(57)【要約】【課題】ハンドリングが容易であり、かつ水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を発現する、新規な形状を有するシルクフィブロイン粉末を提供する。【解決手段】湾曲板形状を有するシルクフィブロイン粉末である。【選択図】図３
2017048303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲板形状を有するシルクフィブロイン粉末。
【請求項２】
粉末の両端の２点間の粉末上の長さ（Ｌ１）と、該２点間の距離（Ｌ２）との比率（Ｌ２／Ｌ１）が、０．４以上１．０未満である請求項１に記載のシルクフィブロイン粉末。
【請求項３】
長さが１ｎｍ〜５００μｍである請求項１又は２に記載のシルクフィブロイン粉末。
【請求項４】
厚さが０．３〜３μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のシルクフィブロイン粉末。
【請求項５】
かさ密度が０．０１〜０．７ｇ／ｃｍ３である請求項１〜４のいずれかに記載のシルクフィブロイン粉末。
【請求項６】
さらに、添加剤を有する請求項１〜５のいずれかに記載のシルクフィブロイン粉末。
【請求項７】
添加剤が、可塑剤、アミノ酸、ビタミン、ヒアルロン酸、及びコラーゲンから選ばれる少なくとも一種である請求項６に記載のシルクフィブロイン粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シルクフィブロイン粉末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絹（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る。手触り、光沢、保湿性、及び強度等、繊維としての優れた物理特性を有するのに加え、手術用の縫合糸に使用されていたことからもわかるように、優れた生体適合性を示すといった特徴もある。これら優れた特性に注目したシルクの利用研究も進められ、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それぞれに注目した研究開発も進められてきており、その利用形態は、粉末、溶液、ゲル、フィルム、成形体、及び多孔質体等
、多岐にわたる。
【０００３】
シルクフィブロインを用いた繊維外の利用用途の一つであるシルクフィブロイン粉末は、分子量、結晶性に応じて、易水溶性又は難水溶性を示すことが知られている。易水溶性シルクフィブロイン粉末は、粉末としての計量容易性等の取り扱い性を確保しつつ、有効成分としてのタンパク質の働き、溶液での透明性等の特徴を生かした化粧品、及び食品添加剤等への利用がなされている。一方の難水溶性シルクフィブロイン粉末は、シルクが有する生体親和性、及び保湿性といった化学的特性に加えて、粒子としての隠蔽性、平滑性、及び強度の向上といった物理的特性を利用した化粧用材料、及び食品添加剤等に応用されている。さらに、有機、無機、及び金属等の材料のハイブリッド化素材としても各種検討がなされており、生物資源材料として広範に応用展開可能な素材の一つと考えられる。
【０００４】
シルクフィブロイン粉末の製造方法としてはいくつか報告がある。例えば、絹糸を化学的処理で脆化させたものを粉砕する方法である（特許文献１）。他の方法としては、シルクフィブロインを乾式機械的粉砕手段で粗粉砕後、更に微粉砕した後、メタノール等でフィブロインの結晶化を促進させる方法（特許文献２）、また、単繊維の平均強度が一定強度以上の絹繊維の水溶液を凍結乾燥させることで、雲母状の薄片が積層した層状構造の乾燥物を得た後、粉砕することで薄片状シルクフィブロイン粉末を得る方法（特許文献３）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１５３１６号公報
【特許文献２】特開平６−３３９９２４号公報
【特許文献３】特開平６−３２９８０９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に記載の方法では収率が悪く、また、水溶性の部分が存在してしまうため、水等に分散させた際に、それらが界面活性剤と類似の効果を示して泡立ちを生じてしまい、特に化粧用材料として用いる場合は、その外観を損ねてしまうという問題がある。特許文献２に記載の方法では、結晶化を促進させることで樹脂等へのフィブロイン粉末の分散性を向上させることが可能であるが、メタノール等を使用した後に乾燥させる必要があるとともに粒子の凝集が懸念され、再度粒径を調整する必要があり、極めて煩雑である。また、特許文献３に記載の方法では、基本的には水溶性の粉末が得られるため、上記特許文献１に記載の方法で得られた粉末と同様に外観を損ねるという問題があり、また粉末のかさ密度が小さいためハンドリングが容易ではない。さらに、粉末を難水溶性化するために、１００℃前後の飽和水蒸気処理が必要であるとの記載はあるが、該水蒸気処理に加えて、該処理の後に乾燥工程が必要なことから操作が煩雑になるとともに、温度の増減によるエネルギーロス、フィブロイン構造へのダメージの懸念がある。
【０００７】
シルクフィブロイン粉末の形状に着目すると、球状、薄片状の形状の粒子が既に報告され、形状に由来した特徴を発揮することがわかっている。しかし、新規機能を発現する材料開発の観点からは、今まで以上に素材レベルでの差別化を図る必要がある。
【０００８】
また、別の問題点として、シルクフィブロインについて、様々な用途開発が行われるに伴って、製造工程での余剰品、及び不良品、加工工程での残渣、及び端材等の実際の製品に供されない部分が、新たな産業廃棄物となる可能性がある。地球規模での環境負荷低減が求められる中、限られた資源として貴重な生物資源材料の有効利用をあらかじめ検討しておく必要がある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、上記問題点に鑑み、ハンドリングが容易であり、かつ水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を発現する、新規な形状を有するシルクフィブロイン粉末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、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］湾曲板形状を有するシルクフィブロイン粉末。
［２］粉末の両端の２点間の粉末上の長さ（Ｌ１）と、該２点間の距離（Ｌ２）との比率（Ｌ２／Ｌ１）が、０．４以上１．０未満である上記［１］に記載のシルクフィブロイン粉末。
［３］長さが１ｎｍ〜５００μｍである上記［１］又は［２］に記載のシルクフィブロイン粉末。
［４］厚さが０．３〜３μｍである上記［１］〜［３］のいずれかに記載のシルクフィブロイン粉末。
［５］かさ密度が０．０１〜０．７ｇ／ｃｍ３である上記［１］〜［４］のいずれかに記載のシルクフィブロイン粉末。
［６］さらに、添加剤を有する上記［１］〜［５］のいずれかに記載のシルクフィブロイン粉末。
［７］添加剤が、可塑剤、アミノ酸、ビタミン、ヒアルロン酸、及びコラーゲンから選ばれる少なくとも一種である上記［６］に記載のシルクフィブロイン粉末。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の製造方法により、ハンドリングが容易であり、かつ水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を発現する、新規な形状を有するシルクフィブロイン粉末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例に用いられるシルクフィブロイン多孔質体（製造例１で得られた多層体）の内部構造の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】比較例１に用いられるシルクフィブロイン多層体（製造例２で得られた多層体）の内部構造の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】実施例１で製造されたシルクフィブロイン粉末（１）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】実施例２で製造されたシルクフィブロイン粉末（２）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】実施例３で製造されたシルクフィブロイン粉末（３）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】比較例１で製造されたシルクフィブロイン粉末（４）の走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】比較例２で製造されたシルクフィブロイン粉末（５）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】
【００１３】
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。
【００１４】
［シルクフィブロイン粉末］
本発明のシルクフィブロイン粉末は、湾曲板形状という新規な形状を有するものである。
湾曲板形状を有するか否かは、顕微鏡等により観察することで容易に判断できる。数値上で湾曲の有無を判別する場合は、粉末の断面の任意の２点間において、粉末の両端の２点間を結ぶ粉末上の長さを２点間の粉末上の長さ（Ｌ１）とし、該２点間の距離（Ｌ２）としたときに、Ｌ１値とＬ２値が異なる場合には粉末は湾曲板形状を有しており、Ｌ１値とＬ２値が同一の場合は湾曲板形状を有していないと判断できる。本発明において粉末の両端の２点間の粉末上の長さ（Ｌ１）と、該２点間の距離（Ｌ２）との比率（Ｌ２／Ｌ１）は０．４以上１．０未満が好ましく、０．５以上０．９５以下がより好ましく、０．６以上０．９以下が更に好ましい。Ｌ１値及びＬ２値は、例えば光学顕微鏡、及び電子顕微鏡等による観察写真、または装置備え付けの測長機能により算出できる。なお、粉末の形状によっては任意の２点の取り方が一義的に定まらない場合があるが、このような場合は、いずれか任意の２点についての粉末上の長さ（Ｌ１）と、該２点間の距離（Ｌ２）とが同一でなければ湾曲板形状を有しているといえ、またこれらの比率（Ｌ２／Ｌ１）が上記範囲内にあれば形状として好ましいものとなる。
【００１５】
本発明のシルクフィブロイン粉末の形状、及び大きさは、上記のように粉砕の度合いにより調整することができるが、本発明の効果を得る観点から、一辺が好ましくは１ｎｍ〜５００μｍ、より好ましくは１〜２００μｍ、更に好ましくは３〜１００μｍ、特に好ましくは３〜７０μｍの略四角形、並びに該四角形に内接する略円形状、略楕円形状、及び略三角形等が好ましく挙げられる。ここで、一辺を縦、他方の辺を横とした際の、横／縦の比率は、０．０５〜１が好ましく、０．１〜１がより好ましい。
本発明のシルクフィブロイン粉末の厚さは、０．３〜３μｍが好ましく、０．５〜２．５μｍがより好ましく、１〜２．５μｍが更に好ましい。また厚さ／横の比率は０．０２〜０．５が好ましく、０．０２〜０．４がより好ましい。
【００１６】
本発明のシルクフィブロイン粉末のかさ密度は、０．０１〜０．７ｇ／ｃｍ３が好ましく、０．０５〜０．５ｇ／ｃｍ３がより好ましく、０．０８〜０．３５ｇ／ｃｍ３が更に好ましく、０．０９〜０．３ｇ／ｃｍ３が特に好ましい。本発明のシルクフィブロイン粉末のかさ密度は上記のように大きいため、良好なハンドリング性が得られる。ここで、かさ密度は、ＪＩＳ−Ｒ−１６２８に準拠して、定容積測定法により、タップ速度１００回／分で、測定するタップかさ密度である。
一般的に、粒子のかさ密度は粒子径が小さくなるほど低減する傾向にあるが、本発明の粒子は、その特徴的な形状に起因し、粒子径が小さくなるほど、粒子のかさ密度は増加する傾向にある。
【００１７】
上記のように、シルクフィブロイン粉末は分子量、及び結晶性に応じて、易水溶性又は難水溶性を示すことが知られており、その一部に水溶性の部分を有すると、水等に分散させた際に、それらが界面活性剤と類似の効果を示して泡立ちを生じてしまい、その外観を損ねてしまうという問題がある。一方、本発明のシルクフィブロイン粉末は、水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を発現するが、これは水溶性の部分が少ない、ないしは該部分を有しない、すなわち難水溶性を有するからであると考えられる。
ここで、本発明のシルクフィブロイン粉末の有する難水溶性は、具体的には、２５℃の水への溶解度が１ｇ／１００ｇ−Ｈ２Ｏ以下であることをいい、好ましくは０．８ｇ／１００ｇ−Ｈ２Ｏである。水への溶解度が小さいほど、難水溶性は高まり、水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を発現する。
【００１８】
＜シルクフィブロイン粉末の製造＞
本発明のシルクフィブロイン粉末は、例えば、シルクフィブロイン多孔質体を粉砕して得ることができる。ここで用いられるシルクフィブロイン多孔質体は、平均細孔径が１〜５００μｍが好ましく、５〜３００μｍがより好ましく、１０〜１００μｍが更に好ましい。平均細孔径が上記範囲内であると、粉末を水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、かさ密度が大きくなるため良好なハンドリング性が得られる。また、肌触り、及び各種用途への適用性にも優れる。
ここで、多孔質体の平均細孔径は、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。
【００１９】
また、多孔質体の空孔率は８０〜９９％が好ましく、９０〜９９％がより好ましく、９４〜９８％が更に好ましい。空孔率が上記範囲内であると、粉末を水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、かさ密度が大きくなるため良好なハンドリング性が得られる。また、多孔質体が適度な硬さを有するため良好な肌触りが得られる。
ここで空孔率は、得られた多孔質体を純水中に１日静置し完全に吸水させ、秤量した後（湿重量）、凍結乾燥して多孔質体中の水分を完全に除去し、再度秤量した（乾燥重量）。水の密度を１ｇ／ｃｍ３、シルクフィブロインの密度を１．２ｇ／ｃｍ３、含水状態のシルクフィブロイン多孔質体の密度を１ｇ／ｃｍ３と仮定し、次式に従ってシルクフィブロイン多孔質体の空孔率の測定を行って得られた値である。
空孔率＝（湿重量−乾燥重量／１．２）／湿重量×１００
【００２０】
（シルクフィブロイン多孔質体の製造）
上記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より構成される多孔質体であり、かつ上記の平均細孔径、及び空孔率を有するものであれば特に制限はなく、例えば、好ましくは、シルクフィブロイン水溶液を凍結し、融解して、より好ましくは、さらに乾燥させて得ることができる。
【００２１】
シルクフィブロインとしては、家蚕、野蚕、天蚕等の天然蚕、及びトランスジェニック蚕などから生産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。
【００２２】
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。
【００２３】
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０．５〜４０ｗｔ／ｖｏｌ％であることが好ましく、１〜２０ｗｔ／ｖｏｌ％であることがより好ましく、１〜１０ｗｔ／ｖｏｌ％であることが更に好ましい。フィブロインの含有量が上記の範囲内であると、質感に優れた多孔質体が得られる。上記の範囲よりも高すぎる場合は多孔質体の質感に劣り、低すぎる場合は多孔質体が形成されない。
【００２４】
また、本発明においては、シルクフィブロイン水溶液から多孔質体を得るにあたり、該水溶液中に多孔質化促進剤を用いることが好ましい。多孔質化促進剤を用いることで、粉末を水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、かさ密度が大きくなるため良好なハンドリング性が得られる。
多孔質化促進剤としては、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が好ましく挙げられる。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類、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、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、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。人体への安全性を考慮すると、エタノール、グリセリンがより好ましい。
【００２５】
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の飽和または不飽和のモノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸が好ましく挙げられる。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、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。人体への安全性を考慮すると、酢酸、乳酸、コハク酸がより好ましい。
【００２６】
シルクフィブロイン水溶液中の多孔質化促進剤の含有量は、水溶液がゲル化せず、また十分な強度を持った多孔質体を製造する観点から、０．０１〜１８体積％であることが好ましく、０．１〜５体積％であることがより好ましく、０．５〜３体積％であることが更に好ましい。なお、シルクフィブロイン水溶液は、粉末を水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、かさ密度が大きくなるため良好なハンドリング性が得られる観点から、ゲル化しないことが好ましい。
【００２７】
シルクフィブロイン水溶液の凍結は、多孔質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、又は容器に流し込み、液冷式の低温恒温槽中に入れることで行う。
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いが、−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時間以上であることが好ましく、４時間以上であることが更に好ましく、特に−１５〜−２５℃の温度条件下、１〜１００時間保持して行うことが好ましい。
【００２８】
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、均一な構造のシルクフィブロイン多孔質体を得る上で好ましい。たとえば、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、均一な構造のシルクフィブロイン多孔質体を得ることができる。
【００２９】
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で、細孔を有するシルクフィブロイン成形体が得られる。融解の方法としては、特に制限はなく、自然融解、及び恒温槽での保管等の方法が好ましく挙げられる。
【００３０】
融解した状態のシルクフィブロイン多孔質体には、多孔質化促進剤が残存する。残存する多孔質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。粉末を水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を得る観点から、多孔質化促進剤として水溶性有機溶媒を用いる場合は、該水溶性有機溶媒を除去することが好ましい。
多孔質化促進剤をシルクフィブロイン多孔質体から除去する方法としては、例えば、シルクフィブロイン多孔質体を、純水中に浸漬して除去すること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、多孔質化促進剤の他に、微量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可能である。
【００３１】
このようにして得られたシルクフィブロイン多孔質体は水を含んだ状態である。本発明において、粉砕の容易性の観点からは、シルクフィブロイン多孔質体は乾燥した状態が好ましい。シルクフィブロイン多孔質体の乾燥の方法としては特に制限は無く、収縮をより抑える観点から、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。
【００３２】
シルクフィブロイン多孔質体は各種機能付与を目的とした添加剤を含有させることができる、すなわち本発明のシルクフィブロイン粉末は添加剤を有することができる。多孔質体の状態で各種機能を付与するための添加剤を添加することは、粉末とした後に添加するよりも極めて容易である。
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、グルタミン酸等のアミノ酸、抗酸化作用、美白作用、及び肌再生作用等の観点からビタミンＣ等のビタミン、ヒアルロン酸、及びコラーゲンなどが挙げられ、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。
【００３３】
これら添加剤の添加は、例えば、該添加剤をシルクフィブロイン水溶液に添加する、及び／又は該添加剤にシルクフィブロイン多孔質体を浸漬する、ことにより行うことができる。
多孔質体を浸漬する場合、添加剤はそのまま、又は水溶液にして用いることができる。また、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水溶液に浸漬する、又はシルクフィブロイン水溶液を調整する際に添加することで、添加することもできる。この場合、シルクフィブロイン多孔質体を浸漬する添加剤水溶液における添加剤の濃度は、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（ｗｔ／ｖｏｌ％）を１とした場合、０．２〜２．５（体積％）であることが好ましく、０．２５〜２（体積％）であることがより好ましく、０．２５〜１．２（体積％）あることが更に好ましい。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期の機能を有するシルクフィブロイン多孔質体を得られる。
【００３４】
上記のようにして乾燥したシルクフィブロイン多孔質体（乾燥シルクフィブロイン多孔質体と称する場合がある。）は、水分が実質的に含まれないものである。シルクフィブロイン多孔質体は、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。通常のシルクフィブロイン多孔質体と乾燥シルクフィブロイン多孔質体とは、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。
【００３５】
シルクフィブロイン多孔質体は、多孔質化促進剤、添加剤等を適宜調整したシルクフィブロイン水溶液を流し込む容器を適宜選択することにより、シート状、ブロック状、管状等の形状とすることができ、得られた多孔質体をそのまま粉砕してもよいし、さらに適切な寸法に加工した後に粉砕してもよい。
また、原料として用いるシルクフィブロイン、多孔質化促進剤の種類、及び添加量等を調節することで、シルクフィブロイン多孔質体の内部構造と固さを調整することができ、種々の固さを有するブロック状、シート状のシルクフィブロイン多孔質体を得ることができる。本発明においては、上記の平均細孔径、及び空孔率を有するものが得られれば、特に制限はない。
【００３６】
また、本発明においては、シルクフィブロイン多孔質体として、リユース及びリサイクルの観点から、例えば、化粧用スポンジ、スキンケア用シート等を初期の用途に使用後、それらを直接または、洗浄、乾燥したものを使用してもよい。更に、シルクフィブロイン多孔質体の製造工程での余剰品、及び不良品、加工工程での残渣、及び端材等の実際の製品に供されない部分を使用してもよい。
【００３７】
（シルクフィブロイン多孔質体の粉砕）
シルクフィブロイン多孔質体の粉砕は、シルクフィブロイン多孔質体を粉砕できる方法であれば特に制限は無い。例えば、装置内に粉砕翼を備えた各種ブレンダー、リングローラーミル、ローラーレースミル、ボールレースミル等のローラーミル、アトマイザー、ケージミル、スクリーンミル等の高速回転ミル、転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ミル等のボールミル、塔式粉砕機、撹拌槽式ミル、流通槽式ミル等の媒体撹拌式ミル、ジェットマイザー、カウンタージェットミル等の気流式粉砕機、圧密せん断ミル、コロイドミルなどが挙げられ、これらを１種又は２種以上使用してもよい。粉砕の容易性の観点からは、乾式での粉砕処理が好ましく、粉砕メディアの混入等を避ける観点からは気流式粉砕機が好ましい。
【００３８】
粉砕にあたっては、粒径を調整する目的で、粉砕装置を使用する前及び／又は使用した後に分級機を用いてもよく、分級機はこれら装置に内蔵していてもよい。粒径を調整することで、より大きいかさ密度が得られる。
【００３９】
粒子形状は、粉砕の度合いに応じて異なり、適度な粉砕では、シルクフィブロイン多孔質体が有する多孔質構造、すなわち該多孔質体が有する細孔形状を反映した、湾曲板形状の粉末形状となる。また、更に粉砕を進めることで、粒子の縦、横及び厚み方向の比率を小さくすることができる。本発明のシルクフィブロイン粉末は、このような形状を有することから、大きいかさ密度を有することができ、良好なハンドリング性も得られる。
シルクフィブロイン多孔質体の空孔サイズ及び空孔密度を変更することで、湾曲板形状の曲率及び粒子厚みを適宜制御することができる。これらシルクフィブロイン粉末はその特性に応じてさまざまな用途において、優れた性能を示すものである。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明を実施例によりさら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。
【００４１】
製造例１：シルクフィブロイン多孔質体（１）の製造
（シルクフィブロイン水溶液の調製）
シルクフィブロイン水溶液は、高圧精練済み切繭（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（型番）、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を得た。
得られたシルクフィブロイン水溶液２ｍＬをポリスチレン製容器に分取し、秤量した後、庫内温度をあらかじめ−２０℃程度に調整しておい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（型番）」、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、重量減少からシルクフィブロイン水溶液中のシルクフィブロイン濃度（ｗｔ／ｖｏｌ％）を定量した。
【００４２】
（シルクフィブロイン多孔質体（１）の製造）
濃度を測定したシルクフィブロイン水溶液に、酢酸及び超純水を加え、シルクフィブロイン濃度４ｗｔ／ｖｏｌ％、酢酸濃度２体積％のシルクフィブロイン水溶液を調製した。このシルクフィブロイン水溶液をアルミ製容器（内側サイズ：６０ｍｍ×８０ｍｍ×０．４ｍｍ、６０ｍｍ×８０ｍｍ×０．８ｍｍ、６０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの三種類）に流し込んで封入し下記条件で凍結した。
（凍結条件）
−５℃の低温恒温槽（「ＮＣＢ−３３００（型番）、東京理化器械（株）社製）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。
（解凍、洗浄、及び乾燥）
凍結した試料を室温（２５℃）で自然解凍してから、容器から取り出した。
容器から取り出したシルクフィブロイン多孔質体を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。酢酸除去後のシルクフィブロイン多孔質体を−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体（１）を得た。
【００４３】
得られたシルクフィブロイン多孔質体（１）について平均細孔径を測定したところ、６８．３μｍであった。ここで、平均細孔径は、多孔質体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（「ＩｍａｇｅＪ（商品名）」、アメリカ国立衛生研究所製）を用いて画像処理し、算出した細孔径の平均値である。
【００４４】
また、シルクフィブロイン多孔質体（１）の空孔率は、９６．２％であった。ここで、空孔率は、得られた多孔質体を純水中に１日静置し完全に吸水させ、秤量した後（湿重量）、凍結乾燥して多孔質体中の水分を完全に除去し、再度秤量した（乾燥重量）。水の密度を１ｇ／ｃｍ３、フィブロインの密度を１．２ｇ／ｃｍ３、含水状態のフィブロイン多孔質体の密度を１ｇ／ｃｍ３と仮定し、次式に従ってシルクフィブロイン多孔質体の空孔率の測定を行って得られた値である。
空孔率＝（湿重量−乾燥重量／１．２）／湿重量×１００
【００４５】
製造例２
製造例１のフィブロイン多孔質体（１）の製造における凍結条件を、−２０℃の冷凍庫に５時間保持した他は、同様に行うことで、雲母状の薄片が積層した層状構造のシルクフィブロイン多層体（１）を得た。
【００４６】
実施例１
上記シルクフィブロイン多孔質体（１）１０ｇを、粉砕機（ワンダーブレンダーＷＢ−１（微粉砕ふた仕様）、大阪ケミカル（株）製）を用いて、５秒間粉砕し、かさ密度０．０９ｇ/ｃｍ３のシルクフィブロイン粉末（１）を得た。
【００４７】
実施例２
実施例１で得られたシルクフィブロイン粉末（１）２ｇを、粉砕機（ワンダーブレンダーＷＢ−１（微粉砕ふた仕様）、大阪ケミカル（株）製）を用いて、５秒間粉砕し、かさ密度０．１４ｇ/ｃｍ３のシルクフィブロイン粉末（２）を得た。
【００４８】
実施例３
実施例１で得られたシルクフィブロイン粉末（１）５ｇを、気流式粉砕機（スーパージェットミルＳＪ−５００、日清エンジニアリング（株）製）を用いて、移送圧０．７ＭＰａで粉砕することで、かさ密度０．２１ｇ/ｃｍ３のフィブロイン粉末（３）を得た。
【００４９】
比較例１
製造例２で得られた雲母状の薄片が積層した層状構造のシルクフィブロイン多層体（１）を、粉砕機（ワンダーブレンダーＷＢ−１（微粉砕ふた仕様）、大阪ケミカル（株）製）を用いて、５秒間、３回粉砕し、かさ密度０．０７ｇ/ｃｍ３のシルクフィブロイン粉末（４）を得た。
【００５０】
比較例２
製造例１における透析後のシルクフィブロイン水溶液を１分間激しく震とうさせた後に２４時間静置し、析出した沈殿物をろ別後、４０℃、２４時間減圧乾燥した後、得られた固体を、粉砕機（ワンダーブレンダーＷＢ−１（微粉砕ふた仕様）、大阪ケミカル（株）製）を用いて、５秒間、３回粉砕し、かさ密度０．４５ｇ/ｃｍ３のシルクフィブロイン粉末（５）を得た。
【００５１】
（評価方法）
実施例１〜３、比較例１及び２について、以下の評価を行った結果を表１に示す。実施例１〜３、比較例１及び２の粉末の形状を観察した走査型電子顕微鏡写真は各々、図３〜７及び８に示す。
（１）シルクフィブロイン粉末の形状の観察
各実施例及び比較例で得られたシルクフィブロイン粉末の形状を、走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ  Ｓ−４７００、（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。なお、比較例１で得られたシルクフィブロイン粉末は、加速電圧５ｋＶでは電子線照射でサンプル形状が変化したため、加速電圧１ｋＶで実施した。
【００５２】
（２）シルクフィブロイン粉末のサイズの測定
（１）の評価において、観察視野内を縦×横＝３×３に９等分し、等分した各領域から代表的と思われる２つの粒子を選定し、装置の測長機能を利用して測定した。粒子の最大長さを縦、その縦と直交する方向の長さを横として長さを計測して、それぞれ平均値を算出した。また粒子が板状の場合は縦及び横に加えて、厚みもあわせて計測した。また粒子径が大きく、観察視野内の粒子数が少ない場合は代表的と思われる粒子を選定し測定した。
【００５３】
（３）かさ密度の測定
ＪＩＳ−Ｒ−１６２８に準拠して、定容積測定法により、タップ速度１００回／分で、タップかさ密度を測定した。
【００５４】
（４）水への分散時の外観（泡立ちの評価）
５ｍｌの純水を入れた内容積約９ｍｌのガラス製スクリュー管に、２０ｍｇのフィブロイン粉末を静かに加え、ふたを閉め３０秒間激しく震とうさせた後、ふたを開けて分散液の泡立ち状態を目視で１回目の観察をして、下記基準で評価した。次いで、分散液を静置し、上清駅をデカンテーションした後、１回目と同じ操作を行い、分散液の泡立ち状態を目視で２回目の観察をし、下記基準で評価した。
Ａ：泡立ちは確認されなかった。
Ｂ：泡立ちが若干確認された。
Ｃ：泡が発生し、容器口まで到達した。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
実施例の結果から、本発明のシルクフィブロイン粉末は湾曲板形状を有しており、この形状に起因してかさ密度が大きく、良好なハンドリング性を有しており、また泡立ちが確認されず、優れた外観を発現することが確認された。
実施例１〜３の粉末が湾曲板形状を有することは、図３〜５の画像からも具体的に確認することができ、該湾曲板形状が、図１で示されるシルクフィブロイン多孔質体（１）の多孔質形状（細孔形状）を反映することも確認できる。
一方、比較例１で用いられるシルクフィブロイン多層体（１）は、図２に示されるように、多孔質構造を有さず、雲母状の薄片が積層した層状構造を有する多層体である。このシルクフィブロイン多層体（１）を粉砕して得られた粉末は、図６の画像からも確認できるように、該多層体の平板状（層状）を反映するものであり、かさ密度が小さくハンドリング性に劣り、また泡立ちが生じて優れた外観は得られなかった。また、図７に示される比較例２の粉末は、粒状であり、かさ密度は大きかったものの、著しい泡立ちが生じ、優れた外観は得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係るシルクフィブロイン粉末は、シルクが有する生体親和性、及び保湿性といった化学的特性に加えて、粒子としての隠蔽性、平滑性、及び強度の向上といった物理的特性を利用して、化粧用材料、食品添加剤等に広く適用できる。また、多孔質体の空孔径、空孔率、及び粉砕条件を調整することで、得られるシルクフィブロイン粉末の形状、寸法を制御することができ、また、水等に分散させた際に、泡立ちを生じることがなく、優れた外観を発現することから、所望の触感、外観等が重視される高級分野にも適用できる。
上記の分野以外にも、癒着防止剤、創傷被覆材、及び薬剤徐放担体等の医療分野、フィルム、ゴム、成形材料、及び塗料等の複合材料としての充てん材、及び改質剤等の工業材料分野、歯磨き粉、紙おむつ、及び生理用品等の生活日用品分野、組織工学、及び再生医工学における細胞培養支持体、組織再生支持体の原料などに好適に使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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