JPH0271748A - 抗菌剤含有人工皮膚およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は抗菌剤を含有している新規な人工皮膚およびそ
の製造方法に関するものである。

本発明の人工皮膚は、創傷、熱傷などにより皮膚が損傷
を受けた際に、皮膚損傷面に適用され、創傷を保護する
とともに組織修復機能をもった細胞をその中に侵入させ
、創傷の治癒を促進するものである。

［従来の技術およびその問題点］ 熱傷、採皮創および外傷性皮膚欠損創、褥瘉等の疾患な
いし創傷による患部を保護し、治癒を促進する目的のた
めに、患部に一時的に適応される創傷被覆材として、従
来ガーゼ、脱脂綿等が用いられていたが、これは細菌感
染防止性が低く、かつ滲出液をすみやかに吸収するため
に創面が乾燥してしまい取りはずす際に痛み、出血等を
伴なうものであった。また、軟膏等を併用することも行
なわれているが、この場合は逆に滲出液の吸収が不充分
で創面が過度に湿った状態となってしまうものであった
。

また、これらに代るものとして、特に創面が広範囲にわ
たる場合に適用されるものとして、シリコーン製ガーゼ
、シリコーンゴム製およびベロア−状の表面構造を有す
るナイロン、テフロンなどの合成繊維シート等の人工材
料の被覆膜や、凍結乾燥豚皮、キチン不織布、コラーゲ
ン膜、ポリアミノ酸スポンジ、ムコ多糖類複合コラーゲ
ン膜等の生体由来材料の被覆膜も知られている。しかし
ながらこれらのうち人工被覆膜は患部との密着性、水蒸
気透過性、ひび割れなどの点で種々の問題を残すもので
あり、一方生体由来材料の被覆膜は生体適合性などの特
徴を有するが、その多くは抗原性を有し、また細菌感染
、滲出液による劣化などの欠点を持ち、さらに原料が入
手しにくい等の問題があった。さらに最近では、コラー
ゲン処理したナイロンメツシュとシリコーン膜からなる
複合膜が開発され、実用化されており、創面によく密着
し、適度な水分透過性を有するが、創面に固着し、肉芽
組織が被覆膜中に入り込むという欠点があった。

さらに広範囲熱傷あるいは■度熱傷では感染が起こりや
すく、敗血症や細菌性ショックを引き起こし、やがては
生命を脅やかず結果となった。感染対策として抗生物質
の長期投与は菌の薬剤耐性を生じ菌交代現象が起こり、
その結果ダラム陰性桿菌や真菌に侵される結果となった
。一方、局所治療剤は、抗菌性と浸透性を重視したもの
が多く、特に緑膿菌をはじめとするダラム陰性桿菌に重
点がおかれている。熱傷局所治療剤として必要な条件は
ｌ）強い抗菌性、２〉熱傷面廟皮下の細菌に作用しうる
強い浸透作用、３）組織毒性の少ないこと、４）鎮痛作
用、５）表皮化を促進し、肉芽形成を促進する（島崎修
次、外傷外科学ｐ４８１゜医歯薬出版、　１９７３）こ
とである。これらのすべての条件を満たす局所治療剤は
残念ながらないのが現状である。現在、使用されている
抗菌剤でスルファジアジン銀が緑膿菌に対して抗菌性が
すぐれており、１％のスルファジアジン銀を含有したク
リームの型で市販されている。しかし、クリーム基剤で
ある為、滲出液とともにガーゼ包帯に染み込み、創傷面
には約２１％しか残存しないなどの聞届があった（大浦
武彦、救急医学、　　５１６３３（＋９８１））。

また、これに代るものとして、銀スルファダイアジンを
含有した動物組織による傷用包帯（特公開５９−２０３
５６３）やスルファジン銀を含有したポリアミノ酸スポ
ンジが最近報告されている（黒柳能光他０口形会誌、　
　７５２Ｂ　（１９８７））。

一方、創傷被覆膜としては、凍結乾燥豚皮、コラーゲン
膜、ムコ多糖類複合コラーゲン膜、コラーゲン処理した
ナイロンメツシュとシリコーン膜からなる複合膜等が知
られているが、患部との密着性、細菌感染、滲出液によ
る劣化などの欠点を持ち、満足すべき、創傷被覆膜およ
び人工皮膚が得られていないのが現状である。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の創傷被覆材は上述したように、それぞれ難点を有
しているので、熱傷等により皮膚組織が損失した場合の
患部に対する処置としては、自家移植が現在最善の方法
とされている。しかしながら皮膚欠損部が広範囲にわた
る場合等においては非常に困難であり、適用可能であっ
ても長期間にわたって幾度となく移植を繰り返す必要が
ある。

そこで自家移植に代わって患部を一時的または永続的に
被覆して細菌感染及び体液の流出を防止し、かつ組繊細
胞を増殖して組織の修復を促進するような創傷被覆材の
開発が望まれている。

また広範囲熱傷や■度熱傷では感染が起こりやすい為、
抗菌剤を含有したクリーム基剤を使用して感染防止を行
なっている。しかし、このうち滲出液とともにガーゼ包
帯に約５７９６が染み込み、創傷面には約２１％しか到
達しない。また、クリーム基剤では毎日のように創傷面
に塗り込むなど操作上面倒である。抗菌剤を一定の期間
持続的に徐放することができれば、創傷面を外気に晒す
必要もないし、毎日のように塗り込む必要もない。創傷
被覆膜として、水分透過調節層は水分透過を制御するば
かりでなく、外部からの感染防止にもなり得る。更に、
この膜に抗菌剤を付与し、徐放することか可能であれば
、外部からの感染防止のみならず、創面が細菌により汚
染されている場合にも適応することができる。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は下記の構成を有する人工皮膚およびその製造
法によって達成される。

１）線維化コラーゲンおよびヘリックス含量が０〜８０
％である変性コラーゲンとのマトリックスからなる創傷
接触層と、架橋構造を有する線維化コラーゲンマトリッ
クスからなる支持層と、水分透過調節層とが順次積層さ
れてなり、少なくともいずれか１層が抗菌剤を含有して
いる人工皮膚。

２）抗菌剤がスルファジアジン銀である１項に記載の人
工皮膚。

３）抗菌剤がゲンタマイシンである１項に記載の人工皮
膚。

４）線維化コラーゲンと、ヘリックス含量が０〜８０％
である変性コラーゲンとの混合溶液を容器に入れ、その
上に架橋構造を有する線維化コラーゲンマトリックスを
のせ、凍結乾燥して多孔体を形成させ、該線維化コラー
ゲンマトリックスの上方の面を基板上に延展された未だ
粘着性を灯する水分透過性物質の薄膜上に載置し、該薄
膜が硬化するまで乾燥させ、最後に真空下０．０５　ト
ール未満で５０〜１８０℃で１〜２４時間加熱処理する
ことからなり、線維化コラーゲンと変性コラーゲンとの
混合溶液、線維化コラーゲンマトリックスまたは水分透
過性物質の少なくともいずれか１層に抗菌剤を含有させ
ることを特徴とする人工皮膚の製造法。

５）線維化コラーゲンマトリックスが熱脱水または化学
薬品処理により架橋されたものである４項の人工皮膚の
製造法。

６）熱脱水処理が０．０５　トール以下の真空下で５０
℃以上１８０℃の温度範囲で１〜２４時間加熱するもの
である５項の人工皮膚の製造法。

７）化学薬品処理がアルデヒド、カルボジイミド、イソ
シアネートまたはエポキシによる処理である５項の人工
皮膚の製造法。

本発明の人工皮膚は、上記のように、創傷接触層（下層
）、支持層（中層）および水分透過調節層（上層）の３
層からなり、少なくともいずれか１層が抗菌剤を含有し
ている。

創傷接触層は、創面を直接覆ってこれを柔らかく保護し
、痛みを押え、適度の水分を与え、細菌汚染を防止する
。さらに創傷接触層は創面に適用された際に極めて初期
にマクロファージや好中球能の炎症性の細胞が浸潤した
後、早期に線維芽細胞と毛細血管系がびまん性に侵入し
、その結果真皮様の結合組織が構築され創傷の治癒が促
進される。創傷接触層の真上には、周囲健常表皮が伸展
増殖し、最終的には、その上の支持層と水分透過２１ｆ
ｉＩ層は、これにより分界・排除される。創傷接触層を
構成する材料としては、線維化コラーゲンとへリックス
含量が０〜８０％である変性コラーゲンとのマトリック
スが好適である。

本発明は特に外部からの感染に対しては、最外層に抗菌
剤を含有した水分透過調節層と該水分透過調節層と密接
して、耐コラゲナーゼ性を有し、生体内で安定な線維化
コラーゲンマトリックスと創傷部に接触し得る部位が細
胞侵入性の良好なコラーゲン−変性コラーゲンマトリッ
クス層とからなる。しかし、抗菌剤の量が多くなるとシ
リコーンの水分透過調節層を成膜することが出来なかっ
たり、シリコーン膜の物性が著しく低下する。

そこで、創面が細菌などで汚染されて、抗菌剤の量が多
量に必要な場合には、コラーゲンマトリックス層のいず
れかの層に抗菌剤を含有することが望ましい。

本発明はまた細胞侵入性の良好なコラーゲン変性コラー
ゲンマトリックス層がコラーゲンを骨格として、変性コ
ラーゲンを熱的な脱水架橋により結合させた人工皮膚を
示すものである。変性コラーゲンは分子的にコラーゲン
特有の二重鎖へソックス含量が０〜８０％のもので、変
性は加熱処理、化学処理、物理処理などで行なわれるが
、熱変性処置が最も好ましい。熱的な脱水架橋は真空下
０．０５　トール未満で温度が５０〜１８０℃、時間は
１時間以上２４時間以下で行なわれるが、好ましくは真
空下０．０５　トール未満で温度が１００〜１２０℃、
時間は２時間以上８時間以下である。

本発明はさらに抗菌剤がスルファジアジン銀、ゲンタマ
イシン、硝酸銀などが選択され得るが、これらの抗菌剤
に限定されるものではない。

以下、本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。

第１図は本発明の人工皮膚の一実施態様の微細構造を示
す拡大断面図である。第１図に示すように本発明の人工
皮膚１は創傷部に接触する部位が細胞侵入性の良好なコ
ラーゲン−変性コラーゲンマトリックス層２、該創傷部
接触層２に隣接して、耐コラゲナーゼ性を有し、生体内
で安定なコラーゲンマトリックス層３と最外層がシリコ
ーン膜層４とからなり、抗菌剤５は少なくとも支持層２
．３と４のいずれかの層に自白゛される。

ここで、創傷部接触層２が細胞侵入性をＨするものとは
、該人工皮膚１が創傷部に適用された際に、マクロファ
ージや好中球他の炎症性の細胞の湿潤が少なく、早期に
線維芽細胞が侵入し、その結果真皮様の結合組織が再構
簗されることである。

創傷部接触層２で使用する変性コラーゲンはコラーゲン
を加熱処理、化学処理、物理処理などが行なわれるが、
熱処理が最も好ましい。コラーゲンの変性度はへリック
ス構造の含量によって示される。ヘリックス含量とはコ
ラーゲン特有の二重鎖へソックス含量のことで、コラー
ゲンではこのヘリックスがランダムコイル化しであるた
め、ヘリックス含量が変性度に対応する。このヘリック
ス含量は円偏光二色性や赤外分光光度＝１で測定するこ
とができる（Ｐ、　Ｌ、　Ｇｏｒｄｏｎ。

１、　Ｖ、　Ｙａｎｎａｓ、ｅＬ　ａｌ、　Ｍａｅｒｏ
ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、　７　（６）９５４　（１９７４
）、奈倉、橋本他、高分子論文集　４１（８）　４７３
　（１９８４））。ここで用いられるコラーゲンの変性
度の指標、即ちヘリックス含量は０〜８０％であり、よ
り好ましくは０〜５０％である。例えば、コラーゲン溶
液を６０℃、　３０分熱処理するとヘリックス含量は約
４０％である。１００℃、２４時間熱処理するとヘリッ
クス含量は０となり、また電気泳動によりコラーゲン分
子の一部が切断されていることがわかる。また、変性コ
ラーゲンの組成は５〜８０％であり、より好ましくは１
０〜５０９６である。

一方、耐コラゲナーゼ性を有するコラーゲンマトリック
ス層３は該支持層２が滲出液を吸収して分解しても、支
持層３の形状が保たれ得ることが見出された。支持層３
のコラーゲンは架橋されていることが望ましく、生体内
で生体組織に置換されるまで一定の期間細胞の侵入・増
殖の足場を提供し続けるだけの物性の維持のために必須
である。

これに必要な高度の架橋を導入するためには、熱脱水架
橋では真空下で１１０℃に２４時間曝すことが必要であ
る。化学架橋では、アルデヒド系架橋、カルボジイミド
系架橋、イソシアネート系架橋、エポキシ系架橋などが
選択され得るが、これらの架橋剤に限定されるものでは
ない。それぞれ０．０１５以上の架橋剤濃度で架橋する
ことが望まれる。架橋が導入されるべきコラーゲンは抗
原性の発現抑制の面から抗原決定基が酵素で除去された
アテロコラーゲンが望ましいが、アテロコラーゲンを分
散状でそのまま用いると、架橋導入を行っても物性が余
り向上しないので、アテロコラーゲンは３７℃で中和処
理（リン酸系の緩衝液を用いる）を施し、生体内にある
ような周期性線維構造を持つ線維化アテロコラーゲンの
形にすることが更に好ましい。これにより、架橋処理と
の相乗効果で物性が飛躍的に向上する。

さらに最外層にシリコーン膜層４を設けることにより適
度な水蒸気透過を行ない、創面に滲出液が貯留せずかつ
創面が湿潤に保たれた状態とし、一方滲出液中のタンパ
ク質成分の外部への漏出は防止され、組織の修復に極め
て好ましい環境を与えることになる。

また、抗菌剤５をシリコーン膜に含有させ、シリコーン
膜から持続的に徐放することにより感染防止にもなる。

シリコーン膜中に抗菌剤としてスルファジアジン銀（Ａ
　ｇ　Ｓ　Ｄ）をそれぞれ１０ｍｇ。

２０ｍｇ、　３０ｍｇ含自゛させ、該シリコーン膜（膜
厚２０−）からの徐放性を第２図に示した。

一方、創面がすでに菌でｌＴｉ染されている場合には、
抗菌剤の量が多量に必要なことから、抗菌剤がコラーゲ
ンマトリックス層２あるいは３のいずれかの層に含有す
ることが望ましい。

以下、本実施例により具体的に説明する。

実施例１　抗菌剤含有コラーゲンスポンジの作製 ｐＨ３，０の０，３％アテロコラーゲン溶液にりん酸緩
衝液を加え、３７℃で４時間恒温槽に入れ、線維化アテ
ロコラーゲンを調製した。線維化アテロコラーゲン５０
ｃｃを撹拌しながら、スルファジアジン銀の粉末を２５
ｍｇ、　５０ｍｇ、　　２５０ｍｇと５００ｍｇをそれ
ぞれ加え、十分に分散させた後、スチロール型バット（
１０ｅｍＸＩＯｃｍ）に流し込み、凍結乾燥した。更に
出来上ったスポンジを真空下１１０℃、２時間架橋処理
を施した。

実施例２　抗菌剤含有コラーゲンスポンジの作製 ｐＨ３、０の０．３％アテロコラーゲン溶液にりん酸緩
衝液を加え、３７℃で４時間恒温槽に入れ、線維化アテ
ロコラーゲンを調製した。この溶液を凍結・乾燥してス
ポンジ化し、更に０，０１％へキサメチレンジイソシア
ネートのエタノール溶液に１日浸漬させ架橋した。架橋
したコラーゲンスポンジ（１０ｃｍ　Ｘ　ｌＯｃｍ）を
硝酸銀のアンモニア溶液（１×■Ｏ−３モル／ｇ）　　
ｌＯＱｍｌに浸ン責しｔ二。

実施例３　抗菌剤含有コラーゲンスポンジの作製 実施例２で得られた硝酸銀のアンモニア溶液に浸漬した
コラーゲンスポンジを更にナトリウムスルファジアジン
溶ｉ（ｌ　（１ｘ　１０−３モル／Ｉ　）　１００　ｍ
ｌに浸漬した。

抗菌性の評価 Ｍｕｌｌｅｒ−１１ｉｎｔｏｎ　Ａｇａｒ　（Ｄｉ［’
ｃｏ社製）をオートクレーブにかけた後５０℃に保ち、
２０ｍ１ずつシャーレに分注し、１時間室温に放置し固
めた。菌は平板で培養した後、トリス緩衝液中に各種の
菌を懸濁して菌液とし、培地上に綿棒で３回ずつ全体に
塗布した。上記の方法で調製した試料を直径８關に切り
ぬき、菌を塗布した培地上に置き、３７℃で１８時間培
養した。結果を表１に示した。

いずれの菌株も０．２５ａ＋ｇ／ｃ−以上の配合で、濃
度に依存せずほぼ同等の阻止内を形成した。

（以下余白） 実施例４　抗菌剤含有人工皮膚の作製 実施例１において線維化アテロコラーゲン溶液を１．０
ν／Ｖ％に調製し、変性アテロコラーゲン溶液を添加し
、十分に撹拌しながらスルファジアジン銀を２５ｍｇ加
え、スチロールバットに注入し、更に０、Ｏ１％ＨＤＩ
で架橋した線繊化アテロコラーゲンスポンジをゆっくり
のせ凍結乾燥した。次にテフロン上に５０％５ＩｌａＳ
ｔｉｃシリコ一ン接着剤型Ａ（Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｌｎｇ
社）のへキサン溶液を精密被覆用具を用いて塗布し製膜
した。塗布した直後に上記のスポンジをのせ、６０℃で
少なくとも１時間オーブンで硬化させた。更に真空下で
１時間真空にし、更に１１０℃に温度を上げ、２時間真
空に保ち、その後温度を室温まで下げ、試料を取り出し
て抗菌剤含有人工皮膚を得た。

〔発明の効果〕

本発明は熱傷、採皮創および皮膚剥削側、外傷性皮膚欠
損側等を疾患ないし、創傷による患部に適用された際に
、適当な水蒸気透過性と滲出液吸収性を有するために創
面に密着し、特に抗菌剤を含有することによって、長期
にわたり抗菌剤を徐放して感染を防止し、また側面との
接触部は細胞侵入性を自°するので、早期に好中球やマ
クロファージが浸潤し、更に線維芽細胞が侵入して、早
期に自己の組織に置換されて、創傷部の治癒を促進し、
かつ廠痕を残すことなくきれいに再生する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の人工皮膚の実施態様の微細構造を示す
拡大断面図である。 １・・・人工皮膚　　　　　　２・・・創傷接触層３・
・・支持層　　　　　　　４・・・水分透過調節層５・
・・抗菌剤 第２図はシリコーン膜からのスルファジアジン銀の溶出
量を示すグラフである。縦軸はシリコーン膜（５ｃｍＸ
５ｃｍ、約０．１５ｇ）から蒸留水１００ｍ１中に溶出
したスルファジアジン銀量を示し、スルファジアジン銀
の徐放性を示す。横軸は時間（日）を示す。図中−口−
−Δ−−〇−はシリコーン膜中に含有する各スルファジ
アジン銀量を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）線維化コラーゲンおよびヘリックス含量が０〜８０
   ％である変性コラーゲンとのマトリックスからなる創傷
   接触層と、架橋構造を有する線維化コラーゲンマトリッ
   クスからなる支持層と、水分透過調節層とが順次積層さ
   れてなり、少なくともいずれか１層が抗菌剤を含有して
   いる人工皮膚。 ２）抗菌剤がスルファジアジン銀である請求項１に記載
   の人工皮膚。 ３）抗菌剤がゲンタマイシンである請求項１に記載の人
   工皮膚。 ４）線維化コラーゲンと、ヘリックス含量が０〜８０％
   である変性コラーゲンとの混合溶液を容器に入れ、その
   上に架橋構造を有する線維化コラーゲンマトリックスを
   のせ、凍結乾燥して多孔体を形成させ、該線維化コラー
   ゲンマトリックスの上方の面を基板上に延展された未だ
   粘着性を有する水分透過性物質の薄膜上に載置し、該薄
   膜が硬化するまで乾燥させ、最後に真空下０．０５トー
   ル未満で５０〜１８０℃で１〜２４時間加熱処理するこ
   とからなり、線維化コラーゲンと変性コラーゲンとの混
   合溶液、線維化コラーゲンマトリックスまたは水分透過
   性物質の少なくともいずれか１層に抗菌剤を含有させる
   ことを特徴とする人工皮膚の製造法。 ５）線維化コラーゲンマトリックスが熱脱水または化学
   薬品処理により架橋されたものである請求項４の人工皮
   膚の製造法。 ６）熱脱水処理が０．０５トール以下の真空下で５０℃
   以上１８０℃の温度範囲で１〜２４時間加熱するもので
   ある請求項５の人工皮膚の製造法。 ７）化学薬品処理がアルデヒド、カルボジイミド、イソ
   シアネートまたはエポキシによる処理である請求項５の
   人工皮膚の製造法。