WO1998054224A1 - Gel au collagene - Google Patents

Description

明 細 書

コラーゲンゲル

技術分野

本発明は、 コラーゲンゲル、 その製造方法、 それを用いる医療用 材料、 又はその製造のためのキッ トに関する。 背景技術

医療用材料である止血剤又は生体接着剤は、 水の存在下でも速や かに接着すること、 体温下、 常圧で接着すること、 滅菌が可能で組 織毒性がないこと、 創傷面を十分に止血できること、 硬化した後に 柔軟で創傷の治癒を妨害しないことなどの一般的要件を備えていな ければならない。 そのような要件をある程度満たす材料としては、 従来、 メチル 2 —シァノアク リ レート又はイソブチル 2 —シァ ノアクリ レートなどのシァノアクリ レート系化合物、 末端にィソシ アナ一ト基を有するポリ ウレタンなどの合成系接着剤、 可溶性の フィプリ ノーゲンから不溶性のフィプリ ンを形成して創傷部分を癒 着させるフイ ブリ ン糊、 ゼラチンをホルムアルデヒ ドもしくはレゾ ルシノールで架橋させたゼラチン系接着剤などの天然系接着剤が臨 床的に利用されてきた。 また特開平 7 — 1 6 3 8 6 0号公報には、 ゼラチンとポリア二オンをカルポジイミ ドで架橋させた、 ゼラチン 系接着剤が記載されている。

この中で、 シァノアク リ レー ト系接着剤においては、 重合時に組 織の水を奪うために細胞が死滅すること、 反応速度が大きいために 接着操作が困難であること、 加えて接着後の反応生成物が硬く、 組 織に吸収されるのに 1年を要すること、 接着部位が生体組織のよう な柔軟性に欠ける （筏 義人他編集、 生体適合材料、 日本規格協会、 1 9 9 3年、 1 1 7頁参照） ことのために、 一度接着した組織が数 日後にまた開いてしまレ かえって創傷を悪化させるという欠点や、 さらに分解に伴い生成するホルムアルデヒ ドの組織障害の問題が あった。 イソシアナート系の接着剤は、 組織中に 1年以上残存する ために、 創傷面が正常状態に戻るのに時間がかかる欠点があった。 フイブリ ン糊は、 合成系接着剤の欠点である組織との異物反応性な どを解決するものではあるが、 やや接着力が弱く、 2又は 4液を混 合して使用するために操作が煩雑であり、 さらに材料がヒ ト血液由 来のものであることから、 H I V , H B sなどのウィルス汚染の恐 れもあった。 また、 創傷部位に適用した後 2〜 3 日後には繊維素が 溶解し始め、 組織に吸収されてしまうので、 一定期間創傷部位を接 着しておく必要があるにもかかわらず、 創傷の治癒よりもフイブリ ン糊の吸収のほうが早い場合があるという問題があった （Ph arma

Med i c a 別刷、 Ph a rma Med i c a Vo 1 . 14, 1 996 、 メディカルレビュー 社、 1 5 7頁参照） 。

臨床的に使用されているゼラチン系接着材は、 架橋剤であるホル ムアルデヒ ド又はレゾルシノールの毒性のために使用範囲が限定さ れている。 また、 特開平 7— 1 6 3 8 6 0号公報の発明は、 毒性の 低い架橋剤を用いてはいるが、 これらゼラチン系接着剤は、 一般に その製造時に、 材料であるゼラチンの水溶液を 4 0 °C以上に加温し て粘稠度を調節する必要があり、 それに加えて、 短分子であるゼラ チンを架橋するためにゲル化に時間がかかり、 架橋剤を多く使用す るという欠点があった。 発明の開示

本発明は、 接着が容易であって接着力が強く、 ウィルス汚染の危 険性が解消されており、 生体に対して低毒性であり、 硬化後に柔軟 な接着層を形成し、 しかも組織に吸収分解されて創傷の治癒を妨げ ず、 逆に治癒を促進する、 医療用として好適な材料を提供するもの である。

本発明者らは、 医薬品及び食品に広く添加されているコラーゲン に、 ポリア二オンと水溶性カルポジイ ミ ドを混合して得られるハイ ド口ゲルが、 水の存在下で生体組織と高い接着性を示す事実をもと に、 このハイ ド口ゲルを生体接着剤、 止血材、 閉鎖材、 死腔充填材 などの非成形医療材料として、 及び 又はこのゲルを成形したもの を代用血管などの成形医療用材料として生体に適用しうることを発 見し、 本発明に至った。

すなわち、 本発明は、 コラーゲンをポリア二オンとカルポジイ ミ ドにより架橋して得られるコラーゲンゲル、 並びにその製造方法で あって、 詳細には、 コラーゲンとポリア二オンを含む水溶液に、 水 溶性カルポジイミ ドを加えて、 コラーゲンとポリア二オンとを架橋 させるか、 又はポリア二オンと水溶性カルポジイミ ドを、 両者を含 む水溶液中で反応させ、 次いでコラーゲン水溶液をこれに加えて、 コラーゲンをポリァニオンと架橋させることを特徴とする、 コラ一 ゲンゲルの製造方法、 あるいはそのようなコラーゲンゲルからなる 生体接着剤、 止血材、 閉鎖材、 死腔充填材、 代用血管のような医療 用成形物などの医療用材料又は、 それらの材料の製造用キッ トに関 する。

本発明で用いるコラーゲンとは、 例えば各種動物から抽出した不 溶性コラーゲンをアルカリ処理するか、 又はペプシン、 トリ プシン、 キモ トリブシン、 パパイ ン、 プロナーゼなどの酵素で処理して、 抗 原性の強いテロペプチ ド部分を除去したもので、 I 型、 I I I 型、 I + I I I 型などのコラ一ゲンである。 コラ一ゲンの由来は、 特に限 定されず、 一般に、 ゥシ、 ブタ、 ゥサギ、 ヒッジ、 ネズミなどのほ 乳類又は鳥類などの皮膚、 骨、 軟骨、 腱、 臓器などから得られるコ ラーゲンを用いることができる。 このコラーゲンはゼラチンとは異 なって、 加温しなくても適度な粘稠度が得られるので、 ゲル化させ る場合に調製が簡便である。 また、 ゼラチンより高分子であるため に、 生体組織により近く、 生理活性が大きく、 したがって創傷に用 いた場合にその治癒を促進し、 ゼラチンがむしろ組織再生を妨げる 傾向にあるのと好対照を示す。 硬化した後にも柔軟であり、 その上、 架橋に要する時間が短く、すなわちゲル化時間が短くて済む。コラ一 ゲンは、 水、 生理食塩水、 ホウ酸緩衝液のような緩衝液、 又は塩化 ナトリ ウム、 臭化ナトリウム、 臭化力リウムなどの塩、 タンパク質、 糖、 脂質などを含有する水溶液など、 生体に対して無毒の溶媒に溶 解して用いる。

本発明で用いるポリア二オンは、 水溶性でかつ官能基として多数 のカルボキシル基をもつ高分子であり、 生体に対して毒性の少ない ものであれば、 生体由来の高分子、 合成高分子を問わない。 具体的 には、 ヒアルロン酸、 アルギン酸、 アラビアゴム、 ポリ グルタミン 酸、 ポリアク リル酸、 ポリアスパラギン酸、 ポリ リ ンゴ酸、 カルボ キシメチルセルロース、カルボキシル化デンプンなどが挙げられる。 これらのポリア二オンの分子量は、 コラーゲンゲル形成時のゲルの 接着性あるいは硬化後の硬さなどに影響を与えるので、 所望により 任意に決定される。 これらのポリア二オンを、 コラーゲンを溶解す るのに用いられるものと同じ生体に毒性のない水性溶媒に溶解して 使用する。 またポリア二オン水溶液の濃度は、 水溶液の粘度、 又は ポリマ一 1分子の有するカルボキシル基の数などにより適宜決定さ れる。

本発明で用いる水溶性カルポジイミ ドとしては、 例えば 1 ーェチ ルー 3 — （ 3 —ジメチルァミノプロピル） カルポジイミ ド ·塩酸塩、 1 —シクロへキシル— 3 — ( 2 —モルホリニルー 4ーェチル） カル ポジイミ ド · スルホン酸塩などが好ましく使用できる。 これらの、 本発明で用いる水溶性カルポジイ ミ ドは、 反応に伴い、 不活性でか つ水溶性の尿素誘導体に変化するので、 得られるコラーゲンゲルは きわめて毒性の低いものとなる。これらの水溶性カルポジイ ミ ドを、 粉末のままで、 又はコラーゲンもしくはポリァニオンを溶解するの に用いられるのと同じ生体に毒性のない溶媒に溶解して使用する。 本発明のコラーゲンゲルは、 コラーゲン及びポリア二オンを含む 水溶液に、 水溶性カルポジイミ ドを加えて混合するか、 又はポリア 二オンを水溶性カルポジイミ ドと反応させた後、 得られた水溶液に コラーゲン水溶液を混合して形成される。 これらの工程を以下に説 明する。 なお、 この工程は、 適用する患部の創傷上で実施してもよ い。 コラーゲンとポリア二オンを含む水溶液に、 水溶性カルポジイ ミ ドを加えてゲルを形成する方法としては、 0. 1〜 3重量％、 好ま しくは 0. 2 5〜 ：！重量％のコラーゲンと、 0. 1〜 ； L 0重量％、 好ましくは 0. 5〜 5重量％のポリア二オンとを含有する混合水溶 液 1 0 0部に対し、 0. ：！〜 5 0重量％、 好ましくは 0. 5〜 2 5重 量％の水溶性カルポジイミ ド水溶液 0. 5〜 2 0部又はそれ以上、 あるいは水溶性カルボジィミ ドを粉末のまま 2部加えれば、 秒単位 で重合されてゲル化する。

このように、 コラーゲンとポリア二オンにカルポジイ ミ ドを適切' な濃度で加えることにより、 ポリア二オン分子中のカルボキシル基 とコラーゲン分子中のアミ ノ基又は水酸基との間で、 アミ ド結合又 はエステル結合が形成され、 コラーゲンとポリア二オンの分子間又 は分子内で架橋が生じてゲル化する。

コラーゲンとポリア二オンを含む水溶液に水溶性カルポジイミ ド を加えたものは、 そのまま放置してもよいし、 又は攪拌してもよい。

コラーゲンとポリア二オンを含む水溶液に水溶性カルポジイミ ド を加えてゲル化する場合の温度及び時間は、 それぞれ 1 0〜 4 0 °C 及び 5〜 1 2 0秒である。

また、 ポリア二オンと水溶性カルポジイミ ドを含む水溶液中で両 者を反応させ、 次いでコラーゲン水溶液を混合してゲルを形成する 方法としては、 まず、 0. 2〜 2 0重量％のポリ ア二オン水溶液 1 0 0部に対し、 0. 1〜 2 0重量％の水溶性カルポジイミ ド水溶 液 1 0 0部又はそれ以上、 あるいは水溶性カルポジイ ミ ドを粉末の まま加えることにより、 ポリア二オンとカルポジイ ミ ドを反応させ る。

上記の反応により、 ポリア二オン分子中のカルボキシル基が、 酸 無水物結合に変換される。

このようにポリア二オンとカルポジイミ ドを、 水溶液中で両者を 反応させる場合、 ポリア二オンにカルポジイ ミ ドを加えたものをそ のまま放置してもよく、 又は攪拌してもよい。 ポリア二オンにカル ポジイ ミ ドを反応させる場合の温度及び時間は、 それぞれ、 1 0 〜 4 0 °C、 1 〜 5分が好ましい。

ついで、 上記方法によりポリア二オンにカルポジイ ミ ドを反応さ せて得た反応液 1 〜 ： L 0 0部を、 0 . ：! 〜 3重量％のコラーゲン水 溶液 1 〜 2 0 0部、好ましくは 5 〜 1 0 0部と混合することにより、 秒単位でコラーゲンゲルが形成される。

このように、 力ルポキシル基が酸無水物結合になったポリァニォ ンと、 コラーゲンとを混合することにより、 ポリア二オン分子中の 酸無水物結合がコラーゲン分子中のカルボキシル基、 アミノ基、 又 は水酸基などの官能基と反応し、 コラーゲン分子とポリア二オンの 分子間又はそれらの分子内に、 アミ ド結合又はエステル結合が形成 されてゲルの形態となる。

カルボキシル基が酸無水物結合に変換されたポリ ア二オンとコ ラーゲンを混合してゲル化する際に必要な時間は、 5〜 1 2 0秒で ある。 混合する際の温度は、 1 0〜 4 0 °Cである。

以上の方法により得られた本発明のコラーゲンゲルは、 様々な医 療用材料として用いることができる。 例えば、 硬膜、 腹膜、 筋膜な どの切開創の接着、 骨又は軟骨の接着、 実質臓器切開部の接着、 皮 膚の接着、 神経、 腸管又は卵管の吻合の際の利用、 あるいは植皮片 又は創傷被覆保護材の貼付の場合などに、 生体接着剤として用いら れる。

本発明のコラーゲンゲルは、 血液又は体液のような水分の存在下 においてもゲルを形成し、生体組織に対して高い接着性を示すので、 手術時の実質臓器の微小血管からの出血、 縫合時の縫合糸穴からの 血液の漏出を止める目的の止血材ゃ、 髄液、 胆汁などの体液の漏出 防止、 鼓膜欠損時の開口部の閉鎖、 代用血管の閉鎖、 肺手術後の空 気漏れ穴の閉鎖、 気管支の閉鎖、 シャン トチューブのシールなどの 生体の閉鎖又は医療用の閉鎖に、閉鎖材として用いることができる。

さらに、 本発明のコラーゲンゲルは、 骨及び軟骨創傷腔、 抜歯後 の歯槽腔などの死腔に充填することにより死腔充填材として用いる ことができる。

また、 本発明の実施態様の一つとして、 手術などの際に簡便に速 やかにコラーゲンゲルを得るための、 （ 1 ) コラーゲン水溶液、

( 2 ) ポリア二オン水溶液及び （ 3 ) カルポジイ ミ ド水溶液からな るキッ トが提供される。

本発明のコラーゲンゲルは、 さらに、 流し込みなどの方法により チューブ、 シート、 メッシュ、 縫合糸、 板、 棒状物、 フィルムなど に成形して、 この成形物を単独で用いるか、 又は人工的材料と組み 合わせて、 移植などの形で人体に適用し、 一定期間の後にはコラ一 ゲン部分が生体に吸収されることを目的とする、 良好な強度を有す る免疫原性の低い医療用成形物、 例えば人工血管、 人工神経管、 人 ェ食道などの成形医療材料として利用しうる。 本発明のコラーゲンゲルを接着剤、 止血材、 閉鎖材又は死腔充填 材として用いる場合には、 以下に記載するように、 あらかじめ調製 した本発明のコラーゲンゲルを患部に塗布及び/又は充填するか、 あるいは、 コラーゲンゲルの材料の水溶液を以下に記載するように 別々に調製して、 直接に患部に塗布及びノ又は充填する。

本発明のコ ラーゲンゲルを患部に塗布する方法と しては、 ( 1 ) あらかじめ混合したコラーゲン、 ポリア二オン及び水溶性力 ルボジイミ ドを含有する水溶液を患部に塗布する方法、 （ 2 ) 別々 に調製したコラーゲン水溶液と、 カルポジイミ ドと反応させたポリ' ァニオンを含有する水溶液と を、 患部に塗布する方法、 又は

( 3 ) コラーゲンとポリア二オンの混合水溶液と、 水溶性カルポジ イミ ド水溶液とを、 患部に塗布する、 などの二面もしくは重層塗布 法、 上記の 2液を滴下する方法、 又はスプレーなどの混合塗布法な どが挙げられる。

本発明のコ ラーゲンゲルを死腔に充填する方法は、 上記した

( 1 ) 〜 （ 3 ) の方法に準じて、 それぞれの液を死腔に充填する。 このようにして患部において形成されたコラーゲンゲルは、 目的 に応じてフィルム状、 塊状などの形状にすることが可能であり、 患 部において塗布、 充填時の形状を保つこともできる。 また塗布量、 充填量を変えることにより、 コラーゲンゲルの厚み、 覆う面積など を自由に変えることも可能である。

次に、 本発明を実施例により具体的に説明する。 これらの実施例 は、 どのような意味においても、 本発明を限定するものではない。 発明を実施するための最良の形態

〔実施例 1〕

酵素抽出豚皮コラーゲン 1重量％の塩酸水溶液 （PH3. 0 ) 1 ml に対して、 1 0 0 mg/ml のポリグルタミン酸水溶液 0. 1 ml を 2 5 °C の室温下で混合し A液とした。 次に、 2 0 0 mg/ml の水溶性カルボ ジイミ ド水溶液を調整し、 B液とした。 2 5 °Cの室温下で、 A液 l ml と B液 0. l ml を混合した結果、 1 0秒で固化し流動性を失った。 〔実施例 2〕

酵素抽出豚皮コラーゲン 1重量％の塩酸水溶液 （pH3. 0 ) 1 ml に対して、 2 5 0 mg/ml のポリグルタミン酸水溶液 0. l ml を 2 5 °C の室温下で混合し A液とした。 次に、 1 0 Omg/ml の水溶性力ルポ ジイミ ド水溶液を調整し、 B液とした。 2 5 °Cの室温下で、 A液 1 ml と B液 0. l ml を混合した結果、 1 0秒で固化し流動性を失った。 〔実施例 3〕

実施例 1及び 2の方法を用いて、人工血管の作成を行った。径 4 のテフロン棒、 内径 6 mm のガラス管を夫々用意した。 各ガラス管 の中にテフロン棒を立て、 周囲に実施例 1及び 2で調製した A液を 夫々充填した。 次いで夫々の B液を A液に対して 1 1 0量を滴下 した。 コラーゲン水溶液は 3 0秒後にはゲル化し、 テフロン棒を取 り出すと、 いずれも内径 4 mm のしつかり としたコラーゲンチュー ブが得られた。

〔実施例 4〕

酵素抽出豚皮コラーゲン 0. 5重量％の塩酸水溶液 （pH3. 0 ) l ml に対して、 1 0 0 mg/ml のポリグルタミン酸水溶液 0. l ml を 2 5 °Cの室温下で混合し A液とした。 次に、 2 0 0 mg/m 1 の水溶 性カルポジィミ ド水溶液を調整し、 B液とした。 2 5 °Cの室温下で、 A液 l ml と B液 0. 1 ml を混合した結果、 1 0秒で固化し流動性 を失った。

〔実施例 5〕

酵素抽出豚皮コラーゲン 0. 2 5重量％の塩酸水溶液 （pH3. 0 ) l ml に対して、 1 0 0 mg/ml のポリグルタミン酸 0. 1 ml を 2 5 °C の室温下で混合し A液とした。 次に、 2 0 0 mg/inl の水溶性カルボ ジイミ ド水溶液を調整し、 B液とした。 2 5での室温下で、 A液 l ml と B液 0. l ml を混合した結果、 2 0秒で固化し流動性を失った。 〔実施例 6〕

実施例 4及び 5の方法で製造したコラーゲンゲルを用いて、 ラッ ト背部皮膚切開創を接着した。 ラッ トを全身麻酔下におき、 背部皮 膚を縦に l cm、 メスを用いて切開した。 この切開創に A液 1 ml、 B液 0. l ml を滴下し、 切開創を接着した。 2 0秒後に切開創は 強固に接着した。 手術後、 3 日、 5 日、 7 日、 2週、 3週と創の治 癒状態を観察したところ、 いずれも終始切開創は接着されたままで あり、 2週間で創は治癒した。

Claims

請 求 の 範 囲

1. コラーゲンをポリア二オンとカルポジイミ ドにより架橋して得 られるコラーゲンゲル。

2. コラ一ゲンとポリア二オンを含む水溶液に、 水溶性カルポジィ ミ ドを加え、 コラーゲンをポリア二オンと架橋させることを特徴と する、 請求の範囲第 1項記載のコラーゲンゲルの製造方法。

3.前記のコラーゲンとポリア二オンを含む水溶液が 0. 2 5〜 1重 量％のコラーゲンと 0. 5〜 5重量％のポリア二オンとを含有する 水溶液であり、 前記のコラーゲンゲルが該混合水溶液 1 0 0部に対 し、 0. 5〜 2 5重量％の水溶性カルポジイ ミ ドの水溶液 0. 5〜 2 0部又は水溶性カルポジイ ミ ドを粉末のまま 2部加えることに よって得られるものである請求の範囲第 2項記載のコラーゲンゲル の製造方法。

4. ポリア二オンと水溶性カルポジイミ ドを、 それらを含む水溶液 中で反応させ、 これにコラーゲン水溶液を加えてコラーゲンをポリ ァニオンと架橋させることを特徴とする、 請求の範囲第 1項記載の コラーゲンゲルの製造方法。

5 . 前記のポリ ア二オンと水溶性カルポジイ ミ ド との反応物が 0. 2〜 2 0重量％のポリア二オン水溶液 1 0 0部に対し 0. ：!〜

2 0重量％の水溶性カルポジィミ ド水溶液を少なく とも 1 0 0部又 は水溶性カルポジイミ ドを粉末のまま加えることによって得られる ものであり、 前記のコラーゲンゲルが該ポリァニオンと水溶性カル ポジイミ ドとの反応液 1〜 1 0 0部を 0. 1〜 3重量％のコラ一ゲ ン水溶液 5〜 1 0 0部と混合することによって得られるものである 請求の範囲第 4項記載のコラーゲンゲルの製造方法。

6 . 請求の範囲第 1項記載のコラーゲンからなる医療用材料。

7 . 前記の医療用材料が生体接着剤、 止血材、 閉鎖材又は死腔充填 材などの非成形材料である、 請求の範囲第 6項記載の医療用材料。

8 . 前記の医療用材料が人工血管、 人工神経管又は人工食道などの 成形材料である、 請求の範囲第 6項記載の医療用材料。

7 . ( 1 ) コ ラーゲン水溶液、 （ 2 ) ポリ ア二オン水溶液及び ( 3 ) カルポジイミ ド水溶液からなる、 コラーゲンゲル製造のため のキッ ト。