JP6934601B2 - 生体貼付用膜の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、再生セルロースで構成された生体貼付用膜に関する。

セルロースは、天然に豊富に存在する有機高分子であり、低コストで入手可能な高分子材料である。セルロースは、親水性でありながら水に不溶で、また、生体適合性を有するなど、種々の有用な性質を有している。そのため、セルロースは、例えば衣類用の繊維、透析膜などの分離膜などに広く利用されており、さらなる応用が期待されている。

セルロースを加工する方法として、セルロースを酸水溶液もしくはアルカリ水溶液または金属塩を含む有機溶媒に溶解させた後に再生セルロースを得る方法がある。しかしながら、セルロースは、分子内および分子間に水素結合を形成するので溶解させにくく、特に、高分子量のセルロースの溶液を得ることは困難であった。

近年、セルロースをより効率的に溶解可能な溶媒としてイオン液体が注目されている。イオン液体は、より多くのセルロースをより短時間で溶解可能である。例えば下記の特許文献１は、セルロースをイオン液体に溶解させた溶液を多孔性支持体上にコーティングすることによって分離膜を形成する技術を開示している。

また、特許文献２は、生体適合性及び／又は生分解性の疎水性ポリマー層を含む、皮膚用自立性美容シートの技術を開示している。

特表２０１０−５２７７７２号公報

特開２０１４−２２７３８９号公報

Park et al. " Cellulose crystallinity index: measurement techniques and their impact on interpreting cellulase performance" Biotechnology for Biofuels 2010, 3 10

しかしながら、厚さが数μｍ程度の安定なセルロースの自己支持型薄膜は未だに得られていない。特許文献１の分離膜では、セルロースを含むコーティング層が多孔性支持体上に形成されており、多孔性支持体からセルロース膜を単体として分離することは困難である。

本開示の例示的な実施形態として、自己支持型、かつ生体に貼付するための膜であって、重量平均分子量が１５０，０００（１５万）以上の再生セルロースで構成された、２０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の厚さを有する生体貼付用膜が提供される。

包括的または具体的な態様は、膜、積層シートまたは方法で実現されてもよい。また、包括的または具体的な態様は、膜、積層シートおよび方法の任意の組み合わせによって実現されてもよい。

開示された実施形態の追加的な効果および利点は、明細書および図面から明らかになる。効果および／または利点は、明細書および図面に開示の様々な実施形態または特徴によって個々に提供され、これらの１つ以上を得るために全てを必要とはしない。

本開示の実施形態によれば、自己支持型の生体貼付用膜が提供される。

図１は、セルロースを溶解させない液体１６０に、基板１４０上の高分子ゲルシート１２０を浸漬させた状態を模式的に示す図である。 図２は、セルロースを溶解させない液体１６０中に電極Ｅ１、Ｅ２を配置した構成を模式的に示す図である。 図３は、生体に作用、または、生体を保護する成分を保持したセルロース膜の例を示す模式的な斜視図である。 図４は、セルロース膜１００を有する積層シート１００Ａを示す模式的な斜視図である。 図５は、セルロース膜１００の一方の主面から保護層１０１の一部を剥離した状態を示す模式的な斜視図である。 図６は、セルロース膜１００を顔の一部に貼りつけた使用例を示す図である。 図７は、セルロース膜１００と皮膚２００との間に液体３００および／またはクリーム３０２を介在させる例を説明するための図である。 図８は、積層シート１００Ａを皮膚２００に貼付した状態を示す図である。 図９は、皮膚２００上のセルロース膜１００から保護層１０１を剥離する途中の状態を示す図である。 図１０は、セルロース膜１００、保護層１０１および第２の保護層１０２を有する積層シート１００Ｂを示す模式的な斜視図である。 図１１は、積層シート１００Ｂのセルロース膜１００から保護層１０１の一部を剥離した状態を示す模式的な斜視図である。 図１２は、セルロース膜１００および第２の保護層１０２の積層体を皮膚２００に貼付した状態を示す図である。 図１３は、着色されたセルロース膜１００ｂを皮膚２００に貼り付けた状態を模式的に示す図である。 図１４は、実施例９、１２および比較例５の各厚さのセルロース膜に関する、皮膚に貼り付けたときの外観の評価結果を示すグラフである。 図１５は、実施例９、１２および比較例５〜７のサンプルに関する、密着性の評価結果を示すグラフである。 図１６は、実施例１３、１４および比較例７のサンプルに関する、引張強さの測定結果を示すグラフである。 図１７は、天然セルロースのＸＲＤパターンの例を示す図である。

本開示の一態様の概要は以下のとおりである。

［項目１］
自己支持型、かつ生体に貼付するための膜であって、
重量平均分子量が１５０，０００以上の再生セルロースで構成された、２０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の厚さを有する生体貼付用膜。

［項目２］
７ｍｍ²以上の面積を有する、項目１に記載の生体貼付用膜。

[項目３]
２３ＭＰａ以上の引張強さを有する、項目１または２に記載の生体貼付用膜。

[項目４]
１×１０⁴ｇ／ｍ²・２４ｈ以上の水蒸気透過度を有する、項目１から３のいずれかに記載の生体貼付用膜。

[項目５]
水に対する接触角が３０°以下である、項目１から４のいずれかに記載の生体貼付用膜。

[項目６]
０％以上１２％以下の結晶化度を有する、項目１から５のいずれかに記載の生体貼付用膜。

[項目７]
０．３ｇ／ｃｍ³以上１．５ｇ／ｃｍ³以下のかさ密度を有する、項目１から６のいずれかに記載の生体貼付用膜。

[項目８]
生体に作用する成分または生体を保護する成分が膜内の少なくとも一部に保持されている、項目１から７のいずれかに記載の生体貼付用膜。

[項目９]
着色成分が膜内の少なくとも一部に保持され、化粧料または医療用品として用いられる、項目１から８のいずれかに記載の生体貼付用膜。

[項目１０]
項目１から９のいずれかに記載の生体貼付用膜と、
前記生体貼付用膜の一方の主面上に配置された第１保護層であって、前記一方の主面から取り外し可能な第１保護層と、
を備える積層シート。

[項目１１]
前記生体貼付用膜の他方の主面上に配置された第２保護層をさらに備える、項目１０に記載の積層シート。

[項目１２]
少なくともイオン液体を含有する第１溶媒、および、重量平均分子量１５０，０００以上のセルロースを含むセルロース溶液を調製する工程（Ａ）と、
前記セルロース溶液を、水に対する接触角が７０°以下の基板の表面に付与することにより、前記表面上に液膜を形成する工程（Ｂ）と、
セルロースを溶解させない液体に前記液膜を浸漬させる工程（Ｃ）と、
前記工程（Ｃ）の後に、前記第１溶媒および前記液体のうち前記イオン液体以外の部分を前記液膜から除去する工程（Ｄ）と
を包含する、生体貼付用膜の製造方法。

[項目１３]
前記工程（Ｂ）は、ポリマー材料に表面改質を行うことによって、前記基板を用意する工程（Ｂ１）を包含する、項目１２に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目１４]
前記工程（Ａ）は、前記セルロース溶液を希釈する工程（Ａａ）をさらに包含する、項目１２または１３に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目１５]
前記工程（Ａａ）は、イオン液体、または、前記第１溶媒と重量平均分子量１５０，０００以上の前記セルロースとの混合物を第２溶媒で希釈することにより実行される工程である、項目１４に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目１６]
前記セルロース溶液に含まれる溶媒のうち前記イオン液体以外の部分は、１２以上のＳＰ値を有する非プロトン性極性溶媒を含む、項目１２から１５のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目１７]
前記非プロトン性極性溶媒は、ジメチルスルホキシドである、項目１６に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目１８]
前記工程（Ｃ）の前に、前記液膜を加熱する工程（Ｅ）をさらに包含する、項目１２から１７のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目１９]
前記工程（Ｅ）における加熱は、前記第１溶媒中のイオン液体の分解温度よりも低い温度のもとで実行される、項目１８に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２０]
前記工程（Ｂ）の後に、前記液膜をゲル化させる工程（Ｆ）をさらに包含する、項目１２から１９のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２１]
前記イオン液体に含まれるアニオンは、アミノ酸である、項目１２から２０のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２２]
前記アミノ酸は、末端カルボキシル基および末端アミノ基を有する、項目２１に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２３]
前記イオン液体に含まれるカチオンは、第四級アンモニウムカチオンである、項目２１または２２に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２４]
前記工程（Ｃ）は、前記液体に電圧が印加された状態で実行される、項目１２から２３のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２５]
前記電圧は、前記液体が電気分解される電圧よりも低い、項目２４に記載の生体貼付用膜の製造方法。

[項目２６]
生体に作用する成分または生体を保護する成分を含む溶液に前記工程（Ｄ）で得られた膜を浸漬させ、その後、乾燥させる工程（Ｇ）をさらに包含する、項目１２から２５のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示す。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本明細書において説明される種々の態様は、矛盾が生じない限り互いに組み合わせることが可能である。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。

（自己支持型セルロース膜の実施形態）
本開示の実施形態によるセルロース膜は、重量平均分子量が１５０，０００以上の再生セルロースで構成されたセルロース膜である。本開示の実施形態によるセルロース膜は、２０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の厚さを有する自己支持型の薄膜である。

本明細書において、「自己支持型膜」は、支持体なしに膜としての形態を維持できる膜を意味し、例えば指、ピンセットなどを用いて膜の一部をつまんでその膜を持ち上げたときに、その膜を破損させることなく、支持体なしにその膜の全体を持ち上げることが可能であることを意味する。本明細書において、「再生セルロース」は、天然セルロースに特有の結晶構造Iを持たないセルロースを意味する。セルロースの結晶構造は、ＸＲＤパターンによって確認することが可能である。図１７は、天然セルロースのＸＲＤパターン（ＣｕＫα線（５０ｋＶ、３００ｍＡ））の例を示す。図１７に示すＸＲＤパターンでは、結晶構造Iに特有の、１４−１７°および２３°付近のピークが現れている。再生セルロースは、結晶構造IIであることが多く、１２°、２０°および２２°付近にピークを有し、１４−１７°および２３°付近のピークを有しない。

本開示におけるセルロース膜中の再生セルロースは、再生セルロースの９０％以上、より好ましくは再生セルロースの９８％以上について、化学修飾、誘導体化などがなされていないのがよい。また、セルロース膜中の再生セルロースは、未架橋であってもよい。

後述するように、本開示の実施形態によるセルロース膜は、例えば顔、腕などの皮膚に貼付されて使用され得る。本開示の実施形態によるセルロース膜は、典型的には、７ｍｍ²以上の面積を有する。セルロース膜の面積が７ｍｍ²以上であると、皮膚に貼付する場合、より大きな領域を覆えるので有益である。また、本開示のセルロース膜は、皮膚以外の生体にも適用することができ、例えば、臓器どうしの癒着防止や保護のため、臓器の表面に貼付することもできる。

本開示の実施形態によるセルロース膜は、０％以上１２％以下の結晶化度を有し得る。後述する例示的な製造方法によれば、０％の結晶化度を有するセルロース膜を得ることも可能である。結晶化度が１２％以下であると、結晶の形態の形成に関わる水酸基の割合が適度に低減されることにより、セルロース膜の皮膚への密着性が向上し得る。また、水酸基の位置での修飾などにより、セルロース膜に種々の機能を付加し得る。

本開示の実施形態によるセルロース膜は、例えば、０．３ｇ／ｃｍ³以上１．５ｇ／ｃｍ³以下のかさ密度を有する。かさ密度が０．３ｇ／ｃｍ³以上であると、セルロース膜の形状の維持に必要な強度を確保し得るので有益である。なお、セルロース膜を皮膚に貼りつける場合、水もしくは化粧水などの液体またはクリームなどがセルロース膜と皮膚との間に介在されることがある。セルロース膜自体に、美容成分または有効成分などの、生体に作用、または、生体を保護する成分を保持させることも可能である。例えば、膜内の空隙に、それらの成分を保持させ得る。特に、セルロース膜が、セルロースの真密度である１．５ｇ／ｃｍ³よりも低いかさ密度を有すると、膜内に美容成分などをより浸透させやすい。美容成分などの、生体に作用、または、生体を保護する成分は、固体の形態で膜内の空隙に保持されていてもよいし、液体に溶解および／または分散され、溶液、分散液またはクリームの形態で膜内の空隙に保持されてもよい。

（自己支持型セルロース膜の製造方法）
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態によるセルロース膜の製造方法の例を説明する。

まず、溶媒にセルロースを溶解させることによりセルロース溶液を調製する。本開示の実施形態では、重量平均分子量１５０，０００以上のセルロース膜を最終的に得る観点から、溶媒に溶解させるセルロースとして、重量平均分子量が少なくとも１５０，０００以上のセルロースを用いる。セルロースとしては、所定の重量平均分子量を有していれば、パルプまたは綿花などの植物由来のセルロース、あるいは、バクテリアなどの生物が生成したセルロースなどを用いることができる。重量平均分子量が１５０，０００以上のセルロースを用いることにより、１３００ｎｍ（１．３μｍ）以下の厚さを有する、自己支持可能な強度を有する再生セルロース膜を提供し得る。原料としてのセルロースの不純物濃度が５ｗｔ％以下であると有益である。

重量平均分子量が大きくなり過ぎると、溶液の粘度が高くなり加工がし難くなることから、最終的に得られるセルロース膜中の再生セルロースの重量平均分子量は、１，０００，０００以下が好ましく、より好ましくは５００，０００以下であり、さらに好ましくは３００，０００以下である。１,０００,０００以下の重量平均分子量であれば加工が可能となり、５００,０００以下の重量平均分子量であれば加工が容易となり、３００,０００以下の重量平均分子量では、厚みバラツキが少ない、より安定なシートを得ることができる。

溶媒としては、少なくともイオン液体を含有する溶媒（以下、「第１溶媒」と呼ぶことがある。）を用いる。少なくともイオン液体を含有する溶媒を用いることにより、重量平均分子量１５０，０００以上のセルロースを比較的短時間で溶解させることが可能である。イオン液体は、アニオンとカチオンとから構成される塩であり、１５０℃以下の温度において液体状態を示し得る。セルロースを溶解するイオン液体としては、アミノ酸またはアルキルリン酸エステルを含むイオン液体を用い得る。このようなイオン液体を溶媒として用いることにより、分子量の低下を抑制しながらセルロースを溶解させ得る。特に、アミノ酸は、生体内に存在する成分であることから、アミノ酸を含むイオン液体は、より生体に対して安全な再生セルロース膜の作製を可能にするといえる。

セルロースを析出させない溶媒によって予め希釈されたイオン液体を用いてセルロースを溶解してもよい。例えば、第１溶媒として、非プロトン性極性溶媒とイオン液体との混合物を用いてもよい。プロトン性溶媒は、水素結合を形成しやすく、セルロースを析出させてしまう。そのため、セルロース溶液を安定に希釈する観点からは、非プロトン性極性溶媒の方が適している。希釈用の溶媒としては、１２以上のＳＰ（Solubility Parameter）値を有する非プロトン性極性溶媒を用いることができる。ここで、ＳＰ値は、正則溶液論によりモル蒸発熱から算出されるＨｉｌｄｅｂｒａｎｄの溶解パラメーターである。１２以上のＳＰ値を有する非プロトン性極性溶媒の例は、ジメチルスルホキシドなどである。予め希釈されたイオン液体を用いることにより、短時間でセルロースを溶解し得る。特に、第１溶媒中のイオン液体の比率を５０ｗｔ％以上とすることにより、セルロースの溶解性をより向上させる効果が得られる。

セルロースを溶解するイオン液体として、例えば、下記の一般式（ｓ１）で表されるイオン液体を用いることができる。一般式（ｓ１）で表されるイオン液体は、アニオンがアミノ酸である例である。一般式（ｓ１）からわかるように、この例では、アニオンは、末端カルボキシル基および末端アミノ基を含んでいる。一般式（ｓ１）で表されるイオン液体のカチオンは、第四級アンモニウムカチオンであってもよい。

一般式（ｓ１）中、Ｒ₁〜Ｒ₆は、独立して、水素原子または置換基を表す。置換基は、アルキル基、ヒドロキシアルキル基またはフェニル基であり得、炭素鎖に分岐を含んでいてもよい。置換基は、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基などを含んでいてもよい。

あるいは、セルロースを溶解するイオン液体として、下記の一般式（ｓ２）で表されるイオン液体を用いることもできる。下記の一般式（ｓ２）中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、独立して、水素原子またはＣ１−Ｃ４アルキル基を表す。

セルロース溶液を調製する工程において、セルロース溶液を希釈してもよい。例えば、重量平均分子量１５０，０００以上のセルロースと第１溶媒との混合物を第２の溶媒で希釈してもよい。第２の溶媒としては、セルロースを析出させない溶媒を用い得、例えば、１２以上のＳＰ値を有する非プロトン性極性溶媒を用いることができる。

セルロース溶液のセルロースの濃度は、典型的には、０．２ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下の範囲である。セルロースの濃度を０．２ｗｔ％以上とすることにより、最終的に得られるセルロース膜において、薄膜の形状の維持に必要な強度を確保し得る。セルロースの濃度を１５ｗｔ％以下に調整することにより、セルロースの析出を抑制し得る。セルロース溶液のセルロースの濃度の範囲は、より好ましくは、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である。セルロースの濃度が１ｗｔ％以上であると、より強度の高いセルロース膜を形成し得るので有益である。セルロースの濃度が１０ｗｔ％以下であると、セルロースの析出が少ないより安定した溶液を調製することが可能である。

希釈によりセルロース溶液の粘度が低下して流動性が向上する。この後に続く液膜の形成の工程において安定して液膜を形成し、液膜の表面の凹凸を抑制する観点からは、セルロースの濃度を例えば５ｗｔ％以下とすると有利である。液膜の表面の凹凸を抑制することにより、厚さが均一なセルロース膜を形成し得る。希釈の前においてセルロースの濃度が５ｗｔ％以下であっても、希釈によってイオン液体の濃度を下げることにより、セルロース溶液の粘度が低下して液膜の表面の凹凸を抑制する効果が得られる場合がある。

次に、水に対する接触角が７０°以下の基板の表面上にセルロース溶液を付与することにより、基板の表面上に液膜を形成する。水に対する接触角が７０°超であると、基板の表面がセルロース溶液をはじくことにより、連続した液膜を安定に形成することが困難である。水に対する接触角が７０°以下の基板を用いることにより、セルロースを含む液膜を基板上に形成することができる。

基板としては、高親水性の表面を有する基板を利用でき、水に対する接触角が７０°以下であれば、その材料は特に限定されない。ただし、セルロース溶液を多孔性支持体上に付与すると、支持体の内部にセルロース溶液が浸入し得るので、後の工程においてセルロース膜を支持体から分離することが困難になる点に留意すべきである。多孔性支持体あるいは不織布のように、内部にセルロース溶液が浸入するような多孔性の構造を有する部材は、本明細書における「基板」からは除外される。

化学的または物理的な表面改質が施されることにより、水に対する接触角が７０°以下とされた基板を用いてもよい。例えば、ＵＶ照射、コロナ処理などが適用されたポリマー材料の基板を用いてもよい。表面改質を適用することにより、例えばポリプロピレン（polypropylene（ＰＰ））などの安価で量産に適した材料から構成されたフレキシブルな基板を用いることが可能になる。表面改質の方法は、ＵＶ照射およびコロナ処理に限定されず、表面改質剤の付与、表面修飾、プラズマ処理、スパッタリング、エッチングまたはブラストなどを適用してもよい。

液膜の形成には、例えば、ギャップコーティング、スロットダイコーティング、スピンコーティング、バーコーターを用いたコーティング（Metering rod coating）またはグラビアコーティングなどを適用可能である。ギャップコーティングおよびスロットダイコーティングは、セルロース溶液の粘度が高い場合でも安定して液膜を形成し得、また、メンテナンスが容易であることから有利である。ギャップもしくはスロットダイの開口の大きさ、または、セルロース溶液の濃度を調整することにより、最終的に得られるセルロース膜の厚さを調整することが可能である。あるいは、液膜の形成に、キャスティング法、スキージを用いたスクリーン印刷、または、吹付塗装もしくは静電噴霧などを適用してもよい。

セルロース溶液および／または基板を加熱しながら液膜を形成してもよい。加熱により、セルロース溶液の流動性が向上し、液膜の厚さばらつきを低減させる効果が得られる。加熱は、セルロース溶液を安定に維持可能な温度範囲（例えば４０℃〜１００℃）で実行される。

液膜の形成後に液膜を加熱してもよい。液膜の形成後の加熱は、第１溶媒のうちイオン液体の分解温度よりも低い温度（例えば７０℃〜２００℃程度）で実行される。イオン液体の分解温度よりも低く、かつ、セルロースと第１溶媒との混合物の希釈に用いた第２の溶媒の沸点よりも低い温度のもとで加熱を実行してもよい。このような温度範囲において加熱を実行することにより、イオン液体以外の溶媒（例えばジメチルスルホキシド）を適度に除去して、強度の高い再生セルロース薄膜を形成し得る。また、セルロース溶液中の溶媒の突沸に起因する、セルロース膜の性状の劣化を抑制し得る。加熱は、減圧環境下で実行されてもよい。減圧により、沸点よりも低い温度でイオン液体以外の溶媒をより短時間で適度に除去し得る。

液膜の形成後に、液膜をゲル化させてもよい。イオン液体に溶解可能かつセルロースを溶解させない液体の蒸気に液膜を曝すことにより、液膜をゲル化させて高分子ゲルシートを得ることができる。例えば、相対湿度が３０〜１００％ＲＨの環境下に液膜を放置すると、イオン液体に水が混入することにより、セルロースの溶解度が低下し、セルロース分子が一部析出し、３次元構造が形成され、最終的に液膜がゲル化する。ゲル化点は、ゲルの膜を持ち上げることが可能か否かによって認識できる。

ゲル化の工程の条件により、最終的に得られるセルロース膜の結晶化度を調整し得る。例えば、相対湿度が６０％ＲＨ以下の環境でゲル化を行うと、ゲル化が徐々に進行するために、セルロース分子の３次元構造体を安定に形成しやすく、結晶化度を安定に低下させ得る。相対湿度が４０％ＲＨ以下の環境下では、より結晶化度が低減された再生セルロース膜を得ることが可能である。ここでは、高分子ゲルシートを形成して最終的に再生セルロース膜を得る例を説明する。上述の加熱の工程は、液膜のゲル化の工程の前または後に実行されてもよいし、液膜のゲル化の工程の前後に実行されてもよい。

次に、図１に模式的に示すように、セルロースを溶解させない液体（以下、「リンス液」と呼ぶことがある。）１６０に、基板１４０上の高分子ゲルシート１２０を浸漬させる。この工程は、高分子ゲルシートからイオン液体を除去する、高分子ゲルシートの洗浄の工程であるといってもよい。このとき、イオン液体と併せて、セルロース溶液のうち、セルロースおよびイオン液体以外の部分（例えば第２溶媒）の一部が除去されても構わない。

この工程において、リンス液１６０を複数回交換してもよい。高分子ゲルシートを浸漬させる液体（リンス液）１６０としては、少なくともイオン液体に溶解可能な溶媒を用い得る。このような液体の例は、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノール、トルエン、キシレン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドである。取り扱いの容易さの観点から、水、エタノールを用いると有益である。

リンス液１６０への高分子ゲルシート１２０の浸漬において、図２に模式的に示すように、リンス液１６０中に電極Ｅ１、Ｅ２を配置し、これらの電極間に電圧を印加してもよい。電圧の印加により、電気的な作用によって高分子ゲルシート１２０からイオン液体をより短時間で除去し得る。したがって、コスト低減など生産性の向上の効果が得られる。このときの印加電圧としては、過大な電圧が、最終的に得られるセルロース膜の性状に影響を与える可能性を考慮して、リンス液１６０が電気分解される電圧よりも低い電圧が用いられる。

高分子ゲルシートの浸漬の工程の後、高分子ゲルシートから溶媒などを除去する。換言すれば、高分子ゲルシートを乾燥させる。このとき、高分子ゲルシートを不織布などの上に置いた状態で高分子ゲルシートを乾燥させると、乾燥後の高分子ゲルシートを不織布から分離させやすく、有益である。乾燥方法としては、自然乾燥、真空乾燥、加熱乾燥、凍結乾燥、超臨界乾燥などの種々の乾燥方法を適用できる。真空加熱を行ってもよい。乾燥における条件は、特に限定されず、セルロース溶液の希釈に用いた溶媒およびリンス液の除去に十分に時間および温度を適用すればよい。高分子ゲルシートから溶媒などを除去することにより、本開示の実施形態によるセルロース膜が得られる。

この工程において、自然乾燥、真空乾燥または加熱乾燥を適用することにより、比較的かさ密度が高く、丈夫なセルロース膜を得ることが可能である。なお、凍結乾燥または超臨界乾燥を適用すると、自然乾燥、真空乾燥または加熱乾燥を適用した場合と比較して、より低いかさ密度を有するセルロース膜が得られる傾向がある。セルロース膜におけるかさ密度は、液膜中のセルロースの濃度、および、乾燥の実行時に高分子ゲルシートが保持している溶媒の種類などによっても調整可能である。かさ密度を低下させることにより、より多くの水分および／または美容成分などの有用な成分を保持可能なセルロース膜を提供し得る。

凍結乾燥を適用する場合、凍結可能かつ沸点が１００〜２００℃付近の溶媒を用いればよい。例えば、水、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、酢酸、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン、ジメチルスルホキシドなどを利用して凍結乾燥を行うことができる。凍結乾燥時に用いる溶媒が、リンス液に溶解可能な溶媒であると有益である。ただし、凍結乾燥時に用いる溶媒が、リンス液に溶解できないような溶媒であっても、高分子ゲルシートの浸漬の工程の後、高分子ゲルシート中のリンス液をリンス液に溶解可能な溶媒に置換し、さらに、その溶媒を凍結乾燥のための溶媒に置換することにより、凍結乾燥を実施することが可能である。

以上の工程により、本開示の実施形態による自己支持型セルロース膜が得られる。さらに、自己支持型セルロース膜を得た後、美容成分などの、生体に作用、または、生体を保護する成分を含有する溶液にセルロース膜を浸漬させ、セルロース膜を溶液から取り出して乾燥させることにより、美容成分などを保持したセルロース膜を作製することが可能である。

図３は、生体に作用、または、生体を保護する成分を保持したセルロース膜の例を示す。図３では、概ね円形状のセルロース膜１００ａが示されている。これはあくまでも例示であり、セルロース膜１００ａの形状は、図３に示す例に限定されない。

セルロース膜１００ａは、生体に作用、または、生体を保護する成分として、例えば膜の内部に美容成分１７０を保持する。美容成分は、膜の表面に存在していてもよい。セルロース膜が美容成分などの有用な成分を保持しているか否かは、例えば赤外分光法によって確認することが可能である。セルロースが親水性であるので、本開示の実施形態によるセルロース膜には、水溶性の成分を保持させることが可能である。また、セルロース分子は、親水性に加えて疎水性も併せ持つ両親媒性であるので、疎水性の成分をセルロース膜に保持させることも可能である。水溶性の美容成分の例は、ヒアルロン酸、ビタミンＢ、ビタミンＣおよびその誘導体、コラーゲン、プラセンタなどであり、疎水性の美容成分の例は、ビタミンＡ、ビタミンＥ、セラミド、フラーレンなどである。セルロース膜は、生体に作用、または、生体を保護する成分として、膜の内部に薬効成分を保持することも可能である。薬効成分の例は、タクロリムス、硝酸イソソルビド、フィナステリド、ミノキシジルなどである。また、セルロース膜は、サンスクリーン剤などの、皮膚を保護する成分を保持することも可能である。サンスクリーン剤は、ジオキシベンゾン、４−メトキシけい皮酸２−エチルヘキシルなど、紫外線を吸収する材料、および、酸化チタン、酸化亜鉛などの、紫外線を散乱させる材料を包含する。

本開示の実施形態では、重量平均分子量が１５０，０００以上のセルロースを用いているので、２０ｎｍ〜１３００ｎｍ程度の範囲内の厚さでありながら、支持体を要することなく形状を維持可能なセルロース膜を提供できる。これは、セルロースが高分子量であるために、セルロース膜において、分子鎖の延びる方向に沿った強度が向上し、また、化学修飾、誘導体化などがなされていないセルロースを用いているので、１分子鎖あたりにより多くの水酸基が含まれ、分子間により多くの水素結合を形成可能であるためであると考えられる。

さらに、本開示の実施形態では、膜が再生セルロースで構成されている。天然セルロースのファイバーを水などに分散させた懸濁液から形成された膜の強度は、セルロースのファイバーを構成するナノファイバー間の水素結合が担う。そのため、脆いセルロース膜しか得られない。これに対し、再生セルロースで構成された膜では、ナノファイバーが分子鎖の単位までほぐされているので、再生セルロースで構成された膜の強度は、セルロース分子鎖間の水素結合が担うことになる。すなわち、再生セルロースで構成された膜では、ナノファイバーよりも小さい単位同士の水素結合が均一に形成される。そのため、天然セルロースのファイバーを水などに分散させた懸濁液から膜を形成した場合と比較して、脆さを抑制して、適度な柔軟性を有し、かつ、破れにくいセルロース膜を提供することができる。ここで、「ナノファイバー」は、「ナノフィブリル（またはマイクロフィブリル）」とも呼ばれ、セルロース分子が集合した最も基本となる単位であり、約４ｎｍから約１００ｎｍ程度の幅を有し、例えば約１μｍ以上の長さを有する。

本開示の実施形態によれば、セルロース膜が適度な柔軟性を有するので、ある程度の凹凸であればその形状に従ってセルロース膜が変形し、曲面にも比較的容易にセルロース膜を貼付できる。

（応用例）
本開示の実施形態によるセルロース膜は、高強度であり、例えば皮膚に貼付して使用することが可能である。本開示の実施形態によれば、適度な水蒸気透過度を有するセルロース膜を提供可能であるので、ムレなどの発生を抑制して、皮膚に長時間貼り付けて使用することが可能である。

図４および図５は、本開示の実施形態によるセルロース膜の応用例を示す。図４に示すように、本開示の実施形態によるセルロース膜１００は、セルロース膜および保護層を有する積層体の形で提供され得る。図４に示す積層シート１００Ａは、セルロース膜１００と、セルロース膜１００の一方の主面上に配置された保護層１０１とを有する。セルロース膜１００は、重量平均分子量が１５０，０００以上の再生セルロースで構成されている。言うまでもないが、図４および図５は、積層シート１００Ａをあくまでも模式的に示し、現実の寸法が厳密に反映されているわけではない。例えば、セルロース膜１００および保護層１０１の厚さは、図４および図５においては誇張されている。本開示の他の図面においても、説明の便宜のために、実際とは異なる寸法、形状でセルロース膜などを図示することがある。

この例では、セルロース膜１００は、概ね円形状を有している。図４に示すセルロース膜１００の直径は、例えば３ｍｍ程度であり得る。もちろん、セルロース膜１００の形状は、図４に示す例に限定されず、楕円、多角形または不定形であり得る。また、セルロース膜１００と保護層１０１とは、大きさが異なっていてもよい。

図５を参照する。セルロース膜１００は、主面ＳｆおよびＳｂを有し、ここでは、主面Ｓｂ側に保護層１０１が配置されている。保護層１０１は、例えば、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、ナイロン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリウレタン、合成ゴム、セルロース、テフロン（登録商標）、アラミド、ポリイミドなどのシートもしくは不織布、または、シート状の金属、ガラスなどである。また、これらのシートまたは不織布の表面の全体または一部に化学的または物理的な表面処理が施されていてもよい。この例では、保護層１０１もセルロース膜１００と同様に円形である。しかしながら、セルロース膜１００および保護層１０１の形状が一致している必要はない。例えば、単一の保護層１０１上に複数のセルロース膜１００が配置されることもある。なお、積層シート１００Ａ中の保護層１０１は、セルロース膜１００の形状の維持のための支持体ではない。

図５に模式的に示すように、保護層１０１は、セルロース膜１００の主面Ｓｂから剥離可能に構成されている。セルロース膜１００は、例えば２３ＭＰａ以上の引張強さを有し、保護層１０１が剥離された状態においても形状を維持可能である。

図６は、セルロース膜１００の使用例を示す。図６は、セルロース膜１００を皮膚２００（ここでは顔の皮膚の一部）に貼りつけた状態を示す。図示するように、セルロース膜１００は、例えば、顔、腕など、身体の一部に貼りつけて使用され得る。引張強さが２３ＭＰａ以上であると、皮膚に貼付された場合であってもセルロース膜１００が容易に破れることがなく、セルロース膜１００を長時間皮膚上に貼り付けておくことができる。

ここで、図７〜図１２を参照しながら、本開示の積層シートの使用方法の例を説明する。

まず、上述の積層シート１００Ａを用意し、図７に示すように、セルロース膜１００の主面ＳｆおよびＳｂのうち、保護層１０１の配置されていない主面Ｓｆを、積層シート１００Ａを貼りつけたい部分に対向させる。この例では、顔の皮膚の一部（皮膚２００）に、セルロース膜１００の主面Ｓｆを対向させる。

このとき、セルロース膜１００の主面Ｓｆ上または皮膚２００上に、水などの液体３００および／またはクリーム３０２を付与してもよい。液体３００およびクリーム３０２は、例えば、水、油脂、アルコールまたは乳化剤などを含有し、美容、医療または皮膚の保護を目的とした１種以上の成分、例えば、コラーゲン、ヒアルロン酸、各種ビタミンおよびその誘導体、セラミド、アミノ酸、プラセンタ、フラーレンなどの美容成分などをさらに含有していてもよい。
セルロース膜１００は、単一の膜で構成されていてもよいし、複数の膜が積層されて構成される積層膜であってもよい。積層膜の場合には、積層される各々のセルロース膜には、異なった成分を配合することもできる。また、セルロース膜１００は、セルロース以外のシート状の材料と積層して使用してもよい。

次に、セルロース膜１００の主面Ｓｆを皮膚２００に対向させた状態で積層シート１００Ａを皮膚２００に接触させることにより、図８に示すように、積層シート１００Ａを皮膚２００に貼付する。さらに、図９に示すように、セルロース膜１００の主面Ｓｂから保護層１０１を剥離する。セルロース膜１００から保護層１０１を剥離することにより、皮膚２００上にセルロース膜１００を残すことができる（図６参照）。

セルロース膜１００の主面Ｓｆ上に、他の保護層を設けておいてもよい。図１０は、積層シートの他の例を示す。図１０に示す積層シート１００Ｂは、セルロース膜１００の主面のうち、保護層１０１が配置された主面とは反対側の主面に、第２の保護層１０２を有する。保護層１０２を構成する材料は、保護層１０１と共通であってもよいし、異なっていてもよい。保護層１０２の大きさが、セルロース膜１００または保護層１０１と異なっていても構わない。典型的には、この保護層１０２も、保護層１０１と同様にセルロース膜１００から剥離可能である。保護層１０２の存在は、セルロース膜１００のハンドリングをより容易にする。

このような積層シート１００Ｂを用いる場合、図１１に示すように、まず、セルロース膜１００から保護層１０１を剥離する。保護層１０１の除去により、セルロース膜１００の主面Ｓｂが露出される。その後、露出された主面Ｓｂを皮膚２００に対向させる。積層シート１００Ａの場合と同様に、このとき、セルロース膜１００の主面Ｓｂ上または皮膚２００上に、水もしくは化粧水などの液体３００および／またはクリーム３０２が付与されてもよい。

次に、図１２に示すように、セルロース膜１００および第２の保護層１０２の積層体を皮膚２００に貼付する。その後、セルロース膜１００の他方の主面（主面Ｓｂとは反対側の主面）から、保護層１０２を剥離する。保護層１０２の剥離により、皮膚２００上にセルロース膜１００を残すことができる。

本開示のセルロース膜は、少なくとも一部が着色されていてもよい。図１３は、着色されたセルロース膜１００ｂを皮膚２００に貼り付けた状態を模式的に示す。上述の例示的な製造方法によれば、典型的には透明なセルロース膜が得られる。皮膚の色に近い色で着色されたセルロース膜１００ｂを用いることにより、皮膚２００のシミ、ホクロ、傷痕などをセルロース膜１００ｂで覆い、これらを目立たなくすることが可能である。例えば傷痕の上に貼り付けられたセルロース膜１００は、外部からの刺激から皮膚を保護する保護シートとして機能し得る。セルロース膜１００が、医療を目的とした成分を保持していてもよい。あるいは、印刷などによってセルロース膜に模様、色彩を施しておけば、シールタトゥーのような加飾用シートとしてセルロース膜を利用することもできる。

従来、皮膚に貼付するシートの材料として、ポリ乳酸が提案されている。しかしながら、ポリ乳酸は、疎水性材料であり、ムレなどが懸念されるために、長時間の使用には不適である。また、ポリ乳酸のシートは、厚さが５００ｎｍ以上になると、皮膚への貼付にアクリル接着剤またはシリコーン接着剤などの接着剤を必要とする場合がある。したがって、皮膚に貼付するような用途では、接着剤が皮膚に与える刺激および接着剤の水蒸気透過度を考慮する必要がある。

これに対し、厚さが１３００ｎｍ以下であるセルロース膜１００は、接着剤を要することなく皮膚２００に貼りつけることが可能である。厚さが５００ｎｍ以上であっても接着剤なしに皮膚に貼付可能である理由としては、セルロース膜１００は、５００ｎｍ以上の厚さを有する場合でもしなやかさを示し、凹凸（例えば頬、腕などの曲面）に追従しやすく、そのため、ポリ乳酸膜と比較して、セルロース膜表面の官能基およびファンデルワールス力の影響が大きくなり、密着性が向上するからであると推測される。接着剤なしに皮膚に貼付可能であるので、ムレなどを軽減してセルロース膜１００を長時間使用することができる。さらに、セルロースは、生体適合性を有し、直接皮膚に貼付した場合であっても、皮膚に対して物理的または化学的なストレスを与えにくく、また、両親媒性で、親水性の特性を持ちながら水には溶けないという性質を有するので、汗などの水分によって溶解される心配がなく、耐久性に優れている。

セルロース膜１００は、１×１０⁴ｇ／ｍ²・２４ｈ以上の水蒸気透過度ＷＶＴＲ（water vapour transmission rate）を有し得る。水蒸気透過度が１×１０⁴ｇ／ｍ²・２４ｈ以上であると、汗などの水分を通しやすく、セルロース膜１００を皮膚に貼りつけた場合においてムレなどに起因する不快感を低減し得るので有益である。

また、セルロース膜１００は、０°〜３０°の範囲の、水に対する接触角を有し得る。セルロース膜１００がこの範囲の接触角を有すると、膜の表面と水分との親和性が高まり、セルロース膜が肌上の水分を素早く吸水するため、シートを貼り付けた時の安定性や快適性をより優れたものにすることができる。

セルロース膜１００は、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の厚さを有していてもよい。厚さが５０ｎｍ以上であると、より高い強度が得られ、セルロース膜１００の取り扱いがより容易となる。セルロース膜１００の厚さが１０００ｎｍ以下であると、皮膚に貼付した場合にセルロース膜１００が目立たないので有益である。セルロース膜１００は、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の厚さを有していてもよい。厚さが５００ｎｍ以上であると、より強度が高く破れ難いセルロース膜が得られる。また、より多くの有効な成分（例えば美容成分）をセルロース膜に保持させることができる。セルロース膜１００が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚さを有していてもよい。厚さが１００ｎｍ以上であると、薄膜の形状の維持に有利である。厚さを５００ｎｍ以下とすることにより、セルロース膜１００の密着性をより向上させ得る。したがって、皮膚またはその他の表面に、セルロース膜１００をより長く安定に貼り付け得る。また、セルロース膜１００がより薄くなることにより、セルロース膜１００を皮膚上でより目立たなくすることができる。

（実施例）
以下、実施例により本開示の実施形態によるセルロース膜をより詳細に説明する。もちろん、本開示の実施形態は、以下の実施例によって特定される形態に限定されない。

（強度の評価）
（実施例１）
以下の手順により、実施例１のセルロース膜を作製した。まず、セルロースの純度が９９％以上の、木材を原料とするろ紙を用意した。ろ紙に含まれるセルロースの重量平均分子量をＧＰＣ（Gel Permeation Chromatography）−ＭＡＬＳ（Multi Angle Light Scattering）法により測定したところ、１７０,０００程度であった。

測定には、島津製作所製の送液ユニットＬＣ−２０ＡＤを用い、検出器としてＷｙａｔｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、示差屈折率計Ｏｐｔｉｌａｂ ｒＥＸおよび多角度光散乱検出器ＤＡＷＮ ＨＥＬＥＯＳを用いた。カラムとしては東ソー株式会社製のＴＳＫｇｅｌ α−Ｍを用い、溶媒には塩化リチウムが０．１Ｍ添加されたジメチルアセトアミドを用いた。カラム温度：２３℃、流速：０．８ｍＬ／ｍｉｎの条件で測定を行った。

ろ紙をイオン液体に溶解させることにより、セルロース溶液を調製した。イオン液体としては、上述の一般式（ｓ２）においてＲ₁がメチル基、Ｒ₂〜Ｒ₄がエチル基であるイオン液体を用いた。

次に、水に対する接触角が３４°の、平坦な表面を有するガラス基板を用意した。接触角は、協和界面科学株式会社製の自動接触角計ＤＭ−５０１を用い、θ／２法に基づいて求めた。次に、ギャップコーティングを適用してガラス基板の表面にセルロース溶液を付与することにより、ガラス基板上に液膜を形成した。このとき、再生セルロース膜の厚さがねらい厚さ２００ｎｍとなるように、ギャップの大きさを調整した。

液膜の形成後、ガラス基板および液膜を２５℃、３０〜４０％ＲＨの環境下に十分放置することにより、液膜をゲル化させ、高分子ゲルシートを得た。その後、高分子ゲルシートを水洗することにより、高分子ゲルシートからイオン液体を除去した。このとき、ガラス基板および高分子ゲルシートを超純水に浸漬させ、超純水を複数回交換することにより、高分子ゲルシートの水洗を実行した。

高分子ゲルシートをピンセットでつまんで超純水中でガラス基板から分離して不織布上に置いた。不織布上の高分子ゲルシートを超純水から取り出し、高分子ゲルシートを７０℃の温度下で加熱乾燥させ、不織布から乾燥後の高分子ゲルシートを剥離することにより、実施例１のセルロース膜を得た。実施例１のセルロース膜は、概ね５ｃｍ□の形状と、透明な外観を有していた。

ブルカー ナノ インコーポレイテッド製 触針式プロファイリングシステムＤＥＫＴＡＫ（登録商標）を用いて、ガラス板上に置いた実施例１のセルロース膜の厚さｄを測定したところ、およそ２１０ｎｍであった。得られたセルロース膜のかさ密度は、１．５ｇ／ｃｍ³であった。かさ密度ｄ_Bは、以下の式（１）により求めた。式（１）中、Ｗはセルロース膜を切り出して作製した試験片の質量であり、ｄは試験片の厚み、Ａ_pは、試験片の面積である。
ｄ_B＝Ｗ／Ａ_pｄ （１）

Ｐａｒｋらによって報告されている、¹³Ｃ−ＮＭＲを利用した手法（非特許文献１参照）により、実施例１のセルロース膜の結晶化度を求めた。結晶化度の算出の概略を述べれば、固体¹³Ｃ−ＮＭＲ測定により取得されたスペクトルにおける、８７〜９３ｐｐｍ付近のピークを結晶構造由来、８０〜８７ｐｐｍ付近のブロードなピークを非結晶構造由来とし、前者のピーク面積をＸ、後者のピーク面積をＹとしたとき、下記の式により結晶化度を求める。
（結晶化度）％＝（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ））×１００ （式中、「×」は、乗算を表す。）

¹³Ｃ−ＮＭＲの測定には、Ｖａｒｉａｎ社製Ｕｎｉｔｙ Ｉｎｏｖａ−４００およびＤｏｔｙ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， Ｉｎｃ．製の５ｍｍのＣＰ／ＭＡＳプローブを使用し、ＣＰ／ＭＡＳ法を用いた。測定条件は、ＭＡＳ速度：１０ｋＨｚ、室温（２５℃）、試料回転数：１０ｋＨｚ、観測幅：３０．２ｋＨｚ、観測中心：９６ｐｐｍ、観測周波数：１００．５７４ＭＨｚであり、ＣＰパルス（¹Ｈ→¹³Ｃ）法で、観測核９０°パルス：３．９μｓｅｃ、１Ｈ励起パルス：３．８μｓｅｃ、接触時間：２．０ｍｓｅｃ、待ち時間：１０ｓｅｃ以上、積算回数：８，０００回とした。この条件でＣＰ法により測定したセルロースの固体¹³Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、十分な緩和時間を設定したＤＤ（Dipolar Decouple）法により測定した固体¹³Ｃ−ＮＭＲスペクトルとよく一致することを確認した。算出された結晶化度は、０％であった。

原料に用いたセルロースと同様にして、得られたセルロース膜のセルロースに関する重量平均分子量を求めたところ、１６２，０００程度であった。

実施例１のセルロース膜の水に対する接触角は３°であった。接触角は、協和界面科学株式会社製の自動接触角計ＤＭ−５０１を用い、θ／２法に基づいて求めた。

（実施例２）
セルロースを溶解させるイオン液体に、上述の一般式（ｓ２）においてＲ₃が水素原子、Ｒ₁、Ｒ₂およびＲ₄がメチル基であるイオン液体を用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例２のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約１９０ｎｍおよび１５２，０００程度であった。

（実施例３）
セルロースを溶解させるイオン液体に、上述の一般式（ｓ２）においてＲ₃が水素原子、Ｒ₁およびＲ₄がメチル基、Ｒ₂がエチル基であるイオン液体を用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例３のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約２２０ｎｍおよび１６４，０００程度であった。

（実施例４）
セルロースを溶解させるイオン液体に、上述の一般式（ｓ２）においてＲ₁、Ｒ₃およびＲ₄がメチル基、Ｒ₂がエチル基であるイオン液体を用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例４のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約２００ｎｍおよび１６２，０００程度であった。

（実施例５）
セルロースを溶解させるイオン液体に、上述の一般式（ｓ２）においてＲ₁がメチル基、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄がブチル基であるイオン液体を用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例５のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約２００ｎｍおよび１６７，０００程度であった。

（実施例６）
セルロースを溶解させるイオン液体に、上述の一般式（ｓ１）においてＲ₁がヒドロキシエチル基、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄がメチル基であり、ｎ＝４でＲ₅が水素原子、Ｒ₆の１つがアミノ基であり残りが水素原子である、２−ハイドロキシエチルトリメチルアンモニウム２、５−ジアミノペンタノエート（コリンオルニチネート）を用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例６のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約１９０ｎｍおよび１７０，０００程度であった。

（実施例７）
イオン液体に溶解させるセルロースとして、純度が９５％以上の、木材を原料とした漂白パルプ由来のセルロースを用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例７のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約１９０ｎｍおよび２２４，０００程度であった。また、得られたセルロース膜の水に対する接触角は７°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

（実施例８）
イオン液体に溶解させるセルロースとして、純度が９５％以上の、綿花由来のセルロースを用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、実施例８のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび重量平均分子量Ｍｗは、それぞれ、約１９０ｎｍおよび２７２，０００程度であった。また、得られたセルロース膜の水に対する接触角は２°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

（比較例１）
イオン液体に溶解させるセルロースとして、微結晶セルロース（Ａｖｉｃｅｌ、「Ａｖｉｃｅｌ」は、エフエムシ− コ−ポレ−シヨンの登録商標）を用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、比較例１のセルロース膜の作製を試みた。しかしながら、高分子ゲルシートをガラス基板から剥離して超純水から取り出すまでの過程で高分子ゲルシートが細かく砕けてしまった。ある程度の大きさで残った再生セルロース片に関する重量平均分子量Ｍｗは、３０，８００程度であった。

（比較例２）
イオン液体に溶解させるセルロースとして、セルロースの純度が９５％以上のセロハンを用いたこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、比較例２のセルロース膜の作製を試みた。しかしながら、高分子ゲルシートをガラス基板から剥離して超純水から取り出すまでの過程で高分子ゲルシートが細かく砕けてしまった。ある程度の大きさで残った再生セルロース片に関する重量平均分子量Ｍｗは、５７，２００程度であった。

ここでは、高分子ゲルシートをガラス基板から剥離した際に、高分子ゲルシートをピンセットでつまんで超純水中で左右に振り、膜の形状が維持されていたか否かを調べることにより、各セルロース膜の強度を評価した。その結果を下記の表１に示す。表１中の「ＯＫ」は、残ったセルロース膜のうち直径３ｍｍの円と同じかそれ以上の面積を有する部分の面積の合計が、剥離前の高分子ゲルシートの面積に対して８０%以上であったことを示し、「ＮＧ」は、残ったセルロース膜のうち直径３ｍｍの円と同じかそれ以上の面積を有する部分の面積の合計が、剥離前の高分子ゲルシートの面積に対して８０%未満であった
ことを示す。

表１から、自己支持に必要な程度の強度を有するセルロース膜は、１５０，０００程度以上の重量平均分子量を有していることがわかる。

（成形性の評価）
（実施例９）
セルロースをイオン液体に溶解した後、ジメチルスルホキシドでセルロース溶液を希釈し、再生セルロース膜の厚さがねらい厚さ３５０ｎｍとなるように、セルロース溶液中のセルロース濃度と、ギャップの大きさとを調整したこと以外は実施例７のサンプルと同様にして、実施例９のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約３７０ｎｍであった。

（実施例１０）
ガラス基板に代えて、水に対する接触角が７０°の表面を有するポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate（ＰＥＴ））板を用いたこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、実施例１０のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約３５０ｎｍであった。

（実施例１１）
ガラス基板に代えて、表面にコロナ処理が施されたポリプロピレン板を用いたこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、実施例１１のセルロース膜を作製した。ポリプロピレン板の表面の、水に対する接触角は、１０°であった。得られたセルロース膜の厚さｄは、約３６０ｎｍであった。

（比較例３）
ガラス基板に代えて、水に対する接触角が９３°の表面を有するポリエチレン（polyethylene（ＰＥ））板を用いたこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、比較例３のセルロース膜の作製を試みた。しかしながら、セルロース溶液がはじかれてしまい、ポリエチレン板上に連続した液膜を形成することが困難であった。

（比較例４）
ガラス基板に代えて、水に対する接触角が１００°の表面を有するポリプロピレン板を用いたこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、比較例４のセルロース膜の作製を試みた。しかしながら、セルロース溶液がはじかれてしまい、ポリプロピレン板上に連続した液膜を形成することが困難であった。

下記の表２に、セルロース溶液を付与する基板を変えたときの、基板における水に対する接触角と、液膜の形成の可否とをあわせて示す。表２中の「ＯＫ」は、基板上においてセルロース溶液がはじかれることなく、連続した液膜が1ｈ以上安定に基板上に形成されていたことを示し、「ＮＧ」は、そのような液膜を1ｈ以上安定に基板上に形成できなかったことを示す。

表２から、水に対する接触角が７０°以下の基板を用いることにより、安定した液膜を基板上に形成できることがわかる。

（皮膚に貼り付けたときの外観の評価）
（実施例１２）
セルロース溶液中のセルロース濃度と、ギャップの大きさとを調整することにより、ねらい厚さを１００ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、９００ｎｍ、１０００ｎｍ、１３００ｎｍとして、実施例９と同様の方法で実施例１２のセルロース膜を作製した。各ねらい厚さに対する、得られたセルロース膜の厚さｄは、それぞれ、約９０ｎｍ、約２００ｎｍ、約５４０ｎｍ、約６１０ｎｍ、約８９０ｎｍ、約１０５０ｎｍ、約１３２０ｎｍであった。

（比較例５）
セルロース溶液中のセルロース濃度と、ギャップの大きさとを調整することにより、ねらい厚さを２μｍ、５μｍとして、実施例９と同様の方法で比較例５のセルロース膜を作製した。各ねらい厚さに対する、得られたセルロース膜の厚さｄは、それぞれ、約２１３０ｎｍ、約５μｍであった。なお、ねらい厚さが３μｍ超のサンプルに関しては、定盤上にサンプルをおき、ＤＥＫＴＡＫに代えて株式会社ミツトヨ社製デジマチックインジケータを用いて厚さを測定した。

以下の手法により、セルロース膜を皮膚に貼り付けたときの外観を評価した。まず、上腕内側の皮膚上に市販の化粧水を少量付与し、その上にセルロース膜を貼付した。その後、３０ｃｍ離れた他者から、セルロース膜を目視にて確認できるか否かを調べた。

図１４は、実施例１２および比較例５の各厚さのセルロース膜に関する評価結果を示すグラフである。図１４に示すグラフの縦軸は、皮膚上のセルロース膜を観察した、２０代から５０代の男女２５人のうち、皮膚上のセルロース膜を確認できた人の割合を示す。図１４には、実施例９のセルロース膜に関して評価を行った結果もあわせて示されている。図１４から、厚さを１０００ｎｍ程度以下とすることにより、皮膚に貼付した場合でも目立ちにくいセルロース膜を提供できることがわかる。

（密着性の評価）
（比較例６）
重量平均分子量２５０，０００のポリ乳酸をクロロホルムに溶解することにより、１．５ｗｔ％のポリ乳酸溶液を調製した。重量平均分子量５００程度のポリビニルアルコール膜が予め形成された基板上に、スピンコーティング（回転速度：２０００ｒｐｍ）によってポリ乳酸溶液を付与した後、溶媒であるクロロホルムを気化させた。その後、水への浸漬によりポリビニルアルコールを除去し、比較例６のポリ乳酸膜を作製した。得られたポリ乳酸膜の厚さｄは、約４１０ｎｍであった。

（比較例７）
ポリ乳酸溶液中のポリ乳酸の濃度を２．４ｗｔ％としたこと以外は比較例６と同様にして、比較例７のポリ乳酸膜を作製した。得られたポリ乳酸膜の厚さｄは、約９６０ｎｍであった。また、得られたポリ乳酸膜の水に対する接触角は７９°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

以下の手法により、セルロース膜を皮膚に貼り付けたときの密着性を評価した。まず、上腕内側の皮膚上に市販の化粧水を少量付与し、その上にサンプル（セルロース膜またはポリ乳酸膜）を貼付した。その状態で５ｈ経過後、サンプルが皮膚上から脱落したか否かを調べた。

図１５は、実施例９、１２および比較例５〜７のサンプルに関する評価結果を示すグラフである。図１５に示すグラフの縦軸は、サンプルが貼付された人（合計６人）のうち、皮膚上のサンプルが脱落した人の割合を示す。図１５から、膜の材料としてセルロースを用いた場合、厚さを１３００ｎｍ程度以下とすることにより、皮膚上から脱落しにくい、換言すれば、皮膚に対する密着性の良い薄膜を提供できることがわかる。また、比較例７のポリ乳酸膜（厚さ：約９６０ｎｍ）と、実施例１２のセルロース膜のうち、比較例７のポリ乳酸膜に近い厚さを有するセルロース膜（厚さ：約８９０ｎｍ）との比較から、皮膚上から脱落しにくい薄膜を得る観点からは、ポリ乳酸よりもセルロースの方が有利であることがわかる。また、実施例１２のセルロース膜のうち、比較例７のポリ乳酸膜よりも厚い、厚さ約１０５０ｎｍおよび約１３２０ｎｍのセルロース膜では、皮膚からの脱落が見られなかった。つまり、ポリ乳酸よりもセルロースを原料とする方が、皮膚に対する密着性の高い薄膜を得やすいといえる。

（引張強さの評価）
（実施例１３）
セルロースをイオン液体およびジメチルスルホキシドの混合物に溶解させることによってセルロース溶液を調製し、再生セルロース膜の厚さがねらい厚さ１０００ｎｍとなるように、セルロース溶液中のセルロース濃度と、ギャップの大きさを調整したこと以外は実施例７のサンプルと同様にして、実施例１３のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約９７０ｎｍであった。なお、得られたセルロース膜の結晶化度は、０％であった。ＪＩＳ Ｋ７１２９−Ｃに準じた方法でプラスチックフィルムおよびシートに関する水蒸気透過度と同様にして、実施例１３のセルロース膜の水蒸気透過度を測定したところ、３．８×１０⁴ｇ／ｍ²・２４ｈであった。また、得られたセルロース膜の水に対する接触角は１０°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

（実施例１４）
ガラス基板上への液膜の付与の後、液膜をゲル化させる前に、０．０２ＭＰａ程度での減圧下、７０℃の環境で２ｈ、液膜を加熱したこと以外は実施例１３のサンプルと同様にして、実施例１４のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約９９０ｎｍであった。実施例１３のサンプルと同様にして測定した水蒸気透過度は、１．２×１０⁴ｇ／ｍ²・２４ｈであった。また、得られたセルロース膜の水に対する接触角は２８°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

図１６は、実施例１３、１４および比較例７のサンプルに関する、引張強さの測定結果を示す。セルロース膜およびポリ乳酸膜の引張強さは、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に準じた方法で測定することができる。測定には、およそ０．０２ＭＰａ、９０℃の環境下で２ｈ以上乾燥させ、７号試験片の形状に切断したサンプルを用いた。引張強さの測定には、例えば株式会社 島津製作所製の小型卓上試験機ＥＺ−Ｔｅｓｔを用い、温度：２３℃、チャック間距離：２０ｍｍ、引張速度：１ｍｍ／分の条件で複数個の試験片について測定を行い、平均値で評価した。

図１６に示されるように、比較例７および実施例１３の比較により、再生セルロース薄膜は、ポリ乳酸薄膜と同等以上の引張強さを有し得ることがわかる。また、実施例１４に関する測定結果から、液膜の加熱の工程により、引張強さ向上の効果を得られることがわかる。

（総合的な評価）
（実施例１５）
液膜のゲル化の工程を省略したこと以外は実施例１３のサンプルと同様にして、実施例１５のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび結晶化度は、それぞれ、約１０００ｎｍおよび１２％であった。なお、実施例１５のセルロース膜のセルロースに関するＸＲＤパターンは、結晶構造Iに特有のピークを有しておらず、実施例１５のセルロース膜のセルロースは、結晶構造IIを有していた。実施例１３のサンプルと同様にして測定した水蒸気透過度は、３．３×１０⁴ｇ／ｍ²・２４ｈであった。また、得られたセルロース膜の水に対する接触角は７°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

（実施例１６）
エタノールの２５℃における飽和蒸気圧下で液膜をゲル化させたこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、実施例１６のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約３５０ｎｍであった。

（実施例１７）
ｔｅｒｔ−ブチルアルコールの２５℃における飽和蒸気圧下で液膜をゲル化させたこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、実施例１７のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約３５０ｎｍであった。

（実施例１８）
８０〜９０％ＲＨの環境下で液膜をゲル化させることにより結晶化度を調整したこと以外は実施例１３のサンプルと同様にして、実施例１８のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよび結晶化度は、それぞれ、約９９０ｎｍおよび５％であった。なお、実施例１８のセルロース膜のセルロースに関するＸＲＤパターンは、結晶構造Iに特有のピークを有しておらず、実施例１８のセルロース膜のセルロースは、結晶構造IIを有していた。また、得られたセルロース膜の水に対する接触角は７°であった。接触角は、実施例１と同様にして求めた。

（実施例１９）
スロットダイコーティングによりガラス基板上にセルロース溶液を付与したこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、８ｃｍ□のサイズを有する実施例１９のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄは、約４００ｎｍであった。

（実施例２０）
高分子ゲルシートを乾燥させる工程において、高分子ゲルシートをｔｅｒｔ−ブチルアルコールに浸漬させた後に凍結乾燥を行ったこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、実施例２０のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜の厚さｄおよびかさ密度は、それぞれ、約１０００ｎｍおよび０．５ｇ／ｃｍ³であった。

（実施例２１）
実施例２０のセルロース膜にコラーゲンの水溶液を含浸させた後、４０℃の温度下での加熱乾燥により水を除去し、実施例２１のセルロース膜を作製した。ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ， Ｉｎｃ．社製、フーリエ変換赤外分光分析装置Ｆｒｏｎｔｉｅｒ ＩＲを用い、全反射測定法（ＡＴＲ法）により、セルロース膜中にコラーゲンが保持されていることを確認した。

（実施例２２）
コラーゲンの水溶液に代えてビタミンＣの水溶液を用いたこと以外は実施例２１と同様にして、実施例２２のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜中にビタミンＣが保持されていることを、実施例２１と同様にして赤外分光法によって確認した。

（実施例２３）
コラーゲンの水溶液に代えてビタミンＥを溶解させたエタノール溶液を用いたこと以外は実施例２１と同様にして、実施例２３のセルロース膜を作製した。得られたセルロース膜中にビタミンＥが保持されていることを、実施例２１と同様にして赤外分光法によって確認した。

（比較例８）
再生セルロース膜の厚さがねらい厚さ２０ｎｍとなるようにセルロース溶液の濃度とギャップの大きさとを調整したこと以外は実施例９のサンプルと同様にして、比較例８のセルロース膜を作製した。ガラス基板上の得られたセルロース膜の厚さｄは、１７ｎｍであった。比較例８のセルロース膜を、膜の形態を崩すことなくピンセットで持ち上げることは困難であった。

（比較例９）
株式会社スギノマシンから販売されているセルロースナノファイバーと、水とを混合してセルロース濃度が２ｗｔ％の懸濁液を用いて液膜を形成したこと以外は実施例１のサンプルと同様にして、比較例９のセルロース膜の作製を試みた。しかしながら、高分子ゲルシートの洗浄において、膜の形態が崩れ、薄膜が得られなかった。

下記の表３は、実施例１〜１１および１３〜２３ならびに比較例６〜９に関する、自己支持型薄膜の形成の可否、皮膚に対する密着性および皮膚に対するストレスの評価結果を示す。皮膚に対する密着性は、以下の方法により評価した。３人の被験者の上腕内側の皮膚上に市販の化粧水を少量付与し、その上にサンプル（セルロース膜またはポリ乳酸膜）を貼付した。その状態で８ｈ経過後、サンプルが皮膚上から脱落したか否かを調べた。表４中の「ＮＧ」は、８ｈ経過前にサンプルが皮膚上から脱落した者がいたことを示す。皮膚に対するストレスは、以下の方法により評価した。３人の被験者の上腕内側の皮膚上に水を少量付与し、その上にサンプルを貼付した。その状態で１ｈ経過した後、３人の被験者のうちムレなどの違和感を感じたり、皮膚が赤くなったり、異常を感じたりした者がいるか否かを調べた。表３中、の「ＮＧ」は、違和感または異常を感じた者がいたことを示す。

例えば、厚さがほぼ同じである実施例１３のセルロース膜（厚さ：９７０ｎｍ）と比較例７のポリ乳酸膜（厚さ：９６０ｎｍ）とを比較すると、セルロースを用いた実施例１３のサンプルの方が、ポリ乳酸を用いた比較例７のサンプルよりも皮膚に対してストレスを与えにくいことがわかる。つまり、薄膜の材料としては、セルロースの方が長時間の使用に有利であることがわかる。皮膚に対するストレスの評価結果からもわかるように、ムレなどを抑制する観点からは、セルロースの方がポリ乳酸よりも有利であるといえる。表３に示す結果から、本開示の実施形態によれば、皮膚に対するストレスが少なく、皮膚に対する密着性に優れた、自己支持型の再生セルロース膜を作製可能であることがわかる。

以上に説明したように、本開示の実施形態によれば、自己支持型セルロース膜が提供される。セルロース膜は、形態の維持に支持体を必要としないが、例えば保存および持ち運びの便宜のために、セルロース膜と支持体とが一体とされていてもよい。

本開示の実施形態によるセルロース膜は、接着剤なしに皮膚に貼付可能であり、皮膚上に貼り付けられていることを感じさせにくい。また、皮膚に長時間貼り付けられた場合でも皮膚にストレスを与えにくい。セルロース膜は、皮膚、臓器などに貼り付けられ得る。セルロース膜は、例えば、美容または医療を目的とした肌保護フィルムまたは肌ケアフィルムなどとして利用できる。また、セルロース膜に例えば美容成分などの、生体に作用、または、生体を保護する成分を保持させたり、色または模様を付したりすることも可能であり、本開示の積層シートは、例えば美容用または医療用のほか、保護用または加飾用の機能性シートとして利用することも可能である。

１００、１００ａ、１００ｂ セルロース膜
１００Ａ、１００Ｂ 積層シート
１０１、１０２ 保護層
１２０ 高分子ゲルシート
１４０ 基板
２００ 皮膚
３００ 液体
３０２ クリーム

Claims (15)

1. ２０ｎｍ以上１３００ｎｍ以下の厚さを有し、再生セルロースを含む自己支持型の生体貼付用膜の製造方法であって、
   少なくともイオン液体を含有する第１溶媒、および、重量平均分子量１５０，０００以上１，０００，０００以下のセルロースを含むセルロース溶液を調製する工程（Ａ）と、
   前記セルロース溶液を、水に対する接触角が７０°以下の基板の表面に付与することにより、前記表面上に液膜を形成する工程（Ｂ）と、
   セルロースを溶解させない液体に前記液膜を浸漬して前記イオン液体を前記液膜から除去する工程（Ｃ）と、
   前記工程（Ｃ）の後に、前記第１溶媒および前記液体のうち前記イオン液体以外の部分を前記液膜から除去する工程（Ｄ）と
   を包含する、生体貼付用膜の製造方法。
2. 前記工程（Ｂ）は、ポリマー材料に表面改質を行うことによって、前記基板を用意する工程（Ｂ１）を包含する、請求項１に記載の生体貼付用膜の製造方法。
3. 前記工程（Ａ）は、前記セルロース溶液を希釈する工程（Ａａ）をさらに包含する、請求項１または２に記載の生体貼付用膜の製造方法。
4. 前記工程（Ａａ）は、イオン液体、または、前記第１溶媒と重量平均分子量１５０，０００以上１，０００，０００以下の前記セルロースとの混合物を第２溶媒で希釈することにより実行される工程である、請求項３に記載の生体貼付用膜の製造方法。
5. 前記セルロース溶液に含まれる溶媒のうち前記イオン液体以外の部分は、１２以上のＳＰ値を有する非プロトン性極性溶媒を含む、請求項１から４のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。
6. 前記非プロトン性極性溶媒は、ジメチルスルホキシドである、請求項５に記載の生体貼付用膜の製造方法。
7. 前記工程（Ｃ）の前に、前記液膜を加熱する工程（Ｅ）をさらに包含する、請求項１から６のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。
8. 前記工程（Ｅ）における加熱は、前記第１溶媒中のイオン液体の分解温度よりも低い温度のもとで実行される、請求項７に記載の生体貼付用膜の製造方法。
9. 前記工程（Ｂ）の後に、前記液膜をゲル化させる工程（Ｆ）をさらに包含する、請求項１から８のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。
10. 前記イオン液体に含まれるアニオンは、アミノ酸である、請求項１から９のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。
11. 前記アミノ酸は、末端カルボキシル基および末端アミノ基を有する、請求項１０に記載の生体貼付用膜の製造方法。
12. 前記イオン液体に含まれるカチオンは、第四級アンモニウムカチオンである、請求項１０または１１に記載の生体貼付用膜の製造方法。
13. 前記工程（Ｃ）は、前記液体に電圧が印加された状態で実行される、請求項１から１２のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。
14. 前記電圧は、前記液体が電気分解される電圧よりも低い、請求項１３に記載の生体貼付用膜の製造方法。
15. 生体に作用する成分または生体を保護する成分を含む溶液に前記工程（Ｄ）で得られた膜を浸漬させ、その後、乾燥させる工程（Ｇ）をさらに包含する、請求項１から１４のいずれかに記載の生体貼付用膜の製造方法。
    

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