JP2007161521A - Fine carbon fiber dispersion - Google Patents

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Shozo Koyama
省三 小山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine carbon fiber dispersion excellent in dispersion stability and useful especially for being introduced into a living body. <P>SOLUTION: The carbon fiber dispersion is made by dispersing carbon fiber of 0.001-30 mass% in polyethylene glycol. By adding fine carbon fiber directly into polyethylene glycol and shaking, the carbon fiber is very stably and well dispersed. When the dispersion is diluted with various media, especially with aqueous media such as water, the state where the fine carbon fiber is stably and finely dispersed in these media is kept for a long time. Therefore, the carbon fiber dispersion is suitable especially for being introduced into a living body. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細炭素繊維分散体に関するものである。詳しく述べると、本発明は、分散安定性に優れ、特に、生体導入用として有用な微細炭素繊維分散体に関するものである。   The present invention relates to a fine carbon fiber dispersion. More specifically, the present invention relates to a fine carbon fiber dispersion that is excellent in dispersion stability and particularly useful for introduction into a living body.

近年、カーボンナノチューブ(以下、「CNT」とも記する。)に代表されるカーボンナノ構造体などの微細炭素繊維が注目されている。   In recent years, fine carbon fibers such as carbon nanostructures typified by carbon nanotubes (hereinafter also referred to as “CNT”) have attracted attention.

カーボンナノ構造体を構成するグラファイト層は、通常では規則正しい六員環配列構造を有し、その特異な電気的性質とともに、化学的、機械的および熱的に安定した性質を持つ物質である。このような微細炭素繊維は、各種工業的用途における応用の他、薬学、医学的用途等においてもその応用が期待されるところである。   The graphite layer constituting the carbon nanostructure is a substance having a regular, six-membered ring arrangement structure, and chemically, mechanically and thermally stable properties as well as its unique electrical properties. Such fine carbon fibers are expected to be applied not only to various industrial uses but also to pharmacological and medical uses.

しかしながら、一方で、このような微細炭素繊維は、生成時点で既に塊になってしまい、例えば、生理食塩水等の溶媒中に分散させようとしても、安定に均一分散させることが困難であり、微細炭素繊維を微細粒子として、生体内へ導入することが困難であった。   However, on the other hand, such fine carbon fibers are already agglomerated at the time of production, and it is difficult to stably and uniformly disperse, for example, even if dispersed in a solvent such as physiological saline, It was difficult to introduce fine carbon fibers into the living body as fine particles.

なお、特許文献1には、化粧料用途として、各種繊維をポリオール中に分散させてなる組成物が示されているが、外用適用を目的としたものであって、繊維としても、広く各種の繊維種を含むものであって、その分散特性を目的としたものではない。   In addition, Patent Document 1 shows a composition in which various fibers are dispersed in a polyol as a cosmetic application. However, the composition is intended for external application, and there are a wide variety of fibers. It contains fiber types and is not intended for its dispersion characteristics.

また、最近、アスベストが原因となる肺気腫等の健康被害の問題が大きく取り上げられており、微細炭素繊維に関しても、その用途が広がるにつれ、このような安全性の面を実証する必要性が生じている。このため、例えば、微細炭素繊維を浮遊させた雰囲気中に、マウス等の実験動物を所定時間入れ、呼気によって実験動物の肺内へ微細炭素繊維を入れることが試みられているが、うまく肺内へと微細炭素繊維を導入することができず、また、導入することができたとしても、その導入量を一定量とすることが困難で、このような安全性の評価は困難を極めるものであった。
特開2000−344627号公報
Recently, the problem of health damage such as emphysema caused by asbestos has been widely taken up, and as the use of fine carbon fiber expands, it is necessary to demonstrate such a safety aspect. Yes. For this reason, for example, an experiment animal such as a mouse is placed in an atmosphere in which fine carbon fibers are suspended for a predetermined time, and attempts are made to put fine carbon fibers into the lungs of the experimental animal by exhalation. Even if fine carbon fibers cannot be introduced into the glass, and even if they can be introduced, it is difficult to make the introduction amount constant, and such safety evaluation is extremely difficult. there were.
JP 2000-344627 A

従って、本発明は、分散安定性に優れ、特に、生体導入用として有用な微細炭素繊維分散体を提供することを課題とするものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fine carbon fiber dispersion which is excellent in dispersion stability and is particularly useful for introduction into a living body.

本発明はまた、微細炭素繊維の安全性の評価方法として、確立された実験方法を提供することを課題とするものである。   Another object of the present invention is to provide an established experimental method as a method for evaluating the safety of fine carbon fibers.

上記課題を解決する本発明は、炭素繊維が、全体の0.001〜30質量%の割合で、ポリオール中に分散させてなることを特徴とする炭素繊維分散体である。   This invention which solves the said subject is a carbon fiber dispersion characterized by being made to disperse | distribute in a polyol in the ratio of 0.001-30 mass% of the whole.

本発明はまた、ポリオールが、ポリエチレングリコールおよびプロピレングリコールからなる群から選ばれてなる少なくとも1つである上記炭素繊維分散体を示すものである。   The present invention also shows the carbon fiber dispersion, wherein the polyol is at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol and propylene glycol.

本発明はさらに、炭素繊維が、全体の0.001〜30質量%の割合となるように、さらに水性媒体にて希釈されてなることを特徴とする上記炭素繊維分散体を示すものである。   The present invention further shows the carbon fiber dispersion, wherein the carbon fiber is further diluted with an aqueous medium so that the carbon fiber is in a ratio of 0.001 to 30% by mass.

本発明はさらにまた、生体導入用として用いられることを特徴とする前記炭素繊維分散体である。   Furthermore, the present invention is the carbon fiber dispersion which is used for introduction into a living body.

上記課題を解決する本発明はまた、上記炭素繊維分散体を、実験動物の組織ないし器官内に導入することで、炭素繊維を定量的に実験動物の体内に留置し、以後の実験動物の状態を経過観察することを特徴とする炭素繊維の安全評価方法である。   The present invention that solves the above-mentioned problems also introduces the carbon fiber dispersion into a tissue or organ of an experimental animal, so that the carbon fiber is quantitatively placed in the body of the experimental animal. This is a carbon fiber safety evaluation method characterized in that follow-up is observed.

本発明はまた、外科的手技により実験動物の頸部を切開して気道を確保し、上述した炭素繊維分散体を気道に注入することによって、当該実験動物の肺内に炭素繊維を導入した後、術部を縫合し、その後、当該実験動物の状態を経過観察するものである炭素繊維の安全性評価方法を示すものである。   The present invention also provides a method for incising the neck of a laboratory animal by a surgical procedure to secure an airway, and injecting the carbon fiber dispersion described above into the airway, thereby introducing the carbon fiber into the lung of the laboratory animal. 1 shows a carbon fiber safety evaluation method for suturing the surgical site and then observing the state of the experimental animal.

本発明はまた、外科的手技により実験動物の皮膚を切開し、上述炭素繊維分散体を皮下に注入することによって、当該実験動物の皮下組織に炭素繊維を埋植した後、術部を縫合し、その後、当該実験動物の状態を経過観察するものである炭素繊維の安全性評価方法を示すものである。   In the present invention, the skin of an experimental animal is incised by a surgical procedure, and the carbon fiber dispersion is injected subcutaneously, thereby implanting carbon fiber in the subcutaneous tissue of the experimental animal, and then suturing the surgical site. Thereafter, a carbon fiber safety evaluation method for observing the state of the experimental animal is shown.

本発明はさらに、実験動物がマウスである炭素繊維の安全性評価方法である。   The present invention further relates to a method for evaluating the safety of carbon fiber in which the experimental animal is a mouse.

上記課題を解決するため本発明者らは鋭意検討の結果、ポリエチレングリコール等のポリオールに直接微細炭素繊維を添加して攪拌ないし振とうを加えてやることによって、簡単に、非常に安定にかつ良好に炭素繊維が分散され、しかもその後、これを例えば各種媒体、特に水等の水性媒体にて希釈しても、微細炭素繊維はこれら媒体中においても安定に微分散された状態を長時間保ち得ることを見出し、本発明に到達したものである。なお、これは、予めポリオール成分を水性媒体中に添加してなる系に、微細炭素繊維を分散させた場合と比較して、その微分散性および分散安定性の面で明らかに異なる挙動を示すものであり、また、従来公知のように、例えば界面活性剤等の分散剤ないし分散安定剤を使用せずとも良好な分散系が得られることから、特に生体導入用途において、有利である。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied, and by adding fine carbon fiber directly to a polyol such as polyethylene glycol and stirring or shaking, it is easy, very stable and good. Even if the carbon fiber is dispersed in the medium and then diluted with an aqueous medium such as various media, particularly water, the fine carbon fiber can maintain a stable and finely dispersed state in these media for a long time. The present invention has been found and reached the present invention. In addition, this shows a clearly different behavior in terms of fine dispersion and dispersion stability compared to the case where fine carbon fibers are dispersed in a system in which a polyol component is previously added to an aqueous medium. In addition, as is well known in the art, a good dispersion system can be obtained without using a dispersant or dispersion stabilizer such as a surfactant.

さらに、本発明の炭素繊維の安全性評価方法においては、上記したような分散性に優れた炭素繊維分散体を用いるため、実験動物の組織ないし器官内へ、炭素繊維を定量的かつ安全に導入することができる。特に、マウスのような小動物を用いた場合に、直接実験動物の気道中に注入して炭素繊維を肺内に導入しても、気道で炭素繊維が詰まり注入直後に実験動物が窒息死してしまうようなことは生じ難く、術後において長期間実験動物を生存させることが可能となるため、所定量の炭素繊維を実験動物の肺内へ導入し、その後の経過を観察することが可能となる。このため、炭素繊維の安全性を評価する上で、極めて優れた方法となるものである。   Furthermore, in the carbon fiber safety evaluation method of the present invention, since the carbon fiber dispersion having excellent dispersibility as described above is used, the carbon fiber is quantitatively and safely introduced into the tissues or organs of experimental animals. can do. In particular, when a small animal such as a mouse is used, even if it is injected directly into the airway of the experimental animal and carbon fiber is introduced into the lung, the experimental animal will die of suffocation immediately after injection because the carbon fiber is clogged in the airway Since it is possible to survive the experimental animal for a long time after the operation, it is possible to introduce a predetermined amount of carbon fiber into the lung of the experimental animal and observe the subsequent course Become. For this reason, it is an extremely excellent method for evaluating the safety of carbon fibers.

以下、本発明を好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.

<炭素繊維分散体>
本発明に係る炭素繊維分散体は、炭素繊維を全体の0.001〜30質量%の割合で、ポリオール中に分散させてなることを特徴とするものである。
<Carbon fiber dispersion>
The carbon fiber dispersion according to the present invention is characterized in that carbon fibers are dispersed in a polyol at a ratio of 0.001 to 30% by mass of the whole.

A)分散媒
本発明において、分散媒としてのポリオールとしては、公知のように、少なくとも2つのフリーなヒドロキシ基を含む有機化合物が種々含まれ、具体的には、例えば、プロピレングリコール、ブチレングリコール、イソプレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコール、グリセロール、パンテノール、ポリエチレングリコール、例えば、平均分子量が180〜10000程度のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、例えば、平均分子量が60〜200程度のポリプロピレングリコール等を挙げることができる。
A) Dispersion medium In the present invention, the polyol as the dispersion medium includes various organic compounds containing at least two free hydroxy groups as known in the art. Specifically, for example, propylene glycol, butylene glycol, Isoprene glycol, pentylene glycol, hexylene glycol, glycerol, panthenol, polyethylene glycol, for example, polyethylene glycol having an average molecular weight of about 180 to 10,000, polypropylene glycol, for example, polypropylene glycol having an average molecular weight of about 60 to 200, etc. be able to.

このうち好ましくは、ポリエチレングリコール、特に、平均分子量が190〜1500程度のポリエチレングリコール、およびプロピレングリコールが望ましい。なお、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールは、生体安全性の面からも好ましい分散媒である。   Of these, polyethylene glycol, particularly polyethylene glycol having an average molecular weight of about 190 to 1500 and propylene glycol are desirable. Polyethylene glycol and propylene glycol are preferable dispersion media from the viewpoint of biosafety.

また、分散媒の粘度としては、特に限定されるものではないが、25℃±5℃条件下において、液状であることが望ましい。   Further, the viscosity of the dispersion medium is not particularly limited, but it is desirable that the dispersion medium be in a liquid state at 25 ° C. ± 5 ° C.

B)炭素繊維
次に、本発明において用いられる炭素繊維としては、特に限定されるものではなく、従来公知の各種のものが用いられ得るが、代表的には、主として、炭素の六員環配列構造を有する構造体であって、この構造体の三次元のディメンションのうち少なくとも1つの寸法がナノメートルの領域にある、たとえば、0.4〜150nm程度、好ましくは15〜100nmの微細炭素繊維である。
B) Carbon Fiber Next, the carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and various conventionally known carbon fibers can be used. A structure having a structure, in which at least one of the three-dimensional dimensions of the structure is in a nanometer region, for example, a fine carbon fiber of about 0.4 to 150 nm, preferably 15 to 100 nm. is there.

この炭素の六員環配列構造としては、シート状のグラファイトグラフェンシートを例示することができ、さらには、たとえば、炭素の六員環に五員環もしくは七員環が組み合わされた構造等をも含むことができる。   As this carbon six-membered ring arrangement structure, a sheet-like graphite graphene sheet can be exemplified, and further, for example, a structure in which a five-membered ring or a seven-membered ring is combined with a carbon six-membered ring, etc. Can be included.

より具体的には、微細炭素繊維としては、たとえば、一枚のグラフェンシートが筒状に丸まってできる直径数nm程度の単層カーボンナノチューブや、筒状のグラフェンシートが軸直角方向に積層した多層カーボンナノチューブ(多壁カーボンナノチューブ)、単層カーボンナノチューブの端部が円錐状で閉じたカーボンナノホーン、このカーボンナノホーンが直径100nm程度の球状の集合体となったカーボンナノホーン集合体等を例示することができる。さらに、炭素の六員環配列構造を有するカーボンオニオン等や、炭素の六員環配列構造中に五員環が導入されたフラーレンやナノカプセル等が包含される。なお、本発明においてこれらの微細炭素繊維は、上記したような種類の単独体とすることも、あるいは、2種以上の混合体とすることも可能である。   More specifically, as the fine carbon fiber, for example, a single-walled carbon nanotube having a diameter of about several nanometers formed by rounding a graphene sheet into a cylindrical shape, or a multilayer in which cylindrical graphene sheets are laminated in a direction perpendicular to the axis Examples include carbon nanotubes (multi-walled carbon nanotubes), carbon nanohorns in which the ends of single-walled carbon nanotubes are closed in a conical shape, and carbon nanohorn aggregates in which the carbon nanohorn is a spherical aggregate having a diameter of about 100 nm. it can. Further, carbon onions having a carbon six-membered ring arrangement structure, fullerenes and nanocapsules in which a five-membered ring is introduced into the carbon six-membered ring arrangement structure, and the like are included. In the present invention, these fine carbon fibers can be used alone or in a mixture of two or more.

このような微細炭素繊維の製造方法としては、高温の(600℃〜1300℃)反応炉内に、触媒金属と、気体状もしくは液状の炭素含有化合物とを投入し、反応炉領域中で互いを接触させることにより、原料を熱分解または触媒分解して炭素とし、この炭素を成長させるCVD(Chemical Vapor Deposition)法が挙げられる。   As a method for producing such a fine carbon fiber, a catalytic metal and a gaseous or liquid carbon-containing compound are put into a high-temperature (600 ° C. to 1300 ° C.) reaction furnace, and they are mutually exchanged in the reaction furnace region. A CVD (Chemical Vapor Deposition) method is possible in which the raw material is pyrolyzed or catalytically decomposed to carbon by contact and grown.

また、上記CVD法とは、触媒の導入方法で異なるもので、予め金属微粒子を担体に担持させ固体として反応炉内に導入しておき、該反応炉に気体状もしくは液状の炭素含有化合物を導入し、予め導入され担体に担持されている金属微粒子と接触させることで微細炭素繊維を得るCCVD(Catalytic Chemical Vapor Deposition)法が挙げられる。   Also, the CVD method differs from the catalyst introduction method, in which metal fine particles are previously supported on a carrier and introduced into a reaction furnace as a solid, and a gaseous or liquid carbon-containing compound is introduced into the reaction furnace. In addition, there is a CCVD (Catalytic Chemical Vapor Deposition) method in which fine carbon fibers are obtained by bringing them into contact with metal fine particles previously introduced and supported on a carrier.

なお、一般にCVD法においては、触媒金属が使用され、as grownな微細炭素繊維においては、これら金属ないし金属イオンが微細炭素繊維に含まれている場合がある。本発明に係る炭素繊維分散体を、例えば、生体導入用としてあるいは生体ないし組織と接触する可能性のある製品の調製用に用いる場合には、このような金属ないし金属イオンによる毒性の可能性があるため、微細炭素繊維製造後において、例えば、熱処理、例えば、1500〜3000℃、より好ましくは2000〜3000℃で熱処理することによって、これら金属成分を極力除去してなる炭素繊維を用いることが望ましい。   In general, a catalytic metal is used in the CVD method. In an as-grown fine carbon fiber, these metals or metal ions may be contained in the fine carbon fiber. When the carbon fiber dispersion according to the present invention is used for, for example, introduction into a living body or preparation of a product that may come into contact with a living body or tissue, there is a possibility of toxicity due to such a metal or metal ion. Therefore, it is desirable to use carbon fibers obtained by removing these metal components as much as possible after heat treatment, for example, heat treatment at 1500 to 3000 ° C., more preferably 2000 to 3000 ° C., after the production of fine carbon fibers. .

その他、微細炭素繊維を得る製造方法としては、低圧のアルゴンガスや水素ガスの雰囲気下、2本のグラファイト電極を軽く接触させた後、数mm程度離した状態で、電圧を印加し、電極間にアーク放電を生じさせることで、グラファイト電極を昇華させ微細炭素繊維を得るアーク放電法や、金属触媒を混合したグラファイトに対して可視パルス・レーザー光を照射し、該グラファイトを蒸発させることで微細炭素繊維を得るレーザー蒸発法等さまざまな製造方法を挙げることができるが、上記したような微細炭素繊維を得ることができる製造方法であれば、いずれのものであってもよい。   In addition, as a production method for obtaining fine carbon fibers, a voltage is applied between two electrodes after lightly contacting two graphite electrodes in an atmosphere of low-pressure argon gas or hydrogen gas, and separated by several mm. The arc discharge method that sublimates the graphite electrode to produce fine carbon fibers by causing arc discharge to occur, and the graphite mixed with the metal catalyst is irradiated with visible pulsed laser light, and the graphite is evaporated to produce fine particles. Various production methods such as a laser evaporation method for obtaining carbon fibers can be mentioned, and any production method can be used as long as the above-described fine carbon fibers can be obtained.

なお、このような生体導入用等の用途においては、使用する微細炭素繊維を、例えば、蒸気滅菌、あるいはエチレンオキサイド、ホルムアルデヒド等を用いた化学滅菌、紫外線滅菌、放射線滅菌等適当な方法を用いることによって、予め滅菌処理しておくことが望ましい。   In addition, in such applications for introduction into a living body, the fine carbon fibers to be used should be appropriately sterilized using, for example, steam sterilization, chemical sterilization using ethylene oxide or formaldehyde, ultraviolet sterilization, radiation sterilization, etc. It is desirable to sterilize in advance.

C)炭素繊維分散体の調製方法
本発明の炭素繊維分散体は、上述したような炭素繊維を所定量、分散媒であるポリオール中に配合し、攪拌ないし振とう処理することによって調製することが可能である。
C) Method for Preparing Carbon Fiber Dispersion The carbon fiber dispersion of the present invention can be prepared by blending a predetermined amount of carbon fiber as described above in a polyol as a dispersion medium and stirring or shaking the mixture. Is possible.

このようなポリオール中に配される炭素繊維の量としては、組成物全体の0.001〜30質量%、より望ましくは、0.001〜10質量%程度である。配合量が、0.001〜30質量%の範囲内にあると、十分な量の炭素繊維が微分散状態で含まれた安定した分散体が良好な流動性を有しつつ形成されるためである。   The amount of the carbon fiber arranged in such a polyol is about 0.001 to 30% by mass, more preferably about 0.001 to 10% by mass of the entire composition. When the blending amount is in the range of 0.001 to 30% by mass, a stable dispersion containing a sufficient amount of carbon fibers in a finely dispersed state is formed with good fluidity. is there.

攪拌ないし振とう処理の方法としては、特に限定されるものではなく、公知の各種のもの、具体的には、例えば、自動式ないし手動式のシェイカー、マグネティックスターラー、超音波振動子、その他、パドルおよびブレード等の各種攪拌子を備えた攪拌機、グラインダー等を用いることで行うことができるが、このうち、特に、マグネティックスターラーを用いて分散処理を行うことが、炭素繊維自体の構造を破壊することなく、良好な分散状態を形成し得ることから望ましい。   The method of stirring or shaking treatment is not particularly limited, and various known methods, specifically, automatic or manual shakers, magnetic stirrers, ultrasonic vibrators, other paddles, etc. It can be performed by using a stirrer equipped with various stirrers such as blades, a grinder, etc. Among them, in particular, the dispersion treatment using a magnetic stirrer destroys the structure of the carbon fiber itself. And desirable dispersion state can be formed.

本発明に係る炭素繊維分散体は、上述したようにして調製することが可能であるが、このようにして炭素繊維がポリオール中に分散された分散体は、必要に応じて、各種の媒体、特に、水性媒体中によって希釈することが可能である。このような水性媒体によって、炭素繊維が、全体の0.001〜30質量%の割合となるように希釈された場合であっても、得られた希釈系において、炭素繊維は微分散された状態を安定に保ち得る。   The carbon fiber dispersion according to the present invention can be prepared as described above, and the dispersion in which the carbon fibers are dispersed in the polyol in this way can be prepared by using various media, In particular, it is possible to dilute in an aqueous medium. Even when the carbon fiber is diluted to a ratio of 0.001 to 30% by mass with such an aqueous medium, the carbon fiber is finely dispersed in the obtained dilution system. Can keep stable.

本発明に係る炭素繊維分散体を生体導入用として用いる場合、希釈に用いられる水性媒体としては、特に、蒸留水、脱イオン水等の水、生理食塩水、リン酸緩衝液、培養用血清等の生体安全性の高い媒体であることが望ましい。   When the carbon fiber dispersion according to the present invention is used for in vivo introduction, examples of the aqueous medium used for dilution include water such as distilled water and deionized water, physiological saline, phosphate buffer, serum for culture, and the like. It is desirable that the medium be highly biosafe.

なお、このように水性媒体中に希釈する際において、本発明に係る炭素繊維分散体に、従来公知の各種分散剤、分散安定剤等をさらに配合すること自体は可能ではあるが、このような分散剤、分散安定剤等を配合しなくとも、十分な分散安定性を発揮し得るものであり、かつまた分散剤として用いられる界面活性剤等による悪影響、例えば生体適合性などといった観点からの影響を考慮すれば、これらの分散剤、分散安定剤等は配合しない方が望ましい態様も多い。   In addition, when diluting in the aqueous medium as described above, it is possible to further blend various conventionally known dispersants, dispersion stabilizers and the like with the carbon fiber dispersion according to the present invention. Even if a dispersant, a dispersion stabilizer, etc. are not added, sufficient dispersion stability can be exhibited, and adverse effects due to surfactants used as a dispersant, for example, effects from the viewpoint of biocompatibility, etc. In view of the above, there are many embodiments in which it is desirable not to add these dispersants, dispersion stabilizers and the like.

<炭素繊維分散体の用途>
本発明に係る炭素繊維分散体は、上述したように、炭素繊維が均一に微分散しかつ安定した分散状態を呈するものであるために、種々の用途、特に生体導入用として好ましく用いられ得る。
<Uses of carbon fiber dispersion>
As described above, the carbon fiber dispersion according to the present invention can be preferably used for various uses, particularly for in vivo introduction, because the carbon fibers are uniformly finely dispersed and exhibit a stable dispersion state.

生体導入用途としては、特に限定されるものではないが、後述するような炭素繊維の安全評価方法以外に、例えば、炭素繊維として、薬理学的活性物質、例えば、各種薬剤、抗体、蛍光物質等を結合ないし担持させた炭素繊維を用い、これを生体内に導入して、局所的にこれら薬理学的活性物質を付与するドラッグデリバリーシステムのキャリアとして;
炭素繊維の良好な熱伝導性を利用し、生体内の所定部位に導入後、赤外線照射等により発熱させる温熱治療用発熱媒体として;
炭素繊維分散体における微細炭素繊維の良分散性を利用して、生体内の病理部位等の局所部位の近傍部の毛細血管ないし末梢血管まで微細炭素繊維を導入し、毛細血管ないし末梢血管内部にて微細炭素繊維により血管を閉塞させ、それより先の病理部位等の局所部位を壊死除去する閉塞術に使用する材料さらにはカテーテルによる緊急止血用の栓塞材料として;
炭素繊維を放射性物質、蛍光物質等の適当な標識物質で標識化して生体内の所定部位に導入し、検知する放射線ないし化学マーカーとして;
炭素繊維の中空部に水等のプロトン保有物質を液体状態で内包させることにより、核磁気共鳴(NMR)イメージングや生体の磁気共鳴画像(MRI)装置による診断および治療に用いられる磁気共鳴用造影剤として;
炭素繊維分散体における微細炭素繊維の良分散性を利用して、再生医療などでの細胞培養の足場材料として;
などを例示することができる。
Although it is not particularly limited as a biointroduction application, in addition to the carbon fiber safety evaluation method as described later, for example, as carbon fiber, pharmacologically active substances such as various drugs, antibodies, fluorescent substances, etc. As a carrier of a drug delivery system using a carbon fiber bonded or supported with a carbon fiber, which is introduced into a living body to locally give these pharmacologically active substances;
Utilizing the good thermal conductivity of carbon fiber, as a heating medium for thermal treatment that generates heat by infrared irradiation or the like after being introduced into a predetermined site in the living body;
Utilizing the good dispersibility of fine carbon fibers in the carbon fiber dispersion, the fine carbon fibers are introduced into the capillaries or peripheral blood vessels in the vicinity of local sites such as pathological sites in the living body, and inside the capillaries or peripheral blood vessels. As a plugging material for emergency hemostasis using a catheter, as well as a material used for occlusion for occluding a blood vessel with fine carbon fiber and removing necrosis of a local site such as a pathological site ahead of it;
As a radiation or chemical marker for detecting carbon fiber with a suitable labeling substance such as a radioactive substance or a fluorescent substance and introducing it into a predetermined site in the living body;
Contrast agent for magnetic resonance used for diagnosis and treatment by nuclear magnetic resonance (NMR) imaging or biological magnetic resonance imaging (MRI) apparatus by enclosing a proton-bearing substance such as water in a liquid state in the hollow portion of carbon fiber As;
As a scaffold material for cell culture in regenerative medicine using the good dispersibility of fine carbon fibers in carbon fiber dispersions;
Etc. can be illustrated.

その他、炭素繊維の良好な生体適合性を利用し、各種医療器具、特に、生体内組織ないし細胞と接触し得る注射針、留置針、留置カテーテル、人工臓器、人工骨等の各種インプラント材等の医療器具の表面改質する目的で使用されるコーティング剤を調製する上においても好適に利用され得る。   In addition, various medical devices utilizing the good biocompatibility of carbon fiber, in particular, various injection materials such as injection needles, indwelling needles, indwelling catheters, artificial organs, artificial bones, etc. that can come into contact with tissues or cells in vivo It can also be suitably used for preparing a coating agent used for the purpose of modifying the surface of a medical device.

<炭素繊維の安全性評価方法>
本発明に係る炭素繊維分散体は、上述したようにポリオールからなる分散媒中において、炭素繊維が非常に良好でかつ安定な分散性を発揮するものであるから、かなり微細な腔所内部であっても閉塞を起こすことなく安定に通過できるものである。
<Safety evaluation method for carbon fiber>
Since the carbon fiber dispersion according to the present invention exhibits very good and stable dispersibility in the dispersion medium composed of polyol as described above, the carbon fiber dispersion is in a very fine cavity. However, it can pass stably without causing blockage.

このため、本発明に係る炭素繊維分散体を用いれば、in vitro的な実験のみならず、直接、実験動物の皮下組織等の組織、あるいは肺内等の器官中に炭素繊維を導入することができ、炭素繊維の安全性評価の上で有効なin vivo的な方法が確立できるものである。   For this reason, if the carbon fiber dispersion according to the present invention is used, carbon fiber can be introduced not only into in vitro experiments but also directly into tissues such as subcutaneous tissues of experimental animals or organs such as lungs. It is possible to establish an effective in vivo method for evaluating the safety of carbon fibers.

すなわち、本発明に係る炭素繊維の安全性評価方法においては、まず、試験に供する炭素繊維を、上記したようにポリオールを用いて、炭素繊維分散体の形態に調製し、そして、実験動物の所定の組織あるいは器官内に当該炭素繊維分散体を注入することで、これら組織あるいは器官内に炭素繊維を配置し、その後当該実験動物の生存状態、組織、血液等の病理変化等を経過観察するものである。   That is, in the carbon fiber safety evaluation method according to the present invention, first, the carbon fiber to be tested is prepared in the form of a carbon fiber dispersion using a polyol as described above, By injecting the carbon fiber dispersion into the tissues or organs, the carbon fibers are placed in these tissues or organs, and then the survival state of the experimental animals, pathological changes such as tissues, blood, etc. are followed up It is.

本発明に係る炭素繊維分散体を用いることによって、炭素繊維導入時の実験動物への負担が大幅に軽減されるため、導入手技自体に起因する実験動物の死亡率が極めて低く抑えられ、また、炭素繊維の定量的な導入が可能となるため、確実かつ安定した評価が可能となるものである。   By using the carbon fiber dispersion according to the present invention, since the burden on the experimental animal at the time of carbon fiber introduction is greatly reduced, the mortality rate of the experimental animal due to the introduction procedure itself is extremely low, Since quantitative introduction of carbon fibers is possible, reliable and stable evaluation is possible.

試験に供する実験動物としては、通常、用いられる任意の種類のものに対して適用することが可能である。特に限定されるわけではないが、例えば、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、ヤギ、ヒツジ、ブタ、サル等を用いることが可能である。このうち、特に、豊富な既知データの存在、継代飼育の容易性、入手容易性、遺伝子操作性等の観点から、マウスを用いることが望ましい。   As an experimental animal to be used for the test, it can be applied to any kind of animal that is usually used. Although not particularly limited, for example, mice, rats, rabbits, dogs, goats, sheep, pigs, monkeys and the like can be used. Among these, it is particularly desirable to use a mouse from the viewpoints of existence of abundant known data, ease of subculture, availability, gene operability, and the like.

マウスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、免疫不全マウス、特に、ASW,A/He,AKR,BALB/c、B10LP,C17,C3H,C57BL,C57,CBA,DBA,DDD,I/st,NC,NFR,NFS,NFS/N,NZB,NZC,NZW,P,RIII及びSJL等のヌードマウスが好ましく例示できる。   Although it does not specifically limit as a mouse | mouth, For example, an immunodeficient mouse | mouth, especially ASW, A / He, AKR, BALB / c, B10LP, C17, C3H, C57BL, C57, CBA, DBA, DDD, I Preferred examples include nude mice such as / st, NC, NFR, NFS, NFS / N, NZB, NZC, NZW, P, RIII, and SJL.

なお、より具体的な組織ないし器官へ導入方法としては、例えば、以下に示すように、実験動物の肺中への導入術、皮下組織への埋植術等を好ましく例示することができる。   In addition, as a more specific introduction method to a tissue or organ, for example, as shown below, introduction into a lung of a laboratory animal, implantation into a subcutaneous tissue, and the like can be preferably exemplified.

すなわち、肺中への導入は、外科的手技により実験動物の頸部を切開して気道を確保し、上述した本発明に係る炭素繊維分散体を気道に注入することによって、当該実験動物の肺内に炭素繊維を導入した後、術部を縫合することによって可能である。   That is, the introduction into the lung is achieved by incising the neck of the experimental animal by a surgical procedure to secure the airway, and injecting the carbon fiber dispersion according to the present invention described above into the airway. This can be done by suturing the surgical site after introducing the carbon fiber inside.

肺中への導入術においては、本発明に係る炭素繊維分散体を利用した場合、マウスのような非常に細い気道を有する動物種においても、導入された炭素繊維分散体中に含まれていた炭素繊維が極めて良好な分散性を有しているため、炭素繊維が気道等に詰まって、手技直後にマウスが窒息死してしまうといった事故が生じる可能性が極めて低い。これゆえ、所定量の炭素繊維が肺中に導入された被検体を良好な生存率をもって調製することが可能となり、炭素繊維の安全性に係る長期間にわたる動物実験が可能となるものである。   In the introduction into the lung, when the carbon fiber dispersion according to the present invention was used, even in an animal species having a very thin airway such as a mouse, it was included in the introduced carbon fiber dispersion. Since the carbon fiber has extremely good dispersibility, it is very unlikely that an accident in which the carbon fiber is clogged in the airway or the like and the mouse is suffocated immediately after the procedure will occur. Therefore, it is possible to prepare a subject in which a predetermined amount of carbon fiber is introduced into the lung with a good survival rate, and it is possible to perform animal experiments over a long period of time related to the safety of carbon fiber.

本発明に係る安全性評価方法においては、まず、検査しようとする炭素繊維を、全体の0.001〜30質量%の割合で、上述したようにポリエチレングリコール等のポリオール中に配合することにより炭素繊維分散体を調製する。   In the safety evaluation method according to the present invention, first, the carbon fiber to be inspected is blended in a polyol such as polyethylene glycol as described above at a ratio of 0.001 to 30% by mass of the carbon. A fiber dispersion is prepared.

次いで、この炭素繊維分散体を、必要に応じて、水、生理食塩水等によって、炭素繊維が全体の0.001〜30質量%の割合となるように希釈する。   Next, the carbon fiber dispersion is diluted with water, physiological saline, or the like as necessary so that the carbon fibers are in a proportion of 0.001 to 30% by mass.

そして、試験に供する実験動物、例えば、マウスを、必要に応じて、予め麻酔処理した後、外科的手技によってその頸部を切開し、気道を確保する。   Then, an experimental animal, for example, a mouse subjected to the test is anesthetized in advance as necessary, and then the neck is opened by a surgical technique to secure an airway.

続いて、この気道に、注射針、例えば、マウスの場合、27G程度の太さの注射針を穿刺し、注射針に接続されたシリンジ等より、所定量の炭素繊維分散体を導入する。なお、シリンジに接続された注射針を気道中に比較的長時間保持することによる、実験動物の窒息の可能性を低下させる上で、予め、端部の開放された留置針を気道に留置し、該留置針開口よりの実験動物の呼吸が可能としておき、呼気が肺に入らないのは炭素繊維分散体注入のわずかな時間のみとすることで、実験動物への負担を軽くすることが望ましい。   Subsequently, an injection needle, for example, in the case of a mouse, an injection needle having a thickness of about 27G is punctured into this airway, and a predetermined amount of carbon fiber dispersion is introduced from a syringe or the like connected to the injection needle. In order to reduce the possibility of suffocation of experimental animals by holding the injection needle connected to the syringe in the airway for a relatively long time, an indwelling needle with an open end is previously placed in the airway. It is desirable to reduce the burden on the laboratory animal by allowing the laboratory animal to breathe through the opening of the indwelling needle and not allowing exhalation to enter the lung for only a short time after the carbon fiber dispersion injection. .

最後に、所定量の炭素繊維分散体の注入が終了したら、直ちに、切開部位を縫合することで、所定量の炭素繊維が肺中に導入された被検体を得る。術後、暫く、例えば、1〜2時間経過観察し、生存が確認されたら、その被検体を、その後の炭素繊維の安全性試験に供する。   Finally, when the injection of the predetermined amount of carbon fiber dispersion is completed, the incision site is immediately sutured to obtain a subject into which the predetermined amount of carbon fiber has been introduced into the lung. After the operation, for example, after 1 to 2 hours of follow-up, and if survival is confirmed, the subject is subjected to a subsequent carbon fiber safety test.

安全性試験は、例えば、その後の所定時間毎の被検体解剖による組織観察、採取血液の分析、所定時間後の生存率、免疫性反応、病理検査、遺伝子検査、蛋白発現検査等によって行うことができる。   The safety test can be performed by, for example, tissue observation by subject anatomy at predetermined time intervals thereafter, analysis of collected blood, survival rate after a predetermined time, immune reaction, pathological examination, genetic examination, protein expression examination, etc. it can.

この安全性評価方法において、比較対照(コントロール)としては、特に限定されるものではないが、例えば、炭素繊維を添加していない、分散媒として使用したポリエチレングリコール等のポリオール、あるいはその水、生理食塩水等による希釈体を、前記と同様の手技により肺中に導入した実験動物を用いることができる。   In this safety evaluation method, the control (control) is not particularly limited. For example, a polyol such as polyethylene glycol used as a dispersion medium without adding carbon fiber, or water, physiological An experimental animal in which a diluted body with saline or the like is introduced into the lung by the same procedure as described above can be used.

また皮下組織への埋植術は、実験動物の適当な部位、例えば、背中等の部位の皮膚を、外科的に切開し、この切開部位の皮下に、上述した炭素繊維分散体を所定量注入し、その後、切開部位を縫合することによって行うことが可能である。   In the implantation into the subcutaneous tissue, an appropriate part of the experimental animal, for example, the skin of the part such as the back is surgically incised, and a predetermined amount of the above-mentioned carbon fiber dispersion is injected subcutaneously into the incised part. Thereafter, the incision site can be sutured.

使用する炭素繊維分散体、術後後の経過観察、安全性試験等に関しては、上述した肺中への導入術の場合と、同様のものであるため説明を省略する。   Since the carbon fiber dispersion to be used, follow-up after the operation, safety test, and the like are the same as those in the case of the introduction into the lung described above, description thereof will be omitted.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in more detail, this invention is not limited to the following Example at all.

なお、以下において、各物性値は次のようにして測定した。   In the following, each physical property value was measured as follows.

(1)X線回折
粉末X線回折装置(JDX3532、日本電子製)を用いて、アニール処理後の炭素繊維を調べた。Cu管球で40kV、30mAで発生させたKα線を用いることとし、面間隔の測定は学振法(最新の炭素材料実験技術(分析・解析編)、炭素材料学会編)に従い、シリコン粉末を内部標準として用いた。
(1) X-ray diffraction Using a powder X-ray diffractometer (JDX3532, manufactured by JEOL Ltd.), carbon fibers after the annealing treatment were examined. The Kα ray generated at 40 kV and 30 mA in a Cu tube is used, and the surface spacing is measured according to the Gakushin method (the latest carbon material experiment technology (analysis and analysis), edited by the Carbon Materials Society of Japan). Used as internal standard.

(2)ラマン分光分析
ラマン分光分析は堀場ジョバン・イボン社製の機器(LabRam 800)を使用し、アルゴンレーザの514nmを用いて測定した。
(2) Raman spectroscopic analysis The Raman spectroscopic analysis was performed using an instrument (LabRam 800) manufactured by Horiba Joban Yvon Co., Ltd. and using an argon laser at 514 nm.

(合成例1)
CVD法によって、トルエンを原料として微細炭素繊維を合成した。
(Synthesis Example 1)
Fine carbon fibers were synthesized using toluene as a raw material by the CVD method.

合成装置を図4に示す。   The synthesizer is shown in FIG.

触媒としてフェロセン及びチオフェンの混合物を使用し、水素ガスの還元雰囲気で行った。トルエン、触媒を水素ガスとともに375℃に加熱し、生成炉に供給し、1200℃で滞留時間8秒で反応させた。雰囲気ガスはセパレータにより分離して、循環使用した。供給ガス中の炭化水素濃度は9容量%であった。   A mixture of ferrocene and thiophene was used as a catalyst, and the reaction was performed in a hydrogen gas reducing atmosphere. Toluene and the catalyst were heated to 375 ° C. together with hydrogen gas, supplied to the production furnace, and reacted at 1200 ° C. with a residence time of 8 seconds. The atmospheric gas was separated by a separator and recycled. The hydrocarbon concentration in the feed gas was 9% by volume.

合成された中間物質(第1の中間物質)の微細炭素繊維のタール含有率は10%であった。   The tar content of the fine carbon fiber of the synthesized intermediate substance (first intermediate substance) was 10%.

次に、この繊維を1200℃まで昇温し、30分保持することにより炭化水素分離処理を行い、さらに、2500℃で高温熱処理をした。炭化水素分離及び高温熱処理工程の装置を図5に示す。   Next, the fiber was heated to 1200 ° C. and held for 30 minutes to perform hydrocarbon separation treatment, and further subjected to high-temperature heat treatment at 2500 ° C. An apparatus for hydrocarbon separation and high temperature heat treatment process is shown in FIG.

また、前記で説明した図1は、1200℃での炭化水素分離処理した微細炭素繊維の電子顕微鏡写真である。この図より、微細炭素繊維を構成するグラフェンシートは連続しておらず、パッチ状であることが分かる。   Moreover, FIG. 1 demonstrated above is an electron micrograph of the fine carbon fiber which carried out the hydrocarbon separation process at 1200 degreeC. From this figure, it can be seen that the graphene sheets constituting the fine carbon fibers are not continuous and have a patch shape.

得られた2500℃での高温熱処理後の微細炭素繊維の電子顕微鏡写真を図2に示す。   An electron micrograph of the obtained fine carbon fiber after high-temperature heat treatment at 2500 ° C. is shown in FIG.

この図から、特異な構造を持つ微細炭素繊維が確認できる。生成した繊維の径は、SEMの観察の結果、ある程度のばらつきがあり、10〜60nmφ、比表面積は29m/gであった。また、磁気抵抗値は、磁束密度に対して負の値を有すると共に、磁束密度の変化に対して負の傾き(磁束密度Bに対して一次微分量が負)を有し、ラマン分光分析で測定されたI/Iは0.05であった。 From this figure, fine carbon fibers having a unique structure can be confirmed. As a result of SEM observation, the diameter of the produced fiber varied to some extent, and was 10 to 60 nmφ, and the specific surface area was 29 m 2 / g. The magnetoresistance value has a negative value with respect to the magnetic flux density and has a negative slope with respect to the change in the magnetic flux density (the first derivative is negative with respect to the magnetic flux density B). The measured I D / I G was 0.05.

また、得られた微細炭素繊維をX線回折装置を用いて測定した。なお、比較のために黒鉛もX線回折装置を用いて測定した。測定結果より得られたX線回折チャートを図3に示すこととするが、合成例1で得られた微細炭素繊維はピーク強度が弱いため、10倍にして比較した。   Moreover, the obtained fine carbon fiber was measured using the X-ray-diffraction apparatus. For comparison, graphite was also measured using an X-ray diffractometer. The X-ray diffraction chart obtained from the measurement results is shown in FIG. 3, but the fine carbon fiber obtained in Synthesis Example 1 has a weak peak intensity, and is compared by making it 10 times.

この結果より、得られた微細炭素繊維の面間隔は、3.388オングストロームであった。   From this result, the plane spacing of the obtained fine carbon fiber was 3.388 angstroms.

実施例1
合成例1にて合成した炭素繊維を、ポリエチレングリコール(平均分子量190〜210)10mlに、全体の1質量%となるように配合し、マグネティックスターラを用いて、回転数1000rpmにて3分間、攪拌処理して、炭素繊維分散体を得た。得られた炭素繊維分散体の静置5分経過後において観察した分散状態を示す外観写真および顕微鏡写真(倍率40倍)を図6(a)、(b)に示す。
Example 1
The carbon fiber synthesized in Synthesis Example 1 is blended in 10 ml of polyethylene glycol (average molecular weight 190 to 210) so as to be 1% by mass of the whole, and is stirred for 3 minutes at a rotational speed of 1000 rpm using a magnetic stirrer. The carbon fiber dispersion was obtained by processing. FIGS. 6 (a) and 6 (b) show an appearance photograph and a micrograph (magnification 40 times) showing the dispersion state observed after 5 minutes of standing of the obtained carbon fiber dispersion.

実施例2
実施例1において調製された炭素繊維分散体を、蒸留水にて希釈して、炭素繊維が全体の5質量%、10質量%、20質量%含まれる炭素繊維分散体を得た。得られた炭素繊維分散体の静置5分経過後において観察した分散状態を示す写真を図7に示す。
Example 2
The carbon fiber dispersion prepared in Example 1 was diluted with distilled water to obtain a carbon fiber dispersion containing 5% by mass, 10% by mass, and 20% by mass of the carbon fibers. FIG. 7 shows a photograph showing the dispersion state observed after 5 minutes of standing of the obtained carbon fiber dispersion.

比較例1
予め、ポリエチレングリコール(平均分子量190〜210)に対し、実施例2におけると同様の割合で、蒸留水を添加し、得られた混合液に対し、実施例2と同様の割合で、合成例1にて合成した炭素繊維を配合し、実施例1と同じ条件下でマグネティックスターラを用いて攪拌処理して、炭素繊維構造体が全体の5質量%、10質量%、20質量%含まれる比較用の炭素繊維分散体を得た。得られた炭素繊維分散体の静置5分経過後において観察した分散状態を示す写真を図8に示す。
Comparative Example 1
In advance, distilled water was added to polyethylene glycol (average molecular weight 190 to 210) at the same rate as in Example 2, and the resulting mixture was mixed at the same rate as in Example 2 to Synthesis Example 1. The carbon fiber synthesized in the above is blended and stirred using a magnetic stirrer under the same conditions as in Example 1, and the carbon fiber structure is contained in 5% by mass, 10% by mass, and 20% by mass for comparison. A carbon fiber dispersion was obtained. A photograph showing the dispersion state observed after 5 minutes of standing of the obtained carbon fiber dispersion is shown in FIG.

実施例3
合成例1にて合成した炭素繊維構造体を、プロピレングリコール10mlに、全体の1質量%となるように配合し、マグネティックスターラを用いて、回転数1000rpmにて3分間、攪拌処理して、炭素繊維分散体を得た。得られた炭素繊維分散体の静置5分経過後において観察した分散状態を示す外観写真および顕微鏡写真(倍率40倍)を図9(a)、(b)に示す。
Example 3
The carbon fiber structure synthesized in Synthesis Example 1 was blended with 10 ml of propylene glycol so as to be 1% by mass of the whole, and stirred with a magnetic stirrer at a rotation speed of 1000 rpm for 3 minutes. A fiber dispersion was obtained. FIGS. 9A and 9B show an outer appearance photograph and a micrograph (magnification 40 times) showing the dispersion state observed after 5 minutes of standing of the obtained carbon fiber dispersion.

実施例4
実施例2において調製された炭素繊維分散体を、蒸留水にて希釈して、炭素繊維構造体が全体の5質量%、10質量%、20質量%含まれる炭素繊維分散体を得た。得られた炭素繊維分散体の静置5分経過後において観察した分散状態を示す写真を図10に示す。
Example 4
The carbon fiber dispersion prepared in Example 2 was diluted with distilled water to obtain a carbon fiber dispersion containing 5% by mass, 10% by mass, and 20% by mass of the carbon fiber structure. A photograph showing the dispersion state observed after 5 minutes of standing of the obtained carbon fiber dispersion is shown in FIG.

比較例2
予め、プロピレンレングリコールに対し、実施例4におけると同様の割合で、蒸留水を添加し、得られた混合液に対し、実施例4と同様の割合で、合成例1にて合成した炭素繊維を配合し、実施例1と同じ条件下でマグネティックスターラを用いて攪拌処理して、炭素繊維構造体が全体の5質量%、10質量%、20質量%含まれる比較用の炭素繊維分散体を得た。得られた炭素繊維分散体の静置5分経過後において観察した分散状態を示す写真を図11に示す。
Comparative Example 2
In advance, distilled water was added to propylene glycol at the same rate as in Example 4, and the carbon fiber synthesized in Synthesis Example 1 at the same rate as in Example 4 to the resulting mixture. And a carbon fiber dispersion for comparison containing 5% by mass, 10% by mass, and 20% by mass of the total carbon fiber structure by stirring with a magnetic stirrer under the same conditions as in Example 1. Obtained. A photograph showing the dispersion state observed after 5 minutes of standing of the obtained carbon fiber dispersion is shown in FIG.

図6〜図11に示す結果から明らかなように、本発明に係る実施例1〜4の分散体においては、媒体中で炭素繊維構造体が凝集することなく安定に微分散していることが観察されたのに対し、比較例1および2のものは、実施例2および4と組成的にはほぼ同一であるにもかかわらず、炭素繊維構造体が水系媒体中にほとんど分散することなく凝集して界面付近に浮遊したような状態であった。   As is apparent from the results shown in FIGS. 6 to 11, in the dispersions of Examples 1 to 4 according to the present invention, the carbon fiber structures are stably finely dispersed in the medium without agglomeration. In contrast to those observed in Comparative Examples 1 and 2, the carbon fiber structure was agglomerated with almost no dispersion in the aqueous medium, although it was almost identical in composition to Examples 2 and 4. It was in a state of floating near the interface.

実施例5〜6、比較例3および参考例1
5週令の雌BALB/cマウス75匹を、SLCより購入し、無菌動物施設にて飼育した。施設でマウスを1週間安定させ、年齢が6週令になったときに実験を開始した。マウスは4つのグループ(実施例5、6、比較例3および参考例1(比較対照)用)にランダムに分けられた。
Examples 5 to 6, Comparative Example 3 and Reference Example 1
75 5-week-old female BALB / c mice were purchased from SLC and raised in a sterile animal facility. The mice were allowed to stabilize for 1 week in the facility and the experiment was started when the age was 6 weeks old. The mice were randomly divided into four groups (for Examples 5, 6, Comparative Example 3 and Reference Example 1 (Comparative Control)).

手技直前にフローセンにて麻酔した後、その頸部を切開し、気道を確保し、27Gの注射針を穿刺し、注射針に接続されたシリンジより、実施例1あるいは実施例2で調製された炭素繊維分散体を0.05ml注入した。所定量の炭素繊維分散体の注入が終了したら、直ちに、切開部位を縫合し、所定量の炭素繊維が肺中に導入された被検体マウスを得た。   After anesthesia with Frocene just before the procedure, the neck was incised, the airway was secured, a 27G injection needle was punctured, and prepared in Example 1 or Example 2 from a syringe connected to the injection needle 0.05 ml of carbon fiber dispersion was injected. Immediately after the injection of the predetermined amount of carbon fiber dispersion was completed, the incision site was sutured to obtain a subject mouse in which the predetermined amount of carbon fiber was introduced into the lung.

術後30日経過後のマウスの生存率は、実施例1の分散体を導入した実施例3で、96%、実施例2の分散体を導入した実施例4で96%であり、炭素繊維を配合していないポリエチレングリコール水溶液(ポリエチレングリコール濃度は実施例2のものと同じ)を同様の手技によって気道中に注入した参考例1(比較対照群)のマウスにおける生存率96%と、有意差はなかった。   The survival rate of mice 30 days after the operation was 96% in Example 3 in which the dispersion of Example 1 was introduced, and 96% in Example 4 in which the dispersion of Example 2 was introduced. Survival rate of 96% in mice of Reference Example 1 (comparative control group) in which an unblended polyethylene glycol aqueous solution (polyethylene glycol concentration is the same as in Example 2) was injected into the respiratory tract by the same procedure, the significant difference was There wasn't.

さらに、所定量の炭素繊維が肺中に導入された被検体マウスをその後、長期間(2カ月以上)にわたり飼育したが、マウスの生存率は、96%および96%といずれも非常に高いものであった。   Furthermore, the subject mice in which a predetermined amount of carbon fiber was introduced into the lungs were bred for a long period of time (2 months or more), but the survival rate of the mice was very high, both 96% and 96%. Met.

なお、試験期間経過後に、マウスを犠牲として解剖した結果、肺組織に肺気腫等の異常は見られず、合成例1で得られた炭素繊維の生体全性が確認された。   After the test period, the mouse was sacrificed and sacrificed. As a result, no abnormalities such as emphysema were observed in the lung tissue, and the bio-integrity of the carbon fiber obtained in Synthesis Example 1 was confirmed.

一方、比較例3においては、注入する炭素繊維分散体として、比較例2で調製されたものを用いる以外は、実施例3〜4と同様にして、マウスに対し炭素繊維の肺中への導入を試みた。   On the other hand, in Comparative Example 3, carbon fibers were introduced into the lungs in the same manner as in Examples 3 to 4, except that the carbon fiber dispersion to be injected was prepared in Comparative Example 2. Tried.

その結果、分散体注入直後において、いずれのマウスも窒息によると思われる状態で死亡してしまい、所定量の炭素繊維が肺中に導入された被検体マウスを得ることはできなかった。   As a result, immediately after the dispersion injection, all the mice died in a state considered to be due to suffocation, and it was impossible to obtain a subject mouse in which a predetermined amount of carbon fiber was introduced into the lung.

実施例7
実験方法
(炭素繊維分散体の準備)
以下の表1に示すような特性を有する4種類の炭素繊維(SWNT、MWNT-I、MWNT-II、キャップ積層CNT)を用意した。
Example 7
Experimental method (preparation of carbon fiber dispersion)
Four types of carbon fibers (SWNT, MWNT-I, MWNT-II, cap laminated CNT) having the characteristics shown in Table 1 below were prepared.

なお、それぞれの調製は以下によるものである。   Each preparation is as follows.

<SWNTs>
単層カーボンナノチューブは、触媒的CVD法と最適化された精製方法(Endo M, Hayashi T, Kim YA, Muramatu H, Ezaka M, Watts PCP, et al. The possible route to large-scale production of SWNTs through combinational techniques of substrate and floating Methods. J Nanos Nanotec 2004; 4 (1/2): 132-135.を参照のこと。)で得た。
<SWNTs>
Single-walled carbon nanotubes are produced by catalytic CVD and optimized purification methods (Endo M, Hayashi T, Kim YA, Muramatu H, Ezaka M, Watts PCP, et al. The possible route to large-scale production of SWNTs through J Nanos Nanotec 2004; 4 (1/2): 132-135.).

<MWNT-IおよびMWNT-II>
直径が異なる2種類の多層カーボンナノチューブは、反応条件(反応温度、有機金属化合物の量、フロー速度)を制御した触媒的CVD法により得たサンプルから選んだ。
<MWNT-I and MWNT-II>
Two types of multi-walled carbon nanotubes with different diameters were selected from samples obtained by catalytic CVD with controlled reaction conditions (reaction temperature, amount of organometallic compound, flow rate).

(Endo M, Kim YA, Hayashi T, Nishimura K, Matusita T, Miyashita K, et al. Vapor-grown carbon fibers (VGCFs): Basic properties and their battery application. Carbon 2001; 39:1287-1297;
Endo M, Kim YA, Hong SH, Matushita T, Takeda T, Hayashi T, et al. Structural characterization of carbon nanofibers obtained by hydrocarbon pyrolysis. Carbon 2001; 39: 2003-2010;および
Kim YA, Hayashi T, Endo M, Kaburagi Y, Tsukada T, Shan J, et al. Synthesis and structural characterization of thin multi-walled carbon nanotubes with a partially facetted cross section by a floating reactant method. Carbon 2005; In press.を参照のこと。)
なお、as grownのMWNT-IIは、黒鉛炉にてアルゴン下2800℃で構造の改善と、多環芳香族炭化水素と鉄化合物の除去のため熱処理した。
(Endo M, Kim YA, Hayashi T, Nishimura K, Matusita T, Miyashita K, et al. Vapor-grown carbon fibers (VGCFs): Basic properties and their battery application. Carbon 2001; 39: 1287-1297;
Endo M, Kim YA, Hong SH, Matushita T, Takeda T, Hayashi T, et al. Structural characterization of carbon nanofibers obtained by hydrocarbon pyrolysis. Carbon 2001; 39: 2003-2010; and
Kim YA, Hayashi T, Endo M, Kaburagi Y, Tsukada T, Shan J, et al. Synthesis and structural characterization of thin multi-walled carbon nanotubes with a partially facetted cross section by a floating reactant method.Carbon 2005; In press. checking ... )
The as grown MWNT-II was heat-treated in a graphite furnace at 2800 ° C. under argon to remove the polycyclic aromatic hydrocarbons and iron compounds.

<キャップ積層CNT>
フローティング反応方法:触媒金属、助触媒として硫化水素、炭素原料として天然ガスを使用して連続工程で得た(Endo M, Kim YA, Fukai T, Hayashi T, Oshida K, Terrones M, et al. Structural characterization of cup-stacked type nanofibers with an entire hollow core. Appl Phys Lett 2002; 80 (7): 1267-1269.を参照のこと。)。
<Cap laminated CNT>
Floating reaction method: obtained in a continuous process using catalytic metal, hydrogen sulfide as cocatalyst and natural gas as carbon feedstock (Endo M, Kim YA, Fukai T, Hayashi T, Oshida K, Terrones M, et al. Structural Characterization of cup-stacked type nanofibers with an entire hollow core. See Appl Phys Lett 2002; 80 (7): 1267-1269.).

得られたチューブは、ユニークな形態を示す(円錐台がスタックした形態を有し、開いたエッジの外側と内部の表面の大部分で高い化学反応性を示すものである。   The resulting tube exhibits a unique morphology (conical frusto-stacked morphology and high chemical reactivity on most of the outer and inner surfaces of the open edge.

(a)多層カーボンナノチューブの直径および長さはFE-SEMにて測定し、一方、単層カーボンナノチューブの直径および長さはラマンスペクトルのRBM(radial breathing mode)により測定した。
(b)d(002) は、XRD パターンからの層間距離である。.
(c)比表面積はN2 吸収により測定された。
(d)真密度はpycnometerにて測定した。
(e)R 値は、ラマンスペクトルにおけるDバンド強度をGバンド強度で割った値である。
(f)鉄含量は原子吸光法にて測定された。
(g)熱処理はアルゴン中にて行われた。
(a) The diameter and length of the multi-walled carbon nanotube were measured by FE-SEM, while the diameter and length of the single-walled carbon nanotube were measured by RBM (radial breathing mode) of Raman spectrum.
(b) d (002) is the interlayer distance from the XRD pattern. .
(c) Specific surface area was measured by N 2 absorption.
(d) The true density was measured with a pycnometer.
(e) The R value is a value obtained by dividing the D band intensity in the Raman spectrum by the G band intensity.
(f) The iron content was measured by atomic absorption method.
(g) The heat treatment was performed in argon.

全ての炭素繊維サンプルは、実験に先立ち、ホルムアルデヒドガスで24時間かけて滅菌し、室温で24時間かけてガスを蒸発させ、背中の皮膚の下の皮下(細胞)組織に埋め込むサンプルとした。   Prior to the experiment, all carbon fiber samples were sterilized with formaldehyde gas for 24 hours, evaporated at room temperature for 24 hours, and embedded in the subcutaneous (cell) tissue under the skin on the back.

次いで、炭素繊維サンプルは、それぞれ、(平均分子量190〜210)10mlに、全体の1質量%となるように配合し、マグネティックスターラを用いて、回転数1000rpmにて3分間、攪拌処理して、炭素繊維分散体とされた。   Next, each carbon fiber sample was blended in 10 ml of (average molecular weight 190 to 210) so as to be 1% by mass of the whole, and stirred with a magnetic stirrer at 1000 rpm for 3 minutes. A carbon fiber dispersion was obtained.

(実験動物)
180匹のメスの BALB/cマウス(年齢5週間)をSLCより購入し、無菌動物施設にて飼育した。施設でマウスを1週間安定化させ、年齢が6週間になった時に実験を開始した。
(Experimental animals)
180 female BALB / c mice (age 5 weeks) were purchased from SLC and bred in a sterile animal facility. The mice were allowed to stabilize for 1 week in the facility and the experiment started when the age was 6 weeks.

マウスは、比較対照用、SWNT用、MWNT-I用、MWNT-II用、キャップ積層CNT用の5つのグループ(30匹ずつ)にランダムに分けられた。さらに、サンプリングする日で6つのサブグループに分けた。   The mice were randomly divided into five groups (30 each) for comparison, SWNT, MWNT-I, MWNT-II, and cap-stacked CNT. Furthermore, it was divided into 6 subgroups on the day of sampling.

サンプリングする日:植え込み後、1週間、2週間、3週間、1ヶ月、2ヶ月、3ヶ月
なお、サンプリングは、心臓からの血の採取と(細胞)組織の採取とした。
Sampling day: After implantation, 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 1 month, 2 months, 3 months Sampling was performed by collecting blood from the heart and (cell) tissue.

(埋込手術)
フローセン麻酔下、各々のマウスの背中の皮膚を約1cm切開して各炭素繊維分散体を2mg皮下に埋め込んで縫合した。対照には、2mlの生理的食塩水を使用した。決められたサンプリング日に、深いフルオザン麻酔下、血と組織をサンプリングした。なおサンプリングされたマウスは犠牲となっている。
(Implantation surgery)
Under Fluxen anesthesia, the skin on the back of each mouse was incised about 1 cm, and 2 mg of each carbon fiber dispersion was implanted subcutaneously and sutured. As a control, 2 ml of physiological saline was used. On the designated sampling day, blood and tissue were sampled under deep fluosane anesthesia. Note that the sampled mouse is sacrificed.

血は、フローサイトメトリーで測定するために心臓に穴を開けて採取し、筋層を含む皮膚組織は、病理学試験のために採取された。   Blood was collected by puncturing the heart for measurement by flow cytometry, and skin tissue including the muscle layer was collected for pathological examination.

(フローサイトメトリー)
サンプリングされた血液は、フローサイトメーター(FACS Clibur, Becton Dickinson, USA)でTリンパ球を選別するために、CD4+抗体とCD8+抗体(BD Bioscience Pharmingen, USA)によって染色した。
(Flow cytometry)
Sampled blood was stained with CD4 + and CD8 + antibodies (BD Bioscience Pharmingen, USA) to sort T lymphocytes on a flow cytometer (FACS Clibur, Becton Dickinson, USA).

染色した免疫性の細胞は、CeIIQuest software (Becton Dickinson)によって解析した。   Stained immune cells were analyzed by CeIIQuest software (Becton Dickinson).

(組織学と免疫)
伝統的な組織学に従い、犠牲にした後すぐに(細胞)組織は、70%エタノール処置し、パラフィン中に組み込み、5μm部分にカットし、そして、ヘマトキシンとエオシンで染色した。
(Histology and immunity)
According to traditional histology, immediately after sacrifice, (cell) tissue was treated with 70% ethanol, incorporated in paraffin, cut into 5 μm sections, and stained with hematoxin and eosin.

加えて、連続切片の1つを使い、内因性のペルオキシダーゼは、3% H2O2で10分間ブロックし、そして、抗マウスCD45R抗体(BD Bioscience Pharmingen, USA)と抗マウスMac-3 抗体 (BD Bioscience Pharmingen, USA )を用いて室温で60分インキュベートした。スライドは、洗浄されそして、ビチオン化ポリクロナールrat-IgG1/2a抗体(BD Bioscience Pharmingen, USA)が適用された。さらに3回リン酸緩衝液で洗浄した後、部分は、ペルオキシダーゼ−共役したストレプタビジン (BD Bioscience Pharmingen, USA)で60分インキュベートされ、ジアミベンジジンで染色され、そしてヘマトキシンで対比染色された。 In addition, using one of the serial sections, endogenous peroxidase was blocked with 3% H 2 O 2 for 10 minutes, and anti-mouse CD45R antibody (BD Bioscience Pharmingen, USA) and anti-mouse Mac-3 antibody ( BD Bioscience Pharmingen, USA) for 60 minutes at room temperature. Slides were washed and applied with a biotinylated polyclonal rat-IgG1 / 2a antibody (BD Bioscience Pharmingen, USA). After washing three more times with phosphate buffer, the sections were incubated with peroxidase-conjugated streptavidin (BD Bioscience Pharmingen, USA) for 60 minutes, stained with diambenzidine, and counterstained with hematoxin.

(統計的分析)
有効な相違は、two-tailed student's t-test(P < 0.05.)を使って算定した。 データは、±SEを示した。
(Statistical analysis)
Effective differences were calculated using two-tailed student's t-test (P <0.05.). Data showed ± SE.

実験結果
(体重)
全マウスは、試験期間中生き延びていた。また比較対照と比べて体重の変化はなかった(3ヶ月間)。
Experimental results (weight)
All mice survived throughout the study. There was no change in body weight compared to the control (3 months).

従って、本発明に係る炭素繊維の安全性試験方法が有効に作用することが示された。   Therefore, it was shown that the carbon fiber safety test method according to the present invention works effectively.

(血液分析)
比較対照
比較対照は、CD4+T細胞の値は、植え込み後1, 2, 3 週間1ヶ月, 2ヶ月および3ヶ月でそれぞれ30.7±4.9%, 36.3±2.2%, 27.2±3.3%, 32.4±0.6%, 40.9±2.31% および 28.9±3.9%であり、CD8+T細胞の値は、 11.1±0.9%, 11.6±0.4%, 16.3±2.9%, 10.1±0.14%, 12.3±1.4% 及び7.4±0.6%であった。
(Blood analysis)
Comparative control The comparative control showed that CD4 + T cell values were 30.7 ± 4.9%, 36.3 ± 2.2%, 27.2 ± 3.3%, 32.4 ± 0.6 at 1, 2, 3 weeks, 1 month, 2 months and 3 months, respectively, after implantation. %, 40.9 ± 2.31% and 28.9 ± 3.9%, and CD8 + T cell values are 11.1 ± 0.9%, 11.6 ± 0.4%, 16.3 ± 2.9%, 10.1 ± 0.14%, 12.3 ± 1.4% and 7.4 ± 0.6 %Met.

SWNT
SWNTの皮下埋め込み術後の抹消T細胞の経時変化を図12に示す。SWNTを埋め込んだCD4+T細胞は、対照(埋め込んでないもの)と比べて植え込み後2 週間 46.3±2.2%) 及び 3ヶ月(44.2±3.9%)において著しく高かった(図12(a))。さらに、 SWNTsのCD8+T細胞は、対照と比べて大きな減少が、植え込み後1週間 (7.5 ± 0.1%) 及び3週間 (11.0 ± 0.7%) において観測された(図12(b))。従って、SWNTs埋め込んだ組織のT細胞は、植え込み後1及び3週間 (3.6 ± 0.3 and 2.8 ± 0.3 各々)において、対照よりも比較的高いCD4+/CD8+値を示したことは注目すべきことである(図12(c))。
SWNT
FIG. 12 shows the time course of peripheral T cells after SWNT subcutaneous implantation. CD4 + T cells embedded with SWNT were significantly higher at 26.3 weeks after implantation (46.3 ± 2.2%) and at 3 months (44.2 ± 3.9%) than the control (non-implanted) (FIG. 12 (a)). In addition, SWNTs CD8 + T cells showed a significant decrease compared to controls at 1 week (7.5 ± 0.1%) and 3 weeks (11.0 ± 0.7%) after implantation (FIG. 12 (b)). Therefore, it should be noted that SWNTs-embedded T cells showed relatively higher CD4 + / CD8 + values than controls at 1 and 3 weeks after implantation (3.6 ± 0.3 and 2.8 ± 0.3 respectively). (FIG. 12C).

抹消T細胞の変化を確認するためSWNTs 皮下埋め込み術後、 1 週間から1ヶ月までのサンプルの組織病理学的研究を行った(図13)。1週間で、滲出性流体 (浮腫)の存在を表すルーズな(緩んだ)空間が、SWNTと組織との間で明らかに観測された。   To confirm the changes in peripheral T cells, a histopathological study of samples from 1 week to 1 month after SWNTs subcutaneous implantation was performed (FIG. 13). In one week, a loose (loose) space representing the presence of exudative fluid (edema) was clearly observed between SWNTs and tissues.

この空間は、植え込み後2週間で小さくなった。しかしながら、この期間でSWNTによる細胞浸潤が生じた。そして、植え込み後3週間で、細胞浸潤での肉芽種組織が観測された。このSWNTの塊を封入している肉芽種は、植え込み後1ヶ月で硬くなった。これゆえ、SWNTの塊中への細胞浸潤に関する証拠はなかった。おそらくこれは、SWNT自身の緻密充填構造によるものと思われる。   This space became smaller two weeks after implantation. However, cell infiltration by SWNT occurred during this period. And 3 weeks after implantation, granulation seed tissue due to cell infiltration was observed. The granulation seed encapsulating this SWNT mass became hard one month after implantation. Therefore, there was no evidence of cell infiltration into the SWNT mass. Perhaps this is due to SWNT's own dense packing structure.

MWNT-I
CD4+T細胞の値が、植え込み後1週間(17.8±4.9%)で著しく減少し、そして2 週間 (48.6±2.2%)で 非常に増加した(図14(a))。対照と比べて、CD8+T細胞の著しい減少も同様に、植え込み後1週間 (6.9±0.5%) および3週間(8.6±0.7%)で観測された (図14(b))。従って、相対的に高いCD4+/CD8+値が 植え込み後2週間 (3.8±0.1)でのみ観測された(図14(c))。図15に見られるようにMWNTは、水腫状の様相なしで、植え込み後1週間で細胞浸潤を生じさせた。肉芽種性の組織は、ナノチューブの塊間で、時間がたつにつれて緻密で硬くなった。
MWNT-I
CD4 + T cell values were significantly reduced at 1 week (17.8 ± 4.9%) after implantation and greatly increased at 2 weeks (48.6 ± 2.2%) (FIG. 14 (a)). Compared to the control, a significant decrease in CD8 + T cells was also observed at 1 week (6.9 ± 0.5%) and 3 weeks (8.6 ± 0.7%) after implantation (FIG. 14 (b)). Therefore, relatively high CD4 + / CD8 + values were observed only 2 weeks after implantation (3.8 ± 0.1) (FIG. 14 (c)). As can be seen in FIG. 15, MWNT caused cell invasion one week after implantation without edema-like appearance. The granulated tissue became dense and hard over time between the nanotube masses.

最終的に植え込み後3週間以降いくつかの粒子が貪食(phagocytose)された。   Finally, after 3 weeks after implantation, some particles were phagocytoseed.

MWNT-II
CD4+ T細胞の比較的に低い値が、植え込み後1週間(16.4±0.8%)および3週間(13.7±1.9%)で観測された。植え込み後2週間(53.5±0.8%)の期間では、CD4+の高い値を検出した(図16(a))。CD8+T細胞においても、同様に、対照と比べて著しい減少を植え込み後1週間(8.2±0.8%) および3週間(7.8±0.9%)で観測した。その上、植え込み後3ヶ月でも、著しいCD8+T細胞の増加を生じたことは、注目すべきことである(図16(b))。従って、CD4+/CD8+ の値は、対照よりも非常に低い(2.1±0.2) であった。けれども、このサンプルでは、植え込み後2週間(4.7±0.3)で著しくCD4+/CD8+の高い値が観測された(図16(c))。MWNT-IIを植え込んだ組織の組織病理学的研究から 植え込み後1週間で滲出低下と共にわずかな細胞浸潤のみならず、わずかな肉芽種形成も観測された。細胞浸潤は、植え込み後2週間で、埋め込まれた塊の周辺に密接した。しかしながら、塊の中心スペースには、1ヶ月かけても細胞浸潤は、起こらなかった。また一方、塊は、図17に示すように肉芽種性組織でしっかりと閉じられた。
MWNT-II
Relatively low values of CD4 + T cells were observed at 1 week (16.4 ± 0.8%) and 3 weeks (13.7 ± 1.9%) after implantation. In the period of 2 weeks (53.5 ± 0.8%) after implantation, a high value of CD4 + was detected (FIG. 16 (a)). Similarly, a significant decrease in CD8 + T cells was observed at 1 week (8.2 ± 0.8%) and 3 weeks (7.8 ± 0.9%) after implantation. Moreover, it should be noted that a significant increase in CD8 + T cells occurred even 3 months after implantation (FIG. 16 (b)). Therefore, the value of CD4 + / CD8 + was much lower (2.1 ± 0.2) than the control. However, in this sample, a significantly high value of CD4 + / CD8 + was observed 2 weeks after implantation (4.7 ± 0.3) (FIG. 16 (c)). From the histopathological study of the tissue in which MWNT-II was implanted, not only slight cell infiltration but also slight granulation seed formation was observed in the 1 week after implantation as well as a decrease in exudation. Cell infiltration was in close proximity to the embedded mass 2 weeks after implantation. However, cell infiltration did not occur in the central space of the mass even over one month. On the other hand, the mass was tightly closed with granulation seed tissue as shown in FIG.

キャップ積層CNT
このグループのCD4+T細胞の変化は、対照と比べて植え込み後1週間(18.2±1.4%)高い値であり、そして 2 週間 (53.5±0.8%) および3ヶ月(40.1±3.2%)では、ほとんど2倍だった(図18(a))。一方、対照と比べて、植え込み後 1週間(6.6±0.6%) と3週間 (6.6±0.9%)で、CD8+T細胞の突然の減少が観察された(図18(b))。 従って、植え込み後2週間(4.2±0.1)、3週間 (3.3±0.3)および3ヶ月 (4.8±0.5)で CD4+/CD8+の高い値が得られた(図18(c)))。図19に示すようにこのチューブは、植え込み後1週間の早い段階で水腫状の様相とともにわずかな細胞浸潤を引き起こした。時間が経過したとき、肉芽種性組織は、チューブの塊の間で小さくそして硬くになった。 分散性の高いチューブ(くもの巣状)は、塊状のチューブよりも低い細胞浸潤を生じることは、注目に値する。
Cap laminated CNT
The changes in CD4 + T cells in this group were 1 week (18.2 ± 1.4%) higher after implantation compared to controls, and at 2 weeks (53.5 ± 0.8%) and 3 months (40.1 ± 3.2%), It was almost doubled (FIG. 18 (a)). On the other hand, compared to the control, a sudden decrease in CD8 + T cells was observed at 1 week (6.6 ± 0.6%) and 3 weeks (6.6 ± 0.9%) after implantation (FIG. 18 (b)). Therefore, high values of CD4 + / CD8 + were obtained at 2 weeks (4.2 ± 0.1), 3 weeks (3.3 ± 0.3) and 3 months (4.8 ± 0.5) after implantation (FIG. 18 (c)). As shown in FIG. 19, this tube caused slight cell infiltration with an edema-like appearance as early as one week after implantation. As time passed, the granulated tissue became smaller and harder between the tube masses. It is noteworthy that highly dispersible tubes (spider webs) produce lower cell infiltration than massive tubes.

(Mac-3抗体とCD45R抗体を用いた免疫組織化学的調査の比較)
図20にCNT埋め込み1週間後の抗マウスMac-3抗体を用いたマクロファージの組織断面の免疫組織化学的様相を示した。SWNTとMWNT-IにおけるよりもMWNT-IIとCSNTにおいて、Mac-3に関しより陽性の細胞が観測された。
(Comparison of immunohistochemical studies using Mac-3 antibody and CD45R antibody)
FIG. 20 shows the immunohistochemical aspect of the tissue cross section of macrophages using anti-mouse Mac-3 antibody one week after CNT implantation. More positive cells were observed for Mac-3 in MWNT-II and CSNT than in SWNT and MWNT-I.

陽性の強さの順は、以下のとおりであったMWNT-II = CSNT > MWNT-I > SWNT。   The order of positive strength was as follows: MWNT-II = CSNT> MWNT-I> SWNT.

図21に、植え込み1ヵ月後のMac-3抗体を用いた免疫組織化学的様相を表示した。より多くの数の陽性細胞が、SWNTの物質の周囲に見られることが明らかとなった。SWNTの肉芽種性組織は、部分的にある程度はマクロファージの成分から成っており、そして、食細胞は観察されなかった。けれども、MWNT-Iにおける肉芽種性組織上で、Mac-3陽性細胞は、SWNTより少なかった。自己凝集した塊状物質の狭いスペース中で、陽性細胞を観察することができた。食細胞的様相がMWNT-II(図21(d))とCSNT(図21(e))で観測されたことはとても興味深いことであった。   FIG. 21 shows the immunohistochemical aspect using the Mac-3 antibody one month after implantation. It became clear that a larger number of positive cells were found around the SWNT material. The granulated tissue of SWNT was partially composed of macrophage components and no phagocytic cells were observed. However, there were fewer Mac-3 positive cells than SWNTs on granulospecies tissue in MWNT-I. Positive cells could be observed in a narrow space of self-aggregated bulk material. It was very interesting that phagocytic aspects were observed in MWNT-II (FIG. 21 (d)) and CSNT (FIG. 21 (e)).

(植え込み後3ヶ月の後期における肉芽種形成の比較)
この実験処方(植え込み後3ヶ月)の後期での、肉芽種様相の違いと埋め込まれたCNTの配置を図22に示す。肉芽種は、植え込み後3ヶ月の時点で、すべてのサンプルにおいて発現していたが、その肉厚は付着した物質によって異なっていた。特に、 SWNTにおける肉厚は、他のものより大きかった。しかしながら、塊状のCNTへの細胞浸潤の程度は、CSNT、MWNT-II、MWNT-Iの順で増加した。加えて、肉芽種の間にゆるい境界線が存在し、そして埋め込んだ物質は、特にMWNT-Iが見つかった。剖検の結果、すべてのマウスにおいて、脾臓、肝臓、腎臓、肺、心臓および大脳皮質で、何ら炭素物質は、見つからなかった。
(Comparison of granulation seed formation in the latter 3 months after implantation)
FIG. 22 shows the difference in granulation seed appearance and the arrangement of embedded CNTs in the later stage of this experimental prescription (3 months after implantation). Granulation seeds were expressed in all samples at 3 months after implantation, but the wall thickness was different depending on the substance attached. In particular, the wall thickness at SWNT was greater than the others. However, the degree of cell infiltration into massive CNTs increased in the order of CSNT, MWNT-II, and MWNT-I. In addition, there are loose boundaries between the granulation species, and the embedded material was found in particular MWNT-I. As a result of necropsy, no carbon material was found in the spleen, liver, kidney, lung, heart and cerebral cortex in all mice.

合成例において得られた微細炭素繊維の中間体の透過電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph of the intermediate body of the fine carbon fiber obtained in the synthesis example. 合成例において得られた微細炭素繊維の透過電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph of the fine carbon fiber obtained in the synthesis example. 合成例において得られた微細炭素繊維のX線回折チャートである。It is an X-ray diffraction chart of the fine carbon fiber obtained in the synthesis example. 合成例において用いた合成装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the synthesizing | combining apparatus used in the synthesis example. 合成例において用いた高温熱処理装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the high temperature heat processing apparatus used in the synthesis example. 実施例1において得られた炭素繊維分散体における炭素繊維の分散状態を示す外観写真(a)および顕微鏡写真(b)である。It is the external appearance photograph (a) and micrograph (b) which show the dispersion state of the carbon fiber in the carbon fiber dispersion obtained in Example 1. FIG. 実施例2において得られた炭素繊維分散体の分散状態を示す写真である。2 is a photograph showing a dispersion state of a carbon fiber dispersion obtained in Example 2. FIG. 比較例1において得られた炭素繊維分散体の分散状態を示す写真である。2 is a photograph showing a dispersion state of a carbon fiber dispersion obtained in Comparative Example 1. 実施例3において得られた炭素繊維分散体における炭素繊維の分散状態を示す外観写真(a)および顕微鏡写真(b)である。It is the external appearance photograph (a) and micrograph (b) which show the dispersion state of the carbon fiber in the carbon fiber dispersion obtained in Example 3. FIG. 実施例4において得られた炭素繊維分散体の分散状態を示す写真である。6 is a photograph showing the dispersion state of the carbon fiber dispersion obtained in Example 4. FIG. 比較例2において得られた炭素繊維分散体の分散状態を示す写真である。6 is a photograph showing a dispersion state of a carbon fiber dispersion obtained in Comparative Example 2. SWNTの皮下埋め込み術後の抹消T細胞の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the peripheral T cell after subcutaneous implantation of SWNT. SWNT皮下埋め込み術後、1週間から1ヶ月までの細胞組織の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the cell tissue from 1 week to 1 month after SWNT subcutaneous implantation. MWNT-Iの皮下埋め込み術後の抹消T細胞の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the peripheral T cell after the subcutaneous implantation of MWNT-I. MWNT-Iの皮下埋め込み術後、1週間から1ヶ月までの細胞組織の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the cell tissue from 1 week to 1 month after the subcutaneous implantation of MWNT-I. MWNT-IIの皮下埋め込み術後の抹消T細胞の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the peripheral T cell after the subcutaneous implantation of MWNT-II. MWNT-IIの皮下埋め込み術後、1週間から1ヶ月までの細胞組織の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the cell tissue from 1 week to 1 month after the subcutaneous implantation of MWNT-II. キャップ積層CNTの皮下埋め込み術後の抹消T細胞の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the peripheral T cell after the subcutaneous implantation of cap lamination CNT. キャップ積層CNTの皮下埋め込み術後、1週間から1ヶ月までの細胞組織の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the cell tissue from 1 week to 1 month after the subcutaneous implantation of the cap-stacked CNT. CNT埋め込み1週間後の抗マウスMac-3抗体を用いたマクロファージの組織断面の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the tissue cross section of the macrophage using the anti-mouse Mac-3 antibody 1 week after CNT implantation. CNT埋め込み1週間後の抗マウスMac-3抗体を用いたマクロファージの組織断面の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the tissue cross section of the macrophage using the anti-mouse Mac-3 antibody 1 week after CNT implantation. CNT埋め込み3ヶ月後の、肉芽種様相の違いと埋め込まれたCNTの配置示す写真である。It is a photograph showing the difference in granulation seed appearance and the arrangement of embedded CNT 3 months after CNT implantation.

Claims (8)

炭素繊維が、全体の0.001〜30質量%の割合で、ポリオール中に分散させてなることを特徴とする炭素繊維分散体。   A carbon fiber dispersion wherein carbon fibers are dispersed in a polyol at a ratio of 0.001 to 30% by mass of the whole. ポリオールが、ポリエチレングリコールおよびプロピレングリコールからなる群から選ばれてなる少なくとも1つである請求項1に記載の炭素繊維分散体。   The carbon fiber dispersion according to claim 1, wherein the polyol is at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol and propylene glycol. 炭素繊維が、全体の0.001〜30質量%の割合となるように、さらに水性媒体にて希釈されてなることを特徴とする請求項1または2に記載の炭素繊維分散体。   The carbon fiber dispersion according to claim 1 or 2, wherein the carbon fiber is further diluted with an aqueous medium so that the carbon fiber is in a ratio of 0.001 to 30% by mass. 生体導入用として用いられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の前記炭素繊維分散体。   The carbon fiber dispersion according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon fiber dispersion is used for introduction into a living body. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の炭素繊維分散体を、実験動物の組織ないし器官内に導入することで、炭素繊維を定量的に実験動物の体内に留置し、以後の実験動物の状態を経過観察することを特徴とする炭素繊維の安全評価方法。   A carbon fiber dispersion according to any one of claims 1 to 3 is introduced into a tissue or organ of an experimental animal, so that the carbon fiber is quantitatively placed in the body of the experimental animal. A method for evaluating the safety of carbon fibers, characterized by observing the state of the above. 外科的手技により実験動物の頸部を切開して気道を確保し、炭素繊維分散体を気道に注入することによって、当該実験動物の肺内に炭素繊維を導入した後、術部を縫合し、その後、当該実験動物の状態を経過観察するものである請求項5に記載の炭素繊維の安全性評価方法。   Surgical procedure to incise the neck of the experimental animal to secure the airway, inject the carbon fiber dispersion into the lung of the experimental animal by injecting the carbon fiber dispersion into the lung, then suture the surgical site, 6. The method for evaluating the safety of carbon fiber according to claim 5, wherein the state of the experimental animal is subsequently observed. 外科的手技により実験動物の皮膚を切開し、炭素繊維分散体を皮下に注入することによって、当該実験動物の皮下組織に炭素繊維を埋植した後、術部を縫合し、その後、当該実験動物の状態を経過観察するものである請求項5に記載の炭素繊維の安全性評価方法。   After incising the skin of the experimental animal by surgical technique and injecting the carbon fiber dispersion subcutaneously, after implanting carbon fiber in the subcutaneous tissue of the experimental animal, the surgical site is sutured, and then the experimental animal The method for evaluating the safety of carbon fiber according to claim 5, wherein the state of the above is followed. 実験動物がマウスである請求項5〜7のいずれか1つに記載の炭素繊維の安全性評価方法。   The method for evaluating the safety of carbon fiber according to any one of claims 5 to 7, wherein the experimental animal is a mouse.
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