JP7006941B2 - 細胞凝集体及び組織片の移植の方法 - Google Patents

Description

本発明は、人又は哺乳動物の軟組織、特に神経組織に細胞凝集体又は組織片の形態で生細胞を移植する方法に関する。更に、本発明は、対応する手段、このような手段を提供する方法、及びこのような提供において使用するための装置に関する。本発明が関連する細胞凝集体及び組織片は、組織への挿入による直接移植に対してそれ自体充分に物理的には安定ではない。

幹細胞及び他の細胞を培養することによって得られる生細胞、特に幹細胞、細胞凝集体、及び小さな組織の、軟組織、特に神経組織の中への移植は、問題を含む。単細胞は移植の間に損傷する危険性が高い一方、細胞凝集体又は組織片は分解される危険性がある。別の問題は、所望の組織位置において細胞又は細胞凝集体を配置する方法である。更なる問題は、神経細胞の喪失及び星状細胞の増殖をもたらす異物による神経組織の刺激である。

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本発明の第１の目的は、軟組織、特に神経組織の中への生細胞、細胞凝集体、及び組織片の挿入に関連する１つ又は幾つかの問題を解決する上記種類の方法を提供することである。神経組織は、脳及び脊髄組織だけでなく、末梢神経、後根神経節、及び網膜組織をも含む。

本発明の他の目的は、神経組織挿入経路に沿った出血を防止又は低減又は停止することであって、このような移植の悪影響から隣接する神経細胞を保護することであって、移植された細胞凝集体及び組織片の配置を修正する能力を保存することである。

本発明の別の目的は、その方法において使用するための装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、この種類の移植のための装置及び機器の製造方法を提供することである。

本発明の付加的な目的は、本発明の以下の概要、図面に示されるその好ましい実施形態の説明、及び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本発明は、水性ゼラチンゲルのような生体適合性水性ゲルで充填された神経組織におけるチャネルの提供が、生細胞の凝集体及び生組織、特に神経細胞の凝集体及び神経組織片の軟組織、特に神経組織の中への挿入による移植を可能にするという見識に基づく。このような凝集体及び組織片は、軟組織、特に神経組織の中への直接挿入のために物理的に充分に安定でないと推定される。神経組織は、脳、脊髄、及び内分泌組織だけでなく、末梢神経、後根神経節、網膜、及び蝸牛組織を含む。この用途においては、移植のための好ましい組織片は、胚組織の片又はシートだけでなく、例えば脳卒中後のホストの組織の置換又は補助に適した生体内で操作された組織の１つである。

本発明はまた、移植プロセスによってホストの組織が損なわれて、移植片の生存を危うくする不快な環境を生じるという見識に基づく。脳組織の中に移植された細胞の大部分が生存しないことはよく知られている。

本発明は更に、移植のために選択されたホストの組織が、脳卒中後又は変性過程中のような不充分な血液供給及び活性化免疫細胞によって特徴付けられる炎症状態にあることが多いという見識に基づく。

軟組織、特に人又は動物の神経組織における本発明の直線的な、好ましくは円筒形のチャネルは、生細胞の凝集体又は生組織の片を移植するために、実質的に剛性の、好ましくは円筒形のピンにおける乾燥ゲル形成薬剤と体液の接触によって形成されるゲルで充填される。好ましいゲル形成薬剤は、ゼラチン、ヒアルロン酸及びそれらの塩、化学修飾ゼラチン、化学修飾ヒアルロン酸及びそれらの塩を含むまたはそれからなる。化学修飾ゼラチン及び化学修飾ヒアルロン酸は、部分的に加水分解されたゼラチンとヒアルロン酸及び／又は架橋ゼラチンとヒアルロン酸を含む。しかし、チャネルが円筒形以外の形態であることは可能であるが好ましくはなく、対応して形成されたピンを使用することによって、略正方形又は他の半径方向断面のチャネルが提供されることができる。円筒形のチャネルは、チャネルと同じ直径の水性ゲルの２つ以上の円筒形の層を含むことができ、又は水性ゲルの円筒形の中心層は、水性ゲルの周辺層によって取り囲まれる。「円筒形のチャネル」という用語は、半径方向断面において楕円形の形態の円筒形のチャネルを含む。本発明のチャネルは、略一直線であって、すなわち所与の中心軸線から１０°未満、特に５°未満逸れる。チャネルは、その幅より実質的に大きい長さ、特にその幅より５又は１０又は２０以上の長さを有する。チャネルの側壁及び底（前）壁は、生軟、特に神経組織によって形成される。この理由及び他の理由のために、チャネルの幾何学的形状は経時的に変化し得る。特に、チャネルの直径は経時的に縮小し得る。

本発明によれば、生細胞の凝集体又は生軟組織の片は、水性ゲルで充填された本発明のチャネルに、このような配置のための手段、特にピンにおいて軸線方向に延在する通路の形態の手段で、乾燥ゲル形成薬剤で覆われたピンを適合させること、又は水性ゲルで充填された本発明のチャネルへの生細胞の凝集体又は軟組織の片の注入のための別個の装置を提供することの何れかによって配置される。

この結果、本発明によれば、水性ゲルで充填された軟組織における予め形成されたチャネルにおいて生細胞の凝集体又は生軟組織の片を配置するためのこのような別個の装置が開示され、装置は、前後方の開口を含む一定半径方向断面の管腔のピペット若しくはシリンジを含む又はそれからなる。本発明の一態様によれば、凝集体又は片は、ピペット又はシリンジの管腔に配置され、ピペット又はシリンジは、その前端が最も前方でチャネルの中に所望の深さに挿入される。凝集体又は片は、ピペット又はシリンジの前方開口からゲルの中に排出され、そして、ピペット又はシリンジは、ゲルから引き出される。

この結果、本発明によれば、軟組織、特に神経組織において直線的なチャネルを形成するための装置が開示され、装置は、生細胞の凝集体又は軟組織片の移植のために適合される。装置は、前端及び後端を有する横長の剛性ピンと、前端から遠位方向に延在するピン部分に配置され、ピン部分を取り囲む乾燥ゲル形成薬剤を含む又はそれからなる層とを含む又はそれらからなる。乾燥ゲル形成薬剤を含む又はそれからなる層は、２０重量％未満、好ましくは１０重量％未満、最も好ましくは５重量％未満の水を含有する。ピンは、乾燥ゲル形成薬剤を含む又はそれからなるその層のない状態で組織の中に挿入されることを可能にするように充分に剛性である。ピンは、その前端と後端との間に延在する通路を含むことが好ましい。通路は、好ましくは円形又は楕円形である。代替的に、通路は、半径方向断面において長方形、菱形、若しくは台形、又は略長方形、略菱形、又は略台形であって、このような場合には、所与の軸線方向位置における通路の半径方向の幅が、それに垂直な半径方向の幅より２倍又は３倍又は５倍以上大きいことが好ましい。ピンは、半径方向の断面において円筒形、楕円形、長方形、菱形、若しくは台形、又は略円筒形、略楕円形、略長方形、略菱形、又は略台形であることが好ましい。

ピンは、挿入される組織への損傷を最小化するために可能な限り小さい半径方向寸法の装置を提供するように、剛性材料、特に可能な限り剛性の材料で作られる。

本発明の一態様においては、ピンは、金属、金属合金、若しくは導電性ポリマー、若しくは炭素のような他の導電性非金属材料を含む又はそれからなり、好ましくは、金属は、金、銀、銅、白金、イリジウム、チタン、クロム、タングステン、アルミニウム、及びそれらの合金からなる群から選択され、タングステン、イリジウム、及びステンレス鋼の何れかが特に好ましい。これは、ピンを電極として追加的に使用することを可能にする。このような場合、導電性のリードは、導電的にピンの後端に、又はその近傍に取り付けられる。リードは、例えば、電圧監視装置又は電力源とピンの電気通信を確立する。

本発明の別の態様においては、ピンは、非導電性材料、特に、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、及びポリアクリレートのような充分な硬さを提供することに適したポリマー材料である。ピンは、水性ゲルの形成時に引き出しを容易にする材料からなってもよく又はそれによって覆われてもよい。パリレンＣ、シリコーンゴム、及びテフロン（登録商標）は、この目的のために特に有用な材料である。

本発明の特に好ましい態様によれば、装置は、前端及び遠位端を有する管状挿入ガイドを含み、剛性ピンが配置される。乾燥ゲル形成薬剤からなる又はそれを含む層で覆われたピンは、遠位部、中心部、及び近位部を含み、中心部は同じ直径であって、遠位部は中心部より小さい直径であって、その遠位端に向かって減少し、近位部は中心部以上の直径であって、半径方向断面における挿入ガイドの管腔は、中心部の半径方向断面と同じ形態であるが、ピンの中心部をガイド内で摺動に変位させることを可能にするように僅かにより大きく、ガイドは、それを固定するための手段を、ピンが挿入される組織に対して含む。好ましい実施形態によれば、管状挿入ガイドは、その遠位端から半径方向に延在するフランジ又はスリーブを含む。挿入ガイドは、ピンと同じ遠位／近位の方向に、乾燥ゲル形成薬剤からなる又はそれを含む層で覆われた剛性ピンに取り付け可能である。別の好ましい実施形態によれば、挿入ガイドは、その管状部又はスリーブに取り付けられた剛性の取り付け要素を含み、取り付け要素は、その他端において、組織が属する人又は動物に直接的又は間接的に取り付け可能である。

本発明の別の好ましい態様によれば、装置、特にピンは、電極手段、光ファイバ手段、センサ手段から選択される１つ以上の手段を含む。

ピンの軸線方向に延在する通路が、遠位開口において水性体液に溶解又は分解可能なプラグによって、例えば、ゲル形成薬剤が水性体液と接触してゲルを形成することができる、乾燥ゲル形成薬剤からなる又はそれを含むものによって、塞がれることが好ましい。

本発明の乾燥ゲル形成薬剤は生体適合性であって、特に、ゲル形成タンパク質、ゲル形成糖質、ゲル形成糖タンパク質、及びそれらの組合せからなる群から選択される薬剤である。ゲル形成タンパク質が、生体適合性タンパク質性ゲル形成薬剤、特に、ゼラチン、ヒアルロン酸、化学修飾ゼラチン、組換えゼラチン、化学修飾ヒアルロン酸、組換えヒアルロン酸、及びそれらの塩からなる群から選択される薬剤から選択されることが好ましい。生体適合性ゲルは、チャネルの半径方向内方への収縮を防止し、この結果、ゲルが実質的に変化しない、すなわち酵素分解等によって弱化される間の少なくとも期間に、チャネルの幾何学的形状を安定化させる。架橋ゲルの使用は、架橋の程度によって調整されることができる、実質的に安定化された幾何学的形状の時間を延長し得る。

乾燥ゲル形成薬剤の水性体液との接触によって形成された生体適合性ゲルは、小さい生細胞の凝集体及び生軟組織の片が、それの中に挿入されること、特にゆっくりとそれの中に挿入されることを、それらの幾何学的形状に実質的に影響を及ぼすことなく可能にする。遅い挿入速度は、毎秒５ｍｍまで、特に毎秒１又は２ｍｍの速度である。これは、軟組織、特に神経組織のこのような挿入に対する耐性とは対照的である。典型的には、本発明の水性ゲルの耐性は、神経組織、特に髄膜及び他の繊維質膜層の耐性より１０倍以上、特に２５倍以上低い。穿通に対する耐性の尺度は、ピンに軸線方向の遠位方向において作用する一定の力の影響下で、所与の寸法の横長のピンが画定された深さに穿通するために必要な時間である。

本発明の生体適合性ゲルは半透明であって、これは、チャネルに配置された光ファイバを通って放出される可視及び近赤外放射の使用のために特に有利である。

本発明の好ましい態様は、チャネルにおける水性生体適合性ゲル、特に水性ゼラチンゲルの形成が、神経組織の中に移植された医療機器に対するミクログリア反応の低減を含む神経保護効果を有することができるという追加的見識に基づく。

本発明によれば、ウシ、ブタの皮膚、家禽の皮膚、及びマグロのゼラチンのような様々な動物由来のゼラチンが、ゲル形成薬剤として使用されることができる。哺乳動物由来のゼラチンは、体温における優れたゲル化能力のために好ましい。組換えゼラチンがまた使用されることができる。延長された安定性のチャネルを形成するために、化学架橋ゼラチンの使用は、体内における分解速度がより遅いために好ましい。効率的なゼラチン架橋薬剤の例は、ビス（ビニルスルホニル）メタン及び１－エチル－３（３－ジメチルアミノ－プロピル）カルボジイミドである。他の有用な架橋方法はＵＶ放射によるものである。体内における分解速度は、架橋の程度によって制御されることができ、続いて、架橋の程度は、使用される架橋薬剤の量によって、又は所与量のゼラチンを架橋するために使用されるＵＶ放射への暴露を制御することによって制御されることができる。

本発明の他の水性生体適合性ゲルは、炭水化物ゲルを含む。本発明に有用な炭水化物ゲルは、アラビノガラクタンゲル、アラビノキシランゲル、ガラクタンゲル、ガラクトマンナンゲル、リケナンゲル、キシランゲルだけでなく、ヒドロキシメチルプロピルセルロースのようなセルロース誘導体を含み、アラビノガラクタン、アラビノキシラン、ガラクタン、ガラクトマンナン、リシナン、キシラン、ヒドロキシメチルセルロース、及び水性媒体と接触してゲルを形成する他のセルロース誘導体から選択されるゲル形成薬剤と、水性媒体、特に水性体液との接触によって形成される。

本発明の更なる水性生体適合性ゲルは、タンパク質ゲルを含む。本発明に有用な動物由来のゼラチン以外のタンパク質ゲルは、水性媒質、特に水性体液の、乳漿タンパク、大豆タンパク質、カゼインから選択されるゲル形成薬剤との接触によって形成される乳漿タンパク質ゲル、大豆タンパク質ゲル、カゼインゲルを含む。

本発明における使用のための更に他の水性ゲルは、水性媒体、特に水性体液の、アラビノガラクタン；アラビノキシラン；ガラクタン；ガラクトマンナン；リケナン；キシラン；ヒドロキシメチルプロピルセルロースのようなセルロース誘導体；乳漿タンパク；大豆タンパク質；カゼイン；ヒアルロン酸；キトサン；アラビアゴム；カルボキシビニルポリマー；ポリアクリル酸ナトリウム；カルボキシメチルセルロース；カルボキシメチルセルロースナトリウム；プルラン；ポリビニルピロリドン；カラヤガム；ペクチン；キサンタンガム；トラガカント；アルギン酸；ポリオキシメチレン；ポリイミド；ポリエーテル；キチン；ポリグリコール酸；ポリ乳酸；ポリグリコール酸とポリ乳酸とのコポリマー；ポリ乳酸とポリエチレンオキシドとのコポリマー；ポリアミド；ポリ無水物；ポリカプロラクトン；無水マレイン酸コポリマー；ポリヒドロキシブチレートコポリマー；ポリ（１，３－ビス（ｐ－カルボフェノキシ）プロパン無水物）；セバシン酸又はポリテレフタル酸との共重合によって形成されたポリマー；ポリ（グリコリド－コ（ｃｏ）－トリメチレンカーボネート）；ポリエチレングリコール；ポリジオキサノン；ポリプロピレンフマレート；ポリ（エチルグルタメート－コ（ｃｏ）－グルタミン酸）；ポリ（三級（ｔｅｒｔ－）ブチルオキシカルボニルメチルグルタメート）；ポリカプロラクトン；ポリ（カプロラクトン－コ（ｃｏ）－ブチルアクリレート）；ポリ－ヒドロキシブチレート及びそのコポリマー；ポリ（ホスファゼン）；ポリ（Ｄ，Ｌ－ラクチド－コ（ｃｏ）－カプロラクトン）；ポリ（グリコリド－コ（ｃｏ）－カプロラクトン）；ポリ（リン酸エステル）；ポリ（アミノ酸）；ポリ（ヒドロキシブチレート）；ポリデプシドペプチド；無水マレイン酸コポリマー；ポリホスファゼン；ポリイミノカーボネート；ポリ［（７．５％ジメチル－トリメチレンカーボネート）－コ（ｃｏ）－（２．５％トリメチレンカーボネート）］；ポリエチレンオキシド；ヒドロキシプロピルメチルセルロース，ポリ（エチレン－コ（ｃｏ）－酢酸ビニル）；イソブチレンと、ブチルアクリレート：ブチルメタクリレートのような少なくとも１つの他の繰り返し単位とのイソブチレン系コポリマー；アミノスチレン、ヒドロキシスチレン、カルボキシスチレン、スルホン化スチレンのような置換スチレン；ポリビニルアルコールのホモポリマー；ポリビニルアルコールとビニルシクロヘキシルエーテルのような少なくとも１つの他の繰り返し単位とのコポリマー；ヒドロキシメチルメタクリレート；ヒドロキシル末端又はアミノ末端ポリエチレングリコール；メタクリル酸、メタクリルアミド、ヒドロキシメチルメタクリレートのようなアクリレート系コポリマー；エチレンビニルアルコールコポリマー；アリール又はアルキルシロキサンと少なくとも１つの繰り返し単位とのシリコーン系コポリマー；ポリウレタン；ヘパラン硫酸；ＲＧＤペプチド；ポリエチレンオキシド；コンドロイチン硫酸；ＹＩＧＳＲペプチド；ケラタン硫酸；ＶＥＧＦ生体模倣ペプチド；パールカン（ヘパラン硫酸プロテオグリカン２）；ラミニンα－１鎖ペプチドを含有するｌｌｅ－Ｌｙｓ－Ｖａｌ－Ａｌａ－Ｖａｌ（ＩＫＶＡＶ）；修飾ヘパリン; フィブリン片からなる群から選択されたゲル形成薬剤との接触によって形成されることができる。

本発明の好ましい態様によれば、ゲル形成層は、薬理学的に活性な薬剤、特に凝固剤、抗凝固剤、抗生物質、浸透圧調節薬剤、抗炎症薬剤、栄養剤、因子刺激成長剤、因子刺激細胞分化剤、ホルモン、免疫抑制薬剤からなる群から選択される１つを含む。

本発明によれば、生細胞の凝集体又は軟組織片、特に胚組織の片を神経組織の中への移植の方法がまた開示され、方法は、水性ゲルで充填された組織におけるチャネルを提供するステップであって、チャネルは、ピンであって、その中に配置された開いた遠位前端及び後端を有する軸線方向通路を含むピンを任意に含む、ステップと、プランジャを含むシリンジ及びピペットのうちの１つを任意に提供するステップと、シリンジ若しくはピペット又は通路に凝集体又は片を装填するステップと、シリンジの針又はピペットをゲルの中に任意に挿入するステップと、シリンジ若しくはピペット又は通路からゲルの中に凝集体又は片を排出するステップと、シリンジの針又はピペットをゲルから任意に引き出すステップとを含む。チャネルの提供と移植との間の時間差は、任意に少なくとも数分、特に少なくとも１又は２又は６時間、更に少なくとも１又は２又は５日である。

本発明の１つの好ましい態様によれば、凝集体又は片は、支持体、特に、開放チャネルを含むマトリックス及び固体材料のシートから選択される支持体によって含まれる。マトリックスは、好ましくは、繊維質材料、特に、水性体液において溶解可能又は生分解可能である繊維質材料を含む又はそれからなる。繊維質材料は、天然及び／若しくは組換え及び／若しくは架橋ゼラチンを含む又はそれからなる繊維を任意に含む。また、繊維は、アラビノガラクタンゲル、アラビノキシランゲル、ガラクタンゲル、ガラクトマンナンゲル、リケナンゲル、ヒドロキシメチルプロピルセルロースのようなキシランゲルセルロース誘導体；乳漿タンパク質、大豆タンパク質、カゼインのようなゲル形成タンパク質；ヒアルロン酸からなる群から選択される１つ以上の構成要素を含む又はそれからなることが好ましい。本発明の別の好ましい態様によれば、固体材料のシートは水性体液において溶解可能又は生分解可能である。天然及び／又は組換え及び／又は架橋ゼラチンは好ましいシート材料である。他の好ましいシート材料は、アラビノガラクタンゲル、アラビノキシランゲル、ガラクタンゲル、ガラクトマンナンゲル、リケナンゲル、ヒドロキシメチルプロピルセルロースのようなキシランゲルセルロース誘導体；乳漿タンパク質、大豆タンパク質、カゼインのようなゲル形成タンパク質；ヒアルロン酸である。

本発明のまた更に有利な態様によれば、方法において使用される、シリンジの針若しくはピペットの管腔、又はピンの通路の管腔は、半径方向断面において非円形の形態である。

本発明によれば、特に生細胞の凝集体又は生軟組織の片が装填された形態における本発明のシリンジ又はピペットと、チャネルの中への細胞凝集体又は組織片の注入の間に水性ゲルで充填された軟組織におけるチャネルに対して所望の半径方向配置でシリンジ又はピペットを保持するための挿入ガイドとを含むシステムが開示される。挿入ガイドは、前端及び遠位端を有する管を含み、その管腔の中に、ピペット又はシリンジは挿入され、両方の軸線方向に摺動に変位されることができる。この効果のために、管の管腔の半径方向断面は、ピペットの半径方向断面より僅かに大きい。挿入ガイドは、その遠位端において取り付けられた半径方向に延在するフランジを含むことが好ましい。挿入ガイドは、その一端において挿入ガイドの管及び／又はフランジに取り付けられ、その他端において、人又は動物に対する組合せを固定するために、チャネルが設けられた人又は動物に直接的又は間接的に取り付け可能な剛性の保持要素を含むことが更に好ましい。

本発明の別の好ましい態様によれば、シリンジ又はピペットに、生細胞の凝集体又は軟組織片、特に胚組織片を含む支持体が装填され、支持体は、開気孔を有するマトリックス、固体材料のシート、及びそれらの組合せからなる群から選択される。マトリックスは、好ましくは、繊維質材料、特に、天然ゼラチン；架橋ゼラチン；アラビノガラクタン；アラビノキシラン；ガラクタン；ガラクトマンナン；リケナン；キシラン；ヒドロキシメチルプロピルセルロースのようなセルロース誘導体；乳漿タンパク質、大豆タンパク質、カゼインのようなゲル形成タンパク質；ヒアルロン酸からなる群から選択される繊維質材料を含む又はそれからなる。

好ましい態様によれば、開気孔を有するマトリックス、特に、生体適合性繊維、特に体液に可溶又は生分解可能である繊維を含む又はそれからなるマトリックスに配置された生細胞又は生細胞の凝集体が装填された本発明のシリンジ又はピペットが開示される。

本発明の別の好ましい態様によれば、生体適合性材料、生体適合性繊維、及びそれらの組合せのシート又はディスクの何れかによって物理的に支持された生細胞を含む、生細胞の凝集体又は軟組織片を含むシステムが開示され、シートは、水性体液において生分解可能又は可溶である材料であって、シートは、約０．５ｍｍ～１．０ｍｍ以上、例えば２ｍｍ又は３ｍｍ又は５ｍｍ以上まで、例外的に２５ｍｍ以上までのサイズである。支持シートは、長方形及び楕円形のような任意の適切な形態とすることができる。シートのサイズはその最大幅を意味する。物理的に支持された凝集体又は片は、開気孔を含む不織ウェブを形成するようにシートに配置された凝集体又は組織を取り囲む生体適合性繊維を含むことが好ましい。例えば架橋よって化学的及び／又は物理的に修飾されたこの種類のポリマーを含む、ゼラチン又は他の生体適合性ポリマーの繊維質マトリックスを含む支持体が特に好ましい。ゼラチン以外の凝集体又はシートの生体適合性繊維は、好ましくは、アラビノガラクタン；アラビノキシラン；ガラクタン；ガラクトマンナン；リケナン；キシラン；ヒドロキシメチルプロピルセルロースのようなセルロース誘導体；乳漿タンパク質、大豆タンパク質、カゼインのようなゲル形成タンパク質；ヒアルロン酸からなる群から選択される１つである。

本発明の更に好ましい態様によれば、固体支持体は、ゲルで充填されたチャネルにおける挿入をガイドして、組織における支持体の所望の配置を提供するための微小電極及び／又は光ファイバ手段を含む。このような場合においては、生細胞の凝集体又は軟組織片が、実質的に、細胞凝集体又は組織片と、微小電極及び光ファイバの少なくとも一方が解放不能に不織ウェブに取り付けられる、微小電極及び光ファイバの一方又は両方とを取り囲む不織ウェブからなることが好ましく、生体適合性繊維が微小電極及び／又は光ファイバの一部を取り囲むことが好ましい。

本発明の追加に好ましい態様によれば、支持体は、シリンジの針又はピペットの管腔に配置された２つ以上の軸線方向に延在するガイドスロットと協働して、凝集体又は片の管腔におけるその配置に際し半径方向の変位を制限するが軸線方向の変位を制限しないように、支持体のシートから側部方向に突出する２つ以上の歯を含む。

本発明は、一定の縮尺でない概略図に示された多くの好ましい実施形態を参照することによって、本明細書でより詳細に説明される。半径方向の寸法は非常に誇張されている。全ての図は、軸線方向又は半径方向の断面である。

軸線方向断面Ａ－Ａにおける、軟組織、特に神経組織においてチャネルを形成するための本発明の装置を示す。 生細胞の凝集体又は生組織の片の移植のための、人又は哺乳動物の神経組織においてチャネルを提供するための本発明の方法を示し、方法は、チャネルの前端が配置されることが望まれる神経組織における標的の位置の同定を含む。 生細胞の凝集体又は生組織の片の移植のための、人又は哺乳動物の神経組織においてチャネルを提供するための本発明の方法を示し、方法は、チャネルの前端が配置されることが望まれる神経組織における標的の位置の同定を含む。 生細胞の凝集体又は生組織の片の移植のための、人又は哺乳動物の神経組織においてチャネルを提供するための本発明の方法を示し、方法は、チャネルの前端が配置されることが望まれる神経組織における標的の位置の同定を含む。 生細胞の凝集体又は生組織の片の移植のための、人又は哺乳動物の神経組織においてチャネルを提供するための本発明の方法を示し、方法は、チャネルの前端が配置されることが望まれる神経組織における標的の位置の同定を含む。 このように生成されたチャネルを示す。 生細胞の凝集体又は生組織の片の移植のための、人又は哺乳動物の神経組織においてチャネルを提供するための本発明の方法を示し、方法は、チャネルの前端が配置されることが望まれる神経組織における標的の位置の同定を含む。 体表面に配置された挿入ガイドにおいて取り付けられ、軟組織の中に挿入される過程における本発明の装置を図１と同じ断面の図において示す。 体表面に配置された挿入ガイドにおいて取り付けられ、軟組織の中に挿入される過程における本発明の装置を半径方向断面において示す。 生細胞の凝集体を、図１ｅのチャネルの中にそれを挿入することによって神経組織の中に移植するための本発明の方法を示す。 生細胞の凝集体を、図１ｅのチャネルの中にそれを挿入することによって神経組織の中に移植するための本発明の方法を示す。 このように移植された凝集体を示す。 側面図において、繊維質マトリックスに配置された本発明の細胞の凝集体を示す。 軸線方向断面において、シリンジに配置された図３の凝集体、及びその部分拡大図を示す。 軸線方向断面において、挿入ガイドによって水性ゲルで充填された軟組織におけるチャネルにおいて取り付けられた細胞の凝集体を含む図３のシリンジを示す。 側面図において、遠位部分のみが示される取り外し可能な挿入ガイドに後端において取り付けられた固体支持体で培養された単層の細胞の凝集体を示す。 図５の凝集体の横方向断面Ｐ－Ｐである。 図５ａと同じ半径方向断面の図において、略長方形の形態のシリンジ又はピペットの略長方形の管腔に配置された図５及び図５ａの凝集体を示す。 図５ａと同じ半径方向断面の図において、略楕円形の形態のシリンジ又はピペットの管腔に配置された図５及び図５ａの凝集体を示し、支持体は、軸線方向に延在する光ファイバ又は微小電極を含む。 図５ａと同じ半径方向断面の図において、楕円形の形態のシリンジ又はピペットの管腔に配置された、電気又は放射のための軸線方向に延在する導体が設けられた、図５及び図５ａの凝集体の変形を示す。 水性ゲルで充填された神経組織においてチャネルを形成するための、光ファイバを含む、本発明による装置を示す。 水性ゲルで充填された神経組織におけるチャネルを形成するための、光ファイバ及び微小電極を含む、本発明による装置を示す。 軸線方向Ａ＊－Ａ＊の断面において、水性ゲルで充填された神経組織におけるチャネルを形成するための本発明による装置を示し、装置は、乾燥ゼラチンで覆われ、光ファイバ及び電極手段を含む円筒形のピンに加えて、装置の遠位面における通路の開口からチャネルの中への流体材料の注入のための、ピンにおいて軸線方向に延在する通路を含む。 図１１の拡大部分を示す。 軸線方向Ａ＊＊－Ａ＊＊の断面において、水性ゲルで充填された神経組織におけるチャネルを形成するための本発明による装置を示し、装置は、乾燥ゼラチンで覆われ、光ファイバ及び電極手段を含む円筒形のピンに加えて、装置の遠位面における通路の開口からチャネルの中への流体材料の注入のための、ピンにおいて軸線方向に延在する通路を含み、軸線方向に延在する通路から半径方向に延在する通路を更に含む。 図１２の拡大部分を示す。 半径方向Ｂ－Ｂの断面において、水性ゲルで充填された神経組織におけるチャネルを形成するための本発明による装置を示し、装置は、乾燥ゼラチンで覆われ、光ファイバ及び電極手段を含む円筒形のピンに加えて、装置の遠位面における通路の開口からチャネルの中への流体材料の注入のための、ピンにおいて軸線方向に延在する通路を含み、軸線方向に延在する通路から半径方向に延在する通路を更に含む。 半径方向Ｂ－Ｂの断面において、水性ゲルで充填された神経組織におけるチャネルを形成するための本発明による装置を示し、装置は、乾燥ゼラチンで覆われ、光ファイバ及び電極手段を含む円筒形のピンに加えて、装置の遠位面における通路の開口からチャネルの中への流体材料の注入のための、ピンにおいて軸線方向に延在する通路を含み、軸線方向に延在する通路から半径方向に延在する通路を更に含み、半径方向に延在する通路は塞がれている装置の変形を示す。 ゼラチン層において摩擦低減薬剤の層が設けられる、図１２の装置に対応する本発明による装置を示す。 ゼラチン層において摩擦低減薬剤の層が設けられる、図１２ａの装置に対応する本発明による装置を示す。 ゼラチン層において摩擦低減薬剤の層が設けられる、図１２ｂの装置に対応する本発明による装置を示す。 ゼラチン層において摩擦低減薬剤の層が設けられる、図１２ｃの装置に対応する本発明による装置を示す。 同じ断面における図１３の装置の変形を示し、ゼラチン層は、近位方向にピンの遠位端から延在する第１の摩擦低減層によって、及び近位方向に摩擦低減層の近位端から延在する抗凝固剤を含む第２の層によって覆われる。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、水性ゲルで充填された神経組織における対応する円筒形のチャネルの生成に使用される乾燥ゲル形成薬剤の１つ以上の層で覆われた本発明の円筒形のピンの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、水性ゲルで充填された神経組織における対応する円筒形のチャネルの生成に使用される乾燥ゲル形成薬剤の１つ以上の層で覆われた本発明の円筒形のピンの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、水性ゲルで充填された神経組織における対応する円筒形のチャネルの生成に使用される乾燥ゲル形成薬剤の１つ以上の層で覆われた本発明の円筒形のピンの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、水性ゲルで充填された神経組織における対応する円筒形のチャネルの生成に使用される乾燥ゲル形成薬剤の１つ以上の層で覆われた本発明の円筒形のピンの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、図１５のピンの移植によって生成された、水性ゲルの１つ以上の層で充填された神経組織における、本発明の円筒形のチャネルの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、図１５ａのピンの移植によって生成された、水性ゲルの１つ以上の層で充填された神経組織における、本発明の円筒形のチャネルの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、図１５ｂのピンの移植によって生成された、水性ゲルの１つ以上の層で充填された神経組織における、本発明の円筒形のチャネルの実施形態を示す。 軸線方向（チャネル軸線）断面において、図１５ｃのピンの移植によって生成された、水性ゲルの１つ以上の層で充填された神経組織における、本発明の円筒形のチャネルの実施形態を示す。

実施例１．チャネル形成装置の挿入のための案内情報を提供する、標的、チャネルの前（下）端、チャネルの後（上又は開）端の位置の決定

図１ａは、頭蓋骨２及び硬膜３の隣接部分を有する哺乳動物の脳１の断面の概略図である。貫通孔５が頭蓋骨２に設けられ、これを通って脳組織１の面６は、硬膜３の一部の除去後にアクセスされることができる。脳組織１においては、１００個以上の細胞４を含む多数の神経細胞又はむしろ細胞集団が示される。それらの１つ４’は、微小電極を有する神経細胞電位のための所望の標的として同定される。標的神経細胞／細胞集団４’の位置は、制御ユニット１３と電気的に接続され、制御ユニット１３によって制御されるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）１１及び磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）１２のような２つのイメージングシステムの組合せを使用することによって決定される。位置情報に基づいて、制御ユニット１３のマイクロプロセッサは、制御ユニット１３によって制御されるレーザ１０のビームによって視覚化されるチャネル形成装置２０（図１）のための挿入トラック９を決定する。制御ユニット１３は、チャネル形成装置２０（図１）の挿入深さを画定するように形成されるチャネル（２３’、図１ｃ）の遠位端に対応する標的神経細胞４’の集団の近傍のトラックにおける点７を更に決定する。レーザビームが脳組織４の自由面６に当たる挿入トラック９における点８がまた決定される。点８は、チャネル形成装置２０（図１）の脳組織１の中への挿入点を表す。

実施例２．本発明のチャネル形成装置の第１の実施形態及びその製造方法

本発明のチャネル形成装置２０の実施形態が図１に軸線方向断面Ａ－Ａにおいて示される。チャネル形成装置２０は、剛性材料の硬い円筒形ピン２１と、その前（遠位）端２１’からその後（近位）端２１’’の方向に延在するピン２１の一部においてゼラチンの層２２とを備える。ゼラチン２２の層は、ヒアルロン酸若しくはＰＥＧ又はそのような薬剤の組合せのような体と接触してゲルを形成することができる別の薬剤の対応する層によって置換されることができる。層２２の軸線方向の延在は、少なくとも形成されるチャネルの深さに対応する。ピン２１の直径は、形成されるチャネルの直径よりも小さく、可能な限り小さく維持されるべきである。ピンにおける層２２の厚さは、形成されるチャネルの所望の幅によって決定される。移植の間に組織の損傷を低減させるために、ピン２１は、例えば、尖った又は丸い先端２５、特に円錐形の丸い先端で終わることによって、その遠位端に向かって先細りになっているべきである。ピン２１の材料は重要ではないが、水性体液と接触してゲルを形成することができるゼラチン又は他の薬剤の層２２のために良好な接着性を提供すべきである。一方、ピンの材料又はピンの表面を覆う材料は、乾燥ゲル形成薬剤の水性体液との接触時に形成される水性ゲルを容易に放出すべきであって、すなわち、このように形成された水性ゲルのために良好な接着性を提供するべきではない。ピン２１を覆うテフロン（登録商標）のようなポリフッ素化材料の使用が、許容可能な妥協を構成する。他の有用な材料は、様々な種類のシリコーンを含む。有用なピン２１の材料は、スチール、アルミニウム、ポリカーボネート、ポリエステル、ガラス、セラミックスを含むが、またチタン、金、白金、及びそれらの合金を含む。それらは、例えば、ポリフッ素化材料又はシリコーンの薄い層によって覆われてもよく、又はそれらの表面は、シラン処理されてもよい。

図１ｇ及び図１ｈにおいて、図１の装置２０は、装置２０の外径、すなわちゲル形成薬剤２２で覆われたピン２１の直径より僅かに大きい内径（管腔）の管要素２９を含む挿入ガイド２６に取り付けられて示される。その遠位端において、管要素２９は、その円筒形の外側面に取り付けられた半径方向に延在するフランジ２７を有する。フランジ２７の機能は、装置２０が挿入されることが望まれる組織３０の表面３１に当接し、それによって装置２０の操作を安定化させることである。軟組織の中への挿入の間の装置２０の更なる安定化のために、挿入ガイド２６は、フランジ２７から近位方向における距離において管要素２９の円筒形の外側面に固定された半径方向に延在する保持要素２８を含む。その保持要素２８を介して、挿入ガイド２６は、例えば治療される人又は動物が固定される（示されない）支持体と堅く接続されることによって所定の位置に保持されるように位置的に固定される。

チャネル形成装置２０は、例えば、ゼラチンの水溶液とステンレス鋼のピン２１とを提供することによって製造されることができる。ゼラチン溶液の粘度は、視覚的に粘性があるがゲル化しないように、温度及び濃度によって制御される。ピン２１は、ゼラチン溶液の中に浸漬され、そして引き出され、水平に配置され、回転される。ピン２１におけるゼラチン溶液の乾燥は、熱及び／又は真空を適用することによって速くさせることができる。制御を必要とする別の要因は、製造環境の相対湿度である。

ピン２１において所望の厚さのゼラチン層２２が形成されるまで、浸漬工程が繰り返される。乾燥ゼラチンの溶解を回避するために、ピン２１はゼラチン溶液から迅速に引き出される。

チャネル形成装置の別の製造方法においては、水と接触してゲルを形成することができるゼラチン又は他の薬剤が、対応する水溶液で噴霧することによってピン２１に塗布される。

チャネル形成装置の更に別の製造方法においては、所望の形態の金型がチャネル形成装置の製造のために使用される。好ましい実施形態においては、円筒形又は楕円形の金型を構成する同じサイズの半円筒形の金型部分をそれぞれ含むアクリル材料（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ（登録商標））の２つのシートは、軸線が金型の中心に配置された本発明の円筒形のピンの周りに、それらの軸線が整列された状態で、当接配置で取り付けられる。シートは、金型の周りに配置された多数のねじによって当接配置に保持される。金型の半径方向の寸法は、ピンの半径方向の寸法より僅かに大きい。金型の一方の軸線方向端においてチャネルが提供され、チャネルを通って、ゲル形成薬剤の濃縮水溶液がピンと金型壁との間の空間の中に注入される。注入は、溶液がゲル化しない温度で行われる。そして、金型のシートは、乾燥のために空気のアクセスを提供するようにねじを緩めることによってゆっくりと解放される。約２重量％の含水量まで乾燥させた後、乾燥ゲル化薬剤で覆われたピンは、金型から取り除かれる。ゲル化薬剤は、次に乾燥ゲル化薬剤の水性体液との接触を遅延させるＫｏｌｌｉｋｏａｔ（登録商標）のような材料で被覆されることができ、この結果、ゲル化が開始し、終了する。

実施例３．移植チャネルの形成

本発明の移植チャネルを形成するプロセスの好ましい実施形態が、図１ｂ～図１ｆに示される。

本発明のチャネル形成装置２０（図１）は、アクセス可能な脳組織４の表面６の挿入点８において、その前端２１’で、及び挿入トラック線９と整列させたその軸線Ａ－Ａで位置決めされる（図１ｂ）。そして、装置２０は、ゼラチン層２２を欠いているその後方部分において圧力を加えることによって、トラックライン９に沿って組織４の中に挿入される。圧力及び挿入の適用は、手動で又は適切な（示されない）マイクロマニピュレータを使用することによってなされてもよい。装置２０は、所望の深さの中に、すなわちその前端が挿入トラック又は経路の前端７に達するまで挿入される（図１ｃ）。挿入の間の水性体液による層２２のゼラチンの溶解を回避するためには、挿入はできるだけ速くされるべきである。完全に挿入されると、装置２０は、ゼラチン層２２が水性体液によって完全に溶解され、ピン２１の周りにゼラチンゲル２３の管状層が形成されるまで（図１ｄ）、完全に挿入された位置（図１ｃ）に置かれる。ピン２１とゼラチンゲル２３の管状層との組合せは、その輪郭２４によって図１ｄにおいて視覚化されたプレチャネルを構成する。ゼラチン層２２の軸線方向長さは、挿入の深さ、この結果、水性体液とのその接触の軸線方向の延在を超えるので、ゼラチン層２２の近位端部２２’は溶解しなかった。非溶解ゼラチン２２’は、生理食塩水又は人工脳脊髄液で洗い流すことによって、ピン２０の引き出しの間のチャネルからのゲルのこの除去付着によって、ピン２０を引き出し前に溶解することができ、この結果、チャネルにおけるゲル２３の乱れが防止される。次のステップにおいて、ピン２１は、挿入経路９に沿ってゲル２３から引き出される（方向Ｒ）。ピン２１の引き出しはピン２１の体積によってプレチャネルの容積を低減させて、その輪郭２４’によって図１ｅに視覚化された本発明のチャネルを形成する。（拡大された）図１ｆは、ゼラチンゲル２３’の遠位末端部分がチャネル２４’の直径に収縮し、円筒形の形態を採用する一方、ゼラチンゲル２３の隣接部分はまだ管状である、ピン２１の引き出しの初期段階を示す。完全に引き出されると、ゼラチンゲル２３’で充填された移植チャネル２４が形成される（図１ｅ）。チャネル２４を形成するためのゼラチンの量は、水性体液において溶解可能又は分解可能なマトリックスを含む物理的に安定化された微小電極を使用する場合に低減されることができる。

架橋ゼラチン又は他の架橋ゲル形成薬剤を使用することによって、水性体液で充填された組織においてチャネルをピンの引き出し時に保持することが可能である。チャネルは、架橋ゲルの円筒形の壁によって取り囲まれる。これは、本発明の物理的に安定化されていない微小電極又は他のプローブ又はセンサの軟組織の中への挿入に対して特に有用である。

実施例４．光ファイバ手段を更に含む本発明による装置の第２の実施形態

本発明による装置の第２の実施形態５０が、図９に示される。そのポリアクリル酸塩のピン５１は、ピンの前端５１’から近位方向に延在する中心（軸線Ａ’－Ａ’）の光ファイバ５５を、その他端の近傍でピンから離れてピンのシリンダ壁から斜めの角度で現れるように取り囲む。代替的は、光ファイバは、中心配置でピンの全体を通って延在し、その近位端においてピンから離れてもよい。ピン５１の側壁は、遠位端５１’から光ファイバ５５がシリンダ壁から現れる遠位の位置に延在する乾燥ゼラチンの層５１によって覆われる。ピン５１の前端面はゼラチンで覆われていない。これは、光ファイバ５５の前端から妨害されずに現れる放射、及び／又はピン５１の前端の前に配置された組織の検査を可能にする。

実施例５．光ファイバ手段及び電極手段を更に含む本発明による装置の第３の実施形態

本発明の装置の第３の実施形態６０が、図１０に示される。これは、電極機能を更に含む第２の実施形態の改変である。電極機能は、中心に配置され、その中心軸線をピン６１の中心軸線（Ａ’’－Ａ’’）と共有する光ファイバ６５を取り囲むピン６１における金の導電層６６によって提供される。遠位端近傍の短い部分を除いて、金層６６は、ラッカー６７によって電気的に絶縁される。金層６６は、その近位端において金層６６に取り付けられた絶縁リード６８によって（示されない）制御ユニットと電気的に接続される。乾燥ゼラチンの層６２は、金層６６の絶縁された部分及び絶縁されない部分を覆う。

実施例６．物理的に支持された細胞凝集体及び組織片

本発明の方法による移植に適した物理的に支持された細胞凝集体は、例えば、特許文献１～１３より知られ、参照により本明細書に組み込まれる。この種類の繊維支持体はまた、これらに開示された生体適合性繊維の織布又は不織ウェブに組織片を埋め込むことによって、生軟組織の片を物理的に安定化するために使用されることができる。

この結果、支持された細胞凝集体又は軟組織片は、本発明の方法による移植が可能な大きさであって、この結果、それらのサイズは、１ｍｍ未満、例えば０．５ｍｍから５ｍｍ又は１０ｍｍに、例外的に約２５ｍｍまで延在する。

ポリグリコール酸繊維２０２の不織ウェブにおける幹細胞又は胚細胞２０１からなる例示的な繊維支持細胞凝集体２００が図３に示される。凝集体２００は、ピペットの管腔又はピストン２１２が設けられたシリンジ２１０若しくはピペットの管腔の遠位区画２１１に配置されることができる（図４）。ピストンは、シリンジ２１０の遠位区画２１１及び近位区画２１４において液体又は気体の圧力の差を等しくし、それによって遠位区画に配置された気体又は流体が誤ってゲルの中に注入されることを防止することを可能にするための、軸線方向に延在する任意の穿孔２１３を含む。区画２１１、２１４は、ガス、好ましくは空気、任意に酸素富化空気、又はゼラチン若しくは他の生体適合性ゲル形成薬剤の水溶液若しくは人工脳脊髄液のような適切な水性流体で充填されてもよい。

架橋ゼラチンのシート２２２に付着し支持される幹細胞２２１の例示的な層が図５及び図５ａに示される。シート２２２にはその後端において、その遠位端にペンチ２２４を含む挿入器具との解放可能な協働のための結合輪郭２２３が設けられる。幹細胞２２１と支持体２２２との組合せ２２０は、ピペット２３０（図６）の管腔２３１に配置される。ピペット２３０及びその管腔２３１は、半径方向の断面においてほぼ長方形である。

図７で示されるピペット２３０並びに図５及び図５ａの幹細胞２２１と支持体２２２との組合せ２２０の改変は、シート２２２の側面における窪み２３７、２３８と協働するピペット２３０’の壁の対向する内側面に配置されたガイドレール２３５、２３６を含む。この配置によって、ピペット２３０の内側壁との幹細胞の層２２１の接触、この結果、それらの可能性のある損傷が回避される。

図８に示される図６のピペット２３０の改変２４０は、楕円形の形態である。ピペットの管腔２４１に配置された幹細胞２４１の層を支持するシート２４２は、幹細胞２４１の層が取り付けられる面に対向する面に取り付けられる軸線方向に延在するリード２４４を含む。軸線方向に延在するリード２４４は、ガラスファイバのような光のためのもの、又は微小電極のためのような電気導体とすることができる。

実施例７．細胞凝集体及び組織片の移植

物理的に支持された又は安定化された細胞凝集体２０２の脳組織の中への移植が、図２ａ～図２ｃに示される。図３の細胞凝集体２０２は、管２１０（図４）内で変位可能なピストン２１２の遠位に一定直径の管２１０の形態のシリンジの管腔に配置される。管２１０の遠位部は、水性ゲル２３’で充填されたチャネル２４’（図２ａ）の中に所望の深さに挿入される。そして、細胞凝集体２０２は、ピストン２１２を管２１０の中に更に挿入することによって遠位方向に変位され、最後に管２０１の遠位開口からゲル２３’の中に排出される。管２１０は、プランジャ２１４における穿孔を通って出る空気、又はリンゲル液若しくは他の輸液で充填されることができる。そして、管２１０は、ゲル２３’からゆっくりと引き出され、粘性ゲル２３’に懸濁された細胞凝集体２０２から離れる（図２ｃ）。代替的に、細胞凝集体２０２の排出及びピペット又はシリンジの管又は針２１０の引き出しが同時に進行する。

そして、外側からチャネル２４’へのアクセスは、骨セメント若しくは急速硬化組織ゲル又は他の適切な材料の蓋３２によって組織における開口を閉じることによって防止される。このセクションにおいては参照されない図２ａ～図２ｃにおける参照番号は、それらの図１～図１ｆにおけるのと同じ要素を特定する。

好ましい実施形態においては、シリンジの管２１０又はピペットの管は、移植の間に位置的に安定化される（図４ａ）。管２１０は挿入ガイド２１５の管状のガイド要素２１９において摺動可能に配置され、その管腔は軸線方向の断面で管２１０より僅かに広い。この結果、管２１０は、管状ガイド要素２１９において半径方向ではなく軸線方向に変位されることができる。遠位（前）端において、管状ガイド要素２１９には、管２１０の遠位開口と同一面の堅く取り付けられた半径方向に延在するフランジ２１７が設けられる。挿入ガイド２１５は、（示されない）その軸線がチャネル３０１の（示されない）軸線とほぼ一致するように配置することによって、及びそのフランジ２１７を、チャネル３０１を取り囲む組織３００の表面２１６に当接させ、そして、挿入ガイド２１５を、それを管状ガイド要素２１９に取り付けられた剛性の保持要素２１８を介して人若しくは動物、又は人若しくは動物が固定される（示されない）支持体と堅く接続することによって位置的に固定することによって、水性ゲルで充填された軟組織３００における円筒形のチャネル３０１に取り付けられる。代替的に、保持要素２１８は、フランジ２１７の近位に向く面に取り付けられることができる（示されない）。

水性ゲルで充填された軟組織におけるチャネルの中に配置するために、天然ゼラチン又は架橋ゼラチンのような生体適合性材料２２２のシート２２２によって支持され、それに取り付けられた幹細胞又は他の細胞２２１の凝集体は、一定の内径のシリンジ又はピペット２３０の管腔２３１に配置される。シリンジ又はピペット２３０は、凝集体２２１の形態に適合された半径方向断面である。この結果、管腔は、好ましくは通常のシリンジ又はピペットのように円形ではない。図６の実施形態においては、管腔２３１は、図５ａに示される細胞の凝集体２２１と支持体２２２との組合せの断面に最適に適合されるように、断面がほぼ長方形である。

図７に示される一定の直径のシリンジ又はピペットの変形２３０’は、細胞２２１’に向くシリンジ又はピペットの内壁２３４’の一部との接触から、固体支持体２３０’の一方の面に付着する細胞２２１’を保護するための手段２３５、２３６、２３７、２３８を含む。手段は、シリンジ又はピペットの対向する側部内壁から突出する長手方向又は軸線方向に延在するレール２３５、２３６を含み、レール２３５、２３６は、同じ方向に延在する支持シート２３０’の側部壁における溝２３７、２３８においてそれぞれ延びる。対照的に、図６の実施形態においては、特に、注入の間に細胞２２１を担持する支持体２２２を変位させる場合に、支持体２３０における細胞２２１は、それらに向くシリンジ又はピペット２３０の壁部分２３４に触れてもよい。

実施例８．流体の遠位注入のための流体通過手段を含む、本発明による装置の第４の実施形態

近位端７０’’、遠位端７０’、及び側部円筒形面７８を有する本発明の装置の第４の実施形態７０が、図１１及び図１１ａに示される。本発明の装置の第３の実施形態の改変は、ピン７１における中心（軸線Ａ’－Ａ’）の軸線方向に延在する通路７５の形態の流体通路手段を更に含むことである。実質的に円筒形の通路７５は、ピン７１の軸線方向ボアに配置された可撓性管７３によって形成され、管７３の内壁は、銀又は金のような高導電率の金属の薄層７４によって覆われる。層７４は、電極として機能することができるが、また省略されることもできる。可撓性管７３は、好ましくはアクリレートのような透明な高分子材料であって、この結果、光を導き、光ファイバとして機能することができる。装置７０の近位端７０’’から短い距離で、可撓性管７３は、ピン７１の側部面７８から出現するように中心軸線Ａ’－Ａ’から曲げられる。乾燥ゼラチンの層７２は、前端７０’から遠位端７０’’近傍に向かって延在するピン７１の側部面７８の一部を覆うが、ピン７１の遠位前面７７を覆わず、この結果、通路７５の遠位開口を覆わない。

通路７５は、その遠位端に現れる流体材料の注入のために使用されることができる。流体材料は、例えば、神経伝達物質、例えば、ドーパミン又はアセチルコリン又はヒスタミンのような薬理学的に活性な薬剤の水溶液とすることができる。代替的又は追加的に、通路７５は、本発明の物理的に安定化された細胞凝集体又は組織片を、水性ゲルで充填された軟組織におけるチャネルの中に挿入されるために使用されることができ、このような場合、細胞凝集体又は組織片は、通路７５の遠位開口から水性ゲルの中に排出されるまで、通路に配置され、通路内で遠位方向に変位される。ピンから水性ゲルの中に細胞凝集体又は組織片を排出するプロセスは、少なくともゲルの形成まで待たなければならないが、数時間又は更には数日の間のようなより長い時間を待つことが有利であり得ることが理解される。水性ゲルで充填されたチャネルの中への物理的に安定化された細胞凝集体又は軟組織の注入ために、本発明による装置の他の実施形態を同様に使用することは、本発明の範囲内である。

実施例９．流体の側部注入のための流体通過手段を含む、本発明による装置の第５の実施形態

近位端８０’’、遠位端８０’、及び側部円筒形面７８を有する本発明の装置の第５の実施形態８０が、図１２、１２ａ、１２ｂに示される。これは、第４の実施形態の改変であって、ピン８１において、中心に配置された軸線方向（軸線Ａ＊＊－Ａ＊＊）に延在するチャネル８５の形態の流体通路手段を含む。実質的に円筒形のチャネル８５は、ピン８１の軸線方向ボアに配置された可撓性管８３によって形成され、管８３の内壁は、銀又は金のような高導電率の金属の薄層８４によって覆われる。層８４は電極として機能することができるが、また省略されることもできる。可撓性管８３は、好ましくは、アクリレートようなの透明な高分子材料であって、この結果、光を導き、光ファイバとして機能することができる。装置８０の近位端８０’’から短い距離で、可撓性管８３は、ピン８１の側部面８８から出現するように中心軸線Ａ＊＊－Ａ＊＊から曲げられる。約２％重量の含水量の乾燥ゼラチンの層８２は、近位端８０’から遠位端８０’’に向かって延在するピン８１を覆うが、可撓性管８３の遠位開口を含むピン８１の遠位前面８７を覆わない。半径方向に延在するチャネル８６は、軸線方向チャネル８５から分岐する。それらは、乾燥ゼラチン層８２の水性ゲルへの変換の際に、その側部面に現れる流体材料の注入のために使用されることができる。流体材料は、例えば、乾燥ゼラチン層８２の水性ゲルへの変換を促進する薬剤の水溶液とすることができるが、神経伝達物質、例えば、ＧＡＢＡ、ドーパミン、若しくはアセチルコリン、又はヒスタミンのような薬理学的に活性な薬剤をまた又は付加的に含んでもよい。細胞凝集体又は組織片は、代謝を低下させるために移植の間に冷却されてもよく、それによって細胞生存を改善する。

側部チャネル８６はまた、特に、組織からのピン８１の引き出しの間に流体材料を吸引するために使用されることができる。軸線方向に配置されたチャネル８５は、その遠位端で開いていても塞がれていてもよく、（示されない）プラグは、永久的な材料、又は架橋ゼラチンのような経時的に溶解又は分解されるものからなる。金属層８４を欠く第５の実施形態の変形はまた、可撓性管８３又はその遠位端８０’から近位方向に延在するその一部を欠く変形と同様に、本発明に含まれ、このような場合、可撓性管８３は、高い導電性の金属管に置き換えられる。半径方向平面（図１２ｂ）に配置された４つのチャネル８６のように半径方向に延在するチャネル８６は、軸線方向に配置されたチャネル８５から可撓性管８３及び金属層８４の壁を通って延在するが、乾燥ゼラチン層８２を通って延在しない。半径方向に延在するチャネル８６の周辺末端部分は、水性流体において溶解可能な材料のプラグ８７（図１２ｃ）によって塞がれてもよい。それらの提供は、半径方向に延在するチャネル８６を詰まらせないように乾燥ゼラチン層８２を形成するためにピン８１をゼラチンで覆うことを容易にする。

実施例１０．摩擦低減層を含む、本発明による装置の第５の実施形態の第１の改変

図１３、図１３ａ、図１３ｂ、図１３ｃに示される本発明の装置の実施形態９０は、同じ軸線方向に延在する乾燥ゼラチン層８２’において摩擦低減層８９を含む以外は、図１２、図１２ａ、図１２ｂ、図１２ｃに対応する。参照番号８１’及び８３’から８８’は、図１２、図１２ａ、図１２ｂ、図１２ｃの実施形態の特徴８１及び８３から８８と同じ種類の特徴を示す。中心軸線Ａ＋－Ａ＋は、図１２の中心軸線Ａ＊＊－Ａ＊＊に対応する。参照番号９０’及び９０’’は、それぞれピン８１’の遠位端及び近位端を示す。断面Ｂ＋－Ｂ＋は、図１２ａの断面Ｂ－Ｂに対応する。

実施例１１．摩擦低減層を含む、本発明による装置の第５の実施形態の第２の改変

図１４に示される本発明の装置の実施形態９１は、２つの隣接する層９２、９３を、層９２、９３の全延在と同じ軸線方向の延在の乾燥ゼラチン層８２’’において含むことを除いて、図１２、図１２ａ、図１２ｂの実施形態８０に対応する。

近位に配置された層９２は、装置９１を神経組織の中に挿入することによって形成されるチャネルからの出血を低減させる凝固剤を含み、一方、遠位に配置される層９３は、ピン８１’’の挿入の間の細胞の損傷を最小化するために、摩擦低減層、例えば、糖タンパク質系粘液の１つである。参照番号８２’’、８６’’、及び８８’’は、図１２、図１２ａ、図１２ｂの実施形態の特徴８２、８６、及び８８と同じ種類の特徴を示す。中心軸線Ａ＋＋－Ａ＋＋は、図１２の中心軸線Ａ＊＊－Ａ＊＊に対応する。参照番号９１’及び９１’’は、それぞれピン８１’’の遠位端及び近位端を示す。

実施例１２．ピンがゲル形成薬剤の１つ以上の層で覆われる、本発明の装置の実施形態

図１５、図１５ａ、図１５ｂ、図１５ｃは、本発明の装置１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃを主に示し、それらのピン１０１の円筒形面は、近位端から短い距離で延在する部分を除いて、様々な配置のゲル形成薬剤の１つ以上の層によって覆われる。図１５の実施形態１００においては、ピン１０１は、ゲル形成薬剤の１つの層１０２によって覆われる。図１５ａの実施形態１００ａにおいては、ピン１０１は、ゲル形成薬剤の外側層１０３によって覆われたゲル形成薬剤の内側層１０２によって覆われる。図１５ｂの実施形態１００ｂにおいては、ピン１０１は、その遠位端から近位端に向かって約半分の距離に延在する第１の層１０４によって、及び第１の層１０４の近位端に当接し、そこからピン１０１の近位端の近傍に延在する第２の層１０２によって覆われる。図１５ｃの実施形態１００ｃにおいては、ピン１０１は、図１１ｂの実施形態の層と同じように配置された２つの内側層１０２、１０４によって覆われ、内側層１０２、１０４は、続いて外側層１０３によって覆われる。

実施例１３．水性ゲルの１つ以上の層で充填された本発明の神経組織におけるチャネルの実施形態

図１６、図１６ａ、図１６ｂ、図１６ｃは、神経組織１０５から滲出した水性体液と接触することによって、図１５、図１５ａ、図１５ｂ、図１５ｃにそれぞれ示される本発明の装置１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃのピン１０１において乾燥ゲル形成薬剤１０２、１０３、１０４の対応する層から形成された水性ゲル１０２＊、１０３＊、１０４＊の１つ以上の層で充填された本発明の神経組織１０５におけるチャネルを主に示す。図１６のチャネルは、水性ゲル１０２＊で均一に充填される。図１６ａのチャネルは、チャネルの円筒形の組織壁に当接する管状のゲルシリンダ１０３＊によって取り囲まれた中心のゲルシリンダ１０２＊で充填される。図１６ｂの円筒形のチャネルの底部からその高さの約半分に延在する部分は、第１の水性ゲル１０４＊で充填され、チャネルの残りの上側部分は、第２の水性ゲル１０２＊で充填される。図１６ｃのチャネルの中心の円筒形の部分は、図１６ｂと同じ配置で第１の水性ゲル１０４＊及び第２の水性ゲル１０２＊で充填され、層１０２＊、１０４＊を組合せた高さに亘って延在する水性ゲルの管状層１０３＊によって取り囲まれる。ゲル形成薬剤の特性を適合させることによって、例えば、所望の粘度又は生物分解に対する耐性の水性ゲルが設計されることができる。また、非ゲル化薬剤、例えば、薬理学的に活性な薬剤及び栄養剤を乾燥ゲル形成層に組み込んで、非ゲル化薬剤を含む対応する水性ゲルを生成することが可能である。

実施例１４．本発明の方法の改変

本発明によれば、物理的に安定化された生細胞の凝集体又は軟組織片の、水性ゲルで充填された軟組織におけるチャネルの中への注入のために、実施例８及び９に開示されるような軸線方向通路を含む本発明の装置のピンを使用することが実行可能である。実施例８及び９の装置は、実施例２に開示された挿入ガイドのような、前端及び遠位端を有し、それを、装置のピンが挿入された水性ゲルで充填された軟組織におけるチャネルに対して固定するための手段を含む管状挿入ガイドと組み合わせ、それに挿入されることができる。

実施例１５．胚組織培養

本発明による移植のための組織は、幹細胞若しくは胚細胞から培養された臓器様組織、又は胎児若しくは若年の脳若しくは脊髄組織の薄片（片）の何れかとすることができる。このような組織片又は薄片は、架橋ゼラチン又はマトリゲルのような細胞外物質において培養され、細胞外物質の混合物の大部分がコラーゲンである。このような移植のための本発明のチャネルの使用は、ホストの脳又は脊髄における移植のための許容される環境を作り出す。

移植のために選択された組織は、この目的のために、特異的に調製され、病原体がないことが必要である。調製の１つの種類は、培地からチャネルのゲルに移すことに適した固体支持体において組織薄片又は片を培養することである。魅力的な解決策は、ゲルに直接移されることができる支持体において移植片を成長させることである。乗り物として機能する支持体は、有利には、カニューレ又はピペットの管腔において処分可能な形態であるべきである。

この問題の魅力的な解決策は、組織を架橋ゼラチンの平坦なシートに移し、それと、それが配置された少なくともシートの面とを生体適合性繊維の不織ウェブで覆うことであって、ウェブは、樹状突起及び軸索の成長を可能にするように充分に緩んでいる。架橋ゼラチン以外の特に好適な繊維質材料は、絹及びフィブリンを含む。

Claims (14)

1. 生細胞の凝集体又は軟組織片を移植するために、水性ゲルで充填された軟組織における直線的なチャネルを形成するための装置であって、
   前端及び後端を有する、軸線方向に延在する剛性ピンと、前記前端から遠位方向に延在するピン部分に配置され、前記部分を取り囲む乾燥ゲル形成薬剤を含む又はそれからなる層とを含み又はそれらからなり、
   前記層は、２０重量％未満の水を含有し、
   前記ピンは、それが乾燥ゲル形成薬剤を含む又はそれからなるその層のない状態で神経組織の中に挿入されることを可能にするように充分に剛性であって、
   前記ピンは、その前端とその後端との間に延在する通路を含み、
   前記通路は、半径方向断面において長方形、菱形、若しくは台形、又は略長方形、略菱形、若しくは略台形である、装置。
2. 所与の軸線方向位置における前記通路の半径方向の幅は、それに垂直な前記半径方向の幅より２倍又は３倍又は５倍以上大きい、請求項１に記載の装置。
3. 前記ピンの断面は、円筒形、楕円形、長方形、菱形、若しくは台形、又は略円筒形、略楕円形、略長方形、略菱形、若しくは略台形である、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記ピンは、金属である、若しくは金属を含む、又はポリマー材料である、請求項１～３の何れか一項に記載の装置。
5. 電極手段、光ファイバ手段、センサ手段から選択される１つ以上の手段を含む、請求項１～４の何れか一項に記載の装置。
6. 前記軸線方向に延在する通路は、水性体液において溶解可能又は分解可能なプラグによってその遠位開口において塞がれている、請求項１～５の何れか一項に記載の装置。
7. 前記プラグは、ゲル形成薬剤からなる又はそれを含む、請求項６に記載の装置。
8. 水性体液と接触してゲルを形成することができる前記薬剤が、ゲル形成タンパク質、炭水化物、糖タンパク質からなる群から選択される１つ以上の薬剤を含む、請求項１に記載の装置。
9. 水性体液と接触してゲルを形成することができる前記薬剤が、ゼラチン、ヒアルロン酸、化学修飾ゼラチン、組換えゼラチン、化学修飾ヒアルロン酸、組換えヒアルロン酸、及びそれらの塩から選択される、請求項１に記載の装置。
10. 前記層は、薬理学的に活性な薬剤を含む、請求項１～９の何れか一項に記載の装置。
11. 前記薬理学的に活性な薬剤は、凝固剤、抗凝固剤、抗生物質、浸透圧調節薬剤、抗炎症薬剤、栄養剤、因子刺激成長剤、因子刺激細胞分化剤、ホルモン、免疫抑制薬剤からなる群から選択される、請求項１０に記載の装置。
12. 水性ゲルで充填された軟組織における直線的なチャネルを形成するためのシステムであって、
    請求項１～１１の何れか一項に記載の装置と、
    前端及び遠位端を有する管状挿入ガイドであって、それを、前記装置の前記ピンが挿入される前記チャネルを形成するための位置に対して固定するための手段を含む管状挿入ガイドと
    を含み、乾燥ゲル形成薬剤で覆われた前記装置の前記剛性ピンは、前記挿入ガイドの管腔に配置されている、又は変位可能に摺動に配置されることができる、システム。
13. 前記管状挿入ガイドは、その遠位端において取り付けられた半径方向に延在するフランジを含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記固定手段は、剛性の保持要素を含み、前記保持要素は、その一端において前記管状挿入ガイド又は前記フランジに取り付けられ、前記保持要素は、その他端において、人又は動物に対する組合せを固定するように、前記組織が属する人又は動物と直接的又は間接的に接続可能である、請求項１２又は１３に記載のシステム。

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