JP6058367B2 - Implant coating agent, implant and method for producing implant - Google Patents
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Description
本発明は、インプラント用コーティング剤、インプラント及びインプラントの製造方法に関する。 The present invention relates to an implant coating agent, an implant, and a method for producing the implant.
従来、医科及び歯科領域において、インプラントが多用されている。このようなインプラントの素材(インプラント材)としては、金属材料{チタン、チタン合金、コバルトクロム合金、ステンレス、タンタル及びバイタリウム等}(特許文献1)や高分子材料{MPC(2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)ポリマー及びポリビニルアルコール等}(特許文献2)、セラミックス{ハイドロキシアパタイト等}が一般に用いられている。しかし、これらのインプラント材は、生体内へ埋め込まれた際に、体内での免疫反応により、炎症が起こる問題がある。 Conventionally, implants are frequently used in the medical and dental fields. As a material of such an implant (implant material), a metal material {titanium, titanium alloy, cobalt chromium alloy, stainless steel, tantalum, vitarium, etc.} (Patent Document 1) or a polymer material {MPC (2-methacryloyloxyethyl) Phosphorylcholine) polymer and polyvinyl alcohol etc.} (Patent Document 2) and ceramics {hydroxyapatite etc.} are generally used. However, these implant materials have a problem that inflammation occurs due to an immune reaction in the body when implanted in a living body.
本発明は、インプラント材による炎症を低減することができるインプラント用コーティング剤を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the coating agent for implants which can reduce the inflammation by an implant material.
本発明者は、鋭意研究を重ねてきた結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は人工タンパク質(A)からなるインプラント用コーティング剤であって、
(A)が、アミノ酸配列(X)としてGVGVP配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y)並びに/又は下記ポリペプチド鎖(Y’)を有し、(A)中の(Y)と(Y’)との合計個数が1〜100個であり、(A)の疎水性度が0.2〜1.2であり、(A)が(GAGAGS) 4 配列(14)及び/又は(GAGAGS) 2 配列(15)と、(GVGVP) 4 GKGVP(GVGVP) 3 配列(19)又は(GVGVP) 4 GKGVP(GVGVP) 11 配列(20)とを有する人工タンパク質であるインプラント用コーティング剤;このインプラント用コーティング剤により表面を被覆されたインプラント;このインプラント用コーティング剤の濃度が5〜100μg/mlである溶液(B1)をインプラント材(C1)の表面に噴霧、浸漬及び塗布からなる群より選ばれる少なくとも1種の方法によりインプラント材(C1)の表面を被覆する工程を含むインプラントの製造方法;このインプラント用コーティング剤の濃度が5〜100μg/mlである溶液(B2)中でインプラント材(C2)と電極との間に電圧を加える工程を含むインプラントの製造方法である。
ポリペプチド鎖(Y’):(Y)中のアミノ酸の個数のうち0.1〜10%がリシン及び/又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖。
インプラント材(C1):高分子材料及び/又はセラミックス材料からなるインプラント材。
インプラント材(C2):金属材料及び/又はイオン結合性セラミックス材料からなるインプラント材。
The present inventor has reached the present invention as a result of extensive research.
That is, the present invention is an implant coating agent comprising an artificial protein (A),
(A) has a polypeptide chain (Y) having 2 to 200 consecutive GVGVP sequences (1 ) as the amino acid sequence (X) and / or the following polypeptide chain (Y ′), Y) and (Y ') total number of is 1 to 100, (hydrophobic degree 0.2-1.2 der of a) Ri, (a) is (GAGAGS) 4 sequence (14) and and / or (GAGAGS) 2 sequence (15), (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 sequence (19) or (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 11 sequence (20) and a Ru der engineered proteins implants having Implant coated on the surface with the coating agent for implant; surface of the implant material (C1) with a solution (B1) having a concentration of the coating agent for implant of 5 to 100 μg / ml A method for producing an implant comprising a step of coating the surface of an implant material (C1) by at least one method selected from the group consisting of spraying, dipping and coating; the concentration of the coating agent for implants is 5 to 100 μg / ml It is a manufacturing method of an implant including the process of applying a voltage between an implant material (C2) and an electrode in a solution (B2).
Polypeptide chain (Y ′): A polypeptide chain in which 0.1 to 10% of the number of amino acids in (Y) is substituted with lysine and / or arginine.
Implant material (C1): Implant material made of a polymer material and / or a ceramic material.
Implant material (C2): Implant material made of a metal material and / or an ion-bonding ceramic material.
本発明のインプラント用コーティング剤は、インプラント材による炎症を低減することができる。 The implant coating agent of the present invention can reduce inflammation caused by the implant material.
本発明において、人工タンパク質(A)は、動物由来成分を排除するために、人工的に製造されるものであり、有機合成法(酵素法、固相合成法及び液相合成法等)及び遺伝子組み換え法等によって製造できる。有機合成法に関しては、「生化学実験講座1、タンパク質の化学IV(1981年7月1日、日本生化学会編、株式会社東京化学同人発行)」又は「続生化学実験講座2、タンパク質の化学(下)(昭和62年5月20日、日本生化学会編、株式会社東京化学同人発行)」に記載されている方法等が適用できる。遺伝子組み換え法に関しては、特許第3338441号公報に記載されている方法等が適用できる。有機合成法及び遺伝子組み換え法はともに、人工タンパク質(A)を作製できるが、アミノ酸配列を簡便に変更でき、安価に大量生産できるという観点等から、遺伝子組み換え法が好ましい。 In the present invention, the artificial protein (A) is artificially produced in order to eliminate animal-derived components, and includes organic synthesis methods (enzymatic methods, solid phase synthesis methods, liquid phase synthesis methods, etc.) and genes. It can be produced by a recombinant method. For organic synthesis methods, see "Biochemistry Experiment Course 1, Protein Chemistry IV (July 1, 1981, edited by the Japanese Biochemical Society, published by Tokyo Chemical Co., Ltd.)" or "Second Biochemistry Experiment Course 2, Protein Chemistry" (Lower) (May 20, 1987, edited by the Japanese Biochemical Society, published by Tokyo Chemical Co., Ltd.), etc. Regarding the gene recombination method, the method described in Japanese Patent No. 3338441 can be applied. Although both the organic synthesis method and the gene recombination method can produce the artificial protein (A), the gene recombination method is preferable from the viewpoint that the amino acid sequence can be easily changed and mass production can be performed at low cost.
本発明のインプラント用コーティング剤は、人工タンパク質(A)からなるインプラント用コーティング剤であって、(A)が、GVGVP配列(1)、PGVGV配列(2)、VPGVG配列(3)、GVPGV配列(4)、VGVPG配列(5)、GPP配列、GAP配列及びGAHGPAGPK配列(6)のうちいずれか1種のアミノ酸配列(X)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y)並びに/又は下記ポリペプチド鎖(Y’)を有し、(A)中の(Y)と(Y’)との合計個数が1〜100個であり、(A)の疎水性度が0.2〜1.2であるインプラント用コーティング剤である。
ポリペプチド鎖(Y’):(Y)中のアミノ酸の0.1〜10%がリシン及び/又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖。
The implant coating agent of the present invention is an implant coating agent comprising an artificial protein (A), wherein (A) is a GVGVP array (1), a PGVGV array (2), a VPGVG array (3), a GVPPGV array ( 4), a polypeptide chain (Y) in which any one amino acid sequence (X) of VGVPG sequence (5), GPP sequence, GAP sequence and GAHGGPGPK sequence (6) is continuous, and / or the following poly It has a peptide chain (Y ′), the total number of (Y) and (Y ′) in (A) is 1 to 100, and the hydrophobicity of (A) is 0.2 to 1.2. It is a coating agent for implants.
Polypeptide chain (Y ′): A polypeptide chain in which 0.1 to 10% of amino acids in (Y) are substituted with lysine and / or arginine.
本発明において、ポリペプチド鎖(Y)は、具体的には(GVGVP)a配列(Y1)、(PGVGV)b配列(Y2)、(VPGVG)c配列(Y3)、(GVPGV)d配列(Y4)、(VGVPG)e配列(Y5)、(GPP)f配列(Y6)、(GAP)g配列(Y7)及び(GAHGPAGPK)h配列(Y8)で表されるポリペプチド鎖等が挙げられる。(なお、a〜hはそれぞれアミノ酸配列(X)の連続する個数であり、2〜200の整数である。)
人工タンパク質(A)1分子中にポリペプチド鎖(Y)を複数有する場合は、上記ポリペプチド鎖を1種有してもよく、2種以上有してもよい。
また、人工タンパク質(A)中にアミノ酸配列(X)が同種類のポリペプチド鎖(Y)を複数有する場合は、上記(X)の連続する個数は、(Y)ごとに同一でも異なっていてもよい。すなわち、上記a〜hが同じポリペプチド鎖(Y)を複数有してもよく、a〜hが異なるポリペプチド鎖(Y)を複数有してもいい。
In the present invention, the polypeptide chain (Y) specifically comprises (GVGVP) a sequence (Y1), (PGVGV) b sequence (Y2), (VPGVG) c sequence (Y3), (GVPPGV) d sequence (Y4 ), (VGVPG) e sequence (Y5), (GPP) f sequence (Y6), (GAP) g sequence (Y7) and polypeptide chain represented by (GAHGPAGPK) h sequence (Y8). (Here, a to h are the consecutive numbers of the amino acid sequence (X), respectively, and are integers of 2 to 200.)
When the artificial protein (A) has a plurality of polypeptide chains (Y) in one molecule, it may have one kind of the polypeptide chain or two or more kinds.
When the amino acid sequence (X) has a plurality of polypeptide chains (Y) of the same type in the artificial protein (A), the number of consecutive (X) s may be the same or different for each (Y). Also good. That is, a to h may have a plurality of the same polypeptide chains (Y), or a to h may have a plurality of different polypeptide chains (Y).
ポリペプチド鎖(Y)を構成するアミノ酸配列(X)としては、細胞との親和性及び炎症の抑制の観点から、GVGVP配列(1)、PGVGV配列(2)、VPGVG配列(3)、GVPGV配列(4)及びVGVPG配列(5)が好ましく、さらに好ましくはGVGVP配列(1)及びVPGVG配列(3)である。
ポリペプチド鎖(Y)としては、細胞との親和性及び炎症の抑制の観点から、(GVGVP)b配列(Y1)、(PGVGV)b配列(Y2)、(VPGVG)c配列(Y3)、(GVPGV)d配列(Y4)及び(VGVPG)e配列(Y5)が好ましく、さらに好ましくは(GVGVP)b配列(Y1)及び(VPGVG)c配列(Y3)である。
The amino acid sequence (X) constituting the polypeptide chain (Y) includes GVGVP sequence (1), PGVGV sequence (2), VPGVG sequence (3), and GVPPGV sequence from the viewpoint of affinity with cells and suppression of inflammation. (4) and VGVPG sequence (5) are preferred, and GVGVP sequence (1) and VPGVG sequence (3) are more preferred.
The polypeptide chain (Y) includes (GVGVP) b sequence (Y1), (PGVGV) b sequence (Y2), (VPGVG) c sequence (Y3), (from the viewpoint of affinity with cells and suppression of inflammation. GVPGV) d sequence (Y4) and (VGVPG) e sequence (Y5) are preferred, more preferably (GVGVP) b sequence (Y1) and (VPGVG) c sequence (Y3).
本発明において、ポリペプチド鎖(Y’)は、(Y)中の全アミノ酸の個数のうち、0.1〜10%がリシン及び/又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖である。具体例としては、ポリペプチド鎖(Y)を構成するアミノ酸配列(X)の一部又は全部が、下記アミノ酸配列(X’)に置換され、(Y)中の全アミノ酸の0.1〜10%がリシン(K)及び/又はアルギニン(R)で置換されたものとなったポリペプチド鎖が挙げられる。
アミノ酸配列(X’):アミノ酸配列(X)の全アミノ酸の個数のうち10〜80%がK及び/又はRで置換されたアミノ酸配列。
In the present invention, the polypeptide chain (Y ′) is a polypeptide chain in which 0.1 to 10% of the total number of amino acids in (Y) is substituted with lysine and / or arginine. As a specific example, part or all of the amino acid sequence (X) constituting the polypeptide chain (Y) is substituted with the following amino acid sequence (X ′), and 0.1 to 10 of all amino acids in (Y). Polypeptide chains in which% is substituted with lysine (K) and / or arginine (R).
Amino acid sequence (X ′): An amino acid sequence in which 10 to 80% of the total number of amino acids in the amino acid sequence (X) is substituted with K and / or R.
アミノ酸配列(X’)において、アミノ酸配列(X)中のアミノ酸の置換の数(K及び/又はRで置換された数)は、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、1〜5個が好ましく、さらに好ましくは1〜3個である。
また、アミノ酸配列(X’)において、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、アミノ酸配列(X)中の全アミノ酸の10〜60%がK及び/又はRで置換されたアミノ酸配列が好ましく、さらに好ましくは20〜60%がK及び/又はRで置換されたアミノ酸配列である。
また、アミノ酸配列(X’)としては、炎症抑制の観点から、GKGVP配列(7)、GVGKP配列(8)、GKGKP配列(9)、KPGVG配列(10)、VPGKG配列(11)及びKPGKG配列(12)からなる群より選ばれる少なくとも1種の配列が好ましく、さらに好ましくはGKGVP配列(7)及びKPGVG配列(10)からなる群より選ばれる少なくとも1種である。
In the amino acid sequence (X ′), the number of amino acid substitutions in the amino acid sequence (X) (the number substituted with K and / or R) is the inflammation suppression and solubility of (A) (especially solubility in water). ) Is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
In addition, in the amino acid sequence (X ′), from the viewpoint of inflammation suppression and solubility of (A) (particularly solubility in water), 10 to 60% of all amino acids in the amino acid sequence (X) are K and / or An amino acid sequence substituted with R is preferred, and more preferably 20 to 60% is an amino acid sequence substituted with K and / or R.
As the amino acid sequence (X ′), from the viewpoint of inflammation suppression, the GKGVP sequence (7), the GVGKP sequence (8), the GKGKP sequence (9), the KPGVG sequence (10), the VPGKG sequence (11) and the KPGKG sequence ( At least one sequence selected from the group consisting of 12) is preferred, and at least one sequence selected from the group consisting of the GKGVP sequence (7) and the KPGVG sequence (10) is more preferred.
人工タンパク質(A)はポリペプチド鎖(Y)及び/又はポリペプチド鎖(Y’)を有することにより、細胞との親和性が高く、生体適合性が高い。したがって、インプラント材を本発明の人工タンパク質(A)からなるインプラント用コーティング剤でコーティングすることで、従来のインプラントでは起こっていた炎症を抑制することができる。 Since the artificial protein (A) has a polypeptide chain (Y) and / or a polypeptide chain (Y ′), it has high affinity with cells and high biocompatibility. Therefore, by coating the implant material with the coating agent for implants comprising the artificial protein (A) of the present invention, inflammation that has occurred in conventional implants can be suppressed.
ポリペプチド鎖(Y’)であるかどうかは、人工タンパク質(A)の配列中のK及びRを、他のアミノ酸(G、A、V、P又はH)に置きかえたときに、ポリペプチド鎖(Y)となるかによって判断する。
ポリペプチド鎖(Y’)において、(Y)中のリシン及び/又はアルギニンで置換されるアミノ酸の合計個数は、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、2〜50個が好ましく、さらに好ましくは3〜26個である。
また、ポリペプチド鎖(Y’)において、(Y)中の全アミノ酸の個数のうち0.1〜10%がリシン及び/又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖であるが、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、0.5〜5%が好ましく、さらに好ましくは1〜3%である。
Whether or not it is a polypeptide chain (Y ′) is determined when the K and R in the sequence of the artificial protein (A) are replaced with other amino acids (G, A, V, P or H). Judgment is made based on whether or not (Y).
In the polypeptide chain (Y ′), the total number of amino acids substituted with lysine and / or arginine in (Y) is determined from the viewpoints of inflammation suppression and solubility of (A) (particularly solubility in water). The number is preferably 2 to 50, more preferably 3 to 26.
In addition, in the polypeptide chain (Y ′), 0.1-10% of the total number of amino acids in (Y) is a polypeptide chain substituted with lysine and / or arginine. ) Solubility (particularly solubility in water) is preferably 0.5 to 5%, and more preferably 1 to 3%.
本発明において、人工タンパク質(A)は、ポリペプチド鎖(Y)及び/又はポリペプチド鎖(Y’)を有し、(A)中の(Y)と(Y’)との合計個数が1〜100個である人工タンパク質である。(A)が、(X)の種類及び/又は連続する個数が異なる(Y)を有している場合は、それぞれを1個として数え、(Y)の個数はその合計である。(Y’)も同様である。 In the present invention, the artificial protein (A) has a polypeptide chain (Y) and / or a polypeptide chain (Y ′), and the total number of (Y) and (Y ′) in (A) is 1. There are ~ 100 artificial proteins. When (A) has (Y) with different types and / or consecutive numbers of (X), each is counted as one, and the number of (Y) is the total. The same applies to (Y ′).
人工タンパク質(A)は、(A)1分子中にポリペプチド鎖(Y)及び/又はポリペプチド鎖(Y’)を合計1〜100個有するものであるが、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、50〜100個が好ましく、特に好ましくは75〜100個である。 The artificial protein (A) has (A) a total of 1 to 100 polypeptide chains (Y) and / or polypeptide chains (Y ′) in one molecule, but suppresses inflammation and dissolves (A). From the viewpoint of property (particularly solubility in water), 50 to 100 are preferable, and 75 to 100 are particularly preferable.
本発明において、人工タンパク質(A)の疎水性度は0.2〜1.2であるが、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、0.5〜1.2が好ましく、さらに好ましくは0.5〜0.8であり、次にさらに好ましくは0.55〜0.75であり、特に好ましくは0.6〜0.72である。
(A)の疎水性度は、(A)分子の疎水性の度合いを示すものであり、(A)分子を構成するそれぞれのアミノ酸の数(Mα)、それぞれのアミノ酸の疎水性度(Nα)及び(A)1分子中のアミノ酸の総数を、下記数式に当てはめることにより算出することができる。なお、それぞれのアミノ酸の疎水性度は、非特許文献(アルバート・L.レーニンジャー、デビット・L.ネルソン、レ−ニンジャ−の新生化学 上、廣川書店、2010年9月、p.346−347)に記載されている下記の数値を用いる。
疎水性度=Σ(Mα×Nα)/(MT)
Mα:(A)1分子中のそれぞれのアミノ酸の数
Nα:各アミノ酸の疎水性度
MT:(A)1分子中のアミノ酸の総数
A(アラニン):1.8
R(アルギニン):−4.5
N(アスパラギン):−3.5
D(アスパラギン酸):−3.5
C(システイン):2.5
Q(グルタミン):−3.5
E(グルタミン酸):−3.5
G(グリシン):−0.4
H(ヒスチジン):−3.2
I(イソロイシン):4.5
L(ロイシン):3.8
K(リシン):−3.9
M(メチオニン):1.9
F(フェニルアラニン):2.8
P(プロリン):−1.6
S(セリン):−0.8
T(トレオニン):−0.7
W(トリプトファン):−0.9
Y(チロシン):−1.3
V(バリン):4.2
例えば、(A)が(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(19)である場合、(A)の疎水性度={16(Gの数)×(−0.4)+15(Vの数)×4.2+8(Pの数)×(−1.6)+1(Kの数)×(−3.9)}/40(アミノ酸の総数)=1.00である。
In the present invention, the hydrophobicity of the artificial protein (A) is 0.2 to 1.2, but from the viewpoint of inflammation suppression and solubility of (A) (especially solubility in water), 0.5 to 1.2 is preferable, more preferably 0.5 to 0.8, next more preferably 0.55 to 0.75, and particularly preferably 0.6 to 0.72.
The degree of hydrophobicity in (A) indicates the degree of hydrophobicity of the molecule (A). (A) The number of amino acids constituting the molecule (Mα), the degree of hydrophobicity of each amino acid (Nα) And (A) The total number of amino acids in one molecule can be calculated by applying the following formula. The hydrophobicity of each amino acid is determined according to non-patent literature (Albert L. Leninger, David L. Nelson, Reininger's Shinsei Kagaku, Yodogawa Shoten, September 2010, p. 346-347). The following numerical values described in) are used.
Hydrophobicity = Σ (Mα × Nα) / (M T )
Mα: (A) Number of each amino acid in one molecule Nα: Hydrophobicity of each amino acid M T : (A) Total number of amino acids in one molecule A (alanine): 1.8
R (arginine): −4.5
N (asparagine): -3.5
D (aspartic acid): -3.5
C (cysteine): 2.5
Q (glutamine): −3.5
E (glutamic acid): −3.5
G (glycine): -0.4
H (histidine): -3.2
I (isoleucine): 4.5
L (leucine): 3.8
K (lysine): -3.9
M (methionine): 1.9
F (phenylalanine): 2.8
P (proline): -1.6
S (serine): -0.8
T (threonine): -0.7
W (tryptophan): -0.9
Y (tyrosine): -1.3
V (valine): 4.2
For example, when (A) is (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 sequence (19), the degree of hydrophobicity in (A) = {16 (number of G) × (−0.4) +15 (number of V ) × 4.2 + 8 (number of P) × (−1.6) +1 (number of K) × (−3.9)} / 40 (total number of amino acids) = 1.00.
本発明においては、上記ポリペプチド鎖(Y)及び/又はポリペプチド鎖(Y’)を有し、且つ(A)の疎水性度が上記範囲内であることにより、インプラント材表面への吸着性及び細胞との親和性が向上する。
(A)は配列(X)を有する場合、細胞との親和性が高いが、疎水性度が上記範囲外となり、インプラント材表面へのコーティング効率が減少する場合がある。その場合、アミノ酸配列(X)中のアミノ酸をK及びRで10〜80%の割合で置換することにより、疎水性度を小さくすることができ、細胞との親和性とインプラント材表面へのコーティング効率とのバランスがよくなり、インプラントの炎症を抑制するインプラント用コーティング剤として有用である。
In the present invention, it has the polypeptide chain (Y) and / or the polypeptide chain (Y ′), and the hydrophobicity of (A) is within the above range, so that it can be adsorbed on the surface of the implant material. In addition, the affinity with cells is improved.
When (A) has the sequence (X), the affinity with cells is high, but the hydrophobicity is outside the above range, and the coating efficiency on the implant material surface may be reduced. In that case, the degree of hydrophobicity can be reduced by substituting the amino acid in the amino acid sequence (X) with K and R at a ratio of 10 to 80%, and the affinity with cells and coating on the surface of the implant material can be reduced. It is useful as a coating agent for implants that improves the balance with efficiency and suppresses inflammation of the implant.
本発明において、人工タンパク質(A)は、コーティング効率及び熱に対する安定性の観点から、さらにGAGAGS配列(13)を有することが好ましい。(A)がGAGAGS配列(13)を有している場合、コーティング効率、(A)の溶解性(特に水への溶解性)及び熱に対する安定性の観点から、GAGAGS配列(13)が2〜100個連続して結合したポリペプチド鎖(S)を有していることが好ましい。
ポリペプチド鎖(S)において、GAGAGS配列(13)が連続する数は、コーティング効率、(A)の溶解性(特に水への溶解性)及び熱に対する安定性の観点から、2〜100個が好ましく、さらに好ましくは2〜80個であり、次にさらに好ましくは2〜80個であり、特に好ましくは2〜60個である。
(A)において、ポリペプチド鎖(S)を有する際、(A)1分子中に(S)を1つ以上有すればよいが、コーティング効率、(A)の溶解性(特に水への溶解性)及び熱に対する安定性の観点から、2〜100個が好ましく、さらに好ましくは10〜60個である。
In the present invention, the artificial protein (A) preferably further has a GAGAGS sequence (13) from the viewpoint of coating efficiency and heat stability. When (A) has a GAGAGS sequence (13), the GAGAGS sequence (13) is 2 to 2 from the viewpoint of coating efficiency, solubility of (A) (especially solubility in water) and stability to heat. It is preferable to have 100 polypeptide chains (S) linked in series.
In the polypeptide chain (S), the number of consecutive GAGAGS sequences (13) is 2 to 100 from the viewpoint of coating efficiency, solubility of (A) (especially solubility in water) and stability to heat. The number is preferably 2 to 80, more preferably 2 to 80, and particularly preferably 2 to 60.
In (A), when having a polypeptide chain (S), (A) one or more (S) may be present in one molecule, but coating efficiency, solubility of (A) (especially solubility in water) 2) to 100, more preferably 10 to 60, from the viewpoint of the stability to heat) and heat stability.
人工タンパク質(A)において、ポリペプチド鎖(Y)、ポリペプチド鎖(Y’)及びポリペプチド鎖(S)を合計2個以上有する場合は、ポリペプチド鎖とポリペプチド鎖との間に、介在アミノ酸配列(Z)を有していてもいい。(Z)は、アミノ酸が1個又は2個以上結合したペプチド配列であって、(Y)、(Y’)又は(S)では無いペプチド配列である。(Z)を構成するアミノ酸の数は、(A)の溶解性(特に水への溶解性)及び熱に対する安定性の観点から、1〜10個が好ましく、さらに好ましくは1〜5個、特に好ましくは1〜3個である。(Z)として、具体的には、VAAGY配列(16)、GAAGY配列(17)及びLGP配列等が挙げられる。 When the artificial protein (A) has a total of two or more polypeptide chains (Y), polypeptide chains (Y ′) and polypeptide chains (S), it is interposed between the polypeptide chains and the polypeptide chains. It may have an amino acid sequence (Z). (Z) is a peptide sequence in which one or more amino acids are bound, and is not (Y), (Y ′) or (S). The number of amino acids constituting (Z) is preferably from 1 to 10, more preferably from 1 to 5, particularly preferably from the viewpoint of the solubility of (A) (especially solubility in water) and heat stability. The number is preferably 1 to 3. Specific examples of (Z) include VAAGY sequence (16), GAAGY sequence (17), and LGP sequence.
人工タンパク質(A)中の両末端の各ポリペプチド鎖(Y)、ポリペプチド鎖(Y’)及びポリペプチド鎖(S)のN及び/又はC末端には、末端アミノ酸配列(T)を有していてもいい。(T)は、アミノ酸が1個又は2個以上結合したペプチド配列であって、(Y)、(Y’)又は(S)では無いペプチド配列である。(T)を構成するアミノ酸の数は、(A)の溶解性(特に水への溶解性)及び熱に対する安定性の観点から、1〜100個が好ましく、さらに好ましくは5〜40個、特に好ましくは10〜35個である。(T)として、具体的には、MDPVVLQRRDWENPGVTQLNRLAAHPPFASDPM配列(18)等が挙げられる。 Each of the polypeptide chain (Y), polypeptide chain (Y ′) and polypeptide chain (S) at both ends in the artificial protein (A) has a terminal amino acid sequence (T) at the N and / or C terminus. You can do it. (T) is a peptide sequence in which one or more amino acids are bound, and is not (Y), (Y ′) or (S). The number of amino acids constituting (T) is preferably 1 to 100, more preferably 5 to 40, particularly from the viewpoint of the solubility (particularly water solubility) of (A) and the stability to heat. The number is preferably 10 to 35. Specific examples of (T) include MDPVVLQRRDWENPGVTQLNRLAAHPPPFASDPM sequence (18) and the like.
人工タンパク質(A)は、上記(T)以外に、発現させた(A)の精製または検出を容易にするために、(A)のN及び/又はC末端に特殊なアミノ酸配列を有するタンパク質又はペプチド(以下これらを「精製タグ」と称する)を有してもいい。精製タグとしては、アフィニティー精製用のタグが利用される。そのような精製タグとしては、ポリヒスチジンからなる6×Hisタグ、V5タグ、Xpressタグ、AU1タグ、T7タグ、VSV−Gタグ、DDDDKタグ、Sタグ、CruzTag09TM、CruzTag22TM、CruzTag41TM、Glu−Gluタグ、Ha.11タグ、KT3タグ、マルトース結合タンパク質、HQタグ、Mycタグ、HAタグ及びFLAGタグ等がある。
以下に、各精製タグ(i)とそのタグを認識結合するリガンド(ii)との組み合わせの一例を示す。
(i−1)グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GTS) (ii−1)グルタチオン
(i−2)マルトース結合タンパク質(MBP) (ii−2)アミロース
(i−3)HQタグ (ii−3)ニッケル
(i−4)Mycタグ (ii−4)抗Myc抗体
(i−5)HAタグ (ii−5)抗HA抗体
(i−6)FLAGタグ (ii−6)抗FLAG抗体
(i−7)6×Hisタグ (ii−7)ニッケル又はコバルト
前記精製タグ配列の導入方法としては、発現用ベクターにおける人工タンパク質(A)をコードする核酸の5’又は3’末端に精製タグをコードする核酸を挿入する方法や市販の精製タグ導入用ベクターを使用する方法等が挙げられる。
In addition to the above (T), the artificial protein (A) is a protein having a special amino acid sequence at the N and / or C terminus of (A) in order to facilitate purification or detection of expressed (A) or Peptides (hereinafter referred to as “purification tags”) may be included. As the purification tag, an affinity purification tag is used. Such purification tags include polyhistidine 6 × His tag, V5 tag, Xpress tag, AU1 tag, T7 tag, VSV-G tag, DDDDK tag, S tag, CruzTag09 ™ , CruzTag22 ™ , CruzTag41 ™ , Glu. -Glu tag, Ha. 11 tag, KT3 tag, maltose binding protein, HQ tag, Myc tag, HA tag, FLAG tag and the like.
An example of a combination of each purification tag (i) and a ligand (ii) that recognizes and binds the tag is shown below.
(I-1) glutathione-S-transferase (GTS) (ii-1) glutathione (i-2) maltose binding protein (MBP) (ii-2) amylose (i-3) HQ tag (ii-3) nickel ( i-4) Myc tag (ii-4) Anti-Myc antibody (i-5) HA tag (ii-5) Anti-HA antibody (i-6) FLAG tag (ii-6) Anti-FLAG antibody (i-7) 6 XHis tag (ii-7) Nickel or cobalt As a method for introducing the purified tag sequence, the nucleic acid encoding the purified tag is inserted into the 5 ′ or 3 ′ end of the nucleic acid encoding the artificial protein (A) in the expression vector. And a method using a commercially available purification tag introduction vector.
人工タンパク質(A)1分子中のポリペプチド鎖(Y)及びポリペプチド鎖(Y’)の合計含有量(重量%)は、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、(A)の分子量を基準として、40〜90重量%が好ましく、さらに好ましくは50〜87重量%である。 The total content (% by weight) of the polypeptide chain (Y) and the polypeptide chain (Y ′) in one molecule of the artificial protein (A) is the inflammation suppression and solubility of (A) (especially solubility in water). In view of the above, it is preferably 40 to 90% by weight, more preferably 50 to 87% by weight, based on the molecular weight of (A).
人工タンパク質(A)中のポリペプチド鎖(Y)及び(Y’)の合計含有量は、アミノ酸配列決定によって求めることができる。具体的には、下記の測定法によって求めることができる。
<ポリペプチド鎖(Y)及び(Y’)の合計含有量の測定法>
島津製作所社製ペプチドシーケンサー(プロテインシーケンサ)PPSQ−33Aを用いて、アミノ酸配列を決定する。決定したアミノ酸配列から、下記数式(1)によりポリペプチド鎖(Y)及び(Y’)の合計含量(重量%)を求める。
ポリペプチド鎖(Y)及び(Y’)の合計含有量(重量%)=Σ(γ×β)/Σ(α×β)×100 (1)
α:人工タンパク質(A)中の各アミノ酸の数
β:各アミノ酸の分子量
γ:ポリペプチド鎖(Y)及び(Y’)中の各アミノ酸の個数
The total content of the polypeptide chains (Y) and (Y ′) in the artificial protein (A) can be determined by amino acid sequencing. Specifically, it can be determined by the following measurement method.
<Measuring method of total content of polypeptide chains (Y) and (Y ′)>
The amino acid sequence is determined using a peptide sequencer (protein sequencer) PPSQ-33A manufactured by Shimadzu Corporation. From the determined amino acid sequence, the total content (% by weight) of the polypeptide chains (Y) and (Y ′) is determined by the following mathematical formula (1).
Total content (% by weight) of polypeptide chains (Y) and (Y ′) = Σ (γ × β) / Σ (α × β) × 100 (1)
α: number of each amino acid in the artificial protein (A) β: molecular weight of each amino acid γ: number of each amino acid in the polypeptide chains (Y) and (Y ′)
人工タンパク質(A)1分子中のアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の合計含有量(重量%)は、炎症抑制及び(A)の溶解性(特に水への溶解性)の観点から、(A)の分子量を基準として40〜90重量%が好ましく、さらに好ましくは50〜87重量%である。 The total content (% by weight) of the amino acid sequence (X) and amino acid sequence (X ′) in one molecule of the artificial protein (A) is the viewpoint of inflammation suppression and solubility of (A) (especially solubility in water). From 40 to 90% by weight based on the molecular weight of (A) is preferable, and more preferably 50 to 87% by weight.
GAGAGS配列(13)の個数とポリペプチド鎖(Y)及びポリペプチド鎖(Y’)を構成するアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の合計個数とのタンパク質(A)1分子中の比率(GAGAGS配列(13)の個数:ポリペプチド鎖(Y)及び(Y’)を構成するアミノ酸配列(X)及びアミノ酸配列(X’)の合計個数)は、コーティング効率、(A)の溶解性(特に水への溶解性)及び熱に対する安定性の観点から、1:2〜1:20が好ましく、さらに好ましくは1:2〜1:10である。 Protein (A) in one molecule of the number of GAGAGS sequences (13) and the total number of amino acid sequences (X) and amino acid sequences (X ′) constituting polypeptide chain (Y) and polypeptide chain (Y ′) The ratio (number of GAGAGS sequences (13): total number of amino acid sequences (X) and amino acid sequences (X ′) constituting polypeptide chains (Y) and (Y ′)) is coating efficiency, dissolution of (A) From the viewpoint of the property (particularly solubility in water) and stability to heat, 1: 2 to 1:20 is preferable, and 1: 2 to 1:10 is more preferable.
本発明において、(A)がGAGAGS配列(13)を有していると、熱に対する安定性がさらに良好になる。特に、GAGAGS配列(13)とアミノ酸配列(X)及び(X’)との比が1:2〜1:20であることで、熱に対する安定性と溶解性(特に水への溶解性)のバランスがとれる。 In the present invention, when (A) has the GAGAGS sequence (13), the stability to heat is further improved. In particular, since the ratio of GAGAGS sequence (13) to amino acid sequences (X) and (X ′) is 1: 2 to 1:20, the stability to heat and solubility (especially solubility in water) are improved. Balanced.
人工タンパク質(A)の分子質量は、溶解性(特に水への溶解性)及び安定性(生体分解性)の観点から、15〜200kDaが好ましく、さらに好ましくは60〜80kDaである。この範囲であると、(A)が分解されるまでの時間が適度である。
なお、人工タンパク質(A)の分子質量は、SDS−PAGE(SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動)法により、測定サンプルを分離し、泳動距離を標準物質と比較する方法によって求められる。
The molecular mass of the artificial protein (A) is preferably 15 to 200 kDa, more preferably 60 to 80 kDa, from the viewpoints of solubility (particularly solubility in water) and stability (biodegradability). Within this range, the time until (A) is decomposed is appropriate.
The molecular mass of the artificial protein (A) is determined by a method in which a measurement sample is separated by SDS-PAGE (SDS polyacrylamide gel electrophoresis) and the migration distance is compared with a standard substance.
好ましい人工タンパク質(A)の一部を以下に例示する。
(1)アミノ酸配列(X)がGVGVP配列(1)の人工タンパク質(A1−1)
GVGVP配列(1)が連続したポリペプチド鎖(Y1)中の1個のアミノ酸がK(リシン)で置換されたポリペプチド鎖(Y’1)を有する人工タンパク質(A1)であり、さらに好ましくは、(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(19)であるポリペプチド鎖(Y’1−1)及び(GAGAGS)4配列(14)であるポリペプチド鎖(S1−1)を有する人工タンパク質(A1−1)、ポリペプチド鎖(Y’1−1)及び(GAGAGS)2配列(15)であるポリペプチド鎖(S1−2)を有する人工タンパク質(A1−2)、並びにポリペプチド鎖(Y’1-1)、ポリペプチド鎖(S1−1)及びポリペプチド鎖(S1−2)を有する人工タンパク質(A1-3)である。
具体的には、GAGAGS配列(13)が4個連続した(GAGAGS)4配列(14)のポリペプチド鎖(S1−1)を12個及びGVGVP配列(1)が8個連続したポリペプチド鎖(Y1-1)中のV(バリン)のうち1個がK(リシン)に置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(19)(Y’1-1)を13個有し、これらが交互に化学結合してなるものに、GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)1個が化学結合した構造を有する分子質量が約70kDaの配列(21)の人工タンパク質(SELP8K、疎水性度0.618);GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)及び(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(19)のポリペプチド鎖(Y’1-1)をそれぞれ17個有し、これらが交互に化学結合してなる構造を有する分子質量が約77kDaの配列(22)の人工タンパク質(SELP0K、疎水性度0.718)等である。
GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)を16個、及びGVGVP配列(1)が16個連続したポリペプチド鎖(Y1-1)中のV(バリン)のうち1個がK(リシン)に置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)11配列(20)(Y’1-2)を8個有し、これらが{(S1−2)(Y’1-2)(S1−2)}16で化学結合してなる分子質量が約71kDaの配列(23)の人工タンパク質(SELP415K、疎水性度0.693)等である。
GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)を6個、GVGVP配列(1)が16個連続したポリペプチド鎖(Y1-1)中のV(バリン)のうち1個がK(リシン)に置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)11配列(20)(Y’1-2)を6個、及びGAGAGS配列(13)が4個連続した(GAGAGS)4配列(14)のポリペプチド鎖(S1−1)を6個有し、これらが交互に化学結合してなる分子質量が約65kDaの配列(24)の人工タンパク質(SELP815K、疎水性度0.607)等である。
A part of preferable artificial protein (A) is illustrated below.
(1) Artificial protein having an amino acid sequence (X) of GVGVP sequence (1) (A1-1)
GVGVP sequence (1) is an artificial protein (A1) having a polypeptide chain (Y′1) in which one amino acid in a continuous polypeptide chain (Y1) is substituted with K (lysine), more preferably (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 Artificial protein having a polypeptide chain (Y′1-1) which is the sequence (19) and a polypeptide chain (S1-1) which is the (GAGAGS) 4 sequence (14) ( A1-1), an artificial protein (A1-2) having a polypeptide chain (S1-2) which is a polypeptide chain (Y′1-1) and (GAGAGS) 2 sequence (15), and a polypeptide chain (Y '1-1) An artificial protein (A1-3) having a polypeptide chain (S1-1) and a polypeptide chain (S1-2).
Specifically, 12 polypeptide chains (S1-1) of 4 GAGAGS sequences (13) (GAGAGS) 4 sequences (14) and 8 polypeptide chains (1) of GVGVP sequence (1) ( Y1-1) has 13 (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 sequences (19) (Y′1-1) in which one of V (valine) in Y1-1) is substituted with K (lysine), The molecular mass having a structure in which one polypeptide chain (S1-2) of (GAGAGS) 2 sequence (15) in which two GAGAGS sequences (13) are consecutively bonded is chemically bonded to An artificial protein (SELP8K, hydrophobicity 0.618) having a sequence (21) of about 70 kDa; a polypeptide chain (S1-2) of (GAGAGS) 2 sequence (15) having two consecutive GAGAGS sequences (13) and ( G GVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 have respectively 17 polypeptide chain (Y'1-1) sequence (19), a molecular mass of about 77kDa sequences having the structure that they become chemically bonded alternately ( 22) artificial protein (SELP0K, hydrophobicity 0.718) and the like.
16 polypeptide chains (S1-2) of GAGAGS 2 sequence (15) having two consecutive GAGAGS sequences (13) and 16 polypeptide chains (Y1-1) of GVGVP sequence (1) (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 11 sequence (20) (Y′1-2) in which one of the V (valine) in the inside is replaced with K (lysine), and {(S1 -2) (Y'1-2) (S1-2) } 16 by a chemical bond and molecular mass comprising the artificial protein (SELP415K the sequence of about 71 kDa (23), a degree of hydrophobicity 0.693), and the like.
In a polypeptide chain (Y1-1) in which 6 polypeptide chains (S1-2) of the sequence (GAGAGS) 2 sequence (15) having 2 consecutive GAGAGS sequences (13) and 16 sequences of the GVGVP sequence (1) are present (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 11 sequence (20) (Y′1-2) 6 and GAGAGS sequence (13) 4 An artificial protein (SELP815K) having 6 polypeptide chains (S1-1) having 4 consecutive (GAGAGS) 4 sequences (14), and having a molecular mass of about 65 kDa obtained by alternately chemically bonding them (SELP815K) , Hydrophobicity 0.607) and the like.
本発明のインプラント用コーティング剤は、上記人工タンパク質(A)からなるものである。
本発明のインプラント用コーティング剤を用いれば、インプラント材をコーティングでき、体内に埋め込んでも炎症が起こりにくいインプラントを提供することができる。
本発明のコーティング剤でコーティングできるインプラント材の素材としては、金属材料{チタン、ステンレス鋼、ジルコニウム、タンタル、白金、金、バイタリウム及びこれらを2種以上有する複合材料等}、高分子材料{MPC(2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)ポリマー及びPVA(ポリビニルアルコール)、ポリスチレン、ポリエチレン及びポリプロピレン等}及びセラミックス{アルミナ、ジルコニア、アナターゼ、ルチル及びハイドロキシアパタイト等}等が挙げられる。
The coating agent for implants of this invention consists of the said artificial protein (A).
By using the implant coating agent of the present invention, it is possible to provide an implant that can be coated with an implant material and hardly cause inflammation even when implanted in the body.
Examples of implant materials that can be coated with the coating agent of the present invention include metal materials {titanium, stainless steel, zirconium, tantalum, platinum, gold, vitalium and composite materials having two or more of these}, polymer materials {MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) polymer and PVA (polyvinyl alcohol), polystyrene, polyethylene, polypropylene and the like} and ceramics {alumina, zirconia, anatase, rutile, hydroxyapatite, etc.} and the like.
本発明のコーティング剤でインプラント材をコーティングする方法としては、後述する本発明のインプラントの製造方法におけるインプラント用コーティング剤でコーティングする工程が挙げられる。 Examples of the method for coating an implant material with the coating agent of the present invention include a step of coating with an implant coating agent in the method for producing an implant of the present invention described later.
本発明のインプラントは、上記インプラント用コーティング剤により表面を被覆されたインプラントである。 The implant of the present invention is an implant whose surface is coated with the above-described implant coating agent.
本発明のインプラントの表面積(M)に対するインプラント用コーティング剤を固定させる面積(N)を表す被覆面積率((N)/(M))は、炎症抑制の観点から、50〜100%であることが好ましく、特に好ましくは80〜100%である。
結合量としては、炎症抑制観点から、1〜1,000ng/mm2であることが好ましく、特に好ましくは、5〜1,000ng/mm2である。
The covering area ratio ((N) / (M)) representing the area (N) for fixing the implant coating agent to the surface area (M) of the implant of the present invention is 50 to 100% from the viewpoint of suppressing inflammation. Is preferable, and 80 to 100% is particularly preferable.
The binding amount, inflammation suppression point of view, is preferably 1~1,000ng / mm 2, particularly preferably from 5~1,000ng / mm 2.
本発明のインプラントにおけるインプラント用コーティング剤の結合量は、下記測定法によって測定した値である。
<結合量の測定>
Micro BCATM protein assay kit(THERMO Fisher Scientific社製)付属のReagentA溶液:ReagentB溶液:ReagentC溶液=25:24:1の混合液(C)を作成する。インプラント中のインプラント用コーティング剤の結合量を測定したい部分の表面積に対して312.5μL/cm2で混合液(C)を加え、測定したい部分の表面にまんべんなく付着させて、37℃で2時間静置する。
静置2時間後に、ビシンコニン酸(BCA)とCu+のキレート生成量を、450nm(対照波長630nm)の吸光度でプレートリーダー(コロナ電気株式会社製MTP−32)を用いて室温で測定する。さらに、あらかじめウシ血清アルブミンにより作成した検量線から結合量を得る。
The binding amount of the implant coating agent in the implant of the present invention is a value measured by the following measurement method.
<Measurement of binding amount>
A mixed solution (C) of Reagent A solution: Reagent B solution: Reagent C solution = 25: 24: 1 attached to Micro BCA ™ protein assay kit (manufactured by THERMO Fisher Scientific) is prepared. Add the mixture (C) at a rate of 312.5 μL / cm 2 to the surface area of the part to be measured for the binding amount of the coating agent for the implant in the implant, and evenly adhere to the surface of the part to be measured at 37 ° C. for 2 hours. Leave still.
After 2 hours of standing, the chelate production amount of bicinchoninic acid (BCA) and Cu + is measured at room temperature using a plate reader (MTP-32 manufactured by Corona Electric Co., Ltd.) with an absorbance of 450 nm (control wavelength 630 nm). Further, the binding amount is obtained from a calibration curve prepared beforehand with bovine serum albumin.
本発明のインプラントは、生体に埋め込んだ際に、炎症が起こりにくいので、様々な生体内に埋め込まれるインプラントとして用いることができ、炎症抑制の観点から好ましくは生体埋め込み用の医療用器具であるインプラント、骨固定剤、骨ケージ、カテーテル、ガイドワイヤ、ステント、人工血管及び人工関節に用いることができる。 Since the implant of the present invention is less prone to inflammation when implanted in a living body, it can be used as an implant that is embedded in various living bodies. From the viewpoint of suppressing inflammation, an implant that is preferably a medical device for implanting a living body. It can be used for bone fixing agents, bone cages, catheters, guide wires, stents, artificial blood vessels and artificial joints.
本発明のインプラントの製造方法は、上記インプラント用コーティング剤の濃度が5〜100μg/mlである溶液(B1)をインプラント材(C1)の表面に噴霧、浸漬及び塗布からなる群より選ばれる少なくとも1種の方法によりインプラント材(C1)の表面を被覆する工程を含むインプラントの製造方法である。
インプラント材(C1):高分子材料及び/又はセラミックス材料からなるインプラント材。
The method for producing an implant of the present invention is at least one selected from the group consisting of spraying, dipping and coating a solution (B1) having a concentration of 5 to 100 μg / ml of the implant coating agent on the surface of the implant material (C1). It is a manufacturing method of an implant including the process of coat | covering the surface of an implant material (C1) with a seed | species method.
Implant material (C1): Implant material made of a polymer material and / or a ceramic material.
溶液(B1)中のインプラント用コーティング剤の濃度は、炎症抑制の観点から、5〜50μg/mlが好ましい。 The concentration of the coating agent for implants in the solution (B1) is preferably 5 to 50 μg / ml from the viewpoint of suppressing inflammation.
溶液(B1)の溶媒としては、インプラント用コーティング剤を5μg/ml以上溶解できるものであれば限定されない。例えば、水、メタノール、エタノール及びジメチルスルホオキシド等が挙げられる。(A)の溶解性の観点から、水が好ましい。 The solvent of the solution (B1) is not limited as long as it can dissolve 5 μg / ml or more of the implant coating agent. For example, water, methanol, ethanol, dimethyl sulfoxide, etc. are mentioned. From the viewpoint of the solubility of (A), water is preferred.
インプラント材(C1)において、高分子材料としては、MPC(2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)ポリマー、PVA(ポリビニルアルコール)、ポリスチレン、ポリエチレン及びポリプロピレン等が挙げられる。
また、セラミックス材料としては、アルミナ、ジルコニア、アナターゼ、ルチル及びハイドロキシアパタイト等が挙げられる。
インプラント材(C1)の形状は、特に制限が無く、例えば、人工股関節の形状、人工膝関節の形状、人工歯根の形状、及び骨補・材料の形状など「移植と人工臓器(岩波講座 現代医学の基礎14)、株式会社岩波書店発行」に記載の形状等が挙げられる。
In the implant material (C1), examples of the polymer material include MPC (2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) polymer, PVA (polyvinyl alcohol), polystyrene, polyethylene, and polypropylene.
Examples of the ceramic material include alumina, zirconia, anatase, rutile, and hydroxyapatite.
The shape of the implant material (C1) is not particularly limited. For example, the shape of an artificial hip joint, the shape of an artificial knee joint, the shape of an artificial tooth root, the shape of a bone prosthesis / material, etc. No. 14), published by Iwanami Shoten Co., Ltd. ”.
本発明の製造方法においては、インプラント用コーティング剤を含む溶液(B1)をインプラント材(C1)の表面に噴霧、浸漬及び塗布からなる群より選ばれる少なくとも1種の方法によりインプラント材(C1)の表面に存在させることにより、溶液(B1)中のインプラント用コーティング剤がインプラント材(C1)に化学結合{共有結合、イオン結合及び/若しくは水素結合等}又は物理吸着{ファンデルワールス力による吸着等}により結合し、インプラント材の表面をコーティングすることができる。 In the production method of the present invention, the solution (B1) containing the implant coating agent is applied to the surface of the implant material (C1) by at least one method selected from the group consisting of spraying, dipping and coating. By making it exist on the surface, the coating agent for implant in the solution (B1) is chemically bonded {covalent bond, ionic bond and / or hydrogen bond, etc.} or physical adsorption {adsorption by van der Waals force, etc. to the implant material (C1). } To coat the surface of the implant material.
本発明のインプラントの製造方法は、上記インプラント用コーティング剤の濃度が5〜100μg/mlである溶液(B2)中でインプラント材(C2)と電極との間に電圧を加える工程を含むインプラントの製造方法である。
インプラント材(C2):金属材料及び/又はイオン結合性セラミックス材料からなるインプラント材。
The method for producing an implant of the present invention includes the step of applying a voltage between the implant material (C2) and the electrode in the solution (B2) in which the concentration of the implant coating agent is 5 to 100 μg / ml. Is the method.
Implant material (C2): Implant material made of a metal material and / or an ion-bonding ceramic material.
溶液(B2)中のインプラント用コーティング剤の濃度は、炎症抑制の観点から、5〜50μg/mlが好ましい。 The concentration of the coating agent for implants in the solution (B2) is preferably 5 to 50 μg / ml from the viewpoint of suppressing inflammation.
溶液(B2)の溶媒としては、インプラント用コーティング剤を5μg/ml以上溶解できるものであれば限定されない。例えば、水、メタノール、エタノール及びジメチルスルホオキシドが挙げられる。溶解性の観点から、水が好ましい。
溶媒には、無機電解質を溶解しておくことが好ましい。溶解する無機電解質としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の塩化物を用いることができ、具体的には塩化ナトリウム、塩化カリウム及び塩化カルシウム等が挙げられる。無機電解質を溶解しておくことにより、溶液が電気伝導性を有し、インプラント材(C2)に向かってインプラント用コーティング剤が移動することができる。無機電解質の濃度は、溶液(B2)の重量に対し、1〜5重量%であることが好ましく、2〜4重量%であることがより好ましい。無機電解質の濃度が1重量%以上であると、(B2)の電気伝導性が向上するため好ましい。無機電解質の濃度が5重量%以下であると、無機電解質中のイオンがインプラント材表面に吸着することを抑制できるため好ましい。
The solvent of the solution (B2) is not limited as long as it can dissolve 5 μg / ml or more of the implant coating agent. Examples include water, methanol, ethanol, and dimethyl sulfoxide. From the viewpoint of solubility, water is preferred.
It is preferable to dissolve the inorganic electrolyte in the solvent. As the inorganic electrolyte to be dissolved, chlorides of alkali metals and alkaline earth metals can be used, and specific examples include sodium chloride, potassium chloride, and calcium chloride. By dissolving the inorganic electrolyte, the solution has electrical conductivity, and the implant coating agent can move toward the implant material (C2). The concentration of the inorganic electrolyte is preferably 1 to 5% by weight and more preferably 2 to 4% by weight with respect to the weight of the solution (B2). When the concentration of the inorganic electrolyte is 1% by weight or more, the electrical conductivity of (B2) is preferably improved. A concentration of the inorganic electrolyte of 5% by weight or less is preferable because ions in the inorganic electrolyte can be prevented from adsorbing to the implant material surface.
インプラント材(C2)において、金属材料としては、チタン、ステンレス鋼、ジルコニウム、タンタル、白金、金、バイタリウム等及びこれらの2種以上からなる複合材料等が挙げられる(移植と人工臓器、岩波講座 現代医学の基礎14、株式会社岩波書店発行及び特開平7−88174号公報等)。複合材料としては、チタン合金(Ti−6Al−4V及びTi−6Al−2Nb−1Ta等)及びコバルトクロム合金等が挙げられる。
また、イオン結合性セラミックスとしては、具体的には、アルミナ、ジルコニア、アナターゼ、ルチル及びハイドロキシアパタイト等が挙げられる。(C2)としては、生体適合性の観点から、チタン及びチタン合金が好ましい。
インプラント材(C2)の形状は、特に制限が無く、例えば、人工股関節の形状、人工膝関節の形状、人工歯根の形状、及び骨補・材料の形状など「移植と人工臓器(岩波講座 現代医学の基礎14)、株式会社岩波書店発行」に記載の形状等が挙げられる。
In the implant material (C2), examples of the metal material include titanium, stainless steel, zirconium, tantalum, platinum, gold, and vitalium, and composite materials composed of two or more of these (transplant and artificial organ, Iwanami course) Modern medical basics 14, published by Iwanami Shoten Co., Ltd. and Japanese Patent Laid-Open No. 7-88174). Examples of the composite material include titanium alloys (such as Ti-6Al-4V and Ti-6Al-2Nb-1Ta) and cobalt chromium alloys.
Specific examples of the ion binding ceramic include alumina, zirconia, anatase, rutile, and hydroxyapatite. (C2) is preferably titanium or a titanium alloy from the viewpoint of biocompatibility.
The shape of the implant material (C2) is not particularly limited. For example, the shape of an artificial hip joint, the shape of an artificial knee joint, the shape of an artificial tooth root, the shape of a bone prosthesis / material, etc. No. 14), published by Iwanami Shoten Co., Ltd. ”.
本発明の製造方法では、インプラント用コーティング剤の濃度が5〜100μg/mlである溶液(B2)中でインプラント材(C2)と電極との間に電圧を加えることにより、インプラント用コーティング剤をインプラント材(C2)の表面に電気化学反応により固定することができる。
電気化学反応とは、電気化学系において電気化学ポテンシャルが他動的要因によって変化する反応であり、物質の電極面へ向かっての移動、電極面への吸着、電極面での解離、電子の授受などの過程を経過する反応である。
インプラント用コーティング剤が有するプロリン(P)等の側鎖のアミノ基にプロトンが付加して第四級アンモニウム陽イオンとなり、陰極に向かって移動する。第四級アンモニウム陽イオンは、陰極面に吸着され、陰極面において、アミノ基とプロトンに解離する。プロトンに陰極から電子が与えられ、水素ガスが発生する。アミノ基の孤立電子対の電子は、陰極である金属の自由電子と共有されるので、インプラント用コーティング剤のアミノ基と陰極であるインプラント用コーティング剤の間には強い結合が形成され、通電を停止した後もこの強い結合が保持される。
In the production method of the present invention, a voltage is applied between the implant material (C2) and the electrode in the solution (B2) in which the concentration of the implant coating agent is 5 to 100 μg / ml, whereby the implant coating agent is implanted into the implant. It can be fixed to the surface of the material (C2) by an electrochemical reaction.
An electrochemical reaction is a reaction in which the electrochemical potential changes in an electrochemical system due to other dynamic factors, such as movement of a substance toward an electrode surface, adsorption to the electrode surface, dissociation at the electrode surface, and transfer of electrons. It is a reaction that goes through the process of.
Protons are added to the side chain amino groups such as proline (P) in the implant coating agent to form quaternary ammonium cations and move toward the cathode. Quaternary ammonium cations are adsorbed on the cathode surface and dissociated into amino groups and protons on the cathode surface. Electrons are given to protons from the cathode, and hydrogen gas is generated. Since the electrons of the lone pair of amino group are shared with the free electrons of the metal that is the cathode, a strong bond is formed between the amino group of the implant coating agent and the implant coating agent that is the cathode. This strong bond is retained after stopping.
本発明のインプラントの製造方法としては、例えば、溶液(B2)にインプラント材(C2)と電極とを浸漬し、インプラント材(C2)を陰極とし、電極を陽極とし、両極間に電圧を加えることにより、インプラント用コーティング剤をインプラント材(C2)の表面に電気化学反応により固定する方法が挙げられる。 As the method for producing the implant of the present invention, for example, the implant material (C2) and the electrode are immersed in the solution (B2), the implant material (C2) is used as a cathode, the electrode is used as an anode, and a voltage is applied between both electrodes. Thus, a method of fixing the implant coating agent to the surface of the implant material (C2) by an electrochemical reaction may be mentioned.
本発明の製造方法において、陰極と陽極の間に与える電圧は、0.1〜10Vであることが好ましく、1〜7Vであることがより好ましい。電圧が0.1V以上であると、陰極表面へのインプラント用コーティング剤の固定による被覆の形成に必要な時間を短くできる。電庄が10V以下であると、金属表面での気泡の発生を抑制でき、均一な被膜が形成されるため好ましい。
陰極の表面積に対する電流密度は、5×10-8〜5×10-5A/dm2であることが好ましく、さらに好ましくは1×10-7〜1×10-5A/dm2である。電流密度が5×10-8A/dm2以上であると、陰極表面へのインプラント用コーティング剤の固定による被覆の形成に必要な時間を短くできる。電流密度が5×10-5A/dm2以下であると、金属表面での気泡の発生を抑制でき、均一な被膜が形成されるため好ましい。
In the production method of the present invention, the voltage applied between the cathode and the anode is preferably 0.1 to 10V, and more preferably 1 to 7V. When the voltage is 0.1 V or more, the time required for forming a coating by fixing the implant coating agent to the cathode surface can be shortened. It is preferable that the electrical voltage is 10 V or less because the generation of bubbles on the metal surface can be suppressed and a uniform film is formed.
The current density with respect to the surface area of the cathode is preferably 5 × 10 −8 to 5 × 10 −5 A / dm 2 , more preferably 1 × 10 −7 to 1 × 10 −5 A / dm 2 . When the current density is 5 × 10 −8 A / dm 2 or more, the time required for forming the coating by fixing the implant coating agent to the cathode surface can be shortened. It is preferable for the current density to be 5 × 10 −5 A / dm 2 or less because the generation of bubbles on the metal surface can be suppressed and a uniform film can be formed.
本発明において、インプラント用コーティング剤をインプラント材(C1)又は(C2)の表面に固定する場合、生体組織と接着する表面積(M)に対するインプラント用コーティング剤を固定させる面積(N)を表す被覆面積率((N)/(M))は、炎症抑制の観点から、50〜100%であることが好ましく、特に好ましくは80〜100%である。
結合量としては、炎症抑制観点から、1〜1000ng/mm2であることが好ましく、特に好ましくは、5〜1000ng/mm2である。
In the present invention, when the implant coating agent is fixed to the surface of the implant material (C1) or (C2), the covering area representing the area (N) for fixing the implant coating agent to the surface area (M) that adheres to the living tissue. The rate ((N) / (M)) is preferably 50 to 100%, particularly preferably 80 to 100%, from the viewpoint of suppressing inflammation.
The binding amount, inflammation suppression point of view, is preferably 1-1000 ng / mm 2, particularly preferably from 5~1000ng / mm 2.
本発明の製造方法により得られたインプラントにおけるインプラント用コーティング剤の結合量は、下記測定法によって測定した値である。
<結合量の測定>
Micro BCATM protein assay kit(THERMO Fisher Scientific社製)付属のReagentA溶液:ReagentB溶液:ReagentC溶液=25:24:1の混合液(C)を作成する。インプラント中のインプラント用コーティング剤の結合量を測定したい部分の表面積に対して312.5μL/cm2で混合液(C)を加え、測定したい部分の表面にまんべんなく付着させて、37℃で2時間静置する。
静置2時間後に、ビシンコニン酸(BCA)とCu+のキレート生成量を、450nm(対照波長630nm)の吸光度でプレートリーダー(コロナ電気株式会社製MTP−32)を用いて室温で測定する。さらに、あらかじめウシ血清アルブミンにより作成した検量線から結合量を得る。
The binding amount of the implant coating agent in the implant obtained by the production method of the present invention is a value measured by the following measurement method.
<Measurement of binding amount>
A mixed solution (C) of Reagent A solution: Reagent B solution: Reagent C solution = 25: 24: 1 attached to Micro BCA ™ protein assay kit (manufactured by THERMO Fisher Scientific) is prepared. Add the mixture (C) at a rate of 312.5 μL / cm 2 to the surface area of the part to be measured for the binding amount of the coating agent for the implant in the implant, and evenly adhere to the surface of the part to be measured at 37 ° C. for 2 hours. Leave still.
After 2 hours of standing, the chelate production amount of bicinchoninic acid (BCA) and Cu + is measured at room temperature using a plate reader (MTP-32 manufactured by Corona Electric Co., Ltd.) with an absorbance of 450 nm (control wavelength 630 nm). Further, the binding amount is obtained from a calibration curve prepared beforehand with bovine serum albumin.
本発明の製造方法で得たインプラントは、生体に埋め込んだ際に、炎症が起こりにくいので、様々な生体内に埋め込まれるインプラントとして用いることができ、炎症抑制の観点から好ましくは生体埋め込み用の医療用器具であるインプラント、骨固定剤、骨ケージ、カテーテル、ガイドワイヤ、ステント、人工血管及び人工関節に用いることができる。 Since the implant obtained by the production method of the present invention is less prone to inflammation when implanted in a living body, it can be used as an implant that is implanted in various living bodies. It can be used for implants, bone fixing agents, bone cages, catheters, guide wires, stents, artificial blood vessels and artificial joints.
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。 Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention further, the present invention is not limited to these. Hereinafter, unless otherwise specified, “%” represents “% by weight” and “parts” represents “parts by weight”.
<実施例1>
○人工タンパク質(A1)コーティングポリスチレンフィルム(PS1)の作製
特表平3−502935号公報中の実施例記載の方法に準じて、遺伝子組換え大腸菌により製造し、カラムクロマトグラフィーにて精製した、GAGAGS配列(13)が4個連続した(GAGAGS)4配列(14)のポリペプチド鎖(S1−1)を12個及びGVGVP配列(1)が8個連続したポリペプチド鎖(Y1-1)中のV(バリン)のうち1個がK(リシン)に置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(19)(Y’1-1)を13個有し、これらが交互に化学結合してなるものに、GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)1個が化学結合した構造を有する分子質量が約70kDaの配列(21)の人工タンパク質(SELP8K)(A1)を得た。この人工タンパク質(A1)をインプラント用コーティング剤として用いた。
人工タンパク質(A1)を10μg/mLの濃度で脱イオン水に溶解し人工タンパク質(A1)溶解液を作製した。人工タンパク質(A1)溶解液に、ポリスチレンフィルム(BIO−BIK社製、品名「バランスディッシュ」、0.5cm×0.5cm)を完全に浸漬し、37℃、5容量%CO2条件下で2時間静置した。
2時間静置後、脱イオン水に3回浸漬し、人工タンパク質(A1)でコーティングしたポリスチレンフィルム(PS1)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 1>
○ Manufacture of artificial protein (A1) coated polystyrene film (PS1) GAGAGS produced by genetically modified Escherichia coli and purified by column chromatography according to the method described in Examples in JP-T-3-502935 (GAGAGS) in which 4 sequences (13) are continuous In 12 polypeptide chains (S1-1) in 4 sequences (14) and in polypeptide chains (Y1-1) in which 8 GVGVP sequences (1) are continuous It has 13 (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 sequences (19) (Y'1-1) in which one of V (valine) is replaced by K (lysine), and these are chemically bonded alternately. A molecular substance having a structure in which one polypeptide chain (S1-2) of (GAGAGS) 2 sequence (15) in which two GAGAGS sequences (13) are consecutively bonded is chemically bonded. An artificial protein (SELP8K) (A1) having a sequence (21) of about 70 kDa was obtained. This artificial protein (A1) was used as a coating agent for implants.
The artificial protein (A1) was dissolved in deionized water at a concentration of 10 μg / mL to prepare an artificial protein (A1) solution. A polystyrene film (manufactured by BIO-BIK, product name “balance dish”, 0.5 cm × 0.5 cm) is completely immersed in the artificial protein (A1) solution, and the solution is 2 under conditions of 37 ° C. and 5% by volume CO 2. Let stand for hours.
After standing for 2 hours, it was immersed in deionized water three times to obtain a polystyrene film (PS1) coated with an artificial protein (A1). The covering area ratio was 100%.
<実施例2>
○人工タンパク質(A2)コーティングポリスチレンフィルム(PS2)の作製
実施例1と同様にして、GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)及び(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)3配列(19)のポリペプチド鎖(Y’1-1)をそれぞれ17個有し、これらが交互に化学結合してなる構造を有する分子質量が約77kDaの配列(22)の人工タンパク質(SELP0K)(A2)を作製した。この人工タンパク質(A2)をインプラント用コーティング剤として用いた。
人工タンパク質(A2)を10μg/mLの濃度で脱イオン水に溶解し人工タンパク質(A2)溶解液を作製した。人工タンパク質(A2)溶解液に、ポリスチレンフィルム(0.5cm×0.5cm)を完全に浸漬し、37℃、5容量%CO2条件下で2時間静置した。
2時間静置後、脱イオン水に3回浸漬し、人工タンパク質(A2)でコーティングしたポリスチレンフィルム(PS2)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 2>
Preparation of artificial protein (A2) -coated polystyrene film (PS2) In the same manner as in Example 1, a polypeptide chain (S1-2) having two GAGAGS sequences (13) (GAGAGS) 2 sequence (15) and (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 The sequence (19) has 17 polypeptide chains (Y′1-1), each having a structure in which these are alternately chemically bonded, and a molecular mass of about 77 kDa An artificial protein (SELP0K) (A2) of (22) was prepared. This artificial protein (A2) was used as an implant coating agent.
The artificial protein (A2) was dissolved in deionized water at a concentration of 10 μg / mL to prepare an artificial protein (A2) solution. A polystyrene film (0.5 cm × 0.5 cm) was completely immersed in the artificial protein (A2) solution and allowed to stand at 37 ° C. under 5% by volume CO 2 for 2 hours.
After standing for 2 hours, it was immersed three times in deionized water to obtain a polystyrene film (PS2) coated with an artificial protein (A2). The covering area ratio was 100%.
<実施例3>
○人工タンパク質(A3)コーティングポリスチレンフィルム(PS3)の作製
実施例1と同様にして、GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)を16個、及びGVGVP配列(1)が16個連続したポリペプチド鎖(Y11)中のV(バリン)のうち1個がK(リシン)に置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)11配列(20)(Y’1-2)を8個有し、これらが{(S1−2)(Y’12)(S1−2)}16で化学結合してなる分子質量が約71kDaの配列(23)の人工タンパク質(SELP415K)(A3)を作製した。この人工タンパク質(A3)をインプラント用コーティング剤として用いた。
人工タンパク質(A3)を10μg/mLの濃度で脱イオン水に溶解し人工タンパク質(A3)溶解液を作製した。人工タンパク質(A3)溶解液に、ポリスチレンフィルム(0.5cm×0.5cm)を完全に浸漬し、37℃、5容量%CO2条件下で2時間静置した。
2時間静置後、脱イオン水に3回浸漬し、人工タンパク質(A3)でコーティングしたポリスチレンフィルム(PS3)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 3>
Preparation of artificial protein (A3) -coated polystyrene film (PS3) In the same manner as in Example 1, a polypeptide chain (S1-2) having two GAGAGS sequences (13) (GAGAGS) 2 sequence (15) was obtained. (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 11 sequence in which one of V (valine) in 16 and 16 GVGVP sequences (1) in a polypeptide chain (Y11) was replaced with K (lysine) 20) A sequence having a molecular mass of about 71 kDa (23) having 8 (Y′1-2) and chemically bonding with {(S1-2) (Y′12) (S1-2)} 16 ) Artificial protein (SELP415K) (A3). This artificial protein (A3) was used as a coating agent for implants.
The artificial protein (A3) was dissolved in deionized water at a concentration of 10 μg / mL to prepare an artificial protein (A3) solution. A polystyrene film (0.5 cm × 0.5 cm) was completely immersed in the artificial protein (A3) solution and allowed to stand at 37 ° C. under 5% by volume CO 2 for 2 hours.
After standing for 2 hours, it was immersed in deionized water three times to obtain a polystyrene film (PS3) coated with an artificial protein (A3). The covering area ratio was 100%.
<実施例4>
○人工タンパク質(A4)コーティングポリスチレンフィルム(PS4)の作製
実施例1と同様にして、GAGAGS配列(13)が2個連続した(GAGAGS)2配列(15)のポリペプチド鎖(S1−2)を6個、GVGVP配列(1)が16個連続したポリペプチド鎖(Y11)中のV(バリン)のうち1個がK(リシン)に置換された(GVGVP)4GKGVP(GVGVP)11配列(20)(Y’12)を6個、及びGAGAGS配列(13)が4個連続した(GAGAGS)4配列(14)のポリペプチド鎖(S1−1)を6個有し、これらが交互に化学結合してなる分子質量が約65kDaの配列(24)の人工タンパク質(SELP815K)(A4)を作製した。この人工タンパク質(A4)をインプラント用コーティング剤として用いた。
人工タンパク質(A4)を10μg/mLの濃度で脱イオン水に溶解し人工タンパク質(A4)溶解液を作製した。人工タンパク質(A4)溶解液に、ポリスチレンフィルム(0.5cm×0.5cm)を完全に浸漬し、37℃、5容量%CO2条件下で2時間静置した。
2時間静置後、脱イオン水に3回浸漬し、人工タンパク質(A4)でコーティングしたポリスチレンフィルム(PS4)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 4>
Preparation of artificial protein (A4) -coated polystyrene film (PS4) In the same manner as in Example 1, a polypeptide chain (S1-2) having two GAGAGS sequences (13) (GAGAGS) 2 sequence (15) was obtained. (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 11 sequence in which one of V (valine) in 16 polypeptide chains (Y11) in which 16 GVGVP sequences (1) are continuous is substituted with K (lysine) ) 6 (Y′12) and 4 polypeptide chains (S1-1) of (GAGAGS) 4 sequence (14) with 4 consecutive GAGAGS sequences (13), which are chemically bonded alternately Thus, an artificial protein (SELP815K) (A4) having a sequence (24) having a molecular mass of about 65 kDa was prepared. This artificial protein (A4) was used as a coating agent for implants.
The artificial protein (A4) was dissolved in deionized water at a concentration of 10 μg / mL to prepare an artificial protein (A4) solution. A polystyrene film (0.5 cm × 0.5 cm) was completely immersed in the artificial protein (A4) solution and allowed to stand at 37 ° C. under 5% by volume CO 2 for 2 hours.
After leaving still for 2 hours, it was immersed in deionized water three times to obtain a polystyrene film (PS4) coated with an artificial protein (A4). The covering area ratio was 100%.
<比較例1>
脱イオン水に、ポリスチレンフィルム(0.5cm×0.5cm)を浸漬し、37℃、5容量%CO2条件下で2時間静置した。
2時間静置後、脱イオン水に3回浸漬し、人工タンパク質でコーティングしていない比較用のポリスチレンフィルム(PS5)を得た。
<Comparative Example 1>
A polystyrene film (0.5 cm × 0.5 cm) was immersed in deionized water and allowed to stand for 2 hours at 37 ° C. and 5% by volume CO 2 .
After standing for 2 hours, it was immersed in deionized water three times to obtain a comparative polystyrene film (PS5) that was not coated with an artificial protein.
<実施例5>
○人工タンパク質(A1)コーティングチタンプレート(PT1)の作製
人工タンパク質(A1)が5μg/mlの濃度となるように0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に溶解し、高さ200mm、底面の内径135mmのガラス製電解槽に入れた。そして、白金電極を陽極とし、チタンプレート(0.5cm×0.5cm×0.1mm)((株)ニラコ社製、品名「チタン/板」)を陰極とし、チタンプレートが完全に液に浸かるようにして、マグネチックスターラーで撹拌子を回転して液を撹拌しながら、両極間に3.0Vの電圧を加えて10分間通電し、電気化学反応を行った。通電を停止したのち、脱イオン水5mLに浸漬し直ぐに取り出す洗浄操作を3回行い、次いで、60℃の順風乾燥機の中で2時間乾燥し、チタン表面を人工タンパク質(A1)でコーティングしたチタンプレート(PT1)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 5>
○ Manufacture of artificial protein (A1) coated titanium plate (PT1) The artificial protein (A1) was dissolved in a 0.9% by weight sodium chloride aqueous solution so as to have a concentration of 5 μg / ml, and had a height of 200 mm and a bottom diameter of 135 mm Placed in a glass electrolytic cell. The titanium plate is completely immersed in the liquid with the platinum electrode as the anode and the titanium plate (0.5 cm × 0.5 cm × 0.1 mm) (product name “Titanium / plate” manufactured by Nilaco Corporation) as the cathode. In this way, while stirring the liquid by rotating the stirrer with a magnetic stirrer, a voltage of 3.0 V was applied between the two electrodes, and electricity was applied for 10 minutes to perform an electrochemical reaction. After stopping energization, it was washed three times in 5 ml of deionized water and immediately removed, and then dried for 2 hours in a 60 ° C smooth air dryer, and the titanium surface was coated with artificial protein (A1). A plate (PT1) was obtained. The covering area ratio was 100%.
<実施例6>
○人工タンパク質(A2)コーティングチタンプレート(PT2)の作製
人工タンパク質(A1)を人工タンパク質(A2)に変更した以外は、実施例5と同様にしてチタンプレート(PT2)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 6>
Preparation of artificial protein (A2) -coated titanium plate (PT2) A titanium plate (PT2) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the artificial protein (A1) was changed to the artificial protein (A2). The covering area ratio was 100%.
<実施例7>
○人工タンパク質(A3)コーティングチタンプレート(PT3)の作製
人工タンパク質(A1)を人工タンパク質(A3)に変更した以外は、実施例5と同様にしてチタンプレート(PT3)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 7>
Preparation of artificial protein (A3) coated titanium plate (PT3) A titanium plate (PT3) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the artificial protein (A1) was changed to the artificial protein (A3). The covering area ratio was 100%.
<実施例8>
○人工タンパク質(A4)コーティングチタンプレート(PT4)の作製
人工タンパク質(A1)を人工タンパク質(A4)に変更した以外は、実施例5と同様にしてチタンプレート(PT4)を得た。なお、被覆面積率は100%であった。
<Example 8>
Preparation of artificial protein (A4) coated titanium plate (PT4) A titanium plate (PT4) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the artificial protein (A1) was changed to the artificial protein (A4). The covering area ratio was 100%.
<比較例2>
人工タンパク質(A1)を用いず、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液のみ用いた以外は、実施例5と同様にして比較用のチタンプレート(PT5)を得た。
<Comparative example 2>
A comparative titanium plate (PT5) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the artificial protein (A1) was not used and only a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution was used.
ポリスチレンフィルム(PS1)〜(PS5)及びチタンプレート(PT1)〜(PT5)におけるインプラント用コーティング剤の結合量を下記測定により求めた。
<結合量の測定>
Micro BCATM protein assay kit(THERMO Fisher Scientific社製)付属のReagentA溶液:ReagentB溶液:ReagentC溶液=25:24:1の混合液(C)を作成した。ポリスチレンフィルム(PS1)〜(PS5)に対してそれぞれ156.3μL、チタンプレート(PT1)〜(PT5)に対してそれぞれ218.8μLの混合液(C)を表面にまんべんなく付着させて、37℃で2時間静置した。
静置2時間後に、ビシンコニン酸(BCA)とCu+のキレート生成量を、450nm(対照波長630nm)の吸光度でプレートリーダー(コロナ電気株式会社製MTP−32)を用いて室温で測定した。さらに、あらかじめウシ血清アルブミンにより作成した検量線から結合量を得た。
The binding amount of the coating agent for implants in the polystyrene films (PS1) to (PS5) and the titanium plates (PT1) to (PT5) was determined by the following measurement.
<Measurement of binding amount>
A mixed solution (C) of Reagent A solution: Reagent B solution: Reagent C solution = 25: 24: 1 attached to Micro BCA ™ protein assay kit (manufactured by THERMO Fisher Scientific) was prepared. 156.3 μL of each of the polystyrene films (PS1) to (PS5) and 218.8 μL of the mixed liquid (C) to each of the titanium plates (PT1) to (PT5) were evenly adhered to the surface at 37 ° C. Let stand for 2 hours.
Two hours after standing, the amount of chelate produced between bicinchoninic acid (BCA) and Cu + was measured at room temperature using a plate reader (MTP-32 manufactured by Corona Electric Co., Ltd.) with an absorbance of 450 nm (control wavelength 630 nm). Furthermore, the binding amount was obtained from a calibration curve prepared beforehand with bovine serum albumin.
<評価:炎症反応の測定>
ラット背部皮内にポリスチレンフィルム(PS1)〜(PS5)及びチタンプレート(PT1)〜(PT5)をそれぞれ埋植した。なお、1種類のフィルム又はプレートに対して、それぞれ3つの試験体を作成した。それぞれの試験体について、炎症の発生状況を観察した。観察項目としては、試験試料周囲組織における出血、被包形成、新生骨形成、変色の有無とその程度(広がり、厚さなど)を肉眼により観察した。結果を表1及び表2に示す。なお、表中、炎症反応については、あるものを+、ないものを−で表し、括弧内には3つの試験体のそれぞれの結果を示す。また、2つ以上の試験体について炎症反応があるものの総合評価を+とした。また、観察項目の少なくとも1つの項目に該当する場合は、炎症があると判断した。さらに、肉眼観察結果については、少なくとも1つの試験体について、症状がみられた項目を記載した。
<Evaluation: Measurement of inflammatory reaction>
Polystyrene films (PS1) to (PS5) and titanium plates (PT1) to (PT5) were implanted in the rat back skin, respectively. Three test specimens were prepared for each kind of film or plate. The occurrence of inflammation was observed for each specimen. As observation items, bleeding, enveloping, new bone formation, presence / absence of discoloration and the extent (spreading, thickness, etc.) in the tissues surrounding the test sample were observed with the naked eye. The results are shown in Tables 1 and 2. In the table, with respect to the inflammatory reaction, a certain thing is represented by + and a non-significant thing is represented by-, and each result of three test bodies is shown in parentheses. In addition, the overall evaluation of two or more specimens having an inflammatory reaction was rated as +. Moreover, when it corresponded to at least 1 item of an observation item, it was judged that there was inflammation. Furthermore, as for the result of visual observation, the item in which symptoms were observed was described for at least one test body.
表1及び2の結果から、本発明のインプラント用コーティング剤でインプラント材をコーティングすることにより、炎症を低減できることが分かる。また、炎症が起こったとしても、早期に炎症が治癒することが分かる。 From the results of Tables 1 and 2, it can be seen that inflammation can be reduced by coating the implant material with the coating agent for implants of the present invention. Moreover, even if inflammation occurs, it turns out that inflammation heals early.
本発明のインプラント用コーティング剤は、インプラントによる炎症を低減することができるので、医科及び歯科で用いられるインプラント材{金属材料、高分子材料及びセラミックス等}をコーティングするコーティング剤としてだけでなく、コンタクトレンズのコーティング剤としても有用である。また、本発明のインプラントの製造方法によれば、インプラント材による炎症が少ないインプラントを製造することができ、製造したインプラントは、医科及び歯科で用いられるインプラントとして有用である。 Since the coating agent for implants of the present invention can reduce inflammation caused by implants, it is not only a coating agent for coating implant materials {metal materials, polymer materials, ceramics, etc.) used in medical and dentistry, but also contacts. It is also useful as a coating agent for lenses. In addition, according to the method for producing an implant of the present invention, an implant with less inflammation due to the implant material can be produced, and the produced implant is useful as an implant used in medicine and dentistry.
Claims (7)
(A)が、アミノ酸配列(X)としてGVGVP配列(1)が2〜200個連続したポリペプチド鎖(Y)並びに/又は下記ポリペプチド鎖(Y’)を有し、(A)中の(Y)と(Y’)との合計個数が1〜100個であり、(A)の疎水性度が0.2〜1.2であり、(A)が(GAGAGS) 4 配列(14)及び/又は(GAGAGS) 2 配列(15)と、(GVGVP) 4 GKGVP(GVGVP) 3 配列(19)又は(GVGVP) 4 GKGVP(GVGVP) 11 配列(20)とを有する人工タンパク質であるインプラント用コーティング剤。
ポリペプチド鎖(Y’):(Y)中のアミノ酸の個数のうち0.1〜10%がリシン及び/又はアルギニンで置換されたポリペプチド鎖。 An implant coating agent comprising an artificial protein (A),
(A) has a polypeptide chain (Y) having 2 to 200 consecutive GVGVP sequences (1 ) as the amino acid sequence (X) and / or the following polypeptide chain (Y ′), Y) and (Y ') total number of is 1 to 100, (hydrophobic degree 0.2-1.2 der of a) Ri, (a) is (GAGAGS) 4 sequence (14) and and / or (GAGAGS) 2 sequence (15), (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 3 sequence (19) or (GVGVP) 4 GKGVP (GVGVP) 11 sequence (20) and a Ru der engineered proteins implants having Coating agent.
Polypeptide chain (Y ′): A polypeptide chain in which 0.1 to 10% of the number of amino acids in (Y) is substituted with lysine and / or arginine.
アミノ酸配列(X’):GVGVP配列(1)の1個のアミノ酸がリシンに置換されたGKGVP配列。 The artificial protein (A) has a GAGAGS sequence (13), and the number of the GAGAGS sequence (13) and the total number of the amino acid sequence (X) and the following amino acid sequence (X ′) in one molecule of the artificial protein (A) The implant coating agent according to claim 1, wherein the ratio (sequence (13): amino acid sequence (X) and (X ′)) is 1: 2 to 1:20.
Amino acid sequence (X ′): GKGVP sequence in which one amino acid in the GVGVP sequence (1) is replaced with lysine .
インプラント材(C1):高分子材料及び/又はセラミックス材料からなるインプラント材。 At least selected from the group consisting of spraying, dipping and coating a solution (B1) having a concentration of the coating agent for implants according to any one of claims 1 to 4 of 5 to 100 µg / ml on the surface of the implant material (C1). The manufacturing method of an implant including the process of coat | covering the surface of an implant material (C1) by 1 type of methods.
Implant material (C1): Implant material made of a polymer material and / or a ceramic material.
インプラント材(C2):金属材料及び/又はイオン結合性セラミックス材料からなるインプラント材。 An implant comprising: a step of applying a voltage between an implant material (C2) and an electrode in a solution (B2) having a concentration of the implant coating agent according to any one of claims 1 to 4 of 5 to 100 µg / ml. Production method.
Implant material (C2): Implant material made of a metal material and / or an ion-bonding ceramic material.
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