JPS6238327B2 - - Google Patents
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- JPS6238327B2 JPS6238327B2 JP60109506A JP10950685A JPS6238327B2 JP S6238327 B2 JPS6238327 B2 JP S6238327B2 JP 60109506 A JP60109506 A JP 60109506A JP 10950685 A JP10950685 A JP 10950685A JP S6238327 B2 JPS6238327 B2 JP S6238327B2
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Landscapes
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は生きた組織又は個々の細胞のマイクロ
カプセル化に関する。 〔従来の技術〕 生物学的に活性な巨大分子、組織及び個々の細
胞をマイクロカプセル化して、栄養素や酸素等の
低分子量物質は透過させるが蛋白質や細胞等の高
分子量物質は透過させない半透膜中に保護された
状態でそれらを生きたまゝにしておくためにさま
ざまな試みがなされて来た。しかしながら、これ
らの試みはどれも上記半透膜中に入れた組織や細
胞が動物の体内で２〜３週間を越える期間生存出
来るマイクロカプセルを提供するのに成功してお
らず、糖尿病のような臓器移殖の必要な病気の治
療におけるそのような製品の利用をひどく制限し
ている結果となつている。 1964年発行のサイエンス誌、146巻、524〜525
頁のテイー・エム・エス・チヤンの「半透性マイ
クロカプセル」に於いて、赤血球溶血物及びウレ
アーゼの半透性ポリアミド（ナイロン）膜による
マイクロカプセル化が記載されている。血流中に
注入された場合これらのマイクロカプセルは余り
長期間生き続けることは出来なかつた。微生物細
胞や生存しうる赤血球細胞を含有する半透性マイ
クロカプセルの製造法が文献、即ち、ケー・モス
バツク及びアール・モスバツクによるActa
Chem.Scand.、20、1966、2807−2812、並びに
Can.J.Physiol.and Pharmacology、44、1966、
115−128に掲載されたテイ・エム・エス・チヤ
ン、エフ・シー・マツキントツシユ及びエス・ジ
ー・メーソンの「半透性水性マイクロカプセル」
中に報告されている。上記のチヤン等の論文は臓
器交換治療法に於いてカプセル化細胞の注入を利
用する可能性について言及した最初のものであ
る。 次に行なわれた意義ある改善は微生物細胞や酵
素の固定にゲル状のアルギン酸ナトリウムやアル
ギン酸アルミニウムを利用することであつた。こ
れらの細胞は極度に穏やかな条件下で固定された
ので、それらの生命を維持することが出来た。こ
の研究はヴイ・ハツケル、ジエイ・クライン、ア
ール・メグレツト及びエフ・ワグナーのEurop.J.
Appln、Microbiol.、１、1975、291〜296並びに
Biotechnology and Bioengineering、19、1977、
387〜397のエム・キールシユタイン及びシー・バ
ツケによる「微生物細胞、細胞器官
（Subcellular Organelles）及び酵素のアルギン
酸カルシウムゲルによる固定化」中に記載されて
いる。 しかるのち、生きた組織や細胞がポリリジンで
被覆されたアルギン酸塩の液滴中に固定化された
（J.Pharm.Sci.70、1981、351〜354のエフ・リム
及びアール・デイー・モスによる「生きた細胞や
組織のマイクロカプセル化」）。上記細胞は最高２
ケ月まで培地内で生き続けたが、上記ポリリジン
膜の生体内に於ける適合性を試験する実験は何ら
記載されていない。ほゞ同じ項、1980年発行のサ
イエンス誌、210巻、908〜909頁のエフ・リム及
びエイー・エム・サンによる「生物学的人工膵臓
としてのマイクロカプセル化ランゲルハンス島」
中に糖尿病の動物の病状を是正するためにマイク
ロカプセル化ランゲルハンス島を使用することが
始めて報告された。しかしながら、アルギン酸塩
製内部芯材から成り、その上にポリリジンの被覆
とポリエチレンイミン製外側膜を施したマイクロ
カプセルは、このポリエチレンイミン製外側膜の
生物学的適合性が悪いので、移植してから２〜３
週間以内に動物の体により拒絶された。 後者のマイクロカプセルの形成方法はエフ・リ
ムのアメリカ特許明細書第4352883号にも記載さ
れている。この明細書中に記載されているよう
に、細分した生きた組織をアルギン酸ナトリウム
を含有する水性媒体中に懸濁し、この懸濁液を上
記組織を包み込むための大きさの液滴に形成し、
この液滴をアルギン酸カルシウムへの転換により
ゲル化して互いに分離した形状保持性の予備カプ
セルを形成し、ポリエチレンイミンから成る耐久
性のある半透膜を上記予備カプセルのまわりに形
成してから、上記のアルギン酸カルシウムのゲル
をイオン交換により膜内で液化する。上記特許の
実施例３にはこれらのマイクロカプセルの糖尿病
のラツトへの注入が記載されている。 上記リムのアメリカ特許において、ポリリジン
のような蛋白質又はポリペプチド架橋剤は体内で
直ちに影響を受けて膜が急速に破壊する結果にな
るが、哺乳動物の体内で容易には消化されない架
橋剤、例えばポリエチレンイミンはより長時間存
続する膜になることが示されている。このリムの
アメリカ特許の実施例１には半透膜を形成するた
めにポリエチレンイミンとポリリジンとを使用す
ることが開示され、上述のリム及びサンの文献に
はそのようなマイクロカプセルは２〜３週間を越
えるような生体内寿命を備えていないことが示さ
れている。 上記リムのアメリカ特許になつたアメリカ出願
の親出願であるアメリカ特許出願番号953413号
（放棄）はポリリジンを単独で膜形成用ポリマー
として使用した実施例１を含んでいる。試験管内
試験結果は示されているが、生体内での研究につ
いては何ら具体的に記載されていない。この実施
例には再液化工程は示されていない。 上記リムのアメリカ特許はマイクロカプセルを
アルギン酸ナトリウムの溶液中に浸漬することに
よりマイクロカプセルを処理して、元のまゝでは
マイクロカプセルをかたまらせる傾向を与える遊
離アミノ基を固定するのが望ましい場合もあるこ
とを示している。この特許の実施例１及びその親
出願の実施例１はいずれもマイクロカプセルのア
ルギン酸溶液中への浸漬を記載している。 生体内寿命を与えるために実施されるこれらの
工程に関して上記リムの特許が教示している点
は、ポリリジンは生体内に容易に攻撃にさらされ
るのでポリリジンの使用を避けて、哺乳動物の体
内で容易に消化されないポリマー、即ちポリエチ
レンイミンをその代りに使用すべきであるという
ことである。しかしながら、ポリエチレンイミン
は肉芽腫を引き起して生体から炎症反応が起るこ
とになるイミノ基を含有しているので、ポリマー
を破壊してしまう。従つてポリエチレンイミンは
生物学的適合性を有さず、上述のリム及びサンが
上記マイクロカプセルを用いて得、
Transplantation、1982、33巻、No.5、563−564
頁においてツエ等によつて確認された結果から明
らかなように、上記マイクロカプセルは２〜３週
間を越える期間の臓器交換治療法に有効ではな
い。 アメリカ特許明細書第4352883号にはポリエチ
レンイミンの代りに、それよりずつと高い生物学
的適合性を有するポリリジンを膜として用いるこ
との可能性が言及されている。ポリリジンはプラ
スに帯電され、プラスに帯電した表面が細胞の生
長にとつて優れた基質となることが知られてい
る。ポリリジンの膜で起るような、マイクロカプ
セルの表面での細胞の成長は半透性のカプセル壁
を非透過性のカプセル壁に変えてカプセル化した
組織が死んでしまう結果になる。上記リムの特許
はかたまりを防止するためにポリリジン製カプセ
ルをアルギン酸ナトリウムで処理することを記載
しているが、ポリリジンだけを用いた場合には長
い生体内寿命を持つ製品を得ることが出来ないこ
とも開示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従つて、動物の体内に移植可能で、糖尿病のよ
うに臓器移殖の必要な病気の長期治療に有効なマ
イクロカプセルの開発が必要なのは明らかであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明により、リムの報告とは違つて、生きた
細胞もマイクロカプセル化可能で、細胞を生物学
的適合性を有するマイナス帯電した物質の外表面
を有する生物学的適合性を有する半透膜中にカプ
セル化することにより得られるマイクロカプセル
が長期間の生体内活性を有するという驚くべき発
見がなされた。 従つて本発明は生物学的適合性を有するマイナ
ス帯電した表面を持つた生物学的適合性を有する
半透膜中にカプセル化した生存しうる組織又はば
らばらにした細胞を含む、哺乳動物の体内に移植
するのに好適な生物学的適合性を有するマイクロ
カプセルを提供する。本発明は生きた細胞のマイ
クロカプセル化に適用するのに特にすぐれている
が、酵素、免疫蛋白質及び活性炭粒子等のどんな
所望の巨大分子状芯材料でもマイクロカプセル状
にすることが可能である。巨大分子状芯材料は、
小サイズの分子は透過させて該芯材料と接触させ
るが、該巨大分子及び有害となる危険性を持つた
大きな分子は透過させない、生物学的適合性を持
つた半透膜で囲撓されている。 本発明に於いて、生きた組織、ばらばらにした
細胞又は生物学的活性を有する物質等の芯材料は
ヒドロゲルの形態で生物学的適合性を有する半透
膜でカプセル化される。カプセル化すべき材料
を、該材料に対する一時的な保護環境を形成する
ために可逆的にゲル化可能な水溶性物質を含有す
る生理学的適合性を有する媒体中に懸濁する。こ
の媒体を上記カプセル化すべき材料を含む液滴に
成形し、例えば温度、PH又はイオン環境条件を変
えてゲル化して好ましくはほヾ完全な球状の予備
カプセルを形成し、非球形カプセルから形成され
たマイクロカプセルに比べて全体として物理的強
度を改善している。しかるのち、得られた予備カ
プセルを処理して上記形状保持性予備カプセルの
まわりに調節された透過性を有する膜を形成す
る。この膜の半透性は栄養素や酸素は芯材まで流
入させ、代謝生成物を芯材から外側に流出させる
が、芯材自体をマイクロカプセル中に保持する。
この半透膜の生物学的適合性は上記のような物質
を芯材側へ通過させたり外側へ通過させたりする
ので、マイナス帯電の外表面がその表面上に細胞
が生長するのを阻止しながら炎症や他の有害な体
の応答をひき起すことはない。従つてこの膜は長
期間、特に３〜６ケ月又はそれ以上半透性を維持
し有効である。 上記予備カプセルは、入れられた媒体中の条件
が変わることによつてゲル化されて形状保持性の
かたまりを形成するどんな非毒性且つ水溶性の物
質からでも形成することが出来、そしてかゝる物
質は容易にイオン化可能で陽イオン基を形成する
複数の基を含んでいる。このような基が存在する
ことによりカプセルの表層が架橋可能であるか
ら、逆の電荷を有する多官能基を含むポリマーに
接触させた場合耐久性のある膜を形成する。 条件の変化にさらされた場合にゲル化して形状
保持性のかたまりを形成することが可能で、酸性
の多糖類成分と反応することが出来るアミノ基含
有ポリマーにより永久に架橋又は硬化することが
可能な種類の、天然又は合成多糖類ガムから上記
予備カプセルを形成するのが好ましい。上記ガム
がアルギン酸アルカリ金属、特にアルギン酸ナト
リウムであるのが最も好ましい。勿論、他の水溶
性ガム類も使用可能である。 上記予備カプセルはアルギン酸ナトリウム水溶
液の液滴を塩化カルシウム水溶液中へ押出すこと
によりアルギン酸ナトリウムから形成することが
可能である。先に指摘した通り、上記予備カプセ
ルはほゞ球形であるのが好ましく、ほゞ完全な球
状の予備カプセルは粘度が少くなくとも約30セン
チポイズのアルギン酸ナトリウム水溶液を用いる
事により形成可能であることが判明した。この下
限未満の粘度ではリムのアメリカ特許明細書第
4352883号のように「近似球状の“Spheroidal”」
と表現しうる不規則な形状を上記予備カプセルが
持つことになる。この点に関して、上記アメリカ
特許の図面は完全な球形は示しておらず、むしろ
幾分不規則な形状を示している。完全に球状のカ
プセルは広い範囲の粘度を有するアルギン酸ナト
リウム溶液から得ることが出来るが、この粘度の
上限は溶液を硬化媒体の中へ押し出す能力によつ
て主として決められる。通常、アルギン酸ナトリ
ウム水溶液の粘度は約1000cpsを越えないものと
する。 上記予備カプセルのまわりに耐久性のある半透
膜を形成するのは、ゲル化したガムの表層中の遊
離酸基とアミノ基を含む生物学的適合性を有する
ポリマーとの間のイオン反応を、代表例として、
選択したポリマーの希水溶液中で実施するのが好
ましい。 使用可能な生物学的適合性を有する架橋性ポリ
マーにはポリリジンやそれ以外のポリアミノ酸類
が含まれる。ポリエチレンイミンやその他の含イ
ミンポリマー類はそれらが生物学的適合性を有し
ない点を鑑み膜形成用として不適であることが知
られている。 上記ポリアミノポリマーの分子量は所望の透過
度に依り広く変動可能で、高い分子量のものは透
過度が大きくなる。代表的な例として、この分子
量は約11000〜約400000の範囲であるが、約11000
〜約100000が好ましい。ポリリジン又は他のポリ
アミノ酸を用いると、マイクロカプセル自体は生
物学的適合性を有するが、既に述べたように長期
間生存させるには不適当なプラス帯電の表面を有
するマイクロカプセルが出来ることになる。 本発明においては、ポリリジンから上記半透膜
を形成するのが好ましい。ポリリジンを使用する
本発明のこの好適な実施態様ではポリリジンの分
子量が約10000〜約30000、好ましくは約15000〜
約25000、特に約17000ダルトンであることが必須
である。リムによつて具体的に開示されたような
約35000の分子量を有するポリリジンポリマーは
余りにも多孔質、即ち、透過性が大きすぎて、抗
体さえも貫通してしまうような膜を形成すること
になつてしまう。上記範囲の低い方の分子量を用
いると多孔度が落ちる（低分子量のカツトオフ）
が栄養素の芯材中への進入は十分許す膜を形成す
る。約10000未満の分子量はマイクロカプセル壁
を形成することが出来ないので不適当である。本
発明の好ましい実施態様では、ポリリジンの膜は
約150000ダルトン以下の分子量カツトオフ（cut
off）、好ましくは67000ダルトン以下のカツトオ
フを持つものである。これは仮にマイクロカプセ
ルの透過度が時間の経過と共に変動しても、適当
な安全性の幅を与えることが出来るからである。 本発明の上記好適実施例の他の重要な特徴はカ
プセルとポリリジンとの反応が起る時間の長さで
ある。構造強度や柔軟性の面でカプセルの体内へ
の注入を可能にするのに十分な耐久力を与える厚
さの膜を形成するには少くなくとも約６分間ない
し約９分間の反応時間が必要であることが判明し
た。リムのアメリカ特許出願第953413号の実施例
１には２分間の反応時間が示されているが、これ
は注入を可能にする強度や柔軟性を持つたカプセ
ルを形成するには絶体に不適当である。この反応
時間であると、上記ツエ等の文献において説明さ
れているように、非常にもろい膜しか形成し得な
い。 従つて、使用する生物学的適合性を有する架橋
性ポリマーとしては特定の範囲の分子量を有する
ポリリジンが好ましい。先に言及した通り、所望
の多孔度を達成するには上記ポリリジンポリマー
の分子量を約10000〜約30000の狭い範囲、好まし
くは約17000に調節しなければならない。やはり
先に述べたように、長期間の生体内寿命を達成す
るには、生体内注入を可能にするのに十分な構造
強度及び柔軟性を備えかつ生体内に於いて構造上
の一体性を保つのに十分な量の生物学的適合性を
有するポリマーを含有する膜を形成するのに十分
な時間、上記ポリリジンを反応させることが重要
である。普通、そのような膜を得るには少くなく
とも６分、一般に約９分以下の反応時間が必要で
ある。反応時間が６分未満であるとカプセル壁の
薄い非常にもろいカプセルしか出来ず、反対に反
応時間が約９分を越えるとカプセル壁が厚くな
り、柔軟性の劣つた、より高い強度のカプセルが
出来る。反応時間を約６〜約９分にすると、最適
強度及び柔軟性を有するカプセルを得ることが出
来る。 驚くべきことに、予備カプセルと反応させるた
めに使用したポリリジン水溶液の実際の強度は、
約0.05重量％を越える濃度レベルの場合、カプセ
ル壁の厚さに影響を与えない。 ポリアミノ酸との反応により上記予備カプセル
のまわりに形成された半透膜は次に非毒性の、生
物学的適合性を有する、水溶性ポリマー状物質に
より処理される。このポリマー状物質は、代表例
として上記マイクロカプセルを該ポリマー状物質
の水溶液中に懸濁することにより、有機アミノ基
と反応して膜のまわりにマイナス帯電の外側皮膜
を形成することが出来る。この外側皮膜を形成す
るために用いる物質は上記予備カプセルを形成す
る際に用いたものと同じもの、好ましくは多糖類
ガム、より好ましくはアルギン酸ナトリウムのよ
うなアルギン酸アルカリ金属であるのが望まし
い。上記マイクロカプセル上に外側皮膜を形成す
るためにポリビニルアルコールやポリ（β−ヒド
ロキシ酪酸）等の塩基反応性基を含む他の生物学
的適合性を有するポリマー状物質も使用可能であ
る。 そのようなポリマー状物質の分子量は例えば約
104〜約106の範囲である。 生物学的適合性を有する水溶性ポリマー状物質
は上記半透膜の外側にあるアミノ基と反応して外
側皮膜を形成する。この外側皮膜は上記半透膜の
多孔度をそのまゝに維持しながら上記ポリアミノ
酸の層を覆い、マイナス帯電の表面を形成する。
本発明の好適な実施態様において用いた長い反応
時間によつて上記ポリリジン膜の表面上の多数の
アミノ基により、上記マイナス帯電の外側ポリマ
ー皮膜は生体内に於ける分解や剥離に対して耐久
性を有するので、上記プラス帯電した表面が体内
環境に直接さらされることはない。 リムはマイクロカプセルをアルギン酸ナトリウ
ム溶液で処理することを開示しているが、これは
マイクロカプセルがかたまるのを防止するために
行なわれている。リムの特許に記載された反応時
間では、本発明の好ましい実施態様で形成される
ような耐久力のあるアルギン酸塩の外側皮膜を形
成するには不十分な数の未反応アミノ基しか残つ
ていないので、上記リムの特許中で用いられたク
エン酸塩溶液による液化工程中に上記アルギン酸
塩が急速に洗い流されてしまう。 上記ポリアミノ酸のマイクロカプセルを上記生
物学的適合性を有する塩基−反応性物質で処理す
ることによつて半透膜の全体としての生物学的適
合性を保持することが出来、細胞の生長を阻止す
るマイナス帯電の外表面が形成される。従つて、
上記の処理は半透膜に長期間その透過性即ち効力
を維持させている。 上記マイクロカプセルの形成に引き続いて、芯
材料用懸濁媒体の再液化が該芯材を液化する条件
を再現して行われる。これは多価陽イオンを除去
するイオン交換、例えば、リン酸塩緩衝食塩水又
はクエン酸塩緩衝液中に浸漬することにより達成
することが出来る。この再液化工程は拡散抵抗を
減少させるために有益であるが、有効な製品を得
るためには必ずしも必要不可欠なものではなく、
この工程を省いても良い。これは、まだ内部が液
化されていないマイクロカプセルに入れて移植し
た（ラツト又はマウス）のランゲルハンス島も糖
尿病の動物の血糖値を正常化するのに有効である
ことが知られているからである。しつかりと元の
形状を保つたゲル芯材が移植から１年も経過した
糖尿病の動物から回収されたマイクロカプセル中
に見つかつているので、驚くべきことに上記アル
ギン酸カルシウムのゲルから成る芯は体内では再
液化しない。 本発明の方法は生きた組織、その多細胞分画又
は個々の細胞、例えば、ランゲルハンス島、肝臓
細胞、赤血球細胞及び他の生物学的活性物質をカ
プセル化するために用いることが出来る。得られ
るマイクロカプセルは、組織が生きている間哺乳
動物の体に該組織の特定の生物学的機能を与える
目的で、上記哺乳動物の体内の適当な場所に移植
可能である。この移植は簡単な注入により実施で
きるから、手術は必要でない。 上記マイクロカプセルの芯材は生きた組織細胞
とこの組織を生きたまゝにして正常な代謝を行な
わせるのに十分な栄養素の水性媒体を含有してい
る。従つて、細胞は生きており、生理学的に活性
であつて、代謝を進行することが出来る。 上記芯材をカプセル状に包み込んでいる、生物
学的適合性を有する半透膜はイオン反応した生物
学的適合性を有する物質の相互に浸入した層から
成つている。この半透膜全体の膜厚は通常約５〜
約20μｍである。マイクロカプセル自体の直径は
約500〜約2000μｍの範囲であるが、ランゲルハ
ンス島を芯材として含有するマイクロカプセルの
場合通常約700〜約1000μｍの範囲である。上記
生物学的適合性を有する半透膜はヒドロゲルの状
態であつて少くなくとも約20重量％の総水分を上
記膜構造中に含んでいるが、この水分はアミノ酸
の分子量により約95重量％まで変わり得る。 本発明に従つて提供されるマイクロカプセルは
生物学的適合性を有し、上記リム特許の教示して
いる事とは反対に、ラツト中１年までもの長期間
生存可能である。 上記先工技術の教示している事と違つて、本願
の発明者等はポリリジン系半透膜中にマイクロカ
プセル化した、上述の通り特定の重要条件を選択
することにより驚くほど長い期間生存しうるラン
ゲルハンス島を提供可能であることを見い出し
た。 本発明のマイクロカプセルが長期間有効である
ことは上記リムの特許に於て予測された結果と完
全に相反している。先に述べた通り、リムはポリ
リジン並びにその類似蛋白質及びポリペプチドは
体内で急速に分解されるのでポリエチレンイミン
のような容易には消化されない物質を使用するの
を勧めると述べている。しかしながら、このよう
な物質は体内でわずか２〜３週間しか生存するこ
とが出来ないマイクロカプセルしか提供しない。
従つて、上記リムの特許の内容からは、この特許
の教示している事に従つて、本発明で達成された
ように生体内寿命を劇的に伸ばすことが可能であ
ることは全く予期し得ない。 本発明の製品に関して観察された生体内寿命は
十分なものであり、当業界に於ける輝かしい進歩
である。人体を用いた臨床試験はまだ実施されて
いないが、マイクロカプセル化したランゲルハン
ス島を使用する糖尿病の長期間治療の可能性はラ
ツトを用いて得た生体内試験結果により実証され
ている。 本発明の特に好ましい実施態様において、生き
た細胞をポリリジン−アルギン酸塩から成る半透
性ヒドロゲル中にマイクロカプセル化する。最初
に上記細胞をアルギン酸ナトリウム溶液として生
理食塩水中に均一に懸濁する。人間を含む動物の
血糖値を調節することによる糖尿病の治療に上記
マイクロカプセルを使用する場合、上記生きた細
胞は動物の膵臓から得たランゲルハンス島の形態
をとる。 上記細胞を含む球状の液滴は注入ポンプ／エア
ジエツト押出し機のような液滴製造機によりアル
ギン酸ナトリウムの水溶液から形成され、塩化カ
ルシウムのような硬化液内にゲル化された球状体
として集められる。このゲル化した球状体をポリ
リジンで被覆してから、アルギン酸ナトリウムの
外側皮膜をその上に施す。さらに、このマイクロ
カプセルを等張クエン酸ナトリウム又は他の便利
なイオン交換媒体中に懸濁して、マイクロカプセ
ル内のアルギン酸塩を再液化して細胞を移動可能
な状態に戻す。先に述べたように、所望によりこ
の工程を省略することが出来る。 生化学的に不活性であるが生物学的適合性を有
するアルギン酸塩から成る外表面は最高約95重量
％までの水分を含むマイナス帯電のヒドロゲルで
ある。この膨潤したゲル表面と水性の生物学的環
境との間の低い界面張力は蛋白質相互間の作用を
最小限にする。若しこの界面張力が高いと、強い
蛋白質−ポリマー間作用によりひどい炎症反応が
表われることがある。このヒドロゲル膜の生物学
的適合性は移植した場合にカプセルが長期間生存
し続ることにつながる。表面がポリエチレンイミ
ンから成るマイクロカプセルはこの特性を持つて
いるとは思われず、従つて生体により拒絶されて
強い炎症反応を起すので、上記マイクロカプセル
の生体内での有用な寿命を大幅に限定している。
殆んどのヒドロゲルが持つている柔らかいゴム状
の均一性は周囲の組織に対する摩擦による刺激を
減少してそれらに生物学的適合性を与える上でも
貢献している。 上記ゲルの再液化を実施する場合は、その前に
例えばグルタルアルデヒドを用いてさらに架橋を
促進して上記マイクロカプセルの強度を増強する
ことも可能である。 本発明に於いては、生物学的適合性を有する外
表面がアルギン酸ナトリウムで構成されているの
は必ずしも必須条件ではなく、上記外表面が生物
学的適合性を有しマイナスに帯電していることが
必要不可欠である。生物学的適合性を有する外表
面を形成している材料のマイナス帯電基、通常、
水酸基又はカルボキシル基とポリリジン上のプラ
ス帯電アミノ酸との間に結合が起る。 従つて、長期間の生体内寿命を有しているので
代謝を進行することの可能な生きた組織の移植に
特に好適な生物学的適合性を有するマイクロカプ
セルが本発明により得られる。生体内への移植に
特に有用であるが、本発明のマイクロカプセルは
さまざまな試験管内用途にも使用可能である。 このような試験管内用途にはその場所（in
situ）で又は培地内で代謝生成物を得るためにマ
イクロカプセル化したランゲルハンス島細胞又は
その他のの組織細胞を使用することやエタノール
やペニシリン等の生化学品や蛋白質を製造するた
ための効率の良い生物学的反応器としてマイクロ
カプセル化した微生物細胞を用いることがある。 以下、実施例により本発明を説明する。 実施例 １ 本実施例はランゲルハンス島のマイクロカプセ
ル化を説明するためのものである。 培養したラツトのランゲルハンス島（媒体0.2
ml中２×103のランゲルハンス島を含むもの）を
1.5％（ｗ／ｗ）のアルギン酸ナトリウム液（粘
度：51cps）２mlとして生理食塩水中に懸濁し
た。注入ポンプ／エアジエツト押出機より22−ゲ
ージ針を通してランゲルハンス島を含む球状の液
滴を形成し、これを1.5％（ｗ／ｗ）の塩化カル
シウム溶液中に集めた。上澄液（supernatant）
を傾斜法により除去し、ランゲルハンス島を含む
ゲル化した球状のアルギン酸塩液滴を希CHES
（２−シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸）
と1.1％の塩化カルシウム溶液で洗浄した。 上澄液を吸引除去してから、ゲル化した液滴を
分子量17000の0.05％（ｗ／ｗ）ポリリジン中で
６分間インキユベートした。 上澄液を傾斜法によつて除去した後で、ポリリ
ジンカプセルを希CHES、1.1％塩化カルシウム
溶液及び生理食塩水で洗浄した。洗浄したポリリ
ジンカプセルを0.03％アルギン酸ナトリウム溶液
30ml中で４分間インキユベートして、マイナス帯
電したアルギン酸塩とプラス帯電したポリリジン
との間のイオン反応により最初のポリリジン膜上
にアルギン酸塩からなる外側膜を形成させた。 得られたマイクロカプセルを食塩水及び0.05M
クエン酸緩衝液で６分間洗浄し、内側のアルギン
酸カルシウムを再度液化してから、最後に食塩水
で洗浄した。得られたマイクロカプセルは完全な
球形であり、それぞれ１〜２個の生きたランゲル
ハンス島を含有しているのが判明した。このマイ
クロカプセルの直径は700±50μｍ、カプセル壁
厚は約５μｍであつた。このマイクロカプセルを
37℃で栄養素を含む媒体中に懸濁した。 マウス、牛及び犬の膵臓からのランゲルハンス
島を用いて実験を繰り返して同様のマイクロカプ
セル化製品を形成した。 実施例 ２ 本実施例はマイクロカプセル化したランゲルハ
ンス島の生存性を示すためのものである。 潅流試験により、実施例１の手順に従つて作成
したマイクロカプセル化ラツトランゲルハンス島
からインシユリンの分泌度はカプセル化していな
いランゲルハンス島からのインシユリンの分泌度
と同等であるのが判明した。グルコース濃度を50
mgから300mgに上げた時、両方の群のランゲルハ
ンス島からのインシユリンの分泌が２相に生起し
（biphasic response of insulin release）、イン
シユリンの分泌度が上がつた。 このようにグルコースが高濃度で存在した場合
にインシユリンの量が増加することは上記細胞の
生存性及び機能がマイクロカプセル化の全工程を
通じて維持されたことを如実に示すものであつ
た。 37℃で培地中に２ケ月保存した後でも、上記マ
イクロカプセル化ランゲルハンス島が形態学的に
みても機能面から見ても元のまゝであるのが観察
された。 実施例 ３ 本実施例はマイクロカプセル化ランゲルハンス
島の糖尿病のラツトへの注入を説明するためのも
のである。 血糖値が370〜470mg／dLの範囲の複数の糖尿
病のラツトを、分子量が25000ダルトンのポリリ
ジンを用いた以外実施例１に記載したようにマイ
クロカプセル化した約３×103のラツトランゲル
ハンス島で治療した。上記マイクロカプセルは注
射器に取り付けたカニユーレを用いて注入するこ
とにより腹腔内へ導入した。 マイクロカプセル化していないランゲルハンス
島及びアメリカ特許第4352883（リム）に記載さ
れたように作成したポリリジン−ポリエチレンイ
ミン膜でマイクロカプセル化したランゲルハンス
島を対照として用いた。血糖値を一週間当り２回
調べて血糖値が低下した期間を決定した。得られ
た結果を次の表−に示す。
カプセル化に関する。 〔従来の技術〕 生物学的に活性な巨大分子、組織及び個々の細
胞をマイクロカプセル化して、栄養素や酸素等の
低分子量物質は透過させるが蛋白質や細胞等の高
分子量物質は透過させない半透膜中に保護された
状態でそれらを生きたまゝにしておくためにさま
ざまな試みがなされて来た。しかしながら、これ
らの試みはどれも上記半透膜中に入れた組織や細
胞が動物の体内で２〜３週間を越える期間生存出
来るマイクロカプセルを提供するのに成功してお
らず、糖尿病のような臓器移殖の必要な病気の治
療におけるそのような製品の利用をひどく制限し
ている結果となつている。 1964年発行のサイエンス誌、146巻、524〜525
頁のテイー・エム・エス・チヤンの「半透性マイ
クロカプセル」に於いて、赤血球溶血物及びウレ
アーゼの半透性ポリアミド（ナイロン）膜による
マイクロカプセル化が記載されている。血流中に
注入された場合これらのマイクロカプセルは余り
長期間生き続けることは出来なかつた。微生物細
胞や生存しうる赤血球細胞を含有する半透性マイ
クロカプセルの製造法が文献、即ち、ケー・モス
バツク及びアール・モスバツクによるActa
Chem.Scand.、20、1966、2807−2812、並びに
Can.J.Physiol.and Pharmacology、44、1966、
115−128に掲載されたテイ・エム・エス・チヤ
ン、エフ・シー・マツキントツシユ及びエス・ジ
ー・メーソンの「半透性水性マイクロカプセル」
中に報告されている。上記のチヤン等の論文は臓
器交換治療法に於いてカプセル化細胞の注入を利
用する可能性について言及した最初のものであ
る。 次に行なわれた意義ある改善は微生物細胞や酵
素の固定にゲル状のアルギン酸ナトリウムやアル
ギン酸アルミニウムを利用することであつた。こ
れらの細胞は極度に穏やかな条件下で固定された
ので、それらの生命を維持することが出来た。こ
の研究はヴイ・ハツケル、ジエイ・クライン、ア
ール・メグレツト及びエフ・ワグナーのEurop.J.
Appln、Microbiol.、１、1975、291〜296並びに
Biotechnology and Bioengineering、19、1977、
387〜397のエム・キールシユタイン及びシー・バ
ツケによる「微生物細胞、細胞器官
（Subcellular Organelles）及び酵素のアルギン
酸カルシウムゲルによる固定化」中に記載されて
いる。 しかるのち、生きた組織や細胞がポリリジンで
被覆されたアルギン酸塩の液滴中に固定化された
（J.Pharm.Sci.70、1981、351〜354のエフ・リム
及びアール・デイー・モスによる「生きた細胞や
組織のマイクロカプセル化」）。上記細胞は最高２
ケ月まで培地内で生き続けたが、上記ポリリジン
膜の生体内に於ける適合性を試験する実験は何ら
記載されていない。ほゞ同じ項、1980年発行のサ
イエンス誌、210巻、908〜909頁のエフ・リム及
びエイー・エム・サンによる「生物学的人工膵臓
としてのマイクロカプセル化ランゲルハンス島」
中に糖尿病の動物の病状を是正するためにマイク
ロカプセル化ランゲルハンス島を使用することが
始めて報告された。しかしながら、アルギン酸塩
製内部芯材から成り、その上にポリリジンの被覆
とポリエチレンイミン製外側膜を施したマイクロ
カプセルは、このポリエチレンイミン製外側膜の
生物学的適合性が悪いので、移植してから２〜３
週間以内に動物の体により拒絶された。 後者のマイクロカプセルの形成方法はエフ・リ
ムのアメリカ特許明細書第4352883号にも記載さ
れている。この明細書中に記載されているよう
に、細分した生きた組織をアルギン酸ナトリウム
を含有する水性媒体中に懸濁し、この懸濁液を上
記組織を包み込むための大きさの液滴に形成し、
この液滴をアルギン酸カルシウムへの転換により
ゲル化して互いに分離した形状保持性の予備カプ
セルを形成し、ポリエチレンイミンから成る耐久
性のある半透膜を上記予備カプセルのまわりに形
成してから、上記のアルギン酸カルシウムのゲル
をイオン交換により膜内で液化する。上記特許の
実施例３にはこれらのマイクロカプセルの糖尿病
のラツトへの注入が記載されている。 上記リムのアメリカ特許において、ポリリジン
のような蛋白質又はポリペプチド架橋剤は体内で
直ちに影響を受けて膜が急速に破壊する結果にな
るが、哺乳動物の体内で容易には消化されない架
橋剤、例えばポリエチレンイミンはより長時間存
続する膜になることが示されている。このリムの
アメリカ特許の実施例１には半透膜を形成するた
めにポリエチレンイミンとポリリジンとを使用す
ることが開示され、上述のリム及びサンの文献に
はそのようなマイクロカプセルは２〜３週間を越
えるような生体内寿命を備えていないことが示さ
れている。 上記リムのアメリカ特許になつたアメリカ出願
の親出願であるアメリカ特許出願番号953413号
（放棄）はポリリジンを単独で膜形成用ポリマー
として使用した実施例１を含んでいる。試験管内
試験結果は示されているが、生体内での研究につ
いては何ら具体的に記載されていない。この実施
例には再液化工程は示されていない。 上記リムのアメリカ特許はマイクロカプセルを
アルギン酸ナトリウムの溶液中に浸漬することに
よりマイクロカプセルを処理して、元のまゝでは
マイクロカプセルをかたまらせる傾向を与える遊
離アミノ基を固定するのが望ましい場合もあるこ
とを示している。この特許の実施例１及びその親
出願の実施例１はいずれもマイクロカプセルのア
ルギン酸溶液中への浸漬を記載している。 生体内寿命を与えるために実施されるこれらの
工程に関して上記リムの特許が教示している点
は、ポリリジンは生体内に容易に攻撃にさらされ
るのでポリリジンの使用を避けて、哺乳動物の体
内で容易に消化されないポリマー、即ちポリエチ
レンイミンをその代りに使用すべきであるという
ことである。しかしながら、ポリエチレンイミン
は肉芽腫を引き起して生体から炎症反応が起るこ
とになるイミノ基を含有しているので、ポリマー
を破壊してしまう。従つてポリエチレンイミンは
生物学的適合性を有さず、上述のリム及びサンが
上記マイクロカプセルを用いて得、
Transplantation、1982、33巻、No.5、563−564
頁においてツエ等によつて確認された結果から明
らかなように、上記マイクロカプセルは２〜３週
間を越える期間の臓器交換治療法に有効ではな
い。 アメリカ特許明細書第4352883号にはポリエチ
レンイミンの代りに、それよりずつと高い生物学
的適合性を有するポリリジンを膜として用いるこ
との可能性が言及されている。ポリリジンはプラ
スに帯電され、プラスに帯電した表面が細胞の生
長にとつて優れた基質となることが知られてい
る。ポリリジンの膜で起るような、マイクロカプ
セルの表面での細胞の成長は半透性のカプセル壁
を非透過性のカプセル壁に変えてカプセル化した
組織が死んでしまう結果になる。上記リムの特許
はかたまりを防止するためにポリリジン製カプセ
ルをアルギン酸ナトリウムで処理することを記載
しているが、ポリリジンだけを用いた場合には長
い生体内寿命を持つ製品を得ることが出来ないこ
とも開示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従つて、動物の体内に移植可能で、糖尿病のよ
うに臓器移殖の必要な病気の長期治療に有効なマ
イクロカプセルの開発が必要なのは明らかであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明により、リムの報告とは違つて、生きた
細胞もマイクロカプセル化可能で、細胞を生物学
的適合性を有するマイナス帯電した物質の外表面
を有する生物学的適合性を有する半透膜中にカプ
セル化することにより得られるマイクロカプセル
が長期間の生体内活性を有するという驚くべき発
見がなされた。 従つて本発明は生物学的適合性を有するマイナ
ス帯電した表面を持つた生物学的適合性を有する
半透膜中にカプセル化した生存しうる組織又はば
らばらにした細胞を含む、哺乳動物の体内に移植
するのに好適な生物学的適合性を有するマイクロ
カプセルを提供する。本発明は生きた細胞のマイ
クロカプセル化に適用するのに特にすぐれている
が、酵素、免疫蛋白質及び活性炭粒子等のどんな
所望の巨大分子状芯材料でもマイクロカプセル状
にすることが可能である。巨大分子状芯材料は、
小サイズの分子は透過させて該芯材料と接触させ
るが、該巨大分子及び有害となる危険性を持つた
大きな分子は透過させない、生物学的適合性を持
つた半透膜で囲撓されている。 本発明に於いて、生きた組織、ばらばらにした
細胞又は生物学的活性を有する物質等の芯材料は
ヒドロゲルの形態で生物学的適合性を有する半透
膜でカプセル化される。カプセル化すべき材料
を、該材料に対する一時的な保護環境を形成する
ために可逆的にゲル化可能な水溶性物質を含有す
る生理学的適合性を有する媒体中に懸濁する。こ
の媒体を上記カプセル化すべき材料を含む液滴に
成形し、例えば温度、PH又はイオン環境条件を変
えてゲル化して好ましくはほヾ完全な球状の予備
カプセルを形成し、非球形カプセルから形成され
たマイクロカプセルに比べて全体として物理的強
度を改善している。しかるのち、得られた予備カ
プセルを処理して上記形状保持性予備カプセルの
まわりに調節された透過性を有する膜を形成す
る。この膜の半透性は栄養素や酸素は芯材まで流
入させ、代謝生成物を芯材から外側に流出させる
が、芯材自体をマイクロカプセル中に保持する。
この半透膜の生物学的適合性は上記のような物質
を芯材側へ通過させたり外側へ通過させたりする
ので、マイナス帯電の外表面がその表面上に細胞
が生長するのを阻止しながら炎症や他の有害な体
の応答をひき起すことはない。従つてこの膜は長
期間、特に３〜６ケ月又はそれ以上半透性を維持
し有効である。 上記予備カプセルは、入れられた媒体中の条件
が変わることによつてゲル化されて形状保持性の
かたまりを形成するどんな非毒性且つ水溶性の物
質からでも形成することが出来、そしてかゝる物
質は容易にイオン化可能で陽イオン基を形成する
複数の基を含んでいる。このような基が存在する
ことによりカプセルの表層が架橋可能であるか
ら、逆の電荷を有する多官能基を含むポリマーに
接触させた場合耐久性のある膜を形成する。 条件の変化にさらされた場合にゲル化して形状
保持性のかたまりを形成することが可能で、酸性
の多糖類成分と反応することが出来るアミノ基含
有ポリマーにより永久に架橋又は硬化することが
可能な種類の、天然又は合成多糖類ガムから上記
予備カプセルを形成するのが好ましい。上記ガム
がアルギン酸アルカリ金属、特にアルギン酸ナト
リウムであるのが最も好ましい。勿論、他の水溶
性ガム類も使用可能である。 上記予備カプセルはアルギン酸ナトリウム水溶
液の液滴を塩化カルシウム水溶液中へ押出すこと
によりアルギン酸ナトリウムから形成することが
可能である。先に指摘した通り、上記予備カプセ
ルはほゞ球形であるのが好ましく、ほゞ完全な球
状の予備カプセルは粘度が少くなくとも約30セン
チポイズのアルギン酸ナトリウム水溶液を用いる
事により形成可能であることが判明した。この下
限未満の粘度ではリムのアメリカ特許明細書第
4352883号のように「近似球状の“Spheroidal”」
と表現しうる不規則な形状を上記予備カプセルが
持つことになる。この点に関して、上記アメリカ
特許の図面は完全な球形は示しておらず、むしろ
幾分不規則な形状を示している。完全に球状のカ
プセルは広い範囲の粘度を有するアルギン酸ナト
リウム溶液から得ることが出来るが、この粘度の
上限は溶液を硬化媒体の中へ押し出す能力によつ
て主として決められる。通常、アルギン酸ナトリ
ウム水溶液の粘度は約1000cpsを越えないものと
する。 上記予備カプセルのまわりに耐久性のある半透
膜を形成するのは、ゲル化したガムの表層中の遊
離酸基とアミノ基を含む生物学的適合性を有する
ポリマーとの間のイオン反応を、代表例として、
選択したポリマーの希水溶液中で実施するのが好
ましい。 使用可能な生物学的適合性を有する架橋性ポリ
マーにはポリリジンやそれ以外のポリアミノ酸類
が含まれる。ポリエチレンイミンやその他の含イ
ミンポリマー類はそれらが生物学的適合性を有し
ない点を鑑み膜形成用として不適であることが知
られている。 上記ポリアミノポリマーの分子量は所望の透過
度に依り広く変動可能で、高い分子量のものは透
過度が大きくなる。代表的な例として、この分子
量は約11000〜約400000の範囲であるが、約11000
〜約100000が好ましい。ポリリジン又は他のポリ
アミノ酸を用いると、マイクロカプセル自体は生
物学的適合性を有するが、既に述べたように長期
間生存させるには不適当なプラス帯電の表面を有
するマイクロカプセルが出来ることになる。 本発明においては、ポリリジンから上記半透膜
を形成するのが好ましい。ポリリジンを使用する
本発明のこの好適な実施態様ではポリリジンの分
子量が約10000〜約30000、好ましくは約15000〜
約25000、特に約17000ダルトンであることが必須
である。リムによつて具体的に開示されたような
約35000の分子量を有するポリリジンポリマーは
余りにも多孔質、即ち、透過性が大きすぎて、抗
体さえも貫通してしまうような膜を形成すること
になつてしまう。上記範囲の低い方の分子量を用
いると多孔度が落ちる（低分子量のカツトオフ）
が栄養素の芯材中への進入は十分許す膜を形成す
る。約10000未満の分子量はマイクロカプセル壁
を形成することが出来ないので不適当である。本
発明の好ましい実施態様では、ポリリジンの膜は
約150000ダルトン以下の分子量カツトオフ（cut
off）、好ましくは67000ダルトン以下のカツトオ
フを持つものである。これは仮にマイクロカプセ
ルの透過度が時間の経過と共に変動しても、適当
な安全性の幅を与えることが出来るからである。 本発明の上記好適実施例の他の重要な特徴はカ
プセルとポリリジンとの反応が起る時間の長さで
ある。構造強度や柔軟性の面でカプセルの体内へ
の注入を可能にするのに十分な耐久力を与える厚
さの膜を形成するには少くなくとも約６分間ない
し約９分間の反応時間が必要であることが判明し
た。リムのアメリカ特許出願第953413号の実施例
１には２分間の反応時間が示されているが、これ
は注入を可能にする強度や柔軟性を持つたカプセ
ルを形成するには絶体に不適当である。この反応
時間であると、上記ツエ等の文献において説明さ
れているように、非常にもろい膜しか形成し得な
い。 従つて、使用する生物学的適合性を有する架橋
性ポリマーとしては特定の範囲の分子量を有する
ポリリジンが好ましい。先に言及した通り、所望
の多孔度を達成するには上記ポリリジンポリマー
の分子量を約10000〜約30000の狭い範囲、好まし
くは約17000に調節しなければならない。やはり
先に述べたように、長期間の生体内寿命を達成す
るには、生体内注入を可能にするのに十分な構造
強度及び柔軟性を備えかつ生体内に於いて構造上
の一体性を保つのに十分な量の生物学的適合性を
有するポリマーを含有する膜を形成するのに十分
な時間、上記ポリリジンを反応させることが重要
である。普通、そのような膜を得るには少くなく
とも６分、一般に約９分以下の反応時間が必要で
ある。反応時間が６分未満であるとカプセル壁の
薄い非常にもろいカプセルしか出来ず、反対に反
応時間が約９分を越えるとカプセル壁が厚くな
り、柔軟性の劣つた、より高い強度のカプセルが
出来る。反応時間を約６〜約９分にすると、最適
強度及び柔軟性を有するカプセルを得ることが出
来る。 驚くべきことに、予備カプセルと反応させるた
めに使用したポリリジン水溶液の実際の強度は、
約0.05重量％を越える濃度レベルの場合、カプセ
ル壁の厚さに影響を与えない。 ポリアミノ酸との反応により上記予備カプセル
のまわりに形成された半透膜は次に非毒性の、生
物学的適合性を有する、水溶性ポリマー状物質に
より処理される。このポリマー状物質は、代表例
として上記マイクロカプセルを該ポリマー状物質
の水溶液中に懸濁することにより、有機アミノ基
と反応して膜のまわりにマイナス帯電の外側皮膜
を形成することが出来る。この外側皮膜を形成す
るために用いる物質は上記予備カプセルを形成す
る際に用いたものと同じもの、好ましくは多糖類
ガム、より好ましくはアルギン酸ナトリウムのよ
うなアルギン酸アルカリ金属であるのが望まし
い。上記マイクロカプセル上に外側皮膜を形成す
るためにポリビニルアルコールやポリ（β−ヒド
ロキシ酪酸）等の塩基反応性基を含む他の生物学
的適合性を有するポリマー状物質も使用可能であ
る。 そのようなポリマー状物質の分子量は例えば約
104〜約106の範囲である。 生物学的適合性を有する水溶性ポリマー状物質
は上記半透膜の外側にあるアミノ基と反応して外
側皮膜を形成する。この外側皮膜は上記半透膜の
多孔度をそのまゝに維持しながら上記ポリアミノ
酸の層を覆い、マイナス帯電の表面を形成する。
本発明の好適な実施態様において用いた長い反応
時間によつて上記ポリリジン膜の表面上の多数の
アミノ基により、上記マイナス帯電の外側ポリマ
ー皮膜は生体内に於ける分解や剥離に対して耐久
性を有するので、上記プラス帯電した表面が体内
環境に直接さらされることはない。 リムはマイクロカプセルをアルギン酸ナトリウ
ム溶液で処理することを開示しているが、これは
マイクロカプセルがかたまるのを防止するために
行なわれている。リムの特許に記載された反応時
間では、本発明の好ましい実施態様で形成される
ような耐久力のあるアルギン酸塩の外側皮膜を形
成するには不十分な数の未反応アミノ基しか残つ
ていないので、上記リムの特許中で用いられたク
エン酸塩溶液による液化工程中に上記アルギン酸
塩が急速に洗い流されてしまう。 上記ポリアミノ酸のマイクロカプセルを上記生
物学的適合性を有する塩基−反応性物質で処理す
ることによつて半透膜の全体としての生物学的適
合性を保持することが出来、細胞の生長を阻止す
るマイナス帯電の外表面が形成される。従つて、
上記の処理は半透膜に長期間その透過性即ち効力
を維持させている。 上記マイクロカプセルの形成に引き続いて、芯
材料用懸濁媒体の再液化が該芯材を液化する条件
を再現して行われる。これは多価陽イオンを除去
するイオン交換、例えば、リン酸塩緩衝食塩水又
はクエン酸塩緩衝液中に浸漬することにより達成
することが出来る。この再液化工程は拡散抵抗を
減少させるために有益であるが、有効な製品を得
るためには必ずしも必要不可欠なものではなく、
この工程を省いても良い。これは、まだ内部が液
化されていないマイクロカプセルに入れて移植し
た（ラツト又はマウス）のランゲルハンス島も糖
尿病の動物の血糖値を正常化するのに有効である
ことが知られているからである。しつかりと元の
形状を保つたゲル芯材が移植から１年も経過した
糖尿病の動物から回収されたマイクロカプセル中
に見つかつているので、驚くべきことに上記アル
ギン酸カルシウムのゲルから成る芯は体内では再
液化しない。 本発明の方法は生きた組織、その多細胞分画又
は個々の細胞、例えば、ランゲルハンス島、肝臓
細胞、赤血球細胞及び他の生物学的活性物質をカ
プセル化するために用いることが出来る。得られ
るマイクロカプセルは、組織が生きている間哺乳
動物の体に該組織の特定の生物学的機能を与える
目的で、上記哺乳動物の体内の適当な場所に移植
可能である。この移植は簡単な注入により実施で
きるから、手術は必要でない。 上記マイクロカプセルの芯材は生きた組織細胞
とこの組織を生きたまゝにして正常な代謝を行な
わせるのに十分な栄養素の水性媒体を含有してい
る。従つて、細胞は生きており、生理学的に活性
であつて、代謝を進行することが出来る。 上記芯材をカプセル状に包み込んでいる、生物
学的適合性を有する半透膜はイオン反応した生物
学的適合性を有する物質の相互に浸入した層から
成つている。この半透膜全体の膜厚は通常約５〜
約20μｍである。マイクロカプセル自体の直径は
約500〜約2000μｍの範囲であるが、ランゲルハ
ンス島を芯材として含有するマイクロカプセルの
場合通常約700〜約1000μｍの範囲である。上記
生物学的適合性を有する半透膜はヒドロゲルの状
態であつて少くなくとも約20重量％の総水分を上
記膜構造中に含んでいるが、この水分はアミノ酸
の分子量により約95重量％まで変わり得る。 本発明に従つて提供されるマイクロカプセルは
生物学的適合性を有し、上記リム特許の教示して
いる事とは反対に、ラツト中１年までもの長期間
生存可能である。 上記先工技術の教示している事と違つて、本願
の発明者等はポリリジン系半透膜中にマイクロカ
プセル化した、上述の通り特定の重要条件を選択
することにより驚くほど長い期間生存しうるラン
ゲルハンス島を提供可能であることを見い出し
た。 本発明のマイクロカプセルが長期間有効である
ことは上記リムの特許に於て予測された結果と完
全に相反している。先に述べた通り、リムはポリ
リジン並びにその類似蛋白質及びポリペプチドは
体内で急速に分解されるのでポリエチレンイミン
のような容易には消化されない物質を使用するの
を勧めると述べている。しかしながら、このよう
な物質は体内でわずか２〜３週間しか生存するこ
とが出来ないマイクロカプセルしか提供しない。
従つて、上記リムの特許の内容からは、この特許
の教示している事に従つて、本発明で達成された
ように生体内寿命を劇的に伸ばすことが可能であ
ることは全く予期し得ない。 本発明の製品に関して観察された生体内寿命は
十分なものであり、当業界に於ける輝かしい進歩
である。人体を用いた臨床試験はまだ実施されて
いないが、マイクロカプセル化したランゲルハン
ス島を使用する糖尿病の長期間治療の可能性はラ
ツトを用いて得た生体内試験結果により実証され
ている。 本発明の特に好ましい実施態様において、生き
た細胞をポリリジン−アルギン酸塩から成る半透
性ヒドロゲル中にマイクロカプセル化する。最初
に上記細胞をアルギン酸ナトリウム溶液として生
理食塩水中に均一に懸濁する。人間を含む動物の
血糖値を調節することによる糖尿病の治療に上記
マイクロカプセルを使用する場合、上記生きた細
胞は動物の膵臓から得たランゲルハンス島の形態
をとる。 上記細胞を含む球状の液滴は注入ポンプ／エア
ジエツト押出し機のような液滴製造機によりアル
ギン酸ナトリウムの水溶液から形成され、塩化カ
ルシウムのような硬化液内にゲル化された球状体
として集められる。このゲル化した球状体をポリ
リジンで被覆してから、アルギン酸ナトリウムの
外側皮膜をその上に施す。さらに、このマイクロ
カプセルを等張クエン酸ナトリウム又は他の便利
なイオン交換媒体中に懸濁して、マイクロカプセ
ル内のアルギン酸塩を再液化して細胞を移動可能
な状態に戻す。先に述べたように、所望によりこ
の工程を省略することが出来る。 生化学的に不活性であるが生物学的適合性を有
するアルギン酸塩から成る外表面は最高約95重量
％までの水分を含むマイナス帯電のヒドロゲルで
ある。この膨潤したゲル表面と水性の生物学的環
境との間の低い界面張力は蛋白質相互間の作用を
最小限にする。若しこの界面張力が高いと、強い
蛋白質−ポリマー間作用によりひどい炎症反応が
表われることがある。このヒドロゲル膜の生物学
的適合性は移植した場合にカプセルが長期間生存
し続ることにつながる。表面がポリエチレンイミ
ンから成るマイクロカプセルはこの特性を持つて
いるとは思われず、従つて生体により拒絶されて
強い炎症反応を起すので、上記マイクロカプセル
の生体内での有用な寿命を大幅に限定している。
殆んどのヒドロゲルが持つている柔らかいゴム状
の均一性は周囲の組織に対する摩擦による刺激を
減少してそれらに生物学的適合性を与える上でも
貢献している。 上記ゲルの再液化を実施する場合は、その前に
例えばグルタルアルデヒドを用いてさらに架橋を
促進して上記マイクロカプセルの強度を増強する
ことも可能である。 本発明に於いては、生物学的適合性を有する外
表面がアルギン酸ナトリウムで構成されているの
は必ずしも必須条件ではなく、上記外表面が生物
学的適合性を有しマイナスに帯電していることが
必要不可欠である。生物学的適合性を有する外表
面を形成している材料のマイナス帯電基、通常、
水酸基又はカルボキシル基とポリリジン上のプラ
ス帯電アミノ酸との間に結合が起る。 従つて、長期間の生体内寿命を有しているので
代謝を進行することの可能な生きた組織の移植に
特に好適な生物学的適合性を有するマイクロカプ
セルが本発明により得られる。生体内への移植に
特に有用であるが、本発明のマイクロカプセルは
さまざまな試験管内用途にも使用可能である。 このような試験管内用途にはその場所（in
situ）で又は培地内で代謝生成物を得るためにマ
イクロカプセル化したランゲルハンス島細胞又は
その他のの組織細胞を使用することやエタノール
やペニシリン等の生化学品や蛋白質を製造するた
ための効率の良い生物学的反応器としてマイクロ
カプセル化した微生物細胞を用いることがある。 以下、実施例により本発明を説明する。 実施例 １ 本実施例はランゲルハンス島のマイクロカプセ
ル化を説明するためのものである。 培養したラツトのランゲルハンス島（媒体0.2
ml中２×103のランゲルハンス島を含むもの）を
1.5％（ｗ／ｗ）のアルギン酸ナトリウム液（粘
度：51cps）２mlとして生理食塩水中に懸濁し
た。注入ポンプ／エアジエツト押出機より22−ゲ
ージ針を通してランゲルハンス島を含む球状の液
滴を形成し、これを1.5％（ｗ／ｗ）の塩化カル
シウム溶液中に集めた。上澄液（supernatant）
を傾斜法により除去し、ランゲルハンス島を含む
ゲル化した球状のアルギン酸塩液滴を希CHES
（２−シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸）
と1.1％の塩化カルシウム溶液で洗浄した。 上澄液を吸引除去してから、ゲル化した液滴を
分子量17000の0.05％（ｗ／ｗ）ポリリジン中で
６分間インキユベートした。 上澄液を傾斜法によつて除去した後で、ポリリ
ジンカプセルを希CHES、1.1％塩化カルシウム
溶液及び生理食塩水で洗浄した。洗浄したポリリ
ジンカプセルを0.03％アルギン酸ナトリウム溶液
30ml中で４分間インキユベートして、マイナス帯
電したアルギン酸塩とプラス帯電したポリリジン
との間のイオン反応により最初のポリリジン膜上
にアルギン酸塩からなる外側膜を形成させた。 得られたマイクロカプセルを食塩水及び0.05M
クエン酸緩衝液で６分間洗浄し、内側のアルギン
酸カルシウムを再度液化してから、最後に食塩水
で洗浄した。得られたマイクロカプセルは完全な
球形であり、それぞれ１〜２個の生きたランゲル
ハンス島を含有しているのが判明した。このマイ
クロカプセルの直径は700±50μｍ、カプセル壁
厚は約５μｍであつた。このマイクロカプセルを
37℃で栄養素を含む媒体中に懸濁した。 マウス、牛及び犬の膵臓からのランゲルハンス
島を用いて実験を繰り返して同様のマイクロカプ
セル化製品を形成した。 実施例 ２ 本実施例はマイクロカプセル化したランゲルハ
ンス島の生存性を示すためのものである。 潅流試験により、実施例１の手順に従つて作成
したマイクロカプセル化ラツトランゲルハンス島
からインシユリンの分泌度はカプセル化していな
いランゲルハンス島からのインシユリンの分泌度
と同等であるのが判明した。グルコース濃度を50
mgから300mgに上げた時、両方の群のランゲルハ
ンス島からのインシユリンの分泌が２相に生起し
（biphasic response of insulin release）、イン
シユリンの分泌度が上がつた。 このようにグルコースが高濃度で存在した場合
にインシユリンの量が増加することは上記細胞の
生存性及び機能がマイクロカプセル化の全工程を
通じて維持されたことを如実に示すものであつ
た。 37℃で培地中に２ケ月保存した後でも、上記マ
イクロカプセル化ランゲルハンス島が形態学的に
みても機能面から見ても元のまゝであるのが観察
された。 実施例 ３ 本実施例はマイクロカプセル化ランゲルハンス
島の糖尿病のラツトへの注入を説明するためのも
のである。 血糖値が370〜470mg／dLの範囲の複数の糖尿
病のラツトを、分子量が25000ダルトンのポリリ
ジンを用いた以外実施例１に記載したようにマイ
クロカプセル化した約３×103のラツトランゲル
ハンス島で治療した。上記マイクロカプセルは注
射器に取り付けたカニユーレを用いて注入するこ
とにより腹腔内へ導入した。 マイクロカプセル化していないランゲルハンス
島及びアメリカ特許第4352883（リム）に記載さ
れたように作成したポリリジン−ポリエチレンイ
ミン膜でマイクロカプセル化したランゲルハンス
島を対照として用いた。血糖値を一週間当り２回
調べて血糖値が低下した期間を決定した。得られ
た結果を次の表−に示す。
【表】
明）
表−の結果から明らかな通り、本発明の生物
学的適合性を有するポリリジン−アルギン酸塩か
ら成る膜で包んだランゲルハンス島は、糖尿病の
ラツトが正常な絶食血糖値を示すことによつて証
明されたように、最高52週間も生存した。これに
反して、リム特許のポリリジン−ポリエチレンイ
ミンカプセル膜に包まれたランゲルハンス島は３
週間未満の生存期間しか示さなかつた。 実施例 ４ 本実施例はマイクロカプセル化したランゲルハ
ンス島の多回注入の効果を示すためのものであ
る。 高血糖症（300mg／dLを越える血糖濃度）に戻
つてから、分子量25000ダルトンのポリリジンを
用いて実施例１の手順に従つて作成したポリリジ
ン−アルギン酸塩でマイクロカプセル化したラン
ゲルハンス島を再度注入して糖尿病のラツトの血
糖値を最初に注入した時より長期間正常化した以
外実施例３の手術を同様に繰り返し、糖尿病のラ
ツトの血糖値をわずか２回注入するだけで６ケ月
を越える期間正常化することが出来た。 これに反して、ポリリジン−ポリエチレンイミ
ンでマイクロカプセル化したランゲルハンス島を
２−３週間おきに５回注入したが糖尿病の動物の
血糖値を僅か３ケ月しか正常化出来たのにすぎな
かつた（Ｎ＝８） 実施例 ５ 本実施例はマイクロカプセル化したラツトのラ
ンゲルハンス島を糖尿病のマウスに注入すること
を示すためのものである。 ランゲルハンス島の数を少くし（1000個のラツ
トランゲルハンス島）、糖尿病のマウスを用い、
再液化工程を省略した以外実施例３の手順をその
まゝ繰り返した。ポリリジン−ポリエチレンイミ
ンのマイクロカプセルは対照として用いなかつ
た。 糖尿病のマウスの血糖値を１回の注入（腹腔
内）で２ケ月を越える期間正常化出来たので、異
種間移植（即ち異る種類の間での移植）が可能で
あることを示した。さらに、これらの結果はカプ
セル内のゲルの再液化が必要不可欠のものではな
いことを示している。 実施例 ６ 本実施例は移植後に回収したマイクロカプセル
化ランゲルハンス島の生存性を示すものである。 実施例３で治療した糖尿病のラツトの数匹から
移植後３、５及び12ケ月経過した時点でマイクロ
カプセル化ランゲルハンス島を回収した。これら
のマイクロカプセルの大部分は依然として物理的
に元のまゝであつて、培地中で高いグルコース濃
度に対応した回収されたランゲルハンス島からイ
ンシユリンが分泌されたことで証明されるよう
に、インシユリン分泌能を有する生きたランゲル
ハンス島を含んでいた。 実施例 ７ 本実施例は肝臓細胞のマイクロカプセル化を示
すものである。 ランゲルハンス島の代りにマウス胎児の肝臓細
胞を用いた以外実施例１の手順を同様に繰り返し
た。トリパン青に染色されないことや組織学的研
究により証明されたように、生きた肝臓細胞を含
有するカプセルが得られた。各カプセル中に肝臓
細胞が数千個含まれているのが観察された。 実施例 ８ 本実施例はポリビニルアルコールをマイクロカ
プセルの外表面として用いることを示すものであ
る。 外側皮膜を形成するためにアルギン酸ナトリウ
ム溶液の代りにポリビニルアルコールの1.0％
（ｗ／ｗ）リン酸塩緩衝食塩水溶液を用いた以
外、実施例１の手順をそのまゝ繰り返した。ポリ
ビニルアルコールはカプセル膜の透過性を余り変
えなかつた。 ポリビニルアルコールは生物学的適合性を有す
る水溶性ポリマーであることが知られており、人
工血管用抗血栓性皮膜のように、多くの外科的療
法において使用されて来ている。従つて本実施例
で作成したマイクロカプセルが、実施例１の手順
により製造したマイクロカプセルに類似する血糖
低下作用を糖尿病の動物において示すことが予想
される。 実施例 ９ 本実施例はマイクロカプセルの外表面としてポ
リ乳酸（polylactic acid）を用いることを示すも
のである。 アルギン酸ナトリウム溶液の代りに外側皮膜形
成用としてポリ乳酸の0.1％（ｗ／ｗ）緩衝食塩
水を用いた以外、実施例１の手順をそのまゝ繰返
した。ポリ乳酸をまず希水酸化ナトリウム溶液に
溶解し、次いで塩酸で中和した。そのように作成
したマイクロカプセル中でのランゲルハンス島の
生命が維持されたことはトリパン青による染色で
証明された。ポリ乳酸は現在縫合材として臨床に
用いられている生物学的適合性を有するポリマー
である。従つて、本実施例で作成したマイクロカ
プセルが実施例１の手順により製造したマイクロ
カプセルに類似した血糖低下作用を糖尿病の動物
に対して示すことが予想される。 実施例 10 本実施例は球状のアルギン酸カルシウムから成
る液滴の作成方法を示すものである。 さまざまな濃度（従つてさまざまの粘度）のア
ルギン酸ナトリウム溶液を注入ポンプ／エアジエ
ツト（22−ゲージ針）により1.5％（ｗ／ｗ）の
塩化カルシウム硬化溶液中へ押出し、形成された
ゲル状の液滴を集め、それらの物理的形状を観察
した。結果を次の表−に示す。
表−の結果から明らかな通り、本発明の生物
学的適合性を有するポリリジン−アルギン酸塩か
ら成る膜で包んだランゲルハンス島は、糖尿病の
ラツトが正常な絶食血糖値を示すことによつて証
明されたように、最高52週間も生存した。これに
反して、リム特許のポリリジン−ポリエチレンイ
ミンカプセル膜に包まれたランゲルハンス島は３
週間未満の生存期間しか示さなかつた。 実施例 ４ 本実施例はマイクロカプセル化したランゲルハ
ンス島の多回注入の効果を示すためのものであ
る。 高血糖症（300mg／dLを越える血糖濃度）に戻
つてから、分子量25000ダルトンのポリリジンを
用いて実施例１の手順に従つて作成したポリリジ
ン−アルギン酸塩でマイクロカプセル化したラン
ゲルハンス島を再度注入して糖尿病のラツトの血
糖値を最初に注入した時より長期間正常化した以
外実施例３の手術を同様に繰り返し、糖尿病のラ
ツトの血糖値をわずか２回注入するだけで６ケ月
を越える期間正常化することが出来た。 これに反して、ポリリジン−ポリエチレンイミ
ンでマイクロカプセル化したランゲルハンス島を
２−３週間おきに５回注入したが糖尿病の動物の
血糖値を僅か３ケ月しか正常化出来たのにすぎな
かつた（Ｎ＝８） 実施例 ５ 本実施例はマイクロカプセル化したラツトのラ
ンゲルハンス島を糖尿病のマウスに注入すること
を示すためのものである。 ランゲルハンス島の数を少くし（1000個のラツ
トランゲルハンス島）、糖尿病のマウスを用い、
再液化工程を省略した以外実施例３の手順をその
まゝ繰り返した。ポリリジン−ポリエチレンイミ
ンのマイクロカプセルは対照として用いなかつ
た。 糖尿病のマウスの血糖値を１回の注入（腹腔
内）で２ケ月を越える期間正常化出来たので、異
種間移植（即ち異る種類の間での移植）が可能で
あることを示した。さらに、これらの結果はカプ
セル内のゲルの再液化が必要不可欠のものではな
いことを示している。 実施例 ６ 本実施例は移植後に回収したマイクロカプセル
化ランゲルハンス島の生存性を示すものである。 実施例３で治療した糖尿病のラツトの数匹から
移植後３、５及び12ケ月経過した時点でマイクロ
カプセル化ランゲルハンス島を回収した。これら
のマイクロカプセルの大部分は依然として物理的
に元のまゝであつて、培地中で高いグルコース濃
度に対応した回収されたランゲルハンス島からイ
ンシユリンが分泌されたことで証明されるよう
に、インシユリン分泌能を有する生きたランゲル
ハンス島を含んでいた。 実施例 ７ 本実施例は肝臓細胞のマイクロカプセル化を示
すものである。 ランゲルハンス島の代りにマウス胎児の肝臓細
胞を用いた以外実施例１の手順を同様に繰り返し
た。トリパン青に染色されないことや組織学的研
究により証明されたように、生きた肝臓細胞を含
有するカプセルが得られた。各カプセル中に肝臓
細胞が数千個含まれているのが観察された。 実施例 ８ 本実施例はポリビニルアルコールをマイクロカ
プセルの外表面として用いることを示すものであ
る。 外側皮膜を形成するためにアルギン酸ナトリウ
ム溶液の代りにポリビニルアルコールの1.0％
（ｗ／ｗ）リン酸塩緩衝食塩水溶液を用いた以
外、実施例１の手順をそのまゝ繰り返した。ポリ
ビニルアルコールはカプセル膜の透過性を余り変
えなかつた。 ポリビニルアルコールは生物学的適合性を有す
る水溶性ポリマーであることが知られており、人
工血管用抗血栓性皮膜のように、多くの外科的療
法において使用されて来ている。従つて本実施例
で作成したマイクロカプセルが、実施例１の手順
により製造したマイクロカプセルに類似する血糖
低下作用を糖尿病の動物において示すことが予想
される。 実施例 ９ 本実施例はマイクロカプセルの外表面としてポ
リ乳酸（polylactic acid）を用いることを示すも
のである。 アルギン酸ナトリウム溶液の代りに外側皮膜形
成用としてポリ乳酸の0.1％（ｗ／ｗ）緩衝食塩
水を用いた以外、実施例１の手順をそのまゝ繰返
した。ポリ乳酸をまず希水酸化ナトリウム溶液に
溶解し、次いで塩酸で中和した。そのように作成
したマイクロカプセル中でのランゲルハンス島の
生命が維持されたことはトリパン青による染色で
証明された。ポリ乳酸は現在縫合材として臨床に
用いられている生物学的適合性を有するポリマー
である。従つて、本実施例で作成したマイクロカ
プセルが実施例１の手順により製造したマイクロ
カプセルに類似した血糖低下作用を糖尿病の動物
に対して示すことが予想される。 実施例 10 本実施例は球状のアルギン酸カルシウムから成
る液滴の作成方法を示すものである。 さまざまな濃度（従つてさまざまの粘度）のア
ルギン酸ナトリウム溶液を注入ポンプ／エアジエ
ツト（22−ゲージ針）により1.5％（ｗ／ｗ）の
塩化カルシウム硬化溶液中へ押出し、形成された
ゲル状の液滴を集め、それらの物理的形状を観察
した。結果を次の表−に示す。
【表】
全てのアルギン酸ナトリウム濃度に於いて、得
られた液滴は「近似球状（“Spheroidal”）」とし
て広い意味では表現出来るが、表−からアルギ
ン酸ナトリウムの濃度が1.2％（ｗ／ｗ）以上、
即ち、粘度が30cps以上の場合に限り、完全な球
状体が形成されることが明らかである。 実施例 11 本実施例は限界範囲外の条件を用いた場合のマ
イクロカプセルの製造を示すものである。 ランゲルハンス島を除外し且つポリリジンの分
子量を変更した以外、実施例１の方法をそのまゝ
繰り返した。10000〜30000ダルトンの範囲外の分
子量を有する複数のポリリジンを用いた。対照と
して上記範囲内の分子量を有するポリリジンを用
いたマイクロカプセルも作成した。 4000ダルトンの分子量を有するポリリジンの場
合耐久力のあるマイクロカプセルを得ることが出
来ず、得られたカプセルは再液化工程で溶けてし
まうことがわかつた。分子量40000、90000及び
400000のポリリジンからそれぞれ形成したマイク
ロカプセルは分子量17000のポリリジンを使用し
て得た対照マイクロカプセルに比べてもろく、牛
血清アルブミン及びヘモグロビンを透過したので
67000ダルトンより大きな分子量のカツトオフを
有するものであつた。 得られた結果を次の表−に示す。
られた液滴は「近似球状（“Spheroidal”）」とし
て広い意味では表現出来るが、表−からアルギ
ン酸ナトリウムの濃度が1.2％（ｗ／ｗ）以上、
即ち、粘度が30cps以上の場合に限り、完全な球
状体が形成されることが明らかである。 実施例 11 本実施例は限界範囲外の条件を用いた場合のマ
イクロカプセルの製造を示すものである。 ランゲルハンス島を除外し且つポリリジンの分
子量を変更した以外、実施例１の方法をそのまゝ
繰り返した。10000〜30000ダルトンの範囲外の分
子量を有する複数のポリリジンを用いた。対照と
して上記範囲内の分子量を有するポリリジンを用
いたマイクロカプセルも作成した。 4000ダルトンの分子量を有するポリリジンの場
合耐久力のあるマイクロカプセルを得ることが出
来ず、得られたカプセルは再液化工程で溶けてし
まうことがわかつた。分子量40000、90000及び
400000のポリリジンからそれぞれ形成したマイク
ロカプセルは分子量17000のポリリジンを使用し
て得た対照マイクロカプセルに比べてもろく、牛
血清アルブミン及びヘモグロビンを透過したので
67000ダルトンより大きな分子量のカツトオフを
有するものであつた。 得られた結果を次の表−に示す。
本開示内容を要約すると、本発明は長期間生物
学的適合性と生命を維持出来る生きた組織や細胞
の新規なマイクロカプセル、及び糖尿病のような
臓器移植の必要な病器の治療にそのようなマイク
ロカプセルを使用することを提供するものであ
る。本発明の範囲内に於て変更が可能である。
学的適合性と生命を維持出来る生きた組織や細胞
の新規なマイクロカプセル、及び糖尿病のような
臓器移植の必要な病器の治療にそのようなマイク
ロカプセルを使用することを提供するものであ
る。本発明の範囲内に於て変更が可能である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 動物の体内へ移植するのに好適な生物学的適
合性を備えたマイクロカプセルにして、巨大分子
状の芯物質及び該芯物質を囲撓し、マイナスに帯
電した生物学的適合性を持つ外表面を有しかつ小
サイズの分子は透過させて該芯物質と接触させる
が該芯物質は透過させない生物学的適合性を有す
る半透膜とから成ることを特徴とするマイクロカ
プセル。 ２ 前記芯物質が酵素、免疫蛋白質、微粒子状活
性炭又は生存しうる組織である特許請求の範囲第
１項に記載のマイクロカプセル。 ３ 前記芯物質がランゲルハンス島、肝臓組織又
はそれらの個々の細胞である特許請求の範囲第１
項に記載のマイクロカプセル。 ４ 前記半透膜がプラス帯電した基を有するポリ
マー状物質とマイナス帯電した基を有するポリマ
ー状物質との間のイオン反応により形成されたヒ
ドロゲルであり、該両ポリマー状物質が形成され
たヒドロゲル膜の内外表面を形成している特許請
求の範囲第１〜３項のいずれか１項に記載のマイ
クロカプセル。 ５ 前記プラス帯電した基がアミノ基であり、前
記マイナス帯電した基がカルボキシル基又は水酸
基である特許請求の範囲第４項に記載のマイクロ
カプセル。 ６ 約500〜約2000μｍの直径を有し、動物の体
内へ移植するのに好適なマイクロカプセルにし
て、代謝を進行することの可能な一種又はそれ以
上の生存しうる、健康な、生理学的に活性の組織
細胞から成る芯及び該芯を囲撓し生物学的適合性
を有する半透膜とから成り；該半透膜は組織に対
する栄養素及び該組織の代謝生成物に対しては透
過性であるが免疫系蛋白質に対しては非透過性で
あり、約150000ダルトン以下の分子量カツトオフ
を有し、約10000〜約30000の分子量を有するポリ
リジンポリマーとマイナス帯電した外表面を形成
するためのマイナス帯電した基を有するポリマー
状物質との間のイオン反応によつて形成されたヒ
ドロゲルであり、該ポリリジンポリマー膜が動物
の体内へ該マイクロカプセルを注入するのを可能
にし且つ３ケ月を越える期間該動物の体内に注入
されたまゝでも該マイクロカプセルを正常な状態
に保持し該組織細胞の代謝を進行させるのに十分
な耐久力を有することを特徴とするマイクロカプ
セル。 ７ 前記組織細胞がランゲルハンス島である特許
請求の範囲第６項に記載のマイクロカプセル。 ８ 前記ポリリジンポリマーの分子量が約15000
〜約25000である特許請求の範囲第６項又は７項
に記載のマイクロカプセル。 ９ 前記ポリリジンポリマーの分子量が約17000
である特許請求の範囲第８項に記載のマイクロカ
プセル。 １０ 約700〜約1000μｍの直径を有し、前記半
透膜の厚さが約５μｍである特許請求の範囲第６
〜９項のいずれか一項に記載のマイクロカプセ
ル。 １１ 前記半透膜が約67000ダルトンの分子量カ
ツトオフを持つ特許請求の範囲第６〜１０項のい
ずれか一項に記載のマイクロカプセル。 １２ 前記芯が前記組織細胞を維持して正常な代
謝を行なわせるのに十分な水性栄養液も含有して
いる特許請求の範囲第６〜１１項のいずれか一項
に記載のマイクロカプセル。 １３ 前記マイナスに帯電した基がカルボキシル
基又は水酸基である特許請求の範囲第４〜１２項
のいずれか一項に記載のマイクロカプセル。 １４ 前記マイナスに帯電した基を有するポリマ
ー状物質がアルギン酸塩、ポリビニルアルコール
及びポリ乳酸より成る群から選択される特許請求
の範囲第１３項に記載のマイクロカプセル。 １５ 半透膜内に芯材をカプセル化する方法にし
て、(a)可逆的にゲル化可能で遊離酸基を有する水
溶性ポリマー状物質の水溶液中に該芯材を入れ；
(b)得られた溶液を液滴に形成し；(c)液滴をゲル化
して夫々分離した形状保持可能な予備カプセルを
作成し；(d)該予備カプセルと遊離アミノ基を含む
ポリマーを接触させることにより該予備カプセル
の表面層中の酸基との間にイオン反応を生起させ
て該予備カプセルの周囲に半透膜を形成し；(e)工
程(d)で形成したマイクロカプセルを、該マイクロ
カプセルの表面層の遊離アミノ基とイオン反応の
可能な遊離したマイナス帯電の基を含有する生物
学的適合性を有するポリマー状物質に接触して、
該マイクロカプセル上に該生物学的適合性を有す
る物質の外側被膜を形成する工程から成ることを
特徴とする方法。 １６ 前記生物学的適合性を有するポリマー状物
質が遊離酸基を含む多糖類ガムから成る特許請求
の範囲第１５項記載の方法。 １７ 前記多糖類ガムがアルギン酸ナトリウムで
ある特許請求の範囲第１６項に記載の方法。 １８ 前記生物学的適合性を有するマイナス帯電
のポリマー状物質が遊離水酸基を有するポリビニ
ルアルコール又は遊離酸基を有するポリ乳酸であ
る特許請求の範囲第１５〜１７項のいずれか一項
に記載された方法。 １９ 前記可逆的にゲル化可能の水溶性物質がア
ルギン酸ナトリウムから成り、前記生物学的適合
性を有するポリマー状物質もアルギン酸ナトリウ
ムから成る特許請求の範囲第１５〜１７項のいず
れか一項に記載の方法。 ２０ 前記可逆的にゲル化可能の水溶性物質がア
ルギン酸ナトリウムから成り、工程(a)で使用する
アルギン酸ナトリウム水溶液の粘度がほゞ球状の
予備カプセルを形成するのに少くなくとも十分で
ある特許請求の範囲第１５〜１９項のいずれか一
項に記載の方法。 ２１ 前記アルギン酸ナトリウム水溶液の粘度が
少くなくとも30cpsである特許請求の範囲第２０
項に記載の方法。 ２２ 前記半透膜中のゲルを工程(e)の後で再び液
化する特許請求の範囲第１５〜２１項のいずれか
一項に記載の方法。 ２３ 前記遊離アミノ基を含むポリマーが分子量
約10000〜約30000のダルトンのポリリジンであ
り、接触工程(e)を、予備カプセル上に十分な耐久
力を有するポリマーの被膜を形成し、得られるカ
プセルの動物体内への注入を可能にするように、
十分な時間実施する特許請求の範囲第１５〜２２
項のいずれか一項に記載の方法。 ２４ 前記芯物質が工程(a)で前記水溶液中に細か
く分割懸濁された状態になつている生きた組織か
ら成る特許請求の範囲第２３項に記載の方法。 ２５ 前記生きた組織がランゲルハンス島から成
り、従つて前記マイクロカプセルが該マイクロカ
プセルを移植した糖尿病の動物の体内の血糖値を
調節するのに使用可能な特許請求の範囲第２４項
に記載の方法。 ２６ 前記ポリリジンの分子量が約15000〜約
25000ダルトンである特許請求の範囲第２２〜２
５項のいずれか一項に記載の方法。 ２７ 工程(d)に於ける接触を厚さ約５μｍのポリ
リジン層を形成するのに十分な時間実施する特許
請求の範囲第２２〜２６項のいずれか一項に記載
の方法。 ２８ 工程(d)に於ける接触をポリリジン水溶液を
約６〜約９分間接触させることによつて実施する
特許請求の範囲第２２〜２７項のいずれか一項に
記載の方法。 ２９ 前記ポリリジン水溶液の濃度が少くなくと
も約0.05重量％である特許請求の範囲第２８項記
載の方法。 ３０ 巨大分子状の芯材をアルギン酸ナトリウム
水溶液中に懸濁し、得られたアルギン酸ナトリウ
ム液を液滴にし、多価陽イオンとのイオン交換に
より該液滴をゲル化することによる形状保持の可
能なカプセルを形成する方法にして、該アルギン
酸ナトリウム水溶液の粘度が少くなくとも30セン
チポイズであつて、該形状保持可能なカプセルが
ほゞ完全な球状であることを特徴とする方法。 ３１ 前記多価陽イオンがカルシウムイオンであ
る特許請求の範囲第３０項記載の方法。 ３２ 前記液滴を塩化カルシウム水溶液中に押し
出すことによつてゲル化する特許請求の範囲第３
０項又は３１項に記載の方法。 ３３ 前記アルギン酸ナトリウム水溶液の粘度が
1000センチポイズ以下である特許請求の範囲第３
０〜３２項のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US613780 | 1984-05-24 | ||
| US06/613,780 US4673566A (en) | 1983-06-01 | 1984-05-24 | Microencapsulation of living tissue and cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60258121A JPS60258121A (ja) | 1985-12-20 |
| JPS6238327B2 true JPS6238327B2 (ja) | 1987-08-17 |
Family
ID=24458652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109506A Granted JPS60258121A (ja) | 1984-05-24 | 1985-05-23 | 生きた組織や細胞のマイクロカプセル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60258121A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770076A (en) * | 1994-03-07 | 1998-06-23 | The Regents Of The University Of California | Micromachined capsules having porous membranes and bulk supports |
| JP2008174510A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Kyushu Univ | 多糖質微粒子及び多糖質微粒子の製造方法 |
| PL2231209T3 (pl) * | 2007-12-20 | 2019-08-30 | Ethicon, Incorporated | Enkapsulowana tkanka nerkowa |
| JP2019083794A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 永嶋 良一 | 担体の製造方法、および担体 |
| WO2020209273A1 (ja) | 2019-04-09 | 2020-10-15 | 富士フイルム株式会社 | マイクロカプセルの製造方法およびコート液 |
| CN114302749A (zh) | 2019-06-28 | 2022-04-08 | 持田制药株式会社 | 使用了化学交联海藻酸的移植用器件 |
| KR20230123959A (ko) | 2020-12-22 | 2023-08-24 | 모찌다 세이야쿠 가부시끼가이샤 | 화학 가교 알긴산을 사용한 이식용 디바이스 |
-
1985
- 1985-05-23 JP JP60109506A patent/JPS60258121A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60258121A (ja) | 1985-12-20 |
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