JP5669248B2 - 多孔質足場材 - Google Patents

Description

本発明は、欠損した生体部分に適合する形状に、当該箇所の細胞を培養する多孔質足場材に関する。

事故や病気などの原因で損傷を受けたり、失われたりした軟骨や皮膚、骨や軟骨、靭帯、皮膚、血管、膵臓、肝臓等の生体組織・臓器を修復、治療するために、人工臓器や臓器移植による治療が従来行われてきた。しかしながら、人工臓器の場合では、機能が不十分、人工物による磨耗・緩み・破損などの問題点がある。また、組織移植の場合では、ドナーの不足という問題に加え、ドナーが他人の場合、免疫応答に基づく拒絶反応という問題もある。このような種々の問題点の存在により、現在では、再生医工学的な手法による治療法が理想的であると考えられ、患者自身の細胞を多孔質基盤材料中で培養し、移植する組織を新たに再生する研究が盛んに行われている。

生体外で生体の細胞を増殖させ、生体細胞や組織の足場とする基盤材料に播種し、生体外で培養し、生体組織が形成した後、生体内に移植する。或いは、生体細胞を基盤材料に播種し、生体内に埋め込み、生体内で生体組織の再生を誘導する。そのため、生体組織の形成を誘導、促進し、生体組織の形態を維持する基盤材料は非常に重要な役割を果たしている。
この基盤材料には、生体に影響を及ぼさない性質としての生体適合性や、新しい生体組織が形成すると共に分解・吸収される生体吸収性や、適度な機械強度などが要求されている。
従来、この基盤材料として、ポリ乳酸（ＰＬＡ）や、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）や、乳酸とグリコール酸との共重合体（ＰＬＧＡ）、やコラーゲンなどの生体吸収性高分子の多孔質材料がよく用いられている。ＰＬＡやＰＧＡ、ＰＬＧＡなどの生体吸収性合成高分子には、加水分解により吸収されやすい、場合によっては分解物が体内の代謝経路を通して吸収される、構造制御により吸収速度を制御し得る、強度が高く加工性に優れているため任意の形に加工しやすいなど、数々の利点があるが、多孔質材料の気孔率は低かった。一方、コラーゲンなどの生体吸収性天然高分子では、高い気孔率の多孔質材料を作製しやすいが、加工性と強度に劣るため、的確な形態を付与することが難しい。

本発明は、従来技術のこのような問題点を解決し、再生部分に適した形状としながら、細胞培養に充分な気孔率を有する多孔質足場材を提供することを課題とするものである。

発明１は、多孔質体からなる中空外郭の内部に当該外郭よりも気孔率が大きい多孔質体が充填されてなる多孔質足場材の製造方法であって、生体吸収性合成高分子に多孔質形成材が混練されたペースト状材を中空の所望形状に形成し、次に、前記多孔質形成材を除去して、多孔質の中空外郭を形成する工程と、この外郭に、多孔質材料を分散させた水溶液を充填し、これを凍結乾燥・固化して多孔質化する工程と、を有し、前記生体吸収性合成高分子がポリ−ε−カプロラクトン、乳酸とグリコール酸の共重合体又はポリＬ−乳酸のいずれかであり、前記多孔質形成材が塩化ナトリウムであり、前記多孔質材料がコラーゲンであり、前記生体吸収性合成高分子／前記多孔質形成材の重量比を１／９とし、前記多孔質材料／前記水溶液の重量比を０．３／１００とすることを特徴とする。
発明２は、多孔質足場材であって、発明１に記載の多孔質足場材の製造方法によって製造され、欠損した生体部分に適合する形状に、当該箇所の細胞を培養する多孔質足場材であって、多孔質体からなる中空外郭の内部に当該外郭よりも気孔率が大きい多孔質体が充填されてなることを特徴とする。

発明１では、足場材を製造するのに、多孔質形成材の混練割合などにより、外郭の強度を調整することが出来るので、使用する対象に適合した強度と形状とにすることが容易に行えるようになった。
発明２により、内部に充分な細胞密度を有する大きな気孔率の空間を持ちながら、培養或いは生体埋設時の圧力に耐えうる保形性を外郭に有さしめることが出来るようになった。

具体的には、加工性の良好な生体吸収性合成高分子を用いて、中央部に大きな空洞を有する、力学強度と気孔率が共に高い多孔質材料、および生体吸収性合成高分子の多孔質材料の空洞に生体吸収性天然高分子の多孔質構造体を形成した高い強度と気孔率を有する複合多孔質材料及びその製造方法に関するものである。
本発明の多孔質材料は、生体吸収性合成高分子が中空多孔質構造を有する多孔質材料、或いは中空に生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、および細胞分化制御因子、或いはこれらの誘導体からなる群から選ばれる１種または２種以上で構成多孔質体を導入した複合多孔質材料である。中空体は生体吸収性合成高分子により構成され、一定の力学強度を持ち、中空体の形状を保持する。中空体の中にピラー（柱）を設けることも可能である。力学強度が高くて、気孔率が高い多孔質材料を形成する。さらに、その中空の部分に生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、および細胞分化制御因子、或いはこれらの誘導体からなる群から選ばれる１種または２種以上で構成多孔質体を導入した複合多孔質材料を形成する。ピラーは多孔質材料の強度を高める効果とこの後導入する生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、および細胞分化制御因子、或いはこれらの誘導体からなる群から選ばれる１種または２種以上で構成多孔質体の構造を安定する効果がある。中空部に形成した生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子或いはこれらの誘導体の１種類以上の多孔質体は細胞が接着するための足場として、細胞の接着を支持し、細胞の増殖、分化、細胞外マトリックス分泌、組織再生を促進する機能を持つ。

上記の中空多孔質構造を有する多孔質材料、及び中空部にピラーを有する多孔質材料を構成する成分は生体吸収性合成高分子である。生体吸収性合成高分子としては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ−ε−カプロラクトン、これらの共重合体などのポリエステルなどを挙げることができる。本発明において好ましく使用される生体吸収性合成高分子はポリ乳酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ−ε−カプロラクトン、これらの共重合体である。

上記の中空多孔質構造を有する多孔質材料の気孔率は３０〜９９％で、最も望ましい空隙率は５０〜９５％である。多孔質材料のポアサイズは１〜１０００μｍで、最も望ましいポアサイズは２０〜６００μｍである。ピラーの本数は多孔質材の力学強度および生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、および細胞分化制御因子、或いはこれらの誘導体からなる群から選ばれる１種または２種以上で構成した多孔質体の構造の安定性によるが、０本から２０本である、望ましい本数は１本である。

上記の中空多孔質構造を有する多孔質材料、及び中空部にピラーを有する多孔質材料の中空部で形成した生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子或いはこれらの誘導体の１種類以上の多孔質体は細胞が接着するための足場として、細胞の接着を支持し、細胞の増殖、分化、細胞外マトリックス分泌、組織再生を促進する機能を持つ。

本発明の中空部に形成した多孔質体を構成する生体吸収性天然高分子は、自然に存在する、あるいは生体に由来するもので、生体親和性を示すものであれば、何れも使用できるが、コラーゲン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ゼラチン、フィブロネクチン、及びラミニンなどから選ばれた１種以上のもの、特にコラーゲンが好ましく使用される。コラーゲンにはＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩＩ、ＩＸ、Ｘ型などのものがあるが、本発明においてはこれらの何れも使用でき、これらの誘導体を使用してもよい。
本発明の中空部に形成した多孔質体を構成する細胞成長因子と細胞分化制御因子は細胞の成長、分化を制御できるものであれば、何れも使用できるが、上皮細胞成長因子（ＥＧＦ）、インシュリン、血小板由来増殖因子（ＰＤＧＦ）、繊維芽細胞増殖因子（ＦＧＦ）、肝細胞増殖因子（ＨＧＦ）、血管内皮増殖因子（ＶＥＧＦ）、β型形質転換増殖因子（ＴＧＦ−β）、骨形成因子（ＢＭＰ）、デキサメタゾンなどから選ばれた１種以上のもの或いはこれらの誘導体があるが、本発明においてはこれらの何れも使用できる。

上記の生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子或いはこれらの誘導体の濃度は０．０１μｇ／ｍＬから１００ｍｇ／ｍＬである。望ましい濃度は０．１μｇ／ｍＬから５０ｍｇ／ｍＬである。

生体吸収性合成高分子、生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化誘導因子からなる多孔質体はこれらの材料の１種類以上で構成される。多孔質体の細孔は、播種細胞の接着、増殖及び組織再生の足場とするものであり、細孔は連続していることが好ましい。細孔の大きさは１〜１０００μｍ、好ましくは２０〜６００μｍ程度とするのがよい。
また、本発明においては、多孔質体の形状は生体複合材料の使用形態によって適宜定めればよいが、通常円柱体、三角体、四角柱、五角柱、六角柱、八角柱、１２角柱、１６角柱、好ましくは円柱体と六角柱である。多孔質材料の厚みは、生体複合材料の使用形態によって適宜定めればよいが、通常０．１〜１００ｍｍ、好ましくは０．２〜５０ｍｍである。直径、或いは横幅、奥行きは、通常０．１〜１００ｍｍ、好ましくは０．１〜５０ｍｍである。その気孔率は３０〜９９．５％で、最も望ましい空隙率は５０〜９９％である。

多孔質基盤材料の好ましい作製方法しては、（１）生体吸収性合成高分子の中空多孔質構造を有する多孔質材料を作製した後、（２）生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子或いはそれらの誘導体などの１種以上のものの溶液を中空部に載せた後、そして、（３）凍結乾燥し、好ましくはガス状ないし液状の架橋剤で処理することにより架橋するものである。
上記工程（１）においては、生体吸収性合成高分子を用いて、粒子溶出法（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ｌｅａｃｈｉｎｇ）によって作製することができる。生体吸収性合成高分子を有機溶媒に溶かした溶液に多孔質形成材と混合し、上記の中空多孔質構造を有する多孔質材料の鋳型に詰め込み、乾燥させた。多孔質形成材と生体吸収性合成高分子の乾固物を鋳型から取り出し、多孔質化剤を除去することにより、上記工程（１）の中空多孔質構造を有する多孔質材料を作製できる。
上記の生体吸収性合成高分子としては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ−ε−カプロラクトン、これらの共重合体などのポリエステル等を挙げることができる。本発明において好ましく使用される生体吸収性合成高分子はポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸とグリコール酸の共重合体、ポリ−ε−カプロラクトン、これらの共重合体である。
上記の生体吸収性合成高分子を溶かす溶媒には、クロロホルム、四塩化炭素、ジオキサン、トリクロロ酢酸、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、酢酸エチル、アセトン、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジメチルアセトアミド、ヘキサフルオロ−２−プロパノールなどが挙げられる。
上記の多孔質形成材として、ブトウ糖、砂糖などの水溶性の糖質や、塩化ナトリウム、塩化カリウム、酒石酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどの塩の粒子、結晶を挙げられる。
上記の多孔質形成材を除去する方法として、純水に浸漬し、純水による洗浄法があげられる。
上記工程（２）においては、前記生体吸収性合成高分子の中空多孔質構造を有する多孔質材料を前記生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子またはこれらの誘導体の水溶液で処理する。種々の処理方法があるが、浸漬法が好ましく採用される。
浸漬法は、生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子またはこれらの誘導体の水溶液に生体吸収性合成高分子の中空多孔質構造を有する多孔質材料を浸漬することにより行われる。減圧脱気処理することのより、生体吸収性合成高分子の中空多孔質構造を有する多孔質材料の中を生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子またはこれらの誘導体の水溶液で満たす。
本発明で用いられる架橋剤としては、従来公知のものが何れも使用できる。好ましく使用される架橋剤は、グルタルアルデヒド、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドのようなアルデヒド類、特にグルタルアルデヒドである。
本発明の架橋化は、前記したように、上記の架橋剤をガス状にして用いるのが好ましい。
具体的には、上記生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、細胞分化制御因子またはこれらの誘導体を架橋するに際し、一定温度で一定濃度の架橋剤又はその水溶液で飽和した架橋剤蒸気の雰囲気下で一定時間架橋を行う。
架橋温度は、生体吸収性合成高分子の中空多孔質構造を有する多孔質材料が溶解せず、且つ架橋剤の蒸気が形成できる範囲内で選定すればよく、通常、２０℃〜５０℃に設定される。
架橋時間は、架橋剤の種類や架橋温度にもよるが、上記の中空多孔質構造を有する多孔質材料の親水性や生体吸収性を阻害せず、かつ生体移植時にこのものが溶解しないような架橋固定化が行われる範囲に設定するのが望ましい。好ましい架橋時間は１０分から１２時間程度である。

例として、生体吸収性高分子であるポリ−ε−カプロラクトン （ＰＣＬ） の中空多孔質構造を有する材料１を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き９０μｍ篩と１５０μｍの篩を用いて、直径９０μｍ〜１５０μｍの粒子をふるい分けた。一方、ポリ−ε−カプロラクトン１ｇを７ｍＬのクロロホルムに溶かし、１４．３（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３のように、ポリテトラフルオロエチレン製加工物の円形の溝にポリ過フルオロアルコキシ製のチューブを装着し、鋳型を組み立てた。この鋳型を生体吸収性合成高分子からなる中空多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＣＬのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＣＬの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＣＬからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径９０μｍ〜１５０μｍを有するＰＣＬの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＣＬ多孔質材料の外観写真を図４に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリ−ε−カプロラクトン （ＰＣＬ） 多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。
実施例１で作製した孔径９０μｍ〜１５０μｍのＰＣＬ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＣＬ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＣＬ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＣＬ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＣＬ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図５に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリ−ε−カプロラクトン （ＰＣＬ） の中空多孔質構造を有する材料２を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き１５０μｍ篩と２５０μｍの篩を用いて、直径１５０μｍ〜２５０μｍの粒子をふるい分けた。一方、ポリ−ε−カプロラクトン１ｇを７ｍＬのクロロホルムに溶かし、１４．３（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３の鋳型を多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＣＬのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＣＬの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＣＬからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径１５０μｍ〜２５０μｍを有するＰＣＬの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＣＬ多孔質材料の外観写真を図６に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリ−ε−カプロラクトン （ＰＣＬ） 多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料２を調製した。
実施例３で作製した孔径１５０μｍ〜２５０μｍのＰＣＬ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＣＬ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＣＬ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＣＬ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＣＬ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図７に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリ−ε−カプロラクトン （ＰＣＬ） の中空多孔質構造を有する材料３を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き２５０μｍ篩と３５５μｍの篩を用いて、直径２５０μｍ〜３５５μｍの粒子をふるい分けた。一方、ポリ−ε−カプロラクトン１ｇを７ｍＬのクロロホルムに溶かし、１４．３（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３の鋳型を多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＣＬのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＣＬの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＣＬからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径２５０μｍ〜３５５μｍを有するＰＣＬの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＣＬ多孔質材料の外観写真を図８に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリ−ε−カプロラクトン （ＰＣＬ） 多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料３を調製した。
実施例５で作製した孔径２５０μｍ〜３５５μｍのＰＣＬ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＣＬ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＣＬ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＣＬ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＣＬ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図９に示す。

例として、生体吸収性高分子である乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ） の中空多孔質構造を有する材料１を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き９０μｍ篩と１５０μｍの篩を用いて、直径９０μｍ〜１５０μｍの粒子をふるい分けた。一方、乳酸とグリコール酸の共重合体１ｇを４ｍＬのクロロホルムに溶かし、２５．０（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３のように、ポリテトラフルオロエチレン製加工物の円形の溝にポリ過フルオロアルコキシ製のチューブを装着し、鋳型を組み立てた。この鋳型を生体吸収性合成高分子からなる中空多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＬＧＡのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＬＧＡの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＬＧＡからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径９０μｍ〜１５０μｍを有するＰＬＧＡの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＬＧＡ多孔質材料の外観写真を図１０に示す。

例として、生体吸収性高分子である乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ）多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。
実施例７で作製した孔径９０μｍ〜１５０μｍのＰＬＧＡ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＬＧＡ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図１１に示す。

例として、生体吸収性高分子である乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ） の中空多孔質構造を有する材料２を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き１５０μｍ篩と２５０μｍの篩を用いて、直径１５０μｍ〜２５０μｍの粒子をふるい分けた。一方、乳酸とグリコール酸の共重合体１ｇを４ｍＬのクロロホルムに溶かし、２５．０（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３の鋳型を多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＬＧＡのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＬＧＡの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＬＧＡからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径１５０μｍ〜２５０μｍを有するＰＬＧＡの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＬＧＡ多孔質材料の外観写真を図１２に示す。

例として、生体吸収性高分子である乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ）多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料２を調製した。
実施例９で作製した孔径１５０μｍ〜２５０μｍのＰＬＧＡ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＬＧＡ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図１３に示す。

例として、生体吸収性高分子である乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ）の中空多孔質構造を有する材料３を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き２５０μｍ篩と３５５μｍの篩を用いて、直径２５０μｍ〜３５５μｍの粒子をふるい分けた。一方、乳酸とグリコール酸の共重合体１ｇを４ｍＬのクロロホルムに溶かし、２５．０（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３の鋳型を多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＬＧＡのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＬＧＡの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＬＧＡからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径２５０μｍ〜３５５μｍを有するＰＬＧＡの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＬＧＡ多孔質材料の外観写真を図１４に示す。

例として、生体吸収性高分子である乳酸とグリコール酸の共重合体（ＰＬＧＡ）多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料３を調製した。
実施例１１で作製した孔径２５０μｍ〜３５５μｍのＰＬＧＡ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＬＧＡ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＬＧＡ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図１５に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリＬ−乳酸（ＰＬＬＡ）の中空多孔質構造を有する材料１を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き９０μｍ篩と１５０μｍの篩を用いて、直径９０μｍ〜１５０μｍの粒子をふるい分けた。一方、ポリＬ−乳酸１ｇを５ｍＬのクロロホルムに溶かし、２０．０（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３のように、ポリテトラフルオロエチレン製加工物の円形の溝にポリ過フルオロアルコキシ製のチューブを装着し、鋳型を組み立てた。この鋳型を生体吸収性合成高分子からなる中空多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＬＬＡのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＬＬＡの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＬＬＡからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径９０μｍ〜１５０μｍを有するＰＬＬＡの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＬＬＡ多孔質材料の外観写真を図１６に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリＬ−乳酸（ＰＬＬＡ）多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。
実施例１３で作製した孔径９０μｍ〜１５０μｍのＰＬＬＡ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＬＬＡ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図１７に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリＬ−乳酸（ＰＬＬＡ）の中空多孔質構造を有する材料２を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き１５０μｍ篩と２５０μｍの篩を用いて、直径１５０μｍ〜２５０μｍの粒子をふるい分けた。一方、ポリＬ−乳酸１ｇを５ｍＬのクロロホルムに溶かし、２０．０（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３の鋳型を多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＬＬＡのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＬＬＡの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＬＬＡからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径１５０μｍ〜２５０μｍを有するＰＬＬＡの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＬＬＡ多孔質材料の外観写真を図１８に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリＬ−乳酸（ＰＬＬＡ）多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料２を調製した。
実施例１５で作製した孔径１５０μｍ〜２５０μｍのＰＬＬＡ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＬＬＡ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図１９に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリＬ−乳酸 （ＰＬＬＡ）の中空多孔質構造を有する材料３を調製した。
破砕した塩化ナトリウムの結晶から、目開き２５０μｍ篩と３５５μｍの篩を用いて、直径２５０μｍ〜３５５μｍの粒子をふるい分けた。一方、ポリＬ−乳酸１ｇを５ｍＬのクロロホルムに溶かし、２０．０（ｗ／ｖ）％の溶液を調製した。
図３の鋳型を多孔質構造体の作製に用いた。まず、ＰＬＬＡのクロロホルム溶液をガラス試験管に入れ、ここに直径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウムの粒子９ｇ（ＰＬＬＡの量の９倍）を加えてよく混合した。この混合物を図３の鋳型の隙間に充填し、充填面を平らにした。これを大気中で４日間乾燥させ、さらに室温で１日間真空乾燥した。乾燥後、塩化ナトリウムとＰＬＬＡからなる乾固物を鋳型から外し、蒸留水に浸漬することによって、塩化ナトリウムを溶出洗浄した。蒸留水を２時間ごとに交換し、この操作を４日間行った。このようにして、孔径２５０μｍ〜３５５μｍを有するＰＬＬＡの中空多孔質構造材料を得た。得られたＰＬＬＡ多孔質材料の外観写真を図２０に示す。

例として、生体吸収性高分子であるポリＬ−乳酸（ＰＬＬＡ）多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料３を調製した。
実施例１７で作製した孔径２５０μｍ〜３５５μｍのＰＬＬＡ多孔質材料を０．３ｗｔ％のウシI型アテロコラーゲン酸性水溶液（ｐＨ＝３．０）に浸漬し、減圧することにより、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部及びその細孔内をI型アテロコラーゲン水溶液で満たした。次に、このＰＬＬＡ多孔質材料を−３０℃で４時間凍結した。凍結後、減圧下（０．２ Ｔｏｒｒ）で４８時間凍結乾燥し、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部および細孔内にコラーゲンスポンジを形成した。
作製した材料を２５ｗｔ％のグルタルアルデヒド水溶液で飽和したグルタルアルデヒド蒸気下で、３７℃、４時間架橋処理した後、蒸留水で５回洗浄した。さらに、０．１Ｍのグリシン水溶液で未反応アルデヒド基のブロッキング処理を２４時間行った後、蒸留水で２０回洗浄した。これを−３０℃で４時間凍結し、４８時間凍結乾燥することにより、ＰＬＬＡ多孔質材料の中空部にウシI型コラーゲンスポンジを形成させた複合多孔質材料１を調製した。得られた複合多孔質材料の外観写真を図２１に示す。
以下、前記実施例の要部を表１にまとめて示す

（ａ）中空の多孔質構造を有する生体吸収性合成高分子の多孔質材料の代表例。（ｂ）１本の柱を有する中空構造の生体吸収性合成高分子の多孔質材料の代表例。（ｃ）５本の柱を有する中空構造の生体吸収性合成高分子の多孔質材料の代表例。 図１ａの中空多孔質構造を有する多孔質材料の中空部に生体吸収性天然高分子、細胞成長因子、および細胞分化制御因子、或いはこれらの誘導体からなる群から１種以上で多孔質体を形成した複合多孔質材料の代表例。 実施例で利用した鋳型の写真 粒径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＣＬ多孔質材料 粒径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＣＬ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＣＬ多孔質材料 粒径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＣＬ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＣＬ多孔質材料 粒径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＣＬ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＧＡ多孔質材料 粒径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＧＡ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＧＡ多孔質材料 粒径が１５０μｍ〜２５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＧＡ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＧＡ多孔質材料 粒径が２５０μｍ〜３５５μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＧＡ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＬＡ多孔質材料 粒径が９０μｍ〜１５０μｍの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型ＰＬＬＡ多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が１５０μm〜２５０μmの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型PLLA多孔質材料 粒径が１５０μm〜２５０μmの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型PLLA多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料 粒径が２５０μm〜３５５μmの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型PLLA多孔質材料 粒径が２５０μm〜３５５μmの塩化ナトリウム粒子で作製した中空型PLLA多孔質材料とコラーゲンとの複合多孔質材料

Claims (2)

1. 生体吸収性合成高分子に多孔質形成材が混練されたペースト状材を中空の所望形状に形成し、次に、前記多孔質形成材を除去して、多孔質の中空外郭を形成する工程と、この外郭に、多孔質材料を分散させた水溶液を充填し、これを凍結乾燥・固化して多孔質化する工程と、を有し、前記生体吸収性合成高分子がポリ−ε−カプロラクトン、乳酸とグリコール酸の共重合体又はポリＬ−乳酸のいずれかであり、前記多孔質形成材が塩化ナトリウムであり、前記多孔質材料がコラーゲンであり、前記生体吸収性合成高分子／前記多孔質形成材の重量比を１／９とし、前記多孔質材料／前記水溶液の重量比を０．３／１００とすることを特徴とする、多孔質体からなる中空外郭の内部に当該外郭よりも気孔率が大きい多孔質体が充填されてなる多孔質足場材の製造方法。
2. 請求項１に記載の多孔質足場材の製造方法によって製造され、欠損した生体部分に適合する形状に、当該箇所の細胞を培養する多孔質足場材であって、多孔質体からなる中空外郭の内部に当該外郭よりも気孔率が大きい多孔質体が充填されてなることを特徴とする多孔質足場材。