JPS60253455A - 骨形成因子を含有する生体材料とその製造方法 - Google Patents

骨形成因子を含有する生体材料とその製造方法

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JPS60253455A
JPS60253455A JP59109020A JP10902084A JPS60253455A JP S60253455 A JPS60253455 A JP S60253455A JP 59109020 A JP59109020 A JP 59109020A JP 10902084 A JP10902084 A JP 10902084A JP S60253455 A JPS60253455 A JP S60253455A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は整形外科、口腔外科などの外科領域にて用いる
骨形成因子を含有する生体材料とその製造方法に関する
ものである。
従来から、例えば生体における骨欠損部を補綴する場合
、主に自家骨を採取して移植することが行われていた。
かかる自家骨では移植床への生着性が良く最適なもので
ある。
しかしながら、自家骨の採取量には自から限界があり、
採骨のための手術侵襲が拡大し、患者に与える苦痛が大
きい。また骨の欠損部が広汎な場合では金属あるいはセ
ラミックなどの生体親和性を有する材料を用いて欠損部
の補填および固定゛が行われていた。
ところが、かかる人工の生体材料をそのまま用いた場合
、骨と生体材料とが早期に、かつ十分な強度をもった状
態で接合し難いという欠点があった。その原因として考
えられることは生体材料の周囲（表面）に十分な量の骨
組織が形成されないためであり、したがって従来の生体
材料を用いる外科治療では早期に、かつ強固なる生体の
硬組織を得ることが困難であった。
本発明は上述の如き従来の生体材料の有する欠点に鑑み
て開発したものであって、支持体とするコラーゲンもし
くはコラーゲン誘導体に骨形成因子を複合させた生体材
料や、さらに所要の形状のセラミック体など、生体親和
性をもった材料に上記複合体を付着せしめた生体材料を
骨欠損部の補填及び固定に用いることにより骨の増生修
復を促進し、早期に、かつ十分な強度をもった状態の骨
組織を得んとするものである。
以下、本発明を具体的に詳述する。
本発明における生体材料の主要素は骨形成因子が成すが
、この骨恭成因子は古くから生体中に、その存在が予想
されていた物質である。
この骨形成因子の作用は未分化の間葉系細胞に対して細
胞外から作用して、その遺伝形質を軟骨細胞や骨芽細胞
へと誘導し局所に骨組織を形成させることにある。その
後、永年にわたる研究の結果、Ｄｕｎｎ骨肉腫から骨形
成因子を分離、精製する方法を開発し、すでにＢｉｏｍ
ｅｄｉｃａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　２　（５１４６６−
４７１、（１９８１）にて報告した。この物質は分子量
約２０，０００の塩基性で疏水性のポリペプチドである
。また、最近動物で継代移植したヒト骨肉腫からも同様
な生物活性を有する骨形成因子を分離精製した。
このヒト骨形成因子もＤｕｎｎ骨肉腫から得られる骨形
成因子とほぼ同様の生化学的特性を有しており、本発明
においては抗原性の問題から、このヒト骨形成因子を使
用した。
かかる如く、ヒト骨形成因子は生体内にて骨形成作用を
発現するが、骨形成にはある種の支持体が必要であり、
形成される骨の量は骨形成因子を含有する支持体の量に
よって規定される。したがって、生体内にて骨形成因子
を支持するため次のような第１次及び第２次の支持体を
区分した。
第１次支持体は骨形成因子を含有、担持するとともに生
体内にし基質を成し、骨を形成せしめることを可能とし
、第２次支持体は因子を担持した第１次支持体を付着し
、所要の形状を保持し、かつ必要な強度を持った成形体
を得るためのものである。これらの支持体には次のよう
な特性が要求される。
第１次支持体としては、 ■　生体内に埋入した時に異物反応を起こさないこと。
■　骨との親和性を有すること。
■　工業的に安定し〒容易に、かつ安価に入手できるこ
と。
■　骨形成因子の特性を損なわず、安定的に保持し、か
つ任意の比率で混合できること。
■　最終的に生体に吸収され得ること。
■　第２次支持体に容易に付着できること。
また、第２次支持体としては、 ■上記の第１次支持体の■〜■の特性をもつこと。
■長期間にわたって特性が変化しないこと。
■第１次支持体との物理的結合が容易であること■機械
的強度が大きいこと。
などの特性を具備していることが必要である。
このような特性をもった第１次支持体とする材料につい
て種々研究を重ねたところコラーゲンやその誘導体など
が、上記の必要特性を満足し得た。
ところで、第１次支持体とするコラーゲン（その誘導体
を含む、以下同じ）は一般に抗原性の少ない蛋白質であ
ることは良く知られたことであり、またコラーゲンの抗
原性の原因となる主たる部分は分子末端部分であるテロ
ペプチド部にあることも知られている。したがって、例
えば牛皮を公知の方法である酵素処理法やアルカリ処理
法よって可溶化し精製された実質的にテロペプチドを含
まない可溶化コラーゲンが本発明の目的には好ましいが
、これらに限定されるものではない。またコラーゲンの
変成体であるゼラチン（その分解物、誘導体を含む）も
本発明の構成に適用し得ることは容易に理解されよう。
次に第２次支持体としての要件は上記の通りであるが、
このうち、生体に対して異物反応を起こさず、親和性が
あり、かつ機械的強度の大きな物体としてはセラミック
材や特殊な金属、合成樹脂などがすぐれた材料として知
られている。これらのうち、生体親和性にすぐれたセラ
ミック材を挙げると第１表の通りである。
この第１表に挙げたセラミック材のうち、最も一般的な
ものがアルミナセラミックで、生体に対する為置注がな
（、親和性が大きい。さらに、親和性があり、機械的強
度の大きいものではサファイア、ジルコニアセラミック
などがあり、その他生体骨の組成に近いリン酸カルシウ
ム、ヒドロキシアパタイトなどでは機械的強度が若干小
さいものの生体骨との同化性、癒着性がよいという特長
をもっている。したがって、これらのセラミック材は使
用個所や目的に応じて、最適のものが用いられる。なお
、セラミック材の性状としては緻密質あるいは多孔質な
どそれぞれの目的に応したものを使用すればよい。
〔実施例１〕 若い牛皮の真皮層をよく洗浄精製した後、肉挽機で細断
し、塩Ｍ溶液を加えてＰＨ３に調整したものに乾燥重量
の２％量のペプシンを加えて２０℃で４８時間処理した
。処理液を濾過し、濾液に力性ソーダを加えてＰＨＩＯ
にしてペプシンを失活後、ＰＨ７に調整し、生じた沈殿
を回収し、良く水洗した後、ＰＨ３の塩酸溶液に再熔解
した。
第１表 この液を濾過後、再び力性ソーダを加えてＰＨ７に調整
し、生じた沈殿を回収して、よく水洗してからＰ　Ｈ３
の塩酸溶液に再溶解し、濃度３．０ｍｇ／ｍｌの精製コ
ラーゲン溶液を得た。
次に前記文献に記載されている方法によって得た精製骨
形成因子をｏ、ｏｉ規定の塩酸に溶解し、濃度１．０ｍ
ｇ／ｍ（ｌの溶液とし、その０．２ｍ７！を試験管にと
り、上記コラーゲン溶液ＬＯｍ７！を加えてよく混合し
た。この混合液を凍結乾燥し、次いでエチレンオキサイ
ドガスにて滅菌して生体材料を得た。
この生体材料をマウスの背部筋間内に移植し、３週間後
に移植物を採りだした結果、移植物は、湿重量で２０　
ｍｇの骨組織に置換されていた。
〔実施例２〕 実施例１でのべた骨形成因子とコラーゲンの混合溶液１
．２ｒｒｗ２に、−辺が５顛の正方形で角を落とした厚
み２顛、気孔率４０％のヒドロキシアパタイト、又はア
ルミナセラミック体の円板状体を浸し、真空処理を行い
混合液をセラミック体によく浸透せしめた後、凍結乾燥
及びガス滅菌を行い移植用生体材料を得た。この生体材
料をマウス背部筋肉内に移植し、３週間後に移植物を取
り出した結果、第２次支持体の表面に骨組織の増生が認
められた。この場合、第２次支持体としてヒドロキシア
パタイトを用いた場合もアルミナセラミックを用いた場
合もほぼ同等の結果であった。
Ｃ実施例３〕 牛骨を原料として通常の石灰処理法で得たゼラチン（粘
度：４４ｍｐ、ゼリー流度：　２５３Ｂ１ｏｏｍ、ＰＨ
：　５．８　、水分：　１１．０％）を精製水に溶解し
濃度５０ｍｇ／　ｍ　１２のゼラチン溶液を得た。
実施例１で述べた骨形成因子の塩酸溶液０．２ｍｌを取
り上記ゼラチン溶液１．０ｍ！！を加えてよく混合した
後、冷蔵庫中で一夜放置して混合液をゲル化した。この
ゲル状物をグルタルアルデヒド０．１％を含む０．０２
Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７，２）　１００ｍ１！に５℃で
１６時間浸漬し、架橋処理を行った。
次にゲル状物を取り出し、精製水で充分に洗浄した後、
凍結乾燥で、ガス滅菌して移植用生体材料を得た。
この生体材料をマウス背部筋肉に移植した結果、実施例
１とほぼ同様の結果を得た。
〔実施例４〕 実施例３と同様にして得た骨形成因子とゼラチンの混合
溶液１．２　ｍ　１２に実施例２で用いたヒロドキシア
パライト又はアルミナセラミック体を浸し、真空処理し
て混合溶液をセラミック体によく浸透せしめた後、冷蔵
中で一夜放置してゼラチンをゲル化した。このセラミッ
ク体を含むゲル状物を実施例３と同様にグルタルアルデ
ヒドを含むリン酸緩衝液で処理し、水洗、凍結乾燥及び
ガス滅菌して移植用生体材料を得た。
この生体材料は実施例２と同様の結果を得た。
以上の実施例から明らかなように本発明に係る生体材料
においては骨形成因子の生物学的作用は種特異性が極め
て低いことがすでに知られており、上記実施例からみて
整形外科、口腔外科などの臨床領域において極めて有効
である。
嬌餌ＬＳｉ−ｊａｓ將人浴ｈ　外１ｚ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）支持体としてのコラーゲンもしくは、その誘導体
    に骨形成因子を含有したことを特徴とする生体材料。
  2. （２）支持体としてのコラーゲンもしくは、その誘導体
    と生体親和性材料に骨形成因子を含有したことを特徴と
    する生体材料。
  3. （３）骨形成因子とコラーゲンもしくは、その誘導体を
    所定の比率で混合することを特徴とする生体材料の製造
    方法。
  4. （４）骨形成因子とコラーゲンもしくは、その誘導体を
    所定の比率で混合して複合体を作り、該複合体を生体親
    和性材料に付着せしめることを特徴とする生体材料の製
    造方法。
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