JP2002011090A - Absorbing vital material and its manufacturing method - Google Patents

Absorbing vital material and its manufacturing method

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JP2002011090A JP2000199134A JP2000199134A JP2002011090A JP 2002011090 A JP2002011090 A JP 2002011090A JP 2000199134 A JP2000199134 A JP 2000199134A JP 2000199134 A JP2000199134 A JP 2000199134A JP 2002011090 A JP2002011090 A JP 2002011090A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the strength at the trimming and the strength in vivo environment in the absorbing vital material and delays sufficiently the absorbing speed in vivo. SOLUTION: This is an absorbing vital material that contains calcium and is made of chitin derivative cross-linked by epoxy compound.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、疾患、事故、老齢
などにより失われた骨組織および軟骨欠損を修復するた
めに充填使用する吸収性生体材料とその製造方法に関す
る。
[0001] The present invention relates to an absorbable biomaterial to be used for filling bone tissue and cartilage defects lost due to diseases, accidents, old age, etc., and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】吸収性生体材料として、従来、化学架橋
剤を用いずに熱架橋したカルボキシメチルキチン(以下C
Mキチンと略する)の多孔質マトリックス中に、顆粒状の
ハイドロキシアパタイト、第三リン酸カルシウム(以下
TCPと略する)などのリン酸カルシウム系材料を分散
させたものがあった。この吸収性生体材料は、全体とし
てスポンジのような素材であることから充填する骨欠損
部の形状に合わせて、はさみ等によりトリミングし、所
定箇所の形状に適合させて詰め込むことが可能であっ
た。したがって、充填箇所から脱落するおそれがなく、
本格的な骨形成反応が起こるまでの不安定な期間、CMキ
チンのマトリックスによりリン酸カルシウム系材料の顆
粒が保持された状態で、CMキチンのマトリックス中に存
在するポア内に多量の液成分の透過吸収が可能で各種細
胞が貯留される環境を提供する。この環境の下、リン酸
カルシウム系材料の顆粒が新生骨の起因となり、CMキチ
ンの分解吸収と併行して、CMキチンが新生骨に置換さ
れていくというものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an absorbable biomaterial, carboxymethyl chitin (hereinafter referred to as C) thermally crosslinked without using a chemical crosslinking agent has been used.
In some cases, calcium phosphate-based materials such as granular hydroxyapatite and tricalcium phosphate (hereinafter abbreviated as TCP) were dispersed in a porous matrix of M chitin). Since this resorbable biomaterial is a material such as a sponge as a whole, it was possible to trim it with scissors or the like in accordance with the shape of the bone defect to be filled, and to fit the shape of a predetermined portion and pack it. . Therefore, there is no risk of falling off from the filling point,
Permeation and absorption of a large amount of liquid components into the pores of the CM chitin matrix while the granules of the calcium phosphate-based material are retained by the CM chitin matrix during the unstable period until a full-scale bone formation reaction occurs To provide an environment in which various cells are stored. Under this environment, the granules of the calcium phosphate-based material cause new bone, and the CM chitin is replaced with new bone in parallel with the degradation and absorption of CM chitin.

【0003】また、最近、学会で発表された比較的新し
い生体材料として、カルシウム塩を導入したCMキチン
をジビニルサルフォンで架橋して得たゲル状物を擬似体
液中に浸漬することでその表面にアパタイトを形成する
ことができることが報告されている("Spontaneous Form
ation of Bonelike Apatite on Carboxymethyl-Chitin
Gel in Simulated Body Fluid" Sixth World biomateri
als Congress Transaction)。このCMキチンについ
て、具体的な用途は言及されていない。
Further, as a relatively new biomaterial recently presented at a conference, a gel-like substance obtained by cross-linking CM chitin into which calcium salt has been introduced with divinylsulfone is immersed in a simulated body fluid to obtain a surface. Has been reported to be capable of forming apatite ("Spontaneous Form
ation of Bonelike Apatite on Carboxymethyl-Chitin
Gel in Simulated Body Fluid "Sixth World biomateri
als Congress Transaction). No specific use is mentioned for this CM chitin.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の吸収性生体
材料のうち、前者のものは、リン酸カルシウムの顆粒を
保持することで、効率的な新生骨置換を促すことができ
るものであった一方、機械的強度が低かったため、トリ
ミングや充填の際の取扱いに細心の注意を払わなければ
ならなかった。さらに、生体内環境下で生体内に吸収さ
れる速度が比較的速い場合があり、そのようなときに、
骨の形成が不活発になる傾向があった。
Among the above-mentioned conventional bioabsorbable biomaterials, the former is capable of promoting efficient new bone replacement by retaining calcium phosphate granules. Due to the low mechanical strength, great care had to be taken during trimming and filling. Furthermore, the rate of absorption into the living body in the in-vivo environment may be relatively high, and in such a case,
Bone formation tended to be inactive.

【0005】一方、前記学会で発表された生体材料は、
ジビニルサルフォンにより架橋されたCMキチンからな
るものであり、かかる材料は十分大きな機械的強度と十
分遅い生体吸収速度が得られるものではない。
On the other hand, the biomaterials presented at the above-mentioned conferences are:
Consisting of CM chitin cross-linked with divinylsulfone, such materials do not provide sufficiently large mechanical strength and sufficiently slow bioabsorption rates.

【0006】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消し、トリミングの際の強度および生体内環境下での強
度を向上させ、また、生体内での吸収速度を十分遅くさ
せることが可能な吸収性生体材料とその製造方法を提供
することである。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to improve the strength at the time of trimming and the strength in a living body environment, and to make the absorption rate in a living body sufficiently slow. It is an object of the present invention to provide an absorbent biomaterial and a method for producing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の吸収性生体材料は、カルシウムを含み、且つエ
ポキシ化合物により架橋されたキチン誘導体からなるこ
とを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the absorbent biomaterial of the present invention is characterized by comprising a chitin derivative containing calcium and crosslinked by an epoxy compound.

【0008】この構成によれば、上記カルシウムを含
み、エポキシ化合物により架橋されたキチン誘導体が非
常に優れた弾性を持ち、トリミングの際或いは生体内環
境下での形態保持性を有しているので、術中の取扱いが
非常に容易である。また、上記キチン誘導体は生体内吸
収速度が十分遅いので、骨の形成を活発にすることがで
きる。加えて、カルシウムイオンが吸収性生体材料内に
留まることにより、近傍及び材料内で石灰化を引き起こ
す核となり、早期の骨修復を促すことができる。その結
果、骨修復量を最大限大きくすることが可能である。
According to this structure, the chitin derivative containing calcium and cross-linked by the epoxy compound has extremely excellent elasticity and has shape retention during trimming or in a living body environment. Very easy to handle during surgery. In addition, since the chitin derivative has a sufficiently low absorption rate in the living body, bone formation can be activated. In addition, since calcium ions remain in the absorbable biomaterial, they become nuclei that cause calcification in the vicinity and in the material, and can promote early bone repair. As a result, it is possible to maximize the amount of bone repair.

【0009】また、上記吸収性生体材料の製造方法とし
て、本発明の製造方法は、カルボキシメチル基、硫酸
基、リン酸基の少なくとも一種を官能基とするキチン誘
導体をカルシウム塩水溶液に溶解し、この溶解液にエポ
キシ化合物を添加したものを型に流し込み凍結乾燥する
工程、及びこの凍結乾燥した成型物を加熱処理する工程
を含むことを特徴とする。
[0009] As a method for producing the absorbable biomaterial, the production method of the present invention comprises dissolving a chitin derivative having at least one of a carboxymethyl group, a sulfate group and a phosphate group in a calcium salt aqueous solution, The method is characterized by including a step of pouring a solution obtained by adding an epoxy compound to the solution to a mold and freeze-drying, and a step of heat-treating the freeze-dried molded product.

【0010】かかる構成によれば、カルボキシメチル
基、硫酸基、リン酸基の少なくとも一種を官能基とする
キチン誘導体が水溶性であるのでカルシウム塩水溶液中
にキチン誘導体を溶解することで容易にカルシウムを導
入することができる。
According to this structure, the chitin derivative having at least one of a carboxymethyl group, a sulfate group and a phosphate group as a functional group is water-soluble, so that calcium can be easily dissolved by dissolving the chitin derivative in a calcium salt aqueous solution. Can be introduced.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

【0012】本発明の吸収性生体材料は、カルシウムを
含み、且つエポキシ化合物により架橋されたキチン誘導
体からなる。この吸収性生体材料は、スポンジのような
素材であることから充填する骨欠損部の形状に合わせ
て、はさみ等により所望形状にトリミングし、所定箇所
に詰め込むことが可能である。
The absorbable biomaterial of the present invention comprises a chitin derivative containing calcium and crosslinked with an epoxy compound. Since the resorbable biomaterial is a material such as sponge, it can be trimmed to a desired shape with scissors or the like according to the shape of the bone defect to be filled, and can be packed in a predetermined location.

【0013】上記キチン誘導体としては、カルボキシメ
チルキチン、硫酸キチン、リン酸キチン、カルボキシメ
チル硫酸キチン、カルボキシメチルリン酸キチン等のカ
ルボキシメチル基、硫酸基、リン酸基の何れか一種類、
あるいは二種類以上の官能基を有する水溶性キチン誘導
体などがある。
As the chitin derivative, any one of carboxymethyl group, sulfate group and phosphate group such as carboxymethyl chitin, chitin sulfate, chitin phosphate, carboxymethyl sulfate chitin and carboxymethyl phosphate chitin,
Alternatively, there are water-soluble chitin derivatives having two or more kinds of functional groups.

【0014】上記エポキシ化合物としては、エチレング
リコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコー
ルジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジル
エーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、
ソルビトールポリグリシジルエーテル等のエポキシ基を
分子内に2ヶ以上導入した化合物などがある。
The epoxy compounds include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether,
Examples include compounds in which two or more epoxy groups such as sorbitol polyglycidyl ether are introduced into a molecule.

【0015】上記吸収性生体材料は、前述のようにスポ
ンジ状をしているので、骨形成誘導能を有するリン酸カ
ルシウム系材料および/または生理活性物質を担持する
ことができる。これにより、骨形成をより活発にするこ
とができる。なお、生理活性物質とは、細胞表面のレセ
プターに結合するなどして生化学反応に関与するタンパ
ク質などのことで、骨組織内に存在する未分化な間葉系
細胞の骨芽細胞への分化を促進する骨形成タンパク質
(BMP)やTransforming Growth Factor β(TGF
β)または、繊維芽細胞増殖塩基性因子(bFGF)やIns
ulin-like Growth Factor(IGF)など間接的に骨形成
を誘導する機能性タンパク質などがある。また、生理活
性物質として化学合成された(リコンビナント)骨形成
因子を用いることも可能である。
Since the resorbable biomaterial is in the form of a sponge as described above, it can carry a calcium phosphate-based material and / or a physiologically active substance having an ability to induce bone formation. Thereby, bone formation can be made more active. Biologically active substances are proteins involved in biochemical reactions, such as by binding to cell surface receptors, and are used to differentiate undifferentiated mesenchymal cells present in bone tissue into osteoblasts. Bone Morphogenetic Protein (BMP) and Transforming Growth Factor β (TGF
β) or fibroblast growth basic factor (bFGF) or Ins
There are functional proteins that indirectly induce bone formation, such as ulin-like growth factor (IGF). It is also possible to use a chemically synthesized (recombinant) bone morphogen as a physiologically active substance.

【0016】かかる吸収性生体材料は次のようにして製
造する。すなわち、カルボキシメチル基、硫酸基、リン
酸基の何れか一種類、あるいは二種類以上の官能基を有
するキチン誘導体をカルシウム塩水溶液に溶解し、この
溶解液にエポキシ化合物を添加撹拌したものを型に流し
込み凍結乾燥する。そして、凍結乾燥した成型物を熱処
理する。
[0016] Such an absorbent biomaterial is produced as follows. That is, a chitin derivative having at least one of carboxymethyl group, sulfate group, and phosphate group, or a chitin derivative having two or more functional groups is dissolved in an aqueous solution of calcium salt, and an epoxy compound is added to the solution and stirred. And freeze-dried. Then, the freeze-dried molded product is heat-treated.

【0017】上記カルシウム塩としては、水酸化カルシ
ウム、塩化カルシウム等の水溶性のカルシウム塩などを
用いることができる。
As the calcium salt, a water-soluble calcium salt such as calcium hydroxide or calcium chloride can be used.

【0018】前記キチン誘導体をカルシウム塩水溶液に
溶解した溶解液のキチン誘導体濃度は、20wt%以下
であることが好ましい。これは、20wt%より大きい
濃度では水溶液にするのが困難となる場合があるからで
ある。
Preferably, the concentration of the chitin derivative in the solution obtained by dissolving the chitin derivative in an aqueous calcium salt solution is 20 wt% or less. This is because it may be difficult to prepare an aqueous solution at a concentration of more than 20 wt%.

【0019】前記エポキシ化合物の添加量は、キチン誘
導体の重量に対して3〜30%であることが好ましい。
エポキシ化合物の添加重量が3%未満では機械的強度向
上および生体内での吸収速度を遅くする作用が小さくな
る傾向があり、他方30%を越えると生体が異物反応を
起こす可能性があるためである。
The amount of the epoxy compound is preferably 3 to 30% based on the weight of the chitin derivative.
If the added weight of the epoxy compound is less than 3%, the effect of improving the mechanical strength and slowing the absorption rate in the living body tends to decrease, while if it exceeds 30%, the living body may cause a foreign substance reaction. is there.

【0020】また、前記溶解液にエポキシ化合物を添加
して撹拌した後、さらに、リン酸カルシウム系材料およ
び/または生理活性物質の粉末を添加してもよい。これ
らの添加により、骨形成能等の機能を向上させることが
できる。
After the epoxy compound is added to the solution and stirred, powder of a calcium phosphate-based material and / or a physiologically active substance may be further added. By these additions, functions such as bone formation ability can be improved.

【0021】前記リン酸カルシウム系材料あるいは生理
活性物質の粉末の重量は、前記エポキシ化合物を添加し
た溶解液の重量に対して、10%〜200%であること
が好ましい。10%未満では骨形成能の機能を向上させ
る作用が小さい傾向があり、他方200%を越えると、
得られる吸収性生体材料が脆くなり、容易に型くずれす
る可能性があるからである。
The weight of the powder of the calcium phosphate-based material or the physiologically active substance is preferably 10% to 200% with respect to the weight of the solution containing the epoxy compound. If it is less than 10%, the effect of improving the function of bone formation tends to be small, while if it exceeds 200%,
This is because the resulting absorbable biomaterial becomes brittle and may easily lose its shape.

【0022】さらに、前記加熱処理後、未反応のカルシ
ウム塩及びエポキシ化合物を洗浄除去した後、再度凍結
乾燥を行うことが好ましい。これは、残存しているエポ
キシ化合物のモノマー成分等を洗浄工程で除去し、生体
内での異物反応の危険性を低減できるからである。
Further, after the heat treatment, it is preferable that unreacted calcium salts and epoxy compounds are washed off and then freeze-dried again. This is because the remaining monomer components and the like of the epoxy compound can be removed in the washing step, and the risk of foreign substance reaction in the living body can be reduced.

【0023】なお、前記加熱処理温度が110℃〜16
0℃であることが好ましい。110℃では、架橋に時間
がかかり効率的に製造ができない傾向があり、他方、1
60℃以上の加熱処理では、キチン誘導体分子が低分子
化し、その結果、埋入初期において、低分子成分の大量
溶出に伴う強い炎症反応が引き起こされる恐れがある。
The heat treatment temperature is 110 ° C. to 16 ° C.
Preferably it is 0 ° C. At 110 ° C., there is a tendency that crosslinking takes a long time and the production cannot be performed efficiently.
In the heat treatment at 60 ° C. or higher, chitin derivative molecules are reduced in molecular weight, and as a result, in the early stage of implantation, a strong inflammatory reaction may be caused due to a large amount of low molecular components being eluted.

【0024】次に、本発明の具体的な実施例と比較例に
ついて、並びに、これら実施例品、比較例品を用いた実
験例について、そして、実験の結果について説明する。実施例 以下の順序で本発明の吸収性生体材料(実施例品)を作製
した。 カルボキシメチル化度75%のCMキチン粉末をCa(O
H)2水溶液に溶解し、5wt%溶解液を調製した。
Next, specific examples and comparative examples of the present invention, experimental examples using these examples and comparative examples, and the results of the experiments will be described. Examples Absorbable biomaterials (Example products) of the present invention were prepared in the following order. CM chitin powder having a carboxymethylation degree of 75% was converted to Ca (O
H) Dissolved in 2 aqueous solution to prepare a 5 wt% solution.

【0025】CMキチン添加重量に対して1〜30w
t%のエポキシ化合物系の化学架橋剤、エチレングリコ
ールポリグリジルエーテル(製品名:デナコール、ナガ
セ化成工業(株)製)を添加して撹拌した。
1 to 30 watts based on the weight of CM chitin
A t% epoxy compound-based chemical crosslinking agent, ethylene glycol polyglycidyl ether (product name: Denacol, manufactured by Nagase Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added and stirred.

【0026】上記溶解液の重量に対し、等重量または
1/5倍重量のα-TCP粉末を混入し、スターラーで
撹拌した。
Α-TCP powder was mixed with an equal weight or 1/5 times the weight of the above solution, and the mixture was stirred with a stirrer.

【0027】また、α-TCP粉末を混合しない水溶液
も準備した。 上記の溶解液を金属製、硬質ガラス製あるいはポリ
プロピレン製の容器中に適量を注入し、超低温保冷庫
(−80℃)で冷凍し、φ4mm、厚さ2〜3mmの形状
に整形した。 上記の成形物を24時間凍結乾燥した。 上記の乾燥物を110℃の温度で2時間の真空熱処
理を行い、架橋剤の反応を完了させた。 上記を蒸留水中に浸漬し、残余架橋剤とCa(OH)2
洗浄した。(24時間、8時間ごとに水を交換する)。 再度凍結及び凍結乾燥処理を行った。比較例 以下の順序で比較例品の吸収性生体材料を作製した。 カルボキシメチル化度75%のCMキチン粉末を蒸留水
に溶解し、5wt%水溶液を調製した。 上記の水溶液を金属製、硬質ガラス製あるいはポリ
プロピレン製の容器中に適量を注入し、超低温保冷庫
(−80℃)で冷凍し、φ4mm、厚さ2〜3mmの形状
に成形した。 上記の成形物を凍結乾燥した。 上記の乾燥物を160℃の温度で24時間の真空熱
処理を行い、熱架橋を施した。 上記を蒸留水中に浸漬させて洗浄し、再度凍結及び
凍結乾燥処理を行った。
An aqueous solution not mixed with α-TCP powder was also prepared. An appropriate amount of the above solution is poured into a metal, hard glass or polypropylene container,
(−80 ° C.), and shaped into a shape having a diameter of 4 mm and a thickness of 2 to 3 mm. The above molded product was freeze-dried for 24 hours. The dried product was subjected to a vacuum heat treatment at 110 ° C. for 2 hours to complete the reaction of the crosslinking agent. The above was immersed in distilled water to wash the residual crosslinking agent and Ca (OH) 2 . (Change water every 8 hours for 24 hours). Freezing and freeze-drying were performed again. Comparative Example An absorbent biomaterial as a comparative example product was prepared in the following order. CM chitin powder having a carboxymethylation degree of 75% was dissolved in distilled water to prepare a 5 wt% aqueous solution. An appropriate amount of the above aqueous solution is poured into a metal, hard glass or polypropylene container,
(−80 ° C.), and formed into a shape having a diameter of 4 mm and a thickness of 2 to 3 mm. The above molded product was freeze-dried. The dried product was subjected to a vacuum heat treatment at a temperature of 160 ° C. for 24 hours to perform thermal crosslinking. The above was immersed in distilled water for washing, and then frozen and freeze-dried again.

【0028】これら実施例品と比較例品を用いて以下の
要領で実験を行った。実験例1 所望の形状にトリミングする際の前記吸収性生体材料の
強度特性を確認するために乾燥状態における圧縮強度実
験を実施した。圧縮方向の厚みが半分になるまで圧縮
し、そのときの応力値を圧縮強度とした。実験例2 吸収性生体材料を生体組織内に埋入した場合を想定し、
材料の強度特性を確認するため含水状態における圧縮強
度実験を実施した。
An experiment was performed using the product of the example and the product of the comparative example in the following manner. Experimental Example 1 A compressive strength experiment in a dry state was performed to confirm the strength characteristics of the absorbent biomaterial when trimming into a desired shape. It was compressed until the thickness in the compression direction became half, and the stress value at that time was defined as the compressive strength. Experimental Example 2 Assuming a case where an absorbable biomaterial is embedded in a living tissue,
In order to confirm the strength characteristics of the material, a compressive strength experiment in a water-containing state was performed.

【0029】吸収性生体材料を、蒸留水に5分間浸漬し
た後、水中から取り出して、圧縮方向の厚みが半分にな
るまで圧縮し、そのときの応力値を圧縮強度とした。実験例3 カルシウムイオンが吸収性生体材料内に留まることで近
傍及び材料内で石灰化を引き起こす核となり、早期の骨
修復を促す。そこで、吸収性生体材料中のカルシウムイ
オン貯留量の指標としてその保持率を以下の手順で求め
た。
After the absorbent biomaterial was immersed in distilled water for 5 minutes, it was taken out of the water and compressed until the thickness in the compression direction became half, and the stress value at that time was taken as the compressive strength. Experimental Example 3 Calcium ions remain in the absorbable biomaterial, become nuclei causing calcification in the vicinity and in the material, and promote early bone repair. Therefore, the retention rate was determined by the following procedure as an index of the amount of stored calcium ions in the absorbent biomaterial.

【0030】吸収性生体材料を蒸留水中に24時間浸漬
し、溶出したカルシウムイオン量(A)をICPにて測定し
た。さらに、浸漬後の吸収性生体材料を水酸化ナトリウ
ム水溶液で溶解させた後、溶解液中のカルシウムイオン
量(B)をICPにて測定した。カルシウムイオンの保持
率は以下の式で算出した。 カルシウムイオンの保持率(%)= A/(A+B) ×10
実験例4 生体内におけるキチン誘導体の分解性を比較するため、
生体内でキチン誘導体を主に分解する酵素であるリゾチ
ームを用いて酵素分解性を確認した。
The absorbent biomaterial was immersed in distilled water for 24 hours, and the amount (A) of eluted calcium ions was measured by ICP. Furthermore, after the immersed absorbent biomaterial was dissolved in an aqueous solution of sodium hydroxide, the amount of calcium ions (B) in the solution was measured by ICP. The calcium ion retention was calculated by the following equation. Retention rate of calcium ion (%) = A / (A + B) × 10
0 Experimental Example 4 In order to compare the degradability of chitin derivatives in vivo,
Enzymatic degradation was confirmed using lysozyme, an enzyme that mainly degrades chitin derivatives in vivo.

【0031】リゾチームを添加したリン酸緩衝液(p
H:7.4)中に、実施例品及び比較例品の吸収性生体
材料を24時間浸漬させ、重量減を測定した。酵素分解性
の指標として残存率を浸漬前重量(α)と浸漬後の重量
(β)を用いて以下の式で算出した。
[0031] Phosphate buffer (p
H: The absorbent biomaterials of Example and Comparative Examples were immersed in 7.4) for 24 hours, and the weight loss was measured. Residual rate as an indicator of enzymatic degradability is the weight before immersion (α) and the weight after immersion
It was calculated by the following equation using (β).

【0032】キチン誘導体残存率(%)= (β/α)×100実験例5 実施例品、およびα−TCP粉末(平均粒径10μm)を混
合した実施例品、比較例品を家兎脛骨骨幹部に形成した
骨欠損部(動物実験1)、大腿骨関節面(動物実験2)
に形成した骨、軟骨欠損部に吸収性生体材料を埋入し、
骨の経時的な修復状態を観察した。
Residual rate of chitin derivative (%) = (β / α) × 100 Experimental Example 5 An example product mixed with α-TCP powder (average particle diameter 10 μm) and a comparative example product were rabbit tibia Bone defect formed in diaphysis (animal experiment 1), femoral joint surface (animal experiment 2)
Implanted bioabsorbable biomaterial in the bone formed in the cartilage defect,
The bone was repaired over time.

【0033】α-TCPを含有しない実施例品、含有し
た実施例品は、いずれもエポキシ化合物をCMキチン重
量に対して5重量%添加したものである。また、α-TC
Pを含有した実施例品は、α-TCPをCMキチン・エ
ポキシ化合物溶解液の重量に対して等重量分添加したも
のである。
In each of the examples containing no α-TCP and those containing α-TCP, the epoxy compound was added at 5% by weight based on the weight of CM chitin. Also, α-TC
In the example product containing P, α-TCP was added in an amount equal to the weight of the CM chitin / epoxy compound solution.

【0034】この動物実験の手順を以下に説明する。 1.全身麻酔下に家兎(ニュージーランドホワイト、生後
12週、オス)の脛骨骨幹部、大腿膝関節面を露出し
た。 2.脛骨骨幹部の露出箇所、関節面の中央部から大腿骨長
軸方向にドリルにて直径4mm、深さ10mmの孔を形
成した。ここで、直径を4mmとした理由は、家兎軟骨
層の自然治癒限界を超える径4mmというサイズを設定
し、実施例品と比較例品の軟骨修復効果を明確に把握す
るためである。 3.直径4mm、長さ10mmに調整した実施例品、α-
TCP粉末混合の実施例品、比較例品をそれぞれ埋入し
た。 4.吸収性生体材料の埋入後、関節包および皮膚を縫合し
た。なお、孔形成後、吸収性生体材料を埋入せずにその
ままの状態で縫合したものを自然治癒(ブランク)例と
した。また、孔形成を行わず、全く処置を行わなかった
ものを無処置例とした。実験結果 実験例1〜4の試験の結果を表1に示す。
The procedure of this animal experiment will be described below. 1. Under general anesthesia, the tibial shaft and femoral knee joint surface of a rabbit (New Zealand white, 12 weeks old, male) were exposed. 2. A hole having a diameter of 4 mm and a depth of 10 mm was formed by drilling in the longitudinal direction of the femur from the exposed portion of the tibial shaft and the center of the joint surface. Here, the reason why the diameter is set to 4 mm is to set a size of 4 mm, which exceeds the natural healing limit of the rabbit cartilage layer, and to clearly grasp the cartilage repair effect of the example product and the comparative example product. 3.Example product adjusted to 4mm in diameter and 10mm in length, α-
An example product and a comparative example product mixed with TCP powder were embedded respectively. 4. After implantation of the absorbable biomaterial, the joint capsule and skin were sutured. In addition, the thing which sutured as it was, without embedding an absorptive biomaterial after forming a hole was made into the natural healing (blank) example. In addition, a case in which no treatment was performed without forming a hole was regarded as a non-treatment example. Experimental Results Table 1 shows the results of the tests of Experimental Examples 1 to 4.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】表1から明らかなように、乾燥時の強度は
実施例品が比較例品よりも高い強度を示し、エポキシ化
合物の添加量に関しては、20wt%までは添加量が増
加するほど高強度を示した。また、α−TCPの添加量
を増やした方がより高い強度を示した。トリミング時の
操作性の点ではエポキシ化合物及びα-TCPの添加量
を増やした方が望ましいことが分かる。ただし、エポキ
シ化合物を20%以上加えても強度が増加せず、20〜
30%の間で極値となる傾向がある。
As is clear from Table 1, the strength in the dry state of the product of the example is higher than that of the product of the comparative example. As for the amount of the epoxy compound added, up to 20 wt%, the higher the added amount, the higher the strength. showed that. Also, the higher the amount of α-TCP added, the higher the strength. From the viewpoint of operability at the time of trimming, it is understood that it is desirable to increase the addition amount of the epoxy compound and α-TCP. However, even if the epoxy compound is added in an amount of 20% or more, the strength does not increase and 20 to 20%.
Extreme values tend to be between 30%.

【0037】含水時の圧縮強度も乾燥時と同様の傾向を
示している。生体内環境下での強度においても、添加量
20wt%まではエポキシ化合物の添加量を増加させた
方が望ましいことがわかった。また、全実施例品につい
て含水時の圧縮強度測定後、圧縮応力を取り除いた際に
元の形状に完全に復元することを確認した。この復元力
は、吸収性生体材料の埋入時に欠損部位形状に形状適合
するのに寄与するものである。
The compressive strength when containing water shows the same tendency as when drying. It has been found that it is desirable to increase the amount of the epoxy compound to be added up to 20% by weight also in the strength in a living body environment. In addition, after measuring the compressive strength of all the products of Examples, when the compressive stress was removed, it was confirmed that the original shape was completely restored when the compressive stress was removed. This restoring force contributes to conforming to the shape of the defect site when the absorbent biomaterial is implanted.

【0038】カルシウム保持率とキチン誘導体残存率に
関しては、架橋剤を5wt%まで添加したものは、添加
量の増加に応じて率も増加するが、5wt%を超えると
添加量を増加しても率の変化が少なかった。
With respect to the calcium retention and the chitin derivative residual rate, when the cross-linking agent is added up to 5 wt%, the rate increases as the addition amount increases, but when the addition amount exceeds 5 wt%, the addition amount increases. The rate change was small.

【0039】生体内での吸収性生体材料の吸収速度の指
標としての(キチン誘導体)残存率に関しては、熱架橋
で架橋された比較例品に比べて、実施例品のすべてが遅
い結果であった。
Regarding the (chitin derivative) residual rate as an index of the absorption rate of the absorbable biomaterial in the living body, the results of all the examples were slower than those of the comparative examples crosslinked by thermal crosslinking. Was.

【0040】これら実験例1〜4の結果を総合的にみ
て、エポキシ化合物の添加量としては、20〜30wt
%の範囲が特に好ましい。
Comprehensively considering the results of Experimental Examples 1 to 4, the amount of epoxy compound added was 20 to 30 wt.
% Is particularly preferred.

【0041】次に、実験例5の結果を表2〜表4に示
す。これらの表において試料a)実施例品は表1におけ
る試料3、試料b)α−TCP含有の実施例品は表1に
おける試料8、試料c)比較例品は前述の比較例により
得られた表1における試料9、試料d)ブランク(欠損
自然治癒例)は骨に孔形成後、吸収性生体材料を埋入せ
ずにそのままの状態で縫合したもの、試料e)無処置例
は、孔形成を行わず、全く処置を行わなかったものであ
る。
Next, the results of Experimental Example 5 are shown in Tables 2 to 4. In these tables, the sample a) was obtained by the sample 3 in Table 1, the sample b) was obtained by the sample 8 in Table 1 containing the α-TCP, and the sample c) was obtained by the comparative example described above. Samples 9 and d) in Table 1 were blanks (examples of natural healing defect) which were sewn as they were without embedding an absorbable biomaterial after forming a hole in bone. No formation was performed and no treatment was performed.

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】[0044]

【表4】 [Table 4]

【0045】表2から明らかなように、自然治癒困難と
報告されている大きな欠損部において[試料dブランク
(欠損自然治癒例)を参照]、試料a)実施例品および
試料b)α−TCP含有の実施例品では、試料c)比較
例品に比較して極めて早期の段階で新生骨形成を導き、
骨性封鎖の状態を達成し、最終的には試料e)無処置例
の骨厚みと同等の皮質骨再生が確認された。
As is apparent from Table 2, in a large defect part which is reported to be difficult to heal naturally, see [Sample d blank (example of natural healing defect)], Sample a) Example product and Sample b) α-TCP In the containing example product, sample c) leads to new bone formation at an extremely early stage as compared with the comparative example product,
The state of osteoclast was achieved, and finally cortical bone regeneration equivalent to the bone thickness of the sample e) untreated sample was confirmed.

【0046】また、表3から明らかなように関節面欠損
部においても試料a)実施例品および試料b)α−TC
P含有の実施例品では、試料c)比較例品に比較して関
節内の海綿骨と軟骨下骨の早期骨形成を導き、表4から
明らかなように、同時に硝子軟骨を多く含む軟骨層の再
生も確認された。
As can be seen from Table 3, the samples a) and b) α-TC
In the example product containing P, the sample c) led to early osteogenesis of cancellous bone and subchondral bone in the joint as compared with the comparative example product. As is clear from Table 4, the cartilage layer containing a large amount of hyaline cartilage at the same time. Playback was also confirmed.

【0047】軟骨組織は、硝子軟骨と繊維性軟骨とが混
在したものであり、硝子軟骨を多く含む状態が、より正
常な治癒であると言える。
The cartilage tissue is a mixture of glass cartilage and fibrous cartilage, and a state containing a large amount of glass cartilage can be said to be a more normal healing.

【0048】なお、これら表2〜4において試料e)無
処置例の値が2、4、8週で若干変化しているのは、家
兎の固体差と成長の度合いの違いによるものである。ま
た、表3の第8週で、α−TCP含有の実施例品の値が
無処置例の値よりも大きくなっているのは、組織の修復
過程ではまず過剰気味に組織が形成され、その後、適量
に落ち着くことが一般的であり、この8週目の値は過剰
気味に組織が形成されている段階のものである。
[0048] In Tables 2 to 4, the reason that the value of the sample e) untreated example slightly changed at 2, 4 and 8 weeks is due to the difference between individuals in rabbits and the degree of growth. . Further, in the eighth week of Table 3, the value of the α-TCP containing example product was larger than the value of the non-treated example because the tissue was formed excessively first in the process of tissue repair, and thereafter, It is common to settle down to an appropriate amount, and the value at the 8th week is the stage at which the tissue is excessively formed.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように本発明の吸収性生体材料に
よれば、カルシウムを含み、エポキシ化合物により架橋
されたキチン誘導体が非常に優れた弾性を持ち、トリミ
ングの際或いは生体内環境下での形態保持性を有してい
るので、術中の取り扱いが非常に容易である。また、上
記キチン誘導体は生体内吸収速度が十分遅いので、骨の
増殖が活発にすることができる。加えて、カルシウムイ
オンが吸収性生体材料内に留まることにより、近傍及び
材料内で石灰化を引き起こす核となり、早期の骨修復を
促すことができる。これらの結果、骨修復量を最大限大
きくすることが可能である。
As described above, according to the absorptive biomaterial of the present invention, a chitin derivative containing calcium and cross-linked by an epoxy compound has extremely excellent elasticity, and can be used in trimming or in an in vivo environment. Since it has a shape retention property, intraoperative handling is very easy. In addition, since the chitin derivative has a sufficiently low absorption rate in the living body, bone growth can be activated. In addition, since calcium ions remain in the absorbable biomaterial, they become nuclei that cause calcification in the vicinity and in the material, and can promote early bone repair. As a result, it is possible to maximize the amount of bone repair.

【0050】また、上記吸収生体材料の製造方法によれ
ば、カルボキシメチル基、硫酸基、リン酸基の少なくと
も一種を官能基とするキチン誘導体が水溶性であり、カ
ルシウム塩水溶液に溶解することで、容易にカルシウム
を導入することがでる。
Further, according to the method for producing an absorbent biomaterial, a chitin derivative having at least one of a carboxymethyl group, a sulfate group and a phosphate group as a functional group is water-soluble and can be dissolved in a calcium salt aqueous solution. , Calcium can be easily introduced.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】カルシウムを含み、且つエポキシ化合物に
より架橋されたキチン誘導体からなる吸収性生体材料。
1. An absorbent biomaterial comprising a chitin derivative containing calcium and crosslinked by an epoxy compound.
【請求項2】前記キチン誘導体がリン酸カルシウム系材
料および/または生理活性物質を担持していることを特
徴とする請求項1記載の吸収性生体材料。
2. The absorbable biomaterial according to claim 1, wherein the chitin derivative supports a calcium phosphate-based material and / or a physiologically active substance.
【請求項3】カルボキシメチル基、硫酸基、リン酸基の
少なくとも一種を官能基とするキチン誘導体をカルシウ
ム塩水溶液に溶解し、この溶解液にエポキシ化合物を添
加したものを型に流し込み凍結乾燥する工程、及びこの
凍結乾燥した成型物を加熱処理する工程を含むことを特
徴とする吸収性生体材料の製造方法。
3. A chitin derivative having at least one of a carboxymethyl group, a sulfate group and a phosphate group as a functional group is dissolved in an aqueous solution of calcium salt, and a solution obtained by adding an epoxy compound to the solution is poured into a mold and freeze-dried. A method for producing an absorbable biomaterial, comprising: a step of subjecting the freeze-dried molded product to a heat treatment.
【請求項4】前記エポキシ化合物の添加重量がキチン誘
導体重量に対して3〜30%であることを特徴とする請
求項3記載の吸収性生体材料の製造方法。
4. The method for producing an absorbable biomaterial according to claim 3, wherein the weight of the epoxy compound is 3 to 30% based on the weight of the chitin derivative.
【請求項5】前記溶解液にエポキシ化合物を添加した
後、さらに、リン酸カルシウム系材料および/または生
理活性物質の粉末を添加することを特徴とする請求項3
記載の吸収性生体材料の製造方法。
5. The method according to claim 3, further comprising adding a calcium phosphate-based material and / or a powder of a physiologically active substance after adding the epoxy compound to the solution.
A method for producing the absorbable biomaterial according to the above.
【請求項6】前記リン酸カルシウム系材料および/また
は生理活性物質の添加重量は、前記エポキシ化合物を添
加した溶解液の重量に対して10〜200重量%である
ことを特徴とする請求項5記載の吸収性生体材料の製造
方法。
6. The method according to claim 5, wherein the weight of the calcium phosphate-based material and / or the physiologically active substance is 10 to 200% by weight based on the weight of the solution to which the epoxy compound is added. A method for producing an absorbable biomaterial.
【請求項7】前記加熱処理後、未反応のカルシウム塩及
びエポキシ化合物を洗浄除去した後、再度凍結乾燥を行
うことを特徴とする請求項3記載の吸収性生体材料の製
造方法。
7. The method for producing an absorbable biomaterial according to claim 3, wherein after the heat treatment, unreacted calcium salts and epoxy compounds are washed and removed, and then freeze-dried again.
【請求項8】前記加熱処理温度が110℃〜160℃で
あることを特徴とする請求項3記載の吸収性生体材料の
製造方法。
8. The method for producing an absorbent biomaterial according to claim 3, wherein said heat treatment temperature is 110 ° C. to 160 ° C.
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