專利名稱：機(jī)體硬組織或軟組織誘導(dǎo)性支架材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于人造牙根植入、人造關(guān)節(jié)植入、骨板等骨固定支具、替代骨或 人造臟器及其保持裝置的機(jī)體硬組織或軟組織誘導(dǎo)性支架材料(以下稱為支架材料)。而 且，本發(fā)明涉及一種細(xì)胞 微生物的培養(yǎng)方法、使用有該方法生產(chǎn)來自生物的物質(zhì)(特別是 醫(yī)用膠原)的方法、以及用于這些方法的裝置。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1 特開平11-341號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開平8-140996號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開2004-67547號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 特開2004-67547號(hào)公報(bào)以往，作為植入機(jī)體用的植入材料，公知的有人造牙根、人造關(guān)節(jié)等硬組織誘導(dǎo)性 植入材料或人造臟器及其保護(hù)裝置、皮膚連接物等軟組織誘導(dǎo)性植入材料。在此，人造牙 根、人造關(guān)節(jié)等骨固定支具對(duì)作為機(jī)體內(nèi)硬組織的骨組織(成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞)的誘導(dǎo)和生 長很重要，人造臟器或其保持裝置或皮膚連接物等對(duì)機(jī)體內(nèi)的軟組織(成纖維細(xì)胞等)的 誘導(dǎo)和生長很重要。作為這種植入材料的金屬材料的鈦和鈦合金，與其他金屬相比，具有機(jī) 體內(nèi)的異物反應(yīng)少的特異親和性，優(yōu)選使用。但是，即使在機(jī)體內(nèi)的異物反應(yīng)少的情況下，這些植入材料植入機(jī)體內(nèi)時(shí)，由于在 植入材料表面，結(jié)締組織類的成纖維細(xì)胞等和膠原纖維一起聚集形成包裹組織，所以植入 材料不能和骨組織直接接觸，為了誘導(dǎo)骨組織需要花費(fèi)時(shí)間，不實(shí)用。另外，由于材料表面 即使是粗糙的平面也是二維結(jié)構(gòu)，所以不能與含有上述包裹組織等的軟組織結(jié)合。因此，為 了使植入材料在機(jī)體內(nèi)堅(jiān)固地固定，必須使植入材料和機(jī)體硬組織或軟組織在短時(shí)間內(nèi)保 持更多的機(jī)械結(jié)合。根據(jù)這樣的宗旨正在開發(fā)具有與機(jī)體硬組織或軟組織機(jī)械結(jié)合的部位 的有各種幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的植入材料。在專利文獻(xiàn)1中，公開了用外部表面有多個(gè)開口單元的金屬制泡膜結(jié)構(gòu)薄層覆蓋 的植入材料。而且，通過在這種泡膜結(jié)構(gòu)薄層的覆蓋部含有被強(qiáng)化了的骨粘固劑，顯示出植 入材料和骨的中間的機(jī)械性質(zhì)。另外，在專利文獻(xiàn)2中公開的是具有將金屬線材在植入材料的下部外周進(jìn)行多層 壓縮卷繞形成的埋入部的植入材料。由于使用這種植入材料是為了增大金屬與成骨細(xì)胞的 結(jié)合部位，而且埋入部的緩沖功能優(yōu)良，所以即使對(duì)于咬合等外力也不易發(fā)生斷裂。但是，發(fā)現(xiàn)具有上述幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的植入材料向成骨細(xì)胞的植入材料侵入，無法滿足與細(xì)胞成為一體的骨性結(jié)合狀態(tài)。本發(fā)明人在專利文獻(xiàn)3中記載有“成骨細(xì)胞喜好在細(xì)纖維構(gòu)成的幾何學(xué)空間中成長，其對(duì)不足100 μ m粗細(xì)的鈦纖維集團(tuán)構(gòu)成的幾何學(xué)空間結(jié)構(gòu)，且寬度為100 400 μ m的結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出極高的親和性，有著積極的附著特性?！倍?，根據(jù)這種見解公開的機(jī)體硬組 織誘導(dǎo)性支架材料是，其由鈦金屬制的桿和機(jī)體組織著床空間構(gòu)成，其中，所述機(jī)體組織著 床空間是將直徑不足100 μ m、縱橫比20以上(短軸長軸=1 20以上)的鈦纖維或鈦 基合金纖維通過抱合形成層狀的物質(zhì)卷繞在上述桿的外周而成的。通過在機(jī)體內(nèi)使用這種 專利文獻(xiàn)3的支架材料，在材料和成骨細(xì)胞之間形成三維的物理結(jié)合，成為極其良好的骨 性結(jié)合組織?？墒?，專利文獻(xiàn)3中具備多孔質(zhì)的機(jī)體組織著床層的植入材料，雖然與成骨細(xì)胞 的機(jī)械結(jié)合優(yōu)良，但是，要求進(jìn)一步改善其對(duì)外力的耐久性、特別是對(duì)施加在桿和硬組織形 成誘導(dǎo)層之間的接合面上的力、扭轉(zhuǎn)或剪切等的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在維持硬組織(成骨細(xì)胞)喜好生長的幾何學(xué)空間不變的情 況下，提高對(duì)于施加在桿和硬組織形成誘導(dǎo)層之間的接合面上的力、特別是扭轉(zhuǎn)或剪切等 的強(qiáng)度。另外，以往在將以人造心臟為代表的人造臟器植入機(jī)體內(nèi)時(shí)，為保持該人造心臟， 和人造臟器同時(shí)植入容易和機(jī)體內(nèi)組織結(jié)合的其他人造物質(zhì)。本發(fā)明的目的還在于，提供 一種支架材料及其植入材料，其具有容易誘導(dǎo)軟組織的孔徑，及幾何學(xué)空間，可用于成骨細(xì) 胞以外的各種(有貼壁依賴性)細(xì)胞、作為軟組織的皮膚或肌肉。本發(fā)明的機(jī)體組織誘導(dǎo)性支架材料(第1發(fā)明)的特征在于，具有金屬基材和由 設(shè)置在該金屬基材外周的金屬線構(gòu)成的金屬纖維層，上述金屬纖維層的平均孔徑為100 400 μ m。優(yōu)選這種支架材料在金屬纖維層的內(nèi)側(cè)具有由金屬線構(gòu)成的平均孔徑小于100 μ m 的結(jié)合層的(第2發(fā)明)。另外，優(yōu)選金屬纖維層的平均孔徑從最內(nèi)側(cè)到最外側(cè)以傾斜式或 階梯式地變大(第3發(fā)明)。作為上述支架材料的金屬纖維層，可以例舉將通過抱合直徑是5 400 μ m的金屬 線所形成的金屬無紡布固定而成的金屬纖維層(第4發(fā)明)。而且，金屬纖維層由直徑5 400 μ m的金屬線構(gòu)成，利用其金屬線的抱合度的差或金屬線直徑的差，可以使孔徑以傾斜 式或階梯式變大的方式發(fā)生變化(第5、6發(fā)明)。而且，通過使直徑5 400 μ m的金屬線抱合形成上述結(jié)合層，通過在該抱合而成 的金屬線之間細(xì)密地埋入金屬粉或金屬粒子，可以形成平均孔徑小于100 μ m的結(jié)合層(第 7發(fā)明)。這種金屬粉或金屬粒子的直徑優(yōu)選為100 μ m以下(第8發(fā)明)。另外，在金屬纖維層的外周，使用直徑100 2000 μ m的金屬線，可以形成平均孔 徑為100 2000 μ m的加固層(第9發(fā)明)。這種支架材料的金屬基材可以根據(jù)用途將其形狀制成桿狀，也可以在該桿的表面 形成相對(duì)桿的半徑方向向外側(cè)突出的橋桁或突起物(第10發(fā)明)。另外，也可以將金屬基 材的形狀制成板狀，在該板表面外側(cè)形成突出的突起物(第11發(fā)明)。而且，支架材料優(yōu)選通過將金屬基材和金屬纖維層和/或結(jié)合層一起燒結(jié)而形成 (第12發(fā)明)。這種燒結(jié)優(yōu)選利用金屬基材的熔點(diǎn)(Tm · °C )的0. 3 0. 9倍的溫度進(jìn)行 (第13發(fā)明)。但是，也可以用粘合劑將金屬基材和金屬纖維層或結(jié)合層粘合(第14發(fā)明)。 就支架材料的材質(zhì)而言，金屬基材和金屬纖維層和/或結(jié)合層的材質(zhì)優(yōu)選選自 鈦、鈦合金、金、金合金中的一種或兩種金屬(第15發(fā)明)。金屬纖維層和/或結(jié)合層優(yōu)選 用磷灰石生成液進(jìn)行處理、用含有碳酸磷灰石的羥基磷灰石、其他磷酸鈣化合物進(jìn)行涂敷 (第16發(fā)明)。本發(fā)明的機(jī)體硬組織或軟組織誘導(dǎo)性支架材料的第兩種方式的特征在于，具有基 材和由設(shè)置在該基材外周的平均孔徑為100 400 μ m的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的細(xì)胞誘導(dǎo)層， 其中，所述基材是具有2mm以下的微孔的多孔結(jié)構(gòu)體，至少具有一條伸向中心方向的導(dǎo)入 孔，該導(dǎo)入孔和基材的外部通過微孔復(fù)雜地連通(第17發(fā)明)。本發(fā)明的機(jī)體硬組織或軟組織誘導(dǎo)性支架材料的第3種方式的特征在于，具有基 材和由設(shè)置在該基材外周的平均孔徑為100 400 μ m的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的細(xì)胞誘導(dǎo)層， 其中，所述基材具有具備中空部的基材本體和填充在該中空部的多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體，其中， 所述基材本體具有以連通中空部的方式形成于外面的至少1個(gè)以上的外徑在2mm以下的穿 孔和以連通中空部的方式形成于外面的比穿孔大的導(dǎo)入孔(第18發(fā)明)。另外，在上述中 空部，優(yōu)選配置有支柱(第19發(fā)明)。而且，在本發(fā)明的第2或第3種方式的支架材料中，上述細(xì)胞誘導(dǎo)層優(yōu)選通過抱合 金屬線而形成(第20發(fā)明)。另外，在如上所述涂敷了磷酸鈣化合物而成的和未涂敷磷酸 鈣化合物的金屬纖維層和/或結(jié)合層上，優(yōu)選涂敷選自骨形成蛋白等細(xì)胞因子、胰島素等 激素、干擾素等微量活性物質(zhì)中的一種或兩種以上(第21發(fā)明)。本發(fā)明的機(jī)體植入材料的特征在于，具有埋設(shè)于機(jī)體內(nèi)，并且在機(jī)體周圍表面固 定成為一體的上述任一種機(jī)體組織誘導(dǎo)性支架材料(第22發(fā)明)。另外，這種植入材料優(yōu) 選用于人造牙根、人造關(guān)節(jié)、骨板等骨固定支具、替代骨、人造臟器或其保持裝置或皮膚連 接物(第23發(fā)明)。本發(fā)明的支架材料(第1發(fā)明)，由于具有平均孔徑為100 400 μ m的金屬纖維 層，因此機(jī)體硬組織的誘導(dǎo)和著床性均優(yōu)良，成骨細(xì)胞喜好固定，容易成長。為此，在金屬纖 維層中，成骨細(xì)胞和支架材料一體化，形成所謂的“協(xié)作區(qū)域”。由于這種支架材料在金屬纖維層的內(nèi)側(cè)設(shè)置有平均孔徑小于ΙΟΟμπι的結(jié)合層 (第2發(fā)明)，因此金屬基材和結(jié)合層的密合性優(yōu)良，可以堅(jiān)固地粘固。而且，金屬纖維層和 金屬基材的粘合強(qiáng)度也因夾有結(jié)合層而更堅(jiān)固。另外，由于金屬纖維層的平均孔徑從最內(nèi)側(cè)到最外側(cè)傾斜式或階梯式地變大而形 成(第3發(fā)明)，因此在成骨細(xì)胞成長后，兩層沒有界面，所以即使對(duì)支架材料施加力，也不 易斷裂。而且，由于最外側(cè)部位的平均孔徑最大，因此細(xì)胞容易侵入。上述金屬纖維層是通過將直徑為5 400 μ m的金屬線抱合而形成的金屬無紡布 卷繞而成的(第4發(fā)明)，而且，上述金屬纖維層由直徑5 400 μ m的金屬線構(gòu)成，利用該金 屬線的抱合度的差或金屬線直徑的差，使平均孔徑傾斜式或階梯式地變大地發(fā)生變化(第 5、6發(fā)明)，制造簡便。例如，通過將由相同直徑的金屬線構(gòu)成的金屬無紡布或相同直徑的 金屬線慢慢卷繞，一邊使力減弱一邊進(jìn)行抱合而形成、或者將平均孔徑不同的多個(gè)金屬無 紡布連續(xù)卷繞、或者將金屬線或金屬無紡布進(jìn)行卷繞、或者裝入模具從外部施加不同的壓 力來設(shè)置抱合度的差，進(jìn)而將不同直徑的金屬線或由不同直徑的金屬線構(gòu)成的金屬無紡布以一定的卷繞力進(jìn)行抱合等。當(dāng)然也可以是它們的組合。但是并不限定于此。另外，上述結(jié)合層通過使直徑為5 400 μ m的金屬線抱合而形成，在該抱合而成 的金屬線之間，細(xì)密地埋入金屬粉或金屬粒子時(shí)(第7發(fā)明)，由于在金屬基材上設(shè)置金屬 線前后都可以自由地調(diào)整金屬纖維層的平均孔徑，所以其制造容易。另外，通過埋入金屬粉 或金屬粒子，可以調(diào)整金屬纖維層的平均孔徑，這種金屬纖維層的平均孔徑既可以相同，也 可以作成階梯式或傾斜式。本發(fā)明的支架材料在金屬纖維層的外周使用直徑100 2000μπι的金屬線，形成 平均孔徑為100 2000 μ m的加固層時(shí)(第9發(fā)明)，這種加固層成為支架材料整體的骨 架，對(duì)于扭轉(zhuǎn)等外力會(huì)更堅(jiān)固。通過使上述基材的形狀成為桿狀，可以用作人造牙根、人造關(guān)節(jié)、替代骨，另外，通過將基材的形狀制成板狀，可以用作骨板等骨固定支具、人造臟器或保持裝置。而且，在該 桿表面形成相對(duì)桿的半徑方向向外側(cè)突出的橋桁或突起物時(shí)(第10、11發(fā)明)，可以提高桿 和金屬纖維層對(duì)外力特別是扭轉(zhuǎn)、剪切的接合強(qiáng)度。通過將上述的支架材料的金屬基材和金屬纖維層和/或結(jié)合層一起燒結(jié)而形成 時(shí)(第12發(fā)明)，由于金屬基材和金屬線的接合部位以及金屬線之間的抱合部位通過燒結(jié) 而固定，所以更堅(jiān)固。這時(shí)，優(yōu)選金屬基材和金屬線是相同種類的金屬。本發(fā)明的支架材料的金屬基材、金屬纖維層和/或結(jié)合層的材料是鈦、鈦合金、 金、金合金時(shí)(第15發(fā)明)，優(yōu)選其機(jī)體親和性高。另外，金屬纖維層和/或結(jié)合層利用磷 灰石生成液進(jìn)行處理、利用含有碳酸磷灰石的羥基磷灰石、其他磷酸鈣化合物和骨形成蛋 白等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)進(jìn)行涂敷時(shí)(第16、17發(fā)明)，可以在 短期內(nèi)在金屬纖維層內(nèi)誘導(dǎo)成骨細(xì)胞，并可以使其著床。由于本發(fā)明的植入材料具有埋設(shè)于機(jī)體內(nèi)、在機(jī)體周圍表面固定為一體的上述任 一項(xiàng)記載的支架材料(第18發(fā)明)，因此可以與機(jī)體堅(jiān)固地固定，防止由施加在金屬基材上 的扭轉(zhuǎn)或剪切等外力引起的金屬基材和金屬纖維層之間的界面的斷裂。另一發(fā)明，醫(yī)用膠原對(duì)于皮膚、骨、軟骨等所有的組織和臟器的再造·再生醫(yī)療是 最好的基本原材料。這種醫(yī)用膠原由牛的皮膚、骨等提供，現(xiàn)在具有其特性的人造替代品還 沒有開發(fā)出來。可是，近年來由于出現(xiàn)牛海綿狀腦病(BSE、瘋牛病)的影響，作為最大的醫(yī) 用膠原供應(yīng)源的牛的皮膚、骨等的利用日益困難。另外，牛以外的哺乳動(dòng)物、如豬，也不能否 定其患類似疾病的可能性。另外，由于魚類膠原的特性明顯差，所以在大多數(shù)情況下不能使 用。因此，嘗試用遺傳工序?qū)W的方法制造人膠原，但與以往的牛膠原相比，成本非常 高。作為一般的醫(yī)用不實(shí)用。成本高的原因之一在于，由于大量培養(yǎng)導(dǎo)入了膠原基因的哺 乳類細(xì)胞時(shí)的細(xì)胞支承體是平面(塑料平皿)，所以膠原的生產(chǎn)能力受到限制。在專利文獻(xiàn)4中，作為與人造關(guān)節(jié)植入、骨修補(bǔ)用植入、人造牙根植入等各種植入 一起使用的機(jī)體硬組織誘導(dǎo)支架材料，公開了將直徑不足100 μ m、縱橫比20以上的鈦或鈦 基合金纖維抱合形成層狀的物質(zhì)。而且在專利文獻(xiàn)1中公開了將上述纖維表面用磷灰石生 成液進(jìn)行處理、用含有羥基磷灰石或碳酸磷灰石的磷酸鈣化合物進(jìn)行涂敷而成的材料。由這些纖維層構(gòu)成的支架材料，在由鈦或鈦基合金材料構(gòu)成的植入材料的周圍卷 繞后埋設(shè)于機(jī)體骨中時(shí)，可以在纖維層內(nèi)部誘導(dǎo)骨組織，形成鈦和骨組織的立體雜合狀態(tài)，與骨組織的親合性極高。另外，在以往的聚合物等纖維中，由于發(fā)生網(wǎng)眼堵塞變形所以難于采用，陶瓷制品容易發(fā)生破損。本發(fā)明的技術(shù)課題在于，改良上述二維平板的細(xì)胞培養(yǎng)方法，利用與專利文獻(xiàn)1 所示的三維支架材料相同的三維結(jié)構(gòu)，提供膠原產(chǎn)生細(xì)胞(人成纖維細(xì)胞、人成骨細(xì)胞等) 等細(xì)胞的有效培養(yǎng)方法、或產(chǎn)生抗生素和各種醫(yī)學(xué)上、產(chǎn)業(yè)上有用物質(zhì)的微生物的有效的 培養(yǎng)方法、和有效且大量生產(chǎn)來自生物的物質(zhì)(來自細(xì)胞的物質(zhì)、來自微生物的物質(zhì))的方 法以及用于這些方法的裝置。本發(fā)明的細(xì)胞·微生物的培養(yǎng)方法的特征在于(第24發(fā)明)，在由抱合了細(xì)纖維 而成的纖維網(wǎng)構(gòu)成的培養(yǎng)底盤中，播種貼壁依賴性細(xì)胞或微生物，然后在播種后的培養(yǎng)底 盤中加入培養(yǎng)液，培養(yǎng)上述細(xì)胞或微生物。在這種培養(yǎng)方法中，優(yōu)選在上述培養(yǎng)底盤的底部 或者底部和側(cè)面設(shè)置不滲透層作成復(fù)合層的狀態(tài)下，培養(yǎng)細(xì)胞或微生物(第25發(fā)明)。另外，優(yōu)選將上述培養(yǎng)底盤以多片、多層可裝卸的層疊狀態(tài)收容在筒狀容器內(nèi)，并 在該容器內(nèi)使培養(yǎng)液環(huán)流(第26發(fā)明)。這時(shí)，在將培養(yǎng)底盤收容于容器之前，優(yōu)選通過旋 轉(zhuǎn)培養(yǎng)來培養(yǎng)細(xì)胞或微生物(第27發(fā)明)。本發(fā)明的來自生物的物質(zhì)的生產(chǎn)方法的特征在于(第28發(fā)明)，用上述任何一種 培養(yǎng)方法培養(yǎng)產(chǎn)生指定的來自生物的物質(zhì)的細(xì)胞或微生物，然后將由培養(yǎng)的細(xì)胞或微生物 得到的來自生物的物質(zhì)分離·回收。作為上述來自生物的物質(zhì)，可以例舉膠原等基質(zhì)蛋 白、骨形成蛋白(BMP)等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)等醫(yī)學(xué)上、產(chǎn)業(yè) 上有用的重組蛋白等，就所用的細(xì)胞、微生物而言，可以例舉可制造醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)上有用的重 組蛋白的幾乎所有的細(xì)胞和微生物(第29發(fā)明)。在上述生產(chǎn)方法中，優(yōu)選回收上述環(huán)流 的培養(yǎng)液的一部分，回收該培養(yǎng)液中分泌的來自生物的物質(zhì)(第30發(fā)明)。而且，可以利用 溶劑或胃蛋白酶等酶處理來溶解上述培養(yǎng)底盤中沉淀的來自生物的物質(zhì)，并萃取溶解在溶 劑中的來自生物的物質(zhì)(第31發(fā)明)。本發(fā)明的培養(yǎng)裝置的特征在于，具有筒狀的容器、由在該內(nèi)部以層疊狀態(tài)裝卸 自由地收容的由抱合了細(xì)纖維的纖維網(wǎng)組成的多片培養(yǎng)底盤、以及在上述容器內(nèi)使培養(yǎng)液 環(huán)流的裝置(第32發(fā)明)。在這種培養(yǎng)裝置中，上述細(xì)纖維是粗細(xì)為1 1000 μ m、優(yōu)選 100 μ m以下的鈦、鈦合金、金、金合金等具有機(jī)體親和性的金屬制細(xì)纖維，上述纖維網(wǎng)優(yōu)選 呈厚度為0. 5 10mm、最好是1 3mm的片狀(第33發(fā)明)。而且，優(yōu)選在上述纖維網(wǎng)上 用含有碳酸磷灰石的羥基磷灰石、其他磷酸鈣化合物進(jìn)行涂敷(第34發(fā)明)。另外，優(yōu)選在 用磷酸鈣化合物涂敷后再用膠原等基質(zhì)蛋白進(jìn)行涂敷(第35發(fā)明)。另外，所述層疊的培養(yǎng)底盤優(yōu)選分別以載置到支架上的狀態(tài)層疊，以使培養(yǎng)底盤 之間留有間隙(第36發(fā)明)。此時(shí)，上述支架由載置培養(yǎng)底盤的薄板環(huán)狀底板和從底板周 圍豎起的周壁構(gòu)成，周壁的內(nèi)面高度優(yōu)選與培養(yǎng)底盤相同高度乃至比培養(yǎng)底盤稍高(第37 發(fā)明)。本發(fā)明的來自生物的物質(zhì)的生產(chǎn)裝置的特征在于，具有上述任何一種培養(yǎng)裝置和 從上述培養(yǎng)底盤或培養(yǎng)液中取出來自生物的物質(zhì)的裝置(第38發(fā)明)。本發(fā)明的三維人造模型的制造方法的特征在于，通過如下方法來制造在所述培 養(yǎng)底盤中播種第1細(xì)胞，接著向播種后的培養(yǎng)底盤中加入培養(yǎng)液培養(yǎng)上述第1細(xì)胞，然后， 在培養(yǎng)了該第1細(xì)胞的培養(yǎng)底盤上播種第2細(xì)胞，接著在播種后的培養(yǎng)底盤中加入培養(yǎng)液，培養(yǎng)第1和第2細(xì)胞(第39發(fā)明)。另外，根據(jù)這種三維人造模型的制造方法，可以制造三維皮膚模型(第40發(fā)明)。 特別是在這種制造方法中，可以制造上述第1細(xì)胞是成纖維細(xì)胞，上述第2細(xì)胞是上皮細(xì)胞 的優(yōu)選的三維皮膚模型(第41發(fā)明)。在本發(fā)明的培養(yǎng)方法(第24發(fā)明)中，在由抱合了細(xì)纖維的纖維網(wǎng)構(gòu)成的三維培 養(yǎng)底盤中播種細(xì)胞或微生物，在上述培養(yǎng)底盤中進(jìn)行培養(yǎng)。因此，支承細(xì)胞或微生物的面積 大，可以同時(shí)培養(yǎng)許多細(xì)胞或微生物。在這種培養(yǎng)方法中，在上述培養(yǎng)底盤底部設(shè)置不滲透 層作成復(fù)合層的狀態(tài)下培養(yǎng)細(xì)胞或微生物時(shí)，細(xì)胞和微生物不易從培養(yǎng)底盤脫落。所以可 以不用通常的振蕩培養(yǎng)，可用培養(yǎng)底盤培養(yǎng)。另外，在將上述培養(yǎng)底盤載置到底面和側(cè)面具 有不滲透層的內(nèi)部的狀態(tài)下培養(yǎng)細(xì)胞或微生物時(shí)，細(xì)胞或微生物產(chǎn)生(分泌)的活性物質(zhì) 不從培養(yǎng)底盤散落，易留在不滲透層上。由此使細(xì)胞或微生物活化(第25、26發(fā)明)。將上述培養(yǎng)底盤以多片、多層可裝卸的層疊狀態(tài)收容在筒狀容器內(nèi)，使培養(yǎng)液在 該容器內(nèi)環(huán)流時(shí)，可以有效地培養(yǎng)大量的細(xì)胞或微生物(第27發(fā)明)。在這種培養(yǎng)方法中， 在將上述培養(yǎng)底盤收容于容器之前，通過旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)進(jìn)行細(xì)胞或微生物的培養(yǎng)時(shí)，在容器內(nèi) 培養(yǎng)前，可以在各自的培養(yǎng)底盤中高密度地培養(yǎng)細(xì)胞或微生物。因此，可以培養(yǎng)更大量的細(xì) 胞或微生物。本發(fā)明的來自生物的物質(zhì)的生產(chǎn)方法(第28發(fā)明)，由于用上述有效的方法培 養(yǎng)大量的細(xì)胞或微生物，使培養(yǎng)的細(xì)胞或微生物中產(chǎn)生來自生物的物質(zhì)，因此可以有效地 分離、回收大量的來自生物的物質(zhì)。上述來自生物的物質(zhì)是膠原等基質(zhì)蛋白、骨形成蛋白 (MBP)等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)、其他的醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)上有用的重 組蛋白時(shí)，可以有效地生產(chǎn)大量的物質(zhì)，在醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)上是有用的(第29發(fā)明)。在這種生 產(chǎn)方法中，回收一部分的上述環(huán)流的培養(yǎng)液、回收分泌到該培養(yǎng)液中的來自生物的物質(zhì)時(shí)， 由于可以在培養(yǎng)液的循環(huán)的同時(shí)進(jìn)行所產(chǎn)生的物質(zhì)的回收，所以是高效的(第30發(fā)明)。 另外，利用溶劑或胃蛋白酶等酶處理溶化沉淀在上述培養(yǎng)底盤中的來自生物的物質(zhì)，萃取 溶解在溶劑中的來自生物的物質(zhì)時(shí)，可以同時(shí)回收大量的物質(zhì)(第31發(fā)明)。本發(fā)明的培養(yǎng)裝置使用由抱合了細(xì)纖維的纖維網(wǎng)構(gòu)成的三維培養(yǎng)底盤作為培養(yǎng) 底盤(第32發(fā)明)。因此，支承細(xì)胞和微生物的面積廣，可以同時(shí)培養(yǎng)許多細(xì)胞和微生物。 而且由于是以多層層疊的狀態(tài)將培養(yǎng)底盤收容到容器內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，所以即使狹小的空間也 可以有效地培養(yǎng)大量的細(xì)胞和微生物。上述細(xì)纖維是粗細(xì)為1 1000 μ m的生物親和性高的金屬制細(xì)纖維時(shí)，構(gòu)成纖維 網(wǎng)的細(xì)纖維的生物適應(yīng)性高(第33發(fā)明)。因此，細(xì)胞和微生物不易從培養(yǎng)底盤脫落。金 屬是鈦、鈦合金、金、金合金時(shí)，生物適應(yīng)性特別高。另外，細(xì)纖維的直徑在100 μ m以下時(shí)， 與細(xì)胞和微生物的接觸變得更密，培養(yǎng)效率提高。而且，將上述纖維網(wǎng)做成厚度是0.5 IOmm的薄片時(shí)，各纖維網(wǎng)的處理容易，可以提高層疊時(shí)的細(xì)胞和微生物的密度。尤其是厚度 為1 3mm時(shí)，機(jī)體的支承可靠，且培養(yǎng)液的滲透性高。而且，在上述纖維網(wǎng)上用含有碳酸 磷灰石的羥基磷灰石、其他的磷酸鈣化合物進(jìn)行涂敷時(shí)，細(xì)纖維的機(jī)體適應(yīng)性會(huì)更高(第 34發(fā)明)。在用上述磷酸化合物進(jìn)行涂敷之后，進(jìn)而用生產(chǎn)目標(biāo)的來自生物的物質(zhì)的基質(zhì) 蛋白進(jìn)行涂敷時(shí)，可以使細(xì)胞、微生物之間的粘合性增大(第35發(fā)明)。 上述層疊的培養(yǎng)底盤分別以載置到支架上的狀態(tài)層疊，以使培養(yǎng)底盤之間留有間隙時(shí)，在培養(yǎng)底盤的表面便于提供新鮮的培養(yǎng)液(第36發(fā)明)。因此，可以使細(xì)胞和微生物 的活性增高，進(jìn)行高效地培養(yǎng)。上述支架由載置培養(yǎng)底盤的薄板環(huán)狀底板和從底板周圍豎起的周壁構(gòu)成，周壁內(nèi) 面的高度優(yōu)選與培養(yǎng)底盤相同高度乃至比培養(yǎng)底盤稍高時(shí)，可以分別將培養(yǎng)底盤在每個(gè)支 架的容器內(nèi)收容或取出(第37發(fā)明)。因此，在將新的培養(yǎng)底盤收容到容器內(nèi)的作業(yè)和培 養(yǎng)底盤的交換作業(yè)中，培養(yǎng)底盤的操作容易。而且，由于通過支架使各培養(yǎng)底盤之間有間隙，所以可以將新鮮的培養(yǎng)液提供給培養(yǎng)底盤表面的細(xì)胞和微生物。本發(fā)明的來自生物的物質(zhì)的生產(chǎn)方法，由于具有上述任一種培養(yǎng)裝置和取出來自 生物的物質(zhì)的裝置，所以如上所述可以高效且大量地培養(yǎng)細(xì)胞和微生物，還可以分離、回收 由這些細(xì)胞、微生物產(chǎn)生的大量的來自生物的物質(zhì)(第38發(fā)明)。本發(fā)明的三維人造模型的制造方法，通過如下方法來制造，在上述培養(yǎng)底盤中播 種第1細(xì)胞，接著向播種后的培養(yǎng)底盤中加入培養(yǎng)液培養(yǎng)上述第1細(xì)胞，然后，在培養(yǎng)該第1 細(xì)胞的培養(yǎng)底盤上播種第2細(xì)胞，接著在播種后的培養(yǎng)底盤上加入培養(yǎng)液，培養(yǎng)第1和第2 細(xì)胞，由此，可以制造使第1細(xì)胞和第2細(xì)胞在培養(yǎng)底盤內(nèi)成為層結(jié)構(gòu)的三維人造模型(第 39發(fā)明)。因此，可以生產(chǎn)作為藥物篩選用的三維人造模型。特別是在這種制造方法中，通過使用成纖維細(xì)胞作為上述第1細(xì)胞，使用上皮細(xì) 胞作為上述第2細(xì)胞，可以容易地制造三維皮膚模型(第40發(fā)明)。另外，通過使用這種制 造方法，也可以生產(chǎn)三維皮膚模型(第41發(fā)明)。


圖1是表示本發(fā)明支架材料的一實(shí)施方式的剖面圖。圖2是表示本發(fā)明支架材料的其他實(shí)施方式的斜視圖。圖3是表示本發(fā)明支架材料的另一實(shí)施方式的斜視圖。圖4是本發(fā)明支架材料在金屬纖維層培養(yǎng)細(xì)胞后的顯微鏡照片。圖5a是表示本發(fā)明支架材料的另外其他實(shí)施方式的側(cè)面剖面圖，圖5b是其正面 剖面圖，圖5c是表示其基材的側(cè)面圖。圖6是表示本發(fā)明支架材料的又一其他實(shí)施方式的側(cè)面剖面圖。圖7是表示本發(fā)明支架材料的再一實(shí)施方式的側(cè)面剖面圖。圖8是表示本發(fā)明支架材料的又另一實(shí)施方式的側(cè)面剖面圖。圖9是表示使用圖8的支架材料的治療方法的概略圖。圖10是將本發(fā)明的支架材料與以往公知的支架材料的破壞轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較的圖表。圖11是將本發(fā)明的支架材料與以往公知的支架材料的破壞扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行比較的圖表。圖12是表示本發(fā)明的來自細(xì)胞的物質(zhì)的生產(chǎn)裝置的一實(shí)施方式的概略構(gòu)成圖。圖13是表示圖12中的支架和培養(yǎng)底盤在安裝前的狀態(tài)的斜視圖。圖14是圖13的支架和培養(yǎng)底盤安裝后的剖面圖。圖15是表示本發(fā)明生產(chǎn)方法的一實(shí)施方式的主要部分工序圖。圖16a和圖16b分別表示本發(fā)明培養(yǎng)底盤的其他實(shí)施方式的剖面圖。
圖17是表示通過本發(fā)明培養(yǎng)方法生產(chǎn)的膠原和通過以往培養(yǎng)方法生產(chǎn)的膠原的 生產(chǎn)量的圖表。
具體實(shí)施方式

圖1是表示本發(fā)明支架材料的一實(shí)施方式的剖面圖，圖2是表示本發(fā)明支架材料 的其他實(shí)施方式的斜視圖，圖3是表示本發(fā)明支架材料的另一實(shí)施方式的斜視圖，圖4是本 發(fā)明支架材料在金屬纖維層培養(yǎng)細(xì)胞后的顯微鏡照片。需要說明的是，這些實(shí)施例公開的 是有助于本發(fā)明容易進(jìn)行的具體例，并不是由此限定本發(fā)明。本發(fā)明的人造牙根10包括作為金屬基材的桿11、形成于該桿的外周的結(jié)合層13、 設(shè)置于該結(jié)合層外周的金屬纖維層14、以及設(shè)置在該金屬纖維層外周的對(duì)支撐整體的骨架 有作用的加固層15。桿11包括直徑是3 5mm的軀干21和設(shè)置在該軀干的上中下部的橋桁22a、22b、 22c以及設(shè)置在該軀干上下端的凸緣部23a、23b。在上斷凸緣部23a的上面形成有嵌入牙 橋基部(無圖示)的嵌入孔24。另外，下端凸緣部23b的下部成為螺紋切削用絲錐以使其 容易埋入骨組織。優(yōu)選桿11的整體長度是7 20mm，橋桁22的高度是0. 2 2mm。作為 這種桿11優(yōu)選鈦、鈦合金、金、金合金制的。但是，只要是不銹鋼或鈷-鉻合金等機(jī)體親和 性高的物質(zhì)，就沒有特別限定。結(jié)合層13是通過將平均孔徑小于100 μ m、直徑是5 400 μ m的金屬線卷繞在桿 11外周的橋桁22之間，使其厚度為0. 1 2mm而形成的。另外，金屬纖維層14是通過將 抱合了平均孔徑是100 400 μ m、直徑是5 400 μ m的金屬線的網(wǎng)狀的纖維網(wǎng)(金屬無 紡布)卷繞在結(jié)合層13的外周，使其厚度為0. 3 IOmm而形成的。之后，通過和桿一起進(jìn) 行真空燒結(jié)，將各金屬線的交點(diǎn)和結(jié)合層與桿的接點(diǎn)熔合。這種金屬線和金屬無紡布向金 屬基材的固定方法，使用鑄模法。即，預(yù)先計(jì)算這些金屬線和金屬無紡布進(jìn)入的體積，從空 隙率和線徑計(jì)算所使用的金屬線和金屬無紡布的材料的體積及重量等，將其所必須的量擠 壓入基材和鑄模之間，計(jì)算厚度，在壓力下進(jìn)行真空燒結(jié)。通過將金屬纖維層和結(jié)合層的整 體厚度設(shè)定為0. 4 12mm，可以使金屬線構(gòu)成的纖維網(wǎng)的真空燒結(jié)容易進(jìn)行。這種燒結(jié)溫 度因金屬線的熔點(diǎn)(Tm · 0C )而異，優(yōu)選為金屬或金屬合金的熔點(diǎn)(Tm · °C )的0. 3 0. 9 倍。例如，使用鈦?zhàn)鳛榛暮徒饘倬€時(shí)，鈦的熔點(diǎn)是1668°C，所以燒結(jié)溫度優(yōu)選為約500 1500 "C。將直徑是100 2000 μ m的金屬線抱合，以使平均孔徑為100 2000 μ m，將這種
抱合而成的網(wǎng)狀纖維網(wǎng)卷繞在金屬纖維層14上，使其厚度為0. 1 5mm，由此形成加固層 15。因?yàn)檫@種加固層15由較粗的金屬線形成，所以有利于支撐整個(gè)支架材料的骨架， 防止由扭轉(zhuǎn)或剪切等外力引起的機(jī)體與由最外層和中間層構(gòu)成的金屬纖維層之間的界面 的斷裂。將誘導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞的誘導(dǎo)劑涂敷在各層。作為這種誘導(dǎo)劑例如有含有碳酸磷灰石 的羥基磷灰石、其他磷酸鈣化合物等。由此，可以在更短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)成骨細(xì)胞產(chǎn)生的骨組織和 金屬纖維層14 一體化的“協(xié)作區(qū)域”。這時(shí)由于加固層的孔徑比金屬纖維層的平均孔徑大， 所以不會(huì)妨礙骨細(xì)胞到金屬纖維層的生長發(fā)育。
將如此構(gòu)成的人造牙根10埋入拔牙而形成的頌骨的埋入部。由此機(jī)體細(xì)胞通過 平均孔徑較大的加固層15到達(dá)金屬纖維層14然后到達(dá)結(jié)合層13。另外，因?yàn)榻饘倮w維層 14具有成骨細(xì)胞喜好生長的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)，所以成骨細(xì)胞能在短時(shí)間內(nèi)成長發(fā)育。這種金屬 纖維層14和成骨細(xì)胞達(dá)到成為一體的骨性結(jié)合狀態(tài)的時(shí)間因人而異，約是1 2個(gè)月。 這樣的成骨細(xì)胞在各層固定成骨，而且由于參與代謝，因此一直大大有助于骨和 該人造牙根10的結(jié)合強(qiáng)度。另外，即使施加對(duì)桿的咬合外力等外力(壓迫、扭轉(zhuǎn)、剪切)，由 于結(jié)合層13的存在也能防止金屬纖維層14和基材之間的界面斷裂。亦即，一旦成骨細(xì)胞 成長，在機(jī)體和金屬纖維層14的各界面就不易發(fā)生斷裂。通過將抱合的金屬線進(jìn)行真空燒結(jié)形成圖1的人造牙根10的各層?？梢栽跅U的 軀干外周將直徑小于100 μ m、和金屬無紡布同質(zhì)的金屬粉或金屬粒子使用模板進(jìn)行真空 燒結(jié)。另外，也可以在桿的外周涂敷環(huán)氧粘合劑、紫外線固化型粘合劑等，并卷繞由5 500μπι的金屬線構(gòu)成的纖維網(wǎng)。為了如此形成各層，桿通過結(jié)合層13與金屬纖維層14堅(jiān) 固地固定。但將所有的各層用和桿相同種類的金屬或合金的金屬線與桿一起燒結(jié)固定在桿 上時(shí)，最優(yōu)選通過熔合桿和金屬纖維層可以使其一體化。圖2的支架材料30包括鈦板31和設(shè)置在該上面的金屬纖維層32。該金屬纖維 層32是將平均孔徑為100 400 μ m的金屬無紡布固定在鈦板31上而成的纖維層。將這 種支架材料安裝到人造臟器上、埋設(shè)于機(jī)體內(nèi)。由此使軟組織在金屬纖維層內(nèi)成長約1 2個(gè)月的時(shí)間，并很好地保持人造臟器。圖3的支架材料35包括圓筒狀鈦桿36和設(shè)置在該內(nèi)外面的平均孔徑是100 400 μ m的金屬纖維層37a、b。這種支架材料35主要可以作為人造血管，除此之外，可以用 作食管、氣管、神經(jīng)、脊椎的替代管埋設(shè)于機(jī)體。圖4所示的照片是表示將細(xì)胞MC3T3-E1在平均孔徑為100 300 μ m的鈦無紡布 上培養(yǎng)4周以及6周后的金屬纖維與上述細(xì)胞合成的膠原纖維結(jié)合的照片。如圖2可知， 在僅僅不足1個(gè)月的時(shí)間里，金屬纖維和膠原纖維就緊密結(jié)合，且軟組織被誘導(dǎo)而成長。圖5a所示的支架材料可用于作為機(jī)體硬組織誘導(dǎo)性的人造牙根，這種人造牙根 40包括圓柱狀的基材41和設(shè)置在該基材外周的細(xì)胞誘導(dǎo)層42?；?1具有形成于上端的凸緣43、在上表面中心沿其柱的軸向中心形成的導(dǎo)入 孔44、沿著軸向從側(cè)面突出而形成的突起45。另外，基材41是具有2mm以下的微孔45a的 多孔結(jié)構(gòu)體，導(dǎo)入孔44和基材外部通過這些微孔復(fù)雜地連通。而且在導(dǎo)入孔44的內(nèi)面形 成有內(nèi)螺紋46，以使其可以和安裝人造牙的上部結(jié)構(gòu)體或橋基(無圖示)卡合。這種基材在用金屬作為其材料的情況下，通過如下方法來成型，例如，在模具內(nèi)填 充金屬纖維，通過固化、真空燒結(jié)而成型；或者可以使熔化的金屬流入模具內(nèi)，隨著凝固時(shí) 過飽和氣體原子的析出生成氣泡；或者可以在凝固后調(diào)整外形后用穿孔器等穿孔。另外， 使用合成樹脂作為基材的材料時(shí)，可以通過使加入發(fā)泡劑的熔融的合成樹脂流入模具而成 型。細(xì)胞誘導(dǎo)層42是平均孔徑是100 400 μ m的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體，以使其與基材的凸 緣部43和突起45相接觸的方式而設(shè)置。由此，形成即使施加外力細(xì)胞誘導(dǎo)層也不容易從 基材脫落的構(gòu)成。另外，這種細(xì)胞誘導(dǎo)層42利用磷灰石生成液進(jìn)行處理，利用含有碳酸磷 灰石的羥基磷灰石、其他磷酸鈣化合物及骨形成蛋白等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)進(jìn)行涂敷。由此可以促進(jìn)機(jī)體硬組織的誘導(dǎo)。例如，將通過使直徑5 400 μ m的金屬線抱合形成的金屬無紡布卷繞，使孔徑為 100 400μ m，從而形成這種細(xì)胞誘導(dǎo)層42。另外，在使用合成樹脂材料時(shí)，可以用模具形 成，然后嵌合在基材41上。這種人造牙根40如下所述安裝在口腔內(nèi)。首先將骨髓液等注入人造牙根的導(dǎo)入 孔44 (橋基安裝部)，然后用注射器等將導(dǎo)入孔44內(nèi)作成正壓，將骨髓液注入到基材41的 內(nèi)部。然后，將人造牙根40埋植在口腔內(nèi)，在導(dǎo)入孔44中安裝具有外螺紋的套蓋或關(guān)閉導(dǎo) 入孔44的套蓋，放置一定時(shí)間一直到人造牙根40和機(jī)體成為一體。這時(shí)基材內(nèi)部的骨髓 液通過微孔到達(dá)細(xì)胞誘導(dǎo)層42。因此，可促進(jìn)從人造牙根的外部開始的骨的再生。然后，摘 下套蓋，洗滌導(dǎo)入孔后，將有外螺紋的橋基安裝到導(dǎo)入孔44。使用這樣的人造牙根40的治療，和以往的治療操作幾乎沒有變化?？墒怯捎诰哂?由平均孔徑是100 400 μ m的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的細(xì)胞誘導(dǎo)層42，且將骨髓注入到導(dǎo)入孔 44，使骨髓分布于整個(gè)基材，所以利用其骨髓效果的骨的再生速度大大提高。圖6所示的支架材料用于作為機(jī)體硬組織誘導(dǎo)性的人造牙根。這種人造牙根50 包括圓柱狀的基材50a和設(shè)置在該基材外周的細(xì)胞誘導(dǎo)層51。基材50a筒狀基材本體51a、填充于內(nèi)部的多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體52、配置于內(nèi)部的支 柱53。筒狀的基材本體51a在該側(cè)面形成有外徑為2mm以下的小孔55。這種基材本體 51a通過如下方法來制造，通過在筒狀金屬體的側(cè)面穿孔生成基材本體51a，在該基材本體 內(nèi)通過燒結(jié)設(shè)置支柱53，而且在基材本體內(nèi)部填充金屬纖維后，通過燒結(jié)操作形成多孔質(zhì) 三維結(jié)構(gòu)52。多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體52沒有特別限定，通過基材本體51a向細(xì)胞誘導(dǎo)層51中供給 后述填充的骨髓等營養(yǎng)。另外，由于是在三維結(jié)構(gòu)體52的內(nèi)部導(dǎo)入血管或神經(jīng)等而形成 的，因此可以形成人造牙髓。這種多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體52是通過將具有機(jī)體親和性的合成樹 脂或金屬纖維充填在基材本體的內(nèi)部而形成的。另外，支柱53是為了保持人造牙根整體的強(qiáng)度而配置的。這種支柱也可以使用具 有機(jī)體親和性的材料。細(xì)胞誘導(dǎo)層51與圖5的細(xì)胞誘導(dǎo)層42基本上相同，例如是通過將抱合直徑5 400 μ m的金屬線所形成的金屬無紡布卷繞成孔徑為100 400 μ m而形成的。為了構(gòu)成這樣的人造牙根50，和圖5的人造牙根40同樣，首先將骨髓液等注入人 造牙根的基材本體內(nèi)部的多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體52，然后用注射器等使基材本體內(nèi)部呈正壓， 使骨髓液平均分布在多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體52內(nèi)。然后，將人造牙根50埋植于口腔內(nèi)，在基材 的開口安裝套蓋(未圖示)，放置一定時(shí)間直到人造牙根50與機(jī)體成為一體。這時(shí)，和圖 5的人造牙根40同樣，填充在基材內(nèi)部的骨髓液等通過基材本體的穿孔55到達(dá)細(xì)胞誘導(dǎo) 層51。由此進(jìn)一步促進(jìn)從內(nèi)部開始的骨的再生。然后，摘下套蓋，清潔導(dǎo)入孔后，安裝橋基 55& ο由于在這種基材的內(nèi)部具有多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體52，所以形成了用于向該多孔質(zhì)三 維結(jié)構(gòu)體52供給儲(chǔ)存的營養(yǎng)的最短的營養(yǎng)供給途徑(人造牙髓)。另外，利用該人造牙髓， 使象牙質(zhì)的再生、對(duì)細(xì)菌的免疫反應(yīng)提高，且人造牙根的長期穩(wěn)定性得到改善。
圖7所示的人造牙根59是在基材內(nèi)部沒有設(shè)置支柱的人造牙根。其他的構(gòu)成和圖6的人造牙根50基本上相同。由此，人造牙根59雖然比人造牙根50強(qiáng)度弱，但安裝容易。圖8所示的支架材料用于機(jī)體硬組織誘導(dǎo)性人造關(guān)節(jié)。這種人造關(guān)節(jié)60包括圓 柱狀的基材61和設(shè)置于該基材外周的細(xì)胞誘導(dǎo)層62。另外，基材61包括側(cè)面具有外徑2mm以下小孔63a的圓筒狀基材本體63、填充在 該基材本體內(nèi)部的多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體64、沿基材本體63的內(nèi)部配置的支柱65。在該支柱 65的上端形成有人造骨節(jié)65a，而且在該支柱65的中部，在基材內(nèi)形成有沿半徑方向突出 的肋65a。另外，在該人造關(guān)節(jié)65a上可以設(shè)置如用虛線所表示的小孔63a。而且，這種用 虛線表示的小孔63a可以是更微細(xì)的孔。多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體64與圖6的多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體基本上相同，通過例如將鈦金屬 纖維填充到基材本體63內(nèi)部而形成。作為支柱65的材料使用強(qiáng)度高的機(jī)體親和性高的鈦 或鈦合金。這樣構(gòu)成的人造關(guān)節(jié)60的配置如圖9a所示。在此，圖9b是正常狀態(tài)的關(guān)節(jié)概略 圖。在此，符號(hào)66b表示軟骨；符號(hào)66c表示致密骨；符號(hào)66d表示松質(zhì)骨和骨髓的混合部 位；符號(hào)66e表示骨髓。另外，圖9a的符號(hào)66是人造關(guān)節(jié)的托座。該托座66包括扇狀的 金屬基材67和設(shè)置于其內(nèi)面的合成樹脂層68以及設(shè)置于金屬基材的外面的鈦纖維網(wǎng)構(gòu)成 的金屬纖維層69。由于圖9a所示的機(jī)體骨髓A存在于配置了人造關(guān)節(jié)60的附近，所以該 骨髓A從基材下端開口 61b被誘導(dǎo)到基材的三維結(jié)構(gòu)體64內(nèi)。而且，被誘導(dǎo)的骨髓A接著 通過基材本體的小孔63a被輸送到整個(gè)細(xì)胞誘導(dǎo)層62。由此，可以尋求縮短人造關(guān)節(jié)60的 治愈期間。由此，由于如人造關(guān)節(jié)之類骨再生范圍廣，僅從外部進(jìn)行骨侵入需要治愈期間， 所以重要的是從內(nèi)部再生，本發(fā)明的人造關(guān)節(jié)60可以是從內(nèi)部再生的操作。另外，與周圍 骨成為一體時(shí)，為了向三維結(jié)構(gòu)體內(nèi)導(dǎo)入、形成血管、神經(jīng)，可以以相似于以往機(jī)體內(nèi)的結(jié) 構(gòu)體進(jìn)行復(fù)原。因此，被再生的細(xì)胞誘導(dǎo)層62誘導(dǎo)的骨可以接受來自骨髓的營養(yǎng)，在經(jīng)過 較長時(shí)間后骨骼也不會(huì)得不到營養(yǎng)。因此，不會(huì)發(fā)生以往的人造關(guān)節(jié)中成為問題的人造關(guān) 節(jié)和骨之間的間隙(松動(dòng))，沒必要更換人造關(guān)節(jié)。
實(shí)施例[實(shí)施例1]制成圖5的人造牙根40。在此，形成于導(dǎo)入孔44的內(nèi)面的內(nèi)螺紋沒有形成?；?材41是將直徑為80 μ m的鈦金屬線裝滿模具，進(jìn)行燒結(jié)而成型，以使其凸緣部43的直徑為 4mm、導(dǎo)入孔44的直徑為2mm、長度為3mm且平均孔徑為80 μ m。另外，細(xì)胞誘導(dǎo)層42將由直徑80 μ m的鈦金屬線抱合形成的金屬無紡布卷繞，以 使平均孔徑為200 μ m。而且，將鈦桿安裝在導(dǎo)入孔44，通過真空燒結(jié)使它們結(jié)合制成人造牙根。這樣形成 的人造牙根40的基材41相當(dāng)于本發(fā)明的結(jié)合層，細(xì)胞誘導(dǎo)層42相當(dāng)于金屬纖維層。[比較例1]使直徑為80 μ m的鈦金屬線抱合并卷繞在鈦桿上，使平均孔徑為200μπι。將之進(jìn) 行真空燒結(jié)制成人造牙根。作為比較例1。[比較例2]
使直徑為80 μ m的鈦金屬線抱合并卷繞在鈦桿上，使平均孔徑為80 μ m。將之進(jìn)行 真空燒結(jié)制成人造牙根。作為比較例2。進(jìn)行這些實(shí)施例1和比較例1和2的人造牙根的扭轉(zhuǎn)破壞實(shí)驗(yàn)。將其破壞轉(zhuǎn)矩和 破壞扭轉(zhuǎn)角的結(jié)果示于圖10和圖11中。從該結(jié)果可知，作為本發(fā)明的人造牙根的實(shí)施例 1，即使施加以破壞扭轉(zhuǎn)約4倍的力也沒有破壞。另外，對(duì)實(shí)施例1而言，即使使用相對(duì)比較 例的人造牙根的約10倍的扭轉(zhuǎn)力，也沒有發(fā)現(xiàn)桿與結(jié)合層和金屬纖維層之間被破壞。可知 其柔軟性顯著提高。
圖12所示的生產(chǎn)裝置70具有柱71、在該圓柱內(nèi)部以層疊狀態(tài)收容的皿狀支架 72、收容于各自的支架內(nèi)的培養(yǎng)底盤73、在柱71內(nèi)使培養(yǎng)液環(huán)流的閉環(huán)狀的管路74。在該 管路74中，存在可將空氣和新鮮培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)混合后進(jìn)行供給的混合槽75和氣泡除 去槽76。作為上述柱71，例如可使用帶套管的Pharmacia色譜柱等。將套管81圍繞圓柱本 體71a的外周，在該套管的下部設(shè)置的入口和在上部設(shè)置的出口，例如用使37°C的水循環(huán) 的管路82連接在一起。由此可以使在柱71內(nèi)填充的培養(yǎng)基保持機(jī)體內(nèi)的溫度。本體71a 具有圓筒狀的外周壁83、塞住其上端的上蓋84、塞住其下端的下蓋85，整體以液密狀態(tài)結(jié) 合。外周壁83通常是玻璃制品，但也可以是不銹鋼等金屬制品。作為培養(yǎng)基可以采用通常 所使用的培養(yǎng)基的任何一種，例如，可以使用伊格爾(Eagle)氏最小必須培養(yǎng)基以及具有 其改良組成的培養(yǎng)基的任何一種。在柱71的上蓋84上貫通有管狀的出口構(gòu)件86，該出口構(gòu)件通過圓板上的固定構(gòu) 件87固定在上蓋84上。在出口構(gòu)件86的下端固定有保持被層疊的多層支架72的上端的 上壓構(gòu)件88。另一發(fā)明，在將管狀入口構(gòu)件89貫通于下蓋85的同時(shí)，用固定構(gòu)件90固定 在下蓋85上。在入口構(gòu)件89的上端固定有支承層疊的支架72的下端的下壓構(gòu)件91。上述上壓構(gòu)件88連接在用于將使用后的培養(yǎng)基從柱71流出的排出管92的一端， 通過出口構(gòu)件86內(nèi)排出到外部。另一端開口于混合槽75內(nèi)的上部空洞(氣體部)75a。出 口構(gòu)件86的上端連接排出管92的一端，在該混合槽75的培養(yǎng)基(液體)75b中，將中間管 93的一端浸泡，該中間管的另一端開口于氣泡除去槽76的上部空洞76a。在氣泡除去槽76 內(nèi)的培養(yǎng)基76b中，將環(huán)流管94的一端浸泡，經(jīng)過蠕動(dòng)型泵(管式泵)95、壓力計(jì)96和預(yù)熱 槽97，通過柱71的入口構(gòu)件89連接到下壓構(gòu)件91。上述排出管92、中間管93和環(huán)流管94等作為一個(gè)整體構(gòu)成使培養(yǎng)基在上述柱71 中環(huán)流的管路74，蠕動(dòng)型泵95使管路74內(nèi)的培養(yǎng)基循環(huán)?？梢哉f蠕動(dòng)型泵95起到了機(jī)體 內(nèi)的心臟的作用。預(yù)熱槽97是為了將送入到柱71內(nèi)的培養(yǎng)基預(yù)先加熱到機(jī)體內(nèi)溫度(如 370C )附近的裝置。在上述混合槽75的培養(yǎng)基75b中，浸泡供給空氣和二氧化碳?xì)怏w的混合氣體的管 98的端部。該管通過過濾器99連接用于將空氣和二氧化碳?xì)怏w混合的混合器100。在混 合器100中，將提供空氣的壓縮機(jī)102和用于提供二氧化碳?xì)怏w的儲(chǔ)氣瓶103通過軟管或 管連接。需要說明的是，符號(hào)104是過濾器。而且，在混合槽75的上部空洞75a中，供給新鮮培養(yǎng)基的管105的一端開口，該管 105的另一端浸泡在填充有新鮮培養(yǎng)基106b的新鮮培養(yǎng)基槽106的培養(yǎng)基106b內(nèi)。新鮮 培養(yǎng)基槽106用蓋封閉，通過過濾器107導(dǎo)入外部氣體的管108開口于上部空洞106a。
而且，在本實(shí)施方式中，排出管92的中間安裝著開關(guān)閥(閥門)110，通過管111將 回收·監(jiān)控槽112連接到該閥門110?；厥铡けO(jiān)控槽112是確認(rèn)在生產(chǎn)裝置70工作后，在 柱71內(nèi)細(xì)胞產(chǎn)生了目的物質(zhì)、如膠原，用于回收生產(chǎn)的物質(zhì)的槽。圖13和圖14分別表示放大的在圖12的柱71中所收容的支架72、在該內(nèi)部所收 容的培養(yǎng)底盤73。支架72是略呈皿狀的構(gòu)件，呈環(huán)狀，在內(nèi)部設(shè)有載置培養(yǎng)底盤73的階 梯部114。從支架72的上端到階梯部114的深度D比培養(yǎng)底盤73的厚度深。培養(yǎng)底盤73 是播種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)的底盤，是通過抱合鈦或鈦合金制的細(xì)纖維，形成柵網(wǎng)狀的纖維網(wǎng)而 形成的。為了構(gòu)成合適的空隙，構(gòu)成培養(yǎng)底盤73的細(xì)纖維的粗細(xì)優(yōu)選200 μ m以下，特別優(yōu)選100 μ m以下。另外，通常使用20 μ m以上、優(yōu)選50 μ m以上的細(xì)纖維。細(xì)纖維的長度和 條數(shù)沒有特別限制。需要說明的是，也可以用1條細(xì)纖維構(gòu)成1片培養(yǎng)底盤73。抱合細(xì)纖 維例如可以用使各細(xì)纖維直角交叉成絲網(wǎng)等方法。另外，作成無紡布或織布狀的薄片，也可 以按規(guī)定的形狀打孔而構(gòu)成。培養(yǎng)底盤73的厚度是1 2mm左右，直徑因使用的柱(圖 12的符號(hào)71)的大小而異，通常是10 200mm左右。培養(yǎng)底盤73的重量是1 IOOg左 右。除鈦以外也可以使用鈦合金、不銹鋼、金、金合金等細(xì)纖維。在細(xì)纖維的狀態(tài)下或形成 培養(yǎng)底盤73后，在細(xì)纖維上涂敷羥基磷灰石、含有碳酸磷灰石的羥基磷灰石等磷酸鈣化合 物時(shí)，由于其生物適應(yīng)性提高，細(xì)胞(及微生物)容易付著，所以優(yōu)選。而且，非常優(yōu)選在其 上面預(yù)先涂敷以膠原為代表的纖維蛋白等細(xì)胞粘著物，進(jìn)行所謂的“雙重涂敷”。支架72例如由聚丙烯酰胺等塑料形成。使用聚丙烯酰胺時(shí)，具有加工性高的優(yōu) 點(diǎn)。但也可以使用聚丙烯、聚乙烯、苯乙烯等其它塑料。需要說明的是，也可以在由薄環(huán)狀 板構(gòu)成的分配器72a上，將外徑相同的較厚的環(huán)狀的支架72b疊置接合等來構(gòu)成。當(dāng)將培 養(yǎng)底盤73疊置放入這種支架72上時(shí)，可以在培養(yǎng)底盤73之間留有空隙的狀態(tài)下，將許多 培養(yǎng)底盤73層疊。因此，在這種狀態(tài)下收容于圖12的柱71中時(shí)，可以在各自的培養(yǎng)底盤 73中接觸培養(yǎng)基，并可以在培養(yǎng)底盤73上將被培養(yǎng)的細(xì)胞連續(xù)長時(shí)間培養(yǎng)。作為在培養(yǎng)底盤73中培養(yǎng)的細(xì)胞，可以使用將培養(yǎng)底盤73作為貼璧而可以培養(yǎng) 的貼璧依賴性的，例如成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞等產(chǎn)生膠原的細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎上腺皮 質(zhì)細(xì)胞等產(chǎn)生腎上腺皮質(zhì)(激素)的細(xì)胞、胰腺細(xì)胞等產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞、在產(chǎn)生血管類細(xì) 胞因子的分化過程中存在的來自骨髓的血液細(xì)胞、肝細(xì)胞等產(chǎn)生有用的血液蛋白的細(xì)胞等 各種產(chǎn)生來自細(xì)胞的物質(zhì)的細(xì)胞。但是，圖12的生產(chǎn)裝置70不限于生產(chǎn)來自細(xì)胞的物質(zhì) 的情況，也可以用于單純?yōu)榱伺囵B(yǎng)細(xì)胞使其增殖。這種情況下不需要回收·監(jiān)控槽52。在 這種細(xì)胞的培養(yǎng)·增殖等不以生產(chǎn)來自細(xì)胞的物質(zhì)為目的的情況下，與其說是生產(chǎn)裝置不 如說僅是細(xì)胞培養(yǎng)裝置。產(chǎn)生膠原的情況下，培養(yǎng)基優(yōu)選含有維生素C。為預(yù)防牛海綿狀腦 病(BSE)也可以使用合成培養(yǎng)基。在如此培養(yǎng)有細(xì)胞(第1細(xì)胞)的培養(yǎng)底盤73中，可以從上面播種不同種類的第 2細(xì)胞并進(jìn)行培養(yǎng)。由此可以將培養(yǎng)有2層細(xì)胞的培養(yǎng)底盤本體作為藥物篩選用的三維人 造模型使用。特別是通過作為第1細(xì)胞在培養(yǎng)底盤上播種成纖維細(xì)胞，作為第2細(xì)胞播種 上皮細(xì)胞并培養(yǎng)，可以制造三維皮膚模型。在本實(shí)施方式中，使用圓板狀的培養(yǎng)底盤73，而在制造這種三維人造模型時(shí)，其形 狀沒有特別限定。
下面，用圖12的生產(chǎn)裝置70說明從成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞等膠原產(chǎn)生細(xì)胞生產(chǎn)膠原的方法。對(duì)成纖維細(xì)胞而言，例如，將缺損了部分的骨、軟骨、牙周組織、神經(jīng)、筋、韌帶的 患者的口腔粘膜等以數(shù)mm級(jí)進(jìn)行采樣，用公知的方法使其中含有的成纖維細(xì)胞繁殖并使 用。需要說明的是，除患者外，在得到提供者同意的基礎(chǔ)上，也可以使用從特定的新生兒的 臍帶、年輕成年人的皮下組織等分離出的成纖維細(xì)胞并進(jìn)行繁殖的物質(zhì)。可以通過來自骨 髓的葉間類干細(xì)胞等得到成骨細(xì)胞。下面，如圖15所示，將增殖的成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞的細(xì)胞片115，播種在收容于 培養(yǎng)116內(nèi)的培養(yǎng)底盤73中。將培養(yǎng)皿116的培養(yǎng)底盤73預(yù)先浸泡在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基中。 接著將培養(yǎng)皿116設(shè)置于旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)器中，使其反復(fù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行給予細(xì)胞刺激的旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)。在 確認(rèn)細(xì)胞片115在培養(yǎng)底盤73上被培養(yǎng)后，如圖13所示將培養(yǎng)底盤73收容于支架72，將 多個(gè)支架72疊置后放入圖12的柱71內(nèi)。所層疊的支架72的個(gè)數(shù)根據(jù)生產(chǎn)的膠原的量的 不同而不同，但約為20 50層。如上所述，在設(shè)置了將培養(yǎng)底盤73收容于圖12的柱71內(nèi)的多個(gè)支架72后，使蠕 動(dòng)型泵95工作，使培養(yǎng)基在管路74內(nèi)循環(huán)，從而培養(yǎng)培養(yǎng)底盤73的細(xì)胞。使如上所述的 37°C的溫水在柱71的套管中循環(huán)，使柱71內(nèi)成為類似于機(jī)體內(nèi)的環(huán)境。從上述的壓縮機(jī) 102向混合槽75中供給空氣，由上述的儲(chǔ)氣瓶103供給二氧化碳?xì)怏w。兩者的比例為例如 二氧化碳?xì)怏w95% (重量％)、空氣5% (重量％)的比例，供給量是0.1 1升/分鐘左 右。二氧化碳和空氣的混合氣體從供給用的管98的端部以起泡的方式混合進(jìn)入培養(yǎng)基。該 混合槽75可以說是起到機(jī)體的肺的作用。當(dāng)混合槽75的液面降低時(shí)用虹吸原理從新鮮培養(yǎng)基槽106向混合槽75供給新鮮 的培養(yǎng)基。但是，也可以使用泵強(qiáng)制性地供給。供給混合槽75的新鮮環(huán)流液的量是0.1 1升/分鐘左右。在此，由于所供給的培養(yǎng)基有供給細(xì)胞營養(yǎng)的作用，因此可以說也有作為 消化器官的作用。在上述氣泡除去槽76中，將從混合槽75輸送過來的培養(yǎng)基靜止儲(chǔ)存，由此，在培 養(yǎng)基混合槽75中通過起泡將在培養(yǎng)基內(nèi)混合的二氧化碳和空氣混合之后，使在培養(yǎng)基內(nèi) 不溶解的殘留氣泡上浮到上部空洞內(nèi)而除去。通過使如上所述的生產(chǎn)裝置70起作用，使收容于柱71內(nèi)的培養(yǎng)底盤73分泌膠 原。在分泌的膠原中，一部分分泌到培養(yǎng)基中，另一部分在培養(yǎng)底盤73內(nèi)作為不溶性的膠 原而沉淀。在培養(yǎng)基中含有不溶性的膠原和可溶性的膠原，適當(dāng)?shù)亻_關(guān)閥門110，可以連續(xù) 地將這些膠原回收到回收·監(jiān)控槽112中。即通過鹽析法、離子交換法等，可以從回收 監(jiān) 控槽112中將膠原精制分離。另一發(fā)明，將沉淀于培養(yǎng)底盤73內(nèi)的不溶性膠原從柱71取出，通過將各自的培養(yǎng) 底盤73用可溶解膠原的溶劑例如含IM食鹽的中性緩沖液、或者0. 5M醋酸或含胃蛋白酶的 0. 5M醋酸萃取，幾乎可以完全回收。如上所述，通過使用生產(chǎn)裝置70，培養(yǎng)由患者的口腔粘膜等得到的成纖維細(xì)胞，可 以連續(xù)得到膠原，并可以有效地回收可溶性膠原和不溶性膠原?；厥盏哪z原可用于患者的 必要部位的修復(fù)治療，例如可用于骨、軟骨、牙周組織、神經(jīng)、筋、韌帶等的修復(fù)治療。另外， 即使從患者以外的組織提供者(供體)得到的組織中產(chǎn)生的膠原，也可用于一般的患者的 再生治療。
如上所述，在該生產(chǎn)方法中，由于將由三維的抱合了鈦細(xì)纖維的纖維網(wǎng)構(gòu)成的培 養(yǎng)底盤73在分別實(shí)現(xiàn)分離的同時(shí)層疊數(shù)十片進(jìn)行產(chǎn)生，所以與以往的平板法相比可以使 產(chǎn)量增大10倍以上，因此，導(dǎo)入了膠原產(chǎn)制基因的細(xì)胞當(dāng)然不用進(jìn)行基因操作，而可由正 常的人細(xì)胞制造大量的膠原，并提供安全的再生醫(yī)療原料。 在上述實(shí)施方式中，對(duì)產(chǎn)生膠原的情況進(jìn)行了說明，而在產(chǎn)生骨形成蛋白(BMP) 等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)、其他在醫(yī)療和產(chǎn)業(yè)上有用的重組蛋白 等時(shí)也可以用基本上相同的方法來生產(chǎn)。另外，對(duì)使用人細(xì)胞的情況進(jìn)行了說明，而使用人 以外的動(dòng)物細(xì)胞也可以生產(chǎn)其他的來自細(xì)胞的物質(zhì)。此時(shí)，只要能確認(rèn)安全性，就可以在人 患的再生醫(yī)療和獸醫(yī)領(lǐng)域使用。而且，除細(xì)胞外，在培養(yǎng)產(chǎn)生有用的來自生物的物質(zhì)的貼壁 依賴性的微生物，或者使該微生物生產(chǎn)出有用的物質(zhì)時(shí)，也可以采用本發(fā)明的方法和裝置， 并可以得到同樣的效果。在上述實(shí)施方式中，作為培養(yǎng)底盤73直接使用抱合了鈦或鈦合金制的細(xì)纖維而 以柵網(wǎng)狀構(gòu)成的纖維網(wǎng)。然而，如圖16a所示，也可以在培養(yǎng)底盤73的下面設(shè)置不使培養(yǎng) 液、細(xì)胞和微生物或這些細(xì)胞和微生物產(chǎn)生的活性物質(zhì)滲透的不滲透層117，作成復(fù)合層。 這種不滲透層117可以由合成樹脂片材或薄膜、金屬箔、金屬板等形成。另外，除另外設(shè)置 培養(yǎng)底盤73外，還可以在培養(yǎng)底盤73的下面填充粉末、微珠等，也可以通過設(shè)置所謂的產(chǎn) 生孔眼堵塞的層而形成。如上所述，在培養(yǎng)底盤73的下面設(shè)置不滲透層117時(shí)，細(xì)胞和微生物不易從培養(yǎng) 底盤73脫落。因此，可以不用通常的振蕩培養(yǎng)，可以用培養(yǎng)底盤進(jìn)行培養(yǎng)。而且，如圖16b所示，除了在培養(yǎng)底盤73的底部以外，也可以在該側(cè)面設(shè)置不滲透 層118。這種側(cè)面的不滲透層118也可以使用和上述底部的不滲透層117相同的物質(zhì)。在 底部和側(cè)面設(shè)置不滲透層117、118時(shí)，細(xì)胞或微生物產(chǎn)生(分泌)的活性物質(zhì)不從培養(yǎng)底 盤散落，較容易留在不滲透層117上。由此使細(xì)胞或微生物被活化。如圖15所示將培養(yǎng)底盤73放入培養(yǎng)皿116中時(shí)，或如圖13、14所示放入支架72 中時(shí)，也可以將培養(yǎng)底盤73中設(shè)置有不滲透層117、118的直接一起放入。由此，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞、 微生物不容易脫落等效果?？墒?，將不滲透層117、118相對(duì)培養(yǎng)底盤73裝卸自由地構(gòu)成， 放入支架72時(shí)，也可以在特定的狀態(tài)下卸下。[實(shí)施例1]抱合相當(dāng)于本發(fā)明培養(yǎng)方法所用培養(yǎng)底盤的直徑是50 μ m的鈦金屬線，使其空隙 率為87%，制造鈦纖維網(wǎng)。設(shè)定為實(shí)施例1。[實(shí)施例2]制造將實(shí)施例1的鈦纖維網(wǎng)插入到有底圓筒狀的鈦制的支架中的培養(yǎng)底盤。設(shè)定 為實(shí)施例2。[比較例1]將用以往公知的平面塑料皿構(gòu)成的塑料盒作為比較例1。對(duì)這些實(shí)施例1、2和比較例1播種成纖維細(xì)胞，在培養(yǎng)液中浸泡，培養(yǎng)2周。圖17 表示此時(shí)由成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的膠原的生產(chǎn)量。由該圖可知，采用在本發(fā)明培養(yǎng)方法中所用 的培養(yǎng)底盤(實(shí)施例1)進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，膠原的產(chǎn)量比通常的塑料盒提高1.4倍。而且，在安 裝有支架的培養(yǎng)底盤(實(shí)施例2)中進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，膠原的產(chǎn)量比通常的塑料盒提高1. 8倍。
權(quán)利要求
一種機(jī)體硬組織或機(jī)體軟組織誘導(dǎo)性支架材料，具有基材和由設(shè)置在該基材外周的平均孔徑為100～400μm的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的細(xì)胞誘導(dǎo)層，其中，所述基材是具有2mm以下的微孔的多孔結(jié)構(gòu)體，至少具有一條伸向中心方向的導(dǎo)入孔，該導(dǎo)入孔和基材的外部通過微孔復(fù)雜地連通。
2.一種機(jī)體硬組織或機(jī)體軟組織誘導(dǎo)性支架材料，其具有基材和由設(shè)置在該基材外周 的平均孔徑為100 400 μ m的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的細(xì)胞誘導(dǎo)層，其中，所述基材具有具備中空部的基材本體和填充在該中空部的多孔質(zhì)三維結(jié)構(gòu)體， 所述基材本體具有以連通中空部的方式形成于外面的至少1個(gè)以上的外徑在2mm以下的穿 孔和以連通中空部的方式形成于外面的比穿孔大的導(dǎo)入孔。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)體硬組織或機(jī)體軟組織誘導(dǎo)性支架材料，其中，在所述中空 部配置有支柱。
4.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)體硬組織或機(jī)體軟組織誘導(dǎo)性支架材料，其中，所述細(xì)胞 誘導(dǎo)層通過抱合金屬線而形成。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的支架材料，其中，在所述金屬纖維層和/或結(jié)合層 上，涂敷選自骨形成蛋白等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)中的一種或兩 種以上。
6.一種機(jī)體植入材料，其具有埋設(shè)于機(jī)體內(nèi)、并且在機(jī)體周圍表面固定成為一體的如 權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的機(jī)體硬組織或機(jī)體軟組織誘導(dǎo)性支架材料。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)體植入材料，用于選自人造牙根、人造關(guān)節(jié)、骨板等骨固定支 具，替代骨，人造臟器或其保持裝置，皮膚連接物中的一種。
8.一種細(xì)胞·微生物的培養(yǎng)方法，為在由抱合了細(xì)纖維的纖維網(wǎng)構(gòu)成的培養(yǎng)底盤中， 播種貼壁依賴性細(xì)胞或微生物，然后向播種后的培養(yǎng)底盤中加入培養(yǎng)液，培養(yǎng)所述細(xì)胞或 微生物。
9.如權(quán)利要求8所述的細(xì)胞 微生物的培養(yǎng)方法，其中，在所述培養(yǎng)底盤的底部設(shè)置不 滲透層作成復(fù)合層的狀態(tài)下，培養(yǎng)細(xì)胞或微生物。
10.如權(quán)利要求9所述的細(xì)胞·微生物的培養(yǎng)方法，其中，在所述培養(yǎng)底盤的側(cè)面也設(shè) 置不滲透層，培養(yǎng)細(xì)胞或微生物。
11.如權(quán)利要求8所述的細(xì)胞 微生物的培養(yǎng)方法，其中，將所述培養(yǎng)底盤以多片、多層 可裝卸的層疊狀態(tài)收容在筒狀容器內(nèi)，在該容器內(nèi)使培養(yǎng)液環(huán)流。
12.—種來自生物的物質(zhì)的生產(chǎn)方法，其用權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)方法對(duì) 生產(chǎn)來自規(guī)定生物的物質(zhì)的細(xì)胞或微生物進(jìn)行培養(yǎng)，然后將從培養(yǎng)好的細(xì)胞或微生物得到 的來自生物的物質(zhì)進(jìn)行分離 回收。
13.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)方法，其中，所述來自生物的物質(zhì)選自膠原等基質(zhì)蛋白、 骨形成蛋白等細(xì)胞因子、胰島素等激素、干擾素等微量活性物質(zhì)、醫(yī)學(xué)上產(chǎn)業(yè)上有用的重組 蛋白中的一種或兩種以上。
14.如權(quán)利要求13所述的生產(chǎn)方法，其中，回收部分上述環(huán)流的培養(yǎng)液，回收分泌到該 培養(yǎng)液中的來自生物的物質(zhì)。
15.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)方法，其中，通過溶劑或酶處理來溶解沉淀于上述培養(yǎng) 底盤中的來自生物的物質(zhì)，并萃取溶解在溶劑中的來自生物的物質(zhì)。
16.一種培養(yǎng)裝置，具有筒狀的容器、由其內(nèi)部以層疊狀態(tài)裝卸自由地收容的抱合了細(xì) 纖維而成的纖維網(wǎng)構(gòu)成的多片培養(yǎng)底盤、以及使培養(yǎng)液在所述容器內(nèi)環(huán)流的裝置。
17.如權(quán)利要求16所述的培養(yǎng)裝置，其中，所述細(xì)纖維是粗細(xì)為1 1000μ m的機(jī)體親 和性高的金屬制細(xì)纖維，所述纖維網(wǎng)呈厚度為0. 5 IOmm的片狀。
18.如權(quán)利要求16所述的培養(yǎng)裝置，其中，所述纖維網(wǎng)上涂敷有磷酸鈣化合物。
19.如權(quán)利要求18所述的培養(yǎng)裝置，其中，在所述磷酸鈣化合物的涂層上，再涂敷作為 生產(chǎn)目的的來自生物的物質(zhì)的基質(zhì)蛋白。
20.如權(quán)利要求16所述的培養(yǎng)裝置，其中，所述層疊的培養(yǎng)底盤分別以載置到支架上 的狀態(tài)層疊，以使培養(yǎng)底盤之間留有間隙。
21.如權(quán)利要求20所述的培養(yǎng)裝置，其中，所述支架包括載置培養(yǎng)底盤的薄板環(huán)狀底 板和從底板的周圍豎起的周壁，周壁的內(nèi)面高度與培養(yǎng)底盤相同乃至比培養(yǎng)底盤稍高。
22.—種來自生物的物質(zhì)的生產(chǎn)裝置，其具有權(quán)利要求16-21中任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)裝 置和從所述培養(yǎng)底盤或培養(yǎng)液中取出來自生物的物質(zhì)的裝置。
23.—種三維人造模型的制造方法，通過如下方法來制造在所述培養(yǎng)底盤中播種第1 細(xì)胞，接著向播種后的培養(yǎng)底盤中加入培養(yǎng)液培養(yǎng)上述第1細(xì)胞，然后，在培養(yǎng)了該第1細(xì) 胞的培養(yǎng)底盤上播種第2細(xì)胞，接著向播種后的培養(yǎng)底盤中加入培養(yǎng)液，培養(yǎng)第1和第2細(xì) 胞。
24.如權(quán)利要求23所述的三維皮膚模型的制造方法，其中，所述三維人造模型是三維 皮膚模型。
25.如權(quán)利要求24所述的三維皮膚模型的制造方法，其中，所述第1細(xì)胞是成纖維細(xì) 胞，所述第2細(xì)胞是上皮細(xì)胞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種和成骨細(xì)胞的機(jī)械結(jié)合性較高的、強(qiáng)度高的植入材料。一種機(jī)體硬組織誘導(dǎo)性支架材料10，其包括具有軀干部21和橋桁22的桿11、形成于該桿的軀干部的外周的結(jié)合層13、形成于該結(jié)合層的外周的金屬纖維層14，而且在金屬纖維層14的外周形成有加固層15。該結(jié)合層13的平均孔徑小于100μm，金屬纖維層14的平均孔徑是100～400μm。
文檔編號(hào)A61L27/60GK101810882SQ20091026634
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者久保木芳德, 關(guān)康夫, 鹽田博之 申請(qǐng)人:Hi-Lex株式會(huì)社;久保木芳德