塞栓材向け素材のエンドトキシン管理とは
原料選定・混入防止の考え方
October 26, 2026
塞栓材は、標的血管の血流を遮断するために使用される医療材料で、脳血管治療や血管内治療（IVR）に利用されています。また、正常組織の再開通を可能にする「吸収性（生分解性）塞栓材」の開発は、世界的なトレンドとなっています。
塞栓材は血管内で使用され、局所組織を虚血状態に導く材料のため、粒子径や注入性といった物理的機能だけでなく、原料由来のエンドトキシン管理も、過剰な炎症や不必要な組織壊死を防ぐうえで重要になります。
本記事では、塞栓材の種類や開発トレンド、治療部位ごとの特徴を整理したうえで、エンドトキシンが与える影響やFDA基準、開発・製造時の混入防止、低エンドトキシン素材の選び方について解説します。
塞栓材とは
塞栓材とは、血管内に挿入または注入し、標的とする血管の血流を遮断するために使用される医療材料です。主に腫瘍への血流抑制、出血部位の止血、血管奇形の治療などで使用されます。
塞栓材には、粒子状、スポンジ状、ゲル状、液体状などの種類があり、使用目的に応じて粒子径、注入性、膨潤性、分解性、塞栓の持続性などを考慮して設計します。血管内で使用する材料であるため、素材の機能性に加え、原料由来の不純物やエンドトキシンなどの管理も重要です。
塞栓材の種類（作用持続性・形態による分類）
塞栓材は、治療目的や臨床ニーズに応じて「作用持続性」や「投与形態」によって分類されます。
| 項目 | 種類 | 主な特徴・用途 | 代表的な素材・形状 |
|---|---|---|---|
| 作用持続性 | 一時的・吸収性（生分解性）塞栓材 | 治療後に体内で酵素分解・加水分解され、血管を再開通（Reperfusion）させる | ゼラチン、アルギン酸、多糖類ハイドロゲル等 |
| 永久塞栓材 | 長期的な血管閉塞・永久的な血流遮断を維持する | PVA粒子、アクリル系ミクロスフェア、金属コイル等 | |
| 投与形態 | 粒子状・ミクロスフェア（Beads） | カテーテルを介して末梢血管まで到達させ、精密に閉塞 | 球状ビーズ、不定形微粒子 |
| スポンジ状・粉末状 | 比較的大寸法の血管閉塞や、手術時の迅速な止血 | プレススポンジ、多孔質粉末 | |
| 液体状（In situ ゲル化・沈殿型） | 複雑な解剖学的構造や動静脈奇形の空隙を密着・充填 | カチオン反応性ゲル、有機溶媒沈殿ポリマー |
「吸収性塞栓材」が注目される背景
医療機器・バイオマテリアル分野では、体内で安全に分解・吸収される「吸収性（生分解性）塞栓材」への移行が進んでいます。
従来主流であった永久塞栓材（PVA粒子、アクリル系ミクロスフェア等）は確実な血流遮断が可能な反面、医療現場およびレギュラトリーの観点から以下の構造的課題が指摘されています。
長期残存に伴う慢性異物反応・組織障害: 血管内に非分解性物質が永久留置されることで、持続的な慢性炎症や肉芽腫（Granuloma）形成、過剰な血管壁損傷を引き起こすリスク。
非標的塞栓における不可逆的な組織壊死: 粒子の凝集や不均一な微粒子混入等（過去にFDAリコール事例の要因ともなった現象）により、意図しない正常組織や末梢血管へ流入した場合、血流が再開通せず組織壊死（Non-target Tissue Necrosis）を招く危険性。
リピート治療の困難さ: 肝がんの動脈化学塞栓術（TACE）等において、血管が閉塞し続けるため同一部位への複数回の介入が困難。
こうした永久留置に伴うリスクを回避できる点から、吸収性塞栓材の臨床的メリットが評価されています。
吸収性塞栓材の主な臨床的メリット
正常組織の保護: 治療期間の経過後は基材が体内で加水分解・酵素分解され、血管が再開通（Reperfusion）するため、正常組織の不可逆的な壊死リスクを最小限に抑えられる。
繰り返し治療（リピートTACE等）が可能: 血管構造を維持できるため、病変の再発時にも同一アプローチでの追加治療が容易となる。
新領域への適用拡大: 子宮筋腫塞栓術（UAE）、前立腺肥大症（PAE）、慢性膝痛に対する運動器血管塞栓術（TAME）など、過度な組織壊死や永久留置を避けたい領域で需要が急増。
これに伴い、体内で安全に代謝・吸収されるアルギン酸ナトリウム、ゼラチン、多糖類などの生分解性バイオマテリアルの採用が進んでいます。
一方で、これら吸収性素材においては、分解過程におけるエンドトキシンの徐放リスクに留意した高純度原料（低エンドトキシングレード）の選定が必須条件となります。
主な治療部位と使用目的
塞栓材は、使用される治療部位によって要求される物理特性や安全性が異なります。
| 治療領域 | 代表的な疾患・適用 | 塞栓材に求められる主な役割 |
|---|---|---|
| がん領域（IVR） | 肝がん（TACE）、腎がん | 腫瘍血管を閉塞し、抗がん剤を局所に留めつつ「兵糧攻め」にする |
| 脳神経外科 | 脳動脈瘤、脳動静脈奇形（AVM） | 破裂リスクを回避するため、脳血管内の微小な空隙・動脈瘤内を密閉する |
| 産婦人科・急患 | 子宮筋腫（UAE）、産後異常出血、外傷出血 | 標的動脈を速やかに閉塞し、可逆的または緊急止血を行う |
塞栓材に使用される主な素材
塞栓材には、天然由来素材、動物由来素材、合成高分子材料、液体状に投与される材料など、さまざまな素材が使用されます。
アルギン酸ナトリウム
アルギン酸ナトリウムは、褐藻由来の水溶性多糖類で、体内のカルシウムイオンと反応してゲルを形成する「in situ ゲル化」の性質があり、ビーズ状やハイドロゲル状の材料設計に活用されます。
分子量、粘度、M/G比の精密なコントロールがゲルの強度や体内での分解速度を左右します。
ゼラチン
ゼラチンは、コラーゲンを部分的に加水分解して得られるタンパク質素材です。
生体適合性と酵素分解性に優れており、水を含んで膨潤するスポンジ状（ゼラチンスポンジ）や粒子状の一時的（吸収性）塞栓材として長い臨床実績を持ちます。ゼリー強度や分子量、架橋度の調整により、体内吸収期間の設計が可能です。
PVA・合成高分子材料
PVAは、塞栓材に用いられる代表的な合成高分子材料の一つで、機械的強度や弾性、圧縮性に優れ、粒子状に加工しやすく、粒径や形状を均一にコントロールしやすい点が特徴です。
多糖類素材
多糖類素材には、アルギン酸のほか、キサンタンガム、プルラン、ヒアルロン酸、CMCなどがあります。
液体塞栓材や粒子分散液の粘度調整、微粒子の沈降防止、さらには自己補修的ハイドロゲルの形成や組織粘着性の付与に活用されます。発酵由来や天然由来の素材も多いため、医療用途では由来原料や精製度も素材選定のポイントです。
塞栓材の素材で注意すべきエンドトキシンとは
塞栓材は血管内に直接導入される医療機器であり、素材に含まれる不純物が安全性評価や品質に影響します。特に、天然由来・動物由来・発酵由来の素材では、原料や製造工程に由来するエンドトキシンが管理対象になります。
エンドトキシンは、グラム陰性菌の外膜に存在するリポ多糖の一種です。極微量であっても体内に入ると発熱反応や過剰な免疫・炎症刺激を引き起こします。
また、エンドトキシンは耐熱性が極めて高く、通常の高圧蒸気滅菌やガンマ線滅菌では破壊できません。そのため、最終製品の滅菌だけに頼らず、原料段階からエンドトキシン値を把握し、用途に応じた管理基準を設けます。
血管内で使用される塞栓材におけるエンドトキシンの影響
素材に由来するエンドトキシンは、発熱や炎症反応の原因となるだけでなく、塞栓材の安全性評価や品質管理にも影響します。
| 発生するリスク・事例 | 病態・物理的メカニズム | 臨床・開発への影響 |
|---|---|---|
| 吸収性塞栓材における「徐放・遅延性リスク」 | 生分解性ポリマーが体内で加水分解・代謝される際、内部に残存したエンドトキシンが段階的に露出する懸念 | 投与数週間〜数ヶ月後の基材分解期において、持続的な局所刺激や遅延性の過剰炎症反応を引き起こすリスク |
| 虚血組織における「無菌性膿瘍」 | 血流が遮断され局所組織が虚血・壊死する閉鎖環境下で、極微量のエンドトキシンがマクロファージや好中球を過剰刺激する | 感染がないにもかかわらず急性の「無菌性膿瘍（Aseptic Abscess）」や過剰な局所組織壊死を引き起こす |
| 塞栓後症候群（PES）の重症化 | TACE（肝動脈化学塞栓術）やUAE（子宮筋腫塞栓術）後に一般的に起こる発熱・痛みが、エンドトキシン刺激（TNF-α、IL-6等の産生）により劇症化する | 劇症型発熱、強い局所痛、全身性炎症反応を引き起こし、患者の術後QOLを大きく低下させる |
| 評価試験へのノイズ（偽陽性） | 素材（ポリマー等）自体の生体応答と、不純物エンドトキシン由来の炎症反応が混在する | in vitro 細胞アッセイや in vivo 動物非臨床評価において、素材本来の正確な安全性・適合性が判定できなくなる |
FDAガイダンスにおける厳格な基準値と実例背景
米国FDA（食品医薬品局）のガイドライン『Class II Special Controls Guidance Document: Vascular and Neurovascular Embolization Devices』およびエンドトキシン試験通知等では、血管内デバイスに対して極めて厳格なエンドトキシン限度値が規定されています。
一般血管用デバイス（Vascular Devices）: < 0.5 EU/mL（あるいは < 20 EU/device）
脳神経血管用デバイス（Neurovascular Devices）: < 0.06 EU/mL（あるいは < 2.15 EU/device）
脳神経領域においては、中枢神経系や脳脊髄液に近接するため、一般血管用の約8分の1以下という基準値が課されています。
実際、血管内治療で使用されるマイクロカテーテルやデリバリーシステムなどの周辺デバイスにおいては、過去に製造・滅菌工程でのエンドトキシン基準値超過（LAL試験不適合）による自主回収（Class II Recall）や、微量な残存エンドトキシンに起因する無菌性髄膜炎などの不具合が報告されています。
そのため、投与器具のみならず、血管内で直接留置・分解される「塞栓材そのものの原料段階」からのリスク排除が強く求められています。
塞栓材の開発・製造でエンドトキシンの混入を防ぐポイント
塞栓材では、原料の選定から製造、製品設計、評価試験まで、エンドトキシン混入を抑える管理が必要です。
特に血管内で使用する材料では、最終製品だけでなく、原料や中間工程での不純物管理も品質に関わります。
原料段階
原料段階では、低エンドトキシングレードの素材を選定し、原料ロットごとのエンドトキシン値を把握します。
アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、多糖類素材などは、天然由来・動物由来・発酵由来の原料を使用するため、原料由来のばらつきも管理対象になります。
対策の例：
低エンドトキシングレードの原料選定
原料ロットごとの試験成績書の取得
由来原料、精製方法、保管条件の把握
粒子化・ゲル化前の原料段階での数値管理
製造工程
製造工程では、使用水、設備、配管、容器、作業環境などからの再混入を抑えます。塞栓材では、原料溶解、架橋、粒子化、分級、洗浄、乾燥、充填などの工程が関わるため、各工程での清浄度管理が品質に影響します。
対策の例：
溶解・洗浄に使用する水の品質管理
タンク、配管、撹拌機、分級設備の洗浄管理
粒子化・架橋工程での再汚染防止
乾燥・保管・充填時の清浄度管理
滅菌前工程でのエンドトキシン混入抑制
製品設計
製品設計では、血管内での使用を想定し、素材量、粒子径、溶出成分、分解物などを踏まえてエンドトキシン管理の目標を設定します。粒子状やゲル状の塞栓材では、原料配合量や膨潤後の状態も評価対象になります。
対策の例：
使用量や投与形態を踏まえた基準設定
粒子径、膨潤性、溶出成分の評価
架橋剤、添加剤、造影成分の管理
原料配合量からのエンドトキシン負荷の試算
分解性材料では分解物も含めた評価
評価・試験
評価・試験では、原料、中間製品、最終製品のどの段階でエンドトキシン値を測定するかを設計します。塞栓材は粒子状、ゲル状、液体状など形態が異なるため、抽出条件や試験液の調製方法も結果に影響します。
対策の例：
原料、中間体、最終製品での測定設計
製品抽出液を用いたLAL試験
粘度や粒子分散性を踏まえた抽出条件の設定
添加回収試験による試験干渉の評価
ロット間ばらつきの把握
サプライヤー選定での確認項目
サプライヤー選定では、素材の物性や価格だけでなく、エンドトキシン管理体制も評価します。開発段階から、規格値、試験方法、ロット管理、製造工程の管理体制を把握しておくことで、量産時の品質安定につながります。
確認項目の例：
低エンドトキシングレードの有無
エンドトキシン規格値と測定単位
試験方法と試験成績書の提出体制
製造用水、洗浄工程、保管環境の管理体制
量産時の供給安定性と仕様変更時の連絡体制
塞栓材に適したナガセケムテックスの低エンドトキシン素材
塞栓材向け素材では、粒子化、ゲル化、粘度調整、分散安定化などの機能に加え、原料段階でのエンドトキシン管理も欠かせません。
ナガセケムテックスでは、血管内で使用する医療材料の開発に向けて、高度に精製・管理された低エンドトキシン素材を取り扱っています。
| 素材 | 主な仕様・特徴 |
|---|---|
| 低エンドトキシンアルギン酸ナトリウム（Arcofeliz® AL） |
・3つのM/Gグレード（Standardグレード、Gリッチグレード、Mリッチグレード） ・各種粘度グレード（1〜1200mPa·s） |
| 低エンドトキシンゼラチン（Arcofeliz® GE、Arcofeliz® CP） |
・3つの由来グレード（ブタ、ウシ、フィッシュ） ・ゼリー強度≧250 g ・非ゲル化グレード（低分子量グレード） |
| 低エンドトキシンキサンタンガム（Arcofeliz® XA） |
・微生物発酵由来 ・水溶性多糖類 ・擬塑性流体 |
| 低エンドトキシンプルラン（Arcofeliz® PU） |
・微生物発酵由来 ・水溶性多糖類 ・良好な加工性（接着性、塗工性、潤滑性） |
低エンドトキシンアルギン酸ナトリウム
「Arcofeliz® AL Series」は、低エンドトキシン仕様のアルギン酸ナトリウムです。M/G比0.8〜1.2のStandardタイプと、M/G比0.8未満のGリッチタイプ、M/G比1.2以上のMリッチタイプがあり、粘度違いのグレードも選択できます。
塞栓材では、カルシウムイオンとの反応によるゲル形成や、ビーズ状・ハイドロゲル状材料の設計に活用できます。ゲル強度、粘度、粒子化条件に応じたグレード選定が可能です。
関連ページ： Arcofeliz® ALシリーズ
低エンドトキシンゼラチン
「Arcofeliz® GE Series」は、低エンドトキシン化されたゼラチンです。ブタ由来・ウシ由来・フィッシュ由来を取り揃えており、いずれもゼリー強度≧250 gです。
塞栓材では、スポンジ状、粒子状、粉末状などの材料設計に活用できます。由来原料、ゼリー強度、分子量などを踏まえ、一時塞栓材や分解性材料の開発で検討できます。
低エンドトキシンキサンタンガム
「Arcofeliz® XA Series」は、低エンドトキシン化されたキサンタンガムです。キサンタンガムは擬塑性流体の性質を持つため、処方の粘度調整や分散安定化に活用できます。
塞栓材では、粒子分散液や注入液の粘度設計、他素材との複合処方で検討できます。流動性と滞留性のバランスを調整したい場合に適した素材です。
関連ページ： Arcofeliz® XAシリーズ
低エンドトキシンプルラン
「Arcofeliz® PU-10」は、低エンドトキシン化されたプルランです。接着性、粘着性、塗工性、潤滑性を持つ水溶性多糖類で、他素材との複合化にも活用できます。
塞栓材では、担体設計、コーティング、処方安定化、粘着性の付与などを目的に検討できます。多糖類素材を組み合わせた処方設計で、低エンドトキシン管理を進めたい場合に適しています。
関連ページ： Arcofeliz® PUシリーズ
エンドトキシン除去に関することならNAGASEへ
ナガセケムテックスでは、低エンドトキシン素材の提供だけでなく、エンドトキシン除去に関する技術支援も行っています。
エンドトキシン除去カラム「NEAシリーズ」は、タンパク質、核酸、培地などからエンドトキシンを除去するための製品です。また、原料・原材料からエンドトキシンを除去する受託試験サービスにも対応しています。
低エンドトキシン原料の選定、既存原料の低エンドトキシン化、素材に合わせた除去条件の検討など、エンドトキシン管理・除去に関する課題解決をサポートします。
【参考文献】
Fukuda, H., et al. (2020). Biomaterials, 245, 119980.
Piscaglia, F., et al. (2019). CardioVascular and Interventional Radiology, 42(8), 1120-1129.
Namur, J., et al. (2010). Journal of Vascular and Interventional Radiology, 21(2), 258-267.
U.S. Food and Drug Administration. (2004). Class II Special Controls Guidance Document: Vascular and Neurovascular Embolization Devices.
U.S. Food and Drug Administration. (2012). Guidance for Industry: Pyrogen and Endotoxins Testing: Questions and Answers.
U.S. Food and Drug Administration. (2014). Class 2 Device Recall: Ascenda Intrathecal Catheter.
U.S. Food and Drug Administration. (2024). Class 2 Device Recall: LifePearl Drug Elutable Microspheres.
U.S. Food and Drug Administration. (2024). Medical Device Recalls Database.
- 【薬機法（旧薬事法）に関する重要なお知らせ】
- 本技術の位置づけ： .本記事で紹介している製品および技術は、医薬品や医療機器の製造プロセス、または研究開発において使用される「原料」や「処理技術」です。最終製品（医薬品等）の有効性や安全性を保証するものではありません。
- Arcofeliz®について：Arcofeliz®シリーズは、医薬品添加剤や医療機器原材料としての使用を想定した「素材」です。これ単体が疾病の診断、治療、予防を目的とした医薬品ではありません。
- 品質規格：「低エンドトキシン」等の表現は、各製品の規格値に基づく物理化学的な特性を示したものであり、臨床的な効果を標榜するものではありません。
関連商品
お気軽に
ご連絡ください。
右記のフォームにお問い合わせ内容をご入力いただき、個人情報の取り扱いに同意の上「送信する」ボタンを押してください。