JP4848364B2 - 支持体着色手段 - Google Patents

Description

本発明の主題は、無機または有機材料、特に、皮膚等の生体材料である支持体を着色させるための手段、産物および方法である。

インクを用いて紙、布地等の支持体に印刷することが知られている。この種の技術は、現在、出願人の会社によって、インクによって供給される三原色（イエロー、シアンおよびマゼンタ）から開始して支持体の着色を行うために用いられている。黒は、黒インクを用いて得られ、白は、支持体自体によって与えられる。着色させられるべき支持体は、プリンターを通して、例えば、シートとして巻き戻され、プリンターは、有利にはコンピュータによって事前に描かれた設計にしたがって、１つのポイント毎に、数ナノリットルのインク滴を分配する。しかしながら、インクを分配するアームは、所望の強度を得るために複数回同じスポットを通り過ぎなければならず、時間を要する。

さらに、いくつかの化学インクは、環境への汚染とみなされる。

酵素の使用をベースとする技術が報告されている。このために、特許文献１には、酵素ルートによる布地の着色方法が開示されており、該方法は、１種以上の芳香族性またはヘテロ芳香族性の化合物を含む水溶液中に布地を浸漬する工程と、これに続く、浸漬済みの材料を、過酸化水素源とペルオキシダーゼ活性を示す酵素とを有するか、または、前記芳香族またはヘテロ芳香族化合物（単数または複数）に関してオキシダーゼ活性を有する水溶液中に浸漬する工程とを含んでいる。
欧州特許第１３４２８３１号明細書

この方法では、サンプルおよび非常に特定的には酸化触媒の種々の浸漬の間に固定される成分を制御していない。酸化触媒は、吸収によってのみ結合させられ、それ故に、洗浄操作の間に除去され得る。さらに、得られる色は、原色ではない。

本発明者らは、これらのインクおよびこれらの酵素を、三原色（その組合せによって、着色物を得ることができる）を発生させることができる光活性化可能な触媒系と置き換えることによってこれらの問題を克服することができることを見出した。

それ故に、本発明の目的は、そのような系、およびそれらの使用に基づいて支持体上に色を発生させる方法であって、色は、望みの時期および望みのスポットにおいてのみ支持体上に表示される方法を提供することである。

本発明の別の目的は、支持体が複数回再使用され、最初に発生させられた色以外の色を発生させる得る支持体の着色法に基づく。

本明細書および特許請求の範囲において用いられる場合の用語「支持体」は、無機または有機の材料、特に、皮膚等の生体材料を意味する。

支持体上に色を発生させるために本発明により用いられる触媒系は、１種以上の不活性化された酸化触媒を含むことを特徴とする。

ペルオキシダーゼ、ラッカーゼ等のオキシダーゼ、およびアルカリホスファターゼ、酸ホスファターゼ等のヒドロラーゼが特に挙げられるだろう。

ペルオキシダーゼ（ＥＣ １．１１．１．７）は、物質に対するその非常に低い選択性の点でそれ自体特に有利な酵素として存在する。

ラッカーゼ（ＥＣ １．１０．３．２）も用いられ得る。ペルオキシダーゼと同様に、それは、同一の基質を用いて酸化的カップリング反応を触媒する。

アルカリホスファターゼ（ＥＣ ３．１．３．１）および酸ホスファターゼ（ＥＣ ３．１．３．２）は完全に特徴付けられるが、それらの基質は、ペルオキシダーゼ、ヘモグロビンまたはラッカーゼの基質より制限され、かつ、より高価である。

ヘモグロビン、特に、ウシヘモグロビンは、ペルオキシダーゼ基質を酸化することが可能である：増幅現象を引き起こす時に目標とされるヘモグロビンの橋かけは、ペルオキシダーゼの性能に近づくことを可能にする。

有利なことに、これらの触媒のための基質は多数あり、低コストで利用可能である。それらの酸化は、多数の水に不溶性の着色化合物を生じさせる（Conyers and Kidwell（１９９１），Anal．Biochem．，１９２，２０７−２１１）。

他の酸化触媒は、ヘモグロビンを含む。

これらの触媒の不活性化は、首尾良く、光解離性基を、特に、それらの活性部位に付与することによって惹起される。

適切な基は、「ニトロフェニル」置換基であり、例えば、ｏ−ニトロベンジルまたはニトロフェニル基を含む。

例えば、４，５−ジメトキシ−ｏ−ニトロベンジル、ｏ−ニトロベンジル−エチルまたはｏ−ニトロベンジルが挙げられるだろう。

本発明によると、酸化触媒は、芳香族化合物と組み合わせて用いられる色原体基質と会合させられる。

用語「色原体基質（chromogenic substrate）」は、触媒と可逆的に作用し、触媒による酸化および芳香族化合物との縮合の後に結果として着色化合物を生じさせることができる化合物を意味すると理解される。

一般に、本発明の触媒系は、光活性化されることおよび色を発生させるために十分な酸化活性を取り戻すことが可能な系である。

例えば、ConyersおよびKidwell（１９９１）によって記載された基質（上記に引用）は、in situで沈着を生じさせる青色および赤色の不溶性生成物を迅速に与えるので、三原色（シアン、マゼンタおよびイエロー）を得るのに特に適している。

３−メチル−２−ベンゾチアゾリノンヒドラゾン（3-methyl-2-benzothiazolinone hydrazone：ＭＢＴＨ）およびフェニレンジアミン誘導体、例えば、ジメチルフェニレンジアミン、ジエチルフェニレンジアミン等が特に挙げられるだろう。

酸化された色原体基質と反応し、結果として、着色させられた沈着物を得るために用いられ得る芳香族化合物として、クロロナフトール、ナフタレンジオール、アミノフェノール、カテコール、クロロフェノール、フェノールグアヤコール、または単環、二環または多環式の芳香族化合物のファミリーまたはヘテロ芳香族誘導体のファミリーのいずれかに属する任意の他の分子が挙げられるだろう。

本発明は、支持体上に色を発生させる方法であって、光刺激作用下で、前記支持体に含浸している上記に規定された１種以上の不活性化された酸化触媒を再活性化する工程を包含することを特徴とする方法を目標とする。

それ故に、本発明の実施を可能にするために、酸化触媒は、一時的に不活性化される。それらの再活性化は、所望のスポットおよび所望の時期に色を発生させることを可能にする。

好ましくは、本方法は、
ａ）支持体に含浸している１種以上の酸化触媒を光可逆的に阻害する段階と、
ｂ）段階ａ）の結果として得られた状態の一時的に不活性化された１種または複数種の酸化触媒を、着色させられるべき支持体上に固定化する段階であって、該固定化段階は、特に、着色させられるべき支持体を、１種または複数種の不活性化された酸化触媒を含む溶液中に浸漬することによって行われる、段階と、
ｃ）段階ｂ）の結果として得られた状態の含浸支持体を光刺激する段階であって、該段階は、一時的に不活性化された１種または複数種の酸化触媒を再活性化することが可能である、段階と、
ｄ）段階ｃ）の結果として１種または複数種の酸化触媒が固定化された支持体に、１種以上の色原体基質および１種以上の酸化剤を含む溶液を含浸させ、この結果、支持体上における光刺激によって活性化されたスポットに色を発現させることを可能にする段階と
を包含する。

段階ａ）は、有利には、使用される酸化触媒を、上記に規定された光解離性基を含む化合物と反応させることによって行われる。ｏ−ニトロベンジル基を含む化合物は、この点で特に有利である。これは、これらの化合物が共有結合により（特に活性部位内の）アミノ酸、例えば、リジン、アスパラギン、グルタミン、システインユニットと自発的に結合し得るからである。このため、リジンへとの結合のために、有利には、クロロギ酸３，４−ジメトキシ−ｏ−ニトロベンジル等の化合物の使用がなされる。反応は、水性媒体中で行われ得る。カルボキシル基を含むユニット、例えば、アスパラギン酸またはグルタミン酸ユニットとの反応のために、ジアゾエタン誘導体が、ヒドラゾンエタン誘導体から調製される。

段階ｂ）は、所望の色強度を得ることを可能にする条件下に溶液中の触媒を支持体に含浸させる工程を包含する。

支持体は、例えば、天然繊維、特に、綿から作られたもの、および／または合成繊維、特に、ポリマー材料、例えば、ポリエステルから作られたものから形成された布地である。支持体は、紙であってもよい。

触媒溶液は、有利には水溶液であり、ＨＲＰについては５〜５０μｇ／ｍｌ、Ｈｂについては５０〜２００μｇ／ｍｌ程度の触媒量を含み、ｐＨの範囲は、約４〜６である。

固定化段階ｂ）の前に、着色させられるべき支持体に１種または複数種の酸化触媒を結合することが可能な１種以上の添加剤を含む溶液を、着色させられるべき支持体に含浸させる予備的な段階が有利には行われる。

本発明の方法の一実施形態によると、着色させられるべき支持体が合成布地である場合、予備段階である、アルギン酸塩、特にアルギン酸カルシウムによる含浸が行われる：この酸性多糖類の存在は、水溶性カルボジイミド［ＥＤＣＩ：Ｎ−エチル−Ｎ’−（３−ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミド、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ’−（２−モルホリノエチル）カルボジイミド メト−ｐ−トルエンスルホネート］／Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）の対によりＮＨＳエステル官能基を与えるカルボキシル官能基の活性化の後に、共有結合による布地上への大量の酸化触媒の固定化を可能にする。

予備段階の含浸において、布地表面（１ｃｍ^２）に存在するアルギン酸は、水中で５〜３０分にわたり、約２〜４ｍｌで変動する容積でＥＤＣ／ＮＨＳ対（２００μｇ／２００μｇ）によって活性化される。

活性化された布地は、前に指定された濃度の酸化触媒の溶液中に浸される。溶液のｐＨは６〜７に維持される。カップリング時間は、約３０〜９０分で変動する。

本発明の別の好ましい変形によると、着色させられるべき支持体を活性化し、該支持体に１種以上の添加剤を含む溶液を含浸させる予備段階が終結すると、乾燥段階が行われる。乾燥は、有利には、触媒に損傷を与えないように冷条件下に行われる。

再活性化に必要な光刺激は、５〜３０分にわたり３６６ｎｍで行われる。

段階ｄ）のために、支持体は、１種以上の色原体基質（これは、触媒のための基質である）、１種以上の芳香族化合物および１種以上の酸化剤を含む溶液を含浸させられる。

基質の濃度は、１〜４ｍＭで変動し、酸化剤の濃度は、１ｍＭに固定される；基質の対のメンバーのそれぞれの濃度は、約１〜４ｍＭで変動する。この混合物は、ｐＨ約４．５〜６の緩衝媒体において、約２０〜２５℃の温度で、単色または複数色の着色が発現するまで生じさせられる。

酸化された基質の芳香族化合物との縮合により結果として、着色させられた化合物が形成され、この化合物は、前駆体（色原体基質）の変換の活性部位にin situで沈着する。

色原体基質の存在下に着色させられるべき支持体が無色を維持するために、酸化触媒の活性の完全な阻害を得ることが必要である。

用語「完全な阻害」は、約８０〜１００％、好ましくは約９０〜９８％で変動する阻害を意味すると理解される。

光分解による酸化触媒の再活性化は、それが例え部分的であったとしても、色を発生させる方法の引き金となるのに十分である。

用語「部分的な再活性化」は、約１０〜３０％、好ましくは約２０〜２５％で変動する再活性化を意味すると理解される。それ故に、照射後の約２５％程度の触媒の活性の回復は、色を発生させる方法の引き金となるのに十分である。

光刺激作用下に、光解離基は、光分解によって除去されるが、その間、初期のターゲット（酸化触媒）は化学的に損なわれず、かつ、生物学的に活性に保持される。得られた酸化触媒は、部分的に再活性化される。

芳香族基質、完全にまたは部分的に再活性化された酸化触媒、酸化剤および芳香族化合物が関与する化学反応が続いて起こり、結果として、着色物が得られる。

本発明の方法には、特に、インクを用いる従来の着色法と比較して複数の利点がある。これは、本発明の方法によると、ポイント毎の印刷（point by point printing）によるよりも速い支持体の着色、より良好な解像度（固定化された酸化触媒の寸法に対応する画素サイズ）、ヘッドのインク分配物の遮断に関係する課題解決を得ることができるからである。

本発明はまた、前記系が、核医学においてガンマ光子のインビボ発光「ホットスポット」を置くための柔軟性が有る透明な光酵素フィルムである方法を目標とする。皮膚に貼り付けられたフィルム上へのカラー染色の開発は、例えば、外科的治療前に病的細胞生育（例えば、乳癌の前哨節）のポイントを置くことを可能にする。この方法は、都合よく、ガンマシンチグラフィーカメラの使用によって課される制約から解放されることおよび核医学における専門家の型にはまった操作への関与を相当低減させることを可能にする。

本発明はまた、上記に規定された方法であって、支持体が、巨大分子、例えば、セロファンからなり、かつ、上記の光酵素系を担持する方法を目標とする。皮膚と接触するフィルム面は、ガンマ光子に対するコリメータとして機能を果たすように溝が彫られる。

大きな興味がある本発明のさらに別の形態によると、本発明は、化粧品において皮膚上に色を発生させる方法の適用を目標とする。

本発明の他の形態および利点は、下記実施例において明らかになる。実施例は、綿またはポリエステルから作られた支持体上への色の発生を例示する。

（実施例１：ヘモグロビンの使用）
（１）ヘモグロビンの光可逆的阻害）
ウシヘモグロビン水溶液（３２μＭ）が、種々の濃度の１−（２−ニトロフェニル）エチルジアゾエタン（ＮＰＥ−ｄｉａｚｏ）のＤＭＳＯ溶液により、２０℃で１時間にわたり暗所において処理された。ＤＭＳＯの最終濃度は、５％を超えないようにした。ＮＰＥ−ｄｉａｚｏの濃度は、ヘモグロビンに対して５０〜１００等量で変動した。カップリング反応は、１００ｍＭの酢酸塩緩衝液（ｐＨ４．４）の添加（ＮＰＥ−ｄｉａｚｏに対して１等量）によって停止させられた。接触時間は、１０〜３０分で変動した。反応混合物は、続いて、水に対して、４〜２０℃で、１〜１６時間、１０００容積の水に対して透析された。接合体は、２０℃で貯蔵された。

ＡＢＴＳ［２，２’−アジノビス（３−エチルベンゾチアゾリノン−６−スルホン酸のジアンモニウム塩，１ｍＭ］の酸化の阻害の百分率が測定された後に、酢酸ナトリウム緩衝液（５０ｍＭ，ｐＨ５）中、１ｍＭの過酸化水素の存在下での９６ウェルミクロ滴定プレート（Costar，Corning Incorporated）を用いた透析が行われた。ヘモグロビン１分子当たりの結合分子数は、質量分析器（エレクトロスプレイ）によって測定された。結果は、表１に列挙される。

ＮＰＥ−ｄｉａｚｏによるヘモグロビンの処理の結果として、酸化活性の強い阻害（９０％超）がもたらされた。

（２）酸化触媒の光再活性化）
酸化触媒は、種々の接合体（１ｍｇ／ｍｌ）の酢酸ナトリウム緩衝液溶液（２５ｍＭ，ｐＨ４．４）を照射することにより再活性化された。光分解は、３６６ｎｍで行われ（１００ＷのＵＶランプ、７ｍＷ／ｃｍ^２、３０ｃｍの距離）；照射時間は、５〜３０分で変動した。この段階は、光分解産物とヘモグロビンとの間で起こりえる交差反応をトラップするために、有利には、５ｍＭの２−エタノールアミンの存在下に行われた。

３０分にわたり照射した後、ヘモグロビンの脱保護が完結した。

酵素活性の回復は、上記のミクロ滴定プレートにおいて、ＡＢＴＳ（１ｍＭ）およびＨ_２Ｏ_２（１ｍＭ）の存在下に測定された。

３０分にわたる照射の後、Ｈｂ−５０については活性の５７％、Ｈｂ−７５については活性の２８％、Ｈｂ−１００については活性の１６％が回復させられた。これらの活性の百分率は、続いて色を発生させる方法の引き金となるのに十分である。

（３）着色させられるべき支持体への酵素の結合）
酸化触媒であるウシヘモグロビンは、アルギン酸カルシウムを事前に含浸させられたポリエステル布地と共有結合する。

多糖類のカルボキシル官能基は、水中で、ＥＤＣ／ＮＨＳ対の存在下に、１０〜３０分で変動する時間の期間にわたって、活性化された。カルボジイミド／Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド活性剤の量は、２〜４ｍｌで変動する容積において、布地１ｃｍ^２当たり、各２００μｇであった。このようにして活性化された布地は、５０〜２００μｇ／ｍｌの濃度、ｐＨ６で酸化触媒溶液中に漬けられた。インキュベーション時間は、４５〜９０分で変動した。

これらの条件下に、布地は、それ故に、酸化触媒を再活性化するために照射される準備が整い、次いで、ヘモグロビン基質の対（単数または複数）を含む溶液を含浸させられる。

（４）色原体基質および酸化剤の対による含浸）
ａ）ＤＭＰＤＡ／４−クロロナフトール対の使用
上記の再活性化された布地は、ｐＨ４．５〜６に緩衝され、ジメチルフェニレンジアミン（水で調製された母液，１１０ｍＭ）および４−クロロナフトール（エタノールで調製された母液，１１０ｍＭ）を含む溶液に漬けられた。それらの最終濃度は、１〜４ｍＭで変動した。酸化剤である過酸化水素が添加された；その濃度は、有利には、１ｍＭに固定された。反応は、２０〜２５℃で青色が発現するまで行われた。

ｂ）ＭＢＴＨ／４−クロロナフトール対の使用
上記ａ）において記載されたように、再活性化された布地は、ｐＨ４．５〜６に緩衝され、３−メチルベンゾチアゾリン（ＭＢＴＨ，水で調製された母液，１１０ｍＭ）、４−クロロナフトールおよび酸化剤を含む溶液に漬けられた。種々の構成要素の濃度および操作条件は、ａ）についてのものと同一である。本例の場合には、赤色が発生させられた。

ｃ）ＭＢＴＨ／１，３−ナフタレンジオール対の使用
上記ａ）において記載されたように、再活性化された布地は、ｐＨ４．５〜６に緩衝され、３−メチルベンゾチアゾリン（ＭＢＴＨ）、１，３−ナフタレンジオール（エタノール調製された母液，１１０ｍＭ）および酸化剤を含む溶液に漬けられた。種々の構成要素の濃度および操作条件は、ａ）についてのものと同一である。本例の場合には、黄色が発現させられた。

Claims (19)

1. 支持体上に色を発生させるための触媒組成物であって、１種以上の不活性化された酸化触媒を含み、前記酸化触媒は、光解離性基によって不活性化されているヘモグロビンであり、光解離性基は、ニトロフェニル基であることを特徴とする触媒組成物。
2. ニトロフェニル基は、ｏ−ニトロベンジルまたはｏ−ニトロフェニル基であることを特徴とする請求項１に記載の触媒組成物。
3. 酸化触媒は、芳香族化合物と組み合わせて用いられる色原体基質と会合させられることを特徴とする請求項１に記載の触媒組成物。
4. 前記基質は、３−メチル−２−ベンゾチアゾリノン（ＭＢＴＨ）およびフェニレンジアミン誘導体から選ばれることを特徴とする請求項３に記載の触媒組成物。
5. フェニレンジアミン誘導体は、ジメチルフェニレンジアミン、ジエチルフェニレンジアミンであること特徴とする請求項４に記載の触媒組成物。
6. 酸化された色原体基質と反応し、結果として、着色させられた沈着物を生じるように用いられ得る芳香族化合物は、単環、二環または多環式の芳香族化合物であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の触媒組成物。
7. 前記芳香族化合物は、クロロナフトール、ナフタレンジオール、アミノフェノール、カテコール、クロロフェノール、フェノールおよびグアヤコールから選ばれることを特徴とする請求項６に記載の触媒組成物。
8. 支持体上に色を発生させる方法であって、光刺激作用の下、前記支持体に含浸している請求項１〜７のいずれか１つに記載された１種以上の不活性化された酸化触媒を再活性化する工程を包含することを特徴とする方法。
9. ａ）支持体に含浸している１種以上の酸化触媒を光可逆的に阻害する段階と、
   ｂ）着色させられるべき支持体上に、段階ａ）の結果として得られた状態の一時的に不活性化された１種または複数種の酸化触媒を固定化する段階であって、該固定化段階は、特に、着色させられるべき支持体を、不活性化された１種または複数種の酸化触媒を含む溶液に浸漬することによって行われる、段階と、
   ｃ）段階ｂ）の結果として得られた状態の含浸支持体を光刺激し、該段階は、一時的に不活性化された１種または複数種の酸化触媒を再活性化することを可能とする、段階と、
   ｄ）段階ｃ）の結果として１種または複数種の酸化触媒が固定化された支持体に、１種以上の色原体基質、１種以上の芳香族化合物および１種以上の酸化剤を含む溶液を含浸させ、それにより、支持体上における光刺激により活性化されたスポットに色を発現すること可能にする段階と
   を包含することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 支持体は、天然繊維および／または合成繊維から形成された布地または紙によって形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
11. 天然繊維は綿から作られ、合成繊維はポリマー材料から作られることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. ポリマー材料は、ポリエステルであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 固定化段階ｂ）の前に、着色させられるべき支持体に１種または複数種の酸化触媒を結合することが可能な１種以上の添加剤を含む溶液を、着色させられるべき支持体に含浸させる予備段階が行われることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載の方法。
14. 着色させられるべき支持体が合成布地である場合に、アルギニン酸塩による予備含浸段階が行われることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記載の方法。
15. アルギン酸塩は、アルギン酸カルシウムであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 水溶性カルボジイミドおよびＮ−ヒドロキシスクシンイミド対を使用してカルボン酸官能基を活性化して活性化エステルを与える段階を行うことによる酸化触媒の共有結合段階を包含することを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
17. 着色させられるべき支持体に、１種以上の添加剤を含む溶液を含浸させる予備段階終結後に、乾燥段階が行われることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１つに記載の方法。
18. 系は、柔軟性のある透明な光酵素フィルムであることを特徴とする請求項８〜１７のいずれか１つに記載の方法。
19. 支持体は巨大分子からなり、かつ、光酵素系を担持することを特徴とする請求項１８に記載の方法。