JPH04266763A - 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、更に原料
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）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からなる創傷接触
層とその片面に積層された水蒸気透過調節層とからなり
、少なくともいずれかの層に血管新生因子が含有されて
いることを特徴とする人工皮膚。 ２）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からなる創傷接触
層と、架橋構造を有する線維化コラーゲンマトリックス
からなる支持層と、水蒸気透過調節層とが順次積層され
てなり、少なくともいずれか１層に血管新生因子が含有
されていることを特徴とする人工皮膚。

【０００７】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
は血管新生因子が含有されている。

【０００８】さらに、本発明の人工皮膚は線維化コラー
ゲンとヘリックス含量が０〜８０％である変性コラーゲ
ンとのマトリックスからなる創傷接触層と、架橋構造を
有する線維化コラーゲンマトリックスからなる支持層と
、水蒸気透過調節層とが順次積層されてなり、少なくと
もいずれか１層に血管新生因子が含有されている。

【０００９】創傷接触層は創面を直接覆ってこれを柔ら
かく保護し、痛みを抑え、適度の水分を与え細菌汚染を
防止する。更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支持層と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。

【００１０】本発明で使用される血管新生因子は、特に
限定されない。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、遺伝子の構
造解析が行なわれてきた。血管新生因子を含む数多くの
細胞成長因子がヘパリンと親和性をもつことも明らかと
なり、ヘリパンカラム法が単離・精製に利用されてきた
。ヘパリン自身も血管内皮細胞の遊走性を促進すること
が知られているが、血管新生因子としてはヘリパン結合
性細胞成長因子である塩基性線維芽細胞増殖因子（ｂａ
ｓｉｃＦＧＦ）、酸性線維芽細胞増殖因子（ａｃｉｄｉ
ｃＦＧＦ）と内皮細胞増殖因子（ＥＣＧＦ）やトランス
フォーミング成長因子（ＴＧＦ−α，ＴＧＦ−β）など
がある。特にＴＧＦは上皮成長因子受容体への結合能に
より、ＴＧＦ−αとＴＧＦ−βの２種に分けられ、とも
に単離、精製された遺伝子構造も判明している。ＴＧＦ
−αは５０個のアミノ酸よりなるポリペプチドで、その
３５％までＥＧＦと相同でＥＧＦ受容体と結合する。 ＴＧＦ−αの血管新生能のほうがＥＧＦと比べてより高
い。ＴＧＦ−βは分子量２５，０００で、それぞれ１１
２個のアミノ酸よりなる２量体である。

【００１１】本発明を実施態様に基づき詳細に説明する
。図１および図２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
の良好な線維化コラーゲン−変性コラーゲンマトリック
ス層２、およびこれに隣接する水蒸気透過調節層４と血
管新生因子５とからなるものである。

【００１２】さらに図２に示すように本発明の人工皮膚
１は創傷接触層２、架橋構造を有するコラーゲン層３、
該架橋化コラーゲン層３に隣接する水蒸気透過調節層４
と血管新生因子５とからなるものである。

【００１３】ここで創傷部接触層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浸潤した後
、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。創傷部接触層２で利用す
る変性コラーゲンはコラーゲンを加熱処理、化学処理、
物理処理などすることにより得られるが、熱処理が最も
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コイル化しているために、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０〜８
０％であり、好ましくは０〜５０％、より好ましくは３
０〜４０％である。例えばコラーゲン溶液を６０℃、３
０分熱処理するとヘリックス含量は約４０％であり、１
００℃、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。

【００１４】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時間インキュベートする
。

【００１５】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、
コラーゲン・変性コラーゲンのマトリックスが得られる
。

【００１６】支持層３のコラーゲンは架橋されているこ
とが望ましく、生体内で生体組織に置換されるまで一定
の期間細胞の侵入・増殖の足場を提供し続けるだけの物
性の維持のために必須である。これに必要な高度の架橋
を導入するためには、熱脱水架橋では真空下で１１０℃
に２４時間曝すことが必要である。化学架橋では、アル
デヒド系架橋、カルボジイミド系架橋、イソシアネート
系架橋、エポキシ系架橋などが選択され得るが、これら
の架橋剤に限定されるものではない。それぞれ０．０１
％以上の架橋剤濃度で架橋することが望まれる。架橋が
導入されるべきコラーゲンは抗原性の発現抑制の面から
抗原決定基が酵素で除去されたアテロコラーゲンが望ま
しいが、アテロコラーゲンを分散状でそのまま用いると
、架橋導入を行っても物性が余り向上しないので、アテ
ロコラーゲンは３７℃で中和処理（リン酸系の緩衝液を
用いる）を施し、生体内にあるような周期性線維構造を
持つ線維化アテロコラーゲンの形にすることが更に好ま
しい。これにより、架橋処理との相乗効果で物性が飛躍
的に向上する。

【００１７】本発明において、血管新生因子は特に制限
はなく、ヘパリン、塩基性線維芽細胞増殖因子（ｂａｓ
ｉｃＦＤＦ）、酸性線維芽細胞増殖因子（ａｃｉｄｉｃ
ＦＧＦ）、内皮細胞増殖因子（ＥＣＧＦ）、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。

【００１８】さらに、水蒸気透過調節層４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。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。本発明の人工皮膚は、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
ーゲンとの混合溶液を容器に入れ、必要によりその上に
架橋構造を有する線維化コラーゲンマトリックスをのせ
、凍結乾燥して多孔体を形成させ、該線維化コラーゲン
マトリックスの上方の面を基板上に延展された未だ粘着
性を有する水分透過性物質の薄膜上に載置し、該薄膜が
硬化するまで乾燥させ、最後に真空下０．０５トール未
満で５０〜１８０℃で１〜２４時間加熱処理することに
よって製造される。血管新生因子は上記の線維化コラー
ゲンと変性コラーゲンとの混合溶液か、線維化コラーゲ
ン溶液か、あるいは水分透過調節溶液のいずれかに含有
せしめる。

【００１９】

【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。

【００２０】行程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）製）を４℃の温度下でｐ
Ｈ３０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、最終濃度が０．１〜０．１５ｗ／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（Ｈ
ＡＣ）溶液とした。このＨＡＣ溶液を３７℃の温度下で
０．４５μｍ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
／ＦＣ＋ＨＡＣ＝０．１となるように混合し（ＦＣ１０
００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。

【００２１】実施例１　　人工皮膚の作成（１）１のＦ
Ｃ−ＨＡＣの混合溶液を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Ａ、ダウコーニング（株）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１１０℃、
２時間処理した。更にこの人工皮膚をＴＧＦ−α（１μ
ｇ／ｍｌ）の生理食塩水中に浸漬させ、凍結乾燥するこ
とにより、本発明の人工皮膚を作成した。

【００２２】行程２　　線維化アテロコラーゲンの熱脱
水架橋 上記行程１で調製した０．３％の線維化アテロコラーゲ
ンを−３０℃で急速凍結した後、凍結乾燥を行ないスポ
ンジを作製した。さらに０．０５トール未満の真空下で
１時間真空にし、さらに１１０℃に温度を上げ、２時間
真空に保ち、その後温度を下げ、試料をとり出した。

【００２３】実施例２　　人工皮膚の作成（２）上記１
において調製したＦＣ−ＨＡＣの混合溶液をステンレス
パッドに注入し、さらに上記２で調製した熱脱水架橋し
た線維化アテロコラーゲンマトリックスのスポンジをゆ
っくりのせると、スポンジは溶液の上層部に浮く。この
状態で−３０℃に急速凍結して、十分凍結した後、−４
０℃／０．１トール未満の真空下で凍結乾燥することに
より、線維化アテロコラーゲンマトリックスと線維化ア
テロコラーゲン−変性アテロコラーゲンマトリックスか
らなる二層構造のスポンジが得られた。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Ａ，ダイコーニング（株）製）の
ヘキサン溶液を精密被覆用具（アプリケーター）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
スポンジを線維化アテロコラーゲンマトリックスがシリ
コーン側になるように載せ、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１１０℃，２時間処
理した。更にこの人工皮膚をＴＧＦ−α（１μｇ／ｍｌ
）の生理食塩水に浸漬させ、凍結乾燥することにより、
本発明の人工皮膚を作成した。

【００２４】〈動物実験〉　　人工皮膚のラット皮膚欠
損創への移植試験 上記実施例１で得られ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（２
００〜４００ｇ）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２
０×２０ｍｍ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
ン等の伸縮性絆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を移植して更に４週間観察した。肉
眼的には感染は見られず、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。

【００２５】

【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
リックスに血管新生因子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蒸気透
過調節層の順で積層されてなる人工皮膚が提供される。

【００２６】本発明の人工皮膚は創傷、熱傷、褥瘡等に
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。

【００２７】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徴細な構造を示
す断面図である。

【図２】本発明の人工皮膚の実施態様の徴細な構造を示
す断面図である。

【符号の説明】

１　　人工皮膚 ２　　細胞侵入性支持層 ３　　高架橋化支持層 ４　　水蒸気透過調節層 ５　　血管新生因子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　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から
   なる創傷接触層とその片面に積層された水蒸気透過調節
   層とからなり、少なくともいずれかの層に血管新生因子
   が含有されていることを特徴とする人工皮膚。
2. 【請求項２】　　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から
   なる創傷接触層と、架橋構造を有する線維化コラーゲン
   マトリックスからなる支持層と、水蒸気透過調節層とが
   順次積層されてなり、少なくともいずれか１層に血管新
   生因子が含有されていることを特徴とする人工皮膚。