JP2005261610A - 軟骨形成用部材および軟骨形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リン酸カルシウム系セラミックス多孔体の表面の一部に、軟骨形成用ゲル状体を保持するための保持部が設けられ、該保持部に軟骨形成用ゲル状体が保持されている軟骨形成用部材を用いて、前記軟骨形成用ゲル状体を培養液に接触させて軟骨細胞を増殖させた後、該軟骨形成用部材を生体の関節に移植する。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、上記の処置においては、移植用の正常な軟骨を採取するために、本人の損傷部以外の部分を傷つけなければならないという欠点を有していた。
例えば、軟骨形成の技術として、特許文献1には、気孔率40〜80%の多孔質部と、より気孔率の低い緻密質部とが一体化された2層構造を有するリン酸カルシウム系セラミックスからなる部材を関節面に埋入させる方法が開示されている。
さらに、前記セラミックス多孔質部を有する部材は、多孔質であっても、気孔率が高々80%であり、このような部材の内部に、細胞培養の基材として前記ゲル状体を侵入させることは困難であった。
上記のように構成された軟骨形成用部材は、軟骨形成治療において、それ自体が軟骨細胞の培養基材となり、かつ、そのまま関節等の軟骨欠損部に埋入することができるため、取り扱いやすいという利点を有している。
前記セラミックス多孔体は、上記のように構成されることにより、十分な硬さを有するとともに、骨細胞または骨細胞となり得る細胞が、侵入、定着しやすいため、骨を早期に再生することができる。
また、前記保持部は、上記のような気孔率および気孔径であれば、ゲル状体を含浸させて吸収させることにより、容易に保持させることができる。
上記方法によれば、軟骨形成治療において、生体外で、軟骨形成用部材内に軟骨細胞を培養させた後、該軟骨形成用部材をそのまま、関節面に埋入することができるため、処置が容易となり、しかも、軟骨および骨を早期に再生することができる。
このように、前記軟骨形成用部材の軟骨形成面が、埋入部分の周囲の生体の関節軟骨と整合するようにすることにより、軟骨がより均質に形成される。
したがって、本発明に係る軟骨形成用部材は、生体外で、該部材の内部に予め軟骨細胞を培養しておき、これをそのまま直接、関節等の軟骨欠損部に埋入することができるため、移植部材として取扱い容易であり、しかも、軟骨および骨の再生促進を図ることができる。
また、本発明に係る軟骨形成方法によれば、上記のような本発明に係る軟骨形成用部材を用いることにより、関節軟骨においても、処置や軟骨の再生速度等の点で、優れた移植用部材としての効果が発揮される。
本発明に係る軟骨形成用部材は、リン酸カルシウム系セラミックス多孔体の表面の一部に、軟骨形成用ゲル状体を保持するための保持部が設けられ、該保持部に軟骨形成用ゲル状体が保持されているものである。
図1に、本発明に係る軟骨形成用部材の一例を示す。図1に示す軟骨形成用部材は、全体が高さ数cm程度の円柱状であり、円柱状のリン酸カルシウム系セラミックス多孔体1の頂部に、より高気孔率の超多孔体2が高さ数mm程度で形成されている。前記超多孔体2が、軟骨形成用ゲル状体の保持部としての役割を果たす。
前記リン酸カルシウム系セラミックス多孔体1は、骨形成用部材として好ましい材料であり、多孔質ではあるが、ゲル状体が侵入することができるほどの気孔を有していないため、上記のように、該セラミックス多孔体1の一部に、より高気孔率の超多孔体2を設けることにより、軟骨を定着させることができ、該部材をそのまま軟骨が欠損している関節等に埋入するための部材として用いることができる。
ハイドロキシアパタイトは、骨の主組成成分であり、人体への適用も既に認められており、骨との同化性、癒着性、早期回復等の観点および比較的高強度であることから、好適な材質である。また、細胞の足場としても好適である。
また、上記のような気孔率および気孔径であれば、骨細胞または骨細胞となり得る細胞が、移植した後、周囲から侵入、定着しやすく、骨を早期に再生することが可能となる。
このように、全体として細胞が侵入および移動可能な連通孔を有していることにより、骨の早期再生を図ることができる。
撹拌起泡により気孔が形成された多孔体は、気孔を区画する骨格壁部自体が緻密で、気孔がほぼ球状となり、高強度を得ることができ、また、毛管現象により、細胞や血液等が浸透しやすい性状が得られる。また、単位体積当たりの表面積が大きく、侵入した細胞の足場としても好適な性状となりやすい。
なお、上記のようにして製造された多孔体は、NEOBONE(登録商標)という製品名で市販されている。
上記のような気孔径であり、かつ、90%以上の高気孔率の超多孔体であれば、ゲル状体を含浸させて気孔内に吸収させることができ、軟骨欠損部に埋入するのに十分な強度を有する軟骨形成用部材の一部に、軟骨形成用ゲル状体を保持させることができる。そのままの状態ではゲル状体が吸収されにくい場合には、吸引させてもよい。
特に、前記気孔率は95%以上、平均気孔径は300μm以上であれば、浸して放置した状態でもゲル状体が容易に吸収されるため、より好ましい。平均気孔径1000μm以上であればさらに好ましい。2000μm以上であってもよい。
材質としては、それ以外にも、例えば、三リン酸カルシウム(TCP)やポリ乳酸等、約2〜3ヶ月後には、生体に吸収されるような材質であることが好ましく、無機質、有機質、または、無機および有機の複合材料であってもよい。
前記ゲル状体を構成するゲルとしては、コラーゲン、ゼラチン、ヒアルロン酸、フィブロネクチン、フィブリン、キチン、キトサン、ラミニン、デルマタン酸、ヘパラン硫酸、コンドロイチン硫酸、アルギン酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、ポリグリコール酸、ポリ乳酸およびポリロタキサン等から選ばれた1種または2種以上を組み合わせた材料からなるものを用いることができる。
これらの中でも、生体への適合性および生体吸収性等の観点から、コラーゲン、ゼラチン、ヒアルロン酸、フィブリンが、特に好適に用いられる。
前記ゲル材料は、適宜溶媒を添加して、適度な粘性に調整して用いられる。
このように、前記保持部は、単なる窪み、凹部であってもよく、この場合は、該凹部は、ゲル状体が流出しない程度の深さを有している必要がある。
すなわち、前記保持部は、その形状、構成等は、特に限定されるものではなく、ゲル状体を保持することができればよく、また、上記のような構成とすることにより、保持するゲル状体に形状維持効果を付与することができるため好ましい。
このとき、ゲル状体は、前記保持部に盛り上がるように充填させることが好ましい。
ゲル状体中で軟骨細胞が増殖し、軟骨へと変化していくが、凹部4が形成されたセラミックス多孔体1の頂部周辺が、前記ゲル状体において形成された軟骨の高さよりも高いと、例えば、関節面に該軟骨形成用部材を埋入する場合、比較的硬いセラミックス多孔体1が、埋入部分と対向する部分の関節軟骨を傷つけるおそれがあるためである。
すなわち、上記方法は、軟骨形成用部材のリン酸カルシウム系セラミックス多孔体の表面の一部に設けられたゲル状体の保持部にゲル状体を吸収させ、該ゲル状体内で軟骨細胞または軟骨細胞となり得るものを導入し、これを予め体外で培養し、移植に十分な軟骨細胞量となった後、生体内に移植する。
このようにすることにより、軟骨形成治療において、生体外で、軟骨形成用部材内に軟骨細胞を培養させることができるとともに、該軟骨形成用部材を直接、関節面に埋入することができ、しかも、軟骨細胞が培養された部分以外には、通常の骨を形成することができる。
まず、培養軟骨組織を含ませた軟骨形成用ゲル状体を作製するため、生体の膝、股、肩等の関節から採取した関節軟骨から、軟骨細胞を分離・回収する。
得られた軟骨細胞を洗浄し、DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium:ダルベッコ変法イーグル培地)等の培地で培養して増殖し、細胞懸濁液とする。このときの細胞密度は、例えば、1×107個/ml程度とする。
前記細胞懸濁液にアテロコラーゲンを混合したものを培養皿に載せ、静置してゲル化させることにより、軟骨形成用ゲル状体が得られる。
この状態を保持したまま、さらに培地を加え、CO25%、37℃の環境下で軟骨細胞を培養する。
3週間後には、ゲル状体中での軟骨細胞の培養が進行し、流動性が低下して、ゲル状体が保持部の外に流出しなくなる。
前記軟骨形成用部材を関節面に埋入した後は、表面を保護するため、該埋入部分には骨膜のパッチを当てたり、PLLAメッシュ等を被せておくことが好ましい。
2 超多孔体
3 樹脂製フィルム
4 メッシュ
Claims (4)
- リン酸カルシウム系セラミックス多孔体の表面の一部に、軟骨形成用ゲル状体を保持するための保持部が設けられ、該保持部に軟骨形成用ゲル状体が保持されていることを特徴とする軟骨形成用部材。
- 前記リン酸カルシウム系セラミックス多孔体が、気孔率60%以上85%以下、平均気孔径40μm以上600μm以下のハイドロキシアパタイト多孔体であり、かつ、前記軟骨形成用ゲル状体の保持部が、気孔率90%以上、平均気孔径200μm以上のリン酸カルシウム系セラミックス多孔体であることを特徴とする請求項1記載の軟骨形成用部材。
- 請求項1または請求項2記載の軟骨形成用部材を用いた軟骨形成方法において、前記軟骨形成用ゲル状体を培養液に接触させて軟骨細胞を増殖させた後、該軟骨形成用部材を生体の関節に移植することを特徴とする軟骨形成方法。
- 前記軟骨形成用ゲル状体の保持部を関節面側にして関節に埋入することを特徴とする請求項3記載の軟骨形成方法。
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