(57)【要約】本出願によりナノフィブリルセルロース製品の調製方法が提供され、該方法は、ナノフィブリルセルロースを提供すること、多価カチオンを提供すること、前記ナノフィブリルセルロースを前記多価カチオンと接触させること、及び一定の時間反応させて架橋ナノフィブリルセルロース製品を得ることを含む。本出願はさらに、ナノフィブリルセルロースが多価カチオンにより架橋されている、ナノフィブリルセルロース及び多価カチオンを含むナノフィブリルセルロース製品を提供する。
2021527736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン変性ナノフィブリルセルロースを提供すること、
多価カチオン（例えば多価金属カチオン、例えばカルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及びチタンのカチオンから選択される多価金属カチオン）を提供すること、
前記アニオン性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとを接触させること、及び
一定の時間反応させて架橋ナノフィブリルセルロース製品を得ること、及び、任意に（optionally）、前記架橋ナノフィブリルセルロース製品を脱水すること
を含む、ナノフィブリルセルロース製品の調製方法。
【請求項２】
前記ナノフィブリルセルロースは、電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．５〜２．０ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲、例えば、１ｇ当たり０．６〜１．４ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲（１ｇ当たり０．７〜１．２ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲など）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多価カチオンは水溶液として提供される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記多価カチオンが不溶性塩として提供され、
酸放出化合物を提供することをさらに含み、ここで、前記放出された酸は、前記多価カチオンを可溶化することができ、前記酸放出化合物は無水物（無水酢酸など）及びエステル（酢酸エチルなど）から選択されてもよく、
好ましくは、前記酸は遅延放出として放出されるように設計され、
例えば、前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとの前記接触は、前記ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンと前記酸放出化合物との混合物を形成することを含む、
請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ナノフィブリルセルロースを層（コーティング、フィルム、シート、又は膜など）、フィラメント、ナノフィブリルセルロース体、又はヒドロゲル体に形成することを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ナノフィブリルセルロースを、多層製品（ガーゼ又は不織布の層を含む多層製品など）における層又はコーティングに形成することを含む、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記ナノフィブリルセルロースは、フィブリルの平均直径が１〜２００ｎｍの範囲であり、及び／又は、水中に分散された場合、水性媒体中で０．５％（ｗ／ｗ）の粘稠性で回転レオメーターで測定されたゼロせん断粘度が１０００〜１０００００Ｐａ・ｓの範囲（５０００〜５００００Ｐａ・ｓの範囲など）であり、且つ、降伏応力が１〜５０Ｐａの範囲（３〜１５Ｐａの範囲など）となる、先行請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
アニオン変性ナノフィブリルセルロース及び多価カチオン（例えば多価金属カチオン、例えばカルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及びチタンのカチオンから選択される多価金属カチオン）を含み、
前記ナノフィブリルセルロースが前記多価カチオンによって架橋されている、
ナノフィブリルセルロース製品。
【請求項９】
前記製品が、０〜２０％（ｗ／ｗ）又は０〜１０％（１〜１０％など）の範囲の含水量、例えば５〜１０％又は２〜７％の範囲の含水量を有する、請求項８に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１０】
前記製品が、０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３（０．８０〜１．１０ｇ／ｃｍ３又は８０〜１．０５ｇ／ｃｍ３など）の範囲の密度、例えば０．８５〜１．０５ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する、請求項８〜請求項９のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１１】
前記製品が、２８〜９５Ｎｍ／ｇ（３８〜９５Ｎｍ／ｇ、３８〜８０Ｎｍ／ｇ、又は４５〜７７Ｎｍ／ｇなど）の範囲の比引張強さ（tensile index）を有する、請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１２】
前記製品が、３．２％以上（３．２〜６．０％の範囲など）の伸び、例えば３．２〜４．０％の伸びを有する、請求項８〜請求項１１のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１３】
前記製品が、層、コーティング、フィルム、シート、膜、フィラメント、ナノフィブリルセルロース体、及び／又はヒドロゲル体の形態であるか、又はこれに組み込まれている、請求項８〜請求項１２のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１４】
１種類又は複数種類の治療剤及び／又は１種類又は複数種類の化粧剤を含む、請求項８〜請求項１３のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１５】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の方法によって得られる、請求項８〜請求項１４のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１６】
請求項８〜請求項１５のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品を含む層、及び
ガーゼ又は不織布の層
を含む、医療用多層製品。
【請求項１７】
請求項８〜請求項１５のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品を含む、細胞培養材料又は細胞送達材料、ここで、前記ナノフィブリルセルロース製品は、例えば、膜の形態又は複数の別個のものの形態などで含まれ、例えばナノフィブリルセルロース体又はヒドロゲル体の形態で含まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、架橋ナノフィブリルセルロース製品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロースはフィブリル化してマイクロフィブリルセルロース又はナノフィブリルセルロースなどのフィブリルセルロースを得ることができる。フィブリルセルロースとは、セルロース原料由来の単離されたセルロースフィブリル又はフィブリル束を指す。フィブリルセルロース、特にナノフィブリルセルロースは、水中で粘性ゲルを形成する能力を有する。
【０００３】
ナノフィブリルセルロースの生産技術は、パルプ繊維の水性分散液の機械的フィブリル化に基づく。分散液中のナノフィブリルセルロースの濃度は一般的には非常に低く、通常は０．３〜５％程度である。フィブリル化プロセスの後、得られるナノフィブリルセルロース材料は、希釈粘弾性ヒドロゲルである。
【０００４】
製品が膜の形状又は他の形態の自己支持構造体として存在する程度まで水を除去することにより、ナノフィブリルセルロースから構造体を作成することに関心が集まっている。
【０００５】
しかしながら、得られた膜又は他の製品の特性は改善の必要がある。例えば、膜は、もろく、弾力性及び柔軟性を欠く。また、ユーザー及び環境に優しいプロセス並びに生物学的適合性のある生分解性の製品が望まれる。
【発明の概要】
【０００６】
多価カチオンを使用して、ナノフィブリルセルロースから形成されたゲルなどのナノフィブリルセルロース材料の形成を制御できることが見出された。多価カチオンを使用して、ナノフィブリルセルロースを架橋し、ゲルを硬化させることができる。これにより、層、コーティング、シート、又は膜の横方向若しくは縦方向の収縮など、乾燥中の収縮が制限される。
【０００７】
しかし、可溶性多価カチオンとアニオン性ゲルとの均質な混合は困難であり得る。これら成分の混合は、即時の、制御不能なフィブリル凝集及びフロック形成につながることがある。また、アニオン性セルロースナノフィブリル及び多価カチオンのフィルム、膜、シート、又はフィラメントなどの特定の構造体を、凝集又はフロック形成を伴わずに調整できる方法が見出された。主な原理は、多価カチオンとの架橋前に構造体を調製することである。
【０００８】
本出願は、アニオン変性ナノフィブリルセルロースを提供すること、多価カチオンを提供すること、前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとを接触させること、及び一定の時間反応させて架橋ナノフィブリルセルロース製品を得ることを含む、ナノフィブリルセルロース製品の調製方法を提供する。
【０００９】
本出願はまた、ナノフィブリルセルロース及び多価カチオンを含み、前記ナノフィブリルセルロースが多価カチオンにより架橋されている、ナノフィブリルセルロース製品を提供する。前記製品は、本明細書に記載の方法により取得し得る。ナノフィブリルセルロース製品は、多様な生命科学製品、例えば本明細書に記載の医療用製品又は科学的製品に形成し得る。
【００１０】
本出願はまた、ナノフィブリルセルロース製品を含む層を提供する。この層は、例えばコーティング、フィルム、シート、又は膜であってもよい。
【００１１】
本出願はまた、ナノフィブリルセルロース製品を含む層、及びガーゼ又は不織布の層を含む、医療用多層製品を提供する。
【００１２】
本出願はまた、ナノフィブリルセルロース製品を含む医療用製品を提供する。前記医療用製品は、創傷治癒製品であってもよい。
【００１３】
本出願はまた、ナノフィブリルセルロース製品を含む細胞培養製品を提供する。
【００１４】
本出願はまた、本明細書に開示の最終製品を調製するための開示の材料又は架橋製品の使用を提供する。
【００１５】
本発明の主な実施形態は、独立請求項において特徴付けられている。様々な実施形態が従属請求項に開示されている。従属請求項及び本明細書に記載の実施形態は、別段明記しない限り、互いに自由に組み合わせることができる。
【００１６】
得られた製品は、高い引裂強度（引裂抵抗）、引張強度、破断ひずみ、弾性、及び柔軟性など、機械的強度及び他の特性が、特に湿潤状態においてより増強されている。湿潤時に脆弱で柔軟性に乏しい同様の非架橋製品と比較して、得られた製品は、破損することなく、取り扱い及び機械的応力に対して良好な耐性があった。製品の収縮、特に脱水中の収縮は小さい。この製品は、例えば、包帯材やパッチ、細胞培養製品、フィルターなどの医療用製品及び科学的製品において、並びに、食品包装又はコーティングなどにおいて使用し得る。これらの製品は、生分解性であり、医療、科学、及び食品の用途及び利用に適合し、非生分解性プラスチックフィルムに換えて使用することができる。調製プロセスは安全であり、高度に反応性若しくは有害な試薬、又は極端な条件を必要としない。乾燥及び再度湿らせることが可能であり、このような処理後であっても所望の特性を示す製品を得ることが可能である。フィルムとして形成されると、製品は柔らかく、滑らかでかつ弾性があり、特に空気乾燥された場合、皮膚様の感触を呈した。しかしながら、こうした特性を得るのに、軟化剤などの添加剤を必要としなかった。この製品は、水をよく吸収し、高含水量を維持でき、生命科学用途に有利である。
【００１７】
本明細書に記載の製品は医療用途に有用であり、ナノフィブリルセルロースを含む材料が生体組織と接触している。ナノフィブリルセルロースは、例えば皮膚上に適用された場合、特異な特性をもたらすことが発見された。本明細書に記載のナノフィブリルセルロースを含む製品は、生体組織と高度に生体適合性であり、いくつかの有利な効果をもたらす。特定の理論に縛られることなく、ナノフィブリルセルロースを含む層により、皮膚又は他の組織に適用された場合に、皮膚から水を吸収して、組織とナノフィブリルセルロース含有層との間に特別な状態を形成する、非常に高い表面積が提もたらされると考えられる。効果を高めるために製品を湿らせてもよい。さらに、ナノフィブリルセルロースを含む層の表面上に薄いゲル層が形成されて、このゲル層と皮膚との間に水分子が存在する。ナノフィブリルセルロース中の遊離ヒドロキシル基は、材料と水分子との間の水素結合の形成を促進する。これにより、皮膚との接触が向上し、皮膚から製品への、又は製品から皮膚への流体及び／又は薬剤の移動が可能になる。
【００１８】
製品が、創傷又は他の損傷若しくは傷害を、例えば、プラスター、包帯材、医療用パッチなど、又はプラスター、パッチ、若しくは包帯材の一部などとして覆うために使用される場合、いくつかの効果がもたらされる。製品の使用性は、製品が損傷されることなく、例えば裂けることなく、容易に適用及び除去し得るため、良好である。創傷を覆うために使用される場合、製品の材料は、人工皮膚として作用し、これにより創傷を保護し、創傷が治癒するとはがれることになる。その柔軟性及び弾力性により、製品を標的上に注意深く適用して標的の輪郭にあわせた付着が可能になり、その結果、製品はまた、難しい標的にも適用され得る。本製品は、治癒した領域を損傷せずに除去することが通常非常に困難な従来の材料のように、不可逆的な方法で損傷した皮膚に付着することはない。本製品と皮膚との間の状態により、損傷領域の治癒が促進される。
【００１９】
特に、ほとんどがナノフィブリルセルロースからなる、又はナノフィブリルセルロースのみからなる製品においては、本発明の架橋材料により、創傷治癒などの医療用製品としては好適でない、脆性及び非柔軟性の従来のナノフィブリル製品とは異なり、柔軟性、弾力性及び機械的強度が提供される。
【００２０】
本発明の実施形態の医療用製品は、皮膚移植片などの移植片の治療に特に有利である。製品は、移植領域を覆うために使用してもよく、これは保護層として作用する。移植が治癒すると、膜はかさぶた様構造を形成し、治癒を促進する。
【００２１】
製品は、治療剤又は化粧剤などの薬剤を患者又はユーザーに制御可能にかつ効果的に送達するために使用し得る。
【００２２】
製品は、再成形性も示し得る。ナノフィブリルセルロースが水分を含有すると、良好な透過性を示し得る。これらの特性は、例えば、製品が創傷治癒のための包帯材として、又は治療剤若しくは化粧剤を送達するための生物学的フィルターとして、又は製品が細胞培養培地として使用されるような細胞培養用途において使用される場合に、医療用製品及び生命科学製品において有用である。
【００２３】
柔軟性は、医療用途、フィルム又はフィラメントなど、多くの用途において望まれる特徴である。これは弾性（伸び）についても同様である。例えば、ナノフィブリルセルロースを含む柔軟性及び／又は弾性の布、パッチ並びに包帯材は、皮膚に適用するのに有用であり、例えば創傷、及び火傷などの他の損傷又は傷害を覆うか、又は活性薬剤を送達するために有用である。フィブリルセルロースの柔軟性及び弾性は、例えばコーティングとして又は含浸された状態では、ガーゼ又は不織布の場合などの製品全体の柔軟性及び／又は弾性を制限することがあるため、強化された柔軟性及び／又は弾性により、改善された複合体又は層状製品を提供することが可能になる。
【００２４】
本実施形態の医療用製品により、さらに創傷治癒などの医療用途において所望される高い吸収能力及び吸収速度がもたらされる。大面積を覆うために使用し得る大きな膜を調製し得る。
【００２５】
製品は、細胞培養用途、例えば、細胞培養のための支持体として使用し得る。本実施形態のナノフィブリルセルロースは、細胞外マトリックスに似た天然マトリックスとして作用し、細胞の構造的足場、及び効果的な細胞移動、シグナル伝達、及び細胞への栄養の移動のための相互接続された細孔のネットワークを提供する。さらに、前記製品は生分解性であり、非毒性であり、例えば培養物から細胞を採取するために細胞を害することなく酵素的に分解することができる。この材料は、細胞培養及び下流の用途において、免疫反応及び異なる種類の毒性問題のリスクを生じ得る、いかなる動物系化合物も含まない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】Ｃａ２＋型のＮＦＣ／パルプフィルムの調製の原理を示す図である。（ａ）ＮＦＣ／パルプ混合物が、３％の濃度で支持体上に塗布される。（ｂ）支持体上の湿潤フィルムは、ＣａＣｌ２水溶液に浸漬され、そこで１〜３時間保持されてフィルムのイオン交換及び凝固が完了された後に乾燥される。
【図２Ａ】浸漬前の凍結乾燥されたＨＴ  ＢＨＫＰ／ＮＦＣフィルム（表面）のＳＥＭ画像を示す。
【図２Ｂ】ＣａＣｌ２水溶液中への浸漬後の凍結乾燥されたＨＴ  ＢＨＫＰ／ＮＦＣフィルム（表面）のＳＥＭ画像を示す。
【図２Ｃ】ＭｇＣｌ２水溶液中への浸漬後の凍結乾燥されたＨＴ  ＢＨＫＰ／ＮＦＣフィルム（表面）のＳＥＭ画像を示す。
【図３】Ｎａ＋（ａ）、Ｃａ２＋型（ｂ）、及びＭｇ２＋型（ｃ）のＨＴ  ＢＨＫＰ／ＮＦＣフィルムの凍結破断面のＳＥＭ画像を示す。
【図４Ａ】２３℃及び５０％ＲＨで試験したＮＦＣ／パルプフィルムの破断ひずみに対する比引張強さ示す図である。
【図４Ｂ】２３℃及び５０％ＲＨで試験したＮＦＣ／パルプフィルムの密度に対する比引張強さを示す図である。
【図５Ａ】異なるモル比のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰとＮＦＣによって２３℃及び５０％ＲＨで調製されたセルロースフィルムの破断ひずみに対する比引張強さを示す図である。
【図５Ｂ】異なるモル比のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰとＮＦＣによって２３℃及び５０％ＲＨで調製されたセルロースフィルムの密度に対する比引張強さを示す図である。
【図６】７０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰと３０％のＮＦＣで作成されたセルロースフィルムのＣａＣＯ３の溶解前（ａ、ｂ）及びＣａＣＯ３の溶解後（ｃ、ｄ）の表面のＳＥＭ画像を示す。
【図７】Ａｃ２Ｏ添加後の、７０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰ３０％のＮＦＣで作成されたセルロースフィルムの架橋処理前（ａ、ｂ）及び架橋処理後（ｃ、ｄ）の凍結破断面の異なる倍率のＳＥＭ画像を示す。
【図８】ＣａＣｌ２水溶液で処理した、酸化ＮＦＣとパルプの薄い皮膚様フィルムの試料を示す。
【図９】ＣａＣｌ２水溶液で処理した、酸化ＮＦＣと切断アマ繊維の厚いフィルムの試料を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本明細書において、特に断らない限り、百分率値は重量（ｗ／ｗ）に基づく。任意の数値範囲があれば、その範囲は上下の値を含む。濃度は、特に断らない限り、乾燥重量として提示される。最終製品中の成分の割合は１００％までである。最終製品は、当該技術分野で慣用されている少量の添加剤を含み得る。
【００２８】
本明細書に記載のフィブリルセルロース製品の調製方法において、本方法は、
アニオン変性フィブリルセルロースを提供すること、
多価カチオン、特に１又は複数の種類の多価カチオンを提供すること、
前記フィブリルセルロースと前記多価カチオンとを接触させること、及び
一定の時間反応させて架橋フィブリルセルロース製品を得ること
を含む。
【００２９】
多価カチオンと接触及び／又は反応させる場合、ナノフィブリルセルロースは湿っている必要があり、例えば、ヒドロゲル形態であってよい。ナノフィブリルセルロースは、例えば１０％（ｗ／ｗ）以上、２０％（ｗ／ｗ）以上、又は５０％（ｗ／ｗ）以上の範囲、例えば２０〜９９．９％（ｗ／ｗ）又は５０〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲、例えば７０〜９９．９％（ｗ／ｗ）、又は８０〜９９．９％の範囲、例えば９０〜９９．５％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有し得る。ナノフィブリルセルロースは、前記含水量で提供されるか、又は多価カチオンとの接触及び／又は反応の前に加湿又は湿潤されてもよい。
【００３０】
フィブリルセルロースは、セルロースと水との結合を形成することができ、水中で粘性ゲルを形成することも可能な露出した遊離ヒドロキシル基などの、材料がフィブリルセルロースに典型的な特性を示す程度までフィブリル化されている、任意の種類のセルロースでもあってもよい。しかしながら、アニオン変性フィブリルセルロースが好ましい。アニオン変性フィブリルセルロースは、例えば、アニオン変性の高度にフィブリル化若しくは精製されたパルプ、アニオン変性マイクロフィブリルセルロース、又はアニオン変性ナノフィブリルセルロースであってもよい。マイクロフィブリルセルロースは、ナノフィブリルセルロースの平均フィブリル直径及び／又は長さよりも長い平均フィブリル直径及び／又は長さを有することを特徴としていてもよく、例えば、平均フィブリル直径が２μｍ未満、例えば１００〜１０００ｎｍ又は２２０〜１０００ｎｍなど、及び／又はフィブリル長さが０．５〜５０μｍ、例えば５〜５０μｍである。また、レオロジー特性は異なる。
【００３１】
しかしながら最善の結果は、高度にフィブリル化したナノフィブリルセルロース、特にアニオン変性ナノフィブリルセルロース、とりわけ酸化ナノフィブリルセルロースを使用して得られた。ある実施形態では、フィブリルセルロースは、本明細書に記載のようなアニオン変性ナノフィブリルセルロースである。ナノフィブリルセルロースを製品中の唯一の繊維材料として使用することが可能である。繊維材料とは、天然及び合成であってもよい繊維及びフィブリルを含む、繊維由来の材料を指す。
【００３２】
ある実施形態では、アニオン変性ナノフィブリルセルロースを唯一の繊維材料として提供すること、多価カチオン（例えば多価金属カチオン）を提供すること、前記アニオン性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとを接触させること、及び一定の時間反応させて架橋ナノフィブリルセルロース製品を得ることを含む、ナノフィブリルセルロース製品の調製方法が提供される。
【００３３】
図１にも示す拡散を利用した架橋（diffusion-aided bridging）と呼ばれる方法では、アニオン変性フィブリル化セルロース繊維及び／又はフィブリを含むフィルム、シート、膜、フィルター、又はフィラメントルなどの均質湿潤製品又は材料をまず調製若しくは提供し、次いで、多価カチオンの水溶液での処理に供する。多価カチオンは、構造体の内部に拡散し、これを経時的に凝固させる。凝固に要する時間は、構造体又は材料の厚さ、及び系における多価カチオンの濃度に依存する。好適な時間の後、乾燥の前に、構造体を水中で第二の処理に供して、過剰の多価カチオンを除去することができる。乾燥されると、構造体は独特の特性を得ることになる。
【００３４】
したがって、ある実施形態では、多価カチオンは、水溶液として提供される。水溶液は、例えば既存のナノフィブリルセルロース製品などの製品であってもよい、フィブリルセルロースに塗布される。すなわち、フィブリルセルロース材料を多価カチオンの水溶液と接触させる。既存のナノフィブリルセルロース製品は、形態及び／又は形状を有する製品などの、事前に調製された製品であり、固体又はゲル形態であってもよい。これは所望の水分含有量又は乾燥含量まで脱水又は乾燥したものであってもよい。
【００３５】
本方法は、さらに、一定時間後、すなわち架橋後に、水溶液で洗浄するなど、フィブリルセルロース材料を洗浄することを含み得る。一定時間とは、所望の架橋が生じるのに要する期間であり、数分又は数時間（１分以上など）、１〜２４０分以上の範囲又は３０〜２４０分の範囲（１〜３時間など）であってもよい。フィブリルセルロース材料は多価カチオンの水溶液に浸漬されてもよい。水溶液をフィブリルセルロース材料に添加して、例えば真空を用いることにより製品内の溶液の浸透を助けることも可能である。これは、例えば、真空を利用した方法及び配置により行ってもよく、これらは、例えばフィブリルセルロースが塗布されたフィルターを提供すること、及び前記フィルターを通して真空を提供して、真空を使用して多価カチオン水溶液を製品中に最初に浸透させ、任意に真空を遮断して多価カチオンを例えば１０秒〜３時間フィブリルセルロースと反応させ、その後、真空を用いて製品を脱水するなど、その後の脱水のために使用できる。
【００３６】
特定の実施例では、塩化カルシウム水溶液及び水中でのアニオン性フィブリルセルロースとケミカルパルプの湿潤フィルムのその後の処理により、構造体の乾燥後に、通常の周囲条件で非常に長い時間、その湿度が保持された湿潤皮膚様構造体がもたらされた（図８）。乾燥構造体をある程度水に浸漬してから、再度乾燥させた後、紙状の剛性構造体を得た。この構造体を水に繰り返し浸漬したところ、その湿潤強度は高いままであった。
【００３７】
拡散を利用した架橋は、工業的な実現が困難である可能性があるので、架橋を作成する別の方法が提供される。これは、時間誘発性の架橋（time-triggered bridging）と呼ばれる。主な考え方は、セルロース繊維及び／又はフィブリル、不溶性（固体）多価カチオン塩、及び経時的に酸を放出する化学成分又は化合物を含有する構造体を形成することである。ｐＨは、例えば中性又はわずかに酸性、約４に低下させる。酸性度の上昇により多価カチオン塩は経時的に可溶化され、その後、遊離カチオンが架橋を形成し得る。
【００３８】
ある実施形態では、多価カチオンが不溶性塩として提供される。ある実施形態では、本方法はさらに酸放出化合物を提供することを含み、放出された酸は多価カチオンを可溶化可能である。特に、酸放出化合物は、所望の架橋を得るために、多価カチオンを可溶化するための酸、又は少なくとも実質的な量の多価カチオンを提供可能な量及び／又は形態で提供される。酸は、遅延放出又は長時間放出、すなわち一定の時間（数秒〜数時間、例えば、１秒〜２４時間、１秒〜１時間など）にわたり放出されるよう設計されていてもよい。これにより多価カチオンの可溶化及び放出が遅延される。最終的にこれによりフィブリルセルロースの遅延架橋がもたらされる。これにより材料が完全に架橋される前の最終製品の形成が可能となる。
【００３９】
ある実施形態では、多価カチオンは多価金属カチオンである。多価金属カチオンは、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及び／又はチタンのカチオンを含むか又はこれらカチオンから選択され得る。特定の多価カチオンは、最終製品にさらに特定の特性をもたらすために用い得る。例えば金は抗菌特性をもたらし得る。白金及びチタンは、触媒特性、例えばチタンの場合は光触媒性特性をもたらし得る。したがって、触媒特性を示す材料を取得可能である。このような材料は光触媒用途、例えば、材料に光を当てることによって材料中に活性酸素種を提供するために用い得る。このような活性酸素種は、フィルター、膜、並びにその他の医療製品及び生命科学製品などの材料の殺菌に用い得る。
【００４０】
不溶性塩は、炭酸カルシウムなどの多価カチオンの炭酸塩であってもよい。不溶性塩は粉末として導入してもよく、又はセルロース繊維上に予備沈殿として提供してもよい。ある例では、ナノフィブリルセルロースフィブリル及び／又は非ナノフィブリルセルロースの繊維であってもよいセルロース繊維上に、炭酸カルシウムを沈殿させる。
【００４１】
アニオンファイバー／フィブリルのほぼ完全な架橋を達成するのに要する添加剤、多価カチオン、及び酸放出化合物は少量のみであり、０．１〜３％（ｗ／ｗ）など、例えば０．１〜２％（ｗ／ｗ）の範囲である。架橋形成前の遅延時間は、酸放出成分の選択、薬剤の濃度、フィブリル材料の濃度、系の初期ｐＨなどによって制御され得る。
【００４２】
架橋のため、乾燥の間、フィブリルネットワークはあまり強固にならず、架橋無しで調製された材料と比較して、より低い材料密度で高い強度が達成される。
【００４３】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースと多価カチオンとの接触は、ナノフィブリルセルロース、多価カチオン、及び酸放出化合物の混合物を形成することを含む。
【００４４】
ある実施形態では、酸放出化合物は、無水物、特に無水酢酸などの酸無水物、及び酢酸エチルなどのエステルから選択される。
【００４５】
ナノフィブリルセルロースを含有する水性懸濁液又はゲル、及び／又は多価カチオンを含有する水溶液などの系の初期ｐＨは、６〜９の範囲（７〜８など）であり得る。不溶性塩を可溶化するためにｐＨを低くする場合、ｐＨは５未満又は４．５未満（４．５〜３又は３．５〜４．５など）であってもよい。
【００４６】
合成又は天然繊維、例えばセルロースなどのフィブリルセルロースを含む膜又は構造体中に、若干の非フィブリル繊維を添加することにより、層又は他の構造の引裂強度をさらに向上させ得る。非フィブリル繊維は、粗繊維及び／又は長繊維とも呼ばれ、天然繊維、例えば木材繊維であってもよく、木材繊維は、パルプなどの軟材又は硬材であってもよく、非木材材料であってもよい。セルロース繊維などの比較的少量の非フィブリル繊維であっても、引裂強度を効果的に高め得る。膜の調製プロセスにおいて、強化された引裂強度はまた、膜が裂ける傾向がないので、濾布からなど、支持体からの乾燥膜の除去を容易にする。非フィブリルセルロース又は他の繊維はまた、例えば医療用途及びフィルターなどにおいて望まれ得る多孔性を、最終製品に与え得る。非フィブリル繊維は、炭酸カルシウムなどの可溶性多価カチオンを担持するためにも使用され得る。若干の非フィブリルセルロース又はその他の繊維は、脱水を向上させ得る。非フィブリル繊維はまた、特に非フィブリルセルロースがナノフィブリルセルロースである場合に、非ナノフィブリル繊維とも呼ばれ得る。このような非フィブリル繊維を含有する製品は、例えば、不織布、紙、又は板材であってもよい。
【００４７】
好適な非フィブリル天然繊維の例としては、メカニカルパルプ、ケミカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ、蒸気爆発パルプ、バクテリアセルロース、クラフトパルプ及、びアマ繊維などの、パルプがあげられる。その他の非木材繊維も同様に使用し得る。非フィブリル天然繊維の長さは、１０μｍ以上若しくは５０μｍ以上、又は１００μｍ以上若しくは５００μｍ以上（０．５〜１００ｍｍの範囲、又は１〜１００ｍｍの範囲など）であり得る。非フィブリル繊維は、５ｍｍ以上（５〜１００ｍｍ、又は５〜５０ｍｍの範囲など）の長さを有する長繊維であってもよい。
【００４８】
ある例では、本方法は、木材繊維又は非木材繊維であってもよい合成繊維又は天然繊維などの非フィブリル繊維を提供すること、及び多価カチオンと接触する前にフィブリルセルロースと混合することを含む。これは、全繊維材料の０．１〜９９．９％（ｗ／ｗ）又は０．１〜９５％（ｗ／ｗ）の範囲（０．１〜７０％（ｗ／ｗ）の範囲など）の量であってもよい。天然繊維は、ケミカルパルプ又はクラフトパルプなどのパルプであってもよい。このようなパルプは、通常は従来又は常用のパルプ又はセルロースであり、マクロフィブリルパルプ又はマクロフィブリルセルロースとも呼ばれ得る。一例では、非フィブリルパルプは未精製又は中程度に精製されたパルプであり、これは、例えば、５０°ＳＲ以下、又は４０°ＳＲ以下であってよいパルプろ水度を特徴とし得る。さらに、５０〜７０°又は５０〜９０°の範囲のＳＲ値を有するパルプなど、より精製されたパルプを使用することも可能である。ＳＲ値（ショッパー・リーグラ値）はセルロースの精製度を決定するために用い得る。これはＩＳＯ５２６７により決定できる。ショッパー・リーグラ試験はパルプの希釈懸濁液が脱水され得る速度の測定値を提供するように設計される。排水性は、繊維の表面状態及び膨潤に関連し、パルプが受けた機械的処理量の有用な指標を構成することが示されている。
【００４９】
前記２つの主な出発材料は、フィブリルセルロース画分及び非フィブリル繊維画分などの画分とも呼ばれ得る。フィブリルセルロース画分は、セルロース材料など、製品の繊維材料の主要画分であってもよく、又は例えば、総繊維材料の乾燥重量の２０〜９９．９％（ｗ／ｗ）（２０〜７０％（ｗ／ｗ）など）のフィブリルセルロースを含む、製品を調製するための分散液であってもよい。しかしながら、非フィブリル繊維のより大きな割合を使用することも可能である。フィブリルセルロースと非フィブリル繊維との比は、１０：９０〜９０：１０、又は２０：８０〜８０：２０（３０：７０〜７０：３０など）の範囲であってもよい。一具体例では、フィブリルセルロースと非フィブリル繊維との比は、２０：８０〜４０：６０（約３０：７０など）である。
【００５０】
製品、又は製品を調製するための分散液は、製品又は分散液の乾燥重量の０．１〜１００％（ｗ／ｗ）の範囲のナノフィブリルセルロースを含有し得る。
【００５１】
架橋のため、高価な材料であるフィブリルセルロースのより小さい画分を使用することも可能である。複数例において、本製品は、例えばフィブリルセルロースが繊維性製品上のコーティング又は製品を調製するための分散液である場合、分散液又は製品の乾燥重量の０．１〜７０％（ｗ／ｗ）（０．２〜５０％（ｗ／ｗ）、０．２〜３０％（ｗ／ｗ）、０．２〜２０％（ｗ／ｗ）、０．２〜１５％（ｗ／ｗ）、０．２〜１０％（ｗ／ｗ）、１〜２０％（ｗ／ｗ）、１〜１０％（ｗ／ｗ）又は５〜１０％（ｗ／ｗ）など）のフィブリルセルロースを含む。例えば、８０〜１２０ｇ／ｍ２、例えば１００ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有し得る、紙について３〜１２ｇ／平方メートル（５〜１０ｇ／平方メートルなど）の範囲のコーティングとしてのフィブリルセルロースを使用することが可能である。
【００５２】
非フィブリル繊維はまた、セルロース材料など、製品の繊維材料及びフィブリル材料の非主要画分又は部分であってもよい。ある実施形態では、フィブリルセルロース製品は、全繊維材料の０．１〜７０％（ｗ／ｗ）の範囲、例えば、全繊維材料又は製品全体の乾燥重量の０．１〜６０％（ｗ／ｗ）、０．１〜５０％（ｗ／ｗ）、０．１〜４０％（ｗ／ｗ）、０．１〜３０％（ｗ／ｗ）、０．１〜２０％（ｗ／ｗ）、０．１〜１０％（ｗ／ｗ）、０．５〜１０％（ｗ／ｗ）、１〜１０％（ｗ／ｗ）、０．５〜５％（ｗ／ｗ）、１〜５％（ｗ／ｗ）、０．５〜３％（ｗ／ｗ）又は１〜３％（ｗ／ｗ）の範囲の若干の非フィブリル繊維（パルプなど）を含む。本明細書で使用される「材料全体」とは、製品中に存在する全ての繊維、フィブリル、多価カチオン、及び他の考え得る成分の乾燥重量を指す。
【００５３】
しかし、ある実施形態では、製品は非フィブリル繊維を含有せず、すなわち非フィブリル繊維の量は０％である。したがって、フィブリルセルロースは、最終製品中の唯一の繊維状材料又はフィブリル状材料である。
【００５４】
また、他の補助剤又は添加剤を混合物に、例えば０．０１〜２％（ｗ／ｗ）の範囲の量で添加してもよい。例えば、一価の金属塩などの塩、例えばＮａＣｌを添加してもよい。添加された塩は、例えば、水を構造体に結合させることにより、得られた生成物の柔軟性を高め得る。
【００５５】
ある実施形態では、本方法は、フィブリルセルロースを、コーティング、フィルム、シート若しくは膜などの層；フィルター；フィラメント若しくはフィブリルセルロース体又はヒドロゲル体に形成することを含む。フィブリルセルロースは、架橋前又は架橋後にこうした形態又は製品に形成し得る。さらに、型を用いるなどして、他の構造体又は形態を形成し得る。得られる構造体の一例は中空ファイバーである。好ましくは、フィブリルセルロースは、架橋が開始又は完了する前（架橋生成物が得られる前など）に、前記形態又は製品に形成される。完了した架橋により製品の最終形態が決定されることになる。得られる構造体の一例は細胞培養材料又は組成物であり、これは、ナノフィブリルセルロース体、ヒドロゲル体、又は他の類似した別個の実体など、乾燥材料又はヒドロゲル材料を含有し得る。
【００５６】
ある実施形態では、本方法は、１又は複数の治療剤及び／又は１又は複数の化粧剤の提供、及び、多価カチオンとの接触前又は接触後に、前記剤をナノフィブリルセルロースと混合することを含む。この方法で、治療剤及び／又は化粧剤は最終製品中に含まれることになり、例えば皮膚上に適用される場合に製品から放出され得る。最終製品にはまた前記剤を含浸させてもよい。
【００５７】
本明細書に記載の１又は複数の多価カチオン及び任意の補助剤をナノフィブリルセルロースに添加する場合、これら成分の混合物が得られ、これは水性懸濁液であってよい。本方法は、得られた混合物を発泡させるなど、フィブリルセルロース又は製品を発泡させることをさらに含み得る。発泡剤を使用して発泡体を取得し得る。したがって本方法は、１又は複数の発泡剤を混合物に添加すること、及びその混合物を発泡させることを含み得る。多価カチオンを発泡前の混合物に添加してもよく、又は多価カチオンを発泡混合物に添加してもよい。治療剤又は化粧剤は、発泡前に混合物に添加してもよく、又は１又は複数のこうした薬剤を発泡させた混合物に添加してもよい。
【００５８】
発泡体は、シートなどの層に形成し得る。これは、多層技術を使用して実施することができ、そのようにして多層製品が得られる。一般に、製品は、２つ以上の層など、１又は複数の層を含有し得る。異なる層は異なる特性を含んでいてもよく、例えば、異なる組成、厚さ、密度などを有していてもよく、及び／又は異なる治療剤又は化粧剤を含有していてもよい。ある例では、皮膚に適用される第一の層がナノフィブリルセルロース及び任意に１又は複数の活性剤（治療剤、化粧剤、及び／又は抗菌剤など）を含有し、この層はまた、所望の含水量を維持しており、第二の層が、強化特性をもたらすように非ナノフィブリル繊維（長繊維など、例えば長い軟材繊維）を少なくとも含有するよう製品が形成される。また第三の層が形成されてもよく、これは、抗菌性及び／又は撥塵性を有することができる外層として作用し得る。
【００５９】
発泡製品は、水−繊維懸濁液よりも、より容易に脱水でき、材料の孔径は、制御が容易である。発泡体は、例えば防腐性を提供するために化学的及び／又は酵素的に変性され得る。発泡製品は、例えば創傷や他の損傷を覆うために、本明細書に記載のような包帯又は他の医療用製品として使用され得る。
【００６０】
本方法はさらに、架橋ナノフィブリルセルロース製品を脱水することを含み得る。脱水とは、通常は所望の乾燥又は含水量に、材料から水分を除去することを指す。脱水は乾燥であってもよい。乾燥は空気乾燥、真空乾燥、又は凍結乾燥であってもよい。材料は層などの好適な形態、例えば、コーティング、フィルム、シート、膜、フィルター、又はフィラメント、ナノフィブリルセルロース、若しくはヒドロゲル体（別個の球状体など）に乾燥し得る。最終製品は、フィルム、シート、フィラメント、フィルター、細胞培養材料、又はその他所望の使用に好適な形態を含む、パッチ若しくは包帯材などの医療用製品であってもよい。最終架橋ナノフィブリルセルロース製品は、完全に又は部分的に脱水又は乾燥させてもよく、又は、未乾燥のままとしてもよく、また最終製品の含水量は、製品の所望の目的又は使用のために調整し得る。したがって、最終製品は、本明細書に記載のように、層状又は非層状のゲル又は乾燥若しくは脱水製品として存在し得る。
【００６１】
本方法は、本明細書に開示の製品のいずれかを調製するために使用し得る。製品は、生命科学製品であってもよく、これには、皮膚、組織、細胞、及び生化学化合物などの生体バイオ生物学的物質（living bio biological matter）と接触する際に用いられる材料及び製品が含まれる。製品は、医学、診断、及び研究の分野で様々な用途に使用し得るが、化粧品用途においても使用できる。本明細書に記載の医療用製品は、他の生命科学用途においても使用し得る。
【００６２】
ある実施形態は、ナノフィブリルセルロース、好ましくはアニオン性ナノフィブリルセルロース、及び多価カチオンを含むナノフィブリルセルロース製品が提供され、ここで、前記ナノフィブリルセルロースは、前記多価カチオンにより架橋されている。最終製品中の多価カチオンの量は、３０〜５００ｍｍｏｌ／ｋｇ（３０〜３００ｍｍｏｌ／ｋｇなど）の範囲、例えばカルシウムについては１５０〜２５０ｍｍｏｌ／ｋｇの範囲、及びマグネシウムについては４０〜７０ｍｍｏｌ／ｋｇの範囲であってもよい。これは、洗浄などのその他の処理に依存し得る。例えば１５分間の第一の水処理後、カルシウム及びマグネシウムの含有量は、０．１５〜０．２５ｍｍｏｌ／ｇ（０．１６〜０．２３ｍｍｏｌ／ｇなど）の範囲であってもよい。逆に、例えば約１時間の水内部への第二の浸漬は、フィルムからほとんどのマグネシウムを取り除き得るため、カルシウム及びマグネシウムの含有量は、０．０５〜０．０６ｍｍｏｌ／ｇの範囲であり得る。架橋は、１つの二価カチオンと２つ又は３つのカルボキシレート基のいずれかとの間の部分結合形成に関して説明できる（例えば、ＭＦＣ−ＣＯＯ−Ｍ−ＣＯＯ−ＭＦＣ及び／又はＭＦＣ−ＣＯＯ−ＭＣＩ、ここで、Ｍは金属イオン）。乾燥フィルムにおいては、カルシウムやマグネシウムなどの二価カチオンを検出可能である。
【００６３】
多価カチオンの濃度は、例えば製品の着火後の灰、すなわち無機含有量を分析することにより、最終製品から検出し得る。多価カチオンは日常の方法、で、例えば器具などを用いて検出及び測定し得る。伸び、密度、比引張強さ（tensile index）、及び／又は引裂強度など、最終製品から測定された１又は複数の他の特性と組み合わされた多価カチオン含有量は、最終製品を効果的に特徴付けるのに使用され得る。
【００６４】
本方法において多価カチオンにより得られる架橋は、イオン性架橋、すなわち非共有架橋であり、それにより、セルロース系ポリマー鎖はイオン結合により互いに連結される。このような架橋は、化学的架橋とは異なる物理的架橋としても分類され得る。ポリマー鎖が架橋されると、その材料は剛性強化（rigidify）される。イオン性架橋が得られる場合、材料は再形成可能であってもよく、すなわち、架橋は可逆的又は破壊可能であってもよく、非可逆的である共有架橋の場合はこれにあたらない。イオン性架橋は高度に反応性の試薬を必要としないので、この調製方法は安全で非毒性である。架橋は、水が存在する場合に行うことができ、得られた製品に対して効果を有する。例えば、非架橋材料の場合と同様に、構造体は水を含む場合には崩壊しない。したがって、より柔軟な製品及び密度の異なる製品を得ることが可能である。
【００６５】
さらに、最終的な剛性強化された製品の形成に寄与するのはイオン結合だけではない。多価カチオンを含有する製品を乾燥など、脱水する場合、多価カチオンは含まないセルロース鎖間の結合もまた形成される。これらの結合は永久的であり得、製品の構造を支持する。これらの結合は、部分的な水のみを除去する場合においても形成される。水素結合も形成される。前記構造が形成された後は、製品は、得られた特性を失うことなく再度湿らせたり、脱水したりし得る。したがって、イオン結合は、特に、構造体の形成時、すなわち調製の開始時には重要であるが、最終製品は、セルロース鎖間に共有結合をも含有し得る。最終製品における架橋は均質ではありえないが、製品は、多価カチオンの材料中への拡散により、形成された架橋、他の水溶液の拡散された水のフィブリルセルロース中のｐＨ、濃度、又はイオン含有量などへの影響、及び材料の形成中の同様の影響などについて、勾配を含み得る。例えば、製品の表面は、製品の内部と比べて、より多くの架橋及び／又は多価カチオンを含有し得る。
【００６６】
電子顕微鏡（例えばＳＥＭ）を用いて最終製品を調べて、本方法で得られた架橋を検出することができる。製品がどれだけよく水を吸収するかの目安となる、最終製品の平衡含水量を測定することも可能である。含水量は、特定の湿度及び湿度ゼロで測定してもよく、製品試料の重量を測定してもよい。本明細書に記載されるように、本発明の製品は、別の方法で作成された先行技術の製品よりも、より水を吸収する。
【００６７】
ある実施形態は、本明細書に開示のいずれかの方法で得られた、先述の製品などのナノフィブリルセルロース製品が提供される。
【００６８】
ある実施形態では製品は、層の形態であるか、又は層に組み込まれており、これらは、互いに同義的に用いられる用語である、コーティング、フィルム、シート、又は膜であってもよく、あるいは、フィルター、紙、不織布、若しくはフィラメントの形態である。こうしたフィルムは、柔軟性及び耐久性があり、また、水バリア性又はグリースバリア性などのバリア性も示す。フィルムは、従来のプラスチックフィルムの代わりに、例えば、梱包材に、包装材として、コーティングとして、及びラベルに使用し得る。
【００６９】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース製品は発泡化される。ある実施形態では製品は、先に開示のように、少なくとも１つの発泡層を含む。
【００７０】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース製品は、フィラメントの形態であり、それは安定的繊維などの繊維でもあってもよい。フィラメントとは糸様構造などの細長い構造を指す。フィラメントは、１〜５０μｍの範囲（約１０μｍなど）の平均直径を有し得る。フィラメントの長さは、１００μｍ超（５００μｍ超など）、例えば０．１〜１００００ｍｍの範囲であり得る。フィラメントは、中空繊維若しくは非中空繊維又は糸などの繊維の一部であってもよく、これは、このようなフィラメントのみを主要材料として分組んでいてもよく、又はセルロース誘導体などのその他の天然繊維に由来するフィラメント及び／又は合成フィラメントなどの、他の種類の材料を含んでいてもよい。本架橋フィブリルセルロースを含むフィラメントは、そのような複合材料中で、補強材料として作用し得る。フィラメントは、フィブリルセルロース、特にセルロースナノフィブリルを、溶剤紡糸技術である乾燥紡糸法、湿式紡糸法、又はドライ−ジェット湿式紡糸法により紡糸することにより調製され得る。湿式紡糸技術及び乾燥紡糸技術は、添加ポリマー無しでヒドロゲルからのＮＦＣ紡糸に適用し得る。前処理としてのＴＥＭＰＯ酸化は、紡糸プロセスに有益な効果を有し、これは、フィブリルセルロース中の重合度（ＤＰ）の増加により引き起こされ得る。高ＤＰのセルロース溶液は、低ＤＰ溶液からよりも容易に延伸することができるため、より強い、より堅い再生フィラメントに紡糸される。カルボキシメチル化もまた、紡糸に有益な効果を有する。
【００７１】
フィラメントは、織布材料又は不織布材料など、織物、布地、又は生地において使用し得る。ある定義では、織布は、目が緩く粗い、薄い透光性の布地である。技術用語において、織布は、緯糸が、対で配置されて各縦糸の前後に交差され、横糸を所定の位置にしっかりと維持する織構造である。不織布は、織物に似るように共にプレスされた繊維を含み、これにより、例えば改良された芯材及びより優れた吸着能がもたらされる。したがって、製品は、織物、布地、又は生地などでもあってもよい。フィラメントはさらに生命科学製品においても使用され得る。
【００７２】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース製品はフィルターであり、又はナノフィブリルセルロース製品を含むフィルターが提供される。フィルターは、水若しくは他の水性液体の濾過のため、水性懸濁液からの粒子の回収のため、浸透圧フィルター若しくは膜として、又は材料の脱水のためなど、医療用途若しくは科学的用途、又は他の用途に使用し得る。
【００７３】
ある例では、ナノフィブリルセルロース製品は、紙、ボール紙、若しくは不織布の形態であるか、又は本製品を含む紙、ボール紙、若しくは不織布が提供される。紙、ボール紙、又は不織布は、精密紙及び特殊製品などの上質紙、例えばティッシュペーパーなどの被覆紙又は含浸紙、印刷紙、ラベル、剥離ライナー、又はバリア性を有する紙若しくはボール紙であってもよい。一般に、紙、ボール紙、又は不織布製品は、任意の好適な湿式堆積法を用いて調製し得る湿式堆積製品であってもよい。コーティングされた紙又はボール紙は、例えばセルロース系繊維層上に、架橋フィブリルセルロース製品の層又はコーティングを含んでいてもよく、これは従来のペーパーウェブの典型であり得る。不織布は架橋フィブリルセルロースで含浸又は被覆され得る。不織布の例としては、ナプキン、ワイプ、フィルター、布、及び織物などが挙げられる。紙又はボール紙及び不織布は、平均繊維長が異なっていてもよく、これは５ｍｍ以上など、不織布においてより長く、さらに密度、坪量、及び厚みなどの特性においても不織布の方が大きい。架橋フィブリルセルロースにより、紙、ボール紙、不織布、又は本明細書に記載される他の製品にグリースバリア性などの特性が提供され得る。
【００７４】
ある例では、製品は食品の包装などの梱包材又は梱包材の一部である。梱包材は、本明細書に記載される紙、ボール紙、不織布、又フィブリルセルロースフィルムを含んでいてもよい。梱包材は、グリースバリア性などのバリア性を示し得る。
【００７５】
ある例では、製品は、食品、医薬品、紙、ボール紙、フィルター、又は不織布などの上へのコーティングなどのコーティングである。食べ物又は食品は、ヒト用食品であってもよく、動物用飼料又は家畜用飼料であってもよい。
【００７６】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース製品は医療用製品である。
【００７７】
ある実施形態では、製品は１又は複数の治療剤を含む。ある実施形態では、製品は１又は複数の化粧剤を含む。
【００７８】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース製品は、細胞培養組成物若しくは細胞送達組成物など、細胞培養材料又は細胞送達材料である。細胞培養材料は、連続的に乾燥又は脱水された材料若しくはゲルなどの連続的な材料又は不連続的な材料、例えば、シート又は複数の別個若しくは相互接続された実体であってもよい。例えば、製品は、水性媒体を含む、細胞を培養するための三次元不連続体；及び、水性媒体中に懸濁されたセルロースナノフィブリル材料を含む、乾燥体、脱水体、又はヒドロゲル体であり得る。
【００７９】
ナノフィブリルセルロース
調製プロセスのための出発材料は、通常、繊維状原料の分解（disintegration）から得られ、分解条件により水中に均質に分散した比較的低い濃度で存在するナノフィブリルセルロースである。出発材料は、０．２〜１０％（ｗ／ｗ）、例えば０．２〜５％（ｗ／ｗ）の濃度の水性ゲルであってもよい。ナノフィブリルセルロースは、繊維状原料の分解から直接得てもよい。
【００８０】
ナノフィブリルセルロースは、一般に、木材起源又は非木材起源など植物起源のセルロース原料から調製される。原料は、セルロースを含む任意の植物材料に基づき得る。原料はまた、ある種の細菌発酵プロセスから誘導されてもよい。ナノフィブリルセルロースは植物材料からなることが好ましい。一例では、フィブリルは非実質的植物材料から得られる。このような場合、フィブリルは二次細胞壁から得ることができる。そのようなセルロースフィブリルの豊富な供給源の１つは、木材繊維である。ナノフィブリルセルロースは、ケミカルパルプであってもよい木材由来の繊維質原料を均質化することにより製造される。セルロース繊維を分解させて、平均直径がわずか数ｎｍ（最長で２００ｎｍであってもよい）のフィブリルを生産し、水中のフィブリル分散液を得る。二次細胞壁由来のフィブリルは、５５％以上の結晶化度を有し本質的に結晶性である。このようなフィブリルは、一次細胞壁由来のフィブリルとは異なる特性を有し得、例えば二次細胞壁由来のフィブリルの脱水は、より困難であり得る。一般に、テンサイ、ジャガイモ塊茎、及びバナナ軸などの一次細胞壁からのセルロース供給源において、ミクロフィブリルは、木材からのフィブリルよりも繊維マトリックスからの遊離が容易であり、分解に要するエネルギーがより少ない。しかし、これらの材料は、いくらか不均質であり、大きなフィブリル束からなる。
【００８１】
非木材材料は、農業残渣、草、又はその他の植物物質由来であってもよく、これらは例えば、綿、トウモロコシ、小麦、オート麦、ライ麦、大麦、米、亜麻、麻、マニラ麻、サイザル麻、ジュート、カラムシ、ケナフ、バガサ、竹、又はリードに由来する藁、葉、樹皮、種子、外皮、花、野菜、又は果実などである。セルロース原料は、セルロース生産性微生物由来であってもよい。微生物は、アセトバクター属、アグロバクテリウム属、リゾビウム属、シュードモナス属、又はアルカリゲネス属のいずれであることもでき、好ましくはアセトバクター属であり、より好ましくはアセトバクター・キシリナム（Acetobacter xylinum）又はアセトバクター・パスツリアナス（Acetobacter pasteurianus）の種であってもよい。
【００８２】
木材セルロースから得られるナノフィブリルセルロースが、本明細書に記載の医療用製品に好ましいことが見出された。木材セルロースは大量に入手可能であり、木材セルロースのために開発された調製方法は、医療用製品に好適なナノフィブリル材料の生産を可能にする。木材から得られるナノフィブリルセルロースもまた、医療用製品において好ましい特性を示す。木材は、例えば、トウヒ、パイン、ファー、カラマツ、ダグラスファー、若しくはアメリカツガなどの針葉樹、又は、カバノキ、アスペン、ポプラ、ハンノキ、ユーカリ、オーク、ブナノキ、若しくはアカシアなどの広葉樹、又は針葉樹と広葉樹の混合物に由来し得る。
【００８３】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースは、木材パルプから得られる。ある実施形態ではナノフィブリルセルロースは広葉樹パルプから得られる。ある例では、広葉樹はカバノキである。ある実施形態ではナノフィブリルセルロースは針葉樹パルプから得られる。ある実施形態では木材パルプはケミカルパルプである。ケミカルパルプは、医療用製品又は科学的製品に望まれ得る。ケミカルパルプは純粋な材料であり、多種多様な用途に使用し得る。例えば、ケミカルパルプは、機械パルプ中に存在するピッチ及び樹脂酸を欠いており、より無菌であるか又は容易に滅菌可能である。さらに、ケミカルパルプはより柔軟性があり、例えば医療用パッチ又は包帯材、及び生体組織に適用されるその他材料において有益な特性を提供する。
【００８４】
本明細書で使用される「ナノフィブリルセルロース」という用語は、セルロース系繊維原料から分離されたセルロースフィブリル又はフィブリル束を指す。これらのフィブリルは、高いアスペクト比（長さ／直径）を特徴とする。ナノフィブリルセルロースの平均長さ（フィブリル又はフィブリル束などの粒子のメジアン長さ）は、１μｍを超えていてもよく、大抵の場合、それは５０μｍ以下である。基本フィブリル（elementary fibril）が互いに完全に分離されていない場合、交絡したフィブリルは、例えば、１〜１００μｍ、１〜５０μｍ、又は１〜２０μｍの範囲の平均総長さを有し得る。しかしながら、ナノフィブリル材料が高度にフィブリル化されている場合、基本フィブリルは完全に又はほぼ完全に分離されていてもよく、平均フィブリル長さは、１〜１０μｍ又は１〜５μｍの範囲など、より短い。このことは、特に、例えば化学的、酵素的又は機械的に、短縮又は消化されていないフィブリルの天然のグレードに当てはまる。しかし、強力に誘導体化されたナノフィブリルセルロースは、０．３〜５０μｍの範囲（０．３〜２０μｍなど）、例えば０．５〜１０μｍ又は１〜１０μｍの範囲である、より短い平均フィブリル長を有し得る。酵素的又は化学的に消化されたフィブリル又は機械的に処理された材料など、特に短縮されたフィブリルは、１μｍ未満（０．１〜１μｍ、０．２〜０．８μｍ、又は０．４〜０．６μｍなど）の平均フィブリル長を有し得る。フィブリルの長さ及び／又は直径は、例えば、ＣＲＹＯ−ＴＥＭ、ＳＥＭ、又はＡＦＭ画像を用いて、顕微鏡的に推定し得る。
【００８５】
ナノフィブリルセルロースの平均直径（幅）は、１μｍ未満、又は５００ｎｍ以下であり、例えば１〜５００ｎｍの範囲、典型的には２００ｎｍ以下（１〜２００ｎｍ、２〜２００ｎｍ、２〜１００ｎｍ、又は２〜５０ｎｍなど）の範囲であり、高度にフィブリル化された材料については２〜２０ｎｍの範囲である。最小フィブリルは、基本フィブリルの規模であり、平均直径は、典型的には２〜１２ｎｍの範囲である。フィブリルの寸法及びサイズ分布は、精製方法及び効率に依存する。天然ナノフィブリルセルロースの場合、フィブリルの平均直径は、５〜１００ｎｍの範囲、例えば１０〜５０ｎｍの範囲であってもよい。ナノフィブリルセルロースは、大きな比表面積、及び強力な水素結合形成能を特徴とする。水分散において、ナノフィブリルセルロースは、典型的には、薄い又は濁ったゲル状材料のいずれかとして生じる。植物、特に木材から得られるナノフィブリルセルロースは、繊維原料に応じて、少量の他の植物成分、特に、ヘミセルロース又はリグニンなどの木材成分をも含有し得る。この量は、植物源に依存する。ナノフィブリルセルロースについてよく用いられる並列名としては、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）及びナノセルロースが挙げられる。
【００８６】
一般にセルロースナノ材料は、セルロースナノ材料のための標準的な用語を提供するＴＡＰＰＩ  Ｗ１３０２１に従ったカテゴリに分類し得る。これらの材料の全てがナノフィブリルセルロースであるわけではない。２つの主なカテゴリは、「ナノ物体」及び「ナノ構造材料」である。ナノ構造材料としては、直径が１０〜１２μｍであり、長さ：直径比（Ｌ／Ｄ）が２より小さい「微結晶セルロース」（ＣＭＣとも呼ぶ）及び、直径が１０〜１００ｎｍであり、長さが０．５〜５０μｍである「セルロースミクロフィブリル」が挙げられる。ナノ物体としては「セルロースナノファイバー」が挙げられ、これは直径が３〜１０ｎｍでありＬ／Ｄが５より大きい「微結晶セルロース」（ＣＮＣ）、及び直径が５〜３０ｎｍでありＬ／Ｄが５０より大きい「セルロースナノフィブリル」（ＣＮＦ又はＮＦＣ）に分類することができる。
【００８７】
異なるグレードのナノフィブリルセルロースは、（ｉ）サイズ分布、長さ、及び直径、（ｉｉ）化学組成、並びに（ｉｉｉ）レオロジー特性の３つの主な特性に基づいて分類され得る。グレードを十分に説明するために、特性を並行して使用してもよい。異なるグレードの例としては、天然（又は非変性）ＮＦＣ、酸化ＮＦＣ（高粘度）、酸化ＮＦＣ（低粘度）、カルボキシメチル化ＮＦＣ、及びカチオン化ＮＦＣが挙げられる。これらの主なグレードの中で、サブグレードも存在し、例えば、非常によくフィブリル化されたものと中程度にフィブリル化されたもの、高置換度と低置換度、低粘度と高粘度などである。フィブリル化技術及び化学的予備変性は、フィブリルのサイズ分布に影響を及ぼす。典型的には、非イオン性グレードは、より広い平均フィブリル直径（例えば、１０〜１００ｎｍ又は１０〜５０ｎｍの範囲）を有し、一方、化学的に変性されたグレードは、かなり薄い（例えば、２〜２０ｎｍの範囲）。変性されたグレードについては分布もより狭い。ある種の変性、特にＴＥＭＰＯ−酸化は、より短いフィブリルをもたらす。
【００８８】
原料源（例えば広葉樹パルプか針葉樹パルプ）に応じて、異なる多糖組成物が最終ナノフィブリルセルロース製品中に存在する。一般に、非イオン性グレードは、漂白されたカバノキパルプから調製され、これは高いキシレン含有量（２５重量％）をもたらす。変性グレードは、広葉樹パルプ又は針葉樹パルプから調製される。これらの変性されたグレードでは、ヘミセルロースもまた、セルロースドメインとともに変性される。おそらく、変性は均質ではなく、すなわち、いくつかの部分が他の部分よりも変性されている。したがって、変性された製品は異なる多糖構造体の複雑な混合物であるので、詳細な化学分析は通常不可能である。
【００８９】
水性環境では、セルロースナノファイバーの分散液は、粘弾性ヒドロゲルネットワークを形成する。ゲルは、分散されて水和され絡み合ったフィブリルによって、例えば０．０５〜０．２％（ｗ／ｗ）の比較的低濃度で事前に形成されている。ＮＦＣヒドロゲルの粘弾性は、例えば、動的振動レオロジー測定値で特徴付けられ得る。
【００９０】
ナノフィブリルセルロースヒドロゲルは特徴的なレオロジー特性を示す。例えば、それらは、ずり流動化（shear-thinning）材料又は擬塑性材料であり、これは、それらの粘度が、材料が変形させられる速度（又は力）に依存することを意味する。回転レオメーターにおいて粘度を測定する際に、ずり流動化の挙動は、せん断速度の増加にともなう粘度の低下として見られる。ヒドロゲルは塑性挙動を示し、これは、材料が容易に流れ始める前に、一定のせん断応力（せん断力）が必要であることを意味する。この臨界せん断応力は、しばしば降伏応力と呼ばれる。降伏応力は、応力制御レオメーターで測定した定常状態フロー曲線から求めることができる。適用されたせん断応力の関数として粘度がプロットされた場合、臨界せん断応力を超えた後に、粘度の劇的な低下が見られる。ゼロせん断粘度及び降伏応力は、材料の懸濁力を説明するのに最も重要なレオロジーパラメータである。これら２つのパラメータは、異なるグレードをきわめて明確に分けて、グレードの分類を可能にする。
【００９１】
フィブリル又はフィブリル束の寸法は、例えば、原料、分解方法、及び分解回数に依存する。セルロース原料の機械的分解は、精製機、粉砕機、分散機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、ピンミル、ローター・ローター分散機、超音波処理装置、マイクロ流動化装置、マクロ流動化装置、若しくは流動化装置型ホモジナイザーなどの流動化装置など、任意の好適な装置で実施し得る。分解処理は、繊維間の結合の形成を防止するために十分に水が存在する条件で行われる。
【００９２】
ある例では、少なくとも２つのローターを有するローター・ローター分散機など、ローター、ブレード、又は同様の移動機械部材の少なくとも１つを有する分散機を使用することによって分解が行われる。分散機において、分散液中の繊維材料は、複数のブレードが、回転速度及び半径（回転軸までの距離）によって決定される周速度で反対方向に回転する場合、反対方向から繊維材料をたたくローターのブレード又はリブによって繰り返し衝撃を受ける。繊維材料は径方向外側に移動させられるので、反対方向から高い周速度で相次いでやってくる、複数のブレードの広い面、すなわちリブに衝突する。換言すれば、繊維材料は反対方向から複数の連続する衝撃を受ける。また、ブレードの広い表面の縁部、すなわち、リブにおいて、その縁部は次のローターブレードの反対側の縁部とブレードギャップを形成するので、せん断力が発生し、繊維の分解及びフィブリルの脱離に寄与する。衝撃周波数は、ローターの回転速度、ローターの数、各ローターにおけるブレードの数、及び装置を通る分散液の流量によって決定される。
【００９３】
ローター・ローター分散機において、繊維材料は、逆回転ローターを介して、ローターの回転軸に対して半径方向外側に、異なる逆回転ローターの作用によりせん断及び衝撃力を繰り返し受けるように導入され、それによって同時にフィブリル化される。ローター・ローター分散機の一例は、Ａｔｒｅｘ装置である。
【００９４】
分解に好適な装置のもう一つの例は、マルチペリフェラルピンミル（multi-peripheral pin mill）などのピンミルである。このような装置の一例は、米国特許第６２０２９４６（Ｂ１）号明細書に記載されるように、ハウジング、及びその内に、衝突面を備えた第一のローター；第一のローターと同心で衝突面を備え、第一のローターとは反対方向に回転するように配置された第二のローター；又は、第一のローターと同心で衝突面を備えたステータを含む。前記装置は、ローターの中央、又はローター及びステータへ開口しているハウジング内の供給オリフィス、及び最も外側のローター又はステータの周辺へ開口しているハウジング壁上の排出オリフィスを含む。
【００９５】
ある例では、分解は、ホモジナイザーを用いることによって実施される。ホモジナイザーにおいて、繊維材料は、圧力の作用によって均質化される。繊維材料分散液のナノフィブリルセルロースへの均質化は、材料をフィブリルに分解する、分散液の強制貫流によって引き起こされる。繊維材料分散液は、狭い貫流間隙を通って所定の圧力で通過し、ここで分散液の直線速度の増加により分散液にせん断力及び衝撃力がもたらされ、繊維材料からフィブリルが除去される。繊維断片は、フィブリル化工程においてフィブリルに分解される。
【００９６】
本明細書で使用される「フィブリル化」という用語は、一般に、粒子に適用される加工によって機械的に繊維材料を分解することを指し、ここで、セルロースフィブリルは、繊維又は繊維断片から分離される。この加工は、粉砕（grinding）、粉砕（crushing）、若しくはせん断、又はこれらの組合せ、あるいは粒子サイズを小さくするその他の対応する作用のような種々の効果に基づき得る。精製加工に必要とされるエネルギーは、通常、加工された原材料の量当たりのエネルギーの観点から、例えば、ｋＷｈ／ｋｇの単位、ＭＷｈ／ｔｏｎの単位、又はこれらに比例する単位で表される。「分解」又は「分解処理」という表現は、「フィブリル化」と互換的に使用し得る。
【００９７】
フィブリル化に供される繊維材料分散液は、繊維材料と水との混合物であり、本明細書では、「パルプ」とも呼ぶ。繊維材料分散液は、通常、水と混合された繊維全体、繊維全体から分離された部分（断片）、フィブリル束、又はフィブリルを指していてもよく、典型的には水性繊維材料分散液は、そのような要素の混合物であり、その成分間の比率は、処理の程度又は処理段階、例えば、同じバッチの繊維材料の処理を経る実行回数又は「通過」回数に依存する。
【００９８】
ナノフィブリルセルロースを特徴付ける一つの方法は、前記ナノフィブリルセルロースを含有する水溶液の粘度を使用することである。粘度は、例えば、ブルックフィールド粘度又はゼロせん断粘度であってもよい。本明細書に記載のように、特定の粘度によってナノフィブリルセルロースを非ナノフィブリルセルロースから区別する。
【００９９】
ある例ではナノフィブリルセルロースの見かけの粘度は、ブルックフィールド粘度計（ブルックフィールド粘度）又は他の対応する装置で測定される。好適には、羽根スピンドル（番号７３）が使用される。見かけの粘度を測定するための市販のブルックフィールド粘度計がいくつかあり、これらは全て同じ原理に基づく。好適には、ＲＶＤＶばね（ブルックフィールドＲＶＤＶ−ＩＩＩ）がこの装置内で使用される。ナノフィブリルセルロースの試料を水中０．８重量％の濃度に希釈し、１０分間混合する。希釈した試料塊を２５０ｍｌのビーカーに添加し、温度を２０℃±１度に調整し、必要に応じて加熱し、混合する。低回転数１０ｒｐｍを用いる。
【０１００】
本発明の方法において出発物質として提供されるナノフィブリルセルロースは、それが水溶液中でもたらす粘度を特徴とし得る。粘度は、例えばナノフィブリルセルロースのフィブリル化度を説明する。ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度（consistency）及び１０ｒｐｍで測定したブルックフィールド粘度が２０００ｍＰａ・ｓ以上（３０００ｍＰａ・ｓ以上など）である。ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定したブルックフィールド粘度が１００００ｍＰａ・ｓ以上である。ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定したブルックフィールド粘度が１５０００ｍＰａ・ｓ以上である。水中に分散された際のナノフィブリルセルロースの０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定したブルックフィールド粘度範囲の例としては、２０００〜２００００ｍＰａ・ｓ、３０００〜２００００ｍＰａ・ｓ、１００００〜２００００ｍＰａ・ｓ、１５０００〜２００００ｍＰａ・ｓ、２０００〜２５０００Ｐａ・ｓ、３０００〜２５０００Ｐａ・ｓ、１００００〜２５０００ｍＰａ・ｓ、１５０００〜２５０００ｍＰａ・ｓ、２０００〜３００００ｍＰａ・ｓ、３０００〜３００００ｍＰａ・ｓ、１００００〜３００００ｍＰａ・ｓ、及び１５０００〜３００００ｍＰａ・ｓが挙げられる。
【０１０１】
ナノフィブリルセルロースは、非変性ナノフィブリルセルロースであってもよく、又はこれを含み得る。非変性ナノフィブリルセルロースの排水は、例えば、アニオン性グレードよりも著しく速い。非変性ナノフィブリルセルロースは一般に、０．８％（ｗ／ｗ）及び１０ｒｐｍの濃度で測定されるブルックフィールド粘度が、２０００〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲である。しかしながら、本発明の方法では、非変性ナノフィブリルセルロースは多価イオンとの架橋に必要な遊離カルボン酸基を少量含有するのみのため、効率的に架橋しない。ナノフィブリルセルロースは、電導度滴定で測定した好適なカルボン酸含有量が、１ｇ当たり０．６〜１．４ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲（例えば、１ｇ当たり０．７〜１．２ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲）、又は１ｇ当たり０．７〜１．０ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲若しくは１ｇ当たり０．８〜１ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲などであることが好ましい。
【０１０２】
分解された繊維状セルロース原料は、変性繊維状原料であってもよい。変性繊維状原料は、セルロースナノフィブリルが繊維からより容易に分離できるように繊維が処理の影響を受ける原料を意味する。変性は、通常、液体中の懸濁液、すなわちパルプとして存在する繊維状セルロース原料に行われる。
【０１０３】
繊維に対する変性処理は、化学的、酵素的、又は物理的であってもよい。化学的変性では、好ましくは、セルロース分子の長さが影響を受けないが、官能基がポリマーのβ−Ｄ−グルコピラノース単位に添加されるように、セルロース分子の化学構造が化学反応（セルロースの「誘導体化」）により変化する。セルロースの化学的変性は、特定の変換度で行われ、これは反応物の投与量及び反応条件に依存し、一般に、完全ではないため、セルロースがフィブリルとして固体形態に留まることになり、水に溶解しない。物理的変性では、アニオン性物質、カチオン性物質、又は非イオン性物質、又はこれらの任意の組み合わせは、セルロース表面上に物理的に吸着される。
【０１０４】
繊維中のセルロースは、変性後に特にイオン的に帯電させてもよい。セルロースのイオン電荷は繊維の内部結合を弱め、後にナノフィブリルセルロースへの分解を促進することになる。イオン電荷は、セルロースの化学的変性又は物理的変性によって達成され得る。繊維は、変性後に、出発原料と比べてより高いアニオン性又はカチオン性の電荷を有し得る。アニオン性電荷を作成するための最も一般的に使用される化学的変性方法は、ヒドロキシル基がアルデヒド及びカルボキシル基に酸化される酸化、スルホン化、及びカルボキシメチル化である。ナノフィブリルセルロースと生物活性分子との間に共有結合を形成する際に関与し得る、カルボキシル基などの化学変性導入基が所望され得る。同様にして、カチオン性電荷は、四級アンモニウム基などのカチオン性基をセルロースに付着させることによるカチオン化によって化学的に生成され得る。
【０１０５】
ナノフィブリルセルロースは、アニオン変性ナノフィブリルセルロース又はカチオン変性ナノフィブリルセルロースなどの化学的に変性されたナノフィブリルセルロースを含み得る。ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースは、アニオン変性ナノフィブリルセルロースである。ある実施形態では、アニオン変性ナノフィブリルセルロースは酸化ナノフィブリルセルロースである。ある実施形態では、アニオン変性ナノフィブリルセルロースはスルホン化ナノフィブリルセルロースである。ある実施形態では、アニオン変性ナノフィブリルセルロースはカルボキシメチル化ナノフィブリルセルロースである。セルロースのアニオン性変性により得られる材料は、アニオン性セルロースと呼ばれることがあり、これは、非変性材料と比べて、カルボン酸基などのアニオン性基の量又は比率が、変性によって増す材料を指す。カルボン酸基の代わりに、又は、カルボン酸基に加えて、リン酸基若しくは硫酸基などの他のアニオン性基をセルロースに導入することも可能である。これらの基の含有量は、本明細書においてカルボン酸について開示される範囲と同じ範囲であり得る。
【０１０６】
セルロースは酸化されてもよい。セルロースの酸化において、セルロースの一級ヒドロキシル基は、Ｎ−オキシル媒介触媒酸化を介してなど、例えば２、２、６、６−テトラメチルピペリジニル−１−オキシ遊離基（一般に「ＴＥＭＰＯ」と呼ぶ）などの複素環式ニトロキシル化合物によって、触媒的に酸化され得る。セルロース系β−Ｄ−グルコピラノース単位の一級ヒドロキシル基（Ｃ６−ヒドロキシル基）は、カルボン酸基に選択的に酸化される。いくつかのアルデヒド基もまた、一級ヒドロキシル基から形成される。低度の酸化は充分に効果的なフィブリル化を可能にせず、及び高度の酸化は機械的破壊処理後にセルロースの分解を招くといった発見に関し、セルロースは、酸化セルロースにおいて電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．５〜２．０ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨ、パルプ１ｇ当たり０．６〜１．４ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨ、又はパルプ１ｇ当たり０．８〜１．２ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨ、好ましくはパルプ１ｇ当たり１．０〜１．２ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲であるレベルにまで酸化され得る。こうして得られた酸化セルロースの繊維が水中で分解されると、個別のセルロースフィブリルの安定な透明分散液が得られ、これは例えば、３〜５ｎｍの幅であり得る。酸化パルプを出発媒体として用いて、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度で測定したブルックフィールド粘度が１００００ｍＰａ・ｓ以上、例えば１００００〜３００００ｍＰａ・ｓの範囲である、ナノフィブリルセルロースを得ることが可能である。
【０１０７】
本開示において触媒ＴＥＭＰＯに言及するときはいつでも、「ＴＥＭＰＯ」が関与する全ての測定及び操作は、ＴＥＭＰＯの任意の誘導体、又はセルロース中のＣ６炭素のヒドロキシル基の酸化を選択的に触媒することができる任意の複素環ニトロキシルラジカルと同等にかつ同様に適用されることは明らかである。
【０１０８】
本明細書に開示のナノフィブリルセルロースの変性は、本明細書に記載の他のフィブリルセルロースグレードにも適用し得る。例えば、高度に精製されたセルロース又はミクロフィブリルセルロースも同様に化学的又は酵素的に変性され得る。しかし、例えば材料の最終的なフィブリル化程度には、相違がある。
【０１０９】
ある例では、このような化学的に変性されたナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度が１００００ｍＰａ・ｓ以上である。ある実施形態では、このような化学的変性ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度が１５０００ｍＰａ・ｓ以上である。ある実施形態では、このような化学的変性ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度が１８０００ｍＰａ・ｓ以上である。使用されるアニオン性ナノフィブリルセルロースの例は、フィブリル化の程度に応じて、１３０００〜１５０００ｍＰａ・ｓ又は１８０００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲、又は２５０００ｍＰａ・ｓまでのブルックフィールド粘度を有する。
【０１１０】
ある例では、ナノフィブリルセルロースはＴＥＭＰＯ酸化ナノフィブリルセルロースである。それは、低濃度で高粘度であり、例えば、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度が、２００００ｍＰａ・ｓ以上、又は２５０００ｍＰａ・ｓ以上である。一例では、ＴＥＭＰＯ酸化ナノフィブリルセルロースの０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度は、２００００〜３００００ｍＰａ・ｓの範囲（２５０００〜３００００ｍＰａ・ｓなど）である。
【０１１１】
ある例では、ナノフィブリルセルロースは、化学的に未変性のナノフィブリルセルロースを含む。ある例では、こうした化学的未変性ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度が、２０００ｍＰａ・ｓ以上又は３０００ｍＰａ・ｓ以上である。
【０１１２】
ナノフィブリルセルロースはまた、平均直径（又は幅）によって、又は平均直径とブルックフィールド粘度若しくはゼロせん断粘度などの粘度を共に特徴としてもよい。ある例では本明細書に記載の製品に使用するのに好適なナノフィブリルセルロースは、１〜２００ｎｍ又は１〜１００ｎｍの範囲のフィブリルの平均直径を有する。ある例では、前記ナノフィブリルセルロースは、１〜５０ｎｍの範囲（２〜２０ｎｍ又は５〜３０ｎｍなど）のフィブリル平均直径を有する。ある例では、前記ナノフィブリルセルロースは、ＴＥＭＰＯ酸化ナノフィブリルセルロースの場合など、２〜１５ｎｍの範囲のフィブリル平均直径を有する。
【０１１３】
フィブリルの直径は、顕微鏡によってなど、いくつかの技術を用いて決定し得る。フィブリルの厚さ及び幅の分布は、電界放出走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）（低温透過電子顕微鏡（ｃｒｙｏ−ＴＥＭ）など）、又は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）からの画像の画像分析によって測定し得る。一般にＡＦＭとＴＥＭは狭いフィブリル直径分布を有するナノフィブリルセルロースグレードに最も適している。
【０１１４】
ある例では、ナノフィブリルセルロース分散液のレオメーター粘度を、直径３０ｍｍの円筒形試料カップ内に狭ギャップ羽根形状（narrow gap vane geometry）（直径２８ｍｍ、長さ４２ｍｍ）を備える応力制御回転レオメーター（ＡＲ−Ｇ２、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＵＫ）を用いて２２℃で測定する。試料をレオメーターに装填した後、測定を開始する前に５分間静置する。定常状態粘度は、漸増せん断応力（印加トルクに比例する）により測定され、せん断速度（角速度に比例する）が測定される。一定のせん断応力で報告された粘度（＝せん断応力／せん断速度）は、一定のせん断速度に達した後、又は最大時間２分後に記録される。せん断速度が１０００ｓ−１を超えたときに測定が停止される。この方法は、ゼロせん断粘度を決定するために使用し得る。
【０１１５】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、水性媒体中０．５重量％（ｗ／ｗ）の濃度で回転レオメーターによって測定されたゼロせん断粘度（小さなせん断応力での一定粘度の「プラトー」）が１０００〜１０００００Ｐａ・ｓの範囲（５０００〜５００００Ｐａ・ｓの範囲など）であり、且つ、降伏応力（ずり流動化が始まるせん断応力）が１〜５０Ｐａの範囲（３〜１５Ｐａの範囲など）である。このようなナノフィブリルセルロースはまた、１〜２００ｎｍの範囲のフィブリルの平均直径を有し得る。
【０１１６】
濁度は、肉眼で一般的には見えない個々の粒子（完全に懸濁又は溶解した固体）によって引き起こされる流体の曇り又は混濁である。濁度を測定するいくつかの実用的な方法があり、最も直接的な方法は、光が水の試料カラムを通過するときのその光の減衰（すなわち強度の低下）を測定することである。代替的に使用されるジャクソンキャンドル法（単位：ジャクソン濁度単位又はＪＴＵ）は、本質的に、それを通して見られるキャンドル炎を完全に不明瞭にするのに必要な水のカラムの長さの逆測定である。
【０１１７】
濁度は、光学的濁度測定装置を用いて定量的に測定し得る。濁度を定量的に測定するために入手可能な市販の濁度計がいくつかある。本発明の場合においては、比濁測定に基づく方法が使用される。較正された比濁度計からの濁度の単位は、比濁法濁度単位（ＮＴＵ）と呼ばれる。測定装置（濁度計）を較正し、標準的な較正試料で制御した後、希釈されたＮＦＣ試料の濁度を測定する。
【０１１８】
ある濁度測定法では、ナノフィブリルセルロース試料を水で希釈して、前記ナノフィブリルセルロースのゲル点を下回る濃度とし、この希釈試料の濁度を測定する。ナノフィブリルセルロース試料の濁度が測定される前記濃度は０．１％である。５０ｍｌの測定容器を備えるＨＡＣＨ  Ｐ２１００濁度計を濁度測定に使用する。ナノフィブリルセルロース試料の乾燥物質を測定し、乾燥物質として算出された０．５ｇの試料を測定容器に投入し、水道水で満たして５００ｇとし、約３０秒間振とうして激しく混合する。速やかに水性混合物を５つの測定容器に分割し、これを濁度計に注入する。各容器について３回の測定が行われる。得られた結果から平均値及び標準偏差を算出し、最終結果をＮＴＵ単位として得る。
【０１１９】
ナノフィブリルセルロースを特徴付ける一つの方法は、粘度と濁度の両方を定義することである。小さなフィブリルは光をあまり散乱させないので、低濁度は、直径が小さいなど、フィブリルのサイズが小さいことを指す。一般に、フィブリル化度が増すと、粘度が増大し、同時に濁度が低下する。しかし、これが起こるのはある時点までである。フィブリル化がさらに継続されると、フィブリルは最終的に破断し始め、強いネットワークをそれ以上形成することができない。したがって、この時点の後は、濁度と粘度の両方が低下し始める。
【０１２０】
ある例では、アニオン性ナノフィブリルセルロースの濁度は、水性媒体中、０．１％（ｗ／ｗ）の濃度で比濁測定によって測定された場合、９０ＮＴＵ未満、例えば３〜９０ＮＴＵ（５〜６０など）、例えば８〜４０などである。ある例では、天然ナノフィブリルの濁度は、水性媒体中、０．１％（ｗ／ｗ）の濃度で比濁測定によって測定された場合、２００ＮＴより大きく、例えば１０〜２２０ＮＴＵ（２０〜２００など）、例えば５０〜２００ＮＴＵであってもよい。ナノフィブリルセルロースを特徴付けるために、これらの範囲をナノフィブリルセルロース（水中に分散された場合、０．８％（ｗ／ｗ）の濃度及び１０ｒｐｍで測定されたブルックフィールド粘度が、２０００ｍＰａ・ｓ以上、３０００ｍＰａ・ｓ以上、５０００ｍＰａ・ｓ以上（１００００ｍＰａ・ｓ以上など）、例えば、１５０００ｍＰａ・ｓ以上であるナノフィブリルセルロースなど）の粘度範囲と組み合わせてもよい。
【０１２１】
製造プロセスを強化するか、又は製品の特性を改善若しくは調整するための補助剤をナノフィブリルセルロース分散液中に含め得る。このような補助剤は、分散液の液相に可溶であってもよく、エマルジョンを形成してもよいし、又は固体であってもよい。補助剤は、ナノフィブリルセルロース分散液の製造中に原料に添加してもよいし、形成されたナノフィブリルセルロース分散液に添加してもよい。補助剤は、例えば、含浸、噴霧、又は浸漬などの方法により最終製品に添加し得る。補助剤は、通常、ナノフィブリルセルロースに共有結合しないので、ナノセルロースマトリックスから放出し得る。ＮＦＣをマトリックスとして使用すると、このような薬剤の制御及び／又は持続放出を実施し得る。補助剤の例としては、治療剤（医薬品）及び化粧剤、並びに製品の特性又は活性剤（界面活性剤、可塑剤、又は乳化剤など）の特性に影響を及ぼす他の薬剤が挙げられる。ある実施形態では、分散液は、１又は複数の塩を含有し、この塩は、最終製品の特性を向上させるために添加してもよいし、製造プロセスにおいて製品からの水の除去を容易にするために添加してもよい。塩の一例は塩化ナトリウムである。塩は、分散液中の乾燥物質の０．０１〜１．０％（ｗ／ｗ）の範囲の量で含有されていてもよい。最終製品はまた、塩化ナトリウムの溶液中（約０．９％の塩化ナトリウムの水溶液中など）に、漬されるか、又は浸漬されてもよい。最終製品中の所望の塩化ナトリウム含有量は、湿潤製品の体積の０．５〜１％の範囲（約０．９％など）であってもよい。
【０１２２】
ヒドロゲル
最終製品では、ナノフィブリルセルロースが完全に脱水されていない場合、５０〜９９．９％（ｗ／ｗ）、７０〜９９．９％（ｗ／ｗ）、又は８０〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有し得る。ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースはゲルとして存在し、好ましくは９０〜９９．８％（ｗ／ｗ）又は８５〜９７％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する。含水量は、含水率とも呼ぶ。
【０１２３】
ある例では、例えば医療用ヒドロゲルとして、ゲルの形態のナノフィブリルセルロースが提供される。ゲルは成形可能であり得、ゲルを付着がされる、処置を必要とする領域に適用し得る。また、細胞培養材料をゲル状で提供してもよい。
【０１２４】
層状生成物
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース及び任意に他の成分（非ナノフィブリルパルプ、又は治療剤若しくは化粧剤、又はその他の補助剤など）を含む少なくとも１つの層が提供される。ナノフィブリルセルロースを含むセルロース層は、本明細書では、例えば、「層」、「膜の層」、「膜」、「フィルム」、「シート」、「ナノフィブリルセルロースを含む層」、又は「ナノフィブリルセルロースを含む膜」などと呼び得る。
【０１２５】
一般に、ほとんどの場合互換的に用いられる用語である、前記の層、フィルム、シート、又は膜などの構造体は、ナノフィブリルセルロース及び任意に本明細書に開示のその他の成分を含む分散液を提供すること、及び支持体上で前記分散液を乾燥又は脱水することによって調製し得る。分散液は、例えば高温で、空気乾燥でされてもよい。支持体はフィルターを含んでよく、又は、支持体に加えてフィルターが提供されてもよく、ここで、脱水は、ナノフィブリルセルロースを保持するが水の通過を可能にするフィルターを介して行われる。その結果、０〜２０％（ｗ／ｗ）又は０〜１０％の範囲（１〜１０％など）、例えば５〜１０％又は２〜７％の範囲などの低い含水量を有する、ナノフィブリルセルロースを含む乾燥層が得られる。一般に、製品の最終含水量は周囲雰囲気によって影響を受ける可能性があり、多くの場合、密封パッケージ内などで隔離して保管されない限り、５〜２０％（ｗ／ｗ）、又は１０〜２０％（ｗ／ｗ）の範囲である。ナノフィブリルセルロースを含むこのような層の坪量は、３５〜１５０ｇ／ｍ２（５０〜１１０ｇ／ｍ２など）、又は６０〜１００ｇ／ｍ２の範囲であってもよい。
【０１２６】
脱水は、フィルターを介して真空を加える、又は、１つ若しくは２つの（反対側）側から層に圧力を加える、又は熱を加える、又はそれらの組み合わせによって、実行し得る。ある例では、真空が最初に適用され、その後、（加熱されてもよい）表面でプレスすることによって、圧力、又は熱及び圧力が加えられる。このことは、ナノフィブリルセルロースを含み、高い含水量を有する製品にとって有利である。圧力が最初に加えられる場合、高い含水量を有するヒドロゲルは、例えば、材料を押圧するのに使用される面の縁部から、圧力が逃れる傾向がある。したがって、真空が最初に適用される場合、ナノフィブリルセルロースは第一の含水量まで脱水することができ、ここで、含水量は、圧力をさらに加え、また任意に加熱することによって、第二の含水量まで効率的に脱水することを可能にするのに十分に低い。
【０１２７】
前記製品は、０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲（０．８０〜１．１０ｇ／ｃｍ３又は８０〜１．０５ｇ／ｃｍ３など）の密度、例えば０．８５〜１．０５ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有し得る。
【０１２８】
前記製品は、５０〜１０００μｍの範囲の厚さを有し得、これは１又は複数の層を含み得る。ある例では製品は、１００〜１０００μｍの範囲（５０〜７００μｍ、８０〜１６０μｍ、１００〜６００μｍ、１００〜１０００μｍ、５０〜２５０μｍ、７０〜２００μｍ、１００〜１５０μｍ、又は１１０〜１４０μｍなど）の厚さを有する。ある例では層の厚さは、７０〜２００μｍの範囲（７５〜１８０μｍなど）である。厚さは、ＩＳＯ５３４によってバルキング厚みとして測定され得る。
【０１２９】
前記製品の比引張強さは、２８〜９５Ｎｍ／ｇの範囲（３８〜９５Ｎｍ／ｇ、３８〜８０Ｎｍ／ｇ、又は４５〜７７Ｎｍ／ｇなど）であってもよい。ヤング率は２．５〜１５Ｇｐａ、例えば２．５〜６ＧＰａ、３〜１４ｇｐａ又は４〜１４ｇｐａの範囲であり得る。
【０１３０】
前記製品は、３．２％以上（３．２〜６．０％の範囲など）、例えば３．２〜４．０％の伸び（破断ひずみ％）を有し得る。伸びは、１０％未満（５〜１０％の範囲など）の含水量で測定し得る。
【０１３１】
これらの値は、アニオン性グレードに特に好適である。層は、主に唯一のナノフィブリルセルロース（９０〜９９．９％（ｗ／ｗ）、９５〜９９．９％（ｗ／ｗ）、９８〜９９．９％（ｗ／ｗ）、９９〜９９．９％（ｗ／ｗ）又は９０〜９９％（ｗ／ｗ）、９０〜９８％（ｗ／ｗ）、９０〜９７％（ｗ／ｗ）又は９０〜９５％（ｗ／ｗ）など）を、必要量の多価カチオン及び０．１〜３％（ｗ／ｗ）、例えば０．１〜２．０％（ｗ／ｗ）の範囲の任意の残りの酸放出化合物、並びに任意に少量の他の添加物質と共に含み得る。しかし、主に唯一のナノフィブリルセルロースを含む層は、本明細書に記載の１又は複数の非繊維状補助剤を含有していてもよい。ナノフィブリルセルロースは、そのような場合には、層中の唯一のセルロース系材料又は繊維材料であってもよい。
【０１３２】
多層製品
本明細書に記載の材料、及び層、フィルム、シート、又は膜は、二層以上の層を含む多層構造体に調製される場合、ナノフィブリルセルロースを含む膜、層、又はコーティングとして使用し得る。ある例では、含水層、乾燥層、又は乾燥された層などの既存の層は、一緒に積層される。ある例では、重ね合わせられる層は脱水プロセスにおいて形成される。ある例では、多層製品は、ナノフィブリルセルロースで部分的又は完全に被覆された少なくとも１つのガーゼを含む。コーティングは、層とみなされる。
【０１３３】
ナノフィブリルセルロース製品の調製方法は、層、特に、紙、ボード、ガーゼ、又は他の不織布の層などの繊維層を含有する製品などの多層製品において、ナノフィブリルセルロースを層又はコーティングとして形成することをさらに含み得る。コーティングの場合、唯一のナノフィブリルセルロースをコーティングの調製のためのフィブリル材料として使用し得る。
【０１３４】
１又は複数の繊維層を多層製品に含めることが可能である。繊維層は、５ｍｍ以上の長さであり得る、天然繊維及び／又は合成繊維などの長繊維及び／又は粗繊維を含んでいてもよい。繊維層は、織布又は不織布であってもよく、例えば、ガーゼなどであってもよい。このような製品は、例えば、創傷治癒製品、又は皮膚に適用されるように設計された他の製品のように、医療用途に有用である。繊維層は補強層として作用し、また最終製品の厚さ、密度、浸透性、及び細孔サイズなどの他の特性にも影響を及ぼす。このような従来のナノフィブリルセルロースを含有する製品の問題は、ナノフィブリルセルロースが脆く、湿っている場合であっても、所望の柔軟性や弾力性をもたらさず、容易に裂けることである。本発明の架橋ナノフィブリルセルロースを用いれば、所望の機械的強度を有する多層製品を得ることが可能である。また、架橋ナノフィブリルセルロースは、膨潤性及び保水性の向上をもたらす。このことは、架橋材料がより多くの水を吸収して保持することになる使用の前に、例えば生理食塩水で医療用製品を湿らせた場合に特に有利である。高い保水性は、より多くの組織液の結合を助け、さらに、製品と皮膚又は傷の間に、より効率的な界面を形成する。
【０１３５】
以下の例におけるナノフィブリルセルロースは、本明細書に記載のアニオン変性架橋ナノフィブリルセルロースを指す。
【０１３６】
一般に医療用多層製品は、少なくとも２つの層を含む。ある実施形態は、好ましくは０〜２０％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する、ナノフィブリルセルロースを含む（第一）層、及びガーゼ又は不織布の層
を含む、医療用多層製品を提供する。
【０１３７】
医療用多層製品はまた３つの層を含んでいてもよい。ある実施形態では、ナノフィブリルセルロースを含む第二の層をさらに含む医療用多層製品が提供される。ある実施形態では、ガーゼの層はナノフィブリルセルロースを含む第一の層とナノフィブリルセルロースを含む第二の層との間にある。前記層はまた、ガーゼの層及びナノフィブリルセルロースを含む２つの層の順番、ナノフィブリルセルロースを含む第一の層、ガーゼの層、ナノフィブリルセルロースを含む第二の層、ナノフィブリルセルロースを含む第三の層の順番、又はナノフィブリルセルロースを含む第一の層、ナノフィブリルセルロースを含む第二の層、ガーゼの層、及びナノフィブリルセルロースを含む第三の層の順番など、任意の他の順序であってもよい。ナノフィブリルセルロースを含む隣接する２つの層は、類似していても異なっていてもよく、例えば、それらは、異なる厚さ、濃度、組成、含水量、若しくは他の特性を有してもよく、又は異なる補助剤を含有してもよく、又は、一方の層が補助剤を含有せず、他方の層はこれを含有してもよく、又はこれらの特徴の組合せを有してもよい。ある例では、一方の層は非変性ナノフィブリルセルロースを含み、他方の層はアニオン変性ナノフィブリルセルロースなどの変性されたナノフィブリルセルロースを含む。医療用多層製品は、一般にシートとして提供され、シートは、幅及び／又は長さが１〜２０ｃｍの範囲（１〜１０ｃｍなど）である所望のサイズ及び／又は形状に切断されているか、または切断されてもよい。最終製品は、通常は所望の含水量を有する脱水製品として提供されてもよく、また前記製品は、使用前に加湿されてもよい。ある実施形態では、本明細書に記載の多層製品は、上記の層の間に、他の層又は接着剤などを含まず、そのため、上記の層は互いに隣接するか、又は互いに直接接触する、すなわち、多層製品は上記の層からなる。
【０１３８】
ある実施形態では、本方法は、ガーゼを提供すること、及びナノフィブリルセルロースをガーゼに組み込むことを含む。組み込むとは、コーティング、層化、及び／又は積層など、ナノフィブリルセルロースとガーゼを組み合わせるための任意の好適な方法を指す。また、ガーゼにナノフィブリルセルロースを含浸させることも可能である。ガーゼを含む医療用製品が得られる。
【０１３９】
ある例は、医療用製品の調製方法が提供され、前記方法は、ナノフィブリルセルロースの水性分散液を提供すること、ガーゼの層を提供すること、前記ガーゼの層を前記ナノフィブリルセルロースの水性分散液で処理すること、及び前記処理されたガーゼを脱水して、医療用製品を得ることを含む。
【０１４０】
本方法は、ガーゼの層を、ナノフィブリルセルロースの水性分散液で処理（被覆など）することを含む。これは、たらいなどに分散液を入れ、前記分散液中にガーゼを浸漬又は浸すことにより行い得る。ガーゼを分散液で少なくとも部分的に処理又は被覆するのに好適な時間、ガーゼを分散液中に保ち、次いでガーゼを分散液から取り除く。処理とは、ガーゼを、ナノフィブリルセルロースを含む分散液に漬けることを指し得る。実際には、ナノフィブリルセルロースは、通常、ガーゼに均一に浸透せず、最終製品中のガーゼの表面上にナノフィブリルセルロースのより濃縮された層が形成されることになる。このプロセスは、コーティングと呼ぶことがある。ナノフィブリルセルロースは、ガーゼの繊維と密に結合し、その特性を高めることになる。より長い、特に非短縮化されたナノフィブリルが、結合を増強するために好ましいことがある。ガーゼの表面におけるナノフィブリルセルロースの濃縮ゾーン又は濃縮層は、製品の表面で組織を特異的に処理するための最適な条件の維持を可能にする。製品の内部は、例えば製品の透過性のために役立ち得る、異なる条件を提供し得る。ある例では、被覆製品は、コーティングとして０．１〜２０％（ｗ／ｗ）（０．１〜１５％（ｗ／ｗ）など）、例えば０．２〜１０％（ｗ／ｗ）のナノフィブリルセルロース、８０〜９９．８％（ｗ／ｗ）の非フィブリル繊維、０．１〜２．０％（ｗ／ｗ）の多価カチオン、及び任意に、本明細書に記載の薬剤などの追加薬剤のいずれかを含有する。
【０１４１】
次に、湿潤ガーゼをプレスして、過剰な分散液や液体を除去し、ガーゼの構造への分散液の浸透を促進し得る。これにより、ガーゼ中のナノフィブリルセルロースの均一な分布が促進される。しかしながら、ガーゼの特性は、例えば、ガーゼの構造又は材料が側面によって異なる場合に、ガーゼ中へのナノフィブリルセルロースの浸透に影響を及ぼし得る。したがって、ある例では、本方法は、処理されたガーゼをプレスして医療製品を得ることを含み、これは任意の好適なプレス方法及び／又は装置で実施し得る。
【０１４２】
ある例では、プレスはニップ、より詳細にはニップロール中で行われる。ニップは、２つの対向するロールが、プレス又はカレンダー内などで接触する接触領域を指す。ニップロール又はピンチロールは、動力ロールであってもよく、通常、２枚以上のシートを一緒にプレスして積層製品を形成するために使用される。ある例では一方のロールは動力を与えられ、他方のロールは自由に回転可能である。しかしながら、これらの例では、得られた生成物が積層製品とはならないように、処理されたガーゼをプレスするためにそれらを使用してもよい。ニップ点で発生する高圧は、処理されたガーゼを密着させ、気泡やブリスターを絞り出すことができる。ニップローラユニットは、材料をロールから引き出すか、又は材料が操作の間に供給されるためのプラーとしても使用できる。ニップロールは、しばしば、絞りロール、ピンチロール、又は、リンガーとも呼ばれる。ニップロールは、ポンドサイズプレス及びサイズプレスなど、いくつかの配置で使用し得る。ニップロールは、上部の自由に回転可能なロールが、ニップ点に供給されたガーゼに対して圧力を形成するように、重ねあわせてよい。ニップロールは、例えば、微細な溝加工を有し得る鋼ロールであってもよい。ニップロールの使用は、ガーゼへの分散液の浸透を促進し、同時にガーゼから過剰な分散液を除去するのに非常に有効であることが判明した。ニップロールは、工業的規模のプロセスにおいて非常に有用であり、ここでは、長尺のガーゼシートが、処理から直ちにニップロールへ供給され、さらに、脱水工程などの次工程に供給される。
【０１４３】
ある例では、プレスはポンドプレス、特にポンドサイズのプレスにおいて行われる。ある例では、プレスはサイズプレスにおいて行われる。
【０１４４】
最後に、処理されたガーゼは脱水される。ある例では、本方法は、プレスされたガーゼを脱水することを含む。これは、プレス工程の後、又は、いくつかの処理工程及びプレス工程がある場合は、最後のプレス工程の後に行われる。
【０１４５】
脱水は、赤外線乾燥機、浮動乾燥機、若しくは衝突乾燥機などを用いる非接触乾燥、又はプレス乾燥機、シリンダードライヤー、若しくはベルト乾燥機などを用いる接触乾燥により行われ得る。空気衝突乾燥は、ガス燃焼装置中で、プレス高温の空気（３００℃など）を、湿潤シートに対して高速に吹き込むことを含む。ベルト乾燥では、生成物は、蒸気又は高温ガスによって加熱される連続的な高温のスチールバンドと接触することによって乾燥チャンバー内で乾燥される。バンドからの熱によってバンドからの水が蒸発する。
【０１４６】
乾燥シリンダーを使用する場合、製品の表面は滑らかであり、乾燥は費用効率が良い。ある例では、製品はプレス乾燥機中で脱水され、この際、製品はテフロン（登録商標）プレートと生地又は布地との間に置かれ、さらに加熱される。
【０１４７】
コーティングなどの処理及び脱水は、一度に行われてもよく、又は、必要に応じて、これら工程を繰り返し行って、ガーゼ中の分散液の飽和及び／又は均一な分布を最大化してもよい。処理工程及び脱水工程は、任意に、間にプレス工程を有し、例えば、共に処理ランと呼ばれ得る。製品の坪量などの特定の特性が所望されてもよい。このような場合、処理ランは、医療用製品が所望の坪量に達するまで繰り返される。これは、任意の他の処理に適用し得る。したがって、ある実施形態では、処理及び脱水は、少なくとも１回繰り返される、すなわち、処理及び脱水は、２回以上行われる。ある実施形態では、処理及び脱水は、２〜６回など数回、例えば、２、３、４、５、又は６回以上行われる。ある実施形態では、医療用製品が２５〜８０ｇ／ｍ２の範囲（３０〜７０ｇ／ｍ２など）、例えば３５〜６５ｇ／ｍ２の範囲の坪量、又は本明細書に開示の任意の他の坪量に到達するまで、処理及び脱水が繰り返される。ある例ではこのような医療用製品は４５〜６３ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有する。試験では、この方法で４〜５回の処理ランにより得られたこうした医療用製品は、４７〜５５ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有していた。坪量は、平方質量とも呼び得る。
【０１４８】
ある例では、医療用多層製品の調製方法が提供され、前記方法は、ナノフィブリルセルロースを含む層を提供すること、ガーゼの層を提供すること、及び前記ナノフィブリルセルロースを含む層と前記ガーゼの層を積層して、医療用多層製品を得ることを含む。ナノフィブリルセルロースを含む層はまた、例えば、ナノフィブリルセルロースを含む膜の層、又はナノフィブリルセルロースを含む膜とも呼ばれ得る。この層は、ナノフィブリルセルロースを含む別の層（又は複数の層）が製品に加えられる場合、ナノフィブリルセルロースを含む第一の層と呼ばれ得る。
【０１４９】
本方法はまた、ナノフィブリルセルロースを含む膜を調製することも含み得る。ある例では、医療用多層製品の調製方法が提供され、前記方法は、ナノフィブリルセルロースを提供すること、任意にパルプなどの非ナノフィブリル繊維を提供すること、一定量の非ナノフィブリル繊維を、例えば全分散液の乾燥重量の０．１〜６０％（ｗ／ｗ）の範囲で任意に含む、ナノフィブリルセルロースの分散液を形成すること、及び前記分散液を支持体上で乾燥させてナノフィブリルセルロースを含む層を形成すること、ガーゼの層を提供すること、並びに前記ナノフィブリルセルロースを含む層と前記ガーゼの層を積層して医療用多層製品を得ることを含む。ガーゼの層は、分散液の乾燥前に提供してもよく、又は乾燥後に適用してもよい。
【０１５０】
ある例では、本方法は、ナノフィブリルセルロースを含む第二の層を提供すること、及びナノフィブリルセルロースを含む前記第一の層とガーゼの層とナノフィブリルセルロースを含む第二の層とを積層して医療用多層製品を得ることをさらに含む。ある例では、ガーゼの層は、ナノフィブリルセルロースを含む第一の層とナノフィブリルセルロースを含む第二の層との間にある。ある例では、ナノフィブリルセルロースを含む第一の層と第二の層は互いに隣接する。本方法はまた、ナノフィブリルセルロースを含む第二の層を、第一の層と同様の方法で形成又は加えることも含み得る。第一の層及び第二の層は同一であっていてもよく、又は異なっていてもよい。
【０１５１】
積層は、複数の層における材料の製造を指す。積層体は、熱、圧力、溶接、接着剤、又は物理化学的接着（例えば水素結合）によって、永久的に構築された物体である。ナノフィブリルセルロースを含む層とガーゼの層は、特に天然繊維を含むガーゼを使用する場合、水素結合によって互いに付着され得る。複合製品が得られる。ある実施形態では積層体は接着剤を含有しないか、又は積層において接着剤が使用されていない。
【０１５２】
ある例では、積層は層化又は層形成を含む。ナノフィブリルセルロースを含む層は、ナノフィブリルセルロースと、任意のさらなる成分（非ナノフィブリル繊維、１又は複数の治療剤若しくは化粧剤、充填剤、着色剤、又は他の成分など）とを含む分散液を提供すること、及び好適な脱水方法により、所望の水分又は乾燥含量に分散液を脱水することによって調製され得る。脱水は、ナノフィブリルセルロースを含む層をガーゼに付着させて、ガーゼを介して行い得る。本明細書に記載の脱水方法のいずれも使用し得る。分散液は、ヒドロゲルなどのゲルとして提供され得る。
【０１５３】
ある例では、濾布などのフィルターを提供すること、ゲルなどのナノフィブリルセルロースを含む水性分散液を提供すること、ガーゼを提供すること、前記分散液をフィルター上に添加すること、前記ガーゼを前記分散液上にのせること、及び前記フィルターを介してこの構造体を脱水して、医療用多層製品を得ることを含む、医療用多層製品の調製方法が提供される。
【０１５４】
ある例では、濾布などのフィルターを提供すること、ガーゼを提供すること、ゲルなどのナノフィブリルセルロースを含む水性分散液を提供すること、前記ガーゼをフィルター上にのせること、前記分散液を前記ガーゼ上に加えること、及び前記フィルターを介してこの構造体を脱水し医療用多層製品を得ることを含む、医療用多層製品の調製方法が提供される。
【０１５５】
ナノフィブリルセルロースを含む分散液の追加の層を形成してもよい。追加の層は、第一の層と同じ組成を有していてもよいし、これらは異なっていてもよい。例えば、ある層は治療剤若しくは化粧剤を含有していてもよく、別の層はこれを含有しないか又は異なる治療剤若しくは化粧剤を含有していてもよい。
【０１５６】
ある例では、濾布などのフィルターを提供すること、ガーゼを提供すること、ゲルなどのナノフィブリルセルロースを含む第一の分散液を提供すること、ゲルなどのナノフィブリルセルロースを含む、ナノフィブリルセルロースを含む前記第一の分散液と同じであっても、異なっていてもよい第二の分散液を提供すること、前記フィルター上に前記第一の分散液を加えること、前記第一の分散液上に前記ガーゼをのせること、前記ガーゼ上に前記第二の分散液を加えること、及び前記フィルターを介してこの構造体を脱水し医療用多層製品を得ることを含む、医療用多層製品の調製方法が提供される。
【０１５７】
共にナノフィブリルセルロースを含む２つの層の間にガーゼがある場合、２つの層内のナノフィブリルセルロースはガーゼを介して互いに接触し得るため、共に強力に接着する。ガーゼはナノフィブリルセルロースを含む層で完全に覆われるため、使用中ガーゼが皮膚や皮膚内の傷に接着することはない。さらに本製品は、皮膚に向かっていずれの側で皮膚上に適用されてもよい。しかしながら、本製品の１つの面は、皮膚に対しての適用を意図するナノフィブリルセルロースのより厚い層を含有し得る。この面は、例えば、文字、図形、又は色などで、その面又は他の面をマーキングすることによって、製品に表示され得る。
【０１５８】
脱水は、フィルターを介して真空を加えることによって、又は、１つ若しくは２つの（反対側）側から、層に圧力若しくは熱を加えることによって、又はそれらの組み合わせによって、行い得る。本明細書に記載のナノフィブリルセルロースを含む膜の脱水方法は、層形成プロセスに適用し得る。濾布は、本明細書に記載されるものであってもよい。フィルターは、フィブリルセルロースに対して不透過性であり、すなわち、フィブリル材料がフィルターを通過しないような孔径を有する。
【０１５９】
本明細書で使用するガーゼは、繊維を含む布地又は生地などの材料など、任意の好適なガーゼを指す。ガーゼは、織布若しくは不織布、無菌若しくは非無菌、無処理のもの若しくは含浸されたもの、又は有窓状（有孔若しくはスリット入り）、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【０１６０】
ガーゼは織布であってもよい。ある定義では、織布ガーゼは、目が緩く粗い、薄い透光性の布地である。技術用語において、織布ガーゼは、緯糸が、対で配置されて各縦糸の前後に交差され、横糸を所定の位置にしっかりと維持する織構造である。ガーゼは、天然繊維、半合成繊維若しくは合成繊維（ビスコース、レーヨン、及びポリエステルなど）、又はそれらの組合せ（例えばビスコース−ポリエステル混合物）を含み得る。医療用包帯材として使用する場合には、綿でできたガーゼを使用してもよい。ガーゼは、パッチのパッドとしても作用し得る。ある実施形態では、ガーゼは、ビスコース−ポリエステルガーゼ、例えば不織布である。このような不織布は、非常に多孔質であり、透過性であり、また適度に弾性であり、一方向に不可逆的な伸びをもたらす。
【０１６１】
好ましくは、ガーゼは不織布である。不織布ガーゼは、織布に似るように共にプレスされて繊維を含み、これにより、改善された芯材及びより優れた吸着能がもたらされる。織物ガーゼと比較して、この種類のガーゼは、リントが少なく、除去時に創傷に残される繊維が少ないという利点を有する。不織布ガーゼ包帯材の例としては、ポリエステル、ビスコース、又はこれらの繊維のブレンドから製造されたガーゼが挙げられ、これらの繊維は、織布パッドよりも強く、嵩高く、かつ柔軟である。ガーゼの代わりに、任意の他の好適な不織布を使用することも可能である。ガーゼについての本明細書に開示の実施形態及び実施例は、一般に不織布にもあてはまり得る。
【０１６２】
ガーゼは、吸収性材料を含んでいてもよく、これは、例えば、医療用製品が、血液、血漿、及び創傷から滲出する他の流体を吸い取るために滲出物を吸収して、これらを一箇所に含める能力を高める。ガーゼはまた、止血して創傷をふさぐのを助け得る。ガーゼはまた、治療剤又は他の薬剤を吸収し得る。
【０１６３】
ある実施形態では、ガーゼは、綿、セルロース、麻、又は絹などの天然繊維又は天然繊維系材料を含む。天然繊維は、水素結合を介してナノフィブリルセルロースを含む層（又は複数の層）へのガーゼの付着を助ける遊離ヒドロキシル基を提供する。また、ビスコースなどの半合成繊維は、遊離ヒドロキシル基を提供し得る。
【０１６４】
ガーゼは、流体が通過できるように、高い透過性を有するべきである。ガーゼはフィルターではなく、大部分の巨大分子が通過することを制限しない。ガーゼはナノフィブリルセルロースを含む分散液を脱水するためのフィルターとして使用しなくてもよい。ガーゼは、多孔質及び／又は穿孔やスリットなどを有するように有窓化されてもよい。紙又はボール紙はガーゼではない。より具体的には、紙は、多層製品に好適であろう坪量又は厚さにおいて十分に高い引裂強度をもたらさないため、好適ではない。同じことは、ボール紙又は他の同様のセルロース製品についても当てはまる。しかしながら、紙又はボール紙などのセルロース系材料は、いくつかの特定の用途に適し得る。ある例では、ガーゼは、非セルロース性である。ガーゼは、５ｍｍ以上、７ｍｍ以上、又は１０ｍｍ以上の平均繊維長を有する長繊維を、例えば、全ガーゼの１５％（ｗ／ｗ）以上、２０％（ｗ／ｗ）以上、又は２５％（ｗ／ｗ）以上の量で含み得る。
【０１６５】
ある例では、ガーゼは弾力性である。多くの天然、半合成、又は合成繊維は弾力性である。しかし、ある例では、ガーゼは、例えば、綿を含む場合には、非弾性特性をもたらす剛性である。ガーゼは、例えば、多層製品の引裂強度を高めるため、補強特性をもたらし得る。
【０１６６】
引裂強度（引裂抵抗）は、材料が引き裂の影響にどれだけ耐えることができるかの尺度である。より具体的には、張力下で、材料がどれだけ任意の切断の成長に耐えるかを測定する。引裂抵抗は、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２法によって測定し得る（これは、引張強度、引張係数、及び引張伸びを測定するために使用し得る）。また、引裂指数が示されてもよく、ここで、引裂指数＝引裂強度／坪量であり、これは、通常、ｍＮｍ２／ｇで測定される。
【０１６７】
ガーゼは、１５００〜２０００ｍＮの範囲（１７００〜１９００ｍＮなど）の引裂強度を有し得る。ガーゼは、５０〜６０ｍＮｍ２／ｇの範囲の引裂指数を有し得る。引裂指数はＩＳＯ１９７４で測定し得る。多層製品の引張強度は、１．５ｋＮ／ｍ以上（１．５〜３．０ｋＮ／ｍの範囲、１．６〜２．０ｋＮ／ｍなどの範囲）であり得る。引張強度はＩＳＯ１９２４−３により測定し得る。ガーゼは２０〜５０ｇ／ｍ２の範囲、例えば２０〜４０ｇ／ｍ２又は２０〜３０ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有し得る。坪量は、ＩＳＯ５３６により測定し得る。ガーゼは、例えば、２７０〜３５０ｇ／ｃｍ３の範囲（２９０〜３３０ｇ／ｃｍ３の範囲など）の密度を有し得る。また、バルクは、ＩＳＯ５３４によって測定されたｃｍ３／ｇとして提示され得る。
【０１６８】
乾燥ガーゼなどのガーゼの層は、１００〜１０００μｍの範囲（１００〜２００μｍ、１５０〜２００μｍ、２００〜３００μｍ、３００〜４００μｍ、４００〜５００μｍ、５００〜６００μｍ、６００〜７００μｍ、７００〜８００μｍ、８００〜９００μｍ、又は９００〜１０００μｍなど）の厚さを有し得る。しかしながら、例えば最大で２０００又は３０００μｍである、より厚いガーゼを使用してもよい。ある実施形態では、ガーゼの厚さは、１００〜２００μｍの範囲（１００〜１２０μｍ、１２０〜１４０μｍ、１４０〜１６０μｍ、又は１６０〜１９０μｍなど）である。しかしながら、ガーゼがナノフィブリルセルロースを含む層（又は複数の層）と組み合わせられる場合、最終乾燥多層製品の全厚さは乾燥ガーゼのみの厚さより薄くなることもある。
【０１６９】
医療用多層製品は、１００〜１０００μｍの範囲の厚さを有し得る。例えば厚さが約１５００μｍ、約２０００μｍ、約２５００μｍ、又は約３０００μｍである、より厚い製品を製造してもよい。ある実施形態では、医療用多層製品は、１００〜５００μｍの範囲（１００〜４００μｍ、１００〜３００μｍ、１００〜２００μｍ、又は１２０〜１８０μｍなど）、例えば１２０〜１５０μｍ、１２０〜１４０μｍ又、は１３０〜１４０μｍの範囲の厚さを有する。一般に、最終製品におけるガーゼ層の厚さは、１００〜１０００μｍの範囲（１００〜２００μｍ、１５０〜２００μｍ、２００〜３００μｍ、３００〜４００μｍ、４００〜５００μｍ、５００〜６００μｍ、６００〜７００μｍ、７００〜８００μｍ、８００〜９００μｍ、又は９００〜１０００μｍなど）であり得る。ある例では、製品中のガーゼ層の厚さは、１００〜１６０μｍの範囲（１４０〜１６０μｍなど）、例えば約１５０μｍである。ある例では、製品中のガーゼ層の厚さは、１００〜１２０μｍの範囲、例えば約１０５μｍである。厚さは、ＩＳＯ５３４によるバルキング厚さとして測定し得る。
【０１７０】
多層製品において、ナノフィブリルセルロースを含む層は、吸収能力、剛性など、製品に望まれる特性に応じて、様々な厚さを有し得る。このような層が２つ以上ある場合、各層はそれぞれ異なる厚さを有し得る。例えば、使用中に皮膚と接触する層は、ガーゼの他方の側にある層よりも厚さが大きいことがある。ある実施形態では、５〜６０μｍの範囲の厚さを有する。皮膚と接触する層の厚さは、２０〜６０μｍ又は２０〜５０μｍ、例えば３０〜４０μｍの範囲であり得る。通常、層が６０μｍを超える厚さを有する場合、剛性が増し、この層は、本明細書に記載の全ての用途に好適ではないこともある。しかし、場合によっては、最大１００μｍなど、又は、さらに最大１５０μｍ又は２００μｍ、例えば４０〜８０μｍ、５０〜１００μｍ、２０〜２００μｍ、５０〜１５０μｍ、５０〜２００μｍ、又は１００〜２００μｍの範囲の、より厚い層を使用することが可能であり得る。製品の他方の側にある層の厚さは、５〜１０μｍの範囲であり得る。この層は、その主な機能の一つが、ガーゼが露出しないように製品を密閉することであるので、より薄くてもよい。層、例えばナノフィブリル層の厚さは、例えば、染色及び／又は顕微鏡的に、最終製品から決定し得る。
【０１７１】
ある実施形態では、多層製品は、２０〜６０μｍの範囲の厚さを有するナノフィブリルセルロースを含む第一の層、１４０〜１６０μｍの範囲の厚さを有するガーゼの層、及び、５〜１０μｍの範囲の厚さを有するナノフィブリルセルロースを含む第二の層を含む。
【０１７２】
ある実施形態では、多層製品は、２０〜６０μｍの範囲の厚さを有するナノフィブリルセルロースを含む第一の層、１００〜１２０μｍの範囲の厚さを有するガーゼの層、及び５〜１０μｍの範囲の厚さを有するナノフィブリルセルロースを含む第二の層を含む。
【０１７３】
補強ガーゼを用いると、医療用構造体の引裂指数が著しく高くなる。ある実施形態では、医療用多層製品は、１８〜１００ｍＮｍ２／ｇの範囲の引裂指数を有する。ある実施形態では医療用多層製品は２０〜７０ｍＮｍ２／ｇの範囲の引裂指数を有する。引裂指数は、一方向と垂直方向とで異なっていてもよく、これは、ガーゼの特性によって影響され得る。例えば、ガーゼは、機械方向及び横方向と呼ばれ得る、垂直方向によって異なる特性を有し得る。
【０１７４】
ある実施形態では、医療用多層製品は、５０〜１００ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有する。ある実施形態では、医療用多層製品は、６０〜８０ｇ／ｍ２の範囲、例えば６４〜７５ｇ／ｍ２の範囲の坪量を有する。
【０１７５】
ある実施形態では医療用多層製品は、３００〜８００ｋｇ／ｍ３の範囲（３５０〜７００ｋｇ／ｍ３など）、例えば４５０〜６５０ｋｇ／ｍ３の密度を有する。密度は、ＩＳＯ５３４による見かけバルキング密度として測定し得る。
【０１７６】
医療用製品
本出願は、患者、又はある状態を患う個人、ヒト若しくは動物などの標的又は対象の皮膚又は他の組織上に適用し得る医療用製品を提供する。医療用製品は、ゲル、パッチ、プラスター、又は包帯などとして提供してもよく、創傷若しくは損傷した領域上に、又は処置を必要とする領域又は標的上に適用し得る。この医療用製品は、好適なサイズ（又は複数のサイズ）に切断して標的に適用されるシートとして提供してもよく、又は、所望のサイズ（又は複数のサイズ）に切断され得るシートなどとして提供してもよい。本出願はまた、医療用製品を調製する方法も提供する。
【０１７７】
「医療（用）」という用語は、製品、すなわち、実施形態のナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）を含む製品が、使用されるか又は医療目的若しくは科学的目的、例えば、治療若しくは研究に好適である、製品又は使用を指す。医療用又は科学的目的のために使用されるように設計、包装、標識、指示、及び／又は命令されてもよく、すなわち、医療用製品は、梱包材、包装材、コーティング、又はラベルなどにおいて、文字及び／又は絵などの、医療目的のための任意の好適な指示を含み得る。医療用製品は、生物活性分子を固定化する前及び／又は後に、例えば、温度、圧力、水分、化学物質、放射線、又はそれらの組合せを使用することによって、滅菌されるか、又は滅菌可能であり得る。製品、好ましくは、付着分子を有するヒドロゲルは、例えば、オートクレーブ処理され得るか、又は高温を使用する他の方法を使用することができ、この場合、製品は、１００℃を超える高温、例えば、１２１℃以上又は１３４℃を超える高温に耐えるべきである。ある例では、製品は、１２１℃で１５分間オートクレーブ処理される。医療用製品はパイロジェンフリーであり、かつ望ましくないタンパク質残渣などを含まないことも望ましい。医療用製品は好ましくは標的に対して非毒性である。また、ＵＶ滅菌を使用し得る。
【０１７８】
本明細書に記載の医療用製品は、いくつかの用途で使用し得る。１つの特定の分野は医療用途であり、材料は皮膚などの生体組織に適用される。これらの構造体は、パッチ、包帯材、包帯、及びフィルターなどの医療用製品に使用し得る。医療用製品はまた、薬剤を含有する治療用パッチなどの治療用製品であってもよい。一般にナノフィブリルセルロースを含む製品の表面は、使用時に皮膚と接触することになる。ナノフィブリルセルロースの表面は、皮膚と直接に接触する場合に有利な効果をもたらし得、例えば、傷又は皮膚上の他の損傷の治癒を早めることがあり、また同時に、医療用製品から皮膚へ生物活性物質を提供する。
【０１７９】
本明細書に記載の製品（医療用製品など）の特定の有利な特性には、柔軟性、弾性、剛性、及び再成形性が含まれる。ナノフィブリルセルロースが水分を含む場合、好適な透過性をも示し得る。これらの特性は、例えば、製品が創傷を治癒するための包帯材として使用される場合、又は治療剤若しくは化粧剤を送達するためなどのその他の医療用途に使用される場合に有用である。
【０１８０】
柔軟性は、医療用途などの多くの用途で望まれる特徴である。ナノフィブリルセルロースを含む柔軟性のあるパッチや包帯材は、例えば創傷、及び火傷などのその他の損傷若しくは傷害を覆うために、皮膚に適用するのに有用である。
【０１８１】
医療用製品は、ナノフィブリルセルロースを一層のみ含んでいてもよく、又は、ナノフィブリルセルロース層及び／又は他の層であってもよい１又は複数の追加の層を含んでいてもよい。一層の場合、層の密度は、０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲などの、比較的低密度であり得るが、この層は、高い弾性や破断伸びなどの良好な機械的特性を示す。したがって、この材料は単層製品として使用するのに好適である。
【０１８２】
本明細書で使用される「創傷」という用語は、開放創傷又は閉鎖創傷を含む、皮膚などの組織上の任意の損傷、傷害、疾病、又は疾患などを言い、ここで、創傷の治癒が望まれ、本明細書に記載の製品を用いてそれが促進され得る。創傷は、清浄、汚染、感染、又はコロニー形成されていてもよく、特に後者の場合、抗生物質などの治療剤を投与し得る。開放創傷の例としては、擦過傷、裂離、切開、裂傷、穿刺創傷、及び浸透創傷が挙げられる。閉鎖創傷の例としては、血腫、圧潰損傷、縫製創傷、移植や任意の皮膚状態、疾病又は疾患が挙げられる。皮膚の状態、疾病、又は疾患の例としては、にきび、感染、水疱性疾患、単純ヘルペス、皮膚カンジダ症、蜂巣炎、皮膚炎及び湿疹、ヘルペス、蕁麻疹（hives）、狼瘡、丘疹鱗屑性障害、蕁麻疹（urticaria）及び紅斑、乾癬、酒さ、放射線関連疾患、色素沈着、粘液性角症、潰瘍、萎縮症、及び類壊死、血管炎、白斑症、いぼ、好中球性及び好酸球性疾患、先天性疾患、新生物及び癌（黒色腫及び表皮若しくは真皮の腫瘍など）、又は表皮及び真皮のその他の疾病又は疾患が挙げられる。
【０１８３】
治療剤を含む医療用製品が提供されてもよく、ここで、ナノ繊維セルロース製品は、医薬又は薬物などの１又は複数の治療剤を含有する。また、医薬剤という用語は、治療剤という用語の代わりに同義に使用してもよい。このような薬剤は、通常有効量で存在する活性又は有効な薬剤である。このような薬剤は、所定量、例えば一定の期間中に所望の用量の薬剤を提供するように構成された量、及び／又は皮膚又はその他の組織などの標的に所望の効果をもたらするように構成された量で提供され得る。層又は製品中の治療剤の含有量は、例えば０．１〜５％の範囲であり得る。ナノフィブリルセルロースを含む層に治療剤が含まれている場合、薬剤の持続放出、遅延放出、又は持効性放出がなされ得る。このような場合、ナノフィブリルセルロースを含む層は、水分の一部を含有して、薬剤の透過性を可能にし得る。ナノフィブリルセルロース及び治療剤を含む層の含水量は、０〜１０％の範囲（５〜７％の範囲など）であってもよい。治療剤は、水溶性形態、脂溶性形態、若しくはエマルジョン中、又は別の好適な形態で存在し得る。
【０１８４】
本明細書に記載の医療用製品を使用して投与し得る治療剤の例としては、リドカインなどの抗生物質、鎮痛剤；ニコチン；フェンタニル又はブプレノルフィンなどのオピオイド；エストロゲン、避妊薬、又はテストステロンなどのホルモン；ニトログリセリン；スコポラミン；クロニジン；セレギリンなどの抗うつ薬；メチルフェニデートなどのＡＤＨＤ薬物；Ｂ１２又はシアノコバラミンなどのビタミン；５−ヒドロキシトリプトファン；リバスチグミンなどのアルツハイマー薬；にきび治療薬；抗乾癬剤、ヒドロコルチゾンなどのグルココルチコイド；又は皮膚の疾病又は疾患を治療するための任意のその他の薬物があげられる。治療剤は、例えば、健康な皮膚又は損傷した皮膚上で使用し得る医療用パッチに使用してもよく、例えば数時間の間、最長６、１２、２４又は４８時間もの間、パッチからの治療剤の持効性放出、遅延放出、持続放出、又は長期放出をもたらす。
【０１８５】
ある実施形態では、抗生剤を含む医療用製品が提供される。このような製品は、創傷の治療に特に好適であり、ここで、創傷治療特性は、創傷内の有害微生物によって引き起こされる感染を防止する抗生物質の特性と組み合わされる。好適な抗生物質の例としては、特に局所的な抗生物質、例えば、バシトラシン、エリスロマイシン、クリンダマイシン、ゲンタマイシン、ネオマイシン、ポリミキシン、ムピロシン、テトラサイクリン、メクロサイクリン、（ナトリウム）スルファセタミド、ベンゾイルペルオキシド、及びアゼライン酸、並びにこれらの組合せが挙げられる。また、全身抗生物質などのその他の種類の抗生物質を提供してもよく、例えば、フェノキシメチルペニシリン、フルロキサシリン及びアモキシシリンなどのペニシリン；セファクロル、セフドロキシジル、及びセファレキシンなどのセファロスポリン；テトラサイクリン、ドキシサイクリン、及びライムサイクリンなどのテトラサイクリン；ゲンタマイシン及びトブラマイシンなどのアミノグリコシド；エリスロマイシン、アジスロマイシン、及びクラリスロマイシンなどのマクロライド；クリンダマイシン；スルホンアミド及びトリメトリム；メトロニダゾール及びチニダゾール；シプロフロキサシン、レボフロキサシン、及びノルフロキサシンなどのキノロンが挙げられる。
【０１８６】
抗生物質、例えばクリンダマイシン、エリスロマイシン、ドキシサイクリン、テトラサイクリンなどは、にきびを治療するためにも使用され得る。過酸化ベンゾイル、サリチル酸、局所レチノイド薬（トレチノイン、アダパレン、又タザロテンなど）、アゼライン酸、又はアンドロゲン阻害剤（スピロラクトンなど）などのその他の薬剤も使用し得る。乾癬は、例えば、コルチコステロイドなどのステロイド、保湿剤、カルシプロトリエン、コールタール、ビタミンＤ、レチノイド、タザロテン、アントラリン、サリチル酸、メトトレキサート、又はシクロスポリンで治療し得る。虫さされ又はツタウルシへの曝露は、ヒドロコルチゾン、エミュ油、アーモンド油、アンモニア、ビサボロール、パパイン、ジフェニルヒドラミン、ツリフネソウエキス、又はカルミンなどの薬剤で処置し得る。これら又はその他の治療剤のいくつかは、化粧剤としても分類され得る。
【０１８７】
ある実施形態では、本明細書に記載の医療用製品を含む、包帯材、パッチ、又はフィルターなどの医療用製品が提供される。
【０１８８】
ある例では、皮膚創傷又はその他の損傷を治療及び／又は被覆するために使用するための医療用製品が提供される。ある例では、包帯材若しくはパッチとして使用するため、又は皮膚創傷又は他の損傷の治療及び／又は被覆のための包帯材若しくはパッチにおいて使用するための医療用製品が提供される。
【０１８９】
ある例では、皮膚移植片などの移植片で覆われた皮膚創傷の治療及び／又は被覆に使用するための医療用製品が提供される。ある実施形態では、包帯材若しくはパッチとして使用するための、又は皮膚移植片などの移植片で覆われた皮膚創傷の治療及び／又は被覆のための包帯材若しくはパッチにおいて使用される医療用製品が提供される。
【０１９０】
包帯材は、治癒を促進するため及び／又はさらなる害を防止するために創傷に適用される無菌パッド又は湿布である。包帯材は、創傷と直接接触するように設計され包帯材を所定の位置に保持するために最も頻繁に使用される包帯とは、区別される。いくつかの組織は、それらを同一のもの（例えば、英国薬局方）として分類しており、これらの用語は、一部の人々によっては互換的に使用される。包帯材は、救急及び看護において頻繁に使用される。
【０１９１】
ある例では、治療剤の投与に使用するための医療用製品が提供される。このような場合、医療用製品は、それ自体で、又は例えばパッチにおいて提供され得る。本明細書に記載されるような製品中には、１又は複数の治療剤が含まれて（例えば含浸されて）いてもよく、また、患者への投与は、経皮又は経皮的であってもよい。ある例では、治療剤を投与する方法が提供され、この方法は、１又は複数の治療剤を含む医療用多層製品を皮膚上の適用することを含む。この薬剤は標的に投与されるものであり、標的は薬剤を必要とし得るヒト又は動物の標的であってもよい。
【０１９２】
ある実施形態では、医療用製品を含む、包帯材、マスク、又はパッチなどの化粧製品が提供される。このような製品は、化粧製品とも呼ばれることがある。前記製品は、様々な形状で提供し得、例えば、マスクは、例えば、眼の下若しくは顎の上、鼻若しくは額など、顔面にフィットするように設計し得る。ある実施形態では、化粧品として使用するための医療用製品が提供される。前記製品は、１又は複数の化粧剤を、ユーザーに、例えばユーザーの皮膚などに放出するのに使用し得る。このような化粧品は、１又は複数の化粧剤を含み得る。化粧剤は、ナノフィブリルセルロースを含む層中など、製品中に含まれて（例えば含浸されて）いてもよく、そこからそれらが放出又は送達されることになる。層中の化粧剤の含有量は、例えば０．１〜５％の範囲であってもよい。化粧剤は、治療剤に関して上述したものと同様に製品中に存在若しくは提供されてもよく、又はその逆であってもよい。化粧品の使用は、本明細書に記載の医療用途、特に治療剤の投与に類似していてもよい。化粧剤は、本明細書に記載のような皮膚疾病又は疾患を化粧的に治療するためにも使用されてもよい。このような化粧品は、例えば、吹き出物、にきび肌、しみ、皺、油性肌、乾燥肌、老化した皮膚、クモ状静脈、日焼け後の紅斑、クマ（black circle）などの治療に使用し得る。化粧用パッチの例としては、毛穴洗浄剤、毛穴の黒ずみ除去剤、ストレッチストリップ（stretching strip）、短期パッチ状マスク、短期治療パッチ、一晩治療パッチなどの皮膚洗浄剤が挙げられる。
【０１９３】
化粧剤の例としては、ビタミンＡなどのビタミン及びその前駆体の形態；例えばレチノイド（レチンアルデヒド（レチナール）、レチノイン酸、パルミチン酸レチニル、及びレチニルレチネートなど）、アスコルビン酸、α−ヒドロキシ酸（グリコール酸及び乳酸など）；グリコール；バイオテクノロジー製品；ケラチン分解薬；アミノ酸；抗菌剤；保湿剤；顔料；酸化防止剤；植物抽出物；洗浄剤又はメークアップ除去剤；抗セルライト剤（カフェイン、カルニチン、イチョウ、及びセイヨウトチノキなど）；調整剤；香料（アロマセラピー剤及び香料など）；保湿剤（尿素、ヒアルロン酸、乳酸、グリセリンなど）；皮膚軟化剤（ラノリン、トリグリセリド、及び脂肪酸エステルなど）；ＦＲ捕捉剤、一重項酸素捕捉剤、スーパーオキシド捕捉剤又は過酸化水素捕捉剤、例えばアスコルビン酸（ビタミンＣ）、グルタチオン、トコフェロール（ビタミンＥ）、カロチノイド、コエンザイムＱ１０、ビリルビン、リポ酸、尿酸、酵素模倣剤、イニベノン、ポリフェノール、セレン、フェニルブチルニトロン（ＰＢＮ）などのスピントラップ、タンパク質メチオニン基、スーパーオキシドジスムターゼ、カタラーゼ、セレンペルオキシダーゼ、ヘム酸素化酵素など、又はそれらの組合せが挙げられる。化粧剤は、水溶性形態、脂溶性形態、若しくはエマルジョン中、又は別の好適な形態で存在し得る。
【０１９４】
ある例では、皮膚を化粧的に治療するための方法が提供され、この方法は、好ましくは本明細書に記載の１又は複数の化粧剤を含む、医療用製品を皮膚上に適用することを含む。
【０１９５】
有効薬剤又は活性薬剤を含有する製品（治療剤又は化粧剤など）は、ナノフィブリルセルロースの１又は複数の層を含有し得る。薬剤は、１つの層にのみ含まれていてもよいし、２つ以上の層に含まれていてもよい。２つ以上の層は、各層に異なる薬剤を含有していてもよい。２種類以上の異なる薬剤は、全てが治療剤であってもよく、全てが化粧剤であってもよく、又は治療剤と化粧剤の両方を含んでいてもよく、例えば、第一の層中の第一の治療剤及び第二の層中の第二の治療剤、又は第一の層中の治療剤及び第二の層中の化粧剤を含んでいてもよい。さらに、このような薬剤を含まない、皮膚に対して適用される第一の層を設けてもよく、第一の層の隣の第二の層が薬剤を含んでいてもよい。あるいは、第一の層が薬剤を含有していてもよく、第一の層の隣の第二の層は任意の薬剤を含まない。このような構成により、例えば、薬剤の送達速度又は順序を制御することが可能である。
【０１９６】
本明細書で使用される、「パッチ」は、皮膚に適用され得る医療又は化粧製品を指す。パッチの例としては、皮膚パッチ及び経皮パッチが挙げられる。皮膚パッチ又は経皮パッチは、皮膚上に配置されて皮膚内に薬物を送達する薬用接着パッチである。経皮パッチは、皮膚上に適用され、皮膚を介して血流中に特定の用量の薬物を送達する、薬用接着パッチである。ある例では、これは、身体の損傷した領域の治癒を促進する。パッチは、保存中にパッチを保護し、使用前に除去される剥離ライナー、及び／又はパッチを皮膚に接着させるための接着剤、及び／又はパッチを外部環境から保護する裏当て材を含んでいてもよい。剥離ライナーの例としては、グラシン紙、高密度化クラフトスーパーカレンダー紙、クレーコート紙、シリコーンコート紙、ポリオレフィン被覆紙などの紙系ライナー；ポリスチレン、ポリエステル、ポリエチレン、キャストポリプロピレン、及びポリ塩化ビニルなどのプラスチック系ライナー；及びいくつかのフィルムの組合せに基づく複合材料ライナーが挙げられる。接着剤層は、例えば感圧接着剤（ＰＳＡ）を含み得る。
【０１９７】
ある実施形態では、本明細書に記載の医療用製品又は、個別包装、通常は密封包装された医療用製品が提供される。個別包装は、一連の個別包装物として提供してもよい。通常、このような包装製品は、滅菌されたものとして提供される。
【０１９８】
ある実施形態では、医療用製品、本明細書に記載の医療用製品又は化粧製品を含むキットが提供され、このキットは、１又は複数の包装された医療用製品を含み得る。キットはまた、使用前に製品を前処理するための生理食塩水などを含有する容器など、他の材料又は機器を含んでいてもよい。
【０１９９】
本明細書に記載のパッケージ又はキットなどは、文書及び／又は図版入りの説明書、又はそのような説明書へのリンク、又はパッケージ若しくはキットなどに含まれる製品の使用方法又はその目的を示す他の表示を含み得る。説明書は、例えば、製品が医療用又は化粧用の使用又は目的のためのものであることを示すことができ、また説明書には、例えば、本明細書で説明するように、製品をどのように適用するか、又は製品をいつ使用するかの命令を含み得る。
【０２００】
ある例では、患者を治療する方法が提供され、この方法は、ヒト又は動物の患者であってもよい、患者の皮膚上に医療用製品を適用することを含む。ある例では、皮膚創傷又はその他の損傷若しくは傷害を治療する方法が提供され、この方法は、創傷、損傷、又は傷害の上に医療用製品を適用することを含む。ある具体例では、皮膚移植片などの移植片（例えば網状移植片又は全層移植片）などの移植片で覆われた皮膚創傷を治療する方法が提供され、この方法は、医療用製品を移植片上に適用することを含む。
【０２０１】
移植とは、身体上のある部位から別の部位に組織を移動させるための外科的処置、又は、それ自体での血液供給をもたらすことなく、別の人から組織を移動させることを指す。代わりに、移植後に新しい血液供給が増す。自家移植片及び同系移植片は、通常、外来と見なされず、したがって拒絶を誘発しない。同種移植片及び異種移植片は、レシピエントによって外来として認識され、拒絶される。
【０２０２】
皮膚移植は、創傷、火傷、感染、又は手術による皮膚の損失を治療するためにしばしば使用される。損傷した皮膚の場合、それは除去され、新しい皮膚がその場所に移植される。皮膚移植は、必要とされる治療及び入院の経過を短縮することができ、また、機能及び外観を改善することもできる。２種類の皮膚移植片、すなわち、分割厚さの皮膚移植片（表皮＋真皮の一部分）及び全厚さの皮膚移植片（表皮＋真皮全体の厚さ）がある。
【０２０３】
網状移植片は、排水及び伸張を可能にするために開窓された、完全厚さ又は部分厚さの皮膚のシートである。メッシュ移植片は、不均一な表面に適合するので、身体上の多くの場所で有用である。それらは、下にある創傷床に縫合することができるので、過剰な動きがある場所に配置することができる。さらに、これら開窓は、移植片の下に蓄積し得る流体のための出口を提供し、これが、張力及び感染リスクの低減、及び移植片の血管新生の改善を助ける。
【０２０４】
ナノフィブリルセルロースを含む医療用製品がグラフト領域に付着し、保護層として作用することが臨床試験において見出された。移植が治癒するにつれて、製品が、移植片と一緒にかさぶた様の構造体を形成する。ナノフィブリルセルロースを含む医療用製品の特性は、治癒を促進させ、また形成された乾燥かさぶたを有する膜は、通常のかさぶたが正常な創傷治癒プロセスにおいて挙動するのと同じやり方で付着が緩むことになる。
【０２０５】
医療用製品を皮膚上に適用する前に、製品は前処理、すなわち一般的には水溶液を用いて、加湿又は湿潤されてもよい。加湿又は湿潤は、例えば、水又は通常の生理食塩水（、通常、約３０８ｍＯｓｍ／ｌの浸透圧モル濃度を有する０．９０％ｗ／ｗのＮａＣｌの溶液である）を使用することによって実施してもよい。異なる濃度の生理食塩水など、他の種類の水溶液もまた使用され得る。材料の加湿又は湿潤により、皮膚との接触が増し、材料のシートの成形性が向上する。
【０２０６】
本出願はまた、本明細書に開示の医療用途のいずれかにおいて医療用製品としての製品の使用を提供する。
【０２０７】
細胞培養材料
本明細書に開示の方法を用いて、種々の細胞培養材料を調製し得る。これらの材料は、異なる種類の細胞を種々の方法で培養するのに使用され得る。ナノフィブリルセルロース製品は、細胞培養又は送達用のマトリックスとして作用する。ナノフィブリルセルロース材料の１つの利点は、セルロースナノファイバーのフィブリルネットワークの寸法がコラーゲンナノファイバーの天然ＥＣＭネットワークに非常に近いことである。さらに、セルロースナノファイバーは、非動物系材料であるため、疾患移入（disease transfer）のリスクがない。現在、市販品の大部分は動物から単離されている。本発明によれば、細胞用の透光性で多孔質のマトリックスを得ることが可能であり、その材料の大量生産は、代替物と比較して容易である。
【０２０８】
細胞増殖は、細胞のみと比較して、セルロースナノファイバーの場合のほぼ倍になり得る。細胞は、長時間、例えば２〜７日間、ＮＦＣヒドロゲル上で制御可能である。細胞は、増殖プラットフォームとしてセルロースナノファイバーマトリックスを用いてクラスターを形成するが、これは３Ｄ細胞培養足場としてのセルロースナノファイバーの有用性を示す。細胞は、ＣＮＦゲル内で層として増殖できる。セルロースナノファイバーは、無視可能な蛍光バックグラウンドを有する。セルロースナノファイバーヒドロゲルは、３Ｄ及び２Ｄ細胞培養マトリックスとして使用するのに最適な弾性、剛性、せん断応力、機械的接着、及び多孔性を有する。はＮＦＣを含有する細胞増殖培地又細胞培養培地は、細胞の維持及び増殖、並びに細胞移入に使用され得る。
【０２０９】
ある実施形態では、ヒドロゲル又は湿潤状態の膜の形態などのナノフィブリルセルロース製品を含む、細胞培養組成物若しくは細胞送達組成物、材料、又はマトリックスが提供される。細胞培養材料又は細胞送達材料は、第一の含水率で提供してもよく、また水性液体を材料に添加して第二の含水率を得てもよい。湿潤状態は、第一又は第二の含水率を指し得る。第二の含水率は、細胞の培養又は送達中などの使用中に、細胞培養組成物又は細胞送達組成物が有する含水率であってもよい。第一の含水率は、２０％未満の含水率などの、本明細書に記載の製品又は材料の含水率であり得る。第二の含水率は、ヒドロゲルで考え得る、３０％以上（５０％以上、６０％以上、又は７０％以上など）の含水率であり得る。添加された水性液体は、細胞培養培地であり得る。細胞培養培地は、細胞培養に用いられる水性媒体である。
【０２１０】
細胞培養材料又は細胞送達材料は、膜の形態又は別個の形態であり得る。細胞は、膜の表面上、例えば第一の部位で培養されでもよい。膜は次いで別の部位に移動してもよく、これは例えば患者であり得る。例えば、特定の細胞を、皮膚などの創傷又は別の損傷された組織に投与し得る。さらに別個の形態のものを同様に使用してもよい。
【０２１１】
ある実施形態では、生細胞を含む細胞培養材料又は細胞送達材料、及び、ヒドロゲルを形成する細胞培養材料又は細胞送達材料が提供される。細胞培養材料又は細胞送達材料は、細胞と共に細胞培養マトリックスを形成する。細胞は、三次元又は二次元の配置で材料中に存在し得る。細胞は、動物細胞又はヒト細胞など、例えば幹細胞などの真核細胞又は原核細胞であってもよい。
【０２１２】
ある実施形態では、ナノフィブリルセルロース製品を提供すること、及び水などの水性液体と混合することを含む、細胞培養材料又は細胞送達材料の調製方法が提供される。材料を含む混合物が得られる。混合物は、医薬品、増殖因子、栄養物、及びｐＨ調整剤などの１又は複数の補助剤とさらに組み合わせ及び／又は混合されてもよい。
【０２１３】
ある実施形態では、細胞を含む細胞培養材料を提供すること、前記細胞培養材料を水性又は非水性液体で希釈すること、任意に細胞培養材料を遠心分離し、細胞及び細胞凝集物を沈降させること、及びナノフィブリルセルロース製品を例えばデカンテーションによって除去することを含む、ナノフィブリルセルロース製品を細胞培養材料から除去する方法が提供される。
【０２１４】
ある実施形態では、細胞を含む細胞培養材料を提供すること、ナノフィブリルセルロース材料を分解可能な酵素に前記細胞培養材料を接触させること、任意に前記細胞培養材料を遠心分離して前記細胞及び細胞凝集物を沈降させること、及びナノフィブリルセルロース製品を例えばデカンテーションによって除去することを含む、ナノフィブリルセルロース製品を細胞培養材料から除去する方法が提供される。好ましくは除去されるナノフィブリルセルロース製品は酵素的に分解され、少なくとも部分的に分解された、好ましくはほぼ分解された、ナノフィブリルセルロース製品を得る。
【０２１５】
ある実施形態では、実験目的及び／又は産業目的でインビトロで細胞を維持するための培地又は培地の化合物としての、ナノフィブリルセルロース製品又はナノフィブリルセルロース材料の微生物学的使用を提供する。
【０２１６】
ある実施形態では、細胞を提供すること、前記細胞を細胞培養材料又は細胞送達材料に接触させ、例えばマトリックスを形成すること、及び前記細胞培養材料又は細胞送達材料における前記細胞を、例えば３次元若しくは２次元の配置で、前記マトリックス内などで培養することを含む、細胞の培養方法が提供される。
【０２１７】
ある実施形態では、水性媒体中に懸濁されたナノフィブリルセルロース製品を含む水性媒体及びヒドロゲル体を含む、細胞を培養するための三次元不連続体が提供される。水性媒体は、未分化細胞増殖、分化している細胞増殖、又は分化した細胞増殖を持続するのに必要な、少なくとも１種類の栄養源及び少なくとも１種類の成分を含む細胞培養培地であり得る。ある実施形態ではヒドロゲル体は相互接続されている。ヒドロゲル体は、１〜９０％の範囲、より具体的には１〜５０％、又は１〜２０％の範囲の含水率を有し得る。材料が高度に脱水される場合は、０〜２０％、０〜１０％、又は１〜１０％の範囲の含水率を有していてもよく、この材料は、ヒドロゲル体の代わりに、ナノフィブリルセルロース体として提供され得る。
【０２１８】
ある実施形態では、三次元不連続体の総体積からのヒドロゲル体の総体積は、１０〜９９％（ｖ／ｖ）の範囲（５０〜９５％（ｖ／ｖ）など）である。
【０２１９】
三次元不連続体の降伏応力は、同じ条件における対応する連続ヒドロゲルの降伏応力よりも低く、例えば、同じ条件における対応する連続ヒドロゲルの降伏応力の１〜９５％である。
【０２２０】
ある実施形態では、三次元不連続体及びその製造方法が提供され、ここで、細胞を培養するための三次元不連続体の製造方法は、
ナノフィブリル化セルロース製品を、
ｉ）均質なヒドロゲル；
ｉｉ）均質なヒドロゲルと水性媒体との組合せ；及び／又は
ｉｉｉ）水性媒体中で水和された脱水ゲル体又は乾燥顆粒化ナノフィブリルセルロース製品
の形態で提供すること；及び
前記ヒドロゲルの均質構造の機械的破壊に好ましい条件で混合し、ヒドロゲル体の懸濁物を三次元不連続体として得ること
を含む。
【０２２１】
ある実施形態では、細胞培養マトリックスが提供される。ある実施形態では、本明細書に開示される細胞培養材料を提供すること、細胞を提供すること、水性細胞培養培地を提供すること、及びこれらを混合して細胞培養物を得ることを含む、細胞培養物及び細胞培養物の調製方法が提供される。
【０２２２】
ある実施形態は、物品及び細胞培養のための物品の使用が提供され、本物品は、
表面を有する基板、
水性媒体及び前記水性媒体中に懸濁されたナノフィブリルセルロース製品を含むヒドロゲル体を含む三次元不連続体、又は、水性媒体及び前記水性媒体中に懸濁されたナノフィブリルセルロース製品を脱水形態で含むヒドロゲル体を含む三次元不連続体、及び
任意に、細胞培養培地、細胞外マトリックス成分、血清、増殖因子、タンパク質、抗生物質、保存料からなる群から選択される少なくとも１つの成分を含む。
三次元不連続体を含む物品は、細胞培養ボトル、細胞培養プレート及び細胞培養皿、多壁培養プレート、マイクロタイタープレート、ハイスループットプレートなどの細胞培養に好適な任意の物品であり得る。好ましくは、物品は細胞培養グレードである。
【０２２３】
ある実施形態では、細胞又は組織を培養するための三次元不連続体の使用が提供される。
【０２２４】
ある実施形態では、本明細書に開示の三次元不連続体中で細胞を輸送することを含む、細胞の輸送方法が提供される。
【０２２５】
ある実施形態では、三次元不連続体を提供すること、少なくとも１つの細胞を前記三次元不連続体に接種すること、及び細胞塊を得るために培養することを含む、細胞又は組織の三次元培養又は二次元培養のための方法が提供される。
【０２２６】
ある実施形態では、第一の容器及び第二の容器を含むキットが提供され、第一の容器が三次元不連続体、又は乾燥粉末、濃縮顆粒、若しくは濃縮ヒドロゲル体などの脱水形態の三次元不連続体を含み、及び第二の容器がセルラーゼを含む。
【０２２７】
「三次元不連続体」という用語は、三次元不連続構造を有する系を指す。前記不連続体は、水性媒体、並びに前記水性媒体に懸濁されたセルロースナノフィブリル及び／又はその誘導体を含むヒドロゲル体を含む。
【０２２８】
「不連続」とは、不連続体の不均質構造、又は不連続体内の物理的な連続性の中断、例えば、ヒドロゲル体による水性媒体中の中断、又は水性媒体によるヒドロゲル体内及び／又はヒドロゲル体間の中断などを指す。一般に不連続材料は、部分的分離を含む、複数の分離した、本体、ドメイン、顆粒、及び粒子などを含んでいてもよく、これらは実質的に球状、楕円形など、又は不均一な形状を有し得る。複数の本体、ドメイン、顆粒、及び粒子などは、部分的に相互接続されていてもよい。
【０２２９】
「ヒドロゲル体」及び「ヒドロゲルドメイン」は、ヒドロゲルのアリコート、分割物、ドメイン、画分、部分、又は用量を指す。ヒドロゲル体は、辺縁の明瞭な形状、辺縁が不明瞭な形状、対称的な形状、又は非対称的な形状を有し得る。
【０２３０】
三次元不連続体又はヒドロゲル体の文脈で使用される場合の「懸濁された」又は「懸濁物」は、水性媒体とヒドロゲルとの不均質な混合物を指し、ここで、ヒドロゲルは、別個の及び／又は相互接続されたヒドロゲル体として存在し得る。
【０２３１】
ヒドロゲル体の文脈で使用されるとき、「相互接続された」及び「相互接続」は、ヒドロゲル体が互いに接触している系を指す。接触は、ヒドロゲル体とヒドロゲル体との間の直接的な接続であってもよく、又は、ヒドロゲル体が緩く接続されていてもよい。ヒドロゲルの均質な構造が、例えば混合によって破壊されると、得られる不連続構造は、異なるサイズ及び形態のヒドロゲル体を特徴とする。得られる系は、相互接続されたゲル体間に水性の空洞を含んでいてもよく、又は、緩く接続されたヒドロゲル体は、互いに接触した水性媒体中で「浮かんで」いてもよい。ヒドロゲル体は、例えば、系内に存在する細胞又は他の成分を介して間接的に接続されていてもよい。
【０２３２】
「細胞培養マトリックス」という用語は、細胞及び／又は組織、並びに三次元不連続体を含む系を指し、細胞及び／又は組織は、三次元又は二次元配置の前記不連続体に少なくとも部分的に埋め込まれている。細胞培養の文脈での三次元及び二次元は、細胞の配置方法を指し、例えば、三次元は、クラスター又はスフェロイド様配置を指し、二次元は単層又は層状の配置を指し得る。
【０２３３】
「細胞培養」又は「細胞の培養」という用語は、細胞又は組織の維持、輸送、単離、培養、増殖、継代及び／又は分化を指す。細胞は、個々の細胞、単層、細胞クラスター又はスフェロイドのような任意の配置であってもよく、又は組織としての配置であってもよい。
【０２３４】
「細胞培養マトリックス」という用語は、細胞培養のため、及び、組織の基礎構造を模倣するために細胞の接着に利用可能な付着表面を増やす増殖用マトリックスを提供するために構成された材料を指す。
【０２３５】
「細胞培養用物品」という用語は、シングルウェルプレート、並びに６、１２、９６、３８４、及び１５３６ウェルプレートなどのマルチウェルプレート、ジャー、ペトリ皿、フラスコ、多層フラスコ、ビーカー、プレート、ローラーボトル、スライド（チャンバー培養スライド及びマルチチャンバー培養スライドなど）、チューブ、カバースリップ、バッグ、膜、中空繊維、ビーズ及びマイクロキャリア、カップ、スピナーボトル、灌流チャンバー、シリンジ、バイオリアクター、及び発酵槽を含む、細胞培養に好適な任意の物品を指す。
【０２３６】
「脱水された形態」とは、必ずしも全てではないがいくらかの水が当該材料から除去される材料の形態を指す。したがって、「脱水される」という用語は、例えば濃縮されたスラリー、顆粒、フレーク、及び粉末を包含する。脱水された材料は、０〜９０％の範囲（０〜８０％、０〜５０％、１〜５０％、１〜４０％、１〜３０％、１〜２０％、１０〜５０％、１０〜４０％、１０〜３０％、又は１〜１０％など）の含水量を有し得る。
【０２３７】
「キット」という用語は、三次元不連続体又はそれを用いた細胞培養のための物品の方法、アッセイ、又は操作を容易にする物品又は容器の組合せを指す。キットは、キットの使用方法を説明する説明書（例えば、本発明の方法を記載する説明書）、カートリッジ、混合ステーション、化学試薬、及び他の成分を含み得る。キット成分は、発送、保管、又は使用のための１つの容器（箱、包装材など）に一緒に包装してもよく、又は２つ以上の容器に包装してもよい。
【０２３８】
三次元不連続体、細胞培養マトリックス又は細胞培養物品は、さらに、栄養物、緩衝剤、ｐＨ指示薬、細胞外マトリックス成分、血清、増殖因子、抗生物質、保存剤、及びタンパク質からなる群から選択される好適な添加剤をさらに含み得る。
【０２３９】
三次元不連続体を含むゲル体の画分体積は、三次元不連続体の全体積の５０％〜９９％であってもよく、したがって、局所的なＣＮＦ濃度は、実体全体のそれよりも高くてもよく、低くてもよい。ゲル体の画分体積は、例えば、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、又は９９％であり得る。ゲル体の画分は、例えば、顕微鏡検査又は沈降分析によって、容易に測定し得る。
【０２４０】
本発明の三次元不連続体、及び細胞培養材料又は細胞培養物品を用いて、任意の細胞を培養することができる。動物細胞（例えば哺乳動物細胞など）、植物細胞、藻類及び真菌細胞などの真核細胞、並びに細菌細胞などの原核細胞は、三次元不連続体及び物品を用いて増殖させることができる。細胞は、任意の正常又は異常組織型由来のヒト一次細胞、任意の組織型由来のヒト二次細胞株、ヒト不死化細胞株、及び原発性腫瘍又は転移性腫瘍のいずれか由来のヒト癌細胞であり得る。細胞は、胚性幹細胞、非ヒト胚性幹細胞、人工多能性幹細胞、体性多分化能性幹細胞、体性多能性幹細胞、組織特異的幹細胞、間葉幹細胞、又は前駆細胞、神経幹細胞、肝性幹細胞若しくは内皮幹細胞を含む、多能性、多分化能、少能性、又は単能性細胞などの任意の未分化細胞であり得る。本発明の三次元不連続体又は物品を用いて培養するのに好適な細胞は、ヒト又は非ヒトＥＳＣである。ヒト又は非ヒトｉＰＳＣも好適である。ある態様では、本発明の製品に使用されることになる細胞は、公衆に利用可能な確立されたｈＥＳ細胞株から誘導されるか又は、前記製品が由来するヒト胚の破壊をもっぱら伴わない方法によって得られる、任意の幹細胞である。ある態様では、異なる起源の１以上の細胞の種類を共培養物として培養する。
【０２４１】
三次元不連続体、物品、材料、及び方法は、長時間の細胞の培養を提供する。未分化細胞を培養する際には、細胞塊の多能性を維持しながら、数回の増殖及び継代を行うことができる。これにより、多能性細胞塊を、例えば治療のために必要なより多くの量に増やすことができる。
【０２４２】
本発明の三次元不連続体、材料、物品、及び方法を用いて培養された細胞は、輸送前の細胞凍結を必要とせずに、培養系又は物品中で輸送できる。本発明のシステム及び用途において、培養細胞は、三次元不連続体、材料、又は物品において、それらを培養した後に直接輸送することができ、例えば、３７℃で追加の工程を必要とせず、輸送において使用したのと同じ系及び装置を使用して、輸送された細胞の培養を継続できる。輸送された細胞はマトリックスから回収でき、培養は二次元培養又は三次元培養で継続し得る。
【０２４３】
培養細胞の細胞株及び意図する用途に応じて、培養を二次元又は三次元で行い得る。細胞は三次元不連続体又は物品上又はその中に分散又は接種されることで、ヒドロゲル体上の細胞の二次元又は三次元増殖、及びヒドロゲル体内部の増殖細胞及び培養細胞の細胞外構造の浸透を可能にする。
【０２４４】
セルロースナノファイバーの除去は、例えば、セルロース分子並びにヘミセルロースなどのその中にある他の木材由来成分の部分的又は完全分解のために必要ないくつかの又は全ての酵素など、１又は複数の酵素を含む酵素混合物を用いて行い得る。酵素の例としては、エキソグルナーゼなどのエキソセルラーゼ及びエンドグルナーゼなどのエンドセルラーゼが挙げられる。さらなる例としては、当該ＮＦＣのための設計された酵素混合物、及び市販のセルラーゼ−ヘミセルラーゼ調製物が挙げられる。混合物の組成は、そのＮＦＣの製造に使用される原料の化学組成に応じて多様であり得る。例えば、カバノキパルプをＮＦＣの製造に使用する場合、混合物は、未処理のエンドセルラーゼ及びエキソセルラーゼ又はその一部、エンド−キシラナーゼ、並びに１３−Ｄ−グリコシダーゼ及び１３−Ｄ−キシロシダーゼを少なくとも含む。針葉樹由来のＮＦＣの加水分解のためには、混合物は、エンドマンナーゼ及び１３−Ｄ−マンノシダーゼを少なくとも補充する必要がある。精製された酵素成分からプールされた、設計された混合物の利点は、それらが、市販の酵素調製物の場合によくみられるような、副活性、培養生物由来のデブリ、又は培養ブロス由来の残渣などの余分なタンパク質又は他の不要な成分を含まないことである。特に有害なのは、製剤が、培養された細胞表面を攻撃し得るプロテアーゼを含む場合である。植物系材料の完全加水分解のために指定された市販の酵素混合物は、ＮＦＣの加水分解において、より好ましくは、少なくとも粗精製工程（ゲル濾過又は透析など）の後に、使用することができる。酵素調製物が設計されたものであるのか又は市販の混合物のものであるのかに関わらず、成分は、例えば、ｐＨ、温度、及びイオン強度に関して、ＮＦＣを最適に加水分解できるように選択される。室温から６０〜８０℃までの温度で酸性ｐＨ値（ｐＨ３．５〜５）又は塩基性ｐＨ値（ｐＨ６〜８）のいずれかに作用する、市販の調製物が入手可能である。ほとんどのセルラーゼ及びヘミセルラーゼに最適な温度である３７℃で細胞を増殖させることが非常に多い。培養された細胞株にはさらに遺伝子操作を行い、必要な酵素タンパク質を培養系に産生させ得る。
【０２４５】
三次元不連続体は、ナノフィブリルセルロース製品を第一の水性媒体中に供給してヒドロゲルを提供する工程、及び前記ヒドロゲルを第二の水性媒体と混合して、前記第二の水性媒体中のヒドロゲル体の懸濁液を得る工程を含む方法によって得ることができる。第一及び第二の水性媒体は、同じ種類の媒体であってもよいが、例えば第一の媒体が水であり第二の媒体が細胞培養培地であるなど異なっていてもよい。濃縮されたヒドロゲル又は乾燥セルロースナノフィブリルを顆粒化して顆粒を得、水性媒体中で前記顆粒を水和させ、及び、前記水和された顆粒を混合、任意に水性媒体を添加してヒドロゲル体の懸濁液を得ることにより、濃縮セルロースナノフィブリルヒドロゲル又は乾燥セルロースナノフィブリルからも三次元不連続体を作成することができる。ヒドロゲルの不連続構造は、例えば、単純な顕微鏡による分析又は降伏応力の測定、及び対応するＮＦＣ濃度を有する均質なヒドロゲルとの比較などにより検証することができる。
【０２４６】
不連続ゲル構造は、濃縮セルロースナノファイバー製品（例えば、１０〜３０％ｗ／ｗ）から、又は乾燥セルロースナノファイバー製品からも作製することができる。乾燥材料又は濃縮材料を使用する場合、試料は最初に適当なサイズ（例えば０．１〜２ｍｍ）に顆粒化され、水又は細胞培養培地中で水和され、次いで適切な方法を用いて連続形態又は不連続形態のいずれかに活性化される。２〜２０μｍの範囲の平均直径を有する噴霧乾燥粒子を出発材料としても使用することができる。このような種類の不連続ゲルにおける制御された多孔性は、粒子サイズ及び総濃度、すなわち膨潤したゲルドメイン又はゲル体間の距離に依存する。
【０２４７】
本明細書に記載の製品は、１又は複数の製品を含有する梱包材中に梱包されて提供されてもよい。製品は、例えば製品を乾燥又は一定の含水量で提供する場合などに汚染されない状態に保ち、且つ含水量を維持するために、密封された梱包材に梱包されてもよい。乾燥又は脱水状態で提供された製品を使用する場合、製品は使用前に所望の含水量に加湿し得る。
【実施例】
【０２４８】
実施例１：拡散を利用した架橋
ケミカルパルプと触媒酸化されたＮＦＣとの混合物からフィルムを作成した。このフィルムを支持体上に準備し、次いでＣａＣｌ２溶液及びＭｇＣｌ２溶液に浸漬して、フィルム中に元から存在するナトリウムイオンを２価の金属カチオンに交換した。いずれの特定の理論に束縛されることなく、アニオン性パルプ繊維とフィブリルネットワークとの間の静電結合により、内部結合が促進され、最終的にフィルム特性に反映されると考えられた。湿潤フィルムをＣａＣｌ２水溶液又はＭｇＣｌ２水溶液へ浸漬し、経時的にフィルムを凝固させた。凝固したフィルムを過剰量の塩を用いて乾燥させると、弾性のある皮膚状の材料が形成された。材料を水中で再加湿及び再乾燥させると、二価カチオン塩無しで調製されたフィルムと比較して機械的特性が改良された紙様フィルムが製造された。破断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像化により、二価カチオンによる内部膜強度の増強が裏付けられた。
【０２４９】
材料
未完走（ＮＤ）広葉樹（カバノキ）クラフトパルプ（ＢＨＫＰ）及び乾燥漂白広葉樹クラフトパルプは、フィンランドのパルプミルから得られ、さらに処理することなく使用された。ＢＨＫＰを実験室で熱処理して、目的に適合した繊維特性を有するＨＴ  ＢＨＫＰを製造した（表１）。酸化ＮＦＣは、Ｓａｉｔｏ、Ｔ、Ｋｉｍｕｒａ、Ｓ、Ｎｉｓｈｉｙａｍａ、Ｙ＆Ｉｓｏｇａｉ、Ａ．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ｎａｎｏｆｉｂｅｒｓ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  ＴＥＭＰＯ−ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｔｉｖｅ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ．Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ８、２４８５−２４９１（２００７）に記載のＢＨＫＰで作成した。広葉樹セルロースは、２、２、６、６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルラジカル（ＴＥＭＰＯ）媒介系で酸化し、水に分散された高結晶性かつ個別化されたセルロースナノファイバーを酸化セルロース／水スラリーを機械的に処理することにより調製した。
【０２５０】
ＮＦＣのカルボキシレート含有量は０．８ｍｍｏｌ／ｇであった。ＮＦＣは、２．５％の濃度及びｐＨ５．５でＮａ＋型にて保存された。透過型電子顕微鏡により測定されたフィブリルの平均幅は、約７ｎｍであった。塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）及び塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）をＳｉｇｍａ−ａｌｄｒｉｃｈ社から購入し、そのまま使用した。
【０２５１】
【表１】
2021527736.tif 000003
【０２５２】
ナノフィブリルセルロースフィルムの調製
酸化ＮＦＣ（１５ｇ）、パルプ（１５ｇのＮＤ  ＢＨＫＰ、ＢＨＫＰ、又はＨＴ  ＢＨＫＰ）、及び水の混合物を、Ｕｌｔｒａ  Ｔｕｒｒａｘミキサー（Ｄ１２５  Ｂａｓｉｃ、ＩＫＡ社）を用いて、全体濃度３％で２０分間ホモジナイズして、均質なヒドロゲルを得た。次いで、２５ｇのセルロースヒドロゲルを、ロッドコーティングセットアップによりテフロン（登録商標）型（６０ｍｍ×１４０ｍｍ）上に塗布した。型を、３時間穏やかに混合した０．３Ｍの塩溶液（ＭｇＣｌ２又はＣａＣｌ２）の１０００ｍｌの槽中に移した。時間と共にヒドロゲルが凝固し、フィルムが支持体から分離した。次いで、固体フィルムを水槽（１０００ｍｌ）中に移し、穏やかな混合下で１５分間又は１時間保持して、過剰の塩を除去した。フィルムは２３℃、相対湿度５０％（ＲＨ）で２４時間乾燥させた。空気乾燥フィルムを水槽中に１５分間又は１時間再浸漬した後、２３℃、５０％ＲＨでの乾燥を繰り返した。
【０２５３】
分析
金属含有量（Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ）の分析のために、１５０ｍｇのフィルム試料をテフロン（登録商標）容器中の１０ｍｌの硝酸と混合した。容器を、２００℃で１時間、電子レンジ（Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ、Ｅｔｈｏｓ社）中で加熱した。容器の冷却後、試料を５０ｍｌのＭｉｌｌｉ−Ｑ水で希釈した。Ｆ−ＡＡＳ（ＡＡ２４０、Ｖａｒｉａｎ社）を用いてナトリウム含有量を測定した。カルシウム含有量及びマグネシウム含有量をＩＣＰ−ＯＥＳ（ＤＶ７１００、Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ社）で分析した。
【０２５４】
フィルムの引張試験は、５０Ｎロードセルを備えた、ゲージ長さ４０ｍｍのＩｎｓｔｒｏｎ  ４２０４  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｔｅｓｔｅｒを用いて２３℃、５０％ＲＨで行った。クロスヘッド速度の速度は１ｍｍ／分であった。フィルム試料は１０ｍｍ×５０ｍｍのサイズであり、機械試験前に２３℃、５０％ＲＨで３時間以上平衡化された。フィルムの厚さは、紙及びボードの厚さに関する国際規格（ＩＳＯ５３４）にしたがって、一定の低圧力下で、厚さ計によって推定された。フィルム密度は、２３℃、５０％ＲＨでコンディショニングした後の乾燥フィルムの実際の寸法及び重量から計算した。この見かけ密度の測定は、各試料について３回以上繰り返した。１００℃、３時間での加熱の前後の重量からコンディショニングしたフィルムの含水量を算出した。
【０２５５】
ＳＥＭは、１０３００倍及び３５４９０倍の倍率（Ｓｉｇｍａ  ＶＰ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＦＥ−ＳＥＭ、Ｚｅｉｓｓ社）でフィルムを撮像するために適用された。ＨＴ  ＢＨＫＰ／フィブリルセルロースの湿潤フィルムを、フィルムの凍結乾燥前に、０．３ＭのＭｇＣｌ２溶液又は０．３ＭのＣａＣｌ２溶液に３時間浸漬した。対応するフィルムも、水に浸漬して空気中で乾燥させた後に撮像した。この場合、乾燥フィルムを液体窒素中に浸漬し、破断してフィルムの内部構造を明らかにした。動作電圧は３ｋＶであり、作動距離は約２．５ｍｍであった。撮像の前に、試料は金及びパラジウムでスパッタされた。
【０２５６】
結果及び考察
酸化ＮＦＣとパルプの湿潤フィルムを二価カチオンで固定する原理は、図１に示される。ＮＦＣ（Ｎａ＋型）及びパルプの均質な懸濁液は、まず支持体上に広げられ、次いで、ＣａＣｌ２又はＭｇＣｌ２などの２価の金属塩の水溶液中に浸漬される。ＮＦＣ／パルプ中のナトリウム対イオンは、拡散、イオン交換、及びアニオン性ＮＦＣ／パルプ上の二価カチオンの結合に有利なドナン効果の作用によって、Ｃａ２＋又はＭｇ２＋に置換される。二価カチオンは、フィブリルと繊維との間のカルボキシレート基を架橋し、これにより、フィルムの厚さにわたる拡散が完了するのに必要な時間内にフィルムの凝固がもたらされる。次いで、過剰の塩は、純水中での拡散によって、湿潤フィルムから除去される。
【０２５７】
支持体上のＮＦＣ／パルプ湿潤フィルムを水に浸漬すると、水にＮＦＣ／パルプ混合物が分散された。反対に、ＣａＣｌ２水溶液又はＭｇＣｌ２水溶液中に浸漬すると直ちにフィルムの凝固が開始した。フィルム厚及び塩溶液の濃度などのいくつかの要因に応じて、凝固の完了に通常は１〜３時間を要した。水中での第二の処理は、凝固した湿潤フィルムの外観を変化させなかった。フィルムを空気中で乾燥させても、湿潤、弾性、かつ皮膚様材料のままであった。通常、グリセロール又はその他のポリアルコールのような柔軟剤は、ＮＦＣ／パルプフィルムに同様の弾性をもたらし得る。フィルムの再湿潤及び再乾燥によって、より乾燥した紙様のフィルムになったため、明らかに、いくつかの塩化物が構造中に引き続き存在していた。再湿潤後、ＣａＣｌ２処理フィルムのカルシウム含有量は、１ｋｇ当たり約４５０ｍｍｏｌのカルボン酸塩含有量と比較して、１ｋｇ当たり１６０〜２３０ｍｍｏｌであり、Ｃａ２＋とカルボキシレート基の１：２の化学量論比に近づいた（表２）。反対に、水中への２回目の浸漬により、ほとんどのＭｇ２＋（ＭｇＣｌ２処理フィルム）とＮａ＋（未処理フィルム）がフィルムから除去された。
【０２５８】
【表２】
2021527736.tif 000004
【０２５９】
処理されたＮＦＣ／パルプの金属カチオンの結合は、元のカルボキシレート含有量、イオン交換手順及び洗浄手順、並びに金属カルボキシレート相互作用の強度などのいくつかの要因に依存する。Ｃ６−カルボキシル基のｐＫａ値は２．８〜３．７であるので、ｐＨ５．５ではカルボキシル基の大部分が解離し、金属カチオン（Ｎａ＋、Ｃａ２＋又はＭｇ２＋）と結合した。一方、表２のデータが示すように、大過剰の水にフィルムを浸漬すると、使用する金属塩に応じて、平衡をシフトして非解離カルボン酸形態が優勢になる。酸化ナノフィブリル化セルロースに対するＣａ２＋の収着は、硝酸（ＨＮＯ３）水溶液又は硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）水溶液中に浸漬した後のＭｇ２＋の収着よりも強い。
【０２６０】
Ｎａ＋型のＮＦＣ／パルプ湿潤フィルムの凍結乾燥及びそれに続くＳＥＭ画像化により、ＮＦＣに典型的な多孔質の、フィブリル状構造体及び膜型構造体が可視化された（図２Ａ）。これらの構造体は、ほとんど目には見えないパルプ繊維上の画像で支配的であった。対照的に、ＣａＣｌ２水溶液又はＭｇＣｌ２水溶液中で凝固した直後にフィルムが凍結乾燥された場合、パルプ繊維が画像において支配的であった（図２Ｂ及び図２Ｃ）。明らかに、この場合、多孔質ネットワークを形成したパルプ繊維の表面には、ＮＦＣが付着していた。
【０２６１】
別のＳＥＭ画像のセットは、水に浸漬し、乾燥し、再湿潤し、再乾燥した後の、ＮＦＣ／パルプ凝固フィルムから収集したものである（図３）。フィルムは凍結破砕され、フィルムの断面を表す破断面上を撮像した。Ｃａ２＋型のフィルム及びＭｇ２＋型のフィルムの断面は、０．５μｍ以下の厚さの水平ラメラの繰り返しを有する圧密化構造を明らかにした（図３ｂ及び図３ｃ）。破断面では繊維の分離は認められなかった。これに対し、Ｎａ＋型のフィルムは、凍結破壊の間に明らかに層間剥離し、より低い内部強度を示した（図３ａ）。この場合、Ｎａ＋型の無処置のフィルムは、平均的にＣａ２＋型のフィルム及びＭｇ２＋型のフィルムよりも高密度であるが、個々の繊維は破断面で目に見えるようになった（表３）。乾燥中、シートの横方向の寸法が実質的に一定に保たれるため、シートの圧密化は、垂直方向にのみ生じた。
【０２６２】
低い密度に加えて、Ｃａ２＋型のフィルム及びＭｇ２＋型のフィルムは、Ｎａ＋型のフィルムよりも高い弾性率及び比引張強さを有し、材料の内部強度に対する二価カチオンの正の効果を再び示した（図４Ｂ）。フィルムのＣａＣｌ２及びＭｇＣｌ２での処理はまた、フィルムの破断ひずみを増大させた（図４Ａ）。この増加はＨＴ  ＢＨＫＰで最大であり、その繊維は未処理クラフトパルプの繊維より縮れていた（表１）。カウンターイオンは、フィルム特性の試験において適用された一定条件下、２３℃及び５０％ＲＨでのシートの含水量に有意に影響しなかった（表３）。ひずみ百分率は、破断ひずみとしても知られる破断伸び率を指し、これは、試験片の破断後の変化長さと初期長さとの比である。
【０２６３】
【表３】
2021527736.tif 000005
【０２６４】
結論
酸化ＮＦＣとパルプの湿潤フィルムの対イオンとしてのＮａ＋のＣａ２＋又はＭｇ２＋への交換により、湿潤状態及び乾燥状態でのフィルムの内部強度を増大される。ＣａＣｌ２又はＭｇＣｌ２などの、過剰の二価金属塩の存在下では、フィルムの乾燥により、弾性的な皮膚様材料が形成される。乾燥前の過剰な塩を除去することにより紙様フィルムが得られ、その特性は使用されるパルプの種類にも依存する。縮れたパルプ繊維は破断伸びが大きいフィルムを提供する。
【０２６５】
実施例２：時間誘発性の架橋
本実施例は、フロック形成無しで、熱処理された漂白クラフト広葉樹パルプ（ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷ）上で沈殿したＣａＣＯ３を用いてＣａ２＋／酸化ＮＦＣを架橋することにより、セルロースフィルムの機械的特性を改良する方法を示す。ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰ及びＮＦＣを含有するセルロースゲル中に無水酢酸（ＡＣ２Ｏ）を添加して薄いシートを製造することができる。この手順では、Ａｃ２Ｏの添加により、酸加水分解を介してｐＨが７．３から４．８に低下し、Ｃａ２＋カチオンが放出される。その結果、遊離カルシウムカチオンは、ＮＦＣ上のカルボキシル基と結合することができ、これにより、紙様フィルムが形成された。酸加水分解中の望ましくないフロック形成を防止でき、これによりプロセスが促進され、工業的規模に適したものとすることができた。引張特性の測定により、異なる比率のＮＦＣとＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰを有するセルロースゲルにＡｃ２Ｏを添加することによって、比引張強さ及び破断ひずみが増したことが明らかになった。このアプローチは、繊維ネットワーク中のカルボキシル基でＣａ２＋を架橋することにより、梱包材料の機械的特性を改善するための効率的で安価な方法の代表例である。
【０２６６】
材料
フィンランドのパルプミルからＨＴ  ＢＫＨＷ及びＴＥＭＰＯ酸化ＮＦＣ（Ｎａ＋型）を得、これ以上の処理を行わずに使用した。ＮＦＣ分散液の濃度は２．５％であり、そのナトリウムカルボキシレート含有量は０．８ｍｍｏｌ／ｇ、ｐＨ５．５であった。酸化ＮＦＣのカルボキシレート含有量は０．８ｍｍｏｌ／ｇであった。透過型電子顕微鏡によって測定されたフィブリルの平均幅は、約７ｎｍであった。Ｌｈｏｉｓｔ社（フランス）の石灰及びＶＷＲ社の無水酢酸をさらに精製することなく使用した。ＡＧＡ社（フィンランド）の純粋ＣＯ２ガスを使用した。
【０２６７】
パルプ繊維上へのＰＣＣ共沈降
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、二段階で炭酸化することにより製造できる。最初に、酸化カルシウム（石灰）に水を加えて水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を得る。このプロセスは石灰消化と呼ばれる。次に、消石灰は二酸化炭素と反応して沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）を形成する。
【０２６８】
この研究では、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）を５０℃で１０分間、高せん断ミキサーで石灰と水とを混合して製造した。次いでＨＴ  ＢＫＨＷパルプの固形分を約２５±２％に調整し、ＫＭ０９８ケンウッドミキサーで中程度の回転速度で混合した。５分間の混合後、消石灰を１：９の割合でパルプに添加した。次いで、懸濁液を中程度の速度で１０分間再度混合した。混合後、４つの異なる試料のｐＨを測定することにより、Ｃａ（ＯＨ）２の均質性を試験した。許容可能な均質性は、ｐＨ１２．６±（０．２）で達成された。ＰＣＣ共沈降は、ＣＯ２ガスを０．３Ｎｌ／分の流量で被覆混合チャンバー内に供給することによって達成された。ＣＯ２は水相に溶解して炭酸を形成し、これはＣａ（ＯＨ）２と反応してＣａＣＯ３を形成する。反応の終了は、ｐＨが７．７±０．１に達したときに起こると考えられた。ガス流は停止され、混合はさらに３０分間継続した。最終的なｐＨは８．３±０．１であった。標準ＩＳＯ２１４４：１９９７（Ｅ）によって決定されたＰＣＣ含有量は、７．５９±０．１３重量％であった。
【０２６９】
ＮＦＣフィルムの調製
ＮＦＣとＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰと水との混合物を２．３％で２０分間ホモジナイズした。Ｕｌｔｒａ  Ｔｕｒｎａｘミキサー（ＩＫＡ社、Ｄ１２５  Ｂａｓｉｃ）を用いて２０分間機械的に分解し、均一なヒドロゲルを得た。次いで、Ａｃ２Ｏを有するセルロースヒドロゲル（３５ｍｇ）を、ロッドコーティングセットアップ（Ｋ１０１コントロールコーター、ＲＫ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｏａｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、Ｈｅｒｔｓ、ＵＫ）により、テフロン（登録商標）型（６０ｍｍ×１４０ｍｍ）上に加えた。ＨＴ  ＢＫＨＷＰの乾燥重量の１．５％のＡｃ２Ｏをヒドロゲル混合物に添加し、数秒間混合した。さらなる前処理なしのこれらＮＦＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰフィルムを２３℃、５０％ＲＨで２４時間乾燥させた。ＨＴ  ＢＫＨＷパルプとＮＦＣとの間で異なる比率（３０：７０、５０：５０、６０：４０、７０：３０）で作成されたフィルムの機械的性能を評価した。
【０２７０】
分析
５０Ｎロードセルを備え、ゲージ長さ（４０ｍｍ）及びクロスヘッド速度１ｍｍ／分のＩｎｓｔｒｏｎ  ４２０４  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｔｅｓｔｅｒを用いて２３℃、５０％ＲＨでセルロースフィルムの引張試験を行った。フィルム試料は幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、機械試験前にＲＨ５０％で３時間以上平衡化した。フィルム撮像のために、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を倍率１０３００倍及び３５４９０倍（Ｚｅｉｓｓ  Ｓｉｇｍａ  ＶＰ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＦＥ−ＳＥＭ））で使用した。動作電圧は３ｋＶであり、作動距離は約２．５ｍｍであった。撮像の前に、試料は金及びパラジウムでスパッタされた。
【０２７１】
機械的試験測定の間、５０％の相対湿度（ＲＨ）及び２５℃の温度を維持した。フィルムの厚さは、紙及びボードの厚さに関する国際規格（ＩＳＯ５３４）にしたがって、一定の低圧力下で、厚さ計によって推定された。厚さ測定及び機械的試験中のＲＨ条件は維持された（ＲＨ５０％及び２５℃）。２３℃、５０％ＲＨでのコンディショニング後の乾燥フィルムの体積及び重量からフィルム密度を計算した。この見かけ密度測定は、各試料について３回以上繰り返した。１００℃、３時間での加熱の前後の重量からコンディショニングしたフィルムの含水量を算出した。
【０２７２】
結果及び考察
ＣａＣＯ３などの不溶性無機充填剤を添加することにより繊維の結合能力が向上するが、充填剤とセルロースとの間の非結合領域を同時に強化させ得る。本研究では、Ｃａ２＋カチオンで架橋することによりセルロースフィルムの機械的特性を改善し、セルロースフィブリルと充填剤との間の結合面積を増大させる方法を提供する。この手順では、Ａｃ２Ｏを加えることにより、Ｃａ２＋カチオンが放出され、ＮＦＣ上のカルボキシル基と反応する。ＨＴ  ＢＨＫＰの乾燥重量の１．５％Ａｃ２Ｏは、架橋後のセルロースゲルの凝集を防止するために最適化された。
【０２７３】
ＰＣＣ−繊維−ＮＦＣネットワークの混合物は、形成された複合材料の強度を高めることができた。ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰとＮＦＣの組み合わせにより作成されたセルロースフィルムを製造することが可能であった。実際に、短いセルロースフィブリルとの混合物中の長いセルロース繊維によって作成された水素結合ネットワークにより、剛性の高いセルロースフィルムを製造することができた。短いフィブリルは共に密に束ねることができ、結合の実質的な脆弱化を防止する。さらに、より長いセルロース繊維により、最終セルロース製品の柔軟性が高まる。しかし、ヘミセルロース及びリグニンは、製品の引張強度に大きく影響を及ぼさない。
【０２７４】
ＨＴ  ＢＨＫＰと酸化ＮＦＣ間の異なる比率の使用は、最終セルロース製品に影響することが見出された。セルロースフィルムの引張強度特性（引張強度、破断ひずみ、ヤング率）の結果を図５に示す。表４は、７０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰ及び３０％のＮＦＣを有するセルロースフィルムが、最も高い比引張強さ及び破断ひずみを有することを示す。これは、７０％未満のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰを含有したセルロースヒドロゲルと比べて、ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰ／ＮＦＣ（７０：３０）のその均一なセルロースヒドロゲルがカルシウムカチオンをより多く放出してカルボキシル基と架橋し得るためであった。
【０２７５】
ＮＦＣとＨＴ  ＢＨＫＰの異なる比率での組み合わせによってより高品質のセルロースフィルムも構築された（表４）。７０％超のＮＦＣを含有するフィルムが顕著な収縮を有し、乾燥後に脆弱であったことにも留意されたい。これらの低品質フィルムの機械的特性を測定することは不可能であった。添加されたＡｃ２Ｏのモル濃度は、ＣａＣＯ３を含有したセルロース繊維の乾燥含有量に応じて変化させた。７０％のセルロース繊維（ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＨＫＰ）を有する試料は、８μｌのＡｃ２Ｏを必要とした。
【０２７６】
Ａｃ２Ｏを有するセルロース混合ゲルの薄層を２４時間、５０％ＲＨ及び室温（ＲＴ）で乾燥させ、均質な外観及び均一な厚さを有するセルロースフィルムを得た。セルロースフィルムの乾燥中、放出されたカルシウムカチオンはＮＦＣのカルボン酸基と結合を形成することができる。
【０２７７】
Ａｃ２Ｏを添加することにより、酸性加水分解により１５分間でｐＨを７．３から４．８に低下させる。この穏やかな酸性条件下で、ＮＦＣ上のカルボキシル基とカルシウムカチオンの間に結合が生じ、セルロースフィルムの機械的特性が改善された。実際、セルロースフィルムは、正の電荷を帯びたカルシウムカチオンと、ＮＦＣ上の負の電荷を帯びたカルボキシレート基との間のイオン架橋相互作用に基づいて調製された。しかしながら、Ａｃ２Ｏを添加した後のモジュラスは変化しなかったが、破断強度及び破断ひずみが発達した。セルロースフィルムの最大強度及び靭性は、セルロース繊維間の架橋の生成を強化した架橋プロセスによって引き起こされた。
【０２７８】
調製されたセルロースフィルム表面のＳＥＭ画像（図６ａと６ｂ）は、異なる倍率でＡｃ２Ｏを添加する前の繊維表面上の沈殿ＣａＣＯ３の微粒子を示し、一方、これらのＣａＣＯ３微粒子はＡｃ２Ｏの存在下で消失した（図６ｃと６ｄ）。断面の画像は、特定の差異を有しないセルロースフィルムの層状構造を示す（図７）。
【０２７９】
【表４】
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【０２８０】
セルロースフィルムの密度は、ＮＦＣ表面上のカルシウムカチオンとカルボキシレート基との間の結合形成後に低下した（表４）。しかし、モジュラス及び含水量は、Ａｃ２Ｏの添加後、変化しなかった。
【０２８１】
３０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷパルプと７０％のＮＦＣから、Ａｃ２Ｏを添加することなく調製されたフィルムは、その他の試料よりも低い機械的性能を示した。これに対し、７０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷパルプと３０％のＮＦＣを有するＡｃ２Ｏの添加後のセルロースフィルムは、最も高い引張強度、破壊ひずみ値を有し、それぞれ、７７Ｎｍ／ｇ及び３．８％であった。したがって、７０：３０のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰ／ＮＦＣは、Ａｃ２Ｏの存在下で剛性及び柔軟性のあるセルロースフィルムを製造するための最良の比である。
【０２８２】
全体的に、その結果は、架橋処理後に比引張強さ及び破断ひずみが増強されたことを示した。さらに、セルロースフィルムの密度は、カルシウムカチオンとカルボキシル基との間の結合形成後にセルロース含有量を低下させた。ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰとＮＦＣのモル比は、セルロースフィルムの剛性に大きく影響する。これらの観察結果は、フィブリル凝集及びフロック形成が、最適化された酸性条件下で制御可能であるという事実を示す。ＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰ／ＮＦＣを７０：３０で有するセルロースフィルムのカルシウムカチオンと架橋した後の機械的特性は、非架橋セルロースフィルムと比較して著しく増加したことが判明した。本明細書に提示したＡｃ２Ｏを添加した後の架橋処理は、添加剤又は可塑剤を使用せず、ほんの数秒で強力な繊維ネットワークを製造するための効率的な手法である。
【０２８３】
結論
セルロースのアニオン性カルボン酸基と二価のカチオンとの相互作用を用いる効率的な環境に優しい方法を使用して、フロック形成なしにセルロースフィルムの機械的特性を改善することができる。結果は、Ａｃ２Ｏの存在下で７０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰと３０％のＮＦＣとの組み合わせにより、２３℃及び５０％ＲＨで最高の比引張強さ７７Ｎｍ／ｇ及び破壊ひずみ値３．８が示されたことを示す。セルロース繊維の表面上の５％の沈殿ＣａＣＯ３が酸加水分解後に溶解したことがＳＥＭ画像によって示された。したがって、酸加水分解プロセス後に放出されたカルシウムカチオンは、ＮＦＣ表面上に存在するカルボキシル酸基と反応することができた。この機械的改良は、セルロースフィルム中のカルシウムカチオンとのフィブリル間架橋の形成によって説明できる。８μｌのＡｃ２ＯをＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰ／ＮＦＣ（７０：３０）に添加し、シート調製中の凝集を回避した。７０％以上のＮＦＣ又は７０％のＰＣＣ−ＨＴ  ＢＫＨＷＰによって構築されたセルロースフィルムはそれぞれ皺及び凹凸構造を含有した。繊維の含有量は、セルロースフィルムの密度及び機械的特性の改良のいずれかに影響する。非架橋セルロースフィルムの密度１６．４％が、カルシウムカチオンによる結合形成後に低下したことが観察された。包装用途においては、比較的低いシート密度で高い強度を発現することが重要である。
【０２８４】
実施例３：周囲条件での含水量
図８及び図９に示した２つのフレキシブル試料の含水量を、常温でオフィス内にて曝露される周囲条件で１週間試料を放置した後に測定した。図８に示す試料は、ＣａＣｌ２水溶液で処理し５０℃で乾燥させた、酸化ＮＦＣとパルプの薄いフィルムである。曝露後、１６．４％の最終含水量を有することが測定された。試料は、ＣａＣｌ２水溶液で処理、次いで５０℃で乾燥させた、酸化ＮＦＣと切断アマ繊維の厚いフィルムであった。曝露後、１２．９％の含水量を有することが測定された。
【図１】
2021527736.tif 000007
【図２Ａ】
2021527736.tif 000008
【図２Ｂ】
2021527736.tif 000009
【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
2021527736.tif 000012
【図４Ｂ】
2021527736.tif 000013
【図５Ａ】
2021527736.tif 000014
【図５Ｂ】
2021527736.tif 000015
【図６】
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【図７】
2021527736.tif 000017
【図８】
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【図９】
2021527736.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月16日(2020.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２８４】実施例３：周囲条件での含水量  図８及び図９に示した２つのフレキシブル試料の含水量を、常温でオフィス内にて曝露される周囲条件で１週間試料を放置した後に測定した。図８に示す試料は、ＣａＣｌ２水溶液で処理し５０℃で乾燥させた、酸化ＮＦＣとパルプの薄いフィルムである。曝露後、１６．４％の最終含水量を有することが測定された。試料は、ＣａＣｌ２水溶液で処理、次いで５０℃で乾燥させた、酸化ＮＦＣと切断アマ繊維の厚いフィルムであった。曝露後、１２．９％の含水量を有することが測定された。 本発明の態様は以下を含む。付記１ アニオン変性ナノフィブリルセルロースを提供すること、 多価カチオン（例えば多価金属カチオン、例えばカルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及びチタンのカチオンから選択される多価金属カチオン）を提供すること、 前記アニオン性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとを接触させること、及び 一定の時間反応させて架橋ナノフィブリルセルロース製品を得ること、及び、任意に（optionally）、前記架橋ナノフィブリルセルロース製品を脱水すること を含む、ナノフィブリルセルロース製品の調製方法。付記２ 前記ナノフィブリルセルロースは、電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．５〜２．０ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲、例えば、１ｇ当たり０．６〜１．４ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲（１ｇ当たり０．７〜１．２ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲など）である、付記１に記載の方法。付記３ 前記多価カチオンは水溶液として提供される、付記１又は付記２に記載の方法。付記４ 前記多価カチオンが不溶性塩として提供され、 酸放出化合物を提供することをさらに含み、ここで、前記放出された酸は、前記多価カチオンを可溶化することができ、前記酸放出化合物は無水物（無水酢酸など）及びエステル（酢酸エチルなど）から選択されてもよく、 好ましくは、前記酸は遅延放出として放出されるように設計され、 例えば、前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとの前記接触は、前記ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンと前記酸放出化合物との混合物を形成することを含む、 付記１又は付記２に記載の方法。付記５ 前記ナノフィブリルセルロースを層（コーティング、フィルム、シート、又は膜など）、フィラメント、ナノフィブリルセルロース体、又はヒドロゲル体に形成することを含む、付記１〜付記４のいずれかに記載の方法。付記６ 前記ナノフィブリルセルロースを、多層製品（ガーゼ又は不織布の層を含む多層製品など）における層又はコーティングに形成することを含む、付記１〜付記５のいずれかに記載の方法。付記７ 前記ナノフィブリルセルロースは、フィブリルの平均直径が１〜２００ｎｍの範囲であり、及び／又は、水中に分散された場合、水性媒体中で０．５％（ｗ／ｗ）の粘稠性で回転レオメーターで測定されたゼロせん断粘度が１０００〜１０００００Ｐａ・ｓの範囲（５０００〜５００００Ｐａ・ｓの範囲など）であり、且つ、降伏応力が１〜５０Ｐａの範囲（３〜１５Ｐａの範囲など）となる、付記１〜付記６のいずれかに記載の方法。付記８ アニオン変性ナノフィブリルセルロース及び多価カチオン（例えば多価金���カチオン、例えばカルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及びチタンのカチオンから選択される多価金属カチオン）を含み、 前記ナノフィブリルセルロースが多価カチオンによって架橋されている、 ナノフィブリルセルロース製品。付記９ 前記製品が、０〜２０％（ｗ／ｗ）又は０〜１０％（１〜１０％など）の範囲の含水量、例えば５〜１０％又は２〜７％の範囲の含水量を有する、付記８に記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１０ 前記製品が、０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３（０．８０〜１．１０ｇ／ｃｍ３又は８０〜１．０５ｇ／ｃｍ３など）の範囲の密度、例えば０．８５〜１．０５ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する、付記８〜付記９のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１１ 前記製品が、２８〜９５Ｎｍ／ｇ（３８〜９５Ｎｍ／ｇ、３８〜８０Ｎｍ／ｇ、又は４５〜７７Ｎｍ／ｇなど）の範囲の比引張強さ（tensile index）を有する、付記８〜付記１０のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１２ 前記製品が、３．２％以上（３．２〜６．０％の範囲など）の伸び、例えば３．２〜４．０％の伸びを有する、付記８〜付記１１のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１３ 前記製品が、層、コーティング、フィルム、シート、膜、フィラメント、ナノフィブリルセルロース体、及び／又はヒドロゲル体の形態であるか、又はこれに組み込まれている、付記８〜付記１２のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１４ １種類又は複数種類の治療剤及び／又は１種類又は複数種類の化粧剤を含む、付記８〜付記１３のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１５ 付記１〜付記７のいずれかに記載の方法によって得られる、付記８〜付記１４のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品。付記１６ 付記８〜付記１５のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品を含む層、及び ガーゼ又は不織布の層 を含む、医療用多層製品。付記１７ 付記８〜付記１５のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品を含む、細胞培養材料又は細胞送達材料、ここで、前記ナノフィブリルセルロース製品は、例えば、膜の形態又は複数の別個のものの形態などで含まれ、例えばナノフィブリルセルロース体又はヒドロゲル体の形態で含まれる。
【手続補正２】
【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】
電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．５〜２．０ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲であるアニオン変性ナノフィブリルセルロースを提供すること、  多価カチオンを提供すること、  前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとを接触させること、及び  一定の時間反応させて架橋ナノフィブリルセルロース製品を得ること、及び、任意に（optionally）、前記架橋ナノフィブリルセルロース製品を脱水すること  を含む、ナノフィブリルセルロース製品を調製する方法。
【請求項２】
前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースは、電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．６〜１．４ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多価カチオンは、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及びチタンのカチオンから選択される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記多価カチオンは水溶液として提供される、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記多価カチオンが不溶性塩として提供され、  酸放出化合物を提供することをさらに含み、ここで、放出された酸は、前記多価カチオンを可溶化することができ、 前記酸は遅延放出として放出されるように設計される、  請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンとの前記接触は、前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースと前記多価カチオンと前記酸放出化合物との混合物を形成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記酸放出化合物は、無水物又はエステルから選択される、請求項５又は請求項６に記載の方法。
【請求項８】
架橋前の前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースを層、構造体、型、製品、コーティング、フィルム、シート、膜、フィラメント、ナノフィブリルセルロース体、又はヒドロゲル体に形成することを含む、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
架橋前の前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースを、多層製品における層又はコーティングに形成することを含む、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記多層製品は、ガーゼ又は不織布の層を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ガーゼを提供すること、及び架橋前に前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースを前記ガーゼに組み込むことを含む、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記組み込むことは、前記ガーゼに前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースを含浸させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースは、フィブリルの平均直径が１〜２００ｎｍの範囲である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースは、水中に分散された場合、水性媒体中で０．５％（ｗ／ｗ）の粘稠性で回転レオメーターで測定されたゼロせん断粘度が１０００〜１０００００Ｐａ・ｓの範囲であり、且つ、降伏応力が１〜５０Ｐａの範囲となる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．５〜２．０ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲であるアニオン変性ナノフィブリルセルロース、及び  多価カチオンを含み、  前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースが前記多価カチオンによって架橋されている、  ナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１６】
前記アニオン変性ナノフィブリルセルロースは、電導度滴定で測定したカルボン酸含有量が、パルプ１ｇ当たり０．６〜１．４ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨの範囲である、請求項１５に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１７】
前記多価カチオンは、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、金、白金、及びチタンのカチオンから選択される、請求項１５又は請求項１６に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１８】
０〜２０％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する、請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項１９】
０〜１０％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する、請求項１８に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２０】
０．８〜１．２ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する、請求項１５〜請求項１９のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２１】
２８〜９５Ｎｍ／ｇの範囲の比引張強さ（tensile index）を有する、請求項１５〜請求項２０のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２２】
３．２％以上の伸びを有する、請求項１５〜請求項２１のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２３】
層、コーティング、フィルム、シート、膜、フィラメント、ナノフィブリルセルロース体、及び／又はヒドロゲル体の形態であるか、又はこれに組み込まれているか、ガーゼに組み込まれているか、又はフィルター、紙、若しくは不織布の形態である、請求項１５〜請求項２２のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２４】
１種類又は複数種類の治療剤及び／又は１種類又は複数種類の化粧剤を含む、請求項１５〜請求項２３のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２５】
アニオン変性ナノフィブリルセルロースが、５０〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する、請求項１５〜請求項１７又は請求項２３〜２４のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２６】
アニオン変性ナノフィブリルセルロースが、８０〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する、請求項２５に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２７】
請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の方法によって得られる、請求項１５〜請求項２６のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２８】
アニオン変性ナノフィブリルセルロース製品を含む層、及び  ガーゼ又は不織布の層  を含む、請求項１５〜請求項２７のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品。
【請求項２９】
請求項１５〜請求項２７のいずれかに記載のナノフィブリルセルロース製品を含む、細胞培養材料又は細胞送達材料、ここで、前記ナノフィブリルセルロース製品は、膜の形態、ヒドロゲルの形態、又は複数の別個のものの形態で含まれる。
【請求項３０】
７０〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有するヒドロゲルの形態である請求項１５〜請求項１７又は請求項２３〜請求項２７のいずれか一項に記載のナノフィブリルセルロース製品、及び ヒト生細胞 を含む、細胞送達材料。
【請求項３１】
８０〜９９．９％（ｗ／ｗ）の範囲の含水量を有する、請求項３０に記載の細胞送達材料。
【国際調査報告】
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