JP6854345B2 - 移植用チャンバーおよび移植用デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、免疫隔離膜を含む移植用チャンバーおよび上記移植用チャンバーを含む移植用デバイスに関する。
免疫隔離は、細胞、組織、器官などの生物学的構成物の移植の際にレシピエントにおける免疫反応を防止する方法の1つであり、免疫隔離膜は、水、酸素およびグルコース等は透過させる一方で、免疫拒絶反応に関与する免疫細胞等の透過を阻止することにより免疫隔離を行なう選択透過性の膜である。例えば、生理活性物質を分泌する細胞の移植にその生理活性物質を透過させる免疫隔離膜を利用した移植用デバイスにより、免疫拒絶反応を防止しながら移植の目的を達成することができる。
非特許文献1では、孔径0.45μmの細胞保持性の膜と孔径5μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の外側膜との積層膜である多孔質膜を用いて形成された市販の移植用チャンバー(TheraCyte(登録商標))を用いて移植を行ったことが記載されている。
Transplantation , 67, 665(1995)
現在開発中の移植用チャンバーの多くは、非特許文献1に記載の移植用チャンバーのように平板状で薄く設計されている。移植用チャンバーが内包する細胞に栄養分を十分に届けるために免疫隔離膜と内包細胞の距離を小さく保つ必要があるためである。しかし、免疫隔離膜が対向して平面状の内部空間を形成している移植用チャンバーを大面積化すると、内部空間の形状が崩れやすいという問題がある。
本発明は、免疫隔離膜同士が対向した構造を有する平面状の移植用チャンバーであって、生物学的構成物を安定に内包することができる移植用チャンバーを提供することを課題とする。本発明はまた、生物学的構成物を安定に内包した移植用デバイスを提供することを課題とする。
本発明者らは、上記の課題の下、鋭意検討を行い、免疫隔離膜のたわみの調整により内部空間の形状が崩れにくい移植用チャンバーを提供できることを見出し、この知見に基づいて、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の<1>〜<12>を提供するものである。
<1>移植用チャンバーであって、
上記移植用チャンバーの内部と外部の境界に免疫隔離膜を有し
上記免疫隔離膜同士が対向して内部空間を形成し、
対向する上記免疫隔離膜は互いに接合している接合部を有し、
上記内部空間が、上記接合部の何れの位置からも距離が10mm以上となる点を含み、
上記免疫隔離膜が以下の距離として1mm以上13mm以下を与えるたわみ性を有する上記移植用チャンバー;
上記免疫隔離膜の10mm×30mmの長方形の試験片の片方の短辺の側面から10mmの部分を上下から平板で挟み込んで水平にしたときの、挟み込まれた上記免疫隔離膜の部分の厚み方向中心面を含む水平面と、上記平板から突出している残りの長さ20mm部分の上記水平面から最も遠い部位との距離。
<2>上記内部空間の最大断面積が、4cm以上200cm以下である<1>に記載の移植用チャンバー。
<3>上記接合部が対向する上記免疫隔離膜の端部にある<1>または<2>に記載の移植用チャンバー。
<4>上記接合部が対向する上記免疫隔離膜の端部のみにある<1>または<2>に記載の移植用チャンバー。
<5>上記免疫隔離膜がポリマーを含む多孔質膜を含む<1>〜<4>のいずれかに記載の移植用チャンバー。
<6>上記免疫隔離膜がポリマーを含む多孔質膜からなる<1>〜<4>のいずれかに記載の移植用チャンバー。
<7>上記多孔質膜の厚みが25μm以上250μm以下である、<5>または<6>に記載の移植用チャンバー。
<8>上記多孔質膜の空隙率が35%以上90%以下である、<5>〜<7>のいずれかに記載の移植用チャンバー。
<9>上記多孔質膜が、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンを含む<5>〜<8>のいずれかに記載の移植用チャンバー。
<10><1>〜<9>のいずれかに記載の移植用チャンバーに生物学的構成物が内包されている移植用デバイス。
<11>上記生物学的構成物が生理活性物質を放出する<10>に記載の移植用デバイス。
<12>上記生理活性物質がインスリンである<11>に記載の移植用デバイス。
本発明により、免疫隔離膜が対向した構造を有する平面状の移植用チャンバーであって、生物学的構成物を安定に内包することができる移植用チャンバーおよび生物学的構成物が安定に内包された移植用デバイスを提供することができる。
実施例1〜10および比較例1、2の移植用チャンバーにおける接合部を示す図である。 比較例3の移植用チャンバーにおける接合部を示す図である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
<<移植用チャンバー>>
移植用チャンバーは、生物学的構成物をレシピエントに移植するための容器である。移植用チャンバーは、その内部に生物学的構成物を内包することができる。
本発明の移植用チャンバーは内部と外部との境界に免疫隔離膜を有する。免疫隔離膜をこのように配置することにより、移植用チャンバーに内包される生物学的構成物を外部に存在する免疫細胞等から保護しつつ、水、酸素、グルコース等の栄養分を移植用チャンバーの外部から内部に取り込むことができる。
免疫隔離膜は移植用チャンバーの内部と外部との境界(内部と外部とを隔てる境界)の全面に配置されていてもよく、一部に配置されていてもよいが、実質的に全面に配置されていることが好ましい。
免疫隔離膜が移植用チャンバーの内部と外部との境界の全面に配置されていないとき、残りの面は、例えば、細胞等に加えて酸素、水、グルコース等の栄養分も透過させない不透過性の膜で形成されていればよい。
本発明の移植用チャンバーにおいては、免疫隔離膜同士が対向して内部空間を形成している。言い換えると、本発明の移植用チャンバーは対向する免疫隔離膜の間に内部空間を有する。内部空間の全ての領域が対向する免疫隔離膜の間にあることが好ましい。
免疫隔離膜同士として、例えば、2つの免疫隔離膜が対向していてもよく、または、線対称構造の1つの免疫隔離膜が2つ折りにされ、1つの免疫隔離膜の部分同士が対向していてもよい。対向する免疫隔離膜として2つの免疫隔離膜を用いるとき、両者は同じものであってもよく別のものであってもよいが、同じものであることが好ましい。
本発明の移植用チャンバーは、対向する免疫隔離膜同士が接合している接合部を有する。対向する免疫隔離膜同士は、その一部において接合している。
接合している免疫隔離膜の部分は特に限定されないが、免疫隔離膜の端部であることが好ましい。特に、端部同士が接合されていることが好ましい。なお、本明細書において、膜について「端部」というとき、膜の厚みからなる側面(エッジ)に実質的に接する一定幅の外周部分またはその一部を意味する。免疫隔離膜同士は、後述の注入口などを除く外周全てが接合されていることが好ましい。
本発明の移植用チャンバーは、上記のように端部の接合により形成された内部空間にさらに接合部を有していてもよい。このような接合部は、例えば内部空間の形状維持または内包された生物学的構成物の均一な分配を助けるために設けることができる。
接合部においては、免疫隔離膜同士は、接着していてもよく、融着していてもよい。
例えば、接合部において免疫隔離膜同士は、硬化性接着剤により接着されていてもよい。接着剤としては、エポキシ系、シリコン系、アクリル系、ウレタン系などの公知の接着剤が挙げられる。
また、免疫隔離膜の間、すなわち多孔質膜の間に、熱可塑性の樹脂が挟まれ、その部分が加熱されることにより、両者が接合されてもよい。このとき、熱可塑性の樹脂として、多孔質膜を形成するポリマーよりも低い融点の樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性の樹脂の例として、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどが挙げられる。中でもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレンが好ましく、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルがより好ましい。
さらに、免疫隔離膜中の多孔質膜同士が、両者の間に他の材料を挟まずに、直接接した状態で融着されてもよい。このような融着によっては、挟み込む樹脂などに由来する問題がない移植用チャンバーを得ることができる。ポリスルホンおよびポリエーテルスルホンからなる群より選択されるポリマーを含む多孔質膜を用いる場合、上記ポリマーの融点未満かつガラス転移温度以上の温度に加熱することによって、多孔質膜同士が融着して一体化することができる。融着のための加熱は具体的には、190℃以上340℃未満であればよく、230℃以上340℃未満が好ましい。
内部空間は生物学的構成物を維持するための空間である。本発明の移植用チャンバーにおいて、内部空間は接合部の何れの位置からも距離が10mm以上となる点を含む。言い換えると、内部空間には接合部の何れの位置からも距離が10mm以上となる点が存在する。このように、接合部から遠い点が存在する内部空間であるほど、形状の維持が困難であるが、本発明の移植用チャンバーにおいては後述するたわみ性を有する免疫隔離膜を用いることにより、対向する免疫隔離膜間の距離を保ち内部空間の形状を維持することが可能となっている。本発明の移植用チャンバーにおいては、内部空間は接合部の何れの位置からも距離が15mm以上となる点、20mm以上となる点、30mm以上となる点、または40mm以上となる点を含んでいてもよい。
また、本発明の移植用チャンバー内部空間の最大断面積が、4cm以上であっても、さらには10cm以上であっても、後述するたわみ性を有する免疫隔離膜を用いることにより、対向する免疫隔離膜間の距離を保ち形状を維持することが可能である。最大断面積はコンピュータ断層撮影の画像から求めることができる。なお、移植用チャンバー内部空間の最大断面積は、200cm以下であることが好ましく、100cm以下であることがより好ましい。
内部空間に、隔壁を有することにより、さらに大きな最大断面積を有する移植用チャンバーとすることができる。隔壁は、免疫隔離膜同士が対向し、平面状の内部空間を有する移植用チャンバーにおいて、免疫隔離膜間の距離を保つための支えとして機能できるからである。このような隔壁を有する移植用チャンバーにおいては、接合部の何れの位置からも距離が10mm以上となる点として隔壁の何れの位置からも距離が10mm以上となる点があってもよい。
隔壁は例えば、生体適合性の樹脂などにより形成されていればよい。また、隔壁は接合部として設けられていてもよい。内部空間における隔壁の位置などについては、特表平8−502667号公報の記載を参照できる。
移植用チャンバーの形態は、袋、バッグ、チューブ、マイクロカプセル、などの形態であればよい。移植用チャンバーの形状は、後述する移植用デバイスとしての使用の際に、レシピエント内における移植用チャンバーの移動を防止できる形状であることが好ましい。移植用チャンバーの形状の具体例としては、円筒状、円盤状、矩形、卵型、星形、円形などが挙げられる。移植用チャンバーは、シート状であることが好ましい。
<免疫隔離膜>
[たわみ性]
本発明の移植用チャンバーにおいて上記のように対向する免疫隔離膜は、いずれも所定のたわみ性を有する。たわみ性は、特開2017−52113号公報の段落0018に記載の方法を参考に、以下の方法で確認することができる。たわみ性の確認のため、使用される免疫隔離膜を10mm×30mmの長方形の試験片として用意する。この試験片の片方の長方形の短辺の側面から10mmの部分を、上下から平板で挟み込んで水平にする。このときの、挟み込まれていない免疫隔離膜の部分の重力方向への変位によりたわみ性を判断する。本発明の移植用チャンバーで使用される免疫隔離膜は、挟み込まれた免疫隔離膜の部分の厚み方向中心面を含む水平面と、上記平板から突出している残りの長さ20mm部分の上記水平面から最も遠い部位との距離が、1mm以上13mm以下になるたわみ性を有する。この距離は、5mm以上10mm以下であることが好ましい。上記のたわみ性の評価は温度25℃、相対湿度60%で行うものとする。また、移植用チャンバーは乾燥した状態で評価される。
免疫隔離膜のたわみ性は、材料、厚み、多孔質膜の孔径(バブルポイント径)、多孔質膜の空隙率等により調節することができる。
[その他の性質]
免疫隔離膜は免疫隔離のために用いられる膜を意味する。
免疫隔離は移植の際のレシピエントの免疫拒絶反応を防止する方法の一つである。ここで、免疫拒絶反応は、移植される生物学的構成物に対するレシピエントの拒絶反応である。免疫隔離により、レシピエントの免疫拒絶反応から生物学的構成物が隔離される。免疫拒絶反応としては、細胞性免疫応答に基づくものおよび液性免疫応答に基づくものが挙げられる。
免疫隔離膜は酸素、水、グルコース等の栄養分は透過させ、免疫拒絶反応に関与する免疫細胞等の透過を阻止する選択透過性の膜である。免疫細胞としては、マクロファージ、樹状細胞、好中球、好酸球、好塩基球、ナチュラルキラー細胞、各種T細胞、B細胞、その他リンパ球が挙げられる。
免疫隔離膜は、用途に応じ、免疫グロブリン(IgMまたはIgG等)および補体のような高分子量タンパク質の透過を阻止することが好ましく、インスリンなどの比較的低分子量の生理活性物質を透過させることが好ましい。
免疫隔離膜の選択透過性は用途に応じて調整すればよい。免疫隔離膜は、例えば、分子量500kDa以上、100kDa以上、80kDa以上、または50kDa以上などの物質を遮断する選択透過性の膜であればよい。例えば、免疫隔離膜は、抗体の中で最も小さいIgG(分子量約160kDa)の透過を阻止できることが好ましい。また、免疫隔離膜は、球体としてのサイズとして直径500nm以上、100nm以上、50nm以上、または10nm以上などの物質を遮断する選択透過性の膜であればよい。
免疫隔離膜は多孔質膜を含むことが好ましい。免疫隔離膜は多孔質膜のみからなっていてもよく、またはハイドロゲル膜などの他の層を含んでいてもよい。免疫隔離膜の少なくとも1つの表面は多孔質膜であることが好ましく、免疫隔離膜が多孔質膜からなることも好ましい。
免疫隔離膜の厚みは、特に限定されないが、25μm〜500μmであればよく、30μm〜300μmであることが好ましく、35μm〜250μmであることがより好ましい。
[多孔質膜]
(多孔質膜の構造)
免疫隔離膜は多孔質膜を含むことが好ましい。多孔質膜は複数の孔を有する膜をいう。孔は例えば膜断面の走査型電子顕微鏡(SEM)撮影画像または透過型電子顕微鏡(TEM)撮影画像で確認することができる。
多孔質膜の厚みは、特に限定されないが、25μm〜250μmであればよく、30μm〜220μmであることが好ましく、35μm〜200μmであることがより好ましい。
多孔質膜の空隙率は、用いるポリマーおよび多孔質膜の厚みによって異なるが、35%〜90%であることが好ましい。例えば、ポリマーとしてポリスルホンを用いるときの空隙率は75%〜85%であることが好ましい。この範囲で免疫隔離に必要な半透過性を与えることができる。また、厚みとともに空隙率を調節することにより、多孔質膜のたわみ性を調節することができる。
空隙率は以下の式に基づいて求めることができる。

空隙率(%)=[1−{m/ρ/(S×d)}]×100
m:多孔質膜質量(g)
ρ:ポリマー密度(g/cm
S:多孔質膜面積(cm
d:多孔質膜膜厚(cm)
ポリマー密度は、多孔質膜を十分に凍結粉砕した後、JIS K7112(1999)のB法により求めることができる。
多孔質膜のバブルポイント径は0.02μm以上25μm以下であることが好ましく、0.2μm〜10μmであることがより好ましく、0.5μm〜5μmであることがさらに好ましい。バブルポイント測定は多孔質膜を液体に浸漬し、下側から空気の圧力を上げていくとある値に達した時に最初にネック部の最大の孔径の孔から気泡が発生することを利用した測定方法である。この時の圧力をバブルポイント圧と呼び、バブルポイント圧に基づき、公知の式を用いてバブルポイント径を求めることができる。厚み方向で孔径分布がない多孔質膜においては、バブルポイント径は、通常、多孔質膜の最大孔径に該当する。厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜においては、バブルポイント径は、後述の緻密部位における最大の孔径に該当する。
多孔質膜の最小孔径は0.02μm〜1.5μmであることが好ましく、0.02μm〜1.3μmであることがより好ましい。このような多孔質膜の最小孔径で少なくとも通常の細胞の透過を阻止することができるからである。多孔質膜の最小孔径はASTM F316−80により測定することができる。
(厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜)
多孔質膜は、厚み方向で孔径分布を有することが好ましい。また、多孔質膜は、孔径が最小となる層状の緻密部位を膜内に有することが好ましい。さらに、この緻密部位から多孔質膜の少なくとも一方の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していることが好ましい。孔径は、後述する分割線の平均孔径で判断するものとする。
膜の表面とは主表面(膜の面積を示すおもて面または裏面)を意味し、膜の端の厚み方向の面を意味するものではない。多孔質膜の表面は他の層との界面であってもよい。なお、多孔質膜は孔径または孔径分布(厚み方向での孔径の差異)などについて膜内方向(膜表面に平行な方向)で一様の構造を有していることが好ましい。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜を使用することにより、移植用チャンバーの寿命を向上させることができる。実質的に異なる孔径の複数の膜を用いて多段階の濾過を行なったような効果が得られ、膜の劣化を防止することができるからである。
孔径は電子顕微鏡によって得られた膜断面の写真から測定すればよい。多孔質膜はミクロトーム等により切断し、断面が観察できる薄膜の切片として、多孔質膜断面の写真を得ることができる。
本明細書において、膜の厚み方向の孔径の比較は、膜断面のSEM撮影写真を膜の厚み方向に20分割したときの19本の分割線における孔径の比較により行なうものとする。分割線と交差するまたは接する孔を連続して50個以上選択し、それぞれの孔径を測定し、平均値を算出して平均孔径とする。ここで、孔径は、選択された孔が分割線と交差する部分の長さではなく、膜断面のSEM撮影写真から孔の面積を画像処理により算出し、得られた面積を真円の面積として算出される直径を用いる。このとき、孔が大きく、50個以上選択できない分割線については、膜断面を得るSEM撮影写真の視野を広げて50個測定するものとする。得られた平均孔径を分割線ごとで比較することにより膜の厚み方向の孔径の比較を行なう。
孔径が最小となる層状の緻密部位は、上記膜断面写真における分割線のうちで平均孔径が最小となる分割線を含む多孔質膜の層状の部位をいう。緻密部位は2つ以上の分割線を含んでいてもよい。例えば、最小平均孔径の1.1倍以内の平均孔径を有する連続する分割線が2つ以上連続しているとき、緻密部位はこの連続する2つ以上の分割線を含むものとする。本明細書において、緻密部位の厚みは、緻密部位が含む分割線の数と膜の厚みの20分の1との積とする。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜については、緻密部位の平均孔径を多孔質膜の最小平均孔径と判断できる。最小孔径は、緻密部位の判断後、さらにASTM F316−80により測定することが好ましい。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質は、緻密部位を膜内に有することが好ましい。膜内とは膜の表面に接していないことを意味し、「緻密部位を膜内に有する」とは、緻密部位が、膜のいずれかの表面にもっとも近い区分ではないことを意味する。緻密部位を膜内に有する構造の多孔質膜を用いることにより、同じ緻密部位を表面に接して有する多孔質膜を用いた場合よりも、透過させることが意図された物質の透過性が低下しにくい。いかなる理論にも拘泥するものではないが、緻密部位が膜内にあることによりタンパク質の吸着が起こりにくくなるためと考えられる。
緻密部位は、多孔質膜の厚みの中央部位よりもいずれか一方の表面側に偏っていることが好ましい。具体的には、緻密部位が多孔質膜のいずれか一方の表面から多孔質膜の厚みの2分の1より小さい距離にあることが好ましく、5分の2以内の距離にあることがさらに好ましい。この距離は上述の膜断面写真において判断すればよい。本明細書において、緻密部位がより近い側の多孔質膜の表面を「表面X」という。多孔質膜が緻密部位を有し、表面Xを有している場合、移植用チャンバーにおいては、多孔質膜の表面Xが内部側にあることが好ましい。すなわち、免疫隔離膜中の多孔質膜の緻密部位がより移植用チャンバーの内部に近くなるように、免疫隔離膜が配置されていることが好ましい。表面Xを移植用チャンバーの内部側にすることにより、生理活性物質の透過性をより高くすることができる。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質においては緻密部位から少なくともいずれか一方の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していることが好ましい。多孔質膜において、緻密部位から表面Xに向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していてもよく、緻密部位から表面Xと反対側の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していてもよく、緻密部位から多孔質膜のいずれの表面に厚み方向で向かうときも孔径が連続的に増加していてもよい。これらのうち、少なくとも緻密部位から表面Xと反対側の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加していることが好ましく、緻密部位から多孔質膜のいずれの表面に厚み方向で向かうときも孔径が連続的に増加していることがより好ましい。「厚み方向で孔径が連続的に増加」とは、厚み方向に隣り合う区分の間の平均孔径の差異が、最大平均孔径と最小平均孔径の差異の50%以下、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下となるように増加していることをいう。「連続的に増加」は、本質的には、減少がなく一律に増加することを意味するものであるが、減少している部位が偶発的に生じていてもよい。例えば、区分を表面から2つずつ組み合わせたときに、組み合わせの平均値が、一律に増加(表面から緻密部位に向かう場合は一律に減少)している場合は、「緻密部位から膜の表面に向かって厚み方向で孔径が連続的に増加している」と判断できる。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜は、例えば後述する製造方法により実現することができる。厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜は、特にポリスルホンおよびポリエーテルスルホンからなる群より選択されるポリマーを用いて製造されることが好ましい。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜においては、上記分割線のうちで平均孔径が最大となる分割線のその平均孔径を多孔質膜の最大平均孔径と判断することができる。厚み方向で孔径分布を有する多孔質膜の最大平均孔径は0.15μm以上100μm以下であることが好ましく、1.0μm〜50μmであることがより好ましく、2.0μm〜21μmであることがさらに好ましい。平均孔径が最大となる分割線は多孔質膜のいずれかの表面にもっとも近い分割線であることが好ましい。
厚み方向で孔径分布を有する多孔質において、緻密部位の平均孔径(最小平均孔径)と最大平均孔径との比(多孔質膜の最小平均孔径と最大平均孔径との比であって最大平均孔径を最小平均孔径で割った値、本明細書において「異方性比」ということもある。)は、3以上が好ましく、4以上がより好ましく、5以上がさらに好ましい。緻密部位以外の平均孔径を大きくし、多孔質膜の物質透過性を高くするためである。また、異方性比は、25以下であることが好ましく、20以下であることがより好ましい。上記の多段濾過のような効果が異方性比が25以下の範囲で効率よく得られるためである。
(多孔質膜の元素分布)
多孔質膜は、少なくとも一方の表面において、式(I)および式(II)を満たすことが好ましい。
B/A ≦ 0.7 (I)
A ≧ 0.015 (II)
式中、Aは膜の表面におけるC元素(炭素原子)に対するN元素(窒素原子)の比率を示し、Bは同じ表面から30nmの深さにおけるC元素に対するN元素の比率を示す。
式(II)は多孔質膜の少なくとも一方の表面に一定量以上のN元素が存在することを示すものであり、式(I)は多孔質膜中のN元素が表面30nm未満に偏在していることを示しているものである。
表面が式(I)および式(II)を満たすことにより、多孔質膜の生体親和性、特に、特に、式(I)および式(II)を満たす表面側の生体親和性が高くなる。
多孔質膜は、いずれか一方のみの表面が、式(I)および式(II)を満たしていてもよく、または両表面が式(I)および式(II)を満たしていてもよいが、両表面が式(I)および式(II)を満たしていることが好ましい。いずれか一方のみの表面が式(I)および式(II)を満たす場合、その表面は、後述の移植用チャンバーにおいて、内側であっても、または外側であってもよいが、内側であることが好ましい。また、いずれか一方のみの表面が式(I)および式(II)を満たす場合であって、多孔質膜が上述の表面Xを有しているとき、式(I)および式(II)を満たす表面は表面Xであることが好ましい。
本明細書において、膜表面のC元素に対するN元素の比率(A値)および表面から30nmの深さにおけるC元素に対するN元素の比率(B値)は、XPS測定結果を用いて算出したものとする。XPS測定はX線光電子分光法であり、膜表面にX線を照射し、膜表面から放出される光電子の運動エネルギーを計測することで、膜表面を構成する元素の組成を分析する方法である。実施例に記載する単色化Al−Kα線を用いた条件で、スパッタ開始時の結果からA値を計算し、スパッタレートから測定した膜の表面から30nmであると計算される時間の結果からB値を計算するものとする。
B/Aは0.02以上であればよく、0.03以上であることが好ましく、0.05以上であることがより好ましい。
Aは0.050以上であることが好ましく、0.080以上であることがより好ましい。また、Aは0.20以下であればよく、0.15以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましい。
Bは0.001〜0.10であればよく、0.002〜0.08であることが好ましく、0.003〜0.07であることがより好ましい。
多孔質膜の元素分布、特にN元素の分布は、後述する多孔質膜の製造方法において、調温湿風中に含まれる水分濃度、調温湿風を当てる時間、凝固液の温度、浸漬時間、洗浄のためのジエチレングリコール浴の温度、洗浄のためのジエチレングリコール浴への浸漬時間、多孔質製造ラインの速度等によって制御することができる。なお、N元素の分布は、製膜原液中の含有水分量によっても制御することができる。
(多孔質膜の組成)
多孔質膜はポリマーを含んでいればよい。多孔質膜は本質的にポリマーから構成されていることが好ましい。
多孔質膜を形成するポリマーは生体適合性であることが好ましい。ここで、「生体適合性」とは、無毒性、非アレルギー誘発性を含む意味であるが、ポリマーが生体内において被包化される性質を含むものではない。
ポリマーは数平均分子量(Mn)が1,000〜10,000,000であるものが好ましく、5,000〜1,000,000であるものがより好ましい。
ポリマーの例としては、熱可塑性または熱硬化性のポリマーが挙げられる。ポリマーの具体的な例としては、ポリスルホン、酢酸セルロース等のセルロースアシレート、ニトロセルロース、スルホン化ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、エチレン-酢酸ビニルコポリマーのケン化物、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、オルガノシロキサン−ポリカーボネートコポリマー、ポリエステルカーボネート、オルガノポリシロキサン、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。これらは、溶解性、光学的物性、電気的物性、強度、弾性等の観点から、ホモポリマーであってもよいし、コポリマーやポリマーブレンド、ポリマーアロイとしてもよい。
これらのうち、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロースアシレート、ポリフッ化ビニリデンが好ましく、ポリスルホンがより好ましい。
ポリマーとしてポリスルホンまたはポリエーテルスルホンを用いる場合、多孔質膜は、さらに親水性ポリマーを含むことが好ましい。親水性ポリマーの例としては、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等を挙げることができ、これらのうち、ポリビニルピロリドンが好ましい。疎水性であるポリスルホンまたはポリエーテルスルホンを親水性ポリマーと組み合わせることにより、生体適合性を向上させることができる。
多孔質膜は上記成分以外の他の成分を添加剤として含んでいてもよい。
上記添加剤としては、塩化ナトリウム、塩化リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛等の無機酸の金属塩、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム等の有機酸の金属塩、ポリエチレングリコール等のその他の高分子、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の高分子電解質、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルメチルタウリン酸ナトリウム等のイオン系界面活性剤等を挙げることができる。添加剤は多孔質構造のための膨潤剤として作用していてもよい。添加剤としては、金属塩を用いることが好ましい。ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンを含む多孔質膜は、塩化リチウムを含むことが好ましい。
多孔質膜は単一の層として1つの組成物から形成された膜であることが好ましく、複数層の積層構造ではないことが好ましい。多孔質膜を単一の層として1つの組成物から形成することにより、単純な手順で安価に移植用チャンバーを製造することが可能である。
(多孔質膜の製造方法)
多孔質膜の製造方法は、上述の構造の多孔質膜が形成できる限り、特に限定されず、通常のポリマー膜形成方法をいずれも用いることができる。ポリマー膜形成方法としては延伸法および流延法などが挙げられ、流延法が好ましい。流延法においては、支持体上にポリマーを含む製膜原液が流延される。製膜原液がポリマーとともに含む添加剤や溶媒の選択により、製造される膜に所望の多孔性を付したり、その孔径を調整したりすることができる。また流延する製膜原液の量や乾燥方法を調整することにより、厚み、孔径、空隙率等を変化させて、たわみを調整することができる。
支持体としては、プラスチックフィルムまたはガラス板を用いればよい。プラスチックフィルムの材料の例としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどが挙げられる。支持体としてはガラス板またはPETが好ましく、PETがより好ましい。
製膜原液は溶媒を含んでいてもよい。溶媒は使用するポリマーに応じて、使用するポリマーの溶解性が高い溶媒(以下、「良溶媒」ということがある)を用いればよい。多孔質膜の製造において後述の凝固液を用いる場合、良溶媒は、凝固液に浸漬した場合速やかに凝固液と置換されるものが好ましい。溶媒の例としては、ポリマーがポリスルホン等の場合、N−メチル−2−ピロリドン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドあるいはこれらの混合溶媒が挙げられ、ポリマーがポリアクリロニトリル等の場合、ジオキサン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドあるいはこれらの混合溶媒が挙げられ、ポリマーがポリアミド等の場合にはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドあるいはこれらの混合溶媒が挙げられ、ポリマーがセルロースアセテート等の場合はアセトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、N−メチル−2−ピロリドンあるいはこれらの混合溶媒が挙げられる。これらのうち、N−メチル−2−ピロリドンを用いることが好ましい。
製膜原液は良溶媒に加えて、ポリマーの溶解性が低いがポリマーの溶媒に相溶性を有する溶媒(以下、「非溶媒」ということがある)を用いることが好ましい。非溶媒としては、水、セルソルブ類、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、ポリエチレングリコール、グリセリン等が挙げられる。これらのうち、水を用いることが好ましい。
製膜原液としてのポリマー濃度は、5質量%以上35質量%以下、好ましくは10質量%以上30質量%以下であればよい。35質量%以下であることにより、得られる多孔質膜に十分な透過性(例えば水の透過性)を与えることができ、5質量%以上とすることにより選択的に物質を透過する多孔質膜の形成を担保することができる。添加剤の添加量は添加によって製膜原液の均一性が失われることが無い限り特に制限は無いが、通常溶媒に対して0.5容量%以上10容量%以下である。製膜原液が非溶媒と良溶媒とを含む場合、非溶媒の良溶媒に対する割合は、混合液が均一状態を保てる範囲であれば特に制限はないが、1.0質量%〜50質量%が好ましく、2.0質量%〜30質量%がより好ましく、3.0質量%〜10質量%がさらに好ましい。
製膜原液に用いる溶媒の種類および量や流延後の乾燥方法を調節することにより上述の孔径分布を有する多孔質膜を作製することができる。
孔径分布を有する多孔質膜の製造は、例えば以下(1)〜(4)をこの順で含む方法で行なうことができる。
(1)ポリマー、必要に応じて添加剤、および必要に応じて溶媒を含む製膜原液を溶解状態で支持体上に流延する。
(2)流延された液膜の表面に調温湿風を当てる。
(3)調温湿風を当てた後に得られる膜を凝固液に浸漬する。
(4)必要に応じて支持体を剥離する。
調温湿風の温度は、4℃〜60℃、好ましくは10℃〜40℃であればよい。調温湿風の相対湿度は、20%〜95%RH、好ましくは30%〜90%RHであればよい。調温湿風は、0.1m/秒〜10m/秒の風速で0.1秒間〜30秒間、好ましくは1秒間〜10秒間、当てていればよい。
緻密部位の平均孔径および位置は、調温湿風中に含まれる水分濃度、調温湿風を当てる時間によって制御することができる。なお、緻密部位の平均孔径は、製膜原液中の含有水分量によっても制御することができる。
上記のように液膜の表面に調温湿風を当てることによって、溶媒の蒸発の制御を行い、液膜の表面から内部に向かってコアセルベーションを起こすことができる。この状態でポリマーの溶解性が低いがポリマーの溶媒に相溶性を有する溶媒を収容する凝固液に浸漬することによって、上記のコアセルベーション相を微細孔として固定させ微細孔以外の細孔も形成することができる。
上記の凝固液に浸漬する過程において凝固液の温度は−10℃〜80℃であればよい。この間で温度を変化させることによって、緻密部位より支持体面側におけるコアセルベーション相の形成から凝固に至るまでの時間を調節し、支持体面側に至るまでの孔径の大きさを制御することが可能である。凝固液の温度を高くすると、コアセルベーション相の形成が早くなり凝固に至るまでの時間が長くなるため、支持体面側へ向かう孔径は大きくなりやすい。一方、凝固液の温度を低くすると、コアセルベーション相の形成が遅くなり凝固に至るまでの時間が短くなるため、支持体面側へ向かう孔径は大きくなりにくい。
孔径分布を有する多孔質膜はポリスルホンおよびポリエーテルスルホンからなる群より選択されるポリマーを含む製膜原液を用いて製造されることが好ましく、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホンからなる群より選択されるポリマーとポリビニルピロリドンとを含むことがより好ましい。多孔質膜を製造するための製膜原液においては、ポリビニルピロリドンは、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホンの総質量に対し、50質量%〜120質量%で含まれていることが好ましく、80質量%〜110質量%で含まれていることがより好ましい。さらに、製膜原液が添加剤として塩化リチウムを含むとき、塩化リチウムは、ポリスルホンおよびポリエーテルスルホンの総質量に対し、5質量%〜20質量%で含まれていることが好ましく、10質量%〜15質量%で含まれていることがより好ましい。
凝固液としては、用いられるポリマーの溶解度が低い溶媒を用いることが好ましい。このような溶媒の例としては、水、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類;エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのグリコール類;エーテル、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;グリセリン等のグリセロール類などが挙げられる。好ましい凝固液の例としては、水、アルコール類またはこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのうち、水を用いることが好ましい。
凝固液への浸漬の後、使用した凝固液とは異なる溶媒で洗浄を行なうことも好ましい。洗浄は、溶媒に浸漬することにより行なうことができる。洗浄溶媒としてはジエチレングリコールが好ましい。洗浄溶媒としてジエチレングリコールを用い、フィルムを浸漬するジエチレングリコールの温度および浸漬時間のいずれか一方または双方を調節することにより、多孔質膜中のN元素の分布を調節できる。特に、多孔質膜の製膜原液にポリビニルピロリドンを用いる場合において、ポリビニルピロリドンの膜への残量を制御することができる。ジエチレングリコールでの洗浄の後さらに、水で洗浄してもよい。
孔径分布を有する多孔質膜の製造方法については、特開平4−349927号公報、特公平4−68966号公報、特開平4−351645号公報、特開2010−235808号公報等を参照することができる。
(他の層)
免疫隔離膜は多孔質膜とともに他の層を含んでいてもよい。
他の層としては、ハイドロゲル膜が挙げられる。ハイドロゲル膜は、生体適合性であるものが好ましく、例としては、アルギン酸ゲル膜、アガロースゲル膜、ポリイソプロピルアクリルアミド膜、セルロースを含む膜、セルロース誘導体(例えばメチルセルロース)を含む膜、ポリビニルアルコール膜などが挙げられる。ハイドロゲル膜としては、アルギン酸ゲル膜が好ましい。アルギン酸ゲル膜の具体例としては、アルギン酸−ポリ−L−リジン−アルギン酸のポリイオンコンプレックス膜を挙げることができる。
<注入口>
移植用チャンバーは、移植用チャンバー内部に生物学的構成物等を注入するための注入口などが設けられていることも好ましい。注入口として、移植用チャンバーの内部に通じるチューブが設けられていてもよい。
チューブは例えば熱可塑性の樹脂を含むものであればよい。熱可塑性の樹脂は多孔質膜のポリマー材料よりも融点が低いものであることが好ましい。
チューブに用いられる熱可塑性の樹脂として、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどが挙げられる。中でもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレンが好ましく、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルが特に好ましい。
チューブは、例えば多孔質膜の一部に接するように免疫隔離膜に挟んだ後、上記一部と接合される。接合は融着または接着剤を用いた接着等により行うことができる。このうち、融着を行うことが好ましい。融着は熱融着であればよい。
融着を行う場合、チューブは多孔質膜のポリマー材料よりも融点が低い熱可塑性の樹脂を含むことが好ましい。融点がより低い熱可塑性の樹脂を含むチューブを多孔質膜と融着するとき、加熱時にまずチューブ材が溶けて多孔質膜の孔に入り込むことができると考えられるからである。
接着を行う場合、接着剤としては膜を構成するポリマーやチューブの材質に応じて適宜選択でき、エポキシ系、シリコン系、アクリル系、ウレタン系などの接着剤を用いることができる。例えば、多孔質膜のポリマー材料よりも融点が低い樹脂材料を含むチューブを用いる場合に、接着による接合を行うことができる。
<<移植用チャンバーの用途>>
移植用チャンバーは生物学的構成物を内包して、生物学的構成物をレシピエントに移植するために用いられる。移植用チャンバーの利用により、移植される生物学的構成物に対するレシピエントの免疫拒絶反応を防止することができる。すなわち、免疫隔離膜はレシピエントの免疫系からの生物学的構成物の保護のために用いることができる。なお、本明細書において、レシピエントは移植を受ける生体を意味する。レシピエントは哺乳動物であることが好ましく、ヒトであることがより好ましい。
<生物学的構成物>
生物学的構成物は、生体由来の構造物を意味する。生体としては、ウイルス、細菌、酵母、真菌細胞、昆虫、植物、および哺乳動物などが挙げられる。生体は通常哺乳動物であることが好ましい。哺乳動物としては、ウシ、ブタ、ヒツジ、ネコ、イヌ、ヒト等が挙げられる。生物学的構成物は哺乳動物のいずれか由来の構造物であることが好ましい。
生物学的構成物としては、器官、組織、細胞などが挙げられる。生物学的構成物としては、これらのうち、細胞が好ましい。細胞は1つであっても複数であってもよいが複数であることが好ましい。複数の細胞は、互いに分離したものであってもよく、集合体であってもよい。
生物学的構成物は、生体から直接取得したものであってもよい。また、特に生物学的構成物が細胞である場合、生物学的構成物は生体から直接取得したものであってもよく、胚性幹細胞(ES細胞)、誘導多能性幹細胞(iPS細胞)、間葉系幹細胞等の細胞を分化誘導したものであってもよい。細胞は、前駆細胞であってもよい。
生物学的構成物としては、一態様として、生理活性物質を放出するものが好ましい。生理活性物質の例としては、各種ホルモン、各種サイトカイン、各種酵素、その他各種生体内因子が挙げられる。より具体的な例としては、インスリン、ドーパミン、第VIII因子等が挙げられる。
ここで、インスリンとは、21アミノ酸残基のA鎖と30アミノ酸残基のB鎖がジスルフィド結合を介してつながったポリペプチド(分子量約6000)である。ほ乳類の生体内においてインスリンは、膵臓のランゲルハンス島にあるβ細胞から分泌されている。本発明において生物学的構成物としてインスリン分泌細胞を用いる場合、分泌するインスリンは、ヒト型のインスリンでもよく、その他のほ乳類型(例えばブタ型)のインスリンでもよい。インスリンは遺伝子組み換えの方法により作製されたインスリンでもよい。遺伝子組み換えインスリンの取得方法としては、例えば、門脇孝編:糖尿病ナビゲーター(270〜271頁、田尾健、岡芳和「現在と将来のインスリン製剤」、メディカルレビュー社、2002年参照)の記載を参照できる。各種、インスリン類似体(例えば、H.C.Lee,J.W.Yoon,et al.,Nature、第408巻、483〜488頁、2000年参照)を用いてもよい。
生物学的構成物はインスリン分泌細胞であることが好ましい。インスリン分泌細胞とは、血糖値変化に応答してインスリンを分泌できる細胞をいう。インスリン分泌細胞としては、特に限定されるものではなく、例えば、膵臓のランゲルハンス島に存在する膵β細胞を挙げることができる。膵β細胞としては、ヒトの膵β細胞でもよく、ブタ、マウスなどの膵β細胞であってもよい。ブタからの膵β細胞の抽出方法は特開2007−195573号公報の記載を参考にすることができる。また、インスリン分泌細胞としては、ヒト幹細胞から誘導された細胞(例えば、宮崎純一、再生医療、第1巻、第2号、57〜61頁、2002年参照)、または小腸上皮幹細胞から誘導された細胞(例えば、藤宮峯子ら、再生医療、第1巻、第2号、63〜68頁、2002年参照)であってもよく、インスリンをコードする遺伝子を組み込んだ、インスリン分泌性の細胞であってもよい(例えば、H.C.Lee,J.W.Yoon,et al.,Nature、第408巻、483〜488頁、2000年参照)。さらに、膵臓のランゲルハンス島であってもよい(例えば、堀洋、井上一知、再生医療、第1巻、第2号、69〜77頁、2002年参照)。
<移植用デバイス>
移植用デバイスは、少なくとも、移植用チャンバーおよび生物学的構成物を含む複合体である。移植用デバイスにおいては、移植用チャンバーに生物学的構成物が内包されている。
移植用デバイスにおいて、移植用チャンバーには、生物学的構成物のみが内包されていてもよく、または、生物学的構成物および生物学的構成物以外の他の構成物または成分が内包されていてもよい。例えば、生物学的構成物はハイドロゲルとともに、好ましくはハイドロゲルに内包された状態で、移植用チャンバーに内包されていてもよい。または、移植用デバイスは、pH緩衝剤、無機塩、有機溶媒、アルブミンなどのタンパク質、ペプチドを含んでいてもよい。
移植用デバイスにおいて、生物学的構成物は1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。例えば、移植の目的の生理活性物質を放出するか、またはその他の移植の目的の機能を果たす生物学的構成物のみが含まれていてもよく、これらの生物学的構成物の機能を補助する生物学的構成物がさらに含まれていてもよい。
移植用デバイスは例えば腹腔内または皮下などに移植されるものであればよい。または、移植用デバイスは血管接続デバイスであってもよい。例えば、生物学的構成物としてインスリン分泌細胞を用いる場合、血液と膜を直接接するように移植することによって、血糖値変化に対応したインスリン分泌が可能となる。
移植用デバイスおよび移植用チャンバーについては、蛋白質核酸酵素、第45巻、2307〜2312頁、(大河原久子、2000年)、特表2009−522269号公報、特表平6−507412号公報等の記載を参照できる。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
<多孔質膜の作製>
ポリスルホン多孔質膜
ポリスルホン(ソルベイ社製 P3500)15質量部、ポリビニルピロリドン(K−30)15質量部、塩化リチウム1質量部、水2質量部をN-メチル-2-ピロリドン67質量部に溶解して製膜原液を得た。この製膜原液をPETフィルム表面に流延した。上記流延した液膜表面に30℃、相対湿度80%RHに調節した空気を2m/secの速度で5秒間当てた。その後直ちに65℃の水を満たした凝固液槽に浸漬した。PETを剥離して多孔質膜を得た。その後、80℃のジエチレングリコール浴に120秒間つけ、その後純水で良く洗浄し、乾燥厚み50μmの実施例1の多孔質膜を得た。
また、流延する製膜原液の厚み、製膜原液中の水分の量、流延後の調温湿風の温度、相対湿度の調節、および凝固浴温度の調節により、バブルポイント径および多孔質膜の厚みを表1に記載の値にそれぞれ制御して同様に膜を作製し、実施例2〜4、9、および10の多孔質膜を得た。
酢酸セルロース多孔質膜
酢酸セルロース(CA1:置換度2.9)5質量部をジメチルクロライド55質量部に溶解し、この溶液にメタノールを少量ずつ34質量部添加した。次いで、この溶液にグリセリン0.2質量部と純水6質量部とを少量ずつ添加して未溶解物が殆どない状態の溶液とし、濾紙で濾過することにより、ドープを調製した。
調製したドープをギヤーポンプで送液し、さらに、ろ過を行ってから、エンドレスバンド上に載せて搬送されるポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にダイから流延した。
この流延膜を20〜40℃の乾燥風により20分間乾燥した。
エンドレスバンドから、フィルムをPETとともに剥ぎ取り、これを15分間、80〜120℃で熱風乾燥して巻き取り機で巻き取った。PET上の酢酸セルロースには、多数の微細孔が形成されていた。
剥離バーを用いて、酢酸セルロース微細多孔質膜をPETから分離し、実施例5の多孔質膜を得た。
酢酸セルロース(置換度2.9)を別の酢酸セルロース(CA2:置換度2.5)に代える以外は実施例5と同様の手順で膜を作製し実施例6の多孔質膜を得た。
セルロース混合エステル(CA混合物)多孔質膜
酢酸セルロース(置換度2.5)4質量部、ニトロセルロース3質量部、ジメチルクロライド23質量部、アセトン22質量部、メタノール38質量部、純水3.5質量部を混合して溶解させ、濾紙で濾過することにより、ドープを調製した。
ドープをガラス板上に流延し、25℃で30分間乾燥した。続いて65℃で10分間乾燥し、ガラス板から膜を剥離して実施例7の多孔質膜を得た。
PVDF多孔質膜
ポリフッ化ビニリデン樹脂15質量部、ジメチルアセトアミド65質量部、ポリエチレングリコール20質量部を混合後、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート1質量部を加えて混合溶液を得た。これをガラス板上に流延し、ただちに65℃の水中に3分間浸漬し、20℃水中で水洗後乾燥した。
続いて、40℃の30質量%の水酸化ナトリウム水溶液に20分間浸漬後、20℃水中で水洗後乾燥して実施例8の多孔質膜を得た。
PTFE多孔質膜
PTFEパウダー100質量部に液状潤滑剤(流動パラフィン)20質量部を加えた混和物を予備成形し、ペースト押出しにより丸棒状に成形した。このPTFE成形物を、ロール圧延により厚さ0.2mmとした後、抽出溶媒(デカン)を用いて液状潤滑剤を除去し、150℃に加熱した乾燥機で抽出溶媒も除去し、PTFEシートを得た。
得られたシートを2軸延伸機を用いて延伸温度300℃、延伸速度50%/秒の条件で、まず幅方向に約5倍に延伸(第1延伸)した後、次いで2軸方向に同時に延伸(第2延伸)した。第2延伸においては50%/秒の速度で2軸それぞれの方向に同じ7倍に延伸した。延伸の後、膜寸法を固定した状態で380℃で10分間加熱して焼成し比較例1および3の膜を得た。
PET多孔質膜
特開2011−208125号公報の実施例1に記載の方法で、熱固定温度を変化させることで、所望の熱収縮率の2軸延伸PETフィルムを得た。
このフィルムに対し、アルゴンイオンビームを入射角がこのフィルムの主面に垂直な方向となるように照射した。アルゴンイオンの照射密度は、2.0×10個/cmとした。照射後のフィルムを60℃に保持したエッチング処理液(エタノール濃度40質量%、水酸化カリウム濃度14質量%の水溶液)に1分間浸漬した。その後、エッチング処理液からフィルムを取り出し、これを60℃の純水に10分間浸漬して洗浄した後、30℃の乾燥オーブンに60分収容して乾燥させ比較例2の膜を得た。
<多孔質膜の評価>
バブルポイント径評価
バブルポイント径は、パームポロメータ(西華産業製 CFE−1200AEX)を用いた細孔径分布測定試験において、GALWICK(Porous Materials,Inc社製)で完全に濡らした膜のサンプルに対して空気圧を5cm/minで増大させて評価した。
膜厚
膜をCT(コンピュータ断層撮影)により断面観察し、5か所の厚みを平均した値で評価した。
空隙率
空隙率は、下記式により算出される値で評価した。
空隙率(%)=[1−{m/ρ/(S×d)}]×100
m:多孔質膜質量(g)
ρ:ポリマー密度(g/cm
S:多孔質膜面積(cm
d:多孔質膜厚み(cm)
ポリマー密度としては、ポリスルホン多孔質膜については1.24、酢酸セルロース多孔質膜(CA1,CA2)については1.27、セルロース混合エステル(CA混合物)多孔質膜については1.33、PTFE多孔質膜については2.17、PET多孔質膜については1.37を用いた。
たわみ
作製した多孔質膜を10×30mmの長方形に切り出した。25℃、相対湿度60%の条件下で、片方の短辺の側面(エッジ)から10mmの部分を、たわまないよう上下から平板で挟み込んで平板を水平にした。挟み込まれた多孔質膜の部分の厚み方向中心面を含む水平面と、上記平板から突出している自由な状態の長さ20mmの多孔質膜の部分の上記水平面から最も遠い部位との距離をたわみとした。
<移植用チャンバーの作製と評価>
移植用チャンバー作製
作製した膜を2枚切り出し、これら2枚を積層した。実施例1〜8については、製造時に支持体と反対側であった面が対向するように積層した。これらの多孔質膜の端部の間に幅1mm厚み1.3mmのポリエチレン製スペーサーを挟んだ。なお、図1に示すように口の字型に接合部が連続するよう上記スペーサーを挟んだ。スペーサーの、一部を残して周縁部(外周)をインパルス式ヒートシーラーで接合し袋状の移植用チャンバーを作製した(図1)。多孔質膜の非接合部の最外寸法が表1のとおりになるように作製した。
比較例3については4辺のうち1辺の中央から移植用チャンバーの内側へ向かって垂直に15mmの長さの隔壁部を設けた。図2に示すように、幅1mm厚み1.3mmのポリエチレン製スペーサーを周縁部(外周)と隔壁部で連続して設け、その後周辺部の一部を残してスペーサーを設けた部分をインパルス式ヒートシーラーで接合し、内部空間に接合部を隔壁として有する移植用チャンバーを作製した。
比較例4としては特表平8−507950号公報第17、18頁に記載の移植用チャンバーを作製し評価した。
移植用チャンバーの形状から、接合部のいずれかの位置から最も遠くなる膜面内の点までの距離は表1のとおりになる。
最短膜間距離
作製した移植用チャンバーをCTにより断面観察した。接合されている2枚の膜の最短距離を測定し、3段階で評価した。
1:0.7mm以上
2:0mmより長く、0.7mm未満
3:0mm(接触している)
最大断面積
上記CT観察から断面画像を抽出し、接合部で囲まれる面積が最大となる値を求めた。
空間容積
上記CT観察から内部空間の容積を算出し、3段階で評価した。
1:360mm以上
2:200mm以上360mm未満
3:200mm未満
埋め込み評価
コスモ・バイオ株式会社製膵島培養キット(ラット)を用いて膵島細胞を準備した。
多孔質膜2枚を向かい合わせ、膜の間に厚み1.5mmのポリエチレン製スペーサーを挟み、一部を残して周縁部をインパルス式ヒートシーラーで接合し袋状の移植用チャンバーを作製した。作製した移植用チャンバーをエチレンオキシドガスで滅菌し、未接合部から袋内に上記膵島細胞を入れ、未接合部を接合して封入した。なお、比較例4については、実施例1〜8および比較例1〜3に封入した膵島細胞数の1/4の細胞しか封入できなかった。
膵島封入済みの移植用チャンバーをラットへ移植して2週間後に取り出し、グルコースに応答して放出されるインスリン量の変化を評価した。
(応答量変化)=(2週間後応答量)/(封入前応答量)×100%
1:75%以上
2:60%以上75%未満
3:45%以上60%未満
4:45%未満

結果を表1に示す。
Figure 0006854345
1 接合部
2 非接合部

Claims (12)

  1. 移植用チャンバーであって、
    前記移植用チャンバーの内部と外部の境界に免疫隔離膜を有し
    前記免疫隔離膜同士が対向して内部空間を形成し、
    対向する前記免疫隔離膜は互いに接合している接合部を有し、
    前記内部空間が、前記接合部の何れの位置からも距離が10mm以上となる点を含み、
    前記免疫隔離膜が以下の距離として1mm以上13mm以下を与えるたわみ性を有する前記移植用チャンバー;
    前記免疫隔離膜の10mm×30mmの長方形の試験片の片方の短辺の側面から10mmの部分を上下から平板で挟み込んで水平にしたときの、挟み込まれた前記免疫隔離膜の部分の厚み方向中心面を含む水平面と、前記平板から突出している残りの長さ20mm部分の前記水平面から最も遠い部位との距離。
  2. 前記内部空間の最大断面積が、4cm以上200cm以下である請求項1に記載の移植用チャンバー。
  3. 前記接合部が対向する前記免疫隔離膜の端部にある請求項1または2に記載の移植用チャンバー。
  4. 前記接合部が対向する前記免疫隔離膜の端部のみにある請求項1または2に記載の移植用チャンバー。
  5. 前記免疫隔離膜がポリマーを含む多孔質膜を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の移植用チャンバー。
  6. 前記免疫隔離膜がポリマーを含む多孔質膜からなる請求項1〜4のいずれか一項に記載の移植用チャンバー。
  7. 前記多孔質膜の厚みが25μm以上250μm以下である、請求項5または6に記載の移植用チャンバー。
  8. 前記多孔質膜の空隙率が35%以上90%以下である、請求項5〜7のいずれか一項に記載の移植用チャンバー。
  9. 前記多孔質膜が、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンを含む請求項5〜8のいずれか一項に記載の移植用チャンバー。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の移植用チャンバーに生物学的構成物が内包されている移植用デバイス。
  11. 前記生物学的構成物が生理活性物質を放出する請求項10に記載の移植用デバイス。
  12. 前記生理活性物質がインスリンである請求項11に記載の移植用デバイス。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5713888A (en) * 1990-10-31 1998-02-03 Baxter International, Inc. Tissue implant systems
JP2003190259A (ja) * 2001-12-28 2003-07-08 Hisako Ogawara 人工臓器用チャンバー
US20040197374A1 (en) * 2003-04-02 2004-10-07 Alireza Rezania Implantable pouch seeded with insulin-producing cells to treat diabetes
JP2013507373A (ja) * 2009-10-08 2013-03-04 ニューロテック ユーエスエー, インコーポレイテッド 被包された細胞ベースの送達系におけるpedfの使用
KR20180059429A (ko) * 2015-08-06 2018-06-04 록히드 마틴 코포레이션 낮은 세포독성을 가진 이식가능한 그래핀 막

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