JP2965561B1 - 絹タンパク質含有ハイドロゲル組成物 - Google Patents

絹タンパク質含有ハイドロゲル組成物

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Abstract

【要約】 【課題】 水溶性ポリマーと加水分解絹タンパク質、ま
たは一部が水に溶解する絹タンパク質との混合物を電離
性放射線照射処理することにより、農業分野での種子
の苗床材、保湿性土壌材、吸収素材としてのオムツや
生理製品、医用分野での創傷被覆材等を得る。 【構成】 水溶性ポリマーと加水分解絹タンパク質、ま
たは一部が水に溶解する絹タンパク質とをブレンドし、
水に溶解した後電離性放射線で照射を行うことにより、
ゴム状の弾性のあり、長い時間保水性を保持できるハイ
ドロゲルを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水溶性ポリマーと
加水分解絹タンパク質、または一部が水に溶解する絹タ
ンパク質とをブレンドし、水に溶解した後電離性放射線
で照射を行うと、ゴム状の弾性のあり、長い時間保水性
を保持できるハイドロゲルが得られる。このようなハイ
ドロゲルは、以下の応用が考えられる。 農業分野では種子の苗床、保湿性土壌 吸収素材としてオムツや生理製品 医用材料として、創傷被覆材
【0002】
【従来の技術】ポリビニルアルコール(PVA)は、水
を吸収しやすい材料であり、又これをホルマリン処理し
延伸したものはビニロン繊維として、広く使用されてい
る。
【0003】ハイドロゲルは、多量に水を吸収した親水
性ポリマーであり、機能性材料や医用材料としての用途
が期待されている。PVAは、水に溶解するため、幾つ
かの方法によりハイドロゲルを作製することができる。
【0004】PVA水溶液にほう酸などを添加すると
イオン橋かけによりゲル化が起きハイドロゲルとなる。
【0005】PVA水溶液を−20℃の温度で凍結
し、その後4℃で融解する操作を繰返すと微結晶が生成
してハイドロゲルとなる。
【0006】PVA水溶液にアルデヒド類の添加によ
り化学橋かけが起き、ハイドロゲルとなる。
【0007】PVA水溶液を放射線により照射する
と、照射とともにゲル化により粘度が増加し、ハイドロ
ゲルとなる。
【0008】とで得たハイドロゲルは、耐熱性がな
く、45℃付近の温度で溶解が起き、元の水溶液に戻
る。は耐熱性のあるハイドロケルが得られるが、アル
デヒドが残留する恐れがあるため、医用材料として使う
のは難しい。の放射線法ハイドロゲルは脆く、強度の
ないものである。
【0009】このようにして得たハイドロゲルは、医用
材料として応用するには安全性や十分な性質を満たした
ものは得られていないため、改善が必要である。PVA
の他にポリエチレンオキサイドやポリビニルピロリドン
のような水溶性ポリマーも放射線照射により、橋かけ構
造を導入することにより、ハイドロゲルになる。しか
し、これらも非常に脆いハイドロゲルしか得られないた
め、医用材料や機能性材料として用いるには、耐熱性や
強度のあるハイドロゲルが求められている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記問題に鑑み、本発
明は、弾性があり、50℃程度の温度では溶解しな
い、十分な強度がある、37℃の体温と同じ温度で
長い時間保水性を維持できる、などの特性を有するハイ
ドロゲル組成物を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明のハイドロゲルの強度や保水を改善する方法は、
水に溶解する加水分解絹タンパク質または一部が水に溶
解する絹タンパク質を、水溶性ポリマーと水の中で共溶
解し、放射線照射によりハイドロゲルを製造することを
特徴とする。
【0012】本発明者は、放射線橋かけによるハイドロ
ゲルの医用材料への応用に関して鋭意研究を行っていた
ところ、水に溶解した絹タンパク質、または水に一部溶
解する絹タンパク質を水溶性ポリマーと共に水に共溶解
し、放射線照射することにより達成した。絹タンパク質
の添加は、照射により得られるハイドロゲルの強度の改
善のほかに、保水性が改善できるため、医用材料として
使用した場合、水が蒸発し硬化することなく長い期間柔
軟性が保持できる。絹は、タンパク質から構成されてい
るため、組織細胞とも親和性に優れているため、ハイド
ロゲルの生体適合性をあげるのに有効である。
【0013】
【発明の実施の形態】カイコが作った繭から得られる絹
繊維の加工屑を加水分解し、水溶性にしたものが、現在
食品の添加物として市販されている。本発明にこの加水
分解絹タンパク質を用いることにより、達成できる。絹
タンパク質の加水分解度は特に規制するものではなく、
絹の全部、または一部が水溶性であれば有効である。加
水分解絹タンパク質は、水に30%の高濃度でも溶解す
るが、照射ハイドロゲルの強度を改善する濃度は、2%
から20%の濃度が好ましく、最も効果的な濃度は10
%から20%である。
【0014】絹繊維と同じ組成のものは、繭を造る直前
のカイコを凍結し、粉砕し、粉末状にしたものは、水に
溶解する部分と水に不溶のものがあるが、このような系
でも加水分解絹タンパク質と同じ効果がある。この場合
は、繭の中に含まれているセリシンを除くことなく使用
できるため、加水分解の工程が省け、簡便で経済的にも
有利である。この場合、水溶性成分が加水分解絹タンパ
ク質よりも少ないため、2割ほど多く添加するのが好ま
しい。
【0015】水溶性ポリマーは、合成ポリマーのポリビ
ニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン
オキサイドがある。いずれも水溶性絹タンパク質と水に
溶解し、照射すると強度が向上し、保水性が改善でき
る。水溶性のポリマー濃度は、1%から25%が好まし
く、20%以上になると粘度が上り、扱いにくくなるた
め、最も好ましい濃度は5%から15% である。
【0016】絹タンパク質と水溶性ポリマーの照射によ
り得たハイドロゲルの構造は、PVAハイドロゲルにつ
いてタンパク質を染める染料を使い調べた。40kGy
照射した絹タンパク質含有PVAハイドロゲルを200
メッシュの金網に包みオートクレーブを使い、純水中で
30分間加熱した。橋かけしていないPVA、及びPV
Aハイドロゲルの綱目構造内に入っていない絹タンパク
質もしくはPVAと結合していない絹タンパク質は、水
に溶解するため金網の外に溶出し、除去できる。
【0017】金網の中のハイドロゲルを2%の青色染料
を含む水溶液に浸し、24時間振透した。比較試料とし
て、絹タンパク質を含まないハイドロゲルについて、同
じ方法により染色した。染色した試料は、過剰の純水中
で24時間室温で振透し、絹タンパク質と結合していな
い染料を除去した。その結果、絹タンパク質含有PVA
ハイドロゲルは試料全体が均一に青色に染色できるたこ
とから、絹タンパク質がハイドロゲルの網目構造内に固
定化及びPVAと結合し、均一に分散していると考えら
れる。絹タンパク質を含有しないPVAハイドロゲル
は、染色後の振透によりすべての染料が溶出した。
【0018】絹タンパク質含有ハイドロゲルは応用の目
的に応じて、照射前及び後に添加剤を要することがあ
る。例えば、医用材料としての使用では、抗菌剤などの
添加剤を加えることができる。
【0019】放射線としては、γ線、電子線、X線が挙
げられるが、工業的に使われているコバルト−60から
のγ線と加速器からの電子線が好ましい。放射線の吸収
総量は、水溶性ポリマーにより、多少異なるが、10k
Gyから100kGyが好ましく、線量が低いと橋かけ
が不十分で強度の低いものしか得られない。高線量で
は、橋かけが進みすぎるのと分解が進行するため、ゲル
が脆くなる。したがって、最も好ましい吸収線量は20
kGyから40kGyである。
【0020】以下、本発明を実施例及び比較例にしたが
って更に詳細に説明する。
【0021】
【実施例1】クラレ株式会社から入手したポリビニルア
ルコール(クラレ117、重合度1700、ケン化度9
8〜99%)の15gを水70gに入れ、オートクレー
ブ中で30分加熱し溶解した。これを常温に冷却し、市
販の加水分解した粉末の絹15gを添加し、撹拌しなが
ら溶解した。これを径が10cmのシャーレに厚みが3
mmになるように注ぎ加速器からの電子線により、40
kGy照射した。照射後のハイドロゲルは、4号タンベ
ル片に裁断し、引張り試験機により強度を評価した。保
水性は、得られたハイドロゲルを37℃で24時間保持
しておいたときの水の蒸発量を測定することにより評価
した。
【0022】
【比較例1】実施例1と同じ試料を使い、同じ方法で溶
解し、加水分解絹を添加せずに、同じ線量照射した。
【0023】比較例1の試料は、極めて脆いハイドロゲ
ルで、引張り試験を行うためのチャックに固定できない
ほど強度のないものである。明らかに絹タンパク質の添
加により、強度が増大し、水の蒸発が抑制できた。 強度 水蒸発量(%) 実施例1 8kg/cm2 60 比較例1 0 90
【0024】
【実施例2】明成化学工業(株)から入手したポリエチ
レンオキサイド(商品名アルコックスE−30、分子量
30〜50万)を実施例1と同じ方法により、加水分解
絹を溶解し、ブレンドした。また、照射も物性評価も実
施例1と同様に行った。
【0025】
【比較例2】実施例2と同じ試料を使い、同じ方法で溶
解し、加水分解絹を添加せずに、同じ線量照射した。 強度 水蒸発量(%) 実施例2 6kg/cm2 20 比較例2 0 40 ボリエチレンオキサイドゲルもPVAゲルと同様に比較
試料は引張り試験が行えないほど強度のない脆いもので
ある。絹タンパク質がハイドロゲル強度の改善と水の蒸
発を抑制するのに有効である。
【0026】
【実施例3】クラレ株式会社から入手したポリビニルア
ルコール(クラレ117、重合度1700、ケン化度9
8〜99%)の15gを水65gに入れ、オートクレー
ブ中で30分加熱し溶解した。これを常温に冷却し、繭
を造る直前のカイコを凍結乾燥して得た蚕粉を20gを
添加し、撹拌しながら溶解した。この場合一部溶解しな
い不溶成分が系内に観察されるが、照射による橋かけ性
や物性には影響を与えない。このブレンド物を径が10
cmのシャーレに厚みが3mmになるように注ぎ加速器
からの電子線により、40kGy照射した。照射後のハ
イドロゲルの評価は実施例1と全く同様に行った。
【0027】
【比較例3】比較例1と全く同じ手法により、調製し
た。 強度 水蒸発量(%) 実施例3 7.5kg/cm2 60 比較例3 0 90 蚕粉でも効果があることが明らかである。
【0028】
【発明の効果】本発明の照射により得られる絹タンパク
質含有ハイドロゲル組成物は、加水分解絹及び蚕粉の添
加によりハイドロゲルの強度が著しく向上し、水を長時
間保水することができるため、水保湿素材や湿潤環境で
の治療材の創傷被覆材への応用があり、ハイドロゲルの
応用分野が大幅に拡大される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幕内 恵三 群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子 力研究所高崎研究所内 (72)発明者 佐藤 惣三 群馬県高崎市九蔵町24 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 1/00 - 101/14 C08J 3/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性ポリマーと絹タンパク質をブレン
    ドし、水溶液中で放射線照射による橋かけを行うことか
    らなる、弾性があり、保湿性能に優れたことを特徴とす
    る絹タンパク質含有ハイドロゲル組成物。
  2. 【請求項2】 水溶性ポリマーは、水に溶解する合成ポ
    リマー及び/又は天然ポリマーである、請求項1記載の
    絹タンパク質含有ハイドロゲル組成物。
  3. 【請求項3】 絹が、(a)蚕粉、又は(b)絹繊維の
    構成成分であるフィブロイン若しくはセリシンの単独若
    しくは混合物で、これらを加水分解などにより、水溶性
    に加工したもの若しくは水溶性の部分と水に不溶な部分
    が混在したものである、請求項1に記載の絹タンパク質
    含有ハイドロゲル組成物。
  4. 【請求項4】 放射線照射が、水に溶解したポリマーを
    橋かけしてハイドロゲルを形成するためである、請求項
    に記載の方法。
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