(57)【要約】【課題】  セラミックス多孔体が比較的大きな場合においても、その内部の奥深くまで変性することなく浸透したコラーゲン等の有機材料からなる生物学的活性化物質を備え、奥深い場所においても細胞の成長を促進して早期に生体組織の修復を図る。【解決手段】  有機材料からなる生物学的活性化物質２を溶解させた超臨界流体Ａ内にセラミックス多孔体３を配置して、生物学的活性化物質２を含む超臨界流体Ａをセラミックス多孔体３の気孔内に浸透させた後に、超臨界流体Ａを気化させて放散させることにより、セラミックス多孔体３の気孔内面に生物学的活性化物質２を付着させてなる生体組織補填材を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機材料からなる生物学的活性化物質を溶解させた超臨界流体内にセラミックス多孔体を配置して、生物学的活性化物質を含む超臨界流体をセラミックス多孔体の気孔内に浸透させた後に、超臨界流体を気化させて放散させることにより、セラミックス多孔体の気孔内面に生物学的活性化物質を付着させてなる生体組織補填材。
【請求項２】
前記生物学的活性化物質の皮膜が、気孔内面の少なくとも一部にコーティングされている請求項１に記載の生体組織補填材。
【請求項３】
前記生物学的活性化物質がコラーゲンからなり、超臨界流体が二酸化炭素からなる請求項１または請求項２に記載の生体組織補填材。
【請求項４】
有機材料からなる生物学的活性化物質を溶解させた超臨界流体内にセラミックス多孔体を配置して、生物学的活性化物質を含む超臨界流体をセラミックス多孔体の気孔内に浸透させるステップと、
超臨界流体を気化させて放散させるステップとを含む生体組織補填材の製造方法。
【請求項５】
前記生物学的活性化物質がコラーゲンからなり、超臨界流体が二酸化炭素からなる請求項４に記載の生体組織補填材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体組織補填材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、骨腫瘍摘出や外傷等により生じた骨の欠損部に、骨補填材を補填することにより、骨を再生させて欠損部を修復することが可能になってきている。骨補填材としては、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）やリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）が知られているが、体内に異物を残さないとする考え方から、例えば、β−ＴＣＰのようなリン酸カルシウム多孔体からなる足場材が使用される。β−ＴＣＰを骨欠損部の骨細胞に接触させておくと、破骨細胞がβ−ＴＣＰを吸収し、骨芽細胞が新しい骨を形成する、いわゆるリモデリングが行われる。すなわち、骨欠損部に補填された骨補填材は、経時的に自家骨に置換されていくことになる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、コラーゲン等のタンパク質が細胞の接着を促進する生物学的活性化物質として機能することが知られており、種々の方法によって、セラミックス多孔体の気孔中にタンパク質を担持させる方法が提案されている（例えば、特許文献１等）。
【非特許文献１】植村他２名，「生分解性β−ＴＣＰ多孔材料を用いた骨におけるティッシュエンジニアリング−生体内で強度を増す新しい材料オスフェリオン−」，メディカル朝日，朝日新聞社，２００１年１０月１日，第３０巻，第１０号，ｐ．４６−４９
【特許文献１】特開２００４−１７３７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている方法は、タンパク質水溶液にセラミックス多孔体を浸漬することにより、気孔内にコラーゲンを吸着させる方法であり、セラミックス多孔体の気孔径が小さい場合には、水溶液の粘性によって気孔内に浸透していくまでに長時間を要する。したがって、そのような生体組織補填材を製造するのに長時間を要するという不都合がある。
【０００５】
また、特に、セラミックス多孔体が比較的大きなブロック状のものである場合、その中心近傍までコラーゲンが浸透するには多大な時間を要するため、その間にコラーゲンが変性してしまうという問題がある。また、一般に、水溶液や溶液を媒体として高分子を浸透させる方法は、浸透後に行われる乾燥工程等の高温処理を伴うために、熱により変性しやすいコラーゲンの浸透には適していない。
【０００６】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス多孔体が比較的大きな場合においても、その内部の奥深くまで変性することなく浸透したコラーゲン等の有機材料からなる生物学的活性化物質を備え、奥深い場所においても細胞の成長を促進して早期に生体組織の修復を図ることができる生体組織補填材とその製造方法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】
【０００７】
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、有機材料からなる生物学的活性化物質を溶解させた超臨界流体内にセラミックス多孔体を配置して、生物学的活性化物質を含む超臨界流体をセラミックス多孔体の気孔内に浸透させた後に、超臨界流体を気化させて放散させることにより、セラミックス多孔体の気孔内面に生物学的活性化物質を付着させてなる生体組織補填材を提供する。
【０００８】
本発明によれば、有機材料からなる生物学的活性化物質を、粘性の小さい超臨界流体を媒体として溶解させてセラミックス多孔体の気孔内に浸透させるので、気孔径の小さい気孔であっても、また、比較的大きなセラミックス多孔体のブロックであっても、スムーズに生物学的活性化物質を気孔の奥深くまで浸透させることができる。したがって、気孔の奥深くにおいても、生物学的活性化物質の作用によって細胞の活性化を促すことができ、迅速に生体組織の修復を図ることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記生物学的活性化物質の皮膜が、気孔内面の少なくとも一部にコーティングされていることとしてもよい。
このようにすることで、気孔を介した細胞の浸透、浸透した細胞への栄養分の補給、および細胞から放出される老廃物の排出等の気孔の機能を確保しつつ、生物学的活性化物質による細胞の活性化を促すことができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記生物学的活性化物質がコラーゲンからなり、超臨界流体が二酸化炭素からなることとしてもよい。
コラーゲンは、熱により変性しやすいとともに、長時間の浸透中に変性してしまう物質である。本発明によれば、二酸化炭素からなる超臨界流体を利用することにより、３１．１℃、７．３８ＭＰａの温度・圧力条件化でコラーゲンを溶解させることができる。したがって、比較的低い温度で、迅速にコラーゲンを気孔内に浸透させることができ、気孔の深部までコラーゲンによる細胞の接着性を高めた生体組織補填材を提供することができる。
【００１１】
また、本発明は、有機材料からなる生物学的活性化物質を溶解させた超臨界流体内にセラミックス多孔体を配置して、生物学的活性化物質を含む超臨界流体をセラミックス多孔体の気孔内に浸透させるステップと、超臨界流体を気化させて放散させるステップとを含む生体組織補填材の製造方法を提供する。
超臨界流体を媒体として生物学的活性化物質を気孔の深部まで浸透させることができるとともに、圧力条件を変化させることにより、超臨界流体を容易に気化させて放散させ、生物学的活性化物質を気孔の深部に残留させることができる。したがって、簡易かつ迅速に、気孔の深部に生物学的活性化物質が付着した生体組織補填材を製造することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記生物学的活性化物質がコラーゲンからなり、超臨界流体が二酸化炭素からなることとしてもよい。
本発明によれば、二酸化炭素の超臨界流体を用いるので、３１．１℃、７．３８ＭＰａの温度・圧力条件化でコラーゲンを溶解させることができる。したがって、コラーゲンを変性させることなく気孔の深部に浸透させ、大気圧に開放することで、二酸化炭素を容易に気化させてコラーゲンのみを気孔内に残留させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、セラミックス多孔体の気孔の機能を維持しつつ、気孔の深部に生物学的活性化物質を備えた生体組織補填材を提供することができる。この生体組織補填材によれば、気孔の深部においても生物学的活性化物質の作用による細胞の成長促進が図られるので、比較的大きな生体組織欠損部に適用される大型のセラミックス多孔体であっても、中心部分からも細胞を成長させて生体組織欠損部を修復することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る生体組織補填材とその製造方法について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る生体組織補填材は、例えば、骨補填材であって、セラミックス多孔体、例えば、ブロック状のβ−ＴＣＰ多孔体の気孔内面にコラーゲンの皮膜をコーティングした構造のものである。コラーゲンは、β−ＴＣＰ多孔体の気孔内面の少なくとも一部を被覆するように付着しているとともに、気孔の深部まで浸透している。
【００１５】
本実施形態の生体組織補填材を製造するには、図１に示されるように、密封可能な容器１内にコラーゲン２とブロック状のβ−ＴＣＰ多孔体３とを収容して密封し、背圧弁４を閉止する。この状態で、ポンプ５を作動させて二酸化炭素ボンベ６から二酸化炭素を供給し、容器１内の温度を３１．１℃に維持しつつ、圧力が７．３８ＭＰａとなるまで昇圧する。これにより、容器１内において二酸化炭素が超臨界流体Ａとなる。
【００１６】
容器１内においては、超臨界流体Ａとなった二酸化炭素に、有機物質からなるコラーゲン２が溶解して浮遊する。超臨界流体Ａは液体よりも気体に近い性質を有し、粘性が小さいので、β−ＴＣＰ多孔体３の入り組んだ気孔内にも容易に浸透し、溶解されているコラーゲン２を気孔内に搬送する。したがって、気孔の深部にも迅速にコラーゲン２を到達させ、内壁に付着させることができる。
【００１７】
そして、この状態で所定時間、例えば、１時間にわたって放置した後、背圧弁４を開放して容器１内部を大気圧にする。これにより、容器１内の二酸化炭素は気化して背圧弁４から容器１外部に放出される。このとき、β−ＴＣＰ多孔体３の気孔内部からも二酸化炭素が排出されるが、気体となった二酸化炭素にはコラーゲン２を搬送する能力がないため、コラーゲン２は気孔から排出されることなく気孔内壁に付着した状態に残留することになる。
その結果、ブロック状のβ−ＴＣＰ多孔体３の気孔内壁の少なくとも一部に、気孔の深部にまで到達したコラーゲン２が皮膜状に付着した生体組織補填材が製造される。
【００１８】
本実施形態に係る生体組織補填材の製造方法によれば、液体を媒体とする浸漬法と比較して、粘性の小さい超臨界流体Ａを媒体とすることにより、コラーゲン２を迅速に気孔のより深部にまで浸透させることができる。その結果、浸透に長時間を要する浸漬法のように、コラーゲン２が変性する不都合を回避することができる。
【００１９】
また、圧力条件を変化させるだけで、超臨界流体Ａを気化させて、気孔内部から容易に排出することができる。したがって、浸漬法のように媒体である液体を乾燥させる工程が不要であり、短時間で製造することができるとともに、乾燥に際してコラーゲン２を高温状態にする必要がなく、コラーゲン２の熱による変性を防止することができる。
さらに、超臨界流体Ａに溶解させるコラーゲン２の濃度を調整したり、超臨界流体Ａによる多孔体への処理を繰り返したりすることにより、皮膜の厚さを調整することができる。
【００２０】
なお、本実施形態においては、生体組織補填材として、骨欠損部を補填するための骨補填材を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、軟骨組織、筋肉組織、心筋組織、消化器組織、膀胱等の泌尿器組織あるいは皮下組織等任意の生体組織を再生するため任意の多孔性の生体組織補填材に利用することが可能である。
【００２１】
また、生物学的活性化物質として、コラーゲン２を例に挙げて説明したが、これに代えて、ヒアルロン酸およびその塩、コンドロイチン硫酸およびその塩、キチン、キトサン、カルボキシメチルキチン等のキチン・キトサンおよびその誘導体、あるいは、骨形成因子のＢＭＰ（Bone Morphogenetic
Protein）、ＦＧＦ（Fibroblast Growth Factor）、ＴＧＦ−β（Transforming Growth
Factor−β）、ＩＧＦ（Insulin-like Growth
Factor）、ＰＤＧＦ（Platelet-Derived
Growth Factor）、ＶＥＧＦ（Vascular Endothelial cell Growth Factor）等、任意の生物学的活性化物質を浸透させた生体組織補填材に適用することにしてもよい。
この場合に、熱による変性の少ない生物学的活性化物質に対しては、超臨界流体として二酸化炭素以外の物質を採用してもよく、溶剤による分解に耐性を持つ生物学的活性化物質に対しては、水、メタノール、エタノール、プロパン、プロパノール等を二酸化炭素と混合または単独で使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係る生体組織補填材の製造方法を説明するための装置概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ  超臨界流体
２  コラーゲン（生物学的活性化物質）
３  β−ＴＣＰ多孔体（セラミックス多孔体）
【図１】
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