JP3549161B2 - 誘導組織再生用特に歯根膜における生体再吸収性膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明の要旨は誘導組織再生技術により特に歯根膜において、歯根膜組織及び／又は顎骨の再生を促進するために移植するように意図された新規なポリ乳酸基材の生体再吸収性膜の製造方法である。
歯根膜病はヒトに良く生起し、虫歯については歯欠損の主原因となる。
歯は可視部分（歯冠）と顎骨に挿入した歯根部分とを包含してなることは知られている。歯質と呼ばれる歯の主成分は歯冠の高さではエナメルで被覆されており、歯根の高さではセメント質で被覆されている。歯頸領域と呼ばれるセメント質とエナメルとの間の結合線は通常歯肉粘膜によって被覆されている。歯は歯根膜（alveol−odental ligament）と呼ばれる線維結合組織による顎骨の骨組織に結合している。歯根膜組織の概念は歯の全ての支持組織即ち歯肉粘膜、歯根膜、セメント質及び歯槽骨を包含する。
主に嫌気性菌によって生起される歯根膜炎は、歯を支持する組織特に歯肉、歯槽骨、歯根膜及びセメント質の破壊を生起する。これらの組織破壊はまたは主に嫌気性歯及びグラム陰性菌である細胞の増殖から始まり、かくして歯根膜のう（嚢）を形成し、これは歯肉と歯根表面との間で歯根端の方向に移行することにより徐々に深くなる。
歯根膜病の現代の外科的処置は誘導組織再生（guided tissue regeneration）の原理に基づく。この原理は粘膜性骨膜歯肉の断片（flap）を形成させた後に歯根表面を掻取りこの表面を保護膜で被覆することに在り、こうして掻取った表面を歯肉の上皮組織及び結合組織から隔離し且つ歯根膜から結合組織によって移植し得る。かくして数週間後には、歯根膜のうの再発なしに歯根膜組織の再生を得ることができる。最初の誘導組織再生試験はポリテトラフルオロエチレン膜の使用によって行われていた（例えばS.NymanらのJ.Clin.Periodontol,9:290〜296（1982）を参照されたい）。この実施の主たる欠点はこの物質が再吸収性ではなくそれ故別の外科的処置を必要とすることであり、この処置は長く且つ患者には不快でありしかも移植した膜を除去するために新たな炎症を助長する危険がある。
移植した膜を除去するのに意図した別の外科的処置を回避させ得る種々の生分解性材料の使用例えばコラーゲンの使用が提案されている；例えばN.M.BlumenthalのJ.Periodontol,59:830〜836（1988）参照。然しながら、コラーゲンを使用すると免疫反応の危険を伴なう。商標名ビクリル（Vicryl）で市販されるグリコール酸−乳酸共重合体の使用も提案されている（U.Zappa,Rev,Mens,Suisse Odontostomatol.,Vol.101;10（1991）pp13.25〜13.26参照）、然しながら、本出願人の経験結果から見ると、ポリグリコール酸を基材とする移植材料は望ましくない炎症反応の原因となり得る。
今般見出された所によれば、誘導組織再生に使用できしかも生体再吸収性であって炎症反応又はアレルギー反応を生起しない膜を得ることができる。
本発明の要旨は、誘導組織再生の技術により歯根膜組織又は顎骨の再生を促進するのに意図した、ポリ乳酸基材の薄膜（thin film）の形で移植可能な膜を製造するに当って、少なくとも20,000、特に少なくとも大体50,000の高い平均分子量を有する第１の非晶質（amorphous）ポリ乳酸と大体5000を越えない低い平均分子量を有する第２の非晶質ポリ乳酸との混合物であって移植可能な膜が37℃を越えない温度で所望程度の柔軟性を有するフィルム（薄膜）の形であるように十分な割合の第２のポリ乳酸を含有してなる混合物を用いることからなる生体再吸収性膜の製造方法に在る。
生来非晶質の重合体を得るためには、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸（酸の形又はラクチドの形）との混合物を含有する原料から該重合体を簡単に製造しなければならない。該重合体が非晶質であるのに少なくとも十分であるＤ−乳酸単位の割合は各々の場合には簡単な定常実験によって容易に測定できる。
Ｄ−乳酸から誘導した単位を30〜70％含有する重合体を用いるのが最も多い。
低分子量のポリ乳酸即ちPLAsは本発明で用いた混合物中で可塑剤として作用し、フィルムの柔軟性は低分子量PLAsの含量と共に増大する。PLAsの混合物は低分子量のPLAのガラス転移温度と20,000以上の分子量のPLAのガラス転移温度（より高い）との間に位置するガラス転移温度を有する。低分子量PLAの割合の増大が大きければ大きい程、該混合物のガラス転移温度の低下は大きくなり、5000以下の分子量のPLAの分子量が低ければ低い程この温度低下作用は大きくなる。それ故低分子量PLAの割合を例えば10〜60重量％で変化させることにより所与の温度で膜の柔軟度を任意に加減することができる。
即ち簡単な定常実験により、柔軟な組織の外傷を回避しながら、縫合材料を用いて移植及び保守を促進させるのに膜が十分な程度の柔軟性を有するのに適当である混合物を容易に決定できる。歯根膜組織の再生の場合には、適当な混合物は20〜60重量％、特に20〜50重量％及び特に25〜50重量％の低分子量PLAを含有するのが最も多い。骨欠損を伴なう歯の抜去後に骨集成移植材料の取付けを行うのに意図した顎骨の骨再生の場合には、膜は余りにも柔軟性でないのが望ましくしかも膜は余り迅速でなく分解するのが望ましい。この場合には低分子量PLAを低含量で例えば10〜20％で有する膜を用いるのが好ましい。
重合体の平均分子量はポリスチレン標準品の如き標準の重合体と比較することによりゲル透過クロマトグラフィー（GPC）によって例えば溶液中で測定される。
分子量（MM）は数又は重量によって測定できる。例えば高MMの重合体について20,000の下限は数によるMMであるのが好ましく、低MMの重合体について5000の上限は重量によるMMであるのが好ましい。
用いた重合体は３を越えない多分子性値（polymolecularity value）を有するのが好ましい。
それ故本発明で得られる膜の材料は分子量の二頂分布をGPCでその特徴としている。
比較的高分子量のPLAsを製造するには、ラクチド環の開環により既知の要領で処置を行なうことができる。この処置は選択した割合でＤ−ラクチドとＬ−ラクチドとの混合物について行なう。
低分子量のPLAsはまた既知の方法により特にＬ−乳酸とＤ−乳酸との混合物の重縮合により例えばD,L−乳酸の重縮合により得られる。
更に種々の分子量のPLAsは市販されて入手し得る。
本発明で得られる移植性膜を製造するには、２種のPLAsを溶剤例えばアセトン、ジオキサン、クロロホルム又はジクロロメタンに溶解させることができ次いで溶剤を場合によっては減圧下に蒸発させ、その際気泡の発生それ故表面不規則性の生成を促進する余りにも迅速な蒸発を回避しながら行なう。重合体の量は適当な厚さのフィルムを得るために調節し得る。この厚さは更に重合体の混合物のガラス転移温度以上の温度でカレンダー加工することにより変更できる。
本発明で得られる膜は例えば0.05〜0.5mm、特に0.1〜0.3mmの範囲であり得る厚さを有する。膜は例えば照射により滅菌し得る。
重合体母材の再吸収中に徐々に放出される種々の有用な添加剤をフィルム中に配合することは勿論できる。膜の重合体母材中に分散させ得る添加剤のうちでは例えば種々の活性物質例えば抗生物質、抗炎症剤、骨の新生を促進する薬剤等を挙げ得る。
これらの活性物質は膜の製造に役立つ溶液中に配合させ得る。これらの活性物質はまた重合体の混合物の軟化温度以上の温度で膜用の材料と混合且つ配合することにより微粉末の形で混入させ得る。次いで該混合物をカレンダー加工によりフィルムに成形する。
本発明で製造した生体再吸収膜は歯根膜炎症組織の除去後に、歯根膜病の処置に意図した誘導組織再生の既知技術により取付けられる。一般に６〜12週間後に、歯肉、歯根膜、セメント質及び歯槽骨の再生を含めて実質的な改良が見出される。本発明で製造した生体再吸収性膜は顎骨内の整骨集成した歯の移植の場合には既知の技術により、誘導した骨再生にも応用し得る。
本発明により製造した移植性膜は徐々に再吸収され、この再吸収は特に低分子量PLAの割合が高ければ高い程しかもこの分子量が低ければ低い程より迅速となる。所与の組成と厚さとの材料については、分解速度及び再吸収速度は例えば緩衝剤溶液中で室温で又は37度で例えば試験管内の分解モデルにより推定できる。それ故、特に移植を開始してから少なくとも４〜７週間の期間前に膜が完全に再吸収されないように、所望の再吸収率の関数としてPLA混合物の組成を調節することは容易である。
膜を骨の再生に用いる場合には、例えば３〜４ヶ月の程度のより長い分解期間が必要であり、この期間は低分子量PLAを低含量で用いて得られるものである。膜の厚さが減少した時膜の分解率は必ずしも増大するものでないことに最後注目すべきである。
本発明を次の実施例により例示する。
実施例１ 膜の製造
ａ）高分子量ポリ乳酸の製造
0.5重量％の亜鉛触媒の存在下に３週間攪拌しながら140℃で密閉した丸底フラスコ中でD,L−ラクチドの塊状重合を行なった。冷却後に、反応生成物をクロロホルムに溶解させ、エタノールを添加して生成した重合体を沈澱させ、然るに残留単量体及び低分子量ポリ乳酸は溶解したまゝであった。
沈澱した重合体を次いでアセトンに再溶解した。
該重合体は次の特性を有する：

多分子性値:1.7
ｂ）低分子量ポリ乳酸の製造
D,L−乳酸の85％水溶液を調製した。反応媒質に存在する水は減圧下（100mmHg即ち13,332Pa）にきわめて緩慢に留去させ次いで温度を120℃まで徐々に増大させた。次いで圧力を120℃で６時間20mmHg即ち2666Paにまで徐々に減圧させた。次いで温度を140℃に昇温させ圧力は前述した数値で１日間維持した。冷却すると得られた生成物は粘稠なペースト様稠度を示した。生成物はアセトン１リットル当り200gの量でアセトンに溶解させた。得られた溶液を攪拌しながら10リットルの水に滴加した。ポリ乳酸の沈澱物が粘稠な塊状物の形で得られ、これを水で数回洗浄し次いで減圧下に乾燥させた。
得られた重合体は次の特性を有する：

多分子性値:1.5
ｃ）膜の製造
前記ａ）で得られた重合体並びにｂ）で得られた可変量の低分子量重合体を含有するポリ乳酸即ちPLA膜を製造した。これらの重合体をアセトンに溶解させ、該溶液を0.22μｍミリポアフィルター上で殺菌用濾過した。該混合物を無菌のペトリ皿にそゝいだ。溶剤を先ず大気圧下で蒸発させてフィルムの表面で気泡が生成するのを防止し次いで１ヶ月間減圧下（10mmHg即ち1333Pa）に蒸発させた。かくして10％、20％及び30％の低分子量PLAを含有する混合物が得られた。
実施例２
実施例１の混合物は0.3mmの厚さのフィルムの形で得られた。
軟化温度以上の高温カレンダー加工により、250μｍの厚さの種々の膜を製造した。
膜の生体相溶性及び再吸収性の研究をラットで行なった。
歯根膜病の処置において誘導組織再生に用いた既知の条件下に、腹壁中の皮下位置に又は下顎骨と接触している粘膜下組織の位置に、4mm×2mmの寸法に切断した種々の膜を移植した。
膜はビクリル縫合材料により適所に保持した。連続切片の組織検査は種々の間隔で行なった。
膜は移植してから35日、50日及び60日後でも十分に耐えた。見出された唯一の炎症性細胞はビクリル縫合材料の周囲に位置していた。低分子量（MM）PLAを含有しない対照膜については、再吸収の徴候は移植してから60日後でも見出されなかった。10％の低MMのPLAを含有する膜については、再吸収の開始は60日後に見出された。20％の低MMのPLAを含有する膜については同じ期間後に再吸収は更に進んだ。60日で最も進んだ再吸収の徴候を示すのは30％の低MMのPLAを含有する膜であり；細胞富化血管結合組織は膜が分解するにつれて膜が占める空間に徐々に取って換わる。炎症性細胞のない正常な線維結合組織が次後に見られる。
実施例３ 犬における誘導組織再生
一般的な麻酔下で、第II、第III及び第IV小臼歯の歯根及び下顎第Ｉ臼歯の歯根を暴露するように、切開後に粘膜性骨膜の歯肉フラップを脱離した。人工的な傷害は歯バーを用いて行ない、かくして前庭歯槽骨は歯根セメント質の如く高さ6mm、幅3mmに亘って切除された。更に骨及びセメント質傷害の最も根尖の位置で、歯根表面で歯バーを用いて切痕を形成した。エナメル−セメント連結部に接近した歯冠の領域から残留歯槽骨まで膜を配置した。膜はビクリル縫合材料で適所に保持した。粘膜性骨膜フラップを整復し、縫合材料で維持した。組織研究は42日、49日及び90日後に実施した。生検ブロックを取出し、連続切片について組織検査を行なった。移植膜を受理しなかった対照動物においては、瘢痕化により長い上皮が形成されしかも歯根膜のうの再発と歯槽骨組織及びセメント質のきわめてわずかな増加とをもたらした。膜を移植した場合には、セメント質及び歯槽骨の実質的な増大が見出されしかも歯根膜及び周縁歯根膜組織が再構成された。
実施例４ ヒトにおける誘導組織再生
ラット及びビーグル犬における明確な生体相溶性試験に従って、歯槽骨が実質的に破壊されしかも歯が実質的に可動しながら慢性歯根膜炎の重症な歯根膜病変のレベルで、それらが通知されて同意した患者において、30％の低MMのPLAを含有する膜を移植した。３ヶ月後に得られた最初の臨床結果は炎症性の臨床現象は存在せずにきわめて満足であった。

Claims (10)

1. 誘導組織再生の技術により歯根膜組織及び／又は顎骨の再生を促進するのに意図されたポリ乳酸基材の生体再吸収性で移植可能な膜を製造するに当って、少なくとも20,000の分子量を有する第１の非晶質ポリ乳酸と5000を越えない分子量を有する第２の非晶質ポリ乳酸との混合物であって移植膜が37℃を越えない温度で所望程度の柔軟性を有するように十分な割合の第２のポリ乳酸を含有してなる混合物を用いることからなる生体再吸収性膜の製造方法。
2. 第１のポリ乳酸及び第２のポリ乳酸はＤ−乳酸とＬ−乳酸とから誘導した単位の混合物よりなり、Ｄ−乳酸単位の割合はポリ乳酸が非晶質であるのに少なくとも十分なものであることを特徴とする特許請求の範囲１記載の方法。
3. 第１のポリ乳酸及び第２のポリ乳酸は30〜70％のＤ−乳酸単位を含有することを特徴とする特許請求の範囲１記載の方法。
4. 第１のポリ乳酸及び第２のポリ乳酸はＤ−乳酸及びＬ−乳酸から誘導した単位を当量ずつ含有することを特徴とする特許請求の範囲１記載の方法。
5. ポリ乳酸混合物は10〜60重量％の第２のポリ乳酸を含有することを特徴とする特許請求の範囲１〜４の何れかに記載の方法。
6. ポリ乳酸混合物の組成は移植した膜についての所望の再吸収率の関数として調節され、第２のポリ乳酸の割合が高ければ高い程且つその分子量が低ければ低い程再吸収はより迅速であると理解されることを特徴とする特許請求の範囲５記載の方法。
7. 歯根膜組織の再生に意図した膜の製造においてはポリ乳酸混合物は20〜60重量％の第２のポリ乳酸を含有することを特徴とする特許請求の範囲５記載の方法。
8. ポリ乳酸混合物は25〜50重量％の第２のポリ乳酸を含有することを特徴とする特許請求の範囲７記載の方法。
9. 顎骨の再生に意図した膜の製造においては、ポリ乳酸混合物は10〜20重量％の第２のポリ乳酸を含有することを特徴とする特許請求の範囲５記載の方法。
10. 膜は0.05〜0.5mmの範囲にある厚さのフィルムの形で製造されることを特徴とする特許請求の範囲１〜９の何れかに記載の方法