JPWO2009099253A1

JPWO2009099253A1 - 可視光硬化型接着剤

Info

Publication number: JPWO2009099253A1
Application number: JP2009552569A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　嘉浩; 伊藤　　嘉浩; 泰一孫; 右副田島
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2011-06-02
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: WO2009099253A1; JP5424403B2; US20110004240A1

Abstract

本発明は、可視光照射により硬化可能な水溶性の生体接着剤を提供することを目的とする。本発明は、可視光照射下でラジカルを発生する水溶性の酸素増感剤と、可視光照射下で前記酸素増感剤から発生する一重項酸素を介して活性化され得る官能基を有する水溶性の高分子化合物とを含有する、可視光硬化型接着剤を提供する。

Description

本発明は生体組織等の接着に使用できる可視光硬化型接着剤に関する。

外科手術中における出血は、ほとんどの場合適切な縫合等で処置できるが、凝固障害、抗血栓剤、炎症、感染、強度の癒着などで止血に難渋することもしばしば発生する（非特許文献１）。また呼吸器外科においても、特に肺気腫を伴う場合、肺からの空気漏れを止めることが難しい（非特許文献２）。このような制御しがたい出血や肺からの空気漏れを止めるために、架橋型ゼラチン（非特許文献３〜５）、シアノアクリレート（非特許文献６，７）、フィブリングリュー（非特許文献８〜１２）などの素材が開発され、使用されてきた。
組織接着剤には適当な柔軟性や生分解性に加えて、局所的あるいは全身的な非刺激性や非毒性が要求される。架橋型ゼラチンやシアノアクリレートは強い組織接着性を有するが、ゼラチンの架橋反応やシアノアクリレートの分解反応時に生じるアルデヒドやイミドなどによる細胞毒性や強い組織刺激性が見出されている。
現在生体接着剤として最も広く使用されているのが血液凝固システムを応用したフィブリノゲン、トロンビン、ＸＩＩＩ因子、タンパク質分解酵素抑制剤を含んだフィブリングリューである。フィブリングリューの止血や空気漏れ遮断等の生体接着剤としての有効性は広く認識されている。しかしながらヒトの血液製剤であり、十分な原料の確保が難しいという問題がある。さらに血液製剤であるため感染を受ける危険性は否定できない。Ｃ型肝炎ウイルスの薬害問題は、このような問題から生まれている。そこで様々な生体接着剤の開発が進められている（非特許文献１３，１４）。
そのような中、紫外線で硬化するバイオ接着剤が報告されている（非特許文献１５、特許文献１及び２）。しかし、紫外線の照射は、組織に重篤な影響を与える危険がある。歯科材料でも２０年ほど前は紫外線照射によるレジンが使用されていたが、現在は可視光硬化型に置き換わった。外科、整形外科、あるいは歯科の軟組織の接着剤として可視光硬化型生体接着剤が実現すれば、医療に大きく貢献することが期待できる。
接着剤に用いることを意図したものではないが、特許文献３には、フラーレン及び可視光照射下でフラーレンと反応しうる官能基を有する高分子化合物を含有する、可視光照射により硬化される感光性樹脂組成物が開示されている。
特開２００１−２２４６７７号公報特開平６−７３１０２号公報特開平１０−９０８９３号公報Ｏｎｏ，Ｋ．，Ｉｓｈｉｈａｒａ，Ｍ．，Ｏｚｅｋｉ，Ｙ．，Ｄｅｇｕｃｈｉ，Ｈ．，Ｓａｔｏ，Ｍ．，Ｓａｉｔｏ，Ｙ．，Ｙｕｒａ，Ｈ．，Ｓａｔｏ，Ｍ．，Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ｍ．，Ｋｕｒｉｔａ，Ａ．，ａｎｄＭａｅｈａｒａ，Ｔ．（２００１）Ｓｕｒｇｅｒｙ１３０，８４４−８５０Ｉｓｈｉｈａｒａ，Ｍ．，Ｎａｋａｎｉｓｈｉ，Ｋ．，Ｏｎｏ，Ｋ．，Ｓａｔｏ，Ｍ．，Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ｍ．，Ｓａｉｔｏ，Ｙ．，Ｙｕｒａ，Ｈ．，Ｍａｔｓｕｉ，Ｔ．，Ｈａｔｔｏｒｉ，Ｈ．，Ｕｅｎｏｙａｍａ，Ｍ．，ａｎｄＫｕｒｉｔａ，Ａ．（２００２）Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ２３，８３３−８４０Ｉｓｈｉｈａｒａ，Ｍ．，Ｏｎｏ，Ｋ．，Ｓａｔｏ，Ｍ．，Ｎａｋａｎｉｓｈｉ，Ｋ．，Ｓａｉｔｏ，Ｙ．，Ｙｕｒａ，Ｈ．，Ｍａｔｓｕｉ，Ｔ．，Ｈａｔｔｏｒｉ，Ｈ．，Ｋｉｋｕｃｈｉ，Ｍ．，ａｎｄＫｕｒｉｔａ，Ａ．（２００１）ＷｏｕｎｄＲｅｐ．Ｒｅｇ．，９，５１３−５２１Ｂｒａｕｎｗａｌｄ，Ｎ．Ｓ．，Ｇａｙ，Ｗ．，ａｎｄＴａｔｏｏｌｅｓ，Ｃ．Ｊ．（１９６６）Ｓｕｒｇｅｒｙ５９，１０２４−１０３０Ｋｏｅｈｎｌｅｉｎ，Ｈ．Ｅ．ａｎｄＬｅｍｐｅｒｌｅ，Ｇ．（１９６６）Ｓｕｒｇｅｒｙ６６，３６６−３８２Ｏｔａｎｉ，Ｙ．，Ｔａｂａｔａ，Ｙ．，ａｎｄＩｋａｄａ，Ｙ．（１９９６）Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．３１，１５７−１６６Ｔｓｅｎｇ，Ｙ．Ｃ．，Ｈｙｏｎ，Ｓ．Ｈ．，ａｎｄＩｋａｄａ，Ｙ．（１９９０）Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ１１，７３−７９Ｖａｎｈｏｌｄｅｒ，Ｒ．，Ｍｉｓｏｔｔｅｎ，Ａ．，Ｒｏｅｌｓ，Ｈ．，ａｎｄＭａｔｔｏｎ，Ｇ．（１９９３）Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ１４，７３７−７４３Ｔｈｅｔｔｅｒ，Ｏ．（１９８１）Ｔｈｏｒａｃ．Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ．Ｓｕｒｇ．２９，２９０−２９３Ｂｏｒｓｔ，Ｈ．Ｇ．，Ｈａｖｅｒｉｓｈ，Ａ．，Ｗａｌｔｅｒｂｕｓｃｈ，Ｇ．，Ｍａａｔｚ，Ｗ．，ａｎｄＭｅｓｓｍｅｒ，Ｂ．（１９８２）Ｊ．Ｔｈｏｒａｃ．Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ．Ｓｕｒｇ．８４，５４８−５５３Ｊｏｈｎ，Ａ．，Ｒｏｕｓｏｕ，Ｍ．Ｄ．，Ｒｉｃｈａｒｄ，Ｍ．，Ｅｎｇｅｌｍａｎ，Ｍ．Ｄ．，ａｎｄＢｒｅｙｅｒ，Ｒ．Ｈ．（１９８４）Ａｎｎ．Ｔｈｏｒａｃ．Ｓｕｒｇ．３８，４０９−４１０Ｍｏｙ，Ｏ．Ｊ．，Ｐｅｉｍｅｒ，Ｃ．Ａ．，Ｋｏｎｉｕｃｈｉ，Ｍ．Ｐ．，Ｈｏｅａｒｄ，Ｃ．，Ｚｉｅｌｅｚｎｙ，Ｍ．，ａｎｄＫａｔｉｋａｎｅｎｉ，Ｐ．Ｒ．（１９８８）Ｊ．ＨａｎｄＳｕｒｇ．１３Ａ，２７３−２７８Ｗａｎｇ，Ｄ．−Ａ．，Ｖａｒｇｈｅｓｅ，Ｓ．，Ｓｈａｒｍａ，Ｂ．，Ｓｔｒｅｈｉｎ，Ｉ．，Ｆｅｒｍａｎｉａｎ，Ｓ．，Ｇｏｒｈａｍ，Ｊ．，Ｆａｉｒｂｒｏｔｈｅｒ，Ｄ．Ｈ．，Ｃａｓｃｉｏ，Ｂ．，Ｅｌｉｓｓｅｅｆｆ，Ｊ．Ｈ．Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒ．，６，３８５（２００７）Ｍｏｏｎｅｙ，Ｄ．Ｊ．ａｎｄＳｉｌｖ，Ｅ．Ａ．Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒ．，６，３２７−３２８（２００７）Ｉｓｈｉｈａｒａ，Ｍ．ＴｒｅｎｄｓｉｎＧｌｙｃｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＧｌｙｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１４，３３１−３４１（２００２）

特許文献３に記載の組成物はフラーレンを使用しているため有機溶媒にしか溶解せず、生体接着剤として使用できないという問題があった。
本発明は、可視光照射により硬化可能な水溶性の生体接着剤を提供することを目的とする。
本発明は以下の発明を包含する。
（１）
可視光照射下で励起される水溶性の酸素増感剤と、
可視光照射下で前記酸素増感剤から発生する一重項酸素を介して活性化され得る官能基を有する水溶性の高分子化合物とを含有する、可視光硬化型接着剤。
（２）
水を更に含む、（１）記載の可視光硬化型接着剤。
（３）
生体組織を接着するための、（１）又は（２）記載の可視光硬化型接着剤。
（４）
前記酸素増感剤がローズベンガルである、（１）〜（３）のいずれかに記載の可視光硬化型接着剤。
（５）
前記官能基が共役ジエン構造を有する、（１）〜（４）のいずれかに記載の可視光硬化型接着剤。
（６）
前記官能基がフラン基である、（５）記載の可視光硬化型接着剤。
（７）
相互に接着させようとする生体組織の間に（１）〜（６）のいずれかの可視光硬化型接着剤を適用する工程と、可視光を照射して前記接着剤を硬化させる工程とを含む、生体組織を接着する方法。
本明細書は本願の優先権の基礎である日本国特許出願２００８−０２７９３０号の明細書および／または図面に記載される内容を包含する。

図１は、ローズベンガルを１％加えて可視光照射を行った結果を示す図である。
図２は、ローズベンガルを３％加えて可視光照射を行った結果を示す図である。
図３は、本発明の接着剤組成物により硬化接着した豚皮表面の写真である。
図４は、本発明の接着剤組成物により硬化接着した豚皮表面の写真である。

１．接着剤の用途
本発明の可視光硬化型接着剤は有機物質同士を接着するために使用することができる。本発明の可視光硬化型接着剤は可視光照射により硬化可能であることから生体組織間の接着に好適に使用できる。本発明の可視光硬化型接着剤は外科、整形外科、あるいは歯科の軟組織の接着剤として有用である。
２．酸素増感剤
本発明に使用する酸素増感剤（光増感剤とも呼ばれる）は、可視光、好ましくは４００〜７００ｎｍの波長の可視光の照射下で励起される水溶性の酸素増感剤である限り特に限定されない。このような酸素増感剤としてはローズベンガル、メチレンブルー、ブロモフェノールブルー、エオシン、エリスロシン等が挙げられる。
３．官能基
本発明に使用する水溶性の高分子化合物は、可視光照射下で前記酸素増感剤から発生する一重項酸素を介して活性化され得る官能基を有するものである。
このような官能基としては、具体的にはフラン基、チオフェン基、ピロール基等の共役ジエン構造を有する官能基が好ましい。また、一級アミン類、二級アミン類、三級アミン類、アントラセン類、エノン類、ベンゾイン類等を含む官能基もまた「可視光照射下で前記酸素増感剤から発生する一重項酸素を介して活性化され得る官能基」として好適に使用できる。
４．高分子化合物
本発明に用いる高分子化合物は、１分子中に上記官能基を少なくとも１つ有し、且つ水溶性である高分子化合物である。
水溶性の高分子化合物としてはタンパク質（例えばゼラチン）、多糖類等の生体高分子化合物のほか、生分解性合成高分子を好適に使用することができる。高分子化合物が生分解性であれば、本発明の接着剤は生体中で分解される。
高分子化合物への官能基の導入は通常の方法により行うことができる。例えばフラン基はフルフリルイソシアネートを高分子化合物と反応させることにより導入させることができる。高分子化合物に対する官能基の割合は特に限定されないが、官能基導入後の高分子化合物に対して官能基が０．５〜２０重量％含まれることが好ましい。
５．可視光硬化型接着剤の組成
本発明の可視光硬化型接着剤では上述の酸素増感剤と高分子化合物とが１：１００〜２０：１００の重量比で含有されることが好ましい。
本発明の可視光硬化型接着剤は、上述の酸素増感剤と高分子化合物とが水中に溶解された水溶液の形態で提供されることが好ましい。水は、生理食塩水、リンガー溶液等の生理的塩類水溶液、リン酸緩衝水溶液等の平衡塩類水溶液の形態で用いられてもよい。本発明の接着剤組成物が水溶液の形態である場合、接着剤組成物全量に対して酸素増感剤の濃度は０．１〜２０重量％、高分子化合物の濃度は０．１〜５０重量％であることが好ましい。
６．使用方法
本発明の可視光硬化型接着剤を接着しようとする有機材料（例えば生体組織）の間に配置し、可視光光源により波長４００〜７００ｎｍの光を１０〜１０００秒間照射することにより接着を行うことができる。
本発明は、相互に接着させようとする生体組織の間に上記の可視光硬化型接着剤組成物を適用する工程と、可視光を照射して前記接着剤組成物を硬化させる工程とを含む、生体組織を接着する方法を提供する。ここで「生体組織」とは、生体が本来有している皮膚等の組織だけでなく、外部から移植された生体組織をも含む。生体組織は好ましくは皮膚等の軟組織である。

１．フラン基が導入されたゼラチンの調製
ゼラチン２ｇを純水１８９ｍＬに４０℃で溶解し、希薄水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを９に調製した。ここにジメチルスルホキシド２０ｍＬにＦｕｒｆｕｒｙｌｉｓｏｃｙａｎａｔｅ（３００μＬ）を溶解した溶液を氷浴中で滴下した。水溶液は薄い黄色から濃い黄色に変化した。その後、一晩室温で静置した。最後に４０℃で２時間反応させ、希塩酸で中和し、２日間透析を行い、凍結乾燥した。約８０％のリシン側鎖などのアミノ基にＦｕｒｆｕｒｙｌｉｓｏｃｙａｎａｔｅが導入できたと考えられた。
２．硬化反応
フラン基導入ゼラチン０．０５３ｇを純水１．７ｍＬに４０℃で溶解した。ここに所定量のローズベンガルを溶解した。この溶液をガラス板上に３０ｍＬずつ塗布し、歯科用可視光照射器（Ｊｅｔｌｉｔｅ３０００Ｊ．Ｍｏｒｉｔａ，ＵＳＡＩｎｃ．）で照射を行った。
光硬化度（Ｐｈｏｔｏｃｕｒｉｎｇｄｅｇｒｅｅ）は以下の手順で測定した。上記の通り溶液を塗布したガラス板を所定時間光照射後に垂直にたて、塗布した溶液の流れる距離を測定した。こうして、光照射時間が異なる各試料について溶液が流れる距離を測定した。光照射時間ｔの試料での溶液の移動距離をＸとする。光を照射しなかった試料が流れた距離Ｙを光硬化度０％時の移動距離とした。光を一定時間以上照射すると溶液は全く流れなくなったことから、光硬化度１００％時の移動距離はゼロである。光照射時間ｔの試料における光硬化度は次式により算出した。
光照射時間ｔの試料における光硬化度（％）＝１００×（Ｙ−Ｘ）／Ｙ
３．結果
図１には、ローズベンガルを１％加えて可視光照射を行った結果を示す。約６分間で硬化が起こることがわかった。図２には、３％加えた場合を示す。この場合、約３分間で硬化が観察できた。ローズベンガルを含まない場合や、未修飾のゼラチンにローズベンガルを加えて可視光照射を行っても全く硬化が観察されなかったことから、酸素増感剤のローズベンガルにより、ゼラチンに導入されたフラン基がラジカルを形成し、光酸化誘導架橋機構により架橋反応が起こったものと考えられた。

接着剤組成物としてゼラチン誘導体を１０ｗｔ％、ローズベンガルを１．０ｗｔ％含有する水溶液を調製した。ゼラチン誘導体は、実施例１で作成したものを用いた。
豚皮（１×２ｃｍ）の真ん中に切れ込みを入れた。
豚皮上の切れ込み部に上記の接着剤組成物を塗布して、照射装置ＪＥＴＬＩＴＥ３０００で１５分間照射した。
条件：
ＪＥＴＬＩＴＥ３０００（４００ｎｍ〜５２０ｎｍ、４００ｍＷ／ｃｍ^２）照射距離５ｍｍ。
照射後、豚皮表面の硬化を観察した（図３及び４参照）。豚皮に切れ込みを入れた部分に塗布した場合でも、接着剤組成物は１５分でしっかりと硬化し、両端を曲げ延ばしても、切れ込み部分を開くことはできなかった。接着剤組成物の光照射による架橋物は水に溶けることはなく、水を含んでやわらかくなるものの、接着物にしっかり固定されていることが確認された。

本発明により、可視光照射により硬化可能な水溶性の接着剤が提供される。本発明の接着剤は生体組織間の接着に特に有用である。
本明細書で引用した全ての刊行物、特許および特許出願をそのまま参考として本明細書にとり入れるものとする。

Claims

可視光照射下で励起される水溶性の酸素増感剤と、
可視光照射下で前記酸素増感剤から発生する一重項酸素を介して活性化され得る官能基を有する水溶性の高分子化合物とを含有する、可視光硬化型接着剤。
水を更に含む、請求項１記載の可視光硬化型接着剤。
生体組織を接着するための、請求項１又は２記載の可視光硬化型接着剤。
前記酸素増感剤がローズベンガルである、請求項１〜３のいずれか１項記載の可視光硬化型接着剤。
前記官能基が共役ジエン構造を有する、請求項１〜４のいずれか１項記載の可視光硬化型接着剤。
前記官能基がフラン基である、請求項５記載の可視光硬化型接着剤。