專利名稱：活體組織填補材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使活體組織缺損部分再生時使用的活體組織填補材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，對于由摘除骨腫瘤或外傷等產(chǎn)生的骨等活體組織的缺損部分，通過填補骨填補材料等活體組織填補材料，可以使骨再生從而修復(fù)缺損部分。作為骨填補材料，已知羥基磷灰石(HAP)或磷酸三鈣(TCP)，但從體內(nèi)無異物殘留方面考慮，使用例如由β-TCP等磷酸鈣多孔體形成的骨架材料。使β-TCP與骨缺損部分的骨細胞接觸時，破骨細胞吞噬β-TCP，成骨細胞形成新骨，進行所謂的重建骨過程。即，隨著時間的推移，填補到骨缺損部分的骨填補材料被自身骨所置換。
另一方面，為了提高手術(shù)后骨缺損部分的修復(fù)速度，有提案提出了使用培養(yǎng)骨等活體組織填補體，所述培養(yǎng)骨等活體組織填補體是通過下述方法制造的將骨填補材料浸在取自患者的骨髓液中，通過將骨髓液中含有的骨髓間質(zhì)干細胞和骨填補材料共同培養(yǎng)，以此進行制造。將通過培養(yǎng)獲得的骨填補材料作為骨架，以此將含有大量增殖的骨髓間質(zhì)干細胞的骨填補體填補至骨缺損部分，所以與手術(shù)后在體內(nèi)使細胞增殖的方法相比，該方法可以大幅縮短填補材料被本身骨置換所需的天數(shù)(參照，植村等2人，“在使用生物分解性β-TCP多孔材料的骨中的組織工程-活體組織內(nèi)增加強度的新材料オスフエリオソ—”，醫(yī)療朝日，朝日新聞社，2001年10月1日，第30卷，第10號，p.46～49)。

發(fā)明內(nèi)容
但是，即使使用多孔體作為骨填補材料，骨髓間質(zhì)干細胞也僅留在骨填補材料表面，骨髓間質(zhì)干細胞很難充分地附著在骨填補材料內(nèi)部。而且，即使細胞附著在骨填補材料上，也不能使細胞成長必需的成分等滲透到內(nèi)部，另一方面，細胞廢棄物在細胞周圍滯留從而阻礙細胞廢棄物順利地交換。
本發(fā)明是鑒于上述問題提出的，其目的在于提供活體組織填補材料及其制造方法，所述活體組織填補材料促進附著細胞的成長并且對于干細胞的附著性高。
為了解決上述課題，本發(fā)明采用以下單元。
本發(fā)明的活體組織填補材料，其特征在于，其具有下述形狀通過大約相同厚度的隔離部件，將在一個方向上延伸的多個貫通孔相互分隔。
該活體組織填補材料，由于具有上述形狀，可以確保大的表面積，從而表面上可以附著更多的細胞。而且，通過貫通孔，細胞可以容易地附著到填補材料內(nèi)部，同時通過貫通孔也可以容易地進行細胞廢棄物的交換。
上述活體組織填補材料，也可以為蜂窩狀。
本發(fā)明所述的活體組織填補材料，優(yōu)選在所述隔離部件上，形成凹部或/和孔部。
本發(fā)明的活體組織填補材料的制造方法，其特征在于，其具有混合工序、形成工序和燒結(jié)工序，所述混合工序中，將具有低于燒結(jié)溫度的熔點的粒狀固體與形成了漿狀的原料相混合；所述形成工序中，將與所述固體混合的所述原料供給至成型模具，從而形成成型體，在所形成的成型體中，通過大約相同厚度的隔離部件將多個貫通孔相互分隔；所述燒結(jié)工序中，燒結(jié)該成型體。
所述成型體也可以為形成蜂窩狀的蜂窩成型體。


圖1是本發(fā)明的一個實施方式中的活性組織填補材料的外觀示意圖。
圖2A是圖1中II-II剖面的一個例子的示意圖。
圖2B是圖1中II-II剖面的其它例子的示意圖。
圖3是本發(fā)明的一個實施方式中的活性組織填補材料的制造流程圖。
圖4是本發(fā)明的一個實施方式中進行蜂窩成型時所使用的蜂窩成型模具的外觀示意圖。
圖5是本發(fā)明的一個實施方式中含有固體的蜂窩成型體的剖面示意圖。
具體實施例方式
以下參照圖1～圖5對本發(fā)明的一個實施方式涉及的活體組織填補材料進行說明。
本實施方式涉及的骨填補材料(活體組織填補材料)10是由磷酸鈣(例如，β-TCP)多孔體形成的圓柱狀骨架材料，如圖1所示，并且骨填補材料10具有下述蜂窩狀的形狀，即通過大約相同厚度(例如0.05mm～0.5mm程度)的隔離部件12將在一個方向上延伸的多個貫通孔相互分隔。貫通孔11主要為四邊形，如圖2所示，在隔離部件12的表面形成多個凹部13和孔部14。
下面對由以上構(gòu)成的本實施方式涉及的骨填補材料10的制造方法進行說明。
骨填補材料10的制造工序如圖3所示，具有混合工序(S01)、形成工序(S02)和燒結(jié)工序(S03)，所述混合工序(S01)中，將熔點低于燒結(jié)溫度的如圖5所示的粒狀蠟珠(固體)15與形成漿狀的原料相混合；所述形成工序(S02)中，將混合了蠟珠15的原料，澆注到如圖4所示的蜂窩成型模具16中，從而形成蜂窩成型體17，其中在所形成的蜂窩成型體17中，通過大約相同厚度的隔離部件12將如圖5所示的多個貫通孔11相互分隔；所述燒結(jié)工序(S03)中，燒結(jié)蜂窩成型體17。下文，對各工序加以說明。
混合蠟珠15的(S01)工序中，首先，根據(jù)例如特開平5-237178號公報公開的方法，在調(diào)整好的混合發(fā)泡的水性發(fā)泡漿液中，混合由β-TCP制作的顆粒狀成型體，制作漿狀原料。
將蠟珠15混合到該原料。
接著，對形成蜂窩成型體17的(S02)工序加以說明。
在該工序中，將混合了蠟珠15的原料，供給至如圖4所示的蜂窩成型模具16，從而制作如圖5所示的蜂窩成型體17。
在圖4所示的蜂窩成型模具16的上部形成漏斗狀的原料注入口18。另一方面，在模具下部的內(nèi)部，例如，分別延平行于蜂窩成型模具16各邊的方向形成具有0.1mm寬的狹縫19，并且通過通路20將原料注入口18的下端部和狹縫19的一個端部連通。
從原料注入口18加入的原料通過通路20滲透到各狹縫19內(nèi)部。于是，蜂窩狀的蜂窩成型體17從蜂窩成型模具16的下端面21排出，其中所述蜂窩狀的蜂窩成型體17中有四邊形貫通孔11和分隔各貫通孔11的隔離部件12形成。此時，如圖5所示，在隔離部件12內(nèi)部，蜂窩狀成型體17的剖面的構(gòu)成含有蠟珠15。
接著，對燒結(jié)蜂窩成型體17的(S03)工序加以說明。
例如，根據(jù)特開平5-237178號公報公開的方法，將蜂窩成型體17干燥后燒結(jié)。此時，由于蜂窩成形體17的內(nèi)部含有的蠟珠15的熔點比燒結(jié)溫度低，通過燒結(jié)時的加熱將蠟珠15熔融后，則熔融蠟珠15流出到隔離部件12外部，從而將熔融蠟珠15從貫通孔11移至蜂窩成型體17外部，以此除去蠟珠。
這樣，如圖2A和圖2B所示，在隔離部件12的表面和內(nèi)部形成凹部13和孔部14。
下面對將細胞添加到上述得到的骨填補材料10來制作所需骨填補材料的過程加以說明。
首先，從腸骨等提取出骨髓液，將該骨髓液進行離心分離等的適宜的濃縮處理后，向培養(yǎng)容器內(nèi)提供MEM(Minimal Essential Medium最小必需培養(yǎng)基)以及添加了FBS(Fetal Bovine Serum胎牛血清)等的生長因子的培養(yǎng)基，并將培養(yǎng)基與上述濃縮處理液混合，進行原代培養(yǎng)，制作去除了不需要成分的含有間質(zhì)干細胞的細胞濃縮液。
接著，將該細胞濃縮液滲透到按上述方法制備的骨填補材料10的全部。然后加入到含有成骨細胞分化誘導(dǎo)因子如地塞米松等的骨形成培養(yǎng)基中，進行傳代培養(yǎng)。
這樣，所得到的骨填補體具有由間質(zhì)干細胞分化的成骨細胞和由間質(zhì)干細胞產(chǎn)生的骨基質(zhì)，因而具有骨形成作用。
對于該骨填補材料10，由于構(gòu)成蜂窩成型，可以確保大的表面積，同時也容易控制孔徑，從而可以自由地制造最佳大小的貫通孔。此外，由于具有貫通孔11，間質(zhì)干細胞可以容易地附著直至骨填補材料10的內(nèi)部，同時，通過貫通孔，對于間質(zhì)干細胞可以容易地進行廢棄物的交換。另外，由于不僅形成作為多孔體的孔，還形成凹部13，所以間質(zhì)干細胞容易附著到隔離部件12的表面，可以使充分量的細胞附著。而且，孔部14不僅使貫通孔11的一個方向的流通性變好，也使多個貫通孔11之間的連通性變好，從而可以順利進行間質(zhì)干細胞等在隔離部件12的停留或廢棄物的交換。
而且，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不僅限于上述實施方式，還可以包括在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍進行的種種變更。
例如，貫通孔的形狀不限于四邊形，可以是蜂窩狀的六邊形、三角形或圓形。此外，各貫通孔的大小也不必均一，也可以具有不均一的大小。
另外，作為固體并不限于蠟珠，也可以是塑料珠等，只要到達燒結(jié)溫度能夠溶解即可。固體的形狀可以是球狀或角形狀。
此外，體液并不限于骨髓液，可以是末梢血、臍帶血，只要含有ES細胞(胚胎干細胞)、組織干細胞、骨細胞、軟骨細胞、神經(jīng)細胞等的體細胞即可。所述活體組織不限于骨組織，可以利用軟骨組織、肌肉組織或皮下組織等任意的活體組織進行再生。
作為活體組織填補材料，只要是與活體組織有親和性的材料即可，若為活體吸收性材料更好。還可以是多孔體。
作為多孔體，不僅可以由β-TCP構(gòu)成，只要是形成漿狀的物質(zhì)即可，可以由磷酸鈣類陶瓷、膠原、聚乳酸等或這些的組合來構(gòu)成。
實施例下文，對于使用通過上述實施方式涉及的活體組織填補材料的制造方法制造的骨填補材料的實施例加以說明。
使用通過上述實施方式涉及的活體組織填補材料的制造方法制造的骨填補材料，來制作大鼠的培養(yǎng)骨作為骨填補體。
首先，從大鼠提取出骨髓液，通過在T型燒瓶中進行10天原代培養(yǎng)來生成除去了不需要成分的含有骨髓間質(zhì)干細胞的培養(yǎng)細胞。
將所述培養(yǎng)細胞進行胰蛋白酶處理后，將其播種于本實施方式涉及的骨填補材料中。在混合了MEM、FBS、地塞米松的培養(yǎng)基中使干細胞的分化開始進行，然后進行2周的傳代培養(yǎng)。
這樣，得到具有從骨髓間質(zhì)干細胞分化的成骨細胞的骨填補體。
將該骨填補體移植到大鼠的皮下，4周后再取出時，可以確認形成了新的骨組織。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性對于本發(fā)明的活體組織填補材料，滲透到貫通孔內(nèi)的細胞附著到隔離部件的表面時，在隔離部件上形成的凹部或孔部捕捉所述滲透到貫通孔內(nèi)的細胞。結(jié)果，提高了細胞的附著性，從而可以使充分量的細胞附著。
對于本發(fā)明的活體組織填補材料的制造方法，可以制造活體組織填補材料，在該活體組織填補材料中，因為增大了活體組織填補材料的表面積，容易附著細胞，可以使大量的細胞附著在表面上，同時，可以通過貫通孔順利地交換細胞廢棄物。而且，由于成型時容易控制貫通孔，從而提供的活體組織填補材料可以以最佳形狀移植到活體組織。
權(quán)利要求
1.活體組織填補材料，其具有下述形狀通過大約相同厚度的隔離部件，將在一個方向上延伸的多個貫通孔相互分隔。
2.如權(quán)利要求1所述的活體組織填補材料，其中，在所述隔離部件上形成凹部和/或孔部。
3.如權(quán)利要求1所述的活體組織填補材料，其具有蜂窩狀。
4.活體組織填補材料的制造方法，其具有混合工序、形成工序和燒結(jié)工序，所述混合工序中，將熔點低于燒結(jié)溫度的粒狀固體與形成了漿狀的原料相混合；所述形成工序中，將與所述固體混合的所述原料供給至成型模具，從而形成成型體，其中在所述成型體中，通過大約相同厚度的隔離部件將多個貫通孔相互分隔；所述燒結(jié)工序中，燒結(jié)該成型體。
5.如權(quán)利要求4所述的活體組織填補材料的制造方法，其中，將所述成型體形成蜂窩狀。
全文摘要
以促進附著細胞的生長并提高干細胞的附著性為目的。提供活體組織填補材料及其制造方法，所述活體組織填補材料是磷酸鈣(例如β－TCP)多孔體形成的圓柱狀骨架材料，其具有下述形狀，即通過大約相同厚度的隔離部件，將在一個方向上延伸的多個貫通孔相互分隔。并且在該活體組織填補材料中，形成四邊形的貫通孔，且在隔離部件的表面上形成多個凹部和孔部。
文檔編號A61F2/00GK1767794SQ20048000838
公開日2006年5月3日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者袴塚康治, 高宮裕兒, 貞森克也 申請人:奧林巴斯株式會社