JP2005289852A - 医療用材料および/または歯科用材料と、その製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 DNAとキトサンとの静電的反応物として得られるDNA/キトサン複合体の賦形物または非賦形物形態であって、当該複合体を形成するDNAには、DNA特有の二重螺旋構造が壊されずに残されており、且つ当該複合体が、水に対する溶解性を実質的に有していないものであることを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料とその調製方法。
【選択図】 図1
Description
DNA/キトサン複合体は、良好な賦形性を有しており、医療用および歯科用に適した形状を有する賦形物になることができる。本発明の歯科用の材料は、DNAの有するアニオン性基であるリン酸基の一部と、キトサンの有するカチオン性基とが静電的に結合して所望の賦形性を発現させているのである。
DNA/キトサン複合体は、DNAが有している二重螺旋構造を有しており、この二重螺旋構造の塩基の間や溝に他の物質を安定に保持することができる。このDNAが有している特性を利用して、薬効成分や骨形成誘導因子などの低分子化合物をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングすることができる。このインターカレートおよび/またはグルーブバインディング作用を活用すれば、薬効成分等を簡単に包接し、送達し、放出供給することができる。特に、インターカレートおよび/またはグルーブバインディングにより保持された薬効成分を生体内患部に移植し、その薬効成分を長期間にわたって生体内患部に安定的に送達供給することができるということは、医療用または歯科用の治療行為には極めて有用性の高い好適な機能となる。
DNA/キトサン複合体のDNAが本質的に有するリン酸基を利用して、たとえば歯牙や骨など再生や修復が可能となり、再生医療用の足場材または再生歯科用の足場材となすことができる。本発明のDNA/キトサン複合体は、DNAの有するアニオン性基であるリン酸基の一部と、キトサンの有するカチオン性基とが静電的に結合して所望の賦形性を発現させているが、DNA中には、キトサンに結合してない多数のリン酸基が残存している。このDNA中のリン酸基を活用して骨再生誘導因子(BMP)あるいは線維芽細胞成長因子(FGF)と静電的に結合させて使用することもできるが、DNA分子が内在するこうした因子を直接利用して、例えば歯牙の再生(具体的には、ハイドロキシアパタイト構造物の再構築など)を行うこともできる。
上記DNA/キトサン複合体は、水に対する溶解性を実質的に有していないことを特徴とする。DNAは本来水に溶解することから、このDNAを単独で用いたのでは賦形することはできない。本発明では、上記DNAがアニオン性を有していることを利用して、アニオン性のDNAと、上記カチオン性のキトサンとを静電的に反応させたものであり、実質的に水に溶解しなくなる。なお、DNA/キトサン複合体は有機溶媒には不溶であるからキャスト法での成型は不可能であるが、本発明に係るホウ酸緩衝液処理DNA/キトサン複合体懸濁液は流動性があり、この性質を利用すれば成型は可能である。
ポリ(dG)、ポリ(U)、ポリ(G)、ポリ(dC)ポリ(dA−dT)、ポリ(A−T)などのDNA/RNAハイブリッドを用いて合成装置によって合成可能な、相補的塩基対を有するDNA/RNAハイブリッドを挙げることができる。これらは必要に応じて単独であるいは組み合わせて使用することができる。
上記目的に使用できる薬剤を具体的に例示すると、内用抗真菌薬として、アムホテリシンB、ナイスタチン、フルシトシン、ミコナゾール、フルコナゾール、イトラコナゾール、グリセオフルビン、テルビナフィンなど、外用抗真菌薬として、ピマリシン、トリコマイシンなどが挙げられる。また、抗がん剤として、塩酸ナイトロジェンマスタード−N−オキシド、クロラムブシル、メルファラン、シクロホスファミド、イホスファミド、ブスルファン、トシル酸インプロスルファン、カルボコン、チオテパ、タカルパジン、塩酸シムスチン、ラニムスチン、カルムスチン、ロムスチン、セムスチン、ストレプトゾシンなどのアルキル化剤が挙げられる。さらにメトトレキサート、5−フルオロウラシル、カルモフール、テガフール、ドキシフルリジン、フロクスウリジン、シタラビン、塩酸アンシタビン、エノシタビン、メルカプトプリン、チオイノシン−6−メルカプトプリンリボシド、6−チオグアニン、5−アザシチジンなどの代謝拮抗剤が挙げられる。抗がん性抗生物質として、塩酸ドキソルビシン、塩酸ダウノルビシン、塩酸アクラルビシン、塩酸エピルビシン、ピラルビシン、硫酸ペプロマイシン、塩酸プレオマイシン、硫酸ブレオマイシン、マイトマイシンC、アクチノマイシンD、クロモマイシンA3、ネオカルチノスタチンなどが挙げられる。植物由来のエトポシド、テニポシドのほか、硫酸ビンブラスチン、硫酸ビンクリスチン、硫酸ビンデシンなどの植物アルカロイドも挙げられる。さらに、免疫療法剤としてOK-432、PSK、レンチナン、シゾフィラン、ウベニメクス、インターフェロン−α、インターフェロン−α−2a、インターフェロン−α−2b、インターフェロン−β、インターフェロン−γなどが挙げられる。他に、クエン酸タモキシフェン、リン酸ジエチルスチルペステロール、酢酸メゲストロール、リン酸エストラムスチンナトリウム、メピチオスタン、エピチオスタノールなどのホルモン、シスプラチン、カルボプラチンなどの白金錯体、L−アスパラギナーゼ、塩酸プロカルバジン、ミトブロニトール、塩酸ミトキサントロン、アセグラトン、ミトタンなども例示できる。
上記キトサンを用いたサケ***由来のDNA(300塩基対)の修飾はキトサン水溶液とDNA水溶液を混合して行う。
・DNA溶液;サケ***由来DNA(300塩基対、ニチロ社製)を蒸留水に溶解する。(5mg/1ml)
・キトサン溶液;キトサン(分子量13万、ニチロ社製)を0.2N HCl50mlに溶解した。この溶液に0.2N
NaOHと蒸留水を徐々に加え、pH5の溶液100mlとした。(5mg/1ml)
撹拌しているキトサン水溶液100mlにDNA水溶液を加え、1時間反応させた。反応後生じた沈殿物を遠心分離した。得られた沈殿物をトリス塩酸緩衝液(10mM, pH7.2)(以下Tris-HCl緩衝液という)60mlで洗浄し、再度遠心分離した。Tris-HCl緩衝液洗浄は2回行った。次に、蒸留水60mlで洗浄した後、遠心分離を行った。蒸留水洗浄は3回行った。得られた白色沈殿物を凍結乾燥した。収量は600mgで、リンの定量よりDNA/キトサン複合体の分子量比率は0.95/1であった。
上記の製造方法の中で反応物の濃度を変えた場合、すなわちDNA水溶液(7.5mg/1ml)とキトサン水溶液(2.5mg/1ml)あるいはDNA水溶液(2.5mg/1ml)とキトサン水溶液(7.5mg/1ml)を用いるとDNA/キトサン複合体の分子量比率は1.28/1と0.88/1で、収量は700mgと300mgであった。
上記の製造方法の中で緩衝液の種類を変えた場合はDNA/キトサン複合体中の気孔率と気孔径が異なる。
例えば、リン酸緩衝液(10mM、pH7.2、0.9%NaCl)(以下PBS緩衝液という)、HEPES緩衝液(10mM、pH7.2)よりTris-HCl緩衝液やホウ酸緩衝液(10mM,
pH7.2)で洗浄したDNA/キトサン複合体中の気孔の数は多く、形態も大きい。(図1、図2)
上記の製造方法の中でDNA/キトサンの分子量比率が異なれば、同じ緩衝液で処理してもDNA/キトサン反応物中の気孔率と気孔径が異なる。例えば、Tris-HCl緩衝液で洗浄したDNA/キトサン複合体中のDNA含有量の少ない物の方が気孔率は大きい。(図3)
マウスの線維芽細胞L-929細胞を20,000 cells/mlの濃度になるように調製し、96ウエルの各ウエルに0.1
ml播種した。24時間後に、実施例1で得たDNA/キトサン複合体、出発原料であるDNAおよびキトサン粉末を0.25mg/ml、0.5mg/mlおよび1mg/mlの濃度になるように培養液(EagleのMEM)で調製した後、順次希釈して、液交換を行い細胞に2日間作用させた。2日間後にMTS法にて細胞生存率を対照(試料未添加)群に対する百分率で表した(図4)。
キトサン単独よりDNA/キトサン反応物の方が細胞生存率はどの濃度でも明らかに高く、細胞毒性が無いことが示唆された。
エーテル麻酔下で、生後7週齢のSD系雄性ラットの背部皮膚をメスで切開後、すみやかに皮下組織に、実施例1で得られたDNA/キトサン複合体を埋入し縫合した。この際、キトサン単体を埋入したもの、背部の皮膚切開のみを加えてそれぞれ縫合した実験を同時に行った。術後1,3,5,10日に背部皮下組織を摘出、10%ホルマリンにて2日浸漬固定後、通法どおりパラフィン包埋し、薄切後HE染色を施し検討した。
術後3日の標本において、DNA/キトサン複合体埋入群とキトサン単体埋入群で明らかな組織反応の違いがみられた。すなわち、DNA/キトサン複合体埋入群では、皮下組織の一部に複合体がわずかに残存するのみで、周囲組織の反応も極めて微弱であった(図5)のに対し、キトサン単体投与群では多量のキトサンがいまだ皮下組織中にみられ、残留キトサンに対し多量の白血球の浸潤も同時に観察され、周囲組織への起炎性も強かった(図6)。
その後、DNA/キトサン複合体埋入群では術後5日には、皮膚切開のみの対照群と同様の状態に回復したのに対し、キトサン単体埋入群では、術後10日にも相当量のキトサンの残留がみられ、同時に周囲組織に対する起炎性を保持していた。
抗ガン剤である赤色のドキソルビシンを蒸留水に溶解した。(200mg/ml) この溶液に実施例1で得られたDNA/キトサン複合体 3mgを添加し、3日間反応させた。反応液の吸光度(480nm)を測定して塩酸ドキソルビシンの残量を定量した。その結果、反応液中のドキソルビシンの濃度(8mg/ml)は減少しており、塩酸ドキソルビシンのインターカレーションが示唆された。また、DNA/キトサン複合体の赤色化は肉眼でも確認できた。その他の抗ガン剤(アクチノマイシン、ダウノマイシン、ダウノルビシン、ピラルビシン)も同様の結果が得られた。
医療用材料は治療部位や治療方法によって要求される形態や状態は異なる。DNA/キトサン複合体は治療方針に適合した形態や状態の調整が可能である。例えば、実施例1で得られたDNA/キトサン複合体をフィルター上に置いたテフロン製リング(高さ1mm、内径5mm)に注入し、ロ過後、凍結乾燥すれば円盤状の形態となる。したがって、モールドの形態を調整すればいかなる形態の成形物も得られる。さらに、緩衝液を選択すれば気孔率の調整も可能となる。また、ホウ酸緩衝液やTris-HCl緩衝液で洗浄したDNA/キトサン複合体を蒸留水に入れ、撹拌すれば容易に懸濁し流動性を示す。この懸濁液中のDNA/キトサン複合体は注射針を通る。したがって、注射器による投与も可能である。
Claims (21)
- DNAとキトサンとの静電的反応物として得られるDNA/キトサン複合体の賦形物であって、当該複合体を形成するDNAには、DNA特有の二重螺旋構造が壊されずに保持されており、且つ当該複合体が、水に対する溶解性を実質的に有していないものであることを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- DNAとキトサンとの静電的反応物で得られるDNA/キトサン複合体の非賦形物形態であって、当該複合体を形成するDNAには、DNA特有の二重螺旋構造が壊されずに保持されており、且つ当該複合体が、水に対する溶解性を実質的に有していないものであることを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- 前記DNA/キトサン複合体を形成するDNAが、天然DNAおよび/または合成DNAであることを含む請求項1または請求項2に記載の医療用材料および/または歯科用材料。
- 前記DNA/キトサン複合体を形成するキトサンが、分子量320(グルコサミン残基数2)以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の医療用材料および/または歯科用材料。
- 前記DNA/キトサン複合体に分子量が概ね300〜1300Daの範囲の低分子化合物をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングして包接させたことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- 前記DNA/キトサン複合体の賦形物に薬効成分若しくは骨再生誘導因子若しくは線維芽細胞成長因子又は組織再生誘導因子をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングして当該薬効成分若しくは骨再生誘導因子若しくは線維芽細胞成長因子又は組織再生誘導因子を送達、供給するようにしたことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- 前記DNA/キトサン複合体の非賦形物形態に薬効成分をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングしたものを溶液製剤、分散製剤、半固形製剤、粉粒体製剤又は成型製剤のいづれかの剤形に形成したことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物に抗菌剤をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングして抗菌剤を患部や必要な箇所に送達、供給するようにしたことを特徴とする歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物に抗歯周病菌剤をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングして抗歯周病菌剤を患部や必要な箇所に送達、供給するようにしたことを特徴とする歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物に骨形成誘導物質をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングして骨形成誘導物質を患部や必要な箇所に送達、供給するようにしたことを特徴とする歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物に薬剤や組織再生誘導因子をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングしたものを用いて製造されたメンブレン、フィルム、ライニング材またはコーティング材等の歯科用材料であって、当該薬剤や組織再生誘導因子を患部や必要な箇所に送達、供給するようにしたことを特徴とする歯科用材料。
- 前記DNA/キトサン複合体の非賦形物形態に薬効成分をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングしたものを溶液製剤、分散製剤、半固形製剤、粉粒体製剤又は成型製剤のうちいづれかの剤形に形成し、これを添加物として原料に加えたもので医療用材料および/または歯科用材料を製造し、当該歯科用材料を介して薬効成分を患部や必要な箇所に送達、供給するようにしたことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体の非賦形物形態に薬効成分をインターカレートおよび/またはグルーブバインディングしたものを溶液製剤、分散製剤、半固形製剤、粉粒体製剤又は成型製剤のうちいづれかの剤形に形成し、これを添加物として添加した原料でプライマー、ボンディング剤、コンボジットレジン、仮封材、裏層材、根管充填材、歯周包帯材、合着用セメント、ダイレクトボンディング材、デンチャー、リベース材、デンチャー用抗菌剤などの歯科材料を製造し、当該歯科材料を介して前記薬効成分を患部や必要な箇所に薬効成分を送達、供給するようにしたことを特徴とする歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体の賦形物を用いて骨組織や歯周組織を再生するための足場を形成し、移植した際に当該足場に、含有されるリン酸残基を利用してハイドロキシアパタイト構造を形成させたり、石灰化合物を沈積させたり、骨補充材の担体となして、骨組織や歯周組織を再生するようにしたことを特徴とする再生医療用材料および/または再生歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物を用いて形成された足場材であって、移植することにより含有されるリン酸残基を利用して足場材にハイドロキシアパタイト構造を形成させるようにしたことを特徴とする再生歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物を用いて形成されたメンブレンであって、移植することにより含有されるリン酸残基を利用してメンブレンにハイドロキシアパタイト構造を形成させるようにしたことを特徴とする再生歯科用材料。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物を用いて形成された歯質表面被覆材であって、被覆した歯表面に石灰化合物を沈積させ、歯の再石灰化を促進させるようにしたことを特徴とする再生歯科用被覆材。
- DNA/キトサン複合体からなる賦形物を用いてフイルム、ライニング材、コーティング材、包帯材または人工皮膚に形成し、これを用いて医療用材料および/または歯科用材料を被覆することにより、移植した際の生体親和性を向上させたり、あるいは生体の異物に対する生体反応を抑制するようにしたことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料。
- DNAとキトサンとを反応させ、緩衝液で洗浄することにより得られる反応物の形態及び形状を調製したDNA/キトサン複合体となすことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料の調製方法。
- DNAとキトサンとの反応物を洗浄する緩衝液を必要に応じて、トリス緩衝液、ホウ酸緩衝液、HEPES緩衝液、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、グリシン緩衝液、バルビツール酸緩衝液、フタル酸緩衝液、カコジル酸緩衝液、炭酸緩衝液、Bis-トリス緩衝液、Bis-トリス-プロパン緩衝液、MES緩衝液、ADA緩衝液、PIPES緩衝液、ACES緩衝液、コラミンクロリド緩衝液、BES緩衝液、MOPS緩衝液、TES緩衝液、HEPPS緩衝液、Tricine緩衝液、グリシンアミド緩衝液、Bicine緩衝液、TAPS緩衝液、CHES緩衝液、CAPS緩衝液、リン酸緩衝液などの中から選択するようにしたことを特徴とする請求項19に記載する医療用材料および/または歯科用材料の調製方法。
- DNA/キトサン複合体をホウ酸緩衝液に入れて流動性のある懸濁液としたうえで、その流動性のある懸濁液から任意の形状に成型したことを特徴とする医療用材料および/または歯科用材料の調製方法。
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JP4674288B2 (ja) | 2011-04-20 |
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