(57)【要約】【課題】健全な軟骨組織を切除することなく軟骨組織における欠損部を修復することを可能とする。【解決手段】リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜２と、リン酸カルシウムからなる多孔体３とを接合してなる骨軟骨補填材１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】
リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜と、リン酸カルシウムからなる多孔体とを接合してなる骨軟骨補填材。
【請求項２】
前記多孔体に抗生物質が含浸されている請求項１に記載の骨軟骨補填材。
【請求項３】
リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなり、軟骨芽様細胞が培養された複合膜と、リン酸カルシウムからなり、骨芽様細胞が培養された多孔体とが接合されてなる骨軟骨補填体。
【請求項４】
リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜と、リン酸カルシウムからなる多孔体とを接合してなり、これら複合膜および多孔体に間葉系幹細胞が付与されている骨軟骨補填体。
【請求項５】
リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜において、軟骨芽様細胞を培養し、
リン酸カルシウムからなる多孔体において骨芽様細胞を培養し、
これら軟骨芽様細胞が培養された複合膜と骨芽様細胞が培養された多孔体とを接合した状態で、所定期間にわたって培養する骨軟骨補填体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、骨軟骨補填材および骨軟骨補填体とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自然修復が不可能な関節軟骨損傷に対して、従来から患者の非荷重部関節軟骨組織を移植する方法や、培養軟骨細胞を浮遊液状態で移植する方法が行われている。軟骨組織移植は、健全な非荷重部の関節軟骨組織を切り出して欠損部に補充する方法であるため、新たな欠損を生じてしまう不都合がある。
また、培養軟骨浮遊液の状態での移植は、患者の非荷重部軟骨組織からごく少量の軟骨組織を採取し、ｉｎ　ｖｉｔｒｏで培養・増殖させたものを使用する。しかし、この方法では、移植細胞の漏出や単層培養における培養軟骨細胞の硝子軟骨細胞としての機能を充分に発現できないという問題が指摘されている。
【０００３】
そこで、軟骨細胞と生体組織とを組み合わせた組織工学的手法による取り組みがなされるようになっている。生体材料としては、ポリ乳酸やポリグリコール酸、コラーゲンなどの生体吸収性高分子材料からなるスポンジを用いており、軟骨細胞の足場として軟骨組織の再生に成功している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術では、軟骨細胞のみを培養するため関節軟骨損傷の程度が進行し、大きな軟骨欠損が生じている場合には適用が困難となる。すなわち、軟骨下骨と移植した軟骨組織との接着が剥離し、移植した軟骨組織の機能を充分に発現できない問題がある。これに対して、非荷重部の軟骨組織を軟骨下骨とともに切り出して欠損部に移植する方法であれば、軟骨組織としての機能は確保されるものの、非荷重部に軟骨欠損のみならず骨欠損を生じてしまう不都合がある。また、少量の移植であれば、採取部の軟骨組織および骨組織は経時的に修復されるが、通常に必要とされる移植部位の量では移植欠損部の修復は困難である。
【０００５】
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、健全な軟骨組織を切除することなく軟骨組織における欠損部を修復することを可能とする骨軟骨補填材および骨軟骨補填体とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜と、リン酸カルシウムからなる多孔体とを接合してなる骨軟骨補填材を提供する。
この発明によれば、リン酸カルシウムからなる多孔体において骨芽様細胞を培養し、リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜において、軟骨芽様細胞を培養することにより、骨組織を形成する骨補填体と、軟骨組織を形成する軟骨補填体とが一体的に接合された骨軟骨補填体を製造することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記多孔体に抗生物質が含浸されている骨軟骨補填材を提供する。
この発明によれば、抗生物質の作用により、雑菌の繁殖を抑えて健全な骨軟骨の再生を促すことが可能となる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなり、軟骨芽様細胞が培養された複合膜と、リン酸カルシウムからなり、骨芽様細胞が培養された多孔体とが接合されてなる骨軟骨補填体を提供する。
この発明によれば、関節において軟骨組織に生じた欠損部に、この骨軟骨補填体を補填することにより、骨芽様細胞が培養された多孔体を関節が構成されている部分の骨組織に支持させることができる。したがって、軟骨芽様細胞が培養された複合膜が骨組織に支持された状態で軟骨組織が再生され、関節における軟骨組織の欠損部が修復されることになる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜と、リン酸カルシウムからなる多孔体とを接合してなり、これら複合膜および多孔体に間葉系幹細胞が付与されている骨軟骨補填体を提供する。この発明によれば、複合膜においては間葉系幹細胞を軟骨芽細胞に分化させ、多孔体においては間葉系幹細胞を骨芽細胞に分化させることで、関節における軟骨組織の欠損部を修復することが可能となる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、リン酸カルシウムとそれよりも軟質の生分解性材料とからなる複合膜において、軟骨芽様細胞を培養し、リン酸カルシウムからなる多孔体において骨芽様細胞を培養し、これら軟骨芽様細胞が培養された複合膜と骨芽様細胞が培養された多孔体とを接合した状態で、所定期間にわたって培養する骨軟骨補填体の製造方法を提供する。
この発明によれば、複合膜に培養された軟骨芽様細胞と、多孔体に培養された骨芽様細胞とが再度所定期間にわたって培養されるので、両者の境界において、軟骨芽様細胞と骨芽様細胞とが相互に入り込むように成長する。したがって、量細胞が絡み合うように成長して相互に結合され、結合力が高められた骨軟骨補填体が製造されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係る骨軟骨補填材および骨軟骨補填体とその製造方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨軟骨補填材１は、図１に示されるように、Ｌ型ポリ乳酸（以下、ＰＬＬＡという。）のような生体吸収性高分子材料とβリン酸三カルシウム（以下、β−ＴＣＰという。）に代表されるリン酸カルシウムとからなる複合膜２と、リン酸カルシウムからなる多孔体３とを一体化して構成されている。
【００１２】
リン酸カルシウムからなる多孔体３（例えば、β−ＴＣＰ多孔体として説明する。）は、β−ＴＣＰの粉末をスラリー化、発泡、乾燥、焼結することで製造される。また、ＰＬＬＡとβ−ＴＣＰとからなる複合膜２は、リン酸カルシウムスラリーに生体吸収性高分子材料を混合した後に、発泡、乾燥させることで製造される。
【００１３】
なお、β−ＴＣＰの濃度は必要に応じて調整することができる。（軟骨細胞の培養担体としては、β−ＴＣＰは極力少量であることが望ましいため、必要に応じ、ＰＬＬＡを溶融した状態にしてβ−ＴＣＰ粉末を添加、混合することも可能である。）
ＰＬＬＡとβ−ＴＣＰとの複合膜２とβ−ＴＣＰ多孔体３との接合は、フィブリン糊のような生体用接着剤を用いて行うことも可能であるが、ＰＬＬＡが軟化する温度にて両者を溶着することにしてもよい。なお、このように製造された骨軟骨補填材に抗生物質を含浸させてもよい。抗生物質としては、例えば、ペニシリン系抗生物質を用いることができる。
【００１４】
このようにして構成された本実施形態に係る骨軟骨補填材１は、関節組織の補填体の足場として有効である。
すなわち、複合膜２は、β−ＴＣＰとそれよりも軟質なＰＬＬＡとから構成されているので、ここに軟骨細胞を培養することにすれば、再生される軟骨組織を適度に軟質かつ高い強度に製造することが可能となる。一方、多孔体３はβ−ＴＣＰにより構成されているので、ここに骨細胞を培養することにすれば、軟骨組織よりも硬質かつ充分に高い強度を有する骨組織を製造することが可能となる。
【００１５】
次に、本実施形態に係る骨軟骨補填体１０について、以下に説明する。本実施形態に係る骨軟骨補填体１０は、以下のとおりに製造される。
図２に示されるように、まず、上述した複合膜２と多孔体３とを別々に用意し（ステップ１，２）、複合膜２には軟骨芽様細胞、多孔体３には骨芽様細胞をそれぞれ播種して別々に培養する（ステップ３，４）。培養は、例えば、適当な培地内において、３７℃、５％ＣＯ２濃度で所定期間にわたって行われる。軟骨芽様細胞および骨芽様細胞は、例えば、患者から採取した骨髄液を一次培養することにより、間葉系幹細胞を取得し、これに、それぞれの分化誘導因子を作用させることにより製造されたものである。
【００１６】
このようにして構成された、培養された軟骨芽様細胞を担持した複合膜２と、培養された骨芽様細胞を担持した多孔体３とを、例えば、フィブリン糊によって相互に接合される（ステップ５）。そして、この状態で、さらに適当な培地内において、所定期間にわたる培養を行う（ステップ６）。
これにより、複合膜２に培養された軟骨芽様細胞が多孔体３側に成長する一方、多孔体３側に培養された骨芽様細胞が複合膜２側に成長し、相互に絡み合って高い強度で接合されることになる。なお、この働きを利用することで、ステップ５においてフィブリン糊等の接合剤を不要とすることができる。
【００１７】
そして、このようにして構成された骨軟骨補填体１０を関節の欠損部に適用するには、図３に示されるように、まず、（ａ）関節の軟骨組織４に生じた欠損部５を、（ｂ）当該欠損部５に相当する軟骨組織４に接合している骨組織６ごと切除する。次いで、（ｃ）上記により製造された骨軟骨補填体１０を補填する。骨軟骨補填体１の内、骨芽様細胞が培養されたβ−ＴＣＰの多孔体３部分は、関節を構成する骨組織６に形成された凹部７にはめ込まれる一方、軟骨芽様細胞が培養された複合膜２部分は、欠損部５を切除した後の健全な軟骨組織４に接触するように配置される。
【００１８】
これにより、骨芽様細胞を培養した多孔体３部分にはこの多孔体３を足場として骨組織が再生誘導される一方、軟骨細胞を培養した複合膜２には軟骨組織が再生誘導される。そして、経時的に、多孔体３は自家骨に置換され、複合膜２は分解して軟骨に置換される。これにより、軟骨組織４に生じた欠損部５が修復されることになる。
また、本実施形態に係る骨軟骨補填体１０によれば、多孔体３に抗生物質が含浸されているので、培養中あるいは欠損部５に補填された後においても、この抗生物質の作用により、細菌等の感染が予防され、健全な細胞の成長が促されることになる。
【００１９】
このように、本実施形態に係る骨軟骨補填材１および骨軟骨補填体１０とその製造方法によれば、高い接合力で人工的に接合された骨補填体と軟骨補填体とを有する骨軟骨補填体１０が提供されるので、モザイクプラスティによる場合のように、健全な軟骨組織４を切除することなく、軟骨組織４における欠損部５を修復することが可能となる。したがって、大がかりな手術を無くして患者にかかる負担を低減することができる。また、健全な軟骨組織４を代用しないので、健全な軟骨組織４が失われることがない。
【００２０】
また、本実施形態に係る骨軟骨補填体１０によれば、製造される迄に所定の培養期間を要するので、緊急を要する場合にはモザイクプラスティにより、一時的に健全な軟骨組織４を代用することも考えられる。このような場合には、モザイクプラスティにより健全な軟骨組織４が切除された部分に、本実施形態に係る骨軟骨補填体１０を補填することにより、当該切除部分において軟骨組織４を再生させることができる。
【００２１】
なお、本実施形態においては、β−ＴＣＰより軟質の生分解性材料としてＰＬＬＡを用いることとしたが、これに代えて、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ヒアルロン酸を用いてもよい。
また、リン酸カルシウムとしては、吸収性を有するβリン酸三カルシウムが最も好ましいが、これに代えて、アパタイト等、生体適合性を有する他のリン酸カルシウムを採用してもよい。
また、抗生物質として、ペニシリン系抗生物質を採用したが、これに代えて、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る骨軟骨補填材、骨軟骨補填体とその製造方法によれば、関節の軟骨組織に生じた欠損部にしっかりと定着して、欠損部を修復することができる。また、健全な軟骨組織を切除する必要がないので、患者の負担を低減することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る骨軟骨補填材を示す縦断面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る骨軟骨補填体の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図２の骨軟骨補填体を軟骨組織の欠損部に補填する手順を説明する図である。
【符号の説明】
１　骨軟骨補填材
２　複合膜
３　多孔体
１０　骨軟骨補填体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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