は誘導できるように、繊維を一緒に圧縮するために繊維束２０ｂの先端部分上に形成又は配置することができる（図示せず）。

図１３Ｃ（最後の図面）に示したように、さらに他の実施形態では、型５０’は開放曲線状キャビティ５０ｃを有することができ、繊維２０ｂは望ましいステープル形状を形成するために浅い開放曲線状キャビティ５０ｃ内に配置することができる。拘束部材は、例えば、硬化若しくは凝固物質及び／又は重合への曝露等の、ステープル形状を形成するためのその後の加工処理への曝露中にキャビティ内にそれらを保持するために繊維束２０ｂの上方に配置できる。型のキャビティトンネル３０ｃは、加工処理中に繊維束２０ｂの周囲に液体が集まることを可能にするためにドレーン／貫通開口部を含むことができる。

図１５は、型５０に負荷をかけた後に、型５０内に保持された繊維束２０ｂは液槽中に配置することができる。液槽７０は望ましい温度（例えば、約３５℃〜４０℃の間、典型的には約３７℃）にあるゼラチン溶液、例えば、約５％〜３０％の間のゼラチン、典型的には約９％〜１５％のゼラチン、及びより典型的には約１０％のゼラチンの水溶液を含むことができる。ゼラチンは、任意の適切な生体適合性ゼラチン、例えば、精製コラーゲンゼラチン又はブタゼラチンであってもよい。ゼラチンは、ＮＤＧＡ処理ゼラチンであってもよい。図１６は、液槽７０中の型５０は、ゼラチンを含む繊維の真空濾過のために真空ポンプ１００ｐと連通している真空チャンバ１００内に配置することができる（本システムでは、型がその中に配置される前に液槽がチャンバ内に存在するように構成することもできる）。濾過プロセスは、任意の適切な真空で、例えば、約６０ｃｍＨｇの真空で約５分間にわたり実施することができる。真空チャンバは室温であってもよい（だが型は、典型的には加熱液槽（例、約３７℃のゼラチン槽）中に配置され、次に室温にあってもよい真空チャンバ内に配置される）。その他の加圧浸透システム、例えば、繊維束をゼラチン溶液に曝露させるための加圧チャンバ又は射出システム等を使用できる。図示したように、型５０は脚部１６，１７を上に向けて配置されるが、型は同様に他の方向に、液槽容器の底面の上に、又はスペーサ、シェルフ若しくは他の部材上に直接保持することもできる。

図１７は、繊維束２０ｂは、型５０に負荷をかけた後に、型内で乾燥させ、風乾させ、又は例えば、オーブン内に配置し、空気を吹き込む工程等によって乾燥させることができる。ステープルを備える型は再び、実質的な構成直径に合わせて繊維を結合するために、実質的に全空隙を満たすようにゼラチンを再浸透させるために、真空システム内のゼラチンの液槽に曝露させることができる。ゼラチンは、ＮＤＧＡ処理ゼラチンであってもよい。

望ましい回数の真空浸透及び乾燥サイクル後、バイオステープル１０は、ステープルの望ましい型形状を保持しながら型５０から取り外すことができる。バイオステープル１０は、次にＮＤＧＡ架橋させ、エタノールで洗浄し、乾燥させることができる。脚部１６，１７の末端には、斜縁、薄刃縁及び／又は先細縁を切削できる、又はさもなければ型５０から取り外した後に形成することができる。

図１８及び図１９は、バイオステープル１０のプロトタイプの写真である。図１８は、型から取り外した後のプロトタイプの形状を示している。図１９は、末端が先細部分１８のために切削された後のプロトタイプを示している。

一実施形態では、繊維２０ｂの配列又は束は、さらにまた任意で編み上げ区間、例えば、頂部１５の一部分（図示せず）を含むことができる。用語「編み上げ（ｂｒａｉｄｅｄ）」及びその派生語は、メリヤス編み（ｋｎｉｔｔｉｎｇ）及び結び編み（ｋｎｏｔｔｉｎｇ）並びにこれらやその他のインターロック構造を含む、３本以上の繊維若しくは繊維束をまとめて任意の方法で織り交ぜる及び／又はインターロック（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋ）することを意味する。

バイオステープル１０は、靱帯の剛性及び柔軟性に近づけるために、その形状を保持できるほど十分に剛性であるがそれでもまだ柔軟性であるように構成することができる。又は、バイオステープル１０は、実質的に剛性であってもよく、又は生体内で増加する剛性を有してもよい（典型的には繊維の本数が増えるにつれて剛性が増加する）。

図１１Ａ及び図１２Ｅに示したように、複数の繊維２０は、少なくとも繊維の大多数が構造体１０の長さの少なくとも大部分にわたって、典型的には構造体１０の実質的に全長にわたって、相互に対して実質的に平行であるように軸方向に整列させることができる。これらの繊維の一部は、バイオステープルである構造体１０の全長に及んでいなくてもよい。

典型的な実施形態では、バイオステープルである構造体１０の（端から端まで測定した）全長「Ｌ」は、乾燥若しくは部分水和構成と水和構成との間で実質的に一定であり、典型的には約３％未満しか変化しない。

一実施形態では、脚部１６，１７の断面積は、挿入時の骨トンネル１１０の断面積の約６０％〜９９％の間、典型的には約８０％〜９９％の間となるようにサイズ設定される。身体の外側で測定すると、周囲条件での食塩液中に２４時間置いた後、バイオステープル１０は、約１０％〜約２５０％の間、典型的には約５０％〜２２０％の間の増加した水和未拘束平衡断面積へ膨潤するように構成することができる。

バイオステープル１０は、望ましい機械的特性及び構成を提供する相当に緊密に圧縮された繊維の配列であってもよく、一実施形態では、新生組織が内方増殖することを可能にできる。

バイオステープル１０及び／又は繊維２０は、抗炎症薬又は他の医薬的に適切な物質を組み込むことができる。バイオステープル１０は、医師が脚部１６，１７を本来の位置で適正に方向付けて調整することを可能にするために、十分な時間にわたって水和誘導性膨潤の時間又は速度を制御するために抗膨潤阻害剤を用いて構成することができる。例えば、抗膨潤阻害剤は、身体内に入ると相当に短時間（例えば、膨潤が発生するための配置後約２０分〜６０分間）で溶解若しくは消散できる熱若しくは感光性コーティング若しくはマトリックス及び／又はヒドロゲルコーティング若しくはマトリックスであってもよい。一実施形態では、コーティングを遊離させ、膨潤を開始させるために自然体温で十分な場合があり、又は医師が高温を局所的に適用してもよい。阻害剤に依存して、水和誘導性膨潤を可能にするように膨潤阻害剤を遊離させるために、他の膨潤阻害剤除去技術、例えば、レーザー若しくは赤外線、ＲＦ（高周波）熱、加熱及び／又は溶媒液体若しくは流体洗浄材料等を使用することができる。膨潤阻害剤は、さらにまた容易なスライド挿入を適切に促進できるように潤滑剤であってもよい。

バイオステープル１０にはさらに、又は強度及び／又は取り扱いの容易さを促進するためにポリ乳酸（ＰＡ）若しくは他の適切な物質の薄膜をコーティング又は含浸させることもできる。例えば、バイオステープル１０は、クロロホルム又は他の適切な溶液中の３％ＰＬＡ溶液に浸漬し、該溶液を塗布又はスプレーすることができる。

繊維２０は、ＮＤＧＡ重合コラーゲン繊維を含むことができる。バイオステープル１０は、約２本〜４００本の間の繊維を有することができる。一実施形態では、コラーゲン繊維は、約０．０１ｍｍ〜約０．１０ｍｍの間、典型的には約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの間の平均繊維幅（直径）を有することができる。繊維２０は任意の適切な起源由来であってもよく、参照によりその内容が本明細書に全文が記載されているかのように本明細書に組み入れられる、例えば、同時係属の米国特許出願第１１／９６４，７５６号明細書を参照されたい。バイオステープルの長さは、実質的に（挿入工程中及び骨トンネルの壁面に係合するために脚部が本来の位置で広がった後に）一定であってもよい。さらに、バイオステープルは、任意で（例えば、コーティング、含浸及び／又はアマルガム化された）ゲル又は他の材料を含むことができる。コーティングは、線維芽細胞を促進するためであってもよく、及び／又は抗炎症薬、抗生物質又は他の治療薬の１つ以上を含むことができる。

図２０は、臨床医が１つ若しくは２つを使用するため、又は使用するために１つを選択するために少なくとも２つを含むように図示されている、少なくとも１つのバイオステープル１０を含む医療用キット１２５の概略図である。本バイオステープルは、異なった範囲（異なった頂部の幅及び／又は脚部の長さ）で提供することもできる。バイオステープル１０は、乾燥若しくは部分水和状態で本バイオステープルを保持するシーラント１３０内に保持することができる。シーラントパッケージ１３０は、任意でバイオステープル１０の望ましい乾燥若しくは部分水和状態を維持するのに役立つ乾燥剤を含むことができる。シーラント１３０は、標準大気条件で実質的に不浸透性である柔軟性の密封無菌バッグであってもよい。キット１２５は、任意で構造体を骨トンネル１１０内の適所に容易にスライドさせて挿入するため、及び／又は望ましい骨トンネルサイズを形成するためにドライバー及び／又はドリルビットを含むことができる。

バイオステープル１０は、天然靱帯に類似する強度及び剛性を有するように構成することができ、新生腱及び靱帯がその中に増殖してさらに修復を強化するために効果的なスカフォールドを提供することができる。キット１２５は、バイオステープル１０がインプラントを分解させる可能性がある過度の高温に曝露させられないように温度に関する警告を含むことができる。温度センサーは、キットの包装（図示せず）上に移植前のあらゆる過剰若しくは過度の温度曝露に関して臨床医に警告するために任意で含むことができる。

本明細書ではコラーゲン繊維として記載したが、繊維１０は、バイオステープルとして機能できる任意の適切な方法で形成された任意の生物学的適合性繊維であってもよい。バイオステープル１０は、長期的移植のために適合し、任意で経時的に吸収、再吸収及び／又は生分解性であってもよい。

上述したように、繊維２０は、例えば、グルタルアルデヒド架橋コラーゲン繊維及び／又はＮＤＧＡ処理コラーゲン等のコラーゲン繊維を含むことができる。ＮＤＧＡ重合及び／又は処理繊維を形成する適切な方法は、参照によりそれらの内容が本明細書に完全に言及されているかのように本明細書に組み入れられる米国特許第６，５６５，９６０号明細書及び第６，８２１，５３０号明細書に記載されている。一般的には、バルクコラーゲンはプロテアーゼを用いた消化によって可溶化し、次に合成繊維に押出加工することができる。適正に加工処理されたＮＤＧＡ重合繊維は生体適合性である。重合プロセス後、繊維は、浸出性反応生成物に起因する細胞毒素を除去するためにエタノール及びリン酸緩衝食塩液中で洗浄することができる。

ＮＤＧＡ処理コラーゲン繊維は生体適合性であり、望ましい機械的特性を有している。ＮＤＧＡ重合繊維についてのさらなる考察については、Ｔｈｏｍａｓ Ｊ．Ｋｏｏｂ，Ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｔｏ Ｔｅｎｄｏｎ Ｒｅｐａｉｒ，Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ Ｐａｒｔ Ａ １３３（２００２）１１７１−１１９２を参照されたい。さらに、参照によりその内容が本明細書に全文が記載されているかのように本明細書に組み入れられる、２００７年１月４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ＮＤＧＡ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ Ｃｏｌｌａｇｅｎ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｃｏｌｌａｇｅｎ−Ｐｒｅｐ Ｍｅｔｈｏｄｓ，Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ」と題するＫｏｏｂ ｅｔ ａｌ．の同時係属の米国特許仮出願題６０／６０／８８３，４０８号明細書も参照されたい。

一部の用途のためにはバイオプロテーゼの外科的配置のため、並びに必要であれば長さ及び張力を調整するために十分な時間を許容するために骨トンネル内の水和速度を制御できることが意図されている。繊維が水和環境に曝露させられた後の時間量及び固定速度は、早過ぎるロッキングを回避できるように調整できる。迅速な挿入及び／又は体内での水圧膨潤速度を制御する手段を使用することができ、例えば、ヒドロゲルマトリックスは潜在的水和遅延剤である。

本繊維構造体の膨潤特性のもう１つの利点は、膨潤が繊維の長軸に対して実質的に垂直にしか発生しない点である。本構造体は、実質的に伸びたり縮んだりすることはない。骨へ腱若しくは靱帯を再取り付けする際に適正な張力をかけても水和に起因する本構造体の問題のある延長に悩まされることはない。

ＮＤＧＡ重合コラーゲン繊維は、水圧留めを実施するために特に適合し得る。ＮＤＧＡ重合コラーゲン繊維は効果的な水圧留めのために膨潤特性を提供でき、細胞毒性ではなく、拡散性細胞毒性反応生成物を寄生させることはなく、試験管内で細胞と生体適合性であり、そして生体適合性であり、体内で６週間の間は分解されないように構成することができる。Ｋｏｏｂ，Ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｔｏ ｔｅｎｄｏｎ ｒｅｐａｉｒ，Ｃｏｍｐ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．Ａ Ｍｏｌ．Ｉｎｔｅｇｒ．Ｐｈｙｓ．１３３：１１７１−１１９２（２００２）を参照されたい。天然の腱及び靱帯に類似する生体力学と結合したこれらの繊維の生体適合性は、新規な組織成長のための有効なスカフォールディングとして機能する可能性を提供する。

上記は本発明の例示であり、本発明を限定するものと見なすべきではない。本発明の幾つかの典型的な実施形態について記載してきたが、当業者であれば、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく典型的な実施形態において多数の変更が可能であることを容易に理解できる。したがって、全ての当該の変更は特許請求の範囲において規定した本発明の範囲内に含まれることが意図されている。本発明は、その中に含まれる請求項の同等物とともに、下記の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (11)

1. 頂部と、互いに対向するとともに前記頂部から離れるように外方に向かって延びる２本の脚部とを有する１０本〜２００本の間の細長いコラーゲン繊維を備えている移植可能なバイオステープル。
2. 骨のトンネル内にバイオステープルが取付けられるように、前記脚部が、移植後に前記骨のトンネルの壁面又は袖部に摩擦係合するような位置に広がる構成となっている、請求項１に記載のバイオステープル。
3. 移植時に乾燥した状態か又は部分的に水和した状態となっている請求項１に記載のバイオステープル。
4. 前記コラーゲン繊維がＮＤＧＡ重合コラーゲン繊維となっている、請求項１に記載のバイオステープル。
5. 前記脚部が、約５ｍｍ〜１０ｍｍの間の長さである骨のトンネル内に配置されるように構成されている、請求項１に記載のバイオステープル。
6. 完全に水和した非拘束状態での体外における測定時に、バイオステープルの構造体が、その断面積を平均して少なくとも約１０％増加するように構成され、かつ前記乾燥状態又は前記部分的水和状態の場合と比較してほぼ一定の長さとなっている、請求項１に記載のバイオステープル。
7. 手又は手首のための側副靱帯としてサイズ設定され、かつ構成されている請求項１に記載のバイオステープル。
8. 内側尺骨側副靱帯を構成している請求項１に記載のバイオステープル。
9. 舟状月状靱帯を構成している請求項１に記載のバイオステープル。
10. 頂部と、互いに対向するとともに前記頂部から離れるように外方に向かって延びる２本の脚部とを有する１０本〜２００本の間の細長いコラーゲン繊維を含み、最先端部分に斜角縁を有する末端部分を各脚部に設け、かつ各脚部の少なくとも一部分を、患者の骨のトンネルにおける袖部又は壁面に摩擦係合させるために、体内で前記繊維の軸方向に実質的に直交する方向に広がるように構成した移植可能な生体適合性構造体を備えている移植可能な側副靱帯バイオプロテーゼ。
11. 頂部と、互いに対向するとともに前記頂部から離れるように外方に向かって延びる２本の脚部とを有する１０本〜２００本の間の細長いコラーゲン繊維を備え、かつ生体適合性繊維から構成される医療用バイオステープルを製造するためのシステムであって、
    １０本〜２００本の間のコラーゲン繊維の少なくとも１つの束を保持する型と、
    ゼラチンを含む液槽と、
    前記ゼラチンが前記コラーゲン繊維に浸潤することを引き起こすように構成された、真空機構と
    を備えているシステム。
    

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