JP2020000857A - 抗菌創傷被覆材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ナノキチンを抗菌創傷被覆材に添加することで、傷口が炎症を防ぐとともに、被覆材の強度を強化した抗菌創傷被覆材を提供する。【解決手段】抗菌創傷被覆材であって、ナノキチン、アルカリ土類金属アルギン酸塩及び抗菌物質を少なくとも含む。ナノキチンは管状であり、直径１０〜５０ｎｍ、管長２０〜２００ｎｍのサイズを有する。且つ、ナノキチンの含有量はアルカリ土類金属アルギン酸塩の０．１〜５％である。製造方法としては、ナノキチンとアルカリ土類金属アルギン酸塩を異なる比率で混合してから抗菌物質を投入し、再び攪拌する。次に、湿式紡糸によって繊維を形成し、最後に不織布製造工程を実行することで本発明の抗菌創傷被覆材を取得する。これによれば、傷口炎症の恐れを低下させつつ、実質的な抗菌効果が備わる。且つ、保水機能を有し、抗菌創傷被覆材の強度が強化される。【選択図】図１

Description

本発明は、抗菌創傷被覆材に関し、抗菌物質による傷口炎症の恐れや被覆材の強度低下といった欠点をナノキチンにより改良し、傷口の癒合速度を向上させる技術分野に関する。

臨床実験で科学者らが見出したように、通常の傷口は、湿潤環境下において癒合速度が乾燥環境下よりも早まり、且つ、傷跡も減少する。これにより、湿潤環境下で傷口の癒合を促進可能であることの科学的根拠が確立され、且つ、密封性被覆材との概念が構築された。この概念に基づいて、例えば、ＰＵフィルム、キトサン（ｃｈｉｔｏｓａｎ）、コラーゲン（ｃｏｌｌａｇｅｎ）、又はアルカリ土類金属アルギン酸塩（ａｌｇｉｎａｔｅ）等の天然材料からなる様々な創傷被覆材が開発されている。また、一般的な創傷被覆材としては、主に、不織布、フィルム及びスポンジ（ｓｐｏｎｇｅ）等の形式があり、現在の市場には、イギリスＢｒｉｔｃａｉｒ社製商品Ｋａｌｔｏｓｔａｔのような不織布形式の創傷被覆材商品が存在する。

このほか、傷口は急性の傷口と慢性の傷口に分けられる。このうち、急性の傷口の大部分は擦過傷や切傷といった外力によるものである。一方、慢性の傷口とは、主に患者自身が持つ慢性疾患により抵抗力が低下したことによるもので、傷口に大量の細菌が存在することから、傷口の癒合速度に支障をきたしている。そのため、科学者らはこの課題を解決するために、抗菌物質を被覆材に添加することで抗菌を実現し、傷口を癒合させようとしている。

ここで、アルカリ土類金属アルギン酸塩からなる創傷被覆材を製造するためのアルギン酸（ａｌｇｉｎｉｃ ａｃｉｄ）とは、主に海藻中の成分を抽出したものであり、Ｄ−マンヌロン酸（β−Ｄ−ｍａｎｎｕｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）とＬ−グルロン酸（α−Ｌ−ｇｕｌｕｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ）をブロックとして構成される天然高分子化合物である。アルカリ土類金属アルギン酸塩を用いて創傷不織布被覆材を製造する従来の方式では、５％アルギン酸ナトリウム水溶液を調製したあと、紡糸口金によりアルギン酸ナトリウム水溶液を塩化カルシウム水溶液に投入して繊維形態とし、これを引き伸ばして乾燥させることで、最終的にアルギン酸カルシウム繊維を取得する。そして、アルギン酸カルシウム繊維を、開綿、カーディング、ニードルパンチすることでアルギン酸カルシウム不織布被覆材が得られる。抗菌物質を添加したい場合には、アルギン酸ナトリウム水溶液の調製時に投入すればよく、湿式紡糸及び不織布製造工程を経ることで、抗菌アルギン酸カルシウム被覆材が得られる。

通常、市販の抗菌被覆材には、銀、ＰＨＭＢ（ポリヘキサメチレンビグアニジン）、ＣＨＧ（クロルヘキシジングルコン酸塩）といった抗菌物質が添加されている。これは、傷口の細菌を減少させることが目的であるが、抗菌効果を有する物質は一般的に傷口の癒合に悪影響も及ぼす。なぜなら、抗菌物質は正常な細胞を刺激して傷口を炎症させる場合があるからである。且つ、抗菌物質が添加された場合には、一般的に被覆材の強度が低下してしまう。

そこで、銀を含む創傷被覆材が、主に、癒合しにくく且つ細菌に感染した傷口に対して用いられるが、銀を含む被覆材にも３つの欠点がある。第一に、銀イオンの放出により細菌は死滅するものの、細胞毒性が生じて傷口の癒合度合に支障をきたす。第二に、銀粒子が添加されることでアルギン酸カルシウム繊維の繊維強度が低下する。そのため、繊維そのものの強度にたいへん劣り、手術操作時に体液の影響で破れやすいことから、使用者にとって不便である。第三に、保水能力は傷口の湿潤性を保つために重要なものの一つであるが、繊維に銀粒子が添加されていることから、繊維の保水能力が低下してしまう。

上述したように、従来の抗菌物質が添加された創傷被覆材は、細菌を死滅させることは可能なものの、正常な細胞も刺激してしまうため、傷口が炎症を起こすとの欠点がある。また、一般的に、抗菌物質を添加すると創傷被覆材の強度が低下する結果、傷口の癒合度合に支障をきたすことになる。したがって、更なる研究開発と改良の必要がある。

従来の抗菌創傷被覆材の欠点に基づいて、本発明は、ナノキチンを抗菌創傷被覆材に添加することで、抗菌創傷被覆材により傷口が炎症するとの事態を解決するとともに、被覆材の強度を強化するべく研究開発を行った。

本発明は、上述した従来の欠点を改良するために、以下の技術手段を提案する。即ち、ナノキチン、アルカリ土類金属アルギン酸塩及び抗菌物質を少なくとも含み、管状のナノキチンは、直径１０〜５０ｎｍ、管長２０〜２００ｎｍのサイズを有し、且つ、当該ナノキチンの含有量はアルカリ土類金属アルギン酸塩の０．１〜５％である抗菌創傷被覆材を提供する。また、抗菌物質は、銀粒子、又はＰＨＭＢ（ポリヘキサメチレンビグアニジン）、又はＣＨＧ（クロルヘキシジングルコン酸塩）としてもよい。その製造ステップとして、溶液１を調製するステップであって、当該ナノキチンを水中に均一に分散させてから、当該アルカリ土類金属アルギン酸塩粉末を投入し、攪拌・混合して溶液１とする第１のステップと、
溶液２を調製するステップであって、抗菌物質を溶液１に投入してから攪拌・混合して溶液２とする第２のステップと、
湿式紡糸工程を実行するステップであって、５％塩化カルシウム溶液が充填された成形槽に溶液２を注入し、溶液２が当該塩化カルシウム溶液に接触すると、溶液２内の当該アルカリ土類金属アルギン酸塩のナトリウムイオンがカルシウムイオンと置換されてアルギン酸カルシウムの固体からなる繊維が形成され、これを水洗いし、乾燥させることで、最終的な完成品繊維を取得する第３のステップと、
開綿、カーディング、ニードルパンチ、カレンダリング等の不織布製造工程に当該繊維をかけ、最終的に、ナノキチンアルギン酸カルシウムからなる抗菌創傷被覆材を取得する第４のステップ、を含む。

本発明の主たる目的は、ナノキチンを添加することで抗菌創傷被覆材による傷口炎症の恐れを低下させることである。

本発明の他の目的は、ナノキチンを添加することで、抗菌創傷被覆材の湿潤強度を強化可能とし、保水機能を実現するとともに、傷口の早急な癒合を可能とすることである。

図１は、本発明における抗菌創傷被覆材の製造ステップ図である。 図２は、本発明のナノキチンに銀粒子を追加した場合の抗菌及び細胞毒性テストを比較した図である。

本発明は、ナノキチン、アルカリ土類金属アルギン酸塩及び抗菌物質を少なくとも含む抗菌創傷被覆材に関する。ナノキチンは管状であり、直径１０〜５０ｎｍ、管長２０〜２００ｎｍのサイズを有する。且つ、ナノキチンの含有量はアルカリ土類金属アルギン酸塩の０．１〜５％とする。

また、抗菌物質は、銀粒子、又はＰＨＭＢ（ポリヘキサメチレンビグアニジン）、又はＣＨＧ（クロルヘキシジングルコン酸塩）としてもよい。

また、本発明の抗菌創傷被覆材の製造方法について、以下に、抗菌物質が銀粒子の場合の実施形態と図１を組み合わせて、製造ステップに関し説明する。

第１のステップＡ：溶液１を調製する。ナノキチンを水中に均一に分散させてから、アルカリ土類金属アルギン酸塩粉末を投入し、攪拌・混合する。

第２のステップＢ：溶液２を調製する。銀粒子を溶液１に投入してから攪拌・混合する。銀粒子を最後に添加するのは、主に、ナノキチンと銀粒子が反応によって凝集し、従来のサイズを失って機能を喪失することを回避するためである。

第３のステップＣ：湿式紡糸工程を実行する。成形液として５％塩化カルシウム溶液が充填された成形槽に溶液２を注入する。溶液２が塩化カルシウム溶液に接触すると、溶液２内のアルカリ土類金属アルギン酸塩のナトリウムイオンとカルシウムイオンが置換され、アルギン酸カルシウムの固体からなる繊維が形成される。これを水洗いし、乾燥させることで、最終的な完成品繊維が得られる。

第４のステップＤ：開綿、カーディング、ニードルパンチ、カレンダリング等の不織布製造工程に繊維をかけ、最終的に、ナノキチンアルギン酸カルシウムからなる抗菌創傷被覆材を取得する。

また、創傷被覆材に対するナノキチンの影響をテストするために、ナノキチン無添加の１００％アルカリ土類金属アルギン酸塩（Ａｌｇｉｎａｔｅ）からなる創傷被覆材と、アルカリ土類金属アルギン酸塩（Ａｌｇｉｎａｔｅ）に添加されるナノキチン（ｃｈｉｔｉｎ）の含有量がアルカリ土類金属アルギン酸塩の１％である創傷被覆材と、アルカリ土類金属アルギン酸塩（Ａｌｇｉｎａｔｅ）に添加されるナノキチン（ｃｈｉｔｉｎ）の含有量がアルカリ土類金属アルギン酸塩の２％である創傷被覆材について、それぞれ保湿性及び被覆材の湿潤強度実験・テストを行い、比較したところ、以下のような結果となった。

保湿性テスト：表１の保湿性テストの比較に示すように、実験用の各創傷被覆材をそれぞれ所定のサイズに裁断し、重量を測定した。次に、食塩水を各創傷被覆材に加えて飽和吸収させた。最後に、各創傷被覆材を３７度のオーブンに放置し、一定時間ごとに重量を測定した。そして、重量の減少分を水分喪失重量とした。

表１

１２０分経過後の保水性テストより、ナノキチンの添加含有量がアルカリ土類金属アルギン酸塩の２％である創傷被覆材は、ナノキチン無添加の場合よりも水分残留量が約１０％多いことが分かった。これより、ナノキチンを添加した創傷被覆材の保水度が良好になることが示された。

湿潤式の傷口癒合とは、主として、創傷被覆材と傷口との間の湿潤性により傷口を早急に癒合するものである。そのため、創傷被覆材の保水性が高いほど傷口の癒合も早まる。且つ、創傷被覆材の保水性が優れていれば、創傷被覆材をそれほど頻繁に取り換える必要もない。更に、創傷被覆材自体の主な機能は、組織液を吸収して傷口の湿潤性を保つことである。そのため、創傷被覆材の保水効果が良好であるほど、傷口は良くなる。ナノキチンは表面積の関係から水分子を吸着し、保水機能を実現することが可能である。そのため、テストの比較から明らかなように、ナノキチンが添加された創傷被覆材は効果が良好となる。

更に、被覆材の湿潤強度テストについては、表２の被覆材の湿潤強度テストの比較に示すように、実験対象の各創傷被覆材を２．５４ｃｍ×７．５ｃｍのサイズに裁断し、万能引張試験機で被覆材の強度をテストした。同表から明らかなように、ナノキチンを添加した創傷被覆材は被覆材の湿潤強度を強化可能であり、ナノキチン無添加の創傷被覆材よりも平均引張強度が優れていた。仮に、被覆材の湿潤強度が低い場合には、傷口から取り除く際に傷口に残りやすく、洗浄手順が１つ増えることになる。そのため、被覆材の適切な湿潤強度は必須である。

また、ナノキチン＋抗菌物質を添加した本発明の抗菌創傷被覆材について、抗菌及び細胞毒性に対する影響をテストするために、現在競合品となっている被覆材コロプラスト（Ｃｏｌｏｐｌａｓｔ）と、一般的なアルカリ土類金属アルギン酸塩被覆材（Ａｌｇｉｎａｔｅ）と、アルカリ土類金属アルギン酸塩（Ａｌｇｉｎａｔｅ）に１６００ｐｐｍの銀粒子（Ａｇ）を添加するとともに、アルカリ土類金属アルギン酸塩に対するナノキチンの含有量が１％である抗菌創傷被覆材について実験を行った。本実験のテストステップ及び結果は以下の通りであった。

抗菌及び細胞毒性テストのステップ：
１．一定比率の被覆材を抽出し、抽出液を取得した。
２．抽出液とＬ９２９細胞を共に２４時間培養した。
３．細胞生存率を算出した。なお、細胞生存率が高いほど、被覆材に毒性がないことを意味した。

抗菌及び細胞毒性テストの結果：
図２に示す比較より、本発明におけるアルカリ土類金属アルギン酸塩（Ａｌｇｉｎａｔｅ）に１６００ｐｐｍの銀粒子（Ａｇ）を添加するとともに、アルカリ土類金属アルギン酸塩に対するナノキチンの含有量が１％である抗菌創傷被覆材は、抗菌性を有し、且つ細胞毒性が低いことが分かった。一方、競合品である被覆材コロプラストは明らかな抗菌効果を有するものの、顕著な細胞毒性があった。また、一般的なアルカリ土類金属アルギン酸塩被覆材（Ａｌｇｉｎａｔｅ）は細胞毒性が低いものの、抗菌効果を有していなかった。

上記より、本発明では、主にナノキチンを添加することで抗菌創傷被覆材による傷口炎症の恐れが低下する。且つ、ナノキチンは水分子を吸着可能なことから、保水機能が実現される。これにより、本発明の抗菌創傷被覆材は湿潤強度が強化され、保水機能を有するとともに、傷口を早急に癒合することが可能である。

上述したように、本発明の製法で得られた新規な抗菌創傷被覆材は産業上の利用可能性、新規性及び進歩性を有することに疑義はなく、発明特許としての要件を満たしている。ただし、上記は本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。即ち、本発明の特許請求の範囲に基づき実施される等価の変形及び補足は、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれる。

Ａ 第１のステップ
Ｂ 第２のステップ
Ｃ 第３のステップ
Ｄ 第４ステップ

Claims (2)

1. 溶液１を調製するステップであって、当該ナノキチンを水中に均一に分散させてから、当該アルカリ土類金属アルギン酸塩粉末を投入し、攪拌・混合して溶液１とする第１のステップと、
   溶液２を調製するステップであって、抗菌物質を溶液１に投入してから攪拌・混合して溶液２とする第２のステップと、
   湿式紡糸工程を実行するステップであって、５％塩化カルシウム溶液が充填された成形槽に溶液２を注入し、溶液２が当該塩化カルシウム溶液に接触すると、溶液２内の当該アルカリ土類金属アルギン酸塩のナトリウムイオンがカルシウムイオンと置換されてアルギン酸カルシウムの固体からなる繊維が形成され、これを水洗いし、乾燥させることで、最終的な完成品繊維を取得する第３のステップと、
   開綿、カーディング、ニードルパンチ、カレンダリング等の不織布製造工程に当該繊維をかけ、最終的に、ナノキチンアルギン酸カルシウムからなる抗菌創傷被覆材を取得する第４のステップ、を含む抗菌創傷被覆材において、
   ナノキチン、アルカリ土類金属アルギン酸塩及び抗菌物質を少なくとも含み、管状の当該ナノキチンは、直径１０〜５０ｎｍ、管長２０〜２００ｎｍのサイズを有し、且つ、当該ナノキチンの含有量は当該アルカリ土類金属アルギン酸塩の０．１〜５％であることを特徴とする抗菌創傷被覆材。
2. 当該抗菌物質は、銀粒子、又はＰＨＭＢ（ポリヘキサメチレンビグアニジン）、又はＣＨＧ（クロルヘキシジングルコン酸塩）である請求項１に記載の抗菌創傷被覆材。