(57)【要約】【課題】優れた生体親和性を備えつつ、機械的強度及び触感をも有する多孔質体を得ることである。【解決手段】多孔質部と、シルクフィブロイン及びアルコールを含む被覆部とを有し、該被覆部が該多孔質部の少なくとも一部を被覆する多孔質体、並びに多孔質部を、アルコールを含むシルクフィブロイン水溶液に浸漬し、又は該多孔質部に該シルクフィブロイン水溶液を塗布し、０〜７０℃で乾燥させて、該多孔質部とシルクフィブロイン及びアルコールを含む被覆部とを有し、該被覆部が該多孔質部の少なくとも一部を被覆する多孔質体を得る、多孔質体の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質部と、シルクフィブロイン及びアルコールを含む被覆部とを有し、該被覆部が該多孔質部の少なくとも一部を被覆する多孔質体。
【請求項２】
多孔質部が、天然材料及び石油化学材料から選ばれる少なくとも一種の材料からなるものである請求項１に記載の多孔質体。
【請求項３】
天然材料が、フィブロイン、セリシン、コラーゲン、ケラチン、キトサン、及びセルロースから選ばれる少なくとも一種である請求項２に記載の多孔質体。
【請求項４】
石油化学材料が、ポリオレフィン、ポリウレタン、シリコーン、及びゴムから選ばれる少なくとも一種である請求項２又は３に記載の多孔質体。
【請求項５】
被覆部の質量割合が、多孔質部１００質量部に対して０．１〜１６０質量部である請求項１〜４のいずれか１項に記載の多孔質体。
【請求項６】
被覆部におけるアルコールとシルクフィブロインとの質量比率（アルコール／シルクフィブロイン）が、０．３〜３である請求項１〜５のいずれか１項に記載の多孔質体。
【請求項７】
アルコールが、エタノール及びグリセリンから選ばれる少なくとも一種である請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔質体。
【請求項８】
多孔質部と被覆部とを有する多孔質体の製造方法であって、該多孔質部をアルコールを含むシルクフィブロイン水溶液に浸漬し、又は該多孔質部に該シルクフィブロイン水溶液を塗布し、０〜７０℃で乾燥させて、該多孔質部の少なくとも一部を被覆する被覆部を形成する、多孔質体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シルクは優れた繊維材料として古くから利用されている生物資源材料の一つであり、手触り、光沢、保湿性、及び強度等の繊維としての優れた物理特性を有していることに加え、手術用の縫合糸に使用されていたことからも分かるように、優れた生体親和性を示すといった特徴も有している。これらの優れた特性に注目したシルクの利用研究が進められており、繊維形態での利用技術開発に加えて、近年では、シルクを構成する主成分であるフィブロイン、及びセリシンの各々に注目した研究開発も進められている。
【０００３】
ところで、シルクの利用形態は、繊維だけでなく、粉末、溶液、ゲル、フィルム、成形体、多孔質体等、多岐に渡っている。例えば、シルクフィブロインを用いた繊維以外の利用形態として、シルクフィブロイン多孔質体が挙げられる。このシルクフィブロイン多孔質体は、シルクフィブロインに起因する優れた生体親和性、保水性、及び触感を活かし、化粧用材料、医療用材料、組織工学及び再生医工学における細胞培養支持体等への用途展開が期待されている。しかし、シルクフィブロイン多孔質体は、上記の優れた特性を有する反面、機械的強度が十分ではなく、取扱いに注意を要する場合があるという課題がある。一方、多孔質体としては、石油化学材料である合成樹脂を材料とする多孔質体、例えば、ポリウレタンスポンジ、ポリオレフィンスポンジ等が一般に利用されている。これらのスポンジは、機械的強度に優れているものの、生体親和性、保水性、及び触感が十分ではないという課題がある。
【０００４】
このように相反する課題を解決する技術として、複合化技術が挙げられ、とりわけ表面処理技術は基材と異なる特性を付与し得る技術として有用である。シルクフィブロインを用いた表面処理技術としては、例えば家蚕繭を精練して得られたシルクフィブロイン５〜５０％の水溶液に不織布を浸漬後、乾燥させる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８８９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法において、基材として多孔質体の使用は想定されておらず、化粧用材料、医療用材料、組織工学及び再生医工学における細胞培養支持体等への用途展開を考えた場合、利用形態として十分に対応できないという問題がある。また、シルクフィブロインは、生体親和性が高いという特長を有するものの、元来水溶性の性質を有するため、これらの水分が存在する環境下での用途においては、シルクフィブロインを不溶化する必要がある。しかし、特許文献１に記載の方法においては、水に対する不溶化は何ら考慮されておらず、シルクフィブロインによる性能が維持できないという問題もある。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、上記問題点に鑑み、優れた生体親和性を備えつつ、機械的強度及び触感をも有する多孔質体を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、前記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の発明により当該課題を解決できることを見出した。
［１］多孔質部と、シルクフィブロイン及びアルコールを含む被覆部とを有し、該被覆部が該多孔質部の少なくとも一部を被覆する多孔質体。
［２］多孔質部が、天然材料及び石油化学材料から選ばれる少なくとも一種の材料からなるものである上記［１］に記載の多孔質体。
［３］天然材料が、フィブロイン、セリシン、コラーゲン、ケラチン、キトサン、及びセルロースから選ばれる少なくとも一種である上記［２］に記載の多孔質体。
［４］石油化学材料が、ポリオレフィン、ポリウレタン、シリコーン、及びゴムから選ばれる少なくとも一種である上記［２］又は［３］に記載の多孔質体。
［５］被覆部の質量割合が、多孔質部１００質量部に対して０．１〜１６０質量部である上記［１］〜［４］のいずれか１項に記載の多孔質体。
［６］被覆部におけるアルコールとシルクフィブロインとの質量比率（アルコール／シルクフィブロイン）が、０．３〜３である上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の多孔質体。
［７］アルコールが、エタノール及びグリセリンから選ばれる少なくとも一種である上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の多孔質体。
［８］多孔質部と被覆部とを有する多孔質体の製造方法であって、該多孔質部をアルコールを含むシルクフィブロイン水溶液に浸漬し、又は該多孔質部に該シルクフィブロイン水溶液を塗布し、０〜７０℃で乾燥させて、該多孔質部の少なくとも一部を被覆する被覆部を形成する、多孔質体の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、優れた生体親和性を備えつつ、機械的強度及び触感をも有する多孔質体を極めて簡便に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例４で製造された多孔質体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】図１を拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】図２を拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】比較例２で用いられたウレタンスポンジの走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
また、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。さらに、本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
【００１２】
［多孔質体］
本発明の多孔質体は、多孔質部と、シルクフィブロイン及びアルコールを含む被覆部とを有し、該被覆部が該多孔質部の少なくとも一部を被覆することを特徴とするものである。
【００１３】
（多孔質部）
多孔質部は、該多孔質部を構成する材料自体が細孔を有するものであれば特に制限はない。例えば、スポンジ等のような材料は、該スポンジを構成する材料自体が細孔を有することで形成することから、本発明の多孔質部となり得るが、繊維、不織布のような材料は、多孔質部を有しない糸状の材料を編むことで、全体として細孔を有する材料となるものであり、本発明における多孔質部ではない。
【００１４】
多孔質部を構成する材料としては、金属、無機物、有機物、及びこれらの複合化材料等が挙げられ、用途に応じて適宜選択すればよく、化粧用材料、医療用材料、組織工学及び再生医工学における細胞培養支持体等への用途展開、再生可能資源の利用等を考慮すると、天然材料及び石油化学材料から選ばれる少なくとも一種の材料を採用することが好ましい。
【００１５】
天然材料としては、入手の容易性、構造の制御の観点から、フィブロイン、セリシン、コラーゲン、ケラチン、キトサン及びセルロースから選ばれる少なくとも一種が好ましく挙げられ、構造制御の容易性、触感、柔軟性、非可食性の観点から、特にフィブロインが好ましい。
【００１６】
石油化学材料は、製造コスト、入手の容易性、構造制御の容易性の点で好ましく、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリウレタン、シリコーン、並びに天然ゴム及びポリブタジエン等のジエン系ゴム、その他合成ゴム等のゴムなどが好ましく挙げられる。これらの材料は、所望の性能に応じて適宜選択すればよく、例えば、親水性の観点からはポリビニルアルコールが好ましく、構造制御、強度の観点からはポリエチレン、ポリウレタンが好ましく、伸張性、強靭性の観点からはゴムが好ましく、撥水性、強靭性の観点からはシリコーンが好ましい。
【００１７】
ポリウレタンを原料とする多孔質体は、一般に、硬質及び軟質ウレタンフォームに分類され、触感の観点からは、軟質ウレタンフォームが好ましい。また、化学構造の違いで、エステル系、エーテル系に分類されるが、使用に特に制限は無く、目的に応じて適宜選択することができる。また本発明の多孔質体は、目的とする特性に応じて、これら材料のうち単独で、又は複数種を組み合わせて構成されてもよい。
【００１８】
多孔質部は、各種機能付与を目的とした添加剤を含有してもよい。添加剤は有毒なものでなければ特に制限は無いが、乾燥時のひび割れを防止し、乾燥後にも柔軟な複合体を得る観点からはグリセリン等の可塑剤、角質成分保湿効果の観点からはアスパラギン酸やグルタミン酸等のアミノ酸、抗酸化作用、美白作用や肌再生作用の観点からビタミンＣ、ヒアルロン酸、コラーゲン等が好ましく挙げられる。
【００１９】
多孔質部は、細孔の大きさによって、ミクロポーラス材料、メソポーラス材料、マクロポーラス材料等に分類され、そのいずれも採用することができ、細孔の大きさに特に制限はない。肌触りが良好であり、また例えば再生医療向けの細胞培養支持体（足場材料）の用途において、細胞が細孔内に入りやすくなること等を考慮すると、その平均細孔径は、１〜５００μｍが好ましく、５〜３５０μｍがより好ましく、１０〜２５０μｍが更に好ましい。
ここで、多孔質部の平均細孔径は、多孔質体断面の走査型電子顕微鏡写真を５枚撮影し、さらに異なる日に作製した多孔質体断面の走査型電子顕微鏡写真を５枚撮影し、それら１０枚の走査型電子顕微鏡写真を画像解析ソフトを用いて画像処理し、算出した細孔径の平均値である。
【００２０】
多孔質部の形状は、特に制限はなく、所望の用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、フィルム状、シート状、ブロック状、管状、球状等の形状とすることができる。
多孔質部の大きさは、特に制限はなく、所望の用途に応じて適宜選定すればよく、長さ及び幅が１〜３０ｃｍ程度の略四角形、該四角形に内接する略円形、略楕円形、略三角形等が好ましく挙げられる。
また、多孔質部の厚さにも特に制限はなく、所望の用途に応じて適宜選択すればよい。強度、取扱性等のより優れた特性を得る観点から、その厚さは、０．１〜１０ｍｍが好ましく、０．１〜３ｍｍがより好ましく、０．１〜１ｍｍが更に好ましい。ここで、本発明における多孔質部の厚さとは、該多孔質部において、最大面積を有する面に直交する方向の距離（厚み）を任意の十点で測定した場合の平均値を意味する。
【００２１】
（被覆部）
被覆部は、シルクフィブロイン及びアルコールを含み、多孔質部の少なくとも一部を被覆するものである。
本発明においては、多孔質部と被覆部とを有する多孔質体において、該被覆部をシルクフィブロインとアルコールとを組み合わせて形成することにより、元来水溶性を有するシルクフィブロインを不溶化することができ、さらには優れた機械的強度と触感とが得られることを見出した。そのため、本発明の多孔質体は、シルクフィブロインの高い生体親和性という特長を活かしながら、化粧用材料、医療用材料、組織工学及び再生医工学における細胞培養支持体等の、水分が存在する環境下での用途においても好適に用いることができることとなった。
ここで、本発明において、不溶化とは、対象となる試料を、該試料に対して十分な量の水中に１時間放置した場合の水中に放置後の重さが、水中に放置前の重さに対して９８％以上である、すなわち水中に放置した場合の重さの減少量が２％以内であることを意味する。
【００２２】
シルクフィブロインとしては、家蚕、野蚕、天蚕等の天然蚕、トランスジェニック蚕から産生されるものであればいずれでもよく、その製造方法も問わない。特に製造工程の簡便性を考え、家蚕の繭から得られるものが好ましい。
【００２３】
アルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等の一価のアルコール、グリセリン、プロピレングリコール等の多価アルコール類などが好ましく挙げられる。水への溶解性、使用時の安全性の観点からは、エタノール又はグリセリンが好ましく、さらに、より優れた機械的強度及び触感を得る観点からはグリセリンが好ましい。
【００２４】
被覆部における、シルクフィブロインの含有量は、より優れた機械的強度及び触感を得る観点から、２０〜８０質量％が好ましく、２５〜７０質量％がより好ましく、３０〜５０質量％が更に好ましい。
被覆部における、アルコールの含有量は、より優れた機械的強度及び触感を得る観点から、２０〜８０質量％が好ましく、３０〜７５質量％がより好ましく、４０〜６０質量％が更に好ましい。
また、被覆部におけるアルコールとシルクフィブロインとの質量比率（（アルコール／シルクフィブロイン）、アルコール質量比率とも称する。）は、より優れた機械的強度及び触感を得る観点から、０．３〜３が好ましく、０．５〜２．７がより好ましく、１〜１．５が更に好ましい。
【００２５】
被覆部は、多孔質部の少なくとも一部を被覆するものである。本発明において、被覆とは、多孔質部の表面を覆うように存在する態様、多孔質部の細孔内の壁面を覆う態様、多孔質部の細孔内を埋めるように存在する態様を含むものとする。
本発明においては、被覆部は多孔質部の少なくとも一部を被覆していても、多孔質部の全面を被覆していてもよく、少なくとも一部を被覆していれば、より優れた触感と機械的強度を得ることができる。
【００２６】
本発明の多孔質体における被覆部の質量割合は、多孔質部１００質量部に対して０．１〜１６０質量部が好ましく、１〜１５０質量部がより好ましく、５〜１００質量部が更に好ましい。被覆部の質量割合が上記範囲内であると、より優れた触感と機械的強度を得ることができる。ここで、被覆部の質量割合は、多孔質体の製造過程であれば、多孔質部単体の質量（Ｗ０）、多孔質体の質量（Ｗ１）を測定し、下記の式（１）により算出することができる。
被覆部の質量割合＝（Ｗ１−Ｗ０）／Ｗ０          式（１）
また、製造過程ではなく、既に存在する多孔質体の場合は、多孔質体の質量（Ｗ２）を測定し、次いで多孔質体１ｇと９Ｍ臭化リチウム水溶液１０ｍｌとを混合し、４時間攪拌した後に乾燥させた多孔質体の質量（Ｗ３）を測定し、下記の式（２）により算出することができる。
被覆部の質量割合＝（Ｗ２−Ｗ３）／Ｗ３          式（２）
【００２７】
被覆部の厚さは、０．０５〜５μｍが好ましく、０．１〜３μｍがより好ましく、０．１〜１μｍが更に好ましい。被覆部の厚さが上記範囲内であると、より優れた触感と機械的強度を得ることができる。このように、被覆部の厚さは多孔質部の大きさに比べて極めて薄いため、本発明においては、多孔質体の大きさ（長さ、幅、及び厚さ）は、上記の多孔質部の大きさと等しいと扱うこととする。
【００２８】
多孔質体の機械的強度について、該多孔質体の引裂き強度は、多孔質部に用いる材料に応じて異なるが、例えば、多孔質部が天然材料からなるものである場合は、３０〜８０％向上する。また、多孔質部が石油化学材料からなるものである場合は、０．１〜２０％、通常２〜１５％向上する。被覆部にはシルクフィブロインが含まれるため、多孔質部に被覆部を設けることで、シルクフィブロインが元来有する特性、例えば生体親和性が向上するのはもちろんのこと、本発明においては、機械的強度及び触感の向上という、予想外の効果も得られている。
【００２９】
［多孔質体の製造方法］
本発明の多孔質体の製造方法は、多孔質部と被覆部とを有する多孔質体の製造方法であって、該多孔質部をアルコールを含むシルクフィブロイン水溶液に浸漬し、又は該多孔質部に該シルクフィブロイン水溶液を塗布し、０〜７０℃で乾燥させて、該多孔質部の少なくとも一部を被覆する被覆部を形成することを特徴とするものである。上記の本発明の多孔質体は、例えば本発明の多孔質体の製造方法により製造することができる。
【００３０】
（多孔質部の形成）
多孔質部として石油化学材料からなる多孔質部を採用する場合、上記で例示したもの、例えばポリウレタンスポンジ、ポリオレフィンスポンジ、シリコーンスポンジ、ゴムスポンジ等の市販品を用いることができる。
また、多孔質部としてフィブロイン、セリシン、コラーゲン、ケラチン、キトサン及びセルロースから選ばれる少なくとも一種からなる多孔質部を採用する場合、各材料からなるスポンジ等の市販品を用いることもできるし、また多孔質部を製造してもよい。多孔質部を製造する方法として、フィブロインを例にとって説明する。
【００３１】
フィブロインの多孔質部（単にフィブロイン多孔質部と称する場合がある。）は、例えば、形状安定性、強度、及び効率的に得る観点から、フィブロイン水溶液に水溶性有機溶媒及び脂肪族カルボン酸から選ばれる少なくとも一種の多孔化促進剤を添加したフィブロイン水溶液を凍結し、次いで溶解して得る手法が好ましい。
【００３２】
フィブロインとしては、シルクフィブロイン、例えば、上記の被覆部に用いられるシルクフィブロインが好ましく挙げられる。すなわち、フィブロインとしては、家蚕、野蚕、天蚕等の天然蚕、トランスジェニック蚕から産生されるものであればいずれでもよく、その製造方法も問わない。特に製造工程の簡便性を考え、家蚕の繭から得られるものが好ましい。
【００３３】
シルクフィブロインを水に溶解させる方法については特に制限はなく、例えば、シルクフィブロインは水への溶解性が低いため、高濃度の臭化リチウム水溶液にシルクフィブロインを溶解後、透析による脱塩を行って得る方法が好適に挙げられる。また、水溶液中のシルクフィブロインの濃度調整の方法としては、風乾による濃縮を経る手法が簡便で好ましい。
【００３４】
シルクフィブロインの含有量は、シルクフィブロイン水溶液中で０．５〜４０質量／体積％が好ましく、１〜２０質量／体積％がより好ましく、１〜１０重量／体積％が更に好ましい。フィブロインの含有量が上記の範囲内であると、より触感に優れた多孔質部が得られる。
【００３５】
多孔化促進剤としては、水溶性有機溶媒及び脂肪族カルボン酸から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール、グリセリン、プロピレングリコール等の多価アルコール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ピリジン、アセトン、アセトニトリルなどが好ましく挙げられ、エタノール、グリセリンがより好ましい。
【００３６】
脂肪族カルボン酸としては、好ましくは炭素数１〜６、より好ましくは炭素数３〜５の飽和又は不飽和のモノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸が挙げられる。このようなカルボン酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、アクリル酸、２−ブテン酸等のモノカルボン酸；シュウ酸、マロン酸、コハク酸、マレイン酸等のジカルボン酸などが好ましく挙げられ、酢酸、乳酸、及びコハク酸がより好ましい。これらの多孔化促進剤は、単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。
【００３７】
シルクフィブロイン水溶液中の多孔化促進剤の含有量は、優れた機械的強度を有する多孔質部を製造する観点から、０．０１〜１８体積％が好ましく、０．１〜５体積％がより好ましく、０．５〜３体積％が更に好ましい。
【００３８】
シルクフィブロイン水溶液の凍結は、例えば、多孔化促進剤等を適宜調整したシルクフィブロイン水溶液を型あるいは容器に流し込み、液冷式の低温恒温槽中に入れることで行うことができる。
凍結温度としては、シルクフィブロイン水溶液が凍結する温度であれば特に制限はなく、例えば、−５〜−４０℃程度が好ましく、−１０〜−３０℃程度がより好ましく、−１５〜−２５℃が更に好ましい。凍結時間としては、シルクフィブロイン水溶液が十分に凍結し、かつ凍結状態を一定時間保持できるよう、２時間以上が好ましく、４時間以上が更に好ましい。また、特に−１５〜−２５℃の温度条件下、１時間から１００時間保持して行うことが多孔質部を再現良く形成する観点から好ましい。
【００３９】
ここで、シルクフィブロイン水溶液を一気に凍結温度まで下げて凍結してもよいが、凍結の前に過冷却状態を経ることが、より均一な構造となり、触感に優れる多孔質部が得られるため好ましい。例えば、シルクフィブロイン水溶液を一旦、−５℃程度で２時間程度保持して、その後、凍結温度まで下げて凍結することで、より均一な構造の多孔質部を得ることができる。
【００４０】
上記の方法でシルクフィブロイン水溶液を凍結させた後、次いで融解することによって、フィブロイン多孔質部が得られる。融解の方法としては、特に制限はなく、自然融解や恒温槽での保管等の方法が好ましく挙げられる。
【００４１】
上記のようにして得られたフィブロイン多孔質部には多孔化促進剤が残存する。残存する多孔化促進剤は用途に応じてそのままの状態としてもよいし、除去してもよい。多孔化促進剤を多孔質部から除去する方法としては、例えば、多孔質部を純水中に浸漬して除去する方法が最も簡便な方法として挙げられる。また、純水中に浸漬することで、多孔化促進剤の他に、残存する水溶性のシルクフィブロイン成分も除去することができる。
【００４２】
このようにして得られたフィブロイン多孔質部は吸水した状態である。取り扱い性の観点からは、多孔質部は乾燥した状態が好ましい。フィブロイン多孔質部の乾燥の方法としては特に制限は無いが、収縮を抑えるという意味で凍結乾燥が好ましい。凍結乾燥の場合、水分を完全に昇華させずに乾燥を終えると、残った氷が融解して水になり、その表面張力の影響で空孔が潰れてしまうため、水分が完全に昇華するまで乾燥することが好ましい。
【００４３】
上記のようにして乾燥したフィブロイン多孔質部（乾燥フィブロイン多孔質部）は、水分が実質的に含まれない。フィブロイン多孔質部は、シルクフィブロイン水溶液を凍結し、融解して得られるので、通常、細孔部に水分等が存在した状態となっている。通常のフィブロイン多孔質部と乾燥フィブロイン多孔質部とは、細孔部に水等が存在する量の点で状態は異なるものとなる。
【００４４】
多孔質部には、各種機能付与を目的とした添加剤を含有させてもよい。添加剤は、上記の多孔質部に添加しうる添加剤として例示したものが好ましく挙げられ、これらを単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。多孔質部に添加剤を含有させる場合、また、これら添加剤が水溶性の場合、凍結乾燥の際に、予めシルクフィブロイン多孔質体を添加剤又はその水溶液に浸漬する、シルクフィブロイン水溶液を調整する際に添加する、等の方法により行うことができる。
フィブロイン多孔質部を添加剤水溶液に浸漬する場合、添加剤の濃度は、シルクフィブロイン多孔質体を形成する際に使用したシルクフィブロイン水溶液中のシルクフィブロインの濃度（重量／体積％）を１とした場合、０．２〜２．５（体積％）が好ましく、０．２５〜２（体積％）がより好ましく、０．２５〜１．２（体積％）が更に好ましい。上記の範囲に添加剤濃度を設定することで、添加剤に応じた所望の機能を有する乾燥フィブロイン多孔質部が得られる。
【００４５】
多孔質部の形状、大きさ、厚さ、細孔の平均細孔径は、上記の多孔質体における多孔質部で行った説明と同じである。なお、多孔質部の形状については、表面を被覆部で被覆する観点から、所望の用途で用いる最終製品の形状としておくことが好ましい。シルクフィブロイン水溶液を浸漬した後に切削して最終製品とすると、被覆部を有していない部分が表面により多く露出してしまうからである。
【００４６】
（被覆部の形成）
被覆部は、上記の方法で得られた多孔質部を、アルコールを含むシルクフィブロイン水溶液に浸漬し、又は該多孔質部に該シルクフィブロイン水溶液を塗布し、０〜７０℃で乾燥させて形成し、該多孔質部の少なくとも一部を被覆する被覆部を形成する。
【００４７】
シルクフィブロイン水溶液は、シルクフィブロインが水に溶解したものであれば特に制限はなく、例えば、上記のフィブロイン多孔質部の形成にあたって調整するシルクフィブロイン水溶液と同じようにして、シルクフィブロインを溶解させて得ることができる。
被覆部を形成するためのシルクフィブロイン水溶液における、シルクフィブロインの濃度は、発明の効果が達成される範囲であれば特に制限は無いが、より優れた機械的強度及び触感を得る観点からは０．１〜２５質量／体積％が好ましく、０．１〜１２質量／体積％がより好ましく、０．１〜７質量／体積％が更に好ましく、特に０．１〜３質量／体積％が好ましい。
【００４８】
シルクフィブロイン水溶液に含まれるアルコールは、被覆部に含まれるとして記載したアルコールと同じであり、水への溶解性、使用時の安全性の観点からは、エタノール又はグリセリンが好ましく、さらに、より優れた機械的強度及び触感を得る観点からはグリセリンが好ましいことも同じである。
被覆部を形成するためのシルクフィブロイン水溶液における、アルコールの濃度は、発明の効果が達成される範囲であれば特に制限は無いが、より優れた機械的強度及び触感を得る観点からは０．１〜２５体積％が好ましく、０．１〜１２体積％がより好ましく、０．１〜７体積％が更に好ましく、特に０．１〜３体積％が好ましい。
【００４９】
被覆部を形成するためのシルクフィブロイン水溶液における、シルクフィブロイン濃度（質量／体積％）とアルコール濃度（体積％）との合計に対するシルクフィブロインの濃度比率（（シルクフィブロイン濃度）／（アルコール濃度＋シルクフィブロイン濃度））は、より優れた機械特性及び触感を得る観点から、０．１〜０．８が好ましく、０．２〜０．７がより好ましく、０．３〜０．６が更に好ましい。
また、上記のアルコール濃度（体積％）をアルコール濃度（質量／体積％）にかえた、シルクフィブロインとアルコールとの合計に対するシルクフィブロインの質量比率（（シルクフィブロイン濃度）／（アルコール濃度＋シルクフィブロイン濃度）、シルクフィブロイン質量比率とも称する。）は、０．１〜０．７が好ましく、０．２〜０．６がより好ましく、０．３〜０．５が更に好ましい。
【００５０】
被覆部を形成するためのシルクフィブロイン水溶液における、アルコールの濃度（体積％）とシルクフィブロインの濃度（質量／体積％）との比率（アルコール濃度／シルクフィブロイン濃度）であるアルコール比率は、より優れた機械的強度及び触感を得る観点から、０．３〜２．５が好ましく、０．５〜２．０がより好ましく、０．７〜１．５が更に好ましい。
また、上記のアルコール濃度（体積％）をアルコール濃度（質量／体積％）にかえた、アルコールとシルクフィブロインとの質量比率（アルコール濃度／シルクフィブロイン濃度）であるアルコール質量比率は、上記の被覆部におけるアルコールとシルクフィブロインとの質量比率（（アルコール／シルクフィブロイン）、アルコール質量比率）と等しく、より優れた機械的強度及び触感を得る観点から、０．３〜３が好ましく、０．５〜２．７がより好ましく、１〜１．５が更に好ましい。
【００５１】
多孔質部を、アルコールを含むシルクフィブロイン水溶液に浸漬する方法としては、該水溶液を多孔質部の内部（細孔内）及び表面に担持させて、発明の効果が達成される範囲であれば特に制限はなく、該水溶液の入った容器中に多孔質部を静置する等の方法が簡便である。また、多孔質部にシルクフィブロイン水溶液を吸収させ、また担持させる効果を高める目的で、撹拌子や水流等による撹拌、揺動、超音波等による振動、二軸ロールなどにより、多孔質部に物理的な変形を加えてもよい。
【００５２】
また、アルコールを含むシルクフィブロイン水溶液を多孔質部に塗布し、該水溶液を多孔質部に担持させて、発明の効果が達成される範囲であれば特に制限はなく、例えば、スピンコート、スクリーン印刷等の方法が簡便である。
【００５３】
シルクフィブロイン水溶液に浸漬した後の多孔質部の乾燥は、０〜７０℃の温度範囲で行うことを要する。乾燥の温度が上記範囲内であると、少なくとも多孔質部に浸漬した水溶液が凍結することがなく、また多孔質部に担持させたシルクフィブロインが不溶性を示し、多孔質部への熱的負荷が少なくなり、多孔質部の性能低下を抑制することが可能となる。本発明において、乾燥の温度は０〜７０℃と低くすることができるため、多孔質部を形成する材料を選ばず、多種の材料からなる多孔質部を採用することができ、本発明は特に材料として天然材料を採用できる点で優位である。
また、多孔質部の乾燥温度は、乾燥時間の短縮化、及びシルクフィブロインを不溶化する観点から、４０〜７０℃が好ましい。
【００５４】
温度管理の観点から、乾燥に供する機器設備としては、ホットプレート、恒温槽等の、温度制御可能な機器の使用が好ましく、より均一で正確な熱履歴を管理する観点から、恒温槽等の雰囲気温度を制御可能な機器がより好ましい。
【００５５】
シルクフィブロイン水溶液を担持させた多孔質部の乾燥時における設置の方法としては、より優れた該多孔質部の表面の均質性を得る観点から、恒温槽等の雰囲気温度を管理可能な空間に、該多孔質部を吊り下げる等の方法が好ましい。また、シルクフィブロインの不溶化の観点からは、乾燥は大気圧下で行われることが好ましい。
【００５６】
多孔質部へのシルクフィブロイン水溶液の使用量を調整する目的で、シルクフィブロイン水溶液に浸漬後に多孔質部を絞るといった方法等により、多孔質部に含まれるシルクフィブロイン水溶液の一部を取り除いてもよく、また、繰り返して浸漬操作を行ってもよい。
【００５７】
このように、多孔質部をシルクフィブロイン水溶液に浸漬し、所定の温度で乾燥することにより、シルクフィブロイン及びアルコールを含む被覆部が、該多孔質部の少なくとも一部を被覆するように形成し、本発明の多孔質体が得られる。そして、このような多孔質体の構成において、被覆部が不溶化を呈することにより、シルクフィブロイン特有の優れた生体親和性、触感、及び親水性といった特性を有し、かつ多孔質体に水、水溶性溶媒等を吸収させ、又は浸漬させる等しても、シルクフィブロインが溶け出すことがなく、また多孔質部単独よりも機械的強度が向上する。よって、本発明で得られる多孔質体は、化粧用材料、医療用材料、組織工学及び再生医工学における細胞培養支持体等の水分が存在する環境下での用途において、極めて有用である。
【実施例】
【００５８】
以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００５９】
製造例１：シルクフィブロイン多孔質部（１）の製造
（シルクフィブロイン水溶液の調製）
圧精練済み切繭（ながすな繭（株）社製）４０ｇを９Ｍ臭化リチウム水溶液４００ｍＬに溶解し、常温で４時間攪拌して溶解した。次いで、遠心分離（回転速度：１２，０００ｒｐｍ、５分間）して、デカンテーションで沈殿物を除去した後、透析チューブ（Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ（Ｒ）１  Ｄｉａｌｙｓｉｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ、ＭＷＣＯ６，０００−８，０００、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ,  Ｉｎｃ.製）に注入し、超純水製造装置（ＰＲＯ−０５００及びＦＰＣ−０５００、オルガノ（株）製、）から採水した超純水５Ｌに対して１２時間の透析を５回繰り返し、シルクフィブロイン水溶液（１）を得た。
得られたシルクフィブロイン水溶液（１）２ｍＬをポリスチレン製容器に分取し、秤量した後、予め庫内温度を−２０℃に調整したノンフロン冷蔵冷凍庫（「Ｒ−Ｙ３７０（型番）」、（株）日立製作所製）の冷凍室で、１２時間かけて凍結し、凍結乾燥機（「ＦＤＵ−１２００」、東京理化器械（株）製）中で７時間凍結乾燥した。得られた乾燥物を凍結乾燥機から取り出して３０秒以内に秤量し、質量減少からシルクフィブロイン水溶液（１）中のシルクフィブロイン濃度（質量／体積％）を定量した。なお、このシルクフィブロイン水溶液（１）はシルクフィブロイン多孔質部の製造だけでなく、被覆部を形成するためのシルクフィブロイン水溶液にも利用した。
【００６０】
（シルクフィブロイン多孔質部の製造）
シルクフィブロイン水溶液（１）に、酢酸及び超純水を加えて、シルクフィブロイン濃度が４質量／体積％で、酢酸濃度が２体積％のシルクフィブロイン水溶液を調製し、該シルクフィブロイン水溶液をアルミ製容器（内側サイズ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．０ｍｍ）に流し込んで封入し、下記の条件で凍結した。
（凍結条件）
−５℃の低温恒温槽（「ＮＣＢ−３３００、東京理化器械（株）製）に入れて２時間保持し、その後、低温恒温槽の温度を５時間かけて−２０℃まで下げて、−２０℃で５時間保持した。
次いで、凍結したシルクフィブロイン水溶液を室温で自然解凍してから、アルミ製容器から取り出した。容器から取り出したものを、１０Ｌの超純水中で１２ｈごとに水を換えて５日間静置し、酢酸を除去した。酢酸除去した後、３体積％のグリセリン水溶液１０Ｌに３日間浸漬した後、−２５℃に維持した冷凍庫中で６時間かけて凍結した。得られた凍結物を凍結乾燥機（「ＦＤ−５５０Ｐ（型番）」、東京理化器械（株）製）に入れて３日間かけて凍結乾燥することで、シルクフィブロイン多孔質部（１）（３．５ｇ）を得た。
【００６１】
実施例１
シルクフィブロイン水溶液（１）に、グリセリン及び超純水を加えて、シルクフィブロインの濃度が２０質量／体積％で、グリセリンの濃度が２０体積％（２５．２質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（２）を調製した。このシルクフィブロイン水溶液（２）に、シルクフィブロイン多孔質部（１）を１分間浸漬した後、恒温器（「ＳＡＦＥＴＹ  ＯＶＥＮ  ＳＰＨ−２０１（型番）」、エスペック（株）製）で５０℃の条件下で３時間乾燥させて多孔質体を得た。
【００６２】
実施例２
シルクフィブロイン水溶液（１）に、グリセリン及び超純水を加えて、シルクフィブロインの濃度が１０質量／体積％で、グリセリンの濃度が１０体積％（１２．６質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（３）を調製した。実施例１において、シルクフィブロイン多孔質部（１）にかえてウレタンスポンジ（「２５６Ｗ１（品番）」、（株）伏見製薬所、大きさ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍ、３．５ｇ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、多孔質体を得た。
【００６３】
実施例３
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）にかえてシルクフィブロインの濃度が５質量／体積％で、グリセリンの濃度が５体積％（６．３質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（４）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００６４】
実施例４
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）にかえてシルクフィブロインの濃度が１質量／体積％で、グリセリンの濃度が１体積％（１．２６質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（５）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００６５】
実施例５
実施例４において、ウレタンスポンジをＰＶＡスポンジ（「ソフラスＣ（商品名）」、材質：ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、アイオン（株）製）にかえた以外は、実施例４と同様にして、多孔質体を得た。
【００６６】
実施例６
実施例４において、乾燥温度を５０℃から７０℃とした以外は実施例４と同様にして、多孔質体を得た。
【００６７】
実施例７
実施例４において、乾燥温度を５０℃から４０℃とした以外は実施例４と同様にして、多孔質体を得た。
【００６８】
実施例８
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）にウレタンスポンジを浸漬した後、２軸ロール（ギャップ：０．８ｍｍ）を１０ｍｍ／ｓで通過させた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００６９】
実施例９
実施例４において、シルクフィブロイン水溶液（３）への浸漬を３回行った以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００７０】
実施例１０
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）を、シルクフィブロインの濃度が５質量／体積％、グリセリンの濃度が３体積％（３．７８質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（６）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００７１】
実施例１１
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）を、シルクフィブロインの濃度が５質量／体積％、グリセリンの濃度が１０体積％（１２．６質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（７）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００７２】
実施例１２
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）を、シルクフィブロインの濃度が５質量／体積％、グリセリンの濃度が２．７体積％（３．４質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（８）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００７３】
実施例１３
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）を、シルクフィブロインの濃度が５質量／体積％、グリセリンの濃度が１１体積％（１３．９質量／体積％）のシルクフィブロイン水溶液（９）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００７４】
比較例１
実施例１で用いたシルクフィブロイン多孔質部（１）をシルクフィブロイン水溶液に浸漬せず、そのままで多孔質体とした。
【００７５】
比較例２
実施例２で用いたウレタンスポンジ（「２５６Ｗ１（品番）」、（株）伏見製薬所、大きさ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍ、３．５ｇ）をシルクフィブロイン水溶液に浸漬せず、そのままで多孔質体とした。
【００７６】
比較例３
実施例５で用いたＰＶＡスポンジ（「ソフラスＣ（商品名）」、材質：ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、アイオン（株）製）をシルクフィブロイン水溶液に浸漬せず、そのままで多孔質体とした。
【００７７】
比較例４
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）を、シルクフィブロインの濃度が５質量／体積％であり、グリセリンを含まないシルクフィブロイン水溶液（１０）を用いた以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００７８】
比較例５
実施例２において、乾燥温度を１００℃とした以外は、実施例２と同様にしたところ、多孔質部が著しく変形し、多孔質体は得られなかった。
【００７９】
比較例６
実施例２において、シルクフィブロイン水溶液（３）にウレタンスポンジを浸漬した後、−２５℃で維持した冷凍庫内で６時間かけて凍結させた。得られた凍結物を凍結乾燥機（「ＦＤ−５５０Ｐ（型番）」、東京理化器械（株）製）に入れて３日間かけて凍結乾燥した以外は、実施例２と同様にして、多孔質体を得た。
【００８０】
実施例及び比較例で得られた多孔質体について、以下の評価を行った。評価結果は表１及び２に示す。
【００８１】
（１）多孔質体の観察
多孔質体について、走査型電子顕微鏡（「ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４７００（型番）」、（株）日立製作所製）を使用して、サンプルをＰｔ蒸着後、加速電圧５ｋＶで観察した。実施例４で得られた多孔質体の走査型電子顕微鏡写真を図１に、また図１を更に拡大した走査型電子顕微鏡写真を図２及び３に示し、比較例２で用いられるウレタンスポンジの走査型電子顕微鏡写真を図４に示す。
【００８２】
（２）被覆部の質量割合
シルクフィブロイン水溶液に浸漬する前の多孔質部の重量（Ｗ０）、浸漬後の多孔質体の重量（Ｗ１）を測定し、以下の式（１）により多孔質部１００質量部に対する被覆部の質量割合を算出した。
被覆部の質量割合＝（Ｗ１−Ｗ０）／（Ｗ０）×１００      式（１）
【００８３】
（３）水洗保持率（不溶化の評価）
シルクフィブロイン水溶液に浸漬する前の多孔質部の重量（Ｗ０）、浸漬後の多孔質体の重量（Ｗ１）を測定した後、該重量の１００倍量の超純水中で１０分間撹拌し、洗浄して、恒温器（「ＳＡＦＥＴＹ  ＯＶＥＮ  ＳＰＨ−２０１（型番）」、エスペック（株）製）で７０℃の条件下で３時間乾燥した後、多孔質体の重量（Ｗ２）を測定し、以下の式（２）により多孔質部に被覆した被覆部の水洗保持率を算出した。
水洗保持率＝（Ｗ２−Ｗ１）／（Ｗ１−Ｗ０）      式（２）
多孔質体を水洗することにより、被覆部に含まれるアルコール、及び不溶化されていないシルクフィブロインが除去されるため、各例で得られた多孔質体の被覆部における、不溶化されて被覆部として留まるシルクフィブロインの割合が水洗保持率により分かる。この水洗保持率は、被覆部中のシルクフィブロイン質量割合と近いほど、被覆部におけるシルクフィブロインが不溶化していることを意味する。
【００８４】
（４）引裂き強度の測定
各例で得られた多孔質体を、１００ｍｍ×１５ｍｍの大きさに切削し（厚さ：１ｍｍ）、長さ４０ｍｍの切込みを入れた、トラウザ形に打ち抜いた試験片について、万能試験機（「ＥＺ−（Ｎ）Ｓ（型番）」、（株）島津製作所製）を用い、ロードセルは５０Ｎ、つかみ具は引張試験用の冶具を用い、引裂き速度２００ｍｍ／分、初期つかみ具間距離４０ｍｍ、室温２２℃の条件下で、垂直方向（ＴＤ方向）及び流れ方向（ＭＤ方向）について引裂き力の中央値を測定し、以下の式により算出した。
引裂き強さ＝引裂き力の中央値（Ｎ）／試験片の厚さ（ｍ）
【００８５】
（５）触感の評価
各例で得られた多孔質体を平板上に固定し、中央付近の３０ｍｍ四方以上の範囲に対して、指先を接触させたまま３往復させた際の触感（滑らかさ）を、比較例２のウレタンスポンジ（「２５６Ｗ１（品番）」、（株）伏見製薬所、大きさ：１００ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍ）を基準として、以下の相対基準で評価した。
Ａ：ウレタンスポンジに比べて極めて滑らかであった。
Ｂ：ウレタンスポンジに比べて滑らかであった。
Ｃ：ウレタンスポンジと同等であった。
Ｄ：ウレタンスポンジより悪化した。
【００８６】
【表１】
2017052829.tif 000002
＊１，Ｓ：シルクフィブロイン、Ｕ：ウレタンスポンジ、Ｐ：ＰＶＡスポンジ
＊２，多孔質部単体の引裂き強度に対する向上率であり、多孔質部がシルクフィブロインのものは比較例１の引裂き強度、多孔質部がウレタンスポンジのものは比較例２の引裂き強度、多孔質部がＰＶＡスポンジのものは比較例３の引裂き強度に対する向上率である。
【００８７】
【表２】
2017052829.tif 000003
【００８８】
本発明の多孔質体は、多孔質部がシルクフィブロインである実施例１の多孔質体と比較例１の多孔質部単体との対比から引裂き強度が４５％向上し、多孔質部がウレタンスポンジである実施例２〜４、６〜１３の多孔質体と比較例２の多孔質部単体との対比から引裂き強度は０．３〜６．７％向上し、多孔質部がＰＶＡスポンジである実施例５の多孔質体と比較例３の多孔質部単体との対比から引裂き強度は１４．２％向上することから、本発明の多孔質体は優れた機械的強度を有することが確認された。また、触感についても、元来触感に優れるシルクフィブロインを多孔質部とする場合は、向上効果はみられないものの、ウレタンスポンジ及びＰＶＡスポンジを多孔質部とした場合は優れた触感の向上効果が確認され、本発明の多孔質体は優れた触感を有することが確認された。また、水洗保持率は、被覆部中のシルクフィブロイン質量割合と同程度であることから、被覆部におけるシルクフィブロインが不溶化しており、良好な被覆部が形成されており、結果として優れた機械的強度及び触感が得られているものと考えられる。
一方、比較例１〜３の被覆部を有しない多孔質部単体の場合、被覆部を有する実施例の多孔質体と比べて引裂き強度は低く、また触感も劣るものだった。また、乾燥温度が１００℃と高い比較例５においては、多孔質部が著しく変形し、多孔質体は得られず、乾燥温度が−２５℃と低い比較例６の多孔質体は、被覆部の不溶化が十分ではなく、結果として優れた機械的強度及び触感を有するものとはならなかった。なお、表中比較例６の被覆部の欄に記載した数値は、多孔質部以外の部分における数値であるが、当該部分は被覆部と称し、本発明の効果を発現しうるものではなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る多孔質体は、シルクが有する生体親和性、保湿性、優れた触感といった特性に加えて、引裂き強度等の機械的強度を有しており、化粧用材料、癒着防止材、創傷被覆材、薬剤徐放単体等の医療用材料、組織工学及び再生医工学における細胞培養支持体などに広く適用できる。また、本発明に係る多孔質体は、多孔質部の材質、細孔径、空孔率等の調整が可能であり、また被覆部を形成するシルクフィブロイン水溶液の成分、濃度を調製することにより被覆部の特性を制御することができるため、要求特性に応じた材料設計に対応することが可能である。
【図１】
2017052829.tif 000004
【図２】
2017052829.tif 000005
【図３】
2017052829.tif 000006
【図４】
2017052829.tif 000007