(57)【要約】  本開示は、エステル基質と、複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブと、複数の第２の水溶性繊維と、酸化剤と、を含む第２のウェブを有する繊維状構造体に関する。ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入され、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する。酸化剤は、第２の水溶性繊維に封入され、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である。本開示の一実施形態においては、過酸化水素は、酸化剤であり、第２のウェブの少なくとも一部に複合化され、この場合に、第２のウェブは、複数のポリビニルピロリドン繊維又はそのコポリマーを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｄ）エステル基質と、
ｅ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、前記ペルヒドロラーゼは、前記第１の水溶性繊維に封入され、前記第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
ｆ）複数の第２の水溶性繊維と、酸化剤と、を含む第２のウェブであって、前記酸化剤は、前記第２の水溶性繊維に封入される第２のウェブと、を含む繊維状構造体であって、
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である、繊維状構造体。
【請求項２】
第３のウェブを更に含み、前記第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含み、前記エステル基質は、前記第３の水溶性繊維に封入される、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項３】
第３のウェブを更に含み、前記第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含み、前記エステル基質は、前記第３のウェブの少なくとも一部に吸収される、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項４】
前記第１の水溶性繊維、前記第２の水溶性繊維、及び前記第３の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリ乳酸、ポリアクリル酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から独立して選択される、請求項２又は３に記載の繊維状構造体。
【請求項５】
前記第１の水溶性繊維、前記第２の水溶性繊維、及び前記第３の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン、又はこれらの混合物から独立して選択される、請求項２又は３に記載の繊維状構造体。
【請求項６】
前記第１の水溶性繊維、前記第２の水溶性繊維、及び前記第３の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する、請求項２又は３に記載の繊維状構造体。
【請求項７】
前記第１の水溶性繊維、前記第２の水溶性繊維、及び前記第３の水溶性繊維は、電気ブローされた水溶性繊維である、請求項２又は３に記載の繊維状構造体。
【請求項８】
前記エステル基質は、前記第１のウェブの少なくとも一部に吸収される、又は前記第２のウェブの少なくとも一部に吸収される、又は前記第１のウェブと前記第２のウェブの両方の少なくとも一部に吸収される、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項９】
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリ乳酸、ポリアクリル酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から独立して選択される、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項１０】
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン、又はこれらの混合物から独立して選択される、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項１１】
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項１２】
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、電気ブローされた水溶性繊維である、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項１３】
前記酸化剤は、過酸化物、過マンガン酸、クロム酸、二クロム酸、四酸化オスミウム、過塩素酸、硝酸カリウム、過ホウ酸塩、過炭酸塩、亜酸化窒素、酸化銀、又はこれらの混合物から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【請求項１４】
前記酸化剤は過酸化水素である、請求項１３に記載の繊維状構造体。
【請求項１５】
前記第１の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する、請求項１に記載の繊維状構造体。
【請求項１６】
ｄ）エステル基質と、
ｅ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、前記ペルヒドロラーゼは、前記第１の水溶性繊維に封入され、前記第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
ｆ）複数の第２の水溶性繊維と、過酸化水素と、を含む第２のウェブであって、前記過酸化水素は、前記第２のウェブの少なくとも一部に複合化される第２のウェブと、を含む、繊維状構造体であって、
前記第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン又はそのコポリマーであり、且つ、
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である、繊維状構造体。
【請求項１７】
第３のウェブを更に含み、前記第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含み、前記エステル基質は、前記第３の水溶性繊維に封入される、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項１８】
第３のウェブを更に含み、前記第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含み、前記エステル基質は、前記第３のウェブの少なくとも一部に吸収される、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項１９】
前記第１の水溶性繊維及び前記第３の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリ乳酸、ポリアクリル酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から独立して選択される、請求項１７又は１８に記載の繊維状構造体。
【請求項２０】
前記第１の水溶性繊維及び前記第３の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン、又はこれらの混合物から独立して選択される、請求項１７又は１８に記載の繊維状構造体。
【請求項２１】
前記第１の水溶性繊維及び前記第３の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する、請求項１７又は１８に記載の繊維状構造体。
【請求項２２】
前記第１の水溶性繊維、前記第２の水溶性繊維、及び前記第３の水溶性繊維は、電気ブローされた水溶性繊維である、請求項１７又は１８に記載の繊維状構造体。
【請求項２３】
前記エステル基質は、前記第１のウェブの少なくとも一部に吸収される、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項２４】
前記第１の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリ乳酸、ポリアクリル酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から選択される、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項２５】
前記第１の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン、又はこれらの混合物から選択される、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項２６】
前記第１の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項２７】
前記第１の水溶性繊維及び前記第２の水溶性繊維は、電気ブローされた水溶性繊維である、請求項１６に記載の繊維状構造体。
【請求項２８】
前記エステル基質は、ジアセチン、トリアセチン、酢酸エチル、乳酸エチル、又はこれらの混合物から選択される、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【請求項２９】
前記ペルヒドロラーゼの封入効率は８０〜１００％である、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【請求項３０】
ペルヒドロラーゼは、９０％〜１００％の封入収率で前記第１のウェブに封入される、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【請求項３１】
前記繊維状構造体は、溶液の総重量パーセントに基づいて７０重量％以上の水を有する溶液に溶解する、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【請求項３２】
前記ペルヒドロラーゼは、細胞又は細胞破片を実質的に含まない組成物で提供される、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【請求項３３】
前記繊維状構造体は、織布ウェブ、断片化織布ウェブ、不織布ウェブ、断片化不織布ウェブ、個々の繊維、又はこれらの組み合わせの形態にある、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の繊維状構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月３日に出願された米国特許出願第６２／２６２６２５号、及び２０１５年１２月３日に出願された米国特許出願第６２／２６２６３１号の利益を主張するものであり、その両方のすべての開示は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般的に、繊維状構造体に関し、より詳細には、繊維に封入されたペルヒドロラーゼに関する。
【背景技術】
【０００３】
酵素は、通常、様々な産業において触媒として必要とされる。しかしながら、酵素はその不安定性のために用途及び保存寿命が限られている。一般的には、酵素活性は、保存又は加工中に減少し、多くのプロセスでその使用を困難にする。
【０００４】
酵素は、多くの場合に液体製剤で供給される。可溶性、取り扱いの利便性（例えば、分配、注入、ポンプ、又は混合）、及び典型的には水性プロセスである既存の製造プロセスとの適合性を含むいくつかの理由により、液体製剤が、多くの場合に好ましい。
【０００５】
酵素は、多くの場合に水性液体において生化学的に相対的に不安定である。酵素を安定化させるためにとられる工程なしに酵素を水性媒体に加えると、酵素は、典型的には水中で急速に変性される。酵素は、水中で加水分解することがあり、多くの場合に自分自体を分解し、又は存在し得るその他の酵素を分解する。水性状態では、望ましくない反応（例えば、タンパク質分解、基質の早すぎる触媒変換、補因子の喪失、酸化）が許容できない速度で多くの場合に起こる。又、水性酵素製剤は、長期保存中の、沈殿物、結晶、ゲル、又は濁りの形成を含む物理的不安定性の兆候を示すことがある。結果として、酵素活性の損失が、経時的に観察される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、特に水性組成物において、長期間の活性（保存寿命）を保持する酵素が必要とされている。反応が所望されるまで酵素をその基質から物理的に隔離することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、繊維状構造体に関し、この構造体は、
ａ）エステル基質と、
ｂ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入され、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
ｃ）複数の第２の水溶性繊維と、酸化剤と、を含む第２のウェブであって、酸化剤は、第２の水溶性繊維に封入される第２のウェブと、
を含み、この場合に、
第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である。
【０００８】
又、本開示は、繊維状構造体に関し、この構造体は、
ａ）エステル基質と、
ｂ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入され、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
ｃ）複数の第２の水溶性繊維と、過酸化水素と、を含む第２のウェブであって、過酸化水素は、第２のウェブの少なくとも一部に複合化される第２のウェブと、
を含み、
この場合に、第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン又はそのコポリマーであり、且つ、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
定義
本明細書において使用される場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「包含する（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「包含する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、或いはそれらのその他のいかなる変形も、非排他的な包含を網羅することを意図している。例えば、要素の一覧を含む、方法、プロセス、物品、又は装置は、それらの要素に必ずしも限定されず、明確に列挙されない、又はこのような、方法、プロセス、物品、又は装置に固有のその他の要素を包含することができる。更に、明確にそれとは反対を述べられない限り、「又は（ｏｒ）」は、包括的な「又は」を意味し、排他的な「又は」を意味しない。例えば、条件Ａ又はＢは、以下のいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（又は存在し）且つＢが偽である（又は存在しない）、Ａが偽であり（又は存在せず）且つＢが真である（又は存在する）、並びにＡ及びＢの両方ともが真である（又は存在する）。
【００１０】
又、「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」の使用は、本発明の要素及び成分を記載するために用いられる。これは、便宜上、及び本発明の一般的な意味を与えるために行われるに過ぎない。この記載は、１つ又は少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、又、単数は、明らかにそうではないことを意味していない限り、複数を包含する。
【００１１】
本明細書において使用される場合、「基質」という用語は、酵素がその触媒活性を発揮し生成物を生成する物質（例えば、化学化合物）を意味することを意図する。
【００１２】
本明細書において使用される場合、「繊維（ｆｉｂｅｒ）」又は「繊維（ｆｉｂｅｒｓ）」という用語は、少なくとも５のアスペクト比（Ｌ／Ｄ）を有する任意の構造（例えば、マトリックス又は被覆された構造）を意味することを意図する。
【００１３】
本明細書において使用される場合、「ウェブ」、「繊維マット」、「繊維マトリックス」という用語は、繊維が１つ以上の点で互いに近接又は接触している２つ以上の繊維を含む構造を意味することを意図する。
【００１４】
本明細書において使用される場合、「断片化されたウェブ」又は「断片化された不織布ウェブ」又は「断片化された織布ウェブ」という用語は、機械的に（例えば、粉砕によって）又は化学的に、より大きなウェブから剥がされた繊維のウェブを意味することを意図し、この場合に、断片化は、化学薬品（部分溶解による例）、又は機械的及び化学的手段の組み合わせによって実施される。断片化されたウェブは、肉眼で粉末又は粒子又は粉末状の微粒子の形態であることができるが、高分解能顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡）を用いて見ると、断片化したウェブは、形態において繊維状に見える。
【００１５】
本明細書において使用される場合、「溶液紡糸された」又は「溶液紡糸する」という用語は、ポリマー組成物の溶液を紡糸口金又は紡糸パックから押し出して流体の微細な流れを形成することによる繊維の形成を意味することを意図し、乾式紡糸及び湿式紡糸の両方を含む。乾式紡糸では、ポリマー溶液ジェットは、不活性ガス、典型的には空気の流れを横切り、溶媒を蒸発させる。湿式紡糸は、ポリマー溶液ジェットが、ポリマー溶媒と混和性であるがポリマーを溶解しない液体溶媒又は溶液の流れを横切ること以外、乾式紡糸と同様である。又、「溶液紡糸された」又は「溶液紡糸する」という用語は、ポリマー溶液からの電界紡糸、又はポリマー溶液からの電気ブロー、又はポリマー溶液からの遠心紡糸を含むことを意図する。
【００１６】
本明細書において使用される場合、「封入された（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）」、「封入する（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅ）」、「封入する（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｓ）」、「封入（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）」という用語、又はその他の同様の用語は、活性物質（例えば、酵素又は酸化剤）を別の材料（例えば、ポリマーマトリックス）で少なくとも部分的に又は完全に取り囲む又は結合して、例えば、水性組成物内の活性物質の放出を防止又は制御することを意味する。
【００１７】
本明細書において使用される場合、「封入効率」という用語は、出発となる紡糸溶液に含まれる酵素固体の総質量に対して、送達システムに組み込まれる酵素固体（活性及び不活性）の質量パーセントを意味する。
【００１８】
本明細書において使用される場合、「酵素ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）」又は「酵素活性」という用語は、送達システムに封入される活性酵素の質量濃度を意味する。これは活性ユニットで表されることができるが、好ましくは、ｍｇ／ｇ（送達システムのグラム当たりのｍｇの活性酵素）のユニットで重量測定的に表される。
【００１９】
「封入収率」という用語は、封入後に送達システムから回収される活性酵素の質量パーセントである。１００％の封入収率は、「理論ペイロード」として知られており、封入される酵素の不活性化を意味しない。
【００２０】
本開示の目的において「吸収される」という用語は、ウェブの繊維の間の又は繊維の表面の空間を占有又は充填し、繊維の中に取り込まれる手段を意味することを意図し、化学的又は共有結合的固定化とは対照的に、物理的固定化のより狭い意味で「固定化された」と相互に交換して使用されることができる。
【００２１】
本明細書において使用される場合、「懸濁」又は「懸濁された」という用語は、不連続な固相（例えば、繊維）が連続した液相内で分散される２相系を意味する。
【００２２】
本開示の目的において「可溶である」又は「可溶性」という用語は、分子レベルで溶液に完全に溶解する又は溶液に部分的に溶解することを意味することを意図する。「部分的に溶解する」とは、遠心分離から生じる上清に存在する材料（例えば、ポリマー）の量又は割合を意味する。可溶性は、例えば、材料を含む水性懸濁物を遠心分離した後に上清に残存する材料（例えば、ポリマー）を測定することによって測定することができる（例えば、材料は、酵素を有する又は有しない繊維マットなどの複数の溶液紡糸繊維であることができる）。
【００２３】
「溶解」又は「溶解する」という用語、或いは本明細書で使用される同様の用語は、溶液紡糸繊維又は繊維送達システムが可溶になるプロセスを意味する。
【００２４】
本明細書において使用される場合、「複合化された」という用語は、２つ以上の分子の間の水素結合の形成を意味することを意図する。例えば、水素結合は、ＰＶＰのビニルピロリドン（ＶＰ）側鎖基と過酸化水素との間に形成することができる。ビニルピロリドン側鎖基は、強力な水素受容体であるアミドカルボニルを有する５員ラクタム環である。過酸化水素は、強力な水素供与体であるため、ビニルピロリドンと安定した複合体を形成することになる。分子的には、過酸化水素とＶＰとの複合体は、例えば、以下の複合体構造に見られるように、１分子の過酸化水素対１分子のＶＰ（１：１）、及び１分子の過酸化水素対２分子のＶＰ（１：２）で形成することができる。次いで、過酸化水素とのこの複合化は、側鎖基としてのビニルピロリドンが存在するＰＶＰのコポリマーに形成されることができる。
【化１】
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【００２５】
量、濃度、或いはその他の値又はパラメーターが、範囲、好ましい範囲、又はより高い好ましい値及びより低い好ましい値の一覧として示される場合、これは、範囲を別個に開示しているか否かに関わらず、任意の上限範囲又は好ましい値、及び任意の下限範囲又は好ましい値の任意の対から形成されたすべての範囲を具体的に開示していると理解されたい。ある範囲の数値が本明細書において列挙される場合、特に明記しない限り、その範囲は、その終点、並びにその範囲内のすべての整数及び分数を包含することを意図している。数値は、提供される有効数字の数の精度を有するものとして理解される。例えば、数１は、０．５〜１．４の範囲を包含すると理解され、一方、数１．０は、明示された範囲の終点を含む、０．９５〜１．０４の範囲を包含すると理解される。本発明の適用範囲が、範囲を明確にする時に列挙された具体的な値に限定されることは意図されない。
【００２６】
特定のポリマーの記載において、出願人らは、それらを作製するために使用されるモノマー又はそれらを作製するために使用されるモノマーの量により、場合によりポリマーを参照することが理解されるべきである。このような記載は、最終ポリマーを記載するために使用される特定の命名法を包含しなくてもよく、又は、プロダクトバイプロセス用語を包含しなくてもよく、モノマー及び量に対するこのような言及は、文脈が別のやり方で示さない又は暗示しない限り、ポリマーがそれらのモノマーから作製されることを意味するものとして解釈されるべきである。
【００２７】
本明細書における材料、方法、及び実施例は例示に過ぎず、特に言及される場合を除き、限定することは意図されない。本明細書に記載したものと類似する又は同等の方法及び材料を使用することができるが、適切な方法及び材料が本明細書に記載される。
【００２８】
本開示は、繊維状構造体に関し、この構造体は、
ａ）エステル基質と、
ｂ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入され、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
複数の第２の水溶性繊維と、酸化剤と、を含む第２のウェブであって、酸化剤は、第２の水溶性繊維に封入される第２のウェブと、
を含む。
【００２９】
いくつかの実施形態においては、酸化剤は、過酸化水素であり、且つ、過酸化水素は、複数の第２の水溶性繊維を含む第２のウェブの少なくとも一部に対して複合化され、この場合に、第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン又はそのコポリマーであり、且つ、第１及び第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である。
【００３０】
いくつかの実施形態においては、繊維状構造体は、第３のウェブを含む。第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含む。
【００３１】
繊維
本開示の繊維は、水溶性樹脂又は水溶性樹脂の混合物を使用して生成される。それぞれの量は所望の可溶性（迅速な放出又は制御された放出）を達成するように調整されるように、繊維は、少なくとも１つの水溶性樹脂と非水溶性樹脂の混合物を用いて生成することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリアクリル酸、ポリ乳酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から独立して選択される。
【００３３】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリアクリル酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から独立して選択される。
【００３４】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン、又はこれらの混合物から独立して選択される。
【００３５】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン、又はこれらの混合物から独立して選択される。いくつかの実施形態においては、第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン又はそのコポリマーから形成される。
【００３６】
一実施形態においては、第１の水溶性繊維は、完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。完全に加水分解されたとは、９８％以上、加水分解されたことを意味することを意図する。一実施形態においては、第１の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する。一実施形態においては、第１の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。別の実施形態においては、第１の水溶性繊維は、３５％未満の結晶化度を有する。別の実施形態においては、第１の水溶性繊維は、３５％未満の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。
【００３７】
更に別の実施形態において、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。別の実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、以下：２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、及び５４％のいずれか２つの間の、及び場合によりこれらを含む、結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、３５％未満の結晶化度を有する。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、３５％未満の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、３０％未満の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。
【００３８】
更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。
【００３９】
更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、以下：２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、及び５４％のいずれか２つの間の、及び場合によりこれらを含む結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、３５％未満の結晶化度を有する。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、３５％未満の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。更に別の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、３０％未満の結晶化度を有する完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。
【００４０】
第２の水溶性繊維がポリビニルピロリドン又はそのコポリマーであるいくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第３の水溶性繊維は、完全に加水分解されたポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコールであることができる。このような実施形態においては、ポリビニルアルコールは、いくつかの場合に、３０％未満の、又は、以下：２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、及び５４％のいずれか２つの間の、及び場合によりこれらを含む、結晶化度を有する。
【００４１】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維は、多糖、又は水溶性である任意のその他の天然に存在する樹脂である。
【００４２】
いくつかの酵素、並びにその他の活性剤は、溶融紡糸繊維に必要な高温に耐えることができない。従って、本開示の少なくとも第１の水溶性繊維は、溶液紡糸繊維である。いくつかの実施形態においては、第１及び第２の水溶性繊維は溶液紡糸され、その他の実施形態においては、第１、第２、及び第３の水溶性繊維は溶液紡糸される。
【００４３】
いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は乾式紡糸される。いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は湿式紡糸される。いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は電界紡糸される。いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は遠心紡糸される。更に別の実施形態においては、溶液紡糸繊維は電気ブローされる。「電気ブローされる」又は「電気ブロー」又は「電気ブロー紡糸」という用語は、相互に交換して使用されることができ、ポリマー酵素溶液を紡糸ノズルに向けて供給し、紡糸ノズル又は紡糸口金を介してポリマー溶液を吐出することを意味することを意図し、これは、紡糸ノズルの下端を介して圧縮空気を注入し、典型的にはウェブの形態で紡糸された繊維を収集する間に、高電圧に課される。電気ブロー技術の例は、例えば、米国特許第７，６１８，５７９号明細書及び第７，５８２，２４７号明細書に開示されており、これらの開示のすべては、参照により本明細書に組み込まれる。
【００４４】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、電気ブローされた水溶性繊維である。いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、電気ブローされた水溶性繊維である。
【００４５】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、２５ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは２５ミクロン以下の平均直径を有する。
【００４６】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、２０ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは２０ミクロン以下の平均直径を有する。
【００４７】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、５ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは５ミクロン以下の平均直径を有する。
【００４８】
別の実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、１ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは１ミクロン以下の平均直径を有する。
【００４９】
別の実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、０．９ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは０．９ミクロン以下の平均直径を有する。
【００５０】
別の実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、０．５ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは０．５ミクロン以下の平均直径を有する。
【００５１】
別の実施形態においては、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、０．４ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは０．４ミクロン以下の平均直径を有する。
【００５２】
別の実施形態において、第１の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第２の水溶性繊維の少なくとも一部、又は第３の水溶性繊維の少なくとも一部は、０．３ミクロン以下の平均直径を有する。別の実施形態においては、それぞれは０．３ミクロン以下の平均直径を有する。
【００５３】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維、又は第２の水溶性繊維、又は第３の水溶性繊維は、以下：０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、及び１．０ミクロンのいずれか２つの間の、及び場合によりこれらを含む、平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維、又は第２の水溶性繊維、又は第３の水溶性繊維は、０．２〜１．０ミクロンの平均繊維直径を有する。いくつかの実施形態においては、それぞれは、以下：０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、及び１．０ミクロンのいずれか２つの間の、及び場合によりこれらを含む、平均繊維直径を有する。
【００５４】
前述の繊維直径の場合、水溶性繊維を作製するためのプロセスは、好ましくは、前述の溶液紡糸プロセスによる。しかしながら、当業者は、封入される活性物質及び水溶性ポリマー樹脂の安定性に応じて、遠心溶融紡糸プロセスなどのその他のプロセスを用いて繊維を形成することが可能であり得ることを認識するであろう。
【００５５】
繊維の可溶性
酵素を有する及び有さないポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維マトリックス（本明細書において「ウェブ」又は「繊維マット」とも称される）は、様々な含水量の水−プロピレングリコール及び水−エタノール混合物を含む、水及び水−有機溶媒混合物における様々な可溶性及び断片化挙動を有することができることが発見された。これらの挙動は、繊維のサイズ及び繊維の結晶化度に関連し、酵素の漏出に影響を及ぼす。
【００５６】
水におけるＰＶＡの可溶性は、ＰＶＡの加水分解度によって影響を受けることが知られている（Ｂｒｉｓｃｏｅ  Ｂ，Ｌｕｃｋｈａｍ  Ｐ，Ｚｈｕ  Ｓ．Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｕｐｏｎ  ｔｈｅ  ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  ｏｆ  ａｑｕｅｏｕｓ  ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｐｏｌｙｍｅｒ．２０００；４１：３８５１-３８６０）。ポリマー２０００；４１：３８５１−３８６０を参照されたい。加水分解度が増加するにつれて、疎水性アセテート基の量が減少することから、従ってＰＶＡの可溶性が増加する。一般的には、７０％未満の加水分解度でのＰＶＡは、不溶性になる。７０％を超えて加水分解度を増加させると、ＰＶＡの可溶性は、ポリマーを高結晶性にする強力な鎖間及び鎖内水素結合の非常に強い効果のために、ＰＶＡの可溶性が低下し始める最大（約９０％）まで増加する。ＰＶＡ繊維マットに封入された酵素の場合、封入された酵素の放出は、ＰＶＡのポリマー結晶化度及びＰＶＡの繊維サイズによって制御されることができることが見出された。
【００５７】
繊維の％結晶化度は、当業者に公知の技術に従って動的走査型熱量測定（ＤＳＣ）を用いて決定することができる。ＰＶＡ繊維及び粉末の結晶化度は、ＴＡ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＱ１０００  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ＤＳＣを用いて実施例７に記載の手順に従って決定した。
【００５８】
いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は、２０％〜５４％の結晶化度を有する。いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は、２０％〜５４％の結晶化度を有し、水溶性ポリマー樹脂は、完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。
【００５９】
いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は、３５％未満の結晶化度を有する。いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は、３５％未満の結晶化度を有し、水溶性ポリマー樹脂は、完全に加水分解されたポリビニルアルコールである。
【００６０】
本出願で有用な溶液紡糸繊維に使用することができる適切なＰＶＡの例としては、ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８及びＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−３０が挙げられる。ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と、別のモノマーとの９８〜９８．８％加水分解されたコポリマーであり、Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能である。ＥＬＶＡＯＬ  ７０−０３は、９８〜９８．８％加水分解されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）であり、同じくＫｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能である。
【００６１】
実施例７に更に記載するように、ＰＶＡ繊維マットの水における可溶性挙動を、製造業者から得られたままのＰＶＡ粉末と比較して、目視検査により且つ定量的に決定した。製造業者から得られたままのＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０３及びＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８はともに、室温及び低温で水に溶解又は分解しない。
【００６２】
繊維に変換すると、水におけるポリビニルアルコール繊維の急速な断片化及び最終的な視覚的消失があることが意外にも発見された。
【００６３】
繊維の可溶性挙動は、実施例７に記載の手順に従って定量的に決定され、この場合に、既知の量の繊維を、制御された温度及び繊維濃度で０重量％の水／１００重量％のプロピレングリコールから１００重量％の水／０重量％のプロピレングリコールまでの範囲の、水とプロピレングリコールからなる溶液に入れた。刊行されたジャーナルの論文「Ｓｉｍｐｌｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ  ｉｎ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｔｙｐｅｓ  ｏｆ  ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，Ｌ．Ｐｒｏｃｈａｚｋｏｖａ，Ｙ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ−Ｍｕｎｏｚ，Ｊ．Ｐｒｏｃｈａｚｋａ，Ｊ．Ｗａｎｎｅｒａ，２０１４，Ｉｎｔｅｒｎ．Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，９４，３９９−４１０」に記載された分光光度法を用いて、溶液を所望の温度で所望の時間保持し、次いで遠心分離し、上清をＰＶＡ含量について分析した。この方法は、以下を含む上記の刊行物に前述されたＰｒｉｔｃｈａｒｄ方法によるヨウ素との複合化に基づく：Ｉ．Ｆ．Ａｌｅｋｓａｎｄｒｏｖｉｃｈ  ａｎｄ  Ｌ．Ｎ．Ｌｙｕｂｉｍｏｖａ，Ｆｉｂｒｅ  Ｃｈｅｍ．２４，１５６（１９９３）；Ｄ．Ｐ．Ｊｏｓｈｉ，Ｙ．Ｌ．Ｌａｎ−Ｃｈｕｎ−Ｆｕｎｇ  ａｎｄ  Ｊ．Ｇ．Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ，Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ．１０４，１５３（１９７９）；Ｙ．Ｍｏｒｉｓｈｉｍａ，Ｋ．Ｆｕｊｉｓａｗａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｎｏｚａｋｕｒａ，Ｐｏｌｙｍ．Ｊ．１０，２８１（１９７８）；Ｊ．Ｇ．Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ  ａｎｄ  Ｄ．Ａ．Ａｋｉｎｔｏｌａ，Ｔａｌａｎｔａ．１９，８７７（１９７２）。
【００６４】
実施例７に記載されるように、水に入れられたＰＶＡ繊維マットは、室温（約２５℃）で２分以内、１５℃で２．５〜５分、１０℃で３〜７分、５℃で５〜１０分、及び０℃に近いところで１０〜２０分、肉眼でもはや見えなかった。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、ＰＶＡ粉末と比較したＰＶＡ繊維の高い表面積及び繊維のＰＶＡ鎖の結晶化度の低下という２つの可能性のある要因が、これに起因している可能性がある。繊維マットの可溶性の特性は、冷水洗濯用洗剤用途を含む冷水洗浄技術において有利に使用することができる。
【００６５】
いくつかの実施形態においては、溶液紡糸繊維は、３０〜０℃の温度で水への７．７ｍｇ／ｍＬ以下の可溶性を有する。いくつかの実施形態においては、完全に加水分解されたポリビニルアルコールの溶液紡糸繊維は、３０〜０℃の温度で水への７．７ｍｇ／ｍＬ以下の可溶性を有する。
【００６６】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、３０〜０℃の温度で水への７．７ｍｇ／ｍＬ以下の可溶性を有する溶液紡糸水溶性繊維である。
【００６７】
いくつかの実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、３０〜０℃の温度で水への７．７ｍｇ／ｍＬ以下の可溶性を有する溶液紡糸水溶性繊維である。
【００６８】
酵素
本開示の繊維状構造体は、複数の水溶性繊維を含むウェブに封入されたペルヒドロラーゼを含む。いくつかの実施形態においては、ペルヒドロラーゼは、ペルヒドロラーゼ変異体である。変異体タンパク質は、親タンパク質と異なり、且つ／又は少数のアミノ酸残基によって互いに異なる。いくつかの実施形態においては、異なるアミノ酸残基の数は、約１、２、３、４、５、１０、２０、２５、３０、３５、４０、４５、又は５０のいずれかである。いくつかの実施形態においては、変異体は、約１〜約１０のアミノ酸が異なる。いくつかの実施形態においては、変異体タンパク質などの関連タンパク質は、少なくとも約３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９７％、９８％、９９％、又は９９．５％のアミノ酸配列同一性のいずれかを含む。
【００６９】
ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入される。ペルヒドロラーゼは、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態においては、ペルヒドロラーゼは、以下：第１のウェブの総重量に基づいて、０．１、０．５、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、及び４０重量％のいずれか２つの間の及びこれらを含む量で存在する。いくつかの実施形態においては、ペルヒドロラーゼは、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜３０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態においては、ペルヒドロラーゼは、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜１５重量％の量で存在する。いくつかの実施形態においては、ペルヒドロラーゼは、以下：０．１、０．１７、０．５、１．０、１．７、２．０、２．２、２．５、及び３．５重量％のいずれか２つの間の及びこれらを含む量で存在する。
【００７０】
封入効率は、紡糸において出発となる溶液に含まれた酵素固体（活性及び不活性）の総質量に基づいて、酵素送達システムに封入される酵素固体（活性及び不活性）の質量パーセントである。封入効率は、以下のように計算することができる。
【数１】
2018537316.tif 000003
【００７１】
より高い封入効率パーセントは、より多くの量の出発となる酵素が封入されたことを意味する。例えば、１００％の効率は、出発となる溶液のすべての酵素が繊維に封入されたことを意味する。本明細書における実施例１に更に記載するように、封入効率は９５％±１０％であり得ることが判明した。観察されたものと１００％の効率との間の差は、統計的誤差又はランダムな誤差の範囲内にあり得ると考えられる。従って、本明細書に記載の酵素封入の方法は、噴霧乾燥及び流動床プロセスなどの酵素のための従来の封入方法より効率的であり得る。いくつかの実施形態においては、ペルヒドロラーゼの封入効率は８０〜１００％である。
【００７２】
実施例１に記載の手順に従ってドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）プロトコール又はＬａｅｍｍｌｉ方法（Ｌａｅｍｍｌｉ、Ｕ．Ｋ．（１９７０））を用いてタンパク質含量を直接測定することにより、繊維マットにおけるペルヒドロラーゼの分布を決定した。実施例１での分析は、繊維マットにおけるペルヒドロラーゼの酵素分布が非常に均一であることを示した。
【００７３】
酵素活性及び漏出
又、封入後の酵素活性（酵素ペイロード）を保持することが有利である。「酵素ペイロード」又は「酵素活性」という用語は、送達システムに封入される活性酵素の質量濃度を意味する。典型的には、これは、送達システムの総質量当たりの活性酵素の質量として表される。本明細書に記載の「封入後の％酵素活性」という用語は、活性酵素の封入収率、又は言い換えれば、封入前の出発となる酵素活性又は出発となる酵素ペイロードに対する封入後のアッセイされた酵素活性又は酵素ペイロードを意味する。封入前の出発となる酵素活性又は出発となる酵素ペイロードは、理論ペイロードと称されることがある。封入された酵素の酵素活性は、当業者に周知の技術を用いて決定することができる。本明細書における酵素活性は、例えば、激しく撹拌して（例えば、４０００を超える相対的な遠心力によるなど）、すべての酵素が放出され又は利用可能にされ、次いで、当業者に周知の技術に従って酵素についてアッセイされる、適切な液体に酵素送達システム（例えば、封入された酵素を有する繊維マット）を加えることによって決定された。
【００７４】
いくつかの実施形態においては、封入後の活性酵素のパーセント（即ち、封入収率）は、以下：６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５〜１００％のいずれか２つの間であり、且つこれらを含む。
【００７５】
いくつかの実施形態においては、封入後の活性ペルヒドロラーゼのパーセントは、６０〜１００％である。別の実施形態において、封入後の活性ペルヒドロラーゼのパーセントは、６５〜９５％である。
【００７６】
別の実施形態においては、第１の水溶性繊維への封入後のペルヒドロラーゼ活性は、溶液の遊離酵素のペルヒドロラーゼ活性に相当する。いくつかの実施形態においては、封入後のペルヒドロラーゼ活性は、遊離ペルヒドロラーゼと比較して１０％を超えて低下しないが、いくつかの実施形態においては、増加が見られる場合がある。
【００７７】
ペルヒドロラーゼは、封入後に、その初期活性（封入前）の少なくとも７０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９５％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、又は１００％を保持する。封入後のペルヒドロラーゼは、溶液の遊離ペルヒドロラーゼとしてその初期活性の７０〜１００％を保持する。いくつかの実施形態においては、封入後のペルヒドロラーゼは、以下：溶液の遊離ペルヒドロラーゼとしてその初期活性の、７０％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、及び１００％のいずれか２つの間に、及び場合によりこれらを含み保持する。別の実施形態においては、封入後のペルヒドロラーゼは、溶液の遊離ペルヒドロラーゼとしてその初期活性の９０〜１００％を保持する（封入収率）。
【００７８】
又、経時的に繊維状構造体から漏出する酵素の量は、その貯蔵中に最小限にされることが望ましい。又、酵素放出は所望の要因（ｔｒｉｇｇｅｒ）でのみ起こることが望ましい。
【００７９】
本明細書において使用される場合、酵素漏出は、ウェブなどの繊維状構造体又は繊維状構造体の一部から放出される活性酵素の量又は割合（重量パーセントとして表すことができる）を意味する。本明細書の開示においては、酵素漏出は、通常、繊維状構造体に封入された活性酵素の元の質量に対する漏出した活性酵素の質量パーセントとして表される。
【００８０】
繊維状構造体又は繊維状構造体の一部（ウェブなど）の酵素漏出は、既知量の活性酵素（即ち、初期酵素ペイロード）を有する既知量の繊維状構造体を採取し、繊維状構造体を既知量の水性組成物に投与することによって決定されることができる。水性組成物は、温度などの様々な条件下で保存され、次いで、水性組成物への酵素漏出における所定の時点で分析されることができる。水性組成物への漏出は、当業者に公知の技術によって決定することができる。例えば、酵素漏出は、繊維状構造体を含む水性組成物を穏やかな条件（例えば、約１０００の相対遠心力）で遠心分離してバルク水性組成物から粒子を分離した後に残る、得られた上清の酵素活性を測定することによって決定することができる。酵素活性は、例えば、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｏｍａｉｅ  Ｐｌｕｓ（商標）Ｂｒａｄｆｏｒｄ  Ａｓｓａｙ  Ｋｉｔ（ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  ２３２３６）を用いて決定されることができる。前述のように、酵素漏出の分析は、所定の時点及び水性組成物の様々な貯蔵条件下で実施されることができる。
【００８１】
本開示の繊維状構造体では、酵素漏出は経時的に安定である。漏出が発生した場合、初日に大部分が発生し、その後の２００日間は安定に留まる。いくつかの実施形態において、１４日目の酵素漏出のパーセントは、２００日目と同じである。いくつかの実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、３５重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される２００日後に、総酵素露出は２１％以下である。別の実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、３５重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される２００日後に、総酵素露出は１０％以下である。更に別の実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、３５重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される２００日後に、総酵素露出は４％以下である。
【００８２】
いくつかの実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃の温度であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、３５重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される１４日後に、総酵素露出は２１％以下である。
【００８３】
いくつかの実施形態においては、酵素漏出は、以下：水溶液が２０〜３０℃の温度であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、７０重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される３０分後に、１０、１１、１２、１２．２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３１、３２、及び３５％（初期酵素ペイロードに基づく）の２つの間であり、且つこれらを含む。
【００８４】
いくつかの実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、７０重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される３０分後に、酵素漏出は３２％未満である（初期酵素ペイロードに基づく）。
【００８５】
いくつかの実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、７０重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される３０分後に、酵素漏出は１３％未満である（初期酵素ペイロードに基づく）。
【００８６】
いくつかの実施形態においては、酵素漏出は、以下：水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、１００重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される３０分後に、２０，２５，２６，２７，２８，２９，３０、及び３５％（初期酵素ペイロードに基づく）のいずれか２つの間であり、且つこれらを含む。
【００８７】
いくつかの実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、１００重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される３０分後に、酵素漏出は２８％未満である（初期酵素ペイロードに基づく）。
【００８８】
いくつかの実施形態においては、水溶液が２０〜３０℃であり、繊維状構造体が、水溶液の総重量に基づいて、１００重量％以下の水を含む水溶液に懸濁される３０分後に、酵素漏出は２６％未満である（初期酵素ペイロードに基づく）。
【００８９】
ペルヒドロラーゼ、酸化剤（過酸化水素など）、及び場合により封入された又は吸収されたエステル基質を繊維から放出させる要因は、水の量及び水溶液の温度に依ることとなる。いくつかの実施形態においては、９０重量％超の水を有し、激しい撹拌（２０００を超える相対遠心力）を伴う水溶液は、ペルヒドロラーゼ、酸化剤（過酸化水素など）、及び場合により封入された又は吸収されたエステル基質を繊維から放出する要因である。
【００９０】
いくつかの実施形態においては、７０％超の水及び２０〜３０℃の温度を有する水溶液が要因である。更に別の実施形態においては、４０〜７０％の水及び３０℃を超える温度を有する水溶液が要因となり得る。
【００９１】
いくつかの実施形態においては、要因は、所望の最終用途に応じて変動する場合がある。
【００９２】
繊維状構造体は、水の量が７０重量％以下である水溶液（又は液体洗剤組成物などの製剤）に保存されることができる。水を用いて水溶液を希釈して、水の量を７０重量％超に増加させ、これにより繊維からの酵素の放出を引き起こすことができる。
【００９３】
エステル基質
エステル基質は、エステル結合を含むペルヒドロラーゼ基質である。脂肪族及び／又は芳香族カルボン酸及びアルコールを含むエステルは、ペルヒドロラーゼ酵素とともに基質として利用することができる。いくつかの実施形態においては、エステル源は、酢酸エステルである。いくつかの実施形態においては、エステル源は、プロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールジアセテート、トリアセチン、酢酸エチル、及びトリブチリンの１つ以上から選択される。いくつかの実施形態においては、エステル源は、以下の酸の１つ以上のエステルから選択される：ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及びオレイン酸。いくつかの実施形態においては、エステル基質は、ジアセチン、トリアセチン、酢酸エチル、乳酸エチル、又はこれらの混合物から選択される。
【００９４】
一実施形態においては、エステル基質は、第１のウェブの少なくとも一部に吸収される、又は第２のウェブの少なくとも一部に吸収される、又は第１のウェブと第２のウェブの両方の少なくとも一部に吸収される。
【００９５】
第１のウェブ又は第２のウェブは、液体エステル基質又は固体エステル基質の液体溶液に浸漬されて、吸収又は吸収性封入又は吸入によって、液体エステル基質、又は液体溶液に溶解された固体エステル基質をウェブに取り込むことができる。吸収能力及び吸収速度は、不織布ウェブにおいて考慮されるべき性能パラメーターである。吸収能力は、繊維間の間隙、材料の吸収及び膨潤特性、及び湿潤状態におけるウェブの弾力性によって主に決定される。吸収率は、キャピラリによって加えられる力と繊維表面によってもたらされる摩擦抗力との間のバランスによって支配される。非膨潤性材料の場合、これらの特性は、飽和に達するまで、構造体内への流体のキャピラリ収着によって大きく制御される（Ｌ．Ｆ．Ｆｒｙｅｒ，Ｂ．Ｓ．Ｇｕｐｔａ，Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｒｅ  Ｓｉｚｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｆｉｂｒｏｕｓ  Ｗｅｂｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｉｍｐａｃｔ  ｏｎ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｃｙ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  １９９６  Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ  Ｃｏｎｆｅｒｎｃｅ，１９９６，３２１−３２７）。親水性又は疎水性の繊維のポリマータイプは、ウェブの固有の吸収特性に影響を及ぼす。親水性繊維は、繊維の吸入によって液体を吸収する能力をもたらし、繊維の膨潤を引き起こす。又、繊維の外側、キャピラリ内、及び構造体の空隙に液体を引き付け保持する。一方、疎水性繊維は、後者の機構のみが通常利用可能である（Ｇｕｐｔａ，Ｂ．Ｓ．，ａｎｄ  Ｓｍｉｔｈ，Ｄ．Ｋ．，Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ  ｉｎ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｓｃｉ．ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．２００２，１３，  ３４９−３８８）。従って、ウェブの質量当たり及び体積当たりのウェブの親水性、高い表面積、及び高い多孔度、並びに三次元多孔質ネットワークを利用して、液体エステル基質又は液体溶液に溶解した固体エステル基質を吸収又は吸入することができる。
【００９６】
吸収は、液体エステル基質における又は液体溶液に溶解した固体エステル基質における繊維マトリックスの浸漬、或いは、液体が、３Ｄ多孔質ネットワーク内に、又は部分的に個々の繊維内に吸収される、且つ／又は繊維表面に吸着されることを可能にする所望の繊維ウェブ：エステル基質比で、繊維マトリックスとの液体エステル基質又は液体溶液に溶解した固体エステル基質の密接な物理的接触を伴う。
【００９７】
別の実施形態においては、繊維状構造体は、第３のウェブを更に含み、第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含み、この場合に、エステル基質は、第３のウェブの少なくとも一部に吸収される。
【００９８】
別の実施形態においては、繊維状構造体は、第３のウェブを更に含み、第３のウェブは、複数の第３の水溶性繊維を含み、この場合に、エステル基質は、第３の水溶性繊維に封入される。
【００９９】
更に別の実施形態においては、エステル基質は、酵素がエステル基質及びポリマーを溶解する有機溶媒の中で生き残る限り、ペルヒドロラーゼで封入されることができる。このような実施形態においては、有機溶媒は、これらに限定されるものではないが、アセトン又はクロロホルムから選択される。
【０１００】
エステル基質（固体又は液体のいずれか）を水溶性ポリマー樹脂に封入するために、エステル基質は、実施例１に記載の手順、及び当技術分野において公知の溶液紡糸のその他の手順に従って、溶液紡糸用の通常の溶媒に水溶性ポリマーとともに溶解しなければならない。例えば、水に実質的に不溶性である液体エステル基質（２５℃で７０ｇ／Ｌ）であるトリアセチン（ＣＡＳ＃１０２−７６−１）、及び水溶性ポリマーであるポリビニルピロリドンはともに、これらに限定されるものではないが、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールを含むアルコールに、更に、クロロホルム及びジクロロメタンに溶解されることができる。
【０１０１】
封入又は吸収されたエステル基質は、エステル基質としてのトリアセチン、及びペルヒドロラーゼ酵素によって触媒される酸化剤としての過酸化水素を伴う酵素反応において過酢酸を生成する際に生存可能である。
【０１０２】
いくつかの実施形態においては、エステル基質は、以下：第３のウェブの総重量に基づいて、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８４、及び８５重量％のいずれか２つの間の及びこれらを含む量で存在する。いくつかの実施形態においては、エステル基質は、第３のウェブの総重量に基づいて５〜８０重量％の量で存在する。別の実施形態においては、エステル基質は、第３のウェブの総重量に基づいて５〜６０重量％の量で存在する。別の実施形態においては、エステル基質は、第３のウェブの総重量に基づいて５〜４５重量％の量で存在する。別の実施形態においては、エステル基質は、第３のウェブの総重量に基づいて５〜３０重量％の量で存在する。
【０１０３】
別の実施形態においては、エステル基質は、第３のウェブが電気ブローされる第３のウェブの総重量に基づいて５〜６０重量％の量で存在する。別の実施形態においては、エステル基質は、以下：第３のウェブが電気ブローされる第３のウェブの総重量に基づいて、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、及び６０重量％のいずれか２つの間の及びこれらを含む量で存在する。更に別の実施形態においては、エステル基質は、第３のウェブが電気ブローされる第３のウェブの総重量に基づいて、５〜３０重量％の量で存在する。
【０１０４】
いくつかの実施形態においては、封入されたエステル基質を有する第３の水溶性繊維は、以下の数：走査型電子顕微鏡で決定される、０．５、１、１．５及び２ミクロンのいずれか２つの間の、及び場合によりこれらを含む、平均繊維直径を有する。
【０１０５】
酸化剤
酸化剤は、過酸化物、過マンガン酸、クロム酸、二クロム酸、四酸化オスミウム、過塩素酸、硝酸カリウム、過ホウ酸塩、過炭酸塩、亜酸化窒素、酸化銀、又はこれらの混合物から選択される。いくつかの実施形態においては、酸化剤は、過酸化水素である。
【０１０６】
酸化剤は、第２の水溶性繊維に封入される。
【０１０７】
いくつかの実施形態においては、酸化剤は、自発的に又は酵素的に過酸化水素を生成することができる過酸化水素源である。
【０１０８】
いくつかの実施形態においては、過酸化水素は、第２のウェブの少なくとも一部に複合化される。ＰＶＰ及び過酸化水素は、本明細書に前述されたように接触すると複合体を形成することは、当技術分野において周知である（Ｇ．Ｋ．Ｓｕｒｙａ  Ｐｒａｋａｓｈ，Ａｎｔｏｎ  Ｓｈａｋｈｍｉｎ，Ｋｅｖｉｎ  Ｇ．Ｇｌｉｎｔｏｎ，Ｓｎｅｈａ  Ｒａｏ，Ｔｈｏｍａｓ  Ｍａｔｈｅｗ，ａｎｄ  Ｇｅｏｒｇｅ  Ａ．Ｏｌａｈ．Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍ．２０１４，１６，３６１６−３６２２．；Ｅ．Ｆ．Ｐａｎａｒｉｎ，Ｋ．Ｋ．Ｋａｌｎｉｎ’ｓｈ，ａｎｄ  Ｖ．Ｖ．Ａｚａｎｏｖａ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｓｅｒ．Ａ．２００７，４９（３），２７５−２８３；Ｍ．Ａ．Ｚｏｌｆｉｇｏｌ，Ｇ．Ｃｈｅｈａｒｄｏｌｉ，Ｍ．Ｓｈｉｒｉ．Ｒｅａｃ．Ｆｕｎｃ．Ｐｏｌｙｍ．２００７，６７，７２３−７２７；Ｆ．Ｈａａｆ，Ａ．Ｓａｎｎｅｒ，ａｎｄ  Ｆ．Ｓｔｒａｕｂ．Ｐｏｌｙｍ．Ｊ．１９８５，１７（１），１４３−１５２．）
【０１０９】
過酸化水素−ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）複合体は、ＰＶＰのビニルピロリドン（ＶＰ）側鎖基と過酸化水素との間に形成される水素結合した複合体である。ビニルピロリドン側鎖基は、強力な水素受容体であるアミドカルボニルを有する５員ラクタム環である。一方、過酸化水素は、強力な水素供与体であり、このため、ビニルピロリドンと安定な複合体を形成する。分子的に、前述のように過酸化水素はＶＰと複合化する。
【０１１０】
粉末又は顆粒形態のＰＶＰ−過酸化水素は、市販品（Ｐｅｒｏｘｙｄｏｎｅ（商標）、Ａｓｈｌａｎｄ）として入手可能である。本開示のＰＶＰ−過酸化水素複合体は、ナノ繊維マットを含む繊維マットの形態にある。この繊維形態の利点は、粉末又はフィルムと比較して、繊維の体積当たりの又は質量当たりの表面積が大きいことである。ＰＶＰ−過酸化水素複合体は、ＰＶＰ繊維マットを調製し（前述した電気ブロー又はその他の溶液紡糸技術による）、次いで過酸化水素が可溶である一方、ポリマーが可溶でない溶媒で過酸化水素との複合化を行うことによって得ることができる。購入したままの過酸化水素は水溶液であり、ＰＶＰ繊維は水溶液に溶解することから、過酸化水素は、溶媒に抽出されることができる。ジエチルエーテル及び酢酸エチルを含むいくつかの適切な抽出溶媒が有用であることが判明した。所望量の９９％純度の酢酸エチル及び２９重量％の水性Ｈ２Ｏ２を穏やかに撹拌しながら（１００未満の相対遠心力）混合することにより、過酸化水素を、室温で過酸化水素の水溶液から抽出した。
【０１１１】
ＰＶＰ繊維において複合化された過酸化水素は、エステル基質としてトリアセチン、及びペルヒドロラーゼによって触媒される酸化剤として過酸化水素を伴う過加水分解反応において過酸化水素源として活性であり生存可能である。
【０１１２】
いくつかの実施形態においては、第２の水溶性繊維において複合化された過酸化水素は、第２のウェブの総重量に基づいて０．１〜２０重量％である。いくつかの実施形態においては、第２の水溶性繊維において複合化された過酸化水素は、第２のウェブの総重量に基づいて５〜１５重量％である。いくつかの実施形態においては、第２の水溶性繊維において複合化された過酸化水素は、第２のウェブの総重量に基づいて０．１〜１０．４重量％である。
【０１１３】
いくつかの実施形態においては、過酸化水素は、断片化されたウェブに複合化されることができる。断片化されたウェブは、第２のウェブから作製されることができ、次いで、過酸化水素は、断片化された第２のウェブの少なくとも一部に複合化される。
【０１１４】
封入されたペルヒドロラーゼは、実質的にエステル基質と反応しない。エステル基質、ペルヒドロラーゼ、及び酸化剤（過酸化水素など）が接触すると、これらは反応して過酢酸を生成する。過酢酸は、洗浄、漂白、消毒、又は殺菌の用途／組成物に使用される。ペルヒドロラーゼは、過加水分解反応を触媒して過酢酸を生成する。
【０１１５】
繊維状構造体
一実施形態においては、繊維状構造体は、第１のウェブ及び第２のウェブ及び／又は第３のウェブを収集器に対して同時に溶液紡糸することによって作製される。ポリマー酵素溶液及びポリマー酸化剤溶液が作製される。それぞれの溶液は、オリフィス又はキャピラリノズルからなる紡糸口金を通して押し出される。溶液は、それぞれのノズルの先端から出て繊維を形成し、繊維は、収集器のウェブに集められる。繊維が形成されると、溶媒は溶液から蒸発する。
【０１１６】
一実施形態においては、繊維状構造体は、第１のウェブ及び第２のウェブ及び／又は第３のウェブを接地された収集器に同時に電界紡糸することによって作製される。ポリマー酵素溶液及びポリマー酸化剤溶液が作製される。それぞれの溶液は、高い電圧が印加されるオリフィス又はキャピラリノズルからなる紡糸口金を通して押し出される。典型的には、電圧は２０〜１１０ｋＶの範囲にある。溶液がノズルの先端から出て繊維を形成しながら、繊維は、接地された収集器にウェブとして集められる。繊維が形成されながら、溶媒は溶液から蒸発する。
【０１１７】
一実施形態においては、繊維状構造体は、第１のウェブ及び第２のウェブ及び／又は第３のウェブを接地された収集器に同時に電気ブローすることによって作製される。ポリマー酵素溶液及びポリマー酸化剤溶液が作製される。それぞれの溶液は、高電圧が印加されるオリフィス又はキャピラリノズルからなる紡糸口金を通して押し出される。溶液がノズルの先端から出てくると、圧縮空気が溶液に直接吹き付けられて繊維を形成し、繊維は接地された収集器のウェブに集められる。繊維が形成されながら、溶媒は溶液から蒸発する。電圧、エンクロージャー（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）温度、プロセス空気流量を、２０〜１１０ｋＶ、室温〜６０oＣ、及び０〜２０ｓｃｆｍの範囲で操作又は設定する。
【０１１８】
別の実施形態においては、繊維状構造体は、前述の実施形態のいずれかに記載されるように作製されるが、繊維が同時に紡糸される代わりに、ウェブは連続紡糸によって作製される。両方の方法は、周知であり、ここでは詳細に説明しない。
【０１１９】
第３のウェブが存在する実施形態においては、第３のウェブは、封入されたエステル基質を用いて前述の任意の方法に従って作製される。或いは、第３のウェブは、エステル基質を用いずに前述の任意の方法に従って作製され、次いで、エステル基質は第３のウェブが作製された後に第３のウェブの少なくとも一部に吸収される。
【０１２０】
いくつかの実施形態においては、第２のウェブは、前述の任意の方法に従って作製され、次いで、過酸化水素が、第２のウェブの少なくとも一部に複合化される。
【０１２１】
繊維状構造体は、溶液の総重量パーセントに基づいて７０重量％以上の水を有する溶液に溶解する。ペルヒドロラーゼ及び酸化剤（及び、場合によりエステル基質が封入される場合のエステル基質）が放出され、互いに接触し反応して過酢酸を生成する。
【０１２２】
別の実施形態においては、繊維状構造体は、織布ウェブ、断片化織布ウェブ、不織布ウェブ、断片化不織布ウェブ、個々の繊維、又はこれらの組み合わせの形態にある。
【０１２３】
本開示の別の実施形態は、水性組成物が、水性組成物の総重量に基づいて、９５、９０、８０、又は７０重量％以下の水を含む、本明細書に記載の繊維状構造体のいずれかを含む水性組成物を提供する。その他の実施形態においては、水性組成物は、本明細書に記載の繊維状構造体のいずれか、及び水性組成物の総重量に基づいて３５重量％〜７０重量％又は４０重量％〜７０重量％の水を含む。
【０１２４】
一実施形態においては、繊維状構造体は、
ａ）エステル基質と、
ｂ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入され、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
ｃ）複数の第２の水溶性繊維と、酸化剤と、を含む第２のウェブであって、酸化剤は、第２の水溶性繊維に封入される第２のウェブ
を含み、
この場合に、第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である。
【０１２５】
その他の実施形態においては、繊維状構造体は、
ａ）エステル基質と、
ｂ）複数の第１の水溶性繊維と、ペルヒドロラーゼと、を含む第１のウェブであって、ペルヒドロラーゼは、第１の水溶性繊維に封入され、第１のウェブの総重量に基づいて０．１〜４０重量％の量で存在する第１のウェブと、
ｃ）複数の第２の水溶性繊維と、過酸化水素と、を含む第２のウェブであって、過酸化水素は、第２のウェブの少なくとも一部に複合化される第２のウェブと、を含み、
この場合に、第２の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン又はそのコポリマーであり、且つ、
第１の水溶性繊維及び第２の水溶性繊維は、溶液紡糸水溶性繊維である。
【０１２６】
別の実施形態においては、記載された繊維状構造体は、本明細書で前述された第１及び第２のウェブに加えて、複数の第３の水溶性繊維を含む第３のウェブを更に含み、この場合に、エステル基質は、第３の水溶性繊維に封入される、又は第３のウェブの少なくとも一部に吸収される。
【０１２７】
別の実施形態においては、エステル基質は、第１のウェブの少なくとも一部に吸収される、又は第２のウェブの少なくとも一部に吸収される、又は第１のウェブと第２のウェブの両方の少なくとも一部に吸収されることができる。
【０１２８】
いくつかの実施形態においては、本明細書に記載の繊維状構造体のいずれかの第１、第２、及び任意の第３の水溶性繊維は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、グアーガム、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、プルラン、ポリアスパラギン酸、ポリアクリル酸、これらのコポリマー、又はこれらの混合物から独立して選択される。その他の実施形態においては、第１、第２、及び任意の第３の水溶性繊維は、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、プルラン又はこれらの混合物から独立して選択される。更なるその他の実施形態においては、第１、第２、及び任意の第３の水溶性繊維は、２０〜５４％の結晶化度を有する。
【０１２９】
繊維状構造体のいくつかの実施形態においては、複数の第２の水溶性繊維に封入される酸化剤は、過酸化物、過マンガン酸、クロム酸、重クロム酸、四酸化オスミウム、過塩素酸、硝酸カリウム、過ホウ酸塩、過炭酸塩、亜酸化窒素、酸化銀、又はこれらの混合物から少なくとも選択される。その他の実施形態においては、封入される酸化剤は、少なくとも過酸化水素を含む。
【０１３０】
その他の実施形態においては、繊維状構造体に含まれるエステル基質は、ジアセチン、トリアセチン、酢酸エチル、乳酸エチル、又はこれらの混合物から選択されるエステルを少なくとも含む。
【０１３１】
本明細書に記載の繊維状構造体の更なるその他の実施形態においては、ペルヒドロラーゼは、８０〜１００％の封入効率で封入される。その他の実施形態における繊維状構造体は、９０％〜１００％の封入収率で第１のウェブにペルヒドロラーゼを封入することができる。
【０１３２】
前述の実施形態のいずれかによる繊維状構造体は、電界紡糸によって作製される、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維を有することができる。その他の実施形態においては、第１の水溶性繊維、第２の水溶性繊維、及び第３の水溶性繊維は、電気ブロープロセスによって作製することができる。
【０１３３】
いくつかの実施形態においては、繊維状構造体は、溶液の総重量パーセントに基づいて７０重量％以上の水を有する溶液に溶解する。
【０１３４】
その他の実施形態においては、繊維状構造体のペルヒドロラーゼは、細胞又は細胞破片を実質的に含まない組成物で提供される。
【０１３５】
本明細書に記載されるものと同様の又は均等な方法及び材料を本発明の実施又は試験において使用することができるが、適切な方法及び材料は、本明細書に記載される。
【実施例】
【０１３６】
本明細書における材料、方法及び実施例は例示に過ぎず、特に明示された場合を除き、限定することが意図されない。
【０１３７】
ポリマー樹脂の記載
ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と、別のモノマーとの９８〜９８．８％加水分解されたコポリマーであり、Ｋｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能である。ＥＬＶＡＯＬ  ７０−０３は、９８〜９８．８％加水分解されたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）であり、同じくＫｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能である。
【０１３８】
繊維直径測定
溶液紡糸繊維の繊維直径は以下の通り測定した。ＯＰＣ−８０Ｔオスミウムプラズマコーター（Ｏｓｍｉｕｍ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｏａｔｅｒ）を使用して繊維試料を約１〜３ｎｍのオスミウムでプラズマ被覆し、続いて、熱電及びショットキー電界放出ガン（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ−Ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｇｕｎｓ）を備えたＨｉｔａｃｈｉ  ＳＵ３５００及びＨｉｔａｃｈｉ  ＳＵ５０００  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＶＰ）顕微鏡でＳＥＭにより分析し、それぞれ、５〜１０ｋＶ（ＳＵ３５００）又は１〜５ｋＶ（ＳＵ５０００ＶＰ）で６０〜１２０Ｐａの範囲の圧力下で操作した。平均繊維直径を、それぞれの試料の少なくとも１００の繊維から直径を測定することによって決定した。
【０１３９】
実施例１
実施例１は、繊維に封入された酵素が遊離酵素とほぼ同一の酵素活性を示し、繊維の酵素分布が非常に均一であることを示す。
【０１４０】
使用したポリビニルアルコールポリマーは、ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８であった。１部の液体ペルヒドロラーゼ変異体濃縮物（約３．５重量％）を、９部の１５重量％の水性ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８ＰＶＡ溶液に加えて、ポリマー−酵素溶液を生成した。ペルヒドロラーゼ酵素含有ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維を、電気ブローを使用して調製した。ポリマー−酵素溶液を、高電圧が印加されるオリフィス又はキャピラリノズルからなる紡糸口金を通して押し出す。溶液がノズルの先端から出てくると、圧縮空気が溶液に直接吹き付けられて繊維を形成し、繊維は接地された収集器のウェブに集められる。繊維が形成されながら、溶媒は溶液から蒸発する。電圧、エンクロージャー温度、プロセス空気流量を、それぞれ２０〜１１０ｋＶ、室温〜６０oＣ、及び０〜２０標準立方フィート／分（ｓｃｆｍ）の範囲で操作又は設定する。これは、２．２重量％の封入された酵素を有する得られた繊維マットに相当した。
【０１４１】
１部の液体ペルヒドロラーゼ変異体濃縮物（約３．５重量％）を、９０部の１５重量％の水性ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８ＰＶＡ溶液に加え、前述と同じ方法で繊維マットを作製した。これは、０．２重量％の封入された酵素を有する得られた繊維マットに相当した。
【０１４２】
酵素が封入されたＰＶＡ繊維の繊維直径を、前述の手順に従って分析した。平均繊維直径は、それぞれの試料における少なくとも１００の繊維から直径を測定することによって決定した。結果を表１に示す。
【０１４３】
【表１】
2018537316.tif 000004
【０１４４】
ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）プロトコール又はＬａｅｍｍｌｉ方法（Ｌａｅｍｍｌｉ、ＵＫ（１９７０））Ｃｌｅａｖａｇｅ  ｏｆ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ｄｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｈｅａｄ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉｏｐｈａｇｅ  Ｔ４．Ｎａｔｕｒｅ  ２２７（５２５９）：６８０−６８５）を用いてタンパク質含量を直接測定することにより、繊維マットにおける酵素の分布を決定した。２．２重量％の封入されたペルヒドロラーゼ変異体を含んだ繊維マットの様々な領域から１０の小さな切片（約０．４インチ×約０．４インチ）を切断した。１０の切断した切片のそれぞれの酵素含量をＳＤＳ−ＰＡＧＥにより測定し、出発となる紡糸溶液に用いた酵素の既知の量（理論量）と比較した。表２は、繊維マットの酵素分布が、０．９０μｇの理論量と比較して平均０．８６±０．０９μｇで非常に均一であることを示すＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析の結果を示す。
【０１４５】
封入効率を決定し、これは前述で記載したように紡糸のための出発となる溶液に使用される酵素の量に対する繊維マットに封入された酵素の量の尺度である。繊維マットのすべての測定された切片の平均封入効率は、９５±１０％で１００％に非常に近く、この差は、統計的誤差又はランダムな誤差の範囲内であり得、封入方法が、噴霧乾燥及び流動床プロセスなどの従来の封入方法より効率的であり得ることを実証している。結果を表２に示す。
【０１４６】
【表２】
2018537316.tif 000005
【０１４７】
２．２重量％のペルヒドロラーゼ変異体を含む繊維マットのＰＶＡ繊維に封入されたペルヒドロラーゼ酵素の活性は、繊維マットとトリアセチン及び過酸化水素との反応の際の緩衝水性媒体における過酢酸の生成によって決定した。２．２重量％の酵素含量を有するＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８からなる新しい繊維マットを前述のように作製した。１〜８０ｍｇの範囲の対応する重量を有する２５ｍｍ２〜１ｃｍ２の範囲の試料サイズからなる切断された電気ブローされた繊維マットを使用した。反応媒体は、１５０〜２００ｍＭのトリアセチン及び過酸化水素（３０〜２００ｍＭ）を含む４ｍＬ緩衝液（１００ｍＭリン酸ナトリウム、ｐＨ７．２）を含んだ。８０μｇ／ｍＬのペルヒドロラーゼ酵素に相当する量の繊維マットを反応媒体に加えた。１８０μＬの反応液を２０μＬの１．０Ｍリン酸を含むバイアルに移して酵素反応を停止させることによって、０、５、１５、３０、６０、及び１０５分で反応をサンプリングした。酸で急冷した溶液を遠心分離した（１２，０００ｒｐｍ、５分間）。上清（０．０１０〜０．０５０ｍＬ）を、その後の改変されたＫａｒｓｔ誘導体化（ｄｅｒｉｖａｔｉｚａｔｉｏｎ）プロトコール（Ｐｉｎｋｅｒｎｅｌｌ，Ｕ．Ｅｆｆｋｅｍａｎｎ，Ｓ．Ｋａｒｓｔ，Ｕ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＨＰＬＣ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｅｒｏｘｙａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ  ａｎｄ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ，１９９７，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６９（１７）：３６２３−３６２７）のために０．３００ｍＬのＨＰＬＣ等級の水を含むスクリューキャップ付きガラスＨＰＬＣバイアルに移した。最初のＫａｒｓｔ誘導体化反応を開始するために、アセトニトリルに溶解した２０ｍＭのＭＴＳ（メチル−ｐ−トリル−スルフィド）０．１００ｍＬを、容積型ピペットを用いて加えた。バイアルに蓋をし、内容物を静かに混合した後、約２５℃で暗所にて１０分間インキュベートした。続いて、０．４００ｍＬのアセトニトリル及びアセトニトリルに溶解した４９ｍＭのＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）０．１００ｍＬをそれぞれのバイアルに加えた。バイアルをボルテックスして内容物を混合し、バイアルを暗所にて約２５℃で３０分間インキュベートした。次いで、内部標準溶液、アセトニトリルに溶解した２．５ｍＭのＤＥＥＴ（Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルアミド）０．１００ｍＬを、容積型ピペットを用いて加え、バイアルを再びキャップし、内容物を激しく振盪して混合した。試料をＨＰＬＣで評価し、ＭＴＳＯ（メチル−トリル−スルホキシド）について分析した。
【０１４８】
又、過加水分解（ｐｅｒｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ）反応の速度及び大きさをペルヒドロラーゼを封入した繊維のものと比較するために、２つの対照反応を行った。１つの対照は、封入されたペルヒドロラーゼを含まないＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８のＰＶＡ繊維マットを伴う過加水分解反応であり、もう一方の対照は、溶液の遊離酵素を伴う過加水分解反応である。表３に、過酢酸生成を測定することにより、２．２重量％の酵素含量を有するＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８における酵素ペルヒドロラーゼの活性を決定した結果を要約する。それぞれの測定は、通常、少なくとも３回の反復の平均である。繊維に封入された酵素は、過加水分解反応において生成された過酢酸によって示されるように、溶液の遊離酵素とほぼ同一の酵素活性を示し、これは、電気ブロープロセスによるポリマー繊維への酵素の封入が酵素に対して有害な影響を与えず、封入された酵素は、水溶液に入れられた時に利用可能であることを実証している。酵素を含まない繊維は、過酢酸の生成がかなり制限されたことを示す。結果を表３に示す。
【０１４９】
【表３】
2018537316.tif 000006
【０１５０】
実施例２
実施例２は、酵素活性が維持されるプルラン繊維に封入された０．１７％及び１．７％のペルヒドロラーゼを示す。ペルヒドロラーゼ酵素含有プルラン繊維は、実施例１における電気ブロー法を用いて調製した。プルランは、α−１，６グルコシド結合によって結合された連続したマルトトリオース単位からなる水溶性多糖である。日本のＨａｙａｓｈｉｂａｒａ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から購入した白色粉末で無臭の食品グレードのプルランを撹拌しながら水に溶解し、プルラン溶液を調製した。１部の液体ペルヒドロラーゼ酵素濃縮物（約３．５重量％）を、７．５部の２０重量％のプルラン水溶液に加えた。これは、１．７重量％の封入された酵素を有する得られた繊維マットに相当した。別の方法では、１部の液体ペルヒドロラーゼ酵素濃縮物（約３．５重量％）を、７５部の１５重量％プルラン水溶液に加えた。これは、０．１７重量％の封入された酵素を有する得られた繊維マットに相当した。酵素を封入したプルラン繊維の繊維直径を、前述の方法に従って分析した。平均繊維直径は、それぞれの試料において少なくとも１００の繊維から直径を測定することによって決定した。結果を表４に示す。
【０１５１】
【表４】
2018537316.tif 000007
【０１５２】
プルラン繊維のペルヒドロラーゼ酵素の活性を、実施例１と同じ手順を用いて評価した。表５は、過酢酸生成を測定することにより、プルラン繊維に封入された酵素ペルヒドロラーゼの活性を決定した結果を要約する。試料Ａは、過加水分解反応における合計０．０１１ｍｇのペルヒドロラーゼと同等である０．１７重量％のペルヒドロラーゼを含む６．３ｍｇの切断されたプルラン繊維マットを表す。試料Ｂは、過加水分解反応における合計０．０４６ｍｇのペルヒドロラーゼと同等である１．７重量％のペルヒドロラーゼを含む２．７ｍｇの切断されたプルラン繊維マットを表す。データは、プルラン含有繊維の両方の試料の過酢酸生成が、酵素を含まない繊維よりも実質的に非常に高く、酵素活性が維持されることを実証したことを示した。過酢酸の生成は、反応液における酵素含量の増加とともに増加した。結果を表５に示す。
【０１５３】
【表５】
2018537316.tif 000008
【０１５４】
実施例３
実施例３は、液体エステル基質であるトリアセチンを吸収して溶液紡糸繊維ウェブに組み込むことができ、且つ、溶液繊維ウェブに吸収されたトリアセチンが、エステル基質としてのトリアセチン、及びペルヒドロラーゼ酵素によって触媒される酸化剤として過酸化水素を伴う酵素反応において過酢酸を生成する際に生存可能であることを実証している。
【０１５５】
トリアセチンを吸収する３つの繊維ウェブを調製した：１．封入された酵素を有しないポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）繊維ウェブ、２．封入された酵素を有しないＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８繊維ウェブ、及び３．２．２重量％の封入されたペルヒドロラーゼ酵素を有するＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８繊維ウェブ。３つの繊維ウェブはすべて、３つの異なる紡糸水溶液から実施例１に記載された電気ブローを使用して調製した。３つの紡糸水溶液はすべて、１８．２ＭΩ．ｃｍの抵抗率を有する高純度水において作製され、インラインのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｙｎｅｒｇｙ（登録商標）ＵＶ水浄化システムから得た。ＰＶＰ紡糸溶液は、５．６７部の高純度水に加えられた１部のＰＶＰ（ＭＷ＝１３００ｋＤａ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入し、更に精製せずに使用）からなり、混合物を室温で激しく撹拌して、１５重量％のＰＶＰを有する透明な溶液を得た。ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８紡糸溶液は、５．６７部の高純度水に加えられた１部のＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８からなり、混合物を室温で激しく撹拌して、１５重量％のＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８を有する透明な溶液を得た。ペルヒドロラーゼ酵素を有するＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８紡糸溶液を、実施例１に記載の通り調製した。
【０１５６】
エステル基質の吸収は、液体エステル基質における又は液体溶液に溶解した固体エステル基質における繊維マトリックスの浸漬、或いは、液体が、３Ｄ多孔質ネットワーク内に、又は部分的に個々の繊維内に吸収される、及び繊維表面に吸着されることを可能にする、所望の繊維ウェブ：エステル基質比で、繊維マトリックスとの液体エステル基質の密接な物理的接触によって行われることができる。液体エステル基質（例えば、トリアセチン）は、封入されたペルヒドロラーゼ酵素を有する又は有さない、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）及びＰＶＰナノ繊維マトリックスを容易に湿潤した。実験は、繊維ウェブにおけるトリアセチンの湿潤を示し、吸収性封入前後の繊維形態は、固定化したトリアセチンの存在下で繊維直径の増加（ほぼ倍加）があり、マトリックスの繊維の間の開放スペースが覆われていることが、ＳＥＭ画像から見ることができる。
【０１５７】
封入された酵素を有する又は有さない繊維ウェブによる吸収後のトリアセチン含量は、繊維ウェブの重量に対して、それぞれ、吸収されたトリアセチンの０．０５倍〜５．２５倍に等しい５重量％〜８４重量％の範囲にあり、繊維マトリックスは、依然として“乾燥している”と感じ外見もそう見える。
【０１５８】
２．２重量％のペルヒドロラーゼ酵素を含むＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８繊維ウェブに吸収されたトリアセチンの生存可能性及び利用可能性を、実施例１に記載のＫａｒｓｔ  ＨＰＬＣアッセイを用いて過酢酸を生成する能力を決定することにより、前述の過加水分解酵素反応において試験した。結果を表６に示し、繊維ウェブに吸収されたトリアセチンが、酵素反応において利用可能及び生存可能であり、１時間までの時間で過酢酸を生成することを実証している。又、これは、吸収されたトリアセチンを有する封入されたペルヒドロラーゼが、酵素反応において活性であり生存可能であり、過酢酸（ＰＡＡ）を生成することを実証している。又、吸収されたトリアセチンの酵素活性及びＰＡＡ生成は、純粋な液体トリアセチンと比較して、繊維マトリックスに吸収されたトリアセチンが、純粋な液体トリアセチンと同じく利用可能及び生存可能であることをほぼ実証していることを示す。
【０１５９】
【表６】
2018537316.tif 000009
【０１６０】
実施例４
実施例４は、液体エステル基質であるトリアセチンは、溶液紡糸繊維に封入されることができ、エステル基質としてトリアセチン、及びペルヒドロラーゼ酵素によって触媒される酸化剤として過酸化水素を伴う酵素反応において過酢酸（ＰＡＡ）を生成する際に、溶液紡糸繊維に封入されたトリアセチンは、生存可能であることを実証している。
【０１６１】
ポリビニルピロリドンポリマー（ＭＷ＝１３００ｋＤａ）、トリアセチン（＞９９％純度）、及びエタノール（＞９９％純度）を、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈから購入し、更に精製及び処理することなく使用した。一調製においては、１部のトリアセチンと２．３３部のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）ポリマーからなる紡糸溶液Ａを、１０部のエタノールに加えた。別の調製においては、１部のトリアセチン、２．３３部のポリビニルピロリドンからなる紡糸溶液Ｂを、１２．６７部のエタノールに加えた。紡糸溶液混合物Ａ及びＢを、透明な溶液が得られるまで十分に撹拌した。溶液混合物を、実施例１に記載の手順に従って紡糸した。
【０１６２】
溶液紡糸繊維を得、実施例１に記載したように走査型電子顕微鏡を用いてそれらの繊維直径を分析した。紡糸溶液Ｂから得られた平均繊維直径は、１．４６±０．５７μｍであった。ＰＶＰ繊維に封入されたトリアセチンの生存可能性及び利用可能性を、実施例１に記載のＫａｒｓｔ  ＨＰＬＣアッセイを用いて過酢酸を生成する能力を決定することにより、過加水分解酵素反応において試験した。このアッセイでは、酵素反応におけるトリアセチンエステル基質源は、ＰＶＰ繊維に封入されたトリアセチンであり、一方、ペルヒドロラーゼ酵素、及びＨ２Ｏ２はともに、液体溶液の形態にある。結果を表７に示し、この結果は、繊維マトリックスに封入されたトリアセチンは、酵素反応において生存可能であり、１時間までの時間で過酢酸を生成することを示している。
【０１６３】
【表７】
2018537316.tif 000010
【０１６４】
実施例５
実施例５は、過酸化水素が、ポリビニルピロリドン繊維に複合化され固定化されることができ、複合化され固定化された過酸化水素は、過マンガン酸反応、又は過酢酸を生成するトリアセチン及びペルヒドロラーゼ酵素を伴う酵素反応を伴う反応に関与する際に、活性及び生存可能であることを実証している。
【０１６５】
ＰＶＰと過酸化水素が接触すると複合体を形成することは、当技術分野で周知である。過酸化水素−ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）複合体は、ＰＶＰのビニルピロリドン（ＶＰ）側鎖基と過酸化水素との間に形成される水素結合した複合体である。ビニルピロリドン側鎖基は、強力な水素受容体であるアミドカルボニルを有する５員ラクタム環である。一方、過酸化水素は、強力な水素供与体であるため、ビニルピロリドンと安定な複合体を形成することになる。分子的には、過酸化水素及びＶＰは、反応機構に見られるように、１対１（１：１）及び１対２（１：２）の比で複合体を形成することができる。次いで、過酸化水素とのこの複合化は、ビニルピロリドン側鎖基が存在するＰＶＰのコポリマーにおいて形成することができる。
【０１６６】
粉末又は顆粒形態のＰＶＰ−過酸化水素は、市販品（Ｐｅｒｏｘｙｄｏｎｅ（商標）、Ａｓｈｌａｎｄ）として入手可能であるが、本開示では、ＰＶＰ−過酸化水素複合体は、ナノ繊維ウェブなどの、繊維マットの形態にある。この繊維形態の利点は、粉末又はフィルムと比較して、繊維の体積当たり又は質量当たりの表面積が大きいことである。ＰＶＰ−過酸化水素繊維マットを調製するために、ＰＶＰ繊維マットを、実施例３に記載したように（前述した電気ブロー又はその他の溶液紡糸技術によって）作製し、次いで過酸化水素との複合化を、ポリマーは可溶性ではなく過酸化水素は可溶性である溶媒で行った。購入したままの過酸化水素は水溶液の状態にあり、ＰＶＰ繊維は水溶液に溶解することから、過酸化水素は溶媒中に抽出されなければならなかった。適切な溶媒としては、これらに限定されるものではないが、ジエチルエーテル又は酢酸エチル（ＥｔｏＡｃ）が挙げられる。
【０１６７】
この例では、酢酸エチル（＞９９％、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）を用いて、過酸化水素水（３０％、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）を抽出した。磁気撹拌棒を備えた１０ｍｌの丸底フラスコを天秤に置いた。フラスコの重量を秤量し、１ｇの酢酸エチルをピペットで加えた。このフラスコを磁気撹拌プレートに置き、３０重量％の過酸化水素１ｍｌをプラスチックピペットを介してゆっくりと加えた。溶液を室温で０．５〜２時間撹拌した。所望の時間後、溶液を５ｍｌのシンチレーションバイアルに入れ、非混和性層が分離するように１５分間放置した。有機層をマイクロピペットで注意深く除去した。
【０１６８】
通常、５つの溶液が、安全の理由のために調製される。有機層を合わせて、使用の間、化学冷蔵庫で冷却を保つ。抽出後の過酸化水素濃度を、当技術分野で公知であるＫＭｎＯ４滴定を介して、及びＫａｒｓｔ  ＨＰＬＣ（Ｐｉｎｋｅｒｎｅｌｌ，Ｕ．；Ｅｆｆｋｅｍａｎｎ，Ｓ．；Ｋａｒｓｔ，Ｕ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＨＰＬＣ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｏｘｙａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ  ａｎｄ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ  Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６９  ３６２３−３６２７（１９９７））によって評価し、２つのアッセイ手順は、よく一致した。結果を表８に示す。
【０１６９】
【表８】
2018537316.tif 000011
【０１７０】
過酸化水素−酢酸エチル溶液にＰＶＰ繊維マットを浸すことにより、ＰＶＰ繊維との過酸化水素の複合化を実施した。２０ｍｌのガラス瓶に、１０ｍｌの酢酸エチルを入れた。次いで、瓶を分析天秤に置き、所望量の新たに調製した過酸化水素−酢酸エチルを、以下の表９に従って加えた。
【０１７１】
【表９】
2018537316.tif 000012
【０１７２】
過酸化水素−酢酸エチル溶液を穏やかに回し、その後、秤量したＰＶＰ繊維（２×２ｃｍ）をステンレスピンセットを用いて慎重に加えた。過酸化水素−酢酸エチル溶液に入れた直後に、繊維が収縮した。繊維を溶液に０．５〜１時間放置した。所望の時間後、上清をデカントし、分析のために保存した。繊維を酢酸エチルですすぎ、その後、環境温度で乾燥（１〜２時間）のために真空オーブンに入れた。酢酸エチルにおけるＰＶＰナノ繊維と過酸化水素との複合化反応後、得られた繊維マットは、サイズが減少又は収縮したが、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって画像化された状態の繊維形態は、依然として維持された。ＰＶＰ−過酸化水素ナノ繊維マトリックスは、前駆体ＰＶＰナノ繊維より水溶性が低かった。
【０１７３】
繊維における過酸化水素濃度を、当技術分野で公知であるＫＭｎＯ４滴定を介して、及びＫａｒｓｔ  ＨＰＬＣ（Ｐｉｎｋｅｒｎｅｌｌ，Ｕ．；Ｅｆｆｋｅｍａｎｎ，Ｓ．；Ｋａｒｓｔ，Ｕ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ＨＰＬＣ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｏｘｙａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ  ａｎｄ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ  Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６９３６２３−３６２７  （１９９７））によって評価し、Ｃｈｅｍ．２つのアッセイ手順は、よく一致した。結果を表１０に示す。
【０１７４】
【表１０】
2018537316.tif 000013
【０１７５】
実施例６
実施例６は、エステル基質としてトリアセチン、及びペルヒドロラーゼによって触媒される酸化剤として過酸化水素を伴う過加水分解反応において、ＰＶＰ繊維において複合化された過酸化水素が、過酸化水素源として活性であり生存可能であることを実証している。
【０１７６】
実施例５で調製した９．８重量％の平均過酸化水素濃度を有する乾燥した過酸化水素−ＰＶＰ繊維マットを、過加水分解反応におけるＨ２Ｏ２源として使用し、過酢酸生成は、実施例１に記載のＫａｒｓｔアッセイに従って測定した。過酸化水素−ＰＶＰ繊維マットの２つの異なるレベルの過酸化水素濃度（１８．０ｍＭ及び２９．５ｍＭ）を、それぞれ、過酸化水素−ＰＶＰ繊維マット２５．０ｍｇ及び４１．０ｍｇ質量に相当する量で使用した。過酢酸生成の結果を表１１に示し、ＰＶＰ繊維において複合化された過酸化水素が活性であり生存可能であることを実証している。
【０１７７】
【表１１】
2018537316.tif 000014
【０１７８】
実施例７
実施例７は、刊行されたジャーナルの論文「Ｓｉｍｐｌｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ  ｉｎ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｔｙｐｅｓ  ｏｆ  ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，Ｌ．Ｐｒｏｃｈａｚｋｏｖａ，Ｙ．Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ−Ｍｕｎｏｚ，Ｊ．Ｐｒｏｃｈａｚｋａ，Ｊ．Ｗａｎｎｅｒａ，２０１４，Ｉｎｔｅｒｎ．Ｊ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，９４，３９９−４１０」に記載された分光光度法を用いて実施されたＰＶＡ可溶性の定量的測定を示し、この論文は、以下を含む上記の刊行物に前述されたＰｒｉｔｃｈａｒｄ方法によるヨウ素との複合化に基づく：Ｉ．Ｆ．Ａｌｅｋｓａｎｄｒｏｖｉｃｈ  ａｎｄ  Ｌ．Ｎ．Ｌｙｕｂｉｍｏｖａ，Ｆｉｂｒｅ  Ｃｈｅｍ．２４，１５６（１９９３）；Ｄ．Ｐ．Ｊｏｓｈｉ，Ｙ．Ｌ．Ｌａｎ−Ｃｈｕｎ−Ｆｕｎｇ  ａｎｄ  Ｊ．Ｇ．Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ，Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔａ．１０４，１５３（１９７９）；Ｙ．Ｍｏｒｉｓｈｉｍａ，Ｋ．Ｆｕｊｉｓａｗａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｎｏｚａｋｕｒａ，Ｐｏｌｙｍ．Ｊ．１０，２８１（１９７８）；Ｊ．Ｇ．Ｐｒｉｔｃｈａｒｄ  ａｎｄ  Ｄ．Ａ．Ａｋｉｎｔｏｌａ，Ｔａｌａｎｔａ．１９，８７７（１９７２）。
【０１７９】
定量的ＰＶＡ可溶性分析
ＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８からの電気ブローされた繊維マット試料を、実施例１に記載のように調製した。これらの繊維マットを、一晩真空乾燥し、秤量し、２０ｍｌのシンチレーションバイアルに入れた。プロピレングリコールをＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入し、１８．２ＭΩ．ｃｍの抵抗率を有する高純度水を、インラインのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｙｎｅｒｇｙ（登録商標）ＵＶ水浄化システムから得た。０、１５、３０、４０、５０、７０、及び１００％の範囲の種々の含水量での水−プロピレングリコール混合物をバイアルに加えて、混合物において３．５重量％及び０．５重量％の最終固体濃度を得、少なくとも２４時間撹拌した。混合物を遠心分離し、ＰＶＡ決定のためにアリコートを採取した。
【０１８０】
ＰＶＡ含量は、以下の通り、ホウ酸及びヨウ素を用いた前述のジャーナルの論文に基づくＵＶ−Ｖｉｓ分光光度法によって測定した。５００μｌのアリコートを５ｍｌエッペンドルフチューブに加えた。１５００μｌのホウ酸（０．０４ｇ／ｍｌ）を加え、溶液をボルテックスした。２０００μｌの蒸留したＭｉｌｌｉｐｏｒｅ水を加えて、最終容量を４０００μｌとした。溶液をボルテックスし、１０００μｌのヨウ素溶液を加え、ボルテックスした。溶液を、１５分間インキュベートし、吸光度を５９０ｎｍで測定した。試料を二重に調製した。
【０１８１】
測定結果を表１２に示す。全体的な可溶性は、２つの方法で表される：初期固体の重量％で、溶解した溶媒混合物に入れられた初期固体のパーセント量を意味し、且つ、ｍｇ／ｍｌで、溶媒のｍｌ当たりに溶解したｍｇでの固体の量を意味する。混合物において含水量が５０％まで増加するにつれて、ＰＶＡ可溶性は、混合物における３．５重量％の固体濃度レベルについては、０〜１９重量％、又は０〜６．６ｍｇ／ｍｌに等価分、及び、混合物における０．５重量％の固体濃度レベルについては、０〜２１重量％、又は０〜１．０ｍｇ／ｍｌに等価分、増加した。これらは興味深い結果であるが、その理由は、繊維マットは、肉眼から見て、分解、収縮、及び／又は消失したが、すべてが理論的又は定量的に溶解するわけではないことを示しているからである。おそらく、消失した未溶解のＰＶＡは、肉眼で見るには小さすぎる。
【０１８２】
ＰＶＡ繊維マットの水での可溶性挙動を、製造業者から得られたままのＰＶＡ粉末と比較して、目視検査によって決定した。製造業者から得られたままのＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０３及びＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８はともに、室温及び低温で水に溶解しない。
【０１８３】
ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０３及びＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８を溶解するため、推奨するように、ＰＶＡを加える前に水溶媒を少なくとも９０℃に加熱し、次いで撹拌しながらＰＶＡ−水混合物を連続的に加熱することが推奨される。繊維に変換すると、水でのＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０３及びＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８繊維の急速な断片化及び最終的な消失があることが驚くべきことに発見された。
【０１８４】
繊維の可溶性挙動は、０．１重量％のＰＶＡ濃度で、インラインのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｓｙｎｅｒｇｙ（登録商標）ＵＶ水浄化システムから得られた１８．２ＭΩ−ｃｍの抵抗率を有する高純度水で約１．２インチ×１．２インチの正方形の繊維断面を１５０ｍｌのビーカーに入れることによって決定した。水を２５０ｍＬのジャケット付き反応ケトルにおける５０：５０の水：エチレングリコールで満たした循環浴（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｎｅｓｌａｒ  Ｍｅｒｌｉｎ  Ｍ２５）で所望の温度まで冷却し、デジタル読み出し表示（Ｆｌｕｋｅ  ５２ＩＩ）に接続された８０ＰＫ−１温度プローブでモニターした。所望の温度に冷却した水をデカントし、視覚的可溶性測定に使用した。水−ＰＶＡ混合物の温度を、±１℃の精度のアルコール温度計を用いてモニターした。
【０１８５】
水に入れられた繊維マットは、室温（約２５℃）で２分以内、１５℃で２．５〜５分、１０℃で３〜７分、５℃で５〜１０分、及び０℃に近いところで１０〜２０分の間に視覚的に消失した。
【０１８６】
表１２は、分光光度法を用いてＫｕｒａｒａｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から受け取ったままのＥＬＶＡＮＯＬ  ８０−１８繊維マット及び粉末の定量的可溶性測定値を示す。
【０１８７】
【表１２】
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【０１８８】
繊維の結晶化度とサイズが可溶性に及ぼす影響
酵素などの封入された活性の放出は、ＰＶＡポリマーの結晶化度及び繊維のサイズなどのパラメーターを介してＰＶＡポリマーの可溶性を制御することによって制御することができる。
【０１８９】
動的試料熱量測定（ＤＳＣ）を用いて繊維試料の結晶化度を測定した。ＤＳＣセルにおける乾燥プロセスの温度及び時間を最適化するために、５及び１０分のタイミングで、７５℃及び１００℃で試料に対して実施された実験は、ほとんど行わなかった。選択された乾燥の最適温度及び時間は、１００℃及び１０分であった。
【０１９０】
乾燥したＰＶＡ粉末及び繊維試料の融解エンタルピーを測定するために、５℃／分で２０℃から１００℃までＤＳＣ実験を行った。次いで、試料を１００℃で１０分間保持した後、１０℃／分で０℃に冷却した。次いで、ＴＡ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＱ１０００ＤＳＣを用いて、Ｎ２雰囲気中、１０℃／分で０℃〜２５０℃の１つの加熱温度プロファイルにおいて乾燥した試料について実験を続けた。
【０１９１】
表１３は、一定の繊維直径での結晶化度に関連するＰＶＡ繊維マットの様々な可溶性を示す。繊維の結晶化度が増加するにつれて、可溶性は低下する。結晶化度を測定する際に一定の繊維直径を確保するために、同じ繊維マットからの試料を１２０℃及び１５０℃で１時間アニールし、アニールした繊維マットの結晶化度測定値を基準のアニーリングされていない繊維マット試料と比較した。
【０１９２】
【表１３】
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【０１９３】
表１４は、一定の結晶化度での繊維サイズに関連するＰＶＡ繊維の可溶性の影響を示す。繊維のサイズが増加するにつれて、可溶性は減少した。同様の結晶化度を有する２０ミクロンのサイズの繊維を、Ｓａｋｕｒａｄａ，Ｉ．Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ  ｆｉｂｅｒｓ．１９８５，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．ＮＹ．によって記載されている湿式紡糸を用いて調製した。
【０１９４】
【表１４】
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【０１９５】
概要又は実施例において前述の作業のすべてが必要とされず、一部の特定の作業は必要とされなくてもよく、記載されるものに加えて、更なる作業が実行されてもよいことに留意されたい。更に、それぞれの作業が記載される順番が、必ずしも、それらが実行される順番であるというわけではない。本明細書を読めば、当業者は、具体的な必要又は要求のためにどの作業を使用することができるかを決定することができるであろう。
【０１９６】
以上の明細書において、具体的な実施形態を参照しながら本発明を説明してきた。しかしながら、様々な改変及び変更が、以下の特許請求の範囲に説明する本発明の範囲から逸脱することなく行い得ることを当業者なら理解されるであろう。
【０１９７】
従って、本明細書は、限定的意味ではなく例示的なものと見なすべきであり、こうした改変はすべて、本発明の範囲内に包含されることが意図されている。
【０１９８】
特定の実施形態に関して、利益、その他の利点、及び問題に対する解決法を以上に記載してきた。しかしながら、これらの利益、利点、問題の解決法、並びに、なんらかの利益、利点、又は解決法を発生させたり、より顕著にしたりすることがある、いずれの要素も、特許請求の範囲のいずれか又はすべての重要、必要、又は本質的な特徴又は要素であるとして解釈すべきではない。
【国際調査報告】
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