(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気孔率の異なる多孔質ゼラチン層が積層された多層構造のブロック状に形成され、
一表面に、他の部分より気孔率の低い多孔質ゼラチン層が配置されており、
前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層の前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層とは反対側の表面に、取り外し可能に取り付けられた把持部を有する軟骨用移植材。
【請求項２】
気孔率の異なる多孔質ゼラチン層が積層された多層構造のブロック状に形成され、
一表面に、他の部分より気孔率の低い多孔質ゼラチン層が配置されており、
前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層の表面に、さらにリン酸カルシウム多孔体ブロックが接着されている軟骨用移植材。
【請求項３】
２層構造のブロック状に形成され、
前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層が、気孔率の高い多孔質ゼラチン層よりも薄い請求項１または請求項２に記載の軟骨用移植材。
【請求項４】
前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層が、０％より大きく６０％以下の気孔率を有し、
前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層が、７０〜８５％の気孔率を有する請求項１または請求項２に記載の軟骨用移植材。
【請求項５】
前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層の前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層とは反対側の表面に、取り外し可能に取り付けられた把持部を有する請求項２に記載の軟骨用移植材。
【請求項６】
前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層の表面に、さらにリン酸カルシウム多孔体ブロックが接着されている請求項１に記載の軟骨用移植材。
【請求項７】
前記リン酸カルシウム多孔体ブロックが、６０〜８０％の気孔率を有する請求項２に記載の軟骨用移植材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟骨用移植材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、骨髄由来間葉系幹細胞から軟骨形成を誘導する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７８１４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、骨髄液を採取するには侵襲性が高く、また微量の軟骨しか形成させることができないという不都合がある。
本発明は、骨髄由来間葉系幹細胞を用いることなく、簡易に軟骨の欠損部を修復することができる軟骨用移植材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、気孔率の異なる多孔質ゼラチン層が積層された多層構造のブロック状に形成され、一表面に、他の部分より気孔率の低い多孔質ゼラチン層が配置されており、前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層の前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層とは反対側の表面に、取り外し可能に取り付けられた把持部を有する軟骨用移植材を提供する。
【０００６】
本発明によれば、軟骨用移植材を、軟骨下骨の表面に配される軟骨層に形成された欠損部に移植する場合に、気孔率の低い多孔質ゼラチン層を軟骨下骨側、すなわち、欠損部の底部に向けて移植することにより、底部の湿潤液が多孔質ゼラチン層に吸引されて軟骨用移植材が軟骨層に固定される。
【０００７】
この場合に、気孔率の低い多孔質ゼラチン層を欠損部の底部に向けて配置することで、軟骨下骨側から欠損部内に浸入してくる血液の軟骨用移植材内部への浸透を制限することができる。その一方で、それよりも高い気孔率を有する多孔質ゼラチン層が欠損部の側壁内面に対向して配置されるので、隣接する軟骨層からの軟骨細胞の軟骨用移植材内部への侵入を容易にすることができる。軟骨用移植材内に侵入した軟骨細胞は、血流の存在しない良好な環境下で成長するので、早期に軟骨組織を形成して、欠損部を修復することができる。
【０００８】
また、上記発明においては、前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層の前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層とは反対側の表面に、取り外し可能に取り付けられた把持部を有していることで、軟骨用移植材を軟骨に形成された欠損部に移植する際に、把持部を把持して、気孔率の高い多孔質ゼラチン層側から欠損部内に挿入し、軟骨用移植材が完全に欠損部に挿入された状態で、把持部を取り外すことにより、簡易に移植することができる。ピンセットを用いて移植する場合と比較して、軟骨用移植材を取り落とすことなくより確実に取り扱うことができる。また、移植後に外部に露出する気孔率の高い多孔質ゼラチン層の表面に把持部が取り付けられているので、ピンセットによって軟骨用移植材の側面を把持する場合と比較して、移植時に軟骨用移植材の側面を解放することができ、軟骨用移植材が欠損部に隙間なく嵌合される場合においても、持ち替えなく一度に移植することができる。
上記発明においては、前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層の表面に、さらにリン酸カルシウム多孔体ブロックが接着されていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、気孔率の異なる多孔質ゼラチン層が積層された多層構造のブロック状に形成され、一表面に、他の部分より気孔率の低い多孔質ゼラチン層が配置されており、前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層の表面に、さらにリン酸カルシウム多孔体ブロックが接着されている軟骨用移植材を提供する。
このようにすることで、欠損部が軟骨層を貫通して軟骨下骨まで達している場合に、リン酸カルシウム多孔体ブロックを軟骨下骨の欠損部に挿入し、多孔質ゼラチン層を軟骨層に配置して、欠損部を十分に補填することができる。
上記発明においては、前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層の前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層とは反対側の表面に、取り外し可能に取り付けられた把持部を有していてもよい。
【００１０】
上記発明においては、２層構造のブロック状に形成され、前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層が、気孔率の高い多孔質ゼラチン層よりも薄いことが好ましい。
気孔率の低い多孔質ゼラチン層の気孔率を十分に低く設定すれば、その厚さ寸法を十分に薄く抑えても、軟骨下骨側からの血液の浸入を制限することができ、かつ、気孔率の高い多孔質ゼラチン層の表面積を増大させて、軟骨細胞の侵入を促進することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記気孔率の低い多孔質ゼラチン層が、０％より大きく６０％以下の気孔率を有し、前記気孔率の高い多孔質ゼラチン層が、７０〜８５％の気孔率を有していてもよい。
このようにすることで、軟骨下骨側からの血液の浸入を制限することができ、かつ、気孔率の高い多孔質ゼラチン層への軟骨細胞の侵入を促進することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記リン酸カルシウム多孔体ブロックが、６０〜８０％の気孔率を有していてもよい。
このようにすることで、軟骨下骨に補填されたリン酸カルシウム多孔体ブロックをより迅速に自家骨化させて欠損部を修復することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、骨髄由来間葉系幹細胞を用いることなく、簡易に軟骨の欠損部を修復することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の参考例としての実施形態に係る軟骨用移植材を示す模式的な縦断面図である。
【図２】図１の軟骨用移植材を軟骨層に補填した状態を示す縦断面図である。
【図３】図１の軟骨用移植材の変形例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る軟骨用移植材を示す縦断面図である。
【図５】図４の軟骨用移植材を軟骨層に補填する作業を説明する図であり（ａ）補填前の状態、（ｂ）補填後の状態をそれぞれ示す図である。
【図６】図５（ｂ）による軟骨用移植材の補填後に把持部を取り外す行程を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る軟骨用移植材を示す縦断面図である。
【図８】図７の軟骨用移植材を補填する作業を説明する図であり（ａ）補填前の状態、（ｂ）補填後の状態をそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の参考例としての一実施形態に係る軟骨用移植材１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る軟骨用移植材１は、図１に示されるように、気孔率の異なる２つの多孔質ゼラチン層２，３を積層した２層構造を有し、全体として直方体ブロック状に形成されている。軟骨用移植材１の形状は直方体に限定されるものではなく、他の任意の形状を採用してもよい。
【００１６】
気孔率の高い多孔質ゼラチン層２は、例えば、７０〜８５％の気孔率、８０〜６００μｍの気孔径を有している。この多孔質ゼラチン層２内においては、各気孔は相互に連通している。
一方、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３は、例えば、６０％以下の気孔率、１００μｍ以下の気孔径を有している。この多孔質ゼラチン層３内においては、各気孔の連通性は低く抑えられている。
【００１７】
気孔率の高い多孔質ゼラチン層２は、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３と比較して十分に大きな厚さ寸法を有している。
多孔質ゼラチンは、例えば、以下の方法によって製造する。
まず、ゼラチンを秤量し、適当な容器に移して精製水を加える。次いで、室温で約１時間放置し、ゼラチンを膨潤させる。そして、約５０℃の水浴でゼラチンを完全に溶解させ、ブレンダで攪拌してゼラチン溶液を発泡させる。発泡させたゼラチン溶液をシャーレに移し、シャーレを冷却して発泡ゼラチン容器を固化させる。シャーレを凍結乾燥機に入れて発泡ゼラチン溶液を凍結乾燥し、乾燥終了後に、シャーレから発泡ゼラチンスポンジを取り出してろ紙で包み、常圧にて熱架橋する。これにより、多孔質ゼラチン層２，３を製造することができる。
【００１８】
気孔率の異なる多孔質ゼラチン層は、例えば、以下の方法によって製造する。
まず、前記のようにして５０℃の水浴により溶解させたゼラチン溶液を発泡させずにシャーレに移し、冷却して固化させる。この上に前記のようにして撹拌することにより発泡させたゼラチン溶液を入れ、再度シャーレを冷却して上層の発泡ゼラチンも固化させる。シャーレを凍結乾燥機に入れてゼラチン溶液、発泡ゼラチン溶液の二層体を凍結乾燥し、乾燥終了後に、シャーレからゼラチン、発泡ゼラチンスポンジ二層体を取り出してろ紙で包み、常圧にて熱架橋する。これにより、気孔率の異なる多孔質ゼラチン層を製造することができる。
【００１９】
また、以下の方法によっても多孔質ゼラチン層を製造することができる。
あらかじめゼラチン溶液をシャーレに移し、３７℃で自然乾燥させることによりゼラチンフィルムを得る。このフィルムの上に発泡させたゼラチン溶液を入れ、シャーレを冷却して発泡ゼラチンを固化させる。シャーレを凍結乾燥機に入れてゼラチンフィルム、発泡ゼラチン溶液の二層体を凍結乾燥し、乾燥終了後に、シャーレからゼラチンフィルム、発泡ゼラチンスポンジ二層体を取り出してろ紙で包み、常圧にて熱架橋する。これにより、気孔率の異なる多孔質ゼラチン層を製造することができる。
【００２０】
また、以下の方法によっても多孔質ゼラチン層を製造することができる。
ゼラチン溶液のゼラチン濃度を変化させることにより、発泡させたゼラチン溶液の一定体積あたりに含まれるゼラチン重量を制御することができる、つまり、発泡ゼラチンの気孔率を調節することが出来る。発泡ゼラチン溶液を各ゼラチン濃度で調製し、所定量を順番にシャーレに入れ冷却して固化させる操作を繰り返すことにより、発泡ゼラチン溶液多層体を得る。シャーレを凍結乾燥機に入れて発泡ゼラチン溶液多層体を凍結乾燥し、乾燥終了後にシャーレから発泡ゼラチン多層体を取り出してろ紙で包み、常圧にて熱架橋する。これにより、多孔質ゼラチン層を製造することができる。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る軟骨用移植材１の作用について説明する。
本実施形態に係る軟骨用移植材１は、図２に示されるように、軟骨下骨Ａの表面に配される軟骨層Ｂに形成された欠損部Ｃに移植するためのものである。
【００２２】
図２に示されるように、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３が、欠損部Ｃの底部Ｃ１に向かうようにして、欠損部Ｃ内に軟骨用移植材１を挿入する。これにより、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３が欠損部Ｃの底部Ｃ１に接触し、気孔率の高い多孔質ゼラチン層２が、欠損部Ｃの底部以外の内側面Ｃ２に隣接配置される。
【００２３】
欠損部Ｃ内にあっては、軟骨下骨Ａ側に配される底部Ｃ１から血流や体液等の湿潤液が流入して湿潤状態となっている。そのような欠損部Ｃ内に軟骨用移植材１を挿入すると、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３の気孔内にある程度の湿潤液が吸引されて、軟骨用移植材１が欠損部Ｃの底部Ｃ１に接着される。
【００２４】
すなわち、本実施形態に係る軟骨用移植材１は多孔質ゼラチンによって構成されているので、軟骨層Ｂの欠損部Ｃ内の湿潤液を吸着して欠損部Ｃに接着する。したがって、縫合を伴うことなく固定することができるという利点がある。
【００２５】
気孔率の低い多孔質ゼラチン層３が欠損部Ｃの底部Ｃ１に接着されることで、該底部Ｃ１を介して流入してくる血液Ｄ等の軟骨用移植材１内部への流入が制限される。
また、気孔率の高い多孔質ゼラチン層２が、欠損部Ｃの底部Ｃ１以外の内側面Ｃ２に隣接させられることにより、軟骨層Ｂ内に存在する軟骨細胞Ｅが軟骨用移植材１の内部に侵入してくる。
【００２６】
十分に高い気孔率を備えることにより、軟骨細胞Ｅの軟骨用移植材１内部への侵入は容易に行われる。そして、軟骨用移植材１の内部に侵入した軟骨細胞Ｅは、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３によって血流Ｄ等の侵入が制限されて、血流Ｄ等の存在しない環境下に配される。軟骨細胞Ｅは、血流Ｄが存在するとその成長が阻害されるが、本実施形態におけるように、軟骨用移植材１内への血流Ｄ等の侵入を制限することにより、軟骨細胞Ｅにとって良好な成長環境が確保され、軟骨細胞Ｅを迅速に成長させることができる。その結果、軟骨層Ｂに形成された欠損部Ｃを早期に修復することができるという利点がある。
【００２７】
なお、本実施形態においては、気孔率の高い多孔質ゼラチン層２を、ほぼ均一な気孔率を有するものとして説明したが、これに代えて、図３に示されるように、中央（例えば、符号Ｆの領域）において気孔率が低く、周辺（符号Ｇの領域）において気孔率が高くなるように気孔率を傾斜あるいは段階的に異ならせることにしてもよい。このようにすることで、周辺からの軟骨細胞Ｅの侵入の容易性を確保しながら、軟骨用移植材１としての圧縮強度を向上することができる。
【００２８】
また、２層構造の軟骨用移植材１を例示して説明したが、これに代えて、３層以上の多層構造の軟骨用移植材１を採用してもよい。欠損部Ｃの底部Ｃ１に対向させられることとなる一面のみに気孔率の低い多孔質ゼラチン層３を配置することができれば、他の多孔質ゼラチン層２の配置は任意でよい。多層構造の軟骨用移植材１について説明したが、気孔率が連続的に変化する軟骨用移植材１を採用してもよい。
【００２９】
本発明の一実施形態に係る軟骨用移植材１においては、図４〜図６に示されるように、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３とは反対側の表面に、医師等が指Ｈ等で把持するための把持部４が設けられている。
把持部４は、生理食塩水あるいはフィブリン糊等を塗布した接着部５によって軟骨用移植材１を構成する気孔率の高い多孔質ゼラチン層２の表面に接着されている。接着部５は、把持部４を把持して取り扱う際に、把持部４から多孔質ゼラチン層２が外れず、軟骨用移植材１が固定された状態で外力Ｊを加えることにより簡易に折り取ることができる程度の接着力によって接着されている。
【００３０】
これにより、図５（ａ）に示されるように、欠損部Ｃへの挿入時には把持部４を指Ｈ等で把持することで、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３を欠損部Ｃの底部Ｃ１側に向けたまま移動させることができる。また、図５（ｂ）に示されるように、欠損部Ｃ内に存在する湿潤液によって多孔質ゼラチン層３と欠損部Ｃの底部Ｃ１とが接着された後には、図６に示されるように外力Ｊを加えることで、簡単に把持部４を折り取ることができる。
【００３１】
このように構成することで、ピンセットで軟骨用移植材１を取り扱う場合と比較して、以下の様な利点がある。すなわち、ピンセットに加える力を緩めると軟骨用移植材１を落下させてしまう不都合があるのに対し、この実施形態においては、積極的に折り取る外力を加えなければ落下させる不都合はない。
【００３２】
また、軟骨用移植材１が欠損部Ｃに挿入された状態で露出している多孔質ゼラチン層２の表面に取り付けられた把持部４によって軟骨用移植材１を取り扱うので、その取り扱い性が良好であるという利点がある。すなわち、ピンセットで軟骨用移植材１を取り扱う場合には、ピンセットによって軟骨用移植材１の側面を挟んで把持する必要がある。
【００３３】
このため、欠損部Ｃと軟骨用移植材１との間に十分な隙間がない場合には、欠損部Ｃへの軟骨用移植材１の挿入途中において、軟骨用移植材１を持ち替えなければならず、ピンセットを放した際に、軟骨用移植材１を落下させてしまう不都合がある。これに対し、この実施形態においては、図５（ｂ）に示されるように、挿入の最終時点まで把持部４を把持し続けることができ落下させる不都合はない。
【００３４】
また、本発明の他の実施形態においては、図７に示されるように、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３側に、さらに、リン酸カルシウム多孔体ブロック６を備える。図８（ａ），（ｂ）に示されるように、欠損部Ｃが軟骨層Ｂを貫通して軟骨下骨Ａまで達している場合に、リン酸カルシウム多孔体ブロック６によって軟骨下骨Ａを修復し、多孔質ゼラチン層２によって軟骨層Ｂを修復することができる。
【００３５】
リン酸カルシウム多孔体ブロック６は、例えば、βリン酸三カルシウムによって構成されていることが好ましく、その気孔率は６０〜８０％、気孔径は８０〜５００μｍであることが好ましい。このように構成することで、軟骨下骨Ａの欠損部Ｃにおけるリン酸カルシウム多孔体ブロック６において血管形成を促進して自家骨化を図ることができる。また、この場合においても、上記と同様にして、気孔率の低い多孔質ゼラチン層３によって気孔率の高い多孔質ゼラチン層２側への血流Ｄを制限して、軟骨層Ｂの早期修復を図ることができる。
【００３６】
（実施例）
ここで、本実施形態に係る軟骨用移植材１の実施例について説明する。
本実施例においては、以下の手順によって軟骨用移植材１を製造した。
１．  ゼラチン（Nitta G-2426P, Lot 080411）を１００ｇ秤量した。
２．  ステンレス製ボウルに移し、精製水を１００ｍＬ加えた。
３．  室温で１時間放置し、ゼラチンを膨潤させた。
４．  ５０℃に設定した水浴（WATER BATH SHAKER PERSONAL-11 TAITEC）でゼラチンを完全に溶解した。
５．  ブレンダ（Multiquicker MR 5550 M CA BRUN）で１分間攪拌し、ゼラチン溶液を発泡させた。
６．  発泡させたゼラチン溶液をシャーレ（スチロール角型ケース  ２型  ASONE）に分注した。
７．  凍結乾燥機の冷却させた棚板（約−２０℃）にシャーレを置き、発泡ゼラチン容液を固化させた。
８．  凍結乾燥した。
９．  凍結乾燥を終了し、シャーレから発泡ゼラチンスポンジを取り出した。
１０．  発泡ゼラチンスポンジを濾紙で包んだ。
１１．  １８０℃に設定したオーブン（ConstantTtemperation Over DN43 YAMATO)に発泡ゼラチンスポンジを入れ２０分間加熱した。
１２．  冷却後防湿容器に入れて保存した。
【００３７】
気孔率の異なる複数の多孔質ゼラチン層は、以下の方法により製造した。
１．  ゼラチン（Nitta G-2426P, Lot 080411）を１００ｇ秤量した。
２．  ステンレス製ボウルに移し、精製水を１００ｍＬ加えた。
３．  室温で１時間放置し、ゼラチンを膨潤させた。
４．  ５０℃に設定した水浴（WATER BATH SHAKER PERSONAL-11 TAITEC）でゼラチンを完全に溶解した。
５．  ゼラチン溶液を２０ｍＬ取りビーカーに移し取った。
６．  ビーカーに移し取ったゼラチン溶液を５ｍＬずつシャーレ（スチロール角型ケース  ２型  ASONE）に分注した。
７．  凍結乾燥機の冷却させた棚板（約−２０℃）にシャーレを置き、ゼラチン溶液を固化させた。
８．  残りのゼラチン溶液をブレンダ(Multiquicker MR 5550 M CA BRUN) で１分間攪拌し、ゼラチン溶液を発泡させた。
９．  シャーレを一旦取り出し、発泡させたゼラチン溶液を、固化させたゼラチン溶液の上に分注した。
１０．  凍結乾燥機の冷却させた棚板（約−２０℃）に再びシャーレを置き、上層の発泡ゼラチン溶液を固化させた。
１１．  凍結乾燥した。
１２．  凍結乾燥を終了し、シャーレからゼラチン・発泡ゼラチンスポンジ二層体を取り出した。
１３．  ゼラチン・発泡ゼラチンスポンジ二層体を濾紙で包んだ。
１４．  １８０℃に設定したオーブン（ConstantTtemperation Over DN43 YAMATO)にゼラチン・発泡ゼラチンスポンジ二層体を入れ２０分間加熱した。
１５．  冷却後防湿容器に入れて保存した。
【００３８】
このようにして製造された軟骨用移植材１を軟骨損傷したミニブタの関節面に移植する場合について説明する。
ミニブタの関節面を切開した後、歯科用トレフィンバーを用いて損傷した軟骨部を切除する。切除した部分に同じ外形寸法の軟骨用移植材１を移植した。移植後６ヶ月目、１２ヶ月目において、移植した部分を切開し、目視観察した。その結果、周囲の軟骨組織と同様の白色状の軟骨が形成されていた。
【００３９】
また、移植した部分を切り出して、病理組織学的に検討したところ、サフラニン−Ｏで染色された。この結果、正常軟骨にある細胞外基質と同じように染色されたものと同じ状況であった。
【符号の説明】
【００４０】
１  軟骨用移植材
２，３  多孔質ゼラチン層
４  把持部
６  リン酸カルシウム多孔体ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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