JP2004180835A - 生体用部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】神経、特に、中枢神経の再生に適用することができる部材であって、その再生促進を図ることができ、また、材質上および取り扱い上においても、生体内への埋入に適しており、術後の早期回復にも寄与し得る生体用部材を提供する。
【解決手段】アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経が導入される空間部が形成されている生体用部材、または、前記セラミックスからなり、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が導入されている生体用部材を用いる。
【選択図】 なし
【解決手段】アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経が導入される空間部が形成されている生体用部材、または、前記セラミックスからなり、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が導入されている生体用部材を用いる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体用部材に関し、より詳細には、脊髄等の中枢神経を再生するために好適に用いることができる生体用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳と体の各部分をつなぎ、背骨の中を通る神経組織である脊髄が、首や背骨の骨折等によって損傷を受けると、手足等に麻痺が起こる場合がある。
このような症状には、初期においては薬物による治療も施されるが、症状が慢性化すると、機能回復は困難となる。
また、神経の情報伝達を担う物質であるアセチルコリンを作る脳の特定部の神経細胞が失われてしまうアルツハイマー病や、神経伝達物質の不足から運動障害を引き起こすパーキンソン病等の神経性の難病においても、中枢神経の回復は困難であることから、効果的な治療法は見出されていなかった。
【０００３】
しかしながら、近年の再生医療の技術の進歩は目覚しく、中枢神経の再生技術の研究開発においても、著しい進展がみられる。
例えば、神経幹細胞や胚性幹細胞（ＥＳ細胞；Ｅｍｂｒｙｏｍｉｃ ＳｔｅｍＣｅｌｌ）を培養することにより、神経細胞を作ることができ、これを脊髄が損傷したラットに移植することにより、神経組織が回復することが確認されている。さらに、ヒトと同じ霊長類であるサルについても、同様に運動機能を回復させることができたという報告がされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、脊髄損傷後は、神経組織の欠損による空洞が形成され、この空洞は、次第に拡大していくことが観察されている。
このため、脊髄再生のために神経細胞を移植する際には、この空洞を埋めて、損傷を受けていない神経組織とつなぎ合わせるための再生部材が必要となる。
【０００５】
この再生部材は、生体内に埋入されるものであることから、生体適合性に優れており、中枢神経を構成する神経細胞やグリア細胞の導入が容易であり、かつ、中枢神経の再生を妨げないようなものであることが求められる。
【０００６】
最近になって、臨床試験が開始されるようになったが、脊髄再生に関する治験はまだ得られておらず、現在は、ヒト以外での動物実験が行われている段階であり、上記のような中枢神経の再生に適した再生部材、特に、ヒトに適した部材の開発は、まだ十分に行われていない。
【０００７】
本発明は、上記のような背景に鑑みて、神経、特に、中枢神経の再生の促進を図ることができ、また、材質上および取り扱い上においても、生体内への埋入に適しており、術後の早期回復にも寄与し得る生体用部材を提供することを目的するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る生体用部材は、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経が導入される空間部が形成されていることを特徴とする。
このような生体用部材によれば、神経の再生が促進され、また、材質上および取り扱い上も、生体内への埋入に適した状態とすることができ、さらに、神経細胞はセラミックスにより保護されるため、生体内への埋入後も、術後の早期回復を図ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る他の態様の生体用部材は、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が導入されていることを特徴とする。
この生体用部材は、自家または他人の中枢神経、神経幹細胞等またはＥＳ細胞、神経幹細胞等を生体外で培養した後に、生体内に埋入することができるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、一部図面を参照して、より詳細に説明する。
本発明に係る生体用部材は、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスにより構成され、中枢神経が導入される空間部が形成された構造を有する。
この生体用部材は、従来、骨の代替、すなわち、人工骨に適用可能とされるセラミックスを、中枢神経の再生のための部材として適用するものであり、生体の中枢神経を損傷した部位に埋入後、内部に中枢神経が導入されやすいように形成されたものである。
このような本発明に係る生体用部材によれば、神経の再生が促進され、また、材質上および取り扱い上も、生体内への埋入に適した状態とすることができる。さらに、生体内への埋入後も、神経細胞はセラミックスにより保護されるため、術後の回復が早いという利点も有している。
【００１１】
図１〜図３に、本発明に係る生体用部材の形態の一例をそれぞれ示す。
図１〜図３に示すように、本発明に係る生体用部材を構成するセラミックスは、取り扱い上、ブロック状で、面取りされていることが好ましい。
このセラミックスのブロックは、脊髄に適用する場合、例えば、脊椎を構成する椎骨と同等の大きさであることが好ましく、また、形状および構造も、椎骨の形状に近いものであることが好ましい。
【００１２】
図１は、脊髄に適用するための部材の一例であり、椎骨に近似する形状を有するブロック状のセラミックスの緻密体または多孔体１に、椎孔に相当する貫通孔２が形成されたものである。この貫通孔２内に中枢神経が再生される。
【００１３】
上記図１に示したように、本発明に係る生体用部材に用いられるセラミックスは、緻密体または多孔体のいずれでもよいが、例えば、図２に示したように、部材の外周部が気孔率５％以下のセラミックス緻密体３、中心部がセラミックス多孔体４により構成されたものであることが好ましい。
このように、緻密体と多孔体との複合体により構成することにより、中枢神経が再生されやすくなり、また、手術時等の取り扱いも容易となり、さらに、骨髄の形成も可能となり、好ましい。
【００１４】
また、例えば、図３に示したように、部材を構成するセラミックスの緻密体または多孔体１、１’は、分割して形成してもよく、また、溝に嵌合させて組み合わせることができるような構造としてもよい。
このように、本発明に係る生体用部材は、空間部への中枢神経の導入しやすさ、部材の形成容易等の観点から、複数に分解可能な構成としてもよい。
【００１５】
前記セラミックスの多孔体は、酸素や栄養分が部材内部にまで十分に供給する観点から、少なくとも一部が、好ましくは２カ所以上において、外部に通じた状態であることが好ましい。このため、多孔体は、複数の隣接する気孔が連通孔により３次元的に連通した連球状開気孔を形成しているような構造を有しているものであることが好ましい。前記多孔体は、例えば、特開２０００−３０２５６７号公報に記載されているようなものが好ましい。
【００１６】
また、前記セラミックスは、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上により構成され、特に、多孔体は、リン酸カルシウム系セラミックスであることが好ましい。
このリン酸カルシウムとしては、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、ハイドロキシアパタイト等があるが、この中でも特に、骨の主組成成分で、骨との代替性にも優れており、既に人工骨として適用されているハイドロキシアパタイト（Ｃａ５（ＰＯ４）３ＯＨ）が好適に用いられる。
【００１７】
また、前記生体用部材の中枢神経が導入される空間部には、リン酸カルシウム系セラミックス多孔体を充填してもよい。上記のような３次元的に連通した構造を有している多孔体であれば、神経細胞は多孔体内部であらゆる方向に延びることができる。
また、セラミックス多孔体の代わりに、ポリ乳酸、アルギン酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ラミニン等の生体に吸収されやすい物質を多孔体として配置してもよく、また、これらの物質をセラミックス多孔体の表面に塗布してもよい。あるいはまた、中枢神経が導入される空間部に、単に塗布してもよい。
脊髄の通り道（椎孔）に沿って、上記物質やこれらにより形成された多孔体、神経成長因子、神経成長を促進する各種細胞等を塗布または配置することにより、神経の再生の一層の促進を図ったり、再生される神経の方向性を定めるようにすることも可能である。
【００１８】
また、脊髄に適用する場合、椎骨周辺の組織との適合性を良好なものとするために、該部材と骨との接触面や椎間部に、軟骨を形成させたり、セラミックス多孔体を配置したりしてもよい。
【００１９】
上記のような生体用部材は、生体内に直接埋入し、別個に、採取、培養等により得た神経細胞を組み合わせて用いてもよく、また、自家の中枢神経の端部を接合し、空間部に沿って、再生させてもよい。
また、生体外で、前記生体用部材の空間部に、中枢神経を形成または導入した後、生体に埋入してもよい。
【００２０】
また、本発明に係る他の態様の生体用部材は、上記と同様の材質、形状等を有するセラミックスに、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が予め導入されているものである。
この生体用部材は、生体内に埋入する前に、中枢神経を構成する神経細胞とそれを取り巻くグリア細胞等または中枢神経になる前段階の細胞を予め部材内に導入して一体化させることにより、より取り扱い容易としたものである。
【００２１】
前記生体用部材においては、自家または他人の中枢神経、神経幹細胞等を部材中に導入して、生体外で培養し、中枢神経を成長させた後、生体内に埋入することができる。
また、中枢神経に成長する以前の段階にあるＥＳ細胞、神経幹細胞等を導入した後、あるいは、生体用部材中でこれらの細胞を生体外で培養した後、生体内に埋入してもよい。
【００２２】
上記のような本発明に係る生体用部材は、従来は再生回復が困難であるとされていた中枢神経系の難病や損傷、特に、首や背骨の骨折等により、脊椎および中枢神経までもが著しく損傷した場合の脊髄の再生に効果的であり、好適に用いることができる。
【００２３】
なお、本発明に係る生体用部材は、中枢神経に限定されず、末梢神経の再生にも適用可能な部材である。
【００２４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る生体用部材は、神経、特に、中枢神経の再生の促進を図ることができ、また、材質上および取り扱い上においても、生体内への埋入に適しており、術後の早期回復にも寄与することができる。
したがって、本発明に係る生体用部材は、脊髄等の中枢神経を再生するための部材として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生体用部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明に係る生体用部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明に係る生体用部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１、１’ セラミックス緻密体または多孔体
２ 貫通孔
３ セラミックス緻密体
４ セラミックス多孔体
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体用部材に関し、より詳細には、脊髄等の中枢神経を再生するために好適に用いることができる生体用部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳と体の各部分をつなぎ、背骨の中を通る神経組織である脊髄が、首や背骨の骨折等によって損傷を受けると、手足等に麻痺が起こる場合がある。
このような症状には、初期においては薬物による治療も施されるが、症状が慢性化すると、機能回復は困難となる。
また、神経の情報伝達を担う物質であるアセチルコリンを作る脳の特定部の神経細胞が失われてしまうアルツハイマー病や、神経伝達物質の不足から運動障害を引き起こすパーキンソン病等の神経性の難病においても、中枢神経の回復は困難であることから、効果的な治療法は見出されていなかった。
【０００３】
しかしながら、近年の再生医療の技術の進歩は目覚しく、中枢神経の再生技術の研究開発においても、著しい進展がみられる。
例えば、神経幹細胞や胚性幹細胞（ＥＳ細胞；Ｅｍｂｒｙｏｍｉｃ ＳｔｅｍＣｅｌｌ）を培養することにより、神経細胞を作ることができ、これを脊髄が損傷したラットに移植することにより、神経組織が回復することが確認されている。さらに、ヒトと同じ霊長類であるサルについても、同様に運動機能を回復させることができたという報告がされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、脊髄損傷後は、神経組織の欠損による空洞が形成され、この空洞は、次第に拡大していくことが観察されている。
このため、脊髄再生のために神経細胞を移植する際には、この空洞を埋めて、損傷を受けていない神経組織とつなぎ合わせるための再生部材が必要となる。
【０００５】
この再生部材は、生体内に埋入されるものであることから、生体適合性に優れており、中枢神経を構成する神経細胞やグリア細胞の導入が容易であり、かつ、中枢神経の再生を妨げないようなものであることが求められる。
【０００６】
最近になって、臨床試験が開始されるようになったが、脊髄再生に関する治験はまだ得られておらず、現在は、ヒト以外での動物実験が行われている段階であり、上記のような中枢神経の再生に適した再生部材、特に、ヒトに適した部材の開発は、まだ十分に行われていない。
【０００７】
本発明は、上記のような背景に鑑みて、神経、特に、中枢神経の再生の促進を図ることができ、また、材質上および取り扱い上においても、生体内への埋入に適しており、術後の早期回復にも寄与し得る生体用部材を提供することを目的するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る生体用部材は、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経が導入される空間部が形成されていることを特徴とする。
このような生体用部材によれば、神経の再生が促進され、また、材質上および取り扱い上も、生体内への埋入に適した状態とすることができ、さらに、神経細胞はセラミックスにより保護されるため、生体内への埋入後も、術後の早期回復を図ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る他の態様の生体用部材は、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が導入されていることを特徴とする。
この生体用部材は、自家または他人の中枢神経、神経幹細胞等またはＥＳ細胞、神経幹細胞等を生体外で培養した後に、生体内に埋入することができるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、一部図面を参照して、より詳細に説明する。
本発明に係る生体用部材は、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスにより構成され、中枢神経が導入される空間部が形成された構造を有する。
この生体用部材は、従来、骨の代替、すなわち、人工骨に適用可能とされるセラミックスを、中枢神経の再生のための部材として適用するものであり、生体の中枢神経を損傷した部位に埋入後、内部に中枢神経が導入されやすいように形成されたものである。
このような本発明に係る生体用部材によれば、神経の再生が促進され、また、材質上および取り扱い上も、生体内への埋入に適した状態とすることができる。さらに、生体内への埋入後も、神経細胞はセラミックスにより保護されるため、術後の回復が早いという利点も有している。
【００１１】
図１〜図３に、本発明に係る生体用部材の形態の一例をそれぞれ示す。
図１〜図３に示すように、本発明に係る生体用部材を構成するセラミックスは、取り扱い上、ブロック状で、面取りされていることが好ましい。
このセラミックスのブロックは、脊髄に適用する場合、例えば、脊椎を構成する椎骨と同等の大きさであることが好ましく、また、形状および構造も、椎骨の形状に近いものであることが好ましい。
【００１２】
図１は、脊髄に適用するための部材の一例であり、椎骨に近似する形状を有するブロック状のセラミックスの緻密体または多孔体１に、椎孔に相当する貫通孔２が形成されたものである。この貫通孔２内に中枢神経が再生される。
【００１３】
上記図１に示したように、本発明に係る生体用部材に用いられるセラミックスは、緻密体または多孔体のいずれでもよいが、例えば、図２に示したように、部材の外周部が気孔率５％以下のセラミックス緻密体３、中心部がセラミックス多孔体４により構成されたものであることが好ましい。
このように、緻密体と多孔体との複合体により構成することにより、中枢神経が再生されやすくなり、また、手術時等の取り扱いも容易となり、さらに、骨髄の形成も可能となり、好ましい。
【００１４】
また、例えば、図３に示したように、部材を構成するセラミックスの緻密体または多孔体１、１’は、分割して形成してもよく、また、溝に嵌合させて組み合わせることができるような構造としてもよい。
このように、本発明に係る生体用部材は、空間部への中枢神経の導入しやすさ、部材の形成容易等の観点から、複数に分解可能な構成としてもよい。
【００１５】
前記セラミックスの多孔体は、酸素や栄養分が部材内部にまで十分に供給する観点から、少なくとも一部が、好ましくは２カ所以上において、外部に通じた状態であることが好ましい。このため、多孔体は、複数の隣接する気孔が連通孔により３次元的に連通した連球状開気孔を形成しているような構造を有しているものであることが好ましい。前記多孔体は、例えば、特開２０００−３０２５６７号公報に記載されているようなものが好ましい。
【００１６】
また、前記セラミックスは、アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上により構成され、特に、多孔体は、リン酸カルシウム系セラミックスであることが好ましい。
このリン酸カルシウムとしては、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、ハイドロキシアパタイト等があるが、この中でも特に、骨の主組成成分で、骨との代替性にも優れており、既に人工骨として適用されているハイドロキシアパタイト（Ｃａ５（ＰＯ４）３ＯＨ）が好適に用いられる。
【００１７】
また、前記生体用部材の中枢神経が導入される空間部には、リン酸カルシウム系セラミックス多孔体を充填してもよい。上記のような３次元的に連通した構造を有している多孔体であれば、神経細胞は多孔体内部であらゆる方向に延びることができる。
また、セラミックス多孔体の代わりに、ポリ乳酸、アルギン酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ラミニン等の生体に吸収されやすい物質を多孔体として配置してもよく、また、これらの物質をセラミックス多孔体の表面に塗布してもよい。あるいはまた、中枢神経が導入される空間部に、単に塗布してもよい。
脊髄の通り道（椎孔）に沿って、上記物質やこれらにより形成された多孔体、神経成長因子、神経成長を促進する各種細胞等を塗布または配置することにより、神経の再生の一層の促進を図ったり、再生される神経の方向性を定めるようにすることも可能である。
【００１８】
また、脊髄に適用する場合、椎骨周辺の組織との適合性を良好なものとするために、該部材と骨との接触面や椎間部に、軟骨を形成させたり、セラミックス多孔体を配置したりしてもよい。
【００１９】
上記のような生体用部材は、生体内に直接埋入し、別個に、採取、培養等により得た神経細胞を組み合わせて用いてもよく、また、自家の中枢神経の端部を接合し、空間部に沿って、再生させてもよい。
また、生体外で、前記生体用部材の空間部に、中枢神経を形成または導入した後、生体に埋入してもよい。
【００２０】
また、本発明に係る他の態様の生体用部材は、上記と同様の材質、形状等を有するセラミックスに、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が予め導入されているものである。
この生体用部材は、生体内に埋入する前に、中枢神経を構成する神経細胞とそれを取り巻くグリア細胞等または中枢神経になる前段階の細胞を予め部材内に導入して一体化させることにより、より取り扱い容易としたものである。
【００２１】
前記生体用部材においては、自家または他人の中枢神経、神経幹細胞等を部材中に導入して、生体外で培養し、中枢神経を成長させた後、生体内に埋入することができる。
また、中枢神経に成長する以前の段階にあるＥＳ細胞、神経幹細胞等を導入した後、あるいは、生体用部材中でこれらの細胞を生体外で培養した後、生体内に埋入してもよい。
【００２２】
上記のような本発明に係る生体用部材は、従来は再生回復が困難であるとされていた中枢神経系の難病や損傷、特に、首や背骨の骨折等により、脊椎および中枢神経までもが著しく損傷した場合の脊髄の再生に効果的であり、好適に用いることができる。
【００２３】
なお、本発明に係る生体用部材は、中枢神経に限定されず、末梢神経の再生にも適用可能な部材である。
【００２４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る生体用部材は、神経、特に、中枢神経の再生の促進を図ることができ、また、材質上および取り扱い上においても、生体内への埋入に適しており、術後の早期回復にも寄与することができる。
したがって、本発明に係る生体用部材は、脊髄等の中枢神経を再生するための部材として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生体用部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明に係る生体用部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【図３】本発明に係る生体用部材の一例を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
１、１’ セラミックス緻密体または多孔体
２ 貫通孔
３ セラミックス緻密体
４ セラミックス多孔体
Claims (2)
- アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経が導入される空間部が形成されていることを特徴とする生体用部材。
- アルミナ、ジルコニア、リン酸カルシウムのいずれか１種以上のセラミックスからなり、中枢神経または中枢神経のもととなる細胞が導入されていることを特徴とする生体用部材。
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