JP2006006546A - Bone prosthetic material, bone prosthesis and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、骨補填材、骨補填体およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a bone filling material, a bone filling material, and a method for producing the same.
近年、骨腫瘍摘出や外傷等により生じた骨の欠損部に、骨補填材を補填することにより、骨を再生させて欠損部を修復することが可能になってきている。骨補填材としては、ハイドロキシアパタイト(HAP)やリン酸三カルシウム(TCP)が知られているが、体内に異物を残さないとする考え方から、例えば、β−TCPのようなリン酸カルシウム多孔体からなる足場材が使用される。β−TCPを骨欠損部の骨細胞に接触させておくと、破骨細胞がβ−TCPを吸収し、骨芽細胞が新しい骨を形成する、いわゆるリモデリングが行われる。すなわち、骨欠損部に補填された骨補填材は、経時的に自家骨に置換されていくことになる。 In recent years, it has become possible to regenerate the bone and repair the defect by replenishing the bone defect caused by bone tumor extraction, trauma, etc. with a bone grafting material. Hydroxyapatite (HAP) and tricalcium phosphate (TCP) are known as bone prosthetic materials. From the idea that no foreign matter is left in the body, for example, a calcium phosphate porous material such as β-TCP is used. Scaffolding material is used. When β-TCP is brought into contact with bone cells in the bone defect portion, so-called remodeling is performed in which osteoclasts absorb β-TCP and osteoblasts form new bone. That is, the bone prosthetic material supplemented in the bone defect portion is replaced with autologous bone over time.
一方、術後の骨欠損部の修復速度を高めるために、患者から採取した骨髄間葉系細胞を骨補填材とともに培養することにより製造される培養骨を使用することが提案されている。培養されることにより骨補填材を足場にして増殖した多くの骨髄間葉系細胞を含む培養骨を骨欠損部に補填するので、手術後に体内で細胞を増殖させる方法と比較すると、自家骨に置換されるまでの日数を大幅に短縮することができる(例えば、非特許文献1参照。)。
しかしながら、患者にかかる負担をさらに低減するためには、術後の骨欠損部の修復速度をさらに高めることが必要であり、新たに骨基質を形成する骨芽細胞の活性化を図るのみならず、β−TCPを吸収する破骨細胞を効率的に機能させあるいは破骨細胞を活性化させて代謝の促進を図ることが必要である。 However, in order to further reduce the burden on the patient, it is necessary to further increase the repair speed of the postoperative bone defect, not only to activate the osteoblasts that newly form the bone matrix It is necessary to promote the metabolism by efficiently functioning or activating osteoclasts that absorb β-TCP.
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、破骨細胞を効率的に機能させることにより、リン酸カルシウム多孔体の吸収を早め、骨芽細胞による骨基質の形成を促進して、骨組織のリモデリングの速度を向上することができる骨補填材、骨補填体およびその製造方法を提供することを目的としている。 This invention has been made in view of the circumstances described above, and by efficiently functioning osteoclasts, the absorption of the calcium phosphate porous body is accelerated, and the formation of bone matrix by osteoblasts is promoted, An object of the present invention is to provide a bone filling material, a bone filling material, and a method for producing the same, which can improve the speed of remodeling of bone tissue.
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、リン酸カルシウム多孔体に粉末状の象牙質物質を含有させてなる骨補填材を提供する。
象牙質物質は、リン酸カルシウム、コラーゲンタンパク質およびSr、Br、Znなどの金属を含有しているため、これに接触する骨芽細胞や破骨細胞の成長を促進する作用がある。したがって、本発明の骨補填材に骨芽細胞や破骨細胞を播種することにより、迅速に吸収されかつ迅速に骨基質が形成される培養骨を製造することができる。また、本発明の骨補填材をそのまま生体内の骨欠損部に補填することにより、周囲の骨芽細胞や破骨細胞の成長を促進して、骨欠損部の迅速な修復を行うことが可能となる。この場合に、象牙質物質を粉末状に形成することで、骨補填材内に均一に分布するように含有させることができ、各部位における均一な代謝を図ることができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention provides a bone grafting material comprising a calcium phosphate porous material containing a powdered dentin substance.
Since the dentin substance contains calcium phosphate, collagen protein, and metals such as Sr, Br, and Zn, it has an action of promoting the growth of osteoblasts and osteoclasts that come into contact therewith. Therefore, by seeding osteoblasts and osteoclasts on the bone grafting material of the present invention, cultured bone that is rapidly absorbed and rapidly forms a bone matrix can be produced. In addition, by directly filling the bone defect material of the present invention in the bone defect part in the living body, it is possible to promote the growth of surrounding osteoblasts and osteoclasts and to rapidly repair the bone defect part. It becomes. In this case, by forming the dentin substance in a powder form, it can be contained so as to be uniformly distributed in the bone grafting material, and uniform metabolism in each part can be achieved.
また、本発明は、リン酸カルシウム多孔体に破骨細胞遊走因子を含有させてなる骨補填材を提供する。
本発明に係る骨補填材を骨欠損部に補填することにより、破骨細胞遊走因子の作用により、生体内に存在する破骨細胞の前駆細胞をリン酸カルシウム多孔体の近傍に誘引することができる。破骨細胞の前駆細胞は、生体内に存在するので、破骨細胞遊走因子が存在しなくても、時間をかけることによりリン酸カルシウム多孔体近傍に浮遊してくるが、破骨細胞遊走因子によって積極的に誘引することにより、早期に破骨細胞によるリン酸カルシウム多孔体の吸収を開始させることができる。誘引された破骨細胞の前駆細胞は、生体内に存在する骨芽細胞から供給される破骨細胞分化因子の作用により、成熟破骨細胞に分化させられて、リン酸カルシウム多孔体の吸収を開始するようになる。破骨細胞遊走因子としては、例えば、M−CSF(Macrophage-Colony
Stimulating Factor)が挙げられる。
The present invention also provides a bone grafting material comprising a calcium phosphate porous body containing an osteoclast migration factor.
By filling the bone defect material according to the present invention in the bone defect part, osteoclast precursor cells existing in the living body can be attracted to the vicinity of the calcium phosphate porous body by the action of the osteoclast migration factor. Since osteoclast progenitor cells exist in the body, even if there is no osteoclast migration factor, it floats in the vicinity of the calcium phosphate porous body over time, but it is positively activated by the osteoclast migration factor. By attracting the target, the absorption of the porous calcium phosphate by the osteoclast can be started at an early stage. The induced osteoclast progenitor cells are differentiated into mature osteoclasts by the action of osteoclast differentiation factors supplied from osteoblasts existing in the body, and start to absorb calcium phosphate porous bodies. It becomes like this. As an osteoclast migration factor, for example, M-CSF (Macrophage-Colony
Stimulating Factor).
上記発明においては、破骨細胞分化因子を含有させてなることが好ましい。破骨細胞分化因子は骨芽細胞から供給されるが、予めリン酸カルシウム多孔体に含有させておくことにより、骨芽細胞からの供給を待たずに、破骨細胞の前駆細胞を成熟破骨細胞に分化させることができ、早期にリン酸カルシウム多孔体の吸収を開始させることが可能となる。
破骨細胞分化因子としては、例えば、sRANKL(soluble Receptor Activator of
Nuclear factor-kB Ligand
)が挙げられる。
In the said invention, it is preferable to contain an osteoclast differentiation factor. Osteoclast differentiation factor is supplied from osteoblasts, but by containing calcium phosphate in advance, osteoclast progenitor cells can be turned into mature osteoclasts without waiting for supply from osteoblasts. It can be differentiated and absorption of the calcium phosphate porous material can be started at an early stage.
As an osteoclast differentiation factor, for example, sRANKL (soluble Receptor Activator of
Nuclear factor-kB Ligand
).
また、本発明は、リン酸カルシウム多孔体に、骨芽細胞と、破骨細胞またはその前駆細胞とを含有させてなる骨補填体を提供する。
本発明に係る骨補填体によれば、リン酸カルシウム多孔体を吸収する破骨細胞またはその前駆細胞と、骨基質を形成する骨芽細胞とが予め含有されているので、骨組織の欠損部に補填することにより、破骨細胞によるリン酸カルシウム多孔体の吸収と、骨芽細胞による骨基質の形成とがバランスよく行われ、代謝が促進されて、早期に骨組織に置き換えて、欠損部を修復することができる。骨芽細胞は、破骨細胞遊走因子や破骨細胞分化因子を分泌するので、破骨細胞の前駆細胞が予め含有されている場合においても、成熟破骨細胞への分化が促進され、同様に、早期に骨欠損部を修復することができる。
The present invention also provides a bone filling material comprising a calcium phosphate porous body containing osteoblasts and osteoclasts or precursor cells thereof.
According to the bone filling material according to the present invention, osteoclasts or their precursor cells that absorb calcium phosphate porous material and osteoblasts that form the bone matrix are preliminarily contained. By doing so, the resorption of calcium phosphate porous material by osteoclasts and the formation of bone matrix by osteoblasts is performed in a balanced manner, metabolism is promoted, and bone defects are replaced early to repair the defect. Can do. Since osteoblasts secrete osteoclast migration factor and osteoclast differentiation factor, differentiation into mature osteoclasts is promoted even when osteoclast progenitor cells are contained in advance. Bone defect can be repaired early.
また、本発明は、リン酸カルシウム多孔体に、骨芽細胞と、破骨細胞遊走因子とを含有させてなる骨補填体を提供する。
本発明に係る骨補填体によれば、骨組織の欠損部に補填することにより、破骨細胞遊走因子の作用により、生体内に存在する破骨細胞の前駆細胞をリン酸カルシウム多孔体の近傍に誘引することができる。これにより、早期に破骨細胞によるリン酸カルシウム多孔体の吸収を開始させることができる。誘引された破骨細胞の前駆細胞は、リン酸カルシウム多孔体内に含有されている骨芽細胞から供給される破骨細胞分化因子の作用により、成熟破骨細胞に分化させられてリン酸カルシウム多孔体の吸収を開始するようになる。
The present invention also provides a bone filling material comprising a calcium phosphate porous body containing osteoblasts and an osteoclast migration factor.
According to the bone prosthesis according to the present invention, osteoclast progenitor cells existing in the body are attracted to the vicinity of the calcium phosphate porous material by the action of the osteoclast migration factor by filling the defect part of the bone tissue. can do. Thereby, absorption of the calcium-phosphate porous body by an osteoclast can be started at an early stage. The induced osteoclast precursor cells are differentiated into mature osteoclasts by the action of osteoclast differentiation factors supplied from osteoblasts contained in the calcium phosphate porous body, and the calcium phosphate porous body is absorbed. To start.
上記発明においては、破骨細胞分化因子を含有させてなることが好ましい。
破骨細胞分化因子を予め含有させておくことにより、骨芽細胞からの破骨細胞分化因子の供給を待たずに、破骨細胞遊走因子により誘引されてきた破骨細胞の前駆細胞を成熟破骨細胞に分化させることができ、早期にリン酸カルシウム多孔体の吸収を開始させることが可能となる。
In the said invention, it is preferable to contain an osteoclast differentiation factor.
By containing osteoclast differentiation factor in advance, mature osteoclast progenitor cells that have been attracted by osteoclast migration factor without waiting for supply of osteoclast differentiation factor from osteoblasts. It can be differentiated into bone cells, and the absorption of the calcium phosphate porous material can be started at an early stage.
また、上記発明においては、粉末状の象牙質物質を含有させてなることが好ましい。
本発明によれば、象牙質物質により活性化された破骨細胞によって、リン酸カルシウム多孔体が迅速に吸収され、また、象牙質物質により活性化された骨芽細胞によって、骨基質が迅速に形成される。これにより、骨欠損部の迅速な修復を行うことが可能となる。この場合に、象牙質物質を粉末状に形成することで、骨補填体内に均一に象牙質物質を分布させ、各部位における均一な代謝を図ることができる。
Moreover, in the said invention, it is preferable to contain a powdery dentin substance.
According to the present invention, the calcium phosphate porous body is rapidly absorbed by the osteoclasts activated by the dentin substance, and the bone matrix is rapidly formed by the osteoblasts activated by the dentin substance. The Thereby, it becomes possible to perform a quick repair of a bone defect part. In this case, by forming the dentin substance in a powder form, the dentin substance can be uniformly distributed in the bone filling body, and uniform metabolism in each part can be achieved.
また、本発明は、間葉系幹細胞を含む細胞懸濁液をリン酸カルシウム多孔体に播種して培養し、間葉系幹細胞を骨芽細胞に分化させるステップと、粉末状の象牙質物質とともに破骨細胞またはその前駆細胞を培養するステップと、骨芽細胞を含有するリン酸カルシウム多孔体に、培養された破骨細胞を播種するステップとを備える骨補填体の製造方法を提供する。 The present invention also includes a step of seeding and culturing a cell suspension containing mesenchymal stem cells in a calcium phosphate porous body, differentiating the mesenchymal stem cells into osteoblasts, and osteoclast together with powdered dentin material There is provided a method for producing a bone complement comprising the steps of culturing cells or progenitor cells thereof, and seeding the cultured osteoclasts on a calcium phosphate porous body containing osteoblasts.
本発明によれば、リン酸カルシウム多孔体に播種されて培養された間葉系幹細胞が骨芽細胞に分化させられることにより骨基質を産生する。一方、粉末状の象牙質物質とともに培養された破骨細胞またはその前駆細胞は、象牙質物質の作用により増殖させられるとともに、その機能を活性化させられる。そして、このような破骨細胞またはその前駆細胞を骨芽細胞を含有するリン酸カルシウム多孔体に播種することにより、早期にリン酸カルシウムの吸収を開始する骨補填体が製造される。 According to the present invention, mesenchymal stem cells seeded and cultured in a calcium phosphate porous body are differentiated into osteoblasts to produce bone matrix. On the other hand, osteoclasts or their progenitor cells cultured with a powdered dentin substance are proliferated by the action of the dentin substance and their functions are activated. Then, by seeding such osteoclasts or progenitor cells thereof into a calcium phosphate porous body containing osteoblasts, a bone filling body that starts absorption of calcium phosphate at an early stage is produced.
本発明によれば、破骨細胞を活性化して、リン酸カルシウム多孔体の吸収を促進し、代謝を促進して骨欠損部を早期に修復することができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an effect that osteoclast is activated, the absorption of a calcium-phosphate porous body is accelerated | stimulated, metabolism is promoted, and a bone defect part can be repaired at an early stage.
以下、本発明の一実施形態に係る骨補填材1について、図1および図2を参照して説明する。
本実施形態に係る骨補填材1は、立方体ブロック状のβ−TCP多孔体2に、粉末状の象牙質物質3を含有した構造のものである。
Hereinafter, a bone grafting material 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The bone grafting material 1 according to the present embodiment has a structure in which a powdered
象牙質物質3としては、象牙、歯等が挙げられる。象牙質物質3は、ハイドロキシアパタイトを主成分として、コラーゲンタンパク質およびSr,Br,Zn等の金属を若干量含有している。象牙質物質3は、例えば、100μm〜1mm程度の平均粒径を有するように粉末化されている。粉末状の象牙質物質3は、例えば、凍結粉砕や機械的粉砕法により、含有されるコラーゲンタンパク質等を変性させるような熱を加えることなく製造することができる。
Examples of the
本実施形態に係る骨補填材1を製造するには、まず、例えば、図2(a)に示されるように、浅底の箱状容器4内に、粉末状のβーTCPと粉末状の象牙質物質とを混合し所定の媒体に混合してなるスラリー5を所定の深さになるまで注入し、これを焼結する。これにより、同図(b)に示されるように、平板状のβ−TCP多孔体6を製造する。次いで、これを賽の目に切断することにより同図(c)に示されるように立方体ブロック状のβ−TCP多孔体2に粉末状の象牙質物質3を均一に含有してなる本実施形態の骨補填材1が得られる。
In order to manufacture the bone grafting material 1 according to the present embodiment, first, as shown in FIG. 2A, for example, a powdery β-TCP and a powdery powder are placed in a shallow container 4 A slurry 5 obtained by mixing a dentin substance and mixing it in a predetermined medium is poured to a predetermined depth and sintered. Thereby, as shown in FIG. 5B, a flat β-TCP porous body 6 is manufactured. Next, the bone of this embodiment is obtained by uniformly cutting
このように構成された本実施形態に係る骨補填材1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る骨補填材1には、象牙質物質3が含有されているので、象牙質物質3の成分であるハイドロキシアパタイトにより、細胞の接着性が確保されている。また、象牙質物質3に若干量含有されているSr,Br,Zn等の金属によって、細胞の増殖が促進される作用がある。
The operation of the bone grafting material 1 according to this embodiment configured as described above will be described below.
Since the bone prosthetic material 1 according to the present embodiment contains the
すなわち、本実施形態に係る骨補填材1によれば、純粋なβ−TCP多孔体からなる骨補填材と比較して、細胞の増殖を促進することができるという効果を有する。したがって、本実施形態に係る骨補填材1をそのまま、生体内の骨欠損部に補填すると、骨欠損部の周囲に存在する破骨細胞および骨芽細胞が象牙質物質3によって活性化させられる。その結果、破骨細胞によるβ−TCP多孔体の吸収が促進され、かつ、骨芽細胞による骨基質の産生が促進されて、β−TCP多孔体が迅速に骨組織に置き換えられていくことになる。
That is, the bone grafting material 1 according to the present embodiment has an effect that cell proliferation can be promoted as compared with a bone grafting material made of a pure β-TCP porous body. Therefore, when the bone filling material 1 according to the present embodiment is directly filled in a bone defect part in a living body, osteoclasts and osteoblasts existing around the bone defect part are activated by the
特に、象牙質物質3がブロック状のβ−TCP多孔体2の内部にまで均一に分散するように含有されているので、β−TCP多孔体2の内部にまで浸透した細胞に対しても、象牙質物質3による成長促進効果を達成することができる。
In particular, since the
なお、本実施形態に係る骨補填材1は、象牙質物質3を粉末状にしてβ−TCPと混合したスラリーを焼結することにより製造しているが、これに代えて、象牙質物質3を含まないβ−TCPを含有するスラリーを焼結してβ−TCP多孔体2を製造した後に、100μm〜1mm程度の平均粒径を有するように粉砕した粉末状の象牙質物質3をβ−TCP多孔体2の表面に振りかけることにしてもよい。象牙質物質3の成分であるコラーゲンタンパク質は、細胞が産生する細胞外基質を構成する成分であり、これに接触する細胞の接着性を増大させる作用がある。このようにすることで、象牙質物質3を過熱させないので、象牙質物質3の一成分であるコラーゲンタンパク質を変性させることなく骨補填材1を製造でき、コラーゲンタンパク質による細胞の接着性増大作用をも発揮させることができる。
In addition, although the bone grafting material 1 which concerns on this embodiment is manufactured by sintering the slurry which made the
次に、本発明の第2の実施形態に係る骨補填材について説明する。
以下の説明においては、上述した第1の実施形態の説明と共通する構成要素に同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る骨補填材は、β−TCP多孔体2に、破骨細胞遊走因子を含有させたものである。破骨細胞遊走因子としては、例えば、M−CSFが挙げられる。
このように構成された本実施形態に係る骨補填材を生体内の骨欠損部に補填すると、破骨細胞遊走因子の作用により、骨欠損部の周囲に浮遊している破骨細胞の前駆細胞が誘引されてきて、β−TCP多孔体2に接着するようになる。骨欠損部の周囲には骨芽細胞も存在しているので、骨芽細胞がβ−TCP多孔体2に接着して骨基質を産生するようになると、同時に分泌される破骨細胞分化因子の作用により、誘引されてきた破骨細胞の前駆細胞が成熟破骨細胞に分化させられて、β−TCP多孔体2を吸収するようになる。
Next, the bone grafting material according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to components common to the description of the first embodiment described above, and the description is omitted.
The bone grafting material according to the present embodiment is obtained by adding an osteoclast migration factor to the β-TCP
When the bone prosthetic material according to this embodiment configured as described above is compensated for in a bone defect part in a living body, the osteoclast precursor cells floating around the bone defect part by the action of osteoclast migration factor Has been attracted and adheres to the β-TCP
すなわち、成熟破骨細胞によるβ−TCP多孔体2の吸収と、骨芽細胞による骨基質の産生とが行われることにより、骨欠損部が修復されることになる。この場合において、本実施形態によれば、破骨細胞遊走因子の作用により、破骨細胞の前駆細胞が積極的にβ−TCP多孔体2に生着するように誘引されるので、破骨細胞による吸収の開始時期が早められ、したがって、骨欠損部の早期修復が可能となる。
That is, the bone defect portion is repaired by the absorption of the β-TCP
次に、本発明の第3の実施形態に係る骨補填材について説明する。
本実施形態に係る骨補填材は、第2の実施形態に係る骨補填材に、さらに、破骨細胞分化因子を含有させたものである。破骨細胞分化因子としては、sRANKLが挙げられる。
このように構成された本実施形態に係る骨補填材を生体内の骨欠損部に補填すると、破骨細胞遊走因子の作用により、骨欠損部の周囲に浮遊している破骨細胞の前駆細胞が誘引されてきて、β−TCP多孔体2に接着するようになる。誘引されてきた破骨細胞の前駆細胞は、β−TCP多孔体2に含有されている破骨細胞分化因子の作用により、成熟破骨細胞に分化させられて、β−TCP多孔体を吸収するようになる。
Next, a bone grafting material according to a third embodiment of the present invention will be described.
The bone grafting material according to the present embodiment is obtained by further adding an osteoclast differentiation factor to the bone grafting material according to the second embodiment. Examples of osteoclast differentiation factors include sRANKL.
When the bone prosthetic material according to this embodiment configured as described above is compensated for in a bone defect part in a living body, the osteoclast precursor cells floating around the bone defect part by the action of osteoclast migration factor Has been attracted and adheres to the β-TCP
すなわち、誘引されてきた破骨細胞の前駆細胞を成熟破骨細胞とする破骨細胞分化因子を予め含有させておくことにより、骨芽細胞から破骨細胞分化因子が分泌されるのを待つことなく、さらに早期に、β−TCP多孔体2の吸収を開始させることができるという利点がある。
In other words, by waiting for the osteoclast differentiation factor to be secreted from osteoblasts by preliminarily containing an osteoclast differentiation factor that makes the osteoclast progenitor cells that have been attracted become mature osteoclasts. There is an advantage that the absorption of the β-TCP
なお、第2、第3の実施形態に係る骨補填材においては、第1の実施形態に係る骨補填材1と同様に、象牙質物質3を含有させておくことが好ましい。破骨細胞遊走因子の作用により、積極的に破骨細胞の前駆細胞を誘引し、破骨細胞分化因子の作用により、成熟破骨細胞の形成を促進することで、β−TCP多孔体2の吸収開始を早めるとともに、象牙質物質3の作用により、骨芽細胞および成熟破骨細胞の活性化を図ることにより、代謝を促進して迅速なリモデリングを行うことができるという効果がある。
In addition, in the bone grafting material which concerns on 2nd, 3rd embodiment, it is preferable to contain the
また、第1〜第3の実施形態に係る骨補填材においては、基材として立方体ブロック状のβ−TCP多孔体2を採用したが、これに代えて、顆粒状のβ−TCP多孔体2を採用してもよい。このようにすることで、骨欠損部の形状に柔軟に適応して、骨欠損部を隙間なく埋めることができる。
Moreover, in the bone grafting materials according to the first to third embodiments, the cubic block-shaped β-TCP
次に、本発明の第1の実施形態に係る骨補填体について、図3を参照して説明する。
本実施形態に係る骨補填体は、立方体ブロック状のβ−TCP多孔体2に、骨芽細胞と破骨細胞とを含有している。
Next, the bone graft according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The bone filling material according to this embodiment includes osteoblasts and osteoclasts in the cubic block-shaped β-TCP
骨芽細胞は、例えば、骨髄液から抽出した間葉系幹細胞を一次培養して増殖させた後に、所定の分化誘導因子を添加して培養することにより間葉系幹細胞から分化させたものを用いる。β−TCP多孔体2に播種された骨芽細胞を所定期間にわたり培養することにより、骨基質をある程度産生させておくことが効果的である。
また、破骨細胞は、患者の体内から採取したものを播種する。破骨細胞は、あまり多く体内に存在していないので、次の方法により培養して増殖させたものを使用することが好ましい。
As the osteoblast, for example, a mesenchymal stem cell extracted from bone marrow fluid is primarily cultured to proliferate and then differentiated from a mesenchymal stem cell by adding a predetermined differentiation inducing factor and culturing is used. . It is effective to produce bone matrix to some extent by culturing osteoblasts seeded in the β-TCP
Osteoclasts are seeded from the patient's body. Since there are not many osteoclasts in the body, it is preferable to use those that have been cultured and proliferated by the following method.
破骨細胞の培養は、例えば、図3に示されるように、底面を区画壁10aにより区画したシャーレ10のそれぞれの区画内に、100μm〜1mm程度の平均粒径を有する粉末状の象牙質物質3を投入し、シャーレ10内に所定の培地11を貯留した状態で行う。象牙質物質3は、上述したように、ハイドロキシアパタイトを主成分としているので、細胞の接着性が良好であり、また、残存しているコラーゲンタンパク質により、さらに接着性を向上するため、破骨細胞が容易に接着して成長を開始し易い環境を形成する。また、象牙質物質3は、Sr,Br,Znのような金属を若干量含有しているため、破骨細胞の増殖を促進する作用がある。このようにして培養することにより、破骨細胞が十分に増殖させられる。
For example, as shown in FIG. 3, osteoclast culture is performed in a powdery dentin material having an average particle diameter of about 100 μm to 1 mm in each section of the
なお、シャーレ10内の区画壁10aは、シャーレ10を傾斜等させたときに、各区画内に粉末状の象牙質物質3が残るようにしたものであり、必須の構成ではない。また、図4に示されるように、β−TCP多孔体2あるいはハイドロキシアパタイトからなるプレート12をシャーレ10内に配置し、該プレート12上において破骨細胞を培養することにしてもよい。プレート12は平板でもよく、また図3と同様の区画壁12aが備えられていてもよい。
The
破骨細胞をさらに大量に増殖することが望まれる場合には、図5に示されるように、筒状のカラム13内に粉末状の象牙質物質3を充填し、その両側の出入口に、象牙質物質3よりも細かく破骨細胞より大きな穴を有するフィルタ14を配置したバイオリアクタ15を用いることにしてもよい。バイオリアクタ15の出入口には、培地調製槽16に接続するチューブ17,18が接続されており、入口側チューブ17の途中位置にはポンプ19が配置されている。培地調製槽16内の培地11内に、患者から採取した破骨細胞を浮遊させておき、ポンプ19を作動させて培地11を循環させることにより、破骨細胞を培地11とともにバイオリアクタ15内に導く。
When it is desired to expand osteoclasts in a larger amount, as shown in FIG. 5, a
バイオリアクタ15内には象牙質物質3が充填されているので、フィルタ14を透過してバイオリアクタ15内に入った破骨細胞は、象牙質物質3の表面に接着して成長を開始する。象牙質物質3は、上述したように破骨細胞の増殖促進作用があるとともに、粉末状に形成されることにより、培養面積が拡大されているため、多量の破骨細胞を得ることができる。フィルタ14は象牙質物質3より小さい穴を有しているので、カラム13内から象牙質物質3が漏れ出ないように保持されるようになっている。
Since the
得られた破骨細胞は、トリプシンのようなタンパク質分解酵素によって象牙質物質3から分離された形態でβ−TCP多孔体2に播種してもよいし、象牙質物質3とともに播種してもよい。象牙質物質3とともに播種することにより、象牙質物質3の有する成長促進効果によって破骨細胞および骨芽細胞の成長が促進されるので好ましい。この場合、象牙質物質3は凍結粉砕することにより、細胞を死滅させておくことができるので、免疫拒絶等の問題も生ずることがない点で好ましい。
The obtained osteoclast may be seeded on the β-TCP
このように構成された本実施形態に係る骨補填体によれば、破骨細胞によるβ−TCP多孔体2の吸収と、骨芽細胞による骨基質の産生により、骨欠損部への移植後、早期に骨欠損部の修復を開始することができる。
なお、本実施形態に係る骨補填体においては、破骨細胞をβ−TCP多孔体2に播種することとしたが、これに代えて、破骨細胞の前駆細胞を播種することにしてもよい。前駆細胞を播種することにより、骨芽細胞から供給される破骨細胞分化因子の作用によって前駆細胞が成熟破骨細胞に迅速に分化され、β−TCP多孔体2の吸収が早期に開始される。
According to the bone filling material according to the present embodiment configured as described above, the bone-removed portion is transplanted into the bone defect portion by the absorption of the β-TCP
In the bone filling material according to the present embodiment, osteoclasts are seeded in the β-TCP
また、骨髄液から抽出した間葉系幹細胞を培養工程によって分化させた骨芽細胞をβ−TCP多孔体2に播種することとしたが、これに代えて、間葉系幹細胞をβ−TCP多孔体2に播種したものを培養して骨芽細胞に分化させてもよい。また、間葉系幹細胞を抽出するのではなく、骨髄液をそのままβ−TCP多孔体2に播種したものを培養して、骨芽細胞を形成することにしてもよい。
In addition, osteoblasts obtained by differentiating mesenchymal stem cells extracted from bone marrow fluid by the culturing process are seeded in the β-TCP
また、象牙質物質3とともに培養した破骨細胞または破骨細胞の前駆細胞を、象牙質物質3とともにβーTCP多孔体2に播種することにより、象牙質物質3に含有されている成分による細胞増殖促進作用を利用することとしてもよいが、象牙質物質3の代わりに、Sr,Br,Znのような金属を若干量含む合金あるいは金属イオンを、単独でβ−TCP多孔体に混入させることにしてもよい。
Further, by inoculating osteoclasts or osteoclast precursor cells cultured with the
1 骨補填材
2 βーTCP多孔体(リン酸カルシウム多孔体)
3 象牙質物質
1 Bone
3 Dentin substances
Claims (8)
粉末状の象牙質物質とともに破骨細胞またはその前駆細胞を培養するステップと、
骨芽細胞を含有するリン酸カルシウム多孔体に、培養された破骨細胞を播種するステップとを備える骨補填体の製造方法。 Seeding and culturing a cell suspension containing mesenchymal stem cells on a calcium phosphate porous body, and differentiating mesenchymal stem cells into osteoblasts;
Culturing osteoclasts or precursors thereof with powdered dentin material;
A method for producing a bone filling material comprising the step of seeding cultured osteoclasts on a calcium phosphate porous material containing osteoblasts.
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JP2004186712A JP2006006546A (en) | 2004-06-24 | 2004-06-24 | Bone prosthetic material, bone prosthesis and method of manufacturing the same |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010130929A (en) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Univ Of Tokyo | Culture container for granular cultured bone |
CN107854728A (en) * | 2017-11-16 | 2018-03-30 | 四川大学 | Porous bone renovating material and preparation method |
-
2004
- 2004-06-24 JP JP2004186712A patent/JP2006006546A/en active Pending
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