JPH0794376B2 - 骨成長刺激物質 - Google Patents
骨成長刺激物質Info
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- JPH0794376B2 JPH0794376B2 JP3514428A JP51442891A JPH0794376B2 JP H0794376 B2 JPH0794376 B2 JP H0794376B2 JP 3514428 A JP3514428 A JP 3514428A JP 51442891 A JP51442891 A JP 51442891A JP H0794376 B2 JPH0794376 B2 JP H0794376B2
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- bone
- osteoinductive
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/34—Macromolecular materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P43/00—Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S623/00—Prosthesis, i.e. artificial body members, parts thereof, or aids and accessories therefor
- Y10S623/92—Method or apparatus for preparing or treating prosthetic
- Y10S623/923—Bone
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 （発明の分野） 本発明は骨の成長の刺激に関する。より詳しくは、本発
明は、骨及び組織の成長を刺激するために細孔サイズか
ら制御されたデキストランビーズの利用に関する。
明は、骨及び組織の成長を刺激するために細孔サイズか
ら制御されたデキストランビーズの利用に関する。
（従来技術の説明） 近年、臨床の重要性のため、誘導された骨成長もしくは
骨発生についての価値ある研究活動が行なわれてきた。
様々な努力の中で、独立してなされた、しかし関連する
二つの試みが、整形外科の問題の解決に成功したため
に、またその生物学及び骨誘導の応用科学における相当
な利益のために、非常に注目されている。第一の試み
は、新たな骨形成の誘導に及ぼす電気的効果の臨床調査
からなる。第二の試みは、骨成長、カップリング、骨発
生因子及び骨形態発生タンパク分画の生化学的調査から
なる。
骨発生についての価値ある研究活動が行なわれてきた。
様々な努力の中で、独立してなされた、しかし関連する
二つの試みが、整形外科の問題の解決に成功したため
に、またその生物学及び骨誘導の応用科学における相当
な利益のために、非常に注目されている。第一の試み
は、新たな骨形成の誘導に及ぼす電気的効果の臨床調査
からなる。第二の試みは、骨成長、カップリング、骨発
生因子及び骨形態発生タンパク分画の生化学的調査から
なる。
第一の研究は、少なくとも１世紀前に記録されたもので
あり、骨発生を刺激し、制御するために電場を適用する
ものである。ここ40年の間に、動物実験と臨床事例の双
方において、陰極は骨誘導活性を刺激することを示すよ
り多くの報告がなされている。いくつかの研究において
は、ニューロン、筋芽細胞、ニュートラルクレスト（ne
ural crest）細胞、上皮細胞、繊維芽細胞及び骨芽細胞
のようなある決った物質は、電場中で陰極へ向って移動
することが示されている。骨再生の過程において重要な
役割を果すのが、これらの物質の一つもしくはこれらの
群、あるいは何か他の未確認の物質であるとすることも
できる。
あり、骨発生を刺激し、制御するために電場を適用する
ものである。ここ40年の間に、動物実験と臨床事例の双
方において、陰極は骨誘導活性を刺激することを示すよ
り多くの報告がなされている。いくつかの研究において
は、ニューロン、筋芽細胞、ニュートラルクレスト（ne
ural crest）細胞、上皮細胞、繊維芽細胞及び骨芽細胞
のようなある決った物質は、電場中で陰極へ向って移動
することが示されている。骨再生の過程において重要な
役割を果すのが、これらの物質の一つもしくはこれらの
群、あるいは何か他の未確認の物質であるとすることも
できる。
第二の研究は、遅れて始まったが最近かなりの注目を集
めているものであり、骨誘導因子の同定と単離に力を注
いだものである。骨形態発生タンパク質及びヒトの骨格
成長因子は、単離され、特定されている二つの骨誘導タ
ンパク質である。研究により、これらタンパク質の移植
が新たな骨形成を助長することが示されている。
めているものであり、骨誘導因子の同定と単離に力を注
いだものである。骨形態発生タンパク質及びヒトの骨格
成長因子は、単離され、特定されている二つの骨誘導タ
ンパク質である。研究により、これらタンパク質の移植
が新たな骨形成を助長することが示されている。
最近では、研究者らは新たな骨形成を増進するために荷
電したデキストランビーズを適用している。大きな細孔
であること（large porosity）、表面積が大きいこと、
様々な荷電基および様々なタンパク質に対するこれらの
親和性といったデキストラン荷電ビーズの独特の特性に
より、有望な結果が得られている。これらの結果は1988
年２月１日から４日までの整形外科研究協会（the Orth
opaedic Research Society）の第24回年会において報告
され、Journal of Bone＆Mineral Research,1988に“Ch
arged Beads:Generation of Bone and Giant Cells"の
題で発表された。
電したデキストランビーズを適用している。大きな細孔
であること（large porosity）、表面積が大きいこと、
様々な荷電基および様々なタンパク質に対するこれらの
親和性といったデキストラン荷電ビーズの独特の特性に
より、有望な結果が得られている。これらの結果は1988
年２月１日から４日までの整形外科研究協会（the Orth
opaedic Research Society）の第24回年会において報告
され、Journal of Bone＆Mineral Research,1988に“Ch
arged Beads:Generation of Bone and Giant Cells"の
題で発表された。
従来の技術研究において、ファルマシア（Pharmacia）
社製の３種の異なるセファデックスデキストランビーズ
が前処理なしに使用された。これらのビーズは、エピク
ロロヒドリンを用いて架橋結合させたポリグルコースデ
キストランから作られている。負もしくは正の電荷を生
ずる電荷基は、安定なエーテル結合によってマトリック
ス内のグルコースユニットに付加されている。該ビーズ
はTyrode′ｓ塩溶液（pH＝7.3に緩衝）中に懸濁され、U
V滅菌された。これらビーズの化学的及び物理的特性を
表１に示した。“分画値域（faectionetion range）”
は、指定された分子量（MW）を有するタンパク質を分離
するビーズの性能を表している。
社製の３種の異なるセファデックスデキストランビーズ
が前処理なしに使用された。これらのビーズは、エピク
ロロヒドリンを用いて架橋結合させたポリグルコースデ
キストランから作られている。負もしくは正の電荷を生
ずる電荷基は、安定なエーテル結合によってマトリック
ス内のグルコースユニットに付加されている。該ビーズ
はTyrode′ｓ塩溶液（pH＝7.3に緩衝）中に懸濁され、U
V滅菌された。これらビーズの化学的及び物理的特性を
表１に示した。“分画値域（faectionetion range）”
は、指定された分子量（MW）を有するタンパク質を分離
するビーズの性能を表している。
この研究においては、負に荷電したCM−Ｃ−25ビーズの
みが骨誘導効果を示した。この研究では、負の電荷は骨
成長を刺激することが結論づけられた。
みが骨誘導効果を示した。この研究では、負の電荷は骨
成長を刺激することが結論づけられた。
新たな骨形成を促進するための電荷ビーズの使用は、電
場誘導効果及び骨誘導因子効果の一方または両方に由来
するかもしれない。生成物質の表面電荷が生体活性に及
ぼす効果を調査するために数多くの研究が行なわれてい
るにも関わらず、骨発生の過程における生成物質の多孔
性効果の研究にはほとんど努力向けられていない。
場誘導効果及び骨誘導因子効果の一方または両方に由来
するかもしれない。生成物質の表面電荷が生体活性に及
ぼす効果を調査するために数多くの研究が行なわれてい
るにも関わらず、骨発生の過程における生成物質の多孔
性効果の研究にはほとんど努力向けられていない。
骨誘導活性をもつ生体物質は、欠損したもしくは破損し
た骨の治癒を促進するために用いられるのみならず、現
存の移植片を該生体活性物質で覆うならば、現存の移植
片と周囲の組織との組み込み（inteargration）を向上
させるために用いることもできる。後者の適用のために
は、隣接組織（adjacent tissue）との生体物質の界面
結合が移植の成功のために重要であろう。
た骨の治癒を促進するために用いられるのみならず、現
存の移植片を該生体活性物質で覆うならば、現存の移植
片と周囲の組織との組み込み（inteargration）を向上
させるために用いることもできる。後者の適用のために
は、隣接組織（adjacent tissue）との生体物質の界面
結合が移植の成功のために重要であろう。
生体物質により誘導される骨発生の機構を理解するため
には、骨の構造について多少の考慮が不可欠である。骨
は、細胞及び細胞外マトリックス（ECM）からなる特異
な連結組織である。ある種の細胞、骨芽細胞が、ECMの
構成に関与している。このECMは有機及び無機の成分を
含む。総重量のほぼ35％を占める有機成分は、主として
（95％）Type Iコラーゲンからなる。残部（５％）は、
非膠原生（non−collagenous）タンパク質と他の巨大分
子（mecromolecules）との複合混合物（a complex mixt
ure）である。これらのタンパク質の中で、いくつかの
もの、例えば骨形態発生タンパク質（Bone Morphogenet
ic Protein）（BMP）、ヒト骨成長因子（human Skeleta
l Groeth Factor）（hSGF）及び他の成長因子などは、
細胞複製を増加させること、及び分化した細胞機能に対
して重要な効果をもつことが知られている。しかしなが
ら、これらの巨大分子の挙動の正確な様式についてはほ
とんど判っていない。骨ECMの無機成分は、ヒドロキシ
アパタイトのカルシウム複合体であり、ヒドロキシアパ
タイトについての化学量論的な式、Ca10（PO4）６（O
H）２、より複雑なものが示唆される。
には、骨の構造について多少の考慮が不可欠である。骨
は、細胞及び細胞外マトリックス（ECM）からなる特異
な連結組織である。ある種の細胞、骨芽細胞が、ECMの
構成に関与している。このECMは有機及び無機の成分を
含む。総重量のほぼ35％を占める有機成分は、主として
（95％）Type Iコラーゲンからなる。残部（５％）は、
非膠原生（non−collagenous）タンパク質と他の巨大分
子（mecromolecules）との複合混合物（a complex mixt
ure）である。これらのタンパク質の中で、いくつかの
もの、例えば骨形態発生タンパク質（Bone Morphogenet
ic Protein）（BMP）、ヒト骨成長因子（human Skeleta
l Groeth Factor）（hSGF）及び他の成長因子などは、
細胞複製を増加させること、及び分化した細胞機能に対
して重要な効果をもつことが知られている。しかしなが
ら、これらの巨大分子の挙動の正確な様式についてはほ
とんど判っていない。骨ECMの無機成分は、ヒドロキシ
アパタイトのカルシウム複合体であり、ヒドロキシアパ
タイトについての化学量論的な式、Ca10（PO4）６（O
H）２、より複雑なものが示唆される。
骨芽細胞およびいくつかの骨誘導因子が骨発生の過程で
担う重要な役割のために、適用される生体物質のいずれ
もが、骨誘導巨大分子をコロニー化し（colonize）、濃
縮する能力を有するか、もしくは骨芽細胞をこれらの生
成物質の表面に向って移動させる能力を有することが望
ましい。デキストランビーズは、その独特の特性によっ
て骨誘導物質としての優れた候補である。
担う重要な役割のために、適用される生体物質のいずれ
もが、骨誘導巨大分子をコロニー化し（colonize）、濃
縮する能力を有するか、もしくは骨芽細胞をこれらの生
成物質の表面に向って移動させる能力を有することが望
ましい。デキストランビーズは、その独特の特性によっ
て骨誘導物質としての優れた候補である。
第１に、ビーズを荷電することで、移植の際に、電極が
与える効果と同様に身体内の電気環境を与える。第２
に、ビーズの様々な荷電基及び様々な特性により、特定
の分子量及び電荷をもつある種のタンパク質を選択的に
結合させることが可能である。荷電したビーズは、様々
な分子量及びビーズに対する親和力に基づき、タンパク
質を分離するために用いられてきた。この特徴は、適切
なビーズが選択されれば、ビースがビーズ近傍のある種
の骨誘導因子に結合してこれを濃縮することを可能にす
る。
与える効果と同様に身体内の電気環境を与える。第２
に、ビーズの様々な荷電基及び様々な特性により、特定
の分子量及び電荷をもつある種のタンパク質を選択的に
結合させることが可能である。荷電したビーズは、様々
な分子量及びビーズに対する親和力に基づき、タンパク
質を分離するために用いられてきた。この特徴は、適切
なビーズが選択されれば、ビースがビーズ近傍のある種
の骨誘導因子に結合してこれを濃縮することを可能にす
る。
実際の生体物質に誘導される骨発生は、複雑で制御され
た過程であり、現時点では厳密な機構は正確には判って
いない。インビボ／インビトロの結果と、立体的（ster
ic）電荷、多孔性、粒径及び物質の性質等のような生体
物質の特性とを関連付けようとするいくつかの仮説が提
唱されている。これら全ての仮説のうち、あるものはそ
の説明が、骨形態発生タンパク質（BMP）、ヒトの骨成
長因子（hSGF）及び他の成長因子を含む骨誘導因子と生
体物質との相互作用に偏っている。この相互作用は、実
際に、関連する骨誘導因子をコロニー化し、濃縮し、さ
らに最終的には活性化できるであろう。いくつかの生体
分子、特にBMPは、新たな骨形成に関与していることが
知られている。またある説では生体物質と、ECMの生成
に関与する骨細胞、特に骨芽細胞との相互作用をより強
調している。インビトロでは、骨芽細胞が、生体物質の
表面電荷によって、様々な生体物質に向って様々な速度
で移動して、様々な形態でこれらに付加することが判っ
ている。しかしながら、骨細胞形態と骨誘導活性との関
連性は未だに明らかではない。異なる細胞形態が表面電
荷の直接の効果であるのか、効果は間接的なものである
のかもまた、判っていない。生理学的環境において、巨
大分子あるいは他の有機又は無機化学品と、生体物質と
の間の化学的又は立体的電荷の相互作用の速度よりも、
生体物質に向う細胞移動の速度がずっと遅い事実によ
り、生体物質の表面電荷は、細胞が移動して生体物質に
付加する前に変化し得る。
た過程であり、現時点では厳密な機構は正確には判って
いない。インビボ／インビトロの結果と、立体的（ster
ic）電荷、多孔性、粒径及び物質の性質等のような生体
物質の特性とを関連付けようとするいくつかの仮説が提
唱されている。これら全ての仮説のうち、あるものはそ
の説明が、骨形態発生タンパク質（BMP）、ヒトの骨成
長因子（hSGF）及び他の成長因子を含む骨誘導因子と生
体物質との相互作用に偏っている。この相互作用は、実
際に、関連する骨誘導因子をコロニー化し、濃縮し、さ
らに最終的には活性化できるであろう。いくつかの生体
分子、特にBMPは、新たな骨形成に関与していることが
知られている。またある説では生体物質と、ECMの生成
に関与する骨細胞、特に骨芽細胞との相互作用をより強
調している。インビトロでは、骨芽細胞が、生体物質の
表面電荷によって、様々な生体物質に向って様々な速度
で移動して、様々な形態でこれらに付加することが判っ
ている。しかしながら、骨細胞形態と骨誘導活性との関
連性は未だに明らかではない。異なる細胞形態が表面電
荷の直接の効果であるのか、効果は間接的なものである
のかもまた、判っていない。生理学的環境において、巨
大分子あるいは他の有機又は無機化学品と、生体物質と
の間の化学的又は立体的電荷の相互作用の速度よりも、
生体物質に向う細胞移動の速度がずっと遅い事実によ
り、生体物質の表面電荷は、細胞が移動して生体物質に
付加する前に変化し得る。
従来技術においては、調査は電荷効果にのみ集中してい
た。骨芽細胞の移動形態及び細胞外マトリックス合成
が、コロニー化された生体物質の電荷に対して、感受性
がある（sensitive）ことは、実際に判明している。移
植片として、又は金属移植片の被覆として用いられる生
体物質の多孔性効果には、ほとんど注意が払われていな
かった。生体物質をコロニー化する骨芽細胞は、多きな
細孔を有する（macroporous）生体活性物質の表面にお
いて細孔の開口部にわたる（span）ことができること、
および骨芽細胞の寸法がこの研究で研究された細孔の寸
法よりもずっと大きいことから、この研究において調査
したビーズの多孔性は、骨芽細胞移動形態に直接的な効
果をほとんどもたらさないであろう。しかしながら、骨
芽細胞移動形態に対する間接的効果、これは種々の巨大
分子が様々な細胞サイズのビースに対して様々な結合性
能を有する事実によって生ずる効果であるが、このよう
な効果は依然として存在し得る。ほとんどの骨誘導性巨
大分子は、15,000〜30,000の範囲の分子量を有すること
から、移植において使用された生体物質の多孔性は、こ
れらの骨誘導性巨大分子の結合能に有意な効果をもたら
すであろう。
た。骨芽細胞の移動形態及び細胞外マトリックス合成
が、コロニー化された生体物質の電荷に対して、感受性
がある（sensitive）ことは、実際に判明している。移
植片として、又は金属移植片の被覆として用いられる生
体物質の多孔性効果には、ほとんど注意が払われていな
かった。生体物質をコロニー化する骨芽細胞は、多きな
細孔を有する（macroporous）生体活性物質の表面にお
いて細孔の開口部にわたる（span）ことができること、
および骨芽細胞の寸法がこの研究で研究された細孔の寸
法よりもずっと大きいことから、この研究において調査
したビーズの多孔性は、骨芽細胞移動形態に直接的な効
果をほとんどもたらさないであろう。しかしながら、骨
芽細胞移動形態に対する間接的効果、これは種々の巨大
分子が様々な細胞サイズのビースに対して様々な結合性
能を有する事実によって生ずる効果であるが、このよう
な効果は依然として存在し得る。ほとんどの骨誘導性巨
大分子は、15,000〜30,000の範囲の分子量を有すること
から、移植において使用された生体物質の多孔性は、こ
れらの骨誘導性巨大分子の結合能に有意な効果をもたら
すであろう。
デキストランビースの多孔性は、架橋結合の程度及びこ
れらに結合した荷電基の濃度に依る。セファデックスＡ
型及びＣ型ビーズは、荷電基をマトリックスに導入する
ことによりＧ−型ビーズから誘導される。Ａ及びＣビー
ズの数は依然としてＧビーズと同等であるが（Ａ−25及
びＣ−25はＧ−25から製造し、Ａ−50及びＣ−50はＧ−
50から製造する）、荷電基の導入による膨張性能の増加
のため、湿潤ビーズの多孔性は有意に変化する。各セフ
ァデックスビーズは、それによって分子を分画すること
ができる異なる分子量範囲を有する。この範囲の上限、
排除限界（exclusion limit）を越える分子量を有する
分子は、ゲルから完全に排除される。表２は、様々なセ
ファデックスデキストランビーズに対する分画範囲を示
す。
れらに結合した荷電基の濃度に依る。セファデックスＡ
型及びＣ型ビーズは、荷電基をマトリックスに導入する
ことによりＧ−型ビーズから誘導される。Ａ及びＣビー
ズの数は依然としてＧビーズと同等であるが（Ａ−25及
びＣ−25はＧ−25から製造し、Ａ−50及びＣ−50はＧ−
50から製造する）、荷電基の導入による膨張性能の増加
のため、湿潤ビーズの多孔性は有意に変化する。各セフ
ァデックスビーズは、それによって分子を分画すること
ができる異なる分子量範囲を有する。この範囲の上限、
排除限界（exclusion limit）を越える分子量を有する
分子は、ゲルから完全に排除される。表２は、様々なセ
ファデックスデキストランビーズに対する分画範囲を示
す。
デキストランビーズについて議論してきたが、上記した
類似の特性を有する他の高分子も用いることができる。
例えば、整形外科用の移植片全体をこのような高分子
（上記の特性を有するもの）から作ることができ、また
現存の整形外科用移植片を、その上に骨誘導性表面を形
成するためにこのような高分子によって被覆することが
できる。
類似の特性を有する他の高分子も用いることができる。
例えば、整形外科用の移植片全体をこのような高分子
（上記の特性を有するもの）から作ることができ、また
現存の整形外科用移植片を、その上に骨誘導性表面を形
成するためにこのような高分子によって被覆することが
できる。
発明の要旨 本発明の目的は、骨成長を促進するための移植材料を提
供することである。
供することである。
さらに本発明の目的は、その中に骨誘導タンパク質の分
子を保持することが可能な細孔サイズである多孔性構造
を有する移植材料を提供することである。
子を保持することが可能な細孔サイズである多孔性構造
を有する移植材料を提供することである。
また、本発明のさらに別の目的は、骨誘導因子のための
担体として用いることのできる、移植材料を提供するこ
とである。
担体として用いることのできる、移植材料を提供するこ
とである。
少なくとも平均30オングストロームの細孔サイズを示す
多孔性表面を有する移植用の生体物質によって、上記の
及び他の目的が達成される。この細孔サイズでは、少な
くとも15,000及び500,000までの分子量を有する分子を
保持することが可能である。分子量範囲の上限では、平
均の細孔サイズは約500オングストロームである。デキ
ストランビーズはこのように多孔性を示し、生体物質と
して用いることができる。明らかに、類似の細孔サイズ
を有し、上記の範囲の分子を保持することの可能な他の
高分子もまた、用いることが可能である。
多孔性表面を有する移植用の生体物質によって、上記の
及び他の目的が達成される。この細孔サイズでは、少な
くとも15,000及び500,000までの分子量を有する分子を
保持することが可能である。分子量範囲の上限では、平
均の細孔サイズは約500オングストロームである。デキ
ストランビーズはこのように多孔性を示し、生体物質と
して用いることができる。明らかに、類似の細孔サイズ
を有し、上記の範囲の分子を保持することの可能な他の
高分子もまた、用いることが可能である。
骨誘導巨大分子を結合するための物質の能力に関連する
ことから、物質の骨誘導特性を決定するために、この多
孔性表面を有する生体物質が用いられる。該物質は非荷
電でも、負に荷電したものでも、正に荷電したものでも
よい。
ことから、物質の骨誘導特性を決定するために、この多
孔性表面を有する生体物質が用いられる。該物質は非荷
電でも、負に荷電したものでも、正に荷電したものでも
よい。
上述のように、この生体物質はセファデックス型デキス
トランビーズであってもよい。5000以上の分子量をもつ
巨大分子を結合し得る細孔サイズを有するすべてのビー
ズが、骨誘導性能を示した。このことは荷電の有無に関
係なく事実であった。
トランビーズであってもよい。5000以上の分子量をもつ
巨大分子を結合し得る細孔サイズを有するすべてのビー
ズが、骨誘導性能を示した。このことは荷電の有無に関
係なく事実であった。
移植に先立ち、生体物質を骨誘導性因子を含有する溶液
もしくはスラリー中に入れて、生体物質に骨誘導因子を
浸透させることによって、骨誘導因子を担持するように
修飾されてもよい。またこれに代えて、生体物質は多孔
性の生体物質が結合し、それ自身として骨誘導因子を濃
縮するために作用する骨部分に直接移植されてもよい。
もしくはスラリー中に入れて、生体物質に骨誘導因子を
浸透させることによって、骨誘導因子を担持するように
修飾されてもよい。またこれに代えて、生体物質は多孔
性の生体物質が結合し、それ自身として骨誘導因子を濃
縮するために作用する骨部分に直接移植されてもよい。
骨成長を促進する多孔性の生体物質は、成形して移植用
の装置（device）として用いることができる。該生体物
質は、元来の装置の容積特性を換えることなく現存の移
植用の装置のための被覆材料として用いることもでき
る。多孔性生体物質の骨誘導特性によって、欠損したも
しくは破損した骨の治癒を促進するのみならず、現存の
移植片上に被覆として用いることによる同片の定着を改
善することも可能である。
の装置（device）として用いることができる。該生体物
質は、元来の装置の容積特性を換えることなく現存の移
植用の装置のための被覆材料として用いることもでき
る。多孔性生体物質の骨誘導特性によって、欠損したも
しくは破損した骨の治癒を促進するのみならず、現存の
移植片上に被覆として用いることによる同片の定着を改
善することも可能である。
好ましい実施態様の説明 ここに、本発明を以下の実施例を参照して詳しく説明す
る。認識されてしかるべきであるが、該実施例は、本発
明の説明のためのものであり、その意図及び範囲を限定
しようとするものではない。
る。認識されてしかるべきであるが、該実施例は、本発
明の説明のためのものであり、その意図及び範囲を限定
しようとするものではない。
実施例 ファルマシア（Pharmacia）社より購入した異なる細孔
サイズをもつ二つの中性のデキストラン ビーズ（Ｇ−
25及びＧ−75）を用いた。該ビーズは、0.1N NaOHで洗
浄していかなる不純物も除去し、pH緩衝剤で調整した。
滅菌は、120℃にて30分間の加圧滅菌によって行なっ
た。これら二つのビーズの化学的及び物理的特性を、二
つの荷電ビーズと共に表３に示した。
サイズをもつ二つの中性のデキストラン ビーズ（Ｇ−
25及びＧ−75）を用いた。該ビーズは、0.1N NaOHで洗
浄していかなる不純物も除去し、pH緩衝剤で調整した。
滅菌は、120℃にて30分間の加圧滅菌によって行なっ
た。これら二つのビーズの化学的及び物理的特性を、二
つの荷電ビーズと共に表３に示した。
18匹の兎の遠位の大腿骨端に6.0mmの穴をあけた。この
穴は内側表面から外側表面に向けて、貫通はさせずに開
けられた。各動物の右の肢はコントロールとして用いら
れ、前記欠損には中性に荷電したデキストランビーズ
（Ｇ−25）を充填した。左の穴には、より大きい細孔を
もつ中性のビーズ、Ｇ−75を充填した。
穴は内側表面から外側表面に向けて、貫通はさせずに開
けられた。各動物の右の肢はコントロールとして用いら
れ、前記欠損には中性に荷電したデキストランビーズ
（Ｇ−25）を充填した。左の穴には、より大きい細孔を
もつ中性のビーズ、Ｇ−75を充填した。
該物質は４週間に渡って移植され、その期間動物は犠牲
となった。各肢の顆を、内半分と外半分に切分けた。該
内半分と外半分は、脱石灰（decalcified）し、メチル
メタクリレート中に包理した。組織学上の試験を行な
い、結果を表４に示した。
となった。各肢の顆を、内半分と外半分に切分けた。該
内半分と外半分は、脱石灰（decalcified）し、メチル
メタクリレート中に包理した。組織学上の試験を行な
い、結果を表４に示した。
従来分野のデータから、骨誘導活性のためにはビーズ中
に電気的荷電基を有することが必要なことを結論づける
ことは、非常に容易である。しかしながら、様々なビー
ズの物理特性を実施例１の結果を考慮して試験したとす
れば、この結論はおそらく誤りであることが判る。全て
のＡ−25及びＣ−25は荷電基を付加することによってＧ
−25ビーズから誘導されることから、およびこれらが同
一の架橋密度を有することから、Ｇ−25ビーズがＡ−25
及びＣ−25ビーズと同一の細孔サイズを有するであろう
と仮定することは、非常に容易である。しかしながら、
表２から判るように、湿潤したＧ−25ヒーズの実際の細
孔サイズはＡ−25及びＣ−25ビーズのものとは全く異な
る。なぜならこれは高分子に荷電基を付加することによ
りビーズの膨張性は増大するからである。Ａ−25及びＣ
−25ビーズの分画領域が30,000に及ぶ一方で、Ｇ−25の
分画領域は、ほんの1000〜5000である。それゆえ、これ
らのビーズの間には、電荷の他にも互いに非常に異なる
何か（多孔性）があるので、電荷効果において、Ｇ−25
ビーズをＡ−25及びＣ−25ビーズと比較するためのコン
トロールとして用いることは不適当である。全てと言え
ないまでも、ほとんどの骨誘導タンパク質が5000以上の
分子量を有することから、従来技術において、全てのＧ
−25ビーズが少しも骨誘導活性を有しなかったことは驚
くべきことではない。
に電気的荷電基を有することが必要なことを結論づける
ことは、非常に容易である。しかしながら、様々なビー
ズの物理特性を実施例１の結果を考慮して試験したとす
れば、この結論はおそらく誤りであることが判る。全て
のＡ−25及びＣ−25は荷電基を付加することによってＧ
−25ビーズから誘導されることから、およびこれらが同
一の架橋密度を有することから、Ｇ−25ビーズがＡ−25
及びＣ−25ビーズと同一の細孔サイズを有するであろう
と仮定することは、非常に容易である。しかしながら、
表２から判るように、湿潤したＧ−25ヒーズの実際の細
孔サイズはＡ−25及びＣ−25ビーズのものとは全く異な
る。なぜならこれは高分子に荷電基を付加することによ
りビーズの膨張性は増大するからである。Ａ−25及びＣ
−25ビーズの分画領域が30,000に及ぶ一方で、Ｇ−25の
分画領域は、ほんの1000〜5000である。それゆえ、これ
らのビーズの間には、電荷の他にも互いに非常に異なる
何か（多孔性）があるので、電荷効果において、Ｇ−25
ビーズをＡ−25及びＣ−25ビーズと比較するためのコン
トロールとして用いることは不適当である。全てと言え
ないまでも、ほとんどの骨誘導タンパク質が5000以上の
分子量を有することから、従来技術において、全てのＧ
−25ビーズが少しも骨誘導活性を有しなかったことは驚
くべきことではない。
これらの荷電及び非荷電の−25ビーズの間の間の有意な
多孔性の相違によって、Ｇ−75ビーズが、これはＡ−25
及びＣ−25ビーズの細孔サイズと同じ状態のものである
が、その多孔性が骨誘導過程にいかに有意に寄与してい
るかを知るために選択された。この場合、細孔サイズ効
果を電荷効果と区別することができる。Ｇ−25及びＧ−
75ビーズが同一の高分子からなることから、骨誘導活性
において、観察されていかなる相違も細孔サイズ効果の
ためとみなされるべきである。同時に、Ｇ−75ビーズの
結果もまた、様々なビーズ電荷が従来技術においてどの
ように骨発生に影響するか知るために用いたビーズと比
較するために用いることができる。
多孔性の相違によって、Ｇ−75ビーズが、これはＡ−25
及びＣ−25ビーズの細孔サイズと同じ状態のものである
が、その多孔性が骨誘導過程にいかに有意に寄与してい
るかを知るために選択された。この場合、細孔サイズ効
果を電荷効果と区別することができる。Ｇ−25及びＧ−
75ビーズが同一の高分子からなることから、骨誘導活性
において、観察されていかなる相違も細孔サイズ効果の
ためとみなされるべきである。同時に、Ｇ−75ビーズの
結果もまた、様々なビーズ電荷が従来技術においてどの
ように骨発生に影響するか知るために用いたビーズと比
較するために用いることができる。
本研究では、非電荷のＧ−25ビーズではビーズ関連の
（bead−associated）新しい骨の証拠はない一方で、非
荷電のＧ−75ビーズでは有意なビーズ関連の新しい骨形
成が観察されたことが示された。このことは、微小孔性
（microporosity）が、生体物質で誘導された骨発生に
おいて非常に重要な役割を果すことを示している。本発
明は、しかしながら、微小孔性が生体物質に求められ
る、骨誘導活性の唯一の要件であることを示すものでは
ない。生体物質及び分子及び生きている細胞の間の相互
作用の能力が、依然として非常に重要である。中性もし
くは正に荷電したデキストランビーズと荷電した骨誘導
因子との間の結合を説明するために立体電荷効果を用い
ることは非常に困難である。しかしながら、双極子力、
水素結合及び疎水結合を含む他の分子間力は、依然とし
て生体物質及び骨誘導因子及び生きている細胞の相互作
用のために利用できる。本研究は、生体物質が単独で用
いられてもあるいは被覆として用いられても、生体物質
の適切な微小孔性は、物質の骨誘導活性を促進し得るこ
とを示している。
（bead−associated）新しい骨の証拠はない一方で、非
荷電のＧ−75ビーズでは有意なビーズ関連の新しい骨形
成が観察されたことが示された。このことは、微小孔性
（microporosity）が、生体物質で誘導された骨発生に
おいて非常に重要な役割を果すことを示している。本発
明は、しかしながら、微小孔性が生体物質に求められ
る、骨誘導活性の唯一の要件であることを示すものでは
ない。生体物質及び分子及び生きている細胞の間の相互
作用の能力が、依然として非常に重要である。中性もし
くは正に荷電したデキストランビーズと荷電した骨誘導
因子との間の結合を説明するために立体電荷効果を用い
ることは非常に困難である。しかしながら、双極子力、
水素結合及び疎水結合を含む他の分子間力は、依然とし
て生体物質及び骨誘導因子及び生きている細胞の相互作
用のために利用できる。本研究は、生体物質が単独で用
いられてもあるいは被覆として用いられても、生体物質
の適切な微小孔性は、物質の骨誘導活性を促進し得るこ
とを示している。
分子量が約80,000であるhSGFを例外として、ECMの中で
非常によく知られた生物学的に活性な巨大分子は分子量
が15,000〜30,000の間であることから、最小の平均微小
孔性でもこれらの巨大分子を適応させる（accommodat
e）のに足る大きさであることが期待されるであろう。
微小孔性の上限は、これらの巨大分子の結合において下
限よりも制限の少ないものであろう。基礎生化学及び生
物学に基づき、多孔性の大きなデキストランビーズ（Ｇ
−75）のみが用いられたが、結論として、骨発生の応用
における生体活性物質のための適切な細孔サイズとして
は、MW15,000〜500,000の分別値域を有するもので、こ
れは30オングストロームと500オングストロームの間の
大きさに相当することが外挿できる。
非常によく知られた生物学的に活性な巨大分子は分子量
が15,000〜30,000の間であることから、最小の平均微小
孔性でもこれらの巨大分子を適応させる（accommodat
e）のに足る大きさであることが期待されるであろう。
微小孔性の上限は、これらの巨大分子の結合において下
限よりも制限の少ないものであろう。基礎生化学及び生
物学に基づき、多孔性の大きなデキストランビーズ（Ｇ
−75）のみが用いられたが、結論として、骨発生の応用
における生体活性物質のための適切な細孔サイズとして
は、MW15,000〜500,000の分別値域を有するもので、こ
れは30オングストロームと500オングストロームの間の
大きさに相当することが外挿できる。
本発明のいくつかの実施態様及び実施例を説明したが、
これについては本発明の意図及び範囲から離れることな
く、多くの変更及び修正をすることができる。
これについては本発明の意図及び範囲から離れることな
く、多くの変更及び修正をすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハイアム，ポール エイ アメリカ合衆国 ニュー ジャージー 07456 リングウッド ベアーフォート テラス 27 (56)参考文献 国際公開90／01955（ＷＯ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】多孔性構造を有する非荷電デキストランビ
ーズからなり、 湿潤状態で体内に移植されたときに、少なくとも15,000
から500,000までの分子量を有する骨誘導タンパク質分
子を細孔内へ結合させ、それにより移植箇所での新しい
骨成長を誘導するように、上記細孔の平均サイズが3nm
と50nmの間とされたことを特徴とする移植材料。 - 【請求項２】多孔性構造を有する非荷電デキストランビ
ーズの複合体から形成され、湿潤状態で体内に移植され
たときに、少なくとも15,000から500,000までの分子量
を有する骨誘導タンパク質分子を細孔内へ結合させ、そ
れにより移植箇所での新しい骨成長を誘導するように、
上記細孔の平均サイズが3nmと50nmの間とされたことを
特徴とする補てつ移植片。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US56742490A | 1990-08-14 | 1990-08-14 | |
| US567,424 | 1990-08-14 | ||
| PCT/US1991/004147 WO1992003125A1 (en) | 1990-08-14 | 1991-06-19 | Bone growth stimulator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05507500A JPH05507500A (ja) | 1993-10-28 |
| JPH0794376B2 true JPH0794376B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=24267095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3514428A Expired - Lifetime JPH0794376B2 (ja) | 1990-08-14 | 1991-06-19 | 骨成長刺激物質 |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0550458B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0794376B2 (ja) |
| KR (1) | KR100195551B1 (ja) |
| AT (1) | ATE124863T1 (ja) |
| AU (1) | AU650673B2 (ja) |
| CA (1) | CA2087341C (ja) |
| DE (1) | DE69111245T2 (ja) |
| DK (1) | DK0550458T3 (ja) |
| ES (1) | ES2074724T3 (ja) |
| GR (1) | GR3017124T3 (ja) |
| IE (1) | IE69125B1 (ja) |
| IL (1) | IL99131A (ja) |
| PT (1) | PT98637B (ja) |
| WO (1) | WO1992003125A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5306305A (en) * | 1992-01-31 | 1994-04-26 | Etex Corporation | Methods of coating implants with bony structure |
| ITPD940011A1 (it) * | 1994-01-28 | 1995-07-28 | Fidia Advanced Biopolymers Srl | Rivestimento di oggetti biomedicali mediante microsfere ottenute da polimeri biocompatibili |
| US6008208A (en) * | 1995-10-23 | 1999-12-28 | Osteoscreen, Inc. | Compositions and methods for treating bone deficit conditions |
| US6649631B1 (en) | 1997-10-23 | 2003-11-18 | The Board Of Regents Of The University Of Texas System | Compositions and methods for treating bone deficit conditions |
| US6224630B1 (en) * | 1998-05-29 | 2001-05-01 | Advanced Bio Surfaces, Inc. | Implantable tissue repair device |
| US6462019B1 (en) | 1998-07-10 | 2002-10-08 | Osteoscreen, Inc. | Inhibitors of proteasomal activity and production for stimulating bone growth |
| US6838436B1 (en) | 1998-07-10 | 2005-01-04 | Osteoscreen Inc. | Inhibitors of proteasomal activity for stimulating bone growth |
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| KR100757241B1 (ko) * | 2006-09-13 | 2007-09-10 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 골조직 형성 증진 펩타이드가 함유된 골이식재 |
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|---|---|---|---|---|
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| GB8819755D0 (en) * | 1988-08-19 | 1988-09-21 | Geistlich Soehne Ag | Chemical compound |
| US4988358A (en) * | 1988-12-28 | 1991-01-29 | Eppley Barry L | Method for promoting hard tissue growth and repair in mammals |
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- 1991-06-19 DK DK91915107.6T patent/DK0550458T3/da active
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- 1991-06-19 JP JP3514428A patent/JPH0794376B2/ja not_active Expired - Lifetime
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- 1991-08-13 IE IE286991A patent/IE69125B1/en not_active IP Right Cessation
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1993
- 1993-02-12 KR KR1019930700404A patent/KR100195551B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-08-16 GR GR950402243T patent/GR3017124T3/el unknown
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| IE69125B1 (en) | 1996-08-07 |
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