JP3005667B2 - Modified silk protein, method for producing the same, and osteosynthetic material - Google Patents
Modified silk protein, method for producing the same, and osteosynthetic materialInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は改変絹タンパク質、
その製造方法および骨結合性材料に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a modified silk protein,
The present invention relates to a method for producing the same and an osteointegrative material .
【0002】[0002]
【従来の技術】骨代替材料は、人工関節、人工骨、人工
靱帯、人工腱、或いは人工歯根等として広く整形外科や
歯科領域において使用されている。骨代替材料として用
いられているものの主体は、金属やガラス・セラミック
スである。2. Description of the Related Art Bone substitute materials are widely used in the fields of orthopedics and dentistry as artificial joints, artificial bones, artificial ligaments, artificial tendons, artificial dental roots and the like. The main components used as bone substitute materials are metals, glass and ceramics.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記金
属製、ガラス・セラミックス製の骨代替材料は生体骨と
の親和性が低く、長期間使用するとルーズニングや骨吸
収等が顕著になる等の欠点があるため大きな問題となっ
ている。However, the above-mentioned metal and glass / ceramic bone substitute materials have a low affinity for living bone and have a drawback such that loosening and bone resorption become remarkable when used for a long period of time. Is a big problem.
【0004】この問題を解決する試みとして、骨セメン
トとしてメチルメタクリレート系ポリマーを利用した
り、各種の合金やセラミックスの組成を適切に規定する
ことで、その機能を向上させるべく研究開発が進んでい
る。[0004] In an attempt to solve this problem, research and development are being conducted to improve the function of the bone cement by using a methyl methacrylate polymer or by appropriately defining the composition of various alloys and ceramics. .
【0005】そこで、生体骨の成分がハイドロキシアパ
タイトであることに着目して、各種材料の骨親和性を向
上させる技術が開発されている。その技術としては、例
えばチタンのような金属表面にハイドロキシアパタイト
をプラズマコーティングする方法(J.Biomed.Mater.Res
誌、第27巻、第603〜610頁、1993年)、また、例えばカ
ルシウムフォスフェートのようなセラミックスの一成分
としてハイドロキシアパタイト成分を組み込む方法(Bi
omaterials誌、第14巻、第216〜224頁、1993年)が夫々
報告されている しかしながら、これらの材料は力学的な弾性率が高く、
靱性が低いために使用用途が著しく制限されてしまうと
いう問題がある。また、これらの材料は生体骨物性とは
力学的性質の相違があるため、その物理的な刺激により
骨吸収等の危険性も否定出来ないという問題もある。[0005] Therefore, attention has been paid to the fact that the component of living bone is hydroxyapatite, and techniques for improving the bone affinity of various materials have been developed. For example, a technique of plasma-coating hydroxyapatite on a metal surface such as titanium (J. Biomed. Mater. Res.
Journal, Vol. 27, pp. 603-610, 1993) and a method of incorporating a hydroxyapatite component as one component of ceramics such as calcium phosphate (Bi
omaterials, Vol. 14, pp. 216-224, 1993) .However, these materials have a high mechanical elastic modulus,
There is a problem that the use application is significantly restricted due to low toughness. In addition, since these materials have mechanical properties different from those of living bones, there is also a problem that danger such as bone resorption cannot be denied due to physical stimulation.
【0006】そこで、これらの問題点を解決する手段と
しては、ハイドロキシアパタイトと例えばポリL−乳酸
のような合成高分子との複合材料(Cells.Mater.誌、第
2巻、第329〜337頁、1992年)、また、ハイドロキシア
パタイトと例えばポリハイドロキシブチレートのような
合成高分子との複合材料(Biomaterials誌、第14巻、第
793〜796頁、1993年)、また、ハイドロキシアパタイト
と例えばコラーゲンのような生体高分子との複合材料
(Biomaterials誌、第14巻、第97〜106頁、1993
年)が夫々報告されている。これは生体骨がハイドロキ
シアパタイトと生体高分子であるコラーゲンとの複合組
織であることに基づくものであるが、用いられる例えば
ポリL−乳酸、またはポリハイドロキシブチレートのよ
うな合成高分子は、一般的に生体組織に対する適合性が
良好でないため、骨芽細胞等に対する影響を無視するこ
とが出来ず、長期的に見ると骨結合性に問題が生じる可
能性が有る。Therefore, as a means for solving these problems, a composite material of hydroxyapatite and a synthetic polymer such as poly-L-lactic acid (Cells Mater.
2, pp. 329-337, 1992), and a composite material of hydroxyapatite and a synthetic polymer such as polyhydroxybutyrate (Biomaterials, Vol. 14, Vol.
793-796, 1993), and a composite material of hydroxyapatite and a biopolymer such as collagen (Biomaterials, Vol. 14, pages 97-106, 1993).
Years) are reported respectively. This is based on the fact that living bone is a complex tissue of hydroxyapatite and collagen, which is a biopolymer, but synthetic polymers such as poly-L-lactic acid or polyhydroxybutyrate are generally used. Because of its poor compatibility with living tissues, the effect on osteoblasts and the like cannot be ignored, and there is a possibility that a problem may occur in osteosynthesis in the long term.
【0007】また、生体適合性に優れた生体高分子であ
るコラーゲンを用いる場合は、前記合成高分子の有する
問題点は回避することが出来るものの、コラーゲンは動
物組織からの抽出により調製するため、素材としての製
造工程が複雑になるのみならず、素材の製造コストが高
いという問題がある。[0007] When collagen, which is a biopolymer having excellent biocompatibility, is used, although the problems of the synthetic polymer can be avoided, collagen is prepared by extraction from animal tissues. Not only does the manufacturing process for the material become complicated, but also the cost of manufacturing the material is high.
【0008】一方、蚕を通して得られる生体高分子であ
る絹糸は、適度な弾性率と優れた強靱性等の機械的特性
を有する素材であり、既に伝統的衣料素材として工業レ
ベルで生産されている。On the other hand, silk thread, which is a biopolymer obtained through silkworms, is a material having an appropriate elastic modulus and excellent mechanical properties such as excellent toughness, and has already been produced at the industrial level as a traditional clothing material. .
【0009】また、非衣料分野においては、従来から絹
糸が手術用縫合糸として利用されているように、絹タン
パク質は生体組織に対して刺激が少なく、また、細胞付
着増殖性が優れているため、生体適合性に優れた素材で
ある。[0009] In the non-clothing field, as in the case of silk thread, which has been conventionally used as a surgical suture, silk protein is less irritating to living tissues and has excellent cell adhesion and proliferation properties. It is a material with excellent biocompatibility.
【0010】繭糸から絹糸への製造は工業レベルで可能
であるため、絹タンパク質は他の生体高分子に比較して
安価に製造することが出来、絹タンパク質は前記コラー
ゲンの問題を解決するための素材として適している。[0010] Since the production of cocoons into silk threads is possible on an industrial level, silk proteins can be produced at a lower cost than other biopolymers, and silk proteins can be used to solve the problem of collagen. Suitable as a material.
【0011】しかしながら、絹タンパク質のみでは骨結
合性が低く、骨結合性材料としては不十分であるため、
新しい利用技術の開発が望まれている。[0011] However, since silk protein alone has low osseointegrability and is insufficient as an osteosynthetic material,
Development of new utilization technology is desired.
【0012】本発明は、適度な弾性率と強靭性を有し、
かつ生体適合性を持ち、製造工程が簡便であり、製造コ
ストが安価である改変絹タンパク質、その製造方法、お
よび該改変絹タンパク質を素材とした骨結合性材料を提
供することを目的とする。The present invention has an appropriate elastic modulus and toughness,
A modified silk protein having biocompatibility, a simple production process, and a low production cost ;
And an osteosynthetic material using the modified silk protein as a material .
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の1改変絹タンパ
ク質は、絹タンパク質中の反応性側鎖に、アミノ酸との
反応後イオン性基となる無水コハク酸、無水グルタル
酸、無水フタル酸、もしくは無水O−スルホ安息香酸に
よる化学修飾加工によって、またはカルボキシル基、リ
ン酸基、硫酸基のようなイオン性基を側鎖に持つリン酸
メタクリル系モノマー、もしくはスチレンスルホン酸モ
ノマーによるグラフト加工によって該イオン性基を導入
して成ることを特徴とする。本発明のイオン性基の導入
された改変絹タンパク質は、絹タンパク質と、無水コハ
ク酸、無水グルタル酸、無水フタル酸、もしくは無水O
−スルホ安息香酸とを反応させ、または該絹タンパク質
と前記リン酸メタクリル系モノマー、もしくはスチレン
スルホン酸モノマーとをグラフト重合させることによっ
て得られる。 SUMMARY OF THE INVENTION One modified silk tamper of the present invention
The protein is attached to the reactive side chain in the silk protein with amino acids.
Succinic anhydride and glutaric anhydride that become ionic groups after the reaction
Acid, phthalic anhydride or O-sulfobenzoic anhydride
By chemical modification processing, or
Phosphoric acid having an ionic group such as an acid group or a sulfate group in the side chain
Methacrylic monomer or styrenesulfonic acid monomer
Introduce the ionic group by grafting with nomer
It is characterized by comprising. Introduction of the ionic group of the present invention
The modified silk protein is made of
Citric acid, glutaric anhydride, phthalic anhydride or O
-Reacting with sulfobenzoic acid, or the silk protein
And the methacrylic phosphate monomer or styrene
By graft polymerization with sulfonic acid monomer,
Obtained.
【0014】また、本発明の骨結合性材料は、前記イオ
ン性基の導入された改変絹タンパク質からなり、該改変
絹タンパク質はカルシウム、リン酸を吸着しかつハイド
ロキシアパタイトの形成能を有するものである。 原料と
しての前記絹タンパク質は、例えばフィブロイン、セリ
シン、または両者の混合物からなるものであり、前記リ
ン酸メタクリル系モノマーは、例えばポリプロピレング
リコールメタクリレートアシッドフォスフェートであ
り、また、前記スチレンスルホン酸モノマーは、例えば
p−スチレンスルホン酸ナトリウムである。 また、本発
明で用いる絹タンパク質は、繭糸、生糸、またはこれら
を精練することで得られる。 The osteosynthetic material of the present invention is characterized in that
A modified silk protein having a functional group introduced therein,
Silk protein adsorbs calcium, phosphate and hides
It has the ability to form roxyapatite. Raw materials and
Said silk protein is, for example, fibroin,
Consisting of syn or a mixture of both.
Methacrylic acid-based monomers include, for example, polypropylene
Recall methacrylate acid phosphate
And the styrene sulfonic acid monomer is, for example,
It is sodium p-styrenesulfonate. In addition,
The silk protein used in Ming is cocoon, raw silk, or
Can be obtained by scouring.
【0015】[0015]
【発明の実施の態様】各種の材料に骨結合性を付与する
方法は種々報告されている。特に最近、生体骨成分であ
るハイドロキシアパタイトを例えばコラーゲン、ポリL
−乳酸のような材料に混合したり、例えば金属、セラミ
ックスのような材料の表面にハイドロキシアパタイトを
コーティングしたりして、生体骨ハイドロキシアパタイ
トと融合させることで優れた素材が調製出来る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various methods have been reported for imparting osteointegration to various materials. In particular, recently, hydroxyapatite, which is a living bone component, is used, for example, with collagen, poly L
-An excellent material can be prepared by mixing with a material such as lactic acid or coating a surface of a material such as a metal or ceramic with hydroxyapatite and fusing it with hydroxyapatite in living bone.
【0016】また、例えば高密度ポリエチレン、ポリエ
チレンテレフタレートのような材料表面にハイドロキシ
アパタイトを沈着、生成させることにより材料と骨組織
とを強固に接合させる方法(Polymer Prep
rints, Japan, 第44巻、第1485頁、1995
年)が報告されている。これは材料にハイドロキシアパ
タイトの成分であるカルシウム、リン酸を効率よく吸着
させ、材料表面、或いは内部にハイドロキシアパタイト
を効果的に生成させることで、材料の骨結合性を向上さ
せる方法として有望である。Also, a method of firmly joining the material and the bone tissue by depositing and forming hydroxyapatite on the surface of a material such as high-density polyethylene or polyethylene terephthalate (Polymer Prep)
prints, Japan, vol. 44, p. 1485, 1995
Year) has been reported. This is a promising method for improving the osteointegration of the material by efficiently adsorbing calcium and phosphoric acid, which are the components of hydroxyapatite, on the material and effectively generating hydroxyapatite on the surface or inside of the material. .
【0017】本発明は、材料の骨結合性を向上させる手
段として、化学修飾加工、或いはグラフト加工を用いる
ものである。The present invention uses chemical modification or grafting as a means for improving the osteointegration of the material.
【0018】本発明の変性絹タンパク質は、化学修飾加
工、或いはグラフト加工により絹タンパク質の反応性側
鎖にイオン性基を化学結合することによりカルシウム、
リン酸を効果的に吸着する機能が付与されたものであ
り、本発明の骨結合性材料は、かかる機能を有する変性
絹タンパク質からなるものである。ここで言う絹タンパ
ク質の反応性側鎖とはリジン、アルギニン、ヒスチジン
等の塩基性アミノ酸側鎖、セリン、チロシン等の水酸基
を有する側鎖を意味し、また、イオン性基とはアスパラ
ギン酸、グルタミン酸等のカルボキシル基を意味する。The modified silk protein of the present invention is chemically modified
Reactive side of silk protein by engineering or grafting
Calcium by chemically bonding ionic groups to the chain,
It has a function of effectively adsorbing phosphoric acid.
The osteosynthetic material of the present invention
It is composed of silk protein. The reactive side chain of the silk protein referred to here means a basic amino acid side chain such as lysine, arginine and histidine, and a side chain having a hydroxyl group such as serine and tyrosine, and the ionic group means aspartic acid and glutamic acid. Etc. means a carboxyl group.
【0019】改変に用いるイオン性基がカルシウム、リ
ン酸を効率的に吸着することで、材料中にハイドロキシ
アパタイトの形成能を有する骨結合性材料である。ここ
で言う改変とは化学修飾加工、或いはグラフト加工によ
って絹タンパク質本来の生化学特性、理化学的特性に加
えて新たな特性を付与することを意味する。An osteosynthetic material having the ability to form hydroxyapatite in the material by the efficient adsorption of calcium and phosphoric acid by the ionic group used for the modification. The term “modification” as used herein means that new properties are imparted to the silk protein by biochemical or physicochemical properties by chemical modification or grafting.
【0020】イオン性基を分子側鎖にもつ重合性分子を
絹タンパク質に導入することによりカルシウム、リン酸
を効果的に吸着させる特性を持たせた骨結合性材料であ
る。ここで言うイオン性基を分子側鎖にもつ重合性分子
とはカルボキシル基、リン酸基、硫酸基等を側鎖に持
つ、例えばビニル化合物を意味する。An osteosynthetic material having the property of effectively adsorbing calcium and phosphoric acid by introducing a polymerizable molecule having an ionic group in the molecular side chain into silk protein. The term "polymerizable molecule having an ionic group in the molecular side chain" as used herein means, for example, a vinyl compound having a carboxyl group, a phosphate group, a sulfate group or the like in the side chain.
【0021】本発明で用いる絹タンパク質としては、家
蚕、或いは天蚕、柞蚕等の野蚕由来のものであればいず
れのものでもよく、これら蚕の絹糸からの絹タンパク質
を得る手法としては、絹糸の原料となる物質が蓄積され
ている絹糸腺からの抽出、或いは繭糸、絹糸からの抽出
する方法、または繭糸、生糸からフィブロインまたはセ
リシン等の絹タンパク質を精練による分別する方法等の
既知の如何なる方法を用いてもよい。特に絹タンパク質
を得る手法の製造過程の簡便性、或いは経済性、効率性
から家蚕の繭糸由来の絹タンパク質を利用することが好
ましい。As the silk protein used in the present invention, any silk protein may be used as long as it is derived from wild silkworms, such as silkworms, heavenly silkworms, and tussah silkworms. Any known method such as extraction from a silk gland in which a substance to be accumulated is accumulated, or cocoon thread, a method of extracting from silk thread, or a method of separating silk protein such as fibroin or sericin from cocoon thread or raw silk by scouring is used. You may. In particular, it is preferable to use a silk protein derived from the silkworm cocoon from the viewpoint of simplicity of the production process of the method for obtaining a silk protein, or economic efficiency and efficiency.
【0022】絹タンパク質を構成するものとしては、フ
ィブロイン、セリシン等が挙げられる。骨結合性材料を
製造するためには、いずれの絹タンパク質を用いてもよ
いが、蚕を通して多量に入手出来るフィブロインが好ま
しい。また、フィブロインとセリシンが混合した混合物
を絹タンパク質として用いてもよい。Examples of the silk protein include fibroin and sericin. To produce the osteosynthetic material, any silk protein may be used, but fibroin, which can be obtained in large quantities through silkworms, is preferred. Further, a mixture of fibroin and sericin may be used as the silk protein.
【0023】本発明における化学修飾加工とは、反応性
に富んだ例えば無水フタル酸、無水コハク酸のような二
塩基酸無水物により絹タンパク質中のリジン、アルギニ
ン、ビスチジン等の反応性アミノ酸残基に化学的な手法
でイオン性基を導入することを意味する。The chemical modification processing in the present invention means that a reactive amino acid residue such as lysine, arginine, bistidine or the like in a silk protein is reacted with a dibasic acid anhydride such as phthalic anhydride or succinic anhydride having a high reactivity. Means to introduce an ionic group into a chemical compound by a chemical method.
【0024】化学修飾加工に用いる反応性材料として
は、フィブロイン中のリジン、アルギニン、アスパラギ
ン、アスパラギン酸、グルタミン、グルタミン酸、ヒス
チジン、チロシン、セリン、システイン等の反応性側鎖
をもつアミノ酸と反応出来るもので、かつ反応後イオン
性基となるものであれば特に限定はなく、こうした目的
に適合する化学修飾材料としては、無水コハク酸、無水
グルタル酸、無水フタル酸、無水O−スルホ安息香酸等
が挙げられる。また、化学修飾加工法としては既知の反
応方法のいずれの方法を用いてもよく、例えば無水フタ
ル酸、無水O−スルホ安息香酸を用いる場合は、これら
の二塩基酸無水物を溶解し、アシル基を導入出来る溶媒
であれば特に限定はなく、これらの目的にかなう溶媒と
しては、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスル
ホキシド、テトラヒドロフラン、ピリジン等が挙げられ
る。As the reactive material used for the chemical modification, those capable of reacting with amino acids having a reactive side chain such as lysine, arginine, asparagine, aspartic acid, glutamine, glutamic acid, histidine, tyrosine, serine and cysteine in fibroin are used. There is no particular limitation as long as it becomes an ionic group after the reaction, and examples of the chemically modified material suitable for such purposes include succinic anhydride, glutaric anhydride, phthalic anhydride, and O-sulfobenzoic anhydride. No. Further, as the chemical modification processing method, any of known reaction methods may be used.For example, when phthalic anhydride or O-sulfobenzoic anhydride is used, these dibasic acid anhydrides are dissolved and acyl There is no particular limitation as long as the solvent can introduce a group, and N, N-dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, pyridine and the like can be mentioned as solvents meeting these purposes.
【0025】絹タンパク質への化学修飾加工を行なう際
の反応温度としては40℃以上が好ましく、また、反応時
間は30分間ないし3時間が好ましい。これら反応温度と
反応時間は用いる化学修飾加工用の反応性材料の反応性
の違いにより適宜設定すればよい。例えば、反応性の低
い無水フタル酸の場合は、反応温度70〜80℃、反応時間
30分〜5時間とし、反応性の高い無水O−スルホ安息香
酸の場合は、反応温度55〜70℃、反応時間30分〜3時間
とすることにより所定の化学修飾加工が行なえる。The reaction temperature at the time of chemically modifying the silk protein is preferably 40 ° C. or higher, and the reaction time is preferably 30 minutes to 3 hours. The reaction temperature and the reaction time may be appropriately set depending on the difference in reactivity of the reactive material for chemical modification used. For example, in the case of phthalic anhydride having low reactivity, the reaction temperature is 70 to 80 ° C., and the reaction time is
In the case of highly reactive O-sulfobenzoic acid for 30 minutes to 5 hours and a reaction temperature of 55 to 70 ° C. and a reaction time of 30 minutes to 3 hours, predetermined chemical modification processing can be performed.
【0026】また、絹タンパク質と前記溶媒との浴比は
1:10〜1:50、好ましくは1:30に設定するのがよい。The bath ratio between the silk protein and the solvent is
It is good to set 1: 10-1: 50, preferably 1:30.
【0027】化学修飾反応後は、絹タンパク質に付着し
た未反応物を除去するためにイソプロパノール等の溶媒
で洗浄処理し、続いて55℃のアセトンで1時間の煮沸処
理を施すことが望ましい。After the chemical modification reaction, it is desirable to carry out a washing treatment with a solvent such as isopropanol in order to remove unreacted substances adhering to the silk protein, followed by a boiling treatment with 55 ° C. acetone for 1 hour.
【0028】絹タンパク質に対するイオン性基の導入量
は、絹タンパク質重量(乾燥重量)に対して1〜35重量
%、好ましくは1〜20重量%とする。イオン性基の導入
量が1重量%未満の場合は、絹タンパク質に対する十分
な骨結合性が付与出来なくなり、また、イオン性基の導
入量が35重量%を超えた場合は、絹タンパク質の機械的
特性が劣悪化したりして絹タンパク質の持つ生体適合性
を失う危険性がある。The amount of the ionic group introduced into the silk protein is 1 to 35% by weight, preferably 1 to 20% by weight, based on the weight (dry weight) of the silk protein. If the amount of the ionic group introduced is less than 1% by weight, sufficient osseointegration to the silk protein cannot be provided, and if the amount of the ionic group introduced exceeds 35% by weight, the silk protein mechanical There is a risk that the biocompatibility of the silk protein may be lost due to the deterioration of the biological properties.
【0029】本発明におけるグラフト加工とは、例えば
イオン性側鎖を有するビニル化合物のようなモノマーを
グラフト加工技術により絹タンパク質にグラフト重合さ
せることを意味する。The term "grafting" in the present invention means that a monomer such as a vinyl compound having an ionic side chain is graft-polymerized to a silk protein by a grafting technique.
【0030】通常、水溶性のビニル化合物であればグラ
フト加工溶液は水溶液でよいし、水不溶性のものであれ
ば例えばイオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤の
ような乳化剤により乳化したグラフト加工溶液を用いる
ことが出来る。具体的なグラフト方法としては、グラフ
ト加工用のビニル化合物を水溶液、或いは乳化溶液と
し、この水溶液、或いは乳化溶液中に絹タンパク質を浸
漬し、重合開始剤の存在下でグラフト重合反応させる。Usually, the grafting solution may be an aqueous solution if it is a water-soluble vinyl compound, or a grafting solution emulsified with an emulsifier such as an ionic surfactant or a nonionic surfactant if it is insoluble in water. Processing solutions can be used. As a specific grafting method, a vinyl compound for grafting is formed into an aqueous solution or an emulsified solution, and the silk protein is immersed in the aqueous solution or the emulsified solution and subjected to a graft polymerization reaction in the presence of a polymerization initiator.
【0031】グラフト加工に用いるビニル化合物として
は、グラフト加工の結果、イオン性基を導入することが
出来るものであれば特に限定はなく、カルボキシル基、
リン酸基、硫酸基を導入出来るものが好ましく、例え
ば、スチレンスルホン酸モノマー、リン酸メタクリル系
モノマーが挙げられる。The vinyl compound used for the grafting is not particularly limited as long as an ionic group can be introduced as a result of the grafting.
Those capable of introducing a phosphate group or a sulfate group are preferable, and examples thereof include a styrene sulfonic acid monomer and a methacrylic phosphate monomer.
【0032】また、イオン性を持たないグラフト加工用
のビニル化合物であっても、グラフト加工の後、グラフ
ト重合物の分子側鎖を化学的に改変することで、グラフ
ト加工する絹タンパク質内にイオン性基を導入する方法
も、従来公知のグラフト加工方法と同様に利用すること
が出来る。また、グラフト加工に用いるビニル化合物の
絹タンパク質に対する量は、ビニル化合物の種類、グラ
フト加工の程度により異なるが、絹タンパク質量に対し
て10〜150重量%程度とすれば、グラフト加工効率が良
好で経済的なグラフト加工が出来る。Further, even for a vinyl compound for grafting which does not have ionic properties, after grafting, the molecular side chains of the graft polymer are chemically modified so that ionic compounds can be incorporated into the silk protein to be grafted. The method of introducing a functional group can also be used in the same manner as a conventionally known grafting method. Further, the amount of the vinyl compound to the silk protein used for the grafting varies depending on the type of the vinyl compound and the degree of the grafting, but if the amount is about 10 to 150% by weight based on the amount of the silk protein, the grafting efficiency is good. Economical grafting is possible.
【0033】また、グラフト加工の際、水不溶性モノマ
ーを水に分散させるために用いる界面活性剤としては、
水難溶性のグラフトモノマーを水に分散乳化出来る界面
活性剤ならば特に限定はなく、例えば商品名ノイゲンH
C(第一工業製薬株式会社製)のような非イオン性界面
活性剤、例えば商品名ニューカルゲン(竹本油脂株式会
社製)のようなアニオン性界面活性剤と非イオン性界面
活性剤との混合物が挙げられる。The surfactant used for dispersing the water-insoluble monomer in water during the grafting is as follows.
The surfactant is not particularly limited as long as it is a surfactant capable of dispersing and emulsifying a poorly water-soluble graft monomer in water.
Nonionic surfactants such as C (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), for example, a mixture of an anionic surfactant and a nonionic surfactant such as brand name Newcalgen (manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.) Is mentioned.
【0034】また、グラフト加工の際、用いる重合開始
剤としては、ラジカル活性種を発生させるものであれば
特に限定はなく、水溶性のものが好ましく、過硫酸アン
モニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩が挙げられ
る。また、放射線、プラズマ放電、コロナ放電、光等の
物理的な方法を用いることが出来る。In the grafting, the polymerization initiator used is not particularly limited as long as it generates a radical active species, and is preferably a water-soluble one, and is preferably a persulfate such as ammonium persulfate or sodium persulfate. Is mentioned. Further, physical methods such as radiation, plasma discharge, corona discharge, and light can be used.
【0035】また、重合開始剤の使用量はビニル化合物
に対し、1.2〜3.0重量%の範囲内ならば、絹タンパク質
本来の特性を劣化させることはない。If the amount of the polymerization initiator used is within the range of 1.2 to 3.0% by weight based on the vinyl compound, the inherent properties of the silk protein are not deteriorated.
【0036】グラフト加工における重合反応は、先ず、
室温から30〜60分間で温度60〜80℃に徐々に昇温し、そ
の後、60〜80℃の一定温度で0.5〜2時間の重合反応を進
めることで実施される。昇温速度がこの範囲を超えると
効率よくグラフト加工が進行しない。また、反応温度が
60℃未満の場合は、グラフト加工率が低下し、経済的な
グラフト加工を行なうことが出来ず、また、反応温度が
80℃を超えた場合は、反応制御が困難となりやすく、再
現性のあるグラフト加工を行なうことが出来ない。ま
た、反応時間が0.5時間未満の場合は、グラフト加工率
が低下し、所望の骨結合性を十分に付与することが出来
ず、また、反応時間が2時間を超えた場合は、絹タンパ
ク質表面にホモポリマーが生じ、グラフト加工効果が不
十分となる。The polymerization reaction in the grafting process is as follows.
The temperature is gradually raised from room temperature to 60 to 80 ° C in 30 to 60 minutes, and then the polymerization reaction is carried out at a constant temperature of 60 to 80 ° C for 0.5 to 2 hours. If the heating rate exceeds this range, the grafting does not proceed efficiently. Also, the reaction temperature
If the temperature is lower than 60 ° C., the grafting rate decreases, so that economical grafting cannot be performed.
When the temperature exceeds 80 ° C., the reaction control tends to be difficult, and reproducible grafting cannot be performed. If the reaction time is less than 0.5 hours, the grafting rate is reduced, and the desired osteointegration cannot be sufficiently provided.If the reaction time exceeds 2 hours, the silk protein surface To produce a homopolymer, and the grafting effect becomes insufficient.
【0037】このように化学修飾加工、或いはグラフト
加工が行なわれた絹タンパク質は、カルシウム、リン酸
を効率よく吸着して、生体骨成分のハイドロキシアパタ
イトの形成能を有するから、骨結合性材料として提供す
ることが出来る。The silk protein thus chemically modified or grafted has a capability of efficiently adsorbing calcium and phosphoric acid and forming hydroxyapatite as a living bone component. Can be provided.
【0038】ハイドロキシアパタイトは、カルシウムと
リン酸を主成分とし、それらから成る1つの結晶系を形
成したものである。また、ここで言うハイドロキシアパ
タイトの形成能とは、効率よくカルシウムやリン酸等の
ハイドロキシアパタイト成分を吸着・付着させ、それら
を核としてハイドルキシアパタイトを蓄積する性能を示
す。Hydroxyapatite contains calcium and phosphoric acid as main components and forms one crystal system composed of them. The ability to form hydroxyapatite as used herein refers to the ability to efficiently adsorb and adhere hydroxyapatite components such as calcium and phosphoric acid, and to accumulate hydroxyapatite using them as nuclei.
【0039】[0039]
【実施例】以下に本発明の具体的実施例を比較例と共に
説明する。EXAMPLES Hereinafter, specific examples of the present invention will be described together with comparative examples.
【0040】実施例1 本実施例は無水フタル酸による絹タンパク質の化学修飾
加工の1例である。絹タンパク質としてJIS染色堅牢
度試験法(JIS L 0803)に準拠した14匁付絹羽二重を用
い、次のような無水フタル酸による化学修飾加工を行な
った。Example 1 This example is an example of chemical modification of a silk protein with phthalic anhydride. As a silk protein, a silk feather double with a 14-mom based on the JIS color fastness test method (JIS L 0803) was used, and the following chemical modification with phthalic anhydride was performed.
【0041】先ず、15mlのN,N−ジメチルホルムアミ
ドに2.25gの無水フタル酸を溶解させた化学修飾加工溶
液内に絹羽二重0.85gを浸漬したものを、逆冷却器を備
えたガラス製反応容器内で温度80℃、3時間の化学反応
を行なわせしめて絹羽二重に無水フタル酸を反応させ
た。尚、絹羽二重とジチメルホルムアミドとの浴比は1:
15とした。First, 0.85 g of silk feather double was immersed in a chemically modified solution obtained by dissolving 2.25 g of phthalic anhydride in 15 ml of N, N-dimethylformamide. A chemical reaction was carried out at a temperature of 80 ° C. for 3 hours in the reaction vessel, and phthalic anhydride was reacted with the silk feather. In addition, the bath ratio of silk feather double and dithimerformamide is 1:
It was set to 15.
【0042】次に、反応終了後、化学修飾加工溶液から
取り出した化学修飾加工済み絹羽二重をN,N−ジメチ
ルホルムアミドで洗浄し、続いて温度55℃のアセトンで
1時間の煮沸処理を行なって絹羽二重に付着する無水フ
タル酸の未反応物を除去して試料を作製した。Next, after the reaction was completed, the chemically-modified silk feathers removed from the chemically-modified processing solution were washed with N, N-dimethylformamide, and subsequently washed with acetone at a temperature of 55 ° C.
Unreacted phthalic anhydride adhering to the silk feathers was removed by boiling for 1 hour to prepare a sample.
【0043】作製した試料に温度105℃で2時間の乾燥処
理を行なって、これを試料No.1とした。そして試料No.
1について加工前の絹羽二重との重量差から化学修飾率
を求めたところ5.9%であった。The produced sample was subjected to a drying treatment at a temperature of 105 ° C. for 2 hours, and this was designated as Sample No. 1. And sample No.
The chemical modification ratio of the sample No. 1 was determined from the weight difference from the silk feather double before processing and found to be 5.9%.
【0044】実施例2 本実施例は無水コハク酸による絹タンパク質の化学修飾
加工の1例である。Example 2 This example is an example of chemical modification of a silk protein with succinic anhydride.
【0045】絹タンパク質としてJIS染色堅牢度試験
法(JIS L 0803)に準拠した14匁付絹羽二重を用い、次
のような無水コハク酸による化学修飾加工を行なった。Using a silk feather with a 14-mom according to the JIS color fastness test method (JIS L 0803) as a silk protein, the following chemical modification with succinic anhydride was carried out.
【0046】先ず、10mlのN,N−ジメチルホルムアミ
ドに1gの無水コハク酸を溶解させた化学修飾加工溶液内
に絹羽二重0.51gを浸漬したものを、逆冷却器を備えた
ガラス製反応容器内で温度75℃、90分間の化学反応を行
なわせしめて絹羽二重に無水コハク酸を反応させた。
尚、絹羽二重とジチメルホルムアミドとの浴比は1:20と
した。First, 0.51 g of silk feather double was immersed in a chemically modified processing solution in which 1 g of succinic anhydride was dissolved in 10 ml of N, N-dimethylformamide, and the reaction mixture was made of a glass reactor equipped with a back cooler. A chemical reaction was performed in a container at a temperature of 75 ° C. for 90 minutes, and succinic anhydride was reacted with the silk feathers.
In addition, the bath ratio of Kinuha double and dithimerformamide was 1:20.
【0047】次に、反応終了後、化学修飾加工溶液から
取り出した化学修飾加工済み絹羽二重をイソプロパノー
ルで洗浄し、続いて温度55℃のアセトンで1時間の煮沸
処理した後、温度20℃の冷水で十分水洗を行なって絹羽
二重に付着せる無水コハク酸の未反応物を除去して試料
を作製した。Next, after the reaction was completed, the chemically modified silk feather doubles taken out of the chemically modified processing solution were washed with isopropanol, and subsequently boiled with acetone at a temperature of 55 ° C. for 1 hour, and then heated at a temperature of 20 ° C. Was thoroughly washed with cold water to remove unreacted succinic anhydride attached to the silk feathers to prepare a sample.
【0048】作製した試料に温度105℃で2時間の乾燥処
理を行なって、これを試料No.2とした。そして試料No.
2について加工前の絹羽二重との重量差から化学修飾率
を求めたところ7.5%であった。The produced sample was subjected to a drying treatment at a temperature of 105 ° C. for 2 hours, and this was designated as Sample No. 2. And sample No.
The chemical modification ratio was determined from the weight difference between the silk feather double before processing and that of the silk feather doubler, and it was 7.5%.
【0049】実施例3 本実施例はポリプロピレングリコールメタクリレートア
シッドフォスフェートによる絹タンパク質のグラフト加
工の1例である。Example 3 This example is an example of silk protein grafting with polypropylene glycol methacrylate acid phosphate.
【0050】絹タンパク質としてJIS染色堅牢度試験
法(JIS L 0803)に準拠した14匁付絹羽二重を用い、次
のようなポリプロピレングリコールメタクリレートアシ
ッドフォスフェート(城北化学工業株式会社製、商品名
JAMP-100)によるグラフト加工処理を行なった。As the silk protein, a silk feather with a 14-mom according to the JIS color fastness test method (JIS L 0803) was used, and the following polypropylene glycol methacrylate acid phosphate (trade name, manufactured by Johoku Chemical Co., Ltd.)
JAMP-100).
【0051】先ず、絹羽二重0.34gに対して50重量%の
ポリプロピレングリコールメタクリレートアシッドフォ
スフェート(商品名JAMP-100)と、重合開始剤として絹羽
二重とポリプロピレングリコールメタクリレートアシッ
ドフォスフェート(商品名JAMP-100)の合計重量に対して
2.5重量%の2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン二塩酸塩:和光純薬株式会社製)を、非イオン性界面
活性剤として0.4%の商品名ノイゲンHC(第一工業製
薬株式会社製)を含む5.3mlの水溶液に溶解させたグラ
フト加工溶液内に絹羽二重0.34gを浸漬し、室温から80
℃まで45分で昇温し、80℃で1時間反応させてグラフト
加工を行なった。尚、絹羽二重とグラフト加工液との浴
比は1:20とした。First, 50% by weight of polypropylene glycol methacrylate acid phosphate (trade name: JAMP-100) was added to 0.34 g of silk feather double, and silk feather double and polypropylene glycol methacrylate acid phosphate (trade name) were used as polymerization initiators. Name JAMP-100)
2.5% by weight of 2,2'-azobis (2-amidinopropane dihydrochloride: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a nonionic surfactant. ) Was immersed in a grafting solution dissolved in 5.3 ml of an aqueous solution containing
The temperature was raised to 45 ° C. in 45 minutes, and the reaction was performed at 80 ° C. for 1 hour to perform grafting. The bath ratio between the silk feathers and the grafting solution was 1:20.
【0052】次に、反応終了後、グラフト加工溶液から
取り出したグラフト加工済み絹羽二重を0.4%の商品名
ノイゲンHC(第一工業製薬株式会社製)水溶液で80
℃、30分の洗浄処理を行なった後、温度20℃の冷水で十
分水洗を行なって絹羽二重に付着せるポリプロピレング
リコールメタクリレートアシッドフォスフェート(商品
名 JAMP-100)と非イオン性界面活性剤の未反応物を除去
して試料を作製した。Next, after the reaction was completed, the grafted silk feather doubled taken out of the grafting solution was treated with a 0.4% aqueous solution of Neugen HC (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in an aqueous solution.
After washing at ℃ for 30 minutes, wash thoroughly with cold water at a temperature of 20 ° C and thoroughly attach to silk feathers. Polypropylene glycol methacrylate acid phosphate (trade name: JAMP-100) and a nonionic surfactant A sample was prepared by removing the unreacted substances of the above.
【0053】作製した試料に温度105℃で2時間の乾燥処
理を行なって、これを試料No.3とした。そして試料No.
3について加工前の絹羽二重との重量差からグラフト加
工率を求めたところ16%であった。The prepared sample was subjected to a drying treatment at 105 ° C. for 2 hours, and this was designated as Sample No. 3. And sample No.
The grafting ratio of No. 3 was determined from the weight difference from the silk feather double before processing, and was found to be 16%.
【0054】実施例4 本実施例はp−スチレンスルホン酸ナトリウムによる絹
タンパク質のグラフト加工の1例である。Example 4 This example is an example of silk protein grafting with sodium p-styrenesulfonate.
【0055】絹タンパク質としてJIS染色堅牢度試験
法(JIS L 0803)に準拠した14匁付絹羽二重を用い、次
のようなp−スチレンスルホン酸ナトリウムによるグラ
フト加工処理を行なった。Using a silk feather with a 14-mom according to the JIS color fastness test method (JIS L 0803) as a silk protein, the following grafting treatment with sodium p-styrenesulfonate was performed.
【0056】先ず、絹羽二重0.32gに対して100重量%の
p−スチレンスルホン酸ナトリウムと、重合開始剤とし
て絹羽二重とp−スチレンスルホン酸ナトリウムの合計
重量に対して2.5重量%の2,2′−アゾビス(2−ア
ミジノプロパン二塩酸塩:和光純薬株式会社製)を、非
イオン性界面活性剤として0.4%の商品名ノイゲンHC
(第一工業製薬株式会社製)を含む4.7mlの水溶液に溶
解させたグラフト加工溶液内に絹羽二重0.32gを浸漬
し、室温から80℃まで45分で昇温し、80℃で1時間反応
させてグラフト加工を行なった。尚、絹羽二重とグラフ
ト加工溶液との浴比は1:20とした。First, 100% by weight of sodium p-styrenesulfonate based on 0.32 g of silk feathers and 2.5% by weight based on the total weight of silk feathers and sodium p-styrenesulfonate as a polymerization initiator 2,2'-azobis (2-amidinopropane dihydrochloride: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a nonionic surfactant at a 0.4% trade name of Neugen HC.
0.32 g of silk feather double was immersed in a grafting solution dissolved in 4.7 ml of an aqueous solution containing (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and the temperature was raised from room temperature to 80 ° C. in 45 minutes. The reaction was allowed to proceed for a time to perform grafting. The bath ratio between the silk feathers and the grafting solution was 1:20.
【0057】次に、反応終了後、グラフト加工溶液から
取り出したグラフト加工済み絹羽二重を0.4%の商品名
ノイゲンHC(第一工業製薬株式会社製)水溶液で80
℃、30分の洗浄処理を行なった後、温度20℃の冷水で十
分水洗を行なって絹羽二重に付着せるp−スチレンスル
ホン酸ナトリウと非イオン性界面活性剤の未反応物を除
去して試料を作製した。After completion of the reaction, the grafted silk feathers taken out of the grafting solution were treated with a 0.4% aqueous solution of Neugen HC (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in an aqueous solution of 80%.
30 ° C. for 30 minutes, and then thoroughly washed with cold water at a temperature of 20 ° C. to remove unreacted products of sodium p-styrenesulfonate and nonionic surfactant attached to the silk feathers. To prepare a sample.
【0058】作製した試料に温度105℃で2時間の乾燥処
理を行なって、これを試料No.4とした。そして試料No.
4について加工前の絹羽二重との重量差からグラフト加
工率を求めたところ6%であった。The prepared sample was subjected to a drying treatment at 105 ° C. for 2 hours, and this was designated as Sample No. 4. And sample No.
Grafting rate was calculated from the difference in weight between silk feathers 2 and 4 before processing and found to be 6%.
【0059】実施例5 本実施例は化学修飾加工、或いはグラフト加工処理した
絹タンパク質へのカルシウムの吸着実験である。Example 5 This example is an experiment of calcium adsorption on a chemically modified or grafted silk protein.
【0060】カルシウムの吸着実験は次のように行なっ
た。The calcium adsorption experiment was performed as follows.
【0061】先ず、前記実施例1、2で化学修飾加工、
或いは前記実施例3、4でグラフト加工処理した絹羽二
重の各試料(試料No.1、試料No.2、試料No.3、試料N
o.4)を大きさ1cm×1cmに切断してカルシウム吸着実験
試料とした。First, in Examples 1 and 2, the chemical modification processing was performed.
Alternatively, each sample of silk feathers double-grafted in Examples 3 and 4 (Sample No. 1, Sample No. 2, Sample No. 3, Sample N)
o.4) was cut into a size of 1 cm x 1 cm to obtain a calcium adsorption experiment sample.
【0062】次に、各試料を夫々10mlの各種無機塩から
成る疑似体液中に浸漬し、温度37℃の恒温槽内に3日間
静置した。3日後、各試料を取り出して、水にて洗浄
後、室温で3日間乾燥処理した。Next, each sample was immersed in 10 ml of a simulated body fluid composed of various inorganic salts, and allowed to stand in a thermostat at a temperature of 37 ° C. for 3 days. Three days later, each sample was taken out, washed with water, and dried at room temperature for three days.
【0063】乾燥した試料を60℃の1N塩酸溶液にて溶出
処理を行なって、カルシウムを抽出し、比色法によりカ
ルシウムの量(mmol/cm2)を定量した。その結果を表
1に示す。The dried sample was subjected to elution treatment with a 1N hydrochloric acid solution at 60 ° C. to extract calcium, and the amount of calcium (mmol / cm 2 ) was quantified by a colorimetric method. Table 1 shows the results.
【0064】[0064]
【表1】 [Table 1]
【0065】実施例6 本実施例は化学修飾加工、或いはグラフト加工処理した
絹タンパク質へのリン酸の吸着実験である。Example 6 This example is an experiment on the adsorption of phosphoric acid to a silk protein that has been chemically modified or grafted.
【0066】リン酸の吸着実験は次のように行なった。The phosphoric acid adsorption experiment was performed as follows.
【0067】先ず、前記実施例1、2で化学修飾加工、
或いは前記実施例3、4でグラフト加工処理した絹羽二
重の各試料(試料No.1、試料No.2、試料No.3、試料N
o.4)を大きさ1cm×1cmに切断してリン酸吸着実験試料
とした。First, in Examples 1 and 2, chemical modification
Alternatively, each sample of silk feathers double-grafted in Examples 3 and 4 (Sample No. 1, Sample No. 2, Sample No. 3, Sample N)
o.4) was cut into a size of 1 cm × 1 cm to obtain a phosphoric acid adsorption experiment sample.
【0068】次に、各試料を夫々10mlの各種無機塩から
成る疑似体液中に浸漬し、温度37℃の恒温槽内に3日間
静置した。3日後、各試料を取り出して、水にて洗浄
後、室温で3日間乾燥処理した。Next, each sample was immersed in 10 ml of a simulated body fluid composed of various inorganic salts, and allowed to stand in a thermostat at a temperature of 37 ° C. for 3 days. Three days later, each sample was taken out, washed with water, and dried at room temperature for three days.
【0069】乾燥した試料を60℃の1N塩酸溶液にて溶出
処理を行なって、リン酸を抽出し、比色法によりリン酸
の量を定量した。その結果を表2に示す。The dried sample was subjected to an elution treatment with a 1N hydrochloric acid solution at 60 ° C. to extract phosphoric acid, and the amount of phosphoric acid was quantified by a colorimetric method. Table 2 shows the results.
【0070】[0070]
【表2】 [Table 2]
【0071】比較例1 未処理絹タンパク質へのカルシウム並びにリン酸の吸着
実験である。Comparative Example 1 An experiment for adsorption of calcium and phosphoric acid on untreated silk protein.
【0072】未処理絹タンパク質として化学修飾加工、
或いはグラフト加工処理を一切行なわなかったJIS染
色堅牢度試験法(JIS L 0803)に準拠した14匁付絹羽二
重を用い、これを試料比較例1とした。Chemical modification processing as untreated silk protein,
Alternatively, a silk feather double with a 14 momme according to JIS dye fastness test method (JIS L 0803) without any grafting treatment was used, and this was used as Sample Comparative Example 1.
【0073】そして、前記実施例5と同様の方法にて試
料比較例1のカルシウムの量を定量した。その結果を表
1に示す。Then, in the same manner as in Example 5, the amount of calcium in Sample Comparative Example 1 was quantified. Table 1 shows the results.
【0074】また、前記実施例6と同様の方法にて試料
比較例1のリン酸の量を定量した。その結果を表2に示
す。Further, the amount of phosphoric acid in Sample Comparative Example 1 was quantified in the same manner as in Example 6. Table 2 shows the results.
【0075】表1から明らかなように、試料No.1、
2、3、4はカルシウムを効率的に吸着し、比較例1に
比してカルシウムを吸着しやすい材料であることが分か
る。As is clear from Table 1, Sample No. 1
It can be seen that 2, 3, and 4 are materials that adsorb calcium efficiently and are easier to adsorb calcium than Comparative Example 1.
【0076】表2から明らかなように、試料No.1、
2、3、4はリン酸を効率的に吸着し、比較例1に比し
てリン酸を吸着しやすい材料であることが分かる。As is clear from Table 2, Sample No. 1
It can be seen that 2, 3, and 4 are materials that adsorb phosphoric acid efficiently and are easier to adsorb phosphoric acid than Comparative Example 1.
【0077】実施例7 本実施例は絹タンパク質として家蚕絹フィブロイン繊維
(家蚕絹糸)を用いた1例である。Example 7 This example is an example using silkworm silk fibroin fiber (silkworm silk) as silk protein.
【0078】家蚕繭糸を炭酸ナトリウム0.2重量%水溶
液で98℃で、45分間煮沸して、家蚕繭糸表面のセリシン
を除去し、精練して、家蚕絹フィブロイン繊維(家蚕絹
糸)を作製した。The silkworm cocoon was boiled with a 0.2% by weight aqueous solution of sodium carbonate at 98 ° C. for 45 minutes to remove sericin on the silkworm cocoon surface and refined to produce silkworm silk fibroin fiber (silkworm silk).
【0079】作製された家蚕絹フィブロイン繊維(家蚕
絹糸)を用いて、前記実施例1、2と同様の方法にて化
学修飾加工、或いは前記実施例3、4と同様の方法にて
グラフト加工を行い、該当する実施例と同一の化学修飾
率、或いはグラフト加工率を有する絹フィブロイン繊維
を調製した。Using the produced silkworm silk fibroin fiber (silkworm silk), a chemical modification process was performed in the same manner as in Examples 1 and 2, or a grafting process was performed in the same manner as in Examples 3 and 4. Then, a silk fibroin fiber having the same chemical modification rate or graft processing rate as that of the corresponding example was prepared.
【0080】調製された各繊維を夫々試料No.5、No.
6、No.7、No.8とした。Each of the prepared fibers was used as a sample No. 5, No.
6, No. 7, and No. 8.
【0081】そして、各繊維の機械的特性(強度、伸
び)を測定した。得られた結果を表3に示す。Then, the mechanical properties (strength, elongation) of each fiber were measured. Table 3 shows the obtained results.
【0082】また、比較例1およびその他の材料につい
ても機械的特性(強度、伸び)を測定した。得られた結
果を表3に併せて示す。The mechanical properties (strength and elongation) of Comparative Example 1 and other materials were also measured. Table 3 also shows the obtained results.
【0083】また、前記実施例5と同様の方法で試料N
o.5および試料No.7のカルシウムの量を定量したとこ
ろ、試料No.5は試料No.1と同等であり、また試料No.7は
試料No.3と同等であった。The sample N was prepared in the same manner as in Example 5.
When the amounts of calcium of o.5 and sample No.7 were quantified, sample No.5 was equivalent to sample No.1, and sample No.7 was equivalent to sample No.3.
【0084】また、前記実施例6と同様の方法で試料N
o.5および試料No.7のリン酸の量を定量したところ、試
料No.5は試料No.1と同等であり、また試料No.7は試料N
o.3と同等であった。The sample N was prepared in the same manner as in Example 6.
When the amounts of phosphoric acid in o.5 and sample No.7 were quantified, sample No.5 was equivalent to sample No.1, and sample No.7 was sample N
It was equivalent to o.3.
【0085】[0085]
【表3】 [Table 3]
【0086】表3から明らかなように、化学修飾加工、
或いはグラフト加工した本発明の絹タンパク質の強度は
生体骨に近く、特に生体腱と同等の力学的特性を備えて
おり、骨結合性材料として優れていることが分かる。As is clear from Table 3, the chemical modification processing
Alternatively, the strength of the grafted silk protein of the present invention is close to that of a living bone, and in particular, it has mechanical properties equivalent to those of a living tendon, indicating that it is excellent as an osteosynthetic material.
【0087】尚、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。The present invention is not limited to these embodiments.
【0088】前述のように本発明の骨結合性材料は、 化学修飾加工、或いはグラフト加工により絹タンパ
ク質の反応性側鎖にイオン性基を化学結合させることに
よりカルシウム、リン酸の吸着能を改変させた骨結合性
材料、 改変に用いるイオン性基がカルシウム、リン酸を効
率的に吸着することで、材料中にハイドロキシアパタイ
トの形成能を有する骨結合性材料、 イオン性基を分子側鎖にもつ重合性分子を絹タンパ
ク質に導入することにより、カルシウム、リン酸の吸着
能を改変させた骨結合性材料である。As described above, the osteosynthetic material of the present invention has an improved ability to adsorb calcium and phosphate by chemically bonding an ionic group to the reactive side chain of the silk protein by chemical modification or grafting. Bone-binding material, ionic group used for modification Adsorbs calcium and phosphoric acid efficiently, so that bone-binding material capable of forming hydroxyapatite in material, ionic group is converted to molecular side chain This is an osteosynthetic material whose calcium and phosphate adsorption capacity has been modified by introducing its polymerizable molecules into silk proteins.
【0089】[0089]
【発明の効果】本発明の骨結合性材料によるときは、適
度な弾性と強靱な機械的特性を有し、かつ生体適合性を
備えた絹タンパク質に骨結合性特性を付与した骨結合性
材料を提供する効果がある。また、この骨結合性材料は
カルシウム、リン酸を効率的に吸着し、骨結合性材料の
表面や内部に骨成分であるハイドロキシアパタイトの形
成能を有し、骨組織と強く結合する。また絹タンパク質
は細胞付着・増殖性に優れていることから、骨形成に効
果的であり、繊維芽細胞等にも良好な足場となるため、
筋肉等の軟組織と骨等の硬組織の接合材料としても利用
することが出来る。これらの特徴から、本発明の骨結合
性材料は、従来の金属、セラミックス等から成る素材で
は困難であった人工腱や人工靱帯等の材料としても利用
することが出来て、医療に対し大きな効果を与えるもの
である。According to the osteosynthetic material of the present invention, an osteosynthetic material having a moderate elasticity and tough mechanical properties, and a biocompatible silk protein having the osteosynthetic properties. Has the effect of providing. In addition, this osteosynthetic material efficiently adsorbs calcium and phosphoric acid, has the ability to form hydroxyapatite as a bone component on the surface and inside of the osteosynthetic material, and strongly binds to bone tissue. In addition, since silk protein is excellent in cell attachment and proliferation, it is effective for bone formation, and it becomes a good scaffold for fibroblasts, etc.
It can also be used as a joining material for soft tissue such as muscle and hard tissue such as bone. From these characteristics, the osteosynthetic material of the present invention can be used as a material for artificial tendons and artificial ligaments, which has been difficult with conventional materials such as metals and ceramics, and has a great effect on medical treatment. Is to give.
【0090】本発明の骨結合性材料の製造方法によると
きは、適度な弾性と強靱な機械的特性を有し、かつ生体
適合性を備えた絹タンパク質に骨結合性特性を付与した
骨結合性材料を容易に安価に製造することが出来る等の
効果がある。According to the method for producing an osteosynthetic material of the present invention, an osteosynthetic material obtained by imparting osteosynthetic characteristics to a biocompatible silk protein having appropriate elasticity and tough mechanical properties. There is an effect that the material can be easily manufactured at low cost.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61L 27/00 A61K 6/08 A61L 25/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61L 27/00 A61K 6/08 A61L 25/00
Claims (6)
酸との反応後イオン性基となる無水コハク酸、無水グル
タル酸、無水フタル酸、もしくは無水O−スルホ安息香
酸による化学修飾加工によって、またはカルボキシル
基、リン酸基、硫酸基のようなイオン性基を側鎖に持つ
リン酸メタクリル系モノマー、もしくはスチレンスルホ
ン酸モノマーによるグラフト加工によって該イオン性基
を導入して成ることを特徴とする改変絹タンパク質。 (1) An amino group is added to a reactive side chain in a silk protein.
Succinic anhydride, glucan anhydride, which becomes an ionic group after reaction with acid
Talic acid, phthalic anhydride, or O-sulfobenzoic anhydride
Chemical modification by acid or carboxyl
Having ionic groups such as phosphate group, phosphate group and sulfate group in the side chain
Methacrylic phosphate monomer or styrene sulfo
The ionic group by grafting with an acid monomer
A modified silk protein, characterized by being introduced with:
リシン、または両者の混合物からなるものであり、前記
リン酸メタクリル系モノマーがポリプロピレングリコー
ルメタクリレートアシッドフォスフェートであり、ま
た、前記スチレンスルホン酸モノマーがp−スチレンス
ルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1記
載の改変絹タンパク質。 2. The method according to claim 1, wherein the silk protein is fibroin,
Lysine, or a mixture of both,
Methacrylic phosphate monomer is polypropylene glycol
Methacrylate acid phosphate.
The styrene sulfonic acid monomer is p-styrene
2. The composition according to claim 1, which is sodium sulfonate.
The modified silk protein shown.
ミノ酸との反応後イオン性基となる無水コハク酸、無水
グルタル酸、無水フタル酸、もしくは無水O−スルホ安
息香酸とを反応させ、または該絹タンパク質と、カルボ
キシル基、リン酸基、もしくは硫酸基のようなイオン性
基を側鎖に持つリン酸メタクリル系モノマー、もしくは
スチレンスルホン酸モノマーとをグラフト重合させ、該
絹タンパク質中に該イオン性基を導入して改変絹タンパ
ク質を得ることを特徴とする改変絹タンパク質の製造方
法。3. A silk protein, comprising : a silk protein;
Succinic anhydride, which becomes an ionic group after reaction with amino acid, anhydride
Glutaric acid, phthalic anhydride, or O-sulfoanhydride
Reacting with benzoic acid, or
Ionic, such as xyl, phosphate, or sulfate
Methacrylic acid-based monomer having a group in the side chain, or
Graft polymerization with a styrene sulfonic acid monomer,
Modified silk tamper by introducing the ionic group into a silk protein
A method for producing a modified silk protein , characterized in that a modified silk protein is obtained .
リシン、または両者の混合物からなるものであり、前記
リン酸メタクリル系モノマーがポリプロピレングリコー
ルメタクリレートアシッドフォスフェートであり、ま
た、前記スチレンスルホン酸モノマーがp−スチレンス
ルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項3記
載の改変絹タンパク質の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the silk protein is fibroin,
Lysine, or a mixture of both,
Methacrylic phosphate monomer is polypropylene glycol
Methacrylate acid phosphate.
The styrene sulfonic acid monomer is p-styrene
4. The composition according to claim 3, which is sodium sulfonate.
The method for producing the modified silk protein described above.
酸との反応後イオン性基となる無水コハク酸、無水グル
タル酸、無水フタル酸、もしくは無水O−スルホ安息香
酸による化学修飾加工によって、またはカルボキシル
基、リン酸基、硫酸基のようなイオン性基を側鎖に持つ
リン酸メタクリル系モノマー、もしくはスチレンスルホ
ン酸モノマーによるグラフト加工によって該イオン性基
を導入し て成る改変絹タンパク質からなり、該改変絹タ
ンパク質がカルシウム、リン酸を吸着しかつハイドロキ
シアパタイトの形成能を有することを特徴とする骨結合
性材料。 5. An amino group is added to a reactive side chain in a silk protein.
Succinic anhydride, glucan anhydride, which becomes an ionic group after reaction with acid
Talic acid, phthalic anhydride, or O-sulfobenzoic anhydride
Chemical modification by acid or carboxyl
Having ionic groups such as phosphate group, phosphate group and sulfate group in the side chain
Methacrylic phosphate monomer or styrene sulfo
The ionic group by grafting with an acid monomer
And a modified silk protein comprising
The protein adsorbs calcium and phosphoric acid and
Osteosynthesis characterized by the ability to form sheapatite
Material.
リシン、または両者の混合物からなるものであり、前記
リン酸メタクリル系モノマーがポリプロピレングリコー
ルメタクリレートアシッドフォスフェートであり、ま
た、前記スチレンスルホン酸モノマーがp−スチレンス
ルホン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項5記
載の骨結合性材料。 6. The method according to claim 6, wherein the silk protein is fibroin,
Lysine, or a mixture of both,
Methacrylic phosphate monomer is polypropylene glycol
Methacrylate acid phosphate.
The styrene sulfonic acid monomer is p-styrene
6. The composition according to claim 5, which is sodium sulfonate.
Osteosynthetic material.
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| JP8293800A JP3005667B2 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Modified silk protein, method for producing the same, and osteosynthetic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8293800A JP3005667B2 (en) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | Modified silk protein, method for producing the same, and osteosynthetic material |
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1996
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Cited By (3)
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