JP5166864B2 - 人工歯根 - Google Patents
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Description
このような問題を解決すべく、治療に必要十分な量の物質を材料内部に均一に拡散分布させることができる構造を有する医用材料を提供することが望まれる。
医用材料の第3の態様であって、いずれかの多孔質三次元構造体の内部に、中空孔、及び/又は、中空孔を持つことが好ましい。
さらに、リン酸カルシウム、セラミックスアパタイトのいずれかを該構造体の少なくとも一部に含むものがよい。
growth factor(PIGF) PIGF, 治療効果因子ベータ1(TGF.beta.1)、酸性繊維芽細胞(aFGF)、塩基性繊維芽細胞(bFGF)、治療効果因子アルファ(TGF.alph.)、上皮細胞増殖因子、オステオネクチン、アンティオポエチン(ANG1)、ANG2、血小板由来増殖因子AB、血小板由来増殖因子BB、骨形成蛋白質(BMP)、肝細胞増殖因子(HGF)、細胞外マトリックス、コラーゲンあるいはそれらのいずれかの複合体もしくは誘導体、等のグループから選ばれた少なくとも一つ以上であることが好ましい。
さらに、前記医用材料では細胞や細胞細切片及び/又は生理活性物質等をゲル状の担体に含有させて、構造体内の中空孔及び/又は中空部に注入してもよい。これにより注入された細胞や生理活性物質等は構造体内にて保持されると共に、徐々に構造体内全体に拡散される。そのため、これらの物質を構造体内に均一に効率良く拡散分布させることができる。
また、特許文献4には、人工歯根膜の材料としてヒドロキシプロリン残基含有タンパク質を含むタンパク質成分を生体吸収膜に付着させて担持させた人工歯根が開示されている。
さらに、特許文献5には、人工歯根の骨内埋入部の少なくとも一面に微小突起を形成し、その微小突起の上から多数孔を空けた生体樹脂膜を被せた人工歯根が開示されている。
また、特許文献4に開示されるように歯根膜を形成させるための材料を担持させた人工歯根、あるいは、特許文献5に開示されるように多数の孔を形成させた生体樹脂膜を、微小突起を形成した骨内埋入部に被せた人工歯根は、人工歯根膜の再生が可能ではあるが、人工歯根と骨組織との間の結合強度が平均60kgと言われる人間の咀嚼力または咀嚼運動に耐えるだけの強度ではないなどの問題点が残る。
一方、直径200μmの無数の直線トンネルを持つハニカム構造膜が、コラーゲン線維を膜面に垂直的に成長させるのみならず、血管と神経をも垂直に成長させることが知られている(非特許文献1)。
また、この人工歯根は基材と金属繊維層が真空焼結法によって結合されているため、強固に結合されており、人工歯根が骨内と一体化する前においても基材がずれたりすることが少ない。さらに必要に応じてロッド自体に凹凸あるいは仕切りを設けて、そこに金属繊維層を真空焼結することによってより強固な結合が得られる。
さらに本発明の人工歯根の歯根膜形成層の外周にハニカム構造を持たない吸収性高分子からなる歯槽骨形成層を設けているため、歯槽骨内の欠損が大きい場合でも、それを急速に補填することができる。
さらに、金属繊維層および/または歯根膜形成層の外周に炭酸アパタイトを含むヒドロキシアパタイト、その他のリン酸カルシウム化合物を設ける場合、さらに、骨形成が促進される。
前記歯根膜形成層が、コラーゲン繊維、コラーゲン繊維と骨形成タンパク質(BMP)および繊維芽細胞増殖因子(FGF)などのサイトカインとの複合体、またはポリ乳酸・ポリカプロラクトン共重合体などの生分解性プラスチックからなるポリマーである場合、歯根膜形成層の生分解が速やかに行われる。また、物理的または化学的穿孔手段によってハニカム構造を設けているため、ハニカム構造を有する歯根膜形成層の製造が容易である。
また、特許文献7には、高分子材料にヒドロキシアパタイト微粒子を分散させた複合体からなる細胞培養用基材が開示されている。このものは、単独モノマー溶液中にヒドロキシアパタイトを含む充填用のフィラーを分散させ、加熱重合させることによって製造されている。そのため、細胞が親水性および生体適合性に富む複合体をターゲットに接着するため、基材および細胞との接着性、接着した細胞の増殖性、伸展製に優れ、長期間の細胞培養が可能であると記載されている。
図1aに示す医用材料10は、空隙率が20〜97である直方体状の多孔質三次元構造体11と、その本体内部に形成される中空孔12、13、14、15とから構成されている。
構造体11は、2つの向かい合う小側面11aと、2つの向かい合う大側面11bと、天面11cと、底面11dとを備えたものである。
このようなゲル状の担体として、ゼラチンやコラーゲンなど前述した生体内で分解される高分子が挙げられる。また、特に、ゼラチンやコラーゲンを架橋により作製したハイドロゲルは、細胞成長因子の水溶液を高分子ハイドロゲル内に固定できる。さらに、生体内でハイドロゲルは時間とともに分解し、その分解速度はハイドロゲルの架橋の程度によってコントロールできるため、好ましい。
図6cに示す医用材料65は、医用材料60または63を硬質棒66にて連結させたものである。この医用材料65では、硬質棒66が脱着自在に備え付けられており、手術などの現場において、その場に応じたサイズの医用材料に調整することができる。また、肋骨や腓骨の手術の場合には、硬質棒66により、容易に医用材料65を固定することが可能である。
図8aの符号80は健康な腸骨部分になる。この健康な腸骨部分から自家骨を移植することによって図8bに示すように欠損部81形成される。ここで硬質棒82を欠損部81に橋かけをするように固定する(図9a参照)。ここでは硬質棒82を二本用いているが、その数は欠損部の大きさによって選択される。
このようにシート状の多孔質三次元構造体83の折り畳んだ間隙には中空部分ができる。そして、少なくとも硬質棒付近には中空孔が形成される。
図11aの符号90は頭骨を示し、符号91はその欠損部を示す。そして、この欠損部91に中空孔を有する医用材料92を一枚挿入したものを図11bに示す。ここで医用材料92は、図1aの医用材料10と実質的に同じものである。しかし、この医用材料92に形成された中空孔の形状は特に限定されるものではない。その欠損部の大きさ等によって任意に決められる。また、治療に必要十分量の細胞成長物質等の成長因子を中空孔に充填して医用材料92を頭骨に挿入することにより、構造体内に均一に成長因子が拡散分布されるため、欠損部の早期再建が望める。
図12aの符号94は歯のエナメル質の部位を示し、95は歯の象牙質の部位を示し、符号96は歯の歯髄を示し、符号97は歯のセメント質の部位を示す。また、符号98は、虫歯の部位を示す。従来、歯髄まで進行している重度の虫歯の治療としては、虫歯の部位を削り、水酸化カルシウム(アルカリ性)を虫歯部分に詰め、虫歯菌を殺し、その死んだ菌で歯髄の漏れを防止している。また、この虫歯部分に詰めた水酸化カルシウムを覆うように、さらにクラウンを設けたりしている。
図13に示す本発明の人工歯根100は、基材101と、その基材の外周に設けられた金属繊維層102と、その金属繊維層の外周に設けられた金属線繊維層103と、その金属線繊維層の外周に設けられた歯根膜形成層104と、その吸収性高分子膜の外周に設けられた歯槽骨形成層105とからなる。
つまり、金属繊維層に誘導される骨芽細胞は、金属繊維層(金属不識布)内において分化誘導され、硬組織層を形成する。ここで硬組織層を形成する骨芽細胞と金属繊維層(金属不織布)とは三次元的に物理的結合をするため、人工歯根と生体とを強固に結合する。
この人工歯根110は、基材101の外周に金属繊維層に用いられる金属不織布を巻きつけ、セラミック製焼結治具筒内に充填し、約500〜1500℃にて約0.5〜5時間、真空度が10−3Pa以上である高真空中で焼結する。このようにして製造された複合体に歯根膜形成層104に使用される膜を巻きつけ、人工歯根110は製造される。
このように歯槽骨膜形成層105を備えていなくても、この人工歯根110を生体内に埋植することにより、歯根膜形成層にはコラーゲン線維が形成され、金属繊維層には硬組織層が形成され、人工歯根と生体とが強固に結合する。
図15のセルハウス(細胞培養基盤)120は、円板型で外形が3〜30mm、厚さが0.3〜3mmであり、線径が100μm以下のチタン金属線を空隙率が50〜95%となるように絡合して作成したチタン三次元構造体を400〜800度、好ましくは550〜600度において紫色になるまで大気加熱し、加熱後、ヒドロキシアパタイトコート生成液中に48時間浸し、ヒドロキシアパタイトを付着させたものである。
ヒドロキシアパタイト生成液の組成
カルシウムイオン(Ca+2):15mM
リン酸イオン(HPO4−2):9mM
塩素イオン(Cl−):710mM
炭酸水素イオン(HCO3−):21mM
ナトリウムイオン(Na+):730mM
上記組成のヒドロキシアパタイト生成液に炭酸ガスをバブリングして37℃にて、pH6.1に調整する。
Claims (7)
- 基材と、その基材の外周に金属線を絡合することによって形成された金属不織布を真空焼結法によって設けた金属繊維層と、その金属繊維層の外周に設けられた多孔性で生体内分解性の吸収性高分子からなるハニカム構造を備えている歯根膜形成層とからなり、
前記歯根膜形成層が膜面に直径100〜400μmの貫通孔を有し、
前記歯根膜形成層の外周にハニカム構造を持たない吸収性高分子不織布からなる歯槽骨形成層が設けられている人工歯根。 - 前記金属不織布が金属線を絡合して真空焼結することによって形成された請求項1記載の人工歯根。
- 前記金属繊維層および/または歯根膜形成層に骨形成タンパク質(BMP)および繊維芽細胞増殖因子(FGF)などのサイトカインが含漬および/または吸着されている請求項1または2記載の人工歯根。
- 前記金属繊維層および/または歯根膜形成層に炭酸アパタイトを含むヒドロキシアパタイト、その他のリン酸カルシウム化合物がコートされている請求項1から3いずれか記載の人工歯根。
- 前記金属繊維層が、径5〜100μmの金属線を空隙率が50〜90%となるように絡合した金属不織布からなり、前記基材と金属繊維層とが真空焼結によって固定されている請求項1から4いずれか記載の人工歯根。
- 前記歯根膜形成層が、コラーゲン繊維、コラーゲン繊維と骨形成タンパク質(BMP)および繊維芽細胞増殖因子(FGF)のサイトカインとの複合体、またはポリ乳酸・ポリカプロラクトン共重合体の生分解性プラスチックからなるポリマーであり、物理的または化学的穿孔手段によってハニカム構造を設けている請求項1から5いずれか記載の人工歯根。
- 前記基材および/または金属線がチタン、チタン合金、金、金合金からなる群から選ばれた材料である請求項1から6いずれか記載の人工歯根。
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