JP2010131130A - 歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】患者の歯槽骨部分のCT等の画像データを取得する第一の工程と、その歯槽骨状態から必要な歯槽骨構造を決定する第二の工程と、必要な歯槽骨構造に応じた3次元メンブレンを形成する第三の工程を備える歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法で、術野での形態形成の必要がなく、吸収性の材料を用いるので、除去の必要もなくなる
【選択図】図1
Description
Nyman et al. J.Clin Periodontol, 9(1982),257 Magnusson et al. J Periodontol. 59,1(1988),1
前記第二の工程において、歯槽骨状態からインプラント埋入をシミュレーションし、シミュレーションしたインプラントの幅に基づき、あらかじめ設定された骨吸収予測値に従って必要な歯槽骨サイズを決定することが好適である。
前記第二の工程において、移植材料および移植される部位の違いによりそれぞれの吸収量に応じた骨吸収予測値によって、最終的に必要とされる移植培養骨の容量に適合するように得ることが好適である。
前記生体吸収性3次元メンブレンの材料がポリ乳酸、ポリ乳酸とポリグリコール酸および/またはポリカプロラクトン、これらとコラーゲン等の生体吸収性材料との複合体であることが好適である。
また、本発明にかかる歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンは、歯槽骨再生のために下記のような顆粒型培養骨を使用する場合に限定されず、自家骨、他家骨、人工骨などあらゆる骨再生材料と併用することが可能である。
顆粒型培養骨は、骨髄液の採取、骨髄由来間葉系幹細胞の採取、間葉系幹細胞の培養、間葉系幹細胞の播種、培養骨芽細胞様細胞への分化誘導を行うことにより製造することができる。
また、本発明にかかるメンブレンを顆粒型培養骨と併用する場合、下記の骨髄液を用いた形態に限定されず、骨髄液以外にも、骨膜、脂肪、末梢血等から分離培養し、同様の方法で培養骨芽細胞様細胞へと分化誘導することによって作製される顆粒型培養骨とも、好適に併用することができる。
骨髄液は、手術の約1ヶ月前に採取する。まず、骨髄液採取部に麻酔を行い、後上腸骨陵より無菌的に吸引して回収する。
細胞培養用培地で4倍希釈した骨髄液10を細胞培養用フラスコ12に播いて、図1(A)のように炭酸ガス培養を始め、培養開始後4日目に全量培地替えを行う。なお、細胞培養用培地には、一次培養、分化培養ともに、血清入りαMEMまたは無血清培地のいずれも使用できる。
培養過程における一般細菌および真菌に感染していないことの確認は、培地交換毎の培地の観察(感染していれば培地が濁る)により行うとともに、培養開始時、分化誘導前および培養骨芽細胞様細胞の回収時に無菌試験(日本薬局方の基準を満たすかどうか)で確認する。
その後、週2回全量培地交換を行う。継代のタイミングは細胞の状態を見て判断するが、培養開始から約21〜28日後に行う。継代時には生細胞数および細胞数を計測する。
継代は以下のように行う。フラスコの培地を吸い取った後、ダルベコリン酸バッファー(D−PBS)にて洗浄し、その後、D−PBSを吸い取り、細胞解離剤を加え、37℃で10分間培養する。細胞がはがれていることを確認したのち、D−PBSまたは培地を加え細胞を回収した後、遠心する。培地に再サスペンドして細胞数を計測する。計測後、図1(B)のような多孔質擬似骨顆粒14があらかじめ入っている深底容器16に、培養した骨髄液10を投入する。多孔質擬似骨顆粒14としてはβ−リン酸三カルシウム(β−TCP)、ハイドロキシアパタイト、乾燥骨粉を含む多孔質生体吸収性顆粒ないしこれらの混合物等が好適に使用できる。50mgの多孔質擬似骨顆粒14に対し、100,000〜1,000,000の細胞を播種するが、500,000程度の細胞を播種することが好ましい。培養した骨髄液10を多孔質擬似骨顆粒14の入った深底容器16に投入すると、図1(C)のように細胞は浮遊し、多孔質擬似骨顆粒14は浮揚する。
多孔質擬似骨顆粒14に細胞を播種してから細胞の機能回復のために一晩静置する。1日後には、図1(D)のように骨形成に関与する細胞等の細胞および多孔質擬似骨顆粒14は深底容器16の下部に沈んでいる。このことを確認した後、培地を分化誘導培地に交換する。分化誘導期間は1〜3週間で、培地交換は週2回程度行う。分化誘導が進んでいくと、図1(E)のように、擬似骨顆粒14のまわりに培養骨芽細胞様細胞が集まっていく。
分化確認試験(ALP活性測定)を行い、分化していることを確認して、培養骨芽細胞様細胞を得る。
まず、術野相当部に局所麻酔薬で浸潤麻酔をする。次に、術野相当部に切開を入れ、粘膜骨弁膜を作成し、歯槽骨萎縮部あるいは欠損部を明示する。萎縮部あるいは欠損部に顆粒型培養骨を移植する。歯槽堤形態を保持するために、移植骨を被覆し、マイクロスクリューで固定する。必要に応じて骨膜に減張切開を加えた後、粘膜骨膜弁を復位、縫合する。
歯槽骨再生手術後、必要に応じ、抗菌薬、含嗽薬、鎮痛薬を投与する。口腔内診査、X線診査において、インプラント埋入予定部位の再生された歯槽骨の高径が10mm以上、幅径が5mm以上ある場合にインプラント埋入が可能となる。術後、インプラント埋入までの期間は、約24週間前後である。
図2(A)に示すように、本発明における歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレン18は、この移植顆粒型培養骨20を被覆する材料として非常に有用である。歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレン18は生体吸収性のため、4〜24週間で吸収され、また、顆粒型培養骨16は、培養骨芽細胞様細胞が骨形成を早めるために、4〜24週間で骨が再生され、移植した時期よりも容量が減り、図2(B)に示すように完全に骨となる。
歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造のための第一の工程は、患者の歯槽骨部分の画像データを取得する工程である。
ここで、画像データは、CT等により取得することができる。
歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造のための第二の工程は、第一の工程で得られた画像データの歯槽骨状態から必要な歯槽骨構造を決定する工程である。
まず、コンピュータを用いて、CT等の画像データを3D画像にする。次に、この3D画像から、インプラントの埋入する位置と長さ等のシミュレーションを行う。
ここで、シミュレーションした埋入予定のインプラントの幅より少なくとも5mm程度(両側2.5mm程度)は歯槽骨サイズが必要である。インプラントの周りの歯槽骨が少なすぎると、インプラントが失敗してしまう場合がある。
図3を用いて本発明の生体吸収性3次元メンブレンをさらに詳しく説明する。培養骨を用いた場合、これまでの計測結果から2年で平均約76%に容量が減ってしまうことが明らかとなっている。また、骨吸収量は部位によっても異なる。この経時変化を考慮し、決定した歯槽骨サイズに必要な培養骨22より平均24%程度多く移植顆粒型培養骨の容量を見積もる。また、その容量変化は部位や性別、年齢等によっても異なるが、これらを考慮した骨吸収量予測値によって決定する。通常この計算は術者の推測によってなされるが、多分に経験に基づいており、また、それを術中に推測して直ちに移植物およびメンブレンの形状決定を行うことは、熟練した術者であっても容易ではなく、正確さを欠いたり術時間が長くなるなどの問題がある。しかしながら、骨吸収量予測値に基づく必要な修正をせずに移植された場合には、一定の期間を経過した時点で必要な歯槽骨が得られず、インプラントが失敗してしまう場合がある。
第二の工程では、上記のように見積もった移植顆粒型培養骨の容量に適合するような歯槽骨構造を決定する。
歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造のための第三の工程は、第二の工程で決定した歯槽骨構造に応じた3次元メンブレンを形成する工程である。
第二の工程で決定した骨吸収予測値を考慮に入れた必要な歯槽骨構造に適合するように、図3(A)のように3次元メンブレン18の形状を決定する。
決定した歯槽骨構造に応じた3次元メンブレンを形成する方法は、メンブレンの材料を既存の3Dプリンタで印刷することにより製造することができる。このように歯槽骨再生手術前に3次元メンブレンを形成しておくことで、効率的に歯槽骨再生手術を行うことができる。
メンブレンの材料としては、ポリ乳酸、ポリ乳酸とポリグリコール酸および/またはポリカプロラクトンの混合物、これらとコラーゲン等の生体吸収性材料との複合体等が挙げられる。
12…細胞培養用フラスコ
14…多孔質擬似骨顆粒
16…深底容器
18…歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレン
20…移植顆粒型培養骨
22…必要な培養骨
24…歯肉
26…ボルト
Claims (4)
- 患者の歯槽骨部分のCT等の画像データを取得する第一の工程と、その歯槽骨状態から必要な歯槽骨構造を決定する第二の工程と、必要な歯槽骨構造に応じた3次元メンブレンを形成する第三の工程を備える歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法。
- 請求項1に記載の歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法の第二の工程において、歯槽骨状態からインプラント埋入をシミュレーションし、シミュレーションしたインプラントの幅に基づき、あらかじめ設定された骨吸収予測値に従って必要な歯槽骨サイズを決定することを特徴とする歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法。
- 請求項1または2に記載の歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法の第二の工程において、移植材料および移植される部位の違いによりそれぞれの吸収量に応じた骨吸収予測値によって、最終的に必要とされる移植培養骨の容量に適合するように得ることを特徴とする歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法。
- 材料がポリ乳酸、ポリ乳酸とポリグリコール酸および/またはポリカプロラクトンの混合物、これらとコラーゲン等の生体吸収性材料との複合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の歯槽骨再生用生体吸収性3次元メンブレンの製造方法。
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