JPH01170465A - 生体内インプラント材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、生体適合性に優れた生体内インプラント材に
関するものである。

［従来の技術］ 人工血管、血管パッチなど血管の代替となる生体内イン
プラント材料において、例えば人工血管では内径８ｍｍ
以上のものでは臨床の実績も積まれ多少の問題はあるも
のの実用に供するものが開発されている。しかし取扱性
、生体適合性について満足できるものは開発されていな
い。

特に内径６ｍｍ以下の細径人工血管についてはその開発
要求は極めて強いものの未だ実用に耐え得るものが開発
されていない。したがって、より生体に近い優れた特性
を有する人工血管の開発が関係者の現在の関心事であり
、かつこの開発が切に望まれている。

この様な移植用材料を開発する手段としては、大別して
抗血栓性を有する高分子材料を用いて人工血管を作成し
血栓形成を本質的に押さえようとする試みと、出来るだ
け早期に血管内皮細胞を形成させようとする試みが行わ
れてきた。

しかし前者の場合は、長期間にわたって完全に血栓閉塞
を押さえ得る事例は未だなく、これに答え得る材料は開
発されていない。これに対して後者は、人工材料表面に
生体の仮性内膜を形成させ、仮性内膜の抗血栓性によっ
て血栓閉塞を押さえようとするものである。従来の細径
人工血管においてはこの仮性内膜をいかに早く、薄くか
つ均一に形成させるかが最大のポイントとなる。従来の
細径人工血管においてはこの仮性内膜形成が素早く、均
一かつ強固に行われにくかった。また行われたとしても
仮性内膜は極度に肥厚し、血管か閉塞しがちであった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記欠点のない、取扱性良好にしてか
つ生体適合性に優れた医療材料を提供せんとするもので
、特に細径の人工血管においても、血栓による閉塞のお
こり難い材料を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の目的は、繊維から構成される基材の表面にイン
ビトロで平滑筋細胞および／または繊維芽細胞を付着せ
しめてなる生体内インプラント材により達成できる。

生体内において仮性内膜は血液と直接接し、血管の抗血
栓性の主体となる血管内皮細胞と、その外側を取り巻く
平滑筋細胞あるいは繊維芽細胞から構成される。本発明
で、あらかじめこの平滑筋細胞および／または繊維芽細
胞層をインビトロで生体に近い状態で形成させることに
より、生体に移植した際に内皮細胞による基材表面の被
覆を著しく促進させることができる。

本発明のインプラント材の基材は繊維から構成されてい
ることが必要である。繊維は常法に従い織り、編み、組
紐、不織布化による直接法などで必要な形状を与えるこ
とが可能である。

繊維から構成されることにより、強度、柔軟性、縫合性
、耐久性、生体内分解性などを広範囲に設定することが
可能である、例えばポリウレタンの多孔体からなる基材
と比較して、血管代替物として好適なものを作成するこ
とが可能である。本発明に用いることの出来る繊維の原
料となるポリマーとしては、ポリエステル、ポリウレタ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリ
エーテル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリロ
ニトリル、セルロース、セルロースエステル、セルロー
スエーテル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーホ
゛ネート、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、キ
チン、キトサンおよびこれらの共重合体などである。特
に、ポリウレタンあるいはポリエステルが好ましい。

これらの繊維を１．０デニール以下の極細繊維で構成す
ることが以下の理由により好ましい。

すなわち極細繊維化することにより織り１２編み密度を
上げても素材の柔軟性が失われず、またウォータージェ
ットなどの手法で繊維を絡ませることにより、切断面か
らほつれ難くすることが可能で、生体の血管との縫合性
を良好にすることが出来る。これらの特性は人工血管と
して用いる際に特に重要である。

極細繊維の製法および加工法については、すてにＵＳＰ
３，５３１，３６８．ｔＪＳＰ３，３５０．４８８：特
許公報昭６１−４５４６などに見られるように、他成分
系繊維を形成し、その−成分を除去もしくは剥離せしめ
て極細繊維化する方法がある。この極細化処理はあらか
じめ行って素材と成しても良いが、素材と成した後、極
細化処理することも出来る。かかる方法を経ずに直接極
細繊維と成したものを用いることも当然可能である。

基材にコラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、ビト
ロネクチン、ラミニン、フィブリンなどの細胞接着性物
質を付着あるいは固定化することによって、−基材への
細胞の接着をより確実に行うことができる。繊維の起毛
も有効である。これは基材の表面をやすり棒で擦るなど
の手法によって行うことが可能である。起毛することに
よって細胞が付着する足場の数が著しく増大し、材料の
表層だけでなく繊維の間隙にも細胞が入り込むことが可
能となり、より安定で強固な細胞層が短い培養期間で完
成する。この細胞層とは細胞とその細胞層らが合成した
細胞外マトリックス成分を含むものをさす。極ｍ繊維を
用いることはこの起毛を容易に作ることが可能で、しか
もコラーゲンなどの繊維性物質を主成分とする細胞外マ
トリックスと強固に複合体を形成する意味でも好ましい
結果をもたらす。

本発明に用いる細胞のうち平滑筋細胞は動脈、静脈ある
いは消化管由来のものが使用できるが、特に血管由来の
ものが好ましく、これらの組織よりインプラント材ある
いは酵素消化法によって採取できる（江橋節部編　「心
臓・血管研究方法の開発」学会出版センター、１９８３
゜ｐ５３−６４）。また繊維芽細胞は血管由来のものの
ほか、より容易に入手可能な皮膚をはじめとする結合組
織由来のものを用いても良い。

これらの細胞はウサギ、イヌ、ブタ、マウス、サル、ラ
ット、モルモットなどいずれの動物より分離しても良い
が、最終的にヒトに移植することを目的とする場合には
ヒト由来のものを用いる必要があり、移植を受ける当人
の細胞を用いることが最も好ましい。平滑筋細胞と繊維
芽細胞はどちらか単独で用いても良いが、両者を適当な
割合に混合して基材に付着させることもできる。

これらの細胞は生体から分離後、本発明の基材に付着さ
れ移植に供せられるが、適当な培地中でインビトロで培
養された後移植に用いるのが好ましい。また、基材へ細
胞を付着させるに先立ち、適当な数になるまで通常の手
法に従って、例えば組織培養フラスコを用いてインビト
ロにて細胞を培養させた後、基材に付着させることも有
効である。

基材表面にインビトロで細胞を付着させるには、１０％
牛脂児血清（Ｆｅ２）を含むＭＥＭあるいはダルベツコ
変法ＭＥＭなどの培地に平滑筋細胞および／または繊維
芽細胞を浮遊させた細胞培養液を基材に接触させるが、
あるいは該細胞培養液中に基材を入れて培養することに
より行う。基材が起毛させた極細繊維から構成される場
合には特に、表面のみでなく、極細繊維から形成される
マトリックス構造の間隙に存在する繊維にも細胞を付着
させることができ、細胞を３次元的に生育させることが
可能であり、より生体に近い材料にすることができる。

平滑筋細胞および／または繊維芽細胞を基材の繊維間隙
や表面で培養することにより、細胞はコラーゲンやムコ
多糖から成る細胞外マトリックス成分を自ら合成し、繊
維から構成される基材をより生体内に近い状態に代える
。

この際、細胞を付着せしめた基材を培地中に浮遊させた
り、あるいは基材を伸縮させつつ培養することは極めて
有効である。こうした処理をすることで細胞の細胞外マ
トリックスの合成が活発化し、繊維と細胞をより強固に
固着させることができる。

本発明のインプラント材とは生体移植用の医療材料であ
り、具体的には人工血管、血管パッチ、人工心臓弁、心
血管用パッチ、人工鍵、人工気管、人工歯根、人工関節
、人工骨などが挙げられる。中でも本発明材料は血栓閉
寒が起こりにくいため、人工血管、血管パッチなどの血
管代替材料として最適であり、特に細径人工血管として
好ましく用いることができる。特に人工血管に用いる場
合には、埋め込み初期の血栓を防止するため、平滑筋細
胞および／または繊維芽細胞を培養した基材をたとえば
［第２５回日本人工臓器学会大会　予稿集ｐ２７’　　
１９８７」に記載されたイオン結合によるヘパリンを結
合させる手法などによって、　細胞にできるだけダメー
ジを与えずに、細胞外マトリックス成分にヘパリンを固
定化することが有効である。

さらに、人工食道、人工気管、人工鍵、人工歯根など生
体内部と生体外部に同時に接触し、生体との結合部が感
染の原因となるものについても、本発明で生体と接触す
る部位に特に繊維芽細胞のみを培養したものを、使用す
ることで生体との接着性を増し感染を防ぐのに有益であ
る。

（実施例） 実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明
はこれらのみにとられれるものではない。

実施例１ ０．０７デニールのポリエステル極ｍ繊維を用い平織り
組織にて内径３ｍｍのチューブを作成した。このチュー
ブに厚手のポリエステルフィルムを入れ両面から軽く針
布起毛した。ついで高圧の水染流をあて、繊維相互を絡
まぜた。織り目の間には分繊した極細繊維が数本横切っ
た構造を成していた。

本発明で用いる平滑筋細胞はイヌ外頚静脈より採取した
。すなわち無菌的に取り出した静脈の内膜をメスにて除
去した後、血液壁を５ｍｍ角に切断した後、内皮が存在
していた面を組織培養用のシャーレに密着させ、１０％
のウシ胎児血清（Ｆｅ２）を含むダルベツコ変法ＭＥＭ
を加え、３７度のＣＯ２インキュベーター内で培養した
。１０日後に組織から脱離し、フラスコ上で生育した平
滑筋細胞をトリプシン処理し、浮遊した細胞を組織培養
フラスコ内で培養し、５×１０４個の細胞を得た。

この細胞が平滑筋細胞であることの確認は、フラスコ内
でコンフレンドになった時、独自のヒルズアンドバレイ
ズ構造をとること、および細胞内にミオシン様フィラメ
ントを含むことを電子顕微鏡的に検出することによった
。

細胞をトリプシン処理した後、２０％のＦｅ２を含むＭ
ＥＭｌｍｌに浮遊させ、チューブ内腔に注入した。つい
で両端を縫合糸でしばり、ＭＥＭを加えたローラボトル
内で水平位置を保ったまま緩やかにローラーボトルを８
時間回転させることで、チューブ内腔へ平滑筋細胞を付
着させた。この操作によって注入細胞の約７０％がチュ
ーブに付着した。培養はチューブの両端を解放した後、
ボトル自体をゆっくりと回転させながら３７度の恒温室
内で行った。７日後トリプシンおよびコラ−ゲナーゼ処
理をして細胞を浮遊させ、その細胞数を求めたところ１
．３×１０５個であった。チューブの一部を切り取りへ
マトキシリンーエオイジン染色を行ったところ、チュー
ブの内面全体および繊維が細胞によって被覆されている
ことが確認された。また細胞間にはコラーゲンを主成分
とする細胞間にはコラーゲンを主成分とする細胞間マト
リックス物質が認められた。

このチューブおよび比較例として細胞が付着されていな
いチューブを１０本ずつ１０頭の細胞を採取したものと
同一個体のイヌ大腿動脈に置換した。置換試料は３０日
までの経過観察を行った。３０日後の血栓により閉塞し
ていないチューブの割合は実施例が７０％であったのに
対し比較例では１０％であった。閉寒していないものう
ち、実施例では吻合部の近くに仮性内膜の形成が全例認
められるほか、仮性内膜が認められない場所は平滑筋細
胞上に薄いフィブリン層が認められるだけであった。一
方、比較例では閉塞していないものでもチューブの数箇
所に赤色血栓が認められ、仮性内膜はいずれの場所にも
認められなかった。

実施例２ ０．５デニールのポリウレタン繊維を用いて平織り組織
にて作成された布を直径１．５ｃｍの円形に切断し、２
４穴の培養皿の底面に設置した。ウサギ皮膚より分離し
、１０％のＦｅ２を含むＭＥＭにて培養しておいた繊維
芽細胞を５×１０４個／ｍｌの割合で同一の培地に浮遊
させ、これを１ｍｌずつ培養皿に加え、ＣＯ２インキユ
ベータ内で５日間培養皿全体をゆっくり振とうしながら
培養した。この布および比較例として繊維芽細胞をあら
かじめ培養していない布を、それぞれ緩衝液０．５ｍｌ
に溶解したフィブロネクチン０．５ｍ（ｌにて処理し、
フィブロネクチンをコーティングした。

血管内皮細胞は、ウサギ胸部大動脈由来のものを使用し
た。無菌的に取り出した動脈をリン酸緩衝液（ＰＢＳ）
で数回洗浄した後、０．０５％のトリプシンを含むＰＢ
Ｓを加え、両端を縛り、室温に２０分間静置した。両端
を解放後、細胞の浮遊したトリプシン液から細胞を遠心
分離にて集め２０％のウシ胎児血清（Ｆｅ２）と、１、
５ｍａ／ｍ！のＥＣＧＦ　（：７ラボレ一テイブ社製）
を含むＭ１９９培地を用い、３７度のＣ○２インキュベ
ーター内で培養した。この細胞が血管内皮細胞であるこ
との同定は、螢光ラベルした■因子関連抗原抗体で螢光
染色されることを確認することによった。１０日間培養
することで５×１０４個の細胞を得た。

この血管内皮細胞をトリプシン処理した後、２０％のＦ
ｅ２を含むＭ１９９培地に２×１０４個／ｍｌの割合で
浮遊させたものを培養皿に１ｍ１加えた。５日間培養し
た後、ヘマトキシリンーエオイジン染色および螢光ラベ
ルした■因子関連抗原抗体により細胞を染色したところ
、実施例では表面の約９０％が内皮細胞によって被覆さ
れていたが、比較例では内皮細胞はわずかに繊維に付着
しているだけであり、布表面の被覆率は５％以下であっ
た。この様な繊維芽細胞による内皮細胞の増殖の向上は
、この基材を血管に置換した時にも生じることが期待で
きる。

［発明の効果］ 本発明の材料は生体適合性に優れ、血栓閉塞が起こりが
たいものであるため、生体内インプラント材として有用
であり、特に細径人工血管用として優れた材料である。

特許出願人　東　し　株　式　会　社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維から構成される基材の表面にインビトロで平
   滑筋細胞および／または繊維芽細胞を付着せしめてなる
   生体内インプラント材。