KR20010080878A - 인공 혈관 - Google Patents

Abstract

본 발명은, ① 항혈전성을 가지며, ② 조직 친화성이 있으며, ③ 내피화가 신속하게 일어나며, 그리고 ④ 숙주 세포가 재생되는 인공 혈관 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 이종의 생체에서 채취한 혈관으로서, 상기 혈관의 세포 성분을 전부 제거한 인공 혈관 및 상기 인공 혈관의 제조 방법으로서, 이종의 생체로부터 채취한 혈관을 계면활성제로 세정하여 상기 혈관의 세포 성분을 전부 제거하는 공정을 포함하는 방법이다.

Description

인공 혈관 {Artificial Blood Vessel}

인공 혈관이 구비해야 하는 조건으로서 미국 혈관 외과 학회는 하기의 항목을 들고 있다(1954년).

① 생체내에서 물질이 안정적일 것,

② 화학적으로 안정하고 독성이 없을 것,

③ 이물 반응이 없을 것,

④ 발암성이 없을 것,

⑤ 알레르기 반응을 유발하지 않을 것,

⑥ 피로 강도가 클 것,

⑦ 간단히 제조할 수 있고 저비용일 것,

⑧ 소독을 간단히 할 수 있을 것과

이러한 재료면에서의 안전성 외에 최근에는

⑨ 우수한 항혈전성을 가질 것,

⑩ 생체 혈관에 필적하는 컴플라이언스를 가질 것,

⑪ 신속하고 양호한 신생 내막 치유가 얻어질 것

등 생체 적합성과 이식 후의 성능도 요구되고 있다.

한편 현재 사용되고 있거나 보고되어 있는 인공 혈관 중 주요한 것으로는 아래의 것을 들 수 있다.

A. 다클론(상품명)을 기재로 하는 것

B. ePTFE를 기재로 하는 것

C. 인간 제대를 기재로 하는 것

D. 소 내흉동맥을 기재로 하는 것.

그러나 다클론을 기재로 하는 것은 장기간 사용시에 동맥 혹화된 예도 보고되어 있으며, 임상예에서 내피 세포의 피복은 발견되지 않는다. 최근에는 콜라겐 또는 젤라틴으로 상기 기재를 피복한 것이 대구경 인공 혈관으로서 사용되고 있는데, 제작 단계에서의 엔도톡신이 원인이라고 생각되는 시술 후 알 수 없는 열의 발생도 종종 발견된다.

ePTFE를 기재로 하는 것은 조직 친화성이 낮고, 그 때문에 내피 세포의 재생이 이루어지지 않는데, 문합부에 판누스를 형성하는 등 소구경 인공 혈관에서의 장기 개존성(開存性)에 대하여 만족할 만한 결과가 얻어지지 않는 것이 현실이다.

인간 제대를 기재로 하는 것은 문합부의 단열(斷裂)을 일으키기 쉬운 것 또는 내피 세포의 재생 불량으로 개존률이 나쁠 뿐만 아니라 재료의 입수가 곤란하며, 최근 문제가 되고 있는 프리온 문제도 극복되어 있지 않다.

소 내흉동맥을 기재로 하는 것은 유일한 이종 생체 재료를 이용한 것인데, 소의 세포가 그대로 남고 있고, 이종 조직·이종 세포에 의한 거절 반응을 피하기 위하여 상기 잔존 세포를 약제로 완전히 가교·고정하였기 때문에 자기의 생체와 완전히 치환되지 않고, 그 때문에 내피화도 촉진되지 않으며, 숙주의 세포도 재생되지 않는다. 또한 개존률이 나빠 현재는 사용되지 않는다.

상기와 같이, 종래의 인공 혈관에는 상기한 요건을 만족하는 것이 없고, 특히 6 ㎜ 이하의 소구경의 것으로 임상 응용에 견딜 수 있는 장기 개존성을 갖는 것이 얻어지지 않는 것이 현실이다.

<발명의 개시>

본 발명은 상기 종래의 인공 혈관의 과제를 해결할 수 있는 인공 혈관 및 그 제조 방법, 특히

① 항혈전성이 있고,

② 조직 친화성이 있으며,

③ 내피화가 신속하게 발생하고

④ 숙주의 세포가 재생하는

인공 혈관 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이종의 생체에서 채취한 혈관으로서, 상기 혈관의 세포 성분을 전부 제거한 인공 혈관이다.

또한 본 발명은, 상기한 인공 혈관의 제조 방법으로서, 이종의 생체로부터 채취한 혈관을 계면활성제로 세정하여 상기 혈관의 세포 성분을 전부 제거하는 공정을 포함하는 방법이다.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

본 발명의 인공 혈관에 있어서, "이종의 생체"란, 인간 이외의 동물, 예를 들면 소, 돼지, 개, 원숭이 등의 동물을 의미하여, "세포 성분을 전부 제거한"이란, HE 염색으로 세포 성분이 발견되지 않으며, IgG 염색 음성인 것을 의미한다. 또한 MHC 항원 염색에서도 음성인 것이 바람직하다 (의양성이어도 현미경 소견으로 이종 항원으로서의 세포 성분이 없는 경우에는 음성으로서 취급한다).

또한, 본 발명의 인공 혈관은 그 내강 벽면에 항혈전성을 갖는 물질, 예를 들면 헤파린, 아르가트로반, 플라스민 등이 적용된 것이어도 좋다.

여기에서, 기재로서의 혈관의 채취 부위는 특별히 한정되지 않지만, 원칙적으로 그 직경 및 구성 성분이 인공 혈관을 적용하는 환자의 혈관과 동등한 부위로서, 상기 환자 혈관의 물리 특성, 특히 강도가 동등한 부위가 바람직하다.

상기 채종 혈관의 세정에 사용하는 계면활성제로서는, 비이온성 계면활성제, 그것도 "Triton X-100", "Lubrol PX", "Tween series" 등으로 대표되는 폴리옥시에틸렌 유도체가 바람직하다.

또한 세정은, 구체적으로는 0.1 내지 3 중량%의 계면활성제 용액에 12 내지 72 시간 침지함으로써 행한다. 계면활성제의 농도가 0.1 중량% 미만이면 피세정 혈관의 세포 성분의 제거가 불충분하고, 3 중량%를 초과하면 계면활성제가 피세정 혈관에 잔존하기 때문이다. 한편, 침지 시간이 12 시간 미만이면 피세정 혈관의 세포 성분의 제거가 불충분하고, 72 시간을 초과하면 피세정 혈관 중에 남아야 할세포외 성분(적어도, 콜라겐와 탄성 섬유는 남아야 한다)가 손상을 받기 때문이다.

이 세정 조작에 있어서, 계면활성제 용액은 소정 시간마다 새로운 용액으로 교환하는 것이 바람직하다. 세정 능력 유지를 위해서이다. 또한, 계면활성제 용액 교환시에는, 증류수에 의한 세정을 행하면 더욱 좋다. 제거해야 할 세포 성분의 팽윤·파괴가 발생하여 세정 효과가 증진되기 때문이다.

또한, 계면활성제 용액에 의한 세정전 및(또는) 후에 초음파 세정을 다시 행하여도 좋다. 기재로부터 세포 성분을 보다 완벽에 제거할 수 있기 때문이다.

여기에서, 계면활성제 용액에 의한 세정 조작(포함하는 증류수에 의한 세정)은 물론이고, 초음파 세정 조작 또는 그 밖의 필요한 조작(있는 경우)도 무균적으로 행한다. 외부로부터의 이물(물리적인 영향을 미치는 것은 당연하고, 생물학적인 영향을 미치는 것 포함)의 혼입 가능성을 배제하기 위해서이다.

또한, 본 발명의 인공 혈관으로서, 그 내강 벽면에 항혈전성을 갖는 물질, 예를 들면 헤파린 등을 적용한 것으로 하는 경우에 있어서, 상기 항혈전성을 갖는 물질의 적용 방법으로서는 통상의 방법에 따라서 행하면 좋다. 상기 항혈전성을 갖는 물질로서 헤파린를 사용하는 경우를 예로 들면, 계면활성제에 의한 세정 조작이 실시된 기재를 0.1 내지 5 중량%의 헤파린 용액에 2 내지 72 시간 침지하는 방법을 들 수 있다. 여기에서 헤파린 농도가 0.5 중량% 미만이면 헤파린의 결합량이 불충분하고(결과적으로, 혈관 내강으로부터 조기에 소실되어 버려 목적으로 하는 항혈전성이 얻어지지 않는다), 5 중량%를 초과하면 헤파린 결합량이 지나치게 많아지므로(결과적으로, 혈관 내강에 장기간 잔존하여 내피 세포의 재생을 방해한다)바람직하지 않다. 한편, 침지 시간이 2 시간 미만이면 헤파린의 결합량이 불충분하고, 72 시간을 초과하면 헤파린의 결합량이 지나치게 많아지므로 바람직하지 않다.

여기에서, 헤파린의 적용에 앞서, 상기한 계면활성제에 의한 세정을 완료한 기재에 글루타르알데히드(이하, "GA"라 함)를 적용하여 상기 기재의 내강면에 프로타민을 가교·결합시켜 둔다(이어지는 헤파린 용액으로의 침지 조작으로 상기 프로타민과 헤파린이 이온 결합하고, 그 결과 헤파린이 상기 기재에 적용되기 때문이다. 또한 GA의 상기 기재로의 적용은 어디까지나 프로타민의 가교·결합이 목적이며, 인공 혈관의 숙주 세포로의 치환을 저해할 정도로 행해서는 안된다).

또한 헤파린의 적용법으로서는, GA를 사용하지 않고 친수성 폴리에폭시 화합물("Deacol" EX-512: 나카세 가세이 고교)을 사용하는 방법도 있다.

이하, 본 발명의 한 실시 형태를 바탕으로 하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

돼지로부터 채취한 신선한 경동맥(이하, 단순히 "기재"라 함)을 계면활성제 용액(시그마사 제품 "Triton X-100", 농도 1 중량%)로 세정하였다 (38 ℃×48 시간, 또한 계면활성제 용액은 12 시간마다 교환하였다. 이 교환시에는 약 1 시간의 증류수에 의한 세정을 행하였다).

상기 계면활성제 용액에 의한 세정을 완료한 기재를 증류수로 세정한(38 ℃×48 시간) 후, 상기 기재 내강을 프로타민 용액(농도 1 중량%)으로 채우고, 상기 기재 내강에 압력(80 내지 100 ㎜Hg)을 가하면서 GA 용액(농도 1 중량%)에 침지하였다(5 내지 10분).

상기 GA 처리된 기재를 생리 식염수로 세정한(38 ℃×30 분) 후, 헤파린 용액(농도: 1 중량%)에 침지(40 ℃×48 시간)하고, 그 후는 그대로 냉암소에 보존하였다.

또한 이상의 조작은 전부 무균적으로 행하였다.

얻어진 인공 혈관은 그 벽 두께가 약간 얇지만 생체의 동맥과 거의 동일하여 취급하기 쉬운 것이었다. 현미경으로의 관찰에서는 세포는 완전히 소실되어 있고, 콜라겐와 탄성 섬유만이 인정되었다. 또한, HE 염색으로 세포 성분은 인정되지 않고, 항 돼지 IgG 염색, MHC 항원 염색 모두 음성이었다.

상기에서 제작한 인공 혈관의 유용성을 하기의 요령으로 검증하였다.

① 적용 동물: 비글견(5 마리)

② 적용 동물에게는 케타랄, 세락탈, 황산 아트로핀을 근육내 투여함과 동시에 기관내에 관을 삽입. 시술 중에는 할로센으로 마취를 유지하였다.

③ 헤파린을 1 ㎖ 정맥내 투여한 후, 적용 동물의 복부 대동맥을 차단하고, 5 내지 10 ㎜ 절제. 거기에 상기한 인공 혈관(외부 직경: 7 ㎜, 길이: 20 ㎜)를 문합하였다(등쪽: 7-0 폴리프로필렌사, 복부쪽: 오토서쳐(Auto suture) "VCS 사이즈 M"을 각각 사용).

④ 20 일 후에 혈관 조영으로 협착 유무를 확인하였다(전체예 모두 "협착없음"이었다).

⑤ 2 마리는 3 주 후에, 3 마리는 18 주 후에, 각각 인공 혈관을 적출하여평가하였다.

결과는 하기와 같았다.

개존률은 100 %였다. 육안으로는 3 주 후에 인공 혈관 중앙부에 일부 내피가 붙어 있지 않은 부분이 있었으나 문합부으로부터의 내피 증식이 확인되었다. 18 주 후에는 모든 예에서 내피 세포가 재생하고 있다는 것이 확인되었다.

현미경 소견은 다음과 같았다.

① 3 주 후:

문합부 근방에는 내피 세포가 재생하고 있고, 내막에는 평활근 세포가 인정된다. 내탄성판도 재생되고 있지만 완전한 연속성은 확인되지 않았다. 호중구 또는 형질 세포 침윤이 외측에 확인되고, 내막쪽에도 일부 확인된다. 인공 혈관 중앙부의 내피 세포가 없는 부분에는 피브린의 침착이 확인된다.

② 18 주 후:

내피 세포는 깨끗히 재생되어 결손되어 있는 부분은 없다. 일부에는 염증 세포가 확인되지만 극히 경미하다. 인공 혈관의 내강쪽, 외측 양자에 마크로파아지 및 섬유아세포 등의 숙주 결합 조직 세포가 확인되므로 인공 혈관이 서서히 흡수되고 있다는 것을 알 수 있었다. 내탄성판은 3 주 후에 비하여 더욱 확실히 재생되어 있어 연속성을 인정한다.

본 발명은 생체 유래 재료로 이루어지는 인공 혈관 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 이종의 생체로부터 채취한 혈관을 그 기재로 하는 인공 혈관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

인공 혈관에 요망되는 가장 중요한 요소는 장기 개존성인데, 그 직경이 작아짐에 따라 그 달성은 곤란하다. 또한 이종 생체를 그 기재 공급원으로 하는 것은그 항원성이 문제가 되와 왔다.

그러나 본 발명의 인공 혈관에서는, 상기 기재로부터 세포 성분을 계면활성제에 의한 세정 조작에 의해 탈락시키고, 섬유 성분만으로 된 무세포 매트릭스를 이용하였으므로 그 항원성은 매우 낮아 기재 공급의 어려움이 해소되어 있는 점에서 산업 발달에 이바지하는 바가 크며, 그와 같은 인공 혈관의 장기 개존성을 높이기 위한 항혈전성의 획득을 적극적으로 도모하고 있기 때문에 그 점에서도 우수한 인공 혈관을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 인공 혈관은 상기 무세포 매트릭스가 숙주 세포의 재생을 촉진하면서 상기 세포에 흡수·치환되어, 완전히 숙주의 자기 혈관이 재생 복원되므로 매우 유용한 인공 혈관을 제공할 수 있다.

Claims (2)

1. 이종의 생체로부터 채취한 혈관으로서, 이 혈관의 세포 성분을 모두 제거한 인공 혈관.
2. 이종의 생체로부터 채취한 혈관을 계면활성제로 세정하여 이 혈관의 세포 성분을 모두 제거하는 공정을 포함하는 제1항에 기재한 인공 혈관의 제조 방법.