JPH11267193A - バイオハイブリッド型関節表面置換物 - Google Patents
バイオハイブリッド型関節表面置換物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軟骨細胞から三次元構造に形成され、標準的
生医学的条件下で既存の装置を用いて簡単に確実に作ら
れる関節表面置換物を提供する。 【解決手段】 三次元多孔性担体の形のバイオハイブリ
ッド関節表面置換物であって、軟骨細胞をin vitroおよ
び／またはin vivoで培養して三次元細胞結合体にし、
それは細胞増殖後、そして任意には組織形成後に欠損関
節表面付近の露出骨上に置かれ、その際骨に結合する担
体側は骨形成を助長する作用物質を有する前記関節表面
置換物である。
生医学的条件下で既存の装置を用いて簡単に確実に作ら
れる関節表面置換物を提供する。 【解決手段】 三次元多孔性担体の形のバイオハイブリ
ッド関節表面置換物であって、軟骨細胞をin vitroおよ
び／またはin vivoで培養して三次元細胞結合体にし、
それは細胞増殖後、そして任意には組織形成後に欠損関
節表面付近の露出骨上に置かれ、その際骨に結合する担
体側は骨形成を助長する作用物質を有する前記関節表面
置換物である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバイオハイブリッド
型関節（joint またはarticular）表面置換物に関する
ものである。
型関節（joint またはarticular）表面置換物に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】変形、負傷または変性疾患などによって
生じた損傷関節軟骨を治療するために、患者に移植でき
る置換軟骨の製造に研究開発が集中している。
生じた損傷関節軟骨を治療するために、患者に移植でき
る置換軟骨の製造に研究開発が集中している。
【０００３】細胞培養から移植組織を製造する最近の方
法のなかには、例えばジッチンガー（Sittinger）の国
際特許出願ＷＯ９４／２０１５１に記載されているよう
なものが知られている。軟骨細胞は試験管や培養器内の
ような人工環境内（in vitro）で三次元担体構造のキャ
ビティー内で作られる。
法のなかには、例えばジッチンガー（Sittinger）の国
際特許出願ＷＯ９４／２０１５１に記載されているよう
なものが知られている。軟骨細胞は試験管や培養器内の
ような人工環境内（in vitro）で三次元担体構造のキャ
ビティー内で作られる。
【０００４】ヴァカンティ（Vacanti）のＷＯ９０／１
２６０３は細胞培養物から軟骨細胞をin vivoで新形態
形成（neomorphogenesis）させるための系を開示してい
る。先行技術から公知の軟骨インプラントには多くの欠
点がある。
２６０３は細胞培養物から軟骨細胞をin vivoで新形態
形成（neomorphogenesis）させるための系を開示してい
る。先行技術から公知の軟骨インプラントには多くの欠
点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】完全に満足できる関節
代用表面置換では、軟骨下骨への確実な固定が重要であ
る。この目的のためにはインプラントを複雑な縫合技術
または固定クリップによって保持しなければならない。
代用表面置換では、軟骨下骨への確実な固定が重要であ
る。この目的のためにはインプラントを複雑な縫合技術
または固定クリップによって保持しなければならない。
【０００６】関節表面の病的変化の治療において重要な
問題は滑液の滲透である。滑液の構成成分、例えばヒア
ルロン酸などは再生および生長を妨害する。挿入された
インプラントの周囲を流れる滑液は、軟骨構造が損傷境
界や骨へ付着するのを妨害する。
問題は滑液の滲透である。滑液の構成成分、例えばヒア
ルロン酸などは再生および生長を妨害する。挿入された
インプラントの周囲を流れる滑液は、軟骨構造が損傷境
界や骨へ付着するのを妨害する。
【０００７】関節欠損の治療のためのこれまでに公知の
軟骨置換材料は、成功する永続的治癒のための必要クリ
テリア、例えば骨への簡単な信頼できる固定、速やかな
生長、関節構造の生理学的回復および永久的機能性など
を満足することができない。
軟骨置換材料は、成功する永続的治癒のための必要クリ
テリア、例えば骨への簡単な信頼できる固定、速やかな
生長、関節構造の生理学的回復および永久的機能性など
を満足することができない。
【０００８】そこで軟骨細胞から三次元構造に形成さ
れ、標準的生医学的条件下で既存の装置を用いて簡単に
確実に作られる関節表面置換物を提供するという問題が
もちあがった。
れ、標準的生医学的条件下で既存の装置を用いて簡単に
確実に作られる関節表面置換物を提供するという問題が
もちあがった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この問題は次のような三
次元多孔性担体の形のバイオハイブリッド型関節表面置
換物によって解決される。すなわち、軟骨細胞を試験管
や培養容器内のような人工環境内（in vitro）および／
または生体内（in vivo）で培養して三次元細胞結合体
とし、細胞増殖後、そして任意に組織形成後に、露出し
た骨の損傷関節表面の付近に（すなわち置換して）置く
ことができ、その担体は骨に適用される側に、骨形成を
助ける物質を有することを特徴とするものである。
次元多孔性担体の形のバイオハイブリッド型関節表面置
換物によって解決される。すなわち、軟骨細胞を試験管
や培養容器内のような人工環境内（in vitro）および／
または生体内（in vivo）で培養して三次元細胞結合体
とし、細胞増殖後、そして任意に組織形成後に、露出し
た骨の損傷関節表面の付近に（すなわち置換して）置く
ことができ、その担体は骨に適用される側に、骨形成を
助ける物質を有することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】置換軟骨細胞を作るためには、最
初に、プロフィレーディング軟骨細胞（脱分化した細
胞、すなわち線維芽細胞様−細胞）の細胞増殖がなけれ
ばならない。これは、例えば、細胞培養容器中で平らな
または二次元の細胞増殖としてあらわれる。その細胞が
或る程度増殖した後、それらの細胞を再び特異的にし
（分化させ）、その後の三次元増殖に適した基質に挿入
する。より詳細に述べるならば、軟骨細胞を基質に噴霧
したり、軽度真空下でその基質に吸い込ませるかその基
質に入るように遠心力をかけることもできる。予定の移
植の数週間前に、そのような基質または担体構造に患者
の自己由来の細胞を供給できるのが好ましい。
初に、プロフィレーディング軟骨細胞（脱分化した細
胞、すなわち線維芽細胞様−細胞）の細胞増殖がなけれ
ばならない。これは、例えば、細胞培養容器中で平らな
または二次元の細胞増殖としてあらわれる。その細胞が
或る程度増殖した後、それらの細胞を再び特異的にし
（分化させ）、その後の三次元増殖に適した基質に挿入
する。より詳細に述べるならば、軟骨細胞を基質に噴霧
したり、軽度真空下でその基質に吸い込ませるかその基
質に入るように遠心力をかけることもできる。予定の移
植の数週間前に、そのような基質または担体構造に患者
の自己由来の細胞を供給できるのが好ましい。
【００１１】多孔性担体は特に、生理学的条件下で体内
に吸収される物質がよい。これは天然のものでも合成物
質でもよい。多孔性担体は不織布、フォーム、スポン
ジ、焼結材料の形か、織物構造であるのが都合がよい。
に吸収される物質がよい。これは天然のものでも合成物
質でもよい。多孔性担体は不織布、フォーム、スポン
ジ、焼結材料の形か、織物構造であるのが都合がよい。
【００１２】吸収性材料からなる多孔性担体は、有孔度
が６５％より大きく、特に７５％より大きいことを特徴
とする。担体は高度に多孔性の担体であるのが好まし
い。その有孔度は９０％より大きく、より好適には９５
％より大きくともよい。
が６５％より大きく、特に７５％より大きいことを特徴
とする。担体は高度に多孔性の担体であるのが好まし
い。その有孔度は９０％より大きく、より好適には９５
％より大きくともよい。
【００１３】吸収性材料からなる多孔性担体は、加水分
解により分解し得るポリマー、特にαおよびβ−ヒドロ
キシカルボン酸の加水分解性ポリマーから形成できる。
このような生体内分解性材料の例はポリグリコール酸を
基礎にするポリマー類、グリコール酸ポリマー類（ＰＧ
Ａ）、ポリラクチド類、Ｌ−ラクチドのポリマー類（Ｐ
−Ｌ−ＬＡ）、Ｄ−ラクチド（Ｐ−Ｄ−ＬＡ）、ＤＬ−
ラクチド（Ｐ−ＤＬ−ＬＡ）、ポリジオキサノン、ポリ
カプロラクトン、前記モノマー類のコポリマーおよびタ
ーポリマーおよび／または前記ポリマー類の混合物であ
る。グリコール酸と乳酸との９９：１ないし１：９９の
比のコポリマー類、特に８９：１１ないし７０：３０ま
たは３０：７０ないし１１：８９の比のコポリマー類が
好都合に使用される。Ｌ−ラクチドとＤＬ−ラクチドと
の９９：１ないし１：９９の比のコポリマー類、特に９
９：１ないし７０：３０の比のコポリマー類もまた好都
合に使用される。本発明により使用される前記のモノマ
ー類またはポリマー類のコポリマー、ターポリマーおよ
び／または混合物は、それらの特性を改善する目的で、
可塑化物質、特にカプロラクトン、トリメチレンカルボ
ネート（ＴＭＣ）、トリエチルシトレート（ＴＥＣ）お
よび／またはアセチルブチルシトレート（ＡｔＢＣ）と
共に使用できる。
解により分解し得るポリマー、特にαおよびβ−ヒドロ
キシカルボン酸の加水分解性ポリマーから形成できる。
このような生体内分解性材料の例はポリグリコール酸を
基礎にするポリマー類、グリコール酸ポリマー類（ＰＧ
Ａ）、ポリラクチド類、Ｌ−ラクチドのポリマー類（Ｐ
−Ｌ−ＬＡ）、Ｄ−ラクチド（Ｐ−Ｄ−ＬＡ）、ＤＬ−
ラクチド（Ｐ−ＤＬ−ＬＡ）、ポリジオキサノン、ポリ
カプロラクトン、前記モノマー類のコポリマーおよびタ
ーポリマーおよび／または前記ポリマー類の混合物であ
る。グリコール酸と乳酸との９９：１ないし１：９９の
比のコポリマー類、特に８９：１１ないし７０：３０ま
たは３０：７０ないし１１：８９の比のコポリマー類が
好都合に使用される。Ｌ−ラクチドとＤＬ−ラクチドと
の９９：１ないし１：９９の比のコポリマー類、特に９
９：１ないし７０：３０の比のコポリマー類もまた好都
合に使用される。本発明により使用される前記のモノマ
ー類またはポリマー類のコポリマー、ターポリマーおよ
び／または混合物は、それらの特性を改善する目的で、
可塑化物質、特にカプロラクトン、トリメチレンカルボ
ネート（ＴＭＣ）、トリエチルシトレート（ＴＥＣ）お
よび／またはアセチルブチルシトレート（ＡｔＢＣ）と
共に使用できる。
【００１４】免疫学的問題または感染性疾患を防止する
ためのそれぞれの注意を払いながら、多孔性担体は天然
の吸収性物質、好適にはコラーゲンまたはヒアルロン酸
およびそれらの誘導体から作ることができる。
ためのそれぞれの注意を払いながら、多孔性担体は天然
の吸収性物質、好適にはコラーゲンまたはヒアルロン酸
およびそれらの誘導体から作ることができる。
【００１５】多孔性担体はフォーム、スポンジ、焼結材
料または織物構造から形成することができ、ステープル
ファイバー、または結合剤を用いない不織布（spunbond
ed fabrics）がより好適である。繊維材料、例えば不織
布またはその他の織布など、から作られた多孔性担体の
場合、その繊維の直径は１ないし５０μｍ、特に５ない
し１５μｍであるのが好ましい。
料または織物構造から形成することができ、ステープル
ファイバー、または結合剤を用いない不織布（spunbond
ed fabrics）がより好適である。繊維材料、例えば不織
布またはその他の織布など、から作られた多孔性担体の
場合、その繊維の直径は１ないし５０μｍ、特に５ない
し１５μｍであるのが好ましい。
【００１６】軟骨症をよりよくコントロールし、その分
解時間に影響を与えるために、多孔性担体を繊維性材料
の組み合わせから作ることができる。これは繊維ブレン
ドの使用により、または混合繊維、二構成成分繊維また
は二成分繊維によって実施することができる。分解をコ
ントロールするためには、コア／ジャケットまたはアイ
ランド型の二成分繊維を使用するのが好都合である。
解時間に影響を与えるために、多孔性担体を繊維性材料
の組み合わせから作ることができる。これは繊維ブレン
ドの使用により、または混合繊維、二構成成分繊維また
は二成分繊維によって実施することができる。分解をコ
ントロールするためには、コア／ジャケットまたはアイ
ランド型の二成分繊維を使用するのが好都合である。
【００１７】ラミネート担体（例えば不織布）は１ない
し５ｍｍの厚さを有することができる。例えば人の膝に
使用するためのインプラントの場合、層厚１ないし３ｍ
ｍを用いることができる。股関節に用いるためには、よ
り強い応力がかかるため、より大きい厚さが適してい
る。
し５ｍｍの厚さを有することができる。例えば人の膝に
使用するためのインプラントの場合、層厚１ないし３ｍ
ｍを用いることができる。股関節に用いるためには、よ
り強い応力がかかるため、より大きい厚さが適してい
る。
【００１８】本発明による関節表面置換物は、骨形成促
進物質（bone integration aid）が多孔性担体にしっか
り結合することが特徴である。骨形成促進物質が一部シ
ーリング剤に埋め込まれるのが好ましい。本発明による
適切なシーリング剤の例は多孔性担体に関して記載され
た吸収性ポリマーのフィルムまたは膜である。
進物質（bone integration aid）が多孔性担体にしっか
り結合することが特徴である。骨形成促進物質が一部シ
ーリング剤に埋め込まれるのが好ましい。本発明による
適切なシーリング剤の例は多孔性担体に関して記載され
た吸収性ポリマーのフィルムまたは膜である。
【００１９】骨形成促進物質は微細な形で、平均粒度は
好適には１０ないし５００μｍ、特に５０ないし１００
μｍである。
好適には１０ないし５００μｍ、特に５０ないし１００
μｍである。
【００２０】本発明により、骨形成促進物質は骨に面す
る側の表面を少なくとも３０％から１００％まで、好適
には９５から１００％まで覆う量が存在する。
る側の表面を少なくとも３０％から１００％まで、好適
には９５から１００％まで覆う量が存在する。
【００２１】骨形成促進物質が骨の無機基質から形成さ
れ、特に、後者を含んでなることが好ましい。
れ、特に、後者を含んでなることが好ましい。
【００２２】本発明による好適な骨形成促進物質の例は
ヒドロキシアパタイト・セラミック、燐酸三カルシウム
・セラミック、混合セラミックスおよび／または炭酸カ
ルシウムである。無機骨基質の無晶形も可能である。
ヒドロキシアパタイト・セラミック、燐酸三カルシウム
・セラミック、混合セラミックスおよび／または炭酸カ
ルシウムである。無機骨基質の無晶形も可能である。
【００２３】骨形成促進物質は特に多孔性構造が良く、
有孔度は３０ないし８０容量％で、孔の大きさは１０な
いし１５０μｍである。骨形成促進物質は結合性の、 高
度に多孔性のプレートも含むことができる。
有孔度は３０ないし８０容量％で、孔の大きさは１０な
いし１５０μｍである。骨形成促進物質は結合性の、 高
度に多孔性のプレートも含むことができる。
【００２４】本発明の実施態様により、骨形成促進物質
は生物学的起源のものであり、特に、高温で処理した骨
を含む。このような高温処理は特に１０００℃以上の温
度で行うことができる。この方法で処理した骨物質は生
物学的ヒドロキシアパタイト セラミックである。
は生物学的起源のものであり、特に、高温で処理した骨
を含む。このような高温処理は特に１０００℃以上の温
度で行うことができる。この方法で処理した骨物質は生
物学的ヒドロキシアパタイト セラミックである。
【００２５】本発明の別の実施態様により、骨形成促進
物質は完全に合成されたセラミックから形成できる。こ
のようなセラミックを製造するために専門家は先行技術
から公知の製造法を用いることができる。
物質は完全に合成されたセラミックから形成できる。こ
のようなセラミックを製造するために専門家は先行技術
から公知の製造法を用いることができる。
【００２６】本発明による関節軟骨バイオハイブリッ
ド、すなわち適切な三次元立体構造中で培養された関節
軟骨を製造するためには、その骨と永久的、non-positi
ve 結合を形成するベースが存在することが必要である。
特に、合成多孔性材料上で間質性基質の増殖によっ
て、生物活性的および骨伝導的に、速やかな実質的一体
化を促進するヒドロキシアパタイト セラミック顆粒状
物質を使用することができる。
ド、すなわち適切な三次元立体構造中で培養された関節
軟骨を製造するためには、その骨と永久的、non-positi
ve 結合を形成するベースが存在することが必要である。
特に、合成多孔性材料上で間質性基質の増殖によっ
て、生物活性的および骨伝導的に、速やかな実質的一体
化を促進するヒドロキシアパタイト セラミック顆粒状
物質を使用することができる。
【００２７】本発明により、その顆粒状物質を吸収性ポ
リマーフィルムに組み込むことができる。本発明による
関節表面置換物の特徴は、骨形成促進物質の粒子が部分
的に層に埋め込まれ、その表面の一部は露出しているこ
とである。こうして、バイオハイブリッド インプラン
トのポリマー成分の分解後、関節軟骨はその基質ととも
にセラミックベースに固定され、セラミックベースはそ
れはそれで軟骨下骨に確実に保持される。
リマーフィルムに組み込むことができる。本発明による
関節表面置換物の特徴は、骨形成促進物質の粒子が部分
的に層に埋め込まれ、その表面の一部は露出しているこ
とである。こうして、バイオハイブリッド インプラン
トのポリマー成分の分解後、関節軟骨はその基質ととも
にセラミックベースに固定され、セラミックベースはそ
れはそれで軟骨下骨に確実に保持される。
【００２８】本発明により、ヒドロキシアパタイト セ
ラミック粒子はポリマーフィルム中の単層を形成するこ
とができる。本発明に適したポリマーフィルムの例とし
て、多孔性担体に関連して記載した吸収性ポリマー類の
フィルムまたは膜が挙げられる。
ラミック粒子はポリマーフィルム中の単層を形成するこ
とができる。本発明に適したポリマーフィルムの例とし
て、多孔性担体に関連して記載した吸収性ポリマー類の
フィルムまたは膜が挙げられる。
【００２９】約１００ないし３００μｍの厚さを有する
ポリマーフィルムの使用が好ましい。埋め込まれた粒子
を含むそのポリマーフィルムは６００μｍまでの厚さを
有するのが特に好ましい。 その単層の粒度は１０ない
し５００μｍ、特に５０ないし１００μｍである。
ポリマーフィルムの使用が好ましい。埋め込まれた粒子
を含むそのポリマーフィルムは６００μｍまでの厚さを
有するのが特に好ましい。 その単層の粒度は１０ない
し５００μｍ、特に５０ないし１００μｍである。
【００３０】関節表面置換物は置換すべき関節領域のそ
れぞれの表面に最適方法で適用されなければならない。
本発明により、三次元多孔性担体および／または骨形成
促進物質は、置換すべき天然関節軟骨に合う凹状、凸状
またはその他のいかなる湾曲形状にも作ることができ
る。移植処置が容易になるように、骨形成補助物質は骨
に面する側が平らであることが好ましい。
れぞれの表面に最適方法で適用されなければならない。
本発明により、三次元多孔性担体および／または骨形成
促進物質は、置換すべき天然関節軟骨に合う凹状、凸状
またはその他のいかなる湾曲形状にも作ることができ
る。移植処置が容易になるように、骨形成補助物質は骨
に面する側が平らであることが好ましい。
【００３１】適切な形状は、Ｘ線コンピュータートモグ
ラフィーおよびＮＭＲのような診断用の画像によって非
侵襲的に決定することができ、速やかな試作法を用いて
モデルまたはマトリックスとして改作することができ
る。
ラフィーおよびＮＭＲのような診断用の画像によって非
侵襲的に決定することができ、速やかな試作法を用いて
モデルまたはマトリックスとして改作することができ
る。
【００３２】本発明による関節表面置換物の特徴は、イ
ンプラントと軟骨上損傷境界との接触面並びに移植状態
における骨形成促進物質と骨との接触面を、液、特に滑
液の接近または侵入から保護し得る物質が提供されるこ
とである。
ンプラントと軟骨上損傷境界との接触面並びに移植状態
における骨形成促進物質と骨との接触面を、液、特に滑
液の接近または侵入から保護し得る物質が提供されるこ
とである。
【００３３】本発明により、損傷境界側の合成支持構造
は、滑液および細胞が通過しないように決められる。こ
れにより、インプラントの骨への確実な固定を損なう物
質を遠ざけておくことができる。
は、滑液および細胞が通過しないように決められる。こ
れにより、インプラントの骨への確実な固定を損なう物
質を遠ざけておくことができる。
【００３４】関節表面置換物に関する本発明の実施態様
により、シーリング層を配置して、インプラントと軟骨
上の損傷境界との接触領域および移植状態における骨形
成補助物と骨との接触領域を液の接近から保護すること
ができる。本発明による適したシーリング材の例は、多
孔性担体に関連して述べた吸収性ポリマーからなるフィ
ルムまたは膜によって構成される。
により、シーリング層を配置して、インプラントと軟骨
上の損傷境界との接触領域および移植状態における骨形
成補助物と骨との接触領域を液の接近から保護すること
ができる。本発明による適したシーリング材の例は、多
孔性担体に関連して述べた吸収性ポリマーからなるフィ
ルムまたは膜によって構成される。
【００３５】関節表面置換物に関する本発明のその他の
実施態様において、インプラントと軟骨上の損傷境界と
の接触面および骨形成補助物および移植された状態の骨
との接触面を液体の接近から保護するための半透膜を備
え付けることができる。本発明による適切な半透膜の一
例は、多孔性担体に関して述べた吸収性ポリマーのフィ
ルムまたは膜によって作られる。
実施態様において、インプラントと軟骨上の損傷境界と
の接触面および骨形成補助物および移植された状態の骨
との接触面を液体の接近から保護するための半透膜を備
え付けることができる。本発明による適切な半透膜の一
例は、多孔性担体に関して述べた吸収性ポリマーのフィ
ルムまたは膜によって作られる。
【００３６】このような膜の切断片は特に６０,０００
ダルトン未満である。この方法で、より大きい分子、例
えばタンパク質など、および細胞がその膜を通過するの
を防ぐことができる。
ダルトン未満である。この方法で、より大きい分子、例
えばタンパク質など、および細胞がその膜を通過するの
を防ぐことができる。
【００３７】関節軟骨置換物に関する本発明のもう一つ
の実施態様において、孔の大きさが好適には１μｍ以下
である微孔性膜を配置してインプラントと軟骨上損傷境
界との接触面および骨形成促進物質と移植された状態の
骨との接触面を液の接近から保護する。本発明による適
切な微孔性膜の例は、多孔性担体に関連して述べた吸収
性ポリマーから作られるマイクロファイバー不織布また
はフィルムまたは膜によって構成される。
の実施態様において、孔の大きさが好適には１μｍ以下
である微孔性膜を配置してインプラントと軟骨上損傷境
界との接触面および骨形成促進物質と移植された状態の
骨との接触面を液の接近から保護する。本発明による適
切な微孔性膜の例は、多孔性担体に関連して述べた吸収
性ポリマーから作られるマイクロファイバー不織布また
はフィルムまたは膜によって構成される。
【００３８】細胞および滑液に対するバリヤーになる
が、代謝を可能にする程度には透過性である保護層を取
り付けるのが特に好適である。インプラントの速やかな
付着および実質的一体化のためには代謝が阻害されない
ことが重要である。
が、代謝を可能にする程度には透過性である保護層を取
り付けるのが特に好適である。インプラントの速やかな
付着および実質的一体化のためには代謝が阻害されない
ことが重要である。
【００３９】分離層、シーリング層、ポリマー層、閉鎖
層、保護層、膜などを製造できるポリマー材料の例は、
ポリラクチド、Ｌ−ラクチドのポリマー（Ｐ−Ｌ−Ｌ
Ａ）、Ｄ−ラクチド（Ｐ−Ｄ−ＬＡ）、ＤＬ−ラクチド
（Ｐ−ＤＬ−ＬＡ）、ポリジオキサノン、ポリカプロラ
クトン、前記モノマー類のコポリマーおよびターポリマ
ーおよび／または前記ポリマー類の混合物、さらに前記
ポリマー類とポリグリコール酸との混合物またはコポリ
マーを一緒にしたものによって構成される。９０：１０
ないし１：９９の比率、特に３０：７０ないし１１：８
９の比率のグリコール酸と乳酸とのコポリマー類が好都
合に用いられる。９９：１ないし１：９９の比率、特に
９９：１ないし７０：３０の比率のＬ−ラクチドとＤＬ
−ラクチドとのコポリマーも好都合に使用できる。本発
明によって用いられる前記モノマー類またはポリマー類
のコポリマー、ターポリマーおよび／または混合物類
は、それらの特性の改良のために、可塑剤、特にカプロ
ラクトン、トリメチレンカルボネート（ＴＭＣ）、トリ
エチルシトレート（ＴＥＣ）および／またはアセチルブ
チルシトレート（ＡｔＢＣ）と共に用いることができ
る。
層、保護層、膜などを製造できるポリマー材料の例は、
ポリラクチド、Ｌ−ラクチドのポリマー（Ｐ−Ｌ−Ｌ
Ａ）、Ｄ−ラクチド（Ｐ−Ｄ−ＬＡ）、ＤＬ−ラクチド
（Ｐ−ＤＬ−ＬＡ）、ポリジオキサノン、ポリカプロラ
クトン、前記モノマー類のコポリマーおよびターポリマ
ーおよび／または前記ポリマー類の混合物、さらに前記
ポリマー類とポリグリコール酸との混合物またはコポリ
マーを一緒にしたものによって構成される。９０：１０
ないし１：９９の比率、特に３０：７０ないし１１：８
９の比率のグリコール酸と乳酸とのコポリマー類が好都
合に用いられる。９９：１ないし１：９９の比率、特に
９９：１ないし７０：３０の比率のＬ−ラクチドとＤＬ
−ラクチドとのコポリマーも好都合に使用できる。本発
明によって用いられる前記モノマー類またはポリマー類
のコポリマー、ターポリマーおよび／または混合物類
は、それらの特性の改良のために、可塑剤、特にカプロ
ラクトン、トリメチレンカルボネート（ＴＭＣ）、トリ
エチルシトレート（ＴＥＣ）および／またはアセチルブ
チルシトレート（ＡｔＢＣ）と共に用いることができ
る。
【００４０】免疫学的問題または感染性疾患を防止する
ためにそれぞれの注意を払い、分離層、シーリング層、
ポリマーフィルム、閉鎖層、保護層、膜などを天然の吸
収性物質、好適にはコラーゲンまたはヒアルロン酸およ
びそれらの誘導体から作ることができる。
ためにそれぞれの注意を払い、分離層、シーリング層、
ポリマーフィルム、閉鎖層、保護層、膜などを天然の吸
収性物質、好適にはコラーゲンまたはヒアルロン酸およ
びそれらの誘導体から作ることができる。
【００４１】本発明の分離層などに使用されるポリマー
は溶液から作られるのが好ましい。本発明の別の実施態
様において、本発明の分離層に使用されるポリマー類は
熱可塑性処理が可能である。本発明のまた別の実施態様
においては本発明の分離層に使用するポリマー類は架橋
法で処理できる。
は溶液から作られるのが好ましい。本発明の別の実施態
様において、本発明の分離層に使用されるポリマー類は
熱可塑性処理が可能である。本発明のまた別の実施態様
においては本発明の分離層に使用するポリマー類は架橋
法で処理できる。
【００４２】本発明による関節表面置換物は好都合なこ
とに、閉鎖層が、少なくとも移植後の最初の増殖期間中
は液体を実質上通過させないという特徴を有する。
とに、閉鎖層が、少なくとも移植後の最初の増殖期間中
は液体を実質上通過させないという特徴を有する。
【００４３】別の実施態様により、本発明による関節表
面置換物は、骨形成促進物質から離れている担体頂上側
を覆うための被覆フィルムと結合するという特徴を有す
る。好適にはその被覆フィルムは担体に固定され、特
に、接着的／結合的に物理的に結合する。本発明の被覆
フィルムの材料は前に分離層のために提案したポリマー
材料でよい。被覆フィルムは特に吸収性材料であるのが
よい。被覆フィルムは好適には、滑液の滲透を完全に阻
止する多孔性膜によって構成される。
面置換物は、骨形成促進物質から離れている担体頂上側
を覆うための被覆フィルムと結合するという特徴を有す
る。好適にはその被覆フィルムは担体に固定され、特
に、接着的／結合的に物理的に結合する。本発明の被覆
フィルムの材料は前に分離層のために提案したポリマー
材料でよい。被覆フィルムは特に吸収性材料であるのが
よい。被覆フィルムは好適には、滑液の滲透を完全に阻
止する多孔性膜によって構成される。
【００４４】好適には被覆フィルムは担体頂上側の表面
より大きく、突起端を有する。その突起端は関節表面置
換物と天然関節軟骨表面との分離線を覆うのに役立つ。
より大きく、突起端を有する。その突起端は関節表面置
換物と天然関節軟骨表面との分離線を覆うのに役立つ。
【００４５】被覆フィルムを多孔性担体に固定するため
に、生体内吸収性材料からなる外科的縫合物質を使用す
るのが好ましい。縫合物質の分解時間は吸収性被覆フィ
ルムの分解時間の範囲でよい。縫合物質の吸収時間が被
覆フィルムのそれより長ければ確実な固定が行われる。
フィルムの適切な吸収時間は例えば１ないし４カ月であ
る。ポリグリコール酸を基礎にする本発明による縫合物
質がより好ましい。その他の固定媒質は組織接着剤、吸
収性ピンまたはクリップまたはコラーゲンである。
に、生体内吸収性材料からなる外科的縫合物質を使用す
るのが好ましい。縫合物質の分解時間は吸収性被覆フィ
ルムの分解時間の範囲でよい。縫合物質の吸収時間が被
覆フィルムのそれより長ければ確実な固定が行われる。
フィルムの適切な吸収時間は例えば１ないし４カ月であ
る。ポリグリコール酸を基礎にする本発明による縫合物
質がより好ましい。その他の固定媒質は組織接着剤、吸
収性ピンまたはクリップまたはコラーゲンである。
【００４６】被覆フィルムとは別に、または被覆フィル
ムに加えて、本発明による関節表面置換物に吸収性シー
リング化合物を結合させることができる。それは多孔性
担体と損傷境界との間に挿入され、またはインプラント
と関節表面との間の表面境界ラインに塗布され、滑液の
高分子成分の浸透を防ぐ。吸収性シーリング化合物は例
えば組織接着剤またはコラーゲンでよい。本発明による
関節表面では三次元多孔性担体および骨形成促進物質の
形を、置換すべき天然関節表面に応じて湾曲させること
ができるのが好ましい。特に好適な実施態様において、
骨に面する骨形成促進物質の表面は平らであってもよ
い。
ムに加えて、本発明による関節表面置換物に吸収性シー
リング化合物を結合させることができる。それは多孔性
担体と損傷境界との間に挿入され、またはインプラント
と関節表面との間の表面境界ラインに塗布され、滑液の
高分子成分の浸透を防ぐ。吸収性シーリング化合物は例
えば組織接着剤またはコラーゲンでよい。本発明による
関節表面では三次元多孔性担体および骨形成促進物質の
形を、置換すべき天然関節表面に応じて湾曲させること
ができるのが好ましい。特に好適な実施態様において、
骨に面する骨形成促進物質の表面は平らであってもよ
い。
【００４７】インプラントとして使用するためには、本
発明による関節表面置換物を適切な方法で滅菌する。適
切な滅菌法は微生物を不活性化する一般的物理的または
化学的方法またはこれらの方法の組み合わせから選択で
きる。使用できる滅菌法の一つは、電磁放射線処理、例
えば０.１ないし１０Ｍｒａｄ、特に０.８ないし２.５
Ｍｒａｄのβまたはγ線による処理を含める。本発明の
可能な実施態様により、照射を用いて行われる滅菌は、
同時に、本発明によって作られる関節表面置換物の分解
挙動をコントロールするためにも使用できる。
発明による関節表面置換物を適切な方法で滅菌する。適
切な滅菌法は微生物を不活性化する一般的物理的または
化学的方法またはこれらの方法の組み合わせから選択で
きる。使用できる滅菌法の一つは、電磁放射線処理、例
えば０.１ないし１０Ｍｒａｄ、特に０.８ないし２.５
Ｍｒａｄのβまたはγ線による処理を含める。本発明の
可能な実施態様により、照射を用いて行われる滅菌は、
同時に、本発明によって作られる関節表面置換物の分解
挙動をコントロールするためにも使用できる。
【００４８】γ線による処理の場合、吸収性ポリマー材
料の場合に鎖の分割が起きる。それは体内環境における
吸収性を改善するが、その時強度の顕著な損失は起きな
い。
料の場合に鎖の分割が起きる。それは体内環境における
吸収性を改善するが、その時強度の顕著な損失は起きな
い。
【００４９】ポリマー材料の親水性を改善するために、
ポリマー表面を改質することができる。好都合なこと
に、プラズマ処理の場合には材料表面の反応によって官
能基の変化がおきる。これによって親水特性の増加が起
きることがある。好適実施態様により、表面のこのよう
な親水性化および／または官能化は低温プラズマで行う
ことができる。好適には改質のための反応は不活性ガス
気流、酸素、ＣＯ2および／またはＳＯ2中で行われる。
本発明の別の実施態様により、表面改質の目的で、プラ
ズマ移植をモノマーおよび／またはオリゴマーと共に行
うことができる。表面の改質は細胞のコロニー化を容易
にし、したがってインプラントの生長および治療関節の
再生に好ましい影響を与えることができる。
ポリマー表面を改質することができる。好都合なこと
に、プラズマ処理の場合には材料表面の反応によって官
能基の変化がおきる。これによって親水特性の増加が起
きることがある。好適実施態様により、表面のこのよう
な親水性化および／または官能化は低温プラズマで行う
ことができる。好適には改質のための反応は不活性ガス
気流、酸素、ＣＯ2および／またはＳＯ2中で行われる。
本発明の別の実施態様により、表面改質の目的で、プラ
ズマ移植をモノマーおよび／またはオリゴマーと共に行
うことができる。表面の改質は細胞のコロニー化を容易
にし、したがってインプラントの生長および治療関節の
再生に好ましい影響を与えることができる。
【００５０】移植後の再生を容易にするために、本発明
によるインプラントには有効濃度の増殖因子を与えるこ
とができる。軟骨細胞のための増殖因子、骨細胞のため
の増殖因子の両方またはその組み合わせを用いることが
できる。骨細胞のための増殖因子は、本発明によると、
結合剤のフィルムに挿入するのが好ましい。例としては
生理学および医学に関して公知の増殖因子、例えば骨形
成タンパク質、ＢＦＧＦ（基本的線維芽成長因子）、Ｂ
ＭＰ（骨形態発生タンパク質）、ｒｈ ＢＭＰ（組み換
えヒト骨形態発生タンパク質）、ＴＧＦ−β（変換増殖
因子）、ＩＧＦ（インスリン様成長因子）およびＥＧＦ
（内皮増殖因子）が挙げられる。適切な増殖因子濃度は
０.１ないし５０ｎｇ／ｍｌである。
によるインプラントには有効濃度の増殖因子を与えるこ
とができる。軟骨細胞のための増殖因子、骨細胞のため
の増殖因子の両方またはその組み合わせを用いることが
できる。骨細胞のための増殖因子は、本発明によると、
結合剤のフィルムに挿入するのが好ましい。例としては
生理学および医学に関して公知の増殖因子、例えば骨形
成タンパク質、ＢＦＧＦ（基本的線維芽成長因子）、Ｂ
ＭＰ（骨形態発生タンパク質）、ｒｈ ＢＭＰ（組み換
えヒト骨形態発生タンパク質）、ＴＧＦ−β（変換増殖
因子）、ＩＧＦ（インスリン様成長因子）およびＥＧＦ
（内皮増殖因子）が挙げられる。適切な増殖因子濃度は
０.１ないし５０ｎｇ／ｍｌである。
【００５１】本発明のバイオハイブリッド型関節表面置
換のために用いる生体内分解性ポリマーの吸収中にｐＨ
値の変動が起きるかも知れない。緩衝の目的で、塩基性
塩をポリマー内、および／またはインプラントの孔に挿
入するのが好ましい。緩衝性塩の例は炭酸カルシウム、
炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムおよび／または生理
的条件下で適切に使用できるその他の緩衝系である。緩
衝化合物は吸収性ポリマー重量の０.１ないし２０重量
％濃度、好適には１ないし１０重量％を用いるのが好ま
しい。
換のために用いる生体内分解性ポリマーの吸収中にｐＨ
値の変動が起きるかも知れない。緩衝の目的で、塩基性
塩をポリマー内、および／またはインプラントの孔に挿
入するのが好ましい。緩衝性塩の例は炭酸カルシウム、
炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムおよび／または生理
的条件下で適切に使用できるその他の緩衝系である。緩
衝化合物は吸収性ポリマー重量の０.１ないし２０重量
％濃度、好適には１ないし１０重量％を用いるのが好ま
しい。
【００５２】本発明による関節表面置換では、損傷関節
軟骨を回復するためのインプラントを使用できる。それ
により機能的軟骨移植組織を自己軟骨と共に培養し、軟
骨下骨に確実に固定することができる。インプラントの
骨への固定を改良するために、あらかじめ欠損部に孔を
あけたり、歯を刻んだり、または切ったりして、対応す
るインプラント構造をそこにプレスすることができる大
きさにする。前に大きい面積に作った軟骨置換物からイ
ンプラント片をあらかじめ円柱状に形成するのが好まし
い。好適には１０ないし１５ｍｍ直径が用いられる。
軟骨を回復するためのインプラントを使用できる。それ
により機能的軟骨移植組織を自己軟骨と共に培養し、軟
骨下骨に確実に固定することができる。インプラントの
骨への固定を改良するために、あらかじめ欠損部に孔を
あけたり、歯を刻んだり、または切ったりして、対応す
るインプラント構造をそこにプレスすることができる大
きさにする。前に大きい面積に作った軟骨置換物からイ
ンプラント片をあらかじめ円柱状に形成するのが好まし
い。好適には１０ないし１５ｍｍ直径が用いられる。
【００５３】本発明のその他の特徴および詳細は次の実
施例に関する好適実施態様の記載から、および添付の図
面により集められる。実施例は好適実施態様を説明する
ためのものであり、本発明を決して制限するものではな
い。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく明らかな
変更および改質を行うことが可能である。
施例に関する好適実施態様の記載から、および添付の図
面により集められる。実施例は好適実施態様を説明する
ためのものであり、本発明を決して制限するものではな
い。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく明らかな
変更および改質を行うことが可能である。
【００５４】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００５５】実施例１ 多孔性担体（１）はグリコール酸と乳酸とのコポリマー
から作られる吸収性ポリマー繊維からなる不織布構造と
して形成される。担体（１）は孔の容積が９５％で、骨
形成促進物質（２）にしっかりと結合している。平均粒
度０.３ｍｍの顆粒状ヒドロキシアパタイト セラミック
が骨形成促進物質として用いられる。多孔性担体（１）
と骨形成補助剤（２）とを結合するために、同じグリコ
ール酸と乳酸とのコポリマーから作られる吸収性ポリマ
ー膜のシーリング層（３）がある。そのポリマー膜の主
な機能は、移植後、ヒドロキシアパタイト セラミック
およびその下にある軟骨下骨（５）を、合体を妨害する
滑液から守ることである。
から作られる吸収性ポリマー繊維からなる不織布構造と
して形成される。担体（１）は孔の容積が９５％で、骨
形成促進物質（２）にしっかりと結合している。平均粒
度０.３ｍｍの顆粒状ヒドロキシアパタイト セラミック
が骨形成促進物質として用いられる。多孔性担体（１）
と骨形成補助剤（２）とを結合するために、同じグリコ
ール酸と乳酸とのコポリマーから作られる吸収性ポリマ
ー膜のシーリング層（３）がある。そのポリマー膜の主
な機能は、移植後、ヒドロキシアパタイト セラミック
およびその下にある軟骨下骨（５）を、合体を妨害する
滑液から守ることである。
【００５６】実施例２ 実施例１による多孔性担体（１）に、ポリグリコリドト
リメチレンカルボネート コポリマーから作られる吸収
性ポリマー膜の被覆層（４）が取り付けられ る。ポリ
マー膜はポリグリコール酸の吸収性縫合材料から形成さ
れる中心ボタン縫合によって多孔性担体にしっかり結合
する。その膜は、インプラントの合わせ目の隙間（７）
を覆い、周囲軟骨（６）に固定後、完全なインプラント
と結合性体組織を、合体を妨害する滑液の滲透から保護
するのに適する。骨形成促進物質（２）は多孔性ヒドロ
キシアパタイト セラミックのプレートを含んでなり、
それは対応するインプラント位置を準備する場合特にし
っかりとした一次的固定を可能にする。
リメチレンカルボネート コポリマーから作られる吸収
性ポリマー膜の被覆層（４）が取り付けられ る。ポリ
マー膜はポリグリコール酸の吸収性縫合材料から形成さ
れる中心ボタン縫合によって多孔性担体にしっかり結合
する。その膜は、インプラントの合わせ目の隙間（７）
を覆い、周囲軟骨（６）に固定後、完全なインプラント
と結合性体組織を、合体を妨害する滑液の滲透から保護
するのに適する。骨形成促進物質（２）は多孔性ヒドロ
キシアパタイト セラミックのプレートを含んでなり、
それは対応するインプラント位置を準備する場合特にし
っかりとした一次的固定を可能にする。
【図１】本発明の実施例１による関節表面置換物を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の実施例２による関節表面置換物を示す
図である。
図である。
１ 多孔性担体 ２ 骨形成促進物質 ３ シーリング層 ４ 被覆層 ５ 軟骨下骨 ６ 周囲軟骨 ７ 隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノルベルト エム メーネン ドイツ連邦共和国、 デー22587 ハンブ ルグ、 ピカルテンカンプ 40アー (72)発明者 マルティン ダウナー ドイツ連邦共和国、 デー73732 シュリ ンゲ ン、 レンツハルデ 87 (72)発明者 ハインリッヒ プランク ドイツ連邦共和国、 デー72622 ノイア ーティンゲン、 バインベルグストラッセ 66
Claims (13)
- 【請求項１】 三次元多孔性担体の形のバイオハイブリ
ッド関節表面置換物であって、軟骨細胞を人工環境内お
よび／または生体内で培養して三次元細胞結合体にし、
それは、細胞増殖後、そして任意には組織形成後に欠損
関節表面に置換して露出骨上に置くことができ、その
際、骨に結合する担体側は骨形成を助長する作用物質を
有する関節表面置換物。 - 【請求項２】 多孔性担体が吸収性材料からなり、好適
には、α−ヒドロカルボン酸ポリエステルを基礎とする
吸収性合成ポリマーを少なくとも１つは含んでなる請求
項１に記載の関節表面置換物。 - 【請求項３】 多孔性担体がスポンジ、フォーム、焼結
材料または織物構造から形成され、特にステープルファ
イバーまたは結合剤を用いてない不織布から形成される
請求項１〜２のいずれか１項に記載の関節表面置換物。 - 【請求項４】 骨形成促進物質が多孔性担体にしっかり
結合している請求項１〜３のいずれか１項に記載の関節
表面置換物。 - 【請求項５】 骨形成促進物質が微細な形であり、平均
粒度が好適には１０ないし５００μｍ、特に５０ないし
１００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の
関節表面置換物。 - 【請求項６】 骨形成促進物質が結合性、高度多孔性の
プレートを含んでなる請求項１〜５のいずれか１項に記
載の関節表面置換物。 - 【請求項７】 骨形成促進物質が無機骨基質材料を含
み、好適にはこのような材料によって、特にセラミック
または無晶形ヒドロキシアパタイト、燐酸三カルシウ
ム、混合燐酸カルシウムおよび／または炭酸カルシウム
によって形成される請求項１〜６のいずれか１項に記載
の関節表面置換物。 - 【請求項８】 骨形成促進物質が生物起源のものであ
り、特に、高温処理骨を含む請求項１〜７のいずれか１
項に記載の関節表面置換物。 - 【請求項９】 骨形成促進物質が多孔性構造を有し、そ
の有孔度は好適には３０ないし８０容量％で、孔の大き
さは好適には１０ないし１５０μｍである請求項１〜８
のいずれか１項に記載の関節表面置換物。 - 【請求項１０】 移植状態における骨形成促進物質と骨
との接触面を液体、特に滑液の侵入から保護する手段が
備えられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の関
節表面置換物。 - 【請求項１１】 三次元の多孔性担体は骨形成促進物質
側に閉鎖層を有し、より詳細に述べるならば、三次元多
孔性担体は好適に吸収可能なフィルムまたは膜に結合
し、そのフィルムまたは膜には骨形成促進物質の粒子が
固定されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
関節表面置換物。 - 【請求項１２】 前記置換物には、骨形成促進物質と離
れている担体頂上側、特にインプラントと天然関節表面
との間の接触隙間を被覆する目的の、好適に吸収され得
る被覆フィルムまたは膜が結合する請求項１〜１１のい
ずれか１項に記載の関節表面置換物。 - 【請求項１３】 インプラントとインプラント支持層と
の間に挿入される吸収性シーリング化合物が前記置換物
に結合し、またはインプラントと関節表面との間の表面
分離線に適用されて滑液の高分子成分の浸透を阻止する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の関節表面置換
物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803673.6 | 1998-01-30 | ||
| DE19803673A DE19803673A1 (de) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | Biohybrider Gelenkflächenersatz |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11267193A true JPH11267193A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=7856179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11020226A Pending JPH11267193A (ja) | 1998-01-30 | 1999-01-28 | バイオハイブリッド型関節表面置換物 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6319712B1 (ja) |
| EP (1) | EP0934750B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11267193A (ja) |
| AT (1) | ATE299717T1 (ja) |
| DE (2) | DE19803673A1 (ja) |
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