JPH04231061A - 生物適合性の被穿孔膜 - Google Patents
生物適合性の被穿孔膜Info
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-
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
穿孔膜、この膜の製造方法、この膜を上皮細胞のインビ
トロ増殖の際の支持体として使用すること、この方法で
得られる人工皮膚、およびこの皮膚を皮膚移植に使用す
ることに関する。
失は、供与部位からの皮膚外植片を用いて自家移植によ
って解決されるのが普通である。さらに大きな領域を被
覆するためには、これらの外植片を手術による方法、例
えばJ.Mauchahal[J.Plast.Sur
gery 42,88−91(1989)]が記載して
いるメッシュ移植によって広げることができる。これら
の方法は、小さな面積の損傷および全般的に満足な健康
状態を保っている患者でのみ良い結果を与える。年輩の
患者または衰弱が激しい患者を処置するときには、不満
足な結果が得られ、このような方法を用いることができ
ないほど多数の問題が生じる。さらに、これらは10倍
以上の供与組織の拡張を可能にしない。
重要な転換点は、ケラチノサイトのインビトロ培養を含
む方法[J.RheinwaldおよびH.Green
,Cell 6,331−344(1975)]の開発
であり、これが、これら培養物のインビトロ増殖を可能
にし、被覆する損傷領域に適するであろう表皮細胞膜を
得ることを可能にした。この方法は臨床的に広く用いら
れており、火傷を受けた患者の場合にはその殆どに用い
られているが[G.G.Gallicoら,M.Eng
l.J.Med. 311,448−451(1984
)]、その着想から多数の問題が生じている。これらは
、例えば、ある種の移植片を採取することができないこ
と、上皮薄膜の脆弱性とその結果として外科医による取
扱いが困難であること、十分な量の表皮培養物を得るの
に必要な時間の長さ、および損傷を受けた体表面の面積
が大きい患者から十分な大きさの供与部位を得るのが困
難であることである。また、インビトロの表皮培養は移
植片の採取を可能にするため正確な配向を必要とするが
、これは、インビトロで培養された表皮薄膜の脆弱性に
鑑みて特に危険な操作である。
asら[Science 215,174−176(1
982)]によって記載されており、ここでは、薄いシ
リコン膜フィルムで被覆されたコラーゲンとグリコサミ
ノグリカン(GAG)、特にコンドロイチン−6−スル
フェート、の共沈物からなる再吸収が可能な多孔性物質
の形態の皮膚置換物が使用されている。このような物質
の特徴は、これらがスポンジに類似する方法で相互に通
じている規格化されていない孔を含んでいることである
。Zangら[Burns 12,540−543(1
986)]は、極めて小さな皮膚部分を自家移植するこ
とからなり、次いでこれが成長して単一の上皮に至る、
ミクロスキン移植として知られている方法を提案してい
る。この方法を用いると、得られる最大の供与表面/被
覆可能な表面の拡大比は1:15である。
ough[Surgery 103,421−431(
1988)]は、コラーゲンとGAGから得られる膜を
使用してその表面でのケラチノサイトの増殖を促進し、
それによってこの物質の表面多孔性を減少させることを
記載している。さらに、連続的な非多孔性の層を間に入
れて、膜表面への表皮培養物の成長を制限している。移
植片が拒絶される結果になりうるこれら皮膚置換物の抗
原性の可能性は、これまで正確には確かめられていない
。
チノサイトのインビトロ培養において、これまで可能で
あった時間よりもさらに短い時間で培養成長させること
を可能にする生物適合性の膜を提供することである。本
発明の膜の重要な効果は、かなりの領域のインビトロ表
皮培養物を調製する際にこれまでの方法によって通常必
要とされる時間(20〜40日)に比べて、驚くべき短
い時間(6〜10日)でホモローガスまたはヘテロロー
ガスな上皮細胞によるコロニー形成を得ることができる
ことである。この利点は人工皮膚を短時間で調製する効
果を与え、上皮の移植を必要としている領域の極めて迅
速な保護を可能にし、過度の体液損失または感染に関係
した危険を減少させる。
これまで得ることができた供与表面/保護可能表面の比
よりかなり高い比である1:20〜1:200の優れた
比でケラチノサイト培養の迅速な成長を可能にする生物
適合性の膜を提供することである。
することが可能で、強く、移植時に取扱いが容易で、さ
らに、培養容器での元の配向に左右されることなく損傷
部位に適用することができ、容易に保存することができ
る生物適合性および好ましくは生物再吸収性の人工皮膚
を提供することである。この点に関して、本発明の人工
皮膚の利点は、これを凍結保存して上皮組織(異種を含
む)のバンクを容易に創製することができることである
。また、凍結保存が可能であることは、少なくとも2サ
イクルの後に、上皮細胞によって発現される表面抗原の
抗原としての可能性を相当に減少させるか、または除去
する。
的は、天然、合成または半合成に由来する物質からなり
、10〜500μ(好ましくは20〜40μ)の厚みを
有し、50〜1000μ(好ましくは80μ)の一定距
離で互いに離れた10〜1000μ(好ましくは40〜
70μ)の規定した一定の大きさの規則正しい一連の孔
を含むことを特徴とする本発明の生物適合性の膜によっ
て達成される。
および好ましくは生物再吸収性の物質、例えばコラーゲ
ンもしくはコラーゲンとグリコサミノグリカンの共沈物
、セルロース、ゲル化したポリサッカリド、例えばキチ
ン、キトサン、ペクチンもしくはペクチン酸、寒天、ア
ガロース、キサンタンゴム、ゲラン、アルギン酸もしく
はアルギン酸塩、ポリマンナンもしくはポリグルカン、
デンプン、または天然ゴムなどの、単独またはこれらの
混合物もしくは合成もしくは半合成に由来するポリマー
との混合物として、適当な沈澱化もしくはゲル化試薬、
例えば金属塩、ポリカチオンもしくはポリアニオンの存
在下で構成されていてよい。
適合性および好ましくは生物再吸収性の物質、例えばポ
リ乳酸、ポリグリコール酸またはこれらのコポリマーも
しくは誘導体、ポリジオキサノン、ポリホスファゼン、
ポリスルホンまたはポリウレタン、または天然ポリマー
の半合成誘導体、例えばジアルデヒドもしくはその前駆
体、ジカルボン酸もしくはそのハロゲン化物、ジアミン
などの架橋剤で架橋されたコラーゲン、またはセルロー
ス、アルギン酸、デンプン、キチンもしくはキトサン、
ゲラン、キサンタン、ペクチンもしくはペクチン酸、ポ
リグルカン、ポリマンナン、寒天、アガロース、天然ゴ
ムもしくはグリコサミノグリカンの誘導体などから構成
されていてよい。
ものであっても、合成ポリマー、例えばシリコン、シラ
ンもしくはシロキサンゴム、フルオロポリマー、例えば
ポリフルオロエチレン、ポリフルオロプロピレン、ポリ
フルオロエーテル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポ
リアクリレートもしくはその誘導体、ポリヒドロキシア
クリレート、ポリヒドロキシメタクリレート、カルボキ
シビニルポリマーおよびその誘導体、無水マレイン酸ポ
リマーおよびその誘導体、ポリビニルクロリド、ポリビ
ニルアルコールおよびその誘導体、ポリエチレンおよび
ポリプロピレンなどから構成されていてもよい。
体、特にそのエステル誘導体、例えばEPA 0216
453(1986年7月7日出願)の実施例6、7およ
び24に記載されている誘導体からなるのが好ましい。 これらの誘導体は、適用部位にヒアルロン酸(この酸は
組織回復過程を助けることが周知である)を放出するこ
とができる生物適合性および生物分解性の物質である。 この物質を本発明に従って使用するのを特に適したもの
にしている別の性質は、この物質が非許容性の現象を生
じることがなく、免疫原性ではないことである。
物適合性の膜は、10〜500μ(好ましくは20〜4
0μ)の厚みを有し、そして50〜1000μ(好まし
くは80μ)の一定距離で互いに離れた10〜1000
μ(好ましくは40〜70μ)の規定された一定の大き
さの規則正しい一連の孔が存在することを特徴とする。
的な生物適合性の膜は、文献記載の常法によって製造す
ることができる。本発明の被穿孔の生物適合性の膜は、
適切に調節した打抜き機などの機械的穿孔装置を用いて
、または膜中に所望の大きさおよび互いの距離の孔を生
成するような周波数帯で操作する熱または紫外線レーザ
ーを使用することからなる方法を用いて得られる。
合性膜の製造方法をさらに詳しく説明するが、これらは
本発明を限定するものではない。 実施例1 12x12cmの正方形および25μの厚みの10
0%エステル化されたヒアルロン酸ベンジルエステルの
膜(EPA 0216453に記載;1986年7月7
日出願)を、273μmの周波数で作動させるコンピュ
ーター化UVレーザー装置を用い、以下の操作条件下で
穿孔した:操作周波数200Hz、出力エネルギー25
0mJ。適当なスクリーニング系を用いて、図1および
図2に示すように距離80μで離れた直径40μの孔を
得た。
細胞、特にケラチノサイトのインビトロ培養に好都合に
用いることができる。この目的のために、この膜を、膜
の除去を容易にしうる滅菌ワセリン、滅菌シリコンまた
は他の結合系を用いて、またはコラーゲン、フィブリン
もしくはフィブリンにかわなどの生物学的物質の使用を
含む系によって、細胞培養容器の基部に、金属格子に、
または空気/培養培地界面での細胞培養に適した任意の
他の構造物に固定することができる。これらの膜を、特
定の適用にみあったそれらの取扱い性および強度に相当
する機械的性質の変化を孔コロニー化および増殖のため
に計画した時間内に引き起こすことなく、上皮細胞単独
または他の細胞(引用した文献に記載されている照射さ
れた線維芽細胞など)の存在下での増殖に適した培養培
地でインキュベートすることができる。実施した試験の
いくつかを以下に挙げて本発明の膜の使用について説明
する。
ンビトロ増殖においてヒアルロン酸誘導体の膜による阻
害が全く存在しないことを示すために行った。100%
エステル化されたヒアルロン酸ベンジルエステル(19
86年7月7日出願のEP 0216453に記載)か
らなり、2x2cmの正方形に滅菌切断したHYAFF
11と命名された膜を、滅菌シリコンを用いて培養容器
の基部に適用した。 これに、第2継代で致死的に照射した4x105の3T
3線維芽細胞の存在下、2x105のヒトケラチノサイ
トを0.5mlの容量で蒔いた。このカプセルを、5%
CO2雰囲気中、37℃で2時間インキュベートして細
胞をマトリックスに結合させた。この期間の経過後、C
EC培養培地[Green H.ら,J.Proc.N
ation.Acad.Sci. 76,5665−5
668(1979)](5ml)を加え、このカプセル
をもう一度インキュベートした。培養培地は2日毎に交
換した。 細胞を蒔いて9日後にこの細胞をトリプシンで処理し、
その数を計数した。すべての実験を2回行った。この結
果を表1に示す。
プレートあたりのヒト
阻害率(%)
ケラチノサイト数(x10−5)
対 照
27
0% HYAF
F 11膜 27
0% これ
らの結果は、使用した生物物質がケラチノサイト培養に
阻害作用を有していないことを示すものである。
得た本発明の被穿孔生物適合性膜を用いるヒトケラチノ
サイトの増殖 3x3cmの正方形の100%エステル化されたヒアル
ロン酸ベンジルエステルからなるHYAFF 11膜(
1986年7月7日出願のEPA 0216453に記
載)を、滅菌ワセリンを用いて直径6cmのペトリ・カ
プセルの基部に結合させた。実施例2に記載した条件の
もとで、致死的に照射した3T3線維芽細胞をプレート
あたり700,000細胞の濃度で膜に蒔いた。3T3
細胞の付着の後、即ち約24時間の後に、第2の培養物
から得たヒトケラチノサイトの細胞浮遊液を1cm2あ
たり38,000細胞の濃度で加えた。培養条件は実施
例2に記載したものと同様であった。位相差顕微鏡を用
いてケラチノサイト培養物の成長を毎日追跡した。接種
した上皮細胞の成長を膜上で観察した。これらを蒔いて
8〜10日後に全面成長に達した。
あっても多数の孔がケラチノサイトを含み、表面よりも
孔内の方がその増殖が活発であり6日目あたりでそれを
完全に満たすことである(図3、図4および図5)。さ
らに重要なことは、組織学的な方法で分析したときに、
孔内の細胞が、頻繁な有糸分裂を示す図面(図6および
図7)の知見によって示される基底様の外観を示し、高
い再生活力を示すことである。この発見は特異的な抗体
(Mab)を用いる免疫組織化学的方法によって確認し
た。 このように、孔内の上皮細胞の増殖は活発な増殖段階に
あり、従って移植部位において効率的に使用しうるもの
と全体として考えることができる。
明の人工皮膚は生物適合性および好ましくは生物再吸収
性の支持膜であって、天然、合成もしくは半合成に由来
する物質からなり、10〜500μ(好ましくは20〜
40μ)の厚みを有し、50〜1000μの一定距離で
互いに離れた10〜1000μの規定された一定の大き
さの規則正しい一連の孔を含むこと、ならびに活性増殖
段階のオートローガスもしくはヘテロローガスなケラチ
ノサイトのマイクロコロニーが孔内に存在することを特
徴とする膜からなる。
基づいて手術者が容易に形状を決めることができ、また
、困難を伴わずに取扱い、縫合することが可能な機械的
強度を有している。損傷領域に移植されると、ケラチノ
サイトのマイクロコロニーは、早く増殖する上皮組織の
増殖核を創製し、これが、移植が為された領域を短時間
で完全に再上皮化する。培養容器から取り、滅菌生理学
的溶液で培養培地のすべての痕跡を除き、適用の方向に
特別の注意を払うことを必要とせずに処置しようとする
領域に適用することによって上記の人工皮膚を使用する
が、これは、従来のケラチノサイト培養物とは対照的に
2つの面のいずれかで適用したときに等しく有効である
ためである。
傷など)の、手術由来(成形手術における除去領域など
)の、または病気由来(うっ血性潰瘍または床ずれなど
)の体表面の広い損傷でさえも被覆することができる。
る。
る。
示す模式図である。
示す模式図である。
示す模式図である。
示す模式図である。
示す模式図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 天然、合成または半合成に由来する物
質からなり、10〜500μ(好ましくは20〜40μ
)の厚みを有し、50〜1000μの一定距離で互いに
離れた10〜1000μの規定した一定の大きさの規則
正しい一連の孔を含むことを特徴とする生物適合性の膜
。 - 【請求項2】 孔の大きさが40〜70μである請求
項1記載の膜。 - 【請求項3】 孔間の距離が80μである請求項1記
載の膜。 - 【請求項4】 天然に由来する生物適合性物質が、適
当な沈澱化もしくはゲル化試薬、例えば金属塩、ポリカ
チオンもしくはポリアニオンの存在下、コラーゲンもし
くはコラーゲンとグリコサミノグリカンの共沈物、セル
ロース、ゲル化したポリサッカリド、例えばキチン、キ
トサン、ペクチンもしくはペクチン酸、寒天、アガロー
ス、キサンタンゴム、ゲラン、アルギン酸もしくはアル
ギン酸塩、ポリマンナンもしくはポリグルカン、デンプ
ンおよび天然ゴムなどの、単独またはこれらの混合物も
しくは合成もしくは半合成に由来するポリマーとの混合
物からなる群から選ばれる請求項1記載の膜。 - 【請求項5】 合成に由来する生物適合性物質が、ポ
リ乳酸、ポリグリコール酸またはこれらのコポリマーも
しくは誘導体、ポリジオキサノン、ポリホスファゼン、
ポリスルホンおよびポリウレタンからなる群から選ばれ
る請求項1記載の膜。 - 【請求項6】 半合成に由来する生物適合性物質が、
ジアルデヒドもしくはその前駆体、ジカルボン酸もしく
はそのハロゲン化物、ジアミンなどの架橋剤で架橋され
たコラーゲン、およびセルロース、アルギン酸、デンプ
ン、ヒアルロン酸、キチンもしくはキチノサン、ゲラン
、キサンタン、ペクチンもしくはペクチン酸、ポリグル
カン、ポリマンナン、寒天、アガロース、天然ゴムまた
はグリコサミノグリカンの誘導体などの天然ポリマーの
半合成誘導体からなる群から選ばれる請求項1記載の膜
。 - 【請求項7】 生物適合性の膜が100%エステル化
されたヒアルロン酸ベンジルエステルからなる請求項6
記載の膜。 - 【請求項8】 天然、合成または半合成に由来する物
質からなり、10〜500μの厚みを有し、50〜10
00μの一定距離で互いに離れた10〜1000μの規
定した一定の大きさの規則正しい一連の孔を含む生物適
合性の膜の製造方法であって、機械的またはレーザーに
よる穿孔装置を用い、適当なスクリーニング系によって
連続的な膜を穿孔することを特徴とする方法。 - 【請求項9】 機械的穿孔装置が打抜き機である請求
項8記載の方法。 - 【請求項10】 レーザー穿孔装置がUV放射レーザ
ーである請求項8記載の方法。 - 【請求項11】 天然、合成または半合成に由来する
物質からなり、10〜500μ(好ましくは20〜40
μ)の厚みを有する生物適合性の膜を用いて上皮細胞を
インビトロ培養する方法であって、50〜1000μの
一定距離で互いに離れた10〜1000μの規定した一
定の大きさの規則正しい一連の孔を含む膜に上皮細胞を
蒔くことを特徴とする方法。 - 【請求項12】 上皮細胞がケラチノサイトである請
求項11記載の方法。 - 【請求項13】 天然、合成または半合成に由来する
物質からなり、10〜500μ(好ましくは20〜40
μ)の厚みを有し、50〜1000μの一定距離で互い
に離れた10〜1000μの規定した一定の大きさの規
則正しい一連の孔を含む生物適合性の支持膜、ならびに
該孔内に存在する活性な増殖段階のオートローガスまた
はヘテロローガスなケラチノサイトのマイクロコロニー
からなる人工皮膚。 - 【請求項14】 孔の大きさが40〜70μである請
求項13記載の人工皮膚。 - 【請求項15】 孔間の距離が80μである請求項1
3記載の人工皮膚。 - 【請求項16】 天然に由来する生物適合性物質が、
適当な沈澱化もしくはゲル化試薬、例えば金属塩、ポリ
カチオンもしくはポリアニオンの存在下、コラーゲンも
しくはコラーゲンとグリコサミノグリカンの共沈物、セ
ルロース、ゲル化したポリサッカリド、例えばキチン、
キトサン、ペクチンもしくはペクチン酸、寒天、アガロ
ース、キサンタンゴム、ゲラン、アルギン酸もしくはア
ルギン酸塩、ポリマンナンもしくはポリグルカン、デン
プンおよび天然ゴムなどの、単独またはこれらの混合物
もしくは合成もしくは半合成に由来するポリマーとの混
合物からなる群から選ばれる請求項13記載の人工皮膚
。 - 【請求項17】 合成に由来する生物適合性物質が、
ポリ乳酸、ポリグリコール酸またはこれらのコポリマー
もしくは誘導体、ポリジオキサノン、ポリホスファゼン
、ポリスルホンおよびポリウレタンからなる群から選ば
れる請求項13記載の人工皮膚。 - 【請求項18】 半合成に由来する生物適合性物質が
、ジアルデヒドもしくはその前駆体、ジカルボン酸もし
くはそのハロゲン化物、ジアミンなどの架橋剤で架橋さ
れたコラーゲン、およびセルロース、アルギン酸、デン
プン、ヒアルロン酸、キチンもしくはキトサン、ゲラン
、キサンタン、ペクチンもしくはペクチン酸、ポリグル
カン、ポリマンナン、寒天、アガロース、天然ゴムまた
はグリコサミノグリカンの誘導体などの天然ポリマーの
半合成誘導体からなる群から選ばれる請求項13記載の
人工皮膚。 - 【請求項19】 生物適合性物質が100%エステル
化されたヒアルロン酸ベンジルエステルからなる請求項
18記載の人工皮膚。 - 【請求項20】 皮膚の損失領域の移植に使用される
請求項13記載の人工皮膚。
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