JPH04259465A - 人工皮膚 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、創傷、熱傷などにより
皮膚が損傷を受けた際、該皮膚損傷部に適用され、該皮
膚損傷部を乾燥させず柔らかく保護し、早期に自己の組
織と置換する人工皮膚に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱傷、採皮創および皮膚剥削創、外傷性
皮膚欠損創等の疾患ないし創傷による患部を保護し、治
癒を促進する目的のために、患部に一時的に適応される
創傷被覆材として、従来ガーゼ、脱脂綿等が用いられて
いたが、これは細菌感染防止が低く、かつ滲出液をすみ
やかに吸収するために創面が乾燥してしまい取りはずす
際に痛み、出血等を伴なうものであった。また、軟膏等
を併用することも行なわれているが、この場合は逆に滲
出液の吸収が不充分で創面が過度に湿った状態となって
しまうものであった。

【０００３】また、これらに代るものとしては、特に創
面が広範囲にわたる場合に適用されるものとして、シリ
コーン製ガーゼ、シリコーンゴム製およびベロアー状の
表面構造を有するナイロン、テフロンなど合成繊維シー
ト等の人工材料の被覆膜や凍結乾燥豚皮、キチン不織布
、コラーゲン膜、ポリアミノ酸スポンジ、ムコ多糖類複
合コラーゲン膜等の生体由来材料の被覆膜も知られてい
る。しかしながらこれらのうち人工被覆膜は患部との密
着性、水蒸気透過性、ひび割れなどの点で種々の問題を
残すものであり、一方生体由来材料の被覆膜は生体適合
性などの特徴を有するが、その多くは抗原性を有し、ま
た細菌感染、滲出液による劣化などの欠点を持ち、さら
に原料が入手しにくい等の問題があった。さらに最近で
は、コラーゲン処理したナイロンメッシュとシリコーン
膜からなる複合膜が開発され実用化されており、創面に
よく密着し、適度な水分透過性を有するが、創面に固着
し、肉芽組織が被覆膜中に入り込むという欠点があった
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の創傷被覆材は上
述したように、それぞれ難点を有しているので、熱傷等
により皮膚組織が損失した場合の患部に対する処理とし
ては、自家移植（ａｕｔｏｇｒａｆｔ）が現在最善の方
法とされている。しかしながら皮膚欠損部が広範囲にわ
たる場合等においては非常に困難であり、適用可能であ
っても長期間にわたって幾度となく移植を繰り返す必要
がある。

【０００５】そこで自家移植に代わって患部を一時的に
被覆する方法として他家移植（ａｌｌｏｇｒａｆｔ）が
適用されている。他家移植は血管系が確保されている為
、感染しにくいなどの利点があるが、やがては表皮部分
は脱落してしまう。そこで自家移植や他家移植に代わっ
て患部を被覆して毛細血管他を早期に誘導して細菌感染
を防止することができるような人工皮膚の開発が望まれ
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は下記の構成を
有する本発明の人工皮膚によって達成される。 １）コラーゲンマトリックスにマイクロカプセルを含有
した創傷接触層と水蒸気透過調節層からなり、前記マイ
クロカプセルが熱変性コラーゲンと水溶性多糖類からな
るコアセルベート構造を形成していることを特徴とする
人工皮膚。 ２）コラーゲンマトリックスが線維化コラーゲンとへリ
ックス含量が０〜８０％である変性コラーゲンの複合物
である１項の人工皮膚。 ３）コラーゲンマトリックスに血管新生因子を取り込ん
だマイクロカプセルを含有した創傷接触層と水蒸気透過
調節層からなる人工皮膚。本発明の人工皮膚は、上記の
ように創傷接触層と水蒸気透過調節層の２層からなり、
創傷接触層にはマイクロカプセルあるいは血管新生因子
を取り込んだマイクロカプセルが含有されている。

【０００７】創傷接触層は創面を直接覆ってこれを柔ら
かく保護し、痛みを押え、適度の水分を与え細菌汚染を
防止する。さらに創傷接触層は創面に適用された際に極
めて初期にマクロファージや好中球他の炎症性の細胞が
浸潤した後、早期に線維芽細胞がびまん性に侵入し、そ
の結果真皮様の結合組織が構築され創傷の治癒が促進さ
れる。創傷接触層の真上には、周囲健常表皮が伸展増殖
し、最終的にはその上の水蒸気透過調節層は、これより
分界・排除される。創傷接触層を構成する材料としては
、線維化コラーゲンとヘリックス含量が０〜８０％であ
る変性コラーゲンとマトリックスが好適である。

【０００８】本発明においてマイクロカプセルには熱変
性コラーゲンにムコ多糖類を加えてコアセルベートを形
成させて得られるマイクロカプセルが用いられる。上記
コアセルベートの形成は本発明者等により発見されたも
のである（特開平２−１２８７）。コラーゲンは牛真皮
由来のものを用い、酸またはアルカリ処理して得られる
ファイバーコラーゲンをプロクターゼまたはペプシンで
処理し分子末端の抗原基のテロペプチドを消化除去した
酵素処理コラーゲン（アテロコラーゲン）を用いるのが
好ましい。アテロコラーゲンを水で膨潤させ、６０℃に
数時間保持すると熱変性する。ムコ多糖類はヘパリン、
コンドロイチン硫酸、ヘパラン硫酸、デルマタン硫酸、
ヒアルロン酸のような酸性ムコ多糖類が望ましい。ヘパ
リンが特に好ましい。コアセルベートの形成は、酵素処
理コラーゲンを３７〜９０℃の温度範囲で熱変性させ、
これをムコ多糖類と水性溶媒中で混合し、ｐＨ２〜７、
好ましくはｐＨ３．５〜５．０に保ちつつ撹拌すること
によって行なわれる。コラーゲンおよびムコ多糖類の濃
度はそれぞれ５（ｗ／ｖ）％以下である。マイクロカプ
セル中のムコ多糖類体の５０（ｗ／ｖ）％以下５（ｗ／
ｖ）％以上である。

【０００９】血管新生因子は最近数多く単離、精製され
、それらのアミノ酸配列が明らかとなり、血管新生因子
を含む数多くの細胞成長因子、例えば塩基性線維芽細胞
増殖因子（ｂａｓｉｃＦＧＦ）、内皮細胞増殖因子（Ｅ
ＣＧＦ）、酸性線維芽細胞増殖因子（ａｃｉｄｉｃＦＧ
Ｆ）、トランスフォーミング成長因子（ＴＧＦ−α，Ｔ
ＧＦ−β）などが知られており、ヘパリンと親和性をも
つことも明らかになってきた。またヘパリン自身も血管
内皮細胞の遊走を促進することも知られている。 本発明を実施態様に基づき詳細に説明する。図１は本発
明の人工皮膚の一実施態様の微細構造を示す拡大断面図
である。図１に示すように本発明の人工皮膚１は創傷部
に接触し得る部位が細胞侵入性の良好なコラーゲン−変
性コラーゲンマトリックス層２、該創傷接触層２に隣接
している水蒸気透過調節層３と該創傷接触層２に含有さ
れるマイクロカプセル４とからなるものである。

【００１０】ここで創傷接触層２が細胞侵入性を有する
ものとは、該人工皮膚１が創傷部に適用された際に、マ
クロファージや好中球等の炎症性の細胞が湿潤した後、
早期に線維芽細胞が侵入し、その結果真皮様の結合組織
が再構築されることである。創傷接触層２で使用する変
性コラーゲンはコラーゲンを加熱処理、化学処理、物理
処理などが行なわれるが、熱処理が最も好ましい。マイ
クロカプセルで使用する熱変性コラーゲンも上記の条件
で処理することが好ましい。コラーゲンの変性度はヘリ
ックス構造の含量によって示される。ヘリックス含量と
はコラーゲン特有の３重鎖ヘリックス含量のことで、変
性コラーゲンはこのヘリックスがランダム化しているた
めに、ヘリックス含量が変性度に対応する。ここで用い
られるコラーゲンの変性度の指標、即ち、ヘリックス含
量は０〜８０％であり、好ましくは０〜５０％、より好
ましくは３０〜４０％である。例えばコラーゲン溶液を
６０℃、３０分熱処理するとヘリックス含量は約４０％
であり、１００℃，２４時間熱処理するとヘリックス含
量は０となり、また電気泳動によりコラーゲン分子の一
部が切断されていることがわかる。なお１００℃で２４
時間熱変性させたコラーゲンを用いた場合、コアセルベ
ートは生成されなかった。

【００１１】またコラーゲンを線維化するためには、例
えばコラーゲン溶液をりん酸緩衝液のような平衡塩溶液
と混合して、３７℃において４時間インキュべートする
。

【００１２】コラーゲン・変性コラーゲンマトリックス
は上記で調製した線維化したコラーゲン溶液と変性コラ
ーゲン溶液を混合して、凍結乾燥して得ることができる
。この際に上記の混合溶液をスチレン容器に流し込み、
凍結乾燥するとコラーゲン・変性コラーゲンのマトリッ
クスが得られる。

【００１３】本発明において、コアセルベートの生成の
際に系中に薬物を存在させておくと、コアセルベートの
内部に薬物を取り込んだマイクロカプセルを得ることが
できる。薬物は血管新生因子であり、特に制限はなく例
えば塩基性線維芽細胞増殖因子（ｂａｓｉｃＦＧＦ）、
内皮細胞増殖因子（ＥＣＧＦ）、酸性線維芽細胞増殖因
子（ａｃｉｄｉｃＦＧＦ）、トランスフォーミング成長
因子（ＴＧＦ−α，ＴＧＦ−β）などを適宜選択するこ
とができる。さらに、水蒸気透過調節層３を設けること
により、適度な水蒸気透過を行ない、創面に滲出液が貯
留せずかつ創面が湿潤に保たれた状態とし、一方滲出液
中のタンパク質成分の外部への漏出は防止され、組織の
修復に極めて好ましい環境を与えることになる。

【００１４】人工皮膚に水分透過調節層を設けることは
従来公知であり、本発明においても公知のものを使用す
ることができる。即ち、無毒性材料からなる約０．１〜
約１ｍｇ／ｃｍ２／時の水分フラックスを有する層が用
いられる。厚さは５〜２００μｍが適当である。無毒性
材料としてはシリコーン樹脂、ポリアクリレートエステ
ル、ポリメタクリレートエステル、ポリウレタンが使用
され、特にシリコーンが好適である。

【００１５】

【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに具体的
に説明する。

【００１６】１　　線維化アテロコラーゲン−変性アテ
ロコラーゲン溶液の調製 アテロコラーゲン（高研株式会社製）を４℃の温度下で
ｐＨ３．０の希塩酸に溶解して０．３〜０．４ｗ／ｖ％
に調製した。この溶液を０．８μｍ及び０．２μｍの直
径の空孔を持つ２種のフィルターに順次通して濾過滅菌
した後、４℃に維持しつつ撹拌しながらｐＨ７．４のり
ん酸緩衝液を加え、最後濃度が０．１〜１．１５ｗ／ｖ
％アテロコラーゲン（３０ｍＭりん酸ナトリウム、１０
０ｍＭ塩化ナトリウム）であるコラーゲン溶液とした。 ついで３７℃の恒温槽内に４時間放置し、線維化アテロ
コラーゲン（ＦＣ）溶液を調製した。そしてこのＦＣ溶
液を無菌条件下で遠心操作による濃縮を行い、濃度４ｗ
／ｖ％に調整した。一方、上述のフィルターを順次通過
させた０．３〜０．４ｗ／ｖ％のアテロコラーゲン溶液
を凍結乾燥し、再び無菌の蒸留水に６．６ｗ／ｖ％とな
るよう再溶解し、これを６０℃の恒温槽内に３０分間放
置して熱変性を生ぜしめ変性アテロコラーゲン（ＨＡＣ
）溶液とした。このＨＡＣ溶液を３７℃の温度下で０．
４５μｍの直径の空孔を持つフィルターを通して濾過滅
菌した後、上述の４ｗ／ｖ％のＦＣ溶液に、ＨＡＣ／Ｆ
Ｃ＋ＨＡＣ＝０．１となるように混合し（ＦＣ１０００
容に対してＨＡＣ約６７容）、撹拌して線維化アテロコ
ラーゲン−変性アテロコラーゲン（ＦＣ−ＨＡＣ）混合
溶液を得た。

【００１７】２　　マイクロカプセルの作製アテロコラ
ーゲンを０．３（ｗ／ｖ）％となるように蒸留水で膨潤
させてアテロコラーゲン溶液とし、この水溶液を室温（
２４℃位）になじませた後６０℃に保ったオーブン内に
て約２時間加熱操作を行い変性コラーゲンを得る。この
変性コラーゲンは変性温度（３７℃）以上に保っておく
。なおこの処理温度時間で得られた変性コラーゲンは冷
却後にヘリックス後にヘリックス構造を一定の割合で再
生できる範囲内のものである。一方、ヘパリンを１（ｗ
／ｖ）％となるように蒸留水に溶かしヘパリン水溶液と
する。それぞれの溶液を０．４５μｍ以下のフィルター
を通過させて夾雑物を除去後、変性温度以上で混合させ
る。混合する際、物質総量に対するヘパリンの仕込み量
は５（ｗ／ｗ）％以上５０（ｗ／ｗ）％以下であるが、
好ましい範囲は１０（ｗ／ｗ）％以上、３０（ｗ／ｗ）
％以下である。この範囲内でコアセルベートの最大収量
を期待できる。混合後１規定のＨＣｌを用いてｐＨ調整
をする。ｐＨの下降状態に応じて白濁を生じコアセルベ
ート液滴が形成されマイクロカプセルが得られる。

【００１８】 ３　　血管新生因子を取り込んだマイクロカプセルの作
製実施例２のように調製したマイクロカプセルを作製す
る前に、予めトランスフォーミング成長因子（ＴＧＦ−
α）を添加すると、ＴＧＦ−αを含有したマイクロカプ
セルが得られる。

【００１９】４　　人工皮膚の作成 １のＦＣ−ＨＡＣの混合溶液に２あるいは３で作製した
マイクロカプセルを添加した後、ステンレスパッドに注
入し、−３０℃以下に急速冷却して十分凍結させた後、
−４０℃／０．１トール未満の真空下で凍結乾燥するこ
とにより、ＦＣ−ＨＡＣのマトリックスが得られた。次
に、テフロン平板上に６７％のメディカルサイラスティ
ックスＲシリコーン（接着シリコーンタイプＡ、ダウコ
ーニング株式会社製）のヘキサン溶液を精密被覆用具（
アプリケータ）を用いて塗布し製膜し、塗布した直後に
その湿潤層上に上記のＦＣ−ＨＡＣマトリックスを載せ
、室温で１０分間放置した後、６０℃で少なくとも１時
間、オーブンで硬化させた。更に０．０５トール未満の
真空下で１時間真空にし、１１０℃に温度を上げ２時間
真空に保ち、その後温度を下げることにより、本発明の
人工皮膚を作成した。

【００２０】＜動物実験＞　　人工皮膚のラット皮膚欠
損創への移植試験 上記で得られた血管新生因子を取り込んだマイクロカプ
セルを含有したマトリックスをラットの背部皮膚に移植
して試験した。Ｗｉｓｔａｒ−ＫＹラット（２００〜４
００ｇ）をネンブタール麻酔下で除毛し、イソジン消毒
したラット背部皮膚に皮下筋膜を創面とする２０×２０
ｍｍの全創皮膚欠損創を作製し、止血、乾燥した後、生
食を含ませた検体をそれぞれ貼付した。シリコーン膜辺
縁を縫合糸で１６ヶ所結紮固定した。その上に、ソルク
レン（テルモ製）を４枚重ね、更にエラスチコン等の伸
縮性拌創膏で胴巻にし圧迫固定した。移植１週間後に、
上層部のシリコーンをはがし、ＦＣ−ＨＡＣ層上に自家
の分層植皮片を移植して更に４週間観察した。肉眼的に
は多少収縮するが、植皮した分層植皮片は生着していた
。病理組織学的にも、人工皮膚を使用して再生された真
皮様組織と生着した分層植皮片はよく密着しており、分
層植皮片の毛細血管は人工皮膚中に侵入した血管を介し
て血流が再開していた。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば線維化コラーゲンとヘリ
ックス含量が０〜８０％である変性コラーゲンとのマト
リックスにマイクロカプセルあるいは血管新生因子を取
り込んだマイクロカプセルを含有した創傷接触層と水蒸
気透過性を有するシリコーンエラストマーなどの水分透
過調節層の順で積層されてなる人工皮膚が提供される。

【００２２】本発明の人工皮膚は創傷、熱傷、褥瘉等に
より皮膚が損傷を受けた際に、損傷面に適用され、創面
を柔らかく保護し、痛みを和らげ、細菌の感染を防止す
る。

【００２３】さらに本発明の人工皮膚は、創傷接触面が
細胞侵入性を有するので、創面に適用された際に繊維芽
細胞が早期に創傷接触層に侵入し、真皮様の結合組織を
構築するので創傷の治癒が促進される。更に移植して一
定の期間保持した後、上層の水蒸気透過調節層を剥がし
て、自家の分層植皮を移植しても生着することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の人工皮膚の実施態様の微細な構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１　　人工皮膚 ２　　創傷接触層 ３　　水蒸気透過調節層 ４　　マイクロカプセル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コラーゲンマトリックスにマイクロカ
   プセルを含有させ創傷接触層と水蒸気透過調節層とから
   なり、前記マイクロカプセルが熱変性コラーゲンと水溶
   性多糖類からなるコアセルベート構造を形成しているこ
   とを特徴とする人工皮膚。
2. 【請求項２】　　コラーゲンマトリックスが線維化コラ
   ーゲンとヘリックス含量が０〜８０％である変性コラー
   ゲンの複合物である請求項１に記載の人工皮膚。
3. 【請求項３】　　コラーゲンマトリックスに血管新生因
   子を取り込んだマイクロカプセルを含有した創傷接触層
   と水蒸気透過調節層からなる人工皮膚。