JP2017506532A - 隔離された酸素触媒を有する多層構造体 - Google Patents

Abstract

本発明による酸素触媒含有構造体１００は、酸素触媒１０３を含む第１の層１０１と、酸素触媒を含まない第２の層１０４とを含み、第１の層１０１は第２の層１０４により被包されている。本発明による酸素触媒含有構造体１００の製造する方法は、第１の高吸水性ポリマー１０２を含む第１の溶液に酸素触媒１０３を加えるステップと、第１の溶液をゲル化させて第１の層１０１を形成するステップと、第１の層１０１を、第２の高吸水性ポリマー１０５を含む第２の溶液で被覆するステップと、第２の溶液をゲル化させて第２の層１０４を形成するステップとを有する。【選択図】図１

Description

（関連出願）
本出願は、米国特許仮出願第６１／９３４，１４９号（出願日：２０１４年１月３１日）に基づく優先権を主張するものである。上記仮出願は、その全文を引用することを以って本明細書の一部となす。

本発明は、様々な基材に適用することができる酸素含有コーティングに関する。

酸素不足（すなわち、低酸素症）は、一般的に、加齢に伴い四肢の血行が悪くなった者や糖尿病等の疾患を有する患者などに見られる。また、高齢者は、皮膚の酸素圧が正常値よりも低いことが、研究により分かっている。このことは、しばしば、皮膚の健康状態の悪化や、しわ、乾燥、皮膚の弾力性の低下などの症状が過剰に見られる状態をもたらす。化粧品の製造業者は、これらの老化に関連する影響を抑制し、皮膚の健康状態を改善し維持するための、皮膚軟化剤、エクスフォリエータ（古い角質や毛穴汚れの除去剤）、保湿剤などの多種多様の成分を含む皮膚用組成物を長年にわたって提供してきた。

酸素を皮膚に送達することにより、皮膚への酸素運搬の正常な減少に関連する症状を緩和することができる。また、酸素を創傷部位に、例えば酸素を含むドレッシング材（創傷被覆材）等により適用することにより、創傷の治癒を早めることができる。酸素は極めて反応性が高く不安定であるため、一般的な使用のために酸素を皮膚や創傷部位に送達することは、技術的に困難を伴う。したがって、高濃度の酸素は、その不安定性のために、家庭での使用に供することが困難であった。しかし、Ladizinskyによる米国特許出願公開第２００６／０１２１１０１号明細書（特許文献１）には、酸素を過酸化物及び過酸化物分解触媒の形態で提供することが開示されている。この特許文献１には、皮膚の或る領域に適用されるドレッシング材を使用して、損傷していない皮膚への酸素供給処理を提供することが開示されている。ドレッシング材は一般的に、水性の過酸化水素組成物を含む破裂可能なリザーバ（貯蔵部）と、過酸化物分解触媒を含むハイドロゲル層とを含む。しかし不都合なことに、過酸化物分解触媒による過酸化水素の酸素への分解は極めて急速に起こるため、酸素が皮膚に対してできるだけ長く保持されるように、ドレッシング材はその外側に酸素不透過性層を有している。このドレッシング材は、皮膚の小さい領域では有用であるが、皮膚の大きい領域や不規則な形状を有する領域では役に立たない。

また、Devillezによる米国特許第５，７３６，５８２号明細書（特許文献２）には、過酸化水素用の溶媒を含む皮膚処置用組成物において、過酸化ベンゾイルの代わりに過酸化水素を使用することが提案されている。これにより、過酸化水素を、皮膚に損傷を与えるレベルよりも低いレベルに維持し、かつ溶液中により高濃度で含めることが可能となる。この皮膚処置用組成物においては、水とともにジメチルイソソルビドなどの溶媒が効果的であることが教示されている。この皮膚処置用組成物には、過酸化物分解触媒は含まれていない。しかし残念ながら、酸素の濃度や生成に関するデータは示されておらず、酸素の放出に必要な時間も示されていない。この方法は、酸素を含有しない組成物よりも進歩しているように思われるが、データが示されていないので、この方法の全体的な有効性を客観的に判断することは困難である。しかしながら、過酸化物の濃度を考慮すると、相当量の酸素が生成されるとは考えにくい。

Gibbinsらによる米国特許第７，１６０，５５３号明細書（特許文献３）には、ポリマーネットワークと非ゲル化多糖とから作製され、損傷組織を治療するための酸素を有するマトリックスが提案されている。溶存酸素の収容、及び他の活性物質の送達には、独立気泡発泡体が使用される。

Ladinによる米国特許第５，７９２，０９０号明細書（特許文献４）には、皮膚を接触する酸素透過層と、該層に隣接する酸素溶液供給リザーバとを有する創傷ドレッシング材が提案されている。リザーバは、化学反応によって酸素を提供する水性液体を受け取ることができるように構成されている。水性液体が過酸化水素を含み、リザーバが、固定化された過酸化水素分解触媒、例えば二酸化マンガンを含むことが好ましい。このドレッシング材内の過酸化水素分解触媒は、過酸化水素を加えたときに酸素を生成する。

上記のドレッシング材、マトリックス、及び組成物の開発にも関わらず、皮膚に取り付けられる様々な種類の基材、例えばプラスチック、発泡体、不織布、及び紙ベースの製品に対して酸素送達能力を与えることができる使いやすい技術への要求が依然として存在する。また、この技術は、バッチ式製造プロセスではなく連続式製造プロセスの形態を有することが望ましい。また、要求に応じて酸素を送達することができる、安定的な酸素送達製品への要求が存在する。また、酸素触媒は皮膚炎を引き起こすため、酸素触媒を製品の外面から隔離した酸素送達製品への要求が存在する。

米国特許出願公開第２００６／０１２１１０１号明細書 米国特許第５，７３６，５８２号明細書 米国特許第７，１６０，５５３号明細書 米国特許第５，７９２，０９０号明細書

本発明の一実施形態によれば、酸素触媒を含む第１の層と、酸素触媒を含まない第２の層とを含み、前記第１の層が前記第２の層により被包された酸素触媒含有構造体が開示される。一実施形態では、前記第１の層は、第１の高吸水性ポリマーをさらに含み、前記第１の層は、水分を含まない状態で、８０〜９９ｗｔ％の前記第１の高吸水性ポリマーと、１〜２０ｗｔ％の前記酸素触媒とを含み得る。別の実施形態では、前記第１の層は、水分を含まない状態で、８０〜９０ｗｔ％の前記第１の高吸水性ポリマーと、１〜１０ｗｔ％の前記酸素触媒とを含み得る。前記第１の高吸水性ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含み得る。或る実施形態では、前記第１の高吸水性ポリマーは、非ゲル化多糖を含み得る。また、前記酸素触媒は、炭酸ナトリウム、二酸化マンガン、又はカタラーゼを含み得る。

さらに別の実施形態では、前記第２の層は、第２の高吸水性ポリマーを含み得る。第２の高吸水性ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含み得る。或る実施形態では、第２の高吸水性ポリマーは、非ゲル化多糖を含み得る。さらに別の実施形態では、前記第２の層に穿孔が形成され得る。

さらに別の実施形態では、本発明による構造体は、１又はそれ以上の追加的な層をさらに含み得る。前記１又はそれ以上の追加的な層は、包帯、ガーゼ、フィルム、又はメッシュを含み得る。

さらに別の実施形態では、前記酸素触媒の少なくとも約９５％が、本発明による構造体内に隔離されている。或る実施形態では、前記酸素触媒の少なくとも約９９％が、本発明による構造体内に隔離されている。

本発明の別の実施形態では、酸素触媒を含む第１の層と、酸素触媒を含まない第２の層とを含み、前記第１の層が前記第２の層により被包された酸素触媒含有構造体を製造する方法が開示される。この方法は、第１の高吸水性ポリマーを含む第１の溶液に酸素触媒を加えるステップと、前記第１の溶液をゲル化させて前記第１の層を形成するステップと、前記第１の層を、第２の高吸水性ポリマーを含む第２の溶液で被覆するステップと、前記第２の溶液をゲル化させて前記第２の層を形成するステップとを含む。

一実施形態では、前記第１の層は、第１の高吸水性ポリマーをさらに含み、前記第１の層は、水分を含まない状態で、８０〜９９ｗｔ％の前記第１の高吸水性ポリマーと、１〜２０ｗｔ％の前記酸素触媒とを含み得る。さらに、前記第１の高吸水性ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含み得る。また、前記第２の層は、第２の高吸水性ポリマーを含み得る。前記第２の高吸水性ポリマーは、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含み得る。

さらに別の実施形態では、酸素触媒は、炭酸ナトリウム、二酸化マンガン、又はカタラーゼを含み得る。

本発明の他の特徴及び態様は、以下により詳細に説明する。

当業者を対象にした本発明の完全かつ実現可能な開示（ベストモードを含む）は、以下の添付図面の参照を含む本明細書の残りの部分により詳しく説明されている。

本発明の一実施形態による多層構造体の概略断面図 本発明の一実施形態による多層構造体の上面図（写真）。 本発明の一実施形態による多層構造体の上面図（写真）であり、過酸化物含有ローションと接触させた後の状態を示している。

本明細書及び図面において繰り返し用いられている参照符号は、本発明の同一又は類似の機構又は要素を表すことを意図している。

以下、本発明の様々な実施形態について詳細に説明し、１以上の実施例を以下に示す。各実施例は、説明のために与えられるものであり、本発明を限定するためのものではない。実際には、本発明の範囲及び要旨から逸脱しない範囲で本発明の様々な変更及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として説明又は図示された特徴を別の実施形態に適用することにより、さらなる別の実施形態を創出することができる。したがって、本発明は、このような変更及び変形を包含することを意図している。

概して言えば、本発明は、酸素触媒を含む層（例えば、第１の層）と、酸素触媒を含まない層（例えば、第２の層）とを含み、酸素触媒を含む層が酸素触媒を含まない層により被覆された酸素触媒含有構造体に関する。換言すれば、前記第１の層は、前記第２の層により被包されている。このことにより、本構造体が創傷ドレッシング材（創傷被覆材）として用いられたときに皮膚と接触しない層内に酸素触媒が隔離（sequestered）されるようにして、酸素含有セルを本構造体内に不均一に分布させることができる。

酸素触媒含有層を有する本構造体を作製する過程では、高吸水性ポリマーを合成し、重合中に酸素触媒（炭酸ナトリウム、二酸化マンガン、又はカタラーゼなど）を加え、その後、酸素触媒含有層をゲル化させる。次に、酸素触媒含有層（第１の層）を、溶液形態の、酸素触媒を含有していない第２の層で被覆する。あるいは、第１の層を、第２の層を形成するための溶液内に浸漬することにより、第１の層の周りに第２の層を形成する。この結果、酸素触媒は本構造体の内部に隔離され、これにより、本構造体が例えば創傷ドレッシング材として用いられたときに、酸素触媒が皮膚と直接的に接触するのを防止することができる。

以下、本発明の様々な実施形態について、詳細に説明する。

本明細書に開示された多層構造体を作製する過程では、確立されている手法及びプロセスを用いて、高吸水性材料（例えば、高吸水性ポリマー。詳細については後述する）を合成する。当分野では公知のように、少量の重合触媒（例えば、ビス‐アクリルアミド）を使用して、アクリルアミド又はアクリレートを重合することができる。第１の層を作製するために、重合プロセス中に、酸素触媒を加える。なお、酸素触媒は、第２の層を作製するための重合プロセス中には、使用されないことを理解されたい。酸素触媒は、炭酸ナトリウム、二酸化マンガン、又はカタラーゼなどを含み得る。酸素触媒は、高吸水性ポリマーを作製する重合反応に関与するとは考えられていない。このようにして作製された高吸水性ポリマーと酸素触媒ポリマーとの混合物は、その後、水分を含まなくなるまで乾燥させられる。この結果得られた第１の層は、水分を含まない状態で、８０〜９９ｗｔ％の高吸水性ポリマーと、１〜２０ｗｔ％の酸素触媒とを含み得、例えば、水分を含まない状態で、８５〜９７．５ｗｔ％の高吸水性ポリマーと、２．５〜１５ｗｔ％の酸素触媒とを含み得る。或る特定の実施形態では、第１の層は、水分を含まない状態で、８０〜９０ｗｔ％の高吸水性ポリマーと、１〜１０ｗｔ％の酸素触媒とを含み得る。「水分を含まない状態で」とは、前記混合物を、水分の６０〜８０％が蒸発するまで脱水又は乾燥させた後の状態を意味する。一方、第２の層は酸素触媒を含んでおらず、水分を含まない状態で、８５〜１００ｗｔ％の高吸水性ポリマー、例えば、水分を含まない状態で、９０〜９９．９ｗｔ％、例えば、水分を含まない状態で、９５〜９９ｗｔ％の高吸水性ポリマーを含み得る。

一般的に、高吸水性ポリマーは、その重量の少なくとも約１０倍の量の、０．９重量パーセントの水性の塩化ナトリウム溶液を吸収することができる。具体的には、高吸水性ポリマーは、その重量の約２０倍以上の量の、０．９重量パーセントの水性の塩化ナトリウム溶液を吸収することができる。本発明による治療又は処置（改善）に適した高吸水性ポリマーは、米国ミシガン州ミッドランド所在のダウ・ケミカル社（Dow Chemical Company）や、米国ノースカロライナ州グリーンスバロ所在のストックハウゼン社（Stockhausen Inc.）などの様々な商業ベンダーから入手可能である。本発明による治療又は処置（改善）に適した他の高吸水性ポリマーは、Meliusらによる米国特許第5,601,542号明細書、Dodgeらによる米国特許出願公開第2001/0049514号明細書、及びDodgeらによる米国特許出願第09/475,830号明細書に記載されている（これらの各々は、本開示と矛盾しない範囲で、参照により本開示に援用される）。

本開示において有用な適切な高吸水性材料は、天然、合成、又は改変された天然ポリマー又は材料から選択され得る。高吸水性材料は、例えば、無機材料、例えばシリカゲル、又は、有機化合物、例えば、寒天、アガロース、ペクチン、非ゲル化多糖（グァーガム、ルーサン、フェヌグリーク、ハニーローカストビーンガム、ホワイトクローバービーンガム、キャロブローカストビーンガム）、コラーゲン、ゼラチン、コンドロイチン、カルモジュリン、セルロース、デキストラン、アルギン酸塩などであり得る。

高吸水性材料はまた、合成材料、例えば合成ヒドロゲルマトリックスポリマーであり得る。そのようなヒドロゲルマトリックスポリマーとしては、例えば、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩；、ポリアクリルアミド；ポリビニルアルコール；エチレン‐無水マレイン酸コポリマー；ポリビニルエーテル；ヒドロキシプロピルセルロース；ポリビニルメチルエーテル；ビニルスルホン酸、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジンのポリマー又はコポリマー；ポリアミン；及びそれらの組み合わせが挙げられる。他の適切なポリマーとしては、澱粉グラフト化アクニルニトリル水分解物、澱粉グラフト化アクリル酸、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、及びそれらの組み合わせが挙げられる。本開示に係る高吸水性材料は、吸収性構造体として使用するのに適切な任意の形態、例えば粒子、繊維、フレーク、球体などの形態をとり得る。ヒドロゲルマトリックスポリマーは、高吸水性材料を実質的に水不溶性にするために、適切に軽度に架橋され得る。架橋は、例えば、照射により、又は、共有結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、水素結合によりなされる。

適切な架橋剤の１つは、Ｎ，Ｎ´−メチレン‐ビスアクリルアミドであるが、他の適切な架橋剤、例えばビスアクリルシスタミン、ジアリルタータジアミドを使用してもよい。Ｎ，Ｎ´−メチレン‐ビスアクリルアミド又は他の適切な架橋剤を使用する場合、その架橋剤は、水分を含まない状態で、約０．００５〜０．５ｗｔ％、例えば約０．０１〜０．２５ｗｔ％、例えば約０．０２５〜０．１５ｗｔ％の範囲の量で、本構造体の第１の層及び／又は第２の層の構成要素となる。過硫酸アンモニウム及びテトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）もまた、前記マトリックスに加えられる。過硫酸アンモニウムは、水分を含まない状態で、約０．００５〜０．５ｗｔ％、例えば約０．０１〜０．２５ｗｔ％、例えば約０．０２５〜０．１ｗｔ％の範囲の量で、本構造体の第１の層及び／又は第２の層の構成要素となり得る。また、ＴＥＭＥＤは、水分を含まない状態で、約０．００１〜０．５ｗｔ％、例えば約０．０１〜０．２５ｗｔ％、例えば約０．０２５〜０．１５ｗｔ％の範囲の量で、本構造体の第１の層及び／又は第２の層の構成要素となり得る。

本構造体の任意の層は、保湿剤及び／又は可塑剤（例えば、グリセリン、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））などの他の添加剤を含み得る。

本構造体は、押出、ロールツーロールコーティング、スピンコーティング、又は任意の他の適切な方法により、所望の基材上にコーティングすることができる。あるいは、本構造体は、自由流動性を保持し、創傷部位又は基材に液体として塗布される。

本構造体は、基材に適用されるか、又は自由流動性を保持するかに関わらず、例えば、過酸化水素溶液又はローション中に浸漬することにより、過酸化水素に暴露させることができる。あるいは、本構造体がコーティングされた基材に、過酸化水素をスプレー塗布してもよい。本構造体が過酸化水素に暴露されると、触媒含有層は泡立つ。これは、酸素触媒が、第２の層に被包されている第１の層にのみ含まれているに関わらず、多層構造体から酸素が放出されることを示す。

酸素含有セルが均一に分布している酸素含有構造体とは異なり、本発明による構造体は、ガス状の酸素が満たされた独立気泡を含む第１の層と、第１の層に隣接し、かつ酸素含有セルを含んでいない（例えば、酸素触媒を含んでいない）第２の層とを含み、第１の層が第２の層により外部から隔離されている多層構造体を提供する。このような隔離は、酸素触媒が皮膚と接触するのを防止するので重要であり、本発明による構造体に含まれる又は追加される追加的な機能を可能にする。例えば、酸素含有セルが全体に渡って均一に分布している構成体（例えば、コーティング材の場合）は、酸素含有セルによって流動が阻止又は阻害されることにより、創傷部位からの水様性滲出液の吸い上げが制限されると考えられる。一方、本発明による構造体は、高吸収性材料を含みかつ酸素触媒を含まない第２の層を皮膚接触層として有しているので、この第２の層により、皮膚の創傷部位から滲出液を吸い上げることができる。この現象は、高吸収性材料を「ゲルブロッキング材（gel blocking）」として含むパーソナルケア製品の分野では公知である。酸素含有セルが不均一に分布している本発明による多層構造体では、酸素気泡を含んでいない部分によって、酸素気泡クラスタ間に水をより容易に導くことができ、これにより向上したウィッキング（吸い上げ）が可能となる。

或る特定の実施形態では、本発明による多層構造体は、酸素触媒を含ませた寒天ベースのヒドロゲルマトリックスを含む第１の層と、酸素触媒を含んでいないポリアクリルアミドベースのヒドロゲルマトリックスを含む第２の層とを有し、この構成により、非均一な構造体が形成される。なお、任意の適切な高吸水性ポリマー又はそれらの組み合わせを、第１の層及び第２の層として使用できることを理解されたい。酸素触媒を含む第１の層の周りに第２の層をゲル化させた後、構造体全体を乾燥させ（脱水させ）、酸素触媒を完全に隔離させる。また、第１及び第２の層を有する上記の二層構造体に、別の機能を有する追加的な層を追加し、多層構造体を作製してもよいことを理解されたい。例えば、本構造体の取り扱いを容易にするため、あるいは本構造体を所望の位置に維持するために、包帯、ガーゼ、フィルム、又はメッシュの層を追加してもよい。このようにして、創傷用途の包帯様の構造体又はドレッシング材を作製することができる。

追加的な実施形態では、第２の層に穿孔が形成され得る。第２の層に形成された穿孔は、創傷滲出液が、本発明による構造体又はドレッシング材を通過して流れることを可能にし、創傷滲出液の量が多い創傷部位にとってより適切になる。穿孔はまた、本構造体を通過して創傷部位に至る、酸素透過性を向上させる。

本発明による構造体の第１の層を形成すべく、高吸収性材料に酸素触媒を含ませる（impregnate）、封入する（encapsulating）、又は隔離する（sequestering）ための一般的な手順は、第１の溶液を調製するために水に混合される、高吸水性ポリマーのモノマー混合物を調製するステップを含む。前記モノマー混合物は、例えば可塑剤（例えば、グリセロール）、非ゲル化多類（例えば、グァー・ガム）などの他の任意選択の成分を含むことができる。テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）や過硫酸アンモニウムなどの活性剤も、第１の溶液の混合中に、第１の溶液に添加することができる。任意の活性剤の添加後、酸素触媒（例えば、カタラーゼ）が、第１の溶液に添加される。第１の溶液は、均一な溶液にするために、約３〜５分間混合される。その直後、第１の溶液を適切な金型又は容器に注ぎ、ゲル化させることにより、第１のヒドロゲルマトリックスが生成される。その後、本構造体の第２の層を形成するための第２の溶液を、酸素触媒を添加しないこと以外は、第１の溶液と同様の方法で調製する。第２の層のための第２の溶液の調製後、第２の溶液を、予め形成された第１の層の表面に注ぎ、第１のヒドロゲルマトリックスを被覆する第２のヒドロゲルマトリックスのコーティングを形成する。これにより、第１の層（例えば、第１のヒドロゲルマトリックス）が第２の層（例えば、第２のヒドロゲルマトリックス）により被覆された構造体が作製される。第２の層は、本構造体を創傷ドレッシング材として適用した場合に、第１の層内の酸素触媒が皮膚と接触するのを防止する。あるいは、第１の層を第２の溶液に浸漬させることにより、第１の層を被覆する、第２の層のコーティングを形成してもよい。

高吸収性材料が寒天である場合の実施形態では、寒天に酸素触媒を含ませる、封入する、又は隔離する手順は次のようにして行う。まず、水に寒天が約１〜２ｗｔ％の濃度で溶解した寒天溶液を調製する。体温付近の温度（例えば、約３７℃）で寒天があまりにも早く凝固しないように、融解温度が低い寒天を使用するとよい。その後、寒天溶液を沸騰させるか又はオートクレーブ処理することにより、寒天を溶解させる。寒天溶液をオートクレーブ処理する場合は、オートクレーブ処理の前に、寒天を水中に少なくとも約２時間水和させるべきである。沸騰又はオートクレーブ処理の後、水槽内で、寒天溶液を４０〜５２℃になるまで冷却する。寒天溶液を望ましい温度まで冷却した後、寒天溶液に、望ましい量の触媒溶液を加える。この結果得られた溶液（第１の溶液）を、例えば撹拌機により混合し、その後、第１の溶液を金型又は容器に注ぎ、固化させ、第１の層（例えば、第１のヒドロゲルマトリックス）を形成する。その後、酸素触媒を含まない第２の溶液を調製する。第２の層のための第２の溶液の調製後、第２の溶液を、予め形成された第１の層の表面に注ぎ、第１のヒドロゲルマトリックスを被覆する第２のヒドロゲルマトリックスのコーティングを形成する。これにより、第１の層（例えば、第１のヒドロゲルマトリックス）が、第２の層（例えば、第２のヒドロゲルマトリックス）により被覆された構造体が作製される。第２の層は、本構造体を創傷ドレッシング材として適用した場合に、第１の層内の酸素触媒が皮膚と接触するのを防止する。あるいは、第１の層を第２の溶液に浸漬させることにより、第１の層を被覆する、第２の層のコーティングを形成することができる。

第２の層内に封入された第１の層を含む構造体を作製した後、本構造体をオーブン内で、第１の層内の酸素触媒の活性を損なわせることなく、最大約５５℃で、最大約１７時間乾燥させる。望ましいレベルの乾燥を達成した後、本構造体は、要求に応じて酸素を生成するための過酸化物リザーバと組み合わせて使用可能となる。本構造体は、第１の層内に封入された酸素触媒が隔離されているのにも関わらず、過酸化物を分解して酸素を生成することができる。なお、本構造体を乾燥させることは必須ではなく、その代わりに、水和物の形態の本構造体を、要求に応じて酸素を生成するための過酸化物溶液と共に使用してもよい。この場合でも、本構造体は、過酸化物を分解して酸素を生成することができる。

図１〜３を参照すると、本発明による多層構造体の使用前の状態と使用後の状態が示されている。まず、図１は、高吸水性ポリマー１０２及び酸素含有セル１０３を含む第１の層１０１を有する多層構造体１００の断面図である。酸素含有セル１０３は、第１の層１０１内に酸素触媒を封入することにより形成される。第１の層１０１は、高吸水性ポリマー１０５を含む第２の層１０４により、包囲又は被包される。

一方、図２は、多層構造体１００の上面図（写真）であり、第１の層１０１を形成するべく高吸水性ポリマー１０２の全体に分布している酸素含有セル１０３と、高吸水性ポリマー１０５を含む第２の層１０４とが示されている。

さらに、図３は、過酸化物含有ローション１０６を図２の多層構造体１００に接触させたときに、要求に応じて酸素が生成されることを示している。泡立ち１０７の発生は、ローション１０６が、酸素触媒を含む第１の層１０１に接触したときに、酸素が放出されたことを示している。

本発明は、次の例を参照することにより、より良く理解できるであろう。

例１

ポリアクリルアミド及びカタラーゼを含む第１の層と、ポリアクリルアミドを含むがカタラーゼを含まない第２の層とを有し、第１の層が第２の層により取り囲まれた二層構造体を形成する方法を実証する。

まず、アクリルアミド、グリセロール、及びグァーガムを水中で混合させて第１の溶液を調製する。その後、第１の溶液の混合中に、第１の溶液にテトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）及び過硫酸アンモニウムを加える。次に、第１の溶液に、カタラーゼを加える。その後、第１の溶液を約３〜５分間混合し、均一な溶液を形成する。その直後、第１の溶液をペトリ皿に注ぎ、ゲル化させて第１の層を形成する。その後、第１の層の形成に使用した第１の溶液と同様の手順で、第２の溶液を調製する。ただし、第２の溶液には、カタラーゼは加えない。第２の層のための第２の溶液の調製後、第２の溶液を、ゲル化した第１の層の表面に注ぎゲル化させる。この結果、第１の層が第２の層により包囲又は被包された構造体が得られる。この構造体をその後、５５℃で１７時間乾燥させ、水分の約６０〜８０％を蒸発させる。この構造体は、その後、使用時まで保管される。この構造体は、１５６６０Ｕのカタラーゼを含む。

例２

寒天及びカタラーゼを含む第１の層と、寒天を含むがカタラーゼを含まない第２の層とを有し、第１の層が第２の層により取り囲まれた二層構造体を形成する方法を実証する。

まず、寒天（Fisher Scientific社から市販されている）にカタラーゼを含ませる。水に寒天が１〜２％の濃度で溶解した寒天溶液を調製し、その寒天溶液を沸騰させて加熱し、水槽内で約４８℃になるまで冷却する。その後、寒天溶液に、カタラーゼ（米国バージニア州トロイ所在のBioCat社から市販されている）を含んでいるカタラーゼ溶液を加え、１５００Ｕ／ｇの最終活性レベルを有するカタラーゼを含む第１の溶液を調製する。その後、第１の溶液を十分に混合し、ペトリ皿に注ぎ、固化させて第１の層を形成する。その後、第１の層の形成に使用した第１の溶液と同様の手順で、第２の溶液を調製する。ただし、第２の溶液には、カタラーゼは加えない。第２の層のための第２の溶液の調製後、第２の溶液を、ゲル化した第１の層の表面に注ぎにゲル化させる。この結果、第１の層が第２の層により包囲又は被包された構造体が得られる。この構造体をその後、５５℃で１７時間乾燥させ、水分の約６０〜８０％を蒸発させる。この構造体は、その後、使用時まで保管される。

例３

例１の構造体がカタラーゼを第１の層内に成功的に隔離する能力、並びに、それに対応する例１の構造体の向上した安定性及び第１の層のカタラーゼが皮膚と接触するのを防止する能力を実証する。

乾燥後、例１の構造体を、脱イオン水中に２４時間浸漬させた。この結果得られた浸漬液体の１ミリリットルのアリコートを取り出し、触媒活性の存在を調べるべく過酸化水素の分解をテストするために、１ミリリットルの０．９％過酸化水素と５分間反応させた（試験サンプル）。触媒活性の存在は、構造体からの酸素触媒の喪失を示す。さらに、５．２Ｕのカタラーゼを含む１ミリリットルのアリコートを対照として使用し、１ミリリットルの０．９％過酸化水素と５分間反応させた（対照サンプル）。その後、各サンプルについて、過酸化物の分解を測定した。結果は、対照サンプルでは、反応中に、過酸化水素の７４％が分解された。一方、試験サンプルでは、反応中に、過酸化水素は６０％しか分解されなかった。このことは、この結果得られた浸漬液体中に５．２Ｕ／ｍＬ未満のカタラーゼが存在することを示す。試験サンプルにおける過酸化水素の分解は、５．２Ｕ／ｍＬのカタラーゼを含む対象サンプルよりも低かったからである。例１の構造体に１５６６０Ｕのカタラーゼが含まれていることを考慮すると、これは、二層構造体の第１の層内に、カタラーゼの９９．９７％が隔離されていることを示す（（１５６６０Ｕ−５．２Ｕ）／（１５６６０Ｕ）＊１００＝９９．９７％）。

本発明はその趣旨から逸脱しない範囲で様々な変更又は変形が可能であることは、当業者であれば理解できるであろう。したがって、上記の詳細な説明及び実施例は、説明のみを目的としており、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲をいかなる意味でも限定することを意図していない。

Claims (20)

1. 酸素触媒含有構造体であって、
   酸素触媒を含む第１の層と、酸素触媒を含まない第２の層とを含み、
   前記第１の層が前記第２の層により被包されたことを特徴とする構造体。
2. 前記第１の層が、第１の高吸水性ポリマーをさらに含み、
   前記第１の層が、水分を含まない状態で、８０〜９９ｗｔ％の前記第１の高吸水性ポリマーと、１〜２０ｗｔ％の前記酸素触媒とを含むことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
3. 前記第１の層が、水分を含まない状態で、８０〜９０ｗｔ％の前記第１の高吸水性ポリマーと、１〜１０ｗｔ％の前記酸素触媒とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体。
4. 前記第１の高吸水性ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項２に記載の構造体。
5. 前記第１の高吸水性ポリマーが、非ゲル化多糖を含むことを特徴とする請求項４に記載の構造体。
6. 前記酸素触媒が、炭酸ナトリウム、二酸化マンガン、又はカタラーゼを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の構造体。
7. 前記第２の層が、第２の高吸水性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の構造体。
8. 前記第２の高吸水性ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項７に記載の構造体。
9. 前記第２の高吸水性ポリマーが、非ゲル化多糖を含むことを特徴とする請求項８に記載の構造体。
10. 前記第２の層に穿孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の構造体。
11. １又はそれ以上の追加的な層をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の構造体。
12. 前記１又はそれ以上の追加的な層が、包帯、ガーゼ、フィルム、又はメッシュを含むことを特徴とする請求項１１に記載の構造体。
13. 前記酸素触媒の少なくとも約９５％が、当該構造体内に隔離されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の構造体。
14. 前記酸素触媒の少なくとも約９９％が、当該構造体内に隔離されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の構造体。
15. 酸素触媒を含む第１の層と、酸素触媒を含まない第２の層とを含み、前記第１の層が前記第２の層により被包された酸素触媒含有構造体を製造する方法であって、
    第１の高吸水性ポリマーを含む第１の溶液に酸素触媒を加えるステップと、
    前記第１の溶液をゲル化させて前記第１の層を形成するステップと、
    前記第１の層を、第２の高吸水性ポリマーを含む第２の溶液で被覆するステップと、
    前記第２の溶液をゲル化させて前記第２の層を形成するステップとを有することを特徴とする方法。
16. 前記第１の層が、第１の高吸水性ポリマーをさらに含み、
    前記第１の層が、水分を含まない状態で、８０〜９９ｗｔ％の前記第１の高吸水性ポリマーと、１〜２０ｗｔ％の前記酸素触媒とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の高吸水性ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２の層が、第２の高吸水性ポリマーを含むことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の方法。
19. 前記第２の高吸水性ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸塩、寒天、又はそれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記酸素触媒が、炭酸ナトリウム、二酸化マンガン、又はカタラーゼを含むことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載の構造体。