(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内吸収性高分子材料からなる多数の微細小孔を有する多孔質管状体と、生体内吸収性糸の編物からなる管状支持体とからなる尿道組織再生用基材であって、
前記管状支持体は、端部が接合又は接着された１本の乳酸カプロラクトン共重合体モノフィラメント糸の編物からなり、
前記管状支持体は前記多孔質管状体の外側に接着されているか、又は、前記管状支持体は前記多孔質管状体内に埋入されている
ことを特徴とする尿道組織再生用基材。
【請求項２】
請求項１記載の尿道組織再生用基材を用いて半円筒状、鞍状又はシート状に加工してなることを特徴とする尿道組織再生用基材。
【請求項３】
多孔質体又は多孔質管状体は、平均孔径が５〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の尿道組織再生用基材。
【請求項４】
多孔質管状体は、コラーゲン、ゼラチン、フィブリン及びヒアルロン酸からなる群より選択される少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１、２又は３記載の尿道組織再生用基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結石の形成による狭窄や、感染が発生しにくく、しかも、高い柔軟性や形状の復元力等の力学的性能を有し、尿道組織の再生に好適に用いることができる尿道組織再生用基材、及び、該尿道組織再生用基材を用いた尿道組織再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
先天的尿道下裂（尿道の形成不全）や後天的な尿道損傷（欠損）の治療において、尿道再建術としては、従来から、主に患者本人の他の部分の生体組織を移植することが行われていた。しかし、この方法は、患者に過度の負担をかけることが問題となっていた。
【０００３】
一方、近年の細胞工学技術の進展によって、ヒト細胞を含む数々の動物細胞の培養が可能となり、また、それらの細胞を用いてヒトの組織や器官を再構築しようとする、いわゆる再生医療の研究が急速に進んでいる。再生医療においては、細胞が増殖分化して三次元的な生体組織様の構造物を構築できるかがポイントであり、組織又は器官の再生の足場になる基材をそのまま、又は、予め細胞を播種したうえで患者に移植することが行われている。このような基材としては、例えば、特許文献１に、コラーゲン単糸からなる移植用基材が開示されている。
【０００４】
尿道組織の再生においても、このような再生医療を応用することが検討されている。しかしながら、尿道は常に老廃物である尿が通過するという、他の組織又は器官の再生にはない特殊な事情があり、結石の形成による狭窄や、感染が発生しやすい等の問題があった。また、尿道自身が体外部又は体外部に近い部位に位置することから、曲げや圧縮等の外力が頻繁に加わるため、用いる基材には、高い柔軟性や形状の復元力等の力学的性能が要求されていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９３３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑み、結石の形成による狭窄や、感染が発生しにくく、しかも、高い柔軟性や形状の復元力等の力学的性能を有し、尿道組織の再生に好適に用いることができる尿道組織再生用基材、及び、該尿道組織再生用基材を用いた尿道組織再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、生体内吸収性高分子材料からなる多数の微細小孔を有する多孔質体と、生体内吸収性高分子材料からなる支持体とからなる尿道組織再生用基材である。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者は、鋭意検討の結果、生体内吸収性高分子材料からなる多数の微細小孔を有する多孔質体は、細胞を容易に侵入させることができ、このような多孔質体をそのまま、又は、予め粘膜細胞等を播種してから尿道に移植すれば、この多孔質体を足場に細胞が増殖し、早期に粘膜組織が再生し、一方、多孔質体自体は、徐々に生体内の酵素の働きにより分解されていくことから、結石の形成による狭窄や感染の発生を抑制できることを見出した。更に検討の結果、上記多孔質体を足場に尿道組織が再生するまでの間、多孔質体を生体内吸収性高分子材料からなる支持体により支持してやることにより、必要とされる三次元形状を維持し、曲げや圧縮等の外力が頻繁に加わった場合にでも高い柔軟性や形状の復元力等の力学的性能が付与されて、安定して治癒が進むことを見出し、本発明を完成するに至った。
なお、本発明の尿道組織再生用基材の三次元形状としては、再生しようとする部位の形状により管状、半円筒状、鞍状、シート状等が考えられるが、なかでも尿道自体が管状であることから、管状のものの実用性が高い。また、管状の尿道組織再生用基材を用いて半円筒状、鞍状又はシート状に加工してなるものも好適である。この場合、管状の尿道組織再生用基材を切断した後、切断端面を溶着又は接着することで三次元形状を維持することができる。
【０００９】
上記多孔質体は、移植した際に、細胞が侵入し、細胞増殖の足場となって尿道組織の再生を促す役割を有する。
上記多孔質体は、生体内吸収性高分子材料からなる。上記多孔質体を構成する生体内吸収性高分子材料としては、生体内の酵素により分解される性質を有するものであれば、天然高分子であっても合成高分子であってもよく、特に限定されないが、細胞との親和性が高く柔軟な多孔質体を得やすいことから、コラーゲン、ゼラチン、フィブリン及びヒアルロン酸からなる群より選択される少なくとも１種が好適である。
【００１０】
上記コラーゲン、ゼラチン、フィブリン及びヒアルロン酸は、必要に応じて架橋が施されてもよい。架橋を施すことにより、生体内吸収性を制御したり、耐水性を向上させたりすることができ、尿道組織が再生する前に分解してしまったり形状を失ってしまったりするのを防ぐことができる。
上記架橋の方法としては特に限定されず、例えば、熱脱水法、γ線照射法、紫外線照射法、電子線照射法、Ｘ線照射法、架橋剤を用いる方法等が挙げられる。なかでも、全体が均一の架橋度となるように架橋できることから架橋剤を用いる方法が好適である。なお、コラーゲン等を架橋剤により架橋する場合には、架橋剤溶液中での膨潤等を防止するために、予め熱脱水法等による架橋を施しておいてもよい。
【００１１】
上記架橋剤としては特に限定されず、例えば、グルタルアルデヒド、ホルマリン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
【００１２】
上記多孔質体は、多数の微細小孔を有する。上記微細小孔の平均孔径の好ましい下限は５μｍ、好ましい上限は１０００μｍである。５μｍ未満であると、上記多孔質体の内部に細胞が侵入できず細胞接着性が極端に劣ったり、接着した細胞が三次元的に伸展できなかったりすることがあり、１０００μｍを超えると、ある程度粘膜組織が再生した後にも尿が漏れだしてしまうことがある。より好ましい下限は１０μｍ、より好ましい上限は１００μｍである。
なお、上記微細小孔の平均孔径は、例えば、水銀圧入法や画像解析法等の従来公知の方法により測定することができる。
【００１３】
上記多孔質体の形状としては特に限定されず、本発明の尿道組織再生用基材の三次元形状にあわせて管状、半円筒状、鞍状、シート状等が考えられる。なお、半円筒状、鞍状、シート状等の三次元形状は、主として支持体により維持されることから、このような形状の支持体と複合化する場合には、上記多孔質体としての形状は特に限定されない。
本発明の尿道組織再生用基材が管状である場合には、上記多孔質体も管状（多孔質管状体）であることが好ましい。
【００１４】
上記多孔質管状体の内径等については、移植すべき部位等により適宜決定される。また、上記多孔質管状体の厚さとしては特に限定されないが、好ましい下限は５００μｍ、好ましい上限は２ｍｍである。５００μｍ未満であると、尿道組織を充分に再生できないことがあり、２ｍｍを超えると移植が困難となることがある。
【００１５】
支持体は、上記多孔質体を支持して、本発明の尿道再生用基材の三次元形状を維持するとともに、本発明の尿道組織再生用基材に形状の復元力等の力学的特性を付与する役割を有する。
上記支持体を構成する生体内吸収性高分子としては、生体内の酵素により分解される性質を有するものであれば、天然高分子からなるものであっても合成高分子からなるものであってもよく、特に限定されないが、適度な曲げ強度や曲げ弾性率が得やすく、また、熱セット等により三次元形状を付与できることから、グリコール酸、乳酸（Ｄ体、Ｌ体、ＤＬ体）、カプロラクトン、ジオキサノン、エチレングリコール及びトリメチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも１種からなる単独重合体又は共重合体からなることが好ましい。
【００１６】
上記支持体は、プラズマ放電、電子線処理、コロナ放電、紫外線照射、オゾン処理等を施すことにより、表面を親水化していてもよい。親水化により、移植後の組織との親和性が向上する。
【００１７】
上記支持体としては特に限定されず、例えば、編物、織物、組み紐、メッシュ、シート、板等が考えられる。
上記支持体の形状としては特に限定されず、本発明の尿道組織再生用基材の三次元形状にあわせた管状、半円筒状、鞍状、シート状等が考えられる。上記支持体が半円筒状、鞍状、シート状である場合に、これらの三次元形状を付与する手段としては特に限定されないが、熱セット等による方法等が挙げられる。
また、本発明の尿道組織再生用基材が管状である場合には、上記支持体も管状（管状支持体）であることが好ましい。このような管状支持体としては、生体内吸収性糸の編物又は組紐状織物からなるもの等が好適である。
【００１８】
上記編物又は組紐状織物からなる管状支持体を構成する生体内吸収性糸としては、例えば、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、撚糸、組紐等が挙げられる。なかでも、モノフィラメント糸が好適である。
上記生体内吸収性糸は、延伸により配向結晶化していることが好ましい。配向結晶化することにより充分な強度を得ることができる。上記結晶化の程度としては特に限定されないが、上記生体内吸収性糸の結晶含有率の好ましい下限は４０％、好ましい上限は６０％である。このような配向結晶化した上記生体内吸収性糸は、例えば、溶融紡糸した上記生体内吸収性糸を５〜１０倍程度延伸することにより製造することができる。
【００１９】
上記上記生体内吸収性糸の断面としては特に限定されず、例えば、円、楕円、その他の異形（例えば星形）等が挙げられる。
上記生体内吸収性糸の太さとしては特に限定されないが、断面の直径の好ましい下限は０．０１ｍｍ、好ましい上限は１．５ｍｍである。０．０１ｍｍ未満であると、本発明の尿道組織再生用基材の強度が不足して、充分な形状の復元力等の力学的性能が得られないことがあり、１．５ｍｍを超えると、生体内における分解速度が遅くなり、上記多孔質管状体の分解後した後に尿道内に露出して狭窄の原因となったり、長期間の物理的な刺激や分解物の放出により異物反応が起こったり、患者が異物感を覚えたりする恐れがある。
【００２０】
上記編物又は組紐状織物からなる管状支持体は、１本の生体内吸収性糸から構成されており、かつ、前記生体内吸収性糸の端部が接合又は接着されていることが好ましい。即ち、上記管状支持体を構成する生体内吸収性糸は、糸の端部を有しないことが好ましい。
【００２１】
上記編物又は組紐状織物からなる管状支持体においては、粗く編成して糸の交差点を１又は複数箇所で接合又は接着していてもよい。糸の末端同士のつなぎ合わせ又は糸の交差点における接着・接合は、熱による融着、溶剤による溶着、接着剤による接着、合成又は天然の水溶性高分子や生体吸収性高分子を溶剤に溶解した溶液による接着により行うことができる。このような合成高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ乳酸、ポリ−ε−カプロラクトン等が挙げられ、天然高分子としては、例えば、ゼラチン、コラーゲン、多糖類等が挙げられる。
【００２２】
上記編物又は組紐状織物からなる管状支持体を製造する方法としては特に限定されず、例えば、以下の方法により製造することができる。
即ち、まず、シリコーンチューブ等の両端の円周上にそれぞれ８〜１２本程度のピンを立てる。このとき、片端のピンは、反対端のピンの中間に来るようにする。モノフィラメント糸をチューブに螺旋状に巻き、対側のピンで折り返していく。途中で交差するときには、隣の交点と糸の上下関係が交互に替わるように編んでいく。開始点まで編み終わると、糸の両端末を部分的に重ね合わせて編むことにより接合、固定する。接合の方法としては、例えば、溶着、融着、収縮チューブ、接着テープ等が挙げられる。
また、心棒の周りに８口程度の組紐機用いて組紐状織物を作製し、作製した組紐状織物を糸が交差している部分で切断し、交差部分を熱により融着してもよい。
このような方法により粗く編成した上記編物又は組紐状織物からなる管状支持体の一例を示す模式図を図１に示した。
【００２３】
本発明の尿道組織再生用基材においては、上記支持体は、上記多孔質体と複合化され一体化されている。複合化の態様としては特に限定されず、上記支持体と上記多孔質体とが接着又は接合されていてもよいし、上記支持体が上記多孔質体の内部に埋入されていてもよい。このような態様により複合化されることにより、上記多孔質体と支持体とは一体化して、本発明の尿道組織再生用基材は所定の三次元形状を維持することができ、高い力学的性能を発揮することができる。
【００２４】
本発明の尿道組織再生用基材においては、本発明の尿道組織再生用基材を尿道に移植したときに、上記支持体が尿道の内側に露出しないような構造にすることが好ましい。上記支持体が尿道の内側に露出している場合には、尿道が再生する際に、上記支持体と多孔質体の間に割り込むようにして粘膜組織等が再生する傾向があり、多孔質体から分離した支持体が尿道を狭窄してしまう恐れがある。
例えば、本発明の尿道組織再生用基材が管状である場合、その断面構造は、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ等に示した態様が考えられる。図２ａに示した態様では、管状支持体２は多孔質管状体１の外側に接着されており、図２ｃに示した態様では、管状支持体２は多孔質管状体１の内側に接着されている。一方、図２ｂに示した態様では、管状支持体２は多孔質管状体１内に埋入されている。上述のように、本発明の尿道組織再生用基材としては、管状支持体２が尿道の内側に露出する図２ｃに示した態様よりも、図２ａ又は図２ｂに示した態様の方が好適である。なかでも、図２ｂに示した態様は、管状支持体２が露出していないことから、生体との親和性に特に優れ好ましい。
【００２５】
本発明の尿道組織再生用基材は、例えば、管状、半円筒状又は鞍状である場合に、外径の１／２にまで圧縮を１０回以上繰り返し行う場合において、２回目の回復率を１００とした場合の１０回目の回復率が９０以上であることが好ましい。このような尿道組織再生用基材は、曲げや圧縮等の外力が頻繁に加わった場合にも初期の形状を保持できることから、尿道が完全に再建されるまで尿道が閉塞される等の不具合が生じるのを抑制することができる。
なお、ここで２回目の回復率を基準としたのは、１回目の圧縮の際には基材が圧縮動作になじんでいない等の理由によりデータが安定しないことがあるためである。
【００２６】
上記回復率は、例えば、島津製作所社製「ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ５００−Ｂ」等を用い、圧縮スピード２０ｍｍ／ｍｉｎの条件で外径の１／２にまで圧縮を行い、横軸を歪み量、縦軸を応力(基材にかかる力)として応力−歪み曲線（ＳＳカーブ）を描くことにより算出することができる。即ち、得られた応力−歪み曲線において、圧縮するときの曲線の積分値（圧縮エネルギー）、開放されるときの曲線の積分値（回復エネルギー）をそれぞれ求め、下記式により回復率を算出できる。図３に、応力−歪み曲線の一例を示した。
回復率（％）＝回復エネルギー／圧縮エネルギー×１００
【００２７】
このようにして求められた回復率が大きいほど圧縮後にも元の形状に回復しやすく、更に、繰り返して圧縮したときに回復率の低下が小さいということは、尿道組織再生用基材の弾性特性が優れていることを意味すると考えられる。
【００２８】
本発明の尿道組織再生用基材を製造する方法としては特に限定されず、例えば、別々に作製した多孔質体と支持体とを、熱による融着、溶剤による溶着、接着剤、合成又は天然の水溶性又は生体吸収性高分子を用いて接合又は接着する方法；生体内吸収性高分子材料の溶液を調製し、この溶液に別に作製した支持体をディップして生体内吸収性高分子材料の溶液を支持体に付着させ、凍結した後、凍結乾燥する方法等が挙げられる。このとき、上記多孔質管状体の微細小孔の平均孔径は、凍結温度により調整することができる。
【００２９】
また、本発明の尿道組織再生用基材が管状である場合には、例えば、以下の方法により製造することができる。即ち、生体内吸収性高分子材料の溶液を調製し、この溶液に上記編物又は組紐状織物からなる管状支持体を被覆した棒をディップして生体内吸収性高分子材料の溶液を管状支持体に付着させ、凍結したのち、凍結乾燥する。
【００３０】
本発明の尿道組織再生用基材は、細胞が侵入することができ、尿道組織の再生の足場となり得る多孔質体と、上記多孔質体を支持する支持体とからなることから、そのまま、又は、予め粘膜細胞等を播種してから尿道に移植すれば、多孔質体を足場に細胞が増殖し、早期に粘膜組織が再生する。このとき、多孔質体自体は、徐々に生体内の酵素の働きにより分解される。一方、その間、支持体により三次元形状が維持され、曲げや圧縮等の外力が頻繁に加わった場合にでも高い柔軟性や形状の復元力等の力学的性能が発揮され、安定して治癒が進む。また、最終的には上記支持体も分解されることから、治癒後に、再手術等により尿道組織再生用基材を取り出す必要がないことから、患者への負担を抑えることができる。
本発明の尿道組織再生用基材をそのまま、又は、粘膜細胞、皮膚細胞若しくは平滑筋細胞を播種した後、尿道組織内に移植する尿道組織再生方法もまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、結石の形成による狭窄や、感染が発生しにくく、しかも、高い柔軟性や形状の復元力等の力学的特性を有し、尿道組織の再生に好適に用いることができる尿道組織再生用基材、及び、該尿道組織再生用基材を用いた尿道組織再生方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００３３】
（実験例１）
（１）管状支持体の作製
乳酸−カプロラクトン共重合体（乳酸含有率８７．５ｍｏｌ％）を溶融紡糸法により紡糸して得た糸を、約９倍に延伸処理して、断面が直径１２０μｍ（縫合糸サイズ：５−０）の円形のモノフィラメント糸を得た。
直径７ｍｍのシリコーンチューブの両端の円周上にそれぞれ８本及び１２本のピンを立てた。このとき、片端のピンは、反対端のピンの中間に来るようにした。得られたモノフィラメント糸をチューブに螺旋状に巻き、対側のピンで折り返し、途中で交差するときには、隣の交点と糸の上下関係が交互に替わるように編んだ。開始点まで編み終わったところで、糸の両端末を部分的に重ね合わせて編み、乳酸カプロラクトン共重合体溶液を用いて接着して、乳酸カプロラクトン共重合体モノフィラメント糸の編物からなる長さ１５ｍｍの管状支持体を得た。
【００３４】
（２）尿道組織再生用基材の作製
直径５ｍｍのステンレス製の棒に内径が５ｍｍのフッ素樹脂からなるチューブを被せて、冷却した。このフッ素樹脂チューブの表面に適当な間隔で点状に０．３％コラーゲン酸性水溶液を付着させ、その状態で凍結した。次いで、予め冷却しておいた管状支持体を、凍結したコラーゲン液滴が付着したフッ素樹脂チューブに被せ、この状態で冷却した０．３％コラーゲン酸性水溶液中に浸漬することにより、コラーゲン酸性水溶液を付着させた後、凍結させた。その後、凍結乾燥した。得られた凍結乾燥体に熱脱水架橋を施した後、グルタルアルデヒドにより架橋し、充分に洗浄した後、再凍結乾燥して、図２ｂに示したような、管状支持体が多孔質管状体内に埋入された構造を有する尿道組織再生用基材を得た。
【００３５】
（３）尿道組織再生用基材の物性評価
島津製作所社製「ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ  ＡＧ５００−Ｂ」を用い、圧縮スピード２０ｍｍ／ｍｉｎの条件で外径の１／２（３．５ｍｍ）にまで圧縮を行い、横軸を歪み量、縦軸を応力(基材にかかる力)として応力−歪み曲線（ＳＳカーブ）を描き、得られた応力−歪み曲線から圧縮エネルギー及び回復エネルギーをそれぞれ求め、下記式により回復率を算出した。
回復率（％）＝回復エネルギー／圧縮エネルギー×１００
試験は、１０回圧縮まで繰り返し行い、２回圧縮時の回復率を１００としたときの各回の回復率（減衰率）も求めた。
結果を表１に示した。
【００３６】
【表１】
0004620952.tif 000002
（４）動物実験による評価
得られた尿道組織再生用基材をエチレンオキサイドガス滅菌した後、動物実験に供した。
日本白色種家兎の尿道を全周にわたって切除し、その部分を作製した尿道組織再生用基材で置換して、吻合した。手術後、導尿のためのカテーテルを固定し、一週間後にカテーテルを抜管し、経過観察を行った。
置換手術後、２週間目に内視鏡で尿道内部を撮影した。この像を図４に示した。また、内視鏡による撮影の方法を示す模式図を図５に示した。図４より、置換した部分の内腔表面は、伸展してきた粘膜組織で覆われ、尿道組織再生用基材の管状支持体は、完全に粘膜組織下に埋もれこみ、完全に一体化した状況が確認できた。また尿道内腔側には基材の一部である多孔質管状体が確認されたが、尿道の管形状はしっかりと保たれていた。
更に、置換手術後４週間目、１０週間目に尿道全体をＸ線造影して撮影したが（それぞれ図６ａ、図６ｂ）、充分に管形状が保持されていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、結石の形成による狭窄や、感染が発生しにくく、しかも、高い柔軟性や形状の復元力等の力学的特性を有し、尿道組織の再生に好適に用いることができる尿道組織再生用基材、及び、該尿道組織再生用基材を用いた尿道組織再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】編物又は組紐状織物からなる管状支持体の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の尿道組織再生用基材が管状である場合の断面構造を示す模式図である。
【図３】応力−歪み曲線の一例を示す図である。
【図４】置換手術後、２週間目に内視鏡で尿道内部を撮影した像である。
【図５】内視鏡による尿道組織再生部の撮影の方法を示す模式図である。
【図６】置換手術後４週間目（ａ）、１０週間目（ｂ）の尿道のＸ線造影像である。
【符号の説明】
【００３９】
１  多孔質管状体
２  管状支持体
【図１】
0004620952.tif 000003
【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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