JP4709956B2 - 人工半月板 - Google Patents

Description

この発明は、生体内の中でも最も過酷な力学環境下にある関節間に長期間配されても、適度な力学強度を維持し、かつ、変形性関節症の発症の恐れもない人工半月板に関する。

膝関節は、その関節表面形状や関節運動の自由度の特性より、最も過酷な力学環境下での機能が要求されている。その荷重伝達や衝撃吸収などの重要な機能を担っているのが半月板である。

半月板は、大腿骨と脛骨の間に存在し、大腿から受ける荷重を分散して衝撃を吸収する作用と膝関節の安定性や円滑な運動をもたらす役割を担っている。半月板は、線維軟骨とコラーゲンから形成されており、周辺の関節包より血行をもらい、関節液から栄養を受けている。

この半月板の損傷や変性等に関わる半月障害の治療では、その力学的機能の修復が重要である。ここで、修復可能な障害に対しては、保存的治療（ギブス固定や装具療法等）や手術的治療（縫合術や切除術）が施されるが、修復不能な障害に対しては、半月板は再生しないため、欧米で報告されている同種半月板移植や、近年注目を集めている再生医療（半月板から培養した細胞を利用して半月板を埋めて再生する半月板再生手段）が提案されている。しかしながら、半月板移植に関しては、我が国においては半月板を入手することは非常に困難であり、また、再生医療に関しても、現時点では未だ実用化に至っておらず、かつ、再生に至るまでの時間とコストが非常に大きくなることが予想される。

そのため、人工半月板の出現が非常に期待されているが、前記のように、関節と関節の間は、生体内の中でも最も過酷な力学環境下にあるため、このような過酷な環境に耐え得る素材は、現状では存在していない。加えて、生体内で長期適用した場合、適度な力学特性が長期に亘って維持されなくてはならないという問題と、更には、変形性関節症の誘起してはならないという問題がある。したがって、本発明は、一義的には、現実に使用可能な人工半月板をはじめて提供すると共に、副次的には、生体内で長期適用した場合、適度な力学特性が長期に亘って維持され、かつ、変形性関節症を誘起しない人工半月板を提供することを目的とする。

本発明（１）は、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板である。

本発明（２）は、該ハイドロゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体、或いは／並びに、天然高分子又はその架橋体である、前記発明（１）の人工半月板である。

本発明（３）は、電荷を有する不飽和モノマーが、酸性基及び／又は塩基性基を有する不飽和モノマーである、前記発明（２）の人工半月板である。

本発明（４）は、酸性基が、カルボキシル基、リン酸基又はスルホン酸基或いはそれらの基の塩である、前記発明（３）の人工半月板である。

本発明（５）は、酸性基を有する不飽和モノマーが、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの塩である、前記発明（３）の人工半月板である。

本発明（６）は、電気的に中性である不飽和モノマーが、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミド、ビニルピリジン、スチレン、メチルメタクリレート、フッ素含有不飽和モノマー（例えば、トリフルオロエチルアクリレート）、ヒドロキシエチルアクリレート又は酢酸ビニルである、前記発明（２）〜（５）のいずれか一つの人工半月板である。

本発明（７）は、該ハイドロゲルが金属イオンを含み、かつ、該ハイドロゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、該金属イオンと錯体を形成しうる基を有する、前記発明（１）〜（６）のいずれか一つの人工半月板である。

本発明（８）は、天然高分子が、バクテリアセルロース又は電荷を有する天然高分子である、前記発明（２）〜（７）の一つの人工半月板である。

本発明（９）は、電荷を有する天然高分子が、ゼラチン、コラーゲン、アルギン酸ナトリウム、ジェランガム、カラギーナン、キトサン、ヒアルロン酸、プロテオグリカン及びアグリカン並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、前記発明（８）の人工半月板である。

本発明（１０）は、該ハイドロゲルが、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されているか；バクテリアセルロースからなる網目構造と、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミドを原料モノマーとする網目構造とから構成されているか、又は；バクテリアセルロースからなる網目構造と、ゼラチンからなる網目構造とから構成されている、前記発明（１）の人工半月板である。

本発明（１１）は、ハイドロゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって、
第一のモノマー成分（ここで、該成分の１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーである）を溶媒存在下で重合し架橋することにより第一の網目構造を形成させる第一工程と、
第一の網目構造中に第二のモノマー成分（ここで、該成分の６０モル％以上が、電気的に中性である不飽和モノマーである）を導入した後、第二のモノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程か、場合により更に架橋することにより、第一の網目構造中に第二の網目構造を形成させる第二工程（ここで、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定する）とを含む方法（ここで、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で１：２〜１：１００である）である。

本発明（１２）は、第一のモノマー成分に対して架橋剤を０．１〜５０mol％の量で用い、第二のモノマー成分に対して架橋剤を０．００１〜２０mol％の量で用いる、前記発明（１１）の製造方法である。

本発明（１３）は、第一工程及び／又は第二工程における重合及び／又は架橋が、水溶液下で行われる、前記発明（１１）又は（１２）の製造方法である。

本発明（１４）は、バクテリアセルロースの網目構造を含む、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって、
電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体或いは天然高分子又はその架橋体が入った培地中で菌を培養することにより、バクテリアセルロースを生産させる工程；
バクテリアセルロース中に、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーを導入した後、該モノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程か、場合により更に架橋することにより、バクテリアセルロース中に更に網目構造を形成させる工程；或いは
電荷を有する天然高分子を含む溶液をバクテリアセルロースに含浸させ、バクテリアセルロース中に電荷を有する天然高分子を取り込ませる工程
を含む方法である。

本発明に係る人工半月板は、生体内で長期適用した場合、適度な力学特性が長期に亘って維持され、かつ、変形性関節症をも誘起しないという作用を奏する。したがって、本発明に係る人工半月板は、失われた半月板の補てつに有用であり、更には、半月板が失われた状態が長期間続くことに起因する変形性関節症を防止することができると共に、既に変形関節症を発症している場合についても、その症状の緩和乃至は治癒が期待される。尚、本発明に係る人工半月板が、なぜゆえに長期間にわたり、実際の半月板と遜色ない作用を奏するかは定かではないが、半月板に求められる機能である、１）関節軟骨の衝撃吸収、２）関節安定性の寄与、３）関節軟骨への栄養付与、４）関節不適合の補形、５）潤滑の補助、のいずれか又は組み合わせ或いはすべての機能を本発明に係る人工半月板が有すると推定される。

まず、本明細書中の用語の意義につき説明する。「第一の網目構造」とは、製造に際し最初に形成される網目構造を指し、「第二の網目構造」とは、第一の網目構造が形成された後に形成される網目構造を指し、「第一のモノマー成分」とは、第一の網目構造の原料を指し、「第二のモノマー成分」とは、第二の網目構造の原料（相互侵入網目構造の場合）又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造の場合）を指す。「架橋度」とは、モノマーの仕込みモル濃度に対する架橋剤のモル濃度の比をパーセントで表した値をいう。なお、実際には、重合に関与しなかったモノマーや架橋に関与しなかった架橋剤も僅かにある場合があるが、この際も、本明細書におけるゲルの架橋度は、前記の通りとする。「水不溶性モノマー」とは、常温常圧下で、水１００mlに１ｇ投入したときの溶解量が０．１ｇ以下であるようなモノマーを指す。また、「水溶性モノマー」とは、常温常圧下で、前記値を超えるようなモノマーを指す。「膨潤度」（ｑ）とは、以下の式で求められる値をいう：膨潤度＝膨潤させたゲルの重量（Ｗ_w）／乾燥ゲルの重量（Ｗ_D）。「初期弾性率」とは、圧縮（引張）歪みが０〜５％の範囲においての圧縮（引張）応力と圧縮（引張）歪み曲線の傾きから求めたものを指す。「圧縮破断応力」とは、（圧縮破断時の力／元の断面積）の式で算出され、また、「圧縮破断歪」とは、（元の長さ−圧縮破断時の長さ）／元の長さ×１００％の式で算出される。「引張破断応力」とは、（引張破断時の力／元の断面積）の式で算出され、また、「引張破断歪」とは、（引張破断時の長さ−元の長さ）／元の長さ×１００％の式で算出される。「半月板」とは、狭義の半月板（生体内に実際に存在する半月形状）に限定されず、関節軟骨間に挿入可能で半月板として機能しうる一切の形状を包含する概念である。

本発明は、相互侵入網目構造又はセミ相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板である。以下、本発明の構成要件につき説明する。

「相互侵入網目構造」とは、ベースとなる網目構造に、他の網目構造が、全体において均一に絡みついており、結果として内部に複数の網目構造を形成している状態をいう。例えば、この種の樹脂は、図１に示すように、複数の架橋点１を有する第一の網目構造Ａと、複数の架橋点２を有する第二の網目構造Ｂとから構成され、これら第一の網目構造Ａと第二の網目構造Ｂが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。尚、この図は、吸水性樹脂が水を吸収した結果得られる、網目構造中に溶媒（水）を含有しているゲルの概念図である。

「セミ相互侵入網目構造」とは、ベースとなる網目構造に、直鎖状ポリマーが、全体において均一に絡みついており、結果として内部に複数の網目構造を形成している状態をいう。例えば、この種の樹脂は、図２に示すように、複数の架橋点３を有する第一の網目構造Ｃと、直鎖状ポリマーＤとから構成され、これら第一の網目構造Ｃと直鎖状ポリマーＤが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。

なお、図１及び図２において、第一の網目構造Ａ及びＣを、第二の網目構造Ｂ及び直鎖状ポリマーＤより太く描いたが、これは、便宜的に太さを変えて描いたものである。また、「相互侵入網目構造」及び「セミ相互侵入網目構造」は、ダブルネットワーク型のみでなく、三重や四重以上の網目構造を有する態様をも含む概念である。

セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造を構成する直鎖状ポリマー又は網目構造は、好適には、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体、或いは／並びに、天然高分子又はその架橋体である。以下ではまず、本発明に係る人工半月板を製造するための好適な原料である、電荷を有する不飽和モノマー、電気的に中性である不飽和モノマー及び天然高分子につき説明する。

電荷を有する不飽和モノマーとしては、好適には、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基）や塩基性基（例えば、アミノ基）を有する不飽和モノマーを、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの塩を挙げることができる。

電気的に中性である不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミド、ビニルピリジン、スチレン、メチルメタクリレート、フッ素含有不飽和モノマー（例えば、トリフルオロエチルアクリレート）、ヒドロキシエチルアクリレート又は酢酸ビニルを挙げることができる。

天然高分子としては、バクテリアセルロースや電荷を有する天然高分子を挙げることができる。ここで、「バクテリアセルロース」（以下、ＢＣと省略する場合がある）とは、微生物により産生された、セルロース、セルロースを主鎖としたヘテロ多糖、β−１，３−、β−１，２等のグルカンのいずれか又はこれらの混合物である。なお、ヘテロ多糖の場合のセルロース以外の構成成分は、マンノース、フラクトース、ガラクトース、キシロース、アラビノース、ラムノース、グルクロン酸等の６炭糖、５炭糖及び有機酸等である。ここで、バクテリアセルロースを産生する微生物は、特に限定されないが、グルコンアセトバクター・キシリナム・サブスピーシス・キシリナムＡＴＣＣ−５３５８２｛Gluconacetobacter xylinus subsp. xylinus (Yamada)｝、アセトバクター・アセチ・サブスピーシス・キシリナムＡＴＣＣ−１０８２１（Acetobactoracetisubsp xylinum）、同パストウリアン（A.pasteurium）、同ランセンス（A.rancens）、サルシナ・ベントリクリ（Sarcina ventriculi）、バクテリウム・キシロイデス（Bacterium xyloides）、シュードモナス属細菌、アグロバクテリウム属細菌等で、バクテリアセルロースを産生するものを利用することができる。また、「電荷を有する天然高分子」とは、電荷を有するタンパク質や多糖類等を指す。具体的には、タンパク質としては、ゼラチンやコラーゲン等を、また、多糖類としては、アルギン酸ナトリウム、ジェランガム、カラギーナン、キトサンやヒアルロン酸等を挙げることができる。また、糖とタンパク質の共有結合化合物である糖タンパク質をも含み、例えば、このような糖タンパク質として、プロテオグリカン、アグリカンを挙げることができる。

次に、ハイドロゲルにおける、第一の網目構造と第二の網目構造との関係（相互侵入網目構造の場合）及び第一の網目構造と直鎖状ポリマーとの関係（セミ相互侵入網目構造の場合）につき、好適な態様毎に説明する。

まず、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造を構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である場合（以下、「第一の好適な態様」という。）につき説明する。この態様の好適な第一の特徴は、第一のモノマー成分の１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーであり、第二のモノマー成分の６０モル％以上が、電気的に中性である不飽和モノマーである点にある。即ち、このような構成を採ることにより、第一の網目構造｛第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された、電荷を有する基（例えば、カルボキシル基）が一定量以上存在している網目構造｝中に、電気的に中性である不飽和モノマーを多量に導入することが可能となる。即ち、使用するモノマーの種類及び量並びに使用順序が非常に重要なのである。

第一のモノマー成分中の電荷を有する不飽和モノマーの量は、第一のモノマー成分に対し１０モル％以上であり、より好適には３０モル％、最も好適には１００モル％である。また、第二のモノマー成分中の電気的に中性である不飽和モノマーの量は、第二のモノマー成分に対し６０モル％以上であり、好適には１００モル％である。

更に、この態様の好適な第二の特徴は、ハイドロゲル中の第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で１：２〜１：１００（好適には１：３〜１：５０、より好適には１：３〜１：３０）である。このような構成を採ることにより、ハイドロゲルに、これまでにない機械強度等の特性を付与することができる。このような高い比での、電気的に中性である不飽和モノマーの導入は、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより、電荷を有する基（例えば、カルボキシル基）が一定量以上存在している網目構造（第一の網目構造）を形成し、その後、電気的に中性である不飽和モノマーを導入することによりはじめて可能となる。尚、ゲル中におけるモノマー量は、各々の網目構造が１種類のモノマーより構成されている場合には、元素分析により決定する。また、２種以上の場合は、元素分析では複雑になり決定できない場合がある。このような場合は、例えば、製造の際に使用したモノマー量から、重合しなかったモノマー量を引くことにより求める。

また、この態様の好適な第三の特徴は、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定することである。即ち、第二の網目構造（第二のモノマー成分を重合し架橋することにより形成される網目構造）の架橋度を、第一の網目構造のそれよりも小さくするというものであり、その最も極端な例が、第二の網目構造の架橋度が０（即ち、第二のモノマー成分を重合するが架橋しない場合）である、セミ相互侵入網目構造のハイドロゲルの形態である。このような構成を採ることにより、ゲルに、これまでにない機械強度等の特性を付与することができる。従来は、第一の網目構造の架橋度が第二の網目構造の架橋度よりも小さいものは存在していたが、このようなゲルには機械強度に問題があった。この態様は、第一の網目構造の架橋度と第二の網目構造の架橋度の関係を逆にしただけで、機械強度を大幅に改善した点で画期的である。

具体的には、第一の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量と、第二の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量を、各々の網目構造の原料モノマーと関連づけて適宜調整する。好適には、第一の網目構造の架橋度が０．１〜５０mol％であり、第二の網目構造の架橋度が０．００１〜２０mol％となるように、より好適には、第一の網目構造の架橋度が１〜２０mol％であり、第二の網目構造の架橋度が０．０１〜５mol％となるように、最も好適には、第一の網目構造の架橋度が２〜１０mol％であり、第二の網目構造の架橋度が０．０５〜１mol％となるようにする。特に、ゲルの含水量を小さくしたり（即ち、膨潤度を小さくする）、硬くする（即ち、弾性率を大きくする）には、両方の架橋度を上げるようにすればよい。

以上、この態様の好適な特徴点を三点述べたので、以下では、その他の任意的構成要件について説明する。

まず、第一のモノマー成分に関しては、電荷を有する不飽和モノマーを１０モル％以上含む限り特に限定されず、例えば、第二のモノマー成分として必須的に用いられる、電気的に中性である不飽和モノマーを用いてもよい。また、第二のモノマー成分に関しては、電気的に中性である不飽和モノマーを６０モル％以上含む限り特に限定されず、例えば、第一のモノマー成分として必須的に用いられる、電荷を有する不飽和モノマーを用いてもよい。例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、アクリルアミド（ＡＡｍ）、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、ヒドロキシエチルアクリレート、酢酸ビニル、ジメチルシロキサン、スチレン（Ｓｔ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、トリフルオロエチルアクリレート（ＴＦＥ）等を挙げることができる。更には、ジェラン、ヒアルロン酸、カラギーナン、キチン、アルギン酸などの多糖類やゼラチン、コラーゲンなどのタンパク質でもよい。尚、使用する有機モノマーは、第一の網目構造、第二の網目構造（相互侵入網目構造）及び直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造）間で、同一であっても異なっていてもよい。但し、互いに異なる原料を使用すれば、ハイドロゲルは、より高い力学特性を持つようになる。

尚、原料である有機モノマーとして、水不溶性モノマーと水溶性モノマーの両方を用いることが好適である。水不溶性モノマーを一部に使用した際に優れた機械強度を奏する、という新規知見に基づくものである。この際、水不溶性モノマーを、第一の網目構造のためにのみ用いても、第二の網目構造（相互侵入網目構造）又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造）のためにのみ用いても、両方のために用いてもよい。また、水不溶性モノマーと水溶性モノマーの比が、９．９：０．１〜０．１：９．９とすることが好適である。特に、第一の網目構造において、水溶性モノマー：水不溶性モノマー＝０：１００〜１：９９、また、第二の網目構造又は直鎖状ポリマーにおいて、水溶性モノマー：水不溶性モノマー＝０：１００〜１０：９０と設定することがより好適である。更に、第一の網目構造において、水溶性モノマー：水不溶性モノマー＝０：１００〜１：９９、また、第二の網目構造において、水溶性モノマー：水不溶性モノマー＝０：１００〜５：９５が更に好適である。尚、ゲルの含水量を減少させるためには、疎水性モノマーの含有量を増加させればよい。水不溶性モノマーとしては、例えば、フッ素含有モノマー、例えば、２，２，２−トリフルオロエチルメチルアクリレート、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメタクリレート、３−（ペルフルオロブチル）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニメタクリレート、２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート、２，３，４，５，６−ペンタフルオロスチレン、フッ化ビニリデン等を挙げることができる。

更に、原料である有機モノマーとして、金属イオンと錯体を形成しうる基を有するモノマーを用い、かつ、その金属イオンをゲル中に導入することにより、ゲル中に錯体を形成させることも好適である。一般に、ゲル中の錯形成の割合、即ち金属導入率を高くすると、ハイドロゲルは、含水量が小さくなり、かつ、機械強度が大きくなる傾向にある。この際、金属イオンと錯体を形成しうる基を有するモノマーを、第一の網目構造のためにのみ用いても、第二の網目構造（相互侵入網目構造）又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造）のためにのみ用いても、両方のために用いてもよい。好適な態様は、第一の網目構造において、金属イオンと錯体を形成させたものである。また、金属含有量は、０．０３mol/l〜１mol/lが好適であり、０．０１mol/l〜０．３mol/lがより好適である。また、好適には、錯体を形成しうる基を有するモノマーの含有量は、第一の網目構造を構成する全モノマー量に対して、１０〜１００mol％、更に好適には３０〜１００mol％である。更に、金属イオンと錯体を形成しうる基を有するモノマーの比は、好適には１：１〜１：１０００であり、更に好適には１：１０〜１：１００である。金属イオンとしては、錯体を形成しうる金属イオンであれば特に限定されず、例えば、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、クロムイオン等を挙げることができる。金属源としては、水に溶解すると金属イオンを生じる、例えば水溶性の金属塩を挙げることができる。また、金属イオンと錯体を形成しうる基とは、選択した金属イオンと錯体を形成しうる基を指し、例えば、金属イオンとして、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルト、クロム等の多価金属を選択した場合、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基を挙げることができる。また、金属イオンと錯体を形成しうる基を含有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、スチレンスルホン酸、ビニルリン酸を挙げることができる。

第一の好適な態様の具体例は、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されている、相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板である。

次に、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造を構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、天然高分子、特にバクテリアセルロースの場合（以下、「第二の好適な態様」という。）について説明する。この態様は、一方の網目構造がバクテリアセルロースであり、他方の網目構造（相互侵入網目構造の場合）又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造の場合）は、好適には、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体、或いは、天然高分子又はその架橋体である。

第二の好適な態様の具体例は、バクテリアセルロースからなる網目構造と、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミドを原料モノマーとする網目構造とから構成されているか、又は、バクテリアセルロースからなる網目構造と、ゼラチンからなる網目構造とから構成されている相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板である。

次に、本発明に係るハイドロゲルの物性につき説明する。まず、このゲルの剪断弾性率は、好適には０．０１〜１０MPaであり、より好適には０．０３〜３MPaであり、最も好適には０．１〜１．０MPaである。また、このゲルの圧縮破断応力は、好適には０．１〜１００MPaであり、より好適には１〜５０MPaであり、最も好適には３〜４０MPaである。更に、このゲルの引張破断応力は、好適には０．１〜１００MPaであり、更に好適には０．１〜５０MPaであり、最も好適には０．５〜５MPaである。

更に、このゲルは、好適には、含水量が１０％以上（より好適には５０％以上、更に好適には８５％以上）である。なお、含水量の上限値は特に限定されないが、ゲルの機械強度維持等の理由から、通常は９９．９％以下、好適には９９％以下、より好適には９５％以下である。

次に、本発明に係る人工半月板の製造方法の一例（第一の好適な態様の場合）を説明する。まず、第二のモノマー成分（電気的に中性である不飽和モノマーを６０モル％以上含む）及び重合開始剤（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合には架橋剤も）を含有する溶液を調製する。続いて、第一の網目構造を有するゲル｛第一のモノマー成分（電荷を有する不飽和モノマーを１０モル％以上含む）を重合・架橋することにより形成されたシングルネットワークゲル｝をこの溶液に浸漬し、充分な時間をおいて、第二のモノマー成分及び重合開始剤（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合には架橋剤も）を前記ゲル内に拡散させる。次いで、前記溶液から前記ゲルを取り出し、このゲル中の第二のモノマー成分を重合（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合には架橋も）することにより、第一の網目構造の網目に絡まる第二の網目構造（相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合）又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造ハイドロゲルの場合）が形成される結果、二重網目構造を有するゲルを製造することができる。更に、上記手順と同様の手法で、上記のシングルネットワーク型ゲルではなく、多重網目構造を有するゲルを用いることにより、三重以上の相互侵入網目構造ゲルも製造可能である。

尚、重合方法としては水溶性重合を用いることが好適である。また、水溶液重合は、第一の網目構造中に第二のモノマー成分を均一に分散し、第二も網目構造やポリマーを形成するための反応を効率よく行わせるために、撹拌混合下に行うことが好ましい。そのためには回転撹拌軸を有する反応容器内で該回転撹拌軸の剪断力により、重合に伴い生成するゲル状物を、細分化しながら重合を行うことが更に好ましく、例えば特開昭５７−３４，１０１号公報、ＵＳ−Ａ−４，６２５，００１およびＥＰ０３４３，９１９に開示されているように複数の回転撹拌軸を有する反応容器としてニーダーを用いるのが最も好ましい。

尚、第一の網目構造、第二の網目構造（相互侵入網目構造ゲルの場合）及び直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造ゲルの場合）を形成させる際に使用する重合開始剤は特に限定されず、重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択される。例えば、有機モノマーとしてＡＭＰＳ、ＡＡｍ、ＡＡを熱重合する場合には、過硫酸カリウムなどの水溶性熱触媒、過硫酸カリウム−チオ硫酸ナトリウムなどのレドックス開始剤を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤として２−オキソグルタル酸を用いることができる。また、有機モノマーとしてＳｔを熱重合する場合には、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）などの有機溶媒に溶解性の熱触媒を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤としてベンゾフェノンを使用することができる。

同じく、第一の網目構造や第二の網目構造（相互侵入網目構造ゲルの場合）を形成させる際に使用する架橋剤も特に限定されず、架橋重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択される。例えば、有機モノマーとしてＡＭＰＳ、ＡＡｍ、ＡＡを用いた場合には、Ｎ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドを、有機モノマーとしてＳｔを用いた場合には、エチレングリコールジメタクリレートを夫々使用することができる。

また、第一の網目構造を有するゲルを浸漬する溶液の溶媒に関しては、前記溶液に浸漬されるゲルヘの悪影響を防止し、かつ、二重網目構造（相互侵入網目構造ハイドロゲル）や直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造ハイドロゲル）を、第一の網目構造の網目に良好に絡みつける観点から、この溶液の溶媒が、第一の網目構造を有するゲル中の溶媒と同じであることが好適である。

尚、ゲル中に金属イオンを導入した態様に関しては、得られた（セミ）相互侵入網目構造ハイドロゲルを真空乾燥させた後にこの金属塩溶液に浸漬することにより行う。この操作によれば、ネットワーク間の距離を極力近づけることにより、効率よく金属イオンと錯体を形成することができる。

次に、重合・架橋条件等につき説明すると、まず、第一の網目構造を有するゲルに拡散した第一のモノマー成分の重合反応は、加熱するか、または紫外線のような光を照射するか、いずれかにより行うことができる。この重合反応は、前記ゲルの第一の網目構造を壊さない条件下でなされる。また、架橋反応は、所定濃度の架橋剤、反応開始剤を第二のモノマー成分と一緒に溶媒中に混合し、第一の網目構造を有するゲルに拡散させる。具体的には、第一の網目構造を有するゲルを、架橋剤を含有する第二のモノマー溶液に浸漬し、２４時間低温下で拡散させる。なお、拡散途中で架橋してしまうことを避けるために、室温以下、４℃付近が好ましい。

次に、本発明に係る人工半月板の製造方法の別例（第二の好適な態様の場合）を説明する。このハイドロゲルは、（１）電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体或いは天然高分子又はその架橋体が入った培地中で菌を培養することにより、バクテリアセルロースを生産させるか、（２）バクテリアセルロース中に、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーを導入した後、該モノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程か、場合により更に架橋することにより、バクテリアセルロース中に更に網目構造を形成させるか、（３）電荷を有する天然高分子を含む溶液をバクテリアセルロースに含浸させ、バクテリアセルロース中に電荷を有する天然高分子を取り込ませることにより製造可能である。

尚、該モノマーや天然高分子を架橋させる場合には、架橋剤（化学架橋剤、イオン架橋剤等）を用いればよい。例えば、化学架橋剤としては、水溶性カルボジイミド（ＷＳＣ、ＥＤＣ）を、また、イオン架橋剤としては、ＣａＣｌ_２を挙げることができる。また、架橋剤を添加しなくても、例えば、ゼラチンなどは、ある程度の濃度以上で水素結合で架橋する。但し、この場合でも、更に化学架橋させてもよい。

尚、化学架橋やイオン架橋する場合、架橋度を１０^−３〜５×１０^−２Ｍの範囲に設定すると、しなやかで丈夫なゲルを得ることができ、架橋度を５×１０^−２〜２Ｍ（好適には、１０^−１〜１Ｍ）の範囲に設定すると、硬くて丈夫なゲルを得ることができる。

人工半月板は、実際の半月板と同じ形状とすることが好適である。形状を整えるに際しては、（セミ）相互侵入網目構造ハイドロゲルを製造した後にカット等する手法や、その形状の型の中で重合や架橋を行う手法を挙げることができる。尚、後述するように、骨に固定するために、人工半月板は、骨と接触する側に、骨の内部に侵入するような、ゲル本体と一体化した突起部を有していることが好適である。

次に、本発明に係る人工半月板の使用方法につき説明する。人工半月板の固定方法は、人工半月板が骨と接する位置に、人工半月板には前述の突起部を設け、他方、骨には孔を掘り、該孔に該突起部を挿入する形態が好ましい。このようにすると、骨から出てきた繊維組織が人工半月板の突起部（ゲル）とくっつくことにより、人工半月板が骨にしっかりと固定される。更に、ゲルと靭帯は非吸収性の糸で固定する。

尚、実際の使用に際しては、個々の患者により、適合する人工半月板の形状は異なるので、数十種類の形状のものを予め準備しておくことが好適である。そして、例えば、ＣＴで、患者の各サイズ（膝の縦横長さ、厚み）を測定することにより、最も適した人工半月板を選択することになる。

以下、本発明を実施例を参照しながら具体的に説明する。尚、本発明は実施例によりいかなる限定も受けない。

実施例１
＜シングルネットワーク型ゲルの作製＞
面積１００mm×１００mm、厚さ２mmのシリコン板からカッターで外辺長８０mm×８０mm、幅５mmの枠を切りだし、枠の１箇所３mmの溝を空けた。このシリコン枠を２枚の１００mm×１００mm、厚さ３mmのガラス板に挟み、重合容器を組み立てた。

モノマーである２mol/Lの２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）水溶液２５mlと、架橋剤である２mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液１mlと、開始剤である０．１mol/Lの２−オキソグルタル酸水溶液１mlとを合わせ、水で調整して水溶液５０mlを得た。この水溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。つづいて、この脱酸素水溶液を前記重合容器の一方のガラス板に置かれたシリコン板の開口部に流し込み、シリコン板上に他方のガラス板を重ねて前記開口部周辺をシールした後、波長３６５nmのＵＶランプ（２２Ｗ，０．３４Ａ）を用いて紫外線を常温で６時間照射して重合させることにより、架橋度が４mol％のＡＭＰＳゲル（第一の網目構造）を作製した。尚、架橋度の計算は以下の通りである：
｛（ＭＢＡＡ水溶液濃度×量）／（モノマー濃度×量）｝×１００＝
｛（２mol/L×１ml）／（２mol/L×２５ml）｝×１００＝４mol％

＜ダブルネットワーク型ゲルの製造＞
モノマーである５mol/Lのアクリルアミド（ＡＡｍ）水溶液４０mlと、架橋剤である０．２mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液１mlと、開始剤である０．１mol/Lの２−オキソグルタル酸水溶液１mlとを合わせ、水で調整して水溶液（浸漬溶液）２００mlを得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。

次いで、前記浸漬溶液と前記シングルネットワーク型ゲル４ｇをそのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を４℃の冷蔵庫に２４時間設置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散・浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当な大きさに裁断した後、このゲルを幅１００mm×長さ１００mm×厚さ３mmの２枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この２枚のガラス板の周囲４辺をシールした後、波長３６５nmのＵＶランプ（２２Ｗ，０．３４Ａ）を用いて紫外線を常温で６時間照射した。このとき、前記ゲル中に拡散したＡＡｍモノマーが重合してダブルネットワーク型ゲルを得た。このダブルネットワーク型ゲルの第二の網目構造の架橋度は、０．１mol％であった。尚、架橋度の計算は以下の通りである：
｛（０．２mol/L×１ml）／（５mol/L×４０ml）｝×１００＝０．１mol％
得られた実施例１のＰＡＭＰＳ−ＰＡＡｍ（ポリＡＭＰＳ−ポリＡＡｍ）のダブルネットワーク型ゲルを純水中で平衡膨潤させた。このゲルについて元素分析を行った。その結果を下記表１に示す。

前記表１から明らかなように、ＡＭＰＳおよびＡＡｍの両モノマーの総量に対して窒素が９．４９％の値を示すことから、２回目の重合に用いたＡＡｍモノマーは、平衡膨潤によってゲルの外部に出ることなくダブルネットワーク型ゲル中で架橋されていることが確認された。

実施例２
＜シングルネットワーク型ゲルの作製＞
モノマーである２mol/Lのアクリル酸（ＡＡ）水溶液４０mlと、架橋剤である０．２mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液４mlと、開始剤である０．１mol/Lの２−オキソグルタル酸水溶液１mlとを合わせ、水で調整して８０mlの水溶液を得た。この水溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。つづいて、この脱酸素水溶液を、実施例１と同様な重合容器の一方のガラス板に置かれたシリコン板の開口部に流し込み、シリコン板上に他方のガラス板を重ねて前記開口部周辺をシールした後、波長３６５nmのＵＶランプ（２２Ｗ，０．３４Ａ）を用いて紫外線を常温で６時間照射して重合させることにより、架橋度が１mol％のＡＡゲルを作製した。

＜ダブルネットワーク型ゲルの製造＞
モノマーである５mol/Lのアクリルアミド（ＡＡｍ）水溶液２０mlと、架橋剤である０．１mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液１mlと、開始剤である０．１mol/Lの２−オキソグルタル酸水溶液１mlとを合わせ、水で調整して２００mlの水溶液（浸漬溶液）を得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。

次いで、前記浸漬溶液と前記シングルネットワーク型ゲル４ｇを、そのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を４℃の冷蔵庫に２４時間設置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散・浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当の大きさに裁断した後、このゲルを幅１００mm×長さ１００mm×厚さ３mmの２枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この２枚のガラス板の周囲４辺をシールした後、波長３６５nmのＵＶランプ（２２Ｗ，０．３４Ａ）を用いて紫外線を常温で６時間照射した。このとき、前記ゲル中に拡散したＡＡｍモノマーが重合してダブルネットワーク型ゲルが得られた。このダブルネットワーク型ゲルの第二の網目構造の架橋度は、０．１mol％であった。

試験例１
得られた実施例１及び２のダブルネットワーク型ゲルについて、また、比較のために、実施例１及び２で作成したシングルネットワーク型ゲルについても、膨潤度、圧縮破断応力および圧縮破断歪を測定した。結果を、表２（シングルネットワーク型ゲル）及び表３（ダブルネットワーク型ゲル）に示す。

前記表２および表３から明らかなように、実施例１のＰＡＭＰＳ−ＰＡＡｍのダブルネットワーク型ゲルは、ＡＭＰＳシングルネットワーク型ゲルに比べて圧縮破断応力が高いことがわかる。さらに、実施例２のＰＡＡ−ＰＡＡｍダブルネットワーク型ゲルは、ＰＡＡｍシングルネットワーク型ゲルに比べて著しく高い圧縮破断応力を有することがわかる。

実施例３
実施例１と同様の方法により、但し、第一の網目構造を構成するモノマー及び第二の網目構造を構成するモノマーの比を変え、また、第一の網目構造と第二の網目構造の架橋度を変えたものにつき、機械強度を測定した。なお、以下では、各ダブルネットワーク型ゲルの名称につき、1st Monomer Conc.(M)・Monomer Name・Degree of Crosslinking (mol%)- 2nd Monomer Conc.(M)・Monomer Name・Degree of Crosslinking (mol%)の順で簡略化して表記する。例えば、第一の網目構造が、モノマー濃度１M、架橋度４mol％のPAMPSであり、第二の網目構造が、モノマー濃度１M、架橋度０．１mol％のPAAｍであるダブルネットワーク型ゲルは、１ＰＡＭＰＳ４−１ＰＡＡｍ０．１と表現する。尚、ここでのモノマー濃度は、製造時の濃度であり、最終的なゲル中でのモノマー量とは異なることに留意すべきである。即ち、例えば、第一のモノマー濃度及び第二のモノマー濃度が両方とも１Mである場合に、最終的に得られるハイドロゲル中でのこれらのモル比は１：１ではない。それは、第一の網目構造は電荷を持っているために、中性の第二のモノマー水溶液中で大きく膨潤するためと理解される（本実施例においては、最終的なゲル中でのモノマー量はＡＭＰＳ：ＡＡｍ＝１：１０である）。結果を表４、図３及び図４に示す。表４及び図３より、ＰＡＭＰＳ−ＰＡＡｍ系のダブルネットワーク型ゲルに関し、第一の網目構造におけるモノマーと第二の網目構造のモノマーの組成比を変えると、第一の網目構造（ＰＡＭＰＳ）におけるモノマー：第二の網目構造（ＰＡＡｍ）のモノマー＝１：２０のときが最も破断強度が高いことが分かる。また、図４より、第二の網目構造（ＰＡＡｍ）の架橋度によっても強度が大きく変わり、架橋度が０．１mol％の時に最も高い強度を示すことが分かる。

実施例４
第一網目：ＡＭＰＳとＴＦＥＡを１：５の割合でＤＭＳＯ中３．０ml/lの濃度となるように混合し、架橋剤ＭＢＡＡを１mol％、重合開始剤α−ケトグルタル酸を０．２mol％を加えて、前記と同様の手順に従いＵＶ重合にて合成した。

第二網目：上記ゲル１０mlを、ＤＭＳＯ中のＴＦＥＡ溶液（濃度３．０ml/l、ＭＢＡＡ０．１mol％、α−ケトグルタル酸０．２mol％）２００mlに浸漬して、約２日間静置し、前記と同様の手順に従いＵＶ重合にて合成した。このようにして得られたゲルの物性を表５に示す。

実施例５
実施例３で得られた１ＰＡＭＰＳ４−１ＰＡＡｍ０．１のダブルネットワーク型ゲル中に各種金属イオンを導入し、機械強度を測定した。なお、金属イオンの導入に際しては、まず、純粋で平衡膨潤させたダブルネットワーク型ゲルを適当な大きさに切り出し、それを一度真空乾燥させた。そして、平衡膨潤時のゲル体積に対して２０倍量の各種金属塩水溶液を調整し、ゲルを約１週間浸漬した。なお、水溶液の濃度は、ＺｎＳＯ４に関しては、０．０１M、０．１M、１Mの三種、ＦｅＣｌ３に関しては、０．０１M、０．１M、０．３Ｍの三種を準備した。結果を表６に示す。

試験例２（応力分散性試験）
上記と同様の手法に従い、各種のＰＡＭＰＳ−ＰＡＡｍのダブルネットワーク型ハイドロゲルを調製した。これらハイドロゲルを６０×３０×１０mmに裁断した。

今回使用した試験系を図５に示す。光源４としてＨｅ−Ｎｅレーザー（model 127, Spectra-Physics Laser, Inc.）を用いた。偏光子５の軸を垂直に配し、アナライザー９の軸を平行に配した。二枚の１／４プレート６，８の速い軸を、偏光子５及びアナライザー９の軸に対し、夫々、π／４及び−π／４ラジアンに設定した。パーソナルコンピュータ１１と接続しているcooledＣＣＤカメラ（C4742-95, Hamamatsu Co., Japan）で、光弾性イメージを記録した（全イメージエリアは、１２８０×１０２４ピクセル含む）。

このＣＣＤカメラにより撮影された応力分散の程度を示すイメージ図を図６に示す。変色域（図面中白く見える部分）は、応力が集中していることを意味する。これから分かるように、ＰＡＭＰＳ−ＰＡＡｍハイドロゲル（ＰＡＡｍの架橋度が０．１モル％）のイメージ（ａ）は、ＰＡＭＰＳ−ＰＡＡｍハイドロゲル（ＰＡＡｍの架橋度が２モル％）のイメージ（ｂ）と比較してその変色域が少ないことが見て取れる。このように、本発明に係る力学強度を最適化されているハイドロゲルは、応力分散性に優れていることが分かる。

また、ＰＡＡｍの架橋度を変えて（０．０モル％，０．１モル％，０．５モル％，１．０モル％，２．０モル％）、Normalized Powerと歪みについて試験した。その結果を図７に示す。図７より、傾向として、第二の網目構造の架橋度が小さい程、同一歪みで応力がうまく分散し、Normalized Powerが少ないことが分かる。また、Normalized Powerと架橋度との関係を示したのが図８であるが、この図より、どの歪みについても、架橋度が０．１モル％付近でNormalized Powerが最小になることが分かる。

最後に、架橋度を固定しつつ（０．１モル％）、ＡＡｍの濃度を変えて（０．５M，１M，２M，３M，５M）、Intensityと歪みについて試験を行った。その結果を図９に示す。この図より、ＡＡｍの濃度が高い程、同一歪みにおけるIntensityが高い傾向を示すこと、並びに、ＡＡｍの濃度が１MのときIntensityが最も低いことが分かる。即ち、力学強度が最適化されたDNゲルは、最も応力を分散する能力を持つ。

実施例６（ＢＣ／ゼラチン・ダブルネットワークゲルの製造[1]）
Bacto Pepton０．５％、Yeast Extract０．５％、リン酸水素二ナトリウム０．２７％、クエン酸０．１１５％、グルコース２％、の仕込みで脱イオン水に溶解しＨＳ培地を得た。次いで、この培地に、培地に対して１５重量％となるようにゼラチンを混合し、この培地を三角フラスコに１５〜３０ml程度の分量で取分けた後、フラスコにキャップをし、そのままオートクレーブ滅菌を１２０℃、２０分間行った。その後、−８０℃に保存してある酢酸菌（ＡＴＣＣ ５３５８２）を取り出して培地に移した。そして、２８〜３０℃の間で約２〜３日間静置をすると、培地の空気界面側からバクテリアセルロースが生産始め、更に厚さが約２mmになるまで培養を続けた。得られたバクテリアセルロース／ゼラチン・ダブルネットワークゲルについて、１％ＮａＯＨ水溶液による洗浄を１日、更に純水による溶媒交換を２日行い、標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は３０であった。

実施例７（ＢＣ／ゼラチン・ダブルネットワークゲルの製造[2]）
培地に対して２０重量％となるようにゼラチンを混合すること以外は、実施例６と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は３６であった。

比較例１（ＢＣシングルネットワークゲルの製造）
ゼラチンを混合しない点以外は実施例６と同様の方法で、標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は８９であった。

試験例３（引張試験）
得られたゼラチン含有バクテリアセルロースの引張試験を行った。尚、引張試験は、TENSILON測定機を用い、サンプルを５mm×１．５mm×３０mmの短冊状にし、引張速度を１mm/min.として行った。図１０及び表７にその結果を示す。

実施例８（ＢＣ／アルギン酸ナトリウム・ダブルネットワークゲルの製造）
培地に対し２重量％となるようにアルギン酸ナトリウムを混合すること、及び、多糖部分をＣａ２＋によってイオン架橋する目的で０．１MＣａＣｌ２溶液に２日間浸漬した以外は、実施例６と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は２０であった。

実施例９（ＢＣ／ジェランガム・ダブルネットワークゲルの製造）
培地に対し０．４重量％となるようにジェランガムを混合する点以外は、実施例８と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は２８であった。

比較例２（ＢＣシングルネットワークゲルの製造）
実施例６と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は３６であった。

試験例４（引張試験）
試験例３と同じ方法で、実施例８及び９並びに比較例２のゲルに引張試験を行った。図１１、図１２及び表８にその結果を示す。

実施例１０（ＢＣ／ゼラチン・ダブルネットワークゲルの製造[3]）
市販のナタデココ（膨潤度：１８９）を４０重量％ゼラチン水溶液に浸し、８０度で３日間含浸させた。その結果、茶褐色の標記ゲルが得られた。尚、このゲルの膨潤度は３．６であった。

実施例１１（ＢＣ／ゼラチン・ダブルネットワークゲルの製造[4]）
実施例１０で得られたゲルを、ゲル内部のゼラチンを架橋する目的で、１ＭのＷＳＣ溶液に浸漬させた。その結果得られたゲルの膨潤度は５．２であった。

試験例５（圧縮試験）
圧縮試験は、TENSILON測定機を用い、サンプルを１０mm×１０mm×５mmの直方体状にし、圧縮速度をサンプル厚さに対して１０％/min.として行った。その結果を図１３及び表９に示す。

実施例１２〜１５・比較例３（各種ＤＮゲルの製造）
ゼラチン（実施例７：３０重量％、５０℃、ｐＨ７）、多糖類｛アルギン酸ナトリウム（実施例８：４重量％、７０℃）、ι−カラギーナン（実施例９：５重量％、７０℃）、ジェランガム（実施例１０：３重量％、７０℃）｝溶液に１週間浸漬した後、ＢＣ／ゼラチンに対しては１ＭのＷＳＣ（化学架橋）、ＢＣ／多糖に対しては０．１ＭのＣａＣｌ２（イオン架橋）を準備し、夫々のサンプルにつき４日間浸漬した。その後、溶媒を純水に変えて１週間溶媒交換を行った。尚、これ以外の製造条件は、実施例６と同じである。このようにして得られた実施例１２〜１５のゲルの膨潤度は、順に、４．６、２０、３０、２７であった。また、比較のために作成したバクテリアセルロースゲル膨潤度は、８９であった。

試験例６（引張・圧縮試験）
圧縮試験は、TENSILON測定機を用い、サンプルを直径９mm×５mmの円柱状にし、圧縮速度をサンプル厚さに対して１０％/min.に設定して行った。また、引張試験は、同測定機を用い、サンプルを５mm×２mm×３０mmの短冊状にし、更に直径２５mmの円形カッターでダンベル状にし、引張速度はサンプルの自然長さに対して１０％/min.に設定して行った。結果を図１４〜２１及び表１０に示す。

この結果より分かるように、まず、圧縮試験を見てみると、初期弾性率については比較例３と比較しておよそ１〜２桁も上昇した。例えば、実施例１２のＤＮゲルに関しては、初期弾性率が１．７MPaという非常に高い弾性率を示すと共に、破断点に関しては歪が４０％において約４MPaという高い値を示している。合成高分子を用いず、天然素材のみでここまでの機械特性を示したことは驚くべき結果である。また、引張試験を見てみると、バクテリアセルロース自体が、元々「引っぱり」の力に強い物質であるため、多糖類については、圧縮のとき程には、弾性率のオーダーが変わるほどの大幅は変化は見られなかった。一方、ゼラチンについては、２３MPaという非常に高い値を示した。これまでのＤＮゲルでこの付近の値を示したことは勿論なく、応力に関しても約３MPaという高い値を示した。

試験例７（ＢＣ／ゼラチン・ダブルネットワークゲルにおけるゼラチン濃度と縮合剤濃度（ＥＤＣ）を変化させることによる物性の変化の確認試験）
比較例２と同様の方法で得たＢＣシングルネットワークゲル（比較例４）を、３０重量％のゼラチン水溶液（５０℃、ｐＨ７）に１週間浸漬した。その後、濃度を変えたＥＤＣ水溶液（０．１Ｍ、１Ｍ）を準備し、夫々のサンプルを４日間浸漬した。更に溶媒を純水に変えて１週間溶媒交換を行い、実施例１６（ＥＤＣ水溶液：０．１Ｍ）及び１７（ＥＤＣ水溶液：１Ｍ）の標記ゲルを得た。また、比較例２と同様の方法で得たＢＣシングルネットワークゲル（比較例４）を、濃度を変えたゼラチン水溶液（１５％、３０％、４０％、５０％；５０℃、ｐＨ７）に１週間浸漬した。その後、１ＭのＥＤＣ水溶液を準備し、夫々のサンプルを４日間浸漬した。更に溶媒を純水に変えて１週間溶媒交換を行い、実施例１８〜２１（実施例１８：ゼラチン１５％、実施例１９：ゼラチン３０％、実施例２０：ゼラチン４０％、実施例２１：ゼラチン５０％）の標記ゲルを得た。これらについて、以下の測定方法で各種機械特性を測定した：

・圧縮試験
サンプルを直径９mm×５mmの円柱状にし、圧縮速度をサンプル厚さに対して１０％/min.として、TENSIRON測定機を用いて測定。

・引張試験
サンプルを５mm×２mm×３０mmの短冊状にし、更に直径２５mmの円形カッターでダンベル状にし、引張速度をサンプルの自然長に対して１０％/min.として、TENSIRON測定機を用いて測定。

この結果を表１１及び図２２〜図２５に示す。

試験例８ バクテリアセルロース／ゼラチンダブルネットワークゲルの生理食塩水中での機械特性試験）
試験例７で用いたバクテリアセルロース／ゼラチンダブルネットワークゲル（製造時のゼラチン濃度がＸ＝５、１５、３０、４０、５０重量％）を、１Ｍ ＥＤＣ水溶液に４日間浸漬した。さらに、溶媒を純水に変えて１週間溶媒交換をした。以降のサンプルはBC-Gelatin（ｘ％）と表記する。

（１）試験例８−１
より生体内に近い環境での測定を目的として、BC-Gelatinゲルの溶媒を生理食塩水（０．１M ＮａＣｌ水溶液）にした状態での圧縮、引っ張り試験を行うと共に、イオン強度を変化させて力学物性値がどう変わるのかを調べた。サンプルはBC−Gelatin(30)ゲルを用い、３種類のＮａＣｌ水溶液(０．００１、０．０１、０．１M)を準備して１週間溶媒交換を行った。これらのサンプルについて、試験例７と同じ方法で圧縮・引張試験を行った。その結果を表１２及び１３並びに図２６及び２７に示す。

（２）試験例８−２
ＢＣ単体ではいったん大変形してしまうと元には戻らない性質を持っているが、電解質であるGelatinを含有させることで変形からの回復効果が得られるようになった否かの確認のため、圧縮によるサイクル試験を行った。
TENSILON測定機を用いてサンプル（BC-Gelatin(50)）の圧縮試験を行った。サンプルについてはほぼ直径９mm×５mmの円柱状にし、圧縮速度はサンプル厚さに対して１０％/min.とした。歪３０％のところまでサイクルを５回繰り返した。

図２８〜３０からいずれの場合も、１回目の往路の立ち上がりが早いこと、２回目以降の往路と全体の復路はほぼ一定の経路をたどることがわかった。図３０を見ると荷重を抜いても押し返す力が弱く、復路の落ち込みが大きいことがわかる。これはＢＣの回復性の低さが表れている為だと考えられる。図２８及び２９では、２回目以降の立ち上がりが歪約７％のところで起こり、一方で図３０では歪約１２％のところであるので、ＤＮでの２サイクル以降はGelatinの性質が強く出ているのではないかと理解される。

素材の観点から図２８を見ると、このゲルは破断直前の歪をかけ続けても高い弾性率を保ち、また高荷重にも耐えていることから耐久性のある物質であることがわかる。

（３）試験例８−３
ＢＣに電解質を加えることでどれくらい保水能力が上がっているのかを試験した。尚、圧縮試験は試験例７に準じて行った。サンプルはBC-Gelatin(ｘ％)を用いた。保水力は、歪３０％で圧縮を止めてゲル周囲の水分を拭き取り、圧縮前後のゲルの重量から評価した。
重量評価については

から算出した。
図３１にＢＣに含浸させるゼラチン濃度と水の残存量との関係を示した。ゲルに与えた歪量が３０％であったのでＢＣ単体（ゼラチン０％）でも８０％の水は残っているが、ゼラチン濃度を徐々に上げていくことでＤＮでの残存量は上昇し、ゼラチン濃度が４０、５０％にもなるとＤＮもゼラチンＳＮも大差なく近い値を示していることがわかる。

実施例２２（ＢＣ／ＰＤＭＡＡダブルネットワークゲルの製造）
モノマーである６mol/LのＮ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミド（ＤＭＡＡ）水溶液１００mlと、架橋剤である０．１mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液２mlと、開始剤である０．１mol/Lの過硫酸カリウム水溶液２mlとを合わせ、水で調整して水溶液（浸漬溶液）２００mlを得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて３０分間脱酸素した。

次いで、前記浸漬溶液と比較例１で得られたＢＣシングルネットワーク型ゲル４ｇをそのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を４℃の冷蔵庫に２日間静置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散・浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当な大きさに裁断した後、このゲルを幅１００mm×長さ１００mm×厚さ３mmの２枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この２枚のガラス板の周囲４辺をシールした後、６０℃のウォーターバス中で６時間ＤＭＡＡモノマーの重合を行うことにより、標記ダブルネットワーク型ゲルを得た。

実施例２３（ＰＡＭＰＳ／ＰＤＭＡＡダブルネットワークゲルの製造）
モノマーである２mol/Lの２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）水溶液２５mlと、架橋剤である２mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液１mlと、開始剤である０．１mol/Lの２−オキソグルタル酸水溶液０．５mlとを合わせ、水で調整して水溶液５０mlを得た。この水溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。つづいて、この脱酸素水溶液を前記重合容器の一方のガラス板に置かれたシリコン板の開口部に流し込み、シリコン板上に他方のガラス板を重ねて前記開口部周辺をシールした後、波長３６５nmのＵＶランプ（２２Ｗ，０．３４Ａ）を用いて紫外線を常温で６時間照射して重合させることにより、架橋度が４mol％のＡＭＰＳゲル（第一の網目構造）を作製した。

次に、モノマーである６mol/LのＮ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミド（ＤＭＡＡ）水溶液１００mlと、架橋剤である０．１mol/LのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）水溶液２mlと、開始剤である０．１mol/Lの過硫酸カリウム水溶液２mlとを合わせ、水で調整して水溶液（浸漬溶液）２００mlを得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて３０分間脱酸素した。

次いで、前記ＰＡＭＰＳシングルネットワーク型ゲルをそのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を４℃の冷蔵庫に２日間静置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散・浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。
次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当な大きさに裁断した後、このゲルを幅１００mm×長さ１００mm×厚さ３mmの２枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この２枚のガラス板の周囲４辺をシールした後、６０℃のウォーターバス中で６時間ＤＭＡＡモノマーの重合を行うことにより、標記ダブルネットワーク型ゲルを得た。

試験例９｛生体内耐久性に関する評価（皮下埋植試験）｝
実施例２３のＰＡＭＰＳ／ＰＤＭＡＡのＤＮ型ハイドロゲル、実施例１２のバクテリアセルロース／ゼラチンＤＮ型ハイドロゲル、実施例２２のバクテリアセルロース／ＰＤＭＡＡのＤＮ型ハイドロゲルにつき、以下のプロトコールに従い、標記試験を行った：

１．材料と方法
１）ゲル材料
size １０mm×１０mm×５mm ２個
２）使用動物
白色家兎雄１羽（体重３kg 台）
３）滅菌方法
・イソジン消毒１０分 → 抗生剤入り（ミノマイシン１g ４８時間）浸漬
・兎の背骨を対称に間隔を空け３箇所にゲル素材埋植
・兎背部の傍脊柱筋上の皮膚に約２cm程の皮切を加え皮下を剥離し埋植するスペースを確保した後ゲル材料を１個埋植し皮膚縫合。
・術後の兎はケージ内で６週間飼育。
４）埋植実験
[1]埋植群：ゲル１個を滅菌処置後６週間皮下埋植
[2]対照群（滅菌処置のみ）：１個を滅菌処置後に６週間蒸留水中で保管
５）検討項目
・兎背部手術創周囲の状態
・皮下のゲル周囲の状態
・ゲルの形状、変形状態
・力学特性の変化（最大破壊強度、破断歪み、初期弾性率）

２．結果
埋植群： 兎は特に重篤な感染兆候なく６週経過後屠殺。
ゲル材料を回収し２時間後に先端研にて破壊試験施行

（実施例２３）
・背部の状況
ゲル埋植部において軽度の膨隆を認めるが著明な発赤、熱感等は認めず（図３２中の上の丸囲み部分）
・皮下ゲル周囲の状況
ゲルを中心として被膜を形成。著明な感染の兆候は認めず｛図３３（１）及び（２）｝
・ゲルの形状、変形の有無
size 9.63×10.19×4.88
埋植前の状態と比べほとんど変化なく原型のまま残存(図３４)

＊コントロール群：未処置
＊滅菌群：滅菌処置（抗生剤＆イソジン浸漬）後６週間蒸留水中で保管
＊埋植群：滅菌処置後皮下６週間埋植

（実施例１２）
・背部の状況
ゲル埋植部において軽度の膨隆を認めるが著明な発赤、熱感等は認めず（図３２中の左下の丸囲み部分）
・皮下ゲル周囲の状況
ゲルを中心として被膜を形成。著明な感染の兆候は認めず｛図３５（１）及び（２）｝
・ゲルの形状、変形の有無
size 9.63×10.19×4.88
埋植前の状態と比べ若干変形があったものの、ほぼ原型維持(図３６)

＊コントロール群：未処置
＊滅菌群：滅菌処置（抗生剤＆イソジン浸漬）後６週間蒸留水中で保管
＊埋植群：滅菌処置後皮下６週間埋植

（実施例２２）
・背部の状況
ゲル埋植部において軽度の膨隆を認めるが著明な発赤、熱感等は認めず（図３２中の右下の丸囲み部分）
・皮下ゲル周囲の状況
ゲルを中心として被膜を形成。著明な感染の兆候は認めず（図３７）
・ゲルの形状、変形の有無
size 9.63×10.19×4.88
埋植前の状態と比べほとんど変化なく原型のまま残存

＊コントロール群：未処置
＊滅菌群：滅菌処置（抗生剤＆イソジン浸漬）後６週間蒸留水中で保管
＊埋植群：滅菌処置後皮下６週間埋植

試験例１０ 生体内埋め込み試験
試験方法
実験動物は雌白色家兎の２羽である。麻酔には生理的食塩水で２倍に希釈したペントバルビタールナトリウムを静注した。投与量はまず１ml／kgを目安に投与し、術中に必要に応じて追加したため、合計では約６mlが投与された。膝関節上の皮膚に縦切開を加え、膝蓋骨内側の関節包を切開した関節内に進入した。内側側副靭帯の大腿骨付着部を、骨片をつけて部分切除し、関節を開大して内側半月板を切除した。切除した半月板の大きさに合わせて、既に滅菌してある実施例２３に従い製造されたＰＡＭＰＳ−ＰＤＭＡＡゲル製の平板から円盤状半月板（厚さ１ｍｍ）を作成し、内側関節裂隙に挿入して周囲を関節包に縫合した。ついで切開した関節包を強固に縫合し、また内側側副靭帯の大腿骨付着部を修復した。最後に皮膚縫合を行った。術後は白色家兎をケージ（40×60×40cm）内で飼育し、4週間後に屠殺した（ペントバルビタールナトリウム麻酔下）。

結果
屠殺時、体重は変化無く（1頭目2.1Kg → 2.1Kg, ２頭目2.6Kg → 2.7Kg）、健康状態に異常はなかった｛図３８（１）｝。膝関節周囲に炎症、熱感、発赤を認めなかった｛図３８（２）｝。更に、ＰＡＭＰＳ−ＰＤＭＡＡゲル製人工半月板周囲に炎症や異物反応は認められず、また対する軟骨に著明な変性も認められなかった｛図３９（１）が手術時、図３９（２）が摘出直前｝。併せて、人工半月板にも変形や変性が認められなかった｛図４０（１）が試験前、図４０（２）が試験後｝。更に、図４１〜図４３に組織の顕微鏡写真を示す。図４１（１）及び図４１（２）は、大腿骨軟骨の染色写真｛（１）はＨＥ染色、（２）はサフラニンＯ染色｝であり、軟骨の構造及び染色性は正常であった。図４２は、脛骨軟骨の染色写真（サフラニンＯ染色）であり、軟骨の構造及び染色性は正常であった。図４３は、滑膜の染色写真（ＨＥ染色）であり、軽度の小円形細胞の浸潤を見るも、著しい炎症所見はなかった。

図１は、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造（第一の網目構造）と第二のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造（第二の網目構造）が互いに網目を介して物理的に絡み合った相互侵入網目構造（ダブルネットワーク型）の吸水性樹脂である。尚、図中、Ａは第一の網目構造、Ｂは第二の網目構造、１及び２は架橋点を示す。 図２は、第一の網目構造と第二のモノマー成分を重合して形成される直鎖状ポリマーが互いに網目を介して物理的に絡み合ったセミ相互侵入網目構造（ダブルネットワーク型）の吸水性樹脂である。尚、図中、Ｃは第一の網目構造、Ｄは直鎖状ポリマー、３は架橋点を示す。 図３は、１PAMPS４−XPAAｍ０．１ DNゲルにおける圧縮破断応力及び破断歪に関する、第二の網目構造を構成するモノマーの濃度依存性を示したものである。尚、横軸の第二のモノマー濃度は、重合時に使用する第二のモノマー濃度を意味し、「１ＰＡＭＰＳ−ＸＰＡＡｍ０．１」のＸがこれに相当する。 図４は、１PAMPS４−１PAAｍＸ DNゲルにおける圧縮破断応力に関する、第二の網目構造における架橋度依存性を示したものである。 図５は、ゲルを応力変形させた際の光弾性イメージ写真を撮るための実験系を示したものである。尚、図中、４は光源、５は偏光子、６及び８は１／４プレート、７は標本、９はアナライザー、１０はＣＣＤカメラ、１１はコンピュータを示す。 図６は、応力変形させた際の、各種ゲルの応力拡散状態を示す光弾性イメージ図であり、（ａ）が１PAMPS４−１PAAm０．１DNゲル、（ｂ）が１PAMPS４−１PAAm２DNゲルである。 図７は、１PAMPS４-１PAAmＸDNゲル（Ｘ＝０, ０．１, ０．５, １．０, ２．０mol%）を応力変形させた際の、Normalized Power（縦軸）と歪み（％）との関係を示したものである。尚、図中、「□」はＸ＝０mol%、「×」はＸ＝０．１mol%、「▽」はＸ＝０．５mol%、「◇」はＸ＝１．０mol%、「○」はＸ＝２．０mol%の場合を示したものである。 図８は、１PAMPS４-１PAAmＸDNゲル（Ｘ＝０, ０．１, ０．５, １，２mol%）を応力変形させた際の、Normalized Power（縦軸）と架橋度（mol%）との関係を示したものである。尚、図中、「□」は歪みが６．６７０％、「▽」は歪みが１３．３３％、「◇」は歪みが２０．００％、「○」は歪みが２６．６７％の場合を示したものである。 図９は、AAm濃度の異なる各種１PAMPS４-ＸPAAm０．１DNゲルを応力変形させた際の、Intensity（縦軸）と歪み（％）との関係を示したものである。尚、図中、「☆」はＸ＝０．５Ｍ、「×」はＸ＝１Ｍ、「▽」はＸ＝２Ｍ、「◇」はＸ＝３Ｍ、「□」はＸ＝５Ｍの場合を示したものである。 図１０は、試験例３に従い得られた、実施例７及び８（ゼラチン）並びに比較例１のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例１、（２）は実施例７、（３）は実施例８のものである｛（２）と（３）は殆ど重なっているので一本の線のように表示されている｝。 図１１は、試験例４に従い得られた、実施例９（アルギン酸ナトリウム）及び比較例２のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例２、（２）は実施例９のものである。 図１２は、試験例４に従い得られた、実施例１０（ジェラン）及び比較例２のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例２、（２）は実施例１０のものである。 図１３は、試験例５に従い得られた、実施例１１（ゼラチン）、実施例１２（架橋ゼラチン）及び市販ＢＣのＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は市販ＢＣ、（２）は実施例１１、（３）は実施例１２のものである。 図１４は、試験例６に従い得られた、実施例１３（架橋ゼラチン）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１３のものである。 図１５は、試験例６に従い得られた、実施例１４（アルギン酸ナトリウム）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１４のものである。 図１６は、試験例６に従い得られた、実施例１５（ι−カラギーナン）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１５のものである。 図１７は、実施例１６（ジェランガム）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１６のものである。 図１８は、試験例６に従い得られた、実施例１３（架橋ゼラチン）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１３のものである。 図１９は、試験例６に従い得られた、実施例１５（アルギン酸ナトリウム）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１５のものである。 図２０は、試験例６に従い得られた、実施例１５（ι−カラギーナン）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１５のものである。 図２１は、実施例１６（ジェランガム）及び比較例３のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例３、（２）は実施例１６のものである。 図２２は、試験例７に従い得られた、ＥＤＣ濃度の異なる実施例１７及び１８（架橋ゼラチン）及び比較例４のＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例４、（２）は実施例１７、（３）は実施例１８のものである。 図２３は、試験例７に従い得られた、ＥＤＣ濃度の異なる実施例１７及び１８（架橋ゼラチン）及び比較例４のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例４、（２）は実施例１７、（３）は実施例１８のものである。 図２４は、試験例７に従い得られた、ゼラチン濃度の異なる実施例１９〜２２（架橋ゼラチン）及び比較例４のＢＣハイドロゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例４、（２）は実施例１９、（３）は実施例２０、（４）は実施例２１、（５）は実施例２２のものである。 図２５は、試験例７に従い得られた、ゼラチン濃度の異なる実施例１９〜２２（架橋ゼラチン）及び比較例４のＢＣハイドロゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は比較例４、（２）は実施例１９、（３）は実施例２０、（４）は実施例２１、（５）は実施例２２のものである。 図２６は、ゲル中の溶媒をＮａＣｌ水溶液にした状態での、ＢＣ／ゼラチンＤＮゲルの圧縮応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は０ＭＮａＣｌ水溶液、（２）は０．００１ＭＮａＣｌ水溶液、（３）は０．０１ＭＮａＣｌ水溶液、（４）は０．１ＭＮａＣｌ水溶液の場合を示す。 図２７は、ゲル中の溶媒をＮａＣｌ水溶液にした状態での、ＢＣ／ゼラチンＤＮゲルの引張応力−歪曲線である。尚、図中、（１）は０ＭＮａＣｌ水溶液、（２）は０．００１ＭＮａＣｌ水溶液、（３）は０．０１ＭＮａＣｌ水溶液、（４）は０．１ＭＮａＣｌ水溶液の場合を示す。 図２８は、ＢＣ／ゼラチン（５０）ＤＮハイドロゲルのサイクル試験の結果を示すものである。 図２９は、ゼラチン（５０）ハイドロゲルのサイクル試験の結果を示すものである。 図３０は、ＢＣハイドロゲルのサイクル試験の結果を示すものである。 図３１は、ゼラチン濃度に対する水の残存量を示したものである。尚、図中の○はゼラチン単独の場合を、●はＢＣ／ゼラチンＤＮハイドロゲルの場合を示すものである。 図３２は、ＰＡＭＰＳ−ＰＤＭＡＡのＤＮゲルの皮下埋植試験後の背部の状況を撮影した電子写真である。 図３３（１）及び（２）は、ＰＡＭＰＳ−ＰＤＭＡＡのＤＮゲルの皮下埋植試験後の、皮下ゲル周囲の状況を撮影した電子写真である。 図３４は、皮下埋植試験後に取り出した、ＰＡＭＰＳ−ＰＤＭＡＡのＤＮゲルを撮影した電子写真である。 図３５（１）及び（２）は、ＢＣ／ゼラチンＤＮハイドロゲルの皮下埋植試験後の、皮下ゲル周囲の状況を撮影した電子写真である。 図３６は、皮下埋植試験後に取り出した、ＢＣ／ゼラチンＤＮハイドロゲルを撮影した電子写真である。 図３７は、ＢＣ／ＰＤＭＡＡのＤＮゲルの皮下埋植試験後の背部の状況を撮影した電子写真である。 図３８（１）は、生体内埋め込み試験における、屠殺直前の雌白色家兎の全体を撮影した電子写真であり、図３８（２）は、同家兎の膝関節周囲を撮影した電子写真である。 図３９（１）は、生体内埋め込み試験における、人口半月板埋め込み手術の際の電子写真であり、図３９（２）は、人工半月板摘出直前（４週間後）の電子写真である。 図４０（１）は、生体内埋め込み試験前の人口半月板の電子写真であり、図４０（２）は、試験後の人工半月板の電子写真である。 図４１は、生体内埋め込み試験後の大腿骨軟骨の染色写真｛（１）はＨＥ染色、（２）はサフラニンＯ染色｝である。 図４２は、生体内埋め込み試験後の脛骨軟骨の染色写真（サフラニンＯ染色）である。 図４３は、生体内埋め込み試験後の滑膜の染色写真（ＨＥ染色）である。

Claims (11)

1. セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板であって、該ハイドロゲルを構成する一方の直鎖状ポリマー又は網目構造が電荷を有する不飽和モノマーの重合体又はその架橋体であり、他方の直鎖状ポリマー又は網目構造が電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である人工半月板。
2. 電荷を有する不飽和モノマーが、酸性基及び／又は塩基性基を有する不飽和モノマーである、請求項１記載の人工半月板。
3. 酸性基が、カルボキシル基、リン酸基又はスルホン酸基或いはそれらの基の塩である、請求項２記載の人工半月板。
4. 酸性基を有する不飽和モノマーが、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの塩である、請求項２記載の人工半月板。
5. 電気的に中性である不飽和モノマーが、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミド、ビニルピリジン、スチレン、メチルメタクリレート、フッ素含有不飽和モノマー（例えば、トリフルオロエチルアクリレート）、ヒドロキシエチルアクリレート又は酢酸ビニルである、請求項１〜４のいずれか一項記載の人工半月板。
6. 該ハイドロゲルが金属イオンを含み、かつ、該ハイドロゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、該金属イオンと錯体を形成しうる基を有する、請求項１〜５のいずれか一項記載の人工半月板。
7. 該ハイドロゲルが、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されている、請求項１記載の人工半月板。
8. 該ハイドロゲルが、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されている、請求項１記載の人工半月版。
9. ハイドロゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び／又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイドロゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって、
   第一のモノマー成分（ここで、該成分の１０モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーである）を溶媒存在下で重合し架橋することにより第一の網目構造を形成させる第一工程と、
   第一の網目構造中に第二のモノマー成分（ここで、該成分の６０モル％以上が、電気的に中性である不飽和モノマーである）を導入した後、第二のモノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程か、場合により更に架橋することにより、第一の網目構造中に第二の網目構造を形成させる第二工程（ここで、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定する）とを含む方法（ここで、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で１：２〜１：１００である）。
10. 第一のモノマー成分に対して架橋剤を０．１〜５０ｍｏｌ％の量で用い、第二のモノマー成分に対して架橋剤を０．００１〜２０ｍｏｌ％の量で用いる、請求項９記載の製造方法。
11. 第一工程及び／又は第二工程における重合及び／又は架橋が、水溶液下で行われる、請求項９又は１０記載の製造方法。

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