JPS58165854A - 生体適合性医用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、コラーゲンのポリペプチド鎖の側鎖−ＮＨ
２基を−の１基に変化させた生体適合性、特に血液適合
性のすぐれた医用材料に関するものである。

コラーゲンに皮膚、血管、骨、筋膜、爾などの哺乳動物
の結合組織の主成分であり、動物を外部刺激から保護し
たり１体形の維持などの役割を来すと同時に、各種細胞
の支持基質としての役割を来している。哺乳動物の全タ
ンパク質のＴがコラーゲンであり、豊富に得られるため
、皮革、ソーセージケーシング、ゼラチンなどの諸工業
に応用式れて−るが、近年動物由来の医用材料としても
注目されている。コラーゲンに合成高分子や、セラミッ
クスなどの医用材料と異なり、生体白米の材料であるた
め、槓々の特徴をもっている。

１、　タンパク買であるので抗原性に当然あるが、コラ
ーゲンは他のタンパクに較べ非常に弱く、シかもペプシ
ンなどグロテアーゼ処理により除去できるゾロペプチド
が主に抗原決定基となっているため、ペプシン処理によ
り抗原性を殆んど問題にならない程度にまですることが
できる。またゲルタールアルデヒドなどでなめしく架橋
）処理することにより抗原性に更に低下する。

２、体内にインブラントされると、徐々に結合組織に置
侯、吸収され、尿中にアミノ［、ペプチドとして排泄さ
れる。この吸収速度になめしく架橋）処理により遅延さ
れるので、処理をコントロールめる効果があり、生体組
数との親和性がすぐれている。

４、　血液にコラーゲンが接触すると、血小板の縦来反
応を惹起させ、それに引き絖く血栓形成を錦導する。従
って止血効果を目的として医用材料に応用できる。

５、宮から絹製したコラーゲンは骨形成を訪導する作用
かめるため、骨欠損症の骨形成用医用材料としても利用
されている。

以上のように、生体にｗＯ＠かける性質をコラーゲンは
有しているため１人工皮屑、人工血管、人工骨、止血剤
１人工弁、パッチ類、人工鼓膜、ハイブリッド人工臓器
の基質などの多くの組織の置換体として、またコンタク
トレンズや医薬品運搬体の材料として応用されている。

コラーゲンが血管材料として応用されるときに。

通常に動物の血管を化学的処理して人工血管として応用
されるのが最も一般的である。しかし、コラーゲンは血
液と接触すると血小板凝集反応を促がし血栓を形成場ぜ
るので、インブラン）？７ＪＸ）Ｊに血栓による人工血
管の閉基がしはしば起る。初期の血栓の形成が少ないと
きは、血栓層に徐々に吸収され、それに代って血管内Ｆ
ＩＬ細胞が現われ１人工血管弐面を覆うようになる（偽
内膜化）。偽内膜化された後ではもにや血栓は形成され
ず、通常の血管のように働き、コラーゲンを主成分とす
る人工血管は初期血栓を最小にし、偽内膜化を早めるこ
とが最も１賛となる。

発明者の１人（宮田）は、［Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏ
ｎ　Ｐｌａｔｅｌｅｔｓａｎｄ　Ｆｉｂｒｉｈ　ｏｎ　
Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ　Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ＣｏｌＣｏ
１１ａ　Ｈｏｌｌｏｗ　ｌｉ’１ｂｅｒ　Ｊ　。

Ｔｈａｎｓ、Ａｍｅｒ、Ｓｏｃ、　Ａｒｔｉｆ、　Ｉｎ
ｔ、　Ｏｒｇａｎｓ、　２２　、２６１　（ｌ　９７６
　）においで、サクシニール化したコラーゲン表面に抗
血液凝固性であることを見出した。すなわち。

上腕静脈血をコラーゲン毛細管に流し表面で生ずる血小
板粘着、凝集、フィブリンの沈庸などを観察したところ
、サクシニール化コラーゲンではコントロールコラーゲ
ンに較べ、血小板やフィブリンの沈漬が極めて少なく、
はるかに抗血栓性であった。しかしながら、本研究は、
生体内（ｉｎ　ｖｉｖｏ　）と生体外（ｉｎ　ｖｉｔｒ
ｏ　）の中間、すなわちｅｘ　−ｖｊｖｏの芙験である
ので、このサクシニール化の効果がｉｎ　ｖｉｖ。

であるかどうかを調べる必要があった。そこで。

発明者の１人（野−色）が開発した結合組＃智（Ａｌｃ
ｏｈｏｌ　−Ｐｒｅｓｅｒｖｅｄ　Ｈｏｍｏ　−ａｎｄ
　）ｌｅｔｅｒｏムｏｇｕｓ　ＣｏｎｎｅｃｔｉｖｅＴ
ｉｓｓｕｅ　’Ｉ’ｕｂｅ　　ｆｏｒＡｒｔｅｒｉａｌ
　Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ　　ＩＩＡｒｔｉｆ　、　　Ｏ
ｒｇａｎｓ　　２（ｓｕｐｐｌ、）、　１５２　（１９
７７）　）　ｆ用Ｖｈ　、　コｎ　ｆ　”Ｊ　クシ−”
−ル化し、犬の胸部下行大動脈にインブラントし、初期
の治癒像をコントロール（無処理）と比軟したＯ コントロールは、インブラント直後（数時間ｖｋ）にす
でニ２０〜１００μの厚い血液有形成分をとりこんだ血
栓層が形成され、血栓は徐々に吸収され内皮細胞が出現
してきたが、出現はインブラント後。

約４週後であり、治癒が非常に遅かった。一方、サクシ
ニール化したものは、インブラント直後、血栓は全く形
成されず、５〜２０μの薄い厚さのフィブリンのみから
なる層が形成された。内皮細胞の出現にインブラント後
１週間口でみられ、４週後にはほぼ全面に亘り内皮細胞
が覆っており、偽内膜化はほぼ完了していることが分っ
た。これらの結果は、コラーゲンのサクシニール化が、
生体内（ｉｎ　ｖｉｖｏ　）においても、血栓の形成を
抑制し、フィブリンのみの層を形成し、偽内膜化を素早
く完了させるのに有効であることを示している。

以上のような基礎研究の成果から、発明者は、サクシニ
ール化したコラーゲン表面が血液適合性及び偽内膜形成
耗にすぐれ％治癒性能のすぐれた医用材料になり得るこ
とを見出した。

したがって、この発明に、コラーゲンのポリペプチド鎖
のＮＨ２側鎖をサクシニール化して生体迩置注を者しく
改良した医用材料を提供することである。

この発明に係るサクシニール化コラーゲン材料に、血液
に直接表面が接触するような組織の置換材料に応用する
のが好ましい。すなわち１人工血管、人工弁、人工心臓
の血液接触部、心臓のバッチ材料などである。結合組織
管のようにテトロンメツシュチューブを動物の皮下に埋
入しておくと、チューブを包むように結合組＃（コラー
ゲンを主成分とする）が形成きれる。この結合組織管の
壁に薄く、多孔性を有しており、毛＃Ｉ管が周囲から進
行し易く、偽内膜化を促進するのに都合がよい。

また牛の頚動脈１人胸帝靜脈やブタの尿管もサクシニー
ル化人工血官の製造に適している。これらの組織の場合
、ａ常トリプシンやパパインなどグロテアーゼで処理し
、細胞成分を取り除いた後、サクシニール化する。サク
シニール化を完全におこなうと、コラーゲンの☆Ｈ２基
がすべて次式により−Ｃ００Ｉ（基に変化し％残存−Ｎ
Ｈ２基（次頁につづく。） ：ｌ−ゲン　　　　　　　　　　サクシニール化コラー
ゲンが無くなるので、コラーゲン組織を丈夫にし、イン
ブラント後も吸収に対して抵抗するようにするための、
−ＮＨ２基を利用したなめしく架橋）処理が出来なくな
る。たとえに、ゲルタールアルデヒドなどのアルデヒド
類Ｂ−ＮＨ２基と反応してなめし効果が出現する。サク
シニール化によりコラーゲンは水を多く含むようになり
、弧度に低下するので、強度保持のため番こに、コラー
ゲン医用拐料の表面部分のみサクシニール化し、材料の
中心部の−ＮＨ２基がなめし反応に関与できるようにサ
クシニール化反応をコントロールすることもできる。

動物の結合組織を医用材料として応用するのは、） 血管や尿管などの管状組織に限られない。心のり膜にシ
ート状の膜であり、人工弁、人工心臓の内張り（血液接
触部）、バッチ材料として南°用である。心の９膜もサ
クシニール化の対象として夏要な材料である。またテト
ロン製の人工血管、ボアテックス裏の人工血管など合成
材料も多く使用されている。これら人工血管の血液適合
性を向上させ、人工血管の網目からの血液漏失を防ぐた
め。

サクシニール化コラーゲン俗液を、これら人工血管の内
面にコーティングする方法も非常に効果がある。このよ
うな血液接触部をサクシニール化コラーゲンでコーティ
ングした医用材料Ｕｌｌｌｌｌ匝のあるものである。こ
のコーティング法に結合組織管、午の頚動脈管１人の騰
帝靜脈、ブタ尿管など天然組織由来医用材料にも応用で
きるのは当然である。

以上述べて＠たように、コラーゲンを主成分とし、血液
に接触して応用される医用材料のサクシニール化処理、
及び皿液蛍触部にサクシニール化コラーゲンをコーティ
ングすることに、皿欣迩合性を改善し、治癒速度を早め
るのに効果が太き杓。

次に実施例により説明する。

実施例１ テトロンメツシュで内儀７關、長さす、　７　ｃｔｎの
チューブを作り、これを成犬の皮下に２０日挿入し、メ
ツシュ周囲に結合組ｗｒ、をつけたまま取り出し、０．
０１％フィシン、リン酸緩衝液（Ｉｉ（ＺＯ）で１夜処
理する。生理食塩水で洗浄後、０．０２Ｍホウ砂緩衝液
（ｐＨ９，０）５００ｍＡ！中に浸漬し、５％無水コハ
ク酸−アセトン溶液１００ｄを徐々に加え、ｐＩ（を常
に９になるようＮａＯＨで洲節する。無水コハク酸を添
カ日後、ｐＨ９，Ｑで１夜放置後、結合組織管を水洗、
７０％アルコールに浸漬消毎した。無菌生理食塩水でア
ルコールを除いた結合組織管を犬の胸部下行大動脈に植
えこみ、植えこみ直後から１ケ月以上に亘り観察した。

対照群としてはサクシニール化をしていないものを使用
した。

鋭祭は、肉眼、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡によυ行っ
た。サクシニール化結合組織管に、赤色血栓は形成され
ず、フィブリンのみの薄層が生成し、内皮細胞の成長早
く、１ケ月でほぼ偽内膜化が完成したが、対照群に禅色
血栓の厚い層が生成し、偽内膜化も６〜４週間遅れた。

このようにサクシニール化結合組織管は初期の血栓形成
を防止し、治癒が早く進行する。

実施例２ ブタの尿管の周囲の脂肪組織を取り除き、０．０１％フ
ィシン、リンｒ１１緩衝液（ｐＩ（７，０）に１夜浸漬
する０光分水洗後、０．０２Ｍホウホウ側液（ｐＨ９，
０）　５００ｍに浸漬後、５％無水コノ・り酸アセトン
溶液１００ｄを徐々にカロえ、常にｐＨＨＯ２なるよう
にＮａＯＨを加えて調整する。−昼夜ｐ）１９．０に保
った後、光分水洗シ、７０％アルコールで消拗する。こ
のサクシニール化尿管を犬の胸部下行大動脈に植えこみ
。

対照群（サクシニール化処理しないもの）と比較したと
ころ、サクシニール化尿管でに赤色血栓が生成されず、
内皮細胞の出現が対照群より早かつ７’Ｃが、対照群は
赤色血栓が初期に生成し、偽内膜化か遅れた。実施例１
の場合と同様に尿管のサクシニール化は、人工血管にこ
れを応用するためにすぐれた１２Ｉ員であることが見出
、さ、れた。

実施例６ 牛の心のう膜を生理食塩水で洗浄し、０．０１％フィシ
ン、リン酸緩衝液（ｐＨ７，３）で１佼処理後、水洗、
ホウ砂緩衝液（０，０２Ｍ、　ｐＨ９，０）　５００ｍ
／に浸漬、５チ無水コハク酸、アセトン溶液１００ｄを
加え、ｐＨ９，０に調節し、１０分間サクシニール化処
理をした。水洗後、０．６２％ゲルタールアルデヒド、
リン酸緩衝液（ｐＨ７，４）に浸漬、なめしと消毒を同
時におこなう。このもののサクシニール化度ハ５５％で
あった。すなわち、存在するアミノ基の５５％がサクシ
ニール化された状態であり、心の９膜の表面部分が主に
サクシニール化され、中心部はゲルタールアルデヒドに
よるなめしに関与してしる。

このような心のり膜に人工弁の作成、人工心臓の内張り
、また心臓のバッチなどに応用でき、血液適合性がすぐ
れて−ると同時に１体内植えこみ後も強度に強く、容易
に吸収消化などを起さない材料となる。

実施例４ 牛皮の真皮を粉砕し、５％食塩水で洗浄後、水洗し、・
ラーゲン濃度で約６％になるよう水を加　　　１え、　
ＨＣｌでｐＨ６に調節する。これにペプシンをコラーゲ
ンに対し１％加え、１０〜２５Ｕで３〜６日間処理する
と、コラーゲン繊維はｉ＠Ｎｕ、粘稠なコラーゲン耐液
（ペプシンで可溶化したコラーゲンをアテロコラーゲン
と命名する）が得られるＯこれをｐＨ７〜８にＮａＯＨ
で調節すると、アテロコラーゲンの沈澱が生ずる。沈澱
を遠心分離して果め・水洗後、再びコラーゲン濃度１チ
になるよう水を〃口え％ｐＨ９，０に調節する。この中
に５％無水コノ−ｔｌに対し無水コ／’％り酸０．５の
割合で使用すると。

コラーゲンのサクシニール化度に８５％以上になる。ｐ
）１９．０で１夜放置恢、ｐＨ４，５に調節するとサク
シニール化アテロコラーゲンの沈澱か生じ、洒心分離し
て集め、水洗して精製する。このサクシニール化アテロ
コラーゲンに等イオン点（ｐｌ　）が４６５であるので
、ｐＨ４，５で沈纜し、ｐｉ（４以下の酸性及びｐＨ５
，Ｑ以上のｐＨ領域で緩解する。

サクシニール化アテロコラーゲ／の１％水＃４准（ｐＨ
６，５〜７．５）を作り、テトロン族の人工血管をコー
ティングする。コーティングｍ、ｘｉし。

２０Ｗ紫外線殺菌燈を１０ｃＫの距離から１時間照射し
、架橋を導入する。このように作成したサクシニール化
コラーゲンをコーティングした合成高分子人工血管は血
液漏失なく、血液適合性が向上し、偽内膜の形成が促進
され、治癒の早い人工血管となる。

代理人　上屋　勝 Ｉ　　　　　　常　　包　　芳　　男 ｌ　　杉浦俊貴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ポリペプチド鎖の−ＮＨ２基１１１１＠をサクシ
   ニール化により一〇〇〇Ｈ基を有する基に化学修飾した
   コラーゲンを生成分とすることを特徴とする生体適合性
   医用材料。 ２、　材料表面のみをサクシニール化により、ポリペプ
   チド鎖の−ＮＨ２基側鎖を−ＣＬ）ＯＨ基を有する基に
   化学１−飾し、材料内部はサクシニール化されず、−Ｎ
   ｌ−１２基側鎖が残存しアルテヒド類による架橋反応に
   関与できるようにしたコラーゲンを主成分とすることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の生体適合性医
   用材料。 ６、　ポリペプチド鎖の−ＮＨ２基側＠をサクシニール
   化により一〇〇〇Ｈ基を有する基に化学修飾したコラー
   ゲンを主成分とした生体適合性のよいサクシニール化コ
   ラーゲンをコーティングして使用することを特徴とする
   医用材料。