JPH0663117A

JPH0663117A - キチン組成物

Info

Publication number: JPH0663117A
Application number: JP4239013A
Authority: JP
Inventors: Masaya Yoshimura; 昌也吉村; Ryoichi Tsuruya; 良一鶴谷; Koji Kibune; 紘爾木船
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【構成】骨形成因子をキチンに含有したキチン組成
物。【効果】本発明のキチン組成物は、生体との親和性に
優れ、生体内での異物反応がなく、骨形成因子の徐放性
に優れ、十分に骨形成能を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キチン組成物に関する
ものであり、詳しくは生体内において骨形成因子の放出
を制御して、骨形成を誘導し、骨形成と共に生体内で分
解されるキチン組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、整形外科、口腔外科などの分野
で、外傷、摘出などにより生じた生体内の骨欠損部を補
綴する方法として、自家骨移植が行われてきた。自家骨
移植は、同種骨移植、異種骨移植を行うよりも移植床へ
の生着性がよいが、採取可能な骨の量に限界があり、し
かも移植骨獲得のための新たな手術創形成による感染へ
の危険性、患者の苦痛の長期化などの欠点がある。この
自家骨移植に代わる方法として、ステンレス、チタン合
金などの金属を人工生体材料として用いる方法が、生体
材料のめざましい発展、さらには、入手の容易さからも
行われてきた。しかし、これらの人工生体材料を用いる
方法では、材料強度は優れるものの、生体組織との親和
性に劣る。

【０００３】この点を改良する方法として、このような
材料表面をヒドロキシアパタイトなどにより被覆を行う
など、生体親和性材料によって表面処理を行なって、周
囲組織との親和性を改良しているが未だ十分なものでは
ない。

【０００４】一方生体親和性材料として、近年、生分解
性ポリマーであるポリ乳酸、ポリ乳酸−ポリグリコール
酸共重合体、ポリグリコール酸、ポリ−β−ヒドロキシ
ブチレート、ポリ−ε−カプロラクトンなどの脂肪族ポ
リエステル、あるいはそれらとヒドロキシ芳香族カルボ
ン酸との共重合体などのポリマー材料、またはこれらポ
リマー材料とヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウ
ムとを重合化した材料も数多く研究されている。しか
し、これらの材料は生体内での加水分解時に機械的強度
が低下して疲労劣化を起こしたり、骨形成に関しては殆
ど作用を示さず、単に生体親和性の点に於て組織に対し
て害のない材料に過ぎない。

【０００５】このような現状に於て、骨形性材料とし
て、マウスDunn骨肉腫、人骨肉腫から分離した骨形成細
胞や軟骨細胞の分化、増殖を行う生理活性物質、あるい
は人骨、牛骨、遺伝子組替えにより得られる骨形成因子
などとコラーゲンとの複合体による骨形性材料が提案さ
れている。（特開昭60-253455 号公報、特開昭62-89629
号公報）しかし、コラーゲンを用いるとコラーゲンが異種固体
（牛、豚等）由来の材料であるために、その分子量、ア
ミノ酸組成量、保水量などが一定せず、また抗原性を有
するテロペプタイド部分の除去を完全に行うことが困難
であることから、生体内に於て異物反応を起こし、異物
巨細胞や他の食細胞などにより骨形成因子が貧食され、
骨形成能が十分に発現されない。

【０００６】また、コラーゲンに代えてポリ乳酸、ポリ
グリコール酸などの材料に薬剤を含有させた医用材料が
知られている。しかしこのポリ乳酸などによれば、薬物
を混合するときに加熱溶融、加熱形成を行う必要があり
（特公昭50-17525号公報、特開昭60-181029 号公報）、
これに骨形成因子を併用する場合には、熱による変性、
劣化を生じることから使用できない。さらに、ポリ乳
酸、ポリグリコール酸などを使用し、加熱溶融を行わず
に薬物を混合する方法として、塩化メチレン、クロロホ
ルム等の溶媒を使用してポリ乳酸などを溶解し、これに
薬物を混合する方法が知られているが、この方法でも同
様に骨形成因子が溶媒によって分解するだけでなく、溶
媒の揮散後の基材は多孔質となることから、骨形成因子
が初期に殆ど放出され、徐放性が殆どないものとなる。

【０００７】上記のような問題点を解決するものとし
て、乳酸及び／又はグリコール酸の重合体又は共重合体
とポリエチレングリコールとを反応させてなる基材を骨
形成因子の支持体として使用することが提案されている
（特開平1-23052 号公報）。これはゲル状の性状をして
おり、骨形成因子と混合しやすいが、乳酸及び／又はグ
リコール酸の重合体又は共重合体とポリエチレングリコ
ールとの反応生成物は単なる担体にすぎず、それ自体が
骨形成反応を積極的に助けるなどの働きは行わない。

【０００８】このように、骨形成材料に関しては、種々
の問題があり、生分解性を有し、かつ骨形成因子との親
和性がよく、骨形成能に優れ、生体に悪影響を及ぼさ
ず、さらには骨形成反応を積極的に助けるような材料は
未だ見いだされていなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は生分解性を有
し、骨形成因子との親和性がよく、骨形成因子の徐放性
に優れ、生体内においては異物反応がなくさらに積極的
に骨形成反応を助ける働きをもったキチン組成物を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、キチンを支持体
として使用すると、前記問題点を回避した優れた骨形成
生体材料となることを見いだし本発明に至った。すなわ
ち、本発明は骨形成因子をキチンに含有することを特徴
とするキチン組成物を要旨とするものである。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
使用されるキチンは本来、甲殻類及び昆虫類等の外骨格
を塩酸処理並びにカ性ソーダ処理して灰分及び蛋白物質
を除去して得られるポリ（Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサ
ミン）であるが、本発明にいうキチンには、ポリＮ−ア
セチル−Ｄ−グルコサミン及びその脱アセチル化物およ
びキトサン、さらにはキチンと酸類とで形成された塩、
例えば酢酸塩、塩酸塩、硝酸塩、りん酸塩など、さらに
はグルコサミン残基の−ＯＨ基又は−ＣＨ₂ＯＨ基がエ
ステル化、エーテル化、カルボキシメチル化、ヒドロキ
シメチル化、あるいはＯ−エチル化されたキチン誘導体
も含まれる。

【００１２】本発明で脱アセチル化キチンを使用する場
合のキチンの脱アセチル化は、キチンをアルカリ処理す
るという周知の方法により行うことができる。この際、
使用するアルカリ濃度、処理温度あるいは処理時間など
を適宜変えることによって、脱アセチル化度を容易に調
整することができる。

【００１３】ここでいう脱アセチル化度とは、次のよう
な方法で測定された値をいう。試料約２ｇを２Ｎ−塩酸
水溶液２００ｍｌ中に投入し、室温で３０分間撹拌す
る。ついで、ガラスフィルターで濾過して塩酸水溶液を
除去したのち、２００ｍｌのメタノール中に投入して３
０分間撹拌する。このものを、さらにガラスフィルター
で濾過し、フレッシュなメタノール２００ｍｌ中に投入
し３０分間撹拌する。このメタノールによる洗浄操作を
４回繰り返したのち、風乾及び真空乾燥し、ついでその
約０．２ｇを精秤し、１００ｍｌを三角フラスコに取
り、イオン交換水４０ｍｌを加えて３０分間撹拌する。
ついで、この溶液をフェノールフタレインを指示薬とし
て０．１Ｎ−カ性ソーダ水溶液で中和滴定する。脱アセ
チル化度（Ａ）は次式によって求められる。

【００１４】

【００１５】ただし、ａは試料の重量（ｇ）、ｆは０．
１Ｎ−カ性ソーダ水溶液の力価、ｂは０．１Ｎ−カ性ソ
ーダ水溶液の滴定量（ｍｌ）である。

【００１６】本発明の骨形成因子とは未分化の間葉系細
胞に細胞外から作用し、その遺伝形質を軟骨細胞や骨芽
細胞へと誘導（軟骨誘導、骨誘導）する作用を有する物
質であり、例えばDunn骨肉腫から分離、精製する方法に
より得ることができるＢＭＰ（Born Morphogenetic Pro
tein:Takaoka,K.,Biomedical Research,2(5)466-471(19
81) ）が知られている。また別に、ＢＤＧＦ（Born Der
ived Growth Factor:Canalis,E.,Science,210,1021(198
0)）、ＣＤＦ（Cartilage Derived Factor:Anderson,H.
C.,Am.J.Pathol,44,507(1964) ）、ＳＧＦ（Skeletal G
rowth Factor:Farly,J.R.,Biochemistry,21,3508(198
2)）、ＯＧＦ（Osteogenic Factor:Amitani,K.,Calcif.
Tiss.Res.,17,139(1975)）等が知られている。

【００１７】また、高岡邦夫ら著、整形・災害外科,26
(10),1451(1983)においてもその抽出精製方法を開示し
ており、これらの骨形成因子はいずれも公知の方法で得
ることができる。その他、人骨、牛骨、あるいは遺伝子
組替えにより得られた骨形成因子も用いることができ
る。

【００１８】本発明に用いるキチンは、粉末のままで使
用することもできるし、また、成形体として使用するこ
ともできる。成形体とはキチン粉末を溶剤に溶かしドー
プとし、凝固することにより作成することができ、例え
ばそれらは繊維、フィブリル、フィルム、多孔体、マイ
クロビーズなどである。

【００１９】溶剤としてはハロゲン炭化水素とトリクロ
ル酢酸、Ｎーメチルピロリドンまたはジメチルアセトア
ミドと塩化リチウムとの混合物などが好ましい。凝固剤
としては、水、アルコール類、ケトン類等が好ましい。

【００２０】キチンはこれらの溶剤及び凝固剤で、既存
の方法で成形することができる。例えばキチン繊維を湿
式成形する際は、キチンを上記の溶剤に溶解し、メッシ
ュステンレスネットにて濾過して透明のドープとする。
さらにこのドープを加圧下で送液し、ノズルから熱水中
に吐き出して凝固させ、ボビンに巻取る。

【００２１】脱アセチル化キチンの成形体を製造するに
は、脱アセチル化度の低いキチン成形体をまず作成し、
その成形体を濃アルカリ処理することによって脱アセチ
ル化を行うが、その条件によって脱アセチル化度を調整
することができる。その処理方法は、例えばキチンの脱
アセチル化の方法と同じでよく、濃アルカリ溶液中に成
形体を浸漬し、室温又は高温で一定時間放置することに
よって行う。脱アセチル化度は温度及び放置時間を変え
ることによって自由に選択することができる。

【００２２】また脱アセチル化度の高いキチンであるキ
トサンの場合には、酸溶液に溶解し成形後、酸を除く方
法で容易に成形できる。ここで酸溶液には酢酸溶液が好
ましい。キトサンの成形体として、例えばキチンフィル
ムを成形する場合、キトサンを２％酢酸水溶液に溶解し
てガラス板上に流延し、室温又は高温下で水分及び酢酸
を蒸発させフィルムを製造することができる。

【００２３】次に、骨形成因子を含有するキチン組成物
の製造方法としては、骨形成因子がキチンに吸着、含有
又は化学結合できるような方法であれば如何なる方法で
もよい。例えば簡易な方法としては骨形成因子を溶媒
に懸濁し、この懸濁液にキチンを浸漬した後、乾燥する
方法が挙げられる。このとき使用する溶媒は、骨形成因
子を失活させないものであればよい。例えば骨形成因子
を水に懸濁し、その懸濁液中にキチンを浸漬撹拌し、水
を除去して乾燥する方法がある。また、キチン成形品
を成形する際に、骨形成因子を練り込む方法でもよい。
例えば、キチンドープに骨形成因子を同時に含有させて
射出成形する方法、またはキチンドープに骨形成因子を
同時に含有させて、乾燥などの方法により溶剤を除去す
る方法が挙げられる。アルデヒド等の架橋剤を用い、
キチン又はキチン成形体を骨形成因子と結合させる方法
もある。骨形成因子をキチン又はキチン成形体に化学
的又は物理的に結合させる方法もある。さらに、キチ
ン成形体にシリンジなどにより骨形成因子を注入する方
法などがある。

【００２４】また上記の製造方法により得られた骨形成
因子を含有するキチン成形体は、成形体のまま使用する
こともできるし、再度粉末にして使用することもでき
る。また、の反応には触媒などの反応促進剤を使用
することも可能である。

【００２５】本発明のキチン組成物中の骨形成因子の濃
度は、分野及び用途により様々な値を取ることができ、
一定の範囲に規定されるものではなく、如何なる濃度に
も作製できるが、全重量に対して骨形成因子の重量％が
０．０１％以上であることが望ましい。例えば全体の重
量に対する骨形成因子の重量を％（パーセント）で表し
た場合、多量を含有したものを必要とする場合には２５
％以上含有させることも可能であり、少量を含有したも
のが必要な場合には５％以下も可能である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明する。

【００２７】実施例１粗キチン粉末（新日本化学製）を１００メッシュに粉砕
し、１Ｎ−塩酸にて４℃、１時間処理し、さらに３％カ
性ソーダ水溶液中で９０℃、３時間加熱処理し、粗キチ
ン粉末中に含まれているカルシウム分及びタンパク質を
除去した。このキチン粉末の脱アセチル化度は５．２％
であった。これをジメチルアセトアミドと塩化リチウム
との混合液に６wt％溶解し、1480メッシュステンレスネ
ットにて濾過して透明のドープを作製した。このドープ
をタンクに入れ、減圧脱泡した後、加圧下でギアポンプ
にて送液し、径が０．０７mmφで５００ホールのノズル
から８０℃の熱水中に吐き出して凝固した後、１０m/mi
n の速度でボビンに巻取り、単糸デニールが約１d （総
デニール＝約５００d ）のキチン繊維を製造した。この
キチン繊維を２０wt％苛性ソーダ水溶液中９５℃で２時
間処理したところ、脱アセチル化度は４１％で、耐水性
の高い繊維であった。一方、骨形成因子（ＢＭＰ）２５
ｍｇを水５ｍｌに懸濁させた液を作製し、上記の繊維を
懸濁液中に浸水し、凍結乾燥してＢＭＰ含有キチン繊維
を得た。このときのＢＭＰ含有率は５．５wt％であっ
た。この繊維を直径２ｍｍ、全長１５ｍｍのセラミック
に巻き付け、マウスの背部筋間内に移植し、３週後に移
植物を取り出した結果、移植物の周囲には骨組織が形成
していた。

【００２８】実施例２実施例１と同様のキチン粉末をジメチルアセトアミドと
塩化リチウムとの混合液に２wt％溶解し、透明のドープ
を作製した。このドープにポリビニルアルコ−ルを添加
し、十分撹拌後直径３ｍｍ、全長１５ｍｍの円柱形に成
形し、熱水中で脱ポリビニルアルコールを行い、スポン
ジ状キチンを作成した。一方、骨形成因子（ＢＭＰ）１
５ｍｇを水３ｍｌに懸濁させた液を作製し、上記のスポ
ンジ状キチンを浸漬後凍結乾燥して、ＢＭＰ含有キチン
成形体を得た。このときのＢＭＰ含有率は７．１％であ
った。この成形体をマウスの背部筋間内に移植し、５週
後に移植片を取り出した結果、キチン成形体は骨組織と
置き代わり、その湿重量は１８．９ｍｇであった。

【００２９】実施例３実施例２のスポンジ状キチンを使用した。これに骨形成
因子（ＢＭＰ）をシリンジにより注入し、ＢＭＰ含有キ
チン成形体を得た。このときのＢＭＰ含有率は１３．４
％であった。この成形体約５０ｍｍ³をマウス背部筋間
内に移植し、５週後に移植片を取り出した結果、キチン
成形体は骨組織と置き代わり、その質潤重量は２５．６
ｍｇであった。

【００３０】

【発明の効果】本発明のキチン組成物は、生体との親和
性に優れ、生体内での異物反応がなく、骨形成因子の徐
放性に優れ、十分に骨形成能を発揮する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】骨形成因子をキチンに含有することを特
徴とするキチン組成物