JPH09131362A - Preparation of a flat implant - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flat implant with compression characteristic of natural- like artificial cartilage having wide applicability, extension characteristic and elastic characteristic. SOLUTION: A fiber matrix is charged with organic solvent in manufacturing an implant applicable in stead of a natural structure part having a defect, by use of fiber matrix. In the solvent, a specified quantity of polyurethane is dissolved. Next, by arranging the fiber matrix in the wet atmosphere, the dissolution of polyurethane in the solvent is reduced to form polyurethane particles 43. Further, by heating the fiber matrix 2 and the organic solvent, the particle 43 in the solvent are moved to form a film 15 on the surface of the matrix.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は欠陥のある自然組織
部分、例えば哺乳類の膝の軟骨をファイバーからなるマ
トリックスと置き換えるために使用される平面的なある
いは扁平なインプラントに関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to planar or flat implants used to replace defective natural tissue parts, such as mammalian knee cartilage, with a matrix of fibers.

【０００２】[0002]

【従来の技術】患者の軟骨が先天性異常あるいは外傷に
よって損傷した場合、大手の病院では再生手術及び整形
手術が日常的に行われている。現在の治療法には、健康
なホスト軟骨を所要の形状に切り取って患者の幹部に移
植する方法、及び人工の補綴装置を移植する方法があ
る。しかし、移植に有用な提供者の組織には限りがあ
り、また、採取された組織からデリケートな３次元構造
のインプラントを形成することが不可能な場合が多い。
人工補綴は伝染やホスト／補綴装置間の界面における接
着の破壊により、複雑化している。また、補綴は生存す
る軟骨組織のように、周辺のストレスに適応することが
できない。従って、再生手術における改善された処置に
ついての治療上の需要により、インビトロ及びインビボ
で新鮮な軟骨を生成することを目的とした検討が行われ
ている。2. Description of the Related Art When a patient's cartilage is damaged due to a congenital abnormality or trauma, reconstructive surgery and orthopedic surgery are routinely performed in major hospitals. Current treatments include cutting healthy host cartilage into the required shape and implanting it in the patient's trunk, or implanting an artificial prosthetic device. However, donor tissues useful for transplantation are limited, and it is often not possible to form delicate three-dimensional implants from harvested tissues.
Prostheses are complicated by infections and broken bonds at the host / prosthetic device interface. Also, prostheses, like living cartilage, are unable to adapt to surrounding stress. Therefore, the therapeutic need for improved treatments in regenerative surgery has led to studies aimed at producing fresh cartilage in vitro and in vivo.

【０００３】一方、哺乳類の軟骨は、例えば図１２に示
すように、肋軟骨下の骨５１の表面(Subchondrale knoc
henschale)上にコラーゲン繊維からなる中間層５２が形
成されている。この中間層５２は軟骨細胞におけるプロ
テオグリカン水５３を保持している。この中間層５２と
骨５１の表面との間には下方境界層５４が形成され、自
然組織表面の繊維層５５と中間層５２との間に上方境界
層５６が形成されている。このような構造の自然組織に
欠陥が生じたときに、その欠陥部分を治療するため、イ
ンプラントが使用される。On the other hand, mammalian cartilage, as shown in FIG. 12, for example, is a surface of a subcostal bone 51 (Subchondrale knoc).
An intermediate layer 52 made of collagen fibers is formed on the henschale). The intermediate layer 52 holds the proteoglycan water 53 in chondrocytes. A lower boundary layer 54 is formed between the intermediate layer 52 and the surface of the bone 51, and an upper boundary layer 56 is formed between the fiber layer 55 on the natural tissue surface and the intermediate layer 52. When a defect occurs in the natural tissue of such a structure, the implant is used to treat the defect.

【０００４】この種のインプラントは軟骨の製造に関す
るＷＯ９０／１２６０３公報に開示されている。その公
報では、剛性あるいは弾性を有する人工組織が示唆され
ている。インビトロで細胞培養が行われ、引き続き移植
片が哺乳類に移植された後、軟骨状のマスが生成される
ことが示唆されている。純粋な空間保持機能を備えてい
る耳や鼻において、軟骨部分の交換を行うことに関する
実施例では、軟骨に加わる機械的負荷は低いということ
について、充分な根拠が示されている。それに対し、人
工軟骨や関節は空間保持機能を越えるような大きな機械
的負荷に晒される。An implant of this kind is disclosed in WO 90/12603 for the production of cartilage. The publication suggests an artificial tissue having rigidity or elasticity. It has been suggested that cartilage-like masses are produced after in vitro cell culture and subsequent transplantation of the implants into mammals. Examples relating to replacement of cartilage parts in ears and noses with pure space-retaining function provide sufficient evidence that the mechanical load on the cartilage is low. On the other hand, artificial cartilage and joints are exposed to a large mechanical load that exceeds the space retention function.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は広範に
及ぶ自然な人工軟骨の圧縮特性、伸長性及び弾性特性を
備えたインプラントの製造方法を提供することにある。
これらの特性は、例えば、「膝関節メニスカス、ベーシ
ック及び臨床の基礎」、ラベンプレス社、１９９２年、
第２及び４章、あるいは、「人工関節及び膝関節の機
能、基礎科学及び関節鏡検査法」、ラベンプレス社、１
９９０年、第１及び２章に記載されている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of making an implant having the extensive compressive, extensible and elastic properties of natural artificial cartilage.
These properties are described, for example, in “Knee Joint Meniscus, Basic and Clinical Basis”, Raven Press, 1992,
Chapters 2 and 4, or "Functions of artificial and knee joints, basic science and arthroscopy," Ravenpress, 1
990, Chapters 1 and 2.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の製造方法では、ファイバーマトリックス
を用いて、欠陥を有する自然組織部分と置き換え可能な
インプラントを製造する際に、前記ファイバーマトリッ
クスに有機溶媒を充填する。その有機溶媒は所定量のポ
リウレタンを溶解していることが必要である。次に、前
記ファイバーマトリックスを湿った雰囲気中に配置する
ことにより、前記有機溶媒中のポリウレタンの溶解度を
低下させ、ポリウレタン粒子を形成する。更には、前記
ファイバーマトリックス及び有機溶媒を加熱することに
より、前記有機溶媒中のポリウレタン粒子を移動させ
て、前記ファイバーマトリックスの表面に膜を形成す
る。In order to achieve the above-mentioned object, in the manufacturing method according to claim 1, when a fiber matrix is used to manufacture an implant which can replace a natural tissue portion having a defect, the fiber is used. The matrix is filled with organic solvent. The organic solvent needs to dissolve a predetermined amount of polyurethane. The fiber matrix is then placed in a moist atmosphere to reduce the solubility of polyurethane in the organic solvent and form polyurethane particles. Furthermore, by heating the fiber matrix and the organic solvent, the polyurethane particles in the organic solvent are moved to form a film on the surface of the fiber matrix.

【０００７】この方法により、表面に膜すなわち境界層
を備え、インプラントとして使用可能な各種の特性を備
えたファイバーマトリックスが少ない製造工程で簡単に
製造できる。According to this method, a membrane or boundary layer is provided on the surface, and a fiber matrix having various properties that can be used as an implant can be easily produced by a small number of production steps.

【０００８】請求項２に記載の方法では、前記ファイバ
ーマトリックスはポリエチレンテレフタレート、ポリエ
チルケトン、ポリプロピレン、テフロン、カーボン、及
びポリエチレンからなるグループから選択された材料か
ら形成されている。これらの材料はインプラントが移植
されるボディと相溶性があるため、好適である。In the method of claim 2, the fiber matrix is formed of a material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylketone, polypropylene, Teflon, carbon, and polyethylene. These materials are preferred because they are compatible with the body in which the implant is implanted.

【０００９】請求項３に記載の方法では、前記ファイバ
ーマトリックスは不織布、織布及び編成布からなるグル
ープから選択されたものである。従って、前記膜と類似
した境界層をその膜とは反対側に形成でき、膜と境界層
との間には、マイクロメータの直径領域にあるファイバ
ーを備えた中間層を形成することが可能である。この中
間層は境界層及び膜を所定距離だけ互いに離間させる。
請求項４に記載の方法では、前記ファイバーマトリック
スは織布であり、下方の境界層を備え、かつその下方境
界層から突出する複数のパイル糸を有する。請求項５に
記載の方法では、前記パイル糸は閉環状をなす。In the method of claim 3, the fiber matrix is selected from the group consisting of non-woven fabrics, woven fabrics and knitted fabrics. Therefore, a boundary layer similar to the above membrane can be formed on the opposite side of the membrane, and between the membrane and the boundary layer an intermediate layer with fibers in the micrometer diameter region can be formed. is there. This intermediate layer separates the boundary layer and the membrane from each other by a predetermined distance.
5. The method of claim 4, wherein the fiber matrix is a woven fabric, having a lower boundary layer and having a plurality of pile threads protruding from the lower boundary layer. In the method according to claim 5, the pile yarn has a closed ring shape.

【００１０】請求項６に記載の方法では、前記有機溶媒
はジメチルホルムアミドであり、所定の濃度のポリウレ
タンを溶解することができる。請求項７に記載の方法で
は、前記膜の形成工程において、前記ファイバーマトリ
ックス及び有機溶媒が摂氏約５０度で加熱される。それ
により、有機溶媒中のポリウレタン粒子をファイバーマ
トリックスの表面に移動させることができる。In the method according to the sixth aspect, the organic solvent is dimethylformamide and is capable of dissolving a predetermined concentration of polyurethane. In the method according to claim 7, in the step of forming the film, the fiber matrix and the organic solvent are heated at about 50 degrees Celsius. Thereby, the polyurethane particles in the organic solvent can be moved to the surface of the fiber matrix.

【００１１】請求項８に記載の方法では、前記膜は複数
の孔を備え、前記ファイバーマトリックス中のファイバ
ーに結合している。よって、膜がファイバーマトリック
スから離脱することがない。請求項９に記載の方法のよ
うに、前記膜における孔の大きさは５から１０マイクロ
メータの範囲内であることが好ましい。また、請求項１
０に記載の方法のように、前記膜の厚さの上限は３mmで
あることが好ましい。さらに、請求項１１に記載の方法
では、前記膜の形成後に前記ファイバーマトリックスを
凍結乾燥させる工程を更に含む。この場合、ファイバー
マトリックスに膜が確実に連結される。In the method according to claim 8, the membrane has a plurality of pores and is connected to the fibers in the fiber matrix. Therefore, the membrane does not detach from the fiber matrix. As in the method of claim 9, the pore size in the membrane is preferably in the range of 5 to 10 micrometers. Claim 1
As in the method described in 0, the upper limit of the thickness of the film is preferably 3 mm. Furthermore, the method according to claim 11 further comprises the step of freeze-drying the fiber matrix after forming the membrane. In this case, the membrane is reliably connected to the fiber matrix.

【００１２】上記の方法によって形成されるインプラン
トは上方及び下方の境界層から構成されたミクロマトリ
ックスを備えることができる。マイクロメータの直径領
域にあるファイバーを備えた中間層は前記境界層間に設
けられ、それらの境界層を所定距離だけ互いに離間さ
せ、かつミクロマトリックス内に圧力を生成させる。そ
の内部に生成される圧力はナノメータ単位の大きさのエ
レメントを有するナノマトリックスから発生し、そのナ
ノマトリックスは中間層内に織りまぜられた構造を呈す
る。その構造は液体を浸透させるバリアすなわち膜を介
して及び境界層を介して保持されている。ナノマトリッ
クスのエレメントの例としては、ジャーナル オブ 細
胞サイエンス １０７，１７頁から２７頁（１９９４
年）において、「アルギン酸塩ビーズ中における長期培
養後の牛関節の軟質細胞の表現型安定性」に報告された
ものがある。The implant formed by the above method can comprise a micromatrix composed of an upper and lower boundary layer. An intermediate layer with fibers in the diameter range of the micrometer is provided between the boundary layers, separating the boundary layers from each other by a predetermined distance and creating a pressure in the micromatrix. The pressure generated therein originates from a nanomatrix having elements in the size of nanometers, which nanomatrix exhibits a woven structure within the interlayer. The structure is retained through a liquid-permeable barrier or membrane and through a boundary layer. Examples of nanomatrix elements include Journal of Cell Science 107, pp. 17-27 (1994).
, "Phenotypic stability of bovine joint soft cells after long-term culture in alginate beads".

【００１３】このインプラントでは、ナノマトリックス
の挙動に応じて、軟質状のクッションが形成され、その
クッションが形状的に安定で、かつ圧縮応力が付与され
るということにある。このクッションの特性は自然の軟
骨に類似し、外側からの圧力負荷が増大する間に水分子
の遊離が生じることにより、部分的な崩壊が可能であ
り、一方、水分子の吸収によって新たな容積及び圧力の
増加が低レベルの負荷期間中に生じ得る。更なる利点
は、数バールまでの過剰の圧力が、中間層内に構築され
る組織中において常には優勢な生理学的圧力よりも高く
なり、その圧力が水分子の結合機構、すなわち、部分的
に飽和したナノマトリックス分子のソース圧力と物理的
な圧力との間の平衡状態に相応するという点にある。さ
らには、コラーゲン繊維及びプロテオグリカンの形成が
ナノマトリックスの軟骨状構造に対して増加した内部圧
力によって促進される。これは特に、境界層領域におけ
る利点となり、境界層内のミクロマトリックスが生物学
的に分解可能な材料からなる場合に、新たに広範に形成
されるコラーゲン構造が境界層及び中間層内のミクロマ
トリックスの機械的機能を引き継ぐことが可能になる。
例えば、以下の材料がそれらのコポリマー及び混合ポリ
マーとともに生物学的に分解可能なものとして適してい
る。すなわち、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ε−カプ
ロラクトン、及びポリジオキサノンである。In this implant, a soft cushion is formed according to the behavior of the nanomatrix, and the cushion is geometrically stable and is given a compressive stress. The properties of this cushion resemble those of natural cartilage, allowing partial disintegration by the release of water molecules during increased external pressure loading, while absorption of water molecules creates new volume. And an increase in pressure can occur during periods of low level loading. A further advantage is that the excess pressure, up to a few bar, is always higher than the physiological pressure prevailing in the tissues built up in the middle layer, which pressure is partly due to the binding mechanism of the water molecules, namely the partial It corresponds to the equilibrium between the source pressure and the physical pressure of the saturated nanomatrix molecule. Furthermore, the formation of collagen fibers and proteoglycans is promoted by the increased internal pressure on the cartilage-like structure of the nanomatrix. This is especially an advantage in the boundary layer region, where the newly extensively formed collagen structure is a micromatrix in the boundary layer and the intermediate layer when the micromatrix in the boundary layer consists of a biodegradable material. It becomes possible to take over the mechanical function of.
For example, the following materials are suitable as biodegradable with their copolymers and mixed polymers. That is, polylactic acid, polyglycolic acid, ε-caprolactone, and polydioxanone.

【００１４】上記のプロテオグリカンは組織の水和、堅
牢度及び弾性の維持にとって極めて重要な役割を果た
す。プロテオグリカンはプロテインコアに共有結合した
一つ以上のグリコスアミノグリカン鎖（例えば、コンド
ロイチン４−硫酸、コンドロイチン６−硫酸、及びケラ
タン硫酸）によって特徴づけられる巨大分子の一種であ
る。そして、そのプロテインコアの構造、プロテインコ
アに付けられたグリコスアミノグリカンの性質及びヒア
ルロネートとの非共重合性集合体を形成するプロテオグ
リカンの能力に応じていくつかに分類されるものであ
る。The proteoglycans described above play a crucial role in maintaining tissue hydration, toughness and elasticity. Proteoglycans are a class of macromolecules characterized by one or more glycosaminoglycan chains covalently attached to the protein core (eg chondroitin 4-sulfate, chondroitin 6-sulfate, and keratan sulfate). Then, it is classified into several groups according to the structure of the protein core, the properties of glycosaminoglycan attached to the protein core, and the ability of proteoglycan to form a non-copolymerizable aggregate with hyaluronate.

【００１５】境界層は中間層の領域内のミクロファイバ
ーよりもそれ自身大きな密度を有し、内部圧力及び外部
圧力が上昇する間、表面内の引っ張り負荷に抗するよう
に構成されている。ナノマトリックス中における実際の
体積増については、異なる機構が適用可能であるが、そ
れは圧力の増加を引き起こす。負に帯電した高分子をナ
ノマトリックス中に分散させることができ、それによ
り、例えば、ドナン効果のために、水分子が周辺の液体
からナノマトリックス中へ移動する。さらに、新たに合
成された細胞外マトリックスのセルによる容積の増加が
認められ、そのセルはナノマトリックス中に、インビト
ロで、及び／又はセル成長自体を通じて分散される。両
方の方法において、ゲルがナノマトリックスの構造に関
与し、一方では、そのゲルは細胞外マトリックスの機能
を部分的に引継ぎ、他方では、ミクロマトリックスへの
組込中に所望の均一な濃度を得るため、セルの播種期間
中に希釈剤として作用する。その場合、セルの表現型安
定性が保証され、よって、軟骨細胞が残される。アルギ
ン酸塩は交換のための初期の軟骨マトリックスを形成
し、その内部では分散されたセルがその起源に相当する
自然のマトリックス分子を形成している。The boundary layer itself has a greater density than the microfibers in the region of the intermediate layer and is designed to withstand tensile loading in the surface during internal and external pressure rises. A different mechanism is applicable for the actual volume increase in the nanomatrix, but it causes an increase in pressure. Negatively charged macromolecules can be dispersed in the nanomatrix, causing water molecules to migrate from the surrounding liquid into the nanomatrix, for example due to the Donnan effect. Furthermore, an increase in the volume due to the cells of the newly synthesized extracellular matrix is observed, which cells are dispersed in the nanomatrix in vitro and / or throughout the cell growth itself. In both methods, the gel participates in the structure of the nanomatrix, while on the one hand the gel partially takes over the function of the extracellular matrix and, on the other hand, obtains the desired homogeneous concentration during incorporation into the micromatrix. Therefore, it acts as a diluent during the seeding period of the cell. In that case, the phenotypic stability of the cells is guaranteed, thus leaving the chondrocytes. Alginate forms the initial cartilage matrix for exchange, within which the dispersed cells form the natural matrix molecules of their origin.

【００１６】境界層中では、中間層のミクロファイバー
が境界層内に入り込んで、その中に織り込まれるように
して、密度の増加を生じさせることが可能である。境界
層中及び境界層と平行な平面上における切断により、フ
ァイバーによって覆われた表面部分が現れる。中間層に
おける直径の二乗に比例する単純な円形の断面を備えた
ファイバーは境界層においては、その直径に比例し、か
つ長さに比例する断面を備えることが可能である。この
場合、中間層のマイクロファイバーがアーチ状の境界層
に入り込むと、ナノマトリックス中に埋設されたファイ
バーが、外部から圧力を付与されている間に圧縮される
のみならず、境界層が内部に向かって退くときに曲げ及
び張力による負荷が与えられるため、有利である。In the boundary layer, it is possible for the microfibers of the intermediate layer to penetrate into and be woven into the boundary layer, resulting in an increase in density. Cutting in the boundary layer and on a plane parallel to the boundary layer reveals the surface portion covered by the fibers. A fiber with a simple circular cross section proportional to the diameter squared in the intermediate layer can have a cross section in the boundary layer that is proportional to its diameter and proportional to its length. In this case, when the microfibers of the intermediate layer enter the arched boundary layer, the fibers embedded in the nanomatrix are not only compressed while external pressure is applied, but It is advantageous because it is loaded by bending and tension as it moves back.

【００１７】境界層は液体に対して浸透性の膜から構成
可能であり、その膜は中間層のミクロファイバーに連結
され、ミクロファイバーは、例えば、不織布あるいはフ
リースとして形成され、膜上で熱により溶融されて、そ
の膜に溶着されている。The boundary layer can be composed of a liquid-permeable membrane, which is connected to microfibers of the intermediate layer, which microfibers are formed, for example, as a non-woven fabric or fleece, on the membrane by heat. It is melted and welded to the film.

【００１８】更に、境界層は織布あるいは編成布から得
ることも可能であり、それは中間層のミクロファイバー
に溶着される。溶着ゾーンは例えば、加熱ニードルを備
えたニードルドラム上において、潜伏するニードル先端
で溶着点を生成するため、中間層と境界層との組み合わ
せを引っ張るようにして生成することが可能である。し
かしながら、２つの層の連結は、溶媒によって部分的に
溶解したり、フィブリン接着剤（登録商標TISSUCOL、織
物のグルタミナーゼ等の架橋酵素）等のボディ相溶型接
着剤にて結合したりすることによって有効化され、又
は、バイオコンパチブルの糸によって縫着することによ
り有効化される。しかし、縫製による連結がミクロ糸を
有する両境界層の広範な領域にわたって有効化される場
合、中間層は空間保持材として不織布を適用することが
可能である。Furthermore, the boundary layer can also be obtained from a woven or knitted fabric, which is welded to the microfibers of the intermediate layer. The welding zone can be generated, for example, on a needle drum equipped with a heating needle by pulling the combination of the intermediate layer and the boundary layer to generate a welding point at the latent needle tip. However, the connection between the two layers can be achieved by partial dissolution by a solvent or by bonding with a body compatible adhesive such as fibrin adhesive (registered trademark TISSUCOL, a cross-linking enzyme such as glutaminase in textiles). Activated or by sewing with a biocompatible thread. However, if the sewn connection is activated over a large area of both boundary layers with micro-threads, it is possible for the intermediate layer to apply a non-woven as a space retaining material.

【００１９】ミクロマトリックスの実施例では、それが
一作業サイクルで製造される点で特に有効である。この
場合、ベルベット帯用の小型織機上の２つの平面上で織
られた２つ以上の緻密な境界層を有するミクロマトリッ
クスが製造可能である。このとき、ベルベットでは通常
行われる切断処理が省略される。中間層のミクロファイ
バーはパイル糸から形成される一方、ミクロマトリック
スの境界層は上方及び下方の製織平面に生じる。この場
合、一平面上の経糸はその力価、フィラメント数及び材
質を変更可能である。この点に関し、特定の経糸は、骨
材料のために成長を促進するため、例えば、チタン等の
金属製にすることも可能である。The micromatrix embodiment is particularly advantageous in that it is manufactured in one work cycle. In this case, it is possible to produce a micromatrix with two or more dense boundary layers woven in two planes on a small loom for velvet strips. At this time, the cutting process that is normally performed in the velvet is omitted. The microfibers of the middle layer are formed from pile yarns, while the boundary layers of the micromatrix occur in the upper and lower weaving planes. In this case, the warp on one plane can be changed in its strength, number of filaments and material. In this regard, certain warps can be made of metal, for example titanium, to promote growth due to the bone material.

【００２０】２つの平面内にて製織が行われるとき等に
複数のフィブリルを備えた糸として、同様の材料が境界
層中において処理される場合、相当に緻密なスクリーン
構造がナノマトリックスを適用するために用いられる。
これは、容積及びナノマトリックス中の水の吸収を制御
するため、５０００万から１億ダルトンの分子量を有す
るプロテオグリカン集合体形式の高分子を備える。しか
し、ナノマトリックスが新たに形成される際に容積変化
及び圧力変化を伴わせるため、軟骨細胞形式のセル構造
を備えることも可能である。A considerably dense screen structure applies the nanomatrix when similar materials are processed in the boundary layer, as yarns with a plurality of fibrils, such as when weaving in two planes. Used for.
It comprises macromolecules in the form of proteoglycan aggregates with a molecular weight of 50 to 100 million Daltons to control the volume and absorption of water in the nanomatrix. However, it is also possible to provide a chondrocyte-type cell structure in order to accompany volume change and pressure change when the nanomatrix is newly formed.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
詳細に説明する。図面は、抗張力圧力維持マトリックス
（ファイバーマトリックス）２及びその製造方法、並び
に圧力安定ナノマトリックス３の容積を増加させるメカ
ニズムについての各種の実施例を示す。ナノマトリック
ス３は上方境界層４及び下方境界層５の間の形状維持ミ
クロマトリックス２に埋設され、容積の増加をもたらす
とともに、新たに形成されたナノマトリックス３への水
分子の吸収又は付着により、ミクロマトリックス２内の
圧力の増加をもたらす。中間層６を備えた織物ミクロマ
トリックスの使用により、内部圧力の存在下における平
面形成が生じて、関節の軟骨層と同様の抗圧力特性がも
たらされ、欠陥のある軟骨部分の交換に供される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings show various examples of tensile strength pressure maintaining matrix (fiber matrix) 2 and its manufacturing method, as well as the mechanism of increasing the volume of pressure stable nanomatrix 3. The nanomatrix 3 is embedded in the shape-maintaining micromatrix 2 between the upper boundary layer 4 and the lower boundary layer 5, resulting in an increase in volume and by absorption or attachment of water molecules to the newly formed nanomatrix 3. This leads to an increase in the pressure within the micromatrix 2. The use of a woven micromatrix with an intermediate layer 6 results in a planarization in the presence of internal pressure, resulting in anti-pressure properties similar to those of the cartilage layer of the joint, which is used for replacement of defective cartilage parts. It

【００２２】図１に示すミクロマトリックス２は、ファ
イバー１ａが存在する上方境界層４、ファイバー１ｂを
曲げた中間層６、ファイバー１ｃが存在する下方境界層
５を備える。上方境界層４及び下方境界層５は中間層６
のファイバー１ｂにより、例えば２ｍｍの一定間隔７を
おいて保持されている。中間層７内、及び境界層４，５
の内部まで、新たに形成されるナノマトリックスが埋設
され、それは水分子の吸収及び付着によって体積を増加
させるとともに、中間層６内における内部圧力３４の増
加をもたらす。ファイバー１ｂは円弧９内において上方
境界層４のファイバー１ａに変化し、よって、上方境界
層の緻密化に寄与する。これはナノマトリックスと協同
してその表面に大きな抗張力を付与するので、内部圧力
３４及び外部からの衝撃のような負荷が加わる時の圧力
に抗することができる。このようなミクロマトリックス
は各種の方法で製造される。ミクロファイバー１ａ，１
ｂ，１ｃは編成に関与し、境界層中の折り返し部分にお
いてほぼ平坦なレンズ状の断面を得るために、複数のフ
ィブリルを備え、１メートル当たり数回にわたって撚を
加えられていることが望ましい。The micromatrix 2 shown in FIG. 1 comprises an upper boundary layer 4 in which the fibers 1a are present, an intermediate layer 6 in which the fibers 1b are bent, and a lower boundary layer 5 in which the fibers 1c are present. The upper boundary layer 4 and the lower boundary layer 5 are the intermediate layer 6
The fibers 1b are held at regular intervals 7 of, for example, 2 mm. In the middle layer 7 and the boundary layers 4 and 5
Up to the interior of the, a newly formed nanomatrix is buried, which increases the volume by absorption and attachment of water molecules and leads to an increase of the internal pressure 34 in the intermediate layer 6. The fiber 1b changes into the fiber 1a of the upper boundary layer 4 within the circular arc 9, thus contributing to the densification of the upper boundary layer. This, in cooperation with the nanomatrix, imparts a large tensile strength to its surface, so that it can withstand the internal pressure 34 and the pressure when a load such as an external impact is applied. Such a micromatrix is manufactured by various methods. Microfiber 1a, 1
b and 1c are involved in knitting, and are preferably provided with a plurality of fibrils and twisted several times per meter in order to obtain a substantially flat lenticular cross section in the folded portion in the boundary layer.

【００２３】ベルベット用小型織機は所定の微細な構造
を有する。図２はリボン織機を示し、上面１０ａ及び下
面１０ｂがそれぞれ境界層１ａ，１ｃに対応する。経糸
２０ａ，２０ｂはこれらの面内に延び、緯糸１８によっ
て結合されている。パイル糸１９は上面１０ａ及び下面
１０ｂを結合し、中間層のファイバー１ｂを構成してい
る。ベルベット用バー織機はこのような織物を製造で
き、例えば、ジェイコブミューラー アクチェンゲゼル
シャフト、スイス国 フリック ＣＨ−５２６２によっ
て製造されたものがある。ベルベットに必要な切断処理
を放棄することにより、パイル糸によって一体に保持さ
れた二重壁織物が製造される。この場合、材質の異なる
複数のフィブリルを備えた経糸２０が使用可能である。
例えば、金属製の経糸２０ｂが下面１０ｂにて処理さ
れ、それらがチタン製であれば、骨の上で成長する有効
な組織が得られる。The small weaving machine for velvet has a predetermined fine structure. FIG. 2 shows a ribbon loom, the upper surface 10a and the lower surface 10b of which correspond to the boundary layers 1a and 1c, respectively. The warp yarns 20a and 20b extend in these planes and are joined by the weft yarn 18. The pile yarn 19 joins the upper surface 10a and the lower surface 10b and constitutes the fiber 1b of the intermediate layer. Velvet bar looms are capable of producing such fabrics, such as those manufactured by Jacob Muller Akchen Gesell Shaft, Flick CH-5262, Switzerland. By abandoning the cutting process required for velvet, a double-wall fabric is produced that is held together by pile yarns. In this case, the warp 20 having a plurality of fibrils made of different materials can be used.
For example, metallic warps 20b are treated on the lower surface 10b, and if they are made of titanium, an effective texture for growing on bone is obtained.

【００２４】図３に示すミクロマトリックスについて
は、図２のミクロマトリックスと類似しているが、二重
壁織物のための経糸系及びダブルグリッパを備えた小型
織機にて製造される。通常、このようなダブルグリッパ
織機は２枚のカーペットやベルベット地等を製造するた
めに使用される。即ち、グリッパ織機では上下に配置し
た一対のグリッパに対応して形成された上下経糸開口内
に緯入れを行い、所定距離だけ離間した一対の基布を織
製するとともに、これら基布を結ぶパイル用経糸にて形
成されたパイルを両基布間にて切断することにより２枚
のカーペットが製造される。The micromatrix shown in FIG. 3 is similar to the micromatrix of FIG. 2, but is manufactured on a small loom with a warp system for double-walled fabrics and a double gripper. Such double gripper looms are commonly used to make two carpets, velvet fabrics and the like. That is, in the gripper loom, weft insertion is carried out in the upper and lower warp openings formed corresponding to the pair of grippers arranged above and below, and a pair of base cloths separated by a predetermined distance are woven, and a pile for connecting these base cloths. Two pieces of carpet are manufactured by cutting a pile formed of warp yarns between both base fabrics.

【００２５】また、ダブルグリッパ織機による製織終了
後にパイル用経糸を切断することなく、両基布が連結さ
れた二重壁織物を製造する技術が知られている。この織
物は両経糸及び緯糸の材質を適宜に選択することによ
り、両基布の強度や硬度を増大させるとともに、パイル
糸に相当する糸の密度を増すことにより、防音材や断熱
材としても使用可能である。There is also known a technique for producing a double-walled fabric in which both base fabrics are connected to each other without cutting the pile warp after the weaving by the double gripper loom. This woven fabric is used as a soundproofing material or heat insulating material by increasing the strength and hardness of both base fabrics by increasing the density of the pile yarns by appropriately selecting the materials of both warp yarns and weft yarns. It is possible.

【００２６】このような織機を用いて、自然軟骨の交換
部品を得るためには、織物幅が５０ｍｍまでのものが必
要である。図３に示すように、作業は上面１０ａ内の上
方経糸２０ａについて行われ、かつ下面１０ｂ内の下方
経糸２０ｂについても行われる。更に、パイル糸１９が
ピック１８を介して経糸２０ａ，２０ｂに結びつけられ
る。In order to obtain a replacement part for natural cartilage using such a loom, it is necessary to have a fabric width of up to 50 mm. As shown in FIG. 3, the work is performed on the upper warp 20a in the upper surface 10a and also on the lower warp 20b in the lower surface 10b. Further, the pile yarn 19 is tied to the warp yarns 20a and 20b via the pick 18.

【００２７】図４は二重バー型ラッシェル編機上にて編
成されるミクロマトリックス２を示し、その編機はルー
プカットされるフラシ天の製造に使用されるものであ
る。上面１０ａ及び下面１０ｂにおいて、ファイバー１
により、上方及び下方境界層４，５が形成され、ラッチ
ニードル１６及びガイドバー１７によって中間層６が形
成される。FIG. 4 shows a micromatrix 2 knitted on a double bar type Raschel knitting machine, which is used for the production of loop cut plush. The fiber 1 is provided on the upper surface 10a and the lower surface 10b.
Thus, the upper and lower boundary layers 4 and 5 are formed, and the intermediate layer 6 is formed by the latch needle 16 and the guide bar 17.

【００２８】更に、ミクロマトリックス２は縫目結合に
よってマット上に形成される不織布からその製造を開始
することも可能である。図５は縫目結合の基本的サイク
ルを示す。不織布２３はロート状の境界２５，２６によ
って案内され、ニードル１６及びガイドバー１７によっ
て糸２４がマットに縫いつけられる。その作業サイクル
は、ａ）孔あけ、ｂ）ラッチの折りたたみ（ベラ抜
け）、ｃ）ニードル頭部の閉鎖、ｄ）ノックオーバー、
ｅ）マットの降下、からなる。糸の比較的幅広いループ
は不織布を横方向から支持し、不織布中のファイバー１
の接触点８の間において更なる支持が付与され、これら
の支持は、溶媒によって部分的に溶解すること、あるい
は接着剤で結合することによって形成されて、中間層内
及び中間層まで及ぶ。Furthermore, it is also possible to start the production of the micromatrix 2 from a non-woven fabric formed on the mat by seam bonding. FIG. 5 shows the basic cycle of seam joining. The non-woven fabric 23 is guided by the funnel-shaped boundaries 25 and 26, and the thread 24 is sewn to the mat by the needle 16 and the guide bar 17. The work cycles are: a) hole punching, b) latch folding (slipper), c) needle head closure, d) knockover,
e) The mat descends. The relatively wide loops of yarn support the non-woven fabric laterally, and the fibers in the non-woven fabric 1
Further support is provided between the contact points 8 of the, these supports being formed by partial dissolution with a solvent or by bonding with an adhesive and extending into and between the intermediate layers.

【００２９】図５に示す縫目を形成する場合、その縫製
中に不織布内のフリースが圧縮されることはなく、糸に
過剰のテンションが与えられることもない。この縫製の
目的は上下の境界層の間でマトリックスを連結すること
にあり、ナノマトリックスがフリース中に組み入れられ
た場合に、糸にテンションが加わる。従って、ミクロマ
トリックスは圧縮可能である必要がある。When the seam shown in FIG. 5 is formed, the fleece in the non-woven fabric is not compressed during sewing, and the yarn is not excessively tensioned. The purpose of this stitching is to connect the matrix between the upper and lower boundary layers, which tensions the thread when the nanomatrix is incorporated into the fleece. Therefore, the micromatrix needs to be compressible.

【００３０】図９（ａ），９（ｂ）に示すように、５か
ら１０マイクロメータの大きさの孔４２を備えた膜１５
の形態を有する特殊な上方境界層はポリウレタンによっ
て製造される。例えば、３ｍｍの深さを有する不織布３
５、編成布あるいは織布がシェル３７中に広げられ、こ
れは最上位のファイバーに至るまで、ジメチルホルムア
ミドを充填され、その中に５％から１０％の溶解ポリウ
レタンが含まれている。その溶液の上方には湿った雰囲
気が維持され、境界層中に強い吸湿性のジメチルホルム
アミドがそれ自身に水分子を供給する現象がその雰囲気
によって引き起こされ、同時に、ミクロ構造の膜形態の
ポリウレタンからスポンジ領域を形成するために、ポリ
ウレタンの溶解度がその雰囲気によって下げられる。シ
ェル３７の底部３９まで深く進入したポリウレタン粒子
４３は約摂氏５０度の温度で移動可能であり、上方境界
層まで移動する。従って、孔４２を備え、かつ中間層の
ファイバーに結びつけられた厚さ０．３ｍｍまでの境界
層が実施可能である。引き続く凍結乾燥により、上方境
界層中の孔構造が保存される。このような膜１５は内部
圧力の生成中にナノマトリックスを支持する。プロテオ
グリカン集合体及びコラーゲンフィブリルから製造され
た細胞外マトリックスを有するナノマトリックスにとっ
て、それがボディ相溶性で再吸収可能な材料から製造さ
れる場合、上方境界層を形成するコラーゲンの生成負荷
容量に応じて、最初に支持し、後に後退すること、すな
わち、移植条件下でボディの液体によってゆっくりと溶
解されることは、利点となる。As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the membrane 15 is provided with holes 42 having a size of 5 to 10 micrometers.
A special upper boundary layer having the form of is made of polyurethane. For example, a non-woven fabric 3 having a depth of 3 mm
5. A knitted or woven fabric is spread into shell 37, which is filled with dimethylformamide up to the top fiber, containing 5% to 10% dissolved polyurethane. A moist atmosphere is maintained above the solution, and the atmosphere causes the phenomenon that the strongly hygroscopic dimethylformamide supplies itself with water molecules in the boundary layer, while at the same time from the microstructured film-form polyurethane. The solubility of the polyurethane is reduced by the atmosphere to form the sponge region. The polyurethane particles 43 that have penetrated deeply into the bottom 39 of the shell 37 can move at a temperature of about 50 degrees Celsius and move to the upper boundary layer. Thus, boundary layers up to 0.3 mm thick with holes 42 and associated with the fibers of the intermediate layer are feasible. Subsequent freeze-drying preserves the pore structure in the upper boundary layer. Such a membrane 15 supports the nanomatrix during the generation of internal pressure. For a nanomatrix with an extracellular matrix made from proteoglycan aggregates and collagen fibrils, depending on the production load capacity of the collagen forming the upper boundary layer, if it is made from a body-compatible, resorbable material. It is an advantage to support first and then to retract later, ie to be slowly dissolved by the fluid of the body under implantation conditions.

【００３１】尚、インプラントの製造に際し、上記の不
織布３５に代えて、図１１（ａ），（ｂ）に示す構成の
織布６１，６２を使用することも可能である。図１１
（ａ）の織布６１はその下部に下方境界層５を備え、そ
の下方境界層５から複数の閉環状のパイル糸１９が上方
へ突出している。これらのパイル糸は１９は中間層を構
成している。When manufacturing the implant, it is also possible to use the woven fabrics 61 and 62 having the structure shown in FIGS. 11A and 11B, instead of the above-mentioned nonwoven fabric 35. FIG.
The woven fabric 61 of (a) is provided with a lower boundary layer 5 at the lower part thereof, and a plurality of closed loop pile yarns 19 project upward from the lower boundary layer 5. These pile yarns 19 form an intermediate layer.

【００３２】一方、図１１（ｂ）に示す織布６２は下方
境界層５と、そこから上方へ突出する複数のパイル糸１
９とを備え、パイル糸は１９は中間層を構成している。
従って、いずれの織布６１，６２に対しても、図９
（ａ），（ｂ）に示す例と同様な方法で上方境界層を形
成することができる。On the other hand, the woven fabric 62 shown in FIG. 11 (b) has a lower boundary layer 5 and a plurality of pile yarns 1 protruding upward therefrom.
9 and the pile yarn 19 constitutes an intermediate layer.
Therefore, for each of the woven fabrics 61, 62,
The upper boundary layer can be formed by a method similar to the example shown in (a) and (b).

【００３３】ヒドロゲルはナノマトリックスの構築に関
与し、直鎖の、あるいは分岐した親水性高分子を生成す
る。３次元ネットワークは通常の配列の鎖状分子ゾーン
がいわゆる接着ゾーン４０（図６参照）として集合する
という事実に基づいて発生する。このように形成される
ヒドロゲルは例えば代謝産物や水等の小さな分子を浸透
させるという利点を備える。水分子の結合、従ってヒド
ロゲルの容積はヒドロゲルに帯電した電荷に依存する。
電荷を帯びた成分の例には、ブロックの順序の変化した
マンヌロン酸及びグルロン酸から構成されたポリサッカ
リドの集合体がある。特定のポリサッカリド（例えばア
ルギン酸塩）では、接着ゾーン４０が発生することによ
り、軸−軸グリコシド結合が互いに対向して存在するた
め、マンヌロン酸ユニットがジグザグチェーン中に存在
するようになる。この配列はその後にカルボキシル基及
びヒドロキシ基との結合に進入するカルシウムイオンに
よって固定される。これは通常の化学記号によって図６
（ｂ）に概略的に示されている。自由に移動可能な水分
子１２を有する架橋は、図６（ａ）に概略的に示され、
帯電時には可能な限り双極子として存在する。同様の手
法により、図６（ｂ）にはその構造が化学記号によって
示されている。架橋を制御し、水分子の吸収及び付着を
制御することにより、ミクロマトリックス中のナノマト
リックスの容積を拡大して、内部圧力を生成することが
可能である。Hydrogels are involved in the construction of the nanomatrix and produce linear or branched hydrophilic macromolecules. The three-dimensional network arises from the fact that the regular array of chained molecular zones assemble as so-called adhesion zones 40 (see FIG. 6). The hydrogel thus formed has the advantage of permeating small molecules such as metabolites and water. The binding of water molecules, and thus the volume of the hydrogel, depends on the charge charged to the hydrogel.
An example of a charged component is an assembly of polysaccharides composed of mannuronic acid and guluronic acid with altered block order. For certain polysaccharides (e.g. alginates), the occurrence of the adhesion zone 40 results in the mannuronic acid units being present in the zigzag chain due to the axial-axial glycosidic bonds existing opposite one another. This sequence is then anchored by calcium ions which enter the bond with the carboxyl and hydroxy groups. This is a normal chemical symbol
It is shown schematically in (b). Crosslinks with freely moveable water molecules 12 are shown schematically in Figure 6 (a),
It exists as a dipole as much as possible when charged. By the same method, the structure is shown by chemical symbols in FIG. 6 (b). By controlling the cross-linking and controlling the absorption and attachment of water molecules, it is possible to expand the volume of the nanomatrix in the micromatrix and create an internal pressure.

【００３４】ナノマトリックス３を埋設した図１のミク
ロマトリックス２は、ファイバー１ｂが中間層における
液体置換に対して抵抗を示し、それにより、外部からの
圧力が急激な増加が主に中間層のファイバー１ｂに沿っ
て伝達されるという利点を備える。それにもかかわら
ず、境界層４，５中に存在するものと同様の緻密な接続
がインプラントの端部においても行われる必要がある。
端部の縫製、端部の結合あるいは支持リングの装着によ
り、例えば、アルギン酸塩から生じたゲル１３、もしく
は、細胞外のマトリックスを形成するゲル１３及びセル
２２を備えたラビオリ状のクッションが生成される。図
７はそのようなクッションの中間層６の一部を示す。切
断されたファイバー１ｂはゲル１３内に存在し、そのゲ
ル内部には、コラーゲンファイバー１４及びセル２１
が、細胞外にて成長してその一部がコラーゲンファイバ
ー２７からなるマトリックス２２とともに、埋設されて
いる。細胞外マトリックス２２の成長により、インビト
ロのクッションの容積が数週間の内に相当量増加する。
セル２１は、その初期においてアルギン酸塩のみと適合
されたナノマトリックス３中にてできる限り均一に分布
した軟質細胞である。ナノマトリックスの成長に伴い、
サポート及び張力機能を追加するプロテオグリカン集合
体４６及びコラーゲンファイバー１４が埋設され、特に
境界層４中において達成される。図１０を参照すると、
これは、細胞外マトリックス中において軟質細胞及びコ
ラーゲンファイバーが、外側に存在しかつ滑液に対する
移植条件内に存在する栄養素液体４４に対して最短経路
を採ることにより、緻密化するためである。In the micromatrix 2 of FIG. 1 in which the nanomatrix 3 is embedded, the fiber 1b is resistant to liquid displacement in the intermediate layer, so that the pressure from the outside is rapidly increased mainly in the fiber of the intermediate layer. With the advantage that it is transmitted along 1b. Nevertheless, a close connection similar to that present in the boundary layers 4, 5 still has to be made at the ends of the implant.
The sewing of the ends, the joining of the ends or the attachment of a support ring produces, for example, a gel 13 made from alginate or a ravioli-like cushion with gel 13 and cells 22 forming an extracellular matrix. It FIG. 7 shows a portion of the mid layer 6 of such a cushion. The cut fiber 1b exists in the gel 13, and inside the gel, the collagen fiber 14 and the cell 21 are
However, it is embedded together with the matrix 22 which is grown outside the cell and a part of which is composed of collagen fibers 27. The growth of extracellular matrix 22 causes a substantial increase in in vitro cushion volume within a few weeks.
The cells 21 are soft cells initially distributed as evenly as possible in the nanomatrix 3 which was matched with alginate only. With the growth of the nanomatrix,
Embedded are proteoglycan aggregates 46 and collagen fibers 14 that add support and tensioning functions, especially achieved in the boundary layer 4. Referring to FIG.
This is because in the extracellular matrix, the soft cells and the collagen fibers are compacted by taking the shortest route to the nutrient liquid 44 existing outside and within the transplant condition for synovial fluid.

【００３５】尚、前記ナノマトリックス中におけるコラ
ーゲンファイバー１４は乾燥基質の１５％までを構成す
ることが望ましい。この値はナノマトリックス内にクッ
ション作用を維持できる上限であり、自然組織の軟骨に
相当する。The collagen fiber 14 in the nanomatrix preferably constitutes up to 15% of the dry matrix. This value is the upper limit for maintaining the cushioning effect in the nanomatrix and corresponds to cartilage of natural tissue.

【００３６】図８はプロテオグリカン集合体４６及びコ
ラーゲンファイバー２７によって分散された細胞外マト
リックス２２を拡大して示す。水分子１２は自由に移動
可能である。水分子の一部がコラーゲンファイバー２７
に結合し、例えば、三重螺旋を形成する。細胞外マトリ
ックスの別の成分として、プロテオグリカンモノマー３
３が示されているが、これらはプロテインコア２９、そ
のモノマー上に結合された直線状のポリサッカリド２
８、及び負の基３２（ＳＯ₃ ^-，ＣＯＯ^- ）を担持してい
る。他方、プロテオグリカンモノマー３３は、ネットワ
ークとしてプロテオグリカン集合体のほぼ全体を形成す
るリンクプロテイン３０を介して、ヒアルロン酸糸３１
に結合されている。これはリンクプロテインが水と結合
する場合に特有のものである。FIG. 8 shows an enlarged view of the extracellular matrix 22 dispersed by the proteoglycan aggregate 46 and the collagen fiber 27. The water molecules 12 can move freely. Some of the water molecules are collagen fibers 27
To form a triple helix, for example. Proteoglycan monomer 3 as another component of extracellular matrix
3 are shown, these are protein core 29, a linear polysaccharide 2 bound on its monomer.
8 and a negative group 32 (SO ₃ ⁻ , COO ⁻ ) are carried. On the other hand, the proteoglycan monomer 33 is linked to the hyaluronic acid thread 31 via the link protein 30 forming almost the entire proteoglycan aggregate as a network.
Is joined to. This is unique when the link protein binds to water.

【００３７】電気的中性の原理に基づき、例えば、Ｎａ
⁺ イオンなどの正イオンは負の結合性電荷を有する細胞
外マトリックスに吸着される。従って、周囲のボディ
（又は基材）の液体中というよりもファブリック中によ
り浸透性の活性粒子が存在する。このようなイオン濃度
の不均一性により、割り込み流体４５と周囲のボディの
流体との間に浸透圧が発生し、所定の容積を伴う圧力の
増加を引き起こす。プロテオグリカン集合体の分子量は
５００万から１億ダルトン（Ｄａ）の大きさである。プ
ロテインコア２９及びポリサッカリド２８からなるプロ
テオグリカンモノマー３３は１００万ダルトンであり、
鎖状ヒアルロン酸は約２００万から６００万ダルトンに
対応する。プロテオグリカン集合体が結合する長鎖のヒ
アルロン酸３１は１億ダルトンまで生成可能である。Based on the principle of electrical neutrality, for example, Na
Positive ions, such as ⁺ ions, are adsorbed on the extracellular matrix, which has a negative binding charge. Thus, there are more permeable active particles in the fabric than in the surrounding body (or substrate) liquid. Such non-uniformity of ion concentration creates an osmotic pressure between the interrupting fluid 45 and the surrounding body fluid, causing an increase in pressure with a given volume. The molecular weight of the proteoglycan aggregate is 5 million to 100 million daltons (Da). Proteoglycan monomer 33 consisting of protein core 29 and polysaccharide 28 is 1 million daltons,
Chain hyaluronic acid corresponds to approximately 2 to 6 million daltons. The long-chain hyaluronic acid 31 to which the proteoglycan aggregate is bound can generate up to 100 million daltons.

【００３８】[0038]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明では、表面に膜すなわち境界層を備え、インプラン
トとして使用可能な各種の特性を備えたファイバーマト
リックスを少ない製造工程で簡単に製造できる。As described in detail above, according to the invention described in claim 1, a fiber matrix having a film or boundary layer on the surface and having various properties usable as an implant can be easily manufactured by a small number of manufacturing steps. Can be manufactured.

【００３９】請求項２に記載の方法では、インプラント
が移植されるボディと相溶性がある材料を使用してイン
プラントを製造できる。請求項３に記載の方法では、前
記膜と類似した境界層をその膜とは反対側に形成でき、
膜と境界層との間には、マイクロメータの直径領域にあ
るファイバーを備えた中間層を形成することが可能であ
る。請求項４及び５に記載の方法では、下方の境界層及
びパイル糸からなる中間層を備えたインプラントを製造
できる。According to the method of claim 2, the implant can be manufactured using a material compatible with the body into which the implant is implanted. The method of claim 3, wherein a boundary layer similar to the membrane can be formed on the opposite side of the membrane,
Between the membrane and the boundary layer it is possible to form an intermediate layer with fibers in the micrometer diameter range. The method according to claims 4 and 5 makes it possible to produce an implant with a lower boundary layer and an intermediate layer of pile yarns.

【００４０】請求項６に記載の方法では、前記有機溶媒
としてジメチルホルムアミドを使用できる。請求項７に
記載の方法では、前記膜の形成工程において、有機溶媒
中のポリウレタン粒子をファイバーマトリックスの表面
に移動させることができる。In the method according to claim 6, dimethylformamide can be used as the organic solvent. According to the method of claim 7, in the step of forming the film, the polyurethane particles in the organic solvent can be moved to the surface of the fiber matrix.

【００４１】請求項８に記載の方法では、膜がファイバ
ーマトリックスから離脱することがない。請求項９及び
１０に記載の方法では好適な孔の大きさ及び膜の厚さを
有するインプラントを製造できる。さらに、請求項１１
に記載の方法では、ファイバーマトリックスに膜が確実
に連結される。In the method according to the eighth aspect, the membrane does not detach from the fiber matrix. The method according to claims 9 and 10 makes it possible to produce implants with suitable pore sizes and membrane thicknesses. Further, claim 11
The method described in (1) ensures that the membrane is connected to the fiber matrix.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 中間層、下方境界層及び上方境界層を備えた
ミクロマトリックスを示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a micromatrix with an intermediate layer, a lower boundary layer and an upper boundary layer.

【図２】 ベルベット用小型織機上にてミクロマトリッ
クスを製造する際に、切断処理が省略された製織を示す
概略図。FIG. 2 is a schematic view showing weaving in which a cutting process is omitted when a micromatrix is manufactured on a small weaving machine for velvet.

【図３】 経糸系を備えた二重壁織物の製造時における
各種の連結形式を示す概略図。FIG. 3 is a schematic view showing various types of connections during production of a double-walled fabric having a warp system.

【図４】 二重バー式ラッシェル編成機上にてループカ
ットしたフラシ天の製造時におけるラッチニードル及び
ガイドバーの配列を示す概略図。FIG. 4 is a schematic view showing an arrangement of a latch needle and a guide bar at the time of manufacturing a plush which is loop cut on a double bar type Raschel knitting machine.

【図５】 図５（ａ）から（ｅ）は縫目結合によって不
織布からミクロマトリックスを製造する際の縫目結合サ
イクルを示す概略図。5 (a) to 5 (e) are schematic views showing a seam bonding cycle in manufacturing a micromatrix from a nonwoven fabric by seam bonding.

【図６】 図６（ａ）は例えばアルギン酸塩のナノマト
リックスの３次元網において、カルシュウムイオンとの
錯体形成を通じて経糸の結合が生じた状態を示す概略
図。図６（ｂ）は図６のキレート結合を通常の化学式に
従って示す概略図。FIG. 6 (a) is a schematic diagram showing a state in which warp binding occurs through complex formation with calcium ions in a three-dimensional network of alginate nanomatrix, for example. FIG. 6B is a schematic view showing the chelate bond of FIG. 6 according to a general chemical formula.

【図７】 ミクロファイバーを備えた中間層、並びに細
胞外マトリックス及びコラーゲンフィブリルを備えたセ
ルを有するナノマトリックスを概略的に示す断面図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a nanomatrix having an intermediate layer with microfibers and cells with extracellular matrix and collagen fibrils.

【図８】 相互作用コラーゲン及びプロテオグリカンの
ネットワークを示す図７の拡大断面図。8 is an enlarged cross-sectional view of FIG. 7 showing a network of interacting collagen and proteoglycans.

【図９】 図９（ａ），（ｂ）は不織布に対する膜の製
造を示す概略図。9 (a) and 9 (b) are schematic views showing the production of a film for a nonwoven fabric.

【図１０】 細胞外マトリックスを有する架橋セルを備
えたナノマトリックスを有する上方境界層の概略断面
図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an upper boundary layer having a nanomatrix with cross-linked cells having an extracellular matrix.

【図１１】 図１１（ａ），（ｂ）はインプラントの別
例を示す概略図。11A and 11B are schematic views showing another example of an implant.

【図１２】 図１２は自然組織の軟骨を示す概略断面
図。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing cartilage of natural tissue.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２…ファイバーマトリックス、５…下方境界層、１５…
膜、１９…パイル糸、４２…孔、４３…ポリウレタン粒
子。2 ... Fiber matrix, 5 ... Lower boundary layer, 15 ...
Membrane, 19 ... Pile thread, 42 ... Hole, 43 ... Polyurethane particles.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マッツ ポールション ドイツ連邦共和国 デー−50931 ケルン ヨーゼフ−シュテルツマンシュトラーセ 52 インスティトゥット フュア ビオ ヒェミー メディツィーニッシェ ファク リテート ツー ケルン 内 (72)発明者 ペーター ビットマン スイス国 ツェーハー−8057 チューリッ ヒ ゼミナールシュトラーセ 46 (72)発明者 トーマス ターラー スイス国 ツェーハー−8057 チューリッ ヒ ランゲンシュタイナーシュトラーセ 22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mats Paulsson Germany D-50931 Cologne Josef-Steltzmannstrasse 52 Institut Fürbio Biochemie Meszinische Faclitate to Cologne (72) Inventor Peter Bitmann Switzerland Zeher-8057 Zurich Seminar Strasse 46 (72) Inventor Thomas Thaler Switzerland Zeher-8057 Zurich Langensteiner Strasse 22

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】ファイバーマトリックスを用いて、欠陥を
有する自然組織部分と置き換え可能なインプラントを製
造する方法であって、その方法は、 前記ファイバーマトリックスに有機溶媒を充填する工程
と、その有機溶媒は所定量のポリウレタンを溶解してい
ることと、 前記ファイバーマトリックスを湿った雰囲気中に配置す
ることにより、前記有機溶媒中のポリウレタンの溶解度
を低下させ、ポリウレタン粒子を形成する工程と、 前記ファイバーマトリックス及び有機溶媒を加熱するこ
とにより、前記有機溶媒中のポリウレタン粒子を移動さ
せて、前記ファイバーマトリックスの表面に膜を形成す
る工程とからなる方法。1. A method for producing an implant that can replace a defective natural tissue portion using a fiber matrix, the method comprising: filling the fiber matrix with an organic solvent; Dissolving a predetermined amount of polyurethane, and by arranging the fiber matrix in a moist atmosphere, to reduce the solubility of polyurethane in the organic solvent, to form polyurethane particles, and the fiber matrix and Heating the organic solvent to move the polyurethane particles in the organic solvent to form a film on the surface of the fiber matrix. 【請求項２】前記ファイバーマトリックスはポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチルケトン、ポリプロピレ
ン、テフロン、カーボン、及びポリエチレンからなるグ
ループから選択された材料から形成されている請求項１
に記載の方法。2. The fiber matrix is formed from a material selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylketone, polypropylene, Teflon, carbon, and polyethylene.
The method described in. 【請求項３】前記ファイバーマトリックスは不織布、織
布及び編成布からなるグループから選択されたものであ
る請求項２に記載の方法。3. The method of claim 2 wherein the fiber matrix is selected from the group consisting of non-woven fabrics, woven fabrics and knitted fabrics. 【請求項４】前記ファイバーマトリックスは織布であ
り、下方の境界層を備え、かつその下方境界層から突出
する複数のパイル糸を有する請求項３に記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the fiber matrix is a woven fabric, having a lower boundary layer and having a plurality of pile yarns projecting from the lower boundary layer. 【請求項５】前記パイル糸は閉環状をなす請求項４に記
載の方法。5. The method according to claim 4, wherein the pile yarn has a closed ring shape. 【請求項６】前記有機溶媒はジメチルホルムアミドであ
る請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the organic solvent is dimethylformamide. 【請求項７】前記膜の形成工程において、前記ファイバ
ーマトリックス及び有機溶媒は摂氏約５０度で加熱され
る請求項６に記載の方法。7. The method according to claim 6, wherein in the step of forming the film, the fiber matrix and the organic solvent are heated at about 50 degrees Celsius. 【請求項８】前記膜は複数の孔を備え、前記ファイバー
マトリックス中のファイバーに結合している請求項７に
記載の方法。8. The method of claim 7, wherein the membrane comprises a plurality of pores and is associated with the fibers in the fiber matrix. 【請求項９】前記孔の大きさは５から１０マイクロメー
タの範囲内である請求項８に記載の方法。9. The method of claim 8 wherein the pore size is in the range of 5 to 10 micrometers. 【請求項１０】前記膜の厚さの上限は３mmである請求項
８に記載の方法。10. The method according to claim 8, wherein the upper limit of the thickness of the film is 3 mm. 【請求項１１】前記膜の形成後に前記ファイバーマトリ
ックスを凍結乾燥させる工程を更に含む請求項１乃至１
０のいずれか一項に記載の方法。11. The method of claim 1, further comprising the step of freeze-drying the fiber matrix after forming the membrane.
The method according to any one of claims 0.