説明

ブロック状細胞工学用支持体の製造方法

【課題】生体組織の代替品として使用される形状安定性に優れ且つ内部に細胞を播種及び/又は培養させることが可能な広い空隙を有する生体吸収性高分子材料から成るブロック状細胞工学用支持体の製造方法を提供する。
【解決手段】厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を不規則に纏めて型に入れ加圧・加熱することにより空隙率10〜90%を占める不定形な連続空隙を有するブロック状細胞工学用支持体を製造する。このシート状の生体吸収性高分子材料としては、生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し凍結乾燥させて作製された5〜100μmの孔を有するか、又は生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し乾燥させて作製されたシート状の生体吸収性高分子材料に直径0.1〜3mmの孔を形成させ、長さ5〜50mm,幅0.1〜20mm,厚さ0.01〜1mmの短冊状のシート状の生体吸収性高分子材料を使用することが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体組織の代替品として使用される形状安定性に優れ且つ内部に細胞を播種及び/又は培養させることが可能な広い空隙を有する生体吸収性高分子材料から成るブロック状細胞工学用支持体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、手術,外傷等によって喪失した生体組織を体細胞,幹細胞等によって再構築し、それを患者に移植することにより喪失した生体組織を再生する治療方法が行われている。その治療において生体組織を再生するためには、播種する細胞が生体組織を再建するまでの足場となる支持体(マトリックス)が重要となる。
【0003】
従来の支持体としては、乳酸,グリコール酸,カプロラクトン等から成る生体吸収性高分子材料をジオキサンのような有機溶媒に溶解し、この溶液を凍結乾燥させて作製された孔径が5〜100μm程度のスポンジ状の細胞工学用支持体がある(例えば、特許文献1参照。)。また、このようなスポンジ状の細胞工学用支持体の作製時に溶液中に粒子径が約50〜約500μmの水溶性で無毒性の粒子状物質(例えば、塩化ナトリウム粉末等)を入れ、溶媒を取り除いて粒子状物質入りの生分解性高分子体を作製し、その後水等を用いて粒子状物質を取り除くことで作製される約50〜約500μmの円形開放大孔と20μm以下の円形開放小孔とを持つ多孔質構造の生体吸収性高分子材料を細胞の支持体がある(例えば、特許文献2参照)。しかし、これらの多孔質構造を持つ生体吸収性高分子から成る支持体はスポンジ状のブロックであるため強度が低く、必要とされる形状を生体内で維持できないという問題があった。
【0004】
【特許文献1】特開平10−234844号公報
【特許文献2】特表2002−541925号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、細胞が十分内部まで行き渡る空隙を持ち、なお且つ播種細胞が表面並びに内部へ増殖し易いような広い面を有し、更に支持体の強度も低下しない生体吸収性高分子材料から成るブロック状細胞工学用支持体を製造する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者等は前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、シート状の生体吸収性高分子材料を不規則に纏めて型に入れ特定の空間を持つように加圧・加熱してブロック状細胞工学用支持体を製造すると前述の問題が解決できることを見出して本発明を完成した。
【0007】
即ち本発明は、厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を不規則に纏めて型に入れ加圧・加熱することにより空隙率10〜90%を占める不定形な連続空隙を有するブロック状細胞工学用支持体を製造する方法である。
この本発明方法に用いるシート状の生体吸収性高分子としては、生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し凍結乾燥させて作製された5〜100μmの孔を有する厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料か、又は生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し乾燥させて作製された厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料に、直径0.1〜3mmの孔を形成させたシート状の生体吸収性高分子材料を使用することが好ましく、また長さ5〜50mm,幅0.1〜20mm,厚さ0.01〜1mmの短冊状のシート状の生体吸収性高分子材料を使用することが好ましい。
そして、加圧・加熱条件としては、加圧を500〜3000g/cm2、加熱を60〜200℃の範囲で行うことが好ましいのである。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係るブロック状細胞工学用支持体の製造方法で製造されるブロック状細胞工学用支持体は、従来の多孔質構造を持つ生体吸収性高分子材料から成る生体組織材料の優れた特徴を維持しつつ、更に強度を有するブロック状細胞工学用支持体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明で用いる生体吸収性高分子としては、生体に安全であり、体内でその形態を一定期間維持できる、例えば、従来から用いられているポリグリコール酸,ポリ乳酸,乳酸−グリコール酸共重合体,ポリ−ε−カプロラクトン,乳酸−ε−カプロラクトン共重合体,ポリアミノ酸,ポリオルソエステル及びそれらの共重合体中から選択される少なくとも一種を例示することができ、中でもポリグリコール酸,ポリ乳酸,乳酸−グリコール酸共重合体が米国食品医薬庁(FDA)から人体に無害な高分子として承認されていること及びその実績の面から最も好ましい。生体吸収性高分子の重量平均分子量は5,000〜2,000,000であることが好ましく、より好ましくは10,000〜500,000である。
【0010】
本発明に係るブロック状細胞工学用支持体の製造方法は、厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を作製し、その後、該材料を不規則に纏めて型に入れ加圧・加熱することにより空隙率10〜90%を占める不定形な連続空隙を有するブロック状細胞工学用支持体を製造する方法である。
【0011】
この厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を作製方法としては、生体吸収性高分子を有機溶媒中に溶解し、この生体吸収性高分子が溶解された有機溶媒を薄く延ばし広げた後、凍結乾燥させ有機溶媒を除去して5〜100μmの孔を有する厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を作製する方法や、生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し乾燥させて作製された厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料に、直径0.1〜3mmの孔をパンチングにより形成させたシート状の生体吸収性高分子材料を作製する方法を挙げることができる。
このシート状の生体吸収性高分子材料の厚さは0.01〜1mmである必要がある。0.01mm未満又は1mmを超えると、製造したブロック状細胞工学用支持体の強度が不足したり細胞が増殖する空間が不足するので好ましくない。
【0012】
有機溶媒は、使用する生体吸収性高分子材料によって適宜選択して使用することになるが、一般的にはクロロホルム,ジクロロメタン,四塩化炭素,アセトン,ジオキサン,テトラハイドロフランから選ばれる少なくとも一種が好ましく使用できる。溶解過程では、熱処理や超音波処理を併用してもよく、生体吸収性高分子の濃度は有機溶媒中に均一に分散できれば特に限定されないが、有機溶媒中に1〜20重量%が好ましい。
【0013】
乾燥方法は換気された常温常気圧の条件下で自然に乾燥してもよいし、凍結乾燥のような乾燥方法を用いてもよい。凍結乾燥を行うとシート状の生体吸収性高分子に孔径50μm程度の小孔が形成されるので体液や培養液の行き渡りの観点からも好ましい。
【0014】
本発明に係るブロック状細胞工学用支持体の製造方法は、前記したような方法で作製したシート状の生体吸収性高分子材料を所望の型内に不規則に纏めて折り畳まれるように充填し、加圧・加熱することによって空隙率10〜90%を占める不定形な連続空隙を有するブロック状細胞工学用支持体とする方法である。このブロック状細胞工学用支持体が空隙率10〜90%を占める不定形な連続空隙を有さなければならないのは、10%未満では不定形な連続空隙の量が少なすぎてブロック状細胞工学用支持体内の細胞の数が減ってしまい培養の効率の悪い支持体となってしまい、90%を超えると不定形な連続空隙部分が大きすぎて細胞が支持体内に留まらず足場としての機能を低下させることになったり、支持体の強度が低下するので好ましくないからである。
【0015】
加圧の条件は、シート状の生体吸収性高分子材料の材質,形状や大きさによって異なるが、500〜3000g/cm2であることが好ましい。500g/cm2未満ではブロック状細胞工学用支持体の強度が不足する虞があり、3000g/cm2を超えると細胞が十分に増殖可能な空隙、即ち孔や空間が残り難い。より好ましくは1000〜2000g/cm2である。
【0016】
加熱の条件もシート状の生体吸収性高分子材料の材質,形状や大きさによって異なる。前記の加圧を行った状態で体積を保って加熱するのであれば、60〜200℃の範囲であればよい。60℃未満ではシート状の生体吸収性高分子同士の結合が弱くなり、ブロック状を形成し難くなる。一方、200℃を超えると生体吸収性高分子が変性してしまう虞がある。
【実施例】
【0017】
<実施例1>
ジオキサン中に乳酸−グリコール酸共重合体(乳酸:グリコール酸=75:25,重量平均分子量約250,000)を8重量%の濃度となるように入れ、攪拌機で攪拌し溶解した。得られた溶液をガラス板上に0.1g/cm2の条件で流して広げ、その後、フリーザー(商品名:MDf-0281AT,三洋電機社製)にて−30℃の条件で凍結させ、次いで真空乾燥機(商品名:DP43,ヤマト科学社製)にて減圧下で48時間乾燥させることによってジオキサンを取り除いた。得られた厚さ約0.7mmの生体吸収性高分子を加圧プレスすることで平均孔径が50μmで厚さ約0.25mmのシート状の生体吸収性高分子材料を得た。この材料を縦×横が約10×5mm程の小片に切断した。切断した短冊状の生体吸収性高分子材料を下底を封した内径10mm、高さ20mmのチタン製の型に8枚を不規則に纏めて順次入れ、上部より直径10mmのチタン製の棒で1500g/cm2の条件で加圧し、そのときの体積を保ったまま80℃で10分間加熱して図1の電子顕微鏡写真に示したブロック状細胞工学用支持体を作製した。このブロック状細胞工学用支持体は直径10mm×高さ約2mmの円柱形状でありその空隙率は約84%で不定形な連続空隙であった。
【0018】
<実施例2>
ジオキサン中に乳酸−グリコール酸共重合体(乳酸:グリコール酸=75:25,重量平均分子量約250,000)を8重量%の濃度となるように入れ、攪拌機で攪拌し溶解した。得られた溶液をガラス板上に0.06g/cm2の条件で流して広げ、その後、23℃にて48時間自然乾燥させることによってジオキサンを取り除き、直径2mmの孔を1cm2当り1個パンチングした厚さ約0.04mmのシート状の生体吸収性高分子材料を得た。この材料を縦×横が約20×15mm程の小片に切断し、下底を封した内径10mm、高さ20mmのチタン製の型に2枚を不規則に纏めて順次入れ、上部より径10mmのチタン製の棒で1500g/cm2で加圧した状態の体積を保って80℃で10分間加熱して図2に電子顕微鏡写真に示したブロック状細胞工学用支持体を作製した。このブロック状細胞工学用支持体は直径10mm×高さ約2mmの円柱形状でありその空隙率は約85%で不定形な連続空隙であった。
【0019】
<比較例>
ジオキサン中に乳酸−グリコール酸共重合体(乳酸:グリコール酸=75:25,重量平均分子量約250,000)を12重量%の濃度となるように入れ、攪拌機で攪拌し溶解した。得られた溶液に塩化ナトリウム粉末(粒子径300〜700μm)を濃度が約1.18g/cm3となるように略均一に混合し、内径10mm×高さ30mmのガラス容器内に高さが約3mmとなるように入れた。その後、フリーザー(商品名:MDf-0281AT,三洋電機社製)にて−30℃の条件で凍結させ、次いで真空乾燥機(商品名:DP43,ヤマト科学社製)にて減圧下で48時間乾燥させることによってジオキサンを取り除いて塩化ナトリウム粉末を略均一に含有した高分子体を得た。この高分子体に蒸留水を加え塩化ナトリウムを取り除いた後、真空乾燥機で48時間乾燥させ平均孔径300〜700μmであって壁面に平均孔径約5μmの小孔構造を有するスポンジ状の直径10mm×高さ約2mmの円柱形状をしたブロック状細胞工学用支持体を作製した。
【0020】
前記各実施例及び比較例の円柱形状をしたブロック状細胞工学用支持体の円柱の軸方向に圧縮荷重を付加してその破壊強度を求めた。結果を纏めて表1に示す。
【0021】
【表1】

【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施例1のブロック状細胞工学用支持体の電子顕微鏡写真である。
【図2】実施例2のブロック状細胞工学用支持体の電子顕微鏡写真である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を不規則に纏めて型に入れ加圧・加熱することにより空隙率10〜90%を占める不定形な連続空隙を有するブロック状細胞工学用支持体を製造する方法。
【請求項2】
厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料として、生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し凍結乾燥させて作製された5〜100μmの孔を有する厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料を使用する請求項1に記載のブロック状細胞工学用支持体を製造する方法。
【請求項3】
厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料として、生体吸収性高分子材料を有機溶媒に溶解し乾燥させて作製された厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料に、直径0.1〜3mmの孔をパンチングにより形成させたシート状の生体吸収性高分子材料を使用する請求項1に記載のブロック状細胞工学用支持体を製造する方法。
【請求項4】
厚さ0.01〜1mmのシート状の生体吸収性高分子材料として、長さ5〜50mm,幅0.1〜20mm,厚さ0.01〜1mmの短冊状のシート状の生体吸収性高分子材料を使用する請求項1から3のいずれか1項に記載のブロック状細胞工学用支持体の製造方法。
【請求項5】
加圧を500〜3000g/cm2、加熱を60〜200℃の範囲で行う請求項1から4のいずれか1項に記載のブロック状細胞工学用支持体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−226148(P2009−226148A)
【公開日】平成21年10月8日(2009.10.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−78388(P2008−78388)
【出願日】平成20年3月25日(2008.3.25)
【出願人】(000181217)株式会社ジーシー (279)
【Fターム(参考)】