WO2006013612A1

WO2006013612A1 - 人工半月板

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Publication number: WO2006013612A1
Application number: PCT/JP2004/008599
Authority: WO
Inventors: Yoshihito Osada; Jian Ping Gong; Kazunori Yasuda
Original assignee: Hokkaido Technology Licensing Office Co Ltd
Current assignee: Hokkaido Technology Licensing Office Co Ltd
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2006-12-18
Also published as: JPWO2006013612A1; EP1779875A4; JP4709956B2; US20080119930A1; US8025696B2; EP1779875A1

Abstract

　電荷を有する不飽和モノマーを溶媒存在下で重合し架橋することにより第一の網目構造を形成させる第一工程；第一の網目構造中に電気的に中性である不飽和モノマーを導入した後、このモノマーを溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程か、場合により更に架橋することにより、第一の網目構造中に第二の網目構造を形成させる第二工程（ここで、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定する）を含む、おむつ等の吸収材料として利用可能な、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造の吸水性樹脂（ここで、該吸水性樹脂中の第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で１：２～１：１００である）の製造方法。

Description

明細書

人工半月板

技術分野

[0001] この発明は、生体内の中でも最も過酷な力学環境下にある関節間に長期間配されても、適度な力学強度を維持し、かつ、変形性関節症の発症の恐れもない人工半月板に関する。

背景技術

[0002] 膝関節は、その関節表面形状や関節運動の自由度の特性より、最も過酷な力学環境下での機能が要求されている。その荷重伝達や衝撃吸収などの重要な機能を担つているのが半月板である。

[0003] 半月板は、大腿骨と脛骨の間に存在し、大腿から受ける荷重を分散して衝撃を吸収する作用と膝関節の安定性や円滑な運動をもたらす役割を担っている。半月板は、線維軟骨とコラーゲンから形成されており、周辺の関節包より血行をもらい、関節液力栄養を受けている。

[0004] この半月板の損傷や変性等に関わる半月障害の治療では、その力学的機能の修復が重要である。ここで、修復可能な障害に対しては、保存的治療 (ギプス固定や装具療法等)や手術的治療 (縫合術や切除術)が施されるが、修復不能な障害に対しては、半月板は再生しないため、欧米で報告されている同種半月板移植や、近年注目を集めている再生医療（半月板から培養した細胞を利用して半月板を埋めて再生する半月板再生手段）が提案されている。しかしながら、半月板移植に関しては、我が国においては半月板を入手することは非常に困難であり、また、再生医療に関しても、現時点では未だ実用化に至っておらず、かつ、再生に至るまでの時間とコストが非常に大きくなることが予想される。

[0005] そのため、人工半月板の出現が非常に期待されているが、前記のように、関節と関節の間は、生体内の中でも最も過酷な力学環境下にあるため、このような過酷な環境に耐え得る素材は、現状では存在していない。カロえて、生体内で長期適用した場合、適度な力学特性が長期に亘つて維持されなくてはならないという問題と、更には、変形性関節症の誘起してはならないという問題がある。したがって、本発明は、一義的には、現実に使用可能な人工半月板をはじめて提供すると共に、副次的には、生体内で長期適用した場合、適度な力学特性が長期に亘つて維持され、かつ、変形性関節症を誘起しなレ、人工半月板を提供することを目的とする。

発明の開示

課題を解決するための手段

[0006] 本発明（1)は、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板である。

[0007] 本発明（2)は、該ハイド口ゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体、或いは/並びに、天然高分子又はその架橋体である、前記発明（1 ) の人工半月板である。

[0008] 本発明（3)は、電荷を有する不飽和モノマーが、酸性基及び/又は塩基性基を有する不飽和モノマーである、前記発明（2)の人工半月板である。

[0009] 本発明（4)は、酸性基が、カルボキシル基、リン酸基又はスルホン酸基或いはそれらの基の塩である、前記発明（3)の人工半月板である。

[0010] 本発明（5)は、酸性基を有する不飽和モノマー力 S、 2_アクリルアミドー 2—メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの塩である、前記発明（3)の人ェ半月板である。

[0011] 本発明（6)は、電気的に中性である不飽和モノマー力アタリノレアミド、 N—イソプロピルアクリルアミド、 N, N—ジメチノレーアクリルアミド、ビュルピリジン、スチレン、メチルメタタリレート、フッ素含有不飽和モノマー（例えば、トリフルォロェチルアタリレート）、ヒドロキシェチルアタリレート又は酢酸ビニルである、前記発明（2)— (5)のいずれか一つの人工半月板である。

[0012] 本発明（7)は、該ハイド口ゲルが金属イオンを含み、かつ、該ハイド口ゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、該金属イオンと錯体を形成しうる基を有する、前記発明（1)一 (6)のレ、ずれか一つの人工半月板である。

[0013] 本発明（8)は、天然高分子が、バクテリアセルロース又は電荷を有する天然高分子である、前記発明（2)— (7)の一つの人工半月板である。

[0014] 本発明（9)は、電荷を有する天然高分子が、ゼラチン、コラーゲン、アルギン酸ナトリウム、ジエランガム、カラギーナン、キトサン、ヒアノレロン酸、プロテオグリカン及びァダリカン並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、前記発明（8)の人工半月板である。

[0015] 本発明（10)は、該ハイド口ゲル力 2_アクリルアミド _2—メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されている力バクテリアセルロースからなる網目構造と、 N, N—ジメチルーアクリルアミドを原料モノマーとする網目構造とから構成されている力、、又は;バクテリアセルロースからなる網目構造と、ゼラチンからなる網目構造とから構成されている、前記発明（ 1)の人工半月板である。

[0016] 本発明（11)は、ハイド口ゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって、

第一のモノマー成分（ここで、該成分の 10モル％以上が、電荷を有する不飽和モノマーである）を溶媒存在下で重合し架橋することにより第一の網目構造を形成させる第一工程と、

第一の網目構造中に第二のモノマー成分 (ここで、該成分の 60モル⁰ /₀以上が、電気的に中性である不飽和モノマーである）を導入した後、第二のモノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程力、場合により更に架橋することにより、第一の網目構造中に第二の網目構造を形成させる第二工程 (ここで、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定する）とを含む方法 (ここで、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で 1 : 2- 1 : 100である）である。

[0017] 本発明（12)は、第一のモノマー成分に対して架橋剤を 0. 1— 50mol%の量で用レ、、第二のモノマー成分に対して架橋剤を 0. 001— 20mol%の量で用いる、前記発明（11)の製造方法である。

[0018] 本発明（13)は、第一工程及び/又は第二工程における重合及び/又は架橋が、水溶液下で行われる、前記発明（11)又は（12)の製造方法である。

[0019] 本発明（14)は、バクテリアセルロースの網目構造を含む、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって

電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体或いは天然高分子又はその架橋体が入った培地中で菌を培養することにより、バクテリアセルロースを生産させる工程；

バクテリアセルロース中に、電荷を有する不飽和モノマー及び Z又は電気的に中性である不飽和モノマーを導入した後、該モノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程力場合により更に架橋することにより、バクテリアセルロース中に更に網目構造を形成させる工程;或いは電荷を有する天然高分子を含む溶液をバクテリアセルロースに含浸させ、バタテリァセルロース中に電荷を有する天然高分子を取り込ませる工程

を含む方法である。

発明の効果

[0020] 本発明に係る人工半月板は、生体内で長期適用した場合、適度な力学特性が長期に亘つて維持され、かつ、変形性関節症をも誘起しないという作用を奏する。したがって、本発明に係る人工半月板は、失われた半月板の補てつに有用であり、更には、半月板が失われた状態が長期間続くことに起因する変形性関節症を防止することができると共に、既に変形関節症を発症している場合についても、その症状の緩和乃至は治癒が期待される。尚、本発明に係る人工半月板が、なぜゆえに長期間にわたり、実際の半月板と遜色ない作用を奏するかは定かではないが、半月板に求められる機能である、 1)関節軟骨の衝撃吸収、 2)関節安定性の寄与、 3)関節軟骨への栄養付与、 4)関節不適合の補形、 5)潤滑の補助、のいずれか又は組み合わせ或いはすべての機能を本発明に係る人工半月板が有すると推定される。

発明を実施するための最良の形態 [0021] まず、本明細書中の用語の意義につき説明する。「第一の網目構造」とは、製造に際し最初に形成される網目構造を指し、「第二の網目構造」とは、第一の網目構造が形成された後に形成される網目構造を指し、「第一のモノマー成分」とは、第一の網目構造の原料を指し、「第二のモノマー成分」とは、第二の網目構造の原料 (相互侵入網目構造の場合)又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造の場合)を指す。「架橋度」とは、モノマーの仕込みモル濃度に対する架橋剤のモル濃度の比をパーセントで表した値をいう。なお、実際には、重合に関与しなかったモノマーや架橋に関与しなかった架橋剤も僅かにある場合があるが、この際も、本明細書におけるゲルの架橋度は、前記の通りとする。「水不溶性モノマー」とは、常温常圧下で、水 100mlに lg投入したときの溶解量が 0. lg以下であるようなモノマーを指す。また、「水溶性モノマー」とは、常温常圧下で、前記値を超えるようなモノマーを指す。「膨潤度」（q)とは、以下の式で求められる値をいう：膨潤度 =膨潤させたゲルの重量 (W ) /乾燥ゲ w ルの重量 (W )。「初期弾性率」とは、圧縮（引張）歪みが 0— 5%の範囲においての

D

圧縮（引張)応力と圧縮（引張)歪み曲線の傾きから求めたものを指す。「圧縮破断応力」とは、（圧縮破断時の力/元の断面積）の式で算出され、また、「圧縮破断歪」とは、（元の長さ一圧縮破断時の長さ）/元の長さ X 100%の式で算出される。「引張破断応力」とは、（引張破断時の力/元の断面積）の式で算出され、また、「引張破断歪

」とは、（引張破断時の長さ-元の長さ）/元の長さ X 100%の式で算出される。「半月板」とは、狭義の半月板 (生体内に実際に存在する半月形状）に限定されず、関節軟骨間に挿入可能で半月板として機能しうる一切の形状を包含する概念である。

[0022] 本発明は、相互侵入網目構造又はセミ相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板である。以下、本発明の構成要件につき説明する。

[0023] 「相互侵入網目構造」とは、ベースとなる網目構造に、他の網目構造が、全体におレ、て均一に絡みついており、結果として内部に複数の網目構造を形成している状態をいう。例えば、この種の樹脂は、図 1に示すように、複数の架橋点 1を有する第一の網目構造 Aと、複数の架橋点 2を有する第二の網目構造 Bとから構成され、これら第一の網目構造 Aと第二の網目構造 Bが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。尚、この図は、吸水性樹脂が水を吸収した結果得られる、網目構造中に溶媒（水）を含有してレ、るゲルの概念図である。

[0024] 「セミ相互侵入網目構造」とは、ベースとなる網目構造に、直鎖状ポリマーが、全体において均一に絡みついており、結果として内部に複数の網目構造を形成している状態をいう。例えば、この種の樹脂は、図 2に示すように、複数の架橋点 3を有する第一の網目構造 Cと、直鎖状ポリマー Dとから構成され、これら第一の網目構造 Cと直鎖状ポリマー Dが、互いに網目を介して物理的に絡まり合っている。

[0025] なお、図 1及び図 2において、第一の網目構造 A及び Cを、第二の網目構造 B及び直鎖状ポリマー Dより太く描いたが、これは、便宜的に太さを変えて描いたものである。また、「相互侵入網目構造」及び「セミ相互侵入網目構造」は、ダブルネットワーク型のみでなぐ三重や四重以上の網目構造を有する態様をも含む概念である。

[0026] セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造を構成する直鎖状ポリマー又は網目構造は、好適には、電荷を有する不飽和モノマー及び Z又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体、或いは/並びに、天然高分子又はその架橋体である。以下ではまず、本発明に係る人工半月板を製造するための好適な原料である、電荷を有する不飽和モノマー、電気的に中性である不飽和モノマー及び天然高分子につき説明する。

[0027] 電荷を有する不飽和モノマーとしては、好適には、酸性基（例えば、カルボキシノレ基、リン酸基及びスルホン酸基）や塩基性基 (例えば、アミノ基）を有する不飽和モノマーを、例えば、 2—アクリルアミドー 2—メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メタタリル酸又はそれらの塩を挙げることができる。

[0028] 電気的に中性である不飽和モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、 N-イソプロピルアクリルアミド、 N， N—ジメチノレ—アクリルアミド、ビュルピリジン、スチレン、メチルメタタリレート、フッ素含有不飽和モノマー（例えば、トリフルォロェチルアタリレート）、ヒドロキシェチルアタリレート又は酢酸ビュルを挙げることができる。

[0029] 天然高分子としては、バクテリアセルロースや電荷を有する天然高分子を挙げることができる。ここで、「バクテリアセルロース」（以下、 BCと省略する場合がある）とは、微生物により産生された、セルロース、セルロースを主鎖としたへテロ多糖、 13— 3 ―、 β _1， 2等のダルカンのいずれか又はこれらの混合物である。なお、ヘテロ多糖の場合のセルロース以外の構成成分は、マンノース、フラクトース、ガラクトース、キシロース、ァラビノース、ラムノース、グルクロン酸等の 6炭糖、 5炭糖及び有機酸等である。ここで、バクテリアセルロースを産生する微生物は、特に限定されないが、ダルコンァセトバクタ^ ~ ·キシリナム ·サブスピーシス ·キシリナム ATCC—53582 {

luconacetobacter xylinus subsp. xylinus (Yamada) } _Λ ノ，セトノヽクタ" ~ 'ノ'セテ'サプスピーシス.キシリナム ATCC— 10821 (Acetobactoracetisubsp xylinum)、同パストゥリアン (A.pasteurium)、同ランセンス (A.rancens)、サノレシナ'ベントリクリ (Sarcina ventriculi) ,バタテリゥム'キシロイデス（Bacterium xyloides)、シユードモナス属細菌、ァグロバタテリゥム属細菌等で、バクテリアセルロースを産生するものを利用することができる。また、「電荷を有する天然高分子」とは、電荷を有するタンパク質や多糖類等を指す。具体的には、タンパク質としては、ゼラチンやコラーゲン等を、また、多糖類としては、アルギン酸ナトリウム、ジヱランガム、カラギーナン、キトサンやヒアルロン酸等を挙げることができる。また、糖とタンパク質の共有結合化合物である糖タンパク質をも含み、例えば、このような糖タンパク質として、プロテオダリカン、ァグリカンを挙げること力 Sできる。

[0030] 次に、ハイド口ゲルにおける、第一の網目構造と第二の網目構造との関係（相互侵入網目構造の場合)及び第一の網目構造と直鎖状ポリマーとの関係 (セミ相互侵入網目構造の場合）にっき、好適な態様毎に説明する。

[0031] まず、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造を構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である場合（以下、「第一の好適な態様」という。 )にっき説明する。この態様の好適な第一の特徴は、第一のモノマー成分の 10モル %以上が、電荷を有する不飽和モノマーであり、第二のモノマー成分の 60モル％以上力電気的に中性である不飽和モノマーである点にある。即ち、このような構成を採ることにより、第一の網目構造 {第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された、電荷を有する基 (例えば、カルボキシノレ基）がー定量以上存在している網目構造 }中に、電気的に中性である不飽和モノマーを多量に導入することが可能となる。即ち、使用するモノマーの種類及び量並びに使用順序が非常に重要なのである [0032] 第一のモノマー成分中の電荷を有する不飽和モノマーの量は、第一のモノマー成分に対し 10モル％以上であり、より好適には 30モル％、最も好適には 100モル％である。また、第二のモノマー成分中の電気的に中性である不飽和モノマーの量は、第二のモノマー成分に対し 60モル⁰ /₀以上であり、好適には 100モル⁰ /₀である。

[0033] 更に、この態様の好適な第二の特徴は、ノ、イド口ゲル中の第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で 1： 2 1： 100 (好適には 1： 3 1： 50、より好適には 1 : 3— 1 : 30)である。このような構成を採ることにより、ハイド口ゲルに、これまでにない機械強度等の特性を付与することができる。このような高い比での、電気的に中性である不飽和モノマーの導入は、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより、電荷を有する基 (例えば、カルボキシノレ基）がー定量以上存在している網目構造 ( 第一の網目構造)を形成し、その後、電気的に中性である不飽和モノマーを導入することによりはじめて可能となる。尚、ゲル中におけるモノマー量は、各々の網目構造力種類のモノマーより構成されている場合には、元素分析により決定する。また、 2 種以上の場合は、元素分析では複雑になり決定できない場合がある。このような場合は、例えば、製造の際に使用したモノマー量から、重合しなかったモノマー量を引くことにより求める。

[0034] また、この態様の好適な第三の特徴は、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定することである。即ち、第二の網目構造 (第二のモノマー成分を重合し架橋することにより形成される網目構造）の架橋度を、第一の網目構造のそれよりも小さくするとレ、うものであり、その最も極端な例が、第二の網目構造の架橋度が 0 (即ち、第二のモノマー成分を重合するが架橋しなレ、場合）である、セミ相互侵入網目構造のハイド口ゲルの形態である。このような構成を採ることにより、ゲルに、これまでにない機械強度等の特性を付与することができる。従来は、第一の網目構造の架橋度が第二の網目構造の架橋度よりも小さいものは存在していたが、このようなゲルには機械強度に問題があつた。この態様は、第一の網目構造の架橋度と第二の網目構造の架橋度の関係を逆にしただけで、機械強度を大幅に改善した点で画期的である。 [0035] 具体的には、第一の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量と、第二の網目構造を形成させるために使用する架橋剤の量を、各々の網目構造の原料モノマ一と関連づけて適宜調整する。好適には、第一の網目構造の架橋度が 0. 1— 50 mol%であり、第二の網目構造の架橋度が 0. 001— 20mol%となるように、より好適には、第一の網目構造の架橋度が 1一 20mol%であり、第二の網目構造の架橋度が 0. 01— 5mol%となるように、最も好適には、第一の網目構造の架橋度が 2 lOmol %であり、第二の網目構造の架橋度が 0. 05— lmol%となるようにする。特に、ゲルの含水量を小さくしたり（即ち、膨潤度を小さくする）、硬くする（即ち、弾性率を大きくする）には、両方の架橋度を上げるようにすればよい。

[0036] 以上、この態様の好適な特徴点を三点述べたので、以下では、その他の任意的構成要件について説明する。

[0037] まず、第一のモノマー成分に関しては、電荷を有する不飽和モノマーを 10モル％以上含む限り特に限定されず、例えば、第二のモノマー成分として必須的に用いられる、電気的に中性である不飽和モノマーを用いてもよレ、。また、第二のモノマー成分に関しては、電気的に中性である不飽和モノマーを 60モル％以上含む限り特に限定されず、例えば、第一のモノマー成分として必須的に用いられる、電荷を有する不飽和モノマーを用いてもよい。例えば、 2—アクリルアミドー 2—メチルプロパンスルホン酸 (AMPS)、アクリルアミド（AAm)、アクリル酸 (AA)、メタクリル酸、 N—イソプロピノレアタリノレアミド、ビニルピリジン、ヒドロキシェチルアタリレート、酢酸ビエル、ジメチルシロキサン、スチレン（St)、メチルメタクリレー HMMA)、トリフルォロェチルアタリレ一 MTFE)等を挙げることができる。更には、ジエラン、ヒアルロン酸、カラギーナン、キチン、アルギン酸などの多糖類やゼラチン、コラーゲンなどのタンパク質でもよい。尚、使用する有機モノマーは、第一の網目構造、第二の網目構造湘互侵入網目構造)及び直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造）間で、同一であっても異なってレ、てもよレ、。但し、互いに異なる原料を使用すれば、ハイド口ゲルは、より高い力学特性を持つようになる。

[0038] 尚、原料である有機モノマーとして、水不溶性モノマーと水溶性モノマーの両方を用いることが好適である。水不溶性モノマーを一部に使用した際に優れた機械強度を奏する、という新規知見に基づくものである。この際、水不溶性モノマーを、第一の網目構造のためにのみ用いても、第二の網目構造 (相互侵入網目構造)又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造）のためにのみ用いても、両方のために用いてもよレヽ。また、水不溶性モノマーと水溶性モノマーの比が、 9. 9 : 0. 1—0. 1 : 9. 9とすることが好適である。特に、第一の網目構造において、水溶性モノマー：水不溶性モノマー = 0 : 100 1 : 99、また、第二の網目構造又は直鎖状ポリマーにおいて、水溶性モノマー：水不溶性モノマー =0： 100— 10： 90と設定することがより好適である。更に、第一の網目構造において、水溶性モノマー：水不溶性モノマー = 0 : 100 1 : 99、また、第二の網目構造において、水溶性モノマー：水不溶性モノマー = 0 : 100 一 5 : 95が更に好適である。尚、ゲルの含水量を減少させるためには、疎水性モノマ一の含有量を増加させればよい。水不溶性モノマーとしては、例えば、フッ素含有モノマー、列えば'、 2, 2, 2_トリフノレ才ロェチノレメチノレアタリレート、 2， 2, 3, 3, 3_ペンタフルォロプロピルメタタリレート、 3—（ペルフルォロブチル） _2—ヒドロキシプロピルメタクリレート、 1H, 1H, 9H—へキサデカフルォロノ二メタタリレート、 2, 2, 2—トリフルォロェチルアタリレート、 2, 3, 4, 5, 6—ペンタフルォロスチレン、フッ化ビニリデン等を挙げることができる。

更に、原料である有機モノマーとして、金属イオンと錯体を形成しうる基を有するモノマーを用い、かつ、その金属イオンをゲル中に導入することにより、ゲル中に錯体を形成させることも好適である。一般に、ゲル中の錯形成の割合、即ち金属導入率を高くすると、ハイド口ゲルは、含水量が小さくなり、かつ、機械強度が大きくなる傾向にある。この際、金属イオンと錯体を形成しうる基を有するモノマーを、第一の網目構造のためにのみ用いても、第二の網目構造 (相互侵入網目構造)又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造）のためにのみ用いても、両方のために用いてもよい。好適な態様は、第一の網目構造において、金属イオンと錯体を形成させたものである。また、金属含有量は、 0. 03mol/l— lmol/1が好適であり、 0. Olmol/1— 0. 3mol/lがより好適である。また、好適には、錯体を形成しうる基を有するモノマーの含有量は、第一の網目構造を構成する全モノマー量に対して、 10— 100mol。/_o、更に好適には 30 100mol%である。更に、金属イオンと錯体を形成しうる基を有するモノマーの比は、好適には 1 : 1^1 : 1000であり、更に好適には 1： 10— 1： 100である。金属イオンとしては、錯体を形成しうる金属イオンであれば特に限定されず、例えば、亜鉛イオン、鉄イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、クロムイオン等を挙げることができる。金属源としては、水に溶解すると金属イオンを生じる、例えば水溶性の金属塩を挙げることができる。また、金属イオンと錯体を形成しうる基とは、選択した金属イオンと錯体を形成しうる基を指し、例えば、金属イオンとして、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルト、クロム等の多価金属を選択した場合、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基を挙げることができる。また、金属イオンと錯体を形成しうる基を含有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、ィタコン酸、スチレンスルホン酸、ビュルリン酸を挙げること力 sできる。

[0040] 第一の好適な態様の具体例は、 2_アクリルアミド— 2_メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されている、相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板である。

[0041] 次に、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造を構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、天然高分子、特にバクテリアセルロースの場合 (以下、「第二の好適な態様」という。）について説明する。この態様は、一方の網目構造がバクテリアセルロースであり、他方の網目構造 (相互侵入網目構造の場合)又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造の場合）は、好適には、電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体、或いは、天然高分子又はその架橋体である。

[0042] 第二の好適な態様の具体例は、バクテリアセルロースからなる網目構造と、 N, N— ジメチルーアクリルアミドを原料モノマーとする網目構造とから構成されているカ又は、バクテリアセルロースからなる網目構造と、ゼラチンからなる網目構造とから構成されている相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板である。

[0043] 次に、本発明に係るハイド口ゲルの物性につき説明する。まず、このゲルの剪断弾性率は、好適には 0. 01 lOMPaであり、より好適には 0. 03 3MPaであり、最も好適には 0. 1— 1. OMPaである。また、このゲルの圧縮破断応力は、好適には 0. 1- 1 OOMPaであり、より好適には 1一 50MPaであり、最も好適には 3— 40MPaである。更に、このゲルの引張破断応力は、好適には 0· 1— lOOMPaであり、更に好適には 0. 1 一 50MPaであり、最も好適には 0. 5— 5MPaである。

[0044] 更に、このゲルは、好適には、含水量が 10%以上（より好適には 50%以上、更に好適には 85%以上）である。なお、含水量の上限値は特に限定されなレ、が、ゲルの機械強度維持等の理由から、通常は 99. 9%以下、好適には 99%以下、より好適には 95%以下である。

[0045] 次に、本発明に係る人工半月板の製造方法の一例（第一の好適な態様の場合)を説明する。まず、第二のモノマー成分 (電気的に中性である不飽和モノマーを 60モル％以上含む)及び重合開始剤 (相互侵入網目構造ハイド口ゲルの場合には架橋剤も）を含有する溶液を調製する。続いて、第一の網目構造を有するゲル {第一のモノマー成分（電荷を有する不飽和モノマーを 10モル％以上含む）を重合 ·架橋することにより形成されたシングノレネットワークゲル }をこの溶液に浸漬し、充分な時間をおいて、第二のモノマー成分及び重合開始剤（相互侵入網目構造ハイド口ゲルの場合には架橋剤も）を前記ゲル内に拡散させる。次いで、前記溶液から前記ゲルを取り出し、このゲル中の第二のモノマー成分を重合 (相互侵入網目構造ハイド口ゲルの場合には架橋も）することにより、第一の網目構造の網目に絡まる第二の網目構造 (相互侵入網目構造ハイド口ゲルの場合)又は直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造ハイド口ゲルの場合)が形成される結果、二重網目構造を有するゲルを製造することができる。更に、上記手順と同様の手法で、上記のシングノレネットワーク型ゲルではなぐ多重網目構造を有するゲルを用いることにより、三重以上の相互侵入網目構造ゲルも製造可能である。

[0046] 尚、重合方法としては水溶性重合を用いることが好適である。また、水溶液重合は、第一の網目構造中に第二のモノマー成分を均一に分散し、第二も網目構造やポリマーを形成するための反応を効率よく行わせるために、撹拌混合下に行うことが好ましい。そのためには回転撹拌軸を有する反応容器内で該回転撹拌軸の剪断力により、重合に伴い生成するゲル状物を、細分化しながら重合を行うことが更に好ましぐ例えば特開昭 57— 34， 101号公報、 US-A-4, 625, 001および EP0343, 919に開示されているように複数の回転撹拌軸を有する反応容器としてニーダーを用いるのが最も好ましい。

[0047] 尚、第一の網目構造、第二の網目構造 (相互侵入網目構造ゲルの場合)及び直鎖状ポリマー (セミ相互侵入網目構造ゲルの場合)を形成させる際に使用する重合開始剤は特に限定されず、重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択される。例えば、有機モノマーとして AMPS、 AAm、 AAを熱重合する場合には、過硫酸カリウムなどの水溶性熱触媒、過硫酸カリウム—チォ硫酸ナトリウムなどのレドックス開始剤を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤として 2—ォキソグノレタル酸を用いることができる。また、有機モノマーとして Stを熱重合する場合には、ァゾビスイソプチロニトリル (AIBN)、過酸化ベンゾィル (BP〇）などの有機溶媒に溶解性の熱触媒を用いることができ、光重合する場合には、光増感剤としてべンゾフエノンを使用すること力 Sできる。

[0048] 同じぐ第一の網目構造や第二の網目構造 (相互侵入網目構造ゲルの場合)を形成させる際に使用する架橋剤も特に限定されず、架橋重合すべき有機モノマーに対応して種々のものが選択される。例えば、有機モノマーとして AMPS、 AAm、 AAを用いた場合には、 N, ーメチレンビスアクリルアミドを、有機モノマーとして Stを用いた場合には、エチレングリコールジメタタリレートを夫々使用することができる。

[0049] また、第一の網目構造を有するゲルを浸漬する溶液の溶媒に関しては、前記溶液に浸漬されるゲルへの悪影響を防止し、かつ、二重網目構造 (相互侵入網目構造ハイド口ゲル)や直鎖状ポリマー（セミ相互侵入網目構造ハイド口ゲル)を、第一の網目構造の網目に良好に絡みつける観点から、この溶液の溶媒が、第一の網目構造を有するゲル中の溶媒と同じであることが好適である。

[0050] 尚、ゲル中に金属イオンを導入した態様に関しては、得られた（セミ）相互侵入網目構造ハイド口ゲルを真空乾燥させた後にこの金属塩溶液に浸漬することにより行う。この操作によれば、ネットワーク間の距離を極力近づけることにより、効率よく金属ィォンと錯体を形成することができる。

[0051] 次に、重合'架橋条件等につき説明すると、まず、第一の網目構造を有するゲルに拡散した第一のモノマー成分の重合反応は、加熱するか、または紫外線のような光を照射するか、いずれかにより行うことができる。この重合反応は、前記ゲルの第一の網目構造を壊さない条件下でなされる。また、架橋反応は、所定濃度の架橋剤、反応開始剤を第二のモノマー成分と一緒に溶媒中に混合し、第一の網目構造を有するゲルに拡散させる。具体的には、第一の網目構造を有するゲルを、架橋剤を含有する第二のモノマー溶液に浸漬し、 24時間低温下で拡散させる。なお、拡散途中で架橋してしまうことを避けるために、室温以下、 4°C付近が好ましい。

[0052] 次に、本発明に係る人工半月板の製造方法の別例（第二の好適な態様の場合)を説明する。このハイド口ゲルは、（1)電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体或いは天然高分子又はその架橋体が入った培地中で菌を培養することにより、バクテリアセルロースを生産させるか、 (2)バクテリアセルロース中に、電荷を有する不飽和モノマー及び Z又は電気的に中性である不飽和モノマーを導入した後、該モノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程力、、場合により更に架橋することにより、バクテリアセルロース中に更に網目構造を形成させる力、（3)電荷を有する天然高分子を含む溶液をバクテリアセルロースに含浸させ、バクテリアセルロース中に電荷を有する天然高分子を取り込ませることにより製造可能である。

[0053] 尚、該モノマーや天然高分子を架橋させる場合には、架橋剤 (化学架橋剤、イオン架橋剤等）を用いればよい。例えば、化学架橋剤としては、水溶性カルポジイミド (W SC、 EDC)を、また、イオン架橋剤としては、 CaClを挙げることができる。また、架橋

2

剤を添加しなくても、例えば、ゼラチンなどは、ある程度の濃度以上で水素結合で架橋する。但し、この場合でも、更に化学架橋させてもよい。

[0054] 尚、化学架橋やイオン架橋する場合、架橋度を 10— ³— 5 X 10— ²Mの範囲に設定すると、しなやかで丈夫なゲルを得ることができ、架橋度を 5 X 10_² 2M (好適には、 1 (Γ¹一: 1M)の範囲に設定すると、硬くて丈夫なゲルを得ることができる。

[0055] 人工半月板は、実際の半月板と同じ形状とすることが好適である。形状を整えるに際しては、（セミ）相互侵入網目構造ハイド口ゲルを製造した後にカット等する手法や、その形状の型の中で重合や架橋を行う手法を挙げることができる。尚、後述するように、骨に固定するために、人工半月板は、骨と接触する側に、骨の内部に侵入するような、ゲル本体と一体化した突起部を有していることが好適である。 [0056] 次に、本発明に係る人工半月板の使用方法にっき説明する。人工半月板の固定方法は、人工半月板が骨と接する位置に、人工半月板には前述の突起部を設け、他方、骨には孔を掘り、該孔に該突起部を挿入する形態が好ましい。このようにすると、骨から出てきた繊維組織が人工半月板の突起部（ゲル）とくつつくことにより、人工半月板が骨にしつ力と固定される。更に、ゲルと靭帯は非吸収性の糸で固定する。

[0057] 尚、実際の使用に際しては、個々の患者により、適合する人工半月板の形状は異なるので、数十種類の形状のものを予め準備しておくことが好適である。そして、例えば、 CTで、患者の各サイズ (膝の縦横長さ、厚み）を測定することにより、最も適した人工半月板を選択することになる。

実施例

[0058] 以下、本発明を実施例を参照しながら具体的に説明する。尚、本発明は実施例によりいかなる限定も受けない。

[0059] 実施例 1

<シングルネットワーク型ゲルの作製 >

面積 100mm X 100mm、厚さ 2mmのシリコン板からカッターで外辺長 80mm X 80 mm,幅 5mmの枠を切りだし、枠の 1箇所 3mmの溝を空けた。このシリコン枠を 2枚の 1 00mm X 100mm,厚さ 3mmのガラス板に挟み、重合容器を組み立てた。

[0060] モノマーである 2mol/Lの 2—アクリルアミド—2_メチルプロパンスルホン酸（AMPS) 水溶液 25mlと、架橋剤である 2mol/Lの N, N^r —メチレンビスアクリルアミド（MBAA )水溶液 lmlと、開始剤である 0. lmol/Lの 2_ォキソダルタル酸水溶液 lmlとを合わせ、水で調整して水溶液 50mlを得た。この水溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。つづいて、この脱酸素水溶液を前記重合容器の一方のガラス板に置かれたシリコン板の開口部に流し込み、シリコン板上に他方のガラス板を重ねて前記開口部周辺をシールした後、波長 365nmの UVランプ（22W, 0. 34A)を用いて紫外線を常温で 6 時間照射して重合させることにより、架橋度が 4mol%の AMPSゲル (第一の網目構造)を作製した。尚、架橋度の計算は以下の通りである：

{ (MBAA水溶液濃度 X量) / (モノマー濃度 X量） } X 100 =

{ (2mol/L X lml) / (2mol/L X 25ml) } X 100 = 4mol% [0061] <ダブルネットワーク型ゲルの製造 >

モノマーである 5mol/Lのアクリルアミド（AAm)水溶液 40mlと、架橋剤である 0· 2 mol/Lの N, —メチレンビスアクリルアミド（MBAA)水溶液 lmlと、開始剤である 0 . lmol/Lの 2_ォキソダルタル酸水溶液 lmlとを合わせ、水で調整して水溶液（浸漬溶液） 200mlを得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。

[0062] 次レ、で、前記浸漬溶液と前記シングルネットワーク型ゲル 4gをそのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を 4°Cの冷蔵庫に 24時間設置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散 '浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

[0063] 次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当な大きさに裁断した後、このゲルを幅 100mm X長さ 100mm X厚さ 3mmの 2枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この 2枚のガラス板の周囲 4辺をシールした後、波長 365nmの UVランプ（ 22W, 0. 34A)を用いて紫外線を常温で 6時間照射した。このとき、前記ゲル中に拡散した AAmモノマーが重合してダブルネットワーク型ゲルを得た。このダブルネットヮーク型ゲルの第二の網目構造の架橋度は、 0. lmol%であった。尚、架橋度の計算は以下の通りである：

{ (0. 2mol/L X lml) / (5mol/L X 40ml) } X 100 = 0. lmol%

得られた実施例 1の PAMPS_PAAm (ポリ AMPS—ポリ AAm)のダブルネットヮーク型ゲルを純水中で平衡膨潤させた。このゲルについて元素分析を行った。その結果を下記表 1に示す。

[0064] [表 1]

[0065] 前記表 1から明らかなように、 AMPSおよび AAmの両モノマーの総量に対して窒素が 9. 49%の値を示すことから、 2回目の重合に用いた AAmモノマーは、平衡膨潤によってゲルの外部に出ることなくダブルネットワーク型ゲル中で架橋されていることが確認された。

[0066] 実施例 2

<シングルネットワーク型ゲルの作製 >

モノマーである 2mol/Lのアクリル酸 (AA)水溶液 40mlと、架橋剤である 0. 2 mol/Lの N， N' —メチレンビスアクリルアミド（MBAA)水溶液 4mlと、開始剤である 0 . lmol/Lの 2—ォキソグルタル酸水溶液 lmlとを合わせ、水で調整して 80mlの水溶液を得た。この水溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。つづいて、この脱酸素水溶液を、実施例 1と同様な重合容器の一方のガラス板に置かれたシリコン板の開口部に流し込み、シリコン板上に他方のガラス板を重ねて前記開口部周辺をシールした後、波長 365nmの UVランプ（22W, 0. 34A)を用いて紫外線を常温で 6時間照射して重合させることにより、架橋度が lmol%の AAゲルを作製した。

[0067] <ダブルネットワーク型ゲルの製造 >

モノマーである 5mol/Lのアクリルアミド（AAm)水溶液 20mlと、架橋剤である 0· 1 mol/Lの N, —メチレンビスアクリルアミド（MBAA)水溶液 lmlと、開始剤である 0 . lmol/Lの 2—ォキソグルタル酸水溶液 lmlとを合わせ、水で調整して 200mlの水溶液 (浸漬溶液）を得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。

[0068] 次いで、前記浸漬溶液と前記シングルネットワーク型ゲル 4gを、そのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を 4°Cの冷蔵庫に 24時間設置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散，浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

[0069] 次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当の大きさに裁断した後、このゲルを幅 100mm X長さ 100mm X厚さ 3mmの 2枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この 2枚のガラス板の周囲 4辺をシールした後、波長 365nmの UVランプ（ 22W, 0. 34A)を用いて紫外線を常温で 6時間照射した。このとき、前記ゲル中に拡散した AAmモノマーが重合してダブルネットワーク型ゲルが得られた。このダブルネットワーク型ゲルの第二の網目構造の架橋度は、 0. lmol%であった。

[0070] 試験例 1 得られた実施例 1及び 2のダブルネットワーク型ゲルについて、また、比較のために、実施例 1及び 2で作成したシングルネットワーク型ゲルについても、 S彭潤度、圧縮破断応力および圧縮破断歪を測定した。結果を、表 2 (シングルネットワーク型ゲル)及び表 3 (ダブルネットワーク型ゲル）に示す。

[表 2]

[0072] [表 3]

[0073] 前記表 2および表 3から明らかなように、実施例 1の PAMPS— PAAmのダブルネットワーク型ゲルは、 AMPSシングノレネットワーク型ゲルに比べて圧縮破断応力が高いことがわ力る。さらに、実施例 2の PAA— PAAmダブルネットワーク型ゲルは、 PAAm シングノレネットワーク型ゲルに比べて著しく高い圧縮破断応力を有することがわかる

[0074] 実施例 3

実施例 1と同様の方法により、但し、第一の網目構造を構成するモノマー及び第二の網目構造を構成するモノマーの比を変え、また、第一の網目構造と第二の網目構造の架橋度を変えたものにつき、機械強度を測定した。なお、以下では、各ダブルネットワーク型ゲノレの名称につき、 1st Monomer Conc.(M) - Monomer Name - Degree of し rosslinking (mol%)- 2nd Monomerし one. (Μ) · Monomer Name - Degree of Crosslinking (mol%)の順で簡略化して表記する。例えば、第一の網目構造が、モノマ一濃度 1M、架橋度 4mol%の PAMPSであり、第二の網目構造が、モノマー濃度 1M、架橋度 0· lmol%の PAAmであるダブルネットワーク型ゲルは、 1PAMPS4— 1PAA mO. 1と表現する。尚、ここでのモノマー濃度は、製造時の濃度であり、最終的なゲル中でのモノマー量とは異なることに留意すべきである。即ち、例えば、第一のモノマ一濃度及び第二のモノマー濃度が両方とも 1Mである場合に、最終的に得られるハイドロゲル中でのこれらのモル比は 1 : 1ではなレ、。それは、第一の網目構造は電荷を持っているために、中性の第二のモノマー水溶液中で大きく膨潤するためと理解される（本実施例においては、最終的なゲル中でのモノマー量は AMPS :AAm= 1 : 10 である）。結果を表 4、図 3及び図 4に示す。表 4及び図 3より、 PAMPS - PAAm系のダブルネットワーク型ゲルに関し、第一の網目構造におけるモノマーと第二の網目構造のモノマーの組成比を変えると、第一の網目構造 (PAMPS)におけるモノマー：第二の網目構造 (PAAm)のモノマー = 1： 20のときが最も破断強度が高レ、ことが分かる。また、図 4より、第二の網目構造 (PAAm)の架橋度によっても強度が大きく変わり、架橋度が 0. lmol%の時に最も高い強度を示すことが分かる。

[表 4]

[0076] 実施例 4

第一網目： AMPSと TFEAを 1 : 5の割合で DMSO中 3. Oml/1の濃度となるように混合し、架橋剤 MBAAを lmol%、重合開始剤ひ—ケトグノレタル酸を 0. 2mol%を加えて、前記と同様の手順に従い UV重合にて合成した。

[0077] 第二網目：上記ゲル 10mlを、 DMSO中の TFEA溶液（濃度 3. Oml/1, MBAA0. lmol%、 α -ケトグルタル酸 0. 2mol%) 200mlに浸漬して、約 2日間静置し、前記と同様の手順に従い UV重合にて合成した。このようにして得られたゲルの物性を表 5 に示す。

[表 5]

[0079] 実施例 5

実施例 3で得られた lPAMPS4_lPAAm0. 1のダブルネットワーク型ゲル中に各種金属イオンを導入し、機械強度を測定した。なお、金属イオンの導入に際しては、まず、純粋で平衡膨潤させたダブルネットワーク型ゲルを適当な大きさに切り出し、それを一度真空乾燥させた。そして、平衡膨潤時のゲル体積に対して 20倍量の各種金属塩水溶液を調整し、ゲルを約 1週間浸漬した。なお、水溶液の濃度は、 ZnS04 ίこ関して fま、 0. 01M、 0. 1M、 1Mの三種、 FeC13tこ関して fま、 0. 01M、 0. 1M、 0. 3Mの三種を準備した。結果を表 6に示す。

[0080] [表 6]

[0081] 試験例 2 (応力分散性試験上記と同様の手法に従い、各種の PAMPS— PAAmのダブルネットワーク型ハイドロゲルを調製した。これらハイド口ゲルを 60 X 30 X 10mmに裁断した。

[0082] 今回使用した試験系を図 5に示す。光源 4として He— Neレーザー（model 127,

Spectra-Physics Laser, In ）を用いた。偏光子 5の軸を垂直に配し、アナライザー 9 の軸を平行に配した。二枚の 1Z4プレート 6， 8の速い軸を、偏光子 5及びアナライザ一 9の軸に対し、夫々、 π /4及び _ π Ζ4ラジアンに設定した。パーソナルコンビユータ 11と接続している cooledCCDカメラ（C4742- 95, Hamamatsu Co., Japan)で、光弾性イメージを記録した（全イメージエリアは、 1280 X 1024ピクセノレ含む）。

[0083] この CCDカメラにより撮影された応力分散の程度を示すイメージ図を図 6に示す。

変色域（図面中白く見える部分）は、応力が集中していることを意味する。これから分かるように、 PAMPS—PAAmハイド口ゲル（PAAmの架橋度が 0. 1モル⁰ /₀)のィメージ（a)は、 PAMPS—PAAmハイド口ゲル（PAAmの架橋度が 2モル％)のイメージ（b )と比較してその変色域が少ないことが見て取れる。このように、本発明に係る力学強度を最適化されているハイド口ゲルは、応力分散性に優れていることが分かる。

[0084] また、 PAAmの架橋度を変えて（0· 0モル⁰ /₀, 0. 1モノレ⁰ /₀, 0. 5モル⁰ /₀, 1. 0モル %, 2. 0モル％)、 Normalized Powerと歪みについて試験した。その結果を図 7に示す。図 7より、傾向として、第二の網目構造の架橋度が小さい程、同一歪みで応力がうまく分散し、 Normalized Powerが少ないことが分かる。また、 Normalized Powerと架橋度との関係を示したのが図 8であるが、この図より、どの歪みについても、架橋度が 0. 1モル⁰ /₀付近で Normalized Powerが最小になることが分かる。

[0085] 最後に、架橋度を固定しつつ（0. 1モル％)、 AAmの濃度を変えて（0. 5M, 1M, 2M, 3M, 5M)、 Intensityと歪みについて試験を行った。その結果を図 9に示す。この図より、 AAmの濃度が高い程、同一歪みにおける Intensityが高い傾向を示すこと、並びに、 AAmの濃度が 1Mのとき Intensityが最も低いことが分かる。即ち、力学強度が最適化された DNゲルは、最も応力を分散する能力を持つ。

[0086] 実施例 6 (BCZゼラチン ·ダブルネットワークゲルの製造「1Ί)

Bacto PeptonO. 5%、 Yeast ExtractO. 5%、リン酸水素ニナ卜リウム 0. 27%、タエン酸 0. 115%、グルコース 2%、の仕込みで脱イオン水に溶解し HS培地を得た。次いで、この培地に、培地に対して 15重量％となるようにゼラチンを混合し、この培地を三角フラスコに 15— 30ml程度の分量で取分けた後、フラスコにキャップをし、そのままオートクレーブ滅菌を 120°C、 20分間行った。その後、 -80°Cに保存してある酢酸菌（ATCC 53582)を取り出して培地に移した。そして、 28 30°Cの間で約 2— 3 日間静置をすると、培地の空気界面側からバクテリアセルロースが生産始め、更に厚さが約 2mmになるまで培養を続けた。得られたバクテリアセルロース/ゼラチン.ダブルネットワークゲルについて、 l%NaOH水溶液による洗浄を 1日、更に純水による溶媒交換を 2日行い、標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は 30であった。

[0087] 実施例 7 (BCZゼラチン ·ダブルネットワークゲルの製造「2Ί)

培地に対して 20重量％となるようにゼラチンを混合すること以外は、実施例 6と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は 36であった。

[0088] 比較例 1 (BCシングルネットワークゲルの製造)

ゼラチンを混合しない点以外は実施例 6と同様の方法で、標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は 89であった。

[0089] 試験例 3 (引張試験)

得られたゼラチン含有バクテリアセルロースの引張試験を行った。尚、引張試験は、 TENSILON測定機を用レヽ、サンプルを 5mm X l . 5mm X 30mmの短冊状にし、引張速度を lmm/min.として行った。図 10及び表 7にその結果を示す。

[0090] [表 7]

実施例 8 (BCZアルギン酸ナトリウム ·ダブルネットワークゲルの製造）

培地に対し 2重量％となるようにアルギン酸ナトリウムを混合すること、及び、多糖部分を Ca2 +によってイオン架橋する目的で 0. lMCaC12溶液に 2日間浸漬した以外は、実施例 6と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は 20であった。 [0092] 実施例 9 (BCZジエランガム ·ダブルネットワークゲルの製造)

培地に対し 0. 4重量％となるようにジエランガムを混合する点以外は、実施例 8と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は 28であった。

[0093] 比較例 2 (BCシングノレネットワークゲルの製造)

実施例 6と同様の方法で標記ゲルを製造した。尚、このゲルの膨潤度は 36であつた。

[0094] 試験例 4 (引張試験)

試験例 3と同じ方法で、実施例 8及び 9並びに比較例 2のゲルに弓 I張試験を行つた。図 11、図 12及び表 8にその結果を示す。

[0095] [表 8]

[0096] 実施例 10 (BC ゼラチン'ダブルネットワークゲルの製诰「3Ί)

市販のナタデココ（膨潤度： 189)を 40重量％ゼラチン水溶液に浸し、 80度で 3日間含浸させた。その結果、茶褐色の標記ゲルが得られた。尚、このゲルの膨潤度は 3 . 6であった。

[0097] 実施例 11 (BCZゼラチン ·ダブルネットワークゲルの製造「4Ί)

実施例 10で得られたゲルを、ゲル内部のゼラチンを架橋する目的で、 1Mの WS C溶液に浸漬させた。その結果得られたゲルの膨潤度は 5. 2であった。

[0098] 試験例 5 (圧縮試験)

圧縮試験は、 TENSILON測定機を用レ、、サンプルを 10mm X 10mm X 5mmの直方体状にし、圧縮速度をサンプノレ厚さに対して 10%/min.として行った。その結果を図 13及び表 9に示す。

[0099] [表 9] サンプル破断応力（MPa) 破断歪初期弾性率 (MPa) 市販 B C 一 0 . 0 0 3 実施例 1 0 ― 0 . 0 3 8 実施例 1 1 1 . 2 3 0 . 6 1 1 . 1 6 7

[0100] 実施例 12— 15 ·比較例 3 (各種 DNゲルの製造)

ゼラチン（実施例 7 : 30重量％、 50°C、 pH7)、多糖類 {アルギン酸ナトリウム（実施例 8 : 4重量％、 70°C)、 I一力ラギーナン（実施例 9 : 5重量％、 70°C)、ジヱランガム（実施例 10 : 3重量％、 70°C) }溶液に 1週間浸漬した後、 BC/ゼラチンに対しては 1Mの WSC (ィ匕学架橋）、 BC/多糖に対しては 0. 1Mの CaC12 (イオン架橋）を準備し、夫々のサンプルにっき 4日間浸漬した。その後、溶媒を純水に変えて 1週間溶媒交換を行った。尚、これ以外の製造条件は、実施例 6と同じである。このようにして得られた実施例 12 15のゲルの膨潤度は、順に、 4. 6、 20、 30、 27であった。また、比較のために作成したバクテリアセルロースゲル膨潤度は、 89であった。

[0101] 試'験編弓 1 · 誦

圧縮試験は、 TENSILON測定機を用レ、、サンプルを直径 9mm X 5mmの円柱状にし、圧縮速度をサンプル厚さに対して 10%/min.に設定して行った。また、引張試験は、同測定機を用い、サンプルを 5mm X 2mm X 30mmの短冊状にし、更に直径 25 mmの円形カッターでダンベル状にし、引張速度はサンプノレの自然長さに対して 10 %/min.に設定して行った。結果を図 14一 21及び表 10に示す。

[0102] [表 10]

この結果より分かるように、まず、圧縮試験を見てみると、初期弾性率については比較例 3と比較しておよそ 1一 2桁も上昇した。例えば、実施例 12の DNゲルに関しては、初期弾性率が 1. 7MPaという非常に高い弾性率を示すと共に、破断点に関しては歪が 40%において約 4MPaという高い値を示している。合成高分子を用いず、天然素材のみでここまでの機械特性を示したことは驚くべき結果である。また、引張試験を見てみると、バクテリアセルロース自体力元々「引っぱり」の力に強い物質であるため、多糖類については、圧縮のとき程には、弾性率のオーダーが変わるほどの大幅は変化は見られな力、つた。一方、ゼラチンについては、 23MPaという非常に高い値を示した。これまでの DNゲルでこの付近の値を示したことは勿論なぐ応力に関しても約 3MPaという高い値を示した。

[0104] 試験例 7 (BC/ゼラチン ·ダブルネットワークゲルにおけるゼラチン濃度縮合剤濃

(EDO 変化させるこによる牛のの験）

比較例 2と同様の方法で得た BCシングルネットワークゲル (比較例 4)を、 30重量 %のゼラチン水溶液（50°C、 pH7)に 1週間浸漬した。その後、濃度を変えた EDC水溶液（0. 1M、 1M)を準備し、夫々のサンプルを 4日間浸漬した。更に溶媒を純水に変えて 1週間溶媒交換を行い、実施例 16 (EDC水溶液： 0. 1M)及び 17 (EDC水溶液： 1M)の標記ゲルを得た。また、比較例 2と同様の方法で得た BCシングノレネットヮークゲル (比較例 4)を、濃度を変えたゼラチン水溶液（15%、 30%、 40%、 50% ; 5 0°C、 pH7)に 1週間浸漬した。その後、 1Mの EDC水溶液を準備し、夫々のサンプルを 4日間浸漬した。更に溶媒を純水に変えて 1週間溶媒交換を行い、実施例 18— 21 (実施例 18 :ゼラチン 15%、実施例 19 :ゼラチン 30%、実施例 20：ゼラチン 40% 、実施例 21 :ゼラチン 50%)の標記ゲルを得た。これらについて、以下の測定方法で各種機械特性を測定した：

[0105] ·圧縮試験

サンプルを直径 9mm X 5mmの円柱状にし、圧縮速度をサンプル厚さに対して 10 %/min.として、 TENSIRON測定機を用いて測定。

[0106] ·引張試験

サンプルを 5mm X 2mm X 30mmの短冊状にし、更に直径 25mmの円形カッターでダンベル状にし、引張速度をサンプノレの自然長に対して 10%/min.として、

TENSIRON測定機を用いて測定。 [0107] この結果を表 11及び図 22—図 25に示す。 [0108] [表 11]

[0109] 試験例 8 バクテリアセルロース Zゼラチンダブルネットワークゲルの牛理食塩水中での漏翻

試験例 7で用いたバクテリアセルロース/ゼラチンダブルネットワークゲル（製造時のゼラチン濃度が X = 5、 15、 30、 40、 50重量％)を、 1M EDC水溶液に 4日間浸漬した。さらに、溶媒を純水に変えて 1週間溶媒交換をした。以降のサンプルは BC-Gelatin (x%)と表記する。

[0110] (1)試験例 8 - 1

より生体内に近い環境での測定を目的として、 BC-Gelatinゲルの溶媒を生理食塩水（0. 1M NaCl水溶液）にした状態での圧縮、引っ張り試験を行うと共に、イオン強度を変化させて力学物性値がどう変わるのかを調べた。サンプルは BC_Gelatin(30) ゲルを用い、 3種類の NaCl水溶液 (0. 001、 0. 01、 0. 1M)を準備して 1週間溶媒交換を行った。これらのサンプルについて、試験例 7と同じ方法で圧縮'引張試験を行つた。その結果を表 12及び 13並びに図 26及び 27に示す。 [0111] [表 12] サンプル名 q 破断応力 (MPa) 破断歪初期弾性率 (MPa)

BC+Gelatin in water 5.8 3.7 0.37 1.7

BC+Gelatin 0.001 M NaCI 5.4 3.4 0.34 2.4

BC+Gelatin 0.01 NaCI 4.9 4.4 0.36 1.5

BC+Gelatin 0.1 M NaCI 4.6 3.0 0.41 0.9

Gelatin in water 10 0.12 0.35 0.16

Gelatin 0.001 M NaCI 7.0 0.1 1 0.39 0.15

Gelatin 0.01 NaCI 6.7 0.14 0.42 0.09

Gelatin O.I NaCI 6.1 0.12 0.45 0.07

BC in water 89 ― ― 0.007

BC 0.001 M NaCI 88 ― ― 0.010

BC 0.01 M NaCI 88 ― ― 0.007

BC 0.1 M NaCI 80 ― ― 0.009

[0112] [表 13] サンプル名 q 破断応力 (MPa) 破断歪初期弾性率 (MPa)

BC+Qelatin in water 5.8 3.3 0.1フ 22

BC+Gelatin 0.001 M NaCI 5.4 3.3 0.17 21

BC+Gelatin 0.01 M NaCI 4.9 3.8 0.17 23

BC+Gelatin 0.1 M NaCI 4.6 3.8 0.19 19

Gelatin in water 10 0.068 0.32 0.20

Gelatin 0.001 NaCI 7.0 0.078 0.36 0.21

Gelatin 0.01 NaCI 6.7 0.087 0.37 0.22

Gelatin O.I MNaCI 6.1 0.085 0.33 0.25

BC in water 89 2.2 0.21 2.9

BC 0.001 NaCI 88 2.3 0.22 2.4

BC 0.01 M NaCI 88 3.2 0.27 3.5

BC 0.1 M NaCI 80 2.9 0.22 2.7

[0113] (2)試験例 8 - 2

BC単体ではいつたん大変形してしまうと元には戻らない性質を持っている力電解質である Gelatinを含有させることで変形からの回復効果が得られるようになった否かの確認のため、圧縮によるサイクル試験を行った。

TENSILON測定機を用いてサンプル（BC_Gelatin(50))の圧縮試験を行った。サンプルについてはほぼ直径 9mm X 5mmの円柱状にし、圧縮速度はサンプル厚さに対して 10%/min.とした。歪 30%のところまでサイクルを 5回繰り返した。

[0114] 図 28— 30からいずれの場合も、 1回目の往路の立ち上がりが早いこと、 2回目以降の往路と全体の復路はほぼ一定の経路をたどることがわかった。図 30を見ると荷重を抜いても押し返す力が弱ぐ復路の落ち込みが大きいことがわかる。これは BCの回復性の低さが表れている為だと考えられる。図 28及び 29では、 2回目以降の立ち上力 Sりが歪約 7。/₀のところで起こり、一方で図 30では歪約 12。/₀のところであるので、 DN での 2サイクル以降は Gelatinの性質が強く出ているのではない力、と理解される。

[0115] 素材の観点から図 28を見ると、このゲルは破断直前の歪をかけ続けても高い弾性率を保ち、また高荷重にも耐えていることから耐久性のある物質であることがわかる。

[0116] ( 3)試験例 8 - 3

BCに電解質をカ卩えることでどれくらい保水能力が上がっているのかを試験した。尚、圧縮試験は試験例 7に準じて行った。サンプノレは BC_Gelatin(x%)を用いた。保水力は、歪 30%で圧縮を止めてゲル周囲の水分を拭き取り、圧縮前後のゲルの重量力評価した。

重量評価については

[0117] [数 1]

W water = W polymer x (q - Y)

Wbefore χ α - Waiter

水の減少率 A =—— ^J- ~~

Wwater

水の残存量 B = l (%で表示した）

a ：圧縮しない状態での補正値 (大気中への蒸発）から算出した。

図 31に BCに含浸させるゼラチン濃度と水の残存量との関係を示した。ゲルに与えた歪量が 30%であったので BC単体（ゼラチン 0 %)でも 80 %の水は残っているが、ゼラチン濃度を徐々に上げていくことで DNでの残存量は上昇し、ゼラチン濃度が 4 0 50 %にもなると DNもゼラチン SNも大差なく近い値を示していることがわかる。

[0118] 実施例 22 (BC ZPDMAAダブルネットワークゲルの製造）

モノマーである 6mol/Lの N, N—ジメチル—アクリルアミド（DMAA)水溶液 100ml と、架橋剤である 0. l mol/Lの N, N' —メチレンビスアクリルアミド（MBAA)水溶液 2 mlと、開始剤である 0. lmol/Lの過硫酸カリウム水溶液 2mlとを合わせ、水で調整して水溶液（浸漬溶液） 200mlを得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて 30分間脱酸素した。

[0119] 次いで、前記浸漬溶液と比較例 1で得られた BCシングノレネットワーク型ゲル 4gをそのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を 4°Cの冷蔵庫に 2 日間静置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散- 浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

[0120] 次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当な大きさに裁断した後、このゲルを幅 100mm X長さ 100mm X厚さ 3mmの 2枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この 2枚のガラス板の周囲 4辺をシールした後、 60°Cのウォーターバス中で 6時間 DMAAモノマーの重合を行うことにより、標記ダブルネットワーク型ゲルを得た。

[0121] 実施例 23 (PAMPS ZPDMAAダブルネットワークゲルの製造）

モノマーである 2mol/Lの 2—アクリルアミド— 2—メチルプロパンスルホン酸（AMPS) 水溶液 25mlと、架橋剤である 2mol/Lの N, N' —メチレンビスアクリルアミド（MBAA )水溶液 lmlと、開始剤である 0. lmol/Lの 2—ォキソグノレタル酸水溶液 0. 5mlとを合わせ、水で調整して水溶液 50mlを得た。この水溶液を窒素ガスを用いて脱酸素した。つづいて、この脱酸素水溶液を前記重合容器の一方のガラス板に置かれたシリコン板の開口部に流し込み、シリコン板上に他方のガラス板を重ねて前記開口部周辺をシールした後、波長 365nmの UVランプ（22W, 0. 34A)を用いて紫外線を常温で 6時間照射して重合させることにより、架橋度が 4mol%の AMPSゲル (第一の網目構造)を作製した。

[0122] 次に、モノマーである 6mol/Lの N， N—ジメチル—アクリルアミド（DMAA)水溶液 10 0mlと、架橋剤である 0. lmol/Lの N， N' —メチレンビスアクリルアミド（MBAA)水溶液 2mlと、開始剤である 0. lmol/Lの過硫酸カリウム水溶液 2mlとを合わせ、水で調整して水溶液（浸漬溶液） 200mlを得た。この浸漬溶液を窒素ガスを用いて 30分間脱酸素した。

[0123] 次いで、前記 PAMPSシングルネットワーク型ゲルをそのゲルより十分に大きな容量のシール容器に入れた。この容器を 4°Cの冷蔵庫に 2日間静置し、前記浸漬溶液中のモノマー、架橋剤および開始剤を前記ゲルに拡散 ·浸透させた。この工程において、浸漬液の濃度を一様にする目的で時々容器を静かに振盪した。

次いで、前記浸漬液からゲルを取り出し、適当な大きさに裁断した後、このゲルを幅 100mm X長さ 100mm X厚さ 3mmの 2枚のガラス板の間に気泡が混入しないように挟持した。この 2枚のガラス板の周囲 4辺をシールした後、 60°Cのウォーターバス中で 6時間 DMAAモノマーの重合を行うことにより、標記ダブルネットワーク型ゲルを得た。

[0124] 試,験 19 ί Φ{本而ォ久 '卜牛にする言平 ¼ (皮谢直言式験) I

実施例 23の PAMPSZPDMAAの DN型ハイド口ゲル、実施例 12のバクテリアセルロース Zゼラチン DN型ハイド口ゲル、実施例 22のバクテリアセルロース ZPDM AAの DN型ハイド口ゲルにつき、以下のプロトコールに従い、標記試験を行った：

[0125] 1.材料と方法

1)ゲル材料

size 10mm X 10mm X 5mm 2個

2)使用動物

白色家兎雄 1羽（体重 3kg台）

3)滅菌方法

•イソジン消毒 10分 → 抗生剤入り（ミノマイシン lg 48時間）浸漬 •兎の背骨を対称に間隔を空け 3箇所にゲル素材埋植

•兎背部の傍脊柱筋上の皮膚に約 2cm程の皮切を加え皮下を剥離し埋植するスペースを確保した後ゲル材料を 1個坦植し皮膚縫合。

•術後の兎はケージ内で 6週間飼育。

4)坦植実験

[1]埋植群:ゲル 1個を滅菌処置後 6週間皮下坦植

[2]対照群 (滅菌処置のみ）： 1個を滅菌処置後に 6週間蒸留水中で保管

5)検討項目

•兎背部手術創周囲の状態 •皮下のゲル周囲の状態

•ゲルの形状、変形状態

•力学特性の変化 (最大破壊強度、破断歪み、初期弾性率）

[0126] 2.結果

坦植群：兎は特に重篤な感染兆候なく 6週経過後屠殺。

ゲル材料を回収し 2時間後に先端研にて破壊試験施行

[0127] (実施例 23)

•背部の状況

ゲル坦植部において軽度の膨隆を認めるが著明な発赤、熱感等は認めず（図 3 2中の上の丸囲み部分）

•皮下ゲル周囲の状況

ゲルを中心として被膜を形成。著明な感染の兆候は認めず {図 33 (1)及び (2) } •ゲルの形状、変形の有無

size 9.63 X 10.19 X 4.88

埋植前の状態と比べほとんど変化なく原型のまま残存 (図 34)

[0128] [表 14] 力学試験の結果

*コントロール群：未処置

*滅菌群：滅菌処置 (抗生剤 &イソジン浸漬)後 6週間蒸留水中で保管

*坦植群：滅菌処置後皮下 6週間坦植

(実施例 12)

•背部の状況

ゲル坦植部において軽度の膨隆を認めるが著明な発赤、熱感等は認めず（図 32 中の左下の丸囲み部分）

•皮下ゲル周囲の状況ゲルを中心として被膜を形成。著明な感染の兆候は認めず {図 35(1)及び（2)} •ゲルの形状、変形の有無

size 9.63X10.19X4.88

埋植前の状態と比べ若干変形があったものの、ほぼ原型維持 (図 36) [表 15] 力学試験の結果

*コントロール群：未処置

*滅菌群：滅菌処置 (抗生剤 &イソジン浸漬)後 6週間蒸留水中で保管 *坦植群：滅菌処置後皮下 6週間坦植

[0131] (実施例 22)

•背部の状況

ゲル坦植部において軽度の膨隆を認めるが著明な発赤、熱感等は認めず（図 32 中の右下の丸囲み部分）

•皮下ゲル周囲の状況

ゲルを中心として被膜を形成。著明な感染の兆候は認めず（図 37) •ゲルの形状、変形の有無

size 9.63X10.19X4.88

埋植前の状態と比べほとんど変化なく原型のまま残存

[0132] [表 16] 力学試験の結果

*コントロール群：未処置 *滅菌群：滅菌処置 (抗生剤 &イソジン浸漬)後 6週間蒸留水中で保管 *坦植群：滅菌処置後皮下 6週間坦植

[0133] 試験例 10 生体内坦め込み試験

試験方法

実験動物は雌白色家兎の 2羽である。麻酔には生理的食塩水で 2倍に希釈したペントバルビタールナトリウムを静注した。投与量はまず lmlZkgを目安に投与し、術中に必要に応じて追加したため、合計では約 6mlが投与された。膝関節上の皮膚に縦切開を加え、膝蓋骨内側の関節包を切開した関節内に進入した。内側側副靭帯の大腿骨付着部を、骨片をつけて部分切除し、関節を開大して内側半月板を切除した。切除した半月板の大きさに合わせて、既に滅菌してある実施例 23に従い製造された PAMPS—PDMAAゲル製の平板から円盤状半月板（厚さ lmm)を作成し、内側関節裂隙に挿入して周囲を関節包に縫合した。ついで切開した関節包を強固に縫合し、また内側側副靭帯の大腿骨付着部を修復した。最後に皮膚縫合を行った。術後は白色家兎をケージ (40 X 60 X 40cm)内で飼育し、 4週間後に屠殺した（ベントバルピタールナトリウム麻酔下）。

[0134] 結果

屠殺時、体重は変化無く（1頭目 2.1Kg→ 2.1Kg, 2頭目 2.6Kg→ 2.7Kg)、健康状態に異常はなかった {図 38 (1) }。膝関節周囲に炎症、熱感、発赤を認めなかった { 図 38 (2) }。更に、 PAMPS— PDMAAゲル製人工半月板周囲に炎症や異物反応は認められず、また対する軟骨に著明な変性も認められなかった {図 39 (1)が手術時、図 39 (2)が摘出直前 }。併せて、人工半月板にも変形や変性が認められなかつた {図 40 (1)が試験前、図 40 (2)が試験後 }。更に、図 41一図 43に組織の顕微鏡写真を示す。図 41 (1)及び図 41 (2)は、大腿骨軟骨の染色写真 { (1)は HE染色、（2) はサフラニン O染色 }であり、軟骨の構造及び染色性は正常であった。図 42は、脛骨軟骨の染色写真 (サフラニン O染色）であり、軟骨の構造及び染色性は正常であった。図 43は、滑膜の染色写真 (HE染色）であり、軽度の小円形細胞の浸潤を見るも、著しい炎症所見はなかった。

図面の簡単な説明 [図 1]図 1は、第一のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造（第一の網目構造)と第二のモノマー成分を重合し架橋することにより形成された網目構造 (第二の網目構造)が互いに網目を介して物理的に絡み合った相互侵入網目構造 (ダブルネットワーク型）の吸水性樹脂である。尚、図中、 Aは第一の網目構造、 Bは第二の網目構造、 1及び 2は架橋点を示す。

[図 2]図 2は、第一の網目構造と第二のモノマー成分を重合して形成される直鎖状ポリマーが互いに網目を介して物理的に絡み合ったセミ相互侵入網目構造 (ダブルネットワーク型）の吸水性樹脂である。尚、図中、 Cは第一の網目構造、 Dは直鎖状ポリマー、 3は架橋点を示す。

[図 3]図 3は、 lPAMPS4-XPAAmO. 1 DNゲルにおける圧縮破断応力及び破断歪に関する、第二の網目構造を構成するモノマーの濃度依存性を示したものである。尚、横軸の第二のモノマー濃度は、重合時に使用する第二のモノマー濃度を意味し、「1PAMPS— XPAAmO. 1」の Xがこれに相当する。

[図 4]図 4は、 lPAMPS4-lPAAmX DNゲルにおける圧縮破断応力に関する、第二の網目構造における架橋度依存性を示したものである。

[図 5]図 5は、ゲルを応力変形させた際の光弾性イメージ写真を撮るための実験系を示したものである。尚、図中、 4は光源、 5は偏光子、 6及び 8は 1/4プレート、 7は標本、 9はアナライザー、 10は CCDカメラ、 11はコンピュータを示す。

[図 6]図 6は、応力変形させた際の、各種ゲルの応力拡散状態を示す光弾性イメージ図であり、（a)が 1PAMPS4— lPAAmO. 1DNゲル、（b)が 1PAMPS4— lPAAm2DNゲルである。

[図 7]図 7は、 lPAMPS4_lPAAmXDNゲノレ（X = 0, 0. 1， 0. 5， 1. 0, 2. Omol%)を応力変形させた際の、 Nor腿 lized Power (縦軸）と歪み（％)との関係を示したものである。尚、図中、「□」は X=0mol%、「X」は X=0. lmol%、「V」は X=0. 5mol%、「◊」は X= l . 0mol%、「〇」は X= 2. 0mol%の場合を示したものである。

[図 8]図 8は、 1PAMPS4- lPAAmXDNゲル（X = 0, 0. 1， 0. 5， 1， 2mol%)を応力変形させた際の、 Normalized Power (縦軸）と架橋度（mol%)との関係を示したものである。尚、図中、「口」は歪みが 6. 670%、「V」は歪みが 13. 33%,「◊」は歪みが 20. 0 0%、「〇」は歪みが 26. 67%の場合を示したものである。

[図 9]図 9は、 AAm濃度の異なる各種 lPAMPS4-XPAAmO. 1DNゲルを応力変形させた際の、 Intensity (縦軸）と歪み（％)との関係を示したものである。尚、図中、「☆」は X=0. 5M、「X」は X= 1M、「V」は X = 2M、「◊」は X = 3M、「口」は X = 5Mの場合を示したものである。

[図 10]図 10は、試験例 3に従レ、得られた、実施例 7及び 8 (ゼラチン)並びに比較例 1 の BCハイド口ゲルの引張応力—歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 1、（2)は実施例 7、（3)は実施例 8のものである { (2)と（3)は殆ど重なっているので一本の線のように表示されている }。

[図 11]図 11は、試験例 4に従い得られた、実施例 9 (アルギン酸ナトリウム)及び比較例 2の BCハイド口ゲルの引張応力—歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 2、（2)は実施例 9のものである。

[図 12]図 12は、試験例 4に従い得られた、実施例 10 (ジエラン)及び比較例 2の BC ハイド口ゲルの引張応力-歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 2、（2)は実施例 1 0のものである。

[図 13]図 13は、試験例 5に従い得られた、実施例 11 (ゼラチン）、実施例 12 (架橋ゼラチン)及び巿販 BCの BCハイド口ゲルの圧縮応力-歪曲線である。尚、図中、（1) は巿販 BC、（2)は実施例 11、（3)は実施例 12のものである。

[図 14]図 14は、試験例 6に従い得られた、実施例 13 (架橋ゼラチン)及び比較例 3の BCハイド口ゲルの圧縮応力-歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、（2)は実施例 13のものである。

園 15]図 15は、試験例 6に従い得られた、実施例 14 (アルギン酸ナトリウム）及び比較例 3の BCハイド口ゲルの圧縮応力—歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、 (2) は実施例 14のものである。

[図 16]図 16は、試験例 6に従い得られた、実施例 15 ( し—カラギーナン)及び比較例 3の BCハイド口ゲルの圧縮応力-歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、（2)は実施例 15のものである。

[図 17]図 17は、実施例 16 (ジヱランガム）及び比較例 3の BCハイド口ゲルの圧縮応カー歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、（2)は実施例 16のものである。

[図 18]図 18は、試験例 6に従い得られた、実施例 13 (架橋ゼラチン)及び比較例 3の BCハイド口ゲルの引張応力-歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、（2)は実施例 13のものである。

園 19]図 19は、試験例 6に従い得られた、実施例 15 (アルギン酸ナトリウム）及び比較例 3の BCハイド口ゲルの引張応力—歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、 (2) は実施例 15のものである。

[図 20]図 20は、試験例 6に従い得られた、実施例 15 ( し—カラギーナン)及び比較例 3の BCハイド口ゲルの引張応力-歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、（2)は実施例 15のものである。

[図 21]図 21は、実施例 16 (ジエランガム）及び比較例 3の BCハイド口ゲルの引張応カー歪曲線である。尚、図中、（1)は比較例 3、（2)は実施例 16のものである。

園 22]図 22は、試験例 7に従い得られた、 EDC濃度の異なる実施例 17及び 18 (架橋ゼラチン)及び比較例 4の BCハイド口ゲルの圧縮応力-歪曲線である。尚、図中、

(1)は比較例 4、（2)は実施例 17、（3)は実施例 18のものである。

園 23]図 23は、試験例 7に従い得られた、 EDC濃度の異なる実施例 17及び 18 (架橋ゼラチン)及び比較例 4の BCハイド口ゲルの引張応力-歪曲線である。尚、図中、

[図 24]図 24は、試験例 7に従い得られた、ゼラチン濃度の異なる実施例 19一 22 (架橋ゼラチン)及び比較例 4の BCハイド口ゲルの圧縮応力-歪曲線である。尚、図中、

(1)は比較例 4、 (2)は実施例 19、 (3)は実施例 20、 (4)は実施例 21、 (5)は実施例

22のものである。

園 25]図 25は、試験例 7に従い得られた、ゼラチン濃度の異なる実施例 19一 22 (架橋ゼラチン)及び比較例 4の BCハイド口ゲルの引張応力-歪曲線である。尚、図中、 (1)は比較例 4、 (2)は実施例 19、 (3)は実施例 20、（4)は実施例 21、（5)は実施例 22のものである。

[図 26]図 26は、ゲル中の溶媒を NaCl水溶液にした状態での、 BCZゼラチン DNゲルの圧縮応力—歪曲線である。尚、図中、（1)は OMNaCl水溶液、（2)は 0. 001M NaCl水溶液、（3)は 0· OlMNaCl水溶液、（4)は 0· lMNaCl水溶液の場合を示す。

[図 27]図 27は、ゲル中の溶媒を NaCl水溶液にした状態での、 BC/ゼラチン DNゲルの引張応力—歪曲線である。尚、図中、（1)は OMNaCl水溶液、（2)は 0. 001M NaCl水溶液、（3)は 0. OlMNaCl水溶液、（4)は 0. lMNaCl水溶液の場合を示す。

[図 28]図 28は、 BCZゼラチン（50) DNハイド口ゲルのサイクル試験の結果を示すものである。

[図 29]図 29は、ゼラチン（50)ハイド口ゲルのサイクル試験の結果を示すものである。

[図 30]図 30は、 BCハイド口ゲルのサイクル試験の結果を示すものである。

園 31]図 31は、ゼラチン濃度に対する水の残存量を示したものである。尚、図中の〇はゼラチン単独の場合を、秦は BC/ゼラチン DNハイド口ゲルの場合を示すものである。

[図 32]図 32は、 PAMPS— PDMAAの DNゲルの皮下埋植試験後の背部の状況を撮影した電子写真である。

[図 33]図 33 (1)及び（2)は、 PAMPS— PDMAAの DNゲルの皮下埋植試験後の、皮下ゲル周囲の状況を撮影した電子写真である。

[図 34]図 34は、皮下坦植試験後に取り出した、 PAMPS—PDMAAの DNゲルを撮影した電子写真である。

[図 35]図 35 (1)及び（2)は、 BC/ゼラチン DNハイド口ゲルの皮下埋植試験後の、皮下ゲル周囲の状況を撮影した電子写真である。

園 36]図 36は、皮下坦植試験後に取り出した、 BCZゼラチン DNハイド口ゲルを撮影した電子写真である。

[図 37]図 37は、 BCZPDMAAの DNゲルの皮下埋植試験後の背部の状況を撮影した電子写真である。

園 38]図 38 (1)は、生体内坦め込み試験における、屠殺直前の雌白色家兎の全体を撮影した電子写真であり、図 38 (2)は、同家兎の膝関節周囲を撮影した電子写真である。園 39]図 39 (1)は、生体内通め込み試験における、人口半月板埋め込み手術の際の電子写真であり、図 39 (2)は、人工半月板摘出直前 (4週間後）の電子写真である園 40]図 40 (1)は、生体内坦め込み試験前の人口半月板の電子写真であり、図 40 ( 2)は、試験後の人工半月板の電子写真である。

[図 41]図 41は、生体内坦め込み試験後の大腿骨軟骨の染色写真 { (1)は HE染色、 (2)はサフラニン O染色 }である。

園 42]図 42は、生体内坦め込み試験後の脛骨軟骨の染色写真 (サフラニン O染色）である。

園 43]図 43は、生体内坦め込み試験後の滑膜の染色写真 (HE染色）である。

Claims

請求の範囲

[1] セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板。

[2] 該ハイド口ゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び Z又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体

、或いは/並びに、天然高分子又はその架橋体である、請求の範囲第 1項記載の人ェ半月板。

[3] 電荷を有する不飽和モノマーが、酸性基及び/又は塩基性基を有する不飽和モノマーである、請求の範囲第 2項記載の人工半月板。

[4] 酸性基が、カルボキシル基、リン酸基又はスルホン酸基或いはそれらの基の塩である、請求の範囲第 3項記載の人工半月板。

[5] 酸性基を有する不飽和モノマー力 2—アクリルアミドー 2—メチルプロパンスルホン酸

、アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの塩である、請求の範囲第 3項記載の人工半月板。

[6] 電気的に中性である不飽和モノマー力アクリルアミド、 N—イソプロピルアクリルアミド、 N, N—ジメチルーアクリルアミド、ビュルピリジン、スチレン、メチルメタタリレート、フッ素含有不飽和モノマー（例えば、トリフルォロェチルアタリレート）、ヒドロキシェチルアタリレート又は酢酸ビュルである、請求の範囲第 2項一第 5項のいずれか一項記載の人工半月板。

[7] 該ハイド口ゲルが金属イオンを含み、かつ、該ハイド口ゲルを構成する直鎖状ポリマ一又は網目構造が、該金属イオンと錯体を形成しうる基を有する、請求の範囲第 1項一第 6項のレ、ずれか一項記載の人工半月板。

[8] 天然高分子が、ノクテリアセルロース又は電荷を有する天然高分子である、請求の範囲第 2項一第 7項のレ、ずれか一項記載の人工半月板。

[9] 電荷を有する天然高分子が、ゼラチン、コラーゲン、アルギン酸ナトリウム、ジエランガム、カラギーナン、キトサン、ヒアノレロン酸、プロテオダリカン及びァグリカン並びにこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求の範囲第 8項記載の人工半月板。

[10] 該ハイド口ゲル力 2—アクリルアミドー 2—メチルプロパンスルホン酸を原料モノマーとする網目構造と、アクリルアミドを原料とする網目構造とから構成されてレ、るか；バタテリアセルロースからなる網目構造と、 N, N—ジメチルーアクリルアミドを原料モノマーとする網目構造とから構成されてレ、るカ又は;バクテリアセルロースからなる網目構造と、ゼラチンからなる網目構造とから構成されている、請求の範囲第 1項記載の人ェ半月板。

[11] ハイド口ゲルを構成する直鎖状ポリマー又は網目構造が、電荷を有する不飽和モノマー及び Z又は電気的に中性である不飽和モノマーの重合体又はその架橋体である、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって、

第一の網目構造中に第二のモノマー成分 (ここで、該成分の 60モル⁰ /₀以上が、電気的に中性である不飽和モノマーである）を導入した後、第二のモノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程力、場合により更に架橋することにより、第一の網目構造中に第二の網目構造を形成させる第二工程 (ここで、第二のモノマー成分を重合し架橋する場合には、第一のモノマー成分を重合し架橋する場合よりも架橋度を小さく設定する）とを含む方法 (ここで、第一のモノマー成分量：第二のモノマー成分量が、モル比で 1： 2— 1： 100である）。

[12] 第一のモノマー成分に対して架橋剤を 0. 1— 50mol%の量で用レ、、第二のモノマ一成分に対して架橋剤を 0. 001— 20mol%の量で用いる、請求の範囲第 11項記載の製造方法。

[13] 第一工程及び/又は第二工程における重合及び/又は架橋が、水溶液下で行われる、請求の範囲第 11項又は第 12項記載の製造方法。

[14] バクテリアセルロースの網目構造を含む、セミ相互侵入網目構造又は相互侵入網目構造のハイド口ゲルを基材とする人工半月板の製造方法であって、

バクテリアセルロース中に、電荷を有する不飽和モノマー及び/又は電気的に中性である不飽和モノマーを導入した後、該モノマー成分を溶媒存在下で重合することにより、第一の網目構造中にポリマーを形成させる工程力場合により更に架橋することにより、バクテリアセルロース中に更に網目構造を形成させる工程;或いは電荷を有する天然高分子を含む溶液をバクテリアセルロースに含浸させ、バタテリァセルロース中に電荷を有する天然高分子を取り込ませる工程

を含む方法。