JP2004505747A - 骨代用材料 - Google Patents

Abstract

この骨代用材料の製造方法は、生体適合性で開放気孔型基材（３）が真空に曝され、骨誘導物質および／または骨形成物質が流動性態様で、基材（３）の細孔内に発生される真空によってこれらの細孔内に吸い込まれることにある。こうして、多孔性基材（３）中に新たに成長する体細胞用の網状構造として役立つ骨誘導物質および／または骨形成物質を生体適合基材（３）の細孔のなかに含有した骨代用材料を製造することが可能となる。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、請求項１の前文に記載された骨代用材料を製造するための方法、請求項１０の前文に記載されたこの方法を実施するための装置、請求項１１の前文に記載された骨代用材料に関する。
【０００２】
（背景技術）
住友セメント株式会社の日本国特許出願公開公報昭和６０−１４２８５７号により、水、塩化ナトリウム水溶液、血液および人工血漿を含むことのできるヒドロキシアパタイト多孔質基材が公知である。この文書では、開放気孔型基材であるか否かが不明なままである。
【０００３】
ＰＣＴ／ＥＰ９９／００６８４により、生体適合性かつ骨補填性の骨代用材料が公知である。骨補填は、生体固有材料の表面での骨芽細胞の成長、中間層のない骨生成、または持ち込まれ、骨成長下に変化を受けない異物材料の成長と定義される。
【０００４】
これらの公知材料では欠点として骨誘導が欠如している。骨誘導とは、基材の組織分布中への基本的に非生理的な介入のことである。骨誘導は、骨組織を含まない骨領域内への、ここでの関連では生体材料の開放気孔構造への、骨成長の導入と刺激を意味する。
【０００５】
ここで本発明は救済策を提供せんとするものである。本発明の課題は、特に改良された骨誘導性を有する骨代用材料を製造するための簡単で確実な方法を提供することである。他の課題は、改良された骨代用材料を提供することである。
【０００６】
（発明の開示）
本発明はこの課題を、請求項１の特徴を有する方法で解決する。こうして達成可能となる利点として、生体適合性の基材の細孔の中にある体細胞（例えば血液もしくはそのなかに含まれたフィブリン）は多孔性基材中に新たに成長すべき体細胞用の網状構造を形成する。さらに、血液を使用すると多孔性基材中への骨細胞の成長は血小板内に存在する成長因子によってなお促進される。
【０００７】
本発明による方法の利点は、細孔系の毛細管作用によってこの細孔系を満たすために多孔性基材が体細胞の懸濁液（例えば血液）中に単純に浸されるのでなく、相互に結合された細孔内に真空が積極的に発生され、この真空によって骨誘導物質および／または骨形成物質を流動状態で（例えば血液の形でまたは水性懸濁液の形で）均質化してかつ多孔性基材の最も内側にまで吸い込むことができることにある。
【０００８】
本発明によって達成される利点は実質的に、本発明により製造される骨代用材料のおかげでその開放気孔構造が欠損部内に移植時に好適な体細胞、例えば血液、血液成分（または骨形成を促進する成長因子）、骨髄または骨細胞で（すべてがこの目的に適した流動性態様で）満たされ、骨誘導特性を有することに見ることができる。構造内部の凝血塊は、骨折治癒におけると同様に、顆粒状、低線維質で、細胞および血管の豊富な結合組織、すなわち肉芽組織、内に一層良好に組織化する。その中をさまざまな細胞が遊動し、軟骨基質を構成し始める。この過程は、肉芽組織全体が軟骨によって取り替えられ、のちに石灰化するまで進展する。本発明で達成されるこれらの利点なしでは、空気を充填されただけの細孔によって、この生物学的過程全体は減速されまたは不可能とされるであろう。
【０００９】
それ自体既に流動性である血液または血液成分（または骨形成を促進する成長因子）の代りに、体細胞は生体適合液、好ましくは水性溶液中に懸濁させて開放気孔型基材の細孔に吸い込ませることもできる。
【００１０】
好ましい１方法では体細胞が、自己骨髄、自己骨髄からなる分離された濃縮細胞、培養された自己幹細胞、分化した自己幹細胞、または間葉細胞の群から選択されている。末梢血の細胞の前駆細胞（前駆物質）は未熟な造血細胞、いわゆる幹細胞によって絶えず複製される。有利には体細胞は自己由来性のものである。すなわち、体細胞の提供者と受容者が同じ個人であることである。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態において、流動性態様の体細胞に、骨成長を促進する物質、例えば：
ａ）合成成長因子；
ｂ）組替え成長因子、好ましくはβ成長因子（ＴＧＦ−β）またはＦＧＦ−２（線維芽細胞成長因子）；
ｃ）天然または合成ペプチド；
ｄ）血小板由来成長因子（ＰＤＦＧ）；
ｅ）インスリン様成長因子（ＩＧＦ）；
ｆ）血液凝固の最終生成物としてのフィブリン；または
ｇ）合成フィブリン
等が混和してある。
【００１２】
本発明方法で使用される開放気孔型基材は好ましくは生体再吸収性材料、好ましくはヒドロキシアパタイトまたは燐酸三カルシウムからなる。この基材の気孔率は望ましくは少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３５％である。５０％以上の細孔は望ましくは２００〜５００ミクロンの範囲の細孔径を有すべきであろう。個々の細孔の間の結合部は望ましくは１０〜３００ミクロン、好ましくは２００〜４００ミクロンの範囲の細孔径を有すべきであろう。
【００１３】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、実施例に基づいて本発明と本発明の諸構成がなお詳しく説明される。
図１に示す注射器は本発明による骨代用材料を製造するのに役立ち、中空シリンダ１とこの中空シリンダ内に移動可能に配置されるピストン２と中空シリンダ１の前端に螺着可能な頭部４とからなる。この頭部４が膜５を有し、この膜はアダプタ６によって採血用穿通針７で穿通される。アダプタ６を頭部４に装着時、注射器に対する標準カニューレ系（例えばルエル系−注射針、カテーテル、蝶、等）の適合が可能である。中空シリンダ１内に収容された生体適合性で開放気孔型基材３が注射器の前部内で中空シリンダ１を密封し、注射器によって吸い込まれた患者血液または血液成分は基材３内を流れねばならない。基材３は生体再吸収性材料、好ましくはヒドロキシアパタイトまたは燐酸三カルシウムからなる。採血後、アダプタ６が除去され、こうして頭部４の膜５は再度密封され、注射器の中空シリンダ１の内容物は再び気密に閉鎖されている。ピストン２をさらに引き戻すとき注射器の中空シリンダ１内に発生する真空によって血液は基材３全体を貫流し、その中心にまで達し、その中に含まれた空気を押しのける。
【００１４】
基材３に血液または血液成分を（またはその他の体細胞を流動状態で）含浸させた後、頭部４は注射器から脱離することができ、含浸した基材３はピストン２によって中空シリンダ１から突き出すことができる。基材３はいまや−場合によってはその外側形状の適合を行った後−、含浸に必要な血液もしくは他の体細胞を取り出された患者の骨に予め設けられた穴または骨欠損部に挿入することができる。基材３の開放気孔性と細孔系内にある自己血液（または血液成分またはその他の体細胞）とによって基材３中への体細胞の成長が著しく促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による骨代用材料を製造するための注射器の断面図である。

Claims (16)

1. 骨誘導物質および／または骨形成物質を含む骨代用材料を製造するための方法において、
   Ａ）生体適合性で開放気孔型基材（３）の細孔が真空に曝され、
   Ｂ）骨誘導物質および／または骨形成物質が流動性態様で、基材（３）の細孔内に発生される真空によってこれらの細孔に吸い込まれることを特徴とする方法。
2. 骨形成物質が流動性態様の体細胞の形で存在し、該体細胞が、ａ）自己骨髄、ｂ）自己骨髄からなる分離された濃縮細胞、ｃ）培養された自己幹細胞、ｄ）分化した自己幹細胞、またはｅ）間葉細胞の群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 骨誘導物質が生体適合液中、好ましくは水性溶液中に含まれていることを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 骨形成物質が生体適合溶液中、好ましくは水性溶液中に懸濁していることを特徴とする、請求項１記載の方法。
5. 流動性態様の体細胞が、流動性態様にあるＡ）血液、Ｂ）血液成分、Ｃ）骨髄、またはＤ）骨細胞の群から選択されることを特徴とする、請求項４記載の方法。
6. 体細胞が自己由来性のものであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
7. 骨誘導物質が、以下の群：
   ａ）合成成長因子；
   ｂ）組替え成長因子、好ましくはβ成長因子（ＴＧＦ−β）またはＦＧＦ−２（線維芽細胞成長因子）；
   ｃ）天然または合成ペプチド；
   ｄ）血小板由来成長因子（ＰＤＦＧ）；
   ｅ）インスリン様成長因子（ＩＧＦ）；
   ｆ）血液凝固の最終生成物としてのフィブリン；または
   ｇ）合成フィブリン
   から選択されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
8. 中空シリンダ（１）とピストン（２）とを備えた注射器の中で本方法が実施され、流動性態様の骨誘導物質および／または骨形成物質が該注射器で吸い込まれ、該注射器の中空シリンダ（１）内に収容された基材（３）の細孔を通して吸い込まれることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載された方法を実施するための装置において、該装置が中空シリンダ（１）とピストン（２）とを備えた注射器からなり、中空シリンダ（１）内に生体適合性で開放気孔型基材（３）が収容されており、この基材が中空シリンダ（１）を少なくとも部分的に密封し、注射器によって吸い込まれた骨誘導物質および／または骨形成物質が流動性態様で基材（３）内を流れねばならないことを特徴とする装置。
10. 注射器が、中空シリンダ（１）の前端に固着可能な頭部（４）と膜（５）とを有し、注射器によって吸い込まれた骨誘導物質および／または骨形成物質が流動性態様で、膜（５）の閉鎖とピストン（２）の引き戻し後に、真空によって基材（３）の細孔内を流れねばならないことを特徴とする、請求項９記載の装置。
11. 生体適合性で開放気孔型基材（３）からなる骨代用材料において、血液に基づかない体細胞および／または骨誘導物質が基材（３）の細孔の少なくとも一部に充填してあることを特徴とする骨代用材料。
12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載された方法で製造された骨代用材料。
13. 基材（３）が少なくとも部分的に、生体再吸収性材料、好ましくはヒドロキシアパタイトまたは燐酸三カルシウムからなることを特徴とする、請求項１１または１２記載の骨代用材料。
14. 基材（３）の気孔率が少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３５％であることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項記載の骨代用材料。
15. ５０％以上の細孔が２００〜５００ミクロンの範囲の細孔径を有することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項記載の骨代用材料。
16. 個々の細孔の間の結合部が１０〜３００ミクロン、好ましくは２００〜４００ミクロンの範囲の細孔径を有することを特徴とする、請求項１１〜１５のいずれか１項記載の骨代用材料。