JP5902112B2 - 骨組織修復材の製造方法 - Google Patents
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Description
再生医療の分野では、細胞による組織の修復や再生を補うなどの目的で、生体親和性の高いコラーゲンやゼラチンを利用することがある。特に、骨や皮膚などの三次元構造を組織の再生に用いられることがあり、良好な組織の再生を目的として種々の改良が行われている。
また、特許文献2には、多数の空孔が存在するスポンジ状のコラーゲンマトリクスからなる細胞侵襲性コラーゲン製剤が開示されている。
[1] (a)水性媒体に溶解したゼラチンを含むゼラチン溶液を用いて、前記ゼラチン溶液を攪拌して前記ゼラチン溶液中に気泡を発生させ、その後に該ゼラチン溶液を1℃〜20℃に冷却してゲル化することにより、該ゼラチンを含み且つ、網目構造を有するゼラチン含有中間体を得ること、(b)前記ゼラチン含有中間体の乾燥を行うこと、(c)前記ゼラチン含有中間体の乾燥の前又は後に、前記ゼラチンの架橋を行うこと、を含み、前記ゼラチン含有中間体の乾燥の後に、前記ゼラチン含有中間体を粉砕して粉末化することを更に含む、骨組織修復材の製造方法。
[2] 前記乾燥は、凍結乾燥である[1]記載の骨組織修復材の製造方法。
[3] 前記ゼラチンが、組換えゼラチンである[1]又は[2]に記載の骨組織修復材の製造方法。
[4] 前記ゼラチン含有中間体における網目の孔径が、少なくとも10μm以上である[1]〜[3]のいずれかに記載の骨組織修復材の製造方法。
[5] 前記ゼラチン含有中間体を、前記ゼラチン溶液を−100℃〜−10℃の温度下で凍結させることにより得ることを含む[1]〜[4]のいずれかに記載の骨組織修復材の製造方法。
[6] 前記ゼラチンの架橋が、100℃〜200℃の条件による加熱により、前記乾燥の後に行われる[1]〜[5]のいずれかに記載の骨組織修復材の製造方法。
[7] 前記ゼラチンの架橋が加熱により行われ、かつ、前記ゼラチンの架橋が、製造された組織修復材5mgに1mlの1モル/Lの塩酸を添加して37℃で5時間処理したときの酸分解率が20%以上となるように行われる、[1]〜[6]のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法。
[8] 前記ゼラチンが、Gly−X−Y(X及びYは任意のアミノ酸残基を表す)で示される配列の繰り返し単位と、細胞接着シグナルと、を有する組換えゼラチンである[3]〜[7]のいずれかに記載の骨組織修復材の製造方法。
[9] 前記組換えゼラチンが、A−[(Gly−X−Y)n]m−B(X及びYは任意のアミノ酸残基を表し、mは2から10の整数を表し、nは3から10の整数を表し、A及びBはそれぞれ独立して任意のアミノ酸残基またはアミノ酸配列を表す)で示される配列と、細胞接着シグナルと、を有する[8]に記載の骨組織修復材の製造方法。
[10] 前記組換えゼラチンが、Gly−Ala−Pro−[(Gly−X−Y)63]3−Gly(式中、63個のXはそれぞれ独立に任意のアミノ酸残基を示し、63個のYはそれぞれ独立に任意のアミノ酸残基を示す。なお、3個の(Gly−X−Y)63はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で示される配列と、細胞接着シグナルと、を有する[8]または[9]に記載の骨組織修復材の製造方法。
[11] 前記ゼラチンが、以下(A)〜(C)のいずれかの組換えゼラチンである[3]〜[10]のいずれかに記載の骨組織修復材の製造方法:
(A) 配列番号1で示されるポリペプチド、
(B) 前記(A)のアミノ酸配列中、第4番目〜第192番目のアミノ酸残基からなる部分アミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有する部分配列を有すると共に、骨組織修復能を有するポリペプチド、
(C) 前記(A)のアミノ酸配列に対して1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、骨組織修復能を有するポリペプチド。
[12] 前記ゼラチン溶液中に気泡を発生させるための前記ゼラチン溶液の攪拌条件が、下記式(1)で表される攪拌フルード数Frが2.0以上、及び下記式(2)で表される攪拌レイノルズ数Reが6000以下の攪拌条件である[1]〜[11]のいずれかに記載の骨組織修復材の製造方法:
Fr= n2d/g ・・・・(1)
Re= ρnd2/μ ・・・・(2)
両式において、nは撹拌数(/秒)、dは撹拌翼の直径(m)を表し、式(1)において、gは重力加速度(m/s2)を表し、式(2)において、ρは溶液密度(kg/m3)、μは溶液粘度(Pa・s)を表す。
本発明において「組織修復材料」とは、生体内に埋植されることにより当該部位における組織の形成に寄与する材料のことであり、細胞を含んでいても含んでいなくてもよい。また、増殖因子や薬剤のような生体の反応を促す成分を含んでいても含んでいなくてもよい。さらに、ハイドロキシアパタイト等の無機材料と混合、ないしコンポジットを作成して適用してもよい。
本発明における「組織修復材料」とは、埋植部位に通常存在する正常組織の形成に寄与するものだけではなく、瘢痕組織等を含む非正常組織の形成を促進する材料も包含するものである。
本発明の組織修復材の製造方法は、(a)水性媒体に溶解したゼラチンを含むゼラチン溶液を用いて、該ゼラチンを含み且つ、網目構造を有するゼラチン含有中間体を得ること(以下、中間体製造工程という)、(b)前記ゼラチン含有中間体の乾燥を行うこと(以下、乾燥工程という)、(c)前記ゼラチン含有中間体の乾燥の前又は後に、前記ゼラチンの架橋を行うこと(以下、架橋工程という)、を含む、組織修復材の製造方法である。
本製造方法によれば、ゼラチンを含み且つ網目構造を有するゼラチン含有中間体を得てから、これを乾燥して組織修復材を得ているので、組織修復の良好な形状を保持した組織修復材を得ることができる。
また、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値及び上限値として含む範囲を示す。
また、本発明において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本発明において、ポリペプチドを構成するアミノ酸配列を、当業界で周知の一文字表記(例えば、グリシン残基の場合は「G」)又は三文字表記(例えば、グリシン残基の場合は「Gly」)を用いて表現する場合がある。
また、本発明における組織修復材料とは、乾燥工程及び架橋工程を経たものを指し、ゼラチン含有中間体とは、乾燥工程及び架橋工程の少なくとも一方を経ていないものを指す。
以下、本発明について説明する。
中間体製造工程では、水性媒体に溶解したゼラチンを含むゼラチン溶液を用いて、該ゼラチンを含み且つ、網目構造を有するゼラチン含有中間体を得る。
前記ゼラチンは、Gly−X−Yで示される配列を連続して6以上含むポリペプチドを意味し、ポリペプチド中にGly−X−Yで示される配列以外に他のアミノ酸残基を1以上有していてもよい。Gly−X−Yで示される配列は、コラーゲンの部分アミノ酸配列に由来するアミノ酸配列に相当する配列であり、この配列の繰り返しはコラーゲンに特徴的な配列を意味する。
また、前記組換えゼラチンは、2kDa以上100kDa以下の分子量であることが好ましく、5kDa以上90kDa以下であることがより好ましく、10kDa以上90kDa以下であることがより好ましい。
また、前記組換えゼラチンにおけるアミノ酸残基の総数に対するRGD配列の割合は、少なくとも0.4%であることが好ましく、組換えゼラチンが350以上のアミノ酸残基を含む場合、350アミノ酸残基の各ストレッチが少なくとも1つのRGD配列を含むことが好ましい。
また、前記組換えゼラチンは部分的に加水分解されていてもよい。
好ましくは、組換えゼラチンは、式:Gly−Ala−Pro−[(Gly−X−Y)63]3−Gly(式中、63個のXはそれぞれ独立にアミノ酸残基の何れかを示し、63個のYはそれぞれ独立にアミノ酸残基の何れかを示す。なお、3個の(Gly−X−Y)63はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で示される。
前記組換えゼラチンの等電点は、好ましくは5〜10であり、より好ましくは6〜10であり、更に好ましくは7〜9.5とすることができる。
(A) 下記配列番号1で示されるポリペプチド、
GAP(GAPGLQGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPP)3G(配列番号1)
(B) 前記(A)のアミノ酸配列中、第4番目〜第192番目のアミノ酸残基からなる部分アミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有する部分配列を有すると共に、組織修復能を有するポリペプチド、
(C) 前記(A)のアミノ酸配列に対して1個若しくは数個のアミノ酸残基が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、組織修復能を有するポリペプチド。
なお、本発明における「配列同一性」とは、以下の式で計算される値を指す。
%配列同一性=[(同一
残基数)/(アラインメント長)]×100
また、前記(B)で規定されるポリペプチドは、前記繰り返し単位に相当する部分アミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有する部分配列を、合計のアミノ酸残基数として、全アミノ酸残基数の80%以上含むことが好ましい。
前記(C)で規定されるポリペプチドにおいて欠失、置換若しくは付加されるアミノ酸残基数としては、1個又は数個であればよく、組換えゼラチンの総アミノ酸残基数によって異なるが、例えば、2個〜15個、好ましくは2個〜5個とすることができる。
例えば、骨組織の場合には、骨再生能により評価することができる。骨再生能は、ラットの頭頂骨に所定の大きさの骨欠損部を作製し、所定量の組織修復材料を骨欠損部へ充填後、皮膚を縫合し、手術後4週目にマイクロCTを用いて骨量を計測して、骨欠損部の体積に対する再生した骨体積の割合として評価することができる。
また、骨接着により評価してもよい。骨接着能は、骨再生能評価と同様にして、骨欠損部へ組織修復材料を充填後、皮膚を縫合し、手術後4週目に摘出された頭部をHE染色して、充填した組織修復材料と新生骨とが線維性組織を介さずに接触している領域の大きさとして評価することができる。
いずれか一方の評価によって骨修復能が認められれば、前記組換えゼラチンについて、組織修復能を有すると評価することができる。
ゼラチン溶液における前記ゼラチンの含有率については、ゼラチンが溶解可能な含有率であればよく、特に制限はない。例えば、ゼラチン溶液中の前記ゼラチンの含有率は、例えば、0.5質量%〜20質量%とすることが好ましく、2質量%〜16質量%であることがより好ましく、4質量%〜12質量%であることが更に好ましい。前記0.5質量%以上とすることにより、強度がより高まる傾向があり、20質量%以下とすることにより、均一性の高い網目構造をより形成しやすくなる傾向がある。
ゼラチン溶液を調製する工程では、材料としての前記ゼラチンを準備し、前記水性媒体に溶解させることにより調製する。材料としての前記ゼラチンは、粉末状のものであってもよく、固体状のものであってもよい。
またゼラチン溶液には、後述する各工程に必要な成分、例えば架橋剤や、前記組織修復材に所定の特性を付加するために有用な成分等が、必要に応じて含有されていてもよい。
具体的には、前記ゼラチン含有中間体は、前記ゼラチン溶液を攪拌して前記ゼラチン溶液中に気泡を発生させ(以下、気泡発生工程という)、その後に該ゼラチン溶液をゲル化する(以下、ゲル化工程という)ことを含む方法、又は、前記組換えゼラチン溶液を氷晶形成温度以下に冷却すること(以下、氷晶形成工程)を含む方法により得られることが好ましい。
Fr= n2d/g ・・・・(1)
Re= ρnd2/μ ・・・・(2)
両式において、nは撹拌数(/秒)、dは撹拌翼の直径(m)を表す。式(1)において、gは重力加速度(m/s2)を、式(2)において、ρは溶液密度(kg/m3)、μは溶液粘度(Pa・s)を表す。
上記の攪拌条件は、例えば、T.K.ホモディスパー2.5型(プライミクス製)を用いて、撹拌回転数1,400rpmの条件による攪拌を挙げることができる。
好ましくは、前記ゼラチン溶液を−100℃〜−10℃に冷却することができ、より好ましくは、−80℃〜−20℃に冷却する。−100℃以上であれば、網目サイズが十分な大きさになる傾向があり、−10℃以下であれば、前記ゼラチン含有中間体における網目の孔径の均一性が高く、良好な組織修復能を発揮できる傾向がある。
本明細書において「網目構造」との語は、内部に多量の空隙を含む構造を意味しており、平面的なものに限定されない。また、構造部が繊維状であるもののみでなく、壁状であるものも含むものとする。さらに、ゼラチンを含む材料によって構成された構造物の構造を意味しており、コラーゲン繊維等の分子レベルの構造は含まない。
「網目構造を有する」とは、前記ゼラチン含有中間体を構成する前記組換えゼラチンを含んで構成される壁状構造によりミクロンオーダー以上の空隙が形成されていること、即ち、1μm以上の孔径を有することを意味する。
まず、前記ゼラチン含有中間体を乾燥した後に得られる乾燥中間体を、水平および鉛直方向に切断する。次いで、各断面をスタンプ台に密着させることにより染色し、2.0mm×2.0mmの領域を光学顕微鏡で観察する。観察領域内における、染色された材料で囲まれた領域に外接する長方形のうち、長方形の対向する二辺の距離が最大となる外接長方形を選択する。この対向する二辺の距離が最大となる外接長方形の長辺の長さを、水平方向の断面及び鉛直方向の断面のそれぞれにおける観察領域内において、50個ずつ計測し、その平均を当該ゼラチン含有中間体の網目の長径の平均値とする。
なお、網目の形状が柱状である場合(網目アスペクト比が1〜3の範囲外)の場合には、網目アスペクト比は、骨接着の観点から4又は5であることが好ましい。5以下であれば、骨接着が増加する傾向がある。
前記網目の形状としては、組織の修復能の観点から球状(網目アスペクト比が1〜3)であることが好ましい。
前記長軸方向の径が20μm以上であれば、網目構造の内部に細胞が侵入しやすくなる傾向があり、2500μm以下であれば、生体との親和性を高める傾向がある。
乾燥工程では、前記ゼラチン含有中間体の乾燥を行う。
乾燥方法としては、流動層乾燥法、薄膜乾燥法、スプレードライ法、凍結乾燥法等があるが、凍結乾燥法が好ましく用いられる。
凍結条件としては、タンパク質の凍結乾燥に通常用いられる条件をそのまま採用すればよい。凍結乾燥の期間としては、例えば、0.5時間〜300時間とすることができる。使用可能な凍結乾燥器についても特に制限はない。
前記乾燥工程の前又は後に行われる架橋工程では、前記組換えゼラチンの架橋を行う。
架橋の方法としては、熱架橋、化学架橋、アルデヒド類(例えば、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒドなど)による架橋、縮合剤(カルボジイミド、シアナミドなど)による架橋、酵素架橋、光架橋、UV架橋、疎水性相互作用、水素結合、イオン性相互作用など公知の方法を用いることができる。
トランスグルタミナーゼは、哺乳類由来のものであっても、微生物由来のものであってもよく、具体的には、味の素(株)製アクティバシリーズ、試薬として発売されている哺乳類由来のトランスグルタミナーゼ、例えば、オリエンタル酵母工業(株)製、Upstate USA Inc.製、Biodesign International製などのモルモット肝臓由来トランスグルタミナーゼ、ヤギ由来トランスグルタミナーゼ、ウサギ由来トランスグルタミナーゼなど、ヒト由来の血液凝固因子(Factor XIIIa、Haematologic Technologies,Inc.社)などが挙げられる。
架橋剤を混合して攪拌した後は、温度を上昇させることができる。反応温度としては架橋が進行する限りは特に限定はないが、前記ゼラチンの変性や分解を考慮すると実質的には0℃〜60℃であり、より好ましくは0℃〜40℃であり、より好ましくは3℃〜25℃であり、より好ましくは3℃〜15℃であり、さらに好ましくは3℃〜10℃であり、特に好ましくは3℃〜7℃である。
化学架橋剤を用いた架橋法を採用する場合には、化学架橋剤は、前記ゼラチン溶液に添加して、前記乾燥工程の前に架橋を行うことが好ましい。
酸分解性は、例えば、骨組織を対象とする修復材の場合、1モル/L(リットル)の塩酸を用いた5時間の分解処理による質量基準で80%以下の残存率を示すことが好ましく、3時間の処理での残存率が10%乃至70%であることがさらに好ましい。架橋に供するゼラチンとして上記配列番号1で示されるポリペプチドを用いた場合、前記残存率は真空(0MPaを含む)乃至0.15MPaの不活性ガス中、120乃至150℃で4乃至20時間の処理を行うことにより達成可能である。
また、熱架橋法を採用する場合には、得られる組織修復材の形状及び組織修復能の観点から前記乾燥工程の後に行われることが好ましい。
本発明の組織修復材の酸分解性は、以下のようにして測定される。酸分解性は、酸分解率として示すことができる。
測定用のマイクロチューブ(以下チューブ)の質量を測定する(A)。組織修復材5.0(±0.2)mgを秤量し(B)、測定用チューブに充填する。組織修復材入りのチューブに、1モル/LのHClを1.0ml添加し、37℃に設定した振とう恒温器(HB−80(タイテック)、1分間の振とう回数:60回)で所定の時間振とうさせる。規定時間後、チューブを氷上に立て反応を止め、あらかじめ4℃に設定した遠心器で10,000×g、1分遠心する。組織修復材が沈殿していることを確認し、上清を吸い取り、あらかじめ氷上で冷やしておいた超純水を1ml添加して、上記と同一の条件で再度、遠心する。上清を吸い取り、再度超純水を加え、上記と同一の条件で再度遠心する。上清を吸い取ったのち、凍結乾燥する。乾燥終了後、凍結乾燥機から取り出し、空気中の水分を組織修復材が吸い取るのを防ぐためすばやくチューブのキャップを閉める。チューブごと質量を測定し(C)、下記計算式(3)を用いて残存率を算出する。酸分解性は下記計算式(4)を用いて算出される。
残存率=(C−A)/B×100(%)・・・・(3)
酸分解率 = 100−残存率(%)・・・・(4)
本発明の製造方法により得られた組織修復材は、架橋された前記組換えゼラチンを含有し、吸水率が質量基準で100%以上の多孔質の組織修復材である。このような組織修復材とすることにより、良好な組織修復能を奏することができる。
前記組織修復材の吸水率は、25℃において、3cm×3cmのナイロンメッシュ製の袋の中に、組織修復材を約15mgを充填し、2時間イオン交換水中で膨潤させた後、10分風乾させたときの、下記式(5)で計算される比を意味する。
吸水率=(w2−w1−w0)/w0・・・・(5)
式中、w0は、吸水前の材料の質量、w1は吸水後の空袋の質量、w2は吸水後の材料を含む袋全体の質量を示す。
本明細書において「多孔質」とは、本体内部に複数の空孔を有する材料、または、そのような材料を解砕して得られる材料を示す。これらの材料において、前述した内部の空孔は、互いに連通していてもよく、一部もしくは全部の空孔が材料表面に開口していてもよい。
前記組織修復材の空隙率は、前記ゼラチン含有中間体と同様に、好ましくは80%以上99.99%以下であり、さらに好ましくは95.01%以上99.9%以下である。なお、空隙率は、嵩密度(ρ)と真密度(ρc)より、空隙率(P=(1−ρ/ρc)×100(%))として求めたものとする。嵩密度(ρ)は、乾燥重量と体積から算出し、真密度(ρc)は、ハバード型形の比重瓶法により求めることができる。
骨再生率としては、前述した骨再生率をそのまま適用することができる。骨再生率は、22%以上であれば組織の修復としては充分であり、25%以上であることが好ましい。
また、骨接着としては、20%以上であれば組織の修復としては充分であり、25%以上であることが好ましい。
具体的には、本発明における組織の修復方法は、対象組織が欠損又は損傷した部位に、前記組織修復材を適用することを含み、必要に応じて他の工程を含む。
前記治療方法又は修復方法は、顎顔面領域における 歯周組織欠損(periodontal defect)、インプラント欠損(implant defect)等;インプラント埋入時の予備的処置としてのGBR法、歯肉増大術(Ridge Augmentation)法、サイナスリフト法、またはソケットリザベーション法などに好ましく適用することができる。
組換えゼラチンとしてリコンビナントペプチドCBE3を用いて、実施例1にかかる組織修復材料を製造した。
CBE3としては、以下記載のものを用いた(WO2008−103041に記載)。
CBE3
分子量:51.6kD
構造: GAP[(GXY)63]3G
アミノ酸数:571個
RGD配列:12個
イミノ酸含量:33%
ほぼ100%のアミノ酸がGXYの繰り返し構造である。
CBE3のアミノ酸配列には、セリン残基、スレオニン残基、アスパラギン残基、チロシン残基及びシステイン残基は含まれていない。
CBE3はERGD配列を有している。
等電点:9.34
アミノ酸配列(配列番号1)
GAP(GAPGLQGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPIGPPGPAGAPGAPGLQGMPGERGAAGLPGPKGERGDAGPKGADGAPGKDGVRGLAGPP)3G
乾燥中間体1における網目構造の形状観察及び長軸方向の径(長径)の平均値、試料1における吸水率、骨再生及び骨接着を、それぞれ以下のように評価した。
乾燥中間体1を、水平および鉛直方向に切断する。次いで、各断面をスタンプ台に密着させることにより染色し、2.0mm×2.0mmの領域を光学顕微鏡で観察した。観察領域内における、染色された材料で囲まれた領域に外接する長方形のうち、長方形の対向する二辺の距離が最大となる外接長方形を選択した。この対向する二辺の距離が最大となる外接長方形の長辺の長さを、水平方向の断面及び鉛直方向の断面のそれぞれにおける観察領域内において、50個ずつ計測し、その平均を当該乾燥中間体1の網目の長径の平均値とした。
また、このときの個々の網目について、水平方向の断面の長径(平均値)と鉛直方向の断面の長径(平均値)のうち小さい方をd1、他方をd2として得られた比率d2/d1(網目アスペクト比)を求め、この網目アスペクト比が1〜3の場合を「球状」とし、この範囲外のものを「柱状」として、網目の形状を評価した。結果を表1に示す。
25℃において、3cm×3cmのナイロンメッシュ製の袋の中に、試料1を約15mg充填し、2時間イオン交換水中で膨潤させた後、10分風乾させた。それぞれの段階において質量を測定し、式(5)に従って、吸水率を求めた。結果を表1に示す。
吸水率=(w2−w1−w0)/w0・・・・(5)
式中、w0は、吸水前の材料の質量、w1は吸水後の空袋の質量、w2は吸水後の材料を含む袋全体の質量を示す。
SDラット(雄、10〜12週齢、0.3kg〜0.5kg)の頭頂骨に、直径5mmの円形の骨欠損部を作製し、約3.6mgの試料1を、作製した骨欠損部へ充填した後、皮膚を縫合した。手術後4週目に、ラットの頭頂骨についてマイクロCTを用いて骨量を計測し、欠損部体積に対する欠損部内部の骨体積を骨再生率(%)とした。結果を表1に示す。
SDラット(雄、10〜12週齢、0.3kg〜0.5kg)の頭頂骨に、直径5mmの円形の骨欠損部を作製し、約3.6mgの試料1を、作製した骨欠損部へ充填した後、皮膚を縫合した。手術後4週目にペントバルビタール麻酔下で放血致死させて頭部を摘出した。埋入部を含む頭頂骨に対してHE染色を行い、組織学的観察を行った。埋設した試料1と新生骨が線維性の組織を介さずに接触している部位を数え、埋設した試料1の1箇所平均の接触箇所数(骨接着率)に応じて、以下のように評価を行った。結果を表1に示す。
骨接着率30%以上の場合:良(A)
骨接着率が20%以上30%未満の場合:可(B)
骨接着率が20%未満の場合:不良(C)
実施例1で用いたCBE3を12質量%含むゼラチン水溶液をステンレス製バットに流し込んだ後、−50℃の冷蔵庫で8時間静置して、凍結したゼラチンブロックを得た。このゼラチンブロックを凍結乾燥し、乾燥中間体2を得た。該乾燥中間体2を粉砕機によって粉砕し、目開き710μmのふるい下、且つ、目開き500μmのふるい上の画分を回収したのち、減圧下160℃で19時間処理して、試料2を得た。
乾燥中間体2における網目構造の形状観察及び長軸方向の径(長径)の平均値、試料2における吸水率、骨再生及び骨接着を、実施例1と同様にして評価した。
実施例1で用いたCBE3を12質量%含むゼラチン水溶液を9℃で冷却したポット内でT.K.ホモディスパー2.5型を用い1400rpmにて撹拌した後、−50℃の冷凍庫内で8時間静置することによって、凍結したゼラチンブロックを得た。なお、本条件での攪拌は、攪拌フルード数Frが2.22、及び攪拌レイノルズ数が3,700の攪拌条件に相当する。このゼラチンブロックを凍結乾燥して、乾燥中間体3を得た。該乾燥中間体3を粉砕機によって粉砕し、目開き710μmのふるい下、且つ、目開き500μmのふるい上の画分を回収したのち、減圧下160℃で19時間処理して、試料3を得た。
乾燥中間体3における網目構造の形状観察及び長軸方向の径(長径)の平均値、試料3における吸水率、骨再生及び骨接着を、実施例1と同様にして評価した。
実施例1で用いたCBE3を最終濃度7.5質量%としてゼラチン水溶液を調製し、このゼラチン水溶液をステンレス製バットに流し込んだ後、−80℃冷凍庫内で8時間静置することによって凍結したゼラチンブロックを得た。このゼラチンブロックを凍結乾燥して、乾燥中間体4を得た。該乾燥中間体4を粉砕機によって粉砕し、目開き710μmのふるい下、且つ、目開き500μmのふるい上の画分を回収したのち、減圧下160℃で19時間処理して、試料4を得た。
乾燥中間体4における網目構造の形状観察及び長軸方向の径(長径)の平均値、試料4における吸水率、骨再生及び骨接着を、実施例1と同様にして評価した。
実施例1で用いたCBE3を最終濃度7.5質量%としてゼラチン水溶液を調製し、このゼラチン水溶液をアルミ製容器に流し込んだ後、−40℃冷凍庫内で予冷したジュラルミンブロック上に断熱材を介して設置し、1時間静置することによって凍結したゼラチンブロックを得た。このゼラチンブロックを凍結乾燥して、乾燥中間体5を得た。該乾燥中間体5を粉砕し、目開き710μmのふるい下、且つ、目開き500μmのふるい上の画分を回収したのち、0.08MPa窒素雰囲気下137℃で7時間処理して、試料5を得た。
乾燥中間体5における網目構造の形状観察及び長軸方向の径(長径)の平均値、試料5における吸水率、骨再生及び骨接着を、実施例1と同様にして評価した
実施例1で用いたCBE3を12質量%含むゼラチン水溶液を、ポリプロピレン製バットに流し込んだ後、冷蔵庫(4℃)内で1週間静置することによって、乾燥したゼラチンブロックを得た。このゼラチンブロックを凍結乾燥して、乾燥中間体6を得た。該乾燥中間体6を粉砕機によって粉砕し、目開き710μmのふるい下、且つ、目開き500μmのふるい上の画分を回収したのち、減圧下160℃で19時間処理して、試料6を得た。
乾燥中間体6における網目構造の形状観察及び長軸方向の径(長径)の平均値、試料6における吸水率、骨再生及び骨接着を、実施例1と同様にして評価した。
従って、本発明によれば、良好な組織再生能を有する組織修復材を得ることができる組織修復材の製造方法を提供するができる。
Claims (12)
- (a)水性媒体に溶解したゼラチンを含むゼラチン溶液を用いて、前記ゼラチン溶液を攪拌して前記ゼラチン溶液中に気泡を発生させ、その後に該ゼラチン溶液を1℃〜20℃に冷却してゲル化することにより、該ゼラチンを含み且つ、網目構造を有するゼラチン含有中間体を得ること、
(b)前記ゼラチン含有中間体の乾燥を行うこと、
(c)前記ゼラチン含有中間体の乾燥の前又は後に、前記ゼラチンの架橋を行うこと、
を含み、
前記ゼラチン含有中間体の乾燥の後に、前記ゼラチン含有中間体を粉砕して粉末化することを更に含む、骨組織修復材の製造方法。 - 前記乾燥は、凍結乾燥である請求項1記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチンが、組換えゼラチンである請求項1又は請求項2記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチン含有中間体における網目の孔径が、少なくとも10μm以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチン含有中間体を、前記ゼラチン溶液を−100℃〜−10℃の温度下で凍結させることにより得ることを含む請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチンの架橋が、100℃〜200℃の条件による加熱により、前記乾燥の後に行われる請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチンの架橋が加熱により行われ、かつ、前記ゼラチンの架橋が、製造された組織修復材5mgに1mlの1モル/Lの塩酸を添加して37℃で5時間処理したときの酸分解率が20%以上となるように行われる、請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチンが、Gly−X−Y(X及びYは任意のアミノ酸残基を表す)で示される配列の繰り返し単位と、細胞接着シグナルと、を有する組換えゼラチンである請求項3〜請求項7のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記組換えゼラチンが、A−[(Gly−X−Y)n]m−B(X及びYは任意のアミノ酸残基を表し、mは2から10の整数を表し、nは3から10の整数を表し、A及びBはそれぞれ独立して任意のアミノ酸残基またはアミノ酸配列を表す)で示される配列と、細胞接着シグナルと、を有する請求項8に記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記組換えゼラチンが、Gly−Ala−Pro−[(Gly−X−Y)63]3−Gly(式中、63個のXはそれぞれ独立に任意のアミノ酸残基を示し、63個のYはそれぞれ独立に任意のアミノ酸残基を示す。なお、3個の(Gly−X−Y)63はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)で示される配列と、細胞接着シグナルと、を有する請求項8または請求項9に記載の骨組織修復材の製造方法。
- 前記ゼラチンが、以下(A)〜(C)のいずれかの組換えゼラチンである請求項3〜請求項10のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法:
(A) 配列番号1で示されるポリペプチド、
(B) 前記(A)のアミノ酸配列中、第4番目〜第192番目のアミノ酸残基からなる部分アミノ酸配列と80%以上の配列同一性を有する部分配列を有すると共に、骨組織修復能を有するポリペプチド、
(C) 前記(A)のアミノ酸配列に対して1個若しくは数個のアミノ酸が欠失、置換若しくは付加されたアミノ酸配列からなり、骨組織修復能を有するポリペプチド。 - 前記ゼラチン溶液中に気泡を発生させるための前記ゼラチン溶液の攪拌条件が、下記式(1)で表される攪拌フルード数Frが2.0以上、及び下記式(2)で表される攪拌レイノルズ数Reが6000以下の攪拌条件である請求項1〜請求項11のいずれか1項記載の骨組織修復材の製造方法:
Fr= n2d/g ・・・・(1)
Re= ρnd2/μ ・・・・(2)
両式において、nは撹拌数(/秒)、dは撹拌翼の直径(m)を表し、式(1)において、gは重力加速度(m/s2)を表し、式(2)において、ρは溶液密度(kg/m3)、μは溶液粘度(Pa・s)を表す。
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