(57)【要約】    【課題】  表面が滑らかで、製造操作が簡便な生体親和性繊維を提供する。    【解決手段】  アルギン酸繊維表面にゼラチンがコーティングされた繊維および、アルギン酸水溶液を、ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液に押し出すことにより、アルギン酸繊維の凝固とゼラチンコーティングを同時に行う工程を含む、該繊維の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルギン酸繊維表面にゼラチンがコーティングされた繊維。
【請求項２】
アルギン酸繊維表面にコーティングされたゼラチンが架橋剤によって架橋されている請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
架橋剤がアルデヒド類である請求項２に記載の繊維。
【請求項４】
架橋剤がグルタルアルデヒドである請求項３に記載の繊維。
【請求項５】
アルギン酸水溶液を、ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液に押し出すことにより、アルギン酸繊維の凝固とゼラチンコーティングを同時に行う工程を含む、請求項１に記載の繊維の製造方法。
【請求項６】
アルカリ土類金属イオンがカルシウムイオンである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
さらにアルデヒド類でゼラチンコーティングを架橋する工程を含む、請求項５または６に記載の繊維の製造方法。
【請求項８】
アルデヒド類がグルタルアルデヒドである、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
架橋液中のグルタルアルデヒドの濃度が０．０３重量％である、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
アルギン酸水溶液中のアルギン酸の濃度が２〜１０重量％である、請求項５から９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液中のゼラチンの濃度が０．１〜１．０重量％である、請求項５から９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
アルカリ土類金属イオンがカルシウムイオンである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項５から１２のいずれかに記載の方法によって得られるゼラチンコートアルギン酸繊維。
【請求項１４】
請求項１から４のいずれかまたは請求項１３に記載の繊維を用いた生体吸収性材料。
【請求項１５】
請求項１から４のいずれかまたは請求項１３に記載の繊維を用いた医療用材料。
【請求項１６】
医療用材料が、縫合糸、創傷保護剤、癒着防止剤、人工生体膜、止血防止剤、人工生体材料保護用パッドからなる群から選択される、請求項１５に記載の材料。
【請求項１７】
請求項１から４のいずれかまたは請求項１３に記載の繊維を用いた機能性食品材料または食品包装材料または農業用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生分解性で生体親和性の高い繊維材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体親和性材料として知られるアルギン酸は、マンヌロン酸とグルロン酸とが直鎖状に結合した酸性多糖であり、カルシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンに親和性が強く、アルカリ土類金属イオンを取りこんでエッグボックス構造をとり、ゲル化するという性質を有する。この性質を利用してアルギン酸繊維がつくられている。カルシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンを含む水溶液中にアルギン酸塩溶液を押し出してアルギン酸アルカリ金属塩繊維を製造することは、当業者に周知である。
【０００３】
アルギン酸繊維は手術糸その他の医療用材料として利用されている。例えば、アルギン酸繊維は従来から、外傷手当材の製造に有用であることが知られており、移植および埋め込み用手術糸にも使用されている。このようにアルギン酸繊維としては、生体親和性、非免疫原性かつ生分解性のすぐれたものも得られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、ゼラチンは、牛骨、牛皮、豚皮、魚皮などから得られるコラーゲンの三重螺旋分子を解いて製造されるもので、従来から水溶性であることが知られており、生体内消化性が高いため、また、免疫賦活能が低い特性を有するため、医療用材料への応用が検討されている。
【０００５】
ゼラチン繊維の製造方法は、本発明者らによって既に考案されているが、紡糸などの成形に際して、溶媒や凝固液の毒性を取り除くための操作が煩雑になるとともに、洗浄操作にも細心の注意が必要であった（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０２５５４号公報
【特許文献２】特許第３０８６８２２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のアルギン酸繊維と比較して表面が滑らかであり、生体親和性材料としての改良されたアルギン酸繊維を得ることを目的とする。また、ゼラチン繊維は、繊維製造の後に凝固浴においてメタノールなどの有機溶剤で処理しなければならず、製造操作が複雑であるという問題があったため、より簡便で安全性の高い方法で生体親和性の繊維を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アルギン酸繊維表面にゼラチンがコーティングされた繊維を提供する。
【０００８】
本発明によるアルギン酸繊維表面にゼラチンがコーティングされた繊維において、アルギン酸繊維とは、アルギン酸の金属塩から構成される繊維のことをいう。アルギン酸はＤ−マンヌロン酸とＬ−グルロン酸とからなる多糖であるが、その構成比は１：１であるのが好ましい。アルギン酸は市販のものでよく、海藻、特に褐藻から得られたものを用いてもよい。
【０００９】
また、本発明においてアルギン酸繊維表面にコーティングされるゼラチンの供給源は特に限定されず、市販のものに由来するものであってもよいし、動物、例えば、ウシ、ブタ、魚などの結合組織から得たコラーゲンを変性させたものでもよい。
【００１０】
本発明による繊維において、その弾性などの物性を改善するために、アルギン酸繊維表面にコーティングされたゼラチンが架橋剤によって架橋されているものが好ましい。
【００１１】
架橋剤としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒドなどのアルデヒド類が好適に用いられ、特に、グルタルアルデヒドが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、アルギン酸水溶液を、ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液に押し出すことにより、アルギン酸繊維の凝固とゼラチンコーティングを同時に行う工程を含む、アルギン酸繊維表面にゼラチンがコーティングされた繊維の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明の方法に用いるアルカリ土類金属イオンには、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオンなどが含まれるが、特にカルシウムイオンが好適である。
【００１４】
具体的には、アルギン酸水溶液をノズルから、ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液中に押し出し、アルギン酸繊維の凝固と、ゼラチンコーティングを同時に行う。
【００１５】
アルギン酸は、カルシウムなどのアルカリ土類金属イオンを含む水溶液中で簡単に凝固できる陰イオン性多糖であり、ゼラチンはカルシウムなどのアルカリ土類金属イオンおよびアルギン酸に親和性を有するので、アルギン酸紡糸と同条件でゼラチンコーティングが達成される。本方法では、従来のゼラチン繊維の紡糸において要求された複雑な処理が不要であり、非常に簡便な工程で繊維を製造できる。即ち、従来のゼラチン繊維の紡糸において用いられたゼラチンを溶かす溶媒も、凝固浴に使われる有機溶剤も不要であるので、環境への負荷は少ない。さらに、医用材として用いる際の毒性についても全く考慮する必要のない安全性の高いものである。
【００１６】
ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液としては、例えば塩化カルシウム水溶液にゼラチンを溶解したものを用いることが出来るが、アルカリ土類金属イオンおよびゼラチンを含む水溶液であれば特に限定されない。アルカリ土類金属イオンとしては、例えばカルシウムイオンが好適であり、その場合、カルシウムイオンの濃度は、例えば塩化カルシウムとして提供する場合は、３重量％塩化カルシウム水溶液が好適である。
【００１７】
本発明において用いるアルギン酸水溶液の濃度は、好ましくは２〜１０重量％であり、もっとも好ましくは４重量％である。２重量％未満の低濃度である場合には繊維が細くなってしまう可能性がある。
【００１８】
ノズルとしては、例えば白金ノズルなどの金属製ノズルが挙げられるがこれに限定されるものではない。ノズルの口径は、好ましくは０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであり、最も好ましくは０．１ｍｍである。口径が大き過ぎると繊維が太くなり、凝固しにくかったり、もろくなったりするという問題が生じることがある。
【００１９】
ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液中のゼラチンの濃度は、好ましくは０．１〜１．０重量％であり、さらに好ましくは０．３〜１．０重量％であり、もっとも好ましくは０．７〜１．０重量％である。０．７〜１．０重量％の場合、最も強度の高い繊維が製造されるが、１．０重量％をこえる高濃度で用いると表面の滑らかさが失われるという問題が生じることがある。アルギン酸繊維凝固工程における温度は室温でよく、ゼラチンを含む溶液処理によるコーティングに要する時間は３０秒〜２分、好ましくは３０〜６０秒である。
【００２０】
本発明はまた、上記方法に、さらにアルデヒド類でゼラチンコーティングを架橋する工程を含むアルギン酸繊維表面にゼラチンがコーティングされた繊維の製造方法を提供する。
【００２１】
アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒドなどが挙げられるが、グルタルアルデヒドが特に好適に用いられる。上記方法によって製造されたゼラチンコートアルギン酸繊維を、例えばグルタルアルデヒドを含むアルコール溶液を通過させることにより、ゼラチンの架橋が達成される。アルコール溶液としては、メタノール、エタノールなどの低級アルコールを用いればよい。
【００２２】
架橋剤液中のグルタルアルデヒドの濃度は、好ましくは０．０６重量％以下であり、特に好ましくは０．０３重量％である。
【００２３】
本発明の方法により製造された繊維は、充分洗浄した後、室温で緊張下で乾燥させると、所望の繊維が得られる。洗浄は、低級アルコール、低級アルコール−水の混合液で行い、さらに蒸留水で行うのが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、上記の方法によって得られたゼラチンコートアルギン酸繊維を提供する。該繊維は、生体親和性繊維であるアルギン酸の表面に、生分解性のゼラチンをコーティングしたものである。アルギン酸単独からなる繊維と比べると、繊維表面がゼラチンコーティングによって滑らになっている。ゼラチンは生体吸収性にすぐれるため、医療用材料など、様々な分野に用いることが出来る。
【００２５】
本発明はさらに、表面がゼラチンでコーティングされたアルギン酸繊維を用いた生体吸収性材料、および医療用材料を提供する。医療用材料としては、縫合糸、創傷保護剤、癒着防止剤、人工生体膜、止血防止剤、人工生体材料保護用パッドなどが挙げられる。
【００２６】
本発明の繊維は生体親和性かつ生分解性であり、人体に毒性もない。したがって、短期間体内に接触するような医療用材料への利用に好適である。また、人工生体材料保護用パッドに用いる場合は、アルギン酸表面のゼラチンコーティングによって衝撃に対するクッション機能が発揮される。したがって、従来の保護用パッドと比べて柔軟なパッドが提供される。
【００２７】
本発明の繊維はさらに、機能性食品材料または膜状にすれば食品包装材料または野菜・果実包装、農業用材料、消化作用を活性化する線維性食品、化粧用布などにも適用することが出来る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の方法は、アルギン酸の凝固と、ゼラチンコーティングを同時に行うことが出来る非常に簡単な方法である。本発明の方法により得られたアルギン酸繊維の表面をゼラチンでコーティングした繊維は、生体親和性、生分解性に優れており、様々な分野で利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１を参照して本発明のゼラチンコートアルギン酸繊維の製造方法を説明する。
２〜１０重量％、例えば、４重量％のアルギン酸水溶液（１）にコンプレッサーで圧力（２）をかけて口径０．０５〜０．２ｍｍ、例えばノズル径０．１ｍｍのノズル（５）から、第一凝固浴（３）にアルギン酸水溶液を、室温で押し出し、３０秒〜６０秒かけて凝固させる。
【００３０】
第一凝固浴（３）には、ゼラチンおよびアルカリ土類金属イオンを含む水溶液を予め入れておく。ゼラチン濃度は０．１〜１．０重量％、例えば、１．０重量％とし、アルカリ土類金属イオンは例えば、３重量％塩化カルシウム水溶液として提供する。
【００３１】
第一凝固浴（３）においてアルギン酸繊維が凝固し、さらにその表面にゼラチンがコーティングされる。
【００３２】
次に第一凝固浴（３）で形成されたゼラチンコートアルギン酸繊維を、架橋剤、例えば０．０３重量％グルタルアルデヒドを含有するアルコール溶液を含む第二凝固浴（４）に移す。ここで、ゼラチンコーティング形成の直後にゼラチンが架橋剤によって架橋される。
【００３３】
このようにして得られた繊維を巻き取った後、水または低級アルコールと水の混合液、例えば、エタノール：水＝１：１混合液で十分洗浄後、５０〜１００℃で１〜４時間、好ましくは１時間熱処理して架橋反応を完結させる。
【００３４】
第二凝固浴（４）で架橋されたゼラチンコートアルギン酸繊維を延伸ローラー（６）で延伸する。延伸は、例えば速度の異なる２つの延伸ローラーによって行うことが出来る。ここで、速度の比は、好ましくは１：１程度である。
【００３５】
次いで、延伸した繊維を巻き取りローラー（７）で巻き取る。そして巻き取った繊維を充分洗浄後、室温で緊張下に乾燥させると所望の繊維が得られる。洗浄は、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどの低級アルコールで行ってもよいし、エタノール：水＝１：１混合物などの低級アルコールと水の混合液で行えばよい。
【００３６】
以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
（ゼラチンコートアルギン酸繊維の紡糸）
以下の実施例において、アルギン酸ナトリウムは分子量６００，０００、Ｇ／Ｍ比１を、ゼラチンは骨または皮を原料として、アルカリ（石灰）処理もしくは酸処理をした高ゼリー強度イオン交換処理品を使用した。
【００３８】
アルギン酸ナトリウムを純水に溶解させ、４重量％アルギン酸ナトリウム水溶液を調製した。溶液をろ過し溶け残ったアルギン酸ナトリウム、不純物を取り除き、カラムに充填し、１日〜数日放置して脱泡した。
【００３９】
カラムにコンプレッサーで圧力をかけ、白金製ノズル（５０ホール、φ０．１ｍｍ）から、第一凝固浴（塩化カルシウム水溶液（３重量％）または種々の濃度のゼラチンを含む塩化カルシウム水溶液（３重量％））に通し、続いて第二凝固浴（メタノールまたは種々の濃度の架橋剤グルタルアルデヒド（以下の図表においてＧＡと称する）を含むメタノール）で凝固させた。
【００４０】
二つの速度の異なるローラーで延伸をかけ、カセットに巻き取った。巻き取った繊維はカセットごとビーカーまたはステンレスバケツに入れメタノールで洗浄した後風乾した。紡糸条件を表１、繊維強度を表２に示す。
また、紡糸の概略を図１に、表１および表２から導き出される最大点応力を図２に、ヤング率を図３に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
【表２】
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【００４３】
これらの図表から、ゼラチンが０．７〜１．０重量％、グルタルアルデヒドが０．０３重量％の時に最も優れた繊維特性が得られることが理解される。
【００４４】
また、ゼラチン濃度を１．０重量％に保ちグルタルアルデヒド濃度を変化させた場合の繊維強度の変化を図４に示す。この図から、グルタルアルデヒド濃度は０．０３重量％が好適であることが理解される。
【００４５】
さらに、グルタルアルデヒド濃度を０．０３重量％に保ち、ゼラチン濃度を変化させた場合の繊維強度の変化を図５に示す。この図から、ゼラチン濃度は０．７〜１．０重量％が好適であることが理解される。
【００４６】
また、ゼラチン濃度を０〜１．０重量％、グルタルアルデヒド濃度を０〜０．０６重量％に変化させた場合の、応力−歪み曲線を図６に示す。この図からもグルタルアルデヒド濃度が０．０３重量％、ゼラチン濃度が０．７〜１．０重量％の場合に良好な繊維特性、即ち、強度・弾性にすぐれた特性、が得られることが理解される。
【００４７】
図７は、ゼラチン１重量％、グルタルアルデヒド０．０３重量％の場合に得られたゼラチンコートアルギン酸繊維（右側、繊維直径約３０μｍ）と、ゼラチンコーティングしていないアルギン酸繊維（左側、繊維直径約２０μｍ）の顕微鏡拡大図を示す。ゼラチンコーティングを施すことによって、繊維の表面が滑らかになっていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】ゼラチンコートアルギン酸繊維の紡糸工程の概略図である。
【図２】様々なゼラチンおよびグルタルアルデヒド濃度を用いた場合に得られた繊維の繊維強度を示す図である。
【図３】様々なゼラチンおよびグルタルアルデヒド濃度を用いた場合に得られた繊維のヤング率を示す図である。
【図４】架橋剤であるグルタルアルデヒドの濃度を変化させた場合の繊維強度の変化を示す図である。
【図５】ゼラチン濃度を変化させた場合の繊維強度の変化を示す図である。
【図６】本発明の繊維の応力−歪み曲線を示す図である。
【図７】本発明の繊維とゼラチンコーティングしていないアルギン酸繊維の表面を比較する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１．  アルギン酸溶液
２．  圧力
３．  第一凝固浴
４．  第二凝固浴
５．  ノズル
６．  延伸ローラー
７．  巻き取りローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005082942.tif 000007
【図４】
2005082942.tif 000008
【図５】
2005082942.tif 000009
【図６】
2005082942.tif 000010
【図７】
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