生体埋込部材及び人工組織
【課題】大型化しても生体組織が深部にまで浸潤している人工組織と、この人工組織を製造するための生体埋込部材とを提供する。
【解決手段】連通性のある多孔質三次元網状構造の合成樹脂よりなる多孔体と、該多孔体に保持されたピリジン誘導体を含むゼラチンゲルとを有してなる生体埋込部材。この生体埋込部材を生体に埋め込み、器質化させる。
【解決手段】連通性のある多孔質三次元網状構造の合成樹脂よりなる多孔体と、該多孔体に保持されたピリジン誘導体を含むゼラチンゲルとを有してなる生体埋込部材。この生体埋込部材を生体に埋め込み、器質化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に埋め込まれて器質化されて人工組織となる生体埋込部材と、この生体埋込部材を用いて製造した人工組織とに関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ傷害、交通事故、悪性腫瘍、ネクローシス、四肢血流不良などにより生体組織を欠損する症例があるが、欠損部位が顔、耳など個人の外観に影響する場合、従来は、大臀部など衣服で隠蔽できる部位から自家組織を切除して欠損部位へ補填移植する形成外科術やプラスチック製の人工物で補填することが行われていた。
【０００３】
なお、プラスチック製の人工物で補填することは、豊胸術においてシリコン製の成形物を移植した際の不幸な事故（乳がん）以来下火となっている。
また、大臀部など自家組織を切除することは侵襲が大きく、摘出できる量も限られている。たとえ衣服で隠蔽したとしても大臀部の組織は失われているため臀部の機能（座位安定性など）は損なわれてしまう。
【０００４】
なお、多孔質三次元網状構造の熱可塑性樹脂よりなる多孔体を生体に埋め込み、細胞を侵入させて生着させると共に、多孔体内部に毛細血管を構築する技術が近年開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多孔体を生体内へ埋入して組織を浸潤させる上記技術においては、宿主組織は多孔体内部へ浸潤するのみで外周部にまで塊状に成長するものではない。しかも多孔体への組織の浸潤度は、１０ｍｍ程度の深度までにすぎず、例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍ程度あるいはそれ以上の大きな組織体を作成できるものではなかった。
【０００６】
本発明は、大型化しても生体組織が深部にまで浸潤している人工組織と、この人工組織を製造するための生体埋込部材とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の生体埋込部材は、連通性のある多孔質三次元網状構造の合成樹脂よりなる多孔体と、該多孔体に保持されたピリジン誘導体を含む水溶性高分子のゲルとを有してなるものである。
【０００８】
請求項２の生体埋込部材は、請求項１において、該ピリジン誘導体はニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸エステル、、ニコチン酸アミド、ニセリトルオール、ニコクロネイト、ニコフィブレイト、ニコフラノース、ニコモール、ニコモルフィン、ニコランジル、ニコテリン、ニコチニルアルコール、ニフェジピン、ニフェナゾン、ニフルム酸、ニフロキン、ニケサミド、ニフルピリノール及びニルバジピン並びにこれらの置換体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の生体埋込部材は、請求項１又は２において、ピリジン誘導体を含有するゲルが、水溶性高分子を架橋処理することで得られたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の生体埋込部材は、請求項３において、前記水溶性高分子が感光基有する分子団で修飾されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の生体埋込部材は、請求項４において、前記感光基を有する分子団が、キサンテン系色素、アジン系色素、チアジン系色素、オキサジン系色素、キノリン系色素、ピラゾロン系色素、スチルゼン色素、アゾ系色素、ジアゾ系色素、アントラキノン系色素、インジゴ系色素、チアゾール系色素、フェニルメタン系色素、アクリジン系色素、シアニン系色素、インドフェノール系色素、ナフタルアミド系色素及びペリレン系色素からなる郡から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６生体埋込部材は、請求項５において、前記感光基を有する分子団が、エオシン、フルオロセイン、ローズベンガル、ベンゾフェノン、カンファーキノン、オレフィン、ベンザルアセトフェノン、シンナミリデンアセチル、シンナモイル、スチリルピリジン、α−フェニルマレイミド、フェニルアジド、スルホニルアジド、カルボニルアジド、ｏ−キノンジアジド、フリルアクリロイル、クマリン、ピロン、アントラセン、ベンゾイル、スチルベン、ジチオカルバメート、ザンタート、シクロプロペン、１、２、３−チアジアゾール、アザ−ジオキサビシクロ、ハロゲン化アルキル、ケトン及びジアゾ並びにこれらで修飾された物質からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７の生体埋込部材は、請求項３ないし６のいずれか１項において、前記架橋処理が光照射であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８の生体埋込部材は、請求項３ないし７のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、チオール、アルコール、還元糖、及びポリフェノールよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９の生体埋込部材は、請求項３ないし８のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基及びＮ、Ｎ−ジアルキルアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を有したアミノ化合物を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０の生体埋込部材は、請求項１ないし９のいずれか１項において、前記水溶性高分子がゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ケラタン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、エラスチン、ヘパラン硫酸、ラミニン、トロンボスポンジン、ビトロネクチン、オステオネクチン、エンタクチン、ガゼイン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシドール、ポリグリシドールの側鎖エステル化体、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体、ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１の生体埋込部材は、請求項１ないし１０のいずれか１項において、前記多孔体は、平均孔径１０〜６５０μｍ、見掛け密度０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性のある多孔性三次元網状構造の熱可塑性樹脂よりなることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１２の生体埋込部材は、請求項１１において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂並びにこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１３の生体埋込部材は、請求項１２において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１４の生体埋込部材は、請求項１３において、該ポリウレタン樹脂がセグメント化ポリウレタン樹脂であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１５の生体埋込部材は、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の生体埋込部材を生体に埋入し、器質化させてなる人工組織である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の生体埋込部材を生体内へ埋入すると、その多孔体の内部に組織が浸潤し、宿主細胞により器質化される。本発明の生体埋込部材にあっては、この多孔体の孔部分に、ピリジン誘導体を含むゼラチンゲルが保持されている。このゼラチンゲルが生体内で徐々に分解して２週間以上継続してピリジン誘導体が徐放されるようになり、生体埋込部材の多孔体の深部にまで組織を浸潤させることができる。
【００２３】
なお、ニコチンが血管等の新生作用を有することは公知である。
【００２４】
多孔体にピリジン誘導体含有ゼラチンゲルを保持させるには、ピリジン誘導体、感光基で修飾したゼラチン等の水溶性高分子及びハイドロゲンドナーを含む水溶液を多孔体へ染み込ませ、光照射するのが好ましい。
【００２５】
ピリジン誘導体は水に極めて溶けやすく、そのまま多孔体に含浸させても生体内に埋入すると速やかに多孔体から拡散してしまい、効果は得られない。本発明では、ゼラチンゲル等の水溶性高分子中に包埋することで、長期間例えば２週間以上にわたってピリジン誘導体を徐々に放出させることができ、これにより、従来よりも高密度な血管新生、従来の数十倍の組織体の厚み、高い組織成熟度を得ることができる。
【００２６】
前記の既存技術では多孔体へ浸潤する組織の深度は、多孔体の外面から１０〜１５ｍｍ程度までであった。本発明では５０ｍｍ程度まで浸潤させることができる。このことは、例えば真球状の多孔体の全面からから組織を浸潤させる場合、直径１００ｍｍの球状多孔体の芯部にまで組織を浸潤させることができる。
【００２７】
本発明の生体埋込部材を生体に埋入することにより得られた人工組織体は、大量の血管を含む、生きた細胞で構築されたものであり、それ自体を医用材料として利用可能である。
【００２８】
この人工組織内に骨格として残っている多孔体は、それ自体に保形性があり、組織体の立体構造を維持する強度補強の機能を有している。例えば、耳の形に成形した多孔体を使用して作成したハイブリッド型人工組織は耳の形状を保持しており、自家組織との縫合が容易であり、移植部位へ固定することを可能とする。このため、耳欠損部位の補填材料として有用であると考えられる。
【００２９】
この人工組織体は、製造後に切削加工が可能であり、組織体を目的形状としてから欠損組織の補充に使用することも可能である。この人工組織体は生きた組織であり、移植後に成長する機能を有している。大きく欠損しても補填に使用することが可能である。また、管状に成形すれば人工血管としても使用可能である。
【００３０】
なお、上記の多孔体が、平均孔径１０〜６５０μｍ、見掛け密度０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性のある多孔性三次元網状構造を有する熱可塑性樹脂よりなる場合には、この多孔性三次元網状構造部の空孔部分へコラーゲンなどの細胞外マトリックスを深部まで均質に含浸させることが容易となり、また、組織からの細胞の侵入や毛細血管の構築などに有利に働くこととなる。
【００３１】
この多孔体の内壁は、血管内皮増殖因子などを使用して内皮細胞へ分化誘導できる可能性があり、その場合、生体血管と同等の抗血栓性を有するため抗凝固剤の継続投与が不要となる（又は投与量を低減させることができる）。
【００３２】
この多孔体は、その全体が器質化されるために、成長する機能を有している。よって、耐久性にも問題がなく、石灰化や血栓発生などの危険性も少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００３４】
本発明の生体埋込部材は、多孔体にピリジン誘導体を含む水溶性高分子のゲルを保持させたものである。
【００３５】
このピリジン誘導体としては、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸エステル、、ニコチン酸アミド、ニセリトルオール、ニコクロネイト、ニコフィブレイト、ニコフラノース、ニコモール、ニコモルフィン、ニコランジル、ニコテリン、ニコチニルアルコール、ニフェジピン、ニフェナゾン、ニフルム酸、ニフロキン、ニケサミド、ニフルピリノール及びニルバジピン並びにこれらの置換体からなる群から選択される少なくとも１種が好適である。
【００３６】
このピリジン誘導体は、水に対し極めて易溶性であるので、水溶性高分子のゲル状物等に包埋させる。
【００３７】
このゲル状物としては、水溶性高分子をグルタアルデヒド、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジグリシジルアニリンなどの化学架橋剤で架橋する方法や、熱によりラジカルを発生させて架橋する方法などがあるが、感光基を有する分子団で修飾された水溶性高分子を使用して、光照射して架橋することで得ることが好適である。なお、光照射して架橋する場合には、水溶性高分子を感光基を有する分子団で修飾されたものを用いることが好適である。
【００３８】
この溶液中における水溶性高分子の濃度は０．１〜５０重量％程度が好適であり、ピリジン誘導体の濃度は０．００１〜１０重量％程度が好適である。この溶液中には、後述のアミノ化合物を０．１〜２０重量％程度溶解させておくのが好ましい。
【００３９】
この感光基を有する分子団としては、キサンテン系色素、アジン系色素、チアジン系色素、オキサジン系色素、キノリン系色素、ピラゾロン系色素、スチルゼン色素、アゾ系色素、ジアゾ系色素、アントラキノン系色素、インジゴ系色素、チアゾール系色素、フェニルメタン系色素、アクリジン系色素、シアニン系色素、インドフェノール系色素、ナフタルアミド系色素及びペリレン系色素からなる郡から選択される少なくとも１種が好適であり、より具体的には、エオシン、ベンゾフェノン、カンファーキノン、オレフィン、ベンザルアセトフェノン、シンナミリデンアセチル、シンナモイル、スチリルピリジン、α−フェニルマレイミド、フェニルアジド、スルホニルアジド、カルボニルアジド、ｏ−キノンジアジド、フリルアクリロイル、クマリン、ピロン、アントラセン、ベンゾイル、スチルベン、ジチオカルバメート、ザンタート、シクロプロペン、１、２、３−チアジアゾール、アザ−ジオキサビシクロ、ハロゲン化アルキル、ケトン及びジアゾ並びにこれらで修飾された物質からなる群から選択される少なくとも１種が好適であり、中でもエオシンが好適である。
【００４０】
水溶性高分子としては、ゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ケラタン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、エラスチン、ヘパラン硫酸、ラミニン、トロンボスポンジン、ビトロネクチン、オステオネクチン、エンタクチン、ガゼイン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシドール、ポリグリシドールの側鎖エステル化体、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体、ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される少なくとも１種が好適であり、特にゼラチンが好適である。
【００４１】
従って、上記分子団で修飾された水溶性高分子としてはエオシン化ゼラチンが好適である。
【００４２】
本発明では、上記溶液が、さらに、ラジカルのカウンターであるプロトン供与体としてチオール、アルコール、還元糖、ポリフェノールや、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基及びＮ、Ｎ−ジアルキルアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を有したアミノ化合物特にアミノアクリルアミド、具体的にはポリジメチルアミノプロピルアクリルアミドを５重量％程度含有することが好ましい。このアミノ化合物等を含有させることにより、分子間結合を切断して分解物を生成させる可能性が高い紫外線を使用せずに、エネルギーが低く量産においても作業者への安全性が確保される可視光で、本発明の範囲内にある条件によっては蛍光灯などの日常生活で使用されているレベルの光で、不溶化することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明において用いるのに好適なエオシン化ゼラチンについて説明する。
【００４４】
ここでゼラチンは、分子量５千〜１０万、アミノ基約１０〜１００個／１分子程度の通常のゼラチンで良い。
【００４５】
エオシン化ゼラチンは、下記反応に従ってゼラチンの側鎖にエオシンを導入することにより調製される。
【００４６】
【化１】
【００４７】
ゼラチン分子へのエオシンの導入数は、例えば、エオシン化ゼラチンの水溶液の吸光度をエオシンの最大吸収波長５２２ｎｍにおいて測定し、エオシンのモル吸光係数（ε＝９４７５５）を基に算出可能であり、ゼラチン１分子に対して１〜１０個、特に２〜５個程度が好ましい。このエオシン等の感光基を有する化合物の導入数が少ないとゲル化率が低下し、また必要以上に多くてもゼラチン固有の柔軟性が損なわれる可能性があると共に、水へ難溶性となってしまう。
【００４８】
このエオシン化ゼラチンは、粘稠性の液体状である。これを例えば濃度１〜１０重量％の水溶液とした場合には、３００〜３０，０００ｌｘ程度、特に３００〜１５，０００ｌｘ程度の比較的低照度で、可視光を０．１〜３０分程度照射してゲル状に硬化させることができる。
【００４９】
本発明で用いる多孔体は、好ましくは、平均孔径１０〜６５０μｍで、見掛け密度が０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性の、即ち、連続気孔性の多孔性三次元網状構造の合成樹脂、特に好ましくは熱可塑性樹脂よりなる。
【００５０】
この熱可塑性樹脂からなる多孔性三次元網状構造の平均孔径は１０〜６５０μｍで、見掛け密度は０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３であるが、好ましい平均孔径は１０〜４００μｍ、より好ましくは１０〜３００μｍである。見掛け密度としては０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３範囲内であれば、細胞生着性が良好で、優れた物理的強度を維持し、生体に近似した弾性特性が得られるが、好ましくは０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ３である。
【００５１】
また、平均孔径の概念において、孔径の分布は単分散の方が好ましく、細胞の侵入に重要な孔径サイズである孔径１０〜２００μｍの孔の寄与率が高いことが望ましい。孔径１０〜２００μｍの孔の寄与率が１０％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、更に好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％以上あると、細胞が侵入し易く、また、侵入した細胞が接着、成長しやすいため、人工血管や人工食道など脈管代替物としての用途に有効である。
【００５２】
このような平均孔径、見掛け密度及び孔径分布の多孔性三次元網状構造であれば、細胞が容易に空孔部分へ浸透し、多孔性構造層へ細胞が接着、成長しやすい。
【００５３】
この熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂並びにそれらの誘導体を例示することができ、これらは１種を単独で使用しても良く、２種以上を併用しても良いが、好ましくは、ポリウレタン樹脂であり、中でもセグメント化ポリウレタン樹脂が抗血栓性や物理特性などの点でも優れた人工血管を得ることができ、好ましい。
【００５４】
セグメント化ポリウレタン樹脂は、ポリオール、ジイソシアネート及び鎖延長剤の３成分から合成され、いわゆるハードセグメント部分とソフトセグメント部分を分子内に有するブロックポリマー構造によるエラストマー特性を有するため、このようなセグメント化ポリウレタン樹脂を使用した場合に得られる人工血管は、弾性力学的に生体血管に近似なＳ−Ｓ曲線（低血圧領域では高いコンプライアンスで低弾性であり、高血圧領域では低血圧領域よりも低いコンプライアンスの高弾性である特性）を示す管状構造体に成形することも可能であり、抗血栓性や物理特性にも優れている。
【００５５】
また、熱可塑性樹脂が加水分解性又は生分解性を有するものであれば、生体移植後に徐々に分解、吸収され、最終的には生着した細胞を残したまま樹脂製の骨格基材自体を生体から排除することも可能である。
【００５６】
このような熱可塑性樹脂で構成される多孔性三次元網状構造部には、アルガトロパン、ピリジン，ニコチン，ニコチン酸，ニコチン酸エステル，ニコチン酸アミド，コラーゲンタイプI，コラーゲンタイプII，コラーゲンタイプIII，コラーゲンタイプIV，アテロ型コラーゲン，フィブロネクチン，ゼラチン，ヒアルロン酸，ヘパリン，ケラタン酸，コンドロイチン，コンドロイチン硫酸，コンドロイチン硫酸Ｂ，ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体，ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体，アルギン酸，ポリアクリルアミド，ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される１種又は２種以上が保持又は単に含浸されていても良く、更には繊維芽細胞増殖因子，インターロイキン−１，腫瘍増殖因子β，上皮増殖因子及び二倍体繊維芽細胞増殖因子よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のサイトカイン類が保持されていても良い。
【００５７】
この多孔性三次元網状構造層を構築する熱可塑性樹脂からなる骨格基材自体にも微細な孔を設けてもよい。このような微細孔は、骨格表面を平滑な表面でなく複雑な凹凸のある表面とし、コラーゲンや細胞増殖因子などの保持にも有効であり、結果として細胞の生着性を上げることが可能である。ただし、この場合の微細孔は、本発明でいう多孔性三次元網状構造部の平均孔径の計算の概念に導入されるものではない。
【００５８】
生体埋入部材を埋入する動物とは自己（患者本人）でも、他人でも異種動物で構わないが、免疫反応などの惹起し得ない自己が好ましい。ただし、緊急時には異種動物で作成したものをそのまま使用するか（免疫抑制剤の使用）、脱細胞化処理したもの使用することも可能である。
【００５９】
このようにして生体に埋入して器質化させて得られた組織体は、自己の体内にて成育させたものである場合には、これをそのまま用いることができるが、作製後に速やかに使用しない場合は凍結又は凍結乾燥で保存することも可能である。他の動物で生育した場合には、組織体を脱細胞処理する。脱細胞処理の方法としては、コラゲナーゼなどの酵素処理によって細胞外マトリックスを溶出させて洗浄する方法やアルコールなどの水溶性有機溶媒で洗浄する方法があるが，グルタアルデヒドやホルムアルデヒドなどのアルデヒド化合物及び／又はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の水溶性有機溶媒で処理する方法がある。具体的には、アルデヒド化合物を終濃度１〜３％程度となるように調整し、組織体の体積の約５０倍量の固定液中へ組織体を２時間以上浸漬する方法が好ましい。これによってタンパク鎖のリジン残基などを架橋することで、組織体の構造を維持することが可能となるし、その処理後に凍結又は凍結乾燥の手法を組み合わせても良好に保存することができる。
【００６０】
さらに、これらの自己組織体を人工血管として使用する場合には、その由来によらず移植前にアルガトロパン、ヒルジン、ヘパリンなどの抗血栓物質をコーティングなどで保持させることが可能であり、移植直後の血栓発生を抑制することができる。
【００６１】
脱細胞処理の後の組織体は、更に凍結乾燥することにより、密度などを安定して制御することができる。脱細胞処理後に凍結乾燥せずに、アルコールなどの水溶性有機溶媒、燐酸緩衝生理食塩水、生理食塩水中で保存することも可能であるが、保存時の物性変化を抑制する意味でも凍結保存するか又はさらに凍結乾燥させることが好ましいが、凍結のみで保存する方が脱細胞により生成する多孔構造の破壊が起こりにくく、より好ましい。乾燥させる場合は、乾燥時の収縮現象において空孔の閉塞や繊維質の会合が起こる可能性があり、再現性良く乾燥前の有用な物性を有する組織体を得られなくなる可能性があるため、凍結乾燥が好ましい。
【実施例】
【００６２】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６３】
まず、次のようにして多孔体を製造した。
【００６４】
［多孔体の製造］
熱可塑性ポリウレタン樹脂（日本ミラクトラン社製，ミラクトランＥ９８０ＰＮＡＴ）をＮ−メチル−２−ピロリジノン（関東化学社製，ペプチド合成用試薬，ＮＭＰ）にディゾルバー（約２，０００ｒｐｍ）を使用して室温下で溶解して５．０％溶液（重量／重量）を得た。このＮＭＰ溶液約１．０ｋｇをプラネタリーミキサー（井上製作所製，２．０Ｌ仕込み，ＰＬＭ−２型）に秤量して入れ、ポリウレタン樹脂と同重量相当のメチルセルロース（関東化学社製，試薬，２５ｃｐグレード）を４０℃で２０分間混合し、その後攪拌を継続したまま１０分間、２０ｍｍＨｇ（２．７ｋＰａ）まで減圧して脱泡し、ポリマードープを得た。
【００６５】
化学実験用濾紙（東洋濾紙社製，定性分析用，２番）で作成した内径４ｍｍφ，外径６ｍｍφ，長さ６０ｍｍの筒状の紙管と、ＳＵＳ４４０製の直径２ｍｍφの芯棒と、この芯棒を紙管の中心部分に固定できる医用ポリプロピレン樹脂製の円柱状密栓から構成させるチューブ成形治具中に、上記ポリマードープを２３ゲージの針を使用して射出注入し、その後密栓した後、還流状態にあるメタノール中へ投入して７２時間還流を継続して、紙管面から内部のＮＭＰ溶媒を抽出除去することによりポリウレタン樹脂を凝固させた。この際、メタノールは還流状態を維持したまま、随時新液と交換した。７２時間後、チューブ成形治具を還流状態のメタノールから乾燥させることなく室温下のメタノール浴中に移し、浴内でチューブ成形治具から内容物を取り出し、日本薬局方精製水中で７２時間洗浄することによりメチルセルロース、メタノール及び残留するＮＭＰを抽出除去した。洗浄用の水は随時新液を供給した。これを室温下で２４時間減圧（２０ｍｍＨｇ（２．７ｋＰａ））乾燥させて、管状の多孔性三次元網状構造体を製造した。これを切断して軟質ポリウレタン多孔体（以下、ＳＰＵスポンジということがある。）とした。
【００６６】
得られたＳＰＵスポンジについて、下記方法により平均孔径及び見掛け密度の測定を行った。なお、平均孔径と見掛け密度の測定において、試料の切断は両刃カミソリ（フェザー社製，ハイステンレス）を使用して室温下で行った。
【００６７】
（１）平均孔径の測定
両刃カミソリで切断した試料の平面（切断面）を実体顕微鏡（キーエンス社製，ＶＨ−６３００）にて撮影した写真を使用して、同一平面上の個々の孔を三次元網状構造の骨格から包囲された図形として画像処理（画像処理装置はニレコ社のＬＵＺＥＸ ＡＰを使用し、画像取り込みＣＣＤカメラはＳＯＮＹのＬＥ Ｎ５０を使用した。）し、個々の図形の面積を測定した。これを真円面積とし、対応する円の直径を求め孔径とした。多孔体の骨格部分に穿孔した微細孔を無視して同一平面上の連通孔のみを測定した結果、平均孔径は１６９±５５μｍと計測された。同時に、孔径分布における孔径１５０〜３００μｍの寄与率は７１．２％と計測され、細胞接着に有効なサイズの孔を主体とする多孔体であることが確認された。
【００６８】
（２）見掛け密度の測定
約１０ｍｍ長さに両刃カミソリで切断した試料を投影機（Ｎｉｋｏｎ，Ｖ−１２）にて測定して得た寸法より体積を求め、その重量を体積で除した値から求めた結果、０．０７７±０．００２ｇ／ｃｍ３と計算された。
【００６９】
［実施例１］
エオシン化ゼラチン２０重量％、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド５重量％、ニコチン０．１重量％を含む水溶液を内径２ｍｍ×外径４ｍｍ×長さ３０ｍｍの大きさの上記ＳＰＵスポンジへ含浸させ、７７００Ｌｕｘの可視光を１分間照射して不溶化し、ＳＰＵ多孔体内部及び外周面へ担持させ、ニコチン徐放性ＳＰＵスポンジ得た（図１）。
【００７０】
［埋入及び摘出］
通常手技によって局所麻酔、剃毛されたウサギ背部の表皮をイソジン消毒後に速やかに約３０ｍｍ切開し、このニコチン徐放性ＳＰＵスポンジを皮下組織の下へ埋入して縫合した。縫合部位はイソジンにて１日２回の消毒を行い、水は自由給水とし、飼料としてオリエンタル酵母社製ＯＲＣ４を体重に応じて適量給仕した。
【００７１】
埋入期間中、縫合部において感染の所見は認められず、抗生物質は一切使用する必要がなかった。埋入から２週間経過後に摘出した。周辺組織との癒着はなく、簡単に剥離することができた。外周部の全面を被覆するように組織体が形成されており、ＳＰＵスポンジの内部も組織が浸潤して器質化されていた（図２）。
【００７２】
外周部に形成された組織体とＳＰＵ多孔体は、２週間以内であれば、エオシン化ゼラチンが生分解しきらずに残存しているために、剥離することができたが、４週間目にはＳＰＵスポンジに浸潤した組織体と外周部の組織体は一体化し、ハイブリッド型人工組織を得ることができた。
【００７３】
［比較例１］
実施例１で使用したものと同じＳＰＵスポンジにエオシン化ゼラチン２０重量％、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド５％を含む水溶液（ニコチンを含まないこと以外は実施例１と同一の水溶液）を含浸させて７７００Ｌｕｘの可視光を１分間照射して不溶化し、エオシン化ゼラチンを多孔体内部及び外周面へ担持させた。実施例１と同様にウサギ背皮下へ埋入し、２週間後に摘出すると、ＳＰＵスポンジ内部へ組織が浸潤していたが、血管の新生密度や浸潤した組織の成熟性は実施例１の方が良かった。
【００７４】
［比較例２］
実施例１で使用したものと同じＳＰＵスポンジにニコチン０．１重量％水溶液を含浸させた。そのままウサギ背皮下へ埋入し、２週間後に摘出した。結果は比較例１とほぼ同様であった（図３）。
【００７５】
なお、本比較例２で使用したＳＰＵスポンジを生理食塩水中へ浸漬すると、ニコチンは速やかに流出し、約２４時間後にはＨＰＬＣにて検出不能であった。全量が流出したものと考えられる。
【００７６】
以上の通り、実施例１の通り、約２週間以上にわたって、ピリジン誘導体を徐放させるＳＰＵスポンジを使用することにより、成熟して厚みがある人工組織体を製造できることが認められた。この人工組織体は、内部に位置するＳＰＵスポンジによって、生体組織と容易に縫合が可能であった。この組織体は、ＳＰＵスポンジの形状を保持していた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施例１の結果を示す写真である。
【図２】実施例１の結果を示す写真である。
【図３】比較例２の結果を示す写真である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体に埋め込まれて器質化されて人工組織となる生体埋込部材と、この生体埋込部材を用いて製造した人工組織とに関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ傷害、交通事故、悪性腫瘍、ネクローシス、四肢血流不良などにより生体組織を欠損する症例があるが、欠損部位が顔、耳など個人の外観に影響する場合、従来は、大臀部など衣服で隠蔽できる部位から自家組織を切除して欠損部位へ補填移植する形成外科術やプラスチック製の人工物で補填することが行われていた。
【０００３】
なお、プラスチック製の人工物で補填することは、豊胸術においてシリコン製の成形物を移植した際の不幸な事故（乳がん）以来下火となっている。
また、大臀部など自家組織を切除することは侵襲が大きく、摘出できる量も限られている。たとえ衣服で隠蔽したとしても大臀部の組織は失われているため臀部の機能（座位安定性など）は損なわれてしまう。
【０００４】
なお、多孔質三次元網状構造の熱可塑性樹脂よりなる多孔体を生体に埋め込み、細胞を侵入させて生着させると共に、多孔体内部に毛細血管を構築する技術が近年開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多孔体を生体内へ埋入して組織を浸潤させる上記技術においては、宿主組織は多孔体内部へ浸潤するのみで外周部にまで塊状に成長するものではない。しかも多孔体への組織の浸潤度は、１０ｍｍ程度の深度までにすぎず、例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍ程度あるいはそれ以上の大きな組織体を作成できるものではなかった。
【０００６】
本発明は、大型化しても生体組織が深部にまで浸潤している人工組織と、この人工組織を製造するための生体埋込部材とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の生体埋込部材は、連通性のある多孔質三次元網状構造の合成樹脂よりなる多孔体と、該多孔体に保持されたピリジン誘導体を含む水溶性高分子のゲルとを有してなるものである。
【０００８】
請求項２の生体埋込部材は、請求項１において、該ピリジン誘導体はニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸エステル、、ニコチン酸アミド、ニセリトルオール、ニコクロネイト、ニコフィブレイト、ニコフラノース、ニコモール、ニコモルフィン、ニコランジル、ニコテリン、ニコチニルアルコール、ニフェジピン、ニフェナゾン、ニフルム酸、ニフロキン、ニケサミド、ニフルピリノール及びニルバジピン並びにこれらの置換体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の生体埋込部材は、請求項１又は２において、ピリジン誘導体を含有するゲルが、水溶性高分子を架橋処理することで得られたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の生体埋込部材は、請求項３において、前記水溶性高分子が感光基有する分子団で修飾されたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の生体埋込部材は、請求項４において、前記感光基を有する分子団が、キサンテン系色素、アジン系色素、チアジン系色素、オキサジン系色素、キノリン系色素、ピラゾロン系色素、スチルゼン色素、アゾ系色素、ジアゾ系色素、アントラキノン系色素、インジゴ系色素、チアゾール系色素、フェニルメタン系色素、アクリジン系色素、シアニン系色素、インドフェノール系色素、ナフタルアミド系色素及びペリレン系色素からなる郡から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６生体埋込部材は、請求項５において、前記感光基を有する分子団が、エオシン、フルオロセイン、ローズベンガル、ベンゾフェノン、カンファーキノン、オレフィン、ベンザルアセトフェノン、シンナミリデンアセチル、シンナモイル、スチリルピリジン、α−フェニルマレイミド、フェニルアジド、スルホニルアジド、カルボニルアジド、ｏ−キノンジアジド、フリルアクリロイル、クマリン、ピロン、アントラセン、ベンゾイル、スチルベン、ジチオカルバメート、ザンタート、シクロプロペン、１、２、３−チアジアゾール、アザ−ジオキサビシクロ、ハロゲン化アルキル、ケトン及びジアゾ並びにこれらで修飾された物質からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７の生体埋込部材は、請求項３ないし６のいずれか１項において、前記架橋処理が光照射であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８の生体埋込部材は、請求項３ないし７のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、チオール、アルコール、還元糖、及びポリフェノールよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９の生体埋込部材は、請求項３ないし８のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基及びＮ、Ｎ−ジアルキルアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を有したアミノ化合物を含むことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０の生体埋込部材は、請求項１ないし９のいずれか１項において、前記水溶性高分子がゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ケラタン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、エラスチン、ヘパラン硫酸、ラミニン、トロンボスポンジン、ビトロネクチン、オステオネクチン、エンタクチン、ガゼイン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシドール、ポリグリシドールの側鎖エステル化体、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体、ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１の生体埋込部材は、請求項１ないし１０のいずれか１項において、前記多孔体は、平均孔径１０〜６５０μｍ、見掛け密度０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性のある多孔性三次元網状構造の熱可塑性樹脂よりなることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１２の生体埋込部材は、請求項１１において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂並びにこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１３の生体埋込部材は、請求項１２において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１４の生体埋込部材は、請求項１３において、該ポリウレタン樹脂がセグメント化ポリウレタン樹脂であることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１５の生体埋込部材は、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の生体埋込部材を生体に埋入し、器質化させてなる人工組織である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の生体埋込部材を生体内へ埋入すると、その多孔体の内部に組織が浸潤し、宿主細胞により器質化される。本発明の生体埋込部材にあっては、この多孔体の孔部分に、ピリジン誘導体を含むゼラチンゲルが保持されている。このゼラチンゲルが生体内で徐々に分解して２週間以上継続してピリジン誘導体が徐放されるようになり、生体埋込部材の多孔体の深部にまで組織を浸潤させることができる。
【００２３】
なお、ニコチンが血管等の新生作用を有することは公知である。
【００２４】
多孔体にピリジン誘導体含有ゼラチンゲルを保持させるには、ピリジン誘導体、感光基で修飾したゼラチン等の水溶性高分子及びハイドロゲンドナーを含む水溶液を多孔体へ染み込ませ、光照射するのが好ましい。
【００２５】
ピリジン誘導体は水に極めて溶けやすく、そのまま多孔体に含浸させても生体内に埋入すると速やかに多孔体から拡散してしまい、効果は得られない。本発明では、ゼラチンゲル等の水溶性高分子中に包埋することで、長期間例えば２週間以上にわたってピリジン誘導体を徐々に放出させることができ、これにより、従来よりも高密度な血管新生、従来の数十倍の組織体の厚み、高い組織成熟度を得ることができる。
【００２６】
前記の既存技術では多孔体へ浸潤する組織の深度は、多孔体の外面から１０〜１５ｍｍ程度までであった。本発明では５０ｍｍ程度まで浸潤させることができる。このことは、例えば真球状の多孔体の全面からから組織を浸潤させる場合、直径１００ｍｍの球状多孔体の芯部にまで組織を浸潤させることができる。
【００２７】
本発明の生体埋込部材を生体に埋入することにより得られた人工組織体は、大量の血管を含む、生きた細胞で構築されたものであり、それ自体を医用材料として利用可能である。
【００２８】
この人工組織内に骨格として残っている多孔体は、それ自体に保形性があり、組織体の立体構造を維持する強度補強の機能を有している。例えば、耳の形に成形した多孔体を使用して作成したハイブリッド型人工組織は耳の形状を保持しており、自家組織との縫合が容易であり、移植部位へ固定することを可能とする。このため、耳欠損部位の補填材料として有用であると考えられる。
【００２９】
この人工組織体は、製造後に切削加工が可能であり、組織体を目的形状としてから欠損組織の補充に使用することも可能である。この人工組織体は生きた組織であり、移植後に成長する機能を有している。大きく欠損しても補填に使用することが可能である。また、管状に成形すれば人工血管としても使用可能である。
【００３０】
なお、上記の多孔体が、平均孔径１０〜６５０μｍ、見掛け密度０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性のある多孔性三次元網状構造を有する熱可塑性樹脂よりなる場合には、この多孔性三次元網状構造部の空孔部分へコラーゲンなどの細胞外マトリックスを深部まで均質に含浸させることが容易となり、また、組織からの細胞の侵入や毛細血管の構築などに有利に働くこととなる。
【００３１】
この多孔体の内壁は、血管内皮増殖因子などを使用して内皮細胞へ分化誘導できる可能性があり、その場合、生体血管と同等の抗血栓性を有するため抗凝固剤の継続投与が不要となる（又は投与量を低減させることができる）。
【００３２】
この多孔体は、その全体が器質化されるために、成長する機能を有している。よって、耐久性にも問題がなく、石灰化や血栓発生などの危険性も少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００３４】
本発明の生体埋込部材は、多孔体にピリジン誘導体を含む水溶性高分子のゲルを保持させたものである。
【００３５】
このピリジン誘導体としては、ニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸エステル、、ニコチン酸アミド、ニセリトルオール、ニコクロネイト、ニコフィブレイト、ニコフラノース、ニコモール、ニコモルフィン、ニコランジル、ニコテリン、ニコチニルアルコール、ニフェジピン、ニフェナゾン、ニフルム酸、ニフロキン、ニケサミド、ニフルピリノール及びニルバジピン並びにこれらの置換体からなる群から選択される少なくとも１種が好適である。
【００３６】
このピリジン誘導体は、水に対し極めて易溶性であるので、水溶性高分子のゲル状物等に包埋させる。
【００３７】
このゲル状物としては、水溶性高分子をグルタアルデヒド、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジグリシジルアニリンなどの化学架橋剤で架橋する方法や、熱によりラジカルを発生させて架橋する方法などがあるが、感光基を有する分子団で修飾された水溶性高分子を使用して、光照射して架橋することで得ることが好適である。なお、光照射して架橋する場合には、水溶性高分子を感光基を有する分子団で修飾されたものを用いることが好適である。
【００３８】
この溶液中における水溶性高分子の濃度は０．１〜５０重量％程度が好適であり、ピリジン誘導体の濃度は０．００１〜１０重量％程度が好適である。この溶液中には、後述のアミノ化合物を０．１〜２０重量％程度溶解させておくのが好ましい。
【００３９】
この感光基を有する分子団としては、キサンテン系色素、アジン系色素、チアジン系色素、オキサジン系色素、キノリン系色素、ピラゾロン系色素、スチルゼン色素、アゾ系色素、ジアゾ系色素、アントラキノン系色素、インジゴ系色素、チアゾール系色素、フェニルメタン系色素、アクリジン系色素、シアニン系色素、インドフェノール系色素、ナフタルアミド系色素及びペリレン系色素からなる郡から選択される少なくとも１種が好適であり、より具体的には、エオシン、ベンゾフェノン、カンファーキノン、オレフィン、ベンザルアセトフェノン、シンナミリデンアセチル、シンナモイル、スチリルピリジン、α−フェニルマレイミド、フェニルアジド、スルホニルアジド、カルボニルアジド、ｏ−キノンジアジド、フリルアクリロイル、クマリン、ピロン、アントラセン、ベンゾイル、スチルベン、ジチオカルバメート、ザンタート、シクロプロペン、１、２、３−チアジアゾール、アザ−ジオキサビシクロ、ハロゲン化アルキル、ケトン及びジアゾ並びにこれらで修飾された物質からなる群から選択される少なくとも１種が好適であり、中でもエオシンが好適である。
【００４０】
水溶性高分子としては、ゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ケラタン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、エラスチン、ヘパラン硫酸、ラミニン、トロンボスポンジン、ビトロネクチン、オステオネクチン、エンタクチン、ガゼイン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシドール、ポリグリシドールの側鎖エステル化体、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体、ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される少なくとも１種が好適であり、特にゼラチンが好適である。
【００４１】
従って、上記分子団で修飾された水溶性高分子としてはエオシン化ゼラチンが好適である。
【００４２】
本発明では、上記溶液が、さらに、ラジカルのカウンターであるプロトン供与体としてチオール、アルコール、還元糖、ポリフェノールや、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基及びＮ、Ｎ−ジアルキルアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を有したアミノ化合物特にアミノアクリルアミド、具体的にはポリジメチルアミノプロピルアクリルアミドを５重量％程度含有することが好ましい。このアミノ化合物等を含有させることにより、分子間結合を切断して分解物を生成させる可能性が高い紫外線を使用せずに、エネルギーが低く量産においても作業者への安全性が確保される可視光で、本発明の範囲内にある条件によっては蛍光灯などの日常生活で使用されているレベルの光で、不溶化することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明において用いるのに好適なエオシン化ゼラチンについて説明する。
【００４４】
ここでゼラチンは、分子量５千〜１０万、アミノ基約１０〜１００個／１分子程度の通常のゼラチンで良い。
【００４５】
エオシン化ゼラチンは、下記反応に従ってゼラチンの側鎖にエオシンを導入することにより調製される。
【００４６】
【化１】
【００４７】
ゼラチン分子へのエオシンの導入数は、例えば、エオシン化ゼラチンの水溶液の吸光度をエオシンの最大吸収波長５２２ｎｍにおいて測定し、エオシンのモル吸光係数（ε＝９４７５５）を基に算出可能であり、ゼラチン１分子に対して１〜１０個、特に２〜５個程度が好ましい。このエオシン等の感光基を有する化合物の導入数が少ないとゲル化率が低下し、また必要以上に多くてもゼラチン固有の柔軟性が損なわれる可能性があると共に、水へ難溶性となってしまう。
【００４８】
このエオシン化ゼラチンは、粘稠性の液体状である。これを例えば濃度１〜１０重量％の水溶液とした場合には、３００〜３０，０００ｌｘ程度、特に３００〜１５，０００ｌｘ程度の比較的低照度で、可視光を０．１〜３０分程度照射してゲル状に硬化させることができる。
【００４９】
本発明で用いる多孔体は、好ましくは、平均孔径１０〜６５０μｍで、見掛け密度が０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性の、即ち、連続気孔性の多孔性三次元網状構造の合成樹脂、特に好ましくは熱可塑性樹脂よりなる。
【００５０】
この熱可塑性樹脂からなる多孔性三次元網状構造の平均孔径は１０〜６５０μｍで、見掛け密度は０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３であるが、好ましい平均孔径は１０〜４００μｍ、より好ましくは１０〜３００μｍである。見掛け密度としては０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３範囲内であれば、細胞生着性が良好で、優れた物理的強度を維持し、生体に近似した弾性特性が得られるが、好ましくは０．０１〜０．３ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ３である。
【００５１】
また、平均孔径の概念において、孔径の分布は単分散の方が好ましく、細胞の侵入に重要な孔径サイズである孔径１０〜２００μｍの孔の寄与率が高いことが望ましい。孔径１０〜２００μｍの孔の寄与率が１０％以上、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、更に好ましくは４０％以上、特に好ましくは５０％以上あると、細胞が侵入し易く、また、侵入した細胞が接着、成長しやすいため、人工血管や人工食道など脈管代替物としての用途に有効である。
【００５２】
このような平均孔径、見掛け密度及び孔径分布の多孔性三次元網状構造であれば、細胞が容易に空孔部分へ浸透し、多孔性構造層へ細胞が接着、成長しやすい。
【００５３】
この熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂並びにそれらの誘導体を例示することができ、これらは１種を単独で使用しても良く、２種以上を併用しても良いが、好ましくは、ポリウレタン樹脂であり、中でもセグメント化ポリウレタン樹脂が抗血栓性や物理特性などの点でも優れた人工血管を得ることができ、好ましい。
【００５４】
セグメント化ポリウレタン樹脂は、ポリオール、ジイソシアネート及び鎖延長剤の３成分から合成され、いわゆるハードセグメント部分とソフトセグメント部分を分子内に有するブロックポリマー構造によるエラストマー特性を有するため、このようなセグメント化ポリウレタン樹脂を使用した場合に得られる人工血管は、弾性力学的に生体血管に近似なＳ−Ｓ曲線（低血圧領域では高いコンプライアンスで低弾性であり、高血圧領域では低血圧領域よりも低いコンプライアンスの高弾性である特性）を示す管状構造体に成形することも可能であり、抗血栓性や物理特性にも優れている。
【００５５】
また、熱可塑性樹脂が加水分解性又は生分解性を有するものであれば、生体移植後に徐々に分解、吸収され、最終的には生着した細胞を残したまま樹脂製の骨格基材自体を生体から排除することも可能である。
【００５６】
このような熱可塑性樹脂で構成される多孔性三次元網状構造部には、アルガトロパン、ピリジン，ニコチン，ニコチン酸，ニコチン酸エステル，ニコチン酸アミド，コラーゲンタイプI，コラーゲンタイプII，コラーゲンタイプIII，コラーゲンタイプIV，アテロ型コラーゲン，フィブロネクチン，ゼラチン，ヒアルロン酸，ヘパリン，ケラタン酸，コンドロイチン，コンドロイチン硫酸，コンドロイチン硫酸Ｂ，ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体，ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体，アルギン酸，ポリアクリルアミド，ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される１種又は２種以上が保持又は単に含浸されていても良く、更には繊維芽細胞増殖因子，インターロイキン−１，腫瘍増殖因子β，上皮増殖因子及び二倍体繊維芽細胞増殖因子よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のサイトカイン類が保持されていても良い。
【００５７】
この多孔性三次元網状構造層を構築する熱可塑性樹脂からなる骨格基材自体にも微細な孔を設けてもよい。このような微細孔は、骨格表面を平滑な表面でなく複雑な凹凸のある表面とし、コラーゲンや細胞増殖因子などの保持にも有効であり、結果として細胞の生着性を上げることが可能である。ただし、この場合の微細孔は、本発明でいう多孔性三次元網状構造部の平均孔径の計算の概念に導入されるものではない。
【００５８】
生体埋入部材を埋入する動物とは自己（患者本人）でも、他人でも異種動物で構わないが、免疫反応などの惹起し得ない自己が好ましい。ただし、緊急時には異種動物で作成したものをそのまま使用するか（免疫抑制剤の使用）、脱細胞化処理したもの使用することも可能である。
【００５９】
このようにして生体に埋入して器質化させて得られた組織体は、自己の体内にて成育させたものである場合には、これをそのまま用いることができるが、作製後に速やかに使用しない場合は凍結又は凍結乾燥で保存することも可能である。他の動物で生育した場合には、組織体を脱細胞処理する。脱細胞処理の方法としては、コラゲナーゼなどの酵素処理によって細胞外マトリックスを溶出させて洗浄する方法やアルコールなどの水溶性有機溶媒で洗浄する方法があるが，グルタアルデヒドやホルムアルデヒドなどのアルデヒド化合物及び／又はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の水溶性有機溶媒で処理する方法がある。具体的には、アルデヒド化合物を終濃度１〜３％程度となるように調整し、組織体の体積の約５０倍量の固定液中へ組織体を２時間以上浸漬する方法が好ましい。これによってタンパク鎖のリジン残基などを架橋することで、組織体の構造を維持することが可能となるし、その処理後に凍結又は凍結乾燥の手法を組み合わせても良好に保存することができる。
【００６０】
さらに、これらの自己組織体を人工血管として使用する場合には、その由来によらず移植前にアルガトロパン、ヒルジン、ヘパリンなどの抗血栓物質をコーティングなどで保持させることが可能であり、移植直後の血栓発生を抑制することができる。
【００６１】
脱細胞処理の後の組織体は、更に凍結乾燥することにより、密度などを安定して制御することができる。脱細胞処理後に凍結乾燥せずに、アルコールなどの水溶性有機溶媒、燐酸緩衝生理食塩水、生理食塩水中で保存することも可能であるが、保存時の物性変化を抑制する意味でも凍結保存するか又はさらに凍結乾燥させることが好ましいが、凍結のみで保存する方が脱細胞により生成する多孔構造の破壊が起こりにくく、より好ましい。乾燥させる場合は、乾燥時の収縮現象において空孔の閉塞や繊維質の会合が起こる可能性があり、再現性良く乾燥前の有用な物性を有する組織体を得られなくなる可能性があるため、凍結乾燥が好ましい。
【実施例】
【００６２】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６３】
まず、次のようにして多孔体を製造した。
【００６４】
［多孔体の製造］
熱可塑性ポリウレタン樹脂（日本ミラクトラン社製，ミラクトランＥ９８０ＰＮＡＴ）をＮ−メチル−２−ピロリジノン（関東化学社製，ペプチド合成用試薬，ＮＭＰ）にディゾルバー（約２，０００ｒｐｍ）を使用して室温下で溶解して５．０％溶液（重量／重量）を得た。このＮＭＰ溶液約１．０ｋｇをプラネタリーミキサー（井上製作所製，２．０Ｌ仕込み，ＰＬＭ−２型）に秤量して入れ、ポリウレタン樹脂と同重量相当のメチルセルロース（関東化学社製，試薬，２５ｃｐグレード）を４０℃で２０分間混合し、その後攪拌を継続したまま１０分間、２０ｍｍＨｇ（２．７ｋＰａ）まで減圧して脱泡し、ポリマードープを得た。
【００６５】
化学実験用濾紙（東洋濾紙社製，定性分析用，２番）で作成した内径４ｍｍφ，外径６ｍｍφ，長さ６０ｍｍの筒状の紙管と、ＳＵＳ４４０製の直径２ｍｍφの芯棒と、この芯棒を紙管の中心部分に固定できる医用ポリプロピレン樹脂製の円柱状密栓から構成させるチューブ成形治具中に、上記ポリマードープを２３ゲージの針を使用して射出注入し、その後密栓した後、還流状態にあるメタノール中へ投入して７２時間還流を継続して、紙管面から内部のＮＭＰ溶媒を抽出除去することによりポリウレタン樹脂を凝固させた。この際、メタノールは還流状態を維持したまま、随時新液と交換した。７２時間後、チューブ成形治具を還流状態のメタノールから乾燥させることなく室温下のメタノール浴中に移し、浴内でチューブ成形治具から内容物を取り出し、日本薬局方精製水中で７２時間洗浄することによりメチルセルロース、メタノール及び残留するＮＭＰを抽出除去した。洗浄用の水は随時新液を供給した。これを室温下で２４時間減圧（２０ｍｍＨｇ（２．７ｋＰａ））乾燥させて、管状の多孔性三次元網状構造体を製造した。これを切断して軟質ポリウレタン多孔体（以下、ＳＰＵスポンジということがある。）とした。
【００６６】
得られたＳＰＵスポンジについて、下記方法により平均孔径及び見掛け密度の測定を行った。なお、平均孔径と見掛け密度の測定において、試料の切断は両刃カミソリ（フェザー社製，ハイステンレス）を使用して室温下で行った。
【００６７】
（１）平均孔径の測定
両刃カミソリで切断した試料の平面（切断面）を実体顕微鏡（キーエンス社製，ＶＨ−６３００）にて撮影した写真を使用して、同一平面上の個々の孔を三次元網状構造の骨格から包囲された図形として画像処理（画像処理装置はニレコ社のＬＵＺＥＸ ＡＰを使用し、画像取り込みＣＣＤカメラはＳＯＮＹのＬＥ Ｎ５０を使用した。）し、個々の図形の面積を測定した。これを真円面積とし、対応する円の直径を求め孔径とした。多孔体の骨格部分に穿孔した微細孔を無視して同一平面上の連通孔のみを測定した結果、平均孔径は１６９±５５μｍと計測された。同時に、孔径分布における孔径１５０〜３００μｍの寄与率は７１．２％と計測され、細胞接着に有効なサイズの孔を主体とする多孔体であることが確認された。
【００６８】
（２）見掛け密度の測定
約１０ｍｍ長さに両刃カミソリで切断した試料を投影機（Ｎｉｋｏｎ，Ｖ−１２）にて測定して得た寸法より体積を求め、その重量を体積で除した値から求めた結果、０．０７７±０．００２ｇ／ｃｍ３と計算された。
【００６９】
［実施例１］
エオシン化ゼラチン２０重量％、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド５重量％、ニコチン０．１重量％を含む水溶液を内径２ｍｍ×外径４ｍｍ×長さ３０ｍｍの大きさの上記ＳＰＵスポンジへ含浸させ、７７００Ｌｕｘの可視光を１分間照射して不溶化し、ＳＰＵ多孔体内部及び外周面へ担持させ、ニコチン徐放性ＳＰＵスポンジ得た（図１）。
【００７０】
［埋入及び摘出］
通常手技によって局所麻酔、剃毛されたウサギ背部の表皮をイソジン消毒後に速やかに約３０ｍｍ切開し、このニコチン徐放性ＳＰＵスポンジを皮下組織の下へ埋入して縫合した。縫合部位はイソジンにて１日２回の消毒を行い、水は自由給水とし、飼料としてオリエンタル酵母社製ＯＲＣ４を体重に応じて適量給仕した。
【００７１】
埋入期間中、縫合部において感染の所見は認められず、抗生物質は一切使用する必要がなかった。埋入から２週間経過後に摘出した。周辺組織との癒着はなく、簡単に剥離することができた。外周部の全面を被覆するように組織体が形成されており、ＳＰＵスポンジの内部も組織が浸潤して器質化されていた（図２）。
【００７２】
外周部に形成された組織体とＳＰＵ多孔体は、２週間以内であれば、エオシン化ゼラチンが生分解しきらずに残存しているために、剥離することができたが、４週間目にはＳＰＵスポンジに浸潤した組織体と外周部の組織体は一体化し、ハイブリッド型人工組織を得ることができた。
【００７３】
［比較例１］
実施例１で使用したものと同じＳＰＵスポンジにエオシン化ゼラチン２０重量％、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド５％を含む水溶液（ニコチンを含まないこと以外は実施例１と同一の水溶液）を含浸させて７７００Ｌｕｘの可視光を１分間照射して不溶化し、エオシン化ゼラチンを多孔体内部及び外周面へ担持させた。実施例１と同様にウサギ背皮下へ埋入し、２週間後に摘出すると、ＳＰＵスポンジ内部へ組織が浸潤していたが、血管の新生密度や浸潤した組織の成熟性は実施例１の方が良かった。
【００７４】
［比較例２］
実施例１で使用したものと同じＳＰＵスポンジにニコチン０．１重量％水溶液を含浸させた。そのままウサギ背皮下へ埋入し、２週間後に摘出した。結果は比較例１とほぼ同様であった（図３）。
【００７５】
なお、本比較例２で使用したＳＰＵスポンジを生理食塩水中へ浸漬すると、ニコチンは速やかに流出し、約２４時間後にはＨＰＬＣにて検出不能であった。全量が流出したものと考えられる。
【００７６】
以上の通り、実施例１の通り、約２週間以上にわたって、ピリジン誘導体を徐放させるＳＰＵスポンジを使用することにより、成熟して厚みがある人工組織体を製造できることが認められた。この人工組織体は、内部に位置するＳＰＵスポンジによって、生体組織と容易に縫合が可能であった。この組織体は、ＳＰＵスポンジの形状を保持していた。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施例１の結果を示す写真である。
【図２】実施例１の結果を示す写真である。
【図３】比較例２の結果を示す写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通性のある多孔質三次元網状構造の合成樹脂よりなる多孔体と、該多孔体に保持されたピリジン誘導体を含む水溶性高分子のゲルとを有してなる生体埋込部材。
【請求項２】
請求項１において、該ピリジン誘導体はニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸エステル、、ニコチン酸アミド、ニセリトルオール、ニコクロネイト、ニコフィブレイト、ニコフラノース、ニコモール、ニコモルフィン、ニコランジル、ニコテリン、ニコチニルアルコール、ニフェジピン、ニフェナゾン、ニフルム酸、ニフロキン、ニケサミド、ニフルピリノール及びニルバジピン並びにこれらの置換体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、ピリジン誘導体を含有するゲルが、水溶性高分子を架橋処理することで得られたものであることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項４】
請求項３において、前記水溶性高分子が感光基有する分子団で修飾されたものであることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項５】
請求項４において、前記感光基を有する分子団が、キサンテン系色素、アジン系色素、チアジン系色素、オキサジン系色素、キノリン系色素、ピラゾロン系色素、スチルゼン色素、アゾ系色素、ジアゾ系色素、アントラキノン系色素、インジゴ系色素、チアゾール系色素、フェニルメタン系色素、アクリジン系色素、シアニン系色素、インドフェノール系色素、ナフタルアミド系色素及びペリレン系色素からなる郡から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項６】
請求項５において、前記感光基を有する分子団が、エオシン、フルオロセイン、ローズベンガル、ベンゾフェノン、カンファーキノン、オレフィン、ベンザルアセトフェノン、シンナミリデンアセチル、シンナモイル、スチリルピリジン、α−フェニルマレイミド、フェニルアジド、スルホニルアジド、カルボニルアジド、ｏ−キノンジアジド、フリルアクリロイル、クマリン、ピロン、アントラセン、ベンゾイル、スチルベン、ジチオカルバメート、ザンタート、シクロプロペン、１、２、３−チアジアゾール、アザ−ジオキサビシクロ、ハロゲン化アルキル、ケトン及びジアゾ並びにこれらで修飾された物質からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれか１項において、前記架橋処理が光照射であることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、チオール、アルコール、還元糖、及びポリフェノールよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする生体埋込部材。
【請求項９】
請求項３ないし８のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基及びＮ、Ｎ−ジアルキルアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を有したアミノ化合物を含むことを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、前記水溶性高分子がゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ケラタン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、エラスチン、ヘパラン硫酸、ラミニン、トロンボスポンジン、ビトロネクチン、オステオネクチン、エンタクチン、ガゼイン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシドール、ポリグリシドールの側鎖エステル化体、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体、ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項において、前記多孔体は、平均孔径１０〜６５０μｍ、見掛け密度０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性のある多孔性三次元網状構造の熱可塑性樹脂よりなることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１２】
請求項１１において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂並びにこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１３】
請求項１２において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１４】
請求項１３において、該ポリウレタン樹脂がセグメント化ポリウレタン樹脂であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の生体埋込部材を生体に埋入し、器質化させてなる人工組織。
【請求項１】
連通性のある多孔質三次元網状構造の合成樹脂よりなる多孔体と、該多孔体に保持されたピリジン誘導体を含む水溶性高分子のゲルとを有してなる生体埋込部材。
【請求項２】
請求項１において、該ピリジン誘導体はニコチン、ニコチン酸、ニコチン酸エステル、、ニコチン酸アミド、ニセリトルオール、ニコクロネイト、ニコフィブレイト、ニコフラノース、ニコモール、ニコモルフィン、ニコランジル、ニコテリン、ニコチニルアルコール、ニフェジピン、ニフェナゾン、ニフルム酸、ニフロキン、ニケサミド、ニフルピリノール及びニルバジピン並びにこれらの置換体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、ピリジン誘導体を含有するゲルが、水溶性高分子を架橋処理することで得られたものであることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項４】
請求項３において、前記水溶性高分子が感光基有する分子団で修飾されたものであることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項５】
請求項４において、前記感光基を有する分子団が、キサンテン系色素、アジン系色素、チアジン系色素、オキサジン系色素、キノリン系色素、ピラゾロン系色素、スチルゼン色素、アゾ系色素、ジアゾ系色素、アントラキノン系色素、インジゴ系色素、チアゾール系色素、フェニルメタン系色素、アクリジン系色素、シアニン系色素、インドフェノール系色素、ナフタルアミド系色素及びペリレン系色素からなる郡から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項６】
請求項５において、前記感光基を有する分子団が、エオシン、フルオロセイン、ローズベンガル、ベンゾフェノン、カンファーキノン、オレフィン、ベンザルアセトフェノン、シンナミリデンアセチル、シンナモイル、スチリルピリジン、α−フェニルマレイミド、フェニルアジド、スルホニルアジド、カルボニルアジド、ｏ−キノンジアジド、フリルアクリロイル、クマリン、ピロン、アントラセン、ベンゾイル、スチルベン、ジチオカルバメート、ザンタート、シクロプロペン、１、２、３−チアジアゾール、アザ−ジオキサビシクロ、ハロゲン化アルキル、ケトン及びジアゾ並びにこれらで修飾された物質からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれか１項において、前記架橋処理が光照射であることを特徴とする生体埋入部材。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、チオール、アルコール、還元糖、及びポリフェノールよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする生体埋込部材。
【請求項９】
請求項３ないし８のいずれか１項において、前記溶液が、さらに、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基及びＮ、Ｎ−ジアルキルアミノ基からなる群から選択される少なくとも１種の基を有したアミノ化合物を含むことを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、前記水溶性高分子がゼラチン、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ケラタン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、エラスチン、ヘパラン硫酸、ラミニン、トロンボスポンジン、ビトロネクチン、オステオネクチン、エンタクチン、ガゼイン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシドール、ポリグリシドールの側鎖エステル化体、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルメタクリレートの共重合体、ヒドロキシエチルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体、アルギン酸、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアクリルアミド及びポリビニルピロリドンからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項において、前記多孔体は、平均孔径１０〜６５０μｍ、見掛け密度０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ３の、連通性のある多孔性三次元網状構造の熱可塑性樹脂よりなることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１２】
請求項１１において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂並びにこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１３】
請求項１２において、該熱可塑性樹脂がポリウレタン樹脂であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１４】
請求項１３において、該ポリウレタン樹脂がセグメント化ポリウレタン樹脂であることを特徴とする生体埋込部材。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の生体埋込部材を生体に埋入し、器質化させてなる人工組織。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−６８８７９（Ｐ２００７−６８８７９Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６１７６０（Ｐ２００５−２６１７６０）
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（５９１１０８８８０）国立循環器病センター総長 (159)
【出願人】（５０４１７４１８０）国立大学法人高知大学 (174)
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【出願人】（５９１１０８８８０）国立循環器病センター総長 (159)
【出願人】（５０４１７４１８０）国立大学法人高知大学 (174)
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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