JP2003169845A - Sponge-like porous apatite-collagen composite, sponge-like superporous apatite-collagen composite and method of manufacturing the same - Google Patents

Sponge-like porous apatite-collagen composite, sponge-like superporous apatite-collagen composite and method of manufacturing the same

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JP2003169845A
JP2003169845A JP2001374469A JP2001374469A JP2003169845A JP 2003169845 A JP2003169845 A JP 2003169845A JP 2001374469 A JP2001374469 A JP 2001374469A JP 2001374469 A JP2001374469 A JP 2001374469A JP 2003169845 A JP2003169845 A JP 2003169845A
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collagen
composite
sponge
apatite
porous
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Masayuki Okazaki
正之 岡崎
Yasuhiro Yoshida
靖弘 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superporous composite which consists of metabolic apatite carbonate having the composition and crystalline structure resembling those of organic bones and teeth and collagen and has excellent cellular infiltration properties, and a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: This composite is formed by using the apatite carbonate having the chemical composition and crystalline structure extremely resembling those of the bones of organisms and combining the same with collagen and thereby the composite having good affinity to the organic tissues can be obtained, and in addition, the composite is set porous and superporous having the sponge form, by which the composite capable of surely holding physiologically active substances, stem cells, etc., for a specified period of time and having the excellent cellular infiltration and metabolic properties can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、硬組織代替用スカ
フォールドの開発を目的とした新規超多孔性生体材料、
すなわち、コラーゲンと炭酸アパタイトの超多孔性複合
体に関する。特に、生体骨や歯に類似した組成と結晶組
織を有する代謝性炭酸アパタイトとコラーゲンよりなる
細胞浸潤性に優れた超多孔性複合体とその製造方法に関
する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel ultraporous biomaterial for the purpose of developing a scaffold for replacing hard tissue,
That is, it relates to a superporous composite of collagen and carbonate apatite. In particular, the present invention relates to a superporous composite having a composition similar to that of a living bone or tooth and a crystalline carbonate apatite and a collagen, which is excellent in cell infiltration and a method for producing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、コ
ラーゲンとアパタイト複合体に関する研究が盛んに行わ
れている。特開２０００−２６２６０８号公報には、コ
ラーゲンも含めた各種生体吸収性有機材料と炭酸含有ア
パタイトも含めた燐酸カルシウム化合物よりなる整形外
科、脳外科、形成外科等における骨欠損部修復用に用い
る複合型骨充填材が記載されている。また、本発明者等
の発明に係る特開平８−１８２７５４号公報には、軟組
織、硬組織の両組織に対して対応しうるようコラーゲン
層とアパタイト・コラーゲン層とが適宜組み合わせで積
層してなる積層型複合膜が記載されている。さらに、特
開平８−３３６５４９号公報には、臓器組織の病変を治
療するための、自家臓器組織を新たに発生させる人工臓
器用容器であって、少なくともその容器内壁はコラーゲ
ン等の有機物を配合したアパタイトを主成分とした材料
によって構成されている人工臓器用容器が記載されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, much research has been conducted on collagen-apatite composites. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-262608 discloses a composite type composed of various bioabsorbable organic materials including collagen and a calcium phosphate compound including carbonic acid-containing apatite and used for repairing bone defects in orthopedic surgery, brain surgery, plastic surgery and the like. Bone fillers are described. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 182754/1996 relating to the invention of the present inventors, a collagen layer and an apatite / collagen layer are laminated in an appropriate combination so as to cope with both soft tissue and hard tissue. Laminated composite membranes are described. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 8-336549 discloses a container for an artificial organ that newly generates autologous organ tissue for treating a lesion of an organ tissue, and at least the inner wall of the container contains an organic substance such as collagen. An artificial organ container made of a material containing apatite as a main component is described.

【０００３】米国特許第５，０７１，４３６号明細書に
は、ヒドロキシアパタイトとゲル状コラーゲンを有する
スポンジを形成外科用骨補填材料とすることが記載され
ている。また米国特許第５，７７６，１９３号明細書、
同第６，１８７，０４７号明細書には、骨補填材料の設
計において、多孔性を付与することが記載されている。
さらに米国特許第６，２０１，０３９号明細書には、ヒ
ドロキシアパタイト前駆体から出発し、これをコラーゲ
ン処理し、生体骨組織に近いヒドロキシアパタイトより
なる各種医科用人工骨組織を得ることが記載されてい
る。US Pat. No. 5,071,436 describes using a sponge having hydroxyapatite and gel collagen as a bone filling material for plastic surgery. Also, US Pat. No. 5,776,193,
No. 6,187,047 describes imparting porosity in the design of bone filling materials.
Further, US Pat. No. 6,201,039 describes starting from a hydroxyapatite precursor and treating it with collagen to obtain various medical artificial bone tissues composed of hydroxyapatite close to living bone tissue. ing.

【０００４】これらの文献には、確かに複合体を構成す
る材料としてアパタイトを用いることが記載され、その
中には炭酸アパタイトも例示的に記載されてはいるもの
の、そこには、炭酸アパタイトが生体骨組織に対して、
化学組成が近似し、且つ結晶学的にも極めて近似した関
係にあり（この点は図３、４に基づく説明で後述す
る）、そのため、生体組織に対して親和性に優れ、特に
好ましい材料であることや、あるいは、アパタイトの中
でも炭酸アパタイトがこれとは異なる組成のアパタイト
に比し、特に医科用スカフォールド材料として特に好ま
しい材料であるとのこと、についてこれを積極的に示唆
している記載はない。また、本発明の複合体の設計思想
とする、細胞の浸潤を増長させようとすること、そのた
めの手段として複合体をスポンジ状に高気孔率に設定す
ること等につき、示唆、言及している記載もない。一
方、今日の現状は、再生医工学の急速な進展によって、
硬組織代替材料に生理活性材料物質と共に骨芽細胞、幹
細胞を導入することにより、迅速な骨形成も含めた生体
細胞形成を促す試みが実際に行われるまでに至ってお
り、そのため、用いる材料としては高度な生体機能材料
としての性質を有することが求められている。すなわ
ち、生理活性物質や幹細胞が確実に一定期間保持される
こと、徐放性が発揮されるものであること、しかも細胞
浸潤性に優れ、新生組織によって代謝され、置き換わる
材料であること等の種々の要求に対して、これに応えら
れる特性を持ったものが求められている。これに対し
て、従前の複合体は、上記したとおりであり、前示した
ような種々の要請に対して、充分に対応しうる材料であ
るとは言い難いものであった。It is described in these documents that apatite is certainly used as a material for forming a composite, and although carbonate apatite is also described therein as an example, there is a carbonate apatite therein. For living bone tissue,
The chemical compositions are close to each other and the crystallography is also extremely close to each other (this point will be described later with reference to FIGS. 3 and 4). Therefore, the material has excellent affinity to living tissues and is a particularly preferable material. There is, or, among the apatites, carbonate apatite is a material that is particularly preferable as a medical scaffold material in comparison with apatite having a different composition, and a statement that positively suggests this is Absent. Further, as a design concept of the complex of the present invention, it is suggested and mentioned that the infiltration of cells is attempted to be increased, and as a means therefor, the complex is set to a sponge-like high porosity. There is no description. On the other hand, the current situation is that due to the rapid progress of regenerative medical engineering,
By introducing osteoblasts and stem cells together with physiologically active material substances into hard tissue substitute materials, attempts have been made to actually promote the formation of living cells including rapid bone formation. Therefore, as materials to be used, It is required to have properties as a highly biofunctional material. That is, various substances such as being capable of reliably retaining a physiologically active substance or a stem cell for a certain period of time, exhibiting sustained release, being excellent in cell invasiveness and being metabolized and replaced by neoplastic tissue, etc. In response to the above-mentioned demand, there is a demand for a product having characteristics that can meet the demand. On the other hand, the conventional composite is as described above, and it is hard to say that it is a material that can sufficiently meet the various demands shown above.

【０００５】本発明は、上記要望に応えうる硬組織代替
用スカフォールド材料を開発、提供しようというもので
あり、鋭意研究した結果、各種公知のアパタイトの中で
もとりわけ炭酸アパタイトが生体骨組織に近い組成と結
晶性とを有し、生体組織に対して親和性に優れた材料で
あることを見出したものであり、加えて、このアパタイ
トをコラーゲンにより複合化した、いわゆる生体再生医
用アパタイト・コラーゲン複合体を得ようとするにおい
て、該複合体の材料設計を、多孔質且つ高気孔率スポン
ジ状に設計することが出来れば、新生組織の浸潤性を高
める等の点で優れており、再生医工学材料としてはむし
ろ好ましいとの観点で鋭意研究した。その結果、炭酸ア
パタイトとコラーゲンの両材料を特定のプロセスによっ
て処理することによって、スポンジ状を呈した高気孔
率、多孔質複合体を得ることが出来ることに成功したも
のであり、しかも、その結果得られた複合材料は、これ
を再生医工学材料として充分に使用することが出来るも
のであること、これによって所期のねらいを達成するこ
とが出来ることを確認したものである。本発明は、上記
一連の知見等に基づいて成されたものである。The present invention aims to develop and provide a scaffold material for substituting a hard tissue that can meet the above-mentioned demands. As a result of intensive research, among various known apatites, carbonate apatite, in particular, has a composition close to that of a living bone tissue. It has been found that it is a material having crystallinity and excellent affinity for living tissues, and in addition, a so-called bioregenerative medical apatite-collagen composite in which this apatite is complexed with collagen is used. In the attempt to obtain the composite material, if the material design of the composite can be designed into a porous and high-porosity sponge shape, it is excellent in terms of enhancing the invasiveness of new tissue, and thus as a regenerative medical engineering material. Was rather researched from the viewpoint of being preferable. As a result, by treating both carbonate apatite and collagen materials by a specific process, we succeeded in obtaining a sponge-like high porosity, porous composite, and as a result. It was confirmed that the obtained composite material can be sufficiently used as a regenerative medical engineering material and that the intended purpose can be achieved. The present invention was made based on the above series of findings and the like.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は上記
課題を下記により解決したものである。 （１）炭酸アパタイトとコラーゲンとからなる生体硬組
織代替用複合体であって、該複合体の組織構造が多孔質
スポンジ状を呈していることを特徴とする生体硬組織代
替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合
体。 （２）前記複合体が、気孔率５〜９０vol％を有してい
ることを特徴とする前記（１）項に記載の生体硬組織代
替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合
体。 （３）前記複合体が、気孔率５０〜９０vol％を有して
いることを特徴とする前記（２）項に記載の生体硬組織
代替用スポンジ状超多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン
複合体。 （４）前記複合体が、炭酸アパタイト９５ｗｔ％以下含
有し、気孔率５〜９０vol％を有していることを特徴と
する前記（１）項に記載の生体硬組織代替用スポンジ状
多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体。 （５）前記炭酸アパタイトが、生体アパタイトが含有し
ているのと同様の微量成分を含んでいることを特徴とす
る前記（１）項に記載の生体硬組織代替用スポンジ状多
孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体。 （６）前記微量成分が、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｆ、Ｃｌで
ある前記（５）項に記載の生体硬組織代替用スポンジ状
多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体。 （７）コラーゲンを酸に溶解して酸性コラーゲン溶液を
調製し、アルカリを添加することによってゲル化し、次
いで炭酸アパタイト粒子を混合し、炭酸アパタイトとコ
ラーゲンよりなる含水複合ゲルを得、得られた含水複合
ゲルを遠心分離器にかけて水分を適宜除去し、凍結し、
凍結真空乾燥処理することによりスポンジ状多孔質炭酸
アパタイト・コラーゲン複合体を得ることを特徴とする
生体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コ
ラーゲン複合体の製造方法。 （８）コラーゲンを酸に溶解して酸性コラーゲン溶液を
調製し、アルカリを添加することによってゲル化し、次
いで炭酸アパタイト粒子を混合し、炭酸アパタイトとコ
ラーゲンよりなる含水複合ゲルを得、得られた含水複合
ゲルを遠心分離器にかけて水分を適宜除去し、凍結し、
凍結真空乾燥処理することによりスポンジ状多孔質炭酸
アパタイト・コラーゲンを得、次いで不溶化処理するこ
とを特徴とする生体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸
アパタイト・コラーゲン複合体の製造方法。 （９）前記不溶化処理がＵＶ光照射によることを特徴と
する前記（８）項に記載の生体硬組織代替用スポンジ状
多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体の製造方法。 （１０）前記不溶化処理が化学的処理によることを特徴
とする前記（８）項に記載の生体硬組織代替用スポンジ
状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体の製造方
法。That is, the present invention has solved the above problems by the following. (1) A biohard tissue replacement composite comprising carbonate apatite and collagen, wherein the tissue structure of the composite is a porous sponge-like spongy porous material for biohard tissue replacement. Carbonate apatite-collagen complex. (2) The sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement according to the item (1), wherein the composite has a porosity of 5 to 90 vol%. (3) The sponge-like superporous carbonate apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement according to the item (2), wherein the composite has a porosity of 50 to 90 vol%. (4) The composite contains 95% by weight or less of carbonate apatite and has a porosity of 5 to 90 vol%. Apatite-collagen complex. (5) The sponge-like porous carbonate apatite for substituting a biological hard tissue according to the item (1), wherein the carbonate apatite contains a trace amount of components similar to those contained in the biological apatite. Collagen complex. (6) The sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement according to the item (5), wherein the trace components are Mg, Fe, Zn, F, and Cl. (7) An acidic collagen solution is prepared by dissolving collagen in an acid, gelled by adding an alkali, and then carbonate apatite particles are mixed to obtain a hydrous composite gel consisting of carbonate apatite and collagen. Centrifuge the composite gel to remove water and freeze.
A method for producing a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex for biomedical tissue replacement, which comprises obtaining a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex by freeze-drying. (8) An acidic collagen solution is prepared by dissolving collagen in an acid, gelled by adding an alkali, and then carbonate apatite particles are mixed to obtain a hydrous composite gel composed of carbonate apatite and collagen. Centrifuge the composite gel to remove water and freeze.
A method for producing a sponge-like porous carbonate-apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement, which comprises subjecting sponge-like porous carbonate-apatite-collagen to freeze-drying and then insolubilizing. (9) The method for producing a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex for biomedical tissue replacement according to the item (8), wherein the insolubilization treatment is irradiation with UV light. (10) The method for producing a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex for biomedical tissue replacement according to the item (8), wherein the insolubilization treatment is a chemical treatment.

【０００７】すなわち、本発明の第１番目の解決手段
は、炭酸アパタイトとコラーゲンとからなる生体硬組織
代替用複合体であって、多孔質スポンジ状を呈している
ことを特徴とする生体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭
酸アパタイト・コラーゲン複合体としたことである。[0007] That is, the first solution of the present invention is a composite for carbon dioxide apatite and collagen for substituting a biological hard tissue, which has a porous sponge shape. That is, the sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite material was used as an alternative.

【０００８】本発明の第２番目の解決手段は、第１番目
の解決手段における複合体が、気孔率５〜９０vol％を
有していることを特徴とする生体硬組織代替用スポンジ
状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体としたこと
である。A second solution means of the present invention is that the composite in the first solution means has a porosity of 5 to 90 vol%, and a sponge-like porous material for substituting a biological hard tissue. It is a carbonate apatite-collagen complex.

【０００９】本発明の第３番目の解決手段は、第２番目
の解決手段における複合体が、気孔率５０〜９０vol％
を有していることを特徴とする生体硬組織代替用スポン
ジ状超多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体とした
ことである。According to a third solution of the present invention, the composite in the second solution has a porosity of 50 to 90 vol%.
It is a sponge-like superporous carbonate apatite-collagen composite for substituting a biological hard tissue, which is characterized by having:

【００１０】本発明の第４番目の解決手段は、第１番目
の解決手段における複合体が、炭酸アパタイト９５ｗｔ
％以下含有し、気孔率が５〜９０vol％に設定したこと
を特徴とする生体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸ア
パタイト・コラーゲン複合体としたことである。A fourth solution means of the present invention is that the composite in the first solution means is carbonate apatite 95 wt.
% Or less, and the porosity is set to 5 to 90 vol%, which is a sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement.

【００１１】本発明の第５番目の解決手段は、第１番目
の解決手段における炭酸アパタイトが、生体アパタイト
が含有していると同様の微量成分を含んでいることを特
徴とする生体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタ
イト・コラーゲン複合体としたことである。A fifth solution means of the present invention is a substitute for hard tissue of living body, characterized in that the carbonate apatite in the first solution means contains a trace amount of components similar to those contained in biological apatite. It is a sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite.

【００１２】本発明の第６番目の解決手段は、第５番目
の解決手段における微量成分が、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、
Ｆ、Ｃｌであることを特徴とした生体硬組織代替用スポ
ンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体とした
ことである。A sixth solution means of the present invention is that the trace components in the fifth solution means are Mg, Fe, Zn,
It is a sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite for substituting a biological hard tissue, characterized by being F and Cl.

【００１３】本発明の第７番目の解決手段は、コラーゲ
ンを酸に溶解して酸性コラーゲン溶液を調製し、アルカ
リを添加することによってゲル化し、次いで炭酸アパタ
イト粒子を混合し、炭酸アパタイトとコラーゲンとより
なる含水複合ゲルを得、得られた含水複合ゲルを遠心分
離器にかけて水分を適宜除去した後、さらに凍結し、凍
結真空乾燥処理することによりスポンジ状多孔質炭酸ア
パタイト・コラーゲン複合体を得ることを特徴とする生
体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラ
ーゲン複合体の製造方法である。The seventh means for solving the problems of the present invention is to dissolve collagen in an acid to prepare an acidic collagen solution, and to add an alkali to cause gelation, and then to mix carbonate apatite particles to form carbonate apatite and collagen. A water-containing composite gel consisting of the obtained water-containing composite gel is subjected to a centrifuge to appropriately remove water, and then frozen and freeze-dried to obtain a sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite. The method for producing a sponge-like porous carbonate-apatite-collagen composite for substituting a biological hard tissue, characterized by:

【００１４】本発明の第８番目の解決手段は、コラーゲ
ンを酸に溶解して酸性コラーゲン溶液を調製し、アルカ
リを添加することによってゲル化し、次いで炭酸アパタ
イト粒子を混合し、炭酸アパタイトとコラーゲンとより
なる含水複合ゲルを得、得られた含水複合ゲルを遠心分
離器にかけて水分を適宜除去した後、さらに凍結し、凍
結真空乾燥処理することによりスポンジ状多孔質炭酸ア
パタイト・コラーゲン複合体を得、次いでこれを不溶化
処理することを特徴とする生体硬組織代替用スポンジ状
多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体の製造方法で
ある。An eighth solution means of the present invention is to dissolve collagen in an acid to prepare an acidic collagen solution, add an alkali to cause gelation, and then mix carbonate apatite particles to form carbonate apatite and collagen. A water-containing composite gel consisting of the obtained water-containing composite gel is subjected to a centrifuge to remove water appropriately, and then further frozen, to obtain a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex by freeze-vacuum drying treatment, Then, this is insolubilized, which is a method for producing a sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite for substituting a hard tissue of a living body.

【００１５】本発明の第９番目の解決手段は、第８番目
の不溶化処理がＵＶ光照射によることを特徴とする生体
硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラー
ゲン複合体の製造方法である。A ninth solution means of the present invention is a method for producing a sponge-like porous carbonate apatite / collagen complex for biomedical tissue replacement, wherein the eighth insolubilization treatment is irradiation with UV light. .

【００１６】本発明の第１０番目の解決手段は、第８番
目の不溶化処理が化学的処理によることを特徴とする生
体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラ
ーゲン複合体の製造方法である。The tenth means for solving the problems of the present invention is a method for producing a sponge-like porous carbonate-apatite-collagen complex for biomedical tissue replacement, characterized in that the eighth insolubilization treatment is a chemical treatment. .

【００１７】通常のアパタイトはＣａ10（ＰＯ4）6（Ｏ
Ｈ）2 で表わされるが、本発明で使用する炭酸アパタイ
トは、その化学組成は、一般式；Ｃａ10-X（ＰＯ4）6-Y
（ＣＯ3）Y（ＯＨ）2-Z 、但し、０≦Ｘ≦３〜５、０
＜Ｙ≦２〜４、０≦Ｚ≦１〜２で表わされ、その結晶性
は生体の骨の結晶構造と極めて類似している。その合成
方法については各種論文〔例えば“Biomaterials”199
0,Vol11，Octorber,p.568〜572、M.Okazakiほか４名『I
nsolubilized properties of UV-irradiated C03-a
patite−collagen composites』〕に報告されており、
公知である。Ordinary apatite is Ca 10 (PO 4 ) 6 (O
Is represented by H) 2, carbonate apatite used in the present invention has a chemical composition represented by the general formula; Ca 10-X (PO 4 ) 6-Y
(CO 3) Y (OH) 2-Z, where, 0 ≦ X ≦ 3~5,0
<Y ≦ 2-4, 0 ≦ Z ≦ 1-2, and its crystallinity is very similar to the crystal structure of bone of a living body. For the synthesis method, see various papers [eg “Biomaterials” 199
0, Vol11, Octorber, p.568-572, M.Okazaki and 4 others "I
nsolubilized properties of UV-irradiated C03-a
patite-collagen composites ”],
It is known.

【００１８】本発明において特に炭酸アパタイトを用い
た理由は、既に述べたとおり、合成炭酸アパタイトは、
生体の骨に近い化学組成、結晶構造を有していることか
ら生体組織に対して親和性に富み、なじみがよいことが
挙げられる。すなわち、合成炭酸アパタイトと人体の骨
とをＸ線回折パターンによって比較すると図３、図４に
示すとおりである。両者の結晶構造は、ほとんど近似し
ており、区別をつけがたい。また、複合体をスポンジ状
多孔質、スポンジ状超多孔質に設定した点の要件事項
は、これによって、導入する生理活性材料物質や、骨芽
細胞を保持することが出来、細胞の浸潤を助長し、着床
を確実にする作用を有するものである。The reason why the carbonate apatite is particularly used in the present invention is, as described above, that the synthetic carbonate apatite is
Since it has a chemical composition and a crystal structure close to that of the bones of a living body, it has a high affinity for living tissues and is well-known. That is, a comparison between synthetic carbonate apatite and human bone by X-ray diffraction patterns is as shown in FIGS. 3 and 4. The crystal structures of both are almost similar, and it is difficult to distinguish them. In addition, the requirement that the composite is set to be sponge-like porous or sponge-like ultra-porous is that it allows the bioactive material to be introduced and osteoblasts to be retained and promotes cell infiltration. However, it has the effect of ensuring landing.

【００１９】そのスポンジ状多孔質複合体は、気孔率に
よって規定され、使用の際はこれによって選定されるこ
とになるが、何れの範囲に気孔率を設定するか、あるい
は選定するかは、使用目的を考慮して決定することにな
る。その選定に当たっては、今後さらに各種実験を重ね
ることによって明らかにされていくことになる。いずれ
にしても、本発明の複合体は、従前の複合体に比し、ス
ポンジ状を呈した状態に設定されている点で特有な状態
のものであり、特異性が認められる。対して、従前の設
計に基づく複合体は、そこには記載上からは、確かに多
孔質なる記載、あるいはこれを示唆する記載ないしはそ
の旨の指針があったとしても、本発明のようにスポンジ
状を呈しているものをねらいとするところまで意図して
いる記載はない。むしろ、強度の点で敬遠しているきら
いがあり、したがって、開発の方向は、強度を犠牲にし
てまで積極的に多孔質スポンジ体とすることまでは考慮
されていない。The sponge-like porous composite is defined by the porosity, and when used, it will be selected. The range to which the porosity is set or selected depends on the use. It will be decided considering the purpose. The selection will be clarified by further experiments. In any case, the complex of the present invention is in a peculiar state in that it is set in a sponge-like state as compared with the conventional complex, and the specificity is recognized. On the other hand, the composite based on the conventional design has a sponge like the present invention even if there is a description that it is surely porous from the description, or a description suggesting this or a guide to that effect. There is no description intended to aim at what is in a shape. Rather, there is a tendency to be shy in terms of strength, and therefore, the direction of development is not considered even at the expense of strength to actively make a porous sponge body.

【００２０】これに対して、本発明はスポンジ状を呈
し、その気孔率は５〜９０vol％である。気孔率を低く
していくと、すなわち換言すると、複合体の密度（アパ
タイト粒子の充填密度）を高くしていくと、スポンジ状
を呈さなくなり、その特性が失われていく。５vol％を
下限としたのは、これ以下であると、前示した細胞の浸
潤性等の諸要求に応えることができなくなるからであ
る。９０vol％を上限とした理由は、これを超えたとこ
ろでは、生体材料支持体としては強度的にこの辺が限界
であると考え、規定したものである。本発明は、広い範
囲で気孔率を自在に設定することが出来、これによっ
て、広範な使用態様、要求に応えられるものである。い
ずれにしても、その空隙部は、生体活性物質、生体細胞
を保持する空隙、あるいは細胞が着床、浸潤する空隙と
して、再生医工学上重要な役割を担うものである。特
に、５０〜９０vol％に設定した複合体は、気孔率が複
合体の容積の半分以上を占め、超多孔性複合体というこ
とが出来る。何れの範囲の気孔率に設定するか、選定す
るかは、その再生医工学上の用途、すなわち、骨再生用
（骨芽細胞培養用）の支持体、細胞培養用の支持体、人
工臓器用の組織培養用支持体、あるいは骨補填材料等の
各種用途に応じ、そして、臨床例を参考にしながら適宜
設定する。なお、その目的が細胞の浸潤性と共に強度を
も重視する場合には、他の支持機構と組み合わせ、併用
して用いることも出来る。On the other hand, the present invention is sponge-like and has a porosity of 5 to 90 vol%. When the porosity is decreased, that is, in other words, when the density of the composite (packing density of apatite particles) is increased, the spongy state is lost and the characteristics are lost. The lower limit of 5 vol% is that if it is less than this, it will not be possible to meet various requirements such as the invasiveness of cells shown above. The reason why the upper limit is set to 90 vol% is that the above limit is considered to be the limit for the biomaterial support in terms of strength when it exceeds this limit. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can freely set the porosity in a wide range, and thereby can meet a wide range of usage modes and requirements. In any case, the void portion plays an important role in regeneration engineering as a void for holding a bioactive substance, a living cell, or a void for cells to be implanted and infiltrated. In particular, the composite having a porosity of 50 to 90 vol% occupies more than half of the volume of the composite, and can be said to be a superporous composite. The range of the porosity to be set or selected depends on its regenerative medical engineering application, that is, a support for bone regeneration (osteoblast culture), a support for cell culture, an artificial organ. It is appropriately set according to various uses such as the tissue culture support or bone filling material, and with reference to clinical examples. In addition, when the purpose places importance on not only cell invasiveness but also strength, it can be used in combination with other supporting mechanism.

【００２１】次に、コラーゲンについて記載する。コラ
ーゲンは、市販されており、本発明において使用するコ
ラーゲンは、普通に市販されているもので充分であり、
特にその品質等に制限はない。本発明におけるコラーゲ
ンの意義は、スポンジ状多孔質複合体を製造する上にお
いて、炭酸アパタイト結晶粒子に対して結合材としての
役割を果たしていると共に、気孔率を調整する上におい
ても、他の因子と共に重要な役割を担っているものであ
る。すなわちスポンジ状多孔質複合体は、（０００６）
記載中（７）〜（１０）、あるいは（００１３）から
（００１６）に記載したプロセスによって製造される
が、コラーゲン溶液の濃度、炭酸アパタイトの混合量、
水分を分離する遠心分離操作等の一連のプロセスにおけ
る諸条件によって、得られる複合体の気孔率等は変化
し、左右される。Next, collagen will be described. Collagen is commercially available, and the collagen used in the present invention may be any commercially available collagen.
There is no particular limitation on its quality. The significance of collagen in the present invention is that it plays a role as a binder for carbonate apatite crystal particles in the production of a sponge-like porous composite, and in addition to other factors in adjusting the porosity. It plays an important role. That is, the sponge-like porous composite is (0006)
It is produced by the process described in (7) to (10) or (0013) to (0016) in the description, but the concentration of the collagen solution, the mixed amount of carbonate apatite,
The porosity and the like of the obtained composite material are changed and influenced by various conditions in a series of processes such as a centrifugal separation operation for separating water.

【００２２】スポンジ状多孔質複合体を製造するプロセ
スにおいて、コラーゲンを酸に溶解し、次いでこれを中
性又はアルカリ性に中和するのは、いったん溶解し、ゲ
ル化させるためである。すなわち、コラーゲンは酸によ
り溶解し、この酸性溶液にアルカリを添加し、ｐＨを７
以上にするとゲル化する。なお、炭酸アパタイトの混合
操作は中和後に行うが、その理由は、溶液が酸性を呈し
ている段階で混合するとアパタイト結晶が一部溶出した
り、あるいは変質したり、その粒子の結晶構造に何らか
の影響を与えることがあり、これを避けるためである。
ｐＨ７以上の領域では、該酸性コラーゲン溶液中のコラ
ーゲンはゲル化する。アパタイトの混合は、中和後直ち
に行う。すなわち、中和によってゲル化が進行してしま
うと、ゲル化により粘性が増し、混合しづらくなるため
中和後直ちに行うのが好ましいが、適度の粘性にゲル化
を調整し、そこにアパタイト粒子の混合量を適宜制御、
撹拌し、これによって、複合体における両者の分散状態
等を制御することも実施の態様として含まれ、要するに
必ずしも中性領域でなければならないとするものではな
い。混合操作が終了した後、遠心分離操作、凍結真空乾
燥処理するが、その意義は、混合によって得られた含水
ゲル複合体は、その状態では多孔質状態はまだ形成され
ておらず、この操作プロセスによって、水分が除去さ
れ、ゲル体はスポンジ状を呈した多孔質体となる。そし
てその後、不溶化処理に付すのは、そのままでは、コラ
ーゲンのゲル体は溶解性があり、生体組織によって代謝
されやすく、形態を維持することが出来なくなり、不都
合を来すことより不溶化処理するものである。なお、請
求項４においては、複合体が、炭酸アパタイト９５ｗｔ
％以下含有し、と複合体を炭酸アパタイトの上限限定の
みに基づき規定した点は、下限については制限はなく、
すなわち、実質的に炭酸アパタイトがほとんど０ｗｔ％
に近い場合（コラーゲン１００ｗｔ％）もあり得ること
を意味するものである。そして、その上限を９５ｗｔ％
に設定した点については、炭酸アパタイトが９５ｗｔ％
を超えると、複合体は密になり、ねらいとする多孔性を
得ることが困難になること、加えて、コラーゲン量が少
なくなり炭酸アパタイト結晶を保持して複合体の形態を
保つことが困難になることより規定したものである。In the process for producing the sponge-like porous composite, the reason why collagen is dissolved in an acid and then neutralized to be neutral or alkaline is to dissolve the collagen once and gel it. That is, collagen is dissolved by an acid, and alkali is added to this acidic solution to adjust the pH to 7
When it becomes above, it gelatinizes. The mixing operation of carbonate apatite is performed after neutralization, because the apatite crystals are partially eluted or altered when mixed at a stage where the solution is acidic, or the crystal structure of the particles is This may have an effect and is to avoid this.
In the pH range of 7 or higher, the collagen in the acidic collagen solution gels. Mix the apatite immediately after neutralization. That is, if gelation progresses due to neutralization, viscosity increases due to gelation and mixing becomes difficult, so it is preferable to carry out immediately after neutralization, but the gelation is adjusted to an appropriate viscosity, and apatite particles are added thereto. The mixing amount of
It is also included as an embodiment to control the dispersion state of both in the composite by stirring, and in short, it is not necessarily required to be in the neutral region. After the mixing operation is completed, centrifugation operation and freeze-vacuum drying treatment are performed, but the significance is that the hydrous gel complex obtained by mixing has not yet formed a porous state in that state, and this operation process As a result, water is removed and the gel body becomes a sponge-like porous body. Then, after that, the insolubilization treatment is performed as it is because the collagen gel body is soluble, is easily metabolized by living tissues, cannot maintain its shape, and causes inconvenience. is there. Incidentally, in claim 4, the composite is 95 wt.% Carbonate apatite.
% Or less, and the point that the complex is defined only based on the upper limit of carbonate apatite, the lower limit is not limited,
That is, substantially 0 wt% of carbonate apatite
It means that it may be close to 100% by weight (collagen 100 wt%). And the upper limit is 95 wt%
About the point set to, carbonate apatite is 95 wt%
When it exceeds, it becomes difficult to obtain the desired porosity, and in addition, it becomes difficult to maintain the form of the composite by holding the carbonate apatite crystals because the amount of collagen becomes small. It is defined by the fact that

【００２３】[0023]

【本発明の実施の形態】本発明のスポンジ状多孔質炭酸
アパタイト・コラーゲン複合体は、スポンジ状を呈して
いる点、その気孔率の高さにおいて、従来技術に対して
際だっており、これによって細胞培養支持体として使う
際、導入生体活性物質の保持性がよく、細胞浸潤性、代
謝性がよいことは前述したとおりであるが、従前の通常
のアパタイト・コラーゲン複合体と同様の用途に使える
ことは勿論、前示特性を生かして、これまでは困難とさ
れていた分野、使用例、あるいは細胞浸潤性の良さを生
かすような各種細胞培養用支持体用に特化して実施する
ことも実施形態の一つと考えられ、その用途は従前の態
様の複合体に比し、広範な用途に対応することが出来る
という点で汎用性に富み、また、細胞の着床、浸潤性を
重視する特化した用途に対応している点で特異性を有
し、いずれにしても、何れの性格の用途にも対応しうる
ことから広範な実施形態を含んでいると言える。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite of the present invention is sponge-like and has a high porosity, which is outstanding compared to the prior art. As mentioned above, when used as a cell culture support, it has good retention of introduced bioactive substances, good cell invasiveness, and good metabolic properties, but it can be used for the same applications as conventional apatite-collagen complexes. Of course, taking advantage of the above-mentioned characteristics, it is also possible to specialize in fields that have been difficult until now, examples of use, or various cell culture supports that take advantage of good cell invasiveness. It is considered to be one of the morphologies, and its use is more versatile than the complex of the previous embodiment in that it can be applied to a wide range of uses, and it is a special feature that attaches importance to cell implantation and invasiveness. Turned into Has a point in specificity that correspond to developing, in any event, can be said to include a wide range of embodiments since the may correspond to the application of any nature.

【００２４】[0024]

【実施例】本発明を以下に記載する実施例に基づいて説
明する。この実施例は、本発明を説明するためのあくま
でも具体例を開示したものであり、本発明は、この実施
例によって限定されるものではない。EXAMPLES The present invention will be described based on the examples described below. This example discloses merely a specific example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to this example.

【００２５】〔スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラ
ーゲン複合体の作製手順〕 〔炭酸アパタイトの製造〕；１．３モルＣＨ3ＣＯＯＮ
Ｈ4 緩衝水溶液を準備し、さらに１００ミリモルＣａ
（ＣＨ3ＣＯＯ）2Ｈ2Ｏ水溶液０．５リットル、６０ミ
リモル（ＮＨ4）2ＣＯ3 を含む６０ミリモル ＮＨ4Ｈ2
ＰＯ4 水溶液０．５リットルを準備する。これらＣａ
側及びＰ側溶液を、緩衝溶液中に撹拌しながら、反応温
度６０±１℃、ｐＨ7.4±0.2℃の条件となるよう監視、
制御しながらマイクロチューブポンプにて徐々に一定の
速度で供給しながら全量を添加した。pＨ値のコントロ
ールは、アンモニア水とpＨコントローラーによって調
整して行った。反応の結果、Ｃａ/Ｐ供給モル比；１０
０/６０；１．６７で供給され、得られた結晶粒子を分
析したところ、出発混合物と得られた炭酸アパタイトの
化学組成との間には、一定の関係が成立し、出発混合物
は、ほぼ全量が化学量論的関係で反応し、その結果、目
的とする（００１７）に示した一般式によって表される
組成領域の炭酸アパタイトが生成し、回収されたことが
判った。得られた炭酸アパタイト結晶粒は、これを分離
し、水洗、乾燥し、本発明で狙いとする炭酸アパタイト
・コラーゲン複合体用の原料とする。なお、ここに開示
した例は、あくまでも一実施態様であり、これに限定さ
れるものではない。すなわち、炭酸アパタイトの組成に
ついては、前示一般式にも示したとおり、ｘ、ｙ、ｚの
値はそれぞれ所定の範囲の値を有するものであることか
ら、この範囲において変化させ、実施することが可能で
ある。反応の際、及び終点のｐＨ値の調整に際しては、
ｐＨ７以上、すなわちアルカリ側に設定する。反応温度
は４０℃〜８０℃程度の範囲であれば、差し支えない
が、極力６０℃一定の温度を保つことが均一な結晶を得
るのには特に好ましい。[Procedure for producing sponge-like porous carbonate apatite / collagen complex] [Production of carbonate apatite]: 1.3 mol CH 3 COON
Prepare an H 4 buffer solution and add 100 mM Ca.
(CH 3 COO) 2 H 2 O aqueous solution 0.5 liter, 60 mmol NH 4 H 2 containing 60 mmol (NH 4 ) 2 CO 3
Prepare 0.5 liter of PO 4 aqueous solution. These Ca
The side and P side solutions are monitored in a buffer solution while stirring so that the reaction temperature is 60 ± 1 ° C and the pH is 7.4 ± 0.2 ° C.
The total amount was added while gradually supplying it at a constant rate with a microtube pump while controlling. The pH value was controlled by adjusting ammonia water and a pH controller. As a result of the reaction, Ca / P supply molar ratio: 10
0/60; 1.67, the obtained crystal particles were analyzed, and a certain relationship was established between the starting mixture and the chemical composition of the obtained carbonate apatite. It was found that all of them reacted in a stoichiometric relationship, and as a result, carbonate apatite in the composition range represented by the general formula shown in (0017) was produced and recovered. The obtained carbonate apatite crystal grains are separated, washed with water, and dried to be used as a raw material for the carbonate apatite-collagen complex targeted in the present invention. It should be noted that the example disclosed here is merely an embodiment, and the present invention is not limited to this. That is, regarding the composition of carbonate apatite, as shown in the general formula shown above, the values of x, y, and z each have a value in a predetermined range. Is possible. During the reaction and when adjusting the pH value at the end point,
The pH is set to 7 or higher, that is, the alkali side. The reaction temperature may be in the range of 40 ° C. to 80 ° C., but it is particularly preferable to keep the temperature at 60 ° C. as constant as possible to obtain uniform crystals.

【００２６】〔コラーゲン溶液の調整及び炭酸アパタイ
ト・コラーゲン含水複合ゲルの製造〕；牛皮由来の凍結
真空乾燥アテロコラーゲン〔（株）ニッピ、日本〕を１
０-3Ｎ塩酸溶液で溶解して、あるいは、市販されている
コラーゲン溶液〔ＣＥＬＬＧＥＮ（株）高研、日本〕を
使用して０．５ｗｔ％コラーゲン溶液を準備した。この
コラーゲン溶液に０．０５Ｎ ＮａＯＨ溶液を滴下し、
全量が中和した時点で、直ちに前記炭酸アパタイトを混
合し、更にＮａＯＨ溶液を滴下してコラーゲンをゲル化
し、その結果、スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラ
ーゲン複合体の前駆体である炭酸アパタイト・コラーゲ
ン含水複合ゲルを得た。このゲル化反応は、酸性コラー
ゲン溶液をアルカリ性することによって生じ、アパタイ
トの添加の有無に関わらない。すなわち、コラーゲン自
体の分子構造上の変化に基ずく現象である。複合体の製
造に際して準備するコラーゲン溶液の濃度は、０．１〜
２．０ｗｔ％が好ましい。コラーゲン溶液の濃度の違い
によって、ゲル化後によって得られる含水複合ゲルの状
態は、粘性及び含水率が異なる。すなわち、この濃度の
違いによって、含水率を自在に制御することが出来る。
含水率を自在に制御することよって、すなわち、含水率
を高くすることによって、気孔率の高い複合体を得るこ
とが出来、逆に含水率の低い含水複合ゲルからは、気孔
率の低いものを得ることが出来、これによって、目的と
する状態の気孔率、多孔質とするための制御が行われる
ものである。以上述べたとおり、コラーゲン溶液の濃度
を調整することは、極めて重要であるが、前示実施例に
おいて０．１〜２．０wt％としたのは、０．１ｗｔ％以
下では、バインダーとしての機能が発揮することが出来
ず、目的とする複合体の形状並びに強度が弱すぎ、使用
上支障来すことからこれを下限値としたものである。
２．０ｗｔ％を超えると、ゲル化したときの粘性が強く
なり、炭酸アパタイト粒子を目的とする嵩高な多孔質体
を形成するのに適した分量を、均一に分散混入する際の
混合操作や、その後の多孔質化するための脱水操作も困
難となり、これらを勘案して上限値とした。[Preparation of collagen solution and production of carbonated apatite / collagen-containing composite gel]; Freeze-vacuum dried atelocollagen derived from cowhide [Nippi Co., Ltd., Japan]
A 0.5 wt% collagen solution was prepared by dissolving with a 0 −3 N hydrochloric acid solution or using a commercially available collagen solution [CELLGEN Co., Ltd., Koken, Japan]. 0.05N NaOH solution was added dropwise to this collagen solution,
When the total amount is neutralized, the carbonate apatite is immediately mixed, and then a NaOH solution is added dropwise to gel the collagen. As a result, carbonate apatite-collagen which is a precursor of the sponge-like porous carbonate-apatite-collagen complex A hydrous composite gel was obtained. This gelation reaction is caused by making the acidic collagen solution alkaline, regardless of the presence or absence of addition of apatite. That is, it is a phenomenon based on changes in the molecular structure of collagen itself. The concentration of the collagen solution prepared when manufacturing the complex is 0.1 to
2.0 wt% is preferable. Depending on the difference in the concentration of the collagen solution, the state of the water-containing composite gel obtained after gelation has different viscosity and water content. That is, the water content can be freely controlled by the difference in the concentration.
By freely controlling the water content, that is, by increasing the water content, it is possible to obtain a composite with a high porosity, and conversely, from a water-containing composite gel with a low water content, those with a low porosity are selected. It can be obtained, and the porosity of the target state and the control for making it porous are performed by this. As described above, it is extremely important to adjust the concentration of the collagen solution, but the reason why 0.1 to 2.0 wt% in the above-mentioned examples is that the function as the binder is 0.1 wt% or less. Cannot be exhibited, and the shape and strength of the target composite are too weak, which causes trouble in use, so this is the lower limit.
When it exceeds 2.0 wt%, the viscosity when gelled becomes strong, and a mixing operation for uniformly dispersing and mixing a quantity suitable for forming a bulky porous body for carbonate apatite particles, However, the subsequent dehydration operation for making it porous becomes difficult, and the upper limit value was set in consideration of these.

【００２７】〔複合体スポンジ作製〕；本工程は、上記
プロセスによって得られた含水複合ゲルから水を特定の
除去手段によって分離除去する工程であり、本工程によ
って水分が抜け、これによって多孔質が形成される。す
なわち、目的とする高気孔率を有するスポンジ状多孔質
複合体が実現し、得られるものである。なお、その際、
ゲル化反応を所定形状の型内で行い、これによって、一
定の形状を有する含水複合ゲルを得、次いで水分を分離
除去することによって所定形状に加工されたスポンジ状
多孔質複合体を得ることもその態様の一つである。勿
論、後から任意に切断、接着等により、適宜形状に加工
しうることは当然のことであり、この加工性に優れた点
も本発明の特徴の一つである。この複合体スポンジ作成
工程における水分の分離除去操作は、まず、前段の工程
で得られた含水複合ゲルを遠心分離器にかけて、遊離し
た相当量の水分を予備的に水分を除去し、次いで取り除
き得なかった水分は、該ゲルをそのまま−８０℃で又は
液体窒素によって２時間凍結し、その後凍結真空乾燥処
理し、凍結された水分を昇華分離することによって、取
り除くものである。この水分分離操作を施すことによっ
て多孔質となり、指で押すと弾力性のある高気孔率をも
ったスポンジ状多孔質複合体を得ることが出来る。[Preparation of composite sponge]: This step is a step of separating and removing water from the hydrous composite gel obtained by the above-mentioned process by a specific removing means. It is formed. That is, the target sponge-like porous composite having a high porosity is realized and obtained. At that time,
It is also possible to perform a gelation reaction in a mold of a predetermined shape, thereby obtaining a hydrous composite gel having a constant shape, and then obtaining a sponge-like porous composite processed into a predetermined shape by separating and removing water. This is one of the modes. As a matter of course, it is a matter of course that it can be processed into an appropriate shape later by arbitrarily cutting, adhering or the like, and this excellent workability is also one of the features of the present invention. The water separation and removal operation in this composite sponge making step is performed by first subjecting the water-containing composite gel obtained in the previous step to a centrifuge to preliminarily remove water from a considerable amount of released water, and then remove it. The remaining water is removed by freezing the gel as it is at −80 ° C. or in liquid nitrogen for 2 hours, then subjecting it to freeze-vacuum drying treatment and sublimation separation of the frozen water. By performing this water separation operation, it becomes porous, and when pressed with a finger, a sponge-like porous composite having elasticity and high porosity can be obtained.

【００２８】〔不溶化処理〕次に、上記工程によって得
られたスポンジ状多孔質複合体は、そのままでは生体組
織内において、溶解膨潤し、その形態が次第に失われ、
目的とする形態を維持することが出来なくなるところま
でに至り、不都合を来すことがある。特に、本発明のよ
うに高気孔率をもったスポンジ状多孔質複合体の場合、
中実のものに比し表面積が大であり、溶解性が進みやす
い状態であることから、これを防止するため、不溶化処
理をすることが望ましい。不溶化処理手段としては、紫
外光照射や化学的処理による手段とがあるが、何れの手
段によっても、作用効果はさほど変わらない。 （不溶化処理の実施例）前示工程によって得られたアパ
タイト・コラーゲン複合体を滅菌箱中、ＵＶランプ（１
０Ｗ、波長２５３．７ｎｍの紫外光）下１０ｃｍの所に
セットし、表裏それぞれに２時間ずつＵＶ照射した。こ
の試料を、動物実験に基づいてＵＶ照射しないものと比
較した結果、ＵＶ照射しなかった試料（図５）は、容易
に膨潤剥離するが、ＵＶ照射した試料（図６）では一定
の形状を保ち、骨と良好な接合を示した。なお、上記Ｕ
Ｖ照射以外の不溶化手段としては、グルタールアルデヒ
ド０．１〜５ｗｔ％を用いた化学処理ガンマ線を用いた
処理も用いられる。これらの手段による不溶化は、ＵＶ
照射による場合、タンパク質の隣接するアミノ基分子間
に−ＣＮ＝Ｎ−架橋が形成されることにより、また、グ
ルタールアルデヒドによる場合は、−Ｎ−ＣＨ2−Ｎ−
橋架け結合が形成されることによるものと考えられてい
る。[Insolubilization Treatment] Next, the sponge-like porous composite obtained in the above step is dissolved and swelled in the living tissue as it is, and its form is gradually lost.
It may reach the point where the desired shape cannot be maintained, resulting in inconvenience. In particular, in the case of a sponge-like porous composite having a high porosity as in the present invention,
Since the surface area is larger than that of a solid material and the solubility is likely to proceed, insolubilization treatment is desirable to prevent this. As the insolubilization treatment means, there are means by ultraviolet light irradiation or chemical treatment, but the effect is not so different by any means. (Example of insolubilization treatment) The apatite-collagen complex obtained by the above-mentioned step was placed in a sterilized box under a UV lamp (1
It was set at a position of 10 cm under 0 W and ultraviolet light having a wavelength of 253.7 nm), and UV irradiation was performed on each of the front and back sides for 2 hours. As a result of comparing this sample with a sample not UV-irradiated on the basis of animal experiments, the sample not UV-irradiated (FIG. 5) easily swells and peels, but the sample UV-irradiated (FIG. 6) shows a constant shape. Kept and showed a good bond with the bone. The above U
As the insolubilizing means other than the V irradiation, a treatment using a chemical treatment gamma ray using 0.1 to 5 wt% of glutaraldehyde is also used. Insolubilization by these means is UV
If by irradiation, by -CN = N-crosslinking is formed between the adjacent amino group molecules of protein, also, if by glutaraldehyde, -N-CH 2-N-
It is believed that this is due to the formation of bridge bonds.

【００２９】すなわち、以上述べたとおり本発明は、コ
ラーゲン濃度の違い等により、異なる粘性、異なる含水
率の複合ゲルを得、これにより目的に応じて、適当な気
孔率と孔径を有するスポンジを作製する点にある。本発
明では、ゲルの水分を自在に変えることが出来るため、
これを制御することによって気孔率と孔径を自在に調整
することが出来、これによって気孔率の極めて高いスポ
ンジ状複合体を得ることが出来る。なお、孔径について
は、詳しくは言及していなかったが、一般に細胞の浸潤
性は孔径に依存し、細胞が容易に進入できる孔径は２０
０〜３００ミクロンといわれている。すなわち、この値
が一つの参考指標となるが、最適の範囲については、今
後の研究に待つところ大である。また、本発明は、スポ
ンジ状であるため、成形加工が容易であることもその特
徴の一つとして挙げられる。That is, as described above, according to the present invention, composite gels having different viscosities and different water contents due to differences in collagen concentration and the like are obtained, and thus, a sponge having an appropriate porosity and pore diameter is prepared according to the purpose. There is a point to do. In the present invention, since the water content of the gel can be changed freely,
By controlling this, the porosity and the pore diameter can be adjusted freely, and by doing so, a sponge-like composite having an extremely high porosity can be obtained. Although the pore size was not mentioned in detail, in general, the invasiveness of cells depends on the pore size, and the pore size at which cells can easily enter is 20.
It is said to be 0 to 300 microns. In other words, this value serves as a reference index, but the optimum range is much to wait for future research. Further, since the present invention is sponge-like, one of its characteristics is that the molding process is easy.

【００３０】なお、生体アパタイトは、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ、Ｆ、Ｃｌ等の微量元素の微量元素を有しており、本
発明でもこれに近づけることは可能であり、そのため炭
酸アパタイトを製造する際に微量元素を添加すること
は、発明の実施の態様として含むものである。Biological apatite includes Mg, Fe and Z.
It has trace elements such as n, F, and Cl, and can be brought close to this in the present invention as well. Therefore, adding trace elements during the production of carbonate apatite does not affect the practice of the invention. It is included as an aspect.

【００３１】以上によって得られた本発明の高気孔率且
つスポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体
を電子顕微鏡写真によって観察すると、この複合体は、
コラーゲンの疎らな繊維状組織の中に、アパタイト粒子
が所々に房状に点在した構造を示しており、複合体全容
積の大部分を空洞・空隙が占めており、極めて疎なスポ
ンジ状を呈していることが観察された（図１）。一方、
従来のアパタイト・コラーゲン複合体（図２）は、アパ
タイト粒子が図１の試料に比し、密に充填されており、
両者の組織、構造の違いは歴然としている。When the high porosity and sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite of the present invention obtained as described above is observed by an electron micrograph, this composite shows that
It shows a structure in which apatite particles are scattered in tufts in some places in the sparse fibrous structure of collagen, and the cavities / voids occupy most of the total volume of the complex, resulting in a very sparse sponge-like structure. It was observed that they were present (Fig. 1). on the other hand,
In the conventional apatite-collagen complex (Fig. 2), the apatite particles are densely packed as compared with the sample in Fig. 1,
The difference in organization and structure between the two is obvious.

【００３２】[0032]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、生体の
骨と化学組成、結晶構造とも極めて近似した炭酸アパタ
イトを使用し、これをコラーゲンによって複合したもの
であるので生体組織と親和性のよい複合体を得ることが
出来たことに加え、複合体の構造をスポンジ状多孔質、
あるいは超多孔質としたことにより生理活性物質や幹細
胞を確実に効果的に一定期間保持し、細胞浸潤性に優
れ、代謝性のある複合体を提供するものであり、その意
義は、極めて大きい。INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, carbonate apatite, which has a very similar chemical composition and crystal structure to the bone of the living body, is used, and this is compounded by collagen, so that it has compatibility with living tissue. In addition to being able to obtain a good composite, the structure of the composite has a sponge-like porous structure,
Alternatively, by making it ultra-porous, it is possible to reliably and effectively retain physiologically active substances and stem cells for a certain period of time, to provide a complex having excellent cell infiltration and metabolism, and its significance is extremely great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明のスポンジ状超多孔質炭酸アパタイト・
コラーゲン複合体の構造を示す電子顕微鏡写真FIG. 1 is a sponge-like superporous carbonate apatite of the present invention.
Electron micrograph showing the structure of collagen complex

【図２】従来のアパタイト・コラーゲン複合体の構造を
示す電子顕微鏡写真FIG. 2 is an electron micrograph showing the structure of a conventional apatite-collagen complex.

【図３】合成炭酸アパタイトのＸ線回折図FIG. 3 X-ray diffraction pattern of synthetic carbonate apatite

【図４】人体の骨のＸ線回折図FIG. 4 X-ray diffraction pattern of human bone

【図５】ＵＶ照射しなかった試料による骨組織を示す電
子顕微鏡写真FIG. 5 is an electron micrograph showing bone tissue of a sample that has not been UV-irradiated.

【図６】ＵＶ照射した試料による骨組織を示す電子顕微
鏡写真FIG. 6 is an electron micrograph showing bone tissue of a UV-irradiated sample.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】炭酸アパタイトとコラーゲンとからなる生
体硬組織代替用複合体であって、該複合体の組織構造が
多孔質スポンジ状を呈していることを特徴とする生体硬
組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲ
ン複合体。1. A biohard tissue substitute composite comprising carbonate apatite and collagen, wherein the composite has a porous sponge-like tissue structure. Porous carbonate apatite-collagen complex. 【請求項２】前記複合体が、気孔率５〜９０vol％を有
していることを特徴とする請求項１に記載の生体硬組織
代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複
合体。2. The sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite material for substituting biological hard tissue according to claim 1, wherein the composite material has a porosity of 5 to 90 vol%. 【請求項３】前記複合体が、気孔率５０〜９０vol％を
有していることを特徴とする請求項２に記載の生体硬組
織代替用スポンジ状超多孔質炭酸アパタイト・コラーゲ
ン複合体。3. The sponge-like superporous carbonate apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement according to claim 2, wherein the composite has a porosity of 50 to 90 vol%. 【請求項４】前記複合体が、炭酸アパタイト９５ｗｔ％
以下含有し、気孔率５〜９０vol％を有していることを
特徴とする請求項１に記載の生体硬組織代替用スポンジ
状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体。4. The composite is 95 wt% carbonate apatite.
The sponge-like porous carbonate-apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement according to claim 1, characterized in that it contains the following and has a porosity of 5 to 90 vol%. 【請求項５】前記炭酸アパタイトが、生体アパタイトが
含有していると同様の微量成分を含んでいることを特徴
とする請求項１記載の生体硬組織代替用スポンジ状多孔
質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体。5. The sponge-like porous carbonate apatite-collagen composite for biomedical tissue replacement according to claim 1, wherein the carbonate apatite contains a trace amount of components similar to those contained in the biological apatite. body. 【請求項６】前記微量成分が、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｆ、
Ｃｌである請求項５記載の生体硬組織代替用スポンジ状
多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体。6. The trace elements are Mg, Fe, Zn, F,
The sponge-like porous carbonate-apatite-collagen composite for substituting biological hard tissue according to claim 5, which is Cl. 【請求項７】コラーゲンを酸に溶解して酸性コラーゲン
溶液を調製し、アルカリを添加することによってゲル化
し、次いで炭酸アパタイト粒子を混合し、炭酸アパタイ
トとコラーゲンよりなる含水複合ゲルを得、得られた含
水複合ゲルを遠心分離器にかけて水分を適宜除去し、凍
結し、凍結真空乾燥処理することによりスポンジ状多孔
質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体を得ることを特徴
とする生体硬組織代替用スポンジ状多孔質炭酸アパタイ
ト・コラーゲン複合体の製造方法。7. An acidic collagen solution is prepared by dissolving collagen in an acid, gelled by adding alkali, and then carbonate apatite particles are mixed to obtain a hydrous composite gel comprising carbonate apatite and collagen. A sponge-like porous sponge-like porous material for replacing biological hard tissue, characterized in that a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex is obtained by removing water from a water-containing composite gel by centrifuging, freezing, and freeze-drying. For producing a high-quality carbonate apatite-collagen complex. 【請求項８】コラーゲンを酸に溶解して酸性コラーゲン
溶液を調製し、アルカリを添加することによってゲル化
し、次いで炭酸アパタイト粒子を混合し、炭酸アパタイ
トとコラーゲンよりなる含水複合ゲルを得、得られた含
水複合ゲルを遠心分離器にかけて水分を適宜除去し、凍
結し、凍結真空乾燥処理することによりスポンジ状多孔
質炭酸アパタイト・コラーゲンを得、次いで不溶化処理
することを特徴とする生体硬組織代替用スポンジ状多孔
質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体の製造方法。8. An acidic collagen solution is prepared by dissolving collagen in an acid, gelled by adding an alkali, and then carbonate apatite particles are mixed to obtain a hydrous composite gel consisting of carbonate apatite and collagen. The water-containing composite gel is subjected to a centrifuge to remove water appropriately, frozen, and freeze-vacuum dried to obtain sponge-like porous carbonate apatite / collagen, which is then insolubilized. A method for producing a sponge-like porous carbonate apatite-collagen complex. 【請求項９】前記不溶化処理がＵＶ光照射によることを
特徴とする請求項８記載の生体硬組織代替用スポンジ状
多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体の製造方法。9. The method for producing a sponge-like porous carbonate-apatite-collagen complex for biomedical tissue replacement according to claim 8, wherein the insolubilization treatment is performed by UV light irradiation. 【請求項１０】前記不溶化処理が化学的処理によること
を特徴とする請求項８記載の生体硬組織代替用スポンジ
状多孔質炭酸アパタイト・コラーゲン複合体の製造方
法。10. The method for producing a sponge-like porous carbonate-apatite-collagen complex for biomedical tissue replacement according to claim 8, wherein the insolubilization treatment is a chemical treatment.
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