JP7018631B2 - 骨再生用組成物、骨再生用組成物キット、骨再生用部材および骨再生方法 - Google Patents
骨再生用組成物、骨再生用組成物キット、骨再生用部材および骨再生方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7018631B2 JP7018631B2 JP2018100652A JP2018100652A JP7018631B2 JP 7018631 B2 JP7018631 B2 JP 7018631B2 JP 2018100652 A JP2018100652 A JP 2018100652A JP 2018100652 A JP2018100652 A JP 2018100652A JP 7018631 B2 JP7018631 B2 JP 7018631B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bone regeneration
- composition
- bone
- solution
- dextran
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Medicinal Preparation (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Medicines Containing Plant Substances (AREA)
Description
本発明は、例えば以下の[1]~[8]に関する。
[3]前記変性デキストラン(A)における前記ヒドロキシアリール基による置換度が0.1~50である前記[1]または[2]に記載の骨再生用組成物。
[5]前記成分(C)が、前記過酸化物(c1)である前記[1]~[4]のいずれか1項に記載の骨再生用組成物。
[8]前記[1]~[5]のいずれか1項に記載の骨再生用組成物、前記[6]に記載の骨再生用組成物キット、または前記[7]に記載の骨再生用部材を用いて、骨を再生させる骨再生方法。
本明細書で例示する各物質、例えば、組成物中に含まれるまたは各工程で用いられる物質は、特に言及しない限り、それぞれ1種単独で用いることができ、または2種以上を併用して用いることができる。
本発明の骨再生用組成物(以下、単に「本発明の組成物」ともいう)は、
デキストランにヒドロキシアリール基が導入された変性デキストラン(A)、
前記ヒドロキシアリール基の酸化カップリング酵素(B)、
過酸化物(c1)および過酸化物を生成する物質(c2)から選ばれる少なくとも1種の成分(C)、
塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)および骨を形成するタンパク質(D2)から選ばれる少なくとも1種の成長因子(D)、ならびに
水(E)
を含有する。
変性デキストラン(A)は、デキストランにヒドロキシアリール基が導入された化合物である。デキストランは、グルコースを構成単糖とし、α-1,6結合を主鎖とする多糖である。
例えば、デキストランが有するアルコール性水酸基を、カルボニル化試薬を用いて、炭酸エステル誘導体基に変換した後(以下「変換反応」ともいう)、得られたデキストランの炭酸エステル誘導体と、ヒドロキシアリール基を有するアミン化合物とを反応させる(以下「ヒドロキシアリール基導入反応」ともいう)。
本発明の組成物中の変性デキストラン(A)の含有割合は、通常、0.05~49質量%、好ましくは0.5~30質量%、より好ましくは3~15質量%である。このような態様であると、ゲルの機械的強度および取扱い性の観点から好ましい。
本発明の組成物は、ヒドロキシアリール基の酸化カップリング酵素(B)(以下「酵素(B)」ともいう)を含有する。酵素(B)は、ヒドロキシアリール基の酸化カップリング反応を直接的または間接的に触媒しうる酵素である。
本発明の組成物において、酵素(B)の量は、0.01U/mL以上が好ましく、0.1U/mL以上がより好ましく;1,000U/mL以下が好ましく、500U/mL以下がより好ましい。なお、Uとは酵素活性の単位を示し、至適条件下で、温度30℃で毎分1マイクロモルの基質を変化させることができる酵素量である。
本発明の組成物は、過酸化物(c1)および過酸化物を生成する物質(c2)から選ばれる少なくとも1種の成分(C)を含有する。
成分(C)として過酸化物(c1)を用いる場合、本発明の組成物において、過酸化物(c1)の量は、変性デキストラン(A)中のヒドロキシアリール基1モルに対して、通常、0.01~1000モル、好ましくは0.1~500モル、より好ましくは0.5~200モルである。また、一実施態様において、本発明の組成物中の過酸化物(c1)の含有量は、反応性の点から、好ましくは10~1,000mM、より好ましくは100~800mMである。
成分(C)は1種または2種以上用いることができる。
本発明の組成物は、塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)および骨を形成するタンパク質(D2)から選ばれる少なくとも1種の成長因子(D)を含有する。
本発明の組成物において、成長因子(D)の含有量は、変性デキストラン(A)100質量部に対して、通常、0.01~10質量部、好ましくは0.05~5質量部である。このような態様であると、本発明の組成物から形成されるハイドロゲル中に成長因子(D)が良好に保持される。
本発明の組成物は、水(E)を含有することが好ましい。
本発明の組成物中の水(E)の含有割合は、通常、50~99.9質量%、好ましくは65~99質量%、より好ましくは70~97質量%である。このような態様であると、生体に対して低浸襲性な条件でゲル化が可能な組成物となり、さらに得られるゲルの機械的強度が優れる傾向にある。
本発明の組成物は、変性デキストラン(A)以外の多糖をさらに含有することができる。前記多糖としては、例えば、ヒアルロン酸、プルラン、キサンタンガム、セルロース、グアーガム、フルクタン、マンナン、カラギーナン、キチン、キトサン、ペクチン、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、ヒドロキシアリール基が導入されていない未変性のデキストラン、デキストリン、ゲランガム、アルギン酸が挙げられる。
また、本発明の組成物は、さらに塩化ナトリウムを含有することができる。例えば本発明の組成物は、リン酸緩衝生理食塩水等の緩衝液を含有することができる。
本発明の骨再生用組成物キット(以下、単に「本発明のキット」ともいう)は、以下に説明する、第1の溶液と、第2の溶液と、第3の溶液とを有する。
第3の溶液は、塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)および骨を形成するタンパク質(D2)から選ばれる少なくとも1種の成長因子(D)を含有する。
第1~第3の溶液中の各成分(A)~(E)の詳細は上述したとおりである。また、第1~第3の溶液の量比、および第1~第3の各溶液中に含まれる各成分の含有量は、第1~第3の溶液を混合して得られる組成物中の各成分(A)~(E)の量比や含有量が[骨再生用組成物]欄に記載した範囲となるよう適宜設定される。第1~第3の溶液を混合することにより、本発明の組成物を調製することができる。この際、各溶液の混合順序は特に限定されないが、第1の溶液と第3の溶液とを混合した後に得られた混合物に第2の溶液を混合する、あるいは第2の溶液と第3の溶液とを混合した後に得られた混合物に第1の溶液を混合する態様が挙げられる。
本発明の骨再生用部材は、本発明の骨再生用組成物または骨再生用組成物キットを用いて形成され、具体的には、前記骨再生用組成物または骨再生用組成物キットから形成されるゲルからなる。
本発明の組成物における各成分(A)~(E)、または本発明のキットにおける第1~3の溶液を混合し、水溶液温度(架橋温度)が、通常、4~50℃、好ましくは10~45℃、より好ましくは20~40℃、反応時間が、通常、1分~48時間、好ましくは5分~30時間の条件で、ゲル化させることができる。前記各成分(A)~(D)は、各成分の水溶液として用いることができる。ハイドロゲル形成は、加圧下、常圧(大気圧)下および減圧下のいずれかで行うことができるが、常圧下が好ましい。
本発明の骨再生用部材中には成長因子(D)が担持しており、したがって前記骨再生用部材の適用部位(例:骨の欠損部位、骨折部位)に成長因子(D)を長期間維持することが可能である。また、前記ハイドロゲルは患部において細胞外マトリックスとして機能し、この細胞外マトリックスは骨再生する細胞の足場となり、骨再生する細胞が定着して、良好に増殖および分化することができる。したがって、本発明の骨再生用部材は、骨再生効果が高い。
本発明の骨再生用組成物、骨再生用組成物キットおよび骨再生用部材は、骨再生用途に用いられる。例えば、骨再生を必要とする対象(例えば、ヒト、ヒトを除く哺乳動物)の骨の欠損部位、骨折部位等の患部に、骨再生用組成物を投与する、もしくは骨再生用組成物キットの第1~3の溶液を混合してなる混合物を投与することにより、骨再生用部材を患部に形成する、または前記患部に骨再生用部材を適用することにより、骨再生を誘導し、骨の再生速度を向上させることができる。
本発明の骨再生用組成物、骨再生用組成物キットまたは骨再生用部材は、その使用目的に合わせて、用法、用量、形状を適宜決定することができる。例えば、骨再生用組成物、または骨再生用組成物キットの第1~3の溶液の混合物は、生体内の骨の欠損部位、骨折部位等の患部に、直接、例えば注射、塗布等により投与することができる。また、前記組成物または混合物を適当な賦形剤と混合し、軟膏状、ゲル状またはクリーム状にしてから、前記患部に塗布することもできる。
<変性多糖の製造>
[合成例1]ヒドロキシフェニル基変性デキストラン(A1)の合成
窒素雰囲気下、フラスコに、デキストラン(品名「デキストラン40」、名糖工業株式会社製)40g、ジメチルホルムアミド1600ml、および塩化リチウム30.9gを加え、90℃で90分間攪拌した。得られた溶液を0℃に冷却し、ピリジン9.2mlとクロロギ酸ニトロフェニル23.8gとを加え、0℃で1時間撹拌した。次いで、前記フラスコに、冷やしたエタノール2000mlを加え、析出物を濾別し、濾物を冷やしたエタノールで洗浄し、乾燥した。
合成例1において、デキストランの代わりにヒアルロン酸を用いたこと以外は同様の手法にて、ヒドロキシフェニル基変性ヒアルロン酸(AR1)を得た。得られたヒドロキシフェニル基変性ヒアルロン酸(AR1)を1H NMRにて分析したところ、そのDSは3.2であった。
[製造例1]第1の溶液(1)の製造
合成例1で得られたヒドロキシフェニル基変性デキストラン(A1)0.2gを、リン酸緩衝生理食塩水(品名「PBS(-)」、和光純薬工業株式会社(製))0.8gに溶解しポリマー溶液を準備した。前記ポリマー溶液1.0gと、西洋わさびペルオキシダーゼ(和光純薬製、商品コード「169-10791」、「HRP」と略す)水溶液(濃度:0.8U/ml)1.0gとを均一に混合し、第1の溶液(1)を製造した。
比較合成例1で得られたヒドロキシフェニル基変性ヒアルロン酸(AR1)0.2gを、前記PBS(-)0.8gに溶解しポリマー溶液を準備した。前記ポリマー溶液1.0gと、前記HRP水溶液(濃度:30U/ml)1.0gとを均一に混合し、第1の溶液(2)を製造した。
過酸化水素水(濃度:882mM)を、第2の溶液(1)とした。
[調製例2]第3の溶液(1)の製造
塩基性線維芽細胞増殖因子(製品名「フィブラストスプレー」、科研製薬社製)を前記PBS(-)で濃度が1μg/μlとなるように調整し、第3の溶液(1)を準備した。
[実施例1]
第3の溶液(1)14.4μlと、第1の溶液(1)165.6μlとを均一に混合し、混合液を得た。前記混合液15μlに第2の溶液(1)15μlを混合し、骨再生用組成物を準備した。
実施例1において、第1の溶液(1)の代わりに第1の溶液(2)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、骨再生用組成物を準備した。
実施例1において、第3の溶液(1)の代わりに前記PBS(-)を用いたこと以外は実施例1と同様に試験を行った。骨折部位の新生骨量をmicroCTにて測定した。新生骨量は約5.0mm3であった。
control群として、大腿骨を骨折させたC57BL/6Jマウス(オス、生後9週齢)の4週間後の骨折部位の新生骨量をmicroCTにて測定した。新生骨量は約5.6mm3であった。
以上、新生骨量の結果を図2にまとめて示す。
実施例1は、比較例1~2および実験例1(control)と比較して、有意に新生骨が生成しており、骨再生に優位であることが明らかになった。
15:骨髄
20:骨膜細胞(骨膜)
30:患部(骨の欠損部位、骨折部位)
40:ハイドロゲル
50:成長因子
60:増殖した骨膜細胞
70:新生骨
80:新生骨膜
Claims (11)
- デキストランにヒドロキシアリール基が導入された変性デキストラン(A)、
前記ヒドロキシアリール基の酸化カップリング酵素(B)、
過酸化物(c1)および過酸化物を生成する物質(c2)から選ばれる少なくとも1種の成分(C)、
塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)、ならびに
水(E)
を含有する骨再生用組成物。 - 前記塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)が遺伝子操作技術により作製された組換え型のbFGFである、請求項1に記載の骨再生用組成物。
- 前記塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)の含有量が前記変性デキストラン(A)100質量部に対して、0.01~10質量部である、請求項1または2に記載の骨再生用組成物。
- 前記塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)以外の成長因子を実質的に含有しない請求項1~3のいずれか1項に記載の骨再生用組成物。
- 前記ヒドロキシアリール基が、チラミン由来の基である請求項1~4のいずれか1項に記載の骨再生用組成物。
- 前記変性デキストラン(A)における前記ヒドロキシアリール基による置換度が0.1~50である請求項1~5のいずれか1項に記載の骨再生用組成物。
- 前記酸化カップリング酵素(B)が、西洋わさびペルオキシダーゼである請求項1~6のいずれか1項に記載の骨再生用組成物。
- 前記成分(C)が、前記過酸化物(c1)である請求項1~7のいずれか1項に記載の骨再生用組成物。
- 第1の溶液と、第2の溶液と、第3の溶液とを有する骨再生用組成物キットであり、
前記第1の溶液が、デキストランにヒドロキシアリール基が導入された変性デキストラン(A)および水(E)を含有し、前記ヒドロキシアリール基の酸化カップリング酵素(B)、ならびに過酸化物(c1)および過酸化物を生成する物質(c2)から選ばれる少なくとも1種の成分(C)、のいずれかを含有するが両方は含有せず、
前記第2の溶液が、前記酸化カップリング酵素(B)および前記成分(C)のうち第1の溶液中で含有されない方を含有し、
前記第3の溶液が、塩基性線維芽細胞増殖因子(D1)を含有する、
骨再生用組成物キット。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載の骨再生用組成物、または請求項9に記載の骨再生用組成物キットを用いて形成した骨再生用部材。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の骨再生用組成物、請求項9に記載の骨再生用組成物キット、または請求項10に記載の骨再生用部材を用いて、対象(ヒトを除く)の骨を再生させる骨再生方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018100652A JP7018631B2 (ja) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 骨再生用組成物、骨再生用組成物キット、骨再生用部材および骨再生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018100652A JP7018631B2 (ja) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 骨再生用組成物、骨再生用組成物キット、骨再生用部材および骨再生方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019202054A JP2019202054A (ja) | 2019-11-28 |
JP7018631B2 true JP7018631B2 (ja) | 2022-02-14 |
Family
ID=68725567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018100652A Active JP7018631B2 (ja) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 骨再生用組成物、骨再生用組成物キット、骨再生用部材および骨再生方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7018631B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113908332B (zh) * | 2021-11-15 | 2022-11-29 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 金属过氧化物复合可注射水凝胶及其制备方法和应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013073941A1 (en) | 2011-11-14 | 2013-05-23 | University Of Twente, Institute For Biomedical Technology And Technical Medicine (Mira) | A dextran-based tissuelette containing platelet-rich plasma lysate for cartilage repair |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011059326A2 (en) * | 2009-11-11 | 2011-05-19 | University Of Twente, Institute For Biomedical Technology And Technical Medicine (Mira) | Hydrogels based on polymers of dextran tyramine and tyramine conjugates of natural polymers |
-
2018
- 2018-05-25 JP JP2018100652A patent/JP7018631B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013073941A1 (en) | 2011-11-14 | 2013-05-23 | University Of Twente, Institute For Biomedical Technology And Technical Medicine (Mira) | A dextran-based tissuelette containing platelet-rich plasma lysate for cartilage repair |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019202054A (ja) | 2019-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7312761B2 (ja) | インビトロ培養及び移植のための組織構築物の生理学的3dバイオプリンティングのためのバイオガム及び植物性ガムハイドロゲルバイオインク | |
Feng et al. | Sulfated hyaluronic acid hydrogels with retarded degradation and enhanced growth factor retention promote hMSC chondrogenesis and articular cartilage integrity with reduced hypertrophy | |
Nezhad-Mokhtari et al. | Chemical gelling of hydrogels-based biological macromolecules for tissue engineering: Photo-and enzymatic-crosslinking methods | |
Kim et al. | Injectable and thermosensitive soluble extracellular matrix and methylcellulose hydrogels for stem cell delivery in skin wounds | |
Li et al. | Biopolymer/calcium phosphate scaffolds for bone tissue engineering | |
Shin et al. | Tissue-adhesive chondroitin sulfate hydrogel for cartilage reconstruction | |
Broguiere et al. | Factor XIII cross-linked hyaluronan hydrogels for cartilage tissue engineering | |
Shu et al. | Synthesis and evaluation of injectable, in situ crosslinkable synthetic extracellular matrices for tissue engineering | |
Sarem et al. | Interplay between stiffness and degradation of architectured gelatin hydrogels leads to differential modulation of chondrogenesis in vitro and in vivo | |
US10493134B2 (en) | Compositions comprising collagen and PRP for tissue regeneration | |
Xu et al. | Photocrosslinked natural hydrogel composed of hyaluronic acid and gelatin enhances cartilage regeneration of decellularized trachea matrix | |
US20060127873A1 (en) | Composition for cytocompatible, injectable, self-gelling chitosan solutions for encapsulating and delivering live cells or biologically active factors | |
WO2014133027A1 (ja) | ハイドロゲル | |
Jung et al. | Multivalent ion-based in situ gelling polysaccharide hydrogel as an injectable bone graft | |
Hamilton et al. | Hyaluronic acid hydrogel microspheres for slow release stem cell delivery | |
Kim et al. | Rational design of hydrogels to enhance osteogenic potential | |
Müller et al. | Development of a morphogenetically active scaffold for three‐dimensional growth of bone cells: biosilica–alginate hydrogel for SaOS‐2 cell cultivation | |
KR20170002354A (ko) | 이온 가교성 알긴산-그래프트화 히알루론산 개질체 | |
US9248164B2 (en) | Growth factor anchoring type bone graft material, method for producing growth factor anchoring type bone graft material, kit for producing growth factor anchoring type bone graft material, and method for forming bone | |
Bashiri et al. | 3D-printed placental-derived bioinks for skin tissue regeneration with improved angiogenesis and wound healing properties | |
JP7018631B2 (ja) | 骨再生用組成物、骨再生用組成物キット、骨再生用部材および骨再生方法 | |
Gao et al. | Synergistic chondrogenesis promotion and arthroscopic articular cartilage restoration via injectable dual-drug-loaded sulfated hyaluronic acid hydrogel for stem cell therapy | |
Gao et al. | Advancing neural regeneration via adaptable hydrogels: Enriched with Mg2+ and silk fibroin to facilitate endogenous cell infiltration and macrophage polarization | |
Nguyen et al. | Physical and bioactive properties of glycosaminoglycan hydrogels modulated by polymer design parameters and polymer ratio | |
KR100684940B1 (ko) | 피브린/ha를 함유하는 혼합 지지체를 이용한 중간엽줄기세포를 연골세포로 분화시키는 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180607 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211124 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220124 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7018631 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |