JPS6162466A - コラ−ゲン被覆骨移植片 - 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］ 本発明は耐応力性骨置換物（置換骨）を移植して骨の欠
陥を修復する分野に関する。さらに詳しくは１本発明は
この様な修復方法におけるコラーゲン被覆人工補てつ物
の使用に関する。

［従来の技術］ 置換骨への耐応力材料の使用は、もちろん、これまでに
良く知られている。骨幹、関節、及び歯根部等の耐応力
性の骨構造の欠損部又は罹患部を置換するために数多く
の考案物が使用されている。これらの設計物には、人工
骨幹や人工関節、及び人間の骨格組織の機能を模した付
属装置等がある。これらの中には構造が極めて精巧なも
のもあり、例えば、米国特許第３，８２０，１８７号に
は人工股関節の設計が開示されている。あるいは、保存
骨を異なる種からの移植片として代用する試みもなされ
ており、例えば、米国特許第３，１２８，８８４号には
血漿及び抗生物質中に骨移植片を保存する方法が開示さ
れており、米国特許第３，３１８，７７４号には脂肪を
抽出して材料を滅菌する一連の工程を経るこうした移植
片の製造方法が開示されている。

しかしながら最近では金属又は金属合金から成るシャフ
ト等の人工補てっ物が置換骨の耐応力部位に使用されて
いる。この様な金属ピン又は人工関節はチタニウム、ス
テンレス鋼等の不活性な金属又は、コバルト、クロム、
及びモリブテン合金等の合金類から構成される。金属製
のピンヌは関節は腐食防止や安定化のために酸化物被覆
されることがある。

こうした金属製移植片の使用時の多くには、移植片の所
定位置からの移動を防止し隣接する骨に対する位置を固
定するための機構を付与する必要があることが観察され
ている。この様な固定をセメントを用いて行う試みがな
されており、実際に成分としてコラーゲンを含むこの様
なセメントの一形態がＵＳＳＲ特許第７３３６６５号（
１３８０年５月１５日発行）に開示されており、この中
で移植したピンを所定位置に固定するために軟骨、由来
不明のコラーゲン、及び患者自身の血液の混合物が使用
されている。

また、人工補てつ物を「バイオグラス」等の骨成長を促
すと称する材料で被覆してこの内部成長物で移植片を固
定する方法が開示されている（フランス特許公開ＮＯ１
２，３８３，８５６：　１９７８年ｌＯ月１３日発行）
。人工補てつ物の（耐応力部材を包囲するワイヤーメツ
シュを使って（金属片を補助的に用いることもある）、
緊持状態を得るに十分な可撓性を付与する試みもなされ
ている（ＥＰＯ公報００７１２４２．１８８３年２月９
日参照）。このワイヤーメツシュとの関連でやはり由来
は不明だが生分解性で生体とのなじみの良い材料（−例
としてコラーゲンがある）が、明らかに移植片挿入時の
ワイヤーメ・ンシュの損傷を避けるために使用されてい
る。この移植片は続いて起こる骨の成長によってやがて
固定される。事実、研究によれば、表面が多孔質の金属
又はセラミックの人工補てつ物は、こうした多孔質表面
内への骨の成長によってより強固に固定されることが常
に実証されている。

骨粒子を被覆してこうした骨の内部成長を刺激する試み
がなされており、米国特許第３．！１１８，１００号に
は真空中で骨粒子をＲＦスパッタリングで被覆した種々
の金属製移植片てつ物が開示されている。この特許にお
いては、アルミナ基質をアルカリ液処理した骨片を粉末
にしたもので被覆している。この被覆人工補てつ物は生
きている骨の移植片上での成長を促し、被覆は最終的に
周囲の組織に吸収されるとのことである。

［発明が解決しようとする問題点コ 上述の方法はいずれも十分満足すべきものではなかった
。すなわち、使用する材料が免疫原性を持つことが多く
、また周囲の骨の成長を十分な速度で伝導又は刺激して
人工捕てつ物の移動による損傷を防出できなかった６本
発明は骨の侵入を十分な速度で刺激してより満足すべき
結果を得ることができる人工補てつ物を提供することを
目的とする。

［発明の開示］ 移植された耐応力人工補てつ物に１人工補てつ物の骨格
組織の残存部分に対する恒久的な付着を確保するための
機能を付与すべきであることは、これまでの経験から明
らかである。すなわち理想的には、周囲の骨の移植片多
孔質表面への侵入を促す固定剤を付与すべきである。本
発明は効果的で十分満足できる形態の固定剤を提供する
ものである。

［問題慌の解決手段］ 従っ、て本発明の一態様においては、本発明は滅菌した
非免疫原性コラーゲン（好ましくは異種由来のアテロペ
プチド形）で被覆した耐応力部材から成る置換骨移植用
人工補てつ物に関する。同様の特性を持つ自己（同種）
由来の（オートジェネシス）コラーゲンも有効だか、極
めて量が乏しく所要量を提供できない、コラーゲンがア
テロペプチド形である限り十分に非免疫原性であり、非
オートジェネシス形を使用することができる。

従って、本発明で提供されるコラーゲンにおける異種由
来性（ｚｅｎｏｇｅｎｅｉｃ）とは、被覆材料の大部分
を異種由来としオートジェネシスな物質をある程度含ん
でも良いことを意図している。

本発明の別の態様においては、本発明は、本発明の人工
補てつ物を用いる骨の欠陥の修復方法及び本発明の人工
補てつ物の製造方法に関する。

［発明の実施態様］ Ａ、定３ 「不純物を含まない」又は「精製」とは天然状態でコラ
ーゲン等の製剤に付随する不純物について言う、すなわ
ち、子牛の皮膚から製造したコラーゲンは子牛の皮膚以
外の成分を実質的に除去してしまえば不純物を含まず、
骨から製造したコラーゲンは骨以外の成分を除去してし
まえば不純物を含まない、　　　　　゛ 「再構成コラーゲン」とは、テロペプチド伸長部の付い
た又は付いていない状態で個々の３木のらせん状分子に
分解して液状にし、続いて「微繊維」状（ｆｉｂｒｉｌ
ｌａｒ）に再構成したコラーゲンをいう、この形態にお
いて、微Ｐｌｉｍは長くて細い分子が相互にじぐざぐ状
に重なり合って長さが約１７４になっている。これは結
果的に帯状構造となり。

さらに凝集して繊維状になることができる。

「ザイダームＣＺｙｄｅｒｍ　：商標名）コラーゲン移
植片Ｊ　（２ＣＩ）とは子牛の皮膚由来のコラーゲンの
精製アテロペプチド製剤である。これはコラーゲン・コ
ーポレーシゴン（Ｃｏｌｌａｇｅｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ。

Ｐａ１ｏ　Ａｌｔｏ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａ）から入
手できる再構成微繊維状コラーゲンである。

「骨コラーゲン粉末Ｊ　（ＢＣ：Ｐ）は、＃Ａ機酸成分
除去した骨由来のコラーゲンの精製アテロペプチド製剤
である。

ＦコラーゲンフリースＪ　（ＣｏＩＩａｇｅｎ　ｆｌｅ
ｅｃｅ　：ｑ’ｆ）標名）とは、米国特許第４，０８６
．０８３の記載に準じて豚の皮膚から製造された精製、
非再構成形態のコラーゲンである。これは明らかにテロ
ペプチドを保有しており、アテロペプチド形態の様には
有効でない。これは凍結乾燥形態で製造後、γ線照射で
滅菌する。

本発明の人工袖てつ物は、滅菌及び非免疫原性の所要の
特性を備えた形態のコラーゲンで被覆した耐応力部材か
ら成る。耐応力部材自体は本発明の主題でなく、汎用の
又は有効ないかなる耐応カｇ３材を使用することもでき
る。こうした人工補てつ物は通常、金ｊぶ又はセラミッ
ク製であり、公知の適゛名な方法で表面を多孔質にして
も良い。耐応力部材自体、骨幹部の置換に用いる単純な
ビンからかなり複雑な人工関節や人工歯根までの多くの
種類がある。これらはセラミックや金属、或いは移植置
換骨でさえも設計することができる。これらは目的とす
る用途に適した設計及び材料とする。なお、用途として
は罹患した骨の置換、欠陥の修復、又は歯の固定等があ
る。

８．２コラーゲン１ 天然のコラーゲンは、主として、２個のアミノ酸（通常
プロリン及びヒドロキシプロリン）にグリシンが結合し
たトリプレット配列の反復を含む三重らせん構造から成
る。従って、グリシンは鎖の３イ固目ごとに現れる。さ
らに、全てのコラーゲン釦は末端にトリプレット・グリ
シン配列でなく従ってらせん状でない領域を含む、これ
らの領域は大抵のコラーゲン製剤に伴う免疫原性に関連
しているものと考えられる。免疫原性はこれらの領域を
除去して「アテロペプチド」コラーゲンとすれば大方消
減する。これはトリプシン又はペプシン等の蛋白質分解
性酵素による消化で達成することができる。非らせん状
のテロペプチド領域は架橋可能なアルデヒドを含むため
、架橋を形成して微繊維構造を安定化させるためにも必
要となる。

従って、こうした特性を付与したい時は、アテロペプチ
ド・コラーゲンを人工的に架橋させなければならない。

大発明の人工補てつ物の一部を形成するコラーゲン被覆
はアテロペプチド・コラーゲンとすることができるので
、炎症を起こさず免疫原性を持たないという好ましい特
性を有する。全ての７テロペプチド・コラーゲンはこう
した特性を持つので、異種由来の形態のコラーゲンを利
用することができる。オートジェニアスなコラーゲンを
利用しても良いが、異種移植が可能なため本発明の応用
の経済性が高まる。ヒト由来のコラーゲンを用いな（す
ればならない場合よりも、ウシ又はブタ等の動物由来の
コラーゲンを使用できる方がはるかに望ましいのは明ら
かである。極端な場合には、欠陥部にこうした特性を幾
分でも備えたコラーゲン製剤が得られずに、治療される
個体自身に由来するコラーゲンを必要とする結果になる
。明らかに、これは非生産的で実際的ではない。

耐応力部材の被覆に用いるコラーゲン製剤の要件は、単
にコラーゲンが非免疫原性で、好ましくはアテロペプチ
ド・コラーゲンであり、非コラーゲン質材料で汚染され
ておらず（つまり、精製されており）、感染を引き起こ
さないように滅菌されていることに過ぎない、Ｒ菌は加
熱、放射線照射、またコラーゲン製剤が再構成されたも
のの場合は溶液状態のままでの減面ろ過等の種々の方法
で行うことができる。

加熱やγ線照射で滅菌すると劣化や架橋が生じることが
あるが、こうした結果が生成した製剤の有効性に悪影響
を及ぼすかどうかは明らかでない。従って、用いる製剤
に適したどのような滅菌方法を採っても良い。

既に種々の滅菌した精製非免疫原性（アテロペプチド）
コラーゲン製剤が知られている。特に好ましいのはザイ
ダーム・コラーゲン移植物（ＺＧＩ）という子牛の皮膚
から製造された市販の再構成製剤である。これはゲルの
形態で供給される。

利用できるもう一つのコラーゲン形態として、無機成分
を除去した骨からオリバー等（Ｏｌｉｖｅｒａｎｄ　Ｇ
ｒａｎｔ　、英国特許明細書ＣＢ　　１５６５３４ＯＡ
　）と同様の方法で製造した骨コラーゲン粉末（ｓｃｐ
）がある。製法を簡単に説明すると１例えばウシ、ブタ
等の哺乳動物の骨（好ましくは緻密質の骨）を洗浄、凍
結、粉砕後、塩酸等の適当な酸を使って常法に従って無
機成分を除去する。残った有機物を分離し、蛋白質分解
酵素を逐次的に又は組み合わせて使用して消化する。非
コラーゲン質蛋白質を選択的に分解できるトリプシン等
の中性プロテアーゼが好ましい（ペプシン等の酸性プロ
テアーゼの中にはコラーゲンを一部分解するものがある
）。非蛋白様骨成分もコンドロイチナーゼ、ヒアルロニ
ダーゼ、及び種々のヌクレアーゼ等の適当な酵素を使っ
て除去する。適当な酵素で処理すると、不溶性物質はＢ
ＣＰの形態の精製アテロペプチド・コラーゲンとなる。

これは例えばγ線照射又は加熱等の公知の方法で滅菌後
使用することができる。ＢＣＰについてのさらに詳しい
説明が同時係属出願中の明細書（１：ｏｌｌａｇｅｎ　
ｄｏｃｋｅｔ　ｎｕｍｂｅｒＣＯＬ　００３９Ｐ１０５
５）に記載されており、これを参考文献として川魚する
。この製剤は依然としてテロペプチドを含むため、前述
のコラーゲン製剤に比較すると好ましくない。

市販の他の形態のコラーゲンとしてブタの皮Ｊ寅から得
たコラーゲンフリースがある。これは通常、凍結乾燥固
体として供給されるが、必要があれば人工補てつ物の被
覆用に再懸濁することもできる。

もちろん、人工補てつ物の被覆に用いる全てのコラーゲ
ンが１種類の製剤でなくとも良い。すなわち、非免疫原
性で、純粋で、滅菌されているという要件に合致する前
述の精製コラーゲン製剤類又は他のコラーゲン製剤類の
任意の比率の混合物を使用することができる。混合比率
は臨界的ではなく、被覆の所要の物性に合わせて″”Ａ
　ｍすることができる。実際には、（例えば前述のいず
れとも異なる）別の製造方法を用いて精製コラーゲンを
製品し、Ｈコいて適＊、なプロテアーゼで処理してテロ
ペプチドを除去することもできる。この様な製造方法は
ＥＰ公開明細書００１２９５９　（１３８０年７月９日
発行）に開示されている。

８．３人王補てつ才の被イＴ、程 人工補てつ物の被覆には種々の方法を用いることかでき
るが、好ましくかつ＠ｂ簡単なのは、外に＋治療時に１
本発明のコラーゲン蛋白質を約５〜１００　ｔｎｇ／　
ｍＱ　、好ましくは約３０〜７０ｍｇ／　ｍ　ｌ含む懸
濁液を人工補てつ物に塗布するか、この中に人工補てつ
物を浸漬する方法である。これによって移植片と宿主の
骨との間の隙間を埋めるに十分な量のコラーゲンを塗布
することができる。

あるいは、本発明のコラーゲン懸濁液を風乾又は凍結乾
燥してンート状にし、これで移植片を包んで外科治療時
に挿入することもできる。

上述の手順を外科治療に先立って行い、被覆された移植
片を適当に包装してコラーゲン被覆を保持しても良い。

８．４土−ｊ 人工補てつ物の移植には治療すべき特定の欠陥に：ａし
た方法を用いる。こうした移植方法は当業名の通常使用
する方法であり、本発明の一部を構成するものではない
。

被覆が人工補てつ物の表面への適当な骨の成長を促す能
力は、使用するコラーゲン製剤の性質。

並びにコラーゲン製剤が通常骨形成因子として特徴づけ
られるような付加的な蛋白質を含むかどうかによって、
伝導性（ｃｏｎｄｕｃｔ　ｉマｅ）の場合もあるし、誘
導性（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）の場合もある。

伝導的骨成長とは既に分化した原骨細胞（ｏｓｔｅｏｐ
ｒｏｇｅｎｉｔｏｒ　ｃｅｌｌ）の代謝に伴う骨の成長
を促す過程をいい、これらの細胞によって直接的に骨が
形成される６通常この過程は、その中に新しい骨が適切
に成長できるような基質を提供することによって生じさ
せることができる６本発明の被覆物がこの機構によって
成長を促す場合は、単にこの様な基質を提供している。

誘導骨成長では、さらに未分化の細胞の骨形成細胞への
変換過程を含む、この過程の正確な性質は不明だが、骨
中に普通に存在する蛋白質によって媒介されることが判
っている。この様な因子は米国特許第４．２９４，７５
３及び４，４３４，０８４に開示されている。必要であ
れば、本発明の人工補てつ物のコラーゲン被覆はこの様
な因子を含んでも良く、この場合には骨成長は誘導的に
なると考えられるが、誘導的骨成長過程にはコラーゲン
によって提供される基質で支持される伝導的過程も含ま
れる。

Ｃ８支五」 以下に示す実施例は本発明を説明するためのもので限定
するためのものではない。

０．１コラーゲンｊ′　　り気゛　の′１デ再４１１′
１ｒ＆微Ｐａ　ａ状アテロペプチド成分としてザイダー
ム・コラーゲン移植物を用いた。再構成天然型コラーゲ
ンａＦＬｄｋ（ｆｉｂｒｉｌ）は濃度的５５ｍｇ／　ｍ
ｌで使用した。この製剤はろ過工程で滅菌してあり、加
熱や放射線照射のような劣化をもたらす工程は受けてい
ない。

Ｃ、２被覆　　補てつ傳の：Ａ製 大腿骨の一部を置換するように成形したステンレス鋼製
の骨幹（ｓｈｉｆｔ）をＣ，１項で調整したｚＣ工懸濁
液中に繰り返して浸漬後、乾燥した。この操作によって
乾燥コラーゲンの網状繊誰の表面全体に薄い皮膜が形成
された。

０．３本発口　　　補てつ１の１植 移植片を適用する大腿骨の罹患もしくは損傷部位の骨髄
及び壊死組織を除去し、本発明の被覆移植片を欠陥部に
挿入した。すると次第に周囲の骨が被覆中に侵入し、移
植片が所定位置に固定された。

出願人　　　コラーゲン　コーポレイション代理人　　
弁理士　　　加　蒔　朝　道（他１名） 手続補正書（自発） 昭和６０年９月２０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、精製、滅菌した非免疫原性コラーゲン製剤で被覆し
   た、人工の非生物由来の耐応力部材から成ることを特徴
   とする置換骨として移植するための人工補てつ物。 ２、前記コラーゲン製剤がアテロペプチド・コラーゲン
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   人工補てつ物。 ３、前記コラーゲン製剤が異種由来のものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の人工補てつ物
   。 ４、前記コラーゲン製剤がさらに骨形成因子を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の人工補てつ
   物。 ５、前記コラーゲン製剤が再構成されたもので微繊維状
   をなすことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   人工補てつ物。 ６、前記コラーゲン製剤がＺＣＩを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の人工補てつ物。 ７、前記コラーゲン製剤がＢＣＰを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の人工補てつ物。 ８、精製、滅菌した非免疫原性コラーゲン製剤で被覆し
   た、人工の非生物由来の耐応力部材から成る人工補てつ
   物から成る移植片を提供することから成る欠損骨の置換
   方法。 ９、人工の非生物由来の耐応力部材を精製、滅菌した非
   免疫原性コラーゲンで被覆することから成る骨修復用人
   工補てつ物の製造方法。