JPH0260341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、出発原料としてアキレス腱または皮
を使用して外科用コラーゲン線維を製造する方法
に関する。

縫合糸としてまたは止血用フリースの形でまた
は創傷包帯材料及びその他の用途として外科用コ
ラーゲン線維を単離することは公知である。前記
の外科用途には、コラーゲン質材料、特にコラー
ゲン線維がその天然構造を保有することは重要で
ある。この理由で、出発原料からコラーゲン線維
を単離精製する方法は、コラーゲンのもとの結晶
性構造を変性することなく、もとの組織の非コラ
ーゲン質成分をすべて抽出すべきである。医学的
理由により指定されない限り、最終的純コラーゲ
ン線維中に非コラーゲン質汚染物が存在すべきで
ない。

いくつかの特許明細書は、止血剤としてマイク
ロフイプリルコラーゲンを単離するか、または可
溶化コラーゲンゲルから外科用構造物を再構成す
る方法を記載している。

バテイスタの特許（米国特許第3742955号）明
細書によれば、コラーゲンの毛羽立つた、微細な
マイクロフイブリルが製造される。フイブリルの
長さが平均100μmに及ぶので、更に繊維処理をす
ることができない。

他の若干の特許はコラーゲンのフイブリル構造
を完全に崩壊する方法に関する。これらの方法で
は、コラーゲン分子を分散したゲルを複雑な方法
により沈殿媒体中に押出することによつてフイブ
リル形に再構成する〔バイス（Veis）らの米国
特許第2838363号明細書；スミス（Smith）の米
国特許第3527225号明細書；グリセフ（Grisef）
らの米国特許第3114372号、同第3114593号または
同第3511904号明細書；ニコルス（Nichols）ら
の米国特許第3520402号明細書〕。バーキン（Ba
−rkin）の米国特許第3374103号明細書による方
法は、厚さ10〜25ミルの切片に切つた哺乳動物の
腱を使用している。この工程自体は、本発明の本
来の特徴である長繊維の単離を妨げる。バーキン
の方法は、更に酸膨潤コラーゲン溶液の押出しを
使用して連続フイラメントを形成しなければなら
ない。

ハイターガー（Highteger）らの米国特許第
2234446号及び同第2234467号明細書の方法はいず
れも、繊維技術により処理することのできる、単
離され、平行に配列されたコラーゲン線維を生じ
ない。前掲特許によつて得られるコラーゲン線維
はランダムに配列され、からみ合つたコラーゲン
線維塊のシートを形成する。

要するに、先行文献はすべて、全体としてまた
は部分的に単独でまたは組合せても、本明細書に
記載する本発明の本来の特徴を教示或いは示唆し
ていない。これらの方法では、コラーゲンのもと
のフイブリル構造は全く失なわれ、コラーゲンは
粘性溶液中にモノマーまたはダイマーとして存在
し、この溶液を押出し、沈殿して連続的人工コラ
ーゲン線維にする。本発明は再構成コラーゲンに
関するものではなく、出発原料から単離、精製さ
れたコラーゲン線維に関する。

ドイツ連邦共和国特許第2730623号明細書は、
コラーゲン線維の別の製造方法を記載している。
この方法はアルカリまたは酸で処理された皮膚ま
たは皮膚トリミングまたは腱を用いて始める。細
切した出発原料をまず強アルカリにさらし、次に
酸性環境中で膨潤させる。膨潤した材料を次に洗
浄し、プレスによつて機械的に及び種々の塩また
は有機溶媒によつて化学的に水を除去して乾燥物
質20〜40重量％にする。この材料を次に線維を単
離するため使用する。単離されたコラーゲン線維
が自由で、弛く、節を形成しないという前掲特許
の記載に反して、実際はコラーゲン質材料をばら
ばらの線維にする可溶化が不完全であり、不溶性
構造物の節中に主として存在する非コラーゲン物
質を高割合で生じる。節、無定形物質及び短線維
の存在は、この材料を更に、３cmより長い適切な
長さのばらばらの、弛い線維を必要とする標準線
維技術を使用して糸、布、フリースのような製品
に処理することを妨害する。

本発明の目的は、単離された線維が弛く、節を
形成しない、外科用コラーゲン線維の製造方法を
提供することである。本発明の別の目的は、生ず
る線維が繊維工業に使用される種々の機械によつ
て容易に処理されるような方法でコラーゲン材料
を処理することである。本発明のもう１つの目的
は、糸、フリースまたは布を得るために必要な、
生ずる線維の変性法を記載することである。

本発明においては、出発原料はアキレス腱であ
る、特に、牛からのアキレス腱または皮は、湿つ
た状態または乾燥した状態で縦配列で配列された
長いコラーゲン線維を含む。これらの線維の直径
を更に、なお平行に配列されたフイブリルに機械
的に分割することができる。

アキレス腱または皮のアルカリ処理は、材料が
乾燥重量１ｇ当り0.15〜0.30μmolのアミド窒素を
含むようになるまで、続ける。この数値範囲はコ
ラーゲンの下記の処理には必須である。本発明の
この数値範囲は、アルカリ処理が0.30〜
0.40μmol／ｇのアミド窒素を有するコラーゲン
を生ずるドイツ連邦共和国特許第2730623号明細
書に記載されている範囲とは異なる。この数値は
このフイブリル蛋白質の構造安定性に関するの
で、本発明はコラーゲンのアミド窒素の適切な含
有率の重要性を強調する。この数値はまたすべて
の非コラーゲン汚染物質を含まないコラーゲンの
純度に関する。アルカリでの処理は任意の公知方
法で、例えば水酸化カルシウムを用いて行なわ
れ、この場合に静置を６週間まで続ける。別の公
知方法は硫酸ナトリウムの存在で水酸化ナトリウ
ムで処理する方法であり、硫酸ナトリウムの存在
により２〜５日に処理期間が短縮される。

アキレス腱または皮のアルカリ処理の間、この
材料を溝付ロール処理に付し、腱または皮を脱
水、圧縮するのが有利である。アルカリ処理によ
りアミド窒素0.15〜0.30μmol／ｇのコラーゲンを
生成した後、材料を塩酸で洗浄する。アルカリ処
理した腱を洗浄するため他の有機または無機の酸
を使用することもできるが、塩酸を使用すること
は、中和の間に形成する塩化ナトリウムが他の塩
より生理学的観点から一層許容しうるので、有利
である。塩酸で処理する間に若干の他の非コラー
ゲン成分、例えばグリコサミノグリカンが抽出さ
れる。同時に、腱または皮の、もとのむしろ緊密
な線維が弛められる。塩酸で処理する間、線維束
の全厚を通じて腱または皮のPHが酸性であり、２
より低いPHに達するように調節するのが望まし
い。

酸処理後、材料を腱のPHが２〜４、好ましくは
PH2.5〜3.5になるまで水道水で洗浄する。ここま
ではアルカリ処理、酸静置及び前記PHまでの洗浄
を記載した。次の工程は機械的処理である。洗浄
し、膨潤したコラーゲンペーストを溝付きロール
の機械的応力にさらす。この処理の間に、コラー
ゲン線維を単離し、可溶性の変性されたコラーゲ
ンの接着効果から分離し、同時に線維を部分的に
脱水する。機械的処理により、腱の３次元構造を
なお一定の厚さを有する２次元層状網目構造に変
形する。この圧縮され、部分的に脱水された層を
ハツクリング処理し、その平行配列を変えること
なく、個々の線維を分離する。ハツクリングによ
る処理を例えば、連続する各処理の間にコーム強
度を連続的に増加しながら２〜５回繰り返すのが
有利である。

ハツクリングの結果、平行に配列された線維は
腱組織の束から分離される。これらの個々の線維
を次の工程で脱水するには、種々の塩を使用する
か、またはPHをコラーゲンの等電点のPH、即ちPH
4.5〜7.0好ましくは5.5〜6.5に変える。中和、即
ちPH変化による脱水は、塩化ナトリウムまたは硫
酸ナトリウムのような塩を用いて脱水を達成する
場合より弾性、柔軟性の低い線維を生じる。前記
の理由で、塩化ナトリウムを使用するのが好まし
い。塩化ナトリウムを使用することの別の利点
は、下記の次の工程の間の易抽出性である。脱水
のため使用する塩化ナトリウムの最適濃度は５〜
15重量％である。次に放出された液体を例えば遠
心分離法または液体から固相を分離する他の方法
によつて除去する。

脱水した線維を次になめして水中での膨潤性及
び抗原性を低減または排除する。この処理は、下
記のように繊維処理を可能にする。

種々の医学的用途または皮革工業に使用される
コラーゲンを交叉結合するため数種のなめし剤が
使用された。しかし実験によれば、ドイツ連邦共
和国特許第2730623号明細書の場合のようにアル
デヒド、例えばホルムアルデヒドまたはグルタル
アルデヒドでのなめしは不適切であり、コラーゲ
ンマトリツクス内にアルデヒドの細胞毒性残分を
残すことが判つた。ヘキサメチレンジイソシアネ
ートを用いるなめしは、最適であり、医学−毒物
学的観点及び技術的−繊維処理の観点から許容し
うる線維を生じることが判つた。

なめしは、コラーゲン線維の脱水に使用した塩
の水溶液中で行なわれる。この場合、塩により線
維から分離される液体を除去しない。これを除去
した場合には、適当量の水を線維に加える。

ヘキサメチレンジイソシアネート（HMDIC）
を用いるなめしは、非イオン性または陽イオン性
洗浄剤の存在で、化学量論的に過剰のこのなめし
剤を用いて行なう。実際に、HMDICの濃度はコ
ラーゲン乾燥物質10〜20重量％である。なめしは
むしろ緩徐な工程であり、反応時間は10〜40時
間、最適には15〜30時間である。なめしの間に生
成する副生成物、例えばヘキサメチレンジアミン
並びに過剰の洗浄剤及びなお多量に存在する塩
は、液体を分離し、生じるなめされたコラーゲン
線維を乾燥することによつて線維を脱水する間に
除去される。

コラーゲン線維の脱水及び乾燥は公知方法によ
つて達成される。コラーゲン線維を種々の水と混
和しうる高沸点有機溶媒の存在で乾燥する。な
お、アセトンによる脱水が実際に最も有利である
ことが判つた。

乾燥し、なめした、縦方向に平行に配列された
コラーゲン線維を特殊な繊維機械により処理す
る。繊維処理の分野の当業者には、適切な機械を
選択する場合にコラーゲン線維の特殊な性質を考
慮すべきあることは明らかである。例えば、木綿
を羊毛とは異なる装置によつて処理することは専
門家には知られている。

本発明は、他の方法により製造されたものより
著しく長いコラーゲン線維を生じる。線維の長さ
は40mm〜100mmであり、直径は30〜80μmである。
このことはバテイスタの米国特許第3742955号明
細書により製造されたコラーゲンと対蹠的であ
り、この米国特許によれば線維の平均長は100Å
である。この長さはあまり短かすぎて本発明によ
り説明するように更に繊維処理をすることができ
ない。

前記操作は、外科用コラーゲン線維を製造する
本発明方法がいくつかの連続的工程から成り、
個々の工程のあるものは一般常識の一部である
が、これらの個々の工程を特殊な順序で配列し、
特殊な条件を固持して成ることを示し、これらの
条件の固持により現在の公知方法より著しく改良
された特異な性質を有する生成物が生じる。

本発明の実施方法について当業者が一層良く理
解できるように、次に実施例に基づいて本発明を
詳述するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。

実施例 １ パーセントまたは容量の含有率に関する記載は
すべて、腱−コラーゲン材料の湿式重量に関す
る。

子牛から切除したアキレス腱を洗浄し、付着し
ている脂肪を機械的に除去し、次に再び洗浄す
る。30％の乾燥重量を有する腱約250ｇを１頭の
子牛から得ることができる。

洗浄した腱を硫酸ナトリウム20％、水酸化ナト
リウム２％及び水150％から成る溶液中で20℃で
８日間静置する。静置後、２日、４日及び６日
に、溝付きロールの間で腱を機械的に処理する。
８日目に、腱を水道水で充分に洗浄する。残留す
る腱は組織１ｇ当り0.23μmolのアミド窒素を含
む。

次の工程で、腱をなめしドラム中に移し、塩酸
で処理する。試料は水100％及び塩酸（３％に希
釈）10％を含む。酸処理を約４時間続ける。次
に、腱を水道水中で洗浄して、今や14％の乾燥重
量を有する腱の全厚にわたつてPH2.7〜3.3にす
る。

僅かに膨潤した腱をハンマープレスの高圧にさ
らし、この圧力処理下に、過剰の水並びに可溶性
の変性非構造蛋白質を除去する。膨潤し、圧縮し
た腱は、２次元フイブリル網状層の外観を有す
る。次に、この層を線維層に及ぼす圧力を増加し
ながら３回連続してハツクリングで処理する。

生ずる分離した線維を次に、線維の湿重量に対
し、10％の塩化ナトリウム及び100％の水で16時
間処理する。次に、この間に脱水工程により生ず
る水を遠心分離により除去する。

次の工程で、解膨潤した材料を５％塩化ナトリ
ウムの存在で（線維の湿式重量に対して100％）
静置する。非イオン性洗浄剤を１％の最終濃度で
線維と混合し、水酸化ナトリウムを用いて、PHを
6.0に調節する。30分混合した後、ヘキサメチレ
ンジイソシアネートを線維の湿式重量の５％にな
るように加える。このなめし剤を用いる処理をド
ラム中で連続的に混合しながら30時間続ける。有
毒な蒸気を除去する。この処理後、液体を遠心分
離により除去する。

次の工程では、今や交叉結合した材料を100重
量％のアセトンで脱水する。この工程を４回繰返
す。脱水した線維を空中細菌での汚染を最少にす
るため細菌過器で過した空気中で乾燥した。

線維をカーデイング機で分離する。カーデイン
グ機は、鋸歯状針布で覆われた２個または３個の
作用場所を有するプリカーダーから成る。フレキ
シブルな針布を設けた５個の作用場所を有するプ
リカーダーの隣りに主カーダーを結合する。相互
に特殊なカードを使用することによつて良好に解
かれた線維が得られる。機械の末端でカードウエ
ブが形成される。このカードウエブを重ねる（折
り重ねる）ことによつて任意の厚さにすることが
できる。カードウエブ及びフリースの均一性に関
する改良は、より繊細な針布及びより狭い調整を
用いて付加的カーデイング作業をすることにより
得られる。フリースに重ねたカードウエブをエン
ボスロールで処理して緊密なシートにすることが
できる。この方法で得たフリース（まだなめして
なく、交叉結合してない）は優れた止血作用を示
す。

分離したコラーゲン線維から糸を加工するため
には、前記のように処理した（カーデイング機で
解き、カードウエブにした）綿維塊を、カードウ
エブデバイダを用いて個々の帯状体または糸に分
割する。これによつて得られた綿維帯状体を摩擦
によりよりをかけ、まだ強度を示さない予備糸に
する。予備糸を延伸し、コンデンシングリング精
紡機でよりをかける。糸のよりの数は、主として
所期の糸強度及び線維長に左右される。

糸は通常、線維の芯から突出する多くの線維端
により製織または編製することが極めて困難であ
ることを示す。従つて、糸を湿潤させ、もみ皮に
より、線維端を主線維に結合させる。こうして、
線維は常法により布または編製品を作るために準
備がなされた。

実施例 ２ 牛の皮の頚裂（瘢痕組織がなく、皮下結合組織
がないもの）を皮革工業の方法で処理する（軟
化、石灰漬、脱毛、フレツシング（肉落とし）、
スカイビング）。続いて、コラーゲンから生理学
的に不所望の不純物を除去する目的で、更にアル
カリで処理する。更に、皮片を25日間飽和Ca
（CH）₂溶液及び0.1％水酸化ナトリウム溶液（バ
ツチ：材料溶液比は１：３である）で処理する。
材料を充分に毎日数回撹拌する。これにより、脂
肪の残分をけん化し、同拌する蛋白質を処理し、
洗出する。その後材料を新しい流水で洗浄する。
アミド窒素値は0.27mmol／ｇである。洗浄後、
２％塩酸で処理する。材料を、動かしながら４時
間処理する。この時間後、皮は完全に酸性になつ
ているか、否か、PH試験紙を用いて調べる。次
に、冷たい流水で洗浄する。約２時間後、厚さ全
体の材料のPH値は3.0であり、乾燥含有率は13.8
重量％である。この方法で化学的に処理した皮を
10×10cmの片に切断する。続いて溝付きロールの
間で圧縮し、この圧縮を８回まで繰り返す。線維
片を20％食塩溶液中に収縮のため入れる。この工
程は変色（ガラス様〜白色）により明瞭に観察す
ることができる。収縮後、食塩液を遠心分離して
線維片を除き、物質をアセトンで脱水し、脱水
後、線維物質の測定重量に対して150重量％のア
セトンを３回使用する。次に、線維片を野外で乾
燥し、例１に既に詳述したフリースに加工する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 牛のアキレス腱または皮をアルカリ媒体中で
   分解し、酸で処理した後、機械的に処理し、解膨
   潤し、交叉結合させ、乾燥することから成る外科
   用コラーゲン線維の製造方法において、前記アキ
   レス腱または皮をアルカリ媒体中で0.15〜
   0.30μmol／ｇのアミド窒素含有率に分解し、塩
   酸で処理し、２〜４のPH値になるまで洗浄した
   後、膨潤したコラーゲン物質の厚さを加圧下に減
   少させて２次元網状構造を形成させ、次に個々の
   長線維をハツクリングにより露出させ、次に解膨
   潤後、線維を非イオン性または陽イオン性乳化剤
   の存在下でヘキサメチレンジイソシアネートと交
   叉結合させ、脱水し、更に繊維機械で処理する工
   程から成ることを特徴とする外科用コラーゲン線
   維の製造方法。 ２ 膨潤したコラーゲン物質の厚さの減少をハン
   マープレスまたはカレンダー機を使用するか、ま
   たは溝付ロールによつて実施する特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ 線維の収縮を５〜50重量％、好ましくは７〜
   15重量％の塩化ナトリウム溶液を使用して実施す
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ 前記線維の脱水と同時に医薬の含浸を実施す
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。