JPH09299474A - 抗血栓材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
粘着性が抑制され、しかも信頼性の高い抗血栓材料を提
供する。 【解決手段】 本発明の抗血栓材料は、基材上にコーテ
ィングされた生体高分子材料に対してイオンビームを照
射することにより細胞接着性が残存し、照射部位の血小
板粘着が抑制されることを特徴とする。また、本発明の
製造方法は、基材上にコーティングされた生体高分子材
料に対し、加速エネルギー50〜150keV、照射量
1×1014〜1×1017個/cm2 でイオンビームを照射
することを特徴とするものである。このような抗血栓材
料及びその製造方法では、抗血栓材料が血小板の粘着を
阻止するとともに細胞の接着性を保持したものとなる。
Description
した抗血栓材料に関するものであり、さらにはその製造
方法に関するものである。
等、人工材料のみでは機能の代替が不十分な臓器につい
て、細胞埋め込み型のハイブリッド人工臓器を目指す動
きが活発化している。あるいは、細胞を用いたバイオセ
ンサー、スイッチング素子、バイオリアクター等の開発
も進められている。
の足場となるマトリックス材料を選択し設計することが
重要な課題となる。例えば、このマトリックス材料は、
その表面に血小板が粘着して凝固し血栓を形成すると、
上述した人工臓器、特に人工血管に用いることが不可能
となる。すなわち、このマトリックス材料を用いて人工
臓器等を形成する場合、血小板の粘着性を制御すること
は、高性能な人工臓器実現のための鍵を握るといっても
過言ではない。
下、抗血栓材料と称する。)としては、ヘパリンを結合
した高分子材料、ウロキナーゼを固定化した高分子材料
及びヒドロキシエチルメタクリレートとスチレンとのブ
ロックポリマー等が挙げられる。これらの高分子材料を
用いた抗血栓材料は、血小板の粘着を阻止するとともに
細胞の粘着も阻止する。
粘着性は阻止されるが、一方で、細胞の接着性もまた阻
止されてしまう。このような抗血栓材料は、細胞接着性
を有さないために、細胞埋め込み型のハイブリッド人工
臓器に用いられることは困難であった。
細胞の接着性も有する材料としては、コラーゲン等の生
体高分子タンパク質に対して化学的な修飾を施したもの
が挙げられる。具体的には、特開昭58−165854
号公報に示されるように、コラーゲンのポリペプチド鎖
中のアミノ基(−NH2基)側鎖をサクニシール化する
ことにより、血液適合性及び偽内膜形成を改善する方法
が挙げられる。
子材料に対して血小板の粘着を化学的方法により阻止す
るものである。
165854号公報に記載された方法により形成された
材料では、ポリペプチド鎖中のアミノ基(−NH2基)
側鎖に化学的修飾を行う。しかしながら、この化学的修
飾は、化学反応の制御性が悪いために、生体高分子材料
に対して均一になされなかった。このため、従来の抗血
栓材料では、抗血栓性及び細胞接着性は満足のゆくもの
ではなかった。したがって、従来の抗血栓材料は、抗血
栓性及び細胞接着性の点で信頼性が低いといった問題点
があった。
号公報に記載された方法では、ポリペプチド鎖中のアミ
ノ基(−NH2基)側鎖に化学的修飾を行う化学反応の
制御性が悪く、製造工程も複雑なものとなっていた。し
たがって、この方法は、均一な抗血栓性及び細胞接着性
を有する抗血栓材料を製造することが困難であるといっ
た問題点があった。
みて提案されたものであって、十分な細胞接着性を示す
とともに、血小板の粘着性が抑制され、しかも信頼性の
高い抗血栓材料を提供することを目的とし、さらにはそ
の製造方法を提供することを目的とする。
的を達成するべく、様々な観点から種々の検討を重ねて
きた。その結果、細胞接着性の良いゼラチンやコラーゲ
ン等の生体高分子材料に対してイオンビームを照射する
と、この血小板の粘着性が失われるとの全く新たな知見
を得るに至った。さらに、このイオンビームの照射の際
の条件(イオン種や加速エネルギー、照射量)を選定す
ることで、細胞に対する接着性のみを制御することがで
きることを見出した。
れたものである。すなわち、本発明の抗血栓材料は、基
材上にコーティングされた生体高分子材料に対してイオ
ンビームを照射することにより細胞接着性が残存し、血
小板粘着性が抑制されることを特徴とする。
ティングされた生体高分子材料に対し、加速エネルギー
50〜150keV、照射量1×1014〜1×1017個
/cm2 でイオンビームを照射することを特徴とするもの
である。
リスチレンを用い、この基材上にゼラチンあるいはコラ
ーゲンをコーティングした表面に、いわゆるイオン注入
法によってO+ ,Ne+ ,Na+ ,Ar+ ,K+ 等のイ
オンビームを照射することにより、照射部に血小板の非
粘着表面の形成が行えた。
ーゲンやゼラチンのみならず、ファイブロネクチン、ラ
ミニンまたはビトロネクチン等の生体高分子材料で構成
されていればよい。
50〜150keVの範囲であり、照射量は1×1014
〜1×1017個/cm2 である。
ー150keV、照射量1×1014〜1×1017個/cm
2 で照射することによって、血小板の粘着を阻止する
が、細胞の粘着は阻害しない表面の形成が可能である。
たことがなく、本発明者等によって初めて見出されたも
のである。
血栓材料及びその製造方法では、細胞外マトリックスと
して知られるコラーゲン、ゼラチン等の細胞接着性を有
する生体高分子材料が表面の血小板粘着部位のみをイオ
ンビームによって破壊することによって、細胞が接着し
ない表面が形成される。
ルギー、照射量を選定することにより、細胞接着部位の
内、血小板が認識する部位が選択的に破壊され、細胞の
接着性のみを有する表面が形成される。
態について、具体的な実験結果を参照しながら詳細に説
明する。
示す。このイオン注入装置は、いわゆる前段加速型のイ
オン注入装置であり、目的のイオンをイオン化するイオ
ン源1、イオンを加速する加速系2、目的のイオンだけ
を分離する質量分離系3、イオンを照射するターゲット
室4より構成される。
メント(陰極)12、陽極13、コイル14を備えてな
るものであり、オーブン11に入れられた適当な物質を
ガス化して、希望するイオンのイオンプラズマを発生す
る。
ス電極等から構成されるもので、この中を通過する間
に、イオンビームは必要なエネルギーを与えられる。
きを90°変えるマグネットを備えてなるもので、質量
の相違するイオン種の軌跡の相違を利用して不純イオン
種を選別し除去するものである。
の間には、Y−スキャナー(偏向電極)41及びX−ス
キャナー42が設置されており、イオンビームを電気的
にラスタ走査してターゲット室4内に置かれたターゲッ
ト43に対して均一なイオン注入を行うことが可能であ
る。なお、前記ターゲット室4内に置かれるターゲット
43は、詳細を後述するチューブ状基材を用いた試料で
ある。
の特徴としては、質量分離系3を有するため、非常に純
度の良い単一イオンビームが得られる点と、イオンの運
動エネルギーが50keV以上という高エネルギーであ
る点である。
材としては、内径2mmのポリスチレンチューブ(PS
チューブ)及び内径3mm延伸ポリテトラフルオロエチ
レンチューブ(ePTFEチューブ)とを準備した。そ
して、試料は、これらPSチューブ及びePTFEチュ
ーブのそれぞれの内壁に生体高分子材料としてコラーゲ
ンあるいはゼラチンがコーティングされてなる。
ンを用いたが、本質的には他の材料(例えば、ガラス、
金属等)であってもかまわない。また、本実施の形態で
は、生体高分子材料としてコラーゲンとゼラチンとが使
用されたが、生体高分子材料はファイブロネクチン、ラ
ミニンあるいはビトロネクチン等の細胞接着性を有する
生体高分子材料であってもよい。
に対して、上述のように構成されたイオン注入装置を用
いてイオンビームを照射する。このとき、上述した試料
では、図2に示すように、ゴニオメーターを用いて傾斜
された状態で、その内壁にコーティングされたコラーゲ
ンあるいはゼラチンに対してイオンビームが照射され
る。
図2中Z軸で示す中心軸がYZ平面に±1.7゜傾斜し
て設置される。そして、試料は、この状態で、上述した
ように、両端部方向よりイオンビームがそれぞれ照射さ
れる。さらに、試料は、この状態からZ軸を中心に90
゜回転され、上述した方法と同様にイオンビームが照射
される。
面に−1.7゜傾斜した状態で両端部方向よりイオンビ
ームがそれぞれ照射される。
面に+1.7゜傾斜した状態で両端部方向よりイオンビ
ームがそれぞれ照射される。
れたコラーゲンあるいはゼラチンは、全体的に均一にイ
オンビームが照射されることとなる。
い、試料内壁にHe+,Ne+,Ar+,K+ イオンビー
ムを加速エネルギー150keV、照射量1×1014〜
1×1017個/cm2 で上述のように照射した後、試料を
雑種成犬の大腿動脈及び大腿静脈に内置換し、試料内壁
の状態を観察することで行われた。また、この試料に関
して、長期実験として、頚動脈に内置換して17日、3
0日経過した後の試料内壁の状態を観察した。
てPSチューブが用いられており、上述したように試料
が形成されている。また、この試料では、PSチューブ
の内壁にコラーゲン、ファイブロネクチン、ラミニン及
びビトロネクチンの4種類の生体高分子材料がそれぞれ
コーティングされている。
料に関して、末梢側に電磁血流計を装着することにより
血液の流量を経時的に監視した。また、試料を経時的に
取り出し、ヘパリン添加生理食塩水により内腔を洗浄し
た後、血栓形成状態を肉眼により観察した。さらに、走
査型電子顕微鏡によりその内腔における血小板の粘着を
観察した。
開存度を表1に示す。
び大腿静脈いずれにおいても、試料は、開存されてい
る。また、これらの試料に関して、走査型電子顕微鏡に
よる血小板の粘着性を観測したところ、試料内壁には、
散在性の血小板は観測されたが、血小板による義足の形
成は観測されなかった。さらに、長期実験として、頚動
脈に内置換したものは、17日後、30日後とも試料内
壁が開存しており、良好な抗血栓性を示した。
た本発明にかかる抗血栓材料は、24時間程度使用した
場合でも、血小板の粘着性が失われたままであり、良好
な抗血栓性を示す。
れた試料に対して、イオンビームを照射しない場合の試
料の開存度を表2に示す。なお、この比較例として挙げ
る試料は、イオンビームを照射しない以外は、上述した
イオンビームを照射する試料と同様に形成されている。
び大腿静脈いずれにおいても、試料は、留置時間20分
で閉塞されている。また、この比較例として挙げる試料
に関して、走査型電子顕微鏡により観察したところ、試
料内壁には、血小板の粘着とともにフィブリンネットワ
ークが形成されていた。
ビームを照射しない場合、試料は、血栓を形成し、血液
の循環に支障をきたしてしまう。
ティングしたシャーレを用い、コラーゲン表面にNe+
イオンビームを加速エネルギー150keV、照射量1
×1014〜1×1017個/cm2 で照射した。そして、イ
オンビームを照射した試料に対して、牛血清10%を添
加した培養液(商品名:RPMI−1640、ニッスイ
薬品社製)中の牛大動脈由来の血管内皮細胞を8×10
4個/mlで添加し、位相差顕微鏡を用いて血管内皮細
胞の粘着状態を観察した。
ィングしたシャーレに対して円形にイオンビームを照射
することによって、イオンビームが照射されない領域を
比較例とした。
うに、イオンビームが照射された領域とイオンビームが
照射されない領域とにおいて、ほぼ同様に粘着してい
た。このことから明らかなように、生体高分子材料をコ
ーティングした試料は、イオンビームを照射することに
より細胞接着性が抑制されることはなく、細胞を粘着さ
せるとができる。なお、ここでシャーレにコーティング
した生体高分子材料は、コラーゲンに限定されず、ゼラ
チン、ファイブロネクチン、ラミニン及びビトロネクチ
ン等の細胞接着性を有する生体高分子材料であっても良
いことは勿論である。
かかる抗血栓材料では、イオンビームを照射することに
より血小板の粘着が阻止されるとともに、細胞の接着性
が保持されることが明らかになった。そして、この抗血
栓材料は、血小板の粘着が阻止されることによって、良
好な抗血栓性を示す。また、この抗血栓材料では、細胞
の接着性が保持されることによって、その表面で粘着し
た細胞が増殖することが可能となる。したがって、この
抗血栓材料は、体内で長期間使用するような細胞埋め込
み型ハイブリッド人工臓器として用いられる極めて有効
な材料となる。
明によれば、十分な細胞接着性を示すとともに、血小板
の粘着性が高度に制御された信頼性の高い抗血栓材料を
提供することが可能である。したがって、かかる抗血栓
材料は、細胞埋め込み型のハイブリッド人工臓器や、細
胞を用いたバイオセンサー、スイッチング素子、バイオ
リアクター等を開発する上で極めて有用である。
は、次のような用途が期待される。
ル検査等において、閉塞冠動脈に対して経皮的冠動脈形
成術を施行する場合に、狭搾部に留置する小口径人工血
管の内壁に使用する。これにより、留置した部分の再狭
窄防止と経皮的冠動脈形成術の合併症として起こる急性
冠動脈閉塞の予防とを実現することができる。
として起こる冠動脈解離による急性冠動脈閉塞におい
て、解離部に挿入される小口径人工血管の内壁に使用す
る。これにより、解離部における簡潔流が確保されると
ともに、緊急手術施行までの血行動態の安定化を実現す
ることができる。
硬化症の血管等の修復において、血管の損傷部位を切開
し、切開した部分に連結する損傷血管補修用血管パッチ
の内壁に使用する。これにより、本発明にかかる抗血栓
材料は、血管内皮細胞が粘着するとともに血栓が形成さ
れることのない損傷血管補修用血管パッチを実現するこ
とができる。
る。
示す模式図である。
部分とを有する試料上における細胞の粘着状態を示す模
式図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 基材上にコーティングされた生体高分子
材料に対してイオンビームを照射することにより細胞接
着性が残存し、且つ血小板粘着性が抑制されることを特
徴とする抗血栓材料。 - 【請求項2】 上記生体高分子材料がゼラチン、コラー
ゲン、フィブロネクチン、ラミニンまたはビトロネクチ
ンであることを特徴とする請求項1記載の抗血栓材料。 - 【請求項3】 基材上にコーティングされた生体高分子
材料に対し、加速エネルギー50〜150keV、照射
量1×1014〜1×1017個/cm2 でイオンビームを照
射することを特徴とする抗血栓材料の製造方法。
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