JP2012205656A - Coating material for living body implant and implant - Google Patents

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Masaaki Mawatari
正明 馬渡
Hiroshi Miyamoto
比呂志 宮本
Yoshimoto Ando
嘉基 安藤
Iwao Noda
岩男 野田
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Saga University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new coating material for a living body implant which is effective to prevent infection of a living body implant and an implant having the coating material.SOLUTION: The coating material for a living body implant is a coating material used for preventing infection of a living tissue around a burial region of the living body implant and contains polysaccharides. A monosaccharide which is represented by a chemical formula of (CHO) and/or (CHO) and is linked via at least one of a β-1,3 linkage, β-1,6 linkage, β-2,1 linkage, β-2,6 linkage, α-1,4 linkage, and α-1,6 linkage is preferably used for polysaccharides.

Description

本発明は、生体インプラント埋入部位周囲の生体組織の感染防止に用いられる生体インプラント用被覆材料、および当該被覆材料を備えたインプラントに関するものである。   The present invention relates to a coating material for living body implants used for preventing infection of living tissue around a living implant implantation site, and an implant provided with the covering material.

人工歯根、人工関節、骨接合用部材、金属製人工骨などの生体インプラントは、医療分野で広く用いられているが、病原性微生物によるインプラント周囲の感染が問題になっている。微生物による感染は、生体インプラントの施術中または施術後に微生物が患部に侵入し増殖することで起る。生体インプラントなどの人工物が存在すると、人工物が存在しない場合に比べ、約10分の1の菌数で感染が起ると言われている。また近年、インプラント表面に付着して、抗菌薬に抵抗性を示すバイオフィルムと呼ばれる多糖膜を菌体外に分泌するバイオフィルム形成菌による感染が問題となっている。   Biological implants such as artificial tooth roots, artificial joints, osteosynthesis members, and metal artificial bones are widely used in the medical field, but infection around the implants due to pathogenic microorganisms is a problem. Infection by microorganisms occurs when microorganisms invade the affected area and proliferate during or after the living implant. It is said that when an artificial object such as a living body implant is present, infection occurs with about one-tenth of the number of bacteria compared to the case where no artificial object is present. In recent years, there has been a problem of infection caused by biofilm-forming bacteria that adhere to the implant surface and secrete a polysaccharide film called a biofilm that is resistant to antibacterial agents.

そこで、生体インプラントの微生物による感染を防止するため、例えば特許文献1には、抗菌薬を基体の表面に塗布する方法が開示されている。また、特許文献2には、免疫グロブリンをインプラントの表面に塗布する方法が開示されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a method of applying an antibacterial drug to the surface of a substrate in order to prevent infection of a biological implant due to microorganisms. Patent Document 2 discloses a method for applying immunoglobulin to the surface of an implant.

一方、本願出願人も、微生物感染の予防が可能であり、人体に対する毒性の少ない生体インプラントとして、等電点が7未満の金属酸化物層を基体の少なくとも一部に有する生体インプラント(特許文献3)や、当該金属酸化物と、抗菌性無機材料とを含む表面層を有する生体インプラント(特許文献4)を開示している。   On the other hand, the applicant of the present application is also able to prevent microbial infection, and is a biological implant having a metal oxide layer having an isoelectric point of less than 7 on at least a part of the substrate as a biological implant having little toxicity to the human body (Patent Document 3). ) And a biological implant having a surface layer containing the metal oxide and an antibacterial inorganic material (Patent Document 4).

特開2002−128697号公報JP 2002-128697 A 特表2000−508620号公報Special table 2000-508620 特開2008−61897号公報JP 2008-61897 A 特開2009−189683号公報JP 2009-189683 A

しかしながら、特許文献1で用いられる抗菌薬は一般に、特定の微生物に対してのみ選択的に効果を発揮するものが多い。また、特許文献4で用いられる抗菌性無機材料は、広範囲の微生物に対して効力を発揮するものの抗菌性は低い。更に、いずれの場合であっても、長期間の使用により、耐性菌の発生が懸念される。   However, in general, many antibacterial agents used in Patent Document 1 exhibit selective effects only on specific microorganisms. Moreover, although the antibacterial inorganic material used in Patent Document 4 exhibits efficacy against a wide range of microorganisms, the antibacterial property is low. Further, in any case, there is a concern about generation of resistant bacteria due to long-term use.

また、前述したように微生物のなかには、生体インプラント等の基材表面に付着後、多糖膜(バイオフィルム)を分泌するバイオフィルム形成菌が知られているが、通常の抗菌薬は、バイオフィルム形成菌に対する抗菌作用が著しく低い。この点、前述した特許文献1および2では、バイオフィルム形成菌に対する抗菌作用を全く検討していない。一方、前述した特許文献3および4に記載の方法は、通常の微生物のみならず、バイオフィルム形成菌に対しても効力を発揮する技術として極めて有用であるが、更なる感染防止技術の提供が望まれている。   As described above, among microorganisms, biofilm-forming bacteria that secrete a polysaccharide film (biofilm) after attaching to the surface of a base material such as a biological implant are known. Antibacterial action against bacteria is remarkably low. In this regard, Patent Documents 1 and 2 described above do not examine the antibacterial action against biofilm-forming bacteria at all. On the other hand, the methods described in Patent Documents 3 and 4 described above are extremely useful as a technique that exerts an effect on not only a normal microorganism but also a biofilm-forming bacterium. It is desired.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生体インプラントの感染防止に有用な、新規な生体インプラント用被覆材料、および当該被覆材料を備えたインプラントを提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the implant provided with the novel coating material for biological implants useful for the infection prevention of a biological implant, and the said coating material.

上記課題を解決し得た本発明の生体インプラント用被覆材料は、生体インプラント埋入部位周囲の生体組織の感染防止に用いられる被覆材料であって、多糖類を含有するところに要旨を有するものである。   The coating material for living body implants of the present invention that has solved the above problems is a covering material used for preventing infection of living tissue around the living body implant site, and has a gist in that it contains a polysaccharide. is there.

本発明の好ましい実施形態において、前記多糖類は、(C6105)および/または(C6126)の化学式によって表される単糖が、β−1,3結合、β−1,6結合、β−2,1結合、β−2,6結合、α−1,4結合、およびα−1,6結合の少なくともいずれかによって結合したものである。 In a preferred embodiment of the present invention, the polysaccharide is a monosaccharide represented by a chemical formula of (C 6 H 10 O 5 ) and / or (C 6 H 12 O 6 ), wherein β-1,3 bond, β -1,6 bond, β-2,1 bond, β-2,6 bond, α-1,4 bond, and α-1,6 bond.

また、上記課題を解決し得た本発明のインプラントは、生体インプラントを構成する基体の表面の少なくとも一部が、上記の生体インプラント用被覆材料で被覆されたところに要旨を有するものである。   In addition, the implant of the present invention that has solved the above problems has a gist where at least a part of the surface of the substrate constituting the biological implant is coated with the coating material for biological implant.

本発明によれば、抗菌薬を用いなくても、生体インプラントの感染を有効に防止することができる。本発明の被覆材料を用いれば、抗菌薬では感染防止が困難であった、バイオフィルム形成菌や耐性菌などによる感染も防止し得るため、広範囲の微生物の増殖防止とインプラント表面への付着防止を実現できる点で、極めて有用である。   According to the present invention, it is possible to effectively prevent infection of a biological implant without using an antibacterial drug. By using the coating material of the present invention, it is possible to prevent infection by biofilm-forming bacteria or resistant bacteria, which has been difficult to prevent infection with antibacterial drugs. It is extremely useful in that it can be realized.

図1は、実施例1において、黄色ブドウ球菌の貪食率の結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of the phagocytosis rate of Staphylococcus aureus in Example 1. 図2は、実施例1において、バイオフィルム形成黄色ブドウ球菌の貪食率の結果を示すグラフであるFIG. 2 is a graph showing the results of the phagocytosis rate of biofilm-forming S. aureus in Example 1.

本発明者らは、抗菌薬を使用しなくても、生体内インプラントの微生物による感染を防止することができ、特に、抗菌薬では感染防止が困難であった、バイオフィルム形成菌や、薬剤耐性菌にも効力を発揮し得る、新規な生体インプラント用被覆材料を提供するため、検討を重ねてきた。具体的には、免疫賦活作用を有する物質を基体表面に被覆すれば、抗菌薬を使用することなく、微生物の感染を防止できるのではないかとの観点に基づき、検討を行なった。その結果、多糖類を含有する被覆材料、好ましくは、(C6105)および/または(C6126)の化学式によって表される単糖が、β−1,3結合、β−1,6結合、β−2,1結合、β−2,6結合、α−1,4結合、およびα−1,6結合の少なくともいずれかによって結合した多糖類を含有する被覆材料を用いれば、所期の目的を達成することができ、広範囲の微生物の増殖防止とインプラントへの付着防止の両方を兼ね備えた技術を提供できることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have been able to prevent infection of in vivo implants by microorganisms without using antibacterial drugs, and in particular, biofilm-forming bacteria and drug resistance that have been difficult to prevent with antibacterial drugs. In order to provide a novel coating material for living body implants that can also exert an effect on bacteria, studies have been repeated. Specifically, the study was conducted based on the viewpoint that if a substance having an immunostimulatory action is coated on the substrate surface, infection with microorganisms can be prevented without using an antibacterial agent. As a result, a coating material containing a polysaccharide, preferably a monosaccharide represented by the chemical formula of (C 6 H 10 O 5 ) and / or (C 6 H 12 O 6 ), has a β-1,3 bond, A coating material containing a polysaccharide bound by at least one of β-1,6 bond, β-2,1 bond, β-2,6 bond, α-1,4 bond, and α-1,6 bond As a result, the inventors have found that the intended purpose can be achieved, and that a technique capable of both preventing proliferation of a wide range of microorganisms and preventing adhesion to an implant can be provided, and the present invention has been completed.

このように本発明の生体インプラント用被覆材料は、多糖類を含有するところに特徴がある。多糖類のなかには、免疫賦活作用を有するものがあることは知られているが、多糖類や免疫賦活剤を生体インプラントの感染防止に用いたものは、これまで知られていない。本発明者らは、生体内に侵入した病原性微生物を捕食・消化(貪食能と呼ばれる)し、免疫機構を賦活化させるマクロファージを活性化すれば、結果的に、微生物による感染を著しく抑制することができることを知見した。このような免疫賦活機構は、微生物の種類に関わらず有効に発揮される点で、微生物に対する選択性が極めて高い抗菌薬を用いた場合に比べ、適用範囲が大幅に拡大するようになる。また本発明では、抗菌薬のように、塗布した部位から抗菌薬が徐々に溶出(徐放作用)して抗菌効果を発揮させるのではなく;塗布した部位に安定的に残留(固定)して免疫賦活効果を発揮させることによって、結果的に、微生物の感染防止を図るものである。   Thus, the coating material for living body implants of the present invention is characterized by containing a polysaccharide. It is known that some polysaccharides have an immunostimulatory action, but no polysaccharide or immunostimulant used for preventing infection of living implants has been known so far. If the present inventors prey on and digest pathogenic microorganisms that have entered the living body (called phagocytic ability) and activate macrophages that activate the immune mechanism, the result is a marked suppression of infection by microorganisms. I found out that I can do it. Such an immunostimulatory mechanism is effectively exhibited regardless of the type of microorganism, and the application range is greatly expanded as compared with the case of using an antibacterial agent having extremely high selectivity for microorganisms. In the present invention, the antibacterial agent is not gradually eluted from the applied site (sustained release action) and exerts the antibacterial effect like the antibacterial agent; it remains stably (fixed) on the applied site. As a result, infection of microorganisms is prevented by exerting an immunostimulatory effect.

なお、前述した特許文献2では、免疫活性作用を有する免疫グロブリンを使用しているが、免疫グロブリンは、使用方法によっては周囲の組織障害をもたらす恐れがあるなど、取扱いに細心の注意を有する物質である。これに対し、本発明に用いられる上記多糖類は、いずれも毒性が極めて低く、安全性の高い物質である。また、免疫グロブリンは、塗布した部位から徐々に溶出(徐放作用)して、侵入してきた細菌に結合することで効果を発揮させるものであり、本発明のように、塗布した部位に安定的に残留(固定)して、その化学構造を生体の免疫系が認識することにより免疫賦活効果を発揮させるものでない(後述する。)。   In Patent Document 2 described above, an immunoglobulin having an immunoactive activity is used. However, an immunoglobulin is a substance that is handled with great care, such as possibly causing damage to surrounding tissues depending on the method of use. It is. On the other hand, any of the polysaccharides used in the present invention is a highly safe substance with extremely low toxicity. In addition, the immunoglobulin is gradually eluted from the applied site (sustained release action), and exerts its effect by binding to the invading bacteria, and is stable to the applied site as in the present invention. It remains in (fixed), and the immune structure of the living body recognizes its chemical structure so that the immunostimulatory effect is not exhibited (described later).

本明細書において「感染防止」とは、微生物の感染を予防(防止)および/または治療することを含む。   As used herein, “infection prevention” includes prevention (prevention) and / or treatment of microbial infection.

本明細書において、感染防止の対象となる微生物は、特に限定されず、生体インプラントの施術中・施術後などにおいて問題となる微生物全般が挙げられるが、例えば、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌、腸球菌、緑膿菌、大腸菌、レンサ球菌;メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、メチシリン耐性表皮ブドウ球菌、メチシリン耐性コアグラーゼ陰性ブドウ球菌、バンコマイシン耐性腸球菌、多剤耐性緑膿菌などの耐性菌などが例示される。また、バイオフィルム形成菌として、バイオフィルム形成黄色ブドウ球菌、バイオフィルム形成メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、バイオフィルム形成表皮ブドウ球菌、バイオフィルム形成メチシリン耐性表皮ブドウ球菌、バイオフィルム形成コアグラーゼ陰性ブドウ球菌、バイオフィルム形成メチシリン耐性コアグラーゼ陰性ブドウ球菌、バイオフィルム形成腸球菌、バイオフィルム形成バンコマイシン耐性腸球菌、バイオフィルム形成大腸菌などが挙げられる。   In the present specification, the microorganisms to be prevented from infection are not particularly limited, and examples include microorganisms that are problematic during and after treatment of biological implants. For example, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, and coagulase. Negative staphylococci, enterococci, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, streptococci; methicillin-resistant Staphylococcus aureus, methicillin-resistant Staphylococcus epidermidis, methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci, vancomycin-resistant enterococci, multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa Etc. are exemplified. Biofilm forming Staphylococcus aureus, biofilm forming methicillin resistant Staphylococcus aureus, biofilm forming Staphylococcus epidermidis, biofilm forming methicillin resistant Staphylococcus epidermidis, biofilm forming coagulase negative staphylococci, biofilm Examples include methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci, biofilm-forming enterococci, biofilm-forming vancomycin-resistant enterococci, and biofilm-forming Escherichia coli.

本発明に用いられる多糖類として好ましいのは、(C6105)および/または(C6126)の化学式によって表される単糖が、β−1,3結合、β−1,6結合、β−2,1結合、β−2,6結合、α−1,4結合、またはα−1,6結合で結合した多糖類である。これらの多糖類は、高い免疫賦活効果を有するものが多いからである。本発明に用いられる多糖類は、上述した結合の少なくとも一つを含んでいれば良く、二つ以上の結合を含んでいても良い。また、本発明では、上記の多糖類を、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。上記多糖類は、市販品を用いることもできる。 As the polysaccharide used in the present invention, a monosaccharide represented by the chemical formula of (C 6 H 10 O 5 ) and / or (C 6 H 12 O 6 ) is preferably a β-1,3 bond, β- It is a polysaccharide linked by 1,6 bond, β-2,1 bond, β-2,6 bond, α-1,4 bond, or α-1,6 bond. This is because many of these polysaccharides have a high immunostimulatory effect. The polysaccharide used for this invention should just contain at least 1 of the coupling | bonding mentioned above, and may contain the 2 or more coupling | bonding. Moreover, in this invention, said polysaccharide may be used independently and may use 2 or more types together. A commercial item can also be used for the said polysaccharide.

更に本発明では、特に、生体インプラントを構成する基体に塗布することを考慮し、毒性の非常に少ないものを選択することが好ましい。このような観点も含めて、好ましい多糖類としては、例えば、デキストラン[α−1,6−(C6105n]、β−1,3−グルカン[β−1,3−(C6105n]、イヌリン[(β−2,1−(C6105n(β−2,1−(β−2,1−(C6126n]などが挙げられ、より好ましいのはβ−1,3グルカンである。これらの多糖類は、後記する実施例に示すように、通常の菌のみならずバイオフィルム形成菌に対しても極めて有効に作用することができる。これらは、市販品を用いることができる。 Furthermore, in the present invention, it is preferable to select one having extremely low toxicity, particularly considering application to a substrate constituting a biological implant. Examples of preferable polysaccharides including such a viewpoint include, for example, dextran [α-1,6- (C 6 H 10 O 5 ) n ], β-1,3-glucan [β-1,3- ( C 6 H 10 O 5 ) n ], inulin [(β-2,1- (C 6 H 10 O 5 ) n (β-2,1- (β-2,1- (C 6 H 12 O 6 )) n ] and the like, and β-1,3 glucan is more preferable, and these polysaccharides are extremely resistant to not only normal bacteria but also biofilm-forming bacteria, as shown in the examples described later. Commercially available products can be used for these.

本発明の被覆材料は、上記の多糖類のみから構成されていても良いし、本発明の作用を損なわない範囲において、他の成分を添加しても良い。例えば、長期保管の目的で保存料や安定化剤などを添加しても良い。また、本発明では、基本的に抗菌薬の使用を排除しているが、微生物による感染防止効果を、更に強化させるなどの目的で、公知の抗菌薬を併用しても良い。   The coating material of this invention may be comprised only from said polysaccharide, and in the range which does not impair the effect | action of this invention, you may add another component. For example, a preservative or a stabilizer may be added for the purpose of long-term storage. In the present invention, the use of antibacterial drugs is basically excluded, but known antibacterial drugs may be used in combination for the purpose of further enhancing the effect of preventing infection by microorganisms.

次に、上記被覆材料を有するインプラントについて説明する。   Next, the implant which has the said coating material is demonstrated.

本発明のインプラントは、生体インプラントを構成する基体の表面の少なくとも一部が、上述した生体インプラント用被覆材料で被覆されているものである。上記被覆材料は、基体全体に被覆することができるため、より強い感染予防効果が発揮される。   In the implant of the present invention, at least a part of the surface of the substrate constituting the biological implant is coated with the above-described coating material for biological implants. Since the said coating | coated material can coat | cover the whole base | substrate, a stronger infection prevention effect is exhibited.

上記基体の材料は特に限定されず、インプラントに用いられる任意の材料(例えば金属、セラミックス、プラスチックなど)を用いることができる。上記金属材料の種類は、インプラントに用いられるものであれば特に限定されず、純TiまたはTi合金、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン合金、ジルコニウム合金、タンタル又はその合金などが例示される。上記Ti合金の種類も特に限定されず、例えば、Al、V、Zr、Mo、Nb、Taなどの元素を少なくとも一種含むTi合金が例示され、具体的には、Ti−6質量%Al−4質量%V合金、Ti−15質量%Mo−5質量%Zr−3質量%Al合金、Ti−6質量%Al−2質量%Nb−1質量%Ta−0.8質量%Mo合金などが例示される。   The material of the substrate is not particularly limited, and any material used for implants (for example, metal, ceramics, plastics, etc.) can be used. The kind of the metal material is not particularly limited as long as it is used for an implant, and examples thereof include pure Ti or Ti alloy, stainless steel, cobalt chromium molybdenum alloy, zirconium alloy, tantalum, or an alloy thereof. The kind of Ti alloy is not particularly limited, and examples thereof include Ti alloys containing at least one element such as Al, V, Zr, Mo, Nb, and Ta. Specifically, Ti-6 mass% Al-4 Examples include mass% V alloy, Ti-15 mass% Mo-5 mass% Zr-3 mass% Al alloy, Ti-6 mass% Al-2 mass% Nb-1 mass% Ta-0.8 mass% Mo alloy. Is done.

上記インプラントの表面状態は特に限定されず、平滑面でも粗面でも良く、要求特性などに応じて、表面性状を適宜調整すれば良い。例えば、基体表面に被覆される多糖類の量を基体の見掛け面積当たりに対して出来るだけ多くすることが望まれる場合、インプラントの表面は、真の表面積が大きくなる粗面状態とすることが推奨される。粗面化の方法は特に限定されず、例えば金属を基体材料として用いる場合には、サンドブラスト処理や、溶射法など、通常用いられる粗面化処理法を用いることができる。   The surface state of the implant is not particularly limited, and may be a smooth surface or a rough surface, and the surface properties may be appropriately adjusted according to required characteristics. For example, if it is desired to increase the amount of polysaccharide coated on the substrate surface as much as possible per apparent area of the substrate, it is recommended that the surface of the implant be in a rough state that increases the true surface area. Is done. The surface roughening method is not particularly limited. For example, when a metal is used as the base material, a commonly used surface roughening method such as sandblasting or thermal spraying can be used.

次に、上記被覆材料を用いてインプラントを製造する方法を説明する。   Next, a method for producing an implant using the coating material will be described.

まず、上述した多糖類を用意する。基体表面に被覆するに当たっては、多糖類の濃度を、所望の作用効果が発揮させるように、適宜調整することが好ましい。   First, the polysaccharide mentioned above is prepared. In coating the surface of the substrate, it is preferable to adjust the concentration of the polysaccharide as appropriate so that the desired action and effect are exhibited.

具体的には、多糖類の種類に応じて、エタノール、DMSO、水など適切な分散媒を選択して多糖類を分散させ、塗布時における多糖類の塗布量が、おおむね、0.00001mg/cm2〜200mg/cm2の範囲内となるように調整することが好ましい。特に0.01mg/cm2〜5mg/cm2の範囲内に調整することが、より好ましい。 Specifically, according to the type of polysaccharide, an appropriate dispersion medium such as ethanol, DMSO, and water is selected to disperse the polysaccharide, and the amount of the polysaccharide applied at the time of application is approximately 0.00001 mg / cm. it is preferably adjusted to be within the range of 2 ~200mg / cm 2. Especially it is more preferably adjusted to the range of 0.01mg / cm 2 ~5mg / cm 2 .

次いで、上記のように調整された上記多糖類の分散液を、Tiなどの生体材料からなる基体の少なくとも一部に被覆する。被覆手段は特に限定されず、塗布、スプレー法、浸漬法などが挙げられる。また、これらの被覆手段に、表面グラフト重合法等の化学的手法を組合せてもよい。例えば塗布に当たっては、上記の多糖類を分散させた分散液を、適宜、Vortexなどで加振した後、塗布すると、多糖類を均一に塗布することができる。   Then, the polysaccharide dispersion prepared as described above is coated on at least a part of a substrate made of a biomaterial such as Ti. The coating means is not particularly limited, and examples thereof include coating, spraying, and dipping. These coating means may be combined with a chemical method such as a surface graft polymerization method. For example, in application, the polysaccharide can be uniformly applied by applying the dispersion liquid in which the above-mentioned polysaccharide is dispersed after appropriately shaking with Vortex or the like.

本発明には、このようにして基体表面の少なくとも一部が上記多糖類で被覆されたインプラントも、本発明の範囲内に包含される。このようなインプラントとしては、例えば整形外科領域での人工股関節、人工膝関節、人工肩関節等の人工関節;骨スクリュー、骨プレート、脊椎固定部材等の骨接合用部材;その他の金属製人工骨;歯科領域での人工歯根などが代表的に例示される。また、本発明の被覆材料は、血管ステントや人工心臓弁、人工血管などにも応用可能である。   In the present invention, an implant in which at least a part of the surface of the substrate is coated with the polysaccharide is also included in the scope of the present invention. Examples of such implants include artificial joints such as artificial hip joints, artificial knee joints, and artificial shoulder joints in the orthopedic field; osteosynthesis members such as bone screws, bone plates, spinal fixation members; and other metal artificial bones Typical examples include artificial tooth roots in the dental field. The coating material of the present invention can also be applied to vascular stents, artificial heart valves, artificial blood vessels, and the like.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited by the following examples, and can be implemented with modifications within a range that can meet the purpose described above and below. They are all included in the technical scope of the present invention.

実施例1
本実施例では、下記4種類の供試材料をチタン材料に被覆したときの、各微生物の貪食率を比較検討した。
Example 1
In this example, the phagocytosis rate of each microorganism was compared when the following four types of test materials were coated on a titanium material.

(供試材料)
(ア)デキストラン(DT)[α−1,6−(C6105n]2mg:Wako製のDextran 60,000を使用
(イ)β−1,3−グルカン(GL)[β−1,3−(C6105n]:Wako製のβ−1,3 Glucan(生化学用)を使用
(ウ)イヌリン(IN)[(β−2,1−(C6105n(β−2,1−(β−2,1−(C6126n]1mg:Wako製のInulinを使用
(エ)水酸化アルミニウムゲル(AO)0.64mg:SERVA製のAlu−Gel−S suspensioを使用
(Test material)
(A) Dextran (DT) [α-1,6- (C 6 H 10 O 5 ) n ] 2 mg: Use Dextran 60,000 manufactured by Wako (a) β-1,3-glucan (GL) [β −1,3- (C 6 H 10 O 5 ) n ]: β-1,3 Glucan (for biochemistry) manufactured by Wako is used. (C) Inulin (IN) [(β-2,1- (C 6 H 10 O 5 ) n (β-2,1- (β-2,1- (C 6 H 12 O 6 ) n ) 1 mg: Inulin manufactured by Wako is used. (D) Aluminum hydroxide gel (AO) 0. 64 mg: Uses Alu-Gel-S suspense manufactured by SERVA

上記材料のうち水酸化アルミニウムゲル(AO)は、一般にワクチン接種時のアジュバンドとして使用されているものであり、本実施例では、比較のため用いた。   Among the above materials, aluminum hydroxide gel (AO) is generally used as an adjuvant at the time of vaccination, and was used for comparison in this example.

チタン材料に被覆するに当たっては、上記(ア)〜(ウ)の各供試材料をそれぞれ、100μLのエタノールに分散させし、Vortexで撹拌した分散液を用いた。また、上記(エ)の供試材料については、分散媒に分散することなく、そのまま用いた。   In coating the titanium material, each of the above test materials (a) to (c) was dispersed in 100 μL of ethanol, and a dispersion liquid stirred with Vortex was used. Further, the above test material (d) was used as it was without being dispersed in a dispersion medium.

(供試菌)
黄色ブドウ球菌:NBRC 12732(S.aureus)
ここで、NBRSとは、独立行政法人製品技術評価機構の生物遺伝資源部門の略である。
バイオフィルム形成黄色ブドウ球菌:NBRC 14462(BF−MSSA)
(Test bacteria)
Staphylococcus aureus: NBRC 12732 (S. aureus)
Here, NBRS is an abbreviation for the biological genetic resource section of the National Institute of Technology and Technology.
Biofilm-forming S. aureus: NBRC 14462 (BF-MSSA)

金属材料として、市販のアルミナ粉末によってブラスト処理した純チタン試験片(サイズ:φ14mm×1mm)を用意し、上記試験片の表面全面に前述した供試材料の分散液を、試験片1枚当たり100μL塗布した。次に、室温で乾燥させて貧食試験用の各試験片を作製した。対照群として、上記の供試材を塗布しないもの(ブラスト処理のみの純チタン)を用意した(対照群)。   As a metal material, a pure titanium test piece (size: φ14 mm × 1 mm) blasted with commercially available alumina powder is prepared, and the dispersion of the test material described above is applied to the entire surface of the test piece at 100 μL per test piece. Applied. Next, it dried at room temperature and produced each test piece for a poor food test. As a control group, a sample not coated with the above-mentioned test material (pure titanium with blast treatment only) was prepared (control group).

(実験方法)
細菌貪食能細胞として、RAW 264株化細胞(European Collection of Cell Cultureの標準株細胞リストのカタログ番号EC85062803)を用いた。
(experimental method)
As bacterial phagocytic cells, RAW 264 cell line (European Collection of Cell Culture, standard cell list catalog number EC85062803) was used.

まず、上記の各試験片(サイズφ14mm×1mm)を市販の24ウェルプレート中の培地[SIGMA−Aldrich製のRPMI1640にGIBCO製の牛胎児血清(FCS)を10%加えたもの]中に浸漬し、RAW 264株化細胞を5×105cells接種した後、37℃のCO2インキュベーター内で24時間培養した。次いで、上記培地中に、2×106CFU(コロニー形成ユニット)のBHI培地(栄研化学株式会社製)で前培養した上記供試菌を接種した後、4℃にて1800×gで10分間の遠心を行い、浮遊細菌を各試験片に付着させた。次に、37℃のCO2インキュベーター内で20分間培養し、RAW 264株化細胞に上記供試菌を貪食させた。次いで、1mLのPBS(−)で各試験片を3回洗浄し、RAW 264株化細胞に貪食されなかった(取込まれなかった)供試菌を除去した。次いで、RAW 264株化細胞に貪食された上記供試菌を回収するため、0.2%サポニン(Merck製のサポニンをmilli−Q水で0.2%になるように溶かし、フィルター濾過して滅菌したもの)を500μL加えてRAW 264株化細胞を破壊し、当該RAW 264株化細胞に取り込まれていた上記供試菌を回収した。このようにして回収された上記供試菌の溶液を試験管に移すと共に、同ウェルに滅菌水0.5mLを加えて洗浄し、これを上記試験管に移し、上記供試菌の溶液と混合した。これらの混合液1mLを超音波で5分間洗浄した後、Vortexで撹拌し、段階希釈して110培地プレート(栄研化学株式会社製)上に撒き、37℃で24時間培養した。培地プレート上に生育したコロニー数を、RAW 264株化細胞に貪食された生菌数として測定した。 First, each test piece (size φ14 mm × 1 mm) is immersed in a medium in a commercially available 24-well plate [RPMI1640 made by SIGMA-Aldrich plus 10% GIBCO fetal calf serum (FCS)]. RAW 264 cell line was inoculated with 5 × 10 5 cells and cultured in a CO 2 incubator at 37 ° C. for 24 hours. Subsequently, after inoculating the said test microbe pre-cultured in the BHI culture medium (Eiken Chemical Co., Ltd.) of 2 * 10 < 6 > CFU (colony formation unit) in the said culture medium, it is 10 at 1800 * g at 4 degreeC. Centrifugation was performed for minutes to allow airborne bacteria to adhere to each test piece. Next, the cells were cultured in a CO 2 incubator at 37 ° C. for 20 minutes, and the RAW 264 cell line was phagocytosed by the test bacteria. Next, each test piece was washed three times with 1 mL of PBS (−) to remove the test bacteria that were not phagocytosed (not taken up) by the RAW 264 cell line. Next, in order to recover the above-mentioned test bacteria phagocytosed in the RAW 264 cell line, 0.2% saponin (Merck saponin was dissolved to 0.2% with milli-Q water, filtered and filtered. The RAW 264 cell line was destroyed by adding 500 μL of the sterilized product, and the above-mentioned test bacteria that had been taken up by the RAW 264 cell line were recovered. The solution of the test bacteria collected in this manner is transferred to a test tube, and 0.5 mL of sterilized water is added to the well for washing, and the well is transferred to the test tube and mixed with the solution of the test bacteria. did. 1 mL of these mixed solutions were washed with ultrasonic waves for 5 minutes, stirred with vortex, serially diluted, spread on a 110 medium plate (manufactured by Eiken Chemical Co., Ltd.), and cultured at 37 ° C. for 24 hours. The number of colonies grown on the medium plate was measured as the number of viable bacteria phagocytosed by the RAW 264 cell line.

同様の操作を3回繰返し、各供試菌について、貧食率の平均値±標準誤差を算出した。これらの結果を図1(黄色ブドウ球菌に対する貧食率)および図2(バイオフィルム形成黄色ブドウ球菌)に示す。これらの図において、貧食率(すなわち、RAW 264株化細胞に貪食された生菌数)の数が多い程、免疫賦活作用が高く、抗菌作用に優れていることを意味する。   The same operation was repeated 3 times, and the average value of the phagocytosis rate ± standard error was calculated for each test bacterium. These results are shown in FIG. 1 (phagocytosis against S. aureus) and FIG. 2 (biofilm-forming S. aureus). In these figures, the greater the number of phagocytosis (that is, the number of viable bacteria phagocytosed by the RAW 264 cell line), the higher the immunostimulatory action and the better the antibacterial action.

図1および図2より、本発明に用いられる多糖類(DT、GL,IN)を被覆材料として用いると、いずれの菌に対しても、対照群に比べて貧食率が向上することが分かる。特に多糖類としてGLを用いたときは、他の多糖類を用いた場合に比べ、黄色ブドウ球菌に対する貧食率が著しく高く、バイオフィルム形成黄色ブドウ球菌に対する貪食率も非常に高いものであった。これに対し、水酸化アルミニウムゲル(AO)を用いたときは、対照群を下回る効果しか得られなかった。   From FIG. 1 and FIG. 2, it can be seen that when the polysaccharide (DT, GL, IN) used in the present invention is used as a coating material, the phagocytic rate is improved compared to the control group for any fungus. . In particular, when GL was used as a polysaccharide, the phagocytosis rate for Staphylococcus aureus was remarkably high and the phagocytosis rate for biofilm-forming Staphylococcus aureus was very high as compared with the case where other polysaccharides were used. . In contrast, when aluminum hydroxide gel (AO) was used, only an effect lower than that of the control group was obtained.

以上の実験結果より、本発明の被覆材料を用いれば、抗菌薬を使用しなくても、生体インプラント周囲に侵入する微生物の増殖を有効に防ぐことが実証された。また、本発明による細菌増殖抑制効果は、バイオフィルム形成菌に対しても有効に発揮されることが実証された。   From the above experimental results, it was demonstrated that the use of the coating material of the present invention effectively prevents the growth of microorganisms that enter the periphery of the living body implant without using an antibacterial drug. Moreover, it was demonstrated that the bacterial growth inhibitory effect by this invention is effectively exhibited also with respect to a biofilm formation microbe.

Claims (3)

生体インプラント埋入部位周囲の生体組織の感染防止に用いられる生体インプラント用被覆材料であって、多糖類を含有することを特徴とする生体インプラント用被覆材料。   A coating material for living body implants, which is used for preventing infection of living tissue around a living body implant site, and contains a polysaccharide. 前記多糖類は、(C6105)および/または(C6126)の化学式によって表される単糖が、β−1,3結合、β−1,6結合、β−2,1結合、β−2,6結合、α−1,4結合、およびα−1,6結合の少なくともいずれかによって結合したものである請求項1に記載の生体インプラント用被覆材料。 The polysaccharide is a monosaccharide represented by a chemical formula of (C 6 H 10 O 5 ) and / or (C 6 H 12 O 6 ), which is β-1,3 bond, β-1,6 bond, β- The coating material for living body implants according to claim 1, which is bonded by at least one of 2,1 bond, β-2,6 bond, α-1,4 bond, and α-1,6 bond. 生体インプラントを構成する基体の表面の少なくとも一部が、請求項1または2に記載の生体インプラント用被覆材料で被覆されたインプラント。   An implant in which at least a part of the surface of a substrate constituting the biological implant is coated with the coating material for a biological implant according to claim 1 or 2.
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