JP7031980B2 - Collagen-titanium complex - Google Patents
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Description
本発明は、コラーゲン－チタン複合体に関し、とりわけコラーゲンとチタン又はチタン合金とが直接接着することによって複合体化した材料に関する。 The present invention relates to a collagen-titanium composite, and more particularly to a material formed by direct adhesion of collagen to titanium or a titanium alloy.
生体用金属材料として、ステンレス鋼、Co-Cr合金、チタン、チタン合金等が主に使用されている。これらのうち、チタンとチタン合金が生体親和性に優れていると言われている。 Stainless steel, Co-Cr alloys, titanium, titanium alloys and the like are mainly used as biological metal materials. Of these, titanium and titanium alloys are said to have excellent biocompatibility.
チタンやチタン合金表面の生体適合性を高めるために、生体系材料でコーティングする技術が種々開発されてきた。主要なものは、生体系材料をチタンやチタン合金の表面に塗布したり、チタンやチタン合金を生体系材料の液に浸漬するといった技術である。生体系材料の１つとして、コラーゲンが用いられることもある。 Various techniques for coating with biological materials have been developed in order to improve the biocompatibility of titanium and titanium alloy surfaces. The main technology is to apply a biological material to the surface of titanium or a titanium alloy, or to immerse titanium or a titanium alloy in a liquid of a biological material. Collagen may be used as one of the biological materials.
特許文献１には、メタンスルフォン酸を触媒としてリン酸化したコラーゲンとチタンとの親和性について開示されている。 Patent Document 1 discloses the affinity between titanium and collagen phosphorylated using methanesulphonic acid as a catalyst.
従来の知見では、コラーゲンとチタン又はチタン合金とは実質的には接着しないため、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが結合した複合材料を得ることは困難であるとされていた。 According to the conventional knowledge, it is difficult to obtain a composite material in which collagen and titanium or a titanium alloy are bonded because collagen and titanium or a titanium alloy do not substantially adhere to each other.
本発明は、接着剤（ただし、接着剤として作用するコラーゲン糊を除く）を用いることなく、コラーゲンとチタン又はチタン合金を少なくとも外表面に有する基材とが結合した新規な材料の開発を課題とする。 An object of the present invention is to develop a novel material in which collagen and a base material having at least titanium or a titanium alloy on the outer surface are bonded without using an adhesive (excluding collagen glue that acts as an adhesive). do.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、全くの意外なことに、コラーゲンとチタン又はチタン合金とを直接接触させた状態において水性溶媒の存在下で照射架橋することによって、上記課題を解決する新規な材料であるコラーゲン－チタン複合体が得られることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させたものである。本発明のコラーゲン－チタン複合体は、従来にない画期的な材料である。 As a result of diligent studies on the above-mentioned problems, the present inventors have solved the above-mentioned problems by irradiating and cross-linking collagen in the presence of an aqueous solvent in a state where collagen and titanium or a titanium alloy are in direct contact with each other. We have found that a collagen-titanium complex, which is a novel material to be solved, can be obtained, and have completed the present invention based on such findings. The collagen-titanium complex of the present invention is an epoch-making material that has never existed before.
本発明は以下のとおりである。
［１］コラーゲンとチタン又はチタン合金とが直接接着したコラーゲン－チタン複合体であって、上記コラーゲン－チタン複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても、上記接着が保持されたものである、コラーゲン－チタン複合体。
［２］前記コラーゲン－チタン複合体において、少なくともコラーゲンとチタン又はチタン合金との接着部が、水性溶媒の存在下で、γ線照射、電子線照射、ＵＶ照射及びプラズマ照射のうち少なくとも１種による架橋処理を施されたものである、上記［１］記載のコラーゲン－チタン複合体。
［３］以下の振とう試験の後においても、前記接着が保持されている、上記［１］又は［２］記載のコラーゲン－チタン複合体。
振とう試験：少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させたコラーゲン－チタン複合体を、20℃のリン酸緩衝生理食塩水を収容した容器内に設置し、当該リン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させた状態とした後、当該容器に対し振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行う。
［４］前記コラーゲンのうち、少なくとも一部分が、コラーゲンで構成され所定の形状を有するコラーゲン成形体である、上記［１］～［３］のいずれか１項記載のコラーゲン－チタン複合体。
［５］以下の引張せん断接着強度試験による引張せん断接着強度が1kPa以上である、上記［４］記載のコラーゲン－チタン複合体。
引張せん断接着強度試験：まず、少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させたコラーゲン－チタン複合体を、リン酸緩衝生理食塩水から取り出して20分以内に、湿潤状態を保持させたままで、垂直方向に上部クランプが作動して引張せん断接着強度を測定できる装置において、下部クランプでチタン系基材を固定し、上部クランプでコラーゲン成形体を固定した後、上部クランプを上向きに0.1mm／秒の速度で引張り、引張最大荷重を測定する。引張せん断接着強度を、引張せん断接着強度（kPa）＝引張最大荷重（N）／接着部の面積（mm2）×1000の式から計算する。上記式において、接着部の面積は、引張せん断接着強度試験供試前において、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが接着した部分の面積である。
［６］以下の振とう試験の後に実施する以下の引張せん断接着強度試験による引張せん断接着強度が1kPa以上である、上記［４］又は［５］記載のコラーゲン－チタン複合体。
振とう試験：少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させたコラーゲン－チタン複合体を、20℃のリン酸緩衝生理食塩水を収容した容器内に設置し、当該リン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させた状態とした後、当該容器に対し振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行う。
引張せん断接着強度試験：まず、上記振とう試験後のコラーゲン－チタン複合体を、リン酸緩衝生理食塩水から取り出して20分以内に、湿潤状態を保持させたままで、垂直方向に上部クランプが作動して引張せん断接着強度を測定できる装置において、下部クランプでチタン系基材を固定し、上部クランプでコラーゲン成形体を固定した後、上部クランプを上向きに0.1mm／秒の速度で引張り、引張最大荷重を測定する。引張せん断接着強度を、引張せん断接着強度（kPa）＝引張最大荷重（N）／接着部の面積（mm2）×1000の式から計算する。上記式において、接着部の面積は、引張せん断接着強度試験供試前において、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが接着した部分の面積である。
［７］以下の工程を含む、コラーゲン－チタン複合体の製造方法。
コラーゲン材料のうちの少なくとも一部分と、チタン又はチタン合金を少なくとも外表面に有する基材においてチタン又はチタン合金を外表面に備えた部分のうちの少なくとも一部分と、を直接接触させた状態とする接触部を設ける第1工程。
少なくとも接触部に対し、水性溶媒の存在下で、γ線照射、電子線照射、ＵＶ照射及びプラズマ照射のうち少なくとも1種の架橋処理を施して、接触部におけるコラーゲンとチタン又はチタン合金とを接着させる第2工程。
［８］第1工程のコラーゲン材料が、可溶化コラーゲン水溶液及びコラーゲンで構成され所定の形状を有するコラーゲン成形体のうちのいずれか一方又は双方である、上記［７］記載のコラーゲン－チタン複合体の製造方法。
［９］上記［１］～［６］のいずれか１項記載のコラーゲン－チタン複合体を用いた医用材料。
The present invention is as follows.
[1] A collagen-titanium composite in which collagen and titanium or a titanium alloy are directly adhered, and the collagen-titanium composite is adhered even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. Collagen-titanium complex, which is retained.
[2] In the collagen-titanium composite, at least the bonding portion between collagen and titanium or a titanium alloy is formed by at least one of γ-ray irradiation, electron beam irradiation, UV irradiation and plasma irradiation in the presence of an aqueous solvent. The collagen-titanium complex according to the above [1], which has been subjected to a cross-linking treatment.
[3] The collagen-titanium complex according to the above [1] or [2], wherein the adhesion is maintained even after the following shaking test.
Shaking test: A collagen-titanium complex completely immersed in phosphate buffered saline at 20 ° C for at least 1 day was placed in a container containing phosphate buffered saline at 20 ° C, and the phosphate was placed. After the container is completely immersed in buffered saline, reciprocating shaking with a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm is performed for 3 hours.
[4] The collagen-titanium complex according to any one of the above [1] to [3], wherein at least a part of the collagen is a collagen molded product having a predetermined shape.
[5] The collagen-titanium composite according to the above [4], wherein the tensile shear adhesive strength according to the following tensile shear adhesive strength test is 1 kPa or more.
Tension-shear adhesive strength test: First, the collagen-titanium complex completely immersed in phosphate buffered saline at 20 ° C for at least 1 day is removed from the phosphate buffered saline and moistened within 20 minutes. In a device that can measure tensile shear adhesive strength by operating the upper clamp in the vertical direction while holding it, fix the titanium-based substrate with the lower clamp, fix the collagen compact with the upper clamp, and then turn the upper clamp upward. Pull at a speed of 0.1 mm / sec and measure the maximum tensile load. The tensile shear adhesive strength is calculated from the formula of tensile shear adhesive strength (kPa) = maximum tensile load (N) / area of adhesive portion (mm 2 ) × 1000. In the above formula, the area of the bonded portion is the area of the portion where collagen and titanium or a titanium alloy are bonded before the tensile shear bond strength test test.
[6] The collagen-titanium composite according to the above [4] or [5], wherein the tensile shear adhesive strength according to the following tensile shear adhesive strength test carried out after the following shaking test is 1 kPa or more.
Shaking test: A collagen-titanium complex completely immersed in phosphate buffered saline at 20 ° C for at least 1 day was placed in a container containing phosphate buffered saline at 20 ° C, and the phosphate was placed. After the container is completely immersed in buffered saline, reciprocating shaking with a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm is performed for 3 hours.
Tensile Shear Adhesive Strength Test: First, within 20 minutes after removing the collagen-titanium complex after the shaking test from the phosphate buffered saline, the upper clamp operates in the vertical direction while maintaining the wet state. In a device that can measure the tensile shear adhesive strength, the titanium-based substrate is fixed with the lower clamp, the collagen compact is fixed with the upper clamp, and then the upper clamp is pulled upward at a speed of 0.1 mm / sec to maximize the tensile strength. Measure the load. The tensile shear adhesive strength is calculated from the formula of tensile shear adhesive strength (kPa) = maximum tensile load (N) / area of adhesive portion (mm 2 ) × 1000. In the above formula, the area of the bonded portion is the area of the portion where collagen and titanium or a titanium alloy are bonded before the tensile shear bond strength test test.
[7] A method for producing a collagen-titanium complex, which comprises the following steps.
A contact portion in which at least a part of the collagen material and at least a part of a portion of the base material having titanium or a titanium alloy on the outer surface and having the titanium or the titanium alloy on the outer surface are in direct contact with each other. The first step to provide.
At least the contact portion is subjected to at least one cross-linking treatment of γ-ray irradiation, electron beam irradiation, UV irradiation and plasma irradiation in the presence of an aqueous solvent to bond collagen and titanium or a titanium alloy at the contact portion. The second step to make it.
[8] The collagen-titanium complex according to the above [7], wherein the collagen material of the first step is one or both of a collagen molded body composed of a solubilized collagen aqueous solution and collagen and having a predetermined shape. Manufacturing method.
[9] A medical material using the collagen-titanium complex according to any one of the above [1] to [6].
以下、好ましい実施形態に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
なお、本発明において、数値範囲に関する「数値１～数値２」という表記は、数値１を下限値とし数値２を上限値とする、両端の数値１及び数値２を含む数値範囲を意味し、「数値１以上数値２以下」と同義である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
In the present invention, the notation "numerical value 1 to numerical value 2" regarding the numerical value range means a numerical value range including the numerical values 1 and 2 at both ends, with the numerical value 1 as the lower limit and the numerical value 2 as the upper limit. It is synonymous with "numerical value 1 or more and numerical value 2 or less".
（コラーゲン－チタン複合体）
本発明のコラーゲン－チタン複合体（以下「本発明の複合体」という）は、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが直接接着したものであって、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても、上記接着が保持されたものである。以下、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが直接接着した部分を「接着部」と称する。
(Collagen-titanium complex)
The collagen-titanium composite of the present invention (hereinafter referred to as "complex of the present invention") is a collagen in which collagen and titanium or a titanium alloy are directly adhered to each other, and is completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. The above-mentioned adhesion is maintained even afterwards. Hereinafter, the portion where collagen and titanium or a titanium alloy are directly adhered is referred to as an “adhesive portion”.
本発明の複合体を構成するコラーゲンの形態は、線維化コラーゲンであってもよいし、非線維化コラーゲンであってもよい。ここで、線維化コラーゲンは、生体のコラーゲン組織から取得した可溶化コラーゲン水溶液を適度なイオン強度及びpHに調整することにより線維化させることによって得られるゲル状のもの（以下「線維化コラーゲンゲル」という）であり、コラーゲン分子の会合によって形成されるものである。線維化コラーゲンは、Ｄ周期（約67nm）を有することがその特徴として知られている。ただし、Ｄ周期を有することの確認は一般に走査電子顕微鏡では容易とは言えないが、線維化コラーゲンの一部分にでもＤ周期が確認されれば、線維化コラーゲン全体がＤ周期を有すると判断しても概ね差し支えない。 The form of collagen constituting the complex of the present invention may be fibrotic collagen or non-fibrotic collagen. Here, the fibrotic collagen is a gel-like product obtained by fibrosis by adjusting the solubilized collagen aqueous solution obtained from the collagen tissue of a living body to an appropriate ion intensity and pH (hereinafter referred to as "fibrotic collagen gel"). It is formed by the association of collagen molecules. Fibrotic collagen is known to have a D cycle (about 67 nm) as its characteristic. However, although it is generally not easy to confirm that the fibrotic collagen has a D cycle with a scanning electron microscope, if the D cycle is confirmed even in a part of the fibrotic collagen, it is judged that the entire fibrotic collagen has the D cycle. There is almost no problem.
本発明の複合体を構成するコラーゲンの形状は、特に限定はされるものではなく、例えば、定形状、不定形状等が挙げられる。 The shape of collagen constituting the complex of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a fixed shape and an indefinite shape.
定形状は、所定の形状を有するものであるが、その形状は特に制限されることはなく、例えば、膜形状（シート状、フィルム状等の形状を含む）、板形状、糸形状、ひも形状、布形状（織物状、不織布状、編物状、組物状、レース状、ネット状等の形状を含む）、棒形状、球形状、楕円球形状、立方体形状、直方体形状等が挙げられる。また、内部構造は、多孔質であってもよいし、緻密質であってもよい。 The fixed shape has a predetermined shape, but the shape is not particularly limited, and for example, a film shape (including a sheet shape, a film shape, etc.), a plate shape, a thread shape, and a string shape. , Cloth shape (including woven shape, non-woven shape, knitted shape, braided shape, lace shape, net shape, etc.), rod shape, spherical shape, elliptical spherical shape, cubic shape, rectangular parallelepiped shape and the like. Further, the internal structure may be porous or dense.
定形状は、コラーゲンで構成され所定の形状を有するコラーゲン成形体（以下「コラーゲン成形体」という）に由来したものであってもよいし、所定の形状となるように形成された線維化コラーゲンゲル又は可溶化コラーゲン水溶液に由来したものであってもよい。コラーゲン成形体を構成するコラーゲンの形態は、線維化コラーゲンと非線維化コラーゲンのいずれであってもよい。 The fixed shape may be derived from a collagen molded body composed of collagen and having a predetermined shape (hereinafter referred to as "collagen molded body"), or a fibrotic collagen gel formed so as to have a predetermined shape. Alternatively, it may be derived from a solubilized collagen aqueous solution. The form of collagen constituting the collagen molded product may be either fibrotic collagen or non-fibrotic collagen.
不定形状は、所定の形状を有さないものである。例えば、空隙や孔に充填されたものが挙げられる。不定形状には、線維化コラーゲンゲル又は非線維化コラーゲンゲルが適している。 The indefinite shape does not have a predetermined shape. For example, those filled in voids and holes can be mentioned. A fibrotic collagen gel or a non-fibrotic collagen gel is suitable for the amorphous shape.
本発明の複合体を構成するコラーゲン中には、コラーゲンとチタン又はチタン合金との接着が阻害されない限度において、コラーゲン以外の成分が含有されていても構わないが、コラーゲンのみで構成されていることが好ましい。 The collagen constituting the complex of the present invention may contain components other than collagen as long as the adhesion between collagen and titanium or a titanium alloy is not hindered, but it is composed only of collagen. Is preferable.
チタンとしては、純チタンの他に、CPチタンと呼ばれる工業用純チタンが挙げられる。チタン合金としては、チタン系合金であれば特に限定されることはなく、例えば、α型チタン合金、（α＋β）型チタン合金、β型チタン合金等が挙げられる。α型チタン合金の一例は、Ti-5Al-2.5Snである。生体適合性の観点から好ましいチタン合金は、（α＋β）型チタン合金又はβ型チタン合金であり、（α＋β）型チタン合金の例としてTi-6Al-4V合金、Ti-6Al-7Nb合金、Ti-5Al-2.5Fe合金、Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd合金、Ti-15Zr-4Nb-2Ta-0.2Pd合金等が挙げられ、β型チタン合金の例としてTi-13Nb-13Zr合金、Ti-12Mo-6Zr-2Fe合金、Ti-15Mo合金、Ti-15Mo-5Zr-3Al合金、Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金等が挙げられる。 Examples of titanium include pure titanium for industrial use called CP titanium, in addition to pure titanium. The titanium alloy is not particularly limited as long as it is a titanium-based alloy, and examples thereof include α-type titanium alloys, (α + β) type titanium alloys, and β-type titanium alloys. An example of an α-type titanium alloy is Ti-5Al-2.5Sn. Preferred titanium alloys from the viewpoint of biocompatibility are (α + β) type titanium alloys or β type titanium alloys, and Ti-6Al-4V alloys, Ti-6Al-7Nb alloys, Ti- as examples of (α + β) type titanium alloys. Examples of β-type titanium alloys include 5Al-2.5Fe alloy, Ti-15Sn-4Nb-2Ta-0.2Pd alloy, Ti-15Zr-4Nb-2Ta-0.2Pd alloy, and Ti-13Nb-13Zr alloy, Ti- Examples thereof include 12Mo-6Zr-2Fe alloy, Ti-15Mo alloy, Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy, Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy, Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy and the like.
本発明の複合体は、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが直接接着したもの、即ち、接着剤（ただし、接着剤として作用するコラーゲン糊を除く）が介在することなく、前者と後者とが直接結合したものである。ここで、チタン又はチタン合金を少なくとも外表面に有する基材を「チタン系基材」と称する。コラーゲンとチタン系基材との結合形態は、コラーゲンのうちの少なくとも一部分とチタン系基材のチタン又はチタン合金を外表面に備えた部分のうちの少なくとも一部分とが結合していればよく、特に限定されるものではない。なお、以下において、特に言及しなくとも、コラーゲンと結合するチタン系基材の場所は、外表面にチタン又はチタン合金を備えた部分とする。 In the composite of the present invention, collagen and titanium or a titanium alloy are directly bonded, that is, the former and the latter are directly bonded without the intervention of an adhesive (excluding collagen glue that acts as an adhesive). It was done. Here, a base material having at least a titanium or a titanium alloy on the outer surface is referred to as a "titanium-based base material". The bonding form between collagen and the titanium-based base material may be such that at least a part of collagen and at least a part of a portion of the titanium-based base material provided with titanium or a titanium alloy on the outer surface are bonded, in particular. Not limited. In the following, even if not particularly mentioned, the location of the titanium-based base material that binds to collagen is a portion having titanium or a titanium alloy on the outer surface.
チタン系基材の例として、チタン又はチタン合金だけで構成されたもの、チタン又はチタン合金によって外表面が被覆されたもの等が挙げられる。チタン又はチタン合金によって外表面が被覆されている基材において、チタン又はチタン合金の被覆部位は、外表面の一部であってもよいし、全体であってもよい。要は、チタン系基材上において、コラーゲンと結合する場所にチタン又はチタン合金が存在していればよい。また、チタン又はチタン合金によって外表面が被覆されている基材において、チタン又はチタン合金が被覆している部材は、チタン又はチタン合金で被覆可能である限りにおいてその材質は特に限定されることはなく、用途に応じて適宜選択することが好ましい。 Examples of the titanium-based base material include those composed only of titanium or a titanium alloy, those whose outer surface is coated with titanium or a titanium alloy, and the like. In a base material whose outer surface is coated with titanium or a titanium alloy, the coating portion of titanium or a titanium alloy may be a part or the whole of the outer surface. In short, it is sufficient that titanium or a titanium alloy is present at a place where collagen is bonded on the titanium-based substrate. Further, in a base material whose outer surface is covered with titanium or a titanium alloy, the material of the member covered with titanium or a titanium alloy is not particularly limited as long as it can be covered with titanium or a titanium alloy. However, it is preferable to appropriately select the material according to the intended use.
チタン系基材の形状については特に限定はなく、例えば、膜形状（シート状、フィルム状等の形状を含む）、板形状、糸形状、ひも形状、布形状（織物状、不織布状、編物状、組物状、レース状、ネット状等の形状を含む）、棒形状、球形状、楕円球形状、立方体形状、直方体形状、管形状、ネジ、ボルト、ナット、ピン、バネ等が挙げられるが、これら以外の各種形状であってもよい。また、粉状、粒状等であってもよい。また、所定の位置に所定の大きさを有した突起、凹部、凸部、空隙、孔等を有していてもよい。 The shape of the titanium-based base material is not particularly limited, and is, for example, a film shape (including a sheet shape, a film shape, etc.), a plate shape, a thread shape, a string shape, and a cloth shape (woven fabric shape, non-woven fabric shape, knitted shape). , Braided shape, lace shape, net shape, etc.), rod shape, sphere shape, elliptical sphere shape, cube shape, rectangular parallelepiped shape, tube shape, screw, bolt, nut, pin, spring, etc. , Various shapes other than these may be used. Further, it may be powdery, granular or the like. Further, it may have protrusions, recesses, protrusions, voids, holes and the like having a predetermined size at a predetermined position.
本発明の複合体は、コラーゲンとチタン系基材の双方が備え得る多様な形状により多種多様な形状を備えることができるものである。以下にその具体例を列挙するが、これらに限定されるものではない。なお、具体例において、コラーゲンとチタン又はチタン合金とは直接接着していることが前提であるため、それについては言及しない。
具体例は、(1)フィルム状のチタン系基材とシート形状のコラーゲン成形体が結合したもの、(2)板形状のチタン系基材とシート形状のコラーゲン成形体が結合したもの、(3)板形状のチタン系基材と棒形状のコラーゲン成形体が結合したもの、(4)ひも形状のチタン系基材の表面が線維化コラーゲンゲルによって覆われたもの、(5)不織布状のチタン系基材の表面が線維化コラーゲンゲルによって覆われたもの、(6)棒形状のチタン系基材にシート形状のコラーゲン成形体が巻きつけられたもの、(7)ボルト形状のチタン系基材のネジ部が線維化コラーゲンゲルによって覆われたもの、(8)管形状のチタン系基材の管内部が非線維化コラーゲンで充填されたもの等である。
The complex of the present invention can have a wide variety of shapes due to the various shapes that both collagen and titanium-based substrates can have. Specific examples are listed below, but the present invention is not limited to these. In the specific example, since it is premised that collagen and titanium or a titanium alloy are directly adhered to each other, it will not be mentioned.
Specific examples are (1) a film-shaped titanium base material bonded to a sheet-shaped collagen molded body, (2) a plate-shaped titanium base material bonded to a sheet-shaped collagen molded body, and (3). ) Plate-shaped titanium base material combined with rod-shaped collagen molded body, (4) String-shaped titanium base material covered with fibrous collagen gel, (5) Non-woven titanium The surface of the base material is covered with fibrous collagen gel, (6) a rod-shaped titanium base material wrapped with a sheet-shaped collagen molded body, and (7) a bolt-shaped titanium base material. The threaded part of the tube is covered with fibrous collagen gel, and (8) the inside of the tube of a tube-shaped titanium-based base material is filled with non-fibrous collagen.
結合形態に関して板形状のチタン系基材とシート形状のコラーゲン成形体が結合したものを例にとって説明すると、コラーゲン成形体の一部がチタン系基材の一部と結合した形態、コラーゲン成形体の任意の面全体がチタン系基材の一部と結合した形態、コラーゲン成形体の一部がチタン系基材の任意の面全体と結合した形態、コラーゲン成形体とチタン系基材の任意の面同士がはみ出し部分なく結合した形態等が挙げられる。 Explaining the bonding form by taking as an example a plate-shaped titanium base material and a sheet-shaped collagen molded body bonded together, a form in which a part of the collagen molded body is bonded to a part of the titanium-based base material, a collagen molded body A form in which the entire arbitrary surface is bonded to a part of the titanium-based substrate, a form in which a part of the collagen molded body is bonded to the entire arbitrary surface of the titanium-based substrate, or any surface of the collagen molded body and the titanium-based substrate. Examples thereof include a form in which they are connected to each other without protruding portions.
結合に関与するコラーゲンとチタン系基材の個数はそれぞれ１個に限定されるものではなく、複数個であっても構わない。例えば、1枚のシート状コラーゲン成形体の上下面それぞれにチタン系基材が１個ずつ結合した形態、１個のチタン系基材に複数個のコラーゲン成形体が結合した形態、複数個のコラーゲン成形体と複数個のチタン系基材とが結合した形態等が挙げられる。また、線維化コラーゲンゲルとチタン系基材とが結合しており、さらにその線維化コラーゲンゲルとコラーゲン成形体が結合した形態、コラーゲン成形体とチタン系基材とが結合しており、さらにそのコラーゲン成形体と線維化コラーゲンゲルが結合した形態等が挙げられる。 The number of collagen and titanium-based base materials involved in the binding is not limited to one, and may be a plurality. For example, a form in which one titanium-based substrate is bonded to each of the upper and lower surfaces of one sheet-shaped collagen molded body, a form in which a plurality of collagen molded bodies are bonded to one titanium-based substrate, and a plurality of collagens. Examples thereof include a form in which a molded body and a plurality of titanium-based substrates are bonded. Further, the fibrotic collagen gel and the titanium-based base material are bound to each other, and the form in which the fibrotic collagen gel and the collagen molded body are bound to each other, and the collagen molded body and the titanium-based base material are bound to each other. Examples thereof include a form in which a collagen molded body and a fibrotic collagen gel are combined.
本発明の複合体は、3時間の期間中20℃の純水中に完全に浸漬した後においても、コラーゲンとチタン又はチタン合金との接着が保持されるものである。静置状態で浸漬すればよいが、必要に応じて気泡除去のための操作等を行ってもよい。本発明の複合体が純水以外の溶媒中で保管されていれば、取り出して、3時間の期間中において20℃の純水中に完全に浸漬させる。また、本発明の複合体が純水中で冷蔵保管されていれば、取り出して、3時間の期間中において20℃の純水中に完全に浸漬させる。本発明の複合体の形状により、本発明の複合体全体を純水中に完全に浸漬させることが困難な場合は、少なくともコラーゲンと接着部とを完全に浸漬した状態とする。当該状態が確保されていれば、本発明の複合体を20℃の純水中に完全に浸漬させた状態、に含まれるものとする。
本発明の複合体を3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後において、コラーゲンとチタン系基材とが分離していなければ、接着が保持されたと判断する。より確実に接着の保持を判断したいときは、本発明の複合体を揺り動かしたり、本発明の複合体を純水から取り出して確認すればよい。
The composite of the present invention retains the adhesion between collagen and titanium or a titanium alloy even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for a period of 3 hours. It may be immersed in a stationary state, but if necessary, an operation for removing air bubbles may be performed. If the complex of the present invention is stored in a solvent other than pure water, it is taken out and completely immersed in pure water at 20 ° C. for a period of 3 hours. If the complex of the present invention is refrigerated in pure water, it is taken out and completely immersed in pure water at 20 ° C. for a period of 3 hours. When it is difficult to completely immerse the entire complex of the present invention in pure water due to the shape of the complex of the present invention, at least the collagen and the adhesive portion are completely immersed. If this state is ensured, it is included in the state in which the complex of the present invention is completely immersed in pure water at 20 ° C.
If the collagen and the titanium-based substrate are not separated after the composite of the present invention is completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours, it is judged that the adhesion is maintained. When it is desired to determine the adhesion retention more reliably, the complex of the present invention may be shaken, or the complex of the present invention may be taken out from pure water and confirmed.
（振とう試験）
接着の別の確認方法は、下記に示す振とう試験である。振とう試験は、振とうにより発生する水力にも耐えられる接着力の有無を評価するものである。本発明の複合体の好適な一形態は、振とう試験の後においてもコラーゲンとチタン又はチタン合金との接着が保持されているものであり、よって、コラーゲンとチタン系基材との結合が保持されているものである。
(Shaking test)
Another method of confirming adhesion is the shaking test shown below. The shaking test evaluates the presence or absence of adhesive force that can withstand the hydraulic force generated by shaking. A preferred embodiment of the composite of the present invention is one in which the adhesion between collagen and titanium or a titanium alloy is retained even after the shaking test, and thus the bond between collagen and the titanium-based substrate is retained. It is what has been done.
振とう試験は、少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水（PBS）中に完全に浸漬させた本発明の複合体を20℃のPBSを収容した容器内に設置し、当該PBS中に本発明の複合体を完全に浸漬させた状態とした後、当該容器に対し振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行うものである。 In the shaking test, the complex of the present invention completely immersed in phosphate buffered saline (PBS) at 20 ° C for at least one day was placed in a container containing PBS at 20 ° C and placed in the PBS. After the composite of the present invention is completely immersed, reciprocating shaking with a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm is performed for 3 hours on the container.
振とう試験にあたり、本発明の複合体が乾燥状態であれば、全体にPBSが行き渡るように少なくとも1日間20℃のPBSに浸漬させる。浸漬期間は、1日以上の期間において適宜設定すればよい。また、静置状態で浸漬すればよいが、必要に応じて気泡除去のための操作等を行ってもよい。一方、本発明の複合体が予めPBS中で保管されていれば、そのまま振とう試験に供すればよい。ただし、試験に供する前の1日間はPBSの液温を20℃とする。また、PBS以外の溶媒中で保管されていれば、溶媒をPBSに置換した上で少なくとも1日間20℃のPBS中に完全に浸漬させる。本発明の複合体の形状により、本発明の複合体全体をPBS中に完全に浸漬させることが困難な場合は、少なくともコラーゲンと接着部とを完全に浸漬した状態とする。当該状態が確保されていれば、本発明の複合体を20℃のPBS中に完全に浸漬させた状態、に含まれるものとする。 In the shaking test, if the complex of the present invention is in a dry state, it is immersed in PBS at 20 ° C. for at least one day so that the PBS can be spread throughout. The soaking period may be appropriately set for a period of one day or more. Further, although the immersion may be performed in a stationary state, an operation for removing bubbles may be performed as necessary. On the other hand, if the complex of the present invention is stored in PBS in advance, it may be subjected to a shaking test as it is. However, the temperature of PBS shall be 20 ° C for one day before the test. If it is stored in a solvent other than PBS, the solvent is replaced with PBS and then completely immersed in PBS at 20 ° C. for at least 1 day. When it is difficult to completely immerse the entire complex of the present invention in PBS due to the shape of the complex of the present invention, at least the collagen and the adhesive portion are completely immersed. If this state is ensured, the complex of the present invention shall be contained in a state in which the complex is completely immersed in PBS at 20 ° C.
次に、少なくとも1日間20℃のPBSに完全に浸漬させた本発明の複合体を20℃のPBSを収容した容器内に設置する。このとき、本発明の複合体はPBS中に完全に浸漬させた状態とする。本発明の複合体の形状により、本発明の複合体全体をPBS中に完全に浸漬させることが困難な場合は、少なくともコラーゲンと接着部とを完全に浸漬させた状態とする。容器内への設置において、本発明の複合体を容器内で載置すればよく固定する必要はない。ただし、振とう時に本発明の複合体が容器との摩擦によって損壊するときは、本発明の複合体を容器に固定しても構わない。 Next, the complex of the present invention completely immersed in PBS at 20 ° C. for at least 1 day is placed in a container containing PBS at 20 ° C. At this time, the complex of the present invention is in a state of being completely immersed in PBS. When it is difficult to completely immerse the entire complex of the present invention in PBS due to the shape of the complex of the present invention, at least the collagen and the adhesive portion are completely immersed. When installing in a container, the complex of the present invention may be placed in the container and does not need to be fixed. However, if the complex of the present invention is damaged by friction with the container during shaking, the complex of the present invention may be fixed to the container.
振とう後において、コラーゲンとチタン系基材とが分離していなければ、接着が保持されたと判断する。 If the collagen and the titanium-based substrate are not separated after shaking, it is judged that the adhesion is maintained.
振とうには、タイテック株式会社製の中型振とう機 トリプルシェーカー NR-80を用いることが好ましいが、これと同等の振とうが得られる機器を用いても構わない。 For shaking, it is preferable to use a medium-sized shaker triple shaker NR-80 manufactured by TIETECH Co., Ltd., but a device capable of obtaining a shaking equivalent to this may be used.
（引張せん断接着強度試験）
本発明の複合体の接着強度は、目的とする用途に応じた所定の強度を有すれば特に制限はない。ここで、コラーゲンのうち少なくとも一部分がコラーゲン成形体である本発明の複合体について、その接着強度を評価するための一方法である引張せん断接着強度試験について説明する。
(Tension shear adhesive strength test)
The adhesive strength of the composite of the present invention is not particularly limited as long as it has a predetermined strength according to the intended use. Here, a tensile shear adhesive strength test, which is a method for evaluating the adhesive strength of the composite of the present invention in which at least a part of collagen is a collagen molded product, will be described.
引張せん断接着強度試験は、供試する本発明の複合体の前処理条件の違いによって、引張せん断接着強度試験１と引張せん断接着強度試験２に分ける。 The tensile shear adhesive strength test is divided into a tensile shear adhesive strength test 1 and a tensile shear adhesive strength test 2 according to the difference in the pretreatment conditions of the composite of the present invention to be tested.
引張せん断接着強度試験１の前処理では、上記振とう試験に供していない本発明の複合体を少なくとも1日間20℃のPBS中に完全に浸漬させる。この浸漬のさせ方の詳細は、上記振とう試験における、振とうに供する前の少なくとも1日間20℃のPBS中に完全に浸漬させることに関する説明のとおりである。 In the pretreatment of the tensile shear adhesive strength test 1, the complex of the present invention not subjected to the above shaking test is completely immersed in PBS at 20 ° C. for at least one day. The details of this immersion method are as described in the above-mentioned shaking test regarding complete immersion in PBS at 20 ° C. for at least one day before shaking.
引張せん断接着強度試験２の前処理では、本発明の複合体を上記と同じ振とう試験、即ち、少なくとも1日間20℃のPBS中に完全に浸漬させた本発明の複合体を20℃のPBSを収容した容器内に設置し、当該PBS中に本発明の複合体を完全に浸漬させた状態とした後、当該容器に対し振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行う試験に供する。 In the pretreatment of the tensile shear adhesive strength test 2, the composite of the present invention was shaken in the same manner as described above, that is, the composite of the present invention was completely immersed in PBS at 20 ° C for at least one day, and the composite of the present invention was immersed in PBS at 20 ° C. In a test in which the complex of the present invention was completely immersed in the PBS, and then the container was shaken at a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm for 3 hours. To serve.
引張せん断接着強度試験１又は２において前処理された本発明の複合体につき、これを前処理におけるPBSから取り出した後、試験が終了するまでの時間は、湿潤状態を保持させたままで試験を行うために、20分以内とする。
前処理におけるPBSから取り出した本発明の複合体は、垂直方向に上部クランプが作動して引張せん断接着強度を測定できる装置において、下部クランプでチタン系基材を固定し、上部クランプでコラーゲン成形体を固定する。なお、当然ながら、接着部はクランプ固定の対象外とする。また、湿潤状態を保持させるのは、特にコラーゲンの部分である。
次に、上部クランプを上向きに0.1mm／秒の速度で引張り、引張最大荷重を測定する。
引張せん断接着強度を、引張せん断接着強度（kPa）＝引張最大荷重（N）／接着部の面積（mm2）×1000の式から計算する。
上記式において、「接着部の面積」は、引張せん断接着強度試験の供試前において、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが接着した部分の面積である。
The composite of the present invention pretreated in the tensile shear adhesive strength test 1 or 2 is subjected to the test while maintaining the wet state for the time from taking it out from the PBS in the pretreatment until the test is completed. Therefore, it should be within 20 minutes.
The composite of the present invention taken out from the PBS in the pretreatment is a device in which the upper clamp operates in the vertical direction and the tensile shear adhesive strength can be measured. To fix. As a matter of course, the adhesive portion is not subject to clamp fixing. Also, it is especially the collagen part that keeps the wet state.
Next, the upper clamp is pulled upward at a speed of 0.1 mm / sec, and the maximum tensile load is measured.
The tensile shear adhesive strength is calculated from the formula of tensile shear adhesive strength (kPa) = maximum tensile load (N) / area of adhesive portion (mm 2 ) × 1000.
In the above formula, the "area of the bonded portion" is the area of the portion where collagen and titanium or a titanium alloy are bonded before the test of the tensile shear bond strength test.
ところで、クランプが水平方向に作動する装置においても上記試験と同様の引張せん断接着強度値が得られるのであれば、本試験に適用可能である。また、コラーゲン成形体とチタン系基材との結合形態によってはクランプによる固定が困難な場合もあるが、そのときはチタン系基材が多少損傷したとしてもコラーゲン成形体が損傷しないようにして所定の長さだけ剥離させて測定に供してもよい。 By the way, even in a device in which the clamp operates in the horizontal direction, if the same tensile-shear adhesive strength value as in the above test can be obtained, it can be applied to this test. In addition, depending on the bonding form between the collagen molded body and the titanium-based base material, it may be difficult to fix it with a clamp. In that case, even if the titanium-based base material is slightly damaged, the collagen molded body is not damaged. It may be peeled off by the length of the above and used for measurement.
本発明の複合体の好適な一形態は、引張せん断接着強度試験１において、引張せん断接着強度が1kPa以上を示すものである。当該引張せん断接着強度は、3kPa以上であることがより好ましく、さらに好ましくは5kPa以上であり、さらにより好ましくは7kPa以上である。 A preferred embodiment of the composite of the present invention exhibits a tensile shear adhesive strength of 1 kPa or more in the tensile shear adhesive strength test 1. The tensile shear adhesive strength is more preferably 3 kPa or more, further preferably 5 kPa or more, and even more preferably 7 kPa or more.
また、本発明の複合体のさらに好適な一形態は、引張せん断接着強度試験２において、引張せん断接着強度が1kPa以上を示すものである。当該引張せん断接着強度は、2kPa以上であることがより好ましく、さらに好ましくは3kPa以上であり、さらにより好ましくは5kPa以上である。 Further, a more preferable form of the composite of the present invention is one showing a tensile shear adhesive strength of 1 kPa or more in the tensile shear adhesive strength test 2. The tensile shear adhesive strength is more preferably 2 kPa or more, further preferably 3 kPa or more, and even more preferably 5 kPa or more.
（架橋処理された形態）
本発明の複合体の好適な一形態は、少なくとも接着部が、水性溶媒の存在下で、γ線照射、電子線照射、ＵＶ照射及びプラズマ照射のうち少なくとも１種による架橋処理を施された形態である。以下、当該形態を「架橋形態」という。また、上記各種照射による架橋を総称するときは「照射架橋」という。
(Cross-linked form)
A preferred embodiment of the composite of the present invention is a form in which at least the adhesive portion is crosslinked by at least one of γ-ray irradiation, electron beam irradiation, UV irradiation and plasma irradiation in the presence of an aqueous solvent. Is. Hereinafter, this form is referred to as a “crosslinked form”. Further, when the above-mentioned cross-linking by various irradiations is generically referred to, it is referred to as "irradiation cross-linking".
架橋形態においては、接着部に加えてコラーゲンも架橋処理を施されたものであってもよい。さらには、チタン系基材も架橋処理の対象とされたものであってもよく、よって本発明の複合体全体に対して架橋処理が施されたものであってもよい。接着部以外の部分に施された架橋処理は、水性溶媒の存在下での照射架橋であることが好ましいが、以下に示すような照射架橋以外の架橋法によって架橋されたものであっても構わない。 In the crosslinked form, collagen may be crosslinked in addition to the bonded portion. Further, the titanium-based substrate may also be the one to be crosslinked, and therefore the entire complex of the present invention may be subjected to the crosslinking treatment. The cross-linking treatment applied to the portion other than the bonded portion is preferably irradiation cross-linking in the presence of an aqueous solvent, but may be cross-linked by a cross-linking method other than irradiation cross-linking as shown below. do not have.
ここで、架橋形態において照射架橋の規定を設けた理由を説明する。コラーゲンの架橋法として、物理的架橋法と化学的架橋法が知られている。物理的架橋法の代表例として、照射架橋と熱脱水架橋があり、化学的架橋法の代表例として、水溶性化学架橋剤又は気化能を有する化学架橋剤による架橋がある。以下、架橋法を問わず、架橋されたコラーゲンを「架橋体」と称する。 Here, the reason why the provision of irradiation cross-linking is provided in the cross-linking form will be described. As a collagen cross-linking method, a physical cross-linking method and a chemical cross-linking method are known. Typical examples of the physical cross-linking method include irradiation cross-linking and thermal dehydration cross-linking, and typical examples of the chemical cross-linking method include cross-linking with a water-soluble chemical cross-linking agent or a chemical cross-linking agent having a vaporizing ability. Hereinafter, regardless of the cross-linking method, the cross-linked collagen is referred to as a “cross-linked product”.
まず、物理的架橋法について、照射架橋によって得られた架橋体と、熱脱水架橋によって得られた架橋体とは、架橋体同士を見比べても外観的な違いを見出すことは極めて困難であり、また、分析によってもいずれの架橋法によって架橋されたものかを区別することは極めて困難である。 First, regarding the physical cross-linking method, it is extremely difficult to find a difference in appearance between the cross-linked product obtained by irradiation cross-linking and the cross-linked product obtained by thermal dehydration cross-linking. In addition, it is extremely difficult to distinguish which cross-linking method was used for cross-linking by analysis.
次に、照射架橋によって得られた架橋体と、化学的架橋法によって得られた架橋体とは、架橋体同士を見比べても外観的な違いを見出すことは極めて困難である。化学的架橋法のうち、化学的架橋剤として、例えば、グルタルアルデヒドやポリエポキシ化合物（エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル等）を用いた場合は、化学的架橋剤がコラーゲンと結合して架橋反応が起きるために、化学的架橋剤を検出できれば、両者の判別は可能である。しかし、化学的架橋剤として1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド・塩酸塩等のコラーゲンと結合しないタイプのものを用いたときには、架橋体を分析しても化学的架橋剤の痕跡を見出すことはほぼ不可能である。 Next, it is extremely difficult to find a difference in appearance between the cross-linked product obtained by irradiation cross-linking and the cross-linked product obtained by the chemical cross-linking method even when the cross-linked products are compared with each other. Of the chemical cross-linking methods, for example, when glutaaldehyde or a polyepoxy compound (ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, etc.) is used as the chemical cross-linking agent, the chemical cross-linking agent binds to collagen. Since a cross-linking reaction occurs, if a chemical cross-linking agent can be detected, it is possible to distinguish between the two. However, when a type that does not bind to collagen, such as 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide / hydrochloride, is used as the chemical cross-linking agent, even if the cross-linked product is analyzed, the chemical cross-linking agent It is almost impossible to find any traces.
また、架橋されていないコラーゲン（以下「未架橋体」と称する）と架橋体との区別も極めて困難である。例えば、分析によって未架橋体と架橋体の違いを見出すことは、特に照射架橋体においては架橋点の多寡の違いしかないため、極めて困難である。未架橋体は架橋体よりも一般に強度的に弱く、水中保存安定性も低い傾向があるが、それら物理的傾向の違いが架橋処理の有無に起因したものであることを立証することも極めて困難である。 In addition, it is extremely difficult to distinguish between non-crosslinked collagen (hereinafter referred to as “uncrosslinked”) and crosslinked collagen. For example, it is extremely difficult to find the difference between the uncrosslinked body and the crosslinked body by analysis because there is only a difference in the number of crosslinked points, especially in the irradiated crosslinked body. Uncrosslinked bodies are generally weaker in strength than crosslinked bodies and tend to have lower storage stability in water, but it is also extremely difficult to prove that the difference in these physical tendencies is due to the presence or absence of crosslinking treatment. Is.
以上の区別の困難性から、架橋形態では照射架橋によって架橋処理を施されたものであることを発明特定事項としたのである。 Due to the difficulty of distinguishing the above, it is a matter of invention specification that the cross-linking form is cross-linked by irradiation cross-linking.
ところで、水性溶媒の存在下で照射架橋された架橋体の一特性は、例えば、特許第５６３３８８０号公報に記載されているように、細胞培養環境や生体内環境において分解し難いというものである。例えば、この架橋体をダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（D-PBS）中に37℃で5日間浸漬した場合の溶解率が10質量%以下であるとき、この架橋体が上記特性を有するといえる。尚、溶解率とは、D-PBS中への架橋体からの溶出成分の質量の、浸漬前の架橋体の質量に対する割合（%）である。溶解率は、ゲル浸透クロマトグラフィー（GPS)によってD-PBS中の溶出成分の分子量分布を測定する方法、又はD-PBS中の溶出成分の質量を測定する方法によって評価できる。少なくとも接着部とコラーゲンとが水性溶媒の存在下で照射架橋された本発明の複合体の溶解率も10質量%以下である。 By the way, one characteristic of the crosslinked body irradiated and crosslinked in the presence of an aqueous solvent is that, for example, as described in Japanese Patent No. 5633880, it is difficult to decompose in a cell culture environment or an in vivo environment. For example, when this crosslinked product is immersed in Dulbeccoline phosphate buffered saline (D-PBS) at 37 ° C. for 5 days and the dissolution rate is 10% by mass or less, it can be said that this crosslinked product has the above-mentioned characteristics. .. The dissolution rate is the ratio (%) of the mass of the components eluted from the crosslinked body into D-PBS to the mass of the crosslinked body before immersion. The dissolution rate can be evaluated by a method of measuring the molecular weight distribution of the eluted component in D-PBS by gel permeation chromatography (GPS) or a method of measuring the mass of the eluted component in D-PBS. The dissolution rate of the complex of the present invention in which at least the adhesive portion and collagen are irradiated and crosslinked in the presence of an aqueous solvent is also 10% by mass or less.
水性溶媒の種類は特に限定されるものではないが、架橋対象物と照射架橋法等の架橋条件に応じて適宜選択することが好ましい。具体例は、水、生理食塩水、緩衝液、緩衝生理食塩水、酸性塩水溶液、中性塩水溶液、アルカリ性塩水溶液等であり、また、これらに有機溶媒を添加した混合溶媒でもよい。緩衝液の例は、リン酸緩衝液、トリス緩衝液、HEPES緩衝液、酢酸緩衝液、炭酸緩衝液、クエン酸緩衝液である。緩衝生理食塩水の例は、PBS、D-PBS、トリス緩衝生理食塩水、HEPES緩衝生理食塩水等である。 The type of the aqueous solvent is not particularly limited, but it is preferably selected as appropriate according to the cross-linking target and the cross-linking conditions such as the irradiation cross-linking method. Specific examples are water, physiological saline, buffer solution, buffered physiological saline, acid salt aqueous solution, neutral salt aqueous solution, alkaline salt aqueous solution and the like, and a mixed solvent obtained by adding an organic solvent to these may be used. Examples of buffers are phosphate buffer, Tris buffer, HEPES buffer, acetate buffer, carbonate buffer, citrate buffer. Examples of buffered saline are PBS, D-PBS, Tris buffered saline, HEPES buffered saline and the like.
架橋処理前のコラーゲンが線維化コラーゲンで構成されたものであり、架橋処理中も線維化コラーゲンとしての形態を保持させるのであれば、線維化コラーゲンの形態保持に適した適度なイオン強度及びpHを具備した水性溶媒を用いることが好ましい。好例は、可溶化コラーゲン水溶液から線維化コラーゲンを得るために用いた水溶液と同様の水溶液を水性溶媒として選択することである。当該水溶液のpHについては、例えば3～10の範囲内でコラーゲンの種類（酸可溶化コラーゲン、酵素可溶化コラーゲン、アルカリ可溶化コラーゲン等）に応じて適宜設定することが好ましい。一例として、酵素可溶化コラーゲンについては、pH6～8の範囲の緩衝液、緩衝生理食塩水、中性塩水溶液等を用いることが好ましい。なお、線維化コラーゲンを比較的溶解し易い水性溶媒であっても、この水性溶媒への浸漬及び架橋処理を短時間でおこなう場合には使用可能である。また、架橋処理前のコラーゲンが非線維化コラーゲンで構成されたものであり、架橋処理のために浸漬する水性溶媒中で線維化させたいときは、線維化に適した適度なイオン強度及びpHを具備した水性溶媒を用いることが好ましい。 If the collagen before the cross-linking treatment is composed of fibrotic collagen and the morphology of the fibrotic collagen is maintained even during the cross-linking treatment, an appropriate ionic strength and pH suitable for maintaining the morphology of the fibrotic collagen should be obtained. It is preferable to use the provided aqueous solvent. A good example is to select as the aqueous solvent an aqueous solution similar to the aqueous solution used to obtain fibrotic collagen from the solubilized collagen aqueous solution. It is preferable that the pH of the aqueous solution is appropriately set within the range of, for example, 3 to 10 according to the type of collagen (acid-solubilized collagen, enzyme-solubilized collagen, alkali-solubilized collagen, etc.). As an example, for enzyme-solubilized collagen, it is preferable to use a buffer solution having a pH in the range of 6 to 8, a buffered saline solution, a neutral salt aqueous solution, or the like. Even an aqueous solvent that relatively easily dissolves fibrotic collagen can be used when the immersion in the aqueous solvent and the cross-linking treatment are performed in a short time. Further, when the collagen before the cross-linking treatment is composed of non-fibrotic collagen and it is desired to be fibroticized in an aqueous solvent immersed for the cross-linking treatment, an appropriate ionic strength and pH suitable for fibrosis should be obtained. It is preferable to use the provided aqueous solvent.
照射架橋は、γ線照射、電子線照射、ＵＶ照射及びプラズマ照射のうち１種だけを実施してもよいし、２種以上を組み合わせて実施してもよい。また、１種の照射架橋を２回以上実施してもよい。照射架橋を例えば２回実施するときは、１回目で低架橋度、２回目で高架橋度が得られるように設定することが好ましい。また、２種以上を組み合わせて実施するときは、基本的には架橋度が低い照射法の後に架橋度が高い照射法を実施することが好ましく、例えば、ＵＶ照射後にγ線照射する組合せである。好適には、透過力が高く、均一に架橋させることができるγ線照射によって照射架橋を１回で行う方法である。特に、γ線照射による架橋処理では、照射線量を適宜設定することによって、高強度なコラーゲンとともに高い接着強度を得ることもできる。γ線照射では、線量率が固定の線源を用い、照射時間等の条件を適宜設定することにより、所定の照射線量を簡便に得ることができる。例えば、コバルト60線源を用いる場合、照射線量5～75kGyで架橋処理を行うことができる。照射線量として、好ましくは5～50kGyであり、より好ましくは10～50kGyであり、さらに好ましくは15～30kGyである。さらに、照射条件を適宜設定すれば架橋処理と同時に滅菌処理を行うことができる。そのため、架橋処理中及び架橋処理後の密封状態を保つようにすることで、滅菌済み製品として、そのまま市場に流通させることも可能である。 Irradiation cross-linking may be carried out by only one of γ-ray irradiation, electron beam irradiation, UV irradiation and plasma irradiation, or by combining two or more types. Moreover, one kind of irradiation cross-linking may be carried out twice or more. When the irradiation cross-linking is carried out, for example, twice, it is preferable to set so that a low degree of cross-linking can be obtained at the first time and a high degree of cross-linking can be obtained at the second time. Further, when two or more types are combined and carried out, it is basically preferable to carry out an irradiation method having a high degree of cross-linking after an irradiation method having a low degree of cross-linking, for example, a combination of γ-ray irradiation after UV irradiation. .. A preferred method is to perform irradiation cross-linking once by irradiation with γ-rays, which has high penetrating power and can be cross-linked uniformly. In particular, in the cross-linking treatment by γ-ray irradiation, high adhesive strength can be obtained together with high-strength collagen by appropriately setting the irradiation dose. In γ-ray irradiation, a predetermined irradiation dose can be easily obtained by using a radiation source having a fixed dose rate and appropriately setting conditions such as irradiation time. For example, when a cobalt-60 source is used, the cross-linking treatment can be performed at an irradiation dose of 5 to 75 kGy. The irradiation dose is preferably 5 to 50 kGy, more preferably 10 to 50 kGy, and even more preferably 15 to 30 kGy. Further, if the irradiation conditions are appropriately set, the sterilization treatment can be performed at the same time as the crosslinking treatment. Therefore, by maintaining the sealed state during and after the crosslinking treatment, it is possible to distribute the product as a sterilized product to the market as it is.
（用途）
チタン又はチタン合金は医用材料として広く用いられており、例えば、整形外科、循環器外科、歯科等の分野が挙げられる。上記各分野における用途の例は、整形外科分野では人工股関節のステム、骨固定材、脊椎固定器具等、循環器外科分野ではガイドワイヤ、自己拡張型ステント等、歯科分野では歯科用インプラントの歯根部分等である。本発明の複合体も医用材料としてチタン又はチタン合金が用いられる用途に適用可能である。
(Use)
Titanium or titanium alloys are widely used as medical materials, and examples thereof include fields such as orthopedics, cardiovascular surgery, and dentistry. Examples of applications in each of the above fields are artificial hip joint stems, bone fixation materials, spinal fixation devices, etc. in the field of orthopedics, guide wires, self-expandable stents, etc. in the field of cardiovascular surgery, and roots of dental implants in the field of dentistry. And so on. The composite of the present invention is also applicable to applications in which titanium or a titanium alloy is used as a medical material.
（接着のメカニズム）
チタンは酸素や窒素との化学的親和力が大きく、常温では表面に薄い酸化膜を形成しており、その酸化膜には水酸基が多く含有されていることが知られている。一方、コラーゲンはアミノ酸で構成されており、アミノ酸1分子中にカルボキシル基を2個有するアスパラギン酸とグルタミン酸を比較的多く含む。非特許文献である「表面科学」第20巻 第9号p.22（1999）には、「コラーゲンは3個のタンパク分子が水素結合によって3重ラセン構造を形成している。それぞれのタンパク分子のアミノ酸残基はおよそ1,000個であり、そのおよそ15-20％が側鎖にカルボキシル基（-COOH）やアミノ基（-NH2）を持っていて、それが3重ラセンの外側を向いている。」と記載されている。これらのことより、コラーゲンとチタン又はチタン合金との接着部における接着のメカニズムについて、定かなことは不明であるが、チタンの水酸基とコラーゲンのカルボキシル基との結合反応が接着に寄与しているものと推測される。この推測に基づけば、とりわけ架橋形態においては、チタンの水酸基とコラーゲンのカルボキシル基との反応が生じるような架橋処理を行うことが好ましい。また、水性溶媒の存在下であるため、チタンの水酸基とコラーゲンのカルボキシル基との反応の開始及び進行には、照射（γ線等）により発生した水のラジカルが大きく関与している可能性が考えられる。
(Adhesion mechanism)
Titanium has a high chemical affinity with oxygen and nitrogen, and forms a thin oxide film on the surface at room temperature, and it is known that the oxide film contains a large amount of hydroxyl groups. On the other hand, collagen is composed of amino acids and contains a relatively large amount of aspartic acid and glutamic acid having two carboxyl groups in one amino acid molecule. In the non-patent document "Surface Science" Vol. 20, No. 9, p.22 (1999), "Collagen has three protein molecules forming a triple spiral structure by hydrogen bonding. Each protein molecule. There are about 1,000 amino acid residues, about 15-20% of which have a carboxyl group (-COOH) or amino group (-NH 2 ) in the side chain, which faces the outside of the triple racen. There is. " From these facts, it is unclear about the mechanism of adhesion between collagen and titanium or titanium alloy, but the bonding reaction between the hydroxyl group of titanium and the carboxyl group of collagen contributes to the adhesion. It is presumed. Based on this speculation, it is preferable to carry out a cross-linking treatment such that a reaction between a hydroxyl group of titanium and a carboxyl group of collagen occurs, particularly in the cross-linking form. In addition, since it is in the presence of an aqueous solvent, it is possible that water radicals generated by irradiation (γ-rays, etc.) are greatly involved in the initiation and progress of the reaction between the hydroxyl group of titanium and the carboxyl group of collagen. Conceivable.
（製造方法）
本発明の複合体の製造方法の好適な一形態は、以下の工程を含むものである。即ち、コラーゲン材料のうちの少なくとも一部分と、チタン系基材においてチタン又はチタン合金を外表面に備えた部分のうちの少なくとも一部分と、を直接接触させた状態とする接触部を設ける第1工程、次に、少なくとも接触部に対し、水性溶媒の存在下で、γ線照射、電子線照射、ＵＶ照射及びプラズマ照射のうち少なくとも1種の架橋処理を施して、接触部におけるコラーゲンとチタン又はチタン合金とを接着させる第2工程、である。
なお、以下の説明において、前述と重複する事項については説明を省略する。
(Production method)
A preferred embodiment of the method for producing a complex of the present invention comprises the following steps. That is, the first step of providing a contact portion in which at least a part of the collagen material and at least a part of the titanium-based base material provided with titanium or a titanium alloy on the outer surface are in direct contact with each other. Next, at least the contact portion is subjected to cross-linking treatment of at least one of γ-ray irradiation, electron beam irradiation, UV irradiation and plasma irradiation in the presence of an aqueous solvent, and collagen and titanium or a titanium alloy in the contact portion are subjected to cross-linking treatment. This is the second step of adhering and.
In the following description, the description of items that overlap with the above will be omitted.
第1工程のコラーゲン材料は、可溶化コラーゲン水溶液及びコラーゲン成形体のうちのいずれか一方又は双方であることが好ましい。 The collagen material in the first step is preferably either one or both of the solubilized collagen aqueous solution and the collagen molded product.
第1工程のコラーゲン材料を構成するコラーゲンの型は、生体内での存在量が多いI型コラーゲンが好ましい。また、抗原決定基であるテロペプタイドが除去されたアテロコラーゲンがより好ましい。さらに、コラーゲンの由来は、哺乳類、魚介類、鳥類、爬虫類等であることが好ましく、特にヒトとの共通のウイルスを有しない魚介類由来のコラーゲンが好ましい。 As the type of collagen constituting the collagen material in the first step, type I collagen having a large amount in the living body is preferable. Further, atelocollagen from which the telopeptide which is an antigenic determinant has been removed is more preferable. Further, the origin of collagen is preferably mammals, fish and shellfish, birds, reptiles and the like, and particularly preferably collagen derived from fish and shellfish that does not have a virus common to humans.
可溶化コラーゲン水溶液は、一般に、コラーゲン濃度が低い場合は粘性が低く、濃度が高くなるにつれて粘性が高くなる。可溶化コラーゲン水溶液の粘性が高いときは、特別な措置を施さなくとも、第2工程の水性溶媒中において可溶化コラーゲン水溶液とチタン系基材の接触状態を維持できる場合がある。一方、左記接触状態の維持が困難な場合や可溶化コラーゲン水溶液の粘性が低いときは、第2工程の水性溶媒中において可溶化コラーゲン水溶液の流出・流亡を防ぐ措置を講じることが望ましい。このような措置として、適当な部材を用いて可溶化コラーゲン水溶液を覆う方法が一例であり、当該方法ではチタン系基材の窪みや空隙に可溶化コラーゲン水溶液を配置することがより望ましい。また、第2工程の水性溶媒として、可溶化コラーゲン水溶液中のコラーゲンを線維化させるものを用いることも好ましい選択肢の1つである。なお、粘性を有する所定濃度の可溶化コラーゲン水溶液は、コラーゲン糊として一般に使用されることもある。 The solubilized collagen aqueous solution is generally less viscous when the collagen concentration is low, and becomes more viscous as the concentration is higher. When the solubilized collagen aqueous solution is highly viscous, it may be possible to maintain the contact state between the solubilized collagen aqueous solution and the titanium-based substrate in the aqueous solvent of the second step without taking special measures. On the other hand, when it is difficult to maintain the contact state on the left or when the viscosity of the solubilized collagen aqueous solution is low, it is desirable to take measures to prevent the solubilized collagen aqueous solution from flowing out or flowing out in the aqueous solvent of the second step. As such a measure, an example is a method of covering the solubilized collagen aqueous solution with an appropriate member, and in this method, it is more desirable to arrange the solubilized collagen aqueous solution in the dents and voids of the titanium-based base material. Further, as the aqueous solvent in the second step, it is also one of the preferable options to use a solvent that fibrosis the collagen in the solubilized collagen aqueous solution. A viscous, solubilized collagen aqueous solution having a predetermined concentration may be generally used as collagen paste.
コラーゲン成形体は、例えば、公知の製造方法に基づいて製造したものであってもよいし、市販品を用いてもよい。公知の製造方法は多種多様である。コラーゲン成形体の一例は、線維化コラーゲンゲルである。線維化コラーゲンゲルは、常法に従って得ることができるものであり、例えば、所定の容器内に入れた可溶化コラーゲン水溶液のイオン強度及びpHを線維化に適した範囲に設定することによって得ることができる。また、線維化コラーゲンゲルを乾燥したものであってもよい。また、コラーゲン成形体の別の一例は、非線維化コラーゲンからなるコラーゲン成形体である。当該コラーゲン成形体は、可溶化コラーゲン水溶液を所定の容器に入れ、乾燥することによって得られる。ここで、コラーゲン成形体に関する文献を例示すると、膜形状の線維化コラーゲン：特許第５８７０３９８号公報、膜形状の非線維化コラーゲン：特許第５９９１６２４号公報、ファイバー形状の線維化コラーゲン：特開２０１６－６９７８３号公報、多孔質の立体形状の線維化コラーゲン：特開２０１５－２１３６７６号公報等が挙げられ、これらは本発明のコラーゲン成形体の範囲に含まれるものである。以上例示したもの以外であっても、本発明に好適に使用できるものであれば、本発明のコラーゲン成形体の範囲に含まれる。 The collagen molded product may be produced, for example, based on a known production method, or a commercially available product may be used. There are a wide variety of known production methods. An example of a collagen molded body is a fibrotic collagen gel. The fibrotic collagen gel can be obtained according to a conventional method, and can be obtained, for example, by setting the ionic strength and pH of the solubilized collagen aqueous solution placed in a predetermined container to a range suitable for fibrosis. can. Further, the fibrotic collagen gel may be dried. Further, another example of the collagen molded product is a collagen molded product made of non-fibrotic collagen. The collagen molded product is obtained by placing a solubilized collagen aqueous solution in a predetermined container and drying it. Here, exemplifying the literature on collagen molded bodies, membrane-shaped fibrotic collagen: Japanese Patent No. 5870398, membrane-shaped non-fibrotic collagen: Japanese Patent No. 5991624, fiber-shaped fibrotic collagen: JP-A-2016-. No. 69783, Fibrotic collagen having a porous three-dimensional shape: JP-A-2015-213676 and the like are mentioned, and these are included in the scope of the collagen molded product of the present invention. Even if it is not exemplified above, it is included in the range of the collagen molded product of the present invention as long as it can be suitably used for the present invention.
コラーゲン材料として、水性溶媒中で製造されたコラーゲン成形体を用いるときは、乾燥処理を行うことなく、そのまま水性溶媒存在下、即ち、水性溶媒中又はコラーゲン成形体の湿潤状態が保持された状態で、コラーゲン成形体とチタン系基材とを接触させた状態とすることが好ましい。また、乾燥状態のコラーゲン成形体を用いるときは、コラーゲン成形体とチタン系基材とを接触状態とした後に、第2工程に供するために水性溶媒に浸漬させることが好ましい。 When a collagen molded product produced in an aqueous solvent is used as the collagen material, the collagen molded product is not subjected to drying treatment, and is directly present in the aqueous solvent, that is, in the aqueous solvent or in a state where the collagen molded product is maintained in a wet state. , It is preferable that the collagen molded body and the titanium-based base material are in contact with each other. When a dried collagen molded body is used, it is preferable to bring the collagen molded body into contact with the titanium-based substrate and then immerse it in an aqueous solvent for use in the second step.
可溶化コラーゲン水溶液をコラーゲン糊として用いて、コラーゲン成形体とチタン系基材とを接着させてもよい。このとき、チタン系基材においてチタン又はチタン合金を外表面に備えた部分のうちの少なくとも一部分と可溶化コラーゲン水溶液とが直接接触し、さらに、可溶化コラーゲン水溶液とコラーゲン成形体のうちの少なくとも一部分とが直接接触することとなる。コラーゲン糊による糊着後、コラーゲン糊を乾燥させる工程を設けてもよい。乾燥により、接着強度の高い本発明の複合体を得ることも可能である。 A solubilized collagen aqueous solution may be used as a collagen glue to bond the collagen molded product and the titanium-based base material. At this time, at least a part of the titanium-based base material provided with titanium or a titanium alloy on the outer surface is in direct contact with the solubilized collagen aqueous solution, and further, at least a part of the solubilized collagen aqueous solution and the collagen molded body. Will be in direct contact with. After gluing with collagen glue, a step of drying the collagen glue may be provided. By drying, it is also possible to obtain a complex of the present invention having high adhesive strength.
コラーゲンとチタン又はチタン合金との接着において高い接着強度を得る観点から、コラーゲン材料は未架橋のものであることが好ましい。また、架橋処理が施されたコラーゲン材料であっても構わないが、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが接着できるように架橋の程度はできるだけ低いものであることが望ましい。 The collagen material is preferably uncrosslinked from the viewpoint of obtaining high adhesive strength in the adhesion between collagen and titanium or a titanium alloy. Further, the collagen material may be crosslinked, but it is desirable that the degree of crosslinking is as low as possible so that collagen and titanium or a titanium alloy can be adhered to each other.
ここで、接触部とは、コラーゲン材料のうちの少なくとも一部分と、チタン系基材においてチタン又はチタン合金を外表面に備えた部分のうちの少なくとも一部分と、を直接接触させた状態とした部分を指す。接触部における接触状態は、好ましくはしっかりと接触した状態であり、好例は密着状態である。また、接触状態には糊着状態も含まれる。 Here, the contact portion is a portion in which at least a part of the collagen material and at least a part of the titanium-based base material provided with titanium or a titanium alloy on the outer surface are in direct contact with each other. Point to. The contact state in the contact portion is preferably a state of close contact, and a good example is a state of close contact. The contact state also includes a glued state.
第2工程は、第1工程で設けた直接接触させた状態を維持したままで実施する。第2工程において、とりわけ水性溶媒の存在によって接触部における接触状態を維持することが困難な場合は、適当な部材を用いて接触状態を維持させることが好ましい。例えば、コラーゲン材料とチタン系基材とをそれぞれの外側から接触部の方向に向かって押圧させるための部材（以下「押圧部材」という）を用いて押圧することである。また、水性溶媒を溜めるための所定の容器の底部とチタン系基材が接するときは、容器底部を押圧部材の１つとして利用してもよい。 The second step is carried out while maintaining the state of direct contact provided in the first step. In the second step, especially when it is difficult to maintain the contact state at the contact portion due to the presence of the aqueous solvent, it is preferable to maintain the contact state by using an appropriate member. For example, the collagen material and the titanium-based base material are pressed by using a member for pressing the collagen material and the titanium-based base material from the outside toward the contact portion (hereinafter referred to as “pressing member”). Further, when the bottom of a predetermined container for storing the aqueous solvent is in contact with the titanium-based base material, the bottom of the container may be used as one of the pressing members.
押圧部材として、非通水性の部材を用いてもよいが、得られる本発明の複合体の架橋度を高めたいときは、通水性の部材を用いることが好ましい。通水性押圧部材の一例は、多孔質部材である。多孔質の孔構成は規則的であっても不規則であってもよい。また、接触部に接する部分以外は非通水性であり、接触部に接する部分のみが通水性を有する押圧部材であってもよい。 A non-water-permeable member may be used as the pressing member, but when it is desired to increase the degree of cross-linking of the obtained composite of the present invention, it is preferable to use a water-permeable member. An example of a water-permeable pressing member is a porous member. The porous pore structure may be regular or irregular. Further, the pressing member may be a pressing member which is impermeable to water except for the portion in contact with the contact portion and has water permeability only in the portion in contact with the contact portion.
押圧部材の材質は、コラーゲンとの相性や架橋方法を勘案して選択すればよい。例えば、コラーゲンが付着し難い材質や照射架橋に対する耐久性の高い材質を選択することも好ましい態様である。材質の具体例として、熱可塑性樹脂、例えば、アクリル樹脂、ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、スチロール樹脂等が挙げられ、また、熱硬化性樹脂、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのうち、熱硬化性樹脂であるウレタン樹脂、シリコーン樹脂等がより好ましく、特に好ましくはウレタン樹脂である。 The material of the pressing member may be selected in consideration of compatibility with collagen and the crosslinking method. For example, it is also a preferable embodiment to select a material to which collagen does not easily adhere or a material having high durability against irradiation cross-linking. Specific examples of the material include thermoplastic resins such as acrylic resins, polyurethane (TPU), polyethylenes, polypropylenes, ABS resins, polycarbonates, polyethylene terephthalates, polyamides and styrol resins, and thermosetting resins such as styrene resins. Examples thereof include silicone resin, urethane resin, phenol resin, and epoxy resin. Of these, urethane resin, silicone resin, etc., which are thermosetting resins, are more preferable, and urethane resin is particularly preferable.
特に好適な一形態は、照射架橋処理中に、押圧部材と接触している部分のコラーゲン成形体には水性溶媒が少なくとも分子レベルで流通又は浸潤している状態とすることである。これによって、水分子の流動とともに、新たに発生した水のラジカルが順次コラーゲンの未架橋部分に作用して架橋反応を進行させ、より高い架橋度を得ることも可能になると考えられる。このように、本発明の好適な一形態においては、たとえ撹拌等による外力が作用しなくても、水分子のレベルで押圧部材と接触している部分のコラーゲン成形体の内部から外部へ、またその逆方向への動きが確保されている状態とすることが特に好ましい。 A particularly preferred embodiment is to allow an aqueous solvent to flow or infiltrate at least at the molecular level in the collagen molded product at the portion in contact with the pressing member during the irradiation cross-linking treatment. It is considered that this makes it possible to obtain a higher degree of cross-linking by causing the newly generated water radicals to sequentially act on the uncross-linked portion of collagen to promote the cross-linking reaction together with the flow of water molecules. As described above, in a preferred embodiment of the present invention, even if an external force such as stirring does not act, the portion of the collagen molded body in contact with the pressing member at the level of water molecules is formed from the inside to the outside, and also from the inside to the outside. It is particularly preferable that the movement in the opposite direction is ensured.
本製造方法において、使用する水性溶媒の量は、特に限定されるものではないが、例えば、少なくとも接触部のコラーゲン材料の表面全体が水性溶媒で覆われる状態が好ましい。接触部が水性溶媒に完全に浸漬していない状態、例えば、接触部の一部が水性溶媒に浸漬していない場合であっても、当該部分における浸潤性が確保できていれば、水性溶媒に浸漬した状態と言える。本願明細書では、以上例示したような接触部に対する水性溶媒の状態を含めて、「水性溶媒の存在下」と称するものである。より好ましくは、接触部も含めてコラーゲン材料全体が水性溶媒に完全に浸漬した状態である。チタン系基材は、接触部を除いた部分が水性溶媒に浸漬していない状態であっても構わないが、好適な態様はチタン系基材も水性溶媒に浸漬した状態である。水性溶媒の量は、コラーゲン材料とチタン系基材の形状、及びこれらを収容する容器の大きさを勘案して適宜設定すればよいが、例えば、コラーゲン材料とチタン系基材の合計容量に対して2倍以上が好ましく、5倍以上がより好ましく、10倍以上がさらに好ましい。 The amount of the aqueous solvent used in this production method is not particularly limited, but for example, it is preferable that at least the entire surface of the collagen material at the contact portion is covered with the aqueous solvent. Even if the contact portion is not completely immersed in the aqueous solvent, for example, even if a part of the contact portion is not immersed in the aqueous solvent, if the infiltration property in the portion can be ensured, the contact portion can be used in the aqueous solvent. It can be said that it is in a soaked state. In the present specification, it is referred to as "in the presence of an aqueous solvent" including the state of the aqueous solvent with respect to the contact portion as exemplified above. More preferably, the entire collagen material including the contact portion is completely immersed in the aqueous solvent. The titanium-based substrate may be in a state in which the portion other than the contact portion is not immersed in the aqueous solvent, but a preferred embodiment is a state in which the titanium-based substrate is also immersed in the aqueous solvent. The amount of the aqueous solvent may be appropriately set in consideration of the shape of the collagen material and the titanium-based base material and the size of the container for accommodating them. 2 times or more is preferable, 5 times or more is more preferable, and 10 times or more is further preferable.
本製造方法においては、接触部のみ又は接触部とその周辺部分を水性溶媒の存在下で照射架橋し、その後にコラーゲン材料を照射架橋以外の架橋法、例えば、熱脱水架橋、化学的架橋法によって架橋してもよい。このコラーゲン材料の架橋処理においては、すでに照射架橋された部分も架橋対象としても構わない。 In this production method, only the contact portion or the contact portion and its surrounding portion are irradiated and crosslinked in the presence of an aqueous solvent, and then the collagen material is subjected to a crosslinking method other than irradiation crosslinking, for example, thermal dehydration crosslinking or chemical crosslinking. It may be crosslinked. In the cross-linking treatment of this collagen material, the portion already cross-linked by irradiation may also be the target of cross-linking.
以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.
（可溶化コラーゲン水溶液の調製）
ティラピアの鱗から製造された多木化学（株）製「セルキャンパス FD-08G」（凍結乾燥品）をpH3のHCl溶液に溶解し、コラーゲン濃度1.1質量%の無色透明な可溶化コラーゲン水溶液を調製した。以下、当該可溶化コラーゲン水溶液を「可溶化コラーゲン水溶液Ａ」と称する。
上記と同様にして、コラーゲン濃度7質量%の可溶化コラーゲン水溶液を調製した。以下、当該可溶化コラーゲン水溶液を「可溶化コラーゲン水溶液Ｂ」と称する。
(Preparation of solubilized collagen aqueous solution)
"Cell Campus FD-08G" (freeze-dried product) manufactured by Taki Chemical Co., Ltd. manufactured from Thirapia scales is dissolved in an HCl solution at pH 3 to prepare a colorless and transparent solubilized collagen aqueous solution with a collagen concentration of 1.1% by mass. did. Hereinafter, the solubilized collagen aqueous solution is referred to as "solubilized collagen aqueous solution A".
In the same manner as above, a solubilized collagen aqueous solution having a collagen concentration of 7% by mass was prepared. Hereinafter, the solubilized collagen aqueous solution is referred to as "solubilized collagen aqueous solution B".
（コラーゲン成形体の作製）
可溶化コラーゲン水溶液Ａの9容量部と10倍濃い濃度に作製したD-PBSの1容量部とを混合した。この混合液をシリコン製の成形器に注入し、水分の蒸発を防ぐためにスライドグラスで上面を覆い、25℃・12時間保持して線維化コラーゲンゲルを得た。当該線維化コラーゲンゲルを、エタノール/水の容量比が50/50の混合液（以下、50/50のように表記する）、70/30、90/10、100/0に順次浸漬して脱塩・脱水した後、膜の上下面をポリスチレン板で覆い、側面のみから脱媒させることにより乾燥させて、線維化コラーゲンからなる膜形状のコラーゲン成形体（長さ10mm×40mm、厚さ0.05mm）を得た。以下、当該コラーゲン成形体を「コラーゲン成形体Ａ」と称する。
(Collagen molding)
9 parts by volume of the solubilized collagen aqueous solution A and 1 part by volume of D-PBS prepared at a concentration 10 times higher were mixed. This mixture was poured into a silicon molder, the upper surface was covered with a slide glass to prevent evaporation of water, and the mixture was held at 25 ° C. for 12 hours to obtain a fibrotic collagen gel. The fibrotic collagen gel is sequentially immersed in a mixed solution having an ethanol / water volume ratio of 50/50 (hereinafter referred to as 50/50), 70/30, 90/10, and 100/0 to remove the fibrotic collagen gel. After salting and dehydrating, the upper and lower surfaces of the membrane are covered with a polystyrene plate and dried by removing the medium only from the side surface. ) Was obtained. Hereinafter, the collagen molded product will be referred to as "collagen molded product A".
（チタン系基材）
チタン系基材として、以下のものを用いた。
・チタン系基材Ａ：板形状の純チタン（長さ60mm×80mm、厚さ0.3mm）
・チタン系基材Ｂ：板形状のTi-6Al-4V合金（64チタン）（長さ60mm×80mm、厚さ0.3mm）
・チタン系基材Ｃ：チタン系基材Ａの中央部に曲げ加工を施し、ドーム形状の窪み（直径15mm、最深部の深さ5mm）を形成させたもの
(Titanium-based base material)
The following titanium-based substrates were used.
-Titanium-based base material A: Plate-shaped pure titanium (length 60 mm x 80 mm, thickness 0.3 mm)
-Titanium-based base material B: Plate-shaped Ti-6Al-4V alloy (64 titanium) (length 60 mm x 80 mm, thickness 0.3 mm)
-Titanium-based base material C: A dome-shaped depression (diameter 15 mm, deepest depth 5 mm) formed by bending the central part of the titanium-based base material A.
〔実施例１〕
コラーゲン成形体Ａをチタン系基材Ａの板面上に載置した。このとき、コラーゲン成形体Ａの半分（一方の短辺から長辺の中間までの部分）をチタン系基材Ａと接触させ（接触面積200mm2）、残り半分はフリー状態とした。接触部に対し、生理食塩水に浸漬した2枚のポリウレタンスポンジを用いてコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａの各外側から押圧した。
この状態で生理食塩水中に完全に浸漬させ、25kGyのγ線照射による架橋処理を行い、複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においてもコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、接触部においてコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとが接着によって結合した本発明のコラーゲン－チタン複合体であった。
[Example 1]
The collagen molded product A was placed on the plate surface of the titanium-based base material A. At this time, half of the collagen molded body A (the portion from one short side to the middle of the long side) was brought into contact with the titanium-based base material A (contact area 200 mm 2 ), and the other half was left in a free state. The contact portion was pressed from the outside of the collagen molded body A and the titanium-based base material A using two polyurethane sponges immersed in physiological saline.
In this state, it was completely immersed in physiological saline and subjected to cross-linking treatment by irradiation with γ-rays of 25 kGy to obtain a complex.
The composite was such that the adhesion between the collagen molded product A and the titanium-based base material A was maintained even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention in which the collagen molded body A and the titanium-based base material A were bonded by adhesion at the contact portion.
〔実施例２〕
チタン系基材Ａの代わりにチタン系基材Ｂを用いた以外は、実施例１と同様にして複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においてもコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ｂとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、接触部においてコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ｂとが接着によって結合した本発明のコラーゲン－チタン複合体であった。
[Example 2]
A complex was obtained in the same manner as in Example 1 except that the titanium-based base material B was used instead of the titanium-based base material A.
The composite was such that the adhesion between the collagen molded product A and the titanium-based base material B was maintained even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention in which the collagen molded body A and the titanium-based base material B were bonded by adhesion at the contact portion.
〔実施例３〕
実施例１における2枚のポリウレタンスポンジを浸漬する液及び25kGyのγ線照射による架橋処理を行うときの液として、生理食塩水の代わりにPBSを用いた以外は、実施例１と同様にして複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においてもコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、接触部においてコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとが接着によって結合した本発明のコラーゲン－チタン複合体であった。
[Example 3]
Composite in the same manner as in Example 1 except that PBS was used instead of physiological saline as the liquid for immersing the two polyurethane sponges in Example 1 and the liquid for performing the cross-linking treatment by irradiation with 25 kGy γ-rays. I got a body.
The composite was such that the adhesion between the collagen molded product A and the titanium-based base material A was maintained even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention in which the collagen molded body A and the titanium-based base material A were bonded by adhesion at the contact portion.
〔実施例４〕
チタン系基材Ａの板面上に可溶化コラーゲン水溶液Ａを塗布した後、コラーゲン成形体Ａを載置して接着させた（可溶化コラーゲン水溶液Ａはコラーゲン糊の役割）。このとき、コラーゲン成形体Ａの半分（一方の短辺から長辺の中間までの部分）がチタン系基材Ａと接着し（接着面積200mm2）、残り半分がフリー状態となるようにした。なお、可溶化コラーゲン水溶液Ａの塗布は、上記接着部の範囲よりも広範囲に行った。
次に、可溶化コラーゲン水溶液Ａの乾燥工程として、上記接着させたものをクリーンベンチのエアーカーテンに2時間当てた。2時間後には可溶化コラーゲン水溶液Ａは乾燥し、コラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとは軽度の接着状態となっていた。
次いで、これをPBS中に完全に浸漬させ、25kGyのγ線照射による架橋処理を行い、複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても、可溶化コラーゲン水溶液Ａに由来したコラーゲンとチタン系基材Ａとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、本発明のコラーゲン－チタン複合体であり、さらに可溶化コラーゲン水溶液Ａに由来したコラーゲンとコラーゲン成形体Ａとの接着も同様に保持されたものであった。なお、接着部において、コラーゲン成形体Ａと可溶化コラーゲン水溶液Ａに由来するコラーゲンとを区別することができた。
[Example 4]
After applying the solubilized collagen aqueous solution A on the plate surface of the titanium-based base material A, the collagen molded body A was placed and adhered (the solubilized collagen aqueous solution A serves as a collagen glue). At this time, half of the collagen molded body A (the part from one short side to the middle of the long side) adhered to the titanium-based base material A (adhesive area 200 mm 2 ), and the other half was in a free state. The application of the solubilized collagen aqueous solution A was carried out in a wider range than the range of the above-mentioned adhesive portion.
Next, as a drying step of the solubilized collagen aqueous solution A, the adhered product was applied to an air curtain of a clean bench for 2 hours. After 2 hours, the solubilized collagen aqueous solution A was dried, and the collagen molded body A and the titanium-based base material A were in a lightly adhered state.
Next, this was completely immersed in PBS and subjected to cross-linking treatment by irradiation with γ-rays of 25 kGy to obtain a complex.
Even after the composite was completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours, the adhesion between the collagen derived from the solubilized collagen aqueous solution A and the titanium-based base material A was maintained. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention, and the adhesion between the collagen derived from the solubilized collagen aqueous solution A and the collagen molded product A was similarly maintained. In the bonded portion, it was possible to distinguish between the collagen molded body A and the collagen derived from the solubilized collagen aqueous solution A.
〔実施例５〕
可溶化コラーゲン水溶液Ａの乾燥工程を設ける代わりにコラーゲン成形体Ａの載置後10分間の静置時間を設けた以外は、実施例４と同様にして複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても、可溶化コラーゲン水溶液Ａに由来したコラーゲンとチタン系基材Ａとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、本発明のコラーゲン－チタン複合体であり、さらに可溶化コラーゲン水溶液Ａに由来したコラーゲンとコラーゲン成形体Ａとの接着も同様に保持されたものであった。なお、接着部において、コラーゲン成形体Ａと可溶化コラーゲン水溶液Ａに由来するコラーゲンとを区別することができた。
[Example 5]
A composite was obtained in the same manner as in Example 4, except that instead of providing a drying step for the solubilized collagen aqueous solution A, a standing time of 10 minutes was provided after the collagen molded product A was placed.
Even after the composite was completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours, the adhesion between the collagen derived from the solubilized collagen aqueous solution A and the titanium-based base material A was maintained. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention, and the adhesion between the collagen derived from the solubilized collagen aqueous solution A and the collagen molded body A was similarly maintained. In the bonded portion, it was possible to distinguish between the collagen molded body A and the collagen derived from the solubilized collagen aqueous solution A.
〔実施例６〕
チタン系基材Ｃの窪み部に可溶化コラーゲン水溶液Ｂを充填した後、純水に浸した板状のポリウレタンスポンジで窪み部全体を覆った。この状態で純水中に完全に浸漬させ、25kGyのγ線照射による架橋処理を行い、複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても非線維化コラーゲンゲルとチタン系基材Ｃとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、非線維化コラーゲンゲルとチタン系基材Ｃが接着によって結合した本発明のコラーゲン－チタン複合体であった。
[Example 6]
After filling the recessed portion of the titanium-based substrate C with the solubilized collagen aqueous solution B, the entire recessed portion was covered with a plate-shaped polyurethane sponge soaked in pure water. In this state, it was completely immersed in pure water and subjected to cross-linking treatment by irradiation with γ-rays of 25 kGy to obtain a complex.
The complex maintained the adhesion between the non-fibrotic collagen gel and the titanium-based substrate C even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention in which the non-fibrotic collagen gel and the titanium-based base material C were bonded by adhesion.
〔実施例７〕
実施例６におけるポリウレタンスポンジを浸漬する液及び25kGyのγ線照射による架橋処理を行うときの液として、純水の代わりにPBSを用いて、可溶化コラーゲン水溶液Ａ中のコラーゲンを線維化させた以外は、実施例６と同様にして複合体を得た。
当該複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても線維化コラーゲンゲルとチタン系基材Ｃとの接着が保持されたものであった。よって、当該複合体は、線維化コラーゲンゲルとチタン系基材Ｃが接着によって結合した本発明のコラーゲン－チタン複合体であった。
[Example 7]
Collagen in the solubilized collagen aqueous solution A was fibrillated by using PBS instead of pure water as the liquid for immersing the polyurethane sponge in Example 6 and the liquid for performing the cross-linking treatment by γ-ray irradiation of 25 kGy. Obtained a complex in the same manner as in Example 6.
The complex maintained the adhesion between the fibrotic collagen gel and the titanium-based substrate C even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours. Therefore, the complex was the collagen-titanium complex of the present invention in which the fibrotic collagen gel and the titanium-based base material C were bonded by adhesion.
〔比較例１〕
チタン系基材Ｃの窪み部に可溶化コラーゲン水溶液Ｂを充填した後、PBSに浸した板状のポリウレタンスポンジで窪み部全体を覆った。この状態でPBS中に完全に浸漬させ、可溶化コラーゲン水溶液Ｂ中のコラーゲンを線維化させて複合体を得た。
当該複合体を3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後、接着度合いを確認したところ、線維化コラーゲンゲルとチタン系基材Ｃとは接着していなかった。
[Comparative Example 1]
After filling the recessed portion of the titanium-based substrate C with the solubilized collagen aqueous solution B, the entire recessed portion was covered with a plate-shaped polyurethane sponge soaked in PBS. In this state, the mixture was completely immersed in PBS to fibrosis the collagen in the solubilized collagen aqueous solution B to obtain a complex.
After completely immersing the composite in pure water at 20 ° C. for 3 hours, the degree of adhesion was confirmed. As a result, the fibrotic collagen gel and the titanium-based substrate C were not adhered.
〔比較例２〕
チタン系基材Ａの板面上に可溶化コラーゲン水溶液Ａを塗布した後、コラーゲン成形体Ａを載置して接着させた（可溶化コラーゲン水溶液Ａはコラーゲン糊の役割）。このとき、コラーゲン成形体Ａの半分（一方の短辺から長辺の中間までの部分）がチタン系基材Ａと接着し（接着面積200mm2）、残り半分がフリー状態となるようにした。なお、可溶化コラーゲン水溶液Ａの塗布は、上記接着部の範囲よりも広範囲に行った。
次に、可溶化コラーゲン水溶液Ａの乾燥工程として、上記接着させたものをクリーンベンチのエアーカーテンに2時間当てた。2時間後には可溶化コラーゲン水溶液Ａは乾燥し、複合体を得た。なお、コラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとは軽度の接着状態となっていた。
当該複合体を3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後、接着度合いを確認したところ、可溶化コラーゲン水溶液Ａはチタン系基材Ａにほとんど付着しておらず、よってコラーゲン成形体Ａとチタン系基材Ａとは分離しており、接着状態を維持していなかった。
[Comparative Example 2]
After applying the solubilized collagen aqueous solution A on the plate surface of the titanium-based base material A, the collagen molded body A was placed and adhered (the solubilized collagen aqueous solution A serves as a collagen glue). At this time, half of the collagen molded body A (the part from one short side to the middle of the long side) adhered to the titanium-based base material A (adhesive area 200 mm 2 ), and the other half was in a free state. The application of the solubilized collagen aqueous solution A was carried out in a wider range than the range of the above-mentioned adhesive portion.
Next, as a drying step of the solubilized collagen aqueous solution A, the adhered product was applied to an air curtain of a clean bench for 2 hours. After 2 hours, the solubilized collagen aqueous solution A was dried to obtain a complex. The collagen molded body A and the titanium-based base material A were in a lightly bonded state.
After completely immersing the complex in pure water at 20 ° C. for 3 hours, the degree of adhesion was confirmed. As a result, the solubilized collagen aqueous solution A hardly adhered to the titanium-based base material A, and therefore the collagen molded product A. And the titanium-based base material A were separated from each other, and the adhesive state was not maintained.
（試験に供試するまでの保管）
実施例１と２で得られた各コラーゲン－チタン複合体は生理食塩水中に完全に浸漬させた状態で冷蔵保管した。また、実施例３、４、５及び７で得られた各コラーゲン－チタン複合体は、PBS中に完全に浸漬させた状態で冷蔵保管した。実施例６で得られたコラーゲン－チタン複合体は純水中に完全に浸漬させた状態で冷蔵保管した。
(Storage until the test is used)
Each collagen-titanium complex obtained in Examples 1 and 2 was refrigerated and stored in a state of being completely immersed in physiological saline. In addition, each collagen-titanium complex obtained in Examples 3, 4, 5 and 7 was refrigerated and stored in a state of being completely immersed in PBS. The collagen-titanium complex obtained in Example 6 was stored in a refrigerator in a state of being completely immersed in pure water.
（振とう試験）
実施例１～７で得られた各コラーゲン－チタン複合体を試験1日前に各浸漬液から取り出し、それぞれ20℃のPBS中に完全に浸漬させた。次に、各コラーゲン－チタン複合体を20℃のPBSを収容した容器内にそれぞれ設置し、PBS中に完全に浸漬させた状態とした後、当該容器をタイテック株式会社製の中型振とう機 トリプルシェーカー NR-80に設置し、振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行った。振とう後にコラーゲン－チタン複合体を取り出し、接着の保持の有無を確認した。
その結果、いずれのコラーゲン－チタン複合体においても接着が保持されていた。接着の程度は、手による感触では、振とうの前後でほとんど差はなかった。
(Shaking test)
Each collagen-titanium complex obtained in Examples 1 to 7 was taken out from each immersion liquid one day before the test and completely immersed in PBS at 20 ° C. Next, each collagen-titanium complex was placed in a container containing PBS at 20 ° C, and after being completely immersed in PBS, the container was placed in a medium-sized shaker triple manufactured by TIETECH Co., Ltd. It was installed on a shaker NR-80, and reciprocating shaking with a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm was performed for 3 hours. After shaking, the collagen-titanium complex was taken out and the presence or absence of adhesion retention was confirmed.
As a result, adhesion was maintained in all collagen-titanium complexes. There was almost no difference in the degree of adhesion before and after shaking by hand.
（引張せん断接着強度試験１）
実施例１～５で得られた各コラーゲン－チタン複合体を試験1日前に各浸漬液から取り出し、それぞれ20℃のPBS中に完全に浸漬させた。次に、各コラーゲン－チタン複合体を上記PBSから取り出して10分以内に、湿潤状態を保持させたままで、テクスチャーアナライザー（Stable Micro Systems社製TA.XT.Plus Texture Analyser、クランプ：Mini Tensile Grips A/MTG）の下部クランプでチタン系基材を固定し、上部クランプでコラーゲン成形体のフリー端から約10mm内側部分を固定した後、0.1mm／秒の速度で上部クランプを鉛直上向きに引張り、引張最大荷重を測定した。引張せん断接着強度を、引張せん断接着強度（kPa）＝引張最大荷重（N）／接着部の面積（mm2）×1000の式から計算した。この測定はn数5で実施し、平均値と標準偏差を求めた。結果を表１に示した。
(Tension Shear Adhesive Strength Test 1)
Each collagen-titanium complex obtained in Examples 1 to 5 was taken out from each immersion liquid one day before the test and completely immersed in PBS at 20 ° C. Next, within 10 minutes after removing each collagen-titanium complex from the above PBS, the texture analyzer (TA.XT.Plus Texture Analyser manufactured by Stable Micro Systems, clamp: Mini Tensile Grips A) was maintained in a wet state. / MTG) lower clamp to fix the titanium base material, upper clamp to fix the inner part about 10 mm from the free end of the collagen compact, and then pull the upper clamp vertically upward at a speed of 0.1 mm / sec to pull. The maximum load was measured. The tensile shear adhesive strength was calculated from the formula of tensile shear adhesive strength (kPa) = maximum tensile load (N) / area of adhesive portion (mm 2 ) × 1000. This measurement was carried out with n number 5 and the mean value and standard deviation were obtained. The results are shown in Table 1.
表１の結果より、コラーゲン成形体とチタン系基材が所定の強度で結合していることが確認された。 From the results in Table 1, it was confirmed that the collagen molded product and the titanium-based base material were bonded to each other with a predetermined strength.
（引張せん断接着強度試験２）
前記振とう試験を実施した後の実施例１～５の各コラーゲン－チタン複合体について、前記引張せん断接着強度試験１の方法により引張最大荷重を測定し、引張せん断接着強度を計算した。この測定はn数3で実施し、平均値と標準偏差を求めた。結果を表２に示した。
(Tension Shear Adhesive Strength Test 2)
For each collagen-titanium composite of Examples 1 to 5 after carrying out the shaking test, the maximum tensile load was measured by the method of the tensile shear adhesive strength test 1 and the tensile shear adhesive strength was calculated. This measurement was carried out with n number 3 and the mean value and standard deviation were obtained. The results are shown in Table 2.
表２の結果より、振とう試験後の引張せん断接着強度試験においても、コラーゲン成形体とチタン系基材が所定の強度で結合していることが確認された。 From the results in Table 2, it was confirmed that the collagen compact and the titanium-based substrate were bonded at a predetermined strength even in the tensile shear adhesive strength test after the shaking test.
Claims (9)
上記コラーゲン－チタン複合体は、3時間20℃の純水中に完全に浸漬した後においても、上記接着が保持されたものである、
コラーゲン－チタン複合体。 A collagen-titanium complex in which collagen and titanium or a titanium alloy are directly adhered to each other.
The collagen-titanium complex retains the adhesion even after being completely immersed in pure water at 20 ° C. for 3 hours.
Collagen-titanium complex.
振とう試験：少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させたコラーゲン－チタン複合体を、20℃のリン酸緩衝生理食塩水を収容した容器内に設置し、当該リン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させた状態とした後、当該容器に対し振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行う。 The collagen-titanium complex according to claim 1 or 2, wherein the adhesion is retained even after the following shaking test.
Shaking test: A collagen-titanium complex completely immersed in phosphate buffered saline at 20 ° C for at least 1 day was placed in a container containing phosphate buffered saline at 20 ° C, and the phosphate was placed. After the container is completely immersed in buffered saline, reciprocating shaking with a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm is performed for 3 hours.
引張せん断接着強度試験：まず、少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させたコラーゲン－チタン複合体を、リン酸緩衝生理食塩水から取り出して20分以内に、湿潤状態を保持させたままで、垂直方向に上部クランプが作動して引張せん断接着強度を測定できる装置において、下部クランプでチタン系基材を固定し、上部クランプでコラーゲン成形体を固定した後、上部クランプを上向きに0.1mm／秒の速度で引張り、引張最大荷重を測定する。引張せん断接着強度を、引張せん断接着強度（kPa）＝引張最大荷重（N）／接着部の面積（mm2）×1000の式から計算する。上記式において、接着部の面積は、引張せん断接着強度試験供試前において、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが接着した部分の面積である。 The collagen-titanium composite according to claim 4, wherein the tensile shear adhesive strength according to the following tensile shear adhesive strength test is 1 kPa or more.
Tension-shear adhesive strength test: First, the collagen-titanium complex completely immersed in phosphate buffered saline at 20 ° C for at least 1 day is removed from the phosphate buffered saline and moistened within 20 minutes. In a device that can measure tensile shear adhesive strength by operating the upper clamp in the vertical direction while holding it, fix the titanium-based substrate with the lower clamp, fix the collagen compact with the upper clamp, and then turn the upper clamp upward. Pull at a speed of 0.1 mm / sec and measure the maximum tensile load. The tensile shear adhesive strength is calculated from the formula of tensile shear adhesive strength (kPa) = maximum tensile load (N) / area of adhesive portion (mm 2 ) × 1000. In the above formula, the area of the bonded portion is the area of the portion where collagen and titanium or a titanium alloy are bonded before the tensile shear bond strength test test.
振とう試験：少なくとも1日間20℃のリン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させたコラーゲン－チタン複合体を、20℃のリン酸緩衝生理食塩水を収容した容器内に設置し、当該リン酸緩衝生理食塩水中に完全に浸漬させた状態とした後、当該容器に対し振とう速度120rpm、振幅30mmの往復振とうを3時間行う。
引張せん断接着強度試験：まず、上記振とう試験後のコラーゲン－チタン複合体を、リン酸緩衝生理食塩水から取り出して20分以内に、湿潤状態を保持させたままで、垂直方向に上部クランプが作動して引張せん断接着強度を測定できる装置において、下部クランプでチタン系基材を固定し、上部クランプでコラーゲン成形体を固定した後、上部クランプを上向きに0.1mm／秒の速度で引張り、引張最大荷重を測定する。引張せん断接着強度を、引張せん断接着強度（kPa）＝引張最大荷重（N）／接着部の面積（mm2）×1000の式から計算する。上記式において、接着部の面積は、引張せん断接着強度試験供試前において、コラーゲンとチタン又はチタン合金とが接着した部分の面積である。 The collagen-titanium composite according to claim 4 or 5, wherein the tensile shear adhesive strength according to the following tensile shear adhesive strength test carried out after the following shaking test is 1 kPa or more.
Shaking test: A collagen-titanium complex completely immersed in phosphate buffered saline at 20 ° C for at least 1 day was placed in a container containing phosphate buffered saline at 20 ° C, and the phosphate was placed. After the container is completely immersed in buffered saline, reciprocating shaking with a shaking speed of 120 rpm and an amplitude of 30 mm is performed for 3 hours.
Tensile Shear Adhesive Strength Test: First, within 20 minutes after removing the collagen-titanium complex after the shaking test from the phosphate buffered saline, the upper clamp operates in the vertical direction while maintaining the wet state. In a device that can measure the tensile shear adhesive strength, the titanium-based substrate is fixed with the lower clamp, the collagen compact is fixed with the upper clamp, and then the upper clamp is pulled upward at a speed of 0.1 mm / sec to maximize the tensile strength. Measure the load. The tensile shear adhesive strength is calculated from the formula of tensile shear adhesive strength (kPa) = maximum tensile load (N) / area of adhesive portion (mm 2 ) × 1000. In the above formula, the area of the bonded portion is the area of the portion where collagen and titanium or a titanium alloy are bonded before the tensile shear bond strength test test.
コラーゲン材料のうちの少なくとも一部分と、チタン又はチタン合金を少なくとも外表面に有する基材においてチタン又はチタン合金を外表面に備えた部分のうちの少なくとも一部分と、を直接接触させた状態とする接触部を設ける第1工程。
少なくとも接触部に対し、水性溶媒の存在下で、γ線照射、電子線照射、ＵＶ照射及びプラズマ照射のうち少なくとも1種の架橋処理を施して、接触部におけるコラーゲンとチタン又はチタン合金とを接着させる第2工程。 A method for producing a collagen-titanium complex, which comprises the following steps.
A contact portion in which at least a part of the collagen material and at least a part of a portion of the base material having titanium or a titanium alloy on the outer surface and having the titanium or the titanium alloy on the outer surface are in direct contact with each other. The first step to provide.
At least the contact portion is subjected to at least one cross-linking treatment of γ-ray irradiation, electron beam irradiation, UV irradiation and plasma irradiation in the presence of an aqueous solvent to bond collagen and titanium or a titanium alloy at the contact portion. The second step to make it.
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