JP2013226166A - 生体吸収性癒着防止材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 化学架橋剤を用いることなくゼラチンフィルムを架橋し、一定期間後に生体内で分解吸収される、癒着防止材料を提供する。
【解決手段】生体内に埋入２日後に重量残存率が５０〜９０％となるように、ゼラチンフィルムを真空下で、１３０〜１５０℃に加熱して３〜１４時間熱処理することにより架橋ゼラチンフィルムからなる生体吸収性癒着防止材料を作製する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、熱架橋されたゼラチンフィルムからなり一定時間後に生体内で分解吸収され、生体組織の癒着を防止できる生体吸収性癒着防止材料に関する。

腹部の外科手術後、腹部臓器同士の癒着が発生して痛みや機能障害を引き起こすことがある。時には腸閉塞や不妊症といった重篤な合併症を引き起こし、癒着がひどい場合には、癒着を剥離するための再手術が必要になることもある。また、このような癒着が起こった場合、再手術が困難になったり、再手術の危険性を増加させることにもなる。このような腹部臓器同士の癒着を防止する方法として、癒着の発生する恐れのある部位に癒着防止材と呼ばれる膜を用いて隔離する方法が提案されている。なかでも、現在最も汎用されているのは生体吸収性のカルボキシメチルセルロースとヒアルロン酸を主成分とするフィルムである。

癒着防止材に要求される性能としては、含水ゲルとして患部の生体組織に密着し、生体組織の動きに追随できる柔軟性を有すること、及び、一定期間は生体内で形態を保持し、その後は速やかに生体に吸収されること、組織反応が軽微であること等が挙げられる。このような性能を満たす癒着防止材として、ゼラチンを含有するフィルムを用いたものが提案されている（ 例えば、特許文献１〜 ６ ） 。ゼラチンは、生体由来の高分子であり、これまでにも医療用材料として用いられており生体適合性等にも優れる。

しかし、ゼラチンフィルムは、そのままでは生体中の水分を吸収して大きく膨潤して、ごく短期間の間に溶解しされて形態を失ってしまうため、使いにくく、充分な癒着防止効果を発揮できないという問題があった。この問題に対して、特許文献１ 〜 ６ においては、ゼラチンフィルムを種々の方法により架橋することにより、適当な含水性と分解性とを付与することが行われている。例えば、特許文献１ 、４ 、５ 、６ では紫外線を用いた架橋が、また、特許文献２ 、３ では化学的な架橋剤を利用することが示されている。しかしながら、紫外線架橋したゼラチンフィルムからなる癒着防止材は、架橋度が高いにもかかわらず生体内で早期に形態を失ってしまうことがあるという問題があった。一方、化学的な架橋剤を用いる方法は、架橋剤が残留したり、体内で分解されるときに架橋剤由来の副産物が発生するなどの問題があった。

特開平１ １ − ４ ７ ２ ５ ８ 号公報 特開平１ １ − ２ ７ ９ ２ ９ ６ 号公報 特開２ ０ ０ ０ − ２ １ ２ ２ ８ ６ 号公報 特開２ ０ ０ ３ − ６ ２ ０ ６ ３ 号公報 特開２ ０ ０ ４ − ２ ０ ９ ２ ２ ８ 号公報 特許第３ ５ １ ７ ３ ５ ８ 号公報

本発明は、化学架橋剤を用いることなくゼラチンフィルムを架橋し、生体組織に密着して癒着を防止する、生体吸収性の癒着防止材料を提供するものである。

本発明は、真空下で熱処理することにより架橋されたゼラチンフィルムからなる、生体吸収性の癒着防止材料である。
以下に本発明を詳述する。

本願発明者らは鋭意研究の結果、一定時間真空下で熱処理することにより作製した架橋ゼラチンフィルムが、優れた生体組織の癒着防止能を有することを見いだして、本発明を完成させた。

本発明の癒着防止材料は、架橋されたゼラチンからなるフィルムである。
原料となるゼラチンは特に限定されるものではなく、牛、豚、鶏、鮭などの皮膚、骨、腱などから調製されたものを用いることができる。前記ゼラチンフィルムの原料となるゼラチンは、ＧＰＣでの測定による重量平均分子量の好ましい下限が１０万、好ましい上限が３０万である。上記重量平均分子量が１０万未満であると、得られる本発明の癒着防止膜の引張強度が低くなることがあり、一方、ゼラチンの性質上その上限が３０万を越えることはないのでこれを上限とする。上記重量平均分子量のより好ましい下限は１５万、より好ましい上限は２５万である。

上記ゼラチンフィルムの原料となるゼラチンは、エンドトキシン含有量が極めて少ない、安全性に優れたアルカリ処理ゼラチンが好ましく、具体的には、株式会社ニッピ社製のウシ由来アルカリ処理ゼラチン、ブタ由来アルカリ処理ゼラチン等（商品名メディゼラチン）が例示できる。

前記ゼラチンフィルムの原料となるゼラチンには、本発明の目的を阻害しない範囲において、例えば、フィルムに柔軟性を付与する目的でグリセリン、ポリエチレングリコール、ヒアルロン酸等を添加してもよく、また、抗菌剤、抗炎症剤等の従来公知の添加物を配合してもよい。

前記ゼラチンフィルムは、前記原料ゼラチンを適当な溶媒に溶解してゼラチン溶液を調製した後に、該ゼラチン溶液を撥水処理したガラス板やポリスチレンシート（トレー） やフッ素樹脂シート（トレー） 等の離型シート上に流延した後、乾燥することにより得ることができる。
すなわち、原料ゼラチンを溶媒に加えた後に加熱して溶解させることにより、ゼラチン溶液を調製する。前記溶媒としては、例えば、蒸留水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等や、これらの混合液等が使用でき、この中でも取扱いの点で蒸留水、特に注射用水が好ましい。ゼラチンの添加割合は特に限定されないが、好ましい下限は溶媒１００ｍＬ 当たり０．１ｇ 、好ましい上限は５０ｇ である。０．１ｇ未満であると、成膜が困難であることがあり、５０ｇを超えると、溶液の粘度が高くて均一に流延するのが困難となることがある。より好ましい下限は１ｇ、より好ましい上限は３０ｇである。溶解温度としては特に限定されないが、好ましい下限は３０℃、好ましい上限は６０℃である。３０℃未満であると、溶解に長時間を要することがあり、６０℃を超えると、ゼラチンが分解、低分子化しゼリー強度が低下することがある。より好ましい下限は４０℃、より好ましい上限は５０℃である。

得られたゼラチン溶解液をポリスチレンやフッ素樹脂性のシャーレやアクリル板等に流延し、乾燥させることによって、未架橋ゼラチンフィルムが製造できる。
前記乾燥方法としては特に限定されず、例えば、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥（真空乾燥）、強制排気乾燥、強制循環対流等により行うことができる。
上記乾燥温度の好ましい下限は１０℃、好ましい上限は６０℃である。１０℃未満であると、乾燥に必要以上に時間を要することがあり、６０℃を超えると、ゼラチンが分解、低分子化する。より好ましい下限は１５℃、より好ましい上限は４０℃である。

上記一連のゼラチンフィルムの製造工程は、例えば、クリーンベンチ、クリーンルーム内で無菌的に行うことが好ましい。これは、作業中における雑菌の繁殖によって、ゼラチンフィルムが汚染することを防止するためである。したがって、使用する製造器具は、例えば、オートクレーブ、ＥＯＧ（エチレンオキサイドガス） 、乾熱、電子線等で滅菌処理されたものを使用することが好ましい。また、上記ゼラチン溶解液も、例えば、従来公知のフィルターろ過滅菌を行ってから前記フィルム製造工程に供することが好ましい。

このようにして得られたゼラチンフィルムは、熱架橋が施される。熱架橋により均一な架橋を施すことができ、かつ、化学的な架橋剤を用いる方法に比べて毒性の高い低分子量物質を含有することもない。

前記熱架橋の方法としては特に限定されないが、フィルムの両面から均一に加熱することが好ましい。両面から加熱することにより、厚さ方向にも均一な架橋を施すことができる。加熱は、１Ｔｏｒｒ 以下の減圧下にて行うことが好ましい。減圧することにより、加熱によりゼラチンの熱分解が生じるのを抑えることができる。

また、多数の未架橋ゼラチンフィルムに同時に熱架橋を施す場合には、未架橋のゼラチンフィルムが同一の熱伝導性を有する２枚のシート間に挟持した状態となるように、交互にゼラチンフィルムとシートとを重ねればよい。ただし、積層枚数が多くなると、積層部分の端の方と中央部分とでは熱が不均一となることがある。即ち、熱源からの距離により、熱伝導が変化する可能性がある。このような場合には、適当な間隔でアルミ板等の熱伝導性に優れる部材を挟み込むことにより、均一に熱伝導を行い、ロット内での架橋の不均一を防止することができる。このように熱伝導性の異なるシートを組み合わせ、熱伝導性を制御することにより熱架橋処理することにより、より均一な熱架橋を施すことができる。

前記シート状の熱源としては、例えば、電熱用ニッケルクロムをガラス繊維強化シリコンゴムシートで挟み温度コントローラーと組み合わせたシリコンラバーヒーター、シリコンシートヒーター、金属ヒーター等が挙げられる。これらのシート状の熱源を直接用いたり、前記アルミ板と交互に重ねて用いたり、アルミ板でシート状の熱源をサンドイッチ状に挟んで用いることにより、より面全体を均一に加熱することができる。

前記未架橋ゼラチンフィルムの熱架橋は、下記式（１）により算出される含水率が８０〜９５％となる程度に行う。前記含水率は、架橋の程度の指標とすることができ、含水率が低いほど架橋度が高いことを表している。
含水率（％）＝［（Ｗｓ−Ｗｄ） ／ Ｗｓ］×１００（％） （１）
式（１） 中、Ｗｓ は、癒着防止材を２５ ℃ においてリン酸緩衝生理食塩水中に１ 時間浸漬したときの重量（湿潤重量）を表し、Ｗｄ は、ゼラチンフィルムを真空乾燥機を用いて完全に乾燥したときの重量（乾燥重量）を表す。

前記含水率が８０％未満であると、生体内に埋入したときに分解が遅くなり、異物反応が大きくなることがある。含水率が９５％を超えると、保形性が低下し、生体内に埋入したときの分解が早く、早期に形状を失ってしまう。好ましい下限は８５％、好ましい上限は９０％である。
このような含水率とするための熱架橋条件としては、減圧下（１Ｔｏｒｒ） 、１２０〜１７０℃ 、３０分〜７２時間程度の条件を適宜設定することが好ましい。
一般的に、熱処理温度が高いほど、また、処理時間が長いほど架橋が多く入り、架橋度は高くなる。また、含水率は架橋度が高いほど低くなる。従って、所望の品質を得るためには、これらの条件を適宜設定して行うのであるが、低い温度に設定すると架橋に長時間を要し、逆に高い温度で行うとフィルムが脆くなって割れやすい。
本発明の癒着防止材を得るためのより好ましい熱架橋条件の一例を挙げると、１２０〜１５０℃ 、３〜２０時間である。

フィルム上で線維芽細胞を培養したときの細胞数変化を示す 埋入後のフィルム重量変化を示す 癒着防止実験における癒着面積を示す 癒着防止実験における癒着強度を示す

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

（実験例）
ゼラチン粉末（商品名メディゼラチン、株式会社ニッピ社製）を蒸留水に添加し、４０℃に加温して溶解し、２．６５％濃度のゼラチン水溶液を調製した。得られたゼラチン溶液をガラス板上に流延し、クリーンベンチ中で風乾させることによって未架橋ゼラチンフィルムを得た。
得られたゼラチンフィルムを、真空オーブン（４VO―２５０N、AZ ONE社製）に入れ、真空下、１４０℃で１、３、８、１４時間加熱加熱処理を行い、約３０μｍの厚さの架橋ゼラチンフィルムを得た。

（評価）
得られた架橋ゼラチンフィルムについて、以下の方法により評価を行った。なお、対照として、未架橋のゼラチンフィルム、および、ヒアルロン酸とカルボキシメチルセルロースとを含有するフィルムからなるジェンザイム社製の癒着防止材料「セプラフィルム」（登録商標）についても同様の評価を行った。

（１）細胞増殖試験
熱架橋ゼラチンフィルム、未架橋ゼラチンフィルムと「セプラフィルム」（登録商標）をそれぞれ直径１５ｍｍの円形に切抜き、２４ｗｅｌｌプレートの底に置いた。７週齢のＷｉｓｔｅｒ／ＳＴラットの皮下から採取し、培養した線維芽細胞を１．３３×１０^３ｃｅｌｌｓ／μLとなるように細胞懸濁液を調製した。２４ｗｅｌｌプレートの各ｗｅｌｌに、前記細胞懸濁液を７５０μLずつ入れ、FBS１０％、L−ｇｌｕｔａｍｉｎｅ１％、ABAM１％のD-MEM培養液を用いて温度３７℃、ＣＯ_２濃度５％条件下で培養した。１日後、３日後、５日後、７日後に、ATP Lite Kit(ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製，ＵＳＡ)を用い、１ｗｅｌｌあたりの線維芽細胞の細胞数を計測した。
結果を図１に示す。
熱架橋ゼラチンフィルム、未架橋ゼラチンフィルムでは、経時的に細胞増加がみられた。一方、セプラフィルム（登録商標）上では細胞がほとんど増殖していなかった。

（２）生体内分解試験
熱架橋ゼラチンフィルム、未架橋ゼラチンフィルム、セプラフィルム（登録商標）を２×２ｃｍの大きさに切り、エチレンオキサイド滅菌を行ったものを試験材料とした。
動物は８週齢、２００〜３００ｇのメスＷｉｓｔａｒ Ｓ／Ｔラットを用いた。イソフルランの吸入により基礎麻酔を行ったあと、ペントバルビタール腹腔内投与による全身麻酔をした。開腹して熱架橋ゼラチンフィルム、未架橋ゼラチンフィルム、セプラフィルム（登録商標）をそれぞれ腹腔内に挿入し、４−０縫合糸で閉腹した。ラット１匹につき３枚のサンプルを挿入した。１日後、３日後、５日後、７日後に過剰量のペントバルビタール腹腔内投与しラットを安楽死させてから開腹した。残存するフィルムを取り出し蒸留水で洗浄後、風乾して乾燥重量を測定した。各群においてN=６で測定を行った。
結果を図２に示す。
熱架橋時間ゼラチンフィルムは架橋時間が長いほど分解が遅くなり、熱架橋時間が８、１４時間のゼラチンフィルムは埋入後７日目においても生体内に残存していた。一方、未架橋ゼラチンフィルムは、埋入後１日目には完全に分解しており、セプラフィルム（登録商標）は埋入１日目には９０％程度が消失していた。

（３）癒着防止実験
熱架橋ゼラチンフィルム、未架橋ゼラチンフィルム、セプラフィルム（登録商標）を２×３ｃｍの大きさに切り、エチレンオキサイド滅菌を行ったものを試験材料とした。
動物は８週齢、２００〜３００ｇのメスＷｉｓｔａｒ Ｓ／Ｔラットを用いた。イソフルランの吸入により基礎麻酔を行ったあと、ペントバルビタール腹腔内投与による全身麻酔をした。開腹し、盲腸部を取り出し、歯科用サンドペーパー（商品名 SHARP-MINI. 極細、OHKI CHEMICAL社製）を用いて1ｃｍ ×1ｃｍの大きさに盲腸部及び右側腹壁の腹膜を擦過損傷させた。損傷部に熱架橋ゼラチンフィルム、未架橋ゼラチンフィルム、あるいはセプラフィルム（登録商標）を貼付した。閉腹前に両損傷部間の癒着を誘発すべく両損傷部を接着させるように損傷部同士を６−０縫合糸で一針逢着た後に、腹部を４−０縫合糸で縫合した。３週間後に過剰量のペントバルビタール腹腔内投与しラットを安楽死させてから、フィルム貼付部における癒着範囲及び癒着強度について、下記に示す癒着スコアを元に評価した。各群においてN=８で評価をおこなった。
癒着の面積
０：癒着なし
１：処置面積の１〜２５％の癒着
２：処置面積の２６〜５０％の癒着
３：処置面積の５１〜７５％の癒着
４：処置面積の７６〜１００％の癒着
癒着の強度
０：癒着なし
１：容易に剥がれる
２：力を加えた剥離が必要な強い癒着
３：鈍的剥離の漿膜損傷を伴い、５０％以下の鋭利剥離が必要な強い癒着
４：鈍的剥離の漿膜損傷を伴い、５１％以上の鋭利剥離が必要な強い癒着
癒着の面積を図３に、癒着の強度を図４に示す。
熱架橋時間３、８、１４時間の架橋ゼラチンフィルムは無処置群に対して癒着の面積と癒着の強度ともに有意に癒着防止効果が認められたが、その他の群においては認められなかった。熱架橋１４時間の熱架橋ゼラチンは３週間後の評価時においても約半数が腹腔内に残存していたが、その他のフィルムはすべて残存していなかった。

本発明によれば、損傷部の癒着を防止することができ、かつ、すみやかに生体内で分解吸収される生体吸収性癒着防止材料を提供することができる。

Claims (3)

1. 熱架橋されたゼラチンフィルムからなる、生体吸収性癒着防止材料。
2. １３０〜１５０℃、３〜１４時間の条件で熱架橋されたことを特徴とする、請求項１に記載の生体吸収性癒着防止材料。
3. 生体内に埋入２日後の重量残存率が５０〜９０％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の生体吸収性癒着防止材料。