JPH04135564A - 人工皮膚およびその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、創傷、熱傷などにより皮膚が損傷を受けた際
、該皮膚損傷部に適用され、該皮膚損傷部を乾燥させず
に柔かく保護し、早期に自己の組織と置換する人工皮膚
に関する。

〔従来の技術〕

熱傷、採皮創および皮膚剥削側、外傷性皮膚欠損側等の
疾患ないし創傷による患部を保護し、治癒を促進する目
的のために、患部に一時的に適応される創傷被覆材とし
て、従来ガーゼ、脱脂綿等が用いられていたが、これは
細菌感染防止性が低く、かつ滲出液をすみやかに吸収す
るために創面が乾燥してしまい取りはずす際に痛み、出
血等を伴なうものであった。また、軟膏等を併用するこ
とも行なわれているが、この場合は逆に滲出液の吸収が
不充分で創面が過度に湿った状態となってしまうもので
あった。

また、これらに代わるものとして、特に創面が広範囲に
わたる場合に適用されるものとして、シリコーン製ガー
ゼ、シリコーンゴム製およびベロア−状の表面構造を有
するナイロン、テフロンなどの合成繊維シート等の人工
材料の被覆膜や、凍結乾燥豚皮、フィブリン膜、コラー
ゲン膜、ポリアミノ酸スポンジ、ムコ多糖類複合コラー
ゲン膜等の生体由来材料の被覆膜も知られている。しか
しながら、これらのうち人工被覆膜は患部との密着性、
水蒸気透過性、ひび割れなどの点で種々の問題を残すも
のであり、一方、生体由来材料の被覆膜は生体適合性な
どの特徴を有するが、その多くは抗原性を有し、また細
菌感染、滲出液による劣化などの欠点を持ち、更に原料
が入手しにくい等の問題があった。さらに、最近では、
コラーゲン処理したナイロンメツシュとシリコーン膜か
らなる複合膜が開発され、実用化されており、創面によ
く密着し、適度な水分透過性を有するが、創面に固着し
、肉芽組織が被覆膜中に入り込むという欠点があった。

このような点から、一般に創傷被覆材あるいは人工皮膚
としては、■）創部に適度に密着して感染、痛みの防止
を図る、２）創面に適度な湿りを与えるために、適度な
水蒸気透過性と滲出液吸収性を有する、３）良好な肉芽
組織が再生される、４）体液中のタンパク成分の漏出を
防止する、５）原料が容易に入手でき、製造が安易であ
る等の要件を満たすことが望まれているが、未だこれら
の条件を十分に満たす創傷被覆材および人工皮膚が得ら
れていないのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

コラーゲンを用いた人工材料は、生体由来材料であるた
め、確かに細胞、組織に対する親和性が大きいと考えら
れるものの、生体内で容易に分解・吸収されるものであ
る。そこで使用するにあたっては、何らかの手段で架橋
を導入し、物性面の強化をはかる必要がある。架橋法と
しては、加熱による脱水架橋、薬品を用いる化学架橋等
を採用し得る。このうち熱脱水架橋は薬品処理に比べ安
全性が高いが、物理的にコラゲナーゼ・酵素に対する耐
性が化学的架橋に対し低い。そこで化学架橋を熱架橋と
併用させたり、化学的架橋単独で用いる手段が選択され
る。これを実施すると、物性面での性質向上が著しい。

例えば、１１０℃の温度で汽空下に２４時間置いて熱的
な架橋を導入した場合、コラゲナーゼ３ｕｎｉｔ／ｍｌ
中に３７℃下で静置すると１日以内に溶解するのに対し
、イソシアネート系架橋のみを施した検体ではコラゲナ
ーゼ１００ｕｎｉｔ／ｍｌ中に３７℃で７日経過しても
形態に変化が見られない。ところが、人工皮膚として使
用する場合に、強固な架橋を導入すると、導入前にコラ
ーゲンが有していた細胞、組織に対する親和性が大幅に
低下し、コラーゲンマトリックス内にマクロファージ、
好中球等の炎症性細胞が侵入し、炎症性肉芽が形成され
るか或いは、炎症性細胞すら侵入しないまま、再生表皮
のいわゆるｄｏｗｎｇｒｏｗｔｈにより、マトリックス
は排除される。一方、細胞侵入性の良好なコラーゲン−
変性コラーゲンマトリックスでは早期に好中球やマクロ
ファージが浸潤し、更に線維芽細胞が侵入するが、開放
側と同様に創収縮がおこる。つまり、物性面の強化と細
胞、組織に対する親和性という生物学的性能の向上とは
両立が困難な相反する事象であり、満足する創傷被覆材
あるいは人工皮膚は従来求め得なかった。

上記の事情を鑑み、本発明者らは既に細胞侵入性の良好
なコラーゲンマトリックス層と、架橋を十分に施したコ
ラーゲンの支持層と、水蒸気透過調節層からなる３層構
造の人工皮膚を開発した（特開平２−３４１８５）。こ
の人工皮膚は動物実験では、創面に適用された際に線維
芽細胞が早期に創傷接触層に侵入し、真皮様の結合組織
を構築するので創傷の治癒が促進されることが観察され
た。しかし、この人工皮膚を広範回熱傷創や広範囲皮膚
欠損部位に適用した場合、表皮の伸展などに限度がある
為、治癒するのに非常に時間がかかる。この場合には一
般に臨床で行なわれている分層植皮を併用することが可
能であり、ある一定の期間上記の人工皮膚を移植した後
、水蒸気透過調節層と架橋を十分に行なった支持層の２
層をはがし、分層植皮を行なうと生着することができ、
広範囲の欠損部位にも適用することが可能となった。し
かし、頻度が低いが、架橋構造を有した支持層がはがし
きれずにコラーゲン−変性コラーゲンのマトリックス層
の上に残存して、分層植皮の生着に影響を及ぼすことが
あった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は創傷部に接触し得る部位が、細胞侵入性の良好
なコラーゲン−変性コラーゲンマトリックスと、該創傷
部接触層と密接した水蒸気透過調節層とからなることを
特徴とする人工皮膚である。

本発明はまた細胞侵入性の良好なコラーゲン変性コラー
ゲンマトリックスによりなる創傷部接触層がコラーゲン
を骨格として、変性コラーゲンを熱的な脱水架橋により
結合させた人工皮膚である。変性コラーゲンは分子的に
コラーゲン特有の３重鎖へリックス含量が０〜８０％好
ましくは０〜５０％より好ましくは３０〜５０％のもの
で、変性は加熱処理、化学処理、物理処理などで行なわ
れるが、熱変性処理か最も好ましい。

コラーゲン−変性コラ一ゲンの密度は特に限定されない
が、好ましくは０．０１〜０．１ｇ／ｒＩｊの範囲かよ
く、より好ましくは０．０３〜０．０６ｇ／ｃｆｆｌの
範囲がよい。この条件下では特開平２−３４１６５に記
載された中間層か存在しなくても強度面においても耐え
ることができる。

熱的な脱水架橋は真空下０．０５　トール未満で温度５
０〜１８０℃、時間は１時間以上２４時間以下で行なわ
れているが、好ましくは真空下０．０５トール未満で温
度１００〜１２０℃、時間は２時間以上８時間以下であ
る。

本発明はまた、水蒸気透過調節層がシリコーンエラスト
マー薄膜またはポリウレタンエラストマー薄膜である人
工皮膚を示すものである。本発明は更に水蒸気透過調節
層が薄膜５〜２００１ｔ１ｍのものである人工皮膚を示
すものである。

水蒸気透過率は１０〜５０００　ｇ　／　ｒｄ　・２４
ｈｒ　（Ｊ　Ｉ　Ｓ規格）であることか好ましい。

〔作　　用〕

本発明を実施態様に基づき詳細に説明する。第１図は本
発明の人工皮膚の一実施態様の微細構造を示す拡大断面
図である。第１図に示すように本発明の人工皮膚１は創
傷部に接触し得る部位が細胞侵入性の良好なコラーゲン
−変性コラーゲンマトリックス層２、該創傷部接触層２
に隣接してぃろ水蒸気透過調節層３とからなるものであ
る。

ここで創傷部接触層２が細胞侵入性を有するものとは、
該人工皮膚１が創傷部に適用された際に、マクロファー
ジや好中球等の炎症性の細胞が浸潤し、早期に線維芽細
胞が侵入し、その結果真皮様の結合組織が再構築される
ことである。創傷部接触層２で使用する変性コラーゲン
はコラーゲンを加熱処理、化学処理、物理処理などが行
なわれるが、熱処理が最も好ましい。コラーゲンの変性
度はへリックス構造の含量によって示される。ヘリック
ス含量とはコラーゲン特有の３重鎖へリックス含量のこ
とで、変性コラーゲンはこのへリックスがランダムコイ
ル化しているために、ヘリックス含量が変性度に対応す
る。このヘリックス含量は円偏光二色性や赤外分光光度
計で測定することができる（Ｐ、　Ｌ、　Ｇｏｒｄｏｎ
、　１．　Ｖ、　Ｙａｎｎａｓ、　ｅｔａｌ、　Ｍａｅ
ｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、　７　（６）　９５４　（１
９７４）、奈倉。

橋本ら、高分子論文集４１　（８）　４７３　（１９８
４））。ここで用いられるコラーゲンの変性度の指標、
既ち、ヘリックス含量は０〜８０％であり、好ましくは
０〜５０％より好ましくは３０〜４０％である。例えば
コラーゲン溶液を６０℃、３０分熱処理するとヘリック
ス含量は約４０％であり、１００”Ｃ１２４時間熱処理
するとヘリックス含量はＯとなり、また電気泳動により
コラーゲン分子の一部が切断されていることがわかる。

また変性コラーゲンの組成は５〜８０％であり、より好
ましくは１０〜５０％である。使用するコラーゲンは抗
原性の発現抑制の面から抗原決定基が酵素で除去された
アテロコラーゲンが望ましく、アテロコラーゲンを分散
状でそのまま用いると、架橋導入を行なっても物性が余
り向上しないので、アテロコラーゲンは３７℃で中和処
理（りん酸系の緩衝液を用いる）を施こし、生体内にあ
るような周囲性線維構造を持っ線維化アテロコラーゲン
の形にすることが更に好ましい。

さらに、水蒸気透過調節層３を設けることにより、適度
な水蒸気透過を行ない、創面に滲出液が貯留せずかつ創
面か湿潤に保たれた状態とし、方滲出液中のタンパク質
成分の外部への漏出は防止され、組織の修復に極めて好
ましい環境を与えることになる。

本発明の人工皮膚は例えば以下のようにして、容易に製
造され得る。

コラーゲン水溶液を調製する。これを２分して一方はそ
のまま放置し、他方はこのコラーゲン水溶液を加熱処理
などにより変性させることにより変性コラーゲンとする
。両溶液を混合した後、所定の容器に流し込み、凍結乾
燥法によりコラーゲン−変性コラーゲンマトリックスか
らなるコラーゲンスポンジを作製する。

次にテフロン上にシリコーン等の水蒸気透過性物質の溶
液を延展して製膜し、護膜が未だ粘着性を有する状態に
おいて、上記の段階で得られたコラーゲンマトリックス
をのせ、室温で乾燥した後、更に必要に応じて熱処理を
施こし、護膜を硬化させる。

最後に、真空下で熱脱水架橋を施こし、更に基板上より
この複合層膜を剥離して所望の人工皮膚を得る。

〔実　施　例〕

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例　１　線維化アテロコラーゲン変性−アテロコラ
ーゲン混合溶液の調製 アテロコラーゲン（高研株式会社製）を４℃の温度下で
Ｉ）Ｈ３，Ｏの希塩酸に溶解して０．３〜０．４ｗ／ｖ
％に調製した。この溶液を０．８血及び０．２血の直径
の空孔を持つ２種のフィルターに順次通して濾過滅菌し
た後、４℃に維持しつつ撹拌しながらｐＨ７，４のりん
酸緩衝液を加え、最終濃度が０．１〜０．１５ν／Ｖ％
アテロコラーゲン（３０ｍＭりん酸ナトリウム、１１０
０ｆｆ１塩化ナトリウム）であるコラーゲン溶液とした
。ついで３７℃の恒温槽内に４時間放置し、線維化アテ
ロコラーゲン（ＦＣ）溶液を調整した。そしてこのＦＣ
溶液を無菌条件下で遠心操作による濃縮を行い、濃度４
　ｗ／ｖ％に調整した。

一方、上述のフィルターを順次通過させた０、３〜０．
４ｗ／ｖ％のアテロコラーゲン溶液を凍結乾燥し、再び
無菌の蒸留水に６．８ｖ／ｖ％となるよう再溶解し、こ
れを６０℃の恒温槽内に３０分間放置して熱変性を生ぜ
せしめ変性アテロコラーゲン（ＨＡＣ）溶液とした。こ
のＨＡＣ溶液を３７℃の温度下で０．４５ｕｓの直径の
空孔を持つフィルターを通して濾過滅菌した後、上述の
４　ｖ／ｖ％のＦＣ溶液に、ＨＡＣ／ＦＣ＋ＨＡＣ−０
，１となるように混合しくＦｅ５Ｏ１２容に対しＨＡＣ
約６７容）、撹拌して、線維化アテロコラーゲン−変性
アテロコラーゲン（ＦＣ−ＨＡＣ）混合溶液を得た。

〈人工皮膚の作製〉 実施例１のＦＣ−ＨＡＣの混合溶液をステンレスパッド
に注入し、−３０℃以下に急速冷却して十分凍結させた
後、−４０℃１０．１）−ル未満の真空下で凍結乾燥さ
せることにより、ＦＣ−ＨＡＣのマトリックスを得られ
た。次に、テフロン平板上に６７％のメディカルグレー
ドサイラスティックス■シリコーン（接着シリコーンタ
イプＡ、ダウコーニング株式会社製）のヘキサン溶液を
精密被覆用具（アプリケータ）を用いて塗布し製膜し、
塗布した直後にその湿潤層上に上記のＦＣ−ＨＡＣマト
リックスを載せ、室温で１０分間放置した後、６０℃で
少なくとも１時間、オーブンで硬化させた。更に０．０
５）−ル未満の真空下で１時間真空にし、１１０℃に温
度を上げ２時間真空に保ち、その後温度を室温まで下げ
ることにより、本発明の人工皮膚を作成した。

〈動物実験〉 人工皮膚のラット皮膚欠損部側への移植試験上記で得ら
れたマトリックスをラットの背部皮膚に移植して試験し
た。Ｗ　１ｓｔａｒ　−Ｋ　Ｙラット（２００〜４００
ｇ）をネンブタール麻酔下で除毛し、イソジン消毒した
ラット背部皮膚に皮下筋膜を創面とする２０Ｘ２０ｍｍ
の全創皮膚欠損創を作製し、止血、乾燥した後、生食を
含ませた検体をそれぞれ貼付した。シリコーン膜辺縁を
縫合糸で１６ケ所結紮固定した。その上に、ソルフレン
（テルモ製）を４枚重ね、更にエラスチコン等の伸縮性
絆創膏で胴巻にし圧迫固定した。移植１，２．３週間後
に、上層部のシリコーンをはがし、ＦＣ−ＨＡＣ層上に
自家の分層植皮片を移植して更に４週間観察した。肉眼
的には収縮はあまり見られず、植皮した分層植皮片が離
脱していなかった。病理組織学的にも、人工皮膚を使用
して再生された真皮様組織と生着した分層植皮片の境界
がはっきりわかれるが、一体化しており良好な肉芽組織
が観察された。

〔発明の効果〕

本発明によれば線維化コラーゲンとへソックス含量が０
〜８０％である変性コラーゲンとのマトリックスからな
る創傷接触層と水蒸気透過性を有するシリコーンエラス
トマーなどの水蒸気透過調節層の順で積層されてなる人
工皮膚が提供される。

本発明の人工皮膚は、創傷、熱傷、褥癒等により皮膚が
損傷を受けた際に、損傷面に適用され、創面を柔らかく
保護し、痛みを和らげ、細菌の感染を防止する。

さらに本発明の人工皮膚は、創傷接触面が細胞侵入性を
有するので、創面に適用された際に線維芽細胞か早期に
創傷接触層に侵入し、真皮様の結合組織を構築するので
創傷の治疼が促進される。

更に移植して一定の期間保持した後、上層の水蒸気透過
調節層を剥がして、自家の分層植皮片を移植しても生着
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の人工皮膚の実施態様の微細な構造を
示す断面図である。 １・・・人工皮膚　　　　　２・・・細胞侵入性支持層
３・・・水蒸気透過調節層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コラーゲンと少なくとも５重量％の変性コラーゲ
   ンを含む変性コラーゲンとからなるマトリックスの支持
   層とその上に積層された水蒸気透過調節層とからなるこ
   とを特徴とする人工皮膚。
2. （２）コラーゲンと少なくとも５重量％の変性コラーゲ
   ンを含む変性コラーゲンとの混合溶液を容器内に流し込
   み、凍結乾燥してマトリックスを形成させ、更に基板上
   に延展された未だ粘着性を有する水蒸気透過性物質の薄
   膜上に上記マトリックスを置き、該薄膜が硬化するまで
   乾燥させ、最後に０．０５トール未満の真空下、５０〜
   １８０℃で１〜２４時間加熱処理することを特徴とする
   人工皮膚の製造方法。