JP5374496B2

JP5374496B2 - 医療用組成物

Info

Publication number: JP5374496B2
Application number: JP2010505385A
Authority: JP
Inventors: 章二大屋; 中村　　健太郎
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: WO2009122710A1; JPWO2009122710A1; US20110028396A1; US8603982B2

Description

本発明は、合成高分子基材に、生体高分子を主成分とする組成物を貼り付けた医療用組成物に関する。

近年、国内外で精力的に研究が行われている再生医療分野において、コラーゲンやゼラチンに代表される生体高分子が用いられている。例えば、ゼラチンスポンジ（特許文献１）に細胞増殖因子を含ませたゼラチン組成物を足や胸部の虚血疾患部位に埋め込むこと、および欠損した皮膚表面に貼り付けることで患部が著しく改善することが示されている。

生体高分子スポンジは強度不足やバクテリアの繁殖の促進といった問題があり、投与する疾患によっては、組成物の補強や被覆が必要な場合がある。例えば、皮膚潰瘍の治療ではグロースファクターを含有したスポンジを皮膚表面に貼り付けるため、外部にゼラチンがさらされている。一般に、生体高分子の補強や被覆には、合成高分子支持体が用いられることが多い。

一般に合成高分子は、生体高分子とのなじみが悪く、単独では接着できない。従って、合成高分子と生体高分子の接着ため、接着剤を用いること、および物理的に縫合糸で縫い付けることが行われている。

通常、接着剤は生体適合性の低いものが多く、該接着剤が生体組織と接することで炎症やアレルギー反応を引き起こす恐れがある。また、物理的な縫合では、縫合した部分に力学的なひずみが集中し、該部位で組成物が破壊される恐れがある。従って、医療現場において、毒性のある接着剤を用いることなく、生体高分子による医療用組成物と合成高分子基材を接着する技術が求められている。

特開２００５−２１３４４９号公報

生体高分子からなる組成物を医療用途で用いる際、主に合成高分子からなる生体高分子組成物の支持体との接着が困難であり、通常有害な接着剤が用いられる。本発明では、有害な接着剤を用いることなく、合成高分子基材に生体高分子組成物を接着させることを解決すべき課題とした。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、合成高分子基材、及び生体高分子組成物の両者を溶解させることができる溶媒（例えば、有機フッ素化合物）を用いることによって両者の表面を溶解及び接触させた後に、該溶媒を除去することによって、合成高分子基材の表面に生体高分子組成物を接着できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、合成高分子基材と、生体高分子を主成分とする組成物とが、両方の表面を溶解させることによって直接接着していることを特徴とする医療用組成物が提供される。

好ましくは、合成高分子基材と、生体高分子を主成分とする組成物との界面の組成比は連続的である。
好ましくは、生体高分子は、タンパク質、多糖、又はそれらの誘導体である。
好ましくは、タンパク質は、コラーゲン、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、フィブロイン、フィブリン、ラミニン、フィブロネクチン、及びビトロネクチンからなる群より選ばれる少なくとも一種である。
好ましくは、タンパク質は、コラーゲン、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、及びフィブリンからなる群より選ばれる少なくとも一種である。

好ましくは、タンパク質はゼラチンである。
好ましくは、多糖は、グリコサミノグリカン、キトサン、又はキチンである。
好ましくは、生体高分子は、熱、光、または架橋剤により架橋されている。
好ましくは、合成高分子は、ポリエチレンテレフタレート、セグメント化ポリウレタン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（ε―カプロラクトン）、ポリビニルピロリドン、又はこれらの共重合体である。

本発明によればさらに、合成高分子基材に、該合成高分子基材と生体高分子を主成分とする組成物の両方を溶解する溶媒を塗布し、該溶媒が除去される前に該生体高分子を主成分とする組成物を、前記溶媒を塗布した部位に設置し、次いで溶媒を除去する工程を含む、上記した本発明の医療用組成物の製造方法が提供される。

好ましくは、溶媒は有機フッ素化合物である。
好ましくは、有機フッ素化合物は、炭素数２から８の化合物である。
好ましくは、有機フッ素化合物は、炭素数２から３の化合物である。
好ましくは、有機フッ素化合物は、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、又はヘキサフルオロアセトンである。

本発明によればさらに、上記した本発明の方法により製造される医療用組成物が提供される。

本発明を用いることにより、生体に対して有害な接着剤を用いることなく生体高分子組成物を合成高分子基材に接着させることができる。すなわち、本発明によれば、生体適合性の高い基材のみからなる医療用組成物を提供することができる。

本発明で用いる生体高分子は、生体由来の高分子であれば特に限定されないが、好ましくはタンパク質、多糖（例えば、グリコサミノグリカン、プロテオグリカン）、およびそれらの誘導体である。生体高分子は、より好ましくはコラーゲン、ゼラチン、アルブミン、ラミニン、カゼイン、フィブロイン、フィブリン、キチン、キトサン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ウロキナーゼ、トロンボモジュリン、アンチトロンビンIII、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸エステル、ヘパリン、コンドロイチン硫酸であり、さらに好ましくは、コラーゲン、ゼラチン、アルブミン、ラミニン、カゼイン、フィブロイン、フィブリン、フィブロネクチン、及びビトロネクチンであり、特に好ましくは、コラーゲン、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、フィブロイン、キトサンであり、最も好ましくはコラーゲンまたはゼラチンである。タンパク質の由来は特に限定されず、ヒト、牛、豚、魚、又は遺伝子組み換え体のいずれを用いてもよい。例えば、遺伝子組み換え体のゼラチンとしては、EP1014176Ａ２、ＵＳ6992172に記載のものを用いることができるがこれらに限定されるものではない。また、生体高分子は部分的に加水分解されていてもよい。

該生体高分子の形態は特に規定しないが、未架橋体、物理的、化学的架橋体、化学修飾体およびそれらの混合体のいずれでも構わない。生体高分子が化学修飾されている場合、化学修飾の具体例としては、生体高分子と別の化合物間にエステル結合、アミド結合、エーテル結合を含むものを挙げることができる。

また、生体高分子により作製した構造物内には、生体高分子が単独で存在する必要はなく、構造物中に該生体高分子が一部含まれていればよい。

生体高分子の形態はスポンジ状組成物が好ましい。本発明でいう「スポンジ状組成物」とは、上記生体高分子、好ましくは架橋ゼラチンからなるものであって、多数の微細小孔を有するものである。多数の微細小孔を有する構造であることにより、スポンジ状組成物を再生医療用基材として用いる場合に、細胞を播種したときには細胞が微細小孔内に浸入して接着し、三次元的に伸展することが可能となり、また、細胞を播種することなく移植した場合にも、周辺の細胞が容易に侵入することができる。更に、接着した細胞へ充分な栄養を供給することが可能となり、細胞を正常に増殖、分化させることができる。

ゼラチンスポンジの微細小孔の平均孔径としては、再生医療用基材として再生しようとする組織又は器官により最適な値を選択することができるが、好ましい下限は１０μｍ、好ましい上限は５００μｍである。１０μｍ未満であると、ゼラチンスポンジの内部に細胞が侵入できず細胞接着性が極端に劣ったり、接着した細胞が三次元的に伸展できなかったりすることがあり、５００μｍを超えると、細胞の密度が低くなり組織又は器官を再生できないことがある。

生体高分子からなるスポンジ状組成物の製造方法は特に限定されず、ゼラチン水溶液を冷却してゲル化、凍結させたのち、凍結乾燥を行うことにより製造することも出来るし、例えば特開2005-213449又は特開2007-9185号に記載の方法に準じて作製することができる。

生体高分子からなるスポンジ状組成物は架橋構造を有することが好ましい。上記架橋ゼラチンは、上記ゼラチンを架橋することにより得ることができる。架橋の方法としては特に限定されず、例えば、真空熱脱水法、乾熱法、γ線照射法、紫外線照射法、電子線照射法、Ｘ線照射法、架橋剤を用いる方法等が挙げられる。なかでも、ゼラチンスポンジの全体が均一の架橋度となるように架橋できることから架橋剤を用いる方法が好適である。

上記架橋剤としては特に限定されず、例えば、グルタルアルデヒド、ホルマリン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ヘキサメチレンジイソシアネート、1-エチル-3-（3-ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（EDCまたはWSC）、ジシクロヘキシルカルボジイミド（DCC）、等が挙げられるが、好ましくはグルタルアルデヒドである。

本発明で用いる合成高分子としては、本発明を実施可能である限り特に限定されないが、好ましくは有機フッ素化合物に溶解する高分子である。合成高分子は、より好ましくはウレタン結合、エステル結合、エーテル結合、およびカーボネート結合を有する高分子、またはビニル重合体、およびそれらの共重合体である。合成高分子は、より好ましくは、ポリオルソエステル類、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、およびそれらの共重合体、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリウレタン、セグメント化ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート（PET）である。合成高分子は、さらに好ましくは、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリウレタン、セグメント化ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、PETである。合成高分子は、構造物の一成分として含まれていればよく、他の材料との混合であってもよい。合成高分子の構造物中の重量割合は、本発明を実施可能である限りは特に限定されないが、実質的には１０％以上である。好ましくは３０％以上である。より好ましくは５０％以上である。最も好ましくは８０％以上である。

合成高分子の分子量は特に限定されないが、一般的には1KDa以上10MDa以下であり、好ましくは5 KDa以上500 KDa以下であり、最も好ましくは10 KDa以上100 KDa以下である。さらに、合成高分子には、架橋および／又は化学修飾が施されていても構わない。

合成高分子の形態は、本発明を実施可能である限り特に限定されないが、例えばゲル、スポンジ、フィルム、不織布、ファイバー（チューブ）、粒子などが挙げられる。形状はいずれの形状でも適用可能であるが、例えば角錐、円錐、角柱、円柱、球、紡錘状の構造物および任意の型により作成した構造物が挙げられる。好ましくは、角柱、円柱、紡錘状の構造物および任意の型により作成した構造物である。より好ましくは、角錐、円錐、角柱、円柱である。最も好ましくは角柱、円柱である。例えば、人工血管の内腔面をアルブミンでコートする際には、チューブ状のＰＥＴ内面にアルブミンを含有するHFIP溶液を加え、チューブを回転しながらコート、乾燥することができる。

合成高分子からなる構造物の大きさは特に限定されないが、ゲル、スポンジ、不織布であれば好ましくは500 cm四方以下であり、好ましくは100 cm以下であり、特に好ましくは50 cm以下であり、最も好ましくは10 cm以下である。ファイバー（チューブ）であれば、ファイバーまたはチューブの直径（または一辺）は1 nm以上10 cm以下であり、好ましくは1 nm以上1 cm以下であり、より好ましくは1 nm以上100 μmであり、特に好ましくは1 nm以上1μm以下であり、最も好ましくは1 nm以上10 nm以下である。また、長さも特に限定されるものではないが、好ましくは10 μm以上100 m以下であり、より好ましくは100 μm以上10 m以下であり、さらに好ましくは1 mm以上1 m以下であり、最も好ましくは1 cm以上30 cm以下である。粒子であれば、好ましくは直径1 nmから1 mm、より好ましくは直径10 nmから200 μm、さらに好ましくは直径50 nmから100 μm、特に好ましくは直径100 nmから10μmである。

合成高分子からなる構造物の厚さについては特に限定されないが、好ましくは1 nm以上であり、より好ましくは、10 nm以上であり、より好ましくは100 nm以上であり、より好ましくは1 μm以上であり、さらに好ましくは10 μm以上であり、最も好ましくは100 μm以上である。

本発明の医療用組成物の製造方法は、接着剤を用いないことを特徴とする。具体的には、本発明の医療用組成物の製造方法は、合成高分子基材に、該合成高分子基材と生体高分子を主成分とする組成物の両方を溶解する溶媒を塗布し、該溶媒が除去される前に該生体高分子を主成分とする組成物を、前記溶媒を塗布した部位に設置し、次いで溶媒を除去する工程を含む。

合成高分子基材と生体高分子を主成分とする組成物の両方を溶解する溶媒としては、好ましくは有機フッ素化合物である。本発明で用いる有機フッ素化合物の種類は、生体高分子及び合成高分子の両方を溶解する限り、特に限定されないが、好ましくは炭素数１から８（より好ましくは炭素数２から８）の有機フッ素化合物であり、さらに好ましくは炭素数１から６（より好ましくは炭素数２から６）の有機フッ素化合物であり、特に好ましくは炭素数１から３（より好ましくは炭素数２から３）の有機フッ素化合物である。また、好ましくは、有機フッ素化合物はアルコール、ケトン、またはカルボン酸である。有機フッ素化合物の具体例としては、１，１，１−ヘキサフルオロ−２−プロパノール（以下、HFIPとも言う）、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロアセトン、トリフルオロ酢酸、またはペンタフルオロプロピオン酸を挙げることができ、最も好ましくはヘキサフルオロ−２−プロパノールまたはトリフルオロエタノールである。該有機フッ素化合物は単独で用いてもよいし、または該有機フッ素化合物と相溶性の溶媒と混合して用いてもよい。相溶性の溶媒として好ましくは、水である。

本発明においては、具体的には、合成高分子基材と生体高分子を主成分とする組成物の両方を溶解する溶媒を該合成高分子基材に塗布し、該溶媒が除去される前に該生体高分子を主成分とする組成物を、前記溶媒を塗布した部位に設置し、次いで溶媒を除去する工程を採用することによって、該合成高分子の一部が有機フッ素化合物に溶解している。これにより、接着部においては合成高分子に対する生体高分子の割合が、該組成物の表面からの深さとともに連続的に減少するようになる。即ち、本発明の方法によれば、合成高分子基材と生体高分子を主成分とする組成物が接着している組成物において、合成高分子の表面を生体高分子でコーティングした組成物であって、接着面においては該組成物の表面からの深さとともに連続的に減少している組成物を製造することができ、このような構造を有する組成物も本発明の範囲内である。

本発明の生体高分子を主成分とする組成物には薬剤が含ませることができる。薬剤は特に限定されず、ビタミン、抗癌剤、免疫抑制剤、抗炎症剤、抗酸化剤、抗菌剤、抗血栓剤、サイトカイン、核酸、化粧品成分、サプリメント成分等であり、好ましくはサイトカイン、核酸、抗癌剤、抗菌剤である。これは公知の成分をいずれも含むことができるが、例えば静電結合により本発明の生体高分子を主成分とする組成物（例えば、ゼラチンスポンジ）に結合できる生理活性物質としては、生理的条件下において正又は負に帯電しているものであれば特に限定されず、例えば、線維芽細胞増殖因子（ｂＦＧＦ）、骨形成因子（ＢＭＰ）、表皮細胞成長因子（ＥＧＦ）；ＩＬ−１α、ＩＬ−１β、ＩＬ−６、ＩＬ−８、ＴＧＦ−α、ＴＧＦ−β１、ＴＧＦ−β２等のサイトカイン；ＶＥＧＦ、ＩＧＦ、ＨＧＦ、ＭＭＰＩ、ＰＤＧＦ（血小板由来増殖因子）等が挙げられる。

以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。

実施例１：タンパクスポンジの作製
ブタ皮膚酸処理ゼラチン（100 mg、PSKゼラチン、ニッピ社製）およびグルタルアルデヒド（GA）を含むPBS溶液（0.9 ｍL,GA濃度：0.1 ％）をPETシート上に設置したシリコーンの型（3cm x 3 cm）に流し込んだ。該溶液を室温にて17時間静置した後、37℃で大過剰のグリシン水溶液（50ｍM）に浸漬して１時間静置し、続いて３７℃の水に１時間静置した。得られたゼラチンゲルを凍結乾燥することにより、ゼラチンスポンジを得た。

上記手法を用い、ゼラチンの代わりにウシ血清アルブミン、カゼインを用いることで、同様のスポンジを作製できた。

実施例２：タンパクフィルムの作製
ブタ皮膚酸処理ゼラチン(100 mg)およびグルタルアルデヒドを含む１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール（HFIP）溶液（0.9 ｍL、GA濃度：0.1％）をポリプロピレンシート上に設置したシリコーン製の型（3 cm x 3 cm）に流し込んだ（厚さ： 1 mm）。室温にて１７時間静置した後、３７℃で大過剰のグリシン水溶液（50ｍM）に浸漬し、1時間静置した。続いて、該フィルムを３７℃の水に浸漬し、1時間静置した。該フィルムを自然乾燥することで、ゼラチンフィルムを得た。

上記手法を用い、ゼラチンの代わりにウシ血清アルブミン、カゼインを用いることで、同様のフィルムを作製できた。

実施例３：タンパクスポンジの合成基材への貼り付け
PETフィルム上（面積：1 cm x 1 cm、量：20μL）にHFIPおよびトリフルオロエタノール（TFE）を滴下した。該表面に実施例１または２により作製したゼラチンスポンジまたはフィルムを設置し5分間静置した。続いて加湿乾燥器（温度：50℃、湿度：100％）に設置し、1晩静置した後、1日間自然乾燥した。

一方、種々の溶媒（ジメチルスルホキシド（DMSO）、テトラヒドロフラン、アセトン、エタノール、水）をPETフィルム上（面積：1 cm x 1 cm、量：20μL）に滴下した。該表面に実施例１または２により作製したゼラチンスポンジまたはフィルムを設置し、5分間静置した。続いて加湿乾燥器（温度：50℃、湿度：100％）に設置し、1晩静置した後、1日間自然乾燥した。

HFIPおよびTFEを用いたゼラチンはスポンジ、フィルム両方ともPET表面に強固に接着した。一方、テトラヒドロフラン、アセトン、エタノール、および水を用いた場合、ゼラチンは形態に関わらず接着しておらず、直ぐに剥がれ落ちた。DMSOを用いた場合、ゼラチンはPETに接着しておらず、さらに、沸点が高いため溶媒が除去できなかった。
従って、PET表面にゼラチンからなる組成物を接着させるため、HFIPおよびTFEを用い、溶媒を除去することで、接着剤を用いることなくゼラチン組成物を接着させることができたと言える。
ゼラチンの代わりにアルブミン、カゼインを用いても同様の結果を得た。

Claims

合成高分子基材に、該合成高分子基材と生体高分子を主成分とする組成物の両方を溶解する溶媒を塗布し、該溶媒が除去される前に該生体高分子を主成分とする組成物を、前記溶媒を塗布した部位に設置し、次いで溶媒を除去する工程を含む、合成高分子基材と、生体高分子を主成分とする組成物とが、両方の表面を溶解させることによって直接接着していることを特徴とする医療用組成物の製造方法であって、該合成高分子が、ポリエチレンテレフタレート、セグメント化ポリウレタン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ（ε―カプロラクトン）、ポリビニルピロリドン、又はこれらの共重合体であり、該溶媒が有機フッ素化合物である、上記の製造方法。
該合成高分子が、フィルム状である、請求項１に記載の方法。
該生体高分子が、フィルム状またはスポンジ状である、請求項１又は２に記載の方法。
該生体高分子が、タンパク質、多糖、又はそれらの誘導体である、請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
該タンパク質が、コラーゲン、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、フィブロイン、フィブリン、ラミニン、フィブロネクチン、及びビトロネクチンからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項４に記載の方法。
該タンパク質が、コラーゲン、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、及びフィブリンからなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項４に記載の方法。
該タンパク質がゼラチンである、請求項４に記載の方法。
該多糖が、グリコサミノグリカン、キトサン、又はキチンである、請求項４に記載の方法。
該生体高分子が、熱、光、または架橋剤により架橋されている、請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
該有機フッ素化合物が、炭素数２から８の化合物である、請求項１から９の何れか１項に記載の方法。
該有機フッ素化合物が、炭素数２から３の化合物である、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法。
該有機フッ素化合物が、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、又はヘキサフルオロアセトンである、請求項１から１１の何れか１項に記載の方法。
該合成高分子が、ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリウレタン、セグメント化ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、又はそれらの共重合体である、請求項１から１２の何れか１項に記載の方法。