JP2015010063A - Antimicrobial material - Google Patents

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克己 小濱
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弘明 丸林
壮二 高見澤
Soji Takamizawa
壮二 高見澤
忠幸 森田
Tadayuki Morita
忠幸 森田
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雅之 石原
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Toyohiko Kuno
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antibiotic material obtained by immobilizing silver nanoparticles on a solid material.SOLUTION: A solid antimicrobial material comprises particulate chitin derivatives which have a deacetylation degree of 0% to 35% and a roughened surface so as to include nano-sized irregularities, and silver nanoparticles bound to the chitin derivatives. The nano-sized irregularities preferably comprise a fibrous structure formed by releasing main chains constituting the chitin derivatives with each other. Further, the nano-sized irregularities are preferably a ground surface obtained by grinding the chitin derivatives.

Description

本発明は、抗微生物材料に係り、詳細には銀ナノ粒子を含む固体状の抗微生物材料に関する。また、抗微生物材料を含む物品と、抗微生物材料の製造方法に関する。   The present invention relates to an antimicrobial material, and more particularly to a solid antimicrobial material containing silver nanoparticles. The present invention also relates to an article containing an antimicrobial material and a method for producing the antimicrobial material.

単純なマクロな塊状の金属とは異なり、金属ナノ粒子は、そのサイズや形状に応じた光学的、電磁気的、化学的特性を生じることが知られている。このような金属ナノ粒子の製造方法として、ナノサイズレベルの銀ナノ粒子を含む金属コロイド溶液を、簡便な装置を用い、温和な条件で製造する方法が公知となっている（例えば、特許文献１、非特許文献１〜３）。特許文献１には、還元糖の種類及び濃度を変化させることによって金属ナノ粒子の粒径を制御する技術が開示されている。また、金属コロイドの製造方法として、金属イオン含有ガラス粉末と還元糖（グルコース）とを含む水系懸濁液を、一般的なオートクレーブ装置等を用いて加圧加熱する技術が公知となっている（例えば、特許文献２）。更に、担体としてのキチン・キトサンに金属ナノ粒子を固定化した抗微生物材料が公知となっている（例えば、非特許文献４、５）。   Unlike simple macro massive metals, metal nanoparticles are known to produce optical, electromagnetic and chemical properties depending on their size and shape. As a method for producing such metal nanoparticles, a method of producing a metal colloid solution containing nano-sized silver nanoparticles under mild conditions using a simple apparatus is known (for example, Patent Document 1). Non-patent documents 1 to 3). Patent Document 1 discloses a technique for controlling the particle size of metal nanoparticles by changing the type and concentration of reducing sugar. Further, as a method for producing a metal colloid, a technique is known in which an aqueous suspension containing a metal ion-containing glass powder and reducing sugar (glucose) is heated under pressure using a general autoclave apparatus or the like ( For example, Patent Document 2). Furthermore, antimicrobial materials in which metal nanoparticles are immobilized on chitin / chitosan as a carrier are known (for example, Non-Patent Documents 4 and 5).

特開２０１０−２６８６９４号公報JP 2010-268694 A 特開２０１１−１５７６２３号公報JP 2011-157623 A Y. Mori et al. Simple and environmentally friendly preparation and size control of silver nanoparticles using an inhomogeneous system with silver-containing glass powder. J Nanopart Res 13, 2799 (2011)Y. Mori et al. Simple and environmentally friendly preparation and size control of silver nanoparticles using an inhomogeneous system with silver-containing glass powder.J Nanopart Res 13, 2799 (2011) T. Cunha et al. Biological and pharmacological activity of chitosan and derivatives. Chitosan-based systems for biopharmaceuticals: Delivery, targeting and polymer therapeutics, First edition. Edited by Bruno Sarmento and Jose das Neves. by John Wiley&Sons, Ltd. (2012)T. Cunha et al. Biological and pharmacological activity of chitosan and derivatives.Chitosan-based systems for biopharmaceuticals: Delivery, targeting and polymer therapeutics, First edition.Edited by Bruno Sarmento and Jose das Neves. By John Wiley & Sons, Ltd. (2012) J.L. Elechiguerra et al. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. J Nanobiotechnol 3, 6 (2005)J.L.Elechiguerra et al. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. J Nanobiotechnol 3, 6 (2005) Y. Mori et al. Antivial activity of silver nanoparticle/chitosan composites against H1N1 influenza A virus. Nanoscale Res Lett 8, 93 (2013)Y. Mori et al. Antivial activity of silver nanoparticle / chitosan composites against H1N1 influenza A virus.Nanoscale Res Lett 8, 93 (2013) V.Q. Nguyen et al. Preparation of size-controlled silver nanoparticles and chitin-based composites and their antimicrobial activities. J Nanomater, Article ID 693486, 1, 2013V.Q.Nguyen et al. Preparation of size-controlled silver nanoparticles and chitin-based composites and their antimicrobial activities.J Nanomater, Article ID 693486, 1, 2013

銀ナノ粒子は、生体に対して影響を及ぼすことがいくつか報告されており、特に水生生物に対する生体毒性が危惧されている。哺乳類に対してもマウスの***幹細胞の成長を阻害することが知られている。また、銀ナノ粒子は表面プラズモン共鳴により呈色するため、銀ナノ粒子を溶媒に分散させたコロイド溶液状態での抗微生物材料への適用は、生体への影響のみならず衣類や家財等の汚損が予期されるために困難であった。   Silver nanoparticles have been reported to have some effects on living organisms, and in particular, biotoxicity to aquatic organisms is feared. It is also known to inhibit the growth of mouse sperm stem cells in mammals. In addition, since silver nanoparticles are colored by surface plasmon resonance, application to antimicrobial materials in the state of colloidal solution in which silver nanoparticles are dispersed in a solvent is not only harmful to living organisms but also stains such as clothing and household goods. It was difficult to expect.

そのため、銀ナノ粒子の抗微生物剤としての適用は、キチン・キトサンのような有機高分子の基質（担体）の内部に固定化したものが多かった。しかしながら、抗微生物性の発現は銀ナノ粒子部分の微生物に対する選択的な物理吸着よるものであるため、銀ナノ粒子と基質との立体構造の制御が重要になる。すなわち、銀ナノ粒子の粗大化を抑制しつつ、基質の表面に銀ナノ粒子を効率良く分散させることが重要になる。   For this reason, silver nanoparticles are often applied as antimicrobial agents by being immobilized inside an organic polymer substrate (carrier) such as chitin or chitosan. However, since the expression of antimicrobial properties is due to selective physical adsorption of the silver nanoparticle part to the microorganism, control of the three-dimensional structure of the silver nanoparticle and the substrate is important. That is, it is important to efficiently disperse the silver nanoparticles on the surface of the substrate while suppressing the coarsening of the silver nanoparticles.

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、銀ナノ粒子を固体物質に固定化した抗生物性材料を提供することを課題とする。また、抗生物性材料を含む物品を提供することを課題とする。また、その製造方法を簡素にする（容易化する）ことを課題とする。   This invention is made | formed in view of the above background, Comprising: It aims at providing the antibiotic material which fix | immobilized silver nanoparticle to the solid substance. Another object is to provide an article containing an antibiotic material. Another object is to simplify (make easy) the manufacturing method.

上記課題を解決するために、本発明は、脱アセチル化度が０％〜３５％であり、表面にナノサイズの凹凸を含むように粗面化された粒子状のキチン誘導体と、前記キチン誘導体に結合した銀ナノ粒子とを有することを特徴とする固体状の抗微生物材料である。   In order to solve the above problems, the present invention provides a particulate chitin derivative having a degree of deacetylation of 0% to 35% and roughened so as to include nano-sized irregularities on the surface, and the chitin derivative It is a solid antimicrobial material characterized by having silver nanoparticles bonded to the.

ここで、キチン誘導体は、複数のＮ−アセチルグルコサミン（Ｃ８Ｈ１３ＮＯ５）とグルコサミン（Ｃ６Ｈ１３ＮＯ５）とを直鎖状に含む分子量が数千〜数十万の多糖類である。Ｎ−アセチルグルコサミンは、そのアセチル基を脱アセチル化することによってグルコサミンとなる。キトサンは、キチンと同様に、複数のＮ−アセチルグルコサミンとグルコサミンとを直鎖状に含む分子量が数千〜数十万の多糖類であって、脱アセチル化度によってキチンと区別されている。脱アセチル化度は、キチン誘導体中に含まれるＮ−アセチルグルコサミン及びグルコサミンの総数に対するグルコサミンの数の割合と定義されている。キチン誘導体は、脱アセチル化度が０〜５０％のものをキチン、５１％〜１００％のものをキトサンと定義する。 Here, the chitin derivative is a polysaccharide having a molecular weight of several thousands to several hundred thousand, which includes a plurality of N-acetylglucosamine (C 8 H 13 NO 5 ) and glucosamine (C 6 H 13 NO 5 ) in a straight chain. is there. N-acetylglucosamine becomes glucosamine by deacetylating the acetyl group. Similar to chitin, chitosan is a polysaccharide having a molecular weight of several thousands to several hundred thousand including a plurality of N-acetylglucosamine and glucosamine in a straight chain, and is distinguished from chitin by the degree of deacetylation. The degree of deacetylation is defined as the ratio of the number of glucosamines to the total number of N-acetylglucosamines and glucosamines contained in the chitin derivative. A chitin derivative is defined as chitin having a degree of deacetylation of 0 to 50% and chitosan having a deacetylation degree of 51% to 100%.

また、キチン誘導体は、含まれるＮ−アセチルグルコサミン及びグルコサミンが付加的な官能基を有していてもよい。キチン誘導体は、例えば、Ｎ−アセチルグルコサミン及びグルコサミンの水酸基のカルボキシ化合物やアルコキシ化合物、アルチレングリコールの付加物、アシルオキシ化合物、カルバメート化合物等の各種のものを含み、具体的には例えば、カルボキシメチルキチン（ＣＭＣＴ）を含む。   Moreover, the N-acetylglucosamine and glucosamine contained in the chitin derivative may have an additional functional group. Chitin derivatives include, for example, various compounds such as N-acetylglucosamine and a carboxy compound of a hydroxyl group of glucosamine, an alkoxy compound, an adduct of alkylene glycol, an acyloxy compound, a carbamate compound, and specifically, for example, carboxymethyl chitin (CMCT).

また、キチン誘導体の粗面化は、酸を用いたエッチング処理や、ボールミルや乳鉢による摩砕（破砕、粉砕）処理を含む。   Further, the roughening of the chitin derivative includes an etching treatment using an acid and a grinding (crushing or grinding) treatment using a ball mill or a mortar.

この構成によれば、脱アセチル化度が０％〜５０％のキチン誘導体は、常温（２０℃±１５℃）において、固体となるため、銀ナノ粒子が結合された固体状の抗微生物材料を得ることができる。この抗微生物材料は、常温（２０℃±１５℃）において、水に不溶な粒子（粉体）として得られる。キチンは弱い正電荷を有するため、表面に塩化物及び酸化物が形成されて負の電荷を有する銀ナノ粒子と結合することができる。特に、キチンは、銀ナノ粒子を含むコロイド溶液に添加することによって、銀ナノ粒子と結合することができるため、キチン／銀ナノ粒子複合体の形成が容易である。   According to this configuration, a chitin derivative having a degree of deacetylation of 0% to 50% becomes a solid at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.), and therefore, a solid antimicrobial material to which silver nanoparticles are bound is obtained. Can be obtained. This antimicrobial material is obtained as water-insoluble particles (powder) at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.). Since chitin has a weak positive charge, chlorides and oxides are formed on the surface and can bind to silver nanoparticles having a negative charge. In particular, since chitin can be combined with silver nanoparticles by adding to a colloidal solution containing silver nanoparticles, it is easy to form a chitin / silver nanoparticle composite.

本発明では、キチン誘導体の表面は粗面化され、ナノサイズの凹凸を含むため、銀ナノ粒子は凹凸内に入り込むことによってキチン誘導体と相互作用可能な面積が増大し、物理吸着による相互作用が増加する。そのため、銀ナノ粒子は、キチン誘導体との静電相互作用に加え、キチン誘導体の表面との物理吸着によってキチン誘導体表面に保持される。すなわち、銀ナノ粒子のキチン誘導体に対する結合が促進される。   In the present invention, since the surface of the chitin derivative is roughened and includes nano-sized irregularities, the silver nanoparticles enter the irregularities, thereby increasing the area that can interact with the chitin derivative and causing interaction by physical adsorption. To increase. Therefore, the silver nanoparticles are held on the surface of the chitin derivative by physical adsorption with the surface of the chitin derivative in addition to electrostatic interaction with the chitin derivative. That is, the binding of silver nanoparticles to the chitin derivative is promoted.

また、キチン／銀ナノ粒子複合体である抗微生物材料は、固体として形態が安定しているため、各種の繊維、紙、コットン、ゴム、プラスチック、木材、塗料等の汎用材料に混合、塗布、被覆し、抗微生物活性を付与することができる。抗微生物材料は、繊維、紙、コットン、ゴム、プラスチック、木材、塗料等の汎用材料に例えば０．０５〜２０％の重量比で混合することで、抗微生物性を付与することができる。抗微生物材料を含む汎用材料は、シート状、スポンジ状（多孔質状）等に形成することができ、銀ナノ粒子と微生物との接触面積を増大させることができる。   In addition, the antimicrobial material that is a chitin / silver nanoparticle composite is stable in form as a solid, so it can be mixed and applied to general-purpose materials such as various fibers, paper, cotton, rubber, plastic, wood, paint, etc. It can be coated to impart antimicrobial activity. The antimicrobial material can impart antimicrobial properties by mixing it with a general-purpose material such as fiber, paper, cotton, rubber, plastic, wood, paint, etc. at a weight ratio of 0.05 to 20%, for example. A general-purpose material including an antimicrobial material can be formed into a sheet shape, a sponge shape (porous shape), or the like, and can increase the contact area between silver nanoparticles and microorganisms.

上記発明において、前記ナノサイズの凹凸は、前記キチン誘導体を構成する主鎖同士が互いに解れることによって形成された繊維状構造を含むとよい。   In the above invention, the nano-sized irregularities preferably include a fibrous structure formed by the main chains constituting the chitin derivative being separated from each other.

この構成によれば、キチン誘導体の表面には、キチン誘導体を構成する主鎖が繊維状に露出する。この解れた主鎖間に銀ナノ粒子が係止されることによって、銀ナノ粒子はキチン誘導体の表面に保持される。   According to this configuration, the main chain constituting the chitin derivative is exposed in a fiber form on the surface of the chitin derivative. The silver nanoparticles are retained on the surface of the chitin derivative by the silver nanoparticles being locked between the broken main chains.

上記発明において、前記ナノサイズの凹凸は、前記キチン誘導体を摩砕した際の摩砕面であるとよい。   In the above invention, the nano-sized irregularities may be a grinding surface when the chitin derivative is ground.

この構成によれば、キチン誘導体の摩砕面を利用したナノサイズの凹凸を形成することができる。キチン誘導体の摩砕面では、キチン誘導体を構成する主鎖が互いに解れ、ナノサイズの繊維状構造が形成される。   According to this configuration, nano-sized irregularities using the ground surface of the chitin derivative can be formed. On the grinding surface of the chitin derivative, the main chains constituting the chitin derivative are separated from each other, and a nano-sized fibrous structure is formed.

上記発明において、前記キチン誘導体は、摩砕処理によって粒径が０．５μｍ〜２００μｍに調製された粉末であるとよい。   In the above invention, the chitin derivative may be a powder having a particle diameter of 0.5 μm to 200 μm prepared by grinding treatment.

この構成によれば、粒径が０．５μｍ〜２００μｍに調製された粉末の摩砕面には、銀ナノ粒子を係止するために十分なナノサイズの凹凸が形成される。   According to this configuration, unevenness of nano-size sufficient to lock the silver nanoparticles is formed on the ground surface of the powder prepared with a particle size of 0.5 μm to 200 μm.

上記発明において、前記銀ナノ粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜２０ｎｍであり、当該抗微生物材料に対する重量分率が０．０５％〜５％であるとよい。   In the above invention, the silver nanoparticles may have an average particle diameter of 1 nm to 20 nm and a weight fraction with respect to the antimicrobial material of 0.05% to 5%.

この構成によれば、抗生物性材料の抗微生物活性が高められる。   According to this configuration, the antimicrobial activity of the antibiotic material is enhanced.

上記発明における前記抗微生物材料を含有する樹脂から、抗微生物性を有する物品を構成してもよい。樹脂は、例えば、ポリエチレンテレフタラートやポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミド等の公知の樹脂であってよく、物品は自動車のインストルメントパネルやステアリングホイール、空調装置のフィルターやダクト等の公知のプラスチック成形部分であってよい。   You may comprise the article which has antimicrobial property from the resin containing the said antimicrobial material in the said invention. The resin may be a known resin such as polyethylene terephthalate, polyacetal, polycarbonate, polyamide, etc., and the article may be a known plastic molded part such as an automotive instrument panel, steering wheel, air conditioner filter or duct. It's okay.

この構成によれば、公知の様々な樹脂製物品に抗生物性を付与することができる。   According to this configuration, antibiotic properties can be imparted to various known resin articles.

また、本発明の他の側面は、抗微生物材料の製造方法であって、銀イオン含有ガラス粉末と還元糖とを含む水系懸濁液を加熱し、前記水系懸濁液に溶出した前記銀イオンを還元して銀ナノ粒子コロイド溶液を得る第１工程と、脱アセチル化度が０〜３５％のキチン誘導体を粗面化処理し、前記キチン誘導体の表面にナノサイズの凹凸を形成する第２工程と、前記銀ナノ粒子コロイド溶液に前記粗面化処理された前記キチン誘導体を加え、前記銀ナノ粒子が前記キチン誘導体に結合したキチン／銀ナノ粒子複合体を得る第３工程と、前記キチン／銀ナノ粒子複合体を前記水系懸濁液から分離し、乾燥することによって前記銀ナノ粒子が結合された固体状のキチン誘導体を含む固体材料を得る第４工程とを有することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is a method for producing an antimicrobial material, comprising heating a water-based suspension containing silver ion-containing glass powder and reducing sugar, and eluting the silver ion eluted into the water-based suspension. A first step of obtaining a colloidal solution of silver nanoparticles by reducing the surface, and a second step of roughening a chitin derivative having a deacetylation degree of 0 to 35% to form nano-sized irregularities on the surface of the chitin derivative. A step of adding the roughened chitin derivative to the silver nanoparticle colloid solution to obtain a chitin / silver nanoparticle composite in which the silver nanoparticles are bound to the chitin derivative, and the chitin A fourth step of obtaining a solid material containing a solid chitin derivative to which the silver nanoparticles are bound by separating the silver nanoparticle composite from the aqueous suspension and drying. .

この構成によれば、キチン誘導体を使用したことによって、銀ナノ粒子コロイド溶液から銀ナノ粒子の粗大化を抑制しつつ、キチン／銀ナノ粒子複合体を形成することができる。特に、還元糖を使用した銀イオンの還元による銀ナノ粒子コロイド溶液では、銀ナノ粒子と還元糖との分離が困難であるが、キチン誘導体を使用したことによって還元糖の除去が容易になる。また、この製造方法によれば、銀ナノ粒子の粒径の制御が容易である。また、キチン誘導体の表面を粗面化し、表面にナノサイズの凹凸を形成したことによって、キチン誘導体に対する銀ナノ粒子の結合が促進される。   According to this configuration, by using the chitin derivative, a chitin / silver nanoparticle composite can be formed while suppressing the coarsening of the silver nanoparticles from the silver nanoparticle colloid solution. In particular, in a silver nanoparticle colloidal solution obtained by reducing silver ions using a reducing sugar, it is difficult to separate the silver nanoparticles from the reducing sugar, but the use of a chitin derivative facilitates the removal of the reducing sugar. Moreover, according to this manufacturing method, control of the particle size of silver nanoparticles is easy. In addition, the surface of the chitin derivative is roughened, and nano-sized irregularities are formed on the surface, thereby promoting the binding of silver nanoparticles to the chitin derivative.

上記発明において、前記粗面化処理は、前記キチン誘導体の摩砕処理であり、前記キチン誘導体の粒径を０．５μｍ〜２００μｍまで微粒子化すると同時に、摩砕面によって前記ナノサイズの凹凸を形成することが好ましい。   In the above invention, the roughening treatment is a grinding treatment of the chitin derivative. The chitin derivative has a particle size of 0.5 μm to 200 μm, and at the same time, the nanosized irregularities are formed by the grinding surface. It is preferable to do.

この構成によれば、キチン誘導体の摩砕処理を行い、キチン誘導体の粒径を０．５μｍ〜２００μｍまで微粒化すると、キチン誘導体の摩砕面には銀ナノ粒子の係止（吸着）に適したナノサイズの凹凸が形成される。   According to this configuration, when the chitin derivative is ground and the particle size of the chitin derivative is reduced to 0.5 μm to 200 μm, it is suitable for locking (adsorption) of silver nanoparticles on the ground surface of the chitin derivative. Nano-sized irregularities are formed.

上記発明において、前記第１工程において、加熱によって前記還元糖をカラメル化させることが好ましい。   In the above invention, it is preferable that the reducing sugar is caramelized by heating in the first step.

この構成によれば、銀ナノ粒子コロイド溶液において、カラメル化した還元糖が銀ナノ粒子を保護し、銀ナノ粒子の粗大化が抑制される。なお、後の第３工程で、銀ナノ粒子は、カラメルに代わって吸着性に優れたキチン誘導体に吸着され、キチン／銀ナノ粒子複合体を形成する。   According to this configuration, in the silver nanoparticle colloid solution, the caramelized reducing sugar protects the silver nanoparticles, and the coarsening of the silver nanoparticles is suppressed. In the subsequent third step, the silver nanoparticles are adsorbed by a chitin derivative having excellent adsorptivity instead of caramel to form a chitin / silver nanoparticle composite.

以上の構成によれば、銀ナノ粒子を固体物質に固定化した抗生物性材料を提供することができる。また、抗生物性材料を含む物品を提供することができる。また、その製造方法を簡素にする（容易化する）ことができる。   According to the above structure, the antibiotic material which fixed the silver nanoparticle to the solid substance can be provided. In addition, an article containing an antibiotic material can be provided. In addition, the manufacturing method can be simplified (facilitated).

キチン、生石灰及びゼオライトのＳＥＭ観察像SEM observation images of chitin, quicklime and zeolite キチン／銀ナノ粒子複合体のＴＥＭ観察像TEM image of chitin / silver nanoparticle composite キチン／銀ナノ粒子複合体の水懸濁液を用いた遠心分離洗浄の際に得られた上清のＵＶ−ｖｉｓスペクトルUV-vis spectrum of the supernatant obtained by centrifugal washing with an aqueous suspension of chitin / silver nanoparticle composite 生石灰／銀ナノ粒子複合体、及びゼオライト／銀ナノ粒子複合体の水懸濁液を用いた遠心分離洗浄の際に得られた上清のＵＶ−ｖｉｓスペクトルUV-vis spectrum of the supernatant obtained by centrifugal washing using an aqueous suspension of quicklime / silver nanoparticle composite and zeolite / silver nanoparticle composite 銀ナノ粒子の各担体への最大吸着量を示す表Table showing maximum adsorption amount of silver nanoparticles on each carrier 各担体と銀ナノ粒子との複合体の抗ウィルス性を示すグラフGraph showing the antiviral properties of the complex of each carrier and silver nanoparticles 各担体と銀ナノ粒子との複合体の抗菌活性を示すグラフGraph showing the antibacterial activity of the composite of each carrier and silver nanoparticles キチン／銀ナノ粒子複合体の抗真菌活性を示すグラフGraph showing antifungal activity of chitin / silver nanoparticle composite

本実施形態に係るキチン／銀ナノ粒子複合体からなる抗微生物材料は、脱アセチル化度が０〜３５％のキチン誘導体に、銀ナノ粒子が結合されたものである。キチン誘導体は、複数のＮ−アセチルグルコサミンとグルコサミンとを直鎖状に含む多糖類であり、Ｎ−アセチルグルコサミン及びグルコサミンは任意の官能基を付加的に有してもよい。キチン誘導体は、例えば、Ｎ−アセチルグルコサミン及びグルコサミンの水酸基のカルボキシ化合物やアルコキシ化合物、アルチレングリコールの付加物、アシルオキシ化合物、カルバメート化合物等の各種のものを含み、具体的には例えば、カルボキシメチルキチン（ＣＭＣＴ）を含む。キチン誘導体は、粒径が０．５μｍ〜２００μｍの微粒子（微粉末）として調製される。   The antimicrobial material comprising the chitin / silver nanoparticle composite according to this embodiment is one in which silver nanoparticles are bound to a chitin derivative having a deacetylation degree of 0 to 35%. The chitin derivative is a polysaccharide containing a plurality of N-acetylglucosamine and glucosamine in a linear form, and N-acetylglucosamine and glucosamine may additionally have any functional group. Chitin derivatives include, for example, various compounds such as N-acetylglucosamine and a carboxy compound of a hydroxyl group of glucosamine, an alkoxy compound, an adduct of alkylene glycol, an acyloxy compound, a carbamate compound, and specifically, for example, carboxymethyl chitin (CMCT). The chitin derivative is prepared as fine particles (fine powder) having a particle size of 0.5 μm to 200 μm.

銀ナノ粒子は、静電相互作用や機械的結合によってキチン誘導体に結合される。銀ナノ粒子は、その表面に銀のハロゲン化物や酸化物が吸着して負電荷を有する。一方、キチン誘導体は、水溶液中では正電荷を有する。そのため、銀ナノ粒子とキチン誘導体とは、静電相互作用によって互いに結合する。   Silver nanoparticles are bound to the chitin derivative by electrostatic interaction or mechanical binding. Silver nanoparticles have negative charges due to adsorption of silver halides and oxides on their surfaces. On the other hand, chitin derivatives have a positive charge in an aqueous solution. Therefore, the silver nanoparticles and the chitin derivative are bonded to each other by electrostatic interaction.

また、銀ナノ粒子は、キチン誘導体の表面に形成されたナノサイズの凹凸と相互作用することによって、物理吸着によりキチン誘導体に結合される。キチン誘導体の表面に形成されるナノサイズの凹凸は、ナノサイズの繊維状構造や網目構造、多孔質構造等の各種の凹凸を形成する構造を含む。これらのナノサイズの凹凸は、キチン誘導体を構成する主鎖が、例えばキチン誘導体の表面において互いに解れることによって形成されている。このようなナノサイズの凹凸は、キチン誘導体の表面を粗面化処理することによって形成される。粗面化処理には、キチン誘導体の摩砕処理や酢酸等の酸による溶解処理（エッチング）が含まれる。   Further, the silver nanoparticles are bonded to the chitin derivative by physical adsorption by interacting with nano-sized irregularities formed on the surface of the chitin derivative. The nano-sized irregularities formed on the surface of the chitin derivative include structures that form various irregularities such as a nano-sized fibrous structure, a network structure, and a porous structure. These nano-sized irregularities are formed when the main chains constituting the chitin derivative are separated from each other on the surface of the chitin derivative, for example. Such nano-sized irregularities are formed by roughening the surface of the chitin derivative. The roughening treatment includes grinding treatment of a chitin derivative and dissolution treatment (etching) with an acid such as acetic acid.

キチン誘導体の摩砕処理によれば、キチン誘導体の表面に摩砕面が形成される。キチン誘導体の摩砕面では、キチン誘導体の主鎖の開裂や、主鎖間の解離が生じ、主鎖により形成されるナノサイズの繊維状構造が解れた形態が形成される。キチン誘導体の摩砕処理は、ボールミルや乳鉢を使用した公知の摩砕方法を適用できる。また、キチン誘導体表面の酢酸等の酸による溶解処理（エッチング）によっても、キチン誘導体の主鎖間の結合を解離することができ、ナノサイズの凹凸がキチン誘導体の表面に形成される。摩砕処理及び溶解処理は、少なくとも一方が実施されるとよい。銀ナノ粒子は、キチン誘導体の表面に形成されるナノサイズの凹凸に入り込み、相互作用（ファンデルワールス相互作用）する表面積を増加させることによってキチン誘導体の表面に保持される。   According to the grinding treatment of the chitin derivative, a grinding surface is formed on the surface of the chitin derivative. On the grinding surface of the chitin derivative, cleavage of the main chain of the chitin derivative and dissociation between the main chains occur, and a nano-sized fibrous structure formed by the main chain is formed. A known grinding method using a ball mill or a mortar can be applied to the grinding treatment of the chitin derivative. In addition, a dissolution treatment (etching) with an acid such as acetic acid on the surface of the chitin derivative can also dissociate the bonds between the main chains of the chitin derivative, and nano-sized irregularities are formed on the surface of the chitin derivative. At least one of the grinding treatment and the dissolution treatment may be performed. Silver nanoparticles enter the nano-sized irregularities formed on the surface of the chitin derivative and are retained on the surface of the chitin derivative by increasing the surface area that interacts (van der Waals interaction).

脱アセチル化度が０〜３５％のキチン誘導体は、常温（２０℃±１５℃）、中性領域（ｐＨ８〜６．５）において固体であり、水に不溶である。そのため、キチン／銀ナノ粒子複合体は、常温において固体であり、水に不溶であり、所定の形状を維持する。脱アセチル化度が０％〜３５％のキチン誘導体を含むキチン／銀ナノ粒子複合体は、粉体状、スポンジ状、シート状、膜状など種々の形態を取り得る。また、キチン／銀ナノ粒子複合体は、単体で又は他の樹脂材料と混合して射出成形用材料としても使用することができ、公知の様々なプラスチック物品に代替することができる。また、キチン／銀ナノ粒子複合体は、公知の様々なプラスチック物品の表面に塗布されてもよい。例えば、キチン／銀ナノ粒子複合体は、自動車のインストルメントパネルやステアリングホイール、電話機及びテレビ等の筐体、空調装置に組み込まれるフィルター材料やダクト等の公知の様々なプラスチック製品に使用することができる。   A chitin derivative having a degree of deacetylation of 0 to 35% is solid at room temperature (20 ° C. ± 15 ° C.) and in a neutral region (pH 8 to 6.5), and is insoluble in water. Therefore, the chitin / silver nanoparticle composite is solid at room temperature, insoluble in water, and maintains a predetermined shape. A chitin / silver nanoparticle composite containing a chitin derivative having a degree of deacetylation of 0% to 35% can take various forms such as powder, sponge, sheet, and film. In addition, the chitin / silver nanoparticle composite can be used alone or mixed with other resin materials as an injection molding material, and can be replaced with various known plastic articles. The chitin / silver nanoparticle composite may be applied to the surface of various known plastic articles. For example, the chitin / silver nanoparticle composite can be used for various well-known plastic products such as instrument panels and steering wheels of automobiles, casings of telephones and televisions, filter materials and ducts incorporated in air conditioners. it can.

脱アセチル化度が５０％より大きいキトサン誘導体は、酸性領域（＞ｐＨ６）で一部が溶解してゲル化するため、その乾燥粉末は、安定なナノ繊維様表面構造を維持することができず、滑らかな表面構造をとる。また、脱アセチル化度が５０％より大きいキトサン誘導体の粒子は、形状が剛直でないため、摩砕により粒径を５０μｍ以下に調製することが困難であり、その粒径は２００μｍ〜２ｍｍになる。   Chitosan derivatives with a degree of deacetylation of more than 50% partially gel in the acidic region (> pH 6), so that the dry powder cannot maintain a stable nanofiber-like surface structure. Take a smooth surface structure. In addition, since the chitosan derivative particles having a degree of deacetylation greater than 50% are not rigid, it is difficult to adjust the particle size to 50 μm or less by grinding, and the particle size becomes 200 μm to 2 mm.

本願発明者らの研究によれば、キチン誘導体のナノサイズの表面構造やキチン誘導体の粒径が、キチン誘導体の脱アセチル化度よりもキチン誘導体と銀ナノ粒子との結合性に与える影響が大きいことが確認されている。キチン誘導体は、脱アセチル化度が低いほど固体形状の安定が良く、１０％以下において一層安定した形態を取り得る。以上より、キチン誘導体の脱アセチル化度は、固体形状の安定性の観点と、銀ナノ粒子との結合性の観点とから、０％〜３５％であることが好ましく、より好ましくは０％〜１０％である。   According to the present inventors' research, the nano-sized surface structure of chitin derivatives and the particle size of chitin derivatives have a greater influence on the binding properties of chitin derivatives and silver nanoparticles than the degree of deacetylation of chitin derivatives. It has been confirmed. The chitin derivative is more stable in solid form as the degree of deacetylation is lower, and can take a more stable form at 10% or less. From the above, the degree of deacetylation of the chitin derivative is preferably 0% to 35%, more preferably 0% to 35%, from the viewpoint of the stability of the solid form and the binding property with the silver nanoparticles. 10%.

キチン誘導体と銀ナノ粒子との結合性の観点から、キチン誘導体は表面にナノサイズの凹凸（表面構造）を有することが好ましい。このナノサイズの凹凸は、上述したようにキチン誘導体の摩砕処理によって形成される摩砕面を利用して形成することができる。そのため、脱アセチル化度が０％〜３５％のキチン誘導体を摩砕処理によって粒径を調製した場合には、粒径が０．５〜２００μｍ、より好ましくは１〜１００μｍである場合に、銀ナノ粒子との結合性を十分に確保することができるナノサイズの凹凸（表面構造）が形成される。   From the viewpoint of the binding property between the chitin derivative and the silver nanoparticles, the chitin derivative preferably has nano-sized irregularities (surface structure) on the surface. The nano-sized irregularities can be formed using the grinding surface formed by the grinding treatment of the chitin derivative as described above. Therefore, when the particle size is prepared by grinding a chitin derivative having a degree of deacetylation of 0% to 35%, silver is used when the particle size is 0.5 to 200 μm, more preferably 1 to 100 μm. Nano-sized irregularities (surface structure) that can sufficiently secure the bonding property with the nanoparticles are formed.

キチン及びその誘導体は、抗微生物活性（抗真菌活性、抗菌活性、及び抗ウィルス活性を含む）を有することが知られている。弱い負の電荷を有する真菌や菌、ウィルスの細胞膜に正の電荷を有するキチン誘導体が強く相互作用し、細胞膜の変化、遊走の抑制、細胞質成分の溶出を引き起こすためと考えられている（非特許文献１参照）。   Chitin and its derivatives are known to have antimicrobial activity (including antifungal activity, antibacterial activity, and antiviral activity). It is thought that chitin derivatives with a positive charge interact strongly with the cell membranes of fungi, fungi, and viruses that have a weak negative charge, causing changes in the cell membrane, suppression of migration, and elution of cytoplasmic components (non-patented) Reference 1).

キチン誘導体は、銀ナノ粒子が結合されてキチン／銀ナノ粒子複合体となることによって、抗真菌、抗菌活性が大きく増強される。また、銀ナノ粒子が抗ウィルス活性を有することから、キチン／銀ナノ粒子複合体も抗ウィルス活性を有する。   The chitin derivative is greatly enhanced in antifungal and antibacterial activities by combining silver nanoparticles into a chitin / silver nanoparticle composite. Moreover, since silver nanoparticles have antiviral activity, chitin / silver nanoparticle composites also have antiviral activity.

キチン／銀ナノ粒子複合体に含まれる銀ナノ粒子のサイズ（球状に近似させた場合の直径）は、抗菌用途の材料を得る場合にはマイクロオーダーより小さいことが好ましく、抗ウィルス用途の材料を得る場合には、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは１〜３０ｎｍ、更に好ましくは、２〜２０ｎｍであるとよい。   The size of the silver nanoparticles contained in the chitin / silver nanoparticle composite (diameter when approximated to a spherical shape) is preferably smaller than the micro order when obtaining materials for antibacterial applications. In the case of obtaining, it is preferably 50 nm or less, more preferably 1 to 30 nm, still more preferably 2 to 20 nm.

キチン／銀ナノ粒子複合体に含まれるキチン誘導体は、分子量が好ましくは５，０００以上、より好ましく１０，０００〜３００，０００であるとよい。   The chitin derivative contained in the chitin / silver nanoparticle composite preferably has a molecular weight of 5,000 or more, more preferably 10,000 to 300,000.

実施形態に係るキチン／銀ナノ粒子複合体は、医療用あるいは産業用など各種用途に適用される。銀ナノ粒子はナノサイズにまで小さくすることにより、塊状金属とは異なる光学的、電磁気学的、化学的性質を呈する。例えば、１０ｎｍ以下の銀ナノ粒子はＨＩＶ−１ウィルスのエンベロープに選択的に吸着して該ウィルスを不活化させることが見出されている（非特許文献３）。キチン／銀ナノ粒子複合体は、良好な安定性と共に強い抗ウィルス活性を呈する。ウィルスとしては、例えば、Ａ（Ｈ１Ｎ１）インフルエンザウィルスが挙げられる。   The chitin / silver nanoparticle composite according to the embodiment is applied to various uses such as medical use and industrial use. Silver nanoparticles exhibit optical, electromagnetic, and chemical properties that are different from bulk metals by reducing them to nano-size. For example, silver nanoparticles of 10 nm or less have been found to selectively adsorb to the HIV-1 virus envelope and inactivate the virus (Non-patent Document 3). The chitin / silver nanoparticle composite exhibits strong antiviral activity with good stability. Examples of the virus include A (H1N1) influenza virus.

以下に、キチン／銀ナノ粒子複合体の製造方法を説明する。キチン／銀ナノ粒子複合体は、調製した銀ナノ粒子コロイドにキチン誘導体を加えることによって形成され、溶液を取り除くことによって水に不溶の微粉末として精製される。   Below, the manufacturing method of a chitin / silver nanoparticle composite is demonstrated. The chitin / silver nanoparticle composite is formed by adding a chitin derivative to the prepared silver nanoparticle colloid and purified as a fine powder insoluble in water by removing the solution.

銀ナノ粒子コロイドは、銀イオン含有ガラス粉末と還元糖（グルコース）とを含む水系懸濁液を、一般的なオートクレーブ装置等を用いて加圧加熱することによって生成される。この手法によって生成される銀ナノ粒子は粒径が一定しており、保存安定性も良好である。この手法における懸濁液の加熱において、グルコースは加熱され、分解し、不規則に結合する結果、褐色のあめ状物質に変化し、カラメル化する。   The silver nanoparticle colloid is produced by pressurizing and heating an aqueous suspension containing silver ion-containing glass powder and reducing sugar (glucose) using a general autoclave apparatus or the like. Silver nanoparticles produced by this method have a constant particle size and good storage stability. In heating the suspension in this manner, the glucose is heated, decomposes and binds irregularly, resulting in a brown candy-like substance that is caramelized.

銀イオン含有ガラス粉末の粒径は、好ましくは２〜２０μｍである。銀イオン含有ガラス粉末の粒径が小さいほど、銀イオンの溶出速度が速くなり、目的とする金属コロイドを得易くなる。ガラス粉末の粒径の好適な下限値は、粉末の取り扱い易さやコスト等を根拠とするほか、銀イオンの流出速度が速くなり過ぎないという点も考慮するとよい。また、銀イオン含有ガラス粉末に含まれる銀イオンの割合は、特に限定は無く、好ましくは０．５〜３重量％である。この範囲内であれば、水系懸濁液中で好ましい速度で金属イオンが溶出する。また、一価の銀イオンの形態でガラス成分に含まれることが典型的であり、具体的には硝酸銀や酸化銀の形態でガラス粉末に含まれていてもよい。   The particle size of the silver ion-containing glass powder is preferably 2 to 20 μm. The smaller the particle size of the silver ion-containing glass powder, the faster the elution rate of silver ions and the easier it is to obtain the target metal colloid. The preferable lower limit of the particle size of the glass powder is based on the ease of handling and cost of the powder, and it is also preferable to consider that the outflow rate of silver ions does not become too fast. Moreover, the ratio of the silver ion contained in a silver ion containing glass powder does not have limitation in particular, Preferably it is 0.5 to 3 weight%. Within this range, metal ions are eluted at a preferred rate in the aqueous suspension. Further, it is typically contained in the glass component in the form of monovalent silver ions, and specifically, it may be contained in the glass powder in the form of silver nitrate or silver oxide.

還元糖は、塩基性溶液中でアルデヒド基とケトン基とを形成する糖である。還元糖としては例えばグルコース、フルクトース、グリセルアルデヒド等の全ての還元単糖類、ラクトース、アラビノース、マルトース等の還元二糖類・オリゴ糖等が挙げられる。溶出した銀イオンを還元するに足る還元力のある還元糖を特に限定無く用いることができ、入手の容易さ、水溶性等の観点から、単糖類であるグルコースを使用するとよい。懸濁液のオートクレーブにおいて還元糖としてのグルコースは、分解し、不規則に結合する結果、褐色のあめ状物質（カラメル）に変化し、カラメル化する。生成されたカラメルは、還元された銀ナノ粒子が粗大粒子へと成長することを阻害し、微小な銀ナノ粒子として安定化させる。   A reducing sugar is a sugar that forms an aldehyde group and a ketone group in a basic solution. Examples of reducing sugars include all reducing monosaccharides such as glucose, fructose and glyceraldehyde, and reducing disaccharides and oligosaccharides such as lactose, arabinose and maltose. A reducing sugar having a reducing power sufficient to reduce the eluted silver ions can be used without particular limitation, and glucose, which is a monosaccharide, may be used from the viewpoints of availability, water solubility, and the like. In the suspension autoclave, glucose as a reducing sugar decomposes and binds irregularly, resulting in a brown candy-like substance (caramel) that is caramelized. The produced caramel inhibits the reduced silver nanoparticles from growing into coarse particles and stabilizes them as fine silver nanoparticles.

本実施形態では、金属の還元反応を水系溶媒中で行う。水系溶媒は少なくとも５０％以上が水であり、好ましくは水のみである。グルコースと銀イオンとの間の酸化還元反応によって銀イオンが還元されて銀ナノ粒子となり、銀ナノ粒子コロイド溶液が得られる。この酸化還元反応において、グルコースが大過剰であることが望ましい。具体的には、水系溶媒における還元糖の濃度は０．２〜８重量％とした。本発明者らの新知見によれば、得られる金属コロイド中の金属粒子のサイズは、反応系中の還元糖の量の平方根に概ね比例する。よって、還元糖の使用量は、金属コロイド中の金属粒子のサイズの制御要因になり得る。   In this embodiment, the metal reduction reaction is performed in an aqueous solvent. The aqueous solvent is at least 50% water, preferably water alone. Silver ions are reduced by oxidation-reduction reaction between glucose and silver ions to form silver nanoparticles, and a silver nanoparticle colloidal solution is obtained. In this redox reaction, it is desirable that the glucose is in a large excess. Specifically, the concentration of reducing sugar in the aqueous solvent was 0.2 to 8% by weight. According to the present inventors' new knowledge, the size of the metal particles in the obtained metal colloid is approximately proportional to the square root of the amount of reducing sugar in the reaction system. Therefore, the amount of reducing sugar used can be a factor controlling the size of the metal particles in the metal colloid.

本実施形態では、還元糖を水系溶媒に溶解させ、さらに、金属イオン含有ガラス粉末を分散させて水系懸濁液（以下、単に懸濁液ともいう。）を得て、その懸濁液を加熱する。加熱の好適例として、閉鎖系にて懸濁液を加熱し続けることが挙げられる。これによれば、水蒸気が生成して系内圧力が上昇するため、加圧状態での加熱が可能となる。このような加圧加熱は、一般的なオートクレーブ装置などを用いて容易に実現できる。   In this embodiment, reducing sugar is dissolved in an aqueous solvent, and further, a metal ion-containing glass powder is dispersed to obtain an aqueous suspension (hereinafter also simply referred to as a suspension), and the suspension is heated. To do. A preferred example of heating is to continue heating the suspension in a closed system. According to this, since water vapor | steam produces | generates and a system internal pressure rises, the heating in a pressurized state is attained. Such pressure heating can be easily realized by using a general autoclave apparatus or the like.

懸濁液の加圧・加熱によって還元糖としてのグルコースは、分解し、不規則に結合する結果、褐色のあめ状物質に変化する（カラメル化する）。生成したカラメルは、還元され生成した銀ナノ粒子が粗大粒子へと成長するのを阻害し、微小な銀ナノ粒子として安定化させる。本実施形態では、従来法とは異なり、酸化還元反応において特段の添加剤が不要である。これは、還元糖に由来するカラメルが添加剤の代替になっているためである。   Glucose as a reducing sugar is decomposed by pressurization and heating of the suspension, and as a result of binding irregularly, it turns into a brown candy-like substance (caramelizes). The produced caramel inhibits the reduced and produced silver nanoparticles from growing into coarse particles and stabilizes them as fine silver nanoparticles. In this embodiment, unlike the conventional method, no special additive is required in the oxidation-reduction reaction. This is because caramel derived from reducing sugar is an alternative to the additive.

銀ナノ粒子コロイド溶液を生成するためのオートクレーブの好適な条件は、圧力が１８０〜２３０ｋＰａ、温度が１１０〜１３０℃、加圧・加熱時間が１０〜２５分間である。上記範囲内では、反応速度及びグルコースのカラメル化の速度が好適なバランスを保つ結果、銀ナノ粒子コロイドは粒径が一定し、保存安定性がより一層良好となる。本実施形態では、比較的に温和な反応条件で銀ナノ粒子コロイドを製造できる。   The preferred conditions of the autoclave for producing the silver nanoparticle colloidal solution are a pressure of 180 to 230 kPa, a temperature of 110 to 130 ° C., and a pressure and heating time of 10 to 25 minutes. Within the above range, as a result of maintaining a suitable balance between the reaction rate and the rate of caramelization of glucose, the silver nanoparticle colloid has a constant particle size and further improved storage stability. In this embodiment, colloidal silver nanoparticles can be produced under relatively mild reaction conditions.

懸濁液の加圧・加熱による反応終了後は、遠心分離等の適宜の手法によって、ガラス粉末を除去し、銀ナノ粒子コロイド溶液を得る。銀ナノ粒子コロイド溶液に含まれる銀ナノ粒子は、生成したカラメルが保護剤として作用するため形状が一定した球状になり易く、そのサイズ（球状に近似させた場合の直径）は、２〜３０ｎｍである。銀ナノ粒子は、サイズが小さいほど、サイズのばらつきが小さく、安定性が高い。本実施形態では、従来法と異なり、金属コロイド溶液を貯蔵する際に、ポリ（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）等の安定剤を用いる必要が無い。   After completion of the reaction by pressurizing and heating the suspension, the glass powder is removed by an appropriate technique such as centrifugation to obtain a silver nanoparticle colloidal solution. Silver nanoparticles contained in the colloidal solution of silver nanoparticles tend to be a spherical shape with a constant shape because the produced caramel acts as a protective agent, and the size (diameter approximated to a spherical shape) is 2 to 30 nm. is there. The smaller the size of the silver nanoparticles, the smaller the size variation and the higher the stability. In this embodiment, unlike the conventional method, it is not necessary to use a stabilizer such as poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) when storing the metal colloid solution.

キチン誘導体は、脱アセチル化度が０％〜３５％のキチン誘導体を使用する。このキチン誘導体を摩砕処理（粗面化処理）し、キチン誘導体の表面にナノサイズの凹凸を形成すると共に、粒径を０．５〜２００μｍに調製する。摩砕処理は、公知のボールミルや乳鉢を使用して行えばよい。また、摩砕処理の前にキチン誘導体を液体窒素等によって凍結し、凍結したキチン誘導体に摩砕処理を行ってもよい。摩砕処理をする前のキチン誘導体の粒径は、特に限定されないが例えば１０００μｍであってよい。この摩砕処理によって、キチン誘導体の表面は粗面化され、ナノサイズの凹凸が形成される。摩砕が進むほど、キチン誘導体の摩砕面が増加すると共に摩砕面が摩擦によって一層損傷を受けるため、ナノサイズの凹凸が増加する。また、摩砕が進むほど、キチン誘導体の粒径が小さくなる。そのため、キチン誘導体の摩砕処理を行った場合には、キチン誘導体の粒径とナノサイズの凹凸との間に相関がある。なお、他の実施形態では、酸処理によってキチン誘導体の表面を粗面化してもよい。   A chitin derivative having a deacetylation degree of 0% to 35% is used. This chitin derivative is subjected to grinding treatment (roughening treatment) to form nano-sized irregularities on the surface of the chitin derivative, and the particle size is adjusted to 0.5 to 200 μm. The grinding process may be performed using a known ball mill or mortar. Further, the chitin derivative may be frozen with liquid nitrogen or the like before the grinding treatment, and the frozen chitin derivative may be subjected to the grinding treatment. The particle size of the chitin derivative before milling is not particularly limited but may be, for example, 1000 μm. By this grinding treatment, the surface of the chitin derivative is roughened and nano-sized irregularities are formed. As the grinding progresses, the grinding surface of the chitin derivative increases and the grinding surface is further damaged by friction, resulting in an increase in nano-sized irregularities. Moreover, the particle size of the chitin derivative becomes smaller as the grinding proceeds. Therefore, when the chitin derivative is ground, there is a correlation between the particle size of the chitin derivative and the nano-sized irregularities. In other embodiments, the surface of the chitin derivative may be roughened by acid treatment.

次に、銀ナノ粒子コロイド溶液に上記の摩砕処理を行ったキチン誘導体を添加し、室温で約３０分間攪拌する。これにより、銀ナノ粒子は、キチン誘導体の表面と静電相互作用や物理吸着によって結合し、キチン／銀ナノ粒子複合体を形成し、カラメルから分離される。なお、他の実施形態では、銀ナノ粒子コロイド溶液からガラス粉末を除去する前に、摩砕処理されたキチン誘導体を加えてもよい。   Next, the chitin derivative subjected to the above-mentioned milling treatment is added to the silver nanoparticle colloidal solution and stirred at room temperature for about 30 minutes. As a result, the silver nanoparticles are bonded to the surface of the chitin derivative by electrostatic interaction or physical adsorption to form a chitin / silver nanoparticle composite and separated from the caramel. In other embodiments, a milled chitin derivative may be added before removing the glass powder from the silver nanoparticle colloid solution.

キチン／銀ナノ粒子複合体を含む懸濁液は、遠心分離、透析、濾過等を行い、カラメルを除去する。その後、懸濁液を乾燥（空気通風乾燥、凍結乾燥等）することによって溶媒を除去し、キチン／銀ナノ粒子複合体を得る。   The suspension containing the chitin / silver nanoparticle complex is subjected to centrifugation, dialysis, filtration and the like to remove caramel. Thereafter, the solvent is removed by drying the suspension (air-air drying, freeze-drying, etc.) to obtain a chitin / silver nanoparticle composite.

以上の製造方法によれば、キチン誘導体を懸濁液に加えることによって、カラメルによって保護された銀ナノ粒子から、カラメルを容易に取り除くことができる。   According to the above production method, caramel can be easily removed from the silver nanoparticles protected by caramel by adding the chitin derivative to the suspension.

以下、本発明による実施例を示す。ただし、本発明はこれらの実施例に記載された態様に限定されるわけではない。   Examples according to the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the embodiments described in these examples.

ＳｉＯ２（約２５％）−Ｂ２Ｏ３（約６０％）−Ｎａ２Ｏ（約１５％）−ＡｇＮＯ３（１．６％）なる組成の銀イオン含有ガラス粉末（環境サイエンス社、型番ＢＳＰ２１、平均粒径１０μｍ）０．５０ｇを、１００ｍＬのガラスバイアル中で、５０ｍＬの０．８重量％のＤ−グルコース（＞９８％、和光純薬製）水溶液５０ｍＬに分散させた。かかる条件では、グルコースの量は、銀イオンを還元する当量の１００倍以上に相当する。得られた懸濁液をイケモト社製ＩＭＣ−３０Ｌのオートクレーブ装置にて、１２１℃、２００ｋＰａの加圧加熱処理に供した（約２０分）。その後、懸濁液を徐々に室温にまで冷却して、３０００ｒｐｍ、１０分間の遠心分離に供した。このとき、グルコースを含む溶媒部分（上清）は黄褐色になっていた。銀ナノ粒子コロイドを含む上清を目的の銀ナノ粒子コロイド溶液（平均粒径：５．１７±１．９２、生成濃度：６０μｇ／ｍL）として回収し、室温暗所に保存した。 Silver ion-containing glass powder having a composition of SiO 2 (about 25%)-B 2 O 3 (about 60%)-Na 2 O (about 15%)-AgNO 3 (1.6%) (Environmental Science, model number BSP21) 0.50 g) (average particle size 10 μm) was dispersed in 50 mL of 50 mL of a 0.8 wt% D-glucose (> 98%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) aqueous solution in a 100 mL glass vial. Under such conditions, the amount of glucose corresponds to 100 times or more the equivalent of reducing silver ions. The obtained suspension was subjected to pressure heat treatment at 121 ° C. and 200 kPa (about 20 minutes) in an IMC-30L autoclave device manufactured by Ikemoto. Thereafter, the suspension was gradually cooled to room temperature and subjected to centrifugation at 3000 rpm for 10 minutes. At this time, the solvent portion (supernatant) containing glucose was yellowish brown. The supernatant containing the silver nanoparticle colloid was recovered as a target silver nanoparticle colloid solution (average particle size: 5.17 ± 1.92; product concentration: 60 μg / mL) and stored in the dark at room temperature.

キチン誘導体は、粉末状であり、脱アセチル化度が５％以下、１５００μｍ以上の粒径を有する工業グレードのキチンを使用した。このキチンを０．２５M酢酸処理（１８ｈ）後、液体窒素によって凍結し、乳鉢にて所定時間、摩砕処理を行った。酢酸処理や摩砕処理時間を調整することによって、平均粒径が３１±１１μｍのキチン（第１担体）、平均粒径が１０４±４２μｍのキチン（第２担体）、平均粒径が４９４±６７μｍのキチン（第３担体）、平均粒径が９２７±１４２μｍのキチン（第４担体）を得た。酢酸処理及び摩砕時間を長くするほど、キチンの平均粒径が小さくなる。サンプル１及び２は本発明の実施例として、サンプル３及び４は比較例として用意した。   The chitin derivative was powdery, and industrial grade chitin having a deacetylation degree of 5% or less and a particle size of 1500 μm or more was used. This chitin was treated with 0.25 M acetic acid (18 h), frozen with liquid nitrogen, and ground in a mortar for a predetermined time. By adjusting the acetic acid treatment and grinding time, chitin with an average particle size of 31 ± 11 μm (first carrier), chitin with an average particle size of 104 ± 42 μm (second carrier), and an average particle size of 494 ± 67 μm Chitin (third carrier) and chitin (fourth carrier) having an average particle size of 927 ± 142 μm. The longer the acetic acid treatment and grinding time, the smaller the chitin average particle size. Samples 1 and 2 were prepared as examples of the present invention, and samples 3 and 4 were prepared as comparative examples.

第１〜４担体に係るキチンを銀ナノ粒子コロイド溶液に加え、撹拌しながら１時間、室温で反応させた。生成したキチン／銀ナノ粒子複合体は、ＰＢＳ(phosphate-buffered-saline)を用いた遠心分離(３，０００ｒｐｍ、１０ｍｉｎ)を２度行い、生成したカラメルを除去すると共に洗浄した。洗浄後のキチン／銀ナノ粒子複合体を加熱空気による通風乾燥し、安定な粉末状のキチン／銀ナノ粒子複合体を得た。第１担体のキチンから得られたキチン／銀ナノ粒子複合体を実施例１とし、第２担体のキチンから得られたキチン／銀ナノ粒子複合体を実施例２とし、第３担体のキチンから得られたキチン／銀ナノ粒子複合体を比較例１とし、第４担体のキチンから得られたキチン／銀ナノ粒子複合体を比較例２とする。   Chitin according to the first to fourth carriers was added to the silver nanoparticle colloidal solution and allowed to react at room temperature for 1 hour with stirring. The produced chitin / silver nanoparticle composite was centrifuged twice (3,000 rpm, 10 min) using PBS (phosphate-buffered-saline) to remove the produced caramel and washed. The washed chitin / silver nanoparticle composite was dried by ventilation with heated air to obtain a stable powdery chitin / silver nanoparticle composite. The chitin / silver nanoparticle composite obtained from the chitin of the first carrier is taken as Example 1, the chitin / silver nanoparticle composite obtained from the chitin of the second carrier is taken as Example 2, and from the chitin of the third carrier. The obtained chitin / silver nanoparticle composite is referred to as Comparative Example 1, and the chitin / silver nanoparticle composite obtained from chitin as the fourth carrier is referred to as Comparative Example 2.

また、比較対象として、生石灰（第５担体：オホーツクカルシウム、ナチュラルジャパン株式会社、食品添加物グレード、平均粒径１５μｍ）、ゼオライト（第６担体：サンゼオライトＳＳ、平均粒径３０μｍ）をキチン誘導体以外の担体とした。第５担体及び第６担体は、第１〜４担体と同様の条件で、銀ナノ粒子コロイド溶液に加えられ、同様の処理を経て、安定な粉末状の担体／銀ナノ粒子複合体を得た。第５担体の生石灰から得られた生石灰／銀ナノ粒子複合体を比較例３とし、第６担体のゼオライトから得られたゼオライト／銀ナノ粒子複合体を比較例４とする。   For comparison, quick lime (fifth carrier: Okhotsk calcium, Natural Japan Co., Ltd., food additive grade, average particle size 15 μm), zeolite (sixth carrier: sun zeolite SS, average particle size 30 μm) other than chitin derivatives As a carrier. The fifth carrier and the sixth carrier were added to the silver nanoparticle colloid solution under the same conditions as those of the first to fourth carriers, and a stable powdery carrier / silver nanoparticle composite was obtained through the same treatment. . The quick lime / silver nanoparticle composite obtained from the fifth carrier quicklime is referred to as Comparative Example 3, and the zeolite / silver nanoparticle composite obtained from the sixth carrier zeolite is referred to as Comparative Example 4.

以上のように構成した第１〜第６担体、実施例１〜２、比較例１〜４について各種評価を行った。   Various evaluation was performed about the 1st-6th support | carrier comprised as mentioned above, Examples 1-2, and Comparative Examples 1-4.

（ＳＥＭ観察）
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて、第１〜第６担体の表面構造を観察した。ＳＥＭは、JEOL JSM-6510LA (Analytical Scanning Electron Microscope)を用いた。図１は、キチン、生石灰及びゼオライトのＳＥＭ観察像であり、（Ａ）第１担体：平均粒径が３１μｍのキチン、（Ｂ）第２担体：平均粒径が１０４μｍのキチン、（Ｃ）第３担体：平均粒径が４９４μｍのキチン、（Ｄ）第４担体：平均粒径が９２７μｍのキチン、（Ｅ）第５担体：生石灰、（Ｆ）第６担体：ゼオライトである。各図中に示すスケールバーは２μｍである。 (SEM observation)
The surface structure of the first to sixth carriers was observed using an SEM (scanning electron microscope). SEM was JEOL JSM-6510LA (Analytical Scanning Electron Microscope). FIG. 1 is an SEM observation image of chitin, quicklime and zeolite. (A) First carrier: chitin with an average particle size of 31 μm, (B) Second carrier: chitin with an average particle size of 104 μm, (C) No. 1 3 carriers: chitin having an average particle size of 494 μm, (D) fourth carrier: chitin having an average particle size of 927 μm, (E) fifth carrier: quicklime, and (F) sixth carrier: zeolite. The scale bar shown in each figure is 2 μm.

図１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、摩砕処理したキチンは、粒径が小さくなるほど表面に形成されるナノサイズの繊維状構造や網目構造等の凹凸が大きくなる。平均粒径が４９４μｍや９２７μｍの第３及び第４担体では、平滑な面が表面の大部分を占める一方、摩砕が進み、平均粒径が３１μｍや１０４μｍとなる第１及び第２担体では、表面には繊維状の構造が確認される。摩砕が進むと、キチンの摩砕面には、主鎖が開裂した端部や主鎖同士が互いに解離し、主鎖が解れた構造が形成されるようになる。図１（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、生石灰及びゼオライトの表面には、ナノサイズの凹凸が形成されている。   As shown in FIGS. 1 (A) to 1 (D), the chitin that has been subjected to the grinding treatment has larger irregularities such as a nano-sized fibrous structure and a network structure formed on the surface as the particle size becomes smaller. In the third and fourth carriers having an average particle size of 494 μm and 927 μm, the smooth surface occupies most of the surface, while the grinding proceeds and the first and second carriers having an average particle size of 31 μm and 104 μm, A fibrous structure is confirmed on the surface. As the grinding proceeds, on the grinding surface of chitin, the ends where the main chain is cleaved and the main chains are dissociated from each other, and a structure in which the main chain is broken is formed. As shown in FIGS. 1E and 1F, nano-sized irregularities are formed on the surfaces of quicklime and zeolite.

（ＴＥＭ観察）
実施例１及び２、比較例１、２として得られたキチン／銀ナノ粒子複合体を凍結乾燥後、１ヶ月間室温保存したキチン／銀ナノ粒子複合体のＴＥＭ像を観察した（ＪＥＯＬ ＪＥＭ−１０１０、８０ｋＶ）。図２は、キチン／銀ナノ粒子複合体のＴＥＭ観察像であり、（Ａ）実施例１：キチンの平均粒径が３１μｍ、（Ｂ）実施例２：キチンの平均粒径が１０４μｍ、（Ｃ）比較例１：キチンの平均粒径が４９４μｍ、（Ｄ）比較例２：キチンの平均粒径が９２７μｍを示す。各図中に示すスケールバーは１００ｎｍである。 (TEM observation)
After freeze-drying the chitin / silver nanoparticle composites obtained as Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, TEM images of the chitin / silver nanoparticle composites stored at room temperature for 1 month were observed (JEOL JEM- 1010, 80 kV). FIG. 2 is a TEM observation image of a chitin / silver nanoparticle composite. (A) Example 1: Chitin average particle diameter is 31 μm, (B) Example 2: Chitin average particle diameter is 104 μm, (C ) Comparative Example 1: The average particle diameter of chitin is 494 μm, (D) Comparative Example 2: The average particle diameter of chitin is 927 μm. The scale bar shown in each figure is 100 nm.

図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、キチン／銀ナノ粒子複合体中の銀ナノ粒子は球形であり、粗大化することなく分散されていた。ＴＥＭ観察像から、粒径解析ソフトを用いて銀ナノ粒子の粒径を測定した結果、製造工程においてＤ−グルコースの濃度を０．８重量％としたものは、銀ナノ粒子の平均粒径（直径）が５．１７±１．９２ｎｍであった。図２から、実施例１、２は、比較例１、２に対して明らかに多くの銀ナノ粒子が吸着しており、キチンの平均粒径が小さいほど吸着されえる銀ナノ粒子が増加することがわかる。この結果より、摩砕が進み、キチン表面に形成されるナノサイズの凹凸（繊維状構造）が多くなるほど、銀ナノ粒子の吸着量が増加すると考えられる。   As shown in FIGS. 2A to 2D, the silver nanoparticles in the chitin / silver nanoparticle composite were spherical and dispersed without being coarsened. As a result of measuring the particle size of the silver nanoparticles from the TEM observation image using the particle size analysis software, the average particle size of the silver nanoparticles ( The diameter) was 5.17 ± 1.92 nm. From FIG. 2, Examples 1 and 2 clearly have more silver nanoparticles adsorbed than Comparative Examples 1 and 2, and the smaller the average particle size of chitin, the more silver nanoparticles that can be adsorbed. I understand. From this result, it is considered that the amount of adsorption of silver nanoparticles increases as the grinding progresses and the number of nano-sized irregularities (fibrous structures) formed on the chitin surface increases.

（ＵＶ−ｖｉｓスペクトル）
実施例１、２及び比較例１〜４のキチン／銀ナノ粒子複合体コロイド溶液、生石灰／銀ナノ粒子複合体コロイド溶液、ゼオライト／銀ナノ粒子複合体コロイド溶液の遠心分離洗浄の際に得られた上清のＵＶ−ｖｉｓスペクトル（日立、Ｕ−３３００）を測定した結果を図３及び図４に示す。図３は、キチン／銀ナノ粒子複合体の水懸濁液を用いた遠心分離洗浄の際に得られた上清のＵＶ−ｖｉｓスペクトルであり、図４は、生石灰／銀ナノ粒子複合体、及びゼオライト／銀ナノ粒子複合体の水懸濁液を用いた遠心分離洗浄の際に得られた上清のＵＶ−ｖｉｓスペクトルである。 (UV-vis spectrum)
Obtained upon centrifugal washing of the chitin / silver nanoparticle composite colloid solution, quicklime / silver nanoparticle composite colloid solution, and zeolite / silver nanoparticle composite colloid solution of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4. The results of measuring the UV-vis spectrum (Hitachi, U-3300) of the obtained supernatant are shown in FIGS. FIG. 3 is a UV-vis spectrum of a supernatant obtained by centrifugal washing using an aqueous suspension of chitin / silver nanoparticle composite, and FIG. 4 shows a quicklime / silver nanoparticle composite, And a UV-vis spectrum of a supernatant obtained by centrifugal washing using an aqueous suspension of a zeolite / silver nanoparticle composite.

図３及び図４の各図において、波長４００ｎｍ付近のピークは、銀ナノ粒子に起因するものである。図３に示すように、キチンの添加量が増大するほど、ピークが減少することが確認された。これは、キチンの添加量が増大するに伴って、キチンと結合してキチン／銀ナノ粒子複合体を形成する銀ナノ粒子が増大することを示している。キチン／銀ナノ粒子複合体は遠心分離によって上清中から除去されるため、上清中の銀ナノ粒子濃度は減少する。また、キチンの平均粒径が小さいほど、キチンへの銀ナノ粒子の吸着量が多くなることがわかる。図４に示すように、担体として、生石灰やゼオライトを使用した比較例３及び４でも生石灰及びゼオライトへの銀ナノ粒子の吸着が確認される。これは、図１に示すように、生石灰やゼオライトも表面にナノサイズの凹凸を有することに起因すると考えられる。これらの比較例３、４から、担体の表面に形成されるナノサイズの凹凸が銀ナノ粒子の吸着に影響を与えていることがわかる。   In each figure of FIG.3 and FIG.4, the peak of wavelength 400nm vicinity originates in a silver nanoparticle. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the peak decreased as the amount of chitin added increased. This indicates that as the amount of chitin added increases, the silver nanoparticles that combine with chitin to form a chitin / silver nanoparticle composite increase. Since the chitin / silver nanoparticle complex is removed from the supernatant by centrifugation, the concentration of silver nanoparticles in the supernatant decreases. Moreover, it turns out that the adsorption amount of the silver nanoparticle to chitin increases, so that the average particle diameter of chitin is small. As shown in FIG. 4, adsorption of silver nanoparticles on quicklime and zeolite is also confirmed in Comparative Examples 3 and 4 using quicklime and zeolite as a carrier. As shown in FIG. 1, this is probably because quick lime and zeolite also have nano-sized irregularities on the surface. From these Comparative Examples 3 and 4, it can be seen that the nano-sized irregularities formed on the surface of the carrier affect the adsorption of the silver nanoparticles.

図５は、銀ナノ粒子の各担体への最大吸着量を示す表であり、１ｍｇの第１〜第６担体に吸着される銀ナノ粒子(平均粒径５．１７±１．９２ｎｍ)の最大量（μｇ／ｍｇ）を表している。第１〜第４担体の結果から、担体にキチンを使用した場合には、キチンの平均粒径が小さくなるほど銀ナノ粒子の吸着量が増大することがわかる。なお、第５及び第５担体の結果からわかるように、表面にナノサイズの凹凸を多く含む生石化及びゼオライトは銀ナノ粒子を多く吸着する。   FIG. 5 is a table showing the maximum amount of silver nanoparticles adsorbed on each carrier, and the maximum amount of silver nanoparticles adsorbed on 1 mg of the first to sixth carriers (average particle size 5.17 ± 1.92 nm). Large amounts (μg / mg) are represented. From the results of the first to fourth carriers, it can be seen that when chitin is used as the carrier, the adsorption amount of the silver nanoparticles increases as the average particle size of the chitin decreases. In addition, as can be seen from the results of the fifth and fifth carriers, the raw fossilization and zeolite containing many nano-sized irregularities on the surface adsorb many silver nanoparticles.

（抗ウィルス活性評価）
Ａ／ＰＲ／８／３４株（Ｈ１Ｎ１型）のインフルエンザ液を実施例１及び比較例３、４に添加し、生じた懸濁液を１時間室温で攪拌し、遠心分離法でウィルスを吸着した複合体を除去し、上澄みの残存インフルエンザを被感染細胞（ＭＤＣＫ）を含む９６−ウエルプレートに段階希釈により加え、７日間培養した。プラーク形成したウエル数をカウントし、下記の数１によって表されるＴＣＩＤ５０法に基づいて評価をした。 (Antiviral activity evaluation)
Influenza fluid of A / PR / 8/34 strain (H1N1 type) was added to Example 1 and Comparative Examples 3 and 4, and the resulting suspension was stirred for 1 hour at room temperature to adsorb the virus by centrifugation. The complex was removed, and supernatant residual influenza was added by serial dilution to 96-well plates containing infected cells (MDCK) and cultured for 7 days. The number of wells in which plaque was formed was counted and evaluated based on the TCID50 method represented by the following formula 1.

数１において、ｃは１段目のウィルス濃度であり、ｐはプラーク形成したウエル数であり、ｗは１濃度あたりのウエル数であり、ｖは１ウエルあたりのウィルス液体積である。 In Equation 1, c is the concentration of the first stage virus, p is the number of plaque-formed wells, w is the number of wells per concentration, and v is the volume of virus solution per well.

図６は各担体と銀ナノ粒子との複合体の抗ウィルス性を示すグラフであり、実施例１（キチン：３１μｍ）、比較例３（生石灰）、比較例４（ゼオライト）について示す。図４の縦軸はインフルエンザの感染の程度を表している。インフルエンザの感染の程度を、縦軸における１００％を基準とし、パーセンテージが小さくなるほど抗インフルエンザ活性が高いとみなす。図５に示すように、ここで１０ｍｇの実施例１及び比較例４は銀ナノ粒子を含まなくても約５０％の抗インフルエンザ活性を有し、比較例３は銀ナノ粒子を含まなくても約７０％の抗インフルエンザ活性が確認された。また、銀ナノ粒子を含有する各複合体は、例外なく、各担体のみの場合よりも抗インフルエンザ活性が向上した。   FIG. 6 is a graph showing the antiviral properties of a complex of each carrier and silver nanoparticles, and shows Example 1 (chitin: 31 μm), Comparative Example 3 (quick lime), and Comparative Example 4 (zeolite). The vertical axis in FIG. 4 represents the degree of influenza infection. The degree of influenza infection is based on 100% on the vertical axis, and the smaller the percentage, the higher the anti-influenza activity is considered. As shown in FIG. 5, 10 mg of Example 1 and Comparative Example 4 have about 50% anti-influenza activity even without silver nanoparticles, and Comparative Example 3 does not contain silver nanoparticles. About 70% of anti-influenza activity was confirmed. In addition, each complex containing silver nanoparticles was improved in anti-influenza activity as compared with the case of each carrier alone without exception.

（抗菌活性試験）
実施例１、２及び比較例１〜４の製造工程に従って生成した銀ナノ粒子コロイド溶液（平均粒径が５．１７±１．９２ｎｍ）に、１０ｍｇの第１〜第６担体を加え、攪拌した。第１〜第６担体は蒸留水を用いた遠心分離法で３度洗浄した後、通風空気乾燥させた。 (Antimicrobial activity test)
10 mg of the first to sixth carriers were added to the silver nanoparticle colloidal solution (average particle size 5.17 ± 1.92 nm) produced according to the production steps of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, and stirred. . The first to sixth carriers were washed three times by a centrifugal separation method using distilled water and then dried with ventilation air.

E. coli (Strain B, ATCC no. 11303) 懸濁液(3 x 1010 colony forming units (AFU) / mL in PBS) を５０μＬ滴下し、３７℃で７時間培養した。１ｍＬの菌体培養液（LB：Luria - Bertani Broth ）内で、振動下室温で１５分培養した。各担体／銀ナノ粒子複合体の入った菌体培養液を１０００ｒｐｍで弱く遠心分離して、複合体をペレットし、上澄みの菌体培養液を一連の１０倍を行いＬＢ寒天入りプレート（９０×１５ｍｍ）への塗布後、３７℃で２４時間培養して生じたコロニー数をカウントした。 50 μL of an E. coli (Strain B, ATCC no. 11303) suspension (3 × 10 10 colony forming units (AFU) / mL in PBS) was added dropwise, followed by culturing at 37 ° C. for 7 hours. The cells were cultured for 15 minutes at room temperature under vibration in 1 mL of cell culture medium (LB: Luria-Bertani Broth). The bacterial cell culture solution containing each carrier / silver nanoparticle complex is gently centrifuged at 1000 rpm to pellet the complex, and the supernatant bacterial cell culture solution is subjected to a series of 10 times to obtain a plate containing LB agar (90 × 15 mm), the number of colonies formed by culturing at 37 ° C. for 24 hours was counted.

図７は、各担体と銀ナノ粒子との複合体の抗菌活性を示すグラフであり、（Ａ）第１担体、（Ｂ）第２担体、（Ｃ）第３担体、（Ｄ）第４担体、（Ｅ）第５担体、（Ｆ）第６担体を示す。図７の各図には、最も右側のバーにコントロール菌体（無処理）培養プレートのコロニー数、そして右から２番目のバーに担体のみ（第１担体１０ｍｇ、第２担体５ｍｇ、第３担体１０ｍｇ、第４担体１０ｍｇ、第５担体０．２５ｍｇ、ゼオライト５ｍｇ）の抗菌効果を示す。続いて１０ｍｇの各担体にそれぞれの量（２μｇ、１μｇ、０．５μｇ）の銀ナノ粒子（平均粒径が５．１７±１．９２ ｎｍ）を吸着させたそれぞれの担体複合体と反応させた時に生成する細菌のコロニー数を示す。ＮＤは培養プレートに全くコロニーが検出できなかったことを示す。   FIG. 7 is a graph showing the antibacterial activity of a composite of each carrier and silver nanoparticles, wherein (A) the first carrier, (B) the second carrier, (C) the third carrier, (D) the fourth carrier. , (E) the fifth carrier and (F) the sixth carrier. Each figure in FIG. 7 shows the number of colonies of the control cell (untreated) culture plate in the rightmost bar, and only the carrier in the second bar from the right (first carrier 10 mg, second carrier 5 mg, third carrier). 10 mg, fourth carrier 10 mg, fifth carrier 0.25 mg, zeolite 5 mg). Subsequently, 10 mg of each carrier was reacted with each carrier complex in which each amount (2 μg, 1 μg, 0.5 μg) of silver nanoparticles (average particle size 5.17 ± 1.92 nm) was adsorbed. Shows the number of bacterial colonies that sometimes form. ND indicates that no colonies were detected on the culture plate.

図７から、各担体（キチン各種、ゼオライト、生石灰）は、いずれも銀ナノ粒子を含まなくても、抗菌活性を有することがわかる。特に、生石灰は単独でも、強い抗菌活性を有することがわかった。そして、これらの担体に銀ナノ粒子を結合させた担体／銀ナノ粒子複合体は、更に抗菌活性が増大することが確認された。また、キチンを担体とした第１〜第４担体では、キチンの平均粒径が小さくなるほど、抗菌活性が増大することが確認された。上述したように、キチンの平均粒径が小さくほど、キチンの表面が粗面化し、ナノサイズの凹凸が表面に多く形成されていると考えられる。   FIG. 7 shows that each carrier (various chitin, zeolite, quicklime) has antibacterial activity even if it does not contain silver nanoparticles. In particular, quick lime alone was found to have strong antibacterial activity. And it was confirmed that the carrier / silver nanoparticle composite in which silver nanoparticles are bound to these carriers further increases the antibacterial activity. Moreover, in the 1st-4th support | carrier which used chitin as the support | carrier, it was confirmed that antimicrobial activity increases, so that the average particle diameter of chitin becomes small. As described above, it is considered that the smaller the average particle size of chitin, the rougher the surface of chitin and the more nano-sized irregularities are formed on the surface.

（抗真菌活性試験）
Aspergillus（A.）niger (NBRC 105649 )(Japan Cllection of Microorganisms; Wako, Saitama, Japan )がPDA (Molten potato dextrose ager: Difco, Becton, Dickinson & Co., Sparks, Maryland, USA) 培地で継体培養された。A. niger 胞子の２０μＬ懸濁液（６．３５×１０４胞子／ｍＬ）が、図７に示した銀ナノ粒子を吸着させた各担体／銀ナノ粒子複合体を含んだ寒天培地（１ｍＬ）の入った２４−ウエルプレート（ウエルの直径１７ｍｍ；スミトモベークライト、東京）の各ウエルに植え付けられた。プレートは２５℃で、３日間暗所で培養し、発生したA. niger 胞子は、０．５ｍＬの０．３％ Tween 80溶液で溶解し、ボルテックスで混合後、Jasco V-630 spectrophotometer 550 nmの吸光度測定により定量した。 (Antifungal activity test)
Aspergillus (A.) niger (NBRC 105649) (Japan Cllection of Microorganisms; Wako, Saitama, Japan) was subcultured in PDA (Molten potato dextrose ager: Difco, Becton, Dickinson & Co., Sparks, Maryland, USA) It was. A suspension of A. niger spores (6.35 × 10 4 spores / mL) in an agar medium (1 mL) containing each carrier / silver nanoparticle composite adsorbed with silver nanoparticles shown in FIG. Each well of a 24-well plate (well diameter 17 mm; Sumitomo Bakelite, Tokyo) was planted. The plate was incubated at 25 ° C. for 3 days in the dark. The generated A. niger spores were dissolved in 0.5 mL of 0.3% Tween 80 solution, mixed by vortexing, and then at Jasco V-630 spectrophotometer 550 nm. Quantified by measuring absorbance.

図８は、キチン／銀ナノ粒子複合体の抗真菌活性を示すグラフである。図８に示すように、キチンからなる各担体は、いずれも銀ナノ粒子を含まなくても、弱い抗真菌活性を有することがわかる。そして、これらの担体に銀ナノ粒子を結合させた担体／銀ナノ粒子複合体は、更に抗真菌活性が大きく増大することが確認された。また、キチンを担体とした第１〜第４担体では、キチンの平均粒径が小さくなるほど、抗菌活性が増大することが確認された。上述したように、キチンの平均粒径が小さくなるように摩砕するほど、キチンの表面が粗面化し、ナノサイズの凹凸が表面に多く形成されていると考えられる。   FIG. 8 is a graph showing the antifungal activity of the chitin / silver nanoparticle composite. As shown in FIG. 8, it can be seen that each carrier made of chitin has weak antifungal activity even if it does not contain silver nanoparticles. And it was confirmed that the carrier / silver nanoparticle composite in which silver nanoparticles are bound to these carriers further greatly increases the antifungal activity. Moreover, in the 1st-4th support | carrier which used chitin as the support | carrier, it was confirmed that antimicrobial activity increases, so that the average particle diameter of chitin becomes small. As described above, it is considered that as the average particle diameter of chitin is reduced, the surface of the chitin becomes rougher and more nano-sized irregularities are formed on the surface.

以上の結果から、キチンを担体として用いた場合、キチンに対する銀ナノ粒子の結合量（吸着量）は、キチンの平均粒径、及びキチン表面に形成されるナノサイズの凹凸に関係することがわかる。各担体／銀ナノ粒子複合体は、単体で又は他の樹脂材料と混合・塗布・被覆して使用することができ、公知の様々なプラスチック物品に代替することができ、有用な抗微生物材料となり、汎用性が高いと言える。   From the above results, it can be seen that when chitin is used as a carrier, the binding amount (adsorption amount) of silver nanoparticles to chitin is related to the average particle diameter of chitin and the nano-sized irregularities formed on the chitin surface. . Each carrier / silver nanoparticle composite can be used alone or mixed, coated and coated with other resin materials, and can be replaced with various known plastic articles, making it a useful antimicrobial material. It can be said that the versatility is high.

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。   Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified.

Claims (9)

脱アセチル化度が０％〜３５％であり、表面にナノサイズの凹凸を含むように粗面化された微粒子状のキチン誘導体と、
前記キチン誘導体に結合した銀ナノ粒子とを有することを特徴とする固体状の抗微生物材料。 A finely divided chitin derivative having a deacetylation degree of 0% to 35% and roughened to include nano-sized irregularities on the surface;
A solid antimicrobial material comprising silver nanoparticles bonded to the chitin derivative. 前記ナノサイズの凹凸は、前記キチン誘導体を構成する主鎖同士が互いに解れることによって形成された繊維状構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の固体状の抗微生物材料。   2. The solid antimicrobial material according to claim 1, wherein the nano-sized unevenness includes a fibrous structure formed by releasing main chains constituting the chitin derivative from each other. 前記ナノサイズの凹凸は、前記キチン誘導体を摩砕した際の摩砕面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固体状の抗微生物材料。   The solid antimicrobial material according to claim 1 or 2, wherein the nano-sized unevenness is a grinding surface when the chitin derivative is ground. 前記キチン誘導体は、摩砕処理によって粒径が０．５μｍ〜２００μｍに調製された微粒子であることを特徴とする請求項３に記載の抗微生物材料。   The antimicrobial material according to claim 3, wherein the chitin derivative is a fine particle having a particle size adjusted to 0.5 µm to 200 µm by grinding treatment. 前記銀ナノ粒子は、平均粒径が１ｎｍ〜２０ｎｍであり、当該抗微生物材料に対する重量分率が０．０５％〜５％であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の抗微生物材料。   The silver nanoparticles have an average particle diameter of 1 nm to 20 nm and a weight fraction with respect to the antimicrobial material of 0.05% to 5%. Antimicrobial material according to one of the items. 請求項１〜請求項５に記載の抗微生物材料を含有する樹脂から構成された抗微生物性を有する物品。   An article having antimicrobial properties composed of a resin containing the antimicrobial material according to claim 1. 銀イオン含有ガラス粉末と還元糖とを含む水系懸濁液を加熱し、前記水系懸濁液に溶出した前記銀イオンを還元して銀ナノ粒子コロイド溶液を得る第１工程と、
脱アセチル化度が０〜３５％のキチン誘導体を粗面化処理し、前記キチン誘導体の表面にナノサイズの凹凸を形成する第２工程と、
前記銀ナノ粒子コロイド溶液に前記粗面化処理された前記キチン誘導体を加え、前記銀ナノ粒子が前記キチン誘導体に結合したキチン／銀ナノ粒子複合体を得る第３工程と、
前記キチン／銀ナノ粒子複合体を前記水系懸濁液から分離し、乾燥することによって前記銀ナノ粒子が結合された固体状のキチン誘導体を含む固体材料を得る第４工程と
を有することを特徴とする抗微生物材料の製造方法。 A first step of heating a water-based suspension containing silver ion-containing glass powder and reducing sugar to reduce the silver ions eluted in the water-based suspension to obtain a silver nanoparticle colloidal solution;
A second step of roughening a chitin derivative having a degree of deacetylation of 0 to 35% to form nano-sized irregularities on the surface of the chitin derivative;
A third step of adding the roughened chitin derivative to the silver nanoparticle colloid solution to obtain a chitin / silver nanoparticle composite in which the silver nanoparticles are bound to the chitin derivative;
Separating the chitin / silver nanoparticle composite from the aqueous suspension and drying to obtain a solid material containing a solid chitin derivative to which the silver nanoparticles are bound. A method for producing an antimicrobial material. 前記粗面化処理は、前記キチン誘導体の摩砕処理であり、前記キチン誘導体の粒径を０．５μｍ〜２００μｍまで微粒化すると同時に、摩砕面によって前記ナノサイズの凹凸を形成することを特徴とする請求項７に記載の製造方法。   The roughening treatment is a grinding treatment of the chitin derivative, wherein the chitin derivative is pulverized to a particle size of 0.5 μm to 200 μm, and at the same time, the nano-sized irregularities are formed by the grinding surface. The manufacturing method according to claim 7. 前記第１工程において、加熱によって前記還元糖をカラメル化させることを特徴とする請求項７に記載の抗微生物材料の製造方法。   In the said 1st process, the said reducing sugar is caramelized by heating, The manufacturing method of the antimicrobial material of Claim 7 characterized by the above-mentioned.
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