WO2010143646A1 - 繊維構造体 - Google Patents
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- D01F6/68—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyaminoacids or polypeptides
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- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
Definitions
- the present invention relates to a specific fiber structure, a manufacturing method thereof, and a medical material containing the obtained fiber structure.
- a fiber structure such as a sponge body, a honeycomb body, or a nonwoven fabric in which fibers are layered is known, and as a fiber among these, a conventionally known fiber diameter is used.
- a fiber diameter is used as a fiber among these.
- microfibers micrometer order fibers
- nanofibers thinner nanometer order fibers (nanofibers) are being developed and put to practical use. Since nanofibers have a remarkably large specific surface area compared to conventional microfibers, they are advantageous in that a more porous fiber structure can be produced.
- nanofibers have an average fiber diameter of several tens to several hundreds of nanometers, and have a fiber diameter comparable to that of an extracellular matrix in vivo, so that they can be easily decomposed in vivo. For this reason, a fiber structure in which nanofibers are integrated is being studied for application as a medical material that is desired to disappear quickly after tissue and cells are repaired and regenerated in vivo.
- Nanofibers can be formed by a method called electrospinning (electrospinning). After the polymer compound is dissolved in a solvent to form a solution, the polymer compound solution is discharged while applying a high voltage to form nanofibers, which are then accumulated on the substrate (collector). This is a method for obtaining a fiber structure in which fibers are accumulated.
- Patent Document 1 discloses a method of electrospinning polysaccharides such as chitosan, chondroitin sulfate, and pectin.
- Patent Document 2 discloses a method of electrospinning after dissolving chitosan in water to which a solubilizing agent such as an organic acid is added. Although the obtained fiber diameter is controlled, since water is volatilized in the stage of forming the fiber, the discharge speed cannot be increased sufficiently.
- Patent Document 3 discloses a method in which chitosan or cellulose is dissolved in an organic acid solvent, a volatile organic solvent is mixed therein, and then electrospinning is performed. However, since the dissolution of chitosan or cellulose in the solution is not complete, a satisfactory fiber structure has not been obtained.
- Non-Patent Document 1 discloses that when poly- ⁇ -benzyl-L-glutamic acid is dissolved in an organic solvent having low polarity, the fiber diameter is controlled by suppressing the interaction between molecules by reducing the concentration thereof. A method for obtaining a fibrous structure is disclosed. However, if the solution concentration is too low, fiber formation becomes difficult, and the fiber diameter has not been reduced to a satisfactory fineness.
- Patent Document 4 discloses an adhesion preventing material composed of a fiber structure of biodegradable and absorbable polymer, and specifically uses polylactic acid.
- polylactic acid lacks flexibility, its compatibility with soft tissues is poor, and it has also been suggested that it causes an inflammatory response to the living body, and a sufficiently safe biodegradable material has not yet been obtained.
- the problem to be solved by the present invention is a medical material that is safe for the living body, has high biocompatibility, and has a high effect of suppressing adhesion of cells and tissues (the medical material is particularly useful as a scaffold material). ) To provide a fiber structure that can be used.
- the present invention is as follows.
- [1] A fiber structure containing a polyamino acid as a main component and having an average fiber diameter of 50 nm or more and less than 500 nm.
- [2] The fiber structure according to [1], wherein the amino acid is one or more selected from the group consisting of glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine and proline.
- [4] The fiber structure according to any one of [1] to [3], wherein the polyamino acid is composed of one amino acid.
- the protective group is one or more selected from the group consisting of a methyl group, a benzyloxycarbonyl group, a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group, and a trifluoroacetyl group, 12].
- a method for producing a fiber structure comprising the following steps; Step 1) Step of dissolving a polyamino acid in a solvent to form a solution, Step 2) A step of continuously discharging the solution put in the syringe from a nozzle attached to the tip of the syringe, Step 3) A step of applying a high voltage between the nozzle and the collector with a high voltage generator in the discharge, Step 4) changing the discharged solution into a fiber shape between the nozzle and the collector, Step 5) A step of collecting the fiber on a collector.
- the polyamino acid solution concentration in step 1 is 1 to 20% by weight
- the polyamino acid solution discharge speed in step 2 is 1 to 20 ml / hour, and is applied between the nozzle and collector in step 3.
- the solvent in Step 1 is trifluoroacetic acid, acetic acid, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 2,2,2- [14] or [15], wherein the production method is one or more selected from the group consisting of trifluoroethanol, N, N-dimethylformamide and water.
- a medical material comprising the fiber structure according to any one of [1] to [13].
- the medical material according to [17] which is an adhesion preventing material.
- the fiber structure of the present invention has a nanometer-order fiber diameter that is uniformly controlled and is therefore excellent in degradability in vivo, and the material used as the main component is composed of amino acids widely present in the living body. Therefore, it is safe for the living body.
- the fiber structure of the present invention is excellent in flexibility in addition to biodegradability because the fibers are not bound to each other, and is highly compatible with living bodies. Furthermore, since the fiber structure of the present invention has low adhesion to cells derived from living tissue, it can be used as a medical material having a high effect of suppressing adhesion of cells and tissues.
- the medical material is particularly used as a scaffold material. Useful.
- FIG. 3 is a photograph of a surface of a fiber structure composed of poly-L-alanine obtained by the operation of Production Example 1 taken with a scanning electron microscope (SEM).
- the polyamino acid used in the present invention is composed of an amino acid or a derivative thereof, and is usually prepared using a neutral amino acid, an acidic amino acid, a basic amino acid, an aromatic amino acid, etc.
- Nonpolar neutral amino acids and polar neutral amino acids are used.
- the polyamino acid one composed of one or more amino acids can be used, but in the present invention, a polyamino acid composed of one or two amino acids is preferable.
- the amino acid residue used contains an asymmetric carbon atom, either an optically active substance or a racemic substance may be used.
- the amino acid or derivative thereof is not particularly limited as long as it forms a polymer that can constitute the fiber structure of the present invention.
- Amino acid residues with a small number of carbon atoms in the amino acid side chain are likely to form a dense molecular packing structure, and can be expected to give fibers with a small fiber diameter, so that glycine, sarcosine, alanine, N-methylalanine, ⁇ -alanine, ⁇ -aminobutyric acid, valine, norvaline, leucine, isoleucine, norleucine, cysteine, glutamine, asparagine, aspartic acid, aspartic acid- ⁇ -methyl ester, lysine, proline, hydroxyproline, serine, O-acetyl-serine Threonine is preferable, and glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, glutamine, and lysine are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
- phenylglycine Phenylalanine, aspartic acid- ⁇ -benzyl ester, N ⁇ -benzyloxycarbonyl-lysine, N ⁇ -benzyloxycarbonyl-ornithine, histidine, N (Im) -methyl-histidine, O-benzyl-serine, O-benzyl-threonine, tryptophan N (In) -methyl-tryptophan, tyrosine, O-benzyl-tyrosine, O-methyl-tyrosine, O-acetyl-tyrosine, phenylalanine, aspartic acid- ⁇ -benzyl ester, N ⁇ -benzyloxycarbonyl-lysine, Tryptophan, Chiro Syn and O-acetyl-ty
- amino acids exemplified above can be used as appropriate, but when the polyamino acid contained in the fiber structure is composed of one kind of amino acid, such amino acids are glycine, alanine, valine, leucine. , Isoleucine, phenylalanine, proline, aspartic acid- ⁇ -benzyl ester, N ⁇ -benzyloxycarbonyl-lysine, tryptophan, O-acetyl-tyrosine are preferred, glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, phenylalanine, proline are more preferred, Alanine, valine and leucine are even more preferred, and alanine is most preferred.
- the polyamino acid when the polyamino acid is composed of two kinds of amino acids, it is a combination of an acidic amino acid or basic amino acid and a nonpolar neutral amino acid, or a combination of an acidic amino acid or basic amino acid and an aromatic amino acid. Is preferred.
- glutamic acid is preferable as the acidic amino acid
- lysine is preferable as the basic amino acid.
- a nonpolar neutral amino acid alanine, valine, leucine, and isoleucine are preferable, and as an aromatic amino acid, phenylalanine is preferable.
- the polyamino acid used in the present invention may have a structure in which a salt is coordinated to a part or all of the polar groups in the structure.
- the ratio of the salt to the polar group is such that, when a fiber structure composed of a polyamino acid is produced by an electrospinning method, for example, the solubility of the polyamino acid in a solvent and / or the average fiber diameter of the resulting fiber structure is It is determined from the viewpoint of being optimal.
- the salt examples include alkali metal salts such as sodium and potassium; alkaline earth metal salts such as magnesium and calcium; inorganic bases such as ammonia; monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2-amino-2-methyl-1 Organic amine salts such as propanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, lysine, ornithine, arginine; inorganic acid salts such as hydrochloride, sulfate, carbonate, phosphate; acetate, Examples thereof include organic acid salts such as tartrate, citrate, p-toluenesulfonate, glycolate, malate, lactate, fatty acid salt, acidic amino acid salt and pyroglutamate. These may be used alone or in combination of two or more.
- the method for preparing the polyamino acid used in the present invention is not particularly limited as long as it is a method in which an amino acid or a derivative thereof is prepared into a polymerized structure.
- N-carboxy- ⁇ -amino acid anhydride or N-carboxy- An example is a method in which an ⁇ -amino acid derivative anhydride is dissolved or suspended in an organic solvent or water, and a polymerization initiator is added thereto if necessary.
- organic solvent examples include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, tetrahydrofuran, diethyl ether, diisopropyl ether, petroleum ether, 1,4-dioxane, benzene, toluene, xylene, hexane, cyclohexane, ethyl acetate, butyl acetate.
- Trifluoroacetic acid Trifluoroacetic acid, acetic acid, formic acid, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, trifluoroethane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, hexafluoroacetone, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyl Acetamide, N- methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, pyridine, acetonitrile, may be mentioned trimethylamine, triethylamine, tributylamine and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
- polymerization initiator examples include ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,2-cyclohexanediamine, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and toluene-2.
- Primary amines such as methylamine, ethylamine and 1-propylamine; Alcohol amines such as methanolamine, ethanolamine and diethanolamine; Dimethylamine and diethylamine Secondary amines such as dipropylamine; primary tertiary diamines such as N, N-dimethylethylenediamine and N, N-dimethyl-1,3-propanediamine; trimethylamine and triethylamine Tertiary amines such as tributylamine; amino group-containing polymers such as polyether diamine and polyester diamine; primary alcohols such as methanol and ethanol; secondary alcohols such as isopropanol; ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, hexa Examples include glycols such as methylene glycol; hydroxyl group-containing polymers such as polyether diol and polyester diol; thiols. These may be used alone or in combination of two or more.
- N-carboxy- ⁇ -amino acids (including derivatives) anhydrides corresponding to various amino acids are mixed appropriately and dissolved or suspended in an organic solvent.
- a polymerization initiator can be added to this to form a copolymer.
- the mixing ratio of amino acids is, for example, 95: 5 to 5:95, preferably 90:10 to 10:90, more preferably 70:30 to 30:70 in terms of molar ratio for two types of amino acids. it can.
- the mixing ratio can be calculated based on the molar ratio of the N-carboxy- ⁇ -amino acid anhydride to be used.
- N-carboxy- ⁇ -aliphatic amino acid anhydride which is different from any of the N-carboxy- ⁇ -aliphatic amino acid anhydride and the N-carboxy- ⁇ -aromatic amino acid anhydride, By mixing and / or polymerizing with an N-carboxy- ⁇ -aromatic amino acid anhydride to form a copolymer, the solubility in an organic solvent can be increased.
- N-carboxy- ⁇ -amino acid anhydrides include aspartic acid- ⁇ -methyl ester, aspartic acid- ⁇ -benzyl ester, glutamic acid- ⁇ -methyl ester, N ⁇ -benzyloxycarbonyl-lysine, N ⁇ -benzyloxycarbonyl- N-carboxy- ⁇ -amino acid (including derivatives) anhydrides corresponding to ornithine, O-benzyl-serine or O-benzyl-threonine are preferred, corresponding to glutamic acid- ⁇ -methyl ester or N ⁇ -benzyloxycarbonyl-lysine N-carboxy- ⁇ -amino acid anhydride is more preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
- a method for preparing the polyamino acid used in the present invention includes ⁇ -polyglutamic acid using a microorganism. Examples thereof include a method for preparing ( ⁇ -PGA) and a method for preparing ⁇ -polylysine using a microorganism.
- a protecting group can be bonded to the side chain of an amino acid residue serving as a structural unit.
- the protecting group refers to an atomic group used for the purpose of protecting a highly reactive characteristic group in the side chain of an amino acid so as not to react with other compounds.
- the protecting group may be bonded during the preparation of the polyamino acid as described above, or may be bonded after the preparation. Further, the protecting group may be bonded to the side chains of all amino acid residues constituting the polyamino acid, or may be bonded only to the side chains of some amino acid residues.
- it is preferable that a protective group is bonded to the polyamino acid because the adhesion suppressing effect of living tissue or cells in the fiber structure can be enhanced.
- the protecting group is not particularly limited as long as it can convert a highly reactive characteristic group in the side chain of an amino acid residue into an inactive functional group.
- amino-protecting groups include substituted benzyloxycarbonyl groups such as benzyloxycarbonyl group and p-methoxybenzyloxycarbonyl group; tert-butoxycarbonyl group, p-biphenylisopropyloxycarbonyl group, 9-fluorenylmethyl Urethane-type protecting groups such as oxycarbonyl group; acyl-type protecting groups such as formyl group, phthaloyl group, trifluoroacetyl group, p-toluenesulfonyl group, o-nitrophenylsulfenyl group; trityl group, benzyl group, 2-benzoyl Examples thereof include alkyl-type protecting groups such as -1-methylvinyl group; and arylidene-type protecting groups such as 2-hydroxyaryliden
- Examples of the protecting group for the carboxyl group include substituted benzyl esters such as methyl group, ethyl group, benzyl group, tert-butyl group, and p-nitrobenzyl group; phenacyl group; trichloroethyl group; cyclohexyl group and the like.
- Protected in the form of Examples of protecting groups for guanidino groups include nitro groups, p-toluenesulfonyl groups, benzyloxycarbonyl groups, and the like.
- Examples of the protecting group for the imidazolyl group include a benzyl group, a benzyloxycarbonyl group, a p-toluenesulfonyl group, a trityl group, a diphenylmethyl group, a dinitrofluorobenzene group, and a tert-butoxycarbonyl group.
- Examples of the protecting group for the carbamide group include a xanthyl group, a bis-2,4-dimethoxybenzyl group, and a 4,4'-dimethoxybenzhydryl group.
- Examples of the protective group for the hydroxy group include ether-type protective groups such as a benzyl group, a substituted benzyl group, and a tert-butyl group; and acyl-type protective groups such as an acetyl group, a trifluoroacetyl group, and a benzyloxycarbonyl group.
- Examples of the protecting group for the mercapto group include substituted benzyl groups such as a benzyl group and a p-methoxybenzyl group; a trityl group; a benzhydryl group; an acetamidomethyl group; and a carbomethoxysulfenyl group.
- Examples of the protecting group for the indolyl group include a formyl group.
- a methyl group, a benzyloxycarbonyl group, a 9-fluorenylmethylcarbonyl group, and a trifluoroacetyl group are preferable.
- the polyamino acid used in the present invention can be further chemically modified after being prepared as described above.
- poly- ⁇ -methyl-glutamic acid it can be converted to a polyamino acid having a structure in which part or all of the methyl ester group is saponified by allowing alkali to act on this, or reactive.
- a polyamino acid having a structure in which a nucleophilic functional group such as an amino compound is reacted to convert part or all of the methyl ester group into an amide group can be obtained.
- polyglutamic acid a polyamino acid having a structure in which an alkylamine is reacted with this to convert a part or all of the carboxyl group into an alkylamide group can be obtained.
- the weight average molecular weight of the polyamino acid in the present invention is not particularly limited, but is usually 1,000 or more. In the present invention, it is preferably 10,000 or more, more preferably 100,000 or more, from the viewpoint of increasing the degree of entanglement between polymers in the solution and improving the productivity of the nanofiber.
- the polyamino acid used in the present invention may have a structure in which a compound other than an amino acid or a derivative thereof is polymerized in addition to the amino acid or a derivative thereof.
- a compound other than an amino acid or a derivative thereof is polymerized in addition to the amino acid or a derivative thereof.
- N-carboxy- ⁇ -amino acid anhydride and urethane examples thereof include a copolymer obtained by polymerizing a prepolymer.
- the fiber structure of the present invention containing the polyamino acid is composed of nanofibers having an average fiber diameter (diameter) of 5 nm or more and less than 1,500 nm, preferably 10 nm or more and less than 1,000 nm, more preferably 50 nm or more and less than 500 nm.
- the average fiber diameter of the fiber structure can be measured using a method known to those skilled in the art. Specifically, from a photograph of the surface of the fiber structure taken at random with a scanning electron microscope, 10 positions are arbitrarily selected, the fiber diameter is measured, and the average value is obtained as the average fiber diameter. be able to. For the photograph of the fiber structure, a photograph taken at a magnification of 500 to 200,000 times can be used. In the present invention, more specifically, the average fiber diameter of the fiber structure can be measured according to Examples described later.
- the fiber structure refers to a structure formed of one or a plurality of fibers, and examples of the form thereof include a filament, a stable, a filament yarn, a spun yarn, a woven fabric, a knitted fabric, Nonwoven fabric, paper, sheet-like material, tube, mesh, thread-like material and the like can be mentioned.
- a preferred form of the fiber structure in the present invention is a nonwoven fabric.
- the fiber structure of the present invention is manufactured by electrospinning using an electrospinning apparatus.
- the electrospinning apparatus include a nanofiber electrospinning unit (NEU) manufactured by Kato Tech Co., Ltd., which includes a syringe, a nozzle (needle), a syringe pump, a high voltage generator, and a collector.
- NEU nanofiber electrospinning unit
- the manufacturing method of the fiber structure containing the polyamino acid of the present invention comprises the following steps. Step 1) Step of dissolving a polyamino acid in a solvent to form a solution, Step 2) A step of continuously discharging the solution put in the syringe from a nozzle attached to the tip of the syringe, Step 3) A step of applying a high voltage between the nozzle and the collector with a high voltage generator in the discharge, Step 4) changing the discharged solution into a fiber shape between the nozzle and the collector, Step 5) A step of collecting the fiber on a collector.
- the concentration of the polyamino acid in the solution in Step 1 is appropriately set depending on the type of polyamino acid to be used, the type of solvent for dissolving the polyamino acid, etc., but is generally 0.1 to 60% by weight, preferably 1 It can be made -45 wt%, more preferably 1-20 wt%. If the polyamino acid concentration is higher than the above range, the viscosity of the solution tends to increase and the spinnability tends to be poor. If the concentration is lower than the above range, it takes a long time to produce the fiber structure. When two or more polyamino acids are used, a solution in which various polyamino acids are appropriately mixed and dissolved may be prepared.
- the mixing ratio of the polyamino acids can be, for example, 95: 5 to 5:95, preferably 90:10 to 10:90 as a weight ratio in the case of two kinds of polyamino acids.
- the solvent for dissolving the polyamino acid used in the present invention in Step 1 is not particularly limited as long as it is a solvent that dissolves the polyamino acid and is easily removed by evaporation or the like at the stage of forming the fiber.
- trifluoroacetic acid, acetic acid, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, trichloroethylene, trifluoroethane, 1,1,1,1 3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, N, N-dimethylformamide, water are preferred, trifluoroacetic acid, acetic acid, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, 2,2,2-trifluoroethanol, N, N-dimethylformamide, and water are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
- solubilizing agents include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, alkaline earth metal salts such as magnesium salts and calcium salts, inorganic bases such as ammonia, monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine.
- Organic amines such as 2-amino-2-methyl-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, lysine, ornithine and arginine, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, tartaric acid And organic acids such as citric acid, p-toluenesulfonic acid, glycolic acid, malic acid, lactic acid, fatty acid, acidic amino acid, pyroglutamic acid. These may be used alone or in combination of two or more.
- the rate at which the polyamino acid solution is discharged in step 2 is appropriately set according to the viscosity of the solution to be discharged, the scale of the electrospinning apparatus, etc., but is generally 0.1 to 60 ml / hour, preferably 1 to 20 ml / hour. It can be.
- the discharge speed is made faster than the above range, the discharged solution tends to reach the collector in the form of droplets and cause fusion of fibers and the like.
- the discharge speed is slower than the above range, it takes a long time to produce the fiber structure.
- the number of nozzles from which the solution is discharged may be one or two or more. Therefore, the discharge of the solution may be performed at one or two or more locations.
- the discharge of the nozzle in the step 2 is blocked by the adhesion of the fibers formed in the step 4, the precipitation of solids from the discharged solution in the step 2, etc., it is appropriate. By discharging while removing these deposits, precipitates, etc., by the method, it is possible to prevent the discharge of the solution from being hindered.
- the voltage applied between the nozzle and the collector in step 3 is appropriately set depending on the viscosity of the solution to be discharged, the scale of the electrospinning apparatus, etc., but is generally 5 to 50 kV, preferably 11 to 45 kV. it can.
- the voltage can be 11 kV or more, preferably 13 kV or more, more preferably 15 kV or more, further preferably 17 kV or more, particularly preferably 19 kV or more, and the voltage can be 45 kV or less, preferably 40 kV or less, More preferably, it can be 35 kV or less, more preferably 30 kV or less, and particularly preferably 25 kV or less. If the applied voltage is higher than the above range, there is a risk of discharge between the nozzle and the collector. On the other hand, when the applied voltage is lower than the above range, the fiber diameter is not reduced and the spinnability tends to be poor.
- the interval between the nozzle and the collector in step 4 is appropriately set depending on the scale of the electrospinning apparatus, but can be generally 5 to 50 cm, preferably 10 to 40 cm.
- the interval can be 10 cm or more, preferably 12 cm or more, more preferably 14 cm or more, still more preferably 16 cm or more, and particularly preferably 18 cm or more, and the interval can be 40 cm or less, preferably 35 cm or less, More preferably, it is 30 cm or less, More preferably, it is 25 cm or less, Most preferably, it can be 20 cm or less.
- the interval is longer than the above range, the formed fiber does not reach the collector and adheres to the portion between the nozzle and the collector. If the interval is shorter than the above range, the discharged solution tends to reach the collector in the form of droplets and cause fusion of fibers.
- the fiber structure formed on the collector in step 5 can be subjected to operations such as neutralization and drying as necessary.
- an organic acid is used as a solvent or a solubilizing agent for dissolving the polyamino acid used in the present invention
- an alkaline aqueous solution immersed in an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or sodium bicarbonate is used.
- the organic acid remaining in the fiber structure can be neutralized by a method such as spraying or leaving it in ammonia saturated vapor.
- the polyamino acid used in the present invention is dissolved in a solvent having low volatility, it remains in the fiber structure by a method such as heating, blowing dry air, or leaving it under vacuum or reduced pressure. Solvent to be removed.
- the thickness of the fiber structure formed on the collector in step 5 is arbitrary depending on the application. For example, it is about 1 to 30 ⁇ m when used as a scaffold for tissue or cells, and 50 when used as artificial skin. About 100 ⁇ m.
- the temperature and humidity at which the electrospinning in Steps 1 to 5 is performed are appropriately set depending on the type of the solvent that dissolves the polyamino acid used in the present invention, but generally 5 to 30 ° C. and relative humidity 10 to 80. % Adjusted.
- the nozzle used in steps 1 to 5 may have any shape and size as long as it can discharge a solution in step 2 and can serve as an electrode when a high voltage is applied in step 3.
- an injection needle can be mentioned.
- the diameter of the injection needle used for electrospinning including the steps 1 to 5 is generally 0.01 to 2.0 mm, preferably 0.1 to 1.5 mm.
- the diameter of the injection needle is larger than the above range, the discharged solution tends to reach the collector in the form of droplets.
- the diameter is smaller than the above range, the amount of discharge per hour is small, so that it takes a lot of time to manufacture the fiber structure.
- the collector used in steps 1 to 5 may have any shape and size as long as it comprises a metal having good conductivity such as copper, aluminum, or stainless steel and can serve as an electrode when a high voltage is applied in step 3. .
- a membrane-like, tubular, or hollow fiber structure can be obtained by using a collector as a cylindrical rotating body.
- a material that does not impair the function of the collector electrode such as aluminum foil, spunbond nonwoven fabric, gauze, micro-nanofiber sheet, etc., is laid on the collector.
- the fiber structure of the present invention may be formed on these.
- the fiber structure of the present invention is characterized by containing a polyamino acid as a main component.
- the main component means a main component contained as a raw material of the fiber structure, and the content thereof is usually 80% by weight or more, preferably 90% by weight with respect to the total weight of the fiber structure. As mentioned above, More preferably, it is 95 weight% or more.
- the fiber structure containing the polyamino acid of the present invention can further contain a polymer compound other than the polyamino acid in addition to the polyamino acid.
- a polymer compound include polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polylactic acid, polyglycolic acid, polylactic acid-glycolic acid copolymer, polycaprolactone, polybutylene succinate, polyethylene succinate, polystyrene, polycarbonate, Polyhexamethylene carbonate, polyarylate, polyvinyl isocyanate, polybutyl isocyanate, polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate , Polyethylene naphthalate, polyparaphenylene terephthalamide, polyparaphenylene terephthal Luamide-3
- polylactic acid, polyglycolic acid, polylactic acid-glycolic acid copolymer are preferable from the viewpoint of maintaining or improving the strength or / and shape of the fiber structure containing a polyamino acid.
- Polycaprolactone carboxymethylcellulose, oxidized regenerated cellulose, hyaluronic acid, sodium hyaluronate, polyvinyl alcohol, collagen, atelocollagen, gelatin, laminin, fibronectin, sericin, chitin, chitosan, cellulose, more preferably polylactic acid Polyglycolic acid, polylactic acid-glycolic acid copolymer, carboxymethyl cellulose, oxidized regenerated cellulose, sodium hyaluronate, polyvinyl alcohol, collagen, and gelatin can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
- the ratio of the polymer compound to the polyamino acid is appropriately set depending on the function of the fiber structure to be obtained, and can be generally 1 to 80% by weight, preferably 5 to 50% by weight.
- the ratio with respect to the polyamino acid is higher than the upper limit range, the function of the fiber structure based on the polyamino acid tends to be impaired, and when the ratio with respect to the polyamino acid is lower than the lower limit range, the effect of containing the polymer compound is obtained. It becomes difficult to be recognized.
- the polymer compound may be electrospun in a state of being mixed with a polyamino acid to form a fiber structure, or may be combined after electrospinning separately from the polyamino acid to form a fiber structure.
- the fiber structure of the present invention can be widely used for medical materials. Specifically, it can be used for medical materials such as scaffolds for regenerative medicine, surgical sutures, wound dressings, artificial blood vessels, and drug-supporting substrates.
- medical materials such as scaffolds for regenerative medicine, surgical sutures, wound dressings, artificial blood vessels, and drug-supporting substrates.
- the fiber structure of the present invention is used in various applications such as a cell-supporting substrate in a cell culture apparatus, a supporting substrate such as a living organism in a bioreactor, various filters, a catalyst-supporting substrate, a clothing substrate, and a cosmetic substrate. Can also be used.
- the scaffold or scaffold is a biological tissue culture substrate in the field of regenerative medicine, and refers to a molded body that functions as a biological material for the purpose of defect, repair, regeneration, and treatment of biological tissue,
- a three-dimensional cell culture substrate, a cell aggregate (spheroid) formation substrate, an adhesion prevention material, and the like are included in this.
- the fiber structure of the present invention has a fiber diameter comparable to that of an extracellular matrix in vivo, it can be easily decomposed in vivo. Therefore, the fibrous structure is suitable for a scaffold material that is desired to disappear quickly after a living tissue or cell is repaired and regenerated in a living body.
- the fiber structure of the present invention is particularly suitable as a scaffold material that is required to have an effect of suppressing the adhesion of cells and living tissues, and is useful as, for example, a cell aggregate formation base (spheroid) formation material or an adhesion prevention material.
- a cell aggregate formation base spheroid
- it can be used for wound dressings, hemostatic materials, etc. due to such effects, as well as artificial organs (artificial blood vessels, artificial lungs, artificial kidneys, artificial hearts) that need to avoid thrombus formation, or medical devices (catheters, It is also useful as a surface covering material for cannulas, artificial dialyzers, dialysis membranes, injection needles, syringes, blood storage containers, shunts, blood circuits).
- the fiber structure of the present invention is formed into a shape and structure corresponding to a part of a living tissue, and the defect, repair, regeneration, etc. of living tissue such as skin, blood vessel, nerve, bone, cartilage, esophagus, valve, other organs, It can be used directly or indirectly for treatment.
- various agents such as an anti-inflammatory agent, an antiallergic agent, an antitumor agent, vitamins, can also be contained in a fiber structure or its fiber.
- Fiber structure of poly-L-alanine / ⁇ -methyl-L-glutamic acid copolymer (9/1) N-carboxy-L-alanine anhydride and N-carboxy- ⁇ -methyl-
- a poly-L-alanine / ⁇ -methyl-L-glutamic acid copolymer was prepared by adding L-glutamic anhydride in a molar ratio of 9: 1 to a total of 1.4% by weight and stirring for 2 to 3 days. (9/1) was obtained.
- Fiber structures of various polyamino acid copolymers In the same manner as in Production Example 8, two types of N-carboxy-L-amino acid anhydrides were added to the polymerization solvent, and polymerization was started as necessary. The agent was added and stirred for 2 to 3 days to obtain various polyamino acid copolymers. Each was carried out under the materials and conditions shown in Table 1. Various polyamino acid copolymers were made into solutions using the solvents shown in Table 1, and fiber structures composed of various polyamino acid copolymers were obtained from these solutions by the same method as in Production Example 1.
- Poly- ⁇ -methyl / (polyethylene glycol) -L-glutamic acid copolymer fiber structure Polyethylene glycol methyl ether (Sigma-Aldrich) was added to poly- ⁇ -methyl-L-glutamic acid obtained in Production Example 23. , Average molecular weight 350) and p-toluenesulfonic acid monohydrate are added in an amount of 2 equivalents and 0.2 equivalents relative to the number of moles of N-carboxy- ⁇ -methyl-L-glutamic anhydride and reacted at 75 ° C. A - ⁇ -methyl / (polyethylene glycol) -L-glutamic acid copolymer was obtained.
- the weight average molecular weight measured by the method described in Measurement 1 was 1.4 ⁇ 10 6 . This was dissolved in 2,2,2-trifluoroethanol to obtain a 10% by weight poly- ⁇ -methyl / (polyethylene glycol) -L-glutamic acid copolymer solution. From this solution, a fiber structure comprising a poly- ⁇ -methyl / (polyethylene glycol) -L-glutamic acid copolymer was obtained in the same manner as in Production Example 1.
- Poly-L-alanine / L-lysine copolymer fiber structure Poly-L-alanine / ⁇ -benzyloxycarbonyl-L-lysine copolymer (9/1) obtained in Production Example 16 Trifluoroacetic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and thioanisole (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added at 270 equivalents and 5 equivalents, respectively, with respect to the number of moles of N-carboxy- ⁇ -benzyloxycarbonyl-L-lysine anhydride. To obtain a poly-L-alanine / L-lysine copolymer.
- Fiber structure of poly-L-alanine-poly-L-lysine mixture Poly-L-alanine and poly-L-lysine hydrobromide obtained in Production Example 1 (Sigma Aldrich, weight average molecular weight) 300,000) in a ratio of 9: 1 by weight in a dichloromethane-trifluoroacetic acid-N, N-dimethylformamide mixed solvent (50: 50: 12.5 (v / v)).
- An L-alanine-L-lysine mixture solution was obtained. From this solution, a fiber structure comprising a poly-L-alanine-L-lysine mixture was obtained in the same manner as in Production Example 1.
- Fiber structure of poly-L-alanine-poly- ⁇ -benzyloxycarbonyl-L-lysine mixture (6/4) Poly-L-alanine obtained in Production Example 1 and obtained in Production Example 5 Poly- ⁇ -benzyloxycarbonyl-L-lysine was dissolved in a dichloromethane-trifluoroacetic acid mixed solvent (50:50 (v / v)) at a molar ratio of 6: 4 in terms of monomer, and 5.3 wt. % Poly-L-alanine-poly- ⁇ -benzyloxycarbonyl-L-lysine mixture (6/4) solution. From this solution, a fiber structure comprising a poly-L-alanine-poly- ⁇ -benzyloxycarbonyl-L-lysine mixture (6/4) was obtained in the same manner as in Production Example 1.
- the obtained photograph was placed horizontally and divided into 10 equal area sections by dividing the horizontal direction and the vertical direction into 5 equal parts and 2 equal parts, respectively.
- the fibers in focus at the center of each section or the fibers closest to the center were selected and their diameters were measured, and the average value of them was obtained to obtain the average fiber diameter.
- the evaluation criteria are as follows. A: Average fiber diameter is less than 150 nm B: Average fiber diameter is 150 nm or more and less than 500 nm ⁇ : Average fiber diameter is 500 nm or more and less than 1 ⁇ m X: Average fiber diameter is 1 ⁇ m or more
- Human bone marrow mesenchymal stem cells (Lonza, Human Mesenchymal Stem Cell) or mesenchymal stem cell medium (Lonza, MSCGM), or inactivated fetal bovine serum (Invitrogen, GIBCO FBS) and penicillin-streptomycin (Sigma- Aldrich Co.) laden Dulbecco's modified Eagle's medium (Invitrogen Corp., was suspended in GIBCO DMEM), was seeded by 20,000Cell / well, 5% CO 2/37 °C conditions incubator (Thermo Scientific, Inc., former incubator ) For 3 days.
- GIBCO FBS inactivated fetal bovine serum
- penicillin-streptomycin Sigma- Aldrich Co.
- the evaluation criteria are as follows. A: The amount of intracellular DNA is less than 15% of that of the comparison control. ⁇ : The amount of intracellular DNA is 15% or more and less than 30% of that of the comparison control. Less than 50% ⁇ : The amount of intracellular DNA is 50% or more of that of the control
- the evaluation criteria are as follows. A: Absorbance is less than 15% relative to that of the comparison control. O: Absorbance is not less than 15% and less than 30% relative to that of the comparison control. More than 50% of that of the control
- Evaluations 5 and 6 are all general-purpose methods for measuring the number of cells from the viewpoint of ease of operation, measurement accuracy, and the like.
- poly-L-valine was produced in the same manner as in Production Example 22 except that the voltage applied to the poly-L-valine / L-phenylalanine (1/1) solution shown in Production Example 22 was changed to 10 kV. An attempt was made to produce a fiber structure composed of / L-phenylalanine (1/1). Further, the voltage applied to the poly-L-valine / L-phenylalanine (1/1) solution shown in Production Example 22 was changed to 19 to 20 kV, and the distance between the nozzle containing the solution and the collector was changed to 5 cm. Except for this, an attempt was made to produce a fiber structure composed of poly-L-valine / L-phenylalanine (1/1) by the same method as in Production Example 22.
- the surface of the obtained fiber structure was visually evaluated. Specifically, the number of visible granular materials was measured.
- the evaluation criteria for the granular materials are as follows, and the results are shown in Table 4. ⁇ : The number of granular materials is 0 per 1 cm square ⁇ : The number of granular materials is 1 or more and 9 or less per 1 cm square ⁇ : The number of granular materials is 10 or more and 49 or less per 1 cm square ⁇ : Number of granular materials 50 or more per 1 cm square-: Impossible to measure
- fibers that can be used for medical materials (particularly scaffold materials) that are safe for the living body, high in biocompatibility, and highly effective in suppressing adhesion of cells and tissues, It is significant that we can now provide medical materials or scaffolds.
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Abstract
生体にとって安全であり、かつ生体適合性が高く、細胞や組織の接着抑制効果の高い医療用材料(特に足場材料)に使用しうる繊維構造体を提供することを目的とする。これに対して、特定のポリアミノ酸を主成分として繊維構造体に含有させることにより目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
Description
本発明は、特定の繊維構造体、さらにその製造方法、そして得られた繊維構造体を含有する医療用材料、に関する。
近年、損傷し、欠損した生体組織の再生を目指して、組織や細胞の足場(scaffold)として機能する構造体の研究開発が、再生医療の一環として進められている。足場として機能する構造体としては、スポンジ体、ハニカム体、あるいは繊維を重層した不織布等の繊維構造体などが知られているが、これらのうちの繊維としては、従来から知られている繊維径がマイクロメートル(μm)オーダーの繊維(マイクロファイバー)のほか、さらに細いナノメートル(nm)オーダーの繊維(ナノファイバー)の開発・実用化が進められている。ナノファイバーは、従来のマイクロファイバーと比較して格段に大きな比表面積を有するため、より多孔質の繊維構造体を作製できる点で有利である。また、ナノファイバーは数十~数百nmの平均繊維径を有し、in vivoにおける細胞外マトリクスと同程度の繊維径であることから、生体内において容易に分解することが可能である。そのため、ナノファイバーが集積した繊維構造体は、生体内において組織や細胞が修復、再生された後には速やかに消失することが望まれる医療用材料としての応用展開が検討されているものである。
ナノファイバーは、電界紡糸法(エレクトロスピニング法)と呼ばれる方法により形成させることができる。高分子化合物を溶媒に溶解して溶液とした後、高電圧を印加しながら高分子化合物溶液を吐出することで、ナノファイバーを形成させ、これを基板(コレクター)上に累積させることで、ナノファイバーが集積した繊維構造体を得る方法である。
電界紡糸法による繊維構造体の製造において、吐出した高分子溶液の一部が繊維化せずに液滴の状態でコレクターに集積すると、コレクター上に集積したナノファイバーどうしが結着することとなる。このような液滴状態での集積は、吐出速度を遅くすることで回避することができるが、この場合、溶液の吐出に多大な時間を要することとなる。あるいは、高分子化合物を溶解する溶媒を揮発性の高い溶媒に代えることにより、液滴状態での集積を回避することも可能であるが、高分子化合物を溶解する溶媒の種類は、通常、一部に限られているため、容易ではない。従って、液滴状態での集積を引き起こさないことと、多大な時間を要することなく繊維構造体を製造することを両立することは困難な場合が多い。
組織や細胞の足場をはじめとする医療用材料は、生分解性あるいは生体適合性を合わせもつことが望ましく、このような観点から、コラーゲン、ゼラチン、セルロース、キチン、キトサン、ポリ乳酸等の電界紡糸法による繊維構造体の製造例が多数開示されている。しかしながら、繊維径が制御されていて、かつ、繊維どうしの結着が見られないような繊維構造体を得ることと、多大な時間を要することなく繊維構造体を製造することは、本発明者らの知る限り両立されてはいない。例えば、特許文献1には、キトサン、コンドロイチン硫酸、ペクチン等の多糖類を電界紡糸する方法が開示されている。しかしながら、1cm四方の極めて面積の小さなコレクター上での製造にもかかわらず、得られた繊維構造体は繊維径の幅が大きく不均一である。特許文献2には、有機酸のような溶解補助剤を添加した水にキトサンを溶解させた後、電界紡糸する方法が開示されている。得られた繊維径は制御されているものの、繊維を形成する段階において水を揮発させるために、吐出速度を十分に上げることができない。特許文献3には、キトサンあるいはセルロースを有機酸溶媒に溶解し、これに揮発性有機溶媒を混和させた後、電界紡糸する方法が開示されている。しかしながら、キトサンあるいはセルロースの溶液への溶解が完全ではないために、満足のいく繊維構造体は得られていなかった。
非特許文献1には、ポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸を極性が低い有機溶媒に溶解させる際にその濃度を低くして分子どうしの相互作用を抑制することで、繊維径が制御された繊維構造体を得る方法が開示されている。しかしながら、溶液濃度を低くしすぎると繊維の形成が困難となることに加え、繊維径を満足のいく細さにまで小さくするには至っていなかった。
特許文献4には、生体内分解吸収性ポリマーの繊維構造体からなる癒着防止材が開示されており、具体的にはポリ乳酸が使用されている。しかしながら、ポリ乳酸は柔軟性に欠けるため軟組織に対する適合性に乏しく、また生体に対して炎症反応を引き起こすことも示唆されており、十分に安全な生分解性材料は未だ得られていない。
Ken-Ichi Minatoら,「Macromolecular Bioscience」,2006年,第6巻,487-495頁
本発明が解決しようとする課題は、生体にとって安全であり、かつ生体適合性が高く、細胞や組織の接着抑制効果の高い医療用材料(該医療用材料は、特に足場材料として有用である。)に使用しうる繊維構造体を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討の結果、特定のポリアミノ酸を主成分として繊維構造体に含有させることにより、上記課題が達成されることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の通りである。
〔1〕ポリアミノ酸を主成分として含有し、且つ平均繊維径が50nm以上500nm未満であることを特徴とする、繊維構造体。
〔2〕アミノ酸が、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン及びプロリンからなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、〔1〕に記載の繊維構造体。
〔3〕アミノ酸が、アラニンであることを特徴とする、〔1〕又は〔2〕に記載の繊維構造体。
〔4〕ポリアミノ酸が、1種のアミノ酸より構成されることを特徴とする、〔1〕~〔3〕の何れかに記載の繊維構造体。
〔5〕ポリアミノ酸が、2種のアミノ酸より構成されることを特徴とする、〔1〕に記載の繊維構造体。
〔6〕2種のアミノ酸が、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と非極性の中性アミノ酸との組み合わせであることを特徴とする、〔5〕に記載の繊維構造体。
〔7〕2種のアミノ酸が、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と芳香族アミノ酸との組み合わせであることを特徴とする、〔5〕に記載の繊維構造体。
〔8〕酸性アミノ酸がグルタミン酸であることを特徴とする、〔6〕又は〔7〕に記載の繊維構造体。
〔9〕塩基性アミノ酸がリジンであることを特徴とする、〔6〕又は〔7〕に記載の繊維構造体。
〔10〕非極性の中性アミノ酸が、アラニン、バリン、ロイシンまたはイソロイシンから選ばれることを特徴とする、〔6〕に記載の繊維構造体。
〔11〕芳香族アミノ酸がフェニルアラニンであることを特徴とする、〔7〕に記載の繊維構造体。
〔12〕ポリアミノ酸を構成するアミノ酸の側鎖に保護基が結合していることを特徴とする、〔1〕~〔11〕の何れかに記載の繊維構造体。
〔13〕保護基が、メチル基、ベンジルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基及びトリフルオロアセチル基からなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、〔12〕に記載の繊維構造体。
〔14〕下記工程を含有することを特徴とする、繊維構造体の製造方法;
工程1)ポリアミノ酸を溶媒に溶解して溶液とする工程、
工程2)シリンジ内に入れた前記溶液をシリンジの先に取り付けたノズルから連続的に吐出する工程、
工程3)前記吐出において高電圧発生装置でノズルとコレクターの間に高電圧を印加する工程、
工程4)ノズルとコレクターの間で前記吐出溶液を繊維の形状に変える工程、
工程5)当該繊維をコレクター上に捕集する工程。
〔15〕工程1におけるポリアミノ酸の溶液濃度が1~20重量%であり、工程2におけるポリアミノ酸の溶液の吐出速度が1~20ml/時であり、工程3におけるノズルとコレクターの間に印加する電圧が11~45kVであり、工程4におけるノズルとコレクターの間隔が10~40cmであることを特徴とする、〔14〕に記載の製造方法。
〔16〕工程1における溶媒が、トリフルオロ酢酸、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、N,N-ジメチルホルムアミド及び水からなる群より選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする、〔14〕又は〔15〕に記載の製造方法。
〔17〕〔1〕~〔13〕の何れかに記載の繊維構造体を含有することを特徴とする、医療用材料。
〔18〕癒着防止材である、〔17〕に記載の医療用材料。
〔1〕ポリアミノ酸を主成分として含有し、且つ平均繊維径が50nm以上500nm未満であることを特徴とする、繊維構造体。
〔2〕アミノ酸が、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン及びプロリンからなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、〔1〕に記載の繊維構造体。
〔3〕アミノ酸が、アラニンであることを特徴とする、〔1〕又は〔2〕に記載の繊維構造体。
〔4〕ポリアミノ酸が、1種のアミノ酸より構成されることを特徴とする、〔1〕~〔3〕の何れかに記載の繊維構造体。
〔5〕ポリアミノ酸が、2種のアミノ酸より構成されることを特徴とする、〔1〕に記載の繊維構造体。
〔6〕2種のアミノ酸が、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と非極性の中性アミノ酸との組み合わせであることを特徴とする、〔5〕に記載の繊維構造体。
〔7〕2種のアミノ酸が、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と芳香族アミノ酸との組み合わせであることを特徴とする、〔5〕に記載の繊維構造体。
〔8〕酸性アミノ酸がグルタミン酸であることを特徴とする、〔6〕又は〔7〕に記載の繊維構造体。
〔9〕塩基性アミノ酸がリジンであることを特徴とする、〔6〕又は〔7〕に記載の繊維構造体。
〔10〕非極性の中性アミノ酸が、アラニン、バリン、ロイシンまたはイソロイシンから選ばれることを特徴とする、〔6〕に記載の繊維構造体。
〔11〕芳香族アミノ酸がフェニルアラニンであることを特徴とする、〔7〕に記載の繊維構造体。
〔12〕ポリアミノ酸を構成するアミノ酸の側鎖に保護基が結合していることを特徴とする、〔1〕~〔11〕の何れかに記載の繊維構造体。
〔13〕保護基が、メチル基、ベンジルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基及びトリフルオロアセチル基からなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、〔12〕に記載の繊維構造体。
〔14〕下記工程を含有することを特徴とする、繊維構造体の製造方法;
工程1)ポリアミノ酸を溶媒に溶解して溶液とする工程、
工程2)シリンジ内に入れた前記溶液をシリンジの先に取り付けたノズルから連続的に吐出する工程、
工程3)前記吐出において高電圧発生装置でノズルとコレクターの間に高電圧を印加する工程、
工程4)ノズルとコレクターの間で前記吐出溶液を繊維の形状に変える工程、
工程5)当該繊維をコレクター上に捕集する工程。
〔15〕工程1におけるポリアミノ酸の溶液濃度が1~20重量%であり、工程2におけるポリアミノ酸の溶液の吐出速度が1~20ml/時であり、工程3におけるノズルとコレクターの間に印加する電圧が11~45kVであり、工程4におけるノズルとコレクターの間隔が10~40cmであることを特徴とする、〔14〕に記載の製造方法。
〔16〕工程1における溶媒が、トリフルオロ酢酸、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、N,N-ジメチルホルムアミド及び水からなる群より選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする、〔14〕又は〔15〕に記載の製造方法。
〔17〕〔1〕~〔13〕の何れかに記載の繊維構造体を含有することを特徴とする、医療用材料。
〔18〕癒着防止材である、〔17〕に記載の医療用材料。
本発明の繊維構造体は、均一に制御されたナノメートルオーダーの繊維径を有することから生体内での分解性に優れており、また主成分として用いる材料は生体内に広く存在するアミノ酸で構成されているため生体にとって安全である。また本発明の繊維構造体は、その繊維どうしが結着していないことから生分解性に加えて柔軟性も優れており、生体への適合性が高い。さらに本発明の繊維構造体は、生体組織由来の細胞に対する接着性が低いため、細胞や組織の接着抑制効果の高い医療用材料に使用することができ、該医療用材料は、特に足場材料として有用である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明に使用されるポリアミノ酸は、アミノ酸又はその誘導体で構成されたものであり、通常、中性アミノ酸、酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、芳香族アミノ酸等を用いて調製され、中性アミノ酸としては、非極性の中性アミノ酸及び極性の中性アミノ酸が用いられる。ポリアミノ酸は、1種又は2種以上のアミノ酸で構成されたものを用いることができるが、本発明では1種又は2種のアミノ酸で構成されたポリアミノ酸が好ましい。使用されるアミノ酸残基に不斉炭素原子が存在する場合は、光学活性体またはラセミ体のいずれでも良い。
上記のアミノ酸又はその誘導体としては、本発明の繊維構造体を構成し得る重合体を形成しさえすれば特に制限されないが、具体的には、グリシン;サルコシン;アラニン;N-メチルアラニン;β-アラニン;γ-アミノ酪酸;バリン;ノルバリン;ロイシン;イソロイシン;ノルロイシン;フェニルグリシン;フェニルアラニン;メチオニン;システイン;S-ベンジル-システイン等のシステイン誘導体;シスチン;グルタミン;アスパラギン;グルタミン酸;グルタミン酸-γ-メチルエステル、グルタミン酸-α-メチルエステル、グルタミン酸-γ-エチルエステル、グルタミン酸-α-エチルエステル、グルタミン酸-γ-ベンジルエステル、グルタミン酸-α-ベンジルエステル等のグルタミン酸誘導体;アスパラギン酸;アスパラギン酸-β-メチルエステル、アスパラギン酸-α-メチルエステル、アスパラギン酸-β-エチルエステル、アスパラギン酸-α-エチルエステル、アスパラギン酸-β-ベンジルエステル、アスパラギン酸-α-ベンジルエステル等のアスパラギン酸誘導体;リジン;Nε-ベンジルオキシカルボニル-リジン、Nα-ベンジルオキシカルボニル-リジン等のリジン誘導体;オルニチン;Nδ-ベンジルオキシカルボニル-オルニチン、Nα-ベンジルオキシカルボニル-オルニチン等のオルニチン誘導体;アルギニン;Nω-メチル-アルギニン、Nω-ニトロ-アルギニン等のアルギニン誘導体;ヒスチジン;N(Im)-メチル-ヒスチジン等のヒスチジン誘導体;プロリン;ヒドロキシプロリン、O-ベンジルヒドロキシプロリン等のプロリン誘導体;セリン;O-ベンジル-セリン、O-アセチル-セリン等のセリン誘導体;スレオニン;O-ベンジル-スレオニン、O-アセチル-スレオニン等のスレオニン誘導体;トリプトファン;N(In)-メチル-トリプトファン等のトリプトファン誘導体;チロシン;O-ベンジル-チロシン、O-メチル-チロシン等のチロシン誘導体;ドーパ等を挙げることができる。
アミノ酸側鎖の炭素原子数が少ないアミノ酸残基は、密な分子充填構造を形成しやすく、繊維径の小さな繊維を与えることが期待できるという観点から、グリシン、サルコシン、アラニン、N-メチルアラニン、β-アラニン、γ-アミノ酪酸、バリン、ノルバリン、ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、システイン、グルタミン、アスパラギン、アスパラギン酸、アスパラギン酸-β-メチルエステル、リジン、プロリン、ヒドロキシプロリン、セリン、O-アセチル-セリン、スレオニンが好ましく、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、グルタミン、リジンがより好ましい。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
また、アミノ酸側鎖に芳香族環を有するアミノ酸残基は、芳香族環どうしで密な相互作用を形成しやすく、繊維径の小さな繊維構造体を与えることが期待できるという観点から、フェニルグリシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸-β-ベンジルエステル、Nε-ベンジルオキシカルボニル-リジン、Nδ-ベンジルオキシカルボニル-オルニチン、ヒスチジン、N(Im)-メチル-ヒスチジン、O-ベンジル-セリン、O-ベンジル-スレオニン、トリプトファン、N(In)-メチル-トリプトファン、チロシン、O-ベンジル-チロシン、O-メチル-チロシン、O-アセチル-チロシンが好ましく、フェニルアラニン、アスパラギン酸-β-ベンジルエステル、Nε-ベンジルオキシカルボニル-リジン、トリプトファン、チロシン、O-アセチル-チロシンがより好ましい。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
本発明においては、上記に例示したアミノ酸を適宜用いることができるが、繊維構造体に含有されるポリアミノ酸が1種のアミノ酸から構成される場合は、かかるアミノ酸は、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、アスパラギン酸-β-ベンジルエステル、Nε-ベンジルオキシカルボニル-リジン、トリプトファン、O-アセチル-チロシンが好ましく、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリンがより好ましく、アラニン、バリン、ロイシンがさらにより好ましく、アラニンが最も好ましい。また、ポリアミノ酸が2種のアミノ酸から構成される場合は、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と非極性の中性アミノ酸との組み合わせ、あるいは酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と芳香族アミノ酸との組み合わせであることが好ましい。このとき、酸性アミノ酸としてはグルタミン酸が好ましく、塩基性アミノ酸としてはリジンが好ましい。また、非極性の中性アミノ酸としては、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシンが好ましく、芳香族アミノ酸としてはフェニルアラニンが好ましい。
本発明に使用されるポリアミノ酸は、その構造中の一部又は全ての極性を有する基に塩が配位した構造であっても良い。極性を有する基に対する塩の割合は、ポリアミノ酸からなる繊維構造体を電界紡糸法により製造する際に、例えば、ポリアミノ酸の溶媒への溶解性及び/又は得られる繊維構造体の平均繊維径が最適となる観点から決定される。塩としては、例えばナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属塩;アンモニア等の無機塩基;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、リジン、オルニチン、アルギニン等の有機アミン塩;塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩、リン酸塩等の無機酸塩;酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、p-トルエンスルホン酸塩、グリコール酸塩、リンゴ酸塩、乳酸塩、脂肪酸塩、酸性アミノ酸塩、ピログルタミン酸塩等の有機酸塩を挙げることができる。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
本発明に使用されるポリアミノ酸の調製法は、アミノ酸又はその誘導体が重合した構造に調製される方法であれば特に制限されないが、例えば、N-カルボキシ-α-アミノ酸無水物又はN-カルボキシ-α-アミノ酸誘導体無水物を有機溶媒又は水に溶解又は懸濁させ、必要に応じてこれに重合開始剤を加える方法を挙げることができる。
前記有機溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、石油エーテル、1,4-ジオキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トリフルオロ酢酸、酢酸、ギ酸、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、トリフルオロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロアセトン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ピリジン、アセトニトリル、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等を挙げることができる。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
前記重合開始剤の例としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,2-シクロヘキサンジアミン、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、トルエン-2,4-ジアミン、4,4’-ジフェニルメタンジアミン、イソホロンジアミン等の一級ジアミン;メチルアミン、エチルアミン、1-プロピルアミン等の一級モノアミン;メタノールアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン等のアルコールアミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン等の二級アミン;N,N-ジメチルエチレンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン等の一級三級ジアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等の三級アミン;ポリエーテルジアミン、ポリエステルジアミン等のアミノ基含有ポリマー;メタノール、エタノール等の一級アルコール;イソプロパノール等の二級アルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール等のグリコール類;ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール等の水酸基含有ポリマー;チオール類等を挙げることができる。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
2種以上のアミノ酸を用いてポリアミノ酸を調製する場合は、各種アミノ酸に対応するN-カルボキシ-α-アミノ酸(誘導体を含む)無水物を適宜混合して有機溶媒に溶解又は懸濁させ、必要に応じてこれに重合開始剤を加えて、コポリマーを形成させることができる。アミノ酸の混合比は、例えば2種のアミノ酸であれば、モル比として95:5~5:95、好ましくは90:10~10:90、より好ましくは70:30~30:70とすることができる。なお、当該混合比は、用いるN-カルボキシ-α-アミノ酸無水物のモル比に基づいて算出することができる。
N-カルボキシ-α-脂肪族アミノ酸無水物及びN-カルボキシ-α-芳香族アミノ酸無水物の何れとも異なるN-カルボキシ-α-アミノ酸無水物を、N-カルボキシ-α-脂肪族アミノ酸無水物もしくはN-カルボキシ-α-芳香族アミノ酸無水物と混合及び/又は重合してコポリマーを形成させることで、有機溶媒への溶解性を高くすることができる。かかるN-カルボキシ-α-アミノ酸無水物としては、アスパラギン酸-β-メチルエステル、アスパラギン酸-β-ベンジルエステル、グルタミン酸-γ-メチルエステル、Nε-ベンジルオキシカルボニル-リジン、Nδ-ベンジルオキシカルボニル-オルニチン、O-ベンジル-セリン又はO-ベンジル-スレオニンに対応するN-カルボキシ-α-アミノ酸(誘導体を含む)無水物が好ましく、グルタミン酸-γ-メチルエステル又はNε-ベンジルオキシカルボニル-リジンに対応するN-カルボキシ-α-アミノ酸無水物がより好ましい。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
本発明に使用されるポリアミノ酸の調製法は、上述のN-カルボキシ-α-アミノ酸無水物又はN-カルボキシ-α-アミノ酸誘導体無水物を用いる方法の他に、微生物を使ってγ-ポリグルタミン酸(γ-PGA)を調製する方法、微生物を使ってε-ポリリジンを調製する方法等を挙げることができる。
本発明に使用されるポリアミノ酸は、構成単位となるアミノ酸残基の側鎖に保護基を結合させることができる。本明細書において、保護基とは、アミノ酸の側鎖における反応性の高い特性基を、他の化合物と反応しないように保護する目的で用いられる原子団のことをいう。保護基は、上記のようなポリアミノ酸の調製時に結合させていてもよく、または調製した後に結合させてもよい。また、保護基は、ポリアミノ酸を構成する全てのアミノ酸残基の側鎖に結合していてもよく、あるいは一部のアミノ酸残基の側鎖のみに結合していてもよい。本発明においては、繊維構造体における生体組織又は細胞の接着抑制効果を高めることができるため、ポリアミノ酸に保護基が結合されていることが好ましい。
保護基としては、アミノ酸残基の側鎖における反応性の高い特性基を不活性な官能基に変換し得るものであれば特に限定されない。例えば、アミノ基の保護基としては、ベンジルオキシカルボニル基、p-メトキシベンジルオキシカルボニル基等の置換ベンジルオキシカルボニル基;tert-ブトキシカルボニル基、p-ビフェニルイソプロピルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基等のウレタン型保護基;ホルミル基、フタロイル基、トリフルオロアセチル基、p-トルエンスルホニル基、o-ニトロフェニルスルフェニル基等のアシル型保護基;トリチル基、ベンジル基、2-ベンゾイル-1-メチルビニル基等のアルキル型保護基;2-ヒドロキシアリリデン基等のアリリデン型保護基が挙げられる。カルボキシル基の保護基としては、メチル基、エチル基、ベンジル基、tert-ブチル基、p-ニトロベンジル基等の置換ベンジルエステル;フェナシル基;トリクロロエチル基;シクロヘキシル基等が挙げられ、主にエステルの形で保護される。グアニジノ基の保護基としては、ニトロ基、p-トルエンスルホニル基、ベンジルオキシカルボニル基等が挙げられる。イミダゾリル基の保護基としては、ベンジル基、ベンジルオキシカルボニル基、p-トルエンスルホニル基、トリチル基、ジフェニルメチル基、ジニトロフルオロベンゼン基、tert-ブトキシカルボニル基等が挙げられる。カルバミド基の保護基としては、キサンチル基、ビス-2,4-ジメトキシベンジル基、4,4’-ジメトキシベンズヒドリル基等が挙げられる。ヒドロキシ基の保護基としては、ベンジル基、置換ベンジル基、tert-ブチル基等のエーテル系の保護基;アセチル基、トリフルオロアセチル基、ベンジルオキシカルボニル基等のアシル系の保護基が挙げられる。メルカプト基の保護基としては、ベンジル基、p-メトキシベンジル基等の置換ベンジル基;トリチル基;ベンズヒドリル基;アセタミドメチル基;カルボメトキシスルフェニル基等が挙げられる。インドリル基の保護基としては、ホルミル基等が挙げられる。本発明では、これらの保護基の中でも、メチル基、ベンジルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルカルボニル基、トリフルオロアセチル基が好ましい。
本発明に使用されるポリアミノ酸は、上記のようにして調製した後、さらに、化学修飾を施すこともできる。例えば、ポリ-γ-メチル-グルタミン酸の場合であれば、これにアルカリを作用させてメチルエステル基の一部又は全てがケン化された構造を有するポリアミノ酸とすることができ、または、反応性の高い置換基をエステル交換により導入させてメチルエステル基の一部又は全てをエステル交換した構造を有するポリアミノ酸とすることができる。あるいは、アミノ化合物等の求核性官能基を反応させてメチルエステル基の一部又は全てをアミド基に変換した構造を有するポリアミノ酸とすることができる。また、ポリグルタミン酸の場合であれば、これにアルキルアミンを反応させてカルボキシル基の一部又は全てをアルキルアミド基に変換した構造を有するポリアミノ酸とすることができる。
本発明におけるポリアミノ酸の重量平均分子量は、特に限定されないが、通常1,000以上である。本発明では、溶液中におけるポリマー同士の絡み合いの程度を高めてナノファイバーの製造性を向上させるという観点から、好ましくは10,000以上であり、より好ましくは100,000以上である。
本発明に使用されるポリアミノ酸は、アミノ酸又はその誘導体に加えて、さらに、アミノ酸又はその誘導体以外の化合物が重合した構造であっても良く、例えば、N-カルボキシ-α-アミノ酸無水物とウレタンプレポリマーとを重合して得られる共重合体等を挙げることができる。
上記ポリアミノ酸を含有する本発明の繊維構造体は、平均繊維径(直径)が5nm以上1,500nm未満、好ましくは10nm以上1,000nm未満、より好ましくは50nm以上500nm未満のナノファイバーから構成される。繊維構造体の平均繊維径は、当業者に公知の方法を用いて測定することができる。具体的には、繊維構造体の表面を走査型電子顕微鏡で無作為に撮影した写真から、任意に10箇所を選択して繊維の直径を測定し、その平均値を求めて平均繊維径とすることができる。繊維構造体の写真は、500~200,000倍の倍率で拡大して撮影したものを用いることができる。本発明においては、より具体的には、後述の実施例に従って繊維構造体の平均繊維径を測定することができる。
本明細書において、繊維構造体とは、単数又は複数の繊維により形成された構造体をいい、その形態としては、例えば、フィラメント、ステーブル、フィラメントヤーン、スパンヤーン(紡績糸)、織物、編物、不織布、紙、シート状物、チューブ、メッシュ、糸状物等が挙げられる。本発明において好ましい繊維構造体の形態は、不織布である。
本発明の繊維構造体は、電界紡糸装置を用いて電界紡糸することによって製造される。電界紡糸装置は、例えば、カトーテック社ナノファイバーエレクトロスピニングユニット(NEU)を挙げることができ、シリンジ、ノズル(ニードル)、シリンジポンプ、高電圧発生装置、コレクターを備えている。
本発明のポリアミノ酸を含有する繊維構造体の製造方法は、以下の工程を含有することを特徴とする。
工程1)ポリアミノ酸を溶媒に溶解して溶液とする工程、
工程2)シリンジ内に入れた前記溶液をシリンジの先に取り付けたノズルから連続的に吐出する工程、
工程3)前記吐出において高電圧発生装置でノズルとコレクターの間に高電圧を印加する工程、
工程4)ノズルとコレクターの間で前記吐出溶液を繊維の形状に変える工程、
工程5)当該繊維をコレクター上に捕集する工程。
工程1)ポリアミノ酸を溶媒に溶解して溶液とする工程、
工程2)シリンジ内に入れた前記溶液をシリンジの先に取り付けたノズルから連続的に吐出する工程、
工程3)前記吐出において高電圧発生装置でノズルとコレクターの間に高電圧を印加する工程、
工程4)ノズルとコレクターの間で前記吐出溶液を繊維の形状に変える工程、
工程5)当該繊維をコレクター上に捕集する工程。
工程1における溶液中のポリアミノ酸の濃度は、使用するポリアミノ酸の種類、ポリアミノ酸を溶解する溶媒の種類等により適宜に設定されるが、一般には、0.1~60重量%、好ましくは1~45重量%、より好ましくは1~20重量%とすることができる。ポリアミノ酸の濃度を上記範囲より高くすると溶液の粘度が高くなり紡糸性が不良となる傾向がある。また、該濃度を上記範囲より低くすると、繊維構造体の製造に多大な時間を要することになる。2種以上のポリアミノ酸を用いる場合は、各種ポリアミノ酸を適宜混合して溶解させた溶液を調製すればよい。ポリアミノ酸の混合比は、例えば2種のポリアミノ酸であれば、重量比として95:5~5:95、好ましくは90:10~10:90とすることができる。
工程1における本発明に使用されるポリアミノ酸を溶解する溶媒としては、ポリアミノ酸を溶解し、かつ、繊維を形成する段階で蒸発等により除かれやすい溶媒であれば特に制限されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、2-プロパノール、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、石油エーテル、1,4-ジオキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トリフルオロ酢酸、酢酸、ギ酸、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、トリフルオロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロアセトン、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ピリジン、アセトニトリル、水等が挙げられる。
得られる繊維構造体の平均繊維径を制御できるという観点から、トリフルオロ酢酸、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、トリフルオロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、N,N-ジメチルホルムアミド、水が好ましく、トリフルオロ酢酸、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、N,N-ジメチルホルムアミド、水がより好ましい。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
工程1におけるポリアミノ酸の溶解については、必要に応じて、加温、超音波装置の使用、溶解補助剤の添加等の方法を用いることができる。溶解補助剤としては、具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アンモニア等の無機塩基、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノール、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、リジン、オルニチン、アルギニン等の有機アミン、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、酒石酸、クエン酸、p-トルエンスルホン酸、グリコール酸、リンゴ酸、乳酸、脂肪酸、酸性アミノ酸、ピログルタミン酸等の有機酸を挙げることができる。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
工程2におけるポリアミノ酸溶液を吐出する速度は、吐出する溶液の粘度、電界紡糸装置のスケール等により適宜に設定されるが、一般には、0.1~60ml/時、好ましくは1~20ml/時とすることができる。吐出する速度を上記範囲より速くすると、吐出した溶液が液滴状態のままコレクター上に到達して、繊維どうしの融合等を引き起こす傾向がある。また、吐出する速度を上記範囲より遅くすると、繊維構造体の製造に多大な時間を要することになる。
工程2において溶液が吐出されるノズルは1個又は2個以上の何れでも良く、従って、溶液の吐出は1箇所又は2箇所以上の何れで行われても良い。また、工程4において形成された繊維の付着、工程2における吐出溶液からの固形物の析出等により、ノズルの吐出口が塞がれて工程2における溶液の吐出が妨げられる場合には、適当な方法により、これら付着物、析出物等を除きながら吐出を行うことで、溶液の吐出が妨げられることを回避することができる。
工程3におけるノズルとコレクターの間に印加する電圧は、吐出する溶液の粘度、電界紡糸装置のスケール等により適宜に設定されるが、一般には、5~50kV、好ましくは11~45kVとすることができる。本発明では、該電圧を11kV以上、好ましくは13kV以上、より好ましくは15kV以上、さらに好ましくは17kV以上、特に好ましくは19kV以上とすることができ、また該電圧を45kV以下、好ましくは40kV以下、より好ましくは35kV以下、さらに好ましくは30kV以下、特に好ましくは25kV以下とすることができる。印加する電圧を上記範囲より高くすると、ノズルとコレクターの間で放電する危険性がある。また、印加する電圧を上記範囲より低くすると、繊維径が小さくならない上に紡糸性が不良となる傾向がある。
工程4におけるノズルとコレクターの間隔は、電界紡糸装置のスケール等により適宜に設定されるが、一般には、5~50cm、好ましくは10~40cmとすることができる。本発明では、該間隔を10cm以上、好ましくは12cm以上、より好ましくは14cm以上、さらに好ましくは16cm以上、特に好ましくは18cm以上とすることができ、また該間隔を40cm以下、好ましくは35cm以下、より好ましくは30cm以下、さらに好ましくは25cm以下、特に好ましくは20cm以下とすることができる。該間隔を上記範囲より長くすると、形成された繊維がコレクターに届かずに、ノズルとコレクターの間の部位に付着してしまうことになる。また、該間隔を上記範囲より短くすると、吐出した溶液が液滴状態のままコレクター上に到達して、繊維どうしの融合等を引き起こす傾向がある。
工程5によりコレクター上に形成された繊維構造体は、必要に応じて、中和、乾燥等の操作を行うことができる。例えば、本発明に使用されるポリアミノ酸を溶解する溶媒あるいは溶解補助剤に有機酸を用いた場合には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、重炭酸ナトリウム等のアルカリ水溶液に浸漬する、アルカリ水溶液を噴霧する、あるいはアンモニア飽和蒸気中に放置する等の方法により、繊維構造体中に残存する有機酸を中和することができる。また、本発明に使用されるポリアミノ酸を揮発性が低い溶媒に溶解した場合には、加温する、乾燥空気を吹き付ける、真空もしくは減圧下に放置する等の方法により、繊維構造体中に残存する溶媒を除くことができる。
工程5によりコレクター上に形成された繊維構造体の厚みは、用途に応じ任意であるが、例えば、組織や細胞の足場材として使用する場合は1~30μm程度、人工皮膚として使用する場合は50~100μm程度である。
工程1~5における電界紡糸を行う温度ならびに湿度は、本発明に使用されるポリアミノ酸を溶解する溶媒の種類等により適宜に設定されるが、一般には、5~30℃、相対湿度10~80%に調整される。
工程1~5において使用されるノズルは、工程2において溶液を吐出することができ、かつ、工程3において高電圧を印加する際に電極となり得るものであれば如何なる形状、大きさでも良いが、例えば、注射針を挙げることができる。工程1~5を含有する電界紡糸に用いられる注射針の径は、一般には、0.01~2.0mm、好ましくは0.1~1.5mmとすることができる。注射針の径を上記範囲より大きくすると、吐出した溶液が液滴状態のままコレクター上に到達する傾向が高くなる。また、径を上記範囲より小さくすると、時間あたりの吐出量が少ないために繊維構造体の製造に多大な時間を要することになる。
工程1~5において使用されるコレクターは、銅、アルミニウムあるいはステンレス鋼など導電性の良い金属を備え、工程3において高電圧を印加する際に電極となり得るものであれば如何なる形状、大きさでも良い。例えば、コレクターを円筒状の回転体とすることで、膜状、管状、あるいは、中空状の繊維構造体を得ることができる。さらに、本発明の繊維構造体をコレクターから容易に取り外すため、コレクターの電極としての機能を損なわないもの、例えば、アルミホイル、スパンボンド不織布、ガーゼ、マイクロナノファイバーシート等を、コレクター上に敷いて、これらの上に本発明の繊維構造体を形成させても良い。
本発明の繊維構造体は、ポリアミノ酸を主成分として含有することを特徴とする。本明細書において、主成分とは、繊維構造体の原料として含まれる主な成分をいい、その含有量は、通常、繊維構造体の全重量に対して80重量%以上、好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上である。
本発明のポリアミノ酸を含有する繊維構造体には、ポリアミノ酸に加えて、さらに、ポリアミノ酸以外の高分子化合物を含有することができる。このような高分子化合物としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸-グリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリアリレート、ポリビニルイソシアネート、ポリブチルイソシアネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリパラフェニレンテレフタルアミド-3,4’-オキシジフェニレンテレフタルアミド共重合体、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、メチルセルロース、プロピルセルロース、ベンジルセルロース、カルボキシセルロース、カルボキシメチルセルロース、酸化再生セルロース、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、フィブロイン、天然ゴム、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルエチルエーテル、ポリビニルプロピルエーテル、ポリビニルブチルエーテル、ポリビニリデンクロリド、ポリ-N-ビニルピロリドン、ポリ-N-ビニルカルバゾル、ポリ-N-ビニルピリジン、ポリビニルメチルケトン、ポリビニルイソプロペニルケトン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリシクロペンテンオキシド、ポリスチレンサルホン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612等の合成高分子化合物ならびにこれらの共重合体;コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチン、ラミニン、フィブロネクチン、セリシン等の蛋白質類;キチン、キトサン、セルロース等の多糖類等を挙げることができる。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
上記に例示した高分子化合物のうち、ポリアミノ酸を含有する繊維構造体の強度又は/及び形状を保持あるいは向上させる観点から、好ましくは、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸-グリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、カルボキシメチルセルロース、酸化再生セルロース、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチン、ラミニン、フィブロネクチン、セリシン、キチン、キトサン、セルロースを用いることができ、より好ましくは、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ乳酸-グリコール酸共重合体、カルボキシメチルセルロース、酸化再生セルロース、ヒアルロン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、コラーゲン、ゼラチンを用いることができる。これらは、1種単独又は2種以上の組み合わせの何れであっても良い。
前記高分子化合物のポリアミノ酸に対する割合は、得られる繊維構造体の機能等により適宜設定されるが、一般には、1~80重量%、好ましくは5~50重量%とすることができる。ポリアミノ酸に対する割合を上限範囲よりも高くすると、ポリアミノ酸に基づく繊維構造体の機能が損なわれる傾向にあり、また、ポリアミノ酸に対する割合を下限範囲よりも低くすると、高分子化合物を含有した効果が認められにくくなる。
前記高分子化合物は、ポリアミノ酸と混ぜ合わせた状態で電界紡糸を行い繊維構造体化しても良く、あるいは、ポリアミノ酸と別々に電界紡糸を行い繊維構造体化した後に両者を合わせても良い。
本発明の繊維構造体は、医療用材料に広く使用することができる。具体的には、再生医療用の足場、手術用縫合糸、創傷被覆材、人工血管、薬物担持基材等の医療用材料に使用することができる。その他、本発明の繊維構造体は細胞培養装置における細胞担持基材、バイオリアクターにおける生物体等の担持基材、各種フィルター、触媒担持基材、衣料用基材、化粧品用基材など、各種用途にも用いることができる。
本明細書において、足場又は足場材とは、再生医療分野における生体組織培養の基材であって、生体組織の欠損、修復、再生、治療を目的とした生体材料として機能する成形体をいい、例えば、三次元細胞培養基材、細胞凝集塊(スフェロイド)形成基材、癒着防止材等がこれに包含される。
本発明の繊維構造体は、in vivoにおける細胞外マトリクスと同程度の繊維径を有していることから、生体内において容易に分解することが可能である。そのため、該繊維構造体は、生体内において生体組織や細胞が修復、再生された後には速やかに消失することが望まれる足場材に好適である。
また、本発明の繊維構造体は、細胞や生体組織の接着抑制効果が要求される足場材に特に好適であり、例えば細胞凝集塊(スフェロイド)形成基材又は癒着防止材として有用である。また、かかる効果により創傷被覆材、止血用材料等にも用いることができるほか、血栓形成回避を必要とする人工臓器(人工血管、人工肺、人工腎臓、人工心臓)又は医療用器具(カテーテル、カニューレ、人工透析器、透析膜、注射針、注射筒、血液貯蔵用容器、シャント、血液回路)の表面被覆材等にも有用である。
本発明の繊維構造体は、生体組織の部位に対応した形状、構造に成形して、皮膚、血管、神経、骨、軟骨、食道、弁、その他臓器などの生体組織の欠損、修復、再生、治療のために直接的又は間接的に使用することができる。また、繊維構造体又はその繊維中に、抗炎症剤、抗アレルギー剤、抗腫瘍剤、ビタミン類等の種々の薬剤を含有させることもできる。
以下に、実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
〔製造例1〕 ポリ-L-アラニン繊維構造体
ベンゼンにN-カルボキシ-L-アラニン無水物を1.4重量%入れて2~3日間撹拌を行い、ポリ-L-アラニンを得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、4重量%のポリ-L-アラニン溶液とした。この溶液を、直径940μmのノズル(ニードル)をつないだシリンジ(テルモ社)に入れ、ノズルとコレクターとの間隔を10~15cmとして、その間に20~38kVの電圧を印加しながら、溶液を吐出させて、コレクター上にポリ-L-アラニンからなる繊維構造体を得た。得られたポリ-L-アラニンからなる繊維構造体表面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図1に示す。
ベンゼンにN-カルボキシ-L-アラニン無水物を1.4重量%入れて2~3日間撹拌を行い、ポリ-L-アラニンを得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、4重量%のポリ-L-アラニン溶液とした。この溶液を、直径940μmのノズル(ニードル)をつないだシリンジ(テルモ社)に入れ、ノズルとコレクターとの間隔を10~15cmとして、その間に20~38kVの電圧を印加しながら、溶液を吐出させて、コレクター上にポリ-L-アラニンからなる繊維構造体を得た。得られたポリ-L-アラニンからなる繊維構造体表面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図1に示す。
〔製造例2〕 ポリ-L-ロイシン繊維構造体
1,2-ジクロロエタンにN-カルボキシ-L-ロイシン無水物を11.1重量%入れた後、重合開始剤としてN,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミンを加えた。2~3日間撹拌を行い、ポリ-L-ロイシンを得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(30:70(v/v))に溶かして、4重量%のポリ-L-ロイシン溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-ロイシンからなる繊維構造体を得た。
1,2-ジクロロエタンにN-カルボキシ-L-ロイシン無水物を11.1重量%入れた後、重合開始剤としてN,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミンを加えた。2~3日間撹拌を行い、ポリ-L-ロイシンを得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(30:70(v/v))に溶かして、4重量%のポリ-L-ロイシン溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-ロイシンからなる繊維構造体を得た。
〔製造例3~7〕 各種ポリアミノ酸繊維構造体
製造例1もしくは2と同様の方法により、重合溶媒に各種N-カルボキシ-L-アミノ酸無水物を入れ、必要に応じて重合開始剤を加え、2~3日間撹拌を行い、各種ポリアミノ酸を得た。使用した重合溶媒及び重合開始剤は表1に示すとおりである。各種ポリアミノ酸を、表1に記載の溶媒を用いて溶液化し、これらの溶液から、製造例1と同様の方法により、各種ポリアミノ酸からなる繊維構造体を得た。
製造例1もしくは2と同様の方法により、重合溶媒に各種N-カルボキシ-L-アミノ酸無水物を入れ、必要に応じて重合開始剤を加え、2~3日間撹拌を行い、各種ポリアミノ酸を得た。使用した重合溶媒及び重合開始剤は表1に示すとおりである。各種ポリアミノ酸を、表1に記載の溶媒を用いて溶液化し、これらの溶液から、製造例1と同様の方法により、各種ポリアミノ酸からなる繊維構造体を得た。
〔製造例8〕 ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)の繊維構造体
ベンゼンにN-カルボキシ-L-アラニン無水物ならびにN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物をモル比で9:1、合計で1.4重量%となるように入れて2~3日間撹拌を行い、ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)を得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、8重量%のポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)からなる繊維構造体を得た。
ベンゼンにN-カルボキシ-L-アラニン無水物ならびにN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物をモル比で9:1、合計で1.4重量%となるように入れて2~3日間撹拌を行い、ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)を得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、8重量%のポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)からなる繊維構造体を得た。
〔製造例9~22〕 各種ポリアミノ酸共重合体の繊維構造体
製造例8と同様の方法により、重合溶媒に2種類のN-カルボキシ-L-アミノ酸無水物を入れ、必要に応じて重合開始剤を加え、2~3日間撹拌を行い、各種ポリアミノ酸共重合体を得た。それぞれ表1に示した材料及び条件で行った。各種ポリアミノ酸共重合体を、表1に記載の溶媒を用いて溶液化し、これらの溶液から、製造例1と同様の方法により、各種ポリアミノ酸共重合体からなる繊維構造体を得た。
製造例8と同様の方法により、重合溶媒に2種類のN-カルボキシ-L-アミノ酸無水物を入れ、必要に応じて重合開始剤を加え、2~3日間撹拌を行い、各種ポリアミノ酸共重合体を得た。それぞれ表1に示した材料及び条件で行った。各種ポリアミノ酸共重合体を、表1に記載の溶媒を用いて溶液化し、これらの溶液から、製造例1と同様の方法により、各種ポリアミノ酸共重合体からなる繊維構造体を得た。
〔製造例23〕 ポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体の繊維構造体
1,2-ジクロロエタンにN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物を16.6重量%入れた後、重合開始剤としてN,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミンを加えた。2~3日間撹拌を行い、ポリ-γ-メチル-L-グルタミン酸を得た。これに2,2,2-トリクロロ-1-エタノール(東京化成工業社)ならびにp-トルエンスルホン酸1水和物(東京化成工業社)をN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物のモル数に対し、それぞれ4当量ならびに0.8当量加え、80℃で反応させてポリ-γ-メチル/(2,2,2-トリクロロエチル)-L-グルタミン酸共重合体を得た。これをテトラヒドロフラン中でN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物のモルに対し大過剰量となるアンモニアを作用させてポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸を得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(1:3(v/v))に溶かして、14~15重量%のポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体からなる繊維構造体を得た。
1,2-ジクロロエタンにN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物を16.6重量%入れた後、重合開始剤としてN,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミンを加えた。2~3日間撹拌を行い、ポリ-γ-メチル-L-グルタミン酸を得た。これに2,2,2-トリクロロ-1-エタノール(東京化成工業社)ならびにp-トルエンスルホン酸1水和物(東京化成工業社)をN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物のモル数に対し、それぞれ4当量ならびに0.8当量加え、80℃で反応させてポリ-γ-メチル/(2,2,2-トリクロロエチル)-L-グルタミン酸共重合体を得た。これをテトラヒドロフラン中でN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物のモルに対し大過剰量となるアンモニアを作用させてポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸を得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(1:3(v/v))に溶かして、14~15重量%のポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-グルタミン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体からなる繊維構造体を得た。
〔製造例24〕 ポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体の繊維構造体
製造例23で得たポリ-γ-メチル-L-グルタミン酸にポリエチレングリコールメチルエーテル(シグマアルドリッチ社、平均分子量350)ならびにp-トルエンスルホン酸1水和物をN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物のモル数に対し2当量ならびに0.2当量加え、75℃で反応させてポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体を得た。測定1記載の方法により重量平均分子量を測定したところ1.4×106であった。これを2,2,2-トリフルオロエタノールに溶かして、10重量%のポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体からなる繊維構造体を得た。
製造例23で得たポリ-γ-メチル-L-グルタミン酸にポリエチレングリコールメチルエーテル(シグマアルドリッチ社、平均分子量350)ならびにp-トルエンスルホン酸1水和物をN-カルボキシ-γ-メチル-L-グルタミン酸無水物のモル数に対し2当量ならびに0.2当量加え、75℃で反応させてポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体を得た。測定1記載の方法により重量平均分子量を測定したところ1.4×106であった。これを2,2,2-トリフルオロエタノールに溶かして、10重量%のポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-γ-メチル/(ポリエチレングリコール)-L-グルタミン酸共重合体からなる繊維構造体を得た。
〔製造例25〕 ポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体の繊維構造体
製造例16で得たポリ-L-アラニン/ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン共重合体(9/1)にトリフルオロ酢酸(東京化成工業社)ならびにチオアニソール(東京化成工業社)をN-カルボキシ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン無水物のモル数に対し、それぞれ270当量ならびに5当量加え、室温で反応させてポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体を得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:70(v/v))に溶かして、4.4重量%のポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体からなる繊維構造体を得た。
製造例16で得たポリ-L-アラニン/ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン共重合体(9/1)にトリフルオロ酢酸(東京化成工業社)ならびにチオアニソール(東京化成工業社)をN-カルボキシ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン無水物のモル数に対し、それぞれ270当量ならびに5当量加え、室温で反応させてポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体を得た。これをジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:70(v/v))に溶かして、4.4重量%のポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体からなる繊維構造体を得た。
〔製造例26〕 ポリ-L-アラニン-ポリ-L-リジン混合体の繊維構造体
製造例1で得たポリ-L-アラニンならびにポリ-L-リジンハイドロブロマイド(シグマアルドリッチ社、重量平均分子量>300,000)を重量比9:1の割合で、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸-N,N-ジメチルホルムアミド混合溶媒(50:50:12.5(v/v))に溶かして、4重量%のポリ-L-アラニン-L-リジン混合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン-L-リジン混合体からなる繊維構造体を得た。
製造例1で得たポリ-L-アラニンならびにポリ-L-リジンハイドロブロマイド(シグマアルドリッチ社、重量平均分子量>300,000)を重量比9:1の割合で、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸-N,N-ジメチルホルムアミド混合溶媒(50:50:12.5(v/v))に溶かして、4重量%のポリ-L-アラニン-L-リジン混合体溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン-L-リジン混合体からなる繊維構造体を得た。
〔製造例27〕 ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(9/1)の繊維構造体
製造例1で得たポリ-L-アラニンならびに製造例5で得たポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジンをモノマー換算したモル比9:1の割合で、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、5.3重量%のポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(9/1)溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(9/1)からなる繊維構造体を得た。
製造例1で得たポリ-L-アラニンならびに製造例5で得たポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジンをモノマー換算したモル比9:1の割合で、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、5.3重量%のポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(9/1)溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(9/1)からなる繊維構造体を得た。
〔製造例28〕 ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(6/4)の繊維構造体
製造例1で得たポリ-L-アラニンならびに製造例5で得たポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジンをモノマー換算したモル比6:4の割合で、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、5.3重量%のポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(6/4)溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(6/4)からなる繊維構造体を得た。
製造例1で得たポリ-L-アラニンならびに製造例5で得たポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジンをモノマー換算したモル比6:4の割合で、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒(50:50(v/v))に溶かして、5.3重量%のポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(6/4)溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(6/4)からなる繊維構造体を得た。
〔比較例1〕 ポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸繊維構造体
N-カルボキシ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸無水物を重合してポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸とした後、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒に溶かして、4重量%のポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸からなる繊維構造体を得た。
N-カルボキシ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸無水物を重合してポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸とした後、ジクロロメタン-トリフルオロ酢酸混合溶媒に溶かして、4重量%のポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸からなる繊維構造体を得た。
〔比較例2〕 キトサン繊維構造体
キトサン粉末(和光純薬工業社)を酢酸-トリフルオロ酢酸混合溶媒(10:90(v/v))に溶かして、4重量%のキトサン溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、キトサンからなる繊維構造体を得た。
キトサン粉末(和光純薬工業社)を酢酸-トリフルオロ酢酸混合溶媒(10:90(v/v))に溶かして、4重量%のキトサン溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、キトサンからなる繊維構造体を得た。
〔比較例3〕 セルロース繊維構造体
セルロース粉末(和光純薬工業社)を酢酸-トリフルオロ酢酸混合溶媒(10:90(v/v))に溶かして、4重量%のセルロース溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、セルロースからなる繊維構造体を得た。
セルロース粉末(和光純薬工業社)を酢酸-トリフルオロ酢酸混合溶媒(10:90(v/v))に溶かして、4重量%のセルロース溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、セルロースからなる繊維構造体を得た。
〔比較例4〕 ゼラチン繊維構造体
ゼラチン粉末をトリフルオロ酢酸に溶かして、9重量%のゼラチン溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ゼラチンからなる繊維構造体を得た。
ゼラチン粉末をトリフルオロ酢酸に溶かして、9重量%のゼラチン溶液とした。この溶液から、製造例1と同様の方法により、ゼラチンからなる繊維構造体を得た。
〔測定1〕 重量平均分子量の測定方法
重量平均分子量の測定は、ゲル浸透クロマトグラフィー装置(GPC、日立社、LaChrom Elite)に分析カラム(昭和電工社、Shodex K-802ならびにK-806M)を取り付けて行った。測定溶液の調製は、ポリアミノ酸濃度が0.25~1.0%(w/v)となるようにクロロホルムに溶かした後、フィルター濾過を行った。測定溶液を10~80μl注入し、溶離液流速:1ml/分、カラム保持温度:40℃の条件にて測定を行った。重量平均分子量の算出には、較正用ポリスチレンを用いた。
重量平均分子量の測定は、ゲル浸透クロマトグラフィー装置(GPC、日立社、LaChrom Elite)に分析カラム(昭和電工社、Shodex K-802ならびにK-806M)を取り付けて行った。測定溶液の調製は、ポリアミノ酸濃度が0.25~1.0%(w/v)となるようにクロロホルムに溶かした後、フィルター濾過を行った。測定溶液を10~80μl注入し、溶離液流速:1ml/分、カラム保持温度:40℃の条件にて測定を行った。重量平均分子量の算出には、較正用ポリスチレンを用いた。
〔評価1〕 電界紡糸における吐出速度の評価方法
工程1~5を含有する電界紡糸法による繊維構造体の製造において、工程2におけるノズルからの溶液の吐出を開始してから終了するまでの間に、吐出した溶液の全量を、開始してから終了するまでの時間で除した値を吐出速度とした。評価基準は以下の通りである。
○:吐出速度が10ml/時以上
×:吐出速度が10ml/時未満
工程1~5を含有する電界紡糸法による繊維構造体の製造において、工程2におけるノズルからの溶液の吐出を開始してから終了するまでの間に、吐出した溶液の全量を、開始してから終了するまでの時間で除した値を吐出速度とした。評価基準は以下の通りである。
○:吐出速度が10ml/時以上
×:吐出速度が10ml/時未満
〔評価2〕 平均繊維径の評価方法
得られた繊維構造体の表面が均一であることを目視で確認した後、その表面の一部を採取し、直径12~13mmの円形カバーグラスもしくはカバースリップ(Thermo Scientific社、Nunc Thermanox Plastic Coverslips)に装着した。採取した繊維構造体の表面を実体顕微鏡(ニコン社、SMZ800)で観察し(倍率10倍)、表面が均一であることを確認した後、走査型電子顕微鏡(SEM、日立社、S-4800)での表面観察に供した。初めに倍率500倍で測定試料の全体を俯瞰し、表面が均一であることを確認した後、倍率を5,000倍に切り替えて無作為に写真撮影を行った。得られた写真を横長に置き、横方向ならびに縦方向をそれぞれ5等分ならびに2等分することで、10個の等面積な区画に分けた。それぞれの区画の中央もしくは中央に最も近い繊維のうち焦点のあっているものを選びその径を測定し、それらの平均値を求めて平均繊維径とした。評価基準は以下の通りである。
◎:平均繊維径が150nm未満
○:平均繊維径が150nm以上500nm未満
△:平均繊維径が500nm以上1μm未満
×:平均繊維径が1μm以上
得られた繊維構造体の表面が均一であることを目視で確認した後、その表面の一部を採取し、直径12~13mmの円形カバーグラスもしくはカバースリップ(Thermo Scientific社、Nunc Thermanox Plastic Coverslips)に装着した。採取した繊維構造体の表面を実体顕微鏡(ニコン社、SMZ800)で観察し(倍率10倍)、表面が均一であることを確認した後、走査型電子顕微鏡(SEM、日立社、S-4800)での表面観察に供した。初めに倍率500倍で測定試料の全体を俯瞰し、表面が均一であることを確認した後、倍率を5,000倍に切り替えて無作為に写真撮影を行った。得られた写真を横長に置き、横方向ならびに縦方向をそれぞれ5等分ならびに2等分することで、10個の等面積な区画に分けた。それぞれの区画の中央もしくは中央に最も近い繊維のうち焦点のあっているものを選びその径を測定し、それらの平均値を求めて平均繊維径とした。評価基準は以下の通りである。
◎:平均繊維径が150nm未満
○:平均繊維径が150nm以上500nm未満
△:平均繊維径が500nm以上1μm未満
×:平均繊維径が1μm以上
〔評価3〕 繊維径均一性の評価方法
評価2で測定した平均繊維径の標準偏差値を求めた。評価基準は以下の通りである。
◎:標準偏差値が30nm未満
○:標準偏差値が30nm以上90nm未満
△:標準偏差値が90nm以上200nm未満
×:標準偏差値が200nm以上
評価2で測定した平均繊維径の標準偏差値を求めた。評価基準は以下の通りである。
◎:標準偏差値が30nm未満
○:標準偏差値が30nm以上90nm未満
△:標準偏差値が90nm以上200nm未満
×:標準偏差値が200nm以上
〔評価4〕 液滴有無の評価方法
得られた繊維構造体の表面を走査型電子顕微鏡(SEM、日立社、S-4800)で無作為に撮影して得た写真(倍率1,000倍)の中に、最大径が5μm以上の円形物(液滴状態のままコレクター上に集積したことを示す痕跡)の個数を測定した。評価基準は以下の通りである。
◎:円形物の個数が3個以下
○:円形物の個数が4個以上7個以下
△:円形物の個数が8個以上15個以下
×:円形物の個数が16個以上
得られた繊維構造体の表面を走査型電子顕微鏡(SEM、日立社、S-4800)で無作為に撮影して得た写真(倍率1,000倍)の中に、最大径が5μm以上の円形物(液滴状態のままコレクター上に集積したことを示す痕跡)の個数を測定した。評価基準は以下の通りである。
◎:円形物の個数が3個以下
○:円形物の個数が4個以上7個以下
△:円形物の個数が8個以上15個以下
×:円形物の個数が16個以上
〔評価5〕 細胞接着抑制効果の評価方法(1)
得られた繊維構造体を直径12~13mmの円形カバーグラスもしくはカバースリップ(Thermo Scientific社、Nunc Thermanox Plastic Coverslips)に装着し、24ウェル培養プレート(日本ベクトンデッキンソン社、Falcon培養プレート)にセットした。滅菌のため70%エタノール水溶液に浸漬した後、リン酸緩衝生理食塩水(タカラバイオ社、PBS(-))で洗浄した。ヒト骨髄間葉系幹細胞(Lonza社、Human Mesenchymal Stem Cell)を間葉系幹細胞培地(Lonza社、MSCGM)、又は、非働化したウシ胎児血清(Invitrogen社、GIBCO FBS)及びペニシリン-ストレプトマイシン(Sigma-Aldrich社)を含んだダルベッコ変法イーグル培地(Invitrogen社、GIBCO DMEM)に懸濁させて、20,000cell/ウェルずつ播種し、5%CO2/37℃の条件でインキュベーター(Thermo Scientific社、フォーマインキュベーター)内で3日間、培養した。培養後、培地を取り除き、ラウリル硫酸ナトリウム(ナカライテスク社)を含んだクエン酸(ナカライテスク社)-塩化ナトリウム(ナカライテスク社)緩衝液で細胞を溶解させた。これにビスベンズイミドH33258フルオロクロム三塩酸塩DMSO溶液(ナカライテスク社)を加え、細胞内DNA量を定量することにより、繊維構造体上で接着及び増殖した細胞数を求めた。比較対照のため、24ウェル培養プレートに繊維構造体をセットせずに細胞の播種及び培養を行い、その細胞内DNA量を定量した。評価基準は以下の通りである。
◎:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して15%未満
○:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して15%以上30%未満
△:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して30%以上50%未満
×:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して50%以上
得られた繊維構造体を直径12~13mmの円形カバーグラスもしくはカバースリップ(Thermo Scientific社、Nunc Thermanox Plastic Coverslips)に装着し、24ウェル培養プレート(日本ベクトンデッキンソン社、Falcon培養プレート)にセットした。滅菌のため70%エタノール水溶液に浸漬した後、リン酸緩衝生理食塩水(タカラバイオ社、PBS(-))で洗浄した。ヒト骨髄間葉系幹細胞(Lonza社、Human Mesenchymal Stem Cell)を間葉系幹細胞培地(Lonza社、MSCGM)、又は、非働化したウシ胎児血清(Invitrogen社、GIBCO FBS)及びペニシリン-ストレプトマイシン(Sigma-Aldrich社)を含んだダルベッコ変法イーグル培地(Invitrogen社、GIBCO DMEM)に懸濁させて、20,000cell/ウェルずつ播種し、5%CO2/37℃の条件でインキュベーター(Thermo Scientific社、フォーマインキュベーター)内で3日間、培養した。培養後、培地を取り除き、ラウリル硫酸ナトリウム(ナカライテスク社)を含んだクエン酸(ナカライテスク社)-塩化ナトリウム(ナカライテスク社)緩衝液で細胞を溶解させた。これにビスベンズイミドH33258フルオロクロム三塩酸塩DMSO溶液(ナカライテスク社)を加え、細胞内DNA量を定量することにより、繊維構造体上で接着及び増殖した細胞数を求めた。比較対照のため、24ウェル培養プレートに繊維構造体をセットせずに細胞の播種及び培養を行い、その細胞内DNA量を定量した。評価基準は以下の通りである。
◎:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して15%未満
○:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して15%以上30%未満
△:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して30%以上50%未満
×:細胞内DNA量が比較対照のそれに対して50%以上
〔評価6〕 細胞接着抑制効果の評価方法(2)
評価5と同様に、得られた繊維構造体の培養プレートへのセット、並びに細胞の播種及び培養を行った。播種し3日間培養した後、培地に生細胞数測定試薬(ナカライテスク社、Cell Count Reagent SF)を添加した。再度、インキュベーター中に置いて4~5時間経過した後、吸光度(測定波長:450nm)を測定した。比較対照のため、24ウェル培養プレートに繊維構造体をセットせずに細胞の播種及び培養を行い、生細胞数測定試薬の添加、ならびに、吸光度の測定を同様に行った。評価基準は以下の通りである。
◎:吸光度が比較対照のそれに対して15%未満
○:吸光度が比較対照のそれに対して15%以上30%未満
△:吸光度が比較対照のそれに対して30%以上50%未満
×:吸光度が比較対照のそれに対して50%以上
評価5と同様に、得られた繊維構造体の培養プレートへのセット、並びに細胞の播種及び培養を行った。播種し3日間培養した後、培地に生細胞数測定試薬(ナカライテスク社、Cell Count Reagent SF)を添加した。再度、インキュベーター中に置いて4~5時間経過した後、吸光度(測定波長:450nm)を測定した。比較対照のため、24ウェル培養プレートに繊維構造体をセットせずに細胞の播種及び培養を行い、生細胞数測定試薬の添加、ならびに、吸光度の測定を同様に行った。評価基準は以下の通りである。
◎:吸光度が比較対照のそれに対して15%未満
○:吸光度が比較対照のそれに対して15%以上30%未満
△:吸光度が比較対照のそれに対して30%以上50%未満
×:吸光度が比較対照のそれに対して50%以上
評価5ならびに6に示す評価方法は、操作簡便性、測定精度等から、何れも細胞数を測定するのに汎用の方法である。
上記製造例1~28により得られた繊維構造体をそれぞれ実施例1~28とし、これに比較例1~4を合わせて、上記評価1~6の評価を行った。その結果を表2及び表3に示す。
表2に示すように、ポリ-γ-ベンジル-L-グルタミン酸については、吐出速度を調整しても平均繊維径の小さい繊維構造体を得ることができない上、細胞接着抑制効果も十分ではなかった(比較例1)。また、キトサン、セルロース、ゼラチンについても、ことごとく液滴が残り、平均繊維径の均一性にもばらつきが見られるなど、繊維構造体としての品質が十分なものは得られなかった(比較例2,3,4)。一方、実施例1~28に関しては、液滴問題が解消され、繊維径も満たす好ましい結果が得られた。これらのうち、ポリ-L-アラニン、ポリ-L-ロイシン、ポリ-β-ベンジル-L-アスパラギン酸、ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン、ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(9/1)、ポリ-L-アラニン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(6/4)、ポリ-L-バリン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(6/4)、ポリ-L-イソロイシン/γ-メチル-L-グルタミン酸共重合体(6/4)、ポリ-L-アラニン/ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン共重合体(9/1)、ポリ-L-バリン/ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン共重合体(6/4)、ポリ-L-アラニン/L-リジン共重合体(9/1)、ポリ-L-アラニン-ポリ-L-リジン混合体、ポリ-L-アラニン-ポリ-ε-ベンジルオキシカルボニル-L-リジン混合体(9/1)は、高い細胞接着抑制効果が示された(実施例1,2,4,5,8,9,12,13,16,19,25,26,27)。特にポリ-L-アラニンの場合は、平均繊維径、均一性、液滴問題、細胞接着抑制の全てにおいて好ましい結果であった。
〔評価7〕 製造条件(印加電圧、およびノズルとコレクターの距離の設定)の影響
製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を19~20kVに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
また、製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を15kVに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
また、製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を10kVに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
また、製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を19~20kVに変え、かつ該溶液を入れたノズルとコレクターとの間隔を5cmに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
得られた繊維構造体の表面を目視で評価した。具体的には視認可能な粒状物の個数を測定した。粒状物に対する評価基準を下記の通りとして、その結果を表4に示す。
◎:粒状物の個数が1cm四方あたり0個
○:粒状物の個数が1cm四方あたり1個以上9個以下
△:粒状物の個数が1cm四方あたり10個以上49個以下
×:粒状物の個数が1cm四方あたり50個以上
-:測定不可能
製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を19~20kVに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
また、製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を15kVに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
また、製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を10kVに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
また、製造例22に示すポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)溶液に印加する電圧を19~20kVに変え、かつ該溶液を入れたノズルとコレクターとの間隔を5cmに変えたことを除いて、製造例22と同様の方法により、ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)からなる繊維構造体の作製を試みた。
得られた繊維構造体の表面を目視で評価した。具体的には視認可能な粒状物の個数を測定した。粒状物に対する評価基準を下記の通りとして、その結果を表4に示す。
◎:粒状物の個数が1cm四方あたり0個
○:粒状物の個数が1cm四方あたり1個以上9個以下
△:粒状物の個数が1cm四方あたり10個以上49個以下
×:粒状物の個数が1cm四方あたり50個以上
-:測定不可能
ポリ-L-バリン/L-フェニルアラニン(1/1)繊維構造体の製造では、ノズルとコレクター間に印加する電圧を低くして、特に10kVにすると、紡糸性が不良となり、繊維構造体を得ることができなかった。また、電圧を15kVとした場合は、繊維構造体を製造することはできたが、吐出した溶液の多くが液滴状態のままコレクター上に到達し、繊維構造体の表面に10個以上の粒状物が視認された。また、ノズルとコレクター間の間隔を短くして、特に5cmにすると、吐出した溶液の殆どが液滴状態のままコレクター上に到達してしまった。
特定のポリアミノ酸を主成分として含有させることにより、生体にとって安全であり、かつ生体適合性が高く、細胞や組織の接着抑制効果の高い医療用材料(特に足場材料)に使用しうる繊維、更には医療用材料あるいは足場を提供できるようになったことは意義深い。
本出願は、2009年6月9日出願の日本国特許出願、特願2009-138599を基礎としており、その内容は全て本明細書に包含される。
Claims (18)
- ポリアミノ酸を主成分として含有し、且つ平均繊維径が50nm以上500nm未満であることを特徴とする、繊維構造体。
- アミノ酸が、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン及びプロリンからなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項1に記載の繊維構造体。
- アミノ酸が、アラニンであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の繊維構造体。
- ポリアミノ酸が、1種のアミノ酸より構成されることを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載の繊維構造体。
- ポリアミノ酸が、2種のアミノ酸より構成されることを特徴とする、請求項1に記載の繊維構造体。
- 2種のアミノ酸が、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と非極性の中性アミノ酸との組み合わせであることを特徴とする、請求項5に記載の繊維構造体。
- 2種のアミノ酸が、酸性アミノ酸又は塩基性アミノ酸と芳香族アミノ酸との組み合わせであることを特徴とする、請求項5に記載の繊維構造体。
- 酸性アミノ酸がグルタミン酸であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の繊維構造体。
- 塩基性アミノ酸がリジンであることを特徴とする、請求項6又は7に記載の繊維構造体。
- 非極性の中性アミノ酸が、アラニン、バリン、ロイシンまたはイソロイシンから選ばれることを特徴とする、請求項6に記載の繊維構造体。
- 芳香族アミノ酸がフェニルアラニンであることを特徴とする、請求項7に記載の繊維構造体。
- ポリアミノ酸を構成するアミノ酸の側鎖に保護基が結合していることを特徴とする、請求項1~11の何れか1項に記載の繊維構造体。
- 保護基が、メチル基、ベンジルオキシカルボニル基、9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基及びトリフルオロアセチル基からなる群より選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする、請求項12に記載の繊維構造体。
- 下記工程を含有することを特徴とする、繊維構造体の製造方法;
工程1)ポリアミノ酸を溶媒に溶解して溶液とする工程、
工程2)シリンジ内に入れた前記溶液をシリンジの先に取り付けたノズルから連続的に吐出する工程、
工程3)前記吐出において高電圧発生装置でノズルとコレクターの間に高電圧を印加する工程、
工程4)ノズルとコレクターの間で前記吐出溶液を繊維の形状に変える工程、
工程5)当該繊維をコレクター上に捕集する工程。 - 工程1におけるポリアミノ酸の溶液濃度が1~20重量%であり、工程2におけるポリアミノ酸の溶液の吐出速度が1~20ml/時であり、工程3におけるノズルとコレクターの間に印加する電圧が11~45kVであり、工程4におけるノズルとコレクターの間隔が10~40cmであることを特徴とする、請求項14に記載の製造方法。
- 工程1における溶媒が、トリフルオロ酢酸、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、N,N-ジメチルホルムアミド及び水からなる群より選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする、請求項14又は15に記載の製造方法。
- 請求項1~13の何れか1項に記載の繊維構造体を含有することを特徴とする、医療用材料。
- 癒着防止材である、請求項17に記載の医療用材料。
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