【実施例】
【0051】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。尚、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【0052】
実施例および比較例には、
図1Aに示すデザインを有するステント骨格を採用した。尚、
図1Bに示すデザインを採用した場合においても、同様の結果が得られた。
(1)ステントを構成するマグネシウム合金の製造
Mg、Zn,Mn、Zrの高純度地金、およびCaを材料として準備した。これらをそれぞれ下記に記載の成分濃度になるように秤量して坩堝に投入し、730℃に溶融攪拌し、得られた溶融物を鋳造し、鋳塊とした。使用した原料には、希土類元素やアルミニウムは、不可避的不純物としても含まれていない。
マグネシウム地金には、不純物Cu濃度の低い、純度99.9%のものを用い、また溶湯から鉄、ニッケルを除去するための脱鉄処理を炉内で行った。
得られた鋳塊は、ICP発光分光分析計(AGILENT社製、AGILENT 720 ICP−OES)を使用し、不純物濃度を測定した。
得られた鋳塊の成分濃度(質量%)は以下のとおりである。
Mg 残部;Zn 1.5%;Mn 0.4%;Zr 0.4%、
上記鋳塊には、不可避的不純物としてFe,Ni,CoおよびCuが下記濃度で含まれていた。
Fe 5ppm、Ni 5ppm、Co ND(検出限界以下)、Cu 1ppm
(2)ステント骨格の製造
上記のマグネシウム合金鋳塊を押出加工により、厚さ150μm(外径1.8mm/内径1.5mm)の細管を得て、この細管を
図1Aに示す形状にレーザー加工して、ステント骨格を得た。
(3)電解研磨
得られたステント骨格の表面に付着した酸化物を酸性溶液で除去した。続いて、電解液中に陽極側として浸漬させ、陰極側である金属板との間に直流電源を介して接続した後、電圧を印加することによって陽極のステント骨格を厚さ100μm(外径1.75mm/内径1.55mm)になるまで鏡面研磨して平滑表面を得た。電圧印加中における粘液層の安定化を図るため、電解液を攪拌しながら、温度が一定となるように制御した。また、陰極における気泡の発生を抑制するため、電圧の印加と切断を適宜繰り返した。尚、陰極から遊離した気泡がステント骨格に付着すると、表面精度不良の原因となる。
(4)テストサンプル
当該ステント骨格を用いて、下記の実施例および比較例に示すステントサンプルを作製した後、バルーンカテーテルの遠位端部分に取り付けたバルーンに、外径1.2mmになるように載置(クリンプ)した。
【0053】
(防食性および変形追従性評価)
優れた防食性および変形追従性を有する表面は、血管内において、コア構造体の加速的な腐食に伴う機械的強度の低下を遅延させることができる。従って、37℃・5%CO
2雰囲気下の血漿模擬溶液(EMEM+10%FBS)ならびにブタの冠動脈中において、コア構造体の重量変化、ラディアルフォース残存率およびリコイル率を測定することにより、防食性および変形追従性を評価することができる。
【0054】
(ポリマーコーティングとの接着性評価)
ポリマーコーティングとの優れた接着性を有する防食層表面は、相対的に表面自由エネルギーが高く、親水性を呈する。従って、表面に対する水接触角を測定することにより、ポリマーコーティングとの接着性を評価することができる。また、縮径ならび拡径がもたらすポリマーコーティングの様態変化を観察する。
【0055】
(重量変化およびラディアルフォース残存率評価方法)
バルーンカテーテルにクリンプしたステントサンプルを、37℃の血漿模擬溶液(EMEM+10%FBS)に2分間浸漬した後、内径が3mmになるまで均一に拡張し(
図3)、37℃・5%CO
2雰囲気下、100rpmで浸漬・振盪した。この段階において、ステントはバルーンカテーテルへのクリンプ(縮径)ならびにステンティング(拡径)による塑性弾性変形(物理変化)を受けたことになる(
図2)。浸漬28日後、抽出したサンプルのラディアルフォースを測定すると共に、表面をSEM観察した。また、クロム酸で超音波洗浄し、水酸化マグネシウム等の腐食生成物を完全に除去し、コア構造体の重量変化を評価した(n=5)。尚、ラディアルフォース測定には、RX550/650(Machine Solutions社)を用いた。
【0056】
(ブタ冠動脈留置試験)
バルーンカテーテルにクリンプしたステントサンプル(実施例1および比較例2)を、白ブタ(50〜55kg)の冠動脈(LAD、LCX、RCA)に挿入し、血管内腔直径約3mmの部位で拡張した。尚、表1に示す通り、1頭当たり3つの冠動脈から2つを選定し、ステント2本/頭となるように留置した。
【0057】
【表1】
【0058】
(ブタ冠動脈留置試験におけるリコイル率評価方法)
留置直後、ステントが血管壁に密着していることを確認した上で、血管造影装置を用いてステント内腔面積(a)を測定した。ブタ冠動脈留置28日後、再び血管造影装置を用いてステント内腔面積(b)を測定した上で、留置直後のステント内腔面積に対する減少率(リコイル率)を次式で算出した(n=3)。
リコイル率=(a−b)/a
【0059】
[実施例1]
電解研磨前のステント骨格(Ra0.57±0.18μm)が、電解研磨によりエッジ部も滑らかな(丸みを帯びた)Ra0.05±0.01μmに仕上げられたステント骨格を、27Mフッ化水素酸水溶液2mL中、100rpmで浸漬・振盪した。24時間後に抽出したステントを、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60℃において24時間乾燥した。ステントの表面には、厚さ10μm以下のMgF
2層[
図4・
図5・
図6(左図)]が形成された。Raについては、フッ化処理前とフッ化処理後との間に大きな差異が確認されなかった。調製したサンプルをバルーンカテーテルにクリンプした後、エチレンオキサイドガス(EOG)滅菌を行った。この条件と同一条件で計5本のサンプルを調製した。
【0060】
[実施例2]
電解研磨前のステント骨格(Ra0.57±0.18μm)が、電解研磨によりRa0.20±0.01μmに仕上げられたステント骨格を、27Mフッ化水素酸水溶液2mL中、100rpmで浸漬・振盪した。24時間後に抽出したステントを、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60°Cにおいて24時間乾燥した。コア構造体の表面には、厚さ10μm以下のMgF
2層[
図6(左図)]が形成された。Raについては、
フッ化処理前とフッ化処理後との間に大きな差異が確認されなかった。最後に、調製したサンプルをバルーンカテーテルにクリンプした後、EOG滅菌を行った。この条件と同一条件で計5本のサンプルを調製した。
【0061】
[比較例1]
電解研磨前のステント骨格(Ra0.57±0.18μm)が、電解研磨によりRa0.30±0.01μm(非平滑表面性状)に仕上げられたステント骨格を、27Mフッ化水素酸水溶液2mL中、100rpmで浸漬・振盪した。24時間後に抽出したステントを、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60°Cにおいて24時間乾燥した。コア構造体の表面には、厚さ10μm以下のMgF
2層[
図6(中央図)]が形成された。Raについては、
フッ化処理前とフッ化処理後との間に大きな差異が確認されなかった。最後に、調製したサンプルをバルーンカテーテルにクリンプした後、EOG滅菌を行った。この条件と同一条件で計5本のサンプルを調製した。
【0062】
[比較例2]
電解研磨前のステント骨格(Ra0.57±0.18μm)が、電解研磨によりRa0.05±0.01μmに仕上げられたステント骨格[
図6(右図)]を、バルーンカテーテルにクリンプした後、EOG滅菌を行った。この条件と同一条件で5本のサンプルを調製した。
【0063】
実施例のステントは、
図6左図に示す構造を有している。比較例において用いられたステントは、
図6中央図および
図6右図に示す構造を有している。
図6左図は、生体吸収性マグネシウム合金からなるコア構造体8と、平滑表面10を有するMgF
2からなる防食層9とで構成される。
図6中央図は、生体吸収性マグネシウム合金からなるコア構造体11と、非平滑表面13を有するMgF
2からなる防食層12とで構成される。
図6右図は、生体吸収性マグネシウム合金からなるコア構造体14のみで構成され、平滑表面15を有する。
【0064】
上記の実施例1・2および比較例1・2で得られたサンプルの構成、防食性および変形追従性の評価結果を表2に示す。
【0065】
【表2】
【0066】
(拡張直後のステント表面観察)
本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例1・2)は、縮径ならび拡径による二度にわたる物理変化に対して、防食層に大きな損傷(亀裂・破断)が確認されなかった(
図7・8)。また、腐食の指標となる水素の発生も認められなかったため、防食効果が発揮されていることが示唆された。また、防食層を有しない比較サンプル(比較例2)の表面においても、大きな損傷や瞬発的な腐食は確認されなかった(
図10)。これは、マグネシウム合金表面が平滑表面を有しており、均一な酸化被膜が形成されていることが起因している。一方、平滑表面の定義から外れる比較サンプル(比較例1)の防食層には、拡張に伴う亀裂が確認された(
図9)。
【0067】
(浸漬前後のステント重量変化)
血漿模擬溶液浸漬前ならびに浸漬28日後の
サンプルの重量を測定した。浸漬前のサンプルの重量を基に、浸漬後の重量残存率を算出した結果を表3に示す。尚、浸漬前のサンプルの重量は、5.92±0.32mgであった。
【0068】
【表3】
【0069】
(浸漬28日後における相対評価)
本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例1・2)は、本発明の範囲外の比較サンプル(比較例1・2)に比べて、重量残存率が有意に高く、防食層によって腐食が抑制されていることが示唆された。
図7・
図8に示す通り、実施例1・実施例2のサンプルは、目立った腐食の形跡が認められることなく、しっかりとステント形状を維持していることが確認された。一方、
図9に示す通り、比較例1のサンプルは、相対的に腐食の進行が速く、局所的な損傷(局部腐食)に至った。これは、平滑表面を有していることが、変形追従性を獲得する上で重要であるということを意味している。
図10に示す通り、比較例2のサンプルにおいては、全面均一的に腐食(全体腐食)が確認された。これらのことから、本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例1・2)が、本発明の範囲外の比較サンプル(比較例1・2)に比べて、有意な腐食抑制効果を発揮していることが示唆された。
【0070】
(浸漬前後のステントの物性変化)
血漿模擬溶液浸漬前ならびに浸漬28日後のステントのラディアルフォースを測定した。浸漬前のステントのラディアルフォースを基に、浸漬後のラディアルフォース残存率を算出した結果を表4に示す。尚、浸漬前のコア構造体のラディアルフォースは、63.12±5.36N/mmであった。
【0071】
【表4】
【0072】
(浸漬28日後における相対評価)
本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例1・2)のラディアルフォースは、防食層による腐食抑制効果が功を奏して、70%以上を維持していることが確認された。一方、本発明の範囲外の比較サンプル(比較例1・2)においては、腐食の進行が速く、顕著にラディアルフォースを損なう結果となった。つまり、本発明の目的を達成するためには、コア構造体の表面に防食性および変形追従性を兼ね備えたMgF
2層を形成しなければならないことが確認された。詳細を以下に記す。
【0073】
(比較例1との比較)
前述のように実施例1および実施例2は本発明に基づく例示的ステントの構成要素であり、生体吸収性マグネシウム合金からなるコア構造体と、平滑表面(Ra0.05μmおよびRa0.20μm)を有するMgF
2からなる防食層とで構成される。それに対して、比較例1は、コア構造体の表面に形成された防食層が平滑表面の定義から外れる表面粗さ(Ra0.30μm)である。当該防食層は十分な変形追従性を有していないため、血漿模擬溶液中での拡張によって亀裂を生じ、孔食(局部腐食)を誘発したことが示唆された。表3ならびに表4より、実施例1および実施例2の重量残存率ならびにラディアルフォース残存率は、比較例1に対して有意に高いことが確認された。このことから、縮径ならびに拡径がもたらす物理変化に追従するステントを得る上で、平滑表面を有する防食層を形成することの重要性が明らかとなった。
【0074】
(比較例2との比較)
比較例2は、防食層を有しない、平滑表面を有するコア構造体(Ra0.03μm)単体である。実施例1および実施例2の重量残存率ならびにラディアルフォース残存率は、比較例2に対して有意に高い。つまり、所望の効果を発揮するのに、防食層の形成が必要不可欠であることが示唆された。尚、比較例2のラディアルフォース残存率は、防食層を有する比較例1に対して有意に高い。これは、両者間に腐食機構の違いがあることを示唆する。比較例1のステントが拡張段階において防食層に生じた亀裂を起点する加速的な孔食(局部腐食)に陥る一方で、比較例2のステントは全面均一的に腐食(全体腐食)が進行すると推察される。このことからも、本発明の範囲外となる(平滑表面の定義から外れる)防食層が、反って機械的強度の著しい損失を引き起こしたと言える。
【0075】
(ブタ留置試験におけるステントの物性変化)
ブタ冠動脈留置28日後のステントのリコイル率を測定した。留置前のステントの内腔面積を基に、留置28日後のリコイル率を算出した結果を表5に示す。
【0076】
【表5】
【0077】
(ブタ留置28日後における相対評価)
ブタ冠動脈留置直後、実施例1サンプルおよび比較例2サンプルは共に、血管壁に密着していることが確認された。ステント内腔面積に関して、両者間に重大な差は認められなかった。しかしながら、留置28日後のリコイル率は、実施例1が7.05±1.37%であったのに対して、比較例2では18.95±2.21%であり、両者間に有意な差が認められた。比較例
2に認められる大きなリコイル率は、全面腐食に伴うラディアルフォースの加速的な低下に起因する。このことから、ブタ冠動脈においても、本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例1)が、本発明の範囲外の比較サンプル(比較例2)に比べて、有意な腐食抑制効果を発揮していることが示唆された。
【0078】
(水接触角評価方法)
表面処理されたディスクサンプル(下記の実施例3および比較例3)に対して、0.1μLの水滴を滴下し、サンプル表面に対する接触角を測定した。尚、水接触角測定には、DM−700(協和界面科学株式会社)を用いた。
【0079】
[実施例3]
Ra0.05±0.01μmに仕上げられたΦ5mm×T1mmのディスクサンプルを、27Mフッ化水素酸水溶液2mL中、100rpmで浸漬・振盪した。24時間後に抽出したディスクを、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60℃において24時間乾燥した。この条件と同一条件で計3個のサンプルを調製した。
【0080】
[比較例3]
Ra0.05±0.01μmに仕上げられたΦ5mm×T1mmのディスクサンプルを、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60℃において24時間乾燥した。この条件と同一条件で計3個のサンプルを調製した。
【0081】
(ディスク表面に対する水の親和性変化)
平滑表面を有するディスク表面に対して、水接触角を測定した結果を表6に示す。
【0082】
【表6】
【0083】
(水接触角に対する相対評価)
ディスク表面に対する水接触角は、実施例3が10.3±1.1°(
図11左図)であったのに対して、比較例3では52.1±0.3°(
図11右図)であり、両者間に有意な差が認められた。このように、本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例3)の表面は、本発明の範囲外の比較サンプル(比較例3)のそれに比べて、相対的に親水性であることが明らかとなった。このことから、平滑表面を有するマグネシウム合金に対するフッ化処理によって形成された防食層が、Mg(OH)
2−XF
Xで構成されていることが示唆された。
【0084】
(ポリマーコート様態変化観察方法)
ポリマーがコーティングされたステントサンプル(下記の実施例4および比較例4)を、37℃の血漿模擬溶液(EMEM+10%FBS)に2分間浸漬した後、内径が3mmになるまで均一に拡張した後、表面をSEM観察した。
【0085】
[実施例4]
ステント1本あたり、シロリムス100±10μgを含有するポリカプロラクトン(PCL)200±20μgがスプレーコーティングされたサンプルを調製した。
Ra0.05±0.01μmに仕上げられたステント骨格を、27Mフッ化水素酸水溶液2mL中、100rpmで浸漬・振盪した。24時間後に抽出したステントを、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60℃において24時間乾燥した(ここまで実施例1と同一処理)。続いて、コーティング装置のマンドレルに装着し、ノズル下9mmの位置で、120rpmを伴う往復運動をさせた。次に、シロリムス/PCLをTHFに溶解した0.5%/1%コーティング溶液を0.02mL/分でノズルより噴射し、約120秒間にわたって、ステントの端から中央までの表面にコーティングした。減圧下60℃における3分間の乾燥後、残りの半分をコーティングした。調製したサンプルをバルーンカテーテルにクリンプした後、エチレンオキサイドガス(EOG)滅菌を行った。この条件と同一条件で計3本のサンプルを調製した。
【0086】
[比較例4]
ステント1本あたり、シロリムス100±10μgを含有するポリカプロラクトン(PCL)200±20μgがスプレーコーティングされたサンプルを調製した。
Ra0.05±0.01μmに仕上げられたステント骨格を、水およびアセトンで十分に超音波洗浄した後、減圧下60℃において24時間乾燥した(ここまで比較例2と同一処理)。続いて、コーティング装置のマンドレルに装着し、ノズル下9mmの位置で、120rpmを伴う往復運動をさせた。次に、シロリムス/PCLをTHFに溶解した0.5%/1%コーティング溶液を0.02mL/分でノズルより噴射し、約120秒間にわたって、ステントの端から中央までの表面にコーティングした。減圧下60℃における3分間の乾燥後、残りの半分をコーティングした。調製したサンプルをバルーンカテーテルにクリンプした後、エチレンオキサイドガス(EOG)滅菌を行った。この条件と同一条件で計3本のサンプルを調製した。
【0087】
(拡張直後のステント表面観察)
本発明に基づく構成要素を有するサンプル(実施例4)は、縮径ならび拡径による二度にわたる物理変化に対して、ポリマーコーティング表面に大きな損傷(亀裂・剥離)が確認されなかった(
図12左図)。一方、本発明の範囲外の比較サンプル(比較例4)は、ポリマーコーティング表面に拡張に伴う亀裂・剥離が確認された(
図12右図)。このことから、マグネシウム合金表面に形成された親水性の防食層が、ポリマーとの接着性の向上に寄与したことが示唆された。