JPWO2015072364A1 - 非電導性抗菌シート及びその製造方法並びに抗菌方法 - Google Patents
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Abstract
従来よりも凹凸が浅くて済むことから、より多くの材料を使用できる、非電導性抗菌シート及びその製造方法並びに抗菌方法を提供する。平面視が略四角形状の複数の突起部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面を含む非電導性抗菌シートであって、前記突起部が、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース及びｙ方向スペースをあけて規則的に形成され、前記シート表面から前記突起部の頂上までの高さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記突起部の裾幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペースの幅と前記突起部の裾幅が同一幅であり、前記微細凹凸表面に静的に接している細菌が、前記ｘ方向スペースに細菌がトラップされることなしに抗菌作用を発揮してなるようにした。
Description
本発明は、平面視が略四角形状の複数の突起部又は溝部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなる微細凹凸表面を含むアクリル系樹脂製の非電導性抗菌シート及びその製造方法並びに前記非電導性抗菌シートを用いた抗菌方法に関する。
医学及び環境汚染の分野では、細菌汚染を取り除くための効率的な手段が常に探索されている。カテーテルやドレナージなどの材料の表面上に成長する菌は、しばしばバイオフィルムを形成する。これは、環境ストレスからの保護を与える複雑な細菌の生き方を象徴するものである（非特許文献１〜４）。
全ての細菌感染のおよそ８０％がバイオフィルム関連である（非特許文献５及び６）。バイオフィルム形成により、手に負えなさが増大するばかりでなく、バイオフィルムは生体防御系に効果的に侵入することができるので、治療を妨げてしまう（非特許文献５及び６）。
近年、鮫肌に似ているsharklet（登録商標）の微細パターンが、黄色ブドウ球菌及び大腸菌のバイオフィルム形成及び移動を妨げることに効果があるということが報告されている（非特許文献７及び８）。
sharklet（登録商標）の微細パターンは、平面視が略四角形状の複数の突起部又は溝部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなる微細凹凸表面を含むものであるが、凸部の地形幅(feature width)及び凹部のスペース幅が２μｍであり凸部の地形高さ(feature height)が３μｍであり、約１〜２μｍのサイズ範囲の細菌の付着を効果的に減少させるには若干大き過ぎるであろうが、追加的な細菌のさらなるコロニー形成及びその後のバイオフィルム形成を物理的に妨害するのには効果的であろう。sharklet（登録商標）の微細パターンの場合、生きている細菌は、スペースに位置していた（非特許文献７）。このような従来の微細パターンを形成した導電性抗菌シートの横断面模式図を図６に示す。図６において、従来の導電性抗菌シート１００では、そのシート表面１０４に形成された突起部１０２は、高さＬが３μｍ以上あり、突起部１０２の裾幅Ｗが２μｍ、凹部のスペース１２０の幅Ｓが２μｍあるため、細菌２４は、凹部のスペース１２０にトラップされる。
sharklet（登録商標）の微細パターンは、シリコーンエラストマーを用いて作製されている。もし、地形高さが浅くて済む（好ましくは１μｍ以下）のであれば、鮫肌状微細パターンの作成に多くの材料を使用することができる。
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本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、従来よりも凹凸が浅くて済むことから、より多くの材料を使用できる、非電導性抗菌シート及びその製造方法並びに抗菌方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の非電導性抗菌シートの第一の態様は、平面視が略四角形状の複数の突起部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面を含む非電導性抗菌シートであって、前記突起部が、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース及びｙ方向スペースをあけて規則的に形成され、前記シート表面から前記突起部の頂上までの高さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記突起部の裾幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペースの幅と前記突起部の裾幅が同一幅であり、前記微細凹凸表面に静的に接している細菌が、前記ｘ方向スペースに細菌がトラップされることなしに抗菌作用を発揮してなることを特徴とする。なお、ｙ方向スペースの幅は、３μｍ〜８μｍが好適である。
本明細書において、シートとは、シート状のものを広く含む意味であり、非導電性であれば、フィルム状のものやプレート状のものをいずれも含む。
このように、前記シート表面から前記突起部の頂上までの高さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記突起部の裾幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペースの幅と前記突起部の裾幅が同一幅であると、全長が３μｍ程度の細菌は、前記ｘ方向スペースにトラップされないが、前記ｘ方向スペースに細菌がトラップされなくとも、抗菌作用を発揮することを本発明者らは見出した。すなわち、本発明の非電導性抗菌シートでは前記微細凹凸表面の凹凸が浅くとも抗菌作用を発揮するのである。
本発明の非電導性抗菌シートの第二の態様は、平面視が略四角形状の複数の溝部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面を含む非電導性抗菌シートであって、前記溝部が、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース及びｙ方向スペースをあけて規則的に形成され、前記シート表面から前記溝部の底までの深さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記溝部の開口幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペースの幅と前記溝部の開口幅が同一幅であり、前記微細凹凸表面に静的に接している細菌が、前記溝部に細菌がトラップされることなしに抗菌作用を発揮してなることを特徴とする。なお、ｙ方向スペースの幅は、３μｍ〜８μｍが好適である。
このように、前記溝部が、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース及びｙ方向スペースをあけて規則的に形成され、前記シート表面から前記溝部の底までの深さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記溝部の開口幅が２μｍ〜３μｍであると、全長が３μｍ程度の細菌は、前記溝部にトラップされないが、前記溝部にトラップされなくとも、抗菌作用を発揮することを本発明者らは見出した。すなわち、本発明の非電導性抗菌シートでは前記微細凹凸表面の凹凸が浅くとも抗菌作用を発揮するのである。
また、アクリル系樹脂としては、ポリアクリレートが好ましい。
溶液中など水分があるところの細菌は、バイオフィルムを形成するが、本発明の非電導性抗菌シートでは、前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面に静的に接している細菌のバイオフィルム形成が抑制される。
また、本発明の非電導性抗菌シートを、前記微細凹凸表面が細菌に静的に接するように、面上に静置した細菌の上に被せることで、細菌のスウォーミング（走化性）が抑制される。
前記細菌が静置される面は、フィルターの面でもよい。前記面としてフィルターの面であっても、細菌のスウォーミング（走化性）が抑制される。
本発明の抗菌方法は、前記非電導性抗菌シートを用いることを特徴とする。
本発明の抗菌方法は、前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面に細菌を静的に接しせしめることにより、前記細菌のバイオフィルム形成を抑制するのが好ましい。
本発明の抗菌方法は、前記非電導性抗菌シートを、面上に静置した細菌の上に被せることで、前記細菌のスウォーミングを抑制してなるのが好ましい。
本発明の非電導性抗菌シートの製造方法は、前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面が、パターニングロールでアクリル系樹脂を合成樹脂フィルムに転写することにより作製されることを特徴とする。
本発明の非電導性抗菌シートの製造方法は、前記アクリル系樹脂が紫外線硬化型のアクリル系樹脂であり、前記合成樹脂フィルムに転写された前記アクリル系樹脂が、紫外線硬化によって硬化せしめられてなるのが好ましい。
本発明の非電導性抗菌シートの製造方法は、平面視が略四角形状の複数の溝部及び／又は突起部が形成されてなる微細凹凸パターンを表面に備えてなるパターニングロールの表面に紫外線硬化型のアクリル系樹脂を供給する工程と、前記パターニングロールの表面に合成樹脂フィルムを連続的に搬送し当接せしめることで前記合成樹脂フィルムにアクリル系樹脂を転写する工程と、前記合成樹脂フィルムに転写された前記アクリル系樹脂に、紫外線を照射することで紫外線硬化せしめる工程と、を有するのが好適である。
本発明によれば、従来よりも凹凸が浅くて済むことから、より多くの材料を使用できる、非電導性抗菌シート及びその製造方法並びに抗菌方法を提供することができるという著大な効果を有する。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
本発明の非電導性抗菌シートの第一の態様の一つの実施の形態を図１に示す。図１において、符号１０Ａは、本発明の第一の態様の一つの実施の形態を示す。非電導性抗菌シート１０Ａは、平面視が略四角形状の複数の突起部１２ａがシート表面１４ａに形成されることで凹凸群１６ａを形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面１８ａを含む非電導性抗菌シートであって、前記突起部１２ａが、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース２０ａ及びｙ方向スペース２２ａをあけて規則的に形成されている。図１によく示される如く、ｘ方向スペース２０ａはｘ方向に形成されたスペースであり、ｙ方向スペース２２ａはｙ方向に形成されたスペースである。
そして、前記シート表面１４ａから前記突起部１２ａの頂上までの高さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記突起部１２ａの裾幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペース２０ａの幅と前記突起部１２ａの裾幅が同一幅とされている。
図５（ａ）によく示されるように、前記シート表面１４ａから前記突起部１２ａの頂上までの高さＨが０．４μｍ〜１μｍであり、前記突起部１２ａの裾幅ＢＷが２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペース２０ａの幅ＸＳ１と前記突起部１２ａの裾幅ＢＷが同一幅とされていると、前記微細凹凸表面１８ａに静的に接している全長が３μｍ程度の細菌２４は、前記ｘ方向スペース２０ａにトラップされないが、前記ｘ方向スペース２０ａに細菌がトラップされなくとも、抗菌作用を発揮するのである。
なお、図示例では、微細凹凸表面１８ａを形成するアクリル系樹脂として、ポリアクリレートを用い、シート本体２６として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製のフィルムを用い、シート本体２６上に微細凹凸表面１８ａを形成しシート表面１４ａとした例を示した。また、本発明において、前記アクリル系樹脂及びシート本体２６は、非電導性である。
次に、本発明の非電導性抗菌シートの第二の態様の一つの実施の形態を図２に示す。図２において、符号１０Ｂは、本発明の第二の態様の一つの実施の形態を示す。非電導性抗菌シート１０Ｂは、平面視が略四角形状の複数の溝部３２ａがシート表面３４ａに形成されることで凹凸群３６ａを形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面３８ａを含む非電導性抗菌シートであって、前記溝部３２ａが、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース４０ａ及びｙ方向スペース４２ａをあけて規則的に形成されている。図２によく示される如く、ｘ方向スペース４０ａはｘ方向に形成されたスペースであり、ｙ方向スペース４２ａはｙ方向に形成されたスペースである。
そして、前記シート表面３４ａから前記溝部３２ａの底までの深さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記溝部３２ａの開口幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペース４０ａの幅と前記溝部３２ａの開口幅が同一幅とされている。
図５（ｂ）によく示されるように、前記シート表面３４ａから前記溝部３２ａの底までの深さＤＴが０．４μｍ〜１μｍであり、前記溝部３２ａの開口幅ＯＷが２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペース４０ａの幅ＸＳ２と前記溝部３２ａの開口幅ＯＷが同一幅とされていると、前記微細凹凸表面３８ａに静的に接している全長が３μｍ程度の細菌２４は、前記溝部３２ａにトラップされないが、前記溝部３２ａに細菌がトラップされなくとも、抗菌作用を発揮するのである。
なお、図示例では、微細凹凸表面３８ａを形成するアクリル系樹脂として、ポリアクリレートを用い、シート本体２６として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製のフィルムを用い、シート本体２６上に微細凹凸表面３８ａを形成しシート表面３４ａとした例を示した。また、本発明において、前記アクリル系樹脂及びシート本体２６は、非電導性である。
また、本発明の非電導性抗菌シートの第一の態様の別の実施の形態を図３に示す。図３において、符号１０Ｃは、本発明の第一の態様の別の実施の形態を示す。非電導性抗菌シート１０Ｃは、平面視が略四角形状の複数の突起部１２ｂがシート表面１４ｂに形成されることで凹凸群１６ｂを形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面１８ｂを含む非電導性抗菌シートであって、前記突起部１２ｂが、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース２０ｂ及びｙ方向スペース２２ｂをあけて規則的に形成されている。図３によく示される如く、ｘ方向スペース２０ｂはｘ方向に形成されたスペースであり、ｙ方向スペース２２ｂはｙ方向に形成されたスペースである。
そして、前記シート表面１４ｂから前記突起部１２ｂの頂上までの高さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記突起部１２ｂの裾幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペース２０ｂの幅と前記突起部１２ｂの裾幅が同一幅とされている。非電導性抗菌シート１０Ｃの場合にも、前記ｘ方向スペース２０ｂに細菌がトラップされなくとも、抗菌作用を発揮するのである。
なお、図示例では、微細凹凸表面１８ｂを形成するアクリル系樹脂として、ポリアクリレートを用い、シート本体２６として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製のフィルムを用い、シート本体２６上に微細凹凸表面１８ｂを形成しシート表面１４ｂとした例を示した。また、本発明において、前記アクリル系樹脂及びシート本体２６は、非電導性である。
さらに、本発明の非電導性抗菌シートの第二の態様の別の実施の形態を図４に示す。図４において、符号１０Ｄは、本発明の第二の態様の別の実施の形態を示す。非電導性抗菌シート１０Ｄは、平面視が略四角形状の複数の溝部３２ｂがシート表面３４ｂに形成されることで凹凸群３６ｂを形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面３８ｂを含む非電導性抗菌シートであって、前記溝部３２ｂが、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース４０ｂ及びｙ方向スペース４２ｂをあけて規則的に形成されている。図４によく示される如く、ｘ方向スペース４０ｂはｘ方向に形成されたスペースであり、ｙ方向スペース４２ｂはｙ方向に形成されたスペースである。
そして、前記シート表面３４ｂから前記溝部３２ｂの底までの深さが０．４μｍ〜１μｍであり、前記溝部３２ｂの開口幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペース４０ｂの幅と前記溝部３２ｂの開口幅が同一幅とされている。非電導性抗菌シート１０Ｄの場合にも、前記溝部３２ｂに細菌がトラップされなくとも、抗菌作用を発揮するのである。
なお、図示例では、微細凹凸表面３８ｂを形成するアクリル系樹脂として、ポリアクリレートを用い、シート本体２６として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）製のフィルムを用い、シート本体２６上に微細凹凸表面３８ｂを形成しシート表面３４ｂとした例を示した。また、本発明において、前記アクリル系樹脂及びシート本体２６は、非電導性である。
そして、溶液中など水分があるところの細菌は、バイオフィルムを形成するが、本発明の非電導性抗菌シート１０Ａ〜１０Ｄの前記微細凹凸表面１８ａ，３８ａ，１８ｂ，３８ｂに静的に接している細菌のバイオフィルム形成が抑制される。
本発明の非電導性抗菌シートによってバイオフィルムの形成が抑制される様子を図７に模式的に示す。図７に示すように、非電導性抗菌シート１０Ａの微細凹凸表面１８ａに溶液３５中で静的に接している細菌２４のバイオフィルム３７の形成が抑制される。このため、バイオフィルム３７はほとんど形成されない。なお、本明細書において、静的に接しているとは、撹拌等をすることなく静かな状態で接しているという意味である。
一方、図８に示すように、従来の平滑な表面１３２を有するシート１３０では、前記平滑な表面１３２に静的に接している細菌２４のバイオフィルム形成は抑制されることがないため、バイオフィルム３７が形成されてしまう。
また、本発明の非電導性抗菌シートを、前記微細凹凸表面が細菌に静的に接するように、面上に静置した細菌の上に被せることで、細菌のスウォーミングが抑制される。
本発明の非電導性抗菌シートを、前記微細凹凸表面が細菌に静的に接するように、面上に静置した細菌の上に被せることで、細菌のスウォーミングが抑制される様子を図９に模式的に示す。図９に示すように、非電導性抗菌シート１０Ａの微細凹凸表面１８ａに細菌２４が静的に接するように、面３９上に静置した細菌２４の上に被せることで、細菌２４のスウォーミングが抑制される。図９の例では、面３９としては、フィルターの面を示した。なお、本明細書において、静置とは、撹拌等をすることなく静かな状態で置かれているという意味である。
本発明の抗菌方法は、前記非電導性抗菌シートを用いる抗菌方法である。例えば、医療施設や養護施設等といった施設や建物の床材、廊下、テーブル、椅子、トイレ、浴室などの様々な面や電車等の乗り物のつり革等に、本発明の非電導性抗菌シートを取り付けておけば、前記非電導性抗菌シートの微細凹凸表面上に存在する細菌のスウォーミングが効果的に抑制されるし、バイオフィルムの形成も効果的に抑制される。このようにして、抗菌が実現される。
本発明の抗菌方法は、上述のように前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面に細菌を静的に接しせしめることにより、前記細菌のバイオフィルム形成を抑制することができる。
本発明の抗菌方法は、上述のように前記非電導性抗菌シートを、前記微細凹凸表面が細菌に静的に接するように、面上に静置した細菌の上に被せることで、前記細菌のスウォーミングを抑制することができる。
次に、本発明の非電導性抗菌シートの製造方法を説明する。本発明の非電導性抗菌シートの製造方法では、前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面が、パターニングロールでアクリル系樹脂を合成樹脂フィルムに転写することにより作製される。そして、前記アクリル系樹脂が紫外線硬化型のアクリル系樹脂であり、前記合成樹脂フィルムに転写された前記アクリル系樹脂が、紫外線硬化によって硬化せしめられてなるのが好ましい。
より具体的には、図１０に示すような装置を用いて製造することができる。図１０に示すような装置を用い、平面視が略四角形状の複数の溝部及び／又は突起部が形成されてなる微細凹凸パターン４２を表面に備えてなるパターニングロール４４の表面に紫外線硬化型のアクリル系樹脂４６を供給する工程と、前記パターニングロール４４の表面に合成樹脂フィルム４８を連続的に搬送し当接せしめることで前記合成樹脂フィルム４８にアクリル系樹脂４６を転写する工程と、前記合成樹脂フィルム４８に転写された前記アクリル系樹脂４６に、紫外線５０を照射することで紫外線硬化せしめる工程と、を有する方法とするのが好適である。
合成樹脂フィルム４８としては、例えばＰＥＴフィルムを適用できる。また、図１０において、合成樹脂フィルム４８を搬送するための搬送ロール５２，５４が設けられている。また、紫外線を照射するための紫外線照射装置５６，５８も設けられている。このようにして、非電導性抗菌シート１０Ａを製造することができる。
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
＜パターニングロールの製造＞
円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、Ｎｅｗ−ＦＸ（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置）を用いてパターニングロールの製造を行った。まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて２０Ａ／ｄｍ2、６．０Ｖで４０μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を２ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）を用いて研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。上記形成した銅メッキ層を基材としてその表面にフォトレジスト（サーマルレジスト：ＴＳＥＲ−ＮＳ（株式会社シンク・ラボラトリー製））を塗布（ファウンテンコーター）、乾燥した。得られたフォトレジストの膜厚は膜厚計（ＦＩＬＬＭＥＴＲＩＣＳ社製Ｆ２０、松下テクノトレーデイング社販売）で計ったところ、７μｍであった。ついで、画像をレーザー露光し現像した。上記レーザー露光は、Ｌａｓｅｒ Ｓｔｒｅａｍ ＦＸを用い露光条件３００ｍＪ／ｃｍ2で所定のパターン露光を行った。また、上記現像は、ＴＬＤ現像液（株式会社シンク・ラボラトリー製現像液）を用い、現像液希釈比率（原液１：水７）で、２４℃９０秒間行い、所定のレジストパターン部と非レジストパターン部を形成した。
円周６００ｍｍ、面長１１００ｍｍの版母材（アルミ中空ロール）を準備し、Ｎｅｗ−ＦＸ（株式会社シンク・ラボラトリー製全自動レーザーグラビア製版ロール製造装置）を用いてパターニングロールの製造を行った。まず、版母材（アルミ中空ロール）を銅メッキ槽に装着し、中空ロールをメッキ液に全没させて２０Ａ／ｄｍ2、６．０Ｖで４０μｍの銅メッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を２ヘッド型研磨機（株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機）を用いて研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。上記形成した銅メッキ層を基材としてその表面にフォトレジスト（サーマルレジスト：ＴＳＥＲ−ＮＳ（株式会社シンク・ラボラトリー製））を塗布（ファウンテンコーター）、乾燥した。得られたフォトレジストの膜厚は膜厚計（ＦＩＬＬＭＥＴＲＩＣＳ社製Ｆ２０、松下テクノトレーデイング社販売）で計ったところ、７μｍであった。ついで、画像をレーザー露光し現像した。上記レーザー露光は、Ｌａｓｅｒ Ｓｔｒｅａｍ ＦＸを用い露光条件３００ｍＪ／ｃｍ2で所定のパターン露光を行った。また、上記現像は、ＴＬＤ現像液（株式会社シンク・ラボラトリー製現像液）を用い、現像液希釈比率（原液１：水７）で、２４℃９０秒間行い、所定のレジストパターン部と非レジストパターン部を形成した。
次に、非レジストパターン部の銅メッキ層に対して、塩化第二銅腐食液を２０秒間スプレーエッチングし、エッチング深さが０．４μｍのエッチング凹部を形成した。その後、レジストパターン部のフォトレジストを５％ＫＯＨ水溶液で剥離除去した。
次いで、前記中空ロールをニッケルメッキ槽に装着し、メッキ液に半没させて２Ａ／ｄｍ2、７．０Ｖで１μｍのニッケルメッキ層を形成した。メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一なニッケルメッキ層を得た。
次に、ニッケルメッキ層の上面にＤＬＣ被覆膜をＣＶＤ法で形成した。雰囲気はアルゴン／水素ガス雰囲気、原料ガスにトルエン、成膜温度８０−１２０℃、成膜時間１８０分で膜厚１μｍのＤＬＣ被覆膜を成膜した。
上述のようにして、４種類の微細凹凸パターンを表面に備えてなるパターニングロールをそれぞれ製造した。なお、上述の製造例では、硬質被覆膜としてＤＬＣ被覆膜を形成した例を示したが、クロムやニッケルなど、硬質被覆膜であればいずれも適用可能である。
この得られた４種類のパターニングロールの表面を光学顕微鏡で観察したところ、平面視が略四角形状の複数の溝部及び／又は突起部が形成されてなる微細凹凸パターンを表面に備えてなるパターニングロールが観察された。
また、上述した例では、現像の後、エッチングによりエッチング凹部を形成した例を示したが、高さ１μｍの突起部又は深さ１μｍの溝部が形成されてなる微細凹凸パターンを形成する場合には、例えば、現像の後、エッチングせずにＤＬＣ等の硬質被覆膜でレジストパターン部と非レジストパターン部とを被覆することで、高さ１μｍの突起部又は深さ１μｍの溝部が形成されてなる微細凹凸パターンを形成するようにするのが好ましい。
＜非電導性抗菌シートの製造＞
次に、図１０と同様にして、パターニングロールの表面に紫外線硬化型のアクリル系樹脂を供給し、前記パターニングロールの表面に合成樹脂フィルムとしてＰＥＴフィルムを連続的に搬送し当接せしめることで前記ＰＥＴフィルムにアクリル系樹脂を転写した。そして、前記ＰＥＴフィルムに転写された前記アクリル系樹脂に、紫外線を照射して紫外線硬化せしめ、図１〜図４に示したような４種類の微細凹凸表面を有する非電導性抗菌シートを製造した。
次に、図１０と同様にして、パターニングロールの表面に紫外線硬化型のアクリル系樹脂を供給し、前記パターニングロールの表面に合成樹脂フィルムとしてＰＥＴフィルムを連続的に搬送し当接せしめることで前記ＰＥＴフィルムにアクリル系樹脂を転写した。そして、前記ＰＥＴフィルムに転写された前記アクリル系樹脂に、紫外線を照射して紫外線硬化せしめ、図１〜図４に示したような４種類の微細凹凸表面を有する非電導性抗菌シートを製造した。
＜材料及び方法＞
[非電導性抗菌シートの微細凹凸表面]
実施例１〜４では、非電導性抗菌シートとして、上述のように製造し、下記のような４種類の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなポリアクリレートプレートを用いた。また、比較例１として、ＰＥＴフィルムにアクリル系樹脂を塗布して紫外線硬化させただけの平滑表面を有するポリアクリレートプレートを用いた。
[非電導性抗菌シートの微細凹凸表面]
実施例１〜４では、非電導性抗菌シートとして、上述のように製造し、下記のような４種類の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなポリアクリレートプレートを用いた。また、比較例１として、ＰＥＴフィルムにアクリル系樹脂を塗布して紫外線硬化させただけの平滑表面を有するポリアクリレートプレートを用いた。
実施例１： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図１に示すような平面視が略四角形状であり長さの異なる複数の突起部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から突起部の頂上までの高さが０．４μｍ、突起部の裾幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が４μｍ。
実施例２： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図２に示すような平面視が略四角形状であり長さの異なる複数の溝部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から溝部の底までの深さが０．４μｍ、溝部の開口幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が４μｍ。
実施例３： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図３に示すような平面視が略四角形状であり長さ１６μｍの複数の突起部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から突起部の頂上までの高さが０．４μｍ、突起部の裾幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が６μｍ。
実施例４： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図４に示すような平面視が略四角形状であり長さ１６μｍの複数の溝部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から溝部の底までの深さが０．４μｍ、溝部の開口幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が６μｍ。
実施例２： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図２に示すような平面視が略四角形状であり長さの異なる複数の溝部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から溝部の底までの深さが０．４μｍ、溝部の開口幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が４μｍ。
実施例３： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図３に示すような平面視が略四角形状であり長さ１６μｍの複数の突起部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から突起部の頂上までの高さが０．４μｍ、突起部の裾幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が６μｍ。
実施例４： ポリアクリレートプレートの微細凹凸表面は、図４に示すような平面視が略四角形状であり長さ１６μｍの複数の溝部が規則的に形成された微細凹凸表面とした。シート表面から溝部の底までの深さが０．４μｍ、溝部の開口幅が２μｍ、ｘ方向スペースの幅が２μｍ、ｙ方向スペースの幅が６μｍ。
[菌株及び培養条件]
Hassett et al.（非特許文献１０）の方法に従い、緑膿菌（およそ１０８cells/ml）をL-タイプガラスチューブ（直径1.5cm、水平長さ13.5cm、高さ8cm）中で、5mlのグルコース（0.4%）VBMM最小培地(9)中で37℃で120rpmで撹拌しながら培養した。緑膿菌の細菌細胞増殖は540nmでの吸光度を測定することによって観察された。培地の量に対するプレートの領域の比率を調整するために、異なる表面形状を備えた25ピースのポリアクリレートプレート（1cm x 2cm）をL-タイプガラスチューブに加えた。
Hassett et al.（非特許文献１０）の方法に従い、緑膿菌（およそ１０８cells/ml）をL-タイプガラスチューブ（直径1.5cm、水平長さ13.5cm、高さ8cm）中で、5mlのグルコース（0.4%）VBMM最小培地(9)中で37℃で120rpmで撹拌しながら培養した。緑膿菌の細菌細胞増殖は540nmでの吸光度を測定することによって観察された。培地の量に対するプレートの領域の比率を調整するために、異なる表面形状を備えた25ピースのポリアクリレートプレート（1cm x 2cm）をL-タイプガラスチューブに加えた。
[静的なバイオフィルム形成の測定]
非特許文献１１に記載された方法に準じて、マイクロタイター静的バイオフィルムアッセイを行った。細菌細胞を一晩培養した液を初期吸光度(A540)が0.01〜0.02（およそ106 cell/ml）となるようにVBMM培地中で1:1000で希釈した。希釈した培養液(50μl)を撹拌せずに37℃で24時間96ウェルのマイクロタイタープレート中で培養し、細菌細胞密度を吸光度(A595)で測定して決定した。浮遊性細菌細胞を取り除いた後、室温で30分間0.1%クリスタルバイオレット溶液(0.2ml)でバイオフィルムを染色し、蒸留水で5回洗浄した。クリスタルバイオレット染色(Crystal violet stain)を20%酢酸(0.2 ml)で可溶化し、570nmでの吸光度を測定した。バイオフィルムの形成は、A570/A595で発現した。各々のウェルに、異なる表面形状のポリアクリレートプレート（直径6mm）を微細凹凸表面を上にして細菌がその上に静的に接するように敷設した。
非特許文献１１に記載された方法に準じて、マイクロタイター静的バイオフィルムアッセイを行った。細菌細胞を一晩培養した液を初期吸光度(A540)が0.01〜0.02（およそ106 cell/ml）となるようにVBMM培地中で1:1000で希釈した。希釈した培養液(50μl)を撹拌せずに37℃で24時間96ウェルのマイクロタイタープレート中で培養し、細菌細胞密度を吸光度(A595)で測定して決定した。浮遊性細菌細胞を取り除いた後、室温で30分間0.1%クリスタルバイオレット溶液(0.2ml)でバイオフィルムを染色し、蒸留水で5回洗浄した。クリスタルバイオレット染色(Crystal violet stain)を20%酢酸(0.2 ml)で可溶化し、570nmでの吸光度を測定した。バイオフィルムの形成は、A570/A595で発現した。各々のウェルに、異なる表面形状のポリアクリレートプレート（直径6mm）を微細凹凸表面を上にして細菌がその上に静的に接するように敷設した。
[スウォーミング運動性]
de la Fuente-Nunez et al. （非特許文献１２）の方法に従い、スウォーミング運動性の実験を行った。細菌細胞は一晩培養したものを、VBMM培地で吸光度(A540)が0.05となるまで希釈した。5 μlの希釈した細菌細胞を、Luria-Bertani (LB) 培地を含む0.5%寒天プレートの中央にスポットし、異なる表面形状を備えたポリアクリレートプレート(1cm x 1cm)で蓋をした。寒天プレートを37℃で24時間培養した。写真をとり、スウォーミングエリアを測定した。
de la Fuente-Nunez et al. （非特許文献１２）の方法に従い、スウォーミング運動性の実験を行った。細菌細胞は一晩培養したものを、VBMM培地で吸光度(A540)が0.05となるまで希釈した。5 μlの希釈した細菌細胞を、Luria-Bertani (LB) 培地を含む0.5%寒天プレートの中央にスポットし、異なる表面形状を備えたポリアクリレートプレート(1cm x 1cm)で蓋をした。寒天プレートを37℃で24時間培養した。写真をとり、スウォーミングエリアを測定した。
[走査型電子顕微鏡（SEM）]
Lamppa and Grieswold（非特許文献１３）の方法に準じて、SEMで観察した。細胞は、“スウォーミング運動性”の項で記述したように培養され、ポリアクリレートプレートは、4℃で一晩2%グルタルアルデヒドで固定した。プレートの脱水を、50%, 70%, 80%, 90% 及び 95%アセトンでそれぞれ15分間行い、100%アセトンと100%第三ブチルアルコールでの15分間の脱水に3回ずつ変えて行った。プレートはその後、真空蒸発器(JFD-310, JEOL,Japan)で3時間空気乾燥し、溶かしたアピエゾンワックス層とともにSEMのスタブに装着した。装着したプレートをその後、金及びパラジウムでスパッタコーティングし、SEM (JSM-6060LV, JEOL, Japan)で観察した。
Lamppa and Grieswold（非特許文献１３）の方法に準じて、SEMで観察した。細胞は、“スウォーミング運動性”の項で記述したように培養され、ポリアクリレートプレートは、4℃で一晩2%グルタルアルデヒドで固定した。プレートの脱水を、50%, 70%, 80%, 90% 及び 95%アセトンでそれぞれ15分間行い、100%アセトンと100%第三ブチルアルコールでの15分間の脱水に3回ずつ変えて行った。プレートはその後、真空蒸発器(JFD-310, JEOL,Japan)で3時間空気乾燥し、溶かしたアピエゾンワックス層とともにSEMのスタブに装着した。装着したプレートをその後、金及びパラジウムでスパッタコーティングし、SEM (JSM-6060LV, JEOL, Japan)で観察した。
＜結果＞
[非電導性抗菌シート上のバイオフィルムの形成の減少]
非電導性抗菌シート自体が緑膿菌のバイオフィルム形成の減少にとって重要であるか否かを調べるために、細菌細胞の成長及び緑膿菌のバイオフィルム形成について、比較例１の平滑な表面を有するプレート及び実施例１〜４の微細凹凸表面を有するプレートで比較した。
[非電導性抗菌シート上のバイオフィルムの形成の減少]
非電導性抗菌シート自体が緑膿菌のバイオフィルム形成の減少にとって重要であるか否かを調べるために、細菌細胞の成長及び緑膿菌のバイオフィルム形成について、比較例１の平滑な表面を有するプレート及び実施例１〜４の微細凹凸表面を有するプレートで比較した。
（実験例）−撹拌培養実験−
実施例１、実施例３及び比較例１の２５ピースの種々のプレート (1 cm x 2 cm) を含む5mlのグルコースVBMM培地中で細菌細胞を撹拌培養した。また、プレートなしのものも比較のために同様に細菌細胞を撹拌培養した。図１１に、撹拌しての緑膿菌の細胞成長における、種々のタイプの微細パターンプレートの効果を示す。細胞成長は種々のタイプのプレートの存在下で吸光度[A540]を測定することにより観察された。図１１に示すように、細菌細胞を撹拌培養した場合には、どの種類のプレートでも緑膿菌の細胞成長は抑制されなかった。
実施例１、実施例３及び比較例１の２５ピースの種々のプレート (1 cm x 2 cm) を含む5mlのグルコースVBMM培地中で細菌細胞を撹拌培養した。また、プレートなしのものも比較のために同様に細菌細胞を撹拌培養した。図１１に、撹拌しての緑膿菌の細胞成長における、種々のタイプの微細パターンプレートの効果を示す。細胞成長は種々のタイプのプレートの存在下で吸光度[A540]を測定することにより観察された。図１１に示すように、細菌細胞を撹拌培養した場合には、どの種類のプレートでも緑膿菌の細胞成長は抑制されなかった。
（実施例１〜４及び比較例１）−静置での実験−
それぞれのウェルに実施例１〜４及び比較例１の種々のプレートを微細凹凸表面を上にして細菌がその上に静的に接するように置いてマイクロタイター静的バイオフィルムアッセイを行った。撹拌での細菌細胞成長とは対照的に、平滑なプレート（比較例１）の代わりに、実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートを使用した場合、プレート上のバイオフィルム形成は著しく抑制された。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートによるバイオフィルム形成の抑制率は、およそ７０％であった。実施例３及び４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートを使用した場合でも、バイオフィルムの形成は抑制された。実施例３及び４のプレートによるバイオフィルム形成の抑制率は、およそ３０％であった。また、バイオフィルム形成の減少は、突起部を設けた凸部タイプのプレート（実施例１及び実施例３）に対して、溝部を設けた凹部タイプのプレート（実施例２及び実施例４）が使用された場合であっても、バイオフィルム形成の抑制効果は、ほとんど同じであった。結果を図１２に示す。図１２は、撹拌なしで、種々のタイプのプレート上で培養後の緑膿菌のバイオフィルム形成を示すグラフである。バイオフィルム形成は上述の「材料及び方法」の項に記載したように評価した。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートの存在下で得られた値に対する比較例１の平滑なプレートの存在下で得られた値に対して、スチューデントのt検定(Student’s t test)を行った。図１２において、* p< 0.05; ** p< 0.01である。
それぞれのウェルに実施例１〜４及び比較例１の種々のプレートを微細凹凸表面を上にして細菌がその上に静的に接するように置いてマイクロタイター静的バイオフィルムアッセイを行った。撹拌での細菌細胞成長とは対照的に、平滑なプレート（比較例１）の代わりに、実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートを使用した場合、プレート上のバイオフィルム形成は著しく抑制された。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートによるバイオフィルム形成の抑制率は、およそ７０％であった。実施例３及び４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートを使用した場合でも、バイオフィルムの形成は抑制された。実施例３及び４のプレートによるバイオフィルム形成の抑制率は、およそ３０％であった。また、バイオフィルム形成の減少は、突起部を設けた凸部タイプのプレート（実施例１及び実施例３）に対して、溝部を設けた凹部タイプのプレート（実施例２及び実施例４）が使用された場合であっても、バイオフィルム形成の抑制効果は、ほとんど同じであった。結果を図１２に示す。図１２は、撹拌なしで、種々のタイプのプレート上で培養後の緑膿菌のバイオフィルム形成を示すグラフである。バイオフィルム形成は上述の「材料及び方法」の項に記載したように評価した。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートの存在下で得られた値に対する比較例１の平滑なプレートの存在下で得られた値に対して、スチューデントのt検定(Student’s t test)を行った。図１２において、* p< 0.05; ** p< 0.01である。
[非電導性抗菌シート上の細胞のスウォーミング運動性の減少]
それから、緑膿菌のスウォーミング運動性も非電導性抗菌シートによって抑制されるかどうかを検証した。何故ならば、細菌細胞のスウォーミングは細菌感染のための一つの重要な要素だからである。希釈した細胞を、柔らかい寒天面上にスポットし、実施例１〜４及び比較例１の種々のプレートを、寒天面上に静置した細菌の上に被せてカバーし、３７℃で２４時間の条件下で培養した。図１３及び図１４に、種々のタイプのプレートでカバーした０．５％寒天プレート上での緑膿菌のスウォーミングを示す。細胞のスウォーミングは、上述した「材料及び方法」の項に記載したように評価した。図１３が細胞のスウォーミングの写真、図１４が、実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートでカバーされた細胞のスウォーミング領域の相対幅を比較例１の平滑なプレートでカバーされた細胞と比較したパーセンテージで示したものである。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートの存在下で得られた値に対する比較例１の平滑なプレートの存在下で得られた値に対して、スチューデントのt検定(Student’s t test)を行った。図１４において、* p< 0.05; ** p< 0.01である。
それから、緑膿菌のスウォーミング運動性も非電導性抗菌シートによって抑制されるかどうかを検証した。何故ならば、細菌細胞のスウォーミングは細菌感染のための一つの重要な要素だからである。希釈した細胞を、柔らかい寒天面上にスポットし、実施例１〜４及び比較例１の種々のプレートを、寒天面上に静置した細菌の上に被せてカバーし、３７℃で２４時間の条件下で培養した。図１３及び図１４に、種々のタイプのプレートでカバーした０．５％寒天プレート上での緑膿菌のスウォーミングを示す。細胞のスウォーミングは、上述した「材料及び方法」の項に記載したように評価した。図１３が細胞のスウォーミングの写真、図１４が、実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートでカバーされた細胞のスウォーミング領域の相対幅を比較例１の平滑なプレートでカバーされた細胞と比較したパーセンテージで示したものである。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートの存在下で得られた値に対する比較例１の平滑なプレートの存在下で得られた値に対して、スチューデントのt検定(Student’s t test)を行った。図１４において、* p< 0.05; ** p< 0.01である。
図１３及び図１４に示すように、細菌細胞のスウォーミングは実施例１及び実施例２の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートで強く抑制され、実施例３及び実施例４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートだと、弱く抑制された。細菌細胞のスウォーミングは、比較例１の平滑なプレートでカバーをした場合と比べて、実施例１及び実施例２のプレートによるスウォーミングの抑制率はおよそ６５％であり、実施例３及び実施例４のプレートによるスウォーミングの抑制率はおよそ５０％であった。スウォーミングの抑制率は、溝部を設けた凹部タイプのプレート（実施例２及び実施例４）が使用された場合であっても、ほとんど同じであった。この結果は、実施例で用いた微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートによって細菌細胞のスウォーミングが抑制されることを示している。
[プレート上の細菌細胞数の減少]
上述したスウォーミング運動性アッセイのために使用した実施例１〜４及び比較例１の種々のプレート上の細菌細胞の状態を、より詳細に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で分析した（図１５）。種々のプレートの表面の微細パターントポグラフィを図１５Ａに示す。図１５は、撹拌なしで、種々のタイプのプレート上で培養後の緑膿菌の細胞の数を測定したものであり、Ａが種々のタイプのプレートのＳＥＭ写真、Ｂが種々のタイプのプレート上の緑膿菌のＳＥＭ写真である。細菌細胞は、図１３及び図１４の説明中に記載したように培養し、ＳＥＭ上の10μm2における細胞を２０の異なるプレートにおいてカウントした。種々のタイプのプレート上の平均細胞数は、平滑なプレート上で培養した細胞と比較したパーセンテージで示した。パーセントの細胞数は、標準誤差の平均値(mean ± S. E.)である。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートの存在下で得られた値に対する比較例１の平滑なプレートの存在下で得られた値に対して、スチューデントのt検定(Student’s t test)を行った。* p < 0.05; ** p < 0.01である。
上述したスウォーミング運動性アッセイのために使用した実施例１〜４及び比較例１の種々のプレート上の細菌細胞の状態を、より詳細に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で分析した（図１５）。種々のプレートの表面の微細パターントポグラフィを図１５Ａに示す。図１５は、撹拌なしで、種々のタイプのプレート上で培養後の緑膿菌の細胞の数を測定したものであり、Ａが種々のタイプのプレートのＳＥＭ写真、Ｂが種々のタイプのプレート上の緑膿菌のＳＥＭ写真である。細菌細胞は、図１３及び図１４の説明中に記載したように培養し、ＳＥＭ上の10μm2における細胞を２０の異なるプレートにおいてカウントした。種々のタイプのプレート上の平均細胞数は、平滑なプレート上で培養した細胞と比較したパーセンテージで示した。パーセントの細胞数は、標準誤差の平均値(mean ± S. E.)である。実施例１〜４の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートの存在下で得られた値に対する比較例１の平滑なプレートの存在下で得られた値に対して、スチューデントのt検定(Student’s t test)を行った。* p < 0.05; ** p < 0.01である。
プレート上の細菌細胞の数は、実施例１及び実施例２の両方で、比較例１の平滑なプレートに比較して約３０％まで減少した。実施例３及び実施例４のプレートでは、比較例１の平滑なプレートに比較して約５０％減少した。地形高さは小さい(0.4 μm)ため、細菌細胞は、実施例１及び実施例３のプレート表面の突起部の頂上及び実施例２及び４のプレートのｘ方向スペース上に位置しており、実施例１及び実施例３のプレート表面のｘ方向スペース及び実施例２及び４のプレートの溝部には位置していなかった（図１５Ｂ）。実施例１〜４のように、浅い凹凸(0.4 μm)表面を有するトポグラフィカルなプレートにおける細菌細胞の存在位置は、従来のsharklet（登録商標）の微細パターンのような深い凹凸(3μm) 表面を有するトポグラフィカルなプレートにおける細菌細胞の存在位置と対照的なものであった。これらの結果は、本発明の非電導性抗菌シート自体が、表面の凹凸が浅くとも、細菌細胞の数及びバイオフィルムの形成を減少させることに関係していることを示している。
[考察]
シリコンエラストマーからなる鮫肌トポグラフィプレート（sharklet（登録商標））（地形幅及び隙間が２μｍで地形高さが３μｍ）が、黄色ブドウ球菌（７）及び大腸菌（８）のバイオフィルム形成及びスウォーミングを抑制したことが報告されている。このプレートはまた、ウスバアオノリの遊走子（１５）の付着も抑制した。
本発明者らは、ポリアクリレートからなる浅い地形高さ（地形幅及び隙間が２μｍで地形高さが０．４μｍ）の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートでも緑膿菌のバイオフィルム形成を抑制することを確認した。本発明の非電導性抗菌シートによれば、バイオフィルム形成の抑制はまた、大腸菌でも観察された（データは非表示）。さらに、本発明の非電導性抗菌シートによれば、バイオフィルム形成の抑制はまた、黄色ブドウ球菌でも観察された（データは非表示）。したがって、グラム陰性菌及びグラム陽性菌のいずれの菌でも効果が確認された。バイオフィルム形成及びスウォーミング運動性の減少には幾つかのファクターが関連しているものと考えられる。
シリコンエラストマーからなる鮫肌トポグラフィプレート（sharklet（登録商標））（地形幅及び隙間が２μｍで地形高さが３μｍ）が、黄色ブドウ球菌（７）及び大腸菌（８）のバイオフィルム形成及びスウォーミングを抑制したことが報告されている。このプレートはまた、ウスバアオノリの遊走子（１５）の付着も抑制した。
本発明者らは、ポリアクリレートからなる浅い地形高さ（地形幅及び隙間が２μｍで地形高さが０．４μｍ）の微細凹凸表面を有するトポグラフィカルなプレートでも緑膿菌のバイオフィルム形成を抑制することを確認した。本発明の非電導性抗菌シートによれば、バイオフィルム形成の抑制はまた、大腸菌でも観察された（データは非表示）。さらに、本発明の非電導性抗菌シートによれば、バイオフィルム形成の抑制はまた、黄色ブドウ球菌でも観察された（データは非表示）。したがって、グラム陰性菌及びグラム陽性菌のいずれの菌でも効果が確認された。バイオフィルム形成及びスウォーミング運動性の減少には幾つかのファクターが関連しているものと考えられる。
それらのファクターとは、表面特性、表面トポグラフィ、地形寸法、及び屈曲度である。バイオフィルム形成及びスウォーミング運動性の減少のためには、プレート上の表面トポグラフィの多様性により、屈曲度が重要であることを該結果は示唆している。この考えは、突起部を設けた実施例１及び実施例３のような表面形状と溝部を設けた実施例２及び実施例４のような表面形状を有するプレートで同様の抗菌効果が得られたということからも裏付けられる。
また、最初の細胞の数が少ないと、本発明の非電導性抗菌シートによってバイオフィルム形成及びスウォーミング運動性が抑制される率はより増大する。本発明の非電導性抗菌シートでは、汚染された細菌の細胞の数が1 x 104 cells/cm2よりも小さければ、ほとんど完全に除去できる。これらの結果を総合すると、もし、医療処置に関係する施設や人々が集まる場所などにおける建物及び器具が本発明の非電導性抗菌シートによってカバーされていれば、細菌感染を著しく減少させることができることを示している。
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：本発明の非電導性抗菌シート、１２ａ，１２ｂ：突起部、１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ：シート表面、１６ａ，１６ｂ，３６ａ，３６ｂ：凹凸群、１８ａ，１８ｂ，３８ａ，３８ｂ：微細凹凸表面、２０ａ，２０ｂ，４０ａ，４０ｂ:ｘ方向スペース、２２ａ，２２ｂ，４２ａ，４２ｂ：ｙ方向スペース、２４：細菌、２６：シート本体、３２ａ，３２ｂ：溝部、３５：溶液、３７：バイオフィルム、３９：面、４２：微細凹凸パターン、４４：パターニングロール、４６：アクリル系樹脂、４８：合成樹脂フィルム、５０：紫外線、５２，５４：搬送ロール、５６，５８：紫外線照射装置、１００：従来の導電性抗菌シート、１０４：従来のシート表面、１０２：従来の突起部、１２０：従来の凹部のスペース、１３０：従来の平滑な表面を有するシート、１３２：平滑な表面、ＢＷ：突起部の裾幅、ＤＴ：シート表面から溝部の底までの深さ、Ｈ：シート表面から突起部の頂上までの高さ、Ｌ：従来のシート表面から突起部の頂上までの高さ、ＯＷ：溝部の開口幅、Ｓ：従来の凹部のスペースの幅、Ｗ：従来の突起部の裾幅、ＸＳ１，ＸＳ２：ｘ方向スペースの幅。
Claims (11)
- 平面視が略四角形状の複数の突起部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面を含む非電導性抗菌シートであって、
前記突起部が、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース及びｙ方向スペースをあけて規則的に形成され、
前記シート表面から前記突起部の頂上までの高さが０．４μｍ〜１μｍであり、
前記突起部の裾幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペースの幅と前記突起部の裾幅が同一幅であり、
前記微細凹凸表面に静的に接している細菌が、前記ｘ方向スペースに細菌がトラップされることなしに抗菌作用を発揮してなることを特徴とする非電導性抗菌シート。 - 平面視が略四角形状の複数の溝部がシート表面に形成されることで凹凸群を形成してなるアクリル系樹脂製の微細凹凸表面を含む非電導性抗菌シートであって、
前記溝部が、x方向及びそれに直交するy方向に、所定の幅のｘ方向スペース及びｙ方向スペースをあけて規則的に形成され、
前記シート表面から前記溝部の底までの深さが０．４μｍ〜１μｍであり、
前記溝部の開口幅が２μｍ〜３μｍであり、前記ｘ方向スペースの幅と前記溝部の開口幅が同一幅であり、
前記微細凹凸表面に静的に接している細菌が、前記溝部に細菌がトラップされることなしに抗菌作用を発揮してなることを特徴とする非電導性抗菌シート。 - 前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面に静的に接している細菌のバイオフィルム形成が抑制されることを特徴とする請求項１又は２記載の非電導性抗菌シート。
- 前記非電導性抗菌シートを、前記微細凹凸表面が細菌に静的に接するように、面上に静置した細菌の上に被せることで、前記細菌のスウォーミングが抑制されることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の非電導性抗菌シート。
- 前記面がフィルターの面であることを特徴とする請求項４記載の非電導性抗菌シート。
- 請求項１〜５いずれか１項記載の非電導性抗菌シートを用いることを特徴とする抗菌方法。
- 請求項１〜５いずれか１項記載の非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面に細菌を静的に接しせしめることにより、前記細菌のバイオフィルム形成を抑制することを特徴とする抗菌方法。
- 請求項１〜５いずれか１項記載の非電導性抗菌シートを、面上に静置した細菌の上に被せることで、前記細菌のスウォーミングを抑制してなることを特徴とする抗菌方法。
- 請求項１〜５いずれか１項記載の非電導性抗菌シートの製造方法であり、前記非電導性抗菌シートの前記微細凹凸表面が、パターニングロールでアクリル系樹脂を合成樹脂フィルムに転写することにより作製されることを特徴とする非電導性抗菌シートの製造方法。
- 前記アクリル系樹脂が紫外線硬化型のアクリル系樹脂であり、前記合成樹脂フィルムに転写された前記アクリル系樹脂が、紫外線硬化によって硬化せしめられてなることを特徴とする請求項９記載の非電導性抗菌シートの製造方法。
- 請求項１〜５いずれか１項記載の非電導性抗菌シートの製造方法であり、
平面視が略四角形状の複数の溝部及び／又は突起部が形成されてなる微細凹凸パターンを表面に備えてなるパターニングロールの表面に紫外線硬化型のアクリル系樹脂を供給する工程と、
前記パターニングロールの表面に合成樹脂フィルムを連続的に搬送し当接せしめることで前記合成樹脂フィルムにアクリル系樹脂を転写する工程と、
前記合成樹脂フィルムに転写された前記アクリル系樹脂に、紫外線を照射することで紫外線硬化せしめる工程と、
を有することを特徴とする非電導性抗菌シートの製造方法。
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