JP6921008B2 - 天然海洋バイオマテリアルの組成を改変して得られる半合成粉末材料、その製造方法およびその用途 - Google Patents
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Description
CaCO3 + 熱処理 → Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
5nm〜100μm、好ましくは20nm〜50μm、さらにより好ましくは50nm〜20μmの粒度分布を有する粉末形態の霰石100gに対して;
1g〜50g、好ましくは5g〜25g、さらにより好ましくは10g〜15gの不溶性および可溶性の抽出生体高分子;ならびに
炭酸塩化により変換された炭酸カルシウム0.5g〜50g、好ましくは1g〜25g、さらにより好ましくは2g〜10g
を含む。
表在生物をこすり落として除去した後、選択された海洋バイオマテリアルから得られた殻に以下の処理を行う:
殻を活性塩素2%の次亜塩素酸溶液を添加した水道水の水槽に浸漬することによって、汚染除去する。
次いで、殻をすすぎ、127部の水に対して1部の溶液の希釈で洗浄消毒液を加えた微生物学的に検査された水道水を満たしたタンク内において、例えば55℃の温度で超音波により処理する。処理時間は約40kHzの周波数で約30分である。
次いで、殻を90℃の温度で脱塩水の水浴中で例えば20分間すすぎ、2%の希釈度でCalbenium(登録商標)を添加して30分間すすぐ。 次いで、それらをすすぎ、乾燥させる。
別の実施形態によれば、特に細胞代謝の最適化および抗ラジカル特性の強化の観点から、天然起源のバイオマテリアルに強化された生物学的特性を付与するために、殻を以下のようにして架橋することができる:
殻の方解石外層をきめ細かい砥石で研削することによって除去する。生成物を片側に置き、「方解石外層からの生体高分子の抽出するためのバッチ」を構成する。
本発明によれば、真珠質の殻を−18℃の温度で120分間凍結する。
次いで、真珠質の殻の粉砕を例えばタングステンカーバイド顎を有する破砕機で吸引しながら行って、ナノ粒子も含有する懸濁粒子を回収する。
− 20ミクロンから50ナノメートルまでのランダム粒度を有する第1のバッチは、以下「霰石混合バッチ」と呼ぶ本発明に従う生成物の霰石混合部分を構成する。「霰石混合バッチ」は、2つの有機および無機成分を含む、粉砕後に得られる粉末形態を意味する。
霰石混合バッチは、球状化によって粒子を均一にすることを目的とした機械的処理を受けるが、その目的は摩耗によって粒子の角および端を丸めることである。
II.1 不溶性生体高分子の抽出:
本発明によれば、工程I.5)で得られた霰石内層からの生体高分子の抽出のためのバッチ由来の適切な量の粉末を、十分な量の脱塩水と混合して、加水分解反応器中に注入し、これに規定量の25%クエン酸を添加する;全体を4〜5℃の間で変動する温度で冷却し、連続的に撹拌する。本発明者らはクエン酸の使用を、そのpHおよび表面張力を低下させる特性のために支持する。
透過物および洗浄水を、例えば1kDのカットオフ点を有するカセットを用いたタンジェンシャル限外濾過デバイスにおける脱塩のために送る。
別の実施形態によれば、方解石外層からの生体高分子の抽出は、霰石内層からの生体高分子の抽出と同様にして行われる。
斜方晶系または菱面体晶系で結晶化した炭酸カルシウムは、800〜1100℃の熱処理に供されると、熱分解および酸化により、容易な成型を可能とする、かなりの接着力および可塑性に反映される新たな特性を示すことが知られている。この現象は、次の反応に従う炭酸塩化である:
CaCO3 + 熱処理 → Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
有機画分の所望の割合に従って決定された量の内層霰石および外層方解石の2つのバッチから抽出された不溶性および可溶性の生体高分子と、決定された量の炭酸塩化によって変換された炭酸カルシウムとを、規定量の霰石混合バッチと混合して、 本発明に従う生成物の調合を構成する。
図1および図2は、
− 真珠質粉末および炭酸カルシウムと全血(No.1)、ならびに
− 真珠質粉末および炭酸塩化した炭酸カルシウムと全血(No.2)
の混合物の写真である。全血を添加してから2分後、次いで15分後にそれぞれ撮影した。
本発明に従う粉末状半合成材料を以下のようにして調製した:
表在生物をこすり落として除去した後、殻に以下の処理を行う:
殻を活性塩素2%の次亜塩素酸溶液が添加された水道水の水槽に浸漬することによって、汚染除去する。
次いで、殻をすすぎ、127部の水に対して1部の溶液の希釈で洗浄消毒液を加えた微生物学的に検査された水道水を満たしたタンク内において55℃の温度で超音波により処理する。処理時間は40kHzの周波数で30分である。
次いで、殻を90℃の温度で脱塩水の水浴中で20分間すすぎ、2%の希釈度でCalbenium(登録商標)を添加して30分間すすぐ。 次いで、それらをすすぎ、乾燥させる。
殻の方解石外層をきめ細かい砥石で研削することによって除去する。生成物を片側に置き、「方解石外層からの生体高分子の抽出するためのバッチ」を構成する。
工程I.4)で得られた真珠質殻を−18℃の温度で120分間凍結させる。
次いで、真珠質殻をESSA(登録商標)タイプのタングステンカーバイド顎を有する破砕機で吸引しながら粉砕して、ナノ粒子も含有する懸濁粒子を回収する。
− 20ミクロンから50ナノメートルまでのランダムな粒度を有する第1のバッチは、以下「霰石混合バッチ」と呼ぶ、本発明に従う生成物の霰石混合部分を構成する。「霰石混合バッチ」は、2つの有機および無機成分を含む、粉砕後に得られる粉末形態を意味する。
霰石混合バッチは、球状化によって粒子を均一にすることを目的とした機械的処理を受けるが、その目的は摩耗によって粒子の角および端を丸めることである。
II.1 不溶性生体高分子の抽出:
霰石内層からの生体高分子の抽出のためのバッチ由来の適切な量の粉末を、ゾーンIの供給タンクにおいて吸引し、十分な量の脱塩水と混合して、ゾーンIIの加水分解反応器に注入し、これに規定量の25%クエン酸を添加する;全体を4〜5℃の間で変動する温度で冷却し、連続的に撹拌する。pHをpHメーターでモニターし、生体高分子の分解を防ぐために2.5Nの水酸化ナトリウムを添加することによって4.5より上に維持する;次いで、100リットルの加水分解物あたり0.1リットルの5N水酸化ナトリウムを添加することによって、この工程の最後に7に戻す。
透過物および洗浄水を、15m2の表面積を与えるように直列に取り付けられた接線方向限外濾過カセットアセンブリ(それぞれ1kDaのMillipore(登録商標)の装置における、5barの圧力および1時間あたり10〜15リットルの流量、40℃の温度での脱塩のために送る。
上記生体高分子の抽出後に回収された炭酸カルシウムを800〜1100℃の熱処理にかけ、20〜40分間持続し、次いで、外気中でゆっくりと冷却する。この現象は、次の反応に従う炭酸塩化である:
CaCO3 + 熱処理 → Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
生体高分子の抽出中、使用された殻の霰石内層および方解石外層における不溶性生体高分子の割合は2.6%〜4.3%を占め、可溶性生体高分子の割合は0.4%〜0.7%を占めることが示された 。
以下に記載する架橋工程を工程I.3の最後に追加する点以外は、上記の実施例1の手順に従う。
炭酸塩化した炭酸カルシウムの接着性および凝集性は、以下のようにして確認する:
実施例1の手順の工程I.7の終わりに得られた粉末真珠層1gをそれぞれ含むダッペンNo.1およびNo.2と名付けた2つのダッペン皿に以下を加える:
− 0.1gの天然炭酸カルシウム(ダッペンNo.1)、
− 実施例1の手順の工程IIIから得られた0.1gの炭酸塩化を受けた天然炭酸カルシウム(ダッペンNo.2)。
重大な臨床事例は、骨接合によって処置された1歳の雌の子馬の脚砲骨の斜骨折であった。4つのボルトの破損に反映される骨接合の失敗の後、敗血症を伴う偽関節症に続いて、小断片を伴う細分化二次骨折が起こり、動物の安楽死が唯一の選択肢として残され、以下の調合の本発明に従う材料を使用することが決断された:
− 実施例1の工程II.2で得られた0.070gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.1で得られた0.010gの可溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の手順の工程IIIから得られた2gの炭酸塩化された炭酸カルシウム;
− 10cmの長さと2cmの直径を有するシリンダーの形状に成型され、骨壊死片の切除後に喪失部に設置される、血塊を形成するための10mlの自己静脈血。
本発明に従う生成物の調製は、以下の割合の調合で行った:
− 実施例2に従って得られた50ナノメートルから20ミクロンの粒度分布を有する10gの霰石混合バッチ;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.035gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.005
gの可溶性抽出生体高分子;
− 0.5gの炭酸塩化されたカルシウム炭酸カルシウム;
− 100mlにつき以下を含む、15滴のエッセンシャルオイルの複合体:
Lavandula spica:1 ml
Salvia officinalis:2 ml
Rosa rubiginosa:10 ml
Helichrysum italicum:1.5 ml
小麦麦芽植物油:50 ml
イブニングプリムローズ油:10 ml
スイートアーモンド油:20 ml
O/Wエマルジョン、q.s. 100g
よく知られているように、乾癬は、アポトーシスを伴わずに加速された細胞再生を特徴とする皮膚の炎症性障害であり、プラークとしての厚い外皮の形成をもたらす。結果が定まらず期待外れなコルチコステロイド療法ならびにコールタールおよびPUVA療法に基づく局所治療とは別に、患者にとって危険な副作用を伴う、より劇的な治療法がある。
− 実施例1の工程II.2で得られた3gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.45gの可溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程IIIで得られた0.5gの炭酸塩化されたカルシウム炭酸カルシウム;
− 100mlにつき以下を含む、10滴のエッセンシャルオイルの複合体:
Lavandula spica:1ml
Salvia officinalis:2ml
Rosa rubiginosa:10ml
Helichrysum italicum:1.5ml
小麦麦芽植物油:50 ml
イブニングプリムローズ油:10ml
スイートアーモンド油:20ml
O/Wエマルジョン、q.s. 100g
実施例1の工程IIに従って抽出された不溶性および可溶性の生体高分子の軟組織再生の例外的な特性が、ケラチノサイト移植の失敗後の深達性2度および3度熱傷の症例において、以下の調合を用いて示された:
− 実施例2に従って得られた50ナノメートルから20ミクロンの粒度分布を有する50gの霰石混合バッチ;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.174gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.026gの可溶性抽出生体高分子;
− セイヨウバクチノキ水を伴うコールドクリーム(Cerat de Galien) q.s. 100g。
反復臨床試験では、滲出現象の緩和、著しい血管形成、痛みの緩和、血液の含浸領域の再上皮化、および線維性張力の顕著な減少が示されている。
本発明に従う材料は、生体吸収性の骨接合デバイスおよび成形インプラントの製造に使用することができる。
− 実施例1の工程I.8から得られた、50ナノメートルから20ミクロンの粒度分布を有する80gの霰石混合バッチ;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.139gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.021gの可溶性抽出生体高分子;
− 20gのマクロゴール400;
− 実施例1の工程IIIで得られた4gの炭酸塩化されたカルシウム炭酸カルシウム。
骨代用物または生体吸収性デバイスの生体吸収は、血管新生および骨リモデリングに関与する細胞によるそのコロニー形成を可能にするために、相互接続された細孔の直径に直接関連し、それは5ミクロンから100ミクロンまでで変動しなければならないことが見出されている。
− 実施例2において得られた50ナノメートルから20ミクロンの粒度分布を有する80gの霰石混合バッチ;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.139gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.021gの可溶性抽出生体高分子;
− ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)の50%溶液20ml。
− 長さ5mm、直径5/0から12/0の範囲の吸収性合成モノフィラメント縫合糸のストランド20mm3。
セメントを100gに対して以下の組成で調製する:
− 80gの本発明に従う材料は、以下から成る:
− 実施例1の工程I.8の終わりに得られた、50ナノメートルから20ミクロンの粒度分布を有する73gの霰石混合バッチ;
− 実施例1の工程II.2で得られた2.702gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.405gの可溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程IIIで生じた3.699gの炭酸塩化されたカルシウム炭酸カルシウム;
− 50%の高粘度水溶液中の20gのHPMC。
さらに、その組成のために、肺系に影響を及ぼす危険性がある揮発性物質の放出を引き起こさない。
骨代用物を以下の組成で作製する:
調製物100gにつき:
− 実施例1の工程I.8から得られた、50ナノメートルから20ミクロンの粒度分布を有する50gの霰石混合バッチ;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.087gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.013gの可溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程IIIで得られた2.5gの炭酸塩化されたカルシウム炭酸カルシウム;
− 50gのマクロゴール400;
別の実施形態によれば、霰石画分のみ及び/若しくは方解石画分から抽出された生体高分子を合成または天然由来の任意の他のバイオマテリアルに添加して、特定の特性、特にそれらが欠いている骨誘導性または骨模倣性を最適化または誘発することができる。
− 粒度分布が50〜250ミクロンのβTCPの顆粒95g;
− 実施例1の工程II.2で得られた4.4gの不溶性抽出生体高分子;
− 実施例1の工程II.2で得られた0.6gの可溶性抽出生体高分子。
Claims (26)
- 粉末形態の天然海洋バイオマテリアル、
不溶性および可溶性の生体高分子、ならびに
接着力および可塑性を有する非晶質炭酸カルシウム
を含む、粉末半合成材料であって、
該不溶性および可溶性生体高分子が、二枚貝軟体動物の殻の霰石内層および/または方解石外層の抽出物であり、そして
該天然海洋バイオマテリアルが、粉砕された二枚貝軟体動物の殻の霰石内層である、粉末半合成材料。 - 二枚貝軟体動物がアコヤガイ(Pinctadines)、Pinctada maxima、margaritiferaおよびシャコガイ(Tridacnes)、Tridacna gigas、maxima、derasa、tevaroa、squamosa、crocea、Hippopus hippopus、Hippopus porcelanusから成る群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の半合成材料。
- 粉末形態の天然海洋バイオマテリアルが5nm〜100μm、好ましくは20nm〜50μm、さらにより好ましくは50nm〜20μmの粒度分布を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の半合成材料。
- 不溶性および可溶性の生体高分子が、アコヤガイ(Pinctadines)、Pinctada maxima、margaritiferaおよびシャコガイ(Tridacnes)、Tridacna gigas、maxima、derasa、tevaroa、squamosa、crocea、Hippopus hippopus、Hippopus porcelanusから成る群から選択される二枚貝軟体動物の殻の霰石内層および/または方解石外層の抽出物であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半合成材料。
- 粉末形態の天然海洋バイオマテリアルが5nm〜100μmの粒度分布を有し、粉末形態の天然海洋バイオマテリアル100gに対して、0.5g〜50gの非晶質炭酸カルシウムを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半合成材料。
- 生体吸収性であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の半合成材料。
- 粉砕された天然海洋バイオマテリアル、アコヤガイ(Pinctadines)、Pinctada maxima、margaritiferaおよびシャコガイ(Tridacnes)、Tridacna gigas、maxima、derasa、tevaroa、squamosa、crocea、Hippopus hippopus、Hippopus porcelanusから成る群から選択される二枚貝軟体動物の殻の霰石内層および/または方解石外層から抽出される不溶性および可溶性の生体高分子、ならびに非晶質炭酸カルシウムを混合することを含み、該粉砕された天然海洋バイオマテリアルが、粉砕された二枚貝軟体動物の殻の霰石内層であり、該非晶質炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムを800℃〜1100℃で加熱することによって得られる、請求項1〜6のいずれか一項記載の材料の調製方法。
- 粉砕された天然海洋バイオマテリアルがアコヤガイ(Pinctadines)、Pinctada maxima、margaritiferaおよびシャコガイ(Tridacnes)、Tridacna gigas、maxima、derasa、tevaroa、squamosa、crocea、Hippopus hippopus、Hippopus porcelanusから成る群から選択される二枚貝軟体動物の殻の霰石内層を粉砕することにより得られることを特徴とする、請求項7に記載の調製方法。
- 粉砕後に球状化工程を含むことを特徴とする、請求項7または8に記載の調製方法。
- 不溶性および可溶性の生体高分子がそれぞれ、超遠心分離によって、および加水分解後の逆浸透と連結されたタンジェンシャル限外濾過によって抽出されることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 二枚貝軟体動物の殻の霰石内層および/または方解石外層が抽出前に架橋されていることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 二枚貝軟体動物の殻の霰石内層および/または方解石外層が抽出前に粉砕され、250μm〜50μmの粒度分布にふるい分けされることを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。
- 即席調合用骨代用物の製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 経時的に時差的な生体吸収性を有する縫合糸を含む制御された生体吸収性を有するデバイスまたは成形インプラントの製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 即席使用のための骨代用物の製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 押出可能な骨代用物の製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 真空下でシリンジに詰められた骨代用物の製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 多孔性のコラーゲン担体を有する骨代用物の製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 動物もしくはヒト由来の無機構造を有する骨代用物の製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 生体吸収性の骨接合デバイスおよび成形インプラントの製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 制御された生体吸収性を有するデバイスの製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 内部補綴を封止するためのセメントの製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- 椎体形成術および椎骨形成術における低侵襲手術のための注射可能なセメントの製造における、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料の使用。
- カルシウム塩、天然もしくは合成ポリマー、コラーゲン、ならびに動物もしくはヒト由来の骨組織の無機構造を含む組成物における、可塑性の成型可能な接着性の添加剤としての、請求項1〜6のいずれか一項に記載の材料に用いられる炭酸塩化を受けた炭酸カルシウムの使用。
- カルシウム塩、天然もしくは合成ポリマー、コラーゲン、ならびに動物もしくはヒト由来の骨組織の無機構造を含む粉末組成物における添加剤としての、請求項1〜6のいずれか一項に記載の材料に用いられる不溶性および可溶性の生体高分子の使用。
- 即席骨代用物として用いるため、または皮膚の回復、乾癬の治療もしくは熱傷の治療に用いるための調製物であって、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉末半合成材料を含む調製物。
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