JP5066665B2

JP5066665B2 - 多孔質キチン−ポリアミド複合体

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Publication number: JP5066665B2
Application number: JP2006142623A
Authority: JP
Inventors: 裕田村; 光久平川; 清一戸倉; 賢治北岡; 久美子藤本
Original assignee: Cluster Technology Co Ltd
Current assignee: Cluster Technology Co Ltd
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2026-05-23
Also published as: JP2007312828A

Description

本発明は、キチンとポリアミドとの複合体に関する。より詳細には、創傷治癒に有効なキチンを担持した膜または繊維に関する。

ナイロンは、合成高分子の草分けといわれ、日常生活で広く使用されている。ナイロンは、非生分解性有機化合物であるが、合成高分子化合物に共通の凝血性や免疫応答誘起性のため、比較的長時間創傷に直接的に接触するような医用材料としては使用されていない。

一方、キチンは、甲殻類や昆虫類の外殻抗生物質として地球上に広く分布しているムコ多糖である。近年、食生活の発展に伴い、食品廃棄物中に多く含まれるようになってきた。キチンは、生体内消化性かつ低毒性という特性だけでなく、多くの生理的機能を有することが知られている。例えば、創傷治癒効果については、大部分がキチンである兵隊アリの頭部を、戦場における切り傷の緊急治癒用薬として、あるいは無医村での民間創傷治癒薬として用いてきた。キチンは、１９２０年代にムコ多糖であることが明らかになり、その後、１９５７年に生化学実験が行われ、その効果が確認されている（非特許文献１）。例えば、キチン粉末が、ポリエチレン、ナイロン、綿などの合成または天然の繊維の編物、織布、不織布の表面に固着された創傷面保護貼付剤（特許文献１）や、油状物質を含む粒状物の表面にキチン粉末を付着させた粒状皮膚用剤もある（特許文献２）。また、キチンゲルを口内炎発症患者の歯茎に塗布することによって、口内炎が鎮静化することも知られている。しかし、キチンを口腔内に塗布すると、苦い、えぐいなどの不快感があるため、実用面ではあまり好ましくない。

キチンは、構成糖であるＮ−アセチルグルコサミン残基内およびこの残基間に亘って形成された強い水素結合のため難溶性であり、グリコシド結合を分解せずにキチンを溶解できる溶媒はほとんど報告されていない。ナイロン６６の溶媒として知られる塩化カルシウム・２水和物飽和メタノールが、キチンの良溶媒であることが報告されているにすぎない（非特許文献２）。

このように、キチンは難溶性であるため、その大きな分子量を保持したままでフィルムや繊維に再生することはできなかった。特許文献３には、電界紡糸による医療用高分子ナノ・マイクロファイバーの材料の例としてキチンが挙げられているが、実際にキチンでマイクロファイバーが作成可能であるかどうかは確認されていない。一般的に、分子量を小さくして得られたキチン繊維やフィルムは脆弱であるため、単独では湿潤強度や弾性が十分ではなく、医用材料などとして用いることができない。さらに、強度の高い合成高分子との組み合わせにおいても、貼り合わせによる組み合わせ以外は実用化が難しい。
特開平６−１４２１８０号公報特開平７−２５８０７１号公報特開２００４−３２１４８４号公報 J. F. Pruddenら、Gynekology & Ostetrics，115巻，pp.282-286，1957年 S. TokuraおよびN. Nishi、「Chitin and Chitosan-The Versatile Friendly Modern Materials」，Mat B. Zakariaら編，Collection 28，University of Kebangasaan，Malaysia，1995年，pp.67-86

本発明は、創傷治癒に有効なキチン粒子を徐放することが可能な膜または繊維を提供することを目的とする。

本発明者らは、キチン粒子を、低融点を有する共重合体である溶融ナイロンや低融点ポリマーなどに混合して、キチン粒子を徐放可能な繊維を形成することを試みたが、繊維化できなかった。本発明は、キチンと共通溶媒を持つポリアミド類について検討したところ、キチンとポリアミド類との混合溶液を適切な基材表面に塗布した後、温水で洗浄することによって、該基材表面にキチン−ポリアミド複合体からなる多孔質膜が形成され、この多孔質膜からキチン粒子が徐放され得ることを見出したことに基づく。

本発明は、キチン粒子を担持した多孔質ポリアミド複合体を提供する。

本発明はさらに、キチン粒子を担持した多孔質ポリアミド複合体の製造方法を提供し、該方法は、
ポリアミドとキチンとの共通溶媒に、ポリアミドおよびキチンを溶解して、混合溶液を得る工程；
該混合溶液に形状を付与する工程；および
該付与された形状物を温水で処理して該共通溶媒を除去する工程、
を含む。

１つの実施態様では、上記共通溶媒は、ハロゲン化カルシウム水和物のアルコール溶液である。

本発明によれば、創傷治癒効果の高いキチン粒子が担持された複合体が提供される。この複合体は多孔質であるため、キチンの徐放が可能となる。例えば、キチン粒子を担持した複合体は膜や繊維の形状であり得、このような膜や繊維により製造された医用材料を創傷部位に適用することにより、その治癒効果が持続し得る。

本発明において、キチンは、どのような由来のものであってもよい。一般的に、甲殻類の外殻に由来するものが用いられ得る。通常、キチンは、粉末の形態で提供される。

本発明において、ポリアミドとは、酸アミドの繰り返し単位を有する高分子であり、ナイロンという一般名を持つ合成高分子をいう。その種類は特に限定されず、例えば、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６−６などが挙げられる。ポリアミドは、単独で用いても、２種以上混合または共重合して用いてもよい。

本発明において、ポリアミドとキチンとの共通溶媒（以下、単に共通溶媒という場合がある）とは、上記ポリアミドを溶解可能でありかつ上記キチンを溶解可能な溶媒をいい、このような溶解能を有する溶媒であれば特に限定されない。代表的には、ハロゲン化カルシウム水和物のアルコール溶液が挙げられる。具体的には、塩化カルシウム・２水和物飽和メタノール溶液、塩化カルシウム・２水和物飽和エタノール溶液などが挙げられる。

本発明のキチン粒子を担持した多孔質ポリアミド複合体は、ポリアミドとキチンとを任意の割合で含む。複合体の形状を制御しやすい点で、ポリアミド１００質量部に対して、キチンは、代表的には、０．１〜３０質量部、好ましくは１〜１０質量部、より好ましくは５〜１０質量部の割合で含まれる。

本発明の多孔質ポリアミド複合体は、多孔質表面を有するポリアミド中にキチン粒子が均一に担持されている。そのため、この多孔質ポリアミド複合体が、例えば創傷部位に接触すると、創傷部位から滲出する体液に含まれるリゾチームやキチナーゼなどのキチン分解能を有する酵素が多孔質内に侵入できる。そのため、ポリアミド中に担持されたキチンが徐々に分解され、キチンオリゴマーとしてポリアミドから放出される。

本発明の多孔質ポリアミド複合体は、どのような形状であってもよいが、通常、膜、繊維などの形状であり得る。多孔質ポリアミド膜は、例えば、医用材料などの基材表面にコーティングされた状態で提供され得る。多孔質ポリアミド繊維は、紡糸されて、例えば、短繊維として提供され得、短繊維から不織布が製造され得る。あるいは、多孔質ポリアミド複合体は、任意の大きさの塊状物（フォーム）であってもよい。

このような多孔質ポリアミド複合体は、以下の工程：
ポリアミドとキチンとの共通溶媒に、ポリアミドおよびキチンとを溶解して、混合溶液を得る工程；
該混合溶液に形状を付与する工程；および
該形状が付与された成形物を温水で処理して該共通溶媒を除去する工程、
によって製造され得る。

ポリアミドとキチンとの共通溶媒に、ポリアミドおよびキチンとを溶解する順序は問わない。共通溶媒にポリアミドとキチンとを同時に添加して溶解してもよく、あるいは予め共通溶媒に溶解したそれぞれの溶液を合わせてもよい。共通溶媒に溶解されるポリアミドおよびキチンの濃度は、共通溶媒に対する各物質の溶解度に応じて適宜決定され得る。形状の付与を考慮すると、混合溶液中のポリアミド濃度は、通常０．１〜２０ｗ／ｖ％、好ましくは０．５〜５ｗ／ｖ％、より好ましくは０．５〜１ｗ／ｖ％であり、キチン濃度は、通常０．１〜３．０ｗ／ｖ％、好ましくは０．２〜１．０ｗ／ｖ％、より好ましくは０．２〜０．５ｗ／ｖ％であり得る。溶解は、通常は室温以上、好ましくは約３５℃〜５０℃、より好ましくは約４０℃にて行われる。

混合溶液への形状の付与手段としては、基材表面への塗布（またはコーティング）、紡糸、注型などが挙げられる。

基材表面への塗布手段としては、基材表面に混合溶液を載せて薄く延ばして乾燥させてもよく、あるいは基材を混合溶液に浸漬して引き上げた後乾燥させてもよい。塗布しやすいように、塗布されるべき基材表面を、予め共通溶媒で処理してもよい。基材としては、混合溶液を塗布できる材料であれば特に限定されない。予め表面を柔らかくして塗布しやすいように処理できる点で、ポリアミド樹脂が好適である。

塗布の場合、混合溶液の温度は、通常は室温以上、好ましくは約３５℃〜５０℃、より好ましくは約４０℃である。塗布処理時間は、特に限定されないが、通常１分間〜６時間、好ましくは５分間〜５時間、より好ましくは１０分間〜１時間である。

紡糸手段としては、湿式紡糸および乾式紡糸が挙げられる。例えば、湿式紡糸では、混合溶液を水中に射出して繊維状物を得ることができる。なお、湿式紡糸では、上記の混合溶液に形状を付与する工程と、共通溶媒を除去する工程とが同時に行われる場合がある。この紡糸手段における混合溶液の温度は、塗布の場合と同様に、通常は室温以上、好ましくは約３５℃〜５０℃、より好ましくは約４０℃である。

注型では、使用される型は、得られる成形物の形状が乾燥させやすい形状、すなわち、大きな塊状物ではなく、比較的小さな塊状物または薄い板状物であることが好ましい。注型の場合も、混合溶液の温度は、通常は室温以上、好ましくは約３５℃〜５０℃、より好ましくは約４０℃である。例えば、ガラス板にキャストされた混合溶液は、温風を当てながら表面を固化した後、冷水または温水中に浸して固化させる。

例えば、塩化カルシウム・２水和物飽和メタノールを溶媒として用いるキチン−ポリアミド混合溶液の場合、キチンの方がポリアミドよりもはるかに早く結晶化するので、得られた成形物（フィルムや繊維）中には、キチンナノ微粒子が均一に分布する。

次いで、形状が付与された成形物は、通常、混合溶液を一部除去して乾燥させた後、温水で処理される。この温水処理によって、成形物中からカルシウム塩を含む共通溶媒が急激に除去される。ここで、温水とは、約４〜１００℃の水をいい、低温水および熱水を含む。低温水とは、約４〜２０℃の水をいい、そして熱水とは、約４０〜１００℃の水をいう。

例えば、塩化カルシウム・２水和物飽和メタノールを共通溶媒としたキチン−ポリアミド混合溶液の湿式紡糸の場合、低温水（４〜２０℃）で徐々に凝固させると、カルシウム塩やメタノールの溶出速度が遅くなり、比較的滑らかな表面を持つフィルムが形成される。一方、低温水に短時間浸して表面を薄く固化させた後、熱水（４０〜１００℃）に浸すと、カルシウム塩やメタノールが一気に溶出するので、多孔質表面を有するポリアミドフォームになる。あるいは、攪拌下で熱水中に滴下すると、カルシウム塩やメタノールが一気に流出するため、生成する繊維状ポリアミドは多孔質になる。

このようにして得られた多孔質ポリアミド複合体は、さらに種々の形状に加工され得る。例えば、多孔質ナイロンフォームや短繊維から不織布が製造され得る。不織布は、多孔質表面からキチン微粒子が徐放されることを利用して、止血効果および創傷治癒効果を有する医用材料としても応用され得る。あるいは、多孔質ポリアミド複合体を医用材料の表面にコーティングしてもよい。例えば、医用材料が歯ブラシである場合、歯ブラシ表面にコーティングされた多孔質ポリアミド複合体中のキチン微粒子が、唾液中のリゾチームで加水分解され、キチンオリゴマーとなって放出されて、口腔内を清潔に保つことができる。

（調製例１：カルシウム溶媒の調製）
コンデンサーを装着した２Ｌのナス型フラスコに５００ｍＬのメタノールを入れ、これに５００ｇの塩化カルシウム・２水和物を加えて、４０〜５０℃にて約４時間攪拌した。その後、約１５時間室温にて放置した。次いで、フラスコからデカントによって上清を取り出した。得られた溶液を、以下、カルシウム溶媒という。

（調製例２：キチン溶液の調製）
上記調製例１で得たカルシウム溶媒１００ｍＬにキチン粉末（カニ殻由来：甲陽ケミカル株式会社）１．０ｇを添加し、４０〜５０℃にて約１日間ゆっくり攪拌して溶解させた。

（調製例３：キチン−ナイロン混合溶液Ａの調製）
カルシウム溶媒１００ｍＬにナイロン６−６粉末（Ｐ２０２０：宇部興産株式会社）１０ｇを添加して、４０〜５０℃にて約１日間ゆっくり攪拌して溶解させた。このナイロン６−６溶液と上記調製例２で得たキチン溶液とを等量ずつ混合して、キチン−ナイロン混合溶液Ａを得た。

（調製例４：キチン−ナイロン混合溶液Ｂの調製）
カルシウム溶媒１００ｍＬにナイロン１２（宇部興産株式会社）１５ｇを添加して、４０〜５０℃にて約１日間ゆっくり攪拌して溶解させた。このナイロン１２溶液と上記調製例２で得たキチン溶液とを等量ずつ混合して、キチン−ナイロン混合溶液Ｂを得た。

（実施例１）
電動歯ブラシ（松下電工株式会社）のブラシ部分を、上記調製例１で得たカルシウム溶媒に約４０℃にて１時間浸漬して、ブラシの表面を柔らかくした。次いで、歯ブラシに付着した溶媒を十分にふるい落とし、ブラシ部分を上記調製例３で得たキチン−ナイロン混合溶液Ａに１時間、２時間、または５時間浸漬した。歯ブラシに付着した溶液を十分にふるい落とした後、ブラシ部分を６０〜７０℃の温水に１時間浸漬して、脱塩および脱溶媒を行った。次いで、歯ブラシを室温にて乾燥させた。得られた歯ブラシのブラシ部分を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、キチン−ナイロン混合溶液Ａが、ブラシ部分の表面が多孔質の膜でコーティングされていることがわかった。キチン−ナイロン混合溶液Ａの浸漬時間の違いによる歯ブラシ表面コーティング状態にはほとんど差が見られないことから、コーティング時間は、最長１時間の浸漬で十分であると考えられる。

（実施例２）
キチン−ナイロン混合溶液Ａの代わりに、上記調製例４で得たキチン−ナイロン混合溶液Ｂを用いたこと以外は、上記実施例１と同様に行った。その結果、実施例１の場合よりも、ブラシ表面への多孔質膜のコーティング量が多かった。

（比較例１）
キチン−ナイロン混合溶液Ａの代わりに、上記調製例２で得たキチン溶液を用いたこと以外は、上記実施例１と同様に行った。その結果、ブラシ表面にはキチンの付着はほとんど見られなかった。

（実施例３）
カルシウム溶媒への浸漬時間を０分間、５分間、または１０分間としたこと、ならびにカルシウム溶媒を温風にて振り落としたこと以外は、上記実施例１と同様に行った。その結果、カルシウム溶媒への浸漬を行わない場合であっても、ブラシ表面へのキチンの付着が見られた。また、カルシウム溶媒への浸漬時間に依存して、ブラシ表面へのキチンの付着が多くなった。溶媒への浸漬時間を１０分間とした場合のブラシ表面のＳＥＭ写真を図１に示す。

（実施例４）
カルシウム溶媒への浸漬時間を５分間としたこと、カルシウム溶媒に浸漬後にカルシウム溶媒を温風にて振り落としたこと、ならびにキチン−ナイロン混合溶液Ａへの浸漬時間を５分間または１０分間としたこと以外は、上記実施例１と同様に行った。その結果、カルシウム溶媒での前処理を行う場合は、キチン−ナイロン混合溶液Ａへの浸漬時間が短時間であってもブラシ表面をコーティングできることがわかった。

本発明によれば、創傷治癒効果の高いキチン粒子が担持された複合体が提供される。この複合体は多孔質であるため、キチンの徐放が可能となる。例えば、キチン粒子を担持した複合体は膜や繊維の形状であり得、このような膜や繊維により製造された医用材料を創傷部位に適用することにより、その治癒効果や止血効果が持続し得る。例えば、本発明の多孔質ポリアミド複合体からなる不織布を用いた絆創膏や、本発明の多孔質ポリアミド複合体でコーティングされた包帯、脱脂綿、ガーゼ、歯ブラシなどの医用材料として利用可能である。

カルシウム溶媒に１０分間浸漬した後、キチン−ナイロン混合溶液Ａを用いてコーティングした歯ブラシ表面のＳＥＭ写真である。

Claims

キチン粒子を担持したポリアミド複合体であって、該ポリアミドが熱水による脱溶媒によって形成された多孔質である、ポリアミド複合体。
キチン粒子を担持した多孔質ポリアミド複合体の製造方法であって、
ハロゲン化カルシウム水和物のアルコール溶液に、ポリアミドおよびキチンを溶解して、混合溶液を得る工程；
該混合溶液に形状を付与する工程；および
該形状が付与された成形物を熱水で処理して該ハロゲン化カルシウム水和物のアルコール溶液を除去する工程、
を含む、方法。