JP2014005241A - Antimicrobial material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antibiotic material obtained by immobilizing silver nanoparticles on a solid material.SOLUTION: The present invention is a solid antimicrobial material comprising chitin derivatives with deacetylation degrees of 0% to 50% and silver nanoparticles bound to the chitin derivatives. In the present invention, the deacetylation degrees of chitin derivatives are preferably 5% to 40%. Silver nanoparticles have an average particle diameter of 1 nm to 30 nm. The weight fraction of the chitin derivatives to the antimicrobial material is preferably 1% to 30%. The molecular weights of the chitin derivatives are preferably 10,000 or more.

Description

本発明は、抗微生物材料に係り、詳細には銀ナノ粒子を含む固体状の抗微生物材料に関する。また、抗微生物材料を含む物品と、抗微生物材料の製造方法に関する。   The present invention relates to an antimicrobial material, and more particularly to a solid antimicrobial material containing silver nanoparticles. The present invention also relates to an article containing an antimicrobial material and a method for producing the antimicrobial material.

単純なマクロな塊状の金属とは異なり、金属ナノ粒子は、そのサイズや形状に応じた光学的、電磁気的、化学的特性を生じることが知られている。このような金属ナノ粒子の製造方法として、ナノサイズレベルの銀ナノ粒子を含む金属コロイド溶液を、簡便な装置を用い、温和な条件で製造する方法が公知となっている(例えば、特許文献1、非特許文献1〜3)。特許文献1には、還元糖の種類及び濃度を変化させることによって金属ナノ粒子の粒径を制御する技術が開示されている。また、金属コロイドの製造方法として、金属イオン含有ガラス粉末と還元糖(グルコース)とを含む水系懸濁液を、一般的なオートクレーブ装置等を用いて加圧加熱する技術が公知となっている(例えば、特許文献2)。   Unlike simple macro massive metals, metal nanoparticles are known to produce optical, electromagnetic and chemical properties depending on their size and shape. As a method for producing such metal nanoparticles, a method of producing a metal colloid solution containing nano-sized silver nanoparticles under mild conditions using a simple apparatus is known (for example, Patent Document 1). Non-patent documents 1 to 3). Patent Document 1 discloses a technique for controlling the particle size of metal nanoparticles by changing the type and concentration of reducing sugar. Further, as a method for producing a metal colloid, a technique is known in which an aqueous suspension containing a metal ion-containing glass powder and reducing sugar (glucose) is heated under pressure using a general autoclave apparatus or the like ( For example, Patent Document 2).

特開2010−268694号公報JP 2010-268694 A 特開2011−157623号公報JP 2011-157623 A Y. Mori et al. Simple and environmentally friendly preparation and size control of silber nanoparticles using an inhomogeneous system with silver-containing glass powder. J Nanopart Res 13, 2799 (2011)Y. Mori et al. Simple and environmentally friendly preparation and size control of silber nanoparticles using an inhomogeneous system with silver-containing glass powder.J Nanopart Res 13, 2799 (2011) T. Cunha et al. Biological and pharmacological activity of chitosan and derivatives. Chitosan-based systems for biopharmaceuticals: Delivery, targeting and polymer therapeutics, First edition. Edited by Bruno Sarmento and Jose das Neves. by John Wiley&Sons, Ltd. (2012)T. Cunha et al. Biological and pharmacological activity of chitosan and derivatives.Chitosan-based systems for biopharmaceuticals: Delivery, targeting and polymer therapeutics, First edition.Edited by Bruno Sarmento and Jose das Neves. By John Wiley & Sons, Ltd. (2012) J.L. Elechiguerra et al. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. J Nanobiotechnol 3, 6 (2005)J.L.Elechiguerra et al. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. J Nanobiotechnol 3, 6 (2005)

銀ナノ粒子は、生体に対して影響を及ぼすことがいくつか報告されており、特に水生生物に対する生体毒性が危惧されている。哺乳類に対してもマウスの精子幹細胞の成長を阻害することが知られている。また、銀ナノ粒子は表面プラズモン共鳴により呈色するため、銀ナノ粒子を溶媒に分散させたコロイド溶液状態での抗微生物材料への適用は、生体への影響のみならず衣類や家財等の汚損が予期されるために困難であった。   Silver nanoparticles have been reported to have some effects on living organisms, and in particular, biotoxicity to aquatic organisms is feared. It is also known to inhibit the growth of mouse sperm stem cells in mammals. In addition, since silver nanoparticles are colored by surface plasmon resonance, application to antimicrobial materials in a colloidal solution in which silver nanoparticles are dispersed in a solvent is not only harmful to living organisms but also stains such as clothing and household goods. It was difficult to expect.

そのため、銀ナノ粒子の抗微生物剤としての適用は、高分子やセラミック等の基質中に固定化させた状態に限られる。この場合、抗微生物性の発現は銀ナノ粒子部分の微生物に対する選択的な物理吸着よるものであるため、銀ナノ粒子と基質物質の立体構造の制御が特に重要で、簡便で有効な製造可能な技術は未到達であった。特に、銀ナノ粒子の粗大化を抑制しつつ、基質物質中に分散させることが困難であった。   Therefore, the application of silver nanoparticles as an antimicrobial agent is limited to a state where the silver nanoparticles are immobilized in a substrate such as a polymer or ceramic. In this case, since the expression of antimicrobial properties is due to selective physical adsorption of the silver nanoparticle part to the microorganism, control of the three-dimensional structure of the silver nanoparticle and the substrate substance is particularly important, and simple and effective production is possible. The technology was unreachable. In particular, it was difficult to disperse in the substrate material while suppressing the coarsening of the silver nanoparticles.

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、銀ナノ粒子を固体物質に固定化した抗生物性材料を提供することを課題とする。また、抗生物性材料を含む物品を提供することを課題とする。また、その製造方法を簡素にする(容易化する)ことを課題とする。   This invention is made | formed in view of the above background, Comprising: It aims at providing the antibiotic material which fix | immobilized silver nanoparticle to the solid substance. Another object is to provide an article containing an antibiotic material. Another object is to simplify (make easy) the manufacturing method.

上記課題を解決するために、本発明は、脱アセチル化度が0%〜50%のキチン誘導体と、前記キチン誘導体に結合した銀ナノ粒子とを有することを特徴とする固体状の抗微生物材料である。ここで、キチン誘導体は、複数のN−アセチルグルコサミン(C13NO)とグルコサミン(C13NO)とを直鎖状に含む分子量が数千〜数十万の多糖類である。N−アセチルグルコサミンは、そのアセチル基を脱アセチル化することによってグルコサミンとなる。キトサンは、キチンと同様に、複数のN−アセチルグルコサミンとグルコサミンとを直鎖状に含む分子量が数千〜数十万の多糖類であって、脱アセチル化度によってキチンと区別されている。脱アセチル化度は、キチン誘導体中に含まれるN−アセチルグルコサミン及びグルコサミンの総数に対するグルコサミンの数の割合と定義されている。キチン誘導体は、脱アセチル化度が0〜50%のものをキチン、51%〜100%のものをキトサンと定義する。また、キチン誘導体は、含まれるN−アセチルグルコサミン及びグルコサミンが付加的な官能基を有していてもよい。キチン誘導体は、例えば、N−アセチルグルコサミン及びグルコサミンの水酸基のカルボキシ化合物やアルコキシ化合物、アルチレングリコールの付加物、アシルオキシ化合物、カルバメート化合物等の各種のものを含み、具体的には例えば、カルボキシメチルキチン(CMCT)を含む。 In order to solve the above problems, the present invention provides a solid antimicrobial material comprising a chitin derivative having a deacetylation degree of 0% to 50% and silver nanoparticles bonded to the chitin derivative. It is. Here, the chitin derivative is a polysaccharide having a molecular weight of several thousands to several hundred thousand, which includes a plurality of N-acetylglucosamine (C 8 H 13 NO 5 ) and glucosamine (C 6 H 13 NO 5 ) in a straight chain. is there. N-acetylglucosamine becomes glucosamine by deacetylating the acetyl group. Similar to chitin, chitosan is a polysaccharide having a molecular weight of several thousands to several hundred thousand including a plurality of N-acetylglucosamine and glucosamine in a straight chain, and is distinguished from chitin by the degree of deacetylation. The degree of deacetylation is defined as the ratio of the number of glucosamines to the total number of N-acetylglucosamines and glucosamines contained in the chitin derivative. A chitin derivative is defined as chitin having a degree of deacetylation of 0 to 50% and chitosan having a deacetylation degree of 51% to 100%. Moreover, the N-acetylglucosamine and glucosamine contained in the chitin derivative may have an additional functional group. Chitin derivatives include, for example, various compounds such as N-acetylglucosamine and a carboxy compound of a hydroxyl group of glucosamine, an alkoxy compound, an adduct of alkylene glycol, an acyloxy compound, a carbamate compound, and specifically, for example, carboxymethyl chitin (CMCT).

この構成によれば、脱アセチル化度が0%〜50%のキチン誘導体は、常温(20℃±15℃)において、固体となるため、銀ナノ粒子が結合された固体状の抗微生物材料を得ることができる。キチンは正の電荷を有するため、表面に塩化物及び酸化物が形成されて負の電荷を有する銀ナノ粒子と結合することができる。特に、キチンは、銀ナノ粒子を含むコロイド溶液に添加することによって、銀ナノ粒子と結合することができるため、キチン/銀ナノ粒子複合体の形成が容易である。また、キチン/銀ナノ粒子複合体は、固体として形態が安定しているため、シート状、スポンジ状(多孔質状)等に形成することができ、銀ナノ粒子と微生物との接触面積を増大させることができる。   According to this configuration, a chitin derivative having a degree of deacetylation of 0% to 50% becomes a solid at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.). Can be obtained. Since chitin has a positive charge, chlorides and oxides are formed on the surface and can bind to silver nanoparticles having a negative charge. In particular, since chitin can be combined with silver nanoparticles by adding to a colloidal solution containing silver nanoparticles, it is easy to form a chitin / silver nanoparticle composite. In addition, the chitin / silver nanoparticle composite is stable as a solid, so it can be formed into sheets, sponges (porous), etc., increasing the contact area between silver nanoparticles and microorganisms Can be made.

上記発明において、前記キチン誘導体の脱アセチル化度が5%〜40%であることが好ましい。   In the said invention, it is preferable that the deacetylation degree of the said chitin derivative is 5%-40%.

この構成によれば、キチン誘導体の固体形状が安定化する。   According to this configuration, the solid form of the chitin derivative is stabilized.

上記発明において、前記銀ナノ粒子は、平均粒径が1nm〜30nmであり、当該抗微生物材料に対する重量分率が1%〜30%であることが好ましい。   In the above invention, the silver nanoparticles preferably have an average particle size of 1 nm to 30 nm and a weight fraction of 1% to 30% with respect to the antimicrobial material.

この構成によれば、抗生物性材料の抗生物活性が高められる。   According to this configuration, the antibiotic activity of the antibiotic material is increased.

上記発明において、前記キチン誘導体は、分子量が10,000以上であることが好ましい。   In the above invention, the chitin derivative preferably has a molecular weight of 10,000 or more.

この構成によれば、キチン誘導体の固体形状が安定化する。   According to this configuration, the solid form of the chitin derivative is stabilized.

上記発明における前記抗微生物材料を含有する樹脂から、抗微生物性を有する物品を構成してもよい。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタラートやポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド等の公知の樹脂であってよく、物品は自動車のインストルメントパネルやステアリングホイール、空調装置のフィルターやダクト等の公知のプラスチック成形部分であってよい。   You may comprise the article which has antimicrobial property from the resin containing the said antimicrobial material in the said invention. The resin may be a known resin such as polyethylene terephthalate, polyacetal, polycarbonate, polyamide, etc., and the article may be a known plastic molded part such as an automotive instrument panel, steering wheel, air conditioner filter or duct. It's okay.

この構成によれば、公知の様々な樹脂製物品に抗生物性を付与することができる。   According to this configuration, antibiotic properties can be imparted to various known resin articles.

また、本発明の他の側面は、抗微生物材料の製造方法であって、銀イオン含有ガラス粉末と還元糖とを含む水系懸濁液を加熱し、前記水系懸濁液に溶出した前記銀イオンを還元して銀ナノ粒子コロイド溶液を得る第1工程と、前記銀ナノ粒子コロイド溶液に脱アセチル化度が0〜50%のキチン誘導体を加え、前記銀ナノ粒子が前記キチン誘導体に結合したキチン/銀ナノ粒子複合体を得る第2工程と、前記キチン/銀ナノ粒子複合体を前記水系懸濁液から分離し、乾燥することによって前記銀ナノ粒子が結合された固体状のキチン誘導体を含む固体材料を得る第3工程とを有することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a method for producing an antimicrobial material, comprising heating a water-based suspension containing silver ion-containing glass powder and reducing sugar, and eluting the silver ion eluted into the water-based suspension. A first step of obtaining a silver nanoparticle colloidal solution by reducing the above, a chitin derivative having a deacetylation degree of 0 to 50% added to the silver nanoparticle colloidal solution, and the silver nanoparticle bound to the chitin derivative A second step of obtaining a silver nanoparticle composite, and a solid chitin derivative to which the silver nanoparticles are bound by separating the chitin / silver nanoparticle composite from the aqueous suspension and drying And a third step of obtaining a solid material.

この構成によれば、キチン誘導体を使用したことによって、銀ナノ粒子コロイド溶液から銀ナノ粒子の粗大化を抑制しつつ、キチン/銀ナノ粒子複合体を形成することができる。特に、還元糖を使用した銀イオンの還元による銀ナノ粒子コロイド溶液では、銀ナノ粒子と還元糖との分離が困難であるが、キチン誘導体を使用したことによって還元糖の除去が容易になる。また、この製造方法よれば、銀ナノ粒子の粒径の制御が容易である。   According to this configuration, by using the chitin derivative, a chitin / silver nanoparticle composite can be formed while suppressing the coarsening of the silver nanoparticles from the silver nanoparticle colloid solution. In particular, in a silver nanoparticle colloidal solution obtained by reducing silver ions using a reducing sugar, it is difficult to separate the silver nanoparticles from the reducing sugar, but the use of a chitin derivative facilitates the removal of the reducing sugar. Moreover, according to this manufacturing method, the particle size of the silver nanoparticles can be easily controlled.

上記発明において、前記第1工程において、加熱によって前記還元糖をカラメル化させることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that the reducing sugar is caramelized by heating in the first step.

この構成によれば、銀ナノ粒子コロイド溶液において、カラメル化した還元糖が銀ナノ粒子を保護し、銀ナノ粒子の粗大化が抑制される。   According to this configuration, in the silver nanoparticle colloid solution, the caramelized reducing sugar protects the silver nanoparticles, and the coarsening of the silver nanoparticles is suppressed.

以上の構成によれば、銀ナノ粒子を固体物質に固定化した抗生物性材料を提供することができる。また、抗生物性材料を含む物品を提供することができる。また、その製造方法を簡素にする(容易化する)ことができる。   According to the above structure, the antibiotic material which fixed the silver nanoparticle to the solid substance can be provided. In addition, an article containing an antibiotic material can be provided. In addition, the manufacturing method can be simplified (facilitated).

本実施形態に係るキチン/銀ナノ粒子複合体のTEM及びSEM観察像TEM and SEM observation image of chitin / silver nanoparticle composite according to this embodiment キチン/銀ナノ粒子複合体のPBSを用いた遠心分離洗浄の際に得られた上清のUV−visスペクトルUV-vis spectrum of the supernatant obtained by centrifugal washing of chitin / silver nanoparticle complex with PBS キチンの重量濃度と吸着銀ナノ粒子の相関を示すグラフGraph showing the correlation between chitin weight concentration and adsorbed silver nanoparticles キチン/銀ナノ粒子複合体の抗ウィルス活性の評価結果を示すグラフGraph showing antiviral activity evaluation results of chitin / silver nanoparticle composite キチン/銀ナノ粒子複合体又はキトサン/銀ナノ粒子複合体の抗菌活性の評価結果を示すグラフThe graph which shows the antibacterial activity evaluation result of chitin / silver nanoparticle composite or chitosan / silver nanoparticle composite

本実施形態に係るキチン/銀ナノ粒子複合体からなる抗微生物材料は、アセチル化度が0〜50%のキチン誘導体に、銀ナノ粒子が結合されたものである。キチン誘導体は、複数のN−アセチルグルコサミンとグルコサミンとを直鎖状に含む多糖類であり、N−アセチルグルコサミン及びグルコサミンは任意の官能基を付加的に有してもよい。キチン誘導体は、例えば、N−アセチルグルコサミン及びグルコサミンの水酸基のカルボキシ化合物やアルコキシ化合物、アルチレングリコールの付加物、アシルオキシ化合物、カルバメート化合物等の各種のものを含み、具体的には例えば、カルボキシメチルキチン(CMCT)を含む。   The antimicrobial material comprising the chitin / silver nanoparticle composite according to this embodiment is one in which silver nanoparticles are bound to a chitin derivative having an acetylation degree of 0 to 50%. The chitin derivative is a polysaccharide containing a plurality of N-acetylglucosamine and glucosamine in a linear form, and N-acetylglucosamine and glucosamine may additionally have any functional group. Chitin derivatives include, for example, various compounds such as N-acetylglucosamine and a carboxy compound of a hydroxyl group of glucosamine, an alkoxy compound, an adduct of alkylene glycol, an acyloxy compound, a carbamate compound, and specifically, for example, carboxymethyl chitin (CMCT).

銀ナノ粒子は、その表面に銀のハロゲン化物や酸化物が吸着して負電荷を有する。一方、キチン誘導体は、水溶液中では正電荷を有する。そのため、銀ナノ粒子とキチン誘導体とは、静電相互作用によって互いに結合している。   Silver nanoparticles have negative charges due to adsorption of silver halides and oxides on their surfaces. On the other hand, chitin derivatives have a positive charge in an aqueous solution. Therefore, the silver nanoparticles and the chitin derivative are bonded to each other by electrostatic interaction.

アセチル化度が0〜50%のキチン誘導体は、常温(20℃±15℃)において固体である。そのため、キチン/銀ナノ粒子複合体は、常温において固体であり、所定の形状を維持する。アセチル化度が50%より大きいキトサン誘導体は、一部が液体化(ゲル化)し、安定な形状を維持することができない。アセチル化度が0%〜50%のキチン誘導体を含むキチン/銀ナノ粒子複合体は、粉体状、スポンジ状、シート状、膜状、ゲル状など種々の形態を取り得る。また、キチン/銀ナノ粒子複合体は、単体で又は他の樹脂材料と混合して射出成形用材料としても使用することができ、公知の様々なプラスチック物品に代替することができる。例えば、キチン/銀ナノ粒子複合体は、自動車のインストルメントパネルやステアリングホイール、電話機及びテレビ等の筐体、空調装置に組み込まれるフィルター材料やダクト等の公知の様々なプラスチック製品に使用することができる。また、カルボキシメチルキチン/銀ナノ粒子複合体とポリビニルアルコールとの混合物は、ハイドロゲルとして使用することができる。   A chitin derivative having an acetylation degree of 0 to 50% is a solid at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.). Therefore, the chitin / silver nanoparticle composite is solid at room temperature and maintains a predetermined shape. A chitosan derivative having a degree of acetylation greater than 50% is partially liquefied (gelled) and cannot maintain a stable shape. A chitin / silver nanoparticle composite containing a chitin derivative having an acetylation degree of 0% to 50% can take various forms such as powder, sponge, sheet, film, and gel. In addition, the chitin / silver nanoparticle composite can be used alone or mixed with other resin materials as an injection molding material, and can be replaced with various known plastic articles. For example, the chitin / silver nanoparticle composite can be used for various well-known plastic products such as instrument panels and steering wheels of automobiles, casings of telephones and televisions, filter materials and ducts incorporated in air conditioners. it can. Moreover, the mixture of a carboxymethyl chitin / silver nanoparticle composite and polyvinyl alcohol can be used as a hydrogel.

キチン誘導体と銀ナノ粒子との結合は、キチン誘導体の脱アセチル化が低いほど、弱くなる傾向が確認されている。そのため、キチン誘導体は、銀ナノ粒子との結合性の観点について見れば、脱アセチル化度が高いほど好ましい。一方、キチンは、アセチル化度が低いほど固体形状の安定が良く、40%以下において一層安定した形態を取り得る。以上より、キチン誘導体のアセチル化度は、固体形状の安定性の観点と、銀ナノ粒子との結合性の観点とから、0%〜50%、より好ましくは5%〜40%、更に好ましくは30〜35%であるとよい。   It has been confirmed that the bond between the chitin derivative and the silver nanoparticles tends to be weaker as the deacetylation of the chitin derivative is lower. Therefore, the chitin derivative is more preferable as the degree of deacetylation is higher in terms of the binding property with the silver nanoparticles. On the other hand, chitin is more stable in solid form as the degree of acetylation is lower, and can take a more stable form at 40% or less. From the above, the degree of acetylation of the chitin derivative is 0% to 50%, more preferably 5% to 40%, and still more preferably, from the viewpoint of the stability of the solid form and the binding property with the silver nanoparticles. It is good that it is 30 to 35%.

キトサン誘導体は、抗真菌活性、抗菌活性と共に創傷治癒促進活性を有することが知られている。これは、負の電荷を有する真菌や菌の細胞膜に正の電荷を有するキチン誘導体が強く相互作用し、細胞膜の変化、遊走の抑制、細胞質成分の溶出を引き起こすためと考えられている(非特許文献2参照)。以上の特性はキチン誘導体も同様に有するが、これらの抗真菌等の性質は、脱アセチル化度が増大するにつれて高くなることが知られている。これは、脱アセチル化度が増大するほど、キチン誘導体の正電荷が強くなることに起因すると考えられる。なお、キトサン誘導体及びキチン誘導体は、単独では抗ウイルス活性は確認されていない。   Chitosan derivatives are known to have wound healing promoting activity as well as antifungal activity and antibacterial activity. This is thought to be because a chitin derivative having a positive charge strongly interacts with the cell membrane of a negatively charged fungus or fungus, causing cell membrane changes, inhibition of migration, and elution of cytoplasmic components (non-patented). Reference 2). The chitin derivatives have the above characteristics as well, but it is known that these antifungal properties and the like become higher as the degree of deacetylation increases. This is considered to result from the fact that the positive charge of the chitin derivative becomes stronger as the degree of deacetylation increases. In addition, chitosan derivatives and chitin derivatives alone have not been confirmed to have antiviral activity.

キチン誘導体は、銀ナノ粒子が結合されてキチン/銀ナノ粒子複合体となることによって、抗真菌、抗菌活性が大きく増強される。また、銀ナノ粒子が抗ウィルス活性を有することから、キチン/銀ナノ粒子複合体は抗ウィルス活性を有する。   The chitin derivative is greatly enhanced in antifungal and antibacterial activities by combining silver nanoparticles into a chitin / silver nanoparticle composite. Further, since the silver nanoparticles have antiviral activity, the chitin / silver nanoparticle composite has antiviral activity.

キチン/銀ナノ粒子複合体に含まれる銀ナノ粒子のサイズ(球状に近似させた場合の直径)は、抗菌用途の材料を得る場合にはマイクロオーダーより小さいことが好ましく、抗ウィルス用途の材料を得る場合には、好ましくは50nm以下、より好ましくは1〜30nm、更に好ましくは、2〜20nmであるとよい。   The size of the silver nanoparticles contained in the chitin / silver nanoparticle composite (diameter when approximated to a spherical shape) is preferably smaller than the micro order when obtaining materials for antibacterial applications. In the case of obtaining, it is preferably 50 nm or less, more preferably 1 to 30 nm, still more preferably 2 to 20 nm.

キチン/銀ナノ粒子複合体に含まれるキチン誘導体は、分子量が好ましくは5,000以上、より好ましく10,000〜300,000であるとよい。   The chitin derivative contained in the chitin / silver nanoparticle composite preferably has a molecular weight of 5,000 or more, more preferably 10,000 to 300,000.

実施形態に係るキチン/銀ナノ粒子複合体は、医療用あるいは産業用など各種用途に適用される。銀ナノ粒子はナノサイズにまで小さくすることにより、塊状金属とは異なる光学的、電磁気学的、化学的性質を呈する。例えば、10nm以下の銀ナノ粒子はHIV−1ウィルスのエンベロープに選択的に吸着して該ウィルスを不活化させることが見出されている(非特許文献3)。キチン/銀ナノ粒子複合体は、良好な安定性と共に強い抗ウィルス活性を呈する。ウィルスとしては、例えば、A(H1N1)インフルエンザウィルスが挙げられる。   The chitin / silver nanoparticle composite according to the embodiment is applied to various uses such as medical use and industrial use. Silver nanoparticles exhibit optical, electromagnetic, and chemical properties that are different from bulk metals by reducing them to nano-size. For example, silver nanoparticles of 10 nm or less have been found to selectively adsorb to the HIV-1 virus envelope and inactivate the virus (Non-patent Document 3). The chitin / silver nanoparticle composite exhibits strong antiviral activity with good stability. Examples of the virus include A (H1N1) influenza virus.

以下に、キチン/銀ナノ粒子複合体の製造方法を説明する。キチン/銀ナノ粒子複合体は、調整した銀ナノ粒子コロイドに−キチン誘導体を加えることによって形成され、溶液を取り除くことによって固体状に精製される。   Below, the manufacturing method of a chitin / silver nanoparticle composite is demonstrated. The chitin / silver nanoparticle composite is formed by adding a -chitin derivative to the prepared silver nanoparticle colloid and purified to a solid state by removing the solution.

銀ナノ粒子コロイドは、銀イオン含有ガラス粉末と還元糖(グルコース)とを含む水系懸濁液を、一般的なオートクレーブ装置等を用いて加圧加熱することによって生成される。この手法によって生成される銀ナノ粒子は粒径が一定しており、保存安定性も良好である。この手法における懸濁液の加熱において、グルコースは加熱され、分解し、不規則に結合する結果、褐色のあめ状物質に変化し、カラメル化する。   The silver nanoparticle colloid is produced by pressurizing and heating an aqueous suspension containing silver ion-containing glass powder and reducing sugar (glucose) using a general autoclave apparatus or the like. Silver nanoparticles produced by this method have a constant particle size and good storage stability. In heating the suspension in this manner, the glucose is heated, decomposes and binds irregularly, resulting in a brown candy-like substance that is caramelized.

銀イオン含有ガラス粉末の粒径は、好ましくは2〜20μmである。銀イオン含有ガラス粉末の粒径が小さいほど、銀イオンの溶出速度が速くなり、目的とする金属コロイドを得易くなる。ガラス粉末の粒径の好適な下限値は、粉末の取り扱い易さやコスト等を根拠とするほか、銀イオンの流出速度が速くなり過ぎないという点も考慮するとよい。また、銀イオン含有ガラス粉末に含まれる銀イオンの割合は、特に限定は無く、好ましくは1〜3重量%である。この範囲内であれば、水系懸濁液中で好ましい速度で金属イオンが溶出する。また、一価の銀イオンの形態でガラス成分に含まれることが典型的であり、具体的には硝酸銀や酸化銀の形態でガラス粉末に含まれていてもよい。   The particle size of the silver ion-containing glass powder is preferably 2 to 20 μm. The smaller the particle size of the silver ion-containing glass powder, the faster the elution rate of silver ions and the easier it is to obtain the target metal colloid. The preferable lower limit of the particle size of the glass powder is based on the ease of handling and cost of the powder, and it is also preferable to consider that the outflow rate of silver ions does not become too fast. Moreover, the ratio of the silver ion contained in a silver ion containing glass powder does not have limitation in particular, Preferably it is 1-3 weight%. Within this range, metal ions are eluted at a preferred rate in the aqueous suspension. Further, it is typically contained in the glass component in the form of monovalent silver ions, and specifically, it may be contained in the glass powder in the form of silver nitrate or silver oxide.

還元糖は、塩基性溶液中でアルデヒド基とケトン基とを形成する糖である。還元糖としては例えばグルコース、フルクトース、グリセルアルデヒド等の全ての還元単糖類、ラクトース、アラビノース、マルトース等の還元二糖類・オリゴ糖等が挙げられる。溶出した銀イオンを還元するに足る還元力のある還元糖を特に限定無く用いることができ、入手の容易さ、水溶性等の観点から、単糖類であるグルコースを使用するとよい。懸濁液のオートクレーブにおいて還元糖としてのグルコースは、分解し、不規則に結合する結果、褐色のあめ状物質(カラメル)に変化し、カラメル化する。生成されたカラメルは、還元された銀ナノ粒子が粗大粒子へと成長することを阻害し、微小な銀ナノ粒子として安定化させる。   A reducing sugar is a sugar that forms an aldehyde group and a ketone group in a basic solution. Examples of reducing sugars include all reducing monosaccharides such as glucose, fructose and glyceraldehyde, and reducing disaccharides and oligosaccharides such as lactose, arabinose and maltose. A reducing sugar having a reducing power sufficient to reduce the eluted silver ions can be used without particular limitation, and glucose, which is a monosaccharide, may be used from the viewpoints of availability, water solubility, and the like. In the suspension autoclave, glucose as a reducing sugar decomposes and binds irregularly, resulting in a brown candy-like substance (caramel) that is caramelized. The produced caramel inhibits the reduced silver nanoparticles from growing into coarse particles and stabilizes them as fine silver nanoparticles.

本実施形態では、金属の還元反応を水系溶媒中で行う。水系溶媒は少なくとも50%以上が水であり、好ましくは水のみである。グルコースと銀イオンとの間の酸化還元反応によって銀イオンが還元されて銀ナノ粒子となり、銀ナノ粒子コロイド溶液が得られる。この酸化還元反応において、グルコースが大過剰であることが望ましい。具体的には、水系溶媒における還元糖の濃度は0.2〜8wt%とした。本発明者らの新知見によれば、得られる金属コロイド中の金属粒子のサイズは、反応系中の還元糖の量の平方根に概ね比例する。よって、還元糖の使用量は、金属コロイド中の金属粒子のサイズの制御要因になり得る。   In this embodiment, the metal reduction reaction is performed in an aqueous solvent. The aqueous solvent is at least 50% water, preferably water alone. Silver ions are reduced by oxidation-reduction reaction between glucose and silver ions to form silver nanoparticles, and a silver nanoparticle colloidal solution is obtained. In this redox reaction, it is desirable that the glucose is in a large excess. Specifically, the concentration of reducing sugar in the aqueous solvent was 0.2 to 8 wt%. According to the present inventors' new knowledge, the size of the metal particles in the obtained metal colloid is approximately proportional to the square root of the amount of reducing sugar in the reaction system. Therefore, the amount of reducing sugar used can be a factor controlling the size of the metal particles in the metal colloid.

本実施形態では、還元糖を水系溶媒に溶解させ、さらに、金属含有ガラス粉末を分散させて水系懸濁液(以下、単に懸濁液ともいう。)を得て、その懸濁液を加熱する。加熱の好適例として、閉鎖系にて懸濁液を加熱し続けることが挙げられる。これによれば、水蒸気が生成して系内圧力が上昇するため、加圧状態での加熱が可能となる。このような加圧加熱は、一般的なオートクレーブ装置などを用いて容易に実現できる。   In this embodiment, reducing sugar is dissolved in an aqueous solvent, and further, a metal-containing glass powder is dispersed to obtain an aqueous suspension (hereinafter also simply referred to as a suspension), and the suspension is heated. . A preferred example of heating is to continue heating the suspension in a closed system. According to this, since water vapor | steam produces | generates and a system internal pressure rises, the heating in a pressurized state is attained. Such pressure heating can be easily realized by using a general autoclave apparatus or the like.

懸濁液の加圧・加熱によって還元糖としてのグルコースは、分解し、不規則に結合する結果、褐色のあめ状物質に変化する(カラメル化する)。生成したカラメルは、還元され生成した銀ナノ粒子が粗大粒子へと成長するのを阻害し、微小な銀ナノ粒子として安定化させる。本実施形態では、従来法とは異なり、酸化還元反応において特段の添加剤が不要である。これは、還元糖に由来するカラメルが添加剤の代替になっているためである。   Glucose as a reducing sugar is decomposed by pressurization and heating of the suspension, and as a result of binding irregularly, it turns into a brown candy-like substance (caramelizes). The produced caramel inhibits the reduced and produced silver nanoparticles from growing into coarse particles and stabilizes them as fine silver nanoparticles. In this embodiment, unlike the conventional method, no special additive is required in the oxidation-reduction reaction. This is because caramel derived from reducing sugar is an alternative to the additive.

銀ナノ粒子コロイド溶液を生成するためのオートクレーブの好適な条件は、圧力が180〜230kPa、温度が110〜130℃、加圧・加熱時間が10〜25分間である。上記範囲内では、反応速度及びグルコースのカラメル化の速度が好適なバランスを保つ結果、銀ナノ粒子コロイドは粒径が一定し、保存安定性がより一層良好となる。本実施形態では、比較的に温和な反応条件で銀ナノ粒子コロイドを製造できる。   The preferred conditions of the autoclave for producing the silver nanoparticle colloidal solution are a pressure of 180 to 230 kPa, a temperature of 110 to 130 ° C., and a pressure and heating time of 10 to 25 minutes. Within the above range, as a result of maintaining a suitable balance between the reaction rate and the rate of caramelization of glucose, the silver nanoparticle colloid has a constant particle size and further improved storage stability. In this embodiment, colloidal silver nanoparticles can be produced under relatively mild reaction conditions.

懸濁液の加圧・加熱による反応終了後は、遠心分離等の適宜の手法によって、ガラス粉末を除去し、銀ナノ粒子コロイド溶液を得る。銀ナノ粒子コロイド溶液に含まれる銀ナノ粒子は、生成したカラメルが保護剤として作用するため形状が一定した球状になり易く、そのサイズ(球状に近似させた場合の直径)は、2〜30nmである。銀ナノ粒子は、サイズが小さいほど、サイズのばらつきが小さく、安定性が高い。本実施形態では、従来法と異なり、金属コロイド溶液を貯蔵する際に、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)等の安定剤を用いる必要が無い。   After completion of the reaction by pressurizing and heating the suspension, the glass powder is removed by an appropriate technique such as centrifugation to obtain a silver nanoparticle colloidal solution. Silver nanoparticles contained in the colloidal solution of silver nanoparticles tend to be a spherical shape with a constant shape because the produced caramel acts as a protective agent, and the size (diameter approximated to a spherical shape) is 2 to 30 nm. is there. The smaller the size of the silver nanoparticles, the smaller the size variation and the higher the stability. In this embodiment, unlike the conventional method, it is not necessary to use a stabilizer such as poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) when storing the metal colloid solution.

次に、銀ナノ粒子コロイド溶液にアセチル化度が0%〜50%のキチン誘導体を添加し、攪拌する。キチン誘導体は、分子量が10,000以上であることが好ましい。これにより、銀ナノ粒子は、キチン誘導体と静電相互作用によって結合し、キチン/銀ナノ粒子複合体を形成し、カラメルから分離される。銀ナノ粒子とキチン誘導体との相互作用は、濃度及び脱アセチル化度に依存する。なお、他の実施形態では、銀ナノ粒子コロイド溶液からガラス粉末を除去する前に、キチン誘導体を加えてもよい。   Next, a chitin derivative having an acetylation degree of 0% to 50% is added to the silver nanoparticle colloid solution and stirred. The chitin derivative preferably has a molecular weight of 10,000 or more. As a result, the silver nanoparticles are bound to the chitin derivative by electrostatic interaction to form a chitin / silver nanoparticle composite and separated from the caramel. The interaction between the silver nanoparticles and the chitin derivative depends on the concentration and the degree of deacetylation. In other embodiments, a chitin derivative may be added before removing the glass powder from the silver nanoparticle colloid solution.

キチン/銀ナノ粒子複合体を含む懸濁液は、遠心分離、透析、濾過等を行い、カラメルを除去する。その後、懸濁液を凍結乾燥することによって溶媒を除去し、キチン/銀ナノ粒子複合体を得る。なお、凍結乾燥に代えて懸濁液の濾過及び水洗によりキチン/銀ナノ粒子複合体を精製する場合には、水洗によりキチン誘導体の脱アセチル化度に応じて、15〜80%の銀ナノ粒子が流出する虞がある。   The suspension containing the chitin / silver nanoparticle complex is subjected to centrifugation, dialysis, filtration and the like to remove caramel. Thereafter, the solvent is removed by freeze-drying the suspension to obtain a chitin / silver nanoparticle composite. In addition, when purifying a chitin / silver nanoparticle complex by filtration and washing with water instead of freeze-drying, 15 to 80% of silver nanoparticles depending on the degree of deacetylation of the chitin derivative by washing with water May leak.

以上の製造方法によれば、キチン誘導体を懸濁液に加えることによって、カラメルによって保護された銀ナノ粒子から、カラメルを容易に取り除くことができる。また、キチン誘導体は銀ナノ粒子の粗大化を抑制する効果があり、生成した銀ナノ粒子を安定的に保存することができる。   According to the above production method, caramel can be easily removed from the silver nanoparticles protected by caramel by adding the chitin derivative to the suspension. Further, the chitin derivative has an effect of suppressing the coarsening of the silver nanoparticles, and the generated silver nanoparticles can be stably stored.

以下、本発明による実施例を示す。ただし、本発明はこれらの実施例に記載された態様に限定されるわけではない。   Examples according to the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the embodiments described in these examples.

[実施例1]
SiO(約25%)−B(約60%)−NaO(約15%)−AgNO(1.6%)なる組成の銀含有ガラス粉末(環境サイエンス社、型番BSP21、平均粒径10μm)0.50gを、100mLのガラスバイアル中で、所定濃度(0.25重量%、1.0重量%、4.0重量%)のD−グルコース(>98%、和光純薬製)水溶液50mLに分散させた。得られた懸濁液をイケモト社製IMC−30Lのオートクレーブ装置にて、121℃、200kPaの加圧加熱処理に供した(約20分)。その後、懸濁液を徐々に室温にまで冷却して、3000rpm、10分間の遠心分離に供した。このとき、グルコースを含む溶媒部分(上清)は黄褐色になっていた。銀ナノ粒子コロイドを含む上清を銀ナノ粒子コロイド溶液として回収し、室温暗所に保存した。銀ナノ粒子コロイド溶液に、脱アセチル化度が30%又は5%以下のキチン(焼津水産化学工業株式会社)を所定の重量加え、撹拌しながら1時間、室温で反応させた。ここで使用したキチンは、N−アセチルグルコサミン及びグルコサミンから構成されるものであり、付加的な官能基を有していない。反応後、溶液についてPBS(リン酸緩衝生理食塩水)を用いた遠心分離(3,000rpm、10min)を2度行い、生成したカラメルを除去すると共に、生成したキチン/銀ナノ粒子複合体を洗浄した。洗浄後のキチン/銀ナノ粒子複合体は、凍結乾燥し、形状が安定した固体のキチン/銀ナノ粒子複合体を得た。得られた固体のキチン/銀ナノ粒子複合体を実施例1とする。
[Example 1]
Silver-containing glass powder having a composition of SiO 2 (about 25%)-B 2 O 3 (about 60%)-Na 2 O (about 15%)-AgNO 3 (1.6%) (Environmental Science, model number BSP21, D-glucose (> 98%, Wako Pure Chemical Industries Ltd.) at a predetermined concentration (0.25 wt%, 1.0 wt%, 4.0 wt%) in a 100 mL glass vial with 0.50 g of an average particle size of 10 μm) Manufactured) was dispersed in 50 mL of an aqueous solution. The obtained suspension was subjected to pressure heat treatment at 121 ° C. and 200 kPa (about 20 minutes) in an IMC-30L autoclave device manufactured by Ikemoto. Thereafter, the suspension was gradually cooled to room temperature and subjected to centrifugation at 3000 rpm for 10 minutes. At this time, the solvent portion (supernatant) containing glucose was yellowish brown. The supernatant containing the silver nanoparticle colloid was collected as a silver nanoparticle colloid solution and stored in the dark at room temperature. A predetermined weight of chitin (Yaizu Suisan Chemical Co., Ltd.) having a deacetylation degree of 30% or 5% or less was added to the silver nanoparticle colloid solution, and the mixture was allowed to react at room temperature for 1 hour with stirring. The chitin used here is composed of N-acetylglucosamine and glucosamine, and has no additional functional group. After the reaction, the solution is centrifuged twice (3,000 rpm, 10 min) using PBS (phosphate buffered saline) to remove the produced caramel and wash the produced chitin / silver nanoparticle composite. did. The washed chitin / silver nanoparticle composite was freeze-dried to obtain a solid chitin / silver nanoparticle composite having a stable shape. The obtained solid chitin / silver nanoparticle composite is taken as Example 1.

上記の実施例において、D−グルコースの量は、0.25重量%の場合において、銀イオンを還元する当量の25倍以上に相当し、1.0重量%の場合に100倍以上に相当し、4.0重量%の場合に400倍以上に相当する。   In the above examples, the amount of D-glucose corresponds to 25 times or more of the equivalent of reducing silver ions in the case of 0.25% by weight, and corresponds to 100 times or more in the case of 1.0% by weight. The case of 4.0% by weight corresponds to 400 times or more.

[比較例1]
上記の実施例1において、製造工程において加えたキチンを、アセチル化度が84%のキトサン(焼津水産化学工業株式会社)に変更し、生成したキトサン/銀ナノ粒子複合体を比較例1とする。
[Comparative Example 1]
In the above Example 1, chitin added in the production process was changed to chitosan (Yaizu Suisan Chemical Co., Ltd.) having an acetylation degree of 84%, and the produced chitosan / silver nanoparticle composite was used as Comparative Example 1. .

(外観観察)
実施例1に係るキチン/銀ナノ粒子複合体は、常温(20℃±15℃)において、安定した固体であることが目視によって観察された。一方、比較例1に係るキトサン/銀ナノ粒子複合体は、常温(20℃±15℃)において、液体(ゲル)であることが目視によって観察された。
(Appearance observation)
It was visually observed that the chitin / silver nanoparticle composite according to Example 1 was a stable solid at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.). On the other hand, the chitosan / silver nanoparticle composite according to Comparative Example 1 was visually observed to be a liquid (gel) at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.).

(顕微鏡観察)
実施例1として得られたキチン/銀ナノ粒子複合体を凍結乾燥後、1ヶ月間室温保存したキチン/銀ナノ粒子複合体のTEM及びSEM像を観察した(JEOL JEM−1010、80kV)(図1)。図1(A)のTEM像に示されるように、複合体中の銀ナノ粒子は球形で均一に分散されていた。なお、TEM観察像中のスケールバーは100nmであり、SEM観察像中のスケールバーは1μmである。銀ナノ粒子の粒径はTEM観察像写真から、粒径解析ソフトを用いて測定した。結果、製造工程においてD−グルコースの濃度を0.25重量%としたものは、銀ナノ粒子の平均粒径(直径)が3.48±1.83nm、D−グルコースの濃度を1.00重量%としたものは、銀ナノ粒子の粒径が6.53±1.78nm、D−グルコースの濃度を4.00重量%としたものは、銀ナノ粒子の粒径が12.9±2.50nmであった。
(Microscopic observation)
After freeze-drying the chitin / silver nanoparticle composite obtained as Example 1, TEM and SEM images of the chitin / silver nanoparticle composite stored at room temperature for 1 month were observed (JEOL JEM-1010, 80 kV) (FIG. 1). As shown in the TEM image of FIG. 1A, the silver nanoparticles in the composite were spherical and uniformly dispersed. The scale bar in the TEM observation image is 100 nm, and the scale bar in the SEM observation image is 1 μm. The particle size of the silver nanoparticles was measured from a TEM observation image photograph using particle size analysis software. As a result, when the concentration of D-glucose was 0.25 wt% in the production process, the average particle diameter (diameter) of the silver nanoparticles was 3.48 ± 1.83 nm, and the concentration of D-glucose was 1.00 wt. %, The silver nanoparticles have a particle size of 6.53 ± 1.78 nm, and those having a D-glucose concentration of 4.00% by weight have a silver nanoparticle size of 12.9 ± 2. It was 50 nm.

(UV−visスペクトル)
実施例1のキチン/銀ナノ粒子複合体コロイド溶液の遠心分離洗浄の際に得られた上清のUV−visスペクトル(日立、U−3300)を測定した結果を図2の(A)〜(C)に示す。図2では、加えたD−グルコースの濃度が0.25重量%、1.0重量%、4.0重量%のサンプルについて、脱アセチル化度が30%であるキチンの添加量を変化させた結果を示している。図2に示すUV−visスペクトルは、遠心分離洗浄直後の上清を測定したものである。図2の各図において、波長400nm付近のピークは、銀ナノ粒子に起因するものである。銀ナノ粒子に起因するピークは、D−グルコースの濃度が高いほど、すなわち銀ナノ粒子の粒径が大きいほど増大することが確認された。また、各図において、キチンの添加量が増大するほど、ピークが減少することが確認された。これは、キチンの添加量が増大するに伴って、キチンと結合してキチン/銀ナノ粒子複合体を形成する銀ナノ粒子が増大することを示している。キチン/銀ナノ粒子複合体は遠心分離によって上清中から除去されるため、上清中の銀ナノ粒子濃度は減少する。
(UV-vis spectrum)
The results obtained by measuring the UV-vis spectrum (Hitachi, U-3300) of the supernatant obtained during centrifugal washing of the chitin / silver nanoparticle composite colloidal solution of Example 1 are shown in FIGS. C). In FIG. 2, the amount of chitin added with a deacetylation degree of 30% was changed for samples having a D-glucose concentration of 0.25 wt%, 1.0 wt%, and 4.0 wt%. Results are shown. The UV-vis spectrum shown in FIG. 2 is obtained by measuring the supernatant immediately after washing by centrifugation. In each figure of FIG. 2, the peak around the wavelength of 400 nm is attributed to the silver nanoparticles. It was confirmed that the peak due to the silver nanoparticles increases as the concentration of D-glucose increases, that is, as the particle size of the silver nanoparticles increases. Moreover, in each figure, it was confirmed that a peak reduces, so that the addition amount of chitin increases. This indicates that as the amount of chitin added increases, the silver nanoparticles that combine with chitin to form a chitin / silver nanoparticle composite increase. Since the chitin / silver nanoparticle complex is removed from the supernatant by centrifugation, the concentration of silver nanoparticles in the supernatant decreases.

図3は、加えたD−グルコースの濃度が0.25重量%、1.0重量%、4.0重量%のサンプルについて、脱アセチル化度が30%であるキチンの添加量を変化させた際の波長400nmにおける吸光度を示している。この吸光度変化から1mg/mLのキチン(脱アセチル化度:30%)に対して結合(吸着)する銀ナノ粒子の重量を算出した。結果を以下の表1に示す。同様に、1mg/1mLのキトサン(アセチル化度:84%)及び1mg/1mLのキチン(アセチル化度:5%以下)に対して結合する銀ナノ粒子の重量を算出し、表1に合わせて示す。表1から分かるように、脱アセチル化度が高いほど結合する銀ナノ粒子の重量は増大する。   FIG. 3 shows that the amount of chitin added with a degree of deacetylation of 30% was changed for samples having a D-glucose concentration of 0.25 wt%, 1.0 wt%, and 4.0 wt%. The absorbance at a wavelength of 400 nm is shown. From this change in absorbance, the weight of silver nanoparticles bound (adsorbed) to 1 mg / mL chitin (degree of deacetylation: 30%) was calculated. The results are shown in Table 1 below. Similarly, the weight of silver nanoparticles bound to 1 mg / 1 mL of chitosan (acetylation degree: 84%) and 1 mg / 1 mL of chitin (acetylation degree: 5% or less) was calculated. Show. As can be seen from Table 1, the higher the degree of deacetylation, the greater the weight of the bound silver nanoparticles.

[実施例2]
脱アセチル化度が30%のキチン(焼津水産化学(株)、平均分子量:54000)10mgを1mLの水に酸性下(pH2)で溶解させ、実施例1の操作に準拠して得た各銀ナノ粒子コロイド溶液(平均粒径が、12.9±2.50nm、6.53±1.78nm及び3.48±1.83nmの3種類)を加えてよく攪拌した。その後、NaOHの添加により中和し、キチン/銀ナノ粒子複合体を沈殿物として調製した。この複合体を数回生食水で洗浄した。
[Example 2]
Each silver obtained by dissolving 10 mg of chitin having a degree of deacetylation (Yaizu Suisan Chemical Co., Ltd., average molecular weight: 54000) in 1 mL of water under acidic conditions (pH 2) and following the procedure of Example 1 Nanoparticle colloidal solutions (average particle size: 12.9 ± 2.50 nm, 6.53 ± 1.78 nm and 3.48 ± 1.83 nm) were added and stirred well. Then, it neutralized by addition of NaOH and the chitin / silver nanoparticle composite was prepared as a precipitate. This complex was washed several times with saline.

(抗ウィルス活性評価)
A/PR/8/34株(H1N1型)のインフルエンザ液をキチン/銀ナノ粒子複合体に添加し、生じた懸濁液を1時間室温で攪拌し、遠心分離法でウィルスを吸着した複合体を除去し、上澄みの残存インフルエンザを被感染細胞(MDCK)を含む96−ウエルプレートに段階希釈により加え、7日間培養した。プラーク形成したウエル数をカウントし、下記の数1によって表されるTCID50法に基づいて評価をした。
(Antiviral activity evaluation)
Influenza fluid of A / PR / 8/34 strain (H1N1 type) is added to the chitin / silver nanoparticle complex, the resulting suspension is stirred for 1 hour at room temperature, and the virus is adsorbed by centrifugation. The supernatant of the supernatant was added to a 96-well plate containing infected cells (MDCK) by serial dilution and cultured for 7 days. The number of wells in which plaque was formed was counted and evaluated based on the TCID50 method represented by the following formula 1.

数1において、cは1段目のウィルス濃度であり、pはプラーク形成したウエル数であり、wは1濃度あたりのウエル数であり、vは1ウエルあたりのウィルス液体積である。 In Equation 1, c is the concentration of the first stage virus, p is the number of plaque-formed wells, w is the number of wells per concentration, and v is the volume of virus solution per well.

図4は抗ウィルス活性の評価結果である。図4の縦軸はインフルエンザの感染の程度を表している。銀ナノ粒子を含まぬキチンのみの場合におけるインフルエンザの感染の程度を、縦軸における100%として規格化した。ここで脱アセチル化が30%のキチンには銀ナノ粒子の含有なくして抗インフルエンザ活性は観察できなかった。よって、縦軸の値が100%より小さければ、キチンのみの場合よりも、抗インフルエンザ活性が高いといる。また、縦軸の値が小さければ小さいほど、抗インフルエンザ活性が高いと言える。横軸は1mgのキチンに対する銀粒子の含有量を示す。図4にプロットされるように、銀ナノ粒子を含有する複合体は、例外なく、キチンのみの場合よりも抗インフルエンザ活性が向上した。銀ナノ粒子の平均粒径が小さいほど、少ない含有量で高い抗インフルエンザ活性を呈することが判明した。   FIG. 4 shows the evaluation results of antiviral activity. The vertical axis in FIG. 4 represents the degree of influenza infection. The degree of influenza infection in the case of chitin without silver nanoparticles was normalized as 100% on the vertical axis. Here, the anti-influenza activity could not be observed without containing silver nanoparticles in 30% deacetylated chitin. Therefore, if the value on the vertical axis is smaller than 100%, the anti-influenza activity is higher than that of chitin alone. Moreover, it can be said that anti-influenza activity is so high that the value of a vertical axis | shaft is small. The horizontal axis shows the content of silver particles with respect to 1 mg of chitin. As plotted in FIG. 4, the complexes containing silver nanoparticles, without exception, improved anti-influenza activity over chitin alone. It was found that the smaller the average particle size of the silver nanoparticles, the higher the anti-influenza activity.

[実施例3及び比較例3]
実施例1の工程に従って生成した銀ナノ粒子コロイド溶液(平均粒径が12.9±2.50nm、6.53±1.78nm及び3.48±1.83nmの3種類)に、脱アセチル化度が30%又は5%以下のキチンのスポンジ断片(直径5mm×厚さ1mm)を加え、攪拌した。各スポンジ断片はPBSを用いた遠心分離法で3度洗浄した後、凍結乾燥させた。これらを実施例3とする。また、比較対象として、実施例3のスポンジ断片に代えて、脱アセチル化度が84%の光硬化キトサンからなるスポンジ断片(直径5mm×厚さ1mm)を使用したものを比較例3とした。
[Example 3 and Comparative Example 3]
The silver nanoparticle colloidal solution produced according to the process of Example 1 (three kinds of average particle diameters of 12.9 ± 2.50 nm, 6.53 ± 1.78 nm and 3.48 ± 1.83 nm) was deacetylated. A chitin sponge fragment (diameter 5 mm × thickness 1 mm) having a degree of 30% or 5% or less was added and stirred. Each sponge fragment was washed three times by centrifugation using PBS and then lyophilized. These are referred to as Example 3. As a comparative object, Comparative Example 3 was prepared by using a sponge fragment (diameter 5 mm × thickness 1 mm) made of photocured chitosan having a deacetylation degree of 84% instead of the sponge fragment of Example 3.

(抗真菌活性試験)
実施例3及び比較例3の各スポンジ断片にE. coli(strain B, ATCC no.11303)懸濁液(3x1010 colony forming units(CFU) / mL in PBS)を50mL滴下し、15分間室温で放置した。それらE. coliを滴下した各スポンジ断片は、1mLの菌体培養液(NB:Nutrient Broth)内で、振動下37℃で24時間培養した。各スポンジ断片の入った菌体培養液をボルテックスミキサーによって1分間攪拌した後、各スポンジ断片を除去した菌体培養液の波長650nmでの吸光度(OD650)を測定した。結果を図5に示す。
(Antifungal activity test)
50 mL of an E. coli (strain B, ATCC no. 11303) suspension (3 × 10 10 colony forming units (CFU) / mL in PBS) was added dropwise to each sponge fragment of Example 3 and Comparative Example 3 for 15 minutes at room temperature. I left it alone. Each sponge fragment to which the E. coli was dropped was cultured in 1 mL of a cell culture medium (NB: Nutrient Broth) for 24 hours at 37 ° C. under vibration. The bacterial cell culture solution containing each sponge fragment was stirred for 1 minute by a vortex mixer, and then the absorbance (OD650) at a wavelength of 650 nm of the bacterial cell culture solution from which each sponge fragment was removed was measured. The results are shown in FIG.

図5の各図には、最も右側の部分に菌体培養液のみの吸光度(バックグラウンド、菌なし)、その左側に実施例2及び比較例2のスポンジを含まず、同様の条件で培養されたE. coliを含む菌体培養液の吸光度(菌のみ)、その左側に銀ナノ粒子を含まない実施例2及び比較例2に係るスポンジを使用した際のE. coliを含む菌体培養液の吸光度(1mgキチン又はキトサン)を示している。図5から、脱アセチル化度が5%以下及び30%のキチンからなるスポンジと、脱アセチル化度が84%のキトサンからなるスポンジとは、いずれも銀ナノ粒子を含まなくても、抗真菌活性を有することが分かる。そして、これらのスポンジに銀ナノ粒子を結合させた実施例2及び比較例2に係るスポンジは、更に抗真菌活性が増大することが確認された。これらの実施例2及び比較例2に係るスポンジは、スポンジを構成するキチン又はキトサンの脱アセチル化度が高いほど抗真菌活性が高いことが分かる。また、図5から、銀ナノ粒子は、その平均粒径が小さいほど抗真菌活性が高く、濃度が高いほど抗真菌活性が高いことが確認された。   In each figure of FIG. 5, the rightmost part is the absorbance of the bacterial cell culture solution only (background, no bacteria), and the left side does not include the sponges of Example 2 and Comparative Example 2 and is cultured under the same conditions. Absorbance of bacterial culture containing E. coli (bacteria only), bacterial culture containing E. coli when using sponges according to Example 2 and Comparative Example 2 that do not contain silver nanoparticles on the left side (1 mg chitin or chitosan). From FIG. 5, the sponge made of chitin with a deacetylation degree of 5% or less and 30% and the sponge made of chitosan with a deacetylation degree of 84% are both antifungal, even if they do not contain silver nanoparticles. It turns out that it has activity. And it was confirmed that the antifungal activity of the sponges according to Example 2 and Comparative Example 2 in which silver nanoparticles were bonded to these sponges was further increased. It can be seen that the sponges according to Example 2 and Comparative Example 2 have higher antifungal activity as the degree of deacetylation of chitin or chitosan constituting the sponge is higher. From FIG. 5, it was confirmed that the silver nanoparticles had higher antifungal activity as the average particle size was smaller, and higher antifungal activity as the concentration was higher.

図5の結果から、キチンのスポンジはキトサンのスポンジに比較して抗真菌活性が低いことが確認されたが、銀ナノ粒子を結合することによって抗真菌活性が増大することが確認された。キチンのスポンジは、常温において安定して形態を維持することができるため、光硬化性の処理が必要なキトサンに比較して汎用性が高いと言える。   From the results of FIG. 5, it was confirmed that the chitin sponge had a lower antifungal activity than the chitosan sponge, but the antifungal activity was increased by binding silver nanoparticles. A chitin sponge can be said to be more versatile than chitosan which requires a photo-curing treatment because it can stably maintain its form at room temperature.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified.

Claims (7)

脱アセチル化度が0%〜50%のキチン誘導体と、
前記キチン誘導体に結合した銀ナノ粒子とを有することを特徴とする固体状の抗微生物材料。
A chitin derivative having a degree of deacetylation of 0% to 50%,
A solid antimicrobial material comprising silver nanoparticles bonded to the chitin derivative.
前記キチン誘導体の脱アセチル化度が5%〜40%であることを特徴とする請求項1に記載の抗微生物材料。   The antimicrobial material according to claim 1, wherein the chitin derivative has a degree of deacetylation of 5% to 40%. 前記銀ナノ粒子は、平均粒径が1nm〜30nmであり、当該抗微生物材料に対する重量分率が1%〜30%であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の抗微生物材料。   3. The antimicrobial material according to claim 1, wherein the silver nanoparticles have an average particle diameter of 1 nm to 30 nm and a weight fraction with respect to the antimicrobial material of 1% to 30%. . 前記キチン誘導体は、分子量が10,000〜300,000であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つの項に記載の抗微生物材料。   The antimicrobial material according to any one of claims 1 to 3, wherein the chitin derivative has a molecular weight of 10,000 to 300,000. 請求項1〜請求項4に記載の抗微生物材料を含有する樹脂から構成された抗微生物性を有する物品。   An article having antimicrobial properties composed of a resin containing the antimicrobial material according to claim 1. 銀イオン含有ガラス粉末と還元糖とを含む水系懸濁液を加熱し、前記水系懸濁液に溶出した前記銀イオンを還元して銀ナノ粒子コロイド溶液を得る第1工程と、
前記銀ナノ粒子コロイド溶液に脱アセチル化度が0〜50%のキチン誘導体を加え、前記銀ナノ粒子が前記キチン誘導体に結合したキチン/銀ナノ粒子複合体を得る第2工程と、
前記キチン/銀ナノ粒子複合体を前記水系懸濁液から分離し、乾燥することによって前記銀ナノ粒子が結合された固体状のキチン誘導体を含む固体材料を得る第3工程と
を有することを特徴とする抗微生物材料の製造方法。
A first step of heating a water-based suspension containing silver ion-containing glass powder and reducing sugar to reduce the silver ions eluted in the water-based suspension to obtain a silver nanoparticle colloidal solution;
A second step of adding a chitin derivative having a deacetylation degree of 0 to 50% to the silver nanoparticle colloid solution to obtain a chitin / silver nanoparticle composite in which the silver nanoparticles are bound to the chitin derivative;
Separating the chitin / silver nanoparticle composite from the aqueous suspension and drying to obtain a solid material containing a solid chitin derivative to which the silver nanoparticles are bound. A method for producing an antimicrobial material.
前記第1工程において、加熱によって前記還元糖をカラメル化させることを特徴とする請求項6に記載の抗微生物材料の製造方法。   In the said 1st process, the said reducing sugar is caramelized by heating, The manufacturing method of the antimicrobial material of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
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