(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基質を有する天然の動物組織を提供するステップと、
該基質を架橋かつ固定するステップと、
該基質由来の抗原を最小化するステップと、
該基質をなめすステップと、
該基質に活性層を組み込むステップと、を含み、
前記活性層が、ポリペプチドまたはグリコサミノグリカンを含み、
前記基質由来の抗原を最小化するステップが、
前記基質のタンパク質中の特定の活性基である−ＯＨ、−ＮＨ２または−ＳＨを遮断する活性剤を利用することと、
前記基質中のタンパク質分子のらせん鎖における特定の水素結合を置換し、その特定の配座を変性するために強力な水素結合力を有する試薬であるグアニジン化合物を利用することと、
を含み、
前記活性剤が無水有機酸、塩化アシル、アシルアミド、またはエポキシドからなる群から選択され、
前記基質をなめすステップが、ポリグリコール酸またはポリ乳酸を前記基質に含まれるコラーゲン分子中にグラフトすることを含むことを特徴とする生体外科用パッチの作製方法。
【請求項２】
前記天然の動物組織が心膜であることを特徴とする請求項１に記載の生体外科用パッチの作製方法。
【請求項３】
生体外科用パッチであって、
基質を有し、該基質が架橋され、該基質由来の抗原が最小化され、かつ、該基質に含まれるコラーゲン分子にポリグリコール酸またはポリ乳酸がグラフトされ、該基質は組み込まれた活性層を有する、天然の動物組織を含んでなり、
前記活性層がポリペプチドまたはグリコサミノグリカンを含み、
前記基質のタンパク質中の特定の活性基である−ＯＨ、−ＮＨ２または−ＳＨを遮断する活性剤と、前記基質中のタンパク質分子のらせん鎖中の特定の水素結合を置換し、その特定の配座を変性する強力な水素結合力を有する試薬であるグアニジン化合物により前記抗原が前記基質から最小化され、前記活性剤が無水有機酸、塩化アシル、アシルアミド、またはエポキシドからなる群から選択されることを特徴とする生体外科用パッチ。
【請求項４】
前記天然の動物組織が心膜であることを特徴とする請求項３に記載の生体外科用パッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒトの移植のための医療用人工器官に関し、より詳細には、外科手術中に組織や器官を修復するために使用される外科用パッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
最新の外科技術、例えば、硬膜の修復、欠損した胸膜の修復、腹膜の修復、ヘルニア損傷の修復、横隔膜の修復、血管の修復、心房隔壁の修復、心膜の修復、腎臓の修復など、欠損した組織と器官の修復が必要とされる場合が多々ある。現在、臨床要求に応えるべく提供されている多くの「外科用粘着パッチ」がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来、外科用粘着パッチにおいて、これら製品はまず合成材料で作製されたものであった。外科用粘着パッチを作製するのに利用されるこれら合成材料には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ダクロン（登録商標）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーンゲルおよび炭素繊維が含まれ、特に人体にとって異物であり、修復した組織中に一生残る。これら材料により、慢性的な拒絶反応によって生じる肉体的な刺激および合併症に起因する非細菌性の炎症疾患が引き起こされる場合が多々ある。
その他のパッチは、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）およびそれらのコポリマー（ＰＧＡ−ＰＬＡ）などの吸収可能な合成材料で作製されている。しかしながら、これらの材料の分解速度は、組織の回復速度に一致させるよう制御するのが困難であるため、急速な分解に起因して効力が不確実な場合が多い。さらに、分解した製品により局限的な酸度が生じる場合があり、この酸度が修復した組織の正常な治癒に影響を及ぼす。
近年、脱脂、細胞除去およびグルタルアルデヒドでの固定を含む従来の方法を介して筋膜およびウシの心膜などの動物の膜組織が利用されているが、細胞除去だけが抗原を排除するための唯一の方法として採用されるため、抗原の排除はほとんど効果がない。さらに、グルタルアルデヒドによる組織の固定は、アセタール化による架橋によって達成され、グルタルアルデヒドは分解中に放出されて残存する毒性を残すため、より強い細胞毒性が生じ、固有組織における成長が困難になり修復効果が不十分になる。
【０００４】
本発明の目的は、免疫反応がなく、良好な生体適合性を有し、かつ、安全／信頼できる適用性のある生体外科用パッチ、並びにその作製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、 
基質を有する天然の動物組織を提供するステップと、 
該基質を架橋かつ固定するステップと、 
該基質由来の抗原を最小化するステップと、 
該基質をなめすステップと、 
該ステップに活性層を組み込むステップと、 
を含むことを特徴とする。 
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、免疫反応がなく、良好な生体適合性を有し、かつ、安全／信頼できる適用性がある。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、免疫反応がなく、良好な生体適合性を有し、かつ、安全／信頼できる適用性のある目的を、基質を有する天然の動物組織を提供するステップと、該基質を架橋かつ固定するステップと、該基質由来の抗原を最小化するステップと、該基質をなめすステップと、該基質に活性層を組み込むステップと、を含む方法から生体外科用パッチを作製する。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。 
【実施例】
【０００８】
以下の詳細な説明は、本発明を実施する現時点で意図される最良の形態に関するものである。この説明は限定することを意図するものではなく、単に本発明の実施態様の概括的な原理を例示することを目的とするものである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって最大限に定義されるものである。
【０００９】
本発明は、非アルデヒド固定剤で架橋して固定することにより処理し、次いで抗原を最小化するよう処理した動物の膜組織から作製された基質を含む生体外科用パッチを提供するものである。
【００１０】
動物の組織は微生物によって簡単に劣化あるいは分解するため、架橋して固定剤で固定することが必要である。通常、グルタルアルデヒドが固定剤として利用されるが、グルタルアルデヒドは毒性のラジカルを生成する。アルデヒドはアセタール反応によってタンパク質とカップリングして、そのカップリングした生成物が劣化すると毒性のアルデヒドが放出されるため、アルデヒドで固定した製品は長期間残存する毒性を有する。アルデヒド系固定剤に代わる固定剤としてエポキシド、ジアシルジアミド、ジイソシアナート、ポリエチレングリコールまたはカルボジアミドなどの非アルデヒド系固定剤を利用すると、この毒性問題を最小限にするかあるいは排除することさえできる。例えば、エポキシドをアルデヒド型の固定剤に代えて用いると、エポキシドが不安定なため開環／架橋反応が容易に起こるが、反応条件を制御することにより非常に安定で簡単には分解しない架橋生成物を生成することができる。分解においてカリクレイン、フィブリノリジンおよびグルココルチコイドホルモンが分泌されてコラゲナーゼを助けることによって組織の成長と再生が開始して架橋生成物が滅ぶときにのみポリアルデヒドとアミノ酸とにゆっくりと分解し、吸収される。そのような種類の受動的な分解および組織再生は同期的に起こるものであり、組織再生による修復に有益であると同時にアルデヒドの残存毒性を有さない。最新の免疫学的理論によれば、動物組織の抗原性は主として特定部位に局在化した特定の配座にある活性基由来であり、これら活性基には−ＯＨ、−ＮＨ２  、−ＳＨなどが含まれる。特定の配座は、らせん状タンパク質鎖で形成された特定の水素結合のいくつかにより得られる。特定の部位と配座は、抗原決定因子と呼ばれる。これら基と容易に反応する一つまたはより多くの活性試薬（例えば、無水酸、塩化アシル、アミド、エポキシドなど）は、動物組織を処理する際にこれら基と結合してこれらを遮断するのに用いられるため、抗原を効果的に最小化または除去することができる。同時に、強力な水素結合を有する試薬（例えば、グアニジン化合物）は、特定の配置を与える水素結合を置換するのに用いられるため、その配置は変化して抗原性が効果的に取り除かれる。
【００１１】
なめしステップ 
本発明は、なめしステップとしてさらに架橋法とタンパク質グラフト法を用いることにより、組織の機械的強度と靱性とを向上させる。これに関して、動物組織の切片は通常機械特性に乏しい（採取後）。ここで用いる場合、「機械特性」とは機械的強度、靱性、剛性および係数（ｍｏｄｕｌｕｓ）を意味する。架橋とタンパク質グラフトの両方により、組織コラーゲン（タンパク質）基質の機械特性を改質することができる。架橋およびタンパク質グラフトは高分子の機械特性を改善するのに用いられる普通の方法であるが、タンパク質が変性する場合が多々あるため、試薬の選択並びに反応条件を慎重に決定することもまた重要である。架橋の長さ、密度および分布は、組織材料の安定性と機械特性を確保するよう適切に設計される。
【００１２】
例えば、架橋剤の分子鎖の長さは架橋長さを決定する。長い鎖長によってより良好な材料可撓性が得られる。しかしながら、分子鎖が長ければ長いほどコラーゲン基質内への浸透がより困難になる。例えば、エポキシ化合物を架橋剤として選択した場合、分子鎖は４〜８個の炭化水素であることが好ましい。架橋密度は架橋度を決定する。架橋密度が高いほど、より良好な材料安定性が得られるが、架橋密度が高いほど（特に短い分子鎖と結合する場合）、材料に高い局部的応力が生じ得る。架橋分布は比較的均一であることが理想的であるが、通常そのような均一な分布を得ることは難しい。より低い濃度の架橋剤溶液を用い、低温下で長い反応継続時間かつ同じ反応を数回以上繰り返すことにより、より良好な結果が得られる場合が多い。例として、米国特許第６，１０６，５５５号公報に開示のエポキシ化合物を架橋剤として用いると、４〜８個の炭化水素原子鎖を取り入れることによって良好な材料安定性、良好な可撓性、靱性並びに強度を、濃度０．１〜２％、４〜２４℃、３〜１０日間の反応並びに該反応を２〜５回繰り返すことによって得ることができる。 
【００１３】
化学試薬は、組織固定に用いるのに本明細書で説明したのと同じであってよい。タンパク質グラフト法により、組織の機械的強度、靱性、剛性並びに係数をさらに改善することができる。タンパク質グラフト法には、大量のポリマー鎖が必要であるため、タンパク質構造の性質を実質的に変化させることができる。高分子ポリマーのいくつかは、重縮合性プライマーを用いることにより、コラーゲン分子中にグラフトさせることができる。危険材料が人体に導入するのを避けるために、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、その他などの生分解性の高分子ポリマーをグラフト剤として用いることが好ましい。これらの生分解性ポリマーは、ちょうど炭水化物や脂肪の代謝のように、トリカルボン酸回路（ＴＣＡ回路）を介して宿主環境内で固定することができる。そのような広範なタンパク質の改質後、組織材料の機械特性に悪影響を及ぼすことなく、２５ｋＧｙのガンマ線殺菌を適用することができる。たんぱく質グラフトの総量は最適に制御することができる。
【００１４】
方法 
本発明による生体外科用パッチの作製方法は、以下のステップを含んでなり、動物膜組織を基質として用いるものである。 
１．材料の選択と前処理：新鮮な動物の膜組織を採取して、過剰な不純物と不規則な矢形部分を除去するためにトリミングする。利用可能な動物膜の例には、動物の横隔膜、胸膜、心膜、網または腸管膜が包含される。
２．アルカリ処理：膜組織をアルカリ性溶液に浸漬する。アルカリ性溶液はＮａＯＨ、ＫＯＨまたはＣａ（ＯＨ）２  溶液であってよい。
３．脱脂：基質内の脂肪と脂溶性不純物を有機溶媒で抽出する。 
４．架橋固定：基質中のコラーゲン分子を、以下でより詳細に説明する非アルデヒド固定剤を用いて架橋して固定する。 
５．抗原の最小化：−ＯＨまたは−ＮＨ２  または−ＳＨなどの基質のタンパク質中の特定の活性基を活性剤で遮断し、基質中のタンパク質分子のらせん鎖中の特定の水素結合を、強力な水素結合を有する試薬を用いて置換してその特定の配置を変性させる。
６．なめし工程：第一に、予成形したポリマーを合成によりモノマーから作製する。第二に、基質をアルコールで脱水する。第三に予成形したポリマーを、重縮合プライマーを用いてコラーゲン分子中にグラフトする。ＰＧＡをグラフト剤として用いた場合、少量のグリコシドを重縮合プライマーとして用いてもよい。ＰＬＡをグラフト剤として用いる場合、少量のラクチドを重縮合プライマーとして用いてもよい。
例えば、ＰＬＡをタンパク質グラフト剤として用いる場合、３０〜５０ｍｇのラクチドを１０００ｍｌのクロロホルムに溶解して用いることができる。２〜３ｇのトリイソブチルアルミニウムを合成触媒として添加することができ、この溶液は４０〜６０℃で１〜２時間撹拌混合することができる。次いで、１００ｍｌの０．１ＮのＮａＯＨ溶液を添加し、３０〜６０分間撹拌混合し、触媒を破壊する。その後、分離した水層（触媒を含む）を除去し、予成形ポリマーを準備する。脱水した基質を予成形ポリマー溶液中に浸漬する。０．１〜２ｇのラクチドと０．５〜５ｇの無水プロピオン酸を開始触媒として添加し、次いで３４〜４０℃で２〜４時間撹拌混合する。基質を取り出して、クロロホルム中に入れて残存する予成形ポリマーを洗浄除去する。生理的食塩水ですすいだ後、基質を食塩水中に１２〜２４時間浸漬して含水率を回復する。これで膜を次の処理工程に進める準備ができる。
７．活性を誘導するための活性層での表面改質：基質の表面の改質と活性化の方法は、カップリング剤を用いて基質表面を増殖因子に接着可能なポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性物質とカップリングして活性層を形成することによる。カップリング剤は、ジアシルジアミド、無水二酸、ジエポキシまたは−ＮＨ２  、−ＯＨおよび−ＣＯＯＨと縮合可能なその他の二官能試薬であってよい。
【００１５】
固定 
上記方法のステップ４において固定剤は、タンパク質分子と容易に架橋する試薬であってよく、エポキシド、ジアシルジアミド、ジイソシアナート、ポリエチレングリコールまたはカルボジイミドから選択される１つまたは２つの試薬であってよい。この固定剤は、炭化水素のバックボーンを有するエポキシ化合物であってよく、これは水溶性であり、かつそのバックボーン中にエーテルあるいはエステル結合を含まないものである。この固定剤は、米国特許第６，１０６，５５５号公報に開示されているものであり、その全開示がその全てが記載されているものとして、参照として本明細書に組み入れられる。例にはエポキシド、ジアミド、ジイソシアナート、ポリエチレングリコールまたはカルボジイミドが包まれ、ここでエポキシドは単環式エポキシドまたは二環式エポキシドであるか、あるいは低級ポリ（エポキシド）（低級ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（プロピレンオキシド）またはグリシジルエーテルなど）であってよい。
エポキシドは、 
単環式エポキシドである、 
【００１６】
【化１】
0005415078.tif 000002
【００１７】
または、二環式エポキシドである、 
【００１８】
【化２】
0005415078.tif 000003
であってよく、また、ポリプロピレンオキシドなどの低級ポリエポキシドであってよい。 
【００１９】
活性剤 
上記方法のステップ５における活性剤は、低分子量の無水有機酸、塩化アシル、アシルアミド、またはエポキシドであり、強力な水素結合力を有する試薬はグアニジン化合物であってよい。
【００２０】
強度向上のための改質
上記ステップ６において、強力な基質を作製するために、タンパク質で強化することにより基質を改質する。膜組織の中には、ヘルニア修復パッチなどの実用的な用途に必要な機械的強度がないものがあり、生化学的処理中に機械的強度が低下する場合が多いため、コラーゲン分子上へ適切なグラフトを実施する。この場合、ポリアミド、ポリアミン、ポリエステル、ポリ乳酸、またはポリグリコール酸のフラグメントを、コラーゲン分子上に適当にグラフトする。利用する材料はこれらの材料のプレポリマーであってよく、方法には縮合などのポリマーグラフト法、誘導および照射が包含される。この改質により、基質の機械的強度並びに靱性が向上される。
【００２１】
活性層 
上記ステップ７において、ポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性成分とのカップリングにより基質上に活性層を組み込む。ポリペプチドの一例は、１６リジン（Ｋ１６）、グリシン（Ｇ）、アルギニン（Ｒ）、アスパラギン酸（Ｄ）、セリン（Ｓ）、プロリン（Ｐ）、システイン（Ｃ）の縮合から得られるポリペプチドであり、該グリコサミノグリカンはヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン、アセチルヘパリン硫酸またはケラチン硫酸である。これらポリペプチドまたはグリコサミノグリカンは、広範囲の接着性を呈し、増殖因子の活性効果を高め、あるいは未分化細胞を活性化して指向した分化をさせるため、器官組織の再生修復を誘導する機能を果たすことができる。
【００２２】
本発明は以下の利点を提供する。原材料は、主要成分として組織再生の成長速度と一致する速度で分解可能なコラーゲンを含む動物膜組織であり、分解生成物は人体に吸収可能な２０種の異なるアミノ酸またはポリペプチドであるため、欠損した組織の再生修復に有益である。本発明の外科用パッチは、免疫の拒絶がなく、良好な生体適合性を有し、組織再生を誘導かつ促進することができると同時に、修復に必要な組織の機械的要件を満たすものである。
【００２３】
実施例１ 
図１に示すように、生体外科用パッチは、（ｉ）ブタまたはウシの心膜を、非アルデヒド固定剤で架橋固定し、抗原を排除し、タンパク質で強度を改善して調製した基質１と、（ｉｉ）基質１の頂面上と底面上の両方に、特定のポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性成分をカップリングすることによって活性表面層２を形成する。ポリペプチドの一例は、１６リジン（Ｋ１６）、グリシン（Ｇ）、アルギニン（Ｒ）、アスパラギン酸（Ｄ）、セリン（Ｓ）、プロリン（Ｐ）、システイン（Ｃ）の縮合から得られるポリペプチドであり、該グリコサミノグリカンはヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパリン、アセチルヘパリン硫酸またはケラチン硫酸である。
本発明の生体外科用パッチの作製方法は以下のステップを含み、ブタまたはウシの心膜を基質として用いる。 
１．材料の選択および前処理：汚染物質との接触をさけながら、規則に従って専門家に管理されたと畜場から新鮮なブタまたはウシの心膜を採取する。塩化ベンザルコニウム、アジ化ナトリウムおよびクロルヘキシジンなどの広域抗菌剤を用いて予備殺菌を行い、不純物および不規則部分を除去してトリミングする。
２．アルカリ処理：基質１をＮａＯＨ、ＫＯＨまたはＣａ（ＯＨ）２  溶液に数時間浸漬する。 
３．脱脂：基質１内の脂肪と脂溶性不純物を、クロロホルム、酢酸エチル、無水アルコールまたはそれらの混合物などの有機溶媒で抽出する。
４．架橋固定：基質１中のコラーゲン分子を、エポキシドまたはポリエチレングリコール溶液を固定剤として用いて架橋かつ固定する。
５．抗原の排除：特定の活性基、すなわち−ＯＨまたは−ＮＨ２  または−ＳＨを、低分子の無水有機酸、塩化アシル、アシルアミンおよび単環式酸化物などの活性剤で遮断し、基質１中のタンパク質のらせん鎖中の特定の水素結合を、強力な水素結合を有するグアニジン化合物などの試薬を用いて置換する。
６．なめし工程：ＰＬＡをグラフト試薬として用い、低分子のラクチドを重縮合プライマーとして用いる。 
７．活性を誘導するための表面改質：特定のポリペプチドまたはグリコサミノグリカンなどの活性成分を、ジアシルジアミド、無水二酸、ジエポキシまたは−ＮＨ２  基、−ＯＨ基および−ＣＯＯＨ基と縮合可能なその他の二官能試薬などのカップリング剤を用いて基質１の表面上にカップリングして、基質１の両面上に活性層２を形成する。
８．パッケージ：コバルト６０の照射によって殺菌しながら、洗浄、梱包および密閉する。 
【産業上の利用可能性】
【００２４】
上記説明は本発明の特定の実施態様に関するものであるが、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々な修正を行うことができることは理解すべきである。添付の特許請求の範囲はそのような修正を包括することを意図するものであり、本発明の真の範囲および趣旨内に包含されものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施態様による外科用パッチの断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  基質 
２  活性表面層
【図１】
0005415078.tif 000004