博 士 （地球 環境 科学） 瀬尾寛

学 位 論 文 題 名Studies on the Regenerated Chitosan asa Biomedica
l lvIaterial（生 医学材料としての再生キトサンに関する研究）

学 位 論 文 内 容の 要 旨

キトサンは、自然界にセルロースに次いで豊富に存在するキチンをアルカリ加水分解して得られるBl−4結合を有するムコ多糖でC→2位に反応性の高いアミノ基を有しており、タンバク質や金属イオンとの親和性が強いことが知られている。またキトサンは酢酸や乳酸などの有機酸に容易に溶解することから繊維、フィルム、その他の形態への再生の試みがなされ、その用途展開に対して大きく注目されている。
本研究の目的はさまざまな形態に成形加工された再生キトサンを生医学材料として用いるにあたり、その特性を十分に活かせる形態と応用部位との最適条件を見い出すことにある。加 えて 院内 感染 を惹 き起 こす MRSAや乳 幼児 にと って 深刻な 問題 であ るアトピー性皮膚炎に対して、再生キトサンとポリノジックレーヨンの混合繊維であるキトポリィの特性を十分に引き出せる材料設計を行い、抗菌性や抗アレルギー性などの効果を検証して、生活環境の改善に少なからず貢献することである。
1章はキ卜サンを精製し再生キトサンとして繊維、フィルム、多孔質ビーズ、微粒子への成形加工を行った。キトサンはカ二工ビ殻を出発物質とし、脱カルシウム、脱色素、除夕ンバクにより得られたキチンから熱濃アルカりによる脱アセチル化反応によって得られるため、不純物、酸不溶物その他の汚染物質が多く存在する。精製工程における残留金属イオンの推移からも、生医学材料として研究を進めるにあたり精製工程を経た再生キトサンが必要となることは明らかである。このようにして得られた再生キトサンをマウスに投与したところ、ぞの一部が消化吸収されて血中濃度に現れ胃、腎臓をはじめ多くの臓器に蓄積 され るが 、そのほとんどが48時間以内に代謝されることが分かった。また再生キトサンの懸濁液をマウスに静脈注射して標的細胞障害性マク口ファージの誘導活性を評価し腹腔マク□ファージの活性化能を確認した。さらに再生キトサンは細菌・真菌類に対して抗菌・抗カビ性を示すことを最小生育阻止濃度の測定で明らか，にした。土壌微生物に加え生活環境の中で見られる雑菌から皮膚常征菌まで含めての測定により黄色ブドウ球菌、大腸 菌 、 雪 腐 病 菌 、斑 点 病 菌 、 そ し て白 癬 菌 に ま で 効 果 が確認 でき た。
2章では、この多機能性を有する再生キトサン繊維に血漿夕ンバクを固定化させたり、ビーズを用いた全血灌流や薬剤の徐放溶出の試み、さらにはフィルムによる創傷治癒の効― 220−

果確認も実施した。アミノ基を持つ再生キトサン繊維は他の天然、合成繊維と比較して血漿夕ンパクの固定化量は群を抜いて多かった。次にアフイニティリガンドとしてP
rotein‑Aを固定化したカラムに全血を灌流して免疫グ口ブリンを中心に吸着除去することから、免疫吸着体カラムとして体外循環システムでの治療法が示唆された。さらには抗ガン剤アドリアマイシンを吸着させて徐放溶出させるなどドラッグデルバリーシステムのための徐放薬 物 用 担 体 と し て の 検 討 を 行 い 、 最 初 の 60分 で 44％ の 薬 剤 放 出 を 確 認 し た 。
3章は上述 のように 再生キト サンを外科的手法により創面、組織内にて用いる場合とは異なり皮膚科領域での応用に関して検討した。すなわち皮膚表面で用いる場合にはキトサン量1％（w/w）以内での使用において感作、アレルギーの心配のないことが臨床的に得られたため、同じロ1―4結合であるセル口ースの化学構造を持っポリノジックレーヨンに対して1％（w/w）濃度の再生キトサン微粒子をピスコース段階で混練した混合繊維キトポリィを得た。キトポリィは同じセル口ースのコットンと比べ吸放湿性に優れ、土壌中や貯水槽内での微生物分解性が得られた。
数年前に病院・老人医療施設・在宅介護などで多剤耐性菌のメチシリン耐性黄色ブドウ球菌 （ MRSA） を原 因 とす る 院内 感染が拡 がり、抗 生物質が 効かず、塩 素系殺菌 剤も効
果が 得 ら れず 院 内 環境 が 悪化 して死 亡者が出 るまでに 至った。MRSA臨 床分離株 に対す
るキトポリィの抗菌効果を大阪府立公衆衛生研究所他で確認し、患者用肌着、バジャマ、夕オル、シーツから病室のカーテン、バーティションなどへの応用が始まっている。また
MRSA保菌 者 が 入院 す る病 棟 へ出 入りする 看護婦用 の不織布 によるアイ ソレーシ ョンガ
ウン を 用 いた 7日 間 の臨 床 着 用試 験 で も看 護 業務 で 表 面に MRSAが付着 しても内 部に浸透することがなく感染防御が可能であった。キトポリィはキトサンの抗菌性、ポリノジックの保湿性に加えて感作・アレルギー性がなく高い安全性が得られたことから子供用の肌着を作っ てアトピ ー性皮膚 炎の患者を対象に3週間の着用試験を実施したところ多くの症状におい て改善効 果が見ら れ7 1.7％の改 善率が得 られた。 その後も継 続着用し た結果「環状・ 貨幣状湿 疹」「水 疱・膿疱 」は100％改 善し、「 粃糠」「掻 痒」「発 赤」などのその他症状も70〜90％の改善率であった。
本研究に用いた再生キ卜サンは急性・亜急性・慢性毒性試験および変異原性試験、アレルギー試験などによって裏付けされた安全性の高い素材であり、生医学材料として生活環境の改善や院内環境の保全に役立たせることで環境負荷を減少させ、ひいては地球環境保護に結びっくものと確信している。
さらに、この再生キトサンを化学修飾して抗菌スペクトルを拡大させたり、キトポリィに甘草エキス（グリチルリチン酸ジカリウム）、ア口工エキス（ア口イン）などの消炎作用やスキンケア機能を持つ薬剤を固定化することで、かぶれなど皮膚疾患の治癒および予防することが期待できる。

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学位論文審査の要旨
主査教授西則雄

副査

教授

坂入信夫

副査

教授

西村紳一郎（理学研究科）

副査

教授

林壽郎（大阪府立大学先端科学研究所）

学位論文題名
StudiesontheRegeneratedChitosanas． a Biomedical IVIaterial（生医学材料としての再生キトサンに関する研究）

キト サンは、廃棄されているカニ殻、エ ビ殻中等に豊富に存在するキチンをアルカリ加水分 解し て得られるムコ多糖である。この多 糖は反応性の高いアミノ基を有しており、夕ンバ
ク 質や 金属イオンとの親和性が強いことが 知られている。またキトサンは酢酸などの有機酸に 容易 に溶解することから繊維、フイルム 、その他の形態への再生が可能で、その用途展開が注目されている。
本研 究の目的はさまざまな形態に生形加 工された再生キトサンを生医学材料として用いるに あた り、その特性を十分に活かせる形態 と応用部位との最適条件を見出すことにある。加
えて院内感染を弓Iき起こすMR
SAや乳幼児にとって深 刻な問題であるアトピー叫生皮膚炎に対して、再生キトサンとポ リノジックレーヨンの混合繊維であるキトポリィの特性を十分に弓Iき 出せ る材料設計を行い、抗菌性や抗アレ ルギー性などの効果を検証して、生活環境の改善に貢献することである。
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章ではキトサンを精製し再生キトサンとしてlrdf丶フイルム、多孑L亅質ビーズ、勧陸子への成 形加 工を行った。キトサンはカ二・エビ 殻を出発物質とし、脱カルシウム、脱色素、除夕ン バク により得られたキチンから熱濃アル カりによる脱アセチル化反応によって得られるため 、不 純物、酸不溶物その他の汚染物質が 多く存在する。精製工程における残留金属イオンの 推移 からも、生医学材料として研究を進 めるにあたり精製工程を経た再生キトサンが必要と なる 。このようにして得られた再生キ卜 サンをマウスに投与したところ、その一部が消化吸収されて血中濃度に現 れ、胃、腎臓をはじめ多くの臓器に蓄積されるが、そのほとんどが48時 間以 内に代謝されることが分かった。ま た再生キトサンの懸濁液をマウスに静脈注射して標 的細 胞障害性マク口ファージの誘導活性 を評価し腹腔マク口ファージの活性化能を確認した。さらに再生キトサンは細菌・真菌類に対して抗菌・抗カピ十生を示すことを明らかにした。
土 壌微 生物に加え生活環境の中で見られる 雑菌から皮膚常在菌までの測定により黄色ブドウ球 菌 、 大 腸 菌 、 雪 腐 病 菌 、 斑 点 病 菌 、 そ し て 白 癬 菌 にま で 効 果 が 確 認 で き た 。
2章では、この多機能性を有する再生キトサン繊維に血漿夕ンノヾクを固定化させたり、ビーズ を用 いた 全血 灌流や、薬剤の徐放溶出の試み、さらにはフ イルムによる創傷治癒の効果確
認 も実 施し た。 アミノ基を持つ再生キトサン繊維は他の天然 、合成繊維と比較して血漿夕ンパクの固定化量は群を抜 いて多かった。次にアフイニテイリガンドとしてProtein‑Aを固定化し たカ ラム は免 疫吸着体カラムとして体外循環システムでの 治療法が示唆された。さらには
抗 ガン 剤ア ドリ アマイシンを吸着させて徐放溶出させるなど ドラッグデリバリーシステムのための徐放薬物用担体と しての検討を行い、好結果を得た。
3章では上述のように再生キトサンを外科的手法に より創面、組織内にて用いる場合とは異な り皮 膚科 領域 での応用に関して検討した。すなわち皮膚表 面で用いる場合にはキトサン量1％(W/W)以 内で の使 用に おい て感 作、 アレ ルギ ー の心 配の ない こと が臨床的に得られたた
め 、同 じロ 1― 4結合 であ るセ ル口 ース の化 学構造を持っポリノジックレーヨンに対して 1％(W/W)濃度 の再 生キ ト サン 微粒 子を ビス コース段階で混練し た混合繃離キトポリィを得た。
キ トボ リィ は同 じセル口ースのコットンと比ベ吸放湿性に優 れ、土壌中や貯水槽内での微生物分解性が得られた。
数年 前に 病院 ・老 人医 療施 設な どで 多剤 耐r生菌のメチシ リン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を 原因 とす る院 内感染が拡がり、抗生物質が効かず、塩素系 殺菌剤も効果が得られず院内環
境 が悪 化し て死 亡者 が出 るま でに 至っ た。 MR
SA臨 床分 離眛 に対 する キトボリィの抗菌効果を 大阪 府立 公衆 衛生研究所他で確認し、患者用肌着、バジャ マ、夕オル、シーツから病院のカ ーテ ン、 バー テイ ショ ンな どへ の応 用が 始ま っ てい る。 また M
RSA保菌者が入院する病棟
ヘ 出入 りす る看 護婦 用の 不織 布に よる アイ ソレーションガウンを用いた7日間の臨床着用試
験 でも 看護 業務 で表 面に MRSAが付 着し ても 内部 に 浸透 する こと がな く感染防御が可能であっ た。 また 、子 供用 の朋 着を 作っ てア トピ 一捌こ膚炎の患者を対象に3週間の着用試験を実施したところ多くの症状 において改善効果が見られた。
本研 究に 用い た再生キトサンは急性・亜急性・慢性毒性試 験および変異原性試験、アレルギ 一試 験な どに よって裏付けされた安全性の高い素材であり 、生医学材料として生活環境の改 善や 院内 環境 の保全に役立たせることで環境負荷を減少さ せ、ひいては地球環境保護に結びっくものと考えられる 。
この よう に著 者は再生キ卜サンによる、人間と環境に優し い生医学材料に関して多くの知見を得た。
よっ て、 著者 は博士（地球環境科学）の学位を受けるのに 充分な資格を有するものと判定した。