最新の生物学的充填材

現在、米国では合成バイオマテリアルよりも、ヒトまたは動物組織由来の生物学的材料が広く使用されています。軟部組織増強に最もよく使用される材料は、自己脂肪とウシコラーゲンです。実験室での培養技術の発達により、ヒトコラーゲンと培養線維芽細胞の混合物を注入する選択肢も広がりました。

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ヒト自己組織から得られた材料

自家脂肪注入

自家脂肪移植の結果が予測不可能であることは、かなり早くから認識されていました。これは主に、移植された脂肪の局所的な吸収に関連していました。ノイバーによる遊離脂肪移植の成功報告から20年後、ブルーニングは初めて脂肪注入法を記述しました。彼は小さな脂肪片を注射器に入れ、鼻形成術後の変形を矯正するために使用しました。1950年、ピアは、遊離移植された脂肪の質量が1年後に平均45%減少することを報告しました。彼は細胞生存の理論を提唱し、生きた脂肪は採取後に虚血され、一部の脂肪細胞が死滅し、組織が吸収されて嚢胞構造と線維組織に置き換わるという仮説を立てました。他の著者は、外科的に採取された脂肪移植は、吸引によって得られたものよりも体積をよりよく保持することを示しました。1970年代後半にイルーズによって記述された脂肪吸引法の導入により、大量の脂肪組織を移植に利用できるようになりました。

マイクロリポインジェクション法は、脂肪の採取、保存、そして再移植から構成されます。脂肪は、無菌状態、局所麻酔下、低張浸潤法、鈍角マイクロカニューレまたは注射器を用いて滅菌容器に採取されます。採取した脂肪は、将来使用するために液体窒素で凍結保存することも可能です。ドナー部位としては、大腿部、臀部、腹部の側面などが挙げられます。脂肪から血清と血液を分離し、滅菌生理食塩水で洗浄後、移植脂肪を皮下組織に注入します。注入後、組織をマッサージし、注入した脂肪が均一に分散されるようにします。マイクロリポインジェクションの適応症には、鼻唇溝、頬唇溝、鼻梁溝、唇溝、そして片側顔面萎縮の矯正などがあります。注入した脂肪は吸収されることが予想されるため、30～50%の過剰補正が推奨されます。より可動性の高い領域では吸収が加速されるため、長期的な結果を得るには繰り返しの注射が必要になる場合があります。

マイクロリポインジェクションの合併症としては、ドナー部位の合併症に加え、注入部位の軽度の浮腫や斑状出血などが挙げられますが、これらは通常72時間以内に消失します。眉間の自家脂肪注入後に片眼の失明が報告された症例が1件あります。脂肪移植片の吸収には繰り返しの注入が必要であり、この手法では移植片が線維組織に置き換わる可能性が大きな懸念事項です。

真皮の脂肪細胞修正

1989年、フルニエは自己脂肪注入の改良法を開発しました。彼は、脂肪細胞を破裂させてトリグリセリドを除去すれば、残存する細胞壁と細胞間線維性隔壁を結合組織充填剤として利用し、真皮の変化を改善できると提唱しました。彼はこの組織にコラーゲン繊維が豊富に含まれていたと考え、「自己コラーゲン」と名付けました。

コールマン氏らは、良好な忍容性を伴う優れた臨床結果を報告しました。この材料の耐久性は、特に2～4週間後に充填処置を繰り返した場合、Zyplast（牛コラーゲン由来）やFibrel（豚コラーゲン由来）と同等でした。初期の生検では、脂肪細胞は損なわれておらず、顕著な炎症性浸潤が認められました。その後の生検では、真皮の拡大と炎症細胞が細胞線維化に置き換わっていることが示されました。興味深いことに、生検では移植材料自体のコラーゲン含有量が非常に低いことが示されました。代わりに、注入によって宿主によるコラーゲン沈着が引き起こされました。

この方法は、ZyplastやFibrelを使用するよりも技術的に難しく、時間がかかりますが、安全性が高く、臨床的にも許容できる結果が得られます。口囲萎縮や皮膚瘢痕の修正に有効です。また、マイクロリポインジェクション、レーザー治療、ボツリヌス毒素A（ボトックス）などの他の治療法と併用することも可能です。この処置は繰り返し行う必要がある場合が多いですが、ドナー材料が豊富にあるため、特に大きな欠損の場合、費用対効果が高い場合があります。

脂肪はマイクロリポインジェクションと同様の方法で採取されます。脂肪をシリンジ内で数分間静置することで、吸引液の液体部分から脂肪を分離します。得られた脂肪は小型シリンジに採取し、脂肪2 cm³ごとに滅菌蒸留水1 cm³を加え、液体窒素で凍結します。その後、シリンジを温水で素早く解凍します。これにより、上澄み液と脂肪残留物が分離され、脂肪残留物は除去されます。残りのトリグリセリドは、シリンジを1000 rpmで1分間遠心分離することにより、注入物から分離されます。処理済みの組織は、23 Gまたは25 Gの針を用いて皮内注射することができます。

脂肪細胞補正材の持続性は、ジプラストコラーゲンと同等です。吸収が予想されるため、過剰補正や繰り返しの注入が必要となります。この施術の副作用と合併症は、マイクロリポインジェクションと同様です。

自家真皮移植

真皮移植は、軟部組織のボリュームを増やす手段として、小さな一枚岩のような自家真皮片を解剖、切除し、再移植する治療法です。もともと眼科や音声修復に用いられていた真皮移植は、陥凹した傷跡、皮膚のしわやシワ、深く広い軟部組織欠損の治療に用いられます。小じわや小さなニキビ跡の治療にはそれほど効果的ではありません。直径4～5cm以上の大きなニキビ跡には、この治療法がより効果的です。

瘢痕アンダーカットを単独の介入として行うことで、皮膚から固定している線維性バンドを分離し、新しいコラーゲンと線維性組織を形成して欠損部をリフトアップすることで、これらの欠損部の外観が改善することが示されています。しかし、このような介入の後、アンダーカットされた瘢痕は多くの場合、最終的にその下の線維性組織に再付着します。アンダーカット後に真皮移植を行うと、理論的には線維性組織への再付着を防ぎ、より持続的な効果が得られます。アンダーカットは、まず真皮の正中面に 18 G NoKor 針 (Beckton-Dickinson、米国) を使用して行います。線維性バンドを切断する際には粘性抵抗が観察されます。真皮移植は、最初のアンダーカットから 2 ～ 6 週間後に行います。

耳介後部は良好なドナー部位となり得ます。この部位の利点は、血液供給が比較的少なく、毛包やその他の皮膚付属器が少ないこと、そして組織採取後の傷跡が目立たないことです。局所麻酔下で、粗いダイヤモンドディスクを用いて真皮深層まで皮膚を削り取ります。この削り取り法は、迅速かつ正確な深層除去を可能にしますが、表皮はメスやレーザーで除去することも可能です。その後、メスを用いて耳介後筋膜まで真皮を採取し、直ちに冷滅菌生理食塩水に浸します。ドナー部位は吸収性縫合糸で縫合します。脂肪を含む真皮移植片は、適切な断片に分割します。4～6 mmの小さな移植片は、より小さなニキビ跡に使用でき、より大きな真皮片は、より大きな欠損部のリフトアップや、仙骨ひだやほうれい線の改善に使用できます。移植部位を18G NoKor針で中皮レベルで切開し、移植片を針孔から挿入して配置します。鼻唇溝や口唇など、移植部位が大きい場合は、片方の端に糸を結び付け、切開部の下に移植片を引き込みます。その後、皮下トンネルの両端を細い吸収性縫合糸で閉じ、移植片を縫合糸に組み込みます。

この処置の副作用および合併症には、局所的なあざ、血腫、変色、腫れ、痂皮形成、疼痛などがあります。創傷感染はまれですが、発生する可能性があります。表皮が移植片から完全に除去されていない場合、表皮嚢胞状の封入体が発生します。新たに形成された嚢胞は痛みを伴う場合がありますが、切開排膿で治療可能です。移植片の移動はまれであり、追加の移植が必要になる場合があります。切開部位に瘢痕が残る場合がありますが、研磨で治療可能です。

1回の施術で40～70%、2回の施術で50～100%の症例で矯正成功率が報告されています。治療後1～6ヶ月間は多少の縮小が見られるため、移植時にはある程度の過剰矯正を行うことが推奨されます。

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培養ヒト線維芽細胞（アイソラゲン）

新たな組織培養技術の導入により、大量の線維芽細胞を容易に増殖させることが可能になった。組織培養からの線維芽細胞は、瘢痕修正のための潜在的に動的な生きた充填剤として役立つ可能性がある。Isolagen（製造元はIsolagen Technologies、米国）は、このようなプロセスの製品である。同社は、自家耳介後皮膚生検を処理し、4～6週間かけて生体適合性培地に注入可能な1～1.5 ccの自家線維芽細胞が入った注射器を準備する。Isolagenは、30G針の付いたツベルクリン注射器で真皮の表層、中層、深層に注入される。線維芽細胞の95%の生存率を得るためには、材料を送達後24時間以内に注入する必要がある。生存率は、48時間後と72時間後にそれぞれ85%と65%に低下する。この技術は、しわ、ほうれい線、鼻梁上部の溝、傷跡、唇形成不全の改善に提案されています。推奨される治療法は、3～6ヶ月間にわたる3～4回の注入セッションです。100名以上の患者を対象とした18～30ヶ月間の追跡調査では、良好かつ許容可能な結果の割合は約80%で、重大な合併症や過敏症反応は認められませんでした。アイソラゲンは、他の皮膚再生療法や牛コラーゲン注射と併用することで、効果を高めることができます。製品とコンセプトは有望ですが、長期的な結果はまだ研究されていません。アイソラゲンは、米国食品医薬品局（FDA）の承認取得に向けて現在も研究中です。

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注射用オートコラーゲン（オートロゲン）

オートローゲン（製造元：Collagenesis Inc、米国）は、自己真皮から採取した無傷の自己コラーゲン繊維を注射剤に分散させたものです。コラーゲン繊維は、中性pHの滅菌リン酸緩衝液に懸濁した状態です。本製品は通常、標準の4%溶液（オートローゲン）または架橋繊維を含む6%製剤（オートローゲンXL）で提供されますが、特定の患者様に合わせた濃度の処方も可能です。本製品は患者様自身の皮膚から作られるため、理論的にはアレルギー反応や免疫反応を引き起こすことはなく、疾患の媒介となることもありません。

オートロゲンは、顔面のしわ、皮膚の輪郭欠損、および瘢痕の治療に適応があります。27～30Gの注射針を用いて真皮中層に注入します。目的の深さに注入すると、その上の皮膚が適度に白くなります。この懸濁液には局所麻酔薬が含まれていないため、注入時に痛みを伴う場合があります。25人の患者を対象とした本治療の後方視的解析では、1回の注入後、50～75%の症例で最大3ヶ月、50%の症例で最大6ヶ月、顔面のしわの改善が認められました。これらの結果は、他の使用者によって再現されていません。

オートローゲンの主な欠点は、移植患者自身の皮膚を採取する必要があることです。これまで、眼瞼形成術、フェイスリフト、眉毛リフト、腹部形成術、瘢痕修正術、その他の美容整形手術後の皮膚が使用されてきました。組織を採取したら、最大2週間凍結保存するか、すぐに当社の研究所に送付することができます。収量は5cm²あたり約1mlです。限られた組織病理学的研究では、オートローゲン注射に対する顕著な炎症反応は認められていません。長期的な結果を評価するには、さらなる臨床試験が必要です。

相同ヒト組織由来の材料

ヒト皮膚の無細胞マトリックス（AlloDerm）

同種組織を用いた軟部組織増強術は、様々な結果をもたらしてきました。一般的には自家移植が好まれますが、ドナー部位の合併症によりその使用は制限されます。AlloDerm（LifeCell Corp、米国）は、米国の組織バンクから入手したヒト異種皮膚由来の無細胞真皮マトリックスです。この移植片は細胞間マトリックスを損傷することなく凍結乾燥され、真皮と基底膜の構造的・生化学的完全性を維持します。細胞は、マトリックス結合の解離、カルシウム濃度、イオン強度、および酸性度の変化、ならびに低分子量緩衝化界面活性剤の使用によって除去されます。このプロセスにより、非免疫原性の移植片が作製されます。この移植片は2年間凍結しても安定しており、使用直前に生理食塩水または乳酸リンゲル液に10～20分間浸漬することで再水和されます。

臨床現場では、アロダームは深い火傷の治療に初めて使用されました。それ以来、様々な美容外科手術や再建手術において、軟部組織増強材として使用されてきました。アロダームは、唇の増強、鼻唇溝、頬唇溝、鼻梁上部の溝の修正において良好な結果が得られています。粉末状の製品は、陥入した傷跡を滑らかにするインプラントとしても使用されています。

鼻唇溝を矯正するには、3 x 7 cmのアロダーム片を斜めに2つの三角形に切り分けます。各断片は、水分を補給した後、長軸に沿ってねじります。移植片の遊離端を吸収性縫合糸で固定する外科医もいますが、その場合は炎症を防ぐため、縫合糸の使用量は最小限に抑える必要があります。鼻孔の基底部の溝に沿って唇の角を切開し、剥離子を用いて皮下にトンネルを作ります。次に、移植片をこのトンネルに通し、優しくマッサージして、移植片がトンネルに沿って正しく配置されるようにします。切開部を縫合します。数日間、抗生物質を局所および経口で処方します。

萎縮した口囲のしわは、AlloDerm を使用した口唇増大術によって修正できます。通常、3 x 7 cm の移植片が使用され、再水和後に上記のように折り畳まれます。余分な移植片は、望ましい形状と厚さになるように切り取ることができます。移植片の形状を維持するために縫合糸を使用することは、できる限り控えるべきです。外科医によっては、移植片を縫合せずにトンネル状に配置する場合もあります。口角のやや外側の口腔粘膜に小さな切開を入れ、唇の赤唇縁の真下に鈍く粘膜下トンネルを作成します。口輪筋を傷つけないように注意する必要があります。次に、移植片をトンネルに挿入し、唇をマッサージして均等に分散させます。余分な材料を切り取り、切開部を縫合します。移植部位の腫れは、手術の 3 日後に最大になります。局所および全身の抗生物質を数日間投与します。ウイルス感染の既往歴のある患者には、予防的にアシクロビルを服用することが推奨されます。

過敏症や移植片除去を必要とする感染症は稀です。手術部位の体積は1年後に30～50%減少するという報告があります。また、可動部位では18ヶ月後に65～70%の移植片保持率、固定部位では2年後に100%の移植片保持率を示したという報告も2件あります。これらの耐久性に関する初期の報告は、臨床現場では概ね否定されています。この材料を使用している外科医のほとんどは、6～18ヶ月の保持期間を報告しています。

同種注入コラーゲン（ダーマロゲン）

ダーマロゲン（製造元：Collagenesis Inc、米国）は、米国の組織バンクから採取したヒトドナー組織から無菌条件下で調製された、注射可能なヒトコラーゲン繊維懸濁液です。この薬剤は、ヒト組織移植として米国食品医薬品局（FDA）により規制されています。オートロゲンと同様に、ダーマロゲン懸濁液は無細胞であり、コラーゲン繊維をそのまま保存しています。ドナー組織は採取後、感染性物質の伝播を防ぐため厳重に処理されます。ダーマロゲンの適応症および適用方法はオートロゲンと同じですが、オートロゲンの皮膚サンプル採取は不要です。3%、4%、5%の濃度が用意されており、30Gの注射針で注入します。製品には皮膚テストが付属しており、手術の72時間前に実施する必要があります。予備データでは、修正部位の形状が6～12週間維持されることが示されています。しかし、ダーマロゲンの長期使用結果に関するデータはまだ得られていません。

人間から得られない材料

注射用牛コラーゲン

1977年、Kparrらはウシ真皮由来の高純度コラーゲン製剤の開発を初めて報告しました。彼らは精製したヒトおよびウシコラーゲンを42名の患者に20ヶ月間投与しました。製剤は0.5%リドカインを含むリン酸緩衝生理食塩水で精製、濾過、透析されました。いずれの症例でも、0.1mlの材料を注入する予備試験が行われました。合併症には蜂窩織炎、天疱瘡、皮膚の色素沈着などがありましたが、ヒトコラーゲンとウシコラーゲンの間に差は認められませんでした。

これらの努力の結果、1981年に注射用コラーゲンZyderm Iコラーゲンインプラント（製造元：Collagen Corp、米国）が食品医薬品局（FDA）の販売承認を取得しました。これは、米国で法的に承認された最初の非自己軟部組織増強製品となりました。Zydermコラーゲンは牛皮から作られ、牛真皮から得られたコラーゲンの精製懸濁液です。製造には、精製、酵素消化、殺菌が含まれます。精製後、牛コラーゲンはペプシンで消化され、0.3%リドカインを含む生理食塩水で最終濃度35 mg/mlに再構成されます。このプロセスにより、分子のテロペプチド領域から抗原決定基のほとんどが除去されますが、天然のらせん構造は破壊されません。そのため、牛コラーゲンはヒト組織との適合性が向上します。製品の完全かつほぼ非特異的ならせん状部分は、95〜98% の I 型コラーゲンと 2〜5% の III 型コラーゲンで構成されています。

Zydermの主な制約は、インプラントの急速な吸収による矯正効果の短期性です。この問題を克服するために、より高濃度の製剤であるZyderm IIとZyplastが導入されました。Zyplastはグルタルアルデヒドで架橋されたコラーゲンで、これにより寿命が長くなり、抗原性が低下します。Zyderm IやZyderm IIとは異なり、Zyplastは主に真皮深部への注入用に設計されています。KligmanとArmstrongによるZyplastとZydermの比較研究において、Zyplastの方がより安定していることが分かりました。しかし、Zyplastは線維芽細胞の浸潤とコラーゲン沈着を伴う炎症反応をより強く引き起こすのに対し、Zydermは線維芽細胞反応を起こさずに3ヶ月で大部分が吸収されます。Zyplastは比較的耐久性が高いにもかかわらず、繰り返し注入する必要があります。

患者は、0.1mlの物質を前腕掌側皮下注射することで検査を受けます。注射部位は48～72時間後と1ヶ月後に検査されます。6時間後に発赤、硬結、またはその両方が現れた場合は、検査結果が陽性となり、インプラントの使用は禁忌となります。皮膚テストの陽性率は3～3.5%、偽陰性率は1.3～6.2%と報告されています。そのため、2～4週間後に再検査を行うことが推奨されます。再皮膚テストで陰性の結果が出てから2～4週間後に治療用注射を開始できます。

コラーゲン注入に伴う副作用には、一過性の紅斑、浮腫、斑状出血、局所性皮膚壊死、局所性肉芽腫性反応、膿瘍形成などがあります。注入後まもなく、軽度の一過性紅斑が現れる場合があります。Zyplast の真皮深部注入後に動脈供給障害によって生じる皮膚弁壊死の発生率は 0.09 % と報告されています。膿瘍形成は過敏症を伴います。痛みを伴う緊張性の嚢胞は、切開排膿により治療します。この合併症はまれ (4:10,000)、2 年以上持続する場合があります。いくつかの研究で、Zyderm を 1 回または複数回注入した患者の一部で、循環抗体が Zyderm に特定されています。これらの循環抗体はウシ コラーゲンに反応し、ヒト コラーゲンと交差反応することが分かっています。感作は以前の注入または牛肉の摂取に関連している可能性があります。 HLA抗原DR4を持つ人は遺伝的に過敏症にかかりやすい可能性があります。

ゼラチンベースのインプラント

スパングラーは1950年代に、顔面の傷跡やしわへの注入用充填剤としてフィブリンフォームを初めて使用したことを報告しました。フィブリンフォームは、フィブリノーゲンとプロトロンビンを含む分画血漿製剤でした。退縮した傷跡に注入すると、フィブリンの沈着、線維芽細胞の浸潤、そして新たなコラーゲンの形成が起こりました。ゴットリーブはこの概念をさらに発展させ、ゼラチン、アミノカプロン酸、そして血漿を用いた技術を開発しました。ゼラチンは退縮した傷跡を持ち上げ、凝血形成を促進しました。アミノカプロン酸は線溶を阻害することでフィブリンを安定化させ、患者の血漿は凝固因子を供給しました。この技術を発展させたゼラチンベースのインプラントであるFibrel（Mentor Corp、米国）は、1987年に食品医薬品局により販売が承認されました。これは、吸収性ゼラチン粉末100mgとε-アミノカプロン酸125mgの凍結乾燥混合物からなるキットとして販売されています。豚ゼラチンを使用しているため、皮膚テストが必要であり、1か月後に評価されます。Zydermにアレルギー反応を示す患者の中には、Fibrelに対して過敏症を示さない人もいます。Fibrelは、主に退縮した傷跡の修正のための皮内注射で受け入れられています。著しく線維化した傷跡には、Fibrelは効果がありません。まぶたや唇の細かいしわ、光損傷によるしわにも、インプラントの粘性と炎症反応のために、Fibrel注射は効果がありません。

321人の患者を対象に5年間にわたる瘢痕およびしわの修正に関する研究では、2年後には80%の症例で、5年後には50%の症例で効果が維持されていることが示されました。副作用としては、局所的な紅斑、腫脹、掻痒、あざ、疼痛などが挙げられます。Fibrelを288人の患者に投与した際、重篤な全身性副作用は認められませんでした。Fibrelは牛コラーゲンよりもアレルギー性および免疫原性が低いと報告されていますが、調製と血漿採取に時間がかかります。コラーゲン注射よりも不快感が大きいことに加え、これらの要因によりFibrelの使用は制限されています。

ハイランBゲル（ハイラフォーム）

ヒアルロン酸分子の生体適合性と、水に溶けない性質、そして分解や移行に対する耐性との組み合わせにより、この物質は真皮のボリュームを増やす魅力的な手段となっています。

この多糖類の化学構造はすべての動物種で同一であるため、分子には種特異性や組織特異性はありません。ハイラフォーム（製造元：Biomatrix Inc.、米国）は、鶏冠から得られる動物由来ヒアルロン酸の精製製剤です。この製剤は、陥没した皮膚の傷跡、しわ、およびシワの治療に使用されます。ハイラフォームゲルは5.5%の濃度で製造されています。最大限の効果を得るには通常、複数回の注射が必要です。合併症としては、一時的な局所性紅斑、血腫、結節形成などがあります。ハイラフォームはヨーロッパ、カナダ、その他の国で入手可能ですが、米国食品医薬品局（FDA）の承認はまだ受けていません。

レスチレン

レスチレン（製造元：Q-Med、スウェーデン）は、第3世代の架橋安定化非動物性ヒアルロン酸ゲルで、分子量（20 mg/ml）を有し、細菌発酵法で得られます。0.7 ml入りの滅菌注射器で販売されています。薬剤は27Gまたは30Gの注射針を用いて真皮の中程度の深さまで注入されます。ヨーロッパでは、鼻梁上部のしわ、鼻唇溝、口腔内癒着、ニキビ跡の退縮、唇の増強に使用されています。6ヶ月後も、修正後のボリュームは最大50～80%維持されます。主な合併症は、注射部位の紅斑と浮腫です。ヒラフォルムと同様に、この薬剤は時間の経過とともに吸収されます。レスチレンは米国では販売されていません。

レゾプラスト

Resoplast（製造元：Rofil Medical International BV、オランダ）は、ヨーロッパで初めて製造された注入型コラーゲンインプラントです。単分子牛コラーゲンを配合したResoplastは、3.5%と6.5%の濃度で提供されており、皮膚テストが必要です。適応症、注入方法、および効果は、ZydermまたはZyplastと同様です。本製品は現在、米国では販売されていません。