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CN1767794A - 活体组织填补材料及其制造方法 - Google Patents

活体组织填补材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

以促进附着细胞的生长并提高干细胞的附着性为目的。提供活体组织填补材料及其制造方法，所述活体组织填补材料是磷酸钙(例如β－TCP)多孔体形成的圆柱状骨架材料，其具有下述形状，即通过大约相同厚度的隔离部件，将在一个方向上延伸的多个贯通孔相互分隔。并且在该活体组织填补材料中，形成四边形的贯通孔，且在隔离部件的表面上形成多个凹部和孔部。

Description

活体组织填补材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及使活体组织缺损部分再生时使用的活体组织填补材料及其制造方法。
背景技术
近年来，对于由摘除骨肿瘤或外伤等产生的骨等活体组织的缺损部分，通过填补骨填补材料等活体组织填补材料，可以使骨再生从而修复缺损部分。作为骨填补材料，已知羟基磷灰石(HAP)或磷酸三钙(TCP)，但从体内无异物残留方面考虑，使用例如由β-TCP等磷酸钙多孔体形成的骨架材料。使β-TCP与骨缺损部分的骨细胞接触时，破骨细胞吞噬β-TCP，成骨细胞形成新骨，进行所谓的重建骨过程。即，随着时间的推移，填补到骨缺损部分的骨填补材料被自身骨所置换。
另一方面，为了提高手术后骨缺损部分的修复速度，有提案提出了使用培养骨等活体组织填补体，所述培养骨等活体组织填补体是通过下述方法制造的：将骨填补材料浸在取自患者的骨髓液中，通过将骨髓液中含有的骨髓间质干细胞和骨填补材料共同培养，以此进行制造。将通过培养获得的骨填补材料作为骨架，以此将含有大量增殖的骨髓间质干细胞的骨填补体填补至骨缺损部分，所以与手术后在体内使细胞增殖的方法相比，该方法可以大幅缩短填补材料被本身骨置换所需的天数(参照，植村等2人，“在使用生物分解性β-TCP多孔材料的骨中的组织工程-活体组织内增加强度的新材料オスフエリオソ—”，医疗朝日，朝日新闻社，2001年10月1日，第30卷，第10号，p.46～49)。
发明内容
但是，即使使用多孔体作为骨填补材料，骨髓间质干细胞也仅留在骨填补材料表面，骨髓间质干细胞很难充分地附着在骨填补材料内部。而且，即使细胞附着在骨填补材料上，也不能使细胞成长必需的成分等渗透到内部，另一方面，细胞废弃物在细胞周围滞留从而阻碍细胞废弃物顺利地交换。
本发明是鉴于上述问题提出的，其目的在于提供活体组织填补材料及其制造方法，所述活体组织填补材料促进附着细胞的成长并且对于干细胞的附着性高。
为了解决上述课题，本发明采用以下单元。
本发明的活体组织填补材料，其特征在于，其具有下述形状：通过大约相同厚度的隔离部件，将在一个方向上延伸的多个贯通孔相互分隔。
该活体组织填补材料，由于具有上述形状，可以确保大的表面积，从而表面上可以附着更多的细胞。而且，通过贯通孔，细胞可以容易地附着到填补材料内部，同时通过贯通孔也可以容易地进行细胞废弃物的交换。
上述活体组织填补材料，也可以为蜂窝状。
本发明所述的活体组织填补材料，优选在所述隔离部件上，形成凹部或/和孔部。
本发明的活体组织填补材料的制造方法，其特征在于，其具有混合工序、形成工序和烧结工序，所述混合工序中，将具有低于烧结温度的熔点的粒状固体与形成了浆状的原料相混合；所述形成工序中，将与所述固体混合的所述原料供给至成型模具，从而形成成型体，在所形成的成型体中，通过大约相同厚度的隔离部件将多个贯通孔相互分隔；所述烧结工序中，烧结该成型体。
所述成型体也可以为形成蜂窝状的蜂窝成型体。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式中的活性组织填补材料的外观示意图。
图2A是图1中II-II剖面的一个例子的示意图。
图2B是图1中II-II剖面的其它例子的示意图。
图3是本发明的一个实施方式中的活性组织填补材料的制造流程图。
图4是本发明的一个实施方式中进行蜂窝成型时所使用的蜂窝成型模具的外观示意图。
图5是本发明的一个实施方式中含有固体的蜂窝成型体的剖面示意图。
具体实施方式
以下参照图1～图5对本发明的一个实施方式涉及的活体组织填补材料进行说明。
本实施方式涉及的骨填补材料(活体组织填补材料)10是由磷酸钙(例如，β-TCP)多孔体形成的圆柱状骨架材料，如图1所示，并且骨填补材料10具有下述蜂窝状的形状，即通过大约相同厚度(例如0.05mm～0.5mm程度)的隔离部件12将在一个方向上延伸的多个贯通孔相互分隔。贯通孔11主要为四边形，如图2所示，在隔离部件12的表面形成多个凹部13和孔部14。
下面对由以上构成的本实施方式涉及的骨填补材料10的制造方法进行说明。
骨填补材料10的制造工序如图3所示，具有混合工序(S01)、形成工序(S02)和烧结工序(S03)，所述混合工序(S01)中，将熔点低于烧结温度的如图5所示的粒状蜡珠(固体)15与形成浆状的原料相混合；所述形成工序(S02)中，将混合了蜡珠15的原料，浇注到如图4所示的蜂窝成型模具16中，从而形成蜂窝成型体17，其中在所形成的蜂窝成型体17中，通过大约相同厚度的隔离部件12将如图5所示的多个贯通孔11相互分隔；所述烧结工序(S03)中，烧结蜂窝成型体17。下文，对各工序加以说明。
混合蜡珠15的(S01)工序中，首先，根据例如特开平5-237178号公报公开的方法，在调整好的混合发泡的水性发泡浆液中，混合由β-TCP制作的颗粒状成型体，制作浆状原料。
将蜡珠15混合到该原料。
接着，对形成蜂窝成型体17的(S02)工序加以说明。
在该工序中，将混合了蜡珠15的原料，供给至如图4所示的蜂窝成型模具16，从而制作如图5所示的蜂窝成型体17。
在图4所示的蜂窝成型模具16的上部形成漏斗状的原料注入口18。另一方面，在模具下部的内部，例如，分别延平行于蜂窝成型模具16各边的方向形成具有0.1mm宽的狭缝19，并且通过通路20将原料注入口18的下端部和狭缝19的一个端部连通。
从原料注入口18加入的原料通过通路20渗透到各狭缝19内部。于是，蜂窝状的蜂窝成型体17从蜂窝成型模具16的下端面21排出，其中所述蜂窝状的蜂窝成型体17中有四边形贯通孔11和分隔各贯通孔11的隔离部件12形成。此时，如图5所示，在隔离部件12内部，蜂窝状成型体17的剖面的构成含有蜡珠15。
接着，对烧结蜂窝成型体17的(S03)工序加以说明。
例如，根据特开平5-237178号公报公开的方法，将蜂窝成型体17干燥后烧结。此时，由于蜂窝成形体17的内部含有的蜡珠15的熔点比烧结温度低，通过烧结时的加热将蜡珠15熔融后，则熔融蜡珠15流出到隔离部件12外部，从而将熔融蜡珠15从贯通孔11移至蜂窝成型体17外部，以此除去蜡珠。
这样，如图2A和图2B所示，在隔离部件12的表面和内部形成凹部13和孔部14。
下面对将细胞添加到上述得到的骨填补材料10来制作所需骨填补材料的过程加以说明。
首先，从肠骨等提取出骨髓液，将该骨髓液进行离心分离等的适宜的浓缩处理后，向培养容器内提供MEM(Minimal Essential Medium：最小必需培养基)以及添加了FBS(Fetal Bovine Serum：胎牛血清)等的生长因子的培养基，并将培养基与上述浓缩处理液混合，进行原代培养，制作去除了不需要成分的含有间质干细胞的细胞浓缩液。
接着，将该细胞浓缩液渗透到按上述方法制备的骨填补材料10的全部。然后加入到含有成骨细胞分化诱导因子如地塞米松等的骨形成培养基中，进行传代培养。
这样，所得到的骨填补体具有由间质干细胞分化的成骨细胞和由间质干细胞产生的骨基质，因而具有骨形成作用。
对于该骨填补材料10，由于构成蜂窝成型，可以确保大的表面积，同时也容易控制孔径，从而可以自由地制造最佳大小的贯通孔。此外，由于具有贯通孔11，间质干细胞可以容易地附着直至骨填补材料10的内部，同时，通过贯通孔，对于间质干细胞可以容易地进行废弃物的交换。另外，由于不仅形成作为多孔体的孔，还形成凹部13，所以间质干细胞容易附着到隔离部件12的表面，可以使充分量的细胞附着。而且，孔部14不仅使贯通孔11的一个方向的流通性变好，也使多个贯通孔11之间的连通性变好，从而可以顺利进行间质干细胞等在隔离部件12的停留或废弃物的交换。
而且，本发明的技术范围并不仅限于上述实施方式，还可以包括在不脱离本发明宗旨的范围进行的种种变更。
例如，贯通孔的形状不限于四边形，可以是蜂窝状的六边形、三角形或圆形。此外，各贯通孔的大小也不必均一，也可以具有不均一的大小。
另外，作为固体并不限于蜡珠，也可以是塑料珠等，只要到达烧结温度能够溶解即可。固体的形状可以是球状或角形状。
此外，体液并不限于骨髓液，可以是末梢血、脐带血，只要含有ES细胞(胚胎干细胞)、组织干细胞、骨细胞、软骨细胞、神经细胞等的体细胞即可。所述活体组织不限于骨组织，可以利用软骨组织、肌肉组织或皮下组织等任意的活体组织进行再生。
作为活体组织填补材料，只要是与活体组织有亲和性的材料即可，若为活体吸收性材料更好。还可以是多孔体。
作为多孔体，不仅可以由β-TCP构成，只要是形成浆状的物质即可，可以由磷酸钙类陶瓷、胶原、聚乳酸等或这些的组合来构成。
实施例
下文，对于使用通过上述实施方式涉及的活体组织填补材料的制造方法制造的骨填补材料的实施例加以说明。
使用通过上述实施方式涉及的活体组织填补材料的制造方法制造的骨填补材料，来制作大鼠的培养骨作为骨填补体。
首先，从大鼠提取出骨髓液，通过在T型烧瓶中进行10天原代培养来生成除去了不需要成分的含有骨髓间质干细胞的培养细胞。
将所述培养细胞进行胰蛋白酶处理后，将其播种于本实施方式涉及的骨填补材料中。在混合了MEM、FBS、地塞米松的培养基中使干细胞的分化开始进行，然后进行2周的传代培养。
这样，得到具有从骨髓间质干细胞分化的成骨细胞的骨填补体。
将该骨填补体移植到大鼠的皮下，4周后再取出时，可以确认形成了新的骨组织。
产业上的可利用性
对于本发明的活体组织填补材料，渗透到贯通孔内的细胞附着到隔离部件的表面时，在隔离部件上形成的凹部或孔部捕捉所述渗透到贯通孔内的细胞。结果，提高了细胞的附着性，从而可以使充分量的细胞附着。
对于本发明的活体组织填补材料的制造方法，可以制造活体组织填补材料，在该活体组织填补材料中，因为增大了活体组织填补材料的表面积，容易附着细胞，可以使大量的细胞附着在表面上，同时，可以通过贯通孔顺利地交换细胞废弃物。而且，由于成型时容易控制贯通孔，从而提供的活体组织填补材料可以以最佳形状移植到活体组织。

Claims (5)

1.活体组织填补材料，其具有下述形状：通过大约相同厚度的隔离部件，将在一个方向上延伸的多个贯通孔相互分隔。
2.如权利要求1所述的活体组织填补材料，其中，在所述隔离部件上形成凹部和/或孔部。
3.如权利要求1所述的活体组织填补材料，其具有蜂窝状。
4.活体组织填补材料的制造方法，其具有混合工序、形成工序和烧结工序，所述混合工序中，将熔点低于烧结温度的粒状固体与形成了浆状的原料相混合；所述形成工序中，将与所述固体混合的所述原料供给至成型模具，从而形成成型体，其中在所述成型体中，通过大约相同厚度的隔离部件将多个贯通孔相互分隔；所述烧结工序中，烧结该成型体。
5.如权利要求4所述的活体组织填补材料的制造方法，其中，将所述成型体形成蜂窝状。
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