JP5998195B2 - 毛髪抽出物組成物、フィルム、及び成型品 - Google Patents
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Description
このケラチン蛋白質については、従来では羽毛や羊毛の飼料化を中心に処理法の検討が行なわれてきた。
また、近年ではケラチン蛋白質の生分解性や細胞親和性等の性質に注目して医療用材料等への応用を目指した研究も行なわれている。
ところで、毛髪からケラチン蛋白質を溶解抽出する方法としては、これまで尿素、チオ尿素、及びこれらの誘導体を用いて抽出することが知られている(特許文献1〜2参照)が、より簡便で経済的に毛髪からケラチン蛋白質を抽出する方法が求められており、更には得られた毛髪ケラチン蛋白質から成形されたフィルム、シート、成型品等の物性改善も要望されている。
これらのフィルム、シート、成型品等は、特にユーザー由来の毛髪を使用することで生体適合性も見込まれることから、医療用材料としての用途も期待できる。
即ち、本発明は以下の通りのものである。
尚、本発明においては、人毛や羊毛を始めとして、その他獣毛、羽毛等のケラチン蛋白質を多く含んでいるものを総称して毛髪という。
ィルムの製造方法。
2.(1)人毛を水酸化ナトリウム水溶液で抽出し濾過して人毛ケラチン蛋白質水溶液を得る工程、次いで(2)工程(1)で得られた人毛ケラチン蛋白質水溶液から溶媒を除去して粉末を得る工程、続いて(3)工程(2)で得られた人毛ケラチン蛋白質の粉末に、物性改善剤として人毛ケラチン蛋白質100質量部に対し再生紙繊維、爪由来のケラチン蛋白質、カイガラムシ由来の天然樹脂のいずれか1つ又は2つ以上の1〜100質量部を配合し金型に充填し、ホットプレスすることを特徴とする人毛抽出物組成物の成型品の製造方法。
水酸化ナトリム水溶液の濃度は0.5〜5質量%(以下、単に%と略記することがある)が好ましく、毛髪の抽出温度は40℃〜60℃が好ましく、また毛髪濃度([毛髪質量/水酸化ナトリム水溶液質量]×100)は1〜10質量%(以下、単に%と略記することがある)が好ましいが、毛髪の抽出作業に際してそれらの数値には何ら限定されず、毛髪ケラチン蛋白質の抽出が可能ならば如何なる数値も採用可能である。
5%毛髪濃度における水酸化ナトリム水溶液による毛髪ケラチンの抽出条件について検討した結果は、3%水酸化ナトリム水溶液の濃度で50℃、4〜6時間処理が好適であった。得られた毛髪溶解抽出液(以下、単に毛髪溶解液と略記することがある)の毛髪ケラチン蛋白質の抽出率は約95%で、分子量およそ26,000〜30,000の毛髪ケラチン蛋白質が主として含まれていた。また、10%毛髪濃度で50℃、6時間処理した場合の毛髪の溶解抽出率は約92%であった。
毛髪を水酸化ナトリウム水溶液で抽出し、遠心分離処理して不溶物を除去した後、塩酸で中和処理し、更に透析膜で透析処理した毛髪溶解液をキャストし、風乾処理してフィルムを得ることができる。
このフィルムにカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCNa)、アルギン酸ナトリウム塩(AGNa)、ポリビニルアルコール(PVA)、再生紙繊維、爪由来のケラチン蛋白質、カイガラムシ由来の天然樹脂を配合すると破断強度が改善され、またグリセリンを配合すると破断伸びを改善することができる。
それらの配合量は、毛髪ケラチン蛋白質の100質量部に対し、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCNa)、アルギン酸ナトリウム塩(AGNa)、ポリビニルアルコール(PVA)(例えば、ケン化度78−82%,重合度2,000のPVA)、再生紙繊維(例えば、新聞古紙乾式粉砕品,平均繊維長約1mm,王子製袋(株)製「ネオファイバー(商標)」))、爪由来のケラチン蛋白質(例えば、人を始めとする哺乳類、爬虫類、鳥類の爪由来のケラチン蛋白質)、カイガラムシ由来の天然樹脂(例えば、ラックカイガラムシの分泌物を精製して得られる天然樹脂であるセラック)の1つ又は2つ以上の1〜100質量部である。またグリセリンの配合量は毛髪ケラチン蛋白質の100質量部に対し1〜100質量部であり、好ましくは1〜10質量部である。
毛髪を水酸化ナトリウム水溶液に加えて抽出し、遠心処理を行って不溶物を除去した後、塩酸で中和し更に透析処理して水溶媒を除去し、毛髪ケラチン蛋白質の粉末を得て、この粉末を金型に充填し、ホットプレスして成型品を得ることができる。
この成形品にも予め上記2.で述べたと同様にカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCNa)、アルギン酸ナトリウム塩(AGNa)、ポリビニルアルコール(PVA)(例えば、ケン化度78−82%,重合度2,000のPVA)、再生紙繊維、爪由来のケラチン蛋白質、カイガラムシ由来の天然樹脂を同程度配合すると破断強度が改善され、またグリセリンを同程度配合すると破断伸びを改善することができる。
a)本発明のフィルム・成型品はその主成分がケラチン蛋白質であることから生分解性や細胞親和性に優れ、この性質に注目して医療用材料への応用が期待される。
また、生分解性であることから、近年ヘアサロンなどで大量に発生するヒト毛髪の有効利用を図る観点から、廃棄後が問題とされる農業用シートや工業用シートの代替材料としても有用である。
b)本願発明のフィルムは紫外線透過率化が極めて低い(波長280nm以下の紫外線を99%以上カット)ことから紫外線カット材としての利用が考えられる。
一方、耐水性は十分であるとはいえないので、十分な耐水性が求められる場合には、生分解性と共に防湿性に優れる天然樹脂(例えば、(株)岐阜セラック製の上記セラック)のアルコール溶液を塗布して表面被覆することが望ましい。
d)本発明のフィルム・成型品には、必要に応じて、上記で述べた以外の添加材、例えば薬物、可塑剤、核酸、糖質、蛋白質、蛋白多糖体、脂質ポリマー、天然高分子、合成高分子、金属イオン等の1種以上を配合することにより、機能の異なるフィルム・成型品を作成することができる。
[参考実施例1](毛髪の抽出)
20歳代の女性の毛髪(以下、単に毛髪と記する)を毛髪濃度1%で40℃、濃度0.5〜5%の水酸化ナトリウム水溶液中で抽出し、遠心分離して得た溶液(以下、単に毛髪溶解液ということがある)の280nmにおける吸光度の変化を調べた。その結果は次のグラフ1に示されている。吸光度の測定には紫外可視分光光度計(U−2000A、HITACHI社製)を使用した。
毛髪を毛髪濃度5%で3%水酸化ナトリウム水溶液で、50℃、6時間処理し遠心分離して毛髪溶解液を調製した。調製した毛髪溶解液から透析によりアルカリ成分を除いた後、シリコンラバー上に展開し風乾させたところフィルムを形成したが断片化が見られた。
毛髪を毛髪濃度10%で3%水酸化ナトリウム水溶液に加えて50℃8時間処理し、遠心処理を行って不溶物を除去した後、10mol/L塩酸で溶液pHを7.5とした。
次いで、この毛髪溶解液を排除分子量14,000の透析膜で透析処理し凍結乾燥して、茶色で鱗片状の毛髪溶解物を得た。
続いて、この毛髪溶解物の10%水溶液を調製し、各種ポリマー水溶液を固形物重量比(毛髪溶解物/ポリマーの重量比)7:3,5:5で混合した。
更にこの混合溶液をアルミホイルシャーレに展開し、45℃の恒温器中で乾燥させフィルムを得た。
(1)多糖類
カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCNa)
(2)合成高分子
ポリビニルアルコール(ケン化度78−82%,分子量2,000)(PVA)
得られたフィルムをダンベル型(有効試料幅5mm,試料長30mm)に切り取り、0RIENTECRTC−l250 テンシロン(エーアンドデー(株)製)を用いて、フィルムの機械強度(破断強度と伸び)の測定を行った。測定条件は、ロードセル50N,クロスヘッド速度30mm/minとした。
その測定結果は次の表1に示されている。
参考実施例2のフィルムに比べ破断強度が大きく改善され、伸びも若干改善されている。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物の10%水溶液を調製し、これにカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMCNa)あるいはポリビニルアルコール(ケン化度78−82%,重合度2,000)(PVA)の1質量%水溶液を固形物重量比(毛髪溶解物/ポリマーの重量比)7:3で混合した。また、更にグリセリンを添加割合0.5,0.3,0.1(グリセリン0.1〜0.5/(毛髪溶解物とポリマーの重量合計10)の重量比)と変えてポリマー混合溶液に加え、アルミホイルシャーレに展開し、45℃の恒温器中で乾燥させフィルムを得た。
実施例3と同様の条件で破断強度と伸びを測定した。
測定したフィルムでは、CMCNa,PVA複合フィルムのいずれにおいてもグリセリンを添加すると実施例3で得られたグリセリン無添加のフィルムに比較して、伸びは大きくなるが強度が低下した。
得られた結果は次の表2に示されている。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物の10%水溶液を調製し、これに20歳代の女性の爪を水酸化ナトリウム水溶液で抽出して得られた爪由来のケラチン蛋白質の10%水溶液を固形物重量比(毛髪溶解物/爪由来のケラチン蛋白質の重量比)7:3で混合し、アルミホイルシャーレに展開し、45℃の恒温器中で乾燥させフィルムを得た。
参考実施例2のフィルムに比べ破断強度の大きいフィルムが得られた。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物の10%水溶液を調製し、これにセラックの20%エタノール溶液を固形物重量比(毛髪溶解物/セラックの重量比)7:3で混合し、アルミホイルシャーレに展開し、45℃の恒温器中で乾燥させフィルムを得た。参
考実施例2のフィルムに比べ破断強度が大きく、また優れた耐水性を示すフィルムが得られた。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物0.4gを金型(φ10mm,アスワン(株)製)に充填し、ホットプレス機((株)ミクロ製)で加熱圧縮することで高さ4.0mmの円柱状成型物を得た。成型条件は、最大圧力を3.0MPaで一定とし、温度100〜160℃、また成型時間15分で行った。
インストロン1125型万能材料試験機(インストロン・ジャパン(株)製)を用いて、得られた成型体の最大圧縮応力(MPa)を測定した。測定条件は、ロードセル10kN,クロスヘッド速度1mm/minとした。
得られた結果は次の表3に示されている。
参考実施例7で成形された成型体の強度向上のため、複合化について検討した。
複合化する材料としては、環境低負荷性,入手しやすさ等を考慮して、ネオファイバー(新聞古紙乾式粉砕品,平均繊維長約1mm,王子製袋(株)製)を用いることとした。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物に対してネオファイバーを9/1,7/3,5/5の重量比で配合し、ミルサーIMF−77G(イワタニ(株)製)で5秒×3回処理して混合し、これを金型に充填して圧縮成型した。
成型条件は、金型はφ10mm,最大圧力を3.0MPa,温度140℃,成型時間15分で行った。
得られた成型体について参考実施例7と同様にして圧縮試験を行った。
得られた結果は次の表4に示されている。
得られた成型体は参考実施例7よりも優れた圧縮応力を示した。
尚、表4のa)は表3の140℃における平均値である。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物に対して、20歳代の女性の爪を実施例
3に準拠して水酸化ナトリウム水溶液で抽出して得られた爪ケラチン蛋白質粉末を9/1,7/3,5/5の重量比(毛髪溶解物/爪ケラチン蛋白質の重量比)で配合し、ミルサーIMF−77G(イワタニ(株)製)で5秒×3回処理して混合し、これを金型に充填して圧縮成型した。
成型条件は、金型はφ10mm,最大圧力を3.0MPa,温度140℃,成型時間15分で行った。
得られた成型体について参考実施例7と同様にして圧縮試験を行った。
得られた成型体は参考実施例7よりも優れた圧縮応力を示した。
実施例3で調製した茶色で鱗片状の毛髪溶解物に対してセラック粉末を9/1,7/3,5/5の重量比(毛髪溶解物/セラックの重量比)で配合し、ミルサーIMF−77G(イワタニ(株)製)で5秒×3回処理して混合し、これを金型に充填して圧縮成型した。
成型条件は、金型はφ10mm,最大圧力を3.0MPa,温度140℃,成型時間15分で行った。
得られた成型体について参考実施例7と同様にして圧縮試験を行った。
得られた成型体は参考実施例7よりも優れた圧縮応力を示し、また優れた耐水性を発揮した。
Claims (2)
- (1)人毛を水酸化ナトリウム水溶液で抽出し濾過して人毛ケラチン蛋白質水溶液を得る工程、次いで(2)工程(1)で得られた人毛ケラチン蛋白質水溶液に、物性改善剤として人毛ケラチン蛋白質の100質量部に対しカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCNa)、ポリビニルアルコール(PVA)、再生紙繊維、爪由来のケラチン蛋白質、カイガラムシ由来の天然樹脂のいずれか1つ又は2つ以上の1〜100質量部を配合しキャストし、水溶媒を除去する工程からなることを特徴とする人毛抽出物組成物のフィルムの製造方法。
- (1)人毛を水酸化ナトリウム水溶液で抽出し濾過して人毛ケラチン蛋白質水溶液を得る工程、次いで(2)工程(1)で得られた人毛ケラチン蛋白質水溶液から溶媒を除去して粉末を得る工程、続いて(3)工程(2)で得られた人毛ケラチン蛋白質の粉末に、物性改善剤として人毛ケラチン蛋白質100質量部に対し再生紙繊維、爪由来のケラチン蛋白質、カイガラムシ由来の天然樹脂のいずれか1つ又は2つ以上の1〜100質量部を配合し金型に充填し、ホットプレスすることを特徴とする人毛抽出物組成物の成型品の製造方法。
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