JP5051424B2 - 人工角膜 - Google Patents
人工角膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5051424B2 JP5051424B2 JP2006219932A JP2006219932A JP5051424B2 JP 5051424 B2 JP5051424 B2 JP 5051424B2 JP 2006219932 A JP2006219932 A JP 2006219932A JP 2006219932 A JP2006219932 A JP 2006219932A JP 5051424 B2 JP5051424 B2 JP 5051424B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corneal
- cornea
- collagen
- artificial cornea
- artificial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Description
人工角膜の研究開発の歴史は古く、19世紀にさかのぼる。フランス、ドイツ、日本の眼科医の発案とその研究成果として散見され(非特許文献3〜5)、材料としてはガラスや水晶を用いたものであった。これらの人工角膜は、4−5ヶ月程度の視力回復が報告されているが、感染症などにより失明に至っている。その後、合成高分子であるPMMA(ポリメチルメタクリレート)を素材とした人工角膜が、1944年はじめてWunsche らにより試みられ、その後多数の研究者により透明な合成高分子を用いた人工角膜の研究が進められている。近年、再生医療の進歩に伴い、組織工学技術と人工材料を組み合わせたハイブリッド型の人工角膜の研究も始まっている。
全層置換型の人工角膜では、そのデバイスは生体内と生体外の界面に位置することとなる。つまり、カテーテルなど経皮デバイスで感染の発生が問題となっており効果的な経皮デバイスの開発が望まれているが、人工角膜においてもまったく同様の課題を抱えていることになる。材料と生体組織が接着しない状態では、その間隙からバクテリアやバイラスの侵入が起こり、上記の合併症が発生することになる。また、デバイスと組織の接着が不十分であると、瞬目や外部からの物理的な力が加わることで間隙が生じ感染を誘発したり、眼圧に耐えることが出来ずにデバイスの脱落を生じたりする。人工角膜の開発の歴史は、いかにデバイスを組織に固定するかの研究の歴史であった。固定性を改良するために、Hernand Cardonaraらにより考案された光学部分と支持部分からなるOptics−and−skirt タイプ人工角膜9)の更なる固定性の改良や一体式で周辺部位に細孔構造を有する人工角膜、歯根部を利用した人工角膜など各種開発されて、脱落等の合併症の発生頻度が減少しつつあるが、未だ改良の必要がありこの挑戦は現在も続いている。
全層角膜移植が適用となる症例の中には、初回移植において移植片の機能不全、角膜内へ血管侵入、緑内障などを起こし角膜移植術が失敗に終わるハイリスク症例が存在する。また、免疫抑制剤などの投与が出来ない症例が存在する。これらの症例を適応としたPHEMA(Poly 2−hydroxymethylmethacryrate )製の人工角膜が、オーストラリアのDr. Traian V. Chiliraのグループにより開発され(非特許文献10))、AlphaCorTM の商標名でArgus Biomedical Pty 社より販売されている。この人工角膜は、光学部分と支持部分が同一の素材からできた一体型である。一体式であるメリットは、ツーピースタイプのものでは光学部位と固定部位をネジ込み式で固定するが、一体式であるためこの操作が不要であり、接着剤などの使用が不要な点、凹凸が構造上少ないために組織に対するメカニカルストレスが少ない点などが挙げられる。材質的にも含水性素材であるPoly 2−hydroxymethylmethacryrateを使用しているため、柔軟性があり、物理的強度と柔らかさを備えることで周囲組織との機械的なコンプライアンスも近い設計となっている。IPN(相互貫入高分子網目構造)の手法を取り入れて、光学部分とポーラス部分の連続構造を形成し信頼性を向上させている。また、ポア構造部分も細胞や組織の侵入しやすいサイズに制御されている。この人工角膜には、埋入手術の手技も特別に考案されており、特許として登録されている(特許文献1)。手術を2度行わなければならない点、デバイスの表面を角膜上皮が覆うことはなく、表面の涙液の濡れ性、上皮のダウングロースの問題は完全に解決されたわけではない。また、より広範な症例へ適応可能な設計とすること(現在は、スティーブン・ジョンソン症候群、眼類天疱瘡、眼球結膜異常、重症ドライアイなどは禁忌)、角膜融解防止のためのホルモン点眼薬(Medroxyprogesterone)の点眼等からの離脱、術後の温存期間の短縮などの改善の必要が挙げられる。
上述の人工角膜に共通して存在する問題は、光学部分には高分子材料がむき出しの状態となるため(角膜上皮細胞がその表面に生着出来ないため)、蛋白質の吸着、変性が起こり不透明化したり、角膜上皮のように涙液膜を保持する能力がなく光学的平滑面を維持することが出来なかったりする。
上述したこれまでの人工角膜には備わっていない、人工角膜の光学面に類液膜の保持する機能と細菌の侵入のバリア機能を付与するため、角膜上皮層を形成させる研究を行っている。
また、デバイスの固定性を改善するためにデバイスの辺縁部分に用いる組織と強固に接着することが可能な新規材料の開発を行っている。光学部分に用いる透明な合成高分子の素材としてはポリビニルアルコール(PVA)を選択した。PVAの溶液を不凍溶媒に溶解し低温に保持し物理架橋ゲルを形成すると強靭で透明性に優れた含水率約80%のハイドロゲルを作成することが可能である。この透明性と物理強度に優れたPVAハイドロゲル表面上に上皮形成を促し、涙液膜を保持し長期的な光学的平滑面を維持できる材料とするために、Type I Collagen をゲル表面に共有結合を介して固定化した材料を開発した(特許文献1)。この材料表面上には、良好な角膜上皮の接着と多層上皮化がin−vitro の系で確認された。また、材料とホスト角膜との接着の増強を目指して生体適合性に優れ、軟組織との接着性を有するハイドロキシアパタイトと上記コラーゲン固定化PVAハイドロゲルとの複合体を形成する形成する技術を開発した(非特許文献11)。この角膜実質代替材料は、家兎角膜を用いた短期間の埋入試験で良好な適合性が示されたが、長期安定性に関しては未だに解決すべき点が山積しているのが現状である。特に、材料表面上に形成した上皮層が長期安定的は維持されず詳細な検討が必要である。これらの問題を解決するために、羊膜と上記コラーゲン固定化PVAの複合化などを試み更なる上皮層の安定性向上を目指しているが未だ長期性長期成績に問題があるのが現状である。
生体接着性蛋白質、糖蛋白質、糖、ペプチド、核酸などでもよい。
図1に示したPVAファイバー不織布を高温脱気乾燥ののち、窒素雰囲気化で表面修飾反応を行った。(図2)PVAの表面OHを化学等量に比して大過剰のヘキサメチレンジイソシアナート(HMDI)を加え室温にて1時間PVA表面に反応活性基を導入し、未反応を除去した後に0.5mg/mlの酸可溶化コラーゲン溶液中に1時間浸漬することでコラーゲンをPVAファイバー表面に導入した。コラーゲンの固定化量は、ファイバーの表面積換算値で約0.5μg/平方センチであった。
コラーゲン固定化PVAファイバーシートに家兎角膜より分離した実質細胞を播種し、接着試験を行った結果を図3に示す。コラーゲンの固定化処理を行わないPVAファイバーシート上では、細胞の接着伸展増殖が著しく悪いのに対して、コラーゲン修飾PVAファイバーシート上では、良好な角膜実質細胞の接着、伸展、増殖が確認された。
図4に示したように細胞―複合化積層体を形成させた後、1ヶ月間細胞培養装置内で培養を継続し、その後、サンプルを取り出し、SEM、組織染色などを用いて内部細胞の生存状態の検証を行った。(図6から図15 参照)
この結果、最外表層に比べて内部では細胞数が少ないものの、1ヶ月の後も、角膜実質細胞の存在と生存が確認された。このことは、ファイバーシート構造を積層することで層間に角膜実質細胞を維持した角膜実質類似構造体の形成が可能であることが判明した。
その結果を表1に示した。
当該比較検討の結果、従来のコラーゲン固定化PVAゲルシートでは、低分子物質の透過性は確保されるものの、分子量の大きな蛋白質等の投下は阻害されてしまうのに対して、ファイバーから構成されるシート状コラーゲン固定化PVAでは、分子量の大きな蛋白質も十分に透過することが確認された。細胞の接着増殖性を比較したところ、ナノファイバー形状を有するコラーゲン固定化PVAナノファイバーシートの方が顕著な細胞の伸展が認められた。細胞の増殖性では、従来のコラーゲン固定化PVAゲル材料と本コラーゲン固定化PVAファイバーシートの間に差はなく、いずれも良好な細胞増殖性を示した。
ファイバーとゲルの比較
ファイバー径と細胞の伸展状態
Claims (1)
- 透明な人工材料と生体分子からなる人工角膜であって、その表面近傍に生体分子を導入した透明材料のナノファイバーをシート状に集合させてなり、
前記ナノファイバーはPVAよりなることを特徴とする人工角膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006219932A JP5051424B2 (ja) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | 人工角膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006219932A JP5051424B2 (ja) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | 人工角膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008043419A JP2008043419A (ja) | 2008-02-28 |
JP5051424B2 true JP5051424B2 (ja) | 2012-10-17 |
Family
ID=39177756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006219932A Expired - Fee Related JP5051424B2 (ja) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | 人工角膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5051424B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190113476A (ko) * | 2018-03-28 | 2019-10-08 | 주식회사 레몬 | 인공 각막 및 상기 인공 각막의 제조 방법 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108309509A (zh) * | 2010-09-30 | 2018-07-24 | 伊齐耶·舒埃 | 人工角膜 |
CA2792081C (en) * | 2011-10-11 | 2020-10-27 | Bond University Ltd | Layered compositions comprising 3d nanofibre webbing for tissue repair |
CN109125808A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-04 | 陕西慧康生物科技有限责任公司 | 一种可生物降解的胶原基角膜替代物及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU4112901A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-24 | Ueda Textile Science Foundation | Molding made of polyvinyl alcohol and process for producing the same |
JP2008029226A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Toray Ind Inc | 温度応答性基材および細胞 |
-
2006
- 2006-08-11 JP JP2006219932A patent/JP5051424B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190113476A (ko) * | 2018-03-28 | 2019-10-08 | 주식회사 레몬 | 인공 각막 및 상기 인공 각막의 제조 방법 |
KR102103637B1 (ko) * | 2018-03-28 | 2020-04-22 | 주식회사 레몬 | 인공 각막 및 상기 인공 각막의 제조 방법 |
US11045308B2 (en) | 2018-03-28 | 2021-06-29 | LEMON Co., Ltd | Artificial cornea and method for manufacturing the artificial cornea |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008043419A (ja) | 2008-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mobaraki et al. | Corneal repair and regeneration: current concepts and future directions | |
EP2755598B1 (en) | Fabrication of gelatin hydrogel sheet for the transplantation of corneal endothelium | |
Chirila | An overview of the development of artificial corneas with porous skirts and the use of PHEMA for such an application | |
Myung et al. | Development of hydrogel‐based keratoprostheses: A materials perspective | |
RU2692214C1 (ru) | Кератопротез и его применение | |
US8109997B2 (en) | Hydrophobic pseudo-endothelial implants for treating corneal edema | |
US20100028407A1 (en) | Layered bio-adhesive compositions and uses thereof | |
AU2016204936A1 (en) | Biocompatible substrate for facilitating interconnections between stem cells and target tissues and methods for implanting same | |
US10052411B2 (en) | Methods of treating corneal related diseases by corneal endothelial preparation which enables cells to grow in vivo | |
CN101522133B (zh) | 可植入的光学系统,其开发和应用的方法 | |
JPH0553138B2 (ja) | ||
JP5051424B2 (ja) | 人工角膜 | |
CN100479867C (zh) | 一种胶联羊膜的制备方法 | |
CN112494729B (zh) | 含药组织移植物及其制备方法、应用 | |
FR2608041A1 (fr) | Kerato-prothese destinee a etre implantee dans la cornee et son procede de fabrication | |
RU2491962C1 (ru) | Трансплантат для склеропластики (варианты) | |
CN110025402B (zh) | 含生物材料的人工角膜 | |
TWI314449B (en) | Biopolymer-bioengineered cell sheet construct for tissue reconstruction and method for making an implant for reconstructing corneal endothelium in a patient | |
CN112263570A (zh) | 一种浸润式药物复合羊膜及其制备方法与使用方法 | |
CN115006593B (zh) | 机械增强型组织工程角膜内皮的体外构建方法 | |
US20230355844A1 (en) | Electrospun Reinforced Suturable Artificial Cornea and Uses Thereof | |
Li et al. | Biomaterials: impact on keratoprosthesis implantation | |
Aruchamy | Tissue Engineering for Corneal Regeneration | |
Chen et al. | Clinical application of tissue-engineered keratoprosthesis | |
Yamato | Nanotechnology-based cell sheet engineering for regenerative medicine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090730 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120508 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120615 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120710 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120711 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5051424 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |