JP2004073290A - 関節軟骨の再生方法およびその再生用部材 - Google Patents

Abstract

【課題】自然に近い環境下で、隣接する周囲の既存の関節軟骨と良好な状態で一体化され、連続した状態で、元の厚さを有する関節軟骨を早期に再生させることができる関節軟骨の再生方法、および、その再生を可能とする関節軟骨の再生用部材を提供する。
【解決手段】撹拌起泡により気孔が形成されたハイドロキシアパタイトからなる多孔質体からなる関節軟骨の再生用部材を、関節面の関節軟骨層の下面よりも深い位置に埋入させて、関節軟骨を再生させる。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、関節軟骨の再生方法およびその再生用部材に関し、より詳細には、関節部特有の軟骨を再生するための方法、および、その再生に好適に用いることができる再生用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
関節は、骨と骨とが可動結合している連結部であり、この連結部におけるお互いの骨端の表面（関節面）は、関節軟骨により覆われている。そして、お互いの骨端の骨膜は、一体となって連結部を包むように関節包を形成している。この関節包に覆われた骨と骨との間には、関節腔と呼ばれる空間が形成されており、その内部は、関節液により満たされている。
【０００３】
前記関節面に形成されている軟骨は、通常、人間の膝関節においては厚さが約２ｍｍであり、外傷や疾病等により、１〜４ｍｍ^２程度損傷した場合には、自然治癒により再生の可能性があるが、２０ｍｍ^２も損傷した場合には、自力での再生は困難であり、また、一般に、大きな苦痛を伴う。
さらに、腫瘍、壊死等の種々の原因により、関節軟骨を完全に失ったような場合には、関節機能を復元するため、例えば、人工関節を当該箇所に埋め込む等の処置が施されている。
【０００４】
しかしながら、人工関節は、あくまでも関節機能に類似して人工的に構成されたものであり、生体にとっては異物であるため、生体適合性を維持するのは困難である。
また、人工関節は、生体内での厳しい環境下で、複雑な動作を要求されるため、２０年以上維持させることは困難であり、その素材として用いられている樹脂や金属等の劣化や磨耗粉等により、機能の低下や苦痛を引き起こす場合もあり、耐久性においても十分であるとは言えなかった。
【０００５】
したがって、人工関節治療に替わるものとして、関節軟骨自体を再生する技術が要望されている。
また、軟骨自体が形成されにくい軟骨形成不全の治療においても、関節軟骨を人工素材によらず、生体組織として再生する技術が要望されている。
【０００６】
軟骨を再生する技術については、いくつかの提案がされているが、これらはいずれも、通常の骨が形成される骨化の過程において前段階にある軟骨が、骨の隙間に点在する程度のものであった。
例えば、特開平７−８８１７４号公報には、アテロコラーゲンを用いた移植体により、骨膜性の連続した、骨・軟骨を含む仮骨様の骨性隆起が形成されたことが開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記移植体においては、仮骨様の骨性隆起とあるように、その軟骨量は十分であるとは言えず、関節として実用可能な連続性、厚さおよび量を有するものではなかった。
上記のように、関節軟骨は再生され難いものであり、従来は、関節軟骨として、膜状または層状に連続して軟骨が再生された例はなく、実用化を図るためには、このような軟骨を十分な量で連続して得ることができる技術の開発が求められていた。
【０００８】
また、最近の研究発表において、関節表面に穿孔し、骨誘導因子（ＢＭＰ：ｂｏｎｅ　ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｔｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ）が含まれたコラーゲンを所望の部位に配置することにより、関節軟骨が再生されることが発表された。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、再生された関節軟骨は、隣接する既存の関節軟骨と連続して形成されておらず、完全な再生とは言えないものであった。
また、コラーゲンは、ＢＳＥ（ｂｏｖｉｎｅ　ｓｐｏｎｇｉｆｏｒｍ　ｅｎｃｅｐｈａｌｏｐａｔｈｙ）、いわゆる狂牛病等の問題から、生体に適用することは敬遠される傾向もある。
【００１０】
したがって、生体への適用が認められる材料のみを用いて、再生部分と既存部分との境界がない、連続した状態で、完全な関節軟骨を再生することが望まれていた。
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、自然に近い環境下で、隣接する周囲の既存の関節軟骨と良好な状態で一体化され、連続した状態で、元の厚さを有する関節軟骨を早期に再生させることができる関節軟骨の再生方法、および、その再生を可能とする関節軟骨の再生用部材を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る関節軟骨の再生方法は、多孔質体を関節面の関節軟骨層の下面よりも深い位置に埋入させることを特徴とする。
ここで、本発明における再生とは、新たに形成することをも含む意味で用いられる。
上記方法によれば、多孔質体の内部に骨細胞が導入されて、該多孔質体の上面に軟骨下骨が形成され、さらにその上面に、隣接する周囲の既存の関節軟骨と同等の厚さで、関節軟骨を再生させることができる。
【００１３】
前記関節軟骨の再生方法においては、前記多孔質体の少なくとも一部が、骨内の間葉系細胞、間葉系幹細胞または骨髄細胞に接触するように、該多孔質体を埋入させることが好ましい。
前記間葉系細胞等に接触して多孔質体を埋入させることにより、関節軟骨の再生の促進を図ることができる。
【００１４】
また、前記多孔質体の上面（関節表面側の端面）が関節面に露出するように、該多孔質体を埋入させることが好ましい。
関節軟骨が、損傷した元の位置に元の厚さで復元されることを妨げないようにするため、上記のようにして、再生される関節軟骨が収まるスペースを確保しておくことが好ましい。
【００１５】
さらに、前記多孔質体を埋入させた後、該多孔質体の少なくとも一部を関節液と接触させることが好ましい。
前記多孔質体が関節液に接触することにより、関節軟骨の再生の促進が図られる。
【００１６】
また、本発明に係る関節軟骨の再生方法においては、関節包を切開して関節面を露出させた後、所望の部位に穿孔し、該穿孔内に、関節軟骨層の下面よりも深い位置に、前記多孔質体を埋入させ、その後、前記関節包を縫合することが好ましい。
上記のような処置を施し、元の運動可能な状態にもどしておくことにより、関節軟骨が早期に再生される。
【００１７】
前記穿孔は、その下端が骨髄近傍まで達するように形成されることが好ましい。
骨髄近傍の深さ位置まで穿孔することにより、多孔質体内に、十分な骨髄細胞を導入させることができる。
なお、成長軟骨層が存在する場合には、前記多孔質体を、その少なくとも一部が該成長軟骨層に達する深さ位置まで埋入させることにより、骨髄近傍まで達するように穿孔しなくても、関節軟骨の再生の促進が図られる傾向にある。
【００１８】
本発明において用いられる前記多孔質体は、気孔率が５０％以上９０％以下であり、全体として細胞が侵入および移動可能な連通孔を有しているものであることが好ましい。
上記のような気孔率および気孔形状を有する多孔質体によれば、関節軟骨の形成のために必要とされる間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等が、骨内部から侵入、定着しやすいため、関節軟骨を早期に再生することが可能となる。
【００１９】
また、前記多孔質体は、ハイドロキシアパタイトからなるものが好ましい。
ハイドロキシアパタイトは、骨の主組成成分であり、人体への適用も既に認められており、骨との同化性、癒着性、強度、早期回復等の観点から、好適な材質である。また、細胞の足場としても好適である。
【００２０】
さらに、前記多孔質体としては、撹拌起泡により気孔が形成されたものを好適に用いることができる。
撹拌起泡により気孔が形成された多孔質体は、気孔を区画する骨格壁部自体が緻密で、気孔がほぼ球状となり、高強度を得ることができ、また、毛管現象により、間葉系細胞等や血液等が浸透しやすい性状が得られる。また、単位体積当たりの表面積が大きく、侵入した細胞の足場としても好適な性状となりやすい。
【００２１】
また、本発明に係る関節軟骨の再生用部材は、気孔率が５０％以上９０％以下、平均気孔径が１００μｍ以上６００μｍ以下であり、各気孔が連通孔により３次元的に連通している多孔質体からなることを特徴とする。
このような性状の多孔質体は、上述したように、間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等の侵入、定着しやすさ、強度等の観点から、関節軟骨の再生用部材として好適に用いることができる。
【００２２】
また、前記多孔質体は、上記と同様に、ハイドロキシアパタイトからなり、また、その気孔は、撹拌起泡により形成されたものであることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、一部図面を参照して、より詳細に説明する。
本発明に係る関節軟骨の再生方法は、多孔質体を関節面の関節軟骨層の下面よりも深い位置に埋入させることを特徴とするものである。
上記方法により、骨内部から多孔質体の内部に骨細胞が導入され、さらに、該多孔質体の上面に、軟骨下骨と呼ばれる多孔質体を含まない骨の層が形成される。そして、前記軟骨下骨の上面に、関節軟骨が、隣接する周囲の既存の関節軟骨と同等の厚さで再生される。
【００２４】
本発明に係る関節軟骨の再生方法においては、まず、関節包を切開し、関節面を露出させる。例えば、図１に膝関節の関節軟骨を再生する場合の模式図を示す。
図１に示すように、大腿骨１の膝関節において、関節軟骨２の再生が必要とされる所望の部位に、関節面から深さ方向に骨を研削して穿孔する。そして、該穿孔内に、該穿孔とほぼ等しい形状の多孔質体４を、関節軟骨２の層の下面よりも深い位置に埋入させる。
【００２５】
前記多孔質体４は、図１のように、その少なくとも一部が、間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等が多く存在する部位に接触する位置まで埋入させる。
前記間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等に接触して多孔質体４を埋入させることにより、関節軟骨の再生の促進を図ることができる。
【００２６】
このとき、前記穿孔は、図４に示すように、骨髄細胞が多く存在する部位まで深く形成し、その下端が骨髄近傍まで達するようにすることが、より好ましい。
骨髄近傍の深さ位置まで穿孔することにより、多孔質体４内に、十分な骨髄細胞を導入させることができる。
なお、このような深い穿孔の深部は、多孔質顆粒体等で埋めてもよく、また、空洞のままとしてもよい。
【００２７】
成長軟骨層３が存在する場合には、前記多孔質体４を、その少なくとも一部が該成長軟骨層３に達する深さ位置まで埋入させることが好ましい。
一般に、成長軟骨層３は、成長、老化とともに消失してしまうものであるが、前記成長軟骨層３が存在する場合には、上記のように、これに接触する位置まで、多孔質体４を埋入させることにより、成長軟骨層３に接触しない場合に比べて、優れた関節軟骨の再生効果が得られる傾向にあることが確認されている。
【００２８】
また、前記多孔質体４の厚さは、薄い方が、骨を研削して穿孔する深さが浅くても足りるため、骨に与えるダメージも少なくなるが、骨内部からの細胞等の侵入を容易とする等の観点から、前記孔内に十分に固定可能な程度の厚さであることが好ましい。
【００２９】
また、本発明に係る方法によれば、関節軟骨は、損傷した元の位置に元の厚さで復元されるため、関節軟骨を再生させようとする部分には、妨げとなるものがないように、すなわち、多孔質体４の上面が露出した状態となるように、該多孔質体を埋入させることが好ましい。
【００３０】
図２に、図１において多孔質体４を埋入させた箇所の拡大図を示す。
図２に示すように、多孔質体４は、既存の関節軟骨２の層の下面よりもｄだけ深い位置に、すなわち、凹部Ｐが形成される状態で、埋入させて固定する。そして、該多孔質体４の上面は、関節面に露出したままの状態で、関節包を縫合し、処置を完了する。
処置完了後、経時的に、骨に含まれる間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等や血液等が、骨内部から多孔質体４を浸透して、または、凹部Ｐの側部から、すなわち、矢印Ｂに示す方向から、前記凹部Ｐに供給される。
【００３１】
そして、骨細胞が多孔質体４内に侵入し、図３に示すような状態で、関節軟骨が再生される。
すなわち、多孔質体４が埋入された部分は、該多孔質体４を含んだ状態で、その部分に骨が形成される。また、これと同時に、前記多孔質体４の上面には、図３に示したように、多孔質体４を含まない軟骨下骨５と呼ばれる新しい骨の層が形成される。
さらに、前記軟骨下骨５の上面に、関節軟骨２が形成される。再生される関節軟骨は、隣接する周囲の既存の関節軟骨と同等の厚さで形成され、良好な状態で一体化される。しかも、表面の境界部は、亀裂、傷、凹凸等もなく、連続的に滑らかな状態で形成される。
【００３２】
一方、多孔質体４の上面が、既存の関節軟骨２の層の下面と同等の深さ位置、または、浅く埋入された場合、すなわち、凹部Ｐが形成されない状態で埋入された場合には、関節軟骨は形成されず、また、関節下骨も形成されることはない。
【００３３】
なお、境界部の関節軟骨下面Ａは、他の部分の関節軟骨層に比べて、若干厚くなる傾向にある。
埋入された多孔質体４の上面の深さ位置により、前記境界部の関節軟骨下面Ａの形成状態が異なることから、これは、骨内部からの間葉系細胞等の供給状態が、１つの要因であると考えられる。
上記のように、多孔質体４を、既存の関節軟骨２の層の下面よりもｄだけ深い位置に、すなわち、凹部Ｐが形成される状態で、埋入させることにより、間葉系細胞等が、凹部Ｐの側部からも供給されるため、また、損傷部分を早く修復しようとする自然治癒力が働くことにより、境界部の関節軟骨下面Ａにおいて、関節軟骨層が厚くなるものと推測される。
【００３４】
上記処置において、多孔質体を埋入させて、関節包を縫合した後、関節包内には、関節液が満たされることが好ましい。
前記多孔質体は、その少なくとも一部が、関節液に接触することにより、何らかの刺激を受けて、関節軟骨の再生が促進されるものと考えられる。
また、関節を動かすことができる状態としておき、荷重の変化、関節液の圧力変化等の刺激を与えることが好ましい。このような刺激を与えることは、関節軟骨の再生の促進に寄与するものと考えられる。
【００３５】
本発明において用いられる多孔質体としては、気孔率が５０％以上９０％以下であり、全体として細胞が侵入および移動可能な連通孔を有しているものが好ましい。
また、平均気孔径が１００μｍ以上６００μｍ以下であり、各気孔が連通孔により３次元的に連通しているものが、好適に用いられる。
なお、この平均気孔径は、樹脂包埋による方法で測定することができる。
前記連通孔の平均孔径は、２０μｍ以上であることが好ましく、４０μｍ以上であることがより好ましい。この連通孔の平均孔径は、水銀ポロシメータ（水銀圧入法）により測定することができる。
このような多孔質体は、例えば、特開２０００−３０２５６７号公報に開示されている。
上記のような気孔率および気孔形状を有する多孔質体によれば、関節軟骨の形成のために必要とされる間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等や血液等が、骨内部から侵入しやすく、また、定着しやすいため、関節軟骨を早期に再生することが可能となる。
【００３６】
前記気孔率が５０％未満の場合には、上記間葉系細胞等が多孔質体内部に侵入し難く、関節軟骨を早期に再生することが困難となる。
一方、前記気孔率が９０％を超える場合には、上記間葉系細胞等の定着性が劣り、この場合も、関節軟骨の早期再生が困難となり、また、十分な強度が得られない。
前記気孔率は、より好ましくは、６５％以上８５％以下である。
また、前記多孔質体は、必要に応じて、顆粒状体として用いることも可能である。
【００３７】
前記多孔質体は、生体為害性を有さず、かつ、十分な機械的強度を有する材質であれば、無機質、有機質、または、無機および有機の複合材のいずれでもよい。また、生体吸収性材料であってもよい。
具体的には、チタン、アルミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイド、ウォラストナイト、エーライト、べライト、アーケルマナイト、モンティセライト、生体用ガラス、リン酸カルシウム系セラミックス、乳酸および／またはグリコール酸の重合体または共重合体、コラーゲン等が好適に用いられる。
これらの材料を２種以上複合して用いてもよい。
【００３８】
この中でも、生体適合性に優れており、人体への適用も既に認められているリン酸カルシウム系セラミックスが好ましく、例えば、ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、フッ化アパタイト等が好適に用いられる。
本発明においては、特に、骨との同化性、癒着性、強度、早期回復等の観点から、骨の主組成成分であるハイドロキシアパタイトからなることが好ましい。
【００３９】
上記のような構成からなる多孔質体は、撹拌起泡により、容易に製造することができる。撹拌起泡により気孔が形成された多孔質体は、気孔を区画する骨格壁部自体が緻密であり、気孔がほぼ球状となり、高強度を得ることができ、また、毛管現象により、間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等や血液等が侵入しやすい性状となる。
【００４０】
具体的には、例えば、以下のような製造方法により、上記のような多孔質体を得ることができる。ハイドロキシアパタイトからなる多孔質体を例として説明する。
まず、ハイドロキシアパタイト粉末に、架橋重合性樹脂としてポリエチレンイミン等を添加し、分散媒として水を用いて、混合、解砕し、スラリーを調製する。
次に、このスラリーに起泡剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル等を添加し、撹拌して起泡させる。
さらに、架橋剤としてソルビトールグリシジルエーテル等を添加し、得られた泡沫状スラリーを、注型して、泡構造を固定した状態で乾燥させた後、１１００〜１３００℃程度で焼結させることにより、ハイドロキシアパタイトからなる多孔質体が得られる。
【００４１】
上記のような構成からなる多孔質体を、関節軟骨の再生用部材として用いた場合には、骨形成因子等の特殊な因子を用いなくても、関節軟骨の再生は可能であるが、より一層確実に再生させるためには、前記多孔質体とともに、骨形成因子を併用することが好ましい。
前記骨形成因子としては、骨組織中からの抽出成分である各種の骨形成関連タンパク質を用いることができる。例えば、骨誘導因子（ＢＭＰ：ｂｏｎｅ　ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｔｉｃ　ｐｒｏｔｅｉｎ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ−β：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒ　β）、骨形成誘導因子（ＯＩＦ：ｏｓｔｅｏｉｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｆａｃｔｏｒ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ：ｉｎｓｕｌｉｎ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ：ｐｌａｔｌｅｔ　ｄｅｒｉｖｅｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒ）および繊維芽細胞増殖因子（ＦＧＦ：ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆａｃｔｏｒ）が挙げられる。
【００４２】
これらの骨形成因子の中でも、人体に適用するためには、ヒト由来の他のタンパク質が実質的に含まれていないヒト骨誘導因子（ｈＢＭＰ）であることが好ましい。
特に、免疫性等の臨床上の安全性および品質の安定した材料の大量入手が可能である等の点から、遺伝子組換え技術により得られた組換えヒト骨誘導因子（ｒｈＢＭＰ）であることが好ましい。すなわち、ヒト骨誘導因子をコードする塩基配列を含む組換えＤＮＡを含む細胞または微生物等の形質転換体を培養し、それら形質転換体によって産出されたｒｈＢＭＰを単離、精製して調製したものである。
【００４３】
このｒｈＢＭＰの中でも、軟骨の再生のためには、ｒｈＢＭＰ−２またはｒｈＢＭＰ−７の効果が大きいため好ましく、特に、ｒｈＢＭＰ−２であることが好ましい。
【００４４】
また、これらの骨形成因子は、単独で、前記多孔質体に直接コーティングした場合には、すぐに流出してしまうため、骨形成因子の徐放性を有しており、生体為害性がなく、生体内組織に徐々に吸収されながら、同時に骨形成因子を徐々に放出する生体吸収性部材中に均一に混在させて用いることが好ましい。
【００４５】
前記生体吸収性部材としては、リン酸三カルシウム等の無機材料でもよいが、生体吸収される時間の制御のしやすさ等の観点から、有機化合物が好ましい。有機化合物であれば、その分子量を調整することにより徐放期間を調整でき、さらに、多孔質体の気孔内に均一かつ広範囲に、骨形成因子を行き渡らせることができる。
なお、菌等による感染を排除する観点から、合成により得られる有機化合物を用いることがより好ましい。
【００４６】
前記生体吸収性材料としては、具体的には、疎水性および親水性の両性質を備えた高分子材料が好適に用いられる。例えば、乳酸および／またはグリコール酸の重合体、乳酸および／またはグリコール酸の重合体とポリエチレングリコールとのブロック共重合体、乳酸および／またはグリコール酸とｐ−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体（ＰＬＡ−ＤＸ−ＰＥＧ）、アテロコラーゲン等が挙げられる。
【００４７】
上述したように、本発明に係る関節軟骨の再生用部材は、骨形成因子等の特殊な因子を用いなくても、既に人体への適用が認められているハイドロキシアパタイトからなる特定の多孔質体であれば、関節軟骨を元の厚さで早期に再生させることを可能とするものである。
【００４８】
上記のような本発明に係る方法によれば、例えば、過酷な運動等によって関節軟骨を広い面積に渡って損傷した患者に対して、関節軟骨の機能がそれほど重視されない、関節面の側面部の自家関節軟骨を採取して患部に移植し、これにより生じた側面部の孔に、本発明に係る関節軟骨の再生用部材を埋入させて、採取された関節軟骨を補填するというような施術も可能となる。
【００４９】
また、本発明に係る関節軟骨の再生用部材を用いることにより、患者から採取した軟骨細胞や間葉系細胞、間葉系幹細胞、骨髄細胞等を、体外において、生体内における関節部分と同様の環境を形成し、その環境下で関節軟骨を培養し、それを患部に移植することも可能となる。これにより、患者への負担や苦痛の大きかった従来の人工関節治療に替わる治療方法を確立することも可能となる。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
撹拌起泡により、ハイドロキシアパタイトからなる気孔率７５％、気孔径２００μｍの多孔質体を作製し、直径４ｍｍ、長さ４ｍｍの円筒状体に加工した。
ウサギの膝関節を切開し、大腿骨関節面に直径４ｍｍで、一部が成長軟骨層３に達する深さ位置まで穿孔し、該孔に、得られた多孔質体を、その表面が関節軟骨層よりも１ｍｍ深く、すなわち、図２において、ｄ＝１ｍｍとなるように埋入させた後、関節を元に戻し、さらに、切開部を縫合して、運動可能な状態とした。
上記処置は、ウサギ５羽（ｎ＝５）について行った。
【００５１】
［実施例２］
実施例１と同様のハイドロキシアパタイトからなる多孔質体を作製した。
この多孔質体の埋入深さを、その表面が関節軟骨層よりも２ｍｍ深く、すなわち、図２において、ｄ＝２ｍｍとなるようにし、それ以外については、実施例１と同様にして、ウサギの膝関節に処置を施した。
【００５２】
［比較例１］
実施例１と同様のハイドロキシアパタイトからなる多孔質体を作製した。
この多孔質体の埋入深さを、その表面が関節軟骨層の下面の深さ位置と同等、すなわち、図２において、ｄ＝０となるようにし、それ以外については、実施例１と同様にして、ウサギの膝関節に処置を施した。
【００５３】
［比較例２］
実施例１と同様のハイドロキシアパタイトからなる多孔質体を作製した。
この多孔質体の埋入深さを、その表面が関節軟骨層の下面の深さ位置よりも０．５ｍｍ浅くなるようにし、それ以外については、実施例１と同様にして、ウサギの膝関節に処置を施した。
【００５４】
［比較例３］
対照試験として、ウサギの膝関節を切開し、大腿骨関節面に直径４ｍｍ、深さ４ｍｍで穿孔し、該孔には何も埋入せずに、関節を元に戻し、さらに、切開部を縫合して、運動可能な状態とした。
上記処置は、ウサギ５羽（ｎ＝５）について行った。
【００５５】
３週間後、上記実施例および比較例において、処置を施した各部分を観察した。
その結果、多孔質体を関節軟骨層の下面よりも深い位置に埋入させた場合（実施例１、２）は、３週間という短期間にもかかわらず、多孔質体上面に関節下骨が形成され、さらにその表面に、隣接する周囲の健常な関節軟骨と同等の厚さで、約６０％がほぼ完全に関節軟骨が再生されていることが認められた。
この再生された関節軟骨は、境界部の表面は連続的に滑らかに形成されていた。
また、再生された関節軟骨と隣接する周囲の健常な関節軟骨の境界部の下面においては、関節軟骨がやや厚く形成されているものが認められた。
【００５６】
一方、多孔質体を関節軟骨層の下面の深さ位置と同等、または、より浅く埋入させた場合（比較例１、２）は、関節軟骨は全く再生されていなかった。
このことから、関節軟骨層と多孔質体との間に、軟骨下骨が形成される余地のない場合は、関節軟骨は再生されないと考えられる。
また、対照試験として、多孔質体を埋入させなかった場合（比較例３）は、関節軟骨は全く再生されていなかった。
【００５７】
［実施例３］
ＤＬ−ラクチド、ｐ−ジオキサノン、ポリエチレングリコールからなる数平均分子量９３００の共重合体からなるＰＬＡ−ＤＸ−ＰＥＧ（ＰＬＡ：ＤＸ：ＰＥＧ＝４５：１７：３８（モル比））１００ｍｇと、ｒｈＢＭＰ−２を２０μｇとを混合し、アセトンで希釈して、ゲル状混合物を作製した。
このゲル状混合物を、実施例１と同様にして作製したハイドロキシアパタイトからなる多孔質体に浸潤させた後、しばらく放置し、アセトンを揮発させて、アパタイト多孔体の気孔内表面を、生体吸収性部材と骨形成因子との均一な混合層によりコーティングして、関節軟骨の再生用部材とした。
この関節軟骨の再生用部材を用いて、実施例１と同様にして、ウサギの膝関節に処置を施した。
【００５８】
３週間後、処置を施した部分を観察したところ、生体吸収性部材と骨形成因子とによりコーティングした多孔質体からなる関節軟骨の再生用部材を用いた場合（実施例３）、ほぼ完全な状態で関節軟骨が再生されているものは、約１００％であり、多孔質体のみからなる関節軟骨の再生用部材（実施例１、２）と比較して、関節軟骨の再生の確実性がより優れていることが認められた。特に、全体の厚さの均一性に優れていることが認められた。
【００５９】
［実施例４］
実施例１と同様のハイドロキシアパタイトからなる多孔質体を作製した。
ウサギの膝関節を切開し、大腿骨関節面に直径４ｍｍで、成長軟骨層に達しない深さ位置まで穿孔し、それ以外については、実施例１と同様にして、ウサギの膝関節に処置を施した。
なお、前記多孔質体の長さは、前記穿孔内に収まるように、適宜、微調整した。
【００６０】
［実施例５］
実施例１と同様のハイドロキシアパタイトからなる多孔質体を作製した。
ウサギの膝関節を切開し、大腿骨関節面に直径４ｍｍで、成長軟骨層を貫通して骨髄近傍に達するまで穿孔し、それ以外については、実施例１と同様にして、ウサギの膝関節に処置を施した。
なお、前記穿孔の深部は、空洞の状態とした。
【００６１】
３週間後、処置を施した部分を観察したところ、成長軟骨層に達しない深さ位置まで穿孔した場合（実施例４）、および、成長軟骨層を貫通して骨髄近傍に達するまで穿孔した場合（実施例５）のいずれも、多孔質体上面に関節下骨が形成され、さらにその表面に、関節軟骨が再生されていることが認められた。
ただし、成長軟骨層に達しない深さ位置まで穿孔した場合（実施例４）には、ほぼ完全と言える状態で関節軟骨が再生されているものは約２０％であった。中には、再生された関節軟骨の厚さが不均一であり、十分に再生するまでには、もう少し時間を必要とするものもあった。
一方、成長軟骨層を貫通して骨髄近傍に達するまで穿孔した場合（実施例５）は、一部が成長軟骨層に達する深さ位置まで穿孔した場合（実施例１）と同様に、約６０％が、ほぼ完全に関節軟骨が再生されていることが認められた。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係る関節軟骨の再生方法によれば、既に人体への適用が認められている材質からなる部材のみを用いて、自然に近い環境下で、隣接する周囲の既存の関節軟骨と良好な状態で一体化され、連続した状態で、元の厚さを有する関節軟骨を早期に再生させることができる。
また、本発明に係る関節軟骨の再生用部材を用いれば、生体外において移植用関節軟骨を培養し、これを患者に移植することも可能となり、患者への負担や苦痛の大きかった従来の人工関節治療に替わる治療方法を確立することにも寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウサギの膝関節における大腿骨の関節軟骨付近を概略的に示した図である。
【図２】図１において、多孔質体の埋入部分を拡大して模式的に示した図である。
【図３】関節軟骨の再生部分を拡大して模式的に示した図である。
【図４】ウサギの膝関節における大腿骨の関節面に、下端が骨髄近傍まで達するように穿孔した場合について概略的に示した図である。
【符号の説明】
１　大腿骨
２　関節軟骨
３　成長軟骨層
４　多孔質体
５　軟骨下骨
Ｐ　凹部
Ａ　境界部の関節軟骨下面
Ｂ　間葉系細胞等の流れ

Claims (12)

1. 多孔質体を関節面の関節軟骨層の下面よりも深い位置に埋入させることを特徴とする関節軟骨の再生方法。
2. 前記多孔質体の少なくとも一部が、骨内の間葉系細胞、間葉系幹細胞または骨髄細胞に接触するように、該多孔質体を埋入させることを特徴とする請求項１記載の関節軟骨の再生方法。
3. 前記多孔質体の上面が関節面に露出するように、該多孔質体を埋入させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の関節軟骨の再生方法。
4. 前記多孔質体を埋入させた後、該多孔質体の少なくとも一部を関節液と接触させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の関節軟骨の再生方法。
5. 関節包を切開して関節面を露出させた後、所望の部位に穿孔し、該穿孔内に、関節軟骨層の下面よりも深い位置に、前記多孔質体を埋入させ、その後、前記関節包を縫合することを特徴とする関節軟骨の再生方法。
6. 前記穿孔は、その下端が骨髄近傍まで達するように形成されることを特徴とする請求項５記載の関節軟骨の再生方法。
7. 前記多孔質体には、気孔率が５０％以上９０％以下であり、全体として細胞が侵入および移動可能な連通孔を有しているものが用いられることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の関節軟骨の再生方法。
8. 前記多孔質体には、ハイドロキシアパタイトからなるものが用いられることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の関節軟骨の再生方法。
9. 前記多孔質体には、撹拌起泡により気孔が形成されたものが用いられることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の関節軟骨の再生方法。
10. 気孔率が５０％以上９０％以下、平均気孔径が１００μｍ以上６００μｍ以下であり、各気孔が連通孔により３次元的に連通している多孔質体からなることを特徴とする関節軟骨の再生用部材。
11. 前記多孔質体は、ハイドロキシアパタイトからなることを特徴とする請求項１０記載の関節軟骨の再生用部材。
12. 前記多孔質体の気孔は、撹拌起泡により形成されたものであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の関節軟骨の再生用部材。

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