(57)【要約】【課題】  補填後の細胞接着を早期に実現させて骨形成を促進し、自家骨への置換を短期間で行い得る骨補填材、及びその製造方法を提供する。【解決手段】  リン酸カルシウムを足場材とする骨補填材を製造する方法として、患者から骨髄を採取する骨髄採取過程と、この骨髄を前記リン酸カルシウムに浸漬する浸漬過程と、リン酸カルシウムに浸漬された骨髄を所定時間培養する培養過程と、患者の血液を採取し多血小板血漿を抽出する抽出過程と、この多血小板血漿をリン酸カルシウムに混合する混合過程と、を有するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸カルシウムを足場材とする骨補填材であって、
患者の血液から抽出した多血小板血漿が、前記リン酸カルシウムに含有されていることを特徴とする骨補填材。
【請求項２】
前記患者から採取した骨髄が、前記リン酸カルシウムに含有されていることを特徴とする請求項１に記載の骨補填材。
【請求項３】
リン酸カルシウムを足場材とする骨補填材を製造する方法であって、
患者の血液を採取し多血小板血漿を抽出する抽出過程と、
該多血小板血漿を前記リン酸カルシウムに混合する混合過程と、
を有することを特徴とする骨補填材の製造方法。
【請求項４】
前記抽出過程の前に、
前記患者から骨髄を採取する骨髄採取過程と、
該骨髄を前記リン酸カルシウムに含浸させる含浸過程と、
前記リン酸カルシウムに含浸された前記骨髄を所定時間培養する培養過程と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の骨補填材の製造方法。
【請求項５】
前記培養過程において、前記骨髄に超音波刺激を与えることを特徴とする請求項４に記載の骨補填材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体内の骨欠損部に補填される骨補填材、及び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、骨を再生させて骨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やリン酸カルシウムが知られているが、体内に異物を残さないとする考え方から、例えばβ−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）等、リン酸カルシウムの多孔体からなる足場材が使用されることが多くなってきている。このβ−ＴＣＰを骨欠損部の骨組織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となる。
【０００３】
β−ＴＣＰをはじめとするリン酸カルシウムの多孔体としては、例えば特許文献１に記載されている方法によって製造されたものが知られている。このように、所定の気孔率を有する多孔質焼結体とすることで、人体内に埋め込まれ補填された際に、多数の気孔内に十分に骨芽細胞を侵入させて新生骨を形成することができる。
【特許文献１】特開２００２−１２１０８８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、細胞とβ−ＴＣＰとの接着性に関しては、未だ十分と言えるものではなかった。すなわち、β−ＴＣＰを多孔体として内部に細胞を侵入させ易くしても、気孔内における細胞の細胞接着に時間がかかってしまい、そのため自家骨に置換されるまでに長期間を要しているのが実情であった。こうしたことから、細胞接着をより早期に実現させて、自家骨への置換をより短時間で行い得るようにすることが求められていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、補填後の細胞接着を早期に実現させて骨形成を促進し、自家骨への置換を短期間で行い得る骨補填材、及びその製造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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、リン酸カルシウムを足場材とする骨補填材であって、患者の血液から抽出した多血小板血漿が、前記リン酸カルシウムに含有されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の骨補填材であって、前記患者から採取した骨髄が、前記リン酸カルシウムに含有されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、リン酸カルシウムを足場材とする骨補填材を製造する方法であって、患者の血液を採取し多血小板血漿を抽出する抽出過程と、該多血小板血漿を前記リン酸カルシウムに混合する混合過程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の骨補填材の製造方法であって、前記抽出過程の前に、前記患者から骨髄を採取する骨髄採取過程と、該骨髄を前記リン酸カルシウムに含浸させる含浸過程と、前記リン酸カルシウムに含浸された前記骨髄を所定時間培養する培養過程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の骨補填材の製造方法であって、前記培養過程において、前記骨髄に超音波刺激を与えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
このように、患者の血液から抽出した多血小板血漿をリン酸カルシウムに混合し含有させるようにしているので、多血小板血漿に含有されている天然の形成因子によって、骨形成に関与する細胞（骨芽細胞等）の活性化が促進される。そのため、補填後の骨補填材において細胞接着が早期に実現されて骨形成が促進されるので、自家骨への置換を短期間で行うことができる。
【００１２】
また、患者から採取した骨髄もリン酸カルシウムに含浸させるようにすれば、骨髄に含有されている骨髄細胞がリン酸カルシウムに播種されるので、予め骨髄細胞を播種した状態の骨補填材とすることができる。そして、この骨髄細胞のリン酸カルシウム上での挙動が、多血小板血漿の形成因子の作用によって、ｉｎ−ｖｉｔｒｏの状態で活性化される。このように、骨髄細胞が活性化された状態となっている骨補填材を補填することができるので、細胞接着が更に早期に、更に的確に実現され、自家骨への置換をより短期間で行うことができる。
【００１３】
更に、患者から多血小板血漿を抽出する、あるいは骨髄を採取するようにしているので、一連の作業を全て骨補填手術の最中において行うことができ、手術中の短時間内に骨補填材の製造を完了し、その後速やかに患者の体内に埋め込み補填することができる。そして、多血小板血漿あるいは骨髄とも、患者から採取したものをまた同一患者の体内に戻すために、拒絶反応等を起こすおそれが無く、極めて信頼性の高い手術を的確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態に係る骨補填材の製造方法は、患者の骨欠損部に骨補填材を補填するための手術（骨補填手術）の最中において、骨補填材を製造するものである。
【００１５】
先ず手術前の準備作業として、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）からなる多孔体を、所望の形状、つまり補填される骨欠損部の形状に合致する形状として、予めブロック状に成形しておく。このβ−ＴＣＰは、骨補填材のベースとなる足場材として用いられるものであり、例えば特開平５−２３７１７８号公報に開示されている方法によって製造される。
【００１６】
次に、手術中の作業として、手術中の患者から血液を採取し、この血液から多血小板血漿（ＰＲＰ）を抽出する（抽出過程）。このＰＲＰの抽出は、例えば公知の遠心分離法により行われる。そして抽出したＰＲＰを、予め製造しておいたβ−ＴＣＰに混合する（混合過程）。このとき、β−ＴＣＰの気孔内にもＰＲＰが十分に行き渡るようにする。
【００１７】
ＰＲＰには、例えばＴＧＦ−β１、ＰＤＧＦ、ＩＧＦ−１といった、種々な天然の形成因子（自家成長因子）が含まれており、これら形成因子によって骨芽細胞等の活性化が促進されることが、わかってきている。このため、こうしたＰＲＰを含有するβ−ＴＣＰを骨補填材として骨欠損部に補填すれば、骨補填材周辺の骨芽細胞等は直ちに活性化され、β−ＴＣＰの気孔内に速やかに侵入していき、β−ＴＣＰへの細胞接着が早期に実現されて、骨形成が促進される。
【００１８】
なお、このようにＰＲＰを含有した状態のβ−ＴＣＰを、骨補填材として骨欠損部に補填しても良いが、骨髄を混合するようにすれば、より好ましい。こうしたＰＲＰ及び骨髄を含有する骨補填材の製造方法は、上記抽出過程の前に、後述する骨髄採取過程、含浸過程、及び培養過程を有するものである。
【００１９】
先ず、手術中の患者の骨欠損部等から、骨髄を採取し（骨髄採取過程）、この骨髄をβ−ＴＣＰに含浸させる（含浸過程）。このとき、β−ＴＣＰの気孔内にも骨髄が十分に行き渡るようにする。
【００２０】
そして、骨髄を含浸したβ−ＴＣＰを、骨形成培地に所定時間浸漬することで、骨髄を所定時間培養する（培養過程）。ここで用いる骨形成培地は、デキサメタゾン（Ｄｅｘａｍｅｔｈａｓｏｎｅ）、β−グリセロフォスフェイト（β−ＧＰ）、及びビタミンＣを含有するものである。なお、培養時間すなわち骨形成培地への浸漬時間は、約２時間とすれば、ほぼ十分である。また、ここでいう「培養」とは、細胞の増殖や分化を期待して行うものではなく、骨髄中に含まれている骨芽細胞をβ−ＴＣＰの表面に付着させることを、主たる目的として行うものである。こうすることで、骨芽細胞がβ−ＴＣＰに播種されるので、予め骨芽細胞を播種した状態の骨補填材とすることができる。
【００２１】
なお、この培養過程においては、超音波発生手段を用いて、骨髄に超音波刺激を与えることが好ましい。このような刺激を与えることで、骨形成培地において、β−ＴＣＰと骨髄との初期親和性、細胞の分化・増殖を高めることができる。
【００２２】
このように、ＰＲＰを混合する前に、骨髄をβ−ＴＣＰに含浸させて培養することで、骨髄に含まれている骨芽細胞のβ−ＴＣＰ上での挙動が、ＰＲＰの形成因子の作用によって、ｉｎ−ｖｉｔｒｏの状態で活性化される。このような、ＰＲＰ及び骨髄を含有するβ−ＴＣＰを骨補填材として骨欠損部に補填すれば、上述したように、ＰＲＰの形成因子の作用によって、骨補填材周辺の骨芽細胞は直ちに活性化され、β−ＴＣＰの気孔内に速やかに侵入していき、β−ＴＣＰへの細胞接着が早期に実現される。なおこのとき、β−ＴＣＰ上の骨芽細胞は予め活性化された状態となっているので、これら細胞同士がβ−ＴＣＰ内で速やかに一体化しようとする。その結果、β−ＴＣＰへの細胞接着が、更に早期に且つ的確に実現される。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明に係る実施例について説明する。本実施例においては、実験用の兎を用いて、骨補填材を補填した後の骨形成状態を観察・確認した。
【００２４】
実験に用いた兎は、ニュージーランド白色家兎とし、ＳＰＦ（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｐａｔｈｏｇｅｎ−ｆｒｅｅ）の雄で、体重は約３ｋｇのものを、９羽用意した。各々の兎の頭蓋骨頂骨に縦皮切を加え、頭頂骨を露出させた。この際、骨膜は温存した。そして、各兎の頭頂骨の、縫合栓に左右対称となる２箇所に、直径１０ｍｍの骨欠損部を各々作製し、これら骨欠損部に骨補填材を補填した後、骨膜を縫合した。なお、縫合糸はナイロン製のものを用いた。
【００２５】
骨補填材として用いた材料は、次の通りである。
β−ＴＣＰ：  ０．１５ｇ（０．２ｍｌ）
骨髄      ：  ０．２ｍｌ
ＰＲＰ    ：  ０．２ｍｌ
β−ＴＣＰは、多孔質状の顆粒であって、気孔率７５％、その直径は０．５〜１．５ｍｍのものを用いた。このβ−ＴＣＰを、上記同様に、補填される骨欠損部の形状に合致する形状として、予めブロック状に成形した。また骨髄は、各々の兎の大腿骨顆部より採取したものを用いた。更にＰＲＰは、各々の兎から血液を採取し、この血液から抽出・作製したものを用いた。
【００２６】
ここでは９羽の兎を、補填した骨補填材の種類によって、Ａグループ（６羽）とＢグループ（３羽）の２つに分類した。
Ａグループに属する６羽には、上記２箇所の骨欠損部のうちの一方に、ＰＲＰ及び骨髄を含有させたβ−ＴＣＰを、他方に、ＰＲＰを含有させたβ−ＴＣＰを、各々骨補填材として補填した。またＢグル−プに属する３羽には、上記２箇所の骨欠損部の双方に、β−ＴＣＰのみを骨補填材として各々補填した。なお、各兎に対して、感染防止のための抗生剤の使用は、状況に応じて適宜可能とした。
【００２７】
骨補填材の補填後、所定期間経過時に屠殺し、各々の頭頂部を摘出し中性ホルマリンにて固定した後、患部を観察するとともに、顕微鏡写真を各々撮影した。所定期間経過時とは、２週間、３週間及び４週間が各々経過した時点とした。各時点において、Ａグループから２羽ずつ、Ｂグループから１羽ずつを観察対象とした。
【００２８】
所定期間経過後屠殺し、各々の頭頂部を摘出し中性ホルマリンにて固定した後、患部を観察するとともに、顕微鏡写真を各々撮影した。これら写真を図１乃至図３に各々示す。図１には２週間経過時（２Ｗ経過時）を、図２には３週間経過時（３Ｗ経過時）を、図３には４週間経過時（４Ｗ経過時）を、各々示している。各図において、（ａ）はβ−ＴＣＰのみを骨補填材として用いた場合（ＴＣＰ単独）、（ｂ）はＰＲＰを含有するβ−ＴＣＰを骨補填材として用いた場合（ＰＲＰ複合ＴＣＰ）、（ｃ）はＰＲＰ及び骨髄を含有するβ−ＴＣＰを骨補填材として用いた場合（ＰＲＰ／骨髄複合ＴＣＰ）である。
【００２９】
これらの写真から、ＴＣＰ単独よりもＰＲＰ複合ＴＣＰの方が、またＰＲＰ複合ＴＣＰよりもＰＲＰ／骨髄複合ＴＣＰの方が、より骨形成が促進され、自家骨への置換がより短期間で的確に行われていることが明らかである。
【００３０】
本実施形態に係る骨補填材の製造方法においては、患者の血液を採取しＰＲＰを抽出する抽出過程と、このＰＲＰを足場材としてのβ−ＴＣＰに混合する混合過程と、を有するようにして、β−ＴＣＰにＰＲＰを含有した骨補填材を製造するようにしている。このように、患者の血液から抽出したＰＲＰをβ−ＴＣＰに混合し含有させるようにしているので、ＰＲＰに含有されている天然の形成因子によって、骨芽細胞の活性化が促進される。そのため、補填後の骨補填材において細胞接着が早期に実現されて骨形成が促進されるので、自家骨への置換を短期間で行うことができる。
【００３１】
また、抽出過程の前に、患者から骨髄を採取する骨髄採取過程と、この骨髄をβ−ＴＣＰにに含浸させる含浸過程と、β−ＴＣＰに含浸された骨髄を所定時間培養する培養過程と、を有するようにして、β−ＴＣＰにＰＲＰ及び骨髄を含有した骨補填材を製造するようにしている。このように、患者から採取した骨髄もβ−ＴＣＰに含浸させるようにしているので、骨髄に含有されている骨芽細胞がβ−ＴＣＰに播種され、予め骨芽細胞を播種した状態の骨補填材とすることができる。そして、この骨芽細胞のβ−ＴＣＰ上での挙動が、ＰＲＰの形成因子の作用によって、ｉｎ−ｖｉｔｒｏの状態で活性化される。このように、骨芽細胞が活性化された状態となっている骨補填材を補填することができるので、細胞接着が更に早期に、更に的確に実現され、自家骨への置換をより短期間で行うことができる。
【００３２】
更に、培養過程において、骨髄に超音波刺激を与えるようにすれば、β−ＴＣＰと骨髄との初期親和性を高めることができ、細胞接着時間をより短縮化することができる。
【００３３】
更に、患者から多血小板血漿を抽出する、あるいは骨髄を採取するようにしているので、一連の作業を全て骨補填手術の最中において行うことができ、手術中の短時間内に骨補填材の製造を完了し、その後速やかに患者の体内に埋め込み補填することができる。そして、多血小板血漿あるいは骨髄とも、患者から採取したものをまた同一患者の体内に戻すために、拒絶反応等を起こすおそれが無く、極めて信頼性の高い手術を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の骨補填材と本発明の一実施例に係る骨補填材との骨形成状態を示す、補填後２週間経過時の顕微鏡写真であって、（ａ）はβ−ＴＣＰ単独、（ｂ）はＰＲＰ複合β−ＴＣＰ、（ｃ）はＰＲＰ／骨髄複合β−ＴＣＰである。
【図２】従来の骨補填材と本発明の一実施例に係る骨補填材との骨形成状態を示す、補填後３週間経過時の顕微鏡写真であって、（ａ）はβ−ＴＣＰ単独、（ｂ）はＰＲＰ複合β−ＴＣＰ、（ｃ）はＰＲＰ／骨髄複合β−ＴＣＰである。
【図３】従来の骨補填材と本発明の一実施例に係る骨補填材との骨形成状態を示す、補填後４週間経過時の顕微鏡写真であって、（ａ）はβ−ＴＣＰ単独、（ｂ）はＰＲＰ複合β−ＴＣＰ、（ｃ）はＰＲＰ／骨髄複合β−ＴＣＰである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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