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JP2004254759A - Composite material for promoting hair growth - Google Patents

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JP2004254759A
JP2004254759A JP2003046118A JP2003046118A JP2004254759A JP 2004254759 A JP2004254759 A JP 2004254759A JP 2003046118 A JP2003046118 A JP 2003046118A JP 2003046118 A JP2003046118 A JP 2003046118A JP 2004254759 A JP2004254759 A JP 2004254759A
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Japan
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sponge
collagen
hair growth
hair
composite material
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JP2003046118A
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Japanese (ja)
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Yasuhiko Tabata
泰彦 田畑
Hitoshi Okochi
仁志 大河内
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Nitta Gelatin Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material for promoting hair growth which achieves an excellent affinity to the cells along with an improvement in mechanical strength. <P>SOLUTION: The composite material for promoting hair growth comprises a sponge-like biodegradable absorbent polymer containing a fibrous biodegradable absorbent polymer. The sponge-like biodegradable absorbent polymer is preferably a collagen sponge. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、毛再生の足場として有用な発毛促進用複合材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
生体組織工学では、細胞に組織の再生誘導のための環境(場)を構築することが大切である。この場の構築に必要な細胞の増殖および分化のための足場は種々の高分子材料から作製されている。また、これらの足場材料は、種々の細胞の培養基材としても利用できる。この足場材料の条件としては、1)細胞との親和性を有すること、2)生体組織の再生誘導に要する期間、十分な力学的強度が保持できること、3)生体分解吸収性を有し、組織再生の経過を妨げないように再生の進行に応じて速やかに分解消失させうること、4)細胞が入り易く、かつ入り込んだ細胞に対する酸素や栄養の供給を可能にするために多孔質であること、などが要求される。足場材料としては、コラーゲン(細胞外マトリクスの主要成分)が細胞に対する親和性が特に優れているため、これをスポンジ状に加工したものが広く用いられている。
【0003】
しかし、コラーゲンスポンジは、細胞培養液あるいは体液などが触れたり浸漬されると強度が低下し、長期間マトリクス状の形状を維持することができないことがこれまで欠点となっていた。そこで、このコラーゲンスポンジの持つ力学的強度の問題を解決するために、コラーゲンスポンジを生体吸収性プラスチックで被覆した複合材料(特開平7−236688)や、生体吸収性材料からなる骨格用高分子材料をスポンジ状等に成形し、その内部にコラーゲンなどのゲルを含ませた医用材料(特開2001−204807)等が提案されている。しかし、これらの複合材料は、細胞がコラーゲンに直接接触できないこと、その材料の分解が遅いことなどの短所があり、生体組織の有効な再生誘導の足場としては改良が必要であった。また、細胞との親和性が十分に高くないため、毛再生の足場材料として満足のいく性能が得られなかった。
【0004】
本発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【0005】
【特許文献1】
特開平7−236688
【特許文献2】
特開2001−204807
【非特許文献1】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、細胞との親和性に優れ、かつ機械的強度が改良された発毛促進用複合材料を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維状の生体分解吸収性高分子を含有するスポンジ状の生体分解吸収性高分子からなる、発毛促進用複合材料を提供する。好ましくは、スポンジ状の生体分解吸収性高分子はコラーゲンスポンジである。本発明の複合材料は、従来のコラーゲンスポンジよりも、細胞浮遊液を加えた時に構造を保持する能力が高いため、発毛などの再生医療における細胞培養および生体組織工学のための足場材料として優れている。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の複合材料は、繊維状の生体分解吸収性高分子を含有するスポンジ状の生体分解吸収性高分子からなることを特徴とする。
【0008】
本発明において用いるスポンジ状の生体分解吸収性高分子としては、スポンジ状に成形された、コラーゲン、ゼラチン、フィブリン、グルテン、フィブロイン等のタンパク質およびこれらの誘導体;ポリアミノ酸およびこれらの誘導体;キチン、キトサン、ヒアルロン酸、アルギン酸、デンプン、デキストラン等の多糖類およびこれらの誘導体;これらの2種以上からなる混合物および複合体等が挙げられる。さらに、天然高分子と合成高分子との複合体も本発明において好ましく用いられる。
【0009】
スポンジ状とは、細胞の増殖に適した空間を提供することができる多孔質の形状であることを意味する。
【0010】
本発明の特に好ましい形態においては、スポンジ状の生体分解吸収性高分子はコラーゲンである。本発明において用いるのに好ましいコラーゲンとしては、特に制限はなく、動物の骨や皮等を原料として得られる公知の酸可溶化コラーゲン、酵素可溶化コラーゲン、アルカリ可溶化コラーゲン、またはこれら可溶化コラーゲンの化学修飾コラーゲンや、可溶化コラーゲンからコラーゲン繊維を再生させた再生コラーゲン等のコラーゲン溶液を用いることができる。具体的には、例えば、豚皮由来I型コラーゲン、豚腱由来I型コラーゲン、牛鼻軟骨由来II型コラーゲン、魚から抽出したI型コラーゲン等が挙げられる。あるいは、コラーゲンは遺伝子組換え操作により得られるものであってもよく、化学合成により製造されるものであってもよい。
【0011】
生分解性高分子としては、好ましくはゼラチンが用いられる。ゼラチンは、牛、豚、魚類などを始めとする各種の動物種の皮膚、骨、腱などの身体のあらゆる部位から採取できるコラーゲン、あるいはコラーゲンとして用いられている物質から、アルカリ加水分解、酸加水分解、および酵素分解等の種々の処理によって変性させて得ることができる。遺伝子組換え型コラーゲンの変性体ゼラチンを用いてもよい。
コラーゲン溶液の濃度としては、特に制限はないが、0.1−4重量%とすることが好ましく、0.3−2重量%とすることがより好ましい。
【0012】
コラーゲンスポンジはコラーゲン溶液を凍結乾燥することにより容易に形成することができる。スポンジ孔径を変えるためには、凍結温度を変化させるなどの公知の技術を利用することもできる。また、コラーゲンスポンジの孔径を最適な範囲にする目的で、コラーゲン溶液に水と混合しない性質をもつ有機溶媒を添加して凍結乾燥してもよい。このような有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、四塩化炭素、塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素;酢酸エチル、プロピオン酸エチル等のエステル類;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類;等が挙げられ、これらは1種類のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、コラーゲン溶液に各種の添加剤を加える方法や、凍結乾燥する前にコラーゲン溶液を泡立てる方法等も知られている。
【0013】
本発明において用いる繊維状の生体分解吸収性高分子としては、生体分解吸収性を有する天然または合成の高分子を用いることができ、例えば、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリ−β−リンゴ酸、ポリオルソエステル、ポリジアミノホスファゼンおよびこれらの共重合体等が挙げられる。これらの中でも特に、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ−ε−カプロラクトン、あるいはこれらの共重合体が好ましい。生体分解吸収性高分子は1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0014】
本発明にしたがって、スポンジ状の生体分解吸収性高分子に繊維状の生体分解吸収性高分子を含有させることにより、優れた細胞との親和性を保持すると同時に、十分な力学的強度を得ることができる。繊維は長繊維であっても短繊維であってもよく、不織布を適宜ほぐしたものであってもよい。繊維の径は、特に限定されないが、1−100μm径のものを好ましく用いることができる。繊維状生体分解吸収性高分子の含有量は、繊維状生体分解吸収性高分子/スポンジ状生体分解吸収性高分子の重量比が0.2−10.0となるようにすることが好ましい。前記スポンジ状の生体分解吸収性高分子としてコラーゲンを用いる場合、繊維状生体分解吸収性高分子は前記コラーゲン溶液(前記有機溶媒、各種添加剤の添加前)に対して0.01−10重量%とすることが好ましく、0.4−1重量%とすることがより好ましい。
【0015】
繊維状の生体分解吸収性高分子を含有するスポンジ状の生体分解吸収性高分子は、凍結乾燥させた後、架橋処理を施すことにより、さらに力学的強度を高めることができる。架橋の程度を調節することにより、スポンジ状の生体分解吸収性高分子の生分解の速度を制御することができる。架橋処理の方法には、特に制限はなく、例えば、化学架橋法、真空下での熱脱水架橋法、紫外線、ガンマ線、電子線等の照射による架橋法を用いることができる。また、これらの方法を組み合わせて用いることもできる。例えば、化学架橋を行う場合には、グルタルアルデヒド、カルボジイミド、カルボニルイミダゾール、ジエポキシ化合物、ジ酸無水物、エピクロルヒドリン等の架橋剤を用いることができる。真空下で熱脱水架橋させる場合には、例えば、架橋温度100−170℃で2−120時間行うことができる。
【0016】
このようにして得られる本発明の発毛促進用複合材料は、生体分解吸収性高分子からなる架橋された多孔性スポンジの中に、繊維状の生体分解吸収性高分子がランダムに埋入された構造を有している。すなわち、スポンジ実質は細胞親和性の高いコラーゲンであり、それを力学的に補強するために繊維が組み込まれている。このため、細胞との親和性に優れ、皮膚組織の再生および発毛に必要な期間十分な力学的強度を保持するスポンジが得られる。さらに、このスポンジは、発毛促進に負の効果を与えることなく、時間とともに生体内で分解吸収されることができる。したがって、発毛の足場材料として有用である。
【0017】
以下の実施例に示されるように、本発明の発毛促進用複合材料と従来のコラーゲンスポンジとを用いて発毛実験を行ったところ、従来のコラーゲンスポンジでは、表皮嚢胞および異所性毛がしばしば形成され、正常な毛再生が妨害されるのに対し、ポリグリコール酸(PGA)繊維で補強したコラーゲンスポンジを用いた場合には、移植部位において正常な毛成長が認められ、発毛本数も有意に多かった。これは、コラーゲンは機械的強度が高くないため、孔構造サイズが縮小し、細胞の移動を阻害するとともに細胞懸濁液の漏洩が生じ、このことにより表皮嚢胞および異所性毛形成が生ずるためであると考えられる。これに対し、本発明にしたがってPGA繊維を取り込ませたコラーゲンスポンジは、機械的に補強されるため、細胞播種の際にスポンジ中の孔構造のサイズを維持することができる。このため、異所性毛形成はほとんど観察されず、表皮嚢包の形成が抑制され、毛包が正常に再生することができる場を与えることができたと考えられる。したがって、本発明の発毛促進用複合材料は、発毛等の再生医療において足場材料として有用である。
【0018】
【実施例】
以下に実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
培養細胞の調製
C57BL/6Jマウスおよび無胸腺ヌードマウスBALA/cAJcl−nuはクレアジャパン社から購入した。妊娠16−17日のC57BL/6Jマウスの子宮から胎児マウスを取り出し、ダルベッコリン酸緩衝化食塩水(PBS:Sigma−Aldrich,St.Louis,MO)中で洗浄した。この時点で胎児マウスから単離した皮膚細胞は、毛再生アッセイにおいて毛包を形成する能力を保持している。胎児の背中皮膚をハサミで採取し、摂子で皮膚を皮下組織から分離した。皮膚は0.05%コラゲナーゼIVを加えたKGM−2(クロネティック社より購入)中で4℃で16時間おいた後、表皮と真皮に分離した。表皮はKGM−2中で、真皮はインスリン、表皮細胞増殖因子、牛脳下垂体抽出液を添加しないKGM−2中で、それぞれピペティングにより細胞を解離させた。解離させた細胞をそれぞれ70μmのナイロンフィルターを通して濾過し、細胞数を測定した。表皮と真皮より得られた細胞を合わせて約1x10個となるように調製し、1000rpmで5分間遠心分離して、約60μlのKGM−2による浮遊液とした。細胞は使用するまで氷上に保存した。
【0019】
コラーゲンスポンジの調製
PGA繊維を有するものと有しないものとの2種類のコラーゲンスポンジを調製した。3mg/mlのコラーゲン溶液(新田ゼラチン社製)を直径20μmのポリグリコール酸(PGA)繊維(グンゼ社製)が配置された鋳型の中に流し込み、次に凍結乾燥して、乾燥重量比でPGA繊維1.33wt%/コラーゲンのポリグリコール酸繊維含有コラーゲンスポンジ(PGA(+))を得た。これを140℃で12時間熱脱水架橋した。PGA繊維を含まないコラーゲンスポンジは、コラーゲン溶液のみを用いて同様に調製した(PGA(−))。次に、これらのコラーゲンスポンジをガス滅菌した。ポリグリコール酸繊維含有コラーゲンスポンジはコラーゲンスポンジと比べて若干疎水性であるため、使用直前に70%エタノールで1度洗浄し、リン酸緩衝液(PBS)とKGM−2で1回ずつ洗浄した。
【0020】
シリコンチェンバーの挿入
無胸腺ヌードマウス(BALA/cAJcl−nu)の背面に滅菌シリコンチャンバを移植して、隣接皮膚からの細胞の移動を防止した(図1)。8週齢の無胸腺ヌードマウス(BALA/cA Jcl−nu 日本クレアより購入)に対し、体重1g当たり0.02mlの13%ペントバルビタール(大日本製薬)を腹膜腔内に注射して麻酔した後、背中に筋膜直上までの直径1cmの傷を作製した。上下1対のシリコンチェンバーのうち、下方用を皮膚と胸壁の間に挿入し、ナイロン糸で縫合し、固定した。次に、直径1cm、厚さ3mmのコラーゲンスポンジをチェンバー内に装着し、先に調製した細胞浮遊液をスポンジの上に均一に滴下した。培養液の乾燥を防ぐために上方用のチェンバーをかぶせた。移植の1週間後に上方用のチェンバーを取り除き、10−12日後に下方用のチェンバーを取り除いた。
【0021】
移植後最初の10日間は毎日、その後は1日おきに3−4週間まで、移植片を観察した。3−4週経過した後、発毛した毛をすべて剃毛して本数を計測した。発毛した面積も計測して、発毛の密度を比較した(各群につき3匹ずつ)。発毛した皮膚を組織学的に検討するために10%ホルマリン液(和光純薬)中に室温で2時間放置し、パラフィン包埋を行い、8μmの厚さの切片を作製して、ヘマトキシリン&エオジン染色を行った。
【0022】
移植部位の肉眼的観察所見
コラーゲンPGA(−)スポンジおよびPGA(+)スポンジが毛の形成に及ぼす影響を調べるために、通常は毛再生が完了する3−4週間まで、移植部位の外観を観察した。PGA(−)スポンジの移植皮膚においては、1週間以内に毛包が観察された。しかし、図2Aおよび2Bに示されるように、毛の成長は遅く、まばらであった。固定した移植部位のサイズは、元のスポンジのサイズを越えて広がっていた(図2A)。さらに、異所性毛成長が移植部位のまわりの皮膚の下で肉眼で見られた(図2C)。
【0023】
これに対し、移植片をPGA(+)スポンジ上に適用した場合,毛の形成は、PGA(−)スポンジよりやや遅く移植の10−12日後に誘導された。しかし、PGA(+)スポンジ上の毛は、PGA(−)スポンジ上の毛と比較して、非常に太く、一様に正常に成長していた(図2Cおよび2D)。PGA(+)スポンジ上の移植部位のサイズおよび形状は、元のスポンジのサイズから変化しなかった。異所性毛成長はほとんど認められなかった(図2E)。
【0024】
各移植片上の毛密度を定量的に分析したところ、PGA(−)およびPGA(+)スポンジ上の平均毛成長密度は、それぞれ300および2500本/cmであった(図4)。このことは、毛成長にはPGA(+)スポンジがより有利であることを示す。
【0025】
組織学的所見
次に,移植片を組織学的に調べた。皮膚の基本構造,すなわち、表皮および真皮は再生されていたが,PGA(−)スポンジのすべての移植部位は真皮中に表皮嚢胞を含み、皮下で異所性毛形成が認められた(図3A、図5)。毛が皮膚の外に生えた場合であっても、配列はやや乱れていた。場合によっては、正常な毛形成が完全に妨害されるほど多くの表皮嚢胞が形成された(図3B)。PGA(+)スポンジの場合には,表皮嚢胞はほとんど観察されず、異所性毛形成はPGA(−)の場合よりはるかに少なかった(図3Cおよび3D)。さらに、PGA(+)スポンジ上では,毛配列は規則正しく頭から尾に傾斜して配列していた。皮脂腺は正常に生成していた。すなわち,このアッセイにおいて、PGA(+)コラーゲンスポンジは足場として正常な毛形成および生長を妨害しなかった。
【0026】
以上の結果から、慣用のコラーゲンスポンジでは、表皮嚢胞および異所性毛がしばしば形成され、正常な毛再生が妨害されるのに対し、PGA繊維で補強した本発明のコラーゲンスポンジを用いた場合には、前述のような現象は認められず、移植部位において正常な毛成長が認められることが示された。また、移植部位のサイズ変化も見られず、細胞親和性および力学特性ともに優れた毛再生のための足場材料であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、毛再生実験において用いたチャンバーの図解である。
【図2】図2は、移植片上の発毛を示す。
【図3】図3は、移植片の切片のヘマトキシリンおよびエオジン染色を示す。
【図4】図4は、移植部位における発毛密度を示すグラフである。
【図5】図5は、移植部位において生成した表皮嚢胞の数を示すグラフである。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite material for promoting hair growth useful as a scaffold for hair regeneration.
[0002]
[Prior art]
In biological tissue engineering, it is important to construct an environment (field) for inducing tissue regeneration in cells. Scaffolds for cell growth and differentiation required for this field construction have been made from various polymeric materials. In addition, these scaffold materials can also be used as a culture substrate for various cells. The conditions of the scaffold material include: 1) having an affinity for cells, 2) maintaining a sufficient mechanical strength for a period required for inducing regeneration of a living tissue, and 3) having a biodegradable and absorbing property. It can be rapidly degraded and eliminated as the regeneration progresses so as not to hinder the progress of the regeneration. 4) It must be porous so that cells can easily enter and oxygen and nutrients can be supplied to the entered cells. , Etc. are required. As a scaffold material, collagen (a major component of the extracellular matrix), which is particularly excellent in affinity for cells, is widely used in the form of a sponge.
[0003]
However, the collagen sponge has been disadvantageous in that the strength of the collagen sponge decreases when it is touched or immersed in a cell culture solution or a body fluid, and the collagen sponge cannot maintain a matrix-like shape for a long time. In order to solve the problem of the mechanical strength of the collagen sponge, a composite material in which a collagen sponge is coated with a bioabsorbable plastic (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-236688) or a polymer material for a skeleton made of a bioabsorbable material is used. Is molded into a sponge shape or the like, and a medical material (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-204807) or the like in which a gel such as collagen is contained therein has been proposed. However, these composite materials have drawbacks such as the inability of cells to directly contact collagen and the slow decomposition of the material, and thus require improvement as a scaffold for effective regeneration induction of living tissues. In addition, satisfactory affinity as a scaffold for hair regeneration could not be obtained because the affinity with cells was not sufficiently high.
[0004]
Prior art document information related to the present invention is as follows.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-236688
[Patent Document 2]
JP-A-2001-204807
[Non-patent document 1]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a hair growth-promoting composite material having excellent affinity with cells and improved mechanical strength.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a hair growth promoting composite material comprising a sponge-like biodegradable absorbent polymer containing a fibrous biodegradable absorbent polymer. Preferably, the sponge-like biodegradable absorbent polymer is a collagen sponge. Since the composite material of the present invention has a higher ability to retain its structure when a cell suspension is added than a conventional collagen sponge, it is excellent as a scaffold for cell culture and tissue engineering in regenerative medicine such as hair growth. ing.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The composite material of the present invention is characterized by comprising a sponge-like biodegradable absorbent polymer containing a fibrous biodegradable absorbent polymer.
[0008]
Examples of the sponge-like biodegradable absorbent polymer used in the present invention include sponge-shaped proteins such as collagen, gelatin, fibrin, gluten, and fibroin and derivatives thereof; polyamino acids and derivatives thereof; chitin and chitosan. , Hyaluronic acid, alginic acid, starch, dextran and the like and derivatives thereof; mixtures and complexes of two or more of these. Further, a complex of a natural polymer and a synthetic polymer is also preferably used in the present invention.
[0009]
The sponge shape means a porous shape capable of providing a space suitable for cell growth.
[0010]
In a particularly preferred embodiment of the present invention, the sponge-like biodegradable and absorbable polymer is collagen. The preferred collagen used in the present invention is not particularly limited, and is a known acid-solubilized collagen, enzyme-solubilized collagen, alkali-solubilized collagen, or a solubilized collagen obtained from animal bone or skin as a raw material. A collagen solution such as chemically modified collagen or regenerated collagen obtained by regenerating collagen fibers from solubilized collagen can be used. Specific examples include type I collagen derived from pig skin, type I collagen derived from pig tendon, type II collagen derived from bovine nose cartilage, type I collagen extracted from fish, and the like. Alternatively, collagen may be obtained by genetic recombination, or may be produced by chemical synthesis.
[0011]
As the biodegradable polymer, gelatin is preferably used. Gelatin is derived from collagen that can be collected from all parts of the body such as skin, bones and tendons of various animal species including cows, pigs, fish, etc. It can be obtained by denaturation by various treatments such as decomposition and enzymatic decomposition. Denatured gelatin of recombinant collagen may be used.
The concentration of the collagen solution is not particularly limited, but is preferably 0.1-4% by weight, more preferably 0.3-2% by weight.
[0012]
A collagen sponge can be easily formed by freeze-drying a collagen solution. In order to change the sponge hole diameter, a known technique such as changing the freezing temperature can be used. Further, for the purpose of adjusting the pore size of the collagen sponge to an optimum range, an organic solvent having a property of not mixing with water may be added to the collagen solution and freeze-dried. Examples of such an organic solvent include halogenated hydrocarbons such as chloroform, carbon tetrachloride, and methylene chloride; esters such as ethyl acetate and ethyl propionate; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; hexane and cyclohexane. And the like; ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether; and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Further, a method of adding various additives to the collagen solution, a method of bubbling the collagen solution before freeze-drying, and the like are also known.
[0013]
As the fibrous biodegradable polymer used in the present invention, a natural or synthetic polymer having biodegradability can be used, for example, polyglycolic acid, polylactic acid, poly-ε-caprolactone, polydioxanone. , Poly-β-malic acid, polyorthoesters, polydiaminophosphazenes, and copolymers thereof. Among these, polyglycolic acid, polylactic acid, poly-ε-caprolactone, and copolymers thereof are particularly preferable. Only one kind of biodegradable absorbent polymer may be used, or two or more kinds may be used in combination.
[0014]
According to the present invention, the spongy biodegradable absorbent polymer contains a fibrous biodegradable absorbent polymer, thereby maintaining excellent affinity with cells and at the same time obtaining sufficient mechanical strength. Can be. The fiber may be a long fiber or a short fiber, and may be a nonwoven fabric suitably loosened. The diameter of the fiber is not particularly limited, but a fiber having a diameter of 1 to 100 μm can be preferably used. It is preferable that the content of the fibrous biodegradable absorbent polymer is such that the weight ratio of fibrous biodegradable absorbent polymer / sponge-shaped biodegradable absorbent polymer is 0.2 to 10.0. When collagen is used as the sponge-like biodegradable polymer, the fibrous biodegradable polymer is 0.01 to 10% by weight based on the collagen solution (before adding the organic solvent and various additives). And more preferably 0.4-1% by weight.
[0015]
A sponge-like biodegradable absorbent polymer containing a fibrous biodegradable absorbent polymer can be freeze-dried and then subjected to a crosslinking treatment to further increase the mechanical strength. By adjusting the degree of crosslinking, the rate of biodegradation of the sponge-like biodegradable and absorbable polymer can be controlled. The method of the crosslinking treatment is not particularly limited, and for example, a chemical crosslinking method, a thermal dehydration crosslinking method under vacuum, or a crosslinking method by irradiation with ultraviolet rays, gamma rays, electron beams, or the like can be used. Also, these methods can be used in combination. For example, when performing chemical cross-linking, a cross-linking agent such as glutaraldehyde, carbodiimide, carbonylimidazole, diepoxy compound, dianhydride, epichlorohydrin and the like can be used. When performing thermal dehydration crosslinking under vacuum, for example, the crosslinking can be performed at a crosslinking temperature of 100 to 170 ° C. for 2 to 120 hours.
[0016]
The composite material for promoting hair growth of the present invention thus obtained has a fibrous biodegradable polymer randomly embedded in a crosslinked porous sponge made of a biodegradable polymer. It has a structure. That is, the sponge substance is collagen having a high cell affinity, and fibers are incorporated to mechanically reinforce it. For this reason, a sponge having excellent affinity with cells and maintaining sufficient mechanical strength for a period required for skin tissue regeneration and hair growth can be obtained. Furthermore, the sponge can be degraded and absorbed in vivo over time without negatively affecting hair growth. Therefore, it is useful as a scaffolding material for hair growth.
[0017]
As shown in the following examples, when a hair growth experiment was performed using the hair growth promoting composite material of the present invention and a conventional collagen sponge, in the conventional collagen sponge, epidermal cysts and ectopic hair were found. While it is often formed and interferes with normal hair regeneration, when a collagen sponge reinforced with polyglycolic acid (PGA) fiber is used, normal hair growth is observed at the implantation site and the number of hair growth is also reduced. Significantly higher. This is because collagen does not have high mechanical strength, which reduces pore structure size, impedes cell migration and results in leakage of cell suspension, which results in epidermal cysts and ectopic hair formation. It is considered to be. In contrast, a collagen sponge incorporating PGA fibers according to the present invention is mechanically reinforced, so that the size of the pore structure in the sponge can be maintained during cell seeding. Therefore, it is considered that ectopic hair formation was hardly observed, the formation of the epidermal follicle was suppressed, and a place where the hair follicle could be normally regenerated was provided. Therefore, the composite material for promoting hair growth of the present invention is useful as a scaffold material in regenerative medicine such as hair growth.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Preparation of Cultured Cells C57BL / 6J mouse and athymic nude mouse BALA / cAJcl-nu were purchased from CLEA Japan. Fetal mice were removed from the uterus of C57BL / 6J mice on days 16-17 of gestation and washed in Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS: Sigma-Aldrich, St. Louis, MO). At this point, skin cells isolated from fetal mice retain the ability to form hair follicles in a hair regeneration assay. The fetal back skin was harvested with scissors and the skin was separated from the subcutaneous tissue by centrifuge. The skin was placed in KGM-2 (purchased from Clonetic) supplemented with 0.05% collagenase IV at 4 ° C. for 16 hours and then separated into epidermis and dermis. The epidermis was dissociated by pipetting in KGM-2, and the dermis was dissociated by pipetting in KGM-2 without addition of insulin, epidermal growth factor and bovine pituitary extract. The dissociated cells were each filtered through a 70 μm nylon filter, and the number of cells was measured. The cells obtained from the epidermis and the dermis were adjusted to a total of about 1 × 10 7 cells, and centrifuged at 1000 rpm for 5 minutes to give a suspension of about 60 μl of KGM-2. Cells were stored on ice until use.
[0019]
Preparation of collagen sponge Two types of collagen sponges, one with and without PGA fibers, were prepared. A 3 mg / ml collagen solution (manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd.) is poured into a mold in which polyglycolic acid (PGA) fibers (manufactured by Gunze) having a diameter of 20 μm are arranged, and then lyophilized to obtain a dry weight ratio. A collagen sponge (PGA (+)) containing 1.33 wt% of PGA fiber / collagen and containing polyglycolic acid fiber was obtained. This was subjected to thermal dehydration crosslinking at 140 ° C. for 12 hours. A collagen sponge containing no PGA fiber was similarly prepared using only the collagen solution (PGA (-)). Next, these collagen sponges were gas-sterilized. Since the collagen sponge containing the polyglycolic acid fiber is slightly hydrophobic as compared with the collagen sponge, the collagen sponge was washed once with 70% ethanol immediately before use, and then washed once with a phosphate buffer (PBS) and once with KGM-2.
[0020]
Insertion of silicon chamber A sterile silicon chamber was implanted into the back of athymic nude mice (BALA / cAJcl-nu) to prevent migration of cells from adjacent skin (Fig. 1). Anesthetized by injecting 0.02 ml of 13% pentobarbital (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) into the peritoneal cavity of 8-week-old athymic nude mice (purchased from BALA / cA Jcl-nu CLEA Japan) per gram of body weight A 1 cm diameter wound right above the fascia was made on the back. Of the pair of upper and lower silicon chambers, the lower one was inserted between the skin and the chest wall, sewed with nylon thread, and fixed. Next, a collagen sponge having a diameter of 1 cm and a thickness of 3 mm was mounted in the chamber, and the previously prepared cell suspension was uniformly dropped on the sponge. An upper chamber was covered to prevent drying of the culture. One week after implantation, the upper chamber was removed and 10-12 days later the lower chamber was removed.
[0021]
Grafts were observed daily for the first 10 days after transplantation and every other day thereafter for up to 3-4 weeks. After a lapse of 3-4 weeks, all of the hairs that grew were shaved and the number was counted. The area of hair growth was also measured to compare the density of hair growth (three per group). In order to histologically examine the hair-grown skin, it was left in a 10% formalin solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) at room temperature for 2 hours, embedded in paraffin, and 8 μm thick sections were prepared. Eosin staining was performed.
[0022]
Macroscopic observations of the transplantation site To investigate the effect of collagen PGA (-) sponge and PGA (+) sponge on hair formation, the transplantation site is usually used until 3-4 weeks when hair regeneration is completed. Was observed. Hair follicles were observed within one week in the skin grafted with PGA (-) sponge. However, as shown in FIGS. 2A and 2B, hair growth was slow and sparse. The size of the fixed implantation site extended beyond the size of the original sponge (FIG. 2A). In addition, ectopic hair growth was visible under the skin around the site of implantation (FIG. 2C).
[0023]
In contrast, when the implant was applied on a PGA (+) sponge, hair formation was induced slightly later than the PGA (-) sponge 10-12 days after implantation. However, the hair on the PGA (+) sponge was very thick and uniformly growing normally compared to the hair on the PGA (-) sponge (FIGS. 2C and 2D). The size and shape of the implantation site on the PGA (+) sponge did not change from the original sponge size. Ectopic hair growth was hardly observed (FIG. 2E).
[0024]
Was quantitatively analyzed hair density on the strip each transplant, PGA (-) and mean hair growth density of PGA (+) on the sponge, it was respectively 300 and 2,500 / cm 2 (Figure 4). This indicates that PGA (+) sponge is more advantageous for hair growth.
[0025]
Histological findings Next, the grafts were examined histologically. Although the basic structure of the skin, that is, the epidermis and the dermis were regenerated, all transplanted sites of the PGA (-) sponge contained epidermal cysts in the dermis and ectopic hair formation was observed under the skin (FIG. 3A). , FIG. 5). Even when the hair grew out of the skin, the arrangement was somewhat disordered. In some cases, so many epidermal cysts were formed that completely disrupted normal hair formation (FIG. 3B). With the PGA (+) sponge, few epidermal cysts were observed and ectopic hair formation was much less than with PGA (-) (FIGS. 3C and 3D). Further, on the PGA (+) sponge, the hair arrangement was regularly arranged from the head to the tail in an inclined manner. Sebaceous glands were formed normally. That is, in this assay, PGA (+) collagen sponge did not interfere with normal hair formation and growth as a scaffold.
[0026]
From the above results, in the conventional collagen sponge, epidermal cysts and ectopic hairs are often formed, and normal hair regeneration is hindered, whereas when the collagen sponge of the present invention reinforced with PGA fibers is used, Showed that the above-mentioned phenomenon was not observed, and normal hair growth was observed at the transplant site. In addition, no change in the size of the transplanted site was observed, indicating that the material was a scaffold for hair regeneration with excellent cell affinity and mechanical properties.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustration of a chamber used in a hair regeneration experiment.
FIG. 2 shows hair growth on an implant.
FIG. 3 shows hematoxylin and eosin staining of graft sections.
FIG. 4 is a graph showing the hair growth density at a transplant site.
FIG. 5 is a graph showing the number of epidermal cysts generated at a transplant site.

Claims (2)

繊維状の生体分解吸収性高分子を含有するスポンジ状の生体分解吸収性高分子からなる、発毛促進用複合材料。A composite material for promoting hair growth, comprising a sponge-like biodegradable absorbent polymer containing a fibrous biodegradable absorbent polymer. スポンジ状の生体分解吸収性高分子がコラーゲンスポンジである、請求項1記載の発毛促進用複合材料。The composite material for promoting hair growth according to claim 1, wherein the sponge-like biodegradable and absorbable polymer is a collagen sponge.
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