JP2016505722A - ヒアルロナンの疎水化誘導体をベースとする繊維,その調製及び使用方法,それをベースとする織物,並びにその使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は,ヒアルロナンの疎水性誘導体,特にヒアルロン酸のヒドロキシル基上でC11‐C18‐アシル化されたヒアルロナン誘導体をベースとする生分解性繊維,及びその使用に関する。更に本発明は,有機酸の水溶液を含む凝固槽中での湿式紡糸法を利用して行うこれらの繊維の調製,及び,その後に糸,更に織物,編地,又は不織布へと加工できる連続単繊条の製造に関する。これらの織物,編地,又は不織布はヒト医学及び獣医学用の移植可能な外科材料を製造する為の実例に使用可能である。【選択図】図1

Description

本発明はヒアルロナンの疎水性誘導体をベースとする生分解性繊維の調製に関する。繊維の調製は湿式紡糸法を利用して行い,その後,連続的な単繊条の製造品は糸,更には織物,編地又は不織布へと加工可能である。得られた繊維の加工性(強度,伸長性)は優れている。これらの繊維の応用は医療,特に外科用材料分野,組織工学及び徐放性薬物システムを対象としている。
ヒアルロナンはβ‐1,3グリコシド結合を介してN‐アセチル‐グルコサミンと結合したグルクロン酸から形成される繰り返し二糖単位から成る直鎖状の多糖である。二糖サブユニットはβ‐1,4‐結合を介して次々に連結する。それは生体内で,特に細胞外マトリックス(EMS)を組織化する役割を担う場所で自然に発生する物質に関連している。更に,細胞受容体との相互作用のおかげで,ヒアルロナンは該受容体がEMSに結合することを可能にするだけでなく,この細胞相互作用を介して特定の方法で該受容体を制御することを可能にする。更に,その組成のおかげで,ヒアルロナンは相当量の水と結合し,よって組織を水和化し,従って特定の細胞に栄養や酸素を移送するだけでなく細胞間調節因子の移送をも可能にする[1]。連鎖球菌発酵を利用し,事実上制限のない量で非常に高い純度のヒアルロナンを合成できるというところも非常に有利である[2]。
ヒアルロナンは生体に本来存在する物質であり,更に,免疫原性,催奇形性,又は毒性はなく,特異的な細胞受容体と相互作用し,組織を強く水和化し,関節又は眼球上の瞼運動を円滑にする。このことにより,ヒアルロナンは多くの医薬用途に処方されている[3〜5]。興味深い利用形態としては体外又は体内で使用する為の多様な織物製品,織物,編地又は不織布となるものもある。
しかしこの為には,その表面に結合するか,或いはその構造内に生物学的活性物質を運ぶことが可能な繊維,並びに織物加工が可能な物理的及び化学的特性を有する繊維が必要である。近年,ヒアルロン酸カリウム(Rupprecht[6])又はヒアルロン酸カルシウム(Sheehan[7])から繊維及びフィルムを製造する為に湿式紡糸を利用する記述が文献において見られる。この場合,紡糸は0.1MのKCl又は個々のカルシウム塩を含むエタノール溶液中で行う。調製された繊維は水中に,また湿度環境にもよく溶解し,崩壊する一方で,数十秒以内にその形態及び機械的特性の両方が失われる。上述の特性は基本的に天然ヒアルロナンを適用できる可能性を制限している。これまで,ヒアルロナンから調製した天然繊維を使用している調剤は市販されていなかった。
天然ヒアルロナン由来の繊維の調製は,特許WO2009/050389により保護されている。繊維は濃酢酸(80〜90%)槽中の沈殿により得られる。その後,繊維を乾燥させ,伸長させる。天然ヒアルロナンからの調製に関しては,その繊維は水によく溶解する。著者らは,植物又は動物起源の疎水性物質を使用して繊維表面を処理することにより溶解性が限定的になり得ると述べている。これに対して,疎水化ヒアルロナンから本発明者らが調製した繊維は調製直後は不溶であるので,後に他の薬剤を添加して表面を処理する必要がなく,従って,この工程は技術的及び経済的両方の観点から,かなり簡単になっている。
特許出願PV2010‐1001では,ヒアルロン酸から繊維を調製する為に1〜99重量%の濃度の酸も使用するが,繊維の強度を高める為に酸は1〜99%アルコールと混合する。また,リン酸と金属被覆槽の使用も特許請求されている。凝固にはメタノール,エタノール,1‐プロパノール又は2‐プロパノールと混合したギ酸,酢酸,プロピオン酸が好ましい。これらの繊維も,本発明者らが使用した疎水化HAと比べて溶解性が高い。同様の記述が特許出願US2011/0263724A1にある。
上述した天然ヒアルロナンの溶解性は,ヒアルロナンをベースとする適当な化学修飾誘導体の使用により解消できる。
特許EP216453A2では,著者らは湿式紡糸を利用したエタノール+DMSO槽中でヒアルロン酸エステルを紡糸した。より具体的には,エチルエステル(HYAFF7)及びベンジルエステル(HYAFF11)に関連している。カルボキシル基をエステル化し,そのエステル化はグルクロン酸のカルボキシル基に活性化アルキルを結合させることによって進行するものであり,これは現在の知識[8]によれば,ヒアルロン酸と細胞受容体(CD44)との特異的な結合の為に重要である。
これに対して,本特許出願の範囲内で本発明者らが由来とする誘導体はヒドロキシル基上でのみ修飾され,従ってカルボキシル基の生物学的特性は天然ヒアルロナンの場合と同様に完全に維持される。
上記特許で使用された槽を用いた連続単繊条の製造に必要となる機械的特性を得ることが不可能であることから,特許の著者らは不織布の製造にのみそれを使用している。
また,Fidia Advanced Biopolymers社の他の特許でも,ヒアルロン酸エステルからの繊維及び不織布の製造を取り上げている;これらの特許は以下の通りである:WO93/11803,WO98/08876,US5658582,US006632802B2,US2004/0192643A1。これら全ての特許において繊維の製造は同じである。初めに,ヒアルロン酸エステルをDMSOに溶解し,その後,無水エタノール中で凝固させる。繊維の長さは5〜100mmの範囲である。本明細書の実施例20でも説明しているように,繊維が相当に脆弱であれば繊維は短くなるが;その脆弱性は使用する凝固槽,無水エタノールに起因している。従って,その著者らは,技術的工程により,特に選択した凝固槽により連続繊維を製造することができないことから,不織布のみを特許請求している。本特許出願の場合,完成とは,モノフィラメントの均質な分布や高い引張特性及び柔軟性が期待できる連続繊維の調製,及び通常の構造(織物,編地)を有する織物形態への加工である。
ヒアルロナン誘導体が最大含有量10重量%の非主要成分である混合繊維も特許に保護されている。紡糸材料のその他の成分は他の多糖,例えばジェランから成る(特許出願WO2007/006403)。この著者らは彼らの技術工程では支持ポリマーとしてヒアルロナンを紡糸できず;従って彼らは,より支持力の高い別のポリマーに比して少ない量でヒアルロナンを繊維に添加している。
WO2007/009728A2では,同様の状況が記載されている;著者らはヒアルロン酸誘導体と共にカルボキシメチルセルロースを紡糸している。その成分をDMSOに溶解し,エタノール中の塩化亜鉛又はエタノール中の臭化亜鉛の凝固槽で紡糸した。著者らは繊維に残留した亜鉛の量については記述していない。しかし,重金属である亜鉛は含有量が高いと毒性がある。このことは実施例6で調製された繊維,及び添付の生存率の図表No.5により明らかになっている。
特許出願US2011/0237539A1は多糖ベースの止血用繊維の製造を特許請求している。この著者らは材料:アルギン酸塩,キトサン,ヒアルロン酸及びゼラチンの混合物を報告している。著者らはヒアルロン酸及びキトサンの混合物用の凝固槽として水酸化ナトリウム,メタノール及び水の懸濁液を特許請求している。ゼラチン及びキトサンの混合物用にも水酸化ナトリウム,メタノール及び水の同様の槽を特許請求している。ヒアルロン酸及びアルギン酸塩の混合物の紡糸用には塩化カルシウム,エタノール及び水の懸濁液を特許請求している。しかし,彼らは成分の1つとしてヒアルロン酸も使用しているだけであり,よってこのヒアルロン酸は製造された繊維の支持ポリマーであるとは考えられない。
ヒアルロナンエステルから調製した繊維の用途に関しては,短繊維,特に不織布(US5658582)が特許取得されており,短繊維はガーゼ,裁縫材料,ネット及び不織布の調製(WO98/08876,US006632802B2),或いは包帯材料の調製(WO2007/003905)にも使用されている。特許出願US2004/0192643A1もまた術後癒着を防ぐ為のHYAFF7及びHYAFF11材料の前臨床及び臨床研究の結果を報告している。材料はガーゼ及び不織布の形態で試験されている。
発明の概要
天然ヒアルロナンから調製した繊維の即時溶解性など,当技術水準に起因する欠陥は,疎水化ヒアルロナンを使用して本発明により解決される。ヒアルロナンはN‐アセチル‐グルコサミンの第1級アルコールで修飾されることが好ましいが,グルクロン酸の第2級アルコールでもアシル化が起こり得る。好ましくはC11‐C18の鎖長を有する脂肪酸の無水物はアシル化剤として働く。紡糸に有用な誘導体の置換度は以下の通りである:
好ましくは30%以上のC11‐C12誘導体,
好ましくは20%以上のC13‐C15誘導体,
好ましくは5%以上のC16‐C18誘導体。
本発明によると,ヒアルロン酸のヒドロキシル基上でC11‐C18‐アシル化,好ましくはN‐アセチル‐グルコサミンの第1級アルコールでアシル化されたヒアルロナンをベースとする繊維の調製方法は,該繊維は水及び2‐プロパノールの混合液中,0.01〜15重量%の濃度範囲であるヒアルロナンのアシル化誘導体を含む紡糸用溶液で調製され,ここでは水分は30〜90体積%の範囲であり,2‐プロパノールの含有量は10〜70体積%であり,その後,紡糸用溶液を,乳酸,酒石酸,クエン酸,リンゴ酸,アスコルビン酸,シュウ酸又はこれらの組み合わせから成る群より選択される有機酸又はそのアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩を含む凝固槽に入れ,繊維を形成することにより達成される。次いで,繊維をアルコール,例えばエタノール,1‐プロパノール又は2ロパノールで洗浄し,乾燥させる。最終的に,前記繊維は乾燥後に伸長される。前記凝固槽中の有機酸の水溶液の濃度は,乳酸では0.5〜30重量%,酒石酸では0.01〜57重量%,クエン酸では0.5〜42重量%,リンゴ酸では0.5〜50重量%,アスコルビン酸では0.5〜25重量%,シュウ酸では0.5〜60重量%である。好ましくは,前記凝固槽は有機酸の飽和水溶液を含む。1つの好ましい実施態様では,前記凝固槽は乳酸の飽和水溶液を含む。好ましくは,前記紡糸用溶液は凝固槽に入る前に脱気される。前記凝固槽の温度は15〜45℃の範囲であり,凝固槽中に繊維を保持する時間は10秒〜24時間の範囲である。
更に,本発明は,ヒアルロン酸のヒドロキシル基上でC11‐C18‐アシル化されたヒアルロナン誘導体をベースとする繊維に関し,該繊維は直径が50〜300μmであり,張力が0.3〜1cN/dtexの範囲であり,伸長度が10〜40%の範囲である。この繊維は編地,織布又は不織布を製造する為に使用され得る。本発明の繊維から製造された織物は,例えばヒト医学及び獣医学用の移植可能な外科材料を製造する為に使用され得る。
重要なことは,EP216453A2,WO93/11803,WO98/08876,US5658582,US006632802B2,US2004/0192643A1と比較して,生物学的特性を担うヒアルロン酸に存在する全てのカルボキシル基が維持されているということである。
更に,ヒトの健康や環境に害の少ない新規かつ効果的な沈殿槽が使用される。この槽はPV2010‐1001で使用される槽と比較して非毒性,非爆発性,不燃性の溶液に関連している。
Figure 2016505722
疎水化ヒアルロナン由来の繊維は天然ヒアルロナン由来の繊維と比較して,織物加工する為の特性が大幅に優れており;これは主に向上された伸張性に起因する。この実施態様では,これ以上繊維は切断されることはなく,数百メートル又は数キロメートル長の繊維を製造することが可能であり,一方,繊維は機織,編物等の一般的な織物手法により操作機で更に加工することが可能である。
伸張性は繊維加工に非常に重要である。機織の際,縦糸及び横糸に動的応力が発生し,このときに目こぼれが形成され,横糸推進力が掛かる。編織の際,ボビンの引き戻し及びループの引きつりがある場合に,糸の動的応力が発生する[学習テキスト,Technical University of Liberec]。繊維の伸張性の数値は主に使用の誘導体から求められ,張力が良好である場合の特性はその化学構造に起因する[Rogovin Z.A.Chemie a technologie umelych vlaken,1956年]。
沈殿槽としての本請求の有機酸の使用は,特許出願PV2010‐1001における上記の固体の酸(ギ酸,酢酸,プロピオン酸)と比較して明らかに自明という訳ではない。水又はアルコール中でのみ繊維を調製する試みは成功に至らなかった。従って,得られた繊維を操作可能な織物機で加工することができるように,繊維の強度及び伸張性に最も有用な混合物を経験的に見出すことが必要であった。
不明瞭性の別の例としては,沈殿槽用の乳酸の使用が挙げられる。乳酸は一般的に80%水溶液として利用可能であり,この溶液は非常に粘性があり;従って繊維をこの溶液中に沈殿させることは不可能である。
実験的に,この濃縮組成は以下の濃度が最適であることが判明した:
乳酸 ― 好ましくは0.5%〜30%水溶液
酒石酸 ― 好ましくは0.01%〜飽和溶液(57%)
クエン酸 ― 好ましくは0.5%〜飽和溶液(42%)
リンゴ酸 ― 好ましくは0.5%〜50%
アスコルビン酸 ― 好ましくは0.5%〜飽和溶液(25%)
或いはこれらの任意の組み合わせ。
驚くべきことに,強めの酸(ギ酸,クエン酸,乳酸,リンゴ酸,酒石酸)を使用すると,酸の強度がヒアルロン酸誘導体の分子量の減少に影響を及ぼすことが予想できた(サッカリドの酸加水分解)。分子量の減少により繊維強度が低下する[Hladik V.,Textilni vlakna,1970年]。しかし,ギ酸又はギ酸とアルコールとの混合物の水溶液を使用した場合,製造される疎水化HA由来繊維は次の操作の為の巻取ローラーを使用してうまく巻き上げられなかった。繊維は巻き上げようとした際に切断された(増強の必要性)。分子量が減少すると強度が低下する。
しかし,本請求の槽(酒石酸,クエン酸,乳酸,リンゴ酸,アスコルビン酸)を使用すれば強度は低下しない。様々な槽を使用して調製した繊維のSEC‐MALLSによる測定結果から,クエン酸,乳酸,リンゴ酸,酒石酸の使用により調製した繊維のMwは減少するが繊維の特性は維持されることが分かる。
Figure 2016505722
従って,本発明の要旨は,上記の槽と組み合わせたヒアルロナンの上記疎水化誘導体の使用にあり,その為,これらの繊維は,伸張性が促進された不溶性で生分解性の連続繊維の形態で新たに向上された特性を示す。この為,これらの繊維は機織,編織などの従来の織物技術で加工できる。加工は天然HA又はHA誘導体由来の繊維にはこれまで使用できなかった従来の操作器具で行うことが可能になっている(実施例29)。特許出願PV2010‐1001では手製の織物しか報告されていない。しかし,織機で加工された繊維では強度,特に伸張性が非常に求められている。
生物の分解性に関し,パルミトイルヒアルロナンが最も重要な開始ヒアルロナン誘導体であると思われる。パルミチン酸は動物(体)脂肪の一部である。パルミタン(palmitane)鎖は通常,体内でβ酸化により分解される。
繊維は湿式紡糸法を利用して調製する。これら繊維の調製用の凝固槽は特異的であり,以下の成分から成る:
‐ 有機酸の水溶液,
‐ 有機酸塩の水溶液
‐ 又はこれらの任意の組み合わせ。
繊維調製用溶液の濃度は0.01%から飽和溶液の範囲である。
沈殿槽から製造した繊維は低級アルコール(エタノール,1‐プロパノール,2‐プロパノール)で更に洗浄し,延伸可能であることが好ましい。使用した紡糸パラメータ(紡糸ノズル,押出速度,巻取速度及び延伸速度)に従えば,製造した繊維の直径は50〜300μmであり,それらは連続フィラメントとして製造され,更に,織物技術による機械加工に適したツイストケーブルの形態になるように撚糸される。繊維は水不溶性であり,膨張のみ起こる。繊維には細胞毒性は無く,酵素により分解可能である。強度も張力も撚糸などの繊維の更なる加工に,或いは編地,織布又は不織布の調製に適している。
実施例12に従って調製した単繊条を示し,その単繊条は走査電子顕微鏡を使用して撮像している。 繊維の製造に使用した誘導体の,細胞生存率に対する影響を示す図表である。具体的には,実施例1に従って調製したパルミトイルヒアルロナン誘導体の,生存率に対する影響の試験結果を示す。図表では,細胞生存率(時間0での対照の割合)対時間(h)をプロットしている。 繊維の製造に使用した誘導体の,細胞生存率に対する影響を示す図表である。具体的には,実施例4に従って調製したパルミトイルヒアルロナン誘導体の,生存率に対する影響の試験結果を示す。図表では,細胞生存率(時間0での対照の割合)対時間(h)をプロットしている。 様々な沈殿槽から製造した繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す図表である。具体的には,実施例3に従って調製した(沈殿槽はクエン酸の水溶液)繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す。 様々な沈殿槽から製造した繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す図表である。具体的には,実施例12に従って調製した(沈殿槽は乳酸の水溶液)繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す。 様々な沈殿槽から製造した繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す図表である。具体的には,実施例8に従って調製した(沈殿槽は酒石酸の水溶液)繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す。 様々な沈殿槽から製造した繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す図表である。具体的には,実施例11に従って調製した(沈殿槽はリンゴ酸の水溶液)繊維の,細胞生存率に対する影響の結果を示す。 繊維分解生成物の,細胞生存率に対する影響を示す図表である。 パルミトイルヒアルロナンから得た糸を示す。左側の糸は2本の単繊条から作成したものであり,右側の糸は3本の単繊条から作成したものである。 疎水性ヒアルロナン由来繊維が一面横編地へと加工される過程の例を示す(白地部分)。 疎水性ヒアルロナン由来繊維が二本横編地へと加工される過程の例を示す。 疎水性ヒアルロナン由来繊維が筒状生地へと加工される過程の例を示す。
Watt Technologies製のminiDAWN光散乱検出器を備えるShimadzu製のHPLCにより分子量を測定した(いわゆるSEC‐MALLS法)。特段の記述がない限り,前記分子量は重量平均である。
置換度の特定及び測定はNMRにより行った。置換度(DS)は適当な置換基のシグナル(すなわちC16アシル)及びCH‐GlcNのシグナルの積分から,2.0ppmで計算した。置換度100%とは1つの置換基が1つのヒアルロナン二量体単位に結合していることに相当する。誘導体のNMRスペクトルは,DO/2‐プロパノール‐dの混合液(比率4:1)中,DOでBRUKER AVANCE 500(500MHz)により測定した。化学シフトは重水素化した3‐トリメチルシリルプロパン酸(TSPA)を内部標準にして較正した。次のスペクトルを測定した:H NMR,13C NMR,HH COSY,HSQC及びDOSY‐NMR。実験データの処理にはBruker製のソフトウエアTOPSPIN1.2及びソフトウエアSpinWorks3.1を使用した。
アシル化誘導体(パルミトイルヒアルロナン,ステアロイルヒアルロナン)を実施例1と同様の方法で調製した。置換度は使用当量に依存し,その範囲は以下の通りである:
Figure 2016505722
ウンデカノイルヒアルロナンのアシル化誘導体は,実施例2と同様の方法で調製した。
ウォルフラム陰極を備えたTescan VEGA II LSU機を使用し,最大解像度3nmで走査電子顕微鏡からの画像を作成した。初期ビームの加速電圧は5kVであり,ワーク距離3=4mmであり,画像は高真空状態で作成した。
実施例1
ヒアルロナンナトリウム(HA‐Na,15g;250kDa)を300mlの蒸留水に溶解し,完全に溶解させた後,溶液に300mlのテトラヒドロフラン(THF)を添加した。その後,トリエチルアミン(TEA)(2.5eq),ジメチルアミノピリジン(DMAP)(0.04eq)及び無水パルミチン酸(HDA)(2eq)を溶液に添加した。この溶液を室温で2時間,その後45℃(溶液温度)で0.5時間撹拌した。次いで5eqのNaCl(HA‐Naベース)を含む蒸留水300ml,及び反応フラスコ洗浄用蒸留水300mlを同質の溶液に添加した。該溶液を撹拌した後,100%の2‐プロパノール900mlで沈殿させ,100%の2‐プロパノール(500ml)で1回洗浄し,80%の2‐プロパノール(500ml)で4回洗浄し,100%の2‐プロパノール(500ml)で2回洗浄した。湿った誘導体を乾燥オーブン中,40℃で48時間乾燥させた。それにより調製されたパルミトイルヒアルロナンの誘導体の置換度は36%(NMRにて測定),Mwは250kDaであった。
実施例2
5.0gのヒアルロナンナトリウム(12.5mmol;250kDa)を100mlの蒸留水に溶解した。次に70mlのTHFを添加した。その後,TEA(7.0ml;4eq)及びDMAP(153.0mg;0.1eq)を溶液に添加した。同時に,ウンデカン酸(9.3g;4eq)を30mlのTHFに溶解した後,TEA(7.0ml;4eq)及びクロロギ酸エチル(4.76ml,4eq)を溶液に添加した。酸を0〜5℃で15分間活性化させた。酸の活性化後,沈殿物,すなわちウンデカン酸とクロロギ酸エチルとの混合無水物を濾過し,HAの調製溶液に入れた。反応は室温で5時間行った。その後,反応混合液を4.0gのNaClを含む50mlの水で希釈した。4倍の無水2‐プロパノールを用い,沈殿によりアシル化誘導体を反応混合液から単離した。デカンテーションの後,初めに2‐プロパノール(80体積%)水溶液で,その後,無水2‐プロパノールで沈殿物を繰り返し洗浄した。次いで,沈殿物を40℃で48時間乾燥させた。置換度は37%と測定された(NMRにて測定)。
実施例3
置換度36%でMwが250kDaである分量1gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例4
置換度15%でMwが250kDaである分量1.3gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.8%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例5
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例6
置換度35%でMwが130kDaである分量0.95gのステアロイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例7
置換度37%でMwが250kDaである分量0.5gのウンデカノイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた2.7%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例8
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の酒石酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例9
置換度52%でMwが250kDaである分量1.1gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5.7%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例10
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のアスコルビン酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例11
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のリンゴ酸の飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例12
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の乳酸の20%水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例13
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の乳酸の20%水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。最後のローラーの速度を,最後から1つ手前のローラーと比べて1.4m・min-1まで高め,そうすることで繊維が約20%延伸された。
実施例14
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のシュウ酸の50%水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例15
置換度15%でMwが250kDaである分量1.3gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.8%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の80重量%の2‐プロパノール,18重量%の乳酸,2重量%の水から成る乳酸溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例16
置換度35%でMwが130kDaである分量0.95gのステアロイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の80重量%の2‐プロパノール,18重量%の乳酸,2重量%の水から成る乳酸溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例17
置換度37%でMwが250kDaである分量0.5gのウンデカノイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた2.7%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の80重量%の2‐プロパノール,18重量%の乳酸,2重量%の水から成る乳酸溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例18
置換度15%でMwが250kDaである分量1.3gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.8%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の33重量%の安息香酸及び67重量%の2‐プロパノールから成る溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
有機酸の塩
実施例19
置換度36%でMwが250kDaである分量1gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温のクエン酸(三)ナトリウムの飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例20
置換度36%でMwが250kDaである分量1gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の酢酸マグネシウムの飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例21
置換度36%でMwが250kDaである分量1gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の酢酸ナトリウの飽和水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
比較例22〜24
実施例22
文献WO93/11803,WO98/08876,US5658582,US006632802B2,US2004/0192643A1で使用した槽との比較。
置換度36%でMwが250kDaである分量1gのパルミトイルヒアルロナンを,10mlの脱塩水と10mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた5.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には無水エタノール溶液が入っていた。得られた繊維は切断されたことから,巻取ローラー一式を用いて円錐状に巻くことは不可能であった。最大100mmの長さの1片が得られ,鉗子を用いて取り出した。
実施例23
文献WO2009/050389,PV2010‐1001で使用した槽との比較。
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の98%の酢酸及び100%の2‐プロパノール(体積比4:1)から成るアルコール溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例24
文献PV2010‐1001で使用した槽との比較。
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽は室温の98%のギ酸及び100%の2‐プロパノール(体積比4:1)から成るアルコール溶液で形成されていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にした。繊維は円錐状にする際,高頻度に切断され(強度の欠如);長さ300mmの断片が得られた。
実施例25
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の80%プロピオン酸水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例26
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の80%酢酸水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にしながら巻き取った。ローラーの一部は100%の2‐プロパノールに浸漬しており,ここで繊維を約1時間洗浄した。
実施例27
置換度46%でMwが250kDaである分量1.32gのパルミトイルヒアルロナンを,11mlの脱塩水と11mlの2‐プロパノールとの混合液に溶解した。得られた6.3%溶液を遠心分離にて脱気し,押出速度200μl・min-1でNEXUS6000チャージャを使用して凝固槽に入れた。凝固槽には室温の80%ギ酸水溶液が入っていた。繊維を長さ0.4mの槽に1.2m・min-1の速度で通し,巻取ローラー一式を使用して円錐状にした。繊維は円錐状にする際,高頻度に切断され(強度の欠如);長さ300mmの断片が得られた。
実施例28
ヒアルロニダーゼ(ウシ精巣ヒアルロニダーゼ,Sigma Aldrich)及びエステラーゼ(ウサギ肝臓酵素,Sigma Aldrich)の酵素媒体で繊維の生分解性を試験した。
酵素の存在下で繊維分解を検討する為に使用した方法はソモギー・ネルソン試薬[9]を使用した可溶部分(ヒアルロナンオリゴ糖)の測定である。繊維の酵素分解の測定は以下の通りに行った:
実施例12と同様の方法で調製した繊維を固定長400mm,固定重量10mgに計り分け,コイル状に巻いてジャガード紐を形成し,500μlのエッペンドルフ・マイクロチューブに入れ,滅菌PBSに24時間埋設し,繊維を洗浄した。洗浄PBSを吸引した後,新たな緩衝液(500μl)をチューブに添加した。各繊維から3つの試料を調製した:
A)PBS中の繊維のみ(対照);
B)PBS中の繊維及びウシ精巣ヒアルロニダーゼ(200U);
C)PBS中の繊維,ヒアルロニダーゼ(BTH;200U)及びウサギ肝臓エステラーゼ
これらの酵素は還元性末端の供給源として作用し得るので,バックグラウンド対照,すなわちPBSのみ,PBS+BTH,及びPBS+BTH+CHEを全ての繊維用に調整した。測定中,バックグラウンドの吸光度を,繊維が入った試料の吸光度から差し引いた。
繊維に酵素を添加し,撹拌した後,0,2,4及び6時間目に試料を取り出した。取り出した試料(60μl)を−20℃の200μlマイクロチューブに入れた。その分析に先立って,試料を熱分解し(60分,100℃),切断した断片の多様なMWの影響を最小限にした。自由還元性末端は以下の修飾を行ってソモギー・ネルソン試薬[9]での反応により測定した:50μlの試料と,新たに調製した同量のソモギー試薬とを混合した。15分間撹拌した後,混合液をサーモブロック中,100℃でインキュベートした。冷却後,100μlのネルソン試薬を添加し,試料を撹拌し,短時間遠心分離し,染色された生成物125μlをマイクロタイトレーション96ウェルプレートに移し,540nmの吸光度を測定した。バックグラウンドを差し引いた後,グルコース当量の値(=還元性末端の数)を較正曲線から測定した。
分解の結果 ― 酵素反応率と誘導体の置換度との関係
Figure 2016505722
調製した繊維は生分解性であるという結果となった。分解率は使用した誘導体及びその置換度に依存している。
実施例29
誘導体及び繊維の細胞毒性は,マウス皮膚線維芽細胞培地3T3で72時間MTT試験を行って検討した。誘導体及び繊維を秤量し,イソプロパノールが蒸発するまで層状の箱に入ったイソプロパノールに浸漬しておいた。乾燥している誘導体/繊維を増殖培地(3600μg/mlの繊維及び1000μg/mlの誘導体)に移し,一晩維持し,膨張させた。繊維をUltrathuraxにより崩壊させ,均質な懸濁液を得た。繊維からの抽出物,又は100μmフィルターで濾過した混合液の濾液も試験したが,これらの修飾は生存率に影響を及ぼさず,従って次の繊維は崩壊させた懸濁液の形態でのみ試験した。
生存率の試験結果から,誘導体も調製繊維も細胞生存率に有意に影響を及ぼさないことが分かる。
実施例30
繊維をヒアルロニダーゼ及びエステラーゼ酵素により分解した。750μlのPBSに入った繊維の芯(wicks)20mgに20Uのエステラーゼ及び200Uのヒアルロニダーゼを添加した。酵素を含む繊維を37℃で72時間維持した。その後,細胞に影響を与える為にこの混合液を利用した。試験での濃度は上清を調製した繊維濃度に従って1000,500及び100μg/mlであった。細胞株及び生存率試験の手順は実施例25と同様である。その手順は3回個別に行い,データはスチューデントt‐検定を利用して統計的に評価した。
生存率の試験結果から,繊維分解生成物も細胞生存率に有意に影響を及ぼさないことが分かる。
分解生成物の生存率試験の結果:
Figure 2016505722
実施例31
1カラム張力テスターInstron3343を使用して機械的に張力を試験した;100Nのヘッドを使用した。試験では,初めに1mm・min-1の速度で最大0.05Nの応力で繊維を事前に強化した。強化後,応力及び変形量を自動的にリセットした後,10mm・min-1の速度で,繊維が切断されるまで試験を行った。室温で,かつ室内相対湿度で張力試験を行った。
切断時の強度及び変形量を少なくとも5回の有効な測定の中央値として計算した。繊維は誘導体の濃度及び置換度に,また延伸率にも依存して強度3〜10cN・dtex-1にまで達する。変形量は上記パラメータに依存して5〜40%の値にまで達する。表は強度及び伸張性の値を示し,これらの数値は中央値である。
Figure 2016505722
実施例12及び13と同様の方法でヒアルロナンから調製した繊維の強度及び変形量の値を示す表
Figure 2016505722
これは繊維の機械的特性の測定,及び繊維が織物加工で処理可能である実験に起因している。
実施例32
パルミトイルヒアルロナンから形成された繊維(実施例12と同様の方法で調製された繊維)を主軸速度1400RPM,モノフィラメント送り速度4m・min-1の撚糸装置で撚糸した。パルミトイルヒアルロナンから得た糸を図9に示す。
実施例33
実施例12と同様の方法で調製した繊維を,自動針選択機能のある平織り横編み機Shima‐Seikuで,1面横編み生地の形態(図10)及び二重横編み生地の形態(図11)へと織物加工した。
実施例12と同様の方法で調製した繊維を,筒織り横編み機Harry Lucasで,筒状生地の形態(図12)へと織物加工した。

Claims (15)

  1. ヒアルロン酸のヒドロキシル基上でC11‐C18‐アシル化されたヒアルロナン誘導体をベースとする繊維の調製方法であって,前記繊維は水及び2‐プロパノールの混合液中,0.01〜15重量%の濃度範囲であるヒアルロナンのアシル化誘導体を含む紡糸用溶液で調製され,ここでは水分は30〜90体積%の範囲であり,2‐プロパノールの含有量は10〜70体積%であり,その後,前記紡糸用溶液を,乳酸,酒石酸,クエン酸,リンゴ酸,アスコルビン酸,シュウ酸又はこれらの組み合わせから成る群より選択される有機酸又はそのアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の塩を含む凝固槽に入れ,繊維を形成し,次いで繊維をアルコールで洗浄し,乾燥させることを特徴とする調製方法。
  2. 前記ヒアルロナン誘導体が,好ましくはN‐アセチル‐グルコサミンの第1級アルコールでアシル化されることを特徴とする請求項1記載の調製方法。
  3. 前記ヒアルロナン誘導体が,置換度30%以上のC11‐C12‐アシル化誘導体,置換度20%以上のC13‐C15‐アシル化誘導体,及び置換度5%以上のC16‐C18‐アシル化誘導体から成る群より選択されることを特徴とする請求項1又は2記載の調製方法。
  4. 前記ヒアルロナン誘導体がパルミトイルヒアルロナンであることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の調製方法。
  5. 前記凝固槽中の前記有機酸の水溶液の濃度は,乳酸では0.5〜30重量%,酒石酸では0.01〜57重量%,クエン酸では0.5〜42重量%,リンゴ酸では0.5〜50重量%,アスコルビン酸では0.5〜25重量%,シュウ酸では0.5〜60重量%であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の調製方法。
  6. 前記凝固槽が前記有機酸の水溶液から形成されることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の調製方法。
  7. 前記凝固槽が乳酸の飽和水溶液を含むことを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載の調製方法。
  8. 前記紡糸用溶液が前記凝固槽に入る前に脱気されることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載の調製方法。
  9. 前記凝固槽の温度は15〜45℃の範囲であり,前記凝固槽中に前記繊維を保持する時間は10秒〜24時間の範囲であることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載の調製方法。
  10. 前記繊維がエタノール,1‐プロパノール及び2‐プロパノールから成る群より選択されるアルコールで洗浄されることを特徴とする請求項1〜9いずれか1項記載の調製方法。
  11. アルコールで洗浄した後に前記繊維を延伸することを特徴とする請求項1〜10いずれか1項記載の調製方法。
  12. ヒアルロン酸のヒドロキシル基上でC11‐C18‐アシル化されたヒアルロナン誘導体をベースとする繊維であって,直径が50〜300μmであり,張力が0.3〜1cN/dtexの範囲であり,伸長度が10〜40%の範囲であることを特徴とする繊維。
  13. 編地,織布又は不織布を製造する為の,請求項12で定義した繊維の使用。
  14. 請求項12で定義した前記繊維をベースとする織物。
  15. ヒト医学及び獣医学用の移植可能な外科材料を製造する為の,請求項12で定義した繊維をベースとする織物の使用。

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