(57)【要約】【課題】  天然蛋白質及びペプチドを導入した多糖及びポリアミノ酸からなる成形品を的確に提供することを目的とする。【解決手段】  天然蛋白質あるいはペプチドをアニオン性高分子電解質水溶液、カチオン性高分子電解質水溶液のいずれか、あるいは、両方へ溶解し、両水溶液界面での高分子複合体形成を利用することを特徴とする成形品とその製造方法である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然蛋白質あるいはペプチドをアニオン性高分子電解質水溶液、カチオン性高分子電解質水溶液のいずれか、あるいは、両方へ溶解し、両水溶液界面での高分子複合体形成を利用することを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項２】
天然蛋白質あるいはペプチドをアニオン性高分子電解質水溶液、カチオン性高分子電解質水溶液のいずれか、あるいは、両方との高度高分子複合体からなることを特徴とする成形品。
【請求項３】
請求項１の方法において、天然蛋白質が毛髪蛋白質、爪蛋白質、体毛蛋白質、ケラチン類の一種または複数からなり、ペプチドがインシュリン、アンギオテンシン、ブラジキニン、セクレチンの一種または複数からなり、更に、追加成分として、血清蛋白質、血漿蛋白質、免疫グロブリン、アルブミン類、コラーゲン類、ゼラチン類、絹フィブロイン、絹セリシン、酵素類のうち少なくとも一種を含むことを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は３の方法において、アニオン性高分子電解質がジェラン、カラギーナン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸であることを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項５】
請求項１、３，４のいずれかの方法において、カチオン性高分子電解質がキトサン、ポリリシン、ポリアルギニン、ポリオルニチンであることを特徴とする成形品の製造方法。
【請求項６】
天然蛋白質を含む、あるいは、溶解させているカチオン性高分子電解質溶液あるいはアニオン性高分子電解質溶液を送るポンプ部と、それらを送液して両水溶液を混合する部分、混合界面で形成されるゲル状の膜を取り出す装置部分からなることを特徴とする成形品の連続製造装置。
【請求項７】
請求項２の成形品において、成形品の形態が、繊維、編み物、フィルム及びシート状物、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする製品。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、天然蛋白質及びペプチドを含む新規な繊維、編み物、フィルム及びシート状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙からなる製品又は半製品の製造方法に関する。本願発明に関わる成形品の製造方法の過程で、環境汚染の少ない酢酸、各種緩衝液及び水を溶媒に使用することによる製造コストの低下、製造過程の安全性、製造時の廃液削減など環境に配慮した技術に関する。加えて、特別な設備を用いずに連続生産可能な特徴をもち、電荷をもつ蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖、ポリアミノ酸を繊維、編み物、フィルム及びシート状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙などの生産に関する。
【背景技術】
【０００２】  反対の電荷をもつ高分子電解質溶液を混合すると、両者は直ちに対イオンを放出し、クーロン力を介して、ポリイオンコンプレックスを形成する。これを利用して、繊維、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物を作製し、その物性などを調べるという研究は報告されている（学術文献１．Ｏｈｋａｗａ，Ｋ．，Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｈ．，日本接着学会誌，３７，１５７−１６３（２００１）；Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｈ，，ＳＥＮ’Ｉ  ＧＡＫＫＡＩＳＨＩ，５８，３８−４２（２００３））。また、従来、蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖を含む生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質の繊維、編み物、フィルム及びシート状物、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙といった成形品への導入は、そのアミノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、あるいはチオール基などを利用し、化学修飾が施されることが普通であった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、後者のように技術では、本来もつ生理作用や生理活性機能の低下あるいは消失が生じたり、免疫原性が高まり生体適合性が低下し、使用している人及びペットなどの動物にとって不具合が生じるケースがある。加えて、多くの薬品の使用と複雑な操作が入るため、製造コストを押し上げるなどの重大な欠陥があった。本発明は、これらの欠点のない簡便で緩和な条件下での蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖などの生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質の新しい導入法を提供することにある。
【０００４】  本発明は、天然蛋白質あるいはペプチドを導入した繊維、編み物、フィルム及びシート状物、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙を蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖などの生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質をアニオン性高分子電解質水溶液、カチオン性高分子電解質水溶液のいずれか、あるいは、両方へ溶解し、両水溶液から繊維、編み物、フィルム及びシート状物、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙状の高分子複合体を簡便で、かつ、穏和な条件下で得られることを見出した。なお、従来技術（学術文献１）でも判るように、これらの固体物の作製に蛋白質及びペプチドを導入するという新規な発想は、示唆も，開示もなく，まったく知られていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、上記の課題を解決するため、鋭意研究を重ねてきた結果、カチオン性高分子水溶液とアニオン性高分子水溶液から多くの成形品、特に、繊維、カプセル及びビーズ状物へ加工する過程に蛋白質及びペプチドを容易に導入可能なことを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明の蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖などの生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質を導入した成形品の製造は、蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖などの生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質を水あるいは緩衝液に溶解させた後、その電荷によりカチオン性高分子とアニオン性高分子のいずれかあるいは両者へ混合後、両溶液を接触させた後、その界面に形成されるゲル状の膜を利用して化学修飾をすることなしに蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖などの生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質を導入した成形品へと状態変化させることが可能である。
【０００６】  本発明における界面反応による成形品の製造法は、主に水を媒質として利用し、温度は室温程度、ｐＨは中性付近、つまり生体内あるいは自然環境に近い緩和な条件で行うことができる。また、蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖などの生体高分子、ならびに、薬剤などの生理活性物質、カチオン性高分子とアニオン性高分子の種類、組み合わせ数、濃度を変えることにより、様々な生理機能に加え機械的物性及び物質通過・吸着性などの機能を容易に制御できうる利点がある。
【０００７】  本発明を要約すると、次の通りである。
（１）「天然蛋白質あるいはペプチドをアニオン性高分子電解質水溶液、カチオン性高分子電解質水溶液のいずれか、あるいは、両方へ溶解し、両水溶液界面での高分子複合体形成を利用することを特徴とする成形品の製造方法」である。
【０００８】  （２）「天然蛋白質あるいはペプチドをアニオン性高分子電解質水溶液、カチオン性高分子電解質水溶液のいずれか、あるいは、両方との高度高分子複合体がらなることを特徴とする成形品」である。
【０００９】  （３）「上記（１）の方法において、天然蛋白質が毛髪蛋白質、爪蛋白質、体毛蛋白質、ケラチン類の一種または複数からなり、ペプチドがインシュリン、アンギオテンシン、ブラジキニン、セクレチンの一種または複数からなり、更に、追加成分として、血清蛋白質、血漿蛋白質、免疫グロブリン、アルブミン類、コラーゲン類、ゼラチン類、絹フィブロイン、絹セリシン、酵素類のうち少なくとも一種を含むことを特徴とする成形品の製造方法」である。
【００１０】  （４）「上記（１），（３）の方法において、アニオン性高分子電解質がジェラン、カラギーナン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸であることを特徴とする成形品の製造方法」である。
【００１１】  （５）「同様に（１）、（３），（４）のいずれかの方法において、カチオン性高分子電解質がキトサン、ポリリシン、ポリアルギニン、ポリオルニチンであることを特徴とする成形品の製造方法」である。
【００１２】  （６）「天然蛋白質を含む、あるいは、溶解させているカチオン性高分子電解質溶液あるいはアニオン性高分子電解質溶液を送るポンプ部と、それらを送液して両水溶液を混合する部分、混合界面で形成されるゲル状の膜を取り出す装置部分からなることを特徴とする成形品の連続製造装置」である。
【００１３】  （７）「（２）の成形品において、成形品の形態が、繊維、編み物、フィルム及びシート状物、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする製品」である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  カチオン性高分子電解質としてキトサン、アニオン性高分子電解質としてジェランを用いた。導入する蛋白質としてヒト毛髪蛋白質溶液をジェラン水溶液に混ぜた混合液を調製し、キトサン水溶液に重層して、その界面をつまみ引っ張ることにより紡糸を行った。糸は、そのままの状態、あるいはエタノール溶液に浸した後、風乾させた。【００１５】  このハイブリッド繊維は、ある程度の弾力性と強度をもち長期保存が可能である。必要により、より合わせることで、さらに弾力性と強度が増す繊維となり、糸に加え、織物、編み物、不織布、フィルム及びシート状物への加工が可能である。この場合のように、使用した全ての成分を抗原性の低い天然由来の物質の組み合わせで作製した場合は、生体適合性の優れた製品の原材料となりうる。【００１６】  特に、ヒト毛髪蛋白質を導入した場合は製品の使用対象者自身の毛髪を原料として蛋白質成分を分離し利用が可能であるため、個人対応の製品となる。また、蛋白質分解酵素により繊維構造が脆弱化し、強度が低下することから生分解性を備えた材料となりうる。このため、縫合糸、ガーゼ類、人工血管、創傷用に被覆材、除放及びデリバリーシステム材料、細胞のシール材料、臓器間の結合を抑える隔離材といった医用材料に加え、化粧品基材、新規の機能食品及び食感制御を備えた加工食品並びに抗アレルギー繊維、抗菌繊維、防カビ繊維などの人に優しい繊維製品への適用ができる。【００１７】  ２つの溶液槽に、中空の細いチューブ、送液ポンプを準備する。キトサンの希酢酸水溶液をストック槽に入れる。反応槽には血清アルブミンをポリグルタミン酸水溶液に溶解させ冷却する。ストック槽に、中空のチューブを入れ、キトサン溶液をポンプにより血清アルブミン・ポリグルタミン酸溶液の反応槽に送液し、滴下させる。キトサン溶液は、血清アルブミン・ポリグルタミン酸混合溶液と反応して球状のカプセルを形成する。
カプセルのサイズは、チューブの太さや送液速度により変化する。このカプセルには、蛋白質及びペプチドに加え、遺伝子、薬剤を含む生理活性物質、色素、香料を内部に埋め込むことや、表面に露出させることが可能である。
本発明において、蛋白質、ペプチドを含む生体高分子は、ヒトやペットを含む動物からの由来物質のみならず、これらを遺伝子工学を利用して生産したものを含む。
【実施例】
【００１８】  以下の実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。しかし、本実施例により、本発明の有効性が、限定解釈されるものでない。【００１９】〔実施例１〕
０．１５Ｍ酢酸に濃度が０．５％（ｗ／ｖ）となるようにキトサン（脱アセチル化度７４％、平均分子量９４０，０００）を溶解させ、フィルターで瀘過した。ジェランガム（会合体として、平均分子量９００，０００）を加温にて蒸留水に溶解させ、０．７５％（ｗ／ｖ）溶液とした。ヒト毛髪から３０％（ｗ／ｖ）尿素、２０％（ｗ／ｖ）チオ尿素、５％（ｗ／ｖ）２−メルカプトエタノールの変性剤を含む溶液で蛋白質を抽出する。水に透析後、得られた毛髪蛋白質溶液を０．５％（ｗ／ｖ）に調製した。【００２０】この後、０．０２５−１％毛髪蛋白質を含む０．５％ジェラン水溶液を作製した。５０〜６０℃の水が入ったビーカー上に時計皿をおき、キトサン溶液を入れ、この上に調製した毛髪蛋白質／ジェラン混合溶液をゆっくり滴下し、重層した。キトサン溶液と混合溶液の界面にできるゲル状固形物をピンセットでつまみゆっくり引っ張り上げ紡糸した。形成された繊維は、そのままの状態、あるいはエタノール溶液に浸した後、風乾させた。キトサンとジェランにより得られた繊維は白色であるが、毛髪蛋白質の混合により茶色を帯びた繊維となり、その太さも太くなる傾向が見られた。得られた繊維を３０％（ｗ／ｖ）尿素、２０％（ｗ／ｖ）チオ尿素、５％（ｗ／ｖ）２−メルカプトエタノールを含む溶液で蛋白質を抽出し電気泳動を行ったところ、元の毛髪蛋白質同様にケラチン、マトリックス蛋白質などが含まれていた。以上の結果、引っ張り上げた固形物はケラチン、マトリックス蛋白質などを含む毛髪蛋白質とジェランとキトサンによるポリイオンコンプレックスのハイブリッド繊維として回収された。【００２１】〔実施例２〕
実施例１で使用したキトサン、ジェランを使用して、アルカリホスファターゼを導入したカプセルの作製を行った。ブタ腸由来のアルカリホスファターゼを０．０２％（ｗ／ｖ）濃度になるように０．５％（ｗ／ｖ）ジェラン水溶液に溶解し、ただちに４℃に冷却した。アルカリホスファターゼ・ジェラン混合液を１ｍｌの注射筒に入れ、０．５％（ｗ／ｖ）キトサン溶液中に滴下すると、数ミリの直径をもつカプセルが生成した。これらのカプセルを蒸留水で洗浄、続いて、１００ｍＭ塩化ナトリウムを含む２５ｍＭトリス−塩酸緩衝液（ｐＨ７．５）で洗浄後、この緩衝液に浸した。形成したカプセルにアルカリホスファターゼが導入されているかを電気泳動とイムノブロット法で分析した。通常の１０％ポリアクリルアミドのＳＤＳ−ＰＡＧＥで泳動後、クマシー・ブリリアントブルーＲ−２５０で染色した。【００２２】  また、展開後のゲル内の蛋白質のバンドをニトロセルロース膜に転写した。ブロッキング後、一次抗体として抗アルカリホスファターゼ・モノクローナル抗体、二次抗体としてペルオキシダーゼ結合・抗マウスＩｇＧ＋ＩｇＭヤギ抗体と反応させた。洗浄後、４−クロロ−１−ナフトールリン酸と過酸化水素を用いて発色させ検出した。これらの結果、クマシー・ブリリアントブルーＲ−２５０ゲルにおいて、キトサンとジェランのカプセルでは蛋白質は検出されなかったが、アルカリホスファターゼを加えたカプセルからは、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ上、分子量４０−１００ｋＤａの範囲で複数の蛋白質バンドが染色され、この中で、８０と９５ｋＤａ付近のバンドが抗アルカリホスファターゼ抗体とも反応した。【００２３】  次に、導入したアルカリホスファターゼの酵素活性が保持されているかを調べるため、ｐ−ニトロフェニルリン酸２ナトリウムを基質として、その分解能を調べた。反応は、４０ｍＭトリス−塩酸緩衝液（ｐＨ８．５）、１ｍＭ塩化マグネシウム、１０ｍＭｐ−ニトロフェニルリン酸２ナトリウムを含む溶液で行った。反応時間とともに白色かかった透明なカプセルが黄色を帯びたカプセルとなった。カプセルの外液を一定量とり、３Ｍ水酸化ナトリウムを加えアルカリにして、４０５ｎｍの吸光度から分解物のｐ−ニトロフェノール量を測定した。この結果、３７℃、ｐＨ８．５の条件下で、カプセル１個当たり１−２ｎｍｏｌｅ／分のｐ−ニトロフェニルリン酸の分解能を示した。以上の結果、酵素活性を保持したアルカリホスファターゼを導入したキトサン・ジェランカプセルの形成を確認した。
【発明の効果】
【００２４】  各種アニオン性高分子電解質とカチオン性高分子電解質に加え、天然蛋白質やペプチドなどの電荷をもった物質の導入に成功した。それが可能となったため、多種多様な組み合わせが可能となった。
【００２５】  繊維、編み物、フィルム及びシート状物、ゲル及びゲル状物、カプセル及びビーズ状物、不織布及び紙の多様な成形品の生産に用いることができるようにし得た。更にこのため、縫合糸、ガーゼ類、創傷用に被覆材、人工血管、除放及びデリバリーシステム材料、細胞のシール材料、臓器間の結合を抑える隔離材を含む医用材料に加え、化粧品基材、新規の機能食品及び食感制御を備えた加工食品及び抗アレルギー繊維、抗菌繊維、防カビ繊維などの人に優しい製品製造を可能にし得た。
【００２６】  導入物質として、使用者本人由来の蛋白質、ペプチドを使用することによる繊維、フィルム及びシート状物、カプセル及びビーズ状物は個人対応型製品となるため好ましい。縫合糸、ガーゼ類、創傷用に被覆材、人工血管、除放及びデリバリーシステム材料への本人の毛髪蛋白質、爪蛋白質、血清蛋白質、血漿蛋白質を導入した製品は拒絶反応の軽減において優れているため、特に好ましい。
【００２７】  電荷をもつ物質として蛋白質、ペプチド、多糖、オリゴ糖以外にＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、薬剤を含む生理活性物質、色素、香料の導入にも優れている。ＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、薬剤を含む生理活性物質、色素、香料は天然由来とは限らず、合成されたものをも含むようになし得た。
【００２８】  生体内に含まれる酵素及び自然界に分布する細菌類により分解されうることから生分解性を備えているという特徴を発揮し得るようになし得た。また、キトサン、ジェラン、カラギーナンなどは自然界で大量に生産されているバイオマスであるため循環型の製品化を可能にした。
環境汚染の少ない希酢酸、緩衝液及び水を溶媒に使用することによる、製造過程の安全性と廃液削減など自然環境に配慮した技術となし得た。加えて、特別な設備を用いずに連続生産可能な特徴をもつため、コスト面でも優れている。