JP4463702B2 - 伸縮性コラーゲン成形体、その製造方法および用途 - Google Patents
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Description
2.コラーゲンが魚類から得られたものである前記1に記載の伸縮性コラーゲン成形体。
3.架橋剤により架橋された前記1または2に記載の伸縮性コラーゲン成形体。
4.架橋剤が水溶性カルボジイミドである前記3に記載の伸縮性コラーゲン成形体。
5.架橋剤により架橋されたコラーゲン線維からなるゲルを熱処理する工程を含む伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
6.ラーゲン溶液に対し、線維化を惹起させる溶媒と架橋剤溶液とを混合してゲルを製造する工程を含む前記5に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
7.コラーゲンの線維化途上に線維同士を架橋剤により架橋することによってゲルを製造する工程を含む前記5または6に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
8.魚類から得られたコラーゲンを使用する前記5乃至7のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
9.線維化を惹起させる溶媒が、リン酸塩、酢酸塩、炭酸塩およびTrisから選ばれる緩衝能を有する塩水溶液である前記6に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
10.架橋剤として水溶性カルボジイミドを線維化を惹起させる溶媒に溶かした溶液を使用する前記6に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
11.コラーゲン溶液のコラーゲン濃度が0.01〜3.0(w/v)%の範囲である前記6に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
12.用いられる架橋剤の濃度が、熱処理前のコラーゲンゲルにおける架橋剤終濃度として15mM〜80mMの範囲である前記6に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
13.コラーゲン溶液と線維化を惹起させる溶媒および架橋剤溶液との混合を、コラーゲンの変性温度+5℃以下の温度で行う前記7に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
14.コラーゲン溶液と線維化を惹起させる溶媒および架橋剤溶液とを混合した後、コラーゲンの変性温度+5℃以下の温度で少なくとも1時間インキュベートしてゲルを得る、前記7に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
15.熱処理温度が30〜200℃の温度である前記5乃至14のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
16.前記5乃至14のいずれか1項に記載の方法で製造された伸縮性コラーゲン成形体。
17培養細胞に伸縮刺激を与えるための細胞担体として用いられる前記1乃至4および前記16のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体。
18.前記1乃至4および前記16のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる細胞担体または医療用材料。
19.前記1乃至4および前記16のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる人工血管用基材。
20.前記1乃至4および前記16のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる美容整形用皮下埋め込みコラーゲン。
21.前記1乃至4および前記16のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる人工腱用基材。
22.前記1乃至4および前記16のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる人工硬膜。
以下に本発明を詳細に説明する。
A.コラーゲン溶液と線維化を惹起させる溶媒を混合してコラーゲン線維からなるゲルを作製した後、当該ゲルを架橋剤溶液に浸漬して架橋する方法。
B.コラーゲン溶液に対し、線維化を惹起させる溶媒を用いた架橋剤の溶液を混合する方法。
C.コラーゲン溶液に対し、線維化を惹起させる溶媒を混合し、それと同時あるいはその後に架橋剤溶液を加える方法。
D.コラーゲン溶液に対し、架橋剤溶液を加え、その後線維化を惹起させる溶媒を混合する方法。
特に方法B〜Dにより、コラーゲン線維表面だけでなくコラーゲン線維内にも架橋が導入されるため、優れた伸縮性と機械強度を有するコラーゲン成形体を与えるコラーゲンゲルが製造される。操作性の観点から、Bの方法によりコラーゲンゲルを製造することが特に好ましい。
はじめに実施例で得たコラーゲン成形体の各種物性値等の測定方法を示す。
1.コラーゲン成形体の破断伸びおよび破断強度の測定
以下の操作により、コラーゲン成形体の破断伸びおよび破断強度を求めた。
幅10mm、厚さ1.2mmの短冊型試験片をチャック間隔15mmになるように両端をチャックで固定し、速度60mm/分で引っ張り、破断時の伸び(%)および応力(g)をレオメーター(CR−200D、サン科学製)を用いて測定した。測定は計5個の試験片について行い、その平均値を求めた。
以下の操作によりコラーゲン成形体の伸縮性を評価した。
内径23mm、厚さ1.2mmの円形試験片の一端を指で押さえ、反対側を平型ピンセットで掴み、楕円形となった試験片の長軸長さが50mmになるように離引っ張った。5秒間保持した後、ピンセットを離して試験片形状を確認した。
(1)コラーゲン成形体上での細胞培養
市販の骨芽細胞(Clonetics製)を血清(Fetal Bovine Serum, GIBCO製)を10%添加したMEMα改変型培地(日水製、以下α−MEMと略す)で培養した。2日おきに培地交換し、セミコンフルエントになったところで細胞を0.02%トリプシン−0.25%EDTA溶液で剥がして新しいプレートにそれぞれ5×103cells/cm2になるように継代培養した。
コラーゲン成形体培養には継代数5から10代の間の骨芽細胞を使用した。コラーゲン成形体は培養前に70%エタノール水溶液に24時間浸漬し滅菌した。内径10mmの細胞培養用ポリスチレン製ペトリディッシュ(24穴、NUNC製)にコラーゲン成形体を置いた。α−MEMを1ml添加し、37℃で1時間インキュベートした後、培地を除いた。これを再度繰り返し、コラーゲン成形体を培地で置換した。その後コラーゲン成形体上に1×104cellsの骨芽細胞を播種し、α−MEMを培地として37℃、5%CO2インキュベーター中で培養した。
(2)SEM観察
2日間培養したコラーゲン成形体を1mlのPhosphate buffered saline(PBS)で2回洗浄した。洗浄後、1mlの2.5%グルタルアルデヒド−PBS溶液に1時間浸漬し細胞を固定した。固定後、1mlの滅菌水で2回洗浄した。エタノール濃度が50%、60%、70%、80%、90%の水溶液に各20分ずつ順番に浸漬した。その後100%エタノールに各20分ずつ2回浸漬し、水を完全に除去した。更に酢酸イソアミルに2回各20分浸漬した後、CO2臨界点乾燥を行った。臨界点乾燥した試料にイオンコーター(E−1010、日立製)を用いて金を蒸着し、走査型電子顕微鏡(SEM)用試料とした。SEM観察はJEOL製JSM−6500Fを用いて、倍率15,000倍で行った。
1.魚皮からの可溶性コラーゲンの製造
(1)鮭皮の脱脂
魚皮として鮭(シロサケ、学名;Oncorhynchus Keta)の皮を用いた。鱗と身をメスで除去した鮭皮をおよそ3cm四方に細断した。これをクロロホルム/メタノールの等容混合溶媒で3回繰り返して脱脂を行い、メタノールで2回洗浄してクロロホルムを除去したのち、水で3回洗浄してメタノールを除去した。これ以降の工程は、全て4℃で行った。
上記脱脂鮭皮130gを4℃の0.5M酢酸5Lに浸漬し、4日間静置した。膨潤した鮭皮を医療用ガーゼでろ過し、ろ液を10,000×gで30分遠心して不溶物を沈殿させ、1.5Lの上清を回収した。上清にペプシン粉末50mgを混合して2日間おだやかに撹拌した。
上記コラーゲン溶液に対し、終濃度5%になるように塩化ナトリウムを加え、ガラス棒で1分間おだやかに撹拌した後、24時間静置した。塩析により生じた白い不溶物を遠心(上記と同様の条件)して沈殿を回収し、沈殿を0.5M酢酸2Lに加え、おだやかに撹拌して溶解した。溶解まで3日間を要した。この操作を一回繰り返して、無色透明なコラーゲン溶液を得た。このコラーゲン溶液を、セルロースチューブを用いて脱イオン水に対して透析した。透析外液のpHが中性を示すまで脱イオン水を繰り返し交換して、得られた中性コラーゲン溶液を凍結乾燥した。白色のスポンジ状コラーゲンが得られた。
(1)0.50%コラーゲン水溶液の調製
上記スポンジ状コラーゲンをシリカゲル入りデシケーターで減圧乾燥し、その精秤値を用いて0.50(w/v)%になるように4℃に予備冷却したpH3.0希塩酸に加え、おだやかに撹拌して溶解した。次に、コラーゲン溶液をポアサイズ10μm、0.65μm、0.45μmのメンブランフィルターで順次ろ過した。ろ液をポリプロピレン製遠沈管(50mL)に20mLづつ小分けした。
70mMの塩化ナトリウムを含むpH6.8、30mMリン酸ナトリウム緩衝水溶液を溶媒として、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド・塩酸塩の100mM水溶液を調製した。得られた架橋剤水溶液をポリプロピレン製遠沈管(50mL)に20mLづつ小分けした。
以下の操作は全て8℃で行った。上記の0.50%コラーゲン水溶液(20mL)が入っている遠沈管に、上記の架橋剤溶液(20mL)を加え、蓋をした。遠沈管を振り動かして溶液を混合し、内径10cmの細胞培養用ポリスチレン製ペトリディッシュに深さ6mmになるように流し込み、24時間静置してコラーゲンゲルを得た。
上記コラーゲンゲルを80℃の湯に浸漬した。ゲルは収縮を始め、およそ2分後に収縮が止まった。さらに1分間放置した後取り出し、実施例の伸縮性コラーゲン成形体を得た。この伸縮性コラーゲン成形体は内径23mm、厚さ1.2mmの円形であった。
上記方法に従って測定した伸縮性コラーゲン成形体の破断伸びおよび破断強度はそれぞれ338(%)および77.6(g)であった。
上記方法に従って、コラーゲン成形体の伸縮性を評価した。内径23mmの円形試料を楕円長軸長さが50mmになるように引っ張った後、引っ張り前とほぼ同じ内径(24mm)に戻った。引っ張り前のコラーゲン成形体、引っ張り時のコラーゲン成形体および引っ張り後のコラーゲン成形体をそれぞれ図1〜3に示す。
SEM像を図4に示す。コラーゲン成形体に対し、骨芽細胞が高密度に接着している。
Claims (17)
- 内径23mm、厚さ1.2mmの円形試料を楕円長軸長さが50mmになるように引っ張った後、内径24mm以内に戻る伸縮性コラーゲン成形体。
- コラーゲンが魚類から得られたものである請求項1に記載の伸縮性コラーゲン成形体。
- 線維化をしていないコラーゲン溶液に対し、線維化を惹起させる溶媒であるリン酸塩、酢酸塩、炭酸塩およびTrisから選ばれる緩衝能を有する塩水溶液と架橋剤とを同時期に接触させることによりコラーゲンを線維化および架橋しゲルを得る工程、および得られたゲルを熱処理する工程を含むことを特徴とする伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- コラーゲン溶液に対し、線維化を惹起させる前記溶媒を用いた架橋剤の溶液を混合することにより、コラーゲンの線維化途上に線維同士を架橋剤で架橋する請求項3に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- コラーゲン溶液に対し、線維化を惹起させる前記溶媒と架橋剤溶液とを混合することにより、コラーゲンの線維化途上に線維同士を架橋剤で架橋する請求項3に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- コラーゲン溶液に対し、架橋剤溶液を加え、その後線維化を惹起させる前記溶媒を混合することにより、コラーゲンの線維化途上に線維同士を架橋剤で架橋する請求項3に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- 熱処理の後に架橋処理を施す、請求項3乃至6のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- 魚類から得られたコラーゲンを使用する請求項3乃至7のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- コラーゲン溶液と前記溶媒を用いた架橋剤の溶液または前記溶媒および架橋剤溶液との混合を、コラーゲンの変性温度+5℃以下の温度で行う請求項4乃至6のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- コラーゲン溶液と前記溶媒を用いた架橋剤の溶液または前記溶媒および架橋剤溶液とを混合した後、コラーゲンの変性温度+5℃以下の温度で少なくとも1時間インキュベートしてゲルを得る、請求項4乃至6および9のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- 熱処理温度が30〜200℃の温度である請求項3乃至10のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体の製造方法。
- 請求項3乃至11のいずれか1項に記載の方法で製造された伸縮性コラーゲン成形体。
- 請求項1、2および12のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる細胞担体または医療用材料。
- 請求項1、2および12のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる人工血管用基材。
- 請求項1、2および12のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる美容整形用皮下埋め込みコラーゲン。
- 請求項1、2および12のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる人工腱用基材。
- 請求項1、2および12のいずれか1項に記載の伸縮性コラーゲン成形体からなる人工硬膜。
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