JPH0228337B2 - - Google Patents
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- JPH0228337B2 JPH0228337B2 JP59044396A JP4439684A JPH0228337B2 JP H0228337 B2 JPH0228337 B2 JP H0228337B2 JP 59044396 A JP59044396 A JP 59044396A JP 4439684 A JP4439684 A JP 4439684A JP H0228337 B2 JPH0228337 B2 JP H0228337B2
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Description
本発明は有孔性および生体血管に近似したコン
プライアンスを有する人工血管に関する。
近年、血管外科手術の進歩とともに人工血管の
研究も進み、数多くの人工血管が開発されてきて
いる。現在管内径約6mm以上の中口径あるいは大
口径動脈用人工血管としては、たとえば米国
USCI社製のダクロンの編物であるドベイスキー
人工血管や米国ゴア社製の延伸ポリテトラフルオ
ロエチレン(以下、EPTFEという)からなるゴ
アテツクスなどが、臨床に用いられている。これ
らの人工血管は、血管の内側から外側まで連通し
ている孔を有しており、生体に埋入後、すみやか
に仮性内皮によつて覆われ、生体組織側からこの
孔を通して組織が進入し、安定に器質化され、人
工血管としての使命をはたしている。このように
人工血管の器質化に役立つ連通孔を有すること
を、以下、有孔性を有するという。しかし、これ
らの人工血管は、コンプライアンスが生体血管と
大きく異なるため、生体に埋入後長期経ると、吻
合部にパンヌス(pannus)の過形成など種々の
不適合に関する問題が発生する。また内径約6mm
以下の小口径動脈用人工血管として用いると、コ
ンプライアンスの相違が顕著に表われ、開存性が
わるく、臨床に使用できない。したがつて、膝か
ら下の動脈や冠状動脈などの血行再建手術には自
家静脈が使用されている。
以上のことから人工血管、とくに小口径動脈人
工血管の開発にあたつては、人工血管が有孔性を
有することや、人工血管の素材の血液適合性を向
上させることに加えて、コンプライアンスを生体
血管に近似させることが重要であるといわれてい
る。
しかし、現在開発されている人工血管のコンプ
ライアンスは、笹嶋らの報告(人工臓器12(1)、
179−182、1983)によれば、第1表の通りであ
る。
The present invention relates to an artificial blood vessel having porosity and compliance similar to that of a biological blood vessel. In recent years, along with advances in vascular surgery, research into artificial blood vessels has progressed, and many artificial blood vessels have been developed. Currently, artificial blood vessels for medium or large diameter arteries with an inner diameter of approximately 6 mm or more are available in the United States, for example.
Dobesky artificial blood vessels made of Dacron knitted fabric manufactured by USCI, and Gore-Tex made of expanded polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as EPTFE) manufactured by Gore, Inc. in the United States are used clinically. These artificial blood vessels have holes that communicate from the inside to the outside of the blood vessel, and after being implanted in a living body, they are immediately covered with pseudoendothelium, allowing tissue to enter from the living tissue side through these holes. , has been stably organized and is fulfilling its mission as an artificial blood vessel. Having communicating pores that are useful for organizing the artificial blood vessel in this way is hereinafter referred to as having porosity. However, the compliance of these artificial blood vessels is significantly different from that of biological blood vessels, and therefore, after a long period of time after implantation in a living body, various problems related to incompatibility such as hyperplasia of pannus occur at the anastomotic site. Also, the inner diameter is approximately 6mm
When used as the following small-caliber arterial artificial blood vessels, the difference in compliance is noticeable and the patency is poor, making it impossible to use clinically. Therefore, autologous veins are used in revascularization surgeries for arteries below the knee, coronary arteries, and the like. Based on the above, when developing artificial blood vessels, especially small-caliber arterial artificial blood vessels, in addition to ensuring that the artificial blood vessels have porosity and improving the blood compatibility of the artificial blood vessel materials, it is important to improve compliance. It is said that it is important to approximate biological blood vessels. However, the compliance of currently developed artificial blood vessels is limited by the reports of Sasashima et al. (Artificial Organs 12(1),
179-182, 1983), as shown in Table 1.
【表】【table】
【表】
このように現在の人工血管のコンプライアンス
は、生体の動脈と比較すると非常に小さく、動脈
に対しては剛管とみなされるものである。
このようなコンプライアンスの不一致を解決す
るために、米国特許第4173689号明細書には人工
血管を構成する材料としてエラストマーを用い、
管壁を多孔質とし、生体血管に類似したコンプラ
イアンスを有する人工血管の製造法に関する開示
がなされている。しかしこの人工血管は、エラス
トマー溶液に心棒を浸漬し、つぎにこれを取出し
て心棒上に溶液をコーテイングし、これを貧溶媒
(水)に浸漬して、エラストマーを析出させる方
法であるため、血液接触面から生体組織接触面ま
で連通した孔がなく、また製造された人工血管の
管壁断面は、非常に小さい孔しか有さず、比較的
密な構造となる。このようにして製造された人工
血管のコンプライアンスは、従来の人工血管のコ
ンプライアンスよりは大きくはなるけれども、生
体血管のそれと比較するとまだまだ小さい。
以上のように人工血管では、特に小口径動脈用
人工血管になればなるほど、有孔性を有し、コン
プライアンスが生体血管に近似することが重要で
あると提案され、そのような人工血管をうるため
努力がなされているにもかかわらず、必要なコン
プライアンスを有する人工血管が開発されていな
いのが実情である。
本発明者は、有孔性を有し、生体血管に近似し
たコンプライアンスを有する人工血管をうるため
鋭意研究を重ねた結果、造孔剤を含有するエラス
トマー溶液を環状ノズルから管状に押出し、管の
内部と外部とを凝固液に浸すことにより、管壁断
面の少なくとも内側にスキン層を有し、内部にス
ポンジ状構造を有する管状物をうることができ、
これから造孔剤を除去することにより、有孔性を
有し、かつコンプライアンスが生体血管に近似す
る人工血管がえられることを見出し、本発明に到
達した。
すなわち、本発明はエラストマーからなり、管
壁断面の少なくとも内側にスキン層を有し、内部
にスポンジ状構造を有する構造であり、該スキン
層およびスポンジ状構造を形成する隔壁に1〜
50μmの孔が存在し、コンプライアンスが0.1〜
0.8であることを特徴とする人工血管に関する。
本発明に用いるエラストマーとは、血液適合性
に優れた熱可塑性エラストマー、すなわち急性毒
性、炎性、溶血、発熱反応などを惹起するような
低分子溶出物を含まず、血液の生理機能に重大な
損傷を与えず、抗血栓性に優れた熱可塑性エラス
トマーである。このようなエラストマーとして
は、たとえばポリスチレン系エラストマー、ポリ
ウレタン系エラストマー、ポリオレフイン系エラ
ストマー、ポリエステル系エラストマーなどや、
これらのエラストマーにエラストマーとしての性
質を維持する範囲でエラストマー以外の高分子を
ブレンドしたものなどがあげられる。これらは単
独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよ
い。強度や、耐久性、抗血栓性などの面から見る
と、これらのうちではポリウレタン系エラストマ
ーがより好ましい。ポリウレタン系エラストマー
の具体例としては、ポリウレタン、ポリウレタン
ウレア、これらとシリコーンポリマーとのブレン
ド物などがあげられる。前記ポリウレタンやポリ
ウレタンウレアのなかでは生体内での耐久性の面
からポリエステル型よりもポリエーテル型の方が
より好ましく、さらに好ましいものとしてはセグ
メント化ポリウレタン、セグメント化ポリウレタ
ンウレア、ハードセグメントあるいはソフトセグ
メントにフツ素を含有するセグメント化ポリウレ
タンあるいはセグメント化ポリウレタンウレア、
特開昭57−211358号公報に開示されている主鎖中
にポリジメチルシロキサンを含有するポリウレタ
ンまたはポリウレタンウレアなどがあげられる。
とくに好ましいものとしてはポリジメチルシロキ
サンを式:
(式中、R1〜R6は炭素数1以上のアルキレン基、
好ましくは炭素数2〜6のエチレン、プロピレ
ン、ブチレン、ヘキサメチレンなどのアルキレン
基、a、eは0〜30の整数、b、dは0または
1、cは2以上の整数を表わす)のような形状で
含有し、該ポリエーテル部分が−(
CH2CH2CH2CH2O−)または
[Table] As described above, the compliance of current artificial blood vessels is extremely small compared to that of living arteries, and compared to arteries, they are considered rigid vessels. In order to resolve such compliance discrepancies, US Pat.
A method for producing an artificial blood vessel having a porous wall and compliance similar to that of a living blood vessel has been disclosed. However, with this artificial blood vessel, the mandrel is immersed in an elastomer solution, the mandrel is taken out, the solution is coated on the mandrel, and this is immersed in a poor solvent (water) to precipitate the elastomer. There are no holes communicating from the contact surface to the living tissue contact surface, and the cross section of the wall of the manufactured artificial blood vessel has only very small holes, resulting in a relatively dense structure. Although the compliance of the artificial blood vessel manufactured in this manner is greater than that of conventional artificial blood vessels, it is still lower than that of biological blood vessels. As mentioned above, it has been proposed that it is important for artificial blood vessels, especially for small-caliber arteries, to have porosity and compliance that approximates that of biological blood vessels. Despite efforts being made to achieve this goal, the reality is that no artificial blood vessel with the necessary compliance has been developed. As a result of extensive research in order to obtain an artificial blood vessel with porosity and compliance similar to that of biological blood vessels, the present inventor extruded an elastomer solution containing a pore-forming agent into a tubular shape from an annular nozzle. By immersing the inside and outside in a coagulation liquid, it is possible to obtain a tubular article having a skin layer on at least the inside of the tube wall cross section and a spongy structure inside;
We have discovered that by removing the pore-forming agent from this, it is possible to obtain an artificial blood vessel that is porous and has compliance similar to that of a biological blood vessel, and has thus arrived at the present invention. That is, the present invention is a structure made of an elastomer, having a skin layer on at least the inner side of the tube wall cross section, and a sponge-like structure inside, and in which the skin layer and the partition wall forming the sponge-like structure have 1 to 1.
50μm pores exist, compliance is 0.1~
The present invention relates to an artificial blood vessel characterized in that it is 0.8. The elastomer used in the present invention is a thermoplastic elastomer with excellent blood compatibility, that is, it does not contain low-molecular eluates that cause acute toxicity, inflammation, hemolysis, exothermic reactions, etc. A thermoplastic elastomer that does not cause damage and has excellent antithrombotic properties. Examples of such elastomers include polystyrene elastomers, polyurethane elastomers, polyolefin elastomers, polyester elastomers, etc.
These elastomers may be blended with polymers other than elastomers within a range that maintains the properties of elastomers. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyurethane elastomers are more preferred from the viewpoint of strength, durability, antithrombotic properties, etc. Specific examples of polyurethane elastomers include polyurethane, polyurethane urea, and blends of these with silicone polymers. Among the polyurethane and polyurethane urea, polyether type is more preferable than polyester type from the viewpoint of durability in vivo, and more preferable are segmented polyurethane, segmented polyurethane urea, hard segment or soft segment. Segmented polyurethane or segmented polyurethaneurea containing fluorine,
Examples include polyurethane or polyurethane urea containing polydimethylsiloxane in the main chain as disclosed in JP-A-57-211358.
Particularly preferred are polydimethylsiloxanes of the formula: (In the formula, R 1 to R 6 are alkylene groups having 1 or more carbon atoms,
Preferably, an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms such as ethylene, propylene, butylene, hexamethylene, etc., a and e are integers of 0 to 30, b and d are 0 or 1, and c is an integer of 2 or more). The polyether part contains -(
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O−) or
【式】であるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアがあげられる。
本発明の人工血管の管壁断面は、少なくとも内
側にスキン層を有し、内部にスポンジ状構造を有
する構造である。スキン層とは、管壁内部と比較
して、より均一かつ緻密なエラストマーからなる
層であり、その厚さは50μm以下が好ましく、0.5
〜20μmであることがさらに好ましく、1〜15μ
mであることがとくに好ましい。スキン層の厚さ
が50μmをこえると、連通孔の形成が難しく、コ
ンプライアンスが小さくなりすぎる傾向にある。
逆にスキン層の厚さが0.5μm未満になると、血圧
により破裂する危険性が生ずる。少なくとも人工
血管の内側に形成されるスキン層の表面に存在す
る連通孔の最大径は1〜50μmであることが好ま
しく、10〜40μmであることがさらに好ましく、
11〜30μmであることがとくに好ましい。連通孔
の最大径が50μmより大きくなると強度が弱くな
りすぎたり、血液の流れがみだされて、抗血栓性
が低下する傾向が生ずる。連通孔の最大径が1μ
mより小さくなると、人工血管の器質化が遅くな
る傾向にある。
本発明におけるスポンジ状構造とは、球状、楕
円球状あるいはその変形物からなるセル状の空隙
がエラストマーからなる隔壁を介して存在する構
造である。このエラストマーからなる隔壁には最
大径1〜50μmの連通孔が存在する。この径の大
きさは、スキン層表面の孔の径と同じ大きさであ
ることが好ましい。このスポンジ状構造部分は、
スキン層と比較すると非常に疎な構造である。さ
らに好ましいスポンジ状構造は、大きさのそろつ
たセル状の空隙が存在するものである。セル状空
隙の最大径は1〜100μmが好ましく、5〜75μm
であることがさらに好ましく、10〜40μmである
ことがとくに好ましい。前記スキン層やスポンジ
状構造を形成するエラストマーからなる隔壁は、
連通孔の外にも微小な孔や穴を多数含有すること
が好ましい。該微小な孔や穴の最大径は、約1μ
m以下が好ましく、0.5μmがさらに好ましく、
0.1μm以下がとくに好ましい。
本発明の人工血管は、管壁の内側から外側まで
連通した孔を有するため、生体に埋入したとき、
器質化がすみやかに進行し、かつ安定した器質化
が達成される。
本明細書にいうコンプライアンスとは、式(1):
C=△V/V0・△P×100 (1)
(式中、Cはコンプライアンス、V0は内圧50mm
Hgのときの測定血管の内容積、△Pは内圧50mm
Hgから内圧150mmHgまでの100mmHg、△Vは内
圧50mmHgから内圧150mmHgまでの間に増加する
測定血管の内容積である)で定義されるものであ
る。実際の測定は、閉鎖回路に測定血管(長さ約
6〜10cm)を挿入し、微量定量ポンプを用いてこ
の回路に液体を注入し、注入液量と回路内の圧力
の変化を測定し、(1)式からコンプライアンスを求
めることができる。
本発明の人工血管は、構成材料がエラストマー
であり、かつ管壁に占めるエラストマーの密度が
疎であるため、コンプライアンスが大きくなる。
その上管壁のエラストマー密度、有孔性、エラス
トマーの強度、管壁の厚さの調節によつて、生体
血管のコンプライアンスに近似させることができ
る。
人工血管として好ましいコンプライアンスは、
人工血管の太さ、使用部位などにより異なり、一
概には決められないが、通常の血行再建手術の行
なわれる生体血管のコンプライアンスが0.1〜0.8
程度であるため、このような範囲にすることが好
ましいと考えられる。本発明による人工血管のコ
ンプライアンスは前記のようにして調節すること
ができ、0.1〜0.8の範囲で任意のものを製造する
ことができる。コンプライアンスが0.1〜0.8の人
工血管は、その太さなどにもよるが動脈用血管な
どの用途に、また内径が1〜6mmであり、コンプ
ライアンスが0.1〜0.5のものは小口径動脈用人工
血管として好適に使用しうる。
管壁エラストマーの最適密度は、有孔性、エラ
ストマーの強度、管壁の厚さによつて変化し、か
つ要求されるコンプライアンスが生体血管の部位
によつて異なるので一概には決めることができな
いが、0.05〜0.35g/cm3が好ましく、0.1〜0.3
g/cm3がさらに好ましく、0.125〜0.25g/cm3が
とくに好ましい。
エラストマーの強度は、管壁のエラストマー密
度などの影響で一概には決められないが、砕断時
の引張強度で100〜700Kg/cm2、砕断時の伸びで
100〜1500%であることが好ましい。
管壁の厚さは生体血管のそれにあわせればよ
い。
これらの要因の調節により、本発明の人工血管
のコンプライアンスは生体血管のそれに近似させ
ることができる。
本発明の人工血管の内側、つまり血液接触面は
血液適合性に優れたエラストマーから構成された
スキン層であり、血液適合性は良好であるが、生
体への埋入初期の抗血栓性をさらに向上させる目
的で、表面にアルブミン、ゼラチン、コンドロイ
チン硫酸、ヘパリン化材料などをコーテイングし
てもよい。また手術時などの異常な血圧の増加に
耐えたり、長期間にわたり耐久性を維持させると
いう目的のために、本発明の人工血管の外側を網
状のネツトや不織布などで補強してもよい。
以上のような構造を有する本発明の人工血管
は、有孔性であり、コンプライアンスが生体血管
に近似し、血液接触面が血液適合性に優れている
性質に加えて、つぎに示すような有用な性質をも
併有する。すなわち管壁が実質的にエラストマー
の連続した構造であるため、任意の長さに切断し
ても切口がほつれることはない。また管壁断面が
エラストマー密度の低い構造に加えて、スキン層
やエラストマーからなる隔壁自体も内部に微小な
孔や穴を有する疎な構造であるため、縫合針の貫
通性が非常によく、生体血管との縫合が容易であ
り、かつ縫合部を引張つても縫合部がほつれた
り、縫合糸がはずれたりすることはない。管壁が
エラストマーからなるため、縫合針の貫通した穴
も針が存在しなくなると自己閉塞し、血液の漏れ
が生じない。さらに驚くべき性質としては、本発
明の人工血管は、その内部に血液が流れ、血圧が
かかつた状態では結節を生じない。これは、コン
プライアンスが生体血管に近似していることに起
因するためと考えられる。
つぎに、本発明の人工血管の製造方法の一実施
態様について説明する。
本発明の人工血管は、造孔剤を含有するエラス
トマー溶液を環状ノズルから内部凝固液とともに
押出し、ただちにあるいは一定の乾式距離を保つ
たのち、全体を外部凝固液に浸し、エラストマー
を管状に析出させ、ついで造孔剤を除去すること
により製造することができる。
前記環状ノズルは、エラストマー溶液を管状に
押出し、かつその内部に内部凝固液を注入できる
ものである。図面を用いて環状ノズルを説明す
る。
第1図は環状ノズル3のエラストマー溶液の押
出し口を示したものである。1はエラストマー溶
液の出口であり、目的とする人工血管の内径と外
径とにあわせて1の内径と外径とを決めればよ
い。2は内部凝固液の出口である。
前記造孔剤としては、用いられるエラストマー
の良溶媒に不溶であり、人工血管の成形中あるい
は成形後に除去できるものであれば、とくに限定
されることなく使用しうる。生体内に埋入する人
工血管に用いることを考えると、生体に対して充
分安全な造孔剤を用いることが望ましい。それゆ
え、食塩のように安全な無機類、グルコースある
いはデンプンのような水溶性糖類、蛋白質などが
好ましい。これら造孔剤のうちでは、取扱いの面
から蛋白質が好ましい。造孔剤として蛋白質を用
いると、微細粒径にしても空気中の湿気によつて
二次凝集をおこすこともなく、安定した造孔が可
能である。その上人工血管としての成形物から、
アルカリ液や酸液や酵素を含む液などによつて容
易に溶解除去できる。このように造孔剤として好
ましい蛋白質の具体例としては、カゼイン、コラ
ーゲン、ゼラチン、アルブミンなどがあげられ
る。造孔剤の粒径は、主に人工血管の内側表面に
形成される孔の最大径にあわせて決めればよい。
造孔剤の量(造孔剤の量/エラストマーの量の%
で表わす)は、必要とする有孔性と造孔剤の粒径
によつて変化するので、一概には決定することは
できないが、好ましくは1〜250%、さらに好ま
しくは20〜200%、とくに好ましくは50〜150%で
ある。造孔剤の量が250%をこえるとコンプライ
アンスが大きくなりすぎたり、血圧に対する耐久
性が劣つたり、エラストマー溶液の粘度が高くな
り、操作が困難になつたりする傾向が生ずる。一
方造孔剤の量が1%未満になると、必要な有孔性
をうることができなくなる傾向にある。
本発明に用いる良溶媒としては、エラストマー
の種類によつて最適良溶媒が変化するので、一概
には決められないが、通常はN、N−ジメチルア
セトアミド、N、N−ジメチルフオルムアミド、
ジメチルスルフオキシド、N−メチル−2−ピロ
リドン、ジオキサン、テトラヒドロフランなどが
あげられ、これらを単独で用いてもよく、混合し
て用いてもよい。
人工血管の管壁の構造や内面あるいは外面の形
状を調節する目的で、エラストマー溶液にエラス
トマーは溶解しないが、良溶媒とはよく混和する
溶媒(以下、貧溶媒という)を加えてもよい。前
記貧溶媒としては水、低級アルコール類、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、1,4−
ブタンジオール、グリセリンなどが好ましい。
溶液中のエラストマー濃度は5〜35%(重量
%:以下同様)が好ましく、さらには10〜30%が
好ましく、12.5〜25%がとくに好ましい。エラス
トマー濃度が5%未満になるとコンプライアンス
が大きくなりすぎたり、凝固液中での析出物が管
状になり難い傾向にある。一方エラストマー濃度
が35%をこえるとコンプライアンスが小さくなり
すぎたり、溶液粘度が高くなりすぎて、環状ノズ
ルからエラストマー溶液を管状に押出し難くなる
傾向にある。
本発明に用いる凝固液としては、エラストマー
は溶解しないが、良溶媒とはよく混和する貧溶媒
があげられ、たとえば水、低級アルコール類、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、1,
4−ブタンジオール、グリセリンなどの少なくと
も1種類以上を用いるのが好ましい。内部凝固液
と外部凝固液とは、同じ組成でも異なつていても
よい。
このようにしてえられた人工血管は、管壁断面
の少なくとも内側にスキン層を有し、内部にスポ
ンジ状構造を有する構造であり、該スキン層およ
びスポンジ状構造を形成する隔壁に1〜50μmの
孔が存在し、コンプライアンスが生体血管に近似
している。
上記のようにしてえられた人工血管の断面の一
実施態様の説明図を第2図に、第2図に示す断面
の部分拡大説明図を第3図に、また前記人工血管
の内側表面を説明するための説明図を第4図に示
す。
第2図、第3図に示すように、管壁の内側と外
側にはスキン層4,5が存在し、スキン層4とス
キン層5との間には隔壁8で仕切られたセル6が
存在する。またスキン層4,5には外部に向つて
開いた多数の孔9が存在し(第2図には図示され
ていない)、隔壁8には多数の孔7が存在し、ス
キン層4からスキン層5まで連通する孔が存在す
る。連通してスキン層表面に到達した孔は、内側
表面4aにおいては第4図に示す孔口9として外
部と連通している。
以上のような構造を有する本発明の人工血管は
つぎのような特徴を有している。
(1) 人工血管の器質化に役立つ有孔性を有する。
(2) コンプライアンスが生体血管に近似してい
る。
(3) 血液接触面が血液適合性に優れている。
(4) 縫合針の貫通がよく、縫合が容易である。
(5) 任意の長さに切断しても、切口にほつれが生
じない。また縫合部から、縫合糸がほつれるこ
ともない。
(6) 縫合針の貫通孔が自己閉塞する。
(7) 血圧のかかつた実際の使用状態では結節を生
じ難い。
したがつて、本発明の人工血管は、血行再建手
術にあたつて、人工血管、バイパス用人工血管、
パツチ用材料に使用することができ、ブラツドア
クセスなどにも使用することができる。さらに好
ましくは、0.1〜0.8のコンプライアンスを有する
動脈用人工血管として用いることができる。とく
に好ましくは、コンプライアンスが生体血管に近
似し、血液接触面が血液適合性に優れていること
から、現在臨床に使用する人工血管が存在しない
0.1〜0.5のコンプライアンスを有し、内径約1〜
6mmの小口径動脈用人工血管としても使用でき
る。とくに膝から下の動脈の血行再建や、大動脈
−冠状動脈バイパス用人工血管として好適に使用
できる。また本発明の人工血管は、その外側にコ
ンプライアンスの小さいネツトなどをかぶせるこ
とにより、静脈用人工血管としても使用できる
し、尿管などの生体の柔らかい管状物の代替えと
しての使用も可能である。
つぎに実施例を用いて本発明の人工血管を説明
する。
実施例 1
N,N−ジメチルアセトアミド80mlに、粒径が
30〜50μmのカゼインを20g加え、ホモジナイザ
ーで撹拌分散させた。このカゼイン分散液に、特
開昭58−188458号公報の実施例1記載のポリウレ
タン20gを加えて溶解した。この溶液を減圧下で
充分脱泡したのち、60℃に保ちながらギアポンプ
を用いて、環状ノズル(溶液出口寸法が内径3
mm、外径4.5mm)から約40cm/分で押出した。同
時に脱泡した水を管の内側に、押出されたエラス
トマー溶液の内容積の1.2倍量の割合で注入した。
押出された管状の溶液はただちに水に浸漬し、エ
ラストマーを管状に析出させた。充分に水洗し、
溶媒を除去したのち、必要な寸法に切断した。こ
の管状物をPH約13の水酸化ナトリウムの水溶液に
浸した。時々撹拌を行ない、カゼインを溶出させ
た。水酸化ナトリウムの水溶液を5回交換し、カ
ゼインを完全に除去したのち水洗を行ない、水酸
化ナトリウムを洗浄・除去し、人工血管をえた。
えられた人工血管は内径約3mm、外径約4.5mm
であり、内径表面と外径表面は最大径20〜30μm
の孔が均一に存在するスキン層であつた。該人工
血管の管壁断面はスポンジ状の構造であり、スポ
ンジ状構造を形成する隔壁にも同様な孔を有して
いた。
この人工血管の管壁断面を走査型電子顕微鏡で
観察したばあいにえられる映像を説明するための
説明図を第2図に、またその一部拡大説明図を第
3図に、該人工血管の内側表面を走査型電子顕微
鏡で観察したばあいにえられる映像を説明するた
めの説明図を第4図に示す。
この人工血管は、任意の箇所で切断しても切断
面はほつれなかつた。そして、生体血管との縫合
が非常に容易であり、縫合部を引張つても縫合部
がほつれることはなかつた。また、縫合針の貫通
孔は、針を除くと自己閉塞した。
この人工血管を、カゼインを除去する前の段階
で8cmの長さに切り、閉塞回路に挿入し、つぎに
示す方法でコンプライアンスを測定したところ、
0.5であつた。なおコンプライアンスを測定する
方法であるが、まず1ストローク0.05ml送液する
定量ポンプで牛のACD血液をこの閉塞回路に送
液し、内圧の変化を測定し、定量ポンプのストロ
ーク数と内圧の変化から(1)式により求めた。ま
た、内圧が50〜150mmHgかかつた状態でこの人工
血管を曲げても、結節を生じなかつた。
以上のことから、この人工血管は、小口径動脈
用人工血管として優れていることがわかる。Examples include polyurethane or polyurethane urea. The cross-section of the tube wall of the artificial blood vessel of the present invention has at least a skin layer on the inside and a sponge-like structure inside. The skin layer is a layer made of elastomer that is more uniform and dense than the inside of the tube wall, and its thickness is preferably 50 μm or less, and 0.5 μm or less.
It is more preferable that it is ~20μm, and it is 1~15μm.
It is particularly preferable that it is m. When the thickness of the skin layer exceeds 50 μm, it is difficult to form communicating holes, and the compliance tends to be too small.
Conversely, if the thickness of the skin layer is less than 0.5 μm, there is a risk of rupture due to blood pressure. The maximum diameter of the communicating pores present on the surface of the skin layer formed at least inside the artificial blood vessel is preferably 1 to 50 μm, more preferably 10 to 40 μm,
A thickness of 11 to 30 μm is particularly preferred. If the maximum diameter of the communicating hole is larger than 50 μm, the strength will be too weak, blood flow will be squeezed out, and the antithrombotic property will tend to decrease. Maximum diameter of communication hole is 1μ
When it is smaller than m, organization of the artificial blood vessel tends to be delayed. The sponge-like structure in the present invention is a structure in which cell-like voids made of a sphere, an ellipsoid, or a modified form thereof are present with partition walls made of an elastomer interposed therebetween. The partition wall made of this elastomer has communication holes with a maximum diameter of 1 to 50 μm. This diameter is preferably the same as the diameter of the pores on the surface of the skin layer. This spongy structure part is
It has a very sparse structure compared to the skin layer. A more preferable sponge-like structure is one in which cellular voids of uniform size are present. The maximum diameter of the cellular voids is preferably 1 to 100 μm, and 5 to 75 μm.
It is more preferable that it is, and it is especially preferable that it is 10-40 micrometers. The partition wall made of an elastomer forming the skin layer or sponge-like structure is
It is preferable to include a large number of minute holes and holes in addition to the communicating holes. The maximum diameter of the micropores and holes is approximately 1μ.
m or less, more preferably 0.5 μm,
Particularly preferred is 0.1 μm or less. Since the artificial blood vessel of the present invention has a hole that communicates from the inside to the outside of the vessel wall, when implanted in a living body,
Organization progresses rapidly and stable organization is achieved. The compliance referred to in this specification is expressed by the formula (1): C=△V/V 0・△P×100 (1) (where C is compliance and V 0 is the internal pressure of 50 mm
The internal volume of the measured blood vessel when Hg is measured, △P is the internal pressure 50 mm
100 mmHg from Hg to internal pressure 150 mmHg, ΔV is the internal volume of the measurement blood vessel that increases between internal pressure 50 mmHg and internal pressure 150 mmHg). The actual measurement involves inserting a measurement blood vessel (approximately 6 to 10 cm in length) into a closed circuit, injecting liquid into this circuit using a micrometer metering pump, and measuring the amount of injected liquid and changes in pressure within the circuit. Compliance can be calculated from equation (1). In the artificial blood vessel of the present invention, the constituent material is an elastomer, and the density of the elastomer occupying the vessel wall is sparse, so that compliance is increased.
Furthermore, the compliance of a living blood vessel can be approximated by adjusting the elastomer density, porosity, elastomer strength, and thickness of the tube wall. The preferred compliance for artificial blood vessels is
It varies depending on the thickness of the artificial blood vessel, the site of use, etc., and cannot be determined unconditionally, but the compliance of the living blood vessel used for normal revascularization surgery is 0.1 to 0.8.
Therefore, it is thought that it is preferable to set it within such a range. The compliance of the artificial blood vessel according to the present invention can be adjusted as described above, and any compliance within the range of 0.1 to 0.8 can be manufactured. Artificial blood vessels with a compliance of 0.1 to 0.8 are suitable for applications such as arterial blood vessels, depending on their thickness, and those with an inner diameter of 1 to 6 mm and a compliance of 0.1 to 0.5 are used as small-caliber arterial blood vessels. It can be suitably used. The optimal density of the vessel wall elastomer cannot be determined unconditionally because it varies depending on the porosity, the strength of the elastomer, and the thickness of the vessel wall, and the required compliance differs depending on the location of the biological blood vessel. , preferably 0.05-0.35g/ cm3 , 0.1-0.3
g/cm 3 is more preferred, and 0.125 to 0.25 g/cm 3 is particularly preferred. The strength of an elastomer cannot be determined unconditionally due to the influence of the elastomer density of the tube wall, etc., but the tensile strength when broken is 100 to 700 kg/cm 2 , and the elongation when broken is 100 to 700 kg/cm 2.
It is preferably 100-1500%. The thickness of the tube wall may be adjusted to that of a living blood vessel. By adjusting these factors, the compliance of the artificial blood vessel of the present invention can be made to approximate that of a biological blood vessel. The inside of the artificial blood vessel of the present invention, that is, the blood contact surface, is a skin layer made of an elastomer with excellent blood compatibility. For the purpose of improving the quality, the surface may be coated with albumin, gelatin, chondroitin sulfate, heparinized material, etc. Further, the outside of the artificial blood vessel of the present invention may be reinforced with a net-like net, a nonwoven fabric, or the like in order to withstand an abnormal increase in blood pressure during surgery or the like or to maintain durability for a long period of time. The artificial blood vessel of the present invention having the structure described above is porous, has a compliance similar to that of a biological blood vessel, and has a blood contact surface with excellent blood compatibility.In addition, it has the following useful properties. It also has the following characteristics. That is, since the tube wall is substantially a continuous structure of elastomer, the cut end will not fray even if it is cut to an arbitrary length. In addition, in addition to the structure in which the cross section of the tube wall has a low elastomer density, the skin layer and the partition wall itself, which is made of elastomer, has a sparse structure with minute pores and holes inside. It is easy to suture the blood vessel, and even if the sutured portion is pulled, the sutured portion will not fray or the suture thread will come off. Since the tube wall is made of elastomer, the hole penetrated by the suture needle also self-closes when the needle is no longer present, and no blood leaks. Another surprising property is that the artificial blood vessel of the present invention does not form knots when blood flows inside it and blood pressure is applied. This is thought to be due to the fact that the compliance is similar to that of living blood vessels. Next, one embodiment of the method for manufacturing an artificial blood vessel of the present invention will be described. In the artificial blood vessel of the present invention, an elastomer solution containing a pore-forming agent is extruded from an annular nozzle together with an internal coagulating liquid, and the entire body is immersed in an external coagulating liquid immediately or after a certain dry distance, and the elastomer is precipitated into a tubular shape. , and then removing the pore-forming agent. The annular nozzle is capable of extruding the elastomer solution into a tubular shape and injecting the internal coagulating liquid into the annular nozzle. The annular nozzle will be explained using drawings. FIG. 1 shows the extrusion port of the annular nozzle 3 for extruding the elastomer solution. 1 is an outlet for the elastomer solution, and the inner and outer diameters of 1 may be determined according to the inner and outer diameters of the intended artificial blood vessel. 2 is an outlet for the internal coagulating liquid. The pore-forming agent may be used without particular limitation as long as it is insoluble in a good solvent for the elastomer used and can be removed during or after molding of the artificial blood vessel. When considering use in artificial blood vessels implanted in living bodies, it is desirable to use a pore-forming agent that is sufficiently safe for living bodies. Therefore, safe inorganic substances such as common salt, water-soluble saccharides such as glucose or starch, and proteins are preferable. Among these pore-forming agents, proteins are preferred from the viewpoint of handling. When protein is used as a pore-forming agent, stable pore-forming is possible without causing secondary aggregation due to moisture in the air even if the particle size is fine. Moreover, from molded products as artificial blood vessels,
It can be easily dissolved and removed with an alkaline solution, an acid solution, a solution containing enzymes, etc. Specific examples of proteins preferable as pore-forming agents include casein, collagen, gelatin, and albumin. The particle size of the pore-forming agent may be determined mainly according to the maximum diameter of the pores formed on the inner surface of the artificial blood vessel.
Amount of pore-forming agent (% of amount of pore-forming agent/amount of elastomer
(expressed as ) varies depending on the required porosity and the particle size of the pore-forming agent, so it cannot be determined unconditionally, but it is preferably 1 to 250%, more preferably 20 to 200%, Particularly preferably 50 to 150%. If the amount of the pore-forming agent exceeds 250%, there will be a tendency for the compliance to become too large, the durability against blood pressure to be poor, and the viscosity of the elastomer solution to become high, making it difficult to operate. On the other hand, if the amount of the pore-forming agent is less than 1%, it tends to be impossible to obtain the necessary porosity. The best good solvent for use in the present invention varies depending on the type of elastomer, so it cannot be determined unconditionally, but usually N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide,
Examples include dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, dioxane, and tetrahydrofuran, and these may be used alone or in combination. For the purpose of adjusting the structure and shape of the inner or outer surface of the artificial blood vessel wall, a solvent that does not dissolve the elastomer but is miscible with a good solvent (hereinafter referred to as a poor solvent) may be added to the elastomer solution. Examples of the poor solvent include water, lower alcohols, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-
Butanediol, glycerin, etc. are preferred. The elastomer concentration in the solution is preferably 5 to 35% (weight %: hereinafter the same), more preferably 10 to 30%, and particularly preferably 12.5 to 25%. When the elastomer concentration is less than 5%, the compliance tends to become too large and the precipitates in the coagulation liquid tend to be difficult to form into a tubular shape. On the other hand, when the elastomer concentration exceeds 35%, the compliance becomes too small and the solution viscosity becomes too high, making it difficult to extrude the elastomer solution into a tubular shape from the annular nozzle. The coagulating liquid used in the present invention includes poor solvents that do not dissolve the elastomer but are miscible with good solvents, such as water, lower alcohols, ethylene glycol, propylene glycol,
It is preferable to use at least one of 4-butanediol, glycerin, and the like. The internal coagulating liquid and external coagulating liquid may have the same or different compositions. The artificial blood vessel obtained in this way has a skin layer on at least the inside of the cross section of the tube wall, and has a sponge-like structure inside, and the skin layer and the partition wall forming the sponge-like structure have a thickness of 1 to 50 μm. pores exist, and the compliance is similar to that of biological blood vessels. FIG. 2 is an explanatory view of one embodiment of the cross section of the artificial blood vessel obtained as described above, FIG. 3 is a partially enlarged explanatory view of the cross section shown in FIG. 2, and the inner surface of the artificial blood vessel is shown in FIG. An explanatory diagram for explanation is shown in FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, there are skin layers 4 and 5 on the inside and outside of the tube wall, and between the skin layers 4 and 5 there are cells 6 separated by partition walls 8. exist. Further, the skin layers 4 and 5 have a large number of holes 9 that open toward the outside (not shown in FIG. 2), and the partition wall 8 has a large number of holes 7. There are holes communicating up to layer 5. The holes that communicate with each other and reach the surface of the skin layer communicate with the outside as holes 9 shown in FIG. 4 on the inner surface 4a. The artificial blood vessel of the present invention having the above structure has the following features. (1) It has porosity that helps organize the artificial blood vessel. (2) Compliance approximates that of biological blood vessels. (3) The blood contact surface has excellent blood compatibility. (4) Suture needles penetrate well and suturing is easy. (5) No fraying will occur at the cut end even when cut to any length. Moreover, the suture thread does not become frayed from the sutured portion. (6) The through hole of the suture needle self-occludes. (7) Nodules are unlikely to form under actual conditions of use where blood pressure is high. Therefore, the artificial blood vessel of the present invention can be used as an artificial blood vessel, a bypass artificial blood vessel,
It can be used as a material for patches, and can also be used for blind access. More preferably, it can be used as an arterial artificial blood vessel having a compliance of 0.1 to 0.8. Particularly preferably, there are no artificial blood vessels currently used in clinical practice, since the compliance is similar to that of biological blood vessels and the blood contact surface has excellent blood compatibility.
It has a compliance of 0.1 to 0.5, and the inner diameter is approximately 1 to 1.
It can also be used as a 6mm small-caliber artificial blood vessel. In particular, it can be suitably used for revascularization of arteries below the knee and as an artificial blood vessel for aorta-coronary artery bypass. Furthermore, the artificial blood vessel of the present invention can be used as a venous artificial blood vessel by covering the outside with a net with low compliance, and can also be used as a substitute for a soft tubular body such as a ureter. Next, the artificial blood vessel of the present invention will be explained using Examples. Example 1 In 80 ml of N,N-dimethylacetamide, the particle size was
20 g of casein with a diameter of 30 to 50 μm was added and dispersed by stirring with a homogenizer. 20 g of the polyurethane described in Example 1 of JP-A-58-188458 was added and dissolved in this casein dispersion. After thoroughly degassing this solution under reduced pressure, it was heated using a gear pump while maintaining the solution at 60°C.
mm, outer diameter 4.5 mm) at approximately 40 cm/min. At the same time, defoamed water was injected into the inside of the tube at a rate of 1.2 times the internal volume of the extruded elastomer solution.
The extruded tubular solution was immediately immersed in water to precipitate the elastomer into a tubular shape. Wash thoroughly with water,
After removing the solvent, it was cut into required dimensions. The tubing was immersed in an aqueous solution of sodium hydroxide at a pH of approximately 13. The casein was eluted by stirring occasionally. The aqueous solution of sodium hydroxide was exchanged five times to completely remove casein, followed by washing with water to wash and remove the sodium hydroxide, and an artificial blood vessel was obtained. The resulting artificial blood vessel has an inner diameter of approximately 3 mm and an outer diameter of approximately 4.5 mm.
The inner diameter surface and outer diameter surface have a maximum diameter of 20 to 30 μm.
The skin layer had uniform pores. The cross section of the wall of the artificial blood vessel had a spongy structure, and the partition wall forming the spongy structure also had similar holes. An explanatory diagram for explaining the image obtained when the cross section of the wall of this artificial blood vessel is observed with a scanning electron microscope is shown in Fig. 2, and a partially enlarged explanatory diagram is shown in Fig. 3. FIG. 4 shows an explanatory diagram for explaining the image obtained when the inner surface of the wafer is observed with a scanning electron microscope. Even if this artificial blood vessel was cut at any point, the cut surface did not fray. Furthermore, suturing with a biological blood vessel was very easy, and the sutured portion did not become frayed even when the sutured portion was pulled. Furthermore, the through hole of the suture needle self-occluded when the needle was removed. Before removing the casein, this artificial blood vessel was cut into a length of 8 cm, inserted into the occlusion circuit, and the compliance was measured using the method shown below.
It was 0.5. The method of measuring compliance is to first send cow ACD blood to this closed circuit using a metering pump that pumps 0.05ml per stroke, measure the change in internal pressure, and measure the number of strokes of the metering pump and the change in internal pressure. It was calculated from equation (1). Furthermore, even when this artificial blood vessel was bent under an internal pressure of 50 to 150 mmHg, no knots were formed. From the above, it can be seen that this artificial blood vessel is excellent as an artificial blood vessel for small-caliber arteries.
第1図は環状ノズルのエラストマー溶液の押出
し口を示す説明図、第2図は実施例1において製
造した本発明の人工血管の管壁断面を走査型電子
顕微鏡で観察したばあいにえられた映像を説明す
るための説明図、第3図は第2図の一部拡大説明
図、第4図は実施例1でえられた人工血管の内側
表面を走査型電子顕微鏡で観察したばあいにえら
れた映像を説明するための説明図である。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the extrusion port of the elastomer solution of the annular nozzle, and Fig. 2 is a cross-section of the wall of the artificial blood vessel of the present invention manufactured in Example 1, which was obtained by observing with a scanning electron microscope. An explanatory diagram for explaining the images, Fig. 3 is a partially enlarged explanatory diagram of Fig. 2, and Fig. 4 shows the inner surface of the artificial blood vessel obtained in Example 1 observed with a scanning electron microscope. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the obtained video.
Claims (1)
も内側にスキン層を有し、内部にスポンジ状構造
を有する構造であり、該スキン層およびスポンジ
状構造を形成する隔壁に1〜50μmの孔が存在
し、コンプライアンスが0.1〜0.8であることを特
徴とする人工血管。1 It is made of an elastomer, has a skin layer on at least the inside of the tube wall cross section, and has a sponge-like structure inside, and pores of 1 to 50 μm are present in the skin layer and the partition wall forming the sponge-like structure, An artificial blood vessel characterized by a compliance of 0.1 to 0.8.
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