(57)【要約】【課題】非毒性でゆっくりと生分解され、細胞の再構築かつ再生に適した骨格として作用する移植に適したインプラントを提供する。【解決手段】患者への移植に有用な特異的生分解性バイオメディカルインプラントであって、ゼラチン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、ポリオルトエステル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、海洋接着性タンパク質、シアノアクリレート、それらのアナログ、混合物および誘導体よりなる群から選択される生分解性生体適合性マトリクス材料、および生分解性生体適合性多孔質化剤を含み、ここで、このインプラントの重合および固形化はインサイチュで起こり、そして多孔質化剤の分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者への移植に有用な特異的生分解性バイオメディカルインプラントであって：
ゼラチン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、ポリオルトエステル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、海洋接着性タンパク質、シアノアクリレート、それらのアナログ、混合物および誘導体よりなる群から選択される生分解性生体適合性マトリクス材料；および
生分解性生体適合性多孔質化剤を含み、
ここで、該インプラントの重合および固形化はインサイチュで起こり、そして多孔質化剤の分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される、インプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、１９９４年１０月３日に出願された米国特許出願第０８／５２２，２９９号の一部継続出願であり、この内容は本発明の開示中に参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は生体材料の一般的分野に属する。さらに詳細には、本発明は、バイオメディカルインプラント、これらの組成物ならびに製法および使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
（説明）
（発明の背景）
生体材料は創傷および固体組織治癒のための支持体として作用させるために人体への移植に使用されてきた。この目的に有用なマトリクスでは創傷部位および周辺組織に接着し適合する能力を有するべきである。理想的には、それらはまた、結合組織の沈着および血管形成を促進するために線維芽細胞、内皮細胞および創傷治癒調節細胞の蓄積を容易にするべきである。
【０００４】
Ｄｉｌｌｏｎの米国特許第４，８４９，２８５号（特許文献１）は、外科用インプラントとして有用な複合物である自立凝集マクロ構造（ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ  ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄ  ｍａｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に関する。マクロ構造は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂およびその中に均一に分散した粒状材料を有する硬化シリコーンのマトリクスである。これらの粒状物は約２０００ミクロンの最大サイズを有し、ヒドロキシアパタイトまたはリン酸三カルシウムであり得る。従って、この特定のマクロ構造は、開いたポアのネットワークによって均一に透過するセラミック粒状材料および有機生体材料の複合物である。このポアは、製造プロセスにおいて、塩化ナトリウムを複合物に組み込み、その後それを浸出させることによって形成される。
【０００５】
Ｇｅｒｈａｒｔらの米国特許第４，８４３，１１２号（特許文献２）は、架橋生分解性ポリエステルマトリクスに分散させた粒状の生体適合性リン酸カルシウムセラミックおよび再吸収性カルシウム塩からなる骨セメントに関する。ポアは、ポリマーマトリクス中の小さな空間または空洞を作製する体液により、マトリクス中に作製される。
【０００６】
Ｌａｎｄｉらの米国特許第５，１４１，５２２号（特許文献３）は、哺乳動物組織の修復に有用な２つ以上の生体適合性ポリマーの複合物を記載している。ポリマーの１つは、強化結合材であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。ラクトン、カーボネートまたはラクチドであり得る生体吸収性成分は、ＰＴＦＥの構造内に含まれ、組織の内部成長を促進するように働く。
【０００７】
インプラントとして有用なＰＦＴＥ組成物のさらなる開示は、米国特許第５，１４１，５２２号；同第５，０９８，７７９号；および同第４，８６３，９７４号（それぞれ特許文献４、５および６）を含むが、これらに限定されない。これらの組成物のＰＦＴＥ成分は非吸収性ミクロフィブリル構造支持体として働く。生体吸収性成分が含まれるか、または構造支持体にコートされる。ＰＦＴＥは組成物の移植の前に重合される。
【０００８】
Ｄｒａｅｎｅｒｔの米国特許第４，３７３，２１７号（特許文献７）は、０．１ｍＬ／ｇ未満の利用可能なポア容量を有する５０〜３００ミクロンの再吸収可能なリン酸三カルシウムが分散しているアクリレート、ポリメタクリレートまたはコポリマー基材を有するポリマーインプラント材料に関する。この特定の材料はインプラントと体組織との間の強固な結合を可能とすると言われている。体内に吸収されるインプラントの表面でのリン酸三カルシウム粒状物の再吸収は、生じる周辺の小孔内における骨成長を促進すると言われている。液状モノマーの多孔性リン酸カルシウムへの吸収を確実にするために、体内でやはり再吸収可能な充填剤が、リン酸カルシウムのポア容量を満たすために含まれる。
【０００９】
Ｍａｔｈｉｏｗｉｔｚらの米国特許第４，８９８，７３４号（特許文献８）はまた、プレキャスト固体ポリマーインプラント材料に関する。例えば、ポリウレタンまたはポリスチレンで作製された連続ポリマーマトリクスに、引き続いての放出のための材料を含有し得るマイクロカプセルまたはマイクロスフィアを埋め込む。このスフィアは生体侵食によってマトリクスから除去され得る。血管移植片の作製のためには、侵食性のマイクロスフィアをチューブ形状のより遅く分解するポリマーマトリクス内に取り込む。スフィアの迅速な侵食の結果、十分な細胞成長があり完全な構造を作製するまで支持体を提供するマトリクスを有する細胞接種および血管新生のためのポアが生じる。
【００１０】
Ｋｓａｎｄｅｒらの米国特許第４，９５０，４８３号（特許文献９）は創傷治癒に有用なコラーゲンインプラントを記載している。インプラントはコラーゲンから作製され、０．０１〜０．０３ｇ／ｃｍ３のかさ密度を有し、細胞の内部成長を可能とするのに十分なポアサイズを有すると言われている。ＦＧＦおよびＴＧＦ−βのような生物活性剤はインプラントに組み込まれ得る。
【００１１】
Ｄｕｎｎらの米国特許第５，０７７，０４９号（特許文献１０）は、歯周組織を修復する方法に関する。障害膜へ硬化される際の多孔性構造を生じるように設計された生分解性液状ポリマー系は、軟組織欠陥に適用される。ポアは液状材料に含まれた水溶性材料の結果として形成する。欠陥に注入される液状材料は、水溶性ポリマーを徐々に置き換える新しい骨細胞が充填される骨格を提供する。
【００１２】
Ｗａｌｔｈａｌｌらの米国特許第４，９０２，２９５号（特許文献１１）は移植可能な人工組織に関する。組織は、生存細胞を含む水溶液中、重合マトリクスを可逆性ゲル前駆体と混合することによって作製される。次いで、アルギン酸塩、ガムまたはアガロースであり得るゲルを溶解し、移植のための多孔質マトリクスを提供する。
【特許文献１】米国特許第４，８４９，２８５号
【特許文献２】米国特許第４，８４３，１１２号
【特許文献３】米国特許第５，１４１，５２２号
【特許文献４】米国特許第５，１４１，５２２号
【特許文献５】米国特許第５，０９８，７７９号
【特許文献６】米国特許第４，８６３，９７４号
【特許文献７】米国特許第４，３７３，２１７号
【特許文献８】米国特許第４，８９８，７３４号
【特許文献９】米国特許第４，９５０，４８３号
【特許文献１０】米国特許第５，０７７，０４９号
【特許文献１１】米国特許第４，９０２，２９５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記参考文献はいずれも、特異的生分解性マトリクスおよび多孔質化剤を有するバイオメディカルインプラントを記載していない。ここで、重合がインサイチュ（ｉｎ  ｓｉｔｕ）で起こるかまたはマトリクスがプレキャストであり、そしてバイオポリマー材料で作製されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（発明の開示）
従って、本発明の１つの局面は、遅延型生分解性マトリクス材料および生分解性多孔質化剤を含む、インサイチュで重合する患者への移植のために有用なバイオメディカルインプラントである。
【００１５】
本発明の別の局面は、遅延型生分解性ポリマーマトリクスまたは非生分解性セラミックマトリクスおよび生分解性多孔質化剤を含む、患者への移植のために有用なプレキャストバイオメディカルインプラントである。
【００１６】
本発明のさらなる局面は上記インプラントを用いる哺乳動物組織の修復方法である。
【００１７】
より特定すれば、本願発明は以下の項目に関する。
【００１８】
（１）患者への移植に有用な特異的生分解性バイオメディカルインプラントであって：遅延型生分解性生体適合性マトリクス材料；および生分解性生体適合性多孔質化剤を含み、ここで、該インプラントの重合および固形化はインサイチュで起こり、そして多孔質化剤の分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される、インプラント。
【００１９】
（２）前記多孔質化剤が粒状形態である、項目（１）に記載のインプラント。
【００２０】
（３）前記多孔質化剤がゼラチン、ゼラチン化コラーゲン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、タンパク質、分解性ポリエステル、ポリエチレングリコール、抗生物質、銀化合物、カプセル化サイトカイン、リポソームおよびアルギン酸塩、乳化剤を有する脂質、それらのアナログ、混合物および誘導体よりなる群から選択される、項目（１）に記載のインプラント。
【００２１】
（４）前記マトリクスがゼラチン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、ポリオルトエステル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、海洋接着性タンパク質、シアノアクリレート、ポリアクリレート、それらのアナログ、混合物および誘導体よりなる群から選択される、項目（１）に記載のインプラント。
【００２２】
（５）増殖因子をさらに含む、項目（１）に記載のインプラント。
【００２３】
（６）前記増殖因子がＴＧＦβ−１、ＴＧＦβ−２、ＦＧＦ、ＥＧＦ、ＰＤＧＦ−ＡＡ、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、ＩＧＦ、ＴＮＦ、ＣＳＦ、ＢＤＮＦ、ＣＮＴＦ、ＮＧＦ、それらのアナログ、混合物および誘導体よりなる群から選択される、項目（５）に記載のインプラント。
【００２４】
（７）療剤をさらに含む、項目（１）に記載のインプラント。
【００２５】
（８）前記治療剤がサイトカイン、インターロイキン、ヘパリン、カルモジュリン、抗生物質、抗新生物剤および抗菌剤よりなる群から選択される、項目（７）に記載のインプラント。
【００２６】
（９）患者への移植に有用な特異的生分解性バイオメディカルインプラントであって：遅延型生分解性フィブリンマトリクス材料；および生分解性ポリエチレングリコール多孔質化剤を含み、ここで、該インプラントの重合および固形化がインサイチュで起こり、そしてポリエチレングリコールの分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される、インプラント。
【００２７】
（１０）患者への移植に有用な特異的生分解性プレキャストバイオメディカルインプラントであって：バイオポリマーまたはセラミック材料を含む遅延型生分解性生体適合性マトリクス材料；および生分解性生体適合性多孔質化剤を含み、ここで、多孔質化剤の分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される、インプラント。
【００２８】
（１１）前記多孔質化剤が粒状形態である、項目（１０）に記載のインプラント。
【００２９】
（１２）前記多孔質化剤がゼラチン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、タンパク質、分解性ポリエステル、抗生物質、銀化合物、カプセル化サイトカイン、リポソームおよびアルギン酸塩よりなる群から選択される、項目（１０）に記載のインプラント。
【００３０】
（１３）前記マトリクスがゼラチン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、およびリン酸カルシウムよりなる群から選択される、項目（１０）に記載のインプラント。
【００３１】
（１４）増殖因子をさらに含む、項目（１０）に記載のインプラント。
【００３２】
（１５）前記増殖因子がＴＧＦβ−１、ＴＧＦβ−２、ＦＧＦ、ＥＧＦ、ＰＤＧＦ−ＡＡ、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、ＩＧＦ、ＴＮＦ、ＣＳＦ、ＢＤＮＦ、ＣＮＴＦ、ＮＧＦ、それらのアナログ、混合物および誘導体よりなる群から選択される、項目（１４）に記載のインプラント。
【００３３】
（１６）治療剤をさらに含む、項目（１０）に記載のインプラント。
【００３４】
（１７）前記治療剤がサイトカイン、インターロイキン、ヘパリン、カルモジュリン、抗生物質、抗新生物剤および抗菌剤よりなる群から選択される、項目（１６）に記載のインプラント。
【００３５】
（１８）特異的生分解性バイオメディカルインプラントを組織修復部位に導入する工程を包含する組織の修復方法であり、該インプラントが：遅延型生分解性生体適合性マトリクス材料；および生分解性生体適台性多孔質化剤；を含み、ここで該インプラントの重合および固形化はインサイチュで起こり、そして多孔質化剤の分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される工程を包含する方法。
【００３６】
（１９）特異的生分解性プレキャストバイオメディカルインプラントを組織の修復部位に導入する工程を包含する組織修復方法であって、該インプラントが：バイオポリマーまたはセラミック材料を含む遅延型生分解性生体適合性マトリクス材料；および生分解性生体適合性多孔質化剤を含み、ここで多孔質化剤の分解に際して、連続的な多孔質ネットワークがインプラント内で形成される工程を包含する方法。
【００３７】
（２０）項目（１）または（９）に記載のインプラントを導入する工程を包含する、組織止血のための方法。
【００３８】
（２１）前記インプラントがさらに有効量のトロンボプラスチンを含む項目（２０）に記載の方法。
【００３９】
（２２）項目（５）、（７）、（１４）または（１６）に記載のインプラントを導入する工程を包含する、化学療法剤または治療剤のインサイチュでの送達方法。
【発明の効果】
【００４０】
本発明のインプラントは、生体適合性であって、キャストされた場合に固化するか、またはインサイチュで固化および重合し得、多孔質剤よりもゆっくりとした生分解速度をもつ材料から作製される。比較的迅速に生分解される多孔質剤は、孔の相互結合ネットワークを後に残し、組織および流体がインプラントのマトリックス構造に流れ込むことを可能にすることによって、移入細胞（例えば、マクロファージ、線維芽細胞など）のための骨格を提供する。移入細胞は、これら細胞の再構築および再生に必要な結合組織成分を発現しながらインプラントを分解する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（発明の実施の形態）
（定義）
本明細書中で使用されるように、定義された意味を有する特定の用語を用いる。
【００４２】
多孔質化剤に関する「生分解性」または「生体侵食性」は、１週間未満、好ましくは約１および７２時間未満、より好ましくは約２および１２時間未満の水性環境への曝露の結果、インサイチュで溶解する材料を意図する。溶解は、単純拡散、加水分解、酵素的切断、イオン交換、自己触媒作用、浸透圧、分解、フリーラジカル切断、照射効果、熱融解、および化学的溶解のような多数の異なるメカニズムの結果として起こり得る。加水分解は生分解にとって好ましいメカニズムである。そのような多孔質化材料の生分解は、粒状カルシウム塩、例えば、リン酸三カルシウムのような水溶性薬物および塩の先行技術の「浸出」とは区別される。
【００４３】
代表的には、本明細書に記載の生分解性多孔質化剤によって提供される多孔質ネットワークとは対照的に、これらの水溶性薬物または塩は小さな空間または空洞をマトリクスの表面に作製するに過ぎない。
【００４４】
マトリクス材料に関する「遅延型生分解性（ｓｌｏｗｌｙ  ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ）」または「遅延型生体侵食性」とは、１週間内にインサイチュで（または水性環境で）溶解しない、あるいは約１週間〜２４カ月の期間に、好ましくは約１〜１２カ月の間に溶解し得る材料を意図する。それはまた、正常体温の範囲外でおよび有機溶媒中で分解可能にすぎないポリエーテルのような材料を除外することを意図する。このタイプの除外されるポリエーテルの例には、メタノール、エタノールまたはアセトンの水溶液中で溶解する低分子量脂肪族ポリエーテルが挙げられる。
【００４５】
用語「多孔質化剤」は、固体または中空のスフィア、押し出された棒状物、あるいは他の便宜な形状の形態の材料を含む粒状材料を意図するがこれに限定されない。代表的には、粒状物は約１０と５００μｍとの間、より代表的には約２０と２００μｍとの間の平均直径を有する。粒状物は、一般には、形状は球であるが、斜方形、不規則、星形および他の結晶型形状のような他の形状も使用し得る。この薬剤は、それが連続的多孔質のネットワークを生分解するか、または経路がインプラント内に形成されるように、マトリクス材料の少なくとも約１２容量％の濃度で存在させ、好ましくは、濃度はマトリクス材料の約１２と９９容量％との間、より好ましくはマトリクス材料の約２０と９０容量％との間である。１つの実施態様では、カルシウム塩、アルギン酸塩、ガムまたはアガロースのような成分は特に除外される。
【００４６】
用語「マトリクス」は、支持体ネットワークとして作用するインプラント材料の部分を意図する；それはインプラントのよりゆっくりとした生分解性部分である。
【００４７】
用語「連続的な多孔質ネットワーク」は、多孔質化剤の生分解により形成された微細−空隙のネットワークまたは内部の微細−ネットワークをいうことを意図する。マイクロポアは内部でおよび外部で相互に結合され、トンネル様の系またはネットワークをマトリクス内およびマトリクスを通して形成する。
【００４８】
（インプラント材料）
本発明は非毒性で遅延型生分解性バイオメディカルマトリクス材料および多孔質化剤として作用する非毒性の生分解性材料を含むバイオメディカルインプラントに関する。多孔質化剤は、分解すると直ちに連続的多孔質ネットワークがマトリクス内に生じるのに十分な量および十分な粒状サイズ内に存在する。
【００４９】
インプラントは生体適合性であって、そしてキャストされた場合に固化し得るか、またはインサイチュで固化および重合し得る。さらに、マトリクスは上記のようにゆっくりと生分解し得、そして多孔質化剤よりもゆっくりとした生分解速度を有する材料から作製される。水中での特定の物質の分解（または溶解）速度は、一般に利用可能な情報である。
【００５０】
マトリクス材料の例は以下を含むが、これらに限定されない。コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、ポリオルトエステル、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリビニルピロリドン、海洋接着性タンパク質（ｍａｒｉｎｅ  ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｐｒｏｔｅｉｎ）、シアノアクリレート、アナログ（例えば、「架橋および組織結合活性を有するハイブリッドタンパク質」についてのＩｒａｎｉのＰＣＴ  ＷＯ  ９４／１６０８５のようなフィブリノーゲンアナログ。この内容は、本明細書中で参考として援用される）、上記の混合物、組合せおよび上記の誘導体（例えば、メチル化コラーゲン、ペギュレート（ｐｅｇｕｌａｔｅｄ）海洋接着性タンパク質）。マトリクスのための好ましい混合物は、多孔質化剤としてのゼラチンと組み合わせたフィブリン／コラーゲンマトリクスである。１つの実施態様では、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、リン酸カルシウムセラミックス、およびポリエチレンのようなインサイチュで重合し得ない材料は、特にマトリクス材料として除外される。
【００５１】
上記のように多孔質化剤は生体適合性であり、かつ生分解性である。多孔質化剤の例は以下を含むが、これらに限定されない。ゼラチン、ゼラチン化コラーゲン、コラーゲン、フィブリン、フィブリノーゲン、アルブミン粉末のような固体状態のタンパク質、生分解性ポリエステル（ポリ乳酸またはポリグリコール酸）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、リポソーム、乳化剤を含む脂質、アルギン酸塩、上記のアナログ、混合物、組合せおよび誘導体。多孔質化剤の好ましい混合物はペギュレート粒状物、アルブミンマイクロスフィアおよびゼラチンを含む。
【００５２】
多孔質化剤は、それらが一定期間にわたり溶解するように固体の状態であり得るか、またはそれらをやや溶けにくい状態（ｓｐａｒｉｎｇｌｙ  ｓｏｌｕｂｌｅ  ｓｔａｔｅ）であるように改変し得る。これは、例えば、ｐＩを改変することによって、例えば、メチル化もしくはスクシニル化によって、または多孔質化剤をポリエチレングリコール（ＭＷ１〜５０Ｋｄ）に結合することによって、あるいは多孔質化材をグルタルアルデヒドで架橋することによって達成し得る。
【００５３】
１つの実施態様では、マトリクス材料は生分解性であるが、多孔質化剤よりもゆっくりとした速度である。好ましくは、マトリクス材料はコラーゲン、コラーゲンアナログ（例えば、ゼラチン化コラーゲン）、フィブリノーゲン、またはその機能的アナログのいずれかである。そのような上記のＰＴＦＥおよび骨代替物のような材料は、これらの材料が非吸収性であるが生体適合性材料であることで特に除外される。さらに、ＰＴＦＥはインサイチュで重合し得ない。マトリクスがコラーゲンからなる場合、コラーゲンは、所望ならば可能であるが、好ましくは、化学的に架橋し得ない。
【００５４】
マトリクス材料および多孔質化剤に加えて、インプラントはさらに、成長因子（上皮増殖因子（ＥＧＦ）、トランスフォーミング増殖因子β（ＴＧＦβ−１、ＴＧＦβ−２）、血小板由来増殖因子（ＰＤＧＦ−ＡＡ、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢ）、線維芽細胞増殖因子（ＦＧＦ）、インスリン様増殖因子（ＩＧＦ）、腫瘍壊死因子（ＴＮＦ）、コロニー剌激因子（ＣＳＦ）、神経成長因子（ＮＧＦ）、脳由来神経親和性因子（ＢＤＮＦ）（Ａｍｇｅｎ，Ｔｈｏｕｓａｎｄ  Ｏａｋｓ，ＣＡ  ａｎｄ  Ｒｅｇｅｎｅｒｏｎ，Ｉｎｃ．Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）、毛様体神経親和性因子（ＣＮＴＦ）（Ａｍｇｅｎ，Ｔｈｏｕｓ  ａｎｄ  Ｏａｋｓ，ＣＡ  ａｎｄ  Ｒｅｇｅｎｅｒｏｎ，Ｉｎｃ．Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）などを含むがこれらに限定されない）、および／または治療剤（サイトカイン、インターロイキン（ＩＬ−１、ＩＬ−２）またはヘパリンもしくはカルモジュリンのような他の補因子、抗生物質、抗新生物剤および抗菌剤を含むがこれらに限定されない）を含み得、組織再構築をさらに剌激もしくは制御するか、または敗血症を制御する。これらの薬剤はマトリクス材料、多孔質化剤または双方に組み込まれ得る。治療剤が多孔質化剤に組み込まれる場合、それはマトリクス材料よりも大きな速度で放出される。
【００５５】
インプラントの重要な特徴は、多孔質化剤がマトリクス材料よりも早く分解することである。例えば、フィブリンをマトリクスとして使用する場合、フィブリンよりも水中で（従って、インサイチュで）より迅速に分解するポリエチレングリコールまたはゼラチンを多孔質化剤として使用し得る。しかし、フィブリンを多孔質化剤として使用する場合、コラーゲンがフィブリンよりも遅く分解するのでマトリクスとして使用され得る。
【００５６】
（インプラントの調製）
（インサイチュでの重合系）
インサイチュでの重合系において、多孔質化剤を乾燥状態として、半固体、液状または乾燥粒状相であり得るマトリクスと混合し得る。適当な触媒または補因子を混合物に添加し得、または多孔質化剤自体が重合を開始するような触媒または補因子を含み得る。
【００５７】
フィブリンシーラントはインサイチュ重合系の例である。フィブリンシーラントは、両成分が一緒に混合され、そして外科適用部位で比較的密なゲルに重合するまで比較的粘性の液状形態である２成分組織接着剤系である。Ｃａ２＋と組み合わせたトロンビンはフィブリノーゲンの重合を触媒し、フィブリノーゲンをフィブリンポリマーに変換する。さらに、トロンビンおよびＣａ２＋は、フィブリンの共有結合架橋を行う第ＸＩＩＩ凝固因子を活性化する。フィブリンポリマー血餅のタンパク質分解速度は低下し、そしてポリマーの共有結合架橋の結果として機械的安定性が増大する。
【００５８】
フィブリンポリマー血餅は多孔質であるが、平均直径が１〜５ミクロンの範囲に過ぎず、細胞内方成長を可能とするにはあまりにも小さい。従って、マクロファージ活性が、分解および再構築に最適な時間よりも長時間維持され、そしてフィブリンポリマー血餅は食作用が完了するまでバリアーとして作用する。多孔質化剤を本発明に従って添加する場所で、組織の再結合は、多孔質化剤がインサイチュで分解する場合に血餅中に形成された連続的経路の結果改良される。
【００５９】
マトリクスがフィブリンで作製される系では、粒状物を、凍結乾燥形態で得られるフィブリノーゲン成分に直接組み込み得る。粒状物はアルギン酸塩、ゼラチン、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸／ポリグルコール酸（ＰＬＡ／ＰＧＡ）中空スフィア、乳化剤系（例えば、レシチン、トリトン、硫酸ラウリル、またはＴｗｅｅｎ−８０）における脂質、ヒアルロン酸およびリポソームまたはフィブリンマトリクスよりも早い速度で分解する他の物質であり、そして分解されると直ちに連続的多孔質ネットワークを作製する。多孔質化剤は、乾燥状態もしくは液状または半固体の形態のいずれかで組み込まれ得る。あるいは、多孔質化剤は系を修復部位に適用するにまさに先立ってまたは適用の間に混合し得る。別の実施態様では、コラーゲンを本発明のインプラントのマトリクス材料として使用し得る。コラーゲンがマトリクス材料である場合、多孔質化剤は好ましくは効果的なフィブリン形成量のトロンボプラスチン（Ｏｒｔｈｏ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ，Ｒａｒｉｔａｎ，Ｎ．Ｊ．）を含有し得る。これらの組成物は、創傷または治療部位に治療量の組成物を投与することにより組織修復または止血作用に特に有用である。粒状物は好ましくはゼラチン、ゼラチン化コラーゲン、フィブリン、塩またはポリエチレングリコールのような親水性多孔質化剤である。
【００６０】
（プレキャスト系）
あるいは、多孔質化剤を含むマトリクスを予め形成し得、そして外科的再構築および薬物送達に使用し得る。特定の実施態様では、インプラントは包帯剤として創傷部位に適用される。マトリクス材料はフィブリン、アルギン酸塩、コラーゲン、ＰＬＡ／ＰＧＡまたは他の生体適合性ポリマーならびに硫酸カルシウム、リン酸カルシウムなどのような迅速に溶解するセラミックベースの系であり得る。ゼラチン、フィブリン、ポリエチレングリコールのような多孔質化剤をマトリクス材料に添加する。修復部位からの滲出物は、粒状物の分解により生じた多孔質ネットワークに浸潤することによって包帯剤を所定位置につなぎ止める。組織接着剤は、フィブリンシーラントのような材料を含むが、これらに限定されず、閉塞性の包装およびテープは包帯剤を所定の位置につなぎ止めておくのを補助し得る。
【００６１】
(インプラントの使用)
インプラントをインビボで所望の部位に入れまたは適用する場合、多孔質化剤は比較的迅速に生分解し、従って、孔の相互結合ネットワークを後に残し、そして組織および流体がマトリクスに流れ込むのを可能とする。次いで、マトリクスは移入細胞（例えば、マクロファージ、線維芽細胞、および新生血管形成内皮細胞）のための骨格として作用し、そしてこれらの細胞が再構築および再生のための結合組織成分を発現するよう分解する。
【００６２】
インサイチュで分解する成分を含むマトリクスの使用は、従来の多孔質インプラントの形状よりも優れたいくつかの利点を付与する。まず、多孔質インプラントは回りの組織からの圧力のため体積が収縮する傾向にあり、従って制御された孔サイズの利点を最小化し、そして起こり得る組織の内方成長の量を最小化する。しかし、インサイチュで分解する多孔質化剤を添加した場合、創傷治癒に関与する細胞はネットワーク内に移入し、そしてインプラントの収縮を最小化する。
【００６３】
さらにインサイチュで分解する多孔質化剤の利点は、多孔質化剤が機械的安定化剤として作用し、マトリクス内における多孔質ネットワークの形成を可能とすることである。ゼラチン、特に架橋ゼラチン、アルギン酸カルシウムまたはフィブリンのような材料は、多孔質化剤として特に有用である。架橋は、ＳＰＥＧ（ポリエチレングリコールスクシンイミジル）、グルタルアルデヒド、ジイソシアネート、または熱的脱水素剤（ｄｅｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙ）のような薬剤の添加により達成し得る。アルギン酸カルシウムが多孔質化剤である場合、標的期間にわたってのインビボでの溶解のために、グルロン酸／マンヌロン酸セグメント比を最適化できる。フィブリンが多孔質化剤である場合、多量のプラスミン（０．２ｍｇ／ｍＬ以上）もまた有用であり、存在するプラスミノーゲンの量に比例した分解速度を可能とする。ポリエチレングリコール粒状物を多孔質化剤として用いる場合、比較的迅速な溶解が起こる（すなわち、２４時間未満）。
【００６４】
インサイチュで生分解性多孔質化剤の使用からの別の利点は、重合前および重合後の双方でのインプラントの機械的特性が改変され、適用された材料の粘度を調整し、そしてインサイチュでその機械的安定性を改良し得る。多孔質化剤は、なお比較的未溶解である間に、インプラントの剛性率を増大させる。溶解が起こるにつれ、多孔質化剤による剛性率の寄与が減少する。沈着した粉砕物質（すなわち、ムコ多糖、グリコサミノグリカン、ネクチンおよび他のプロテオグリカン）およびコラーゲンならびに炎症性細胞が交換され、従って全体の率の状態はマトリクスの寿命の間ほぼ同じままである。
【００６５】
インプラント材料の分解の速度は、使用する材料（ＰＥＧは最速、架橋ゼラチンは最遅）ならびに適用部位の相対的血管系（肝臓は最速、皮下は最遅）に応じて変化する。フィブリンマトリクスは、濃度、プラスミノーゲン含有量および解剖学的領域に応じて、通常、５〜１４日継続する。高いフィブリンおよび低いプラスミン濃度は分解速度を低下させる。ε−アミノ−ｎ−カプロン酸またはアプロチニンのような抗プロテアーゼの添加は分解をさらに遅延させる。インプラントが創傷部位に適用されると直ちに、多孔質化剤は溶解し始める。これは、この薬剤がポリエチレングリコールである場合は数時間で、アルギン酸カルシウムである場合は数日で起こる。得られた多孔質は、多孔質ネットワークを通じての宿主のフィブリン血餅の挿入によって創傷床への強固なつなぎ止めを可能とする。
【００６６】
次いで、白血球、マクロファージ、リンパ球および線維芽細胞は孔を通って移入し、フィブリンインプラントマトリクスを破壊し、そして細胞間質（例えば、プロテオグリカン）およびコラーゲンの沈着を開始する。例えば、７〜１４日継続するように作製されたインプラントは、ドナーの移植片床、慢性褥瘡性潰瘍、切除された腫瘍部位または骨組織ギャップに適用され得る。
【００６７】
インサイチュでの重合系は種々の手段によって修復部位に導入される。それらは、直接に、または系ならびに被覆された領域における材料の量の制御し得るデイスペンサーによって部位に注がれ得る。インプラントは、内視鏡手法におけるように、プレキャストの包帯剤を使用するのが困難な解剖学的領域において、閉塞性または流体固定（ｆｌｕｉｄ  ｔｉｇｈｔ）包帯剤あるいはシーラントとして使用され得る。分注デバイスの例は、ＤＵＰＬＯＪＥＣＴ（登録商標）フィブリンシーラント送達デバイス（ＩｍｍｕｎｏＡＧ、ウィーン、オーストリア）である。
【００６８】
プレキャスト系は閉塞性包帯剤として使用され得る。それらは、最後には修復部位に取り込まれ、そして組織の再構成を容易にする。１つの実施態様では、プレキャスト系は上記に定義された有効量のトロンボプラスチンを含有する。それらは、所定の位置に縫合し、ステープルでとめ、テープでとめ、または包装され得る。一般に、それらは、火傷包帯剤として、あるいは腫瘍切除部位で使用して、再上皮形成を容易とする。それらはまた、増殖因子または抗微生物剤（例えば、ゲンタマイシン、ペニシリン、銀イオン）または他の代謝変調剤（例えば、カルシトニン、インターロイキン）を送達し得る。
【００６９】
当業者には、本明細書中に記載した組成物が任意の適当な使用、例えば、組織修復または治療剤の放出のための医薬の調製に有用であることが明らかでる。
【００７０】
本発明はその好ましい特定の実施態様に即して記載しているが、上記の記載ならびに以下の実施例は説明を意図し、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。本発明の範囲内にある他の局面、利点および改変は、バイオメディカルインプラント技術における当業者に明らかである。
【実施例】
【００７１】
（実施例１：インサイチュでの重合フィブリンインプラントの調製）
２０ゲージ針を有するツベルクリンシリンジにおいて、トリス緩衝化生理食塩水（ｐＨ７．２）中の濃縮フィブリノーゲン−第ＸＩＩＩ因子（６０ｍｇ／ｍＬ）をポリエチレングリコール粒状物（１００００ＭＷ、平均粒径１５０μｍ）と混合し、５０容量％とする。
【００７２】
（実施例２：インサイチュでの重合アルギン酸カルシウムインプラントの調製）
アルギン酸カルシウムマイクロスフィア（平均直径１００μｍ）をＧｏｓｐｏｄａｒｏｗｉｃｚおよびＣｈｅｎｇ，Ｊ．Ｃｅｌｌ  Ｐｈｙｓｉｏｌ  １２８：４７５−４８４（１９８６）に記載されているように調製する（これは、そのまま本明細書中で参考として援用される）。これらを実施例１に記載するようにシリンジに添加し、５０容量％とする。
【００７３】
（実施例３：インサイチュでの重合ゼラチンインプラントの調製）
（ＳＰＥＧ−架橋ゼラチン）
リン酸緩衝化生理食塩水（ｐＨ７．２、３５ｍｇ／ｍＬ、Ｚｙｄｅｒｍ  Ｉ、Ｃｏｌｌａｇｅｎ  Ｃｏｒｐ，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，ＣＡ）中の濃縮コラーゲンスラリーの５ｍＬを水浴中、１時間で６０℃まで加熱し、次いで３７℃まで冷却してゼラチンを生成する。リン酸緩衝化生理食塩水を添加してゼラチン濃度を１５ｍｇ／ｍＬまで希釈する。十分なＳＰＥＧをゼラチン溶液に添加して、１０ｍｇ／ｍＬの最終濃度にする。ゼラチン−ＳＰＥＧ溶液を室温まで冷却しゲルとする。ゲルを凍結乾燥し、そして粉砕ミルによって微細化する。粉末をふるいにかけ、２０〜１５０μｍの平均直径の粒状物を保存し、電子ビーム照射（２．５Ｍｒａｄ量）によって滅菌する。
【００７４】
（マトリクス）
凍結乾燥したＳＰＥＧ架橋ゼラチン粒状物を凍結乾燥したフィブリノーゲン−第ＸＩＩＩ因子と１：１つの容量比で混合する。粉末混合物を、凍結乾燥物（ｌｙｏｐｈｉｌａｔｅ）および再構成緩衝液であるトリス緩衝化生理食塩水（ＴＢＳ）の両方を含有するデュアルプランジャーシリンジ（ｄｕａｌ  ｐｌｕｎｇｅｒ  ｓｙｒｉｎｇｅ）系にロードする。ゼラチン−フィブリノーゲン混合物を再構成するために、プランジャーを降下させ、凍結乾燥物を含有するチャンバーに希釈剤を押し込む。数分のインキュベーションの後、得られたスラリーは容易に使用される。
【００７５】
（実施例４：プレキャストのフィブリンシーラント系の調製）
１２容量％のポリエチレングリコール粒状物（２０〜１００μｍの平均直径を有するＭＷ５ｋｄ）を３０ｍｇ／ｍＬの濃度でフィブリノーゲン溶液と混合する。次いで、混合物を型に注ぐ。フィブリノーゲンの重合は、通常１：１ｖ／ｖ比でトロンビンおよびＣａ２＋を添加することによって触媒される。触媒は迅速に添加し、そして激しく混合して、粒状物の沈降を防ぐ。１０Ｕ／ｍＬのトロンビンを迅速な重合のために添加する。
【００７６】
ゲル化後、使用するまでインプラントを冷蔵（２〜１０℃）または凍結（−２０〜−１５０℃）で保存し得る。
【００７７】
（実施例５：プレキャストのアルギン酸カルシウム系の調製）
水溶液中に１５ｍｇ／ｍＬで３０％グルロン酸セグメントの最小量を含有するアルギン酸カルシウムを狭い矩形型に注ぐ。ゼラチンを２０容量％の濃度の多孔質化剤として添加する。濃縮塩化カルシウム溶液を迅速にアルギン酸塩／ゼラチン混合物にアルギン酸カルシウム溶液中０．１Ｍの最終濃度まで滴定して、ゲル化を行う。混合物の撹拌が、粒状物の膨潤を最小化するのに必要である。インプラントは液状殺菌剤（例えば、アルコール）に迅速に曝露することによって滅菌し、そして上記の温度で保存する。
【００７８】
化学、材料科学、医薬品および関連分野の当業者に明白であり、本発明の実施のための上記の形態の改変は、以下の請求の範囲内にあることが意図される。
【００７９】
（要約）
本発明は、バイオメディカルマトリクス材料および生分解性多孔質化剤を含むバイオメディカルインプラントである。多孔質化剤がインサイチュで分解するにつれ、相互連結性ネットワークを有するインプラントが形成される。得られた機械的に安定なインプラントは、組織および流体のマトリクスへの流動を可能にする。本発明はまた、前記インプラントを用いる哺乳動物組織の修復方法に関する。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
創傷および固体組織治癒のための支持体として作用し、人体に移植可能な生体材料が提供される。この生体材料は、創傷部位およびその周辺組織に沈着し、かつ適合する能力を有し、結合組織の沈着および血管形成を促進するために線維芽細胞、内皮細胞および創傷治癒調節細胞の蓄積を容易にし得る。