JP2015213675A - Soluble collagen fiber porous body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soluble collagen compact constituted of collagen fibers, and having a porous spongy shape capable of three-dimensional cell cultivation.SOLUTION: A soluble collagen fiber porous body is obtained by freeze-drying fibrotic collagen deposited by an alkali metal bicarbonate. A soluble collagen compact produced by the method has a porous spongy shape capable of three-dimensional cell cultivation, while keeping a fibrous structure by the collagen.

Description

本発明は、溶解性コラーゲン線維多孔体に関し、とりわけ化粧料及び医療用材料(例えば、創傷被覆材、癒着防止材、美容整形材等)に好適な材料である。   The present invention relates to a soluble collagen fiber porous body, and is particularly suitable for cosmetics and medical materials (for example, wound dressing materials, adhesion prevention materials, cosmetic materials, etc.).

コラーゲンは、生体内のタンパク質の30%を占め、骨格支持及び細胞接着などの機能を有する重要なタンパク質であり、例えば、骨・軟骨、靭帯・腱、角膜実質、皮膚、肝臓、筋肉などの組織は、コラーゲン線維からできている。このコラーゲンから調製されたコラーゲン成形体は、化粧料及び医療用材料として広く用いられている。   Collagen is an important protein that accounts for 30% of proteins in the body and has functions such as skeletal support and cell adhesion. For example, bone, cartilage, ligaments, tendons, corneal stroma, skin, liver, muscle and other tissues Is made of collagen fibers. Collagen molded bodies prepared from this collagen are widely used as cosmetics and medical materials.

特許文献1には、コラーゲン濃度が50mg/ml以上であるコラーゲンの分散液、溶液あるいはその混合物から気泡を除去し、次に凍結乾燥の後、物理架橋や化学架橋による不溶化処理を行い、10%負荷時に10〜30kPaの応力を持ち、表面及び内部にポア構造を持つ細胞培養用担体に関する技術が開示されている。   In Patent Document 1, bubbles are removed from a collagen dispersion, solution or mixture thereof having a collagen concentration of 50 mg / ml or more, and then freeze-dried and then subjected to insolubilization treatment by physical crosslinking or chemical crosslinking. A technology relating to a cell culture carrier having a stress of 10 to 30 kPa when loaded and having a pore structure on the surface and inside is disclosed.

また、特許文献2には、平均直径が1〜5μmのコラーゲン線維で構成されたとするコラーゲン構造体に関する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique relating to a collagen structure that is composed of collagen fibers having an average diameter of 1 to 5 μm.

特許第4915693号公報Japanese Patent No. 4915693 国際公開第2013/105665号パンフレットInternational Publication No. 2013/105665 Pamphlet

生体内ではコラーゲンが線維状で存在しているため、生体親和性の観点から、コラーゲン成形体を構成するコラーゲンもアモルファス状ではなく線維状のものであることが好ましいと考えられている。   Since collagen exists in a living body in a fibrous form, it is considered that the collagen constituting the collagen molded body is preferably not in an amorphous form but in a fibrous form from the viewpoint of biocompatibility.

一方、溶解性の観点から、孔径が大きい多孔質である方が有利である。   On the other hand, from the viewpoint of solubility, a porous material having a large pore diameter is advantageous.

しかしながら、従来の技術では、コラーゲン線維で構成され、且つ、孔径が大きい多孔体、とりわけ、三次元の細胞培養が可能なほどの孔径を有した多孔質海綿状の形状からなるコラーゲン線維多孔体(以下「線維マクロ多孔体」ともいう)を製造することは困難であった。ちなみに、三次元の細胞培養が可能な孔径の大きさについては諸説あり、少なくとも50μmあるいは70μmとも言われている。一方、100μmや150μmも提唱されているが、これは充分に円滑な細胞遊走を実現させるためと考えられる。   However, in the conventional technique, a porous body composed of collagen fibers and having a large pore diameter, particularly a porous collagen fiber body having a porous sponge shape having a pore diameter capable of three-dimensional cell culture ( Hereinafter, it was difficult to produce a “fiber macroporous body”. By the way, there are various theories about the size of the pore diameter that enables three-dimensional cell culture, and it is said to be at least 50 μm or 70 μm. On the other hand, 100 μm and 150 μm are also proposed, but this is considered to realize sufficiently smooth cell migration.

コラーゲンを線維化させるためには、例えば特開2010−273847号公報に記載のように、中性の緩衝液を用いて、可溶化コラーゲン溶液のイオン強度を適度に高くしpHを中性近傍にすることが重要であることはよく知られており、当該公報には中性の緩衝液としてリン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、クエン酸塩、Tris等の緩衝能を有する塩水溶液が例示され、リン酸緩衝液が好ましいものとして挙げられている。   In order to fibrillate collagen, for example, as described in JP-A-2010-273847, a neutral buffer solution is used, and the ionic strength of the solubilized collagen solution is appropriately increased so that the pH is close to neutral. It is well known that this is important, and in this publication, salt aqueous solutions having buffering capacity such as phosphate, acetate, carbonate, citrate and Tris are exemplified as neutral buffers. Phosphate buffer is mentioned as preferred.

本願出願人は、線維マクロ多孔体を得るための試みとして次の(a)〜(c)の方法を実施した。
(a) 可溶化コラーゲン溶液にリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を添加してコラーゲンを線維化させた後、凍結乾燥する方法。
(b) 可溶化コラーゲン溶液にPBSを添加してコラーゲンを線維化させた後、線維化コラーゲンをエタノールシリーズ(エタノール濃度を段階的に高めたエタノールと水との混合液。エタノール濃度:50%、70%、90%、100%)で脱水・脱塩し、次に溶媒をt-ブタノールに置換し、凍結させた後、凍結乾燥する方法。
(c) 可溶化コラーゲン溶液を凍結乾燥した後、PBSでコラーゲンを線維化させる方法。
The present applicant performed the following methods (a) to (c) as an attempt to obtain a fibrous macroporous material.
(a) A method in which phosphate buffered saline (PBS) is added to a solubilized collagen solution to fibrillate collagen, and then freeze-dried.
(b) After PBS was added to the solubilized collagen solution to fibrillate the collagen, the fibrillated collagen was mixed with ethanol series (mixed solution of ethanol and water whose ethanol concentration was increased stepwise. Ethanol concentration: 50%, 70%, 90%, 100%), followed by dehydration and desalting, then replacing the solvent with t-butanol, freezing, and freeze-drying.
(c) A method of freeze-drying a solubilized collagen solution and then fibrillating the collagen with PBS.

しかしながら、上記(a)〜(c)のいずれの方法においても線維マクロ多孔体は得られなかった。   However, no fibrous macroporous material was obtained by any of the methods (a) to (c).

即ち、(a)の方法では、線維化したコラーゲンが凍結乾燥時に濃縮した高濃度の塩によって非線維化(脱線維化)してしまい、また孔径も小さいものであった。特許文献1に記載の細胞培養用担体も(a)の方法と同様の方法で製造するため、コラーゲンが線維状のものであるとは云い難かった。   That is, in the method (a), the fibrillated collagen becomes non-fibrotic (defibrinated) by a high concentration salt concentrated during freeze-drying, and the pore diameter is small. Since the cell culture carrier described in Patent Document 1 is also produced by the same method as the method (a), it is difficult to say that the collagen is fibrous.

また、(b)の方法では、コラーゲン線維からなる多孔体が得られたが、三次元の細胞培養が可能なほどの大きさの孔径を有していなかった。これはt-ブタノールの凍結結晶が水の凍結結晶ほど大きくなかったためと考えられる。ちなみに、水溶媒の可溶化コラーゲン溶液をそのまま凍結乾燥すると、三次元の細胞培養が可能な大きさの孔径を有する多孔体が得られるが、非線維状(アモルファス状)で溶解しているコラーゲンがそのまま凍結乾燥されるため非線維状(アモルファス状)のものとなることが知られている。   In the method (b), a porous body composed of collagen fibers was obtained, but it did not have a pore size large enough to enable three-dimensional cell culture. This is probably because the frozen crystals of t-butanol were not as large as the frozen crystals of water. By the way, when the solubilized collagen solution in an aqueous solvent is freeze-dried as it is, a porous body having a pore size that allows three-dimensional cell culture can be obtained, but non-fibrous (amorphous) dissolved collagen is It is known that it is non-fibrous (amorphous) because it is freeze-dried as it is.

また、(c)の方法では、安定した形状のものが得られなかった。   Further, in the method (c), a stable shape could not be obtained.

特許文献2に記載のコラーゲン構造体については、その実施例1に係る電子顕微鏡像の図3及び図4から判断すると、孔径が50μmを十分に下回るほど小さいものであった。   Regarding the collagen structure described in Patent Document 2, judging from FIGS. 3 and 4 of the electron microscope image according to Example 1, the pore size was small enough to be less than 50 μm.

本発明は、コラーゲン線維で構成され、且つ、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の形状からなり、溶解性を有するコラーゲン成形体の提供を課題とするものである。   An object of the present invention is to provide a collagen molded body that is composed of collagen fibers and has a porous sponge-like shape capable of three-dimensional cell culture and has solubility.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、意外にも、アルカリ金属重炭酸塩によって析出させた線維化コラーゲンを凍結乾燥することによって、コラーゲンが線維構造を保ちながらも、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状(スポンジ状)の形状を有した溶解性コラーゲン成形体が得られることを見出し、本発明を完成させたものである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors surprisingly lyophilized fibrotic collagen precipitated by alkali metal bicarbonate, while maintaining the fibrous structure of the collagen, The present inventors have found that a soluble collagen molded body having a porous sponge-like (sponge-like) shape capable of three-dimensional cell culture can be obtained, and the present invention has been completed.

即ち、本発明は下記の通りである。
[1]コラーゲン線維で構成され、且つ、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の形状からなることを特徴とする溶解性コラーゲン線維多孔体。
[2]前記溶解性コラーゲン線維多孔体の電子顕微鏡像における、最表面に観察される孔の数が少なくとも30個である一定区画内において、当該孔の最大個数がnであるときに、平均孔径={Σ(孔iの最大幅+孔iの最小幅)/2}/n(但し、i=1〜n)の数式によって算出される平均孔径が、50〜300μmの範囲である上記[1]記載のコラーゲン多孔体。
[3]可溶化コラーゲン溶液とアルカリ金属重炭酸塩とを混合して線維化コラーゲンを析出させる第一工程、凍結乾燥する第二工程を含むことを特徴とする、上記[1]又は[2]記載の溶解性コラーゲン線維多孔体の製造方法。
[4]アルカリ金属重炭酸塩の適用量が、コラーゲンの分子量を30万としたときに、アルカリ金属重炭酸塩/可溶化コラーゲン溶液中のコラーゲン(モル比)=3×102〜3×104の範囲である上記[3]記載の溶解性コラーゲン線維多孔体の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A soluble collagen fiber porous body composed of collagen fibers and having a porous spongy shape capable of three-dimensional cell culture.
[2] In an electron microscopic image of the soluble collagen fiber porous body, when the maximum number of holes is n in a fixed section where the number of holes observed on the outermost surface is at least 30, the average pore diameter = {Σ (maximum width of hole i + minimum width of hole i) / 2} / n (where i = 1 to n), the average pore diameter is in the range of 50 to 300 μm above [1 ] The collagen porous body of description.
[3] The above [1] or [2], comprising a first step of mixing a solubilized collagen solution and an alkali metal bicarbonate to precipitate fibrotic collagen, and a second step of freeze-drying. The manufacturing method of the soluble collagen fiber porous body of description.
[4] When the amount of alkali metal bicarbonate applied is 300,000, the collagen in the alkali metal bicarbonate / solubilized collagen solution (molar ratio) = 3 × 10 2 to 3 × 10 4. The method for producing a soluble collagen fiber porous body according to the above [3], which is in the range of 4 .

本発明の溶解性コラーゲン線維多孔体は、コラーゲン線維で構成され、且つ、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の形状からなるため、生体親和性に優れ、また、溶解性も有しており、さらに細胞が内部にまで進入できるものである。したがって、化粧料(例えば、用時調製型化粧料等)及び医療用材料(例えば、創傷被覆材、癒着防止材、美容整形材等)に好適な材料である。   The soluble collagen fiber porous body of the present invention is composed of a collagen fiber and has a porous sponge-like shape capable of three-dimensional cell culture, and thus has excellent biocompatibility and also has solubility. In addition, cells can enter inside. Therefore, it is a material suitable for cosmetics (for example, preparations for use at the time of use) and medical materials (for example, wound dressings, adhesion prevention materials, cosmetic surgery materials, etc.).

本発明の実施例1における溶解性コラーゲン線維多孔体を金属製ピンセットでつまんだときの写真である。It is a photograph when the soluble collagen fiber porous body in Example 1 of this invention is pinched with metal tweezers. 本発明の実施例1における溶解性コラーゲン線維多孔体の電子顕微鏡像(倍率:100倍)である。It is an electron microscope image (magnification: 100 times) of the soluble collagen fiber porous material in Example 1 of the present invention. 図2の最表層の孔だけを識別できるように最表層の孔の内側を塗りつぶしたものである。The inside of the outermost layer hole is filled so that only the outermost layer hole of FIG. 2 can be identified. 本発明の比較例1における非線維化コラーゲン多孔体を金属製ピンセットでつまんだときの写真である。It is a photograph when the non-fibrotic collagen porous body in Comparative Example 1 of the present invention is pinched with metal tweezers. 本発明の比較例2におけるコラーゲン線維多孔体を金属製ピンセットでつまんだときの写真である。It is a photograph when the collagen fiber porous body in the comparative example 2 of this invention is pinched with metal tweezers. 本発明の比較例2におけるコラーゲン線維多孔体の電子顕微鏡像(倍率:100倍)である。It is an electron microscopic image (magnification: 100 times) of the collagen fiber porous body in the comparative example 2 of this invention.

以下、線維マクロ多孔体である本発明の溶解性コラーゲン線維多孔体(以下、「本発明の多孔体」という)について詳細に説明する。
本発明の多孔体は、コラーゲン線維で構成され、且つ、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の形状からなることを特徴とするものである。尚、本発明の多孔体は、溶解性の特性を発揮させるため、架橋処理が施されないものであることが望ましい。架橋処理としては、例えば、γ線照射、電子線照射、プラズマ照射、UV照射又は熱脱水等による物理的架橋処理、水溶性化学架橋剤又は気化能を有する化学架橋剤による化学的架橋処理が挙げられる。
Hereinafter, the soluble collagen fiber porous body of the present invention (hereinafter referred to as “the porous body of the present invention”) which is a fiber macroporous body will be described in detail.
The porous body of the present invention is characterized by being composed of collagen fibers and having a porous spongy shape capable of three-dimensional cell culture. In addition, in order that the porous body of this invention may exhibit a soluble characteristic, it is desirable that the crosslinking process is not performed. Examples of the crosslinking treatment include physical crosslinking treatment by γ-ray irradiation, electron beam irradiation, plasma irradiation, UV irradiation, thermal dehydration, etc., chemical crosslinking treatment with a water-soluble chemical crosslinking agent or a chemical crosslinking agent having vaporization ability. It is done.

本発明の多孔体は、溶解性を有するものであり、例えば、水性溶媒への溶解性として次のような特性を有する。即ち、コラーゲンの等電点付近の水性溶媒に対しては徐溶性となる傾向があるが、等電点から遠ざかるにつれて溶解性が向上する傾向を示す。具体例を示すと、コラーゲン線維が酸可溶化コラーゲン又は酵素可溶化コラーゲンに由来する場合は、水性溶媒の酸性度が大きくなるにつれて溶解速度が向上する傾向を示す。上記溶解特性を活かした用途に関する好適な一形態は、例えば、用時調製型化粧料として本発明の多孔体を用いる場合において、コラーゲンの溶解速度を遅くして緩徐的にコラーゲンを皮膚に作用させたいときは本発明の多孔体を溶解させる化粧水として弱酸性のものを用い、速やかに作用させたいときは酸性度の高い化粧水を用いるものである。ここで、水性溶媒としては、水を含有した溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、水、水溶液、緩衝液等を挙げることができる。   The porous body of the present invention has solubility, and has, for example, the following characteristics as solubility in an aqueous solvent. That is, although it tends to become gradually soluble in an aqueous solvent near the isoelectric point of collagen, the solubility tends to improve as the distance from the isoelectric point increases. As a specific example, when collagen fibers are derived from acid-solubilized collagen or enzyme-solubilized collagen, the dissolution rate tends to increase as the acidity of the aqueous solvent increases. One preferred form of use utilizing the above-mentioned dissolution characteristics is, for example, when the porous body of the present invention is used as a cosmetic preparation for use, slowing the dissolution rate of collagen and allowing the collagen to slowly act on the skin. When it is desired to use, a weakly acidic lotion for dissolving the porous body of the present invention is used, and when it is desired to act quickly, a highly acidic lotion is used. Here, the aqueous solvent is not particularly limited as long as it is a solvent containing water, and examples thereof include water, an aqueous solution, and a buffer solution.

また、本発明の多孔体は、本技術分野において、当業者であれば大きな孔径を有すると認められるものである。孔径の大きさを的確に表現するのは困難であるが、例えば、三次元の細胞培養が可能かどうかが1つの指標になり得る。三次元の細胞培養では、細胞が基材内部にまで進入できるように、円滑な細胞遊走に適した孔径の連続孔を有する多孔質海綿状の構造であることが求められる。本発明の多孔体は、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の構造を有しているものであるが、このことを明白に示したのが次の実験であった。即ち、本発明の多孔体をγ線架橋して細胞培養に供したところ、培養後の多孔体についてその上面から下面まで顕微鏡の焦点位置を動かすと、いずれの焦点位置においても細胞が均一に分布していたことが確認された。   Further, the porous body of the present invention is recognized by those skilled in the art as having a large pore diameter in the present technical field. Although it is difficult to accurately represent the size of the pore diameter, for example, whether or not three-dimensional cell culture is possible can be an index. In three-dimensional cell culture, it is required to have a porous sponge-like structure having continuous pores with a diameter suitable for smooth cell migration so that cells can enter the inside of the substrate. The porous body of the present invention has a porous sponge-like structure capable of three-dimensional cell culture. The following experiment clearly showed this. That is, when the porous body of the present invention was subjected to γ-ray crosslinking and subjected to cell culture, when the focal position of the microscope was moved from the upper surface to the lower surface of the cultured porous body, the cells were uniformly distributed at any focal position. Was confirmed.

孔径に関する好適な一形態は、本発明の多孔体の電子顕微鏡像において、最表面に観察される孔の数が少なくとも30個である一定区画内において、当該孔の最大個数がnであるときに、平均孔径={Σ(孔iの最大幅+孔iの最小幅)/2}/n(但し、i=1〜n)の数式によって算出される平均孔径が、50〜300μmの範囲となるものである。上記平均孔径のより好適な範囲は、70〜250μmである。尚、上記孔としては、完全孔が対象であり、区画境界線によって孔が分断された不完全孔は含まれない。   A preferred embodiment relating to the pore diameter is an electron microscopic image of the porous body of the present invention, wherein the maximum number of holes is n in a fixed section where the number of holes observed on the outermost surface is at least 30. Average pore diameter = {Σ (maximum width of hole i + minimum width of hole i) / 2} / n (where i = 1 to n), the average pore diameter is in the range of 50 to 300 μm. Is. A more preferable range of the average pore diameter is 70 to 250 μm. In addition, as said hole, a complete hole is object and the incomplete hole by which the hole was divided | segmented by the division boundary line is not included.

本発明の多孔体は、溶液に浸す前の乾燥状態においては力学的強度に優れており、例えば、圧縮、伸張等の外力に対する抵抗力が大きいものである。また、金属製ピンセットで取り扱っても外観的にはほとんど損傷しないものである。これは、コラーゲンが線維化していることによるものと考えられる。   The porous body of the present invention is excellent in mechanical strength in a dried state before being immersed in a solution, and has a high resistance to external forces such as compression and extension. Further, even when handled with metal tweezers, the appearance is hardly damaged. This is thought to be due to collagen being fibrillated.

本発明の多孔体の用途としては、化粧料及び医療用材料が例示できるが、これらに限定されるものではない。化粧料としては、例えば、用時調製型化粧料等が挙げられ、医療用材料としては、例えば、創傷被覆材、癒着防止材、美容整形材等が挙げられる。   Examples of uses of the porous body of the present invention include cosmetics and medical materials, but are not limited thereto. Examples of the cosmetics include, but are not limited to, cosmetics prepared at the time of use, and examples of the medical materials include wound dressing materials, adhesion prevention materials, and cosmetic surgery materials.

次に、本発明の多孔体の製造方法について説明する。
本発明の多孔体の製造方法は、可溶化コラーゲン溶液とアルカリ金属重炭酸塩とを混合して線維化コラーゲンを析出させる第一工程、次に、凍結乾燥する第二工程を含むことを特徴とするものである。尚、第一工程においてコラーゲン線維が析出した混合液はゲル状を呈するので、以下では当該混合液を「線維化コラーゲンゲル」と称する。
Next, the manufacturing method of the porous body of this invention is demonstrated.
The method for producing a porous body of the present invention includes a first step of mixing a solubilized collagen solution and an alkali metal bicarbonate to precipitate fibrotic collagen, and then a second step of freeze-drying. To do. In addition, since the mixed liquid in which the collagen fibers are precipitated in the first step exhibits a gel shape, the mixed liquid is hereinafter referred to as “fibrotic collagen gel”.

可溶化コラーゲン溶液とは、コラーゲンが溶解した水溶液のことである。当該コラーゲンとしては、3重らせん構造を有する水溶性のコラーゲンであることが好ましい。尚、可溶化コラーゲン溶液には、一部にペプチド、アミノ酸、ゼラチン等が含まれていても構わないが、それらは極力排除されていることが好ましい。   A solubilized collagen solution is an aqueous solution in which collagen is dissolved. The collagen is preferably water-soluble collagen having a triple helical structure. The solubilized collagen solution may partially contain peptides, amino acids, gelatin, etc., but these are preferably excluded as much as possible.

3重らせん構造を有する水溶性のコラーゲンは、哺乳類、魚介類、鳥類、爬虫類等の生物原料のコラーゲン含有組織から公知の方法によって取得することができるものであり、例えば、[1]希酸により抽出する方法によって得られる酸可溶化コラーゲン、[2]酵素で可溶化処理する方法によって得られる酵素可溶化コラーゲン、[3]アルカリで可溶化処理する方法によって得られるアルカリ可溶化コラーゲン等が挙げられる。酸可溶化コラーゲン及び酵素可溶化コラーゲンは酸性条件では可溶性であり、アルカリ可溶化コラーゲンはアルカリ性条件では可溶性であるが、いずれのコラーゲンも可溶化コラーゲン溶液のイオン強度及びpHを適切な範囲に設定すると線維化することが知られている。   Water-soluble collagen having a triple helix structure can be obtained by known methods from collagen-containing tissues of biological materials such as mammals, seafood, birds and reptiles. For example, [1] dilute acid Examples include acid-solubilized collagen obtained by the extraction method, [2] enzyme-solubilized collagen obtained by a method of solubilizing with an enzyme, and [3] alkali-solubilized collagen obtained by a method of solubilizing with an alkali. . Acid-solubilized collagen and enzyme-solubilized collagen are soluble under acidic conditions, and alkali-solubilized collagen is soluble under alkaline conditions, but both collagens have an ionic strength and pH within an appropriate range. It is known to fibrosis.

コラーゲンの種類としては、ヒトとの共通のウイルスを有さない魚類由来のコラーゲンが特に好適であり、各種用途への適用性の観点から変性温度が比較的高いものが好ましく、好例としてはオレオクロミス属由来のコラーゲンである。オレオクロミス属の中でも中国から東南アジアにかけて食用として主力に養殖されており入手が容易であるテラピアが特に好ましい。さらに、コラーゲンの抗原決定基であるテロペプタイドが除去されたアテロコラーゲンが好適である。コラーゲンのタイプについても特に制限は無いが、生物体内での存在量が多いI型が好ましい。   As the type of collagen, collagen derived from fish that does not have a virus common to humans is particularly suitable, and those having a relatively high denaturation temperature are preferable from the viewpoint of applicability to various uses. It is derived collagen. Of the genus Oreochromis, tilapia, which is cultivated mainly for food from China to Southeast Asia and is readily available, is particularly preferred. Furthermore, atelocollagen from which telopeptide which is an antigenic determinant of collagen is removed is preferable. There is no particular limitation on the type of collagen, but type I, which is abundant in living organisms, is preferred.

ここで、前記[2]の酵素可溶化コラーゲンの取得法について説明する。該取得法は、特に限定されることはなく、常法に従えばよい。例えば、特開2006−257014号公報又は特開2010−193808号公報等に記載の方法を挙げることができる。取得法の一態様を鱗の例で簡単に説明すると、酸によって脱灰した鱗をペプシン等のプロテアーゼを用いて処理することによりコラーゲンをアテロ化し、必要に応じて精製処理を行うことで、酵素可溶化コラーゲンを取得することができる。精製処理には、例えば、塩析、又は、特開2013−116875号公報に記載のpHが7以下の活性炭を用いる方法を適用することができる。   Here, the method for obtaining the enzyme-solubilized collagen of [2] will be described. The acquisition method is not particularly limited, and may be a conventional method. For example, the method described in JP 2006-257014 A or JP 2010-193808 A can be exemplified. One aspect of the acquisition method will be briefly explained with an example of scales. By treating scales decalcified with acid with a protease such as pepsin, the collagen is atelolated and purified as necessary to produce enzyme. Solubilized collagen can be obtained. For the purification treatment, for example, salting out or a method using activated carbon having a pH of 7 or less described in JP2013-116875A can be applied.

アルカリ金属重炭酸塩としては、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムが好ましい。尚、本発明は、本発明の効果を損なわない範囲に限り、アルカリ金属炭酸塩の混入を排除するものではない。   As the alkali metal bicarbonate, sodium bicarbonate and potassium bicarbonate are preferable. The present invention does not exclude the mixing of alkali metal carbonates as long as the effects of the present invention are not impaired.

アルカリ金属重炭酸塩の適用量については、線維化コラーゲンを析出させ、本発明の多孔体が最終的に得られる範囲であれば特に限定はない。アルカリ金属重炭酸塩の量が少なすぎると、コラーゲンの線維化が不十分となり、一方、多すぎると、第二工程の凍結乾燥時にコラーゲンが非線維化(脱線維化)する恐れがある。したがって、本発明の多孔体が得られるようにアルカリ金属重炭酸塩の適用量を適宜設定することが望ましい。アルカリ金属重炭酸塩の適用量に関する好適な一形態を例示すると、コラーゲンの分子量を30万としたときに、アルカリ金属重炭酸塩/可溶化コラーゲン溶液中のコラーゲン(モル比)=3×102〜3×104の範囲となる量である。 The amount of alkali metal bicarbonate applied is not particularly limited as long as fibrotic collagen is precipitated and the porous body of the present invention is finally obtained. If the amount of alkali metal bicarbonate is too small, collagen fibrillation will be insufficient, while if too large, collagen may become non-fibrotic (defibrillated) during lyophilization in the second step. Therefore, it is desirable to appropriately set the amount of alkali metal bicarbonate so that the porous body of the present invention can be obtained. As an example of a preferred embodiment relating to the amount of alkali metal bicarbonate applied, collagen in the alkali metal bicarbonate / solubilized collagen solution (molar ratio) = 3 × 10 2 when the molecular weight of collagen is 300,000. The amount is in the range of ˜3 × 10 4 .

第一工程における可溶化コラーゲン溶液とアルカリ金属重炭酸塩との混合方法については特に制限は無いが、例えば、作業性の観点から、アルカリ金属重炭酸塩として、アルカリ金属重炭酸塩の水溶液を用いることが好ましい。   The method for mixing the solubilized collagen solution and the alkali metal bicarbonate in the first step is not particularly limited. For example, from the viewpoint of workability, an alkali metal bicarbonate aqueous solution is used as the alkali metal bicarbonate. It is preferable.

次に、第一工程で得られた線維化コラーゲンゲルを凍結乾燥する第二工程を行う。凍結乾燥方法は公知の方法を採用すればよい。また、凍結乾燥条件は、常法により多孔体が得られるように適宜設定すればよいが、例えば、凍結温度は-20〜-60℃の範囲が好ましく、凍結乾燥時間は1〜60時間が好ましい。   Next, the second step of freeze-drying the fibrillated collagen gel obtained in the first step is performed. A known method may be employed as the freeze-drying method. The lyophilization conditions may be appropriately set so that a porous material can be obtained by a conventional method. For example, the freezing temperature is preferably in the range of -20 to -60 ° C, and the lyophilization time is preferably 1 to 60 hours. .

本発明の多孔体を得るためには、線維状のコラーゲンが凍結乾燥時に非線維化(脱線維化)しないようにすることが肝要である。例えば、コラーゲンを線維化させるためにPBSを用いた場合、凍結乾燥時に濃縮されたPBSによってコラーゲンが非線維化(脱線維化)してしまう。そこで、凍結乾燥時に非線維化(脱線維化)しないようにコラーゲンの線維化におけるPBSの量を減少させると、今度は線維化が不十分となる。   In order to obtain the porous body of the present invention, it is important to prevent fibrous collagen from becoming non-fibrotic (defibrotic) during lyophilization. For example, when PBS is used for fibrosis of collagen, collagen is non-fibrotic (defibrotic) by PBS concentrated at the time of freeze-drying. Therefore, if the amount of PBS in collagen fibrillation is reduced so as not to be non-fibrotic (defibrotic) during lyophilization, fibrosis becomes insufficient.

一方、アルカリ金属重炭酸塩は水の凍結結晶(氷)の結晶成長を阻害しないと推定され、また、アルカリ金属重炭酸塩はPBSに比べると低濃度でもコラーゲンを線維化させることができるため、コラーゲン線維で構成され、且つ、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の形状からなる本発明の多孔体を得ることができる。   On the other hand, alkali metal bicarbonate is presumed not to inhibit the crystal growth of frozen crystals (ice) of water, and alkali metal bicarbonate can fibrosis collagen even at a low concentration compared to PBS, It is possible to obtain the porous body of the present invention which is composed of collagen fibers and has a porous spongy shape capable of three-dimensional cell culture.

以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。尚、実施例において%は、特に断らない限り全て質量%を示す。また、電子顕微鏡として、日本電子(株)製 分析走査電子顕微鏡 JSM-6010LAを用い、金属製ピンセットとして、無鈎・直型のステンレス製ピンセットを用いた。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. In Examples, “%” means “% by mass” unless otherwise specified. In addition, an analytical scanning electron microscope JSM-6010LA manufactured by JEOL Ltd. was used as the electron microscope, and a solid and straight stainless steel tweezers were used as the metal tweezers.

〔実施例1〕
可溶化コラーゲン溶液として、テラピアの鱗から製造された多木化学(株)製「セルキャンパス FD-08G」スポンジ品をpH3のHCl溶液に溶解し、コラーゲン濃度を1.1%に調製した無色透明溶液(以下、「コラーゲン溶液A」という)を用いた。
[Example 1]
As a solubilized collagen solution, a colorless and transparent solution prepared by dissolving “Cell Campus FD-08G” sponge manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd. in tilapia scales in an HCl solution of pH 3 and adjusting the collagen concentration to 1.1% ( Hereinafter, “collagen solution A”) was used.

コラーゲン溶液A 9容量部に対し、重炭酸ナトリウム水溶液 1容量部を、重炭酸ナトリウム/コラーゲン溶液A中のコラーゲン(モル比)=1.5×103となるように添加し、線維化コラーゲンを析出させた。次に、当該線維化コラーゲンを含有した線維化コラーゲンゲルを12wellプレートに2mlずつ分注した後、-35℃・3時間で凍結乾燥して、コラーゲン線維で構成された溶解性コラーゲン線維多孔体を得た。 Add 1 part by volume of sodium bicarbonate aqueous solution to 9 parts by volume of collagen solution A so that the collagen (molar ratio) in sodium bicarbonate / collagen solution A is 1.5 × 10 3 to precipitate fibrotic collagen. It was. Next, after 2 ml of fibrillated collagen gel containing the fibrillated collagen is dispensed into a 12-well plate, freeze-dried at −35 ° C. for 3 hours to obtain a soluble collagen fiber porous body composed of collagen fibers. Obtained.

得られた多孔体は、金属製ピンセットで取り扱っても変形することはなかった(図1)。金属製ピンセットによる損傷は、外観的には認められなかった。   The obtained porous body was not deformed even when handled with metal tweezers (FIG. 1). Damage due to metal tweezers was not observed in appearance.

また、図2の最表層の孔だけを識別できるように、最表層の孔の内側を塗りつぶしたのが図3である。図3を用いて、完全孔(区画境界線により分断されていない孔)のすべてについて、最大幅と最小幅を計測し、前記数式より平均孔径を算出したところ、平均孔径は115.0μmであった。   Further, FIG. 3 shows the inside of the outermost layer hole filled so that only the outermost layer hole of FIG. 2 can be identified. With reference to FIG. 3, the maximum width and the minimum width were measured for all of the complete holes (holes not divided by the partition boundary line), and the average hole diameter was calculated from the above formula. The average hole diameter was 115.0 μm. .

〔比較例1〕
コラーゲン溶液A 9容量部と10倍濃い濃度に作製したPBS 1容量部とを混合し、線維化コラーゲンを析出させた。次に、当該線維化コラーゲンを含有した線維化コラーゲンゲルを12wellプレートに2mlずつ分注した後、-35℃・3時間で凍結乾燥して、非線維化コラーゲンで構成された非線維化コラーゲン多孔体を得た。
[Comparative Example 1]
9 parts by volume of collagen solution A and 1 part by volume of PBS prepared to a concentration 10 times higher were mixed to precipitate fibrotic collagen. Next, 2 ml each of the fibrillated collagen gel containing the fibrillated collagen was dispensed into a 12-well plate and then freeze-dried at -35 ° C. for 3 hours to form a non-fibrotic collagen porous material composed of non-fibrotic collagen. Got the body.

得られた多孔体は、図4に示したように、湾曲するなど形状に変形が認められたものであった。   As shown in FIG. 4, the obtained porous body was found to be deformed such as curved.

〔比較例2〕
コラーゲン溶液A 9容量部と10倍濃い濃度に作製したPBS 1容量部とを混合し、線維化コラーゲンを析出させた。次に、当該線維化コラーゲンを含有した線維化コラーゲンゲルの溶媒を、エタノールと水との混合によるエタノールシリーズ(エタノール濃度:50%、70%、90%、100%)で順次脱塩・脱水した後、溶媒をt-ブタノールに置換し、-35℃・3時間で凍結乾燥して、コラーゲン線維で構成されたコラーゲン線維多孔体を得た。
[Comparative Example 2]
9 parts by volume of collagen solution A and 1 part by volume of PBS prepared to a concentration 10 times higher were mixed to precipitate fibrotic collagen. Next, the solvent of the fibrillated collagen gel containing the fibrillated collagen was successively desalted and dehydrated with an ethanol series (ethanol concentration: 50%, 70%, 90%, 100%) by mixing ethanol and water. Thereafter, the solvent was replaced with t-butanol and freeze-dried at −35 ° C. for 3 hours to obtain a collagen fiber porous body composed of collagen fibers.

得られた多孔体は、金属製ピンセットで取り扱っても変形することはなかった(図5)が、図6に示したように、電子顕微鏡像(倍率:100倍)では孔の存在が明確に認められないほどの小さな孔で構成された多孔体であった。   The obtained porous body was not deformed even when handled with metal tweezers (FIG. 5). However, as shown in FIG. 6, the presence of pores was clearly observed in an electron microscope image (magnification: 100 times). It was a porous body composed of small pores that were not recognized.

Claims (4)

コラーゲン線維で構成され、且つ、三次元の細胞培養が可能な多孔質海綿状の形状からなることを特徴とする溶解性コラーゲン線維多孔体。 A soluble collagen fiber porous body composed of a collagen fiber and having a porous spongy shape capable of three-dimensional cell culture. 前記溶解性コラーゲン線維多孔体の電子顕微鏡像における、最表面に観察される孔の数が少なくとも30個である一定区画内において、当該孔の最大個数がnであるときに、
平均孔径={Σ(孔iの最大幅+孔iの最小幅)/2}/n(但し、i=1〜n)
の数式によって算出される平均孔径が、50〜300μmの範囲である請求項1記載のコラーゲン多孔体。
In the electron microscope image of the soluble collagen fiber porous body, in a fixed section where the number of holes observed on the outermost surface is at least 30, when the maximum number of the holes is n,
Average hole diameter = {Σ (maximum width of hole i + minimum width of hole i) / 2} / n (where i = 1 to n)
2. The collagen porous body according to claim 1, wherein the average pore diameter calculated by the mathematical formula is in the range of 50 to 300 μm.
可溶化コラーゲン溶液とアルカリ金属重炭酸塩とを混合して線維化コラーゲンを析出させる第一工程、
凍結乾燥する第二工程
を含むことを特徴とする、請求項1又は2記載の溶解性コラーゲン線維多孔体の製造方法。
A first step of mixing solubilized collagen solution and alkali metal bicarbonate to precipitate fibrotic collagen;
The method for producing a soluble collagen fiber porous body according to claim 1 or 2, comprising a second step of freeze-drying.
アルカリ金属重炭酸塩の適用量が、コラーゲンの分子量を30万としたときに、アルカリ金属重炭酸塩/可溶化コラーゲン溶液中のコラーゲン(モル比)=3×102〜3×104の範囲である請求項3項記載の溶解性コラーゲン線維多孔体の製造方法。 When the amount of alkali metal bicarbonate applied is 300,000, the collagen in the alkali metal bicarbonate / solubilized collagen solution (molar ratio) = 3 × 10 2 to 3 × 10 4 The method for producing a soluble collagen fiber porous body according to claim 3.
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