JP2009519789A - 生体外科用パッチおよび作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体外科用パッチは、基質(1)を有する天然の動物組織を提供するステップと、該基質(1)を架橋かつ固定するステップと、該基質(1)に由来の抗原を最小にするステップと、該基質(1)をなめすステップと、該基質(1)中に活性層(2)を組み込むステップとを含む方法によって作製される。
【選択図】図1
Description
その他のパッチは、ポリグリコール酸(PGA)、ポリアセタール酸(PLA)およびそれらのコポリマー(PGA−PLA)などの吸収可能な合成材料で作製されている。しかしながら、これらの材料の分解速度は、組織の回復速度に一致させるよう制御するのが困難であるため、急速な分解に起因して効力が不確実な場合が多い。さらに、分解した製品により局限的な酸度が生じる場合があり、この酸度が修復した組織の正常な治癒に影響を及ぼす。
近年、脱脂、細胞除去およびグルタルアルデヒドでの固定を含む従来の方法を介して筋膜およびウシの心膜などの動物の膜組織が利用されているが、細胞除去だけが抗原を排除するための唯一の方法として採用されるため、抗原の排除はほとんど効果がない。さらに、グルタルアルデヒドによる組織の固定は、アセタール化による架橋によって達成され、グルタルアルデヒドは分解中に放出されて残存する毒性を残すため、より強い細胞毒性が生じ、固有組織における成長が困難になり修復効果が不十分になる。
基質を有する天然の動物組織を提供するステップと、
該基質を架橋かつ固定するステップと、
該基質由来の抗原を最小化するステップと、
該基質をなめすステップと、
該ステップに活性層を組み込むステップと、
を含むことを特徴とする。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
本発明は、なめしステップとしてさらに架橋法とタンパク質グラフト法を用いることにより、組織の機械的強度と靱性とを向上させる。これに関して、動物組織の切片は通常機械特性に乏しい(採取後)。ここで用いる場合、「機械特性」とは機械的強度、靱性、剛性および係数(modulus)を意味する。架橋とタンパク質グラフトの両方により、組織コラーゲン(タンパク質)基質の機械特性を改質することができる。架橋およびタンパク質グラフトは高分子の機械特性を改善するのに用いられる普通の方法であるが、タンパク質が変性する場合が多々あるため、試薬の選択並びに反応条件を慎重に決定することもまた重要である。架橋の長さ、密度および分布は、組織材料の安定性と機械特性を確保するよう適切に設計される。
本発明による生体外科用パッチの作製方法は、以下のステップを含んでなり、動物膜組織を基質として用いるものである。
1.材料の選択と前処理:新鮮な動物の膜組織を採取して、過剰な不純物と不規則な矢形部分を除去するためにトリミングする。利用可能な動物膜の例には、動物の横隔膜、胸膜、心膜、網または腸管膜が包含される。
2.アルカリ処理:膜組織をアルカリ性溶液に浸漬する。アルカリ性溶液はNaOH、KOHまたはCa(OH)2 溶液であってよい。
3.脱脂:基質内の脂肪と脂溶性不純物を有機溶媒で抽出する。
4.架橋固定:基質中のコラーゲン分子を、以下でより詳細に説明する非アルデヒド固定剤を用いて架橋して固定する。
5.抗原の最小化:−OHまたは−NH2 または−SHなどの基質のタンパク質中の特定の活性基を活性剤で遮断し、基質中のタンパク質分子のらせん鎖中の特定の水素結合を、強力な水素結合を有する試薬を用いて置換してその特定の配置を変性させる。
6.なめし工程:第一に、予成形したポリマーを合成によりモノマーから作製する。第二に、基質をアルコールで脱水する。第三に予成形したポリマーを、重縮合プライマーを用いてコラーゲン分子中にグラフトする。PGAをグラフト剤として用いた場合、少量のグリコシドを重縮合プライマーとして用いてもよい。PLAをグラフト剤として用いる場合、少量のラクチドを重縮合プライマーとして用いてもよい。
例えば、PLAをタンパク質グラフト剤として用いる場合、30〜50mgのラクチドを1000mlのクロロホルムに溶解して用いることができる。2〜3gのトリイソブチルアルミニウムを合成触媒として添加することができ、この溶液は40〜60℃で1〜2時間撹拌混合することができる。次いで、100mlの0.1NのNaOH溶液を添加し、30〜60分間撹拌混合し、触媒を破壊する。その後、分離した水層(触媒を含む)を除去し、予成形ポリマーを準備する。脱水した基質を予成形ポリマー溶液中に浸漬する。0.1〜2gのラクチドと0.5〜5gの無水プロピオン酸を開始触媒として添加し、次いで34〜40℃で2〜4時間撹拌混合する。基質を取り出して、クロロホルム中に入れて残存する予成形ポリマーを洗浄除去する。生理的食塩水ですすいだ後、基質を食塩水中に12〜24時間浸漬して含水率を回復する。これで膜を次の処理工程に進める準備ができる。
7.活性を誘導するための活性層での表面改質:基質の表面の改質と活性化の方法は、カップリング剤を用いて基質表面を増殖因子に接着可能なポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性物質とカップリングして活性層を形成することによる。カップリング剤は、ジアシルジアミド、無水二酸、ジエポキシまたは−NH2 、−OHおよび−COOHと縮合可能なその他の二官能試薬であってよい。
上記方法のステップ4において固定剤は、タンパク質分子と容易に架橋する試薬であってよく、エポキシド、ジアシルジアミド、ジイソシアナート、ポリエチレングリコールまたはカルボジイミドから選択される1つまたは2つの試薬であってよい。この固定剤は、炭化水素のバックボーンを有するエポキシ化合物であってよく、これは水溶性であり、かつそのバックボーン中にエーテルあるいはエステル結合を含まないものである。この固定剤は、米国特許第6,106,555号公報に開示されているものであり、その全開示がその全てが記載されているものとして、参照として本明細書に組み入れられる。例にはエポキシド、ジアミド、ジイソシアナート、ポリエチレングリコールまたはカルボジイミドが包まれ、ここでエポキシドは単環式エポキシドまたは二環式エポキシドであるか、あるいは低級ポリ(エポキシド)(低級ポリ(エチレンオキシド)、ポリ(プロピレンオキシド)またはグリシジルエーテルなど)であってよい。
エポキシドは、
単環式エポキシドである、
上記方法のステップ5における活性剤は、低分子量の無水有機酸、塩化アシル、アシルアミド、またはエポキシドであり、強力な水素結合力を有する試薬はグアニジン化合物であってよい。
上記ステップ6において、強力な基質を作製するために、タンパク質で強化することにより基質を改質する。膜組織の中には、ヘルニア修復パッチなどの実用的な用途に必要な機械的強度がないものがあり、生化学的処理中に機械的強度が低下する場合が多いため、コラーゲン分子上へ適切なグラフトを実施する。この場合、ポリアミド、ポリアミン、ポリエステル、ポリアセタール酸、またはポリグリコール酸のフラグメントを、コラーゲン分子上に適当にグラフトする。利用する材料はこれらの材料のプレポリマーであってよく、方法には縮合などのポリマーグラフト法、誘導および照射が包含される。この改質により、基質の機械的強度並びに靱性が向上される。
上記ステップ7において、ポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性成分とのカップリングにより基質上に活性層を組み込む。ポリペプチドの一例は、16リジン(K16)、グリシン(G)、アルギニン(R)、アスパラギン酸(D)、セリン(S)、プロリン(P)、システイン(C)の縮合から得られるポリペプチドであり、該グリコサミノグリカンはヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン、アセチルヘパリン硫酸またはケラチン硫酸である。これらポリペプチドまたはグリコサミノグリカンは、広範囲の接着性を呈し、増殖因子の活性効果を高め、あるいは未分化細胞を活性化して指向した分化をさせるため、器官組織の再生修復を誘導する機能を果たすことができる。
図1に示すように、生体外科用パッチは、(i)ブタまたはウシの心膜を、非アルデヒド固定剤で架橋固定し、抗原を排除し、タンパク質で強度を改善して調製した基質1と、(ii)基質1の頂面上と底面上の両方に、特定のポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性成分をカップリングすることによって活性表面層2を形成する。ポリペプチドの一例は、16リジン(K16)、グリシン(G)、アルギニン(R)、アスパラギン酸(D)、セリン(S)、プロリン(P)、システイン(C)の縮合から得られるポリペプチドであり、該グリコサミノグリカンはヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン、アセチルヘパリン硫酸またはケラチン硫酸である。
本発明の生体外科用パッチの作製方法は以下のステップを含み、ブタまたはウシの心膜を基質として用いる。
1.材料の選択および前処理:汚染物質との接触をさけながら、規則に従って専門家に管理されたと畜場から新鮮なブタまたはウシの心膜を採取する。塩化ベンザルコニウム、アジ化ナトリウムおよびクロルヘキシジンなどの広域抗菌剤を用いて予備殺菌を行い、不純物および不規則部分を除去してトリミングする。
2.アルカリ処理:基質1をNaOH、KOHまたはCa(OH)2 溶液に数時間浸漬する。
3.脱脂:基質1内の脂肪と脂溶性不純物を、クロロホルム、酢酸エチル、無水アルコールまたはそれらの混合物などの有機溶媒で抽出する。
4.架橋固定:基質1中のコラーゲン分子を、エポキシドまたはポリエチレングリコール溶液を固定剤として用いて架橋かつ固定する。
5.抗原の排除:特定の活性基、すなわち−OHまたは−NH2 または−SHを、低分子の無水有機酸、塩化アシル、アシルアミンおよび単環式酸化物などの活性剤で遮断し、基質1中のタンパク質のらせん鎖中の特定の水素結合を、強力な水素結合を有するグアニジン化合物などの試薬を用いて置換する。
6.なめし工程:PLAをグラフト試薬として用い、低分子のラクチドを重縮合プライマーとして用いる。
7.活性を誘導するための表面改質:特定のポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性成分を、ジアシルジアミド、無水二酸、ジエポキシまたは−NH2 基、−OH基および−COOH基と縮合可能なその他の二官能試薬などのカップリング剤を用いて基質1の表面上にカップリングして、基質1の両面上に活性層2を形成する。
8.パッケージ:コバルト60の照射によって殺菌しながら、洗浄、梱包および密閉する。
2 活性表面層
Claims (19)
- 基質を有する天然の動物組織を提供するステップと、
該基質を架橋かつ固定するステップと、
該基質由来の抗原を最小化するステップと、
該基質をなめすステップと、
該ステップに活性層を組み込むステップと、
を含むことを特徴とする生体外科用パッチの作製方法。 - 前記活性層が、ポリペプチドまたはグリコサミノグリカンを含むことを特徴とする請求項1に記載の生体外科用パッチの作製方法。
- 前記架橋かつ固定するステップが、水溶性の炭化水素バックボーンを有し、該バックボーンにエーテル結合またはエステル結合を含まないエポキシ化合物を用いることによって達成されることを特徴とする請求項1に記載の生体外科用パッチの作製方法。
- 前記エポキシ化合物が、エポキシド、ジアミド、ジイソシアナートまたはカルボジイミドからなる群から選択されることを特徴とする請求項3に記載の生体外科用パッチの作製方法。
- 前記基質由来の抗原を最小化するステップが、
前記基質のタンパク質中の特定の活性基を遮断する活性剤を利用することと、
前記基質中のタンパク質分子のらせん鎖における特定の水素結合を置換し、その特定の配座を変性するために強力な水素結合力を有する試薬を利用することと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の生体外科用パッチの作製方法。 - 前記天然の動物組織が心膜であることを特徴とする請求項1に記載の生体外科用パッチの作製方法。
- 前記基質をなめすステップが、
モノマーからポリマーを作製することと、
該ポリマーをコラーゲン分子中にグラフトすることと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の生体外科用パッチの作製方法。 - 生体外科用パッチであって、
基質を有し、該基質が架橋され、該基質由来の抗原が最小化され、かつ、そのコラーゲン分子がグラフトされ、該基質は組み込まれた活性層を有する、天然の動物組織を含んでなることを特徴とする生体外科用パッチ。 - 前記活性層がポリペプチドまたはグリコサミノグリカンを含むことを特徴とする請求項8に記載の生体外科用パッチ。
- 前記基質が、エーテル結合またはエステル結合を含まない水溶性のエポキシ化合物バックボーンによって固定されることを特徴とする請求項8に記載の生体外科用パッチ。
- 前記エポキシ化合物が、エポキシド、ジアミド、ジイソシアナートまたはカルボジイミドからなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載の生体外科用パッチ。
- 前記基質のタンパク質中の特定の活性基を遮断する活性剤と、前記基質中のタンパク質分子のらせん鎖中の特定の水素結合を置換し、その特定の配座を変性する強力な水素結合力を有する試薬により前記抗原が前記基質から最小化されることを特徴とする請求項8に記載の生体外科用パッチ。
- 前記天然の動物組織が心膜であることを特徴とする請求項8に記載の生体外科用パッチ。
- 基質を有する天然の動物組織を提供するステップと、
該基質を架橋かつ固定するステップと、
該基質由来の抗原を最小化するステップと、
該基質をなめすステップと、
該ステップに活性層を組み込むステップと、
を含む方法によって作製されることを特徴とする生体外科用パッチ。 - 前記活性層がポリペプチドまたはグリコサミノグリカンを含むことを特徴とする請求項14に記載の生体外科用パッチ。
- 前記基質が、水溶性の炭化水素バックボーンを有し、該バックボーンにエーテル結合またはエステル結合を含まないエポキシ化合物によって固定されることを特徴とする請求項14に記載の生体外科用パッチ。
- 前記エポキシ化合物が、エポキシド、ジアミド、ジイソシアナートまたはカルボジイミドからなる群から選択されることを特徴とする請求項16に記載の生体外科用パッチ。
- 前記基質のタンパク質中の特定の活性基を遮断する活性剤と、前記基質中のタンパク質分子のらせん鎖中の特定の水素結合を置換し、その特定の配座を変性する強力な水素結合力を有する試薬により前記抗原が前記基質から最小化されることを特徴とする請求項14に記載の生体外科用パッチ。
- 前記天然の動物組織が心膜であることを特徴とする請求項14に記載の生体外科用パッチ。
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