JP2005193055A

JP2005193055A - 軟組織を増大させるコラーゲン基質

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Publication number: JP2005193055A
Application number: JP2005000202A
Authority: JP
Inventors: Lynetta Freeman; リネッタ・フリーマン; Susan Roweton; スーザン・ロウェトン; Ben Walthall; ベン・ワルサル; Kien Nguyen; キーン・ギュエン
Original assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Current assignee: Ethicon Endo Surgery Inc
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2005-07-21
Also published as: AU2004242529A1; CA2491788A1; EP1555035A2; US20050142161A1

Abstract

【課題】軟組織欠損部の修正または軟組織増大のために体内の軟組織内に移植できる材料を提供すること。
【解決手段】生体適合性ポリマー基質から形成された軟組織インプラント材料。この生体適合性ポリマー基質は軟組織が内植できる大きさの孔を有する。インプラント材料は、コラーゲンまたは他の基質材料と共に用いることができる。インプラント材料は、皺などの軟組織欠損部及び生検組織欠損部を修正して軟組織を再形成するべく体内の軟組織内に材料を移植して軟組織を再形成する方法に用いることができる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、体内の軟組織の再成に関する。詳細には、本発明は、軟組織の形状の再成に有用な組成物と、軟組織再成におけるこのような組成物の使用法に関する。

乳癌は、女性の癌死の第１位である。早期発見及び早期治療により長期生存率が大幅に上昇するが、女性は乳房切除の恐怖から疑いのある病変の診察が遅れがちである（非特許文献１を参照）。毎年、１００万人以上の女性が乳房生検を受けている。全ての生検の約８０％が良性であるが、多くの女性は生検による醜い傷跡や外形の変化が起こるという事実から複雑な不安を感じている。乳癌の診断及び治療に伴う心的外傷及び長期生存のための早期発見の重要性から、外科医は醜い外形変化が生じるのを最小限に抑えることに興味がある。乳癌患者では、美容術の成果が患者の心的外傷及び肉体的な健康に密接に関係する（非特許文献２を参照）。

多くの場合、ある程度の外形変化は避けられないが、後の形成外科手術によって殆ど元の形状に戻すことができる。しかしながら、多くの女性は、形成外科手術によって生じる外傷や治療に要する時間から形成外科手術を躊躇する。美容形成外科手術の代わりに、液体の注入、遊離脂肪または血管脂肪及び／または筋肉弁及び移植片の移植、及びシリコーンや食塩水インプラントを用いることができる。残念ながら、インプラント法は、移植した材料の周りに硬い線維層が形成され、長期に亘る接触により乳房に痛みが生じるという問題がある。

医学界は、体の組織を置換する材料及びその方法を長年に亘って研究してきた。例えば、傷害、疾患、医療処置や外科手術による副作用、及び加齢などによって組織を置換するのが望ましい場合がある。加えて、患者によっては、美容目的で、特に目に見える軟組織の外形の変更を望む者もいる。軟組織の体積を局所的に増大させ形状を変化させる軟組織の再形成が注目されている。

様々な置換材料が試されてきたが、それぞれに利点と欠点がある。シリコーンが用いられてきているがシリコーンは時間が経つと変形し硬くなる。プラスチックや金属のインプラントも用いられてきた。しかしながら、このようなインプラントは、特に時間が経って体が変化すると自然の見た目や感触とは異なってくる。
アーセク・アール・エー（Ersek RA）及び医師デントン（Denton DR）著、「乳房生検法：美容術の訴え（Breast biopsy technique: A plea for cosmesis）」、サザーン・メディカル・ジャーナル（Southern Medical Jouranal）、１９８６年、７９：１６７‐１７０イェオ・ダブリュウ（Yeo W）、クワン・ダブリュウ・エッチ（Kwan WH）、テオ・ピー・エム・エル（Teo PML）ら著、「初期乳癌の中国系女性における乳房温存療法の美容術の成果（Cosmetic outcome of breast-conserving therapy in Chiniese patients with early breast cancer.）」、オーストラリア・アンド・ニュージーランド・ジャーナル・オブ・サージェリー（Aust NZ J Surg）、１９９７年、６７：７７１‐７７１

従って、軟組織の代替材料が望まれている。また、しなやかで柔軟、そして耐久性のある軟組織置換材料が望まれている。更に、外科処置中に簡単に移植できる置換材料が望まれている。

本発明は、軟組織を置換する装置及び方法を提供する。本発明はまた、軟組織欠損部の修正または軟組織増大のために体内の軟組織内に移植できる材料を提供する。この材料は、生体適合性の格子すなわち基質である。この材料は、コラーゲン、タンパク質、または他の基質材料と組み合わせることができる。

好ましくは、基質は、吸収性かつ生体適合性であって、無細胞基材または細胞基材として用いられ、天然組織の成長を３次元で支持し、術後の期間に亘って組織（例えば、乳房組織）の生化学特性を維持する。この製品の高い多孔性が、創傷部位から血管及び間葉細胞が遊走する支持構造として機能する。コラーゲン／グリコサミノグリカンが生物分解するに連れて、細胞及び血管が新組織を形成してこれを置換する。細胞が基質材料に浸潤するため、線維被包化の程度は僅かである。

加えて、細胞を格子基材に蒔くことができる。このような細胞は、体の脂肪貯蔵領域から得た脂肪細胞及び／または前駆脂肪細胞（脂肪細胞に分化する前駆細胞）、或いは骨髄から得た脂肪細胞、幹細胞、または間葉細胞であって、実験室条件で収集して成長させ、移植の前に基質に蒔かれる。

好ましくは、コラーゲン／グリコサミノグリカン材料を外科処置の後に空洞内に直接導入して、組織除去による外形欠損部を修正する。この製品は、初めの外科処置または続く外科処置で用いることができる。

本発明に用いる材料はシート状であるのが好ましい。このシートは、ランダムに畳む、丸める、握る、または他の方法で成形して欠損部を充填する。コラーゲン／グリコサミノグリカンの他の形態は、ブロック（例えば、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×１ｃｍのブロック）、球体、及び他の構造にすることができる。

本発明の目的は、軟組織代用品を提供することである。本発明の別の目的は、患者が繰り返し処置を受けなくて済むように、少なくとも部分的に非吸収性で、しなやかで柔軟、そして耐久性のある軟組織代用品を提供することである。

本発明の別の目的は、繰り返しの医療処置による患者の不快感、感染のリスク、及び副作用を最小限にすることである。

本発明の別の目的は、体内に移植できて移動しない軟組織代用品を提供することである。

本発明の更なる目的は、天然材料を含むことができる、生体不活性の合成軟組織代用品を提供することである。本発明の更なる目的は、軟組織外形欠損を含む軟組織の修復及び増大に用いることができる軟組織代用品を提供することである。加えて、このインプラント材料は、放射線不透過性材料を含むことができる。

本発明は、生体適合性ポリマー基質を含む軟組織インプラント材料を提供する。この基質は多孔面を有することができる。このインプラント材料は、コラーゲンを含む様々な基質材料と組み合わせることができる。このインプラント材料は、例えば基質に結合させることができる生理活性物質を含むこともできる。インプラント材料は既知の方法で製造することができる。

本発明はまた、軟組織の再形成及び増大の方法を提供する。インプラント材料を、所望の部位の軟組織内に移植することができる。手またはオルソスコープ装置により、インプラント材料を軟組織内に正確に配置することができる。このようにして、インプラント材料を用いて軟組織欠損部を修正することができる（例えば、組織を太らせる及び膨張させる）。

本発明は、ヒトまたは動物の外形欠損部を修正する方法を提供する。この方法は、例えばコラーゲン／グリコサミノグリカン基質（ＣＧ基質）などの格子シートを外科空洞内に導入するステップを含む。血管及び間葉細胞が、患者の空洞内の組織からＣＧ基質に浸潤することができる。

好適な格子の１つに、コラーゲンとグリコサミノグリカンからなる多孔性格子である合成膜（以降、「ＣＧ基質」と呼ぶ）がある。ＣＧ格子は、組織空洞内から血管及び間葉細胞が遊走する（浸潤過程と呼ぶ）支持構造または足場構造として機能する。浸潤により、ＣＧ基質が生物分解するとこれに置き換わる新組織が生成される。

本材料に用いるのに適したグリコサミノグリカンの様々な形態には、コンドロイチン６‐硫酸、コンドロイチン４‐硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸、ダルマタン硫酸、キチン、及びキトサンが含まれる。

本発明の上記した概要は、本発明の全ての実施形態または全ての実施例を説明するものではない。添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を読めば、本発明の利点及び達成が明らかになり、本発明を完全に理解できるであろう。

本明細書の全てにおいて、特段の記載がない限り、全ての温度は摂氏であり、全ての％はｗｔ％である。ここで言及した全ての文献は、ここに開示する本発明に関連して用いることができるこのような文献に記載されている組成物及び方法論を説明するために、言及することを以って本明細書の一部とする。ここで言及する文献は単にその開示のために、本願の出願日前に発行されたものである。いかなる場合であっても、本発明が、そのような開示が先の発明という理由でそのような開示よりも先行できないと解釈すべきではない。

外科処置中に簡単に移植できる、柔軟で耐久性のある軟組織の代替材料及びその製造方法が提供される。

特許請求の範囲によって規定する本発明は、添付の図面を参照するとより良く理解できるであろう。添付の図面は、実際の寸法ではなく、本発明の原理を明確に例示することに重点が置かれている。

本発明の新規の特徴は、添付の特許請求の範囲で具体的に規定する。しかしながら、構造及び使用方法における本発明自体、並びに本発明の更なる目的や利点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読めば最も良く理解できるであろう。

例示する実施形態の以下の説明では、本発明の一部を成し、本発明の実施可能な様々な例示的な実施形態を示す添付の図面を参照されたい。他の実施形態も用いることができ、本発明の範囲から逸脱することなく構造及び機能を変更できることを理解されたい。

組織増大のための本発明の装置及び方法を説明する前に、説明する特定の方法、装置、構造、及び外科欠損部は変化するものであって本発明がこれらに限定されるものではないことを理解されたい。ここで用いる用語は、特定の実施形態を説明するためのものであって、添付の特許請求の範囲によって限定される本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いる単数形である「ある」、「この」、及び「その」は、文脈に特段の記載がない限り複数形を含むものとする。ここで用いる全ての技術用語及び科学用語は、特段の記載がない限り、本発明の属する一般的な技術者が普通に解釈する意味と同じである。ここに記載する方法、装置、及び材料に類似または等価のあらゆる方法、装置、及び材料を本発明の実施または試験に用いることができるが、好適な方法、装置、及び材料をこれから説明する。

本発明は、永久インプラント装置並びにその製造方法及び使用方法を提供する。本発明は、ヒト及び動物の外形欠損を修正する方法に関する。本発明は、外科的空洞部に挿入するための予備成形格子構造を用いて、欠損部を充填する現在利用されている方法の様々な欠点を克服する。

本発明は、軟組織を代替する装置及び方法を提供する。本発明はまた、軟組織の欠損部を修正するため或いは軟組織を増大させるために体内の軟組織内に移植できる材料を提供する。この材料は、生体適合性の格子すなわち基質を含む。この材料は、コラーゲン、タンパク質、または他の基質材料と組み合わせることができる。

図１Ａに示されているように、組織７０に空洞３０が残っている患者の組織７０の開口部５０を介して外科生検すなわち乳腺腫瘤摘出処置を実施する。外科生検すなわち乳腺腫瘤摘出処置の後、確実に止血するために空洞３０を視診する。図１Ｂに示されているように、格子装置１０を開口部５０から空洞３０内にランダムに詰める。図１Ｃに示されているように、皮下組織及び皮膚７０の開口部５０を当分野で周知の通常の外科処置で閉じる。

好ましくは、格子すなわち基質を含む装置１０は、少なくとも一層の合成材料を含む。好ましくは、少なくとも一層の基質がタンパク質を含む。より好ましくは、このタンパク質は、フィブリン、コラーゲン、グリコサミノグリカン、及びこれらの組合せからなる群から選択される。通常は、この装置は、孔を有する生体適合性ポリマー格子を含む軟組織インプラント材料である。この孔は、軟組織がポリマー格子内に成長できる大きさである。好ましくは、孔は、インプラント材料の約０％〜約９０％を構成する。より好ましくは、孔は、インプラント材料の約２０％〜約８０％を構成する。更に好ましくは、孔は、インプラント材料の約４０％〜約６０％を構成する。一般に、孔は、約１００μｍ未満の大きさである。好ましくは、インプラント材料は、その体積の約３０％〜約６５％を構成するコラーゲンから形成される。別の実施形態では、格子は、約１０ミル〜約２００ミル（約０．２５ｍｍ〜約５．０８ｍｍ）の範囲、より好ましくは約２５ミル〜約１００ミル（約０．６４ｍｍ〜約２．５４ｍｍ）の範囲である。

従って、一実施形態では、本発明は軟組織を増大させる方法を提供する。この方法は、（ａ）生体適合性ポリマー格子からなる生体適合性インプラント材料を用意するステップと、（ｂ）このインプラント材料を軟組織７０内の空洞３０内に移植するステップとを含む。好ましくは、この格子はシート状である。好ましくは、移植するステップは、軟組織外形欠損部を有する領域内に、その外形欠損部を少なくとも部分的に修復するのに十分な量のインプラント材料を経皮的に導入するステップを含む。

一実施形態では、格子は、少なくとも約０．５ｗｔ％のグリコサミノグリカンを含む架橋結合したコラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料から形成される。別の実施形態では、コラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料は、硫酸含有グリコサミノグリカンを含む。別の実施形態では、コラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料は、約６ｗｔ％〜約１２ｗｔ％の硫酸含有グリコサミノグリカンを含む。別の実施形態では、硫酸含有グリコサミノグリカンは、コンドロイチン６‐硫酸、コンドロイチン４‐硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸、またはデルマタン硫酸から選択される。別の実施形態では、コラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料は、約８００〜約６０，０００の範囲のＭｃ値（架橋点間分子量）まで架橋結合している。好ましくは、硫酸含有グリコサミノグリカンはコンドロイチン６‐硫酸を含む。

本発明に用いる材料はシート状であるのが好ましい。このシートは、ランダムに畳む、丸める、握る、または他の方法で成形して欠損部を充填する。コラーゲン／グリコサミノグリカンの他の形態は、ブロック（例えば、２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×１ｃｍのブロック）、球体、及び他の構造にすることができる。場合によっては、シートまたは他の形態の材料を、欠損部を充填するのに必要な大きさにカットすることもできる。

本発明は、生体適合性ポリマー基質を含む軟組織インプラント材料である。この基質は有孔表面を有する。このインプラント材料は、コラーゲンを含む様々な基質材料と組み合わせることができる。インプラント材料はまた、例えば、基質に含めることができる生理活性物質を含むこともできる。インプラント材料は、既知の方法で製造することができる。

一般に、本発明の生理活性化合物を、治療効果のある量すなわち治療に十分に効果のある用量投与する。治療効果のある量は、個々人及び症状によって異なる。単なる例であるが、治療効果のある日用量は、体重１ｋｇ当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇ（すなわち０．１ｍｇ／ｋｇ〜１００ｍｇ／ｋｇ）である。多くの症状は、１日に約１ｍｇ／ｋｇ〜約３０ｍｇ／ｋｇの範囲の総用量、すなわち体重が７０ｋｇの人は約７０ｍｇ／ｋｇ〜約２１００ｍｇ／ｋｇの範囲の投与に応答し得る。本発明から逸脱することなく他の用量も投与することができる。

本発明の装置を用いて、様々な薬物及び他の生理活性物質を局所投与することもできる。成長因子などの生理活性物質を、組織の治癒及び再生を促進するために本装置から局所的な組織部位に送達することができる。

ここで用いる用語「生理活性物質」または「活性物質」は、生体内で生物学的効果を与える有機分子を指す。活性物質の例として、限定するものではないが、酵素、受容体の拮抗物質または作用物質、ホルモン、成長因子、血管形成因子、自家骨髄、抗生物質、抗菌物質、及び抗体を挙げることができる。用語「活性物質」は、本発明の装置内に含めることができる様々な種類の細胞及び遺伝子を含むものとする。用語「活性物質」はまた、上記した活性物質の２種類以上の組合せまたは混合物を含むものとする。

好適な成長因子には、形質転換成長因子（ＴＧＦｓ）、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦｓ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦｓ）、上皮成長因子（ＥＧＦｓ）、結合組織活性化ペプチド（ＣＴＡＰｓ：connective tissue activated peptides）、骨形成因子、及びこれらの生理活性のある類似体、断片、及び誘導体が含まれる。多機能調節性タンパク質である形質転換成長因子（ＴＧＦ）スーパー遺伝子ファミリーのメンバーが特に好ましい。ＴＧＦスーパー遺伝子ファミリーのメンバーとして、β‐形質転換成長因子（例えば、ＴＧＦ‐β１、ＴＧＦ‐β２、ＴＧＦ‐β３）、骨形態発生タンパク質（例えば、ＢＭＰ‐１、ＢＭＰ‐２、ＢＭＰ‐３、ＢＭＰ‐４、ＢＭＰ‐５、ＢＭＰ‐６、ＢＭＰ‐７、ＢＭＰ‐８、ＢＭＰ‐９）、ヘパリン結合成長因子（例えば、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、上皮成長因子（ＥＧＦ）、）（ＥＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ））、インヒビン（例えば、インヒビンＡ、インヒビンＢ）、成長分化因子（growth differentiating factor）（例えば、ＧＤＦ‐１）、及びアクチビン（例えば、アクチビンＡ、アクチビンＢ、アクチビンＡＢ）を挙げることができる。

ステロイド性抗炎症薬を用いて移植した装置に対する炎症を抑制することができる。上記成長因子は当分野で周知であって、市販され文献に記載されている。

好ましくは、活性物質は約１ｗｔ％〜３０ｗｔ％の範囲で含められるが、成長因子は０．０１ｗｔ％〜９５ｗｔ％の範囲で含めることができる。活性物質は、装置内に組み込んで時間経過による装置の拡散すなわち分解によって放出させたり、装置内に含めたり、またはこれらを組み合わせることもできる。活性物質の種類及び量は、特に、治療する特定の部位及び症状、選択された活性物質の生理活性及び薬物動態によって異なる。

細胞毒性及び免疫抑制薬は、本発明のインプラント装置に有用な別のクラスの薬物を構成し得る。このような物質は、乾癬などの過剰増殖疾患や、水疱症及び白血球破砕性血管炎などの免疫疾患の治療に一般に用いられている。このような化合物の例として、限定するものではないが、メトトレキセート、アザチオプリン、フルオロウラシル、ヒドロキシ尿素、６‐チオクアニン（6-thioquanine）、ミコフェノレート（mycophenolate）、クロランブシル、ビニクリスチン（vinicristine）、ビンブラスリン（vinblasrine）、及びダクチノマイシンなどの代謝拮抗薬を挙げることができる。他の例として、シクロフォスファミド、塩酸メクロロエタミン（mecholoroethamine hydrochloride）、カルムスチン、タキソール、タクロリムス、及びビンブラスチンなどのアルキル化剤を挙げることができる。このようなアルキル化剤は、ダプソン及びスルファサラジンと同様に有用な生理活性物質の更なる例である。シクロスポリン、ＦＫ５０６（タクロリムス）、及びラパマイシン（例えば、米国特許第５，９１２，２５３号）などのアスコマイシン（ascomycin）及びそのような化合物の類似体は特に有用である（例えば、モリンソン（Mollinson）ら著、「カレント・ファーマスーティカル・デザイン（Current Pharm. Design）」、１９８８年、４（５）：３６７‐３８０、並びに米国特許第５，６１２，３５０号、同第５，５９９，９２７号、同第５，６０４，２９４号、同第５，９９０，１３１号、同第５，５６１，１４０号、同第５，８５９，０３１号、同第５，９２５，６４９号、同第５，９９４，２９９号、同第６，００４，９７３号、及び同第５，５０８，３９７号）。シクロスポリンには、シクロスポリンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｇ、及びＭが含まれる（米国特許第６，００７，８４０号及び同第６，００４，９７３号を参照されたい）。本発明の別の態様は、特に癌細胞の成長を阻害するのに有用なタキサン及びタキソイド（taxoid）抗癌組成物の送達を含む。

インプラント装置は、エリテマトーデス（円板状と全身性の両方）、皮膚糸状菌症、晩発性皮膚ポルフィリン症、及び多型光線疹などの症状の治療に有用である。このような症状の治療に有用な物質として、例えば、キニーネ、クロロキン、水酸化クロロキン、及びキナクリンを挙げることができる。

本発明のインプラント装置は、抗感染薬の経皮的な送達にも有用であろう。例えば、抗菌薬、抗真菌薬、及び抗ウイルス薬をインプラント装置に用いることができる。抗菌薬は、アクネ及び皮膚感染症などの症状の治療に有用であろう。抗真菌薬は、躯幹白癬、足白癬、爪真菌症、カンジダ症、及びなまずなどの治療に用いることができる。抗真菌薬の例として、限定するものではないが、イトラコナゾール、ミコナゾール（myconazole）、及びフルコナゾールなどのアゾール抗真菌薬を挙げることができる。抗ウイルス薬の例として、限定するものではないが、アシクロビル、ファムシクロビル（famciclovir）、及びバラシクロビルを挙げることができる。このような抗ウイルス薬は、例えばヘルペスなどのウイルス疾患の治療に有用であろう。

本発明のインプラント装置に使用できる生理活性物質の別の例として抗ヒスタミン薬を挙げることができる。このような抗ヒスタミン薬は、じんま疹、アトピー性皮膚炎、接触性皮膚炎、乾癬、及び他多数によるそう痒等の治療に有用である。このような薬物の例として、例えば、テルフェナジン、アステミゾール、ロロタジン（lorotadine）、セチリジン（cetirizine）、アクリバスチン（acrivastine）、テメラスチン（temelastine）、シメチジン、ラニチジン、ファモチジン、及びニザチジンなどを挙げることができる。三環系抗うつ薬も送達することができる。

鎮痛薬及び局所麻酔薬が、本発明のインプラント装置で治療を促進できる化合物の別のクラスを構成する。本発明のインプラント装置と共に使用できる化合物の例には、リドカイン、ブピバカイン（bupibacaine）、ノボカイン、プロカイン、テトラカイン、ベンゾカイン、コカイン、及びオピエートなどが含まれる。

一実施形態では、生理活性物質製剤には、限定するものではないが、血管形成因子、成長因子、カルシウム拮抗薬、降圧薬、強心薬、抗アテローム硬化作用薬（antiatherogenic agents）、抗凝固薬、β‐遮断薬、抗不整脈薬、抗炎症薬、交感神経様作動薬、ホスホジエステラーゼ阻害薬、利尿薬、血管拡張薬、血小板溶解薬、強心配糖体、抗生物質、抗ウイルス薬、抗真菌薬、抗原虫薬、抗腫瘍薬、及びステロイドが含まれる。

用語「抗不整脈薬」または「抗不整脈剤」は、心臓内の電気的インパルスの回数、リズム、導電の異常を治療するために用いるあらゆる薬物を指す。用語「血管形成物質」または「血管形成因子」は、新血管の成長を促進させるあらゆる化合物を指す。血管形成因子には、限定するものではないが、例えば、塩基性線維芽細胞成長因子（ｂＦＧＦ）及び酸性線維芽細胞成長因子（例えば、ＦＧＦ‐１、ＦＧＦ‐２、ＦＧＦ‐３、ＦＧＦ‐４、組換えヒトＦＧＦ（米国特許第５，６０４，２９３号）などの線維芽細胞成長因子、限定するものではないがＶＥＧＦ‐１、ＶＥＧＦ‐２、ＶＥＧＦ‐Ｄ（米国特許第６，２３５，７１３号）を含む血管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）、形質転換成長因子‐α、形質転換成長因子‐β、血小板由来成長因子、内皮分裂促進因子、血小板活性化因子、腫瘍壊死因子‐α、アンジオジェニン、限定するものではないがＰＧＥ１及びＰＧＥ２を含むプロスタグランジン、胎盤成長因子、ＧＣＳＦ（顆粒球コロニー刺激因子）、ＨＧＦ（肝細胞成長因子）、ＩＬ‐８、血管透過性因子、上皮成長因子、サブスタンスＰ、ブラジキニン、アンジオジェニン、アンギオテンシンＩＩ、プロリフェリン（proliferin）、インスリン様成長因子‐１、ニコチンアミド、一酸化窒素シンターゼの刺激物質、及び限定するものではないがエストラジオール（Ｅ２）、エストリオール（Ｅ３）、及び１７β‐エストラジオールを含むエストロゲンなどを挙げることができる。血管形成因子には更に、上記した血管形成因子のあらゆる誘導体及び機能的類似体が含まれる。誘導体には、天然すなわち野生のアミノ酸配列とは異なるアミノ酸配列を有するポリペプチド血管形成因子が含まれる。このアミノ酸配列の変異には、保存的なアミノ酸の変異（例えば、セリン／トレオニン、アスパラギン／グルタミン、アラニン／バリン、ロイシン／イソロイシン、フェニルアラニン／トリプトファン、リシン／アルギニン、アスパラギン酸／グルタミン酸の置換）、切断、挿入、及び欠失などが含まれる。このようなポリペプチド血管形成因子は、血管形成因子に実質的に悪影響を与えずに血管形成因子の血管形成特性を増進できる。血管形成因子は、ＰＥＧ修飾、アシル化、アセチル化、及びグリコシル化などによって修飾された因子を含む。血管形成因子は、ポリペプチド血管形成因子をコードするポリヌクレオチドを含むこともできる。このようなポリヌクレオチドは、裸の（そのままの）ポリヌクレオチドでも良いし、或いはアデノウイルス、アデノ関連ウイルス、またはレンチウイルス系などのウイルスベクター系などのベクター内に組み入れても良い。

特に、赤痢菌、サルモネラ菌、及びエルシニアなどの侵入性細菌に作用する抗生物質は、本発明のインプラント装置と共に用いると有用な生理活性物質の１つである。このような化合物として、例えば、ノルフロキサシン、シプロフロキサシン、トリメトプリム、及びスルファメチルオキサゾール（sulfamethyloxazole）などを挙げることができる。抗腫瘍薬も、本発明のインプラント装置で送達することができる。抗腫瘍薬の例として、例えば、シスプラチン、メトトレキセート、タキソール、フルオロウラシル、メルカプトプリン、ドノルビシン（donorubicin）、及びブレオマイシンを挙げることができる。

抗炎症薬の例として、限定するものではないが、コルチゾン及びＡＣＴＨなどのコルチコイド、デキサメタゾン、コルチゾル、インターロイキン‐１及びその受容体拮抗薬、ＴＧＦ‐βの抗体、インターロイキン‐１（ＩＬ‐１）の抗体、インターフェロン‐γの抗体を挙げることができる。抗酸化剤の例として、限定するものではないが、ビタミンＣ（アスコルビン酸）及びビタミンＥを挙げることができる。血管形成因子の例として、限定するものではないが、線維芽細胞成長因子及び神経成長因子を挙げることができる。

本装置に用いることができる血管成長因子の例として、限定するものではないが、塩基性線維芽細胞成長因子（ｂＦＧＦ）（ヘパリン結合成長因子‐ＩＩ及び線維芽細胞成長因子‐ＩＩとしても知られている）、酸性線維芽細胞成長因子（ａＦＧＦ）（ヘパリン結合成長因子‐Ｉ及び線維芽細胞成長因子‐Ｉとしても知られている）、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、血小板由来内皮細胞成長因子ＢＢ（ＰＤＥＧＦ‐ＢＢ）、血管新生因子‐１（Angiopoietin-1）、形質転換成長因子‐β（ＴＧＦ‐β）、形質転換成長因子‐α（ＴＧＦ‐α）、肝細胞成長因子、腫瘍壊死因子‐α（ＴＮＦ‐α）、アンジオジェニン、インターロイキン‐８（ＩＬ‐８）、低酸素誘導因子‐Ｉ（ＨＩＦ‐１）、アンギオテンシン変換酵素（ＡＣＥ）インヒビターキナプリラット（Quinaprilat）、アンギオトロピン（Angiotropin）、トロンボスポンジン、ペプチドＫＧＨＫ、低酸素分圧（Low Oxygen Tension）、乳酸、インスリン、及び成長ホルモンを挙げることができる。

本発明はまた、軟組織の再生及び増大の方法を提供する。インプラント材料を、所望の部位の軟組織に移植することができる。注入可能な形態では、シリンジまたはオルソスコープ装置を用いて軟組織内に正確に導入することができる。このようにして、インプラント材料を、軟組織欠損部の修復（例えば、組織を太らせる及び膨張させる）、失禁などの症状の改善、または美容処置に用いることができる。

本発明は、ヒトまたは動物の外形欠損部を修正する方法を提供する。この方法は、外科空洞内に格子シートを適用するステップを含む。血管及び組織細胞が、患者の空洞内の組織から格子に浸潤することができる。本発明は多くの利点を有する。この格子は、時間が経つと生物分解する完全な合成物であるのが好ましい。従って、ドナーから患者に疾患が伝染するリスクがない。加えて、合成材料にすることによって再現可能な製品及び製造方法が得られる。

別の実施形態では、格子は、複数の層から形成することができる。この複数の層は、タンパク質材料、合成材料、またはこれらの組合せから形成され、タンパク質材料から形成された少なくとも１つ層と、合成材料から形成された少なくとも１つの層を含む。層自体は、全てタンパク質材料から、または全て合成材料から、或いはこれらの組合せから形成することができる。好適なタンパク質の例として、アルギン酸、フィブリン、コラーゲン、及びグリコサミノグリカンを挙げることができる。合成材料の好適な例として、ポリエチレングリコールなどのヒドロゲルを挙げることができる。

本発明の好適な実施形態は、コラーゲンとグリコサミノグリカン（以降、ＧＡＧと呼ぶ）からなる多孔性格子すなわちコラーゲン／グリコサミノグリカン基質（以降、ＣＧ基質と呼ぶ）を用いる。例えば、言及することを以って開示内容を本明細書の一部とする米国特許第４，０６０，０８１号、同第４，２８０，９５４号、及び同第４，５０５，２６６号を参照されたい。本材料に用いるのに好適な様々なＧＡＧの形態には、コンドロイチン６‐硫酸、コンドロイチン４‐硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸、デルマタン硫酸、キチン、及びキトサンが含まれる。例えば、米国特許第５４８９３０４Ａ１号、同第５９９７８９５Ａ１号、国際出願公開第ＷＯ９９１３９０２Ａ１号、及び同第ＷＯ９７０６８３７Ａ１号を参照されたい。

ＣＧ格子は、組織空洞内から血管及び周囲の組織細胞が遊走する（浸潤過程と呼ぶ）支持構造または足場構造として機能する。浸潤により、格子が生物分解するとこれに置き換わる新組織が生成される。

ここで広く用いる用語「格子」には、細胞が遊走して増殖できる多孔性かつ透過性の構造の形態であるあらゆる材料が含まれる。「線維格子」は、肉眼、顕微鏡、または分子レベルで線維性である材料を含むあらゆる格子を含むと広く解釈されるべきである。例えば、多くのポリマーフォームは、多数の側鎖や広範な架橋結合を有し得る有機高分子を含む。本発明の格子はコラーゲンに限定されるものではない。他の線維タンパク質、他のポリマー分子、または焼結セラミックスもプロテーゼや他の医療に用いるのに好適であろう。

格子は、組織の一時的な代用品として機能し、以下の特性を有するあらゆる構造とすることができる。つまり、格子の組成及び構造が、移植片レシピエントの実質的な免疫反応を刺激しない。格子が、健常組織から格子内への血管や細胞の遊走を可能にする十分な多孔性を有する。そして、格子が、十分に治癒する前に消失しない程度の速度で分解する生体分解性を有する。

ＣＧ基質の複数のパラメータ（主に架橋結合密度、多孔性、及びＧＡＧの量）を制御して、格子の生物分解速度を制御することができる。本発明に適したＣＧ基質を製造するための特定の条件を以下に記載する。しかしながら、当業者には、同様に本発明で使用するのに適した、上記したパラメータを変更したＣＧ基質製造の他の条件も周知であろう。加えて、組織再生の適用例によっては、分解速度がより遅いまたはより速い基質も必要になることもあろう。当業者であれば、ＣＧ基質の特性を変更するのが望ましい適用例を認識して、適宜パラメータを変更できるであろう。本発明は、ＣＧ基質のこのような変更も包含する。

コラーゲンは、脊椎動物及び無脊椎動物における結合組織の主なタンパク質成分である。コラーゲンは、肉眼で見える線維の形態で存在することが多く、非コラーゲン組織成分から化学的及び機械的に単離できる。不溶性コラーゲン、酸性溶液可溶性コラーゲン、中性溶液可溶性コラーゲン、及びアルカリ性溶液可溶性コラーゲンを含め、あらゆる起源のコラーゲンを本発明に用いることができる。起源となる一般的な動物及びその部位には、仔ウシの皮膚、ウシのアキレス腱、ウシの骨、及びラットの尾部の腱が含まれる。

コラーゲンには複数のレベルの構造組織が存在する。主構造は、アミノ酸の完全な配列からなる。コラーゲンは、複数の動物種において、各アミノ酸の数は異なるが合計１８種のアミノ酸からなることが知られている。しかしながら、それらの配列は完全には決定されていない。酸性アミノ酸残基、塩基性アミノ酸残基、及びヒドロキシル化アミノ酸残基の総数が脂肪親和性残基の数を遥かに超えており、これによりコラーゲンが親水性タンパク質になっている。このため、溶解パラメーターが高い極性溶媒がコラーゲンの溶媒に適している。

用語「ムコ多糖」は、動物起源のヘキソサミン含有多糖を指す。このクラスの化合物は、グリコサミノグリカンとも呼ばれる。化学的に、ムコ多糖は、グリコシド結合したヘキソサミンの残基とほぼ規則的に交互したヘキスロン酸またはヘキソース部分とからなる交互コポリマーである。

ヘパリンの一般的な起源として、ブタの腸、ウシの肺、ウシの肝臓皮膜、及びマウスの皮膚を挙げることができる。ヒアルロン酸は、雄鶏のとさか及びヒトの臍帯から得ることができ、コンドロイチン４‐硫酸及びコンドロイチン６‐硫酸は、ウシの軟骨及びサメの軟骨から得ることができる。デルマタン硫酸及びヘパラン硫酸はブタの粘膜組織から得ることができ、ケラタン硫酸はウシの角膜から得ることができる。

好適なコラーゲンは、溶液の形態または分散の形態で様々な動物から得ることができる。一実施形態では、本発明は、反応生成物を生成してこれを共有結合で架橋する条件下でコラーゲンとムコ多糖を密着させて形成した複合材料の使用に関する。好適なムコ多糖として、限定するものではないが、コンドロイチン４‐硫酸、コンドロイチン６‐硫酸、ヘパラン硫酸、デルマタン硫酸、ケラタン硫酸、ヘパリン、及びヒアルロン酸を挙げることができる。

共有結合による架橋は、放射線、脱水加熱、化学的、または他の共有結合架橋法で達成することができる。好適な化学法は、アルデヒドによる架橋結合であるが、他の化学的な架橋結合反応物も同様に好適である。脱水加熱架橋結合は、好ましい方法であって、複合材料を高温及び高真空に曝すなどして極めて低いレベルまで複合材料の水分を減少させて達成できる。脱水加熱架橋結合では、添加の必要がなくなり、アルデヒドなどの有毒物質の場合には未反応架橋結合剤を除去する必要がない。脱水加熱架橋結合では、化学的架橋結合法よりも幅広い範囲のムコ多糖の量を含有する複合材料を生成することができる。このような合成による生成物は、ムコ多糖長鎖が付着したコラーゲン分子またはコラーゲン線維である。

コラーゲン以外の材料をコンドロイチン６‐硫酸または他のムコ多糖に接触させて血液適合性の材料を得ることもできるであろう。このような材料として、セグメント化されたポリウレタン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート及び他のヒドロゲル、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、及びポリテトラフルオロエチレンなどの合成ポリマーや、酢酸セルロースなどの改変天然ポリマーや、エラスチン（胸部大動脈や項靭帯などの結合組織に見られる線維性で不溶性の非コラーゲンタンパク質）などの天然ポリマー、熱分解炭素及び熱処理または電気アーク処理した他の炭素を挙げることができる。このような複合材料は、粉末固体の均質混合、２つの成分の相溶液または分散液の混合、またはこの節で記載した１つの材料をムコ多糖でコーティングして得ることができる。ムコ多糖を他の材料に接触させる方法にかかわらず、２つの成分を共有結合させて、水溶性電解液などのムコ多糖溶媒に接触させてもムコ多糖を溶解または抽出できない材料を形成することができる。共有結合は、例えば、コバルト６０を源とするγ線を用いる放射線グラフト共重合反応法によって達成できる。このような全ての方法では、使用中に複合材料から図らずも溶出したとしても通常の血液凝固を妨げないようなコンドロイチン６‐硫酸または他のムコ多糖が、通常の血液凝固を強力に阻害するヘパリンよりも明らかに好ましい。

血液適合性の材料は、接着剤を用いて様々な基材の上に架橋結合したコラーゲン／ムコ多糖複合材料をシート状、フィルム状、または他の形状に接着して用意できるであろう。このような基材の例として、セグメント化されたポリウレタン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート及び他のヒドロゲル、シリコーン、ポリエチレンテレフタレート、及びポリテトラフルオロエチレンなどの合成ポリマーや、酢酸セルロースなどの改変天然ポリマー、エラスチンなどの天然ポリマー、熱分解炭素及び熱処理または電気アーク処理した他の炭素、またはバイタリウム（vitalium）、チタン、及び様々な鋼などの金属を挙げることができる。好適な接着剤は、例えばシリコーンゴム接着剤である。

更に、本発明の製品の製造方法は、ウイルス及びプリオン汚染を不活性にするのに有効と認められているステップを利用しなければならない。これにより、本製品は炎症反応がなく安全性のレベルが極めて高い。すなわち、本発明の製品の製造方法は、生理学的に不適合にならずにウイルス及びプリオンを実質的に含まない製品を提供できる。句「ウイルス及びプリオンを実質的に含まない」は、製品が感染能力のある量のウイルス及びプリオンを含まないことを指す。

具体的には、本発明のコラーゲン装置は、例えば、約３６．５度〜約３７．５度の温度でフィシン及び／またはペプシンでの酵素処理と、ｐＨ１３〜１４の５％水酸化ナトリウムと２０％硫酸ナトリウムの水溶液で約３５時間〜４８時間の間、約２５℃〜３０℃の温度でのアルカリ処理によって得ることができ、また活性なウイルス及びプリオンを実質的に含まない生理学的に活性な適合性コラーゲンは、容易に収集できる形態にヒトコラーゲンを合成するように遺伝子組換えされた動物種から得ることができる。これについては、例えば米国特許第５，６６７，８３９号を参照されたい。

具体的には、本発明は、少なくとも９５％の統計的に信頼できるレベルで測定した、少なくともｌｏｇ４のクリアランスのウイルス、より好ましくは少なくともｌｏｇ６のクリアランスのウイルス、更に好ましくは少なくともｌｏｇ８のクリアランスのウイルスを達成するのに十分な工程で処理されたコラーゲンを使用するのが好ましい。例えば、処理前のウイルス濃度が１０⁷で、処理後が１０¹だと、ｌｏｇ６のクリアランスのウイルスとなる。本発明の硬膜代用品の製造では、まず当分野で周知の方法でコラーゲンを分散させるる。このようなコラーゲンの分散法は、米国特許第３，１５７，５２４号に開示されている。別の好適なコラーゲンの分散法が、米国特許第３，５２０，４０２号に開示されている。この製品は、非感染性で生理学的に適合性であるのに加えて非抗原性であるのが好ましい。

本基質は、コラーゲンが最も好ましいが、コラーゲン以外の生体適合性及び／または生体分解性の材料を含むことができる。別の好適なポリマーとして、例えば、生体適合性及び／または生体分解性のラクチド、グリコリド、及びこれらのコポリマー、ポリカプロラクトン、ポリエチレンカーボネート、チロシンポリカーボネート、チロシンポリ酸、及びポリ無視物を挙げることができる。ポリマーの分子量は、約５０００〜約５００，０００の範囲であるのが好ましい。

ここで用いる用語「ポリマー」は、特に、ポリアルキル、ポリアミノ酸、及び多糖を指す。加えて、外部適用または経口使用の場合は、ポリマーはポリアクリル酸またはカーボポル（carbopol）とすることができる。ここで用いる用語「合成ポリマー」は、自然発生ではなく化学合成によって製造するポリマーを指す。従って、具体的にはコラーゲンなどの天然タンパク質やヒアルロン酸などの天然多糖が除外される。合成コラーゲン、合成ヒアルロン酸、及びそれらの誘導体は含まれる。求核基または求電子基の何れかを含む合成ポリマーは、ここでは「多機能活性化合成ポリマー（multifunctionally activated synthetic polymers）」とも呼ぶことにする。用語「多機能活性化」または単に「活性化」は、相互に反応して（すなわち、求核基が求電子基と反応）共有結合できる２つ以上の求核基または求電子基を含む或いは含むように化学修飾された合成ポリマーを指す。多機能活性化合成ポリマーの種類には、二機能活性化ポリマー、四機能活性化ポリマー、及び星分岐状ポリマーが含まれる。

更に、グリコサミノグリカンなどの様々な多糖の誘導体を本発明の組成物に含めることができる。上記した一方または両方の方法に従って誘導できるグリコサミノグリカンには、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸Ａ、コンドロイチン硫酸Ｂ（ダルマタン硫酸）、コンドロイチン硫酸Ｃ、キチン（キトサンから誘導可能）、ケラタン硫酸、ケラト硫酸、及びヘパリンが含まれる。脱アセチル化及び／または脱硫酸化によるグリコサミノグリカンの誘導体化と、得られたグリコサミノグリカン誘導体と親水性の合成ポリマーとの共有結合が、米国特許第６，５３４，５９１号、同第６，３２３，２７８号、同第６，１６６，１３０号、同第６，１６５，４８９号、同第６，０５１，６４８号、同第５，８７４，５００号、同第５，８００，５４１号、同第５，７５２，９７４号、同第５，６４３，４６４号、同第５，５５０，１８７号、同第５，５１０，１２１号、同第５，４７６，６６６号、同第５，４７５，０５２号、及び同第５，４７０，９１１号に開示されている。コラーゲンと親水性の合成ポリマーとの共有結合については米国特許第５，１６２，４３０号に開示されている。

一般に、あらゆる起源のコラーゲンを本発明の組成物に用いることができる。例えば、コラーゲンは、ウシまたはブタの真皮やヒトの胎盤など、ヒトまたは動物から採取し精製して生産したり、組換えや他の方法で生産することができる。ブタの皮膚から実質的に非抗原性の精製された溶液状コラーゲンに調製する方法は当分野で周知である。例えば、米国特許第５，４２８，０２２号を参照されたい。ここで用いる用語「コラーゲン」または「コラーゲン材料」は、処理されたコラーゲンまたは他の方法で改変されたコラーゲンを含め、あらゆる形態のコラーゲンを指す。

限定するものではないが、Ｉ型、ＩＩ型、ＩＩＩ型、ＩＶ型、またはこれらの任意の組合せのコラーゲンを含むあらゆるタイプのコラーゲンを本発明の組成物に用いることができるが、通常はＩ型コラーゲンが好ましい。アテロペプチド（atelopeptide）またはテロペプチドを含むコラーゲンを用いることができる。しかしながら、ウシのコラーゲンなどの異種を起源とするコラーゲンが用いられる場合、アテロペプチドコラーゲンのほうがテロペプチド含有コラーゲンよりも免疫原性が低いため、通常はアテロペプチドコラーゲンが好ましい。

加熱、放射線照射、または化学架橋剤などによって予め架橋結合されていないコラーゲンが本発明の組成物に使用するのが好ましいが、予め架橋結合したコラーゲンを用いることもできる。非架橋結合アテロペプチド原線維コラーゲンが、ＺＹＤＥＲＭＩＣＯＬＬＡＧＥＮ及びＺＹＤＥＲＭＩＩＣＯＬＬＡＧＥＮという商標でカリフォルニア州パロアルトに所在のコラーゲン社（Collagen Corporation）によって販売されている。グルタルアルデヒド架橋結合アテロペプチド原線維コラーゲンが、ＺＹＰＬＡＳＴＣＯＬＬＡＧＥＮという商標でコラーゲン社（Collagen Corporation）によって販売されている。

ＣＧ基質を用意したら、空洞内にカバーを適用することができる。治癒過程を妨げるのを防止するために、空洞内の破壊または損傷した組織領域を外科的に除去する。好ましくはシート状であるＣＧ基質を、組織と基質との間に気泡ができないように空洞内にランダムに詰める。従来の方法で外科開口部を縫合糸またはステープルで閉じ、包帯を当てる。

ＣＧ格子を移植すると、下側の健常組織の血管及び細胞の移植したＣＧ格子への浸潤過程が始まる。ここで定義する「浸潤」は更に、亘って血管及び細胞が格子内へ遊走するために十分な時間経過させることも含む。

コラーゲン格子は、最終的にはコラーゲナーゼや他の酵素によって非毒性物質に生物分解される。この非毒性物質は、通常の体内プロセスで消化される、利用される、または除去される。十分な数の細胞が格子内に再生されて欠損した組織が再形成されるまで、格子は構造的完全性を維持しなければならない。格子がこれよりも早く生物分解すると、空洞が治癒する前に液化して使用不可能になる。

生物分解速度は、約２５日〜３０日に概ね等しくなるようにすべきである。これは、格子全体が３０日以内に分解されるべきであるという意味ではない。そうではなくて、かなりの量の生物分解が約３０日以内に始まり、格子の残滓が数ヶ月以上も残るという意味である。当業者による通常の実験から、細胞が蒔かれた格子や合成皮膚以外の目的に使用される格子に対しては、この生物分解速度を幾分変更すべきであることが分かった。

コラーゲン架橋結合密度を上げる、コラーゲンに架橋結合するＧＡＧの量を増やす、または格子の多孔性を低くすることで、コラーゲン格子の生物分解速度を下げることができる（すなわち、格子が創傷部位に移植されてからより長い期間持続される）。

格子装置は、裂けないで縫合に耐えることができ、包帯、医療処置、または患者の動きによって図らずに起こるストレスにさらされた時に断裂を防止または制限するのに十分な靱性及び強度を有するべきである。格子の強度の最も重要な指標は、抗張力（一定の断面積を有する標本を引きちぎるのに必要な力を測定する）と破壊エネルギー（所定の大きさの断裂を作るのに必要な仕事量を測定する）である。格子の強度は、架橋結合の密度を高める、または格子の多孔性を低くして高めることができる。合成コラーゲンの格子は、再生すべき種類の組織の中に天然に存在するコラーゲン基質に似せるべきである。これにより、損傷していない組織に類似した規則的なパターンで細胞が成長して傷が小さくなり、再生組織が正確に機能するのが促される。

本発明の別の態様は、ヒトまたは動物の外科的空洞すなわち欠損部を細胞を蒔いたＣＧ基質で充填することである。「細胞を蒔いたＣＧ基質」は、細胞（好ましくは、患者の体の創傷部位以外から採取した）が導入されたＣＧ基質を指す。細胞を蒔く過程を生き延びた各細胞が再生及び増殖し、空洞充填組織の再形成が促進される。好適な細胞は、体の脂肪貯蔵領域から得た脂肪細胞及び／または前駆脂肪細胞（脂肪細胞に分化する前駆細胞）、或いは骨髄から得た脂肪細胞、幹細胞、または間葉細胞であって、実験室条件で収集して成長させ、移植の前に基質に蒔かれる。細胞を蒔いたＣＧ基質は、言及することを以ってその開示の全てを本明細書の一部とする米国特許第４，０６０，０８１号に開示されている。細胞が蒔かれた基質は「細胞基質」と呼び、細胞が蒔かれていない基質は「無細胞基質」と呼ぶ。

細胞を蒔いたＣＧ基質は、自家基質すなわち火傷または創傷のあるヒトまたは動物から得た細胞を蒔いた基質でも、異種基質すなわちドナーから得た細胞を蒔いた基質でも良い。加えて、ＣＧ基質に蒔く細胞は、遺伝子操作して拒絶反応を防止したり、細胞の表現型を有利に変更したりできる。遺伝子操作には、タンパク質遺伝子産物が十分な量発現して表現型に所望の変化が起こるように遺伝子物質を細胞に導入することが含まれる。好適な遺伝子物質の１つに、成長因子及び必要な制御エレメントをコードする遺伝子がある。

本発明のインプラントはまた、超音波とＸ線または他の放射線撮影法の両方で生検部位を検出できるように、放射線不透過性材料または放射線不透過性要素を含むこともできる。放射線不透過性材料及びマーカーは、放射線不透過性金属または放射線不透過性合金から形成されたクリップ、バンド、ストリップ、コイル、及び他の物体などの金属物体や、放射線不透過性材料の粉末または粒子を含むことができる。放射線不透過性マーカーは、好適な大きさ及び形状とすることができ、自然には患者の体内には存在しない認識できる形状、例えば、星型、正方形、長方形、幾何学的図形、ガンマ、文字、コイル、またはループなどの形状に形成される。好適な放射線不透過性材料として、ステンレス鋼、プラチナ、金、イリジウム、タンタル、タングステン、銀、ロジウム、ニッケル、ビスマス、他の放射線不透過性金属、放射線不透過性合金や、これらの金属、硫酸バリウム、ヨウ素塩、及びヨウ素化物の酸化物、及びこれらの組合せを挙げることができる。

加えて、本発明のインプラントはまた、超音波とＭＲＩまたは他の撮影法の両方で生検部位を検出できるように、ＭＲＩ検出材料またはマーカーも含むことができる。例えば、ガドリニウム及びガドリニウム化合物などのＭＲＩ造影剤は、本発明の特徴を具現する超音波検出生検マーカー材料と共に使用するのに適している。また、染料（例えば、メチレンブルーやカーボンブラック）や色素（例えば、硫酸バリウム）などの着色剤を、本発明の特徴を具現する超音波検出生検マーカー材料に含めることができる。

本発明は最も好適な実施形態を用いて説明してきたが、別の実施形態も請求する本発明の範囲及び概念に含まれる。本発明の好適な装置は、本発明を単に例示するものであって、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲を限定するものではない。

実験結果
無細胞足場を用いた３つの動物実験と前駆脂肪細胞を用いた２つのインビトロ動物実験を、コラーゲン／グリコサミノグリカン材料を用いて実施した。これを以下に説明する。

実験Ａ
生体適合性の２つの足場をブタモデルで実験した。インテグラ・ライフ・サイエンシス社（Integra Life Sciences）（以降、インテグラ社と呼ぶ）のＨ１６及びＩＭと呼ぶサンプル材料（２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×１．０ｃｍのブロック）を、３匹のブタの哺乳動物組織に移し、７日、２１日、および６０日の移植期間で評価した。７日目に、組織学によって、僅かな線維組織が侵入した巨細胞の浸潤が認められた。２１日目には、好中球及び巨細胞の浸潤が進み、中程度から相当の線維組織の侵入が認められた。６０日目では、十分に器質化した肉芽組織の浸潤が観察された。組織病理学的所見では、陽性と見なされ、期間を延長した更なる実験が必要性とされる。

実験Ｂ
皮下欠損部充填材としての市販のインテグラ社の足場を生体内評価した。ライフセル社（LifeCell Corporation）のアロダーム（Alloderm）をこの実験のコントロール材料として用いた。インテグラ社のシート（２ｃｍ×２ｃｍ×０．１ｃｍ）とロール（長さ２ｃｍ、直径０．５ｃｍ）及びアロダームを６匹のブタの腹側胸及び腹部に皮下移植した。この実験の移植期間１４日、４２日、及び１８０日とした。インテグラ社の材料は、この実験で許容範囲の生体適合性を示した。

実験Ｃ
実験Ｂに用いる同じ市販のインテグラ社の足場を無細胞乳房欠損部充填材として第２の実験で調べた。インテグラ社の材料のシートを、長さが約８ｃｍ、直径が１ｃｍのロールにして、６匹のブタの哺乳動物組織に移植した。１匹のブタに付き８ヶ所の移植部位を設け、その６ヶ所にインプラントを移植し、２ヶ所を空のコントロールとした。２匹のブタを、３つの移植期間（１４日、１８０日、及び３６４日）のそれぞれで生検した。

全体的な生体適合性の観点から、１４日、７２日、１７９日、及び３６４日の期間におけるブタ動物モデルの条件下で、インテグラ社のインプラントが乳房内部位で許容範囲と見なされた。

インプラント部位の体積は、１４日〜４２日の間維持された。４２日〜１７９日の間、この予備実験のインプラントは、移植した動物によって２つの内の１つの経路に従った。

少数部位で術後に見られる亜急性反応を過ぎると、インテグラ社の基質内での組織反応は、その材料の通常の吸収過程に関連して軽微から中程度以下であった。

材料が吸収されると部位が縮小するため、部位の体積維持は基質の吸収に相関する。３６４日で全て吸収された１つの部位は、同じ期間の空のコントロール部位よりも多い線維結合組織の量を有するが、新組織の絶対量は、その部位に初めに導入された材料の体積よりもかなり小さい。

未吸収基質の石灰化の程度は、生体内で増大するようである。

実験Ｄ
前駆脂肪細胞が蒔かれたインテグラ社の材料のインビトロ実験を実施した。この実験の目的は、足場の細胞適合性を質的に評価することと、続く生体内実験のために蒔く前駆脂肪細胞の好適な密度を決定することである。細胞は、オスのルイス（Lewis）ラットの精巣脂肪褥から単離し、足場サンプル（１．０ｃｍ×１．０ｃｍ×０．１ｃｍ）に蒔いた。

細胞増殖及び足場の侵入を、蛍光顕微鏡及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて最大２週間観察した。全ての材料が、前駆脂肪細胞適合性であって、細胞増殖及び基質浸潤を促進することが確認された。１週間〜２週間の間に細胞数が４倍になるのを測定した。この材料は、先に実験した生体材料よりも脂肪細胞の生存及び成長に適している。

実験Ｅ
インテグラ社の製品（以下にＡｖａｇｅｎ（商標）と記載）を含む６つの足場材料を、ヒトの前駆脂肪細胞とのインビトロ適合性について評価した。これらの全ての足場に、ヒトの皮下前駆脂肪細胞を５×１０³細胞／ｃｍ²、２．５×１０⁴細胞／ｃｍ²、及び２．５×１０⁵細胞／ｃｍ²の密度で蒔いた。蛍光アッセイを用いて、細胞数を間接的に推定できる足場のＤＮＡ総数を測定した。前駆脂肪細胞の増殖が全ての足場で観察され、初めに蒔いた密度と足場の種類によって異なっていた。細胞数の減少とレプチンの分泌が、脂肪細胞への分化の後に不織材料で観察された。これは、バイクリル（vicryl）の比較的速い分解速度と、前駆脂肪細胞の生理活性に影響を与えるｐＨ値の低下によるものであろう。３週間のインキュベーション後、ヘマトキシリン‐エオジン（Ｈ＆Ｅ）染色によって足場内への前駆脂肪細胞の侵入が明らかになった。しかしながら、脂肪細胞のナイルレッドでの蛍光標識及びオイルレッドＯでの組織学的染色により、殆どの成熟脂肪細胞が足場の表面に存在することが明らかになった。前駆脂肪細胞がＣＢＣフォーム及びＡｖａｇｅｎ（商標）の双方で十分に増殖及び分化した。

更に、ここに記載した説明を補足する手順や他の細部についての情報は、言及することを以って本明細書の一部とする参考文献に記載されている。

当業者には、本発明の新規開示から逸脱することなく、ここに記載した好適な実施形態の変更形態及び変形形態が可能であることを理解できよう。このような全ての変更形態及び変形形態は、本明細書に含まれ本発明の範囲内である。

本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）軟組織の空洞部を充填して閉じるための生体吸収性軟組織インプラント材料であって、
内部に間隙を有する生体適合性の内植基質を含み、
前記間隙が、軟組織が内植できる寸法を有しており、
前記基質が、少なくとも約０．５ｗｔ％のグリコサミノグリカンを含む架橋結合したコラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料を含むことを特徴とする生体吸収性軟組織インプラント材料。
（２）前記間隙が、前記インプラント材料の約４０％〜約６０％を構成することを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（３）前記間隙が、約１００μｍ未満の大きさであることを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（４）コラーゲンが、前記インプラント材料の約３０ｗｔ％〜約９４ｗｔ％を構成することを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（５）前記グリコサミノグリカンが、前記コラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料の約６ｗｔ％〜約１５ｗｔ％を構成するように十分な量存在することを特徴とする実施態様（４）に記載のインプラント材料。

（６）前記グリコサミノグリカンが、ヒアルロン酸、コンドロイチン６‐硫酸、コンドロイチン４‐硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸、ダルマタン硫酸、キチン、及びキトサンからなる群から選択されることを特徴とする実施態様（５）に記載のインプラント材料。
（７）前記グリコサミノグリカンがコンドロイチン６‐硫酸であることを特徴とする実施態様（５）に記載のインプラント材料。
（８）前記インプラント材料が、体液に接触すると自己膨張して前記軟組織の空洞部に適合することを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（９）前記インプラント材料が任意の幾何学的形状であることを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（１０）前記インプラント材料が、約２５ミル〜約１００ミル（約０．６４ｍｍ〜約２．５４ｍｍ）の範囲の全厚みを有するシートであることを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。

（１１）前記架橋結合が共有結合による架橋結合であることを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（１２）前記内植基質が更に合成材料を含むことを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（１３）前記合成材料がヒドロゲルを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（１４）前記内植基質が更に少なくとも１種類の生理活性物質を含むことを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（１５）前記生理活性物質が、鎮痛薬、麻酔約、抗菌化合物、抗体、抗凝固薬、抗線維素溶解薬、抗炎症化合物、抗寄生虫薬、抗ウイルス化合物、サイトカイン、細胞毒または細胞増殖抑制化合物、化学療法薬、ホルモン、インターフェロン、脂質、オリゴヌクレオチド、多糖、プロテアーゼインヒビター、プロテオグリカン、ポリペプチド、ステロイド、血管収縮薬、血管拡張薬、ビタミン、ミネラル、成長因子、細胞付着因子、走化因子、血管形成因子、及び酵素からなる群から選択されることを特徴とする実施態様（１４）に記載のインプラント材料。

（１６）前記少なくとも１種類の生理活性物質が成長因子であることを特徴とする実施態様（１４）に記載のインプラント材料。
（１７）前記成長因子が、ＶＥＧＦ、ｂＦＧＦ、ＰＤＧＦ、及びこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とする実施態様（１６）に記載のインプラント材料。
（１８）前記内植基質が２層〜８層の範囲の層を含むことを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（１９）前記内植基質が更に放射線不透過性材料を含むことを特徴とする実施態様（１）に記載のインプラント材料。
（２０）生体吸収性軟組織インプラント材料を用いて軟組織の空洞部を充填して閉じる方法であって、
前記インプラント材料が、内部に間隙を有する生体適合性の内植基質を含み、
前記間隙が、軟組織が内植できる寸法を有しており、
前記基質が、少なくとも約０．５ｗｔ％のグリコサミノグリカンを含む架橋結合したコラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料を含むことを特徴とする方法。

（２１）前記間隙が、前記インプラント材料の約４０％〜約６０％を構成することを特徴とする実施態様（２０）に記載の方法。
（２２）前記間隙が、約１００μｍ未満の大きさであることを特徴とする実施態様（２０）に記載の方法。
（２３）コラーゲンが、前記インプラント材料の約３０ｗｔ％〜約９４ｗｔ％を構成することを特徴とする実施態様（２０）に記載の方法。
（２４）前記グリコサミノグリカンが、前記コラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料の約６ｗｔ％〜約１５ｗｔ％を構成するように十分な量存在することを特徴とする実施態様（２３）に記載の方法。
（２５）前記グリコサミノグリカンが、ヒアルロン酸、コンドロイチン６‐硫酸、コンドロイチン４‐硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸、ダルマタン硫酸、キチン、及びキトサンからなる群から選択されることを特徴とする実施態様（２４）に記載の方法。

（２６）前記グリコサミノグリカンがコンドロイチン６‐硫酸であることを特徴とする実施態様（２５）に記載の方法。
（２７）前記インプラント材料が、体液に接触すると自己膨張して前記軟組織の空洞部に適合することを特徴とする実施態様（２０）に記載の方法。
（２８）前記インプラント材料が任意の幾何学的形状であることを特徴とする実施態様（２０）に記載の方法。
（２９）前記インプラント材料が、約２５ミル〜約１００ミル（約０．６４ｍｍ〜約２．５４ｍｍ）の範囲の全厚みを有するシートであることを特徴とする実施態様（２５）に記載の方法。
（３０）前記架橋結合が共有結合による架橋結合であることを特徴とする実施態様（２５）に記載の方法。

（３１）前記内植基質が更に合成材料を含むことを特徴とする実施態様（２５）に記載の方法。
（３２）前記合成材料がヒドロゲルを含むことを特徴とする実施態様（３１）に記載の方法。
（３３）前記内植基質が更に少なくとも１種類の生理活性物質を含むことを特徴とする実施態様（２５）に記載の方法。
（３４）前記生理活性物質が、鎮痛薬、麻酔約、抗菌化合物、抗体、抗凝固薬、抗線維素溶解薬、抗炎症化合物、抗寄生虫剤、抗ウイルス化合物、サイトカイン、細胞毒すなわち細胞増殖抑制化合物、化学療法薬、ホルモン、インターフェロン、脂質、オリゴヌクレオチド、多糖、プロテアーゼインヒビター、プロテオグリカン、ポリペプチド、ステロイド、血管収縮薬、血管拡張薬、ビタミン、ミネラル、成長因子、細胞付着因子、走化因子、血管形成因子、及び酵素からなる群から選択されることを特徴とする実施態様（３３）に記載の方法。
（３５）前記少なくとも１種類の生理活性物質が成長因子であることを特徴とする実施態様（３３）に記載の方法。

（３６）前記成長因子が、ＶＥＧＦ、ｂＦＧＦ、ＰＤＧＦ、及びこれらの組合せからなる群から選択されることを特徴とする実施態様（３５）に記載の方法。
（３７）前記内植基質が２層〜８層の範囲の層を含むことを特徴とする実施態様（２５）に記載の方法。

外科生検または乳腺腫瘤摘出術によって形成された組織における空洞を示す模式図である。空洞部にランダムに詰め込まれる材料を示す図である。通常の方法で閉じられた皮下組織及び皮膚を示す図である。本発明のボール状の格子装置を示す図である。本発明のシート状の格子装置を示す図である。本発明の巻物状の格子装置を示す図である。本発明のロール状の格子装置を示す図である。

符号の説明

１０格子装置
３０空洞部
５０開口部
７０組織

Claims

軟組織の空洞部を充填して閉じるための生体吸収性軟組織インプラント材料であって、
内部に間隙を有する生体適合性の内植基質を含み、
前記間隙が、軟組織が内植できる寸法を有しており、
前記基質が、少なくとも約０．５ｗｔ％のグリコサミノグリカンを含む架橋結合したコラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料を含むことを特徴とする生体吸収性軟組織インプラント材料。
前記間隙が、前記インプラント材料の約４０％〜約６０％を構成することを特徴とする請求項１に記載のインプラント材料。
前記間隙が、約１００μｍ未満の大きさであることを特徴とする請求項１に記載のインプラント材料。
コラーゲンが、前記インプラント材料の約３０ｗｔ％〜約９４ｗｔ％を構成することを特徴とする請求項１に記載のインプラント材料。
前記グリコサミノグリカンが、前記コラーゲン／グリコサミノグリカン複合材料の約６ｗｔ％〜約１５ｗｔ％を構成するように十分な量存在することを特徴とする請求項４に記載のインプラント材料。
前記グリコサミノグリカンが、ヒアルロン酸、コンドロイチン６‐硫酸、コンドロイチン４‐硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケラタン硫酸、ダルマタン硫酸、キチン、及びキトサンからなる群から選択されることを特徴とする請求項５に記載のインプラント材料。
前記グリコサミノグリカンがコンドロイチン６‐硫酸であることを特徴とする請求項５に記載のインプラント材料。
前記インプラント材料が、体液に接触すると自己膨張して前記軟組織の空洞部に適合することを特徴とする請求項１に記載のインプラント材料。
前記インプラント材料が任意の幾何学的形状であることを特徴とする請求項１に記載のインプラント材料。
前記インプラント材料が、約２５ミル〜約１００ミル（約０．６４ｍｍ〜約２．５４ｍｍの範囲の全厚みを有するシートであることを特徴とする請求項１に記載のインプラント材料。