JPH03254752A - 人工血管及びその製造方法 - Google Patents
人工血管及びその製造方法Info
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- JPH03254752A JPH03254752A JP2410150A JP41015090A JPH03254752A JP H03254752 A JPH03254752 A JP H03254752A JP 2410150 A JP2410150 A JP 2410150A JP 41015090 A JP41015090 A JP 41015090A JP H03254752 A JPH03254752 A JP H03254752A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[0001]
本発明は生体内への血管移植材料として使用される人工
血管、特にポリエステル繊維を製織して得た管状人工血
管素材の繊維表面に生体分解性血液適合性材料を塗布し
た人工血管及びその製造方法に関するものである。 [0002]
血管、特にポリエステル繊維を製織して得た管状人工血
管素材の繊維表面に生体分解性血液適合性材料を塗布し
た人工血管及びその製造方法に関するものである。 [0002]
生体内へ移植する人工血管を包含する人工臓器の需要は
年々増大しつつある。 一般的に、人工臓器用材料が生体内で毒性、発癌性、発
熱性、アレルギー性などのような有害作用又は組織反応
などに対する副作用を示してはならないのは、極めて重
要なことである。特に、人工血管はその材料の種類によ
って特性が組繊細胞の成長速度とは異なるので、外科的
に損傷を受けた血管を代替移植するために使用される人
工血管の材料は抗血栓性を有する必要があるのは勿論で
あるが、さらに柔軟性を有し、また製織が容易であるこ
とが必要である。 従来、人工血管の材料としてはナイロン、ポリエステル
、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) ポリプ
ロピレン、ポリアクリロニトリルなどの繊維及が用され
てきたが、生体内で長期間使用する場合には材料の物性
が長期間にわたってほとんど変化しないPTFE、ポリ
エステルなどの繊維が現在広く使用されている。そのな
かでもポリエステル、特にポリエチレテレフタレート(
例えば、商品名「ダクロン(Dacron) Jの繊維
は取扱が容易であり、製織も容易であるので、人工血管
の材料として最も広く使用されている。 [0003] このような高分子材料を使用する場合には、その表面時
性を向上させるか、あるいは適当な高分子材料を使用す
ることにより、血栓の生成を減少させる方法が利用され
ている。例えば、ポリエステル繊維を製織して得た管状
人工血管素材の繊維表面に熱分解カーボンが塗布されて
いる人工血管が超低温同位元素堆積(ultra−1o
w−temparature 1sotropic d
eposition)技術によって開発され、この人工
血管は抗血栓性が高いことが知られている[F、 Un
ger、 [As5ociated C1rcul
ation J 、 Academic Press、
New York、 P 520(1979) I]
。 また、このような高分子材料を使用する場合には、使用
材料の製織状態及び多孔性の程度も大きな影響を及ぼす
。人工血管の材料として最適な多孔度は120mmHg
の圧力において織布単位面積(cm2)当りの水速過量
が500〜5000ml /分程度であることが知られ
ているC3. A、 Wesolowski et a
l、、 Ann、 N、 Y、 Acad、146
325 (1968) 〕。多孔度が上述の最適値より
低い場合には組繊細胞の成長が困難になり、また多孔度
が上述の最適値より高い場合には血液が過剰に漏出する
ので、人工血管として不適当である。 [0004] そのほか、人工血管素材として使用される織布の厚さも
血栓の形成に影響を及ぼす。織布の厚さが薄ければ薄い
程、血栓の形成が少ないことがしられいてる。 また、人工血管を彎曲させる際の折損を防止するために
、製織された管状人工血管素材にひだ付は加工を施した
ひだ封管形態の人工血管素材が使用されている。 しかし、上述のような高分子材料から製造した管状人工
血管素材は、患者に外科的に施術する前に、抗原性を有
していない患者自身の血液で予備凝血処理を施して、管
壁を通る血液の漏出を防止する必要があるという問題が
あり、この処理過程で予想しない細菌感染のおそれがあ
り、また予備凝血処理の誤りによって移植手術が失敗す
ることもある。特に、出血の太い応急患者の場合には、
予備凝結処理を必要とすることが致命的な結果を招くこ
とがある。 [0005] 従って、最近になって予備凝血処理を必要としない人工
血管吻合術が開発されている。この吻合術では、ポリエ
ステル繊維を製織して得た管状人工血管素材のなかにコ
ラーゲン(タイプI /II)溶液を導入して塗布し、
これを無毒性のグルタルアルデヒドで架橋させ、その上
に内皮細胞成長因子として作用するコラーゲン(タイツ
ボV)を付着させることにより得られる人工血管を使用
する〔R,Schmidt et al、 、 IRe
cent Advances in Vascula
r Grafting j 、System 4 As
5ociates、 Garrards Cross、
U、に、pp 390−42(1985); Wil
liams、 5tuart、 Konradd:欧州
特許出願第0206025号〕。また、このコラーゲン
塗布方法と類似しているが、コラーゲンの代わりにアル
ブミンをアルデヒドで架橋させることによって予備凝結
処理を行わなくても使用することができる人工血管も開
発されている[”R,Guidoiret al、 「
Ann、 Thorac、 Surg、 j 37
: 457−465(1984); T、 M、 S、
Chang 「Can、 JPhysiol、 Ph
armacol、 J 52: 275−285(19
84)、] 。さらに、人体構成蛋白質のうち伸縮性が
優れているエラスチンの溶液を作り、これをポリエステ
ル繊維を製織して得た管状人工血管素材に塗布した後架
橋させることにより、予備凝血処理を必要としない人工
血管を製造する方法も知られているCD、 Dy、 U
rry et al、 「J。 Biomed、 Mater、 Res、 j 16
: 11〜16(1982))。 [0006] しかし、上述のような管状人工血管素材にコラーゲン、
アルブミン又はエラスチンのような蛋白質を塗布し、架
橋させて得た人工血管の場合には、人工血管の製造時又
は保管時に蛋白質が変性し易く、エタノール又はグルタ
ルアルデヒド等の使用によって柔軟性が失われて破損し
易くなるという問題があるほか、使用前に塗布されてい
る蛋白質物質を生理食塩水によってさらに膨潤させる必
要があるという問題がある。このような問題は蛋白質物
質にグリセリンを含有させて使用することによっである
程度は解決できるが、満足できるものではない。 上述のように、従来の人工血管には種々の問題が指摘さ
れている。一般用に人工臓器に使用する人工血管、特に
血液適合性材料を塗布した人工血管にとって望ましい諸
条件を挙げると、次の通りである:1、 吻合手術を容
易にするために、柔軟性及び可撓性に優れていること。 2、手術前に生理食塩水で洗浄又は膨脹する必要がなく
、直ちに使用できること3、 予備凝結処理が必要でな
いこと。 4、 体内移植後の初期に人工血管の管壁を通る内部出
血を防止するのに十分な低い透水性を有していること。 5、 手術後数時間以内に発熱反応を起こさず、また長
時間にわたって組織反応を起こさないこと。 6、 内皮細胞の付着及び皮膜形成がすみやかに進行す
ること。 [0007]
年々増大しつつある。 一般的に、人工臓器用材料が生体内で毒性、発癌性、発
熱性、アレルギー性などのような有害作用又は組織反応
などに対する副作用を示してはならないのは、極めて重
要なことである。特に、人工血管はその材料の種類によ
って特性が組繊細胞の成長速度とは異なるので、外科的
に損傷を受けた血管を代替移植するために使用される人
工血管の材料は抗血栓性を有する必要があるのは勿論で
あるが、さらに柔軟性を有し、また製織が容易であるこ
とが必要である。 従来、人工血管の材料としてはナイロン、ポリエステル
、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) ポリプ
ロピレン、ポリアクリロニトリルなどの繊維及が用され
てきたが、生体内で長期間使用する場合には材料の物性
が長期間にわたってほとんど変化しないPTFE、ポリ
エステルなどの繊維が現在広く使用されている。そのな
かでもポリエステル、特にポリエチレテレフタレート(
例えば、商品名「ダクロン(Dacron) Jの繊維
は取扱が容易であり、製織も容易であるので、人工血管
の材料として最も広く使用されている。 [0003] このような高分子材料を使用する場合には、その表面時
性を向上させるか、あるいは適当な高分子材料を使用す
ることにより、血栓の生成を減少させる方法が利用され
ている。例えば、ポリエステル繊維を製織して得た管状
人工血管素材の繊維表面に熱分解カーボンが塗布されて
いる人工血管が超低温同位元素堆積(ultra−1o
w−temparature 1sotropic d
eposition)技術によって開発され、この人工
血管は抗血栓性が高いことが知られている[F、 Un
ger、 [As5ociated C1rcul
ation J 、 Academic Press、
New York、 P 520(1979) I]
。 また、このような高分子材料を使用する場合には、使用
材料の製織状態及び多孔性の程度も大きな影響を及ぼす
。人工血管の材料として最適な多孔度は120mmHg
の圧力において織布単位面積(cm2)当りの水速過量
が500〜5000ml /分程度であることが知られ
ているC3. A、 Wesolowski et a
l、、 Ann、 N、 Y、 Acad、146
325 (1968) 〕。多孔度が上述の最適値より
低い場合には組繊細胞の成長が困難になり、また多孔度
が上述の最適値より高い場合には血液が過剰に漏出する
ので、人工血管として不適当である。 [0004] そのほか、人工血管素材として使用される織布の厚さも
血栓の形成に影響を及ぼす。織布の厚さが薄ければ薄い
程、血栓の形成が少ないことがしられいてる。 また、人工血管を彎曲させる際の折損を防止するために
、製織された管状人工血管素材にひだ付は加工を施した
ひだ封管形態の人工血管素材が使用されている。 しかし、上述のような高分子材料から製造した管状人工
血管素材は、患者に外科的に施術する前に、抗原性を有
していない患者自身の血液で予備凝血処理を施して、管
壁を通る血液の漏出を防止する必要があるという問題が
あり、この処理過程で予想しない細菌感染のおそれがあ
り、また予備凝血処理の誤りによって移植手術が失敗す
ることもある。特に、出血の太い応急患者の場合には、
予備凝結処理を必要とすることが致命的な結果を招くこ
とがある。 [0005] 従って、最近になって予備凝血処理を必要としない人工
血管吻合術が開発されている。この吻合術では、ポリエ
ステル繊維を製織して得た管状人工血管素材のなかにコ
ラーゲン(タイプI /II)溶液を導入して塗布し、
これを無毒性のグルタルアルデヒドで架橋させ、その上
に内皮細胞成長因子として作用するコラーゲン(タイツ
ボV)を付着させることにより得られる人工血管を使用
する〔R,Schmidt et al、 、 IRe
cent Advances in Vascula
r Grafting j 、System 4 As
5ociates、 Garrards Cross、
U、に、pp 390−42(1985); Wil
liams、 5tuart、 Konradd:欧州
特許出願第0206025号〕。また、このコラーゲン
塗布方法と類似しているが、コラーゲンの代わりにアル
ブミンをアルデヒドで架橋させることによって予備凝結
処理を行わなくても使用することができる人工血管も開
発されている[”R,Guidoiret al、 「
Ann、 Thorac、 Surg、 j 37
: 457−465(1984); T、 M、 S、
Chang 「Can、 JPhysiol、 Ph
armacol、 J 52: 275−285(19
84)、] 。さらに、人体構成蛋白質のうち伸縮性が
優れているエラスチンの溶液を作り、これをポリエステ
ル繊維を製織して得た管状人工血管素材に塗布した後架
橋させることにより、予備凝血処理を必要としない人工
血管を製造する方法も知られているCD、 Dy、 U
rry et al、 「J。 Biomed、 Mater、 Res、 j 16
: 11〜16(1982))。 [0006] しかし、上述のような管状人工血管素材にコラーゲン、
アルブミン又はエラスチンのような蛋白質を塗布し、架
橋させて得た人工血管の場合には、人工血管の製造時又
は保管時に蛋白質が変性し易く、エタノール又はグルタ
ルアルデヒド等の使用によって柔軟性が失われて破損し
易くなるという問題があるほか、使用前に塗布されてい
る蛋白質物質を生理食塩水によってさらに膨潤させる必
要があるという問題がある。このような問題は蛋白質物
質にグリセリンを含有させて使用することによっである
程度は解決できるが、満足できるものではない。 上述のように、従来の人工血管には種々の問題が指摘さ
れている。一般用に人工臓器に使用する人工血管、特に
血液適合性材料を塗布した人工血管にとって望ましい諸
条件を挙げると、次の通りである:1、 吻合手術を容
易にするために、柔軟性及び可撓性に優れていること。 2、手術前に生理食塩水で洗浄又は膨脹する必要がなく
、直ちに使用できること3、 予備凝結処理が必要でな
いこと。 4、 体内移植後の初期に人工血管の管壁を通る内部出
血を防止するのに十分な低い透水性を有していること。 5、 手術後数時間以内に発熱反応を起こさず、また長
時間にわたって組織反応を起こさないこと。 6、 内皮細胞の付着及び皮膜形成がすみやかに進行す
ること。 [0007]
従って、本発明の第1の目的は、ポリエステル繊維を製
織して得た管状人工血管素材の繊維表面に生体分解性血
液適合性材料を塗布した人工血管であって、上述の望ま
しい諸条件を満たす改良された人工血管を提供すること
にある。 本発明の第2の目的は上述の改良された人工血管の製造
方法を提供することにある。 [0008]
織して得た管状人工血管素材の繊維表面に生体分解性血
液適合性材料を塗布した人工血管であって、上述の望ま
しい諸条件を満たす改良された人工血管を提供すること
にある。 本発明の第2の目的は上述の改良された人工血管の製造
方法を提供することにある。 [0008]
本発明は第1の点において、ポリエステル繊維を製織し
て得な管状人工血管素材の繊維表面に生体分解性血液適
合性材料を塗布した人工血管において、前記生体分解性
血液適合性材料が分子鎖内にカルボキシル基を有する多
糖類又はその誘導体であることを特徴とする多糖類又は
その誘導体を塗布した人工血管によって上述の本発明の
第1の目的を達成する。 分子鎖内にカルボキシル基を有する多糖類及びその誘導
体としてはセルロースカルボキシメチルセルロース、ア
ルギン酸又はその塩、カルボキシルメチルアルギン酸塩
、ペクチン、カラギナン、キチン及びキトサン、ザンタ
ンカム、澱粉又は変性澱粉などを使用することができる
。 [0009] 次に、本発明は第2の点において、ポリエステル繊維を
製織して得た管状人工血管素材の繊維表面に生体分解性
血液適合性材料を塗布した人工血管を製造するに当り、
前記人工血管素材の繊維表面に化学的又は物理的な親水
性化処理を施し次いでこの繊維表面に前記生体分解性血
液適合性材料として分子鎖内にカルボキシル基を有する
多糖類又はその誘導体を塗布することを特徴とする多糖
類又はその誘導体を塗布した人工血管の製造方法によっ
て、上述の本発明の第2の目的を達成する。 本発明方法においては、先ずポリエステル繊維を製織し
て得た管状人工血管素材の疎水性繊維表面に化学的又は
物理的な親水性化処理を施して親水性を増大させ゛る。 [00101 化学的親水性化処理としては硫酸処理又は過塩素酸処理
を行うことができる。 これらの処理により、人工血管素材の疎水性繊維表面が
酸化され、繊維表面における水酸基の数が増加し、親水
性が増大する。硫酸処理では、容積比で濃硫酸10〜8
0%、飽和三酸化クロム溶液10〜80%及び蒸留水2
0〜80%からなる混合溶液中に前記人工血管素材を浸
漬する。硫酸処理の場合には、人工血管素材の繊維表面
において、上述の酸化のほかにスルホン化反応が起こっ
て繊維表面が陰電気を帯びるなめ、繊維表面の親水性が
さらに増加する。過塩酸処理では、容積比で飽和過塩素
酸溶液30〜90%及び飽和塩素酸カリウム溶液10〜
70%からなる混合溶液中に人工血管素材を浸漬する。 [0011] 物理的親水性化処理としてはプラズマ放電処理又はコロ
ナ放電処理を行うことができる。これらの放電処理では
、電極から高電圧高周波を発生させて周囲の気体層を活
性化し、この活性化したイオン又は遊離基によって人工
血管素材の繊維表面を酸化し、繊維表面における水酸基
の数を増加させ、親水性を増大させる。 上述のように、ポリエステル繊維を製織して得た管状人
工血管素材の繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処
理を施すことにより得られる親水性化表面をX線光電分
光法(xps)によって分析した。この結果を次の第1
表に示す。 [0012] 表1:ポリエステル繊維表面における官能基の割合(%
)1区分I C−CI C−OH/C−0−CI C=
OI C0OH/C00C未処理 1681 16
i+ 16化学的処理158 32
31 17(注)化学的処理の条件ニア0%過塩素酸
使用、始時間10分表1から分るように、本発明方法に
従って管状人工血管素材のポリエステル繊維表面に親水
性化処理を施した場合には、C−C結合が減少し、親水
性官能基であるC−OH/C−0−C結合及びC=0結
合が増加する結果、ポリエステル繊維表面において酸化
反応が起こって親水性が増加する。 [0013] 本発明方法においては、管状人工血管素材のポリエステ
ル繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処理を施して
親水性を増大させた後に、この繊維表面に生体分解性血
液適合性材料として分子鎖内にカルボキシル基を有する
多糖類又はその誘導体を塗布する。 分子鎖内にカルボキシル基を有する多糖類及びその誘導
体として上述の物質を使用することができる。 これらの多糖類は分子鎖内のカルボキシル基の数が増加
するように変性してから使用するのが好ましい。また、
これらの多糖類およびその誘導体はアルコール性剤とし
て使用することができる。多糖類をその分子鎖内のカル
ボキシル基の数が増加するように予め処理するのが好ま
しいのは、分子鎖内のカルボキシル基の数が多い捏水溶
性が増大し、血液凝固性および水膨潤性が向上するから
である。 このためには、先ず多糖類の分子鎖内の水酸基を水酸化
ナトリウムで処理してアルカリ化した状態でクロロ酢酸
塩を作用させることによってカルボキシル化された多糖
類を生成する。これにより水酸基の反応程度を表わすエ
ステル化度が0.64〜3である生成物を得ることがで
きる。次いで、この生成物はこれにアルコールをその濃
度が20〜80%になるように添加し、撹拌し、洗浄す
ることによってアルコール性剤にすることができ、これ
を80℃以下の乾燥器内で乾燥する。 [0014] 上述の多糖類又はその誘導体は、管状人工血管素材の親
水性化処理されたポリエステル繊維表面に、金属イオン
例えばカルシウムイオンを作用させて繊維表面のカルボ
キシル官能基とキレート結合(即ち化学的結合)させる
か、あるいは物理的に吸着させて、結合性を増加させな
がら塗布するのが好ましい。 親水性化したポリエステル繊維は上述の第1表に示すよ
うにその表面にカルボキシル基のほかに水酸基が多数分
布している。そこで、ポリエステル繊維表面に多糖類又
はその誘導体を塗布する際に、予め水酸基をカルボキシ
ル化しておくのが望ましい。親水性化したポリエステル
繊維表面(A)における水酸基(A−OH)のカルボキ
シル化は30%水酸化ナトリウム溶液中で温度約60℃
において約1時間アルカリ化を行い、この際に起こる水
酸基の水素イオンとナトリウムイオンとの交換反応の反
応生成物(A−ONa)を取り出し、これを78%クロ
ル酢酸(CICH2C00H)水溶液に浸漬して温度約
70℃において約1時間反応させると、ナトリウムイオ
ンと酢酸イオンとの置換反応が行って表面がカルボキシ
ルメチル化されているポリエステル繊維(A−OH−C
H2−COONa)が得られる。 [0015] 上述のように処理されたポリエステル繊維は、予め形成
されているカルボキシル化官能基(表1参照)のほかに
、上述の水酸基のカルボキシル化反応によって生成する
官能基を有しているから、アルギン酸などの多糖類又は
その誘導体との親和性が良好であり、カルシウムイオン
のような多価イオンを添加してナトリウムイオンと交換
反応させると、繊維表面と多糖類又はその誘導体との架
橋反応が良好に進行するので、両者間の結合力が一層高
められる。 親水性化したポリエステル繊維表面(A)における上述
の反応は次式によって示される: [0016] アルギン酸塗布 〇 一、A−0−CH2−C−0−Ca (アルギン)aC
12 [0017] 人工血管の水透過量および孔隙率は、人工血管を人体に
移植した場合に起こる内部出血の問題並びに外部からの
組繊細胞の成長および内皮細胞の増殖に影響を及ぼす因
子であって、ポリエステル繊維の製織があまりにも緻密
すぎる場合には内部出血の問題は解決できても組繊細胞
の成長が妨害され、またその製織があまりにも粗すぎる
場合には上述と反対の問題が起こる。従って、従来、比
較的粗に製織した人工血管素材を使用するほか、内部出
血の問題を解決するために予備凝結処理を行っていた。 これに対し、本発明においては、ポリエステル繊維を製
織して得た管状人工血管素材に特定の生体分解性血液適
合性材料を塗布することにより、移植手術時の血液漏出
を止めることができ、移植後にも塗布物質が体内で徐々
に分解し、人工血管素材の繊維間において組繊細胞の成
長が促進されるので上述のような従来不可避であった欠
点を解消することができる。 上述のようにして多糖類又はその誘導体を塗布し結合さ
せた人工血管について水透過量および孔隙率を測定した
。その結果を次の表2に示す。なお、平織(KR)には
多糖類としてアルギン酸を塗布し、二重ベロア織(VP
50K)にはアルブミンを塗布した。 [0018] 表2:人工血管の水透過量および孔隙率[0019] えない。 [0020] 表3:人工血管の全血凝固時間 No。 人工血管素材 塗布量 全血凝固時間 (g/g) (分) 1 平織(KR) 塗布せず 8.
12 平織(KR) 0.6
2.63 クー9LP 塗布せず
6.56 二重ヘロア織(VP50K) 塗布せず
6.2(注)KR:本発明による製品表示の略字
。クー9(Colly、商品名) LP(高密度)
。VP50K :人工血管の商品名、メドックス(Me
adox)社製。 表3に示すように、多糖類としてアルギン酸を塗布した
平織(No、2)の全血凝固時間は2.6分であり、塗
布してないポリエステル人工血管(No、1. No、
3およびNo、6)と較べて約3〜4倍早く現れる。 [0021] 上述のように、本発明の人工血管は、従来の人工血管と
は異なり、ポリエステル繊維を製織して得た人工血管素
材の疎水性繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処理
を施して前記繊維表面の親水性を増加させ、これに多糖
類又はその誘導体を金属イオンによってキレート結合さ
せるかるいは物理的吸着させて結合性を増加させながら
塗布することにより得られる。この人工血管を人体に移
植する際は、その柔軟性を向上させるために、繊維表面
に塗布されている多糖類又はその誘導体に予めグリセリ
ンを添加して移植後に血液によって塗布物質のゲル化が
起こるようにするのが好ましい。このようにして得られ
る本発明の人工血管は人体に移植する前に生理食塩水で
洗浄する必要がなく、取扱いが容易であり、また表面を
極めて柔らかい状態に保つことができる。また、繊維物
質と多糖類又はその誘導体との結合が比較的強く、生体
内における血漏のために塗布物質が剥離する可能性がな
くなる。また、本発明の人工血管は、ポリエステル繊維
を製織して得た管状人工血管素材の繊維表面に蛋白質を
塗布した従来の人工血管より初期血液凝固がすみやかに
進行し、人工血管の透水性が著しく低下するという利点
を有する。 [0022]
て得な管状人工血管素材の繊維表面に生体分解性血液適
合性材料を塗布した人工血管において、前記生体分解性
血液適合性材料が分子鎖内にカルボキシル基を有する多
糖類又はその誘導体であることを特徴とする多糖類又は
その誘導体を塗布した人工血管によって上述の本発明の
第1の目的を達成する。 分子鎖内にカルボキシル基を有する多糖類及びその誘導
体としてはセルロースカルボキシメチルセルロース、ア
ルギン酸又はその塩、カルボキシルメチルアルギン酸塩
、ペクチン、カラギナン、キチン及びキトサン、ザンタ
ンカム、澱粉又は変性澱粉などを使用することができる
。 [0009] 次に、本発明は第2の点において、ポリエステル繊維を
製織して得た管状人工血管素材の繊維表面に生体分解性
血液適合性材料を塗布した人工血管を製造するに当り、
前記人工血管素材の繊維表面に化学的又は物理的な親水
性化処理を施し次いでこの繊維表面に前記生体分解性血
液適合性材料として分子鎖内にカルボキシル基を有する
多糖類又はその誘導体を塗布することを特徴とする多糖
類又はその誘導体を塗布した人工血管の製造方法によっ
て、上述の本発明の第2の目的を達成する。 本発明方法においては、先ずポリエステル繊維を製織し
て得た管状人工血管素材の疎水性繊維表面に化学的又は
物理的な親水性化処理を施して親水性を増大させ゛る。 [00101 化学的親水性化処理としては硫酸処理又は過塩素酸処理
を行うことができる。 これらの処理により、人工血管素材の疎水性繊維表面が
酸化され、繊維表面における水酸基の数が増加し、親水
性が増大する。硫酸処理では、容積比で濃硫酸10〜8
0%、飽和三酸化クロム溶液10〜80%及び蒸留水2
0〜80%からなる混合溶液中に前記人工血管素材を浸
漬する。硫酸処理の場合には、人工血管素材の繊維表面
において、上述の酸化のほかにスルホン化反応が起こっ
て繊維表面が陰電気を帯びるなめ、繊維表面の親水性が
さらに増加する。過塩酸処理では、容積比で飽和過塩素
酸溶液30〜90%及び飽和塩素酸カリウム溶液10〜
70%からなる混合溶液中に人工血管素材を浸漬する。 [0011] 物理的親水性化処理としてはプラズマ放電処理又はコロ
ナ放電処理を行うことができる。これらの放電処理では
、電極から高電圧高周波を発生させて周囲の気体層を活
性化し、この活性化したイオン又は遊離基によって人工
血管素材の繊維表面を酸化し、繊維表面における水酸基
の数を増加させ、親水性を増大させる。 上述のように、ポリエステル繊維を製織して得た管状人
工血管素材の繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処
理を施すことにより得られる親水性化表面をX線光電分
光法(xps)によって分析した。この結果を次の第1
表に示す。 [0012] 表1:ポリエステル繊維表面における官能基の割合(%
)1区分I C−CI C−OH/C−0−CI C=
OI C0OH/C00C未処理 1681 16
i+ 16化学的処理158 32
31 17(注)化学的処理の条件ニア0%過塩素酸
使用、始時間10分表1から分るように、本発明方法に
従って管状人工血管素材のポリエステル繊維表面に親水
性化処理を施した場合には、C−C結合が減少し、親水
性官能基であるC−OH/C−0−C結合及びC=0結
合が増加する結果、ポリエステル繊維表面において酸化
反応が起こって親水性が増加する。 [0013] 本発明方法においては、管状人工血管素材のポリエステ
ル繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処理を施して
親水性を増大させた後に、この繊維表面に生体分解性血
液適合性材料として分子鎖内にカルボキシル基を有する
多糖類又はその誘導体を塗布する。 分子鎖内にカルボキシル基を有する多糖類及びその誘導
体として上述の物質を使用することができる。 これらの多糖類は分子鎖内のカルボキシル基の数が増加
するように変性してから使用するのが好ましい。また、
これらの多糖類およびその誘導体はアルコール性剤とし
て使用することができる。多糖類をその分子鎖内のカル
ボキシル基の数が増加するように予め処理するのが好ま
しいのは、分子鎖内のカルボキシル基の数が多い捏水溶
性が増大し、血液凝固性および水膨潤性が向上するから
である。 このためには、先ず多糖類の分子鎖内の水酸基を水酸化
ナトリウムで処理してアルカリ化した状態でクロロ酢酸
塩を作用させることによってカルボキシル化された多糖
類を生成する。これにより水酸基の反応程度を表わすエ
ステル化度が0.64〜3である生成物を得ることがで
きる。次いで、この生成物はこれにアルコールをその濃
度が20〜80%になるように添加し、撹拌し、洗浄す
ることによってアルコール性剤にすることができ、これ
を80℃以下の乾燥器内で乾燥する。 [0014] 上述の多糖類又はその誘導体は、管状人工血管素材の親
水性化処理されたポリエステル繊維表面に、金属イオン
例えばカルシウムイオンを作用させて繊維表面のカルボ
キシル官能基とキレート結合(即ち化学的結合)させる
か、あるいは物理的に吸着させて、結合性を増加させな
がら塗布するのが好ましい。 親水性化したポリエステル繊維は上述の第1表に示すよ
うにその表面にカルボキシル基のほかに水酸基が多数分
布している。そこで、ポリエステル繊維表面に多糖類又
はその誘導体を塗布する際に、予め水酸基をカルボキシ
ル化しておくのが望ましい。親水性化したポリエステル
繊維表面(A)における水酸基(A−OH)のカルボキ
シル化は30%水酸化ナトリウム溶液中で温度約60℃
において約1時間アルカリ化を行い、この際に起こる水
酸基の水素イオンとナトリウムイオンとの交換反応の反
応生成物(A−ONa)を取り出し、これを78%クロ
ル酢酸(CICH2C00H)水溶液に浸漬して温度約
70℃において約1時間反応させると、ナトリウムイオ
ンと酢酸イオンとの置換反応が行って表面がカルボキシ
ルメチル化されているポリエステル繊維(A−OH−C
H2−COONa)が得られる。 [0015] 上述のように処理されたポリエステル繊維は、予め形成
されているカルボキシル化官能基(表1参照)のほかに
、上述の水酸基のカルボキシル化反応によって生成する
官能基を有しているから、アルギン酸などの多糖類又は
その誘導体との親和性が良好であり、カルシウムイオン
のような多価イオンを添加してナトリウムイオンと交換
反応させると、繊維表面と多糖類又はその誘導体との架
橋反応が良好に進行するので、両者間の結合力が一層高
められる。 親水性化したポリエステル繊維表面(A)における上述
の反応は次式によって示される: [0016] アルギン酸塗布 〇 一、A−0−CH2−C−0−Ca (アルギン)aC
12 [0017] 人工血管の水透過量および孔隙率は、人工血管を人体に
移植した場合に起こる内部出血の問題並びに外部からの
組繊細胞の成長および内皮細胞の増殖に影響を及ぼす因
子であって、ポリエステル繊維の製織があまりにも緻密
すぎる場合には内部出血の問題は解決できても組繊細胞
の成長が妨害され、またその製織があまりにも粗すぎる
場合には上述と反対の問題が起こる。従って、従来、比
較的粗に製織した人工血管素材を使用するほか、内部出
血の問題を解決するために予備凝結処理を行っていた。 これに対し、本発明においては、ポリエステル繊維を製
織して得た管状人工血管素材に特定の生体分解性血液適
合性材料を塗布することにより、移植手術時の血液漏出
を止めることができ、移植後にも塗布物質が体内で徐々
に分解し、人工血管素材の繊維間において組繊細胞の成
長が促進されるので上述のような従来不可避であった欠
点を解消することができる。 上述のようにして多糖類又はその誘導体を塗布し結合さ
せた人工血管について水透過量および孔隙率を測定した
。その結果を次の表2に示す。なお、平織(KR)には
多糖類としてアルギン酸を塗布し、二重ベロア織(VP
50K)にはアルブミンを塗布した。 [0018] 表2:人工血管の水透過量および孔隙率[0019] えない。 [0020] 表3:人工血管の全血凝固時間 No。 人工血管素材 塗布量 全血凝固時間 (g/g) (分) 1 平織(KR) 塗布せず 8.
12 平織(KR) 0.6
2.63 クー9LP 塗布せず
6.56 二重ヘロア織(VP50K) 塗布せず
6.2(注)KR:本発明による製品表示の略字
。クー9(Colly、商品名) LP(高密度)
。VP50K :人工血管の商品名、メドックス(Me
adox)社製。 表3に示すように、多糖類としてアルギン酸を塗布した
平織(No、2)の全血凝固時間は2.6分であり、塗
布してないポリエステル人工血管(No、1. No、
3およびNo、6)と較べて約3〜4倍早く現れる。 [0021] 上述のように、本発明の人工血管は、従来の人工血管と
は異なり、ポリエステル繊維を製織して得た人工血管素
材の疎水性繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処理
を施して前記繊維表面の親水性を増加させ、これに多糖
類又はその誘導体を金属イオンによってキレート結合さ
せるかるいは物理的吸着させて結合性を増加させながら
塗布することにより得られる。この人工血管を人体に移
植する際は、その柔軟性を向上させるために、繊維表面
に塗布されている多糖類又はその誘導体に予めグリセリ
ンを添加して移植後に血液によって塗布物質のゲル化が
起こるようにするのが好ましい。このようにして得られ
る本発明の人工血管は人体に移植する前に生理食塩水で
洗浄する必要がなく、取扱いが容易であり、また表面を
極めて柔らかい状態に保つことができる。また、繊維物
質と多糖類又はその誘導体との結合が比較的強く、生体
内における血漏のために塗布物質が剥離する可能性がな
くなる。また、本発明の人工血管は、ポリエステル繊維
を製織して得た管状人工血管素材の繊維表面に蛋白質を
塗布した従来の人工血管より初期血液凝固がすみやかに
進行し、人工血管の透水性が著しく低下するという利点
を有する。 [0022]
次に本発明を実施例について詳細に説明する。
実施例において%は特記しない限り重量%を意味するも
のとする。 実施例よ ポリエステル繊維を製織して得た管状人工血管素材(直
径6mm)にひだ付は加工を施し、次いで圧力0.25
mmHg (torr)下の真空反応器内に入れ、これ
に酸素を80m1/分の流量で供給しながら常温におい
て出力50mAでプラズマを発生させて、人工血管素材
の繊維表面を親水性に改質した。 [0023] この人工血管素材を反応器から取り出し、1.5%アル
ギン酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、真空オーブン内で
気泡を完全に除去し、その後にアルギン酸ナトリウムが
塗布されている人工血管素材を真空オーブンから取り出
した後に1%塩化カルシウム水溶液中に浸漬して常温で
5分間反応させ、次いで80%エタノール水溶液および
95%エタノール水溶液中に順次浸漬して脱水し、真空
乾燥器内で60℃において乾燥した後に4%EDTA塩
水溶液中に30秒間浸漬し、取り出した後に20%エタ
ノール水溶液および80%エタノール水溶液で順次洗浄
して脱水し、しかる後に真空乾燥器内で60℃において
乾燥した。 このようにして製造した人工血管を、エチレンオキシド
又はχ線(2,5Mrad)で殺菌した後に、使用した
。 [0024] 実施侃I ポリエステル繊維を製織して得た管状人工血管素材直径
(6mm)の内部に出力150mA″でコロナ放電処理
を施して内部繊維表面を親水性に改質した。この人工血
管を30%水酸化ナトリウム水溶液中に60℃において
30分間浸漬して表面をアルカリ化し、次いで二次蒸留
水によってpH7〜8まで洗浄を繰り返した。 この人工血管素材を2〜5%カルボキシメチルアルギン
酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、真空オーブン内で気泡
を完全に除去し、その後にカルボキシメチルアルギン酸
ナトリウムが塗布されている人工血管素材を真空オーブ
ンから取り出した後に2%塩化カルシウム水溶液中に浸
漬して常温で5分間反応させた。コロナ放電処理により
人工血管素材の繊維表面に生成したカルボキシル官能基
と、塗布されたカルボキシルメチルアルギン酸ナトリウ
ムとは、この反応において架橋する。次いで、80%エ
タノール水溶液および95%エタノール水溶液中に順次
浸漬して脱水し、乾燥後に10%酢酸ナトリウム水溶液
に酢酸を添加してpH5,5に調節した溶液中にかきま
ぜながら30分間浸漬し、取り出した後に20%エタノ
ール水溶液および80%エタノール水溶液で順次洗浄し
て脱水し、しかる後に真空乾燥器内で60℃において乾
燥した。 このようにして製造した人工血管を、実施例1における
と同様にして殺菌した後に使用した。 [0025] 実施伝え ポリエステル繊維を製織して得た管状人工血管素材(直
径6mm)を、容積比で濃硫酸30%と酸化クロム30
%と蒸留水40%とからなる溶液中に浸漬して60℃で
10分間反応させ、人工血管素材の繊維表面を親水性に
改質した。この人工血管素材を40%水酸化ナトリウム
水溶液中に50℃において30分間浸漬して表面をアル
カリ化し、次いで二次蒸留水を使用してpH7〜8まで
数回洗浄を繰返して未反応溶液を除去した。 この人工血管素材を4%カルボキシルメチルアルギン酸
ナトリウム水溶液中に浸漬し、真空オーブン内で気泡を
完全に除去し、その後にカルボキシメチルアルギン酸ナ
トリウムが塗布されている人工血管素材を真空オーブン
から取り出し、2%塩化カルシウム水溶液中に浸漬して
5分間架橋反応させた。次いで、実施例2におけると同
様に後処理を行った。 このようにして得た人工血管を実施例1におけると同様
にして殺菌した後に使用した。 [0026] 実施鑓土 ポリエステル繊維を製織して得な管状人工血管素材(直
径6mm)を、70%過塩素酸水溶液とKClO3飽和
溶液とを3:2の容積比で混合した溶液中に浸漬して6
0℃で10分間反応させ、人工血管素材の繊維表面を親
水性に改質した。この人工血管素材を40%水酸化ナト
リウム水溶液中に60℃において20分間浸漬して表面
をアルカリ化し、次いで二次蒸留水を使用してpH7〜
8まで数回洗浄を繰返して未反応溶液を除去した。 この人工血管素材を80%クロル酢酸水溶液中に浸漬し
て70℃で1時間反応させ人工血管素材のアルカリ化し
た表面にカルボキシルメチル基を結合させた。しかる後
に、このクロル酢酸水溶液にpHが7〜8になるまで炭
酸ナトリウムを添加して未反応クロル酢酸と反応させ、
この溶液から取り出した後に蒸留水で洗浄した。 このようにして表面がカルボキシルメチル化された人工
血管素材を、1.5%アルギン酸ナトリウム水溶液中に
浸漬して5分間架橋反応させた。次いで、実施例2にお
けると同様に後処理を行った。 このようにして得た人工血管を実施例1におけると同様
に殺菌した後に使用した。 [0027] 実施例1〜4で得た人工血管を、予備凝血処理せずに、
生きている大の大動脈に移植手術した。1年以上経過し
た後に、犬が健康に異常なく生きていることを確認した
。市販の直径6mmの人工血管〔メドックス(Mead
ox)社製、登録商標名ミクロベル外1、ダクロン(商
品名)を二重ベロア織したもの、生体分解性血液適合性
材料を塗布していないもの〕を、予備凝血処理後に、生
きている犬の大動脈に移植手術した場合と比較して、血
栓の形成が極めて少なくなり、血管内皮細胞の増殖がす
みやかに進行して単一細胞層を形成することを確認した
。
のとする。 実施例よ ポリエステル繊維を製織して得た管状人工血管素材(直
径6mm)にひだ付は加工を施し、次いで圧力0.25
mmHg (torr)下の真空反応器内に入れ、これ
に酸素を80m1/分の流量で供給しながら常温におい
て出力50mAでプラズマを発生させて、人工血管素材
の繊維表面を親水性に改質した。 [0023] この人工血管素材を反応器から取り出し、1.5%アル
ギン酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、真空オーブン内で
気泡を完全に除去し、その後にアルギン酸ナトリウムが
塗布されている人工血管素材を真空オーブンから取り出
した後に1%塩化カルシウム水溶液中に浸漬して常温で
5分間反応させ、次いで80%エタノール水溶液および
95%エタノール水溶液中に順次浸漬して脱水し、真空
乾燥器内で60℃において乾燥した後に4%EDTA塩
水溶液中に30秒間浸漬し、取り出した後に20%エタ
ノール水溶液および80%エタノール水溶液で順次洗浄
して脱水し、しかる後に真空乾燥器内で60℃において
乾燥した。 このようにして製造した人工血管を、エチレンオキシド
又はχ線(2,5Mrad)で殺菌した後に、使用した
。 [0024] 実施侃I ポリエステル繊維を製織して得た管状人工血管素材直径
(6mm)の内部に出力150mA″でコロナ放電処理
を施して内部繊維表面を親水性に改質した。この人工血
管を30%水酸化ナトリウム水溶液中に60℃において
30分間浸漬して表面をアルカリ化し、次いで二次蒸留
水によってpH7〜8まで洗浄を繰り返した。 この人工血管素材を2〜5%カルボキシメチルアルギン
酸ナトリウム水溶液中に浸漬し、真空オーブン内で気泡
を完全に除去し、その後にカルボキシメチルアルギン酸
ナトリウムが塗布されている人工血管素材を真空オーブ
ンから取り出した後に2%塩化カルシウム水溶液中に浸
漬して常温で5分間反応させた。コロナ放電処理により
人工血管素材の繊維表面に生成したカルボキシル官能基
と、塗布されたカルボキシルメチルアルギン酸ナトリウ
ムとは、この反応において架橋する。次いで、80%エ
タノール水溶液および95%エタノール水溶液中に順次
浸漬して脱水し、乾燥後に10%酢酸ナトリウム水溶液
に酢酸を添加してpH5,5に調節した溶液中にかきま
ぜながら30分間浸漬し、取り出した後に20%エタノ
ール水溶液および80%エタノール水溶液で順次洗浄し
て脱水し、しかる後に真空乾燥器内で60℃において乾
燥した。 このようにして製造した人工血管を、実施例1における
と同様にして殺菌した後に使用した。 [0025] 実施伝え ポリエステル繊維を製織して得た管状人工血管素材(直
径6mm)を、容積比で濃硫酸30%と酸化クロム30
%と蒸留水40%とからなる溶液中に浸漬して60℃で
10分間反応させ、人工血管素材の繊維表面を親水性に
改質した。この人工血管素材を40%水酸化ナトリウム
水溶液中に50℃において30分間浸漬して表面をアル
カリ化し、次いで二次蒸留水を使用してpH7〜8まで
数回洗浄を繰返して未反応溶液を除去した。 この人工血管素材を4%カルボキシルメチルアルギン酸
ナトリウム水溶液中に浸漬し、真空オーブン内で気泡を
完全に除去し、その後にカルボキシメチルアルギン酸ナ
トリウムが塗布されている人工血管素材を真空オーブン
から取り出し、2%塩化カルシウム水溶液中に浸漬して
5分間架橋反応させた。次いで、実施例2におけると同
様に後処理を行った。 このようにして得た人工血管を実施例1におけると同様
にして殺菌した後に使用した。 [0026] 実施鑓土 ポリエステル繊維を製織して得な管状人工血管素材(直
径6mm)を、70%過塩素酸水溶液とKClO3飽和
溶液とを3:2の容積比で混合した溶液中に浸漬して6
0℃で10分間反応させ、人工血管素材の繊維表面を親
水性に改質した。この人工血管素材を40%水酸化ナト
リウム水溶液中に60℃において20分間浸漬して表面
をアルカリ化し、次いで二次蒸留水を使用してpH7〜
8まで数回洗浄を繰返して未反応溶液を除去した。 この人工血管素材を80%クロル酢酸水溶液中に浸漬し
て70℃で1時間反応させ人工血管素材のアルカリ化し
た表面にカルボキシルメチル基を結合させた。しかる後
に、このクロル酢酸水溶液にpHが7〜8になるまで炭
酸ナトリウムを添加して未反応クロル酢酸と反応させ、
この溶液から取り出した後に蒸留水で洗浄した。 このようにして表面がカルボキシルメチル化された人工
血管素材を、1.5%アルギン酸ナトリウム水溶液中に
浸漬して5分間架橋反応させた。次いで、実施例2にお
けると同様に後処理を行った。 このようにして得た人工血管を実施例1におけると同様
に殺菌した後に使用した。 [0027] 実施例1〜4で得た人工血管を、予備凝血処理せずに、
生きている大の大動脈に移植手術した。1年以上経過し
た後に、犬が健康に異常なく生きていることを確認した
。市販の直径6mmの人工血管〔メドックス(Mead
ox)社製、登録商標名ミクロベル外1、ダクロン(商
品名)を二重ベロア織したもの、生体分解性血液適合性
材料を塗布していないもの〕を、予備凝血処理後に、生
きている犬の大動脈に移植手術した場合と比較して、血
栓の形成が極めて少なくなり、血管内皮細胞の増殖がす
みやかに進行して単一細胞層を形成することを確認した
。
【外1】
(Microbel
■)
上述のように、本発明の人工血管は予備凝血処理を必要
としないので、移植手術が従来の人工血管より著しく簡
便であり、移植後における生体適合性が極めて優れてい
ることが分かった。
としないので、移植手術が従来の人工血管より著しく簡
便であり、移植後における生体適合性が極めて優れてい
ることが分かった。
Claims (10)
- 【請求項1】 ポリエステル繊維を製織して得た管状人
工血管素材の繊維表面に生体分解性血液適合性材料を塗
布した人工血管において、 前記生体分解性血液適合性材料が分子鎖内にカルボキ
シル基を有する多糖類又はその誘導体であることを特徴
とする多糖類又はその誘導体を塗布した人工血管゜ - 【請求項2】 前記多糖類及びその誘導体はセルロース
、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸及びその塩
、カルボキシルメチルアルギン酸塩、ペクチン、カラギ
ナン、キチン及びキトサン、ザンタンカム、及び澱粉及
び変性澱粉からなる群から選択されたものであることを
特徴とする請求項1記載の人工血管。 - 【請求項3】 ポリエステル繊維を製織して得た管状人
工血管素材の繊維表面に生体分解性血液適合性材料を塗
布した人工血管を製造するに当り、前記人工血管素材の
繊維表面に化学的又は物理的な親水性化処理を施し、 次いでこの繊維表面に前記生体分解性血液適合性材料
として分子鎖内にカルボキシル基を有する多糖類又はそ
の誘導体を塗布することを特徴とする多糖類又はその誘
導体を塗布した人工血管の製造方法。 - 【請求項4】 前記化学的親水性化処理として硫酸処理
又は過塩素酸処理を行って前記人工血管素材の繊維表面
を酸化することを特徴とする請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記硫酸処理では、容積比で濃硫酸10
〜80%、飽和三酸化クロム溶液10〜80%及び蒸留
水20〜80%からなる混合溶液中に前記人工血管素材
を浸漬することを特徴とする請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 前記過塩素酸処理では、容積比で飽和過
塩素酸溶液30〜90%及び飽和塩素酸カリウム溶液1
0〜70%からなる混合溶液中に前記人工血管素材を浸
漬することを特徴とする請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 前記物理的親水性化処理としてプラズマ
放電処理又は高周波放電処理を行うことを特徴とする請
求項3記載の方法。 - 【請求項8】 前記多糖類及びその誘導体はセルロース
、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸及びその塩
、カルボキシルメチルアルギン酸塩、ペクチン、カラギ
ナン、キチン及びキトサン、ザンタンカム、及び澱粉及
び変性澱粉からなる群から選択されたものであることを
特徴とする請求項3記載の方法。 - 【請求項9】 前記人工血管素材の親水性化処理された
繊維表面に前記多糖類及びその誘導体を金属イオンによ
ってキレート結合させるか、あるいは物理的に吸着させ
て塗布することを特徴とする請求項3又は8記載の方法
。 - 【請求項10】 前記人工血管素材の繊維表面に前記多
糖類及びその誘導体を塗布し、架橋結合させることを特
徴とする請求項3又は8記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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