JP6385775B2 - 創傷治癒用パッチ - Google Patents
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Description
本発明は、創傷治癒用パッチに関し、特に、簡便に、高い安全性及び低いコストで、電気による創傷治癒を施すことが可能な創傷治癒用パッチに関する。
生体組織に生じた創傷部位に電流を流すと、創傷部位の治癒が早まるという現象が知られている（非特許文献１、２参照）。かかる現象を利用した治療は、一般的に、医療用電気刺激装置を用いて施されている。
Ｃａｉｇ， Ｃ． Ｄ． Ｍ． Ｃ．， Ｒａｊｎｉｃｅｋ， Ａ． Ｎ． Ｎ． Ｍ．， Ｓｏｎｇ， Ｂ．， ＆ Ｚｈａｏ， Ｍ． Ｉ． Ｎ． （２００５）． Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｃｅｌｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ： Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｖｉｅｗｓ ａｎｄ Ｆｕｔｕｒｅ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ， （１９８）， ９４３-９７８． ｄｏｉ：１０．１１５２／ｐｈｙｓｒｅｖ．０００２０．２００４．
Ｚｈａｏ， Ｍ．， Ｓｏｎｇ， Ｂ．， Ｐｕ， Ｊ．， Ｗａｄａ， Ｔ．， Ｒｅｉｄ， Ｂ．， Ｔａｉ， Ｇ．， Ｐｅｎｎｉｎｇｅｒ， Ｊ． Ｍ． （２００６）． Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｉｇｎａｌｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｏｕｎｄ ｈｅａｌｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｉｎｏｓｉｔｏｌ−３−ＯＨ ｋｉｎａｓｅ−ｇａｍｍａ ａｎｄ ＰＴＥＮ． Ｎａｔｕｒｅ， ４４２（７１０１）， ４５７-６０． ｄｏｉ：１０．１０３８／ｎａｔｕｒｅ０４９２５．
しかしながら、上記の医療用電気刺激装置を用いた治療では、治療場所が患者のベッドサイド等に限定されたり、装置及びその配線が物理的に邪魔になり治療上の操作が煩雑になったりするという問題があった。また、装置の出力によっては患者が疼痛を感じる虞があった。更には、治療コストが比較的高くなってしまうという問題もあった。
そこで、本発明は、簡便に、高い安全性及び低いコストで、電気による創傷治癒を施すことを可能にする創傷治癒用パッチを提供することを目的とする。
本発明の要旨は以下の通りである。
本発明の創傷治癒用パッチは、酸化還元反応を触媒する酵素が担持された正極（カソード）又は負極（アノード）を少なくとも１つ含む複数の電極と、前記複数の電極を電気的に接続する電子伝導性の導電性部材と、前記複数の電極に対して接触した状態で設けられるイオン伝導性の導電層とを含み、前記導電層のうち前記複数の電極と接触している部分における前記導電層の厚さが、前記導電層のうち前記複数の電極と接触していない部分における前記導電層の厚さと比較して大きいことを特徴とする。
本発明の創傷治癒用パッチは、酸化還元反応を触媒する酵素が担持された正極（カソード）又は負極（アノード）を少なくとも１つ含む複数の電極と、前記複数の電極を電気的に接続する電子伝導性の導電性部材と、前記複数の電極に対して接触した状態で設けられるイオン伝導性の導電層とを含み、前記導電層のうち前記複数の電極と接触している部分における前記導電層の厚さが、前記導電層のうち前記複数の電極と接触していない部分における前記導電層の厚さと比較して大きいことを特徴とする。
また、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記導電層は、前記酵素の基質を含むことが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極は、実質的に水を含まないことが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極及び前記導電性部材を封止するための外面カバーを更に含むことが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極は、正極がその両側を負極に挟まれるように設けられることが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極間の距離を変更するための電極間距離変更手段を備えることが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極及び前記導電性部材が前記導電層に包埋されていることが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極間の距離を変更するための電極間距離変更手段を備えることが好ましい。
更に、本発明の創傷治癒用パッチでは、前記複数の電極及び前記導電性部材が前記導電層に包埋されていることが好ましい。
本発明によれば、簡便に、高い安全性及び低いコストで、電気による創傷治癒を施すことを可能にする創傷治癒用パッチを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の創傷治癒用パッチの実施形態について詳細に例示説明する。
本発明の創傷治癒用パッチは、酵素反応によって発生させた電流を創傷部位に流し、創傷治癒の効果を得るためのパッチである。このパッチは、創傷部位に貼り付けて用いられる。
本発明の創傷治癒用パッチは、酵素反応によって発生させた電流を創傷部位に流し、創傷治癒の効果を得るためのパッチである。このパッチは、創傷部位に貼り付けて用いられる。
図１（ａ）、（ｂ）に、使用前の状態における本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある指と共に示す。図１（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図１（ｂ）に、図１（ａ）に示す線Ｉ−Ｉに沿う面による本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
図２（ａ）、（ｂ）に、使用している状態における本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある指と共に示す。図２（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図２（ｂ）に、図２（ａ）に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う面による本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチは、主として皮膚の創傷部位に貼り付けて使用される絆創膏タイプのものである。
図２（ａ）、（ｂ）に、使用している状態における本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある指と共に示す。図２（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図２（ｂ）に、図２（ａ）に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う面による本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチは、主として皮膚の創傷部位に貼り付けて使用される絆創膏タイプのものである。
本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチ６０（以下、「パッチ６０」ともいう）は、１つの正極（カソード）２ａ、及び２つの負極（アノード）２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）からなる３つの電極２と、正極２ａと負極２ｂ１とを電気的に接続する導電性部材４ｘ、及び正極２ａと負極２ｂ２とを電気的に接続する導電性部材４ｙからなる導電性部材４と、３つの電極２（２ａ、２ｂ）に対して接触した状態で設けられる導電層５を含む。ここで、正極２ａには、還元反応を触媒する酵素３ａが担持され、負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）には、酸化反応を触媒する酵素３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）が担持されている。また、導電層５は、酵素３（３ａ、３ｂ）の基質を含む。
なお、このパッチ６０では、導電層５は、電解質、水を更に含んでいる。また、導電層５は、正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）の両方に接触している。
なお、このパッチ６０では、導電層５は、電解質、水を更に含んでいる。また、導電層５は、正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）の両方に接触している。
特に、この第一実施形態のパッチ６０では、１つの正極（カソード）２ａと２つの負極（アノード）２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）とが、その延在方向を揃えて並列され、ここで、正極２ａがその延在方向に直交する方向に関して２つの負極２（２ｂ１、２ｂ２）に挟まれている。
ユーザーは、パッチ６０を、創傷部位１の周囲の生体組織５０に、貼り付けることによって、パッチ６０を使用することができ、特に、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、パッチ６０を、電極２のうちの特に正極２ａが生体組織５０（図２では、指５１）の創傷部位１に位置するように、貼り付けることによって、パッチ６０を使用することが好ましい。
以下、本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチ６０の作用効果について記載する。
前述の通り、第一実施形態のパッチ６０では、導電層５が、酵素３（３ａ、３ｂ）の基質を含む。負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）において酵素３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）による酸化反応により発生した電子は、導電性部材４（４ｘ、４ｙ）を通って、正極２ａに送達され、正極２ａにおいて酵素３ａによる還元反応に用いられる。ここで、電極２（２ａ、２ｂ）が、導電層５を介して生体組織５０に接触しているため、正極２ａ−負極２ｂ１間にある生体組織５０部分、及び正極２ａ−負極２ｂ２間にある生体組織５０部分に電流が流れる。
前述の通り、第一実施形態のパッチ６０では、導電層５が、酵素３（３ａ、３ｂ）の基質を含む。負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）において酵素３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）による酸化反応により発生した電子は、導電性部材４（４ｘ、４ｙ）を通って、正極２ａに送達され、正極２ａにおいて酵素３ａによる還元反応に用いられる。ここで、電極２（２ａ、２ｂ）が、導電層５を介して生体組織５０に接触しているため、正極２ａ−負極２ｂ１間にある生体組織５０部分、及び正極２ａ−負極２ｂ２間にある生体組織５０部分に電流が流れる。
ここで、創傷治癒のメカニズムについて記載する。
生体組織５０においては、表面と深層との間に電位差がある。特に、上皮細胞は、ナトリウムイオンを深層に輸送し、塩化物イオンを表面に輸送するイオンチャネルを有し、このイオンチャネルの働きにより、イオン分布の動的平衡を保っている。このときの表面と深層との間の電位差は約２５〜４０ｍＶであるとされている。生体組織５０に創傷部位が生じた場合、上記イオン分布の動的平衡が崩れ、創傷部位５０の周囲でイオン流が生じ、これに伴って電流が流れる。このときの電流は約１０〜１００μＡ／ｃｍ2であるとされている。一方、分子メカニズムは未解明であるものの、ヒト等の動物細胞の表皮細胞は、負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）側から正極２ａ側に遊走する電気走性を有することが知られている。そのため、創傷部位１に流れる電流により、上記の細胞の遊走が生じ、細胞が、創傷部位１の周囲の生体組織５０から創傷部位１に集まり、そして、創傷が治癒していく。
生体組織５０においては、表面と深層との間に電位差がある。特に、上皮細胞は、ナトリウムイオンを深層に輸送し、塩化物イオンを表面に輸送するイオンチャネルを有し、このイオンチャネルの働きにより、イオン分布の動的平衡を保っている。このときの表面と深層との間の電位差は約２５〜４０ｍＶであるとされている。生体組織５０に創傷部位が生じた場合、上記イオン分布の動的平衡が崩れ、創傷部位５０の周囲でイオン流が生じ、これに伴って電流が流れる。このときの電流は約１０〜１００μＡ／ｃｍ2であるとされている。一方、分子メカニズムは未解明であるものの、ヒト等の動物細胞の表皮細胞は、負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）側から正極２ａ側に遊走する電気走性を有することが知られている。そのため、創傷部位１に流れる電流により、上記の細胞の遊走が生じ、細胞が、創傷部位１の周囲の生体組織５０から創傷部位１に集まり、そして、創傷が治癒していく。
第一実施形態のパッチ６０を創傷部位１の周囲の生体組織５０に貼り付けた場合、前述の細胞の遊走が創傷部位１の周囲で促進され、細胞が、創傷部位１の周囲の生体組織５０から創傷部位１に集中する。この作用により、創傷治癒の効果を高めることができる。
細胞は、負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）側から正極２ａ側に向かって遊走する特性があるため、パッチ６０を用いて創傷を治癒する場合、正極２ａを創傷部位１に位置させることが好ましい。
ここで、特に、この第一実施形態のパッチ６０では、前述の通り、ユーザーは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、パッチ６０を、電極２のうちの特に正極２ａが生体組織５０（図２では、指５１）の創傷部位１に位置するように、貼り付けることによって、使用することができる。
そのため、第一実施形態のパッチ６０によれば、正極２ａを創傷部位１に位置させつつ、負極２ｂを創傷部位１の周囲の生体組織５０のうち創傷部位１を挟む２箇所に位置させることが可能となり、創傷部位１の周囲の生体組織５０から創傷部位１に向かう細胞の遊走を促進させることができる。そのため、パッチ６０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
ここで、特に、この第一実施形態のパッチ６０では、前述の通り、ユーザーは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、パッチ６０を、電極２のうちの特に正極２ａが生体組織５０（図２では、指５１）の創傷部位１に位置するように、貼り付けることによって、使用することができる。
そのため、第一実施形態のパッチ６０によれば、正極２ａを創傷部位１に位置させつつ、負極２ｂを創傷部位１の周囲の生体組織５０のうち創傷部位１を挟む２箇所に位置させることが可能となり、創傷部位１の周囲の生体組織５０から創傷部位１に向かう細胞の遊走を促進させることができる。そのため、パッチ６０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
また、電気による創傷治癒を施すために一般的に用いられるデバイスとして、医療用電気刺激装置が挙げられるところ、医療用電気刺激装置を用いた場合、治療場所が患者のベッドサイド等に限定されたり、装置及びその配線が物理的に邪魔になり治療上の操作が煩雑になったりするという問題がある。
第一実施形態のパッチ６０によれば、治療場所や治療操作の点で制約がある大がかりな装置を用いることなく、簡便に、電気による創傷治癒を施すことが可能となる。
第一実施形態のパッチ６０によれば、治療場所や治療操作の点で制約がある大がかりな装置を用いることなく、簡便に、電気による創傷治癒を施すことが可能となる。
更に、一般的に、生体に電流を流した際の電流密度が一定以上（例えば、５００μＡ／ｃｍ2以上）になった場合、患者は疼痛を感じることがわかっており、前述の医療用電気刺激装置を用いた場合、装置の出力によっては患者が疼痛を感じる虞がある。
第一実施形態のパッチ６０によれば、特に制御等を必要とすることなく、患者が疼痛を感じない程度の電流密度で創傷部位に電流を流すことができる。そのため、高い安全性で、電気による創傷治癒を施すことが可能となる。
第一実施形態のパッチ６０によれば、特に制御等を必要とすることなく、患者が疼痛を感じない程度の電流密度で創傷部位に電流を流すことができる。そのため、高い安全性で、電気による創傷治癒を施すことが可能となる。
更に、特に、創傷が軽度であり、自然治癒も見込まれる場合に、前述の医療用電気刺激装置を用いた場合、治療コストが比較的高くなってしまうという問題もある。
第一実施形態のパッチ６０は、酵素３（３ａ、３ｂ）やその基質といった人体に無害な物質を用いて電気を発生させるため、金属性の電極や電解液等の高価な材料の必要性が低い。そのため、第一実施形態のパッチ６０によれば、低コストで、電気による創傷治癒を施すことが可能となる。
第一実施形態のパッチ６０は、酵素３（３ａ、３ｂ）やその基質といった人体に無害な物質を用いて電気を発生させるため、金属性の電極や電解液等の高価な材料の必要性が低い。そのため、第一実施形態のパッチ６０によれば、低コストで、電気による創傷治癒を施すことが可能となる。
前述の効果の他、パッチ６０を創傷部位１に用いれば、パッチ６０を酵素反応に適した温度条件下に置くことができるため、酵素３（３ａ、３ｂ）の酸化還元反応を利用して電流を発生させるバイオ発電を効率的に行うことができる。
また、パッチ６０は金属性の電極等を使用しないため、廃棄処理を容易にして、環境負荷を低減することもできる。
また、パッチ６０は金属性の電極等を使用しないため、廃棄処理を容易にして、環境負荷を低減することもできる。
更に、第一実施形態のパッチ６０では、２つの電極２（２ａ、２ｂ）に対して接触した状態で設けられる導電層５を含むため、パッチ６０を創傷部位１の周囲の生体組織５０に貼り付けた場合、生体組織５０と電極２（２ａ、２ｂ）との間に導電層５が存在することとなる。
そのため、電極２（２ａ、２ｂ）が直接的に創傷部位１に接触することを防ぎ、創傷部位１の周囲にある細胞に対する損傷を低減することができる。また、導電層５が存在することにより、パッチ６０の電極（２ａ、２ｂ）を創傷部位１の周囲の所望の位置に正確に貼り付けられなかった場合であっても、導電層５を介して創傷部位１に電流を流すことができ、パッチ６０による創傷治癒の効果を得ることができる。
そのため、電極２（２ａ、２ｂ）が直接的に創傷部位１に接触することを防ぎ、創傷部位１の周囲にある細胞に対する損傷を低減することができる。また、導電層５が存在することにより、パッチ６０の電極（２ａ、２ｂ）を創傷部位１の周囲の所望の位置に正確に貼り付けられなかった場合であっても、導電層５を介して創傷部位１に電流を流すことができ、パッチ６０による創傷治癒の効果を得ることができる。
また、第一実施形態のパッチ６０では、酵素３（３ａ、３ｂ）が担持された電極２（２ａ、２ｂ）は、凍結乾燥等により乾燥されている。この構成によれば、パッチ６０の製造時から使用時までの間に酵素３が失活することを防ぐことができる。
ここで、第一実施形態のパッチ６０では、電極２（２ａ、２ｂ）は、滅菌洗浄されていることが好ましい。この構成によれば、創傷部位１の周囲にある細胞が細菌に侵され、死滅することを防ぐことができる。そのため、本発明の創傷治癒の効果を更に高めることができる。
なお、滅菌洗浄の手法としては、特に限定されることなく、例えば、滅菌したバッファを用いた洗浄等が挙げられる。
なお、滅菌洗浄の手法としては、特に限定されることなく、例えば、滅菌したバッファを用いた洗浄等が挙げられる。
特に、第一実施形態のパッチ６０では、正極２ａの平面視における面積は、創傷部位１の平面視における面積と比較して小さくなるように、定めてよい。正極２ａの面積を創傷部位１の面積と比較して小さくすれば、正極２ａ−負極２ｂ間を流れる電流全てが、創傷部位１において細胞の遊走を促進させる作用に寄与することができ、パッチ６０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
特に、第一実施形態のパッチ６０では、正極２ａ−負極２ｂ１間の距離、及び正極２ａ−負極２ｂ２間の距離は、負極２ｂ１及び負極２ｂ２が、平面視において創傷部位１の外縁に位置することができるように、定めてよい。負極２ｂ１及び負極２ｂ２を創傷部位１の外縁に位置させれば、創傷部位１により直接的に電流を流すことができ、パッチ６０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
この点、例えば、パッチ６０は、正極２ａ−負極２ｂ１間の距離、及び正極２ａ−負極２ｂ２間の距離を変更するための電極間距離変更手段を備えることが好ましい。
この点、例えば、パッチ６０は、正極２ａ−負極２ｂ１間の距離、及び正極２ａ−負極２ｂ２間の距離を変更するための電極間距離変更手段を備えることが好ましい。
正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）の平面視形状としては、図１、２に示すパッチ６０では、長方形としているが、本発明では、これに限定されることなく、例えば、円形、楕円形、多角形等としてもよい。
特に、この第一実施形態のパッチ６０は、導電層５が、電解質を含むため、導電層５の抵抗値を低減し、導電性を高めることができる。
ここで、パッチ６０における導電層５の厚さとしては、創傷部位１近傍及び生体組織５０表面を流れる電流を十分に得る観点から、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることが更に好ましく、また、創傷部位１近傍及び生体組織５０表面を流れる電流よりも導電層５を流れる電流の方が支配的になってしまうことを防ぐ観点から、５．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることが更に好ましく、０．５ｍｍであることが特に好ましい。
導電層５の厚さは、導電層５に含めることが可能な酵素３の基質の量を十分にする観点から、正極２ａ及び／又は負極２ｂに接触している部分において（例えば、正極２ａをＢＯＤ担持正極（後述）、負極２ｂをＦＤＨ担持負極（後述）とした場合には、特に負極２ｂに接触している部分において）比較的厚く、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍとし、また、創傷部位１近傍及び生体組織５０表面を流れる電流を効率的に得る観点から、正極２ａ−負極２ｂ間等の正極２ａ及び負極２ｂに接触していない部分において比較的薄く、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることが好ましい。
導電層５の厚さは、導電層５に含めることが可能な酵素３の基質の量を十分にする観点から、正極２ａ及び／又は負極２ｂに接触している部分において（例えば、正極２ａをＢＯＤ担持正極（後述）、負極２ｂをＦＤＨ担持負極（後述）とした場合には、特に負極２ｂに接触している部分において）比較的厚く、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍとし、また、創傷部位１近傍及び生体組織５０表面を流れる電流を効率的に得る観点から、正極２ａ−負極２ｂ間等の正極２ａ及び負極２ｂに接触していない部分において比較的薄く、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることが好ましい。
なお、図１、２に示すパッチ６０では、導電層５が、正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）の両方に接触しているが、本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチでは、導電層５が、正極側導電層（図示せず）と負極側導電層（図示せず）とに隔離されていても、創傷治癒用パッチによる創傷部位１に電流を流す効果が得られる。
特に、第一実施形態のパッチ６０は、図１、２に示すように、２つの電極２（２ａ、２ｂ）、導電性部材４、導電層５を封止する外面カバー７を含む。なお、「封止する」とは、少なくとも、パッチ６０を創傷部位１に貼り付けて使用している状態で封止することを意味する。外面カバー７は、２つの電極２（２ａ、２ｂ）、導電性部材４、導電層５を一体化させると共に、パッチ６０の創傷部位１への貼り付けを可能にする。
パッチ６０には、２つの電極２の生体組織５０に貼り付ける側に貼り付けられる内面カバー（図示せず）が更に設けてられていてもよい。内面カバーは、パッチ６０の生体組織５０に貼り付けられる面を保護することができる。
パッチ６０には、パッチ６０の全体形状を整えるための部材（フレーム等）（図示せず）が更に設けてられていてもよい。
パッチ６０には、パッチ６０の全体形状を整えるための部材（フレーム等）（図示せず）が更に設けてられていてもよい。
特に、導電層を含むパッチ６０には、電極２（２ａ、２ｂ）の乾燥状態を保持するため、電極２（２ａ、２ｂ）と導電層５とを隔離する隔離部材（図示せず）を更に含んでもよい。この隔離部材は、着脱可能に設けることができる。
図３（ａ）、（ｂ）に、使用前の状態における本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある指と共に示す。図３（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図３（ｂ）に、図３（ａ）に示す線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う面による本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチは、主として皮膚の創傷部位に貼り付けて使用される絆創膏タイプのものである。
以下では、図１、２に示す本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチと同様の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチは、主として皮膚の創傷部位に貼り付けて使用される絆創膏タイプのものである。
以下では、図１、２に示す本発明の第一実施形態の創傷治癒用パッチと同様の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチ７０（以下、「パッチ７０」ともいう）は、１つの正極（カソード）２ａ、及び１つの負極（アノード）２ｂからなる２つの電極２と、正極２ａと負極２ｂとを電気的に接続する導電性部材４と、２つの電極２（２ａ、２ｂ）に対して接触した状態で設けられる導電層５とを含む。パッチ７０の他の要素は、パッチ６０の場合のものと同様である。
特に、この第二実施形態のパッチ７０では、負極２ｂ（アノード）が正極（カソード）２ａの周囲に設けられている、言い換えれば、正極２ａは負極２ｂに囲繞されるように設けられている。
ここで、特に、この第二実施形態のパッチ７０では、ユーザーは、図示しないが、パッチ７０を、電極２のうちの特に正極２ａが生体組織５０（図２では、指５１）の創傷部位１に位置するように、貼り付けることによって、使用することができる。
そのため、第二実施形態のパッチ７０によれば、正極２ａを創傷部位１に位置させつつ、負極２ｂを創傷部位１の周囲の生体組織５０に位置させることが可能となり、創傷部位１の全外縁において細胞の遊走を促進させることができる。そのため、パッチ７０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
ここで、特に、この第二実施形態のパッチ７０では、ユーザーは、図示しないが、パッチ７０を、電極２のうちの特に正極２ａが生体組織５０（図２では、指５１）の創傷部位１に位置するように、貼り付けることによって、使用することができる。
そのため、第二実施形態のパッチ７０によれば、正極２ａを創傷部位１に位置させつつ、負極２ｂを創傷部位１の周囲の生体組織５０に位置させることが可能となり、創傷部位１の全外縁において細胞の遊走を促進させることができる。そのため、パッチ７０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
なお、本発明の創傷治癒用パッチでは、正極２ａがその両側を負極２ｂに挟まれるように設けられることが好ましく、第一実施形態のパッチ６０の電極の構成、及び第二実施形態のパッチ７０の電極の構成に限定されることはない。具体的には、本発明の創傷治癒用パッチでは、正極２ａを通る任意の方向の直線上に負極２ｂ部分が２つ存在することが好ましい。
かかる構成によれば、前述の通り、パッチ６０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
かかる構成によれば、前述の通り、パッチ６０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
特に、第二実施形態のパッチ７０では、正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）の平面視形状は、創傷部位１の平面視形状に合わせて、定めてもよい。図４に、使用前の状態における本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチの変形例を示す。正極２ａ及び負極２ｂの平面視形状を創傷部位１の平面視形状（図３等参照）に合わせれば、創傷部位１の全外縁において細胞の遊走を効果的に促進させることができる。そのため、パッチ７０による創傷治癒の効果を特に高めることができる。
この点、例えば、パッチ７０では、正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）は、可撓性や伸縮性を有する等、変形可能であることが好ましい。
この点、例えば、パッチ７０では、正極２ａ及び負極２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）は、可撓性や伸縮性を有する等、変形可能であることが好ましい。
特に、図３、４に示すに示すパッチ７０では、正極２ａの周囲に負極２ｂが設けられることから、正極２ａのサイズが負極２ｂのサイズと比較して小さいことが、好ましい。そのため、正極２ａは、本発明の創傷治癒の効果を高める観点から、比較的小さいサイズであっても十分な出力性能を有するものであることが好ましい。
図５（ａ）、（ｂ）に、使用前の状態における本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある眼と共に示す。図５（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図５（ｂ）に、図５（ａ）に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う面による本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
図６（ａ）、（ｂ）に、使用している状態における本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある眼と共に示す。図６（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図６（ｂ）に、図６（ａ）に示す線Ｖ−Ｖに沿う面による本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチは、主として眼の創傷部位に貼り付けて使用されるコンタクトレンズタイプのものである。
以下では、図３、４に示す本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチと同様の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図６（ａ）、（ｂ）に、使用している状態における本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチを創傷部位のある眼と共に示す。図６（ａ）に、パッチを斜視図で示し、図６（ｂ）に、図６（ａ）に示す線Ｖ−Ｖに沿う面による本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチの断面図を示す。
本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチは、主として眼の創傷部位に貼り付けて使用されるコンタクトレンズタイプのものである。
以下では、図３、４に示す本発明の第二実施形態の創傷治癒用パッチと同様の要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本発明の第三実施形態の創傷治癒用パッチ８０（以下、「パッチ８０」ともいう）は、１つの正極（カソード）２ａ、及び１つの負極（アノード）２ｂからなる２つの電極２と、正極２ａと負極２ｂとを電気的に接続する導電性部材４と、２つの電極２（２ａ、２ｂ）を包埋する導電層５とを含む。そして、パッチ８０では、負極２ｂが正極２ａの周囲に設けられている。パッチ８０の他の要素は、パッチ７０の場合のものと同様である。
パッチ８０の使用時の作用効果としては、前述の第二実施形態の創傷治癒用パッチ７０による作用効果と同様のものが得られる。
ユーザーは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、パッチ８０を、創傷部位１の周囲の生体組織５０（図６では、眼５２）に、貼り付けることによって、パッチ８０を使用することができる。
特に、第三実施形態のパッチ８０では、電極２（２ａ、２ｂ）が導電層５に包埋されているため、電極２（２ａ、２ｂ）が直接的に創傷部位１に接触することを防ぎ、創傷部位１の周囲にある細胞に対する損傷を低減することができる。
なお、包埋の手法としては、特に限定されることなく、例えば、導電層５としてヒドロゲルが用いられる場合、電極２（２ａ、２ｂ）をゲル溶液に含浸した後にゲルを固化させる手法等が挙げられる。
なお、包埋の手法としては、特に限定されることなく、例えば、導電層５としてヒドロゲルが用いられる場合、電極２（２ａ、２ｂ）をゲル溶液に含浸した後にゲルを固化させる手法等が挙げられる。
なお、本発明の創傷治癒用パッチでは、導電層５を含まなくてもよい。
生体組織５０には生体排液が付着している場合（例えば、皮膚には汗や血液が、眼には涙が、付着している場合）があり、この場合、生体排液に含まれる物質が、電極２（２ａ、２ｂ）に担持された酵素３（３ａ、３ｂ）の基質となる場合がある。酵素３（３ａ、３ｂ）に基質が供給された場合、負極２ｂにおいて酵素３ｂによる酸化反応により発生した電子は、導電性部材４を通って、正極２ａに送達され、正極２ａにおいて酵素３ａによる還元反応に用いられる。このとき、電極２（２ａ、２ｂ）が、生体組織５０に対して接触可能であるため、正極２ａ−負極２ｂ間にある生体組織５０部分に電流が流れる。
このように、本発明の創傷治癒用パッチは、導電層５を含まないものであっても、本発明の創傷治癒の効果を得ることができる。
生体組織５０には生体排液が付着している場合（例えば、皮膚には汗や血液が、眼には涙が、付着している場合）があり、この場合、生体排液に含まれる物質が、電極２（２ａ、２ｂ）に担持された酵素３（３ａ、３ｂ）の基質となる場合がある。酵素３（３ａ、３ｂ）に基質が供給された場合、負極２ｂにおいて酵素３ｂによる酸化反応により発生した電子は、導電性部材４を通って、正極２ａに送達され、正極２ａにおいて酵素３ａによる還元反応に用いられる。このとき、電極２（２ａ、２ｂ）が、生体組織５０に対して接触可能であるため、正極２ａ−負極２ｂ間にある生体組織５０部分に電流が流れる。
このように、本発明の創傷治癒用パッチは、導電層５を含まないものであっても、本発明の創傷治癒の効果を得ることができる。
以下、本発明の実施形態に係る創傷治癒用パッチ（以下、「本実施形態のパッチ」ともいう。なお、パッチ６０、７０、８０を含む）に含まれる各要素について詳細に記載する。
−電極−
電極２（２ａ、２ｂ）の素材としては、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラッシーカーボン、グラフェン、フラーレン、カーボンファイバ、カーボンファブリック、カーボンエアロゲル等の炭素材料；ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）等の導電性ポリマー；シリコーン、ゲルマニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化チタン、酸化銅、酸化銀等の半導体；金、白金、チタン、アルミニウム、タングステン、銅、鉄、パラジウム等の金属等が挙げられ、特に、柔軟性や電気化学的な安定性等の観点から、カーボンファブリック、カーボンナノチューブ等の炭素材料が好ましく、更に特に、電極に酵素を高い密度で固定する観点から、カーボンファブリックにカーボンナノチューブを修飾したものが好ましい。
−電極−
電極２（２ａ、２ｂ）の素材としては、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラッシーカーボン、グラフェン、フラーレン、カーボンファイバ、カーボンファブリック、カーボンエアロゲル等の炭素材料；ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）等の導電性ポリマー；シリコーン、ゲルマニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化チタン、酸化銅、酸化銀等の半導体；金、白金、チタン、アルミニウム、タングステン、銅、鉄、パラジウム等の金属等が挙げられ、特に、柔軟性や電気化学的な安定性等の観点から、カーボンファブリック、カーボンナノチューブ等の炭素材料が好ましく、更に特に、電極に酵素を高い密度で固定する観点から、カーボンファブリックにカーボンナノチューブを修飾したものが好ましい。
−−酵素−−
正極（カソード）２ａに担持される還元反応を触媒する酵素３ａとしては、例えば、ビルリビンオキシダーゼ（Ｂｉｌｉｒｕｂｉｎ Ｏｘｉｄａｓｅ、ＢＯＤ）、ラッカーゼ、Ｃｕ ｅｆｆｌｕｘ ｏｘｉｄａｓｅ（Ｃｕｅｏ）、アスコルビン酸オキシダーゼ等が挙げられ、特に、ｐＨや塩化物イオン等に対する耐性を高める観点から、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）が好ましい。
負極（アノード）２ｂに担持される酸化反応を触媒する酵素３ｂとしては、例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ（Ｇｌｕｃｏｓｅ Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＧＤＨ）、フルクトースデヒドロゲナーゼ（Ｄ−Ｆｒｕｃｔｏｓｅ Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＦＤＨ）、アルコールオキシダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、乳酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ等が挙げられ、特に、メディエーター（補酵素）を必要としないために酵素反応系をシンプルなものとすることができるという理由から、フルクトースデヒドロゲナーゼ（ＦＤＨ）が好ましい。
特に、ＢＯＤとＦＤＨとの組み合わせは、生体組織５０の外表面におけるｐＨと同等のｐＨ５の条件下で高い活性を発揮することができるため、好ましい。
なお、これらの還元反応を触媒する酵素３ａ及び酸化反応を触媒する酵素３ｂは、それぞれ、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
正極（カソード）２ａに担持される還元反応を触媒する酵素３ａとしては、例えば、ビルリビンオキシダーゼ（Ｂｉｌｉｒｕｂｉｎ Ｏｘｉｄａｓｅ、ＢＯＤ）、ラッカーゼ、Ｃｕ ｅｆｆｌｕｘ ｏｘｉｄａｓｅ（Ｃｕｅｏ）、アスコルビン酸オキシダーゼ等が挙げられ、特に、ｐＨや塩化物イオン等に対する耐性を高める観点から、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ）が好ましい。
負極（アノード）２ｂに担持される酸化反応を触媒する酵素３ｂとしては、例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ（Ｇｌｕｃｏｓｅ Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＧＤＨ）、フルクトースデヒドロゲナーゼ（Ｄ−Ｆｒｕｃｔｏｓｅ Ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ，ＦＤＨ）、アルコールオキシダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、乳酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ等が挙げられ、特に、メディエーター（補酵素）を必要としないために酵素反応系をシンプルなものとすることができるという理由から、フルクトースデヒドロゲナーゼ（ＦＤＨ）が好ましい。
特に、ＢＯＤとＦＤＨとの組み合わせは、生体組織５０の外表面におけるｐＨと同等のｐＨ５の条件下で高い活性を発揮することができるため、好ましい。
なお、これらの還元反応を触媒する酵素３ａ及び酸化反応を触媒する酵素３ｂは、それぞれ、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、酵素３が担持された電極２の複数個を直列化することによって、電圧を昇圧させる、又は、酵素３が担持された電極２の複数個を並列化することによって、電流の安定性を向上させることもでき、これにより、望ましい電流を安定して確保することができる。
酵素３及び電極２を凍結乾燥する条件としては、特に、酵素３を担持させた電極２を、１Ｍトレハロース水溶液に含浸した後に、この含浸させた電極２を凍結乾燥することが好ましい。この条件とすれば、酵素３の凍結時及び融解時に、高次構造が破壊されてしまい、触媒活性を失うことを防ぐことができる。
なお、図１〜６に示す本発明の実施形態に係る創傷治癒用パッチ６０、７０、８０では、酵素３が担持された電極２は、凍結乾燥等により乾燥されているが、本発明の創傷治癒用パッチでは、これに限定されることなく、電極２を、実質的に水を含まないものとすれば、パッチ６０、７０、８０の製造時から使用時までの間に酵素３が失活することを防ぐという効果を得ることができる。「実質的に水を含まない」とは、水の電極に対する重量割合が、１０％未満であることを指す。因みに、上記割合は、５％未満であることが好ましく、２％未満であることが更に好ましい。
−導電性部材−
導電性部材４の素材としては、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラッシーカーボン、グラフェン、フラーレン、カーボンファイバ、カーボンファブリック、カーボンエアロゲル等の炭素材料；ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）等の導電性ポリマー；シリコーン、ゲルマニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化チタン、酸化銅、酸化銀等の半導体；金、白金、チタン、アルミニウム、タングステン、銅、鉄、パラジウム等の金属が挙げられ、特に、柔軟性や生体適合性等の観点から、導電性ポリマーが好ましい。
なお、例えば、導電性部材４は、導電層５の表面に印刷技術を用いて導電性ポリマーからなる回路を作製したものとすることもできる。
導電性部材４の素材としては、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラッシーカーボン、グラフェン、フラーレン、カーボンファイバ、カーボンファブリック、カーボンエアロゲル等の炭素材料；ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）等の導電性ポリマー；シリコーン、ゲルマニウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化チタン、酸化銅、酸化銀等の半導体；金、白金、チタン、アルミニウム、タングステン、銅、鉄、パラジウム等の金属が挙げられ、特に、柔軟性や生体適合性等の観点から、導電性ポリマーが好ましい。
なお、例えば、導電性部材４は、導電層５の表面に印刷技術を用いて導電性ポリマーからなる回路を作製したものとすることもできる。
導電性部材４の抵抗値は、１０Ω〜１８ＭΩであることが好ましく、３０ｋΩ〜２００ｋΩであることが更に好ましい。酵素３による酸化還元電位の差は、０．３Ｖ〜０．７Ｖ程度であるため、抵抗値を上記範囲とすれば、本発明の創傷治癒の効果を十分に得ることができる。
−導電層−
導電層５としては、柔軟性を有し、生体組織５０の外表面に対する適合性を有するものが好ましい。
より具体的には、導電層５は、ヒドロゲルであることが好ましく、特に、一定の定型性を有するヒドロゲルが好ましい。かかるヒドロゲルを用いれば、本実施形態のパッチを貼り付けた際の導電層５の生体組織５０への密着性を高めることができる。
導電層５としては、柔軟性を有し、生体組織５０の外表面に対する適合性を有するものが好ましい。
より具体的には、導電層５は、ヒドロゲルであることが好ましく、特に、一定の定型性を有するヒドロゲルが好ましい。かかるヒドロゲルを用いれば、本実施形態のパッチを貼り付けた際の導電層５の生体組織５０への密着性を高めることができる。
本実施形態のパッチに含まれる導電層５に用いられるヒドロゲルとしては、例えば、寒天、ゼラチン、アガロース、キサンタンガム、ジェランガム、スクレロチウガム、アラビヤガム、トラガントガム、カラヤガム、セルロースガム、タマリンドガム、グアーガム、ローカストビーンガム、グルコマンナン、キトサン、カラギーナン、クインスシード、ガラクタン、マンナン、デンプン、デキストリン、カードラン、カゼイン、ペクチン、コラーゲン、フィブリン、ペプチド、コンドロイチン硫酸ナトリウム等のコンドロイチン硫酸塩、ヒアルロン酸（ムコ多糖類）及びヒアルロン酸ナトリウム等のヒアルロン酸塩、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、及びアルギン酸カルシウム等のアルギン酸塩、並びにこれらの誘導体等の天然高分子を含むゲル；メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体及びこれらの塩を含むゲル；ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸・メタクリル酸アルキルコポリマー等のポリ（メタ）アクリル酸類及びこれらの塩を含むゲル；ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリビニルピロリドン、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、カルボキシビニルポリマー、アルキル変性カルボキシビニルポリマー、無水マレイン酸コポリマー、ポリアルキレンオキサイド系樹脂、Ｎ−ビニルアセトアミド架橋体、アクリルアミド架橋体、デンプン・アクリル酸塩グラフトコポリマー架橋物等の合成高分子を含むゲル；シリコーンヒドロゲル；相互侵入網目構造ヒドロゲル及びセミ相互侵入網目構造ヒドロゲル；これらの２種以上の混合物等が挙げられ、特に、耐荷重、生体親和性の観点から、コラーゲン、グルコマンナンを含むゲル；カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウムを含むゲル；ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウムを含むゲル；相互侵入網目構造ヒドロゲル及びセミ相互侵入網目構造ヒドロゲル等が好ましい。なお、ヒドロゲルとしては、特に限定されないが、通常、ポリマーを含むヒドロゲルが用いられる。
なお、これらのヒドロゲルは、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、これらのヒドロゲルは、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
相互侵入網目構造ヒドロゲルとは、ベースとなる網目構造に他の網目構造が均一に絡みつき、結果としてゲル全体で複数の網目構造が形成されているようなゲルを指し、また、セミ相互侵入網目構造ヒドロゲルとは、ベースとなる網目構造に他の直鎖構造が均一に絡みつき、結果としてゲル全体で複数の網目構造が形成されているようなゲルを指す。ここで、網目構造及び／又は直鎖構造は、複数種のポリマーから形成され、特に、網目構造及び／又は直鎖構造の数が２である場合の（セミ）相互侵入網目構造ヒドロゲルは、ダブルネットワークゲル（ＤＮゲル）と称される。これらのゲルは、極めて高い機械的強度を有するヒドロゲルとして知られている（国際公開第２００３／０９３３３７号参照）。
ここで、上記（セミ）相互侵入網目構造ヒドロゲルは、第一のモノマー成分の１０モル％以上が、電荷を有するモノマーであり、第二のモノマー成分の６０モル％以上が、電気的に中性であるモノマーである点、ヒドロゲル中の第一のモノマー成分の量と第二のモノマー成分の量とのモル比が、１：２〜１：１００（好適には、１：３〜１：５０、更に好適には、１：３〜１：３０）である点、第二のモノマー成分を重合し架橋する際の架橋度が、第一のモノマー成分を重合し架橋する際の架橋度よりも小さい点が肝要となる。
第一のモノマー成分としては、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基）や塩基性基（例えば、アミノ基）を有するオレフィン等が挙げられ、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メ夕クリル酸、これらの塩等が挙げられる。第二のモノマー成分としては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、スチレン、メチルメタクリレート、フッ素含有オレフィン（例えば、トリフルオロエチルアクリレート）、ヒドロキシエチルアクリレート、酢酸ビニル等が挙げられる。
（セミ）相互侵入網目構造ヒドロゲルの製造方法の一例は以下の通りである。まず、第一のモノマー成分を重合し架橋することによって、電荷を有する基（例えば、カルポキシル基）が一定量以上存在している網目構造（第一の網目構造）を形成し、その後、電気的に中性である第二のモノマー成分を重合し架橋することによって、電気的に中性である第二のモノマー成分を第一の網目構造に導入する。
ここで、上記（セミ）相互侵入網目構造ヒドロゲルは、第一のモノマー成分の１０モル％以上が、電荷を有するモノマーであり、第二のモノマー成分の６０モル％以上が、電気的に中性であるモノマーである点、ヒドロゲル中の第一のモノマー成分の量と第二のモノマー成分の量とのモル比が、１：２〜１：１００（好適には、１：３〜１：５０、更に好適には、１：３〜１：３０）である点、第二のモノマー成分を重合し架橋する際の架橋度が、第一のモノマー成分を重合し架橋する際の架橋度よりも小さい点が肝要となる。
第一のモノマー成分としては、酸性基（例えば、カルボキシル基、リン酸基及びスルホン酸基）や塩基性基（例えば、アミノ基）を有するオレフィン等が挙げられ、例えば、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、アクリル酸、メ夕クリル酸、これらの塩等が挙げられる。第二のモノマー成分としては、例えば、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ビニルピリジン、スチレン、メチルメタクリレート、フッ素含有オレフィン（例えば、トリフルオロエチルアクリレート）、ヒドロキシエチルアクリレート、酢酸ビニル等が挙げられる。
（セミ）相互侵入網目構造ヒドロゲルの製造方法の一例は以下の通りである。まず、第一のモノマー成分を重合し架橋することによって、電荷を有する基（例えば、カルポキシル基）が一定量以上存在している網目構造（第一の網目構造）を形成し、その後、電気的に中性である第二のモノマー成分を重合し架橋することによって、電気的に中性である第二のモノマー成分を第一の網目構造に導入する。
更に、ヒドロゲルの引張破断応力は、１ｋＰａ〜１００ＭＰａであることが好ましく、１０ｋＰａ〜２０ＭＰａであることが更に好ましい。
引張破断応力を上記範囲とすれば、導電層５の機械的強度を高めることができる。そして、本実施形態のパッチを皮膚に貼り付ける場合や、本実施形態のパッチのユーザーが体を動かした場合にも、ヒドロゲルの破壊が防がれ、パッチの定型性を保ちつつ、本実施形態のパッチを創傷部位１の周囲の生体組織５０に密着させ続けることができる。
なお、「引張破断応力」とは、引張荷重によりヒドロゲルが破断する応力を、ロードセルを用いて計測することによって、測定することができる。測定装置としては、例えば、
インストロン社製の引張試験機５９６０シリーズ等が挙げられる。
引張破断応力を上記範囲とすれば、導電層５の機械的強度を高めることができる。そして、本実施形態のパッチを皮膚に貼り付ける場合や、本実施形態のパッチのユーザーが体を動かした場合にも、ヒドロゲルの破壊が防がれ、パッチの定型性を保ちつつ、本実施形態のパッチを創傷部位１の周囲の生体組織５０に密着させ続けることができる。
なお、「引張破断応力」とは、引張荷重によりヒドロゲルが破断する応力を、ロードセルを用いて計測することによって、測定することができる。測定装置としては、例えば、
インストロン社製の引張試験機５９６０シリーズ等が挙げられる。
更に、導電層５に用いられるヒドロゲルの含水率は、１０％〜９９．９９％であることが好ましく、８０％〜９９．９９％であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、本実施形態のパッチについて、発電性能の向上や、酵素の基質、薬剤等の包含量の増加といった効果を得ることができる。
更に、導電層５に用いられるヒドロゲルのｐＨは、３〜９であることが好ましく、４〜８であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、酵素の至適ｐＨとすることができ活性を高めることができ、また、生体組織５０の導電層５との接触による炎症を抑制することができる。
前述の通り、導電層５は、酵素３（３ａ、３ｂ）の基質、電解質、水を含んでよい。
以下、それぞれの詳細について更に記載する。
以下、それぞれの詳細について更に記載する。
−−基質−−
酵素３（３ａ、３ｂ）の基質は、用いられる酵素３（３ａ、３ｂ）に従って定めることができる。
酵素３（３ａ、３ｂ）の基質は、用いられる酵素３（３ａ、３ｂ）に従って定めることができる。
−−水−−
水としては、例えば、超純水等が挙げられる。
水としては、例えば、超純水等が挙げられる。
−−電解質−−
電解質としては、導電層５の導電性を高める効果を有する限り、特に限定されることはなく、有機酸及び／又は無機酸並びにその誘導体並びそれらの塩が挙げられる。
電解質を構成するアニオン種としては、例えば、アミノ酸イオン（天然アミノ酸イオン、非天然アミノ酸イオン）、塩化物イオン、クエン酸イオン、乳酸イオン、コハク酸イオン、リン酸イオン、リンゴ酸イオン、ピロリドンカルボン酸イオン、スルホ石炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン等が挙げられ、ここで、天然アミノ酸としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トレオニン、セリン、プロリン、トリプトファン、メチオニン、システイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、リジン、アルギニン、ヒスチジンが挙げられ、非天然アミノ酸としては、ヒドロキシプロリン、シスチン、チロキシン等が挙げられる。
電解質を構成するカチオン種としては、例えば、Ｋ+、Ｎａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等が挙げられる。
電解質の具体例としては、例えば、アミノ酸のナトリウム塩、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、乳酸カルシウム、コハク酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、ピロリドンカルボン酸ナトリウム、スルホ石炭酸亜鉛、硫酸アルミニウムカリウム（ミョウバン）、リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられ、特に、生体適合性の観点から、クエン酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸ナトリウムが好ましい。
なお、これらの電解質は、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
電解質としては、導電層５の導電性を高める効果を有する限り、特に限定されることはなく、有機酸及び／又は無機酸並びにその誘導体並びそれらの塩が挙げられる。
電解質を構成するアニオン種としては、例えば、アミノ酸イオン（天然アミノ酸イオン、非天然アミノ酸イオン）、塩化物イオン、クエン酸イオン、乳酸イオン、コハク酸イオン、リン酸イオン、リンゴ酸イオン、ピロリドンカルボン酸イオン、スルホ石炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、炭酸イオン、過塩素酸イオン等が挙げられ、ここで、天然アミノ酸としては、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トレオニン、セリン、プロリン、トリプトファン、メチオニン、システイン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン、リジン、アルギニン、ヒスチジンが挙げられ、非天然アミノ酸としては、ヒドロキシプロリン、シスチン、チロキシン等が挙げられる。
電解質を構成するカチオン種としては、例えば、Ｋ+、Ｎａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等が挙げられる。
電解質の具体例としては、例えば、アミノ酸のナトリウム塩、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、クエン酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、乳酸カルシウム、コハク酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、ピロリドンカルボン酸ナトリウム、スルホ石炭酸亜鉛、硫酸アルミニウムカリウム（ミョウバン）、リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられ、特に、生体適合性の観点から、クエン酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸ナトリウムが好ましい。
なお、これらの電解質は、１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
電解質の導電層５における濃度としては、１ｍＭ以上であることが好ましく、５０ｍＭ以上であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、導電層５の抵抗を（例えば、３ｋΩ以下に）低減し、電流を増大させることができる。
−外面カバー−
外面カバー７は、防水性を有することが好ましい。
防水性を有する外面カバー７を設ければ、創傷部位１を保護することができると共に、創傷部位１における水分の蒸発を防ぐことができるため、本実施形態のパッチの系内において、酵素３（３ａ、３ｂ）による酸化還元反応の条件を確保することができ、パッチの使用寿命を長くすることができる。
外面カバー７としては、防水性スプレーのり、防水性テープ、防水性包帯等が挙げられる。
外面カバー７は、防水性を有することが好ましい。
防水性を有する外面カバー７を設ければ、創傷部位１を保護することができると共に、創傷部位１における水分の蒸発を防ぐことができるため、本実施形態のパッチの系内において、酵素３（３ａ、３ｂ）による酸化還元反応の条件を確保することができ、パッチの使用寿命を長くすることができる。
外面カバー７としては、防水性スプレーのり、防水性テープ、防水性包帯等が挙げられる。
外面カバー７は、通気性も有することが好ましい。通気性を有する外面カバー７を設ければ、大気に含まれる物質を基質とする酵素（例えば、酸素を還元反応の基質とするＢＯＤ）を正極２ａに担持される酵素３ａに用いることができ、酵素３の基質に係るコストを低減することができる。
−内面カバー−
内面カバーの素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド等のプラスチック、エラストマー、ゴム、セルロースからなるセロハン、ポリマー樹脂、石英やガラス等が挙げられ、特に、防水性や柔軟性の観点から、セロハンやプラスチックが好ましい。
内面カバーの素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド等のプラスチック、エラストマー、ゴム、セルロースからなるセロハン、ポリマー樹脂、石英やガラス等が挙げられ、特に、防水性や柔軟性の観点から、セロハンやプラスチックが好ましい。
本実施形態の創傷治癒用パッチを貼り付けることができる生体組織５０としては、顔、指５１、眼５２、腕、身体等の皮膚、毛髪、爪、口唇、口腔内面等のケラチンを主成分とするケラチン含有組織等が挙げられるが、これに限定されることなく、生体の外表面をなすあらゆる組織とすることができる。
なお、図１、２に示すパッチ６０は、１つの正極（カソード）２ａ、及び２つの負極（アノード）２ｂ（２ｂ１、２ｂ２）からなる３つの電極２を含み、図３、４に示すパッチ７０、及び図５、６に示すパッチ８０は、１つの正極２ａ、及び１つの負極２ｂからなる２つの電極２を含むが、本発明の創傷治癒用パッチは、酸化還元反応を触媒する酵素が担持された正極又は負極を少なくとも１つ含む複数の電極を含んでいればよい。
また、図１〜図６に示す本実施形態の創傷治癒用パッチでは、正極２ａに酵素３ａが担持され、負極２ｂに酵素３ｂが担持されているが、本発明の創傷治癒用パッチでは、これに限定されない。
例えば、負極２ｂのみに、酸化反応を触媒する酵素３ｂが担持されていてもよい。この場合、正極２ａとしては、白金、白金合金、金、銅等の無機触媒、及びナノ微粒子化したこれらの無機触媒を活性炭を固めてなる炭素電極に担持したもの等とすることができる。また、例えば、正極２ａのみに、還元反応を触媒する酵素３ａが担持されていてもよい。この場合、負極２ｂとしては、白金、白金合金、金、銅等の無機触媒、及びナノ微粒子化したこれらの無機触媒を活性炭を固めてなる炭素電極に担持したもの等とすることができる。
例えば、負極２ｂのみに、酸化反応を触媒する酵素３ｂが担持されていてもよい。この場合、正極２ａとしては、白金、白金合金、金、銅等の無機触媒、及びナノ微粒子化したこれらの無機触媒を活性炭を固めてなる炭素電極に担持したもの等とすることができる。また、例えば、正極２ａのみに、還元反応を触媒する酵素３ａが担持されていてもよい。この場合、負極２ｂとしては、白金、白金合金、金、銅等の無機触媒、及びナノ微粒子化したこれらの無機触媒を活性炭を固めてなる炭素電極に担持したもの等とすることができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
（試験１）創傷治癒用パッチの作製
Ａ．電極の作製
Ａ−１．電極の素材
本実施例では、電極の素材として、カーボンナノチューブを修飾させるカーボン繊維織物（品番：ＴＣＣ−３２５０、Ｔｏｈｏ Ｔｅｎａｘ社製）を用いた。
負極（アノード）には、グルコース脱水素酵素（グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ由来、ＥＣ番号：１．１．１．４７、２５０Ｕ／ｍｇ、Ｍｗ：約１０１，０００、東洋紡社製）、又は、フルクトース脱水素酵素（Ｄ−フルクトースデヒドロゲナーゼ（ＦＤＨ）、Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ由来、ＥＣ番号：１．１．９９．１１、２０Ｕ／ｍｇ、Ｍｗ：約１４００００、東洋紡社製）を用いた。
正極（カソード）には、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ、Ｍｙｒｏｔｈｅｃｉｕｍ由来、ＥＣ番号：１．３．３．５、Ｍｗ：約６８０００、２．３９Ｕ／ｍｇ、天野エンザイム社製）を用いた。
Ａ．電極の作製
Ａ−１．電極の素材
本実施例では、電極の素材として、カーボンナノチューブを修飾させるカーボン繊維織物（品番：ＴＣＣ−３２５０、Ｔｏｈｏ Ｔｅｎａｘ社製）を用いた。
負極（アノード）には、グルコース脱水素酵素（グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）、Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ由来、ＥＣ番号：１．１．１．４７、２５０Ｕ／ｍｇ、Ｍｗ：約１０１，０００、東洋紡社製）、又は、フルクトース脱水素酵素（Ｄ−フルクトースデヒドロゲナーゼ（ＦＤＨ）、Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ由来、ＥＣ番号：１．１．９９．１１、２０Ｕ／ｍｇ、Ｍｗ：約１４００００、東洋紡社製）を用いた。
正極（カソード）には、ビリルビンオキシダーゼ（ＢＯＤ、Ｍｙｒｏｔｈｅｃｉｕｍ由来、ＥＣ番号：１．３．３．５、Ｍｗ：約６８０００、２．３９Ｕ／ｍｇ、天野エンザイム社製）を用いた。
Ａ−２．カーボンナノチューブの前処理
カーボンナノチューブ（品番：Ｃ ７０ Ｐ、Ｂａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ社製）（以下、ＣＮＴともいう。）を、オーブンを用いて、１１時間かけて４００℃にまで加熱し、その後、自然冷却することによって、ＣＮＴを熱処理した。この熱処理により、ＣＮＴに欠損部を生じさせた。
ビーカーに蒸留水、硝酸、硫酸を体積比１：３：１で混合し、混合溶液を数十分放冷した。その後、この酸性の混合溶液にＣＮＴを加え、超音波槽を用いて、約３０分間超音波処理することによって、ＣＮＴ表面を酸化した。
ＣＮＴ混合溶液を約５時間放冷し、その後、この溶液を、水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和することで，酸化処理を停止した。中和後のＣＮＴ混合溶液を減圧条件下で濾過することによって、ＣＮＴを回収した。回収したＣＮＴを−８０℃の条件で１時間凍結させ、その後、凍結乾燥機を用いて、室温、１０Ｐａの条件で乾燥させた。これにより、粉末状の酸化ＣＮＴを得た。
カーボンナノチューブ（品番：Ｃ ７０ Ｐ、Ｂａｙｅｒ ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅ社製）（以下、ＣＮＴともいう。）を、オーブンを用いて、１１時間かけて４００℃にまで加熱し、その後、自然冷却することによって、ＣＮＴを熱処理した。この熱処理により、ＣＮＴに欠損部を生じさせた。
ビーカーに蒸留水、硝酸、硫酸を体積比１：３：１で混合し、混合溶液を数十分放冷した。その後、この酸性の混合溶液にＣＮＴを加え、超音波槽を用いて、約３０分間超音波処理することによって、ＣＮＴ表面を酸化した。
ＣＮＴ混合溶液を約５時間放冷し、その後、この溶液を、水酸化ナトリウム水溶液を用いて中和することで，酸化処理を停止した。中和後のＣＮＴ混合溶液を減圧条件下で濾過することによって、ＣＮＴを回収した。回収したＣＮＴを−８０℃の条件で１時間凍結させ、その後、凍結乾燥機を用いて、室温、１０Ｐａの条件で乾燥させた。これにより、粉末状の酸化ＣＮＴを得た。
Ａ−３．酵素の担持、及び酵素担持電極の凍結乾燥
Ａ−３−１．負極（アノード）の作製
Ａ−３−１−１．ＦＤＨ担持負極の作製
１０ｍｇ／ｍＬに調整されたＣＮＴ懸濁液を０．５％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００水溶液を用いて精製した。ＣＮＴの分散性を向上させるために、超音波ホモジナイザーを用いて５分間、このＣＮＴ懸濁液を超音波処理した。１０μＬのＣＮＴ懸濁液を５ｍｍ×５ｍｍのカーボン繊維織物上に滴下し、７０℃で約５分間乾燥させた。この滴下及び乾燥の操作を繰り返し、合計で４０〜５０μＬのＣＮＴ懸濁液をカーボン繊維織物上に加えた。
ＣＮＴで修飾されたカーボン繊維織物を５０ｍＭクエン酸緩衝液に含浸し、減圧条件下で撹拌しながら１時間以上洗浄した。この電極を５ｍｇ／ｍＬに調整されたＦＤＨ溶液中に４℃で８時間以上浸漬し、ＦＤＨを電極に固定した。ＦＤＨ電極を、５０ｍＭクエン酸緩衝液に常温で５分間浸漬し、未吸着のＦＤＨを除去した。ＦＤＨ電極を、１Ｍのトレハロースを溶解させた５０ｍＭクエン酸緩衝液に浸漬した．液体窒素に浸漬することで、ＦＤＨ電極を瞬間凍結させた．最後に、凍結乾燥機（品番：ＡＬＰＨＡ ２−４ ＬＳＣ、ＣＨＲｉＳＴ社製（久保田商事））に入れ、乾燥されたＦＤＨ電極を作製した。
Ａ−３−１．負極（アノード）の作製
Ａ−３−１−１．ＦＤＨ担持負極の作製
１０ｍｇ／ｍＬに調整されたＣＮＴ懸濁液を０．５％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００水溶液を用いて精製した。ＣＮＴの分散性を向上させるために、超音波ホモジナイザーを用いて５分間、このＣＮＴ懸濁液を超音波処理した。１０μＬのＣＮＴ懸濁液を５ｍｍ×５ｍｍのカーボン繊維織物上に滴下し、７０℃で約５分間乾燥させた。この滴下及び乾燥の操作を繰り返し、合計で４０〜５０μＬのＣＮＴ懸濁液をカーボン繊維織物上に加えた。
ＣＮＴで修飾されたカーボン繊維織物を５０ｍＭクエン酸緩衝液に含浸し、減圧条件下で撹拌しながら１時間以上洗浄した。この電極を５ｍｇ／ｍＬに調整されたＦＤＨ溶液中に４℃で８時間以上浸漬し、ＦＤＨを電極に固定した。ＦＤＨ電極を、５０ｍＭクエン酸緩衝液に常温で５分間浸漬し、未吸着のＦＤＨを除去した。ＦＤＨ電極を、１Ｍのトレハロースを溶解させた５０ｍＭクエン酸緩衝液に浸漬した．液体窒素に浸漬することで、ＦＤＨ電極を瞬間凍結させた．最後に、凍結乾燥機（品番：ＡＬＰＨＡ ２−４ ＬＳＣ、ＣＨＲｉＳＴ社製（久保田商事））に入れ、乾燥されたＦＤＨ電極を作製した。
Ａ−３−１−２．ＧＤＨ担持負極の作製
１０ｍｇ／ｍＬに調整されたＣＮＴ懸濁液を０．５％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００水溶液を用いて精製した。ＣＮＴの分散性を向上させるために、超音波ホモジナイザーを用いて１０分間、このＣＮＴ懸濁液を超音波処理した。１２．５μＬのＣＮＴ懸濁液を５ｍｍ×５ｍｍのカーボン繊維織物上に滴下し、７０℃で約１０分間乾燥させた。この滴下及び乾燥の操作を繰り返し、合計で５０μＬのＣＮＴ懸濁液をカーボン繊維織物上に加えた。
ＣＮＴで修飾されたカーボン繊維織物を蒸留水に含浸し、撹拌しながら１時間程度洗浄した。この電極を、１００ｍＭリン酸緩衝液中で１００μＭに調製したナイルブルー溶液中に浸漬し、減圧条件下において４℃で１時間以上撹拌した。
その後、電位掃引速度１００ｍＶｓ-1で−０．８〜１．２Ｖの電圧範囲を１０サイクルするＣＶを行うことによって、ナイルブルーを電極上に電解重合させた。電解重合後、電極を、蒸留水で１０時間程度洗浄し、リン酸緩衝液中で１ｍｇ／ｍＬに調製したグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）溶液中に、撹拌しながら４℃で３時間以上含浸し、ＧＤＨを電極上に担持させた。
１０ｍｇ／ｍＬに調整されたＣＮＴ懸濁液を０．５％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００水溶液を用いて精製した。ＣＮＴの分散性を向上させるために、超音波ホモジナイザーを用いて１０分間、このＣＮＴ懸濁液を超音波処理した。１２．５μＬのＣＮＴ懸濁液を５ｍｍ×５ｍｍのカーボン繊維織物上に滴下し、７０℃で約１０分間乾燥させた。この滴下及び乾燥の操作を繰り返し、合計で５０μＬのＣＮＴ懸濁液をカーボン繊維織物上に加えた。
ＣＮＴで修飾されたカーボン繊維織物を蒸留水に含浸し、撹拌しながら１時間程度洗浄した。この電極を、１００ｍＭリン酸緩衝液中で１００μＭに調製したナイルブルー溶液中に浸漬し、減圧条件下において４℃で１時間以上撹拌した。
その後、電位掃引速度１００ｍＶｓ-1で−０．８〜１．２Ｖの電圧範囲を１０サイクルするＣＶを行うことによって、ナイルブルーを電極上に電解重合させた。電解重合後、電極を、蒸留水で１０時間程度洗浄し、リン酸緩衝液中で１ｍｇ／ｍＬに調製したグルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）溶液中に、撹拌しながら４℃で３時間以上含浸し、ＧＤＨを電極上に担持させた。
なお、負極のサイズは、図１、２に示すパッチ６０のタイプの場合、幅１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍとし、図３、４に示すパッチ７０及び図５、６に示すパッチ８０の場合、内径８ｍｍ、外径１０ｍｍとした。
Ａ−３−２．正極（カソード）の作製
前処理したＣＮＴを、１．０％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００水溶液、及びエタノールに加えて、それぞれ、１０ｍｇ／ｍＬのＣＮＴ懸濁液（水）、４ｍｇ／ｍＬのＣＮＴ懸濁液（エタノール）を調製した。ＣＮＴの分散性を向上させるために、超音波ホモジナイザーを用いて１０分間、このＣＮＴ懸濁液を超音波処理した。５ｍｍ×５ｍｍのカーボン繊維織物に、上記ＣＮＴ懸濁液（水）を１２．５μＬ滴下し、７０℃で約１０分間乾燥させた。この滴下及び乾燥の操作を４回繰り返し、合計で５０μＬのＣＮＴ懸濁液（水）をカーボン繊維織物上に加えた。この電極をエタノールの溶液中で撹拌洗浄した。
１０ｍｇ／ｍＬに調整されたＢＯＤ溶液１ｍＬを電極上に滴下し、減圧条件下、３５℃で約６時間乾燥させた。ＢＯＤを電極上に担持させた。なお、ＢＯＤを溶解させる溶液として、５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）、又は１Ｍのトレハロースを加えた５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）を用いた。
前処理したＣＮＴを、１．０％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００水溶液、及びエタノールに加えて、それぞれ、１０ｍｇ／ｍＬのＣＮＴ懸濁液（水）、４ｍｇ／ｍＬのＣＮＴ懸濁液（エタノール）を調製した。ＣＮＴの分散性を向上させるために、超音波ホモジナイザーを用いて１０分間、このＣＮＴ懸濁液を超音波処理した。５ｍｍ×５ｍｍのカーボン繊維織物に、上記ＣＮＴ懸濁液（水）を１２．５μＬ滴下し、７０℃で約１０分間乾燥させた。この滴下及び乾燥の操作を４回繰り返し、合計で５０μＬのＣＮＴ懸濁液（水）をカーボン繊維織物上に加えた。この電極をエタノールの溶液中で撹拌洗浄した。
１０ｍｇ／ｍＬに調整されたＢＯＤ溶液１ｍＬを電極上に滴下し、減圧条件下、３５℃で約６時間乾燥させた。ＢＯＤを電極上に担持させた。なお、ＢＯＤを溶解させる溶液として、５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）、又は１Ｍのトレハロースを加えた５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）を用いた。
なお、正極のサイズは、図１、２に示すパッチ６０のタイプの場合、幅１．５ｍｍ、長さ１０ｍｍとし、図３、４に示すパッチ７０及び図５、６に示すパッチ８０の場合、径１ｍｍとした。
Ｂ．導電性部材の作製
本実施例では、導電性部材として、市販の導電性ポリマーシート（品番：ＯＲＧＡＣＯＮ（登録商標） ＥＬ３５０／６３０、Ａｇｆａ社製）を用いた。
本実施例では、導電性部材として、市販の導電性ポリマーシート（品番：ＯＲＧＡＣＯＮ（登録商標） ＥＬ３５０／６３０、Ａｇｆａ社製）を用いた。
Ｃ．導電層の作製
Ｃ−１．創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）の場合の導電層の作製
特に、ＦＤＨ担持負極用の導電層を作製では、ＭＥＳを５００ｍＭ、フルクトースを５００ｍＭ、低融点アガロース（３１７−０１１８２、和光純薬工業社製）を２重量％で含むアガロースゲルを作製した。ゲルの厚さは、０．５ｍｍとした。
また、特に、ＧＤＨ担持負極用の導電層の作製についても、フルクトースの代わりにグルコース及びβ−ＮＡＤ+を用いた点以外は同様とした。
Ｃ−１．創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）の場合の導電層の作製
特に、ＦＤＨ担持負極用の導電層を作製では、ＭＥＳを５００ｍＭ、フルクトースを５００ｍＭ、低融点アガロース（３１７−０１１８２、和光純薬工業社製）を２重量％で含むアガロースゲルを作製した。ゲルの厚さは、０．５ｍｍとした。
また、特に、ＧＤＨ担持負極用の導電層の作製についても、フルクトースの代わりにグルコース及びβ−ＮＡＤ+を用いた点以外は同様とした。
Ｃ−２．創傷治癒用パッチ（コンタクトレンズタイプ）の場合の導電層の作製
後述の「Ｅ２．」に記載の通り、正極及び負極をゲルに包埋させた。
後述の「Ｅ２．」に記載の通り、正極及び負極をゲルに包埋させた。
Ｄ．外面カバーの作製
本実施例では、外面カバーとして、市販のメディカルテープ（３Ｍ、Ｎｅｘｃａｒｅ社製）を用いた。
本実施例では、外面カバーとして、市販のメディカルテープ（３Ｍ、Ｎｅｘｃａｒｅ社製）を用いた。
Ｅ．創傷治癒用パッチの作製
Ｅ１．創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）の作製
図１に示すように、メディカルテープをその粘着面を上にして置き、粘着面上に、正極及び負極、導電性部材、導電層を載せて、絆創膏タイプの創傷治癒用パッチを作製した。
Ｅ１．創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）の作製
図１に示すように、メディカルテープをその粘着面を上にして置き、粘着面上に、正極及び負極、導電性部材、導電層を載せて、絆創膏タイプの創傷治癒用パッチを作製した。
Ｅ２．創傷治癒用パッチ（コンタクトレンズタイプ）の作製
前述の「Ａ−３−２．」において作製した（ＢＯＤ担持）正極、及び「Ａ−３−１−２．」において作製したＧＤＨ担持負極を、滅菌済みの５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）で洗浄した。
洗浄した陽極及び陰極を、グルコースを５ｍＭ、β−ＮＡＤ+を５ｍＭ、低融点アガロースを２重量％で含む水溶液に含浸させ、その後、ゲルを冷却して固化させることによって、洗浄した陽極及び陰極を、アガロースゲル中に包埋させた。
こうして、図５、６に示すように、コンタクトレンズタイプの創傷治癒用パッチを作製した。
「Ａ−３−１−１．」において作製したＦＤＨ担持負極を用いた場合についても同様とした。
前述の「Ａ−３−２．」において作製した（ＢＯＤ担持）正極、及び「Ａ−３−１−２．」において作製したＧＤＨ担持負極を、滅菌済みの５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）で洗浄した。
洗浄した陽極及び陰極を、グルコースを５ｍＭ、β−ＮＡＤ+を５ｍＭ、低融点アガロースを２重量％で含む水溶液に含浸させ、その後、ゲルを冷却して固化させることによって、洗浄した陽極及び陰極を、アガロースゲル中に包埋させた。
こうして、図５、６に示すように、コンタクトレンズタイプの創傷治癒用パッチを作製した。
「Ａ−３−１−１．」において作製したＦＤＨ担持負極を用いた場合についても同様とした。
なお、図１１（ａ）（ｉ）に、（試験１）「Ｄ１．」において作製した図３、４に示すパッチ７０のタイプの創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）の写真を示し、図１１（ａ）（ｉｉ）に、図１１（ａ）（ｉ）に示す創傷治癒用パッチを指に貼り付けた様子の写真を示す。
また、図１１（ｂ）（ｉ）に、（試験１）「Ｄ２．」において作製した図５、６に示すパッチ８０のタイプの創傷治癒用パッチ（コンタクトレンズタイプ）の写真を示し、図１１（ｂ）（ｉｉ）に、図１１（ｂ）（ｉ）に示す創傷治癒用パッチをガラス球に貼り付けた様子の写真を示す。
また、図１１（ｂ）（ｉ）に、（試験１）「Ｄ２．」において作製した図５、６に示すパッチ８０のタイプの創傷治癒用パッチ（コンタクトレンズタイプ）の写真を示し、図１１（ｂ）（ｉｉ）に、図１１（ｂ）（ｉ）に示す創傷治癒用パッチをガラス球に貼り付けた様子の写真を示す。
（試験２）出力性能測定
試験２は、（試験１）「Ｅ２．」において作製した図１、２に示すパッチ６０のタイプの創傷治癒用パッチ（負極：ＦＤＨ担持負極）を用いて行った。
作製した創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）を平板上に貼り付けて、パッチの正極−負極間の電位差（セル電圧）を、ポテンシオスタットを用いて測定した。結果を図７（ａ）に示す（縦軸に、パッチの電流密度（μＡ／ｃｍ2）（黒丸）及び電力密度（μＷ／ｃｍ2）（黒三角）を示し、横軸に、セル電圧を示す。）。
パッチの開回路電圧は０．７Ｖ、最大出力密度は１０００μＷ／ｃｍ2であった。導電層が０．５ｍｍ厚の場合、正極−負極間に約８０μＡの電流を流すことができることがわかった。この電流の大きさは、創傷部位における細胞の遊走を促進するのに十分な強さであった。
試験２は、（試験１）「Ｅ２．」において作製した図１、２に示すパッチ６０のタイプの創傷治癒用パッチ（負極：ＦＤＨ担持負極）を用いて行った。
作製した創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）を平板上に貼り付けて、パッチの正極−負極間の電位差（セル電圧）を、ポテンシオスタットを用いて測定した。結果を図７（ａ）に示す（縦軸に、パッチの電流密度（μＡ／ｃｍ2）（黒丸）及び電力密度（μＷ／ｃｍ2）（黒三角）を示し、横軸に、セル電圧を示す。）。
パッチの開回路電圧は０．７Ｖ、最大出力密度は１０００μＷ／ｃｍ2であった。導電層が０．５ｍｍ厚の場合、正極−負極間に約８０μＡの電流を流すことができることがわかった。この電流の大きさは、創傷部位における細胞の遊走を促進するのに十分な強さであった。
（試験３）耐久性能測定
試験３は、（試験１）「Ｅ２．」において作製した図１、２に示すパッチ６０のタイプの創傷治癒用パッチ（負極：ＦＤＨ担持負極）を用いて行った。
作製した創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）を平板上に貼り付けて、パッチの正極−負極間の電位差を、ポテンシオスタットを用いて、時間経過と共に測定した。結果を図７（ｂ）に示す（縦軸に、パッチの電流値（μＡ）を示し、横軸に、経過時間（時間）を示す）。作製したパッチでは、２４時間の時点においても約７０％の出力を保持することができた。
試験３は、（試験１）「Ｅ２．」において作製した図１、２に示すパッチ６０のタイプの創傷治癒用パッチ（負極：ＦＤＨ担持負極）を用いて行った。
作製した創傷治癒用パッチ（絆創膏タイプ）を平板上に貼り付けて、パッチの正極−負極間の電位差を、ポテンシオスタットを用いて、時間経過と共に測定した。結果を図７（ｂ）に示す（縦軸に、パッチの電流値（μＡ）を示し、横軸に、経過時間（時間）を示す）。作製したパッチでは、２４時間の時点においても約７０％の出力を保持することができた。
（試験４）インビトロ創傷治癒アッセイ
前述の（試験１）「Ａ．」において作製した正極及び負極を含む本発明の創傷治癒用パッチのモデル系が、創傷治癒の効果をもたらすか否かを確かめる試験を行った。
図８（ａ）に、（試験２）において構築したインビトロ創傷治癒アッセイ系を示し、図８（ｂ）に、図８（ａ）に示すインビトロ創傷治癒アッセイ系における細胞遊走の傾向の評価方法の説明図を示す。
前述の（試験１）「Ａ．」において作製した正極及び負極を含む本発明の創傷治癒用パッチのモデル系が、創傷治癒の効果をもたらすか否かを確かめる試験を行った。
図８（ａ）に、（試験２）において構築したインビトロ創傷治癒アッセイ系を示し、図８（ｂ）に、図８（ａ）に示すインビトロ創傷治癒アッセイ系における細胞遊走の傾向の評価方法の説明図を示す。
このアッセイ系では、コラーゲンで被覆した外側ディッシュと、正極を含浸させる正極側培地槽と、負極を含浸させる負極側培地槽と、これらを連通するチャネルとを備える、ポリジメチルシロキサン製の内側ディッシュとからなるデバイスを用いた。また、チャネルの所定領域を観察するための顕微鏡を併用した（図８（ａ）参照）。
アッセイの手順は、下記の通りとした。
初めに、チャネルに、約６万個の正常ヒト角膜上皮細胞（ＫＣ−４００９、倉敷紡績社製）を、細胞培養用培地（ＯｃｕＬｉｆｅ（登録商標） ＣｏｍｐＫｉｔ（ＬＣＣ−ＬＬ００３２）、倉敷紡績社製）中において培養した。
次いで、正極側培地槽に正極を負極側培地槽に負極を含浸させ、バイオ発電を行った。
そして、チャネルの所定領域に、図８（ｂ）に示すように、ｘｙ座標を設定し、チャネルに培養された各細胞について、電流を流し始めた時点（ｔ＝０）における細胞の位置座標を（０，０）としたときの、電流を流し始めてから３時間後の時点（ｔ＝３ｈ）における細胞の位置座標を（ｘ，ｙ）を、検出し、カソード側をマイナス、アノード側をプラスとした場合のｘ方向の変位（Δｘ）、及びｙ方向の変位（Δｙ）を算出した。特に、各細
胞におけるｘ方向の変位（Δｘ）の平均値（Ａ（Δｘ））を算出し、細胞遊走の傾向を評
価した。評価基準としては、Ａ（Δｘ）の値が小さい（その絶対値は大きい）ほど、細胞
が正極側に向かう遊走性が高いことを示す。
アッセイの手順は、下記の通りとした。
初めに、チャネルに、約６万個の正常ヒト角膜上皮細胞（ＫＣ−４００９、倉敷紡績社製）を、細胞培養用培地（ＯｃｕＬｉｆｅ（登録商標） ＣｏｍｐＫｉｔ（ＬＣＣ−ＬＬ００３２）、倉敷紡績社製）中において培養した。
次いで、正極側培地槽に正極を負極側培地槽に負極を含浸させ、バイオ発電を行った。
そして、チャネルの所定領域に、図８（ｂ）に示すように、ｘｙ座標を設定し、チャネルに培養された各細胞について、電流を流し始めた時点（ｔ＝０）における細胞の位置座標を（０，０）としたときの、電流を流し始めてから３時間後の時点（ｔ＝３ｈ）における細胞の位置座標を（ｘ，ｙ）を、検出し、カソード側をマイナス、アノード側をプラスとした場合のｘ方向の変位（Δｘ）、及びｙ方向の変位（Δｙ）を算出した。特に、各細
胞におけるｘ方向の変位（Δｘ）の平均値（Ａ（Δｘ））を算出し、細胞遊走の傾向を評
価した。評価基準としては、Ａ（Δｘ）の値が小さい（その絶対値は大きい）ほど、細胞
が正極側に向かう遊走性が高いことを示す。
アッセイ系を構築するため、更に下記の試験も行った。
図９（ａ）に、正常ヒト角膜上皮細胞の培養を行っていないインビトロ創傷治癒アッセイ系を示し、図９（ｂ）に、チャネルの断面積を０．０２５ｍｍ2とした場合のチャネルを流れる電流の電流密度（μＡ／ｃｍ2）の経時的変化を表すチャートを示す。
チャネル（微小流路）のその延在方向に垂直な断面による断面積は、創傷治癒用パッチが創傷部位に貼り付けられた際に、創傷部位とパッチとの間の極めて薄い領域において、電流が生じることを想定して、適切に定める必要がある。そこで、図９（ａ）に示すように、チャネルの断面積を所定の大きさとした場合のこのモデル系の出力性能を、正常ヒト角膜上皮細胞の培養を行っていないアッセイ系において測定する最適化試験を行った。
その結果、チャネルの断面積を０．０２５ｍｍ2とした場合に、チャネルを流れる電流の電流密度（μＡ／ｃｍ2）の経時的変化を、バイポテンショスタット（モデル２３２３、ＢＡＳ社製）を用いて、測定したところ、図９（ｂ）に示すように、数時間に亘って電流密度：３００μＡ／ｃｍ2であることがわかった。電流密度：３００μＡ／ｃｍ2は、ヒトが疼痛を感じるときの電流密度：５００μＡ／ｃｍ2と比較して小さく、創傷治癒用パッチのモデル系における電流密度は、電気による創傷部位の治療に適切なものであった。
この結果から、アッセイ系におけるチャネルの断面積を０．０２５ｍｍ2程度と定めることとした。
図９（ａ）に、正常ヒト角膜上皮細胞の培養を行っていないインビトロ創傷治癒アッセイ系を示し、図９（ｂ）に、チャネルの断面積を０．０２５ｍｍ2とした場合のチャネルを流れる電流の電流密度（μＡ／ｃｍ2）の経時的変化を表すチャートを示す。
チャネル（微小流路）のその延在方向に垂直な断面による断面積は、創傷治癒用パッチが創傷部位に貼り付けられた際に、創傷部位とパッチとの間の極めて薄い領域において、電流が生じることを想定して、適切に定める必要がある。そこで、図９（ａ）に示すように、チャネルの断面積を所定の大きさとした場合のこのモデル系の出力性能を、正常ヒト角膜上皮細胞の培養を行っていないアッセイ系において測定する最適化試験を行った。
その結果、チャネルの断面積を０．０２５ｍｍ2とした場合に、チャネルを流れる電流の電流密度（μＡ／ｃｍ2）の経時的変化を、バイポテンショスタット（モデル２３２３、ＢＡＳ社製）を用いて、測定したところ、図９（ｂ）に示すように、数時間に亘って電流密度：３００μＡ／ｃｍ2であることがわかった。電流密度：３００μＡ／ｃｍ2は、ヒトが疼痛を感じるときの電流密度：５００μＡ／ｃｍ2と比較して小さく、創傷治癒用パッチのモデル系における電流密度は、電気による創傷部位の治療に適切なものであった。
この結果から、アッセイ系におけるチャネルの断面積を０．０２５ｍｍ2程度と定めることとした。
また、前述のアッセイ系を用いて、正常ヒト角膜上皮細胞を用いて、上記インビトロ創傷治癒アッセイを行ったところ、細胞が、電極と共にアッセイ系に混入したと思われる細菌に侵され、死滅した。そこで、細胞に影響を与えることがない、インビトロ創傷治癒アッセイに適した電極を以下の通り作製した。
前述の（試験１）「Ａ．電極の作製」において作製した正極及び負極を、滅菌済みの５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）で洗浄した。
洗浄した正極及び負極を、５ｍＭ グルコース水溶液、２重量％アガロース水溶液、５ｍＭ β−ＮＡＤ+を含む水溶液に含浸させ、その後、ゲルを冷却して固化させることによって、洗浄した正極及び負極を、アガロースゲル中に包埋させた（図示せず）。
調製したゲルに包埋させた電極を用いた場合のこのモデル系の開回路電圧は０．８２Ｖであった。この開回路電圧は、電気による創傷部位の治療に適切なものであった。
前述の（試験１）「Ａ．電極の作製」において作製した正極及び負極を、滅菌済みの５０ｍＭ ＰＢＳ（ｐＨ７．０）で洗浄した。
洗浄した正極及び負極を、５ｍＭ グルコース水溶液、２重量％アガロース水溶液、５ｍＭ β−ＮＡＤ+を含む水溶液に含浸させ、その後、ゲルを冷却して固化させることによって、洗浄した正極及び負極を、アガロースゲル中に包埋させた（図示せず）。
調製したゲルに包埋させた電極を用いた場合のこのモデル系の開回路電圧は０．８２Ｖであった。この開回路電圧は、電気による創傷部位の治療に適切なものであった。
そして、正常ヒト角膜上皮細胞を用いて、上記インビトロ創傷治癒アッセイを行った。試験条件は、コントロール（電流密度：０μＡ／ｃｍ2）（Ｎ＝１２５）、電流密度：２００μＡ／ｃｍ2（Ｎ＝９２）、電流密度：４００μＡ／ｃｍ2（Ｎ＝４４）とした。
図１０（ａ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）に、インビトロ創傷治癒アッセイの結果を示し、図１０（ｂ）に、図１０（ａ）に示す結果のまとめを示す。
図１０（ａ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）、（ｂ）に示される結果から、本発明の創傷治癒用パッチのモデル系を、電流密度：２００μＡ／ｃｍ2の試験条件で用いた場合、細胞が正極側に向かう遊走性が高く、電流密度：４００μＡ／ｃｍ2の試験条件で用いた場合、細胞が正極側に向かう遊走性が一層高いことがわかった。
図１０（ａ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）に、インビトロ創傷治癒アッセイの結果を示し、図１０（ｂ）に、図１０（ａ）に示す結果のまとめを示す。
図１０（ａ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）、（ｂ）に示される結果から、本発明の創傷治癒用パッチのモデル系を、電流密度：２００μＡ／ｃｍ2の試験条件で用いた場合、細胞が正極側に向かう遊走性が高く、電流密度：４００μＡ／ｃｍ2の試験条件で用いた場合、細胞が正極側に向かう遊走性が一層高いことがわかった。
本発明によれば、簡便に、高い安全性及び低いコストで、電気による創傷治癒を施すことを可能にする創傷治癒用パッチを提供することができる。本発明の創傷治癒用パッチは、特に、美容・医療分野において好適に用いられる。
１ 創傷部位
２ 電極
２ａ 正極（カソード）
２ｂ 負極（アノード）
２ｂ１ 負極
２ｂ２ 負極
３ 酵素
３ａ 還元反応を触媒する酵素
３ｂ 酸化反応を触媒する酵素
３ｂ１ 酸化反応を触媒する酵素
３ｂ２ 酸化反応を触媒する酵素
４ 導電性部材
４ｘ 導電性部材
４ｙ 導電性部材
５ 導電層
７ 外面カバー
５０ 生体組織
５１ 指
５２ 眼
６０ 第一実施形態の創傷治癒用パッチ
７０ 第二実施形態の創傷治癒用パッチ
８０ 第三実施形態の創傷治癒用パッチ
２ 電極
２ａ 正極（カソード）
２ｂ 負極（アノード）
２ｂ１ 負極
２ｂ２ 負極
３ 酵素
３ａ 還元反応を触媒する酵素
３ｂ 酸化反応を触媒する酵素
３ｂ１ 酸化反応を触媒する酵素
３ｂ２ 酸化反応を触媒する酵素
４ 導電性部材
４ｘ 導電性部材
４ｙ 導電性部材
５ 導電層
７ 外面カバー
５０ 生体組織
５１ 指
５２ 眼
６０ 第一実施形態の創傷治癒用パッチ
７０ 第二実施形態の創傷治癒用パッチ
８０ 第三実施形態の創傷治癒用パッチ
Claims (7)
- 酸化還元反応を触媒する酵素が担持された正極（カソード）又は負極（アノード）を少なくとも１つ含む複数の電極と、前記複数の電極を電気的に接続する電子伝導性の導電性部材と、前記複数の電極に対して接触した状態で設けられるイオン伝導性の導電層とを含み、前記導電層のうち前記複数の電極と接触している部分における前記導電層の厚さが、前記導電層のうち前記複数の電極と接触していない部分における前記導電層の厚さと比較して大きい、創傷治癒用パッチ。
- 前記導電層は、前記酵素の基質を含む、請求項１に記載の創傷治癒用パッチ。
- 前記複数の電極は、実質的に水を含まない、請求項１又は２に記載の創傷治癒用パッチ。
- 前記複数の電極及び前記導電性部材を封止するための外面カバーを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の創傷治癒用パッチ。
- 前記複数の電極は、正極がその両側を負極に挟まれるように設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の創傷治癒用パッチ。
- 前記複数の電極間の距離を変更するための電極間距離変更手段を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の創傷治癒用パッチ。
- 前記複数の電極及び前記導電性部材が前記導電層に包埋されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の創傷治癒用パッチ。
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