JPH045457B2

JPH045457B2 -

Info

Publication number: JPH045457B2
Application number: JP16487082A
Authority: JP
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1982-09-24
Publication date: 1992-01-31
Also published as: EP0107055A2; JPS5956446A; US4808353A; EP0107055A3; DE3380922D1; EP0107055B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ポリビニルアルコール水溶液を凍結
後、融解（解凍）して得られるヒドロ（含水）ゲ
ルからなる生体組織間癒着防止膜に関する。ポリビニルアルコール水溶液（またはアルコー
ル類を添加したポリビニルアルコール水溶液）を
凍結後、これを融解（解凍）することによるヒド
ロゲルの製法は既に周知である（特公昭47−
12854、US3875302（1975））。しかし、このゲルは
軟弱で、しかも水中に浸漬された場合、長期にわ
たり持続膨潤するとともに、柔軟性が高まる。ポ
リビニルアルコールのけん化度または重合度、あ
るいは水溶液のポリビニルアルコール濃度の少な
くともいずれかの低い場合の凍結ゲル（凍結融解
法により得られるヒドロゲル）は特に軟弱で、水
中において、比較的短期日の間に形くずれをきた
す。凍結ゲルが軟弱で、粘着性を呈し、しかも水
中において膨潤（柔軟性が向上）する傾向は、こ
のほか、けん化度、重合度、水溶液濃度のいかん
を問わず、全ての市販ポリビニルアルコールに共
通に見られ、この欠点のため、その用途は著しく
制約され、柔軟性と水中膨潤性とが特に支障をき
たさない限られた用途、即ち疑似餌などが若干試
みられているにすぎない。一般に、ヒドロゲル（含水ゲル）は、生体組織
への損傷が少ないうえ、物質透過性に富み、しか
も、含水率を高めるとともに、抗血栓性も向上す
ることなどから、医用材料としてきわめて有望視
されているが、柔軟性が高く、水中における機械
的強度に劣るという重大な欠点を有するため、用
途はきわめて制限されている（L.Sprincl et al.、
J.Biomed.Mater.Res.、７、123（1973）、S.D.
Bruck、J.Biomed.Mater.Res.、６、173（1972）、
J.D.Andrade et al.、Trans.Am.Soc.Artif.
Intern.Organs、19、１（1973）、S.D.Bruck et
al.、Biomater.Med.Devices.Artif.Organs、１、
191（1973）、S.D.Bruck、J.Biomed.Mater.Res.、
７、387（1973）、H.Singh et al.、J.Sci.Ind.Res.、
39、（March）162（1980））。機械的強度の劣るヒドロゲル（またはゲル素
材）を、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒ
ド、テレフタルアルデヒド、ヘキサメチレンジア
ミン等により処理する硬化手段（強度向上策）が
多数提案されてきたが、これらの化学処理は、生
体への有害試薬を使用するため、これらを医用材
料に用いた場合、種々の障害をきたすことが周知
である（田辺達三他）、“人工臓器試料集成”、
p.330（1976）ライフサイエンスセンター、同、
p.88（1976）、J.R.Lewis、Plast.＆Reconstr.
Surg.、35、51（1965））。また、これらの化学処理により、ヒドロゲルの
優れた特徴（高含水性）が大幅に減退するのが通
例で、この化学処理には多くを期待し難い。した
がつて、化学処理を行うことなく、軟弱なヒドロ
ゲルを硬化させる唯一の手法として、放射線照射
法が期待されている（N.A.Peppas et al.、J.
Biomed.Mater.Res.、４、423（1977）、H.Singh
et al.、J.Sci.Ind.Res.、39、（March）、162
（1980））。しかし、これは特殊な設備を要するうえ、その
効果が著しくないことから、一般的に実用するの
は困難である。また放射線照射により、ヒドロゲ
ル本来の優れた特徴が消失（または減退）する例
も多い。また、ヒドロゲル内部に包埋された高分子量化
合物が徐々にヒドロゲル外部へ放出されることか
ら、医薬、農薬、肥料、香料、釣餌等の放出制御
（徐放）材としても、ヒドロゲルが注目され、例
えば、寒天、こんにやく等へのジブカイン
（dibucaine、局所麻酔薬）、スルフアメチゾール
等の包埋（中野真汎、化学と工業、32、569
（1979）、膜、３(6)368（1978））、カラゲナン等への
芳香成分の包埋（化学工業時報54.7.15.p.3、CMC
Technical ReportNo.６、p.184（1980）CMC）、
ポリ（エチレン−酢酸ビニル）またはコラーゲン
へのピロカルピン（pilocarpine、縁内障治療薬）
の包埋（U.S.3618604（1971）、A.L.Rubin et al.、
J.Clin.Pharmacol.、13、309（1973））、ポリ（２
−ヒドロキシエチルメタクリレート）へのフルオ
ロウラシル（fluorouracil、制がん剤）の包埋
（M.Arlen et al.、Arch.Surg.、105、100（1972））
など多くの試みが周知である。しかし寒天、カラ
ゲナンはもちろんのこと、その他多くのヒドロゲ
ルについて、その軟弱さ、生体との反応などが指
摘され、しばしば実用上の障害をきたしているこ
とは言うまでもない。ヒドロゲルは、含水性で、しかも低分子量物質
の透過性に富むと共に、巨大分子またはその集合
体をゲル内に包括（捕捉）しうることから、活性
炭あるいは酵素、生体組織等の生理活性物質の包
埋（固定化）材としても期待されており、ゼラチ
ン、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト）等への活性炭の包埋（吸着型人工腎臓）（J.
D.Audrade et al.、Trans.Am.Soc.Artif.Intern.
Organs、18、473（1972）、B.G.Gazzard et al.、
Lancet、29、1301（1974）、中林宣男、高分子論
文集、34、(4)317、323（1977）、葛西洋一他、人工
臓器、６、438（1977））、コラーゲンへの酵素の包
埋（酵素膜、酵素電極）（軽部、鈴木、化学工学、
40、139（1976）、化学増刊68、180（1976）、発酵と
工業、35、17（1977））も周知であるが、やはり、
ゲルが軟弱、あるいはもろいことから、例えば、
ゲルに亀裂を生じ、包埋物が洩出すること（軽部
他、化学工学、40、139（1976）、P.G.Krouwel et
al.、Biotech.Bioeng.、22、681（1980）、M.
Kierstan et al.、Biotech.Bioeng.、19、387
（1977））、特に、ゲル内外への物質移動によるゲ
ルの破壊が重大問題であること（P.G.Krouwel
et al.、Biotech.Bioeng.、22、681（1980））が、
既に、しばしば指摘されている。これらの軟弱ゲルの機械的強度を高める手法と
して、グルタルアルデヒド、テレフタルアルデヒ
ド、酸、アルカリ、放射線などを用いる処法が多
数提案されてきたが、これによる包埋物質の損
傷、例えば、包埋活性炭への酸、アルデヒド等の
吸着障害、包埋医薬、農薬等への化学薬品による
障害などを考慮するならば、上記のゲルの機械的
強度向上法はいずれも好ましくない。本発明は、
これらの化学薬品または放射線のいずれをも用い
ることなく、機械的強度の優れたヒドロゲルから
なる生体組織間癒着防止膜を初めて提供する。本発明は、ヒドロゲル合成原料として、ポリビ
ニルアルコールを用いる。もつとも、ポリビニル
アルコールのゲル化法（ヒドロゲル合成法）につ
いては、既に多くの処法が提案されている。しか
し、下記に要約するとおり、いずれにも、操作上
または生成物の性状に難がある。 (1) ポリビニルアルコール水溶液を風乾すること
により、湿潤皮膜または乾燥皮膜が得られる
が、これらは耐水性に劣り、水中における剛直
性を全く有しない軟弱なフイルムにすぎず、限
られた用途に用いられるにすぎない（特公昭40
−9523）。 (2) ポリビニルアルコールとテトラエチルシリケ
ートを含む懸濁水溶液に酸を加え、風乾する方
法によつても、やはり、上記(1)と同様の皮膜が
得られるにすぎない。この場合、懸濁水溶液に
酸を加え、凍結・乾燥する提案もあるが、生成
する皮膜の強度はかえつて低下し、ほとんど成
型不能である（特公昭55−30358、特公昭55−
11311）。 (3) ポリビニルアルコール水溶液へ、コバルト60
（γ線）を照射するゲル化法が周知である。し
かしこの場合、特殊な施設（放射線照射施設）
を不可欠とするうえ、照射経費もかさみ、しか
も得られるゲルが軟弱で、しばしば他の硬化手
段（２次的硬化処理）を要する。したがつて、
この方法で得られるゲルは、人工硝子体（眼球
内充てん液）などの、高粘性液（または軟質ゲ
ル）が望まれる特殊用途以外には利用し難い
（J.Material Sci.、1974、1815、特開昭50−
55647）。 (4) ポリビニルアルコール水溶液にホウ酸（また
はホウ酸水溶液）あるいはホウ砂（またはホウ
砂水溶液）（注：ホウ砂＝四ホウ酸ナトリウム
＋水和物）を加えると、即座にゲル化すること
も古くから著名である。しかし、得られるゲル
は、軟弱で、流動性を有し、しかも単に指先で
つまむことにより直ちに千切れるため、成型後
の形態は保持され難い（J.Am.Chem.Soc.、
60、1045（1938）、フランス特許743942（1933））。また、このホウ砂ゲルはアルカリ性雰囲気下
では存在しうるが、PH８以下では容易に崩壊す
る。したがつて特殊用途以外には利用し難く、
バイオ・メデイカルポリマーとしての価値に乏
しい。 (5) フエノール、ナフトール、ゴンゴー・レツド
等のフエノール類またはアミノ化合物、あるい
はチタン、クロム、ジルコニウム等の金属化合
物によりポリビニルアルコールのゲル化法も多
数提案されているが、いずれも上記(4)と同様の
難点がある（日本化学雑誌、72、1058（1951）、
特公昭40−9523、特公昭40−23204）。 (6) アルデヒド、ジアルデヒド、不飽和ニトリ
ル、ジイソシアナート、トリメチロールメラミ
ン、エピクロロヒドリン、ビス−（β−ヒドロ
キシエチル）スルホン、ポリアクリル酸、ジメ
チロール尿素、無水マレイン酸等の架橋剤また
は共重合成分によりポリビニルアルコールのゲ
ル化も周知であるが、いずれも化学試薬を用い
る操作を要するほか、高含水性の強固なゲルは
得難い（Textile Res.J.、(3)、189（1962）、英
国特許742900（1958））。 (7) ポリビニルアルコール水溶液を40℃以下、特
に５〜18℃以下の低温に放置することによりゲ
ル化させる手法も古くから著名である（小南
他、高分子化学、12、218（1955）、前田他、高
分子化学、13、193（1956）、工化、59、809
（1956））。しかし、室温付近において生成するゲルは寒
天、カラゲナンのようにもろく、しかも、これ
は単に激しくかきまぜるか、水を加えてかきま
ぜるか、あるいは若干温めることにより溶解す
る（小南他、高分子化学、12、218（1955）、高
橋、桜田、高分子化学、13、502（1956））。この、ポリビニルアルコール水溶液の放冷ゲ
ルを得るのに、低温が好ましいことも周知で、
例えば18℃、更には０℃あるいは０℃以下の低
温で実施する例も知られている（前田他、高分
子化学、13、193（1956）、特公昭47−12854、高
橋他、Polymer J.、６、103（1974）、
US3875302（1975））。しかし、いずれにしても、得られるゲルは、
寒天、カラゲナン、ゼリー様の軟弱品（または
粘液）であり、激しいベトツキ（粘着性）を示
すうえ、耐水性に乏しく、水中では著しく膨潤
し、更に軟化すると共に、一部は水中に溶出
し、残部は糊状と化す。また水中あるいは40〜
50℃の温水中では、更に迅速に形くずれし、水
中に分散・溶解するなどの難点を有し、工業
用、医用材料としての用途はきわめて制約され
ざるを得ない。 (8) ポリビニルアルコールをホルマール化して得
られるスポンジ状生成物も古くから著名である
が、必ずしも安定ではなく、分解、変質に伴
い、有害作用を周囲に及ぼすため、近年その用
途はきわめて限定されるに到つている（J.R.
Lewis.Plast.Reconstr.Surg.、35、51（1965）、
J.B.Blumberg et al.、Ann.Surg.151、409
（1960）、J.H.Harrison、Surg.Gynecol.
Obstet.、584（1957）、D.L.Mac Kenzie et
al.、Arch.Surg.、77、965（1958）、L.Brown
et al.、Arch.Surg.、79、72（1959））。 (9) ゲル化能を有する水溶性高分子、例えばアガ
ロース（agarose）、寒天（agar）、アルブミン
（albumin）、アルギン酸塩、カードラン
（curdlan）、カラゲナン（carrageenan）、カゼ
イン（casein）、CMC（Sodium
carboxymethyl cellulose）、フアーセレラン
（furcellaran）、ゼラチン（gelatin）、メチルセ
ルロース（methyl cellulose）、ペクチン
（pectin）、殿粉（starch）、タマリンドガム
（tamarind gum）、ザンタンガム（xanthan
gum）、トラガントガム（tragacanth gum）、
グアーガム（guar gum）等の水溶液へ少量の
ポリビニルアルコールを添加後、これを放冷す
るか、ゲル化剤含有浴（凝固浴）へ浸漬する
か、あるいはこれを凍結・乾燥する手法も知ら
れているが（フレグランスジヤーナル、２、(7)
68（1974）、特公昭56−25210、25211）、このよ
うな手法によつても、やはり軟弱で耐水性の乏
しい粘液または非流動性ゲル、あるいはパサパ
サした水溶性の乾燥粉末（凍結・乾燥粉）が得
られるにすぎない。本発明者は、ポリビニルアルコールを利用し
て、機械的諸特性にすぐれた水不溶性の高含水性
ゲルからなる生体組織間癒着防止膜を開発すべく
検討した結果、特定性状のポリビニルアルコール
を6wt％以上含有する水溶液を、予め凍結（硬
直）させ、次にこれを融解させ、これに再び上記
の凍結処理を加える一連の操作を反復実施して、
凍結累積回数を２以上に到達させることにより、
旧来のポリビニルアルコール凍結ゲルに比し著し
く柔軟性が低下し、しかも水中膨潤性の乏しい含
水ゲルからなる生体組織間癒着防止膜が得られる
という知見を得、ここに効果の顕著な本発明を完
成した。即ち本発明は、けん化度が95モル％以上、平均
重合度が700以上のポリビニルアルコールを6wt
％以上含有する水溶液を任意形状の容器または成
型用鋳型へ注入後、これを−３℃より低い温度で
凍結・成型し、しかる後、この成型体を融解さ
せ、次に再びこれを凍結させる操作を反復実施
し、凍結累積回数を２以上に到達させて得たポリ
ビニルアルコールゲルからなる生体組織間癒着防
止膜を提供するものである。本発明によれば、ポリビニルアルコール水溶液
を凍結・成型し、これに融解・再凍結処理を反復
実施することにより、柔軟性を低下させた所望形
状の、機械的強度の優れた非膨潤性高含水ゲルか
らなる生体組織間癒着防止膜が得られる。本発明
で得られる生体組織間癒着防止膜に用いるゲル
は、ゴム状の弾性と、すぐれた機械的強度をも兼
備している。また、本発明に用いるゲルは、水ま
たは温水に不溶で、粘着性を示さず、この点にお
いても、前記のポリビニルアルコール水溶液の放
冷ゲルとは全く異なる。すなわち、本発明は、従
来のポリビニルアルコール水溶液の放冷ゲル化、
あるいは従来知られたポリビニルアルコール水溶
液の化学的処理によるゲル化などに関する知見と
は全く異なる含水ゲルからなる生体組織間癒着防
止膜を提供するものであることを意味する。本発明に用いるポリビニルアルコールのけん化
度は、95モル％以上、好ましくは98モル％以上を
要する。けん化度80〜88モル％、特に85モル％以
下のポリビニルアルコールを用いても、軟弱なゲ
ルが得られるにすぎず、本発明の目的は達成され
ない。本発明に用いるポリビニルアルコールの重合度
は、700以上を要する。重合度500未満、特に300
以下では粘稠液または軟弱ゲルが生成するにすぎ
ない。本発明においては、例えば重合度800〜
3300程度のポリビニルアルコールが使用できる
が、通常市販されている高重合度品（重合度1000
〜2600）をそのまま用いるのが良い。本発明では、まずポリビニルアルコールの濃度
6wt％以上の水溶液を調合する。したがつて、ポ
リビニルアルコールの濃度としては、例えば６〜
25wt％とすることができる。この濃度を更にた
とえば90％程度まで高めることもできるが、常温
における水溶液の粘度が10000cP以上にも達し、
また貯蔵中に粘度上昇あるいはゲル化をきたすこ
ともあり、若干、取扱い難い。この濃度を例えば
5wt％より低下させた場合にも、本発明による反
復凍結・融解の効果は見られるが、得られるゲル
は軟弱である。本発明においては、上記ポリビニルアルコール
水溶液を、任意形状の容器または所望の成型用鋳
型へ注入し、凍結・成型する。この場合、冷却剤
としては例えば、食塩−氷（23：77）（−21℃）、
塩化カルシウム−氷（30：70）（−55℃）などの
寒剤、あるいは、ドライアイス−メチルアルコー
ル（−72℃）、液体窒素（−196℃）などを用い、
−３℃より低い温度に冷却し、凍結させる。冷却
が不十分であると、ゲルの機械的強度に劣るた
め、本発明に好ましくない。また、液体ヘリウム
を用いれば−269℃まで冷却できるが、不経済で
あるうえ、ゲルの品位に利点はなく、実用上は、
フレオン冷凍機を用い、例えば−10〜−80℃に冷
却するのが良い。本発明における凍結時の冷却速度としては、
0.1〜７℃／minの緩慢冷却、あるいは７〜1000
℃／minの急速冷却のいずれでも差支えない。本発明による凍結・成型においては、ポリビニ
ルアルコール水溶液は任意の形状の鋳型内で固化
（氷結）・成型される。この容器または鋳型へ注入
されたポリビニルアルコール水溶液が凍結された
ことを確認後、55℃以下の温度に放置することに
より融解させる。融解速度としては１〜３℃／
minの緩慢融解、または３〜1000℃／minの急速
融解のいずれによることも差支えない。本発明に
おいては、これに再び凍結・融解の一連の操作を
施し、累積凍結回数を２以上とすることにより、
生体組織間癒着防止膜を構成するゲルの柔軟性を
低下させることを特徴とする。この一連の操作に
よる柔軟性低下（硬化）効果は、本発明者が初め
て見い出した現象である。本発明においては、この累積凍結回数を高める
とともに、ゲルの柔軟性もまた低下することか
ら、所望のゲル強度に応じ、累積凍結回数を２以
上において任意に選定できる。もつとも、本発明
の効果が特に著しく現れるのは、累積凍結回数２
〜４であり、更に累積回数を高めても、その効果
はもはや著しくはないため、経済的観点をも考慮
して累積凍結回数を選定するのが良い。この凍
結・融解反復効果は、ポリビニルアルコール（原
料）の種別にも依存し、例えば、ポリビニルアル
コールの平均重合度1100〜2000、2200〜2600およ
び3300についてはそれぞれ、４回、３回および２
回まで累積凍結回数を高めるのが特に有効であ
り、これにより、水中に浸漬しても膨潤しない本
発明に用いるゲル（高含水ゲル）が得られる。本発明においては、当初のポリビニルアルコー
ル水溶液全体が固化して、本発明に用いる含水ゲ
ルを生成する。このように、本発明に用いるゲル
には多量の水分が含まれるにかかわらず、強固な
弾性を示し、堅く握りしめても、一時的に変形す
るが、直ちに元の形状に復し、形くずれしない。
また、本発明の、含水率88％の板状ゲル上へ成人
が片足または両足により直立しても、やはり一時
的変形をきたすものの、直ちに元の形状に復し、
形くずれしない。高含水性と機械的強度とは、従来から医用高分
子および選択的透過膜等を開発するうえで、両立
し難い難題とされているが、本発明の生体組織間
癒着防止膜を構成するゲルは、上述の高含水性と
強度とを有し、従来のポリビニルアルコール水溶
液を風乾して得られる皮膜あるいは前述の、ポリ
ビニルアルコール水溶液を単に０〜30℃に貯蔵す
る場合に生成する水溶性ゲルあるいは単なる凍結
ゲルとは全く異なる。本発明の生体組織間癒着防止膜を構成するゲル
に圧力を加えても、含有水分の浸出はほとんど見
られず、例えば、含水率90wt％のゲルに４Kg／
cm²の圧縮応力を課しても浸出（流出）水量は、含
有水の１〜２％にすぎない。このように、多量の
水分を強固に保持することからも明らかなとお
り、このゲルの見かけ比重は、ほぼ水と同程度で
あり、水中で辛うじて沈降するにすぎない。本発明の生体組織間癒着防止膜を構成するゲル
には、粘着性がない。板状（８mm×８mm×２mm）、
円筒状（内径３mm、外径６mm、長さ６mm）、球状
（直径４mm）等に成型したゲル約10ｇを、50mlの
水中で40日間かきまぜても、相互付着、形くずれ
等の現象を全く認められない。なお、水道水中に
１年間浸漬したが、溶解せず、弾性および強度も
変らない（これは、例えばこんにやくを数日間水
道水に浸漬した場合、激しい形くずれが起こるの
と、きわめて対照的である）。また、ポリビニル
アルコール水溶液の単なる放冷ゲル（凍結ゲル）
が著しい粘着性を示し、しばしば流動性粘液状あ
るいは、たかだかゼリー、プリン、寒天状で、し
かも耐水性に乏しく、水中で分散・溶解しやすい
のときわめて対照的である。本発明においては、ポリビニルアルコール単一
成分がゲル素材（ゲル化成分）として用いられ
る。しかし、ポリビニルアルコールのゲル化を阻
害しない無機物または有機物が共存することは、
本発明に差支えなく、その共存量としては、例え
ばポリビニルアルコールの1/2量以下とすること
ができる。前述の、ポリビニルアルコールのゲル化を阻害
しない無機物または有機物としては、例えば活性
炭、ゼオライト、後述する血液凝固阻止剤
（heparin（ナトリウム塩またはカルシウム塩））、
エチレングリコール、プロピレングリコール、メ
チルアルコール、グリセリン、酵素、微生物、蔗
糖が挙げられる。また、寒天、アガロース、アル
ブミン、アルギン酸およびその誘導体、カードラ
ン、カラゲナン、カゼイン、CMC（sodium
cellulose glycolate）、フアーセレラン、ゼラチ
ン、メチルセルロース、ペクチン、澱粉、タマリ
ンドガム、トラガントガム、ザンタンガム、グア
ニルガムなどの多糖類または蛋白質も挙げられ
る。エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、グリセリン、メチルアルコール、蔗糖、グル
コース、寒天、カゼイン、アガロース、アルギン
酸、カラゲナン、CMC、ゼラチン、メチルセル
ロース、ペクチン、澱粉、トラガントガム、ザン
タンガム、グアールガムなどを併用する場合は、
ポリビニルアルコール水溶液中のポリビニルアル
コール濃度を6wt％未満に減少させることもで
き、例えば４〜6wt％とすることができる。活性
炭、ゼオライト、ヘパリン、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、グリセリンその他医
薬等を共存させることは、本発明にとつて有意義
である。本発明を適用して得られる膜状成型品もしくは
網状成型品を、生体の創傷、熱傷などの患部の被
覆に用いることができる。本発明に用いるゲルは、従来医用材料として最
も注目されているヒドロゲルすなわちポリ（２−
ヒドロキシエチル）メタクリレート（通常水分38
〜40wt％）（S.D.Bruck、Biomed.Mater.Res.、
７、387（1973））に比し、はるかに含水率を高め
ることができ、しかも機械的強度において勝る。本発明に用いるゲルには、また、抗血栓剤（血
液凝固阻止剤）として著名なナトリウムヘパリン
またはカルシウムヘパリンを包埋することができ
る。この場合、ヘパリンは、ゲル内部から徐々に
放出されるが、例えば、ヘパリン包埋量を4800単
位（30mg）／ｇ−ゲルとすることにより、少なく
とも４週間にわたり徐々にヘパリンが放出される
ことから、本発明に用いるゲルと血液との接触面
における急激な血栓形成が阻止される。ポリビニルアルコールのアルデヒド架橋ゲル等
に包埋されたヘパリンは通常8h〜５日程度で全
量放出されること（K.W.Merrill.et al.、J.Appl.
Physiol.、29、723（1970）、N.A.Peppas et al.、
J.Biomed.Mater.Res.、４、423（1977））から、
本発明における包埋ヘパリンの長期徐放効果はき
わめて特異であり、医用材料としてきわめて好ま
しいことが明らかである。上記ヘパリンに限らず、各種医薬（例えば縁内
障治療薬（ピロカルピン）、避妊薬黄体ホルモン
（プロゲステロンprogesterone）、制がん剤（５−
FU、５−fluorouracil））を本発明に用いるゲル
に包埋し、徐放効果を達成することができる。従来、ポリビニルアルコール水溶液に放射線を
照射するか、グルタルアルデヒド等の架橋剤を用
いるゲル化処理を施し、ポリフイリン、ヘモグロ
ビン、クロロプラスト、酵素等の生理活性を有す
る有機物をゲルに包括する試みがあるが、本発明
に用いるゲルも、もちろんこれら有機物を包括で
きる。本発明によれば、ゲル化過程においてγ線
および反応試薬、酸・アルカリ等の触媒を全く使
用せず、熱処理も要しないため、生理活性物質を
損傷することがなく、特にタンパク室の高次構造
をそのまま保持し、これを捕捉できる利点があ
る。本発明に用いるヒドロゲルによつて得られる膜
は、横隔膜（diaphragm）心膜（pericardium）、
脳硬膜（dura mater）等の代替をはじめとする、
生体組織の癒着防止膜に用いる。本発明において、ポリビニルアルコール水溶液
に凍結・融解（解凍）を反復実施し、累積凍結回
数を２以上とすることにより、凍結ゲルの柔軟性
が極度に低下し、粘着性が消失するとともに、水
中膨潤性も著しく低下する理由は全く不明である
が、この反復操作による柔軟性低下効果は本発明
者が初めて見いだしたものである。実施例１市販ポリビニルアルコール（けん化度99.4モル
％、平均重合度2600、４％水溶液の粘度（20℃）
66cP）の粉末141ｇ（含水率8wt％）を水725ｇに
溶解し、15wt％とした。その50ｇを、直径24mm
の試験管に注ぎ、−15℃×7hの冷却（凍結成型）
を施した後、室温に4h放置することにより融解
させた（試料1A）。これにより、白色不透明な軟
弱ゲル（50ｇ）を得たが、これをポリエチレン製
袋に収めて密封後、これに再び同様の凍結と融解
を施し（試料1B）、これに更に再び同様の凍結操
作を施した後、室温において融解させた（試料
1C）。この試料を紙（東洋紙5A、直径18.5
cm）に包んだところ、紙面への付着・粘着は認め
られなかつた。その10.0ｇを水中に浸漬しとこ
ろ、その重量変化と膨潤状況は次のとおりであつ
た。【表】また、別途、その動的粘弾性（dynamic
viscoelasticity）を測定した結果は、次のとおり
であつた。【表】によつた。
比較例１実施例１の操作を同様に反復して試料1Aを得、
これにつき、上述の紙付着試験を試みたとこ
ろ、明らかに紙面への粘着傾向が見られた。ま
た、水中浸漬結果は次のとおりである。【表】複素弾性率測定結果は次のとおりであつた。【表】即ち、本発明による累積凍結回数３の試料（実
施例１試料1C）が紙に粘着せず、水中膨潤傾
向を示さず、10⁵程度のE′（Ｎ／m²）（15〜55℃）
を示すのに反し、本発明によらない通常の凍結ゲ
ルでは、紙への粘着が認められ、水中浸漬（７
日）により、1.3倍にも膨潤・軟化し、また10⁴程
度のE′を示すにすぎない。また指圧した結果にお
いても、試料1Cは試料1Aに比し、柔軟性の低い
ことが触知された。実施例２市販ポリビニルアルコール（けん化度97モル
％、平均重合度1700、４％水溶液の粘度（20℃）
28cP）の粉末86ｇ（含水率7wt％）を、水914ｇ
に溶解し、8.0wt％とした。この水溶液51ｇに、実施例１に準じ、−40℃×
12hの冷却を施した後、融解させた（試料2A）。
これに再び同様の凍結と融解を施し（試料2B）、
これに再び同様の操作を反復して得た試料（試料
2C）に、更に、同じ操作を施し、室温において
触解させた（試料2D）。この試料の紙への付着
粘着は認められず、水中浸漬結果は次のとおりで
ある。【表】複素弾性率の測定結果は、E′につき次のとおり
である。【表】比較例２実施例２の操作を同様に反復して試料2Aを得、
これにつき、紙付着試験を試みたところ、明ら
かに紙面への粘着が見られた。水中浸漬結果は次
のとおりである。【表】複素弾性率E′項の測定結果は、次のとおりであ
る。【表】即ち、本発明による累積凍結回数４の試料（実
施例２試料2D）が紙に粘着せず、水中膨潤度
も低く、また、10⁴程度のE′（Ｎ／m²）（15〜65℃）
を示すのに反し、本発明によらない凍結ゲルで
は、紙に付着し、水中浸漬（７日）により、
1.5倍にも膨潤（軟化）し、また10³程度の
E′（Ｎ／m²）を示すにすぎない。指圧結果におい
ても、試料2Dは、試料2Aに比し、柔軟性のはる
かに低いことが触知された。実施例３平均重合度2400、けん化度99.6モル％のポリビ
ニルアルコールの15wt％水溶液60ｇに、実施例
１に準じ、−５℃×24hの冷却（凍結）を施した
後、融解させた（試料3A）。これに同様の凍結と
融解を施し（試料3B）、これに再び同様の操作を
反復し、試料3Cを得た。このゲルの紙への付
着は認められず、水中浸漬結果は次のとおりであ
つた。【表】複素弾性率E′項の測定結果は次のとおりであ
る。【表】比較例３実施例３の操作を同様に反復して試料3Aを得、
これにつき、紙付着性を検討したところ、明ら
かに紙面への粘着が見られた。水中浸漬結果は次
のとおりである。【表】複素弾性率E′項の測定結果は次のとおりであつ
た。【表】即ち、本発明による累積凍結回数３の試料（実
施例３試料3C）が紙に付着せず、水中膨潤性
も低く、また10⁵程度のE′（Ｎ／m²）を示すのに反
し、本発明によらない凍結ゲルは、紙に付着
し、水中浸漬により1.5倍にも膨潤し、また10⁴程
度のE′（Ｎ／m²）を示すにすぎない。指圧結果に
おいても、試料3Cは試料3Aに比し、明らかに柔
軟性の低いことが触知された。比較例４平均重合度1100、けん化度99.5モル％のポリビ
ニルアルコールの15wt％水溶液40ｇを、直径24
mmの試験管に注ぎ、−30℃×24hの冷却を施し、
室温に3h放置することにより融解させた（試料
4A）。この試料を水200mlに浸し、室温に放置し
た結果は次のとおりであり、当初の軟弱ゲルが１
週間で更に軟化し、また膨潤性の高いことが確認
された。【表】実施例４比較例４のポリビニルアルコール水溶液40ｇ
に、120℃×30minの加圧水蒸気滅菌を施した後、
これを、予め滅菌した直径24mmの試験管へ注ぎ、
これを同じくエチレンオキシド・ガスにより滅菌
したポリエチレン製袋に収めて密封後、−30℃×
24hの冷却を施したのち、室温に3h放置し、融解
させた。次に、これに再び、上記の凍結・融解操
作を３回反復し、本発明のゲル（試料4D）を得
た。その１部（25ｇ）につき、水中浸漬した結果
は、次のとおりで、また、比較例４の試料4Aに
比し、明らかに柔軟製の低いことが触知された。【表】無菌室において、試料4Dから、直径21mm、厚
さ５mmの断片を切り取り、これをヒビテン
（Hibitane）液に１晩浸漬後、滅菌済み生理食塩
水により洗浄し、これを生体内埋入試料とする。家兎（体重2.5Kg）の背部皮膚を剃毛し、クロ
ルヘキシン（chorhexidine、bis−（ｐ−
chlorophenyldiguanido）−hexane）（Hibitane）
の0.5％エチルアルコール溶液を塗布し、さらに
70％エチルアルコールを用いて消毒後、皮膚を約
1.5cm切開し、上記試験試料を埋入後、皮膚を縫
合した。この場合、皮膚切開線が埋入試料上に位
置しないよう留意した。24h後の所見としては、
皮膚発赤（rubefaction）とわずかな腫脹
（tumefaction、oncoides）を認め、埋入試料を
皮膚面上から指触すると試料は、皮下組織の剥離
部分を移動する。４日後、腫脹と発赤は消失し、
６日後抜糸した。９日後、試料は既に固定され、
指触しても移動しない。その後１週間、埋入局所
に変化なく、全身にわたりなんらの症状も無い。
15日後、皮下組織をも含めて、試料を摘出したが
試料は被包組織に包まれており、試料・被包組織
間並びに皮下組織・試料被包組織のいずれにも相
互間の癒着は認められないが、密着状態を呈して
いた。この被包組織を10％ホルマリン処理（固
定）後、パラフインに包埋し、ヘマトキシリン・
エオジン染色（hematoxylin and eosin stain）
とワンギーソン氏染色（vanGieson stain）を実
施して観察したところ、偽好酸球（pseudo−
acidocyte）と円形化組織球（round cell）が少
数認められるものの、細胞浸潤（cellular
infiltration）はきわめて軽度で、炎症
（inflammation）反応はほとんど欠如している。一方、縫合糸として用いたcatgutの周囲には、
抜糸後も強度の異物性組織反応が認められた。ま
た、比較のため前記と同様の20mm×13mm×５mmの
海綿を、同様に家兎背部皮下に埋入した場合、発
赤と腫脹の消失に14日を要し、２週間後の摘出所
見によれば、海綿の寸法が10％程度減少してお
り、海綿周辺部に強度の細胞浸潤と多数の異物性
巨細胞（foreign body giant cell）を認め、膿
瘍化している。メチルメタクリレート樹脂につい
ても、同様に比較試験したが、発赤と腫脹の消失
に１週間を要し、偽好酸球の浸潤も著しい。すな
わち、本発明のヒドロゲルのほうが生体適合性の
点において、はるかに優れ、しかも癒着性の無い
ことが判つた。比較例５平均重合度3300、けん化度99.7モル％、４％水
溶液の粘度125cP（20℃）のポリビニルアルコー
ルの10％水溶液30ｇを、直径24mmの試験管に注
ぎ、−20℃×12hの冷却を施し、室温に3h放置す
ることにより融解させた（試料5A）。この試料を
水200mlに浸し、室温に放置した結果は、次のと
おりで、膨潤傾向を認めた。【表】実施例５比較例５のポリビニリアルコール水溶液30ｇ
を、実施例４に準じて凍結・融解後、再びこれに
凍結・融解を施し、本発明の生体組織間癒着防止
膜（試料5B）を得た。その１部29ｇにつき、水
中浸漬の結果は次のとおりで、膨潤傾向は見られ
ず、また比較例５の試料5Aに比し、柔軟性の低
いことが触知された。【表】無菌室において、試料5Bから、直径21mm、厚
さ４mmの断片を切り取り、ヒビテン液に浸漬後、
生理食塩水により洗浄し、これを生体埋入試験に
供する。家兎（体重2.5Kg）の膝関節内側（medial
knee joint）面を縦方向に３cm切開（incision）
し、大腿四頭筋（四頭股筋）内側（medial
musclus quadriceps femoris）面を縦切開
（longitudinal incision）して膝蓋骨（patella）
を外側へ脱臼（dislocation）させ、膝関節
（knee joint）を屈曲させて関節前部（anterior
surface）の脂肪組織（adipose tissue）を切除
（abscission）し、交差靭帯（crossed
ligamentum）の切断（ablatio）後、後関節嚢
（posterior joint capsule）以外の関節嚢及び半
月板（meniscus）を切除する。次に大腿骨関節
軟骨（femur arthrodial cartilage）を削除し、
この軟骨に代えて上記試料を大腿骨関節面
（femur articular surface）へ挿入・固定後、膝
関節150度屈曲位において大腿（thigh）上部から
足部までギブス包帯を施し、３週間後にこれを除
いた。この時点において、関節には軽度の腫脹を
認めたが、発赤局所熱感は無く、一次性癒合
（primary coaptation）も良好で、分泌液は見ら
れず、しかもの癒着（硬直）を免がれて関節は約
120度屈曲位をとり保護跛行を示す。他動的可動
範囲は150〜90°であつた。組織標本（specimen）
につき、ホルマリン固定パラフイン包埋、ヘマト
キシリン・エオジン染色、マロリー・アザン染色
（Mallory azan staining）を施し、鏡検の結果、
大腿骨造形関節面（articular surface of
femur）は結合組織（tela conjunctive）により
被覆されており、挿入試料による反応性骨質増殖
（ossein hyperplasia）と骨髄腔内炎症
（inflammation of medullary space）はいずれ
も認められない。一方、同じく1.5mmの厚みのメチレメタクリレ
ート樹脂につき、同様の比較試験を実施したとこ
ろ、３週間後の所見として、関節に腫脹のほか、
局所熱感を認め、膝蓋上部に波動を触知した。ギ
ブス包帯除去後の膝関節には、他動的にわずかの
可動性を認めるが、自動的にはほとんど関節運動
が認められない。また、大腿骨関節面には、炎症
性細胞（inflammatory cellular infiltration）
と線維性瘢痕組織（fibrous cicatrization）とが
認められた。これらの所見から、本発明の生体組
織間癒着防止膜は生体的合性に優れていることが
判明した。

Claims

【特許請求の範囲】

１ポリビニルアルコールの水溶液を凍結後融解
（凍結解除）せしめるヒドロゲル（含水ゲル）に
おいて、けん化度95モル％以上、平均重合度700
以上のポリビニルアルコールを6wt％以上溶解し
た水溶液を、−３℃以下の温度において凍結（硬
直）させ、次に、これを55℃以下において融解さ
せ、これに再び上記の凍結処理を加える一連の操
作を反復実施し、凍結累積回数を２以上に到達さ
せて得たポリビニルアルコールゲルからなる生体
組織間癒着防止膜。