JPH01230365A - 細胞侵入性医用材料およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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その製造法に関する
。

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−ケンからなる細胞
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か生じた場合、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の同
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か
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一　　つ　　
− である。また、これとは全く正反対に、免疫反応を引き
起こす前に速かに物質か組織と同化］−２でＬ２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けて１」的の
組織をおおわせ免疫反応を免れる考え方で、後者の方か
より理想に近い形である。

［発明か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れるもの
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かある。

架橋法としては加熱による脱水架橋、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か、物性的にコラゲナーゼ酵素に
対する耐性か化学的架橋に対して低い。そこで、化学的
架橋を熱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、物性的での性質
向上が著しい。例えば、１１０℃の温度で真空下に２４
時間装いて熱的な架橋を導入した場合には、コラゲナー
ゼ３　ｕｎｉｔ／　ｍｌ　ｒｉ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１ｏｏｕｎｉｔ／　ｍ
ｌ中に３７℃で７０経過しても形態に変化か見られない
。ところか、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１−とは、両立か困難な相反する事
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１」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。

２）コラーゲンか再構成された線維化コラーゲンである
１項の医用材料。

３）線維化コラーゲンが線維化アテロコラーゲンである
２項の医用材料。

４）コラーゲンを加熱処理または架橋剤で処理して架橋
構造を有するコラーゲンを調製１７、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１
項の細胞侵入性医用材料の製造法。

本発明の変性コラーゲンは、牛真皮由来のコラ−ケンを
酸またはアルカリ処理し、得られた玉重鎖へリックスを
有するコラーゲンを加熱処理または架橋剤で処理し、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、酸またはアルカリ処理
したコラ−ケンをさらにプロクターゼまたはペプシンに
よりその分子末端のテロペプチドを消化除去し、抗原性
を無くしたものか好ましい。

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。

加熱処理による場合は、コラーゲンを真空ドで１１０℃
に２４時間以上保持して脱水するのか望ましい。

架橋剤で処理する場合は、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
ザ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シト系架橋剤
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
かｊすられす、逆に高ずぎるとコラーゲンの構造・性質
か損イ）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。

架橋か導入されるべきコラーク゛ンは、二重鎖へリック
スを有する分散状の水溶性のものでは架橋しても物性か
あまり向上しないので、分散状コラ−ケンを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
の形にすることか好ましい。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。

架橋を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
後に適当な形態に成型される。例えばコラーゲン水溶Ｉ
ｆｋから、ソルヘントキャスト法によりフィルムをある
いは凍結乾燥法により多孔性スポンジを作製し、次いで
これを加熱処理または架橋剤処理する。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イつれる。コラーゲンの変性度は
へソ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−ケン特有の二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へソックス含量か変性度に対応する
。

このヘリックス含量は円偏光２色性分光計（ＣＤ）や赤
外分光光度計（ＩＲ）で測定することができる（Ｐ、［
７，Ｇｏｒｄｏｎ　ｅｔ　ａｈ；　Ｍａｃｒｏｍｏｌｅ
ｃｕｌｅｓ、　ｌ　（６）９５４　（１９７４））。本
発明の変性コラーゲンのへソックス含量は０〜８０％で
あり、より好ましくは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。

実施例　］ アテロコラーゲン］、０グラムをｐＨ３，０の希塩酸に
溶解して、０．３％（Ｗ／Ｖ）の溶液を調整する。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りん酸−２−ナトリウム、１００ｍＭ　　
ＮａＣρであるコラ−ケン溶液を調製した。次いて、３
７℃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、　、
　１．０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。この溶液を一３０
℃で急速凍結した後、凍結乾燥をおこないスポンジを作
製した。このスポンジを１％（Ｗ／Ｖ）へキザメチレン
・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、架橋を導入した。未架橋のイソシアネートを水
洗除去した後に、このスポンジ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１１０℃１２時間真空下で加熱滅菌し
て医用材料を得た。

実施例　２ 実施例１と同様に調製し、架橋を導入したスポンジを蒸
留水に浸漬し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 実施例１と同様に調製し、架橋を導入したスポンジを蒸
留水に浸漬し、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 実施例］と同様に調製し、架橋を導入したスポンジを１
１０℃、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＋−、
５ｃｍの切り込みをつくり、１　ｃｍＸ　１ｃｍＸＬ５
　ｍｍの寸法の実施例］、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［Ｅ、１．４日］」
に動物を情死せしめ背筋」二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
からも明らかなように、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。

（以下余白） 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セ溶
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　スポンジの酵素による分解 表２から本発明の医用旧材は、比較例とほぼ同等の酵素
抵抗性を有していることかわかる。

［発明の効果］ 本発明の医用＋」料は、架橋構造を有するコラー−１’
３− 一　　１２　　− 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祠として好適に利用
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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。 ２）コラーゲンが線維化コラーゲンである請求項１の医
   用材料。 ３）線維化コラーゲンが線維化アテロコラーゲンである
   請求項２の医用材料。 ４）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。