JP2003325657A - Member for forming joint cartilage and method of manufacturing the member, method of regenerating or forming and culturing the joint cartilage, and artificial joint cartilage for transplantation - Google Patents
Member for forming joint cartilage and method of manufacturing the member, method of regenerating or forming and culturing the joint cartilage, and artificial joint cartilage for transplantationInfo
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- JP2003325657A JP2003325657A JP2002137202A JP2002137202A JP2003325657A JP 2003325657 A JP2003325657 A JP 2003325657A JP 2002137202 A JP2002137202 A JP 2002137202A JP 2002137202 A JP2002137202 A JP 2002137202A JP 2003325657 A JP2003325657 A JP 2003325657A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、関節軟骨形成用部
材およびその製造方法、関節軟骨の再生または形成方法
および培養方法ならびに移植用人工関節軟骨に関し、よ
り詳細には、関節部特有の軟骨を形成および再生するこ
とが可能な部材およびその製造方法、ならびに、生体内
または生体外において関節軟骨を再生または形成する方
法、関節軟骨を培養する方法、ならびに、セラミックス
多孔体を基材として用いた移植用人工関節軟骨に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a member for forming articular cartilage, a method for producing the same, a method for regenerating or forming articular cartilage, a method for culturing, and an artificial joint cartilage for transplantation. Member that can be formed and regenerated, a method for producing the same, a method for regenerating or forming articular cartilage in vivo or in vitro, a method for culturing articular cartilage, and transplantation using a ceramic porous body as a base material For artificial joint cartilage.
【０００２】[0002]
【従来の技術】関節は、骨と骨とが可動結合している連
結部であり、この連結部におけるお互いの骨端の表面
（関節面）は、関節軟骨により覆われている。そして、
お互いの骨端の骨膜は、一体となって連結部を包むよう
に関節包を形成している。この関節包に覆われた骨と骨
との間には、関節腔と呼ばれる空間が形成されており、
その内部は、関節液により満たされている。2. Description of the Related Art A joint is a connecting portion in which bones are movably connected to each other, and the surfaces (joint surfaces) of the respective epiphyses at this connecting portion are covered with articular cartilage. And
The periosteum at the epiphyses of each other integrally forms a joint capsule so as to wrap the joint. A space called a joint cavity is formed between the bone covered by the joint capsule and the bone.
Its interior is filled with synovial fluid.
【０００３】前記関節面に形成されている軟骨は、通
常、人間の膝関節においては厚さが約２ｍｍであり、外
傷や疾病等により、１〜４ｍｍ2 程度損傷した場合に
は、自然治癒により再生の可能性があるが、２０ｍｍ2
も損傷した場合には、自力での再生は困難である。さら
に、腫瘍、壊死等の種々の原因により、関節軟骨を完全
に失ったような場合には、関節機能を復元するため、例
えば、人工関節を当該箇所に埋め込む等の処置が施され
ている。[0003] cartilage is formed in the articular surface is normally in the human knee joint is approximately 2mm thick, by trauma or disease, etc., when damaged about 1 to 4 mm 2, due natural healing There is a possibility of reproduction, but 20mm 2
If it is also damaged, it is difficult to reproduce by itself. Further, in the case where the articular cartilage is completely lost due to various causes such as tumor and necrosis, in order to restore the joint function, for example, a treatment such as implanting an artificial joint in the site is performed.
【０００４】しかしながら、人工関節は、あくまでも関
節機能に類似して人工的に構成されたものであり、生体
にとっては異物であるため、生体適合性を維持するのは
困難である。また、人工関節は、生体内での厳しい環境
下で、複雑な動作を要求されるため、２０年以上維持さ
せることは困難であり、その素材として用いられている
樹脂や金属等の劣化や磨耗粉等により、機能の低下や苦
痛を引き起こす場合もあり、耐久性においても十分であ
るとは言えなかった。However, since the artificial joint is artificially constructed in a manner similar to the joint function and is a foreign substance to the living body, it is difficult to maintain biocompatibility. In addition, artificial joints are required to have complicated motions in a harsh environment in the living body, so it is difficult to maintain them for 20 years or more, and deterioration or wear of resin or metal used as the material thereof is difficult. The powder may cause deterioration of function and pain, and it cannot be said that durability is sufficient.
【０００５】したがって、人工関節治療に替わるものと
して、関節軟骨自体を再生する技術が要望されている。
また、軟骨自体が形成されにくい軟骨形成不全の治療に
おいても、関節軟骨を人工素材によらず、生体組織とし
て形成および再生する技術が要望されている。Therefore, there is a demand for a technique for regenerating the articular cartilage itself as an alternative to the artificial joint treatment.
Further, also in the treatment of cartilage dysplasia in which cartilage itself is difficult to form, there is a demand for a technique of forming and regenerating articular cartilage as a living tissue without using an artificial material.
【０００６】軟骨を形成する技術については、いくつか
の提案がされているが、これらはいずれも、通常の骨が
形成される骨化の過程において前段階にある軟骨が、骨
の隙間に点在する程度のものであった。例えば、特開平
７−８８１７４号公報には、アテロコラーゲンを用いた
移植体により、骨膜性の連続した、骨・軟骨を含む仮骨
様の骨性***が形成されたことが開示されている。Several proposals have been made for the technique of forming cartilage. In all of these proposals, cartilage, which is in the pre-stage in the process of ossification in which normal bone is formed, is located in the space between the bones. It was something that existed. For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 7-88174 discloses that a graft using atelocollagen formed a callus-like bony protuberance containing bone and cartilage, which was continuous with periosteum.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記移
植体においては、仮骨様の骨性***とあるように、その
軟骨量は十分であるとは言えず、関節として実用可能な
連続性、厚さおよび量を有するものではなかった。上記
のように、従来は、関節軟骨として、膜状または層状に
連続して軟骨が形成された例はなく、実用化を図るため
には、このような軟骨を十分な量で連続して得ることが
できる技術の開発が求められていた。However, in the above-mentioned transplant, the amount of cartilage cannot be said to be sufficient due to the callus-like bony protuberance, and the continuity and thickness which can be practically used as a joint are high. It had no size and quantity. As described above, conventionally, there is no example in which cartilage is continuously formed in a membranous or layered manner as articular cartilage, and in order to achieve practical use, such cartilage can be continuously obtained in a sufficient amount. There was a demand for the development of a technology that could.
【０００８】本発明は、上記技術的課題を解決するため
になされたものであり、関節軟骨の形成および再生を可
能とし、実用レベルまでの関節軟骨の形成を可能とする
関節軟骨形成用部材およびその製造方法を提供すること
を目的とするものである。また、本発明の他の目的は、
生体内または生体外における関節軟骨の再生または形成
方法および培養方法を提供し、さらに、これらの方法に
より得られる移植用人工関節軟骨を提供することであ
る。The present invention has been made in order to solve the above technical problems, and is capable of forming and regenerating articular cartilage and capable of forming articular cartilage up to a practical level, and It is intended to provide a manufacturing method thereof. Further, another object of the present invention is to
It is intended to provide a method for regenerating or forming articular cartilage in vivo or in vitro and a method for culturing, and further to provide artificial joint cartilage for transplantation obtained by these methods.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係る関節軟骨形
成用部材は、複数の隣接する気孔が、該気孔を区画する
骨格壁部において３次元的に連通した連球状開気孔を形
成し、水銀ポロシメータにより測定した細孔径分布にお
ける孔径５μｍ以上の気孔体積が、全気孔体積の８５％
以上であるセラミックス多孔体の気孔内表面に、生体吸
収性部材および骨形成因子が担持されていることを特徴
とする。In the articular cartilage forming member according to the present invention, a plurality of adjacent pores form continuous spherical open pores that are three-dimensionally communicated in the skeletal wall portion partitioning the pores, Pore volume of 5 μm or more in the pore size distribution measured by mercury porosimeter is 85% of the total pore volume.
The bioabsorbable member and the bone morphogenetic protein are carried on the inner surface of the pores of the porous ceramic body.
【００１０】前記骨形成因子は、骨誘導因子（ＢＭＰ：
ｂｏｎｅ ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｔｉｃ ｐｒｏｔｅｉ
ｎ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ−β：ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ β）、骨形
成誘導因子（ＯＩＦ：ｏｓｔｅｏｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ｆａｃｔｏｒ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ：ｉｎ
ｓｕｌｉｎ ｄｅｒｉｖｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔ
ｏｒ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ：ｐｌａｔｌｅ
ｔ ｄｅｒｉｖｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）お
よび繊維芽細胞増殖因子（ＦＧＦ：ｆｉｂｒｏｂｌａｓ
ｔ ｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ）から選ばれたいずれか
であることが好ましい。The bone morphogenetic factor is an osteoinductive factor (BMP:
bone morphogenic protei
n), transforming growth factor (TGF-β: transfo
rming growth factor β), osteogenic factor (OIF: osteoinductive)
factor), insulin-like growth factor (IGF: in
sulin delivered grow fact
or), platelet-derived growth factor (PDGF).
t derivated growth factor) and fibroblast growth factor (FGF).
It is preferably any one selected from t grow factor).
【００１１】前記関節軟骨形成用部材を人体に適用する
ためには、前記骨形成因子は、特に、ヒト骨誘導因子
（ｈＢＭＰ）であることが好ましく、遺伝子組換え技術
により得られた組換えヒト骨誘導因子（ｒｈＢＭＰ）で
あることがより好ましい。さらに、前記ｒｈＢＭＰとし
ては、ｒｈＢＭＰ−２またはｒｈＢＭＰ−７であること
が好ましく、特に、ｒｈＢＭＰ−２であることが好まし
い。In order to apply the above-mentioned articular cartilage forming member to the human body, it is particularly preferable that the osteogenic factor is a human osteoinductive factor (hBMP), and a recombinant human obtained by a gene recombination technique. More preferably, it is an osteoinductive factor (rhBMP). Furthermore, the rhBMP is preferably rhBMP-2 or rhBMP-7, and particularly preferably rhBMP-2.
【００１２】これらの骨形成因子は、生体吸収性部材中
に均一に混在していることが好ましい。These bone morphogenetic factors are preferably uniformly mixed in the bioabsorbable member.
【００１３】また、前記セラミックス多孔体の気孔は、
撹拌起泡により形成されたものであり、その気孔率は５
０％以上９０％以下であり、かつ、平均気孔径は１００
μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。また、
前記セラミックス多孔体の連球状開気孔の連通部分の平
均孔径は２０μｍ以上であることが好ましい。The pores of the ceramic porous body are
It is formed by stirring and foaming, and its porosity is 5
0% or more and 90% or less, and the average pore diameter is 100
It is preferable that it is not less than μm and not more than 600 μm. Also,
The average pore diameter of the communicating portion of the continuous spherical open pores of the ceramic porous body is preferably 20 μm or more.
【００１４】さらに、前記セラミックス多孔体は、アル
ミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイ
ド、ウォラストナイト、エーライト、べライト、アーケ
ルマナイト、モンティセライト、生体用ガラスおよびリ
ン酸カルシウム系セラミックスから選ばれた少なくとも
１種からなることが好ましい。これらの中でも、リン酸
カルシウム系セラミックスが好ましく、このリン酸カル
シウム系セラミックスとしては、ハイドロキシアパタイ
ト、リン酸三カルシウム、フッ化アパタイトが挙げられ
るが、本発明においては、特に、ハイドロキシアパタイ
トからなることが好ましい。Further, the ceramic porous body is selected from alumina, zirconia, silica, mullite, diopside, wollastonite, alite, bellite, akermanite, monticerite, biomedical glass and calcium phosphate ceramics. It is preferable that it consists of at least one kind. Among these, calcium phosphate-based ceramics are preferred, and examples of the calcium phosphate-based ceramics include hydroxyapatite, tricalcium phosphate, and fluorapatite. In the present invention, it is particularly preferred that hydroxyapatite is used.
【００１５】また、前記生体吸収性部材は、骨形成因子
の徐放性を備えていることが好ましく、このような特性
を備えた材料として、有機化合物、例えば、乳酸および
／またはグリコール酸の重合体、乳酸および／またはグ
リコール酸の重合体とポリエチレングリコールとのブロ
ック共重合体、乳酸および／またはグリコール酸とｐ−
ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体、
アテロコラーゲンが好適に用いられる。この中でも、特
に、数平均分子量が４００以上５０００以下のポリ乳酸
と数平均分子量が１５０以上２００００以下であるポリ
エチレングリコールとのブロック共重合体（ＰＬＡ−Ｐ
ＥＧ）が好ましい。また、乳酸および／またはグリコー
ル酸とｐ−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの
共重合体（ＰＬＡ−ＤＸ−ＰＥＧ）も、同様に好適に用
いることができる。Further, the bioabsorbable member preferably has a sustained release property of the bone morphogenetic factor. As a material having such characteristics, an organic compound such as lactic acid and / or glycolic acid is added. Block copolymer of polyethylene glycol with lactic acid and / or glycolic acid, lactic acid and / or glycolic acid with p-
A copolymer of dioxanone and polyethylene glycol,
Atelocollagen is preferably used. Among these, in particular, a block copolymer (PLA-P) of polylactic acid having a number average molecular weight of 400 or more and 5,000 or less and polyethylene glycol having a number average molecular weight of 150 or more and 20,000 or less.
EG) is preferred. Further, a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol (PLA-DX-PEG) can also be suitably used.
【００１６】また、本発明に係る関節軟骨形成用部材の
製造方法は、生体吸収性材料を溶媒または分散媒に添加
した後、骨形成因子と混合して、混合液を調製する工程
と、複数の隣接する気孔が、該気孔を区画する骨格壁部
において３次元的に連通した連球状開気孔を形成してい
るセラミックス多孔体に、前記混合液を浸潤させる工程
と、前記セラミックス多孔体中の溶媒または分散媒を除
去し、生体吸収性部材および骨形成因子をセラミックス
多孔体の気孔内表面に担持させて、関節軟骨形成用部材
を得る工程とを具備していることを特徴とする。In addition, the method for producing a member for forming an articular cartilage according to the present invention comprises a step of adding a bioabsorbable material to a solvent or a dispersion medium and then mixing it with an osteogenic factor to prepare a mixed solution. Of adjacent pores of the ceramic porous body forming continuous spherical open pores that are three-dimensionally communicated with each other in the skeletal wall portion partitioning the pores; A step of removing the solvent or the dispersion medium and supporting the bioabsorbable member and the bone-forming factor on the inner surface of the pores of the ceramic porous body to obtain a member for forming an articular cartilage.
【００１７】上記製造方法においては、前記セラミック
ス多孔体には、気孔が撹拌起泡により形成されたものを
用い、また、前記混合液の調製工程においては、生体吸
収性部材が有機化合物である場合、溶媒または分散媒と
してアセトンを用いることが好ましい。In the above-mentioned manufacturing method, the ceramic porous body having pores formed by stirring and foaming is used, and in the step of preparing the mixed solution, the bioabsorbable member is an organic compound. It is preferable to use acetone as the solvent or dispersion medium.
【００１８】また、本発明に係る関節軟骨の再生または
形成方法は、骨形成因子が含まれ、その徐放性を備えた
部材を、関節面に配置し、固定することを特徴とするも
のである。ここで、骨形成因子が含まれ、その徐放性を
備えた前記部材としては、多孔質の生体吸収性部材が用
いられることが好ましい。また、前記部材は、少なくと
もその一部を関節液と接触させることが好ましい。The method for regenerating or forming articular cartilage according to the present invention is characterized in that a member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property is arranged and fixed on the joint surface. is there. Here, it is preferable that a porous bioabsorbable member is used as the member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property. Further, it is preferable that at least a part of the member is brought into contact with the synovial fluid.
【００１９】また、生体吸収性部材および骨形成因子を
気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を、関節
面に埋設させて、関節面に関節軟骨を固定することによ
り、関節軟骨を再生または形成することもできる。この
とき、前記セラミックス多孔体を関節面に埋設させた
後、該セラミックス多孔体の少なくとも一部を関節液と
接触させることが好ましい。Further, a ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and a bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores is embedded in the joint surface and the joint cartilage is fixed to the joint surface to regenerate or regenerate the joint cartilage. It can also be formed. At this time, it is preferable that the ceramic porous body is embedded in the joint surface and then at least a part of the ceramic porous body is brought into contact with the synovial fluid.
【００２０】上記関節軟骨の再生または形成方法におい
て用いられる生体吸収性部材および骨形成因子を気孔内
表面に担持している前記セラミックス多孔体には、上記
したような本発明に係る関節軟骨形成用部材を好適に用
いることができる。また、前記関節軟骨は、４００μｍ
以上の均等な厚さとなるように成長させることが好まし
い。The above-mentioned ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pores, which is used in the above-mentioned method for regenerating or forming articular cartilage, includes the above-mentioned articular cartilage forming according to the present invention. The member can be preferably used. The articular cartilage has a size of 400 μm.
It is preferable to grow so as to have the above uniform thickness.
【００２１】また、本発明に係る関節軟骨の培養方法
は、骨形成因子が含まれ、その徐放性を備えた部材を、
軟骨になり得る細胞に接してまたは近傍に配置し、前記
部材の少なくとも一部を関節液に接触させて、関節軟骨
を培養することを特徴とする。上記培養方法において
も、骨形成因子が含まれ、その徐放性を備えた前記部材
として、多孔質の生体吸収性部材を用いることが好まし
い。Further, the method for culturing articular cartilage according to the present invention comprises a member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property,
It is characterized in that it is placed in contact with or in the vicinity of cells that can become cartilage, and at least a part of the member is brought into contact with synovial fluid to culture articular cartilage. Also in the above culturing method, it is preferable to use a porous bioabsorbable member as the member containing the bone morphogenetic factor and having the sustained release property.
【００２２】また、生体吸収性部材および骨形成因子を
気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を、軟骨
になり得る細胞に接してまたは近傍に配置し、または、
セラミックス多孔体の気孔内に、軟骨になり得る細胞を
導入し、前記セラミックス多孔体の少なくとも一部を関
節液に接触させて、関節軟骨を培養することもできる。
ここで、上記の軟骨になり得る細胞としては、間葉系幹
細胞が好ましい。Further, a ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and a bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores is placed in contact with or in the vicinity of cells capable of becoming cartilage, or
It is also possible to cultivate articular cartilage by introducing cells capable of forming cartilage into the pores of the ceramic porous body and contacting at least a part of the ceramic porous body with synovial fluid.
Here, mesenchymal stem cells are preferable as the cells capable of forming the cartilage.
【００２３】さらにまた、生体吸収性部材および骨形成
因子を気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体の
気孔内表面の少なくとも一部に、骨を形成させた後、さ
らに前記セラミックス多孔体の表面の少なくとも一部
に、上記培養方法により関節軟骨を培養することもでき
る。Furthermore, after bone is formed on at least a part of the pore inner surface of the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone-forming factor on the pore inner surface, the surface of the ceramic porous body is further formed. The articular cartilage can be cultured in at least a part of the above by the above-mentioned culture method.
【００２４】上記培養方法においては、生体吸収性部材
および骨形成因子を気孔内表面に担持している前記セラ
ミックス多孔体として、上記した本発明に係る関節軟骨
形成用部材を好適に用いることができ、また、前記関節
軟骨は、４００μｍ以上の均等な厚さとなるように培養
されることが好ましい。In the above culturing method, the above-mentioned articular cartilage forming member according to the present invention can be preferably used as the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone-forming factor on the inner surface of the pores. Further, it is preferable that the articular cartilage is cultured so as to have a uniform thickness of 400 μm or more.
【００２５】また、本発明に係る移植用人工関節軟骨
は、生体吸収性部材および骨形成因子を気孔内表面に担
持しているセラミックス多孔体の表面の少なくとも一部
に、関節軟骨が形成されていることを特徴とするもので
ある。前記移植用人工関節軟骨においては、関節軟骨は
４００μｍ以上の均等な厚さであることが好ましい。In the artificial joint cartilage for transplantation according to the present invention, articular cartilage is formed on at least a part of the surface of the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores. It is characterized by being present. In the artificial joint cartilage for transplantation, the joint cartilage preferably has a uniform thickness of 400 μm or more.
【００２６】また、前記移植用人工関節軟骨は、前記セ
ラミックス多孔体の気孔内に、骨細胞が定着して形成さ
れた骨の表面の少なくとも一部に、軟骨細胞層が形成さ
れている、または、前記セラミックス多孔体の気孔内
に、骨細胞が定着して形成された骨の表面の少なくとも
一部に、セラミックス多孔体を含まない骨細胞層が形成
され、さらに、該骨細胞層の表面の少なくとも一部に、
軟骨細胞層が形成されていることが好ましい。ここで、
生体吸収性部材および骨形成因子を気孔内表面に担持し
ている前記セラミックス多孔体としては、上記した本発
明に係る関節軟骨形成用部材を好適に用いることができ
る。In the artificial joint cartilage for transplantation, a chondrocyte layer is formed on at least a part of the surface of bone formed by fixing bone cells in the pores of the ceramic porous body, or In the pores of the ceramic porous body, a bone cell layer containing no ceramic porous body is formed on at least a part of the surface of the bone formed by fixing the bone cells, and further, the surface of the bone cell layer is formed. At least in part,
It is preferable that a chondrocyte layer is formed. here,
As the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores, the above-mentioned articular cartilage forming member according to the present invention can be preferably used.
【００２７】さらにまた、本発明に係る関節軟骨の再生
もしくは形成方法または培養方法は、生体内の関節軟骨
または生体から採取した関節軟骨に接してまたは近傍
に、骨形成因子を徐放させることを特徴とする。このと
き、前記骨形成因子は、関節液の存在下に徐放されるこ
とが好ましい。Furthermore, the method for regenerating or forming articular cartilage or the method for culturing according to the present invention comprises the step of gradually releasing an osteogenic factor in contact with or near the articular cartilage in vivo or the articular cartilage collected from the body. Characterize. At this time, it is preferable that the osteogenic factor is gradually released in the presence of synovial fluid.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明を、より詳細に説明
する。本発明に係る関節軟骨形成用部材は、複数の隣接
する気孔が、該気孔を区画する骨格壁部において３次元
的に連通した連球状開気孔を形成し、水銀ポロシメータ
により測定した細孔径分布における孔径５μｍ以上の気
孔体積が、全気孔体積の８５％以上であるセラミックス
多孔体を基材とし、前記基材の気孔内表面に、生体吸収
性部材および骨形成因子が担持されているものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. In the articular cartilage formation member according to the present invention, a plurality of adjacent pores form continuous spherical open pores that are three-dimensionally communicated in the skeletal wall portion that defines the pores, and the pore diameter distribution measured by a mercury porosimeter A ceramic porous body having a pore volume of 5 μm or more and 85% or more of the total pore volume is used as a base material, and a bioabsorbable member and an osteogenic factor are carried on the inner surface of the pores of the base material. .
【００２９】前記骨形成因子としては、骨組織中からの
抽出成分である各種の骨形成関連タンパク質を用いるこ
とができる。例えば、骨誘導因子（ＢＭＰ：ｂｏｎｅ
ｍｏｒｐｈｏｇｅｎｔｉｃ ｐｒｏｔｅｉｎ）、形質転
換成長因子（ＴＧＦ−β：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ
ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ β）、骨形成誘導因子
（ＯＩＦ：ｏｓｔｅｏｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆａｃｔｏ
ｒ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ：ｉｎｓｕｌｉｎ
ｄｅｒｉｖｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）、血
小板由来成長因子（ＰＤＧＦ：ｐｌａｔｌｅｔ ｄｅｒ
ｉｖｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）および繊維芽
細胞増殖因子（ＦＧＦ：ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ ｇｒｏ
ｗｔｈ ｆａｃｔｏｒ）が挙げられる。As the bone morphogenetic protein, various bone morphogenetic proteins which are extracted components from bone tissue can be used. For example, osteoinductive factor (BMP)
morphogenic protein, transforming growth factor (TGF-β: transforming)
growth factor β), osteogenic factor (OIF: osteoinductive factor)
r), insulin-like growth factor (IGF)
Derived growth factor (PDGF): platelet der
ivrow growth factor) and fibroblast growth factor (FGF)
wth factor).
【００３０】これらの骨形成因子の中でも、前記関節軟
骨形成用部材を人体に適用するためには、ヒト由来の他
のタンパク質が実質的に含まれていないヒト骨誘導因子
（ｈＢＭＰ）であることが好ましい。特に、免疫性等の
臨床上の安全性および品質の安定した材料の大量入手が
可能である等の点から、遺伝子組換え技術により得られ
た組換えヒト骨誘導因子（ｒｈＢＭＰ）であることが好
ましい。すなわち、ヒト骨誘導因子をコードする塩基配
列を含む組換えＤＮＡを含む細胞または微生物等の形質
転換体を培養し、それら形質転換体によって産出された
ｒｈＢＭＰを単離、精製して調製したものである。Among these osteogenic factors, in order to apply the above-mentioned articular cartilage forming member to the human body, it is a human osteoinductive factor (hBMP) substantially free of other human-derived proteins. Is preferred. In particular, it is a recombinant human osteoinductive factor (rhBMP) obtained by gene recombination technology from the viewpoints of clinical safety such as immunity and the availability of a large amount of stable materials. preferable. That is, it is prepared by culturing a transformant such as a cell or a microorganism containing a recombinant DNA containing a nucleotide sequence encoding a human osteoinductive factor, and isolating and purifying rhBMP produced by the transformant. is there.
【００３１】これらのｒｈＢＭＰとしては、例えば、ｒ
ｈＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−３、ｒｈＢＭＰ−４（ｒｈ
ＢＭＰ−２Ｂともいう）、ｒｈＢＭＰ−５またはｒｈＢ
ＭＰ−６、ｒｈＢＭＰ−７ｒｈＢＭＰ−８、ｒｈＢＭＰ
のヘテロダイマーまたはこれらの改変体や一部損体が挙
げられ、これらを単独で、または、２種以上の混合物と
して用いることができる。この中でも、軟骨の形成また
は再生のためには、ｒｈＢＭＰ−２またはｒｈＢＭＰ−
７の効果が大きいため好ましく、特に、ｒｈＢＭＰ−２
であることが好ましい。Examples of these rhBMPs include r
hBMP-2, rhBMP-3, rhBMP-4 (rh
BMP-2B), rhBMP-5 or rhB
MP-6, rhBMP-7 rhBMP-8, rhBMP
The heterodimer or modified forms or partially damaged forms thereof can be used alone or as a mixture of two or more kinds. Among them, rhBMP-2 or rhBMP- is used for cartilage formation or regeneration.
7 is preferable because of its large effect, and particularly rhBMP-2
Is preferred.
【００３２】これらの骨形成因子は、部材全体での均等
な関節軟骨形成を担保する観点から、生体吸収性部材中
に均一に混在していることが好ましい。It is preferable that these bone morphogenetic factors are uniformly mixed in the bioabsorbable member from the viewpoint of ensuring uniform formation of articular cartilage in the entire member.
【００３３】前記骨形成因子が、骨形成作用を発現する
ためには、それが担持されるための基材が必要である。
この基材として、本発明においては、複数の隣接する気
孔が、該気孔を区画する骨格壁部において３次元的に連
通した連球状開気孔を形成し、水銀ポロシメータにより
測定した細孔径分布における孔径５μｍ以上の気孔体積
が、全気孔体積の８５％以上であるセラミックス多孔体
を用いる。このような基材の構造により、骨格部が緻密
で、全体として十分な強度を有しており、生体吸収性部
材を長期間安定して支持することができる。しかも、気
孔自体が平均して大きいため、前記気孔間に形成されて
いる大きな連通部を通じて、細胞や体液が、迅速かつ効
率よく、移動および循環することができる。また、前記
基材は、個々の気孔形状は、ほぼ球状であり、気孔率が
大きいにもかかわらず、この形状が崩れることなく維持
されているため、その気孔内の表面積が大きく、生体吸
収性部材および骨形成因子を、気孔内表面に高密度で担
持することができる。In order for the above-mentioned bone morphogenetic protein to exert its osteogenic action, a base material on which it is carried is necessary.
As the base material, in the present invention, a plurality of adjacent pores form continuous spherical open pores that are three-dimensionally communicated in a skeletal wall portion defining the pores, and the pore diameter in a pore diameter distribution measured by a mercury porosimeter A ceramic porous body having a pore volume of 5 μm or more and 85% or more of the total pore volume is used. Due to such a structure of the base material, the skeleton portion is dense and has sufficient strength as a whole, and the bioabsorbable member can be stably supported for a long period of time. Moreover, since the pores themselves are large on average, cells and body fluids can move and circulate quickly and efficiently through the large communicating portions formed between the pores. Further, in the base material, the shape of individual pores is almost spherical, and even though the porosity is large, since this shape is maintained without breaking, the surface area in the pores is large, and the bioabsorbability is high. The member and the bone morphogenetic factor can be loaded at a high density on the inner surface of the pores.
【００３４】前記セラミックス多孔体は、骨の内部から
軟骨形成部分までの細胞や栄養が導入されやすく、全体
に行き届きやすい等の観点から、気孔率は５０％以上９
０％以下であり、好ましくは、６５％以上８５％以下で
ある。また、平均気孔径は１００μｍ以上６００μｍ以
下であることが好ましい。なお、この平均気孔径は、樹
脂包埋による方法で測定することができる。また、前記
セラミックス多孔体の連球状開気孔の連通部分の平均孔
径は２０μｍ以上であることが好ましく、４０μｍ以上
であることがより好ましい。この連通部の平均孔径は、
水銀ポロシメータ（水銀圧入法）により測定することが
できる。図５に、本発明に係るセラミックス多孔体であ
って、ハイドロキシアパタイト製のものについて、電子
顕微鏡写真を示す。図５（ａ）は拡大倍率１５０倍、
（ｂ）は拡大倍率１０，０００倍のものである。また、
図６に、水銀ポロシメータ（水銀圧入法）により測定し
た上記ハイドロキシアパタイト製のセラミックス多孔体
の細孔分布を示す。The porous ceramic body has a porosity of 50% or more from the viewpoint that cells and nutrients from the inside of the bone to the cartilage-forming portion are easily introduced and reach the entire body.
It is 0% or less, preferably 65% or more and 85% or less. The average pore diameter is preferably 100 μm or more and 600 μm or less. The average pore diameter can be measured by a method involving resin embedding. The average pore diameter of the communicating portion of the continuous spherical open pores of the ceramic porous body is preferably 20 μm or more, and more preferably 40 μm or more. The average pore size of this communicating part is
It can be measured by a mercury porosimeter (mercury intrusion method). FIG. 5 shows an electron micrograph of a porous ceramic body according to the present invention, which is made of hydroxyapatite. FIG. 5A shows a magnification of 150 times,
(B) is a magnifying power of 10,000 times. Also,
FIG. 6 shows the pore distribution of the above hydroxyapatite ceramic porous body measured by a mercury porosimeter (mercury porosimetry).
【００３５】上記気孔を有するセラミックス多孔体は、
撹拌起泡により、容易に製造することができる。撹拌起
泡により形成されたセラミックス多孔体は、気孔を区画
する骨格壁部自体が緻密であり、気孔がほぼ球状とな
り、高強度を得られるため好ましい。具体的には、例え
ば、以下のような製造方法により、上記のようなセラミ
ックス多孔体を得ることができる。材質がハイドロキシ
アパタイトである場合を例として説明する。まず、ハイ
ドロキシアパタイト粉末に、架橋重合性樹脂としてポリ
エチレンイミン等を添加し、分散媒として水を用いて、
混合、解砕し、スラリーを調製する。次に、このスラリ
ーに起泡剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル
等を添加し、撹拌して起泡させる。さらに、架橋剤とし
てソルビトールグリシジルエーテル等を添加し、得られ
た泡沫状スラリーを、注型して、泡構造を固定した状態
で乾燥させた後、１１００〜１３００℃程度で焼結させ
ることにより、ハイドロキシアパタイト多孔体が得られ
る。The ceramic porous body having pores is
It can be easily manufactured by stirring and foaming. The porous ceramic body formed by stirring and foaming is preferable because the skeleton wall portion itself that defines the pores is dense, and the pores have a substantially spherical shape, and high strength can be obtained. Specifically, for example, the above-mentioned ceramic porous body can be obtained by the following manufacturing method. The case where the material is hydroxyapatite will be described as an example. First, to the hydroxyapatite powder, polyethyleneimine or the like as a cross-linking polymerizable resin is added, and water is used as a dispersion medium,
Mix and grind to prepare a slurry. Next, polyoxyethylene lauryl ether or the like is added to this slurry as a foaming agent and stirred to foam. Further, sorbitol glycidyl ether or the like is added as a cross-linking agent, the obtained foamy slurry is cast, dried with the foam structure fixed, and then sintered at about 1100 to 1300 ° C. A hydroxyapatite porous body is obtained.
【００３６】前記セラミックス多孔体は、生体為害性を
有さず、かつ、十分な機械的強度を有する材質のセラミ
ックスであることが好ましく、具体的には、アルミナ、
ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイド、ウォ
ラストナイト、エーライト、べライト、アーケルマナイ
ト、モンティセライト、生体用ガラスおよびリン酸カル
シウム系セラミックスから選ばれた少なくとも１種から
なることが好ましい。この中でも、生体適合性に優れて
いることから、リン酸カルシウム系セラミックスが好ま
しく、このリン酸カルシウム系セラミックスとしては、
ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、フッ化
アパタイトが挙げられるが、本発明においては、特に、
骨との同化性、癒着性、強度等の観点から、骨の主組成
成分であるハイドロキシアパタイトからなることが好ま
しい。It is preferable that the ceramic porous body is made of a material which is not harmful to the living body and has a sufficient mechanical strength, specifically, alumina,
It is preferably made of at least one selected from zirconia, silica, mullite, diopside, wollastonite, alite, bellite, akermanite, monticerite, biomedical glass and calcium phosphate ceramics. Among these, calcium phosphate-based ceramics are preferable because they are excellent in biocompatibility, and as the calcium phosphate-based ceramics,
Hydroxyapatite, tricalcium phosphate, fluorapatite, and the like, in the present invention,
From the viewpoints of assimilation with bone, adhesion, strength and the like, it is preferable that the main component of bone is hydroxyapatite.
【００３７】前記骨形成因子を、数週間から十数週間の
関節軟骨が再生または形成されるための適当な期間内に
おいて、徐々に放出させるためには、前記骨形成因子と
複合させる生体吸収性部材が不可欠である。関節軟骨を
形成しようとする部分に、骨形成因子を直接塗布した場
合には、該骨形成因子はすぐに流出してしまい、軟骨は
形成されない。したがって、骨形成因子と複合される生
体吸収性材料としては、骨形成因子の徐放性を有してお
り、生体為害性がなく、生体内組織に徐々に吸収されな
がら、同時に骨形成因子を徐々に放出するものが好まし
い。In order to gradually release the bone morphogenetic protein within a suitable period of several weeks to ten and several weeks for the regeneration or formation of the articular cartilage, the bone morphogenetic factor may be combined with the bone morphogenetic protein in order to gradually release it. Parts are essential. When the bone morphogenetic factor is directly applied to the portion where the articular cartilage is to be formed, the bone morphogenetic factor immediately flows out and cartilage is not formed. Therefore, the bioabsorbable material to be combined with the bone morphogenetic factor has a sustained release property of the bone morphogenetic factor, is not harmful to the body, and is gradually absorbed by the tissue in the living body while at the same time, the bone morphogenetic factor is simultaneously absorbed. Those that release gradually are preferred.
【００３８】このような特性を有する材料としては、リ
ン酸三カルシウム等の無機材料でも可能であるが、生体
吸収される時間の制御のしやすさ等の観点から、有機化
合物が好ましい。有機化合物であれば、その分子量を調
整することにより徐放期間を調整でき、さらに、基材で
あるセラミックス多孔体の気孔内に均一かつ広範囲に、
骨形成因子を行き渡らせることができる。なお、菌等に
よる感染を排除する観点から、合成により得られる有機
化合物を用いることがより好ましい。また、必要に応じ
て、前記セラミックス多孔体の材質と同様のセラミック
ス成分等を添加してもよい。As a material having such characteristics, an inorganic material such as tricalcium phosphate can be used, but an organic compound is preferable from the viewpoint of easy control of the time of bioabsorption. If it is an organic compound, the sustained-release period can be adjusted by adjusting its molecular weight, and further, evenly and widely within the pores of the ceramic porous body that is the base material,
It can spread bone morphogenetic factors. From the viewpoint of eliminating infection by bacteria and the like, it is more preferable to use an organic compound obtained by synthesis. Further, if necessary, a ceramic component similar to the material of the ceramic porous body may be added.
【００３９】前記生体吸収性材料としては、具体的に
は、疎水性および親水性の両性質を備えた高分子材料が
好適に用いられる。例えば、乳酸および／またはグリコ
ール酸の重合体、乳酸および／またはグリコール酸の重
合体とポリエチレングリコールとのブロック共重合体、
乳酸および／またはグリコール酸とｐ−ジオキサノンと
ポリエチレングリコールとの共重合体（ＰＬＡ−ＤＸ−
ＰＥＧ）、アテロコラーゲン等が挙げられる。この中で
も、特に、生体内組織への吸収速度および骨形成因子の
放出速度、前記セラミックス多孔体への接着性、弾力性
等の観点から、ポリ乳酸−ポリエチレングリコール共重
合体（ＰＬＡ−ＰＥＧ）が好ましく、さらに、ポリ乳酸
（ＰＬＡ）の数平均分子量が４００以上５０００以下で
あり、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の数平均分子
量が１５０以上２００００以下であることが好ましい。
全体としての数平均分子量は、９０００以上９７００以
下であることがより好ましい。As the bioabsorbable material, specifically, a polymer material having both hydrophobic and hydrophilic properties is preferably used. For example, a polymer of lactic acid and / or glycolic acid, a block copolymer of a polymer of lactic acid and / or glycolic acid and polyethylene glycol,
Copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol (PLA-DX-
PEG), atelocollagen and the like. Among these, polylactic acid-polyethylene glycol copolymer (PLA-PEG) is particularly preferable from the viewpoints of absorption rate into biological tissues and release rate of bone morphogenetic factor, adhesiveness to the ceramic porous body, elasticity and the like. More preferably, the polylactic acid (PLA) has a number average molecular weight of 400 or more and 5,000 or less, and the polyethylene glycol (PEG) preferably has a number average molecular weight of 150 or more and 20,000 or less.
The number average molecular weight as a whole is more preferably 9000 or more and 9700 or less.
【００４０】また、同様の利点を有しながら、さらに、
全体の分解時間がより好適に制御されているものとし
て、数平均分子量が５０００以上２００００以下、好ま
しくは、８０００以上１００００以下である、乳酸およ
び／またはグリコール酸とｐ−ジオキサノンとポリエチ
レングリコールとの共重合体（ＰＬＡ−ＤＸ−ＰＥＧ）
も好適に用いることができる。その数平均分子量は、８
９００以上９４００以下であることがより好ましい。こ
のＰＬＡ−ＤＸ−ＰＥＧは、共重合体中の乳酸および／
またはグリコール酸とｐ−ジオキサノンとポリエチレン
グリコールの割合が、モル比で２６〜６０：４〜２５：
２５〜７０であることが好ましい。このＰＬＡ−ＤＸ−
ＰＥＧの具体的な製法については、例えば、特開２００
０−２３７２９７号公報に記載されているような方法等
を用いることができる。While having the same advantages,
The one having a number average molecular weight of 5,000 or more and 20,000 or less, preferably 8,000 or more and 10,000 or less, in which the total decomposition time is more preferably controlled, is a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol. Polymer (PLA-DX-PEG)
Can also be preferably used. Its number average molecular weight is 8
It is more preferably 900 or more and 9400 or less. This PLA-DX-PEG is a mixture of lactic acid and //
Alternatively, the molar ratio of glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol is 26 to 60: 4 to 25:
It is preferably from 25 to 70. This PLA-DX-
A specific method for producing PEG is described in, for example, JP-A-200
The method described in 0-237297 can be used.
【００４１】上記のような関節軟骨形成用部材は、生体
吸収性材料を溶媒または分散媒に添加した後、骨形成因
子と混合して、混合液を調製する工程と、複数の隣接す
る気孔が、該気孔を区画する骨格壁部において３次元的
に連通した連球状開気孔を形成しているセラミックス多
孔体に、前記混合液を浸潤させる工程と、前記セラミッ
クス多孔体中の溶媒または分散媒を除去し、生体吸収性
部材および骨形成因子をセラミックス多孔体の気孔内表
面に担持させて、関節軟骨形成用部材を得る工程とを具
備する製造方法により得ることができる。上記製造方法
においては、前記セラミックス多孔体には、上述のよう
に、気孔が撹拌起泡により形成されたものを用いること
が好ましい。The above articular cartilage forming member has a step of preparing a mixed solution by adding a bioabsorbable material to a solvent or a dispersion medium and then mixing it with an osteogenic factor, and to prepare a plurality of adjacent pores. A step of infiltrating the mixed liquid into a ceramics porous body forming continuous spherical open pores that are three-dimensionally communicated in a skeletal wall that defines the pores; and a solvent or a dispersion medium in the ceramics porous body. It can be obtained by a manufacturing method comprising a step of removing and supporting a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pores of a ceramic porous body to obtain a member for forming cartilage. In the above manufacturing method, it is preferable to use, as the ceramic porous body, those in which the pores are formed by stirring and foaming as described above.
【００４２】また、前記混合液の調製工程においては、
溶媒または分散媒として、アセトン、塩化メチレン、ク
ロロホルム、エタノール等を用いることが好ましく、特
に、アセトンを用いることが好ましい。これらの溶媒ま
たは分散媒は、生体吸収性部材および骨形成因子をセラ
ミックス多孔体の気孔内表面に、均等に担持させる役割
を果たすものであり、その後、揮発、凍結乾燥または減
圧乾燥等により除去可能であり、得られる関節軟骨形成
用部材中には残存しないことが好ましい。In the step of preparing the mixed solution,
As the solvent or dispersion medium, acetone, methylene chloride, chloroform, ethanol and the like are preferably used, and particularly acetone is preferably used. These solvents or dispersion media play a role of evenly supporting the bioabsorbable member and the bone-forming factor on the inner surface of the pores of the ceramic porous body, and can be removed thereafter by volatilization, freeze-drying or vacuum drying. It is preferable that they do not remain in the obtained member for forming articular cartilage.
【００４３】ところで、関節軟骨を再生もしくは形成ま
たは培養する場合には、骨形成因子と関節液が接触で
きるようにすること、骨形成因子が徐々に放出され、
その効果を一定期間保持すること、骨の内部から軟骨
形成部まで細胞や体液等が十分供給され続けられるよう
にすることが必要であると考えられる。このような観点
から、本発明おいては、関節軟骨の再生または形成方法
としては、骨形成因子が含まれ、骨形成因子の徐放性を
備えた部材を、関節面に配置し、固定することを要す
る。例えば、患者自身の骨を足場として、その表面に、
関節軟骨を形成させることができる。By the way, when regenerating or forming or culturing articular cartilage, it is necessary to allow the osteogenic factor and the synovial fluid to come into contact with each other, and the osteogenic factor is gradually released.
It is considered necessary to maintain that effect for a certain period of time and to ensure that cells, body fluids, etc. are continuously supplied from the inside of the bone to the cartilage formation site. From such a viewpoint, in the present invention, the method for regenerating or forming articular cartilage includes a bone morphogenetic factor, and a member having a sustained release property of the bone morphogenetic factor is arranged and fixed on the joint surface. Requires that. For example, using the patient's own bone as a scaffold,
Can form articular cartilage.
【００４４】骨形成因子が含まれ、その徐放性を備えた
前記部材としては、多孔質の生体吸収性部材が用いられ
ることが好ましい。生体吸収性部材が多孔質である場
合、その多孔体自体が、連通する開気孔を多数有してい
ることから、体液や細胞の導入が容易であるため、該生
体吸収性部材を足場として、その表面等に関節軟骨を再
生または形成させることが好ましい。この生体吸収性部
材には、具体的には、上記したような材料を適用するこ
とができる。また、骨形成因子が含まれ、その徐放性を
備えた前記部材は、その少なくとも一部を関節液と接触
させることが好ましい。A porous bioabsorbable member is preferably used as the member containing a bone-forming factor and having a sustained release property. When the bioabsorbable member is porous, since the porous body itself has a large number of open pores that communicate with each other, it is easy to introduce body fluid or cells, so that the bioabsorbable member is used as a scaffold, It is preferable to regenerate or form articular cartilage on the surface or the like. Specifically, the above-mentioned materials can be applied to this bioabsorbable member. Further, it is preferable that at least a part of the member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property is brought into contact with synovial fluid.
【００４５】また、生体吸収性部材および骨形成因子を
気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を、関節
面に埋設させて、関節面に関節軟骨を固定することによ
り、関節軟骨を再生または形成することもできる。この
ような方法によれば、関節軟骨の固定は容易となる。こ
のとき、前記セラミックス多孔体は、隣接する関節軟骨
表面よりもわずかに深い位置、すなわち、くぼんだ状態
となるように埋設することが好ましい。このように配置
させることにより、関節軟骨が再生または形成されるス
ペースを確保し、かつ、再生または形成される関節軟骨
と、これに隣接する関節軟骨とを、隙間なく同化させる
ことが可能となる。Further, a ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and a bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores is embedded in the joint surface, and the joint cartilage is fixed to the joint surface to regenerate or regenerate the joint cartilage. It can also be formed. According to such a method, it becomes easy to fix the articular cartilage. At this time, it is preferable that the ceramic porous body is embedded at a position slightly deeper than the surface of the adjacent articular cartilage, that is, in a recessed state. By arranging in this manner, a space for regenerating or forming articular cartilage can be secured, and the regenerated or formed articular cartilage and the adjacent articular cartilage can be assimilated without a gap. .
【００４６】関節液は、それ自体またはそれに含まれる
特定成分が、骨形成因子とともに関節軟骨の再生または
形成を促進させるものであると考えられる。すなわち、
関節液には、関節軟骨修復維持物質が含まれている。し
たがって、上記のような骨形成因子が含まれ、その徐放
性を備えた部材、または、生体吸収性部材および骨形成
因子を気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を
用いた場合であっても、これらを関節液またはそれに含
まれる特定成分と接触することがない部分に埋設して
も、関節軟骨は形成されない。このため、前記セラミッ
クス多孔体は、関節面に埋設させた後、該セラミックス
多孔体の少なくとも一部を関節液と接触させることが好
ましい。It is considered that the synovial fluid itself or a specific component contained therein promotes the regeneration or formation of articular cartilage together with the bone morphogenetic factor. That is,
Synovial fluid contains articular cartilage repair maintenance substances. Therefore, this is the case when a member containing the above-mentioned bone morphogenetic protein and having a sustained release property, or a bioabsorbable member and a ceramic porous body carrying the bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores are used. However, even if they are embedded in a portion that does not come into contact with the joint fluid or a specific component contained therein, joint cartilage is not formed. Therefore, it is preferable that at least a part of the ceramic porous body is brought into contact with the synovial fluid after being embedded in the joint surface.
【００４７】上記のようにして再生または形成された関
節軟骨は、関節の機能を十分に担保するためには、４０
０μｍ以上、より好ましくは、５００μｍ以上の均等な
厚さに成長させることが好ましい。このように、連続し
た十分な量の関節軟骨を得るためには、上記した本発明
に係る関節軟骨形成用部材を、上記再生または形成方法
における生体吸収性部材および骨形成因子を気孔内表面
に担持しているセラミックス多孔体として、好適に用い
ることができる。The articular cartilage regenerated or formed as described above is 40% in order to sufficiently secure the function of the joint.
It is preferable to grow to a uniform thickness of 0 μm or more, more preferably 500 μm or more. Thus, in order to obtain a continuous and sufficient amount of articular cartilage, the above-described articular cartilage forming member according to the present invention is provided with the bioabsorbable member and the bone morphogenetic factor in the above-mentioned regeneration or forming method on the inner surface of the pores. It can be suitably used as the supported ceramic porous body.
【００４８】また、本発明に係る関節軟骨の培養方法
は、骨形成因子が含まれ、その徐放性を備えた部材を、
軟骨になり得る細胞に接してまたは近傍に配置し、前記
部材の少なくとも一部を関節液に接触させて、関節軟骨
を培養することを特徴とする。このような方法により、
自己の関節液を用いて、体外で関節軟骨を培養すること
も可能である。体外で培養した関節軟骨自体の移植は困
難であるとされているが、同様に体外で培養した骨と一
体化された状態で、または、体外培養した関節軟骨周辺
に未分化細胞を配置する等の方法により、体外培養した
関節軟骨を移植することも可能である。上記培養方法に
おいて、骨形成因子が含まれ、その徐放性を備えた前記
部材としては、上記関節軟骨の再生または形成方法の場
合と同様に、多孔質の生体吸収性部材を用いることが好
ましい。Further, the method for culturing articular cartilage according to the present invention comprises a member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property,
It is characterized in that it is placed in contact with or in the vicinity of cells that can become cartilage, and at least a part of the member is brought into contact with synovial fluid to culture articular cartilage. By this method,
It is also possible to culture the articular cartilage in vitro using its own synovial fluid. It is said that transplantation of articular cartilage cultured outside the body is difficult, but similarly, undifferentiated cells are placed in a state integrated with bone cultured outside the body or around the articular cartilage cultured outside the body. It is also possible to transplant in vitro-cultured articular cartilage by the method. In the above culturing method, as the member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property, it is preferable to use a porous bioabsorbable member as in the case of the above-mentioned method for regenerating or forming articular cartilage. .
【００４９】また、生体吸収性部材および骨形成因子を
気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を、軟骨
になり得る細胞に接してまたは近傍に配置し、または、
セラミックス多孔体の気孔内に、軟骨になり得る細胞を
導入し、前記セラミックス多孔体の少なくとも一部を関
節液に接触させて、関節軟骨を培養することもできる。
このように、培養する関節軟骨周辺に、軟骨になり得る
細胞、すなわち、未分化細胞を配置することにより、体
外培養した関節軟骨を移植することが可能となる。ここ
で、上記の軟骨になり得る細胞としては、間葉系幹細
胞、軟骨細胞、遺伝子組換えにより軟骨細胞を形成する
細胞等であれば、特に限定されないが、間葉系幹細胞が
より好ましい。なお、上記培養方法においては、前記部
材の少なくとも一部を関節液に接触させる際、関節腔内
の環境に近づけるために、関節液を加圧してもよい。Further, a ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pores is placed in contact with or in the vicinity of cells capable of forming cartilage, or
It is also possible to cultivate articular cartilage by introducing cells capable of forming cartilage into the pores of the ceramic porous body and contacting at least a part of the ceramic porous body with synovial fluid.
Thus, by arranging cells capable of forming cartilage, that is, undifferentiated cells, around the articular cartilage to be cultured, it becomes possible to transplant the articular cartilage cultured in vitro. Here, the cells that can become cartilage are not particularly limited as long as they are mesenchymal stem cells, chondrocytes, cells that form chondrocytes by gene recombination, etc., but mesenchymal stem cells are more preferable. In the above culturing method, when at least a part of the member is brought into contact with the synovial fluid, the synovial fluid may be pressurized so as to approach the environment in the joint cavity.
【００５０】さらにまた、生体吸収性部材および骨形成
因子を気孔内表面に担持しているセラミックス多孔体の
気孔内表面の少なくとも一部に、骨を形成させた後、さ
らにその表面の少なくとも一部に、上記培養方法により
関節軟骨を培養することもできる。このようにして、培
養される関節軟骨の直下には、同様に培養された骨が一
体化された状態で形成されていることにより、体外培養
した関節軟骨を移植することも可能となる。Furthermore, after bone is formed on at least a part of the pore inner surface of the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone morphogenetic protein on the pore inner surface, at least a part of the surface is further formed. In addition, articular cartilage can be cultured by the above culture method. In this way, since the similarly cultured bone is formed in an integrated state immediately below the cultured articular cartilage, it becomes possible to transplant the in vitro cultured articular cartilage.
【００５１】上記のようにして培養された関節軟骨は、
関節の機能を十分に担保するためには、４００μｍ以
上、より好ましくは、５００μｍ以上の均等な厚さであ
ることが好ましい。このように、連続した十分な量の関
節軟骨を得るためには、上記した本発明に係る関節軟骨
形成用部材を、上記培養方法における生体吸収性部材お
よび骨形成因子を気孔内表面に担持しているセラミック
ス多孔体として、好適に用いることができる。The articular cartilage cultured as described above is
In order to sufficiently secure the function of the joint, it is preferable that the thickness is 400 μm or more, and more preferably 500 μm or more. Thus, in order to obtain a continuous and sufficient amount of articular cartilage, the above-mentioned articular cartilage forming member according to the present invention is loaded with the bioabsorbable member and the bone morphogenetic factor in the above culturing method on the inner surface of the stomata. It can be preferably used as a porous ceramic body.
【００５２】また、本発明に係る移植用人工関節軟骨
は、生体吸収性部材および骨形成因子を気孔内表面に担
持しているセラミックス多孔体の表面の少なくとも一部
に、関節軟骨が形成されていることを特徴とするもので
ある。このような移植用人工関節軟骨は、上述したよう
な関節軟骨の培養方法により得ることができる。In the artificial joint cartilage for transplantation according to the present invention, the articular cartilage is formed on at least a part of the surface of the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the osteogenic factor on the inner surface of the pores. It is characterized by being present. Such artificial joint cartilage for transplantation can be obtained by the method for culturing articular cartilage as described above.
【００５３】また、前記移植用人工関節軟骨は、前記セ
ラミックス多孔体の気孔内に、骨細胞が定着して形成さ
れた骨の表面の少なくとも一部に、軟骨細胞層が形成さ
れている、または、前記セラミックス多孔体の気孔内
に、骨細胞が定着して形成された骨の表面の少なくとも
一部に、セラミックス多孔体を含まない骨細胞層が形成
され、さらに、該骨細胞層の表面の少なくとも一部に、
軟骨細胞層が形成されていることが好ましい。上述した
ように、関節軟骨のみを体内に移植することは、骨との
付着性等の観点から困難であることから、移植用人工関
節軟骨においては、上記のように、軟骨細胞層が、その
下面の骨または骨細胞と一体化されていることが好まし
い。このとき、生体吸収性部材および骨形成因子を気孔
内表面に担持している前記セラミックス多孔体として、
上記した本発明に係る関節軟骨形成用部材を好適に用い
ることができる。In the artificial joint cartilage for transplantation, a chondrocyte layer is formed on at least a part of the surface of bone formed by fixing bone cells in the pores of the ceramic porous body, or In the pores of the ceramic porous body, a bone cell layer containing no ceramic porous body is formed on at least a part of the surface of the bone formed by fixing the bone cells, and further, the surface of the bone cell layer is formed. At least in part,
It is preferable that a chondrocyte layer is formed. As described above, transplanting only articular cartilage into the body is difficult from the viewpoint of adhesion with bone, etc. Therefore, in the artificial joint cartilage for transplantation, as described above, the chondrocyte layer is It is preferably integrated with bone or bone cells on the lower surface. At this time, as the ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pores,
The above-mentioned articular cartilage formation member according to the present invention can be preferably used.
【００５４】さらにまた、本発明に係る関節軟骨の再生
もしくは形成方法または培養方法は、生体内の関節軟骨
または生体から採取した関節軟骨に接してまたは近傍
に、骨形成因子を徐放させることを特徴とする。既存の
生体関節軟骨と一体的に関節軟骨層を形成することが好
ましく、また、生体の軟骨細胞の活性化を図ることによ
り、関節軟骨の再生もしくは形成または培養を促すこと
ができる。このとき、前記骨形成因子は、関節液の存在
下に徐放されることが好ましい。Furthermore, the method for regenerating or forming articular cartilage or the method for culturing according to the present invention comprises the step of gradually releasing the osteogenic factor in contact with or near the articular cartilage in the living body or the articular cartilage collected from the living body. Characterize. It is preferable to form the articular cartilage layer integrally with the existing living articular cartilage, and by activating the chondrocytes of the living body, regeneration or formation or culturing of the articular cartilage can be promoted. At this time, it is preferable that the osteogenic factor is gradually released in the presence of synovial fluid.
【００５５】[0055]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例により制限される
ものではない。
［実施例１］ＤＬ−ラクチドとｐ−ジオキサノンとポリ
エチレングリコールとからなる数平均分子量９３００の
共重合体からなるＰＬＡ−ＤＸ−ＰＥＧ（ＰＬＡ：Ｄ
Ｘ：ＰＥＧ＝４５：１７：３８（モル比））１００ｍｇ
と、ｒｈＢＭＰ−２を２０μｇとを混合し、アセトンで
希釈して、ゲル状混合物を作製した。このゲル状混合物
を、撹拌起泡により製造したハイドロキシアパタイト製
多孔体（直径４ｍｍ、長さ４ｍｍ、気孔率７５％、気孔
径２００μｍ）に浸潤させた後、しばらく放置し、アセ
トンを揮発させて、アパタイト多孔体の気孔内表面に、
生体吸収性部材と骨形成因子との均一な混合層を形成さ
せ、関節軟骨形成用部材を得た。得られた関節軟骨形成
用部材を、その大きさに穿孔したウサギの大腿骨関節面
に埋設した後、関節を元に戻し、さらに、切開部を縫合
した。EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the invention is not intended to be limited by the following examples. [Example 1] PLA-DX-PEG (PLA: D) comprising a copolymer of DL-lactide, p-dioxanone and polyethylene glycol having a number average molecular weight of 9300.
X: PEG = 45: 17: 38 (molar ratio)) 100 mg
And rhBMP-2 were mixed with 20 μg and diluted with acetone to prepare a gel mixture. This gel-like mixture was infiltrated into a hydroxyapatite porous body (diameter 4 mm, length 4 mm, porosity 75%, pore diameter 200 μm) produced by stirring and foaming, and allowed to stand for a while to evaporate acetone, On the pore inner surface of the apatite porous body,
A uniform mixed layer of the bioabsorbable member and the bone morphogenetic protein was formed to obtain an articular cartilage forming member. The obtained member for forming cartilage cartilage was embedded in the femoral joint surface of a rabbit perforated in the size, the joint was restored, and the incision was sutured.
【００５６】３、６、１２週間後、前記部材の埋設部分
を表面から観察した。３週間後には、関節軟骨の再生は
わずかであったが、６週間後には、外見上、ほぼ元どお
りに再生されていた。さらに、１２週間後には、完全に
再生されていた。After 3, 6 and 12 weeks, the embedded portion of the member was observed from the surface. After 3 weeks, the regeneration of the articular cartilage was slight, but after 6 weeks, the appearance was almost restored as it was. Furthermore, it was completely regenerated after 12 weeks.
【００５７】６週間後の埋設部分の顕微鏡写真を図で表
したものを図１、図２（ａ）および（ｂ）に示す。図１
において、Ａ−Ａ’間が、関節軟骨形成用部材を埋設し
た部分である。関節表面１の下層には、再生された間接
軟骨２の層Ｘが形成されている。また、前記再生関節軟
骨層Ｘと、セラミックス多孔体層Ｚとの間には、セラミ
ックス多孔体を含まない、骨のみからなる層Ｙが存在し
ている。なお、セラミックス多孔体の気孔内には、骨細
胞入り込み、骨が再生されていることが確認された。図
２（ａ）は、図１のＡ−Ａ’間の一部の拡大写真を図示
したものであり、図２（ｂ）は、さらに、その上層部分
の拡大写真を図示したものである。A photomicrograph of the buried portion after 6 weeks is shown in FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b). Figure 1
In, the portion between AA ′ is the portion in which the member for forming articular cartilage is embedded. In the lower layer of the joint surface 1, a layer X of the regenerated indirect cartilage 2 is formed. Further, between the regenerated articular cartilage layer X and the ceramic porous body layer Z, there is a layer Y which does not include a ceramic porous body and is composed only of bone. In addition, it was confirmed that the bone cells entered the pores of the ceramic porous body and the bone was regenerated. 2A shows an enlarged photograph of a part between AA ′ in FIG. 1, and FIG. 2B further shows an enlarged photograph of an upper layer portion thereof.
【００５８】図１に示したように、６週間後には、再生
関節軟骨層Ｘが、厚さ約５００μｍ（ウサギの正常な関
節軟骨の約２／３）で形成されていることが確認され
た。また、図１、図２（ａ）のＡおよびＡ’部分におい
て、前記再生関節軟骨２は、本来の関節軟骨との境界が
分からない程度に連続して形成されており、この付近の
再生関節軟骨層Ｘ（Ｑ部分）は、特に厚く形成されてい
ることが認められた。なお、図２（ｂ）に示したよう
に、再生関節軟骨層２には、多数の軟骨細胞３が認めら
れた。さらに、１２週間後には、埋設部分（Ａ−Ａ’
間）の区別がつかないほど回復していた。As shown in FIG. 1, after 6 weeks, it was confirmed that the regenerated articular cartilage layer X was formed with a thickness of about 500 μm (about 2/3 of normal rabbit articular cartilage). . 1 and 2 (a), the regenerated articular cartilage 2 is continuously formed to such an extent that the boundary with the original articular cartilage cannot be seen. The cartilage layer X (Q portion) was found to be particularly thick. As shown in FIG. 2B, a large number of chondrocytes 3 were found in the regenerated joint cartilage layer 2. Furthermore, after 12 weeks, the buried part (AA '
It was recovering indistinguishably.
【００５９】［比較例１］骨形成因子を含有しないで、
それ以外については、実施例１と同様にして、関節軟骨
形成用部材を作製した。得られた関節軟骨形成用部材
を、実施例１と同様にして、ウサギの大腿骨関節面に埋
設し、３、６、１２週間後、埋設部分を表面から観察し
た。３、６、１２週間後において、骨は形成されている
ものの、関節軟骨の再生は認められなかった。[Comparative Example 1] Without containing a bone morphogenetic factor,
A joint cartilage formation member was produced in the same manner as in Example 1 except for the above. The obtained member for forming cartilage cartilage was embedded in the femoral joint surface of a rabbit in the same manner as in Example 1, and after 3, 6 and 12 weeks, the embedded portion was observed from the surface. After 3, 6, and 12 weeks, regeneration of articular cartilage was not observed although bone was formed.
【００６０】６週間後の埋設部分の顕微鏡写真を図で表
したものを図３、図４（ａ）および（ｂ）に示す。図３
において、Ｃ−Ｃ’間が、関節軟骨形成用部材を埋設し
た部分である。図４（ａ）は、図３のＣ−Ｃ’間の一部
の拡大写真を図示したものであり、図４（ｂ）は、さら
に、その上層部分の拡大写真を図示したものである。A photomicrograph of the buried portion after 6 weeks is shown in FIGS. 3, 4 (a) and 4 (b). Figure 3
In, the area between CC ′ is the portion in which the articular cartilage formation member is embedded. FIG. 4A shows an enlarged photograph of a part between CC ′ of FIG. 3, and FIG. 4B further shows an enlarged photograph of an upper layer portion thereof.
【００６１】図３に示したように、６週間後でも、埋設
部分（Ｃ−Ｃ’間）と本来の関節軟骨の境界部分が、特
にＣ’部分において、明らかに認められた。また、図４
（ｂ）に示したように、前記部材の埋設部分（Ｃ−Ｃ’
間）には、繊維性軟骨４が確認されたが、関節軟骨の形
成は認められなかった。なお、繊維性軟骨４は、２型コ
ラーゲンの発現が認められなかったことにより、関節軟
骨ではないことを確認した。さらに、１２週間後におい
ても、関節軟骨は形成されていなかった。As shown in FIG. 3, even after 6 weeks, the boundary portion between the embedded portion (between CC and C ') and the original articular cartilage was clearly recognized, particularly in the C'portion. Also, FIG.
As shown in (b), the embedded portion (CC ′ of the member)
In (between) fibrous cartilage 4 was confirmed, but formation of articular cartilage was not observed. It was confirmed that the fibrous cartilage 4 was not articular cartilage because the expression of type 2 collagen was not observed. Furthermore, even after 12 weeks, articular cartilage was not formed.
【００６２】［比較例２］実施例１と同様にして作製し
た関節軟骨形成用部材を、ウサギの大腿骨側面に埋設
し、３、６、１２週間後、埋設部分を観察した。その結
果、６週間後、骨の再生は認められたが、その表面に、
軟骨は形成されていなかった。Comparative Example 2 The articular cartilage forming member produced in the same manner as in Example 1 was embedded in the side surface of the femur of a rabbit, and the embedded portion was observed after 3, 6 and 12 weeks. As a result, after 6 weeks, bone regeneration was recognized, but on the surface,
Cartilage was not formed.
【００６３】上記のように、本発明に係る骨形成因子が
担持された関節軟骨形成用部材を用いた場合（実施例
１）、骨形成因子が担持されていない場合（比較例１）
と異なり、十分な量で連続して関節軟骨が形成されるこ
とが認められた。また、骨形成因子が担持された関節軟
骨形成用部材を、関節液と接触させた場合（実施例１）
には、関節軟骨が形成されたが、関節液と接触しない場
合（比較例２）には、関節軟骨は形成されないことが認
められた。As described above, when the articular cartilage formation member carrying the bone morphogenetic factor according to the present invention is used (Example 1), when the bone morphogenetic factor is not carried (Comparative Example 1)
In contrast, it was observed that articular cartilage was continuously formed in a sufficient amount. In addition, when a member for forming cartilage which carries a bone morphogenetic factor is brought into contact with synovial fluid (Example 1)
It was confirmed that the articular cartilage was formed in, but the articular cartilage was not formed in the case where it did not come into contact with the synovial fluid (Comparative Example 2).
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明に係る関節軟骨形成用部材を用い
ることにより、関節軟骨の形成および再生を自然に近い
状態で行うことができ、実用レベルの関節軟骨の形成が
可能となる。また、本発明に係る関節軟骨の再生または
形成方法および培養方法を用いれば、生体内または生体
外においても、周辺の既存の関節軟骨との同化および骨
との一体化も良好であり、連続した十分な量の関節軟骨
を得ることができる。さらに、これらの方法により得ら
れる本発明に係る移植用人工関節軟骨を用いれば、生体
適合性および定着性に優れているため、従来の人工関節
治療に替わって、人工関節軟骨を移植することが可能と
なり、患者の苦痛や負担を軽減することができる。EFFECTS OF THE INVENTION By using the articular cartilage forming member according to the present invention, the formation and regeneration of the articular cartilage can be performed in a state close to the natural state, and the articular cartilage can be formed at a practical level. In addition, by using the method for regenerating or forming articular cartilage and the method for culturing according to the present invention, assimilation with existing articular cartilage in the vicinity and integration with bone are also good in vivo or in vitro, and continuous. A sufficient amount of articular cartilage can be obtained. Furthermore, since the artificial joint cartilage for transplantation according to the present invention obtained by these methods has excellent biocompatibility and fixability, it is possible to transplant artificial joint cartilage in place of conventional artificial joint treatment. This makes it possible to reduce the pain and burden on the patient.
【図１】実施例１における６週間後の関節軟骨形成用部
材の埋設部分の顕微鏡写真を図示したものである。FIG. 1 is a diagram showing a micrograph of an embedded portion of a member for forming articular cartilage after 6 weeks in Example 1.
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ’間の一部の拡大写真
を図示したものであり、（ｂ）は、（ａ）の上層部分の
拡大写真を図示したものである。2A is an enlarged photograph of a part between AA ′ in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged photograph of an upper layer portion of FIG. .
【図３】比較例１における６週間後の関節軟骨形成用部
材の埋設部分の顕微鏡写真を図示したものである。FIG. 3 is a diagram showing a micrograph of an embedded portion of a member for forming articular cartilage after 6 weeks in Comparative Example 1.
【図４】（ａ）は、図３のＣ’部分付近の拡大写真を図
示したものであり、（ｂ）は、（ａ）の上層部分の拡大
写真を図示したものである。FIG. 4 (a) is an enlarged photograph of the vicinity of the C ′ portion of FIG. 3, and FIG. 4 (b) is an enlarged photograph of the upper layer portion of (a).
【図５】本発明に係るハイドロキシアパタイト製セラミ
ックス多孔体の電子顕微鏡写真を示したものであり、
（ａ）は拡大倍率１５０倍、（ｂ）は拡大倍率１０，０
００倍である。FIG. 5 shows an electron micrograph of a hydroxyapatite ceramics porous body according to the present invention,
(A) is a magnification of 150 times, (b) is a magnification of 10,0
It is 00 times.
【図６】図５に示したセラミックス多孔体の水銀ポロシ
メータ（水銀圧入法）による細孔分布を示したものであ
る。FIG. 6 is a diagram showing the pore distribution of the porous ceramic body shown in FIG. 5 as measured by a mercury porosimeter (mercury porosimetry).
１、１’ 関節表面 ２ 再生関節軟骨 ３ 軟骨細胞 ４ 繊維状軟骨 Ｘ 再生関節軟骨層 Ｙ 骨の層 Ｚ セラミックス多孔体層 1,1 'Joint surface 2 regenerated joint cartilage 3 chondrocytes 4 Fibrous cartilage X Regenerated articular cartilage layer Y bone layer Z Ceramics porous layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 秀樹 大阪府豊中市少路２−111−１−605 Ｆターム(参考） 4C081 AB05 BA12 BA16 CA161 CC02 CD131 CE02 CF021 CF031 CF111 CF121 CF131 CF151 DA11 DA12 DB03 DC14 EA01 EA06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hideki Yoshikawa 2-111-1-605 Shoji, Toyonaka-shi, Osaka Prefecture F-term (reference) 4C081 AB05 BA12 BA16 CA161 CC02 CD131 CE02 CF021 CF031 CF111 CF121 CF131 CF151 DA11 DA12 DB03 DC14 EA01 EA06
Claims (44)
る骨格壁部において３次元的に連通した連球状開気孔を
形成し、水銀ポロシメータにより測定した細孔径分布に
おける孔径５μｍ以上の気孔体積が、全気孔体積の８５
％以上であるセラミックス多孔体の気孔内表面に、生体
吸収性部材および骨形成因子が担持されていることを特
徴とする関節軟骨形成用部材。1. A pore volume having a pore diameter of 5 μm or more in a pore diameter distribution measured by a mercury porosimeter, in which a plurality of adjacent pores form a continuous spherical open pore that three-dimensionally communicates with each other in a skeletal wall portion that divides the pores. But the total pore volume is 85
% Or more, a bioabsorbable member and an osteogenic factor are carried on the inner surface of the pores of the ceramic porous body, and the member for forming cartilage is characterized.
Ｐ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ−β）、骨形成誘導因
子（ＯＩＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、血小
板由来成長因子（ＰＤＧＦ）および繊維芽細胞増殖因子
（ＦＧＦ）から選ばれたいずれかであることを特徴とす
る請求項１記載の関節軟骨形成用部材。2. The osteogenic factor is an osteoinductive factor (BM).
P), transforming growth factor (TGF-β), osteogenic factor (OIF), insulin-like growth factor (IGF), platelet-derived growth factor (PDGF) and fibroblast growth factor (FGF). The articular cartilage formation member according to claim 1, wherein
ＢＭＰ）であることを特徴とする請求項１記載の関節軟
骨形成用部材。3. The osteogenic factor is a human osteoinductive factor (h
BMP), The member for forming articular cartilage according to claim 1.
導因子（ｒｈＢＭＰ）であることを特徴とする請求項３
記載の関節軟骨形成用部材。4. The human osteoinductive factor is a recombinant human osteoinductive factor (rhBMP).
The member for forming articular cartilage described.
はｒｈＢＭＰ−７であることを特徴とする請求項４記載
の関節軟骨形成用部材。5. The articular cartilage formation member according to claim 4, wherein the rhBMP is rhBMP-2 or rhBMP-7.
ることを特徴とする請求項４記載の関節軟骨形成用部
材。6. The articular cartilage formation member according to claim 4, wherein the rhBMP is rhBMP-2.
均一に混在していることを特徴とする請求項１から請求
項６までのいずれかに記載の関節軟骨形成用部材。7. The articular cartilage forming member according to claim 1, wherein the bone morphogenetic factor is uniformly mixed in the bioabsorbable member.
起泡により形成されたものであることを特徴とする請求
項１から請求項７までのいずれかに記載の関節軟骨形成
用部材。8. The joint cartilage formation member according to claim 1, wherein the pores of the ceramic porous body are formed by stirring and foaming.
０％以上９０％以下であり、かつ、平均気孔径が１００
μｍ以上６００μｍ以下であることを特徴とする請求項
１から請求項８までのいずれかに記載の関節軟骨形成用
部材。9. The ceramic porous body has a porosity of 5
0% or more and 90% or less, and the average pore diameter is 100
The joint cartilage formation member according to any one of claims 1 to 8, wherein the member has a size of not less than μm and not more than 600 μm.
状開気孔の連通部分の平均孔径が２０μｍ以上であるこ
とを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに
記載の関節軟骨形成用部材。10. The articular cartilage formation according to claim 1, wherein the ceramic porous body has an average pore diameter of 20 μm or more in a communicating portion of the continuous spherical open pores. Element.
ナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイド、
ウォラストナイト、エーライト、べライト、アーケルマ
ナイト、モンティセライト、生体用ガラスおよびリン酸
カルシウム系セラミックスから選ばれた少なくとも１種
からなることを特徴とする請求項１から請求項１０まで
のいずれかに記載の関節軟骨形成用部材。11. The ceramic porous body comprises alumina, zirconia, silica, mullite, diopside,
11. At least one selected from wollastonite, alite, bellite, akermanite, monticerite, biomedical glass and calcium phosphate ceramics, according to any one of claims 1 to 10. The member for forming articular cartilage described.
は、ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、フ
ッ化アパタイトから選ばれた少なくとも１種からなるこ
とを特徴とする請求項１１記載の関節軟骨形成用部材。12. The member for forming articular cartilage according to claim 11, wherein the calcium phosphate ceramics is made of at least one selected from hydroxyapatite, tricalcium phosphate and fluorapatite.
は、ハイドロキシアパタイトからなることを特徴とする
請求項１２記載の関節軟骨形成用部材。13. The articular cartilage forming member according to claim 12, wherein the calcium phosphate-based ceramics is made of hydroxyapatite.
徐放性を備えていることを特徴とする請求項１から請求
項１３までのいずれかに記載の関節軟骨形成用部材。14. The articular cartilage formation member according to any one of claims 1 to 13, wherein the bioabsorbable member has a sustained release property of a bone morphogenetic factor.
らなることを特徴とする請求項１から請求項１４までの
いずれかに記載の関節軟骨形成用部材。15. The articular cartilage formation member according to claim 1, wherein the bioabsorbable member is made of an organic compound.
またはグリコール酸の重合体、乳酸および／またはグリ
コール酸の重合体とポリエチレングリコールとのブロッ
ク共重合体、乳酸および／またはグリコール酸とｐ−ジ
オキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体、ア
テロコラーゲンから選ばれた少なくとも１種からなるこ
とを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか
に記載の関節軟骨形成用部材。16. The bioabsorbable member is lactic acid and / or
Or a polymer of glycolic acid, a block copolymer of lactic acid and / or a polymer of glycolic acid and polyethylene glycol, a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol, and atelocollagen. The joint cartilage formation member according to any one of claims 1 to 15, which is made of at least one kind.
リエチレングリコールとのブロック共重合体であること
を特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれかに
記載の関節軟骨形成用部材。17. The articular cartilage forming member according to claim 1, wherein the bioabsorbable member is a block copolymer of polylactic acid and polyethylene glycol.
ルとのブロック共重合体は、ポリ乳酸の数平均分子量が
４００以上５０００以下であり、ポリエチレングリコー
ルの数平均分子量が１５０以上２００００以下であるこ
とを特徴とする請求項１７記載の関節軟骨形成用部材。18. The block copolymer of polylactic acid and polyethylene glycol is characterized in that the polylactic acid has a number average molecular weight of 400 or more and 5000 or less and the polyethylene glycol has a number average molecular weight of 150 or more and 20000 or less. The member for forming an articular cartilage according to claim 17.
またはグリコール酸とｐ−ジオキサノンとポリエチレン
グリコールとの共重合体であることを特徴とする請求項
１から請求項１５までのいずれかに記載の関節軟骨形成
用部材。19. The bioabsorbable member is lactic acid and / or
Alternatively, the joint cartilage formation member according to any one of claims 1 to 15, which is a copolymer of glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol.
添加した後、骨形成因子と混合して、混合液を調製する
工程と、 複数の隣接する気孔が、該気孔を区画する骨格壁部にお
いて３次元的に連通した連球状開気孔を形成しているセ
ラミックス多孔体に、前記混合液を浸潤させる工程と、 前記セラミックス多孔体中の溶媒または分散媒を除去
し、生体吸収性部材および骨形成因子をセラミックス多
孔体の気孔内表面に担持させて、関節軟骨形成用部材を
得る工程とを具備していることを特徴とする関節軟骨形
成用部材の製造方法。20. A step of preparing a mixed solution by adding a bioabsorbable material to a solvent or a dispersion medium and then mixing it with an osteogenic factor; and a skeletal wall portion in which a plurality of adjacent pores define the pores. In the step of immersing the mixed liquid in the ceramic porous body forming continuous spherical open pores that are three-dimensionally communicated with each other, and removing the solvent or the dispersion medium in the ceramic porous body to obtain a bioabsorbable member and bone. A step of supporting a formation factor on the inner surface of the pores of the ceramic porous body to obtain a member for forming articular cartilage, the method for producing a member for forming articular cartilage.
撹拌起泡により形成されたものを用いることを特徴とす
る請求項２０記載の関節軟骨形成用部材の製造方法。21. The method for manufacturing an articular cartilage forming member according to claim 20, wherein the ceramic porous body has pores formed by stirring and foaming.
体吸収性部材が有機化合物であって、溶媒または分散媒
としてアセトンを用いることを特徴とする請求項２０ま
たは請求項２１記載の関節軟骨形成用部材の製造方法。22. The articular cartilage formation according to claim 20 or 21, wherein in the step of preparing the mixed solution, the bioabsorbable member is an organic compound, and acetone is used as a solvent or a dispersion medium. Manufacturing method for manufacturing parts.
えた部材を、関節面に配置し、固定することを特徴とす
る関節軟骨の再生または形成方法。23. A method for regenerating or forming articular cartilage, which comprises arranging and fixing a member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property on the joint surface.
えた前記部材として、多孔質の生体吸収性部材を用いる
ことを特徴とする請求項２３記載の関節軟骨の再生また
は形成方法。24. The method for regenerating or forming articular cartilage according to claim 23, wherein a porous bioabsorbable member is used as the member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property.
えた前記部材の少なくとも一部を関節液と接触させるこ
とを特徴とする請求項２３または請求項２４記載の関節
軟骨の再生または形成方法。25. Regeneration of articular cartilage according to claim 23 or 24, wherein at least a part of the member having a sustained release property containing a bone morphogenetic factor is brought into contact with joint fluid. Forming method.
孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を、関節面
に埋設させて、関節面に関節軟骨を再生または形成させ
ることを特徴とする関節軟骨の再生または形成方法。26. A joint characterized in that a ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and a bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores is embedded in the joint surface to regenerate or form articular cartilage on the joint surface. A method for regenerating or forming cartilage.
設させた後、該セラミックス多孔体の少なくとも一部を
関節液と接触させて、関節軟骨を再生または形成させる
ことを特徴とする請求項２６記載の関節軟骨の再生また
は形成方法。27. The articular cartilage is regenerated or formed by burying the ceramic porous body in a joint surface and then contacting at least a part of the ceramic porous body with synovial fluid. Method for regenerating or forming articular cartilage.
孔内表面に担持している前記セラミックス多孔体には、
請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の関節軟
骨形成用部材を用いることを特徴とする請求項２６また
は請求項２７記載の関節軟骨の再生または形成方法。28. The porous ceramic body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of pores,
The method for regenerating or forming articular cartilage according to claim 26 or 27, wherein the member for forming articular cartilage according to any one of claims 1 to 19 is used.
等な厚さとなるように成長させることを特徴とする請求
項２３から請求項２８までのいずれかに記載の関節軟骨
の再生または形成方法。29. The method for regenerating or forming articular cartilage according to any one of claims 23 to 28, wherein the articular cartilage is grown to have a uniform thickness of 400 μm or more.
えた部材を、軟骨になり得る細胞に接してまたは近傍に
配置し、前記部材の少なくとも一部を関節液に接触させ
て、関節軟骨を培養することを特徴とする関節軟骨の培
養方法。30. A member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property is placed in contact with or in the vicinity of cells capable of becoming cartilage, and at least a part of the member is brought into contact with synovial fluid, A method for culturing articular cartilage, which comprises culturing articular cartilage.
えた前記部材として、多孔質の生体吸収性部材を用いる
ことを特徴とする請求項３０記載の関節軟骨の培養方
法。31. The method for culturing articular cartilage according to claim 30, wherein a porous bioabsorbable member is used as the member containing a bone morphogenetic factor and having a sustained release property.
孔内表面に担持しているセラミックス多孔体を、軟骨に
なり得る細胞に接してまたは近傍に配置し、前記セラミ
ックス多孔体の少なくとも一部を関節液に接触させて、
関節軟骨を培養することを特徴とする関節軟骨の培養方
法。32. A ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pores is placed in contact with or in the vicinity of cells capable of becoming cartilage, and at least a part of the ceramic porous body is placed. Contact with synovial fluid,
A method for culturing articular cartilage, which comprises culturing articular cartilage.
孔内表面に担持しているセラミックス多孔体の気孔内
に、軟骨になり得る細胞を導入し、前記セラミックス多
孔体の少なくとも一部を関節液に接触させて、関節軟骨
を培養することを特徴とする関節軟骨の培養方法。33. A cartilage-forming cell is introduced into the pores of a ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pore, and at least a part of the ceramic porous body is treated with synovial fluid. And a method for culturing articular cartilage, which comprises culturing the articular cartilage by contacting with the.
細胞であることを特徴とする請求項３０から請求項３３
までのいずれかに記載の関節軟骨の培養方法。34. The cell capable of becoming a cartilage is a mesenchymal stem cell, wherein the cells are mesenchymal stem cells.
The method for culturing articular cartilage according to any one of 1 to 3 above.
孔内表面に担持しているセラミックス多孔体の気孔内表
面の少なくとも一部に、骨を形成させた後、さらに、前
記セラミックス多孔体の表面の少なくとも一部に、請求
項３２から請求項３４までのいずれかに記載された方法
により関節軟骨を培養することを特徴とする関節軟骨の
培養方法。35. After forming bone on at least a part of the pore inner surface of the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone morphogenetic factor on the pore inner surface, the surface of the ceramic porous body is further formed. 35. A method for culturing articular cartilage, which comprises culturing articular cartilage in at least a part of the method according to any one of claims 32 to 34.
孔内表面に担持している前記セラミックス多孔体には、
請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の関節軟
骨形成用部材を用いることを特徴とする請求項３２から
請求項３５までのいずれかに記載の関節軟骨の培養方
法。36. The ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of pores,
The method for culturing articular cartilage according to any one of claims 32 to 35, wherein the member for forming articular cartilage according to any one of claims 1 to 19 is used.
等な厚さとなるように培養されることを特徴とする請求
項３０から請求項３６までのいずれかに記載の関節軟骨
の培養方法。37. The method for culturing articular cartilage according to any one of claims 30 to 36, wherein the articular cartilage is cultured so as to have a uniform thickness of 400 μm or more.
孔内表面に担持しているセラミックス多孔体の表面の少
なくとも一部に、関節軟骨が形成されていることを特徴
とする移植用人工関節軟骨。38. An artificial joint cartilage for transplantation, characterized in that articular cartilage is formed on at least a part of the surface of the ceramic porous body carrying the bioabsorbable member and the bone morphogenetic factor on the inner surface of the pores. .
等な厚さであることを特徴とする請求項３８記載の移植
用人工関節軟骨。39. The artificial joint cartilage for transplantation according to claim 38, wherein the joint cartilage has a uniform thickness of 400 μm or more.
骨細胞が定着して形成された骨の表面の少なくとも一部
に、軟骨細胞層が形成されていることを特徴とする請求
項３８または請求項３９記載の移植用人工関節軟骨。40. Inside the pores of the ceramic porous body,
40. The artificial joint cartilage for transplantation according to claim 38 or 39, wherein a chondrocyte layer is formed on at least a part of the surface of the bone on which the bone cells are established.
骨細胞が定着して形成された骨の表面の少なくとも一部
に、セラミックス多孔体を含まない骨細胞層が形成さ
れ、さらに、該骨細胞層の表面の少なくとも一部に、軟
骨細胞層が形成されていることを特徴とする請求項３８
から請求項４０までのいずれかに記載の移植用人工関節
軟骨。41. Inside the pores of the ceramic porous body,
At least a part of the surface of the bone formed by fixing the bone cells, a bone cell layer containing no ceramic porous body is formed, and further, at least a part of the surface of the bone cell layer, a chondrocyte layer is formed. 38.
41. The artificial joint cartilage for transplantation according to any one of claims 40 to 40.
孔内表面に担持している前記セラミックス多孔体は、請
求項１から請求項１９までのいずれかに記載の関節軟骨
形成用部材であることを特徴とする請求項３８から請求
項４１までのいずれかに記載の移植用人工関節軟骨。42. The articular cartilage formation member according to any one of claims 1 to 19, wherein the ceramic porous body carrying a bioabsorbable member and an osteogenic factor on the inner surface of the pores. 42. The artificial joint cartilage for transplantation according to any one of claims 38 to 41.
した関節軟骨に接してまたは近傍に、骨形成因子を徐放
させることを特徴とする関節軟骨の再生もしくは形成方
法または培養方法。43. A method for regenerating or forming articular cartilage or a method for culturing articular cartilage, which comprises gradually releasing an osteogenic factor in contact with or in the vicinity of in vivo articular cartilage or articular cartilage collected from a living body.
徐放されることを特徴とする請求項４３記載の関節軟骨
の再生もしくは形成方法または培養方法。44. The method for regenerating or forming articular cartilage or the culturing method according to claim 43, wherein the bone morphogenetic factor is gradually released in the presence of synovial fluid.
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2002
- 2002-05-13 JP JP2002137202A patent/JP2003325657A/en active Pending
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