JP2000342677A - 医用生体材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 軟骨魚類または硬骨魚類の消化管、肝
臓、膵臓、脾臓、腎臓、心臓、血管および神経からなる
群から選ばれる組織からの摘出物を含むことを特徴とす
る医用生体材料。 【効果】 本発明の医用生体材料は、生体適合性が高い
ため、拒絶反応や炎症が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟骨魚類または硬
骨魚類由来の摘出物を含む医用生体材料に関する。より
詳細には、前記摘出物を用いた各種インプラント材に応
用可能な医用生体材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】外傷や骨腫瘍または先天性の疾患などの
病変によって、骨欠損を合併し、その補填が治療上必要
とされる場合がある。また、火傷などの外傷によって皮
膚に損傷が生じ、特に皮膚の全層または全層に近い欠損
が生じ、補填が必要となる場合がある。従来、骨欠損を
補填する場合、欠損量が大きくなければ、腸骨や腓骨な
どの他の部位から採取した自家骨移植で補われてきた。
また、欠損量が大きい骨格系の場合には、チタン、アル
ミナ、ジルコニアなどの金属ないしそれらの酸化物のセ
ラミックス、アパタイトなどのセラミックスおよびそれ
らの複合材料を用いて人工骨を作製し、これを用いて補
われてきた。

【０００３】また、皮膚の欠損を補填する場合には、非
吸収性または吸収性の薄いシート状の創傷被覆材や人工
皮膚が用いられてきた。ここで、創傷被覆材とは単に皮
膚損傷部を物理的にカバーするだけの材料をいい、人工
皮膚とは皮膚移植にとって代わる可能性を持つ皮膚代替
材料をいう。非吸収性の薄いシート状の創傷被覆材とし
ては、ポリウレタン、シリコーンなどの薄い弾性のある
合成高分子シートなどを挙げることができ、吸収性のも
のとしては、凍結乾燥豚真皮、キチン、コラーゲン、ア
ルギン酸などが知られている。また、このようなシート
状の被覆材ではなく、創傷部に散布し、その上でシート
を形成させるセルロース誘導体粉末も知られている。人
工皮膚としては、細胞を用いない材料のみから構成され
た人工皮膚と、ヒトの皮膚細胞を二次元培養した培養皮
膚とが知られている。前者の人工皮膚の材料としては、
スポンジ状のコラーゲンが知られている。

【０００４】上記のような用途に使用する材料は、生体
の側から見ると、積極的な機能を発揮しつつ生体になじ
む材料であること、すなわち、生体適合性があることが
求められる。生体適合性は、主に組織適合性と血液適合
性とに分けることができ、生体適合性の悪い材料を生体
内に埋植したり、生体と接触させたりすると、材料から
溶出した成分や表面から剥離した磨耗片などが、材料周
囲の組織に浸潤したり、血液循環によって全身性の組織
反応を引き起こし、組織の壊死など種々の問題を引き起
こすことになる。一方、材料側から見ると、生体との接
触によっても材料自体が劣化せず、所要の機能を満足で
きるような物理的・化学的性質などが所定の期間維持さ
れることが必要である。

【０００５】さらに、これらの材料は、それらが接合さ
れる生体組織との間に機械的性質において大きな差がな
いこと、すなわち、力学的適合性を備える必要がある。
これは、接合部近傍で応力集中や変形の不適合が生じる
ことにより、この部分に破損や異常が起こり、結果的に
目的とする機能が発揮されなくなることを防ぐためであ
る。こうした材料はまた、滅菌や消毒を完全に行うこと
ができ、これらの処理に耐える性質のものであることも
要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の材料には、幾つかの問題点があることが指摘さ
れている。例えば、金属は非常に強度が高いため、生体
機能の代替物の骨格として欠かすことができない。しか
し、金属を骨欠損の補填に使用した場合、生体は金属を
自己の体の一部とは認識しないため長期の使用では問題
がある。また、生体とよりなじみやすいセラミックスで
金属をコーティングしても、長期の使用によってセラミ
ックスが脱落してしまうという欠点があり、実用化レベ
ルに達していない。また、創傷被覆材や人工皮膚には、
主としてコラーゲンが用いられているが、こうしたコラ
ーゲンはウシ由来のものである。こうしたウシ由来のコ
ラーゲンには、抗原性のあることが知られており、特別
な処理を行うか、抗原性のない胎児性のコラーゲンを用
いる必要がある。

【０００７】ヒトの血液には血液型があり、組織には主
要組織適合抗原がある。血液型が一致しない血液を輸血
すると拒否反応が惹起されて輸血を受けた患者が死亡す
る場合があることはよく知られている。こうした型とし
ては、ABO 式、Rh式、Ii式、P 式、およびMN式血液型そ
の他の血液型が数多く知られている。このため、輸血や
骨髄移植、生体臓器移植の際または生体組織の移植の際
に個々の患者に厳密に適合する提供者を探すことは容易
ではないが、この型を一致させることが輸血や移植を成
功させる上での大きな問題となる。

【０００８】こうした問題は、組織と生着させるためま
たは組織の再生のためなどに用いられるインプラント材
の場合においても同様に生じる。このため、生物由来の
材料を用いると望ましい結果が得られると期待される場
合においても、組織適合抗原の型の不適合が回避でき
ず、これらが原因となって生着や組織の再生の際に拒絶
反応が生じるといった問題がある。ここで、インプラン
ト材とは、医療を目的で体内に埋植して用いる人工デバ
イスをいう。

【０００９】さらに、上述のウシ由来のコラーゲンは、
シート状やフィルム状に成型して創傷被覆材または人工
皮膚とした場合に、機械的強度がやや弱く、狭い幅で使
用すると切れ易いという問題点がある。また、これらを
人工骨や人工軟骨に使用した場合には、上記の生体適合
性の問題に加えて、脆いという問題点がある。加えて、
クロイツフェルト・ヤコブ病の原因となるプリオンの効
果的な除去方法は未だ実用化されておらず、安全性の面
から、早晩、使用できなくなる可能性が大きい。

【００１０】神経の損傷もしくは欠損、各種器官の機能
不全や外科的切除などによって代替材料が必要とされる
場合もある。しかし、従来使用されてきた代替材料で
は、強度もしくは組織への適合性などの問題は解決され
ていない。更に、骨、皮膚、筋肉等のごく限られた摘出
物を除き、他の動物への移植に成功した例は知られてい
ない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、以上のよう
な問題を解決すべく系統発生学的見地から鋭意研究を進
めた。その結果、上述した血液型物質と組織適合抗原が
進化の過程のあるステージにおいて発生したことを系統
発生学的研究を通じて確認した。そして、進化の段階を
代表する動物について実際に組織の移植実験を行い、拒
絶反応が生じるか否かを調べたところ、軟骨魚類または
硬骨魚類の腸管、肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、心臓、血管
および神経からの摘出物を他の動物に移植しても拒絶反
応が生じないこと、およびこれら由来の摘出物が強靭で
あることを見出し、本発明を完成したものである。すな
わち、本発明は、以下の発明を包含する。

【００１２】（１）軟骨魚類または硬骨魚類の消化管、
肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、心臓、血管および神経からな
る群から選ばれる組織からの摘出物を含むことを特徴と
する医用生体材料。 （２）摘出物が軟骨魚類の組織からの摘出物である前記
（１）に記載の医用生体材料。 （３）哺乳類に移植するための前記（１）に記載の医用
生体材料。 （４）人工消化管、人工肝臓、人工膵臓、人工脾臓、人
工腎臓、人工心臓、人工血管および人工神経から選ばれ
る前記（１）に記載の医用生体材料。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の医用生体材料の作製に用
いる摘出物を得るために使用する魚類は、軟骨魚類また
は硬骨魚類である。軟骨魚類としては、板鰓類に属する
魚類が好適であり、サメ類もしくはエイ類などを好適に
使用することができ、サメ類を最も好適に使用すること
ができる。サメ類としては、シロザメ、ホシザメ、ドチ
ザメ、ネコザメなどを挙げることができる。エイ類とし
ては、イトヒキエイ、アカエイ、ノコギリエイなどを挙
げることができる。

【００１４】硬骨魚類とは、少なくとも一部が骨性の内
骨格を有し、多くの骨膜で覆われる頭蓋を有する魚類を
いい、大型のものと小型のものとに大別される。大型の
硬骨魚類としては、具体的には、マグロ、カツオ、スズ
キなどを挙げることができる。小型の硬骨魚類として
は、シロザケなどのサケ類、マダイ、イシダイなどのタ
イ類、キンメダイ、ヒカリキンメダイなどのキンメダイ
類、マガレイ、ダルマガレイなどのカレイ類、ハマチ、
ブリ、もしくはニシンなどを挙げることができる。これ
らの魚類から得られる摘出物は、具体的には、消化管、
肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、心臓、血管および神経からな
る群から選ばれるものである。

【００１５】本発明で使用する消化管としては、胃から
腸にかけての部分を使用する。肝臓については、軟骨魚
類の肝実質臓器をヒトを含む哺乳類の肝臓に切開にて埋
入して移植する。膵臓については、軟骨魚類のものを哺
乳類の脾臓または膵臓に切開にて埋入して移植する。脾
臓については、軟骨魚類または硬骨魚類のものを血液疾
患患者の脾臓に切開にて埋入して移植する。腎臓につい
ては、軟骨魚類のものを腎実質臓器に切開にて埋入して
移植する。心臓については、欠陥部分をそいで大型の硬
骨魚類または軟骨魚類のものを被覆して縫合する。神経
については、軟骨魚類の脊髄を神経の代用として移植
し、あるいは、軟骨魚類の脳を哺乳類に移植する。血管
は、軟骨魚類の消化管の内上皮粘膜を除き、反転して用
いる。

【００１６】これらの軟骨魚類および硬骨魚類からの摘
出物が好適なのは、これらの魚類の摘出物である消化
管、肝臓、膵臓、脾臓、腎臓、心臓、血管および神経の
中に血液型物質や主要組織適合抗原が存在せず、抗原性
がないことによる。本発明の医用生体材料の具体例とし
ては、人工消化管、人工肝臓、人工膵臓、人工脾臓、人
工腎臓、人工心臓、人工血管および人工神経を挙げるこ
とができる。

【００１７】消化管としては、胃から腸にかけての部分
を用い、これらを人工食道や腸の代替生体気管などとし
て使用することができる。肝臓については、ヒトと、軟
骨魚類および硬骨魚類とでは代謝酵素のアイソザイムが
異なるが、解毒という点では問題なく使用することがで
きる。膵臓については、ランゲルハンス島を取り出し、
これを必要に応じてゲラチンやコラーゲンなどで巻いて
移植し、インシュリン産生のために使用することができ
る。脾臓については、実質臓器を１ｃｍ立方にして止血
しつつ切開を加えた脾臓に埋入して移植する。肝臓及び
膵臓についても同様に、１ｃｍ立方のものを止血しつつ
切開を加えて数個ずつ移植する。腎臓についても、０．
５ｃｍ立方のものを数個、腎臓に止血しつつ切開を加え
て埋入して移植する。心臓については、壊死状の筋肉を
そぎ落として、２ｃｍ四方のものを覆って縫合する。血
管は大動脈を利用して移植する。血管は消化管を応用す
る。

【００１８】このようにして作製した人工消化管、人工
肝臓、人工膵臓、人工脾臓、人工腎臓、人工心臓、人工
血管および人工神経は、抗原性が低いために適用後に生
体組織と速やかに融合し、傷跡も残りにくい。さらに、
本発明の医用生体材料は、人工消化管、人工肝臓、人工
膵臓、人工脾臓、人工腎臓、人工心臓、人工血管および
人工神経などに成形した後に、放射線または超高圧（例
えば、200Mpa）にて滅菌することができ、低温にて無菌
的に保存することもできる点からも医用生体材料として
好適である。

【００１９】本発明の医用生体材料を保存する場合に
は、具体的には、生理食塩水または海水中にて−60℃の
条件で、６ヶ月程度の長期保存が可能である。したがっ
て、緊急に使用する必要が生じたときでも、十分に対処
が可能である。本発明の医用生体材料は、従来使用され
てきたウシやヒト由来の材料とは異なり、ウイルスによ
る感染症などのおそれはなく、また、安定して供給され
るため、ウシやヒト由来の代替品として好適である。

【００２０】

【実施例】以下に本発明を具体例によって具体的に説明
するが、本発明はこれらの具体例に何ら限定されるもの
ではない。 （実施例１）ドチザメ(Triakis) の腸を摘出し、洗浄後
に成形し、抗生物質（ゲンタマイシン）含有の生理食塩
水中に１０分間浸漬した。その後、この腸の摘出物を、
チューブ状の状態で長さ２ｃｍに切り、移植を受ける成
犬の血液５０ｍｌを入れた滅菌シャーレ２個に１０分ず
つ浸漬した後、犬の小腸部に移植した。犬の小腸を切断
し、２ｃｍのドチザメの腸を両端で縫合した。手術後抗
生物質（アモキシシリン）を点滴注射した。手術後腸膜
炎を発症することなく生着した。２頭の犬に実施して、
１カ月後と３カ月後に摘出したが、拒否反応もなく、よ
く生着していた。組織標本では、魚類に特有の杯細胞(g
oblet cell) の多い腸管粘膜の像を示していた。原始脊
椎動物の組織は、哺乳類の胎児蛋白質でできていること
から、成体型に置換されると考えられる。肝臓、膵臓、
脾臓及び腎臓は、５ｍｍ立方体の各実質臓器を２頭の成
犬（４０ｋｇシェパード）の各臓器に２種類ずつ、止血
状態で特殊切開を行い、埋入して移植した。筋肉や軟骨
組織の移植時と全く同様に、拒絶されることなく犬の組
織に置換されている組織像が観察された。

【００２１】

【発明の効果】本発明の医用生体材料は、生体適合性が
高いため、拒絶反応や炎症が生じない。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟骨魚類または硬骨魚類の消化管、肝
   臓、膵臓、脾臓、腎臓、心臓、血管および神経からなる
   群から選ばれる組織からの摘出物を含むことを特徴とす
   る医用生体材料。
2. 【請求項２】 摘出物が軟骨魚類の組織からの摘出物で
   ある請求項１記載の医用生体材料。
3. 【請求項３】 哺乳類に移植するための請求項１記載の
   医用生体材料。
4. 【請求項４】 人工消化管、人工肝臓、人工膵臓、人工
   脾臓、人工腎臓、人工心臓、人工血管および人工神経か
   ら選ばれる請求項１記載の医用生体材料。