JP2004141301A

JP2004141301A - Biomaterial, cell culture apparatus, artificial tissue, and artificial organ

Info

Publication number: JP2004141301A
Application number: JP2002308128A
Authority: JP
Inventors: Kikuji Yamashita; 山下　菊治
Original assignee: Techno Network Shikoku Co Ltd
Current assignee: Techno Network Shikoku Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biomaterial which is provided with extensibility and flexibility of a tissue, which has a tissue structure close to a biological tissue and which has no unnatural feeling and rejection even when being transplanted to a living body, and to provide a cell culture apparatus, an artificial tissue and an artificial organ. <P>SOLUTION: The biomaterial, which is used by embedding to the living body, is formed by knitting yarn. Since cells and blood vessels in the tissue of the living body can freely enter the biomaterial when the biomaterial is embedded into the living body, affinity can be improved and reproduction of the tissue is accelerated. In addition, the biomaterial can easily be fixed to surrounding tissues, and which is extended and reduced only in the same direction as that of an adaptable tissue and has an extending and reducing quantity equal to that of the adaptable tissue, thereby it is possible to prevent occurrence of the unnatural feeling, a pain and malfunction. Furthermore, until the tissue at a place where the biomaterial is adapted is reproduced completely, the biomaterial surely functions as a scaffold. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体材料、細胞培養器具、人工組織および人工臓器に関する。さらに詳しくは、人体において、損傷した骨や皮膚、角膜、靭帯、肝臓や血管等の組織や内臓の再生のために生体に埋め込まれる生体材料、輸血や移植、再生医療に使用される細胞を培養するために使用される細胞培養器具、骨材や軟骨材、皮膚材、内臓材、脳材等として使用される人工組織、および人工骨や人工軟骨、人工皮膚、人工内臓、人工脳等として使用される人工臓器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、損傷した骨の補強材や骨再建用プレートの素材として、ポリ乳酸やポリグリコール酸等の生体吸収性材料が使用されている。このような生体吸収性材料は、生体親和性が高いため活発に骨の再生が促されるし、時間が経過すると生体に吸収されるため補強材等を取り除くための手術も不要であるという利点があり、広く一般に使用されている。
【０００３】
また、生体吸収性材料やコラーゲン等は手術用の縫合糸の素材としても使用されているが、これらの素材によって形成された糸も、補強材等の場合と同様に、時間がたつと生体に吸収されるため、抜糸の必要がなく非常に便利である。
【０００４】
近年、再生医療が活発となり、コラーゲンや生体吸収性材料を素材とする部材が製造されており、これらの部材が人工組織として使用されている。
例えば、コラーゲン等をメッシュやシートとして形成した部材は、組織欠損部の充填材や止血剤、或は抜歯窩の充填材として利用されている。そして、自己修復可能な組織に適応すれば、その部分の組織が再生する足場となるし、組織が再生されてしまえば再生した組織に完全に吸収される。すると、組織が再生した後で、適応した部材を取り除く必要がないし、再生された部分は自己の組織のみによって形成されるから、違和感や不具合が生じないので好適である。
また、人工血管として、合成繊維を管状に形成したものが開発されている。このような人工血管では、その素材となる合成繊維の生体親和性が低いためそのまま使用すると内面に血栓ができ血流を阻害する原因となるため、内面にコラーゲンやゼラチンをコートすることが行われている。
さらに、強度が必要とされる箇所には、生体親和性が高い金属であるチタンを素材とする生体材料が使用されている。例えば、歯科用インプラントや矯正用ワイヤー、総義歯の金属床、骨折の固定用プレート、人工関節等には、チタン製の生体材料が活発に利用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来から使用されているコラーゲンや生体吸収性材料のシートは、溶液を凝固、析出させて成形することによって製造されており、シート内におけるコラーゲン等の繊維の方向がランダムになるから、組織親和性は高いものの生体組織の持つ柔軟性をシートに付与することはできない。このため、皮膚等に移植した場合、その部分が周囲の皮膚等と一体となって伸縮することができないので、違和感や痛み、機能不全が生じるという問題がある。
また、シート内におけるコラーゲン等の繊維の方向がランダムであるため、シートを構成するコラーゲン等が生体組織に急速に吸収されてしまい、組織が再生する前に適応した部材が消滅してしまい、組織を再生する足場として十分に機能しないという問題がある。
【０００６】
チタンを素材とする骨の補強材や骨再建用プレートは、補強材等の強度を高くすることができるが、組織の持つ柔軟性を有していない。このため、部材が周囲の組織等と一体となってスムースに動かすことができないので、違和感や痛み、機能不全が生じるという問題がある。
しかも、金属の鋳造等の方法で製造されているため細かい加工は困難である。したがって、骨の補強材等の内部に細胞が入り込むような空間を作り出すことができないので、生体内で細胞が入り込むような骨補填材や細胞担体、細胞を伴う人工組織や人工臓器に利用できないという問題がある。
【０００７】
従来の人工血管は、その素材が合成繊維であるから、自己の血管再生を促す効果はない。しかも、血管内で血液が凝固し血栓が発生する可能性が高いため、太さを５ｍｍ以下とした場合、血栓によって血管が詰まってしまう恐れがある。したがって、従来の人工血管では、太さ５ｍｍ以下のものは使用することができないので、人体のほんの一部の血管にしか適用できない。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑み、組織の持つ伸縮性や柔軟性を備え、生体組織に近い組織構造を有し、生体に移植しても、違和感や拒絶反応を起こさない生体材料、細胞培養器具、人工組織および人工臓器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】
請求項１の生体材料は、生体内に埋め込まれて使用される材料であって、該材料が、糸を編んで形成されていることを特徴とする。
請求項２の生体材料は、生体内に埋め込まれて使用される材料であって、該材料が、糸を組んで形成されていることを特徴とする。
請求項３の生体材料は、生体内に埋め込まれて使用される材料であって、該材料が、糸を織って形成されていることを特徴とする。
請求項４の生体材料は、請求項１、２または３記載の発明において、前記材料に、細胞外マトリックスが含浸されていることを特徴とする。
請求項５の生体材料は、請求項１、２または３記載の発明において、前記糸の素材が、生体親和性材料であることを特徴とする。
請求項６の生体材料は、請求項１、２または３記載の発明において、前記糸が、基礎材料と、該基礎材料の表面に形成された生体親和性材料の表層とからなることを特徴とすることを特徴とする。
請求項７の生体材料は、請求項５または６記載の発明において、前記生体親和性材料が、コラーゲンであることを特徴とする。
請求項８の生体材料は、請求項７記載の発明において、前記コラーゲンが、線維性コラーゲンであることを特徴とする。
請求項９の生体材料は、請求項７記載の発明において、前記コラーゲンが、複合型コラーゲンであることを特徴とする。
請求項１０の生体材料は、請求項７記載の発明において、前記コラーゲンが、架橋処理されたコラーゲンであることを特徴とする。
請求項１１の生体材料は、請求項７記載の発明において、前記コラーゲンが、補強処理されたコラーゲンであることを特徴とする。
請求項１２の生体材料は、請求項５または６記載の発明において、前記生体親和性材料が、天然高分子材料からなることを特徴とする。
請求項１３の生体材料は、請求項１２記載の発明において、前記天然高分子材料が、セルロースまたはキチンであることを特徴とする。
請求項１４の生体材料は、請求項５または６記載の発明において、前記生体親和性材料が、生体吸収性合成高分子材料であることを特徴とする。
請求項１５の生体材料は、請求項１４記載の発明において、前記生体吸収性合成高分子材料が、その成分として、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、またはポリグリコール酸とポリ乳酸の混合物を含むことを特徴とする。
請求項１６の生体材料は、請求項５または６記載の発明において、前記生体親和性材料が、純チタンまたはチタン合金であることを特徴とする。
請求項１７の生体材料は、請求項１、２または３記載の発明において、前記材料が、シート状に形成された布状材料であることを特徴とする。
請求項１８の生体材料は、請求項１７記載の発明において、前記布状材料が、複数のシート状の層を有することを特徴とする。
請求項１９の生体材料は、請求項１８記載の発明において、前記複数のシート状の層において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差することを特徴とする。
請求項２０の生体材料は、請求項１、２または３記載の発明において、前記材料が、中空な管状に形成された管状部材であることを特徴とする。
請求項２１の生体材料は、請求項２０記載の発明において、前記管状部材が、その半径方向に沿って複数の層を有することを特徴とする。
請求項２２の生体材料は、請求項２１記載の発明において、前記複数の層において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差することを特徴とする。
請求項２３の生体材料は、請求項２０記載の発明において、前記管状部材が、リリヤーン編によって形成されていることを特徴とする。
請求項２４の生体材料は、請求項２０記載の発明において、前記管状部材が、組紐構造を有していることを特徴とする。
請求項２５の細胞培養器具は、細胞を培養するために使用される器具であって、該器具が、糸を編んで形成されていることを特徴とする。
請求項２６の細胞培養器具は、細胞を培養するために使用される器具であって、該器具が、糸を組んで形成されていることを特徴とする。
請求項２７の細胞培養器具は、細胞を培養するために使用される器具であって、該器具が、糸を織って形成されていることを特徴とする。
請求項２８の細胞培養器具は、請求項２５、２６または２７記載の発明において、前記器具に、細胞外マトリックスが含浸されていることを特徴とする。
請求項２９の細胞培養器具は、請求項２５、２６または２７記載の発明において、前記糸の素材が、生体親和性材料であることを特徴とする。
請求項３０の細胞培養器具は、請求項２５、２６または２７記載の発明において、前記糸が、基礎材料と、該基礎材料の表面に形成された生体親和性材料の表層とからなることを特徴とする。
請求項３１の細胞培養器具は、請求項２９または３０記載の発明において、前記生体親和性材料が、コラーゲンであることを特徴とする。
請求項３２の細胞培養器具は、請求項３１記載の発明において、前記コラーゲンが、線維性コラーゲンであることを特徴とする。
請求項３３の細胞培養器具は、請求項３１記載の発明において、前記コラーゲンが、複合型コラーゲンであることを特徴とする。
請求項３４の細胞培養器具は、請求項３１記載の発明において、前記コラーゲンが、架橋処理されたコラーゲンであることを特徴とする。
請求項３５の細胞培養器具は、請求項３１記載の発明において、前記コラーゲンが、補強処理されたコラーゲンであることを特徴とする。
請求項３６の細胞培養器具は、請求項２９または３０記載の発明において、前記生体親和性材料が、天然高分子材料からなることを特徴とする。
請求項３７の細胞培養器具は、請求項３６記載の発明において、前記天然高分子材料が、セルロースまたはキチンであることを特徴とする。
請求項３８の細胞培養器具は、請求項２９または３０記載の発明において、前記生体親和性材料が、生体吸収性合成高分子材料であることを特徴とする。
請求項３９の細胞培養器具は、請求項３８記載の発明において、前記生体吸収性合成高分子材料が、その成分として、ポリグリコール酸、ポリ乳酸またはポリグリコール酸とポリ乳酸の混合物を含むことを特徴とする。
請求項４０の細胞培養器具は、請求項２９または３０記載の発明において、前記生体親和性材料が、純チタンまたはチタン合金であることを特徴とする。
請求項４１の細胞培養器具は、請求項２５、２６または２７記載の発明において、前記器具が、シート状に形成された布状部材であることを特徴とする。
請求項４２の細胞培養器具は、請求項４１記載の発明において、前記布状部材が、複数のシート状の層を有することを特徴とする。
請求項４３の細胞培養器具は、請求項４２記載の発明において、前記複数のシート状の層において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差することを特徴とする。
請求項４４の細胞培養器具は、請求項２５、２６または２７記載の発明において、前記器具が、中空な管状に形成された管状部材であることを特徴とする。
請求項４５の細胞培養器具は、請求項４４記載の発明において、前記管状部材が、その半径方向に沿って複数の層を有することを特徴とする。
請求項４６の細胞培養器具は、請求項４５記載の発明において、前記複数の層において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差することを特徴とする。
請求項４７の細胞培養器具は、請求項４４記載の発明において、前記管状部材が、リリヤーン編によって形成されていることを特徴とする。
請求項４８の細胞培養器具は、請求項４４記載の発明において、前記管状部材が、組紐構造を有していることを特徴とする。
請求項４９の人工組織は、請求項２５、２６または２７記載の細胞培養器具において、該器具内の空間に、未分化細胞が充填されていることを特徴とする。
請求項５０の人工臓器は、請求項２８記載の細胞培養器具において、該器具内の空間に、臓器固有の細胞が充填されていることを特徴とする。
請求項５１の人工臓器は、請求項２５、２６または２７記載の細胞培養器具において、該器具内の空間に、臓器固有の細胞が充填されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、材料が、糸を編むことによって形成されているから、編んだ糸同士の間に、生体の細胞が進入することができる十分な空間を形成することができる。このため、生体内に埋め込まれた時に生体の組織中の細胞や血管が材料の内部に自由に入り込むことができるから、生体親和性が高くすることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。また、糸を編むことによって形成されているため、生体に適応する際に、材料と生体の組織とを容易に縫合することができるから、材料を周囲の組織に容易に固定することができる。さらに、材料に対して伸縮性と柔軟性、さらに強度を付与することができ、しかも編み方を変えることによって伸縮量を調整することができるから、適応する組織と同等の伸縮量を有する材料を形成することができる。よって、材料を、周辺組織と一体となって伸縮させることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。さらに、糸を編んで生体材料を形成しているから、糸の素材がコラーゲン等のように生体に吸収されやすいものであっても、材料を生体に移植した際に、生体材料が生体に吸収される速度を遅くすることができる。よって、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項２の発明によれば、材料が、糸を組むことによって形成されているから、組んだ糸同士の間に、生体の細胞が進入することができる十分な空間を形成することができる。このため、生体内に埋め込まれた時に生体の組織中の細胞や血管が材料の内部に自由に入り込むことができるから、生体親和性を高くすることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。また、糸を組むことによって形成されているため、生体に適応する際に、材料と生体の組織とを容易に縫合することができるから、材料を周囲の組織に容易に固定することができる。さらに、材料に対して伸縮性と柔軟性、さらに強度を付与することができ、しかも組み方を変えることによって伸縮量を調整することができるから、適応する組織と同等の伸縮量を有する材料を形成することができる。よって、材料を、周辺組織と一体となって伸縮させることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。さらに、糸を組んで生体材料を形成しているから、糸の素材がコラーゲン等のように生体に吸収されやすいものであっても、材料を生体に移植した際に、生体材料が生体に吸収される速度を遅くすることができる。よって、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項３の発明によれば、材料が、糸を織ることによって形成されているから、織られた糸同士の間に、生体の細胞が進入することができる十分な空間を形成することができる。このため、生体内に埋め込まれた時に生体の組織中の細胞や血管が材料の内部に自由に入り込むことができるから、生体親和性を高くすることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。また、糸を織ることによって形成されているため、生体に適応する際に、材料と生体の組織とを容易に縫合することができるから、材料を周囲の組織に容易に固定することができる。さらに、糸を織って形成されているから、所定の方向にのみ伸縮するような材料を形成することができる。しかも、織り方を変えることによって伸縮量を調整することができるから、適応する組織と同じ方向にのみ伸縮しかつ適応する組織と同等の伸縮量を有する材料を形成することができる。よって、材料を、周辺組織と一体となって伸縮させることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。さらに、糸を織って生体材料を形成しているから、糸の素材がコラーゲン等のように生体に吸収されやすいものであっても、材料を生体に移植した際に、生体材料が生体に吸収される速度を遅くすることができる。よって、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項４の発明によれば、材料に細胞外マトリックスが含浸されているので、周辺細胞の増殖や分化を促進させることができる。そして、所望の組織から産生された細胞外マトリックス、とくに材料を適応する組織の細胞から産生された細胞外マトリックスを浸透させれば、材料を適応した箇所の組織の再生能を高めることができるから、より迅速な組織の再生を促すことができる。
請求項５の発明によれば、糸の素材が生体親和性材料であり周辺組織となじみやすいので、生体内に埋め込んだときに、生体に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項６の発明によれば、基礎材料の表面に生体親和性材料の表層が形成されているから、基礎材料の素材にかかわらず、生体内に埋め込んだときに、生体に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項７の発明によれば、生体親和性材料がコラーゲンであるから、生体材料の生体親和性をより高くすることができる。しかも、材料が適応される組織の組成の近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。また、生体親和性材料が埋め込まれた部分の組織には、コラーゲンのみが接触するので、生体材料が周辺組織となじみやすい。しかも、コラーゲンには周辺細胞を活性化し、分化を促進する作用があるから、生体材料が埋め込まれた周辺組織の再生を促進することができる。糸の素材をコラーゲンのみで形成している場合には、組織が完全に再生されてしまえば、生体材料は再生した組織に完全に吸収されて消滅するので、生体材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生されさせることができる。また、糸が、生体吸収性材料を基礎材料としその表面にコラーゲンの表層を有するような構造の場合も同様に、生体材料が適応された領域を本来の組織のみによって再生させることができる。そして、糸が、生体に吸収されない材料の表面にコラーゲンの表層を有するようなものであっても、組織が完全に再生されてしまえば、生体材料を再生した組織に完全に組み込むことができるから、生体材料が適応された領域を、本来の組織と同様に再生させることができる。
請求項８の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンが線維性コラーゲンであるから、材料の生体親和性をより高くすることができる。しかも、材料が適応される組織の組成の近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。例えば、骨組織に適用する場合は、骨の細胞外マトリックスの主要成分であるＩ型コラーゲンを用いることにより、より一層生体親和性を高くすることができる。軟骨組織に適用する場合は、ＩＩ型コラーゲンの糸を用い、皮膚に適用する場合は、皮膚の細胞外マトリックスの成分と同様のＩ型コラーゲンと　ＩＩＩ型コラーゲンの混合コラーゲンの糸を用いることで、より一層生体親和性を高くすることができる。さらに、糸を構成するコラーゲンの繊維の方向を一致させることができるから、材料を生体に移植した際に、生体材料が生体に吸収される速度を遅くすることができる。よって、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項９の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンが複合型コラーゲンであるから、材料の生体親和性をより高くすることができる。しかも、材料が適応される組織の組成の近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。例えば、Ｉ型コラーゲンと　ＩＩＩ型コラーゲンの混合コラーゲンであれば、皮膚や腱等の組織に適用する生体材料の素材として好適であるし、Ｉ型コラーゲン、　ＩＩＩ型コラーゲンに、基底幕のＩＶ型コラーゲンを混合した混合コラーゲンであれば肝臓などの臓器に適用する生体材料の素材として好適である。さらに、上記の混合コラーゲンより複雑な組織特有の混合コラーゲンを使用すれば、その組織に適用する生体材料の素材として最適である。
請求項１０の発明によれば、生体親和性材料として架橋処理されたコラーゲンを使用しているので、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
請求項１１の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンがクロム処理などの補強処理されたコラーゲンであるので、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
請求項１２の発明によれば、生体親和性材料として天然高分子材料を使用しているので、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができる。また、材料は天然高分子材料を素材とする糸によって形成されているから、組織為害性や毒性が低く、特異的分解酵素がないため分解されにくい。したがって、材料を生体に移植した際に生体に吸収される速度を遅くすることができるから、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。そして、組織が完全に再生されてしまえば、材料は再生した組織に完全に吸収されて消滅するので、材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができる。
請求項１３の発明によれば、生体親和性材料として使用する天然高分子材料が、セルロースやキチンであるから、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができる。そして、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
請求項１４の発明によれば、生体親和性材料として、生体吸収性合成高分子材料を使用しているので、材料の生体親和性をより高くすることができる。しかも、所望の性質を有する材料を、完全に、そして簡単かつ安価に合成することができるから、材料の製造コストを安くすることができ、材料を安定して供給することができる。また、材料は生体吸収性合成高分子材料を素材とする糸によって形成されているから、生体に吸収される吸収速度を調節することができる。したがって、材料を生体に移植した際に生体に吸収される速度を遅くすることも可能であるから、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。そして、組織が完全に再生されてしまえば、材料は再生した組織に完全に吸収されて消滅するので、材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができる。
請求項１５の発明によれば、生体親和性材料として使用する生体吸収性合成高分子材料が、ポリグリコール酸またはポリ乳酸を含んでいるから、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができる。そして、ポリグリコール酸とポリ乳酸を混合した生体吸収性合成高分子材料を使用すれば、両者の混合比率を変えることで、糸自体の強度や、糸が生体に吸収される吸収速度を調節することができるので、長期間、材料を安定した形態に保つことができ、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項１６の発明によれば、生体親和性材料として、純チタンやチタン合金を使用しているので、材料の生体親和性をより高くすることができる。しかも、糸自体の強度が高くなるので、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。とくに、チタンは、金属であるため強度が高いが、軽量であり、しかも骨組織との生体親和性が高いので、骨折部や骨欠損部等のように、高い強度が必要とされる箇所に適用することができる。そして、材料を骨膜などと縫合できるので初期固定が良く、骨組織が再生された後も、軽い上に再生骨の強度を維持することができるので、安定した治癒が期待できる。基礎材料の表面にチタンをコーティングしたものを使用すれば、基礎材料の強度が低いものであっても、糸の強度を高くすることができるので、長期間、材料を安定した形態に保つことができ、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項１７の発明によれば、材料がシート状に形成された布状材料であるから、皮膚や骨、軟骨、その他の組織や臓器等が欠損したり損傷した部分に適応すれば、代用皮膚や軟骨シート、骨シート等として使用することができる。また、生体に適応する際に、材料と生体の組織とを容易に縫合することができるから、材料を周囲の組織に容易に固定することができる。
請求項１８の発明によれば、布状材料が複数のシート状の層を有しているから、布状材料の層構造を、材料を適応する組織と類似した層構造に形成すれば、皮膚等を、その層構造を維持した状態で再生させることができるので、より迅速に再生することができる。
請求項１９の発明によれば、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けられているので、高い強度を有しながら、生体材料の伸縮性を保つことができる。そして、層状の構造を有する組織に適用すれば、層状の形態を保った状態で組織を再生させることが容易になるので、組織の各層をより迅速に再生することができる。
請求項２０の発明によれば、材料が中空な管状に形成された管状部材であるから、血管や食道等が欠損したり損傷した部分に適応すれば、代用血管や代用消化管等として使用することができる。また、管状をしているので、血管や消化管などと容易に縫合することができるから、材料を血管や消化管等に容易に固定することができる。
請求項２１の発明によれば、管状部材が複数の層を有しているから、管状部材の層構造を、材料を適応する組織と類似する層構造に形成すれば、血管や消化管等を、その層構造を維持した状態で再生させることができるので、より迅速に再生することができる。
請求項２２の発明によれば、管状部材の各層において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けられているので、高い強度を有しながら、生体材料の伸縮性を保つことができる。そして、層状の構造を有する組織に適用すれば、層状の形態を保った状態で組織を再生させることが容易になるので、組織の各層をより迅速に再生することができる。
請求項２３の発明によれば、管状部材がリリヤーン編によって形成されているから、繋ぎ目の無い中空な管状の構造を作り出すことができる。このため、管状部材に、その円周方向において均一な伸縮性を保持させることができ、しかも、その軸方向にも伸縮性を保持させることができる。よって、管状部材を、連結された血管等と一体となってスムースに屈曲させたり伸縮させたりすることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。
請求項２４の発明によれば、管状部材が組紐構造を有しているから、繋ぎ目の無い中空な管状の構造を作り出すことができる。このため、管状部材に、その円周方向において均一な伸縮性を保持させることができ、しかも、その軸方向にも伸縮性を保持させることができる。よって、管状部材を、連結された血管等と一体となってスムースに屈曲させたり伸縮させたりすることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。
請求項２５の発明によれば、器具が、糸を編むことによって形成されているから、編んだ糸同士の間に、十分な空間を形成されているから、この空間に培養する細胞を注入することができる。しかも、この空間を通して器具内に新鮮な培養液を供給することができるから、細胞を確実に培養することができる。そして、器具を培養装置に適用し、細胞を培養するための培養床とすれば、器具の形状と同じ形状の形に細胞を培養することができる。つまり、細胞を、所望の形態に成長させることができる。
請求項２６の発明によれば、器具が、糸を組むことによって形成されているから、組んだ糸同士の間に、十分な空間を形成されているから、この空間に培養する細胞を注入することができる。しかも、この空間を通して器具内に新鮮な培養液を供給することができるから、細胞を確実に培養することができる。そして、器具を培養装置に適用し、細胞を培養するための培養床とすれば、器具の形状と同じ形状の形に細胞を培養することができる。つまり、細胞を、所望の形態に成長させることができる。
請求項２７の発明によれば、器具が、糸を織ることによって形成されているから、織られた糸同士の間に、十分な空間を形成されているから、この空間に培養する細胞を注入することができる。しかも、この空間を通して器具内に新鮮な培養液を供給することができるから、細胞を確実に培養することができる。そして、器具を培養装置に適用し、細胞を培養するための培養床とすれば、器具の形状と同じ形状の形に細胞を培養することができる。つまり、細胞を、所望の形態に成長させることができる。
請求項２８の発明によれば、器具に細胞外マトリックスが含浸されているので、培養する細胞の増殖や分化を促進させることができる。そして、所望の組織から産生された細胞外マトリックス、とくに培養する細胞から産生された細胞外マトリックスを浸透させておけば、骨髄幹細胞等のような未分化細胞を所望の組織の細胞に分化誘導することができる。
請求項２９の発明によれば、糸の素材が生体親和性材料であるから、培養器具に培養する細胞を容易に結合させることができ、しかも、培養する細胞に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項３０の発明によれば、基礎材料の表面に生体親和性材料の表層が形成されているから、基礎材料の素材にかかわらず、培養器具に培養する細胞を容易に結合させることができ、しかも、培養する細胞に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項３１の発明によれば、生体親和性材料がコラーゲンであるから、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができる。しかも、培養する細胞の組成の近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。また、培養する細胞には、コラーゲンのみが接触するので、培養する細胞となじみやすい。さらに、培養する細胞はコラーゲンと容易に結合するし、コラーゲンには細胞を活性化し、分化を促進する作用あるから、細胞増殖や細胞分化が促進され、活発な組織を培養することができる。糸の素材をコラーゲンのみで形成している場合には、細胞の増殖によって培養器具は培養した細胞に完全に吸収されて消滅するので、必要な細胞のみで形成された組織や臓器を形成することができる。また、糸が、生体吸収性材料を基礎材料としその表面にコラーゲンの表層を有するような構造の場合も同様に、必要な細胞のみで形成された組織や臓器を形成することができる。そして、糸が、生体に吸収されない材料の表面にコラーゲンの表層を有するようなものであっても、培養器具が組織や臓器に完全に組み込むまれるから、本来の組織や臓器に類似した構造を有する組織や臓器を形成することができる。
請求項３２の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンが線維形コラーゲンであるから、器具の生体親和性をより高くすることができる。しかも、培養する細胞の組成に近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。例えば、骨組織の細胞を培養する場合は、骨の細胞外マトリックスの主要成分であるＩ型コラーゲンを用いることにより、より一層生体親和性を高くすることができる。軟骨組織の細胞を培養する場合は、ＩＩ型コラーゲンの糸を用い、皮膚の細胞を培養する場合は、皮膚の細胞外マトリックスの成分と同様のＩ型コラーゲンと　ＩＩＩ型コラーゲンの混合コラーゲンの糸を用いることで、より一層生体親和性を高くすることができる。
請求項３３の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンが複合型コラーゲンであるから、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができる。しかも、培養する細胞の組成に近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。例えば、Ｉ型コラーゲンと　ＩＩＩ型コラーゲンの混合コラーゲンであれば、皮膚や腱等の組織の細胞を培養する培養器具として好適であるし、Ｉ型コラーゲン、　ＩＩＩ型コラーゲンに、基底膜のＩＶ型コラーゲンを混合した混合コラーゲンであれば肝臓などの臓器の細胞を培養する培養器具として好適である。さらに、上記の混合コラーゲンより複雑な組織特有の混合コラーゲンを使用すれば、その組織の細胞を培養する培養器具として最適である。
請求項３４の発明によれば、生体親和性材料として架橋処理されたコラーゲンを使用しているので、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間細胞を培養しても、培養器具を安定した形態に保つことができる。
請求項３５の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンがクロム処理などの補強処理されたコラーゲンである、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間細胞を培養しても、培養器具を安定した形態に保つことができる。
請求項３６の発明によれば、生体親和性材料として天然高分子材料を使用しているので、培養器具の生体親和性をより高くすることができ、しかも培養器具の製造コストを安くすることができる。また、培養器具は天然高分子材料を素材とする糸によって形成されているから、組織為害性や毒性が低く、特異的分解酵素がないため分解されにくい。したがって、培養器具が培養した細胞に吸収される速度を遅くすることができるから、培養した細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を細胞が培養するための足場として確実に機能させることができる。そして、培養した細胞が所望の組織まで成長すれば、培養器具は成長した組織に完全に吸収されて消滅するので、本来の細胞のみによって形成された組織を形成することができる。
請求項３７の発明によれば、生体親和性材料として使用する天然高分子材料が、セルロースやキチンであるから、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、しかも培養器具の製造コストを安くすることができる。そして、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間培養しても、器具を安定した形態に保つことができる。
請求項３８の発明によれば、生体親和性材料として、生体吸収性合成高分子材料を使用しているので、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができる。しかも、所望の性質を有する培養器具を、完全に、そして簡単かつ安価に合成することができるから、培養器具の製造コストを安くすることができ、培養器具を安定して供給することができる。また、培養器具は生体吸収性合成高分子材料を素材とする糸によって形成されているから、細胞に吸収される吸収速度を調節することができる。したがって、培養器具を生体に移植した際に生体に吸収される速度を遅くすることも可能であるから、培養器具を培養する細胞に所望の時期に吸収させることができる。よって、培養する細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を足場として確実に機能させることができる。そして、所望の組織に成長すれば、培養器具は組織に完全に吸収されて消滅するか組み込まれるので、本来の組織に類似した組織を形成することができる。
請求項３９の発明によれば、生体親和性材料として使用する生体吸収性合成高分子材料が、ポリグリコール酸またはポリ乳酸を含んでいるから、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、しかも培養器具の製造コストを安くすることができる。そして、ポリグリコール酸とポリ乳酸を混合した生体吸収性合成高分子材料を使用すれば、両者の混合比率を変えることで、糸自体の強度や、糸が生体に吸収される吸収速度を調節することができるので、長期間培養しても、器具を安定した形態に保つことができ、細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を足場として確実に機能させることができる。
請求項４０の発明によれば、生体親和性材料として、純チタンやチタン合金を使用しているので、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができる。しかも、糸自体の強度が高くなるので、長期間培養しても、器具を安定した形態に保つことができる。基礎材料の表面にチタンをコーティングしたものを使用すれば、基礎材料の強度が低いものであっても、糸の強度を高くすることができるので、長期間培養しても、培養器具を安定した形態に保つことができ、細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を足場として確実に機能させることができる。
請求項４１の発明によれば、培養器具がシート状に形成された布状部材であるから、皮膚や骨、軟骨等の細胞を培養する足場として使用すれば、代用皮膚や軟骨シート、骨シート等として製造することができる。
請求項４２の発明によれば、布状部材が複数のシート状の層を有しているから、生体内と類似した層構造を有する培養器具とすることができる。よって、細胞を培養して所望の組織まで成長させれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４３の発明によれば、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けられているので、層状の構造を有する組織を形成するときに使用すれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４４の発明によれば、培養器具が中空な管状に形成された管状部材であるから、血管や消化管等を形成するときに使用すれば、本来の組織に類似した組織を形成することができる。
請求項４５の発明によれば、管状部材が複数の層を有しているから、管状部材の層構造を、器具を適応する組織と類似する層構造に形成すれば、血管や消化管等の層構造に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４６の発明によれば、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けられているので、層状の構造を有する組織を形成するときに使用すれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４７の発明によれば、管状部材がリリヤーン編によって形成されているから、繋ぎ目の無い中空な管状構造を有する組織、つまり、血管や消化管等に類似した組織を形成することができる。
請求項４８の発明によれば、管状部材が組紐構造を有しているから、繋ぎ目の無い中空な管状構造を有する組織、つまり、血管や消化管等に類似した組織を形成することができる。
請求項４９の発明によれば、人工組織は、細胞培養器具内の空間に未分化細胞が充填されたものであるから、人工組織を生体に移植すれば、移植された箇所の周辺組織が産出する細胞外マトリックス等の影響によって、未分化細胞が周辺組織に分化誘導される。したがって、人工組織が移植された箇所を、周辺組織と同等の細胞によって確実に再生させることができる。しかも、未分化細胞を充填しているから、人工組織を様々な箇所に適用することができる。また、未分化細胞として、移植される患者本人の細胞を利用すれば、移植免疫は働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
請求項５０の発明によれば、培養器具内の空間にあらかじめ分化させるべき臓器固有の細胞外マトリックスを結合させて細胞を培養すれば、培養した細胞は、分化させるべき臓器の細胞に誘導される。そして、分化された培養細胞がその臓器特有の細胞外マトリックスを産生することによって培養器具内の空間が充満されているので、生体の組織に類似した、人工の臓器とすることができる。しかも、培養する細胞として、移植される患者本人の細胞を利用すれば、移植免疫は働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
請求項５１の発明によれば、既に所望の臓器の細胞に分化した細胞を培養すれば、培養器具内の空間が、培養した細胞が産生する細胞外マトリックス、つまり臓器特有の細胞外マトリックスによって充満されているので、所望の臓器の組織に類似した、人工の臓器とすることができる。しかも、培養する細胞として、移植される患者本人の細胞を利用すれば、移植免疫は働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は糸を平織りして形成された生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。図２はリリヤーン編みして形成された生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。図３はリリヤーン編みして形成された生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。図４は組紐構造を有する生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。
【００１２】
まず、本実施形態の生体材料について説明する。
図１〜図４に示すように、本実施形態の生体材料は、生体内に埋め込まれて使用される材料であり、糸を編んだり、組んだり、織ったりして形成されたものである。このため、本実施形態の生体材料には、材料を構成する糸同士の間に空間が形成される。すると、この生体材料を生体内に埋め込むと、生体の組織は、生体材料の表面だけでなく、組織の細胞や血管が糸同士の間の空間に入り込んだ状態で再生される。
よって、本実施形態の生体材料を使用すれば、生体材料が措置された組織に完全に埋め込まれ、組織と一体化した状態となるから、生体材料の生体親和性が高くなり、より迅速な組織の再生を促すことができる。そして、生体に適応する際に、生体材料と生体の組織とを容易に縫合することができるから、生体材料を周囲の組織に容易に固定することができる。
【００１３】
また、生体材料は、糸を編んだり、組んだり、織ったりして形成しているので、生体材料に対して伸縮性と柔軟性を付与することができる。そして、編み方等を変えることによって生体材料の伸縮量を調整することができるから、生体材料の伸縮量を適応する周辺組織と同等の伸縮量とすることができる。
よって、生体材料を、周辺組織と一体となって伸縮させることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。
【００１４】
さらに、糸を編んだり、組んだり、織ったりして生体材料を形成しているから、特定の方向に対する強度を持たせることができ、糸への組織液の浸透性も低下させることができる。このため、生体材料を構成する糸の素材がコラーゲン等のように生体に吸収されやすいものであっても、生体材料を生体に移植した際に、生体材料が生体に吸収される速度を遅くすることができる。
よって、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができるから、組織をより確実に再生することができるし、再生された組織と周辺組織との間に違和感が発生することを防ぐことができる。
【００１５】
そして、生体材料に細胞外マトリックスを含浸させおけば、生体材料を措置した箇所の周辺細胞に対して細胞外マトリックスが作用して、周辺細胞の増殖や分化を促進させることができるから、組織の再生が早くなるし、より確実に組織を再生させることができる。
とくに、生体材料を適応する組織の細胞から産生された細胞外マトリックスを浸透させておけば、周辺組織の再生能をより高めることができるから、より迅速な組織の再生を促すことができる。
【００１６】
また、織物であれば平織やさをり織り等、編物であれば不完全なリリヤーン編み等、組物であれば不完全な組み紐等によって生体材料を形成すれば、生体材料をシート状に形成された布状材料とすることができる（図１）。すると、代用皮膚や軟骨シート、骨シート等として使用することができるから、皮膚や骨、軟骨、その他の組織や臓器等が欠損したり損傷した部分に適応する材料として好適な生体材料となる。
しかも、生体に適応する際に、生体材料と生体の組織とを容易に縫合することができるから、材料を周囲の組織に容易に固定することができる。
【００１７】
とくに、布状材料が複数のシート状の層を有するように形成して、その層構造が、生体材料を適応する組織と類似した層構造となるように形成すれば、組織をその層構造を維持した状態で再生させることができるので、より迅速に再生させることができる。例えば、皮膚であれば表皮と真皮の２層を有しているが、この各層に対応するような２層構造を有する生体材料を形成し、皮膚が欠損したり損傷した部分に適応すれば、欠損損傷部位を迅速かつ元の状態に近い状態で皮膚を再生させることができる。
【００１８】
さらに、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けておけば、高い強度を有しながら、生体材料の伸縮性を保つことができる。通常、皮膚等の層状構造を有する組織は各層における繊維の走行方向が互いに交差するような構造を有しているが、このような組織に、図１に示すような隣接する層の縦糸の走行方向が交差するように複数枚の平織の布状部材を重ねて形成された生体材料を適用すれば、より生体材料と組織の親和性が高くなるので、層状の形態を保った状態で組織を再生させることが容易になるし、組織の各層をより迅速に再生させることができる。
【００１９】
また、織物であれば平織りやさをり織り等、編物であればリリヤーン編や三つ編み等、組物であれば組紐等によって生体材料を形成すれば、生体材料を中空な管状に形成された管状部材とすることができる（図２〜図４）。すると、生体材料を代用血管や代用消化管等として使用することができるから、血管や食道等が欠損したり損傷した部分に適応する材料として好適な生体材料となる。
また、管状をしているので、血管や消化管などと容易に縫合が容易であり、両者の接合部分の形状を容易に一致させることができるから、生体材料を血管や消化管等に容易に固定することができる。
【００２０】
とくに、図２〜図４に示すように、リリヤーン編によって形成された生体材料や、組紐構造を有する生体材料の場合、その軸方向と交差する断面において、その外周および内周に布を縫い合わせて円筒状としたときのような繋ぎ目が存在しない。
このため、生体材料に、その円周方向において均一な伸縮性を保持させることができ、しかも、その軸方向にも伸縮性を保持させることができる。よって、生体材料を連結された血管等と一体となってスムースに屈曲させたり伸縮させたりすることができるので、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。
【００２１】
また、生体材料が、その半径方向に沿って複数の層を有するように形成して、その層構造が、生体材料を適応する組織と類似した層構造となるように形成すれば、組織をその層構造を維持した状態で再生させることができるので、より迅速に再生させることができる。例えば、血管であれば内膜、中膜、外膜の３層を有しているが、この各層に対応するような３層構造を有する生体材料を形成し、血管が欠損したり損傷した部分に適応すれば、欠損損傷部位を迅速かつ元の状態に近い状態で血管を再生させることができる。
さらに、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けておけば、高い強度を有しながら、生体材料の伸縮性を保つことができ、より生体材料と組織の親和性が高くなるので、層状の形態を保った状態で組織を再生させることが容易になるし、組織の各層をより迅速に再生させることができる。
【００２２】
つぎに、本実施形態の細胞培養器具について説明する。
本実施形態の細胞培養器具は、表面に細胞が播種された状態で培養液や擬似体液等に浸漬され、その表面において細胞を培養させるための培養床となるものである。この細胞培養器具は、糸を編んだり、組んだり、織ったりして形成されたものであるので、器具を構成する糸同士の間に空間を有している。
このため、器具を構成する糸同士の間の空間に培養する細胞を注入することができるから、培養する細胞を確実に器具に保持させておくことができる。しかも、培養液や擬似体液等は、糸同士の間の空間を通して器具内に侵入できるから、器具表面で培養されている細胞だけでなく、器具に接触している細胞や、器具の内部に位置する細胞にも、確実に新鮮な培養液を供給することができる。よって、器具に播種された細胞を、細胞の位置にかかわらず確実に培養することができる。
【００２３】
また、培養する細胞を器具の形状と同じ形状に培養することができるから、細胞を、所望の形態に成長させることができる。そして、細胞培養器具を構成する糸の素材に、コラーゲン等のように生体に完全に吸収されやすいものを使用すれば、培養に伴って、器具は細胞に吸収され、細胞培養器具と細胞を完全に置換させることができる。言い換えれば、細胞だけで形成された、細胞培養器具と同じ形状の組織を形成することができる。すると、その組織をそのまま生体に移植することも可能となるので、再生医療に利用することができる。
そして、細胞培養器具が糸を編んだり、組んだり、織ったりして形成されており、細胞培養器具が培養している細胞に吸収される速度を遅くなるので、培養している細胞が所望の形状の組織に成長するまで、確実に足場として機能させることができる。
【００２４】
さらに、細胞培養器具に細胞外マトリックスを含浸しておけば、細胞外マトリックスによって培養する細胞の増殖や分化が促進させることができる。
そして、所望の組織から産生された細胞外マトリックス、とくに培養する細胞から産生された細胞外マトリックスを浸透させておき、骨髄幹細胞等のような未分化細胞を培養すれば、所望の組織の細胞に分化誘導することができる。
【００２５】
また、織物であれば平織やさをり織り等、編物であれば不完全なリリヤーン編み等、組物であれば不完全な組み紐等によって細胞培養器具を形成すれば、シート状に形成された布状部材の細胞培養器具を形成することができる（図１参照）。すると、布状部材の培養器具を、皮膚や骨、軟骨等の細胞を培養する足場として使用すれば、代用皮膚や軟骨シート、骨シート等に適したシート状の組織を製造することができる。
【００２６】
そして、布状部材の細胞培養器を、複数のシート状の層を有するように形成すれば、生体内と類似した層構造を有する培養器具とすることができる。よって、細胞を培養して所望の組織まで成長させれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を製造することができる。
例えば、皮膚は表皮と真皮の２層を有しているが、２層構造を有する細胞培養器具を用いて皮膚細胞を培養すれば、２層構造を有する代用皮膚、つまり本来の皮膚と類似した構造を有する組織を製造することができる。
さらに、皮膚等の層状構造を有する組織は各層における繊維の走行方向が互いに交差するような構造を有しているから、細胞培養器具において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けておけば、より一層本来の組織の類似した構造を有する組織を製造することができる。
【００２７】
また、織物であれば平織りやさをり織り等、編物であればリリヤーン編や三つ編み等、組物であれば組紐等によって細胞培養器具を形成すれば、中空な管状に形成された管状部材の細胞培養器具を形成することができる（図２〜図３参照）。すると、管状部材の細胞培養器具を、皮膚や骨、軟骨等の細胞を培養する足場として使用すれば、血管や消化管等に適した管状の組織を製造することができる。
【００２８】
とくに、リリヤーン編によって形成された細胞培養器具や、組紐構造を有する細胞培養器具の場合、その軸方向と交差する断面において、その外周および内周に布を縫い合わせて円筒状としたときのような繋ぎ目が存在しないので、繋ぎ目の無い中空な管状構造を有する組織、つまり、血管や消化管等に類似した組織を製造することができる。
【００２９】
また、管状部材の細胞培養器具を、その半径方向に沿って複数の層を有するように形成すれば、組織と類似した層構造を有する細胞培養器具を形成することができる。よって、細胞を培養して所望の組織まで成長させれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を製造することができる。
例えば、血管であれば内膜、中膜、外膜の３層を有しているが、この各層に対応するような３層構造を有する細胞培養器具を使用して血管細胞を培養すれば、３層構造を有する代用血管、つまり本来の血管と類似した構造を有する組織を製造することができる。
さらに、血管等の層状構造を有する組織は各層における繊維の走行方向が互いに交差するような構造を有しているから、細胞培養器具において、隣接する層における糸の走行方向が互いに交差するように設けておけば、より一層本来の組織の類似した構造を有する組織を製造することができる。
【００３０】
つぎに、本実施形態の人工組織を説明する。
本実施形態の人工組織は、上述したように、未分化細胞を充填したものである。未分化細胞は、様々な組織の細胞に分化させることが可能であるから、本実施形態の人工組織を生体に移植すれば、移植された箇所の周辺組織が産出する細胞外マトリックス等の影響によって、人工組織内の未分化細胞が全て周辺組織の細胞に分化誘導される。すると、人工組織が移植された箇所を、周辺組織と同等の細胞によって確実に再生させることができる。
しかも、本実施形態の人工組織は、未分化細胞を充填しているから、一つの人工組織で、例えば皮膚と骨材の両方に使用することも可能であるし、人工組織に所望の組織の細胞外マトリックスを作用させた状態で人工組織の未分化細胞を培養すれば、所望の組織を製造することも可能である。
しかも、未分化細胞として移植される患者本人の細胞を利用すれば、人工組織を患者に移植しても移植免疫が働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
【００３１】
また、未分化細胞を細胞培養器具内の空間に充填させるときには、細胞培養器具内の空間に直接未分化細胞を播種して充填させてもよいが、細胞培養器具の表面に未分化細胞を播種し、この未分化細胞を所定の培養条件で培養させれば、未分化な状態を保ったままで未分化細胞を増殖させることができる。この場合、未分化細胞によって細胞培養器具内の空間を確実に充満させることができるから、移植した際に、人工組織を適応した箇所の再生を速くすることができる。
例えば２０％牛胎仔血清、非必須アミノ酸混合液（Ｇｉｂｃｏ社）、ヌクレオシド溶液、２−メルカプトエタノールを含む、高グルコース添加ＤＭＥＭ培地中で、３７℃、５％二酸化炭素／９５％空気中の条件で未分化な骨髄細胞を培養すれば、培養された細胞は未分化な状態に維持することができるから、大量の未分化な骨髄細胞を移植することが可能となる。
なお、所定の条件を保てば、細胞培養器具内に細胞外マトリックスが充填されていても、未分化細胞を未分化な状態に維持したまま培養することができる。この場合、移植箇所の組織が産出する細胞外マトリックスを充填しておけば、人工組織を移植箇所に適応した際に、その箇所の再生をより一層速くすることができる。
【００３２】
つぎに、本実施形態の人工臓器を説明する。
本実施形態の人工臓器は、上述したような細胞培養器具を用いて細胞を培養し、所望の臓器まで成長させたものである。本実施形態の人工臓器を製造するときには、前述した人工組織と異なり、細胞培養器具内の空間にあらかじめ分化させるべき臓器の細胞外マトリックスを充填させおく。すると、細胞培養器具の表面に細胞を播種し、細胞を播種された細胞培養器具を培養液や擬似体液中に浸漬して細胞を培養すれば、培養された細胞は、分化させるべき臓器の細胞に誘導されるから、所望の臓器を確実に製造することができる。
しかも、培養する細胞として移植される患者本人の細胞を利用すれば、人工組織を患者に移植しても移植免疫が働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
また、既に所望の臓器の細胞に分化している細胞を培養する場合は、細胞外マトリックスを充填しておかなくても、所望の臓器を確実に製造することができる。
【００３３】
つぎに、上述したような生体材料および細胞培養器具に使用される糸について詳細に説明する。
前記生体材料等は、糸を織ったりして形成されているが、その糸素材には、生体親和性の高い材料が使用されている。このため、生体材料を生体内に埋め込んだり、細胞培養器具の表面に細胞を播種して培養したりしても、周辺組織や培養する細胞となじみやすく、組織などが拒絶反応を示さない。よって、生体内に埋め込んでも生体等に悪影響を与えることを防ぐことができるし、細胞を培養しても確実に細胞を培養することができる。
【００３４】
この糸の素材としては、コラーゲンや天然高分子材料、生体吸収性合成高分子材料、純チタン、チタン合金など、生体との親和性が非常に高いものが適しているが、基礎材料の表面に生体親和性材料の表層が形成されたものであってもよい。例えば、生体親和性の低い基礎材料の表面に、チタンや、カルシウム化合物、コラーゲン等の層が形成されたものであってもよい。この場合、基礎材料と生体や細胞が直接接触しないので、生体等に悪影響を与えることを防ぐことができるし、生体から排除されることを防ぐことができる。
とくに、チタンやチタン合金をコーティングした糸を使用すれば、基礎材料の強度が低いものであっても、糸の強度を高くすることができるので、長期間、生体材料や細胞培養器具を安定した形態に保つことができる。よって、生体材料であれば、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。細胞培養器具であれば、細胞が所望の組織に成長するまで、細胞培養器具を足場として確実に機能させることができる。
【００３５】
そして、コラーゲンや天然高分子材料、生体吸収性合成高分子材料、純チタン、チタン合金を糸の素材として使用すれば、以下のごとき効果が得られる。
【００３６】
まず、糸の素材をコラーゲンとした場合の効果を説明する。
コラーゲンは生体の組織を構成する要素であるから、生体や培養細胞との親和性が非常に高いので、生体材料や細胞培養器具の生体親和性をより高くすることができる。しかも、材料が適応される組織や培養される細胞の組成の近いコラーゲンを用いれば、さらに生体親和性を高めることができる。
また、生体材料の場合には、生体材料が埋め込まれた部分の組織には、コラーゲンのみが接触するので、生体材料が周辺組織となじみやすい。しかも、コラーゲンには周辺細胞を活性化し、分化を促進する作用あるから、生体材料が埋め込まれた周辺組織の再生を促進することができる。
細胞培養器具の場合には、培養する細胞を細胞培養器具に容易に結合させることができるし、細胞増殖や細胞分化が促進され、活発な組織を培養することができる。
さらに、糸の素材をコラーゲンのみで形成すれば、生体材料の場合には、組織が完全に再生されてしまえば、生体材料は再生した組織に完全に吸収されて消滅するので、生体材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生されさせることができる。細胞培養器具の場合には、細胞の増殖によって細胞培養器具は培養した細胞に完全に吸収されて消滅するので、必要な細胞のみで形成された組織や臓器を形成することができる。
さらに、糸が、生体吸収性材料を基礎材料としその表面にコラーゲンの表層を有するような構造の場合も同様に、生体材料が適応された領域を本来の組織のみによって再生されさせることができるし、必要な細胞のみで形成された組織や臓器を形成することができる。
そして、糸が、生体に吸収されない材料の表面にコラーゲンの表層を有するようなものであっても、組織が完全に再生されてしまえば、生体材料を再生した組織に完全に組み込むことができるから、生体材料が適応された領域を、本来の組織と同様に再生させることができるし、培養器具が組織や臓器に完全に組み込まれるから、本来の組織や臓器に類似した構造を有する組織や臓器を形成することができる。
【００３７】
そして、コラーゲンとして線維性コラーゲン、とくに材料が適応される組織や培養する細胞の組成に近いコラーゲン繊維を用いれば、生体材料や細胞培養器具の生体親和性をさらに高めることができる。
例えば、骨組織に適用したり、骨組織の細胞を培養する場合は、骨の細胞外マトリックスの主要成分であるＩ型コラーゲンを用いることにより、より一層生体親和性を高くすることができる。軟骨組織に適用したり、軟骨組織の細胞を培養する場合は、ＩＩ型コラーゲンの糸を用い、皮膚に適用したり、皮膚組織の細胞を培養する場合は、皮膚の細胞外マトリックスの成分と同様のＩ型コラーゲンと　ＩＩＩ型コラーゲンの混合コラーゲンの糸を用いることで、より一層生体親和性を高くすることができる。
さらに、糸を構成するコラーゲンの繊維の方向を一致させることができるから、生体材料を生体に移植した際に、生体材料が生体に吸収される速度を遅くすることができるから、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。細胞培養器具であれば、細胞が所望の組織に成長するまで、細胞培養器具を足場として確実に機能させることができる。
【００３８】
さらに、コラーゲンとして複合型コラーゲン、とくに材料が適応される組織や培養する細胞の組成に近いコラーゲン繊維を用いれば、生体材料や細胞培養器具の生体親和性をさらに高めることができる。
例えば、Ｉ型コラーゲンと　ＩＩＩ型コラーゲンの混合コラーゲンであれば、皮膚や腱等の組織に適用する生体材料や、皮膚や腱の細胞を培養する細胞培養器具の素材として好適であるし、Ｉ型コラーゲン、　ＩＩＩ型コラーゲンに、基底膜のＩＶ型コラーゲンを混合した混合コラーゲンであれば肝臓などの臓器に適用する生体材料や、肝臓などの臓器の細胞を培養する培養器具の素材として好適である。さらに、上記の混合コラーゲンより複雑な組織特有の混合コラーゲンを使用すれば、その組織に適用する生体材料や、その組織の細胞を培養する細胞培養器具の素材として最適である。
【００３９】
なお、上述したようなコラーゲンとして、架橋処理したり、クロム処理などの補強処理をしたコラーゲンを使用すれば、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、生体材料や細胞培養器具を安定した形態に保つことができる。
【００４０】
また、糸の素材を天然高分子材料とした場合の効果を説明する。
糸の素材を、例えばセルロースやキチン等の天然高分子材料とすれば、コラーゲンを素材とする糸に比べて安価に製造することができる。このため、天然高分子材料を素材とする糸によって生体材料や細胞培養器具を製造すれば、これらの製造コストを安くすることができる。そして、天然高分子材料を素材とする糸は、組織為害性や毒性が低く、特異的分解酵素がないため分解されにくいので、生体材料の場合には、材料を生体に移植した際に生体に吸収される速度を遅くすることができるから、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。細胞培養器具の場合には、培養した細胞が所望の組織に成長するまで、その足場として機能させることができる。
そして、生体材料の場合、組織が完全に再生されてしまえば、生体材料は再生した組織に完全に吸収されて消滅するので、材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができる。細胞培養器具の場合には、培養した細胞が所望の組織まで成長すれば、培養器具は組織に完全に吸収されて消滅するか組み込まれるので、本来の組織に類似した組織を形成することができる。
とくに、セルロースやキチンの場合には、他の天然高分子材料と比べて、生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができるし、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
【００４１】
つぎに、糸の素材を生体吸収性合成高分子材料とした場合の効果を説明する。
糸の素材を、例えばポリグリコール酸またはポリ乳酸を含む生体吸収性合成高分子材料とすれば、天然高分子材料を素材とする糸と比べても、安価に製造することができる。そして、所望の性質を有する生体吸収性合成高分子材料を完全に、そして簡単かつ安価に合成することができるから、所望の性質を有する生体材料や細胞培養器具を、確実に、しかも安定して供給することができる。
また、生体材料や細胞培養器具が、生体や細胞に吸収される吸収速度を調節することができる。よって、生体材料の場合には、生体に移植した際に、生体に吸収される速度を遅くすることも可能であるから、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。同様に、細胞培養器具の場合には、培養した細胞が所望の組織に成長するまで、その足場として機能させることができる。
そして、組織が完全に再生されてしまえば、コラーゲンの糸や天然合成材料の糸と同様に、生体材料は再生した組織に完全に吸収されて消滅するので、材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができるし、培養器具は組織に完全に吸収されて消滅するか組み込まれるので、本来の組織に類似した組織を形成することができる。
とくに、生体吸収性合成高分子材料が、その成分として、ポリグリコール酸またはポリ乳酸を含むものである場合には、両者の混合比率を変えることで、糸自体の強度や、糸が生体や細胞に吸収される吸収速度を容易に調節することができる。
【００４２】
つぎに、糸の素材を純チタンまたはチタン合金とした場合の効果を説明する。
糸の素材を、純チタンまたはチタン合金とすれば、コラーゲンや天然高分子材料、生体吸収性合成高分子材料を素材とする糸に比べて、糸自体の強度が格段に高くなるので、長期間、生体材料や細胞培養器具を安定した形態に保つことができる。
とくに、チタンは、金属であるため強度が高いが、軽量であり、しかも骨組織との生体親和性が高いという特徴を有しているので、チタンを素材とする糸によって形成された生体材料は、骨折部や骨欠損部等のように高い強度が必要とされる箇所であっても適用することができる。そして、骨組織が再生された後も、軽い上に再生骨の強度を維持することができるので、安定した治癒が期待できる。しかも、強度は高いけれども、糸を織ったりして形成されているものであるから、骨膜などと縫合できるので初期固定が良く、柔軟性も付与できる。
【００４３】
【実施例】
以下に、本発明の細胞培養器具、生体材料および人工組織の実施例を説明する。
【００４４】
まず、本発明の細胞培養器具の実施例を説明する。
なお、以下には、中空形状に形成された細胞培養器具を説明しているが、細胞培養器具の形状は以下の実施例に限定されるものではない。
さらになお、糸の素材としてコラーゲンと純チタンを使用した場合を説明しているが、糸の素材は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
コラーゲン糸を用いて中空形状、つまり筒状に形成された細胞培養器具の一実施例を説明する。
（１）コラーゲン縫合糸メイビック（製造：株式会社ニッピ）のサイズ３−０をリリヤーン編みによって筒状の細胞培養器具を作成する。
（２）上記の方法にて作成した筒状の細胞培養器具に、骨髄細胞を注入し、１０％牛胎児血清とアスコルビン酸を含むα−ＭＥＭ培養液中で培養した。
（３）骨髄細胞が増殖され、細胞培養器具と同形状の組織、つまり筒状の組織が形成された。
【００４６】
（実施例２）
純チタン糸を用いて筒状に形成された細胞培養器具の一実施例を説明する。
（１）純チタン製の糸サイズ３−０から組み紐の技術を用いて筒を作成する。
（２）組み紐の糸の数を調節して、直径の異なる３種類の筒を作成して、ミシンで縫い合わせて、多層構造を有する筒状の細胞培養器具を形成する。
（３）上記の方法にて作成した細胞培養器具を、骨髄細胞を注入し、１０％牛胎児血清とアスコルビン酸を含むα−ＭＥＭ培養液中で培養した。
（４）骨髄細胞が増殖され、細胞培養器具と同形状の組織、つまり筒状の組織が形成された。
【００４７】
つぎに、本発明の生体材料の実施例を説明する。
なお、以下には、皮膚代替用生体材料および骨補填用生体材料を説明しているが、生体材料の用途および形状は以下の実施例に限定されるものではない。
さらになお、糸の素材として生体吸収性合成高分子材料とコラーゲンを使用した場合を説明しているが、糸の素材は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４８】
（実施例３）
生体吸収性合成高分子材料の糸を用いて形成された皮膚代替生体材料の一実施例を説明する。
（１）ポリＬ乳酸とポリグリコール酸混合素材糸のサイズ３−０を用いて、平織りによって布を作成する。
（２）５枚の布を繊維の走行が４５度ずれるように重ね合わせ、同一の縫合糸でミシン縫いを行い、皮膚代替生体材料を形成する。
（３）ラットの背中に皮膚の欠損部を作成し、その部分に皮膚代替生体材料を置き、周辺の皮膚と同一の縫合糸で縫合した。
（４）皮膚代替生体材料に沿って皮膚細胞が再生された。皮膚の再生過程において皮膚代替生体材料が皮膚細胞に吸収されており、再生された部分は、ラットの皮膚細胞に置換された。
【００４９】
（実施例４）
コラーゲンの糸を用いて形成された骨補填用生体材料の一実施例を説明する。
（１）コラーゲン縫合糸メイビック（製造：株式会社ニッピ）のサイズ３−０から、平織りによって布を作成する。
（２）５枚の布を繊維の走行が４５度ずれるように重ね合わせ、同一の縫合糸でミシン縫いを行い、多層構造を有する布状材料を形成する。
（３）予め骨芽細胞を培養し、細胞外マトリックスを産生させて、回収しておく。
（４）回収した細胞外マトリックスを上記布状材料に充填し、骨誘導能を有する骨補填用生体材料を形成する。
（５）ラットに骨欠損部を作成し、その部分に骨補填用生体材料を固定する。
（６）骨補填用生体材料に沿って骨細胞が再生された。骨の再生過程において骨補填用生体材料が骨細胞に吸収されており、再生された部分は、ラットの骨細胞に置換された。
【００５０】
つぎに、本発明の人工組織の実施例を説明する。
なお、以下には、人工皮膚を説明しているが、人工組織の用途および形状は以下の実施例に限定されるものではない。
さらになお、糸の素材としてコラーゲンを使用した場合を説明しているが、糸の素材は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例５）
コラーゲン糸を用いて形成された人工皮膚の一実施例を説明する。
（１）コラーゲン縫合糸メイビック（製造：株式会社ニッピ）のサイズ３−０をさをり織りにて布を作成する。
（２）５枚の布を繊維の走行が４５度ずれるように重ね合わせ、同一の縫合糸でミシン縫いを行い、多層構造を有する布状材料を形成する。
（３）上記の方法にて作成した布状材料中に、骨髄細胞を注入し、培養装置にて培養した。このとき、骨髄細胞が未分化な状態を保つ条件で培養する。
（４）培養後、人工皮膚として、ラットの背中に形成された皮膚の欠損部に、皮膚移植を行う。
（５）人工皮膚が周辺の皮膚組織と一体化した状態で固定された。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、生体内に埋め込まれた時に生体の組織中の細胞や血管が材料の内部に自由に入り込むことができるから、生体親和性を高くすることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。また、材料を周囲の組織に容易に固定することができ、適応する組織と同じ方向にのみ伸縮しかつ適応する組織と同等の伸縮量を有する材料を形成することができ、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。さらに、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項２の発明によれば、生体内に埋め込まれた時に生体の組織中の細胞や血管が材料の内部に自由に入り込むことができるから、生体親和性を高くすることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。また、材料を周囲の組織に容易に固定することができ、適応する組織と同じ方向にのみ伸縮しかつ適応する組織と同等の伸縮量を有する材料を形成することができ、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。さらに、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項３の発明によれば、生体内に埋め込まれた時に生体の組織中の細胞や血管が材料の内部に自由に入り込むことができるから、生体親和性を高くすることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。また、材料を周囲の組織に容易に固定することができ、適応する組織と同じ方向にのみ伸縮しかつ適応する組織と同等の伸縮量を有する材料を形成することができ、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。さらに、生体材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項４の発明によれば、周辺細胞の増殖や分化を促進させることができ、材料を適応した箇所の組織の再生能を高めることができ、より迅速な組織の再生を促すことができる。
請求項５の発明によれば、生体内に埋め込んだときに、生体に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項６の発明によれば、基礎材料の素材にかかわらず、生体内に埋め込んだときに、生体に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項７の発明によれば、生体材料の生体親和性をより高くすることができ、生体材料が埋め込まれた周辺組織の再生を促進することができ、生体材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができる。
請求項８の発明によれば、材料の生体親和性をより高くすることができ、適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項９の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンが複合型コラーゲンであるから、材料の生体親和性をより高くすることができる。
請求項１０の発明によれば、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
請求項１１の発明によれば、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
請求項１２の発明によれば、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができる。材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができ、材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができる。
請求項１３の発明によれば、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができ、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。
請求項１４の発明によれば、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも、材料の製造コストを安くすることができ、材料を安定して供給することができる。また、生体に吸収される吸収速度を調節することができ、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。そして、材料が適応された領域を、本来の組織のみによって再生させることができる。
請求項１５の発明によれば、材料の生体親和性をより高くすることができ、しかも材料の製造コストを安くすることができる。糸自体の強度や、糸が生体に吸収される吸収速度を調節することができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができ、材料を適応した箇所の組織が完全に再生するまで、材料を足場として確実に機能させることができる。
請求項１６の発明によれば、材料の生体親和性をより高くすることができ、長期間、材料を安定した形態に保つことができる。骨折部や骨欠損部等のように、高い強度が必要とされる箇所に適用することができ、初期固定が良く、安定した治癒が期待できる。
請求項１７の発明によれば、代用皮膚や軟骨シート、骨シート等として使用することができ、材料を周囲の組織に容易に固定することができる。
請求項１８の発明によれば、皮膚等を、その層構造を維持した状態で再生させることができ、より迅速に再生することができる。
請求項１９の発明によれば、高い強度を有しながら、生体材料の伸縮性を保つことができ、組織の各層をより迅速に再生することができる。
請求項２０の発明によれば、代用血管や代用消化管等として使用することができ、材料を血管や消化管等に容易に固定することができる。
請求項２１の発明によれば、血管や消化管等を、その層構造を維持した状態で再生させることができ、より迅速に再生することができる。
請求項２２の発明によれば、高い強度を有しながら、生体材料の伸縮性を保つことができ、組織の各層をより迅速に再生することができる。
請求項２３の発明によれば、管状部材に、その円周方向において均一な伸縮性を保持させることができ、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。
請求項２４の発明によれば、管状部材に、その円周方向において均一な伸縮性を保持させることができ、違和感や痛み、機能不全が生じることを防ぐことができる。
請求項２５の発明によれば、編んだ糸同士の間に、十分な空間を形成されているから、この空間に培養する細胞を注入することができ、しかも、細胞を確実に培養することができ、細胞を、所望の形態に成長させることができる。
請求項２６の発明によれば、組んだ糸同士の間に、十分な空間を形成されているから、この空間に培養する細胞を注入することができ、しかも、細胞を確実に培養することができ、細胞を、所望の形態に成長させることができる。
請求項２７の発明によれば、織られた糸同士の間に、十分な空間を形成されているから、この空間に培養する細胞を注入することができ、しかも、細胞を確実に培養することができ、細胞を、所望の形態に成長させることができる。
請求項２８の発明によれば、培養する細胞の増殖や分化を促進させることができ、未分化細胞を所望の組織の細胞に分化誘導することができる。
請求項２９の発明によれば、培養器具に培養する細胞を容易に結合させることができ、しかも、培養する細胞に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項３０の発明によれば、基礎材料の素材にかかわらず、培養器具に培養する細胞を容易に結合させることができ、しかも、培養する細胞に悪影響を与えることを防ぐことができる。
請求項３１の発明によれば、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、培養する細胞となじみやすく、細胞増殖や細胞分化が促進され、活発な組織を培養することができる。必要な細胞のみで形成された組織や臓器を形成することができる。
請求項３２の発明によれば、生体親和性材料として使用するコラーゲンが線維性コラーゲンであるから、器具の生体親和性をより高くすることができる。
請求項３３の発明によれば、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができる。
請求項３４の発明によれば、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間細胞を培養しても、培養器具を安定した形態に保つことができる。
請求項３５の発明によれば糸自体の強度をより高くすることができ、長期間細胞を培養しても、培養器具を安定した形態に保つことができる。
請求項３６の発明によれば、培養器具の生体親和性をより高くすることができ、しかも培養器具の製造コストを安くすることができる。培養した細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を細胞が培養するための足場として確実に機能させることができる。そして、本来の細胞のみによって形成された組織を形成することができる。
請求項３７の発明によれば、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、しかも培養器具の製造コストを安くすることができ、糸自体の強度をより高くすることができ、長期間培養しても、器具を安定した形態に保つことができる。
請求項３８の発明によれば、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、しかも、培養器具の製造コストを安くすることができ、培養器具を安定して供給することができる。また、培養器具を培養する細胞に所望の時期に吸収させることができ、培養する細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を足場として確実に機能させることができる。そして、本来の組織に類似した組織を形成することができる。
請求項３９の発明によれば、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、しかも培養器具の製造コストを安くすることができ、糸自体の強度や、糸が生体に吸収される吸収速度を調節することができ、長期間培養しても、器具を安定した形態に保つことができ、細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を足場として確実に機能させることができる。
請求項４０の発明によれば、培養する細胞との生体親和性をより高くすることができ、しかも、長期間培養しても、器具を安定した形態に保つことができ、細胞が所望の組織に成長するまで、培養器具を足場として確実に機能させることができる。
請求項４１の発明によれば、皮膚や骨、軟骨等の細胞を培養する足場として使用すれば、代用皮膚や軟骨シート、骨シート等として製造することができる。
請求項４２の発明によれば、細胞を培養して所望の組織まで成長させれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４３の発明によれば、層状の構造を有する組織を形成するときに使用すれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４４の発明によれば、血管や消化管等を形成するときに使用すれば、本来の組織に類似した組織を形成することができる。
請求項４５の発明によれば、管状部材の層構造を、器具を適応する組織と類似する層構造に成形すれば、血管や消化管等の層構造に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４６の発明によれば、層状の構造を有する組織を形成するときに使用すれば、本来の組織に類似した層構造を有する組織を形成することができる。
請求項４７の発明によれば、管状部材がリリヤーン編によって形成されているから、繋ぎ目の無い中空な管状構造を有する組織、つまり、血管や消化管等に類似した組織を形成することができる。
請求項４８の発明によれば、管状部材が組紐構造を有しているから、繋ぎ目の無い中空な管状構造を有する組織、つまり、血管や消化管等に類似した組織を形成することができる。
請求項４９の発明によれば、細胞培養器具が移植された箇所を、周辺組織と同等の細胞によって確実に再生させることができ、様々な箇所に適用することができる。
請求項５０の発明によれば、所望の臓器の組織に類似した、人工の臓器とすることができ、しかも、培養する細胞として、移植される患者本人の細胞を利用すれば、移植免疫は働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
請求項５１の発明によれば、所望の臓器の組織に類似した、人工の臓器とすることができ、しかも、培養する細胞として、移植される患者本人の細胞を利用すれば、移植免疫は働かないので、移植しても生体から排除されることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】糸を平織りして形成された生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。
【図２】リリヤーン編みして形成された生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。
【図３】リリヤーン編みして形成された生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。
【図４】組紐構造を有する生体材料の概略説明図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は拡大図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biomaterial, a cell culture device, an artificial tissue, and an artificial organ. More specifically, in the human body, culturing cells used for biomaterials, blood transfusion, transplantation, and regenerative medicine to be implanted in a living body for the regeneration of tissues and internal organs such as damaged bones, skin, cornea, ligament, liver and blood vessels, etc. Used as cell culture instruments, aggregates, cartilage, skin materials, visceral materials, brain materials, etc., and artificial bones, cartilage, artificial skin, artificial viscera, artificial brain, etc. Related artificial organs.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, bioabsorbable materials such as polylactic acid and polyglycolic acid have been used as materials for reinforcing materials for damaged bones and plates for bone reconstruction. Such a bioabsorbable material has the advantage that bone regeneration is actively promoted due to its high biocompatibility, and that it is absorbed into the living body after a lapse of time, so that an operation for removing a reinforcing material or the like is not required. Yes, widely used.
[0003]
In addition, bioabsorbable materials, collagen, etc. are also used as materials for surgical sutures, but the threads formed from these materials can also enter the living body over time, as in the case of reinforcing materials. Because it is absorbed, there is no need for thread removal, which is very convenient.
[0004]
In recent years, regenerative medicine has become active, and members made of collagen or bioabsorbable materials have been manufactured, and these members have been used as artificial tissues.
For example, a member formed of a mesh or a sheet of collagen or the like is used as a filler for a tissue defect portion, a hemostatic agent, or a filler for an extraction socket. If the tissue is adapted to a self-repairable tissue, that part of the tissue becomes a scaffold for regeneration, and once the tissue is regenerated, it is completely absorbed by the regenerated tissue. Then, after the tissue has been regenerated, it is not necessary to remove the adapted member, and since the regenerated portion is formed only by the own tissue, it does not cause any discomfort or inconvenience, which is preferable.
In addition, artificial blood vessels having synthetic fibers formed in a tubular shape have been developed. In such an artificial blood vessel, the synthetic fiber used as the material has a low biocompatibility, and if used as it is, a thrombus may be formed on the inner surface and blood flow may be impaired.Therefore, the inner surface is coated with collagen or gelatin. ing.
Further, a biomaterial made of titanium, which is a metal having high biocompatibility, is used in places where strength is required. For example, biomaterials made of titanium are actively used for dental implants, orthodontic wires, metal beds for complete dentures, plates for fixing fractures, artificial joints, and the like.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally used sheets of collagen and bioabsorbable materials are manufactured by coagulating and precipitating a solution to form a sheet, and the direction of fibers such as collagen in the sheet becomes random. Although the affinity is high, the flexibility of living tissue cannot be imparted to the sheet. For this reason, when transplanted to the skin or the like, there is a problem that discomfort, pain, and dysfunction occur because the portion cannot be expanded and contracted integrally with the surrounding skin and the like.
In addition, since the direction of the fibers such as collagen in the sheet is random, collagen and the like constituting the sheet are rapidly absorbed by the living tissue, and the adapted member disappears before the tissue is regenerated, and the tissue There is a problem that it does not function sufficiently as a scaffold for playing back.
[0006]
A bone reinforcing material or a bone reconstruction plate made of titanium can increase the strength of the reinforcing material, but does not have the flexibility of tissue. For this reason, since the member cannot be smoothly moved together with the surrounding tissue or the like, there is a problem that discomfort, pain, and malfunction occur.
Moreover, since it is manufactured by a method such as metal casting, it is difficult to perform fine processing. Therefore, it is not possible to create a space in which cells can enter into the inside of a bone reinforcing material or the like, so that it cannot be used for a bone filling material, a cell carrier, or an artificial tissue or an artificial organ accompanied by cells in a living body. There's a problem.
[0007]
Conventional artificial blood vessels have no effect of promoting self-vascular regeneration because the material is synthetic fiber. In addition, since there is a high possibility that blood coagulates in a blood vessel to form a thrombus, when the thickness is 5 mm or less, the blood clot may be clogged by the thrombus. Therefore, a conventional artificial blood vessel cannot be used having a thickness of 5 mm or less, so that it can be applied to only a part of the blood vessel of the human body.
[0008]
In view of the above circumstances, the present invention provides a tissue material having elasticity and flexibility possessed by a tissue, having a tissue structure close to that of a living tissue, and which does not cause discomfort or rejection even when transplanted into a living body, a cell culture instrument, It is intended to provide an artificial tissue and an artificial organ.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The biomaterial according to claim 1 is a material used by being embedded in a living body, wherein the material is formed by knitting a thread.
The biomaterial according to a second aspect is a material used by being embedded in a living body, wherein the material is formed by assembling a thread.
The biomaterial according to a third aspect is a material used by being embedded in a living body, wherein the material is formed by weaving a thread.
The biomaterial according to claim 4 is the invention according to claim 1, 2 or 3, wherein the material is impregnated with an extracellular matrix.
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to the first, second or third aspect, the material of the thread is a biocompatible material.
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the first, second or third aspect, the yarn comprises a base material and a surface layer of a biocompatible material formed on a surface of the base material. It is characterized by doing.
The biomaterial according to claim 7 is the invention according to claim 5 or 6, wherein the biocompatible material is collagen.
An eighth aspect of the present invention is the biomaterial according to the seventh aspect, wherein the collagen is fibrous collagen.
A ninth aspect of the present invention is the biomaterial according to the seventh aspect, wherein the collagen is a complex type collagen.
A tenth aspect of the present invention is the biomaterial according to the seventh aspect, wherein the collagen is a cross-linked collagen.
An eleventh aspect of the present invention is the biomaterial according to the seventh aspect, wherein the collagen is a reinforced collagen.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth or sixth aspect, the biocompatible material is made of a natural polymer material.
According to a thirteenth aspect, in the biomaterial according to the twelfth aspect, the natural polymer material is cellulose or chitin.
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to the fifth or sixth aspect, the biocompatible material is a bioabsorbable synthetic polymer material.
The biomaterial according to claim 15 is the invention according to claim 14, wherein the bioabsorbable synthetic polymer material contains polyglycolic acid, polylactic acid, or a mixture of polyglycolic acid and polylactic acid as its component. Features.
The biomaterial according to claim 16 is the invention according to claim 5 or 6, wherein the biocompatible material is pure titanium or a titanium alloy.
A biomaterial according to a seventeenth aspect is the invention according to the first, second, or third aspect, wherein the material is a cloth material formed in a sheet shape.
An eighteenth aspect of the present invention is the biomaterial according to the seventeenth aspect, wherein the cloth material has a plurality of sheet-like layers.
The biomaterial according to claim 19 is characterized in that, in the invention according to claim 18, in the plurality of sheet-like layers, the running directions of the yarns in adjacent layers cross each other.
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided the biomaterial according to the first, second or third aspect, wherein the material is a hollow tubular member.
A biomaterial according to a twenty-first aspect is the invention according to the twentieth aspect, wherein the tubular member has a plurality of layers along a radial direction thereof.
A biomaterial according to a twenty-second aspect is the invention according to the twenty-first aspect, wherein, in the plurality of layers, the running directions of the yarns in adjacent layers cross each other.
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the biomaterial according to the twentieth aspect, the tubular member is formed by Lilyan knitting.
The biomaterial according to claim 24 is the invention according to claim 20, wherein the tubular member has a braided structure.
The cell culture device according to claim 25 is a device used for culturing cells, wherein the device is formed by knitting a thread.
The cell culture device according to claim 26 is a device used for culturing cells, wherein the device is formed by braiding.
The cell culture device according to claim 27 is a device used for culturing cells, wherein the device is formed by weaving a thread.
The cell culture device according to claim 28 is the invention according to claim 25, 26 or 27, wherein the device is impregnated with an extracellular matrix.
The cell culture instrument according to claim 29 is the invention according to claim 25, 26 or 27, wherein the material of the thread is a biocompatible material.
The cell culture instrument according to claim 30 is the invention according to claim 25, 26 or 27, wherein the thread comprises a base material and a surface layer of a biocompatible material formed on the surface of the base material. And
A cell culture instrument according to claim 31 is the invention according to claim 29 or 30, wherein the biocompatible material is collagen.
The cell culture instrument according to claim 32 is the invention according to claim 31, wherein the collagen is fibrous collagen.
The cell culture instrument according to claim 33 is the invention according to claim 31, wherein the collagen is a complex type collagen.
A cell culture instrument according to a thirty-fourth aspect is characterized in that, in the invention according to the thirty-first aspect, the collagen is crosslinked collagen.
A cell culture instrument according to claim 35 is characterized in that, in the invention according to claim 31, the collagen is reinforced collagen.
The cell culture instrument according to claim 36 is the invention according to claim 29 or 30, wherein the biocompatible material is made of a natural polymer material.
The cell culture instrument according to claim 37 is characterized in that, in the invention according to claim 36, the natural polymer material is cellulose or chitin.
The cell culture instrument according to claim 38 is characterized in that, in the invention according to claim 29 or 30, the biocompatible material is a bioabsorbable synthetic polymer material.
In the cell culture instrument according to claim 39, in the invention according to claim 38, the bioabsorbable synthetic polymer material contains polyglycolic acid, polylactic acid or a mixture of polyglycolic acid and polylactic acid as a component thereof. Features.
A cell culture instrument according to claim 40 is the invention according to claim 29 or 30, wherein the biocompatible material is pure titanium or a titanium alloy.
A cell culture instrument according to claim 41 is the invention according to claim 25, 26 or 27, wherein the instrument is a sheet-like cloth member.
The cell culture instrument according to claim 42 is the invention according to claim 41, wherein the cloth-like member has a plurality of sheet-like layers.
The cell culture instrument according to claim 43 is characterized in that, in the invention according to claim 42, in the plurality of sheet-like layers, the running directions of the yarns in adjacent layers cross each other.
A cell culture instrument according to claim 44 is the invention according to claim 25, 26 or 27, wherein the instrument is a hollow tubular member.
The cell culture instrument according to claim 45 is characterized in that, in the invention according to claim 44, the tubular member has a plurality of layers along a radial direction thereof.
The cell culture instrument according to claim 46 is characterized in that, in the invention according to claim 45, in the plurality of layers, the running directions of the yarns in adjacent layers cross each other.
A cell culture instrument according to claim 47 is characterized in that, in the invention according to claim 44, the tubular member is formed by Lilian knitting.
A cell culture instrument according to claim 48 is the invention according to claim 44, wherein the tubular member has a braided structure.
The artificial tissue according to claim 49 is the cell culture device according to claim 25, 26 or 27, characterized in that a space in the device is filled with undifferentiated cells.
The artificial organ according to claim 50 is the cell culture device according to claim 28, wherein the space inside the device is filled with cells unique to the organ.
The artificial organ according to claim 51 is the cell culture device according to claim 25, 26 or 27, characterized in that a space inside the device is filled with cells unique to the organ.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, since the material is formed by knitting the yarn, a sufficient space for living cells to enter can be formed between the knitted yarns. For this reason, when implanted in a living body, cells and blood vessels in the living body tissue can freely enter the inside of the material, so that the affinity for the living body can be increased and the regeneration of the tissue can be promoted more quickly. Can be. Further, since the material is formed by knitting the thread, the material and the tissue of the living body can be easily sewn when adapted to the living body, so that the material can be easily fixed to the surrounding tissue. Furthermore, since it is possible to impart elasticity and flexibility to the material, and furthermore, it is possible to adjust the amount of expansion and contraction by changing the weaving method, a material having the same amount of expansion and contraction as the tissue to which it is applied is used. Can be formed. Therefore, since the material can be expanded and contracted integrally with the surrounding tissue, discomfort, pain, and malfunction can be prevented. Furthermore, since the biomaterial is formed by knitting the thread, even if the material of the thread is easily absorbed by the living body such as collagen, the biomaterial is absorbed by the living body when the material is implanted into the living body. Can be slowed down. Therefore, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the second aspect of the present invention, since the material is formed by assembling threads, a sufficient space for cells of a living body to enter can be formed between the assembled threads. For this reason, when implanted in a living body, cells and blood vessels in the living body tissue can freely enter the inside of the material, so that the affinity for the living body can be increased and the regeneration of the tissue can be promoted more quickly. Can be. In addition, since the material is formed by assembling the thread, the material and the tissue of the living body can be easily sewn when adapted to the living body, so that the material can be easily fixed to the surrounding tissue. Furthermore, since the material can be provided with elasticity, flexibility, and strength, and the amount of expansion and contraction can be adjusted by changing the assembling method, a material having the same amount of expansion and contraction as the applicable tissue is formed. can do. Therefore, since the material can be expanded and contracted integrally with the surrounding tissue, discomfort, pain, and malfunction can be prevented. Furthermore, since the biomaterial is formed by assembling the thread, even if the material of the thread is easily absorbed by the living body such as collagen, the biomaterial is absorbed into the living body when the material is implanted into the living body. Can be slowed down. Therefore, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the third aspect of the present invention, since the material is formed by weaving the yarn, it is possible to form a sufficient space between the woven yarns so that cells of the living body can enter. . For this reason, when implanted in a living body, cells and blood vessels in the living body tissue can freely enter the inside of the material, so that the affinity for the living body can be increased and the regeneration of the tissue can be promoted more quickly. Can be. In addition, since the material is formed by weaving the thread, the material and the tissue of the living body can be easily sutured when adapted to the living body, so that the material can be easily fixed to the surrounding tissue. Furthermore, since it is formed by weaving the yarn, it is possible to form a material that expands and contracts only in a predetermined direction. In addition, since the amount of expansion and contraction can be adjusted by changing the weaving method, it is possible to form a material that expands and contracts only in the same direction as the applicable tissue and has the same amount of expansion and contraction as the adapted tissue. Therefore, since the material can be expanded and contracted integrally with the surrounding tissue, discomfort, pain, and malfunction can be prevented. Furthermore, since the biomaterial is formed by weaving the yarn, even if the material of the yarn is easily absorbed by the living body such as collagen, the biomaterial is absorbed into the living body when the material is implanted into the living body. Can be slowed down. Therefore, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the invention of claim 4, since the material is impregnated with the extracellular matrix, the proliferation and differentiation of peripheral cells can be promoted. If the extracellular matrix produced from the desired tissue, particularly the extracellular matrix produced from the cells of the tissue to which the material is applied, is permeated, the ability to regenerate the tissue at the site to which the material is applied can be increased. , Which can encourage faster tissue regeneration.
According to the fifth aspect of the present invention, since the material of the thread is a biocompatible material and is easily compatible with surrounding tissues, it is possible to prevent a bad effect on the living body when implanted in the living body.
According to the sixth aspect of the present invention, since the surface layer of the biocompatible material is formed on the surface of the base material, it has no adverse effect on the living body when implanted in the living body regardless of the material of the base material. Can be prevented.
According to the invention of claim 7, since the biocompatible material is collagen, it is possible to further enhance the biocompatibility of the biomaterial. In addition, the use of collagen having a composition close to that of the tissue to which the material is applied can further enhance the biocompatibility. Further, since only the collagen comes into contact with the tissue in the portion where the biocompatible material is embedded, the biomaterial is easily compatible with the surrounding tissue. In addition, since collagen has an effect of activating peripheral cells and promoting differentiation, regeneration of peripheral tissues in which a biomaterial is embedded can be promoted. When the material of the thread is formed only of collagen, if the tissue is completely regenerated, the biomaterial is completely absorbed by the regenerated tissue and disappears. It can be regenerated only by the original organization. Similarly, in the case where the yarn has a structure in which a bioabsorbable material is used as a base material and a surface layer of collagen is provided on the surface, a region to which the biomaterial is applied can be similarly regenerated only by the original tissue. And even if the thread has a surface layer of collagen on the surface of a material that is not absorbed by the living body, the biomaterial can be completely incorporated into the regenerated tissue once the tissue is completely regenerated. The region to which the biomaterial is applied can be regenerated in the same manner as the original tissue.
According to the invention of claim 8, since the collagen used as the biocompatible material is fibrous collagen, the biocompatibility of the material can be further increased. In addition, the use of collagen having a composition close to that of the tissue to which the material is applied can further enhance the biocompatibility. For example, when applied to bone tissue, the use of type I collagen, which is a main component of the extracellular matrix of bone, can further increase the biocompatibility. When applied to cartilage tissue, a type II collagen thread is used.When applied to the skin, a type I collagen and type III collagen mixed collagen thread similar to the component of the extracellular matrix of the skin is used. Biocompatibility can be further enhanced. Furthermore, since the direction of the collagen fiber constituting the thread can be matched, the rate at which the biomaterial is absorbed into the living body can be reduced when the material is implanted into the living body. Therefore, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the ninth aspect of the present invention, since the collagen used as the biocompatible material is a complex type collagen, the biocompatibility of the material can be further increased. In addition, the use of collagen having a composition close to that of the tissue to which the material is applied can further enhance the biocompatibility. For example, a mixed collagen of type I collagen and type III collagen is suitable as a material of a biomaterial applied to tissues such as skin and tendons, and type I collagen, type III collagen, and type IV collagen as a base curtain A mixed collagen obtained by mixing is preferable as a material of a biomaterial applied to an organ such as a liver. Furthermore, if a mixed collagen specific to a tissue that is more complex than the above-described mixed collagen is used, it is optimal as a raw material of a biomaterial applied to the tissue.
According to the tenth aspect of the present invention, since the crosslinked collagen is used as the biocompatible material, the strength of the yarn itself can be increased, and the material can be kept in a stable form for a long period of time. it can.
According to the invention of claim 11, since the collagen used as the biocompatible material is collagen reinforced by chromium treatment or the like, the strength of the yarn itself can be increased, and the material can be stably used for a long time. Can be kept in shape.
According to the twelfth aspect of the present invention, since the natural polymer material is used as the biocompatible material, the biocompatibility of the material can be further increased, and the manufacturing cost of the material can be reduced. In addition, since the material is formed of a yarn made of a natural polymer material, it is less susceptible to tissue damage and toxicity, and is less likely to be degraded because there is no specific degrading enzyme. Therefore, the rate at which the material is absorbed into the living body when implanted in the living body can be reduced, and the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the material is applied is completely regenerated. When the tissue is completely regenerated, the material is completely absorbed by the regenerated tissue and disappears, so that the region to which the material is applied can be regenerated only by the original tissue.
According to the invention of claim 13, since the natural polymer material used as the biocompatible material is cellulose or chitin, the biocompatibility of the material can be further increased and the production cost of the material can be reduced. be able to. Then, the strength of the yarn itself can be increased, and the material can be kept in a stable form for a long time.
According to the invention of claim 14, since a bioabsorbable synthetic polymer material is used as the biocompatible material, the biocompatibility of the material can be further increased. In addition, since a material having desired properties can be synthesized completely, simply and inexpensively, the production cost of the material can be reduced and the material can be supplied stably. In addition, since the material is formed of a thread made of a bioabsorbable synthetic polymer material, the rate of absorption by the living body can be adjusted. Therefore, it is possible to reduce the rate at which the material is absorbed into the living body when implanted in the living body, so that the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site where the material is applied is completely regenerated. it can. When the tissue is completely regenerated, the material is completely absorbed by the regenerated tissue and disappears, so that the region to which the material is applied can be regenerated only by the original tissue.
According to the invention of claim 15, since the bioabsorbable synthetic polymer material used as the biocompatible material contains polyglycolic acid or polylactic acid, the biocompatibility of the material can be further increased, Moreover, the production cost of the material can be reduced. Then, if a bioabsorbable synthetic polymer material in which polyglycolic acid and polylactic acid are mixed is used, the strength of the yarn itself and the absorption speed at which the yarn is absorbed by the living body are adjusted by changing the mixing ratio of the two. Therefore, the material can be kept in a stable form for a long period of time, and the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site where the material is applied is completely regenerated.
According to the invention of claim 16, since pure titanium or a titanium alloy is used as the biocompatible material, the biocompatibility of the material can be further increased. In addition, since the strength of the yarn itself is increased, the material can be kept in a stable form for a long time. In particular, titanium is high in strength because it is a metal, but it is lightweight and has high biocompatibility with bone tissue, so it is used in places where high strength is required, such as fractured parts and bone defect parts. Can be applied. Since the material can be sutured to the periosteum or the like, the initial fixation is good, and even after the bone tissue is regenerated, it is light and can maintain the strength of the regenerated bone, so that stable healing can be expected. If the surface of the base material is coated with titanium, the strength of the yarn can be increased even if the strength of the base material is low, so the material can be kept in a stable form for a long time. As a result, the material can reliably function as a scaffold until the tissue where the material has been applied is completely regenerated.
According to the seventeenth aspect of the present invention, since the material is a cloth-like material formed in a sheet shape, if it is adapted to a part where the skin, bone, cartilage, other tissues or organs are missing or damaged, the skin substitute And cartilage sheets, bone sheets and the like. In addition, when the material is adapted to a living body, the material and the tissue of the living body can be easily sutured, so that the material can be easily fixed to the surrounding tissue.
According to the invention of claim 18, since the cloth-like material has a plurality of sheet-like layers, if the layer structure of the cloth-like material is formed into a layer structure similar to the tissue to which the material is applied, the skin Can be reproduced in a state where the layer structure is maintained, so that the reproduction can be performed more quickly.
According to the nineteenth aspect, since the running directions of the yarns in the adjacent layers are provided so as to intersect with each other, the stretchability of the biomaterial can be maintained while having high strength. When applied to a tissue having a layered structure, it is easy to regenerate the tissue while maintaining the layered form, so that each layer of the tissue can be regenerated more quickly.
According to the twentieth aspect of the present invention, since the material is a tubular member formed in a hollow tubular shape, it can be used as a substitute blood vessel or a substitute gastrointestinal tract if a blood vessel or an esophagus is adapted to a damaged or damaged portion. be able to. In addition, since it has a tubular shape, it can be easily sewn to a blood vessel, a digestive tract, or the like.
According to the invention of claim 21, since the tubular member has a plurality of layers, if the layer structure of the tubular member is formed into a layer structure similar to the tissue to which the material is applied, blood vessels, digestive tracts and the like can be formed. Since the reproduction can be performed while maintaining the layer structure, the reproduction can be performed more quickly.
According to the invention of claim 22, in each of the layers of the tubular member, the running directions of the yarns in the adjacent layers are provided so as to intersect with each other, so that the stretch of the biomaterial is maintained while having high strength. Can be. When applied to a tissue having a layered structure, it is easy to regenerate the tissue while maintaining the layered form, so that each layer of the tissue can be regenerated more quickly.
According to the invention of claim 23, since the tubular member is formed by lily knitting, a seamless hollow tubular structure can be created. For this reason, it is possible to cause the tubular member to maintain uniform elasticity in the circumferential direction, and also to maintain elasticity in the axial direction. Therefore, since the tubular member can be smoothly bent or expanded and contracted integrally with the connected blood vessel or the like, discomfort, pain, and malfunction can be prevented.
According to the invention of claim 24, since the tubular member has a braided structure, a seamless hollow tubular structure can be created. For this reason, it is possible to cause the tubular member to maintain uniform elasticity in the circumferential direction, and also to maintain elasticity in the axial direction. Therefore, since the tubular member can be smoothly bent or expanded and contracted integrally with the connected blood vessel or the like, discomfort, pain, and malfunction can be prevented.
According to the invention of claim 25, since the device is formed by knitting yarns, a sufficient space is formed between the knitted yarns, and cells to be cultured are injected into this space. be able to. In addition, since a fresh culture solution can be supplied into the instrument through this space, the cells can be reliably cultured. Then, if the device is applied to a culture device to form a culture bed for culturing cells, cells can be cultured in the same shape as the shape of the device. That is, the cells can be grown to a desired form.
According to the invention of claim 26, since the device is formed by assembling the yarns, a sufficient space is formed between the assembled yarns, so that cells to be cultured are injected into this space. be able to. In addition, since a fresh culture solution can be supplied into the instrument through this space, the cells can be reliably cultured. Then, if the device is applied to a culture device to form a culture bed for culturing cells, cells can be cultured in the same shape as the shape of the device. That is, the cells can be grown to a desired form.
According to the invention of claim 27, since the device is formed by weaving yarns, a sufficient space is formed between the woven yarns, and cells to be cultured are injected into this space. can do. In addition, since a fresh culture solution can be supplied into the instrument through this space, the cells can be reliably cultured. Then, if the device is applied to a culture device to form a culture bed for culturing cells, cells can be cultured in the same shape as the shape of the device. That is, the cells can be grown to a desired form.
According to the twenty-eighth aspect of the present invention, since the extracellular matrix is impregnated in the device, the proliferation and differentiation of the cells to be cultured can be promoted. By infiltrating the extracellular matrix produced from the desired tissue, particularly the extracellular matrix produced from the cells to be cultured, undifferentiated cells such as bone marrow stem cells can be induced to differentiate into cells of the desired tissue. be able to.
According to the invention of claim 29, since the material of the thread is a biocompatible material, the cells to be cultured can be easily bonded to the culture instrument, and furthermore, it is possible to prevent the cells to be cultured from being adversely affected. it can.
According to the invention of claim 30, since the surface layer of the biocompatible material is formed on the surface of the base material, cells to be cultured can be easily bonded to the culture instrument regardless of the material of the base material, Moreover, it is possible to prevent the cells to be cultured from being adversely affected.
According to the invention of claim 31, since the biocompatible material is collagen, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased. In addition, the use of collagen having a composition similar to that of cells to be cultured can further enhance the biocompatibility. In addition, since only the collagen comes into contact with the cells to be cultured, the cells are easily compatible with the cells to be cultured. Furthermore, cells to be cultured easily bind to collagen, and collagen has an action of activating cells and promoting differentiation. Therefore, cell proliferation and cell differentiation are promoted, and active tissues can be cultured. If the thread material is made only of collagen, the culture device is completely absorbed by the cultured cells and disappears as the cells proliferate, so it is necessary to form tissues and organs formed only with the necessary cells. Can be. Similarly, in the case where the thread is made of a bioabsorbable material as a base material and has a surface layer of collagen on its surface, a tissue or an organ made of only necessary cells can be formed. And even if the thread has a surface layer of collagen on the surface of a material that is not absorbed by the living body, the culture instrument is completely incorporated into the tissue or organ, so that a structure similar to the original tissue or organ is formed. It can form tissues and organs.
According to the invention of claim 32, since the collagen used as the biocompatible material is fibrous collagen, the biocompatibility of the device can be further increased. Moreover, the use of collagen having a composition close to that of the cells to be cultured can further enhance the biocompatibility. For example, when culturing cells of bone tissue, biocompatibility can be further increased by using type I collagen, which is a main component of the extracellular matrix of bone. When cartilage tissue cells are cultured, type II collagen threads are used. When skin cells are cultured, mixed collagen threads of type I collagen and type III collagen similar to the components of the skin extracellular matrix are used. By using this, the biocompatibility can be further enhanced.
According to the invention of claim 33, since the collagen used as the biocompatible material is a complex type collagen, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased. Moreover, the use of collagen having a composition close to that of the cells to be cultured can further enhance the biocompatibility. For example, a mixed collagen of type I collagen and type III collagen is suitable as a culture instrument for culturing cells of tissues such as skin and tendon, and type I collagen, type III collagen, and type IV collagen of basement membrane A mixed collagen obtained by mixing the above is suitable as a culture instrument for culturing cells of organs such as the liver. Furthermore, if a mixed collagen specific to a tissue that is more complex than the above-described mixed collagen is used, it is most suitable as a culture instrument for culturing cells of the tissue.
According to the invention of claim 34, since the crosslinked collagen is used as the biocompatible material, the strength of the yarn itself can be increased, and even if the cells are cultured for a long period of time, the culture instrument can be used. It can be kept in a stable form.
According to the invention of claim 35, the collagen used as the biocompatible material is a collagen that has been subjected to a reinforcing treatment such as chromium treatment. The strength of the thread itself can be increased, and even if cells are cultured for a long period of time. In addition, the culture device can be kept in a stable form.
According to the invention of claim 36, since a natural polymer material is used as the biocompatible material, the biocompatibility of the culture device can be further increased, and the production cost of the culture device can be reduced. it can. In addition, since the culture device is formed of a thread made of a natural polymer material, it is less harmful or toxic to tissues and is less likely to be degraded because there is no specific degrading enzyme. Therefore, the rate at which the culture device is absorbed by the cultured cells can be reduced, so that the culture device can reliably function as a scaffold for culturing the cells until the cultured cells grow into a desired tissue. it can. When the cultured cells grow to the desired tissue, the culture instrument is completely absorbed by the grown tissue and disappears, so that a tissue formed only by the original cells can be formed.
According to the invention of claim 37, since the natural polymer material used as the biocompatible material is cellulose or chitin, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased, and the production of a culture device Cost can be reduced. And the intensity | strength of a thread itself can be made higher, and even if it culture | cultivates for a long time, an instrument can be maintained in a stable form.
According to the invention of claim 38, since a bioabsorbable synthetic polymer material is used as the biocompatible material, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased. In addition, since a culture device having desired properties can be synthesized completely, simply and inexpensively, the production cost of the culture device can be reduced and the culture device can be supplied stably. In addition, since the culture device is formed of a thread made of a bioabsorbable synthetic polymer material, the rate of absorption by cells can be adjusted. Therefore, the rate at which the culture device is absorbed into the living body when transplanted into the living body can be reduced, so that the cells to be cultured in the culture device can be absorbed at a desired time. Therefore, the culture instrument can reliably function as a scaffold until the cells to be cultured grow into a desired tissue. When the tissue grows into a desired tissue, the culture instrument is completely absorbed by the tissue and disappears or is incorporated, so that a tissue similar to the original tissue can be formed.
According to the invention of claim 39, since the bioabsorbable synthetic polymer material used as the biocompatible material contains polyglycolic acid or polylactic acid, the biocompatibility with the cells to be cultured is further improved. And the production cost of the culture device can be reduced. Then, if a bioabsorbable synthetic polymer material in which polyglycolic acid and polylactic acid are mixed is used, the strength of the yarn itself and the absorption speed at which the yarn is absorbed by the living body are adjusted by changing the mixing ratio of the two. Therefore, the device can be kept in a stable form even after long-term culture, and the culture device can reliably function as a scaffold until cells grow into a desired tissue.
According to the invention of claim 40, since pure titanium or a titanium alloy is used as the biocompatible material, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased. Moreover, since the strength of the thread itself is increased, the instrument can be kept in a stable form even after long-term culture. If the surface of the base material is coated with titanium, even if the strength of the base material is low, the strength of the thread can be increased, so that even if the culture is performed for a long time, the culture device is stable. It can be kept in morphology and the culture instrument can reliably function as a scaffold until the cells grow into the desired tissue.
According to the invention of claim 41, since the culture instrument is a cloth-like member formed in a sheet shape, if it is used as a scaffold for culturing cells such as skin, bone, and cartilage, a skin substitute, a cartilage sheet, and a bone sheet are used. Etc. can be manufactured.
According to the invention of claim 42, since the cloth-like member has a plurality of sheet-like layers, a culture device having a layer structure similar to that in a living body can be obtained. Therefore, if cells are cultured and grown to a desired tissue, a tissue having a layer structure similar to the original tissue can be formed.
According to the invention of claim 43, since the running directions of the yarns in the adjacent layers are provided so as to intersect with each other, when used when forming a structure having a layered structure, the structure is similar to the original structure. A tissue having a layer structure can be formed.
According to the invention of claim 44, since the culture device is a tubular member formed into a hollow tube, if it is used when forming a blood vessel, a digestive tract, or the like, it can form a tissue similar to the original tissue. Can be.
According to the invention of claim 45, since the tubular member has a plurality of layers, if the layer structure of the tubular member is formed into a layer structure similar to the tissue to which the device is applied, the tubular member has a plurality of layers. A tissue having a layer structure similar to the layer structure can be formed.
According to the invention of claim 46, since the running directions of the yarns in the adjacent layers are provided so as to intersect with each other, when used when forming a structure having a layered structure, the structure is similar to the original structure. A tissue having a layer structure can be formed.
According to the invention of claim 47, since the tubular member is formed by the lily knit, a tissue having a seamless hollow tubular structure, that is, a tissue similar to a blood vessel, a digestive tract, or the like can be formed. .
According to the invention of claim 48, since the tubular member has the braided structure, a tissue having a seamless hollow tubular structure, that is, a tissue similar to a blood vessel, a digestive tract, or the like can be formed. .
According to the invention of claim 49, since the artificial tissue is a space in the cell culture instrument filled with undifferentiated cells, when the artificial tissue is transplanted into a living body, the tissue around the transplanted site is produced. Undifferentiated cells are induced to differentiate into surrounding tissues by the influence of extracellular matrix and the like. Therefore, the portion where the artificial tissue is transplanted can be reliably regenerated by cells equivalent to those of the surrounding tissue. Moreover, since the undifferentiated cells are filled, the artificial tissue can be applied to various places. In addition, if cells of the patient to be transplanted are used as undifferentiated cells, transplant immunity does not work, so that it is possible to prevent the cells from being eliminated from the living body even after transplantation.
According to the invention of claim 50, if the cells are cultured by binding the extracellular matrix specific to the organ to be differentiated in advance to the space in the culture instrument, the cultured cells are induced to the cells of the organ to be differentiated. . Then, since the cultured cells that have been differentiated produce an extracellular matrix specific to the organ, the space inside the culture instrument is filled, so that an artificial organ similar to a tissue of a living body can be obtained. Moreover, if cells of the patient to be transplanted are used as cells to be cultured, transplantation immunity does not work, so that it is possible to prevent the cells from being eliminated from the living body even after transplantation.
According to the invention of claim 51, when cells already differentiated into cells of a desired organ are cultured, the space in the culture instrument is filled with the extracellular matrix produced by the cultured cells, that is, the extracellular matrix specific to the organ. Thus, an artificial organ similar to the tissue of a desired organ can be obtained. Moreover, if cells of the patient to be transplanted are used as cells to be cultured, transplantation immunity does not work, so that it is possible to prevent the cells from being eliminated from the living body even after transplantation.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a biomaterial formed by plain weaving a thread, where (A) is a perspective view and (B) is an enlarged view. 2A and 2B are schematic explanatory views of a biomaterial formed by Lilyan knitting, where FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is an enlarged view. FIGS. 3A and 3B are schematic explanatory diagrams of a biomaterial formed by knitting in the form of Lilian. FIG. 3A is a perspective view and FIG. 3B is an enlarged view. FIG. 4 is a schematic explanatory view of a biomaterial having a braided structure, wherein (A) is a perspective view and (B) is an enlarged view.
[0012]
First, the biomaterial of the present embodiment will be described.
As shown in FIGS. 1 to 4, the biomaterial of the present embodiment is a material used by being embedded in a living body, and is formed by knitting, braiding, or weaving a thread. For this reason, in the biomaterial of the present embodiment, a space is formed between the yarns constituting the material. Then, when the biomaterial is implanted in the living body, the tissue of the living body is regenerated in a state where not only the surface of the biomaterial, but also cells and blood vessels of the tissue have entered the space between the threads.
Therefore, if the biomaterial of the present embodiment is used, the biomaterial is completely embedded in the treated tissue and becomes integrated with the tissue. Can be promoted. Then, when adapting to the living body, the biomaterial and the tissue of the living body can be easily sutured, so that the biomaterial can be easily fixed to the surrounding tissue.
[0013]
In addition, since the biomaterial is formed by knitting, braiding, or weaving the thread, the biomaterial can have elasticity and flexibility. Since the amount of expansion and contraction of the biomaterial can be adjusted by changing the weaving method and the like, the amount of expansion and contraction of the biomaterial can be made equal to the amount of expansion and contraction of the surrounding tissue to which it is applied.
Therefore, the biomaterial can be expanded and contracted integrally with the surrounding tissue, so that discomfort, pain, and malfunction can be prevented.
[0014]
Furthermore, since the biomaterial is formed by knitting, braiding, or weaving the thread, strength in a specific direction can be given, and the permeability of tissue fluid to the thread can be reduced. For this reason, even if the material of the thread constituting the biomaterial is easily absorbed by the living body, such as collagen, when the biomaterial is implanted into the living body, the speed at which the biomaterial is absorbed into the living body is reduced. be able to.
Therefore, until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated, the material can reliably function as a scaffold, so that the tissue can be more reliably regenerated and the regenerated tissue and the surrounding tissue It is possible to prevent a sense of incongruity from occurring.
[0015]
If the biomaterial is impregnated with the extracellular matrix, the extracellular matrix acts on the surrounding cells at the site where the biomaterial has been treated, and the proliferation and differentiation of the surrounding cells can be promoted. Regeneration is quicker and tissue can be regenerated more reliably.
In particular, if the extracellular matrix produced from the cells of the tissue to which the biomaterial is applied is infiltrated, the regenerative ability of the surrounding tissue can be further enhanced, so that the tissue can be more quickly regenerated.
[0016]
In addition, if the woven material is formed into a sheet by forming the biomaterial with an incomplete braid or the like if it is a woven fabric, an incomplete Lilyan knit or the like if it is a knitted fabric, or an incomplete braided knit or the like if it is a braid. It can be a cloth-like material (FIG. 1). Then, the biomaterial can be used as a substitute skin, a cartilage sheet, a bone sheet, or the like. Therefore, the biomaterial is suitable as a material adapted to a part where the skin, bone, cartilage, other tissues or organs are lost or damaged.
In addition, since the biomaterial and the tissue of the living body can be easily sutured when adapted to the living body, the material can be easily fixed to the surrounding tissue.
[0017]
In particular, if the cloth-like material is formed so as to have a plurality of sheet-like layers and the layer structure is formed so as to be similar to the tissue to which the biomaterial is applied, the tissue is formed into the layer structure. Since the reproduction can be performed in a state where it is maintained, the reproduction can be performed more quickly. For example, if the skin has two layers of epidermis and dermis, if a biomaterial having a two-layer structure corresponding to each layer is formed and adapted to a part where the skin is missing or damaged, It is possible to regenerate the skin quickly and in a state close to the original state at the defect damage site.
[0018]
Furthermore, if the running directions of the yarns in the adjacent layers are provided so as to intersect with each other, the stretchability of the biomaterial can be maintained while having high strength. Normally, a tissue having a layered structure such as skin has a structure in which the running directions of the fibers in each layer cross each other, and the running of the warp of the adjacent layer as shown in FIG. If a biomaterial formed by stacking a plurality of plain-woven cloth members so that the directions intersect with each other is applied, the affinity between the biomaterial and the tissue becomes higher, and the tissue is maintained in a layered form. Regeneration is easier and each layer of tissue can be regenerated more quickly.
[0019]
Moreover, if the woven material is formed into a hollow tube by forming the biomaterial with a braid, etc. It can be a member (FIGS. 2 to 4). Then, the biomaterial can be used as a blood vessel substitute, a gastrointestinal tract substitute, or the like, so that the biomaterial is suitable as a material suitable for a part where a blood vessel, an esophagus, or the like is lost or damaged.
In addition, since it is tubular, it can be easily sewn to a blood vessel, a digestive tract, and the like, and the shape of the joint between the two can be easily matched. Can be fixed.
[0020]
In particular, as shown in FIG. 2 to FIG. 4, in the case of a biomaterial formed by Lilyan knitting or a biomaterial having a braided structure, a cloth is sewn to the outer circumference and the inner circumference in a cross section that intersects the axial direction. There is no seam as in the case of cylindrical shape.
Therefore, the biomaterial can have uniform elasticity in the circumferential direction, and can also have elasticity in the axial direction. Therefore, since the biomaterial can be smoothly bent or expanded and contracted integrally with the connected blood vessel or the like, discomfort, pain, and malfunction can be prevented.
[0021]
Also, if the biomaterial is formed so as to have a plurality of layers along its radial direction, and the layer structure is formed to have a layer structure similar to the tissue to which the biomaterial is applied, the tissue is Since the reproduction can be performed with the layer structure maintained, the reproduction can be performed more quickly. For example, a blood vessel has three layers of an intima, a media, and an adventitia. A biomaterial having a three-layer structure corresponding to each of these layers is formed, and a portion where the blood vessel is lost or damaged is formed. By adapting to the above, it is possible to regenerate a blood vessel in a state in which a defect / damage site is quickly and close to the original state.
Furthermore, if the running directions of the yarns in the adjacent layers are provided so as to intersect with each other, the stretchability of the biomaterial can be maintained while having high strength, and the affinity between the biomaterial and the tissue is further increased. Therefore, it is easy to regenerate the tissue while maintaining the layered form, and each layer of the tissue can be regenerated more quickly.
[0022]
Next, the cell culture device of the present embodiment will be described.
The cell culture device of the present embodiment is immersed in a culture solution, a simulated body fluid, or the like in a state where cells are seeded on the surface, and serves as a culture bed for culturing cells on the surface. Since this cell culture device is formed by knitting, braiding, or weaving the yarn, it has a space between the yarns constituting the device.
Therefore, the cells to be cultured can be injected into the space between the yarns constituting the device, so that the cells to be cultured can be reliably held by the device. Moreover, since the culture solution or the simulated body fluid can enter the device through the space between the threads, not only the cells cultured on the surface of the device but also the cells in contact with the device and the position inside the device. A fresh culture solution can be reliably supplied to the cells. Therefore, the cells seeded on the instrument can be reliably cultured regardless of the position of the cells.
[0023]
Further, since the cells to be cultured can be cultured in the same shape as the shape of the device, the cells can be grown in a desired form. If a material that is easily absorbed by the living body, such as collagen, is used as the material of the thread constituting the cell culture device, the device will be absorbed by the cells as the culture proceeds, and the cell culture device and the cell will be completely Can be replaced by In other words, it is possible to form a tissue of the same shape as the cell culture instrument, which is formed only of cells. Then, the tissue can be directly transplanted into a living body, so that it can be used for regenerative medicine.
The cell culture device is formed by knitting, braiding, or weaving the thread, and the speed at which the cell culture device is absorbed by the cells being cultured is reduced. Until it grows into a shaped tissue, it can reliably function as a scaffold.
[0024]
Furthermore, if the cell culture device is impregnated with the extracellular matrix, the proliferation and differentiation of the cultured cells can be promoted by the extracellular matrix.
Then, by infiltrating the extracellular matrix produced from the desired tissue, particularly the extracellular matrix produced from the cells to be cultured, and culturing undifferentiated cells such as bone marrow stem cells, the cells of the desired tissue can be obtained. Differentiation can be induced.
[0025]
In addition, if a woven fabric is used to form a cell culture instrument with an incomplete braid, etc. A member cell culture device can be formed (see FIG. 1). Then, if the cloth-like member culture device is used as a scaffold for culturing cells such as skin, bone, and cartilage, a sheet-like tissue suitable for a skin substitute, a cartilage sheet, a bone sheet, and the like can be produced.
[0026]
If the cell incubator of the cloth-like member is formed to have a plurality of sheet-like layers, a culture instrument having a layer structure similar to that in a living body can be obtained. Therefore, by culturing the cells and growing them to a desired tissue, a tissue having a layer structure similar to the original tissue can be produced.
For example, the skin has two layers, the epidermis and the dermis, but if the skin cells are cultured using a cell culture instrument having a two-layer structure, the skin substitute has a two-layer structure, that is, it is similar to the original skin. A structured tissue can be produced.
Furthermore, since a tissue having a layered structure such as skin has a structure in which the running directions of fibers in each layer cross each other, in a cell culture device, the running directions of yarns in adjacent layers cross each other. If provided, a tissue having a structure similar to the original tissue can be manufactured.
[0027]
In addition, if the woven fabric is a plain weave or a weave, such as a knit, a lily knit or a braid, if a braid is used to form a cell culture instrument with a braid or the like, a tubular member formed into a hollow tubular shape A cell culture device can be formed (see FIGS. 2-3). Then, if the cell culture instrument of the tubular member is used as a scaffold for culturing cells such as skin, bone, and cartilage, a tubular tissue suitable for a blood vessel, a digestive tract, and the like can be manufactured.
[0028]
In particular, in the case of a cell culture instrument formed by a Lilyan knit or a cell culture instrument having a braided structure, in a cross section that intersects the axial direction, such as when a cloth is sewn on its outer and inner circumferences to form a cylinder. Since there is no seam, a tissue having a seamless hollow tubular structure, that is, a tissue similar to a blood vessel, a digestive tract, or the like can be manufactured.
[0029]
In addition, if the tubular cell culture device is formed to have a plurality of layers along the radial direction, a cell culture device having a layer structure similar to a tissue can be formed. Therefore, by culturing the cells and growing them to a desired tissue, a tissue having a layer structure similar to the original tissue can be produced.
For example, if the blood vessel has three layers of the intima, the media, and the adventitia, if vascular cells are cultured using a cell culture instrument having a three-layer structure corresponding to each layer, A substitute blood vessel having a three-layer structure, that is, a tissue having a structure similar to an original blood vessel can be manufactured.
Furthermore, since a tissue having a layered structure such as a blood vessel has a structure in which the running directions of the fibers in each layer intersect each other, in the cell culture device, the running directions of the yarns in the adjacent layers intersect each other. If provided, a tissue having a structure similar to the original tissue can be manufactured.
[0030]
Next, the artificial tissue of the present embodiment will be described.
As described above, the artificial tissue of the present embodiment is a tissue filled with undifferentiated cells. Since undifferentiated cells can be differentiated into cells of various tissues, if the artificial tissue of the present embodiment is transplanted into a living body, it may be affected by extracellular matrix or the like produced by the surrounding tissue at the transplanted site. Then, all the undifferentiated cells in the artificial tissue are induced to differentiate into cells in the surrounding tissue. Then, the portion where the artificial tissue has been transplanted can be surely regenerated with cells equivalent to those of the surrounding tissue.
Moreover, since the artificial tissue of the present embodiment is filled with undifferentiated cells, it is possible to use one artificial tissue, for example, for both skin and aggregate, If an undifferentiated cell of an artificial tissue is cultured in a state where the extracellular matrix is acted, a desired tissue can be produced.
Moreover, if cells of a patient who are transplanted as undifferentiated cells are used, transplantation immunity does not work even if the artificial tissue is transplanted to the patient, so that the transplantation can be prevented from being eliminated from the living body.
[0031]
When the undifferentiated cells are filled in the space inside the cell culture instrument, the undifferentiated cells may be seeded and filled directly in the space inside the cell culture instrument, but the undifferentiated cells are seeded on the surface of the cell culture instrument. However, if the undifferentiated cells are cultured under predetermined culture conditions, the undifferentiated cells can be grown while maintaining the undifferentiated state. In this case, the space in the cell culture instrument can be reliably filled with the undifferentiated cells, so that at the time of transplantation, the regeneration of the site to which the artificial tissue is applied can be accelerated.
For example, in a high glucose-added DMEM medium containing 20% fetal calf serum, a mixture of non-essential amino acids (Gibco), a nucleoside solution, and 2-mercaptoethanol, at 37 ° C. in 5% carbon dioxide / 95% air. By culturing undifferentiated bone marrow cells, the cultured cells can be maintained in an undifferentiated state, so that a large amount of undifferentiated bone marrow cells can be transplanted.
In addition, if predetermined conditions are maintained, even if the extracellular matrix is filled in the cell culture device, undifferentiated cells can be cultured while maintaining the undifferentiated state. In this case, if the extracellular matrix produced by the tissue at the transplant site is filled, the regeneration of the site can be further accelerated when the artificial tissue is adapted to the transplant site.
[0032]
Next, the artificial organ of the present embodiment will be described.
The artificial organ of the present embodiment is obtained by culturing cells using the above-described cell culture device and growing the cells to a desired organ. When manufacturing the artificial organ of the present embodiment, unlike the above-described artificial tissue, the space inside the cell culture instrument is filled in advance with the extracellular matrix of the organ to be differentiated. Then, seed the cells on the surface of the cell culture instrument, immerse the cell culture instrument in which the cells are seeded in a culture solution or a simulated body fluid, and culture the cells.The cultured cells are the cells of the organ to be differentiated. Thus, a desired organ can be reliably produced.
In addition, if cells of the patient who are transplanted are used as cells to be cultured, transplantation immunity does not work even if the artificial tissue is transplanted into the patient, so that it is possible to prevent the transplanted tissue from being eliminated from the living body.
Further, when culturing cells that have already differentiated into cells of the desired organ, the desired organ can be reliably produced without filling with an extracellular matrix.
[0033]
Next, the thread used in the above-described biomaterial and cell culture instrument will be described in detail.
The biomaterial or the like is formed by weaving a thread, and a material having high biocompatibility is used as the thread material. Therefore, even when a biomaterial is embedded in a living body or cells are seeded and cultured on the surface of a cell culture instrument, the tissue is easily compatible with surrounding tissues and cells to be cultured, and the tissues do not show a rejection reaction. Therefore, adverse effects on the living body or the like can be prevented even when the cells are implanted in the living body, and the cells can be reliably cultured even when the cells are cultured.
[0034]
Suitable materials for this thread include collagen, natural polymer materials, bioabsorbable synthetic polymer materials, pure titanium, titanium alloys, and other materials that have a very high affinity for living organisms. The surface layer of the biocompatible material may be formed. For example, a layer of titanium, a calcium compound, collagen or the like may be formed on the surface of a base material having low biocompatibility. In this case, since the living body and cells do not come into direct contact with the base material, it is possible to prevent the living body and the like from being adversely affected, and to prevent the base material from being eliminated from the living body.
In particular, if a thread coated with titanium or a titanium alloy is used, the strength of the thread can be increased even if the strength of the base material is low, so that biomaterials and cell culture instruments can be stabilized for a long time. Can be kept in shape. Therefore, in the case of a biomaterial, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the material is applied is completely regenerated. With a cell culture device, the cell culture device can reliably function as a scaffold until cells grow into a desired tissue.
[0035]
If collagen, natural polymer material, bioabsorbable synthetic polymer material, pure titanium, or titanium alloy is used as the material of the thread, the following effects can be obtained.
[0036]
First, the effect when the material of the yarn is collagen will be described.
Collagen is an element constituting a tissue of a living body, and therefore has a very high affinity for a living body and cultured cells, so that the biomaterial and the cell culture instrument can have a higher biological affinity. In addition, the use of collagen having a composition similar to that of the tissue to which the material is applied or of the cells to be cultured can further enhance the biocompatibility.
In the case of a biomaterial, only the collagen comes into contact with the tissue in the portion where the biomaterial is embedded, so that the biomaterial is easily compatible with the surrounding tissue. In addition, since collagen has the effect of activating peripheral cells and promoting differentiation, it is possible to promote the regeneration of peripheral tissues in which biomaterials are embedded.
In the case of a cell culture device, cells to be cultured can be easily bonded to the cell culture device, and cell proliferation and cell differentiation are promoted, so that active tissues can be cultured.
Furthermore, if the thread material is formed only of collagen, in the case of biomaterial, if the tissue is completely regenerated, the biomaterial is completely absorbed by the regenerated tissue and disappears, so the biomaterial is adapted. The reproduced area can be reproduced only by the original tissue. In the case of a cell culture device, the cell culture device is completely absorbed by the cultured cells and disappears due to the proliferation of the cells, so that a tissue or an organ formed of only necessary cells can be formed.
Furthermore, even in the case where the yarn has a structure in which a bioabsorbable material is used as a base material and a surface layer of collagen is provided on the surface, similarly, a region to which the biomaterial is applied can be regenerated only by the original tissue. Thus, it is possible to form a tissue or an organ formed only with necessary cells.
And even if the thread has a surface layer of collagen on the surface of a material that is not absorbed by the living body, the biomaterial can be completely incorporated into the regenerated tissue once the tissue is completely regenerated. In addition, the region to which the biomaterial is applied can be regenerated in the same manner as the original tissue, and the culture instrument is completely incorporated into the tissue or organ, so that the tissue or organ has a structure similar to the original tissue or organ. Can be formed.
[0037]
If fibrous collagen is used as the collagen, and particularly collagen fibers having a composition close to the composition of the tissue to which the material is applied or the cells to be cultured, the biocompatibility of the biomaterial or the cell culture device can be further increased.
For example, when applying to bone tissue or culturing cells of bone tissue, the use of type I collagen which is a main component of the extracellular matrix of bone can further increase the biocompatibility. When applying to cartilage tissue or culturing cells of cartilage tissue, use type II collagen thread.When applying to skin or culturing cells of skin tissue, the same as the component of skin extracellular matrix. By using the mixed collagen yarn of type I collagen and type III collagen, the biocompatibility can be further enhanced.
Furthermore, since the direction of collagen fibers constituting the thread can be matched, the rate at which the biomaterial is absorbed into the living body can be reduced when the biomaterial is implanted into the living body. The material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site where it has been completely regenerated. With a cell culture device, the cell culture device can reliably function as a scaffold until cells grow into a desired tissue.
[0038]
Furthermore, if composite type collagen is used as the collagen, particularly, collagen fibers having a composition close to the composition of the tissue to which the material is applied or the cells to be cultured, the biocompatibility of the biomaterial or the cell culture device can be further enhanced.
For example, a mixed collagen of type I collagen and type III collagen is suitable as a biomaterial applied to a tissue such as skin or tendon, or a material for a cell culture device for culturing skin or tendon cells. A mixed collagen obtained by mixing collagen and type III collagen with type IV collagen of the basement membrane is suitable as a biomaterial applied to an organ such as a liver or a material for a culture instrument for culturing cells of an organ such as a liver. Furthermore, if a mixed collagen specific to a tissue that is more complex than the above-described mixed collagen is used, it is most suitable as a biomaterial applied to the tissue or a material for a cell culture instrument for culturing cells of the tissue.
[0039]
In addition, as described above, the use of collagen that has been subjected to a cross-linking treatment or a reinforcing treatment such as a chromium treatment can increase the strength of the thread itself, and can be used for a long period of time for biomaterials and cell culture instruments. It can be kept in a stable form.
[0040]
The effect when the material of the yarn is a natural polymer material will be described.
If the material of the yarn is a natural polymer material such as cellulose or chitin, it can be manufactured at a lower cost than a yarn made of collagen. For this reason, if a biomaterial or a cell culture instrument is manufactured using a thread made of a natural polymer material, the manufacturing cost of these can be reduced. Yarns made of natural polymer materials are less harmful and less toxic to tissues, and are less likely to be degraded because of the absence of specific degrading enzymes. Since the rate of absorption can be reduced, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site where the material has been applied is completely regenerated. In the case of a cell culture device, it can function as a scaffold until the cultured cells grow into a desired tissue.
In the case of biomaterials, once the tissue is completely regenerated, the biomaterial is completely absorbed by the regenerated tissue and disappears. it can. In the case of a cell culture device, when the cultured cells grow to a desired tissue, the culture device is completely absorbed by the tissue and disappears or is incorporated, so that a tissue similar to the original tissue can be formed. .
In particular, in the case of cellulose or chitin, compared with other natural polymer materials, biocompatibility can be increased, the production cost of the material can be reduced, and the strength of the yarn itself can be increased. It can be high and keep the material in a stable form for a long time.
[0041]
Next, the effect when the material of the yarn is a bioabsorbable synthetic polymer material will be described.
If the material of the yarn is a bioabsorbable synthetic polymer material containing, for example, polyglycolic acid or polylactic acid, it can be manufactured at lower cost than a yarn made of a natural polymer material. And, since a bioabsorbable synthetic polymer material having desired properties can be completely, easily and inexpensively synthesized, a biomaterial having desired properties and a cell culture instrument can be surely and stably obtained. Can be supplied.
In addition, the rate of absorption of the biological material or the cell culture instrument into the living body or cells can be adjusted. Therefore, in the case of a biomaterial, when implanted in a living body, it is possible to reduce the rate of absorption into the living body, so that the material is used as a scaffold until the tissue at the site where the material is applied is completely regenerated. It can function reliably. Similarly, in the case of a cell culture device, it can function as a scaffold until the cultured cells grow into a desired tissue.
Once the tissue is completely regenerated, the biomaterial is completely absorbed by the regenerated tissue and disappears, just like the collagen and natural synthetic material threads. And the culture instrument is completely absorbed by the tissue and disappears or is incorporated, so that a tissue similar to the original tissue can be formed.
In particular, when the bioabsorbable synthetic polymer material contains polyglycolic acid or polylactic acid as its component, by changing the mixing ratio of the two, the strength of the yarn itself and the absorption of the yarn by living organisms and cells are improved. The rate of absorption that is performed can be easily adjusted.
[0042]
Next, the effect when the material of the yarn is pure titanium or a titanium alloy will be described.
If the material of the yarn is pure titanium or a titanium alloy, the strength of the yarn itself is much higher than that of collagen, natural polymer materials, or bioabsorbable synthetic polymer materials. In addition, the biomaterial and the cell culture instrument can be kept in a stable form.
In particular, titanium is high in strength because it is a metal, but is lightweight, and has the characteristics of high biocompatibility with bone tissue. The present invention can be applied to a place requiring high strength, such as a fractured part or a bone defect part. Further, even after the bone tissue is regenerated, the strength of the regenerated bone can be maintained while being light, so that stable healing can be expected. Moreover, although the strength is high, it is formed by weaving a thread, so that it can be sutured to a periosteum or the like, so that the initial fixation is good and flexibility can be given.
[0043]
【Example】
Hereinafter, examples of the cell culture device, biomaterial, and artificial tissue of the present invention will be described.
[0044]
First, an embodiment of the cell culture instrument of the present invention will be described.
In the following, a cell culture instrument formed in a hollow shape is described, but the shape of the cell culture instrument is not limited to the following examples.
Furthermore, the case where collagen and pure titanium are used as the material of the yarn is described, but the material of the yarn is not limited to the following examples.
[0045]
(Example 1)
An embodiment of a cell culture device formed in a hollow shape, that is, a tubular shape using a collagen thread will be described.
(1) A cylindrical cell culture device is prepared by using a collagen suture Mayvic (manufactured by Nippi Co., Ltd.) of size 3-0 by lily knitting.
(2) The bone marrow cells were injected into the cylindrical cell culture device prepared by the above method, and cultured in an α-MEM culture solution containing 10% fetal bovine serum and ascorbic acid.
(3) The bone marrow cells were proliferated, and a tissue having the same shape as the cell culture instrument, that is, a tubular tissue was formed.
[0046]
(Example 2)
An example of a cell culture device formed in a cylindrical shape using pure titanium thread will be described.
(1) From a pure titanium thread size 3-0, a cylinder is created using a braid technique.
(2) By adjusting the number of braided threads, three types of cylinders having different diameters are prepared and sewn with a sewing machine to form a cylindrical cell culture device having a multilayer structure.
(3) The cell culture device prepared by the above method was injected with bone marrow cells and cultured in an α-MEM culture solution containing 10% fetal bovine serum and ascorbic acid.
(4) The bone marrow cells were proliferated, and a tissue having the same shape as the cell culture instrument, that is, a tubular tissue was formed.
[0047]
Next, examples of the biomaterial of the present invention will be described.
In the following, a biomaterial for skin replacement and a biomaterial for bone replacement are described, but the application and shape of the biomaterial are not limited to the following examples.
Furthermore, the case where a bioabsorbable synthetic polymer material and collagen are used as the material of the thread has been described, but the material of the thread is not limited to the following examples.
[0048]
(Example 3)
An embodiment of a skin substitute biomaterial formed using a thread of a bioabsorbable synthetic polymer material will be described.
(1) A cloth is prepared by plain weaving using a mixed yarn of poly-L-lactic acid and polyglycolic acid having a size of 3-0.
(2) Five cloths are overlapped so that the running of the fibers is shifted by 45 degrees, and sewing is performed with the same suture to form a skin substitute biomaterial.
(3) A skin defect was created on the back of the rat, a skin substitute biomaterial was placed on the defect, and sutured with the same suture as the surrounding skin.
(4) Skin cells were regenerated along the skin substitute biomaterial. During the skin regeneration process, the skin substitute biomaterial was absorbed by skin cells, and the regenerated portion was replaced by rat skin cells.
[0049]
(Example 4)
An embodiment of a bone filling biomaterial formed using collagen threads will be described.
(1) A cloth is prepared by plain weaving from collagen suture Mayvic (manufactured by Nippi Co., Ltd.), size 3-0.
(2) Five cloths are overlapped so that the running of the fibers is shifted by 45 degrees, and sewing is performed with the same sutures to form a cloth-like material having a multilayer structure.
(3) Osteoblasts are cultured in advance to produce and collect extracellular matrix.
(4) The collected extracellular matrix is filled into the above-mentioned cloth material to form a biomaterial for bone replacement having osteoinductive ability.
(5) A bone defect is created in a rat, and a biomaterial for bone replacement is fixed to the portion.
(6) Bone cells were regenerated along the biomaterial for bone replacement. In the process of bone regeneration, the biomaterial for bone replacement was absorbed by bone cells, and the regenerated portion was replaced with rat bone cells.
[0050]
Next, examples of the artificial tissue of the present invention will be described.
The artificial skin is described below, but the use and shape of the artificial tissue are not limited to the following examples.
Furthermore, the case where collagen is used as the material of the yarn is described, but the material of the yarn is not limited to the following examples.
[0051]
(Example 5)
An embodiment of the artificial skin formed using a collagen thread will be described.
(1) A cloth is prepared by slicing and weaving a collagen suture Mayvic (manufactured by Nippi Co., Ltd.) of size 3-0.
(2) Five cloths are overlapped so that the running of the fibers is shifted by 45 degrees, and sewing is performed with the same sutures to form a cloth-like material having a multilayer structure.
(3) Bone marrow cells were injected into the cloth material prepared by the above method, and cultured in a culture device. At this time, the cells are cultured under conditions that keep the bone marrow cells in an undifferentiated state.
(4) After culturing, skin grafting is performed on the skin defect formed on the back of the rat as artificial skin.
(5) The artificial skin was fixed while being integrated with the surrounding skin tissue.
[0052]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when implanted in a living body, cells and blood vessels in the tissue of the living body can freely enter the inside of the material. It can encourage the regeneration of the organization. In addition, the material can be easily fixed to the surrounding tissue, and can be expanded and contracted only in the same direction as the adapted tissue, and can be formed with the same amount of expansion and contraction as the adapted tissue. Failure can be prevented from occurring. Further, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the second aspect of the present invention, cells and blood vessels in the tissue of the living body can freely enter the inside of the material when implanted in the living body. It can encourage the regeneration of the organization. In addition, the material can be easily fixed to the surrounding tissue, and can be expanded and contracted only in the same direction as the adapted tissue, and can be formed with the same amount of expansion and contraction as the adapted tissue. Failure can be prevented from occurring. Further, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the third aspect of the present invention, cells and blood vessels in the tissue of the living body can freely enter the inside of the material when implanted in the living body. It can encourage the regeneration of the organization. In addition, the material can be easily fixed to the surrounding tissue, and can be expanded and contracted only in the same direction as the adapted tissue, and can be formed with the same amount of expansion and contraction as the adapted tissue. Failure can be prevented from occurring. Further, the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the biomaterial is applied is completely regenerated.
According to the invention of claim 4, the proliferation and differentiation of peripheral cells can be promoted, the ability to regenerate the tissue at the site to which the material has been applied can be enhanced, and more rapid tissue regeneration can be promoted.
According to the invention of claim 5, when implanted in a living body, it is possible to prevent the living body from being adversely affected.
According to the invention of claim 6, regardless of the material of the base material, it is possible to prevent a bad effect on the living body when implanted in the living body.
According to the seventh aspect of the present invention, the biocompatibility of the biomaterial can be increased, the regeneration of the surrounding tissue in which the biomaterial is embedded can be promoted, and the area to which the biomaterial has been applied is originally reduced. Can be regenerated only by the organization.
According to the invention of claim 8, the biocompatibility of the material can be further enhanced, and the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the adapted site is completely regenerated.
According to the ninth aspect of the present invention, since the collagen used as the biocompatible material is a complex type collagen, the biocompatibility of the material can be further increased.
According to the tenth aspect, the strength of the yarn itself can be increased, and the material can be kept in a stable form for a long time.
According to the eleventh aspect, the strength of the yarn itself can be further increased, and the material can be kept in a stable form for a long time.
According to the twelfth aspect of the invention, the biocompatibility of the material can be further increased, and the production cost of the material can be reduced. Until the tissue at the site where the material is applied is completely regenerated, the material can reliably function as a scaffold, and the area to which the material has been applied can be regenerated with only the original tissue.
According to the invention of claim 13, the biocompatibility of the material can be further increased, the production cost of the material can be reduced, the strength of the yarn itself can be increased, and the material can be used for a long time. Can be kept in a stable form.
According to the fourteenth aspect of the present invention, the biocompatibility of the material can be further increased, the production cost of the material can be reduced, and the material can be supplied stably. Further, the rate of absorption by the living body can be adjusted, and the material can reliably function as a scaffold until the tissue at the site to which the material is applied is completely regenerated. Then, the region to which the material is applied can be regenerated only by the original tissue.
According to the fifteenth aspect of the present invention, the biocompatibility of the material can be further increased, and the production cost of the material can be reduced. The strength of the yarn itself and the absorption rate at which the yarn is absorbed by the living body can be adjusted, the material can be kept in a stable form for a long time, and until the tissue at the place where the material has been applied is completely regenerated. The material can reliably function as a scaffold.
According to the sixteenth aspect, the biocompatibility of the material can be further increased, and the material can be kept in a stable form for a long time. It can be applied to places where high strength is required, such as a fractured part or a bone defect part, and can be expected to have good initial fixation and stable healing.
According to the invention of claim 17, it can be used as a skin substitute, a cartilage sheet, a bone sheet, and the like, and the material can be easily fixed to the surrounding tissue.
According to the eighteenth aspect of the present invention, the skin and the like can be regenerated while maintaining the layer structure, and can be regenerated more quickly.
According to the invention of claim 19, it is possible to maintain the elasticity of the biomaterial while having high strength, and to regenerate each layer of the tissue more quickly.
According to the twentieth aspect, it can be used as a blood vessel substitute or a gastrointestinal tract substitute, and the material can be easily fixed to a blood vessel, a gastrointestinal tract, or the like.
According to the twenty-first aspect, a blood vessel, a digestive tract, and the like can be regenerated while maintaining the layer structure, and can be regenerated more quickly.
According to the invention of claim 22, while having high strength, the elasticity of the biomaterial can be maintained, and each layer of the tissue can be regenerated more quickly.
According to the invention of claim 23, it is possible to cause the tubular member to maintain uniform elasticity in the circumferential direction, and it is possible to prevent discomfort, pain, and malfunction.
According to the invention of claim 24, it is possible to cause the tubular member to maintain uniform elasticity in the circumferential direction, and it is possible to prevent discomfort, pain, and malfunction.
According to the invention of claim 25, since a sufficient space is formed between the knitted yarns, cells to be cultured can be injected into this space, and further, the cells can be reliably cultured. The cells can be grown to a desired morphology.
According to the invention of claim 26, since a sufficient space is formed between the braided yarns, cells to be cultured can be injected into this space, and the cells can be reliably cultured. The cells can be grown to a desired morphology.
According to the invention of claim 27, since a sufficient space is formed between the woven yarns, cells to be cultured can be injected into this space, and the cells can be cultured reliably. And the cells can be grown to the desired morphology.
According to the invention of claim 28, the proliferation and differentiation of the cells to be cultured can be promoted, and the undifferentiated cells can be induced to differentiate into cells of a desired tissue.
According to the invention of claim 29, the cells to be cultured can be easily bonded to the culture instrument, and further, it is possible to prevent the cells to be cultured from being adversely affected.
According to the invention of claim 30, irrespective of the material of the base material, the cells to be cultured can be easily bonded to the culture instrument, and furthermore, it is possible to prevent the cells to be cultured from being adversely affected.
According to the invention of claim 31, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased, the cells are easily compatible with the cells to be cultured, cell proliferation and cell differentiation are promoted, and active tissues can be cultured. . Tissues and organs can be formed using only necessary cells.
According to the invention of claim 32, since the collagen used as the biocompatible material is fibrous collagen, the biocompatibility of the device can be further increased.
According to the invention of claim 33, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased.
According to the thirty-fourth aspect, the strength of the yarn itself can be further increased, and the culture instrument can be maintained in a stable form even when cells are cultured for a long period of time.
According to the invention of claim 35, the strength of the thread itself can be further increased, and the culture instrument can be kept in a stable form even when cells are cultured for a long period of time.
According to the invention of claim 36, the biocompatibility of the culture device can be further increased, and the production cost of the culture device can be reduced. Until the cultured cells grow into a desired tissue, the culture instrument can reliably function as a scaffold for culturing the cells. Then, a tissue formed by only the original cells can be formed.
According to the invention of claim 37, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased, the production cost of the culture instrument can be reduced, and the strength of the thread itself can be increased, The device can be kept in a stable form even after long-term culture.
According to the invention of claim 38, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased, the production cost of the culture device can be reduced, and the culture device can be supplied stably. . Further, the culture instrument can be absorbed by the cells to be cultured at a desired time, and the culture instrument can reliably function as a scaffold until the cells to be cultured grow into a desired tissue. Then, a tissue similar to the original tissue can be formed.
According to the invention of claim 39, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further increased, and the production cost of the culture device can be reduced, and the strength of the yarn itself and the absorption of the yarn by the living body can be achieved. The rate of absorption can be adjusted, the device can be kept in a stable form even after long-term culture, and the culture device can reliably function as a scaffold until cells grow into a desired tissue. .
According to the invention of claim 40, the biocompatibility with the cells to be cultured can be further enhanced, and even after long-term culture, the device can be kept in a stable form, and the cells can be used in a desired tissue. Until the cells grow, the culture device can reliably function as a scaffold.
According to the invention of claim 41, when used as a scaffold for culturing cells such as skin, bone, and cartilage, it can be manufactured as a skin substitute, a cartilage sheet, a bone sheet, and the like.
According to the invention of claim 42, if the cells are cultured and grown to a desired tissue, a tissue having a layer structure similar to the original tissue can be formed.
According to the invention of claim 43, when used when forming a tissue having a layered structure, a tissue having a layered structure similar to the original tissue can be formed.
According to the forty-fourth aspect, when used when forming a blood vessel, a digestive tract, or the like, a tissue similar to the original tissue can be formed.
According to the invention of claim 45, when the layer structure of the tubular member is formed into a layer structure similar to the tissue to which the device is applied, a tissue having a layer structure similar to the layer structure of a blood vessel, a digestive tract, or the like is formed. be able to.
According to the forty-sixth aspect, when used when forming a tissue having a layered structure, a tissue having a layered structure similar to the original tissue can be formed.
According to the invention of claim 47, since the tubular member is formed by the lily knit, a tissue having a seamless hollow tubular structure, that is, a tissue similar to a blood vessel, a digestive tract, or the like can be formed. .
According to the invention of claim 48, since the tubular member has the braided structure, a tissue having a seamless hollow tubular structure, that is, a tissue similar to a blood vessel, a digestive tract, or the like can be formed. .
According to the invention of claim 49, the site where the cell culture device has been transplanted can be reliably regenerated by cells equivalent to the surrounding tissue, and can be applied to various sites.
According to the invention of claim 50, transplantation immunity can be performed if an artificial organ similar to the tissue of a desired organ can be used, and if cells of the patient to be transplanted are used as cells to be cultured. Since it is not, it can be prevented from being excluded from a living body even after transplantation.
According to the invention of claim 51, transplantation immunity works if an artificial organ similar to the tissue of a desired organ can be used, and if cells of the patient to be transplanted are used as cells to be cultured. Since it is not, it can be prevented from being excluded from a living body even after transplantation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a biomaterial formed by plain weaving a thread, wherein (A) is a perspective view and (B) is an enlarged view.
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a biomaterial formed by Lilyan knitting, where (A) is a perspective view and (B) is an enlarged view.
FIG. 3 is a schematic explanatory view of a biomaterial formed by Lilyan knitting, where (A) is a perspective view and (B) is an enlarged view.
FIG. 4 is a schematic explanatory view of a biomaterial having a braided structure, wherein (A) is a perspective view and (B) is an enlarged view.

Claims

A material used by being embedded in a living body,
A biomaterial, wherein the material is formed by knitting a thread.

A material used by being embedded in a living body,
A biomaterial, wherein the material is formed by braiding.

A material used by being embedded in a living body,
A biomaterial, wherein the material is formed by weaving yarn.

The biomaterial according to claim 1, 2 or 3, wherein the material is impregnated with an extracellular matrix.

The biomaterial according to claim 1, 2 or 3, wherein the material of the thread is a biocompatible material.

The biomaterial according to claim 1, 2 or 3, wherein the yarn comprises a base material and a surface layer of a biocompatible material formed on a surface of the base material.

The biomaterial according to claim 5, wherein the biocompatible material is collagen.

The biomaterial according to claim 7, wherein the collagen is fibrous collagen.

The biomaterial according to claim 7, wherein the collagen is a complex type collagen.

The biomaterial according to claim 7, wherein the collagen is cross-linked collagen.

The biomaterial according to claim 7, wherein the collagen is a reinforced collagen.

The biomaterial according to claim 5, wherein the biocompatible material is made of a natural polymer material.

The biomaterial according to claim 12, wherein the natural polymer material is cellulose or chitin.

The biomaterial according to claim 5, wherein the biocompatible material is a bioabsorbable synthetic polymer material.

The biomaterial according to claim 14, wherein the bioabsorbable synthetic polymer material contains, as a component thereof, polyglycolic acid, polylactic acid, or a mixture of polyglycolic acid and polylactic acid.

The biomaterial according to claim 5, wherein the biocompatible material is pure titanium or a titanium alloy.

The biomaterial according to claim 1, 2 or 3, wherein the material is a cloth material formed in a sheet shape.

18. The biomaterial according to claim 17, wherein the cloth-like material has a plurality of sheet-like layers.

19. The biomaterial according to claim 18, wherein, in the plurality of sheet-like layers, running directions of yarns in adjacent layers cross each other.

The biomaterial according to claim 1, 2 or 3, wherein the material is a hollow tubular member.

The biomaterial according to claim 20, wherein the tubular member has a plurality of layers along a radial direction thereof.

22. The biomaterial according to claim 21, wherein, in the plurality of layers, running directions of yarns in adjacent layers cross each other.

21. The biomaterial according to claim 20, wherein the tubular member is formed by Lilyan knitting.

The biomaterial according to claim 20, wherein the tubular member has a braid structure.

An instrument used to culture cells,
A cell culture device, wherein the device is formed by knitting a thread.

An instrument used to culture cells,
A cell culture device, wherein the device is formed by braiding.

An instrument used to culture cells,
A cell culture device, wherein the device is formed by weaving yarn.

28. The cell culture device according to claim 25, 26 or 27, wherein the device is impregnated with an extracellular matrix.

The cell culture device according to claim 25, 26 or 27, wherein the material of the thread is a biocompatible material.

28. The cell culture device according to claim 25, wherein the thread comprises a base material and a surface layer of a biocompatible material formed on a surface of the base material.

31. The cell culture device according to claim 29, wherein the biocompatible material is collagen.

The cell culture device according to claim 31, wherein the collagen is fibrous collagen.

The cell culture device according to claim 31, wherein the collagen is a complex type collagen.

32. The cell culture instrument according to claim 31, wherein the collagen is cross-linked collagen.

The cell culture device according to claim 31, wherein the collagen is a collagen that has been subjected to a reinforcing treatment.

31. The cell culture device according to claim 29, wherein the biocompatible material is made of a natural polymer material.

The cell culture device according to claim 36, wherein the natural polymer material is cellulose or chitin.

31. The cell culture device according to claim 29, wherein the biocompatible material is a bioabsorbable synthetic polymer material.

39. The cell culture device according to claim 38, wherein the bioabsorbable synthetic polymer material contains, as a component, polyglycolic acid, polylactic acid, or a mixture of polyglycolic acid and polylactic acid.

31. The cell culture device according to claim 29, wherein the biocompatible material is pure titanium or a titanium alloy.

The cell culture device according to claim 25, 26 or 27, wherein the device is a cloth member formed in a sheet shape.

The cell culture device according to claim 41, wherein the cloth member has a plurality of sheet-like layers.

43. The cell culture device according to claim 42, wherein, in the plurality of sheet-like layers, running directions of yarns in adjacent layers cross each other.

28. The cell culture device according to claim 25, 26 or 27, wherein the device is a hollow tubular member.

The cell culture device according to claim 44, wherein the tubular member has a plurality of layers along a radial direction thereof.

46. The cell culture device according to claim 45, wherein, in the plurality of layers, the running directions of the yarns in adjacent layers cross each other.

The cell culture device according to claim 44, wherein the tubular member is formed by Lilian knitting.

The cell culture instrument according to claim 44, wherein the tubular member has a braid structure.

The cell culture device according to claim 25, 26 or 27,
An artificial tissue, wherein the space in the device is filled with undifferentiated cells.

The cell culture device according to claim 28,
An artificial organ, wherein the space inside the device is filled with cells unique to the organ.

The cell culture device according to claim 25, 26 or 27,
An artificial organ, wherein the space inside the device is filled with cells unique to the organ.