JP2002291867A - Porous tissual skeleton forming material for repair or regeneration of tissue - Google Patents
Porous tissual skeleton forming material for repair or regeneration of tissueInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は一般に組織の修復お
よび再生の分野に関する。特に、本発明は組成において
一定の勾配(形態および機能における段階的な変化)を
有する多孔質の生体許容性で生体吸収性の発泡体および
/または組織の再生、修復または増強移植のためのテン
プレートとして作用する微小構造体に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to the field of tissue repair and regeneration. In particular, the present invention relates to porous biocompatible, bioabsorbable foams having a constant gradient in composition (gradual changes in morphology and function) and / or templates for tissue regeneration, repair or enhanced implantation And a microstructure acting as a microstructure.
【0002】[0002]
【従来の技術】連続気泡の多孔質発泡体は組織の修復お
よび再生における使用において明らかに有効であること
が認識されている。組織修復において、骨の気孔部に充
填するための多孔質プラグ(栓)材として非晶質で生体
許容性の発泡体を使用することが初期において集中的に
研究されていた。Brekke他(米国特許第4,186,4
48号)は骨の気孔部を治癒するためのポリラクチドの
ようなポリヒドロキシ酸ポリマーにより構成されている
多孔質メッシュプラグ材の使用を記載している。近年に
おいて、例えば、溶出化材を用いる米国特許第5,52
2,895号(Mikos)および同第5,514,378号
(Mikos他)、真空発泡技術を用いる米国特許第5,75
5,792号(Brekke)および同第5,133,755
号(Brekke),沈殿ポリマーゲル素材を用いる米国特許
第5,716,413号(Walter他)および同第5,6
07,474号(Athanasiou他)、室温より高い温度で
昇華する不安定化合物を伴うポリマー溶融材を用いる米
国特許第5,686,091号(Leong他)および同第
5,677,355号(Shalaby他)、基布式繊維骨格形
成材料を用いる米国特許5,770,193号(Vacanti
他)、同第5,769,899号(Schwartz他)、同第
5,711,960号(Shikinami)等の異なる方法によ
りTE骨格形成材料を作成することが試みられている。
また、Hinsch他(EPA274,898号)は血管およ
び細胞の内部増殖のための約10μm乃至約200μm
の大きさの気孔を有するポリヒドロキシ酸の多孔質連続
気泡発泡体を記載している。この文献Hincshにより記載
される発泡体はファイバー、糸、ブレード、編繊維、ス
クリム等により補強できる。また、文献Hincshは種々の
ポリヒドロキシ酸およびポリ−L−ラクチド、ポリ−D
L−ラクチド、ポリグリコリド、およびポリジオキサノ
ンのようなコポリマーの使用を記載している。このHinc
shの発泡体はプロセス条件、選択された溶媒、および添
加剤により調節できる規則的な気孔の大きさおよび形状
を有しているという利点がある。2. Description of the Prior Art It has been recognized that open cell porous foams are clearly effective for use in tissue repair and regeneration. In tissue repair, the use of amorphous, bio-acceptable foams as porous plugs to fill the pores of bone was initially intensively studied. Brekke et al. (U.S. Pat. No. 4,186,4)
No. 48) describes the use of a porous mesh plug composed of a polyhydroxy acid polymer such as polylactide to heal the pores of bone. In recent years, for example, US Pat.
Nos. 2,895 (Mikos) and 5,514,378
(Mikos et al.), US Patent No. 5,755 using vacuum foaming technology.
5,792 (Brekke) and 5,133,755
No. 5,716,413 (Walter et al.) And US Pat.
Nos. 07,474 (Athanasiou et al.) And U.S. Pat. Nos. 5,686,091 (Leong et al.) And 5,677,355 (Shalaby) which use polymer melts with labile compounds that sublime above room temperature. Et al.), U.S. Pat. No. 5,770,193 (Vacanti
Others, US Pat. No. 5,769,899 (Schwartz et al.), US Pat. No. 5,711,960 (Shikinami), and the like, have attempted to produce a TE skeleton forming material by different methods.
Also, Hinsch et al. (EPA 274,898) describe a range of about 10 μm to about 200 μm
A porous open-cell foam of a polyhydroxy acid having pores of the following size is described. The foam described by Hincsh can be reinforced with fibers, yarns, braids, knitted fibers, scrims and the like. The literature Hincsh also discloses various polyhydroxy acids and poly-L-lactide, poly-D
It describes the use of copolymers such as L-lactide, polyglycolide, and polydioxanone. This Hinc
Sh foams have the advantage of having a regular pore size and shape that can be controlled by process conditions, selected solvents, and additives.
【0003】しかしながら、上記の技法は一定の勾配構
造を有する骨格形成材料を製造する点で制限がある。た
いていの骨格形成材料はその形態および機能において等
方性であって天然組織における異方性の特徴に欠ける。
さらに、種々の気孔の形状の空間的分布を制御できる三
次元の骨格形成材料を作成することは従来技術において
困難であった。微小構造制御した発泡体を製造するため
の報告されている方法は低温法であって、他の従来的な
技法に優る多くの利点を有している。例えば、この方法
はタンパク、薬物、および熱的および加水分解的に不安
定な吸収性ポリマーを含む他の添加剤等の熱的に敏感な
化合物を組み込むことができる。[0003] However, the above technique has limitations in producing a skeleton-forming material having a certain gradient structure. Most scaffold-forming materials are isotropic in their morphology and function and lack anisotropic features in natural tissues.
Furthermore, it has been difficult in the prior art to create a three-dimensional skeleton-forming material capable of controlling the spatial distribution of various pore shapes. The reported method for producing microstructure controlled foams is a low temperature method and has many advantages over other conventional techniques. For example, the method can incorporate thermally sensitive compounds such as proteins, drugs, and other additives, including thermally and hydrolytically labile absorbent polymers.
【0004】さらに、最近になって、Athanasiou他(米
国特許第5,607,474号)が2種類の非類似の組
織が存在している場所における骨軟骨欠陥部を修復する
ための2層発泡体装置の使用を提案している。このAtha
nasiouの装置は、部分的に分離して作成されて後段にお
いて一体に接合される第1の層および第2の層により構
成されている。各骨格形成層はそれぞれ軟骨および骨の
組織に対応する剛性および圧縮性を有するように構成さ
れている。軟骨および骨は体内において隣接する層を形
成している場合が多いので、この方法は人体構造により
明瞭に似せることを目的としている。しかしながら、人
体における軟骨と骨との間の境界面は解剖学的特長およ
び/または機械的特性において急激な変化を伴う2種類
の非類似な材料の不連続な接合部ではない。すなわち、
軟骨細胞は下層の骨の構造に対する軟骨細胞の場所によ
り明瞭に異なる細胞の形態および配向を有しており、こ
の軟骨細胞の形態および配向における違いにより、軟骨
の外表面から下層の骨の軟骨境界面までの連続的な遷移
構造が形成される。それゆえ、Athanasiouの2層システ
ムは改善性を増してはいるが、人体において存在する組
織界面に類似するものとは言えない。More recently, Athanasiou et al. (US Pat. No. 5,607,474) have disclosed a two-layer foam for repairing osteochondral defects where two dissimilar tissues are present. Suggests the use of body devices. This Atha
The device of nasiou is composed of a first layer and a second layer which are partially separated and are integrally joined at a later stage. Each skeleton forming layer is configured to have rigidity and compressibility corresponding to cartilage and bone tissue, respectively. Since cartilage and bone often form adjacent layers in the body, this method is intended to more closely resemble human anatomy. However, the interface between cartilage and bone in the human body is not a discontinuous joint of two dissimilar materials with sharp changes in anatomical features and / or mechanical properties. That is,
Chondrocytes have a distinct cell morphology and orientation depending on the location of the chondrocytes relative to the underlying bone structure, and the differences in chondrocyte morphology and orientation cause the cartilage boundary of the underlying bone from the outer surface of the cartilage. A continuous transition structure up to the surface is formed. Thus, while Athanasiou's two-layer system has improved, it is not analogous to the tissue interface present in the human body.
【0005】また、3次元のラミネート状の発泡体を作
成するための別の手法がMikos 他(米国特許第5,51
4,378号)により提案されている。この手間のかか
る技法において、多孔質膜がまず溶出性の塩結晶を含有
するポリマー溶液を乾燥することにより作成される。そ
の後、3次元構造が幾つかの膜を一体にラミネートする
ことにより得られ、これらは所望の形状の輪郭に切り出
される。Another technique for making three-dimensional laminate foams is described in Mikos et al. (US Pat. No. 5,51,51).
No. 4,378). In this tedious technique, a porous membrane is created by first drying a polymer solution containing elutable salt crystals. Thereafter, a three-dimensional structure is obtained by laminating several membranes together, which are cut to the desired contour.
【0006】この軟骨のような生体組織の再生のために
用いられる3次元多孔質骨格形成材料に関する従来技術
の主たる欠点の一つは当該材料の微小構造が不規則であ
ることである。このような骨格形成材料は、天然の組織
と異なって、形態または構造において変化していない。
さらに、このような骨格形成材料は多くの用途に適した
栄養物および流体の移送を行わない。加えて、このラミ
ネート状の構造は完全に一体化しておらず、インビボの
条件下に剥がれが生じやすい。One of the major drawbacks of the prior art relating to the three-dimensional porous skeleton forming material used for regeneration of living tissue such as cartilage is that the microstructure of the material is irregular. Such skeletal materials, unlike native tissues, have not changed in morphology or structure.
Moreover, such scaffolds do not provide nutrient and fluid transfer suitable for many applications. In addition, the laminate-like structure is not completely integrated and tends to peel under in vivo conditions.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の目
的は形態、構造および/または材料の連続的な勾配(gr
adient)を有する生体許容性で生体吸収性の発泡体を提
供することである。さらに、組織の人為的処理すなわち
修復または再生において使用される発泡体が微小構造レ
ベルでの組織化を行い、機能的組織の再生において生じ
る細胞の浸潤、増殖、および分化を容易にするテンプレ
ートを構成する一定の構造を有していることが好まし
い。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a continuous gradient of form, structure and / or material.
The purpose of the present invention is to provide a bio-acceptable, bio-absorbable foam having an adient). Furthermore, the foam used in the artificial treatment or repair or regeneration of tissue constitutes a template that organizes at the microstructural level, facilitating the infiltration, proliferation and differentiation of cells that occur in the regeneration of functional tissue. It is preferable to have a certain structure.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は生体許容性のフ
ィラメント状層である第1の層と生体許容性発泡体の第
2の層とを含む複合体を提供する。この複合体構造は独
特の機械的特性を有する構造を創生することを可能にす
る。この繊維層により複合体はデザインに応じて変化し
得る機械的強度、異なる生体吸収プロフィルおよび細胞
の浸潤および接種のための異なる局所環境を持つことが
でき、これらは広範な医学的用途において有利である。
繊維層は種々の生体許容性ポリマーおよび生体許容性ポ
リマーの混合物から作成してもよく、それらは生体吸収
性であるのが好ましい。この生体許容性発泡体は異なる
勾配構造を備える発泡体または流路を備える発泡体のい
ずれであってもよい。この勾配構造を備える発泡体は組
成、剛性、柔軟性、生体吸収速度、多孔質構造、および
/または微小構造から成る群から選択される少なくとも
1個の特性において概ね連続的な遷移を有している。こ
の勾配構造を有する発泡体は一つのポリマー材料から別
のポリマー材料への組成的な遷移勾配を形成する吸収性
ポリマーの混合物により作成できる。また、単一の化学
組成で用途に十分適応できる場合は、本発明は組織(例
えば、軟骨、皮膚、骨等)の解剖構造学的特長に類似し
得る1方向またはそれ以上の方向に沿って構造に微小構
造的な変化を有する生体許容性の発泡体を提供する。流
路を備える発泡体はこの発泡体を貫いて延びる流路を備
えており、流路を備える発泡体のいたるところに細胞が
移動しかつ栄養物が流動することを容易にしている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a composite comprising a first layer, which is a biocompatible filamentary layer, and a second layer of biocompatible foam. This composite structure makes it possible to create a structure with unique mechanical properties. This fiber layer allows the composite to have mechanical strength that can vary depending on the design, different bioabsorption profiles and different local environments for cell infiltration and inoculation, which are advantageous in a wide range of medical applications. is there.
The fibrous layers may be made from various biocompatible polymers and mixtures of biocompatible polymers, which are preferably bioabsorbable. The biocompatible foam may be either a foam with a different gradient structure or a foam with a flow path. The foam with the gradient structure has a generally continuous transition in at least one property selected from the group consisting of composition, stiffness, flexibility, bioabsorption rate, porous structure, and / or microstructure. I have. Foams having this gradient structure can be made with a mixture of absorbent polymers that form a compositional transition gradient from one polymer material to another. Also, if a single chemical composition can be adequately adapted for an application, the invention can be used in one or more directions that can resemble the anatomical features of tissue (eg, cartilage, skin, bone, etc.). A biocompatible foam having microstructural changes in structure is provided. The foam with the flow path has a flow path that extends through the foam to facilitate the movement of cells and the flow of nutrients throughout the foam with the flow path.
【0009】また、本発明は組織の修復または再生のた
めの方法を提供し、当該方法は組織の増殖を助長するた
めの適当な特性を有する複合体の一定の場所において第
1の組織を上記複合体に接触させる工程から成る。この
複合体構造は2種類以上の異なる組織の間の組織の再生
に特に有用である。最も単純な場合における多細胞系の
場合には、一つの細胞種が骨格形成材料の一方の側に存
在して、別の細胞種が当該骨格形成材料の別の側に存在
することもあり得る。このような再生の例として、
(a)血管組織の場合に、外側に平滑筋および内側に内
皮細胞を存在させて、血管構造を再生し、(b)半月板
組織の場合に、軟骨細胞が当該複合体の発泡体の内側に
なるように移植し、繊維性表面を外側になるように配向
することによる。The present invention also provides a method for repairing or regenerating a tissue, the method comprising the steps of: providing a first tissue at a location in a complex having appropriate properties to promote tissue growth. Contacting the composite. This composite structure is particularly useful for tissue regeneration between two or more different tissues. In the simplest case of a multicellular system, one cell type may be on one side of the scaffold and another cell type may be on another side of the scaffold. . As an example of such playback,
(A) In the case of vascular tissue, smooth muscle is present on the outside and endothelial cells are present on the inside to regenerate the vasculature; By orienting the fibrous surface to the outside.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明は新規な微小構造を有する
生体吸収性の多孔質ポリマー発泡体を開示する。この発
泡体の特性は凍結乾燥中に発泡体を形成する適当な条件
を選択することにより所望の用途に適合するように調整
できる。この吸収性ポリマーにおける諸特性は骨格形成
材料が一般的に等方性または不規則な構造である従来技
術に比して明らかに優る利点を有している。しかしなが
ら、組織の人為的処理(すなわち、修復または再生)に
おいて使用される発泡体が微小構造レベルで組織化を行
い、正常な組織における解剖構造学的、生物力学的な特
性および生物化学的な特性を有する細胞の組織化および
組織の再生を容易にするテンプレートを構成する一定の
構造を有していることが好ましい。このような発泡体は
家畜動物、霊長類および人間のような動物における組織
(器官を含む)の修復または再生に使用できる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention discloses a novel microstructured bioabsorbable porous polymer foam. The properties of the foam can be adjusted to suit the desired application by selecting the appropriate conditions for forming the foam during lyophilization. The properties of this absorbent polymer have distinct advantages over the prior art, where the skeletal material is generally isotropic or irregular in structure. However, the foam used in the artificial processing of tissue (ie, repair or regeneration) organizes at the microstructural level, resulting in anatomical, biomechanical and biochemical properties in normal tissue. It is preferable to have a certain structure that constitutes a template that facilitates cell organization and tissue regeneration having Such foams can be used for the repair or regeneration of tissues (including organs) in animals such as domestic animals, primates and humans.
【0011】本発明の発泡体の特性は凍結乾燥に対して
適当な条件を選択することにより所望の用途に適合する
ように調節して以下の特性の1個以上を有するようにで
きる。すなわち、(1)細胞の内部増殖およびおよび栄
養物の拡散のための通路を形成する約10μm乃至約2
00μm(またはこれ以上)の範囲の大きさの内部連通
した気孔、(2)約20%乃至約98%、好ましくは約
80%乃至約95%の範囲の種々の多孔質性、(3)選
択的な細胞培養に対応する一定の方向に沿う気孔の大き
さにおける勾配、(4)発泡体内に延在して細胞浸潤、
血管形成および栄養物拡散を改善するための流路、
(5)細胞組織化のための表面における気孔の微小パタ
ーン化、(6)気孔の形状および/または配向(例え
ば、概ね球形、楕円形、円柱形)の選択性、(7)機械
的特性の異方性、(8)異なる材料に対する異なる細胞
応答の利点を示すまたは有するポリマー組成の勾配を伴
う複合的発泡体、(9)異なる速度で破壊する部分を有
する構造を形成するための異なるポリマー組成物の混合
物、(10)RGD、増殖因子(PDGF、TGF−
β、VEGF、BMP、FGF等)のような生物学的因
子を含むがこれらに限らない薬剤的に活性な化合物と共
に凍結乾燥または当該化合物を塗布した発泡体、(1
1)好ましい微小構造を有する3次元形状および装置を
作成する能力、および(12)複合構造を形成するため
の別の部品または医療装置を伴う凍結乾燥である。これ
らの吸収性ポリマーにおける調節された特性は、骨格形
成材料が気孔レベルにおいて好ましい形態を有さない一
般的に等方性または不規則な構造である従来技術に比し
て、明らかに優れた利点を有している。しかしながら、
組織の骨格形成材料において使用される発泡体が微小構
造レベルで組織化を行い、天然の組織に類似し得る細胞
の組織化を容易にするテンプレートを構成する一定の構
造を有していることが好ましい。細胞はこの構造の形状
に沿ってまたはこの形状を通して付着、増殖および分化
する。このことにより、かなりの程度で実際の組織の解
剖構造学的特性に類似し得る組織を培養することができ
る。The properties of the foams of the present invention can be tailored to suit the desired application by selecting appropriate conditions for lyophilization to have one or more of the following properties. That is, (1) about 10 μm to about 2 μm forming a passage for cell internal growth and diffusion of nutrients.
(2) various porosity in the range of about 20% to about 98%, preferably about 80% to about 95%, (3) selection. Gradient in the size of pores along a certain direction corresponding to typical cell culture, (4) cell infiltration extending into the foam,
Channels for improving angiogenesis and nutrient diffusion,
(5) micropatterning of pores on the surface for cell organization; (6) selectivity of pore shape and / or orientation (eg, generally spherical, elliptical, cylindrical); (7) mechanical properties. Anisotropic, (8) composite foams with gradients of polymer composition that exhibit or have the advantage of different cellular responses to different materials; (9) different polymer compositions to form structures with portions that break at different rates Mixture, (10) RGD, growth factors (PDGF, TGF-
lyophilized or foam coated with a pharmaceutically active compound, including but not limited to biological factors such as β, VEGF, BMP, FGF, etc. (1
1) the ability to create three-dimensional shapes and devices with preferred microstructures, and (12) lyophilization with another part or medical device to form a composite structure. The tuned properties of these absorbent polymers are a distinct advantage over the prior art, where the scaffold-forming materials are generally isotropic or irregular structures that do not have a favorable morphology at the pore level. have. However,
The foam used in the tissue skeletal material has a certain structure that organizes at the microstructural level and forms a template that facilitates the organization of cells that can resemble natural tissue. preferable. Cells attach, proliferate and differentiate along or through the shape of this structure. This allows for the culturing of tissue that can resemble the anatomical characteristics of the actual tissue to a large extent.
【0012】例えば、図3に示すように、気孔の主軸の
方向は発泡体と同一の面内から発泡体の面に対して垂直
の方向まで変えることができる。また、図3により分か
るように、気孔の大きさは多孔質の勾配構造を有する発
泡体内において一般に約30μm乃至約50μmの小孔
から約100μm乃至約200μmの大孔にわたって変
化し得る。望ましくは、この発泡体構造が関節内に存在
する骨接合部に対する軟骨のような人間の組織接合部の
修復または再生を容易にするように形成できることであ
る。この発泡体は小さな(すなわち、約30μm乃至約
150μmの直径)丸い気孔から比較的大きな円柱状の
(すなわち、約30μm乃至約400μm、好ましくは
約100μm乃至約400μmの直径でたいていの場合
において長さ対直径の比率が少なくとも2である)気孔
まで有している。図2および図3に流路を備えている発
泡体を示している図である。本発明の方法により形成さ
れたこれらの流路は発泡体の一端側の表面から当該発泡
体の厚さ方向に横切って延在している。この流路の長さ
は一般に気孔の平均直径の少なくとも2倍であり、好ま
しくは少なくとも4倍で、最も好ましくは少なくとも8
倍である。なお、たいていの用途に対応する流路は少な
くとも200ミクロンの長さで、発泡体の厚さを貫通し
て延在し得る。また、この流路の直径は気孔の平均直径
の少なくとも1倍であり、好ましくは少なくとも2倍乃
至3倍である。もちろん、この流路の大きさおよび直径
は細胞浸潤、栄養物拡散、または血管形成用の通路のよ
うな流路の所望の機能により選択できる。For example, as shown in FIG. 3, the direction of the main axis of the pores can be changed from within the same plane as the foam to a direction perpendicular to the plane of the foam. Also, as can be seen from FIG. 3, the size of the pores can vary from about 30 μm to about 50 μm pores to about 100 μm to about 200 μm pores in a foam having a porous gradient structure. Desirably, the foam structure can be formed to facilitate the repair or regeneration of a human tissue joint, such as cartilage, to a bone joint present within the joint. The foam may be small (ie, about 30 μm to about 150 μm in diameter) round pores to relatively large columnar (ie, about 30 μm to about 400 μm, preferably about 100 μm to about 400 μm in diameter, and often in length. (The ratio of diameter to diameter is at least 2). FIG. 4 is a diagram showing a foam having a flow channel in FIGS. 2 and 3. These channels formed by the method of the present invention extend from the surface on one end side of the foam in the thickness direction of the foam. The length of this channel is generally at least twice the average diameter of the pores, preferably at least four times, and most preferably at least eight times.
It is twice. It should be noted that the channels for most applications are at least 200 microns long and may extend through the thickness of the foam. The diameter of the flow path is at least one time, preferably at least two to three times the average diameter of the pores. Of course, the size and diameter of the channel can be selected according to the desired function of the channel, such as a channel for cell infiltration, nutrient diffusion, or angiogenesis.
【0013】勾配を有する構造を示す生物学的組織が数
多くある。すなわち、勾配構造を有する骨格形成材料が
使用できる組織の例として、骨、脊椎円板、関節軟骨、
半月板、線維性軟骨、腱、靭帯、硬膜、皮膚、脈管移植
片、神経、肝臓、および膵臓等が含まれるがこれらに限
らない。以下の幾つかの例が勾配構造を有する骨格形成
材料の使用できる幾つかの組織を示している。この器官
の構造の増殖を容易にするために組織を人為的に処理す
る骨格形成材料の構成は、当該骨格形成材料における勾
配を有する構造を形成する能力により多大の利点を得
る。There are many biological tissues that exhibit gradient structures. That is, bone, spinal discs, articular cartilage,
Meniscus, fibrous cartilage, tendons, ligaments, dura, skin, vascular grafts, nerves, liver, pancreas and the like. The following examples illustrate some of the possible uses of the scaffolds with gradient structures. The construction of scaffolds that artificially manipulate tissue to facilitate the growth of this organ structure benefits greatly from the ability to form gradient structures in the scaffold.
【0014】軟骨 関節軟骨は人間および動物における関節接合部を形成す
る全ての骨の端部を被覆している。この軟骨は力を分配
する機構および異なる骨の間の支持面として関節内にお
いて作用する。この関節軟骨がなければ、応力集中およ
び摩擦が生じて関節が容易に動かなくなる。また、関節
軟骨が損失すると、一般的に、痛みを伴う関節炎や関節
の動きの減少が生じる。図10に健康な軟骨の形態学的
な特徴を概略的に示している。[0014]cartilage Articular cartilage forms joints in humans and animals
All bone ends. This cartilage distributes power
Mechanisms and supporting surfaces between different bones
Works. Without this articular cartilage, stress concentration and
Joints are not easily moved due to friction and friction. Also joints
Loss of cartilage generally leads to painful arthritis and joints
A decrease in the movement occurs. Fig. 10 Morphology of healthy cartilage
Various features are schematically illustrated.
【0015】関節軟骨は天然の勾配を有する構造の好例
と言える。すなわち、関節軟骨は4種類の異なる領域に
より構成されており、これらの領域には、構造体の最初
の10%乃至20%以内の表層または周縁領域(この領
域は関節の表面を含む)、中間構造の40%乃至60%
を閉める中間部領域、基準線に近い深部領域、および石
灰化軟骨により構成される骨と軟骨との間の遷移領域が
含まれる。さらに、肋軟骨下骨が基準線の近くに存在し
ていて、網状骨に遷移している。表層または周縁領域に
おいては、コラーゲン原線維が表面に平行である。これ
らの線維は正常な関節接合中に生じるせん断力に抵抗す
るように配向されている。中間部領域では、かなり直径
の大きなコラーゲン線維が不規則に配列した組織が存在
している。さらに、深部領域においては、さらに太いコ
ラーゲン線維の束が存在していて、これらの線維の束は
表面に対して垂直であり、石灰化軟骨内に進入してい
る。これらの細胞はスフェロイド状の形態で円柱状に集
合配列する傾向がある。さらに、石灰化軟骨領域は比較
的小さい細胞質を有する小さな細胞が存在している。[0015] Articular cartilage is a good example of a structure having a natural gradient. That is, articular cartilage is composed of four different regions, which include the superficial or peripheral region within the first 10% to 20% of the structure (this region includes the surface of the joint), 40% to 60% of the structure
, A deep region close to the reference line, and a transition region between bone and cartilage constituted by calcified cartilage. In addition, subchondral bone is present near the baseline and has transitioned to reticular bone. In the superficial or peripheral region, collagen fibrils are parallel to the surface. These fibers are oriented to resist the shear forces that occur during normal articulation. In the middle region, there is a tissue in which collagen fibers having a considerably large diameter are arranged irregularly. In addition, in the deeper regions, there are bundles of thicker collagen fibers that are perpendicular to the surface and penetrate into the calcified cartilage. These cells tend to cluster and arrange in a spheroidal form. In addition, the calcified cartilage region has small cells with relatively small cytoplasm.
【0016】本発明の好ましい実施形態は多数個の異な
る領域に対応するテンプレートとして作用できる勾配を
有する発泡体構造を形成することが目的としている。こ
れらの発泡体構造は種々の形状に形成して骨軟骨欠陥お
よび軟骨を再生または修復できる。有効な発泡体構造の
一例は10mmの直径で10mmの長さの大まかな寸法
を有する円筒形の形状にすることができる。さらに、上
面部は約1mmの厚さで、流体の通過性を制御するため
に低い多孔質性の層にすることができる。適当な処理方
法を採用することにより、発泡体の表面の多孔質性を調
整できる。すなわち、この皮膚に類似した表面の多孔質
性は完全に不浸透性から完全に多孔質まで変化できる。
流体通過性は表面の多孔質性により調節できる。このよ
うな皮膜の下において、構造体は3種類の領域により構
成できる。上部の多孔質領域は軟骨組織に近接してお
り、下部の多孔質領域は骨組織に近接していて、これら
上部領域および下部領域の間に遷移領域が存在してい
る。関節軟骨の場合、上部および下部の多孔質層の剛性
(弾性率)が移植時において対応する隣接組織に比して
少なくとも同等の剛性を有していることが現在において
好ましいと考えられている。すなわち、このような場
合、これらの多孔質層が環境負荷を支持して、浸潤する
細胞をこれらが分化し合併して負荷を支持できる組織に
増殖するまで保護することができる。例えば、表層の周
縁領域に対して使用される多孔質構造は細長い気孔を有
していて、その構造の配向をホストの軟骨の表面に対し
て平行にできる。しかしながら、深部領域は100μm
(約80μm乃至約120μm)程度の気孔による約8
0%乃至約95%の多孔質性を有している。すなわち、
この領域には軟骨細胞が浸潤すると予想できる。さらに
この領域の下は、比較的大きな気孔(約100μm乃至
約200μm)および約50%乃至約80%の範囲の多
孔質性を有する領域とすることができる。このような1
00μm乃至約200μmの多孔質発泡体は、天然の構
造で負荷を支持できる構造と同様に、気孔の支柱または
壁部が負荷に対して比較的大きくて垂直になるような構
造を有することができる。加えて、この構造の底部にお
いて、さらに網状骨に対して構造的に匹敵する高い剛性
を有する大きな気孔(約150μm乃至約300μm)
が必要である。それゆえ、この部分における発泡体はセ
ラミック粒子やカルシウムホスフェート等により形成し
た線維により強化できる。A preferred embodiment of the present invention is directed to forming a foam structure having a gradient that can act as a template for a number of different regions. These foam structures can be formed into various shapes to regenerate or repair osteochondral defects and cartilage. One example of an effective foam structure can be a cylindrical shape having a rough dimension of 10 mm diameter and 10 mm length. In addition, the top can be about 1 mm thick and can be a low porous layer to control the passage of fluids. By using an appropriate treatment method, the porosity of the surface of the foam can be adjusted. That is, the porosity of the skin-like surface can vary from completely impermeable to completely porous.
Fluid permeability can be adjusted by the porosity of the surface. Under such a coating, the structure can be composed of three types of regions. The upper porous region is close to the cartilage tissue and the lower porous region is close to the bone tissue, with a transition region between the upper and lower regions. In the case of articular cartilage, it is presently preferred that the stiffness (elastic modulus) of the upper and lower porous layers be at least equivalent to the corresponding adjacent tissue at the time of implantation. That is, in such a case, these porous layers can support the environmental load and protect the infiltrating cells until they differentiate and combine to grow into a tissue that can support the load. For example, a porous structure used for the peripheral region of the superficial layer has elongated pores, and the orientation of the structure can be parallel to the surface of the host cartilage. However, the deep region is 100 μm
About 8 (about 80 μm to about 120 μm)
It has a porosity of 0% to about 95%. That is,
This area is expected to be infiltrated by chondrocytes. Further below this region may be a region having relatively large pores (about 100 μm to about 200 μm) and porosity ranging from about 50% to about 80%. Such one
A porous foam of from 00 μm to about 200 μm can have a structure in which the struts or walls of the pores are relatively large and perpendicular to the load, as well as a structure that can support the load with a natural structure. . In addition, large pores (about 150 μm to about 300 μm) with high rigidity that is structurally comparable to the reticulated bone at the bottom of the structure
is necessary. Therefore, the foam in this portion can be reinforced by fibers formed of ceramic particles, calcium phosphate, and the like.
【0017】本発明者の研究により得た最近のデータに
より、細胞の浸潤が気孔の大きさにより調節可能である
という仮定が支持されるようになった。これらの研究に
おいて、約80μmの大きさの気孔を有する95/5モ
ル%のポリ((L)ラクチド−コ−ε−カプロラクト
ン)により作成した骨格形成材料は当該骨格形成材料に
対して(静的条件下で)約30個細胞/mm2 の軟骨細
胞浸潤を示した。また、約100μmの大きさの気孔を
有する40/60モル%のポリ(ε−カプロラクトン−
コ−(L)ラクチド)により作成した骨格形成材料は
(静的条件下で)統計的に有意差を持って大きい50個
細胞/mm2 の細胞浸潤を示した。これらの両方の場合
において細胞はウシ軟骨細胞であった。さらに、約80
μm乃至約150μmの気孔の大きさの変化を有する極
めて単純な勾配構造は比較的大きな気孔を有する領域ほ
ど軟骨細胞が容易に浸潤する構造を提供した。一方、比
較的小さい気孔を有する領域には軟骨細胞が存在してお
らず、あるいは、第2の細胞種(例えば、線維芽細胞)
により満たされていた。[0017] Recent data from the present inventors' studies support the assumption that cell invasion can be regulated by stomata size. In these studies, a skeletal material made of 95/5 mol% poly ((L) lactide-co-ε-caprolactone) having pores of about 80 μm size (static) (Under conditions) showed a chondrocyte infiltration of about 30 cells / mm 2 . Also, 40/60 mol% of poly (ε-caprolactone-) having pores having a size of about 100 μm.
The scaffold forming material (co- (L) lactide) showed a statistically significant difference (under static conditions) of a large cell infiltration of 50 cells / mm 2 . In both of these cases, the cells were bovine chondrocytes. In addition, about 80
A very simple gradient structure with a pore size change from μm to about 150 μm provided a structure in which the area with relatively large pores was more easily infiltrated by chondrocytes. On the other hand, chondrocytes are not present in a region having relatively small pores, or a second cell type (eg, fibroblast)
Was filled by
【0018】組成的に勾配のある発泡体において、2種
類以上のエラストマーコポリマーまたは高弾性半結晶性
ポリマーと増殖因子または粒状物のような添加剤とを組
み合わせた混合物が当該添加剤の好ましい空間的組織化
によりまず所望の気孔勾配が展開するように選択でき
る。その後、勾配構造を有する発泡体を作成する好まし
い方法において参照される種々の手法を用いて、組成的
な勾配を主に各システムのポリマー−溶媒相分離におけ
る差異により構成する。このような勾配を有する発泡体
構造は空間的な配置により軟骨細胞または骨芽細胞に対
して効果的な応答を示す。In a compositionally graded foam, a mixture of two or more elastomeric copolymers or highly elastic semi-crystalline polymers and additives such as growth factors or granules is a preferred spatial The organization can first select the desired pore gradient to develop. The compositional gradients are then constructed primarily by differences in the polymer-solvent phase separation of each system, using the various techniques referred to in the preferred methods of making foams with gradient structures. Foam structures with such gradients show an effective response to chondrocytes or osteoblasts due to their spatial arrangement.
【0019】さらに、機能的な勾配の目的は機械的およ
び/または物理的な特性が変化している領域における応
力をより均一に分配して急変する境界面の応力集中作用
を軽減することである。この状態は、軟骨および骨のよ
うな異なる組織の間の構造的な遷移が段階的になってい
る実際の生物組織および構造にさらに類似している。そ
れゆえ、本発明の目的は材料相の間に機能的な勾配が存
在する移植片を提供することである。すなわち、本発明
は骨軟骨欠陥または変形性関節症の外科的修復において
使用するための取付け手段を備える多相の機能的に段階
を有する生体吸収性の移植片を提供する。幾つかの特許
において、本発明の多孔質骨格形成材料と共に使用でき
る軟骨を修復するためのシステムが提案されている。例
えば、米国特許第5,769,899号は軟骨欠陥部を
修復するための装置を記載しており、同第5,713,
374号は骨アンカーによる軟骨修復装置の固定方法を
記載している(これらの文献は両方とも本明細書に参考
文献として含まれる)。In addition, the purpose of the functional gradient is to distribute stress more evenly in regions where the mechanical and / or physical properties are changing to reduce the stress concentration effects of rapidly changing interfaces. . This condition is more similar to actual biological tissues and structures where the structural transitions between different tissues such as cartilage and bone are gradual. It is therefore an object of the present invention to provide an implant in which a functional gradient exists between the material phases. Thus, the present invention provides a multi-phase, functionally staged, bioabsorbable implant with attachment means for use in surgical repair of osteochondral defects or osteoarthritis. Several patents have proposed systems for repairing cartilage that can be used with the porous scaffolds of the present invention. For example, US Pat. No. 5,769,899 describes a device for repairing a cartilage defect, and US Pat. No. 5,713,899.
No. 374 describes a method of fixing a cartilage repair device with a bone anchor (both of which are incorporated herein by reference).
【0020】骨 勾配構造は骨/軟骨の境界領域において天然に存在す
る。本発明者の研究において、材料の違いが細胞機能に
顕著に影響することが分かった。すなわち、一次骨芽細
胞のポリマーフィルム(95/5(L)−ラクチド−コ
−グリコリドコポリマー、90/10グリコリド−コ−
(L)ラクチドコポリマー、95/5(L)−ラクチド
−コ−ε−カプロラクトンコポリマー、75/25グリ
コリド−コ−(L)ラクチドコポリマーおよび40/6
0ε−カプロラクトン−コ−(L)ラクチドコポリマ
ー)および編みメッシュ(95/5(L)ラクチド−コ
−グリコリドおよび90/10グリコリド−コ−(L)
ラクチドのコポリマー)に対する初期的および長期的応
答をインビトロで評価した。この結果から、6日の培養
後に骨芽細胞は全ての生体崩壊性のポリマーフィルムお
よびメッシュ上に良好に付着して増殖することが分かっ
た。40/60ε−カプロラクトン−コ−(L)ラクチ
ドコポリマーフィルムを除いて、試験したいずれのポリ
マーフィルムも組織培養ポリスチレン(対照)に比して
一次ラット骨芽細胞の分化に著しい助長作用を示さなか
った。一方、40/60ε−カプロラクトン−コ−
(L)ラクチドコポリマーにより作成したフィルムは他
のフィルムおよびTCPSに比して増加したアルカリホ
スファターゼ活性およびオステオカルシンのmRNA発
現により示される培養した骨芽細胞の助長された分化を
示した。それゆえ、異なる吸収性材料により細胞機能お
よび分化が著しく変化することが明らかである。従っ
て、細胞増殖および分化に最適な材料を選定することに
より、組成の勾配構造を有する複合材料を利用して同一
の骨格形成材料内において異なる細胞種による組織再生
を最適化することができる。[0020]Bone Gradient structures occur naturally at the bone / cartilage interface
You. In the study of the present inventors, the difference in material
It was found to have a significant effect. That is, the primary osteoblast
Cellular polymer film (95/5 (L) -lactide-co
-Glycolide copolymer, 90/10 glycolide-co-
(L) lactide copolymer, 95/5 (L) -lactide
-Co-ε-caprolactone copolymer, 75/25 gly
Colide-co- (L) lactide copolymer and 40/6
0ε-caprolactone-co- (L) lactide copolymer
-) And knitted mesh (95/5 (L) lactide-ko
-Glycolide and 90/10 glycolide-co- (L)
Lactide copolymers)
The answer was evaluated in vitro. From these results, 6 days of culture
Later on, osteoblasts were transformed into all biodegradable polymer films and
And grows well on the mesh
Was. 40 / 60ε-caprolactone-co- (L) lacti
Except for copolymer copolymer films,
Mer film is also compared to tissue culture polystyrene (control)
No significant promoting effect on the differentiation of primary rat osteoblasts
Was. On the other hand, 40 / 60ε-caprolactone-co-
Other films made with (L) lactide copolymer
Alkali film increased compared to film and TCPS
Sphatase activity and osteocalcin mRNA expression
The enhanced differentiation of cultured osteoblasts demonstrated by the present
Indicated. Therefore, different absorbent materials can be used to improve cell function and function.
It is evident that the differentiation and differentiation change significantly. Follow
To select the best material for cell growth and differentiation
More identical by using a composite material with a gradient structure of composition
Regeneration by different cell types in skeleton-forming material
Can be optimized.
【0021】それゆえ、骨修復または再生用の装置また
は骨格形成材料において、ε−カプロラクトンを含有す
る線形、分岐状または星形構造のホモポリマーまたはコ
ポリマー(ランダム、ブロック、セグメント化ブロッ
ク、テーパ−化ブロック、グラフト、トリブロック等)
により作成した装置が特に好ましい。なお、約30重量
%乃至約99重量%の範囲でε−カプロラクトンを含有
する脂肪族ポリエステルコポリマーが現在において好ま
しいと考えられている。ε−カプロラクトンと共重合化
できる適当な反復単位は当業界において周知である。例
えば、ε−カプロラクトンと共重合化できる適当なコモ
ノマーとして、乳酸、ラクチド(L−、D−、メソおよ
びD,L混合物を含む)、グリコール酸、グリコリド、
p−ジオキサノン(1,4−ジオキサン−2−オン)、
トリメチレンカーボネート(1,3−ジオキサン−2−
オン)、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、ε
−デカラクトン、2,5−ジケトモルホリン、ピバロラ
クトン、α,α−ジエチルプロピオラクトン、エチレン
カーボネート、エチレンオキサレート、3−メチル−
1,4−ジオキサン−2,5−ジオン、3,3−ジエチ
ル−1,4−ジオキサン−2,5−ジオン、γ−ブチロ
ラクトン、1,4−ジオキセパン−2−オン、1,5−
ジオキセパン−2−オン、6,6−ジメチル−ジオキセ
パン−2−オン、6,8−ジオキサビシクロオクタン−
7−オン、およびこれらの組合せが含まれるがこれらに
限らない。Thus, in bone repair or regeneration devices or scaffolds, linear, branched or star-structured homopolymers or copolymers containing ε-caprolactone (random, block, segmented block, tapered) Block, graft, triblock, etc.)
The device prepared by the above method is particularly preferred. It is believed that aliphatic polyester copolymers containing ε-caprolactone in the range of about 30% to about 99% by weight are presently preferred. Suitable repeating units that can be copolymerized with ε-caprolactone are well known in the art. For example, suitable comonomers that can be copolymerized with ε-caprolactone include lactic acid, lactide (including L-, D-, meso and D, L mixtures), glycolic acid, glycolide,
p-dioxanone (1,4-dioxan-2-one),
Trimethylene carbonate (1,3-dioxane-2-
ON), δ-valerolactone, β-butyrolactone, ε
-Decalactone, 2,5-diketomorpholine, pivalolactone, α, α-diethylpropiolactone, ethylene carbonate, ethylene oxalate, 3-methyl-
1,4-dioxane-2,5-dione, 3,3-diethyl-1,4-dioxane-2,5-dione, γ-butyrolactone, 1,4-dioxepan-2-one, 1,5-
Dioxepan-2-one, 6,6-dimethyl-dioxepan-2-one, 6,8-dioxabicyclooctane-
7-one, and combinations thereof.
【0022】また、ε−カプロラクトンにより作成され
る生体吸収性ポリマーを含有する骨組織修復および/ま
たは再生のための好ましい医療装置または組織骨格形成
材料としては、多孔質発泡体骨格形成材料(本出願にお
いて記載するもの等)、線維性3次元の延伸フィラメン
ト、不織布、織物、編物、または編み込みの組織骨格形
成材料、強化線維を含有する複合材、基材およびこれら
の混合物が含まれるがこれらに限らない。As a preferred medical device or tissue skeleton forming material for repairing and / or regenerating bone tissue containing a bioabsorbable polymer made of ε-caprolactone, a porous foam skeleton forming material (the present application) ), Fibrous three-dimensional drawn filaments, non-woven fabrics, woven fabrics, knitted or braided tissue scaffold-forming materials, composites containing reinforcing fibers, substrates, and mixtures thereof. Absent.
【0023】皮膚 さらに、勾配構造を有する組織の別の例として皮膚があ
る。皮膚の基本的な構造は2種類の別ではあるが強固に
一体となっている層を有しており、各層の厚さは身体の
異なる場所で異なる。例えば、外側の層すなわち表皮は
無血管で、少数の免疫細胞(ランゲルハンス細胞)およ
び色素細胞(メラノサイト)を伴うケラチノサイトによ
り主に構成されている。このケラチノサイトはケラチン
線維およびコルネオサイトエンベロープを生成し、これ
らは表皮に耐久性と保護機能性を与える。これらの構造
の開発は表皮の分化状態に完全に依存している。すなわ
ち、表皮は細胞が基底膜からさらに移動する際に異なる
発現パターンで層化した上皮を形成する。この分化的に
発現する細胞の層化層は表皮の機能を維持するために形
成する必要がある。この表皮の下に真皮があり、この真
皮は血管の多い高密度の不規則な接合組織である。この
層はコラーゲン性および弾性線維で高度に密集してい
て、これらの線維はこの層に例外的な弾性および強度を
賦与する。線維芽細胞はこの層における主な細胞種であ
る。さらに、これらの二つの層の間に基底膜があり、こ
の膜は表皮細胞の付着部位として作用し、これらの細胞
の機能および分化を調整するように作用する。基底膜に
直接付着しているケラチノサイトの層は立方体の形状を
していて高度に整列している。この付着状態および構造
は表皮において高度にうろこ状の構造を生成するのに重
要な条件になる。すなわち、この基底層は表皮の修復お
よび置換のための前駆体細胞の供給源を提供する。ま
た、うろこ状の層は傷害や感染に対する強度および抵抗
性を賦与する。[0023]Skin Another example of a tissue having a gradient structure is the skin.
You. The basic structure of the skin is two different types, but firm
It has layers that are integrated, and the thickness of each layer is
Different in different places. For example, the outer layer or epidermis
Avascular, small number of immune cells (Langerhans cells) and
Keratinocytes with melanocytes
It is mainly composed. This keratinocyte is keratin
Generates fiber and corneosite envelopes, which
Provide durability and protective functionality to the epidermis. These structures
Development is completely dependent on the epidermal differentiation state. Sand
The epidermis changes as cells move further away from the basement membrane
Form epithelium stratified by expression pattern. This differentiation
The stratified layer of expressing cells is shaped to maintain epidermal function.
Need to be implemented. Under the epidermis is the dermis,
The skin is a dense, irregular connective tissue with many blood vessels. this
The layers are highly dense with collagenous and elastic fibers
Thus, these fibers provide this layer with exceptional elasticity and strength.
Grant. Fibroblasts are the major cell type in this layer.
You. In addition, there is a basement membrane between these two layers,
Membranes act as attachment sites for epidermal cells, and these cells
Acts to regulate the function and differentiation of On the basement membrane
The layer of keratinocytes directly attached has the shape of a cube
And highly aligned. This adhesion state and structure
Is critical for producing highly scaly structures in the epidermis.
It becomes a necessary condition. In other words, this basal layer repairs the epidermis and
And a source of precursor cells for replacement. Ma
The scaly layer provides strength and resistance to injury and infection
Gives the property.
【0024】皮膚の置換のために使用されるあらゆる材
料は治癒した組織において皮膚の構成要素を生成するの
に必要な線維芽細胞等の細胞の浸潤を誘発できると考え
るべきである。さらに、この材料は別の表皮の基底層が
形成されるような様式において再上皮形成の速度を阻害
するのではなく向上するのが好ましいと考えるべきであ
る。ケラチノサイトを移動することにより骨格形成材料
の中への浸潤を可能にする材料は部分的に分化した細胞
を生成できる。It should be considered that any material used for skin replacement can induce the infiltration of cells, such as fibroblasts, necessary to produce skin components in the healed tissue. In addition, it should be appreciated that the material preferably enhances, rather than inhibits, the rate of re-epithelialization in a manner such that another basal layer of the epidermis is formed. Materials that allow infiltration into the scaffold by moving keratinocytes can produce partially differentiated cells.
【0025】このため、特定細胞種の接近の調節および
天然組織の再生を容易にする多孔質な構成により機能的
な利点を有することができる。図11(A),図11
(B)および図12は本発明の発泡体骨格形成材料の微小
構造をそれぞれ示している図である。さらに、図13
(倍率100倍)および図14(40倍の複合写真)は
線維芽細胞、マクロファージ、マクロファージ巨細胞お
よび内皮類似細胞の0.5mm発泡体内への浸潤の写真
による証拠を示している。これらの両方の写真に示した
発泡体組織骨格形成材料101はε−カプロラクトン−
コ−グリコリドコポリマーおよびε−カプロラクトン−
コ−ラクチドコポリマー(実施例7に記載するように作
成した)の50:50混合物であった。なお、これらの
写真はヨークシャー豚モデルにおける1.5cm×1.
5cm×0.2cmの切除傷モデル内に移植後8日目に
撮影した。両方の写真において肉芽組織床内への基質の
完全な取り込みが明瞭に分かる。また、発泡体組織骨格
形成材料の上方の高密度の線維性組織が表皮の過度の増
殖に対して適当な基質を提供しているように見える。図
14において示す発泡体組織骨格形成材料内にはPDG
Fがさらに取り込まれている。すなわち、傷を形成した
傷治癒モデルにおいて、PDGFのような増殖因子が必
要であることが明らかに分かる。For this reason, the porous structure which facilitates the regulation of the access of specific cell types and the regeneration of natural tissues can have functional advantages. FIG. 11 (A), FIG.
(B) and FIG. 12 are diagrams respectively showing the microstructure of the foam skeleton forming material of the present invention. Further, FIG.
(× 100 magnification) and FIG. 14 (40 × composite photograph) show photographic evidence of infiltration of fibroblasts, macrophages, macrophage giant cells and endothelial-like cells into 0.5 mm foam. The foam tissue skeleton-forming material 101 shown in both of these photographs has ε-caprolactone-
Co-glycolide copolymer and ε-caprolactone
A 50:50 mixture of the co-lactide copolymer (made as described in Example 7). In addition, these photographs are 1.5 cm x 1.
Images were taken 8 days after implantation into a 5 cm x 0.2 cm resected wound model. Both pictures clearly show the complete incorporation of the substrate into the granulation tissue bed. Also, the dense fibrous tissue above the foam tissue scaffolding material appears to provide a suitable substrate for overgrowth of the epidermis. In the foam tissue skeleton forming material shown in FIG.
F is further incorporated. That is, it can be clearly seen that a growth factor such as PDGF is required in a wound healing model in which a wound has been formed.
【0026】本発明者の初期的な研究により、約150
μm乃至約3mm、好ましくは約300μm乃至約15
00μm、最も好ましくは約500μm乃至約1000
μmの厚さを有する発泡体組織骨格形成材料を皮膚骨格
形成材料として使用することが望ましいと思われた。明
瞭に異なる皮膚の傷害(すなわち、糖尿病性潰瘍、静脈
うっ血性潰瘍、褥瘡性潰瘍、やけど等)は異なる発泡体
の厚さを必要とする。加えて、患者の状態により傷の治
癒を容易にするために増殖因子、抗生物質および抗菌剤
の組み込みが必要になる。According to the inventor's initial research, about 150
μm to about 3 mm, preferably about 300 μm to about 15
00 μm, most preferably from about 500 μm to about 1000
It would be desirable to use a foam tissue scaffold having a thickness of μm as the skin scaffold. Distinctly different skin injuries (ie, diabetic ulcers, venous stasis ulcers, pressure ulcers, burns, etc.) require different foam thicknesses. In addition, the condition of the patient may require the incorporation of growth factors, antibiotics and antimicrobial agents to facilitate wound healing.
【0027】脈管移植片 勾配を有する管状構造の形成もまた本発明に関係する。
外径部分に比較的大きな気孔を有してその大きさが内径
部分に至るにつれて小さく遷移している、あるいは、こ
の逆の状態のチューブを有する脈管移植片が脈管の組織
培養のための内皮細胞および平滑筋細胞の培養において
有用である。[0027]Vascular graft The formation of a tubular structure with a gradient is also relevant to the invention.
Has relatively large pores on the outside diameter and the size is the inside diameter
Or small transitions
Vessel graft with tubing in reverse condition is vascular tissue
In culture of endothelial cells and smooth muscle cells for culture
Useful.
【0028】多層の管状構造は血管の機械的および/ま
たは生物学的特性に類似する組織の再生を可能にし、脈
管移植片として利用できる。すなわち、異なる処理条件
下で異なる組成により形成した同心円状の複数の層によ
り所望の機械的特性、生体吸収性、および組織内部増殖
速度を得ることができる。最も内側の管腔層はその表面
の多孔質性および表面処理における可能な添加の調節に
より内皮化のために最適化される。一方、脈管移植片の
最も外側の外膜層はその多孔質性(多孔質率、気孔の大
きさ、気孔の形状および気孔の大きさの分布)を最適化
して生物活性因子、薬剤、または細胞を組み込むことに
より組織の内部増殖を誘導するように調整される。この
場合に、強度を高めて漏れを減少するためにこれら2種
類の多孔質層の間に多孔質性の低いバリヤ層を備えても
よく、また、備えていなくてもよい。The multi-layered tubular structure allows tissue regeneration similar to the mechanical and / or biological properties of blood vessels and can be used as a vascular graft. That is, a plurality of concentric layers formed with different compositions under different processing conditions can provide desired mechanical properties, bioabsorbability, and tissue ingrowth rate. The innermost luminal layer is optimized for endothelialization by adjusting its surface porosity and possible additions to the surface treatment. On the other hand, the outermost adventitia layer of the vascular graft optimizes its porosity (porosity, pore size, pore shape and pore size distribution) to provide a bioactive agent, drug, or It is adjusted to induce tissue ingrowth by incorporating cells. In this case, a low porosity barrier layer may or may not be provided between these two types of porous layers in order to increase strength and reduce leakage.
【0029】発泡体の組成 種々の吸収性ポリマーが発泡体の作成に使用できる。使
用に適する生体許容性で生体吸収性のポリマーの例とし
て、脂肪族ポリエステル、ポリ(アミノ酸)、コポリ
(エーテル−エステル)、ポリアルキレンオキサレー
ト、ポリアミド、ポリ(イミノカルボネート)、ポリオ
ルトエステル、ポリオキサエステル、ポリアミドエステ
ル、アミン基を含有するポリオキサエステル、ポリ(酸
無水物)、ポリホスファゼン、生体分子、およびこれら
の混合物から成る群から選択されるポリマーが含まれ
る。さらに、本発明の目的に沿う脂肪族ポリエステルと
して、ラクチド(乳酸、D−、L−、およびメソラクチ
ドを含む)、グリコリド(グリコール酸を含む)、ε−
カプロラクトン、p−ジオキサノン(1,4−ジオキサ
ン−2−オン)、トリメチレンカーボネート(1,3−
ジオキサン−2−オン)、トリメチレンカーボネートの
アルキル誘導体、δ−バレロラクトン、β−ブチロラク
トン、γ−ブチロラクトン、ε−デカラクトン、ヒドロ
キシブチレート(反復単位)、ヒドロキシバレレート
(反復単位)、1,4−ジオキセパン−2−オン(その
二量体の1,5,8,12−テトラオキサシクロテトラ
デカン−7,14−ジオン)、1,5−ジオキセパン−
2−オン、6,6−ジメチル−1,4−ジオキサン−2
−オン、2,5−ジケトモルホリン、ピバロラクトン、
α,α−ジエチルプロピオラクトン、エチレンカーボネ
ート、エチレンオキサレート、3−メチル−1,4−ジ
オキサン−2,5−ジオン、3,3−ジエチル−1,4
−ジオキサン−2,5−ジオン、6,8−ジオキサビシ
クロオクタン−7−オン、およびこれらのポリマー混合
物のホモポリマーおよびコポリマーが含まれるがこれら
に限らない。また、本発明の目的に沿うポリ(イミノカ
ルボネート)としては、文献Handbook of Biodegradabl
e Polymers(edited by Domb, Kost and Wisemen, Hard
wood Academic Press,1997年,第251頁乃至第2
72頁)におけるKemnitzer およびKohnに記載されるも
のが含まれる。本発明の目的に沿うコポリ(エーテル−
エステル)としては、CohnおよびYounesによる文献
(“Journal of Biomaterials Research”, Vol. 22,第
993頁乃至第1009頁,1988年)およびCohnの
文献(Polymer Preprints (ACS Division of Polymer C
hemistry) Vol. 30(1),第498頁,1989年)に記
載されるコポリエステル−エーテル(例えば、PEO/
PLA)が含まれる。本発明の目的に沿うポリアルキレ
ンオキサレートとしては、本明細書に参考文献として含
まれる米国特許第4,208,511号、同第4,14
1,087号、同第4,130,639号、同第4,1
40,678号、同第4,105,034号および同第
4,205,399号に記載されるものが含まれる。さ
らに、ポリホスファゼン、およびL−ラクチド、D,L
−ラクチド、乳酸、グリコリド、グリコール酸、パラ−
ジオキサノン、トリメチレンカーボネートおよびε−カ
プロラクトン等により作成されるコポリマー、ターポリ
マーおよびさらに高次の混合モノマーを基剤とするポリ
マーが本明細書に参考文献として含まれる文献Allcock
(The Encyclopedia of Polymer Science, Vol. 13,第
31頁乃至第41頁, Wiley Intersciences, John Wile
y & Sons,1988年)、およびVandorpe、Schacht、De
jardinおよび Lemmouchi(Handbook of Biodegradable
Polymers, edited by Domb, Kost and Wisemen, Hardwo
ok Academic Press,1977年,第161頁乃至第1
82頁)に記載されている。また、ポリ(酸無水物)と
しては、mを2乃至8の範囲の整数とする化学式HOOC-C
6 H4 -O-(CH2 )m -O-C6 H4 -COOHの二酸およびこの化合
物と12個までの炭素原子の脂肪族アルファ−オメガ二
酸とのコポリマーにより作成されるものが含まれる。さ
らに、ポリオキサエステル、ポリオキサアミドおよびア
ミン基および/またはアミド基を含有するポリオキサエ
ステルが本明細書に参考文献として含まれる米国特許第
5,464,929号、同第5,595,751号、同
第5,597,579号、同第5,607,687号、
同第5,618,552号、同第5,620,698
号、同第5,645,850号、同第5,648,08
8号、同第5,698,213号、同第5,700,5
83号および同第5,859,150号の1個以上に記
載されている。ポリオルトエステルは本明細書に参考文
献として含まれる文献Heller(Handbook of Biodegrada
ble Polymers, edited by Domb, Kost and Wisemen, Ha
rdwook Academic Press,1977年,第99頁乃至第1
18頁)に記載されているようなものである。[0029]Foam composition Various absorbent polymers can be used to make the foam. Use
Examples of bio-acceptable and bio-absorbable polymers suitable for
And aliphatic polyester, poly (amino acid), copoly
(Ether-ester), polyalkylene oxalate
, Polyamide, poly (iminocarbonate), polio
Rutoester, polyoxaester, polyamide esthetic
Polyamine, amine-containing polyoxaester, poly (acid
Anhydrides), polyphosphazenes, biomolecules, and these
A polymer selected from the group consisting of a mixture of
You. Further, aliphatic polyesters for the purpose of the present invention and
Lactide (lactic acid, D-, L-, and meso-lactide)
Glycolide (including glycolic acid), ε-
Caprolactone, p-dioxanone (1,4-dioxa
-2-one), trimethylene carbonate (1,3-
Dioxan-2-one), trimethylene carbonate
Alkyl derivative, δ-valerolactone, β-butyrolact
Ton, γ-butyrolactone, ε-decalactone, hydro
Xybutyrate (repeating unit), hydroxyvalerate
(Repeating unit), 1,4-dioxepan-2-one (the
Dimeric 1,5,8,12-tetraoxacyclotetra
Decane-7,14-dione), 1,5-dioxepane-
2-one, 6,6-dimethyl-1,4-dioxane-2
-One, 2,5-diketomorpholine, pivalolactone,
α, α-diethylpropiolactone, ethylene carbonate
, Ethylene oxalate, 3-methyl-1,4-di
Oxane-2,5-dione, 3,3-diethyl-1,4
-Dioxane-2,5-dione, 6,8-dioxabishi
Clooctane-7-one, and their polymer blends
Product homopolymers and copolymers
Not limited to In addition, the poly (iminoka) according to the object of the present invention
Literature)Handbook of Biodegradabl
e Polymers(Edited by Domb, Kost and Wisemen, Hard
wood Academic Press, 1997, pp. 251 to 2
72) by Kemnitzer and Kohn.
Is included. Copoly (ether-ether) for the purposes of the present invention
Esters), as described by Cohn and Younes
(“Journal of Biomaterials Research”, Vol. 22,
993 to 1009, 1988) and Cohn
Literature (Polymer Preprints (ACS Division of Polymer C
hemistry) Vol. 30 (1), p. 498, 1989)
The copolyester-ether (e.g., PEO /
PLA). Polyalkylene for the purpose of the present invention
Oxalate is included herein as a reference.
U.S. Pat. Nos. 4,208,511 and 4,14
No. 1,087, No. 4,130,639, No. 4-1
Nos. 40,678, 4,105,034 and
No. 4,205,399. Sa
In addition, polyphosphazenes and L-lactide, D, L
-Lactide, lactic acid, glycolide, glycolic acid, para-
Dioxanone, trimethylene carbonate and ε-ca
Copolymers made with prolactone, etc., terpoly
And higher-order mixed monomer-based poly
The document Allcock is incorporated herein by reference.
(The Encyclopedia of Polymer Science, Vol. 13,
31-41, Wiley Intersciences, John Wile
y & Sons, 1988), and Vandorpe, Schacht, De
jardin and Lemmouchi (Handbook of Biodegradable
Polymers, edited by Domb, Kost and Wisemen, Hardwo
ok Academic Press, 1977, pp. 161 to 1
82). Also, with poly (anhydride)
The chemical formula HOOC-C wherein m is an integer in the range of 2 to 8
6HFour-O- (CHTwo)m-O-C6HFour-COOH diacid and this compound
And aliphatic alpha-omega 2 of up to 12 carbon atoms
Includes those made by copolymers with acids. Sa
In addition, polyoxaesters, polyoxaamides and
Polyoxae containing a min group and / or an amide group
U.S. Pat.
No. 5,464,929, No. 5,595,751, No.
Nos. 5,597,579 and 5,607,687,
Nos. 5,618,552 and 5,620,698
No. 5,645,850 and 5,648,08
No. 8, No. 5,698,213, No. 5,700,5
No. 83 and No. 5,859, 150
It is listed. Polyorthoesters are referenced herein
Literature Heller (Handbook of Biodegrada
ble Polymers, edited by Domb, Kost and Wisemen, Ha
rdwook Academic Press, 1977, pp. 99-1
18).
【0030】一般に、脂肪族ポリエステルは吸収性のポ
リマーであって勾配構造を有する発泡体の作成に適して
いる。この脂肪族ポリエステルは線形、分岐状または星
形構造を有するホモポリマーまたはコポリマー(ランダ
ム、ブロック、セグメント化ブロック、テーパ−化ブロ
ック、グラフト、トリブロック等)とすることができる
が、線形のコポリマーが好ましい。このような脂肪族ホ
モポリマーおよびコポリマーを作成するのに適するモノ
マーは乳酸、ラクチド(D−、L−、メソ、D,L混合
物を含む)、グリコール酸、グリコリド、ε−カプロラ
クトン、p−ジオキサノン(1,4−ジオキサン−2−
オン)、トリメチレンカーボネート(1,3−ジオキサ
ン−2−オン)、δ−バレロラクトン、β−ブチロラク
トン、ε−デカラクトン、2,5−ジケトモルホリン、
ピバロラクトン、α,α−ジエチルプロピオラクトン、
エチレンカーボネート、エチレンオキサレート、3−メ
チル−1,4−ジオキサン−2,5−ジオン、3,3−
ジエチル−1,4−ジオキサン−2,5−ジオン、γ−
ブチロラクトン、1,4−ジオキセパン−2−オン、
1,5−ジオキセパン−2−オン、6,6−ジメチル−
ジオキセパン−2−オン、6,8−ジオキサビシクロオ
クタン−7−オン、およびこれらの組合せから成る群か
ら選択できるがこれらに限らない。In general, aliphatic polyesters are absorbent polymers and are suitable for making foams having a gradient structure. The aliphatic polyester can be a homopolymer or copolymer having a linear, branched or star structure (random, block, segmented block, tapered block, graft, triblock, etc.), but the linear copolymer is preferable. Suitable monomers for making such aliphatic homopolymers and copolymers are lactic acid, lactide (including D-, L-, meso, D, L mixtures), glycolic acid, glycolide, ε-caprolactone, p-dioxanone ( 1,4-dioxane-2-
On), trimethylene carbonate (1,3-dioxan-2-one), δ-valerolactone, β-butyrolactone, ε-decalactone, 2,5-diketomorpholine,
Pivalolactone, α, α-diethylpropiolactone,
Ethylene carbonate, ethylene oxalate, 3-methyl-1,4-dioxane-2,5-dione, 3,3-
Diethyl-1,4-dioxane-2,5-dione, γ-
Butyrolactone, 1,4-dioxepan-2-one,
1,5-dioxepan-2-one, 6,6-dimethyl-
It can be selected from, but not limited to, the group consisting of dioxepan-2-one, 6,8-dioxabicyclooctane-7-one, and combinations thereof.
【0031】エラストマーコポリマーもまた本発明にお
いて特に有用である。適当な生体吸収性で生体許容性の
エラストマーとしては、ε−カプロラクトンおよびグリ
コリドのエラストマーコポリマー(好ましくは、約3
5:65乃至約65:35、さらに好ましくは45:5
5乃至35:65のε−カプロラクトン対グリコリドの
モル比を有している)、ε−カプロラクトンおよびL−
ラクチド、L−ラクチドのD−ラクチド混合物または乳
酸コポリマーを含むラクチドのエラストマーコポリマー
(好ましくは、約35:65乃至約65:35、さらに
好ましくは45:55乃至30:70または約95:5
乃至約85:15のε−カプロラクトン対ラクチドのモ
ル比を有している)、p−ジオキサノン(1,4−ジオ
キサン−2−オン)およびL−ラクチド、D−ラクチド
および乳酸を含むラクチドのエラストマーコポリマー
(好ましくは、約40:60乃至約60:40のp−ジ
オキサノン対ラクチドのモル比を有している)、ε−カ
プロラクトンおよびp−ジオキサノンのエラストマーコ
ポリマー(好ましくは、約30:70乃至約70:30
のε−カプロラクトン対p−ジオキサノンのモル比を有
している)、p−ジオキサノンおよびトリメチレンカー
ボネートのエラストマーコポリマー(好ましくは、約3
0:70乃至約70:30のp−ジオキサノン対トリメ
チレンカーボネートのモル比を有している)、トリメチ
レンカーボネートおよびグリコリドのエラストマーコポ
リマー(好ましくは、約30:70乃至約70:30の
トリメチレンカーボネート対グリコリドのモル比を有し
ている)、トリメチレンカーボネートおよびL−ラクチ
ド、D−ラクチド、これらの混合物および乳酸コポリマ
ーを含むラクチドのエラストマーコポリマー(好ましく
は、約30:70乃至約70:30のトリメチレンカー
ボネート対ラクチドのモル比を有している)、およびこ
れらの混合物から成る群から選択されるものが含まれる
がこれらに限らない。[0031] Elastomer copolymers are also particularly useful in the present invention. Suitable bioabsorbable and biocompatible elastomers include elastomeric copolymers of ε-caprolactone and glycolide (preferably about 3
5:65 to about 65:35, more preferably 45: 5
A molar ratio of ε-caprolactone to glycolide of 5 to 35:65), ε-caprolactone and L-
Lactide, a D-lactide mixture of L-lactide or an elastomeric copolymer of lactide, including a lactic acid copolymer (preferably from about 35:65 to about 65:35, more preferably from 45:55 to 30:70 or about 95: 5
Having a molar ratio of ε-caprolactone to lactide of about 85:15), p-dioxanone (1,4-dioxan-2-one) and lactide elastomers including L-lactide, D-lactide and lactic acid Copolymers (preferably having a molar ratio of p-dioxanone to lactide of about 40:60 to about 60:40), elastomeric copolymers of ε-caprolactone and p-dioxanone (preferably about 30:70 to about 60:40). 70:30
Having a molar ratio of ε-caprolactone to p-dioxanone), an elastomeric copolymer of p-dioxanone and trimethylene carbonate (preferably about 3
An elastomeric copolymer of p-dioxanone to trimethylene carbonate from 0:70 to about 70:30, trimethylene carbonate and glycolide (preferably from about 30:70 to about 70:30 trimethylene) Elastomers having a molar ratio of carbonate to glycolide), trimethylene carbonate and lactide, including L-lactide, D-lactide, mixtures thereof, and lactic acid copolymers (preferably from about 30:70 to about 70:30). , And a molar ratio of trimethylene carbonate to lactide), and mixtures thereof.
【0032】また、適当な生体吸収性エラストマーの例
が本明細書に参考文献として含まれる米国特許第4,0
45,418号、同第4,057,537号および同第
5,468,253号に記載されている。これらのエラ
ストマーポリマーは、ヘキサフルオロイソプロパノール
(HFIP)における0.1グラム/デシリットル(g
/dL)溶液において25℃で計測した場合に、約1.
2dL/g乃至約4dL/g、好ましくは約1.2dL
/g乃至約2dL/g、最も好ましくは約1.4dL/
g乃至約2dL/gの固有粘度を有している。[0032] Also, examples of suitable bioabsorbable elastomers are disclosed in US Pat.
Nos. 45,418, 4,057,537 and 5,468,253. These elastomeric polymers are available in 0.1 g / deciliter (g) in hexafluoroisopropanol (HFIP).
/ DL) about 1 when measured at 25 ° C in solution.
2 dL / g to about 4 dL / g, preferably about 1.2 dL
/ G to about 2 dL / g, most preferably about 1.4 dL / g.
g to about 2 dL / g.
【0033】好ましくは、これらのエラストマーは高延
伸率および低弾性率を示すと共に良好な引張り強度およ
び良好な回復特性を有している。本発明の好ましい実施
形態において、発泡体を形成するエラストマーは約20
0%以上、好ましくは約500%以上の延伸率を示す。
これらの特性は、上記の生体吸収性エラストマーの弾性
の程度を示し、約500psi(35.1kg重/cm
2 )以上、好ましくは約1000psi(70.3kg
重/cm2 )以上の引張り強度、および約50lbs/
インチ(8.9kg重/cm)以上、好ましくは約80
lbs/インチ(14kg重/cm)以上の引裂き強度
を維持しながら達成される。[0033] Preferably, these elastomers exhibit high elongation and low modulus and have good tensile strength and good recovery properties. In a preferred embodiment of the present invention, the elastomer forming the foam comprises about 20
It exhibits a draw ratio of 0% or more, preferably about 500% or more.
These properties indicate the degree of elasticity of the bioabsorbable elastomer described above and are approximately 500 psi (35.1 kgf / cm).
2 ) Above, preferably about 1000 psi (70.3 kg
Weight / cm 2 ) or more, and about 50 lbs /
Inches (8.9 kgf / cm) or more, preferably about 80
Achieved while maintaining a tear strength of lbs / inch (14 kgf / cm) or more.
【0034】組織再生用の勾配構造を有する発泡体を形
成するのに適するポリマーまたはコポリマーは幾つかの
ファクターに依存している。すなわち、化学的組成、構
成要素の空間的分布、ポリマーの分子量、および結晶化
の程度の全てによって、このポリマーのインビトロおよ
びインビボでの挙動がある程度決定される。しかしなが
ら、組織再生用の勾配構造を有する発泡体を作成するた
めのポリマーの選択は以下のファクター(これらに限ら
ないが)に大きく依存する。すなわち、(a)生体吸収
(または生体崩壊)速度、(b)インビボでの機械特
性、(c)細胞付着、増殖、移動および分化に関する材
料に対する細胞応答性、および(d)生体許容性であ
る。Suitable polymers or copolymers for forming foams with a gradient structure for tissue regeneration depend on several factors. That is, the chemical composition, the spatial distribution of the components, the molecular weight of the polymer, and the degree of crystallization, all determine in part the in vitro and in vivo behavior of the polymer. However, the choice of polymer to create a foam having a gradient structure for tissue regeneration is highly dependent on the following factors, including but not limited to: (B) mechanical properties in vivo; (c) cell responsiveness to materials for cell attachment, proliferation, migration and differentiation; and (d) biopermissivity. .
【0035】体内環境に時宜的に吸収される材料基質の
特性は重要ある。しかしながら、インビボ条件下での吸
収時間における分化もまた2種類の異なるコポリマーを
混合する場合の基準になる。例えば、35:65のε−
カプロラクトンおよびグリコリドのコポリマー(比較的
速い吸収性ポリマー)を40:60のε−カプロラクト
ンおよび(L)ラクチドコポリマー(比較的遅い吸収性
ポリマー)と混合して発泡体を形成することができる。
このような発泡体は使用する処理技法により幾つかの異
なる物理的構造を有し得る。すなわち、これら2種類の
構成要素は不規則に内部接続した2個の連続層となる
か、厚さ方向に一定の勾配構造を有するか、これら2種
類の構成要素の層の間に一体の境界部分を有するラミネ
ートタイプの複合体を構成することができる。さらに、
これらの発泡体の微小構造は人為的処理を行なう組織の
所望の解剖学的構造を再生または修復するように最適化
できる。The nature of the material matrix that is occasionally absorbed into the body environment is important. However, differentiation in absorption time under in vivo conditions is also a criterion for mixing two different copolymers. For example, 35:65 ε-
A copolymer of caprolactone and glycolide (a relatively fast absorbing polymer) can be mixed with a 40:60 ε-caprolactone and (L) lactide copolymer (a relatively slow absorbing polymer) to form a foam.
Such a foam may have several different physical structures depending on the processing technique used. That is, whether these two components are two continuous layers interconnected irregularly, have a constant gradient structure in the thickness direction, or form an integral boundary between the two component layers. A laminate-type composite having portions can be formed. further,
The microstructure of these foams can be optimized to regenerate or repair the desired anatomy of the tissue undergoing the artificial treatment.
【0036】本発明の好ましい実施形態はポリマー混合
物を用いて勾配状の態様で一つの組成から別の組成に遷
移する構造を形成することを目的としている。このよう
な勾配状の構造を有する発泡体は軟骨(関節、半月板、
中隔、気管等)、食道、皮膚、骨および脈管組織のよう
な天然の組織の構造を修復または再生するための組織の
人為的処理において特に有利である。例えば、ε−カプ
ロラクトン−コ−グリコリドのエラストマーをε−カプ
ロラクトン−コ−ラクチドを混合(約5:95のモル比
で)混合することにより、軟骨から骨の遷移に類似する
柔らかいスポンジ状の発泡体から硬い発泡体への遷移を
有するように発泡体を形成することができる。もちろ
ん、同様の勾配効果または異なる吸収性プロファイル、
応力応答プロファイル、または異なる弾性度のような異
なる勾配構造を構成するために別のポリマー混合物を使
用することができる。さらに、これらの発泡体は脊椎円
板、硬膜、神経組織、肝臓、膵臓、腎臓、膀胱、腱、靭
帯および胸部組織を含むがこれらに限らない本発明の特
異的な骨格形成材料が使用できる器官の置換または再生
のために使用できる。A preferred embodiment of the present invention is directed to using a polymer mixture to form a structure that transitions from one composition to another in a gradient manner. Foams having such a gradient structure are used for cartilage (joints, meniscus,
It is particularly advantageous in artificial treatment of tissue to repair or regenerate the structure of natural tissues such as septum, trachea, etc., esophagus, skin, bone and vascular tissue. For example, by mixing ε-caprolactone-co-lactide with an ε-caprolactone-co-glycolide elastomer (at a molar ratio of about 5:95), a soft sponge-like foam resembling the cartilage to bone transition The foam can be formed to have a transition from to a rigid foam. Of course, similar gradient effects or different absorption profiles,
Different polymer mixtures can be used to construct stress response profiles, or different gradient structures such as different degrees of elasticity. In addition, these foams may use the specific skeletal materials of the present invention, including but not limited to spinal discs, dura mater, nervous tissue, liver, pancreas, kidney, bladder, tendon, ligament and breast tissue. Can be used for organ replacement or regeneration.
【0037】上記のエラストマーポリマーは凍結乾燥、
超臨界溶媒発泡(すなわち、EP464,163B1に
記載されるような方法)、ガス射出押出、ガス射出成形
または抽出可能な材料(すなわち、塩、糖等の当該技術
分野における熟練者により既知の任意の手段)を伴う注
型処理により発泡することができる。現在においては、
凍結乾燥により生体吸収性で生体許容性のエラストマー
発泡体を作成するのが好ましいと考えられる。エラスト
マーポリマーを凍結乾燥して発泡体を形成するのに適す
る方法が以下の実施例および本明細書に参考文献として
含まれる1999年6月30日に出願されたEthicon 社
に譲渡された代理人整理番号ETH−1352の「生物
医療用発泡体を製造するための方法(Process for Manu
facturing Bopmedical Foams)」と題する同時係属特許
出願に記載されている。The above elastomer polymer is freeze-dried,
Supercritical solvent foaming (ie, a method as described in EP 464,163 B1), gas injection extrusion, gas injection molding or extractable materials (ie, any salt known to those skilled in the art, such as salts, sugars, etc.). The foaming can be performed by a casting process involving (means). At present,
It may be preferable to produce a bioabsorbable, bioacceptable elastomeric foam by lyophilization. Suitable methods for lyophilizing elastomeric polymers to form foams are described in the Examples below and assigned to Ethicon, Inc., filed June 30, 1999, incorporated herein by reference. No. ETH-1352 "Process for Manufacture of Biomedical Foams"
facturing Bopmedical Foams).
【0038】本発明において作成した発泡体は、発泡体
構造中に予想外に勾配構造を形成した従来技術に変更を
加えたポリマー−溶媒相分離技法により作成できる。一
般に、ポリマー溶液は(a)熱誘導型ゲル化/結晶化、
(b)溶媒およびポリマーの相の無溶媒誘導型分離、
(c)化学誘導型相分離、および(d)熱誘導型尖点分
解(spinodal decomposition)の4種類の技法の任意の
方法により2相に分離できる。このポリマー溶液は調製
された様式で分離されて2種類の別の相または2種類の
連続的な相に分かれる。その後、溶媒相を除去すること
により、元のポリマーよりも密度の小さいマイクロメー
トルの範囲の気孔を有する多孔質構造が得られる(A.
T. Youngの「相分離による微小気泡発泡体(Microcellu
lar foams via phase separation)」(J. Vac. Sci. T
echnol. A4(3),5月/6月 1986年)を参照され
たい)。これらの発泡体の作成に関係する工程には、凍
結乾燥することが必要なポリマーに対して適正な溶媒を
選択する工程と、均一な溶液を作成する工程が含まれ
る。次に、このポリマー溶液は凍結処理されて真空乾燥
工程にかけられる。この凍結工程によりポリマー溶液の
相分離が行なわれ、真空乾燥工程において溶媒が昇華し
て除去されると共に残った多孔質ポリマー構造体、すな
わち、内部連通気泡の多孔質発泡体が乾燥される。The foams made in the present invention can be made by a modified polymer-solvent phase separation technique of the prior art which unexpectedly formed a gradient structure in the foam structure. Generally, the polymer solution comprises (a) heat-induced gelation / crystallization,
(B) solvent-free guided separation of solvent and polymer phases;
The two phases can be separated by any of four techniques: (c) chemically induced phase separation, and (d) thermally induced spinodal decomposition. The polymer solution is separated in a prepared manner into two separate phases or two continuous phases. Subsequent removal of the solvent phase results in a porous structure having pores in the micrometer range with a lower density than the original polymer (A.
T. Young, Microcellular Foam by Phase Separation (Microcellu
lar foams via phase separation) "(J. Vac. Sci. T
echnol. A4 (3), May / June 1986). The steps involved in making these foams include selecting the right solvent for the polymer that needs to be lyophilized and making a uniform solution. Next, the polymer solution is frozen and subjected to a vacuum drying step. The phase separation of the polymer solution is performed by this freezing step, and the solvent is sublimated and removed in the vacuum drying step, and the remaining porous polymer structure, that is, the porous foam of the internally communicating cells is dried.
【0039】好ましい吸収性の脂肪族ポリエステル用の
溶媒を選択する開始点として一般に適する溶媒は、ギ
酸、ギ酸エチル、酢酸、ヘキサフルオロイソプロパノー
ル(HFIP)、環状エーテル(すなわち、THF、D
MF、およびPDO)、アセトン、C2乃至C5のアル
コールのアセテート(エチルアセテートおよびt−ブチ
ルアセテート等)、グライム(glyme)(すなわち、モノ
グライム、エチルグライム、ジグライム、エチルジグラ
イム、トリグライム、ブチルジグライムおよびテトラグ
ライム)、メチルエチルケトン、ジプロピレングリコー
ルメチルエーテル、ラクトン(γ−バレロラクトン、δ
−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラ
クトン等)、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラ
ン、1,3−ジオキソラン−2−オン(エチレンカーボ
ネート)、ジメチルカーボネート、ベンゼン、トルエ
ン、ベンジルアルコール、p−キシレン、ナフタレン、
テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ジメチル
ホルムアミド、クロロホルム、1,2−ジクロロメタ
ン、モルホリン、ジメチルスルホキシド、ヘキサフルオ
ロアセトン・セスキヒドレート(HFAS)、アニソー
ル、およびこれらの混合物から成る群から選択される溶
媒が含まれるがこれらに限らない。これらの溶媒の中で
は、1,4−ジオキサンが好ましい溶媒である。なお、
この溶液におけるポリマーの均一な溶液は標準的な技法
により作成できる。Solvents generally suitable as starting points for selecting a solvent for the preferred absorbent aliphatic polyester include formic acid, ethyl formate, acetic acid, hexafluoroisopropanol (HFIP), cyclic ethers (ie, THF, D
MF and PDO), acetone, acetates of C2 to C5 alcohols (such as ethyl acetate and t-butyl acetate), glyme (ie, monoglyme, ethyl glyme, diglyme, ethyl diglyme, triglyme, butyl diglyme and Tetraglyme), methyl ethyl ketone, dipropylene glycol methyl ether, lactone (γ-valerolactone, δ
Valerolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, etc.), 1,4-dioxane, 1,3-dioxolan, 1,3-dioxolan-2-one (ethylene carbonate), dimethyl carbonate, benzene, toluene, benzyl alcohol, p-xylene, naphthalene,
Including a solvent selected from the group consisting of tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, chloroform, 1,2-dichloromethane, morpholine, dimethylsulfoxide, hexafluoroacetone sesquihydrate (HFAS), anisole, and mixtures thereof. But not limited to these. Among these solvents, 1,4-dioxane is a preferred solvent. In addition,
A homogeneous solution of the polymer in this solution can be made by standard techniques.
【0040】従って、適用可能なポリマー濃度または使
用可能な溶媒の量は各システムにより変化することが理
解できると考える。幾つかのシステムについての適当な
相図曲線が既に知られている。しかしながら、適当な曲
線が使用できない場合は、この曲線を既知の技法により
作成することが可能である。例えば、このような適当な
技法の一例が文献Smolders, Van AartsenおよびSteenbe
rgen(Kolloid-Z, u.Z. Polymere, 243, 14 (1971
年))に記載されている。一般的な用法として、溶液中
のポリマーの量は約0.5重量%乃至約90重量%、好
ましくは0.5重量%乃至約30重量%の間で変化可能
であり、任意の溶媒におけるポリマーの溶解性および所
望の発泡体の最終的な特性に大きく依存する。Thus, it will be appreciated that the applicable polymer concentration or amount of solvent available will vary from system to system. Suitable phase diagram curves for some systems are already known. However, if a suitable curve is not available, this curve can be created by known techniques. For example, one example of such a suitable technique is the literature Smolders, Van Aartsen and Steenbe.
rgen (Kolloid-Z, uZ Polymere, 243, 14 (1971
Year)). For general use, the amount of polymer in the solution can vary from about 0.5% to about 90% by weight, preferably from 0.5% to about 30% by weight, and the polymer in any solvent And the final properties of the desired foam.
【0041】加えて、固体材料をこのポリマー−溶媒シ
ステムに添加することができる。このポリマー−溶媒シ
ステムに加える固体材料はポリマーまたは溶媒に反応し
ないのが好ましい。適当な固体材料としては、組織再生
または再増殖を促す材料、バッファー、補強材または多
孔質性改質材等が含まれる。好ましい固体材料として
は、脱鉱物質化した骨の粒子、カルシウムホスフェート
粒子、または骨修復用のカルシウムカーボネート粒子、
気孔形成用の溶出性固体材、補強材として溶媒システム
中に溶解しない生体吸収性のポリマー粒子または吸収さ
れた時に気孔を形成するポリマー粒子等が含まれるがこ
れらに限らない。In addition, solid materials can be added to the polymer-solvent system. The solid material added to the polymer-solvent system preferably does not react with the polymer or solvent. Suitable solid materials include materials that promote tissue regeneration or regrowth, buffers, reinforcements or porous modifiers, and the like. Preferred solid materials include demineralized bone particles, calcium phosphate particles, or calcium carbonate particles for bone repair,
Examples include, but are not limited to, dissolvable solid materials for pore formation, bioabsorbable polymer particles that do not dissolve in the solvent system as the reinforcing material, or polymer particles that form pores when absorbed.
【0042】適当な溶出性固体材としては、塩(すなわ
ち、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、
酒石酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等)、生体許容
性の単糖および二糖(すなわち、グルコース、フルクト
ース、デキストロース、マルトース、ラクトースおよび
スクロース)、多糖(すなわち、スターチ、アルギネー
ト)、水溶性タンパク(すなわち、ゼラチンおよびアガ
ロース)から成る群から選択される無毒性の溶出可能な
材料が含まれるがこれらの限らない。一般に、これらの
材料は全て約1mm以下、好ましくは約50μm乃至5
00μmの平均直径を有している。また、これらの粒子
は当該粒子およびポリマー−溶媒混合物の全容量(この
全容量%は100容量%に等しい)の約1容量%乃至約
50容量%を構成する。この溶出性の材料は、発泡体を
当該溶出性材料と共に、その粒子のほとんど全部を溶出
するが発泡体を溶解したり不利益に変化しない程度の時
間量で粒子を溶解する溶媒内に浸漬することにより除去
できる。好ましい抽出溶媒は水であり、蒸留した脱イオ
ン水が最も好ましい。なお、この処理は本明細書に参考
文献として含まれる米国特許第5,514,378号に
記載されている。好ましくは、発泡体の加速した吸収性
が望まれていない限り、発泡体は溶出処理の完了後に低
温および/または真空で乾燥処理されてその加水分解が
最小に抑えられている。Suitable elutable solid materials include salts (ie, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride,
Sodium tartrate, sodium citrate, etc.), biocompatible mono- and disaccharides (ie, glucose, fructose, dextrose, maltose, lactose and sucrose), polysaccharides (ie, starch, alginate), water-soluble proteins (ie, gelatin) And agarose) and non-toxic elutable materials selected from the group consisting of: Generally, these materials are all less than about 1 mm, preferably from about 50 μm to 5 μm.
It has an average diameter of 00 μm. Also, these particles make up about 1% to about 50% by volume of the total volume of the particles and the polymer-solvent mixture, where the total volume% is equal to 100% by volume. The dissolvable material, along with the dissolvable material, is immersed in a solvent that dissolves the particles in an amount of time that elutes substantially all of the particles but does not dissolve the foam or change disadvantageously. Can be removed. The preferred extraction solvent is water, with distilled deionized water being most preferred. This process is described in U.S. Patent No. 5,514,378, which is incorporated herein by reference. Preferably, unless accelerated absorption of the foam is desired, the foam is dried at low temperature and / or vacuum after completion of the dissolution process to minimize its hydrolysis.
【0043】ポリマー−溶媒混合物を形成した後に、こ
の混合物を凝固する。特定のポリマー−溶媒システムの
場合に、このポリマー−溶媒システムの凝固点、溶融温
度、および見かけのガラス転移点は標準的な示差熱量測
定(DSC)技法により決定できる。理論的に、本発明
の範囲を制限する意味ではないが、ポリマー−溶媒シス
テムが冷却すると、初期的な凝固が溶媒の凝固点に近い
かそれ以下の温度で生じると考えられる。このことはシ
ステム中の溶媒のほとんどの部分の凝固に対応してい
る。この初期的な凝固は第1の発熱ピークとして現れ
る。その後、ポリマーに付随して残留していた溶媒が凝
固する時に第2の凝固点が生じる。この第2の凝固点は
第2の発熱ピークとして示される。さらに、完全に凍結
したシステムが再加熱時に第1の発熱シフトを示す温度
で明らかなTgが示される。After forming the polymer-solvent mixture, the mixture is solidified. For a particular polymer-solvent system, the freezing point, melting temperature, and apparent glass transition point of the polymer-solvent system can be determined by standard differential calorimetry (DSC) techniques. In theory, but not meant to limit the scope of the invention, it is believed that upon cooling of the polymer-solvent system, initial solidification occurs at a temperature near or below the freezing point of the solvent. This corresponds to the solidification of most of the solvent in the system. This initial solidification appears as a first exothermic peak. Thereafter, a second freezing point occurs as the solvent remaining with the polymer solidifies. This second freezing point is indicated as a second exothermic peak. In addition, a clear Tg is exhibited at temperatures where the completely frozen system exhibits a first exothermic shift upon reheating.
【0044】調節すべき重要なパラメータはポリマー−
溶媒システムの凍結速度である。すなわち、凍結工程中
に固定されている気孔の形態の種類は溶液の熱力学、凍
結速度、冷却される温度、溶液の濃度、均一系または不
均一系の核形成の関数である。このような相分離現象の
詳細な説明が本明細書に参考文献として含まれる文献
(A. T. Youngの「相分離による微小気泡発泡体」(J.
Vac. Sci. Technol. A4(3),5月/6月 1986年)
およびS. Matsudaの「溶液からの多孔質ポリマー膜の形
成の熱力学(Thermodynamics of Formation of Porous
Polymeric Membrane from Solutions)」(Polymer J.
Vol. 23, No.5, 第435頁乃至第444頁,1991
年)に記載されている。An important parameter to be adjusted is the polymer
The freezing rate of the solvent system. That is, the type of pore morphology fixed during the freezing process is a function of the thermodynamics of the solution, the rate of freezing, the temperature at which it is cooled, the concentration of the solution, and the nucleation of a homogeneous or heterogeneous system. A detailed description of such phase separation phenomena is incorporated herein by reference (AT Young, "Microcellular Foams by Phase Separation" (J.
Vac. Sci. Technol. A4 (3), May / June 1986)
And S. Matsuda, “Thermodynamics of Formation of Porous Polymer Film from Solution.
Polymeric Membrane from Solutions ”(Polymer J.
Vol. 23, No. 5, 435 to 444, 1991
Year).
【0045】このような既に報告されているポリマー溶
液は溶液を成形型の中に入れるまたは注入してこの成形
型を適当な槽の中または冷凍棚の上で冷却する等の種々
の様式で凝固できる。あるいは、このポリマー溶液は噴
霧器により噴霧して冷却した表面に吹きかけることによ
りスプレー膜を一層ずつ凝固させることができる。な
お、この冷却した表面は医療装置またはその部品または
フィルムとすることができる。また、この凝固したスプ
レー膜の形状はスプレー処理した表面の形状に類似する
ことになる。あるいは、凝固後の混合物を切断または凍
結中に一定の形状に形成することができる。これらの方
法およびその他の方法を用いて発泡体を種々の形状およ
び寸法(すなわち、管状形、分岐した管状形、球形、半
球形、3次元的多角形状、楕円形(すなわち、腎臓の形
状)、トロイド形状、円錐形、円錐台形、ピラミッド形
状、これらの中実および中空のもの、およびこれらの組
合せ)で形成または成形することができる。Such previously reported polymer solutions may be coagulated in various ways, such as by placing or pouring the solution into a mold and cooling the mold in a suitable bath or on a freezer shelf. it can. Alternatively, the polymer solution can be sprayed by a sprayer and sprayed onto a cooled surface to solidify the sprayed film one by one. The cooled surface can be a medical device or a component or film thereof. Also, the shape of the solidified spray film will be similar to the shape of the sprayed surface. Alternatively, the coagulated mixture can be formed into a shape during cutting or freezing. Using these and other methods, foams can be formed into various shapes and sizes (ie, tubular, branched tubular, spherical, hemispherical, three-dimensional polygonal, elliptical (ie, kidney-shaped), Toroids, cones, truncated cones, pyramids, solid and hollow, and combinations thereof).
【0046】あるいは、発泡した部品を作成するための
別の方法として低温フィンガー(表面が製造しようとす
る部品の内側を示す金属部品)の使用がある。この低温
フィンガーは適当な溶媒中のポリマーの中に浸漬された
後に除去される。この処理はアイスクリームクリームの
棒を暖かいチョコレートの中に浸漬して凝固させて硬く
したり、成形体をゴムのラテックスの中に浸漬して手袋
やコンドームを形成する処理に良く似ている。この時、
製造される発泡体の厚さおよび形態は温度、滞留時間お
よび混合物内の低温フィンガーの引き抜き速度の関数で
ある。すなわち、滞留時間が長くて引き抜き速度が遅い
ほど厚いコーティングになる。引き抜き後、低温フィン
ガーを凍結乾燥の冷凍トレイに接触している熱容量の大
きな器具の上に置く。この時点から、上記のような一次
および二次の乾燥処理が始まる。この方法は装置または
動物の解剖学的構造の一部分に適合する形状に形成する
ことのできるチューブ、分岐した管状構造またはスリー
ブを作成するのに適している。Alternatively, another method for making foamed parts is to use cold fingers (metal parts whose surface indicates the inside of the part to be manufactured). The cold finger is removed after immersion in the polymer in a suitable solvent. This process is very similar to dipping a stick of ice cream into warm chocolate to solidify and harden it, or dipping a molded body into rubber latex to form gloves and condoms. At this time,
The thickness and morphology of the foam produced is a function of the temperature, residence time and withdrawal speed of the cold finger in the mixture. That is, the longer the residence time and the lower the drawing speed, the thicker the coating. After withdrawal, the cryogenic finger is placed on a large heat capacity device in contact with the freeze-drying freezing tray. From this point, the primary and secondary drying processes as described above begin. The method is suitable for making tubes, bifurcated tubular structures or sleeves that can be formed into a shape that conforms to a portion of the device or animal anatomy.
【0047】加えて、上記のポリマー溶液はフィルム、
スクリム、織物、不織布、編物または編み込みの繊維構
造のような溶液と共に組み込まれた種々の挿入物により
凝固することができる。さらに、この溶液は成形外科用
の移植片(例えば、ネジ、ピン、爪材およびプレート)
または管状または分岐した管状構造(脈管を有するまた
は管状の器官のための骨格形成材料)のような別の構造
体に付随して作成できる。これらの挿入部品は少なくと
も1種類の生体許容性の材料により形成でき、非吸収
性、吸収性またはこれらの組合せであってもよい。In addition, the polymer solution is a film,
Solidification can be achieved by various inserts incorporated with the solution, such as scrims, wovens, nonwovens, knits or braided fibrous structures. In addition, this solution can be used for orthopedic implants (eg, screws, pins, nails and plates)
Or it can be made in conjunction with another structure, such as a tubular or branched tubular structure (a scaffold for vascular or tubular organs). These inserts can be formed from at least one biocompatible material and can be non-absorbable, absorbable, or a combination thereof.
【0048】成形型の中の上記のポリマー溶液は冷凍乾
燥棚に接触している成形型の壁を介して一定の方向に冷
却され、一定の熱サイクルで処理される。この成形型お
よびその表面はポリマー−溶媒システムに影響を及ぼさ
ない任意の材料により形成できるが、熱伝導性の高い材
料により形成されているのが好ましい。すなわち、熱の
転移が凍結乾燥器の棚から成形型の壁部を介してポリマ
ー溶液の中に移動する。その後、混合物の温度がそのゲ
ル化点および/または凝固点以下になると、混合物は相
分離する。The above polymer solution in the mold is cooled in a certain direction through the wall of the mold in contact with the freeze-drying shelf, and is processed in a certain heat cycle. The mold and its surface can be formed of any material that does not affect the polymer-solvent system, but is preferably formed of a material with high thermal conductivity. That is, heat transfer is transferred from the freeze dryer shelf through the mold wall into the polymer solution. Thereafter, when the temperature of the mixture falls below its gel point and / or freezing point, the mixture undergoes phase separation.
【0049】この相分離したシステムの形態は凍結乾燥
処理の凝固工程中は固定されていて、連続気孔の形成は
真空乾燥処理の開始により始まって溶媒が昇華する。し
かしながら、冷却用放熱器により冷却されたコンテナま
たは成形型の中の混合物は完全凍結する前に凝固する。
すなわち、混合物が固体の状態に見えても、初めは、結
晶化していないポリマーに付随する幾分かの残留溶媒が
存在している。理論的には、本発明を制限する意味では
ないが、冷却用放熱器により混合物内を凝固点が移動し
て当該混合物が見かけ上において凝固した後にこの凝固
反応が完了する。それゆえ、任意時間においてこの凝固
点の前線よりも前方にある材料はこの前線よりも後方に
ある材料ほど低温になっておらず、完全な凍結状態にな
っていない。The form of this phase-separated system is fixed during the coagulation step of the freeze-drying process, and the formation of continuous pores begins with the start of the vacuum drying process and the solvent sublimates. However, the mixture in the container or mold cooled by the cooling radiator solidifies before completely freezing.
That is, even though the mixture appears to be in a solid state, there is initially some residual solvent associated with the uncrystallized polymer. In theory, but not in a sense to limit the invention, the freezing point is moved through the mixture by the cooling radiator and the solidification reaction is completed after the mixture has apparently solidified. Therefore, at any given time, the material ahead of the front of this freezing point is not as cold as the material behind it and is not completely frozen.
【0050】本発明者は、凝固状態に見えた直後にこの
見かけ上において固体のポリマー溶媒混合物に真空を供
給すると、種々の気孔の大きさおよび構造ならびに流路
を有する勾配構造を備えた発泡体が形成できることを発
見した。それゆえ、昇華処理(減圧処理、すなわち真空
乾燥による)の開始時間が構造に遷移状態を形成するた
めの方法において重要な段階である。この昇華処理の開
始時間は作成する発泡体の厚さ、溶液の濃度、熱転移速
度、および熱転移の方向により影響を受ける。なお、当
該技術分野における熟練者であれば、熱電対を使用して
発泡させる装置内の種々の深さおよび場所における発泡
体の熱転移速度をモニターすることにより、特定のポリ
マー−溶媒システムに対応してこの処理方法をモニター
しかつ特徴付けできることが分かる。つまり、この昇華
処理を制御することにより、気孔形態における勾配およ
び異方性を有する構造が形成できる。さらに、この方法
により、軟骨、骨および皮膚のような組織に類似する微
小構造を形成することが可能になる。例えば、一般に、
溶液が見かけ上において凝固した直後に真空を供給する
と流路が形成できる。しかしながら、同じ溶液をさらに
凝固化すると、発泡体は真空が供給される側(冷却用放
熱器と反対側)の表面の近くに比較的大きな気孔を有し
て、冷却用放熱器に近い側の領域において比較的小さい
気孔を有する。The present inventor has found that by applying a vacuum to the apparently solid polymer solvent mixture immediately after it has appeared in a solidified state, a foam having a gradient structure with various pore sizes and structures and channels is provided. Was found to be able to form. Therefore, the start time of the sublimation process (by vacuum treatment, ie, vacuum drying) is an important step in the method for forming a transition state in the structure. The start time of the sublimation process is affected by the thickness of the foam to be formed, the concentration of the solution, the heat transfer rate, and the direction of the heat transfer. It should be noted that those skilled in the art can respond to a particular polymer-solvent system by monitoring the thermal transition rate of the foam at various depths and locations within the foaming device using a thermocouple. It can be seen that this process can be monitored and characterized. That is, by controlling the sublimation process, a structure having a gradient and anisotropy in the form of pores can be formed. In addition, this method allows for the formation of microstructures similar to tissues such as cartilage, bone and skin. For example, in general,
When a vacuum is supplied immediately after the solution apparently solidifies, a flow path can be formed. However, when the same solution is further coagulated, the foam has relatively large pores near the surface to which the vacuum is supplied (opposite to the cooling radiator), and the foam on the side closer to the cooling radiator. It has relatively small pores in the area.
【0051】この処理方法は、溶液を完全に凍結して均
一な微小構造(不規則に内部連通する気孔)を有する発
泡体を形成することを目的とした従来技術の処理方法と
は対照的である。このような従来技術では、真空乾燥処
理は所望の相分離を完成するために相当時間の経過後に
のみ行なわれていた(米国特許第5,755,792号
(Brekke)、同第5,133,755号(Brekke)、同
第5,716,413号(Walter他)、同第5,60
7,474号(Athanasiou他)、同第5,686,09
1号(Leong他)、同第5,677,355号(Shalaby
他)、および欧州特許公開E0274898号(Hinsc
h)およびEPA594148号(Totakura))。This treatment method is in contrast to prior art treatment methods which aim to completely freeze the solution to form a foam having a uniform microstructure (pores interconnecting irregularly). is there. In such prior art, the vacuum drying process was only performed after a considerable amount of time to complete the desired phase separation (U.S. Pat. Nos. 5,755,792 (Brekke) and 5,133,133). No. 755 (Brekke), No. 5,716,413 (Walter et al.), No. 5,60
7,474 (Athanasiou et al.), 5,686,09
No. 1 (Leong et al.) And No. 5,677,355 (Shalaby
Et al.) And European Patent Publication E0274898 (Hinsc
h) and EPA 594148 (Totakura)).
【0052】図2,図3および図4に種々の構造を有す
る発泡体を示す。例えば、図3に示すように、気孔の主
軸の配向は発泡体と同一の面から当該発泡体の平面に対
して垂直になるまで変化できる。理論的に、本発明の範
囲を制限する意味ではないが、従来の発泡処理におい
て、溶媒が結晶化する時に凍結の前線が溶液内で移動し
て溶液を当該凍結前線に対して平行に結晶層内で凝固す
ると考えられる。しかしながら、溶液が完全に凍結する
前に真空が供給されると、発泡体の形態は、図3に示す
ように、気孔が真空供給源に対して概ね平行に配列され
るように形成される。FIGS. 2, 3 and 4 show foams having various structures. For example, as shown in FIG. 3, the orientation of the major axis of the pores can vary from the same plane as the foam to being perpendicular to the plane of the foam. In theory, but not in a sense to limit the scope of the invention, in conventional foaming treatments, when the solvent crystallizes, the freezing front moves within the solution, causing the solution to crystallize parallel to the freezing front. It is thought to solidify within. However, if a vacuum is applied before the solution is completely frozen, the foam morphology is formed such that the pores are arranged generally parallel to the vacuum source, as shown in FIG.
【0053】図3から分かるように、気孔の大きさは約
10μm乃至約60μmの小さい気孔から約60μm乃
至約200μmの比較的大きな気孔まで多孔質の勾配の
発泡体に変化できる。この場合も、溶液が完全に凝固す
る前の見かけ上において凝固した状態の溶液に真空を供
給することによりこの状態が得られる。気泡の大きさを
調節する場合に、溶液におけるポリマー濃度および冷却
速度もまた重要なパラメータである。好ましくは、この
発泡体構造が関節内に存在する骨接合部に対する軟骨の
ような人間の組織接合部を回復するためのテンプレート
として作用できるように形成されることである。この発
泡は小さい球状の気孔から比較的大きな円柱状の(すな
わち、少なくとも2:1の直径対長さの比を有する)の
気孔まで進行する。さらに、発泡体の剛性は発泡体の構
造または異なるヤング弾性率を有する2種類の異なるポ
リマーを混合することにより調節できる。As can be seen from FIG. 3, the size of the pores can vary from a small pore of about 10 μm to about 60 μm to a relatively large pore of about 60 μm to about 200 μm to a porous gradient foam. In this case, too, this state is obtained by supplying a vacuum to the apparently solidified solution before the solution has completely solidified. When adjusting the bubble size, the polymer concentration in the solution and the cooling rate are also important parameters. Preferably, the foam structure is formed so that it can act as a template for restoring a human tissue joint, such as cartilage, to a bone joint present in the joint. This foaming proceeds from small spherical pores to relatively large cylindrical (ie, having a diameter to length ratio of at least 2: 1). Further, the stiffness of the foam can be adjusted by mixing the foam structure or two different polymers having different Young's moduli.
【0054】また、発泡体は図2に示すように流路を有
することができる。この方法により形成された流路は発
泡体の厚さを横切ることができ、一般に約30乃至約2
00μmの直径である。一般に、流路は当該流路の平均
直径の少なくとも2倍、好ましくは少なくとも4倍、最
も好ましくは少なくとも8倍の長さを有している。もち
ろん、この流路の大きさおよび直径は細胞浸潤、栄養物
拡散または脈管形成用の通路のような当該流路の所望の
機能性に基づいて選択できる。The foam may have a flow path as shown in FIG. The channels formed by this method can traverse the thickness of the foam and generally range from about 30 to about 2
It has a diameter of 00 μm. Generally, the channels have a length that is at least twice, preferably at least four times, and most preferably at least eight times the average diameter of the channels. Of course, the size and diameter of the channel can be selected based on the desired functionality of the channel, such as channels for cell infiltration, nutrient diffusion or angiogenesis.
【0055】当該技術分野の熟練者であれば、適当な成
形型の構成および必要に応じて当該成形型の壁部を異な
る温度にすることにより任意の3次元の状態に上記の方
向性を設定できることが容易に視覚的に分かる。以下の
種類の勾配構造が均一の組成を有する厚さを通した気孔
の大きさおよび/または形状における変化により形成で
きる。すなわち、特定の厚さに対して一つの種類および
大きさの気孔があり、これに続いて別の種類および大き
さの気孔がある構造、一方の側に主に一つの種類の組成
による組成勾配があり、他方の側に別の種類の組成によ
る組成勾配があり、一方の側から他方の側に組成が遷移
している構造、小さな大きさの気孔層の低多孔質性の厚
い膜があり、これに続いて大きな気孔の領域がある構
造、さらに、空間的組織を有する垂直方向の気孔を備え
る発泡体で、これらの垂直方向の気孔が栄養物拡散用の
流路として作用することができ、これらの気孔が3次元
の成形型内で作成されて組成的および構造的な勾配の所
望の微小構造の組合せを有する3次元の発泡体を形成す
る構造である。一般に、コンテナまたは成形型の中で形
成される発泡体は約0.25mm乃至約100mm、好
ましくは約0.5mm乃至約50mmの範囲の厚さを有
する。これよりも厚い発泡体を形成することができる
が、凍結乾燥工程の時間が極めて長くなり、最終的な発
泡体の構造の制御が困難になり、残留する溶媒の含有量
が増加する。A person skilled in the art can set the above-mentioned directionality to an arbitrary three-dimensional state by setting a suitable mold configuration and, if necessary, changing the temperature of the wall of the mold. You can easily see what you can do. The following types of gradient structures can be formed by changes in pore size and / or shape through thickness having a uniform composition. That is, a structure in which there is one type and size of pores for a specific thickness, followed by another type and size of pores, a composition gradient mainly due to one type of composition on one side There is a composition gradient on the other side with another type of composition, a composition transition from one side to the other, a low-porosity thick film with a small-sized pore layer. This is followed by a structure with large pore areas, and a foam with vertical pores with spatial organization, these vertical pores can act as channels for nutrient diffusion. A structure in which these pores are created in a three-dimensional mold to form a three-dimensional foam having the desired microstructure combination of compositional and structural gradients. Generally, the foam formed in the container or mold has a thickness ranging from about 0.25 mm to about 100 mm, preferably from about 0.5 mm to about 50 mm. Thicker foams can be formed, but the lyophilization process takes significantly longer, making it difficult to control the final foam structure and increasing the residual solvent content.
【0056】既に説明したように、生体許容性の発泡体
を製造するための本発明の処理工程は見かけのガラス転
移温度以上で混合物の凝固温度以下(好ましくは、凝固
温度のすぐ下)の温度条件下で昇華工程を行うことによ
り著しく減少できる。すなわち、組み合わされた処理工
程(凍結処理+一次乾燥処理+二次乾燥処理)の時間が
従来技術において記載される時間よりもはるかに短くな
っている。例えば、揮発性溶媒を有する脂肪族ポリエス
テルのための組み合わされた処理工程時間は一般に72
時間以下、好ましくは48時間以下、さらに好ましくは
24時間以下、最も好ましくは10時間以下である。実
際において、この組み合わされた処理工程時間は特定の
脂肪族ポリエステルにより1mm以下の厚さの発泡体で
3時間以下、約2mmの厚さの発泡体で6時間以下、約
3mmの厚さの発泡体で9時間以下である。一方、従来
技術ではこの処理時間は一般に72時間以上である。ま
た、本発明の方法により作成した発泡体において残留す
る溶媒濃度も極めて低い。溶媒として1,4−ジオキサ
ンを使用して作成した脂肪族ポリエステル発泡体につい
て説明するように、残留する1,4−ジオキサンの濃度
は10ppm(パーツパーミリオン)以下、好ましくは
1ppm以下、最も好ましくは100ppb(パーツパ
ービリオン)以下であった。As previously described, the process of the present invention for producing biocompatible foams involves temperatures above the apparent glass transition temperature and below the solidification temperature of the mixture (preferably just below the solidification temperature). It can be significantly reduced by performing the sublimation step under the conditions. That is, the time of the combined processing steps (freezing processing + primary drying processing + secondary drying processing) is much shorter than the time described in the prior art. For example, the combined processing time for aliphatic polyesters with volatile solvents is typically 72
The time is not more than 48 hours, preferably not more than 48 hours, more preferably not more than 24 hours, most preferably not more than 10 hours. In practice, this combined processing time is less than 3 hours for foams less than 1 mm thick, less than 6 hours for foams about 2 mm thick, and about 3 mm thick for foams of a particular aliphatic polyester. Less than 9 hours in body. On the other hand, in the prior art, this processing time is generally 72 hours or more. Further, the residual solvent concentration in the foam produced by the method of the present invention is extremely low. As described for aliphatic polyester foams made using 1,4-dioxane as the solvent, the concentration of residual 1,4-dioxane is 10 ppm (parts per million) or less, preferably 1 ppm or less, most preferably It was less than 100 ppb (parts pavilion).
【0057】なお、当該技術分野の熟練者であれば、適
当な成形型の構成および必要に応じて当該成形型の壁部
を異なる温度にすることにより任意の3次元の状態に上
記の方向性を設定できることが容易に視覚的に分かる。
本発明により以下の種類の勾配構造が作成できる。すな
わち、 1.均一な組成による一定の厚さを通して気孔の大きさ
および/または形状が変化する構造、 2.特定の厚さに対して一つの種類および大きさの気孔
があり、これに続いて別の種類および大きさの気孔があ
る構造、 3.一方の側に主に一つの種類の組成による勾配があ
り、他方の側に別の種類の組成による勾配があり、一方
の側から他方の側に組成が遷移している構造、 4.小さな大きさの気孔層の低多孔質性の厚い膜があ
り、これに続いて大きな気孔の領域がある構造、 5.空間的組織を有する垂直方向の気孔を備える発泡体
で、これらの垂直方向の気孔が栄養物拡散用の流路とし
て作用し得る構造、 6.3次元の成形型内においてこれらの発泡体を作成し
て所望の微小構造を有する3次元の発泡体を形成する構
造、および、 7.組成および構造的な勾配の組合せ構造である。It should be noted that those skilled in the art will be able to make the above-mentioned orientation into an arbitrary three-dimensional state by changing the temperature of the wall of the mold and the structure of the appropriate mold if necessary. Can be easily visually recognized.
According to the present invention, the following types of gradient structures can be created. That is, 1. 1. a structure in which the size and / or shape of the pores change through a certain thickness with a uniform composition; 2. a structure in which there is one type and size of pores for a particular thickness, followed by another type and size of pores; 3. a structure in which one side has a gradient mainly due to one kind of composition, the other side has a gradient due to another kind of composition, and the composition transitions from one side to the other side; 4. a structure with a small porosity layer of low porosity thick film followed by a large pore area; A structure with vertical pores with spatial organization, in which these vertical pores can act as channels for the diffusion of nutrients, 6. making these foams in a three-dimensional mold 6. a structure that forms a three-dimensional foam having a desired microstructure; It is a combination structure of composition and structural gradient.
【0058】さらに、種々のタンパク(短鎖ペプチドを
含む)、増殖剤、走化性剤および治療剤(抗生物質、鎮
痛薬、抗炎症剤、抗拒絶剤(例えば、免疫抑制剤)およ
び抗癌剤)、またはセラミック粒子を作成処理中に発泡
体に加えたり発泡体の作成後に発泡体の表面または背部
に吸収させたり発泡体の中に充填することができる。例
えば、発泡体の気孔を生体許容性で吸収可能な合成ポリ
マーまたは生体ポリマー(コラーゲンやエラスチン等)
または生体許容性のセラミック材(ヒドロキシアパタイ
ト等)、およびこれらの組合せ(装置の中に組織増殖を
促す材料を含有していてもいなくてもよい)で部分的ま
たは完全に充填することができる。適当な材料として
は、自己移植片、同種移植片または異種移植片の骨、骨
髄、形態発生タンパク(BMP)、表皮増殖因子(EG
F)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、血小板由来増殖
因子(PDGF)、インシュリン由来増殖因子(IGF
−IおよびIGF−II)、トランスホーミング増殖因
子(TGF−β)、脈管内皮増殖因子(VEGF)また
は当業界において既知の他の骨誘導性(osteoinductiv
e)または骨伝導性(osteoconductive)の材料が含まれ
るがこれらに限らない。生体ポリマーは伝導性または走
化性の材料または増殖因子の供給ビヒクルとしても使用
できる。例としては、組換型または動物由来コラーゲン
またはエラスチンまたはヒアルロン酸等が挙げられる。
生物活性コーティングまたは表面処理もまた材料の表面
に加えることができる。例えば、生物活性ペプチド配列
(RDG)を付着してタンパクの吸収とこれに続く細胞
組織の付着を助長できる。さらに、治療剤をこれらの発
泡体により供給することもできる。In addition, various proteins (including short-chain peptides), proliferating agents, chemotactic agents and therapeutic agents (antibiotics, analgesics, anti-inflammatory agents, anti-rejection agents (eg immunosuppressants) and anticancer agents) Alternatively, the ceramic particles can be added to the foam during the preparation process or absorbed into or into the foam after the foam has been prepared. For example, a synthetic polymer or biopolymer (collagen, elastin, etc.) that can absorb the pores of the foam in a biologically acceptable manner
Alternatively, it can be partially or completely filled with a biocompatible ceramic material (such as hydroxyapatite), and combinations thereof (with or without materials that promote tissue growth in the device). Suitable materials include autograft, allograft or xenograft bone, bone marrow, morphogenetic protein (BMP), epidermal growth factor (EG)
F), fibroblast growth factor (FGF), platelet-derived growth factor (PDGF), insulin-derived growth factor (IGF
-I and IGF-II), transforming growth factor (TGF-β), vascular endothelial growth factor (VEGF) or other osteoinductivities known in the art.
e) or osteoconductive materials, including but not limited to. Biopolymers can also be used as delivery vehicles for conductive or chemotactic materials or growth factors. Examples include recombinant or animal-derived collagen or elastin or hyaluronic acid and the like.
A bioactive coating or surface treatment can also be applied to the surface of the material. For example, a bioactive peptide sequence (RDG) can be attached to facilitate protein absorption and subsequent attachment of cellular tissue. In addition, therapeutic agents can be provided by these foams.
【0059】本発明の別の実施形態において、上記の発
泡体を形成するために使用するポリマーおよび混合物は
治療剤を含有できる。このような発泡体を形成するため
に、発泡体を形成する前に上記のポリマーに治療剤を混
合するか治療剤を発泡体の形成後に装填することができ
る。本発明の発泡体において使用できる異なる治療剤の
種類は極めて多い。一般に、本発明の薬剤組成物を介し
て投与できる治療剤としては、抗生物質および抗ウイル
ス剤のような抗感染剤、化学療法剤(すなわち、抗癌
剤)、抗拒絶薬、鎮痛剤および鎮痛性組合せ薬、抗炎症
剤、ステロイドのようなホルモン、増殖因子(骨形態発
生タンパク(すなわち、BMP1−7)、骨形態発生類
似タンパク(すなわち、GFD−5,GFD−7および
GFD−8)、表皮増殖因子(EGF)、線維芽細胞増
殖因子(すなわち、FGF1−9)、血小板由来増殖因
子(PDGF)、インシュリン類似増殖因子(IGF−
IおよびIGF−II)、トランスホーミング増殖因子
(すなわち、TGF−βI−III)、脈管内皮増殖因
子(VEGF))、およびその他の天然または遺伝子工
学的タンパク、多糖、糖タンパクまたはリポタンパク等
が含まれるがこれらに限らない。これらの増殖因子は本
明細書に参考文献として含まれるVicki RosenおよびR.
Scott Thiesの文献(The Cellular and Molecular Basi
s of Bone Formation and Repair, published by R. G.
Landes Company)に記載されている。In another embodiment of the present invention, the polymers and mixtures used to form the above-described foams can contain a therapeutic agent. To form such a foam, a therapeutic agent can be mixed with the above-described polymer prior to forming the foam, or the therapeutic agent can be loaded after the foam is formed. There are numerous types of different therapeutic agents that can be used in the foams of the present invention. In general, therapeutic agents that can be administered via the pharmaceutical compositions of the present invention include anti-infectives such as antibiotics and anti-virals, chemotherapeutic agents (ie, anti-cancer agents), anti-rejection drugs, analgesics and analgesic combinations. Drugs, anti-inflammatory agents, hormones such as steroids, growth factors (bone morphogenetic proteins (ie, BMP1-7), bone morphogenetic analogous proteins (ie, GFD-5, GFD-7 and GFD-8), epidermal proliferation Factor (EGF), fibroblast growth factor (i.e., FGF1-9), platelet-derived growth factor (PDGF), insulin-like growth factor (IGF-
I and IGF-II), transforming growth factors (ie, TGF-βI-III), vascular endothelial growth factor (VEGF), and other natural or genetically engineered proteins, polysaccharides, glycoproteins or lipoproteins, and the like. Including, but not limited to. These growth factors are described in Vicki Rosen and R.
Scott Thies literature ( The Cellular and Molecular Basi
s of Bone Formation and Repair , published by RG
Landes Company).
【0060】生物活性材料を含有している発泡体は1種
類以上の治療剤を当該発泡体を作成するためのポリマー
または溶媒またはポリマー−溶媒混合物と混合すること
により配合して発泡することができる。あるいは、治療
剤を好ましくは薬剤的に許容可能なキャリヤと共に発泡
体上にコーティングすることができる。発泡体を溶解し
ないあらゆる薬剤キャリヤが使用できる。治療剤は液
体、細分した固体、または他の適当な物理的形態として
存在し得る。一般的に、または選択的に、基材は希釈
剤、キャリヤ、賦形剤、安定化剤等の1種類以上の添加
物を含む。Foams containing bioactive materials can be foamed by blending one or more therapeutic agents with a polymer or solvent or polymer-solvent mixture to make the foam. . Alternatively, the therapeutic agent can be coated on the foam, preferably with a pharmaceutically acceptable carrier. Any drug carrier that does not dissolve the foam can be used. The therapeutic agent can be present as a liquid, a finely divided solid, or other suitable physical form. Generally or alternatively, the substrate will include one or more additives such as diluents, carriers, excipients, stabilizers, and the like.
【0061】治療剤の量は使用する特定の薬剤および治
療する医療状態により決まる。一般的に、薬物の量は基
材の約0.001重量%乃至約70重量%、好ましくは
約0.001重量%乃至約50重量%、最も好ましくは
約0.001重量%乃至約20重量%である。さらに、
この薬物供給基材に組み込まれるポリマーの量および種
類は所望の放出プロファイルおよび使用する薬物の量に
より変化する。[0061] The amount of therapeutic agent will depend on the particular agent used and the medical condition being treated. Generally, the amount of drug will be from about 0.001% to about 70%, preferably from about 0.001% to about 50%, most preferably from about 0.001% to about 20% by weight of the base. %. further,
The amount and type of polymer incorporated into the drug delivery matrix will depend on the desired release profile and the amount of drug used.
【0062】体液に接触すると、薬物は放出される。薬
物が発泡体に組み込まれていると、発泡体が徐々に崩壊
する(主に加水分解による)につれて薬物が放出する。
このようにすることにより、有効量(例えば、0.00
01mg/kg/時乃至10mg/kg/時)の薬物の
長時間(例えば、1時間乃至5000時間、好ましくは
2時間乃至800時間)の供給が行える。このような投
薬形態は治療する対象の状態、苦痛の程度、処方する医
者の判断等の必要性に応じて決めることができる。上記
の方法またはこれに類似の方法に従って、当該技術分野
の熟練者であれば、種々の配合物を作成することが可能
である。Upon contact with body fluids, the drug is released. When the drug is incorporated into the foam, the drug is released as the foam gradually disintegrates (primarily due to hydrolysis).
By doing so, an effective amount (eg, 0.00
A long-term (for example, 1 hour to 5000 hours, preferably 2 hours to 800 hours) drug can be supplied at a dose of 01 mg / kg / hour to 10 mg / kg / hour. Such dosage forms can be determined according to the condition of the subject being treated, the severity of the affliction, the judgment of the prescribing physician, and the like. Various formulations can be made by those skilled in the art according to the methods described above or methods analogous thereto.
【0063】上記の発泡体は組織の人為的処理のための
骨格形成材量としても作用し得る。すなわち、多孔質の
勾配構造が細胞の成長を誘導する。既に存在する特許
(Vacanti の米国特許第5,770,417号)におい
て記載されるように、細胞を患者から(組織を修復する
手術の前または途中において)採取し、これらの細胞を
滅菌処理条件下に処理して特定の細胞種(すなわち、米
国特許第5,486,359号に記載される間葉幹細胞
のような多能性細胞、幹細胞および前駆体細胞)を得る
ことができる。本発明の発泡体骨格形成材料に接触また
は接種できる適当な細胞としては、筋細胞、脂肪細胞、
線維筋芽細胞、外胚葉細胞、筋肉細胞、骨芽細胞(すな
わち、骨細胞)、軟骨細胞(すなわち、骨軟骨細胞)、
内皮細胞、線維芽細胞、膵細胞、肝細胞、胆管細胞、骨
髄細胞、神経細胞、尿生殖器細胞(腎炎細胞を含む)、
およびこれらの組合せが含まれるがこれらに限らない。
本発明の骨格形成材料により種々の細胞(すなわち、自
原性、同種異系および異種細胞等)についての処理が行
える。また、これらの細胞は組織の付着、増殖または分
化を刺激することのできるタンパクをコード化する挿入
DNAを含有し得る。発泡体は細胞培養環境内に置かれ
て、細胞がこの構造体上またはその内部に接種される。
この発泡体を滅菌環境の中に維持してから、当該装置の
微小構造に細胞を浸潤したドナー患者の中に移植する。
この細胞のインビトロ接種により、組織のさらに速い発
育および分化が行える。この細胞の分化および組織の特
定な細胞外基材の形成能力が機能的移植片による組織の
人為的処理において重要である。The above foam may also serve as a skeleton former for artificial treatment of tissue. That is, the porous gradient structure induces cell growth. Cells are harvested from the patient (either before or during surgery to repair the tissue) and the cells are subjected to sterile processing conditions, as described in pre-existing patents (U.S. Pat. No. 5,770,417 to Vacanti). Subsequent processing can be used to obtain specific cell types (ie, pluripotent, stem and progenitor cells, such as mesenchymal stem cells described in US Pat. No. 5,486,359). Suitable cells that can be contacted or inoculated with the foam skeleton-forming material of the present invention include muscle cells, adipocytes,
Fibromyoblasts, ectodermal cells, muscle cells, osteoblasts (ie, osteocytes), chondrocytes (ie, osteochondrocytes),
Endothelial cells, fibroblasts, pancreatic cells, hepatocytes, bile duct cells, bone marrow cells, nerve cells, genitourinary cells (including nephritis cells),
And combinations thereof, but are not limited thereto.
Various cells (ie, autologous, allogeneic, xenogeneic cells, etc.) can be treated with the skeleton-forming material of the present invention. These cells may also contain inserted DNA encoding a protein capable of stimulating tissue attachment, growth or differentiation. The foam is placed in a cell culture environment and cells are seeded on or within the structure.
The foam is maintained in a sterile environment prior to implantation into a donor patient that has infiltrated the microstructure of the device with cells.
In vitro inoculation of the cells allows for faster growth and differentiation of the tissue. This cell differentiation and the ability of the tissue to form a particular extracellular matrix is important in artificially treating the tissue with a functional graft.
【0064】使用者にとって、異なる細胞種を異なる多
孔質構造に接種することが選択可能である。Schaufer他
は異なる細胞種(すなわち、基質細胞および軟骨細胞)
が異なる構造上で培養できることを報告している。これ
らの構造はその後すぐに組み合わされて、全体の構造を
細胞培養環境内に戻すことにより二相の組織構造が移植
用に発生できる。勾配構造もまた共培養組織骨格形成材
料用に発生できる(Schaefer,D他)。さらに、放射線不
透過性のマーカーを発泡体に加えて移植後に画像処理を
行うことができる。所定のインビトロ発育期間(例えば
3週間)の後に、組織処理移植片を取り出して患者に移
植する。無細胞処理を行う場合には、滅菌処理した無細
胞の骨格形成材料を用いて損傷または傷ついた組織を置
換できる。The user can choose to inoculate different cell types into different porous structures. Schaufer et al. Have different cell types (ie, stromal cells and chondrocytes)
Report that they can be cultured on different structures. These structures are immediately combined and a biphasic tissue structure can be generated for transplantation by returning the entire structure to the cell culture environment. Gradient structures can also be generated for co-cultured tissue scaffolds (Schaefer, D et al.). In addition, radiopaque markers can be added to the foam to perform image processing after implantation. After a predetermined in vitro development period (eg, 3 weeks), the tissue-treated graft is removed and transplanted into a patient. In the case of performing cell-free treatment, a sterilized cell-free skeleton-forming material can be used to replace damaged or damaged tissue.
【0065】本発明の発泡体骨格形成材料は放射線に基
づく滅菌処理(すなわち、ガンマ線処理)、化学処理に
基づく滅菌処理(エチレンオキシド処理)または他の適
当な処理を含む従来の技法により滅菌処理することがで
きる。なお、この滅菌処理は52℃乃至55℃で8時間
以内のエチレンオキシドによる処理が好ましい。この滅
菌処理後に、発泡体骨格形成材料を出荷用および病院等
の健康管理施設で使用できる適当な滅菌耐湿パッケージ
内に包装する。The foam skeleton forming materials of the present invention may be sterilized by conventional techniques, including radiation-based sterilization (ie, gamma-ray treatment), chemical-based sterilization (ethylene oxide treatment), or other suitable treatment. Can be. This sterilization treatment is preferably performed with ethylene oxide at 52 ° C. to 55 ° C. within 8 hours. After this sterilization treatment, the foam skeleton forming material is packaged in a suitable sterilized moisture-resistant package that can be used for shipping and at a health care facility such as a hospital.
【0066】本発明の別の実施形態において、発砲対は
上面または底面に融合した繊維性織物を有していてもよ
い。このようにすると、この構造体の多孔質性、透過
性、崩壊速度および機械的性質のような表面の性質を調
節することができる。この繊維性織物は静電紡糸方法に
より製造することができ、この方法では繊維層を凍結乾
燥した発泡体表面上に形成することができる。静電紡糸
方法は繊維を作成するのに用いられてきた方法である。
多くのポリマー材料の静電紡糸は以下の特許および文献
に記載されている:米国特許第4,522,709号、
同第5,024,789号、同第5,311,884
号、同第5,522,879号、「静電紡糸により製造
したポリマー繊維のナノメートル径(Nanometre diamet
er fibers ofpolymer, produced by electrospinnin
g)」(Nanotechnology、1(1996年)第216頁
乃至第233頁)、「小径静電紡糸アラミド繊維の構造
と形態(Structure and morphology of small diameter
electrospun aramid fibres)」(Polymer Inter., 3
6(1995年)第195頁乃至第201頁)、および
引用により本明細書中に導入する「ポリアクリロニトリ
ルおよび中間層ピッチによるカーボンナノファイバー
(Carbon nanofiber from polyacrylonitrile and meso
phase pitch)」(Journal of Advanced Materials, Vo
l.3, No. 1(1999年)第36頁乃至第41頁)であ
る。In another embodiment of the present invention, the firing pair may have a fibrous fabric fused to the top or bottom. In this way, surface properties such as porosity, permeability, disintegration rate and mechanical properties of the structure can be adjusted. The fibrous fabric can be manufactured by an electrospinning method, in which a fibrous layer can be formed on a freeze-dried foam surface. Electrospinning is a method that has been used to make fibers.
Electrospinning of many polymeric materials is described in the following patents and literature: U.S. Pat. No. 4,522,709;
Nos. 5,024,789 and 5,311,884
No. 5,522,879, “Nanometre diamet of polymer fibers produced by electrospinning.
er fibers of polymer, produced by electrospinnin
g) "(Nanotechnology, 1 (1996) pp. 216-233)," Structure and morphology of small diameter electrospun aramid fibers "
electrospun aramid fibres) "(Polymer Inter., 3
6 (1995) pp. 195-201), and "Carbon nanofibers from polyacrylonitrile and mesolayer pitch," incorporated herein by reference.
phase pitch) "(Journal of Advanced Materials, Vo
l.3, No. 1 (1999) pp. 36-41).
【0067】この方法において、ポリマー溶液にその溶
液の表面張力にうち勝つ電力を適用し、帯電したジェッ
トを形成する。この溶液のジェットを接地された基体上
に噴出し、乾燥し、固化する。紡糸条件を調節すること
により、得られる繊維は約0.1μm乃至約20μmの
範囲になるようにでき、好ましくは約0.3μm乃至約
5.0μmの範囲内である。この場合、凍結乾燥した発
泡体である。そのような構造の2つの例を図15および
図16に示す。これらの層構造は少なくとも1種の生体
許容性材料で作成することができ、かつ非吸収性、吸収
性のいずれでもよく、またはそれらを組み合わせたもの
であってもよい。In this method, a power is applied to the polymer solution that overcomes the surface tension of the solution to form a charged jet. A jet of this solution is jetted onto a grounded substrate, dried and solidified. By adjusting the spinning conditions, the resulting fibers can be in the range of about 0.1 μm to about 20 μm, preferably in the range of about 0.3 μm to about 5.0 μm. In this case, it is a freeze-dried foam. Two examples of such a structure are shown in FIGS. These layer structures can be made of at least one biocompatible material and may be non-absorbable, absorbable, or a combination thereof.
【0068】この繊維層の組成、厚さおよび多孔質性は
所望の機械的および生物学的特性を備えるように調節す
ることができる。例えば、この繊維層の生体吸収速度
を、下に存在する発泡体層に比べて長いまたは短い生体
吸収構造を備えるように選択することができる。加え
て、繊維層は当該複合体に対してより大きい一体性を備
え、この構造の繊維側に機械的力が適用されるようにし
てもよい。例えば、繊維層のおかげで縫合線、ステープ
ルその他の固定装置を使用して複合体をしかるべき位置
に保持することができる。一般的な指針としては、本発
明の範囲を何ら限定するものではないが、繊維層は厚さ
が約1ミクロン乃至1000ミクロンの層で構成するの
が一般に好ましい。The composition, thickness and porosity of the fibrous layer can be adjusted to provide the desired mechanical and biological properties. For example, the rate of bioabsorption of the fibrous layer can be selected to provide a longer or shorter bioabsorbable structure relative to the underlying foam layer. In addition, the fibrous layer may have greater integrity with the composite, so that mechanical force is applied to the fiber side of the structure. For example, sutures, staples, or other anchoring devices can be used to hold the composite in place thanks to the fibrous layers. As a general guide, but not to limit the scope of the invention in any way, it is generally preferred that the fibrous layer be comprised of a layer having a thickness of about 1 micron to 1000 microns.
【0069】繊維性表面層を有する発泡体構造の一つの
有効な応用例は脈管移植片としての使用である。そのよ
うな構造における層は同心円状の複数の円筒を形成し、
繊維層は透過性を低下させるであろう。凍結乾燥した発
泡体構造は外膜面では平滑筋細胞または繊維芽細胞によ
り、管腔面では内皮細胞により細胞の浸潤に対して最適
化することができる。繊維性織物層は血液漏出に対する
障壁として働き、この構造の機械的性質を向上させる。
さらに、繊維層は平滑筋細胞の増殖に対する障壁として
働き、内膜の過形成を防止する。One useful application of the foam structure having a fibrous surface layer is for use as a vascular graft. The layers in such a structure form a plurality of concentric cylinders,
The fibrous layer will reduce permeability. The lyophilized foam structure can be optimized for cell invasion by smooth muscle cells or fibroblasts on the adventitia surface and endothelial cells on the luminal surface. The fibrous textile layer acts as a barrier to blood leakage and enhances the mechanical properties of the structure.
In addition, the fibrous layer acts as a barrier to smooth muscle cell proliferation and prevents intimal hyperplasia.
【0070】そのような発泡体/織物のハイブリッド構
造の他の有効な応用例は乳房再生のための骨格形成材料
としての使用である。繊維層は機械的一体性を増強し、
骨格形成材料の当初の形状を維持する。生検を行うと
き、または腫瘍を除去するときは空洞をそのような繊維
を被覆した発泡体の骨格形成材料で充填することがで
き、この骨格形成材料には細胞または生物活性剤を注し
てもしなくてもよい。Another useful application of such a foam / fabric hybrid structure is its use as a scaffold for breast regeneration. The fibrous layer enhances mechanical integrity,
Maintain the original shape of the skeleton forming material. When performing a biopsy or removing a tumor, the cavities can be filled with a foam scaffold that covers such fibers, into which cells or bioactive agents can be poured. You don't have to.
【0071】そのような発泡体/繊維構造の他の有効な
応用例は半月板組織の人為的処理のための骨格形成材料
としての使用である。この場合、楔形状の移植片を凍結
乾燥した発泡体中心部を包む繊維性被覆物により作成す
ることができる。この繊維層を介して移植片の中心部に
細胞を注入することができる。この織物性表面層により
栄養物および老廃物の拡散が可能となるが、骨格形成材
料から細胞が移動することは制限される。Another useful application of such a foam / fibrous structure is its use as a scaffold for artificial treatment of meniscal tissue. In this case, the wedge-shaped implant can be made with a fibrous covering surrounding the freeze-dried central part of the foam. Cells can be injected into the center of the implant through this fibrous layer. This textile surface layer allows for the diffusion of nutrients and waste products, but limits the migration of cells from the skeletal material.
【0072】以下の実施例は本発明の原理および実施を
説明するためのものであるが、これらに限られない。す
なわち、当該技術分野の熟練者においては、本発明の趣
旨および範囲における多くの付加的な実施形態が容易に
考えられる。The following examples are provided to illustrate, but not limit, the principles and implementation of the present invention. That is, many additional embodiments within the spirit and scope of the present invention are readily contemplated by those skilled in the art.
【0073】実施例 以下の実施例において、各ポリマーおよびモノマーはそ
の化学組成および純度(NMR、FT−IR)、熱分析
(DSC)、分子量(固有粘度)、および基準線および
インビトロでの機械的特性(インストロン応力/歪)に
ついて特徴付けられている。[0073]Example In the following examples, each polymer and monomer was
Chemical composition and purity (NMR, FT-IR), thermal analysis
(DSC), molecular weight (intrinsic viscosity), and baseline and
In vitroMechanical properties (Instron stress / strain)
About.
【0074】1H−NMR測定を300MHzNMRに
おいてCDCl3 またはHFAD(ヘキサフルオロアセ
トンセスクア(sesqua)ジュウテリウムオキシド)を溶
媒として行った。また、分断したポリマーおよびモノマ
ーの熱分析をDupont 912示差熱量測定(DSC)装置に
よって行った。さらに、各ポリマーおよびコポリマーの
固有粘度(I.V.dL/g)を0.1g/dLの濃度
でクロロホルムまたはヘキサフルオロイソプロパノール
(HFIP)を溶媒として25℃で恒温水槽の中に浸漬
した50ボアCannon-Ubbelhode希釈粘度計により測定し
た。 1 H-NMR measurements were performed at 300 MHz NMR using CDCl 3 or HFAD (hexafluoroacetone sesqua deuterium oxide) as a solvent. In addition, thermal analysis of the separated polymer and monomer was performed by a Dupont 912 differential calorimeter (DSC) apparatus. Further, the intrinsic viscosity (IV dL / g) of each polymer and copolymer was adjusted to a concentration of 0.1 g / dL using chloroform or hexafluoroisopropanol (HFIP) as a solvent at 25 ° C. in a 50-bore immersed in a thermostatic water bath. It was measured with a Cannon-Ubbelhode dilution viscometer.
【0075】また、以下の実施例において、ε−カプロ
ラクトン重合体をPCL、グリコリド重合体をPGA、
(L)ラクチド重合体をPLAとして示しているように
特定の略語を使用している。さらに、各コポリマーの前
に記載した%値はそれぞれ各構成要素のモル%値を示し
ている。In the following examples, ε-caprolactone polymer was PCL, glycolide polymer was PGA,
(L) Certain abbreviations are used, as indicated by the lactide polymer as PLA. Further, the percentages listed above for each copolymer indicate the respective molar percentages for each component.
【0076】実施例1 不規則な微小構造(好ましくない構造)を有する発泡体
の作成 工程A.1,4−ジオキサンにおける35/65PCL
/PGAの5%重量/重量の均一な溶液の作成 1重量部の35/65PCL/PGAを19重量部の溶
媒である1,4−ジオキサンに溶解して5%重量/重量
のポリマー容積を作成した。この35/65PCL/P
GAコポリマーは概ね実施例8に記載するように形成し
た。この溶液は磁気攪拌棒によりフラスコ内で作成し
た。コポリマーを完全に溶解するために、混合物を60
±5℃に穏やかに加熱して最低で4時間で8時間を超え
ないように連続的に攪拌することが好ましい。その後、
超粗目の多孔質フィルタ(フリットディスクを伴うPyre
x 製抽出円筒濾紙)を通してこの粘性溶液の濾過中に乾
燥窒素を使用しながら濾過することにより透明で均一な
溶液を得た。[0076]Example 1 Foam with irregular microstructure (unfavorable structure)
Create Step A. 35/65 PCL in 1,4-dioxane
Preparation of a 5% w / w homogeneous solution of PGA / PGA 1 part by weight of 35/65 PCL / PGA was dissolved in 19 parts by weight
5% w / w dissolved in 1,4-dioxane
Of the polymer volume. This 35 / 65PCL / P
The GA copolymer was formed generally as described in Example 8.
Was. This solution was made in a flask with a magnetic stir bar.
Was. Mix the mixture for 60 minutes to completely dissolve the copolymer.
Gently heated to ± 5 ° C, minimum 4 hours, over 8 hours
It is preferable to stir continuously so as not to cause such a problem. afterwards,
Super coarse porous filter (Pyre with frit disk)
x viscous extraction filter paper).
Clear and uniform by filtration using dry nitrogen
A solution was obtained.
【0077】工程B.凍結乾燥 実験室規模の凍結乾燥機であるVIRTISのFreezemobile 6
をこの実験に使用した。この凍結乾燥機を起動して棚チ
ャンバーを約30分間乾燥窒素下において20℃に維持
した。棚の温度をモニターするための熱電対を取り付け
てモニターした。処理工程を実際に開始する前に、工程
Aにおいて作成した均一なポリマー溶液を注意して成形
型の中に満たした。この実験ではガラス製の成形型を用
いたが、1,4−ジオキサンに対して不活性であって、
良好な熱転移特性を有していて、発泡体を容易に除去で
きる表面を有するものであれば任意の材料により形成し
た成形型が使用できる。この実施例において使用したガ
ラス成形型または皿は重量が620グラムであり、5.
5mm厚の光学ガラスで、外径が21cmおよび内径が
19.5cmの円筒形であった。また、この皿の口の高
さは2.5cmであった。次に、以下の工程を行って2
mm厚の発泡体を形成した。すなわち、 (i)この溶液を入れたガラス皿を20℃に維持した凍
結乾燥機の棚の上に注意して(傾けないように)置い
た。処理工程を開始して棚の温度を20℃で30分間維
持して熱的な状態調節を行った。 (ii)その後、棚を−5℃に冷却することにより溶液
を−5℃に冷却した。 (iii)−5℃で凍結処理してから60分後に、真空
を供給して昇華によるジオキサンの一次乾燥を開始し
た。溶媒の大部分を除去するのに−5℃で真空減圧下に
1時間の一次乾燥処理が必要である。この乾燥段階の終
了時において、一般に、減圧レベルが約50ミリトール
(6.7Pa)以下になる。 (iv)次に、50ミリトール(6.7Pa)以下の減
圧下において二次乾燥処理を2段階で行って吸収された
ジオキサンを除去した。第1の段階において、棚の温度
を5℃に上げてこの温度で1時間維持した。この第1の
段階の終了時から第2の乾燥処理の段階が開始する。こ
の第2の乾燥処理の段階において、棚の温度を20℃に
上げてこの温度で約1時間維持した。 (v)上記の第2の段階の終了時に、凍結乾燥機の温度
を室温に戻して、窒素を供給して減圧を解除した。その
後、チャンバー内を約30分間乾燥窒素で満たしてから
ドアを開けた。[0077]Step B. freeze drying Freezemobile 6 from VIRTIS, a laboratory-scale freeze dryer
Was used in this experiment. Start this freeze dryer and
Keep chamber at 20 ° C under dry nitrogen for about 30 minutes
did. Install thermocouple to monitor shelf temperature
And monitored. Before actually starting the process,
Carefully mold the homogeneous polymer solution prepared in A
Filled in mold. In this experiment, a glass mold was used.
But inert to 1,4-dioxane,
It has good heat transfer properties and can easily remove foam
It can be made of any material as long as it has
Molds can be used. The gas used in this example
4. The lath mold or dish weighs 620 grams and
5mm thick optical glass with outer diameter 21cm and inner diameter
It was 19.5 cm cylindrical. Also the height of the mouth of this dish
The length was 2.5 cm. Next, the following steps are performed to
A foam having a thickness of mm was formed. (I) freezing the glass dish containing this solution at 20 ° C.
Carefully place (do not tilt) on the shelf of the sinter dryer
Was. Start the treatment process and maintain the shelf temperature at 20 ° C for 30 minutes.
To carry out thermal conditioning. (Ii) The solution is then cooled by cooling the shelf to −5 ° C.
Was cooled to -5 ° C. (Iii) After 60 minutes of freezing at −5 ° C., vacuum
To start the primary drying of dioxane by sublimation
Was. Under vacuum at -5 ° C to remove most of the solvent
One hour of primary drying is required. At the end of this drying stage
At the end of the day, the reduced pressure level is generally
(6.7 Pa) or less. (Iv) Next, reduce by 50 mTorr (6.7 Pa) or less.
Absorbed by performing secondary drying in two stages under pressure
Dioxane was removed. In the first stage, the temperature of the shelf
Was raised to 5 ° C. and maintained at this temperature for 1 hour. This first
The stage of the second drying process starts from the end of the stage. This
In the second drying step, the temperature of the shelf is set to 20 ° C.
Raised and maintained at this temperature for about 1 hour. (V) at the end of the second step, the temperature of the freeze dryer
Was returned to room temperature, and the pressure was released by supplying nitrogen. That
After that, fill the chamber with dry nitrogen for about 30 minutes
I opened the door.
【0078】上記の工程は約2mm以下の厚さの発泡体
を作成するのに適している。なお、当該技術分野の熟練
者であれば、本明細書において記載する諸条件が特定的
なものであって、各動作条件は、例えば、溶液濃度、ポ
リマーの分子量および組成、溶液の容積、成形型のパラ
メータ、冷却速度および加熱速度のような機械的変数等
の幾つかのファクターにより一定の範囲で変化すること
が分かると考える。図1はこの実施例において記載した
方法に従って形成した発泡体の断面のSEMを示してい
る図である。この発泡体における不規則な微小構造(好
ましい構造ではない)を注意されたい。The above process is suitable for producing a foam having a thickness of about 2 mm or less. In addition, if it is an expert in this technical field, the various conditions described in this specification are specific, and each operating condition is, for example, solution concentration, polymer molecular weight and composition, solution volume, molding It will be appreciated that it will vary within a certain range depending on several factors, such as mold parameters, mechanical variables such as cooling rate and heating rate. FIG. 1 shows an SEM of a cross section of a foam formed according to the method described in this example. Note the irregular microstructure (not the preferred structure) in this foam.
【0079】実施例2 垂直方向の流路を有する発泡体の作成 この実施例においては、栄養物の移送および方向付けさ
れた組織の再生のための経路を構成し得る垂直方向の流
路を有する35/65PCL/PGAの作成について説
明する。[0079]Example 2 Creating foam with vertical flow path In this example, the transfer and orientation of the nutrients
Vertical flow can constitute a pathway for the regeneration of isolated tissue
Of making 35/65 PCL / PGA with road
I will tell.
【0080】本発明者はコンピュータ制御およびデータ
モニターシステムを備えたFTS Dura凍結乾燥機を用いて
この発泡体を作成した。この発泡体の作成における第1
の工程は均一な溶液の作成である。すなわち、実施例1
の工程Aに記載した方法と同様の方法で10%重量/重
量の35/65PCL/PGAの均一な溶液を作成し
た。次に、処理工程を実際に開始する直前にこのポリマ
ー溶液を注意して皿の中に満たした。この皿は重量が6
20グラムであり、5.5mm厚の光学ガラスで、外径
が21cmおよび内径が19.5cmの円筒形であっ
た。また、この皿の口の高さは2.5cmであった。次
に、以下の工程を行って2mm厚の所望の構造を有する
発泡体を形成した。すなわち、 (i)この溶液を入れた皿を−17℃に予備冷却した凍
結乾燥機の棚の上に置いた。処理工程を開始して棚の温
度を−17℃で15分間維持してポリマー溶液を急冷し
た。 (ii)この15分間の−17℃への急冷処理の後に、
真空を供給して昇華によるジオキサンの一次乾燥を開始
して、100ミリトール(13.3Pa)で1時間維持
した。 (iii)次に、5℃で1時間および20℃で1時間の
条件で二次乾燥を行った。各温度において、減圧レベル
は20ミリトール(2.7Pa)に維持した。 (iv)上記の第2の段階の終了時に、凍結乾燥機の温
度を室温に戻して、窒素を供給して減圧を解除した。そ
の後、チャンバー内を約30分間乾燥窒素で満たしてか
らドアを開けた。The present inventor made this foam using an FTS Dura freeze dryer equipped with a computer control and data monitoring system. The first in making this foam
Is the creation of a uniform solution. That is, the first embodiment
A 10% w / w uniform solution of 35/65 PCL / PGA was prepared in the same manner as described in Step A of (a). The polymer solution was then carefully filled into the dish just before the processing step was actually started. This dish weighs 6
It was 20 grams, 5.5 mm thick optical glass, cylindrical with an outer diameter of 21 cm and an inner diameter of 19.5 cm. The height of the mouth of this dish was 2.5 cm. Next, a foam having a desired structure with a thickness of 2 mm was formed by performing the following steps. (I) The dish containing this solution was placed on the shelf of a freeze dryer precooled to -17 ° C. Starting the treatment process, the temperature of the shelf was maintained at -17 ° C for 15 minutes to quench the polymer solution. (Ii) after this 15 minute quenching to -17 ° C,
A vacuum was supplied to initiate primary drying of the dioxane by sublimation and maintained at 100 mTorr (13.3 Pa) for 1 hour. (Iii) Next, secondary drying was performed at 5 ° C. for 1 hour and at 20 ° C. for 1 hour. At each temperature, the vacuum level was maintained at 20 mTorr (2.7 Pa). (Iv) At the end of the second step, the temperature of the freeze dryer was returned to room temperature, and nitrogen was supplied to release the reduced pressure. Thereafter, the inside of the chamber was filled with dry nitrogen for about 30 minutes, and then the door was opened.
【0081】図2は垂直方向の流路を有する発泡体の断
面を示すSEM写真である。これらの流路は発泡体の厚
さを通して延在している。FIG. 2 is an SEM photograph showing a cross section of a foam having a vertical flow path. These channels extend through the thickness of the foam.
【0082】実施例3 構造的な勾配を有する発泡体 この実施例において、35/65ε−カプロラクトン−
コ−グリコリドの10%溶液により図3に示すような発
泡形態で勾配を有する発泡体の作成を説明する。このよ
うな発泡体を作成するための方法は1個の違いを除いて
実施例2において説明した方法と同様である。すなわ
ち、凍結乾燥処理の工程(ii)において、凍結工程に
溶液を維持する時間を30分としている。[0082]Example 3 Foam with structural gradient In this example, 35 / 65ε-caprolactone-
With a 10% solution of co-glycolide,
The creation of a foam having a gradient in the form of a foam will be described. This
The method for making such a foam is with one exception
This is the same as the method described in the second embodiment. Sand
In the freeze-drying step (ii),
The time for maintaining the solution is 30 minutes.
【0083】図3はこの実施例の発泡体の断面の電子顕
微鏡写真である。発泡体の厚さを通した気孔の大きさお
よび気孔の形状に注意されたい。FIG. 3 is an electron micrograph of a cross section of the foam of this example. Note the pore size and pore shape through the thickness of the foam.
【0084】実施例4 組成勾配の発泡体 この実施例においては、組成の勾配を有していて必ずし
も形態的勾配を有していない発泡体の作成方法について
説明する。このような発泡体は2種類以上のポリマーの
物理的な混合物により作成したポリマー溶液により作成
できる。この実施例は35/65PCL/PGAおよび
40/60PCL/PLAにより作成した組成勾配を有
する発泡体について説明する。[0084]Example 4 Composition gradient foam In this example, a composition gradient
Method for making foam without morphological gradient
explain. Such foams are made of two or more polymers.
Created by polymer solution created by physical mixture
it can. This example uses 35/65 PCL / PGA and
With composition gradient created by 40 / 60PCL / PLA
The foam to be formed will be described.
【0085】工程A.1,4−ジオキサンにおける35
/65PCL/PGAおよび40/60PCL/PLA
の溶液混合物の作成 好ましい方法において、2種類の別の溶液、すなわち、
(a)35/65PCL/PGAの10%重量/重量ポ
リマー溶液および(b)40/60PCL/PLAの1
0%重量/重量ポリマー溶液をまず作成した。これらの
溶液を実施例1に記載したように作成した後に、等量部
の各溶液を混合フラスコの中に注いだ。なお、これらの
溶液を作成するために使用する各ポリマーについては実
施例8および実施例9に記載している。この物理的な混
合物の均一な溶液が60±5℃に穏やかに加熱して約2
時間磁気攪拌棒により連続的に攪拌することにより得ら
れた。Step A. 35 in 1,4-dioxane
/ 65PCL / PGA and 40 / 60PCL / PLA
Preparation of a Solution Mixture of In a preferred method, two separate solutions are used:
(A) 10% w / w polymer solution of 35/65 PCL / PGA and (b) 1 of 40/60 PCL / PLA
A 0% w / w polymer solution was first prepared. After making these solutions as described in Example 1, equal parts of each solution were poured into a mixing flask. The polymers used for preparing these solutions are described in Examples 8 and 9. A homogeneous solution of this physical mixture is gently heated to 60 ± 5 ° C. for about 2
It was obtained by continuously stirring with a magnetic stir bar for hours.
【0086】工程B.凍結乾燥 本発明者はコンピュータ制御およびデータモニターシス
テムを備えたFTS Dura凍結乾燥機を用いてこの発泡体を
作成した。この発泡体の作成における第1の工程は上記
工程Aにおいて記載した均一な溶液の作成である。次
に、処理工程を実際に開始する直前にこの溶液を注意し
て皿の中に満たした。この円筒形のガラス皿は重量が1
17グラムであり、2.5mm厚の光学ガラス製で、外
径が100mmおよび内径が95mmの円筒形であっ
た。また、この皿の口の高さは50mmであった。次
に、以下の工程を行って組成的に勾配を有する25mm
厚の発泡体を形成した。すなわち、 (i)この溶液を入れたガラス皿を20℃に維持した凍
結乾燥機の棚の上に置いて、20℃で30分間かけて溶
液の状態調節を行った。次に、処理工程を開始して、
0.5℃/分の冷却速度のプログラムにより棚の温度を
−5℃に設定した。 (ii)その後、溶液を凍結条件(−5℃)で5時間維
持した。 (iii)次に、真空を供給して昇華によるジオキサン
の一次乾燥を開始し、100ミリトール(13.3P
a)で5時間維持した。 (iv)その後、5℃で5時間および20℃で10時間
の二次乾燥処理を行った。各温度において減圧レベルを
20ミリトール(2.7Pa)に維持した。 (v)上記の第2の段階の終了時に、凍結乾燥機の温度
を室温に戻して、窒素を供給して減圧を解除した。その
後、チャンバー内を約30分間乾燥窒素で満たしてから
ドアを開けた。得られた発泡体は図4,図5および図6
に示すような発泡体壁部の形態を精査することにより明
らかに化学組成において勾配を有している。この化学組
成における勾配は以下に記載するようなNMRデータに
よりさらに確かめられた。[0086]Step B. freeze drying The inventor has a computer control and data monitoring system.
This foam is dried using an FTS Dura freeze dryer equipped with a
Created. The first step in making this foam is described above.
This is the preparation of the uniform solution described in step A. Next
Carefully note this solution just before actually starting the process.
Filled in a dish. This cylindrical glass dish weighs 1
17 grams, 2.5mm thick optical glass, outside
It has a cylindrical shape with a diameter of 100 mm and an inner diameter of 95 mm.
Was. The height of the mouth of this dish was 50 mm. Next
The following steps are performed to obtain a compositionally graded 25 mm
A thick foam was formed. (I) freezing the glass dish containing this solution at 20 ° C.
Place on the shelf of the coke dryer and melt at 20 ° C for 30 minutes.
The condition of the liquid was adjusted. Next, start the processing steps,
0.5 ° C / min cooling rate program to reduce shelf temperature
It was set to -5 ° C. (Ii) Thereafter, the solution is kept under freezing conditions (-5 ° C) for 5 hours.
I carried it. (Iii) Next, vacuum is supplied to dioxane by sublimation.
Primary drying was started and 100 mTorr (13.3P
Maintained in a) for 5 hours. (Iv) 5 hours at 5 ° C. and 10 hours at 20 ° C.
Was subjected to a secondary drying treatment. Decompression level at each temperature
It was maintained at 20 mTorr (2.7 Pa). (V) at the end of the second step, the temperature of the freeze dryer
Was returned to room temperature, and the pressure was released by supplying nitrogen. That
After that, fill the chamber with dry nitrogen for about 30 minutes
I opened the door. The resulting foam is shown in FIGS.
By examining the morphology of the foam wall as shown in
It has a gradient in the chemical composition. This chemical group
The gradient in the synthesis is based on NMR data as described below.
It was confirmed even more.
【0087】上記の方法で作成した発泡体サンプルは約
25mmの厚さを有していてモル%組成において特徴づ
けられた。この発泡体サンプルはPCL/PLAおよび
PCL/PGAの混合物により構成されている。まず、
発泡体サンプルのスライスを作成して分析することによ
り、材料が組成的に勾配を有していることを確認した。
すなわち、これらのサンプルスライスを(1)発泡体I
A(上部スライス)、(2)発泡体IB(上部中段のス
ライス)、(3)発泡体IC(底部中段のスライス)、
および(4)発泡体ID(底部スライス)と定めた。そ
の後、5mgの各材料を300μLのヘキサフルオロセ
スクアジュウテリウムオキシド(HFAD)に溶解して
から300μLのC6 D6 で希釈することによりNMR
サンプルを作成した。 The foam sample made by the above method had a thickness of about 25 mm and was characterized in mole% composition. This foam sample is composed of a mixture of PCL / PLA and PCL / PGA. First,
A slice of the foam sample was made and analyzed to confirm that the material had a compositional gradient.
That is, these sample slices were used for (1) foam I
A (top slice), (2) foam IB (top middle slice), (3) foam IC (bottom middle slice),
And (4) Foam ID (bottom slice). Thereafter, NMR by diluting after dissolving the material of 5mg to 300μL of hexafluoro Cesc adjuvant Ute potassium oxide (HFAD) in C 6 D 6 of 300μL
Made a sample.
【0088】上記のNMR結果から、これらの発泡体サ
ンプルが組成において勾配を有していることが分かる。
すなわち、発泡体の上部層はPLA濃度が高く(47モ
ル%)いが、発泡体の底部層はPGA濃度が高い(56
モル%)。これらの結果から、凍結工程中においてPC
L/PGAコポリマーおよびPCL/PLAコポリマー
はそれぞれの相分離特性に差が有るために特異的な組成
勾配を有する発泡体が形成されたと考えられる。From the above NMR results, it can be seen that these foam samples have a gradient in composition.
That is, the top layer of foam has a high PLA concentration (47 mol%), while the bottom layer of the foam has a high PGA concentration (56%).
Mol%). From these results, during the freezing process, PC
It is considered that the L / PGA copolymer and the PCL / PLA copolymer formed a foam having a specific composition gradient due to the difference in their phase separation characteristics.
【0089】実施例5 構造的に勾配を有する発泡体 この実施例においては、組成的および構造的な勾配を有
していて必ずしも形態的勾配を有していない発泡体の作
成方法について説明する。このような発泡体は2種類以
上のポリマーの物理的な混合物により作成したポリマー
溶液により作成できる。この実施例は35/65PCL
/PLA(実施例9に記載するようなもの)および95
/5PLA/PCL(本明細書において記載するような
HFIP測定において1.8のIVを有するランダムコ
ポリマー)により作成した組成勾配を有する発泡体につ
いて説明する。なお、35/65PCL/PLAは軟質
のエラストマーコポリマーであり、95/5PLA/P
CLは比較的剛性の高いコポリマーである。これら2種
類のコポリマーの組合せにより組成的および構造的な勾
配が構成できる。この発泡体は実施例4において説明し
た諸工程により作成することができ、まず、1,4−ジ
オキサンにおける35/65PCL/PLAの10%重
量/重量溶液および95/5PLA/PCLの10%重
量/重量溶液の均一な50/50の物理的混合物の作成
から始めた。このような組成的勾配を有する発泡体は骨
−軟骨境界部分のような組織接合部分のための良好なテ
ンプレートを提供することができる。[0089]Example 5 Structurally graded foam In this example, there is a compositional and structural gradient.
Of foam that does not necessarily have a morphological gradient
The method of formation will be described. There are two or more such foams
Polymer made by physical mixture of the above polymers
Can be made by solution. This example is 35/65 PCL
/ PLA (as described in Example 9) and 95
/ 5PLA / PCL (as described herein)
A random code with an IV of 1.8 in HFIP measurement
(Polymer)
Will be described. 35 / 65PCL / PLA is soft
95/5 PLA / P
CL is a relatively rigid copolymer. These two types
Compositional and structural gradients due to the combination of
Distribution can be configured. This foam is described in Example 4.
First, 1,4-di-
10% weight of 35/65 PCL / PLA in Oxane
10% weight of solution / weight solution and 95/5 PLA / PCL
Creating a uniform 50/50 physical mixture of volume / weight solutions
Started from. Foams with such a compositional gradient are bone
-Good texturing for tissue junctions such as cartilage borders
Template can be provided.
【0090】実施例6 細胞培養および分化のデータ 95/5PLA/PGA、90/10PGA/PLA、
95/5PLA/PCL、75/25PGA/PCLお
よび40/60PCL/PLAにより作成したフィルム
を試験した。全てのアッセイにおいて陽性対照として組
織培養ポリスチレン(TCPS)を用いた。試験を行う
前に、各ポリマー円板を24−ウェルウルトラロークラ
スターディッシュの底部において20分間予備加湿処理
した。[0090]Example 6 Cell culture and differentiation data 95/5 PLA / PGA, 90/10 PGA / PLA,
95/5 PLA / PCL, 75/25 PGA / PCL
And film made by 40 / 60PCL / PLA
Was tested. Set as positive control in all assays
Woven culture polystyrene (TCPS) was used. Do the test
Prior to each polymer disc, a 24-well ultra-low
Pre-humidification for 20 minutes at the bottom of the star dish
did.
【0091】この実施例において使用した95/5PL
A/PGAコポリマーは25℃でHFIPにおいて測定
した場合に1.76のIVを有するランダムコポリマー
であり、Panacryl(商標)縫合線(ニュージャージー州サ
マービルのEthicon 社)において使用されている。ま
た、90/10PGA/PLAコポリマーは25℃でH
FIPにおいて測定した場合に1.74のIVを有する
ランダムコポリマーであり、Vicyl(商標)縫合線(ニュ
ージャージー州サマービルのEthicon 社)において使用
されている。95/5PLA/PCLポリマーは実施例
10に記載するように作成され、25℃でHFIPにお
いて測定した場合に2.1のIVを有する。また、75
/25PGA/PCLコポリマーは1.85のIVを有
するセグメントブロックコポリマーであり、米国特許第
5,133,739号に記載されている。このコポリマ
ーはMonocryl(商標)縫合線(ニュージャージー州サマー
ビルのEthicon 社)において使用されている。さらに、
40/60PCL/PLAコポリマーは実施例9に記載
するように作成され、1.44のIVを有する。The 95 / 5PL used in this example
The A / PGA copolymer is a random copolymer having an IV of 1.76 as measured in HFIP at 25 ° C. and used in Panacryl ™ sutures (Ethicon, Somerville, NJ). Also, 90/10 PGA / PLA copolymer has H
A random copolymer having an IV of 1.74 as measured in FIP and used in Vicyl ™ sutures (Ethicon, Somerville, NJ). The 95/5 PLA / PCL polymer was made as described in Example 10 and has an IV of 2.1 as measured in HFIP at 25 ° C. Also, 75
/ 25PGA / PCL copolymer is a segmented block copolymer having an IV of 1.85 and is described in U.S. Patent No. 5,133,739. This copolymer is used in Monocryl ™ sutures (Ethicon, Inc., Somerville, NJ). further,
The 40/60 PCL / PLA copolymer is made as described in Example 9 and has an IV of 1.44.
【0092】細胞付着および増殖 各ポリマーを収容した24−ウェルウルトラロークラス
ターディッシュ(Corning)の中に40,000個/ウェ
ルで細胞を接種した。このウルトラロークラスターディ
ッシュはヒドロゲルポリマーの層によりコーティングさ
れていて、このコーティングはタンパクおよび細胞のウ
ェルへの付着を遅らせる。そこで、各生体ポリマーへの
細胞の付着性を培養の24時間後に決定した(各ポリマ
ーに対してN=3)。付着した細胞をトリプシン処理に
より遊離させてその細胞の数を血球計により決定した。
さらに、細胞増殖を接種後3日目および6日目に細胞数
を計ることにより評価した。[0092]Cell attachment and proliferation 24-well ultra low class containing each polymer
40,000 pcs / wa in a dish
Cells. This Ultra Low Cluster Day
Brush is coated with a layer of hydrogel polymer.
This coating is protein and cellular
Delays adhesion to the well. Therefore, for each biopolymer
Cell adherence was determined after 24 hours of culture (each polymer
N = 3 for-). Attached cells to trypsin treatment
More liberated and the number of cells was determined by hemacytometer.
In addition, cell growth was performed on days 3 and 6 after inoculation of cell growth.
Was evaluated.
【0093】増殖アッセイ アルカリホスファターゼ活性 p−ニトロフェノールホスフェート基質(Sigma 104)
および製造者の取扱説明による比色検定によりアルカリ
ホスファターゼ活性を決定した。すなわち、細胞を4
0,000個/ウェルの密度でフィルムまたはメッシュ
上に接種して1日,6日,14日および21日培養し
た。6日目に細胞が密集した段階で、これらに鉱物質化
媒質(10mMのβ−グリセロホスフェート、50μg
/mlのアスコルビン酸を追加した培養媒質)を供給し
た。その後、アルカリホスファターゼ活性を上記の各時
間において細胞のホモゲネート(0.05%、トリトン
X−100)において決定した。Pierce社のマイクロB
CA試薬により細胞抽出物内のタンパクの量を決定し
た。また、組織学的染色キット(Sigma)により膜結合
アルカリホスファターゼに対してフィルムおよびメッシ
ュ上で培養した一次ラット骨芽細胞を染色処理した。全
てのフィルムおよびメッシュに対して、各グループにつ
いて3個のサンプルを試験した。[0093]Proliferation assay Alkaline phosphatase activity p-Nitrophenol phosphate substrate (Sigma 104)
And alkali by colorimetric assay according to the manufacturer's instructions
Phosphatase activity was determined. That is, 4 cells
Film or mesh at a density of 0000 / well
And incubate for 1 day, 6 days, 14 days and 21 days
Was. On the sixth day, when the cells became dense, they became mineralized.
Medium (10 mM β-glycerophosphate, 50 μg
/ Ml of ascorbic acid added culture medium)
Was. Thereafter, the alkaline phosphatase activity was increased at each of the above times.
Between cells homogenate (0.05%, Triton
X-100). Pierce Micro B
Determine the amount of protein in the cell extract with the CA reagent
Was. Membrane binding with histological staining kit (Sigma)
Film and Messi against alkaline phosphatase
Primary rat osteoblasts cultured on a mouse were stained. all
For each film and mesh,
And tested three samples.
【0094】オステオカルシンELISA 種々のフィルム上において培養した骨芽細胞により媒地
内に分泌されたオステオカルシンをELISA(オステ
オカルシンELISAキット、ボストンのBiomedical T
echnologies 社)により定量した。ELISAによるこ
のタンパクの測定の前に、各ポリマーフィルムを収容す
るウェルからの媒地のアリコートを凍結乾燥した。各ポ
リマーに対して3個のサンプルを試験して、ELISA
を2回繰り返した。[0094]Osteocalcin ELISA Medium by osteoblasts cultured on various films
Osteocalcin secreted into the body
Ocalcin ELISA Kit, Biomedical T, Boston
echnologies). By ELISA
Before each protein measurement,
Aliquots of the medium from the wells were lyophilized. Each po
Three samples were tested against the rimers and the ELISA
Was repeated twice.
【0095】フォンコッサ(Von Kossa)染色 各ポリマーに対して3個のサンプルをフォンコッサ硝酸
銀染色により鉱物質化した組織に対して染色処理した。[0095]Von Kossa staining Three samples of von Kossa nitric acid for each polymer
The tissue mineralized by silver staining was stained.
【0096】アルカリホスファターゼおよびオステオカ
ルシンのmRNAの発現 フィルム上において21日間培養した細胞から抽出した
RNAを用いて細胞内におけるアルカリホスファターゼ
およびオステオカルシンのmRNAの発現を半定量的逆
転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)により
評価した。接種後7日目に、培養媒地を鉱物質化媒地に
置き換えた(3mMのβ−グリセロホスフェートおよび
50μg/mlのアスコルビン酸を加えた)。細胞をさ
らに2週間培養して、合計で3週間の培養を行なった。
Qiagenにより提供されるRNeasyミニキットを用いてグル
ープ当たり4個のサンプルから全体のRNAを抽出し
た。各ポリマーグループについて全体のRNAの性質お
よび量を測定した。まず、逆転写反応により(Superscr
ipt II, Gibco)全体のRNAを逆転写してcDNAを
得た。次に、オステオカルシン、アルカリホスファター
ゼ、およびグリセロアルデヒド−3−ホスフェート−デ
ヒドロゲナーゼ(GAPDH)に対応するcDNAを既
に説明したPCRプロトコル(GIBCO BRL製造者取扱説
明書)により増幅した。オステオカルシン、アルカリホ
スファターゼ、およびGAPDHに対応するプライマー
の配列(表2)をFASTAプログラム(ウィスコンシ
ン州マディソンのGenetic Computer Group)により得
た。各プライマー(表3)に対するPCRサイクルの数
を最適化してcDNAに対して対比性を示すRNAの範
囲を決定するために予備的な検討も行なった。これらの
PCR生成物を臭化エチジウムを含有する1%(重量)
アガロースゲル上で電気泳動した。その後、これらのゲ
ルをUV光下で写真撮影して、GAPDHに対するオス
テオカルシンおよびアルカリホスファターゼのmRNA
の発現についてデンシトメトリーにより評価した。[0096]Alkaline phosphatase and osteoca
Expression of Lucin mRNA Extracted from cells cultured on film for 21 days
Alkaline phosphatase in cells using RNA
And osteocalcin mRNA expression are semi-quantitatively reversed
By transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR)
evaluated. Seven days after inoculation, the culture medium was changed to a mineralization medium.
(3 mM β-glycerophosphate and
50 μg / ml ascorbic acid was added). The cells
After culturing for 2 weeks, culturing was performed for a total of 3 weeks.
Glue using the RNeasy mini kit provided by Qiagen.
Extract total RNA from 4 samples per group
Was. Total RNA properties and properties for each polymer group
And the amount was measured. First, the reverse transcription reaction (Superscr
ipt II, Gibco) Reverse transcription of whole RNA to cDNA
Obtained. Next, osteocalcin, alkaline phosphater
Glyceraldehyde-3-phosphate-de
CDNA corresponding to hydrogenase (GAPDH) is already
Protocol (GIBCO BRL manufacturer's instruction manual)
Amplification was carried out as described in Osteocalcin, Alkaliho
Sphatases and primers for GAPDH
Sequence (Table 2) in the FASTA program (Wisconsin)
(Genetic Computer Group, Madison, NJ)
Was. Number of PCR cycles for each primer (Table 3)
Range of RNAs that are
Preliminary studies were also performed to determine the enclosure. these
PCR product is 1% (by weight) containing ethidium bromide
Electrophoresed on agarose gel. Then these games
Photographed under UV light and the male to GAPDH
Theocalcin and alkaline phosphatase mRNA
Was evaluated by densitometry.
【0097】統計学的分析 Tukey前後即因果虚偽(post hoc)比較法による分散分析
(ANOVA)を用いて全ての定量試験について有意差
の程度を評価した。 表2 RT−PCRに使用したプライマー遺伝子 動物種 正プライマー 逆プライマー 大きさ(bp) 遺伝子1 ラット 5' 5' 379 ATCGCCTATCAGCTAAT GCAAGAAGAAGCCTTT GCAC GGG 遺伝子2 ラット/ 5'CAACCCCAATTGTGA 5' 339 ヒト CGAGC TGGTGCGATCCATCAC AGAG 遺伝子3 マウス/ 5'ACCACAGTCCATGCC 5'TCCACCACCCTGTT 452 ヒト/ ATCAC GCTGTA ラット 注)遺伝子1:アルカリホスファターゼ 遺伝子2:オステオカルシン 遺伝子3:GAPDH 表3 PCR最適化サイクル 遺伝子 cDNA(μl) サイクル数 アルカリホスファターゼ 1 25 オステオカルシン 1 35 GAPDH 1 23[0097]Statistical analysis Analysis of variance by Tukey immediate post-hoc comparison method
Significant difference for all quantitative tests using (ANOVA)
Was evaluated. Table 2 Primers used for RT-PCRGene Animal species Forward primer Reverse primer Size (bp) Gene 1 rat 5 '5' 379 ATCGCCTATCAGCTAAT GCAAGAAGAAGCCTTT GCAC GGG gene 2 rat / 5 'CAACCCCAATTGTGA 5' 339 human CGAGC TGGTGCGATCCATCAC AGAG gene 3 mouse / 5'ACCACAGTCCATGCC 5'TCCACCACCCTGTT 452 2: Osteocalcin gene 3: GAPDH Table 3 PCR optimization cycleGene cDNA (μl) Number of cycles Alkaline phosphatase 125 osteocalcin 135 GAPDH 123
【0098】結果 生体吸収性ポリマーにおける細胞付着および増殖 種々のポリマーの間およびTCPSに比較して細胞形態
における顕著な差が見られなかった。24時間の培養後
において種々の生体ポリマーフィルムに対する細胞付着
はTCPSと同等であった。3日目において、細胞は4
0/60PCL/PLAを除いて全てのフィルムにおい
て良好に増殖した。なお、40/60PCL/PLAの
場合はTCPSに比して増殖は60%であった。さら
に、95/5PLA/PGAおよび90/10PGA/
PLAフィルムはTCPSおよび40/60PCL/P
LAに比べて有意差をもって(p<0.05)高い程度
の細胞増殖度を支持した(図7)。[0098]result Cell attachment and proliferation in bioabsorbable polymers Cell morphology between various polymers and compared to TCPS
No remarkable difference was observed. After 24 hours of culture
Adhesion to various biopolymer films in the rat
Was equivalent to TCPS. On day 3, cells were 4
All films except 0 / 60PCL / PLA
Grew well. In addition, 40 / 60PCL / PLA
In this case, the proliferation was 60% as compared with TCPS. Further
In addition, 95/5 PLA / PGA and 90/10 PGA /
PLA film is TCPS and 40 / 60PCL / P
Higher degree with significant difference (p <0.05) compared to LA
(FIG. 7).
【0099】分化アッセイ アルカリホスファターゼ酵素活性 95/5PLA/PGA、90/10PGA/PLAお
よび95/5PLA/PCLフィルム上で培養した骨芽
細胞により発現したアルカリホスファターゼ活性のプロ
ファイルはTCPSにおいて見られるプロファイルに類
似していた。一方、14日目および21日目における4
0/60PCL/PLAおよび75/25PGA/PC
Lフィルムにおいて培養した骨芽細胞の場合は、それぞ
れ、別のフィルムおよびTCPSに比べてアルカリホス
ファターゼ比活性が有意差をもって(p<0.05)増
加した(図8)。[0099]Differentiation assay Alkaline phosphatase enzyme activity 95 / 5PLA / PGA, 90 / 10PGA / PLA
And osteoblasts cultured on 95/5 PLA / PCL film
Of alkaline phosphatase activity expressed by cells
Files are similar to profiles found in TCPS
I was similar. On the other hand, on days 14 and 21
0 / 60PCL / PLA and 75 / 25PGA / PC
In the case of osteoblasts cultured on L film,
Alkali film compared to another film and TCPS
Phatase specific activity increased with significant difference (p <0.05)
(FIG. 8).
【0100】アルカリホスファターゼおよびオステオカ
ルシンのmRNAの発現 95/5PLA/PGA、40/60PLA/PCL、
95/5PLA/PCLフィルムおよびTCPSにおい
て培養した骨芽細胞に対するアルカリホスファターゼ、
オステオカルシン、およびGAPDHにおけるmRNA
の発現をデンシトメトリーにより評価した。これらの結
果を図9に示す。なお、図8におけるデータが最良の半
定量分析におけるデータであることに注意されたい。と
ころが、これらのデータは40/60PCL/PLAフ
ィルムがTCPSに比べて有意差をもって(p<0.0
5)高い程度のオステオカルシンの発現を支持したこと
を示している。一方、残りのポリマー表面はオステオカ
ルシンおよびアルカリホスファターゼのmRNA発現の
両方においてTCPSと同等であった。[0100]Alkaline phosphatase and osteoca
Expression of Lucin mRNA 95/5 PLA / PGA, 40/60 PLA / PCL,
95/5 PLA / PCL film and TCPS smell
Alkaline phosphatase for cultured osteoblasts,
Osteocalcin and mRNA in GAPDH
Was evaluated by densitometry. These conclusions
The results are shown in FIG. Note that the data in FIG.
Note that the data is from a quantitative analysis. When
These data are 40/60 PCL / PLA files.
Film significantly different from TCPS (p <0.0
5) Supporting a high degree of osteocalcin expression
Is shown. On the other hand, the remaining polymer surface
Lucin and alkaline phosphatase mRNA expression
In both cases it was equivalent to TCPS.
【0101】結論 6日間の培養に続いて試験した異なる生体吸収性フィル
ムまたはメッシュの間に細胞の付着および増殖に関する
顕著な差は見られなかった。さらに、これらの結果によ
り、それぞれの分化特性に関してそれぞれの材料の間の
差が比較的明瞭であることが分かった。すなわち、40
/60PCL/PLAフィルムにおける細胞培養は14
日および21日の培養後の別のフィルムおよびTCPS
にそれぞれ比較して向上したアルカリホスファターゼ活
性およびオステオカルシンmRNAの発現を示した。[0101]Conclusion Different bioabsorbable fills tested following 6 days of culture
Cell adhesion and growth between cells or mesh
No noticeable difference was seen. In addition, these results
Between each material for each differentiation property
The difference was found to be relatively clear. That is, 40
Cell culture on 14 / 60PCL / PLA film was 14
Films and TCPS after culture on days 21 and 21
Alkaline phosphatase activity improved compared to
Sex and osteocalcin mRNA expression was indicated.
【0102】この技法をさらに完全に理解するために、
M. A. Aronow、L. C. Gerstenfeld、T. A. Owen、M. S.
Tassinari、G. S. SteinおよびJ. B. Lianの「培養し
た胎児ラット頭蓋冠細胞における骨芽細胞表現型の進行
性の発育を助長する因子(Factors that promote progr
essive development of the osteoblast phenotype in
cultured fetal rat calvaria cells)」(Journal of
Cellular Physiology,143:第213頁乃至第221頁
(1990年))、およびStein, G. S.、Lian,J. B.お
よびOwen, T. A.の「骨芽細胞の分化中におけ組織特異
性遺伝子発現の調整に対する細胞成長の関係(Relation
ship of cell growth to the regulation of tissue-sp
ecific gene expression during osteoblast different
iation)」(FASEB, 4,第3111頁乃至第3123頁
(1990年))を引用する。For a more complete understanding of this technique,
MA Aronow, LC Gerstenfeld, TA Owen, MS
Tassinari, GS Stein, and JB Lian, "Factors that promote progr., Promote the progressive development of the osteoblast phenotype in cultured fetal rat calvarial cells.
essive development of the osteoblast phenotype in
cultured fetal rat calvaria cells) ”(Journal of
Cellular Physiology, 143: 213-221 (1990)), and Stein, GS, Lian, JB and Owen, TA, "Cell Growth to Regulate Tissue-Specific Gene Expression During Osteoblast Differentiation. Relation (Relation
ship of cell growth to the regulation of tissue-sp
ecific gene expression during osteoblast different
iation) "(FASEB, 4, pages 3111 to 3123 (1990)).
【0103】実施例7 豚皮膚傷治癒モデルにおける発泡体混合物のインビボで
の検討 この実施例においては、豚全厚切除傷モデルにおける1
mmおよび0.5mm厚の発泡体骨格形成材料を移植し
た結果について説明する。発泡体組織骨格形成材料を実
施例8において説明するように作成した40/60ε−
カプロラクトン−コ−ラクチドおよび実施例9において
説明するように作成した35/65ε−カプロラクトン
−コ−グリコリドの混合物により作成した。すなわち、
これらのポリマーを混合して実施例3に記載したものと
ほぼ同じ(冷却速度が2.5℃/分で−5℃に冷却した
のみであることを除く)1mmおよび0.5mm厚の発
泡体を形成した。0.5mm発泡体の走査電子顕微鏡写
真を図11(A),図11(B)および図12に示す。そ
の後、2種類の厚さ(0.5mmおよび1mm)の発泡
体を傷つけた切除モデルにおいてPDGFの供給有りお
よび供給無しの状態で試験して、これらの異なる4種類
のサンプルを評価した。[0103]Example 7 In Vivo of Foam Mixture in Porcine Skin Wound Healing Model
Examination of In this example, 1 in the pig full thickness resection wound model
mm and 0.5 mm thick foam skeleton forming material
The results will be described. Realize foam tissue skeleton forming material
40 / 60ε- created as described in Example 8
In caprolactone-co-lactide and in Example 9
35 / 65ε-caprolactone made as described
-Made with a mixture of co-glycolides. That is,
These polymers were mixed together with those described in Example 3.
Approximately the same (cooling rate to -5 ° C at a cooling rate of 2.5 ° C / min.
1 mm and 0.5 mm thick
A foam formed. Scanning electron micrograph of 0.5mm foam
The truth is shown in FIGS. 11A, 11B and 12. FIG. So
After, foam of two thicknesses (0.5mm and 1mm)
PDGF supply in a resected model with injured body
And these four different types tested without supply
Samples were evaluated.
【0104】傷を形成してから8日目に移植した4頭の
豚における48個の全厚切除傷(1頭当たり12部位)
について無作為的な組織学的評価を行った。この評価は
H&E染色したスライドについて行った。この組織学的
評価の間に、以下のパラメータを各試料において順位付
けおよび/または評価した。すなわち、基質の細胞浸潤
についての定性的および定量的評価、(2)基質の接触
領域(腹側の表面)内への多形核白血球(PMN)の浸
潤、(3)基質の(腹側から)下方の肉芽組織床におけ
る炎症、(4)基質に対する表皮の反応、および(5)
基質の分断の度合いである。48 full thickness resection wounds (4 sites per pig) in 4 pigs transplanted 8 days after wound formation
Was subjected to a random histological evaluation. This evaluation was performed on H & E stained slides. During this histological evaluation, the following parameters were ranked and / or evaluated in each sample. Qualitative and quantitative evaluation of substrate infiltration of cells; (2) infiltration of polymorphonuclear leukocytes (PMN) into the substrate contact area (ventral surface); ) Inflammation in the lower granulation tissue bed, (4) epidermal response to substrate, and (5)
This is the degree of substrate separation.
【0105】動物体の管理 豚をそれぞれ個別にケージ(10平方フィートの最少床
面積を有する)内に収容して認識票を付けた。全ての豚
に個々の動物体番号を割り当てた。すなわち、動物体番
号、種類/血統、手術日、手術技法および実験の継続時
間、および安楽死の期日を記載したタグを各動物体ケー
ジに付けた。また、各動物体は永久マーカーによりその
首の付け根に動物体番号を印付けした。[0105]Animal management Pigs must be caged individually (minimum floor of 10 square feet)
(Having an area) and attached an identification tag. All pigs
Were assigned individual animal numbers. That is, the animal body number
Issue, type / pedigree, date of surgery, surgical technique and duration of experiment
Tags that describe the time period and the date of euthanasia
I attached it. Each animal is identified by a permanent marker.
The body number was marked on the base of the neck.
【0106】各動物体の部屋を40%乃至70%の相対
湿度および15℃乃至24℃(59.0乃至75.2°
F)に維持した。各動物体には1日1回の標準的な豚用
の食事を与えたが、麻酔処理を必要とするあらゆる実験
処理の前は一晩食事を与えなかった。水は自由に摂るこ
とができるようにした。日常的な明るさ:暗さのサイク
ルを12:12時間とした。The room for each animal is conditioned at 40% to 70% relative humidity and 15 ° C to 24 ° C (59.0 to 75.2 °).
F). Each animal was fed a standard pig meal once daily but not overnight before any experimental treatments requiring anesthesia. Water was available ad libitum. The daily light: dark cycle was 12:12 hours.
【0107】麻酔処理 実験の最初の日、各評価の日および検死の日に、各動物
体を拘束して、Tiletamine HCLプラスZolazepam HCL(T
elazol(登録商標)、アイオワ州フォート・ドッジのFo
rt Dodge Animal Health社、4mg/ml)およびXyla
zine(Rompun(登録商標)、カンザス州シャウニー・ミ
ッションのBayer Corporation のアグリカルチャー部、
Animal Health 社、4mg/ml)または鼻頭を介して
投与するIsoflurane(AErrane(登録商標)、アイオワ州
フォート・ドッジのFort Dodge Animal Health社)吸入
麻酔剤(5%容量)のいずれかにより麻酔処理した。動
物体に外科手術を施す場合には、この動物体に鼻頭を介
してIsoflurane(AErrane(登録商標))吸入麻酔をか
けた状態で維持した。また、各処理から回復した後に食
事を与えた。[0107]Anesthesia treatment On the first day of the experiment, on the day of each evaluation and on the day of necropsy,
Restrain your body, Tiletamine HCL plus Zolazepam HCL (T
elazol®, Fo of Fort Dodge, Iowa
rt Dodge Animal Health, 4mg / ml) and Xyla
zine (Rompun®, Shawnee Mi, KS)
Bayer Corporation's Agriculture Department,
Animal Health, 4 mg / ml) or via the nose
Isoflurane (AErrane®, Iowa) to be administered
Fort Dodge's Fort Dodge Animal Health) Inhalation
Anesthesia was performed with any of the anesthetics (5% volume). Movement
When performing surgery on an object, the animal is passed through the nasal head.
Isoflurane (AErrane®) for inhalation anesthesia
Maintained in girder. Also, after recovering from each treatment,
Gave the thing.
【0108】外科手術部位の作成 外科処理の1日前に、体重を測定して4頭の豚の背面領
域を#40外科用シェービングブレードを備える電気ク
リッパーにより刈り込んだ。その後、毛を刈った皮膚を
さらにシェービングクリームと剃刀により綿密に剃っ
て、すすぎ洗いした。この毛を剃った皮膚および動物全
体(頭部を除く)をさらにPCMX洗浄溶液(Pharmase
al(登録商標)Scrub Care(登録商標)、カリホルニア
州バレンシアのBaxter Healthcare社のPharmaseal部)
により外科用スクラブ・ブラシスポンジで擦り洗いして
から、HIBICLENS(登録商標)クロルヘキシジングルコ
ネート(イリノイ州シカゴのCOE Laboratories社から入
手)によりさらに擦り洗いした。この動物体を滅菌処理
したタオルで拭いて乾燥した。その後、各動物体の背面
上に滅菌NU-GAUZEガーゼ(テキサス州アーリントンのJo
hnson & Johnson Medical 社から入手)を置いて、WATE
RPROOF★テープ(テキサス州アーリントンのJohnson &
Johnson Medical社から入手)により固定した。この動
物体の胴部全体をSpandage(商標)弾性伸縮包帯(ニュー
ヨーク州ブルックリンのMediTech International社から
入手)で包んで一晩清浄な表面に維持した。[0108]Creating a surgical site One day before the surgical procedure, the body weight was measured and the rear area of four pigs was measured.
Area with # 40 surgical shaving blade
Mowed with a ripper. Then remove the shaved skin
Shaved with a shaving cream and razor
And rinsed. This shaved skin and the whole animal
The body (excluding the head) is further washed with PCMX washing solution (Pharmase
al (R) Scrub Care (R), California
Pharmaxal Department of Baxter Healthcare, Valencia, California)
Scrub brush with a sponge
From HIBICLENS® chlorhexidine gluco
Nate (entered from COE Laboratories, Chicago, Illinois)
It was further scrubbed by hand. Sterilize this animal
Wipe dry with a towel. Then the back of each animal
Sterile NU-GAUZE gauze on top (Jo, Arlington, TX)
hnson & Johnson Medical)
RPROOF★Tapes (Johnson & Arlington, Texas)
(Obtained from Johnson Medical). This dynamic
Apply the entire body of the object to Spandage ™ elastic bandage (new
From MediTech International in Brooklyn, York
(Obtained) and kept on a clean surface overnight.
【0109】手術の日に、外科手術部位に動物体を運ぶ
直前に、前日に行ったように、その背面の皮膚をPCM
X洗浄溶液(Pharmaseal(登録商標)、Scrub Care(登
録商標))により外科用スクラブ・ブラシスポンジで再
び擦り洗いし、すすいで滅菌処理したタオルで拭いて乾
燥した。動物体をうつむきに手術台の上に載せて、70
%アルコールで拭いてから滅菌ガーゼで乾かした。滅菌
処理した外科用マーカー(マサチューセッツ州レインハ
ムのJohnson & Johnson Professional社の一部門である
Codmanから入手)およびアセテートテンプレートを用い
て、各全厚傷の所望の位置に応じて背面の皮膚に標識を
作成した。On the day of surgery, just prior to transporting the animal to the surgical site, the skin on its back was treated with PCM, as was done the day before.
Washed again with a surgical scrub brush sponge with X Wash Solution (Pharmaseal®, Scrub Care®), rinsed and wiped dry with a sterilized towel. Place the animal on the operating table with its face down,
% Alcohol and dried with sterile gauze. Sterile surgical markers (a division of Johnson & Johnson Professional of Raynham, MA)
Labels were made on the dorsal skin according to the desired location of each total thickness wound (from Codman) and the acetate template.
【0110】外科処理 麻酔をかけてから、滅菌条件下に、メスを用いて左右の
背面領域に脊柱に平行に2列に12個の全厚切除部
(1.5cm×1.5cm)を各動物体に作成した。さ
らに、一対の鋏および/またはメスを皮膚および皮下組
織の除去のために用いた。出血をスポンジタンポンによ
り調整した。傷と傷との間に十分な空間を置いて傷同士
の干渉を避けた。切除した組織の厚さをデジタルキャリ
パーにより測定した。[0110]Surgical treatment After anesthesia, the left and right
12 full thickness resections in two rows parallel to the spine in the dorsal area
(1.5 cm x 1.5 cm) was created for each animal. Sa
Further, a pair of scissors and / or a scalpel is
Used for weave removal. Bleeding with a sponge tampon
Adjusted. Leave enough space between the wounds to put the wounds together
Avoided interference. Digitally measure the thickness of the resected tissue
It was measured by par.
【0111】治療および包帯の供給 各傷を予め準備したコード化した治療手順(各実験対象
は全ての治療に対して目隠しした状態であった)で処理
した。滅菌した個別の試験物品(1.5cm×1.5c
mの滅菌塩類溶液に24時間浸漬したもの)から成る一
次包帯を所定の計画に従って傷欠損部に配置した。次
に、非付着性で、塩類溶液に浸漬した、方形のRELEASE
★包帯(テキサス州アーリントンのJohnson & Johnson
Medical社により製造されている)から成る二次包帯を
上記の試験物品の上部に配置した。さらに、BIOCLUSIVE
★ 包帯の層(テキサス州アーリントンのJohnson & Joh
nson Medical社から入手)により傷を密封して傷の湿り
気を維持すると共に内部の包帯を保持した。また、Rest
on(商標)(ミネソタ州セント・ポールの3M社のメデイ
カル−サージカル部)ポリウレタン自己付着性発泡材の
片状部材を各傷の間に配置して傷の流体漏れによる相互
汚染を防ぐと共に傷の損傷および包帯のずれを防いだ。
加えて、NU-GAUZE★ の層をBIOCLUSIVE★ 包帯およびRe
ston(商標)発泡材の上部に配置し、WATERPROOF★ テー
プにより固定して各包帯を保護した。その後、動物体を
Spandage(商標)弾性ネットにより包帯して各包帯を保持
した。[0111]Treatment and bandage supply A coded treatment procedure for each wound prepared in advance (each experimental subject
Was blindfolded for all treatments)
did. Sterile individual test article (1.5 cm x 1.5 c
m for 24 hours in a sterile saline solution).
The secondary dressing was placed at the wound defect according to a predetermined plan. Next
And a non-adhesive, salt-dipped, rectangular RELEASE
★Bandage (Johnson & Johnson, Arlington, TX)
A secondary dressing consisting of
Placed on top of the above test article. In addition, BIOCLUSIVE
★Bandage Layer (Johnson & Joh of Arlington, TX)
nson Medical) to seal wound and wet wound
The bandage inside was maintained while keeping the air. Also, Rest
on ™ (a 3M media company in St. Paul, Minn.)
Cal-surgical part) Polyurethane self-adhesive foam
A strip is placed between each wound to allow for mutual
It prevented contamination and wound damage and bandage slippage.
In addition, NU-GAUZE★BIOCLUSIVE layer★Bandage and Re
Placed on top of ston (TM) foam, WATERPROOF★The
Each bandage was secured with a band. Then the animal
Spandage (TM) elastic netting to hold each bandage
did.
【0112】上記の二次包帯を毎日除去して、塩類溶液
に浸漬したRELEASE★二次包帯の新しいものと置き換え
た。また、一次包帯(試験物品)はこのユニットを置換
または傷欠損部から押し出すまで触らなかった。The above secondary dressing was removed daily and replaced with a new RELEASE ★ secondary dressing soaked in saline. Also, the primary bandage (test article) was not touched until the unit was replaced or pushed out of the wound defect.
【0113】術後の医療管理および臨床的観察 麻酔において外科処理を行った後に、動物体を各ケージ
に戻して回復させた。各動物体に術後すぐおよびその次
の日に鎮痛剤(バプレノルフィンヒドロクロライド(Bu
prenex Injectable、0.01mg/kg)英国ハルのRe
ckitt & Colmanにより販売されている)を与えた。麻酔
から回復後に、各豚の深いまたは痛みに対する挙動徴候
を観察した。この結果、痛みに対する徴候は全く見られ
なかった。[0113]Postoperative medical management and clinical observation After surgical procedures under anesthesia, the animals are removed from each cage
And returned to recovery. Immediately after and next to each animal
On the day of painkiller (baprenorphine hydrochloride (Bu
prenex Injectable, 0.01mg / kg) UK Hull Re
(sold by ckitt & Colman). anesthesia
Signs of deep or painful behavior of each pig after recovery from
Was observed. As a result, there are no signs of pain
Did not.
【0114】手術日の後に各豚を1日に2回観察して、
一般的な挙動、外観、食物消費量、排尿および排便、お
よび異常な排出物の存在を基準にしてその健康状態を決
めた。After the day of surgery, each pig was observed twice a day,
Their health was determined based on general behavior, appearance, food consumption, urination and defecation, and the presence of abnormal discharge.
【0115】安楽死 実験の終了時(傷つけ処理後8日)に、耳周縁部の静脈
を介する((オハイオ州コロンバスのButler社により販
売される)Socumb(商標)ペントバルビタールナトリウ
ムおよびフェニトインナトリウム安楽死溶液(1ml/
10ポンド体重))の静脈注射を伴って各動物体を麻酔
により安楽死させた。この安楽死処理の後に、呼吸機能
の停止および触診可能な心臓機能が無いことを確認する
ために動物体を観察した。この際、聴診器が心臓機能の
停止の確認を容易にする。[0115]Euthanasia At the end of the experiment (8 days after the injury treatment), the vein around the ear margin
Via ((Sold by Butler, Columbus, Ohio)
Socumb (TM) Pentobarbital sodium
And phenytoin sodium euthanasia solution (1 ml /
Anesthetize each animal with an intravenous injection of
Euthanized. After this euthanasia treatment, the respiratory function
Ensure that there is no pause and no palpable heart function
In order to observe the animal body. At this time, the stethoscope
Make it easier to check for outages.
【0116】組織採取 安楽死の直後に、各傷を下層の脂肪および小部分の周囲
の皮膚と共に切除した。この組織を10%中性バッファ
ー化ホルマリンの中に入れた。[0116]Tissue sampling Immediately after euthanasia, apply each wound to the underlying fat and small area
Was excised together with the skin. This tissue is 10% neutral buffer
In formalin chloride.
【0117】評価 視覚的傷評価 位置ずれ、傷反応および骨格形成材料の物理特性を含む
一般的観察を1日目乃至3日目に対して記録した。さら
に、詳細な臨床的評価を傷つけ後4日目乃至8日目につ
いて行った。以下のパラメータの有り/無し(有り=1
/無し=0)および/または程度(点数を付ける)につ
いて記録した。[0117]Evaluation Visual scratch assessment Includes misalignment, wound response and physical properties of the skeletal material
General observations were recorded for days 1-3. Further
At the end of the detailed clinical evaluation, 4 to 8 days after the injury,
I went there. With or without the following parameters (Yes = 1
/ None = 0) and / or degree (with a score)
And recorded.
【0118】包帯の状態 空気暴露、試験物品の位置ずれ、流通(channeling)、
連通communication)およびRELEASE★ 二次包帯の水分含
有量(点数付け基準:4=湿っている、3=湿っている
/乾燥している、2=乾燥している/湿っている、1=
乾燥している)。[0118]Bandage condition Air exposure, test article misalignment, channeling,
Communication) and RELEASE★Moisture content of secondary bandage
Weight (Scoring criteria: 4 = wet, 3 = wet
/ Dry 2 = dry / moist 1 =
Dry).
【0119】傷床状態 試験物品の水分含有量(点数付け基準:4=湿ってい
る、3=湿っている/乾燥している、2=乾燥している
/湿っている、1=乾燥している)、炎症(点数付け基
準:3=重度、2=中程度、1=軽度、0=無し)、再
損傷(点数付け基準:3=重度、2=中程度、1=軽
度、0=無し)、凝血、毛嚢炎、感染、試験物品の高さ
(点数付け基準:4=極めて上昇している、3=上昇し
ている、2=変化無し、1=下降している)、フィブリ
ン(点数付け基準:3=重度、2=中程度、1=軽度、
0=無し)、および紅斑。また、試験物品の色も観察し
た。[0119]Wound condition Moisture content of test article (scoring criteria: 4 = wet
3 = wet / dry 2 = dry
/ Wet, 1 = dry), inflammation (scoring group)
Criteria: 3 = severe, 2 = moderate, 1 = mild, 0 = none), re
Damage (scoring criteria: 3 = severe, 2 = moderate, 1 = light
Degree, 0 = none), coagulation, folliculitis, infection, test article height
(Scoring criteria: 4 = extremely rising, 3 = rising
, 2 = no change, 1 = down), fibri
(Scoring criteria: 3 = severe, 2 = medium, 1 = mild,
0 = none), and erythema. Also observe the color of the test article.
Was.
【0120】切除した組織サンプルを8日目に採取し
た。全体の傷を採取して10%の中性バッファー化した
ホルマリンに入れた。その後、組織を凍結した部分に調
製した。この組織を切り取って、Tissue-Tek(登録商
標)OCT 化合物(日本国東京のSakura Finetechnical社
により販売されている)を伴う対象物ホルダー上にお
き、速やかに凍結した。これらの試料を低温槽上で10
μmに切断して凍結したH&E染色剤により染色した。A excised tissue sample was taken on day 8. Whole wounds were harvested and placed in 10% neutral buffered formalin. Thereafter, the tissue was prepared in a frozen part. The tissue was excised, placed on an object holder with the Tissue-Tek® OCT compound (sold by Sakura Finetechnical, Tokyo, Japan) and quickly frozen. These samples were placed on a cryogenic bath for 10 minutes.
The cells were cut into μm and stained with a frozen H & E stain.
【0121】組織学的評価(傷つけ後8日目) 肉芽組織(面積および長さ)および表皮形成の組織学的
評価を20倍乃至40倍の倍率でH&E染色した試料によ
り評価した。肉芽組織の高さを面積を長さで割ることに
より決定した。[0121]Histological evaluation (8 days after injury) Histology of granulation tissue (area and length) and epidermis formation
Evaluation was performed on samples that were H & E stained at a magnification of 20 to 40 times.
Was evaluated. Dividing the height of the granulation tissue by the area divided by the length
Decided more.
【0122】さらに、組織サンプルの組織病理学的評価
をH&E染色試料により行い、まず、100倍乃至400
倍の倍率でこれらのサンプルを評価した。Further, the histopathological evaluation of the tissue sample was performed using an H & E stained sample.
These samples were evaluated at × 2 magnification.
【0123】結果 全ての部位の大部分における基質の間隙の中に細胞の浸
潤が見られた。これらの部位の大部分において、この浸
潤は変化する線維芽細胞の集団、マクロファージ、マク
ロファージ巨細胞、および内皮類似細胞により構成され
る真の組織の内部成長であり、毛細管の形成も見られた
ように思える。組織において基質を実質的に埋める基質
に対して背面側の密度の高い線維状の接合組織層の実質
的な形成がPDGFを伴うおよび伴わない0.5mmの
発泡体における幾つかの部位に見られる。また、1mm
の基質は組織の表面にあるか脱落していた。マクロファ
ージ巨細胞の形成は1mmの発泡体骨格形成材に対して
0.5mmのものにおいてより多く見られた。1mmの
発泡体が下層の肉芽組織から脱落しているか部分的に分
離している部位においては、死んだ浸潤細胞が核濃縮の
細胞くずの塊を形成していた。[0123]result Cell immersion in the interstices of the matrix at most of all sites
Jun was seen. In most of these areas,
Junction is a changing population of fibroblasts, macrophages, and macrophages.
Composed of lophage giant cells and endothelial-like cells
True tissue ingrowth, with capillary formation
It seems like. Substrate that substantially fills the substrate in tissue
Dense fibrous connective tissue layer parenchyma on the dorsal side
0.5 mm with or without PDGF
It is found in several places in the foam. Also, 1mm
Substrate was on the surface of the tissue or was shed. Macropha
Giant cells are formed on 1mm foam skeleton forming material
More was seen in the 0.5 mm version. 1mm
If the foam is missing from the underlying granulation tissue,
In detached areas, dead infiltrating cells can
A lump of cell debris was formed.
【0124】0.5mmの発泡体骨格形成材料の場合は
幾つかの部位において肉芽組織床の中への基質の完全な
取り込みが見られた。図13および図14はこれらの基
質の肉芽組織床の中への取り込みを示している図であ
る。図13はトリクローム(trichrome)染色した組織サ
ンプルの40倍の暗視野顕微鏡写真である。また、図1
4はPDGFを含有する発泡体の細胞浸潤を示すトリク
ローム染色したサンプルの100倍の複合顕微鏡写真で
ある。これらの両方の写真において肉芽組織床内への基
質の完全な取り込みが明らかに分かる。また、これら両
方の写真において発泡体骨格形成材料上の高密度の線維
組織の存在も明瞭に分かる。これらの存在により、0.
5mmの発泡体は表皮組織の成長において適当な基質を
構成することが分かった。In the case of the 0.5 mm foam scaffold, complete incorporation of the matrix into the granulation tissue bed was observed at several sites. FIGS. 13 and 14 show the incorporation of these substrates into the granulation tissue bed. FIG. 13 is a 40 × dark field micrograph of a tissue sample stained with trichrome. FIG.
FIG. 4 is a 100 × composite micrograph of a trichrome stained sample showing cell infiltration of a foam containing PDGF. Both of these photographs clearly show the complete incorporation of the substrate into the granulation tissue bed. The presence of dense fibrous tissue on the foam skeleton forming material is also clearly seen in both of these photographs. Due to their presence, 0.
5 mm foam was found to constitute a suitable matrix in epidermal tissue growth.
【0125】実施例8 ランダムポリ(ε−カプロラクトン−コ−グリコリド)
の合成 35/65のモル組成を有するε−カプロラクトン−グ
リコリドのランダムコポリマーを開環重合反応により合
成した。この合成法は実施例6における米国特許第5,
468,253号(本明細書に参考文献として含まれ
る)において記載される方法とほぼ同じである。添加す
るジエチレングリコール開始剤の量をモノマーの1.1
5ミリモル/モルに調節して以下の特性の乾燥状態のポ
リマーを得た。すなわち、このコポリマーの固有粘度
(I.V.)は25℃でヘキサフルオロイソプロパノー
ルにおいて1.59dL/gであった。PCL/PGA
のモル比はプロトンNMRにより35.5/64.5で
あり、0.5%の残留モノマーを含有していた。さらに
このコポリマーのガラス転移点(Tg)および融点(T
m)はDSCにより−1℃,60℃および126℃であ
ることが分かった。[0125]Example 8 Random poly (ε-caprolactone-co-glycolide)
Synthesis of E-caprolactone-g having a molar composition of 35/65
Licolide random copolymer is synthesized by ring-opening polymerization reaction.
Done. This synthesis is described in US Pat.
No. 468,253 (herein incorporated by reference).
) Is substantially the same as the method described in (1). Add
The amount of diethylene glycol initiator
Adjust to 5 mmol / mol and dry the following properties
Got a remar. That is, the intrinsic viscosity of this copolymer
(IV) is hexafluoroisopropanol at 25 ° C.
1.59 dL / g. PCL / PGA
Is 35.5 / 64.5 by proton NMR.
And contained 0.5% residual monomer. further
The glass transition point (Tg) and melting point (T
m) at -1 ° C, 60 ° C and 126 ° C by DSC.
I found out.
【0126】実施例9 連続添加による40:60ポリ(ε−カプロラクトン−
コ−L−ラクチド)の合成 グローブボックスにおいて、100μL(33μモル)
の0.33モルのスズ(II)オクトエートのトルエン
溶液、115μL(1.2ミリモル)のジエチレングリ
コール、24.6グラム(170ミリモル)のL−ラク
チド、および45.7グラム(400ミリモル)のε−
カプロラクトンをステンレススチール・メカニカルスタ
ーラーおよび窒素ガスブランケットを備えたシラン処理
し、火炎乾燥したトゥーネックの250mL丸底フラス
コの中に入れた。この反応フラスコを既に190℃に設
定してあるオイルバス中に入れて保持した。また、この
グローブボックス中において、62.0グラム(430
ミリモル)のL−ラクチドを火炎乾燥して等圧化した滴
下ロート中に入れた。このロートをヒートテープで包ん
で反応フラスコの第2ネックに取り付けた。190℃に
おいて6時間後に、溶融したL−ラクチドを5分かけて
反応フラスコ内に添加した。この反応を一晩続けて19
0℃で合計24時間行った後に、反応物を放置して室温
まで冷却した。その後、液体窒素において凍結し、ガラ
スを破壊してこのコポリマーを単離した。残留したガラ
ス破片はベンチグラインダーによりコポリマーから取り
除いた。このコポリマーを液体窒素により再び凍結し
て、メカニカルスターラーのパドルを取り外した。さら
に、Wiley Mill(微粉砕機)によりこのコポリマーを削
って風袋を軽量したガラスの広口ビンの中に入れ、真空
オーブン内において一晩かけて室温まで加温した。その
後、103.13グラムの40:60ポリ(ε−カプロ
ラクトン−コ−L−ラクチド)を風袋を軽量したアルミ
ニウム皿に入れて54時間かけて110℃で真空処理し
て揮発物質を除去した。この結果、98.7グラム(9
5.7重量%)のコポリマーを脱気処理後に回収した。
固有粘度を計測した結果、25℃でCHCl3 中(濃度
=0.1g/dL)において1.1dL/gであった。
FTIR(KBr窓上におけるCHCl3 からのキャス
トフィルム、cm-1):2993,2944,286
8,1759,1456,1383,1362,118
4,1132,1094,870,および756。 1H
−NMR(400MHz、HFAD/ベンゼン、pp
m):δ1.25、2本の幅広(broad)線(e);1.
35,2本線(f);1.42、3本線;1.55、2
本線;2.22、3本線;2.35、4本の幅広線;
4.01、3本線;4.05、3本線;4.2、四重
線;5.05、3本の幅広線;5.15、4本線。 1 H−NMRによるポリマー組成:41.8%PCL、
57.5%PLA、0.8%L−ラクチド、<0.1%
ε−カプロラクトン。DSC(20℃/分、第1熱):
Tm =154.8℃、ΔHm =18.3J/g。GPC
(ポリ(メチルメタクリレート)基準を用いるTHF中
で決定した分子量):Mw =160,000、Mn =1
01,000、PDI=1.6。[0126]Example 9 40:60 poly (ε-caprolactone-) by continuous addition
Synthesis of (co-L-lactide) In a glove box, 100 μL (33 μmol)
0.33 mol of tin (II) octoate in toluene
Solution, 115 μL (1.2 mmol) of diethylene glycol
Cole, 24.6 grams (170 mmol) of L-lac
And 45.7 grams (400 mmol) of ε-
Caprolactone in stainless steel mechanical
Treatment with cooling and nitrogen gas blanket
And flame-dried toe neck 250 mL round bottom frus
I put it inside. The reaction flask was already set at 190 ° C.
It was kept in a fixed oil bath. Also this
In a glove box, 62.0 grams (430
(Mmol) of L-lactide by flame drying and pressure equalization
Put in the lower funnel. Wrap this funnel with heat tape
At the second neck of the reaction flask. 190 ° C
After 6 hours, the molten L-lactide is
Added into the reaction flask. The reaction was continued overnight and 19
After a total of 24 hours at 0 ° C., the reaction is left at room temperature
Cooled down. Then freeze in liquid nitrogen
The copolymer was isolated by disruption of the copolymer. The remaining gala
Debris is removed from the copolymer by a bench grinder.
Removed. The copolymer is frozen again with liquid nitrogen
I removed the paddle of the mechanical stirrer. Further
In the meantime, the copolymer was ground by Wiley Mill (mill).
Place the container in a light-weight glass wide-mouth bottle
Warmed to room temperature overnight in oven. That
Later, 103.13 grams of 40:60 poly (ε-capro
Lactone-co-L-lactide)
Vacuum at 110 ° C for 54 hours in a pan
To remove volatiles. As a result, 98.7 grams (9
5.7% by weight) was recovered after degassing.
As a result of measuring the intrinsic viscosity, CHClThreeMedium (concentration
= 0.1 g / dL) was 1.1 dL / g.
FTIR (CHCl on KBr windowThreeCass from
Film, cm-1): 2993, 2944, 286
8, 1759, 1456, 1383, 1362, 118
4,1132,1094,870, and 756.1H
-NMR (400 MHz, HFAD / benzene, pp
m): δ1.25, two broad lines (e);
35, 2 lines (f); 1.42, 3 lines; 1.55, 2
Main line; 2.22, 3 lines; 2.35, 4 wide lines;
4.01, 3 lines; 4.05, 3 lines; 4.2, quadruple
Lines; 5.05, 3 wide lines; 5.15, 4 lines. 1 Polymer composition by H-NMR: 41.8% PCL,
57.5% PLA, 0.8% L-lactide, <0.1%
ε-caprolactone. DSC (20 ° C./min, first heat):
Tm= 154.8 ° C, ΔHm= 18.3 J / g. GPC
(In THF using poly (methyl methacrylate) criteria
Molecular weight determined by :): Mw= 160,000, Mn= 1
0,000, PDI = 1.6.
【0127】実施例10 95/5PLA/PCLコポリマーの合成 グローブボックスにおいて、170μL(1.8ミリモ
ル)のジエチレングリコール、350μL(115μモ
ル)の0.33モルのスタナスオクトエートのトルエン
溶液、17.1グラム(150ミリモル)のε−カプロ
ラクトン、および410.4グラム(2.85モル)の
L−ラクチドをシラン処理して火炎乾燥した1000m
L丸底フラスコに入れた。このフラスコはステンレスス
テンレススチール・メカニカルスターラーおよび乾燥窒
素ガスブランケットを保持するための減圧解除用コネク
タを備えている。この反応フラスコを既に185℃に加
熱してあるオイルバスに入れて3時間保持した。その
後、フラスコをオイルバスから取り出して室温まで放置
冷却した。フラスコをアルミニウムホイルで包んで、こ
れを液体窒素中で凍結することによりポリマーを単離し
て、ポリマーに付着したガラスを削り取った。その後、
このコポリマーをWiley mill(粉砕機)において削り、
削ったポリマーを80℃で24時間真空乾燥して302
グラムのコポリマーを回収した。この固有粘度はクロロ
ホルム中(25℃、濃度=0.1g/dL)で2.1d
L/gであった。このポリマー組成をプロトンNMR分
光分析により測定して、97.2モル%のPLAおよび
2.8モル%のPCLであることが分かった。残留モノ
マーは全く検出されなかった。[0127]Example 10 Synthesis of 95/5 PLA / PCL copolymer In the glove box, 170 μL (1.8 mm
Diethylene glycol, 350 μL (115 μM
0.33 mol of stanna octoate toluene
Solution, 17.1 g (150 mmol) of ε-capro
Lactone, and 410.4 grams (2.85 moles)
1000m flame-dried L-lactide treated with silane
Placed in L round bottom flask. This flask is made of stainless steel
Tenless steel mechanical stirrer and dry nitrogen
Connector for decompression release to hold raw gas blanket
Data. The reaction flask was already heated to 185 ° C.
It was kept in a heated oil bath for 3 hours. That
After that, remove the flask from the oil bath and leave it at room temperature
Cool. Wrap the flask in aluminum foil and
The polymer was isolated by freezing it in liquid nitrogen.
The glass attached to the polymer was scraped off. afterwards,
This copolymer is ground in a Wiley mill,
The shaved polymer is vacuum dried at 80 ° C. for 24 hours and
Grams of copolymer were recovered. This intrinsic viscosity is chloro
2.1 d in form (25 ° C, concentration = 0.1 g / dL)
L / g. This polymer composition was analyzed by proton NMR analysis.
97.2 mol% of PLA, as determined by optical analysis, and
It was found to be 2.8 mol% PCL. Remaining goods
No mer was detected.
【0128】実施例1160/40PLA/PCLハイブリッド発泡体/微小繊
維織物構造の合成 工程A.60/40PLA/PCLの14%重量/重量
均質トリクロロエタン溶液の作成 14部の60/40PLA/PCL(I.V.=1.3
4dl/g)を86部のトリクロロエタン溶媒(TC
E)で溶解することにより14%重量/重量ポリマー溶
液を調製した。この溶液を磁気攪拌棒を備えたフラスコ
内で調製した。小ポリマーを完全に溶解するためには混
合物を60℃で一夜攪拌することが推奨される。[0128]Example 1160 / 40PLA / PCL hybrid foam / microfiber
Synthesis of textile structure Step A. 14% w / w of 60/40 PLA / PCL
Preparation of a homogeneous trichloroethane solution 14 parts of 60/40 PLA / PCL (IV = 1.3
4 dl / g) in 86 parts of trichloroethane solvent (TC
14% weight / weight polymer solution by dissolving in E)
A liquid was prepared. Transfer this solution to a flask equipped with a magnetic stir bar.
Prepared within. In order to completely dissolve the small polymer,
It is recommended that the mixture be stirred at 60 ° C. overnight.
【0129】工程B. 静電紡糸 この実験には静電スピナーを用いた。スペルマン高電圧
直流供給器(SpellmanHigh Voltage DC Supply)(モデ
ル番号:RHR30PN30、スペルマンハイボルテー
ジ エレクトロニクス コーポレーション(Spellman H
igh Voltage Electronics Corporation), 米国、ニュ
ーヨーク州ホッポージ市(Hauppauge, NY, USA))を高
圧電源として用いた。印加電圧およびマンドレル速度を
ラブビューコンピュータソフトにより調節した。紡糸口
金との間の距離を機械的に調節した。[0129]Step B. Electrostatic spinning In this experiment, an electrostatic spinner was used. Spellman high voltage
DC supply (Spellman High Voltage DC Supply) (model
Le number: RHR30PN30, Spellman high voltage
The Electronics Corporation (Spellman H
igh Voltage Electronics Corporation), New York, USA
-Highway in Hoppouge, NY, USA
It was used as a voltage source. The applied voltage and mandrel speed
Adjusted by Love View Computer Software. Spinneret
The distance to gold was adjusted mechanically.
【0130】実施例1に記載のように作成した凍結乾燥
した60/40PLA/PCL発泡体の平坦なシートを
ロール掛けして円筒にした。両端部を紡糸において使用
した溶媒であるトリクロロエタン数滴で固定した。この
発泡体チューブを回転している接地した導電性マンドレ
ルに搭載した。発泡体基体により覆われていないマンド
レルの両端部を絶縁テープでマスクして両端部に微小繊
維が引きつけられるのを防止した。溶液を紡糸口金内に
置き、高電圧をこのポリマー溶液に印加した。この実験
を室温および周囲湿度において行った。A flat sheet of freeze-dried 60/40 PLA / PCL foam made as described in Example 1 was rolled into a cylinder. Both ends were fixed with a few drops of trichloroethane, the solvent used in spinning. The foam tube was mounted on a rotating grounded conductive mandrel. Both ends of the mandrel not covered by the foam substrate were masked with insulating tape to prevent the microfibers from being attracted to both ends. The solution was placed in the spinneret and a high voltage was applied to the polymer solution. The experiment was performed at room temperature and ambient humidity.
【0131】紡糸時の処理条件は下記の通りであった: マンドレル電圧 16,000V マンドレル速度 100rpm 紡糸口金とマンドレルとの距離 10 cm 温度 室温 湿度 周囲湿度The processing conditions during spinning were as follows: Mandrel voltage 16,000 V Mandrel speed 100 rpm Distance between spinneret and mandrel 10 cm Temperature Room temperature Humidity Ambient humidity
【0132】厚さがほぼ200μmの層をチューブの他
面上に堆積した。A layer approximately 200 μm thick was deposited on the other side of the tube.
【0133】実施例12 カプセルに包まれたハイブリッド発泡体/織物構造にお
いて培養した軟骨細胞は細胞移動が制限されることを示
す 工程A.ハイブリッド60/40PLA/PCL発泡体
/微小戦記織物骨格形成材料の作成 実施例1に記載の60/40PLA/PCLから作成し
た凍結乾燥した発泡体を実施例11に詳細に説明したよ
うに、トリクロロエタン中に60/40PLA/PCL
の静電紡糸の際に、実施例1に記載された60/40P
LA/PCLから作成された凍結乾燥した発泡体を基体
として使用した。[0133]Example 12 Hybrid foam / woven structure encapsulated
Cultured chondrocytes show limited cell migration
You Step A. Hybrid 60/40 PLA / PCL foam
/ Preparation of Micro-Senki Fabric Skeleton Forming Material Prepared from 60/40 PLA / PCL described in Example 1.
The freeze-dried foam was described in detail in Example 11.
As described above, 60/40 PLA / PCL in trichloroethane
Of the 60 / 40P described in Example 1 during the electrospinning of
Lyophilized foam made from LA / PCL as substrate
Used as
【0134】工程B.ハイブリッド60/40PLA/
PCL発泡体/微小繊維織物骨格形成材料への軟骨細胞
の播種 ウシの肩部から単離した軟骨細胞をDulbeccoの
修正Eagle培地(高グルコース)に10%ウシ胎児
血清、10mM HEPES、0.1mM非必須アミノ
酸、20μg/mlのストレプトマイシンおよび0.2
5μg/mlのアンホテリシンBを補充したものにおい
て培養した。Step B. Hybrid 60 / 40PLA /
Seedling of chondrocytes into PCL foam / microfibril woven scaffold-forming material Chondrocytes isolated from bovine shoulder were placed in Dulbecco's modified Eagle's medium (high glucose) with 10% fetal bovine serum, 10 mM HEPES, 0.1 mM Essential amino acids, 20 μg / ml streptomycin and 0.2
Cultures were made in supplementation with 5 μg / ml amphotericin B.
【0135】3次元移動検定法 この検定法は細胞を移植した収縮されたコラーゲン格子
にコラーゲンゲルの中心部に生分解性ポリマー骨格形成
材料を埋設したものに基づいている。皮膚の均等物(コ
ラーゲン格子)を下記の混合物から作成した:軟骨細胞
培地8ml、中和培地(0.1N NaOH含有DME
M/10%FBS、使用前に調製)2ml、コラボラテ
ィブ バイオメディカル プロダクツ(Collaborative
Biomedical Products)社から入手したラット尾部I型
コラーゲン(3.99mg/ml)4ml、および軟骨
細胞培地に懸濁した軟骨細胞懸濁液2ml。上記細胞/
コラーゲン混合物を24穴ハイドロゲル塗布プレート
(Costar、カタログ#3473)の各穴に分配し
た(2ml)。最終細胞濃度は6×106個/mlであ
り、コラーゲン濃度は1mg/mlであった。コラーゲ
ンゲルを37℃で1時間重合させた。ゲル重合に続い
て、1.5mlの軟骨細胞増殖培地を各穴に適用した。
この培地を1日おきに取り替えた。7日間収縮させた
後、使い捨て生検用ポンチを使用してコラーゲン格子の
厚み全体にわたって直径5mmの傷を作成した。湿った
形で供給されたほぼ直径5mmで厚さ2mmの被検骨格
形成材料を傷を付けたコラーゲン格子の中心部に移植し
た。コラーゲン格子が収縮する間に傷床から骨格形成材
料押し出されることを確実に防止するために、50μl
の非細胞性コラーゲンを各構成体の頂部に置いた。これ
らの構成体を軟骨細胞培地中で培養し、培地は2日間隔
で取り替えた。骨格形成材料を含有する収縮したゲルを
超低クラスタシャーレにおいて静止状態でまたはバイオ
リアクタ内で培養し、3週間後に回収した。[0135]Three-dimensional movement test This assay uses a contracted collagen lattice implanted with cells.
Formation of biodegradable polymer skeleton at the center of collagen gel
Based on buried material. Skin equivalent
Lagen grid) was made from the following mixture: chondrocytes
8 ml of medium, neutralization medium (DME containing 0.1 N NaOH)
M / 10% FBS, prepared before use) 2 ml, collaboration
5 Biomedical Products (Collaborative
Rat tail type I obtained from Biomedical Products)
4 ml of collagen (3.99 mg / ml) and cartilage
2 ml of chondrocyte cell suspension suspended in cell medium. The above cells /
24-well hydrogel coated plate with collagen mixture
(Costar, Catalog # 3473)
(2 ml). Final cell concentration is 6 × 106Pcs / ml
The collagen concentration was 1 mg / ml. Collage
The gel was polymerized at 37 ° C. for 1 hour. Following gel polymerization
Then, 1.5 ml of chondrocyte growth medium was applied to each well.
The medium was changed every other day. Shrunk for 7 days
Later, using a disposable biopsy punch,
A 5 mm diameter flaw was created over the entire thickness. Moist
Skeleton of approximately 5 mm in diameter and 2 mm in thickness supplied in the form
Implant the material into the center of the damaged collagen lattice
Was. Skeleton forming material from wound bed while collagen lattice contracts
50 μl to ensure that no material is extruded
Of non-cellular collagen was placed on top of each construct. this
These constructs are cultured in chondrocyte cell culture medium, and the medium is
Replaced by Shrinkage gel containing skeleton forming material
Stationary or bio in ultra low cluster dishes
Cultured in the reactor and harvested after 3 weeks.
【0136】工程C.骨格形成材料内の細胞の特徴付け 細胞が浸潤した骨格形成材料に組織学を適用した。骨格
形成材料を10%緩衝ホルマリン中で固定し、パラフィ
ンに包埋して切片を作成する(ハイブリッド発泡体/微
小繊維織物骨格形成材料)か、または凍結切片を作成し
た(対照発泡体骨格形成材料)。切片をヘマトキシリン
/エオシン(H/E、細胞数および形態)、サフラニン
O(SO;硫酸化GAGs)およびトリクローム(コラ
ーゲン)で染色した。これらの骨格形成材料への細胞浸
潤の定量を画像分析により決定した。データにTuke
y事後テストの分散分析を行った。[0136]Step C. Characterization of cells in scaffolds Histology was applied to the cell-infiltrated scaffolding material. Skeleton
The material is fixed in 10% buffered formalin and
Embed in microfibers to create sections (hybrid foam / fine
Fibril skeleton forming material) or make frozen sections
(Control foam skeleton forming material). Sections are hematoxylin
/ Eosin (H / E, cell number and morphology), Safranin
O (SO; sulfated GAGs) and trichrome (Kola
Gen.). Cell immersion into these skeletal materials
The quantification of the swelling was determined by image analysis. Tuke in the data
A post hoc test analysis of variance was performed.
【0137】実験結果 3週間培養した構成物のH/E切片の定量的評価によ
り、軟骨細胞は両骨格形成材料に浸潤したことが明らか
になった。バイオリアクタ内で培養したハイブリッド発
泡体/微小繊維織物骨格形成材料への細胞の浸潤は40
/60PCL/PLA発泡体骨格形成材料への浸潤より
も顕著に高かった(P<0.05)。また、静止状態に
保った培養においては、ハイブリッド発泡体/微小繊維
織物骨格形成材料への細胞の浸潤は40/60PCL/
PLA発泡体骨格形成材料への浸潤よりも顕著に高かっ
た(P<0.05)。[0137]Experimental result By quantitative evaluation of H / E sections of constructs cultured for 3 weeks
Chondrocytes infiltrated both skeleton-forming materials
Became. Hybrid cultivation in bioreactor
The cell infiltration into the foam / microfiber woven skeleton forming material is 40
/ 60PCL / PLA from infiltration into foam skeleton forming material
Was also significantly higher (P <0.05). Also, in the stationary state
In maintained cultures, hybrid foams / microfibers
Cell infiltration into the fabric skeleton forming material is 40/60 PCL /
Significantly higher than infiltration into PLA foam skeleton forming material
(P <0.05).
【0138】 細胞浸潤 ハイブリッド 細胞/mm2 40/60PCL/PLA 発泡体/微小繊維(3週間) 発泡体骨格形成材料 織物骨格形成材料 静止細胞培養 50 80 バイオリアクタ 140 200 細胞培養Cell infiltration Hybrid cells / mm2 40 / 60PCL / PLA foam / microfiber(3 weeks) Foam skeleton forming material Textile skeleton forming material Static cell culture 50 80 Bioreactor 140 200 Cell culture
【0139】ハイブリッド発泡体/微小繊維織物骨格形
成材料はもっとも高い細胞密度を示した。本発明者は、
細胞−細胞相互作用がハイブリッド発泡体/微小繊維織
物骨格形成材料の場合は他の骨格形成材料に比べて高い
ことが推定されるが、この細胞−細胞相互作用が選択的
な軟骨細胞増殖およびハイブリッド発泡体/微小繊維織
物骨格形成材料に対する分化された機能に寄与している
ことがあり得ると仮定する。この細胞−細胞相互作用は
軟骨細胞の表現型を維持する重要な役割を果たしている
ことが仮定される。軟骨細胞は細胞の単一層に展開する
と分化することが知られている。単一層で高細胞密度で
培養すると、II型コラーゲンおよびアグリカンの発現
により示されるように軟骨細胞はそれらの表現型を維持
する。The hybrid foam / microfiber woven scaffold exhibited the highest cell density. The inventor has
Although the cell-cell interaction is presumed to be higher in the case of the hybrid foam / microfibril woven skeleton forming material than in other skeleton forming materials, this cell-cell interaction is selectively chondrocyte proliferation and hybrid. It is assumed that it may be possible to contribute to a differentiated function for the foam / microfiber fabric scaffold. It is postulated that this cell-cell interaction plays an important role in maintaining the chondrocyte phenotype. Chondrocytes are known to differentiate when they develop into a single layer of cells. When cultured at a high cell density in a monolayer, chondrocytes maintain their phenotype as indicated by the expression of type II collagen and aggrecan.
【0140】6週間までに40/60PCL/PLA発
泡体骨格形成材料は主に構成体の周りのカプセル内に局
在する軟骨様形態/性質を示した。これに対して、ハイ
ブリッド発泡体/微小繊維織物骨格形成体においては、
カプセルは非常に薄く、かつ構成体内の細胞の形態は軟
骨様であり、かつより均一な細胞の分布が観察された。By 6 weeks, the 40/60 PCL / PLA foam scaffold had exhibited a cartilage-like morphology / properties predominantly localized within the capsule around the construct. On the other hand, in the hybrid foam / microfiber woven skeleton forming body,
The capsule was very thin and the morphology of the cells in the construct was cartilage-like and a more uniform distribution of cells was observed.
【0141】本発明の実施態様は以下の通りである。 (1)前記生体許容性の複合体が生体吸収性である請求
項1に記載の生体許容性の複合体。 (2)前記生体許容性のフィラメント状層が生体吸収性
である請求項1に記載の生体許容性の複合体。 (3)前記生体許容性の複合体が脂肪族ポリエステル、
ポリ(アミノ酸)、コポリ(エーテル−エステル)、ポ
リアルキレンオキサレート、ポリアミド、ポリ(イミノ
カーボネート)、ポリオルトエステル、ポリオキサエス
テル、ポリアミドエステル、アミン基を含有するポリオ
キサエステル、ポリ(酸無水物)、ポリホスファゼン、
生体ポリマーおよびこれらの混合物から成る群から選択
される生体吸収性のポリマーにより形成されている請求
項1に記載の生体許容性の複合体。 (4)前記生体吸収性ポリマーが脂肪族ポリエステルで
ある実施態様(3)に記載の生体許容性の複合体。 (5)前記脂肪族ポリエステルがラクチド、グリコリ
ド、グリコール酸、ε−カプロラクトン、p−ジオキサ
ノン(1,4−ジオキサン−2−オン)、トリメチレン
カーボネート(1,3−ジオキサン−2−オン)、トリ
メチレンカーボネートのアルキル誘導体、δ−バレロラ
クトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、ε
−デカラクトン、ヒドロキシブチレート、ヒドロキシバ
レレート、1,4−ジオキセパン−2−オン、1,5,
8,12−テトラオキアシクロテトラデカン−7,14
−ジオン、1,5−ジオキセパン−2−オン、6,6−
ジメチル−ジオキセパン−2−オン、およびこれらの混
合物のホモポリマーおよびコポリマーからなる群から選
ばれる実施態様(4)に記載の生体許容性の複合体。An embodiment of the present invention is as follows. (1) The bioacceptable complex according to claim 1, wherein the bioacceptable complex is bioabsorbable. (2) The bioacceptable composite according to claim 1, wherein the bioacceptable filamentous layer is bioabsorbable. (3) the biocompatible complex is an aliphatic polyester;
Poly (amino acid), copoly (ether-ester), polyalkylene oxalate, polyamide, poly (iminocarbonate), polyorthoester, polyoxaester, polyamideester, polyoxaester containing amine group, poly (acid anhydride) ), Polyphosphazene,
The biocompatible complex according to claim 1, formed from a bioabsorbable polymer selected from the group consisting of biopolymers and mixtures thereof. (4) The biocompatible complex according to the embodiment (3), wherein the bioabsorbable polymer is an aliphatic polyester. (5) The aliphatic polyester is lactide, glycolide, glycolic acid, ε-caprolactone, p-dioxanone (1,4-dioxan-2-one), trimethylene carbonate (1,3-dioxan-2-one), Alkyl derivatives of methylene carbonate, δ-valerolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, ε
-Decalactone, hydroxybutyrate, hydroxyvalerate, 1,4-dioxepan-2-one, 1,5,
8,12-tetraoxocyclotetradecane-7,14
-Dione, 1,5-dioxepan-2-one, 6,6-
The biocompatible complex according to embodiment (4), which is selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of dimethyl-dioxepan-2-one and mixtures thereof.
【0142】(6)前記脂肪族ポリエステルがエラスト
マーである実施態様(4)に記載の生体許容性の複合
体。 (7)前記エラストマーがε−カプロラクトンとグリコ
リドのコポリマー、ε−カプロラクトンと(L)ラクチ
ドのコポリマー、p−ジオキサノン(1,4−ジオキサ
ン−2−オン)と(L)ラクチドのコポリマー、ε−カ
プロラクトンとp−ジオキサノンのコポリマー、p−ジ
オキサノンとトリメチレンカーボネートのコポリマー、
トリメチレンカーボネートとグリコリドとのコポリマ
ー、トリメチレンカーボネートと(L)ラクチドとのコ
ポリマーおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる
実施態様(6)に記載の生体許容性複合体。 (8)さらに第2の脂肪族ポリエステルが前記生体許容
性の発泡体の構成要素として存在している実施態様
(4)に記載の生体許容性の複合体。 (9)さらに第2の脂肪族ポリエステルが前記生体許容
性のフィラメント状層の構成要素として存在している実
施態様(4)に記載の生体許容性の複合体。 (10)前記生体許容性の勾配構造を有する発泡体が前
記第1の部分から前記第2の部分にかけて、組成におい
てほぼ連続的に遷移している実施態様(3)に記載の生
体許容性の複合体。(6) The biocompatible composite according to the embodiment (4), wherein the aliphatic polyester is an elastomer. (7) The elastomer is a copolymer of ε-caprolactone and glycolide, a copolymer of ε-caprolactone and (L) lactide, a copolymer of p-dioxanone (1,4-dioxan-2-one) and (L) lactide, ε-caprolactone And p-dioxanone copolymer, p-dioxanone and trimethylene carbonate copolymer,
The biocompatible complex according to embodiment (6), which is selected from the group consisting of copolymers of trimethylene carbonate and glycolide, copolymers of trimethylene carbonate and (L) lactide, and mixtures thereof. (8) The biocompatible composite according to embodiment (4), wherein a second aliphatic polyester is further present as a component of the biocompatible foam. (9) The biocompatible composite according to embodiment (4), wherein a second aliphatic polyester is further present as a component of the biocompatible filamentary layer. (10) The bioacceptability according to the embodiment (3), wherein the foam having the gradient structure of the bioacceptability transitions almost continuously in composition from the first portion to the second portion. Complex.
【0143】(11)前記生体許容性の勾配構造を有す
る発泡体が前記第1の面部から第2の面部にかけて組成
において少なくとも2種の異なる脂肪族ポリエステルの
第1の比から前記少なくとも2種の異なる脂肪族ポリエ
ステルの第2の比までほぼ連続的に遷移している実施態
様(10)に記載の生体許容性複合体。 (12)前記生体許容性の勾配構造を有する発泡体が前
記第1の部分から前記第2の部分にかけて、剛性におい
てほぼ連続的に遷移している実施態様(3)に記載の生
体許容性の複合体。 (13)前記生体許容性の勾配構造を有する発泡体が前
記第1の部分から前記第2の部分にかけて、生体吸収速
度においてほぼ連続的に遷移している実施態様(3)に
記載の生体許容性の複合体。 (14)前記生体許容性の勾配構造を有する発泡体が前
記第1の部分から前記第2の部分にかけて、柔軟性にお
いてほぼ連続的に遷移している実施態様(3)に記載の
生体許容性の複合体。 (15)前記生体許容性の勾配構造を有する発泡体が前
記第1の部分から前記第2の部分にかけて、構造におい
てほぼ連続的に遷移している実施態様(3)に記載の生
体許容性の複合体。(11) The foam having the gradient structure of bio-acceptability is obtained from the first ratio of at least two different aliphatic polyesters in the composition from the first surface portion to the second surface portion. The biocompatible composite according to embodiment (10), wherein the transition is substantially continuous to a second ratio of different aliphatic polyesters. (12) The bioacceptability according to the embodiment (3), wherein the foam having the gradient structure of the bioacceptability transitions almost continuously in rigidity from the first portion to the second portion. Complex. (13) The bioacceptable body according to the embodiment (3), wherein the foam having the gradient structure of the bioacceptable state transitions almost continuously in the bioabsorption rate from the first portion to the second portion. Sex complex. (14) The bioacceptability according to the embodiment (3), wherein the foam having the gradient structure of the bioacceptability transitions almost continuously in flexibility from the first portion to the second portion. Complex. (15) The bioacceptability according to the embodiment (3), wherein the foam having the gradient structure of the bioacceptability transitions substantially continuously in the structure from the first portion to the second portion. Complex.
【0144】(16)前記生体許容性の勾配構造を有す
る発泡体が前記第1の部分から前記第2の部分にかけ
て、構造においてほぼ球状の多孔質形状から中将の多孔
質形状までほぼ連続的に遷移している実施態様(15)
に記載の生体許容性の複合体。 (17)前記ほぼ球状の気孔の大きさが約30μm乃至
約150μmである実施態様(15)に記載の生体許容
性の複合体。 (18)前記柱状の気孔の直径が約100μm乃至約4
00μmであり、直径に対する長さの比が少なくとも2
である実施態様(15)に記載の生体許容性の複合体。 (19)さらに、前記生体許容性の勾配構造を有する発
泡体の中に治療剤が存在している請求項1に記載の生体
許容性の複合体。 (20)前記生体許容性の発泡体が抗感染剤、ホルモ
ン、鎮痛剤、抗炎症剤、増殖因子、化学療法剤、抗拒絶
剤、プロスタグランジン、RDGペプチド、およびこれ
らの混合物から成る群から選択される薬剤をさらに含有
している請求項1に記載の性愛許容性の複合体。(16) From the first part to the second part, the foam having the gradient structure of the bio-acceptability is substantially continuous in structure from a substantially spherical porous shape to a vice general porous shape. (15)
2. The biocompatible complex according to item 1. (17) The biocompatible composite according to embodiment (15), wherein the size of the substantially spherical pores is about 30 μm to about 150 μm. (18) The diameter of the columnar pores is about 100 μm to about 4 μm.
00 μm and the ratio of length to diameter is at least 2
The biocompatible complex according to embodiment (15), wherein (19) The bioacceptable composite according to claim 1, wherein a therapeutic agent is further present in the foam having the gradient structure. (20) the biocompatible foam is from the group consisting of anti-infectives, hormones, analgesics, anti-inflammatory agents, growth factors, chemotherapeutic agents, anti-rejection agents, prostaglandins, RDG peptides, and mixtures thereof. 2. The sexually acceptable conjugate of claim 1, further comprising a selected agent.
【0145】(21)前記増殖因子が骨形態発生様タン
パク、表皮増殖因子、線維芽細胞増殖因子、血小板由来
増殖因子、インシュリン由来増殖因子、トランスホーミ
ング増殖因子、脈管内皮増殖因子およびこれらの混合物
である実施態様(20)に記載の生体許容性複合体。 (22)前記生体許容性発泡体が生体吸収性の合成ポリ
マー、生体許容性で生体吸収性の生体ポリマー、生体許
容性のセラミック材料およびこれらの混合物から成る群
から選択される生体許容性の材料で充填されている請求
項1に記載の生体許容性の複合体。 (23)前記流路を備える発泡体が少なくとも200μ
mの平均長さの流路を有する請求項1に記載の生体許容
性複合体。 (24)前記流路がほぼ前記第1の面部から第2の面部
に延在している実施態様(23)に記載の生体許容性複
合体。 (25)約30重量%乃至約99重量%のε−カプロラ
クトン反復単位を含有する組成により形成されている内
部連通気孔を有する発泡体から成る請求項1に記載の生
体許容性の複合体。(21) The growth factor is a bone morphogenetic protein, epidermal growth factor, fibroblast growth factor, platelet-derived growth factor, insulin-derived growth factor, transforming growth factor, vascular endothelial growth factor, and a mixture thereof. The biocompatible complex according to embodiment (20), wherein (22) The bioacceptable material is selected from the group consisting of a bioabsorbable synthetic polymer, a bioacceptable bioabsorbable biopolymer, a bioacceptable ceramic material, and a mixture thereof. The biocompatible complex according to claim 1, which is filled with: (23) The foam having the flow path has at least 200 μm.
The biocompatible composite according to claim 1, wherein the composite has a channel with an average length of m. (24) The bioacceptable composite according to the embodiment (23), wherein the flow channel extends substantially from the first surface portion to the second surface portion. (25) The biocompatible composite of claim 1, comprising a foam having an interconnected pore formed from a composition containing from about 30% to about 99% by weight of ε-caprolactone repeating units.
【0146】(26)前記ε−カプロラクトン反復単位
がラクチド、グリコリド、グリコール酸、ε−カプロラ
クトン、p−ジオキサノン(1,4−ジオキサン−2−
オン)、トリメチレンカーボネート(1,3−ジオキサ
ン−2−オン)、トリメチレンカーボネートのアルキル
誘導体、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ
−ブチロラクトン、ε−デカラクトン、ヒドロキシブチ
レート、ヒドロキシバレレート、1,4−ジオキセパン
−2−オン、1,5,8,12−テトラオキアシクロテ
トラデカン−7,14−ジオン、1,5−ジオキセパン
−2−オン、6,6−ジメチル−ジオキセパン−2−オ
ン、およびこれらの混合物からなる群から選ばれるコモ
ノマーと共重合している実施態様(25)に記載の生体
許容性の複合体。 (27)第1の部分および第2の部分を有し、前記生体
許容性の発泡体は前記生体許容性の発泡体の前記前記第
1の部分から前記第2の部分にかけて、組成、剛性、柔
軟性、生体吸収速度、および多孔質構造から成る群から
選択される少なくとも1個の特性がほぼ連続的に遷移し
ている実施態様(25)に記載の生体許容性の複合体。 (28)前記相互に内部連通している気孔は気孔の大き
さが約10μm乃至約200μmの範囲内である実施態
様(25)に記載の生体許容性の複合体。 (29)前記生体許容性の発泡体の多孔質性が約20%
乃至約98%の範囲内である実施態様(25)に記載の
生体許容性の複合体。 (30)前記生体許容性発泡体が流路を有する実施態様
(25)に記載の生体許容性の複合体。(26) The ε-caprolactone repeating unit is lactide, glycolide, glycolic acid, ε-caprolactone, p-dioxanone (1,4-dioxan-2-
On), trimethylene carbonate (1,3-dioxan-2-one), an alkyl derivative of trimethylene carbonate, δ-valerolactone, β-butyrolactone, γ
-Butyrolactone, ε-decalactone, hydroxybutyrate, hydroxyvalerate, 1,4-dioxepan-2-one, 1,5,8,12-tetraoxocyclotetradecane-7,14-dione, 1,5-dioxepane The biocompatible complex of embodiment (25), wherein the complex is copolymerized with a comonomer selected from the group consisting of -2-one, 6,6-dimethyl-dioxepan-2-one, and mixtures thereof. (27) having a first portion and a second portion, wherein the bioacceptable foam has a composition, rigidity, from the first portion to the second portion of the bioacceptable foam; The biocompatible composite of embodiment (25), wherein at least one property selected from the group consisting of flexibility, bioabsorption rate, and porous structure transitions substantially continuously. (28) The biocompatible composite according to embodiment (25), wherein the pores interconnected with each other have a pore size in a range of about 10 μm to about 200 μm. (29) The porosity of the biocompatible foam is about 20%
The biocompatible complex of embodiment (25), wherein the conjugate is in the range of about to about 98%. (30) The bioacceptable composite according to the embodiment (25), wherein the bioacceptable foam has a channel.
【0147】(31)前記流路の平均長さが少なくとも
200μmである実施態様(30)に記載の生体許容性
の複合体。 (32)前記ほぼ球状の気孔の大きさが約30μm乃至
約150μmである実施態様(25)に記載の生体許容
性の複合体。 (33)前記ほぼ球状の気孔の大きさが約30μm乃至
約400μmであり、直径に対する長さの比が少なくと
も2である実施態様(25)に記載の生体許容性の複合
体。 (34)さらに、前記生体許容性の勾配構造を有する発
泡体の中に治療剤が存在している実施態様(25)に記
載の生体許容性の複合体。 (35)前記生体許容性の発泡体が前記生体許容性の発
泡体内の挿入物で形成されている請求項1に記載の生体
許容性の複合体。(31) The biocompatible complex according to the embodiment (30), wherein the average length of the flow channel is at least 200 μm. (32) The biocompatible composite according to embodiment (25), wherein the size of the substantially spherical pores is about 30 μm to about 150 μm. (33) The biocompatible composite according to embodiment (25), wherein the size of the substantially spherical pores is about 30 μm to about 400 μm, and the ratio of length to diameter is at least 2. (34) The bioacceptable composite according to the embodiment (25), wherein a therapeutic agent is further present in the foam having a gradient structure of the bioacceptability. (35) The bioacceptable composite of claim 1, wherein the bioacceptable foam is formed from an insert within the bioacceptable foam.
【0148】(36)前記挿入物がフィルム、スクリ
ム、織布、編繊維、偏組繊維、整形外科用移植片、チュ
ーブおよびこれらの混合物からなる群から選ばれる実施
態様(35)に記載の生体許容性の複合体。 (37)前記生体許容性複合体が3次元形状の構造体に
形成されている請求項1に記載の生体許容性の複合体。 (38)前記3次元形状構造体が管状形、分岐した管状
形、球形、半球形、3次元的多角形状、楕円形、トロイ
ド形状、円錐形、円錐台形、ピラミッド形状、これらの
中実および中空のもの、並びにこれらの組合せからなる
群から選ばれる実施態様(37)に記載の生体許容性の
複合体。 (39)前記生体許容性の複合体が生体吸収性である請
求項2に記載の方法。 (40)前記生体許容性の複合体が脂肪族ポリエステ
ル、ポリ(アミノ酸)、コポリ(エーテル−エステ
ル)、ポリアルキレンオキサレート、ポリアミド、ポリ
(イミノカーボネート)、ポリオルトエステル、ポリオ
キサエステル、ポリアミドエステル、アミン基を含有す
るポリオキサエステル、ポリ(酸無水物)、ポリホスフ
ァゼン、生体ポリマーおよびこれらの混合物から成る群
から選択される生体吸収性のポリマーにより形成されて
いる請求項2に記載の方法。(36) The living body according to the embodiment (35), wherein the insert is selected from the group consisting of a film, a scrim, a woven fabric, a knitted fiber, a braided fiber, an orthopedic implant, a tube, and a mixture thereof. Complex of tolerance. (37) The bioacceptable complex according to claim 1, wherein the bioacceptable complex is formed in a three-dimensional structure. (38) The three-dimensionally shaped structure is a tubular shape, a branched tubular shape, a spherical shape, a hemispherical shape, a three-dimensional polygonal shape, an elliptical shape, a toroidal shape, a conical shape, a truncated conical shape, a pyramid shape, solid and hollow thereof. And a biocompatible complex according to embodiment (37) selected from the group consisting of: (39) The method of claim 2, wherein the biocompatible complex is bioabsorbable. (40) The biocompatible complex is an aliphatic polyester, poly (amino acid), copoly (ether-ester), polyalkylene oxalate, polyamide, poly (iminocarbonate), polyorthoester, polyoxaester, polyamide ester 3. The method of claim 2, wherein the bioabsorbable polymer is selected from the group consisting of polyoxaesters containing amine groups, poly (anhydrides), polyphosphazenes, biopolymers and mixtures thereof. .
【0149】(41)前記生体吸収性ポリマーが脂肪族
ポリエステルである実施態様(40)に記載の方法。 (42)前記脂肪族ポリエステルがラクチド、グリコリ
ド、グリコール酸、ε−カプロラクトン、p−ジオキサ
ノン(1,4−ジオキサン−2−オン)、トリメチレン
カーボネート(1,3−ジオキサン−2−オン)、トリ
メチレンカーボネートのアルキル誘導体、δ−バレロラ
クトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、ε
−デカラクトン、ヒドロキシブチレート、ヒドロキシバ
レレート、1,4−ジオキセパン−2−オン、1,5,
8,12−テトラオキアシクロテトラデカン−7,14
−ジオン、1,5−ジオキセパン−2−オン、6,6−
ジメチル−ジオキセパン−2−オン、およびこれらの混
合物のホモポリマーおよびコポリマーからなる群から選
ばれる実施形態(41)に記載の方法。 (43)前記脂肪族ポリエステルがエラストマーである
実施態様(42)に記載の方法。 (44)細胞が前記生体許容性の複合体上に播種される
請求項2に記載の方法。 (45)細胞が前記生体許容性の複合体上に播種される
実施態様(42)に記載の方法。(41) The method according to the embodiment (40), wherein the bioabsorbable polymer is an aliphatic polyester. (42) The aliphatic polyester is lactide, glycolide, glycolic acid, ε-caprolactone, p-dioxanone (1,4-dioxan-2-one), trimethylene carbonate (1,3-dioxan-2-one), Alkyl derivatives of methylene carbonate, δ-valerolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, ε
-Decalactone, hydroxybutyrate, hydroxyvalerate, 1,4-dioxepan-2-one, 1,5,
8,12-tetraoxocyclotetradecane-7,14
-Dione, 1,5-dioxepan-2-one, 6,6-
The method according to embodiment (41), wherein the method is selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of dimethyl-dioxepan-2-one, and mixtures thereof. (43) The method according to the embodiment (42), wherein the aliphatic polyester is an elastomer. (44) The method of claim 2, wherein cells are seeded on said biocompatible complex. (45) The method according to embodiment (42), wherein cells are seeded on said biocompatible complex.
【0150】(46)前記生体許容性の複合体が動物に
移植され細胞と接触される請求項2に記載の方法。 (47)前記生体許容性の複合体が動物に移植され細胞
と接触される実施態様(42)に記載の方法。 (48)前記生体許容性の複合体上に細胞を播種し、前
記生体許容性の複合体と前記細胞とを細胞培養装置内に
置き、前記細胞を前記生体許容性の複合体上で増殖させ
る請求項2に記載の方法。 (49)前記生体許容性の複合体上に細胞を播種し、前
記生体許容性の複合体と前記細胞とを細胞培養装置内に
置き、前記細胞を前記生体許容性の複合体上で増殖させ
る実施態様(42)に記載の方法。 (50)前記細胞が多能性細胞、幹細胞および前駆体細
胞並びにこれらの混合物である請求項2に記載の方法。(46) The method according to claim 2, wherein the biocompatible complex is transplanted into an animal and brought into contact with cells. (47) The method according to embodiment (42), wherein the biocompatible complex is implanted in an animal and contacted with cells. (48) Seeding cells on the biocompatible complex, placing the biocompatible complex and the cells in a cell culture device, and growing the cells on the biocompatible complex The method according to claim 2. (49) Seeding cells on the bio-acceptable complex, placing the bio-acceptable complex and the cells in a cell culture device, and growing the cells on the bio-acceptable complex The method according to embodiment (42). (50) The method according to claim 2, wherein the cells are pluripotent cells, stem cells and precursor cells, and a mixture thereof.
【0151】(51)前記細胞が筋細胞、脂肪細胞、線
維筋芽細胞、外胚葉細胞、筋肉細胞、骨芽細胞、軟骨細
胞、内皮細胞、線維芽細胞、膵細胞、肝細胞、胆管細
胞、骨髄細胞、神経細胞、尿生殖器細胞およびこれらの
混合物である請求項2に記載の方法。 (52)前記生体許容性の複合体が抗感染剤、ホルモ
ン、鎮痛剤、抗炎症剤、増殖因子、化学療法剤、抗拒絶
剤、プロスタグランジン、RDGペプチド、およびこれ
らの混合物から成る群から選択される薬剤を含有してい
る請求項2に記載の方法。 (53)前記生体許容性の複合体が約30重量%乃至約
99重量%のε−カプロラクトン反復単位を含有する組
成により形成されている請求項2に記載の方法。 (54)前記ε−カプロラクトン反復単位がラクチド、
グリコリド、グリコール酸、ε−カプロラクトン、p−
ジオキサノン(1,4−ジオキサン−2−オン)、トリ
メチレンカーボネート(1,3−ジオキサン−2−オ
ン)、トリメチレンカーボネートのアルキル誘導体、δ
−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラ
クトン、ε−デカラクトン、ヒドロキシブチレート、ヒ
ドロキシバレレート、1,4−ジオキセパン−2−オ
ン、1,5,8,12−テトラオキアシクロテトラデカ
ン−7,14−ジオン、1,5−ジオキセパン−2−オ
ン、6,6−ジメチル−ジオキセパン−2−オン、およ
びこれらの混合物からなる群から選ばれるコモノマーと
共重合している実施態様(53)に記載の生体許容性の
複合体。 (55)細胞が前記生体許容性の複合体上に播種される
実施態様(53)に記載の方法。(51) The cells are muscle cells, adipocytes, fibromyoblasts, ectodermal cells, muscle cells, osteoblasts, chondrocytes, endothelial cells, fibroblasts, pancreatic cells, hepatocytes, bile duct cells, The method according to claim 2, which is a bone marrow cell, a nerve cell, a urogenital cell, or a mixture thereof. (52) the biocompatible complex is selected from the group consisting of an anti-infective, a hormone, an analgesic, an anti-inflammatory, a growth factor, a chemotherapeutic, an anti-rejection, a prostaglandin, an RDG peptide, and a mixture thereof. 3. The method of claim 2, comprising a selected agent. (53) The method of claim 2, wherein the biocompatible complex is formed by a composition containing about 30% to about 99% by weight of ε-caprolactone repeating units. (54) The ε-caprolactone repeating unit is lactide,
Glycolide, glycolic acid, ε-caprolactone, p-
Dioxanone (1,4-dioxan-2-one), trimethylene carbonate (1,3-dioxan-2-one), an alkyl derivative of trimethylene carbonate, δ
Valerolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, ε-decalactone, hydroxybutyrate, hydroxyvalerate, 1,4-dioxepan-2-one, 1,5,8,12-tetraoxocyclotetradecane-7, Embodiment (53) wherein the copolymerization with a comonomer selected from the group consisting of 14-dione, 1,5-dioxepan-2-one, 6,6-dimethyl-dioxepan-2-one, and mixtures thereof. Biocompatible complex. (55) The method according to embodiment (53), wherein cells are seeded on said biocompatible complex.
【0152】(56)前記生体許容性の複合体が動物に
移植され細胞と接触される実施態様(53)に記載の方
法。 (57)前記生体許容性の複合体上に細胞を播種し、前
記生体許容性の複合体と前記細胞とを細胞培養装置内に
置き、前記細胞を前記生体許容性の複合体上で増殖させ
る実施態様(53)に記載の方法。 (58)前記細胞が多能性細胞、幹細胞および前駆体細
胞並びにこれらの混合物である実施態様(57)に記載
の方法。 (59)前記細胞が筋細胞、脂肪細胞、線維筋芽細胞、
外胚葉細胞、筋肉細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、内皮細
胞、線維芽細胞、膵細胞、肝細胞、胆管細胞、骨髄細
胞、神経細胞、尿生殖器細胞およびこれらの混合物であ
る実施態様(57)に記載の方法。(56) The method according to the embodiment (53), wherein the biocompatible complex is transplanted into an animal and brought into contact with cells. (57) Seeding cells on the biocompatible complex, placing the biocompatible complex and the cells in a cell culture device, and growing the cells on the biocompatible complex The method according to embodiment (53). (58) The method according to embodiment (57), wherein said cells are pluripotent cells, stem cells and precursor cells, and mixtures thereof. (59) the cells are muscle cells, fat cells, fibromyoblasts,
Embodiment (57) which is an ectodermal cell, a muscle cell, an osteoblast, a chondrocyte, an endothelial cell, a fibroblast, a pancreatic cell, a hepatocyte, a bile duct cell, a bone marrow cell, a nerve cell, a genitourinary cell and a mixture thereof. The method described in.
【0153】[0153]
【発明の効果】従って、本発明によれば、組織の修復ま
たは再生が有効に行える形態、構造および/または材料
組成の連続的な勾配構造を有する生体許容性で生体吸収
性の発泡体が提供できる。Thus, according to the present invention, there is provided a bio-acceptable and bio-absorbable foam having a continuous gradient structure of form, structure and / or material composition in which tissue repair or regeneration can be effectively performed. it can.
【図1】35/65ε−カプロラクトン−コ−グリコリ
ドコポリマーの5%溶液により作成した不規則微小構造
発泡体の断面の走査電子顕微鏡写真である。FIG. 1 is a scanning electron micrograph of a cross section of an irregular microstructured foam made with a 5% solution of 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer.
【図2】35/65ε−カプロラクトン−コ−グリコリ
ドコポリマーの10%溶液により作成した垂直方向に開
口する流路を有する発泡体の断面の走査電子顕微鏡写真
である。FIG. 2 is a scanning electron micrograph of a cross section of a foam having a vertically open channel made of a 10% solution of 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer.
【図3】35/65ε−カプロラクトン−コ−グリコリ
ドコポリマーの10%溶液により作成した構造的な勾配
を有する発泡体の断面の走査電子顕微鏡写真である。FIG. 3 is a scanning electron micrograph of a cross section of a structurally gradient foam made with a 10% solution of 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer.
【図4】40/60ε−カプロラクトン−コ−(L)ラ
クチドコポリマーおよび35/65ε−カプロラクトン
−コ−グリコリドコポリマーの50/50混合物により
作成した勾配構造を有する発泡体の断面の走査電子顕微
鏡写真である。FIG. 4 is a scanning electron micrograph of a cross-section of a foam having a gradient structure made with a 50/50 mixture of 40 / 60ε-caprolactone-co- (L) lactide copolymer and 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer. is there.
【図5】40/60ε−カプロラクトン−コ−(L)ラ
クチドコポリマーおよび35/65ε−カプロラクトン
−コ−グリコリドコポリマーの50/50混合物により
作成した勾配構造を有する発泡体の上部の断面の走査電
子顕微鏡写真である。FIG. 5 is a scanning electron microscope of the top cross section of a foam having a gradient structure made with a 50/50 mixture of 40 / 60ε-caprolactone-co- (L) lactide copolymer and 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer. It is a photograph.
【図6】40/60ε−カプロラクトン−コ−(L)ラ
クチドコポリマーおよび35/65ε−カプロラクトン
−コ−グリコリドコポリマーの50/50混合物により
作成した勾配構造を有する発泡体の底部の断面の走査電
子顕微鏡写真である。FIG. 6 is a scanning electron microscope of the bottom cross section of a foam having a gradient structure made with a 50/50 mixture of 40 / 60ε-caprolactone-co- (L) lactide copolymer and 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer. It is a photograph.
【図7】細胞培養における諸データのグラフである。FIG. 7 is a graph of various data in cell culture.
【図8】細胞培養における諸データのグラフである。FIG. 8 is a graph of various data in cell culture.
【図9】細胞培養における諸データのグラフである。FIG. 9 is a graph of various data in cell culture.
【図10】軟骨組織の解剖構造学的な説明図である。FIG. 10 is an anatomical diagram of cartilage tissue.
【図11】皮膚骨格形成材料としての使用に適する構造
を有している35/65ε−カプロラクトン−コ−グリ
コリドコポリマーおよび40/60ε−カプロラクトン
−コ−(L)ラクチドコポリマーの50/50混合物に
より作成した0.5mmの発泡体の走査電子顕微鏡写真
である。図11(A)は好ましくは傷床に対向する骨格
形成材料の表面の多孔質性を示している走査電子顕微鏡
写真であり、図11(B)は好ましくは傷床に離れて対
向する骨格形成材料の表面の多孔質性を示している走査
電子顕微鏡写真である。FIG. 11: Made with a 50/50 mixture of 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer and 40 / 60ε-caprolactone-co- (L) lactide copolymer having a structure suitable for use as a skin skeleton forming material. 5 is a scanning electron micrograph of a 0.5 mm foam obtained. FIG. 11 (A) is a scanning electron micrograph showing the porosity of the surface of the skeleton forming material preferably facing the wound bed, and FIG. 11 (B) is preferably the skeleton forming facing away from the wound bed. 5 is a scanning electron micrograph showing the porosity of the surface of the material.
【図12】皮膚骨格形成材料としての使用に適する構造
を有している35/65ε−カプロラクトン−コ−グリ
コリドコポリマーおよび40/60ε−カプロラクトン
−コ−(L)ラクチドコポリマーの50/50混合物に
より作成した0.5mmの発泡体の走査電子顕微鏡写真
である。発泡体の厚さ方向に延在する流路を有する骨格
形成材料の断面を示している走査電子顕微鏡写真であ
る。FIG. 12: Made with a 50/50 mixture of 35 / 65ε-caprolactone-co-glycolide copolymer and 40 / 60ε-caprolactone-co- (L) lactide copolymer having a structure suitable for use as a skin skeleton forming material. 5 is a scanning electron micrograph of a 0.5 mm foam obtained. It is a scanning electron micrograph which shows the cross section of the skeleton forming material which has the flow path extended in the thickness direction of a foam.
【図13】豚モデル内に移植後8日目の図11(A)乃
至図12に示した発泡体の細胞浸潤を示すトリクローム
染色サンプルの40倍の暗視野顕微鏡写真である。FIG. 13 is a 40 × dark field micrograph of a trichrome stained sample showing cell infiltration of the foam shown in FIGS. 11 (A) to 12 on day 8 after transplantation into a pig model.
【図14】豚モデル内に移植後8日目のさらにPDGF
を含有する図11(A)乃至図12に示した発泡体の細
胞浸潤を示すトリクローム染色サンプルの100倍の複
合顕微鏡写真である。FIG. 14. Further PDGF on day 8 after transplantation in a pig model
FIG. 13 is a composite micrograph (× 100) of a trichrome-stained sample showing cell infiltration of the foam shown in FIGS.
【図15】発泡体基体に融合した静電紡糸繊維層の断面
の顕微鏡写真である(両材料は(L)ラクチドとε−カ
プロラクトンの60/40コポリマーである)。FIG. 15 is a photomicrograph of a cross section of an electrospun fiber layer fused to a foam substrate (both materials are 60/40 copolymers of (L) lactide and ε-caprolactone).
【図16】図15に示す静電紡糸層の表面多孔質構造の
顕微鏡写真である。16 is a micrograph of the surface porous structure of the electrospinning layer shown in FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティ・エヌ・バカルナム アメリカ合衆国、10025 ニューヨーク州、 ニューヨーク、アパートメント・42、ウェ スト・ワン・ハンドレッド・アンド・イレ ブンス・ストリート 529 (72)発明者 マーク・シー・ジマーマン アメリカ合衆国、08816 ニュージャージ ー州、イースト・ブランズウィック、エイ ゲイト・ロード 21 (72)発明者 アンジェロ・ジョージ・スコープライアノ ス アメリカ合衆国、08889 ニュージャージ ー州、ホワイトハウス・ステーション、ジ ョン・スティーブンス・ロード 7 (72)発明者 モーラ・シー・メリカン アメリカ合衆国、08807 ニュージャージ ー州、ブリッジウォーター、ジョンソン・ サークル 2701 (72)発明者 クライレン・エイ・バジリオ アメリカ合衆国、07062 ニュージャージ ー州、プレインフィールド、デボラ・コー ト 82 (72)発明者 マーク・ビー・ローラー アメリカ合衆国、08902 ニュージャージ ー州、ノース・ブランズウィック、クイン ス・プレイス 9 (72)発明者 デビッド・ブイ・ゴーキー アメリカ合衆国、08822 ニュージャージ ー州、フレミントン、コッパー・ペニー・ ロード 18 (72)発明者 イクソー・チュン アメリカ合衆国、08822 ニュージャージ ー州、フレミントン、スプルス・コート 253 Fターム(参考) 4C081 AB04 AB11 AB19 CA171 CB011 DA01 DA02 DB01 DB04 DC04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Marty-N-Bacarnum, United States, 10025 New York, New York, Apartment 42, West One Hundred and Elevens Street 529 (72) Inventor Mark Sea Zimmerman, United States, 08816 New Jersey, East Brunswick, Eight Gate Road 21 (72) Inventor Angelo George Scoperyanos United States, 08889 New Jersey, White House Station, John Stevens Road 7 (72) Inventor Mora She Merican Bridgewater, 08807 New Jersey, United States -Johnson Circle 2701 (72) Inventor Crairen A. Basiglio, Deborah Court, Plainfield, 07062 NJ, USA 82 (72) Inventor Mark Bee Roller, United States, 08902 NJ, North Brunswick, Queens Place 9 (72) Inventor David Buoy Gorky United States, 08822 Copper Penny Road, Flemington, New Jersey 18 (72) Inventor Ixor Chun United States, 08822 New Jersey , Flemington, Spruce Coat 253 F term (reference) 4C081 AB04 AB11 AB19 CA171 CB011 DA01 DA02 DB01 DB04 DC04
Claims (4)
これに取り付けられた第2の生体許容性の発泡体層を備
え、前記生体許容性の発泡体が勾配構造を備える発泡体
および流路を備える発泡体からなる群から選ばれる生体
許容性の複合体であって、前記勾配構造を備える発泡体
は第1の部分および第2の部分を有し、前記第1の部分
から前記第2の部分にかけて、組成、剛性、柔軟性、生
体吸収速度、および多孔質構造から成る群から選択され
る少なくとも1個の特性がほぼ連続的に遷移しており、
かつ前記流路を備える発泡体は第1の面部と流路を備え
る第2の面部とを有する生体許容性の複合体。1. A foam and flow comprising a first biocompatible filamentary layer and a second biocompatible foam layer attached thereto, said biocompatible foam having a gradient structure. A biocompatible composite selected from the group consisting of a foam having a tract, wherein the foam having a gradient structure has a first portion and a second portion, and wherein the first portion and the second Over at least one portion, at least one property selected from the group consisting of composition, stiffness, flexibility, bioabsorption rate, and porous structure transitions almost continuously,
In addition, the foam provided with the flow path is a bio-acceptable composite having a first surface and a second surface provided with a flow path.
細胞を生体許容性の複合体に接触させる工程から成り、
当該生体許容性の複合体が第1の生体許容性のフィラメ
ント状層とこれに取り付けられた第2の生体許容性の発
泡体層を備え、前記生体許容性の発泡体が勾配構造を備
える発泡体および流路を備える発泡体からなる群から選
ばれる生体許容性の複合体であって、前記勾配構造を備
える発泡体は第1の部分および第2の部分を有し、前記
第1の部分から前記第2の部分にかけて、組成、剛性、
柔軟性、生体吸収速度、および多孔質構造から成る群か
ら選択される少なくとも1個の特性がほぼ連続的に遷移
しており、かつ前記流路を備える発泡体は第1の面部と
流路を備える第2の面部とを有する方法。2. A method of repairing or regenerating a tissue, comprising:
Contacting the cell with a biocompatible complex,
The biocompatible composite comprises a first biocompatible filamentary layer and a second biocompatible foam layer attached thereto, wherein the biocompatible foam comprises a gradient structure. A biocompatible composite selected from the group consisting of a body and a foam having a flow path, wherein the foam having the gradient structure has a first portion and a second portion, wherein the first portion From the second part to the composition, rigidity,
At least one property selected from the group consisting of flexibility, bioabsorption rate, and porous structure transitions almost continuously, and the foam including the flow path has a first surface portion and a flow path. And a second surface portion.
体許容性の発泡体から成り、前記第1の面部および第2
の面部の間において内部連通する気孔および流路を備え
ている生体許容性の発泡体。3. A biocompatible foam having a first surface and a second surface, wherein said first surface and said second surface are formed.
A biocompatible foam having pores and channels communicating internally between the surfaces of the foam.
プロラクトン反復単位を含有する組成により形成されて
いる内部連通気孔を有する発泡体から成る生体許容性の
発泡体。4. A biocompatible foam comprising a foam having interconnected pores formed by a composition containing from about 30% to about 99% by weight of ε-caprolactone repeating units.
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|---|---|---|---|
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