JP5519793B2 - 低帯電性繊維およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面の平均多孔化率が３％未満であり、特定のリン脂質を特定量含有する生分解性ポリマーからなる低帯電性繊維に関する。

生分解性の高分子、特にポリ乳酸やポリグリコール酸、ポリカプロラクトンに代表される脂肪族ポリエステルやその共重合体を成形加工したさまざまな医療用具が知られている。例えば、繊維に加工した成形体は縫合糸や生体吸収性シートに応用されている。
エレクトロスピニング法（電界紡糸法ともいう）によれば、繊維径の細い繊維を簡便に製造できる。この製造法によれば、繊維成形体の表面積を大きくすることで細胞との接着性を高めることができるため、細胞培養用の担体や再生医療のための足場材料などへの応用が検討されている。
一般に、ポリエステルは帯電性が高く、帯電した電荷の半減期も長いことが知られている。そのため、脂肪族ポリエステルを繊維に加工した繊維成形体は帯電しやすく、使い勝手が悪いことから、帯電防止性に優れたポリエステル繊維が求められている。
しかし、これまでのところ、生体内での使用を目的とした生分解性の低帯電性ポリエステル繊維については知られていない。
特開平９−１５７９５４号公報には、制電ポリマーとポリエステルの共重合体からなる帯電防止繊維が記載されている。これは自然分解性で汚染防止を目的とした繊維であり、体内で使用することや、制電剤として低分子を使用することについては記載がない。
特開平８−２３１８３７号公報には、ポリ乳酸にポリアルキレンエーテルとポリ乳酸以外の脂肪族ポリエステルからなる制電剤を加えた帯電防止ポリ乳酸に関する記載がある。しかし、体内で使用することや制電剤として低分子を使用することについては記載がない。
国際公開ＷＯ０６／０２２４３０号には、ポリ乳酸にリン脂質を含有させた繊維についての記載があるが、帯電防止性のある繊維については記載がない。

本発明が解決しようとする課題は、生分解性のある低帯電性繊維を提供することである。
本発明の発明者らは、かかる課題について鋭意研究した結果、驚くべきことに、帯電防止性が知られていない特定のリン脂質を生分解性ポリマーに特定量含有させたうえで表面が平滑な繊維とすると低帯電性を発現することを見出し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、リン脂質を含む生分解性ポリマーからなり、表面の平均多孔化率が３％未満の繊維であって、リン脂質が０．２ｗｔ％から５ｗｔ％のジラウロイルホスファチジルコリン、０．４ｗｔ％から５ｗｔ％のジミリストイルホスファチジルコリン、１ｗｔ％から５ｗｔ％のジパルミトイルホスファチジルコリン、１ｗｔ％から５ｗｔ％のジオレオイルホスファチジルコリン、１ｗｔ％から５ｗｔ％のジオレオイルホスファチジルエタノールアミンのいずれかであるか、またはこれらリン脂質の二種以上であって、それらの合計量が多くとも５ｗｔ％であり、かつその合計量が少なくとも１ｗｔ％であるか、０．２ｗｔ％以上のジラウロイルホスファチジルコリンを少なくとも含むか、もしくは０．４ｗｔ％以上のジミリストイルホスファチジルコリンを少なくとも含むかのいずれかである、繊維である。
かかる本発明の繊維は生分解性でありながら帯電防止性にも優れている。

本発明の繊維は、生分解性ポリマーに対して
ａ）０．２ｗｔ％から５ｗｔ％のジラウロイルホスファチジルコリン
ｂ）０．４ｗｔ％から５ｗｔ％のジミリストイルホスファチジルコリン
ｃ）１ｗｔ％から５ｗｔ％のジパルミトイルホスファチジルコリン
ｄ）１ｗｔ％から５ｗｔ％のジオレオイルホスファチジルコリン
ｅ）１ｗｔ％から５ｗｔ％のジオレオイルホスファチジルエタノールアミン
のいずれか、または
ｆ）ａ）−ｅ）に記したリン脂質から選ばれる二種以上
を含む。
ただし、ｆ）の場合には、リン脂質の合計量が多くとも５ｗｔ％である条件１と、
その合計量が少なくとも１ｗｔ％であるか、０．２ｗｔ％以上のジラウロイルホスファチジルコリンを少なくとも含むか、もしくは０．４ｗｔ％以上のジミリストイルホスファチジルコリンを少なくとも含むかのいずれかである条件２とを共に満たす必要がある。
ここで、リン脂質の含有量が５ｗｔ％よりも大きいと、帯電防止効果は示されるものの、繊維自体の耐久性や紡糸性が低下して好ましくない。
かかるリン脂質は、動物組織から抽出したものでも、人工的に合成したものでもよい。
本発明で用いる生分解性ポリマーとしては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、乳酸−グリコール酸共重合体、乳酸−カプロラクトン共重合体、ポリグリセロールセバシン酸、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリブチレンサクシネートなどの脂肪族ポリエステル類、ポリメチレンカーボネートなどの脂肪族ポリカーボネート類、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、メチルセルロース、プロピルセルロース、ベンジルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの多糖類誘導体、フィブロイン、ゼラチン、コラーゲンなどの蛋白質やこれらの誘導体が挙げられる。好ましくは、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、乳酸−グリコール酸共重合体などの脂肪族ポリエステル類であり、さらに好ましくは、ポリ乳酸、乳酸−グリコール酸共重合体である。
ポリ乳酸を用いる場合、ポリマーを構成するモノマーにはＬ−乳酸、Ｄ−乳酸があるが、特に制限はない。またポリマーの光学純度や分子量、Ｌ体とＤ体の組成比や配列には特に制限はないが、好ましくはＬ体の多いポリマーであり、ポリＬ乳酸とポリＤ乳酸のステレオコンプレックスを用いてもよい。
本発明で用いる生分解性ポリマーは高純度であることが好ましく、とりわけポリマー中に含まれる添加剤や可塑剤、残存触媒、残存モノマー、成形加工や後加工に用いた残留溶媒などの残留物は少ないほうが好ましい。特に、医療に用いる場合は安全性の基準値未満に抑える必要がある。
また、本発明で用いる生分解性ポリマーの分子量は１×１０^３〜５×１０^６が好ましく、より好ましくは１×１０^４〜１×１０^６、さらに好ましくは５×１０^４〜５×１０^５である。また、ポリマーの末端構造やポリマーを重合する触媒は任意に選択できる。
本発明の繊維には、所期の目的を損なわない範囲で、他のポリマーや他の化合物を混合してもよい。例えば、ポリマー共重合、ポリマーブレンド、化合物混合である。
本発明の繊維の平均繊維径は０．１〜１０μｍが好ましい。０．１μｍよりも小さいか１０μｍよりも大きいと、それを繊維成形体にして医療用品として用いた場合に良好な特性が得られない。より好ましい平均繊維径は１．０〜８．０μｍであり、さらに好ましくは、２．０〜７．０μｍである。なお、繊維径とは繊維断面の直径を表す。繊維断面の形状は円形に限らず、楕円形や異形になることもありうる。楕円形の場合の繊維径とは、その長軸方向の長さと短軸方向の長さの平均をその繊維径として算出する。また、繊維断面が円形でも楕円形でもないときには、円または楕円に近似して繊維径を算出する。
本発明の繊維の平均多孔化率は３％未満であるが、より好ましくは２．５％未満であり、さらに好ましくは２％未満である。ここでいう平均多孔化率とは、繊維表面全体の面積に対する細孔面積の割合を意味し、繊維構造体の２万倍の走査型電子顕微鏡写真を画像処理ソフト（ｎｅｘｔ Ｎｅｗ Ｑｕｂｅ）を用いて２値化処理を行って求めたものをいう。もっとも、これと等価の画像処理ソフトであれば、他のものを用いてもよい。
繊維の平均多孔化率を３％未満とするための紡糸方法の一例としては、エレクトロスピニング法において相対湿度を低下させることが挙げられる。具体的には、相対湿度を２５％以下とすることが好ましく、さらに好ましくは２０％以下である。
エレクトロスピニング法は、ポリマーを溶媒に溶解させた溶液に高電圧を印加することで電極上に繊維成形体を得る方法である。エレクトロスピニング法には、通常、高分子を溶媒に溶解させて溶液を製造する工程と、該溶液に高電圧を印加する工程と、該溶液を噴出させる工程と、噴出させた溶液から溶媒を蒸発させて繊維成形体を形成させる工程と、必要により形成された繊維成形体の電荷を消失させる工程と、電荷消失によって繊維成形体を累積させる工程とが含まれる（例えば国際公開ＷＯ０６／０２２４３０号参照）。もっとも、本発明の繊維が得られる限り、スパンボンド法やメルトブロー法など、他の紡糸法を用いてもよい。
本発明の繊維を利用する形態の一つに繊維成形体がある。かかる繊維成形体は、紡糸から繊維成形体への加工にいたる工程の中に、繊維を切断する工程を加えずに製造することが好ましい。
本発明の繊維成形体の全体の厚みに特に制限はないが、好ましくは２５μｍ〜２００μｍ、さらに好ましくは５０〜１００μｍである。
本発明の繊維成形体の表面に、さらに綿状の繊維構造物を積層することや、綿状構造物を本発明の繊維成形体ではさんでサンドイッチ構造にするなどの加工は、所期の目的を損ねない範囲で任意に実施しうる。
本発明の繊維や繊維構造体は、その表面の親水性や疎水性を改質するために、界面活性剤などの化学薬品による表面処理を行ってもよい。医療応用においては、抗血栓性を付与するためのコーティング処理や、抗体などの生理活性物質で表面をコーティングすることも任意に実施できる。このときのコーティング方法や処理条件、その処理に用いる化学薬剤は、繊維の構造を極端に破壊せず、本発明の目的を損なわない範囲で任意に選択できる。
また、本発明の繊維や繊維成形体の繊維内部にも任意に薬剤を含ませることができる。エレクトロスピニング法で成形する場合は、揮発性溶媒に可溶であり、溶解によりその生理活性を損なわないものであれば、使用する薬剤に特に制限はない。かかる薬剤の具体例としては、タクロリムスもしくはその類縁体、スタチン系、またはタキサン系抗癌剤が例示できる。また、揮発性溶媒中において活性を維持できるものであれば、蛋白質製剤、核酸医薬であってもよい。さらに、薬剤以外でも、金属、多糖、脂肪酸、界面活性剤、揮発性溶媒耐性微生物を含んでいてもよい。
本発明の繊維や繊維成形体は、医療用品、例えば臓器表面や創傷部位の保護材、被覆材、シール材、人工硬膜、癒着防止材、止血材として好適に用いられる。

１．平均繊維径：
得られた繊維成形体の表面を走査型電子顕微鏡（キーエンス株式会社：商品名「ＶＥ８８００」）により、倍率２０００倍で撮影して得た写真から無作為に２０箇所を選んで繊維の径を測定し、すべての繊維径の平均値を求めて平均繊維径とした。ｎ＝２０である。
２．平均厚：
高精度デジタル測長機（株式会社ミツトヨ：商品名「ライトマチックＶＬ−５０」）を用いて測長力０．０１Ｎによりｎ＝１０にて繊維成形体の膜厚を測定した平均値を算出した。なお、本測定においては測定機器が使用可能な最小の測定力で測定を行った。
３．平均見掛け密度：
繊維成形体の質量を測定し、上記方法により求めた面積、平均厚をもとに平均見掛け密度を算出した。
４．平均多孔化率：
得られた繊維構造体の２万倍の走査型電子顕微鏡写真を画像処理ソフト（ｎｅｘｔ Ｎｅｗ Ｑｕｂｅ）を用いて２値化処理を行って求めた。
５．帯電性試験：
ＪＩＳ Ｌ １９１２医療用不織布試験方法の帯電性試験（半減期測定）に沿って測定を行った。すなわち、試験片をコロナ放電場で帯電させたときの初期帯電量と、この帯電圧が２分の１に減衰するまでの時間（半減期）を測定した。
［実施例１］
１％のジラウロイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万７千、多木化学製）１０重量部を、８０重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解し、均一な溶液を得た。これを用いてエレクトロスピニング法で紡糸し、シート状の繊維成形体を調製した。噴出ノズルの内径は０．８ｍｍ、電圧は８ｋＶ、噴出ノズルから陰極平板までの距離は１５ｃｍ、湿度１９％であった。得られた繊維成形体の平均繊維径は３．７μｍ、厚さは８０μｍ、平均見掛け密度は１３８ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．０７ｋＶ、半減期は０．５秒であった。
［実施例２］
５％のジオレオイルホスファチジルエタノールアミンを添加したポリ乳酸（分子量１３万７千、多木化学製）１０重量部を用いた以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．０μｍ、厚さは９９μｍ、平均見掛け密度は１６５ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．１８８ｋＶ、半減期は０．５秒であった。
［実施例３］
０．２％のジラウロイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量２６万６千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．４μｍ、厚さは７９μｍ、平均見掛け密度は１３９ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．５８ｋＶ、半減期は７．６秒であった。
［実施例４］
０．４％のジミリストイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．４μｍ、厚さは９１μｍ、平均見掛け密度は１４２ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．４４ｋＶ、半減期は１．５秒であった。
［実施例５］
１％のジパルミトイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は６．２μｍ、厚さは１００μｍ、平均見掛け密度は１３７ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．４９ｋＶ、半減期は４．５秒であった。
［実施例６］
５％のジラウロイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．０μｍ、厚さは７９μｍ、平均見掛け密度は１１６ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．０２ｋＶ、半減期は０．２秒であった。
［実施例７］
０．４％のジラウロイルホスファチジルコリンを添加した乳酸グリコール酸共重合体（分子量１１万５千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は３．７μｍ、厚さは７８μｍ、平均見掛け密度は１６３ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．０５８ｋＶ、半減期は１．４秒であった。
［実施例８］
１％のジオレオイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．５μｍ、厚さは７９μｍ、平均見掛け密度は１４１ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．３６ｋＶ、半減期は１秒であった。
［実施例９］
０．４％のジラウロイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、７９重量部のジクロロメタンと１０重量部のエタノールに溶解した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．０μｍ、厚さは７８μｍ、平均見掛け密度は１４４ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は０％であった。その初期帯電量は０．３３８ｋＶ、半減期は１秒であった。
［比較例１］
ポリ乳酸（分子量１３万７千、多木化学製）１０重量を９０重量部のジクロロメタン溶液で調製した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は６．２μｍ、厚さは１０７μｍ、平均見掛け密度は１４８ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は３０％であった。その初期帯電量は０．５２８ｋＶ、半減期は観測されなかった。
［比較例２］
０．５％のジオレオイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を８９重量部のジクロロメタンに溶解し、高湿度下（３６％）で紡糸した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は３．９μｍ、厚さは７１μｍ、平均見掛け密度は１４７ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は２７％であった。その初期帯電量は０．３８ｋＶ、半減期は観測されなかった。
［比較例３］
０．１％のジオレオイルホスファチジルエタノールアミンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を８９重量部のジクロロメタンに溶解し、高湿度下（３６％）で紡糸した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は４．２μｍ、厚さは７４μｍ、平均見掛け密度は１６０ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は３６．２％であった。その初期帯電量は０．３２ｋＶ、半減期は観測されなかった。
［比較例４］
０．５％のジオレオイルホスファチジルエタノールアミンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を８９重量部のジクロロメタンに溶解し、高湿度下（３６％）で紡糸した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は３．９μｍ、厚さは８４μｍ、平均見掛け密度は１５６ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は３７％であった。その初期帯電量は０．４２ｋＶ、半減期は観測されなかった。
［比較例５］
０．４％のジラウロイルホスファチジルコリンを添加したポリ乳酸（分子量１３万３千、ＰＵＲＡＣ製）１１重量部を、８９重量部のジクロロメタンに溶解し、高湿度下（３１％）で紡糸した以外は、実施例１と同様に繊維成形体を調製した。得られた繊維成形体の平均繊維径は５．５μｍ、厚さは７７μｍ、平均見掛け密度は１３５ｋｇ／ｍ^３、平均多孔化率は３０％であった。その初期帯電量は０．３ｋＶ、半減期は観測されなかった。

本発明の繊維は生分解性でありながら帯電性が低く、しかも取扱性に優れているので、それを繊維成形体としたものは、例えば医療用品、とりわけ臓器表面や創傷部位の保護材、被覆材、シール材、人工硬膜、癒着防止材、止血材として有用である。

Claims (6)

1. リン脂質を含む生分解性ポリマーからなり、表面の平均多孔化率が３％未満の繊維であって、リン脂質が０．２ｗｔ％から５ｗｔ％のジラウロイルホスファチジルコリン、０．４ｗｔ％から５ｗｔ％のジミリストイルホスファチジルコリン、１ｗｔ％から５ｗｔ％のジパルミトイルホスファチジルコリン、１ｗｔ％から５ｗｔ％のジオレオイルホスファチジルコリン、１ｗｔ％から５ｗｔ％のジオレオイルホスファチジルエタノールアミンのいずれかであるか、またはこれらリン脂質の二種以上であって、それらの合計量が多くとも５ｗｔ％であり、かつその合計量が少なくとも１ｗｔ％であるか、０．２ｗｔ％以上のジラウロイルホスファチジルコリンを少なくとも含むか、もしくは０．４ｗｔ％以上のジミリストイルホスファチジルコリンを少なくとも含むかのいずれかである、繊維。
2. 生分解性ポリマーが脂肪族ポリエステルである、請求項１に記載の繊維。
3. 生分解性ポリマーがポリ乳酸および／またはポリ乳酸の共重合体である、請求項１に記載の繊維。
4. 生分解性ポリマーがポリ乳酸である、請求項１に記載の繊維。
5. エレクトロスピニング法で製造された請求項１から４のいずれかに記載の繊維。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の繊維からなる繊維成形体。