JP2610471B2

JP2610471B2 - 細胞侵入性医用材料およびその製造法

Info

Publication number: JP2610471B2
Application number: JP63053836A
Authority: JP
Inventors: 勝利吉里; 幹夫小出; 淳小西; 田香小山; 健一大崎; 健男片倉; 森　　有一
Original assignee: テルモ株式会社
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JPH01230365A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は細胞侵入性医用材料および製造法に関するも
のである。

さらに詳しくは本発明は架橋構造を有するコラーゲン
を水の存在下で加熱処理した変性コラーゲンからなる細
胞侵入性医用材料およびその製造法に関する。

本発明の医用材料は生体内に埋入されて生体組織と同
化され、あるいは創傷面に被覆されて真皮組織に変換さ
れるので医学および生物学の分野において人工皮膚、人
工血管等として利用される。

（従来の技術）生体組織に何らかの異常が生じた場合、自己の他部位
の組織あるいは、親族など免疫原性の少ない個体から同
種移植が好ましいがそのような供給が困難な場合には人
工物をもってそれに代替するという発想は古くから存在
した。しかし、当然免疫拒絶反応の対象となるケースが
多く、そのため組織や免疫系細胞から不感作であるよう
な、いわゆる組織反応が低い物質を求める努力が続けら
れている。ポリウレタンを代表とする合成高分子を、よ
り疎水化させる方向の研究などはその一例である。ま
た、これとは全く正反対に、免疫反応を引き起こす前に
速やかに物質が組織と同化してしまうことにより器官と
しての機能を付与するという考え方がある。人工物とし
ては生体由来材料であるコラーゲン等を選択し、線維芽
細胞等組織修復機能を持った細胞を早期に侵入させて、
結合組織様の組織を構築させて目的の組織をおおわせ免
疫反応を免れる考え方で、後者の方がより理想に近い形
である。

（発明が解決しようとする問題点）コラーゲンを用いた人工材料は生体由来であるため、
確かに細胞組織に対する親和性は大きいと考えらえるも
のの、生体内でコラゲナーゼにより容易に分解・吸収さ
れるものである。そこで使用するにあっては、何らかの
手段で架橋を導入し、物性面の強化をはかる必要があ
る。架橋法としては加熱による脱水架橋（熱脱水架橋と
いう）、薬品を用いる化学的架橋等を採用し得る。この
うち、熱脱水架橋は薬品処理に比べ安全性が高いが、物
性的にコラゲナーゼ酵素に対する耐性が化学的架橋に対
して低い。そこで、化学的架橋を熱脱水架橋と併用させ
たり、化学的架橋単独で用いる手段が選択される。これ
を実施すると、物性面での性質向上が著しい。例えば、
110℃の温度で真空下に24時間置いて熱的な架橋を導入
した場合には、コラゲナーゼ3unit/ml中に37℃下で静置
すると１日以内に溶解するのに対し、イソシアネート系
架橋のみを施した場合にはコラゲナーゼ100unit/ml中に
37℃で７日放置しても形態に変化が見られない。ところ
が、かかる強固な架橋を導入すると、導入前にコラーゲ
ンが有していた細胞、組織に対する親和性が大幅に低下
し、細胞侵入が阻止される傾向が出現する。つまり物性
面の強化と、細胞、組織に対する親和性という生物学的
性能の向上とは、両立が困難な相反する事象であり、満
足する材料は従来求め得なかった。

（問題点を解決するための手段）本発明の目的は、生体に埋入または創傷面に被覆した
際に生体内の分解酵素に対して抵抗性を有し、一定期間
必要な機械的強度を保持し、かつ細胞、組織に対する親
和性が良好で増殖した細胞が容易にその内部に入り込み
やすい医用材料およびその製造法を提供することにあ
る。

かかる本発明の目的は以下の構成によって達成され
る。

１）架橋構造を有する多孔性スポンジ状のアテロコラー
ゲンを水の存在下で加熱処理した、ヘリックス含量40〜
70％の変性コラーゲンからなる細胞侵入性医用材料。

２）多孔性スポンジ成形工程と架橋工程とを任意の順序
で行うことにより得られた架橋構造を有する多孔性スポ
ンジ状のコラーゲンを調製し、次いでこれを水の存在下
で50〜125℃で加熱することを特徴とする請求項１の細
胞侵入性医用材料の製造法。

本発明の変性アテロコラーゲンは、牛真皮由来のコラ
ーゲンを酸またはアルカリ処理し、得られた三重鎖ヘリ
ックスを有するコラーゲンを加熱処理又は架橋剤で処理
し、次いで水の存在下で50〜125℃で加熱することによ
って得られる。原料コラーゲンはアテロコラーゲンを使
用する。アテロコラーゲンは、コラーゲンの分子端末の
テロペプチドを消化除去し、抗原性を無くしたものであ
る。このアテロコラーゲンはテロペプチドの消化に先立
ち、酸又はアルカリ処理したものであることが好まし
い。

本発明の目的物を構成する変性アテロコラーゲンは、
上記の原料アテロコラーゲンを加熱処理してヘリックス
含量を40〜70％としたもの、または架橋剤で処理を施し
たヘリックス含量を40〜70％としたものをいうのであっ
て、加熱処理として水の存在下で50〜125℃で加熱する
ことによってヘリックス含量を40〜70％のものが得られ
る。

コラーゲンの架橋は、常法に従ってコラーゲンを加熱
処理するか架橋剤で処理することによって実施される。

加熱処理による架橋の場合は、コラーゲンを真空下で
110℃に24時間以上保持して脱水するのが望ましい。

架橋剤で処理する架橋の場合は、架橋剤には特に制限
はなく、グルタルアルデヒドのようなアルデヒド系架橋
剤、ヘキサメチレンジイソシアネートのようなイソシア
ネート系架橋剤、１−エチル−３−（３−ジメチルアミ
ノプロピル）カルボジイミド塩酸塩のようなカルボジド
系架橋剤等が使用される。

架橋度が低すぎると医用材料としての十分な物理的強
度が得られず、逆に高すぎるとコラーゲンの構造・性質
が損われるので避けるべきである。0.01〜５％（W/
V）、好ましくは１〜３％（W/V）架橋剤濃度で架橋させ
ると適当な架橋度のコラーゲンが得られる。

架橋が導入されるべきコラーゲンは、三重鎖ヘリック
スを有する分散状の水溶性のものでは架橋しても物性が
あまり向上しないので、分散状コラーゲンを37℃でりん
酸系の緩衝液を用いて中和処理し、生体内にあるような
周期性線維構造をもつ再構成された線維化コラーゲンの
形にすることが好ましい。これにより架橋処理との相乗
効果で物性が飛躍的に向上する。

架橋が導入されたコラーゲンはさらに水の存在下で50
〜125℃好ましくは90〜121℃で20分〜１時間加熱され
る。

本発明の変性コラーゲンはコラーゲンの架橋の前また
は後に多孔性スポンジ形態に成型される。即ち、コラー
ゲン水溶液から凍結乾燥により多孔性スポンジを作成
し、次いでこれを加熱処理又は架橋剤処理する。あるい
はコラーゲン水溶液に架橋剤を加えて架橋し、ゲルを形
成させ次いで多孔性スポンジ体に成型される。

本発明の変性コラーゲンは部分的にコラーゲン分子鎖
が変性しているため物性の安定性と細胞侵入性の両方の
性質を具備していると思われる。コラーゲンの変性度は
ヘリックス構造の含量によって示される。ヘリックス含
量とは、コラーゲン特有の三重鎖ヘリックスの含量を意
味し、変性コラーゲンではこのヘリックスがランダムコ
イル化しているためヘリックス含量が変性度に対応す
る。このヘリックス含量は円偏光２色性分光計（CD）が
赤外分光光度計（IR）で測定することができる（P.L.Go
rdon et al.;Macromolecules,１（６）954（1974））。
本発明の変性コラーゲンのヘリックス含量は40〜70％で
ある。

以下に実施例および試験例を示して本発明をさらに具
体的に説明する。

先ず、実施例及び比較例に供した架橋構造を有する多
孔性スポンジ状のアテロコラーゲンの製造方法を参考例
として次に示す。

参考例アテロコラーゲン1.0グラムをpH3.0の希塩酸に溶解し
て、0.3％（W/V）の溶液を調製した。この溶液を４℃の
恒温槽に入れ撹拌しながら、りん酸緩衝液を加え、終濃
度が、0.1％（W/V）アテロコラーゲン、30mMリン酸−２
−ナトリウム、100mM Naclであるコラーゲン溶液を調
製した。次いで、37℃の恒温槽に１日浸漬し、線維化ア
テロコラーゲン液を得た。この液を遠心分離（5000r.p.
m.,10分）して、濃縮し、0.3％（w/v）線維化アテロコ
ラーゲン溶液を調製した。この溶液を−30℃で急速凍結
した後、凍結乾燥を行いスポンジを作製した。このスポ
ンジを１％（w/v）ヘキサメチレン・ジイソシアネート
のエタノール溶液に室温で24時間浸漬し、架橋を導入
し、未架橋のイソシアネートを水洗除去した。

実施例１参考例の方法によって得られたスポンジ状アテロコラ
ーゲンを蒸留水に浸漬した状態で滅菌瓶を用いて、121
℃、30分の加熱処理をおこなった。さらに凍結乾燥後11
0℃、２時間真空下で加熱滅菌して医用材料を得た。

実施例２参考例の方法によって得られたスポンジ状アテロコラ
ーゲンを蒸留水に浸漬した状態で滅菌瓶を用いて、90
℃、30分の加熱処理をおこなった。さらに、凍結乾燥後
110℃、２時間真空下で加熱滅菌して医用材料を得た。

比較例１参考例の方法によって得られたスポンジ状アテロコラ
ーゲンを蒸留水に浸漬した状態で滅菌瓶を用いて、40
℃、30分の加熱処理をおこなった。さらに、凍結乾燥後
110℃、２時間真空下で加熱滅菌し医用材料を得た。

比較例２参考例の方法によって得られたスポンジ状アテロコラ
ーゲンを何等の処理を施すことなく110℃、２時間真空
下で加熱滅菌し医用材料を得た。

試験例１各種医用材料の皮下埋入実験実施例１、２および比較例１、２で得られたスポンジ
について組織適合性をみる一つの指標としてラットの皮
下埋入試験をおこなった。試験は、ラットの背に約1.5c
mの切り込みをつくり、1cm×1cm×1.5mmの寸法の実施例
１、２および比較例１、２で得られたスポンジをこの切
り込みにより作られた空隙に挿入し、傷口を縫合糸で閉
じ、移植後７日、14日目に動物を屠殺し背筋上の皮膚組
織を切り出し、通常の組織切片標本作製法に従いスポン
ジへの細胞侵入性について、観察をおこなった。結果を
表１に示す。表１から明らかなように、水分存在下での
加熱処理により、細胞侵入性の著しい向上が認められ
た。

試験例２医用材料の酵素による分解実施例１、２および比較例１および２で得られた各ス
ポンジを100unit/mlの細菌由来コラゲナーゼ溶液中に37
℃で24時間インキュベートした。その後経時的に溶液中
に溶出したコラーゲンのハイドロキシプロリン量を測定
し、初期のコラーゲンのハイドロキシプロリン量との比
により分解性（％）を算出した。結果を表２に示す。

表２から本発明の医用材料は、比較例とほぼ同等の酵
素抵抗性を有していることがわかる。

（発明の効果）本発明の医用材料は、架橋構造を有するコラーゲンを
水の存在下で加熱処理した変性アテロコラーゲンからな
るため、生体内に埋入あるいは創傷面に被覆された際
に、コラゲナーゼに対して抵抗性を有し、一定期間、必
要とされる機械的強度を保持することができるととも
に、生体適合性に優れその内部に増殖した細胞が容易に
入り込むことができる。アテロコラーゲンを原料として
得られる医用材料は抗原性を有しないので、特に望まし
い。かかる本発明の医用材料は例えば生体内留置人工心
臓、人工血管等や深度熱傷時の人工被覆材として好適に
利用される。

本発明はさらに上記医用材料の好適な製造法を提供す
る。即ち、アテロコラーゲンを加熱処理または架橋剤で
処理して架橋構造を有するアテロコラーゲンを調製し、
次いでこれを水の存在下で50〜125℃で加熱することに
よって本発明の細胞侵入性医用材料を簡便に製造するこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山田香静岡県富士市大淵2626番地の１テルモ株式会社内 (72)発明者大崎健一静岡県富士市大淵2626番地の１テルモ株式会社内 (72)発明者片倉健男静岡県富士市大淵2626番地の１テルモ株式会社内 (72)発明者森有一静岡県富士市大淵2626番地の１テルモ株式会社内 (56)参考文献特開昭57−168920（ＪＰ，Ａ) 米国特許4522753（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アテロコラーゲンを原料とした架橋構造を
有する多孔性スポンジ状のアテロコラーゲンを水の存在
下で加熱処理した、ヘリックス含量40〜70％の変性アテ
ロコラーゲンからなる細胞侵入性医用材料。
【請求項２】多孔性スポンジ成形工程と架橋工程とを任
意の順序で行うことにより得られた架橋構造を有する多
孔性スポンジ状のアテロコラーゲンを調製し、次いでこ
れを水の存在下で50〜125℃で加熱することを特徴とす
る請求項１の細胞侵入性医用材料の製造法。