(57)【要約】【課題】  天然セルロースからなるパルプ材料を主原料として使用し、安価で環境負荷の少ない生体適合材料であるゲルシートを提供すること。【解決手段】  天然セルロース繊維で構成されたパルプを薬液に溶解してシート化して水分で膨潤させることにより、生体適合材料であるゲルシートが得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然セルロース繊維で構成されたパルプを薬液に溶解してシート化して水分で膨潤させたことを特徴とする生体適合機能を有するゲルシート。
【請求項２】
前記紙シートにおいて、天然セルロース繊維で構成されたパルプが木材パルプであることを特徴とする請求項１記載の生体適合機能を有するゲルシート。
【請求項３】
前記薬液がジメチルアセトアミドと塩化リチウムの混合液であることを特徴とする請求項１又は２記載の生体適合機能を有するゲルシート。
【請求項４】
前記紙シートにおいて、薬液溶解する前のパルプにヒドロキシエチルセルロースを混合したことを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の生体適合機能を有するゲルシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然素材を原材料とした生体適合機能を有するゲルシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、再生医療の分野において創傷包帯や人工皮膚などに使用される生体適合材料が数多く研究されている。これらの材料には、成分として、ポリマー系、コラーゲン、天然物由来の多糖類材料など様々なものが使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、蛋白質よりなる二層性シートであって、一方の面が緻密な薄膜１により形成され、他方の面が開放孔４を有する壁面３により形成されており、かつ、緻密な薄膜に繊維構造体が一体化してなることを特徴とし、細胞親和性及び生体適合性に優れており、細胞培養に当たって細胞の侵入や培養液の浸透に優れている。また、薄膜上、多孔層いずれにおいても細胞培養が可能である技術が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献２には、フィルムあるいはシート状の高分子基体層および平均粒子径０．１〜１００μｍの範囲にあるポリ−α−アミノ酸粒子を含む粘着剤層から成る創傷被覆材であり、生体適合性、吸水性及び吸油性により、生体からの滲出液を良く吸収し、創面と創傷被覆材との間に滲出液の貯留が起こらず、創面との生体適合性が良好で、過度の炎症反応や、創面の乾燥壊死を引き起こすことがなく、さらに創縁からの新生表皮の生成も良好である創傷被覆材の技術が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、多糖類材料を水中にて、Ｎ−オキシル化合物の存在下で酸化処理することにより得られる水溶性或いは水分散性の酸化多糖類材料を、材料に含浸或いは塗布したことを特徴とする酸化多糖類材料を被覆又は含浸させた多孔質材料であり、化学構造の均一な水溶性或いは水分散性の多糖類材料を被覆又は含浸させた多孔質材料を、加工性良く、安価かつ安全に提供する技術が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、キトサンを基材とする成形体にクマザサ抽出物が配合されていることを特徴とする創傷被覆材であり、生体適合性、抗菌作用および低毒性を併せ持ち、任意の大きさに成形可能であり、様々な創傷に適用することが可能となる技術が開示されている。
【０００７】
また、セルロース材料を使用したものとしては、例えば、特許文献３には、多糖類材料を水中にて、Ｎ−オキシル化合物の存在下で酸化処理することにより得られる水溶性或いは水分散性の酸化多糖類材料を、材料に含浸或いは塗布したことを特徴とする酸化多糖類材料を被覆又は含浸させた材料で、前記酸化多糖類が、微細化セルロースを酸化処理することにより得られる、セルロース分子の還元末端、またはピラノース環の第６位のみを選択的に酸化してカルボキシル基とした水分散性の酸化セルロースであることを特徴とする技術が開示されている。
【０００８】
さらに、特許文献５には、粘着性で生体適合性の水和可能な重合体マトリックスでマトリックスは創傷の治療を助ける天然あるいは合成の重合性及び／または架橋性物質と生体接着性のある合成重合体を含み、マトリックスの前記重合性及び／または架橋性成分がセルロース誘導体である技術が開示されている。
【０００９】
さらに、特許文献６には、セルロース系繊維（レーヨン繊維）で構成された第１の層の少なくとも一方の面に、エチレン−ビニルアルコール系共重合体を含む繊維で構成された第２の層が形成された積層シートであって、エチレン−ビニルアルコール系共重合体を含む繊維が、少なくとも表面がエチレン−ビニルアルコール系共重合体で構成された繊維である積層シートであり、高い吸液性を有するとともに、皮膚に対する生体適合性が高い技術が開示されている。
【００１０】
しかし、これらはいずれも、セルロース以外の材料を使用していたり、セルロース材料を使用しても何らかのセルロース誘導体や再生繊維であったり、また何らかのマトリックスに材料を塗布・含浸されていたりするなど、天然セルロース繊維で構成されたパルプを主原料とした生体適合性のあるゲルシートはこれまでには存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１７６９８３
【特許文献２】特開平９−２６２２７８
【特許文献３】特開２００３−１８０８１２
【特許文献４】特開２００６−３４７９９９
【特許文献５】特表２００４−５１２３１４
【特許文献６】ＷＯ２００６／０１８９６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、天然セルロースからなるパルプ材料を主原料として使用し、安価で環境負荷の少ない生体適合材料であるゲルシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、天然セルロース繊維で構成されたパルプを薬液に溶解してシート化して水分で膨潤させたゲルシートにより解決された。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のゲルシートによって、安価で環境負荷が少ない生体適合材料を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のゲルシートについての細胞毒性評価結果を示したグラフである。ＣＡＣＡＰ及びハイドロゲルシートの細胞生存率（％）の変化を示す。統計分析はStudentのｔ−検定を用いた。ここで、Ｎ．Ｓ．は、有意差がなかったことを示す。
【図２】実施例１のゲルシートについての細胞増殖能評価結果を示したグラフである。縦軸は、ハイドロゲルシート（□）、ＣＡＣＡＰ（○）およびＣＡＮＡＰ（◇）の各々の細胞生存率（％）を示し、横軸は細胞培養の時間を示す。
【図３】ヒドロキシエチルセルロース（図中ＨＥＣと示す）の含有量が異なる実施例２、３、４、５のゲルシートをそれぞれ多血小板血漿溶液に入れて３７℃で４時間静置した後のＳＥＭ画像を示す。
【図４】実施例２、６、７、８のゲルシート表面に細胞をそれぞれ接着させその後４〜７２時間経過後の実体顕微鏡画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
本発明のゲルシートは、天然セルロースからなるパルプ材料を薬液に溶解してからシート化し、水で膨潤させたものである。
【００１８】
本発明者らは、このゲルシートの特性を鋭意検討した結果、従来知見のなかった生体適合特性を新たに見出し、生体適合材料に使用する用途を新たに提供した。
【００１９】
セルロースの原料としては、一般に、高度に精製された木材パルプである溶解パルプが使用される。当該パルプはそれを薬品で溶解して使用されることから溶解パルプと呼ばれている。製紙パルプは強度や白色度および夾雑物の少なさが重要視されるが、溶解パルプの場合には、それらに加えて、ヘミセルロース、樹脂分および灰分がなく、セルロースの重合度も用途に合わせて調整される必要がある。すなわち、製紙パルプの製造とは異なり、溶解パルプの製造には、より複雑な複数の工程が必要となる。
【００２０】
本発明においては、そのような複雑な工程を必要し、コストがかかり環境負荷も高い溶解パルプから合成されたセルロースを主成分とすることなく、天然セルロース繊維で構成されたパルプを使用しシート化することを特徴としたゲルシートを提供する。本発明のゲルシートに使用される天然セルロースからなるパルプは、針葉樹パルプ、広葉樹パルプなどの製紙用パルプ、綿破布（綿ぼろ）パルプ、リンターなどの木綿繊維などの他、ケナフパルプ、竹パルプなどのセルロースを含有したあらゆる植物由来パルプを使用することができる。製紙用パルプの具体例として、針葉樹晒クラフトパルプ（Ｎ−ＢＫＰ）、針葉樹晒亜硫酸塩パルプ（Ｎ−ＢＳＰ）、広葉樹晒亜硫酸塩パルプ（Ｌ−ＢＳＰ）、広葉樹晒クラフト塩パルプ（Ｌ−ＢＫＰ）等がある。このうち、安価で環境負荷が少ないという点で針葉樹パルプ、広葉樹パルプなどの製紙用パルプを使用することが好ましく、針葉樹パルプを使用することが最も好ましい。これは針葉樹パルプのほうがより長い繊維長を有するため、ゲルシートの強度をより高くすることができるからである。天然セルロース繊維は合成セルロースと異なり繊維形態を有するので、繊維形態の状態がゲルシートの強度に寄与するものである。
【００２１】
本発明におけるパルプを溶解する薬液は塩化リチウムのN,N-ジメチルアセトアミド溶液が好ましい。N,N-ジメチルアセトアミド溶液に対する塩化リチウム濃度は０．５〜１５質量％が好ましい。塩化リチウム濃度が０．５質量％より小さいとパルプ濃度が稼げない事と溶液の濁りを生ずるおそれがあり、１５質量％より大きいと生成したハイドロゲルの強度が低くなるおそれがある。
【００２２】
本発明におけるパルプを溶解する薬液としては塩化リチウムのN,N-ジメチルアセトアミド溶液の他に、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド、水酸化ナトリウム／チオ尿素／尿素／水混合液、N-メチルモルホリンN-オキシド、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化テトラブチルホスホニウム、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム燐酸ジエチル／ポリエチレングリコール／水酸化ナトリウム水溶液混合液、フッ化テトラブチルアンモニウム／ジメチルスルホキシド混合液などを用いることができる。
【００２３】
本発明においては、パルプ材料にヒドロキシエチルセルロースを混合して使用すると、より生体適合性が高くなり好ましい。パルプに対するヒドロキシエチルセルロースの添加率はパルプに対して０．１〜６０質量％が好ましく、さらに１０〜５０質量％であることが好ましい。パルプに対するヒドロキシエチルセルロースの添加率が１０質量％より小さいと生体適合性が低くなる場合がある。一方、ヒドロキシエチルセルロースの添加率が５０質量％より大きいとコストが高くなり、またハイドロゲル強度が著しく低くなるおそれがある。
【実施例】
【００２４】
次に本発明を実施例に基づき説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
針葉樹晒クラフトパルプ１質量ｇを秤量し、これを蒸留水中に入れてマグネチックスターラーで攪拌しながら一日清浄し、濾過した。次にエタノール、その次にN,N-ジメチルアセトアミドで同様の洗浄を行った。この針葉樹晒クラフトパルプ洗浄物にヒドロキシエチルセルロース（Aldrich社製）を加えて針葉樹晒クラフトパルプ／ヒドロキシエチルセルロース＝１００／５０の割合とし、塩化リチウム１２質量％をN,N-ジメチルアセトアミドに溶解した混合溶液に混ぜ合わせた。3日間攪拌し、混合溶液に針葉樹晒クラフトパルプとヒドロキシエチルセルロースを溶解させた。混合溶液中の針葉樹晒クラフトパルプ＋ヒドロキシエチルセルロース濃度は０．５質量％とした。次にこの液を遠心分離して不溶分を除去してから、液をガラスプレートに流し込み、エタノール蒸気で満たした容器にガラスプレートを一日間放置してゲル化させた。このゲル化物を水とエタノールで繰り返し洗浄し、ゲルシートを得た。
【００２６】
（実施例２）
実施例１において塩化リチウム・N,N-ジメチルアセトアミド混合溶液における塩化リチウム濃度を６質量％とした以外は、実施例１と同様にしてゲルシートを得た。
【００２７】
（実施例３）
実施例２において針葉樹晒クラフトパルプ／ヒドロキシエチルセルロース割合を１００／３０とした以外は、実施例２と同様にしてゲルシートを得た。
【００２８】
（実施例４）
実施例２において針葉樹晒クラフトパルプ／ヒドロキシエチルセルロース割合を１００／２０とした以外は、実施例２と同様にしてゲルシートを得た。
【００２９】
（実施例５）
実施例２において針葉樹晒クラフトパルプ／ヒドロキシエチルセルロース割合を１００／０とした以外は、実施例２と同様にしてゲルシートを得た。
【００３０】
（実施例６）
実施例１において使用したパルプを針葉樹晒クラフトパルプの代わりに広葉樹晒クラフトパルプをとした以外は、実施例１と同様にしてゲルシートを得た。
【００３１】
（実施例７）
実施例１において使用したパルプを針葉樹晒クラフトパルプの代わりに竹パルプをとした以外は、実施例１と同様にしてゲルシートを得た。
【００３２】
（実施例８）
実施例１において使用したパルプを針葉樹晒クラフトパルプの代わりにケナフパルプをとした以外は、実施例１と同様にしてゲルシートを得た。
【００３３】
（ゲルシートの評価方法）
ゲルシートの評価は、以下の方法で行った。
（１）細胞培養と細胞懸濁液の製造）
細胞は繊維芽細胞NIH3T3（理研から提供）を使用し、10％ウシ胎仔血清/ダルベッコ変法イーグル培地にて培養した。細胞は37℃、5％CO2の加湿条件下で静置し、7日毎に1mlのトリプシン-EDTAを加え二次培養した。これを15ｍｌの燐酸バッファーで洗浄後、1mlのトリプシン-EDTAで37℃、10分間処理し、細胞を15ｍｌの燐酸バッファーに分散した後、遠心分離を2000ｒｐｍ、2分間行った。そして、15mlの10％ウシ胎仔血清/ダルベッコ変法イーグル培地に懸濁分散した。この遠心分離と分散は２度行った。懸濁液の細胞数を2.72×104個/mlに調製した。
【００３４】
（２）細胞毒性と細胞増殖能の測定
ゲルシートをリン酸バッファーに一時間浸し、70％エタノールに一時間浸した後、10％ウシ胎仔血清/ダルベッコ変法イーグル培地にて一日浸した。次に10％ウシ胎仔血清/ダルベッコ変法イーグル培地を除去して、ゲルシートを以下のように評価した。
【００３５】
１．細胞毒性評価
100μｌの細胞懸濁液をCACAP（市販の細胞接着板）に加え、8000cells/cm2とした。細胞は２４時間培養し、ゲルシートを細胞表面に加えてからさらに２４時間培養した。このときの細胞生存能を測定し、ゲルシートとCACAPとの細胞毒性を比較した。なお、細胞生存能力はWST-8法により評価した。方法としては、培養後、10μｌの細胞測定キット-8液を加え、37℃、5％CO2の加湿条件下で3時間静置した。吸光度計で450nmの吸収を5回測定し、平均値を出した。尚、バックグラウンドは10％ウシ胎仔血清/ダルベッコ変法イーグル培地のみで測定した。試料の最大吸収値は、100％となる。
【００３６】
２．細胞増殖能評価
CACNAP（市販の細胞非接着板）上にゲルシートを被せたものと、CACAP（ポジティブ）とCACNAP（ネガティブ）を用いて、4時間、24時間、48時間、72時間、96時間細胞培養して、細胞生存能を測定し、細胞増殖能力を評価した。
【００３７】
実施例１のゲルシートについての細胞毒性評価結果を図１に示した。ゲルシートの細胞生存能はCACAP表面とほぼ同じであり、ハイドロゲルシートに細胞毒が無いことが認められた。
【００３８】
また、実施例１のゲルシートについての細胞増殖能評価結果を図２に示した。CACAPとゲルシート表面は培養時間７２時間で細胞生存能が９０％となり、高い融合接着状態となっていることが分かる。ゲルシートの細胞生存能はCACAPよりも高く、高い細胞適合性を有していることが認められた。
【００３９】
図３は実施例２、３、４、５のゲルシートをそれぞれ多血小板血漿溶液に入れて３７℃で４時間静置した後のSEM画像である。ゲルと血小板との接着はパルプのみで製造されたゲルでも接着している。さらに、ヒドロキシエチルセルロースが増えるほど血小板の凝集が少なく均一に分散し接着が良く、生体適合性が高いことがわかる。
【００４０】
図４は実施例２、６、７、８のゲルシート表面に細胞をそれぞれ接着させその後４〜７２時間経過後の実体顕微鏡画像である。どのパルプの場合も、細胞が時間と共に繊維状の異方性形状になりながら面積を拡大していることから、ゲルシート表面で高い生体適合性を示していることがわかる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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