JP6906805B2 - 糸及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[1]第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を、第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程を有する、糸の製造方法。
[2]糸状にせずに残した前記第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の端部と第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の端部とを重ね合わせて接合部を形成させ、前記接合部及び前記第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を、前記第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程を有する、[1]に記載の糸の製造方法。
[3]前記糸状ビトリゲルを乾燥させ、糸状ビトリゲル乾燥体を得る工程を有する、[1]又は[2]に記載の糸の製造方法。
[4]前記糸状ビトリゲル乾燥体を第二の水溶液で湿らせた後、乾燥させる工程を有する、[3]に記載の糸の製造方法。
[5]前記糸状ビトリゲル乾燥体に紫外線を照射する工程を有する、[3]又は[4]に記載の糸の製造方法。
[6]前記ハイドロゲルが、アテロコラーゲンゲルである、[1]〜[5]のいずれかに記載の糸の製造方法。
[7]前記第一の水溶液が、水又はアテロコラーゲンゾルである、[1]〜[6]のいずれかに記載の糸の製造方法。
[8]前記端部は突起部である、[2]〜[6]のいずれかに記載の糸の製造方法。
[9]前記第二の水溶液が、アテロコラーゲンゾルである、[4]〜[8]のいずれかに記載の糸の製造方法。
[10]鋳型にゾルを注入し、ゾルをゲル化させた後、鋳型を外して板状ハイドロゲルを得る工程と、前記板状ハイドロゲルを乾燥させガラス化し、板状ハイドロゲル乾燥体を得る工程と、を有する、[1]〜[9]のいずれかに記載の糸の製造方法。
[11]前記板状ハイドロゲル乾燥体に紫外線を照射する工程を有する、[10]に記載の糸の製造方法。
[12]前記板状ハイドロゲル乾燥体又は前記紫外線を照射した板状ハイドロゲル乾燥体を再水和して板状ビトリゲルを得る工程と、前記板状ビトリゲルを乾燥させ再ガラス化し、板状ビトリゲル乾燥体を得る工程と、を有する、[10]又は[11]に記載の糸の製造方法。
[13]前記板状ビトリゲル乾燥体に紫外線を照射する工程を有する、[12]に記載の糸の製造方法。
[14]ビトリゲル乾燥体からなり、水和した際に弾力を有する糸。
[15]らせん構造を有する、[14]に記載の糸。
[16]前記ビトリゲル乾燥体がアテロコラーゲンビトリゲル乾燥体である、[14]又は[15]に記載の糸。
1実施形態において、本発明は、第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を、第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程Eを有する、糸の製造方法を提供する。
板状ハイドロゲル乾燥体の製造方法は、鋳型にゾルを注入し、ゾルをゲル化させた後、鋳型を外して板状ハイドロゲルを得る工程Aと、前記板状ハイドロゲルを乾燥させガラス化し、板状ハイドロゲル乾燥体を得る工程Bと、を有する。
また、板状ハイドロゲル乾燥体の幅は均一でなくともよく、ひょうたん型のように適宜幅の長さが異なっていてもよく、三角形型のように徐々に幅の長さが異なっていくものであってもよい。さらに、板状ハイドロゲル乾燥体は有孔の、例えば多孔質板状ハイドロゲル乾燥体であってもよい。
工程Aは、鋳型にゾルを注入し、ゾルをゲル化させた後、鋳型を外して板状ハイドロゲルを得る工程である(図2(a)〜(d)参照。)。
鋳型としては、所望の板状ハイドロゲルの形状がくりぬかれたものであれば、特に限定されず、例えば図2(a)に示すような、複数の板状ハイドロゲルの形状がくりぬかれたPETフィルムが挙げられる。
本明細書において、「ゾル」とは、液体を分散媒とする分散質のコロイド粒子(サイズ:約1〜数百nm程度)が、特に高分子化合物で構成されるものを意味する。ゾルとしてより具体的には、天然物高分子化合物や合成高分子化合物の水溶液が挙げられる。これら高分子化合物が化学結合により、架橋が導入されて網目構造をとった場合は、その網目に多量の水を保有した半固形状態の物質である、「ハイドロゲル」に転移する。すなわち、「ハイドロゲル」とは、ゾルをゲル化させたものを意味する。
また、本明細書においては、本実施形態の製造工程を詳細に説明するにあたり、当該ガラス化工程の直後であり再水和の工程を経ていないハイドロゲルの乾燥体に対しては、単に「ハイドロゲル乾燥体」とした。そして、当該ガラス化工程の後に再水和の工程を経て得られたゲルを「ビトリゲル」として区別して表し、そのビトリゲルをガラス化させて得られた乾燥体を「ビトリゲル乾燥体」とした。また、ビトリゲル乾燥体に紫外線照射する工程を施して得られるものを「紫外線を照射したビトリゲル乾燥体」とした。従って、「ビトリゲル」は水和体である。
また、本明細書において、用語「ビトリゲル」を用いる際には、用語「(登録商標)」を省略して用いる場合がある。
板状ハイドロゲルの厚さとしては、0.1mm〜20mmが好ましく、0.5mm〜4mmがより好ましく、1mm〜2mmが更に好ましい。
工程Bは、前記板状ハイドロゲルを乾燥させガラス化し、板状ハイドロゲル乾燥体を得る工程である(図2(e)参照。)。板状ハイドロゲルを乾燥させることにより、板状ハイドロゲル内の自由水を完全に除去し、さらに結合水の部分除去を進行させることができる。
このガラス化工程(板状ハイドロゲル内の自由水を完全に除去した後に、結合水の部分除去を進行させる工程)の期間を長くするほど、再水和した際には透明度、強度に優れた板状ビトリゲルを得ることができる。なお、必要に応じて短期間のガラス化後に再水和して得た板状ビトリゲルをPBS等で洗浄し、再度ガラス化することもできる。
また、板状ハイドロゲル乾燥体に紫外線を照射することで、再水和した際には透明度、強度に優れた板状ビトリゲルを得ることができる。
板状ハイドロゲル乾燥体の製造方法は、前記板状ハイドロゲル乾燥体あるいは紫外線を照射した板状ハイドロゲル乾燥体を再水和して板状ビトリゲルを得る工程Cと、板状ビトリゲルを乾燥させ再ガラス化し、板状ビトリゲル乾燥体を得る工程D、を有する。
[工程C]
工程Cは、ガラス化後に再水和する工程である(図2(f)〜(g)参照。)。工程Cにより、板状ビトリゲルが得られる。
再水和に用いる水溶液としては、滅菌水、生理食塩水、PBS等が挙げられる。
工程Dは、板状ビトリゲルを乾燥させ再ガラス化し、板状ビトリゲル乾燥体を得る工程である。また、板状ビトリゲル乾燥体に紫外線を照射することで、板状ビトリゲル乾燥体の強度を上げることができる(図2(h)参照。)。
上記した紫外線の照射エネルギーは、板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の組成及び含有量に応じて適宜調整すればよい。紫外線の照射エネルギーは、例えば0.1mJ/cm2以上6000mJ/cm2以下であればよく、例えば10mJ/cm2以上4000mJ/cm2以下であればよく、例えば20mJ/cm2以上500mJ/cm2以下であればよい。
工程Eは、第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を、第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程である。
より具体的には、図3に示すように、得られた板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を横半分に切断し、二分されたうちの一つを第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体として用いる(残りを工程Fにおいて、第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体として用いる)。先ず、第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の突起部の無い方の端部をピペット等の支持体に固定する。次いで、固定された第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を、第一の水溶液で湿らせながら同一方向に撚りをかけることで糸状にする(図4(a)〜(b)参照。)。
第一の水溶液としては、特に限定されず、滅菌水、生理食塩水、PBS、アテロコラーゲンゾル等が挙げられ、滅菌水、アテロコラーゲンゾルが好ましい。
工程Fは、糸状にせずに残した前記第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の端部と第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の端部とを重ね合わせて接合部を形成させ、前記接合部及び前記第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体を、前記第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程である。
より具体的には、図3に示すように、糸状にせずに残した第一の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の突起部と、第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の突起部とを重ね合わせて接合部を形成させる(図4(c)〜(d)参照。)。次いで、第一の水溶液で湿らせながら、接合部及び第二の板状ハイドロゲル乾燥体又は板状ビトリゲル乾燥体の下端まで湿らせながら同一方向に撚りをかけることで糸状にする(図4(e)〜(g)参照。)。
工程Fを繰り返すことで無限長の糸を製造することができる。更に、実施形態の製造方法は、以下の工程G〜Iを有していてもよい。
工程Gは、工程Fで得られた糸状ビトリゲルを乾燥させ、糸状ビトリゲル乾燥体を得る工程である(図4(h)参照。)。
工程Hは、工程Gで得られた糸状ビトリゲル乾燥体を第二の水溶液で湿らせた後、乾燥させる工程である。
第二の水溶液としては、特に限定されず、滅菌水、生理食塩水、PBS、アテロコラーゲンゾル等が挙げられ、アテロコラーゲンゾルが好ましい。糸状ビトリゲル乾燥体をアテロコラーゲンゾルでコートすることにより、糸の強度を高めることができる。
工程Iは、工程H又は工程Gで得られた糸状ビトリゲル乾燥体に紫外線を照射する工程である。
紫外線の強度としては、工程Dに挙げたものと同様である。糸状ビトリゲル乾燥体に均一に紫外線照射するために、複数回対称方向に照射することが好ましい。
糸状ビトリゲル乾燥体を紫外線照射することにより、分子内に架橋構造を形成させ、糸の強度を高めることができる。
本実施形態の製造方法により得られた糸は、例えば、組織再生糸、細胞移植用担体等として用いることができる。上述したとおり、本実施形態によれば、無限長の糸を製造できるため、糸を用いて臓器の形に編むことができ、細胞移植用担体として好適に用いることができる。
1実施形態において、本発明は、ビトリゲル乾燥体からなり、水和した際に弾力を有する糸を提供する。上述した製造方法において、撚りの工程を有することにより糸は弾性を有する。更に撚りの工程を有することにより、糸はらせん構造を有する。
ビトリゲル乾燥体の原料となるゾルとしては、上述の糸の製造方法において例示されたものと同様のものが挙げられる。中でも、本実施形態の糸を構成するビトリゲル乾燥体としては、生体適合性素材であることから、アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体が好ましい。
1.A4サイズのPETフィルム(厚さ75μm) に、10mm×200mm(両端の2.5mm×20mmを切る:図1参照) の短冊を8箇所切り抜いた鋳型を、テフロン(登録商標)板の上に置いた(図2(a)参照)。
2.氷上で8mLの無血清培養液に8mLの1%アテロコラーゲン溶液を注ぎ、ピペッティングを3回行い、均一なアテロコラーゲンゾルを作製した。
3.各短冊状鋳型の内側に3.6mLのアテロコラーゲンゾルが全体に広がるように注いだ(4箇所)。
4.上記2および3の操作を繰り返し、アテロコラーゲンゾルを計8箇所の鋳型に注ぎ入れた(図2(b)参照)。
5.37℃の5%CO2インキュベーター内に、アテロコラーゲンゾルを注入した鋳型を2時間放置してゲル化した(図2(c)参照)。
6.ゲル化後、PETフィルムを除去して(図2(d)参照)、湿度40%温度10℃の恒温恒湿機内でガラス化した(図2(e)参照)。
7.ガラス化後、滅菌水を添加し3回洗浄し、再水和した(図2(f)参照)。再水和後(図2(g)参照)、湿度40%温度10℃の恒温恒湿機内で再ガラス化した。
8.再ガラス化後、アテロコラーゲンビトリゲル膜乾燥体に、50mJ/cm2のUV照射をした(図2(h)参照)。
10.短冊状のアテロコラーゲンビトリゲル膜乾燥体を滅菌水で湿らせながら同一方向に撚りをかけることで糸状にした。短冊の先端(5mm×20mm部)は糸状にせずに残した(図4(b)参照)。
11. 残した下端に別の短冊状のアテロコラーゲンビトリゲル膜乾燥体の先端(5mm×20mm部)を重ね合わせ(図3、図4(c)〜(d)参照)、滅菌水で湿らせながら同一方向に撚りをかけた。続いて、下端まで滅菌水で湿らせながら同一方向に撚りをかけた(図4(e)〜(h)参照)後、クリップを重石にして乾燥させた。
12.上記9〜11の操作を繰り返し、4本の糸状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体(撚りかけ法:滅菌水のみ)を作製した。
13.作製した4本のうち2本は、さらにアテロコラーゲンゾルで湿らせながら同一方向に撚りをかけた後、クリップを重石にして乾燥させた(撚りかけ法:滅菌水+アテロコラーゲンゾルコート) 。
14.新たに滅菌水の代わりに、アテロコラーゲンゾルを用いて上記10および11を実施して、2本の糸状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体を作製した(撚りかけ法:アテロコラーゲンゾル) 。
15. 上記12〜14で作製した各1本に、400mJ/cm2UV照射を2回対称方向に照射した。
製造例1で製造された糸状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体の各サンプルを、滅菌水を入れた50mLコニカルチューブに入れて再水和した。再水和して一日後、各サンプルを取り出して糸の両端を引っ張ることで解れの程度を観察した(図6参照。)。各サンプルは、以下の6種類である。(1)−1:糸(撚りかけ法:滅菌水)、(1)−2:糸(撚りかけ法:滅菌水)のUV照射サンプル、(2)−1:糸(撚りかけ法:滅菌水+アテロコラーゲンゾルコート)、(2)−2:糸(撚りかけ法:滅菌水+アテロコラーゲンゾルコート)のUV照射サンプル、(3)−1:糸(撚りかけ法:アテロコラーゲンゾル)、(3)−2:糸(撚りかけ法:アテロコラーゲンゾル)のUV照射でサンプル(図5参照。)。
図7(a)に示すように、滅菌水で撚りをかけて作製した糸では、大きな解れが見られ、両端を引っ張ると接合部で切れた。図7(b)に示すように、滅菌水で撚りをかけた後にUV照射して作製した糸では、中程度の解れが見られ、両端を引っ張ると接合部で切れたが、その強度はUV照射なしのものより強かった。
Claims (11)
- 第一の膜状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体を、第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程を有する、糸の製造方法。
- 糸状にせずに残した前記第一の膜状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体の端部と第二の膜状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体の端部とを重ね合わせて接合部を形成させ、前記接合部及び前記第二の膜状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体を、前記第一の水溶液で湿らせながら撚りをかけて糸状にして、糸状ビトリゲルを得る工程を有する、請求項1に記載の糸の製造方法。
- 前記糸状ビトリゲルを乾燥させ、糸状ビトリゲル乾燥体を得る工程を有する、請求項1又は2に記載の糸の製造方法。
- 前記糸状ビトリゲル乾燥体を第二の水溶液で湿らせた後、乾燥させる工程を有する、請求項3に記載の糸の製造方法。
- 前記糸状ビトリゲル乾燥体に紫外線を照射する工程を有する、請求項3又は4に記載の糸の製造方法。
- 前記第一の水溶液が、水又はアテロコラーゲンゾルである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の糸の製造方法。
- 前記端部は突起部である、請求項2〜6のいずれか一項に記載の糸の製造方法。
- 前記第二の水溶液が、アテロコラーゲンゾルである、請求項4〜7のいずれか一項に記載の糸の製造方法。
- 鋳型にアテロコラーゲンゾルを注入し、アテロコラーゲンゾルをゲル化させた後、鋳型を外して板状アテロコラーゲンゲルを得る工程と、
前記板状アテロコラーゲンゲルを乾燥させガラス化し、板状アテロコラーゲンゲル乾燥体を得る工程と、
前記板状アテロコラーゲンゲル乾燥体又は紫外線を照射した前記板状アテロコラーゲンゲル乾燥体を再水和して膜状アテロコラーゲンビトリゲルを得る工程と、
前記膜状アテロコラーゲンビトリゲルを乾燥させ再ガラス化し、膜状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体を得る工程と、を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の糸の製造方法。 - 前記膜状アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体に紫外線を照射する工程を有する、請求項9に記載の糸の製造方法。
- アテロコラーゲンビトリゲル乾燥体からなり、らせん構造を有し、水和した際に弾力を有する糸。
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