(57)【要約】【課題】生分解性を容易にコントロールできる材料を提供する。【解決手段】キチン粉末を溶剤に溶かしキチン溶液、あるいはキチン粉末を脱アセチル化したキトサンの溶液を得、一方ＰＣＬ溶液を得、キチンあるいはキトサンとＰＣＬの重量比が１０〜８０：９０〜２０になるように混合し室温下、１時間攪拌し、その後この混合溶液をポリテトラフルオロエチレン製の皿にキャストし、室温で５日間乾燥して溶剤を完全に除去し、各成分が分子レベルで均一に混合された生分解性組成物を得る。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
キチン又はキトサンとポリε―カプロラクトンの二成分からなることを特徴とする生分解性組成物。
【請求項２】
キチン、キトサン及びポリε―カプロラクトンの三成分からなることを特徴とする生分解性組成物。
【請求項３】
形状が、フィルム、スポンジ、繊維状、綿状、不織布状又はシート状であることを特徴とする請求項１又２に記載の生分解性組成物。
【請求項４】
各成分が分子レベルで均一に混合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の生分解性組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性組成物に関するものであり、さらに詳しくは農業分野、衣料分野や生体内補綴材や創傷被覆材などの医療分野で好適に用いられる生分解性組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アミノ多糖類であるキチンは優れた生体親和性ゆえ医療用生体材料として利用されている。創傷被覆材として止血、肉芽形成、疼痛緩和などの効果を有し創傷治癒を促進することが知られている。その他、抗菌、保湿、植物成長促進などの作用も有し、衣料や農業分野への応用もなされている。
【０００３】
一方、ポリε―カプロラクトン（以下、ＰＣＬという）は低融点の生分解性脂肪族ポリエステルで、機械的物性に優れ、加工性も良く、フィルム、シート、繊維などに加工され医療用、食品用などの包装材料としての利用が計られている。しかし、低融点のためＰＣＬ単独での応用分野には限界があった。
【０００４】
ＰＣＬとキチンの特徴を生かして、繊維束からなる両者を組あわせて人工腱に応用した試みがある（Ｊ．Ｏｒｔｈｏｐ．Ｓｃｉ．５（２０００）、２５６−２６７）。また、ＰＣＬとキトサンの混合物からなるフィルムを作成し水蒸気透過性を改善したとの報告もある（Ｐｏｌｙｍｅｒ　　４２（２００１）、４４０１−４４０８）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらは何れも二成分を組み合わせるか混ぜ合わせたものであり、分子レベルで均一に混合されたものではない。
これら生分解性物質を医療材料や環境を配慮した産業用材料として利用する際には、その用途に応じた適度な分解速度が要求される。従って、生分解性がコントロールできる材料が望まれている。
本発明は、生分解性を容易にコントロールできる材料を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、キチン又はキトサンとＰＣＬを分子レベルで均一に混合することにより、得られた均一混合物の生分解性を容易にコントロールできることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち本発明は、キチン又はキトサンとポリε―カプロラクトンの二成分からなることを特徴とする生分解性組成物を要旨とするもの及びキチン、キトサン及びポリε―カプロラクトンの三成分からなることを特徴とする生分解性組成物を要旨とするものである。さらに好ましくは、本発明の生分解性組成物の形状が、フィルム、スポンジ、繊維状、綿状、不織布状又はシート状であることを特徴とするものであり、また、好ましくは各成分が分子レベルで均一に混合されていることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
キチンは甲殻類及び昆虫類などの外骨格を塩酸処理ならびに苛性ソーダ処理して灰分及び蛋白質を除去して得られるポリ（Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン）であるが、本発明で用いられるキチンには、ポリ（Ｎ−アセチル−Ｄ−グルコサミン）及びその脱アセチル化物、さらにはキチンと酸類とで形成された塩、例えば酢酸塩、塩酸塩、硝酸塩、リン酸塩など、さらにはグルコサミン残基の−ＯＨ基又は−ＣＨ２ＯＨ基がエステル化、エーテル化、カルボキシメチル化されたキチン誘導体も含まれる。一般に、キトサンはキチンのアセチル基が５０％以上脱アセチル化されたものをいうが、本発明で用いられるキトサンには、キトサンと酸類とで形成された塩、例えば酢酸塩、塩酸塩、硝酸塩、リン酸塩など、さらにはグルコサミン残基の−ＯＨ基又は−ＣＨ２ＯＨ基がエステル化、エーテル化、カルボキシメチル化されたキトサン誘導体も含まれる。
【０００９】
本発明で、キチンを脱アセチル化してキトサンを得るにはキチンをアルカリ処理するという周知の方法により行うことができる。アルカリ濃度、処理温度、時間を適宜変えることにより、脱アセチル化度を容易に調整することができる。本発明で用いられるキトサンの脱アセチル化度は特に限定されるものではない。
【００１０】
生分解性組成物中のキチンあるいはキトサンとＰＣＬの混合比は、好ましくは重量比で９０：１０〜１０：９０、さらに好ましくは重量比で７０：３０〜３０：７０である。キチンまたはキトサンの重量比が９０％を超えるとキチンまたはキトサン単独からなる組成物と同程度の効果しか得られないことがあり、逆に、１０％未満ではＰＣＬ単独からなる組成物と同程度の効果しか得られないことがある。
本発明の生分解性組成物は、実施例でのＦＴＩＲスぺクトルから明らかなように、キチン又はキトサンとＰＣＬの間に水素結合が観察され、分子レベルで均一に混合されているものである。
【００１１】
本発明の生分解性組成物を取得する方法を説明する。
まずキチン、キトサン又はＰＣＬからなる溶液を作製する。
キチンとＰＣＬを混合する溶剤としては、１，１，１，−３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、ハロゲン化炭化水素とトリフルオロ酢酸、Ｎ−メチルピロリドンあるいはジメチルアセトアミドと塩化リチウムとの混合物等が好ましい。例えば、ジメチルアセトアミドと塩化リチウムとの混合物を溶剤として用いる場合、その好ましい混合比は９０：１０〜１０：９０程度である。
【００１２】
キチン溶液の濃度としては、溶解し得る濃度なら特に限定されないが、取り扱いの容易さからは１ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好ましく、さらに、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％がより好ましい。キトサン溶液の濃度としては、溶解し得る濃度なら特に限定されないが、取り扱いの容易さからは１ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好ましく、さらに、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％がより好ましい。
ＰＣＬ溶液の濃度としては、溶解し得る濃度なら特に限定されないが、取り扱いの容易さからは１ｗｔ％〜５０ｗｔ％が好ましく、さらに、１ｗｔ％〜２０ｗｔ％がより好ましい。
【００１３】
次に、キチン溶液及び／又はキトサン溶液とＰＣＬ溶液を混合するが、その方法は特に限定しない。その後混合した溶液を蒸発や凝固する方法により固形物を得ることができる。凝固剤としては、水、アルカリ水溶液、ｎ−ヘキサン等のアルカン類、アルコール類、ケトン類などが好ましい。このようにキチン、キトサン、ＰＣＬの溶液を個別に作製してから混合する方法以外に、最初にキチン及び／又はキトサンとＰＣＬの混合溶液を作製してもよい。
【００１４】
本発明の生分解性組成物の形状は特に限定されないが、例えば、フィルム、スポンジ、繊維状、綿状、不織布状、シート状などが上げられる。フィルム状に成形するには、例えばキチンまたはキトサンとＰＣＬを上記溶剤に溶かしテフロン（登録商標）コーティングしたシャーレ−上に流延し、室温又は高温化で溶剤を蒸発させればよい。
【００１５】
スポンジ状体を作製するには、キチンまたはキトサンとＰＣＬを上記溶剤に溶解し、水溶性高分子物質を添加、分散させる。得られた水溶性高分子が分散されたキチンまたはキトサンとＰＣＬ溶液を、凝固液中に浸漬して成形凝固し、さらに水溶液にて処理して水溶性高分子物質を除去すれば多孔性スポンジ状物が得られる。ここでいう水溶性高分子物質とは、常温で固体であって、水に溶解可溶な天然又は合成の高分子物質である。例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、寒天、可溶性でんぷんなどが用いられる。また、凝固液としては、水、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類が用いられる。
【００１６】
スポンジ状体は水溶性高分子物質を用いる方法以外に、発泡体を得る通常の方法によっても得られる。例えば、キチンまたはキトサンとＰＣＬを溶解させた溶液に、窒素、空気、二酸化炭素等の気体吹き込んで発泡体を得る押出発泡法によってスポンジ状体を得ることもできる。
【００１７】
繊維状の生分解性組成物は上記の溶剤及び凝固剤を用い、公知の方法で湿式紡糸することにより作製することができる。例えば、キチンまたはキトサンとＰＣＬを上記溶剤に溶解し、メッシュステンレスネットにて濾過して、透明の溶液を得る。ついで、このドープを加圧下で送液し、ノズルから熱水中に糸状に吐き出して凝固させる。凝固した糸状物は回転ローラー等で２〜５０ｍ／ｍｉｎ程度の速度で引き取り、ワインダ−等によって巻き取り、洗浄を行って、糸状物中に含まれる溶剤を除去した後乾燥する。
【００１８】
綿状体を作製するには、たとえば、キチンまたはキトサンとＰＣＬからなる繊維を適当な繊維長にカットし、カード処理後、解繊機で解繊し嵩高い綿状に加工する等の方法が好ましい。
【００１９】
シート状体を作製するには、例えば、上記の綿状体を加圧成形すればよい。
不織布状体を作製するには、上記の繊維状に成形したキチンまたはキトサンとＰＣＬ混合物を公知の方法で不織布状に成形することにより得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお、実施例で得られたフィルムについての分析は以下のようにして行なった。〔融点及び結晶化度〕
ＤＳＣ−２２０ＵおよびＳＳＣ―５３００コントロールシステム（Ｓｅｉｋｏ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏ，　Ｊａｐａｎ）を用いて常法により測定した。
【００２１】
〔水素結合〕
ＦＴＩＲ―２０００分光光度計（Ｐｅｒｋｉｎｓ　Ｅｌｍｅｒ　Ｊａｐａｎ　Ｃｏ，　Ｊａｐａｎ）を用いて常法により測定した。
【００２２】
〔生分解性〕
ＴＡＩＴＥＣ　２００−Ｆ　ＢＯＤテスターを使用し、ＢＯＤ法にて測定した。ＢＯＤ法は採取した河川水に無機塩を加え、２５℃、攪拌下で反応させた。１５日間後の残存率を分解性の指標とした。
【００２３】
実施例１
１００メッシュに粉砕したキチン粉末（脱アセチル化度５．０％）を、１Ｍ−塩酸にて５５℃で１時間処理し、さらに５％苛性ソーダ水溶液中９０℃で３時間加熱処理し、再度キチン粉末中に含まれるカルシウム分及び蛋白質を除去し、水洗を繰り返し乾燥した。得られたキチン粉末を１，１，１，−３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノールに溶解し１０ｗｔ％のキチン溶液を得た。同様にして、１０ｗｔ％のＰＣＬ溶液を得た。
【００２４】
このようにして得たキチン溶液とＰＣＬ溶液を、キチンとＰＣＬの重量比がキチン：ＰＣＬ＝２０：８０になるように室温下、１時間攪拌して混合した。
この混合溶液をポリテトラフルオロエチレン製の皿にキャストし、室温で５日間乾燥後、さらに４０℃で真空下５日間乾燥し溶剤を完全に除去したフィルムを得た。得られたフィルムについて、融点、結晶化度及び生分解性を上記の方法により分析した。結果を表１及び２に示した。
【００２５】
実施例２〜５、１１、１２
実施例１でのキチン溶液とＰＣＬ溶液を用いて、キチンとＰＣＬの重量比を変化させた以外は実施例１に記載の方法と同様にして本発明の生分解性組成物からなるフィルムを作製した。すなわち、キチン：ＰＣＬ＝４０：６０（実施例２）、５０：５０（実施例３）、６０：４０（実施例４）、８０：２０（実施例５）、１０：９０（実施例１１）及び３０：７０（実施例１２）になるように混合し、フィルムを作製した。実施例２〜５についての融点及び結晶化度を表１に、実施例３及び５についての生分解性を表２に示した。また、実施例１１、１２及び３についてのＦＴＩＲスペクトルをそれぞれ図１、図２及び図３に示した。
【００２６】
実施例６
キチン溶液の代わりにキトサン溶液を用いた。すなわち実施例１で用いたキチン粉末を３５％水酸化ナトリウム水溶液中で１２１℃にて２時間処理した。処理後、中和、洗浄、乾燥し脱アセチル化度８５％のキトサンを得た。このキトサンを１，１，１，−３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノールに溶解しに溶かして１０ｗｔ％濃度のキトサン溶液とした。
キチン溶液に代えてキトサン溶液を用いた以外は実施例１と同様の方法でキトサン：ＰＣＬ＝２０：８０の組成からなるフィルムを作製した。得られたフィルムについて、融点、結晶化度及び生分解性を分析した。結果を表１及び２に示した。
【００２７】
実施例７〜１０、１３、１４
実施例６でのキトサン溶液とＰＣＬ溶液を用いて、キトサンとＰＣＬの重量比を変化させた以外は実施例６に記載の方法と同様にして本発明の生分解性組成物からなるフィルムを作製した。すなわち、キトサン：ＰＣＬ＝４０：６０（実施例７）、５０：５０（実施例８）、６０：４０（実施例９）、８０：２０（実施例１０）、１０：９０（実施例１３）及び３０：７０（実施例１４）になるように混合し、フィルムを作製した。実施例７〜１０についての融点及び結晶化度を表１に、実施例８及び１０についての生分解性を表２に示した。また、実施例１３、１４及び８についてのＦＴＩＲスペクトルをそれぞれ図４、図５及び図６に示した。
【００２８】
比較例１
実施例１で得られたキチン溶液のみからなるフィルムを実施例１と同様の方法で作製し、生分解性を調べた。結果を表２に示した。
【００２９】
比較例２
実施例６で得られたキトサン溶液のみからなるフィルムを実施例６と同様の方法で作製し、生分解性を調べた。結果を表２に示した。
【００３０】
比較例３
実施例１で用いたＰＣＬ溶液のみからなるフィルムを実施例１と同様の方法で作製し、融点、結晶化度及び生分解性を調べた。結果を表１及び２に示した。また、ＦＴＩＲスペクトルを図７に示した。
【００３１】
種々混合比の組成物の物性値を示す。
【表１】
2004010749.tif 000002
【００３２】
【表２】
2004010749.tif 000003
【００３３】
図１〜６のＦＴＩＲスぺクトルから明らかなように、キチン又はキトサンとＰＣＬの間に水素結合が観察され、分子レベルで均一に混合されていることが示された。
また、表２の結果からＰＣＬ，キチン、又はキチサン単独での生分解速度と比較して、混合物の生分解速度は単独の生分解速度より大きくしたり、小さくしたり任意に変えることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、キチンまたはキトサンとＰＣＬという異なる組成物を分子レベルで均一に混合することができ、その結果生分解性がコントロールされた材料を容易に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１１で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図２】実施例１２で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図３】実施例３で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図４】実施例１３で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図５】実施例１４で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図６】実施例８で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図７】比較例３で得られたフィルムについてのＦＴＩＲスペクトルを示す図である。
【図１】
2004010749.tif 000004
【図２】
2004010749.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004010749.tif 000008
【図６】
2004010749.tif 000009
【図７】
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