JPH01274767A - 人工皮膚素材及びその製造法 - 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、人工皮膚素材及びその製造法に関するもので
ある。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ポリビ
ニルアルコールをホルムアルデヒド、グルタルアルデヒ
ド、ヘキサメチレンジアミン等で化学処理することな（
ゲル化させた場合、高分子鎖間の絡まりのために高分子
網目構造をとり、その網目の間隙に入り込んだ溶媒との
協同効果によってゲル特有の性質が生まれる。この高分
子鎖間の絡まり度合いが小さいと生成するゲルの引っ張
り強度や弾性が小さいだけでなく、温度等の外因により
簡単にゲル性が失われてしまい、実用的ではない。

このポリビニルアルコールの高分子鎖間の絡まり度合い
を大きくする手段として多くの方法が既に提案されてり
る。しかしながら、いずれも生成物の性状、操作上に難
がある。

従来のポリビニルアルコールのゲル化法の代表を要約す
ると、 ■）ポリビニルアルコール水溶液をコバルト６０で照射
する方法（特開昭５０−５５６４７号公報）、　′ ２）ポリビニルアルコール水溶液を４０℃以下、特に５
〜１８℃以下に冷却する方法、 ３）ポリビニルアルコール水溶液を凍結し融解すること
なく真空乾燥又は脱水する方法（特開昭５７−１３０５
４３号公報、同５８−３６６３０号公報）等があり、そ
の中でも、３）の方法により得られるゲルは、比較的丈
夫で用途により充分に実用的であるが、５０〜６０℃以
上の水溶液中で軟弱なゲルになり、１００℃で簡単に溶
解してしまうこと、強度的にもまだ弱いことから生医学
的材料として用いるときの滅菌や長時間生体内埋植した
ときの強度に不安を残す、更に、ゲルの生体適合性には
ヒアルロン酸が必須であることを考慮すると、適当な期
間、ヒアルロン酸が少しずつ連続的に溶出することが必
要で、そのためには熱に対して又は物理的に弱いと、簡
単にヒアルロン酸が溶出し、生体に応用させるには不適
当である。

そこで、本発明者らは、生体に応用させるに際し、ポリ
ビニルアルコールだけのゲルに対して如何なる工夫をし
たら生体適合性があり、かつ効果的かを鋭意検討した結
果、生体適合性を有し、かつ抗劣化性のある安全で新規
な人工皮膚素材を開発することに成功し、本発明を完成
するに至った。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ポリビニルアルコール及びヒアルロン酸をア
ルカリ処理してなることを特徴とする人工皮膚素材に関
するものである。

本発明に用いるポリビニルアルコール（以下ｒＰＶＡＪ
という）としては、粘度平均重合度が５００以上のもの
が好ましく、１０００以上のものが更に好ましい。ＰＶ
Ａの粘度平均重合度が５００未満であると、熱や物理的
に弱いゲルとなり、実用的ではない。

ヒアルロン酸（以下ｒＨＡＪという）としては、平均分
子量が、好ましくは１０万以上、更に好ましくは１００
万程度のものを用いる。かかるＨＡとしては、好ましく
はその塩、通常、ナトリウム塩を用いるが、カリウム塩
等を用いてもよい。ＨＡの平均分子量が１０万未満であ
ると、ＰＶＡどの分子の絡みが弱いため、ゲルからの溶
出が早くなり、実用的ではない。

本発明の人工軟骨素材は、ＰＶＡ、ＨＡの他、コンドロ
イチン硫酸（以下ｒＣＳＪという）、ヘパリン（以下ｒ
ＨｅｐＪという）、デルマタン硫酸（以下ｒＤＳＪとい
う）、ケラタン硫酸、ヘパラン硫酸等のＨＡ以外のグリ
コサミノグリカン（以下ｒＧＡＧＪという）：ハイドロ
キシアパタイト（以下ｒＨＡＰＪという）、コラーゲン
（タイプＩ゛又はアテロコラーゲン）等を含んでいても
よい。

前述したＰＶＡ、ＨＡ及び他の任意的成分をアルカリ処
理することにより、本発明の人工皮膚素材を製造するこ
とができる。

例えば、ＰＶＡの水溶液に、ＨＡの水溶液、更に必要に
応じて前記他の任意的成分を加えて撹拌した後、アルカ
リ処理することにより製造することができる。

ＰＶＡの水溶液の濃度は、特に制限はないが、成形時の
濃度が１％以上であることが好ましい。

該濃度が、１％未満であると、気泡が成形中に消失し、
スポンジ状になりにくくなる。

ＨＡ（７）量は、Ｐ　Ｖ　Ａ　ニ対して０．１〜１０％
であることが好ましい、この割合が０．１％未満である
と、ゲル中のＨＡ含量が少ないため、生体適合性が悪く
あり、１０％を超えると、ゲルの物理的強度が小さくな
る。

攪拌時の回転数は、好ましくは８００　ｒｐｍ以上、更
に好ましくは１０００〜１００００ｒｐｒｏである。８
００ｒｐｎ以上で撹拌することにより、均一性を得るだ
けでなく、生じた気泡が安定になるので、凍結乾燥、温
風乾燥後でもゲルの中に存在しゲル自体がスポンジ状に
なり、人工皮膚素材として非常に優れたものとなる。

アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等のアルカリ金属水酸化物。

水酸化カルシウム等のアルカリ土類水酸化物等が。

挙げられる。これらのアルカリは、ｐＨが９以上になる
量を用いることが好ましい。

以上のようにしてアルカリ処理した後、充分に気泡を形
成させる。これを成形した後、好ましくは一２０℃以下
で、凍結する。融解することなくそのまま乾燥して水洗
するか（以下「凍結乾燥法」という）、１５時間以上凍
結した後、融解しアルカリを水洗して除去した後、２０
〜５０℃の温風で脱水する（脱水率はゲル重量の５％以
上とする）（以下「温風乾燥法」という）、未重合のＰ
ＶＡ、ＨＡ及びアルカリを水洗して除去することにより
、本発明の人工皮膚素材を得ることができる。

以上のようにして得られる本発明の人工皮膚素材は、通
常、引っ張り強度５　ｋｇ／ｃｍ”以上、動的弾性率３
．０〜５．５ｘ　１０’　Ｎ／ｍ２．含水率５０〜９５
重量％、伸び率３００〜５００％である。添加されたＨ
Ａ、ＣＳ、Ｈｅｐ等のＧＡＧは、水中にゲルを浸してお
くと非常にゆっくりと微量ずつ連続して溶出されるが、
無機塩やアルカリ、未重合のＰＶＡ等の低分子量の物質
は簡単に溶出される。また、本発明の人工皮膚素材は、
室温で水に３力月浸していても含水率、引っ張り強度に
変化はない。更に、５０℃の水に数十時間浸していても
変化は認められない。

一方、従来法、即ち、アルカリ処理をしないで得たゲル
は、前記のような物性を有さす、５０℃の水に数時間浸
しておいただけで非常に軟弱なゲルになり、１００℃、
３０分で溶解してしまう。

以上のことは、ゲルが生体と接触しているときにＦ（Ａ
が微量でも溶出しているか、生体と接触しているゲルの
表面に常にＨＡが存在していることが生体適合性の点か
ら必要になってくることを考慮したとき、非常に重要で
あって、従来の如何なる方法で調製したＨＡを含むＰＶ
ＡゲルからのＨＡの３７〜５０℃の水での溶出速度はゲ
ルが軟弱であるために非常に早く、生体に長時間接触さ
せておく生医学材料としては実用の面から充分ではない
。

本発明において、アルカリ処理、好ましくはｐＨを９以
上にすることは、丈夫なゲル、即ち、ＰＶＡとＨＡ等の
ＧＡＧの重合度を増加させるためには重要な因子であり
、ＰＶＡ−ＨＡ混合水溶液又はＰＶＡ−Ｃ５混合水溶液
にアルカリを加えていくと次第に粘性を増加させ、更に
アルカリを加えるとゲル状となる。このことから、ＰＶ
ＡとＧＡＧの分子の絡みが起こり、アルカリでその絡み
がしっかりしたものになると考えられる。このようにア
ルカリ処理したものは、アルカリ処理しないものと比較
して、１回、５時間凍結して水に浸しても水不溶性のゲ
ルになるが、アルカリ処理しないもの及塩酸でｐＨ７，
０以下にしたものは同操作で簡単に水に溶解してしまう
、また、水に浸してアルカリを除去した後、２０〜５０
℃の温風で乾燥し、再度水に浸すと更に丈夫なゲルにな
る。一方、アルカリ処理せず５時間凍結し温風で乾燥し
たものはやはり水に浸すと溶解してしまう、更に、アル
カリ処理して凍結乾燥したものは、アルカリ処理しない
で凍結乾燥したものと引っ張り強度を比較すると数１０
倍の強度があった。アルカリでなく、中性の無機塩でも
ＰＶＡ−ＨＡｌ１１合水溶液の粘性を増加させるが、本
発明品のようなゲルを形成することはなかった。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、こ
れらの実施例は本発明の範囲を何ら制限するものではな
い。

実施例１　凍結乾燥法 重合度（ＤＰ）２０００のＰＶＡ１．５ｇに水２０ｍ１
を加え、１２０℃でオートクレーブにかけて溶解した。

この水溶液に１％　ＨＡ（分子量１００万）水溶液１０
ｍ１を加えて１ｏ００ｒｐｎで撹拌しつつｏ、ｌＮ−Ｎ
ａＯＨ０，０５ｍ１を加えた。この水溶液を所定の型に
入れて乾燥した。

そのまま融解することな（乾燥して、２０〜５０℃の精
製水２で未重合のＰＶＡ、ＨＡ及びアルカリを洗い出し
た。このようにして得られたゲル（ロフト０１６２−１
）とアルカリ処理しないで調製したゲル（コントロール
ｌ）の物性を表１に比較した。

表　　１ また、以下のようにして各温度におけるＨＡの溶出実験
を行った。

ゲルを１．０ｃｍＸ１．０ｃｍＸ１ｎ＋ｍの大きさに切
り取り、このものを３０個用意した。これに水２０Ｏｎ
＋１を入れて各温度で緩やかに撹拌した。ろ液を集めて
ＤＥＡＥ−セルロースｌｏＯｍｌのカラムに通しＨＡを
吸着させ、精製水５００ｍ１で洗浄した後、ＩＭ−食塩
水溶液で溶出し、カルバゾール硫酸法でＨＡを定量した
。結果を図１に示す。

図１において、（０）印は本発明品の、（・）印はコン
トロール１の溶出量の変化を表し、溶出条件１〜６は、
それぞれ２０℃、２４時間：５０℃、１．５時間：５０
℃、３，５時間：５０℃、５時間：１００℃、０．５時
間：１２０℃、０．２５時間である。

図１から、ゲルの安定性とゲルからのＨＡの溶出速度の
相関関係は明らかで、アリカリ処理による効果は明白で
ある。

実施例２ 実施例１に準じて検体を調製した４調製条件を表２に示
した。それらの分析値を表３に示した。

表３において、生体適合性は次のようにして調べた。

成猫（雌雄２．５−３．５ｋｇ）の胸又は腹部の皮下に
１．　ＯｃｍＸ　１．　ＯｅｍＸ　１ｍｍの板状検体を
１検体当たり１２匹に埋植する。２，４．８及び１２週
間後に３匹ずつ層殺し埋植片及び周囲の組織の病理組織
所見を観察した。２週間で毛細血管の増生と線維芽細胞
の増殖が見られたものは×、マクロファージの出現があ
っても、８週間後には完全に消失しているものをＯとし
た。８週間後マクロファージの存在は認めても、１２週
間後には完全に消失しているものをΔとした。

効果は次のようにして判定した。

Ｃ３Ｈ／　Ｈｅマウスの背の皮膚を切り取り（１，ＯＸ
ｌ、０ｃｒｌ）　、検体を同じ大きさに載せて８カ所縫
合し、その上をバンドエイトで固定した。２週間目にテ
ープを取り、切り取った部分が０．３Ｘ０．３ｃ＋ｎ以
下になるまで（Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ　）に要した日数で
効果を示した。対照群は生理食塩水を使用し、１６．１
８．１８．１８．１８であった。

実施例３　温風乾燥法 重合度（ＤＰ）２０００のＰＶＡ　　１．５ｇに水２０
ｍ１を加えて、１２０℃でオートクレーブにかけ溶解し
た。この水溶液に１％のＨＡ（分子量１００万）水溶液
１０ｍ１を加え、１０００ｒｐ１６で撹拌しつつ１ＯＮ
−ＮａＯＨ０，０５ｍ１を加えた。この水溶液を所定の
型に入れて、−２０℃で２０時間凍結した。融解し精製
水に浸して、未重合のＰＶＡ、ＨＡ及びアルカリを除去
した。このゲルを５０°Ｃの温風で乾燥し再度精製水で
膨潤した。このようにして得られたゲル（ロフト１０６
２−１）とアルカリ処理しないで調製したゲル（コント
ロール３）の物性を表４に比較した。

表４ また、実施例１と同様にして各温度におけるＨＡの溶出
実験を行った。結果を図２に示す。図２において、（○
）印は本発明品の、（・）印はコントロール３の溶出量
の変化を表し、溶出条件１〜６は、それぞれ２０℃、２
４時間：５０℃、１．５時間：５０℃、３．５時間：５
０℃、５時間：１００℃、０．５時間：１２０℃、０．
２５時間である。

実施例４ 実施例３に準じて検体を調製した。調製条件を表５に示
した。それらの分析値を表６に示した。

生体適合性及び効果の判定は、実施例２と同様にして行
った。

試験例 本発明品（ロット０１６２−１及び１０６２−１）、対
照としてコントロール１及び３をそれぞれ１　、　Ｏｃ
ｍＸ　１　、　Ｏｃｍｘ　ｌ　ｍｍの大きさに切り取り
、このものを各３０個ずつ１００ｍ１の精製水に入れて
３７℃でゆっ（り撹拌した。２４時間目にろ過してろ液
のＨＡを実施例１に準じて定量した。

開始時のゲルのＨＡ含量は、 ロット０１６２−１　　　　：　５９．２ｍｇ／ｄｒｙ
　ｇ、１１．７ＩＩＩｇ／ｗｅｔ　ｇロット１０６２−
１　　　　：　４８．１ｍｇ／ｄｒｙ　ｇ、５．５８ｍ
ｇ／ｗｅｔ　ｇコントロール１　　　：　１５．４ｍｇ
／ｄｒｙ　ｇ、１．７４ｍｇ／ｗｅｔ　ｇコントロール
３　　　：　　６．６ｍｇ／ｄｒｙ　ｇ、０．４９ｍｇ
／ｗｅｔ　ｇであり、この数値を１００としてろ液への
ＨＡ溶出％を求め１図３及び４に示した。

図３において、（○）印は本発明品（ロット０１６２−
１）の、（・）印はコントロール１の溶出量の変化を表
し、図４において、（０）印は本発明品（ロット１０６
２−１）の、　（・）印はコントロール３の溶出量の変
化を表す。

図３及び４から、開始時のＨＡ含量も対照群は低く、Ｐ
ＶＡとの絡みによるゲル化に使用される効率が悪いこと
が明白である。しかも、本発明品が長期間にわたりゆっ
くり溶出されるのに対して、対照群は良（でも３０日以
下でＨＡが溶出されてしまった。このことからも長期に
わたって生体と接触するような人工皮膚としては対照群
は不適当と判断された。

［発明の効果］ 本発明によれば、生体適合性を有し、かつ抗劣化性のあ
る安全で新規な人工皮膚を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図１及び２は、各温度におけるＨＡの溶出実験の結果を
示す図である６図３及び４は、３７℃におけるＨＡの溶
出の経口変化を示す図である。 図　１ 図２

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリビニルアルコール及びヒアルロン酸をアルカ
   リ処理してなることを特徴とする人工皮膚素材。
2. （２）アルカリがアルカリ金属水酸化物又はアルカリ土
   類水酸化物である請求項１記載の人工皮膚素材。
3. （３）ポリビニルアルコールの水溶液に、ヒアルロン酸
   の水溶液を加えて撹拌した後、アルカリ処理することを
   特徴とする人工皮膚素材の製造法。
4. （４）アルカリがアルカリ金属水酸化物又はアルカリ土
   類水酸化物である請求項３記載の製造法。