JP2009268836A - Inverse opal structure, processes for producing and using the same - Google Patents

Inverse opal structure, processes for producing and using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2009268836A
JP2009268836A JP2008124064A JP2008124064A JP2009268836A JP 2009268836 A JP2009268836 A JP 2009268836A JP 2008124064 A JP2008124064 A JP 2008124064A JP 2008124064 A JP2008124064 A JP 2008124064A JP 2009268836 A JP2009268836 A JP 2009268836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
opal structure
polysaccharide
inverse opal
drug
colloidal crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008124064A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takezo Fujishima
武蔵 藤島
Kumao Uchida
熊男 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kinki University
Original Assignee
Kinki University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kinki University filed Critical Kinki University
Priority to JP2008124064A priority Critical patent/JP2009268836A/en
Publication of JP2009268836A publication Critical patent/JP2009268836A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverse opal structure having a high structural regularity together with excellent weatherability, heat resistance and chemical resistance. <P>SOLUTION: The inverse opal structure including polysaccharides is produced by a template method using as a casting mold a colloidal crystalline, i.e., a self-assembly of monodispersed colloidal particles. Processes for producing and methods of using the structure are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、主に医療バイオ材料分野で使用される逆オパール構造体、その製造方法及び使用方法、並びに該逆オパール構造体からなる医療用材料に関する。詳細には、本発明は、単分散コロイド粒子の自己集積体であるコロイド結晶を鋳型としたテンプレート法により作製される、多糖類の逆オパール構造体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an inverse opal structure mainly used in the field of medical biomaterials, a method for producing and using the same, and a medical material comprising the inverse opal structure. Specifically, the present invention relates to a polysaccharide inverse opal structure produced by a template method using a colloidal crystal that is a self-assembly of monodispersed colloidal particles as a template, and a method for producing the same.

従来、医療バイオ材料分野で使用される医療用材料としては、例えば、薬剤を担持させるインプラントに関する発明が多く創出されてきた。このようなインプラントは、薬剤を担持させた後、生体内に埋入することにより、特定の生体内部位で薬剤を放出することができるので、その薬剤の副作用を低減することができるという利点を有する。   Conventionally, as medical materials used in the field of medical biomaterials, for example, many inventions relating to implants for carrying drugs have been created. Such an implant has a merit that the side effect of the drug can be reduced because the drug can be released at a specific in-vivo site by embedding in the living body after the drug is loaded. Have.

医療用材料を構成する組成物としては多糖類が使用され、その構造として多孔質構造体が採用されてきた。
例えば、特許文献1は、創傷皮膚の被覆保護作用をもち、紡糸により製造されるキチン不織布について開示している。
特許文献2は、水などの極性溶剤中で種々のペプチドや脂質等を有機合成する際の性能に特徴を有する固定化酵素を担持した再生粒状多孔質キトサンを開示している。
特許文献3では、血液製剤やバイオ医薬品を製造する際のウイルス除去用分離膜フィルターとして、銅アンモニア法再生セルロースを用いて紡糸により製造されるセルロース多孔質膜が開示されている。
特許文献4は、乾式相分離法により作製され、酢酸セルロースで形成された透明多孔質膜について開示している。
Polysaccharides are used as the composition constituting the medical material, and porous structures have been adopted as the structure thereof.
For example, Patent Document 1 discloses a chitin nonwoven fabric that has a protective effect on wound skin and is manufactured by spinning.
Patent Document 2 discloses a regenerated granular porous chitosan carrying an immobilized enzyme characterized by the performance in organic synthesis of various peptides and lipids in a polar solvent such as water.
Patent Document 3 discloses a porous cellulose membrane produced by spinning using a copper ammonia method regenerated cellulose as a separation membrane filter for virus removal when producing blood products and biopharmaceuticals.
Patent Document 4 discloses a transparent porous membrane produced by a dry phase separation method and formed of cellulose acetate.

前記特許文献1乃至4に記載されている発明のいずれにおいても、空孔径、空孔配列、空隙率、空孔間の相互貫通といった空孔形態を制御することは容易ではない。   In any of the inventions described in Patent Documents 1 to 4, it is not easy to control the hole form such as hole diameter, hole arrangement, porosity, and mutual penetration between holes.

一方、単分散コロイド粒子の自己集積体であるコロイド結晶を鋳型としたテンプレート法により、空孔形態が精密に制御された逆オパール構造体を作製することができる。この構造体は、その製造工程においてコロイド結晶の粒子占有空間と粒子間空隙が反転する過程を利用した多孔質体であり、コロイド粒子の単分散性およびコロイド結晶の3次元的規則配列性を反映した均一孔径の空孔および規則配列多孔質構造をもつことに特徴がある。また、鋳型となるコロイド結晶の結晶構造およびコロイド粒子間の接合性に応じて、構造体の空隙率および空孔間の相互貫通を制御することができる。   On the other hand, an inverse opal structure whose pore shape is precisely controlled can be produced by a template method using a colloidal crystal that is a self-assembled body of monodispersed colloidal particles as a template. This structure is a porous material that utilizes the process of reversing the particle occupation space and interparticle voids of the colloidal crystal in the manufacturing process, and reflects the monodispersity of the colloidal particles and the three-dimensional regular arrangement of the colloidal crystals. It is characterized by having pores with a uniform pore size and an ordered porous structure. Further, the porosity of the structure and the mutual penetration between the holes can be controlled in accordance with the crystal structure of the colloidal crystal serving as a template and the bonding property between the colloidal particles.

この構造体は、空孔の配列周期が可視光の半波長程度の場合に、空孔配列面から反射した光が干渉することで特定波長の光を選択的にブラッグ回折する。例えば、特許文献5及び6には、このような光学特性を備える構造体を、光学素子、発色材料等に応用することが開示されている。しかしながら、これら文献には、医療バイオ分野での使用について何ら述べられていない。   This structure selectively Bragg diffracts light of a specific wavelength by interference of light reflected from the hole arrangement surface when the arrangement period of the holes is about a half wavelength of visible light. For example, Patent Documents 5 and 6 disclose that a structure having such optical characteristics is applied to an optical element, a coloring material, and the like. However, these documents do not mention any use in the medical bio field.

特許文献7には、医療分野における逆オパール構造体の利用について開示されている。この文献に記載される逆オパール構造体は、脂肪族ポリエステルから製造される。このような脂肪族系ポリエステルは、その組成にもよるが概して分解性が非常に高い。従って、脂肪族ポリエステルの逆オパール構造体は、分離膜や吸着媒体として利用することが難しいという問題点を有していた。
さらに、特許文献7に記載の逆オパール構造体に用いられる脂肪族ポリエステルは化学的な安定性が低いため、その製造段階において、鋳型として使用されるエッチング溶液により、脂肪族ポリエステルが物理的に変形する可能性がある。これにより、得られる逆オパール構造体は、その構造上の規則性に劣るという問題を有していた。
Patent Document 7 discloses the use of an inverse opal structure in the medical field. The inverse opal structure described in this document is made from an aliphatic polyester. Such an aliphatic polyester is generally very degradable depending on its composition. Therefore, the inverse opal structure of aliphatic polyester has a problem that it is difficult to use it as a separation membrane or an adsorption medium.
Furthermore, since the aliphatic polyester used in the inverse opal structure described in Patent Document 7 has low chemical stability, the aliphatic polyester is physically deformed by an etching solution used as a mold in the production stage. there's a possibility that. Thereby, the obtained inverse opal structure has a problem that it is inferior in structural regularity.

特開平10−52481号公報JP-A-10-52481 特開平11−164687号公報JP-A-11-164687 特開2005−40756号公報JP 2005-40756 A 特開平11−71476号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-71476 特開2007−44598号公報JP 2007-44598 A 特開2007−197305号公報JP 2007-197305 A 国際公開2007−086306号公報International Publication No. 2007-086306

本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の課題は、高い構造規則性を備えるとともに、優れた耐候性、耐熱性及び耐薬品性を有する逆オパール構造体、及びその使用方法を提供することである。
本発明の他の課題は、高い構造規則性を備えるとともに、優れた耐候性、耐熱性及び耐薬品性を有する逆オパール構造体を簡便に製造するための製造方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art.
That is, an object of the present invention is to provide an inverted opal structure having high structural regularity and having excellent weather resistance, heat resistance and chemical resistance, and a method for using the same.
Another object of the present invention is to provide a production method for easily producing an inverted opal structure having high structural regularity and having excellent weather resistance, heat resistance and chemical resistance.

請求項1に係る発明は、多糖類を含むことを特徴とする逆オパール構造体に関する。
請求項2に係る発明は、前記多糖類が、セルロース誘導体及び/又はセルロースであることを特徴とする請求項1に記載の逆オパール構造体に関する。
請求項3に係る発明は、前記多糖類が酢酸セルロースであることを特徴とする請求項1又は2に記載の逆オパール構造体に関する。
請求項4に係る発明は、前記多糖類が脱アセチル化キチン及び/又は任意の架橋分子により架橋された多糖類の架橋体であることを特徴とする請求項1に記載の逆オパール構造体に関する。
請求項5に係る発明は、可視及び近赤外領域の光を選択反射する三次元規則配列の空孔を有することを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の逆オパール構造体に関する。
The invention according to claim 1 relates to an inverse opal structure characterized in that it contains a polysaccharide.
The invention according to claim 2 relates to the inverted opal structure according to claim 1, wherein the polysaccharide is a cellulose derivative and / or cellulose.
The invention according to claim 3 relates to the inverted opal structure according to claim 1 or 2, wherein the polysaccharide is cellulose acetate.
The invention according to claim 4 relates to the inverted opal structure according to claim 1, wherein the polysaccharide is a cross-linked product of a polysaccharide cross-linked by deacetylated chitin and / or any cross-linking molecule. .
The invention according to claim 5 relates to the inverse opal structure according to any one of claims 1 to 4, characterized by having three-dimensional regular array of holes that selectively reflect light in the visible and near infrared regions.

請求項6に係る発明は、前記可視及び近赤外領域の光が400〜1500nmの波長を有することを特徴とする請求項5に記載の逆オパール構造体に関する。
請求項7に係る発明は、前記空孔の直径が10〜1000nmであることを特徴とする請求項5又は6に記載の逆オパール構造体に関する。
請求項8に係る発明は、医療用インプラント、分離膜、創傷被覆材、細胞培養用培地、吸着媒体のうちいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項7いずれかに記載の逆オパール構造体に関する。
請求項9に係る発明は、以下の工程(1)乃至(3)を含む製造方法により製造される多糖類被覆コロイド結晶の組成物に関する。
(1)シリカ粒子又はポリスチレン粒子を含むコロイド結晶を得る工程
(2)前記コロイド結晶に、多糖類を含む溶液を含浸させる工程
(3)前記工程(2)で得られたコロイド結晶を固化することにより多糖類被覆コロイド結晶の組成物を得る工程
請求項10に係る発明は、前記シリカ粒子又はポリスチレン粒子の重量分率が0.01〜90重量%であることを特徴とする請求項9に記載の多糖類被覆コロイド結晶の組成物に関する。
The invention according to claim 6 relates to the inverted opal structure according to claim 5, wherein the light in the visible and near-infrared region has a wavelength of 400 to 1500 nm.
The invention according to claim 7 relates to the inverse opal structure according to claim 5 or 6, characterized in that a diameter of the hole is 10 to 1000 nm.
The invention according to claim 8 is a medical implant, a separation membrane, a wound dressing, a cell culture medium, or an adsorption medium, and the reverse according to any one of claims 1 to 7 It relates to an opal structure.
The invention according to claim 9 relates to a polysaccharide-coated colloidal crystal composition produced by a production method comprising the following steps (1) to (3).
(1) Step of obtaining a colloidal crystal containing silica particles or polystyrene particles (2) Step of impregnating the colloidal crystal with a solution containing polysaccharide (3) Solidifying the colloidal crystal obtained in the step (2) The composition according to claim 10, wherein the weight fraction of the silica particles or polystyrene particles is 0.01 to 90% by weight. To a composition of polysaccharide-coated colloidal crystals.

請求項11に係る発明は、以下の工程(1)乃至(4)を含むことを特徴とする逆オパール構造体の製造方法に関する。
(1)シリカ粒子又はポリスチレン粒子を含むコロイド結晶を得る工程
(2)前記コロイド結晶に、多糖類を含む溶液を含浸させる工程
(3)前記工程(2)で得られたコロイド結晶を固化することにより多糖類被覆コロイド結晶の組成物を得る工程
(4)前記組成物からシリカ粒子をエッチングにより取り除く、又はポリスチレン粒子を有機溶媒に溶出させて除去することにより逆オパール構造体を得る工程
請求項12に係る発明は、薬物を担持させた逆オパール構造体を、生体内で、生分解及び/又は酵素による分解により該薬物を放出させることを特徴とする多糖類を含む逆オパール構造体の使用方法に関する。
請求項13に係る発明は、以下の工程(a)及び(b)を含むことを特徴とする生体内における、多糖類を含む逆オパール構造体からの薬物放出量の測定方法に関する。
(a)薬物を担持させた逆オパール構造体を、生分解及び/又は酵素により分解することにより該薬物を放出する工程
(b)前記逆オパール構造体に可視及び近赤外領域の光を入射し、その反射光の波長及び強度の変化を測定する工程
請求項14に係る発明は、さらに以下の工程(イ)及び(ロ)を含むことを特徴とする請求項13に記載の生体内における逆オパール構造体からの薬物放出量の測定方法に関する。
(イ)逆オパール構造体に、可視光を吸収する擬似薬物を担持して、前記逆オパール構造体を生分解及び/又は酵素により分解することにより該薬物を放出させる工程
(ロ)前記逆オパール構造体に可視又は近赤外領域の光を入射し、その反射光の波長及び/又は強度の変化(A)を測定するとともに、可視吸収スペクトルの定量分析により前記擬似薬物の放出量(B)を測定した後、前記(A)及び(B)を相関付ける工程
請求項15に係る発明は、多糖類を含む逆オパール構造体の空孔内壁を酵素分解することにより、多糖類を含む逆オパール構造体の空孔径を拡大させる方法に関する。
The invention according to claim 11 relates to a method of manufacturing an inverted opal structure, comprising the following steps (1) to (4).
(1) Step of obtaining a colloidal crystal containing silica particles or polystyrene particles (2) Step of impregnating the colloidal crystal with a solution containing polysaccharide (3) Solidifying the colloidal crystal obtained in the step (2) 13. A step of obtaining a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal by (4) a step of removing a silica particle from the composition by etching, or a step of obtaining a reverse opal structure by eluting and removing polystyrene particles in an organic solvent. The invention according to the present invention relates to a method for using an inverse opal structure containing a polysaccharide, wherein the inverse opal structure carrying a drug is released in vivo by biodegradation and / or enzymatic degradation. About.
The invention according to claim 13 relates to a method for measuring a drug release amount from an inverted opal structure containing a polysaccharide in vivo, comprising the following steps (a) and (b).
(A) A step of releasing the drug by biodegrading and / or degrading the inverse opal structure carrying the drug with an enzyme (b) Injecting light in the visible and near infrared region into the inverse opal structure And measuring the change in wavelength and intensity of the reflected light. The invention according to claim 14 further includes the following steps (a) and (b): The present invention relates to a method for measuring the amount of drug released from an inverse opal structure.
(B) A step of releasing a drug by carrying a pseudo-drug that absorbs visible light on the inverse opal structure and decomposing the inverse opal structure by biodegradation and / or enzyme (b) the inverse opal Visible or near-infrared light is incident on the structure, and the change (A) in the wavelength and / or intensity of the reflected light is measured, and the amount of the pseudo drug released (B) by quantitative analysis of the visible absorption spectrum The step of correlating (A) and (B) after the measurement of the invention is as follows. The invention according to claim 15 is directed to the inverse opal containing polysaccharide by enzymatic degradation of the pore inner wall of the inverse opal structure containing polysaccharide. The present invention relates to a method for expanding the pore diameter of a structure.

本発明の逆オパール構造体を構成する多糖類は、高い化学的安定性を有するから、製造過程のエッチング工程で使用される溶液により、化学的に劣化しない。従って、得られた逆オパール構造体は、構造上高い規則性を有している。本発明の逆オパール構造体は、この向上した規則性により、構造体に担持される薬剤の担持量、放出量、放出速度等を正確に測定、或いは調整することが可能となる。
本発明の逆オパール構造体を構成する多糖類は、セルラーゼ等の酵素により分解される生分解高分子でありながら、非酵素的環境下では耐生分解性が高い。また、本発明の逆オパール構造体は、親水性、耐候性、耐熱性、耐薬品性も高い。
Since the polysaccharide constituting the inverse opal structure of the present invention has high chemical stability, it is not chemically deteriorated by the solution used in the etching process of the manufacturing process. Therefore, the obtained inverse opal structure has high regularity in structure. With the improved regularity, the inverse opal structure of the present invention can accurately measure or adjust the loading amount, release amount, release rate, and the like of the drug carried on the structure.
The polysaccharide constituting the inverse opal structure of the present invention is a biodegradable polymer that is degraded by an enzyme such as cellulase, but has high biodegradation resistance in a non-enzymatic environment. Moreover, the inverse opal structure of the present invention has high hydrophilicity, weather resistance, heat resistance, and chemical resistance.

本発明の逆オパール構造体は、内部に3次元規則空孔を有する多糖類からなる。本発明の逆オパール構造体は、この3次元規則空孔により、特異な光反射特性を有する。
尚、多糖類は、植物細胞の細胞壁や節足動物の外骨格から抽出される天然繊維素材であり、化石燃料を原料とする合成高分子よりも地球上での年間産出量が圧倒的に多く、資源が無尽蔵、自然環境に低負荷、かつ生体環境への適応性に優れている。
本発明の逆オパール構造体を構成する多糖類は、それ自体生分解性を有するが、多糖類に化学修飾を施すことにより、その物性制御が可能となる。付与可能な物性としては、例えば、耐熱性、透明性、絶縁性、pH応答性等がある。
本発明の逆オパール構造体は、高い構造規則性を備えるから、逆オパール構造を正確に反映した反射特性を有する。
The inverse opal structure of the present invention is made of a polysaccharide having three-dimensional regular pores therein. The inverse opal structure of the present invention has unique light reflection characteristics due to the three-dimensional regular holes.
Polysaccharides are natural fiber materials extracted from the cell walls of plant cells and the exoskeleton of arthropods, and have an overwhelmingly higher annual output on earth than synthetic polymers made from fossil fuels. , The resources are inexhaustible, the natural environment has a low load, and the adaptability to the living environment is excellent.
The polysaccharide constituting the inverse opal structure of the present invention itself has biodegradability, but physical properties can be controlled by chemically modifying the polysaccharide. Examples of physical properties that can be imparted include heat resistance, transparency, insulation, and pH responsiveness.
Since the inverse opal structure of the present invention has high structural regularity, it has reflection characteristics that accurately reflect the inverse opal structure.

本発明の医療用インプラント、分離膜、創傷被覆材、細胞培養用培地、吸着媒体は、本発明の逆オパール構造体により製造される。即ち、前記インプラント等は、酵素により分解される生分解高分子でありながら、非酵素的環境下では耐生分解性が高い。また、本発明の医療用インプラント、分離膜、創傷被覆材、細胞培養用培地、吸着媒体は、親水性、耐候性、耐熱性、耐薬品性も高い。   The medical implant, separation membrane, wound dressing material, cell culture medium and adsorption medium of the present invention are produced by the inverse opal structure of the present invention. That is, the implant or the like is a biodegradable polymer that is degraded by an enzyme, but has high biodegradability in a non-enzymatic environment. In addition, the medical implant, separation membrane, wound dressing material, cell culture medium, and adsorption medium of the present invention have high hydrophilicity, weather resistance, heat resistance, and chemical resistance.

本発明の逆オパール構造体は、直径が数十nmから数百nmの空孔が最密充填した多孔質構造を有することから表面積が増大する。これにより、本発明の逆オパール構造体は、分解速度が向上するとともに、吸着物質量が増大している。
本発明の逆オパール構造体は、その空隙率および空孔間の相互貫通が精密に制御可能である。また、前記空孔間の相互貫通により構造体内における物質の移動効率が向上されている。
Since the inverse opal structure of the present invention has a porous structure in which pores having a diameter of several tens to several hundreds of nm are closely packed, the surface area is increased. Thereby, the inverse opal structure of the present invention has an improved decomposition rate and an increased amount of adsorbed material.
In the inverted opal structure of the present invention, the porosity and the mutual penetration between the holes can be precisely controlled. Moreover, the movement efficiency of the substance in the structure is improved by the mutual penetration between the holes.

本発明の逆オパール構造体の製造方法は、上記効果を有する逆オパール構造体を簡便に製造することができる。
本発明の逆オパール構造体からの薬物放出量の測定方法は、患者の負担を抑えつつ、簡便に測定することができる。さらに、前記測定方法により得られた薬物放出量の値は正確なものであるため、医療分野において好適に用いられる。
The method for producing an inverse opal structure of the present invention can easily produce an inverse opal structure having the above effects.
The method for measuring the amount of drug released from the inverse opal structure of the present invention can be easily measured while suppressing the burden on the patient. Furthermore, since the value of the drug release amount obtained by the measurement method is accurate, it is preferably used in the medical field.

以下、本発明の逆オパール構造体について説明する。
本発明の3次元規則空孔をもつ逆オパール構造体は、内部に三次元的に規則配列した空孔をもつ多糖類から構成されている。即ち、その構造は、鋳型となるコロイド結晶の三次元規則構造を反映し、内部に三次元的に規則配列した空孔を有し、この空孔は、好ましくは光の波長程度の直径である。
このような逆オパール構造は、特定波長の光を選択的に反射し、天然オパールで見られるような構造色を呈することで知られる。また、多孔質構造に由来する広い比表面積により、非多孔質高分子と比較して、外部刺激に対する機械的応答速度が3、4桁高い点に特徴がある。
Hereinafter, the inverse opal structure of the present invention will be described.
The inverted opal structure having three-dimensional regular pores of the present invention is composed of a polysaccharide having pores regularly arranged three-dimensionally inside. That is, the structure reflects the three-dimensional regular structure of the colloidal crystal serving as a template, and has three-dimensionally regularly arranged vacancies, which are preferably about the diameter of the wavelength of light. .
Such an inverse opal structure is known to selectively reflect light of a specific wavelength and exhibit a structural color as seen in natural opal. In addition, the large specific surface area derived from the porous structure is characterized in that the mechanical response speed to external stimuli is 3 to 4 orders of magnitude higher than that of the non-porous polymer.

前記多糖類は特に限定されないが、例えば、セルロース、セルロース誘導体(セルロースアセテート(酢酸セルロース)、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース、硝酸酢酸セルロース、メチルセルロース,エチルセルロース,イソプロピルセルロース、ブチルセルロース、ベンジルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、シアノエチルセルロース)、キチン、脱アセチル化キチン、キチン誘導体、キトサン、キトサン誘導体、カラジーナン(κ、λ、ι、μ、ν、θ、ξ、π)、アルギン酸、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸などのグリコサミノグリカンが挙げられる。
或いは、前記多糖類は、任意の架橋分子により架橋された多糖類の架橋体であってもよい。前記架橋分子とは、例えば、グルタルアルデヒド、サクシンアルデヒド、マロンアルデヒド、グリオキサールが挙げられる。
The polysaccharide is not particularly limited. For example, cellulose, cellulose derivatives (cellulose acetate (cellulose acetate), cellulose propionate, cellulose butyrate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, Cellulose sulfate, cellulose phosphate, cellulose nitrate acetate, methyl cellulose, ethyl cellulose, isopropyl cellulose, butyl cellulose, benzyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, cyanoethyl cellulose), chitin, deacetylated chitin, chitin derivatives , Chitosan, chitosan derivatives, carrageenan (κ, λ, ι, μ, ν, θ xi], [pi), alginic acid, hyaluronic acid, glycosaminoglycans, such as chondroitin sulfate.
Alternatively, the polysaccharide may be a cross-linked polysaccharide cross-linked by an arbitrary cross-linking molecule. Examples of the crosslinking molecule include glutaraldehyde, succinaldehyde, malonaldehyde, and glyoxal.

本発明で使用される多糖類は、単量体が単糖からなる重合体を全て含み、これを形成可能な単量体であれば、上記のものに特に限定されない。また、上記の多糖類を2種類以上含むブレンドポリマーも該当し、その組み合わせ、および組成比には特に限定はなく、これらを調整することで、様々な組成のものが得られる。   The polysaccharide used in the present invention is not particularly limited to the above as long as the monomer includes all polymers composed of monosaccharides and can form the polymer. Moreover, the blend polymer containing 2 or more types of said polysaccharide also corresponds, The combination and composition ratio are not specifically limited, The thing of various compositions is obtained by adjusting these.

次に、本発明の逆オパール構造体の形状について説明する。
本発明の逆オパール構造体は、鋳型となるコロイド結晶の三次元規則構造を反映し、内部に三次元的に規則配列した空孔をもつ多糖類により構成される。
前記空孔の直径は、好ましくは10〜1000nm、より望ましくは200〜600nmである。本発明の逆オパール構造体は、このような空孔を有するため、特定波長の光を選択的に反射する性質を示す。反射光の波長は、ブラッグースネル則に基づき、光の入射角度、空孔径、逆オパール構造体と空孔内に存在する物質の体積分率、及び屈折率に依存して変化する。前記特定波長の光としては、例えば、400〜1500nmの波長を有する可視光及び近赤外光が挙げられる。
Next, the shape of the inverted opal structure of the present invention will be described.
The inverted opal structure of the present invention reflects a three-dimensional regular structure of a colloidal crystal serving as a template, and is composed of a polysaccharide having pores regularly arranged three-dimensionally.
The diameter of the holes is preferably 10 to 1000 nm, and more desirably 200 to 600 nm. Since the inverse opal structure of the present invention has such holes, it exhibits the property of selectively reflecting light of a specific wavelength. The wavelength of the reflected light varies depending on the incident angle of light, the hole diameter, the volume fraction of the inverse opal structure and the substance existing in the hole, and the refractive index based on the Braggsnell law. Examples of the light having the specific wavelength include visible light and near infrared light having a wavelength of 400 to 1500 nm.

本発明の逆オパール構造体は、組織透過性が高く、その広い比表面積により非多孔質重合体と比較して、障害性が少ない可視および近赤外領域の光を選択反射できる。また、本発明の逆オパール構造体は、pH変化に対し高速で応答することが可能である。例えば、多糖類としてキチンが使用された場合は、これ自体、pH応答性を有し、或いは多糖類として酢酸セスロースが使用された場合は、酢酸セルロースにアミノ基、硫酸基等の化学修飾することによりpH応答が可能となる。   The inverse opal structure of the present invention has a high tissue permeability and can selectively reflect light in the visible and near-infrared regions with less hindrance than the non-porous polymer due to its wide specific surface area. Moreover, the inverse opal structure of the present invention can respond to pH change at high speed. For example, when chitin is used as a polysaccharide, it itself has pH responsiveness, or when cellulose sesulose is used as a polysaccharide, chemically modify the cellulose acetate with amino groups, sulfate groups, etc. Enables a pH response.

次に、本発明の逆オパール構造体の製造方法について説明する。
本発明の逆オパール構造体の製造方法は、以下の工程(1)乃至(4)を含む。
(1)シリカ粒子又はポリスチレン粒子を含むコロイド結晶を得る工程
(2)前記コロイド結晶に、多糖類を含む溶液を含浸させる工程
(3)前記多糖類を含む溶液を固化することにより多糖類被覆コロイド結晶の組成物を得る工程
(4)前記組成物からコロイド粒子をエッチングにより取り除く、又はポリスチレン粒子を有機溶媒に溶出させて除去することにより逆オパール構造体を得る工程
Next, the manufacturing method of the inverse opal structure of this invention is demonstrated.
The manufacturing method of the inverse opal structure of the present invention includes the following steps (1) to (4).
(1) A step of obtaining a colloidal crystal containing silica particles or polystyrene particles (2) A step of impregnating the colloidal crystal with a solution containing a polysaccharide (3) A polysaccharide-coated colloid by solidifying the solution containing the polysaccharide Step (4) of obtaining a crystal composition (4) Step of removing colloidal particles from the composition by etching, or eluting polystyrene particles into an organic solvent to remove them, thereby obtaining an inverse opal structure.

前記工程(1)において、シリカ粒子又はポリスチレン粒子から、コロイド結晶を得る。
本発明の逆オパール構造体は、好ましくはコロイド結晶を鋳型としたレプリカ法により作製される。
コロイド結晶を製造するために、好ましくはシリカ粒子及び/又はポリスチレン粒子を使用することができる。シリカ粒子は、例えば、ゾルゲル法により合成してもよい。本発明に使用されるシリカ粒子として、好ましくは200〜500nmのものが使用される。ポリスチレン粒子は、例えば、乳化重合法により得ることができる。本発明に使用されるポリスチレン粒子として、好ましくは200〜500nmのものが使用される。
或いは、均一粒径のコロイド粒子として、例えば3nm〜90nmまでの範囲の粒径のものは、比較的安価で市販されている。
In the step (1), colloidal crystals are obtained from silica particles or polystyrene particles.
The inverse opal structure of the present invention is preferably produced by a replica method using a colloidal crystal as a template.
In order to produce colloidal crystals, preferably silica particles and / or polystyrene particles can be used. Silica particles may be synthesized by, for example, a sol-gel method. The silica particles used in the present invention are preferably those having a particle size of 200 to 500 nm. Polystyrene particles can be obtained, for example, by an emulsion polymerization method. As the polystyrene particles used in the present invention, those having a particle size of 200 to 500 nm are preferably used.
Alternatively, as colloidal particles having a uniform particle size, for example, particles having a particle size ranging from 3 nm to 90 nm are commercially available at a relatively low cost.

コロイド結晶の簡便な作製法として、重力沈降法が挙げられる。この方法は、基板上に滴下したコロイド懸濁液から、溶媒が徐々に蒸発する際、コロイド粒子間に横毛管力が作用し、自己集積する性質を利用したものである。この方法によると低結晶性のコロイド結晶が得られるが、不揮発性物質で溶媒表面を覆うなどすることにより、比較的大面積のコロイド結晶膜を作製することが可能である。また、この方法以外に、電気化学的自己集積法、流体力学的集積法を用いても、三次元規則性の高いコロイド結晶を作製することができる。   As a simple method for producing a colloidal crystal, there is a gravity sedimentation method. This method utilizes the property that when a solvent gradually evaporates from a colloidal suspension dropped on a substrate, a lateral capillary force acts between colloidal particles and self-assembles. According to this method, a low crystalline colloidal crystal can be obtained. However, a relatively large area colloidal crystal film can be produced by covering the surface of the solvent with a non-volatile substance. In addition to this method, colloidal crystals with high three-dimensional regularity can also be produced using an electrochemical self-assembly method or a hydrodynamic integration method.

コロイド結晶は、本発明の逆オパール構造体を製造するときに鋳型として使用される。前記コロイド結晶は、合成条件にもよるが、通常は立方最密充填構造を形成し、コロイド粒子の粒径により、格子定数を制御することができる。可視から近赤外領域の光を選択反射させるためには、コロイド粒子の粒径は、好ましくは200〜600nm、より望ましくは300nm〜500nmとされるが、特にこの範囲に限定されるものではない。本発明に係るコロイド結晶の外観を図1の(1)に表す。   The colloidal crystal is used as a template when producing the inverse opal structure of the present invention. Although the colloidal crystal depends on the synthesis conditions, it usually forms a cubic close-packed structure, and the lattice constant can be controlled by the particle size of the colloidal particles. In order to selectively reflect light in the visible to near-infrared region, the particle size of the colloidal particles is preferably 200 to 600 nm, more preferably 300 to 500 nm, but is not particularly limited to this range. . The appearance of the colloidal crystal according to the present invention is shown in FIG.

工程(2)において、工程(1)で作製したコロイド結晶に、多糖類を含む溶液(以下、多糖類溶液という場合がある)を含浸させる。前記含浸は、例えば、前記多糖類を含む溶液をコロイド結晶に滴下することにより行われてもよい。
具体的には、工程(3)において、滴下された溶液がコロイド結晶の粒子間隙に充填されて、間隙の全てまたは大部分が溶液によって占有される処理が行われる。
In the step (2), the colloidal crystal produced in the step (1) is impregnated with a solution containing a polysaccharide (hereinafter sometimes referred to as a polysaccharide solution). The impregnation may be performed, for example, by dropping a solution containing the polysaccharide onto a colloidal crystal.
Specifically, in the step (3), the dropped solution is filled in the particle gaps of the colloidal crystal, and a process in which all or most of the gaps are occupied by the solution is performed.

前記多糖類は、前述したが、例えば、セルロース、セルロース誘導体(セルロースアセテート(酢酸セルロース)、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース、硝酸酢酸セルロース、メチルセルロース,エチルセルロース,イソプロピルセルロース、ブチルセルロース、ベンジルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、シアノエチルセルロース)、キチン、脱アセチル化キチン、キチン誘導体、キトサン、キトサン誘導体、カラジーナン(κ、λ、ι、μ、ν、θ、ξ、π)、アルギン酸、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸などのグリコサミノグリカンが挙げられる。
或いは、前記多糖類は、任意の架橋分子により架橋された多糖類の架橋体であってもよい。前記架橋分子とは、例えば、グルタルアルデヒド、サクシンアルデヒド、マロンアルデヒド、グリオキサールが挙げられる。
The polysaccharide has been described above. For example, cellulose, cellulose derivatives (cellulose acetate (cellulose acetate), cellulose propionate, cellulose butyrate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, Cellulose sulfate, cellulose phosphate, cellulose nitrate acetate, methyl cellulose, ethyl cellulose, isopropyl cellulose, butyl cellulose, benzyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, carboxymethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, cyanoethyl cellulose), chitin, deacetylated chitin, chitin derivatives , Chitosan, chitosan derivatives, carrageenan (κ, λ, ι, μ, ν, θ, ξ, π ), Glycosaminoglycans such as alginic acid, hyaluronic acid, and chondroitin sulfate.
Alternatively, the polysaccharide may be a cross-linked polysaccharide cross-linked by an arbitrary cross-linking molecule. Examples of the crosslinking molecule include glutaraldehyde, succinaldehyde, malonaldehyde, and glyoxal.

前記多糖類溶液とは、本発明に係る多糖類を適切な溶媒で溶解して得られる溶液である。
多糖類溶液中の多糖類の濃度は、多糖類および溶媒の種類とこれらの組み合わせによるが、0.01重量%〜50重量%程度が望ましい。0.01重量%未満の場合、コロイド結晶の粒子間の隙間に充填する多糖類の物質量が少なくなり、多孔質体の骨格部位が十分な強度をもたなくなるので好ましくない。或いは、50重量%を超えると、溶液の粘度が高くなるので、コロイド結晶の粒子間の細かな隙間まで多糖類溶液が十分に到達しないので好ましくない。
The polysaccharide solution is a solution obtained by dissolving the polysaccharide according to the present invention in an appropriate solvent.
The concentration of the polysaccharide in the polysaccharide solution is preferably about 0.01 wt% to 50 wt%, although it depends on the type of polysaccharide and solvent and the combination thereof. If it is less than 0.01% by weight, the amount of the polysaccharide substance filled in the gaps between the particles of the colloidal crystal becomes small, and the skeleton part of the porous body does not have sufficient strength, which is not preferable. Alternatively, if it exceeds 50% by weight, the viscosity of the solution increases, and therefore the polysaccharide solution does not reach the fine gaps between the colloidal crystal particles, which is not preferable.

前記多糖類がキチンの場合、前記溶媒は、その脱アセチル化度により決定されてもよく、好ましくは、塩化カルシウム2水塩−飽和メタノール溶液、塩化リチウム−ジメチルアセタミド系溶液、酸性溶液(酢酸、蟻酸、リン酸、塩酸、硫酸等)が挙げられる。
特に、酸性溶液(酢酸、蟻酸、リン酸、塩酸、硫酸等)への溶解性を考慮すると、多糖類として、キチンの脱アセチル化により得られる脱アセチル化キチンを使用することが望ましい。この理由は、アセチル基の一部がアミノ基に置換されることにより、酸性溶液(酢酸、蟻酸、リン酸、塩酸、硫酸等)への溶解性が向上するからである。尚、本発明において好適に使用される脱アセチル化キチンの脱アセチル化度は20〜80%である。
When the polysaccharide is chitin, the solvent may be determined according to the degree of deacetylation, and preferably a calcium chloride dihydrate-saturated methanol solution, a lithium chloride-dimethylacetamide solution, an acidic solution ( Acetic acid, formic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.).
In particular, considering the solubility in acidic solutions (acetic acid, formic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.), it is desirable to use deacetylated chitin obtained by deacetylation of chitin as the polysaccharide. This is because a part of the acetyl group is substituted with an amino group, so that the solubility in an acidic solution (acetic acid, formic acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.) is improved. In addition, the deacetylation degree of the deacetylated chitin used suitably in this invention is 20 to 80%.

前記多糖類がセルロース系の場合は、シュバイツァー試薬やエーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル等)、ハロゲン化物(クロロホルム、塩化メチレン等)、窒化物(アセトニトリル、ジメチルホルムアミド等)、ジメチルスルホキシド、メチルグリコール等の溶媒が好適に使用される。前記溶媒のうち、アセトン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミドが特に好適である。
特に溶媒(有機溶媒)への可溶性を考慮すると、多糖類として酢酸セルロースが使用されることが望ましい。この理由は、酢酸セルロースは、セルロースの酢酸エステル化により得られ、水酸基の一部がアセチル基に置換(酢化)されることで分子間の相互作用が弱まることにより、有機溶媒への可溶性が向上するからである。
When the polysaccharide is cellulose, Schweizer reagent, ethers (dioxane, tetrahydrofuran, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), esters (methyl acetate, ethyl acetate, etc.), halides (chloroform, methylene chloride, etc.) ), Nitrides (acetonitrile, dimethylformamide and the like), dimethyl sulfoxide, methyl glycol and the like are preferably used. Of the solvents, acetone, ethyl acetate, and dimethylformamide are particularly preferable.
In particular, considering the solubility in a solvent (organic solvent), it is desirable to use cellulose acetate as the polysaccharide. The reason for this is that cellulose acetate is obtained by esterification of cellulose, and part of the hydroxyl groups are substituted with acetyl groups (acetylation), thereby weakening the interaction between molecules, thereby making it soluble in organic solvents. It is because it improves.

前記溶媒と多糖類の好適な組合せは、アセトン、酢酸エチル、ジメチルホルムアミドのうちいずれか一種以上の溶媒と酢酸セルロースの組合せである。この場合、酢酸セルロースは、アセトン中1〜30重量%、酢酸エチル中1〜30重量%、ジメチルホルムアミド中1〜30重量%含まれることが望ましい。
前記溶媒と多糖類の他の好適な組み合わせは、塩酸溶液とキチンの組合せである。この場合、キチンは、塩酸溶液中1〜10重量%含まれることが望ましい。
A preferred combination of the solvent and the polysaccharide is a combination of at least one solvent selected from acetone, ethyl acetate, and dimethylformamide and cellulose acetate. In this case, the cellulose acetate is preferably contained in 1 to 30% by weight in acetone, 1 to 30% by weight in ethyl acetate, and 1 to 30% by weight in dimethylformamide.
Another suitable combination of the solvent and polysaccharide is a combination of hydrochloric acid solution and chitin. In this case, chitin is desirably contained in the hydrochloric acid solution in an amount of 1 to 10% by weight.

コロイド結晶が面心立方構造をもつ場合、体積分率の74%をコロイド結晶が占めるため、残りの26%の空隙を多糖類溶液が占める。また、コロイド結晶の構造が上記とは異なる場合、および、コロイド懸濁液と多糖類溶液の混合溶液からコロイド結晶を作製する場合は、上記の体積分率には限定されない。   When the colloidal crystal has a face-centered cubic structure, since the colloidal crystal occupies 74% of the volume fraction, the polysaccharide solution occupies the remaining 26% of the voids. Further, when the structure of the colloidal crystal is different from the above, and when the colloidal crystal is produced from a mixed solution of the colloidal suspension and the polysaccharide solution, the volume fraction is not limited to the above.

次に、工程(3)において、前記多糖類を含む溶液を固化することにより多糖類被覆コロイド結晶の組成物を得る。
前記多糖類を含む溶液を固化する方法は、特に限定されないが、例えば、減圧乾燥、加熱乾燥、凍結乾燥、伝導乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、超音波乾燥の方法が採用される。
Next, in the step (3), the polysaccharide-containing colloidal crystal composition is obtained by solidifying the solution containing the polysaccharide.
The method for solidifying the solution containing the polysaccharide is not particularly limited, and, for example, a method of drying under reduced pressure, heat drying, freeze drying, conductive drying, infrared drying, microwave drying, or ultrasonic drying is employed.

本発明にかかる多糖類被覆コロイド結晶の組成物における、シリカ粒子又はポリスチレン粒子の重量分率は好ましくは0.01〜90重量%、より望ましくは0.1〜50重量%である。この理由は、シリカ粒子又はポリスチレン粒子の重量が、組成物中0.01〜90重量%の範囲内である場合、コロイド結晶の3次元周期性に優れるからである。
工程(3)により得られた脂肪族ポリエステル被覆コロイド結晶の組成物を図1の(2)に表す。
The weight fraction of silica particles or polystyrene particles in the composition of the polysaccharide-coated colloidal crystal according to the present invention is preferably 0.01 to 90% by weight, more preferably 0.1 to 50% by weight. This is because when the weight of silica particles or polystyrene particles is in the range of 0.01 to 90% by weight in the composition, the three-dimensional periodicity of the colloidal crystal is excellent.
The composition of the aliphatic polyester-coated colloidal crystal obtained by the step (3) is shown in (2) of FIG.

次に、工程(4)において、多糖類被覆コロイド結晶の中の、内部に鋳型として使用されたシリカ粒子をエッチングにより取り除くことにより、逆オパール構造体を得ることができる。前記エッチングは、好ましくはフッ酸等(例えば、フッ酸化水素酸水溶液)を用いて行われる。
或いは、工程(4)において、多糖類被覆コロイド結晶の中のポリスチレン粒子をトルエン等の有機溶媒に溶出させることにより除去することにより、逆オパール構造体を得ることができる。工程(4)により得られた逆オパール構造体を図1の(3)に表す。
Next, in the step (4), the inverse opal structure can be obtained by removing the silica particles used as a template in the polysaccharide-coated colloidal crystal by etching. The etching is preferably performed using hydrofluoric acid or the like (for example, hydrofluoric acid aqueous solution).
Alternatively, in step (4), the inverse opal structure can be obtained by removing the polystyrene particles in the polysaccharide-coated colloidal crystal by eluting them in an organic solvent such as toluene. The inverted opal structure obtained by the step (4) is shown in (3) of FIG.

得られた逆オパール構造体の形状は、好ましくは薄膜状であるが、適当な粒径のシリカ粒子又はポリスチレン粒子、適当な形状の容器を用いてコロイド結晶を作製し、これを鋳型として用いることにより、針状、ウェハー状、ペレット状などの様々な形状の逆オパール構造体を得ることができる。   The shape of the obtained inverse opal structure is preferably a thin film, but a colloidal crystal is prepared using silica particles or polystyrene particles having an appropriate particle diameter and an appropriately shaped container, and this is used as a template. Thus, inverted opal structures having various shapes such as a needle shape, a wafer shape, and a pellet shape can be obtained.

工程(4)で得られた本発明の逆オパール構造体の空孔径は、鋳型となるコロイド結晶のコロイド粒子の粒径に依存し、たとえば200nm〜500nm程度の空孔径に制御できる。或いは、逆オパール構造体の空孔径は、逆オパール構造体の作成後に調整することも可能である。例えば、緩衝溶液、あるいは酵素等を用いて空孔内壁を加水分解させる、あるいは、任意のpHに調整された水溶液に浸漬することで、空孔径を拡大させることができる。また、構造体を適当な濃度に希釈した単量体溶液に浸漬させ、熱重合することで、空孔径を縮小させることができる。   The pore diameter of the inverse opal structure of the present invention obtained in the step (4) depends on the particle diameter of colloidal particles of the colloidal crystal serving as a template, and can be controlled to a pore diameter of about 200 nm to 500 nm, for example. Alternatively, the pore diameter of the inverse opal structure can be adjusted after the creation of the inverse opal structure. For example, the pore diameter can be expanded by hydrolyzing the pore inner wall using a buffer solution or an enzyme, or by immersing in an aqueous solution adjusted to an arbitrary pH. Further, the pore diameter can be reduced by immersing the structure in a monomer solution diluted to an appropriate concentration and performing thermal polymerization.

また、コロイド結晶は通常、面心立方最密充填構造をとるため、工程(4)で得られる逆オパール構造体は、その周期性(格子定数)を反映した規則多孔質構造を有する。コロイド結晶においては体積分率の74%が粒子、残りの26%が粒子間の空隙であることから、逆オパール構造体においては、体積分率の74%が空孔、残りの26%が略多糖類により形成された骨格部となる。   In addition, since colloidal crystals usually have a face-centered cubic close-packed structure, the inverse opal structure obtained in step (4) has an ordered porous structure reflecting its periodicity (lattice constant). In a colloidal crystal, 74% of the volume fraction is particles and the remaining 26% is voids between the particles. Therefore, in the inverse opal structure, 74% of the volume fraction is vacant, and the remaining 26% is approximately It becomes a skeleton formed by a polysaccharide.

尚、工程(4)で形成される逆オパール構造体の空孔は相互に貫通したものとなる。この理由は、前記工程(2)において、コロイド結晶を多糖類溶液に浸す操作を行うが、コロイド粒子どうしが相互に接触した部位には多糖類溶液は浸透しないためである。
以上のように、本発明の逆オパール構造体の製造方法によると、コロイド結晶を用いたテンプレート法により、空孔径、空孔配列、空隙率、空孔の相互貫通が制御された多孔質構造を形成することが可能である。
或いは、他の実施形態として、粒子径の異なる2種類以上のコロイド粒子からなるコロイド結晶を鋳型とすることで、上記の空孔形態を制御することが可能である。
In addition, the vacancies of the inverted opal structure formed in the step (4) are mutually penetrating. This is because, in the step (2), an operation of immersing the colloidal crystal in the polysaccharide solution is performed, but the polysaccharide solution does not penetrate into the site where the colloidal particles are in contact with each other.
As described above, according to the manufacturing method of the inverted opal structure of the present invention, a porous structure in which pore diameter, pore arrangement, porosity, and mutual penetration of pores are controlled by a template method using a colloidal crystal. It is possible to form.
Alternatively, as another embodiment, the above-described pore shape can be controlled by using a colloidal crystal composed of two or more types of colloidal particles having different particle diameters as a template.

次に本発明の逆オパール構造体の使用方法について説明する。
本発明の逆オパール構造体は医療用材料として使用可能である。たとえば、医療用のインプラントとして使用することができる。この場合、逆オパール構造体の空孔内に薬物を担持させた後、生体組織内に埋入して、多糖類を酵素等で分解することにより該薬物を放出させることができる。
前記薬物としては、特に限定されないが、溶媒への溶解性が低い薬物、生体中で容易に分解される薬物を好適に担持することができる。詳細には、ACNU及びBCNU等のアルキル化剤、白金製剤、抗生物質、ホルモン剤が挙げられる。或いは、前記薬剤として、DNA薬剤等も使用可能である。また、親水性の程度の調節が可能であるため、親水性が高い薬物の担持にも適している。
尚、薬物を担持させるためには、薬物を含む溶液へ逆オパール構造体を浸漬することによる方法が挙げられるが、これに限定されない。
Next, a method for using the inverse opal structure of the present invention will be described.
The inverse opal structure of the present invention can be used as a medical material. For example, it can be used as a medical implant. In this case, after the drug is supported in the pores of the inverse opal structure, the drug can be released by embedding it in a living tissue and decomposing the polysaccharide with an enzyme or the like.
Although it does not specifically limit as said drug, It can carry | support suitably the drug with low solubility to a solvent, and the drug decomposed | disassembled easily in the living body. Specifically, alkylating agents such as ACNU and BCNU, platinum preparations, antibiotics, and hormonal agents can be mentioned. Alternatively, a DNA drug or the like can be used as the drug. Further, since the degree of hydrophilicity can be adjusted, it is also suitable for loading a drug having high hydrophilicity.
In addition, in order to carry | support a drug, the method by immersing an inverse opal structure in the solution containing a drug is mentioned, However It is not limited to this.

空孔内に薬物を担持した逆オパール構造体を生体組織中へ埋入する方法としては、例えば、腹腔鏡下手術で使用されるトロカールを用いる方法が挙げられる。   Examples of a method for embedding an inverted opal structure carrying a drug in a pore into a living tissue include a method using a trocar used in laparoscopic surgery.

本発明の逆オパール構造体から薬物を放出させる方法としては、前述のように使用された多糖類を分解する酵素を使用する方法がある。この酵素は、本発明の逆オパール構造体を構成する多糖類の種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、逆オパール構造体を構成する多糖類が、キチンの場合は、キチナーゼ等の酵素が好適に利用される。また、前記多糖類がセルロース或いはセルロース誘導体である場合は、前記酵素としてセルラーゼ等が好適に利用される。
前記酵素による分解性の評価は、比濁法、粘度法、放射能測定法、生成還元糖定量法、HPLC等の既知の方法で行われる。
As a method for releasing a drug from the inverse opal structure of the present invention, there is a method using an enzyme that degrades the polysaccharide used as described above. This enzyme can be appropriately selected according to the type of polysaccharide constituting the inverse opal structure of the present invention. For example, when the polysaccharide constituting the inverse opal structure is chitin, such as chitinase Enzymes are preferably used. Further, when the polysaccharide is cellulose or a cellulose derivative, cellulase or the like is preferably used as the enzyme.
Evaluation of degradability by the enzyme is performed by a known method such as a turbidimetric method, a viscosity method, a radioactivity measurement method, a produced reducing sugar quantification method, and HPLC.

本発明に係る薬物放出の他の方法としては、イオン交換水、酸性または塩基性にpH調整された緩衝溶液を用いる方法である。前記溶液等による薬物放出の評価は、吸収分光法、蛍光分光法、蛍光顕微鏡観察、HPLC等の既知の方法で行われる。これら溶液により、加水分解反応に基づく生分解性が評価されるとともに、分解反応速度を調節することができる。従って、前記溶液により、薬物の放出速度を調節することができる。   Another method of drug release according to the present invention is a method using ion-exchanged water or a buffer solution whose pH is adjusted to acidic or basic. Evaluation of drug release by the solution or the like is performed by a known method such as absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, fluorescence microscope observation, or HPLC. With these solutions, the biodegradability based on the hydrolysis reaction is evaluated, and the decomposition reaction rate can be adjusted. Therefore, the release rate of the drug can be adjusted by the solution.

前記酵素や溶液を、別途投与する場合は、前記酵素を溶解させた緩衝溶液または前記溶液の液滴を逆オパール構造体の表面に滴下しその空孔内部に浸透させる方法が採られる。   When the enzyme or solution is administered separately, a buffer solution in which the enzyme is dissolved or a droplet of the solution is dropped on the surface of the inverted opal structure and permeated into the pores.

本発明の逆オパール構造体を医療用インプラントとして使用して、これに担持した薬剤を生体内で放出することを考慮すると、逆オパール構造体が完全に分解されるまでの時間は、数週間から1年程度であることが望ましい。   Considering that the inverse opal structure of the present invention is used as a medical implant and the drug carried on the implant is released in vivo, the time until the inverse opal structure is completely decomposed is from several weeks. It is desirable to be about one year.

次に、本発明の逆オパール構造体から放出した薬剤の放出量を検知する方法について説明する。
前述のとおり、本発明の逆オパール構造体は、緩衝溶液あるいは酵素等の作用により徐々に分解される。また、生分解等への機械的応答により、空孔径及び空孔の三次元規則性が変化する。この構造上の変化を計測することにより薬物放出量を検知することができる。この計測には、分光器、光源、検知用プローブからなる反射測定装置を使用すればよい。前記反射測定装置は、X線CT、MRIと異なり小型であるため、迅速、簡便に実時間計測をベッドサイドで行うことができ、患者への負担が少ない。
Next, a method for detecting the amount of medicine released from the inverse opal structure of the present invention will be described.
As described above, the inverse opal structure of the present invention is gradually decomposed by the action of a buffer solution or an enzyme. In addition, the pore diameter and the three-dimensional regularity of the pores change due to a mechanical response to biodegradation and the like. The amount of drug released can be detected by measuring this structural change. For this measurement, a reflection measuring device including a spectroscope, a light source, and a detection probe may be used. Since the reflection measuring apparatus is small unlike X-ray CT and MRI, real-time measurement can be performed quickly and easily at the bedside, and the burden on the patient is small.

空孔径の変化を検知するためには、生体組織への透過性が高い600‐1100nm程度の波長をもつ可視光および近赤外光を入射光源として用いることが望ましい。特に、分光学的窓と呼ばれる700‐1000nmの波長をもつ近赤外光は組織透過性に優れ、例えば、830nmの近赤外光は1300nmの浸透深さをもつ。本発明の逆オパール構造体は、その空孔径を容易に制御可能であるから、所望の領域の光を選択することができる。   In order to detect a change in the pore diameter, it is desirable to use visible light and near infrared light having a wavelength of about 600-1100 nm, which has high permeability to living tissue, as the incident light source. In particular, near-infrared light having a wavelength of 700 to 1000 nm called a spectroscopic window is excellent in tissue permeability. For example, near-infrared light of 830 nm has a penetration depth of 1300 nm. Since the inverse opal structure of the present invention can easily control the pore diameter, light in a desired region can be selected.

反射スペクトルは、通常の分光光度計を用いて測定することができるが、生分解過程を実時間でその場で測定するためには、光ファイバー式小型分光光度計、光学顕微鏡、CCDカメラから構成される反射測定システムを利用することが望ましい。この装置では、入射光源にハロゲン光源、キセノン光源等の白色光源、あるいは固体レーザ、レーザダイオード等の単色光源を用いる。   The reflection spectrum can be measured using an ordinary spectrophotometer. To measure the biodegradation process in real time, it consists of a fiber optic compact spectrophotometer, an optical microscope, and a CCD camera. It is desirable to use a reflection measurement system. In this apparatus, a white light source such as a halogen light source or a xenon light source, or a monochromatic light source such as a solid laser or a laser diode is used as an incident light source.

さらに、薬物の放出量の測定方法について、より具体的に説明する。
薬物放出は、前述のごとく緩衝溶液或いは酵素等の作用を利用して実施できる。例えば、生分解により薬物が放出される場合、逆オパール構造体が崩壊する過程で、吸着あるいは吸収された薬物は徐放される。或いは、pH応答に伴う構造体の体積膨潤・収縮によっても薬物を放出することができる。
放出量を測定するためには、可視光を吸収するようなメチレンブルー等の擬似薬物を用い、可視吸収スペクトルの吸光度から擬似薬物の放出量を測定するとともに、生分解に伴う反射光の波長および強度の変化を測定する。両者の測定結果を相関づけることにより、反射光の波長及び強度の変化から放出量がわかる。
Furthermore, the method for measuring the amount of drug released will be described more specifically.
Drug release can be performed using the action of a buffer solution or an enzyme as described above. For example, when a drug is released by biodegradation, the adsorbed or absorbed drug is gradually released in the process of collapse of the inverse opal structure. Alternatively, the drug can be released also by volume swelling / contraction of the structure accompanying the pH response.
In order to measure the release amount, a pseudo-drug such as methylene blue that absorbs visible light is used, and the release amount of the pseudo-drug is measured from the absorbance of the visible absorption spectrum, and the wavelength and intensity of the reflected light accompanying biodegradation. Measure changes. By correlating both measurement results, the amount of emission can be determined from changes in the wavelength and intensity of the reflected light.

本発明の逆オパール構造体の他の用途としては、生体物質やウイルスの分離膜(例えば、人工腎臓による血液透析のための分離膜)、人工臓器用分離膜が挙げられる。或いは、本発明の逆オパール構造体は、創傷被覆材(または、人工皮膚)等、細胞培養地等として使用されてもよい。その他の用途としては、例えば、超純水、飲料水及び工業用水などの水の精製、工業排水及び都市排水の処理、化学工業、薬品工業、食品工業の各工程での物質分離と精製が挙げられる。   Other uses of the inverse opal structure of the present invention include biological material and virus separation membranes (for example, separation membranes for hemodialysis using artificial kidneys) and artificial organ separation membranes. Alternatively, the inverted opal structure of the present invention may be used as a cell culture medium, such as a wound dressing (or artificial skin). Other applications include, for example, purification of water such as ultrapure water, drinking water and industrial water, treatment of industrial and municipal wastewater, chemical separation, purification in each process of the chemical industry, pharmaceutical industry and food industry. It is done.

本発明の逆オパール構造体の使用方法について更に説明する。
本発明の逆オパール構造体を生体物質やウイルスの分離用隔膜として使用可能である。このように使用された場合、数百ナノメートルサイズの多孔質構造を利用した、たんぱく質、核酸などの生体物質の分離用の隔膜とすることができ、分離対象物質の分離状況を反射特性の変化から計測できる。この分離用隔膜は、薄膜を複数枚重ねた多層膜、或いは、粉砕により微細な粉体とした後、カラム等の容器に充填し、続いて、分離対象物質を含む流体(気体または液体)を連続的に供給すると、主としてふるい効果により空孔径よりも小さい粒径の分子、粒子を透過させる(ろ過)。その際、空孔内壁に分離対象物質が吸着することで空孔の屈折率、および、体積分率が変化し、その結果、逆オパール構造体の反射波長および反射強度が変調を受けると考えられる。
The method for using the inverse opal structure of the present invention will be further described.
The inverted opal structure of the present invention can be used as a separation membrane for biological materials and viruses. When used in this way, it can be used as a separation membrane for separation of biological materials such as proteins and nucleic acids using a porous structure with a size of several hundred nanometers. It can be measured from. This separation membrane is a multilayer film in which a plurality of thin films are stacked, or fine powder by pulverization, and then filled in a container such as a column, and then a fluid (gas or liquid) containing a substance to be separated is filled. When continuously supplied, molecules and particles having a particle size smaller than the pore size are permeated mainly by a sieving effect (filtration). At this time, the refractive index and volume fraction of the pores change due to adsorption of the separation target substance on the inner wall of the pores, and as a result, the reflection wavelength and reflection intensity of the inverse opal structure are considered to be modulated. .

或いは、本発明の逆オパール構造体を細胞培養用の培地として使用した場合、本発明の逆オパール構造体上において細胞を成長させたり、増殖させたりすることが可能である。このとき、逆オパール構造体の反射特性の変化から、細胞の成長、増殖状況が計測できる。具体的な使用方法としては、滅菌処理した逆オパール構造体に血清、抗生物質、グルコース等を浸透させた後、その表面に細胞を導入し、5%炭酸ガス雰囲気下、37℃にて培養を行う。その際、培養容器上部に反射測定用プローブを取り付け、逆オパール構造体の反射特性の経時変化を計測する。成長、増殖した培養細胞により、逆オパール構造体の表面が次第に被覆されることから、反射光強度が連続的に低下すると考えられる。
本発明の逆オパール構造体を構成する多糖類がキチンである場合、創傷被覆材(または、人工皮膚)として好適に使用される。この場合、逆オパール構造体が有する多孔質構造によりガス、水分の交換が可能で、かつ、生体への吸収状況を反射特性の変化から計測できる。
或いは、本発明の逆オパール構造体を吸着媒体として使用してもよい。前記吸着媒体としては、具体的にはタンパク質、糖、核酸等の生体分子、ウイルスの吸着媒体として使用されてもよい。この吸着媒体は、薄膜を複数枚重ねた多層膜、或いは、粉砕により微細な粉体とした後、カラム等の容器に充填、保持し、続いて、吸着質を含む流体(気体または液体)を連続的に供給し吸着させる操作(固定相吸着)により使用される。または、吸着媒体の粉体を充填した容器に、吸着質を含む流体を連続的に流通させることで吸着させる操作(流動層吸着)によっても使用される。
Alternatively, when the inverse opal structure of the present invention is used as a culture medium for cell culture, cells can be grown or proliferated on the inverse opal structure of the present invention. At this time, the growth and proliferation of cells can be measured from the change in the reflection characteristics of the inverse opal structure. As a specific method of use, serum, antibiotics, glucose, and the like are infiltrated into a sterilized inverted opal structure, and then cells are introduced to the surface and cultured at 37 ° C. in a 5% carbon dioxide atmosphere. Do. At that time, a reflection measurement probe is attached to the upper part of the culture vessel, and the change over time of the reflection characteristic of the inverse opal structure is measured. Since the surface of the inverse opal structure is gradually covered with the grown and proliferated cultured cells, it is considered that the reflected light intensity continuously decreases.
When the polysaccharide constituting the inverse opal structure of the present invention is chitin, it is suitably used as a wound dressing (or artificial skin). In this case, gas and moisture can be exchanged by the porous structure of the inverse opal structure, and the state of absorption into the living body can be measured from the change in reflection characteristics.
Alternatively, the inverse opal structure of the present invention may be used as an adsorption medium. Specifically, the adsorption medium may be used as an adsorption medium for proteins, sugars, biomolecules such as nucleic acids, and viruses. This adsorption medium is a multilayer film in which a plurality of thin films are stacked, or is made into fine powder by pulverization, and then filled and held in a container such as a column, and then a fluid (gas or liquid) containing an adsorbate is filled. Used by continuous supply and adsorption (stationary phase adsorption). Or it is used also by operation (fluidized bed adsorption | suction) which makes it adsorb | suck by distribute | circulating the fluid containing an adsorbate continuously to the container filled with the powder of adsorption medium.

本発明の逆オパール構造体は、非酵素的環境下では耐生分解性が高く、また、耐候性、耐熱性、耐薬品性も高いという多糖類の特徴と、高い規則性を有する空孔径および空孔配列、並びに広い比表面積を備えるという構造上の特徴の両方により、膜分離性能を長期間にわたって安定的に維持することができるから、分離膜として好適に使用することができる。また、前記2つの特徴の組合せにより、吸着性能を長期間にわたって安定的に維持することが可能となるため、吸着媒体として好適に使用できる。   The inverse opal structure of the present invention is highly biodegradable in a non-enzymatic environment, and also has the characteristics of polysaccharides such as high weather resistance, heat resistance, and chemical resistance, and a pore size and high regularity. The membrane separation performance can be stably maintained over a long period of time due to both the pore arrangement and the structural feature of having a large specific surface area, so that it can be suitably used as a separation membrane. Further, the combination of the two features makes it possible to stably maintain the adsorption performance over a long period of time, and therefore can be suitably used as an adsorption medium.

以下、本発明の実施例を記載することにより、本発明の効果をより明確なものとする。
尚、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
Hereinafter, the effects of the present invention will be made clearer by describing examples of the present invention.
In addition, this invention is not limited at all by the following examples.

(逆オパール構造体1の合成)
平均粒径が200nmのシリカ粒子の懸濁液をパスツールピペットでガラス基板に4〜5滴、滴下した後、常温、常湿の暗室にて2日間静置することで、シリカコロイド結晶薄膜を得た。
酢酸セルロース(ダイセル化学工業株式会社製)を酢酸エチルに室温下にて溶解させ6wt%溶液を得た。上記により作製されたシリカコロイド結晶薄膜に、この溶液をパスツールピペットで40μm滴下した後、1日間冷蔵保存することで、内部にシリカコロイド結晶を含む複合薄膜を得た。この複合薄膜を減圧デシケーターで1日乾燥した後、2.3wt%フッ酸化水素酸水溶液(和光純薬工業株式会社製)に2日間浸漬することで、シリカ粒子を除去した。得られた薄膜を、吸引ろ過をしながらイオン交換水で充分に洗浄し、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより、逆オパール構造体1を得た。
(Synthesis of inverted opal structure 1)
After dropping 4 to 5 drops of silica particle suspension with an average particle size of 200 nm onto a glass substrate with a Pasteur pipette, the silica colloidal crystal thin film is obtained by leaving it in a dark room at room temperature and humidity for 2 days. Obtained.
Cellulose acetate (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in ethyl acetate at room temperature to obtain a 6 wt% solution. 40 μm of this solution was dropped onto the silica colloidal crystal thin film produced as described above with a Pasteur pipette, and then refrigerated for 1 day to obtain a composite thin film containing silica colloidal crystals inside. The composite thin film was dried with a vacuum desiccator for 1 day, and then immersed in a 2.3 wt% hydrofluoric acid aqueous solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 2 days to remove silica particles. The obtained thin film was sufficiently washed with ion-exchanged water while performing suction filtration, and dried and stored in a vacuum desiccator to obtain an inverse opal structure 1.

(電子顕微鏡観察)
前述の操作により得られた構造体の多孔質構造を確認するために走査型電子顕微鏡観察を行った(測定装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ社製 超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800)。観察用試料は、PtPdをスパッタリングしたものを用いた。
図2は逆オパール構造体1の電子顕微鏡写真であり、孔径が均一な空孔が周期的に配列していることが確認できる。試料観察面において、空孔の六方格子が確認できることから、空孔配列層が3次元的に積層し面心立方構造が形成されていると考えられる。このことから、シリカコロイド結晶およびポリスチレンコロイド結晶を鋳型とすることで、逆オパール構造が作製されたといえる。
(Electron microscope observation)
Scanning electron microscope observation was performed to confirm the porous structure of the structure obtained by the above operation (measuring device: ultra-high resolution field emission scanning electron microscope S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). . As the observation sample, one obtained by sputtering PtPd was used.
FIG. 2 is an electron micrograph of the inverse opal structure 1, and it can be confirmed that holes having uniform pore diameters are periodically arranged. Since the hexagonal lattice of vacancies can be confirmed on the sample observation surface, it is considered that the vacancy array layer is three-dimensionally laminated to form a face-centered cubic structure. From this, it can be said that an inverse opal structure was produced by using a silica colloid crystal and a polystyrene colloid crystal as a template.

(反射スペクトル測定)
前述の操作により得られた構造体の反射特性について調べた。測定には構造体1のフィルム状試料を用い、これらを光学顕微鏡(株式会社ニコン社製 工業用顕微鏡 ECLIPSE LV100D)のステージ上に設置し、試料面の垂直方向から白色光を照射することで、200〜1100nmの波長領域での反射スペクトルを測定した(測定装置:Ocean Optics, Inc.製 反射測定用高分解能ファイバマルチチャネル分光システム)。図3が示すとおり、構造体1はそれぞれ486nmに反射ピークを示した。これは、図2において観察された空孔配列が試料中で層をなしており、各層から反射した光が干渉しあうことで生じたと考えられる。
(Reflectance spectrum measurement)
The reflection characteristics of the structure obtained by the above operation were examined. For the measurement, film-like samples of structure 1 were used, and these were placed on the stage of an optical microscope (industrial microscope ECLIPSE LV100D manufactured by Nikon Corporation) and irradiated with white light from the vertical direction of the sample surface. A reflection spectrum in a wavelength region of 200 to 1100 nm was measured (measuring device: high-resolution fiber multichannel spectroscopic system for reflection measurement manufactured by Ocean Optics, Inc.). As shown in FIG. 3, each of the structures 1 exhibited a reflection peak at 486 nm. This is considered to be caused by the fact that the hole array observed in FIG. 2 forms a layer in the sample, and the light reflected from each layer interferes.

(逆オパール構造体2の合成)
平均粒径が200nmのシリカ粒子の懸濁液をパスツールピペットでガラス基板に4〜5滴、滴下した後、常温、常湿の暗室にて2日間静置することで、シリカコロイド結晶薄膜を得た。
酢酸セルロース(ダイセル化学工業株式会社製)をジメチルホルムアミドに室温下にて溶解させ20wt%溶液を得た。上記により作製されたシリカコロイド結晶薄膜に、この溶液をパスツールピペットで40μm滴下した後、1日間冷蔵保存することで、内部にシリカコロイド結晶を含む複合薄膜を得た。この複合薄膜を減圧デシケーターで1日乾燥した後、2.3wt%フッ酸化水素酸水溶液(和光純薬工業株式会社製)に2日間浸漬することで、シリカ粒子を除去した。得られた薄膜を、吸引ろ過をしながらイオン交換水で充分に洗浄し、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより、逆オパール構造体2を得た。
(Synthesis of inverted opal structure 2)
After dropping 4 to 5 drops of silica particle suspension with an average particle size of 200 nm onto a glass substrate with a Pasteur pipette, the silica colloidal crystal thin film is obtained by leaving it in a dark room at room temperature and humidity for 2 days. Obtained.
Cellulose acetate (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in dimethylformamide at room temperature to obtain a 20 wt% solution. 40 μm of this solution was dropped onto the silica colloidal crystal thin film produced as described above with a Pasteur pipette, and then refrigerated for 1 day to obtain a composite thin film containing silica colloidal crystals inside. The composite thin film was dried with a vacuum desiccator for 1 day, and then immersed in a 2.3 wt% hydrofluoric acid aqueous solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 2 days to remove silica particles. The obtained thin film was sufficiently washed with ion-exchanged water while performing suction filtration, and dried and stored in a vacuum desiccator to obtain an inverse opal structure 2.

(電子顕微鏡観察)
構造体2の多孔質構造を確認するために走査型電子顕微鏡観察を行った(測定装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ社製 超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800)。観察用試料は、PtPdをスパッタリングしたものを用いた。
図4(a)はシリカ粒子のコロイド結晶、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物(内部にシリカコロイド結晶を含む複合薄膜)、(c)はシリカ粒子をエッチングにより取り除いて得られた逆オパール構造体2の顕微鏡写真を示す。
(Electron microscope observation)
Scanning electron microscope observation was performed to confirm the porous structure of the structure 2 (measuring device: ultra-high resolution field emission scanning electron microscope S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). As the observation sample, one obtained by sputtering PtPd was used.
FIG. 4 (a) is a colloidal crystal of silica particles, (b) is a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal (a composite thin film containing silica colloid crystals inside), and (c) is obtained by removing the silica particles by etching. The microscope picture of the inverse opal structure 2 is shown.

(反射スペクトル測定)
前述の操作により得られた構造体の反射特性について調べた。即ち、構造体2を用い、これらを光学顕微鏡(株式会社ニコン社製 工業用顕微鏡 ECLIPSE LV100D)のステージ上に設置し、試料面の垂直方向から白色光を照射することで、200〜1100nmの波長領域での反射スペクトルを測定した(測定装置:Ocean Optics, Inc.製 反射測定用高分解能ファイバマルチチャネル分光システム)。図5中、(a)はシリカ粒子のコロイド結晶、(b)多糖類被覆コロイド結晶の組成物、(c)は逆オパール構造体2の反射スペクトルを示す。図5が示すとおり、構造体2は、450〜550nmの可視光領域に規則多孔質構造に由来する反射を示すことが分かる。
(Reflectance spectrum measurement)
The reflection characteristics of the structure obtained by the above operation were examined. That is, by using the structure 2 and placing them on the stage of an optical microscope (industrial microscope ECLIPSE LV100D manufactured by Nikon Corporation) and irradiating white light from the vertical direction of the sample surface, a wavelength of 200 to 1100 nm The reflection spectrum in the region was measured (measuring device: high-resolution fiber multichannel spectroscopic system for reflection measurement manufactured by Ocean Optics, Inc.). In FIG. 5, (a) shows a colloidal crystal of silica particles, (b) a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal, and (c) shows a reflection spectrum of the inverse opal structure 2. As FIG. 5 shows, it turns out that the structure 2 shows the reflection derived from a regular porous structure in the visible light region of 450-550 nm.

(逆オパール構造体3及び4の合成)
平均粒径が200nmのポリスチレン粒子の懸濁液(polysciences社製)ホールピペットでガラス基板に40μm滴下した後、インキュベーターにて30℃、RH100%雰囲気下で2日間静置することで、ポリスチレンコロイド結晶薄膜を得た。
脱アセチル化率45〜55%のキチン(甲陽ケミカル株式会社製)を0.1M塩酸水溶液に混合し室温下にて1日間、攪拌することで完全に溶解させ4wt%溶液を得た。上記により作製されたポリスチレンコロイド結晶薄膜に、この溶液をパスツールピペットで滴下し浸漬させた後、5日間冷蔵保存することで、内部にポリスチレンコロイド結晶を含む複合薄膜を得た。この複合薄膜をトルエン(和光純薬工業株式会社製)に24時間浸漬することで、ポリスチレン粒子を除去した。得られた薄膜を、エタノールで洗浄した後、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより、逆オパール構造体3を得た。
また、複合薄膜を25%グルタルアルデヒド水溶液とエタノールの混合溶液(1/9 v/v)に1時間、浸漬した後、トルエンに24時間浸漬することで、ポリスチレン粒子を除去した。得られた架橋薄膜を、エタノールで洗浄した後、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより、逆オパール構造体4を得た。
(Synthesis of inverse opal structures 3 and 4)
After dropping 40 μm onto a glass substrate with a suspension of polystyrene particles having an average particle size of 200 nm (manufactured by polysciences) on a glass substrate, the polystyrene colloidal crystals are allowed to stand in an incubator at 30 ° C. and RH 100% for 2 days. A thin film was obtained.
Chitin having a deacetylation rate of 45 to 55% (manufactured by Koyo Chemical Co., Ltd.) was mixed in a 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution and stirred at room temperature for 1 day to completely dissolve it to obtain a 4 wt% solution. This solution was dropped and immersed in the polystyrene colloidal crystal thin film prepared as described above with a Pasteur pipette, and then refrigerated for 5 days to obtain a composite thin film containing polystyrene colloidal crystals inside. The composite thin film was immersed in toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 24 hours to remove polystyrene particles. The obtained thin film was washed with ethanol, and then stored in a desiccator under reduced pressure to obtain an inverse opal structure 3.
Further, the composite thin film was immersed in a mixed solution of 1% v / v of 25% aqueous glutaraldehyde and ethanol for 1 hour, and then immersed in toluene for 24 hours to remove polystyrene particles. The obtained crosslinked thin film was washed with ethanol and then stored in a desiccator under reduced pressure to obtain an inverse opal structure 4.

(電子顕微鏡観察)
構造体3及び4、および製造途中で得られるポリスチレン粒子のコロイド結晶と多糖類被覆コロイド結晶の組成物の多孔質構造を確認するために走査型電子顕微鏡観察を行った(測定装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ社製 超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800)。観察用試料は、PtPdをスパッタリングしたものを用いた。
図6は、粒径200nmのポリスチレンコロイドを使用して製造した逆オパール構造体3及び4に関し、(a)はポリスチレン粒子のコロイド結晶の顕微鏡(SEM)写真(a−1:25,000倍率)及び光学顕微鏡写真(a−2)、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物の顕微鏡(SEM)写真(b−1:25,000倍率)及び光学顕微鏡写真(b−2)、(c)は逆オパール構造体3の顕微鏡(SEM)写真(c−1:22,000倍率)(c−2:40,000倍率)、(d)は架橋剤を用いて製造した逆オパール構造体4の顕微鏡(SEM)写真(d−1:20,000倍率)(d−2:40,000倍率)を示す。
(Electron microscope observation)
Scanning electron microscope observation was performed to confirm the porous structures of the structures 3 and 4 and the composition of colloidal crystals of polystyrene particles and polysaccharide-coated colloidal crystals obtained during production (measuring apparatus: Hitachi, Ltd.). Ultra-high resolution field emission scanning electron microscope S-4800 manufactured by High Technologies. As the observation sample, one obtained by sputtering PtPd was used.
FIG. 6 relates to inverse opal structures 3 and 4 manufactured using polystyrene colloid having a particle size of 200 nm. (A) is a microscopic (SEM) photograph of colloidal crystals of polystyrene particles (a-1: 25,000 magnification). And optical micrographs (a-2) and (b) are microscopic (SEM) photographs (b-1: 25,000 magnifications) and optical micrographs (b-2) and (c) of the composition of polysaccharide-coated colloidal crystals. ) Is a microscopic (SEM) photograph of the inverse opal structure 3 (c-1: 22,000 magnification) (c-2: 40,000 magnification), and (d) is an inverse opal structure 4 manufactured using a crosslinking agent. The microscope (SEM) photograph (d-1: 20,000 magnification) (d-2: 40,000 magnification) is shown.

(逆オパール構造体5及び6の合成)
ポリスチレン粒子の平均粒径が400nmであることを除いては、前述の逆オパール構造体3及び4の製造方法と同じ方法により、逆オパール構造体5と6を得た。即ち、平均粒径が400nmのポリスチレン粒子の懸濁液(polysciences社製)ホールピペットでガラス基板に40μm滴下した後、インキュベーターにて30℃、RH100%雰囲気下で2日間静置することで、ポリスチレンコロイド結晶薄膜を得た。
脱アセチル化率45〜55%のキチン(甲陽ケミカル株式会社製)を0.1M塩酸水溶液に混合し室温下にて1日間、攪拌することで完全に溶解させ4wt%溶液を得た。上記により作製されたポリスチレンコロイド結晶薄膜に、この溶液をパスツールピペットで滴下し浸漬させた後、5日間冷蔵保存することで、内部にポリスチレンコロイド結晶を含む複合薄膜を得た。この複合薄膜をトルエン(和光純薬工業株式会社製)に24時間浸漬することで、ポリスチレン粒子を除去した。得られた薄膜を、エタノールで洗浄した後、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより、逆オパール構造体5を得た。
また、複合薄膜を25%グルタルアルデヒド水溶液とエタノールの混合溶液(1/9 v/v)に1時間、浸漬した後、トルエンに24時間浸漬することで、ポリスチレン粒子を除去した。得られた架橋薄膜を、エタノールで洗浄した後、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより、逆オパール構造体6を得た。
(Synthesis of inverse opal structures 5 and 6)
Inverse opal structures 5 and 6 were obtained by the same method as the manufacturing method of the inverse opal structures 3 and 4 described above except that the average particle diameter of the polystyrene particles was 400 nm. That is, a polystyrene particle suspension (manufactured by polysciences) having an average particle diameter of 400 nm was dropped onto a glass substrate by 40 μm, and then allowed to stand in an incubator at 30 ° C. in an RH 100% atmosphere for 2 days. A colloidal crystal thin film was obtained.
Chitin having a deacetylation rate of 45 to 55% (manufactured by Koyo Chemical Co., Ltd.) was mixed in a 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution and stirred at room temperature for 1 day to completely dissolve it to obtain a 4 wt% solution. This solution was dropped and immersed in the polystyrene colloidal crystal thin film prepared as described above with a Pasteur pipette, and then refrigerated for 5 days to obtain a composite thin film containing polystyrene colloidal crystals inside. The composite thin film was immersed in toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 24 hours to remove polystyrene particles. The obtained thin film was washed with ethanol, and then stored in a desiccator under reduced pressure to obtain inverse opal structure 5.
Moreover, after immersing the composite thin film in a mixed solution (1/9 v / v) of 25% glutaraldehyde aqueous solution and ethanol for 1 hour, it was immersed in toluene for 24 hours to remove polystyrene particles. The obtained crosslinked thin film was washed with ethanol and then stored in a desiccator under reduced pressure to obtain an inverse opal structure 6.

(電子顕微鏡観察)
構造体5及び6、および製造途中で得られるポリスチレン粒子のコロイド結晶と多糖類被覆コロイド結晶の組成物の多孔質構造を確認するために走査型電子顕微鏡観察を行った(測定装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ社製 超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡 S-4800)。観察用試料は、PtPdをスパッタリングしたものを用いた。
図7は、粒径400nmのポリスチレンコロイドを使用して製造した逆オパール構造体5に関し、(a)はポリスチレン粒子のコロイド結晶の顕微鏡(SEM)写真(a−1:50,000倍率)及び光学顕微鏡写真(a−2)、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物の顕微鏡(SEM)写真(b−1:20,000倍率)及び光学顕微鏡写真(b−2)、(c)は逆オパール構造体5の顕微鏡(SEM)写真(c−1:10,000倍率)(c−2:20,000倍率)及び光学顕微鏡写真(c−3)、(d)は架橋剤を用いて製造した逆オパール構造体6の顕微鏡(SEM)写真(d−1:10,000倍率)(d−2:20,000倍率)及び光学顕微鏡写真(d−3)を示す。
顕微鏡(SEM)写真から、孔径が均一な空孔が周期的に配列していることが確認できる。試料観察面において、空孔の六方格子が確認できることから、空孔配列層が3次元的に積層し面心立方構造が形成されていると考えられる。このことから、ポリスチレンコロイド結晶を鋳型とすることで、逆オパール構造が作製されたといえる。
また、(c−3)および(d−3)構造色が観察されたことから、逆オパール構造体において高規則性の多孔質構造が形成されていると考えられる。
図8において、逆オパール構造体5の他の電子顕微鏡写真を示す。
(Electron microscope observation)
Scanning electron microscope observation was performed to confirm the porous structures of the structures 5 and 6 and the composition of colloidal crystals of polystyrene particles and polysaccharide-coated colloidal crystals obtained during production (measuring apparatus: Hitachi, Ltd.). Ultra-high resolution field emission scanning electron microscope S-4800 manufactured by High Technologies. As the observation sample, one obtained by sputtering PtPd was used.
FIG. 7 shows an inverse opal structure 5 manufactured using a polystyrene colloid having a particle size of 400 nm. (A) is a microscopic (SEM) photograph (a-1: 50,000 magnification) and optical of a colloidal crystal of polystyrene particles. Micrographs (a-2) and (b) are microscopic (SEM) photographs (b-1: 20,000 magnifications) and optical micrographs (b-2) and (c) of the composition of polysaccharide-coated colloidal crystals. Microscopic (SEM) photograph (c-1: 10,000 magnification) (c-2: 20,000 magnification) and optical micrographs (c-3) and (d) of the inverted opal structure 5 are obtained using a crosslinking agent. The microscope (SEM) photograph (d-1: 10,000 magnification) (d-2: 20,000 magnification) and optical microscope photograph (d-3) of the manufactured reverse opal structure 6 are shown.
From the microscope (SEM) photograph, it can be confirmed that holes having a uniform hole diameter are periodically arranged. Since the hexagonal lattice of vacancies can be confirmed on the sample observation surface, it is considered that the vacancy array layer is three-dimensionally laminated to form a face-centered cubic structure. From this, it can be said that an inverted opal structure was produced by using a colloidal polystyrene crystal as a template.
In addition, since (c-3) and (d-3) structural colors were observed, it is considered that a highly ordered porous structure was formed in the inverted opal structure.
FIG. 8 shows another electron micrograph of the inverted opal structure 5.

(反射スペクトル測定)
前述の操作により得られた構造体の反射特性について調べた。即ち、製造途中で得られるポリスチレン粒子のコロイド結晶、多糖類被覆コロイド結晶の組成物、構造体5及び構造体6を用い、これを光学顕微鏡(株式会社ニコン社製 工業用顕微鏡 ECLIPSE LV100D)のステージ上に設置し、試料面の垂直方向から白色光を照射することで、200〜1100nmの波長領域での反射スペクトルを測定した(測定装置:Ocean Optics, Inc.製 反射測定用高分解能ファイバマルチチャネル分光システム)。
図9において、(a)はコロイド結晶、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物、(c)は構造体5、(d)は構造体6、(e)は、構造体6(水中)の反射スペクトルを示す。図9が示すとおり、構造体5は、大気雰囲気下の乾燥状態において、600〜700nmの可視・近赤外光領域に反射を示すことが分かる。これは、図8において観察された空孔配列が試料中で層をなしており、各層から反射した光が干渉しあうことで生じたと考えられる。同様に、構造体6は700〜900nmに規則多孔質構造に由来する反射を示すことが分かる。一方、水中浸漬下においては、構造体5はキチンの溶出により構造が崩壊し反射スペクトルを測定できなかった。図9中(e)が示す如く、構造体6についてはほぼ同じ波長域に反射ピークを観測することができた。このことから、グルタルアルデヒドによるキチンの架橋により構造体の耐水性が向上したと考えられる。
(Reflectance spectrum measurement)
The reflection characteristics of the structure obtained by the above operation were examined. That is, a colloidal crystal of polystyrene particles, a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal, a structure 5 and a structure 6 obtained in the course of production are used, and this is used as a stage of an optical microscope (an industrial microscope ECLIPSE LV100D manufactured by Nikon Corporation) The reflection spectrum in the wavelength range of 200 to 1100 nm was measured by irradiating white light from the vertical direction of the sample surface (measuring device: high-resolution fiber multichannel for reflection measurement manufactured by Ocean Optics, Inc.) Spectroscopy system).
In FIG. 9, (a) is a colloidal crystal, (b) is a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal, (c) is a structure 5, (d) is a structure 6, and (e) is a structure 6 (underwater). ) Shows the reflection spectrum. As shown in FIG. 9, it can be seen that the structure 5 shows reflection in the visible / near infrared light region of 600 to 700 nm in a dry state in an air atmosphere. This is considered to be caused by the fact that the hole array observed in FIG. 8 forms a layer in the sample, and the light reflected from each layer interferes. Similarly, it can be seen that the structure 6 shows a reflection derived from the ordered porous structure at 700 to 900 nm. On the other hand, under immersion in water, the structure 5 collapsed due to elution of chitin, and the reflection spectrum could not be measured. As shown in FIG. 9 (e), with respect to the structure 6, a reflection peak could be observed in substantially the same wavelength region. From this, it is considered that the water resistance of the structure was improved by crosslinking of chitin with glutaraldehyde.

(本発明の逆オパール構造体の構造規則性の評価)
本発明の逆オパール構造体の構造上の規則性を評価するために、比較例として下記製造方法により脂肪族ポリエステルの逆オパール構造体を製造した。得られた比較例の逆オパール構造体と、前述の本発明の逆オパール構造体1及び5の顕微鏡写真を比較することにより、構造上の規則性を評価した。
(Evaluation of structural regularity of inverse opal structure of the present invention)
In order to evaluate the structural regularity of the inverse opal structure of the present invention, an inverse opal structure of aliphatic polyester was produced by the following production method as a comparative example. The structural regularity was evaluated by comparing micrographs of the obtained inverse opal structure of the comparative example and the above-described inverse opal structures 1 and 5 of the present invention.

(比較例の製造方法)
平均粒径が400nmのシリカ粒子の懸濁液をパスツールピペットでガラス基板に4〜5滴、滴下した後、室温、RH100%雰囲気下で2週間静置することで、シリカコロイド結晶薄膜を得た。
DL−ポリ乳酸(多木化学工業株式会社製、平均分子量11,000)をアセトンに室温下にて溶解させ20wt%溶液を得た。上記により作製されたシリカコロイド結晶薄膜に、この溶液をパスツールピペットで数滴滴下した後、1日間室温で静置することで、内部にシリカコロイド結晶を含む複合薄膜を得た。この複合薄膜を室温で1日乾燥した後、1.15wt%フッ酸化水素酸水溶液(和光純薬工業株式会社製)に冷蔵庫内で2日間浸漬することで、シリカ粒子を除去した。得られた薄膜をイオン交換水で充分に洗浄し、減圧デシケーター中で乾燥保存することにより比較例の逆オパール構造体を製造した。
(Manufacturing method of comparative example)
After 4-5 drops of silica particle suspension with an average particle size of 400 nm is dropped onto a glass substrate with a Pasteur pipette, the mixture is allowed to stand at room temperature in an RH 100% atmosphere for 2 weeks to obtain a silica colloidal crystal thin film. It was.
DL-polylactic acid (manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., average molecular weight 11,000) was dissolved in acetone at room temperature to obtain a 20 wt% solution. A few drops of this solution were dropped onto the silica colloidal crystal thin film produced as described above with a Pasteur pipette, and then allowed to stand at room temperature for 1 day to obtain a composite thin film containing silica colloidal crystals inside. The composite thin film was dried at room temperature for 1 day, and then immersed in a 1.15 wt% hydrofluoric acid aqueous solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 2 days in a refrigerator to remove silica particles. The obtained thin film was sufficiently washed with ion-exchanged water, and dried and stored in a vacuum desiccator to produce an inverse opal structure as a comparative example.

(電子顕微鏡観察)
本発明の逆オパール構造体1の顕微鏡写真を図10、本発明の逆オパール構造体5の顕微鏡写真を図11、脂肪族ポリエステル(比較例)の顕微鏡写真を図12に示す。
図10〜12が示すとおり、脂肪族ポリエステルからなる逆オパール構造体と比較して、本発明の逆オパール構造体は構造上の規則性が向上されている。
さらに、図10〜12の2次元フーリエ変換像を図13に示す。図中(A)は逆オパール構造体1、(B)は、逆オパール構造体5、(C)は、脂肪族ポリエステルからなる逆オパール構造体の2次元フーリエ変換像である。図13(A)及び(B)において明瞭な散乱像が見られ、高規則性の存在が裏づけられる。一方、図13(C)では散乱像が見られず、規則性が存在しないことが示唆される。
(Electron microscope observation)
A photomicrograph of the inverse opal structure 1 of the present invention is shown in FIG. 10, a photomicrograph of the inverse opal structure 5 of the present invention is shown in FIG. 11, and a photomicrograph of the aliphatic polyester (comparative example) is shown in FIG.
As shown in FIGS. 10 to 12, the inverse opal structure of the present invention has improved structural regularity as compared with the inverse opal structure made of aliphatic polyester.
Furthermore, the two-dimensional Fourier transform image of FIGS. In the figure, (A) is the inverse opal structure 1, (B) is the inverse opal structure 5, and (C) is a two-dimensional Fourier transform image of the inverse opal structure made of aliphatic polyester. In FIGS. 13A and 13B, clear scattered images are seen, confirming the existence of high regularity. On the other hand, in FIG. 13C, a scattered image is not seen, suggesting that there is no regularity.

本発明の逆オパール構造体の製造方法に関し、コロイド結晶から逆オパール構造体が製造される過程を表す。(1)はコロイド結晶、(2)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物、(3)は逆オパール構造体を表す。The process for producing an inverse opal structure according to the present invention represents a process of producing an inverse opal structure from a colloidal crystal. (1) is a colloidal crystal, (2) is a polysaccharide-coated colloidal crystal composition, and (3) is an inverse opal structure. 本発明にかかる構造体の多孔質構造の一例を示す電子顕微鏡写真である。(逆オパール構造体1)It is an electron micrograph which shows an example of the porous structure of the structure concerning this invention. (Inverse opal structure 1) 本発明にかかる構造体の反射スペクトルの一例を示すグラフである。(逆オパール構造体1)It is a graph which shows an example of the reflection spectrum of the structure concerning the present invention. (Inverse opal structure 1) (a)シリカ粒子のコロイド結晶、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物(内部にシリカコロイド結晶を含む複合薄膜)、(c)はシリカ粒子をエッチングにより取り除いて得られた逆オパール構造体2の顕微鏡写真を示す。(A) Colloidal crystals of silica particles, (b) a composition of polysaccharide-coated colloidal crystals (composite thin film containing silica colloidal crystals inside), and (c) an inverted opal structure obtained by removing silica particles by etching. A photomicrograph of body 2 is shown. (a)はシリカ粒子のコロイド結晶、(b)多糖類被覆コロイド結晶の組成物、(c)は逆オパール構造体2の反射スペクトルを示す。(A) shows a colloidal crystal of silica particles, (b) a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal, and (c) shows a reflection spectrum of the inverse opal structure 2. (a)はポリスチレン粒子のコロイド結晶の顕微鏡(SEM)写真(a−1:25,000倍率)及び光学顕微鏡写真(a−2)、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物の顕微鏡(SEM)写真(b−1:25,000倍率)及び光学顕微鏡写真(b−2)、(c)は逆オパール構造体3の顕微鏡(SEM)写真(c−1:22,000倍率)(c−2:40,000倍率)、(d)は架橋剤を用いて製造した逆オパール構造体4の顕微鏡(SEM)写真(d−1:20,000倍率)(d−2:40,000倍率)を示す。(A) is a microscopic (SEM) photograph of a colloidal crystal of polystyrene particles (a-1: 25,000 magnification) and an optical micrograph (a-2), and (b) is a microscope of a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal ( (SEM) photograph (b-1: 25,000 magnification) and optical microscope photograph (b-2), (c) is a microscope (SEM) photograph of inverted opal structure 3 (c-1: 22,000 magnification) (c -2: 40,000 magnification), (d) is a microscope (SEM) photograph (d-1: 20,000 magnification) (d-2: 40,000 magnification) of the inverted opal structure 4 produced using a crosslinking agent. ). (a)はポリスチレン粒子のコロイド結晶の顕微鏡(SEM)写真(a−1:50,000倍率)及び光学顕微鏡写真(a−2)、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物の顕微鏡(SEM)写真(b−1:20,000倍率)及び光学顕微鏡写真(b−2)、(c)は逆オパール構造体5の顕微鏡(SEM)写真(c−1:10,000倍率)(c−2:20,000倍率)及び光学顕微鏡写真(c−3)、(d)は架橋剤を用いて製造した逆オパール構造体6の顕微鏡(SEM)写真(d−1:10,000倍率)(d−2:20,000倍率)及び光学顕微鏡写真(d−3)を示す。(A) is a microscopic (SEM) photograph of colloidal crystals of polystyrene particles (a-1: 50,000 magnifications) and optical micrograph (a-2), (b) is a microscope of the composition of polysaccharide-coated colloidal crystals ( (SEM) photograph (b-1: 20,000 magnification) and optical microscope photograph (b-2), (c) is a microscope (SEM) photograph of inverted opal structure 5 (c-1: 10,000 magnification) (c -2: 20,000 magnification) and optical micrographs (c-3), (d) are microscopic (SEM) photographs of the inverse opal structure 6 produced using a crosslinking agent (d-1: 10,000 magnifications). (D-2: 20,000 magnifications) and an optical micrograph (d-3) are shown. 本発明にかかる構造体の多孔質構造の一例を示す電子顕微鏡写真である。(逆オパール構造体5)It is an electron micrograph which shows an example of the porous structure of the structure concerning this invention. (Inverse opal structure 5) (a)はコロイド結晶、(b)は多糖類被覆コロイド結晶の組成物、(c)は構造体5、(d)は構造体6、(e)は構造体6(水中)の反射スペクトルを示す。(A) is a colloidal crystal, (b) is a composition of a polysaccharide-coated colloidal crystal, (c) is a structure 5, (d) is a structure 6 and (e) is a reflection spectrum of the structure 6 (in water). Show. 本発明の逆オパール構造体1の顕微鏡写真を示す。The microscope picture of the inverse opal structure 1 of this invention is shown. 本発明の逆オパール構造体5の顕微鏡写真を示す。The microscope picture of the reverse opal structure 5 of this invention is shown. 脂肪族ポリエステルからなる逆オパール構造体(比較例)の顕微鏡写真を示す。The microscope picture of the reverse opal structure (comparative example) which consists of aliphatic polyester is shown. 本発明の逆オパール構造体1(A)、逆オパール構造体5(B)、脂肪族ポリエステルからなる逆オパール構造体(比較例)(C)の顕微鏡写真の2次元フーリエ変換像を示す。The two-dimensional Fourier-transform image of the microscope picture of the inverse opal structure 1 (A) of this invention, the inverse opal structure 5 (B), and the inverse opal structure (comparative example) (C) which consists of aliphatic polyester is shown.

Claims (15)

多糖類を含むことを特徴とする逆オパール構造体。 An inverted opal structure comprising a polysaccharide. 前記多糖類が、セルロース誘導体及び/又はセルロースであることを特徴とする請求項1に記載の逆オパール構造体。 The inverted opal structure according to claim 1, wherein the polysaccharide is a cellulose derivative and / or cellulose. 前記多糖類が酢酸セルロースであることを特徴とする請求項1又は2に記載の逆オパール構造体。 The inverted opal structure according to claim 1 or 2, wherein the polysaccharide is cellulose acetate. 前記多糖類が脱アセチル化キチン及び/又は任意の架橋分子により架橋された多糖類の架橋体であることを特徴とする請求項1に記載の逆オパール構造体。 The inverted opal structure according to claim 1, wherein the polysaccharide is a cross-linked product of a polysaccharide cross-linked by deacetylated chitin and / or an arbitrary cross-linking molecule. 可視及び近赤外領域の光を選択反射する三次元規則配列の空孔を有することを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の逆オパール構造体。 The inverse opal structure according to any one of claims 1 to 4, further comprising a three-dimensional regular array of holes that selectively reflect light in the visible and near infrared regions. 前記可視及び近赤外領域の光が400〜1500nmの波長を有することを特徴とする請求項5に記載の逆オパール構造体。 6. The inverted opal structure according to claim 5, wherein the light in the visible and near infrared region has a wavelength of 400 to 1500 nm. 前記空孔の直径が10〜1000nmであることを特徴とする請求項5又は6に記載の逆オパール構造体。 The inverse opal structure according to claim 5 or 6, wherein the hole has a diameter of 10 to 1000 nm. 医療用インプラント、分離膜、創傷被覆材、細胞培養用培地、吸着媒体のうちいずれかであることを特徴とする請求項1乃至請求項7いずれかに記載の逆オパール構造体。 The inverted opal structure according to any one of claims 1 to 7, which is any one of a medical implant, a separation membrane, a wound dressing, a cell culture medium, and an adsorption medium. 以下の工程(1)乃至(3)を含む製造方法により製造される多糖類被覆コロイド結晶の組成物。
(1)シリカ粒子又はポリスチレン粒子を含むコロイド結晶を得る工程
(2)前記コロイド結晶に、多糖類を含む溶液を含浸させる工程
(3)前記工程(2)で得られたコロイド結晶を固化することにより多糖類被覆コロイド結晶の組成物を得る工程
A polysaccharide-coated colloidal crystal composition produced by a production method comprising the following steps (1) to (3).
(1) Step of obtaining a colloidal crystal containing silica particles or polystyrene particles (2) Step of impregnating the colloidal crystal with a solution containing polysaccharide (3) Solidifying the colloidal crystal obtained in the step (2) For obtaining a composition of polysaccharide-coated colloidal crystals
前記シリカ粒子又はポリスチレン粒子の重量分率が0.01〜90重量%であることを特徴とする請求項9に記載の多糖類被覆コロイド結晶の組成物。 The composition of polysaccharide-coated colloidal crystals according to claim 9, wherein a weight fraction of the silica particles or polystyrene particles is 0.01 to 90% by weight. 以下の工程(1)乃至(4)を含むことを特徴とする逆オパール構造体の製造方法。
(1)シリカ粒子又はポリスチレン粒子を含むコロイド結晶を得る工程
(2)前記コロイド結晶に、多糖類を含む溶液を含浸させる工程
(3)前記工程(2)で得られたコロイド結晶を固化することにより多糖類被覆コロイド結晶の組成物を得る工程
(4)前記組成物からシリカ粒子をエッチングにより取り除く、又はポリスチレン粒子を有機溶媒に溶出させて除去することにより逆オパール構造体を得る工程
A method for producing an inverse opal structure, comprising the following steps (1) to (4):
(1) Step of obtaining a colloidal crystal containing silica particles or polystyrene particles (2) Step of impregnating the colloidal crystal with a solution containing polysaccharide (3) Solidifying the colloidal crystal obtained in the step (2) (4) A step of obtaining a reverse opal structure by removing silica particles from the composition by etching or removing polystyrene particles by eluting them in an organic solvent.
薬物を担持させた逆オパール構造体を、生体内で、生分解及び/又は酵素による分解により該薬物を放出させることを特徴とする多糖類を含む逆オパール構造体の使用方法。 A method for using an inverted opal structure containing a polysaccharide, wherein the drug is released from the inverted opal structure carrying a drug in vivo by biodegradation and / or enzymatic degradation. 以下の工程(a)及び(b)を含むことを特徴とする生体内における、多糖類を含む逆オパール構造体からの薬物放出量の測定方法。
(a)薬物を担持させた逆オパール構造体を、生分解及び/又は酵素により分解することにより該薬物を放出する工程
(b)前記逆オパール構造体に可視及び近赤外領域の光を入射し、その反射光の波長及び強度の変化を測定する工程
A method for measuring a drug release amount from an inverted opal structure containing a polysaccharide in vivo, comprising the following steps (a) and (b):
(A) A step of releasing the drug by biodegrading and / or degrading the inverse opal structure carrying the drug with an enzyme (b) Injecting light in the visible and near infrared region into the inverse opal structure And measuring the change in wavelength and intensity of the reflected light.
さらに以下の工程(イ)及び(ロ)を含むことを特徴とする請求項13に記載の生体内における逆オパール構造体からの薬物放出量の測定方法。
(イ)逆オパール構造体に、可視光を吸収する擬似薬物を担持して、前記逆オパール構造体を生分解及び/又は酵素により分解することにより該薬物を放出させる工程
(ロ)前記逆オパール構造体に可視又は近赤外領域の光を入射し、その反射光の波長及び/又は強度の変化(A)を測定するとともに、可視吸収スペクトルの定量分析により前記擬似薬物の放出量(B)を測定した後、前記(A)及び(B)を相関付ける工程
14. The method for measuring the amount of drug released from an inverted opal structure in vivo according to claim 13, further comprising the following steps (a) and (b).
(B) A step of releasing a drug by carrying a pseudo-drug that absorbs visible light on the inverse opal structure and decomposing the inverse opal structure by biodegradation and / or enzyme (b) the inverse opal Visible or near-infrared light is incident on the structure, and the change (A) in the wavelength and / or intensity of the reflected light is measured, and the amount of the pseudo drug released (B) by quantitative analysis of the visible absorption spectrum Correlating (A) and (B) after measuring
多糖類を含む逆オパール構造体の空孔内壁を酵素分解することにより、多糖類を含む逆オパール構造体の空孔径を拡大させる方法。 A method for enlarging the pore diameter of a reverse opal structure containing a polysaccharide by enzymatic decomposition of the pore inner wall of the reverse opal structure containing a polysaccharide.
JP2008124064A 2008-05-09 2008-05-09 Inverse opal structure, processes for producing and using the same Pending JP2009268836A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008124064A JP2009268836A (en) 2008-05-09 2008-05-09 Inverse opal structure, processes for producing and using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008124064A JP2009268836A (en) 2008-05-09 2008-05-09 Inverse opal structure, processes for producing and using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009268836A true JP2009268836A (en) 2009-11-19

Family

ID=41435890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008124064A Pending JP2009268836A (en) 2008-05-09 2008-05-09 Inverse opal structure, processes for producing and using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009268836A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016031492A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 住友化学株式会社 Porous layer, separator obtained by layering porous layer, and non-aqueous electrolyte secondary battery containing porous layer or separator
JP2016536750A (en) * 2013-10-31 2016-11-24 エルジー・ケム・リミテッド Porous separation membrane for electrochemical device comprising porous substrate with inverted opal structure and method for producing the same
WO2019146557A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 富士フイルム株式会社 Molding material
WO2019146560A1 (en) 2018-01-23 2019-08-01 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing porous compact
WO2019146558A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 富士フイルム株式会社 Porous molded article
KR20200082017A (en) * 2018-12-28 2020-07-08 경상대학교산학협력단 Adsorbent based chitin and Method for preparing the same
CN113262322A (en) * 2021-01-20 2021-08-17 温州医科大学附属第一医院 Monitorable drug delivery dressing for wound repair and preparation method thereof
CN114767618A (en) * 2022-05-17 2022-07-22 南京鼓楼医院 Inverse opal structure microneedle array with structural color and preparation method and application thereof
CN115746200A (en) * 2022-10-21 2023-03-07 四川大学 Gel microsphere capable of adsorbing and decomposing bilirubin, preparation method and application thereof
WO2024167391A1 (en) * 2023-02-08 2024-08-15 주식회사 인벤테라 Polysaccharide cross-linked colloidal particles squeezable between internal body structures without aggregation, and use thereof as modifier for in vivo injection

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016536750A (en) * 2013-10-31 2016-11-24 エルジー・ケム・リミテッド Porous separation membrane for electrochemical device comprising porous substrate with inverted opal structure and method for producing the same
WO2016031492A1 (en) * 2014-08-29 2016-03-03 住友化学株式会社 Porous layer, separator obtained by layering porous layer, and non-aqueous electrolyte secondary battery containing porous layer or separator
JP5976947B2 (en) * 2014-08-29 2016-08-24 住友化学株式会社 Porous layer, separator formed by laminating porous layer, and nonaqueous electrolyte secondary battery including porous layer or separator
JPWO2016031492A1 (en) * 2014-08-29 2017-04-27 住友化学株式会社 Porous layer, separator formed by laminating porous layer, and nonaqueous electrolyte secondary battery including porous layer or separator
US9865856B2 (en) 2014-08-29 2018-01-09 Sumitomo Chemical Company, Limited Porous layer, separator formed by laminating porous layer, and non-aqueous electrolyte secondary battery including porous layer or separator
JPWO2019146558A1 (en) * 2018-01-23 2021-01-07 富士フイルム株式会社 Porous molded body
JP7113034B2 (en) 2018-01-23 2022-08-04 富士フイルム株式会社 porous molded body
WO2019146558A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 富士フイルム株式会社 Porous molded article
JPWO2019146557A1 (en) * 2018-01-23 2020-12-17 富士フイルム株式会社 Molding material
WO2019146557A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 富士フイルム株式会社 Molding material
WO2019146560A1 (en) 2018-01-23 2019-08-01 富士フイルム株式会社 Method for manufacturing porous compact
US11661490B2 (en) 2018-01-23 2023-05-30 Fujifilm Corporation Method of producing porous molded body
KR20200082017A (en) * 2018-12-28 2020-07-08 경상대학교산학협력단 Adsorbent based chitin and Method for preparing the same
KR102210013B1 (en) 2018-12-28 2021-02-01 경상대학교산학협력단 Adsorbent based chitin and Method for preparing the same
CN113262322A (en) * 2021-01-20 2021-08-17 温州医科大学附属第一医院 Monitorable drug delivery dressing for wound repair and preparation method thereof
CN114767618B (en) * 2022-05-17 2023-02-24 南京鼓楼医院 Inverse opal structure microneedle array with structural color and preparation method and application thereof
CN114767618A (en) * 2022-05-17 2022-07-22 南京鼓楼医院 Inverse opal structure microneedle array with structural color and preparation method and application thereof
CN115746200A (en) * 2022-10-21 2023-03-07 四川大学 Gel microsphere capable of adsorbing and decomposing bilirubin, preparation method and application thereof
CN115746200B (en) * 2022-10-21 2024-01-26 四川大学 Gel microsphere capable of adsorbing and decomposing bilirubin, preparation method and application thereof
WO2024167391A1 (en) * 2023-02-08 2024-08-15 주식회사 인벤테라 Polysaccharide cross-linked colloidal particles squeezable between internal body structures without aggregation, and use thereof as modifier for in vivo injection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009268836A (en) Inverse opal structure, processes for producing and using the same
El-Naggar et al. Synthesis, drying process and medical application of polysaccharide-based aerogels
Baudron et al. Porous starch materials via supercritical-and freeze-drying
Gun'ko et al. Cryogels: Morphological, structural and adsorption characterisation
Robitzer et al. Nitrogen sorption as a tool for the characterisation of polysaccharide aerogels
Lin et al. Effect of polysaccharide nanocrystals on structure, properties, and drug release kinetics of alginate-based microspheres
Saito et al. Structural aspects of the swelling of β chitin in HCl and its conversion into α chitin
Dinu et al. Ice-templated hydrogels based on chitosan with tailored porous morphology
Meftahi et al. Preventing the collapse of 3D bacterial cellulose network via citric acid
US10605705B2 (en) Cell-based composite materials with programmed structures and functions
Kharlampieva et al. Co-cross-linking silk matrices with silica nanostructures for robust ultrathin nanocomposites
Guastaferro et al. Polysaccharide-based aerogel production for biomedical applications: A comparative review
Yahya et al. Antibacterial cellulose-based aerogels for wound healing application: A review
Grzybek et al. Neat chitosan porous materials: A review of preparation, structure characterization and application
JP5633880B2 (en) Collagen molded body and method for producing the same
Ruini et al. Chitosan membranes for tissue engineering: comparison of different crosslinkers
Plappert et al. Conformal ultrathin coating by scCO2-mediated PMMA deposition: a facile approach to add moisture resistance to lightweight ordered nanocellulose aerogels
Plappert et al. Self-assembly of cellulose in super-cooled ionic liquid under the impact of decelerated antisolvent infusion: an approach toward anisotropic gels and aerogels
Abdul Khalil et al. Insights into the role of biopolymer-based xerogels in biomedical applications
Baron et al. Hemostatic cryogels based on oxidized pullulan/dopamine with potential use as wound dressings
Boonkanon et al. Preparation and characterization of calcium cross-linked starch monolithic cryogels and their application as cost-effective green filters
WO2007086306A1 (en) Biodegradable inverted-opal structure, method for production of the same, use of the same, and medical implant comprising the same
Şamlı et al. Characterization of silk fibroin based films loaded with rutin–β-cyclodextrin inclusion complexes
Gültan et al. Synergistic effect of fabrication and stabilization methods on physicochemical and biological properties of chitosan scaffolds
Christy et al. Chitin and chitosan-based aerogels