JP2006230749A - 軟骨組織に補綴材を固定するための材料 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、脱落することなく、長期に渡り埋植部位を安定に維持できる軟骨組織に補綴材を固定するための材料を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料を提供する。本発明はまた、軟骨組織に補綴材を固定するための方法であって：軟骨組織の欠損または損傷部分に補綴材を充填すること；軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料を、該材料の易接着性面を該補綴材側へ向けて設置すること；および該材料を軟骨組織へ縫付けることにより補綴材を固定すること；を含む方法を提供する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、軟骨組織に補綴材を固定するための材料に関する。

軟骨組織などに欠損や損傷が生じた場合、生体材料や人工材料を用いてそれらを補綴することは古くから考えられており、今日までに、生体内吸収性材料で補綴する方法、培養した軟骨細胞や間葉系細胞と共に生体材料や人工材料を移植する方法、ドナー由来の軟骨組織を移植する方法などが検討され、それらの幾つかは実用化されている。このような補綴材では、組織や体液に対する親和性が高いこと、毒性や抗原性がないこと、所定の機械的強度があること、移植し易いこと、長期使用に耐えうることなど種々の条件を満たすことが要求される。

このような補綴材の材料としては、例えば、ポリ乳酸とポリグリコール酸などの共重合体（非特許文献１、２）、ガラスファイバー（非特許文献３）などが知られている。また、生きた細胞を用いる組織工学によるアプローチも盛んに行われており、例えば、培養した軟骨細胞（非特許文献４）や間葉系細胞（非特許文献５）を含む細胞調製液、コラーゲンゲル（非特許文献６）、コラーゲンスポンジ、アルギン酸ゲル（非特許文献７）、フィブリングルー、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリエチレングリコールなど（非特許文献２）、又はドナー由来の軟骨組織が検討されている。

一方、それらを患部に固定する方法も非常に重要であり、手術後の補綴材の脱落防止、患部と関節部位との摩擦軽減、損傷部の癒着防止、患部炎症の抑制、などに大きく関与する。一般的に用いられる方法としては、補綴材を患部へ直接縫合する方法、補綴材を指圧でフィットさせるのみで固定する方法（非特許文献３）、フィブリングルー等の生体接着剤を用いて補綴材を固定する方法（非特許文献８）、大腿骨等から採取した骨膜を用いて縫合固定する方法（非特許文献４、５、６）、特開2003-245338が開示する、多孔質体上に生体内分解性材料からなる膜状層を被着させておき、それを利用して縫合固定する方法（特許文献１）などが知られている。だが、軟骨組織へ補綴材を固定する方法が、どのように創傷治癒過程へ影響を及ぼすのか、詳細は知られていない。

しかしならが、従来の関節軟骨組織に用いる補綴材の固定方法には掛る問題が多く、例えば、補綴材を患部へ直接縫合する場合、指圧でフィットさせた場合、生体接着剤を用いた場合、あらかじめ多孔質体上に生体内分解性材料からなる膜状層を被着させておき、それを利用して縫合固定する場合は、患部が稼動部位にある為に補綴材が容易に取れてしまう可能性を否定できない。また、細胞懸濁液やゲルを用いて補綴する場合には原理的に使用出来ず、加えて関節液と補綴材とが直接接触することで炎症が助長される可能性もある。患者自身から採取した骨膜を用いる場合には、前者と比較して固定性や炎症惹起等の問題は軽減されるものの、健常部位を切開し、大腿骨等から骨膜を採取せねばならず、患者への苦痛と術時の採取の煩雑さが問題となる。
Reinholzら；Biomaterials, 25(2004)1511-1521 Hunziker；Osteoarthritis and Cartilage, 10(2001)432-463 Neiderauerら；Biomaterials, 21(2000)2561-2574 Brittbergら；The New England Journal of Medicine, 14(1994)331 :889-895 Wakitaniら；Osteoarthritis and Cartilage, 10(2002)199-206 Katsubeら；Arch Orthop Trauma Surg, 120(2000)121-127 Gangeら；Journal of Orthopaedic Research, 18(2000)882-890 Hattoriら；Rheumatology, 43(2004)1106-1108 特開2003-245338：関節軟骨修復材

従って、本発明は、上記問題を解決することを課題とする。

驚くべきことに、軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料によって、上記課題は達成される。すなわち、本発明が提供するのは以下の通りである：
（１）
軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料。
（２）
ほ乳動物がヒトである（１）記載の材料。
（３）
ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜が、２層以上積層されている、（１）または（２）に記載の材料。
（４）
軟骨組織に補綴材を固定するための材料の製造方法であって：ほ乳動物の胎児膜、胎盤および臍帯からなる一体物から羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を分離することを含む方法。
（５）
軟骨組織に補綴材を固定するための方法であって：軟骨組織の欠損または損傷部分に補綴材を充填すること；軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料を、該材料の易接着性面を該補綴材側へ向けて設置すること；および該材料を軟骨組織へ縫付けることにより補綴材を固定すること；を含む方法。

本発明によれば、補綴材は脱落することなく、長期に渡り埋植部位を安定に維持できる。また、補綴材と関節液のクッションとして働くため、患部炎症の抑制、患部と関節部位との摩擦軽減、損傷部の癒着防止などの効果を有する可能性がある。

本発明によれば、骨膜のように患者の健常部位を切開して採取することはない為、患者への苦痛と採取時の煩雑さを回避できる。

１態様では本発明は、軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料を提供する。

ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を得る哺乳動物は、コラーゲン膜を有する限り特に限定されないが、ブタ、およびヒトが挙げられる。ヒトに実施する場合はヒトに対する抗原抗体反応が小さい観点からヒト由来のものが好ましい。

このコラーゲン膜は、精製、加工過程において細胞成分を除去すること、及び胎児を包んでいる膜であることから、抗原性が極めて低いと考えられている点で有利といえる。これまでに皮膚の重度熱傷や角膜の損傷時などに保護用パッチとして使用されており、天然コラーゲン成分ゆえの生体適合性（強度、保水能力、物質透過性、足場）を有する為、創傷治癒を促進することが知られている。だが、軟骨組織用の補綴材などの固定に使用された報告は皆無である。

本明細書でいう膜は、１層でもよいが、固定部位、使用形態などにより、２層、もしくはそれ以上に積層して使用しても良い。固定材料という観点から、２〜５層が好ましい。積層する場合、層間を架橋しても、架橋しなくても良い。架橋する場合、グルタールアルデヒド、ヘキサメチレンジイソシアネート、エポキシ、水溶性カルボジイミド等の化合物を用いて架橋するのが好ましい。架橋しない場合、該コラーゲン膜を何枚か重ねるか、または一枚を折り重ねることにより、任意の厚みと大きさを確保し、それを縫合糸で留め、固定材料と使用することが好ましい。

ここにいう補綴材とは、損傷・欠損部位の不足や破れを、人工物などで補いつづること材料をいう。補綴材の例は、限定されないが、生体内分解吸収性材料、生体内非吸収性材料、又はそれらの細胞含有物、および細胞懸濁液が挙げられる。具体的には、例えば、ポリ乳酸、グリコール酸などの共重合体、ポリジオキサン、カプロラクトン、ポリエチレングリコール、コラーゲン、ゼラチン、ペプチド、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、アルギン酸、キチン、キトサン、フィブリン、多糖類、セラミックス、ハイドロキシアパタイト、ガラスファイバー、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、アクリル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタンが挙げられる。これらに含有せしめる細胞としては、軟骨細胞、間葉系細胞、臍帯由来細胞が好ましい。関節軟骨の再生治療の観点から、補綴材は、ポリ乳酸、グリコール酸の共重合体、コラーゲン、ヒアルロン酸などからなる生体内分解吸収性材料と軟骨細胞、又は間葉系細胞を播種せしめた組み合わせが好ましい。

１態様では本発明は、軟骨組織に補綴材を固定するための材料の製造方法であって：ほ乳動物の胎児膜、胎盤および臍帯からなる一体物から羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を分離することを含む方法を提供する。

ほ乳動物由来の羊膜、又は絨毛膜は、帝王切開時、及び分娩直後に後産して得られる胎児膜、胎盤及び臍帯からなる一体物から、どのような方法によって得ても良いが、例えば、特開平5-56987号に記載されている方法によって、分離及び精製することが出来る。すなわち、分娩直後に得られる一体となったヒト胎児膜、胎盤及び臍帯から、逆性石鹸剤、又は殺菌剤、例えば塩化ベンザルコニウム溶液又は臭化ベンザルコニウム溶液中で、胎児膜のみを分離し、この４層からなる胎児膜から羊膜及び絨毛膜を剥離し、残存組織などを物理的及び酵素的に除去した後、超音波洗浄することによって精製し、ほ乳動物由来の羊膜由来コラーゲン膜及び絨毛膜由来コラーゲン膜を得る。ここにいう物理的な除去は、不要な結合組織を除く任意の手段により達成し得るが、該コラーゲン膜の構造を良質に保持せしめる観点から、手術用プラスチック製手袋やスクレーパーなどを用いて膜を擦り、剥がし取るのが好ましい。酵素としては、剥がし取ることが出来なかった残存付着物を除去する目的である限り特に限定されないが、安全性と公用という観点からフィシンを用いるが、システインをフィシンと併用すると、フィシンの活性が増大するので、システインとの併用が好ましい。なお、胎児膜、胎盤及び臍帯からなる一体物は、補綴材を固定する対象と同一個体であっても異なる個体であってもよい。

１態様では、本発明は、軟骨組織に補綴材を固定するための方法であって：軟骨組織の欠損または損傷部分に補綴材を充填すること；軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料を、該材料の易接着性面を該補鉄材側へ向けて設置すること；および該材料を軟骨組織へ縫付けることにより補綴材を固定すること；を含む方法を提供する。 本発明の固定方法では、前記材料を、その易接着性を示す面を補綴側へ設置し、補綴材を固定する。その結果、難接着性を示す面を関節面に向く。このように、裏表を定めて使用することにより、軟骨組織の損傷部位や周辺組織との癒着を抑制することが出来る。この膜の裏表が易接着性か、難接着性であるかは、吸水性サージカルスポンジで軽く突くことにより、引っ付く面が易接着性、引っ付かない面が難接着性かで容易に判断できる。

本発明の固定方法では、補綴材が有形の場合、先に損傷部位に補綴材を入れた後に、羊膜、又は絨毛膜からなる医用材料を覆うように被せ、それを軟組織に縫合固定する。補綴材がゲルや溶液のような無形の場合、前記材料で先に損傷部位を被せ、それを縫合固定し、次に出来た空隙へゲルや溶液を注射針等で加える。

次に、本発明を、以下の実施例に基づき、より詳細に説明する。しかし、本発明は、これらの実施例によって制限されるものではない。

（実施例１）
羊膜からなる医用材料の調製：
FDA規格に沿って製品化され、感染症検査で陰性と証明されているヒト羊膜片をBioTissue社より入手した。これを、特開２００１−１６１３５３号記載の方法により、羊膜を処理した。具体的には、羊膜を１５％DMSO含有生理食塩水に加え、スポンジ層、緻密層、基底膜、上皮細胞層を備える羊膜から、ピンセットを用いて丁寧にスポンジ層を剥離した。

次に、この羊膜を１０％アンモニア水に室温で１時間浸し、最上層の上皮細胞をスクレーパーで丁寧に剥がした。その後、この羊膜を、滅菌済みリン酸緩衝液でよく洗浄した。

洗浄後、得られた羊膜を１５％DMSO含有生理食塩水の入った保存容器に入れ、−８０℃の冷凍庫で保管した。

（実施例２）
軟骨組織用補綴材の固定：
麻酔をした４頭のミニブタの大腿膝蓋溝滑車部（片足）に、直径6mm、深さ2mmの円形の損傷を作製した。そこに、ポリ乳酸とポリグリコール酸（７５：２５）からなる生体内分解吸収性の補綴材を埋植した。次に、羊膜からなるコラーゲン膜を、その難接着性である面を関節面に向けて設置し、周辺部と関節軟骨をナイロン糸で縫合した（図１）。そして、切開した関節と皮膚を縫合糸で閉塞し、手術を終了した。

（実施例３）
固定性と適合性の確認：
１ヵ月後、補綴材を埋植したミニブタを安楽死させ、膝関節を摘出した。関節包を開き手術部位を観察したところ、縫合固定した羊膜からなるコラーゲン膜は、すべての動物においてそのまま保持されていた（図２）。生体内分解吸収性である補綴材の分解は始まっていたが、その残存を認めた。この結果、羊膜からなるコラーゲン膜は、補綴材を固定するのに十分な強度と適合性と有していることがわかった。

軟骨組織用補綴材の固定方法 ミニブタでの固定性評価

Claims (5)

1. 軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料。
2. ほ乳動物がヒトである請求項１記載の材料。
3. ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜が、２層以上積層されている、請求項１または２に記載の材料。
4. 軟骨組織に補綴材を固定するための材料の製造方法であって：ほ乳動物の胎児膜、胎盤および臍帯からなる一体物から羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を分離することを含む方法。
5. 軟骨組織に補綴材を固定するための方法であって：軟骨組織の欠損または損傷部分に補綴材を充填すること；軟骨組織に補綴材を固定するための材料であって、該材料は、ほ乳動物の羊膜および絨毛膜から選ばれる膜から得られるコラーゲン膜を含む、材料を、該材料の易接着性面を該補綴材側へ向けて設置すること；および該材料を軟骨組織へ縫付けることにより補綴材を固定すること；を含む方法。