JP2009280715A - Amorphous fibroin film and method for manufacturing the same - Google Patents

Amorphous fibroin film and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2009280715A
JP2009280715A JP2008134894A JP2008134894A JP2009280715A JP 2009280715 A JP2009280715 A JP 2009280715A JP 2008134894 A JP2008134894 A JP 2008134894A JP 2008134894 A JP2008134894 A JP 2008134894A JP 2009280715 A JP2009280715 A JP 2009280715A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silk
film
fibroin
liquid
pure water
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.)
Granted
Application number
JP2008134894A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5126841B2 (en
Inventor
Yutaka Kawahara
豊 河原
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.)
Gunma University NUC
Original Assignee
Gunma University NUC
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 Gunma University NUC filed Critical Gunma University NUC
Priority to JP2008134894A priority Critical patent/JP5126841B2/en
Publication of JP2009280715A publication Critical patent/JP2009280715A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5126841B2 publication Critical patent/JP5126841B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel amorphous fibroin film mainly having both flexibility and sufficient strength. <P>SOLUTION: The amorphous fibroin film is formed from a fibroin separated from a liquid silk contained in a silk grand of a silkworm as a main component raw material. The film is constituted of a crystal part and an amorphous part, crystallinity in the film is less than 10% and a crystal structure of the crystal part contained in the film is a silk I type structure to be an existence state in the liquid silk. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、非結晶性フィブロインフィルム及びその製造方法に関するものである。更に詳しくは、絹糸腺中での存在形態であるフィブロインの超分子構造を破壊することなく非結晶性フィブロインフィルムを製造する方法に関するものである。   The present invention relates to an amorphous fibroin film and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a method for producing an amorphous fibroin film without destroying the supramolecular structure of fibroin, which is an existing form in the silk gland.

蚕が作る絹糸はフィブロインとセリシンの2種のタンパク質から構成される。絹糸中のセリシンを高温水洗浄等により除去して得られる絹フィブロインは、塩化カルシウムの高濃度水溶液等に溶解することが知られており(例えば、特許文献1参照。)、このようにして得られた絹フィブロイン溶液から、再生絹フィブロインフィルムが製造されている。   The silk thread made by cocoons is composed of two proteins, fibroin and sericin. Silk fibroin obtained by removing sericin in silk thread by high-temperature water washing or the like is known to dissolve in a high-concentration aqueous solution of calcium chloride (see, for example, Patent Document 1), and thus obtained. A regenerated silk fibroin film is produced from the obtained silk fibroin solution.

また、絹フィブロインフィルムは、結晶化させることにより強度を増すため、例えば、コンタクトレンズ、人工皮膚、かつら、発汗用衣料等への利用も検討されている(例えば、特許文献2〜4参照。)。   In addition, since the silk fibroin film increases its strength by being crystallized, its use in contact lenses, artificial skin, wigs, sweating clothing, and the like has been studied (see, for example, Patent Documents 2 to 4). .

絹フィブロインフィルムを結晶化させる方法としては、例えば、(I)エタノール処理する方法(例えば、非特許文献1参照。)、(II)熱処理する方法(例えば、非特許文献2参照。)が知られている。   As a method for crystallizing a silk fibroin film, for example, (I) a method for ethanol treatment (for example, see Non-Patent Document 1) and (II) a method for heat treatment (for example, see Non-Patent Document 2) are known. ing.

しかしながら、上記(I)の方法では、結晶化が急激に進行するため、フィルムの結晶化度の調節は不可能であった。また、局所的な結晶化によってフィルムに歪が生じ、均質な力学特性をもつフィルムの大量供給が困難であった。   However, in the method (I), since crystallization proceeds rapidly, it is impossible to adjust the crystallinity of the film. Further, the film is distorted by local crystallization, and it is difficult to supply a large amount of film having homogeneous mechanical properties.

上記(II)の方法は、フィルムをガラス転移点(約175℃)まで加熱する必要があるため、絹フィブロインの分解及びフィルムの劣化が同時に進行するという欠点を有していた。   The method (II) has a disadvantage that the decomposition of the silk fibroin and the deterioration of the film proceed simultaneously because the film needs to be heated to the glass transition point (about 175 ° C.).

ところで、結晶化させた絹フィブロインフィルムは、柔軟性を失って、硬く脆いという欠点を有している。かかる欠点を解消する方法として、(i)エタノールや水をフィルムに添加して、柔軟性を得る方法、(ii)絹フィブロイン溶液にグリセリンを添加した後に、製膜、結晶化して、柔軟性を得る方法(例えば、非特許文献3参照。)が知られている。
特開平7−173192号公報 特開昭63−246169号公報 特開平1−118545号公報 特開平11−70160号公報 馬越淳、「絹フィブロインの転移機構」、高分子論文集、Vol.31、765-770、1974 J. Magoshi and Y. Magoshi, "Physical properties and structure of silk", J.Polym.Sci., Vol.15, 1675-1682, 1977 平出真一郎、「絹フィブロインフィルムの柔軟化」、日本蚕糸学雑誌、Vol.66、138-140, 1997 陸旋ら、「積層絹シートの柔軟性」、日本蚕糸学雑誌、Vol.65、81-85, 1996
By the way, the crystallized silk fibroin film loses flexibility and has the disadvantage of being hard and brittle. As a method of eliminating such drawbacks, (i) a method of obtaining flexibility by adding ethanol or water to the film, and (ii) film formation and crystallization after adding glycerin to the silk fibroin solution, the flexibility is obtained. A method for obtaining the information is known (for example, see Non-Patent Document 3).
JP 7-173192 A JP-A 63-246169 Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-1118545 JP-A-11-70160 Satoshi Magoshi, “Transition mechanism of silk fibroin”, Polymer papers, Vol.31, 765-770, 1974 J. Magoshi and Y. Magoshi, "Physical properties and structure of silk", J. Polym. Sci., Vol. 15, 1675-1682, 1977 Shinichiro Hiraide, “Flexibility of silk fibroin film”, Japanese Journal of Yarn Science, Vol. 66, 138-140, 1997 Jikusen et al., "Flexibility of laminated silk sheets", Nihon Sericultural Journal, Vol. 65, 81-85, 1996

しかしながら、上記(i)の方法で得られるフィルムは、添加したエタノールや水が容易に揮発し、かえって柔軟性を失って脆性なものとなってしまい、長期間柔軟性を確保することが困難となっていた。   However, the film obtained by the above method (i) easily volatilizes the added ethanol and water, and instead loses flexibility and becomes brittle, and it is difficult to ensure flexibility for a long time. It was.

上記(ii)の方法で得られるフィルムは、グリセリンが絹フィブロインの結晶化を阻害するため(例えば、非特許文献4参照。)、絹フィブロインフィルムを20%以上結晶化させることが困難であり、十分な強度が得られない。   The film obtained by the above method (ii) is difficult to crystallize the silk fibroin film by 20% or more because glycerin inhibits the crystallization of silk fibroin (see, for example, Non-Patent Document 4). Sufficient strength cannot be obtained.

また、絹フィブロイン溶液に添加したグリセリンは、相分離して液滴状となり、光を散乱させるため、このような溶液から製造したフィルムは白濁し透明感を失ってしまう。   In addition, glycerin added to the silk fibroin solution is phase-separated into droplets and scatters light, so that the film produced from such a solution becomes cloudy and loses its transparency.

更に、グリセリンの添加量を10%以上に増やすとシート状のSilkII型結晶(β型
結晶)に加え、SilkI型結晶(α型結晶)が生成するため(例えば、非特許文献4参照。)、この溶液から製造された絹フィブロインフィルムの力学特性は低下すると考えられる。
Furthermore, when the amount of glycerin added is increased to 10% or more, in addition to the sheet-like Silk II type crystal (β type crystal), a Silk I type crystal (α type crystal) is generated (for example, see Non-Patent Document 4). It is believed that the mechanical properties of silk fibroin films made from this solution are reduced.

本発明の目的は、主として、柔軟性と十分な強度を併せ持つ、新規な非結晶性フィブロインフィルムを提供することにある。   An object of the present invention is mainly to provide a novel amorphous fibroin film having both flexibility and sufficient strength.

本発明の別の目的は、このような非結晶性フィブロインフィルムを製造するための新規な方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a novel method for producing such an amorphous fibroin film.

請求項1に係る発明は、蚕の絹糸腺に含まれる液状絹から分離されたフィブロインを主成分原料とし、フィルムが結晶部分と非晶部分とから構成され、フィルム中の結晶化度が10%未満であり、フィルム中に含まれる結晶部分の結晶構造が液状絹中での存在形態であるSilkI型構造からなることを特徴とする非結晶性フィブロインフィルムである。   The invention according to claim 1 is based on fibroin separated from liquid silk contained in silkworm gland of silkworm as a main ingredient, the film is composed of a crystalline part and an amorphous part, and the crystallinity in the film is 10%. A non-crystalline fibroin film characterized in that the crystal structure of the crystal part contained in the film is a Silk I-type structure which is an existing form in liquid silk.

請求項2に係る発明は、蚕の体内から摘出した絹糸腺のうち、絹糸腺から切り出した中部絹糸腺を10℃以下の温度に維持された純水に浸漬し、純水に浸漬した状態で中部絹糸腺から絹糸腺細胞を取り除くことで腺内の液状絹を得る工程と、液状絹を10℃以下の温度に維持された純水に浸して、この浸した状態を保持し、液状絹を浸した純水を捨て、再び10℃以下の温度に維持された純水を供給する、純水の交換を一定の間隔で行うことにより、液状絹からセリシンの水溶性成分の溶出分離をするとともに、液状絹からセリシンの難水溶性成分を分離させ、分離して沈澱した沈澱物を取り除く工程と、セリシンを分離した液状絹を10℃以下の温度に維持された純水に溶解させて透明なフィブロイン水溶液を調製する工程と、フィブロイン水溶液をその底部が平滑なフィルム形成容器に入れて水溶液を容器底部に展開し、水溶液を展開した形成容器を0〜10℃の乾燥雰囲気に保持し、展開した水溶液中の水分を蒸発除去して乾燥固化させて容器底部にフィルムを形成する工程とを含むことを特徴とする非結晶性フィブロインフィルムの製造方法である。   In the invention according to claim 2, in the silk gland extracted from the body of the cocoon, the middle silk gland cut out from the silk gland is immersed in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower and immersed in pure water. A process of obtaining silk in the gland by removing silk gland cells from the middle silk gland, and immersing the liquid silk in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower, maintaining this soaked state, soaking the liquid silk Discarding the purified water, supplying pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower again, and performing elution and separation of water-soluble components of sericin from liquid silk by performing pure water exchange at regular intervals, A step of separating the poorly water-soluble sericin component from the liquid silk and removing the separated precipitate, and a transparent fibroin by dissolving the liquid silk from which the sericin has been separated in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower. A step of preparing an aqueous solution, Put the aqueous solution in a film-forming container with a smooth bottom, spread the aqueous solution on the bottom of the container, hold the forming container with the developed aqueous solution in a dry atmosphere at 0 to 10 ° C., and evaporate and remove the moisture in the developed aqueous solution. And a step of forming a film on the bottom of the container by drying and solidifying, and a method for producing an amorphous fibroin film.

本発明の非結晶性フィブロインフィルムは、主として、柔軟性と十分な強度を併せ持ち、極めて優れた力学特性を示すという利点がある。   The amorphous fibroin film of the present invention is mainly advantageous in that it has both flexibility and sufficient strength and exhibits extremely excellent mechanical properties.

次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、製糸後の絹糸を中性塩等で溶解したものをフィルム原料とするのではなく、蚕の体内から摘出した絹糸腺から直接、分離される液状絹フィブロインをフィルム原料とし、製膜時にフィブロインの超分子構造を保存しながら結晶性のH鎖の結晶化を抑え、非晶質とすることで、従来の方法により得られる中性塩を使用して製造されるフィルムに比べて飛躍的に力学特性を高めることができ、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor did not use a silk raw material melted with a neutral salt or the like as a film raw material, but separated directly from the silk gland extracted from the body of the cocoon. Neutral salt obtained by conventional methods by using liquid silk fibroin as a film raw material, suppressing the crystallization of crystalline H chain while preserving the supramolecular structure of fibroin during film formation, and making it amorphous As a result, the present inventors have found that the mechanical properties can be drastically improved as compared with a film produced by using the material, and that the above-mentioned problems can be solved, thereby completing the present invention.

即ち、本発明の非結晶性フィブロインフィルムは、蚕の絹糸腺に含まれる液状絹から分離されたフィブロインを主成分原料とし、フィルムが結晶部分と非晶部分とから構成され、フィルム中の結晶化度が10%未満であり、フィルム中に含まれる結晶部分の結晶構造が液状絹中での存在形態であるSilkI型構造からなることを特徴とする。このような特徴を有する非結晶性フィブロインフィルムは、主として、柔軟性と十分な強度を併せ持ち、極めて優れた力学特性を示すという利点がある。   That is, the non-crystalline fibroin film of the present invention comprises fibroin separated from liquid silk contained in silkworm gland of silkworm as a main component raw material, and the film is composed of a crystalline part and an amorphous part, and is crystallized in the film. The degree is less than 10%, and the crystal structure of the crystal part contained in the film is a Silk I type structure which is an existing form in liquid silk. An amorphous fibroin film having such characteristics is mainly advantageous in that it has both flexibility and sufficient strength and exhibits extremely excellent mechanical properties.

ここで、超分子構造は、超分子を構成する各ユニット(共有結合からなる分子)が共有結合のような強い結合ではなく、弱い分子間相互作用(例えば疎水性相互作用、水素結合、配位結合、静電相互作用など)によって形成する構造であり、超分子全体として機能を発現する。例えば、DNAの二重らせん構造、酵素などが挙げられる。絹フィブロインの場合は、フィブロインH鎖とP25の間に分子間相互作用が生じて超分子構造が形成される。   Here, the supramolecular structure is not a strong bond such as a covalent bond, but a weak intermolecular interaction (eg, hydrophobic interaction, hydrogen bond, coordination). The structure is formed by bonding, electrostatic interaction, etc.) and expresses the function as a whole supramolecule. For example, a DNA double helix structure, an enzyme and the like can be mentioned. In the case of silk fibroin, an intermolecular interaction occurs between the fibroin H chain and P25 to form a supramolecular structure.

また、結晶化度は、次の方法により求められる。作製したフィブロインフィルムを数枚積層して積層体を形成し、この積層体のフィルム面にX線(線源:CuKα線)を入射させ、回折強度分布曲線を2θ=5〜30°の範囲で測定する。そしてピーク分離法により、強度曲線を2θ=15〜30°の範囲で結晶部分と非晶部分のピークとに分離した後、その面積比から結晶化度を求めるものである。   The crystallinity is determined by the following method. Several layers of the produced fibroin film are laminated to form a laminate, X-rays (radiation source: CuKα ray) are incident on the film surface of this laminate, and the diffraction intensity distribution curve is in the range of 2θ = 5 to 30 °. taking measurement. Then, after the intensity curve is separated into a peak of a crystalline portion and an amorphous portion within a range of 2θ = 15 to 30 ° by the peak separation method, the crystallinity is obtained from the area ratio.

また、本発明の非結晶性フィブロインフィルムの製造方法は、蚕の体内から摘出した絹糸腺のうち、絹糸腺から切り出した中部絹糸腺を10℃以下の温度に維持された純水に浸漬し、純水に浸漬した状態で中部絹糸腺から絹糸腺細胞を取り除くことで腺内の液状絹を得る工程と、液状絹を10℃以下の温度に維持された純水に浸して、この浸した状態を保持し、液状絹を浸した純水を捨て、再び10℃以下の温度に維持された純水を供給する、純水の交換を一定の間隔で行うことにより、液状絹からセリシンの水溶性成分の溶出分離をするとともに、液状絹からセリシンの難水溶性成分を分離させ、分離して沈澱した沈澱物を取り除く工程と、セリシンを分離した液状絹を10℃以下の温度に維持された純水に溶解させて透明なフィブロイン水溶液を調製する工程と、フィブロイン水溶液をその底部が平滑なフィルム形成容器に入れて水溶液を容器底部に展開し、水溶液を展開した形成容器を0〜10℃の乾燥雰囲気に保持し、展開した水溶液中の水分を蒸発除去して乾燥固化させて容器底部にフィルムを形成する工程とを含むことを特徴とする。   In addition, the method for producing an amorphous fibroin film of the present invention includes immersing the middle silk gland cut out from the silk gland in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or less among the silk glands extracted from the body of the cocoon, A process of obtaining liquid silk in the gland by removing silk gland cells from the middle silk gland while immersed in pure water, and immersing the liquid silk in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or less. The water-soluble component of sericin from liquid silk is maintained by throwing away pure water soaked in liquid silk and supplying pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower again. And separating the poorly water-soluble components of sericin from the liquid silk, removing the precipitate that has been separated and precipitated, and pure water in which the liquid silk from which the sericin has been separated is maintained at a temperature of 10 ° C. or less Transparent fibroin dissolved in A step of preparing a solution; and a fibroin aqueous solution is placed in a film forming container having a smooth bottom, the aqueous solution is developed at the bottom of the container, and the forming container in which the aqueous solution is developed is maintained in a dry atmosphere of 0 to 10 ° C. And a step of forming a film on the bottom of the container by evaporating and removing moisture therein.

腺内の液状絹を得る際、液状絹からセリシンの水溶性成分の溶出分離する際、セリシンを分離した液状絹からフィブロイン水溶液を調製する際にそれぞれ使用する純水の温度は、10℃以下の温度、好ましくは0〜5℃に維持された純水を用いる。純水の温度を規定したのは、10℃を越える温度の水を使用すると、液状絹中に存在するフィブロインの結晶化が起こってしまう不具合を生じるためである。   When obtaining the liquid silk in the gland, when elution and separation of the water-soluble component of sericin from the liquid silk, when preparing the fibroin aqueous solution from the liquid silk from which sericin has been separated, the temperature of pure water used is 10 ° C. or less, respectively. Use pure water maintained at a temperature, preferably 0-5 ° C. The reason why the temperature of pure water is specified is that when water having a temperature exceeding 10 ° C. is used, there is a problem that fibroin existing in the liquid silk is crystallized.

また、乾燥固化させる際の、乾燥雰囲気を0〜10℃としたのは、上記範囲であれば、力学性能の優れたフィルムを得ることができるためである。上記範囲内のうち、乾燥雰囲気の温度が低いとそのぶん乾燥処理時間がかかるため、乾燥雰囲気を減圧することで、乾燥処理時間の短縮を図ってもよい。上限値である10℃を越えると、乾燥固化中に結晶化が生じるため、結晶化度の高いフィルムとなって、力学性能に劣るフィルムが得られてしまう不具合を生じる。下限値である0℃未満では、乾燥固化が進まず、生産能率に劣る。   Moreover, the reason why the drying atmosphere is set to 0 to 10 ° C. when drying and solidifying is that a film having excellent mechanical performance can be obtained within the above range. Within the above range, if the temperature of the drying atmosphere is low, the drying processing time will be longer. Therefore, the drying processing time may be shortened by reducing the drying atmosphere. If the upper limit of 10 ° C. is exceeded, crystallization occurs during drying and solidification, resulting in a film having a high degree of crystallinity and a film having poor mechanical performance. If it is less than 0 degreeC which is a lower limit, dry solidification does not advance and it is inferior to production efficiency.

上記工程を経ることにより、柔軟性と十分な強度を併せ持つ、新規な非結晶性フィブロインフィルムを得ることができる。   By passing through the above steps, a novel amorphous fibroin film having both flexibility and sufficient strength can be obtained.

なお、調製したフィブロイン水溶液を用いてフィブロインフィルムを形成する前に、フィブロイン水溶液を一定時間保存する場合には、凍結とフィブロインの結晶化を防ぐため、0〜4℃程度の低温に維持し、保存中に、液に振動、振盪、攪拌を加えず、長時間の保存は、フィブロインの析出を生じるため、12〜24時間程度とすることが好ましい。   When the fibroin aqueous solution is stored for a certain period of time before forming the fibroin film using the prepared aqueous fibroin solution, it is kept at a low temperature of about 0 to 4 ° C. and stored in order to prevent freezing and crystallization of fibroin. It is preferable to set the liquid for about 12 to 24 hours for long-term storage without adding vibration, shaking, or stirring to the liquid.

次に本発明の実施例を詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

<実施例1>
先ず、熟蚕5齢の蚕を用意し、この蚕の後頭部にピンセットで裂け目を入れ、蚕の体内から絹糸腺の一部を自然に露出させた。露出させた絹糸腺にできるだけ力を加えないようにして、絹糸腺のうち、中部絹糸腺の部位をハサミで分離し摘出した。絹糸腺を摘出する際に力を加えないように行ったのは、絹糸腺に力を加えてしまうとフィブロインの結晶化が起こってしまうためである。続いて、摘出した中部絹糸腺を、超純水中に数分間浸漬した後、超純水に浸漬した状態で注意深く中部絹糸腺から絹糸腺細胞を取り除くことで、腺内のゲル状の液状絹を得た。中部絹糸腺を超純水中に浸漬した状態を保持したのは、絹糸腺細胞をふやけさせ、液状絹から除去し易くするためである。なお、ここまでの作業は、4℃程度に維持された超純水を使用したが、水の状態を維持しているのであれば、10℃以下であればよいことを確認している。水温が10℃を越えると、フィブロインの結晶化が起こってしまう不具合を生じる。
<Example 1>
First, a 5 year old cocoon was prepared, and a tear was made in the back of the heel with tweezers to naturally expose a part of the silk gland from the inside of the cocoon. In the silk gland, the part of the middle silk gland was separated with scissors and removed without applying as much force as possible to the exposed silk gland. The reason for applying no force when extracting the silk gland is that if force is applied to the silk gland, fibroin crystallization occurs. Subsequently, after removing the extracted middle silk gland in ultrapure water for several minutes, the silk gland cells in the gland are carefully removed from the middle silk gland in a state of being immersed in ultrapure water. Obtained. The reason why the middle silk gland was immersed in ultrapure water was maintained because the silk gland cells were swollen and easily removed from the liquid silk. In addition, although the operation so far used the ultrapure water maintained at about 4 degreeC, if the state of water is maintained, it has confirmed that it may be 10 degrees C or less. When the water temperature exceeds 10 ° C., there is a problem that fibroin crystallization occurs.

次いで、液状絹からセリシンを分離した。具体的には、ゲル状の液状絹を4℃以下の温度に維持された超純水に浴比1:100程度の割合で浸し、この浸した状態を保持し、セリシンの水溶性成分がフィブロインに比べて水溶性が高いことを利用して、セリシンの水溶性成分を溶出させつつ、超純水の交換を一定の間隔で行うことにより、液状絹からセリシンの水溶性成分を溶出分離した。   Next, sericin was separated from the liquid silk. Specifically, gel-like liquid silk is immersed in ultrapure water maintained at a temperature of 4 ° C. or less at a bath ratio of about 1: 100, and this soaked state is maintained, and the water-soluble component of sericin is fibroin. The water-soluble component of sericin was eluted and separated from the liquid silk by exchanging ultrapure water at regular intervals while eluting the water-soluble component of sericin by utilizing its high water solubility.

具体的には、液状絹を一定の時間超純水に浸し、この浸した超純水を捨て、再び同程度の温度に維持された超純水を同程度の浴比で供給することを繰り返した。また、溶出分離中に、液状絹に振動や振盪、攪拌を加えると、液状絹が結晶化を起こしてしまうため、1秒間に1回程度の緩やかなシーソー運動による緩やかな流動を処理中の液に加える程度で、溶出を行った。なお、この例では溶出分離処理を4時間ほど行ったが、少なくとも30分間以上、好ましくは3〜4時間程度であれば液状絹から殆ど全てのセリシンを溶出分離することができることを確認している。また、溶出分離では、4℃以下に維持された超純水を使用したが、水の状態を維持しているのであれば、10℃以下であればよいことを確認している。水温が10℃を越えると、フィブロインの結晶化が起こってしまう不具合を生じる。また、液状絹にはフィブロインを層状に取り巻くセリシンのうち難水溶性成分が第4層(最もフィブロインに近い側の層)を形成するが、このセリシンの難水溶性成分は、上記溶出分離処理の際にフィブロインから徐々に分離し、液中に沈澱するため、沈澱物を適時、ピンセット等により取り除いた。   Specifically, liquid silk is immersed in ultrapure water for a certain period of time, the soaked ultrapure water is discarded, and ultrapure water maintained at the same temperature is again supplied at the same bath ratio. It was. In addition, if vibration, shaking, or stirring is applied to the liquid silk during the elution separation, the liquid silk will crystallize. Therefore, the liquid that is being treated with a gentle flow due to a gentle seesaw motion once per second. Elution was carried out by adding to In this example, the elution separation process was performed for about 4 hours, but it was confirmed that almost all sericin can be eluted and separated from the liquid silk if it is at least 30 minutes or more, preferably about 3 to 4 hours. . Moreover, although the ultrapure water maintained at 4 degrees C or less was used in the elution separation, if the state of water is maintained, it has confirmed that it may be 10 degrees C or less. When the water temperature exceeds 10 ° C., there is a problem that fibroin crystallization occurs. The liquid silk forms a fourth layer (the layer closest to fibroin) of the sericin surrounding fibroin in a layered form. The poorly water-soluble component of this sericin At this time, since it gradually separated from fibroin and precipitated in the liquid, the precipitate was removed with tweezers etc. at appropriate times.

次に、セリシンを分離した液状絹を4℃以下の温度に維持された超純水に溶解させて1〜2質量%の透明なフィブロイン水溶液を調製した。   Next, the liquid silk from which sericin was separated was dissolved in ultrapure water maintained at a temperature of 4 ° C. or less to prepare a 1 to 2 mass% transparent fibroin aqueous solution.

更に、フィブロイン水溶液をスチレンシャーレに入れて水溶液をシャーレに展開し、この水溶液を展開したシャーレを、内部が4℃に保たれ、底部にシリカゲルが敷かれて乾燥雰囲気に保たれたデシケータ中に4日間保持し、展開した水溶液中の水分を蒸発除去して乾燥固化させることで、透明なフィブロインフィルムを得た。得られたフィブロインフィルムの厚さは10μm程度であった。   Further, an aqueous solution of fibroin is put in a styrene petri dish and the aqueous solution is developed in a petri dish. The petri dish in which the aqueous solution is developed is kept in a desiccator in which the inside is kept at 4 ° C. The transparent fibroin film was obtained by evaporating and removing the water in the developed aqueous solution by evaporating and drying and solidifying. The obtained fibroin film had a thickness of about 10 μm.

<評価試験1>
得られたフィブロインフィルムを数枚用意し、これらフィルムを積層して積層体とし、積層体のフィルム面にX線(線源:CuKα線)を入射させ、回折強度分布曲線を2θ=5〜30°の範囲で測定した。ピーク分離法により、強度曲線を2θ=15〜30°の範囲で結晶部分と非晶部分のピークに分離した後、その面積比から結晶化度を測定した。図1に強度曲線を示す。
<Evaluation test 1>
Several sheets of the obtained fibroin film are prepared, these films are laminated to form a laminate, X-rays (radiation source: CuKα ray) are incident on the film surface of the laminate, and the diffraction intensity distribution curve is 2θ = 5-30. Measured in the range of °. The intensity curve was separated into peaks of a crystalline part and an amorphous part within a range of 2θ = 15 to 30 ° by the peak separation method, and the crystallinity was measured from the area ratio. FIG. 1 shows an intensity curve.

図1から明らかなように、2θ=19.8°にSilkI型結晶構造の特徴を示す小さなピークが認められた。これは形成したフィルムに液状絹にのみ存在する超分子構造が破壊されずに維持されていることを裏付ける結果ではないかと推察される。   As is clear from FIG. 1, a small peak showing the characteristics of the Silk I type crystal structure was observed at 2θ = 19.8 °. This is presumed to be a result of supporting that the supramolecular structure existing only in the liquid silk is maintained in the formed film without being destroyed.

2θ=15〜30°の範囲でピーク分離法により結晶化度を評価したところ、その結晶化度は8.7%であった。   When the crystallinity was evaluated by the peak separation method in the range of 2θ = 15 to 30 °, the crystallinity was 8.7%.

<評価試験2>
得られたフィブロインフィルムから、幅5mmのテープを切り出し、ゲージ長25mm、引っ張り速度40mm/分の条件下で、室温において強伸度試験を行った。その結果、破断応力41.9MPa、破断伸度7.4%と、高い柔軟性と十分な強度を併せ持ったフィルムとなっていることが確認された。
<Evaluation Test 2>
A tape having a width of 5 mm was cut out from the obtained fibroin film, and a high elongation test was performed at room temperature under conditions of a gauge length of 25 mm and a pulling speed of 40 mm / min. As a result, it was confirmed that the film had both high flexibility and sufficient strength, with a breaking stress of 41.9 MPa and a breaking elongation of 7.4%.

同様な測定方法によって市販のオブラートフィルムやポリヒドロキシブタン(PHB)フィルム、市販の生分解性フィルムとその力学特性を比較した。図2にその結果を示す。なお、図2中の長方形で表され、内部に(A)と表示している領域は、NOVONの力学特性を示す。   The mechanical properties of commercially available wafer films, polyhydroxybutane (PHB) films, and commercially available biodegradable films were compared by the same measurement method. The results are shown in FIG. In addition, the area | region represented by the rectangle in FIG. 2, and is displaying (A) inside shows the dynamic characteristic of NOVON.

図2から明らかなように、本発明のフィブロインフィルムの力学特性は極めて優れていることが判った。   As is apparent from FIG. 2, it was found that the mechanical properties of the fibroin film of the present invention are extremely excellent.

なお、本実施例において調製したフィブロイン水溶液の濃度は1〜2質量%であるが、フィブロイン水溶液の濃度が0.5〜5質量%の範囲であれば、本発明の効果を奏するフィブロインフィルムを得ることができることを確認している。   In addition, although the density | concentration of the fibroin aqueous solution prepared in a present Example is 1-2 mass%, if the density | concentration of a fibroin aqueous solution is the range of 0.5-5 mass%, the fibroin film which has the effect of this invention will be obtained. Make sure you can.

本発明の非結晶性フィブロインフィルムは、医療用として創傷被覆材、衣料用として特殊繊維の用途に適用できる。   The non-crystalline fibroin film of the present invention can be applied to wound dressing for medical use and special fiber for clothing.

評価試験1の回折強度分布曲線を示す図。The figure which shows the diffraction intensity distribution curve of the evaluation test 1. FIG. 評価試験2の力学特性結果を示す図。The figure which shows the mechanical characteristic result of the evaluation test 2. FIG.

Claims (2)

蚕の絹糸腺に含まれる液状絹から分離されたフィブロインを主成分原料とし、
フィルムが結晶部分と非晶部分とから構成され、前記フィルム中の結晶化度が10%未満であり、
前記フィルム中に含まれる結晶部分の結晶構造が前記液状絹中での存在形態であるSilkI型構造からなる
ことを特徴とする非結晶性フィブロインフィルム。
Using fibroin separated from liquid silk contained in silkworm gland of silkworm as the main ingredient,
The film is composed of a crystalline part and an amorphous part, and the crystallinity in the film is less than 10%,
An amorphous fibroin film, wherein the crystal structure of a crystal part contained in the film is a Silk I type structure which is a form existing in the liquid silk.
蚕の体内から摘出した絹糸腺のうち、前記絹糸腺から切り出した中部絹糸腺を10℃以下の温度に維持された純水に浸漬し、前記純水に浸漬した状態で中部絹糸腺から絹糸腺細胞を取り除くことで腺内の液状絹を得る工程と、
前記液状絹を10℃以下の温度に維持された純水に浸して、この浸した状態を保持し、前記液状絹を浸した純水を捨て、再び10℃以下の温度に維持された純水を供給する、純水の交換を一定の間隔で行うことにより、前記液状絹からセリシンの水溶性成分の溶出分離をするとともに、前記液状絹からセリシンの難水溶性成分を分離させ、前記分離して沈澱した沈澱物を取り除く工程と、
前記セリシンを分離した液状絹を10℃以下の温度に維持された純水に溶解させて透明なフィブロイン水溶液を調製する工程と、
前記フィブロイン水溶液をその底部が平滑なフィルム形成容器に入れて前記水溶液を前記容器底部に展開し、前記水溶液を展開した形成容器を0〜10℃の乾燥雰囲気に保持し、前記展開した水溶液中の水分を蒸発除去して乾燥固化させて前記容器底部にフィルムを形成する工程と
を含むことを特徴とする非結晶性フィブロインフィルムの製造方法。
Among the silk glands extracted from the body of the cocoon, the middle silk gland cut out from the silk gland is immersed in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or less, and the silk gland cells from the middle silk gland are immersed in the pure water. Removing liquid to obtain liquid silk in the gland;
The liquid silk is soaked in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower, the soaked state is maintained, the pure water soaked in the liquid silk is discarded, and pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower again. The water-soluble component of sericin is eluted and separated from the liquid silk by separating pure water at regular intervals, and the poorly water-soluble component of sericin is separated from the liquid silk. Removing the precipitated precipitate,
Dissolving the liquid silk from which the sericin has been separated in pure water maintained at a temperature of 10 ° C. or lower to prepare a transparent fibroin aqueous solution;
The fibroin aqueous solution is placed in a film forming container having a smooth bottom, and the aqueous solution is developed on the bottom of the container. The forming container in which the aqueous solution is developed is maintained in a dry atmosphere of 0 to 10 ° C. And a step of forming a film on the bottom of the container by evaporating and removing moisture to dry and solidify the film.
JP2008134894A 2008-05-23 2008-05-23 Method for producing amorphous fibroin film Expired - Fee Related JP5126841B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008134894A JP5126841B2 (en) 2008-05-23 2008-05-23 Method for producing amorphous fibroin film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008134894A JP5126841B2 (en) 2008-05-23 2008-05-23 Method for producing amorphous fibroin film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009280715A true JP2009280715A (en) 2009-12-03
JP5126841B2 JP5126841B2 (en) 2013-01-23

Family

ID=41451510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008134894A Expired - Fee Related JP5126841B2 (en) 2008-05-23 2008-05-23 Method for producing amorphous fibroin film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5126841B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443805C1 (en) * 2010-08-20 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" (СПГУТД) Method of producing silk fibroin based film for making contact lenses
WO2016182029A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 国立研究開発法人理化学研究所 Molded article, film, and method for preventing thermal deformation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7141161B1 (en) 2022-03-30 2022-09-22 セキ工業株式会社 Fluid detection sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01118545A (en) * 1987-11-02 1989-05-11 Agency Of Ind Science & Technol Water vapor-permeable membrane
WO2001036531A1 (en) * 1999-11-15 2001-05-25 Zaidan-Houjin Ueda Sen-I Kagaku Shinkoukai Molecularly composite polymeric material of fibroin/cellulose and process for producing the same
JP2003192807A (en) * 2001-12-28 2003-07-09 Japan Science & Technology Corp Silk protein film and method for producing the same
WO2005103158A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-03 Nippon Shinyaku Co., Ltd. Silk fibroin film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01118545A (en) * 1987-11-02 1989-05-11 Agency Of Ind Science & Technol Water vapor-permeable membrane
WO2001036531A1 (en) * 1999-11-15 2001-05-25 Zaidan-Houjin Ueda Sen-I Kagaku Shinkoukai Molecularly composite polymeric material of fibroin/cellulose and process for producing the same
JP2003192807A (en) * 2001-12-28 2003-07-09 Japan Science & Technology Corp Silk protein film and method for producing the same
WO2005103158A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-03 Nippon Shinyaku Co., Ltd. Silk fibroin film

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443805C1 (en) * 2010-08-20 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна" (СПГУТД) Method of producing silk fibroin based film for making contact lenses
WO2016182029A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 国立研究開発法人理化学研究所 Molded article, film, and method for preventing thermal deformation
JP2016216522A (en) * 2015-05-14 2016-12-22 国立研究開発法人理化学研究所 Molding, film, and method of suppressing heat deformation

Also Published As

Publication number Publication date
JP5126841B2 (en) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4881155B2 (en) Silk fibroin film
JP5246878B2 (en) Artificial eardrum using silk protein
Guo et al. Engineering silk materials: From natural spinning to artificial processing
JP5991624B2 (en) Collagen non-fibrotic molded body and method for producing the same
KR100334486B1 (en) Wound covering material
US9328135B2 (en) Method for producing porous silk fibroin material
ITVR20010098A1 (en) PROCEDURE FOR OBTAINING SILK FIBROIN HYDROGELS.
JP5317030B2 (en) Regenerated silk material and method for producing the same
JP5126841B2 (en) Method for producing amorphous fibroin film
CN106310380A (en) Nano-fibrosis silk fibroin gel and preparation method thereof
CN106237381A (en) A kind of fibroin albumen micro nanometer fiber porous support and preparation method thereof
CN107261209A (en) A kind of method of use phyllosilicate/chitosan self-assembled modified micro/nano-fibre film layer by layer
JP2006249115A (en) Method for producing silk sponge
JP2015093857A (en) Water-insoluble silk protein
KR20170007153A (en) Method for manufacturing chitin nanofiber film using centrifugal casting
Lee et al. A nano-frost array technique to prepare nanoporous PVDF membranes
JP2017056594A (en) Fibroin complex and production method thereof
JP6931210B2 (en) Insolubilizing free silk fibroin material
JP5704687B2 (en) Silk fibroin porous material
JP6450676B2 (en) Aqueous solution of bee silk protein and production method thereof
Kweon et al. Solubility and conformation of silk fibroin membrane
JP2009040877A (en) Method for producing polybutene resin
KR20110040483A (en) Method of fabrication of silk nanofibrous membrane with a controllable biodegradability and an implant biomaterial prepared by using the method
JP2014221011A (en) Method for manufacturing support body for culturing cells, support body for culturing cells, and cell culture method
BRPI1101774A2 (en) blends and composites comprising fibroin and alginate, production processes and products obtained therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120529

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121002

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121024

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees