(57)【要約】【課題】  骨髄中の有効成分を高効率でリン酸カルシウムに播種させることができ、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において、刺入部１１とシリンジ部１２とに分離可能とされた骨髄採取用シリンジ１０のシリンジ部１２内に、多孔体顆粒とされたβ−ＴＣＰ３を予め収容しておき、刺入部１１を骨１に刺入して骨髄２をシリンジ部１２内に吸引する骨髄採取過程と、シリンジ部１２を刺入部１１から分離し、シリンジ部１２内にβ−ＴＣＰ３と骨髄２とを封入する封入過程と、この封入後のシリンジ部１２に遠心力を加える遠心過程と、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を製造する方法において、
多孔体顆粒とされた前記リン酸カルシウムと骨髄とを混合する混合過程と、
混合されたこれらリン酸カルシウム及び骨髄に遠心力を加える遠心過程と、
を有することを特徴とする骨補填材の製造方法。
【請求項２】
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を有することを特徴とする請求項１に記載の骨補填材の製造方法。
【請求項３】
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２に記載の骨補填材の製造方法。
【請求項４】
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において、
刺入部とシリンジ部とに分離可能とされた骨髄採取用シリンジの前記シリンジ部内に、多孔体顆粒とされた前記リン酸カルシウムを予め収容しておき、前記刺入部を骨に刺入して骨髄を前記シリンジ部内に吸引する骨髄採取過程と、
前記シリンジ部を前記刺入部から分離し、該シリンジ部内に前記リン酸カルシウムと前記骨髄とを封入する封入過程と、
該封入後のシリンジ部に遠心力を加える遠心過程と、
を有することを特徴とする骨補填材の製造方法。
【請求項５】
前記シリンジ部内に多血小板血漿を添加する添加過程を有す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。
【請求項６】
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において、
動物から骨を採取する骨採取過程と、
該骨の一端部側を切除して骨髄の一部を露出させる切除過程と、
前記骨に遠心力を加えて前記骨髄の露出側から前記骨髄を抽出し、容器内に収容する骨髄抽出過程と、
多孔体顆粒とされた前記リン酸カルシウムと前記骨髄とを前記容器内にて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７】
前記リン酸カルシウム及び骨髄を収容した状態の前記容器に遠心力を加える遠心過程を有することを特徴とする請求項６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、人体内あるいは動物体内の骨欠損部に補填される骨補填材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に代表される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）の多孔体（多孔質焼結体）からなる骨補填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、破骨細胞様細胞がβ−ＴＣＰを吸収し、骨形成に関与する細胞（骨芽細胞等）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。つまり、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。なお、β−ＴＣＰを、所定の気孔率を有する多孔体としているのは、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細胞を侵入させることができるので、新生骨をより早期に形成することができるためである。
【０００３】
しかし、β−ＴＣＰのみで骨補填材を構成したのでは、補填後における細胞とβ−ＴＣＰとの接着性に関しては、未だ十分と言えなかった。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。そのため本願発明者等は、β−ＴＣＰの多孔体顆粒を足場材とし、このβ−ＴＣＰに骨髄を混合した複合材からなる骨補填材を提案している。こうすることで、骨髄に含有されている骨髄細胞がβ−ＴＣＰ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、この骨補填材を骨欠損部に補填することにより、細胞接着が早期に的確に実現され、自家骨への置換を短期間で行うことができる。
【０００４】
なお、多孔体顆粒とされたβ−ＴＣＰと骨髄とを予め混合しておき、これらを骨欠損部に補填する技術としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。
【特許文献１】特開２００１−１２９０７３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
β−ＴＣＰに形成されている気孔には、マクロな（大きな）気孔も有れば、ミクロな（小さな）気孔も有り、このような気孔が二層構造となっている場合もある。つまり、リン酸カルシウムと骨髄とを単に混合するのみでは、気孔内の奥部にまで細胞が行き渡ることが困難となることが多い。こうした細胞が気孔の奥部等、隅々にまで十分に行き渡ることができないと、結果としてβ−ＴＣＰ内での的確な骨形成が行われないこととなる。
【０００６】
また、骨髄細胞中に含まれている、骨形成に関与する細胞（骨芽細胞等）には、骨形成を助長する様々な有効成分が含まれている。そのため、細胞を直接播種させるだけではなく、細胞のうちの少なくとも一部を壊し、この中の有効成分を溶出させてリン酸カルシウムに播種させるようにすれば、気孔内の隅々にまで有効成分を行き渡らせることができるので、非常に有効であることが判ってきている。しかしこうした有効成分は、空気中に長時間放置しておくと変質等してしまうおそれがあり、その取り扱いには細心の注意が必要であった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、骨髄中の有効成分を高効率でリン酸カルシウムに播種させることができ、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】
【０００８】
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を製造する方法において、多孔体顆粒とされた前記リン酸カルシウムと骨髄とを混合する混合過程と、混合されたこれらリン酸カルシウム及び骨髄に遠心力を加える遠心過程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の骨補填材の製造方法であって、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を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２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。
【００１１】
請求項４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において、刺入部とシリンジ部とに分離可能とされた骨髄採取用シリンジの前記シリンジ部内に、多孔体顆粒とされた前記リン酸カルシウムを予め収容しておき、前記刺入部を骨に刺入して骨髄を前記シリンジ部内に吸引する骨髄採取過程と、前記シリンジ部を前記刺入部から分離し、該シリンジ部内に前記リン酸カルシウムと前記骨髄とを封入する封入過程と、該封入後のシリンジ部に遠心力を加える遠心過程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
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、前記シリンジ部内に多血小板血漿を添加する添加過程を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６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において、動物から骨を採取する骨採取過程と、該骨の一端部側を切除して骨髄の一部を露出させる切除過程と、前記骨に遠心力を加えて前記骨髄の露出側から前記骨髄を抽出し、容器内に収容する骨髄抽出過程と、多孔体顆粒とされた前記リン酸カルシウムと前記骨髄とを前記容器内にて混合する混合過程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の骨補填材の製造方法であって、前記リン酸カルシウム及び骨髄を収容した状態の前記容器に遠心力を加える遠心過程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明においては、リン酸カルシウムの多孔体顆粒と骨髄とを混合した状態で遠心力を加えるようにしているので、骨髄細胞のうちの少なくとも一部を壊すことができる。このため、骨髄細胞中の骨形成に関与する細胞（骨芽細胞等）に含まれている、骨形成に関与する有効成分が、骨髄とリン酸カルシウムとからなるスラリー状の流体中に溶出されるので、この有効成分を、リン酸カルシウムの気孔内の隅々にまで高効率で行き渡らせることができる。これにより、骨芽細胞等あるいはそれに含まれる有効成分をリン酸カルシウムに予め播種させた状態の骨補填材を製造し、この骨補填材を骨欠損部に補填することができるので、細胞接着が更に早期に的確に実現され、自家骨への置換をより短期間で行うことができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明においては、リン酸カルシウムに含浸された骨髄を所定時間培養するようにしているので、骨芽細胞等をリン酸カルシウムにより的確に播種させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明においては、培養過程において骨髄に超音波刺激を与えるようにしているので、リン酸カルシウム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。
【００１８】
請求項４に記載の発明においては、刺入部とシリンジ部とに分離可能とされた骨髄採取用シリンジのシリンジ部内に骨髄を吸引して、リン酸カルシウムと混合し、封入するようにしている。このため、骨髄を殆ど空気に晒すことなくリン酸カルシウムに播種させることができるとともに、空気が殆ど無い条件下で骨髄を保存することができ、骨髄に変質や固化が発生するのを未然に防止することができる。
【００１９】
また、ピストン部内に骨髄を吸引して採取するようにしているので、ピストン部内を減圧状態とでき、常圧の場合よりも骨芽細胞等が気孔内に浸入し易い状態とできるので、リン酸カルシウムへの細胞の播種をより的確に行わせることができる。
【００２０】
更に、シリンジ部内にリン酸カルシウムと骨髄とを封入した状態、つまり空気が殆ど介在していない状態で遠心力を加えるようにしているので、細胞から溶出させた有効成分の変質等を未然に防ぐことができ、骨髄とリン酸カルシウムとの複合材を長期間保存することができる。そのため、封入された複合材をシリンジ部ごと、譲渡あるいは販売等することもできる。
【００２１】
請求項５に記載の発明においては、シリンジ部内に多血小板血漿を添加す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。
【００２２】
請求項６に記載の発明においては、動物から骨を採取して骨髄の一部を露出させ、遠心力を加えて骨髄を抽出するようにしているので、スパチュラー等を用いて骨髄を掻き出し抽出する場合等と比較して、骨内の骨髄を短時間でほぼ完全に抽出することができる。そして、抽出した骨髄を容器内に収容した後、リン酸カルシウムと混合するようにしているので、高効率で骨髄を抽出して、高効率で骨補填材を製造することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明においては、リン酸カルシウム及び骨髄を収容した状態の容器に、更に遠心力を加えるようにしているので、骨髄細胞のうちの少なくとも一部を壊すことができ、骨芽細胞等に含まれている骨形成に関与する有効成分を、リン酸カルシウムの気孔内の隅々にまで行き渡らせることができる。これにより、骨芽細胞等あるいはそれに含まれる有効成分をリン酸カルシウムに予め播種させた状態の骨補填材を製造し、この補填材を骨欠損部に補填することができるので、細胞接着が更に早期に的確に実現され、自家骨への置換をより短期間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第１乃至第３の実施の形態について説明する。
【００２５】
［第１の実施形態］
先ず、第１の実施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り、後述する混合過程、遠心過程及び培養過程といった３つの過程を有している。
【００２６】
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）からなる多孔体顆粒を用意しておく。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たものを、細かく破砕して顆粒としたものを用いる。このβ−ＴＣＰ多孔体顆粒の粒径は、０．０１μｍ〜３ｍｍの範囲に設定しておくことが好ましい。
【００２７】
次に、手術中の作業として、患者の骨欠損部等から骨髄（骨髄液）を採取し、この骨髄に上記β−ＴＣＰを混合する（混合過程）。混合された骨髄とβ−ＴＣＰとは、骨髄中にβ−ＴＣＰ顆粒が分散された状態の、スラリー状の流体となる。すなわち、骨髄をβ−ＴＣＰに含浸させることとなり、骨髄に含まれている骨芽細胞等は、β−ＴＣＰに播種させることができる。
【００２８】
次に、遠心分離機を用いて、この混合されたβ−ＴＣＰ及び骨髄に遠心力を加える（遠心過程）。こうすることで、骨髄に含まれている骨髄細胞は、少なくとも一部が壊れ、骨芽細胞等に含まれている有効成分が溶出して、骨芽細胞等あるいは溶出した有効成分が、β−ＴＣＰに播種される。
【００２９】
ここで用いる遠心分離機は、市販されているものでよいが、骨髄細胞を的確に壊すことができる程度の遠心力を発生させることが可能な構成を有していることが必要である。このような遠心力を発生させるためには、回転速度を９０００〜３００００ｒｐｍ程度に設定することが好ましい。
【００３０】
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等を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、骨芽細胞等や溶出された有効成分を、β−ＴＣＰにより的確に播種させることができる。
【００３１】
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を高めることができる。
【００３２】
このように、骨髄とβ−ＴＣＰとを混合するようにすれば、骨髄に含有されている骨髄細胞がβ−ＴＣＰ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。
また骨髄は、採取後そのまま空気中に放置しておくと、内部で凝固反応が起こるため、その粘性は次第に高まっていき、徐々に凝固していく。すなわち、β−ＴＣＰと骨髄とからなるスラリー状流体は、粘土状、そして固体へと、徐々にその形態を変化させていくこととなるので、所定時間放置することで、最終的には骨髄／β−ＴＣＰ複合材からなる固体が得られる。この固体を、骨補填材として用いる。なお、凝固時間をコントロールするための凝固剤として、例えばトロンビンを適宜添加してもよい。
【００３３】
β−ＴＣＰと骨髄とからなるスラリー状流体は、上記のように、他に薬剤等を用いなくとも放置しておくだけで自然に凝固する。そのため、スラリー状流体の段階で、所望の形状や大きさに設定された型等に流し込み、所定時間放置しておくことで、所望の形状・大きさに成形することができる。つまり手術中において、紙等の所定の材料から、補填する骨欠損部の形状や大きさに対応した型を作製し、この型に流し込むことで、手術中において極めて容易に骨補填材を製造することができる。なお、粘土のように半固体状となるまで凝固を進行させて、刃物等で切削して成形し、その後凝固反応を終了させるまで放置するようにしてもよい。
【００３４】
なお、このようなスラリー状流体をそのまま所定時間放置して、骨髄／β−ＴＣＰ複合材を得るようにしても良いが、このスラリー状流体に多血小板血漿（ＰＲＰ）を添加・混合するようにすれば、より好ましい。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。
【００３５】
このＰＲＰは、手術中の患者から血液を採取し、この血液から抽出するようにする。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、スラリー状流体に添加・混合する。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。
【００３６】
このように、骨髄をβ−ＴＣＰに含浸させて培養するとともに、ＰＲＰを混合することで、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、ＰＲＰの形成因子の作用によって、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、これら骨芽細胞等同士が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。
【００３７】
本実施形態に係る骨補填材の製造方法においては、多孔体顆粒とされたβ−ＴＣＰと骨髄とを混合する混合過程と、混合されたこれらβ−ＴＣＰ及び骨髄に遠心力を加える遠心過程と、を有するようにしているので、骨髄細胞のうちの少なくとも一部を壊すことができる。このため、骨芽細胞等に含まれている、骨形成に関与する有効成分が、β−ＴＣＰと骨髄とからなるスラリー状の流体中に溶出されるので、この有効成分を、β−ＴＣＰの気孔内の隅々にまで高効率で行き渡らせることができる。これにより、骨芽細胞等あるいはそれに含まれる有効成分をリン酸カルシウムに予め播種させた状態の骨補填材を製造し、この骨補填材を骨欠損部に補填することができるので、細胞接着が更に早期に的確に実現され、自家骨への置換をより短期間で行うことができる。
【００３８】
また、β−ＴＣＰに含浸された骨髄を所定時間培養する培養過程を有するようにすることで、骨芽細胞等をより的確にβ−ＴＣＰに付着させることができるので、補填前の骨補填材に、より多くの骨芽細胞等をより的確に播種させておくことができる。
【００３９】
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。
【００４０】
更に、骨髄やＰＲＰは、患者から直接採取して用いることができるので、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、骨髄あるいはＰＲＰ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。
【００４１】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施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り、後述する骨髄採取過程、封入過程、遠心過程、添加過程といった４つの過程を有している。
【００４２】
本実施形態において用いる骨髄採取用シリンジ１０は、図２（ｂ）に示すように、互いに分離可能とされた刺入部１１及びシリンジ部１２と、ピストン１３とを備えている。この骨髄採取用シリンジ１０は、刺入部１１とシリンジ部１２とを連結した状態で骨１に刺入部１１を刺入し、ピストン１３を操作することで、骨１中の骨髄２を殆ど空気に晒すことなくシリンジ部２内に吸引することができるような構成とされている。なお、シリンジ部１２は、後述する遠心分離機１５に装填可能な大きさ及び形状を有している必要がある。
【００４３】
そして骨髄２の採取前に、シリンジ部１２内に、符号３で示すβ−ＴＣＰの多孔体顆粒を予め収容しておく。このβ−ＴＣＰ３は、上記第１の実施形態において用いたと同様のものを用いる。
【００４４】
シリンジ部１２と刺入部１１とを一体的に連結した状態として、骨１に刺入して、ピストン１３を操作することにより骨髄２をシリンジ部１２内に吸引する（骨髄採取過程）。吸引された骨髄２は、シリンジ部１２内でβ−ＴＣＰ３と混合され、スラリー状の流体となった状態で、シリンジ部１２内に収容される。
【００４５】
この状態で、シリンジ部１２を刺入部１１から分離し、直ちにシリンジ部１２の上下開口部に栓（図示省略）等をして、β−ＴＣＰ３と骨髄２とをシリンジ部１２内に封入する（封入過程）。このように、β−ＴＣＰ３と骨髄２とをシリンジ部１２内で混合した後、直ちに内に封入するため、骨髄２及びβ−ＴＣＰ３を殆ど空気に晒すことなく、シリンジ部１２内に保存することができる。
【００４６】
このように、β−ＴＣＰ３と骨髄２とを封入した状態のシリンジ部１２を、図１（ｃ）に示す遠心分離機１５に装填し、封入後のシリンジ部１２に遠心力を加える（遠心過程）。この遠心分離機１５は、市販されているものでよいが、シリンジ部１２を装填可能な構成を有していること、及びシリンジ部１２内の骨髄細胞を的確に壊すことができる程度の遠心力を発生させることが可能な構成を有していること、が必要である。この遠心分離機１５のターンテーブル（図示省略）にシリンジ部１２を装填した状態で、このターンテーブルを回転軸Ｏ１回りに高速回転させて、シリンジ部１２内の骨髄２及びβ−ＴＣＰ３に遠心力を加える。
【００４７】
こうすることで、シリンジ部１２内の骨髄細胞は少なくとも一部が壊れ、骨芽細胞等に含まれている有効成分が流体中に溶出して、骨芽細胞等あるいは有効成分がβ−ＴＣＰ３に播種される。このとき、骨髄２及びβ−ＴＣＰ３は、殆ど空気が混入していない状態でシリンジ部１２内に封入されているので、骨芽細胞等を壊して有効成分を溶出させ、β−ＴＣＰ３に播種させるまでの作業を、空気が殆どない条件下で行うことができる。そのため、有効成分が変質する等といった事態の発生を極力防止することができる。なお、このように骨芽細胞等を的確に壊すことができる遠心力を発生させるためには、ターンテーブルの回転速度を９０００〜３００００ｒｐｍ程度に設定することが好ましい。
【００４８】
なお、こうした遠心過程の後に、添加過程として、シリンジ部１２内にＰＲＰ（図示省略）を添加するようにすれば、より好ましい。このようにＰＲＰ（図示省略）を添加することで、上記第１の実施形態において述べたように、骨髄２に含まれている骨芽細胞等のβ−ＴＣＰ３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。
【００４９】
最後に、シリンジ部１２から取り出し、上記第１の実施形態におけると同様に空気中に放置して、骨髄／β−ＴＣＰ複合材からなる骨補填材とする。
【００５０】
本実施形態に係る骨補填材の製造方法においては、刺入部１１とシリンジ部１２とに分離可能とされた骨髄採取用シリンジ１０のシリンジ部１２内に、多孔体顆粒とされたβ−ＴＣＰ３を予め収容しておき、刺入部１１を骨１に刺入して骨髄２をシリンジ部１２内に吸引する骨髄採取過程と、シリンジ部１２を刺入部１１から分離し、シリンジ部１２内にβ−ＴＣＰ３と骨髄２とを封入する封入過程と、を有するようにしている。このため、骨髄２を殆ど空気に晒すことなくβ−ＴＣＰ３に播種させることができるとともに、空気が殆ど無い条件下で骨髄２を保存することができ、骨髄に変質や固化が発生するのを未然に防止することができる。
【００５１】
また、ピストン部１２内に骨髄２を吸引して採取するようにしているので、ピストン部１２内を減圧状態とでき、常圧の場合よりも骨芽細胞等が気孔内に浸入し易い状態とできるので、β−ＴＣＰ３への細胞の播種をより的確に行わせることができる。
【００５２】
更に、シリンジ部１２内にβ−ＴＣＰ３と骨髄２とを封入した状態、つまり空気が殆ど介在していない状態で遠心力を加える遠心過程を有するようにしているので、細胞から溶出させた有効成分の変質等を未然に防ぐことができ、β−ＴＣＰ３と骨髄２との複合材を長期間保存することができる。そのため、封入された複合材をシリンジ部１２ごと、譲渡あるいは販売等することもできる。
【００５３】
更に、シリンジ部１２内にＰＲＰを添加する添加過程を有するようにすれば、ＰＲＰに含有されている天然の形成因子によって、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。
【００５４】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、図２を参照して説明する。
本実施形態は、上記第１及び第２の実施形態とは異なり、実験用の動物を用いた骨補填実験の最中において骨補填材を製造するものであり、後述する骨採取過程、切除過程、骨髄抽出過程、混合過程及び遠心過程といった５つの過程を有している。この動物実験とは、具体的には、ラット、兎あるいはモルモット等といった実験用動物に、骨欠損部を形成した後に骨補填材を補填し、その後の骨形成状況を検査・観察したり、各種データを採取するために行うものである。
【００５５】
先ず、実験前の準備作業として、β−ＴＣＰの多孔体顆粒を予め準備しておく。このβ−ＴＣＰ３は、上記第１の実施形態において用いたと同様のものを用いる。
次に実験中の作業として、図２（ａ）に示すように、動物から獣骨（骨）５を採取する（骨採取過程）。符号６は、獣骨５に含まれている骨髄である。この獣骨５の一端部側を切除して、骨髄６の一部を露出させる（切除過程）。図中一点鎖線は、切断線の一例である。
【００５６】
そしてこの獣骨５を、図２（ｂ）に示す遠心分離機２０に装填し、獣骨５に遠心力を加えて骨髄６の露出側から骨髄６を採取する（骨髄抽出過程）。この遠心分離機２０は、上記第２実施形態における遠心分離機１５と同様の構成のものでよいが、獣骨５を支持して高速回転させるための手段を備えている必要がある。ここでの遠心分離機２０は、図２（ｂ）に示すように、獣骨５の他端部側（骨髄６の一部が露出している側と反対側）を把持して回転軸Ｏ２回りに高速回転させる、チャック２１を備えている。すなわち、骨髄６が露出した一端部側を、回転軸Ｏ２から遠い側（外周側）に位置させるようにして、獣骨５をチャック２１に取付固定する。このチャック２１は、遠心分離機２０に設けられたターンテーブル（図示省略）と同じ回転速度で回転する。
【００５７】
また、ターンテーブル上における獣骨５の外周側に、試験管（容器）２２を一体的に固定しておく。こうすることで獣骨５と試験管２２とは、同じ回転速度で回転軸Ｏ２回りに回転される。この状態で高速回転をさせ続けると、図２（ｃ）に示すように、獣骨５内の骨髄６は遠心力によって外周側へと飛び出し、獣骨５からほぼ全量が抽出されて、試験管２２内に収容される。なおこのとき、獣骨５と試験管６との間隙部分をカバー等で覆い、骨髄６を空気に晒さないようにすることが好ましい。
【００５８】
次に、試験管２２内にβ−ＴＣＰ（図示省略）を添加して、このβ−ＴＣＰと骨髄６とを試験管２２内にて混合する（混合過程）。なお、β−ＴＣＰを添加した後、直ちに試験管２２に栓等をして、骨髄６を空気に晒さないようにすることが好ましい。そして、β−ＴＣＰ及び骨髄６を収容した状態の試験管２２を、図２（ｄ）に示す遠心分離機２５に装填して、更に遠心力を加える（遠心過程）。こうすることで、試験管２２内の骨髄細胞は少なくとも一部が壊れ、骨芽細胞等に含まれている有効成分が流体中に溶出して、骨芽細胞等あるいは有効成分がβ−ＴＣＰに播種される。
【００５９】
なお、ここで用いる遠心分離機２５は、上記遠心分離機２０と同一のものを用いても良いし、異なる構成のものを用いても良い。但し、試験管２２内の骨芽細胞等を的確に壊すことができる遠心力を発生させるために、９０００〜３００００ｒｐｍ程度の回転速度を発生可能な構成とされている必要がある。この遠心分離機２５のターンテーブル（図示省略）に試験管２２を装填した状態で、このターンテーブルを回転軸Ｏ３回りに高速回転させて、試験管２２内の骨髄６及びβ−ＴＣＰに遠心力を加える。
【００６０】
このように、骨髄６とβ−ＴＣＰとを混合するようにすれば、骨髄６に含有されている骨髄細胞がβ−ＴＣＰ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。
また骨髄６は、人体内の骨髄と同様に、採取後そのまま空気中に放置しておくと、内部で凝固反応が起こるため、その粘性は次第に高まっていき、徐々に凝固していく。すなわち、β−ＴＣＰと骨髄６とからなるスラリー状流体は、粘土状、そして固体へと、徐々にその形態を変化させていくこととなるので、所定時間放置することで最終的には、骨髄／β−ＴＣＰ複合材からなる固体が得られる。この固体を、骨補填材として用いる。なお、凝固時間をコントロールするための凝固剤として、例えばトロンビンを適宜添加してもよい。
【００６１】
なお、このようなスラリー状流体をそのまま所定時間放置して、骨髄／β−ＴＣＰ複合材を得るようにしても良いが、上記他の実施形態におけると同様の理由により、このスラリー状流体にＰＲＰを添加・混合するようにすれば、より好ましい。このＰＲＰは、実験用動物から血液を採取し、この血液から抽出するようにする。
【００６２】
本実施形態に係る骨補填材の製造方法においては、動物から獣骨５を採取する骨採取過程と、この獣骨５の一端部側を切除して骨髄６の一部を露出させる切除過程と、獣骨５に遠心力を加えて骨髄６の露出側から骨髄６を抽出し、試験管２２内に収容する骨髄抽出過程と、β−ＴＣＰと骨髄６とを試験管２２内にて混合する混合過程と、を有するようにしている。このように、動物から獣骨５を採取して骨髄６の一部を露出させ、遠心力を加えて骨髄６を抽出するようにしているので、スパチュラー等を用いて骨髄６を掻き出し抽出する場合等と比較して、獣骨５内の骨髄６を短時間でほぼ完全に抽出することができる。そして、抽出した骨髄６を試験管２２内に収容した後、β−ＴＣＰと混合するようにしているので、高効率で骨髄を抽出して、高効率で骨補填材を製造することができる。
【００６３】
また、β−ＴＣＰ及び骨髄６を収容した状態の試験管２２に、更に遠心力を加える遠心過程を有するようにしているので、骨髄細胞のうちの少なくとも一部を壊すことができ、骨芽細胞等に含まれている骨形成に関与する有効成分を、β−ＴＣＰの気孔内の隅々にまで行き渡らせることができる。これにより、骨芽細胞等あるいはそれに含まれる有効成分をβ−ＴＣＰに予め播種させた状態の骨補填材を製造し、この補填材を骨欠損部に補填することができるので、細胞接着が更に早期に的確に実現され、自家骨への置換をより短期間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第２の実施形態について示す図であって、（ａ）は、β−ＴＣＰを収容した状態のシリンジ部を示す概略図、（ｂ）は、骨髄採取用シリンジを骨に刺入し骨髄を採取している状態を示す概略図、（ｃ）は、骨髄採取後のシリンジ部に遠心力を加えている状態を示す概略図である。
【図２】本発明の第３の実施形態について示す図であって、（ａ）は、採取した獣骨を示す概略図、（ｂ）は、（ａ）の獣骨を遠心分離装置にセットした状態を示す概略図、（ｃ）は、（ｂ）の獣骨から骨髄を採取した状態を示す概略図、（ｄ）は、採取した獣骨とβ−ＴＣＰとを混合した容器に遠心力を加えている状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  骨
２  骨髄
３  β−ＴＣＰ（リン酸カルシウム）
５  獣骨（骨）
６  骨髄
１０  骨髄採取用シリンジ
１１  刺入部
１２  シリンジ部
１５，２０，２５  遠心分離機
２２  試験管（容器）
【図１】
2005137478.tif 000003
【図２】
2005137478.tif 000004