(57)【要約】本発明は、軟組織付着の改善方法であって、表面軟組織が付着される材料の表面を、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する被覆物でコーティングする工程、および軟組織付着が望まれるところに該被覆物を適用する工程からなる方法に関する。本発明はさらに、軟組織に付着される予定である移植片の表面が、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する多孔性の被覆物でコートされた該移植片に関する。本発明はまた、該被覆物への軟組織付着のための移植片を製造するための、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、またはＴｉＯ2およびＳｉＯ2を豊富に含有する多孔性表面被覆物の使用に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟組織付着の改善方法であって、
表面軟組織が付着される材料の表面を、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する被覆物でコーティングする工程、および
軟組織付着が望まれるところに該被覆物を適用する工程
からなる方法。
【請求項２】
前記被覆物が、多孔性であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記被覆物が、５０ｎｍ未満の直径および／または深さを有する細孔からなることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記被覆物の必須部分の細孔が、２〜５０ｎｍの直径および少なくとも１ｎｍの深さを有する細孔からなることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
被覆される前記材料が、チタニウム、ニチノール、セラミックおよびポリマー材料、ならびにそれらの組合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の方法。
【請求項６】
前記被覆物が、軟組織のインビトロ付着に適用されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項７】
前記被覆物が、軟組織のインビボ付着に適用されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の方法。
【請求項８】
ａ）ＴｉＯ2、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルを調製する工程；
ｂ）該ゾルを熟成させる工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ａ）において調製され、ついで工程ｂ）において熟成された該ゾルを接触させる工程であって、該接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって任意に行なわれる工程；
ｄ）工程ｃ）の接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって行なわれる場合、被覆表面を得るために、所定の速度で該ゾルから該表面を引き上げる工程；
ｅ）任意に所定の時間、該被覆表面を熱処理する工程；
ｆ）任意に該被覆表面を洗浄する工程；
ｇ）任意に該被覆表面を乾燥させる工程；
ｈ）１層以上の被覆物が望ましい場合、望ましい数の被覆物の層を得るために多数回、少なくとも工程ｃ）およびｄ）を、また任意に工程ａ）からｇ）のいずれかをも繰り返す工程；および
ｊ）軟組織付着が望まれるところに該表面を適用する工程
からなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の方法。
【請求項９】
前記ゾルが、ＴｉＯ2ゾル、ＳｉＯ2ゾル、およびＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルからなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ゾルの調製が、
ｉ）テトライソプロピル  オルトチタネートＴｉ(（ＣＨ3）2ＣＨＯ)4および／またはテトラエチルオルトシリケートをエタノールに溶解する工程；
ii）エチレングリコール  モノエチルエーテル（Ｃ2Ｈ5ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）、脱イオン水、および塩酸または硝酸をエタノールに溶解する工程；
iii）工程ｉ）およびii）で得られた溶液を混合し、ついで任意に該混合物を効果的に撹拌する工程
からなることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記ゾルが、工程ｃ）の間、−１０〜＋２０℃、好ましくは−５〜＋５℃、最も好ましくは−２〜＋２℃の冷却温度であることを特徴とする請求項８、９または１０記載の方法。
【請求項１２】
工程ａ）において調製されたゾルが、工程ｂ）において１分〜１０日間、好ましくは１〜４８時間熟成されることを特徴とする請求項８、９、１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記表面が、工程ｃ）においてゾルに浸漬することによって該ゾルに接触され、工程ｄ）において該ゾルから０．０１ｍｍ／ｓ〜１０ｍｍ／ｓの速度で、好ましくは０．１ｍｍ／ｓ〜１．０ｍｍ／ｓの速度で引き上げられること特徴とする請求項８、９、１０、１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
前記表面が、工程ｅ）において２０〜６３０℃の温度で、好ましくは３０〜４５℃、９０〜１６０℃、または２５０〜６３０℃の温度で、熱処理されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
工程ｅ）における熱処理が、０．１秒〜１０日間、好ましくは１秒〜１０時間、最も好ましくは１分〜１時間行なわれることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
前記被覆物が、工程ｆ）において、超音波によって洗浄されることを特徴とする請求項８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載の方法。
【請求項１７】
ａ）擬似体液を調製する工程；
ｂ）溶解Ｓｉ源および／またはＴｉ源を、工程ａ）において調製された擬似体液に添加する工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ｂ）において得られた混合物を接触させる工程であって、該接触が任意に該表面を該混合物に浸漬することによって行なわれる工程；
ｄ）前記材料の表面上に吸着および／または再沈殿されるように、溶解ＳｉＯ2基材および／またはＴｉＯ2基材から被覆物を形成させる工程；および
ｅ）該表面を軟組織付着が望まれるところへ適用する工程
からなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｓｉ源が、生体活性ガラスまたはゾル−ゲル法により調製されたＳｉＯ2であることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
工程ａ）の前記擬似体液が、体液に似ている溶液、または体液のｐＨ、すなわちｐＨ７．２〜７．４に緩衝化した溶液であることを特徴とする請求項１７または１８記載の方法。
【請求項２０】
前記擬似体液が、１．０〜１．５ｍＭのＭｇ2+、１．６〜２．５ｍＭのＣａ2+、１０３〜１４７．８ｍＭのＣｌ-、および４．２〜２７ｍＭのＨＣＯ3-を含有するＳＢＦであることを特徴とする請求項１７、１８または１９記載の方法。
【請求項２１】
軟組織に付着される予定の移植片の表面が、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する被覆物でコートされた移植片であって、該被覆物が多孔性であることを特徴とする移植片。
【請求項２２】
前記被覆物が、５０ｎｍ未満の直径を有する細孔からなることを特徴とする請求項２１記載の移植片。
【請求項２３】
前記被覆物の必須部分の細孔が、２〜５０ｎｍの直径および少なくとも１ｎｍの深さを有する細孔からなることを特徴とする請求項２２記載の移植片。
【請求項２４】
前記被覆物が、
ａ）ＴｉＯ2、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルを調製する工程；
ｂ）任意に該ゾルを熟成させる工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ａ）において調製され、ついで工程ｂ）において熟成された該ゾルを接触させる工程であって、該接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって任意に行なわれる工程；
ｄ）工程ｃ）の接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって行なわれる場合、被覆表面を得るために、所定の速度で該ゾルから該表面を引き上げる工程；
ｅ）任意に所定の時間、該被覆表面を熱処理する工程；
ｆ）任意に該被覆表面を洗浄する工程；
ｇ）任意に該被覆表面を乾燥させる工程；および
ｈ）１層以上の被覆物が望ましい場合、望ましい数の被覆物の層を得るために多数回、少なくとも工程ｃ）およびｄ）を、また任意に工程ａ）からｇ）のいずれかをも繰り返す工程
からなる方法を用いて得られることを特徴とする請求項２１、２２または２３記載の移植片。
【請求項２５】
前記被覆物が、
ａ）擬似体液を調製する工程；
ｂ）溶解Ｓｉ源を、工程ａ）において調製された擬似体液に添加する工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ｂ）において得られた混合物を接触させる工程であって、該接触が任意に該表面を該混合物に浸漬することによって行なわれる工程；および
ｄ）前記材料の表面上に吸着および／または再沈殿されるように、溶解ＳｉＯ2基材から被覆物を形成させる工程
からなる方法を用いて得られることを特徴とする請求項２１、２２または２３記載の移植片。
【請求項２６】
ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、またはＴｉＯ2およびＳｉＯ2を豊富に含有する多孔性表面被覆物への軟組織付着のための移植片を製造するための、該被覆物の使用。
【請求項２７】
前記被覆物が、５０ｎｍ未満の直径を有する細孔からなることを特徴とする請求項２６記載の使用。
【請求項２８】
前記被覆物の必須部分の細孔が、２〜５０ｎｍの直径および少なくとも１ｎｍの深さを有する細孔からなることを特徴とする請求項２７記載の使用。
【請求項２９】
被覆される移植片の材料が、チタニウム、ニチノール、セラミックおよびポリマー材料、ならびにそれらの組合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項２６、２７または２８記載の使用。
【請求項３０】
前記被覆物が、
ａ）ＴｉＯ2、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルを調製する工程；
ｂ）任意に該ゾルを熟成させる工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ａ）において調製され、ついで工程ｂ）において熟成された該ゾルを接触させる工程であって、該接触が任意には該表面を該ゾルに浸漬することによって行なわれる工程；
ｄ）工程ｃ）の接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって行なわれる場合、被覆表面を得るために、所定の速度で該ゾルから該表面を引き上げる工程；
ｅ）任意に所定の時間、被覆表面を熱処理する工程；
ｆ）任意に該被覆表面を洗浄する工程；
ｇ）任意に該被覆表面を乾燥させる工程；および
ｈ）１層以上の被覆物が望ましい場合、望ましい数の被覆物の層を得るために多数回、少なくとも工程ｃ）およびｄ）を、また任意に工程ａ）からｇ）のいずれかをも繰り返す工程
からなる方法によって得られることを特徴とする、該被覆物への軟組織付着のための移植片を製造するための請求項２６、２７、２８または２９記載の使用。
【請求項３１】
前記ゾルが、ＴｉＯ2ゾル、ＳｉＯ2ゾル、およびＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルからなる群から選択されることを特徴とする請求項３０記載の使用。
【請求項３２】
前記ゾルの調製が、
ｉ）テトライソプロピル  オルトチタネートＴｉ(（ＣＨ3）2ＣＨＯ)4および／またはテトラエチルオルトシリケートをエタノールに溶解する工程；
ii）エチレングリコール  モノエチルエーテル（Ｃ2Ｈ5ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）、脱イオン水、および塩酸または硝酸をエタノールに溶解する工程；
iii）工程ｉ）およびii）で得られた溶液を混合し、ついで任意に該混合物を効果的に撹拌する工程
からなることを特徴とする請求項３０または３１記載の使用。
【請求項３３】
前記ゾルが、工程ｃ）の間、−１０〜＋２０℃、好ましくは−５〜＋５℃、最も好ましくは−２〜＋２℃の冷却温度であることを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１または３２記載の使用。
【請求項３４】
工程ａ）において調製されたゾルが、工程ｂ）において１分〜１０日間、好ましくは１時間〜４８時間熟成されることを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２または３３記載の使用。
【請求項３５】
前記表面が、工程ｃ）においてゾルに浸漬させることによって該ゾルに接触され、工程ｄ）においてゾルから０．０１ｍｍ／ｓ〜１０ｍｍ／ｓの速度で、好ましくは０．１ｍｍ／ｓ〜１．０ｍｍ／ｓの速度で引き上げられることを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３または３４記載の使用。
【請求項３６】
前記表面が、工程ｅ）において２０〜６３０℃の温度で、好ましくは３０〜４５℃、９０〜１６０℃、または２５０〜６３０℃の温度で、熱処理されることを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４または３５記載の使用。
【請求項３７】
工程ｅ）における熱処理が、０．１秒〜１０日間、好ましくは１秒〜１０時間、最も好ましくは１分〜１時間行なわれることを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５または３６記載の使用。
【請求項３８】
前記被覆物が、工程ｆ）において、超音波によって洗浄されることを特徴とする請求項２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６または３７記載の使用。
【請求項３９】
前記被覆物が、
ａ）擬似体液を調製する工程；
ｂ）溶解Ｓｉ源および／またはＴｉ源を、工程ａ）において調製された擬似体液に添加する工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ｂ）において得られた混合物を接触させる工程であって、該接触が任意に該表面を該混合物に浸漬することによって行なわれる工程；および
ｄ）前記材料の表面上に吸着および／または再沈殿されるように、溶解ＳｉＯ2基材および／またはＴｉＯ2基材から被覆物を形成させる工程
からなる方法によって得られることを特徴とする、該被覆物への軟組織付着のための移植片を製造するための請求項２６、２７、２８または２９記載の表面被覆物の使用。
【請求項４０】
前記Ｓｉ源が、生体活性ガラスまたはゾル−ゲル法により調製されたＳｉＯ2であることを特徴とする請求項３９記載の使用。
【請求項４１】
工程ａ）の擬似体液が、体液に似ている溶液、または体液のｐＨ、すなわちｐＨ７．２〜７．４に緩衝化した溶液であることを特徴とする請求項３９または４０記載の使用。
【請求項４２】
前記擬似体液が、１．０〜１．５ｍＭのＭｇ2+、１．６〜２．５ｍＭのＣａ2+、１０３〜１４７．８ｍＭのＣｌ-、および４．２〜２７ｍＭのＨＣＯ3-を含有するＳＢＦであることを特徴とする請求項３９、４０または４１記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆物を用いる軟組織付着の改善方法、ならびに移植片作製のための該方法の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な生体材料の骨組織接着（bone bonding）を改善するために、いくつかの表面処理が開発されている。実験動物において、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）コーティングは、骨組織接着の形成を改善および促進することが見出された。したがって、ほとんどの表面処理の目的は、材料表面上にＨＡを付与することであった。
【０００３】
移植された生体材料と周囲の軟組織との間の安定な結合は、多くの場合、改善された骨組織接着よりもはるかに重要である。結合組織被膜（connective tissue capsule）は、通常、移植された材料の周りに数日の間に形成する。被膜の厚さは、当該材料および回復の段階に依存して変化する。上皮の内張りは、その範囲の組織において解剖学的に標準的である軟組織成分から、皮膚または粘膜を貫くすべての移植器具を分離する。移植片と軟組織との間の直接的な結合は、いくつかの医療器具（たとえば、歯科用移植片、カニューレ（canyls）、ステント、外固定ピン（external fixation pins））に有用である。今日まで、移植片と軟組織との間の安定で安全な統合を保証できる方法は、開発されていなかった。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の１つの目的は、軟組織付着の改善方法を提供することである。
【０００５】
本発明のもう１つの目的は、改善された軟組織付着を有する移植片を提供することである。
【０００６】
本発明の第３の目的は、新規な使用、すなわち、改善された軟組織付着のための、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する多孔性被覆物の使用を提供することである。
【０００７】
このように、１つの局面によると、本発明は、軟組織付着の改善方法であって、
軟組織が付着される材料の表面を、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する被覆物でコーティングする工程、および
軟組織付着が望まれるところに該被覆物を適用する工程
からなる方法に関する。
【０００８】
もう１つの局面によると、本発明は、軟組織に付着される予定の移植片の表面が、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する多孔性被覆物でコートされた移植片に関する。
【０００９】
第３の局面によると、本発明は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、またはＴｉＯ2およびＳｉＯ2を豊富に含有する多孔性表面被覆物への軟組織付着のための移植片を製造するための、該被覆物の使用に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書中における「生物医学的適用」は、広範囲の状況において理解されることを意図する。したがって、インビボ適用およびインビトロ適用の両方が包含される。
【００１１】
用語「軟組織」は、石化した硬組織を除くすべての哺乳動物組織を言う。軟組織は、たとえば皮下および皮膚の結合組織、筋骨格結合組織、筋肉、上皮、粘膜ならびに神経組織を包含する。
【００１２】
「軟組織付着」は、本明細書中において、介在する結合組織被膜のない、コートされた材料と周囲の軟組織との間の良好な接着を言う。
【００１３】
「ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する被覆物」という言及は、被覆物の必須部分がＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2であることを意味する。典型的には、被覆物の組成の５０重量％以上がＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2である。好ましくは、被覆物の組成の７０重量％以上がＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2であり、最も好ましくは９０重量％以上である。
【００１４】
本明細書中における用語「移植片」は、少なくとも軟組織付着が起こるほど長い連続した期間、少なくとも部分的にヒトなどの哺乳動物に挿入される、あらゆる器具のことを言う。
【００１５】
用語「生体適合性」は、被覆材料のほかの要素と適合し、その受容者に害を及ぼさないことを意味する。
【００１６】
用語「組織欠陥」は、前記哺乳動物の体の部位に対して解剖学的に標準的な軟組織成分が欠けている、あらゆる部位または場所を言う。
【００１７】
本発明は、軟組織が付着される材料の表面を、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2（またはほかの金属酸化物、たとえば、ＴａＯ2もしくはＺｒＯ2）を豊富に含有する被覆物でコーティングする工程、および軟組織付着が望まれるところに該被覆物を適用する工程からなる、軟組織付着の改善方法を提供する。必須でなはないが、被覆物が多孔性であることが本発明に対して非常に好ましい。典型的には、該被覆物は５０ｎｍ未満の直径および／または深さを有する細孔を含有する。好ましくは、該被覆物の必須部分の細孔は、２〜５０ｎｍの直径および少なくとも１ｎｍの深さを有する細孔からなる。被覆される材料は、典型的にはチタニウム、ニチノール、セラミックおよびポリマー材料ならびにそれらの組合わせからなる群から選択される。
【００１８】
前記方法は、好ましくは、
ａ）ＴｉＯ2、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルを調製する工程；
ｂ）該ゾルを熟成させる工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ａ）において調製され、ついで工程ｂ）において熟成された該ゾルを接触させる工程であって、該接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって任意に行なわれる工程；
ｄ）工程ｃ）の接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって行なわれる場合、被覆表面を得るために、所定の速度で該ゾルから該表面を引き上げる工程；
ｅ）任意に所定の時間、該被覆表面を熱処理する工程；
ｆ）任意に該被覆表面を洗浄する工程；
ｇ）任意に該被覆表面を乾燥させる工程；
ｈ）１層以上の被覆物が望ましい場合、望ましい数の被覆物の層を得るために多数回、少なくとも工程ｃ）およびｄ）を、また任意に工程ａ）からｇ）のいずれかをも繰り返す工程、および
ｊ）軟組織付着が望まれるところに該表面を適用する工程
からなる。
【００１９】
前記ゾルはＴｉＯ2ゾル、ＳｉＯ2ゾルおよび／またはＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルであり得る。該ゾルの調製は、（ｉ）エタノールに、テトライソプロピル  オルトチタネートＴｉ(（ＣＨ3）2ＣＨＯ)4および／またはテトラエチルオルトシリケートを溶解する工程；（ii）エタノールに、エチレングリコール  モノエチルエーテル（Ｃ2Ｈ5ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）、脱イオン水、および塩酸または硝酸を溶解する工程；（iii）工程（ｉ）および（ii）で得られた溶液を混合し、ついで任意に該混合物を効果的に撹拌する工程からなる。
【００２０】
前記ゾルは、工程ｃ）の間、典型的には−１０〜＋２０℃、好ましくは−５〜＋５℃、および最も好ましくは−２〜＋２℃の冷却温度である。工程ａ）において調製されたゾルは、工程ｂ）において１分〜１０日間、好ましくは１〜４８時間熟成される。該表面は、工程ｃ）において該ゾルに浸漬することによって該ゾルに接触され、通常、工程ｄ）において該ゾルから、０．０１ｍｍ／ｓ〜１０ｍｍ／ｓ、好ましくは０．１ｍｍ／ｓ〜１．０ｍｍ／ｓの速度で引き上げられる。あるいは、該表面のゾルとの接触は噴霧または縮合などのほかの手段によって行なうことができる。
【００２１】
前記表面は、典型的には、工程ｅ）において２０〜６３０℃の温度で熱処理され、もしたとえば前記被覆物がさらに生体活性剤などの熱変動性成分を含む場合、熱処理は、好ましくは３０〜４５℃の温度で行なわれる。熱処理は、前記被覆材料の熱特性に依存してより高い温度で行なわれることもできる。いくつかの材料における好ましい温度範囲は、９０〜１６０℃および２５０〜６３０℃である。熱処理の持続時間は、変化させることができる。工程ｅ）における熱処理は、典型的には０．１秒〜１０日間、好ましくは１秒〜１０時間、より好ましくは１分〜１時間行なわれる。熱処理温度が高ければ高いほど、長期間の熱処理は好ましくない。
【００２２】
得られる被覆物は、典型的には工程ｆ）において洗浄され、好ましくは、洗浄は超音波で行なわれる。
【００２３】
あるいは、本発明によると、軟組織付着を改善するための被覆物の好ましい調製方法は、
ａ）擬似体液（simulated body fluid）を調製する工程；
ｂ）溶解Ｓｉ源および／またはＴｉ源を、工程ａ）において調製された擬似体液に添加する工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ｂ）において得られた混合物を接触させる工程であって、該接触が任意に該表面を該混合物に浸漬することによって行なわれる工程；
ｄ）前記材料の表面上に吸着および／または再沈殿されるように、溶解ＳｉＯ2基材および／またはＴｉＯ2基材から被覆物を形成させる工程；および
ｅ）軟組織付着が望まれるところへ該表面を適用する工程
からなる。
【００２４】
典型的なＳｉ源は、生体活性ガラスまたはゾル−ゲル法により調製されたＳｉＯ2（sol-gel derived SiO2）である。工程ａ）の擬似体液は、体液に似ている溶液、または体液のｐＨ、すなわちｐＨ７．２〜７．４に緩衝化した溶液である。
【００２５】
好ましい擬似体液（ＳＢＦ）は、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ3、ＫＣｌ、Ｋ2ＨＰＯ4・３Ｈ2Ｏ、ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＣａＣｌ2・２Ｈ2ＯおよびＮａ2ＳＯ4の試薬用薬品を脱イオン水に溶解することによって調製される。体液は、３７℃で、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンおよび塩酸で生理学的なｐＨ７．４０に緩衝化される。得られる液体は、以下のイオン濃度を提供する体液の無機成分を模倣している：１４２．０ ｍＭ  Ｎａ+、５．０ ｍＭ  Ｋ+、１．５ ｍＭ  Ｍｇ2+、２．５ ｍＭ  Ｃａ2+、１４７．８ ｍＭ  Ｃｌ-、４．２ ｍＭ  ＨＣＯ3-、１．０ ｍＭ  ＨＰＯ42-および０．５ ｍＭ  ＳＯ42-。
【００２６】
擬似体液の濃度はわずかに変化できる。たとえば、１．０〜１．５ｍＭのＭｇ2+、１．６〜２．５ｍＭのＣａ2+、１０３〜１４７．８ｍＭのＣｌ-および／または４．２〜２７ｍＭのＨＣＯ3-からなり得る。
【００２７】
本発明はさらに、軟組織へ付着される予定である移植片の表面を、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2がを豊富に含有する被覆物でコートされた該移植片を提供する。典型的には、該被覆物は５０ｎｍ未満の直径を有する細孔からなり、好ましくは、該被覆物の必須部分の細孔は、２〜５０ｎｍの直径および少なくとも１ｎｍの深さを有する細孔からなる。被覆される移植片の材料は、典型的にはチタニウム、タンタル、ジルコニウム、ニチノール、セラミックおよびポリマー材料、ならびにそれらの組合わせからなる群から選択される。
【００２８】
移植片の被覆物は、
ａ）ＴｉＯ2、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2−ＳｉＯ2ゾルを調製する工程；
ｂ）該ゾルを任意に熟成させる工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ａ）において調製され、ついで工程ｂ）において熟成された該ゾルを接触させる工程であって、該接触が該表面を該ゾルに浸漬することによって任意に行なわれる工程；
ｄ）工程ｃ）の該接触が該表面を該ゾルに浸すことによって行なわれた場合、被覆表面を得るために、所定の速度で該ゾルから該表面を引き上げる工程；
ｅ）任意に所定の時間、被覆表面を熱処理する工程；
ｆ）任意に該被覆表面を洗浄する工程；
ｇ）任意に該被覆表面を乾燥させる工程；および
ｈ）１層以上の被覆物が望ましい場合、望ましい数の被覆物の層を得るために多数回、少なくとも工程ｃ）およびｄ）を、また任意に工程ａ）からｇ）のいずれかをも繰り返す工程
からなる方法を用いて得られる。
【００２９】
あるいは、前記被覆物は、
ａ）擬似体液を調製する工程；
ｂ）溶解Ｓｉ源を、工程ａ）において調製された擬似体液に添加する工程；
ｃ）軟組織が付着される表面に、工程ｂ）において得られた混合物を接触させる工程であって、該接触が任意に該表面を該混合物に浸漬することによって行なわれる工程；および
ｄ）前記材料の表面上に吸着および／または再沈殿されるように、溶解ＳｉＯ2基材から被覆物を形成させる工程
からなる方法を用いて得られる。
【００３０】
ほかの典型的な、好ましい、または最も好ましい前記移植片の表面被覆物の性質は、移植片の表面被覆物に適用できる方法について、前記において定義されたものと同じである。
【００３１】
本発明はさらに、前記被覆物への軟組織付着のための移植片を製造するための、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、またはＴｉＯ2およびＳｉＯ2を豊富に含有する表面被覆物の使用を提供する。典型的には、該被覆物は、５０ｎｍ未満の直径を有する細孔からなり、好ましくは、該被覆物の必須部分の細孔は、２〜５０ｎｍの直径および少なくとも１ｎｍの深さを有する細孔からなる。被覆される移植片の材料は、典型的にはチタニウム、ニチノール、セラミックおよびポリマー材料、またはそれらの組合わせである。
【００３２】
ほかの典型的な、好ましい、または最も好ましい使用される前記表面被覆物の性質は、使用において適用できる方法および／または移植片被覆物について、前記において定義されたものと同じである。
【００３３】
したがって、本発明は物質、たとえば、金属、セラミックまたはポリマー材料の表面処理に関するものであり、ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2を豊富に含有する被覆物を介して軟組織付着を可能にする。ＴｉＯ2および／またはＳｉＯ2被覆物のＯＨ-基は、たとえば、フィブロネクチン糖タンパク質を結合することによって、材料表面における哺乳動物結合組織細胞（線維芽細胞）の走化性、移動、および接着を促進する。経皮的な器具において、これは上皮細胞が軟組織成分と移植材料との間に増殖するのを防ぐＳｉＯＨまたはＴｉＯＨコートされた表面において、線維芽細胞様細胞の直接的な付着を促進させる。皮下器具において、軟組織は介在する結合組織被膜なしで、コートされた材料表面に付着する。あるいは、被覆物は、臓器の上皮層および内皮への付着、ならびに皮膚創傷の再上皮化を促進できる。被覆物は、神経再生を行なうために使用できる。
【００３４】
ゾル−ゲル浸漬コーティング法（a sol-gel dip-coating method）は、移植片の表面に均一な多層生体活性被覆物を付与するための１つの方法である。この方法によって、無機酸化セラミックは、コロイド状ゾルおよびポリマーゾルから調製できる。それは、得られるセラミックの、組成、表面面積、多孔性、吸着能力、分解速度などの種々の性質を制御するために、柔軟性を供与する。種々のゾル−ゲル法により調製されたチタニアおよびシリカ被覆物は、組成を変化させ、ゾルに対して種々の熟成時間を使用し、熱処理温度および被覆層の数を変化させることによって作製できる。さらに、表面性質（ＯＨ−基、ナノスケールの局所解剖学および結晶化度）は、レーザー処理の助けによって局所的に変化できる。
【００３５】
本発明はまた、軟組織の欠陥、たとえば上顎骨、下顎骨、歯、根管、耳、鼻、頭蓋骨、関節、骨ならびに皮下および皮内の軟組織における欠陥、たとえば移植片、外固定ピン、組織誘導膜骨増生材料（tissue guiding membranes bone augmentation materials）、皮膚を貫くカニューレ、ステント、血管移植片、弁および豊胸移植片の被覆物による治療を意図する製品における前記コーティング方法の使用にも関する。
【００３６】
本発明はさらに、軟組織動物細胞の培養に使用される被覆表面または組織工学器具の被覆ための本発明による被覆物の使用などの、インビトロ適用に関する。
【００３７】
本発明は、生物学的に許容し得る方法、すなわち材料がヒトなどの哺乳動物に移植される、材料（たとえば、金属、ポリマー、セラミック）表面上で作製され得る、ゾル−ゲル法により調製されたＴｉＯ2またはＳｉＯ2被覆物を提供する。好ましくは、該材料はＴｉＯ2またはＳｉＯ2ゾルに浸漬される。様々なチタニアおよびシリカ被覆物は、組成を変化させ、ゾルに対して種々の熟成時間を使用し、熱処理温度および被覆層の数を変化させることによって作製できる。
【００３８】
本発明の被覆物は、たとえば以下のように作製できる（Peltola, Timo: Nanoscale Dimensions and In Vitro Calcium Phosphate Formation: Studies on Sol-gel-derived Materials and Bioactive Glass. Thesis, University of Turku, Turku, Finland, 2000）。
【００３９】
工業用純（ｃ．ｐ．）Ｔｉ（等級２）を、基体材料として使用する。Ｔｉを炭化ケイ素紙で磨く。商業的に入手可能なテトライソプロピル  オルトチタネート  Ｔｉ（（ＣＨ3）2ＣＨＯ）4またはテトラエチルオルトシリケートを、無水エタノールに溶解する（溶液Ｉ）。エチレングリコール  モノエチルエーテル（Ｃ2Ｈ5ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）、脱イオン水、および発煙塩酸（ＨＣｌ、３７％）または硝酸をエタノールに溶解する（溶液ＩＩ）。溶液ＩおよびＩＩを混合し、効果的に撹拌する。既に作製されたゾルを縮合反応の速度を落とすために０℃に維持する。ゾルは浸漬−コーティングプロセスの間は０℃に維持する。
【００４０】
１時間または２４時間の熟成ののち、被覆物は、Ｔｉ基体をゾルに浸漬させ、ついで０．３０ｍｍ／ｓの速度で引き上げることによって作製される。被覆基体は、１０分間、熱処理（２０〜５００℃）される。熱処理後、被覆物はアセトン中で５分間、ついでエタノール中でさらに５分間の超音波処理により洗浄され、最終的に周囲の温度で乾燥される。この浸漬、熱、および洗浄のサイクルは、望ましい被覆層の数に依存して、必要に応じた回数繰り返される。前記ゾルは、最終被覆物中に誘導されるであろう薬剤、鉱化（mineralising）剤もしくは抗菌剤（たとえば、生体活性ガラス、ゾル−ゲル法により調製されたセラミック）、成長因子、防腐剤、着色剤、血量促進剤（flow enhancing）、接着もしくは懸濁促進剤などの、１つ以上の活性または非活性剤を任意に含有することができる。浸漬プロセスの間、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2ゾル中の活性剤の濃度は、均質な状態である。
【００４１】
被覆物は、たとえば以下のように、外部Ｓｉおよび／またはＴｉ源を用いて生物模倣技術的に作製することもできる（Jokinen, Mika: Bioceramics by Sol-gel Method, Processing and Properties of Monoliths, Films and Fibers. Thesis, Åbo Akademi University, Turku, Finland, 1999）。
【００４２】
Ｓｉ源は、擬似体液条件において、たとえば、生体活性ガラスまたはゾル−ゲル法により調製されたＳｉＯ2などの可溶性ＳｉＯ2基材である。Ｔｉ移植片またはポリマーなどの基体を、Ｓｉ源を含有する溶液中に入れると、そこで溶解ＳｉＯ2基材は、基体表面上に吸着および／または再沈殿されるように、被覆物を形成する。該溶液は好ましくは、ＳＢＦなどの体液に似ている溶液、または体液のｐＨに緩衝化された溶液（ｐＨ７．２〜７．４）である。形成された被覆物は、（ＳＢＦを用いる場合がそうであるのだが）溶液がカルシウムおよびリン酸イオンを含有していさえすれば、ヒドロキシアパタイトを同一の溶液から直接凝集させることができる。被覆基体が、カルシウムおよびリン酸イオンを含有しない緩衝溶液（ｐＨ７．２〜７．４）で作製される場合、またはヒドロキシアパタイト形成を促進させることを望む場合は、被覆基体はさらに、カルシウムリン酸イオンを含有するほかの液（１．０〜２．０×ＳＢＦ（係数により乗じたイオン濃度）など）に移すことができる。あるいは、被覆物は、レーザー技術を用いて、医療器具の正確に決定された部分に作製できる。
【００４３】
ＣＯ2レーザーは、スペクトルの赤外線部分、１０．６μｍで作動する。放射線は、ゾル−ゲル法により調製されたチタニアまたはシリカゲルによって吸収される。該基体は、局所的に熱されるのみであり、被覆物は選択的に処理でき、それにより同一の被覆物の異なる領域に異なる性質を持たせることができる。ゾル−ゲル法により調製された被覆物の高密度化の程度は、適切なプロセシングパラメーター、たとえばレーザー力、レーザービーム遷移速度および焦点化されたレーザービームのスポットのサイズを選択することによって制御できる。
【００４４】
ある臨床適用の必要に応じて、処理中、コンピュータ制御された可動試料台を使用することによって、医療用移植片上にパターン化された被覆物を作製すること、すなわち移植片の特定の部分のみをコートすることが可能である。ｃ．ｐ．Ｔｉ（等級２）の１ｍｍの薄さのシートは、基体材料としてしばしば使用される。Ｔｉ基体プレートは、ゾルに浸漬される。各層はまず、加熱炉中で熱処理され、そののちさらに、局所的にＣＯ2レーザーで（２つの３ｍｍレーン）で処理される。使用できるパワー範囲は、１２〜２０Ｗである。２つの隣接するレーザースキャンラインの間の距離は、１００μｍに維持できる。移動速度は２．５ｍｍ／ｓであり得る。
【００４５】
あるいは、ＳｉＯ2セラミックは、水性環境下で、前記被覆物と同様に機能する複合材料上にＳｉが豊富な表面を形成する、ポリマー材料に混合できる。
【００４６】
前記被覆物は、組織欠陥に前記被覆材料を挿入すること、または問題とされている解剖組織上の構造（anatomic structures）を保護するために該被覆材料を移植することからなる、それらを必要とする患者の軟組織構造の再構築または増生において用いられる生体材料に適用できる。被覆材料は、再吸収可能または再吸収不可能なもののどちらかであり得る。
【００４７】
本発明の方法によって治療可能な解剖組織上の構造としては、上顎骨、下顎骨、歯、根管、骨の欠陥、耳、鼻、頭蓋骨、関節、ならびに皮下、経皮および皮内の軟組織または真皮の軟組織があげられるが、これらに制限されるものではない。
【００４８】
本発明における好ましいＴｉＯ2およびＳｉＯ2被覆物は、（ａ）ゾル−ゲル被覆物が、小器具をコートできる薄い層で作製できること；（ｂ）生体活性成分、たとえば薬剤、成長因子を該被覆物に添加できること；（ｃ）被覆物が多孔性の表面および構造に適用できること、に基づいて選択される。
【００４９】
以下の実施例は、本発明の説明として提供されるものであり、それらに限定するものとして構成されているのではない。
【実施例１】
【００５０】
ＴｉＯ2被覆物を、前記のように、経皮的な歯科移植片の橋脚歯上に作製する。充分な回復期間ののち、埋め込まれた移植片を露出し、その保護ねじを除去し、ＴｉＯ2コートされたＴｉ橋脚歯をオッセオインテグレーテッド移植片に結合する。軟組織創傷の回復中、結合組織成分を直接コートされたＴｉ表面に付着させることによって、移植片と周囲の軟組織成分との間の上皮の内張りの形成を予防する。
【実施例２】
【００５１】
埋め込む期間なしで口腔に直接結合する一段階の移植片の上部に、被覆物を適用すること以外は、実施例１と同様である。
【実施例３】
【００５２】
外部骨折の固定（external fracture fixation）のために使用される固定ピンに被覆物を適用すること以外は、実施例１と同様である。
【実施例４】
【００５３】
経皮的なプラスチックステントに被覆物を適用すること以外は、実施例１と同様である。
【実施例５】
【００５４】
ポリマー、セラミック、または金属歯冠の歯肉縁下部分に、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2被覆物を適用すること以外は、実施例１〜４と同様である。
【実施例６】
【００５５】
血管ステントに前記被覆物を適用すること以外は、実施例１〜４と同様である。
【実施例７】
【００５６】
心臓弁移植片材料に前記被覆物を適用すること以外は、実施例１〜４と同様である。
【実施例８】
【００５７】
豊胸移植片材料に前記被覆物を適用すること以外は、実施例１〜４と同様である。
【実施例９】
【００５８】
被覆材料表面に、適応した生体活性地帯を生み出すために、ＣＯ2レーザーで前記被覆物を処理する以外は、実施例１〜４と同様である。
【実施例１０】
【００５９】
生体活性ガラス顆粒などのセラミック材料を含有する外部のＳｉイオンの存在下で、ＳＢＦ溶液に基体を浸漬することによって、材料表面上にＳｉＯ2被覆物を作製する。
【００６０】
本発明は、多様な実施態様の形態に包含でき、本明細書中に記載されたのはほんのわずかであることが理解されるであろう。当業者には、ほかの実施態様が存在し、本発明の精神から逸脱しないことは明らかである。したがって、記載された実施態様は例証であって、制限的なものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】ＴｉＯ2コートされた、およびコートされていない工業用純（ｃ．ｐ．）Ｔｉ表面に細胞を播種したのちの、線維芽細胞増殖曲線を示す。細胞増殖は、すでにｃ．ｐ．Ｔｉと比較してから３日後に、コートされたＴｉ表面においてより有意に高かった。
【図２】ＴｉＯ2コートされた、およびコートされていないｃ．ｐ．Ｔｉ表面に播種された線維芽細胞の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像を示す。コートされたＴｉに播種された細胞は、ｃ．ｐ．Ｔｉ上の細胞と比較して、よりフラットな形状を示し、このことは、細胞膜とコートされたＴｉ表面との間の良好な接着を示すものである。焦点接着小節（focal adhesion nodules）は、コートされたＴｉ表面上で成長した細胞においてはっきり見ることができる（黒矢印）。
【図３】ＴｉＯ2コートされたｃ．ｐ．Ｔｉ表面に付着した皮下軟組織のＴＥＭ像を示す。被覆物は、移植片を除去したのちも組織表面に付着したままである。被膜形成は見られない。
【図４】ラット皮下周囲における移植から７日後の、ＴｉＯ2−ゲルコートされたｃ．ｐ．Ｔｉディスク上の線維芽細胞およびコラーゲン束（collagen bundles）を示す。細胞外マトリクスは、ＴｉＯ2コートされた表面にしっかりと付着している。
【図５】図５ａおよび５ｂは、ラットにおける皮下移植から８日後の、ＴｉＯ2−ゲルコートされたｃ．ｐ．Ｔｉディスク（５ａ）および非コートディスク（５ｂ）の通常光の顕微鏡像を示す。軟組織は、介在する結合組織被膜なしでＴｉＯ2−ゲルコートされたＴｉ表面にしっかりと付着している。被膜形成は、ｃ．ｐ．Ｔｉ表面にはっきりと見られる。
【図１】
2004528109.tif 000002
【国際公開パンフレット】
2004528109.tif 000003
2004528109.tif 000004
2004528109.tif 000005
2004528109.tif 000006
2004528109.tif 000007
2004528109.tif 000008
2004528109.tif 000009
2004528109.tif 000010
2004528109.tif 000011
2004528109.tif 000012
2004528109.tif 000013
2004528109.tif 000014
2004528109.tif 000015
2004528109.tif 000016
2004528109.tif 000017
2004528109.tif 000018
2004528109.tif 000019
2004528109.tif 000020
2004528109.tif 000021
2004528109.tif 000022
2004528109.tif 000023
2004528109.tif 000024
2004528109.tif 000025
2004528109.tif 000026
2004528109.tif 000027
2004528109.tif 000028
2004528109.tif 000029
【国際調査報告】
2004528109.tif 000030
2004528109.tif 000031
2004528109.tif 000032
2004528109.tif 000033