JPH04292169A - Hybrid type artificial pancreas - Google Patents

Hybrid type artificial pancreas

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JPH04292169A
JPH04292169A JP3054566A JP5456691A JPH04292169A JP H04292169 A JPH04292169 A JP H04292169A JP 3054566 A JP3054566 A JP 3054566A JP 5456691 A JP5456691 A JP 5456691A JP H04292169 A JPH04292169 A JP H04292169A
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JP
Japan
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blood vessel
artificial
pancreas
pancreatic
islets
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Pending
Application number
JP3054566A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Kobayashi
和生 小林
Kiyoshi Kuriyama
澄 栗山
Hiroshi Amamiya
浩 雨宮
Hiroo Iwata
博夫 岩田
Hiroshige Nakano
中野 博重
Shosuke Nakajima
中島 ▼祥▲介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the hybrid type artificial pancreas which hardly forms a thrombus, can maintain the functions of pancrea Langerhan's islands over a long period of time and can be implanted into a living body. CONSTITUTION:An immobilized material layer is formed by including and immobilizing the pancrea Langerhan's islands so as to coat at least the inside surface of an artificial blood vessel. This immobilized material layer is constituted of an immobilized material having antithrombic and insulin transmitting properties, by which the hybrid type artificial pancreas is constituted.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、膵臓の機能がおかされ
たり、低下したりしている糖尿病患者に対して膵臓の機
能を代行するためのハイブリッド型人工膵臓に関し、特
に、抗血栓性に優れ、かつ体内に埋め込むことが可能と
されたハイブリッド型人工膵臓に関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a hybrid artificial pancreas for replacing the function of the pancreas for diabetic patients whose pancreatic function is impaired or decreased, and in particular, This invention relates to a hybrid artificial pancreas that is superior and can be implanted into the body.

【0002】0002

【従来の技術】現在、糖尿病の治療には、インスリン製
剤が用いられている。すなわち、前もって測定された患
者の血中グルコース濃度に応じて必要量のインスリン製
剤を投与する方法が用いられている。しかしながら、患
者の血中グルコース濃度の連続的な変化に応じてインス
リンを投与することができないため、患者のグルコース
代謝を生理的にコントロールすることができない。従っ
て、血管障害や腎臓障害等の併発症を防止することが難
しい。
BACKGROUND OF THE INVENTION Currently, insulin preparations are used for the treatment of diabetes. That is, a method is used in which the required amount of insulin preparation is administered according to the patient's blood glucose concentration, which has been measured in advance. However, since insulin cannot be administered in response to continuous changes in the patient's blood glucose concentration, it is not possible to physiologically control the patient's glucose metabolism. Therefore, it is difficult to prevent complications such as vascular disorders and kidney disorders.

【0003】そこで、新たな治療法として、ハイブリッ
ド型人工膵臓が注目を集めている。ハイブリッド型人工
膵臓は、インスリンを分泌する組織、すなわち膵ランゲ
ルハンス島(以下、膵ラ島と略す)と、膵ラ島を包括固
定化する材料とを組み合わせることにより構成されてい
る。ハイブリッド型人工膵臓として、種々の構造のもの
が検討されている。例えば、Tzeらは、膵ラ島が培養
された容器の内側にアミコンXM−50(ポリアクリロ
ニトリル−塩化ビニル共重合体、分画分子量50000
)製の中空糸(内径450μm)を通したハイブリッド
型人工膵臓を作製している。この人工膵臓は、血管と連
結して使われるものであり、膵ラ島から分泌されたイン
スリンが中空糸壁を通して血中に投入される(W.J.
Tze,F.C.Wong,L.M.Chen  an
d  S.O’Young,Nature,264,4
66(1976))。
[0003] Therefore, a hybrid artificial pancreas is attracting attention as a new treatment method. The hybrid artificial pancreas is constructed by combining a tissue that secretes insulin, that is, pancreatic islets of Langerhans (hereinafter abbreviated as pancreatic LA islets), and a material that envelops and immobilizes pancreatic LA islets. Various structures are being considered as a hybrid artificial pancreas. For example, Tze et al. reported that Amicon XM-50 (polyacrylonitrile-vinyl chloride copolymer, molecular weight cutoff 50,000
) A hybrid artificial pancreas has been fabricated using a hollow fiber (inner diameter 450 μm) made by the company. This artificial pancreas is used by connecting it to a blood vessel, and insulin secreted from the pancreatic Ra islets is injected into the blood through the hollow fiber wall (W.J.
Tze, F. C. Wong, L. M. Chen an
dS. O'Young, Nature, 264, 4
66 (1976)).

【0004】また、特開昭59−139273号には、
U字型の血液流路を持つチャンバーに対してインスリン
透過性の多孔膜を該血液流路を閉成するように配置し、
多孔膜の外側に膵ラ島を配置することにより、膵ラ島を
多孔膜を介して血液流路と接触させた構造を有するハイ
ブリッド型人工膵臓が提案されている。
[0004] Also, in JP-A-59-139273,
An insulin-permeable porous membrane is placed in a chamber having a U-shaped blood flow path so as to close the blood flow path,
A hybrid artificial pancreas has been proposed that has a structure in which the pancreatic Ra islets are placed outside a porous membrane so that the pancreatic Ra islets are brought into contact with a blood flow path through the porous membrane.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】Tzeらの作製したハ
イブリッド型人工膵臓を血管に連結し、血液を中空糸内
に流した場合、実際には中空糸内に血栓が形成され、血
液の流れが阻害されやすかった。その結果、膵ラ島への
酸素や栄養素の供給が不十分となり、膵ラ島が死滅した
り、血糖値に応じたインスリンの正常な分泌が起こらな
くなったりすることにより、人工膵臓としての機能は数
日間しか得られなかった。
[Problem to be solved by the invention] When the hybrid artificial pancreas created by Tze et al. is connected to a blood vessel and blood is allowed to flow through the hollow fibers, a thrombus is actually formed within the hollow fibers and the blood flow is interrupted. It was easy to be inhibited. As a result, the supply of oxygen and nutrients to the pancreatic Ra islets becomes insufficient, causing the pancreatic Ra islets to die, and the normal secretion of insulin according to blood sugar levels to occur, resulting in the function of the artificial pancreas being impaired. I only got it for a few days.

【0006】また、特開昭59−139273号のハイ
ブリッド型人工膵臓においても、やはり血栓が形成され
、血液流路の平均開存時間は最長でも21時間と短く、
実用性に乏しいという問題があった。さらに、上述した
何れのハイブリッド型人工膵臓も、比較的大きな体積の
容器やチャンバーを用いて構成されていたため、生体内
に埋め込むには全体形状が大き過ぎるという問題もあっ
た。
[0006] Also, in the hybrid artificial pancreas disclosed in JP-A No. 59-139273, thrombi are still formed, and the average patency time of the blood flow path is as short as 21 hours at the longest.
There was a problem that it lacked practicality. Furthermore, since all of the above-mentioned hybrid artificial pancreases were constructed using a container or chamber with a relatively large volume, there was a problem that the overall shape was too large to be implanted in a living body.

【0007】本発明の目的は、血液流路における血栓の
形成が生じ難く、従って長期間に渡り人工膵臓として機
能させることができ、かつ生体内に埋め込むのに適した
ハイブリッド型人工膵臓を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a hybrid artificial pancreas that is unlikely to cause thrombus formation in the blood flow path, can function as an artificial pancreas for a long period of time, and is suitable for implantation in a living body. There is a particular thing.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のハイブリッド型
人工膵臓は、人工血管と、人工血管の少なくとも内面を
被覆するように設けられており、かつ膵ラ島を包括固定
してなる固定化材料層とを備え、前記固定化材料層が抗
血栓性を有し、かつインスリン透過性の固定化材料で構
成されていることを特徴とする。本発明において用いる
固定化材料は、人工血管に固定化した場合に、表面に血
栓が形成されないように抗血栓性を有する必要がある。 また、固定化材料は、グルコース等の栄養素や膵ラ島か
ら分泌されたインスリンを透過させる性質を有する必要
がある。これらを満たす固定化材料としては、例えば、
光架橋されたポリビニルアルコールゲル、イソプロピル
アクルアミド共重合体ゲル、アガロースゲル、アガロー
ス分解物ゲル等が用いられる。
[Means for Solving the Problems] The hybrid artificial pancreas of the present invention includes an artificial blood vessel and an immobilization material that is provided to cover at least the inner surface of the artificial blood vessel and that comprehensively fixes pancreatic islets. and the immobilization material layer is composed of an insulin-permeable immobilization material having antithrombotic properties. The immobilization material used in the present invention needs to have antithrombotic properties so that thrombi will not form on the surface when immobilized on an artificial blood vessel. Furthermore, the immobilization material must have the property of permeating nutrients such as glucose and insulin secreted from pancreatic islets. Examples of immobilization materials that meet these requirements include:
Photocrosslinked polyvinyl alcohol gel, isopropyl acrylamide copolymer gel, agarose gel, agarose decomposition product gel, etc. are used.

【0009】光架橋されたポリビニルアルコールゲルは
、ポリビニルアルコールに、感光性官能基であるスチリ
ルピリジニウム基またはスチリルキノリウム基を結合さ
せた光架橋性ポリビニルアルコールをゲル化させたもの
であり、この光架橋性ポリビニルアルコールは既に市販
されており、例えば東洋合成工業株式会社から入手する
ことができる。このゲルは柔軟性に富むため、人工血管
の動きに充分追従することができる。光架橋性ポリビニ
ルアルコールの重合度は100以上、5000以下であ
ることが好ましい。重合度が100未満の光架橋性ポリ
ビニルアルコールではゲルの機械的強度が充分なものと
なり難く、重合度5000を超えるポリビニルアルコー
ルを合成することはやや難しく、またその水溶液は粘度
が高過ぎ、操作性に欠ける傾向があるからである。
Photo-crosslinked polyvinyl alcohol gel is obtained by gelling photo-crosslinkable polyvinyl alcohol in which a photosensitive functional group, such as a styrylpyridinium group or a styrylquinolium group, is bonded to polyvinyl alcohol. Crosslinkable polyvinyl alcohol is already commercially available, and can be obtained from Toyo Gosei Co., Ltd., for example. Since this gel is highly flexible, it can sufficiently follow the movement of the artificial blood vessel. The degree of polymerization of the photocrosslinkable polyvinyl alcohol is preferably 100 or more and 5000 or less. Photo-crosslinkable polyvinyl alcohol with a polymerization degree of less than 100 is difficult to obtain sufficient gel mechanical strength, and it is somewhat difficult to synthesize polyvinyl alcohol with a polymerization degree of more than 5000, and its aqueous solution has too high a viscosity, making it difficult to operate. This is because they tend to be lacking.

【0010】イソプロピルアクリルアミド共重合体ゲル
は、イソプロピルアクリルアミドと共重合可能なモノマ
ーとを共重合させたポリマーをゲル化させたものである
。この共重合可能なモノマーとしては、ブチルメタアク
リレートや2−ヒドロキシエチルメタアクリレートが好
ましい。イソプロピルアクリルアミド共重合体は室温近
傍に低温臨界共溶温度(LCST)を有し、LCSTよ
りも低温側では溶液状態、高温側ではゲル状態になり、
温度変化により可逆的に状態を変化させることが可能な
ポリマーである。従って、LCSTよりも低温(溶液状
態)で、膵ラ島を分散させ、高温にすることでゲル化し
、膵ラ島を包括固定化することができる。この場合、該
共重合体を体内に移植して使用する場合には、LCST
が37℃以下のものである必要がある。例えば2−ヒド
ロキシエチルメタアクリレートを30モル%共重合させ
たポリマーのLCSTは、17℃である。この共重合体
は膵ラ島を包括固定化するのに好ましい。
Isopropylacrylamide copolymer gel is a gel obtained by copolymerizing isopropylacrylamide with a copolymerizable monomer. As the copolymerizable monomer, butyl methacrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate are preferred. The isopropylacrylamide copolymer has a low-temperature critical solution temperature (LCST) near room temperature, and is in a solution state at a temperature lower than LCST and a gel state at a higher temperature.
It is a polymer whose state can be reversibly changed by temperature changes. Therefore, pancreatic La islets can be dispersed at a temperature lower than that of LCST (in a solution state) and gelatinized by raising the temperature to entrap and immobilize pancreatic La islets. In this case, when the copolymer is used by implanting it in the body, LCST
must be below 37°C. For example, the LCST of a polymer obtained by copolymerizing 30 mol% of 2-hydroxyethyl methacrylate is 17°C. This copolymer is preferred for entrapping immobilization of pancreatic islets.

【0011】LCSTが17℃である上記共重合体の重
合方法の一例を説明する。イソプロピルアクリルアミド
70モル%、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート3
0モル%及び重合開始剤(例えば、2,2−アゾビスイ
ソブチルアミド)をジオキサンに溶解し、脱気封管後、
70℃で約1.5時間ラジカル重合を行う。しかる後、
重合溶液を熱水中に投下することにより共重合体を回収
し、これを凍結乾燥することにより重合物を得ることが
できる。アガロースゲル及びアガロース分解物ゲルは、
それぞれアガロース及びアガロース分解物をゲル化させ
たものである。アガロースは通常、寒天中に含まれるも
のであり、また該アガロースを酸等により分解すること
によりアガロース分解物を得ることができる。
An example of a method for polymerizing the above copolymer having an LCST of 17°C will be explained. Isopropylacrylamide 70 mol%, 2-hydroxyethyl methacrylate 3
0 mol% and a polymerization initiator (e.g., 2,2-azobisisobutyramide) were dissolved in dioxane, and after degassing and sealing the tube,
Radical polymerization is carried out at 70°C for about 1.5 hours. After that,
A copolymer can be recovered by dropping the polymerization solution into hot water, and a polymer can be obtained by freeze-drying the copolymer. Agarose gel and agarose decomposition product gel are
These are gels of agarose and agarose decomposition products, respectively. Agarose is usually contained in agar, and an agarose decomposition product can be obtained by decomposing the agarose with an acid or the like.

【0012】上記固定化材料の抗血栓性が不十分な場合
には、抗凝血剤を付与する必要がある。抗凝血剤は、そ
れ自体の活性を失わない方法で固定化材料に化学的また
は物理的に付与される。抗凝血剤としては、例えば、ヘ
パリン、ウロキナーゼ等が用いられる。  人工血管と
しては、形状は円筒形で、内径は3〜15mm程度、厚
みが数μm〜数mm程度のもので、メッシュ状に編んだ
筒状のもの、孔のある筒状のものや孔のない完全な筒状
のもの等の何れを用いてもよい。
[0012] If the antithrombotic properties of the above-mentioned immobilization material are insufficient, it is necessary to add an anticoagulant. The anticoagulant is chemically or physically applied to the immobilization material in a way that does not lose its own activity. As the anticoagulant, for example, heparin, urokinase, etc. are used. Artificial blood vessels are cylindrical in shape, with an inner diameter of about 3 to 15 mm, and a thickness of several μm to several mm. You may use any one, such as a completely cylindrical one.

【0013】メッシュ状や有孔性の人工血管では、メッ
シュの網目や孔を完全に上記固定化材料で埋めると同時
に、人工血管自身が血液と接触しないように人工血管の
内表面を該固定化材料で完全に被覆する必要がある。膵
ラ島は、この被覆した該固定化材料に、包括固定化され
る。この場合、膵ラ島は、人工血管の外側の面及び内面
の何れに位置する固定化材料に、或いは双方に位置する
固定化材料に固定されていてもよい。膵ラ島が人工血管
の外表面に固定化材料で固定化されていても、産出され
たインスリンは上記固定化材料層中を透過して血管内部
に投入されるからである。
[0013] In mesh-shaped or porous artificial blood vessels, the meshes and pores of the mesh are completely filled with the immobilizing material, and at the same time, the inner surface of the artificial blood vessel is immobilized so that the artificial blood vessel itself does not come into contact with blood. Must be completely covered with material. Pancreatic Ra islets are comprehensively immobilized on the covered immobilization material. In this case, the pancreatic islets may be fixed to the fixing material located on either the outer surface or the inner surface of the artificial blood vessel, or to the fixing material located on both. This is because even if the pancreatic islets are immobilized on the outer surface of the artificial blood vessel with an immobilizing material, the produced insulin will permeate through the immobilizing material layer and be injected into the blood vessel.

【0014】また、孔のない完全な筒状の人工血管では
、人工血管自身が血液と接触しないように人工血管の内
表面が完全に該固定化材料で被覆され、膵ラ島はこの被
覆した上記固定化材料に包括固定化される。孔のない完
全な筒状の人工血管の外側の面に膵ラ島を包括固定化す
る場合は、血糖値変化に対してすばやくインスリンを放
出制御できなくなり、場合によっては膵ラ島に対する栄
養素の供給が不十分になり、膵ラ島が死滅するため好ま
しくない。
[0014] In addition, in a completely cylindrical artificial blood vessel without holes, the inner surface of the artificial blood vessel is completely covered with the fixing material so that the artificial blood vessel itself does not come into contact with blood, and the pancreatic islets are covered with this coating. It is comprehensively immobilized in the above-mentioned immobilization material. When pancreatic islets are immobilized on the outer surface of a completely cylindrical artificial blood vessel with no holes, it becomes impossible to quickly control the release of insulin in response to changes in blood sugar levels, and in some cases, the supply of nutrients to pancreatic islets becomes difficult. This is undesirable because it causes insufficient islets in the pancreas and death.

【0015】人工血管は、固定化材料を表面に固定化で
きる材質であればどのような材質からなるものであって
もよい。例えば、一般に使用されているポリエステルや
4フッ化ポリエチレン等が用いられる。本発明において
、膵ラ島としては、人、牛、豚、犬、ハムスターまたは
マウス等から単離したものを適宜使用することができる
。単離方法としては、例えば、摘出した膵臓をコラゲナ
ーゼにより一定時間消化し、しかる後、比重遠心法によ
り分別して膵ラ島を回収する方法等が用いられる。
[0015] The artificial blood vessel may be made of any material as long as it is capable of immobilizing the immobilization material on its surface. For example, commonly used polyester, polytetrafluoroethylene, or the like may be used. In the present invention, pancreatic islets isolated from humans, cows, pigs, dogs, hamsters, mice, etc. can be used as appropriate. As an isolation method, for example, a method is used in which the excised pancreas is digested with collagenase for a certain period of time, and then fractionated by specific gravity centrifugation to recover pancreatic islets.

【0016】本発明の製造方法の典型的な例を下記に示
す。光架橋されたポリビニルアルコールゲルの場合には
、光架橋性ポリビニルアルコールをEagle’s  
MEM溶液のような培地成分を含有する水溶液中に、好
ましくは1〜50重量%、さらに好ましくは2〜30重
量%となるように分散させる。この分散液を加熱溶融後
、40℃以下に冷却した後、回収した膵ラ島を分散させ
る。得られた分散液を例えばスパーテルのようなもので
人工血管に塗布して人工血管を完全に被覆し、次いで光
を照射することによりゲル化させて、人工血管の表面に
数十μmから数mm程度の厚さのゲル被膜を有するハイ
ブリッド型人工膵臓を得ることができる。
A typical example of the manufacturing method of the present invention is shown below. For photocrosslinked polyvinyl alcohol gels, the photocrosslinkable polyvinyl alcohol was
It is preferably dispersed in an aqueous solution containing medium components such as a MEM solution at a concentration of 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 30% by weight. After heating and melting this dispersion liquid, it is cooled to 40° C. or lower, and then the collected pancreatic islets are dispersed. The obtained dispersion is applied to the artificial blood vessel with something like a spatula to completely cover the artificial blood vessel, and then it is gelled by irradiating it with light to coat the surface of the artificial blood vessel several tens of μm to several mm. It is possible to obtain a hybrid artificial pancreas with a gel coating of a certain thickness.

【0017】イソプロピルアクリルアミド共重合体ゲル
の場合には、イソプロピルアクリルアミド共重合体をE
agle’s  MEM溶液のような培地成分を含有す
る水溶液中に、好ましくは1〜50重量%、さらに好ま
しくは2〜30重量%となるように分散させる。この分
散液をLCST以下の温度で恒温槽中で1週間程度攪拌
し、溶解させる。これに回収した膵ラ島を分散させる。 得られた分散液を、例えばスパーテルのようなもので人
工血管に塗布して人工血管を完全に被覆し、次いでLC
ST以上の温度にすることによりゲル化させて、人工血
管の表面に厚さ数十μmから数mm程度のゲル被膜を有
するハイブリッド型人工膵臓を得ることができる。
In the case of isopropylacrylamide copolymer gel, the isopropylacrylamide copolymer is
It is preferably dispersed in an aqueous solution containing medium components such as agle's MEM solution at a concentration of 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 30% by weight. This dispersion liquid is stirred for about one week in a constant temperature bath at a temperature below LCST to dissolve it. The recovered pancreatic islets are dispersed in this. The resulting dispersion is applied to the artificial blood vessel with, for example, a spatula to completely cover the artificial blood vessel, and then LC
A hybrid artificial pancreas having a gel coating with a thickness of several tens of μm to several mm on the surface of the artificial blood vessel can be obtained by gelling the artificial blood vessel by heating it to a temperature higher than ST.

【0018】アガロースゲルまたはアガロース分解物ゲ
ルの場合は、アガロースまたはアガロース分解物をEa
gle’s  MEM溶液のような培地成分を含有する
水溶液中に、好ましくは1〜30重量%、さらに好まし
くは2〜20重量%となるように分散させる。この分散
液を加熱溶融後、温度40℃近辺まで冷却し、これに回
収した膵ラ島を分散させる。得られた分散液を、例えば
スパーテルのようなもので人工血管に塗布して人工血管
を完全に被覆し、次に、冷却することによりゲル化させ
て、人工血管の表面に厚さ数十μmから数mm程度のゲ
ル被膜を有するハイブリッド型人工膵臓を得ることがで
きる。
In the case of agarose gel or agarose decomposition product gel, the agarose or agarose decomposition product is Ea
It is preferably dispersed in an aqueous solution containing medium components such as GL's MEM solution at a concentration of 1 to 30% by weight, more preferably 2 to 20% by weight. After heating and melting this dispersion liquid, it is cooled to a temperature of around 40° C., and the collected pancreatic islets are dispersed therein. The obtained dispersion is applied to the artificial blood vessel with a spatula to completely cover the artificial blood vessel, and then it is cooled to gel, so that it is coated on the surface of the artificial blood vessel to a thickness of several tens of μm. It is possible to obtain a hybrid artificial pancreas having a gel coating of several mm.

【0019】[0019]

【作用】人工血管の少なくとも内面を被覆するように抗
血栓性の固定化材料層が設けられているため、人工血管
内における血栓の形成が防止される。人工血管の少なく
とも内面を被覆するように固定化材料層を設け、該固定
化材料層に膵ラ島包括固定した構造を有するため、すな
わち大型の容器等を用いることなく構成されているため
、体内への埋め込みが容易である。
[Operation] Since the antithrombotic immobilizing material layer is provided to cover at least the inner surface of the artificial blood vessel, the formation of blood clots within the artificial blood vessel is prevented. A fixation material layer is provided to cover at least the inner surface of the artificial blood vessel, and the pancreatic islets are encased and fixed in the fixation material layer. It is easy to embed into.

【0020】[0020]

【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例及び
比較例を説明することにより、本発明をより一層明らか
にする。
[Explanation of Examples] The present invention will be further clarified by describing non-limiting examples and comparative examples of the present invention.

【0021】実施例1 光架橋性ポリビニルアルコール(重合度;500、ケン
化度;100%、スチリルピリジニウム置換基の割合;
1.4モル%、東洋合成工業社製)を、ポリマー濃度が
10重量%となるようにEagle’s  MEM溶液
に溶解させた。さらに内径8mm、長さ3cm、肉厚約
500μmのポリエステル製メッシュからなる人工血管
を作製し、該人工血管を前記のポリマー溶液中に浸漬し
、オートクレーブにて121℃で20分間加熱滅菌した
。 次に、ポリマー溶液から人工血管を取り出し、スポット
光源装置HX−200S(エイビック商会製)を用いて
約30秒間、光を照射し、人工血管の表面に光架橋体ゲ
ルの被膜を作製した。その結果、人工血管の肉厚は約1
mmになった。
Example 1 Photocrosslinkable polyvinyl alcohol (degree of polymerization: 500, degree of saponification: 100%, proportion of styrylpyridinium substituents;
1.4 mol%, manufactured by Toyo Gosei Kogyo Co., Ltd.) was dissolved in Eagle's MEM solution so that the polymer concentration was 10% by weight. Further, an artificial blood vessel made of polyester mesh having an inner diameter of 8 mm, a length of 3 cm, and a wall thickness of about 500 μm was prepared, and the artificial blood vessel was immersed in the polymer solution and sterilized by heating at 121° C. for 20 minutes in an autoclave. Next, the artificial blood vessel was taken out from the polymer solution and irradiated with light for about 30 seconds using a spot light source device HX-200S (manufactured by Avic Shokai) to create a film of photocrosslinked gel on the surface of the artificial blood vessel. As a result, the wall thickness of the artificial blood vessel is approximately 1
It became mm.

【0022】また、別に光架橋製ポリビニルアルコール
(重合度;500、ケン化度;100%、スチリルピリ
ジニウム置換基の割合;1.4モル%)を、ポリマー濃
度が10重量%となるようにEagle’s  MEM
溶液に加えて、オートクレーブにて121℃で20分間
加熱し、滅菌と同時に光架橋性ポリビニルアルコールを
溶解させ、次に、40℃に保った。この光架橋性ポリビ
ニルアルコール溶液1mlに、犬の膵臓からコラゲナー
ゼ処理法により単離した膵ラ島約1000個をEagl
e’s  MEM溶液約0.1mlに分散したものを加
えて攪拌した。次に、光架橋体ゲル被膜が形成された人
工血管に、この攪拌溶液をスパーテルで外側に塗布した
。 次に、前記光架橋体ゲル被膜形成時と同様にして光を照
射し、光架橋性ポリビニルアルコールをゲル化させるこ
とにより、さらに厚み約1mmの光架橋体ゲルの被膜を
形成した実施例1のハイブリッド型人工膵臓を製造した
Separately, photocrosslinked polyvinyl alcohol (degree of polymerization: 500, degree of saponification: 100%, proportion of styrylpyridinium substituents: 1.4 mol%) was mixed with Eagle so that the polymer concentration was 10% by weight. 's MEM
In addition to the solution, the mixture was heated in an autoclave at 121°C for 20 minutes to dissolve the photocrosslinkable polyvinyl alcohol at the same time as sterilization, and then kept at 40°C. Approximately 1,000 pancreatic islets isolated from dog pancreas by collagenase treatment were added to 1 ml of this photocrosslinkable polyvinyl alcohol solution.
A solution dispersed in about 0.1 ml of e's MEM solution was added and stirred. Next, this stirred solution was applied to the outside of the artificial blood vessel on which the photocrosslinked gel coating had been formed using a spatula. Next, in the same manner as in the formation of the photocrosslinked gel film, light was irradiated to gel the photocrosslinkable polyvinyl alcohol, thereby forming a photocrosslinked gel film with a thickness of about 1 mm. A hybrid artificial pancreas was manufactured.

【0023】実施例2 イソプロピルアクリルアミド70モル%及び2−ヒドロ
キシエチルメタアクリレート30モル%の混合物30g
と重合開始剤2,2−アゾビスイソブチルアミド0.2
13gとをジオキサン60mlに溶解し、脱気封管後、
70℃で1.5時間ラジカル重合を行った。重合後、重
合溶液を熱水中に投下することにより共重合体を回収し
、これを凍結乾燥してイソプロピルアクリルアミド−2
−ヒドロキシエチルメタクリレート(30モル%)共重
合体を得た。
Example 2 30 g of a mixture of 70 mol % isopropylacrylamide and 30 mol % 2-hydroxyethyl methacrylate
and polymerization initiator 2,2-azobisisobutyramide 0.2
Dissolve 13 g in 60 ml of dioxane, and after degassing and sealing the tube,
Radical polymerization was performed at 70°C for 1.5 hours. After polymerization, the copolymer was recovered by dropping the polymerization solution into hot water, and the copolymer was freeze-dried to obtain isopropylacrylamide-2.
-Hydroxyethyl methacrylate (30 mol%) copolymer was obtained.

【0024】得られたイソプロピルアクリルアミド−2
−ヒドロキシエチルメタクリレート(30モル%)共重
合体を、ポリマー濃度が5重量%となるようにEagl
e’s  MEM溶液に加え、4℃の恒温槽中で1週間
攪拌し、溶解させた。得られた溶液1mlに対して、犬
の膵臓からコラゲナーゼ処理法により単離した膵ラ島約
1000個をEagle’s  MEM溶液約0.1m
lに分散したものを冷却下で加えて攪拌した。次に、攪
拌溶液を、内径8mm、長さ3cm、肉厚約1mmの4
フッ化エチレン製の人工血管の内面の全面にスパーテル
で塗布し、37℃に加温することによりゲル化させ、厚
み約1mmのゲル被膜を形成した実施例2のハイブリッ
ド型人工膵臓を製造した。
Obtained isopropylacrylamide-2
-Hydroxyethyl methacrylate (30 mol%) copolymer was added to Eagl so that the polymer concentration was 5% by weight.
It was added to e's MEM solution and stirred for one week in a constant temperature bath at 4°C to dissolve. About 1,000 pancreatic islets isolated from dog pancreas by collagenase treatment were added to about 0.1 ml of Eagle's MEM solution to 1 ml of the obtained solution.
The mixture was added under cooling and stirred. Next, the stirred solution was poured into a four
The hybrid artificial pancreas of Example 2 was manufactured by applying it to the entire inner surface of a fluoroethylene artificial blood vessel with a spatula and gelling it by heating it to 37° C. to form a gel coating with a thickness of about 1 mm.

【0025】比較例1 光架橋性ポリビニルアルコール(重合度;500、ケン
化度;100%、スチリルピリジニウム置換基の割合;
1.4モル%)を、ポリマー濃度が10重量%となるよ
うにEagle’s  MEM溶液に加えて、オートク
レーブにて121℃で20分間加熱し、滅菌と同時に光
架橋性ポリビニルアルコールを溶解させ、40℃に保っ
た。得られた液1mlに、犬の膵臓からコラゲナーゼ処
理法により単離した膵ラ島約1000個をEagle’
s  MEM溶液約0.1mlに分散したものを加えて
攪拌した。アミコンXM−50(ポリアクリロニトリル
−塩化ビニル共重合体、分画分子量50000)製の中
空糸(内径;450μm)の外側に、この攪拌溶液を塗
布し、実施例1と同様にして光を照射し、光架橋性ポリ
ビニルアルコールをゲル化させることにより、厚み約1
mmのゲル被膜を形成した比較例1のハイブリッド型人
工膵臓を製造した。
Comparative Example 1 Photocrosslinkable polyvinyl alcohol (degree of polymerization: 500, degree of saponification: 100%, proportion of styrylpyridinium substituents;
1.4 mol%) was added to Eagle's MEM solution so that the polymer concentration was 10% by weight, and heated in an autoclave at 121°C for 20 minutes to dissolve the photocrosslinkable polyvinyl alcohol at the same time as sterilization. It was kept at 40°C. Approximately 1,000 pancreatic islets isolated from dog pancreas by collagenase treatment were added to 1 ml of the resulting solution.
s Dispersed in about 0.1 ml of MEM solution was added and stirred. This stirred solution was applied to the outside of a hollow fiber (inner diameter: 450 μm) made of Amicon XM-50 (polyacrylonitrile-vinyl chloride copolymer, molecular weight cut off 50,000), and irradiated with light in the same manner as in Example 1. , by gelling photocrosslinkable polyvinyl alcohol, the thickness is approximately 1.
A hybrid artificial pancreas of Comparative Example 1 was manufactured in which a gel coating of mm thick was formed.

【0026】移植試験 イヌ腹部大動脈に実施例1,2及び比較例1のハイブリ
ッド型人工膵臓を縫合することにより連結して(各例に
ついて、3匹の犬に実施)、経時的にハイブリッド型人
工膵臓を取り出し、血栓の形成及び膵ラ島の生存性を観
察した。血栓の形成は目視にて行った。また、膵ラ島の
生存性は、以下のようにして評価した。まず、取り出し
たハイブリッド型人工膵臓を10%中性ホルマリン溶液
にて固定化した後、水洗し、60%及び70%アルコー
ルに浸漬した。次に、ティッシュー・テックIII (
マイルス・三共株式会社製)を使用して、パラフィン包
埋した。さらにミクロトームで切片を作製し、ヘマトキ
シリン−エオジン染色を行い、顕微鏡にて生存性を観察
した。
Transplantation test The hybrid artificial pancreases of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were connected to the abdominal aorta of a dog by suturing (each example was carried out on 3 dogs), and the hybrid artificial pancreas was gradually removed over time. The pancreas was removed, and thrombus formation and viability of pancreatic islets were observed. Thrombus formation was visually observed. In addition, the viability of pancreatic Ra islets was evaluated as follows. First, the removed hybrid artificial pancreas was fixed in a 10% neutral formalin solution, washed with water, and immersed in 60% and 70% alcohol. Next, Tissue Tech III (
Paraffin embedding was performed using Miles Sankyo Co., Ltd.). Further, sections were prepared using a microtome, stained with hematoxylin and eosin, and viability was observed using a microscope.

【0027】[0027]

【表1】[Table 1]

【0028】表1から明らかなように、14日経過後に
おいても、実施例1及び実施例2のハイブリッド型人工
膵臓では、血栓がほとんど形成されず、かつ膵ラ島も良
好に生存していることがわかる。これに対して、比較例
1のハイブリッド型人工膵臓では、装着後3日目で既に
血栓が形成されて閉塞し、かつ3日、7日、14日と期
間を経るごとに死滅した膵ラ島の数が増加していること
がわかる
As is clear from Table 1, even after 14 days, almost no thrombus was formed in the hybrid artificial pancreas of Examples 1 and 2, and the pancreatic islets remained well alive. I understand. On the other hand, in the hybrid artificial pancreas of Comparative Example 1, a blood clot was already formed and occluded on the 3rd day after installation, and pancreatic islets died every 3rd, 7th, and 14th day. It can be seen that the number of

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、抗血栓性を有する固定
化材料で人工血管の少なくとも内面が被覆されているた
め、生体の血管に接続した場合に、該人工血管内に血栓
が形成されるのを確実に防止することができる。また、
膵ラ島がインスリンを透過する固定化材料中に包括固定
化されているため、血糖値の変化に応じて迅速にインス
リンが血液中に放出され得る。さらに、膵ラ島を固定化
材料により包括固定化しているため、膵ラ島と免疫担当
細胞との直接接触を防ぐことができ、従って膵ラ島の機
能を長期間維持することが可能とされている。
According to the present invention, since at least the inner surface of the artificial blood vessel is coated with an immobilizing material having antithrombotic properties, a blood clot is not formed within the artificial blood vessel when connected to a biological blood vessel. It is possible to reliably prevent this from occurring. Also,
Since pancreatic Ra islets are entrappingly immobilized in an immobilized material that is permeable to insulin, insulin can be rapidly released into the blood in response to changes in blood sugar levels. Furthermore, since the pancreatic Ra islets are comprehensively immobilized using the immobilization material, direct contact between the pancreatic Ra islets and immunocompetent cells can be prevented, and therefore the function of the pancreatic Ra islets can be maintained for a long period of time. ing.

【0030】また、本発明のハイブリッド型人工膵臓は
、人工血管の少なくとも内面を被覆するように固定化材
料層を形成した構造を有するため、すなわち従来のハイ
ブリッド型人工膵臓の場合のような大型の容器やチャン
バーを必要としないため、生体内で血管に容易に接続す
ることができるだけでなく、生体内に簡単に埋め込むこ
とができる。従って、本発明により、埋め込み型ハイブ
リッド型人工膵臓を実現することが可能となる。
[0030] Furthermore, the hybrid artificial pancreas of the present invention has a structure in which a fixing material layer is formed to cover at least the inner surface of the artificial blood vessel. Since it does not require a container or chamber, it can not only be easily connected to blood vessels in vivo, but also easily implanted in vivo. Therefore, the present invention makes it possible to realize an implantable hybrid artificial pancreas.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  人工血管と、前記人工血管の少なくと
も内面を被覆するように設けられており、かつ膵ランゲ
ルハンス島を包括固定化してなる固定化材料層とを備え
、前記固定化材料層が、抗血栓性を有し、かつインスリ
ン透過性の固定化材料で構成されているハイブリッド型
人工膵臓。
1. An artificial blood vessel, and an immobilization material layer provided to cover at least the inner surface of the artificial blood vessel and entrapping pancreatic Langerhans islets, the immobilization material layer comprising: A hybrid artificial pancreas composed of an immobilized material that has antithrombotic properties and is insulin permeable.
JP3054566A 1991-03-19 1991-03-19 Hybrid type artificial pancreas Pending JPH04292169A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112566587A (en) * 2018-06-21 2021-03-26 耶鲁大学 Bioartificial vascular pancreas

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112566587A (en) * 2018-06-21 2021-03-26 耶鲁大学 Bioartificial vascular pancreas
JP2021527527A (en) * 2018-06-21 2021-10-14 イエール ユニバーシティ Bio-artificial blood vessel pancreas

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