JP5925185B2 - 骨補填材含有不織布 - Google Patents
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Description
項1.
骨補填材を含有する不織布であって、
骨補填材は不織布を構成する繊維間に含まれ、
不織布を構成する繊維は生体適合性繊維である、
不織布。
項2.
生体適合性繊維が、生体適合性ポリマーを含んでなる繊維である、項1に記載の不織布。
項3.
生体適合性ポリマーが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、キチン、コラーゲン、ポリリジン、ポリアルギニン、ヒアルロン酸、セリシン、セルロース、デキストラン、及びプルランからなる群より選択される少なくとも1種である、項2に記載の不織布。
項4.
骨補填材が、β-TCP(β−リン酸三カルシウム)、α-TCP(α−リン酸三カルシウム)、HA(ハイドロキシアパタイト)、 DCPD (第二リン酸カルシウム)、OCP(オクタカルシウムフォスフェート)、4CP(テトラカルシウムフォスフェート)、アルミナ、ジルコニア、カルシウムアルミネート(CaO-Al2O3)、アルミノシリケート(Na2O-Al2O3-SiO2)、生体活性化ガラス、石英、及び炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種である、項1〜3のいずれかに記載の不織布。
項5.
骨補填材の粒径が50〜5000μm程度である、項1〜4のいずれかに記載の不織布。
項6.
不織布の空隙率が、78.5〜97%である、請求項1〜5のいずれかに記載の不織布。
項7.
不織布の繊維部分の空隙率が、80〜99.99%である、項1〜6のいずれかに記載の不織布。
項8.
不織布のかさ密度(g/cm3)が、0.1〜0.6である、項1〜7のいずれかに記載の不織布。
項9.
項1〜8のいずれかに記載の不織布を含む骨再生用材料。
項10.
項1〜8のいずれかに記載の不織布を含む骨芽細胞培養足場材。
項A−1.
項1〜8のいずれかに記載の不織布を、骨を再生させるべき部位へ適用する工程を含む、骨を再生させる方法。
項A−2.
骨が歯槽骨である、項A−1に記載の方法。
項B−1.
骨再生における使用のための、項1〜8のいずれかに記載の不織布。
項B−2.
骨が歯槽骨である、項B−1に記載の不織布。
項C−1.
骨再生用製剤の製造における、項1〜8のいずれかに記載の不織布の使用。
項C−2.
骨再生用製剤が、歯槽骨再生用製剤である、項C−1に記載の使用。
項C−3.
in vitroでの細胞足場材としての、項1〜8のいずれかに記載の不織布の使用。
{不織布に含まれる骨補填材(g)/不織布(g)}×100(%)
で求められる値をいう。不織布に含まれる骨補填材(g)は、本発明の不織布中のポリ乳酸をジクロロメタンにより溶解した後(つまり、不織布の繊維部分を溶解した後)の残渣の重量を測定して求めた値である。
骨縁下欠損、クラスII根分岐部病変、退縮型欠損、裂開型欠損における組織再生誘導法;顎堤の骨造成術、歯槽提増大術、インプラント周囲の骨造成術における骨再生誘導法;顎堤形成術;上顎洞底挙上術におけるサイナスリフト法;抜歯窩の保存におけるソケットプリザベーション法;鼻腔底挙上術;骨延長手術、骨壊死部分の掻爬後の骨充填、骨組織のがん病巣掻爬後の骨充填、外傷による骨折の治療のための骨充填における骨再建術;ブリッジ下の歯肉増大、歯肉退縮への根面被服、歯間乳頭再建、その他歯肉増大など審美目的での施術、等
骨延長手術;骨壊死部分の掻爬後、骨組織のがん病巣掻爬後、外傷による骨折の治療、脊椎圧迫骨折、偽関節治療における骨再建術;骨延長手術:骨粗鬆症の治療における薬効成分のキャリアー材としての使用、等
ポリ乳酸(三井化学、LACEA 、H−400)7gに、ヘキサフルオロイソプロピルアルコール:ジクロロメタン=8:2(質量比)の混合溶液43gを加えて溶解させ、ポリ乳酸溶液を得た(14w/w%)。当該ポリ乳酸溶液をシリンジ(Henke SASS WOLF、5mL)に充填し、針(テルモ、ノンベベル針21G1.1/2)をシリンジに装着して、エレクトロスピニング装置にセットした。シリンジからターゲットとなるアースとの距離を8cmとし、印加電圧10kVにて、表1に示す条件で、噴霧量や噴霧時間をそれぞれ変化させ噴霧した。噴霧の間、15分おきに骨補填材(オスフェリオン/オリンパステルモバイオマテリアル株式会社)をできるだけまんべんなく添加した。当該添加は、合計添加量が2gになるまで行った。なお、用いた骨補填材(オスフェリオン)の粒径は0.5〜1.5mm(規格値)である。骨補填材全量を添加終了後、さらに15分間ポリ乳酸溶液を噴霧した。このようにして、表1に示す4種の不織布を製造した。
以下の手順により、上記4種の不織布(サンプル0、1、2、3)の厚み、かさ密度、骨補填材比率、及び不織布を構成する繊維の繊維径を測定した。
かさ密度(g/cm3)=サンプル重量(g)/サンプル体積(cm3)
骨補填材比率(%)=(ジクロロメタン不溶解物(沈殿)/用いたサンプル重量)×100
以下の手順により、各不織布(サンプル1〜3)の細胞増殖能を検討した。具体的には、各サンプルにより増殖した細胞のDNA量を測定して、細胞増殖能を検討した。
各不織布サンプル(サンプル1〜3)を48穴シャーレ(住友ベークライト(株)、SUMILON、MS−80480)の底面と同じ大きさにカットし、48穴シャーレの底に置いた。これらには、約50mg分の骨補填材が含まれる。また、コントロールサンプルとして、骨補填材(オスフェリオン)約50mgをそのまま48穴シャーレの底に置いた。
培養後、細胞の付着した各評価サンプル(不織布)を取り出し、それぞれPBS(リン酸緩衝生理食塩水)の入ったシャーレに加えた。PBSを含んだ状態の重量を測定し、乾燥重量とPBSを含んだ状態の評価サンプル重量から吸水量(PBSを含んだ状態の評価サンプル重量から、評価サンプルの実験に供される前の乾燥重量(シャーレ底面と同じ大きさにカットした時点で測定)を減じた量)を求めた。
不織布のポアサイズ(最頻値)は、パーフルオロポリエステルを用いたハーフドライ法(ASTM E1294−89)により測定(直径7mmの円形測定アダプターを使用)した。なお、測定機器はcapillary flow porometer(CFP-1200-AEL、 Porous Materials Inc)を用いた。また、最頻値を求める際の階級幅は1μmとした。
ポリ乳酸(エボニックデグサジャパン株式会社、RESOMER(登録商標)、L 206S)5gに、ヘキサフルオロイソプロピルアルコール:ジクロロメタン=8:2(質量比)の混合溶液45gを加えて溶解させ、ポリ乳酸溶液を得た(10重量%)。当該ポリ乳酸溶液をシリンジ(Henke SASS WOLF、5mL)に充填し、エレクトロスピニング装置(株式会社メック、NF-103A)にセットした。シリンジからターゲットとなるアース電極(4 x 4cmのアルミブロック:図2に示すものと同機構)との距離を22cmとし、印加電圧15kVにて、噴霧量1ml/hour、噴霧合計時間90minの条件で噴霧した。噴霧の間、3分おきに0.033gの骨補填材(オリンパステルモバイオマテリアル株式会社、オスフェリオンG1)、及びその骨補填材をより細かく破砕し、篩にて粒径を調節したものをまんべんなく添加した。当該添加は、30回、合計添加量が約1gになるまで行った。このようにして、表4に示す5種の不織布(A、B、C、D及びE)を作製した。
以下の手順により、不織布A〜Fの厚み、かさ密度、骨補填材比率、及び不織布を構成する繊維の繊維径を測定及び算出した。
使用ポリ乳酸溶液濃度を5重量%とし、エレクトロスピニング装置からの噴霧条件を噴霧量1 ml/hour、噴霧合計時間195 minとし、はじめに15 min噴霧した後、6 minおきに0.03 gの骨補填材を合計添加量が約1 gになるまで添加した以外は、上記「不織布の製造2」と同様にして、不織布αを製造した。
上記「不織布の物性評価2」と同様にして、不織布αの厚み、かさ密度、骨補填材比率、及び立体不織布を構成する繊維の繊維径を測定及び算出し、さらに立体不織布の空隙率(%)、及び立体不織布の繊維部分の空隙率(%)を算出した。結果を表7及び表8に示す。
アース電極を6×25cmのアルミブロックとして、噴霧条件を幅16 cm、噴霧量1 ml/hour、噴霧合計時間360 minとし、噴霧の間、6 minおきに0.135 gの骨補填材(オスフェリオン)を、59 回、合計添加量が約8 gになるまで、4×16 cmにまんべんなく添加した以外は、上記「不織布の製造2」と同様にして、不織布βを製造した。
上記「不織布の物性評価2」と同様にして、不織布βの厚み、かさ密度、骨補填材比率、及び立体不織布を構成する繊維の繊維径を測定及び算出し、さらに立体不織布の空隙率(%)、及び立体不織布の繊維部分の空隙率(%)を算出した。結果を表9及び表10に示す。
不織布βを以下のようにしてラットへ移植し、結合組織の浸潤の程度を検討した。なお、ブロック状骨補填材そのもの(オスフェリオンA1)も同様にラットへ移植し、対照とした。
<細胞培養>
不織布A〜Dを、直径約1cmの大きさにカットし、24穴シャーレ(住友ベークライト(株)、SUMILON、MS−80480)の底に設置した。評価サンプルをペニシリンカップ(ステンレス管)で押さえ、抗生物質とグルタミン酸を加えた10%FBS/MEM培地(以下特に断らない限り、単に「10%FBS/MEM培地」と標記した場合でも抗生物質とグルタミン酸を含む)を10000μL加えて湿らせ、減圧脱気した。37℃、5%CO2インキュベーター内で、1hr以上インキュベートした。事前に培養したMG−63(由来:ヒト骨肉腫、ヒューマンサイエンス研究資源バンク、Lot.05262004)を3.2×105cells/mLとなるように10%FBS/MEM培地に懸濁し、100μLずつ各wellに播種した(3.2×104cells/well)。一晩培養した細胞を評価サンプルとして用いた。
細胞を4%パラフォルムアルデヒド溶液で1hr固定し、PBSにて洗浄をした。その後、サンプルをドライアイス冷却下のヘキサンで凍結し、4%CMCに凍結包埋した。凍結サンプルを厚さ30μLで薄切し、ヘマトキシリン・エオシン染色(HE染色)を行った。薄切サンプルを正立顕微鏡で(オリンパス株式会社、BH-2)にて観察した。また、Image J ver 1.44を用い最大の細胞浸潤距離を測定した。結果を図7に示す。空隙率、繊維部分の空隙率の上昇とともに、細胞の浸潤性が高くなることが確認できた。
噴霧合計時間120 minとし、噴霧の間、3 minおきに0.135 gの骨補填材(オスフェリオンG1)を、39 回、合計添加量が約5.3 gになるまで、4×16 cmにまんべんなく添加した以外は、上記「不織布の製造4」と同様にして、不織布γを製造した。
不織布β及び不織布γの細胞浸潤性を検討した。不織布β及びγについて、次のようにして細胞培養を行った。すなわち、直径約1cmの大きさにカットし、10%FBS/MEM培地中で、減圧脱気し完全に湿らせた。そして、37℃、5%CO2インキュベーター内で、1hr以上インキュベートした。事前に培養したMG−63(由来:ヒト骨肉腫、ヒューマンサイエンス研究資源バンク、Lot.05262004)を1.6×105cells/mLとなるように10%FBS/MEM培地に懸濁し、各評価サンプルを細胞溶液10mLに60分浸した。サンプルは15分毎に溶液内で静かに撹拌した。細胞液からサンプルを取り出し、24穴シャーレ(住友ベークライト(株)、SUMILON、MS−80240)の底に設置した。培地を1mL加え、ペニシリンカップ(ステンレス管)でサンプルを押さえ、一晩培養した。この細胞を培養した不織布をサンプルとし、細胞を4%パラフォルムアルデヒド溶液で1hr固定し、PBSにて洗浄をした。その後、サンプルをドライアイス冷却下のヘキサンで凍結し、4%CMCに凍結包埋した。凍結サンプルを厚さ30μLで薄切し、HE染色を行った。薄切サンプルを顕微鏡で(オリンパス株式会社、BH-2)にて観察し、細胞浸潤性を評価した。
さらに、各不織布の繊維同士の間の距離(繊維間距離)を、次のようにして測定した。すなわち、測定するサンプル(不織布)をPBSに浸漬し、減圧脱泡する。PBSが浸潤したサンプルを4%CMC(カルボキシメチルセルロース)ゲルに沈め、凍結ブロックを作成した。作成したブロックから厚さ2μmのサンプルを作成し、スライドガラスとカバーガラスの間に樹脂で封入した。薄切サンプルを位相差顕微鏡で撮影した。撮影した画像から繊維の断面を検出し、その繊維間距離を重心間距離法にて測定を行った。重心間距離法の解析は、「A像くん」(旭化成エンジニアリング、ver 2.20)を用いて行った。当該解析の概要を図9に示す。なお、このようにして測定した繊維間距離は、不織布βでは18.4μm、不織布γでは27.2μm、不織布サンプル2では33.3μmであった。
Claims (8)
- 骨補填材を含有する不織布であって、
骨補填材は不織布を構成する繊維間に含まれ、
不織布を構成する繊維は生体適合性繊維であり、
骨補填材の粒径が50〜5000μmであり、
不織布を構成する繊維の平均繊維径が0.05〜20μmであり、かつ
不織布の空隙率が、78.5〜97%である、
不織布。 - 生体適合性繊維が、生体適合性ポリマーを含んでなる繊維である、請求項1に記載の不織布。
- 生体適合性ポリマーが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、キチン、コラーゲン、ポリリジン、ポリアルギニン、ヒアルロン酸、セリシン、セルロース、デキストラン、及びプルランからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項2に記載の不織布。
- 骨補填材が、β-TCP(β−リン酸三カルシウム)、α-TCP(α−リン酸三カルシウム)、HA(ハイドロキシアパタイト)、 DCPD (第二リン酸カルシウム)、OCP(オクタカルシウムフォスフェート)、4CP(テトラカルシウムフォスフェート)、アルミナ、ジルコニア、カルシウムアルミネート(CaO-Al2O3)、アルミノシリケート(Na2O-Al2O3-SiO2)、生体活性化ガラス、石英、及び炭酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載の不織布。
- 不織布の繊維部分の空隙率が、80〜99.99%である、請求項1〜4のいずれかに記載の不織布。
- 不織布のかさ密度(g/cm3)が、0.1〜0.6である、請求項1〜5のいずれかに記載の不織布。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の不織布を含む骨再生用材料。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の不織布を含む骨芽細胞培養足場材。
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