JP2006006545A

JP2006006545A - 骨軟骨補填材および骨軟骨補填材キット

Info

Publication number: JP2006006545A
Application number: JP2004186711A
Authority: JP
Inventors: Akira Inoue; 晃井上; Hiroyuki Irie; 洋之入江; Takaaki Tanaka; 孝昭田中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】軟骨細胞に軟骨基質を産生させるのみならず、その下の軟骨下骨に強固に固着して、長期にわたり軟骨細胞を機能させる。
【解決手段】培養軟骨細胞液に３〜７質量％のコラーゲン水溶液を加えてなる軟骨補填材３と、顆粒状のセラミックス多孔体を３〜７質量％のコラーゲン水溶液に加え、さらに、成長因子を添加してなる骨補填材２とを２層に配置してなる骨軟骨補填材１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、骨軟骨補填材および骨軟骨補填材キットに関するものである。

従来、自然修復不可能な関節軟骨等の軟骨の損傷を修復するための手法として、他の部位から採取した軟骨を移植する方法が採用されている。また、コラーゲンゲルを基材とする軟骨移植用材料を用いて軟骨基質の産生を促進する方法は知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−２９３０８１号公報（第４頁等）

しかしながら、軟骨の損傷を修復するために軟骨基質を産生させることが必要であるものの、単に軟骨基質を産生させただけでは長期的に軟骨の機能を維持することができないという不都合がある。すなわち、修復された軟骨はその下に配され、生成された軟骨を支持する骨と強固に接着されなければならない。これに対して特許文献１はなんらその方法を開示するものではない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、軟骨基質を産生させるのみならず、その直下に存在する軟骨下骨を同時に修復し、長期的に軟骨の正常な機能を維持することを可能とする軟骨補填材、骨補填材、骨軟骨補填材および骨軟骨補填材キットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、培養軟骨細胞液に３〜７質量％のコラーゲン水溶液を加えてなる軟骨補填材と、顆粒状のセラミックス多孔体を３〜７質量％のコラーゲン水溶液に加え、さらに、成長因子を添加してなる骨補填材とを２層に配置してなる骨軟骨補填材を提供する。
本発明によれば、２層に配置された骨軟骨補填材を骨軟骨欠損部に補填すると、骨補填材が軟骨下骨に形成された凹部に補填され、軟骨補填材が、軟骨組織に形成された欠損部に補填される。骨軟骨補填材は高い粘性を有しているので、その場所に留まって周囲の骨組織および軟骨組織と密着状態に維持される。その結果、骨補填材にはその周囲の骨組織から骨芽細胞が浸透して成長し、軟骨補填材にはその周囲の軟骨組織および内部の培養軟骨細胞が軟骨基質を形成して成長する。また、骨補填材と軟骨補填材との境界面においては、軟骨補填材側から骨補填材に向かって軟骨細胞が浸透して成長することにより、両者が強固に固着されることになる。

また、本発明は、培養軟骨細胞液に３〜７質量％のコラーゲン水溶液を加えてなる軟骨補填材と、顆粒状のセラミックス多孔体を３〜７質量％のコラーゲン水溶液に加え、さらに、成長因子を添加してなる骨補填材とを２層に、かつ、骨補填材が最初に押し出され、次いで軟骨補填材が押し出されるようにシリンジ内に収容してなる骨軟骨補填材キットを提供する。
本発明に係る骨軟骨補填材キットによれば、シリンジ内に収容された骨補填材と軟骨補填材とをシリンジ内から押し出すと、最初に骨補填材が押し出され、次いで軟骨補填材が押し出される。したがって、シリンジ内から骨軟骨欠損部に押し出すだけで、骨欠損部と軟骨欠損部をそれぞれ修復し、かつ相互に強固に固着された骨細胞と軟骨細胞とを得ることができる。その結果、軟骨細胞を長期にわたって機能させることができる。

本発明によれば、軟骨細胞に軟骨基質を産生させるのみならず、その下の軟骨下骨に強固に固着して、長期にわたり軟骨細胞を機能させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の一実施形態に係る骨軟骨補填材１について、図１に示されるように、以下に説明する。
本実施形態に係る骨軟骨補填材は、図１に示されるように、骨軟骨欠損部Ａに補填される補填材であって、骨欠損部Ａ１に補填される骨補填材２と、軟骨欠損部Ａ２に補填される軟骨補填材３とを２層に配置して構成されている。

骨補填材２は、βーＴＣＰ（β−リン酸三カルシウム）顆粒と、３〜７質量％濃度のコラーゲン水溶液とを混合し、さらに、ＦＧＦ２（fibroblast growth
factor-2）を添加して構成されている。これらの成分は容易に混合され、かつ粘性が高いので相互に分離することなく、均一な混合状態に維持されるようになっている。

また、軟骨補填材３は、ＤＭＥＭ（Dulbecco's Modified Eagle Medium）とＦＣＳ（Fetal Calf
Serum：ウシ胎児血清）との混合液に培養軟骨細胞を懸濁させた培養軟骨細胞液に、約３〜７質量％のコラーゲン水溶液を混合したものである。また、このように調製された軟骨補填材３をインキュベータ内に配置して３７℃で３０分〜６時間程度保管することにより、さらに粘性を高めることとしてもよい。

このように構成された本実施形態に係る骨軟骨補填材１が、図１に示されるように骨軟骨欠損部Ａに補填されると、骨欠損部Ａ１に接触する骨補填材２および軟骨欠損部Ａ２に接触する軟骨補填材３が、それらの高い粘性によってそれぞれ接触する骨組織Ｂおよび軟骨組織Ｃに密着状態に維持される。
また、これら骨補填材２および軟骨補填材３は、それぞれコラーゲンを主成分として構成されているために、外部から骨芽細胞が入り込みやすく、また内部の軟骨細胞が成長しやすいようになっている。さらに、コラーゲンの粘度が高いため流動性が低いので、骨補填材２と軟骨補填材３との間や軟骨補填材３の表面に骨膜等、骨軟骨補填材１の流出を防止する部材を配置する必要がない。

そして、骨補填材２においては、内部に添加されている成長因子の作用により、周囲の骨組織Ｂから骨芽細胞の成長が促進され骨基質が産生される。また、軟骨補填材３内においては、コラーゲンゲル内に埋包された軟骨細胞が成長して軟骨基質が産生される。
したがって、骨欠損部Ａ１および軟骨欠損部Ａ２がそれぞれ修復されるようになる。

この場合において、本実施形態に係る骨軟骨補填材１は、軟骨補填材３のみならず、その直下に配置され、軟骨下骨として機能する部分も、コラーゲンを基材とする骨補填材２により構成しているので、軟骨補填材３内の軟骨細胞が骨補填材２の内部に向かって入り込むように成長できる。その結果、最終的に生成される骨組織Ｂと軟骨組織Ｃとが相互に強固に固着するようにして欠損部が修復されることになる。

すなわち、本実施形態に係る骨軟骨補填材１によれば、単に、軟骨下骨上で軟骨基質の産生を促進する場合と異なり、骨補填材２内部に向かう軟骨細胞の成長を促進して骨組織Ｂと軟骨組織Ｃとの固着性を高め、修復された軟骨組織Ｃを骨組織Ｂに固着状態に支持させることができる。したがって、軟骨組織Ｃを長期的に正常な状態に維持することができるという効果を奏する。

次に、本発明の一実施形態に係る骨軟骨補填材キット１０について、図２および図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨軟骨補填材キット１０は、図２に示されるように、シリンダ１１とピストン１２とから構成されるシリンジ内に、骨補填材２と軟骨補填材３とを２層に収容してなるものである。骨補填材２および軟骨補填材３は、上記と同様であり、説明を省略する。

これら骨補填材２および軟骨補填材３は、補填すべき骨欠損部Ｂおよび軟骨欠損部Ｃの容積とほぼ同量だけ収容されている。また、シリンジ内の骨補填材２と軟骨補填材３とは、骨補填材２がシリンダ１１の出射口１１ａ近傍に、軟骨補填材３が出射口１１ａから遠い位置にそれぞれ配置されている。これらの補填材２，３は粘性が高いので流動性が少なく、シリンダ１１内において２層に分かれた状態で、かつ、それぞれの位置を維持している。

このように構成された本実施形態の骨軟骨補填材キット１０によれば、図３（ａ）に示すように、骨組織Ｂと軟骨組織Ｃとにわたって形成された骨軟骨欠損部Ａに、シリンダ１１に対してピストン１２を押圧すると、シリンダ１１内に収容されていた補填材２，３が射出口１１ａから射出される。射出口１１ａ近傍には骨補填材２が配置されているので、まず、骨補填材２が射出口１１ａから射出され、骨欠損部に注入される（同図（ｂ））。シリンジ内の骨補填材の量は、骨欠損部の容積と同量に設定されているので、骨欠損部の容積を骨補填材が埋めると、次に軟骨補填材がシリンジ内から射出される（同図（ｃ））。
これにより、骨組織と軟骨組織とにわたって形成された骨軟骨欠損部に、容易に補填材を補填することができる。

次に、本発明の骨軟骨補填材の実施例について、図４および図５を参照して以下に説明する。
まず、骨軟骨欠損部は、成熟家兎の大腿骨顆部または膝蓋面に、歯科用ドリルにて、直径薬４ｍｍ、深さ３ｍｍの骨軟骨欠損部を形成した。

骨補填材は、粒径約２５０〜５００μｍのβーＴＣＰ（β−リン酸三カルシウム）顆粒０．５ｇと、５〜６．５質量％濃度のコラーゲン水溶液０．３〜０．５ｍｌとを混合し、さらにＦＧＦ２（fibroblast growth
factor-2）を添加して構成した。
軟骨補填材は、ＤＭＥＭ（Dulbecco's Modified Eagle Medium）と２０％ＦＣＳ（Fetal Calf
Serum：ウシ胎児血清）との混合液に培養軟骨細胞を懸濁させた培養軟骨細胞液に、６．５質量％濃度のコラーゲン水溶液を混合して、最終的に約３．２５質量％濃度に調製した。

まず、骨欠損部に、骨組織と軟骨組織との境界レベルまで骨補填材を充填し、その表面を平坦に形成した。その後、軟骨補填材を周囲の軟骨組織と同じレベルまで充填した。コラーゲン濃度が高く粘性が高いので、その上に骨膜などの被覆は配置しなかった。
この状態で関節包を閉じ、皮膚を縫合して、経時的な観察を行った。

術後８週間では、骨補填材内部のβ−ＴＣＰ顆粒はほとんど吸収された、軟骨層はサフラニンＯで染色される軟骨基質が形成されていた。
術後１２週間では、β−ＴＣＰは吸収されて骨組織に置換されていた。
図４に術後２４週間経過後の写真を、図５にその解説図を示す。これらを見ると、術後２４週間経過後においても、軟骨層が維持されていることがわかる。また、関節内に滑膜の増生や関節症所見は見られなかった。

本発明の一実施形態に係る骨軟骨補填材を説明する断面図である。本発明の一実施形態に係る骨軟骨補填材キットを示す縦断面図である。図２の骨軟骨補填材キットによる骨軟骨欠損部への補填材の充填を説明する図である。本発明の実施例において、術後２４周経過後の骨軟骨欠損部の状態を示す写真である。図４の解説図である。

符号の説明

１骨軟骨補填材
２骨補填材
３軟骨補填材
１０骨軟骨補填材キット
１１シリンダ（シリンジ）

Claims

培養軟骨細胞液に３〜７質量％のコラーゲン水溶液を加えてなる軟骨補填材と、顆粒状のセラミックス多孔体を３〜７質量％のコラーゲン水溶液に加え、さらに、成長因子を添加してなる骨補填材とを２層に配置してなる骨軟骨補填材。
培養軟骨細胞液に３〜７質量％のコラーゲン水溶液を加えてなる軟骨補填材と、顆粒状のセラミックス多孔体を３〜７質量％のコラーゲン水溶液に加え、さらに、成長因子を添加してなる骨補填材とを２層に、かつ、骨補填材が最初に押し出され、次いで軟骨補填材が押し出されるようにシリンジ内に収容してなる骨軟骨補填材キット。