JP6251462B1 - エレクトロスピニング法を用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 - Google Patents
エレクトロスピニング法を用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6251462B1 JP6251462B1 JP2017547190A JP2017547190A JP6251462B1 JP 6251462 B1 JP6251462 B1 JP 6251462B1 JP 2017547190 A JP2017547190 A JP 2017547190A JP 2017547190 A JP2017547190 A JP 2017547190A JP 6251462 B1 JP6251462 B1 JP 6251462B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- kneader
- resin
- bone regeneration
- plga
- fine particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 28
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 123
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 103
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 103
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 61
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 57
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920001606 poly(lactic acid-co-glycolic acid) Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 37
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 23
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 15
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 7
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 7
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- UQDJGEHQDNVPGU-UHFFFAOYSA-N serine phosphoethanolamine Chemical compound [NH3+]CCOP([O-])(=O)OCC([NH3+])C([O-])=O UQDJGEHQDNVPGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 14
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 56
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 229920005689 PLLA-PGA Polymers 0.000 description 41
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 36
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 26
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 17
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 15
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N L-lactic acid Chemical compound C[C@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 13
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 13
- 229920006167 biodegradable resin Polymers 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 11
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 6
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 5
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 4
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 3
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 102000007350 Bone Morphogenetic Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010007726 Bone Morphogenetic Proteins Proteins 0.000 description 2
- 208000006386 Bone Resorption Diseases 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000024279 bone resorption Effects 0.000 description 2
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 238000004244 micellar electrokinetic capillary chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 2
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N D-lactic acid Chemical compound C[C@@H](O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UWTATZPHSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 229920001244 Poly(D,L-lactide) Polymers 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006127 amorphous resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001875 carbon-13 cross-polarisation magic angle spinning nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003484 crystal nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 229940022769 d- lactic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 229920000980 poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F tetracalcium;hydrogen phosphate;diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F 0.000 description 1
- GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H tetracalcium;oxygen(2-);diphosphate Chemical compound [O-2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/80—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/84—Venting or degassing ; Removing liquids, e.g. by evaporating components
- B29B7/845—Venting, degassing or removing evaporated components in devices with rotary stirrers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/201—Pre-melted polymers
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
- D01D1/02—Preparation of spinning solutions
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
- D01D5/0038—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion the fibre formed by solvent evaporation, i.e. dry electro-spinning
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
- D01D5/0046—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion the fibre formed by coagulation, i.e. wet electro-spinning
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
- D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
- D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
- D01F6/625—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters derived from hydroxy-carboxylic acids, e.g. lactones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/06—Flowable or injectable implant compositions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
- B29B2013/005—Degassing undesirable residual components, e.g. gases, unreacted monomers, from material to be moulded
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
- C08K2003/321—Phosphates
- C08K2003/325—Calcium, strontium or barium phosphate
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2331/00—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
- D10B2331/04—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET]
- D10B2331/041—Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyesters, e.g. polyethylene terephthalate [PET] derived from hydroxy-carboxylic acids, e.g. lactones
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2401/00—Physical properties
- D10B2401/12—Physical properties biodegradable
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2509/00—Medical; Hygiene
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2509/00—Medical; Hygiene
- D10B2509/06—Vascular grafts; stents
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Abstract
Description
PLGA樹脂をニーダーに投入し加熱することによって、前記PLGA樹脂の粘度が102〜107Pa・sになるまで軟化させ、
前記ニーダー中にリン酸カルシウム微粒子の粉体を前記ニーダーの羽根を回転させながら投入することによって、前記粉体を前記軟化したPLGA樹脂と混合し、
前記ニーダーの羽根を前記加熱状態で継続して力をかけて回転させることによって前記混合物に対して熱的かつ機械的エネルギーをかけて混練することによって、前記リン酸カルシウム微粒子の凝集を解砕して、前記リン酸カルシウムの微粒子が前記PLGA樹脂中に分散した複合体を作製し、
前記複合体を冷却固化し、
前記冷却固化した複合体を溶媒で溶かし、所定時間撹拌することによって、前記PLGA樹脂が前記溶媒によって完全に溶解され、かつ前記リン酸カルシウム微粒子が前記PLGA樹脂が溶解された溶液中で凝集することなく分散した紡糸溶液を作製し、
前記紡糸溶液をエレクトロスピニング装置のシリンジに注入して高電圧をかけることによってエレクトロスピニングすることによって、前記リン酸カルシウム微粒子が前記生分解性繊維中に物理的に略均一に分散している生分解性繊維を製造する、
前記生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法である。
前記生分解性繊維は、実質的にPLGA樹脂が約30〜60重量%と、リン酸カルシウム微粒子が約70〜40重量%とからなり、
前記生分解性繊維は、加熱ニーダーに所定量のPLGA樹脂を投入して所定の温度で加熱して樹脂の粘度を102 〜107 Pa・sになるまで軟化させた後、前記リン酸カルシウム微粒子を投入して、ニーダーで熱的かつ機械的エネルギーをかけることによって、前記β-TCP微粒子の凝集が解砕されて前記PLGA樹脂中に前記リン酸カルシウム微粒子が実質的に均一に分散した複合体を作製し、前記複合体を冷却固化した後溶媒で溶かして作製した紡糸溶液をエレクトロスピニング法を用いて紡糸することによって製造され、前記リン酸カルシウム微粒子のカルシウムイオンが前記PLGA樹脂のカルボキシル基と結合していない、前記エレクトロスピニング法を用いて製造した生分解性繊維からなる骨再生用材料である。
好ましくは、記生分解性繊維からなる骨再生用材料の嵩密度が0.01〜0.1g/cm3の綿状である。
本発明の骨再生用材料の生分解性繊維の生分解性樹脂としては、PLGA樹脂が好適に用いられる。本発明でPLGA樹脂とは、乳酸とグリコール酸の共重合体を広く含む。一般にPLGA樹脂はアモルファスであるので、熱をかけると軟化するが明確な融点は有しない。
本発明の骨再生用材料に用いる骨形成因子には、β相リン酸三カルシウム(β―TCP)の微粒子を好適に用いる。一般にリン酸カルシウムとしては、リン酸水素カルシウム、リン酸八カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸三カルシウム、炭酸含有アパタイト等の生体吸収性リン酸カルシウムなどが知られているが、β-TCPは、骨芽細胞系の細胞の増殖と分化のためのscaffoldになる物質として特に好適である。β― TCP微粒子の外見はパウダー状である。パウダーを構成する粒子の径は0.5〜4μmのものが好ましい。本発明の骨再生用材料を構成する繊維の外径が10〜150μmであることからすると、粒子径は4μm以下程度のものが好適である。混錬にあたって混合するリン酸カルシウム粒子と均一分散させるためには、粒子の外径がそれと同等の0.5〜4μm程度のものとすることが好ましい。
(1)混練による複合体の作成
ペレット状のPLGA樹脂をニーダーに投入して作業温度範囲にまで加熱することによって、PLGA樹脂の粘度を作業粘度範囲102 〜107Pa・s、より好ましくは103.2〜103.6 Pa・s になるまで軟化させる。次いで、粉末状のリン酸カルシウム微粒子をニーダーに投入して生分解性樹脂と混合して一定時間混錬することで、リン酸カルシウム粒子と生分解性樹脂の複合体を作製する。
上記で調製された複合体をニーダーから取り出して常温冷却して固化させる。加熱された複合体が冷却される過程で結晶化温度Tc(PLLGAのTcは130℃近辺)に達すると、複合体中に分散した TCP微粒子が結晶核剤となってPLLGA樹脂に結晶成長が生じると考えられる。
上記で製造した複合体を溶媒の溶液中に投入して撹拌して複合体を溶解して紡糸溶液を作製する。エレクトロスピニングの紡糸溶液とするためには複合体は溶媒によってほぼ完全に溶解されていることが必要である。そのために複合体を溶解するには、マグネチックスターラー等を用いて、溶媒液中で4時間以上撹拌することが望ましい。
上記で調製された紡糸溶液をエレクトロスピニングの装置のシリンジに充填し、ノズルに電荷をかけて一定の方法/条件下でノズルから紡糸溶液を繊維状に出射することによってエレクトロスピニングで生分解性繊維を紡糸する。
図2と図4は、本発明のエレクトロスピニングを用いて製造された骨再生用材料の生分解性繊維の外観写真を示す。繊維の外径はバラつきがあり、大体10〜150μmの範囲にあるが、好ましい平均径は10〜50μmである。エレクトロスピニングで紡糸すると繊維は一般に数μm以下の外径になりやすいが、それと比較すると本発明の骨再生用材の生分解性繊維は太い。繊維の外径が10μm以上とすることで、本発明の綿状多孔体の内部に細胞が侵入していくために必要な繊維と繊維の間のスペース(ギャップ)を作り出すことが可能になる。
本発明の骨再生用材料は、エレクトロスピニングで綿状に形成した後、ピンセット等を用いて所望のサイズ/重量に取り分けた上で、アルミ包装して滅菌処理を施すことが望ましい。滅菌の方法としては、放射線滅菌(ガンマ線、電子線)、酸化エチレンガス滅菌、高圧蒸気滅菌等がある。本発明ではγ線による放射線滅菌を好適に用いる。
1)実験1の内容
PLLGAとPDLGAのそれぞれについて樹脂とβ-TCP微粒子との混合割合、混練条件を変えてPLLGAの複合体のサンプル(1)〜(4)と、PDLGAの複合体のサンプル(5)〜(7)を作製して、作製した複合体をクロロホルムで溶解してエレクトロスピニングの紡糸溶液として紡糸を試みた。
・PLLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して180℃で加熱混練してPLLGA 30 重量%にTCP微粒子70重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(1)とした。
・PLLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して165℃で混練してPLLGA 30 重量%にTCP微粒子70重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(2)とした。
・PLLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して115℃で混練してPLLGA 30重量%にβ-TCP微粒子70重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(3)とした。
・PLLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して165℃で混練してPLLGA 50重量%にβ-TCP微粒子50重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(4)とした。
・PDLA/PGAの共重合体(PDLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して180℃で混練してPLLGA 30 重量%にβ-TCP微粒子70 重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(5)とした。
・PDLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して165℃で混練してPDLGA 30 重量%にβ-TCP微粒子70 重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(6)とした。
・PLLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にニーダーに投入して165℃で混練してPDLGA 50重量%にβ-TCP微粒子50重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(7)とした。
(III)PLLGA-混練無し(比較実験1)
・PLLA/PGAの共重合体(PLLGA 85:15)をβ-TCP微粒子と共にクロロホルムを満たした容器に投入し、撹拌器で約4時間撹拌しPLLGA 30 重量%にTCP微粒子70 重量%を含む複合体を作製し、複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液サンプル(8)とした。
(IV)PLLA-溶融混練(比較実験2)
・PLLA30wt%をβ-TCP微粒子70wt%と共にニーダーに投入して185℃〜190℃で加熱してPLLAを溶融させた状態で混練してPLAとβ-TCP微粒子の複合体を作製した。
・β― TCP(Ca3(PO4)2):太平化学産業株式会社のβ-TCP−100を用いた。粒径1.7mm以下のものを4μm程度に粉砕したもの(β―TCP粉砕品)を用いた。
・PLGA:PLLGAとしてEvonik社製 LG855Sを使用した。
PDLGAとしてPurac社製PDLG8531を使用した。
・ニーダー条件
ニーダー: 卓上ニーダー PBV-0.1 (バッチ式、真空式、双腕型ニーダー。株式会社 入江商会提供)を用いた。
ES装置: NANON (株式会社MECC提供)
溶媒:クロロホルム
溶媒中の樹脂濃度:8〜10wt%
押し出し速度:15ml/h
針の太さは18G、電圧は25kV、ノズルからコレクターまでの飛距離は25cmとした。コレクター容器にはエタノール液を満たして、エレクトロスピニングされた糸を受けて、堆積させた。
2)実験1の結果
実験1の結果を図4(1)及び(2)に示す。
・PLGA樹脂を作業粘度範囲に軟化してβーTCP微粒子粉体と混ぜて加熱したニーダーで力をかけて混練して作製した複合体を作製する方法は、βーTCP微粒子粉体をPLGAに分散混合させた複合体を作製する上で極めて有効であることが分かった。その複合体をクロロホルムで溶かして紡糸溶液としてエレクトロスピニングすると、ほぼ安定して繊維を紡糸することができた。
・逆に、混練にあたって、PLGA樹脂の粘度範囲が作業粘度範囲よりも高い又は低いと粉体がPLGA樹脂中に分散させるのが容易でなく、複合体を作製するのが難しくなり、その結果、複合体を溶媒で溶かしてエレクトロスピニング法を用いて紡糸することが困難になった。
・結晶性樹脂であるPLAを融点以上で加熱して溶融状態にすると、樹脂の粘度が急激に低下して作業粘度範囲以下となり、その結果混合物に力をかけて練ることが難しくなって、粉を混練によって完全に樹脂に混ぜることが難しくなった。
1)実験2の内容
PLGAとβ-TCP からなる生分解性繊維のサンプル(1)〜(6)を作製し、各サンプルのPLGAの結晶化度および水溶液中での崩壊性の違い、及びNMR測定を実施した。
(2) 60β-TCP-40PLLGA (85:15)
(3) 50β-TCP-50PLLGA (85:15)
(4) 100PLLGA (85:15)
(5) 70β-TCP-30PDLGA (85:15)
(6) 50β-TCP-50PDLGA (85:15)
・β― TCP(Ca3(PO4)2):太平化学産業株式会社のβ-TCP−100を用いた。粒径1.7mm以下のものを4μm程度に粉砕したもの(β―TCP粉砕品)を用いた。
・PLGA:PLLGA(85:15)としてEvonik社製 LG855Sを使用した。
PDLGA(85:15)としてPurac社製PDLG8531を使用した。
・ニーダー条件
ニーダー: 卓上ニーダー PBV-0.1(株式会社入江商会提供)。
温度: 160℃
時間:ポリマーだけで3分半、その後TCPを入れて11分、合計で14分半混練した。(6)50TCP-50PLGA (PDLGA85:15)については、ポリマーとTCPを同時にニーダーに入れ、14分半混練した。
ES装置: NANON (株式会社MECC提供)
溶媒:クロロホルム
溶媒中の樹脂濃度:(1)〜(4)は8wt%、(5)は16wt%、(6)は12wt%
電圧:(1)〜(4)は20kV、(5)は28kV、(6)は25kV
押し出し速度:15ml/h
針の太さは18G、電圧は20〜28kV、ノズルからコレクターまでの飛距離は25cmとした。コレクター容器にはエタノール液を満たして、エレクトロスピニングされた糸を受けて、堆積させた。
(1)〜(6)のサンプルの結晶化度をDSCにて測定した。
(1)と(4)のサンプルにおいて、PLGAのカルボキシル基とTCPのカルシウムイオ
ンとの間に配位を生じているか否かをNMRで調べた。
(1)〜(5)のサンプルを水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、所定の浸漬期間後の綿の崩壊性を評価した。
・溶液:5 mmol/L 水酸化ナトリウム水溶液
・浸漬期間:0, 3, 6, 8日
・サンプル重量 各100 mg
・溶液量:20 ml
・室温放置
・朝晩に容器をひっくり返して、撹拌させる。
・浸漬直後および浸漬後適当なタイムポイント毎に写真を撮り、見た目の変化を観察した。
2)実験2の結果
<DSC測定>
結果を図6(1)と(2)に示す。
結果を図7(1)(2)に示す。
結果を図5(1)〜(5)に示す。
サンプル(1)(30 PLLGA-70 TCP)を水酸化ナトリウム水溶液に、浸漬期間: 0, 3, 6, 8日の経過で外観の変化を観察した結果、浸漬開始後6日を経過して、綿の体積は見かけ上2/3程度に減少し、軽く撹拌すると、多数の短繊維が容器内で拡散した。浸漬開始後8日を経過すると、綿の見かけ上の体積はさらに1/3程度に減少し、軽く撹拌すると、短繊維が容器全体に拡散した。
(i)示差走査熱量計(DSC)測定
サンプルの結晶化度は、PLLGA/TCPでは、PLLGAの含有量か少なくTCPの含有量が多いほど結晶化度が低かった。β-TCPを含有せずPLLGA100%のサンプルは、TCPを含有するサンプルと比べて結晶化度がかなり高かった。
(ii)崩壊性測定
PLLGA/TCPのサンプルでは、PLLGAの含有量が少なくβ-TCPの含有量が多いほど加水分解速度が速かった。この結果は、サンプルのPLLGAの結晶化度が低いほど加水分解速度が速いということだと推測される。
PLGA(100)とTCP/PLGA(70-30)の13C CP/MAS-NMRスペクトルを測定した。
カルボニル基(C=O;〜170 ppm)周辺のフェーズを合わせて拡大し、ピークフィッティングした。ノイズが多くて見にくいが、PLGA(100)、 TCP/PLGA(70-30)とも、破線で示した幅広のピークと破線で示した170.4 ppmをトップとするピークに分離(ガウシアン)できた。いずれも磁場シフトしたピークは見られず、したがって、カルボキシ基にCa2+イオンが配位していることはないと言える。(なお、定かではないが、破線の分離ピークは、高いアモルファス性による揺らぎに起因する可能性がある。
Claims (14)
- エレクトロスピニング法を用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造する方法であって、
PLGA樹脂をニーダーに投入し、前記ニーダーの羽根を回転させながら加熱することによって、前記PLGA樹脂の粘度が102〜107Pa・sになるまで軟化させ、
前記PLGA樹脂約30〜50重量%に対してリン酸カルシウム微粒子約70〜50重量%を、前記ニーダー中に前記羽根を回転させながら投入し、
前記ニーダーの羽根を前記加熱状態で継続的に回転させることによって前記PLGA樹脂と前記リン酸カルシウム微粒子の混合物に対して熱的かつ機械的エネルギーをかけて混練することによって、前記リン酸カルシウム微粒子が前記PLGA樹脂中で凝集することなく略均一に分散した複合体を作製し、
前記複合体を冷却固化し、
前記冷却固化した複合体を溶媒で溶かし、所定時間撹拌することによって、前記PLGA樹脂が前記溶媒によって完全に溶解され、かつ前記リン酸カルシウム微粒子が前記PLGA樹脂が溶解された溶媒中に略均一に分散した紡糸溶液を作製し、
前記紡糸溶液をエレクトロスピニング装置のシリンジに注入して電圧をかけることによってエレクトロスピニングすることによって、前記リン酸カルシウム微粒子が前記生分解性繊維中に略均一に分散している生分解性繊維を製造する、
エレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記PLGA樹脂の粘度は、103.2〜103.6Pa・sである、請求項1に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記リン酸カルシウム微粒子はβ−TCP微粒子である、請求項1又は2に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記PLGA樹脂を前記ニーダーに投入して加熱して軟化して所定の時間混練した後、前記ニーダー中の前記混練したPLGA樹脂に前記リン酸カルシウム微粒子粉末を投入し、前記混練をした温度と略同等の温度で所定の時間前記ニーダーで前記PLGA樹脂と前記リン酸カルシウム微粒子とを混練する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記PLGA樹脂は、L体のみを含むPLAとPGAとの共重合体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記PLGA樹脂は、L体とD体が混在したPLAとPGAとの共重合体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記PLGA樹脂の乳酸とグリコール酸の比率が略85〜50:15〜50である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記β―TCP粒子の外径は約0.5〜4μmである、請求項3〜7のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記生分解性繊維の外径が約10〜150 μmである請求項1〜8のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記生分解性繊維からなる骨再生用材料の嵩密度が約0.01〜0.1g/cm3の綿状である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記PLGA樹脂の分子量が約6万〜60万である、請求項1〜10のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記ニーダーは、双腕型の卓上式ニーダーである、請求項1〜11のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記ニーダーは、バッチ式ニーダーである、請求項1〜12のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
- 前記ニーダーは、真空式ニーダーである、請求項1〜13のいずれか一項に記載のエレクトロスピニング法を用いた生分解性繊維からなる骨再生用材料の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016091118 | 2016-04-28 | ||
JP2016091118 | 2016-04-28 | ||
PCT/JP2017/016931 WO2017188435A1 (ja) | 2016-04-28 | 2017-04-28 | エレクトロスピニング法を用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017223993A Division JP6301001B1 (ja) | 2016-04-28 | 2017-11-21 | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6251462B1 true JP6251462B1 (ja) | 2017-12-20 |
JPWO2017188435A1 JPWO2017188435A1 (ja) | 2018-05-10 |
Family
ID=60160830
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017547190A Active JP6251462B1 (ja) | 2016-04-28 | 2017-04-28 | エレクトロスピニング法を用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
JP2017223993A Active JP6301001B1 (ja) | 2016-04-28 | 2017-11-21 | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
JP2018030773A Active JP6670870B2 (ja) | 2016-04-28 | 2018-02-23 | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017223993A Active JP6301001B1 (ja) | 2016-04-28 | 2017-11-21 | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
JP2018030773A Active JP6670870B2 (ja) | 2016-04-28 | 2018-02-23 | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US10646616B2 (ja) |
EP (1) | EP3381482B1 (ja) |
JP (3) | JP6251462B1 (ja) |
KR (1) | KR102138040B1 (ja) |
CN (1) | CN108289975B (ja) |
AU (1) | AU2017257943B2 (ja) |
EA (1) | EA038225B1 (ja) |
MY (1) | MY198692A (ja) |
SG (1) | SG11201803832QA (ja) |
UA (1) | UA123157C2 (ja) |
WO (1) | WO2017188435A1 (ja) |
ZA (1) | ZA201802408B (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019163696A1 (ja) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | エレクトロスピニング法を用いて製造した生分解性繊維材料を綿状に回収する方法、及びその方法を用いて製造された綿状の骨再生用材料 |
CN109157678A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-08 | 杭州卫达生物材料科技有限公司 | 一种骨填充材料及其制备方法 |
WO2020091035A1 (ja) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 表面が親水化された生分解性繊維からなる骨再生用材料、及びその製造方法 |
KR20210107082A (ko) * | 2018-12-25 | 2021-08-31 | 오쏘리버스 가부시키가이샤 | 복수의 전계방사 섬유로 형성된 솜 형상의 구조를 가지는 골재생용 재료 |
CN109594195B (zh) * | 2019-01-25 | 2021-11-05 | 蓝怡科技集团股份有限公司 | 一种棉花状纤维支架及其制备方法和用途 |
JP2020130417A (ja) * | 2019-02-15 | 2020-08-31 | 学校法人明治大学 | 銀を担持させたβ相リン酸三カルシウム粒子を含有する生分解性繊維を含む骨再生用材料、及びその製造方法 |
MX2023000200A (es) * | 2020-06-21 | 2023-04-27 | Orthorebirth Co Ltd | Material de regeneracion de hueso osteoinductivo y metodo de produccion del mismo. |
CN111910265A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-10 | 湖南工程学院 | 一种带配液功能的静电纺丝注射装置 |
CN112376168B (zh) * | 2020-11-13 | 2021-09-28 | 杭州高烯科技有限公司 | 一种无纺布的连续制备方法及系统 |
CN112553785B (zh) * | 2020-11-16 | 2022-02-08 | 山东奥精生物科技有限公司 | 一种双层引导组织再生膜及其制备方法 |
CN113373595B (zh) * | 2021-05-19 | 2023-02-03 | 济南大学 | 一种FeOOH/PVDF纤维支架及其制备方法和应用 |
CN115821482B (zh) * | 2022-11-18 | 2024-06-25 | 江苏恒科新材料有限公司 | 一种阻燃隔热聚酯纳米复合纤维膜的制备方法 |
CN115990289B (zh) * | 2023-01-09 | 2024-05-31 | 西岭(镇江)医疗科技有限公司 | 一种不完全脱钙骨诱导材料的制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015005205A1 (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-15 | 国立大学法人名古屋工業大学 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
WO2016159240A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Orthorebirth株式会社 | エレクトロスピニングを用いた、薬剤を含有する生分解性繊維素材の製造方法 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5855783B2 (ja) | 1981-02-17 | 1983-12-12 | モスコブスカヤ ナウチノ−イスレドバテルスカヤ ラボラトリア イクスペリメンタルノイ イ クリニチエスコイ ヒルルジイ グラザ エス クリニコイ | 角膜の中央光学領域画定用器具 |
US7541049B1 (en) * | 1997-09-02 | 2009-06-02 | Linvatec Biomaterials Oy | Bioactive and biodegradable composites of polymers and ceramics or glasses and method to manufacture such composites |
WO2007095193A2 (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Tengion, Inc. | Scaffolds for organ reconstruction and augmentation |
CA2650542C (en) * | 2006-04-25 | 2016-09-13 | Teleflex Medical Incorporated | Calcium phosphate polymer composite and method |
ATE521375T1 (de) * | 2006-10-23 | 2011-09-15 | Eth Zuerich | Implantatmaterial |
US8911996B2 (en) * | 2007-01-31 | 2014-12-16 | Technion Research & Development Foundation Limited | Electrospun scaffolds and methods of generating and using same |
JP5179124B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2013-04-10 | 矢橋工業株式会社 | 骨再生誘導膜、およびその製造方法 |
PT2296629E (pt) * | 2008-05-09 | 2014-09-22 | Evonik Corp | Polímero elastomérico biocompatível e biodegradável |
US20110207859A1 (en) * | 2008-12-15 | 2011-08-25 | E.I.Du Pont De Nemours And Company | Copolyesters with enhanced tear strength |
ES2379676T3 (es) * | 2009-04-23 | 2012-04-30 | Vivoxid Oy | Material compuesto biocompatible y su uso |
US8853298B2 (en) * | 2009-07-10 | 2014-10-07 | Nagoya Institute Of Technology | Fiber wadding for filling bone defects |
US9194058B2 (en) * | 2011-01-31 | 2015-11-24 | Arsenal Medical, Inc. | Electrospinning process for manufacture of multi-layered structures |
WO2014145699A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | New Jersey Institute Of Technology | System and method for fabrication of uniform polymer films containing nano and micro particles via continuous drying process |
KR101678956B1 (ko) * | 2015-06-15 | 2016-11-24 | (주)바이오리진 | 폴리락티드와 수산화아파타이트를 이용한 생분해성 골접합용 복합체 그리고 이의 제조방법 |
KR101736456B1 (ko) * | 2016-10-31 | 2017-05-16 | (주)오스테오닉 | 섬유상 세라믹 강화제를 포함하는 의료용 생분해성 복합재료 및 이의 제조방법 |
-
2017
- 2017-04-28 JP JP2017547190A patent/JP6251462B1/ja active Active
- 2017-04-28 EA EA201890897A patent/EA038225B1/ru unknown
- 2017-04-28 CN CN201780003906.0A patent/CN108289975B/zh active Active
- 2017-04-28 EP EP17789716.2A patent/EP3381482B1/en active Active
- 2017-04-28 SG SG11201803832QA patent/SG11201803832QA/en unknown
- 2017-04-28 AU AU2017257943A patent/AU2017257943B2/en active Active
- 2017-04-28 KR KR1020187012835A patent/KR102138040B1/ko active IP Right Grant
- 2017-04-28 MY MYPI2018000636A patent/MY198692A/en unknown
- 2017-04-28 US US15/773,554 patent/US10646616B2/en active Active
- 2017-04-28 WO PCT/JP2017/016931 patent/WO2017188435A1/ja active Application Filing
- 2017-04-28 UA UAA201804941A patent/UA123157C2/uk unknown
- 2017-11-21 JP JP2017223993A patent/JP6301001B1/ja active Active
-
2018
- 2018-02-23 JP JP2018030773A patent/JP6670870B2/ja active Active
- 2018-04-12 ZA ZA2018/02408A patent/ZA201802408B/en unknown
-
2020
- 2020-04-03 US US16/840,309 patent/US11969521B2/en active Active
-
2024
- 2024-04-09 US US18/630,735 patent/US20240252714A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015005205A1 (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-15 | 国立大学法人名古屋工業大学 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
WO2016159240A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Orthorebirth株式会社 | エレクトロスピニングを用いた、薬剤を含有する生分解性繊維素材の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ITO SHINGO ET AL, PHOSPHORUS RESEARCH BULLETIN, vol. 26, JPN6017039513, 2012, pages 109 - 112, ISSN: 0003663283 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3381482B1 (en) | 2023-11-22 |
EP3381482A4 (en) | 2019-07-31 |
JP2018118063A (ja) | 2018-08-02 |
EP3381482C0 (en) | 2023-11-22 |
MY198692A (en) | 2023-09-16 |
US20180280569A1 (en) | 2018-10-04 |
US20240252714A1 (en) | 2024-08-01 |
EA038225B1 (ru) | 2021-07-27 |
UA123157C2 (uk) | 2021-02-24 |
US11969521B2 (en) | 2024-04-30 |
JPWO2017188435A1 (ja) | 2018-05-10 |
SG11201803832QA (en) | 2018-06-28 |
CN108289975B (zh) | 2021-07-09 |
AU2017257943B2 (en) | 2020-04-30 |
AU2017257943A1 (en) | 2018-05-24 |
US20200289703A1 (en) | 2020-09-17 |
JP2018057889A (ja) | 2018-04-12 |
JP6670870B2 (ja) | 2020-03-25 |
EA201890897A1 (ru) | 2018-10-31 |
WO2017188435A1 (ja) | 2017-11-02 |
EP3381482A1 (en) | 2018-10-03 |
KR102138040B1 (ko) | 2020-07-27 |
KR20180084769A (ko) | 2018-07-25 |
ZA201802408B (en) | 2019-01-30 |
JP6301001B1 (ja) | 2018-03-28 |
CN108289975A (zh) | 2018-07-17 |
US10646616B2 (en) | 2020-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6301001B1 (ja) | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 | |
JP6162916B2 (ja) | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 | |
Fu et al. | In vivo biocompatibility and osteogenesis of electrospun poly (ε-caprolactone)–poly (ethylene glycol)–poly (ε-caprolactone)/nano-hydroxyapatite composite scaffold | |
US20070112115A1 (en) | Inorganic-organic hybrid micro-/nanofibers | |
Melo et al. | Processing of sr2+ containing poly l-lactic acid-based hybrid composites for additive manufacturing of bone scaffolds | |
JP2018019944A (ja) | 生分解性繊維からなる骨再生用材料、及び骨再生用材料を製造するための方法 | |
TWI634914B (zh) | 由生物可分解性纖維組成的骨再生用材料,以及用於製造骨再生用材料的方法 | |
JP7228848B2 (ja) | エレクトロスピニング法を用いて製造した生分解性繊維材料を綿状に回収する方法、及びその方法を用いて製造された綿状の骨再生用材料 | |
CN116262149A (zh) | 一种核壳型plga生物活性玻璃复合材料及其制备方法 | |
Tjong | Synthesis and properties of nano-hydroxyapatite/polymer nanocomposites for bone tissue engineering | |
Dai | Calcium Phosphate Scaffolds from Electrospun PVA/inorganic Sol Precursors | |
Scarber | Optimization and characterization of bioactive glass nanofibers and nanocomposites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170929 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170929 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20170929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171006 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20171010 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171102 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171124 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6251462 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |