JP6157351B2 - 生体吸収性の傾斜した多孔質複合体及びそれを用いた人工骨、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、骨再生の足場として、骨リモデリングにより早期に骨置換を起こすことが可能で、且つ荷重のかかる部位に使用することのできる優れた機械的性質を有するリン酸カルシウム/コラーゲン複合体は開発されていなかった。
従来のリン酸カルシウム/コラーゲン複合体は、前記のように骨再生の足場として骨伝導性を重視するもの、又は骨再生のテンプレートとして機械的強度を重視するものであった。すなわち、骨置換の誘導と、機械的強度とを満足する人工骨用のリン酸カルシウム/コラーゲン複合体は存在しなかった。
コラーゲンを用いないアパタイト又はリン酸カルシウム系の人工骨においては、気孔率の異なる部分を組み合わせた人工骨(特許文献3)、又は気孔率が傾斜化している人工骨(特許文献4)が開示されている。しかしながら、これらの人工骨は、骨置換を誘導するための生体吸収性を考慮したものではなかった。
本発明の目的は、早期の骨リモデリングにより骨置換を誘導することができ、且つ荷重のかかる部位に使用することのできる優れた機械的性質を有するリン酸カルシウム/コラーゲン線維複合体を提供することである。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
[1]リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維とを、80:20〜20:80の重量比で含む多孔質複合体であって、
(1)生体吸収性が傾斜していること、及び
(2)重量法による密度が300〜1500mg/cm3であること、
を特徴とする多孔質複合体、
[2]前記生体吸収性の傾斜が、多孔質複合体の2つの点における、2mmφの円柱状プローブを用いた押し込み試験による強度比であり、歪率30%における2点の強度比が1.5倍以上である、[1]に記載の多孔質複合体、
[3]前記生体吸収性の傾斜が、多孔質複合体の生体吸収性が連続又は不連続に変化し、生体吸収性の速い第1の断片及び生体吸収性の遅い第2の断片を多孔質複合体から切り出すことができ、そして第1の断片の生体吸収性と第2の断片の生体吸収性との比が1.5以上である、[1]に記載の多孔質複合体、
[4]前記生体吸収性がコラゲナーゼによる生分解率であって、生分解率は、関係式(I):
生分解率=(W0−Wt)/W0×100(I)
〔式中、W0及びWtは、多孔質複合体の断片を2unit/mLのコラゲナーゼ溶液により6時間浸漬した場合、又は多孔質複合体の断片を200unit/mLのコラゲナーゼ溶液により0.5時間浸漬した場合の、浸漬前の乾燥重量(W0)及び浸漬後の乾燥重量(Wt)である〕で表され、前記第1の断片が、多孔質複合体の生分解率の速い30重量%の領域から切り出され、第2の断片が多孔質複合体の生分解率の遅い30重量%の領域から切り出され、第1の断片の生分解率に対する第2の断片の生分解率の比が1.5以上である、[3]に記載の多孔質複合体、
[5]前記生体吸収性が膨潤率であって、膨潤率は、関係式(II):
膨潤率=(Ww−Wd)/Wd×100(II)
〔式中、Wd及びWwは、それぞれ、多孔質複合体の断片を、リン酸緩衝溶液により24時間浸漬した場合の、浸漬前の乾燥重量(Wd)及び浸漬後の湿潤重量(Ww)である〕で表され、前記第1の断片が、多孔質複合体の膨潤率の高い30重量%の領域から切り出され、第2の断片が多孔質複合体の膨潤率の低い30重量%の領域から切り出され、第2の断片の膨潤率に対する第1の断片の膨潤率の比が1.5以上である、[3]に記載の多孔質複合体、
[6]リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、リン酸三カルシウム、及びリン酸四カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種のリン酸カルシウムである、[1]〜[5]のいずれかに記載の多孔質複合体、
[7][1]〜[6]のいずれかに記載の多孔質複合体を含む人工骨、
[8](A)リン酸カルシウム及びコラーゲンを含む多孔質複合体を形成する工程、及び
(B)前記多孔質複合体に架橋密度を変化させた架橋処理を行うことによって、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を得る傾斜架橋工程、
を含む、多孔質複合体の製造方法、
[9]前記多孔質複合体形成工程(A)が、(1)リン酸カルシウム、又は表面修飾されたリン酸カルシウムの結晶懸濁液を得る結晶合成工程、(2)可溶化コラーゲン溶液中のコラーゲンを線維化し、コラーゲン線維懸濁液を得る、コラーゲン線維化工程、(3)前記コラーゲン線維懸濁液とリン酸カルシウム結晶懸濁液とを混合し、リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を得る、混合工程、(4)前記リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を多孔体に成形する工程である、[8]に記載の多孔質複合体の製造方法、
[10]前記多孔体形成工程(A)が、
リン酸カルシウム/コラーゲン複合繊維と緩衝液との混合によりゲル化させ、多孔体に成形する工程である、[8]に記載の多孔質複合体の製造方法、
[11]前記傾斜架橋工程(B)における架橋がグルタルアルデヒド気相蒸着法による架橋であって、多孔体へのグルタルアルデヒドガスの拡散量を変化させることにより、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を作製する、[8]〜[10]のいずれかに記載の多孔質複合体の製造方法、
[12]前記傾斜架橋工程(B)における架橋が、放射線照射架橋であって、湿潤環境下において多孔体への放射線照射量を変化させることにより、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を作製する、[8]〜[10]のいずれかに記載の多孔質複合体の製造方法、
[13]前記リン酸カルシウム結晶が、ビニル基が導入されたものである、[12]に記載の多孔質複合体の製造方法、
[14]前記リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、リン酸三カルシウム、及びリン酸四カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種のリン酸カルシウムである、[8]〜[13]のいずれかに記載の多孔質複合体の製造方法、
に関する。
また本発明の多孔質複合体の製造方法によれば、リン酸カルシウム/コラーゲン線維複合体の架橋を制御することによって、骨置換の誘導と、機械的強度とを満足する人工骨用のリン酸カルシウム/コラーゲン線維複合体を製造することができる。
本発明の多孔質複合体は、リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維とを、80:20〜20:80の重量比で、含む多孔質複合体であって、(1)生体吸収性が傾斜していること、(2)重量法による密度が300〜1500mg/cm3であること、を特徴とし、好ましくは、前記生体吸収性の傾斜は、多孔質複合体の生体吸収性が連続又は不連続に変化し、生体吸収性の速い第1の断片及び生体吸収性の遅い第2の断片を多孔質複合体から切り出すことができ、そして第1の断片の生体吸収性と第2の断片の生体吸収性との比が1.5以上であることである。
生体吸収性の傾斜は、多孔質複合体の特定の2つの点における生体吸収性の比で表すことができるが、好ましくは2倍以上であり、より好ましくしくは3倍以上であり、より好ましくは5倍以上であり、最も好ましくは10倍以上である。また、上限は特に限定されるものではないが、1000倍以下が好ましい。
リン酸カルシウム結晶に用いることのできるリン酸カルシウムとしては、Ca(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2・H2O、CaHPO4、CaHPO4・2H2O、Ca3(PO4)2、Ca3(PO4)2・2H2O、Ca8H2(PO4)6・5H2O、Ca3(PO4)2、Ca10(PO4)6(OH)2、Ca4O(PO4)2、CaP4O11、Ca(PO3)2、Ca2P2O7、等の1群の化合物を挙げることができるが、特には、水酸アパタイト、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、又はリン酸三カルシウムが好ましく、水酸アパタイトが最も好ましい。水酸アパタイトは、生体骨の成分の60〜80%を占めるリン酸カルシウムの1種であり、Ca10(PO4)6(OH)2の組成式で示される化合物を基本成分とする。水酸アパタイトのCa成分の一部分は、Sr、Ba、Mg、Fe、Al、Y、La、Na、K、H等から選ばれる1種以上で置換されてもよく、また(PO4)成分の一部分が、VO4、BO3、SO4、CO3、SiO4等から選ばれる1種以上で置換されてもよく、更に、(OH)成分の一部分が、F、Cl、O、CO3等から選ばれる1種以上で置換されてもよい。また、これらの各成分の一部が欠損していてもよい。
上記のリン酸カルシウム結晶として、水酸アパタイトとリン酸三カルシウムや、水酸アパタイトとリン酸一水素カルシウムや、水酸アパタイトとリン酸八カルシウムなどの1種以上のリン酸カルシウム結晶を含有していてもよい。
コラーゲンは、28種類程度の分子種の異なるものが、哺乳動物、及び魚類を含む広範な動物の生体組織中に存在することが知られている。本発明の多孔質複合体に用いることのできるコラーゲンは、その出発原料とする動物の種、組織部位、年齢等は特に限定されないが、哺乳動物(例えば、ウシ、ブタ、ウマ、ウサギ、ネズミ等)若しくは鳥類(例えば、ニワトリ等)の皮膚、骨、軟骨、腱、臓器等から得られるコラーゲン、又は魚類(例えば、タラ、ヒラメ、カレイ、サケ、マス、マグロ、サバ、タイ、イワシ、サメ、ティラピア等)の皮、骨、軟骨、ひれ、鱗、臓器等から得られるコラーゲンタンパク質を用いることができる。更には、前記の動物組織からの抽出ではなく、遺伝子組み替え技術によって人工的に得られたコラーゲンを用いてもよい。特には、生体内に移植する人工骨として使用することを考えた場合、人畜共通ウイルスなどの病原体の存在しない魚類由来のコラーゲンを用いることが好ましい。また、放射線による架橋では、コラーゲン同士、又はコラーゲン―アパタイト界面の立体的距離が重要であるため、コラーゲンを高密度に濃縮できるウロココラーゲンが好ましい。
本発明の多孔質複合体に含まれるリン酸カルシウム結晶とコラーゲンとの重量比は、好ましくは80:20〜20:80であり、より好ましくは、80:20〜50:50であり、最も好ましくは、80:20〜70:30である。コラーゲンが20重量%未満である(リン酸カルシウム結晶が80重量%を超える)と多孔質複合体は、脆性が顕著になり、コラーゲンが80重量%を超える(リン酸カルシウム結晶が20重量%未満である)と、多孔質複合体は弱くなり、機械的強度が不足する。換言すると、リン酸カルシウム結晶とコラーゲンとの重量比が、80:20〜20:80であることにより、人工骨として曲げ破断歪み、及び曲げ弾性率などの機械的強度に優れ、且つ生体吸収性の優れた多孔質複合体を得ることができる。
リン酸カルシウム結晶とコラーゲンとの重量比は、多孔質複合体中のリン酸カルシウム結晶とコラーゲンの重量比を分析することによって測定可能であるが、多孔質複合体の製造工程におけるリン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液に含まれるリン酸カルシウムとコラーゲンの重量比によっても、規定することができる。
本発明の多孔質複合体は、リン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維が複合化されたものであるが、生体吸収性が連続又は不連続に変化することに特徴を有している。生体吸収性が変化することによって、1つの複合体の中に、早期に骨置換が生じる部分と、機械的特性に優れ、長期にわたり生体内に残り周囲に骨組織を再生する部分が存在することができる。すなわち、生体吸収性が連続又は不連続に変化することによって、骨置換の誘導と、機械的強度とを満足する人工骨用のリン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維複合体を得ることができる。特に生体吸収性の優れている部分は、一般的に骨置換の誘導が優れており、生体吸収性に耐性のある部分は、機械的強度が優れている。
リン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維が、均一に、そして同じ条件で複合化された場合、一般的に1つの多孔質複合体の中で生体吸収性は変化しない。生体吸収性の変化は、多孔質複合体の製造条件によって誘導されるが、特には後述の架橋条件によって達成することができる。この架橋条件を、押し込み試験による強度、膨潤度、又はコラゲナーゼによる生分解率が反映しており、従って生体吸収性を示す指標として、この3つの指標が好ましい。
「生体吸収性が不連続に変化する」多孔質複合体は、例えば製造条件を変えて得られた生体吸収性の異なる多孔質複合体を、積層させることによっても得ることができる。また、後述のように多孔質複合体の架橋密度を不連続に変化させることによっても得ることができる。
更に、多孔質複合体の製造者でない場合であっても、後述のように多孔質複合体の生体吸収性の速い第1の断片が含まれる領域、及び生体吸収性の遅い第2の断片が含まれる領域を同定することは容易である。従って、同定されたそれらの領域から第1の断片及び第2の断片を切り出すことができる。
生体吸収性を示す指標の1つである押し込み試験における強度比は、以下のように測定することができる。得られた多孔質複合体のいくつかの部位の機械強度を、押し込み試験機により測定する。それぞれの部位の強度のうちの、2点の強度を比較することにより、強度比を得ることができる。
押し込み試験の方法は、通常の方法を用いることができ、限定されるものではないが、以下の方法によって行うことができる。
多孔質複合体を、ダルベッコスリン酸緩衝溶液に浸し、テクスチャーアナライザー(TA−XTplus)を用い、押し込み試験を行う。シリンダーとして、P/2の2mmφの円柱状プローブを用い、多孔質複合体の任意の数点(例えば、5点)において、測定を行う。得られた機械強度を用いて、例えば歪量30%における強度比が1.5倍以上が観測された。
多孔質複合体の2点の強度比は、1.5倍以上であれば限定されるものではないが、好ましくは2.0倍以上であり、更に好ましくは5.0倍以上である。上限は限定されるものではないが、10倍以下が好ましい。
生体吸収性を示す指標の1つであるコラゲナーゼによる生分解率は、以下の関係式(I)によって、計算することができる。
関係式(I):
生分解率=(W0−Wt)/W0×100(I)
〔式中、W0及びWtは、多孔質複合体の断片を2unit/mLのコラゲナーゼ溶液により6時間浸漬した場合、又は多孔質複合体の断片を200unit/mLのコラゲナーゼ溶液により0.5時間浸漬した場合の、浸漬前の乾燥重量(W0)及び浸漬後の乾燥重量(Wt)である〕
前記関係式(I)により、多孔質複合体から切り出された第1の断片及び第2の断片の生分解率を求めることによって、生体吸収性が1.5倍以上異なるか否かを判断することができる。
多孔質複合体から、約10mgの試料片(断片;0.1×0.1×1.0cm)を、生検トレパンにより採取する。コラゲナーゼ2.0units(0.01mg)/mL、又は200units(1mg)/mLを含むダルベッコスリン酸緩衝溶液(pH7.2)を作製し、マルチウェルプレート内に静置した試料片(断片)に対して3mLずつ加える。37℃のバイオシェーカー内にマルチウェルプレートを入れ、50rpmで振盪しながら6時間(2.0units)又は0.5時間(200units)反応させる。反応後、試料片を取り出し、純水で1時間洗浄する。洗浄した試料片をディープフリーザー内で、−20℃で凍結した後、凍結乾燥する。得られた試料の乾燥重量を測定し、前記関係式(I)によって、生分解率を求める。基本的に、2.0unit/mLのコラゲナーゼ溶液により6時間浸漬した場合の生分解率により、生体吸収性の判断を行う。しかしながら、第1の断片及び第2の断片の生分解率がいずれも5%以下で、ほとんど分解されない場合は、200unit/mLのコラゲナーゼ溶液により0.5時間浸漬した場合の生分解率により生体吸収性の判断を行う。
更に、前記のいずれかの条件においても、第1の断片及び第2の断片の生分解率がいずれも5%以下、又は95%以上で、生分解率の差がない場合は、2.0unit/mL又は200unit/mLのコラゲナーゼ溶液の条件で、浸漬時間を0.5〜24時間の任意の時間に調整し、生分解率の差を求めるここともできる。
本明細書において、領域(A)から切り出された1つの第1の断片と、領域(B)から切り出された1つの第2の断片との少なくとも1つの組み合わせで、生分解率が1.5倍以上異なれば、本発明の効果を得ることができる。すなわち、1つの多孔質複合体において、最大で生分解率が1.5倍以上異なる第1の断片と第2の断片とを切り出すことが可能であれば、本発明の効果を得ることができる。しかしながら、領域(A)から切り出された任意の第1の断片と、領域(B)から切り出された任意の第2の断片の組み合わせで生分解率が1.5倍以上異なることが最も好ましい。
コラゲナーゼ2.0units(0.01mg)/mL、又は200units(1,0mg)/mLを含むpH7.2のダルベッコスリン酸緩衝溶液を作製し、多孔質複合体の試料の体積に応じて、適量の溶液を添加する。例えば、試料の体積に対して、約50倍量の溶液を添加する。試料及び溶液を、37℃のバイオシェーカー内に入れ、50rpmで振盪しながら1、3、12、18、24時間反応させる。反応後、試料を取り出し、純水で1時間洗浄する。試料を−20℃のディープフリーザー内で凍結し、凍結乾燥を行う。得られた試料の乾燥重量を測定し、一般式(I)から生分解率を求める。
生分解率=(W0−Wt)/W0×100(I)
1〜24時間の生分解率から、生分解率の速い10〜30重量%の領域(A)及び生分解率の遅い10〜30重量%の領域(B)を決定することができる。
一方、機械的強度を有する部分の生分解率は、特に限定されるものではないが、好ましくは30%以下であり、より好ましくは15%以下であり、最も好ましくは5%以下である。コラーゲンの生分解率が30%以下であることにより、生体親和性を有し、骨置換を可能にしながら、一定の機械的強度を有しており、長期にわたり生体内に残り周囲に骨組織を再生させる領域を提供することができる。
生体吸収性を示す指標の1つであるコラゲナーゼによる生分解率は、以下の関係式(II)によって、計算することができる。
関係式(II)
膨潤率=(Ww−Wd)/Wd×100(II)
〔式中、Wd及びWwは、それぞれ、多孔質複合体の断片を、リン酸緩衝溶液により24時間浸漬した場合の、浸漬前の乾燥重量(Wd)及び浸漬後の湿潤重量(Ww)である〕
前記関係式(II)により、多孔質複合体から切り出された第1の断片及び第2の断片の膨潤率を求めることによって、生体吸収性が1.5倍以上異なるか否かを判断することができる。
多孔質複合体から約10mgの試料片(断片)を採取する。試料片(断片)をダルベッコス社製のリン酸緩衝溶液10mLに含浸させる。含浸後、37℃で24時間静置する。その後、試料を速やかに取り出し、キムワイプ上で2分間静置後、重量を計測する。得られた試料の重量から、前記関係式(II)に従い、膨潤率を求める。
本明細書において、領域(A)から切り出された1つの第1の断片と、領域(B)から切り出された1つの第2の断片との少なくとも1つの組み合わせで、膨潤率が1.5倍以上異なれば、本発明の効果を得ることができる。すなわち、1つの多孔質複合体において、最大で膨潤率が1.5倍以上異なる第1の断片と第2の断片とを切り出すことが可能であれば、本発明の効果を得ることができる。しかしながら、領域(A)から切り出された任意の第1の断片と、領域(B)から切り出された任意の第2の断片の組み合わせで膨潤率が1.5倍以上異なることが最も好ましい。
ダルベッコス社製のリン酸緩衝溶液に多孔質複合体を、例えば4つの部分に分割して含浸させる。多孔質複合体の試料の体積に応じて、適量のリン酸緩衝溶液の量を調整する。例えば、それぞれの試料の体積に対して、約50倍量の溶液を添加する。試料及び溶液を、37℃で24時間静置する。得られた試料と、含浸を行っていない試料を比較し、膨潤率の高い10〜30重量%の領域(A)及び膨潤率の低い10〜30重量%の領域(B)を決定することができる。
一方、機械的強度を有する部分の膨潤率は、特に限定されるものではないが、好ましくは70%以下であり、より好ましくは60%以下であり、最も好ましくは50%以下である。膨潤率が70%以下であることにより、生体親和性を有し、骨置換を可能にしながら、一定の機械的強度を有しており、長期にわたり生体内に残り周囲に骨組織を再生させる領域を提供することができる。
重量法による密度は、円柱状もしくは板状の多孔質複合体を成型し、その重量をノギスで測定して求めた体積で割ることによって計算することができる。
本発明の多孔質複合体は、生体分解性が傾斜していることにより、生体内に移植すると骨リモデリングに伴い早期に骨置換が生じる空間と長期にわたり生体内に残り周囲に骨組織を再生させる空間を制御することが可能であり、それによって生体内で強度を損なわず骨組織再生を促進することができる。
生体分解性の傾斜は、連続的であってもよく、不連続であってもよい。また、多孔質複合体の一方から他方に向かって、連続又は不連続に傾斜してもよい。更に、1つの多孔質複合体において、連続又は不連続の傾斜が交互に存在してもよい。すなわち、生体分解性の高い部分と低い部分がまだらに存在することもできる。
本発明の人工骨は、前記多孔質複合体を含むか、前記多孔質複合体からなるものである。すなわち骨置換の誘導と、機械的強度とを満足する骨欠損時の骨再生用人工骨として用いることができる。
本発明の人工骨の形状は、特に限定されるものではなく、欠損した患部の形状に合わせて成形することができる。
本発明の多孔質複合体の製造方法は、
(A)リン酸カルシウム及びコラーゲンを含む多孔体を形成する工程、及び(B)前記多孔体に架橋密度を変化させた架橋処理を行うことによって、生体吸収性が1.5倍以上の多孔質複合体を得る傾斜架橋工程、
を含む。
本発明の1つの実施態様においては、前記多孔体形成工程(A)が、
(1)リン酸カルシウムまたは表面修飾されたリン酸カルシウムの結晶懸濁液を得る結晶合成工程、(2)可溶化コラーゲン溶液中のコラーゲンを線維化し、コラーゲン線維懸濁液を得る、コラーゲン線維化工程、(3)前記コラーゲン線維懸濁液とリン酸カルシウム結晶懸濁液とを混合し、リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を得る、混合工程、(4)前記リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を多孔体に成形する工程である。限定されるものではないが、本発明の多孔質複合体の製造方法によって、項目[1]に記載の多孔質複合体を製造することができる。
前記結晶合成工程(1)において、前記Ca(H2PO4)2、Ca(H2PO4)2・H2O、CaHPO4、CaHPO4・2H2O、Ca3(PO4)2、Ca3(PO4)2・2H2O、Ca8H2(PO4)6・5H2O、Ca3(PO4)2、Ca10(PO4)6(OH)2等のリン酸カルシウムを用いて、リン酸カルシウム結晶を調整することが可能であるが、特には水酸アパタイト結晶が好ましい。リン酸カルシウム結晶の調整法は、湿式法、乾式法、水熱法、アルコシキド法、フラックス法などの常法に従って行うことができるが、例えば水酸アパタイト結晶は、以下の湿式法によって調整することができる。
例えば、水酸アパタイトの場合、水酸化カルシウム(又は炭酸カルシウム)とリン酸とを溶液中で室温〜80℃程度の温度下で反応させ、得られた水酸アパタイトの微結晶粉末を100℃以下で乾燥させることによって得ることができる。より具体的には、水酸化カルシウム水溶液(又は炭酸カルシウム)及びリン酸水溶液を混合することによって、水に不溶な白い懸濁液(いわゆる、スラリー)を得ることができる。水酸化カルシウム水溶液としては、水酸化カルシウムが完全に溶解していない水酸化カルシウム懸濁液を用いることもできる。反応液のpHは7〜11の範囲で、かつ変化の幅を1以内となるようにリン酸水溶液を滴下することが望ましく、pH7〜9の範囲で、かつ変化の幅を0.5以内とすることがより好ましい。また、得られた懸濁液を50℃〜1200℃で焼成することによってリン酸カルシウム結晶懸濁液を得ることができる。
より具体手的には、0.5mol/Lの水酸化カルシウム懸濁液(例えば、4リットル)に0.6mol/Lのリン酸水溶液(例えば2リットル)を、ゆっくりとpH7.5になるまで滴下する。得られた懸濁液は、120℃で乾燥後、1200℃で30分間焼成する。合成した水酸アパタイトは、粉末X線回折測定により単一相であるか否かを確認することができる。
前記水酸アパタイト結晶懸濁液から遠心分離により液相を分離し、エタノールに溶媒を置換する。この操作を三回繰り返し、エタノールに懸濁した水酸アパタイト結晶懸濁液(6.0mg/mL)を作製する。一方、精製水にトリメトキシビニルシランを加え、トリメトキシビニルシラン溶液(20重量%)を調整した。水酸アパタイト結晶懸濁液に、トリメトキシビニルシラン溶液を、重量比9:1になるように加え、水酸アパタイトの濃度が6重量%になるように調整する。混合液を18時間転倒撹拌後、遠心分離により、上澄みを除去し、100℃で2時間、大気中で乾燥させた。
ビニル基の導入は、赤外線スペクトル分析によって行うことができる。図3に示すように、トリメトキシビニルシランの処理前と処理後のサンプルとを比較すると、処理後のサンプルで、3570cm−1のOHのピークが減少し、1273cm−1及び1600cm−1にC=Cのピークが、1087cm−1にSi−O−Siのピークが観察されるようになる。従って、図4に示すように、水酸アパタイト結晶の表面の水酸基と、トリメトキシビニルシランとの反応により、トリメトキシ基が結合しているものと考えられる。
また、熱分析により、210℃と320℃に発熱挙動を観察することにより、320℃では重量減少が観測される。320℃での重量減少は、ビニルシランが水酸アパタイト表面に修飾されていることを示している。
コラーゲン線維化工程(2)においては、哺乳動物又は魚類由来の可溶化コラーゲンを水などの水性の溶媒に溶解する。酸可溶化コラーゲン溶液に中性の緩衝液を混合してコラーゲン線維を析出させ、コラーゲン線維懸濁液を得ることができる。酸可溶化コラーゲン溶液のpHは、2.0〜6.0の間であることが好ましい。コラーゲンの線維化に適するpHは、コラーゲンの種類によって変化するが、pH5〜9の範囲、すなわち中性の範囲である場合が多く、中性の緩衝液が用いられる。コラーゲンを線維化させる中性の緩衝液の条件としては、適度なイオン強度及びpHが中性であることが重要である。このような条件を満たすものであれば、緩衝液は、特に限定されるものではないが、生体に用いる人工骨などの最終的な用途を考慮すれば、細胞毒性が無いかあるいは低い、リン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、クエン酸塩、Tris等の緩衝能を有する塩水溶液を用いることが好ましい。特に、中性の緩衝液であり、安価、生体に毒性を示さない、そしてコラーゲンの線維化を他の中性の緩衝液よりも活発に起こす点において、リン酸緩衝液(特には、リン酸ナトリウム水溶液)が好ましい。
遠心分離は、コラーゲン線維懸濁液を、遠心機による遠心分離とホモジェナイズを1〜10回程度繰り返し行うことができる。より詳細には、遠心分離は、水分をコラーゲン線維から分離できる条件であれば、特に限定されるものではないが、2000g〜20000gで行うことが好ましく、例えば、遠心機GRX−220(トミー精工社製)を用い、10000rpmで行うことができる。遠心機による遠心分離を行い、コラーゲン線維と水分を分離させた後、水分を除去し、ペースト状になったコラーゲン線維を得る。次に、ペースト状のコラーゲン線維を、ホモジェナイザーを用いてホモジェナイズすることによって、コラーゲン線維間に保持されている水分を分離しやすくする。ホモジェナイズ後、更に遠心機を用い遠心分離を繰り返し、分離した水分を除去する。ホモジェナイザーは、一般に用いられているものを利用することができるが、例えば、セルマスター(アズワン社製)を用い、5000rpmで行うことができる。この遠心分離の回数は、限定されるものではないが、1回〜10回程度行うことができ、効率の観点から、好ましくは1〜8回、より好ましくは、1〜5回、最も好ましくは1〜3回程度行う。
加圧脱水で濃縮を行う場合は、一回で濃縮を行ってもよいが、加圧脱水とホモジェナイズを繰り返し、1〜10回程度行うことができる。遠心分離、又は加圧脱水を行う前のコラーゲン線維懸濁液中のコラーゲン線維の濃度は、0.4〜0.5重量%程度であるが、遠心分離又は加圧脱水により、10重量%以上の濃度のコラーゲン線維懸濁液を得ることができる。
混合工程(2)においては、前記コラーゲン線維懸濁液(高濃度コラーゲン線維懸濁液を含む)とリン酸カルシウム結晶懸濁液とを混合し、リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を得ることができる。コラーゲン線維懸濁液に混合するリン酸カルシウム結晶懸濁液は、特に限定されるものではないが、水酸アパタイト結晶懸濁液が好ましい。
また、得られた混合液は、十分に攪拌を行った後に、例えばスイング式遠心機などを用いて、脱泡を行うことが好ましい。これは、凍結乾燥を行う際に、気泡の混入を防ぐためである。
多孔体形成工程(4)は、リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を多孔体に成形する工程であり、多孔体の成形方法としては、従来公知の方法を用いることが可能であり、具体的には、凍結乾燥法などを挙げることができる。多孔体の成形方法として、凍結乾燥法を用いる場合は、所望の大きさ及び形態の成形容器を用意し、リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を流し込む。成形容器の材料は、冷凍機による凍結、及び凍結乾燥機における減圧に耐えることができる限り、限定されるものではないが、例えば、シリコンゴムなどを用いることができ、任意の大きさ及び形態の成形容器を作製することが可能である。成形容器中のリン酸カルシウム/高濃度コラーゲン線維混合懸濁液は、冷凍機により、例えば−80〜−0℃で凍結される。凍結されたリン酸カルシウム/高濃度コラーゲン線維混合懸濁液は、凍結乾燥機に入れ、例えば棚温度−30〜40℃で、水分がなくなるまで、凍結乾燥を行う。
本発明の別の実施態様においては、前記多孔体形成工程(A)が、
リン酸カルシウム/コラーゲン複合線維と緩衝液との混合によりゲル化させ、多孔体に成形する工程である。本工程は、特開2007−98118に記載の多孔質体を製造する方法である。本態様においては、リン酸カルシウムは、特に限定されるものではないが、好ましくは水酸アパタイトである。
具体的には、水酸アパタイト/コラーゲン複合線維と緩衝液との混合後、凍結乾燥してもよいが、凍結乾燥は、後述の傾斜架橋工程(B)の後に行うことができる。また、水酸アパタイト/コラーゲン複合線維と緩衝液との混合後に、さらにインキュベーションしてもよい。水酸アパタイト/コラーゲン複合線維は、水酸アパタイトのc軸が線維軸方向に配向されていることが好ましい。
水酸アパタイト/コラーゲン複合線維は緩衝液との混合により、水酸アパタイトのc軸が線維軸方向に配向されることにより、スポンジ状の弾力性を有し、従来の強度の問題や、使用時の操作性の問題を解消することができる。
(1)水酸アパタイト/コラーゲン複合線維体(HAp/Col:混合比率は、80/20)1gと、リン酸緩衝液(0.1mol/L, pH6.8)8mLとを、均一になるまで混合し、インキュベーションしてゲル状とした。
(2)ゲル状の混合物を、型(細胞培養用Φ53mmのポリスチレンディッシュや細胞培養用24穴プレート等、適宜に選択することができる)に注入した。
得られた多孔体を以下の傾斜架橋工程に用いることが可能である。
傾斜架橋工程における架橋方法は、1.5倍以上異なる第1の断片及び第2の断片を切り出すことのできる多孔質複合体を作製することができる架橋方法であれば、特に限定されるものではなく、アルデヒド系・イソシアネート系・カルボジイミド系架橋剤・タンニンを用いた湿式架橋法、金属イオン(クロム、鉄など)を用いた架橋法、紫外線照射法、熱架橋、グルタルアルデヒド気相蒸着法、又は放射線照射法を挙げることができるが、グルタルアルデヒド気相蒸着法、又は放射線照射法が好ましい。本工程においては、これらの架橋法によって、架橋密度の変化した架橋処理を行う。
傾斜架橋法において、グルタルアルデヒド気相蒸着法を用いる場合、多孔体へのグルタルアルデヒドガスの揮発・拡散を調整することにより、多孔体の架橋の程度を調整し、生体吸収性が異なる部分を作製することができる。
グルタルアルデヒド気相蒸着法は、通常の方法で行うことができる。すなわち、グルタルアルデヒド〔OHC(CH2)3CHO〕を精製水で希釈し、1〜25%程度のグルタルアルデヒド溶液を調製する。グルタルアルデヒド蒸気を用いた化学架橋では、グルタルアルデヒドの濃度が拡散に影響する。濃度が高いほうが、拡散速度が速く、濃度が低いと拡散速度が遅くなる。従って、グルタルアルデヒド溶液の濃度を調整することにより、拡散速度を制御することができる。
このグルタルアルデヒド溶液を上方の開放された容器(例えば、ガラス瓶、又はシャーレなど)に入れる、デシケータなどに、グルタルアルデヒド溶液と、架橋を行うサンプルを入れて、37℃程度で、1〜24時間程度反応させる。
グルタルアルデヒド気相蒸着法による架橋の場合、グルタルアルデヒドは、サンプルの表面から拡散し、アミノ基同士、又はアミノ基及びSH基の架橋を起こす。従って、傾斜架橋法を行う場合、弱い架橋を導入したい面からのグルタルアルデヒドの拡散を防ぐことによって、傾斜架橋を行うことができる。具体的には、グルタルアルデヒドの拡散を抑えたい面を、膜などで覆うことにより、架橋の傾斜を導入することが可能である。
傾斜架橋法において、放射線照射を用いる場合、湿潤環境下における多孔質複合体のコラーゲン濃度の違いによって架橋の傾斜を導入することができる。湿潤環境下において放射線を照射するとコラーゲン同士の架橋が生じるためである。
コラーゲンとアパタイトの混合比を変えた多孔体を作製し、それらの多孔体を積層することによって、コラーゲン濃度の異なる部分を有する多孔体を得ることができる。この多孔体に放射線照射を行うことによって、生体吸収性が1.5倍以上異なる2つの部分を有する多孔質複合体を得ることができる。
ビニル基の導入量の異なるリン酸カルシウム結晶懸濁液を、複数調製する。それらのリン酸カルシウム結晶懸濁液をコラーゲン懸濁液と混合し、ビニル基の導入量の異なる複数の多孔体を調整する。それらの多孔体を積層することによって、ビニル基の導入量の異なる部分を有する多孔体を得ることができる。この多孔体に放射線照射を行うことによって、生体吸収性が1.5倍以上異なる2つの部分を有する多孔質複合体を得ることができる。
多孔体への放射線の照射量を調整する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、テーパーをもった鉛板を用いることによって行うことができる。例えば、図2に示すように、円錐の「テーパー」を用い、放射線を円錐の上方から照射する。このような照射を行うことにより、円錐の中心部はテーパーが厚く、照射が少なくなり放射線架橋が起こりにくい。従って、生体吸収性や膨潤性に優れ、機械的強度が弱い部分となる。一方、円錐の周辺部はテーパーが薄いため、照射が多くなり、放射線架橋が起こりやすい。従って、生体吸収性に耐性があり、機械的強度が高い部分となる。
また、放射線による湿潤環境下における架橋では、コラーゲン同士、又はコラーゲン―アパタイト界面において、架橋がおきるため、それらの立体的距離が重要である。すなわち、密度が高いほうが強固な架橋ができる。更に、放射線架橋の特徴は、物質透過性に優れ、分子内において均一な分布で架橋が起こること、架橋の密度を容易に調整できること、及び形状に係わらず架橋できること、を挙げることができる。
本実施例ではグルタルアルデヒド気相蒸着法により、傾斜化多孔質複合体を製造した。
(i)水酸アパタイト結晶の懸濁液の調製
水酸アパタイト結晶は、湿式法により合成した。0.5mol/Lの水酸化カルシウム懸濁液(4リットル)に、0.6mol/Lのリン酸水溶液(2リットル)をゆっくりとpH7.5になるまで滴下した。得られた懸濁液を、120℃で乾燥後、更に電気炉を用いて1200℃で30分間焼成した。粉末X線回折測定により合成した水酸アパタイトが単一相であることを確認した。
テラピアウロコ由来コラーゲンを、pH3.0の塩酸溶液に1重量%になるように溶解させた。0.1mol/Lのリン酸水素ナトリウムとリン酸二水素ナトリウムの溶液とを混合し、pH8.2になるように緩衝溶液(PB)を作製した。コラーゲン溶液とPBを等量混合して、27℃で3日間静置して、コラーゲン線維ゲルを作製した。遠心分離を行い、上澄みを除去することで濃縮を行った。130℃で乾燥させ、コラーゲンの濃度を測定した結果、コラーゲン濃度は17.3%であった。
前記工程(ii)で得られたコラーゲン線維ゲルをコラーゲン濃度10%に調整し、水酸アパタイト結晶を重量比4:6になるように混合した。混合には、Cellmasterを用い、十分に混合撹拌を行った。得られた複合ゲル(水酸アパタイト結晶/コラーゲン線維混合懸濁液)を、25mLの遠沈管にいれ、スイング式遠心機(1000G)を用いて、脱泡(5分間)した。得られた複合体を、10mm×10mm×10mmの容器に入れ、−20℃で一日凍結させ、更に48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気下、130℃で24時間処理して、熱脱水架橋を導入した。得られた複合体を試料Aと称する。
グルタルアルデヒド(GA)ガス架橋は、以下のように行った。GA溶液(25%)を精製水で希釈して10%の溶液を調整した。GA溶液をシャーレに20mL加え、作製した試料(10mm×10mm×10mm;試料A)とともにデシケータ―内に静置した。デシケータを減圧し、37℃の恒温乾燥機に入れ、3、6、12、24時間反応させた。試料Aの五面はポリスチレン膜で覆い、一面のみからGAガスが拡散し、反応するようにした(図1A)。得られた多孔質複合体を、試料A−GAと称する。
GAによる架橋の傾斜は、目視でも確認することが可能である。すなわち、3時間GA処理した試料の中央部をメスにて切断し観察した。GAガスが拡散した面から、順番に黄色から白色に色が変化しており、拡散面の方が、架橋が進んでいると考えられた。また、6時間GA処理した試料では、その濃淡が更にはっきりと確認することができた。
本実施例では、放射線照射により、膨潤した多孔質複合体を製造した。
(i)水酸アパタイト結晶の懸濁液の調製及びビニル基の導入
水酸アパタイト結晶は、湿式法により合成した。0.5mol/Lの水酸化カルシウム懸濁液(4リットル)に、0.6mol/Lのリン酸水溶液(2リットル)をゆっくりとpH7.5になるまで滴下した。得られた懸濁液を、120℃で乾燥後、更に電気炉内を用いて1200℃で30分間焼成した。粉末X線回折測定により合成した水酸アパタイトが単一相であることを確認した。
水酸アパタイト懸濁液を、遠心分離により、固液分離を行い、エタノールに溶媒を置換した。この操作を三回繰り返し、水酸アパタイト懸濁液(60mg/mL)を作製した。一方、精製水にトリメトキシビニルシランを加え、メトキシビニルシラン溶液(20重量%)を調整した。水酸アパタイト懸濁液に、重量比9:1になるようにメトキシビニルシラン溶液を加えた。この際、水酸アパタイトの濃度は6重量%になるように調整した。18時間転倒撹拌後、遠心分離により、固液分離を行い、上澄みを除去し、100℃で2時間、大気中で乾燥させた。赤外線スペクトル分析により、Si−Oの振動とビニル基に由来する振動が確認された。また、熱分析の結果から、210℃と320℃に発熱挙動を観察し、320℃では重量減少が観測された。このことから、本方法によりシラン剤が水酸アパタイト表面に修飾できていることが分かった。
前記実施例(ii)の操作を繰り返し、コラーゲン線維懸濁液を得た。
(iii)膨潤多孔質複合体の調製
作製したコラーゲン線維懸濁液に、水酸アパタイト結晶の懸濁液を重量比4:6になるように混合した。混合には、Cell masterを用い、十分に混合撹拌を行った。作製した複合ゲル(水酸アパタイト結晶/コラーゲン線維混合懸濁液)を、25mLの遠沈管にいれ、スイング式遠心機(1000g)を用いて、脱泡(5分間)を行った。得られた湿潤状態の複合体を試料Cと称する。
(iv)放射線による傾斜架橋
放射線による架橋を傾斜化させるため、鉛で作製した円錐(高さ10cm×直径1cm)をテーパーとして用いた放射線照射を行った。図1に示すように、遠心管にいれた試料Cの先端部位に鉛円錐を取り付け、コバルト60の線源を用いてγ線(5.3kGy/h)を照射した(図2A)。照射時間は約10時間とした。照射後、−20℃で一日凍結させ、48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気、130℃で24時間処理して更に熱脱水架橋を導入した。得られた多孔質複合体を、試料C−gと称する。
(i)水酸アパタイト/コラーゲン複合線維の調整
2.0gのテラピアウロコ由来コラーゲンを0.15mol/Lのリン酸(200mL)に溶解させた水溶液と、0.25mol/Lの水酸化カルシウム懸濁液(200mL)を調整した。また、200mLの精製水を加えた1000mLビーカーを準備した。調整した二液を、25℃の精製水に、pH8.0±0.5の一定になるように、滴下速度4mL/minで同時に加えた。滴下終了後、吸引濾過により上澄み液を除き、得られた水酸アパタイト/コラーゲン複合線維を−20℃で凍結後、凍結乾燥を行った。凍結乾燥した複合線維の熱分析(TG−DTA)の結果、水酸アパタイトとコラーゲンの重量比は、8:2であった。
0.1mol/Lのリン酸緩衝溶液(4mL;pH8.0、リン酸二水素ナトリウムとリン酸一水素ナトリウムの混合緩衝液)を、2gの作製した水酸アパタイト/コラーゲン複合線維に加え、混練を十分に行い、均一な水酸アパタイト/コラーゲン複合線維ゲルをえた。これを直径35mm×10mmの細胞培養用ディッシュ(イージーグリップディッシュ、Falcon)に高さが3mmになるようにつめた。
放射線による架橋を傾斜化させるため、鉛で作製した円錐(高さ4cm×直径35mmを用いた放射線照射を行った。コバルト60の線源の上に複合線維ゲルを置き、照射を行った。照射後、−20℃で凍結させ、48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気、130度で12時間処理して更に熱脱水架橋を導入した。
作製した水酸アパタイト/コラーゲン複合線維多孔体を、ダルベッコスリン酸緩衝溶液に浸し、テクスチャーアナライザー(TA−XTplus)で押し込み試験を行った。シリンダーには、P/2の2mmφの円柱状プローブを用いた。試料片の端から、中心部にむかい5点の測定を行った。この結果、照射量の多い端と中心部では、歪量30%において約2倍の強度の違いが観測された。
実施例2の工程(i)で、ビニル基の導入を行わなかったことを除いては、実施例2の操作を繰り返し、工程(iii)で複合体である試料Dを、工程(iv)で多孔質複合体である試料D−gを得た。
本参考例1では、架橋を傾斜化させずに、放射線架橋を行い、膨潤した多孔質複合体を製造した。実施例2の、(i)、(ii)、及び(iii)の操作を繰り返して、試料Cを得た。
(iv)放射線架橋
遠沈管にいれた試料Cは、コバルト60の線源を用いてγ線(50KGy)を照射した。照射後、−20℃で一日凍結させ、48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気、130℃で24時間処理して更に熱脱水架橋を導入した。得られた多孔質複合体を、試料C−γと称する。
本参考例1では、ビニル基を導入していない試料Dに、架橋を傾斜化させずに、放射線架橋を行い、膨潤した多孔質複合体を製造した。比較例1の(i)、(ii)、及び(iii)の操作を繰り返して、試料Dを得た。
(iv)放射線架橋
遠沈管にいれた試料Dは、コバルト60の線源を用いてγ線(50KGy)を照射した。照射後、−20℃で一日凍結させ、48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気、130℃で24時間処理して更に熱脱水架橋を導入した。得られた多孔質複合体を、試料D−γと称する。
本参考例2では、架橋を傾斜化させずに、放射線架橋を行い、乾燥した多孔質複合体を製造した。実施例2の、(i)、及び(ii)の操作を繰り返して、水酸アパタイト結晶懸濁液、及びコラーゲン線維懸濁液を得た。
(iii)乾燥多孔質複合体の調製
コラーゲン線維懸濁液に水酸アパタイト結晶懸濁液を重量比4:6になるように混合した。混合には、Cell masterを用い、十分に混合撹拌を行った。作製した複合ゲル(水酸アパタイト結晶/コラーゲン線維混合懸濁液)は、更に25mLの遠沈管にいれ、スイング式遠心機(1000g)を用いて、脱泡(5分間)を行った。作製した複合体は、−20℃で一日凍結させ、更に48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気、130℃で24時間処理して、熱脱水架橋を導入した。得られた乾燥複合体を試料Aと称する。
(iv)放射線架橋
作製した乾燥複合体Aは、滅菌シートにいれ、脱酸素剤により酸素を吸着させた後、コバルト60の線源を用いて、50KGyの線量のγ線を照射した。得られた多孔質複合体を、試料A−γと称する。
本比較例3では、ビニル基を導入していない試料に、架橋を傾斜化させずに、放射線架橋を行い、乾燥した多孔質複合体を製造した。比較例1の、(i)、及び(ii)の操作を繰り返して、水酸アパタイト結晶懸濁液、及びコラーゲン線維懸濁液を得た。
(iii)乾燥多孔質複合体の調製
コラーゲン線維懸濁液に水酸アパタイト結晶懸濁液を重量比4:6になるように混合した。混合には、Cell masterを用い、十分に混合撹拌を行った。作製した複合ゲル(水酸アパタイト結晶/コラーゲン線維混合懸濁液)は、更に25mLの遠沈管にいれ、スイング式遠心機(1000G)を用いて、脱泡(5分間)を行った。作製した複合体は、−20℃で一日凍結させ、更に48時間凍結乾燥を行った。減圧雰囲気、130℃で24時間処理して、熱脱水架橋を導入した。得られた乾燥複合体を試料Bと称する。
(iv)放射線架橋
作製した乾燥複合体Bは、滅菌シートにいれ、脱酸素剤により酸素を吸着させた後、コバルト60の線源を用いて、50KGyの線量のγ線を照射した。得られた多孔質複合体を、試料B−γと称する。
多孔質複合体の生体吸収性の速い第1の断片が含まれる領域、及び生体吸収性の遅い第2の断片が含まれる領域の決定をコラゲナーゼによる生分解性試験により行った。
コラゲナーゼ2.0units(0.01mg)/mL、又は200units(1.0mg)/mLを含むpH7.2のダルベッコスリン酸緩衝溶液を作製し、実施例1で得られた試料A−GAの0.3gの多孔質複合体に対して、30mLのダルベッコスリン酸緩衝溶液を添加した。試料及び溶液を、37℃のバイオシェーカー内に入れ、50rpmで振盪しながら1、3、12、18、24時間反応させた。反応後、試料を取り出し、純水で1時間洗浄した。試料を−20℃のディープフリーザー内で凍結し、凍結乾燥を行った。得られた試料の乾燥重量を測定し、一般式(I)から生分解率を求めた。
生分解率=(W0−Wt)/W0×100(I)
すなわち、3時間GAガスに反応させた試料から、生分解率の速い30重量%の領域及び生分解率の遅い30重量%の領域を決定することができた。
6時間反応させた試料A−GAの架橋の進んだ生分解率の遅い30重量%の領域の断片10mg、及び架橋の進んでない生分解率の速い30重量%の領域の断片10mgを生検トレパンにより切り出した(図1B)。各試料A−GAを2.0nit/mLのコラゲナーゼ溶液又は200unit/mLを含むダルベッコスリン酸緩衝溶液に浸漬させた。容器にはマルチウェルプレートを用い、コラゲナーゼ溶液3mLを加え、50rpmで振とうしながら、所定時間反応させた。反応後、各試料を取り出し、精製水で1時間洗浄し、(iii)の多孔質複合体の調製と同条件で凍結乾燥を行い、生分解率(関係式(I))を求めた。
6時間のコラゲナーゼ処理では、架橋の進んだ部分の断片の生分解率は約10%で、架橋の進んでいない部分の断片の生分解率は90%であった。従って、第1の断片の生分解率に対する第2の断片の生分解率の比は、9.0であった。
多孔質複合体の生体吸収性の速い第1の断片が含まれる領域、及び生体吸収性の遅い第2の断片が含まれる領域の決定を膨潤率の測定により行った。
実施例2で得られた多孔質複合体である試料C−gを4つの断片に分割した。分割した0.3gの多孔質複合体の断片に対して、300mLのダルベッコスリン酸緩衝溶液を添加し、含浸させた。試料及び溶液を、37℃で24時間静置した。得られた試料と、含浸を行っていない同様に分割した試料を比較し、膨潤率の高い10〜30重量%の領域(A)及び膨潤率の低い10〜30重量%の領域(B)を決定した。
実施例2で得られた試料C−gの膨潤率の高い30重量%の領域(A)の断片10mgと、膨潤率の低い30重量%の領域(B)の断片10mgを図1(B)と同様な方法で切り出した。5mLの精製水を入れた容器に24時間、常温で静置した。余分な水分を除去するため、ろ紙に1分間静置した。その後、湿潤下重量を測定し、関係式(III)から膨潤率を求めた。
γ線照射量を多くした断片の膨潤率は20%程度であったが、γ線照射量を少なくした断片の膨潤率は、40%であった。従って、第1の断片の膨潤率に対する第2の断片の膨潤率の比は、2.0であった。
本試験例では、放射線架橋により、多孔質複合体の圧縮強度が上昇することを確認した。
参考例2で得られた試料A及び試料A−γ、並びに比較例3で得られた試料B及び試料B−γの4種類の試料(φ10mm×10mm)の圧縮試験を行い、その力学特性を明らかにした。放射線架橋の効果を明確にするため、ダルベッコスリン酸緩衝溶液中に3時間浸漬させた後、50kgのロードセルを用いて、ロードヘッド速度0.1mm/minで測定を行った。水酸アパタイト/コラーゲンは、γ線照射によりコラーゲン分子又は線維が分断され、ダルベッコスリン酸緩衝溶液の浸漬によりコラーゲンが骨格構造を維持できなくなった。これに対して、ビニルシランを表面修飾した水酸アパタイト結晶を用いた試料A−γでは、γ線照射により、著しく圧縮強度が向上した。そのため、γ線照射により、コラーゲンと水酸アパタイト結晶の界面において架橋結合が形成され、ダルベッコスリン酸緩衝溶液中に含浸させても骨格を形成するコラーゲン分子の分断が低減されたと考えられる。
実施例2で得られた試料C及び試料C−g、並びに比較例1で得られた試料D及び試料D−gを前記参考試験例1と同じ方法により、圧縮試験を行った。
その結果、傾斜化させた試料は、明らかにその強度が傾斜化させない試料(CとD)と比較して弱かった。また、乾燥させた試料と比較すると2倍以上の強度を示した。更に、目視でダルベッコスリン酸緩衝溶液浸漬3時間後の膨潤度を確認したところ、中央部分での膨潤が確認できた。以上のことから、鉛円錐を用いてγ線照射することで材料内部までその膨潤度の異なる部位ができることを明らかとした。
本参考例では、湿潤状態でγ線照射を行うことにより、架橋を傾斜化できることを確認した。
(i)水酸アパタイトナノ結晶のビニルシラン修飾
90%エタノール溶液(100mL)に、水酸アパタイトナノ結晶が1wt%になるように懸濁し、ビニルシランカップリング剤を100mgになるように混合し、良く分散・転倒撹拌(18時間)後、遠心分離による固液分離を行った。さらに90%エタノール及び遠心分離による固液分離により洗浄を行った。その後、固相を100℃で2時間乾燥させ、ビニルシラン修飾水酸アパタイトを作製した。
得られたビニルシラン修飾水酸アパタイト及び濃縮コラーゲン(10wt%)を混合重量比が60/40になるように均一に分散させ、湿潤環境下でγ線を25kGy及び50kGyの線量で照射した。その後、−20℃で凍結及び凍結乾燥を行い、ダルベッコスリン酸緩衝溶液に室温で4時間湿潤させて圧縮試験を行った。比較対象としてγ線を照射せずに凍結及び凍結乾燥した試料を用いた。その結果を図6に示す。横軸には歪量を、縦軸には応力をプロット(S−S曲線)した。図5からも明らかなようにγ線照射しない材料と比較して圧縮強度が2倍以上高くなった。また、25kGyと50kGyの照射では、圧縮強度が同程度であり、25kGyで必要最大照射量があると考えられた。
以上、本発明を特定の態様に沿って説明したが、当業者に自明の変形や改良は本発明の範囲に含まれる。
11・・・ポリスチレン膜;
2・・・多孔質複合体;
21・・・生体吸収性に耐性のある部分(架橋の進んだ部分);
22・・・生体吸収性の優れた部分(架橋の進んでない部分);
31・・・テーパー(三角錐)。
Claims (15)
- リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維とを、80:20〜20:80の重量比で含む多孔質複合体であって、
(1)生体吸収性が傾斜していること、及び
(2)重量法による密度が300〜1500mg/cm3であること、
を特徴とする多孔質複合体。 - 前記生体吸収性の傾斜が、多孔質複合体の2つの点における、2mmφの円柱状プローブを用いた押し込み試験による強度比であり、歪率30%における2点の強度比が1.5倍以上である、請求項1に記載の多孔質複合体。
- 前記生体吸収性の傾斜が、
多孔質複合体の生体吸収性が連続又は不連続に変化し、生体吸収性の速い第1の断片及び生体吸収性の遅い第2の断片を多孔質複合体から切り出すことができ、そして第1の断片の生体吸収性と第2の断片の生体吸収性との比が1.5以上である、請求項1に記載の多孔質複合体。 - 前記生体吸収性がコラゲナーゼによる生分解率であって、
生分解率は、関係式(I):
生分解率=(W0−Wt)/W0x100(I)
〔式中、W0及びWtは、多孔質複合体の断片を2unit/mLのコラゲナーゼ溶液により6時間浸漬した場合、又は多孔質複合体の断片を200unit/mLのコラゲナーゼ溶液により0.5時間浸漬した場合の、浸漬前の乾燥重量(W0)及び浸漬後の乾燥重量(Wt)である〕で表され、
前記第1の断片が、多孔質複合体の生分解率の速い30重量%の領域から切り出され、第2の断片が多孔質複合体の生分解率の遅い30重量%の領域から切り出され、第1の断片の生分解率に対する第2の断片の生分解率の比が1.5以上である、請求項3に記載の多孔質複合体。 - 前記生体吸収性が膨潤率であって、
膨潤率は、関係式(II):
膨潤率=(Ww−Wd)/Wd×100(II)
〔式中、Wd及びWwは、それぞれ、多孔質複合体の断片を、リン酸緩衝溶液により24時間浸漬した場合の、浸漬前の乾燥重量(Wd)及び浸漬後の湿潤重量(Ww)である〕で表され、
前記第1の断片が、多孔質複合体の膨潤率の高い30重量%の領域から切り出され、第2の断片が多孔質複合体の膨潤率の低い30重量%の領域から切り出され、第2の断片の膨潤率に対する第1の断片の膨潤率の比が1.5以上である、請求項3に記載の多孔質複合体。 - リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、及びリン酸三カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種のリン酸カルシウムである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の多孔質複合体。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の多孔質複合体を含む人工骨。
- (A)リン酸カルシウム及びコラーゲンを含む多孔体を形成する工程、及び
(B)前記多孔体に架橋密度を変化させた架橋処理を行うことによって、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を得る傾斜架橋工程、
を含む、多孔質複合体の製造方法。 - 前記多孔体形成工程(A)が、
(1)リン酸カルシウム、又は表面修飾されたリン酸カルシウムの結晶懸濁液を得る結晶合成工程、
(2)可溶化コラーゲン溶液中のコラーゲンを線維化し、コラーゲン線維懸濁液を得る、コラーゲン線維化工程、
(3)前記コラーゲン線維懸濁液とリン酸カルシウム結晶懸濁液とを混合し、リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を得る、混合工程、及び
(4)前記リン酸カルシウム結晶/コラーゲン線維混合懸濁液を多孔体に成形する工程、である、請求項8に記載の多孔質複合体の製造方法。 - 前記多孔体形成工程(A)が、
リン酸カルシウム/コラーゲン複合繊維と緩衝液との混合によりゲル化させ、多孔体に成形する工程である、請求項8に記載の多孔質複合体の製造方法。 - 前記傾斜架橋工程(B)における架橋がグルタルアルデヒド気相蒸着法による架橋であって、多孔体へのグルタルアルデヒドガスの拡散量を変化させることにより、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を作製する、請求項8〜10のいずれか一項に記載の多孔質複合体の製造方法。
- 前記傾斜架橋工程(B)における架橋が、放射線照射架橋であって、湿潤環境下において多孔体への放射線照射量を変化させることにより、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を作製する、
請求項8又は10に記載の多孔質複合体の製造方法。 - 前記傾斜架橋工程(B)における架橋が、放射線照射架橋であって、湿潤環境下において多孔体への放射線照射量を変化させることにより、生体吸収性が1.5倍以上異なる多孔質複合体を作製する、
請求項9に記載の多孔質複合体の製造方法。 - 前記表面修飾されたリン酸カルシウム結晶が、ビニル基が導入されたリン酸カルシウム結晶である、請求項13に記載の多孔質複合体の製造方法。
- 前記リン酸カルシウムが、水酸アパタイト、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、及びリン酸三カルシウムからなる群から選択される少なくとも1種のリン酸カルシウムである、請求項8〜14のいずれか一項に記載の多孔質複合体の製造方法。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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