JPH0552749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は細胞の増殖に、従つて機能の再生に予
想外の有益な効果を示す特定分子量範囲を選ぶこ
とを特色とする、生体組織内への移植用の生体再
吸収性ポリマー（bioresorbable polymer）の使
用における改良に関する。 生体組織内への移植用としての生体再吸収性ポ
リマーの使用はここ数十年にわたつて確実に増加
している。医療上のこの種のポリマーの用途には
吸収性縫合、骨内移植片および徐放性ドラツグデ
リバリーシステムが含まれる。 より最近になつてそれらの用途はマイクロチユ
ーブ形組織再生案内チヤネルにまで拡大した。た
とえば生体再吸収材料が損傷を受けた神経の修復
に用いられている。軸索は切断されているが細胞
体は無傷である神経は近位断端から再生して遠位
へ再結合する可能性を保持しているかも知れな
い。切断された神経が再増殖し、再結合するため
の誘導管として作用する構造物が製造された。こ
れらの誘導管はそれらの機能を達成したのち徐々
に宿主から消失する。 有効であるためには、これらの装具（一般に神
経チヤネル、神経案内チヤネル、神経案内チユー
ブ、神経ガイド、または神経チユーブとして知ら
れている）は広範な生物学的および物理化学的な
前提条件に適合する材料から製造されなければな
らない。この材料は生体再吸収性、無毒性、非発
癌性、非抗原性でなければならず、かつ好ましい
機械的特性（例えば柔軟性、縫合性、および一般
の加工法で処理しやすいこと）を示さなければな
らない。 さらに、これらの材料はこれらが実際に“ノイ
ロトロープ”作用を及ぼす程度に細胞の増殖を支
持することも可能でなければならないことが最近
認められてきた。このような作用を及ぼすことに
次いで、これらは遠位断端に達して神経機能を回
復させる軸索の数を最大限にするのに必要な程度
には構造保全性をも保有しなければならない。こ
れは軸索増殖速度に適合する案内チヤネル生分
解／再吸収速度を必要とする。 神経修復に用いられる吸収性材料の例にはデイ
ー・ジー・クラインおよびジー・ジエイ・ヘーズ
により“末梢神経修復のための再吸収性ラツパー
の使用、チンパンジーにおける実現研究”、ジエ
イ・ノイロサージエリー21737（1964）に示される
コラーゲンが含まれる。しかしコラーゲン性材料
に固有の主な欠点の１つは、それらの潜在的な抗
原性である。 関連の２特許、米国特許特許第4033938号およ
び第3960152号明細書には非対称的に置換された
１，４−ジオキサン−２，５−ジオンの生体吸収
性ポリマーが示されている。これらは外科的修
復、たとえば神経および腱の接合のために、チユ
ーブまたはシートとして有用であると幅広く延べ
られている。米国特許第4074366号明細書中の同
様な記載はポリ（Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミ
ン）、すなわちキチンに関するものである。 医療用移植の目的は時に興味深い他の生分解性
ポリマーはα−ヒドロキシカルボン酸、グリコー
ル酸および乳酸のホモポリマーおよびコポリマー
である。これらの材料な加水分解により切断され
て身体にとつて正常な代謝産物を形成するので、
これらは再吸収されやすい。 神経欠損部の周囲をチユーブ状に取り巻いて増
殖細胞のための枠として作用する生分解性ポリグ
ラクチン製縫合メツシユがマツスル・アンド・ナ
ーブ、５，54−57（1982）に報告されている。し
かし若干の再生軸索がポリグラクチンチユーブの
メツシユに達して小線維束を形成するという点
で、得られた結果は満足できるものではなかつ
た。平滑な硬質のチユーブの形の神経カフも乳酸
およびグリコール酸のコポリマーから製造された
〔ザ・ハンド、10、(3)259（1978）〕。 米国特許第4481353号明細書には生体吸収性ポ
リエステルターポリマーが示されており、これは
クレブスサイクルジカルボン酸および脂肪族ジオ
ールと共にα−ヒドロキシカルボン酸をも含有す
る。これらのポリエステルは神経案内チヤネルな
らびに他の外科用具、たとえば縫合糸および結紮
糸の製造に用いられる。 再生神経はホモポリマーであるポリ（DL−乳
酸）から製造された神経ガイドによつても得られ
た（有髄軸索数により測定）。用いたポリマーは
市販されており、重量平均分子量約68000をもち、
最大重量平均分子量113000に分画された。場合に
より生体再吸収性可塑剤が柔軟性および縫合適正
の付与のために添加された。離断されたラツト視
神経についてこの神経ガイドを用いて行われた研
究により、ケーブルの形成が誘発されたことが示
された。このケーブルは線維芽細胞、マクロフア
ージ、星状細胞、乏突起神経膠、コラーゲン、シ
ユワン細胞、結合組織鞘、および無数の血管、な
らびに有髄および無髄軸索から成つていた。米国
人工体内器官学会会報、29巻（1983）307−313
頁。重量平均分子量100000をもつと報告されてい
る同様な神経ガイドを用いた経過がプラスチツ
ク・リコンストラクテイブ・サージエリー62、
173（1984）に示されている。 しかし臨界的な分子量範囲のα−ヒドロキシカ
ルボン酸ホモポリマーまたはコポリマーを生体組
織内への移植に選択的に使用することは当技術分
野ではまだ示されておらず、示唆されてもいな
い。 単に装具自体の機械的保全性を維持することを
別として、本発明者らは使用するポリマーの分子
量も生体組織、特に神経の増殖に著しい生理学的
影響を与えることを見出した。組織が再生し、な
おかつ機能を回復する可能性が、特定の分子量範
囲のポリマーを用いることにより大幅に高められ
た。 この予想外に有益な生物学的効果はポリマーの
臨界的分子量範囲に起因する。従つてこの種の生
体再吸収性ポリマーを利用しうる範囲には失活し
た器官の再生を補助する移植片も含まれる。 従つて本発明の目的は、装具の少なくとも一部
が、細胞増殖を促進し、従つて機能再生を促進す
る能力をもつ特定の分子量範囲の生体再吸収性ポ
リマーからなることを特色とする、生体内への移
植に適した装具の改良を提供することである。 本発明の他の目的は、細胞増殖を促進し、従つ
て機能再生を促進する能力をもつことが示された
特定の分子量範囲のポリマーを用いることを特色
とする、生体内への移植に適しており、その少な
くも一部がα−ヒドロキシカルボン酸のホモポリ
マーまたはコポリマーあらなる装具の改良を提供
することである。 より詳細には、ゲル透過クロマトグラフイーに
より測定して約150000以上、特に好ましくは約
230000以上の重量平均分子量範囲のホモポリマ
ー、ポリ（DL−ラクチド）の使用により上記装
具の改良を提供することである。 さらに本発明の他の目的は、神経チヤネルがニ
ユーロンの成長および機能再生の過程を促進しう
ることを特徴とする、全体または一部が、α−ヒ
ドロキシカルボン酸、グリコール酸、Ｌ−乳酸、
Ｄ−乳酸および特にDL−乳酸のうち１種または
２種以上よりなる群から選ばれるホモポリマーま
たはコポリマーである生体再吸収性ポリマーから
なる改良された神経チヤネルを提供することであ
る。 本発明の上記の目的および他の目的は、下記の
本発明の好ましい形態についての詳細な記述を考
慮すると明らかになるであろう。 本発明の装具は意図する用途に応じて種々の形
態に加工することができる。考慮できる若干の形
態には中実製品、たとえば整形外科用のピン、ク
ランプ、ねじ、またはプレート、クリツプ、ステ
ープル、血管用移植片または支持体、ならびに神
経用チヤネルまたは支持体が含まれる。他の医療
用装にはフイブリル製品（編物、織物またはフエ
ルト他、たとえばベロア）、やけど用包帯、ヘル
ニア用パツチ、吸湿紙またはスワブ、薬物付き包
帯、顔面用補装具（facial substitute）、ガーゼ、
布、シート、フエルトまたはスポンジ（ホメオス
ターシス用）、歯科用パツク、ならびに人工乳房
が含まれる。生体吸収性材料（たとえば外科用マ
ツト生地包帯）に関する好適な記述が米国特許第
3937223号明細書（ロス）に見られる。未発明に
よる改良はやけどまたは擦傷のためのフレークま
たは粉末、人工補装具用の泡沫、フイルム、スプ
レー、ならびに徐々に消化されるイオン交換樹
脂、および丸薬もしくはペレツト状の徐放性製剤
の形の生体再吸収性ポリマー用としても有用であ
る。 特に有用なものは種々の形状、長さおよび直径
をもつ、一時的にまたは永久的に移植されるチユ
ーブである。これらのチユーブ状人工補装具には
血管および神経の案内チヤネルなどがあげられ
る。神経案内チヤネルの場合、この種のチユーブ
の個々の構造は修復すべき神経の寸法および形
状、ならびに意図する修復がヒトの外科処置にお
いて行われるか、または他の動物種についての外
科処置において行われるかに応じて異なるであろ
う。 神経案内チヤネルに関しては米国特許第
3833002号明細書（パルマ）に採用できる種々の
寸法および形状が示されている。チユーブの長
さ、内径、および管壁の厚さは意図する用途に応
じて異なるであろう。チユーブの長さは普通の修
復すべきギヤツプの寸法に等しく、神経断端を挿
入する余分のチユーブがあつてもよい。本発明者
らは特に有用な内径は一般に0.013〜5.00mmであ
ることを見出した。管壁の厚さが特定の範囲内、
たとえば0.08〜3.0mmにあるチユーブを得ること
も望ましい。好ましい範囲は厚さ0.5〜1.5mmであ
る。 本発明の生体再吸収性ポリマーにはα−ヒドロ
キシカルボン酸、たとえばグリコール酸、Ｌ−乳
酸、Ｄ−乳酸、またはDL−乳酸１種または２種
以上のホモポリマーおよびコポリマーが含まれ
る。好ましいポリマーには乳酸モノマー（DL−
ラクチドが最も好ましい）のホモポリマーが含ま
れる。 ここで用いる“ポリクラチド”という語は“ポ
リ（乳酸）”と等しく、乳酸のポリマーを意味す
る。特にDLラクチドは乳酸のほぼラセミ混合物
から誘導されるラクチドであり、この名称は
（DL）乳酸と同義語である。同様にポリグリコリ
ドとポリ（グリコール酸）は同義である。 有益な生物学的効果を達成するために、目的と
するポリマーの重量平均分子量範囲は約150000以
上である。好ましい範囲は約150000〜500000であ
る。より好ましいのは約175000〜350000の範囲で
ある。きわめて好ましいのは約200000〜250000の
分子量範囲である。そして、少なくとも約230000
の平均分子量が特に優れて好ましい。 重合過程は目的とするポリマー分子量範囲を達
成する様式で行うべきである。たとえばポリラク
チドの場合、モノマーラクチド単位の重合を受容
できるいかなる方法によつても行うことができ、
たとえば開環重合法などにより行うことができ
る。オクタン酸第一スズを重合触媒とする溶融重
合法を採用することが好ましい。これを用いると
ポリマーの分子量が増加し、分子量分布が縮小す
ると仮足しされるからである。オクタン酸第一ス
ズを触媒として用いる場合、要求されるppmは約
５〜約800である。好ましい量は約75〜200ppmで
ある。反応時間は約４〜約168時間であり、６時
間が好ましい。反応温度は約75〜240℃であり、
約180℃が好ましい。 異なる分子量のポリマーを分離するためには、
“良溶剤”たとえばクロロホルムもしくはジオキ
サン、および“非溶剤”たとえば水、メタノール
などを用いてポリマーの分別沈殿を行うことがで
きる。狭い分子量分布をもつポリマーもこの方法
で得られる。 ポリマーは一般に多分散体である。すなわち分
子量が不均一である。従つてポリマー生成物の物
理的特性を改良するためには分別法の採用により
分子量分布を制御することが望ましい。分子量分
布は一般に分散度数（dispersity number）とし
て計算される。これは重量平均分子量を数平均分
子量で割つたものである。（特定の分子量のポリ
マー単位の数）。移植用装具に用いるポリマーの
分散度数は約10.0以下であり；より好ましいのは
約3.0以下の分散度数であり、きわめて好ましい
ものは1.0〜1.9である。 さらに、異なる重量平均分子量および分布のポ
リマーを慎重に混和して、目的とする重量平均分
子量および分布の材料を得ることができる。 生体適合性の可塑剤１種または２種以上を添加
して、最終装具により高い柔軟性を与えることも
できる。この種の可塑剤にはたとえばクエン酸ト
リブチルアセチル、クエン酸トリエチルアセチ
ル、クエン酸トリ−ｎ−ブチル、クエン酸トリエ
チル、およびトリアセチンが含まれるが、これら
に限定されるものではない。特に生体再吸収性の
クエン酸トリエチルが有用であることが見出され
た。 本発明の高分子材料は生体耐久性
（biodurabule）の材料と組合わせて使用すること
もできる。この種の構造物は特定の移植片のイン
ビボ寿命を延長する手段として用いられるであろ
う。特定の分子量範囲および適切な分子量分布の
生体再吸収性ポリマーの混合物または塗膜もしく
は層を用いることにより、１種または２種以上の
生物耐久性材料、たとえばケイ素、シリコーンゴ
ム、ポリエチレン、ポリエチレテレフタレート、
ポリフルオルエチレン、ポリホスフアゼン、ポリ
ウレタン、セグメントポリウレタン（segmented
polyurethane）などとの複合材料を形成するこ
ともできる。ある種の用途、たとえば神経チヤネ
ルには、生体再吸収性材料が装具の連続材料を形
成することが好ましい。 目的とする装具は上記ポリマーから適宜な手段
で作成することができ、これには溶液成形または
熱成形が含まれる。一般に標準的なポリマー加工
法を用いて、生体組織内移植用の装具を製造する
ことができる。医療用具を製造するための衛生条
件およびクリーンルーム条件に従うべきである。
たとえば溶液成形法を採用する場合、ポリマー溶
液を一般に使用前に層流フード内で過して、装
具がクリーンルーム条件下で製造されるのを保証
する。 本発明の装具には組織培養における各種細胞の
増殖および生存にとつて望ましい“向性因子
（tropic factor）”を添加含有することもできる。
これらの因子は高分子蛋白質である場合が多い。
特に興味深いものはノイロトロープ因子である。
これらの成長因子のうちではコラーゲン、フイブ
リノゲン、フイブロネクチンおよびラミニンがあ
げられる。 本発明の装具は、材料の著しい分解が起こらな
い限り、外科的に通常用いられている方法により
滅菌することもできる。たとえば室温でエチレン
オキシドを用いる滅菌法を採用しうる。 以下の例は本発明の特定の好ましい形態を説明
するものであり、本発明の範囲を限定するもので
はない。 参考例 １ （ポリマーの製造） THFに溶解したオクタン酸スズ（）2.49
mg／mlを含有する触媒溶液を調製した。このオク
タン酸スズ（）溶液をDLラクチド25ｇに添加
して、200ppmとなした。次いでこの混合物を不
活性雰囲気下に180℃で６時間加熱した。得られ
たポリマーの平均分子量は溶剤重量を含まずに約
178000であると測定された。分子量はゲル透過ク
ロマトグラフイーにより測定された（THF中で
ポリスチレン標準に対して検量された）。 参考例 ２ （ポリマーの製造） 高分子量ポリ（DLラクチド）の製造を下記に
より行つた。 再結晶したDLラクチド74ｇのトルエン中の10
％オクタン酸スズ（）74μと共にテフロン
（Teflom、登録商標）製反応器に装填した。反応
器は窒素導入口、熱電対および馬蹄型撹拌機を備
えていた。容器内容物を湯浴により加熱した。サ
ーボダイン計器およびチヤート記録計を用いてポ
リマー溶融物の粘度を監視した。 窒素ブランケツト下で70分間撹拌したのち、粘
度が急激に上昇した。湯浴温度は190〜200℃に５
時間保たれ、その間内部熱電対は155℃を記録し
た。 30ｇアリコートのポリマーをアセトに溶解し、
次いでウエアリングブレンダー中で水を用いて沈
殿させた。回収された固体をメタノールで十分に
洗浄し、さらにウエアリングプレンダー中で粗砕
した。最後にこの固体を真空炉内で室温において
２日間乾燥させ、24ｇのポリマーを回収した。低
下したポリマーの粘度（ηsp／ｃ）は2.10であつ
た（ジオキサン中0.1％）。 平均分子量はゲル透過クロマトグラフイーによ
り溶剤重量を含まずに207000であると測定され
た。 種々の分子量および分布のポリマーが分別沈殿
により得られた。 実施例 １ （移植用装具の製造） 実質的に上記により製造した、分子量約177000
〜約320000のポリマーからなる神経チヤネルが、
不活性の金属マンドレルまたはガラスマンドレル
を浸漬用に用いて通常の多段溶液浸漬法により溶
液に製造された。重量平均分子量が通常約90000
のポリマーを購入した（ポリサイエンス）。次い
で重量平均分子量113000の画分から神経チヤネル
を製造し、比較として用いた。ポリマーのTHF
溶液を普通は可塑剤と共に用いた。ポリマー溶液
は使用前に層流フード内で過した。 あるいは標準的なポリマー溶融押出法をこれら
のポリマーに採用して、目的寸法のチユーブを得
た。 いずれの場合も神経チヤネル製造中はクリーン
ルーム条件を維持した。 第１図は本発明により製造された神経案内チヤ
ネルの透視図を示し、この中へ神経断端が挿入さ
れる。ここには円筒形の神経案内チユーブ１が示
され、これは開放した対向する末端３および５を
備え、これらの中へ遠位神経断端７および近位神
経断端９が挿入される。神経末端をチユーブに挿
入したのち、これらを市販の縫合糸により適所に
外科的に縫合する。 移植試験 Ａ マウス坐骨神経再生 第２図はさらにマウス坐骨神経再生試験の実
験様式を示す。ここには坐骨神経２は離断し、
神経案内１が適所に配置された麻酔した成熟
C57BL／6Jマウスを示す。各マウスにおいて
遠位断端９および近位断端７（第１図に詳細に
示される）の双方が一本の10−０ナイロン縫合
糸１１で固定され、長さ５〜６mmの神経案内チ
ユーブ１に挿入されて、最終ギヤツプ長さ３〜
４mmとされた。チユーブは分子量約177000、
234000または320000のポリ（DLラクチド）か
らなつていた。分子量約113000のポリ（DLラ
クチド）チユーブを比較のために他のマウスに
挿入した。術後２、４または６週目に、組織検
査のために適宜潅流した動物の坐骨神経を再び
露出させ、神経案内チユーブの遠位３mmにおい
て離断した。再生した神経を内包する神経案内
を次いで切り開き、２％四酸化オスミウム中に
後続固定し、プラスチツク包埋のために処理し
た（DER、テツド・ペラ社）。包埋直前に、組
織を多数の断面水準でサンプリングするために
数個のセグメントに分割した。大部分の移植片
につき、５種の水準を１ミクロンの切片でサン
プリングした。これらの水準は、移植片に対し
近位１〜２mmの位置の近位坐骨神経断端；チユ
ーブ１内のもとのギヤツプ全体の３種の位置
（近位、中央、遠位）；および移植片に対し遠位
１〜２mmの位置の遠位断端であつた。中央切片
において得たデータを比較のために用いた。こ
れらの切片における有髄軸索の数をコンピユー
ター制御システムにより測定した。次いで特定
のブロツクを電子顕微鏡観察のために切除し
た。 次表にこの実験の再生坐骨神経（３〜４mmのギ
ヤツプ）の有髄軸索数をまとめる。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は神経の断端を架橋するための本発明の
神経チヤネル形態を示す。第２図は、神経チヤネ
ルが神経再生実験に用いた切断された坐骨神経を
架橋した状態の実験動物である。これらの図面に
おいて番号はそれぞれ下記のものを表わす。 １：神経案内チユーブ、２：坐骨神経、３，
５：１の開放末端、７：遠位神経断端、９：近位
神経断端、１１：縫合糸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細胞増殖および機能再生を促進し得る分子量
   範囲を有する少なくとも１種の生体再吸収性ポリ
   マーを含んで成り、該ポリマーはα−ヒドロキシ
   カルボン酸類のホモポリマー類より成る群から選
   択され、かつゲル透過クロマトグラフイーで測定
   して少なくとも230000の平均分子量を有するもの
   であることを特徴とする、生体内への移植に適し
   た装具。 ２ ポリマーがグリコール酸、Ｌ−乳酸、Ｄ−乳
   酸およびDL−乳酸より成る群から選択されるα
   −ヒドロキシカルボン酸類のホモポリマー類より
   成る群から選択されるものである、特許請求の範
   囲第１項に記載の装具。 ３ ポリマーがゲル透過クロマトグラフイーによ
   り測定して230000以上の平均分子量を有するもの
   である、特許請求の範囲第２項に記載の装具。 ４ ポリマーが230000〜500000の平均分子量範囲
   を有するものである、特許請求の範囲第１項に記
   載の装具。 ５ ポリマーが10.0以下の分散度数を特徴とする
   狭い分子量分布を持つものである、特許請求の範
   囲第１項に記載の装具。 ６ 分散度数が3.0以下である、特許請求の範囲
   第３項に記載の装具。 ７ α−ヒドロキシカルボン酸がＬ−乳酸、Ｄ−
   乳酸およびDL−乳酸より成る群から選択される
   ものである特許請求の範囲第１項に記載の装具。 ８ 神経チヤンネルである、特許請求の範囲第１
   〜７項のいずれか１項に記載の装具。 ９ 神経チヤンネルがさらにニユーロン向性因子
   を含んで成る、特許請求の範囲第８項に記載の装
   具。 １０ 装具が神経チヤンネルであり、そして生体
   再吸収性ポリマーが生体耐久性材料を覆つている
   被覆の形を取つている、特許請求の範囲第８項に
   記載の装具。