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公開番号2025051585
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2024064376
出願日2024-04-12
発明の名称高強度のシルクフィブロインヒドロゲル人工腱/人工靭帯の製造方法
出願人浙江大学濱江研究院,Binjiang Institute of Zhejiang University,浙江大学,ZHEJIANG UNIVERSITY
代理人個人
主分類A61L 27/22 20060101AFI20250327BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】高強度、高生体適合性及び生体微細構造を有するシルクフィブロインヒドロゲル足場の調製方法を提供する。
【解決手段】本発明は、天然シルクフィブロイン材料を利用し、指向性凍結及び加熱同軸引張の加工方法により、腱/靱帯の修復及び再構築のための、高強度、高生体適合性及び生体微細構造を有するシルクフィブロインヒドロゲル足場の調製方法を提供し、ここで加熱温度は、シルクフィブロイン材料のガラス転移温度よりも高い必要があり、これにより、シルクフィブロインヒドロゲル足場の最大引張強度を向上させ、微細な指向性細孔構造を形成し、最終的に良好な生体適合性を有する機械的に強化されたヒドロゲルを得る。
【選択図】図12A
特許請求の範囲【請求項１】
ヒドロゲルの調製方法であって、
シルクフィブロインを含有する溶液に対して指向性凍結を行って、溶媒を液体状態から固体状態に変化させるステップ（１）と、
ステップ（１）で得られた生成物中の溶媒を固体状態から気体状態に昇華させるステップ（２）と、
ステップ（２）で得られた生成物に対して指向性加熱引張を行って、前記ヒドロゲルを得るステップ（３）とを含む、ヒドロゲルの調製方法。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
ステップ（２）では、シルクフィブロインを架橋するステップを更に含む、請求項１に記載の調製方法。
【請求項３】
ステップ（２）では、架橋したシルクフィブロインを溶媒和するステップを更に含み、前記溶媒は、ステップ（１）におけるシルクフィブロインを溶解するために使用された溶媒と同じである、請求項２に記載の調製方法。
【請求項４】
前記溶媒は、水を含む、請求項１に記載の調製方法。
【請求項５】
前記溶媒は、純水、ミネラルウォータである、請求項４に記載の調製方法。
【請求項６】
前記指向性引張の方向は、指向性凍結の方向と同じである、請求項４に記載の調製方法。
【請求項７】
ステップ（１）は、シルクフィブロイン溶液中の溶媒を液体状態から固体状態に変化させる凍結源を提供し、シルクフィブロイン溶液を凍結源に近づけて、シルクフィブロイン溶液を、凍結源に近づくところから始めて、凍結源から離れる方向に向かって凝固させるステップを含む、請求項６に記載の調製方法。
【請求項８】
ステップ（１）では、開口部を有するキャビティにシルクフィブロイン溶液を注入し、キャビティ内の溶液に対して指向性凍結を行うことを特徴とする、請求項７に記載の調製方法。
【請求項９】
水を液体状態から氷に変化させる前記温度は、０℃以下であることを特徴とする、請求項８に記載の調製方法。
【請求項１０】
前記温度は、－２０℃未満であることを特徴とする、請求項９に記載の調製方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０２３年９月２２日に出願された中国特許出願第２０２３１１２４１１５９８号に対する優先権を主張し、明細書、要約、特許請求の範囲及び添付の図面を含むが、これらに限定されないその出願の全内容は、参照により本出願に組み込まれる。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
本発明は、ヒドロゲルの調製技術分野に関し、具体的には、高強度のシルクフィブロインヒドロゲルの調製方法、特に、腱板、前／後十字靱帯、内側支帯代替物などとして使用できる高強度のシルクフィブロインヒドロゲルの調製方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
腱／靱帯損傷は、一般的なスポーツ傷害の１つである。人体の腱及び靱帯は、主に高密度のＩ型コラーゲンで構成され、細胞含有量が低く、血管形成能力が弱いため、損傷すると自然治癒しにくくなる。巨大な腱板断裂、前十字靱帯断裂などの大規模な腱／靱帯損傷を負った患者は、多くの場合、パッチによる補助治療を必要とする。現在、腱／靱帯修復材料を調製するための多くの方法があるが、自家材料、他家材料などの従来技術ではソースが不十分であり、ドナー部位の合併症、拒絶反応、病気の伝染などの問題が発生しやすくなり、現在、フランスの「ＬＡＲＳ」靭帯や中国の「利格泰」など少数の人工材料が臨床で使用されるが、いずれも低張力、生体適合性の低さ、宿主組織との融合の難しさなどの問題を有するため、骨孔の緩みや疲労骨折などを引き起こしやすくなる。これらの欠点は、腱／靱帯損傷の修復結果の低下につながり、優れた機械的特性と生体適合性の両方を備えた足場材料を見つけることが研究のホットスポットとなっている。
【０００４】
シルクフィブロインは、組織工学足場の製造に広く使用され、良好な生体適合性と分解性及び優れた機械的特性を有する。シルクフィブロインは、供給源が豊富で、生糸から抽出され得る。生糸は、独特のタンパク質の高分子構造を有し、それは、シルクフィブロインを芯とし、表面にセリシンが付着する。生糸のゴム質除去処理により、シルクフィブロインが得られる。シルクフィブロインは、１８種類のアミノ酸を含有し、、そのほとんどがグリシン、アラニン、セリンである。シルクフィブロインは、体内で完全に分解され、その分解過程で細胞微小環境には多数のアミノ酸、特にコラーゲン合成の主原料であるプロリンとリジンが豊富に含まれる。シルクフィブロインは、ＧＡＧＡＧ配列の繰り返しが自己組織化によって二次構造βシートを形成することができ、この構造により、シルクフィブロインに優れた機械的強度と靭性を与える。報告によると、シルクフィブロインの靱性は、最高の合成材料よりも優れた。同時に、シルクフィブロインは、調整可能な機械的特性を持っている。シルクフィブロイン中のβシート構造の割合を調整することにより、シルクフィブロイン材料の機械的強度を更に向上させることができ、現在最も一般的に使用されているコラーゲン、ポリ乳酸などの分解性高分子材料よりも優れた。また、生糸材料の表面は、加工修飾が容易であり、液体状態の溶液からゲル、パイプ、ヒドロゲル、マイクロスフェア、フィルムなどの有機固体状態まで様々な形状に加工することができる。生糸材料のこれらの特性により、それは組織工学用途に有望である。
【０００５】
しかし、従来のシルクフィブロインの機械的強度は、人体の腱／靱帯と同様の機械的強度を達成し、維持することが依然として困難であるため、より優れた初期機械的特性と長期維持性を有する新規なシルクフィブロイン足場を開発することが緊急に必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明は、腱／靱帯用の高強度のシルクフィブロインヒドロゲル足場の調製方法を提供し、天然シルクフィブロイン材料を利用し、指向性凍結と加熱同軸引張（シルクフィブロインのガラス転移温度よりも高い）の加工方法により、シルクフィブロインヒドロゲル足場の最大引張強度の向上を実現し、微細な指向性細孔構造を有し、その結果、良好な生体適合性を有し、機械的に強化されたヒドロゲル足場を得て、これを腱／靱帯足場の製造に使用することができ、人体の腱／靱帯（例えば、腱板、十字靱帯、アキレス腱）と同様の機械的強を実現することができ、また、優れた生体適合性及び分解性を有し、その微細形態にはミクロンスケールの指向性細孔があるため、材料の表面及び内部での細胞の指向性成長に役立ち、より高い修復効率を実現することができる。
【０００７】
従って、本発明の一態様によれば、ヒドロゲルの調製方法が提供され、該方法は、
【０００８】
シルクフィブロイン溶液に対して指向性凍結を行って、溶液中の溶媒を液体状態から固体状態に変化させるステップ（１）と、
【０００９】
ステップ（１）で得られた生成物中の固体状態の溶媒を昇華させて乾燥させるステップ（２）と、
【００１０】
凍結乾燥後の生成物を加熱引張して、上記ヒドロゲルを得るステップ（３）とを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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