JP6494747B2 - 軟部組織修復用マトリックスおよびその製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、生体適合性二重膜軟部組織修復用マトリックスおよびその製造方法に関し、
より詳しくは、軟部組織、例えば腱、靭帯、回旋腱板などの損傷の治療、または損傷した
軟部組織の修復のためのものであり、これにより製品の品質および信頼性を大幅に向上さ
せるので、ユーザーである消費者の多様なニーズを満たして良いイメージを植えつけるよ
うにしたものである。

周知の如く、軟部組織の一つである腱、靭帯、回旋腱板は筋肉を骨に、或いは骨を骨に
接続する頑丈な線維であるが、この部位はさまざまな理由で断裂、切断、骨からの剥離が
発生する。そのような軟部組織の損傷は、一般的に、弛緩した軟部組織に対する直接的な
外傷、高齢による軟部組織の弱化、偏心負荷（ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｌｏａｄｉｎｇ）、
反復的な動作、運動過剰および／または増加したストレスまたは活動により、或いはその
結果により起こることがある。そのような急性損傷は、長期的な痛みを誘発し、自由な運
動を妨げる要因として作用する。

解剖学的に軟部組織に該当する肩関節の回旋腱板、膝関節の十字靭帯および側部靭帯の
膝蓋腱、足首関節のアキレス腱と内側および外側靭帯、手部手指骨の伸展腱または屈曲腱
、大腿四頭腱、ハムストリング（ｈａｍｓｔｒｉｎｇ）などが、人体における通常発生す
る腱及び靭帯損傷部位である。

軟部組織の一つである腱、靭帯および回旋腱板の損傷のもう一つの特徴は、年齢の増加
に起因して腱と靭帯内に退行性変化が発生し、些細な衝撃によって或いは外傷なしにも腱
断裂や靭帯断裂などが発生することがあり、高齢者に非常に多く発生している。

最近の研究によって知られているところによると、５０歳以後の回旋腱板の断裂は急激
に増加し、一般的に部分層断裂が発生して全層断裂へ進行または悪化すると報告されてお
り、部分層断裂患者の５０％が全層断裂に進行し、６０代では５０％、８０代では８０％
で回旋腱板の断裂が観察されている。

腱、靭帯および回旋腱板は、血液の供給が悪く、損傷の際に組織の再生に利用できる細
胞が不足して、他の軟部組織に比べて一般的に治癒過程の速度が遅い。また、腱が骨に付
着する部位は、互いに異なる物性を持つ解剖学的組織が接続される部位であって、腱、非
石灰化線維軟骨、石灰化線維軟骨の段階へと複雑な移行過程を経る。

このように腱、靭帯および回旋腱板は、他の組織よりも遥かに複合的で様々な組織学的
および生体力学的特徴を示し、腱骨結合部の損傷後には、腱の単独損傷または骨の単独損
傷後の治療過程とは全く異なる様相を示すので治療の結果を予測し難く、治療の際にも長
期間の時間がかかることが知られている。

腱断裂、腱切断または骨からの剥離が発生する最も一般的な部位は、大腿四頭筋（ｑｕ
ａｄｒｉｃｅｐ）（１群の４つの筋肉：外測広筋、内測広筋、中間広筋および大腿直筋）
（これらは膝の骨（膝蓋骨）の真上で一緒になって膝蓋腱を形成する）；アキレス（Ａｃ
ｈｉｌｌｅｓ）腱（これはかかとの真上の足の後部（後方）部分に位置する。アキレス腱
はふくらはぎの筋肉（腓腹筋）を足のかかと（踵骨）に付着させる役目をする）；回旋腱
板（ｒｏｔａｔｏｒ ｃｕｆｆ）（これは、肩に位置し、４つの筋肉（棘上筋（断裂する
最も一般的な腱）、棘下筋、小円筋および肩甲下筋）からなる）；腕の二頭筋（ｂｉｃｅ
ｐｓ）（これは、肘の屈筋として機能する。二頭筋の断裂は近位（近方）型と遠位（遠方
）型に分類される）；および手の屈筋腱、たとえば短指屈筋と長指屈筋である。

靭帯断裂、靭帯切断、または骨からの剥離が発生する最も一般的な部位は、前十字靭帯
（ＡＣＬ）、後十字靭帯（ＰＣＬ）および内側側部靭帯（ＭＣＬ）である。ほとんどすべ
ての腱および靭帯の損傷について、かなりの疼痛（急性または慢性）、動きの低下、およ
び罹患した関節または肢の衰弱が存在することがある。腱／靭帯の断裂または剥離につい
ては、腱または靭帯をその骨に固定し、或いは罹患した腱／靭帯の断裂または切断端部を
再接続するために、手術が最も一般的な治療過程である。

他の腱／靭帯損傷について、一般的な治療は、安静、氷冷、非ステロイド性抗炎症薬（
ＮＳＡＩＤ）、コルチコステロイド注射、熱、および超音波を含む。しかし、これらの損
傷に対する数十年の研究および臨床的関心の増大にもかかわらず、それらの臨床成果は予
測不可能なままである。

アキレス腱について、運動選手および非運動選手の両方ともがすべての年齢において損
傷を発生させるリスクがあり、ほとんどの損傷は３０〜５０歳の男性に起こる（[Boyden,
E., et al., Clin Orthop, 317:150-158 (1995)]; [Hattrup,S. and Johnson, K, Foot
and Ankle, 6: 34-38 (1985)]; [Jozsa, L., et al., Acta Orthop Scandinavica,60:469
-471 (1989)]）。さらに、足首および足にストレスがかかる仕事をしている個体、および
、より少なく鍛えられ且つ週末のみまたは稀に体育に参加する「週末戦士（ｗｅｅｋｅｎ
ｄ ｗａｒｒｉｏｒ）」にアキレス腱炎およびアキレス腱症が多く発生する。

回旋腱板損傷の場合、外科的機器および技術の進歩にもかかわらず、現在の技術は永続
的な修復をもたらすに及ばず、一部の研究では９４％の高い失敗率を示している。腱修復
の失敗は、損傷した腱の不良な治癒、および骨に対する損傷腱の不良な再結合を生じさせ
ることがある。

多くの靭帯再建手順のために、靭帯の骨へのしっかりした結合がまた必須である。例え
ば前十字靭帯再建などの靭帯置換手順の成功には、骨と腱の生物学的結合を作り出すため
に、骨トンネル（ｔｕｎｎｅｌ）内への腱移植片の固定および腱内への骨の進行性内部成
長（ｉｎｇｒｏｗｔｈ）が求められる。織学的および生物機械的研究では、一般に、骨内
部成長、腱・骨結合、無機質沈着（ｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）、および腱と骨の間
におけるより大きなコラーゲン−線維連続性を実現するために、骨に腱移植片を移植した
後、６〜１２週間を必要とすることを示す（[Rodeo S.A. et al.,Tendon-Healing in a B
one Tunnel, 75(12): 1795-1803 (1993)]参照）。

したがって、手術的修復または他の非手術的治療に関連した治癒反応を改善するために
、様々な腱／靭帯損傷に対する治療のための新規組成物および新規方法を提供する必要が
ある。

現在実施される軟部組織の修復および再生のための施術の問題点として指摘されている
ことが、移植材料の希少性である。現在のほとんどの軟部組織再建のための治療剤は、自
己移植（ａｕｔｏｇｒａｆｔ）と同種移植（ａｌｌｏｇｒａｆｔ）を利用した方法が多く
採用されるが、このような移植手術に必要な材料は、ヒトや動物の腱、靭帯であって、材
料供給の限界性を持っている。それだけでなく、自己移植の場合は、採取部位の痛みが激
しく、回復期間も長くかかるという困難さが伴う。

同種移植（ａｌｌｏｇｒａｆｔ）の場合は、滅菌による移植臓器の弱化、免疫拒絶反応
、肝炎やＡＩＤＳなどの感染の可能性があるという致命的な欠点を持っている。かかる問
題点を解決するために、最近になって、損傷した軟部組織の手術的療法として、軟部組織
の再生に役立つ生体適合物質の移植を利用しようとする試みが多数ある。

生体適合物質とは、ヒトの体の中に移植しても拒絶反応が起こらない物質であって、生
体適合物質を用いて、損傷した組織および臓器を正常組織に代替し或いは再生させようと
する試みをしており、これにより、体内に移植可能な生体適合物質への関心が高まってい
る。人体は、体の中に他の物質が移植された場合に拒否反応を示す。このような理由から
、損傷部位に他の物質を移植することは非常に難しいため、体内で拒否反応のない生体適
合性物質の開発は外科医学の発展に多くの貢献をしている。

現在、体内に挿入されて使用される移植用医療機器は、人工材料と天然材料を用いて作
製されている。人工材料としては、それ自体が生命力のない物質であって、体内に挿入さ
れて周囲組織と接触した場合に拒否反応を示さない金属、無機物、セラミック、合成高分
子などからなる材料が挙げられる。

天然材料は、コラーゲン、ヒアルロン酸、キトサン、フィブリンなどの様々な物質が研
究開発されて製品化されている。天然材料の中でも多く使用される物質はコラーゲンであ
る。コラーゲンは、構造タンパク質成分であるが、真皮（ｄｅｒｍｉｓ）や腱／靭帯（ｔ
ｅｎｄｏｎ／ｌｉｇａｍｅｎｔ）、血管などの軟組織、および骨や軟骨などの硬組織を構
成し、哺乳類の場合には全体タンパク質の３分の１程度を占めている。

コラーゲンの形態は２０種類以上であることが知られており、皮膚や腱／靭帯、骨など
を構成するコラーゲンタイプＩがコラーゲンの９０％程度を占めている。コラーゲンの構
造は、３本からなる、分子量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ）３００，０００ダル
トン（Ｄａｌｔｏｎ）（一本が１００，０００Ｄａｌｔｏｎ程度）のタンパク質であり、
アミノ酸の中で最も小さい単位（分子量が最も小さい）であるグリシン（Ｇｌｙｃｉｎｅ
）が反復的に（−ＧＸＹ−Ｇｌｙｃｉｎｅは継続的にＸ、Ｙが繰り返し変わる構成）接続
されている。したがって、グリシン（Ｇｌｙｃｉｎｅ）が、コラーゲンを構成するアミノ
酸の３分の１を占めている。そして、特異的にコラーゲンにヒドロキシプロリン（Ｈｙｄ
ｒｏｘｙｐｒｏｌｉｎｅ）というアミノ酸が約１０％含まれているので、このアミノ酸を
コラーゲン定量分析方法に活用している。

コラーゲンを現在医療用として使用している分野は止血剤、創傷被覆材、人工血管、シ
ワ改善用などの分野である。止血剤の場合は、１９７４年、子牛の皮（ｃａｌｆ ｓｋｉ
ｎ）から抽出したコラーゲン粉末状である「Ａｖｉｔｅｎ」という製品が最初に開発され
、現在も使用されている。

製造方法によって特長点が異なるが、純粋なコラーゲンで製造する製品の場合には、物
性（引張強度、ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が弱いため、縫合手術への使用には
やや困難さがあるものの、製品の安全性および純度においては優れた製品であるといえる
。コラーゲンは、他の高分子よりも引張強度または断裂強度が弱いため、他の物質（ＧＡ
Ｇ）や合成高分子（ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ
、ＰＧＡ／ＰＬＡなど）、水溶性重合体（ＰＶＡ、ＰＶＰ）、天然物質（アルギン酸塩、
ゲニピン）などと共に混合する製品が多くある。

このようなコラーゲンは、低い抗原性／高い生体適合性および生体吸収性／細胞の付着
、成長および分化の誘導／血液凝固／止血効果／他の高分子との適合性などの利点を持っ
ている。しかし、物性特性および体積を維持する特性が足りず、純粋なコラーゲンは価格
が高いという欠点がある。

かかるコラーゲンの欠点を克服するために、生体適合性水溶性重合体であるポリビニル
アルコール（Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルピロリドン（Ｐｏｌ
ｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）およびポリエチレングリコール（Ｐｏｌｙｅ
ｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）の中から選ばれたいずれか一つであり、天然物質はアル
ギン酸塩（ Ａｌｇｉｎａｔｅ）、ゲニピン（Ｇｅｎｉｐｉｎ）の中から選ばれたいずれ
か一つなどと混合することにより、コラーゲンの弱い物性を補完し、再生に必要な十分な
分解期間を持つ治療物質を開発することにより、軟部組織の修復および再生に優れた効果
のある生体適合性フィルム剤形を製造することができる。

また、多くの問題点や副作用を持つ軟部組織の再生（損傷した回旋腱板、腱および靭帯
を代替するための代替材或いは補完材の研究）のための韓国内医療機器の開発の場合、盛
んな活動と研究を進めている外国とは異なり、韓国内企業では、まだ代替材に関する研究
は初期段階であり、その成果も非常に微々たるのが実情である。

これらの理由から、現在の軟部組織の再生のための治療剤は、多くの副作用をもたらし
ており、ほとんど輸入に依存することにより高い保険診療報酬と材料供給の限界性を持っ
ている。

韓国登録特許第１０５３７９２号公報（２０１１年７月２８日）（生体合成マトリックスおよびその用途）

本発明は、前述したような従来技術の諸般問題点を解消するために案出されたもので、
第１の目的は、軟部組織に使用される従来の移植製品が持っている材料の限界性及び海
外生産による高い保険診療報酬の問題点を自社開発による国内生産を介して解決するため
に案出されたもので、組織の再生に役立つコラーゲン吸収層と、癒着防止および分解性の
調節が可能な生体適合性コラーゲンと水溶性重合体との混合によって作られた支持層とを
結合してなる二重膜構造の軟部組織治療剤を開発することにあり、
第２の目的は、二重膜のうちいずれか一方の表面に中性コラーゲンを用いた吸収層を形
成することにより、抗生剤および組織再生剤または治療剤を吸収して体内移植手術の際に
より速い再生および治療が可能な剤形を開発することにあり、
第３の目的は、生体適合性コラーゲンと水溶性重合体との混合を用いてフィルム剤形を
製造し、中性コラーゲンの表面の吸収層とは異なる性質を持つ支持体の表面を開発するこ
とにより、体内に移植した場合、他の組織または器官との癒着を防止し、且つ治療組織で
はなく他の組織の再生が起こることを防止し、分解性の調節が可能な二重膜構造の剤形を
開発することにあり、
第４の目的は、コラーゲンのみで製造した剤形の問題点である低い引張強度と縫合強度
により施術の際に使用することができないという問題点を解決しようとすることにあり、
第５の目的は、自己移植や同種移植或いは海外メーカー製品の使用による高い保険診療
報酬と材料供給の限界性を解決しようとすることにあり、
第６の目的は、体内移植により挿入された軟部組織再生用移植剤形の自然分解によって
移植剤形を除去しなければならない２次施術の過程が必要とされない剤形を開発すること
にあり、
第７の目的は、より容易かつ効果的な施術のための剤形の開発と国内生産による移植材
料供給の円滑化をもとに、軟部組織である回旋腱板の損傷の問題点、すなわち、部分層断
裂の早期治療によって部分層断裂が全層断裂につながる問題点を解決することにある。
第８の目的は、以前に出願された特許のうち、コラーゲンと水溶性重合体との結合によ
る再生治療目的の物質が持っている限界性を補完（組織再生のための直接的な物質ではな
く、組織を構成する細胞を培養する支持体としてのみ使用）し、単純な皮膚創傷治療用ド
レッシングとしてのみ使用されていた単一層からなる物質の問題点を解決することにより
、軟部組織に直接移植が可能な生体適合性軟部組織修復および再生物質を開発する軟部組
織修復用マトリックスおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、二重膜のいずれか一方の面に生体適合性中性コ
ラーゲンを用いてシート剤形の吸収層を製造する段階と、二重膜のもう一方の面にコラー
ゲンと水溶性重合体と天然物質との混合によってフィルム剤形の支持層を製造する段階と
、吸収層と支持層とを結合して、ヒト以外の哺乳動物の軟部組織の損傷治療のための、ま
たは損傷した軟部組織の修復のための二重膜構造の軟部組織修復用マトリックスを製造す
る段階とを含んでなることを特徴とする、軟部組織修復用マトリックスの製造方法を提供
する。また、本発明は、上記各段階の製造方法により製造された軟部組織修復用マトリッ
クスを提供する。

詳しく上述したように、本発明は、中性コラーゲンを用いた吸収層と、コラーゲンと生
体適合性水溶性重合体とを混合して他の組織との癒着を防止し且つ分解性の調節が可能な
支持層との二重膜からなる、軟部組織修復用組成物が備えられるようにしたのである。

本発明は、前述した技術的構成によって、生体適合物質である中性コラーゲンを用いた
吸収層と、生体適合物質であるコラーゲンと水溶性重合体とを混合してなる支持層とから
なる二重膜構造のマトリックス組成物を製造することにより、欠損した軟部組織への移植
が可能な形態で組織修復を図り、再生を効果的に誘導するので、ヒト以外の哺乳動物の手
術に関連した負担をより軽減しながらより迅速かつ効果的に軟部組織の修復および再生を
誘導することができるようにしたのである。

しかも、本発明は、前述した部分断裂段階での予防的かつ早期的な治療方法によって、
軟部組織の全層断裂段階につながることを予防する効果を提供する。
以下では、このような効果を達成するための本発明の好適な実施形態を添付図面に基づ
いて詳細に説明する。

本発明に適用された軟部組織修復用マトリックスの構成図である。 本発明に適用されたガンマ線照射架橋用アクリル鋳型枠を示す図である。 本発明に適用されたガンマ線照射架橋用アクリル鋳型枠を示す写真である。 本発明に適用されたガンマ線照射架橋後のゲル化コラーゲンと水溶性重合体との混合物を示す写真である。 本発明に適用された吸収層と支持層とを結合した後、自然乾燥させたマトリックス剤形の写真である。

本発明に適用された軟部組織修復用マトリックスおよびその製造方法は、図１〜図５に
示すように構成される。本発明を説明するにあたり、関連した公知の機能または構成につ
いての具体的な説明が本発明の要旨を無駄に不明確にするおそれがあると判断された場合
には、その詳細な説明は省略する。

後述する用語は本発明における機能を考慮して設定された用語であって、これは生産者
の意図または慣例によって異なることがあるので、その定義は本明細書全般にわたる内容
に基づいて下されるべきである。

まず、本発明は、二重膜のいずれか一方の面に生体適合性中性コラーゲンを用いてシー
ト剤形の吸収層１１を製造する段階と、二重膜のもう一方の面にコラーゲンと水溶性重合
体と天然物質の混合によってフィルム剤形の支持層１２を製造する段階と、吸収層１１と
支持層１２とを結合して、ヒト以外の哺乳動物の軟部組織の損傷治療のための、または損
傷した軟部組織の修復のための二重膜構造の軟部組織修復用マトリックス１０を製造する
段階とを含んでなることを特徴とする、軟部組織修復用マトリックスの製造方法を提供す
る。

この際、前記吸収層１１を製造する段階は、高濃度コラーゲンを用いて中性コラーゲン
を製造する段階と、架橋剤を用いて中性コラーゲンをゲル化させる段階と、ゲル化した中
性コラーゲンを凍結乾燥させてシート剤形にする段階と、凍結乾燥したシート状のコラー
ゲンを脱水加熱（ＤＨＴ：ｄｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ）処理する段階と、脱水加熱処
理したシート剤形を圧縮して一定の厚さにする段階とを含んでなる。

また、本発明は、前記中性コラーゲンは、を精製水を用いて濃度０．５〜８．０％（ｗ
／ｗ）の溶液として製造した後、ＮａＯＨを用いてｐＨ７．０にした中性コラーゲン半製
品溶液であるを製造する。この際、前記濃度が０．５％未満である場合、コラーゲンの含
有量と比較して水分の含有量があまり高いため、凍結乾燥の際に乾燥剤形にひび割れが発
生し易いので、シート状の維持が難しく、前記濃度が８％以上である場合、高いコラーゲ
ン濃度により粘度があまり高いため、凍結乾燥のための分注の際に困難さが存在するので
、本発明では０．５〜８．０％（ｗ／ｗ）が好ましい。また、本発明は、前記中性コラー
ゲンを４℃以下の反応タンクで攪拌機によって８０分以上攪拌することが好ましい。

また、本発明は、前記中性コラーゲン溶液にグルタルアルデヒド（Ｇｌｕｔａｒａｌｄ
ｅｈｙｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を架橋剤として添加してコラーゲンを架橋結合させるこ
とが好ましい。この際、前記架橋剤（グルタルアルデヒド）の含有量はコラーゲン１ｇあ
たり０．４ｍｌ（５０％グルタルアルデヒドとして）以下であることが好ましく、前記架
橋剤の含有量がコラーゲン１ｇあたり０．４ｍｌ（５０％グルタルアルデヒドとして）以
上である場合には生体適合適正濃度を超えるため、０．４ｍｌ（５０％グルタルアルデヒ
ドとして）以下を使用することが好ましい。

本発明は、前記架橋剤が含有された半製品溶液を架橋結合の際に冷蔵温度で２時間以上
架橋結合させることが好ましい。この際、２時間以上攪拌しない場合は、架橋剤によって
中性コラーゲン溶液に部分的な架橋が起こって小さな塊が存在する形態で架橋が起こるた
め、２時間以上架橋結合させることが好ましい。

また、本発明に適用された前記架橋結合された半製品溶液１６２〜１９８ｇを２３０×
２３０ｍｍのスクエアディッシュ（Ｓｑｕａｒｅ Ｄｉｓｈ）に分注し、冷蔵温度で２４
時間以上反応させた後、常温で４時間以上ゲル化によって架橋結合させる。この際、本発
明は、前記提示した温度条件で一定時間以上の反応を行えば、吸収層として使用可能な中
性コラーゲン溶液の架橋が起こってシート剤形の製造が可能である。

また、本発明に適用された、前記凍結乾燥したシート状のコラーゲンを脱水加熱（ＤＨ
Ｔ：ｄｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ）処理する段階は、凍結乾燥したシート剤形を乾熱乾
燥機を用いて超低温の温度で４時間以上真空凍結乾燥させた後、スポンジ状のシートを製
造し、スポンジ状のシートを圧着して凍結乾燥したシートを製造する。この際、本発明は
、４時間以下で処理する場合、脱水加熱が完全には起こらなくなる。

一方、本発明に適用された前記支持層１２を製造する段階は、コラーゲンと水溶性重合
体と天然物質を溶解および混合する段階と、混合されたコラーゲンを架橋させる段階とを
含んでなる。特に、前記架橋は、物理的架橋（ＵＶ架橋、ガンマ線照射架橋）または化学
的架橋（トリメタリン酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ ｔｒｉｍｅｔａｐｈｏｓｐｈａｔｅ
））の方法を用いて行うことが好ましい。この際、本発明は、前記コラーゲンを無菌的に
準備するために、５ｍｇ／ｍＬ以下のコラーゲンを０．２２μｍのフィルターを用いて滅
菌処理し、無菌操作によってコラーゲンを濃縮し、フィルターのための濃度条件であるコ
ラーゲンの濃縮は５〜１００ｍｇ／ｍＬの濃度範囲で行われる。

本発明の前記溶解および混合する段階では、コラーゲンの場合、ｐＨ３．０〜４．０の
０．１Ｍ ＨＣｌ溶液に滅菌製造したコラーゲンパウダーを０．５〜２％（ｗ／ｖ）で混
合して２４時間以上攪拌し、水溶性重合体の場合、３０℃以上の水に３〜１０％（ｗ／ｖ
）で溶解して使用する。

また、本発明に適用された前記コラーゲンは０．３〜１．０％（ｗ／ｖ）、水溶性重合
体は０．９〜２．５％（ｗ／ｖ）含有されるように混合して使用する。

また、本発明に適用された前記水溶性重合体物質は、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ
ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルピロリドン（Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙ
ｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリエチレングリコール（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃ
ｏｌ）の中から選ばれたいずれか一つおよび２つ以上の組み合わせを使用する。

この際、前記コラーゲンと水溶性重合体を１：７、１：３、７：９の比率で混合して混
合液を製造することが好ましく、全体比率において１：７よりもコラーゲンの含有量が少
ない場合、修復および再生治療剤としての機能性が示されず、７：９よりも水溶性重合体
の比率が高い場合、生体材料として自然分解が起こらないため分解性に問題がある可能性
がある。

また、本発明は、前記混合液を鋳型枠に注入した後、減圧器を用いて気泡を除去し、密
封してガンマ線照射架橋する。

この際、前記ガンマ線照射量は５〜４０ｋＧｙであることが好ましく、これは、５ｋＧ
ｙ未満の照射量では支持層のゲル化が行われず、４０ｋＧｙ以上の照射量では支持層のゲ
ル化過程で高い照射量によりゲル剤形が収縮するという問題点が発生するため、前記ガン
マ線照射量は５〜４０ｋＧｙであることが好ましい。

一方、本発明に適用された前記天然物質はアルギン酸塩（Ａｌｇｉｎａｔｅ）であるこ
とが好ましい。

また、本発明は、前記コラーゲンパウダーを用いて１．０％（ｗ／ｖ）の酸性コラーゲ
ンを製造し、３．０％（ｗ／ｖ）の水溶性重合体水溶液を製造し、これらの２つの水溶液
を、全体重量に対して、コラーゲンが０．３〜０．７％（ｗ／ｖ）、水溶性重合体は０．
９〜２．５％（ｗ／ｖ）含有されるように混合して混合液を製造した後、５〜４０ｋＧｙ
のガンマ線照射量を用いたガンマ線照射架橋によって無害なフィルム剤形の支持層を製造
する。

最後に、本発明は、前述した製造方法で製造された軟部組織修復用マトリックスを提供
する。

一方、本発明は、上記の構成部を適用するにあたり、様々に変形でき、様々な形態を取
ることができる。

本発明は、上記の詳細な説明に記載されている特別な形態に限定されるものではないと
理解されるべきであり、むしろ、添付された請求の範囲によって定義される本発明の精神
と範囲内にある全ての変形物、均等物および代替物を含むものと理解されるべきである。
以下、前述のように構成された本発明の軟部組織修復用マトリックスおよびその製造方法
の実施例を説明する。

まず、本発明は、軟部組織、例えば腱、靭帯および回旋腱板などの損傷の治療、または
損傷した軟部組織の修復のためのものである。

このための本発明の具体的な実施例は、以下のとおりである。
（実施例１−吸収層の製造方法）
高濃度コラーゲンを０．５〜８．０％（ｗ／ｗ）の中性コラーゲンに製造して、人体内
に適用可能な無害なシート剤形の吸収層を製造する方法。前記シート剤形は、コラーゲン
含有量２％、４％（ｗ／ｗ）のコラーゲンを使用し、架橋剤（Ｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙ
ｄｅ）の含有量がコラーゲン１ｇあたり０．４ｍｌ（５０％グルタルアルデヒドとして）
以下となるように架橋剤を使用する。また、吸収層は０．４〜０．６ｍｍの最も適切な厚
さに圧縮して使用する。

コラーゲンの含有量が２％未満である場合には、乾燥したシート剤形は、形態が崩れや
すく、形態維持が難しいという欠点があり、コラーゲンの含有量が４％以上である場合に
は、乾燥したシート剤形は、支持層との結合後に柔軟性が不十分であって、力を加えると
壊れるという問題点がある。架橋剤は、架橋剤の含有量がコラーゲン１ｇあたり０．４ｍ
ｌ以上である場合に生体適合適正濃度を超えるため、０．４ｍｌ（５０％グルタルアルデ
ヒドとして）以下を使用する。

また、シート剤形は、本発明の目的である軟部組織の修復および再生のための施術の際
に損傷部位を包まなければならないことが多いが、厚さが０．４ｍｍ（５０％グルタルア
ルデヒドとして）以下の場合には強度があまりに小さく、厚さが０．６ｍｍ以上の場合に
は施術の際に不便さが多いため、本発明の目的と合致しない。

−２％、４％コラーゲン含有量の中性コラーゲン吸収層の製造
１）５％以上の高濃度コラーゲンを精製水を用いて２％、４％（ｗ／ｗ）濃度のコラー
ゲン溶液として製造した後、ＮａＯＨを用いてｐＨ７．０にした半製品溶液を製造する。
設定濃度は、前記提示した理由と同じ理由からである。ｐＨが７．０ではない酸性または
アルカリ性の場合、身体内への注入時に問題を引き起こす可能性があり、中性コラーゲン
をシート剤形の製造に使用する。

２）製造された中性コラーゲン半製品溶液を反応タンクで４℃以下の温度にて８０分以
上撹拌する。一定時間以上攪拌しない場合には、高濃度から低濃度へと希釈した中性コラ
ーゲンが均一な溶液ではなく、塊として存在する問題点が発生する。

３）混合されたコラーゲン溶液に架橋剤たるグルタルアルデヒド（Ｇｌｕｔａｒａｌｄ
ｅｈｙｄｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）をコラーゲン１ｇあたり０．４ｍｌ（５０％グルタルア
ルデヒドとして）の濃度で混合し、４℃以下の温度で２時間以上攪拌する。前記架橋結合
の際に冷蔵温度で２時間以上架橋結合させる。２時間以上攪拌しない場合には、架橋剤に
よって中性コラーゲン溶液に部分的な架橋が起こって小さな塊が存在する形で架橋が起こ
る。

４）前記架橋剤を混合した中性コラーゲンを１６２〜１９８ｇずつ２３０×２３０ｍｍ
のスクエアディッシュ（Ｓｑｕａｒｅ Ｄｉｓｈ）に分注し、４℃で７２時間以上反応さ
せた後、２５℃で８時間以上ゲル化反応させる。前記提示した温度条件で一定時間以上の
反応を行えば、吸収層として使用可能な中性コラーゲン溶液の架橋が起こってシート剤形
の製造が可能である。

５）ゲル化した中性コラーゲン半製品を凍結させた後、凍結乾燥機を用いて真空凍結乾
燥させる。ゲル化した半製品を凍結させずに真空凍結乾燥を行う場合には、乾燥したシー
ト剤形の表面に多くの亀裂が発生する。

６）凍結乾燥したシート剤形を乾熱乾燥機を用いて１１０℃〜１４０℃で４時間以上脱
水加熱処理する。１１０℃以下および４時間以下で処理する場合、脱水加熱が完全に起こ
らないという問題点が発生する。また、１４０℃以上で行う場合、シート剤形が燃えてし
まうという問題が発生する。

７）前記シート剤形を圧縮機を用いて０．４〜０．６ｍｍの一定の厚さに圧着する。シ
ート剤形は、本発明の目的である軟部組織の修復および再生のための施術の際に損傷部位
を包まなければならないことが多いが、厚さが０．４ｍｍ以下の場合には強度があまりに
小さく、厚さが０．６ｍｍ以上の場合には施術の際に不便さが多いため、本発明の目的と
合致しない。

（実施例２−支持層の製造後に吸収層との結合を用いた二重膜マトリックスの製造方法
）
無菌コラーゲンパウダーを用いて１．０％（ｗ／ｖ）の酸性コラーゲンに製造し、３．
０％（ｗ／ｖ）の水溶性重合体水溶液を製造して、これらの２つの水溶液を、全体重量に
対して、コラーゲンが０．３〜０．７％（ｗ／ｖ）、水溶性重合体は０．９〜２．５％（
ｗ／ｖ）含有されるように混合して混合液を製造する。

この過程でコラーゲンの含有量が０．３％未満である場合には、本発明の目的である軟
部組織の修復および再生用医療機器としてコラーゲンの含有量が非常に低く、コラーゲン
の含有量が０．７％以上である場合には、支持層製造過程におけるゲル化の際に操作が難
しいという問題点が発生する。また、水溶性重合体の含有量が０．９％未満である場合に
は、支持層の形態維持および物理的特性である引張強度の維持が難しいおそれがあり、水
溶性重合体の含有量が２．５％以上である場合には、あまりにも多くの水溶性重合体の含
有量により分解性に問題が発生するおそれがある。

このような割合でコラーゲンと水溶性重合体とを混合した後、５〜４０ｋＧｙのガンマ
線照射量を用いたガンマ線照射架橋によって人体内への適用が可能な無害なフィルム剤形
の支持層を製造する方法。この際、使用される最も適切なガンマ線照射量は５〜４０ｋＧ
ｙである。この際、照射量が５ｋＧｙ未満である場合には、あまり小さな照射量により架
橋が進まないためゲル化がなされないという問題点が発生し、照射量が４０ｋＧｙ以上で
ある場合には、あまりにも大きな照射量により架橋が進む過程でゲルが収縮するという問
題点が発生し、ゲル化した剤形の乾燥過程でも形態が乱れるという問題点が発生し、前述
したような５〜４０ｋＧｙを適正照射量として設定した。

１）ｐＨ３．０〜４．０の０．１Ｍ ＨＣｌ溶液に無菌コラーゲンパウダーを０．５〜
２％（ｗ／ｖ）で混合して２４時間以上攪拌し、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙ ｖｉ
ｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルピロリドン（Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ｐｙｒｒｏ
ｌｉｄｏｎｅ）およびポリエチレングリコール（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏ
ｌ）の中から選ばれたいずれか一つである水溶性重合体を３０℃以上の水に３〜１０％（
ｗ／ｖ）で２時間以上溶解させる。この過程でコラーゲン溶解の際にｐＨ３．０未満の強
い酸性条件では身体内への注入製品として問題を引き起こすおそれがあり、ｐＨ４．０以
上の条件ではコラーゲンパウダーがよく溶けないという問題点が発生する。また、水溶性
重合体は、３０℃以下の温度で溶解する場合に溶解が起こらない。

２）前述のように構成された生体適合性水溶液を、全体重量に対して、コラーゲンの含
有量が０．３〜０．７％（ｗ／ｖ）、水溶性重合体の含有量が０．９〜２．５％（ｗ／ｖ
）となる割合で混合した後、２４時間以上攪拌する。この過程でコラーゲンの含有量が０
．３％未満である場合には、本発明の目的である軟部組織修復および再生用医療機器とし
てコラーゲンの含有量が非常に低く、コラーゲンの含有量が０．７％以上である場合には
、支持層の製造過程でゲル化の際に操作が難しいという問題点が発生する。また、水溶性
重合体の含有量が０．９％未満である場合には、支持層の形態維持および物理的特性であ
る引張強度の維持が難しいおそれがあり、水溶性重合体の含有量が２．５％以上である場
合には、あまりにも多くの水溶性重合体の含有量により分解性に問題が発生するおそれが
ある。また、２４時間以下で撹拌する場合には、混合液の混合がまともに行われないため
不均一に混合されるという問題が発生するおそれがある。

３）混合された半製品溶液を１００×１００×５ｍｍ／１２０×１２０×７ｍｍのアク
リル鋳型枠に５５〜１１０ｇ注入して密封する。この際、鋳型枠の大きさは引張強度測定
規格のための最小基準値以上に設定しなければならず、混合された半製品溶液の注入量は
鋳型枠のサイズに応じて気泡が発生しないようにたっぷり充填することに注意しなければ
ならない。

４）５〜４０ｋＧｙのガンマ線照射量を用いて半製品溶液をガンマ線照射架橋してゲル
化させる。しかし、５ｋＧｙ以下の照射量では混合溶液のゲル化がうまく行われず、４０
ｋＧｙ以上の照射量では乾燥過程で乾燥剤形の形態が曲がる特性が現れるので、ガンマ線
照射量の最適条件を５〜４０ｋＧｙに設定して開発を進めた。

５）このように５〜４０ｋＧｙのガンマ線照射量で架橋が完了してゲル化した生体適合
性混合物に、製造した中性コラーゲン吸収層を塗布して４８時間以上自然乾燥によって完
全に乾燥させることにより、マトリックス状の二重膜軟部組織再生組成物を製造する。４
８時間以下で乾燥させる場合、不完全に乾燥した剤形が形成されることがある。

本発明における、吸収層の中性コラーゲン濃度の差による物性の変化と、支持層のコラ
ーゲンと水溶性重合体との混合割合およびガンマ線照射量による物性の比較は、次のとお
りである。

１）吸収層の中性コラーゲン濃度による物性の変化
吸収層のコラーゲン含有量を異ならせて製作した後、支持層と結合して製作されたマト
リックス剤形の固形物に対してＵＴＭを用いて物性測定する。その条件は次のとおりであ
る。
−測定項目：引張強度、延伸率
−ロードセル：２０Ｎ、２００Ｎ
−試験速度：５ｍｍ／ｍｉｎ
−支間距離：３０ｍｍ
−試験温度：（２３±２）℃、（５０±５）％ＲＨ
−試験片の幅：１０ｍｍ
−水和条件：脱イオン水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）に試料を１０分間浸漬
−結果は次のとおりである。
−コラーゲン含有量の異なる吸収層と支持層とが結合した場合の物性の変化（ガンマ線照
射量５〜４０ｋＧｙ）

２）支持層のコラーゲンと水溶性重合体との混合割合による物性の変化（ガンマ線照射
量５〜４０ｋＧｙ）

３）ガンマ線照射量による物性の変化
−コラーゲン含有量２％の吸収層と、０．３〜０．７％（ｗ／ｖ）のコラーゲンと０．
９〜２．５％（ｗ／ｖ）の水溶性重合体とを混合してそれぞれ異なるガンマ線照射量を用
いて製造した支持層とを結合して製作されたマトリックス剤形の固形物に対して、ＵＴＭ
を用いて物性測定を行う。その条件は次のとおりである。
−測定項目：引張強度、延伸率
−ロードセル：２０Ｎ、２００Ｎ
−試験速度：５ｍｍ／ｍｉｎ
−支間距離：３０ｍｍ
−試験温度：（２３±２）℃、（５０±５）％ＲＨ
−試験片の幅：１０ｍｍ
−水和条件：脱イオン水（ＤＩ ｗａｔｅｒ）に試料を１０分間浸漬
−結果は次のとおりである。

本発明の軟部組織修復用マトリックスおよびその製造方法の技術的思想は、実際に同一
の結果を繰り返し実施することが可能なもので、特にこのような本発明を実施することに
より、技術の発展を促進して産業の発展に貢献することができるため、保護する価値が十
分である。

１０ 軟部組織修復用マトリックス
１１ 吸収層
１２ 支持層

Claims (15)

1. 二重膜のいずれか一方の面に生体適合性中性コラーゲンを用いてシート剤形の吸収層（１１）を製造する段階と、
   二重膜のもう一方の面にコラーゲンと水溶性重合体と天然物質の混合によってフィルム剤形の支持層（１２）を製造する段階と、を含み、
   前記吸収層（１１）を製造する段階は、
   高濃度コラーゲンを用いて中性コラーゲンを製造する段階と、
   架橋剤を用いて中性コラーゲンをゲル化させる段階と、
   ゲル化した中性コラーゲンを凍結乾燥させてシート剤形にする段階と、
   凍結乾燥したシート状のコラーゲンを脱水加熱（ＤＨＴ：ｄｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ）処理する段階と、
   脱水加熱理処したシート剤形を圧縮して一定の厚さにする段階とを含み、
   前記支持層（１２）を製造する段階は、
   コラーゲンと水溶性重合体と天然物質を溶解および混合する段階と、
   混合されたコラーゲンを架橋させる段階とを含み、
   前記水溶性重合体物質は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールの中から選ばれたいずれか一つおよび２つ以上であり、
   前記天然物質がアルギン酸塩またはゲニピンであり、
   さらに、
   前記吸収層（１１）と前記支持層（１２）とを結合して、ヒト以外の哺乳動物の軟部組織の損傷治療のための、または損傷した軟部組織の修復のための二重膜構造の軟部組織修復用マトリックス（１０）を製造する段階とを含んでなることを特徴とする、軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
2. 前記中性コラーゲンは、精製水を用いて濃度０．５〜８．０％（ｗ／ｗ）の溶液として製造した後、ＮａＯＨを用いてｐＨ７．０にした中性コラーゲン半製品溶液であることを特徴とする、請求項１に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
3. 前記中性コラーゲン半製品溶液を４℃以下の反応タンクで攪拌機を用いて８０分以上攪拌することを特徴とする、請求項２に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
4. 前記中性コラーゲン溶液にグルタルアルデヒドを前記架橋剤として添加してコラーゲンを架橋結合させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
5. グルタルアルデヒドは、５０％グルタルアルデヒドとしてコラーゲン１ｇあたり、０．４ｍｌ以下で用いられることを特徴とする、請求項４に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
6. 前記グルタルアルデヒドが含有された半製品溶液を架橋結合の際に冷蔵温度で２時間以上架橋結合させることを特徴とする、請求項４または５に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
7. 上記の半製品溶液１６２〜１９８ｇを２３０×２３０ｍｍのスクエアディッシュ（Ｓｑｕａｒｅ Ｄｉｓｈ）に分注し、冷蔵温度で２４時間以上反応させた後、常温で４時間以上ゲル化によって架橋結合させることを特徴とする、請求項６に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
8. 前記凍結乾燥したシート状のコラーゲンを脱水加熱（ＤＨＴ：ｄｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ）処理する段階は、
   凍結乾燥したシート剤形を乾熱乾燥機を用いて超低温の温度で４時間以上真空凍結乾燥させた後、スポンジ状のシートを製造し、該スポンジ状のシートを圧着して凍結乾燥したシートを製造することを特徴とする、請求項１に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
9. フィルム剤形の支持層（１２）を製造する段階において、
   前記コラーゲンを無菌的に準備するために、
   ５ｍｇ／ｍＬ以下のコラーゲンを０．２２μｍのフィルターを用いて滅菌処理し、無菌操作によってコラーゲンを濃縮し、
   フィルターのための濃度条件であるコラーゲンの濃縮は５〜１００ｍｇ／ｍＬの濃度範囲で行われることを特徴とする、請求項１に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
10. フィルム剤形の支持層（１２）を製造する段階において、
    前記溶解および混合する段階では、
    コラーゲンの場合、ｐＨ３．０〜４．０の０．１Ｍ ＨＣｌ溶液に滅菌製造したコラーゲンパウダーを０．５〜２％（ｗ／ｖ）で混合して２４時間以上攪拌し、
    水溶性重合体の場合、３０℃以上の水に３〜１０％（ｗ／ｖ）で溶解して使用することを特徴とする、請求項１に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
11. 前記コラーゲンは０．３〜１．０％（ｗ／ｖ）、前記水溶性重合体は０．９〜２．５％（ｗ／ｖ）含有されるように混合して使用することを特徴とする、請求項１０に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
12. 前記コラーゲンと前記水溶性重合体を１：７、１：３、７：９の比率で混合して混合液を製造することを特徴とする、請求項１０に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
13. フィルム剤形の支持層（１２）を製造する段階において、
    前記架橋は、ＵＶ線照射またはガンマ線照射による物理架橋、またはトリメタリン酸ナト
    リウムの添加による化学的架橋、の方法を用いて行うことを特徴とする、請求項１に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
14. 前記混合液を鋳型枠に注入した後、減圧器を用いて気泡を除去し、密封してガンマ線照射架橋することを特徴とする、請求項１３に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。
15. 前記ガンマ線照射量が５〜４０ｋＧｙであることを特徴とする、請求項１４に記載の軟部組織修復用マトリックスの製造方法。