(57)【要約】  化学修飾剤とか架橋剤を使用せずして、水に不溶な性質と充分なバリア性を備え、表面が均質で自立性（自己支持性）を有し、生体材料として使用可能な生体高分子を用いた、孔径が１００ｎｍ以上の孔が存在しない非多孔質膜を提供する。  酸性水溶性多糖類と塩基性水溶性多糖類を主成分とする混合物を加圧加熱成形法によって非多孔質膜及び、非多孔質膜上に生体セラミック層を設けた積層体を作製する。酸性の水溶性多糖類としては、グリコサミノグリカン類、ポリウロン酸類、ポリシアル酸類、又はこれらの塩が好ましい。また、塩基性の水溶性多糖類としては、ポリアミノ糖類及び／又はその塩が好ましい。
2010101242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を主成分として含み、前記水溶性多糖類と前記水溶性生体高分子とがイオン結合していることを特徴とする非多孔質体。
【請求項２】
前記水溶性生体高分子が水溶性多糖類であることを特徴とする請求項１に記載の非多孔質体。
【請求項３】
前記酸性水溶性多糖類が、グリコサミノグリカン類、ポリウロン酸類、ポリシアル酸類、又はこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の非多孔質体。
【請求項４】
前記塩基性水溶性多糖類が、ポリアミノ糖類又はこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の非多孔質体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の非多孔質体が非多孔質膜であって、前記非多孔質膜上に、生体由来のセラミック層を有することを特徴とする積層膜。
【請求項６】
前記生体由来のセラミック層が、水酸アパタイト層、炭酸アパタイト層、フルオロアパタイト層、非晶質リン酸カルシウム層、炭酸カルシウム層又は珪酸塩層であることを特徴とする請求項５に記載の積層膜。
【請求項７】
酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子とを混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を加圧し成形する成形工程とを備えることを特徴とする非多孔質体の製造方法。
【請求項８】
前記水溶性生体高分子が水溶性多糖類であることを特徴とする請求項７に記載の非多孔質体の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の非多孔質体の製造方法において、前記成形工程を加熱しながら複数回繰り返し行ない、初期段階の成形工程の間に混合物を水及び／又は低級アルコールで濡らすことを特徴とする非多孔質体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１に記載の非多孔質体が非多孔質膜であって、該非多孔質膜を、生体由来のセラミック材料を含む液に浸漬して、前記非多孔質膜表面に生体セラミック層を形成することを特徴とする積層膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用材料などに好適な非多孔質体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多糖類は、生体に由来する安全な高分子物質である。このため、多糖類は、医療分野の医用材料、特に、再生医療分野における生体組織培養の足場として用いることができる。また、多糖類は、生体材料（人工弁、人工臓器、人工血管、創傷被覆材など）の一部として、生体組織の皮膚や臓器などの修復、再生、治療に用いることができると考えられ、多くの試みがなされている。【０００３】
多糖類の薄膜を作製する際には、多糖類が高い水溶性であるため、架橋などの化学的方法が多く用いられる。しかしながら、通常の化学的方法によって作製される薄膜では、化学反応により新しい化学結合が形成されるため、用いる多糖類の化学構造がかなり変化してしまう。その結果、得られる薄膜は、糖類の特徴である親水性や生体適合性が損なわれたものとなる。また、物理的な塗布や気相での蒸着によると、薄膜状にすることが困難で、薄膜ではなく実態は粒状の糖類が基板上に載っている状態になってしまう。したがって、このような化学的、物理的方法などでは、医療分野などの用途のために好適な多糖類の薄膜を作製することが難しい。【０００４】
ところで、多糖類を用いた薄膜材料を、医用の癒着防止材として用いるためには、十分なバリア効果を持つことと適度な分解性を持つことが必要である。そのような目的のため、例えば、多糖の架橋ゲルとしてのコンドロイチン硫酸を、ジグリシジルエーテルを架橋剤に用いて架橋させてゲル化する例が報告されている（非特許文献１）。
しかしながら、架橋剤を使用すると、コンドロイチン硫酸と架橋剤との反応の他に、意図しない架橋反応が同時に起こるため、反応終了後、未反応の架橋剤や副生成物を架橋ゲルから除去するのが困難となる。これら未反応の架橋剤や副生成物は、生体毒性を引き起こす危険性があるため、架橋ゲルから完全に除去することが望まれている。ところが、このような未反応の架橋剤や副生成物などを含まない多糖類を用いた薄膜材料は従来皆無である。【０００５】
実際に、架橋剤の除去が不十分なゲル状の架橋多糖類が、例えば癒着防止材として腹腔内に適用された場合、肝臓に障害を起こすことが実験的に確認されている。また、ゲル状物やフィルム形状物では、架橋剤が内部に取り込まれてしまうため、その除去は極めて困難となる。このような問題を解決するため、ゲル生成時に架橋剤を用いない方法として、光反応性の多糖を用いて作製される光架橋多糖生成物が提案されている（特許文献１）。しかしながら、この特許文献１に記載の方法では、はじめに多糖類の化学修飾を行わなければならず、その結果、多糖類の化学構造が変化してしまう、という問題があった。【０００６】
また、包装用資材など別の用途として、天然多糖類からなる微生物分解性プラスチックが提案されている（特許文献２、３）。天然多糖類からなる微生物分解性プラスチックは、微生物分解の速度が早く、かつ分解性成物が環境に対して無害で、さらに、原料コストが比較的安価なことなど、他の分解性プラスチックに比べ優れた点が多い。【０００７】
しかしながら、天然多糖類からなる微生物分解性プラスチックは、キトサンとセルロース繊維とを混合した懸濁液から水分を蒸発させて成形する必要があるために、懸濁液からの脱泡が不十分な場合には、フィルム、シートに気泡跡が混入し、多孔質構造となる。これによりフィルム、シートの外観及び機械的強度を損なうという問題がある。【０００８】
また、多糖類の薄膜として、静電紡糸法による多糖類のナノスケールの繊維や薄膜が提案されている（特許文献４）。特許文献４に記載の薄膜は、不織性であり薄膜としての緻密さとバリア性が不十分である。また、特許文献４では、得られた薄膜の水溶性について検討がなされていない。【０００９】
また、相反する電荷を持つ二種の水溶性高分子を基板上に交互に積層する手法（交互積層法）を用いて、固体基板上に水溶性多糖類の交互積層膜を作製することが報告されている（非特許文献２、３）。しかしながら、非特許文献２、３に記載の方法では、分子厚みでの積層となるため、実用に耐えうる膜厚を得るには膨大な時間を要し、また、それらを固体基板から取り外して膜材料として利用することは非常に難しい。【００１０】
また、相反する電荷を持つ二種の多糖類を混合し、イオンコンプレックスを形成させることによって、不溶化した薄膜状の固体物を得るという例が報告されている（非特許文献４、５）。しかしながら、非特許文献４、５に記載の薄膜状物質の作製方法は、ゲル状の固体物を基板上にキャストした後、乾燥する必要がある。このため、非特許文献４、５に記載の方法で得られる固体物の表面は、不均質である。また、非特許文献４、５に記載の方法で得られる固体物の内部は、微視的に見れば多数の細孔が存在する。【００１１】
さらに、多糖類やポリペプチド、ポリ乳酸などの生体適合性高分子と、水酸アパタイトなどの生体セラミックスとの複合材料は、骨組織や歯などにおける生体材料として有用である。このような用途に好ましく用いるためには、多糖類の薄膜表層に生体セラミック層を形成することが求められる。しかしながら、生体セラミックと上記のような薄膜とを複合化して機能化を行おうとする場合、両者を物理的に混合するのではなく、薄膜表層に生体セラミック層を形成することは一般に困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１１１８６７号公報
【特許文献２】特公平０４−８８５９号公報
【特許文献３】特公平０６−４８０８号公報
【特許文献４】特開２００５−２９０６１０号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｅｕｒ．  Ｊ．  Ｐｈａｒｍ．  Ｓｃｉ．  １５，  １３９−１４８  （２００２）
【非特許文献２】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃ．  ６，  ７２６−７３３  （２００５）
【非特許文献３】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２６，  ６６８４−６６９２  （２００５）
【非特許文献４】Ｊ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｒｅｓ．  ７５Ａ，  １２８−１３７  （２００５）
【非特許文献５】Ｊ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｓｃｉ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｍｅｄ．  １８，  １７１９−１７２６  （２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の第一の課題は、未反応の架橋剤や副生成物あるいは化学構造が変化した多糖類などを含まず医療分野で安心かつ安全に使用可能な、多糖類を用いた非多孔質体及び該非多孔質体を用いた薄膜材料を提供することである。【００１５】
本発明の第二の課題は、水不溶性かつ自己支持性を有するとともに充分なバリア性を備え、さらに表面が均質で、医療分野をはじめ広範囲の用途に有用な、多糖類を用いた非多孔質体及び該非多孔質体を用いた薄膜材料を提供することである。【００１６】
本発明の第三の課題は、上記非多孔質体及び該非多孔質体を用いた薄膜材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、水溶性多糖類を原料として用いることに着目し、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を原料として用い、特殊な方法によって作製された両原料がイオン結合したものを主成分として含む非多孔質体、特に酸性水溶性多糖類と塩基性水溶性多糖類を主成分として含む非多孔質体及び該非多孔質体を用いた薄膜材料が、生体材料として上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には本発明は以下のものを提供する。【００１８】
（１）  酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を主成分として含み、前記水溶性多糖類と前記水溶性生体高分子とがイオン結合していることを特徴とする非多孔質体。【００１９】
（２）  前記水溶性生体高分子が水溶性多糖類であることを特徴とする（１）に記載の非多孔質体。【００２０】
（３）  前記酸性水溶性多糖類が、グリコサミノグリカン類、ポリウロン酸類、ポリシアル酸類、又はこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の非多孔質体。【００２１】
（４）  前記塩基性水溶性多糖類が、ポリアミノ糖類又はこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１に記載の非多孔質体。【００２２】
（５）  （１）〜（４）のいずれか１に記載の非多孔質体が非多孔質膜であって、前記非多孔質膜上に、生体由来のセラミック層を有することを特徴とする積層膜。【００２３】
（６）  前記生体由来のセラミック層が、水酸アパタイト層、炭酸アパタイト層、フルオロアパタイト層、非晶質リン酸カルシウム層、炭酸カルシウム層又は珪酸塩層であることを特徴とする（５）に記載の積層膜。【００２４】
（７）  酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子とを混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を加圧し成形する成形工程とを備えることを特徴とする非多孔質体の製造方法。【００２５】
（８）  前記水溶性生体高分子が水溶性多糖類であることを特徴とする（７）に記載の非多孔質体の製造方法。【００２６】
（９）  （７）又は（８）に記載の非多孔質体の製造方法において、前記成形工程を加熱しながら複数回繰り返し行ない、初期段階の成形工程の間に混合物を水及び／又は低級アルコールで濡らすことを特徴とする非多孔質体の製造方法。【００２７】
（１０）  （１）〜（４）のいずれか１に記載の非多孔質体が非多孔質膜であって、該非多孔質膜を、生体由来のセラミック材料を含む液に浸漬して、前記非多孔質膜表面に生体セラミック層を形成することを特徴とする積層膜の製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の非多孔質体は、医療、化粧品、食品などの広範囲の用途に適用できるものであるが、生体に悪影響となる化学修飾剤や架橋剤などが含まれないので、特に医療分野に有用な材料である。
また、上記非多孔質体は表面が均質であるため、非常に高い生体適合性を有するものである。
また、上記非多孔質膜は、水不溶性かつ自己支持性（自立性）を有するとともに充分なバリア性をも備える。【００２９】
さらに、本発明の上記非多孔質体は、水溶性多糖類を主成分としながら、水に不溶でありかつ緻密な膜であるため、その表層に選択的にアパタイト層などの生体由来のセラミック層を形成させることが可能である。
本発明の非多孔質体と生体セラミック層とからなる積層膜も、水不溶性かつ自己支持性で、さらに充分なバリア性を備えることから、非常に高い生体適合性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は実施例１の熱プレス前の固体物を、（ｂ）は４回の熱プレス後の試料の形態を、（ｃ）は１回のみの熱プレス後の試料の形態をそれぞれ示す写真である。
【図２】実施例１の非多孔質膜の表面形態を示す走査型電子顕微鏡像である。
【図３】（ａ）は実施例２の非多孔質膜の形態を、（ｂ）は実施例３の非多孔質膜の形態をそれぞれ示す写真である。
【図４】（ａ）は実施例７において１．５ＳＢＦに４日間浸漬した非多孔質膜の表面形態を、（ｂ）はその拡大図をそれぞれ示す走査型電子顕微鏡像である。
【図５】は擬似体液に４日間浸漬した非多孔質膜の表面での、水酸アパタイト層が存在する領域についてのエネルギー分散Ｘ線分光スペクトルを示す図である。
【図６】実施例１０における塩基性の水溶性多糖類１と酸性の水溶性多糖類２とからなる非多孔質膜の表面及び断面の形態を示す走査型電子顕微鏡像である。
【図７】実施例１１における塩基性の水溶性多糖類２と酸性の水溶性多糖類４とからなる非多孔質膜の表面及び断面の形態を示す走査型電子顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の非多孔質体とは、特に形状が限定されず、例えば、膜状の非多孔質膜、糸状の非多孔質糸あるいは該非多孔質糸を編んで作製される非多孔質編布などが挙げられるが、以下に非多孔質膜を中心に説明する。
また、非多孔質体の「非多孔質」とは、孔径が１００ｎｍ程度以上の孔が存在しない緻密なものであることを意味する。
【００３２】
＜非多孔質膜＞
本発明の非多孔質体は、酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を主成分として含み、上記水溶性多糖類と上記水溶性生体高分子とがイオン結合をしていることを特徴とする。
【００３３】
本発明の非多孔質体は、水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を含み、上記水溶性多糖類及び水溶性生体高分子は水溶性であるが、本発明の非多孔質体は水に不溶性であることが特徴である。
また、本発明の非多孔質体は、製造原料に化学修飾剤や架橋剤を使用しないことを特徴とするものであり、従って、作製された非多孔質体には、化学修飾剤などが含まれないため、生体材料として無毒性である。
さらに本発明の非多孔質体は、気泡跡も混入せず、均質かつ緻密であり、また膨潤性も有し、また、自己支持性（自立性）を有する。
【００３４】
該水溶性生体高分子としては、多糖類、蛋白質、脂質、核酸などが使用可能であるが、特に水溶性多糖類が生体材料として有用であるので好ましい。以後、水溶性生体高分子として水溶性多糖類を用い、酸性水溶性多糖類と塩基性多糖類を主成分として含む非多孔質膜の場合を主体に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３５】
本発明に用いられる酸性の水溶性多糖類としては限定されないが、特に、カルボキシル基や硫酸基などの酸性の基、又はその塩を有する天然に由来する多糖類であることが好ましい。また、この酸性の水溶性多糖類には、天然に存在する多糖類を加水分解に付して上記酸性又はその塩を生じさせたもの、及びそれら酸性の水溶性多糖類をいずれかの物理的、化学的、あるいは酵素的手段により低分子量化したものが含まれる。
【００３６】
酸性の水溶性多糖類の分子量は、１，０００以上であることが好ましく、より好ましくは１０，０００以上である。分子量の小さいものを用いると、糖の分子鎖が短いために物理的強度の高い膜質が得られなくなるので、好ましくない。また同一の化学構造であれば天然物由来でも、化学的に合成したものでも、遺伝子工学的手法により酵母などの微生物に生産させたものであっても好ましく使用することができる。
【００３７】
酸性の水溶性多糖類としては、例えば、カルボキシル基及び硫酸基を有するコンドロイチン硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、ケタラン硫酸などのグリコサミノグリカン類、カルボキシル基を有するヒアルロン酸などのグリコサミノグリカン類、アルギン酸、ペクチン、ポリグルクロン酸、ポリガラクツロン酸などのポリウロン酸類、ポリシアル酸類（コロミン酸）又はこれらの塩が挙げられ、これらを一種以上用いることができる。
【００３８】
一方、本発明に用いる塩基性の水溶性多糖類としては限定されないが、アミノ基などの塩基性又はその塩を有する天然に由来する多糖類であることが好ましい。また、この塩基性の水溶性多糖類には、天然に存在する多糖類を加水分解に付して上記塩基性又はその塩を生じさせたもの、及び、塩基性の水溶性多糖類をいずれかの物理的、化学的、あるいは酵素的手段により低分子量化したものが含まれる。
【００３９】
塩基性の水溶性多糖類の分子量は１，０００以上であることが好ましい。より好ましくは５，０００以上である。分子量の小さいものを用いると、糖の分子鎖が短いために物理的強度の高い膜質が得られなくなるので、好ましくない。また同一の化学構造であれば天然物由来でも、化学的に合成したものでも、遺伝子工学的手法により酵母などの微生物に生産させたものであっても好ましく使用することができる。
【００４０】
上記塩基性の水溶性多糖類の例としては、キチン、キトサン、ポリガラクトサミンなどのポリアミノ糖など、又はこれらの塩が挙げられ、これらを一種以上用いることができる。
【００４１】
本発明に用いられる水溶性多糖類以外の酸性の水溶性生体高分子としては限定されないが、特に、カルボキシル基や硫酸基、リン酸基などの酸性の基、又はその塩を有し、天然に由来する生体高分子であることが好ましい。
【００４２】
また、この酸性の水溶性高分子類には、天然に存在する水溶性高分子を加水分解に付して上記酸性又はその塩を生じさせたもの、及びそれら酸性の水溶性生体高分子をいずれかの物理的、化学的、あるいは酵素的手段により低分子量化したものが含まれる。
【００４３】
水溶性多糖類以外の酸性の水溶性生体高分子の分子量は、１，０００以上であることが好ましく、より好ましくは１０，０００以上である。分子量の小さいものを用いると、高分子鎖が短いために物理的強度の高い膜質が得られなくなるので、好ましくない。また同一の化学構造であれば天然物由来でも、化学的に合成したものでも、遺伝子工学的手法により菌体などの微生物に生産させたものであっても好ましく使用することができる。
【００４４】
水溶性多糖類以外の上記の酸性水溶性生体高分子の例としては、アルブミン、グロブリン、インシュリン、ペプシノーゲン、アルカリ可溶化コラーゲンなどのタンパク質、ポリグルタミン酸やポリアスパラギン酸などのポリペプチド、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）、リボ核酸（ＲＮＡ）など、又はこれらの塩が挙げられ、これらを一種以上用いることができる。
【００４５】
本発明に用いる水溶性多糖類以外の塩基性の水溶性生体高分子としては限定されないが、アミノ基やグアニジニウム基などの塩基性又はその塩を有し天然に由来する生体高分子であることが好ましい。また、この塩基性の水溶性生体高分子には、天然に存在する生体高分子を加水分解に付して上記塩基性又はその塩を生じさせたもの、及び、塩基性の水溶性生体高分子をいずれかの物理的、化学的、あるいは酵素的手段により低分子量化したものが含まれる。
【００４６】
塩基性の水溶性生体高分子の分子量は１，０００以上であることが好ましい。より好ましくは１０，０００以上である。分子量の小さいものを用いると、高分子鎖が短いために物理的強度の高い膜質が得られなくなるので、好ましくない。また同一の化学構造であれば天然物由来でも、化学的に合成したものでも、遺伝子工学的手法により菌体などの微生物に生産させたものであっても好ましく使用することができる。
【００４７】
水溶性多糖類以外の上記塩基性の水溶性生体高分子の例としては、プロタミン、キモトリプシン、チトクロムｃ、リゾチーム、乳塩基性タンパク質、酵素可溶化コラーゲンなどのタンパク質、ポリリジン、ポリアルギニンなどのポリペプチドなど、又はこれらの塩が挙げられ、これらを一種以上用いることができる。
【００４８】
本発明では、酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を主成分とし、両者がイオン結合することによって複合化し非多孔膜が形成される。すなわち、負の電荷を有する酸性の水溶性多糖類と正の電荷を有する塩基性の水溶性多糖類との間で、多点の静電的相互作用が生じて、ポリイオンコンプレックスと称される複合体が形成されるものと推察される。
【００４９】
本発明における非多孔質体は、先述のように孔径が１００ｎｍ程度以上の孔が存在しない緻密な膜であり、非多孔質膜にしても、水不溶性かつ自己支持性であり、さらに気泡の混入がなく、均質かつ緻密な膜である。
以下に非多孔質膜の特性について述べるが、非多孔質体全体についても同じ特性を有する。
【００５０】
本発明の非多孔質膜は、膨潤性、すなわち水中に置いたときに膜内部に水を取り込む性質を有するものである。膨潤性が生じるのは、非多孔質膜中において酸性及び塩基性の水溶性多糖同士がイオン結合を形成している部位以外の部分が比較的多いとき、その部分に水が取り込まれることが主な理由であると推察される。
【００５１】
したがって、非多孔質膜が膨潤性を付与するための条件として、混合する水溶性多糖類の分子量、多糖類１分子中に存在する酸性又は塩基性部位の存在位置や存在率などに大きく依存するため、使用する酸性又は塩基性多糖類の種類により異なる。
【００５２】
膨潤性をもつ非多孔質膜は、水中において使用する際、薬物の保持及び放出などの機能を該薄膜に付与することができる。また、この膨潤性をもつ非多孔質膜は、再び大気中に取り出して水分を除去すれば元の形態に復元される。
【００５３】
主成分とは、本発明の効果が得られる程度に、上記酸性又は塩基性の水溶性多糖類が非多孔質膜中でイオン結合して含まれていればよい。特に、主成分となる酸性又は塩基性の水溶性多糖類が、糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）で、３０〜７０％が好ましく、４０〜６０％がより好ましい。
【００５４】
上述の通り、本発明の効果は、酸性又は塩基性の水溶性多糖類と他の成分とが複合化することにより得られる。他の成分は、酸性又は塩基性の水溶性多糖類と静電相互作用し複合化することができるものであれば特に限定されない。他の成分としては、上記の通り、主成分となる酸性又は塩基性の水溶性多糖類と静電相互作用することにより複合化できるものであればよい。すなわち、該水溶性多糖類と反対の電荷を持つ物質が好ましい。上記物質の中でも特に、分子量が１００以上のものが好ましく、より好ましい分子量は１，０００以上である。上記物質の分子量が高ければ、上記物質は、主成分となる酸性又は塩基性の水溶性多糖類と多点での静電的相互作用が可能になる。その結果、本発明の効果がより高まるからである。また、上記物質は、分子内に複数の酸性又は塩基性の官能基を有することが好ましい。
【００５５】
他の成分として最も好ましいものは、主成分となる酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を持つ酸性又は塩基性の水溶性多糖類である。主成分となる酸性又は塩基性の水溶性多糖類と、他の成分として用いる酸性又は塩基性の水溶性多糖類との好ましい組み合わせは、コンドロイチン硫酸−キトサンの組み合せ、ヘパリン−キトサンの組み合せ、ヒアルロン酸−キトサンの組み合せが挙げられる。なお、これらの好ましい組み合わせにおいては、どちらを主成分として用いてもよい。
なお、水溶性生体高分子として、水溶性多糖類以外を用いる場合には、例えば、ポリグルタミン酸−キトサンの組み合わせ、コンドロイチン硫酸−ポリリジンの組み合わせ、コンドロイチン硫酸−リゾチーム塩酸塩の組み合わせを用いることができる。
【００５６】
なお、上記主成分及び他の成分以外に、（少量の）第三の成分が含まれてもよい。第三の成分は、主成分又は他の成分と相互作用し複合化することができるものであれば特に限定されない。第三の成分として好ましいものは、主成分又は他の成分と反対の電荷を持つ酸性又は塩基性の水溶性生体高分子である。
【００５７】
＜積層膜＞
本発明の積層膜とは、上記非多孔質膜の表面上に表層が形成された複層体を意味する。本発明の前記非多孔質膜は、水溶性多糖類を主成分としながら、水に不溶でありかつ緻密な膜であるため、該非多孔質膜上に用途に応じた特定の機能を有する表層を形成することができ、このような積層膜とすることによって、非多孔質膜の生体活性がさらに高めることができる。
【００５８】
該表層を形成するプロセスが水溶液を用いるものであるとき、水溶性多糖類による水溶性の薄膜においては、表層の形成過程で水溶性の多糖類が溶解してしまい、目的とする積層膜を得ることができない。それに対して本発明の非多孔質膜は水溶性の多糖類を主成分としながら水に不溶であるため、効果的に積層膜を得ることができる。このような積層膜においては、非多孔質膜と表層との界面の相互作用は、特に限定されない。表層の素材により、非多孔質膜表面とイオン結合、水素結合、共有結合、などが可能となる。
【００５９】
非多孔質膜上に形成される表層は、有機物からなるものでも、無機物からなるものでも、有機物及び無機物からなるものでも適用可能であるが、無機物からなる生体由来のセラミック層が特に有用であり、例えば、水酸アパタイト層、炭酸アパタイト層、フルオロアパタイト層、非晶質リン酸カルシウム層、炭酸カルシウム層、又は珪酸塩層などを挙げることができる。
【００６０】
上記生体由来のセラミック層の中でも、水酸アパタイト層、炭酸アパタイト層などのアパタイト化合物層が、特に有用である。アパタイトは、生体において骨や歯の主要無機成分として存在している。その高い生体適合性から、アパタイトは、セラミック人工骨やインプラント剤などをはじめとした医用材料としてよく利用されている。
また、アパタイトは、その高い物質吸着能を利用して、空気清浄機やエアコンのフィルターなどの大気中の汚染物質の吸着フィルターや、マスクなどの衛生用品などの分野においても幅広く利用されている。このような性質をもつアパタイトが上記非多孔質膜表面に複合化した積層膜は、特に有用である。
【００６１】
本発明で用いる酸性の水溶性多糖類は、カルボキシル基や硫酸基を有するものが好ましい。このような酸性の水溶性多糖類を主成分として用いると、作製された非多孔質膜は、効率よくその表面に選択的に水酸アパタイトの結晶を析出することができる。なお、本発明において、非多孔質膜の表面に形成される表層には、層状のもの以外に微結晶などの結晶がその表面に析出したものを含む。
【００６２】
＜非多孔質体の製造方法＞
本発明の非多孔質体の製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができるが、得られる非多孔質体を均一で緻密なものにするためには、以下に説明する方法で製造することが好ましい。
【００６３】
本発明の非多孔質体の製造方法は、主成分となる酸性又は塩基性の水溶性多糖類と、酸性又は塩基性の当該水溶性多糖類と反対の電荷を有する主成分となる水溶性生体高分子とを混合する混合工程と、上記混合工程で得られた混合物が、加熱加圧成形される成形工程と、を備える。以下、本発明の非多孔質体のうち、非多孔質膜を例にとって、その製造方法について説明する。
【００６４】
［混合工程］
混合工程とは、酸性又は塩基性の水溶性多糖類と、酸性又は塩基性の当該水溶性多糖類と反対の電荷を有する水溶性生体高分子とを混合する工程である。本発明においては、複合体として上記ポリイオンコンプレックスが形成されることが好ましい。
【００６５】
酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する上記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類を用いる場合について、該混合工程を説明するが、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同様に行なう。
【００６６】
上記二種類の水溶性多糖類を混合する方法は、特に限定されないが、それぞれの水溶性多糖類を溶液として調製し、両溶液を混合する方法が好ましい。水溶性多糖類の溶液を調製する際に用いる溶媒としては、水が好ましく、より好ましくは蒸留水又は超純水である。また、混合工程においては、上記水溶性多糖類の溶解性などを考慮して緩衝液を用いたり、少量の酢酸やアルコールなど有機溶媒を添加したりしてもよい。
【００６７】
なお、水溶液とした方がそれぞれの水溶性多糖が水溶液中に分子分散した状態で複合化を行うことができるので、均質な試料が得られやすい。しかし、混合する方法としては、水溶液としてではなく、それぞれの水溶性多糖類に少量の水を添加することで得られる粘稠体同士を混合する方法や、全く水を添加せずにそれぞれの水溶性多糖の粉体同士を混合する方法でも構わない。これらの方法によって水の使用量を減らすことができるのであれば、以降の操作を行う上で都合がよい。
【００６８】
天然の酸性又は塩基性の水溶性多糖類を用いた場合は、不純物や高分子量の成分に由来する不溶物が溶液中に存在する場合がある。このような場合には、それらを遠心分離やメンブレンフィルターなどによるろ過操作などで予め取り除いた方がよい。
【００６９】
それぞれに異なる水溶性多糖類を溶かした２つの溶液における、水溶性多糖類の濃度には特に限定されることはないが、好ましくは０．０１〜２０質量％であり、より好ましくは０．１〜５質量％である。
水溶性多糖類の濃度が０．０１質量％以上であれば複合化の効率を上昇させるという理由で好ましく、水溶性多糖類の濃度が２０質量％以下であれば適切な溶液の粘度をもたらすという理由で好ましい。酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する上記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同じである。
【００７０】
また、酸性又は塩基性の水溶性多糖類溶液同士の混合後に、均質な複合化を達成するためには、上記水溶性多糖類溶液の粘度を調整することが好ましい。上記水溶性多糖類溶液の粘度は、糖の種類や分子量により大きく影響される。このため、上記水溶性多糖類溶液の好ましい粘度は、一概に決めることはできないが、上記水溶性多糖類溶液の粘度は５Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、０．５Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する上記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同じである。
【００７１】
酸性又は塩基性の水溶性多糖類溶液同士を混合する際には、必要に応じて攪拌をしながら両溶液を混合してもよい。また、混合時の各溶液の温度は、水溶性多糖類の機能や活性が損なわれない限りにおいては、特に温度を制限するものではなく、室温でも冷やしても加熱しても構わない。各溶液の温度は、０〜１００℃であることが好ましく、４〜８０℃であることがより好ましい。酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する上記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同じである。
【００７２】
混合工程後に得られる複合体における酸性の水溶性多糖類と塩基性の水溶性多糖類との割合は、用いる両水溶性多糖類の構造や分子量により異なる。このため、上記割合を一概に決めることはできないが、一方の溶液に対してもう一方の溶液を滴下し、最大量の析出物が得られるまで滴下を続ける方法が好ましい。
また、任意の混合比とすることによって酸性の水溶性多糖類と塩基性の水溶性多糖類との割合を決めることも可能である。すなわち、非多孔質膜の表面部分に、酸性又は塩基性の水溶性多糖類の特性を確実に提示させたい場合、例えば、作製する非多孔質膜を塩基性としたい場合には、原料の２種類の水溶性多糖類のうち、塩基性多糖類の量をわずかに多く５０％を超えて用いれば達成することができる。
さらに、混合比を調節することによって、複合化に必要な相互作用の程度を制御すれば、得られる非多孔質膜に適度な水溶性を付与することも可能である。
酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する上記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同じである。
【００７３】
得られる非多孔質膜の表面部分に、酸性又は塩基性の水溶性多糖類の特性を確実に提示させたい場合には、主成分となる水溶性多糖類の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）で５５％以上が好ましい傾向にあるが、主成分の割合が高くなり過ぎるとイオン結合する相手である塩基性又は酸性の水溶性多糖類の割合が低下し過ぎる場合があるため、結果として複合体の生成率が大きく低下してしまうことがある。
【００７４】
［成形工程］
以下成形工程について、酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する上記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類を用いる場合について説明するが、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同様に行なう。
【００７５】
成形工程とは、上記の混合工程で得られる混合物を加圧成形する工程である。加圧成形とは、加熱して行なうこともでき、加熱する場合には、加熱と加圧を同時に行う必要があり、また、後述する熱プレス機による加熱加圧成形による手法以外に、加熱延伸機を用いてもよい。均一で緻密な非多孔質膜を得るには、混合物を加熱加圧成形することが好ましい。
また、射出成形機を用い金型の形状を選択して、その形状に対応した非多孔質体を作製することができ、例えば、膜状ばかりでなく糸状の非多孔質体を作製できる。例えば、非多孔質体が糸状の場合には、編布状物を作成して生体材料として広範囲の用途に用いることができる。
射出成形機としては、例えば、加熱射出成形機を用いることができる。
【００７６】
本発明の非多孔質膜を製造する場合には、この成形工程が加熱加圧成形であることが好ましく、特に該成形工程を繰り返し行なうことが好ましく、さらに、成形工程の初期の段階、特に一回目の成形工程と二回目の成形工程の間で、対象物の表面を水で濡らすことが特に好ましい。均質で緻密な非多孔質膜を得ることができるからである。上記混合工程後に得られる混合物をこの成形工程にかけて所期の非多孔質薄膜が得られる。
【００７７】
上記混合工程で酸性及び塩基性の水溶性多糖の水溶液を用いる場合には、得られる混合物は、通常ゲル状の析出物である。このゲル状の析出物を、凍結乾燥、自然乾燥などの手法により乾燥して固形体とし、この固体を加熱加圧成形して非多孔質膜を得ることが好ましい。
【００７８】
また、混合工程で酸性及び塩基性の水溶性多糖の粘稠体や粉体を用いる場合には、得られる混合物は固体として得られるため、その固体をそのまま加熱加圧成形して非多孔質膜を得ることができる。
【００７９】
加熱加圧成形の際の加熱温度は、酸性又は塩基性の水溶性多糖類の少なくとも一方のガラス転移温度以上の温度であることが好ましい。ただし、必要以上の加熱は、上記水溶性多糖類の分解や炭化を引き起こす。この分解や炭化は、上記水溶性多糖類の機能や活性を損なうので好ましくない。加熱加圧成形の際の加熱温度は、室温〜２５０℃であることが好ましく、５０℃〜１５０℃であることがより好ましい。酸性又は塩基性の水溶性多糖類と反対の電荷を有する前記水溶性生体高分子として、水溶性多糖類以外の生体高分子を用いる場合も同じである。
【００８０】
加圧成形の際の加圧は、任意の圧力で行えばよく、加圧力が大きいほどより緻密な非多孔質膜が得られる。加熱加圧成形の際の加圧力は１から１００ＭＰａであることが好ましく、５〜２５ＭＰａであることがより好ましい。
【００８１】
成形工程においては、加圧時に少量の水及び／又はエタノールあるいはグリセロールなどの低級アルコールで混合物の表面を濡らすことにより、より均一で緻密な非多孔質膜を得ることができる。
【００８２】
また、加熱加圧は複数回行うことが好ましいが、過度に行うと膜に亀裂を発生させる恐れがある。具体的には１回以上２０回以下の加熱加圧が好ましく、より好ましくは２回以上６回以下の加圧により、より均一で緻密な非多孔質膜を得ることができる。また、必要に応じて加熱加圧操作の間に混合物を追加してもよい。
【００８３】
少量の水及び／又は低級アルコールで混合物表面を濡らす作業は、成形工程の初期の段階、特に一回目の成形工程と二回目の成形工程の間に行うことが好ましい。濡らすことによって、加圧加熱対象物が多少ゲル状態に戻って流動性を発現し、塊が動きやすくなって、全体として均質になるものと推察される。
【００８４】
また、加熱加圧成形の際に、厚さの決まったスペーサーを用いることによって、得られる非多孔質膜の厚みを制御することができる。
【００８５】
上記の「スペーサー」とは加熱加圧成形によってもその形態が変化しない材質からなり、通常は薄板状であり、その中心に目的とする非多孔質膜の面積に相当する穴を空けたものである。熱プレス機のプレス部にこのスペーサーを置き、スペーサー穴の部分に上記混合工程で得た混合物を十分な量置いた後、加熱加圧操作を行うと、このスペーサーの厚みに相当する厚さをもった非多孔質膜が得られる。
【００８６】
非多孔質膜の厚みは、特に制限されず用途に応じて適宜選定可能であるが、０．０２μｍ〜５００μｍであることが好ましく、０．２μｍ〜２００μｍであることがより好ましい。具体的には、所定厚のスペーサーの中央部を刳り抜いたものを用いれば、その大きさの非多孔質膜を得ることが可能である。さらに、混合物の量を制御することにより、非多孔質膜の緻密さ（密度）を制御することも可能である。
【００８７】
非多孔質膜の大きさは、特に制限されず、用途に応じて適宜変更することができ、０．０１ｃｍ２以上であることが好ましく、０．５ｃｍ２以上であることがより好ましい。また、非多孔質膜の形状は、特に制限されず、用途に応じて適宜変更することができ、例えば、フィルム状、シート状とすることができる。
【００８８】
＜積層膜の製造方法＞
本発明では、上述の通り、非多孔質膜の表面に用途に応じた特定の機能を有する表層を形成することができる。表層の形成は、表層の種類などに応じて蒸着、スピンコート、ディップコート、キャスト、溶液からの吸着あるいは析出などの従来公知の方法で行うことができる。この表層は非多孔質であっても多孔質であってもよく、また非多孔質膜の表面に部分的に形成されるものであっても構わない。また、上述の通り、形成される表層は、生体由来のセラミック層であることが好ましい。以下、表層として生体由来のセラミック層を形成する場合の積層膜の製造方法について説明する。
【００８９】
例えば、非多孔質膜を擬似体液と呼ばれる水溶液に浸漬することで、その表層に水酸アパタイトの微結晶が析出されて積層膜が形成される。ここで、「擬似体液（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｂｏｄｙ  Ｆｌｕｉｄ，ＳＢＦ）」とは、ヒト血漿の無機イオン組成を模した溶液であり、体液類似の環境を提供する溶液である。この溶液を１．５倍濃くした溶液（１．５ＳＢＦ）も同様の性能をもつ溶液として利用される。なお、この擬似体液中で基材表面に水酸アパタイト層の析出が認められればその材料は生体内においてもアパタイト形成能を有することが知られている。このため、擬似体液は、材料の生体活性評価に用いられる溶液である（Ｊ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｒｅｓ．  ２４，  ７２１−７３４  （１９９０）、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２７，  ２９０７−２９１５  （２００６）．）。本発明の非多孔質膜は、擬似体液中においてその表層にアパタイト層を形成可能である。このため、本発明の非多孔質膜を生体内において使用すれば、その表層に水酸アパタイト層が形成可能となる。また、この積層膜を生体内で使用すれば、積層膜表層の水酸アパタイト層が核形成部位となり、膜表面にさらなる水酸アパタイト層の成長がおこる。その結果、本発明の積層膜は、後述するような骨形成部位における医用材料などの用途に好ましく使用することができる。
【００９０】
上記のようにして非多孔質膜表面に形成した水酸アパタイトの結晶あるいは結晶層の大きさ、結晶の非多孔質膜表面の被覆率は擬似体液への非多孔質膜の浸漬時間により制御することができる。結晶又は結晶層の大きさは、特に限定されないが、生体内で積層膜表面への更なる水酸アパタイト層の結晶成長を促すためには２０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。結晶又は結晶層の非多孔質膜表面の被覆率は、０．０５％以上であることが好ましく、０．５％以上であることがより好ましい。
【００９１】
本発明により得られる非多孔質膜は、酸性又は塩基性の水溶性多糖類を主成分としながら、水に不溶でありかつ緻密な膜であるため、上記のような手法によってその非多孔質膜の表面に選択的にアパタイト層を形成させることが可能である。
【００９２】
また、上記の人工的な生体セラミックス析出法を用いれば、水酸アパタイト層に限らず、炭酸アパタイト層やフルオロアパタイト層など他の組成のアパタイト層、炭酸カルシウム層や珪酸塩層、あるいは結晶に限らずアパタイトの前駆体となりうる非晶質のリン酸カルシウム層など、他の生体セラミック層を本発明の非多孔質膜と複合化することも可能である。
【００９３】
＜用途＞
本発明の非多孔質体は、水に不溶な自立性のある性質が化学修飾や架橋剤の使用なしに付与され、充分なバリア性を備え、表面が均質である。本発明の非多孔質膜であれば、生体由来の水溶性多糖類を未修飾のまま成膜できる。その結果、本発明の非多孔質体は、非常に生体適合性の高い安全な膜材料になる。
以下に挙げる非多孔質膜の用途を列挙するが、用途によっては、膜状体でなく糸状体、さらに、それを用いた例えば編布などを活かすことができる。
【００９４】
また、本発明の非多孔質膜の表面に生体由来のセラミック層を形成した積層膜も、上記非多孔質膜と同様に、非常に生体適合性の高い安全な膜材料である。このような、本発明の非多孔質膜、積層膜は、水に不溶、非常に高い生体適合性などの性質を活かして、以下の用途に好ましく使用することができる。
【００９５】
本発明の非多孔質膜、積層膜の好ましい用途としては、例えば、医療分野の医用材料、特に、生体材料（人工弁、人工臓器、人工血管、創傷被覆材など）の一部として生体組織の皮膚や臓器などの修復、再生、治療などが挙げられる。
【００９６】
また、本発明の非多孔質膜、積層膜は、再生医療分野における生体組織培養の足場として好ましく用いることができる。
【００９７】
また、本発明の非多孔質膜、積層膜は、衛生材料、化粧品材料、食品産業材料として好ましく使用することができる。
【００９８】
また、本発明の非多孔質膜、積層膜は、生体材料の中でも医療器具用コーティング剤として利用することができる。具体的には、機械的人工心臓弁、生体人工心臓弁、人工血管、血管修復用材料、個人用透析装置、人工心肺装置、気泡型人工肺、膜型人工肺、植込型ペースメーカ、体外型ペースメーカ、心臓ペースメーカの部品及び付属品、人工腎臓用血液回路、血液ろ過器、血液ろ過用装置、吸着型血液浄化器、吸着型血液浄化装置、膜型血漿分離器、膜型血漿成分分離器、遠心型血液成分分離装置、膜型血漿分離装置、腹膜潅流システム、透析用監視装置、多人数用透析液供給装置、中空糸型透析器、コイル型透析器、積層型透析器、人工肝臓、人工すい臓、腹水ろ過濃縮器、補助循環装置などの内蔵機能代用器が挙げられる。
【００９９】
積層膜については、特に、金属製人骨、高分子材料人工骨、セラミック人工骨、金属製人工関節、高分子材料人工関節、セラミック人工関節、骨接合板、骨接合用ねじ、骨セメント、整形用高分子化合物、整形ろう、外科用接着剤、医療用石膏、インプラント剤などの整形用品などへの利用が挙げられる。
【０１００】
また、本発明の非多孔質膜、積層膜は、創傷パッド、経皮吸収剤担持膜、皮膚の保湿シート、可食性食品保護フィルム、食品包装フィルム、などへの応用も可能である。
【０１０１】
特に本発明の積層膜は、その高い生体適合性から、セラミック人工骨やインプラント剤などをはじめとした医用材料として好ましく利用することができる。
【０１０２】
また、生体由来のセラミック層として、水酸アパタイト層を形成した場合には、水酸アパタイト層の高い物質吸着能を利用して、空気清浄機やエアコンのフィルター、大気中の汚染物質の吸着フィルター、マスクなどの衛生用品などの分野においても幅広く利用することができる。
【０１０３】
換言するが、本発明の非多孔質膜及びその積層膜の用途、利点について、以下に説明する。
（１）『非多孔質膜』の非多孔質性の応用
ａ）骨修復材料に用いる際、損傷部の破壊された組織を被覆する場合、従来の多孔質膜では組織から遊離してしまった細胞を被覆部に保持できず、細胞が漏れ出てしまう。一方、本発明の非多孔質膜ではそのような細胞の漏出は起こらず、被覆部内での細胞密度を上げ、骨修復を促進させることが期待できる。
ｂ）また、非多孔質膜は、低分子の栄養素や生理活性物質、あるいは気体の透過性は保つことが出来るので、被覆層内部においても細胞活動を正常に維持させることが期待される。
ｃ）従来の多孔質膜は表面が不均質であるため、例えば骨の治療部位を包んで利用する場合、密着性にムラができて、特に高い密着性が必要とされる場合（例えばそこから細胞の漏出などが起こってはいけない場合）には適さない。一方、均質で平滑な本発明の非多孔質膜によれば、目的とする対象物表層との緻密な密着性が実現できる。膜として非多孔質膜から作製した積層膜の場合でも同様である。
【０１０４】
ｄ）薬物の経皮吸収用フィルムや、あるいは化粧品分野への応用として保湿フィルムなどが考えられるが、多孔質膜では有効成分の保持は、特にそれらが多孔質表面に吸着しない場合は困難である場合が多く、それに対して非多孔質膜では緻密な膜層に埋め込まれて保持されるので、高い保持効率を有する。
ｅ）また、本発明の積層膜において、積層するセラミックス層を高い物質不透過性をもつ層とし、その層を外気にさらし、非多孔質膜を患部に接触する形で使用すれば、大気中への揮発性有効成分や水分の蒸発を防ぎつつ、かつ患部には非多孔質膜層から常にそれらの成分を長時間にわたって効率よく提供することが可能になる。
ｆ）可食性フィルムなどへ応用しその内包物が微粉末状である場合、多孔質膜では微粉末がそこから漏れ出てしまう可能性が高いが、本発明の非多孔質膜ではそのような問題はない。
【０１０５】
（２）『非多孔質膜』の水不溶性の応用
ａ）可食性フィルムの例としてオブラートが知られているが、オブラートに用いられている多糖類は水溶性が高いため、口内に入れた際すぐに溶解が始まり、口腔内に密着してしまったり、内包物の漏出が始まってしまう。したがって通常は大量の水とともに摂取しないとうまく内包した薬物を飲み込むことが出来ない。
それに対して本発明の非多孔質膜は水不溶性であるため、口内で一定時間含んでも内包物の漏出がおこらず、そのため大量の水を必要とせずに飲み込むことができる。
ｂ）水不溶性な膜材料であるがために、水溶液を用いた反応（例えば擬似体液を用いる反応）により膜表層にセラミックス層を積層化できている。
従来の多孔質膜では、膜の表層に限らず、反応中、内部にもセラミックス層が積層され、その結果膜の構造に大きな歪みを発生させる可能性がある。すなわち均質な積層構造を緻密に設計することは困難である。本発明の非多孔質膜では、積層は均質な膜表面に優先して起こるので、緻密な積層構造を構築することができる。
非多孔質膜において表層のみに析出させるメリットは、異種物質の接合界面の構築という点で重要である。
【０１０６】
（３）『積層膜』の用途
生体組織のように、緻密な階層構造の構築、例えば非多孔質層、セラミックス層それぞれを足場としてそれぞれの層に対してそれぞれ異なる細胞組織の更なる成長を促し、異種の細胞組織を積層させた構造を構築させる場合などにおいては、本発明の積層膜のような均質な界面の提供は重要である。
従来の多孔質膜中に不均質に構築された積層構造では、そのような均質な接合界面の提供及び細胞の積層構造の構築は不可能である。
【実施例】
【０１０７】
以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。【０１０８】
＜材料＞
酸性の水溶性多糖類１：コンドロイチン硫酸Ｃナトリウム（ナカライテスク製、平均分子量目安値２万）
酸性の水溶性多糖類２：ヘパリンナトリウム（ナカライテスク製、平均分子量目安値１万２千〜２万）
酸性の水溶性多糖類３：ヒアルロン酸ナトリウム（キューピー製、分子量１２０万〜２２０万）
酸性の水溶性多糖類４：ヒアルロン酸ナトリウム（キューピー製、分子量８５万〜１６０万）
塩基性の水溶性多糖類１：キトサン（ナカライテスク製、平均分子量１０万以上）
塩基性の水溶性多糖類２：キトサン（和光純薬工業製、粘度１００〜５００ｍＰａ・ｓ）
塩基性の水溶性多糖類３：キトサン（和光純薬工業製、粘度１０〜１００ｍＰａ・ｓ）
塩基性の水溶性多糖類４：キトサン（和光純薬工業製、粘度０〜１０ｍＰａ・ｓ）
酸性の水溶性生体高分子１：ポリグルタミン酸（和光純薬工業製、平均分子量２０万〜５０万）
塩基性の水溶性生体高分子１：ポリリジン（シグマ−アルドリッチ製、分子量１万５千〜３万）
塩基性の水溶性生体高分子２：リゾチーム塩酸塩（シグマ−アルドリッチ製、分子量〜１４．３ｋＤａ（１４３００））【０１０９】
＜実施例１＞
室温において１．０質量％の含有量となるように塩基性の水溶性多糖類１を２質量％酢酸水溶液に溶解した溶液（Ｂ溶液）に対して、酸性の水溶性多糖類１の２．０質量％の水溶液（Ａ溶液）を少量ずつ混合した。両多糖類間でのポリイオンコンプレックス形成によってゲル状の析出物を得た。Ａ溶液の混合によって更なる析出物の生成がみられなくなったところでＡ溶液の混合をやめた。１０ｍｌのＢ溶液に対して８ｍｌのＡ溶液を必要とした。これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が３４％に相当する。【０１１０】
得られた析出物を、遠心分離器（アズワン製ＣＮ−２０６０）によって６０００ｒｐｍ、３分間の条件で単離し、蒸留水で洗浄後遠心分離する操作を２回繰り返した。その後、凍結乾燥機（アズワン製ＦＤＵ−１２ＡＳ）を用いて凍結乾燥し、固体を得た。次に、熱プレス機（アズワン製ＡＨ−２００３）のプレス部に、土台としてポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製のシート（パナック製ルミラー５０−Ｓ１０、約１０ｃｍ×１０ｃｍ）を置き、その上に固体物のプレス機及び土台としてのＰＥＴシートへの望まない接着を防ぐためにナフロン（登録商標）製のシート（厚さ０．１ｍｍ、アズワン製、約５ｃｍ×５ｃｍ）を置いた。続いてその上にスペーサーとして穴の空いたＰＥＴシートを置き、その穴の中に得られた固体を置いた。【０１１１】
上記スペーサーはＰＥＴシートの中央部に１ｃｍ×１ｃｍの穴を開けた厚さ５０μｍのものであり、その穴の部分に固体が入るようにナフロンシート上に置いた。続いて固体の上部に上記と同じ大きさのナフロンシート、続いてＰＥＴシートを置いた。なお、スペーサーとして、厚さ１００μｍのものに換えても同様の結果が得られることを確認した。【０１１２】
この状態でプレス機を用いて温度１２０℃、圧力２０ＭＰａ、加圧時間３分間、の条件で熱プレスを４回繰り返し行い、薄膜状に成型した。その際２回目以降は熱プレスの前にマイクロピペットを用いて固体表面全面を覆う必要最小量程度の水を置き、固体表面を濡らしてから熱プレスを行った。得られた薄膜は、肉眼及び光学顕微鏡による観察から欠陥のない非多孔質膜であり、また均質で透明性があり、自己支持性を有することが確認された。なお、熱プレスを３回行なった場合にも、十分均質な非多孔質膜を得ることを確認した。【０１１３】
この得られた非多孔質膜は純水中で数時間放置しておいてもその形態を保持していた。純水に浸ける前後での非多孔質膜の重さを比較し、純水中に放置した事による非多孔質膜の重さの増加分から非多孔質膜が保持した水の量を求めたところ、非多孔質膜は、自重の約８０％の重さの水を保持する能力があることがわかり、膨潤性を有することがわかった。これを再度乾燥させると元の膜の形態を保持しており、水不溶性であることが確認された。【０１１４】
図１（ａ）には実施例１の熱プレス前の固体物を、図１（ｂ）には４回の熱プレス後の試料の形態を示す。また、図１（ｃ）には参考として同様の試料について１回のみ熱プレスを行った結果を示す。これらの実験によって、熱プレスを複数回行うことと試料を水で濡らすことが均質な非多孔質膜の作製に効果的であることがわかった。【０１１５】
図２には実施例１の非多孔質膜の走査型電子顕微鏡による表面形態の観察結果を示した。表面は均質であり孔構造は確認されず、これより作製した薄膜は微視的にも非多孔質膜であることがわかった。【０１１６】
＜実施例２＞
Ａ溶液の代わりに酸性の水溶性多糖類２の１０質量％の水溶液（Ｃ溶液）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。室温において１０ｍｌのＢ溶液に対して０．４ｍｌのＣ溶液を必要とした。これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が５．１％に相当する。熱プレス後に得られた非多孔質膜の性状は実施例１の場合と同様であった。得られた非多孔質膜の重さは８．１ｍｇであり、これより非多孔質膜の密度は１．６ｇ／ｃｍ３であった。【０１１７】
実施例１と同様の方法で作製した非多孔質膜を、実施例１と同様に純水中に置いたところ、自重の約３００％の水を保持する能力があることがわかり、膨潤性を有することがわかった。これを再度乾燥させると元の膜の形態を保持しており、水不溶性であることが確認された。【０１１８】
また、非多孔質膜の赤外吸収スペクトルを測定したところ、酸性の水溶性多糖類２中に存在するカルボキシル基と塩基性の水溶性多糖類１中に存在するアミノ基とがイオン結合していることが示唆された。【０１１９】
＜実施例３＞
Ａ溶液の代わりに酸性の水溶性多糖類３の１．０質量％の水溶液（Ｄ溶液）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。室温において１０ｍｌのＢ溶液に対して１２．５ｍｌのＤ溶液を必要とした。これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が３３％に相当する。熱プレス後に得られた非多孔質膜の形状は実施例１の場合と同様であった。【０１２０】
同様にして作製した非多孔質膜を実施例１と同様に純水中に置いたところ、自重の約１５０％の水を保持する能力があることがわかり、膨潤性を有することがわかった。これを再度乾燥させると元の膜の形態を保持しており、水不溶性であることが確認された。【０１２１】
図３（ａ）には実施例２の非多孔質膜の形態を、図３（ｂ）には実施例３の非多孔質膜の形態示した。ともに均質で透明性のある、自己支持性をもった膜が得られることがわかった。【０１２２】
＜実施例４＞
Ａ溶液の代わりに酸性の水溶性生体高分子１の０．５質量％の水溶液（Ｅ溶液）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。室温において２．５ｍｌのＥ溶液に対して６ｍｌのＢ溶液を必要とした。これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が２０％に相当する。熱プレス後に得られた非多孔質膜の形状は実施例１の場合と同様であった。【０１２３】
この非多孔質膜を実施例１と同様に純水中に置いたところ、自重の約８０％の水を保持する能力があることがわかり、膨潤性を有することがわかった。これを再度乾燥させると元の膜の形態を保持しており、水不溶性であることが確認された。【０１２４】
＜実施例５＞
Ｂ溶液の代わりに塩基性の水溶性生体高分子１の１．０質量％の水溶液（Ｆ溶液）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。室温において２．５ｍｌのＦ溶液に対して３．５ｍｌのＡ溶液を必要とした。これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が５９％に相当する。反応後の析出物は沈殿せず、溶液が白濁した状態であったが、遠心分離により固体物が得られた。これを熱プレス後に得られた非多孔質膜の形状は実施例１の場合と同様であった。また、Ａ溶液の代わりに酸性の水溶性多糖類２の０．５質量％の水溶液（Ｇ溶液）を用いた場合は室温において２．５ｍｌのＦ溶液に対して５ｍｌのＧ溶液を必要とし（これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が１５％に相当する）、熱プレス後にはＡ溶液の場合と同様の形状の非多孔質膜が得られた。【０１２５】
＜実施例６＞
Ｂ溶液の代わりに塩基性の水溶性生体高分子２の１．０質量％の水溶液（Ｈ溶液）を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。室温において２．５ｍｌのＨ溶液に対して５ｍｌのＡ溶液を必要とした。これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が９９％に相当する。反応後の析出物は沈殿せず、溶液が白濁した状態であったが、遠心分離により固体物が得られた。これを熱プレス後に得られた非多孔質膜の形状は実施例１の場合と同様であった。また、Ａ溶液の代わりにＧ溶液を用いた場合は室温において２．５ｍｌのＨ溶液に対して５ｍｌのＧ溶液を必要とし（これは酸性の水溶性多糖類の糖の繰り返し単位としてのモル分率（百分率）が９３％に相当する）、熱プレス後にはＡ溶液の場合と同様の形状の非多孔質膜が得られた。【０１２６】
＜実施例７＞
実施例１で得られた非多孔質膜を、ヒト血漿にほぼ等しい無機イオン組成をもつ溶液である擬似体液（Ｊ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｒｅｓ．  ２４，  ７２１−７３４  （１９９０）、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２７，  ２９０７−２９１５  （２００６）に記載の擬似体液）の１．５倍濃度の溶液（１．５ＳＢＦ）に３６．５℃で４日間あるいは３７日間浸漬した。その結果、非多孔質膜の溶解は観察されなかった。【０１２７】
さらに非多孔質膜の表面に水酸アパタイト（ＨＡｐ、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）の微結晶が析出した。水溶性多糖類と水酸アパタイト層とからなる積層膜が得られた。上記擬似体液に３７日間浸漬した非多孔質膜表面には、４日間浸漬した非多孔質膜の表面と比較して、より多くの水酸アパタイト層が形成された。【０１２８】
水酸アパタイト層の確認は、走査型電子顕微鏡を用いて行い、その結果水酸アパタイト特有の構造を持つ微結晶が生成されていることが確認された。【０１２９】
図４（ａ）には実施例７において１．５ＳＢＦに４日間浸漬した非多孔質膜の表面の走査型電子顕微鏡像を、図４（ｂ）には、図４（ａ）の拡大図を示す。非多孔質膜の表面に水酸アパタイトが形成している様子が確認できた。また、１．５ＳＢＦに浸漬後においても非多孔質膜部分はその非多孔質性を保持していることが確認できた。【０１３０】
図５には１．５ＳＢＦに４日間浸漬した非多孔質膜の表面での、水酸アパタイト層が存在する領域についてのエネルギー分散Ｘ線分光スペクトルを示す。非多孔質膜自身には存在しない、水酸アパタイトに特徴的なカルシウムとリンのピークが強く検出された。【０１３１】
＜実施例８＞
実施例２で得られた非多孔質膜を、実施例４と同様の条件で擬似体液に浸漬したところ、実施例７と同様の積層膜が得られた。【０１３２】
＜実施例９＞
実施例１と同様の方法で塩基性の水溶性多糖類１と酸性の水溶性多糖類１とから作製した固体物について、はじめにスペーサーを使用しない状態でプレス機を用いて室温、圧力２０ＭＰａ、加圧時間１秒間、の条件で１回プレスした。このプレスされた固体物をスペーサーの中央部の穴よりやや大きなサイズに裁断したのちＰＥＴシート上のナフロンシートの上に置き、その上からスペーサーをその孔部分が固体物を置いた場所と同じになるように置いた。【０１３３】
この状態でマイクロピペットを用いて固体表面全面を覆う必要最小量程度の水を置き、５分間程度放置した。これにより水が固体物に吸収され、固体物はゲル状態になった。この状態にした後、さらにナフロンシート、ＰＥＴシートをかぶせ、１２０度でプレス板同士が軽く接触する程度にプレスした状態で１０秒ほど放置し、水が蒸発するのを待った。その後、そのまま２０ＭＰａまで加圧し、その状態で３分間保持した。その後一度プレス板同士が離したのち、最後に再びプレス板同士が接触する程度に軽く、１０秒ほどプレスした。【０１３４】
このような操作によって得られた薄膜もまた、肉眼及び光学顕微鏡による観察から欠陥のない非多孔質膜であり、走査型電子顕微鏡観察により、１００ｎｍ以上のサイズの孔をもたない緻密な非多孔質構造であることが確認された。また均質で透明性があり、自己支持性を有することが確認された。このような操作によって、より再現性高く目的の非多孔質膜を得ることができるようになった。【０１３５】
また、スペーサーの孔部の大きさを１ｃｍ×３ｃｍ、３ｃｍ×３ｃｍ、などとしても孔部の大きさに相当した、同様の非多孔質膜を得ることができた。得られた非多孔質膜の機械的強度を卓上精密万能試験機（島津製作所製オートグラフＡＧＳ−Ｊ  ５００Ｎ）を用いて測定した。試料片は１ｃｍ×３ｃｍとし、試験条件はロードセル定格５００Ｎ、クロスヘッド速度１ｍｍ／ｍｉｎとした。その結果、非多孔質膜の応力は約３５Ｎ／ｍｍ２であることがわかった。【０１３６】
＜実施例１０＞
塩基性の水溶性多糖類１と酸性の水溶性多糖類１との場合に限らず、実施例２、実施例３、実施例４で用いた水溶性多糖又は水溶性生体高分子の組み合わせの場合についても、実施例９と同様の加熱加圧成型条件を適用することで、より再現性高く目的の薄膜を得ることができるようになった。【０１３７】
図６には塩基性の水溶性多糖類１と酸性の水溶性多糖類２とから成る非多孔質膜の表面及び断面の走査型電子顕微鏡像を示す。表面及び断面は若干裁断の影響により断面の粗さはみられるものの本質的には均質であり、孔構造は確認されず、これより作製した薄膜は微視的にも非多孔質膜であることがわかった。【０１３８】
また、それらの非多孔質膜について、実施例９と同様の方法で機械的強度を測定した結果、塩基性の水溶性多糖類１と酸性の水溶性多糖類２とから成る非多孔質膜の応力は約５０Ｎ／ｍｍ２であり、塩基性の水溶性多糖類１と酸性の水溶性多糖類３とから成る非多孔質膜の応力は約６０Ｎ／ｍｍ２であり、塩基性の水溶性多糖１と酸性の水溶性生体高分子１とから成る非多孔質膜の応力は約７５Ｎ／ｍｍ２であることがわかった。【０１３９】
＜実施例１１＞
多糖の分子量の影響を調べるため、それらの溶液の粘度が異なる、すなわち分子量が異なる塩基性の水溶性多糖２，３，４と、分子量の異なる酸性の水溶性多糖類３，４とを用い、それらから作製可能な合計６種類の塩基性の水溶性多糖類と酸性水溶性多糖の異なる組み合わせについて、実施例９と同様の方法で薄膜を作製した。いずれの場合も欠陥がなく緻密であり、また均質で透明性をもち、自己支持性を有する非多孔質膜が再現性良く得られた。【０１４０】
図７に塩基性の水溶性多糖類２と酸性の水溶性多糖類４とから成る非多孔質膜の表面及び断面の走査型電子顕微鏡像を示す。表面及び断面は均質であり、孔構造は確認されず、これより作製した薄膜は微視的にも非多孔質膜であることがわかった。【０１４１】
これら６種類の非多孔質膜を実施例１と同様に純水中に置いたところ、いずれの場合も自重の約２００％程度の水を保持する能力があることがわかり、膨潤性を有することがわかった。【０１４２】
これら６種類の非多孔質膜について、実施例９と同様の方法で機械的強度（応力，単位Ｎ／ｍｍ２）を測定した結果を表１に示す。これより、より高分子量の多糖類同士を用いた場合に最も非多孔質膜の機械的強度が強くなることがわかった。すなわち用いる多糖類の分子量が得られる非多孔質膜の機械的強度に影響を与えることが明らかとなった。【０１４３】
【表１】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非多孔質膜上に生体由来のセラミック層を有する積層膜であって、
前記非多孔質膜が、酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を主成分として含み、前記水溶性多糖類と前記水溶性生体高分子とがイオン結合したものであることを特徴とする積層膜。
【請求項２】
前記水溶性生体高分子が水溶性多糖類であることを特徴とする請求項１に記載の積層膜。
【請求項３】
前記酸性水溶性多糖類が、グリコサミノグリカン類、ポリウロン酸類、ポリシアル酸類、又はこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層膜。
【請求項４】
前記塩基性水溶性多糖類が、ポリアミノ糖類又はこれらの塩よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の積層膜。
【請求項５】
前記生体由来のセラミック層が、水酸アパタイト層、炭酸アパタイト層、フルオロアパタイト層、非晶質リン酸カルシウム層、炭酸カルシウム層又は珪酸塩層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の積層膜。
【請求項６】
非多孔質膜を生体由来のセラミック材料を含む液に浸漬して、前記非多孔質膜表面に生体セラミック層を形成する積層膜の製造方法であって、
前記非多孔質膜が、酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子を主成分として含み、前記水溶性多糖類と前記水溶性生体高分子とがイオン結合したものであることを特徴とする積層膜の製造方法。
【請求項７】
酸性又は塩基性の水溶性多糖類及び当該多糖類の電荷と反対の電荷を持つ水溶性生体高分子とを混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を加熱加圧し成形する成形工程とを備え、前記成形工程を複数回繰り返し行うことを特徴とする非多孔質体の製造方法。
【請求項８】
初期段階の成形工程の間に混合物を水及び／又は低級アルコールで濡らすことを特徴とする請求項７に記載の非多孔質体の製造方法。
【請求項９】
前記水溶性生体高分子が水溶性多糖類であることを特徴とする請求項７又は８に記載の非多孔質体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１に記載の非多孔質体の製造方法によって製造されることを特徴とする非多孔質体。
【国際調査報告】
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