JP3819567B2 - 多糖類スポンジの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多糖類スポンジ及びこのようなスポンジを製造する方法に関する。
本発明により製造された多糖類スポンジは、傷ドレッシング材料として用いるのに適している。
【０００２】
【従来の技術】
コラーゲンスポンジからなる傷ドレッシングは登録商標フィブラコール（Ｆｉｂｒａｃｏｌ）として商業的に利用されている。これらの材料は、コラーゲンを水性媒体の中に分散して、次いで前記分散液を冷凍乾燥して水分を除去することにより製造する。
【０００３】
米国特許第３１５７５２４号には、コラーゲン材料を製造する方法について記載されている。前記方法は、コラーゲンの水性分散液を作り、該分散液を冷凍し、冷凍した分散液を無水イソプロパノール浴で処理して、分散液中の水をイソプロパノールと置換して、次いで乾燥する、という各工程から成るものである。この方法には、多糖類スポンジを製造する方法については何等開示されていない。
【０００４】
多糖類特に繊維マット、繊維質ロープ、水性ゲル又はフィルム状のアルギン酸塩からなる傷ドレッシングは、既に公知である。例えば、アルギン酸塩ベースの傷パッドは、カルトスタット（Ｋａｌｔｏｓｔａｔ）及びソルブサン（Ｓｏｒｂｓａｎ）という登録商標として用いられている。アルギン酸塩は、特に傷ドレッシング材料として有用である。これは、確立した止血剤としての性質と高い生物学的受容性のためである。
【０００５】
公知のアルギン酸塩ドレッシングは、アルギン酸カルシウム又はアルギン酸のカルシウム塩、ナトリウム塩の混合物を用いる。アルギン酸カルシウムは、水に不溶であるが、アルギン酸ナトリウムは、容易に溶解する。それ故、アルギン酸傷ドレッシング材料は、カルシウムイオン対ナトリウムイオンの比の適当な制御により調整される。
【０００６】
ソフトな、順応しやすい多糖類スポンジは、アルギン酸ナトリウムのような溶解性多糖類の溶液を凍結乾燥することによって製造される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなスポンジは、傷浸出物における溶解度故に、傷ドレッシング材料としては、制限された価値しか有していない。
【０００８】
水中におけるアルギン酸カルシウムの分散液の凍結乾燥は、また、極端に砕けやすい故に、傷ドレッシング材料として用いるのに不適当なスポンジが得られるようになる。
【０００９】
本発明は、溶解性多糖類の凍った水性溶液を吸浸性非水性溶液中に分散した架橋剤で処理して乾燥させることにより製造した多糖類スポンジは、使用時に粒子や繊維が脱落する傾向を最小限に抑えるとともに、ソフトで順応性が良いという驚くべき意見に基づいている。それ故、傷ドレッシング材料として用いるには、とても適している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多糖類スポンジを製造する方法であって、（ａ）水に溶解性多糖類を供給すること、（ｂ）前記多糖類溶液を冷凍して凍結溶液を作ること、（ｃ）前記凍結溶液を架橋剤を含有した水混和性の有機溶剤中に浸漬して、多糖類を架橋して水に不溶性にする間、前記溶剤を凍結溶液中の水の少なくとも一部分と置換すること、及び（ｄ）その結果生成する架橋した溶剤置換多糖類材料を乾燥すること、の各工程からなる多糖類スポンジを製造する方法を提供する。
【００１１】
前記工程（ａ）で用いられる溶解性多糖類は、好ましくはアルギン酸ナトリウムのような溶解性アルギン酸塩、キサンタンガム、グアーガム、ローカストビーンガム、キトサン、カルボキシメチルセルロース塩、ヒドロキシエチルセルロース、ヒアルロン酸、ペクチン、及びこれらの混合物からなるグループから選ばれる。
【００１２】
好ましくは、溶解性多糖類（及び最終多糖類製品）は、少なくとも２５重量％の、さらに好ましくは少なくとも７５重量％のアルギン酸塩を含むものであり、最も好ましいのは本質的にアルギン酸塩からなるものである。
【００１３】
前記工程（ｃ）で用いられる架橋剤は、イオン結合又は共有結合の架橋剤がよい。好ましい架橋剤は、グルタールアルデヒド、ジンクロヘキシルカルボジイミド、ヘキサメチレンジイソシアネート、多価陽イオンの塩、多価陰イオンの塩、及びこれらの混合物からなるグループから選ばれたものである。用いられる特定の架橋剤は、溶解性多糖類の性質に依存する。例えば、アルギン酸ナトリウムのような溶解性アルギン酸塩は、好ましくは、２価又は３価の金属陽イオンのような多価陽イオンと塩の形、特に塩化カルシウム又は塩化亜鉛を添加することによって架橋される。これらの塩化物は、有機溶剤に溶解する。一方、グアーガムは、多価陰イオン特に硫酸塩又は燐酸塩の陰イオンとの反応によって架橋される。同様にして、キトサンは、トリボリ燐酸ナトリウム又はテトラ硫酸ナトリウムのような硫酸又は燐酸塩イオンとの反応により架橋される。
【００１４】
本発明はまた、本発明による方法により得られる実質的に水不溶性多糖類を提供する。本発明はさらに、スポンジのようなものからなる傷ドレッシング又は移植物（インプラント）を提供する。
【００１５】
典型的には、多糖類は、０．２％から５％ｗ／ｖの範囲内で、好ましくは０．５％から３％ｗ／ｖの範囲内で水性媒体に溶解する。例えば、前記工程（ａ）において使用する溶液は、ほぼ１％ｗ／ｖの量で多糖類を含む。
【００１６】
本発明方法における最重要な工程は、溶剤置換及び架橋工程（ｃ）である。揮発性溶剤による凍結した多糖類中の水分の置換と同時に該多糖類を架橋して不溶性にし、次いで比較的マイルドな条件下で乾燥すると、最良の物理的性質を有した多糖類が形成されるということが見出された。その結果、生成するスポンジは、不溶性多糖類懸濁液の凍結乾燥によって製造される多糖類スポンジよりはソフトで順応性がよく、またもろくない。さらに、本発明による方法は、凍結乾燥よりは、迅速で省エネルギー型であり、連続的製法に一層適している。
【００１７】
好ましくは、有機溶剤は、実質的に無水のＣ₁ −Ｃ₅ の１価のアルコール又はＣ₃ −Ｃ₆ のクトン、又はこれらの混合物のような吸湿性、揮発性の有機溶剤である。好ましい溶剤は、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｔ−ブチルアルコール、アミルアルコール及びアセトンを含む。最も好ましいのは、無水イソプロパノールである。
【００１８】
溶剤液は、有機溶剤が液体である温度であればよいが、好ましくは、周囲温度もしくは周囲温度近傍（０〜３０℃）である。この温度で、凍結多糖類分散液が溶解して溶剤置換と架橋とが同時に起こるものである。
【００１９】
好ましくは、溶剤置換工程は、有機溶剤の２又はそれ以上連続する液中で行われる。第２及びそれに続く液は、また架橋剤を含む。多糖溶剤液の使用は、多糖類材料中の水分と有機溶剤との一層完全な置換という結末を生ぜしめ、それ故、乾燥時間とエネルギーを減少させ、製品に良好な物理的性質を与えるものである。
【００２０】
典型的には、凍結多糖類溶液又は懸濁液１リットルを洗剤するのに用いる有機溶剤の各液の容量は、０．５から１０リットル、好ましくは、１から５リットルである。洗剤工程に続いて、過剰の溶剤を除去するための絞り取り又は吸い取り等の任意の予備的工程を経て、アルギン酸塩スポンジを８０℃までの周囲温度で空気中又は減圧下で乾燥させることが適切である。
【００２１】
多価陰イオン又は陽イオン塩が有機溶剤中で架橋剤として用いられる時には、それが０．１％から５０％ｗ／ｖの量で存在すること、更には、１％から２０％ｗ／ｖの量で存在することが好ましい。好ましい塩は、無水塩化カルシウム及びテトラ硫酸ナトリウムである。無水塩化亜鉛及びトリポリ燐酸ナトリウムもまた用いられる。
【００２２】
本発明方法において用いる多糖類は、スポンジの形成に先立ち変成される。例えば、多糖類は、通常の架橋剤を用いて部分的に架橋され得るし、また、傷ドレッシング材料に用いるのに適当な他の生体高分子と結合させてもよい。例えば、アルギン酸塩とキトサン、キサンタンガム、グアーガム又はペクチンとの混合物もまた用いられる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的な実施の形態を下記のとおり実施例として示す。
実施例１
脱イオン水に濃度１％ｗ／ｖアルギン酸ナトリウム（LVG008281 05,分子量200,000-250,000,マンヌロン酸／グルロン酸の比0.45,Pronova Biopolymer,Drammen, Norway提供）の溶液を作り、そのサンプル１０ｍｌを−３０℃で３０分間送風凍結（ブラスト凍結）する。凍結ブロックを無水Cacl₂ を１０％ｗ／ｖ含む無水イソプロパノール２０ｍｌ中に浸漬して、解凍するまで２５℃で２時間振る。生成する材料を吸取紙で吸い取ってイソプロパノール浴から除去し、次いで一夜６０℃で空気中で乾燥する。生成する材料は、白色でソフトなフレキシブルスポンジであり、破砕性が低く、水に難溶である。
【００２４】
実施例２
実施例１の方法を繰り返したが、ただ最終の乾燥工程を２５℃で一夜真空中で行った。実質的に実施例１と同様の製品が得られた。
【００２５】
実施例３
実施例１の方法を繰り返したが、ただ最終の乾燥工程に先立ち第二次の溶剤処理工程を採用した。第二次溶剤処理工程は、無水Cacl₂ ２０％ｗ／ｖ含む、無水イソプロパノールの第二次浴２０ｍｌ中で実施した。実質的に実施例１及び２と同様の製品が得られた。
【００２６】
実施例４
実施例３の方法を繰り返したが、ただ、無水イソプロパノールの第二次溶２０ｍｌ中にCacl₂ を含めなかった。実質的に実施例１〜３と同様の製品が得られた。
【００２７】
実施例５
実施例３の方法を繰り返したが、ただ、乾燥工程に先立ち第三次の溶剤処理工程を採用した。第三次溶剤処理工程は、Cacl₂ ２０％ｗ／ｖ含む無水イソプロパノールの第三次浴２０ｍｌ中で実施した。実質的に前記各実施例と同様な製品が得られた。
【００２８】
実施例６
実施例５の方法を繰り返したが、ただ第三次溶剤浴中にはCacl₂ を含めなかった。実質的に前記各実施例と同様な製品が得られた。
【００２９】
実施例７
実施例１の方法を繰り返したが、ただ１％ｗ／ｖのアルギン酸塩溶液をアルギン酸塩０．５％ｗ／ｖ及びキトサン０．５％ｗ／ｖ含む水性溶液と置換した。溶剤置換浴は、無水イソプロパノール中にCacl₂ １％ｗ／ｖ含有する。生成する製品は、ソフトで、フレキシブルでかつ吸収性がある。
【００３０】
実施例８（比較例）
アルギン酸カルシウム繊維１％ｗ／ｖの水中懸濁液のサンプル１０ｍｌを−３０℃で３０分間ブラスト凍結した。
凍結懸濁液を一夜−２０℃から２５℃で凍結乾燥した。生成する材料は、ソフトであるが、もろい。折り曲げたり触れると砕けて繊維を落とす。
【００３１】
実施例９
実施例１の方法を繰り返したが、ただ、アルギン酸ナトリウムをグァーガムで置換し、塩化カルシウム架橋剤をテトラ硫酸ナトリウムで置換した。製品は、ソフトで順応性がよく不活性のスポンジである。
【００３２】
実施例１０
実施例９の方法を繰り返したが、ただ、グァーガムをグァーガム５０％ｗ／ｗとキサンタンガム５０％ｗ／ｗの混合物に置き換えた。実施例９と同様な製品が得られた。
【００３３】
実施例１１
実施例１０の方法を繰り返したが、ただ、テトラ硫酸ナトリウム架橋剤を実施例１のように塩化カルシウムに置き換えた。実施例１０と同様な製品が得られた。
【００３４】
実施例１２
上記のとおり製造したスポンジの完全性試験は、下記のとおりであった。
冬のスポンジのサンプルの正方形状体（1.5×1.5)を３０ｍｌのステリリン（Sterilin)容器中で培地１０ｍｌ（胎児の子牛の血清１０％で補完したイーグルの培地のDulbecco'sの変性物）に添加した。初期観察が為され、前記サンプルは３７℃で保温された。さらに観察が６時間、２２時間及び１７４時間経過後に為された。
【００３５】
実施例１に特定されたとおりに溶剤を乾燥し、製造された架橋したサンプルは、周囲温度で前記血清を膨潤しているものの、元のままの完全な状態であることが見出された。７日後、材料の一つ又は二つの小さな繊維が溶液中で観察されたが、塊としての材料の完全性試験は、実質的に支持された。
【００３６】
それと対照的に、架橋工程を除いた凍結乾燥により製造したアルギン酸ナトリウムは、７時間後溶液中に完全に溶解した。実施例８に述べているようにアルギン酸カルシウムの分散液の凍結乾燥により製造したアルギン酸カルシウムスポンジは、溶液中に置かれるとすぐに分解し始めた。２０時間後、数個の大きなスポンジの破片が溶液中で浮いており、７２時間後には溶液中に多くの遊離したアルギン酸カルシウムの繊維が存在した。
【００３７】
実施例１３
本発明により製造されたスポンジの吸収性能は下記のとおり評価された。
実施例７の方法により製造された多数のスポンジのサンプル（「塩化カルシウムにより架橋した５０：５０キトサン：アルギン酸塩」）の重量を測り「リン酸塩緩衝塩化ナトリウム水溶液」中に３７℃、３０分間浸漬し、次いで再び重量を測定した。浸漬による液体吸収により、サンプルの重量は21.7 ±3.5倍に増加したことが判明した。
【００３８】
実施例８と類似した方法により製造したスポンジの多数の比較サンプル（５０：５０キトサン：アルギン酸カルシウム）を同様にして試験した。浸漬による液体吸収により、サンプルの重量は、14.2 ±3.7倍に増加したことが判明した。
前記各実施例は、本発明の具体例を示す目的のために記載したものであり、本発明の特許請求の範囲は、当業者には明らかであろう。
【００３９】
なお、本発明の具体的な実施態様は、以下の通りである。
（１）溶解性多糖類は、溶解性アルギン酸塩、キサンタンガム、グアーガム、キトサン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒアルロン酸、ペクチン及びこれらの混合物からなるグループから選択された請求項１に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（２）前記溶解性多糖類は、一種又はそれ以上のアルギン酸塩を少なくとも２５重量％含む請求項１又は実施態様（１）に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（３）前記溶解性多糖類は、一種又はそれ以上のアルギン酸塩を少なくとも７５重量％含む実施態様（２）に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（４）架橋剤は、ブルタールアルデヒド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ヘキサメチレンジイソシアネート、多価陽イオンの塩及び多価陰イオンの塩からなるグループから選択された請求項１及び前記各実施態様に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
【００４０】
（５）前記架橋剤は、２価又は３価の金属陽イオンの塩である実施態様（４）に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（６）前記架橋剤は、塩化カルシウム又は塩化亜鉛である実施態様（５）に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（７）前記架橋剤は、硼酸塩又は燐酸塩である実施態様（４）に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（８）前記工程（ｃ）の溶剤置換多糖類製品は、前記乾燥工程（ｄ）に先立ち、水混和性有機溶剤の少なくとも１つ以上の溶中に浸漬して、前記有機溶剤と前記多糖類材料中の水との一層完全な置換を行う請求項１及び前記各実施態様に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
【００４１】
（９）前記水混和性有機溶剤は、Ｃ₁ 〜Ｃ₄ の１価アルコール又はＣ₃ 〜Ｃ₆ のケトンを含む請求項１及び前記各実施態様に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（１０）前記乾燥工程（ｄ）は、大気圧以下の圧力で実施される請求項１及び前記各実施態様に記載の多糖類スポンジを製造する方法。
（１１）請求項１及び前記各実施態様に記載の方法によって得られる実質的に水不溶性の多糖類スポンジ。
（１２）実施態様（１１）による実質的に水不溶性多糖類スポンジを含む傷ドレッシング又は移植物。
（１３）実質的に、前記実施例１〜７，９，１０又は１１に関連して記述された通りの方法又は多糖類スポンジ。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による方法は、従来の方法に比べ、迅速で省エネルギー型であり、連続的製法に適している。また製品は、柔らかく順応性が良くもろくないため、傷ドレッシングとして用いるのに好適である。

Claims (1)

1. 多糖類スポンジを製造する方法であって、
   （ａ） 水に溶解性多糖類を供給すること、
   （ｂ） 前記多糖類溶液を冷凍して凍結溶液を作ること、
   （ｃ） 前記凍結溶液を架橋剤を含有した水混和性の有機溶剤中に浸漬して、
   前記多糖類を架橋して水に不溶性にする間、前記溶剤を凍結溶液中の水の少なくとも一部分を置換すること、及び、
   （ｄ） その結果生成する架橋した溶剤置換多糖類材料を乾燥すること、
   の各工程かならなる多糖類スポンジを製造する方法。