JP4761732B2 - Bone defect filler and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、医療分野における、骨欠損、骨吸収部、特には抜歯窩に充填し、その治癒を促進するための骨欠損充填材およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a bone defect filling material for filling a bone defect and a bone resorption part, particularly an extraction fossa, and promoting its healing in the medical field, and a method for producing the same.
腫瘍や壊死等の病変に対する骨組織の除去手術、または外傷による骨組織の欠損部位に対する治療方法として、従来は、自然治癒または生体不活性な埋植材の充填が行われてきた。 Conventionally, as a method of removing bone tissue for a lesion such as a tumor or necrosis, or a treatment method for a bone tissue defect site due to trauma, natural healing or filling with a biologically inert implant material has been performed.
しかし、近年では、再生医療的手法が用いられるようになり、自己生体組織の再生による治療が試みられている。また、抜歯によって生ずる創傷部(抜歯窩)に対しても、従来は、脱脂綿による局部圧迫止血のみで、その後は自然治癒に任せていたが、近年は、抜歯創保護のため何らかの材料を充填する処置がなされることが多い。 However, in recent years, regenerative medical techniques have come to be used, and treatment by regeneration of self-living tissue has been attempted. In addition, for wounds (extraction fossa) caused by extraction, conventionally, only local compression and hemostasis with absorbent cotton was used, and then left to natural healing. However, in recent years, some materials are filled to protect the extraction wound. Treatment is often done.
すなわち、単なる止血による処置では、抜歯窩内の血液は凝固して血餅を形成し、外部からの汚染に対し創傷部を保護する作用を有するが、患者の症状、体質によっては、頻回の洗口や口腔の運動などにより血餅の保護力が弱められ、細菌感染症を起こすことがあった。これを防止するために、抗生物質錠剤を挿入した後、脱脂綿による圧迫止血を行う方法が提案されているが、この様な錠剤は血液によって完全には溶解されずに残留し、創傷の治癒を遅延させるという問題がある。 That is, in the treatment with simple hemostasis, the blood in the extraction socket coagulates to form a blood clot, and has an action of protecting the wound part from external contamination. Mouth washing and oral movements have weakened clot protection and may cause bacterial infections. In order to prevent this, a method has been proposed in which an antibiotic tablet is inserted and then hemostasis is performed with absorbent cotton. However, such a tablet remains completely undissolved by the blood, and heals the wound. There is a problem of delay.
このような問題に対し、幾つかの新たな抜歯窩充填材(抜歯創保護材)が提案されている。すでに市販されているものとしては、アパタイト等のリン酸カルシウム顆粒や、コラーゲンスポンジがある。また、新たな技術として以下のようなものがある。例えば、特許文献1によれば、抜歯窩等に容易に充填でき、硬化後早期にアパタイトに転化するリン酸カルシウム顆粒セメントが示されている。 Several new extraction cavity filling materials (extraction tooth protecting materials) have been proposed for such problems. Examples of commercially available products include calcium phosphate granules such as apatite and collagen sponge. New technologies include the following. For example, Patent Document 1 discloses a calcium phosphate granule cement that can be easily filled in an extraction fossa or the like and is converted into apatite early after curing.
また、特許文献2には、粉末状ポリアクリル酸ナトリウムによる創傷保護材が示され、抜歯窩内に適用すると口腔内細菌の創傷深部侵入を阻止する作用を奏し、有用であるとされている。あるいは、特許文献3においては、生体適合性ポリマーマトリックス中に平均粒子径50μm以下のハイドロキシアパタイト又は炭酸カルシウムを担持した複合材料を有効成分とする止血用組成物が示され、抜歯時の歯周部の創傷止血に有効であるとされている。 Further, Patent Document 2 discloses a wound protective material made of powdered sodium polyacrylate, which is useful when applied in an extraction cavity, preventing the bacteria from entering the wound deep into the wound. Alternatively, Patent Document 3 discloses a hemostatic composition comprising a composite material carrying hydroxyapatite or calcium carbonate having an average particle size of 50 μm or less in a biocompatible polymer matrix as an active ingredient, and the periodontal portion at the time of tooth extraction It is said that it is effective for wound hemostasis.
また、熱架橋したキチン又はその誘導体からなる吸収性生体材料、及び真空熱架橋処理を施すことが主特徴たる吸収性生体材料の製造方法が知られている(特許文献4参照)。 Further, an absorbent biomaterial made of thermally cross-linked chitin or a derivative thereof and a method for producing an absorbent biomaterial mainly characterized by performing a vacuum thermal cross-linking treatment are known (see Patent Document 4).
これによれば、比較的容易に生体内で安全な吸収性材料としての生体材料を提供するとともに、これを用いることによって骨生成を促進する環境を提供することができる、としている。 According to this, it is possible to provide a biomaterial as a resorbable material that is relatively easily in vivo and to provide an environment that promotes bone formation by using the biomaterial.
市販されているリン酸カルシウム顆粒や特許文献1に示されているリン酸カルシウム顆粒セメント、また、特許文献3のポリマーマトリックス中にハイドロキシアパタイト又は炭酸カルシウムを担持した複合材料を有効成分とする止血用組成物には、抜歯窩中の血餅形成を阻害するため、外部からの汚染に対し創傷部を保護する作用が損なわれ、感染を起こしやすいという問題点がある。 There are commercially available calcium phosphate granules, calcium phosphate granule cements disclosed in Patent Document 1, and compositions for hemostasis comprising a composite material supporting hydroxyapatite or calcium carbonate in a polymer matrix of Patent Document 3 as active ingredients. In order to inhibit clot formation in the extraction fossa, there is a problem that the effect of protecting the wound portion from contamination from the outside is impaired and infection is likely to occur.
また、市販されているコラーゲンスポンジや特許文献2の粉末状ポリアクリル酸ナトリウムによる創傷保護材、特許文献4の熱架橋したキチン又はその誘導体からなる吸収性生体材料は、血餅形成を阻害しないもの、骨伝導性を持たないため、本来歯槽骨組織が再生すべき部分に歯肉組織が進入し、骨形態が維持できないという欠点がある。 Further, a commercially available collagen sponge, a wound protective material made of powdered sodium polyacrylate of Patent Document 2, and an absorbable biomaterial made of thermally cross-linked chitin or a derivative thereof of Patent Document 4 do not inhibit clot formation. In addition, since it does not have osteoconductivity, there is a disadvantage that the gingival tissue enters the portion where the alveolar bone tissue should be regenerated and the bone morphology cannot be maintained.
また、ポリアクリル酸は生体内酵素による分解を受けないため、長期に残留する可能性もあり、同様の懸念は溶解速度を制御していないキチン誘導体にもあり得る。 In addition, since polyacrylic acid is not subject to degradation by in vivo enzymes, it may remain for a long period of time, and the same concern may be caused by chitin derivatives whose dissolution rate is not controlled.
このような従来技術の課題に鑑み本発明の骨欠損充填材およびその製造方法は、特に口腔内などの感染の恐れがある部位の骨欠損に充填されても感染を予防することができ、しかも、自然治癒よりも極めた優れた骨再生を可能とすることを目的とする。
前記課題を解決するため本発明の骨欠損多孔質骨修復材は、キチンまたはその誘導体を含む水溶液に水溶性有機溶媒を混合することによって得られるキチンまたはその誘導体の沈殿物を得る工程、該沈殿物を真空中で130℃〜160℃で架橋して架橋繊維を得る工程、および該架橋繊維と、リン酸カルシウム顆粒と、水とを混合し、凍結乾燥する工程
を包含することによって得られる骨欠損充填材であって、前記骨欠損充填材を、リゾチームを1ml中に10マイクログラム含有する燐酸緩衝生理食塩水中、37℃の温度条件下
、120時間、浸漬したときに、前記キチンまたはそのキチン誘導体成分の30%〜85%が溶出することを特徴とする。
The bone defect porous bone repair material of the present invention for solving the problems is to obtain a chitin or precipitates of chitin or derivatives thereof are obtained by mixing a water-soluble organic solvent in an aqueous solution containing a derivative thereof, wherein A step of cross-linking the precipitate at 130 ° C. to 160 ° C. in vacuum to obtain a cross-linked fiber, and a step of mixing the cross-linked fiber, calcium phosphate granules, and water and freeze-drying
A bone defect filler obtained by including the above-mentioned bone defect filler was immersed in a phosphate buffered saline containing 10 micrograms of lysozyme in 1 ml at a temperature of 37 ° C. for 120 hours. Sometimes, 30% to 85% of the chitin or its chitin derivative component is eluted.
また、本発明の製造方法は、キチンまたはその誘導体を含む水溶液に水溶性有機溶媒を混合してキチンまたはその誘導体の沈殿物を得る工程と、該沈殿物を真空中で130℃〜160℃で架橋する工程と、該架橋繊維をリン酸カルシウム顆粒及び該架橋繊維の保水量以下の水と混合して略均一な混合物を形成する工程と、該混合物を凍結乾燥する工程とからなることを特徴とする。 The manufacturing method of the present invention includes the steps of obtaining a chitin or precipitates a derivative thereof in an aqueous solution containing chitin or its derivatives as a mixture of water-soluble organic solvent, the precipitate is 130 ° C. to 160 ° C. in vacuo wherein the step of cross-linking, forming a substantially uniform mixture by mixing crosslinking fibers with water retention capacity less water calcium phosphate granules and crosslinked fibers, that and a step you lyophilized the mixture And
前記骨欠損充填材において、キチンまたはその誘導体が再生医療的手法における、足場となる材料であり、リン酸カルシウム顆粒は骨伝導能を有する材料である。 In the bone defect filling material, chitin or a derivative thereof is a material that serves as a scaffold in a regenerative medical technique, and calcium phosphate granules are a material having osteoconductivity.
本発明において、キチンまたはその誘導体を繊維の集合体とするのは、次のような理由による。 In the present invention, chitin or a derivative thereof is an aggregate of fibers for the following reason.
すなわち、繊維の集合体の繊維間にリン酸カルシウム顆粒を担持する構成とすることにより、骨欠損充填材作製時に顆粒が沈降して顆粒の分布に偏りが生じてしまうことを防止することができる。また、繊維の集合体はほぼ完全に連続気孔を備えるので骨細胞の内部への侵入を盛んにすることができる。さらに、リン酸カルシウム顆粒が連続気孔内で露出する状態となるので、骨伝導能が十分に発揮され、早期の骨組織再生をもたらす。 That is, by adopting a configuration in which the calcium phosphate granules are supported between the fibers of the aggregate of fibers, it is possible to prevent the granules from being settled and causing uneven distribution of the granules during the preparation of the bone defect filler. In addition, since the fiber aggregate is almost completely provided with continuous pores, it is possible to actively invade bone cells. Furthermore, since the calcium phosphate granules are exposed in the continuous pores, the osteoconductivity is sufficiently exerted, resulting in early bone tissue regeneration.
キチンまたはその誘導体としては、中性の水に溶解可能なカルボキシメチルキチン(ナトリウム塩)や水溶性キトサンが製造工程上好ましい。その他、ヒドロキシエチルキチン(グリコールキチン)やグリコールキトサン等の水溶性キチン誘導体を用いても良い。 As chitin or a derivative thereof, carboxymethyl chitin (sodium salt) that is soluble in neutral water or water-soluble chitosan is preferable in the production process. In addition, water-soluble chitin derivatives such as hydroxyethyl chitin (glycol chitin) and glycol chitosan may be used.
ここで、誘導体とは、天然に存在するキチンに対して化学修飾を行ったものを指す。 Here, the derivative refers to a product obtained by chemically modifying chitin existing in nature.
上記リン酸カルシウム顆粒は、アパタイト、β又はαリン酸3カルシウム、OCP, バイオガラス,AWガラスなどを単独又は組み合わせて用いることができる。 As the calcium phosphate granules, apatite, β or α tricalcium phosphate, OCP, bioglass, AW glass or the like can be used alone or in combination.
リン酸カルシウム顆粒の大きさとしては、2000マイクロメートル以下であれば適応可能であり、応用部位の骨種類(皮質骨、海綿骨)や部位の違いによる骨反応性の変動に合わせて、至適な大きさを選択可能である。 The size of calcium phosphate granule can be applied if it is 2000 micrometers or less, and it is the optimum size according to the bone reactivity (cortical bone, cancellous bone) of the application site and the fluctuation of bone reactivity depending on the site. Can be selected.
本発明において、繊維状のキチン誘導体の多孔体を用いるのは、次のような理由による。すなわち、繊維の集合体はほぼ完全に連続気孔を備えるので血液及び血中の細胞、骨髄中に存在する骨芽細胞の前駆細胞(間様系幹細胞)の材料内部への侵入を盛んにすることができる。材料中に浸潤した血液は、血餅を形成し、外部からの汚染に対し創傷部を保護する作用を有する。 In the present invention, the porous body of the fibrous chitin derivative is used for the following reason. In other words, since the fiber assembly is almost completely equipped with continuous pores, the invasion of blood and blood cells, as well as osteoblast progenitor cells (interstitial stem cells) existing in the bone marrow, should be actively invaded. Can do. The blood infiltrated into the material forms a blood clot and has an action of protecting the wound portion from external contamination.
繊維状のキチン誘導体の多孔体中では、担持されたリン酸カルシウム顆粒が連続気孔内で露出する状態となるので、該材料が持つ骨伝導能が十分に発揮され、骨芽細胞による骨基質形成を助長し、早期の骨組織再生をもたらす。 In the porous body of fibrous chitin derivative, the supported calcium phosphate granules are exposed in the continuous pores, so that the osteoconductivity of the material is fully exerted and promotes the formation of bone matrix by osteoblasts And lead to early bone tissue regeneration.
また、前記骨欠損充填材は、所定の溶出特性を付与することによって、自然治癒よりも非常に優れた骨再生を実現することができるようになる。 In addition, the bone defect filler can achieve bone regeneration that is much superior to natural healing by providing predetermined elution characteristics.
具体的に溶出特性として、リゾチームを1ml中に10マイクログラム含有する燐酸緩衝生理食塩水中、37℃の温度条件下、120時間、浸漬したときに、前記キチンまたはそのキチン誘導体成分の30%〜85%が溶出するようにする。 Specifically, as elution characteristics, when immersed in a phosphate buffered saline containing 10 micrograms of lysozyme in a temperature of 37 ° C. for 120 hours, 30% to 85% of the chitin or its chitin derivative component % To elute.
すなわち、キチンの分解酵素の一つであるリゾチームを含んだ燐酸緩衝生理食塩水中での溶出特性を評価し、その測定方法としては、リゾチームを1ml中に10マイクログラム含有する燐酸緩衝生理食塩水中にて撹拌下(又は揺動下)37℃の温度条件で、120時間浸漬したときに前記溶出率を示すものが、自然治癒よりも非常に優れた骨再生を実現することができるようになる。なお、溶出率が30%未満および85%超過の場合、骨再生が自然治癒と同等程度の優れたものとすることができるが、それ以上にすることは難しい。 That is, the elution characteristics in phosphate buffered saline containing lysozyme, which is one of the chitin degrading enzymes, was evaluated, and the measurement method was as follows: phosphate buffered saline containing 10 micrograms of lysozyme in 1 ml. Thus, those that exhibit the elution rate when immersed for 120 hours under a temperature condition of 37 ° C. under stirring (or under shaking) can realize bone regeneration that is much superior to natural healing. When the elution rate is less than 30% and more than 85%, bone regeneration can be as excellent as natural healing, but it is difficult to make it more.
次に、水溶性キチン誘導体の繊維を形成する方法としては、該材料の水溶液をエタノールやアセトン等の水溶性有機溶媒と混合し、素早く撹拌することにより短繊維状の沈殿物を析出させ、この沈殿物を採取、洗浄した後、乾燥させて溶媒を除去することによって繊維を得ることができる。得られた繊維は、水溶性であるが、熱架橋又は架橋剤を用いることで、不溶化でき、架橋の程度によって生体内での溶出特性を調整することができる。架橋処理は、2kPa程度の減圧下にて、130℃から160℃の加熱により熱架橋を行うことで、前記の溶出特性を得ることができる。 Next, as a method of forming a fiber of a water-soluble chitin derivative, an aqueous solution of the material is mixed with a water-soluble organic solvent such as ethanol or acetone, and a short fiber-like precipitate is precipitated by rapid stirring. The fiber can be obtained by collecting and washing the precipitate and then drying to remove the solvent. The obtained fiber is water-soluble, but can be insolubilized by using a thermal crosslinking or crosslinking agent, and the elution characteristics in vivo can be adjusted depending on the degree of crosslinking. In the crosslinking treatment, the above elution characteristics can be obtained by performing thermal crosslinking by heating at 130 ° C. to 160 ° C. under a reduced pressure of about 2 kPa.
架橋繊維とリン酸カルシウム顆粒の混合にあたっては、まず、架橋繊維の保水量以下の水を加える。ここで、架橋繊維の保水量とは、繊維集合体を多量の水に浸した後に引き上げた時に、繊維集合体が繊維間および繊維内に取り込んで保持している水の量を指す。保水量以上の水を加えると、リン酸カルシウム顆粒との混合を行った際、余剰の水が過度の流動性を持つために顆粒の重力による沈降や凝集が生じ、その分散が不均一となる。保水量以下の場合、繊維集合体が保持する水分は流動しにくく、リン酸カルシウム顆粒の凝集や沈降を抑制し、結果として均質な複合体が形成される。 In mixing the crosslinked fiber and the calcium phosphate granule, first, water equal to or less than the water retention amount of the crosslinked fiber is added. Here, the water retention amount of the cross-linked fiber refers to the amount of water that the fiber assembly takes in and holds between the fibers when the fiber assembly is pulled up after being immersed in a large amount of water. When water exceeding the water retention amount is added, when mixing with the calcium phosphate granules, the excess water has excessive fluidity, so that the granules are settled and aggregated due to gravity, and the dispersion becomes uneven. When the amount is less than the water retention amount, the moisture retained by the fiber assembly is difficult to flow, and aggregation and sedimentation of calcium phosphate granules are suppressed, resulting in the formation of a homogeneous composite.
架橋繊維とリン酸カルシウム顆粒の混合比は、1:0から1:10程度まで作製可能である。 The mixing ratio of the crosslinked fiber and the calcium phosphate granule can be made from about 1: 0 to about 1:10.
この混合体を使用可能な形態とするため、混合体の凍結乾燥を行う。凍結乾燥は、医薬品や、乾燥食品の製造などで一般的に行われている工程であり、凍結乾燥機内部を混合体に含まれる水分の凝固点以下の温度(0℃以下)に保ち、真空ポンプなどを用いて減圧し、水分を昇華蒸発させる事により実現する。凍結乾燥の条件としては、温度、減圧度、乾燥時間など、特に制限はない。 In order to make this mixture into a usable form, the mixture is freeze-dried. Freeze-drying is a process commonly used in the manufacture of pharmaceuticals and dry foods. Keep the inside of the freeze-dryer at a temperature below the freezing point (0 ° C or below) of the water contained in the mixture, and a vacuum pump This is achieved by reducing the pressure using a method such as sublimation and evaporating water. The lyophilization conditions are not particularly limited, such as temperature, degree of vacuum, and drying time.
本材料を抜歯窩など口腔内に適用した場合、これらの効果が合わさって、感染が無く早期の骨修復が可能となる。 When this material is applied to the oral cavity such as a tooth extraction socket, these effects are combined to enable early bone repair without infection.
本発明の骨欠損充填材によれば、多孔性材料としたことにより、血液の内部への侵入による血餅の形成を促進し、またキチン誘導体の持つ免疫活性能によって、抜歯窩のような感染の危険性が高い部位への応用においても、問題なく使用することができる。また、繊維の集合体の繊維間にリン酸カルシウム顆粒を担持する構成としたことにより、骨修復材作製時に顆粒が沈降して顆粒の分布に偏りが生じてしまうことを防止することができる。したがって、骨細胞の内部への侵入に偏りなく実現することができる。また、繊維の集合体はほぼ完全に連続気孔を備えるので骨細胞の内部への侵入を盛んにすることができる。さらに、リン酸カルシウム顆粒が連続気孔内で露出する状態となるので、骨伝導能が十分に発揮され、骨芽細胞による骨基質形成を助長し、早期の骨組織再生をもたらす。そして、溶出特性が適宜コントロールされたことにより自然治癒よりも極めて優れた骨再生が可能となった。 According to the bone defect filling material of the present invention, by using a porous material, the formation of blood clots by intrusion into the blood is promoted, and the immunoreactive ability of chitin derivatives allows infection such as tooth extraction fossa. It can be used without any problem even in application to a site where there is a high risk. Further, by adopting a configuration in which calcium phosphate granules are supported between the fibers of the fiber assembly, it is possible to prevent the granules from being settled and causing uneven distribution of the granules during the preparation of the bone repair material. Therefore, it can implement | achieve without intrusion into the inside of a bone cell. In addition, since the fiber aggregate is almost completely provided with continuous pores, it is possible to actively invade bone cells. Furthermore, since the calcium phosphate granules are exposed in the continuous pores, the osteoconductivity is sufficiently exhibited, promotes the formation of bone matrix by osteoblasts, and leads to early bone tissue regeneration. And, by appropriately controlling the elution characteristics, bone regeneration much superior to natural healing became possible.
また、本発明の製造方法によれば、キチンまたはその誘導体の繊維を形成する工程と、該繊維を真空中で130℃〜160℃で架橋する工程と、該架橋繊維をリン酸カルシウム顆粒及び該架橋繊維の保水量以下の水と混合して略均一な混合物を形成する工程と、該混合物を凍結乾燥して多孔性材料とする工程とから、前記骨欠損充填材を製造することができる。以下に実施例を示す。 In addition, according to the production method of the present invention, a step of forming a fiber of chitin or a derivative thereof, a step of crosslinking the fiber at 130 ° C. to 160 ° C. in vacuum, the calcium phosphate granules and the crosslinked fiber The bone defect filler can be manufactured from a step of mixing with water having a water retention amount or less to form a substantially uniform mixture and a step of freeze-drying the mixture to form a porous material. Examples are shown below.
以下に実施例を示すが、本発明の範囲は、以下の例に限定されるものではない。 Examples are shown below, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.
CMキチン原料を3g精秤し、ガラス製容器に純水(ミリQ水)72gと共に加え、マグネチックスターラーにて撹拌、溶解して、4wt%のCMキチン水溶液を作製した。CMキチンの溶解を早める目的で、容器をウォーターバスにて30〜50℃に加熱し、3〜5時間の撹拌を行い、目視レベルで均質な溶液を得た。 3 g of CM chitin raw material was precisely weighed, added to a glass container together with 72 g of pure water (Milli Q water), stirred and dissolved with a magnetic stirrer to prepare a 4 wt% CM chitin aqueous solution. In order to accelerate the dissolution of CM chitin, the container was heated to 30 to 50 ° C. in a water bath and stirred for 3 to 5 hours to obtain a homogeneous solution on the visual level.
エタノールを150ml入れたビーカーに溶液を流し込みガラス棒にて素早く攪拌した。この操作により、短繊維状のCMキチン沈殿物が析出してきた。沈殿物を別容器に移し、さらにエタノール100mlを使って数回洗浄した。エタノールをできる限り除去した後、該沈殿物を40℃の乾燥器中に12時間以上置き、エタノール及び残留水分を蒸発させた。その後、真空熱処理装置にて減圧下(約 2kPa以下)、120〜170℃の所定温度にて12時間処理した。 The solution was poured into a beaker containing 150 ml of ethanol and rapidly stirred with a glass rod. By this operation, a short fibrous CM chitin precipitate has been deposited. The precipitate was transferred to another container and further washed several times with 100 ml of ethanol. After removing as much ethanol as possible, the precipitate was placed in a dryer at 40 ° C. for 12 hours or more to evaporate ethanol and residual moisture. Then, it processed for 12 hours at the predetermined temperature of 120-170 degreeC under pressure reduction (about 2 kPa or less) with the vacuum heat processing apparatus.
上述のCMキチンとβ-TCP顆粒(粒径50〜150ミクロン)及び純水を重量比1:5:32の割合で秤量してシャーレにとり、スパーテルにて攪拌混合した。該混合物を以後の実験に適したサイズのポリスチレン製円筒に充填し、円筒の両端をPETフィルムで封鎖した後、速やかに−80℃の冷凍庫に入れた。1時間以上経過して混合物が完全に凍結した後、両端のPETフィルムを除いて凍結乾燥器に移し、凍結状態のまま水分を蒸発させた。
その後、試験体をポリスチレン製円筒から取り出し、γ線滅菌後抜歯窩埋入試験に供した。
The above-mentioned CM chitin, β-TCP granules (particle size: 50 to 150 microns) and pure water were weighed at a weight ratio of 1: 5: 32, taken in a petri dish, and stirred and mixed with a spatula. The mixture was filled into a polystyrene cylinder of a size suitable for the subsequent experiments, and both ends of the cylinder were sealed with a PET film, and then immediately put in a freezer at −80 ° C. After 1 hour or more had elapsed, the mixture was completely frozen, and then the PET film on both ends was removed and the mixture was transferred to a lyophilizer to evaporate the water in the frozen state.
Thereafter, the specimen was taken out from the polystyrene cylinder and subjected to an extraction socket insertion test after γ-ray sterilization.
また、溶解測定用としてβ-TCP顆粒を含まないタイプを同様の手法にて作製した。 In addition, a type not containing β-TCP granules was prepared by the same method for dissolution measurement.
比較対照として、キトサン多孔体と、キチン多孔体を測定した。 As a comparative control, a chitosan porous body and a chitin porous body were measured.
キトサン多孔体は、市販のキトサン粉末(脱アセチル化度95%以上)を用い、キトサンの4%濃度の0.13mol/L蟻酸溶液を調整し、それにβ-TCP顆粒をキトサンに対して重量比5(TCP/キトサン=5/1重量比)となるように加え、氷点付近で撹拌し、ポリスチレン製円筒に充填し、凍結乾燥した。その後、蟻酸を除去するため、120℃にて乾燥した後、γ線滅菌して抜歯窩埋入試験に供した。また、溶出率測定用としてβ-TCP顆粒を含まないタイプを同様の手法にて作製した。 For the chitosan porous material, a commercially available chitosan powder (deacetylation degree of 95% or more) was used, and a 4% concentration 0.13 mol / L formic acid solution of chitosan was prepared. (TCP / chitosan = 5/1 weight ratio), and the mixture was stirred near the freezing point, filled into a polystyrene cylinder, and freeze-dried. Then, in order to remove formic acid, after drying at 120 degreeC, it sterilized with the gamma ray and used for the extraction socket insertion test. In addition, for the dissolution rate measurement, a type not containing β-TCP granules was prepared by the same method.
キチン多孔体の作製方法は、以下の通りである。市販のキチン粉末を用い、塩化カルシウム2水塩飽和メタノール溶液に1wt%濃度で溶解した。その後、溶液を純水に滴下してキチンの微細結晶を析出させた。数回の遠心分離にて溶媒を除き、純水をキチンに対して重量比32(純水/キチン=32/1重量比)、β-TCP顆粒をキチンに対して重量比5(TCP/キチン=5/1)となるように加え、ポリスチレン製円筒に充填し、凍結乾燥した。その後、γ線滅菌して抜歯窩埋入試験に供した。また、溶出率測定用としてβ-TCP顆粒を含まないタイプを同様の手法にて作製した。 The production method of the chitin porous body is as follows. Commercially available chitin powder was used and dissolved in a calcium chloride dihydrate saturated methanol solution at a concentration of 1 wt%. Thereafter, the solution was dropped into pure water to precipitate fine crystals of chitin. The solvent is removed by several centrifugations, and pure water is 32 in weight ratio with respect to chitin (pure water / chitin = 32/1 weight ratio), and β-TCP granule is in weight ratio with respect to chitin 5 (TCP / chitin = 5/1), filled into a polystyrene cylinder and freeze-dried. Then, it sterilized with γ-rays and used for the extraction socket insertion test. In addition, for the dissolution rate measurement, a type not containing β-TCP granules was prepared by the same method.
[溶出実験]
顆粒を含まないタイプのCMキチン(真空熱処理温度170℃、160℃、140℃、130℃)
及びキチンとキトサンの試験体を用いた。試料10mg(1.8cm×1.8cm×1.8cmの大きさ)を精秤し、卵白リゾチームの燐酸緩衝生理食塩水 (10μg/ml)中、37℃の温度条件下撹拌しながら、120時間溶出させた。
[Elution experiment]
CM chitin without granule (vacuum heat treatment temperature 170 ℃, 160 ℃, 140 ℃, 130 ℃)
And chitin and chitosan specimens were used. A 10 mg sample (1.8 cm x 1.8 cm x 1.8 cm in size) was precisely weighed and eluted in an egg white lysozyme phosphate buffered saline (10 µg / ml) with stirring at 37 ° C for 120 hours. .
その後、試験液をろ過し、フィルター上に残った残渣を乾燥し、重量測定した。試験前の重量から残渣の重量を引き、試験前重量で除して溶出率(%)を求めた。 Thereafter, the test solution was filtered, and the residue remaining on the filter was dried and weighed. The weight of the residue was subtracted from the weight before the test and divided by the weight before the test to obtain the dissolution rate (%).
製品から溶出率を測定する場合は製品より1.8cm×1.8cm×1.8cmのブロックを切り取り、重量(W1g)を秤量する。その後、前記の溶出条件で溶出させ、フィルター上に残った乾燥物の重量(W2g)を秤量した。乾燥物を燃焼させ、残渣重量(W3g)を秤量した。 When measuring the dissolution rate from a product, cut a 1.8 cm × 1.8 cm × 1.8 cm block from the product and weigh the weight (W 1 g). Thereafter, elution was carried out under the above elution conditions, and the weight (W 2 g) of the dried product remaining on the filter was weighed. The dried product was burned and the residue weight (W 3 g) was weighed.
下記の式にてCMキチンの溶出率を求めることができる。 The elution rate of CM chitin can be determined by the following formula.
溶出率(%)={(W1−W2)/(W1−W3)}×100
[イヌ抜歯窩への埋入実験]
実験動物はビーグル犬(成犬,体重約11 kg)を用い、実験部位は両側上顎小臼歯部(I1〜I3)とした。全身麻酔下で抜歯後、試験体埋群を実験群とした。また,同一個体で抜歯のみを行う部位を対照群とし,実験期間は4週とした。
Dissolution rate (%) = {(W 1 −W 2 ) / (W 1 −W 3 )} × 100
[Embedded experiment in dog extraction cavity]
The experimental animals were beagle dogs (adult dogs, approximately 11 kg in weight), and the experimental sites were bimaxillary premolars (I1-I3). After tooth extraction under general anesthesia, the test body buried group was taken as the experimental group. The control group was a site where only the extraction of the same individual was performed, and the experimental period was 4 weeks.
実験期間中、数日おきに術部を観察し、感染による化膿、炎症の有無を調べ、感染が見られた場合には、以後の試験から除外した。実験期間終了後,観察部位を回収し、樹脂包埋の後組織切片を作製、トルイジンブルーにて染色し、新生骨量を計測した。骨量は、抜歯のみを行った群を100とした場合の比率として表した。 During the experimental period, the surgical site was observed every few days to check for the presence of suppuration and inflammation due to infection, and if infection was observed, it was excluded from the subsequent tests. At the end of the experimental period, the observed site was collected, and after tissue embedding, a tissue section was prepared and stained with toluidine blue, and the amount of new bone was measured. The bone mass was expressed as a ratio when the group in which only tooth extraction was performed was taken as 100.
また、従来技術との比較として、市販のコラーゲンスポンジとハイドロキシアパタイト顆粒およびβ-TCP顆粒を同様に埋入して評価した。
表1から明らかなように、溶出率30%以上のCMキチンを用いた骨欠損充填材は、自然治癒と比べて骨欠損修復率が高く、また感染も見られなかった。 As is clear from Table 1, the bone defect filling material using CM chitin with an elution rate of 30% or higher had a higher bone defect repair rate than natural healing, and no infection was observed.
溶出率20%のCMキチン及びキトサン、キチン多孔体では、感染は押さえられるものの、生体内での材料の残留骨形成が阻害され、自然治癒よりも劣る結果となった。また、市販のコラーゲンスポンジとアパタイト顆粒による骨形成は自然治癒と同程度であった。アパタイト顆粒では感染高くなる傾向にあった。β-TCP顆粒は、骨修復率に勝るものの、感染が増加する傾向が明確に見られた。
Although CM chitin, chitosan, and chitin porous bodies with an elution rate of 20% were able to suppress infection, the residual bone formation of the material in vivo was inhibited, resulting in inferior results to natural healing. In addition, bone formation with commercially available collagen sponge and apatite granules was similar to natural healing. Apatite granules tended to increase infection. Although β-TCP granules outperformed the bone repair rate, there was a clear tendency for infection to increase.
Claims (4)
該沈殿物を真空中で130℃〜160℃で架橋して架橋繊維を得る工程、および
該架橋繊維と、リン酸カルシウム顆粒と、水とを混合し、凍結乾燥する工程
を包含することによって得られる骨欠損充填材であって、
前記骨欠損充填材を、リゾチームを1ml中に10マイクログラム含有する燐酸緩衝生理食塩水中に、37℃の温度条件下、120時間、浸漬したときに、前記キチンまたはそのキチン誘導体成分の30%〜85%が溶出することを特徴とする骨欠損充填材。 Obtaining a chitin or precipitates of chitin or a derivative thereof obtained by mixing an aqueous solution of a water soluble organic solvent containing a derivative thereof,
Crosslinking the precipitate in vacuum at 130 ° C. to 160 ° C. to obtain a crosslinked fiber; and
A step of mixing the cross-linked fiber, calcium phosphate granules, and water and freeze-drying
A bone defect filler obtained by including
The bone defect filler, lysozyme in phosphate-buffered saline for 10 micrograms contained in 1 ml, temperature of 37 ° C., 120 hours, when immersed, 30% of the chitin or chitin derivatives component - Bone defect filler characterized in that 85% is eluted.
該沈殿物を真空中で130℃〜160℃で架橋して架橋繊維を得る工程と、
該架橋繊維をリン酸カルシウム顆粒及び該架橋繊維の保水量以下の水と混合して混合物を形成する工程と、
該混合物を凍結乾燥する工程とを含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の骨欠損充填材の製造方法。 Obtaining a chitin or precipitate derivative thereof, an aqueous solution containing chitin or its derivatives are mixed with a water-soluble organic solvent,
Obtaining a crosslinked fibers by the precipitate was crosslinked at 130 ° C. to 160 ° C. in vacuo,
Mixing the crosslinked fibers with calcium phosphate granules and water below the water retention capacity of the crosslinked fibers to form a mixture;
Method for producing a bone defect filling material according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a step of lyophilized the mixture.
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