JP2003275293A

JP2003275293A - イオン結合性生体組織接着剤

Info

Publication number: JP2003275293A
Application number: JP2002088214A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Nakayama; 泰秀中山; Susumu Yamada; 進山田; Shuichi Araki; 修一荒木
Original assignee: Japan National Cardiovascular Center; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Japan National Cardiovascular Center; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】原材料が安価かつ毒性を示さず、硬化物が生
体軟組織と同程度の柔軟性を持ち、創傷治癒後は硬化物
が生体内で速やかに分解し、硬化物の分解物が毒性を示
さない生体組織接着剤を提供する。【解決手段】ゼラチンを４０重量パーセント溶解させ
た生理食塩水と、分子量約１００００のポリエチレンイ
ミンを１重量パーセント溶解させた生理食塩水とを、独
立した２本のシリンジに別々にいれ、両液の混合比が１
０：１になるように混合しながら、ラット肝臓表面に形
成した円形の堀削傷に塗布した。１分間放置したとこ
ろ、堀削傷からの出血が停止し、生理食塩水による洗浄
を行っても剥離しなかった。また、塗布後の拒絶反応や
組織の壊死は認められなかった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、損傷した生体組織
の癒合および止血等を目的として行なわれる生体組織の
接合に使用される外科手術用の生体組織接着剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】外科手術における皮膚や臓器等の生体組
織の接合は、損傷した生体組織が元の形態に戻り、創部
が自己の組織再生修復機能によって治癒するまでの１週
間から２週間ほどの期間、生体に内在する拍動圧や収縮
力、あるいは外力に耐え接合力を維持することが必要で
ある。

【０００３】従来より、損傷した生体組織の接合には縫
合針と縫合糸による縫合や吻合が一般に用いられてき
た。しかし、縫合針と縫合糸による縫合や吻合は、損傷
部位によっては実施が困難な場合があるのみでなく、縫
合糸の締め付けによる周辺組織の血流障害、壊死、縫合
糸穴からの出血などの問題が生じることがある。さら
に、微小血管の吻合や神経の縫合等は施術者の高度に熟
練した手技が必要であり、施術に長時間を要するという
問題もある。

【０００４】そこで、縫合針と縫合糸による縫合や吻合
に代わる、より確実で短時間で実施できる生体組織接合
方法として接着剤を使う方法が古くから開発されてきて
いる。すなわち、（１）液状のシアノアクリレートモノマーが水分により
短時間のうちに重合し、硬化することを利用しているシ
アノアクリレート系接着剤（２）フィブリノーゲンの働きによって不溶性のフィブ
リン塊を形成するという生体内血液凝固の機構を利用し
たフィブリン糊（３）ゼラチンとレゾシノールとをホルマリンで架橋す
ることを利用しているゼラチン系接着剤が実用化されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の生体組織接着剤
のうち、最も広く用いられているシアノアクリレート系
接着剤は、速硬性に優れており、組織との接着力が高い
という優れた特徴がある。その反面、硬化物は柔軟性に
欠け、生体軟組織と比べ極めて硬いために、生体組織の
収縮などの応力により接合不全になりやすく、また創傷
治癒を妨げる場合がある。また、生体内での分解が半年
から１年と遅いために被包化されて異物となりやすい。
さらに、分解時に毒性の強いホルムアルデヒドを生成す
るものもあるなどの問題もある。

【０００６】フィブリン糊は生体組織への接着力が不十
分で、組織の動きに追従できず組織から剥離しやすい。
また、ヒト由来の血液製剤であるために肝炎やエイズな
どの感染が懸念される。さらに、他の接着剤に比べて高
価であり、大量には使用しにくいという問題点がある。

【０００７】ゼラチン系接着剤は、高い生体組織接着性
を示すが、ゼラチンの架橋剤であるホルマリンが生体内
のタンパク質とも架橋反応を起こし毒性を示すことが指
摘されている。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、原材料が安価かつ毒性を示さず、硬化
物が生体軟組織と同程度の柔軟性を持ち、創傷治癒後は
硬化物が生体内で速やかに分解し、硬化物の分解物が毒
性を示さない生体組織接着剤を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる生体組織
接合接着剤は、タンパク質や多糖類をベースとした高分
子化合物を溶解させた水溶液に、カチオン性化合物を添
加することにより、前記高分子化合物をゲル状に硬化さ
せて接着剤として利用するものである。すなわち、カチ
オン性化合物に含まれるカチオン性基と、タンパク質や
多糖類をベースとした高分子化合物に含まれるアニオン
性基との間の結合力によって、ひとつのカチオン性化合
物の分子のまわりに、タンパク質や多糖類をベースとし
た高分子化合物の分子が結合し、全体が一体化しゲル状
に硬化することを利用している。

【００１０】

【発明の実施の形態】＜生体組織接着剤の組成および調
製方法＞本発明にかかるタンパク質とは、コラーゲン、
アルブミン、フィブロネクチン、コラーゲンの変性体で
あるゼラチン等であり、人工的に合成した合成ポリペプ
チドであっても良い。好ましくは、ゼラチンである。

【００１１】また、本発明にかかる多糖類とは、ヘパリ
ン、キチン、ペクチン、アガロース、グリコサミノグリ
カン、セルロース、デンプン等であり、人工的に合成さ
れた多糖類であっても良い。好ましくは、ヘパリンであ
る。

【００１２】また、本発明にかかるカチオン性化合物
は、好ましくは分子内に２個以上のカチオン性基を有し
ていれば低分子量体から高分子量体までどのようなもの
であっても良いが、好ましくはＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
アルキル基を側鎖に有する有機化合物またはポリエチレ
ンイミンであり、さらに好ましくは平均分子量が１００
００〜１０００００のポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプ
ロピルアクリルアミド）、平均分子量が１００００〜１
０００００のポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアク
リルアミド）あるいは分子量約１万のポリエチレンイミ
ンである。

【００１３】また、本発明にかかる水溶液は、生体組織
に適合するものであれば種類を問わないが、実質的に生
理的塩類溶液または平衡塩類溶液であることが望まし
い。ここで、生理的塩類溶液とは、生理食塩水、リンゲ
ル液、ロック液等であり、平衡塩類溶液とは、リン酸緩
衝溶液、タイロート液、ハンクス液、アール液、ヘペス
液等である。より好ましくは、生理食塩水である。

【００１４】次に、本発明にかかる生体組織接着剤の調
製方法を説明する。

【００１５】まず、ゼラチンの含有量が、溶解させた水
溶液の総重量の１０、２０、３０、４０、５０、６０重
量パーセントとなるように、生理食塩水とゼラチンとを
秤量および混合し、４０℃で約１分間攪拌した（以下、
Ａ液と略記する）。ゼラチン含有量が５０重量パーセン
ト以下の場合は、ゼラチンが完全に溶解したが、ゼラチ
ン含有量が６０重量パーセントの場合のみ、ゼラチンが
完全に溶解しなかった。

【００１６】さらに、ポリエチレンイミンの含有量が、
溶解させた水溶液の総重量の１重量パーセントとなるよ
うに、生理食塩水とポリエチレンイミンとを秤量および
混合し、４０℃で約１分間攪拌した（以下、Ｂ液と略記
する）。

【００１７】続いて、ゼラチン濃度が１０、２０、３
０、４０、５０重量パーセントのＡ液と、Ｂ液と、を重
量比が１０：１の割合になるように秤量および混合し
て、４０℃で約１分間攪拌した。ゼラチン濃度が２０重
量パーセント以上ではゼラチンがゲル状に硬化したが、
ゼラチン濃度が１０重量パーセントの場合はゼラチンの
硬化が不十分で混合液は粘度が低く顕著な流動性を有し
ていた。

【００１８】また、ゼラチン濃度が４０重量パーセント
のＡ液と、Ｂ液と、を重量比で１０：０．０５、１０：
０．１、１０：１、１０：２、１０：４の割合となるよ
うに秤量および混合して、４０℃で約１分間攪拌した。
混合割合が１０：０．１〜１０：２の範囲ではゼラチン
がゲル状に硬化したが、混合割合が１０：０．０５の場
合はゼラチンの硬化が不十分で混合液は顕著な流動性を
有しており、混合割合が１０：４の場合は硬化物の柔軟
性が顕著に低下した。

【００１９】ゼラチンの硬化が不十分で粘度が低く顕著
な流動性を有している場合、実際に生体組織接着剤とし
て適用した場合、接着力が不足し、目的の組織以外の場
所にも生体組織接着剤が流れる場合もあるので、生体組
織接着剤としての使用が困難である場合もある。また、
硬化物の柔軟性が低下した場合、生体内の拍動や収縮力
で硬化物が剥離する場合もあるのでやはり使用が困難で
ある場合もある。

【００２０】また、ゼラチンが完全に溶解していない場
合も、残存したゼラチンが接着剤塗布器具内でつまりを
起こす場合もあるため望ましくない。

【００２１】したがって、ゼラチンの含有量は２０重量
パーセント以上５０重量パーセント以下が望ましい。ま
た、Ａ液とＢ液との混合割合は１０：０．１〜１０：２
すなわち、ゼラチンに対してポリエチレンイミンが０．
０２５重量パーセント以上０．５重量パーセント以下で
あることが望ましい。

【００２２】なお、硬化剤をポリエチレンイミンから、
平均分子量が１００００〜１０００００の４級化ポリ
（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド）、
平均分子量が１００００〜１０００００の４級化（Ｎ，
Ｎ−ポリジメチルアミノエチルメタクリレート）、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノアルキル基を導入したアルブミンに
変更した場合も同様の結果が得られた。

【００２３】なお、上記では高分子化合物がゼラチンの
場合を開示したが、高分子化合物はこれに限られるもの
ではなく、他のタンパク質や多糖類やこれらの誘導体で
あっても良い。

【００２４】本発明にかかる生体組織接着剤の主成分で
あるタンパク質や多糖類は、生体由来の高分子であり、
臨床的にも広く使用されている。したがって、安全性に
問題がなく、生体内分解性が良好であるという優れた特
徴を持つ。なお、硬化剤として用いられているポリエチ
レンイミン、４級化ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロ
ピルアクリルアミド）、４級化ポリ（Ｎ，Ｎ−ポリジメ
チルアミノエチルメタクリレート）は生体由来ではない
が、使用量は極微量であり安全性上大きな問題は生じな
い。また、硬化剤として、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアル
キル基を導入したアルブミンを用いれば完全に生体由来
高分子だけで生体組織接着剤を構成することができる。

【００２５】＜第１の実施形態ラット肝臓の出血の止
血＞体重３００ｇのウイスター系ラットを３０ｍｇ／ｋ
ｇのペントバルビタールナトリウム麻酔下に開腹し、血
液凝固抑制剤としてラット尾静脈よりヘパリンを投与し
た。その後、肝臓を露出させ、トレパンを用いて肝臓表
面に円形の堀削傷を形成し出血させた。上記で説明した
生体組織接着剤のＡ液（ゼラチン含有量４０重量パーセ
ント）とＢ液とを、独立した２本のシリンジに別々にい
れ、Ａ液とＢ液との混合比が１０：１になるように混合
しながら、堀削傷の出血部位に数１０マイクロリットル
の混合液を塗布し、約１分間放置した。その結果、堀削
傷の出血部位からの出血がほぼ停止した。図１に止血直
後の肝臓断面写真を示す。肝臓組織１から出血した血液
２が硬化した生体組織接着剤３によって止血されている
ことがわかる。硬化した接着剤膜の上を生理食塩水で洗
浄したが接着剤膜の剥離は起こらなかった。塗布後の拒
絶反応や組織の壊死は認められなかった。

【００２６】＜第２の実施形態ラット人工血管縫合部
からの出血の止血＞第１の実施形態と同様にウイスター
系ラットを開腹し、腹部大動脈を露出させた。腹部大動
脈の約２ｃｍ離れた２箇所をクランプで止血した後、切
断した。切断部に略同一径の人工血管を挿入し、ポリプ
ロピレン製縫合糸で数ｍｍ間隔で結節縫合した。第１の
実施形態と同様の方法で、縫合穴部分に数１０マイクロ
リットルのＡ液とＢ液との混合液を塗布し、約１分間放
置した。その後、クランプによる止血を解除し、血流を
再開した。

【００２７】その結果、縫合穴部分からの血液の漏出は
観察されなかった。また、硬化した接着剤膜は柔軟であ
り、剥離することなく血管の拍動に追随していた。ま
た、塗布後の拒絶反応や組織の壊死は認められなかっ
た。

【００２８】

【発明の効果】請求項１ないし請求項９の発明によれ
ば、生体由来の高分子化合物をゲル状に硬化させること
により、硬化物が柔軟で、安全性が高く、生体内分解性
が良好な生体組織接着剤を得ることができる。

【００２９】特に、請求項２または８の発明によれば、
硬化物の柔軟性が特に良好で、かつ流動性が適度とな
り、広範囲の用途に使用可能な生体組織接着剤を得るこ
とができる。

【００３０】また、請求項８の発明によれば、硬化剤も
生体由来の高分子化合物となるので、安全性がより向上
する。

【００３１】また、請求項９の発明によれば、水溶液が
生理的塩類溶液または平衡塩類溶液を含むので生体への
適合性がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】肝臓の堀削傷から出血する血液が硬化した生体
組織接着剤によって止血されていることを示す顕微鏡観
察像の図である。

【符号の説明】

１肝臓組織２血液３硬化した生体組織接着剤膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田進京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内 (72)発明者荒木修一京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 4C081 AC04 BA16 BB07 CA102 CA152 CD111 CD151 DA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外科手術用の生体組織接着剤であって、タンパク質、前記タンパク質の誘導体、多糖類および前
記多糖類の誘導体よりなる群より選ばれた１種類以上の
高分子化合物を溶解させた水溶液と、前記高分子化合物を溶解させた前記混合水溶液に硬化剤
として添加される、カチオン性基を分子内に有するカチ
オン性化合物または前記カチオン性化合物を溶解させた
水溶液と、を混合することによってゲル状に硬化させることを特徴
とする生体組織接着剤。
【請求項２】請求項１に記載の生体組織接着剤であっ
て、前記高分子化合物がゼラチンを含むことを特徴とする生
体組織接着剤。
【請求項３】請求項２に記載の生体組織接着剤であっ
て、前記ゼラチンの含有量が、前記ゼラチンを溶解させた水
溶液の総重量の２０重量パーセント以上５０重量パーセ
ント以下であることを特徴する生体組織接着剤。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の生体組織接着剤であって、前記カチオン性化合物がポリエチレンイミンを含むこと
を特徴とする生体組織接着剤。
【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の生体組織接着剤であって、前記カチオン性基がＮ，Ｎ−ジメチルアミノアルキル基
であることを特徴とする生体組織接着剤。
【請求項６】請求項５に記載の生体組織接着剤であっ
て、前記カチオン性化合物が、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノプロピルアクリルアミド）およびポリ（Ｎ，Ｎ−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート）よりなる群より選ば
れた１種類以上の化合物であることを特徴とする生体組
織接着剤。
【請求項７】請求項５に記載の生体組織接着剤であっ
て、前記カチオン性化合物が、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノアル
キル基を導入したタンパク質を含むことを特徴とする生
体組織接着剤。
【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の生体組織接着剤であって、前記高分子化合物に対する前記カチオン性化合物の総添
加量が、前記高分子化合物の総重量の０．０２５重量パ
ーセント以上０．５重量パーセント以下であることを特
徴とする生体組織接着剤。
【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の生体組織接着剤であって、前記水溶液が実質的に生理的塩類溶液または平衡塩類溶
液であることを特徴とする生体組織接着剤。