JPWO2018021333A1 - 骨損傷部位の治療のためのインプラント及びキット、並びに骨損傷部位の治療方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ポリマー多孔質膜と、生体適合性材料を含む層とを含む、骨損傷部位の治療のためのインプラントであって、前記ポリマー多孔質膜が、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、前記表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリマー多孔質膜であり、ここで前記表面層Ａに存在する孔の平均孔径は、前記表面層Ｂに存在する孔の平均孔径よりも小さく、前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた複数のマクロボイドとを有し、前記表面層Ａ及びＢにおける孔が前記マクロボイドに連通している、前記インプラントに関する。

Description

本発明は、骨損傷部位の治療のためのインプラント及びキット、並びに骨損傷部位の治療方法に関する。

骨損傷と治癒
骨折及び骨欠損を含む骨損傷の治癒は、患者ＱＯＬの観点から、古くより、プレートやスクリューで患部を固定するなどの方法により、数多くの器具や手段を用いる術式等が試みられている。近年、様々な構造的特長・機能的特長・生体親和的特長を備えた骨疾患治癒素材や器具が創製され、医療に利用されている（非特許文献１、特許文献１）。例えばチタンメッシュは高い堅牢性、柔軟性及び生活適合性を兼ね備えた特性により、多くの骨損傷や口腔内疾患治療等に使用されている。チタンメッシュは安定した創傷治癒空間を付与し得るが、それ自体に骨損傷治癒効果があるわけではない。

更に、再生医療的視点からも骨折及び骨欠損を含む骨損傷の治癒を促進するための方法が試みられており、例えば、コラーゲンやアパタイト等の生体材料もしくは生体吸収材料に間葉系幹細胞等の細胞を培養した複合物を患部に補完する方法等が報告されている（特許文献２及び３）。また、幹細胞の共存が治療有効性に関して貢献しうるか否かが、多数論じられている（非特許文献２）。これらの方法は、大きな部分の損傷・欠損や複雑な形状への対応には向かないケースや非常に手間取るケースが生じてしまう。また、上記生体材料もしくは生体吸収材料それ自体が骨損傷治癒を促進することは報告されていない。

大欠損部位や複雑形状部位を含めた多用な創面に適合し、簡便かつ効果的な骨損傷の治療手段が希求されていた。

ポリイミド多孔質膜
ポリイミド多孔質膜は、本出願前よりフィルター、低誘電率フィルム、燃料電池用電解質膜など、特に電池関係を中心とする用途のために利用されてきた。特許文献４〜６は、特に、気体などの物質透過性に優れ、空孔率の高い、両表面の平滑性が優れ、相対的に強度が高く、高空孔率にもかかわらず、膜厚み方向への圧縮応力に対する耐力に優れるマクロボイドを多数有するポリイミド多孔質膜を記載している。これらはいずれも、アミック酸を経由して作成されたポリイミド多孔質膜である。

細胞をポリイミド多孔質膜に適用して培養することを含む、細胞の培養方法が報告されている（特許文献７）。

特許第３０２９２６６号公報 特許第４４１２５３７号公報 特許第４９５０２６９号公報 国際公開第２０１０／０３８８７３号 特開２０１１−２１９５８５号公報 特開２０１１−２１９５８６号公報 国際公開第２０１５／０１２４１５号

F.G. Lyons et al. / Biomaterials 31 (2010) 9232-9243 S. Wu et al. / Materials Science and Engineering R 80 (2014)1-36

本発明は、多様な創面に適合し、簡便かつ効果的な骨損傷の治療手段を提供することを目的とする。

本発明者らは、立体構造が骨髄構造に近似しているポリマー多孔質膜が、骨損傷部位の治癒を促進できることを見出した。また、当該ポリマー多孔質膜上で細胞が優れた増殖能を有することを見出した。

さらに本発明者らは、間葉系幹細胞及び骨芽細胞の培養に一般的に用いられるコラーゲンなどの生体高分子と上記ポリマー多孔質膜とを組み合わせることによって、これらの細胞の増殖能力をさらに向上可能であることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明は、以下の態様を有する。
［１］
ポリマー多孔質膜と、生体適合性材料を含む層とを含む、骨損傷部位の治療のためのインプラントであって、前記ポリマー多孔質膜が、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、前記表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリマー多孔質膜であり、ここで前記表面層Ａに存在する孔の平均孔径は、前記表面層Ｂに存在する孔の平均孔径よりも小さく、前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた複数のマクロボイドとを有し、前記表面層Ａ及びＢにおける孔が前記マクロボイドに連通している、前記インプラント。
［２］
前記生体適合性材料を含む層が、前記ポリマー多孔質膜の表面層Ａ上に配置される、［１］に記載のインプラント。
［３］
前記生体適合性材料が、コラーゲン、シリコーン、フィブロネクチン、ラミニン、ポリリジン、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリラクチド−コ−カプロラクトン、ポリカーボネート、生体分解性ポリウレタン、ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド、ヒドロキシアパタイト、コラーゲンとβ−ＴＣＰとの複合体及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物である、［１］又は［２］に記載のインプラント。
［４］
前記生体適合性材料がコラーゲンである、［１］〜［３］のいずれか１つに記載のインプラント。
［５］
前記表面層Ａの平均孔径が、０．０１〜５０μｍである、［１］〜［４］のいずれか１つに記載のインプラント。
［６］
前記表面層Ｂの平均孔径が、２０〜１００μｍである、［１］〜［５］のいずれか１つに記載のインプラント。
［７］
前記ポリマー多孔質膜の膜厚が、５〜５００μｍである、［１］〜［６］のいずれか１つに記載のインプラント。
［８］
前記ポリマー多孔質膜がポリイミド多孔質膜である、［１］〜［７］のいずれか１つに記載のインプラント。
［９］
ポリイミド多孔質膜が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリイミドを含む、ポリイミド多孔質膜である、［８］に記載のインプラント。
［１０］
ポリイミド多孔質膜が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリアミック酸溶液と着色前駆体とを含むポリアミック酸溶液組成物を成形した後、２５０℃以上で熱処理することにより得られる着色したポリイミド多孔質膜である、［８］又は［９］に記載のインプラント。
［１１］
前記ポリマー多孔質膜が、ポリエーテルスルホン多孔質膜である、［１］〜［７］のいずれか１つに記載のインプラント。
［１２］
細胞が担持されている、［１］〜［１１］のいずれか１つに記載のインプラント。
［１３］
前記細胞が、骨髄細胞、間葉系幹細胞、線維芽細胞、骨芽細胞、又はこれらから誘導された細胞である、［１２］に記載のインプラント。
［１４］
金属メッシュをさらに含み、生体適合性材料を含む層、ポリマー多孔質膜及び金属メッシュがこの順に配置される、［１］〜［１３］のいずれか１つに記載のインプラント。
［１５］
前記金属メッシュが、チタン、ステンレス鋼、チタンコーティングされた鋼、窒化チタン又はそれらの組み合わせで構成される、［１４］に記載のインプラント。
［１６］
［１］〜［１５］のいずれか１つに記載のインプラント、
骨損傷治療手術に必要な材料、及び
取扱説明書
を含む、骨損傷治療用キット。
［１７］
［１］〜［１５］のいずれか１つに記載のインプラントを骨損傷部位に適用することを含む、骨損傷部位の治療方法。

本発明により、大欠損部位や複雑形状部位を含む骨損傷を簡便かつ効果的に治療することが可能となる。本発明に用いるポリマー多孔質膜はフレキシブルであり、その固有の立体構造の中に細胞を保持し、生育させることができる。当該ポリマー多孔質膜に目的に応じた細胞を担持させて骨損傷部位に適用することにより、骨損傷部位の治療を促進することも可能となる。また、間葉系幹細胞及び骨芽細胞の培養に用いられるコラーゲンなどの生体高分子とポリマー多孔質膜とを組み合わせることによって、これらの細胞の増殖能力をさらに向上させることができ、骨損傷部位の治療をさらに促進することも可能となる。また、ポリマー多孔質膜に細胞が集中することで、創傷面近傍における細胞が増大し、骨形成を促進し得る。

図１は、骨髄類似構造を有するポリイミド多孔質膜の走査型電子顕微鏡写真を示す。ポリイミド多孔質膜の断面及びＡ面（メッシュ構造面）・Ｂ面（大穴構造面）の走査型電子顕微鏡写真である。比較として、骨髄の走査型電子顕微鏡写真を示す（パネル（ｂ））。 図２は、ラット頭蓋骨欠損モデルを示す。 図３は、ラット頭蓋骨欠損モデルにおいて、欠損部位をポリイミド多孔質膜シートによって被覆する手技の写真を示す。 図４は、ラット頭蓋骨欠損モデルの骨損傷部位にポリイミド多孔質膜を適用した場合の、骨損傷の治癒を示す。 図５は、ラット頭蓋骨欠損モデルの骨損傷部位に、骨髄細胞を１回播種し培養することで担持させたポリイミド多孔質膜を適用した場合の、骨損傷の治癒を示す。 図６は、ラット頭蓋骨欠損モデルの骨損傷部位に、骨髄細胞を１回又は２回播種し培養することで担持させたポリイミド多孔質膜を適用した場合の、新生骨体積（ＢＶ）の経時変化を示す。 図７は、ラット頭蓋骨欠損モデルの骨損傷部位に、骨髄細胞を１回又は２回播種し培養することで担持させたポリイミド多孔質膜を適用した場合の、骨塩量（ＢＭＣ）の経時変化を示す。 図８は、ラット頭蓋骨欠損モデルの骨損傷部位に、骨髄細胞を１回又は２回播種し培養することで担持させたポリイミド多孔質膜を適用した場合の、骨密度（ＢＭＤ）の経時変化を示す。 図９は、骨芽細胞をテルダーミス（登録商標）上、及びポリイミド多孔質膜とテルダーミス（登録商標）との複合材上で培養した場合における、細胞数の経時変化を示す。

本発明の一態様は、ポリマー多孔質膜と、生体適合性材料を含む層とを含む、骨損傷部位の治療のためのインプラントであって、前記ポリマー多孔質膜が、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、前記表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリマー多孔質膜であり、ここで前記表面層Ａに存在する孔の平均孔径は、前記表面層Ｂに存在する孔の平均孔径よりも小さく、前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた複数のマクロボイドとを有し、前記表面層Ａ及びＢにおける孔が前記マクロボイドに連通している、前記インプラントに関する。当該インプラントを、以下で「本発明のインプラント」とも呼ぶ。

本明細書において、「インプラント」とは、例えば外科的処置又は低侵襲性の方法によって、完全に若しくは部分的に動物の体内に設置される物品又はデバイスのことである。

本明細書において、「骨損傷」とは、外傷、疲労、または疾病等に起因して、骨組織が損傷された状態をいうものとし、たとえば骨組織の表面のみが損傷した状態、骨折、骨欠損等を含む。本明細書において「骨折」とは、骨が完全に連続性を失った完全骨折、及び骨が連続性を完全に失っていない不全骨折を含む。骨折の態様には、骨折部が体外に開放されていない閉鎖骨折（単純骨折）、骨折部が体外に開放されている開放骨折（複雑骨折）、一つの骨が一個所でのみ離断している単独骨折、及び一つの骨が複数個所で離断している複合骨折（重複骨折）等がある。本発明のインプラントは、いずれの態様の骨折にも適用してよい。

本明細書において「骨損傷部位の治療」とは、骨損傷した部位の損傷状態を部分的又は全体的に改善、修復、又は回復することをいう。「骨折部位の治療」とは、骨が離断している部位又は欠損している部位を部分的又は全体的に改善、修復、又は回復することをいう。また、「骨損傷の治療の促進」とは、骨が損傷した部位の損傷状態の改善、修復、又は回復するための期間を短縮すること、または損傷状態を改善、修復、又は回復する部位を拡大することをいう。

骨損傷部位の治療または治療の促進の指標としては、離断した骨の接着、骨欠損面積又は体積の縮小、骨密度（Bone Mineral Density。BMD）、骨塩量（Bone Mineral Content。BMC）、骨量（Bone Mass）、新生骨体積（BV）等を適宜用いることができる。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜中の表面層Ａ（以下で、「Ａ面」又は「メッシュ面」とも呼ぶ）に存在する孔の平均孔径は、特に限定されないが、例えば、０．０１μｍ以上２００μｍ未満、０．０１〜１５０μｍ、０．０１〜１００μｍ、０．０１〜５０μｍ、０．０１μｍ〜４０μｍ、０．０１μｍ〜３０μｍ、０．０１μｍ〜２０μｍ、又は０．０１μｍ〜１５μｍであり、好ましくは、０．０１μｍ〜１５μｍである。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜中の表面層Ｂ（以下で、「Ｂ面」又は「大穴面」とも呼ぶ）に存在する孔の平均孔径は、表面層Ａに存在する孔の平均孔径よりも大きい限り特に限定されないが、例えば、５μｍ超２００μｍ以下、２０μｍ〜１００μｍ、３０μｍ〜１００μｍ、４０μｍ〜１００μｍ、５０μｍ〜１００μｍ、又は６０μｍ〜１００μｍであり、好ましくは、２０μｍ〜１００μｍである。

ポリマー多孔質膜表面の平均孔径は、多孔質膜表面の走査型電子顕微鏡写真より、２００点以上の開孔部について孔面積を測定し、該孔面積の平均値から下式（１）に従って孔の形状が真円であるとした際の平均直径を計算より求めることができる。
（式中、Ｓａは孔面積の平均値を意味する。）

表面層Ａ及びＢの厚さは、特に限定されないが、例えば０．０１〜５０μｍであり、好ましくは０．０１〜２０μｍである。

ポリマー多孔質膜におけるマクロボイド層中のマクロボイドの膜平面方向の平均孔径は、特に限定されないが、例えば１０〜５００μｍであり、好ましくは１０〜１００μｍであり、より好ましくは１０〜８０μｍである。また、当該マクロボイド層中の隔壁の厚さは、特に限定されないが、例えば０．０１〜５０μｍであり、好ましくは、０．０１〜２０μｍである。一の実施形態において、当該マクロボイド層中の少なくとも１つの隔壁は、隣接するマクロボイド同士を連通する、平均孔径０．０１〜１００μｍの、好ましくは０．０１〜５０μｍの、１つ又は複数の孔を有する。別の実施形態において、当該マクロボイド層中の隔壁は孔を有さない。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜の膜厚は、特に限定されないが、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上又は２５μｍ以上であってもよく、５００μｍ以下、３００μｍ以下、１００μｍ以下、７５μｍ以下又は５０μｍ以下であってもよい。好ましくは、５〜５００μｍであり、より好ましくは２５〜７５μｍである。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜の膜厚の測定は、接触式の厚み計で行うことができる。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜の空孔率は特に限定されないが、例えば、４０％以上９５％未満である。

本発明のインプラントにおいて用いられるポリマー多孔質膜の空孔率は、所定の大きさに切り取った多孔質フィルムの膜厚及び質量を測定し、目付質量から下式（２）に従って求めることができる。
（式中、Ｓは多孔質フィルムの面積、ｄは膜厚、ｗは測定した質量、Ｄはポリマーの密度をそれぞれ意味する。ポリマーがポリイミドである場合は、密度は１．３４ｇ／ｃｍ³とする。）

本発明において用いられるポリマー多孔質膜は、好ましくは、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、前記表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリマー多孔質膜であって、ここで前記表面層Ａに存在する孔の平均孔径は０．０１μｍ〜１５μｍであり、前記表面層Ｂに存在する孔の平均孔径は２０μｍ〜１００μｍであり、前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた複数のマクロボイドとを有し、前記マクロボイド層の隔壁、並びに前記表面層Ａ及びＢの厚さは０．０１〜２０μｍであり、前記表面層Ａ及びＢにおける孔がマクロボイドに連通しており、総膜厚が５〜５００μｍであり、空孔率が４０％以上９５％未満である、ポリマー多孔質膜である。一の実施形態において、マクロボイド層中の少なくとも１つの隔壁は、隣接するマクロボイド同士を連通する、平均孔径０．０１〜１００μｍの、好ましくは０．０１〜５０μｍの、１つ又は複数の孔を有する。別の実施形態において、隔壁は、そのような孔を有さない。

本発明のインプラントにおいて用いられるポリマー多孔質膜は、滅菌されていることが好ましい。滅菌処理としては、特に限定されないが、乾熱滅菌、蒸気滅菌、エタノール等消毒剤による滅菌、紫外線やガンマ線等の電磁波滅菌等任意の滅菌処理などが挙げられる。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜は、上記した構造的特徴を備える限り、特に限定されないが、好ましくはポリイミド、又はポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）の多孔質膜である。

ポリイミドとは、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子の総称であり、通常は、芳香族化合物が直接イミド結合で連結された芳香族ポリイミドを意味する。芳香族ポリイミドは芳香族と芳香族とがイミド結合を介して共役構造を持つため、剛直で強固な分子構造を持ち、かつ、イミド結合が強い分子間力を持つために非常に高いレベルの熱的、機械的、化学的性質を有する。

本発明のインプラントで使用され得るポリイミド多孔質膜は、好ましくは、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリイミドを（主たる成分として）含むポリイミド多孔質膜であり、より好ましくはテトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリイミドからなるポリイミド多孔質膜である。「主たる成分として含む」とは、ポリイミド多孔質膜の構成成分として、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリイミド以外の成分は、本質的に含まない、あるいは含まれていてもよいが、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリイミドの性質に影響を与えない付加的な成分であることを意味する。

一実施形態において、本発明のインプラントで使用され得るポリイミド多孔質膜は、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とから得られるポリアミック酸溶液と着色前駆体とを含むポリアミック酸溶液組成物を成形した後、２５０℃以上で熱処理することにより得られる着色したポリイミド多孔質膜も含まれる。

ポリアミック酸は、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを重合して得られる。ポリアミック酸は、熱イミド化又は化学イミド化することにより閉環してポリイミドとすることができるポリイミド前駆体である。

ポリアミック酸は、アミック酸の一部がイミド化していても、本発明に影響を及ぼさない範囲であればそれを用いることができる。すなわち、ポリアミック酸は、部分的に熱イミド化又は化学イミド化されていてもよい。

ポリアミック酸を熱イミド化する場合は、必要に応じて、イミド化触媒、有機リン含有化合物、無機微粒子、有機微粒子等の微粒子等をポリアミック酸溶液に添加することができる。また、ポリアミック酸を化学イミド化する場合は、必要に応じて、化学イミド化剤、脱水剤、無機微粒子、有機微粒子等の微粒子等をポリアミック酸溶液に添加することができる。ポリアミック酸溶液に前記成分を配合しても、着色前駆体が析出しない条件で行うことが好ましい。

本明細書において、「着色前駆体」とは、２５０℃以上の熱処理により一部または全部が炭化して着色化物を生成する前駆体を意味する。

上記ポリイミド多孔質膜の製造において使用され得る着色前駆体としては、ポリアミック酸溶液又はポリイミド溶液に均一に溶解または分散し、２５０℃以上、好ましくは２６０℃以上、更に好ましくは２８０℃以上、より好ましくは３００℃以上の熱処理、好ましくは空気等の酸素存在下での２５０℃以上、好ましくは２６０℃以上、更に好ましくは２８０℃以上、より好ましくは３００℃以上の熱処理により熱分解し、炭化して着色化物を生成するものが好ましく、黒色系の着色化物を生成するものがより好ましく、炭素系着色前駆体がより好ましい。

着色前駆体は、加熱していくと一見炭素化物に見えるものになるが、組織的には炭素以外の異元素を含み、層構造、芳香族架橋構造、四面体炭素を含む無秩序構造のものを含む。

炭素系着色前駆体は特に制限されず、例えば、石油タール、石油ピッチ、石炭タール、石炭ピッチ等のタール又はピッチ、コークス、アクリロニトリルを含むモノマーから得られる重合体、フェロセン化合物（フェロセン及びフェロセン誘導体）等が挙げられる。これらの中では、アクリロニトリルを含むモノマーから得られる重合体及び／又はフェロセン化合物が好ましく、アクリロニトリルを含むモノマーから得られる重合体としてはポリアクリルニトリルが好ましい。

また、別の実施形態において、本発明で使用され得るポリイミド多孔質膜は、上記の着色前駆体を使用せずに、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とから得られるポリアミック酸溶液を成形した後、熱処理することにより得られる、ポリイミド多孔質膜も含まれる。

着色前駆体を使用せずに製造されるポリイミド多孔質膜は、例えば、極限粘度数が１．０〜３．０であるポリアミック酸３〜６０質量％と有機極性溶媒４０〜９７質量％とからなるポリアミック酸溶液をフィルム状に流延し、水を必須成分とする凝固溶媒に浸漬又は接触させて、ポリアミック酸の多孔質膜を作製し、その後当該ポリアミック酸の多孔質膜を熱処理してイミド化することにより製造されてもよい。この方法において、水を必須成分とする凝固溶媒が、水であるか、又は５質量％以上１００質量％未満の水と０質量％を超え９５質量％以下の有機極性溶媒との混合液であってもよい。また、上記イミド化の後、得られた多孔質ポリイミド膜の少なくとも片面にプラズマ処理を施してもよい。

上記ポリイミド多孔質膜の製造において使用され得るテトラカルボン酸二無水物は、任意のテトラカルボン酸二無水物を用いることができ、所望の特性などに応じて適宜選択することができる。テトラカルボン酸二無水物の具体例として、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ｓ−ＢＰＤＡ）、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ａ−ＢＰＤＡ）などのビフェニルテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物、ジフェニルスルホン−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルフィド二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン二無水物、２，３，３’，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ｐ−フェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ｐ−ビフェニレンビス（トリメリット酸モノエステル酸無水物）、ｍ−ターフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、ｐ−ターフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸二無水物、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ビフェニル二無水物、２，２−ビス〔（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパン二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、４，４’−（２，２−ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸二無水物等を挙げることができる。また、２，３，３’，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸等の芳香族テトラカルボン酸を用いることも好ましい。これらは単独でも、２種以上を組み合わせて用いることもできる。

これらの中でも、特に、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族テトラカルボン酸二無水物が好ましい。ビフェニルテトラカルボン酸二無水物としては、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を好適に用いることができる。

上記ポリイミド多孔質膜の製造において使用され得るジアミンは、任意のジアミンを用いることができる。ジアミンの具体例として、以下のものを挙げることができる。
１）１，４−ジアミノベンゼン（パラフェニレンジアミン）、１，３−ジアミノベンゼン、２，４−ジアミノトルエン、２，６−ジアミノトルエンなどのベンゼン核１つのべンゼンジアミン；
２）４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどのジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジカルボキシ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ビス（４−アミノフェニル）スルフィド、４，４’−ジアミノベンズアニリド、３，３’−ジクロロベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、２，２’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、２，２’−ジメトキシベンジジン、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジクロロベンゾフェノン、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、２，２−ビス（３−アミノフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，２−ビス（３−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホキシド、３，４’−ジアミノジフェニルスルホキシド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホキシドなどのベンゼン核２つのジアミン；
３）１，３−ビス（３−アミノフェニル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェニル）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）−４−トリフルオロメチルベンゼン、３，３’−ジアミノ−４−（４−フェニル）フェノキシベンゾフェノン、３，３’−ジアミノ−４，４’−ジ（４−フェニルフェノキシ）ベンゾフェノン、１，３−ビス（３−アミノフェニルスルフィド）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェニルスルフィド）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェニルスルフィド）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェニルスルホン）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェニルスルホン）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェニルスルホン）ベンゼン、１，３−ビス〔２−（４−アミノフェニル）イソプロピル〕ベンゼン、１，４−ビス〔２−（３−アミノフェニル）イソプロピル〕ベンゼン、１，４−ビス〔２−（４−アミノフェニル）イソプロピル〕ベンゼンなどのベンゼン核３つのジアミン；
４）３，３’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、３，３’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕ケトン、ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルフィド、ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、２，２−ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔３−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔３−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンなどのベンゼン核４つのジアミン。

これらは単独でも、２種以上を混合して用いることもできる。用いるジアミンは、所望の特性などに応じて適宜選択することができる。

これらの中でも、芳香族ジアミン化合物が好ましく、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル及びパラフェニレンジアミン、１，３−ビス（３−アミノフェニル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェニル）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェニル）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼンを好適に用いることができる。特に、ベンゼンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル及びビス（アミノフェノキシ）フェニルからなる群から選ばれる少なくとも一種のジアミンが好ましい。

本発明のインプラントで使用され得るポリイミド多孔質膜は、耐熱性、高温下での寸法安定性の観点から、ガラス転移温度が２４０℃以上であるか、又は３００℃以上で明確な転移点がないテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを組み合わせて得られるポリイミドから形成されていることが好ましい。

本発明のインプラントで使用され得るポリイミド多孔質膜は、耐熱性、高温下での寸法安定性の観点から、以下の芳香族ポリイミドからなるポリイミド多孔質膜であることが好ましい。
（ｉ）ビフェニルテトラカルボン酸単位及びピロメリット酸単位からなる群から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸単位と、芳香族ジアミン単位とからなる芳香族ポリイミド、
（ｉｉ）テトラカルボン酸単位と、ベンゼンジアミン単位、ジアミノジフェニルエーテル単位及びビス（アミノフェノキシ）フェニル単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジアミン単位とからなる芳香族ポリイミド、
及び／又は、
（ｉｉｉ）ビフェニルテトラカルボン酸単位及びピロメリット酸単位からなる群から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸単位と、ベンゼンジアミン単位、ジアミノジフェニルエーテル単位及びビス（アミノフェノキシ）フェニル単位からなる群から選ばれる少なくとも一種の芳香族ジアミン単位とからなる芳香族ポリイミド。

本発明のインプラントにおいて用いられるポリイミド多孔質膜は、好ましくは、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、前記表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリイミド多孔質膜であって、ここで前記表面層Ａに存在する孔の平均孔径は０．０１μｍ〜１５μｍであり、前記表面層Ｂに存在する孔の平均孔径は２０μｍ〜１００μｍであり、前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた複数のマクロボイドとを有し、前記マクロボイド層の隔壁、並びに前記表面層Ａ及びＢの厚さは０．０１〜２０μｍであり、前記表面層Ａ及びＢにおける孔がマクロボイドに連通しており、総膜厚が５〜５００μｍであり、空孔率が４０％以上９５％未満である、ポリイミド多孔質膜である。ここで、マクロボイド層中の少なくとも１つの隔壁は、隣接するマクロボイド同士を連通する、平均孔径０．０１〜１００μｍの、好ましくは０．０１〜５０μｍの、１つ又は複数の孔を有する。

例えば、国際公開ＷＯ２０１０／０３８８７３、特開２０１１−２１９５８５、又は特開２０１１−２１９５８６に記載されているポリイミド多孔質膜も、本発明のインプラントに使用可能である。

本発明で使用され得るＰＥＳ多孔質膜は、ポリエーテルスルホンを含み、典型的には実質的にポリエーテルスルホンからなる。ポリエーテルスルホンは当業者に公知の方法で合成されたものであってよく、例えば、二価フェノール、アルカリ金属化合物及びジハロゲノジフェニル化合物を有機極性溶媒中で重縮合反応させる方法、二価フェノールのアルカリ金属二塩を予め合成しジハロゲノジフェニル化合物と有機極性溶媒中で重縮合反応させる方法等によって製造できる。

アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属水素化物、アルカリ金属アルコキシド等が挙げられる。特に、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムが好ましい。

二価フェノール化合物としては、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、４，４’−ビフェノール、ビス（ヒドロキシフェニル）アルカン類（例えば２，２−ビス（ヒドロキシフェニル）プロパン、及び２，２−ビス（ヒドロキシフェニル）メタン）、ジヒドロキシジフェニルスルホン類、ジヒドロキシジフェニルエーテル類、又はそれらのベンゼン環の水素の少なくとも１つが、メチル基、エチル基、プロピル基等の低級アルキル基、又はメトキシ基、エトキシ基等の低級アルコキシ基で置換されたものが挙げられる。二価フェノール化合物としては、上記の化合物を二種類以上混合して用いることができる。

ポリエーテルスルホンは市販品であってもよい。市販品の例としては、スミカエクセル７６００Ｐ、スミカエクセル５９００Ｐ（以上、住友化学(株)製）等が挙げられる。

ポリエーテルスルホンの対数粘度は、ポリエーテルスルホン多孔質膜のマクロボイドを良好に形成する観点で、好ましくは０．５以上、より好ましくは０．５５以上であり、ポリエーテルスルホン多孔質膜の製造容易性の観点から、好ましくは１．０以下、より好ましくは０．９以下、更に好ましくは０．８以下、特に好ましくは０．７５以下である。

また、ＰＥＳ多孔質膜、又はその原料としてのポリエーテルスルホンは、耐熱性、高温下での寸法安定性の観点から、ガラス転移温度が、２００℃以上であるか、又は明確なガラス転移温度が観察されないことが好ましい。

本発明で使用され得るＰＥＳ多孔質膜の製造方法は特に限定されないが、例えば、
対数粘度０．５〜１．０のポリエーテルスルホンの０．３質量％〜６０質量％と有機極性溶媒４０質量％〜９９．７質量％とを含むポリエーテルスルホン溶液を、フィルム状に流延し、ポリエーテルスルホンの貧溶媒又は非溶媒を必須成分とする凝固溶媒に浸漬又は接触させて、空孔を有する凝固膜を作製する工程、及び
前記工程で得られた空孔を有する凝固膜を熱処理して前記空孔を粗大化させて、ＰＥＳ多孔質膜を得る工程
を含み、前記熱処理は、前記空孔を有する凝固膜を、前記ポリエーテルスルホンのガラス転移温度以上、若しくは２４０℃以上まで昇温させることを含む、方法で製造されてもよい。

本発明で使用され得るＰＥＳ多孔質膜は、好ましくは、表面層Ａ、表面層Ｂ、及び前記表面層Ａと前記表面層Ｂとの間に挟まれたマクロボイド層、を有するＰＥＳ多孔質膜であって、
前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた、膜平面方向の平均孔径が１０μｍ〜５００μｍである複数のマクロボイドとを有し、
前記マクロボイド層の隔壁は、厚さが０．１μｍ〜５０μｍであり、
前記表面層Ａ及びＢはそれぞれ、厚さが０．１μｍ〜５０μｍであり、
前記表面層Ａ及びＢのうち、一方が平均孔径５μｍ超２００μｍ以下の複数の細孔を有し、かつ他方が平均孔径０．０１μｍ以上２００μｍ未満の複数の細孔を有し、
表面層Ａ及び表面層Ｂの、一方の表面開口率が１５％以上であり、他方の表面層の表面開口率が１０％以上であり、
前記表面層Ａ及び前記表面層Ｂの前記細孔が前記マクロボイドに連通しており、
前記ＰＥＳ多孔質膜は、総膜厚が５μｍ〜５００μｍであり、かつ空孔率が５０％〜９５％である、
ＰＥＳ多孔質膜である。

本発明のインプラントにおいて用いられる「生体適合性材料を含む層」は、生体適合性材料から成る層であってもよいし、実質的に生体適合性材料から成る層であってもよい。なお、生体適合性材料から成る層である場合には、例えば当該生体適合性材料や当該層の調製時に混入する不純物を含んでも良い。また、本発明のインプラントにおいて用いられる「生体適合性材料を含む層」は、１つの生体適合性材料から成る層（又は実質的に生体適合性材料から成る層）であっても良いし、複数の生体適合性材料から成る層（又は実質的に生体適合性材料から成る層）が積層された層であってもよい。「生体適合性材料を含む層」の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜５ｃｍであり、好ましくは５０μｍ〜１ｃｍである。

本発明のインプラントにおいて用いられる生体適合性材料としては、コラーゲン、シリコーン、フィブロネクチン、ラミニン、ポリリジン、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリラクチド−コ−カプロラクトン、ポリカーボネート、生体分解性ポリウレタン、ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド、ヒドロキシアパタイト、コラーゲンとβ−ＴＣＰ（β−リン酸三カルシウム）との複合体及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくはコラーゲンである。コラーゲンを含む層としては、特に限定されないが、例えばテルダーミス（登録商標）、テルプラグ（登録商標）（いずれもオリンパスバイオマテリアル株式会社製）が使用されてもよい。

本発明のインプラントにおいて、生体適合性材料を含む層は、ポリマー多孔質膜の表面層Ａ上に配置されてもよいし、表面層Ｂ上に配置されてもよい。好ましくは、生体適合性材料を含む層は、ポリマー多孔質膜の表面層Ａ上に配置される。ポリマー多孔質膜の表面層へ生体適合性材料を含む層を配置する方法は、当業者に公知の方法を適宜利用可能である。例えば、生体適合性材料を含む溶液を塗布し、乾燥させることによって行われても良い。また、あらかじめ形成された生体適合性材料を含む層をポリマー多孔質膜の表面に、例えば熱圧着して固定化することで行われても良い。また、ポリマー多孔質膜表面を熱した後に、あらかじめ形成された生体適合性材料を含む層を融着させてもよい。

ポリマー多孔質膜上への生体適合性材料を含む層の配置前に、ポリマー多孔質膜の表面は、その物理的特性を変更する工程によって部分的又は全体的に処理されていてもよい。当該物理的特性を変更する工程としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ処理、及びカルシウム処理が挙げられる。

ポリマー多孔質膜の表面をアルカリ処理する工程としては、たとえば、ポリマー多孔質膜の表面に、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ性物質を適用し、ポリマー多孔質膜の表面の物理的特性を変更させる工程が挙げられるが、これらに限定されない。

ポリマー多孔質膜の表面をカルシウム処理する工程としては、たとえば、ポリマー多孔質膜の表面に塩化カルシウム、リン酸カルシウム、フッ化カルシウム等のカルシウムを含む物質を適用し、ポリマー多孔質膜の表面の物理的特性を変更させる工程が挙げられるが、これらに限定されない。

ポリマー多孔質膜の表面をアルカリ処理する工程に続けて、ポリイミド多孔質膜の表面をカルシウム処理する工程を行っても良い。

本発明のインプラントには、あらかじめ細胞が担持されていてもよい。本発明のインプラントにおいて使用されるポリマー多孔質膜は、その固有の立体構造の中に細胞を保持し、生育させることができるという特長を有する。本発明のインプラントに目的に応じた細胞を担持させて骨損傷部位に適用することにより、骨損傷部位の治療を促進することも可能となる。

本発明のインプラントに細胞を担持させる方法としては任意の方法を用いることができるが、たとえば以下のような方法を用いることができる。
（Ａ）前記インプラント中の、生体適合性材料を含む層が配置された面に、細胞を播種する工程を含む、態様；
（Ｂ）前記インプラント中の、生体適合性材料を含む層が配置された面に細胞懸濁液を載せ、
放置するか、あるいは前記インプラントを移動して液の流出を促進するか、あるいは表面の一部を刺激して、細胞懸濁液を前記インプラントのポリマー多孔質膜に吸い込ませ、そして、
細胞懸濁液中の細胞を前記ポリマー多孔質膜内に留め、水分は流出させる、
工程を含む、態様；並びに、
（Ｃ）前記インプラントの片面又は両面を、細胞培養液又は滅菌された液体で湿潤し、
湿潤したインプラントに細胞懸濁液を装填し、そして、
細胞懸濁液中の細胞を前記インプラント内に留め、水分は流出させる、
工程を含む、態様。
（Ｄ）創傷部もしくは欠損部にインプラントを埋め込み、直接骨髄液を掛ける工程を含む、態様。

本発明のインプラントの表面に播種された細胞は、ポリマー多孔質膜の孔の内部に入り込んでいく。本発明のインプラントの表面に播種された細胞は、インプラントの表面及び／又は内部において安定して生育・増殖することが可能である。細胞は生育・増殖する膜の位置に応じて、種々の異なる形態をとりうる。

本発明のインプラントにおいて、細胞はポリマー多孔質膜のＡ面側から適用されてもＢ面側から適用されてもよい。好ましくは、細胞はＡ面側から適用される。また好ましくは、本発明のインプラントにおいて、細胞は本発明のインプラントの生体適合性材料を含む層が配置された面から適用される。

本発明のインプラントの表面に細胞を播種した後、目的に応じてインプラントにおいて細胞を培養してもよい。培養された細胞は、本発明のインプラントに担持される。

本発明のインプラントに担持させるための細胞の種類は特に限定されず、任意の細胞を用いることができるが、一般に、哺乳動物と言われる哺乳綱に属する動物由来の細胞を用いることが好ましい。哺乳動物は、特に限定されないが、好ましくは、マウス、ラット、ヒト、サル、ブタ、イヌ、ヒツジ、ヤギなどを含む。

本発明のインプラントに担持させるための動物細胞の種類は、限定されるわけではないが、好ましくは、多能性幹細胞、組織幹細胞、体細胞、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。

本明細書において「多能性幹細胞」とは、あらゆる組織の細胞へと分化する能力（分化多能性）を有する幹細胞の総称することを意図する。限定されるわけではないが、多能性幹細胞は、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）、胚性生殖幹細胞（ＥＧ細胞）、生殖幹細胞（ＧＳ細胞）等を含む。好ましくは、ＥＳ細胞又はｉＰＳ細胞である。ｉＰＳ細胞は倫理的な問題もない等の理由により特に好ましい。多能性幹細胞としては公知の任意のものを使用可能であるが、例えば、国際公開ＷＯ２００９／１２３３４９（ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５７０４１）に記載の多能性幹細胞を使用可能である。

本明細書において「組織幹細胞」とは、分化可能な細胞系列が特定の組織に限定されているが、多様な細胞種へ分化可能な能力（分化多能性）を有する幹細胞を意味する。例えば骨髄中の造血幹細胞は血球のもととなり、神経幹細胞は神経細胞へと分化する。このほかにも肝臓をつくる肝幹細胞、皮膚組織になる皮膚幹細胞などさまざまな種類がある。好ましくは、組織幹細胞は、間葉系幹細胞、肝幹細胞、膵幹細胞、神経幹細胞、皮膚幹細胞、又は造血幹細胞から選択される。

本明細書において「体細胞」とは、多細胞生物を構成する細胞のうち生殖細胞以外の細胞のことを言う。有性生殖においては次世代へは受け継がれない。好ましくは、体細胞は、肝細胞、膵細胞、筋細胞、骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、皮膚細胞、線維芽細胞、膵細胞、腎細胞、肺細胞、又は、リンパ球、赤血球、白血球、単球、マクロファージ若しくは巨核球の血球細胞から選択される。

本明細書において「生殖細胞」は、生殖において遺伝情報を次世代へ伝える役割を持つ細胞を意味する。例えば、有性生殖のための配偶子、即ち卵子、卵細胞、精子、精細胞、無性生殖のための胞子などを含む。

本明細書において細胞は、肉腫細胞、株化細胞及び形質転換細胞からなる群から選択してもよい。「肉腫」とは、骨、軟骨、脂肪、筋肉、血液等の非上皮性細胞由来の結合組織細胞に発生する癌で、軟部肉腫、悪性骨腫瘍などを含む。肉腫細胞は、肉腫に由来する細胞である。「株化細胞」とは、長期間にわたって体外で維持され、一定の安定した性質をもつに至り、半永久的な継代培養が可能になった培養細胞を意味する。ＰＣ１２細胞（ラット副腎髄質由来）、ＣＨＯ細胞（チャイニーズハムスター卵巣由来）、ＨＥＫ２９３細胞（ヒト胎児腎臓由来）、ＨＬ−６０細胞（ヒト白血球細胞由来）、ＨｅＬａ細胞（ヒト子宮頸癌由来）、Ｖｅｒｏ細胞（アフリカミドリザル腎臓上皮細胞由来）、ＭＤＣＫ細胞（イヌ腎臓尿細管上皮細胞由来）、ＨｅｐＧ２細胞（ヒト肝癌由来）などヒトを含む様々な生物種の様々な組織に由来する細胞株が存在する。「形質転換細胞」は、細胞外部から核酸（ＤＮＡ等）を導入し、遺伝的性質を変化させた細胞を意味する。動物細胞、植物細胞、細菌の形質転換については、各々適した方法が公知である。

本発明のインプラントに担持させるための細胞としては、好ましくは、骨髄細胞、間葉系幹細胞、骨芽細胞及び線維芽細胞が挙げられる。

本発明のインプラントに骨髄細胞を担持させる場合、骨髄細胞は哺乳動物の骨髄から採取された細胞であってよい。骨髄からの骨髄細胞の採取は、骨髄穿刺や骨髄フラッシング等の公知の方法を用いて行うことができる。また骨髄細胞は、哺乳動物の骨髄から採取された細胞の初代培養細胞であってもよい。

本発明のインプラントで使用されるポリマー多孔質膜は、その形態が骨髄構造に類似しているという固有の立体構造を有する（例えば図１を参照）。本発明者等は、当該ポリマー多孔質膜に骨髄細胞を播種して培養すると、ＣＤ４５陽性細胞を増殖させることができること、及びポリマー多孔質膜の立体構造にしたがって、骨髄に類似した分化特性を有する細胞塊が生ずることを見出した。本発明のインプラントは、骨髄細胞を播種して培養したものであってよい。培養のための培地は公知のものを適宜用いることができる。

本発明のインプラントは、骨損傷治療の対象から採取した骨髄細胞を担持したインプラントであってもよい。そのようなインプラントを骨損傷治療に用いることで、骨損傷部位の構造的補完のみならず、造血を含む骨機能を回復させることも可能である。

また、本発明のインプラントに細胞を担持させる方法として、例えば以下の工程を含む方法を用いる事が出来る。
（１）第一の細胞群をインプラントに適用し、培養する工程、及び
（２）工程（１）の培養後のインプラントに第二の細胞群を適用し、培養し、担持させる工程、ここで第二の細胞群は骨髄細胞である。

上記の細胞担持方法において、第一の細胞群の種類はどのような細胞であってもよく、たとえば動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、酵母菌及び細菌からなる群から選択されるものであってよい。動物細胞は、脊椎動物門に属する動物由来の細胞と無脊椎動物（脊椎動物門に属する動物以外の動物）由来の細胞とに大別される。第一の細胞群は、好ましくは骨髄細胞である。

一実施形態おいて、本発明のインプラントは、金属メッシュをさらに含む。金属メッシュを含む場合、本発明のインプラントにおいて、生体適合性材料を含む層、ポリマー多孔質膜及び金属メッシュがこの順に配置される。

本明細書において「金属メッシュ」とは、金属成分から構成され、シート状面に多数の貫通孔を有するものであり、かかる要件を満たすものであれば特に限定されない。金属メッシュを使用することにより、本発明のインプラントの機械強度を向上させることができ、骨治癒の為の安定な場が醸成される。また金属メッシュは、インプラントの形状を固定位置で保持することを補助する。金属メッシュは、任意の固定手段（例えば、縫合糸、ステープル、生体適合性スクリューなど）でポリマー多孔質膜に固定されてもよい。

金属メッシュとしては、特に限定されないが、例えば、チタン、ステンレス鋼、チタンコーティングされた鋼、窒化チタン又はそれらの組み合わせで構成されてもよい。

本発明のインプラントは、柔軟性に富み、形状の自由度にも優れているため、骨損傷患部の状態に合わせた任意の形状に切り取り、成形し、又は加工して用いることができる。

本発明のインプラントの骨損傷患部への適用のためには、目的に応じて任意の方法をとってよいが、好ましくは、骨損傷患部に接するよう生体内に本発明のインプラントを移植する。骨損傷患部全体に本発明のインプラントが接するようにしてもよいし、骨損傷患部の一部にポリイミド多孔質膜が接するようにしてもよい。本発明のインプラントは、生体適合性材料を含む層が配置されている面が骨損傷患部に接するよう生体内に移植して用いることが好ましい。

本発明のインプラントは、従来の手法では不可能であった大きな骨欠損部位や複雑な骨折部位の治療にも有効に用いることができる。本発明のインプラントは、骨損傷患部の全体又は一部を覆うように適用すればよく、特に他の材料を用いてインプラントを固定する必要はない。しかし、目的に応じて、縫合糸、ステープル、生体適合性スクリューなどの固定手段を用いて、生体組織に固定してもよい。

本発明の一態様は、本発明のインプラント、骨損傷治療手術に必要な材料、及び取扱説明書を含む、骨損傷治療用キットに関する。限定されるわけではないが、一実施形態として、透明なパウチ内に滅菌された本発明のインプラントが単独で又は複数枚保存され、そのままで骨損傷治療に使用可能な形態を含むパッケージや、あるいは、同パウチ内に本発明のインプラントと共に滅菌液体が封入されており、効率的な細胞播種が可能になっている膜・液体の一体型形態のキットを含む。骨損傷に必要治療手術に必要な材料としては、特に限定されないが、例えば、本発明のインプラントを骨損傷患部に固定するための固定手段（例えば縫合糸、ステープル又は生体適合性スクリュー）を含んでも良い。

本発明の一態様は、本発明のインプラントを骨損傷部位に適用することを含む、骨損傷部位の治療方法に関する。

以下、本発明を実施例に基づいて、より具体的に説明する。なお本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。当業者は本明細書の記載に基づいて容易に本発明に修飾・変更を加えることができ、それらは本発明の技術的範囲に含まれる。

以下の実施例で使用されたポリイミド多孔質膜は、テトラカルボン酸成分である３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ｓ−ＢＰＤＡ）とジアミン成分である４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＯＤＡ）とから得られるポリアミック酸溶液と、着色前駆体であるポリアクリルアミドとを含むポリアミック酸溶液組成物を成形した後、２５０℃以上で熱処理することにより、調製された。得られたポリイミド多孔質膜は、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、当該表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリイミド多孔質膜であり、表面層Ａに存在する孔の平均孔径は６μｍであり、表面層Ｂに存在する孔の平均孔径は４６μｍであり、膜厚が２５μｍであり、空孔率が７３％であった。

実施例１
９週齢のＬＥＷラットを２〜３％イソフルレンにて全身麻酔後、術野に１万分の１エピネフリン含有リドカインによる浸潤麻酔を施す。切開部より広い範囲を除毛した後、術野が十分明示できるよう頭頂部に骨膜下まで直線上に切開を加える。皮膚骨膜弁を剥離し頭頂骨を露出した後、トレフィンバーを用い滅菌生理食塩水による注水下に４ｍｍ径円形の骨欠損部を２個形成した。欠損部を滅菌したポリイミド多孔質膜で被覆した後、皮膚骨膜弁を復位し、ナイロン糸にて縫合した。この際、ポリイミド多孔質膜のメッシュ面（Ａ面）を創部に接地させて作製したモデルと大穴面（Ｂ面）を接地させたモデルをそれぞれ作製した。２週間後、４週間後、８週間後に欠損部の治癒状況を測定した。測定項目は、骨密度（ＢＭＤ）（ｍｇ／ｃｍ³）、骨塩量（ＢＭＣ）（ｍｇ）、新生骨体積（ＢＶ）（ｃｍ³）、設定したＲＯＩの体積（ＴＶ）（ｃｍ³）、新生骨の割合（ＢＶ／ＴＶ）（％）、臨床的なＢＭＤ（ＢＭＣ／ＴＶ）（ｍｇ／ｃｍ³）である。メッシュ面接地のモデルにて、早期の骨形成に関し、メッシュ面を創部に接地したモデルが有意に骨形成を促進する結果が確認された。結果を図４に示す。図４において、コントロール群とは骨欠損部をポリイミド多孔質膜で被覆しなかった群のことである。

実施例２
８週齢のＧＦＰ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｒａｔより大腿骨および頸骨を採取し、それぞれの骨の両端をカットして、ＦＢＳを１０％添加したＤＭＥＭ培地でフラッシュすることで骨髄細胞隗を採取した。細胞塊をピペテッィングにより粉砕し、１．５ｃｍ四方のポリイミド多孔質膜のメッシュ面（Ａ面）に１．０×１０⁶個の骨髄細胞を播種し、１０％ＦＢＳを添加したＤＭＥＭ培地で５日間静置培養した。６日目に、細胞が付着したポリイミド多孔質膜を燐酸バッファーで洗浄し、培地をＤＭＥＭのみに変更して更に１日間培養した。９週齢のヌードラットを２〜３％イソフルレンにて全身麻酔後、術野に１万分の１エピネフリン含有リドカインによる浸潤麻酔を施す。切開部より広い範囲を除毛した後、術野が十分明示できるよう頭頂部に骨膜下まで直線上に切開を加える。皮膚骨膜弁を剥離し頭頂骨を露出した後、トレフィンバーを用い滅菌生理食塩水による注水下に４ｍｍ径円形の骨欠損部を２個形成した。欠損部に、メッシュ面（Ａ面）が創部に接地する様にして、上記の細胞を付着させその後培養したポリイミド多孔質膜にて欠損部を被覆した。２週、４週、８週後に欠損部治癒状況を測定し、経時的な創部の治癒を確認した。結果を図５に示す。

実施例３
８週齢のＧＦＰ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｒａｔより大腿骨および頸骨を採取し、それぞれの骨の両端をカットして、ＦＢＳを１０％添加したＤＭＥＭ培地でフラッシュすることで骨髄細胞隗を採取した。細胞塊をピペテッィングにより粉砕し、１．５ｃｍ四方のポリイミド多孔質膜のメッシュ面（Ａ面）に１．０×１０⁶個の骨髄細胞を播種し、１０％ＦＢＳを添加したＤＭＥＭ培地で５日間静置培養した。ＤＭＥＭ培地を交換した後、更に１日間培養した。その後、ポリイミド多孔質膜のメッシュ面（Ａ面）に１．０×１０⁶個の骨髄細胞を播種し、１０％ＦＢＳを添加したＤＭＥＭ培地で５日間静置培養した。６日目に、細胞が付着したポリイミド多孔質膜を燐酸バッファーで洗浄し、培地をＤＭＥＭのみに変更して更に１日間培養した。得られたポリイミド多孔質膜を、９週齢のヌードラットを２〜３％イソフルレンにて全身麻酔後、術野に１万分の１エピネフリン含有リドカインによる浸潤麻酔を施す。切開部より広い範囲を除毛した後、術野が十分明示できるよう頭頂部に骨膜下まで直線上に切開を加える。皮膚骨膜弁を剥離し頭頂骨を露出した後、トレフィンバーを用い滅菌生理食塩水による注水下に４ｍｍ径円形の骨欠損部を２個形成した。欠損部に、メッシュ面（Ａ面）が創部に接地する様にして、上記の細胞を付着させその後培養したポリイミド多孔質膜にて欠損部を被覆した。２週、４週、８週後に欠損部治癒状況を測定し、経時的な創部の治癒を確認した。結果を図６〜８に示す。

実施例４
ポリイミド多孔質膜とテルダーミス（登録商標）との複合化
テルダーミス（登録商標）真皮欠損用グラフト（アルケア社）を滅菌的に開封し、試験するポリイミド多孔質膜と同サイズにハサミで切り出した。テルダーミス（登録商標）の上面（シリコーン層側）にポリイミド多孔質膜を置き、炎にて加熱したピンセットでシリコーン層に融着させた。

実施例５
骨芽細胞をテルダーミス（登録商標）上、及びポリイミド多孔質膜とテルダーミス（登録商標）との複合材上で培養した場合における、細胞数の経時変化
実施例４で製造したポリイミド多孔質膜とテルダーミス（登録商標）との複合材（滅菌済み、１．４ｃｍ角の正方形）を、２cm×２cmの滅菌された正方形容器（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ 社 ｃａｔ． １０３）に入れた。４×１０⁴個の細胞を播種し骨芽細胞増殖培地４mlを加え、週２回培地を交換しながらＣＯ₂インキュベータ内で培養を継続的に行った。また、２．５cm×２．５cmテルダーミス（登録商標）を２０cm²シャーレに入れ、同様の条件で骨芽細胞の播種と培養を実施した。播種後、３日、７日、１４日、２１日、２８日、３５日後、テルダーミスは９日、１４日、２１日、２８日、３５日後に、CCK８を用いて細胞数を計測し、増殖挙動を観察した。結果を図９に示す。培養期間中、テルダーミス（登録商標）上では殆ど細胞が増殖せず、また、移動する様子も観察されなかったが、ポリイミド多孔質膜を共存させるだけで、全培養期間を通じて細胞数の上昇が観察された。

本発明のインプラントは、大欠損部位や複雑形状部位を含む骨損傷を簡便かつ効果的に治療することができる。

Claims (17)

1. ポリマー多孔質膜と、生体適合性材料を含む層とを含む、骨損傷部位の治療のためのインプラントであって、前記ポリマー多孔質膜が、複数の孔を有する表面層Ａ及び表面層Ｂと、前記表面層Ａ及び表面層Ｂの間に挟まれたマクロボイド層とを有する三層構造のポリマー多孔質膜であり、ここで前記表面層Ａに存在する孔の平均孔径は、前記表面層Ｂに存在する孔の平均孔径よりも小さく、前記マクロボイド層は、前記表面層Ａ及びＢに結合した隔壁と、当該隔壁並びに前記表面層Ａ及びＢに囲まれた複数のマクロボイドとを有し、前記表面層Ａ及びＢにおける孔が前記マクロボイドに連通している、前記インプラント。
2. 前記生体適合性材料を含む層が、前記ポリマー多孔質膜の表面層Ａ上に配置される、請求項１に記載のインプラント。
3. 前記生体適合性材料が、コラーゲン、シリコーン、フィブロネクチン、ラミニン、ポリリジン、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシブチレート、ポリラクチド−コ−カプロラクトン、ポリカーボネート、生体分解性ポリウレタン、ポリエーテルエステル、ポリエステルアミド、ヒドロキシアパタイト、コラーゲンとβ−ＴＣＰとの複合体及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物である、請求項１又は２のいずれか１項に記載のインプラント。
4. 前記生体適合性材料がコラーゲンである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインプラント。
5. 前記表面層Ａの平均孔径が、０．０１〜５０μｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインプラント。
6. 前記表面層Ｂの平均孔径が、２０〜１００μｍである、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインプラント。
7. 前記ポリマー多孔質膜の膜厚が、５〜５００μｍである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインプラント。
8. 前記ポリマー多孔質膜がポリイミド多孔質膜である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のインプラント。
9. ポリイミド多孔質膜が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリイミドを含む、ポリイミド多孔質膜である、請求項８に記載のインプラント。
10. ポリイミド多孔質膜が、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとから得られるポリアミック酸溶液と着色前駆体とを含むポリアミック酸溶液組成物を成形した後、２５０℃以上で熱処理することにより得られる着色したポリイミド多孔質膜である、請求項８又は９に記載のインプラント。
11. 前記ポリマー多孔質膜が、ポリエーテルスルホン多孔質膜である、請求項１〜７のいずれか１項に記載のインプラント。
12. 細胞が担持されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインプラント。
13. 前記細胞が、骨髄細胞、間葉系幹細胞、線維芽細胞、骨芽細胞、又はこれらから誘導された細胞である、請求項１２に記載のインプラント。
14. 金属メッシュをさらに含み、生体適合性材料を含む層、ポリマー多孔質膜及び金属メッシュがこの順に配置される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のインプラント。
15. 前記金属メッシュが、チタン、ステンレス鋼、チタンコーティングされた鋼、窒化チタン又はそれらの組み合わせで構成される、請求項１４に記載のインプラント。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のインプラント、
    骨損傷治療手術に必要な材料、及び
    取扱説明書
    を含む、骨損傷治療用キット。
17. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のインプラントを骨損傷部位に適用することを含む、骨損傷部位の治療方法。