JP4864303B2 - Manufacturing method of fiber material used for reinforcement of cell scaffold material - Google Patents
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Description
本発明は、細胞の足場材料の補強に用いる繊維材料の製造方法に関する。詳しくは、生体組織再生に用いる細胞の足場材料を作製する際に、その力学的強度を補強するために、例えばコラーゲン等のスポンジに組み込んで用いられる繊維材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fiber material used for reinforcing a cell scaffold material. More specifically, the present invention relates to a method for producing a fiber material that is used by being incorporated into a sponge such as collagen in order to reinforce its mechanical strength when producing a cell scaffold material used for living tissue regeneration.
生体組織再生に用いる細胞の足場材料としては、従来から、コラーゲン等の天然高分子を用いたスポンジ状成形体が知られているが、力学的強度が低いという欠点があり、実際に生体内に埋入した場合あるいは細胞接種のため細胞混濁液に浸漬した場合、その形状が維持できないといった問題があった。
前述した力学的強度の問題を解決する手段として、近年、コラーゲン等の天然高分子からなるスポンジに、繊維状の生体分解吸収性合成高分子を組み込み、その力学的強度を補強する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、生体分解吸収性合成高分子は、ある程度の細胞親和性を有するものの、コラーゲン等の天然高分子と比べるとその細胞親和性は低いため、配合量が多いと、その分解産物が局所的なｐＨの低下や炎症反応を惹起するといった問題を招く恐れがあった。したがって、前記スポンジに組み込む繊維材料（生体分解吸収性合成高分子からなる繊維）の量はできるだけ少なくすることが望まれている。
As a scaffold material for cells used for living tissue regeneration, a sponge-like molded body using a natural polymer such as collagen is conventionally known. However, there is a drawback that the mechanical strength is low, and it is actually in vivo. There is a problem that the shape cannot be maintained when it is embedded or immersed in a cell turbid solution for cell inoculation.
In recent years, as a means to solve the above-mentioned problem of mechanical strength, a technique has been proposed in which a fibrous biodegradable synthetic polymer is incorporated into a sponge made of a natural polymer such as collagen to reinforce its mechanical strength. (For example, refer to Patent Document 1). However, the biodegradable and absorbable synthetic polymer has a certain degree of cell affinity, but its cell affinity is low compared to natural polymers such as collagen. There was a risk of causing problems such as a decrease in pH and an inflammatory reaction. Therefore, it is desired to reduce the amount of fiber material (fiber made of biodegradable absorbable synthetic polymer) to be incorporated into the sponge as much as possible.
そこで、繊維材料自体の強度を向上させることにより、繊維材料の使用量（すなわち、足場材料に組み込む生体分解吸収性合成高分子の量）を低減しつつも充分な力学的強度を発現させるべく、前記スポンジに組み込む生体分解吸収性合成高分子の繊維間に結合点を形成し、繊維材料自体の強度を向上させる技術が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。詳しくは、生体分解吸収性合成高分子繊維を、該繊維を構成する生体分解吸収性合成高分子よりも融点が低い第２の生体分解吸収性合成高分子でコーティングした後、第２の生体分解吸収性合成高分子のみを溶融させ、該第２の生体分解吸収性合成高分子の再凝固により繊維間に結合点を形成する技術である。
しかしながら、近年、ｉｎ ｖｉｖｏでの組織再生が研究段階から実用段階に移行しつつあるなか、足場材料の細胞親和性はより重要視されるようになってきている。そのため、足場材料の力学的強度を向上させるためにコラーゲン等のスポンジに組み込む生体分解吸収性合成高分子の量はさらに低減することが求められており、より少ない量で充分な力学的強度を発現する繊維材料が要望されている。
前記特許文献１および２に記載の技術において、充分な力学的強度を発現させつつ繊維材料の使用量をさらに低減するためには、結合点をより多く形成して繊維材料自体の力学的強度をさらに向上させることが重要となる。ところが、結合点をより多く形成するには、第２の生体分解吸収性合成高分子の使用量を増やさなければならず、これは、生体分解吸収性合成高分子の量を低減するという前述した本来の目的に反することになる。したがって、前記特許文献１および２で開示されている繊維材料には、第２の生体分解吸収性合成高分子の使用量を増やすことなく、望ましくは第２の生体分解吸収性合成高分子の使用量をより少量に抑えながら、その力学的強度をさらに向上させる改良が求められている。
However, in recent years, as tissue regeneration in vivo is shifting from the research stage to the practical stage, the cell affinity of the scaffold material has become more important. Therefore, in order to improve the mechanical strength of the scaffold material, it is required to further reduce the amount of the biodegradable absorbable synthetic polymer incorporated in the sponge such as collagen, and a sufficient amount of the mechanical strength is expressed with a smaller amount. There is a need for a fiber material that does this.
In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, in order to further reduce the amount of the fiber material used while exhibiting sufficient mechanical strength, more bonding points are formed to increase the mechanical strength of the fiber material itself. Further improvement is important. However, in order to form more bonding points, it is necessary to increase the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer, which is described above as reducing the amount of the biodegradable absorbable synthetic polymer. It is against the original purpose. Therefore, the fiber material disclosed in Patent Documents 1 and 2 preferably uses the second biodegradable absorbable synthetic polymer without increasing the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer used. There is a need for an improvement that further increases the mechanical strength while keeping the amount lower.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、細胞の足場材料の補強に用いる繊維材料であって、繊維以外に用いる生体分解吸収性合成高分子の量を増加させることなく、より高い力学的強度を発現することができる繊維材料の製造方法を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is a fiber material used for reinforcing a cell scaffolding material, which has higher mechanical strength without increasing the amount of biodegradable synthetic polymer used other than the fiber. It is providing the manufacturing method of the fiber material which can express.
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った。その結果、第１の生体分解吸収性合成高分子の繊維の繊維間に第２の生体分解吸収性合成高分子を用いて結合点を形成するにあたり、第２の生体分解吸収性合成高分子の使用量を増やすことなく結合点をより多く形成するには、第２の生体分解吸収性合成高分子をより均一にまんべんなく繊維表面にコーティングすること、言い換えれば、第２の生体分解吸収性合成高分子が、繊維表面で粒子状のだまにならず繊維表面全体を覆うように均一に付着し、かつ、絡まりあい塊となっている繊維の隙間にまで浸入し、繊維の１本１本に付着するようにすること、が重要であると考えた。すなわち、このように第２の生体分解吸収性合成高分子をより均一にまんべんなく繊維表面にコーティングすることにより、繊維の交点で第２の生体分解吸収性合成高分子によって確実に効率よく結合点を形成することができるとともに、第２の生体分解吸収性合成高分子自体も絡まりあった繊維と同様の広がった空間配置をとることになるので、第２の生体分解吸収性合成高分子の使用量を増やすことなく、逆に多少減らしたとしても、結合点をより多く形成することができ、その結果、繊維材料の力学的強度をより向上させることができる、と考えたのである。そして、第２の生体分解吸収性合成高分子を均一にまんべんなく繊維表面にコーティングさせるには、コーティングにあたり、第２の生体分解吸収性合成高分子を繊維表面に対する濡れ性が良い（繊維表面を濡らしやすい）溶媒に溶解させた溶液として用いればよいことを見出し、生体分解吸収性合成高分子繊維に対して良好な濡れ性を発現しうる溶媒について検討を重ねた結果、各種溶媒のうち９５重量％以上がジオキサンおよび／または酢酸エチルからなる溶媒が最も良好な濡れ性を示しうること、しかも、このような溶媒であれば、コーティング後、溶媒のみが気化し第２の生体分解吸収性合成高分子は固化するので、第２の生体分解吸収性合成高分子を溶融させて再凝固させなくても繊維間に結合点を形成することができること、を見出した。この知見に基づき、９５重量％以上がジオキサンおよび／または酢酸エチルからなる溶媒に第２の生体分解吸収性合成高分子を溶解させた溶液を用いて、第１の生体分解吸収性合成高分子繊維に第２の生体分解吸収性合成高分子をコーティングすることにより、繊維間に結合点を形成すれば、前記課題を一挙に解決しうることを確認し、本発明を完成した。 The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, in forming the bonding point between the fibers of the first biodegradable absorbable synthetic polymer using the second biodegradable absorbable synthetic polymer, the second biodegradable absorbable synthetic polymer In order to form more bonding points without increasing the amount used, the second biodegradable absorbable synthetic polymer is coated on the fiber surface more evenly, in other words, the second biodegradable absorbable synthetic polymer Molecules adhere uniformly so as to cover the entire fiber surface without becoming a particulate mess on the fiber surface, and penetrate into the interstices of fibers that are entangled and adhere to each fiber. I thought it was important to do so. That is, by coating the second biodegradable absorbable synthetic polymer more evenly on the fiber surface in this way, the second biodegradable absorbable synthetic polymer is surely and efficiently bonded at the intersection of the fibers. The amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer can be formed, and since the second biodegradable absorbable synthetic polymer itself takes an expanded spatial arrangement similar to the entangled fiber. Even if it is slightly reduced without increasing the number, it is considered that more bonding points can be formed, and as a result, the mechanical strength of the fiber material can be further improved. In order to uniformly coat the second biodegradable absorbable synthetic polymer on the fiber surface evenly, the second biodegradable absorbable synthetic polymer has good wettability with respect to the fiber surface (wet the fiber surface). As a result of finding out that it can be used as a solution dissolved in a solvent, and studying a solvent capable of exhibiting good wettability with respect to the biodegradable absorbable synthetic polymer fiber, 95% by weight of various solvents As described above, the solvent composed of dioxane and / or ethyl acetate can exhibit the best wettability, and if such a solvent is used, only the solvent is vaporized after coating, and the second biodegradable synthetic polymer Solidifies, so that the second biodegradable absorbable synthetic polymer can be formed with bonding points between the fibers without melting and re-solidifying. Out was. Based on this finding, the first biodegradable absorbable synthetic polymer fiber is prepared by using a solution in which the second biodegradable absorbable synthetic polymer is dissolved in a solvent containing 95% by weight or more of dioxane and / or ethyl acetate. It was confirmed that the above problems could be solved at once by coating the second biodegradable absorbable synthetic polymer to form a bonding point between the fibers, and the present invention was completed.
すなわち、本発明にかかる細胞の足場材料の補強に用いる繊維材料の製造方法は、第１の生体分解吸収性合成高分子からなる繊維に、９５重量％以上がジオキサンおよび／または酢酸エチルからなる溶媒に第２の生体分解吸収性合成高分子を０．１〜５重量％濃度で溶解させた溶液（ただし、５重量％濃度のものを除く）を用いて、第２の生体分解吸収性合成高分子をコーティングすることにより、前記繊維間に結合点を形成する。 That is, the method for producing a fiber material used to reinforce a cell scaffold material according to the present invention includes a solvent comprising 95% by weight or more of dioxane and / or ethyl acetate in a fiber composed of the first biodegradable absorbable synthetic polymer. Using a solution in which the second biodegradable absorbable synthetic polymer is dissolved at a concentration of 0.1 to 5% by weight (excluding those having a concentration of 5% by weight). Coupling points are formed between the fibers by coating the molecules.
本発明によれば、細胞の足場材料の補強に用いる繊維材料であって、該繊維材料を構成する生体分解吸収性合成高分子の量を少なく抑えつつ、少量で極めて高い力学的強度を発現することができる繊維材料を得ることができ、該繊維材料を用いてなる足場材料は、良好な細胞親和性と高い力学的強度を兼ね備えたものとなる。 According to the present invention, it is a fiber material used to reinforce a cell scaffolding material, and exhibits extremely high mechanical strength in a small amount while suppressing the amount of the biodegradable absorbable synthetic polymer constituting the fiber material. The scaffold material made using the fiber material has both good cell affinity and high mechanical strength.
以下、本発明にかかる繊維材料の製造方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
本発明の製造方法は、第１の生体分解吸収性合成高分子からなる繊維に、９５重量％以上がジオキサンおよび／または酢酸エチルからなる溶媒（以下、「コーティング溶媒」と称することもある。）に第２の生体分解吸収性合成高分子を溶解させた溶液を用いて、第２の生体分解吸収性合成高分子をコーティングすることにより、前記繊維間に結合点を形成するものである。
Hereinafter, although the manufacturing method of the fiber material concerning this invention is demonstrated in detail, the range of this invention is not restrained by these description, and is suitably in the range which does not impair the meaning of this invention except the following illustrations. Changes can be made.
In the production method of the present invention, 95% by weight or more of a solvent comprising dioxane and / or ethyl acetate (hereinafter also referred to as “coating solvent”) in the fiber comprising the first biodegradable synthetic polymer. The second biodegradable absorbable synthetic polymer is coated with the second biodegradable absorbable synthetic polymer to form a bonding point between the fibers.
前記第１の生体分解吸収性合成高分子としては、例えば、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリε−カプロラクトン、ポリジオキサノン、ポリβ−リンゴ酸、ポリオルソエステル、ポリジアミノホスファゼン、およびこれらの共重合体等が挙げられる。これらの中でも特に、一般的な組織再生の期間に適した生体分解吸収性を有する点からは、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリε−カプロラクトン、あるいはこれらの共重合体が好ましい。また、前記第１の生体分解吸収性合成高分子としては、後述するコーティング溶媒に溶解しないか、もしくは溶解しにくいものであることが好ましく、用いるコーティング溶媒に応じて選択することが望ましい。 Examples of the first biodegradable absorbable synthetic polymer include polyglycolic acid, polylactic acid, polyε-caprolactone, polydioxanone, polyβ-malic acid, polyorthoester, polydiaminophosphazene, and copolymers thereof. Etc. Among these, polyglycolic acid, polylactic acid, polyε-caprolactone, or a copolymer thereof is preferable from the viewpoint of biodegradability and absorption suitable for a general tissue regeneration period. The first biodegradable and absorbable synthetic polymer is preferably one that does not dissolve or is difficult to dissolve in the coating solvent described later, and is preferably selected according to the coating solvent used.
前記第１の生体分解吸収性合成高分子からなる繊維は、長繊維であっても短繊維であってもよいが、充分に絡まりあった状態で所望する繊維材料の形態になっていることが、より高い力学的強度を発現しうる点から好ましい。具体的には、前記繊維は、例えば、前記第１の生体分解吸収性合成高分子からなる不織布を均一にほぐして充分に絡まりあった繊維状にし、所望の鋳型に入れて成形することにより、得ることができる。前記繊維の繊維径（直径）は、特に限定されないが、例えば１〜１００μｍであることが好ましい。なお、前記繊維は、１種のみ用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、前記繊維は前記第１の生体分解吸収性合成高分子の１種のみからなるものであってもよいし、２種以上からなるものであってもよい。 The fiber composed of the first biodegradable absorbable synthetic polymer may be a long fiber or a short fiber, but is in the form of a desired fiber material in a sufficiently entangled state. From the viewpoint that higher mechanical strength can be expressed. Specifically, the fiber is, for example, by uniformly unraveling the non-woven fabric made of the first biodegradable absorbable synthetic polymer into a sufficiently entangled fiber, and placing it in a desired mold and molding it, Obtainable. Although the fiber diameter (diameter) of the said fiber is not specifically limited, For example, it is preferable that it is 1-100 micrometers. In addition, the said fiber may be used only 1 type and may use 2 or more types together. Moreover, the said fiber may consist only of 1 type of said 1st biodegradable absorptive synthetic polymer, and may consist of 2 or more types.
前記第２の生体分解吸収性合成高分子は、後述するコーティング溶媒に溶解しうる生体分解吸収性合成高分子であれば、特に制限されるものではなく、第１の生体分解吸収性合成高分子の例として前述したものの中から、コーティング溶媒に対する溶解性などを考慮して、適宜選択すればよい。なお、前記第２の生体分解吸収性合成高分子は、１種のみ用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
本発明においては、前記第１の生体分解吸収性合成高分子としてポリグリコール酸を用い、前記第２の生体分解吸収性合成高分子としてポリ乳酸やポリ乳酸とポリε−カプロラクトンとの共重合体などを用いる組み合わせが、良好な生体分解吸収性を発現しうる点で好ましい。
The second biodegradable absorbable synthetic polymer is not particularly limited as long as it is a biodegradable absorbable synthetic polymer that can be dissolved in a coating solvent to be described later. As an example of the above, it may be appropriately selected from those described above in consideration of the solubility in the coating solvent. The second biodegradable absorbable synthetic polymer may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, polyglycolic acid is used as the first biodegradable absorbable synthetic polymer, and polylactic acid or a copolymer of polylactic acid and polyε-caprolactone is used as the second biodegradable absorbable synthetic polymer. A combination using the above is preferable in that good biodegradability can be expressed.
本発明の製造方法においては、９５重量％以上がジオキサンおよび／または酢酸エチルからなる溶媒（コーティング溶媒）に前記第２の生体分解吸収性合成高分子を溶解させた溶液（以下、「コーティング溶液」と称することもある。）を用いて、前記繊維に第２の生体分解吸収性合成高分子をコーティングすることが重要である。このような特定の溶媒を選択して用いることにより、コーティング溶液は前記繊維に対して良好な濡れ性を示し、第２の生体分解吸収性合成高分子を、前記繊維表面で粒子状のだまにならず繊維表面全体を覆うように均一に付着し、かつ、絡まりあい塊となっている繊維の隙間にまで浸入して繊維の１本１本に付着するようにコーティングすることが可能となる。そして、コーティング後、前記コーティング溶媒のみが気化し第２の生体分解吸収性合成高分子が前記繊維の交点で固化することにより、第２の生体分解吸収性合成高分子の使用量を増やすことなく、逆に多少減らしたとしても、結合点をより多く形成することができ、その結果、極めて高い力学的強度を発現させることが可能となるのである。 In the production method of the present invention, a solution in which the second biodegradable absorbable synthetic polymer is dissolved in a solvent (coating solvent) containing 95% by weight or more of dioxane and / or ethyl acetate (hereinafter referred to as “coating solution”). It is important to coat the fibers with a second biodegradable synthetic polymer. By selecting and using such a specific solvent, the coating solution exhibits good wettability with respect to the fiber, and the second biodegradable absorbable synthetic polymer is adsorbed in the form of particles on the fiber surface. In addition, it is possible to perform coating so that the fibers adhere uniformly to cover the entire fiber surface, and penetrate into the gaps of the fibers that are entangled and adhere to each fiber. Then, after coating, only the coating solvent is vaporized and the second biodegradable absorbable synthetic polymer is solidified at the intersection of the fibers without increasing the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer used. On the contrary, even if the number is slightly reduced, more bonding points can be formed, and as a result, extremely high mechanical strength can be expressed.
前記コーティング溶媒は、９５重量％以上がジオキサンおよび／または酢酸エチルからなるものであればよいのであるが、特に、ジオキサン単独溶媒または酢酸エチル単独溶媒が好ましく、酢酸エチル単独溶媒がより好ましい。前記コーティング溶媒がジオキサンと酢酸エチルの混合溶媒である場合、その比率は特に制限されるものではなく、任意の比率に設定することができる。なお、前記コーティング溶媒は、ジオキサンおよび酢酸エチル以外の有機溶媒を含むものであってもよいが、ジオキサンおよび酢酸エチル以外の有機溶媒をも含む場合、その含有量は５重量％未満、好ましくは１重量％未満となるようにすることが重要である。 The coating solvent only needs to be 95% by weight or more composed of dioxane and / or ethyl acetate, and in particular, a dioxane single solvent or an ethyl acetate single solvent is preferable, and an ethyl acetate single solvent is more preferable. When the coating solvent is a mixed solvent of dioxane and ethyl acetate, the ratio is not particularly limited and can be set to any ratio. The coating solvent may contain an organic solvent other than dioxane and ethyl acetate, but when it contains an organic solvent other than dioxane and ethyl acetate, its content is less than 5% by weight, preferably 1 It is important to make it less than% by weight.
前記コーティング溶液は、前記コーティング溶媒に前記第２の生体分解吸収性合成高分子を溶解させた溶液であるが、その濃度（コーティング溶液中に占める第２の生体分解吸収性合成高分子の量）は、第２の生体分解吸収性合成高分子の種類等に応じて適宜設定すればよく、特に制限はない。例えば、第２の生体分解吸収性合成高分子としてポリ乳酸を選択する場合には、コーティング溶液の濃度（コーティング溶液中に占めるポリ乳酸の量）は０．１〜２０重量％とすることが好ましく、１〜５重量％とすることがより好ましい。
前記繊維に前記第２の生体分解吸収性合成高分子をコーティングする際の具体的な方法は、特に制限されないが、例えば、前記コーティング溶液を噴霧器等を用いて前記繊維の表面に噴霧するなどの方法を採用すればよい。なお、コーティング後、前記コーティング溶媒は、例えば、常温常圧で放置しておくことにより気化させることもできるが、例えば、凍結乾燥するなどして積極的に気化させるようにしてもよい。
The coating solution is a solution in which the second biodegradable absorbable synthetic polymer is dissolved in the coating solvent, and its concentration (the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer in the coating solution). May be set as appropriate according to the type of the second biodegradable and absorbable synthetic polymer, and is not particularly limited. For example, when polylactic acid is selected as the second biodegradable absorbable synthetic polymer, the concentration of the coating solution (the amount of polylactic acid in the coating solution) is preferably 0.1 to 20% by weight. 1 to 5% by weight is more preferable.
A specific method for coating the fiber with the second biodegradable absorbable synthetic polymer is not particularly limited. For example, the coating solution is sprayed on the surface of the fiber using a sprayer or the like. The method should be adopted. In addition, after the coating, the coating solvent can be vaporized by, for example, leaving it at room temperature and normal pressure, but may be positively vaporized by, for example, freeze-drying.
前記コーティングに際しては、前記コーティング溶液を、前記繊維に対して５〜３０ｃｍの距離を保って噴霧することが好ましく、より好ましくは１５〜２０ｃｍの距離を保って噴霧するようにするのがよい。前記繊維からの距離が５ｃｍ未満である位置から噴霧すると、前記繊維全体に均一にコーティングすることが難しくなり、一方、前記繊維からの距離が３０ｃｍを超える位置から噴霧すると、コーティング量を制御しにくくなる。また、前記コーティングに際しては、前記繊維の表面全体に前記コーティング溶液を噴霧することが好ましく、前記繊維に対して１方向からだけでなく多方向から噴霧することが望ましい。前記繊維に対して多方向から噴霧する場合、前記繊維をメッシュ（金網など）の上に置いて行なうようにするとよい。なお、前記噴霧などののち前記コーティング溶媒を積極的に気化させるために行なう凍結乾燥などの条件については、特に制限はなく、適宜設定すればよい。 In the coating, the coating solution is preferably sprayed at a distance of 5 to 30 cm, more preferably 15 to 20 cm with respect to the fibers. When spraying from a position where the distance from the fiber is less than 5 cm, it becomes difficult to uniformly coat the entire fiber, while when spraying from a position where the distance from the fiber exceeds 30 cm, it is difficult to control the coating amount. Become. In the coating, it is preferable to spray the coating solution on the entire surface of the fiber, and it is preferable to spray the fiber from not only one direction but also from multiple directions. When spraying the fibers from multiple directions, the fibers may be placed on a mesh (such as a wire mesh). In addition, there is no restriction | limiting in particular about conditions, such as freeze-drying performed in order to vaporize the said coating solvent positively after the said spraying, It should just set suitably.
本発明の製造方法においては、前記繊維にコーティングする前記第２の生体分解吸収性合成高分子の量を、前記第１の生体分解吸収性合成高分子（前記繊維）に対して５０重量％以下とすることが好ましく、３０重量％以下とすることがより好ましく、２０重量％以下とすることがさらに好ましく、１５重量％以下とすることが最も好ましい。細胞親和性の観点からは、前記第２の生体分解吸収性合成高分子の量はできるだけ少ない方が望ましいのであるが、前述した従来の技術においては、該第２の生体分解吸収性合成高分子の量が少なすぎると、繊維間に結合点を形成させにくくなり、充分に力学的強度を向上させることができなかった。本発明においては、前記繊維にコーティングする前記第２の生体分解吸収性合成高分子の量を前記範囲のように少なくしても、効率よくより多くの結合点を形成することができ、充分な力学的強度の向上を図ることができるのである。なお、例えば、本発明で得られた繊維材料を細胞親和性が要求されないｉｎ ｖｉｔｒｏで用いる足場材料に使用する場合などには、前記範囲を超える量の第２の生体分解吸収性合成高分子の量を前記繊維にコーティングするようにしてもよく、これにより、さらに高い力学的強度を発現させることが可能になる。前記第１の生体分解吸収性合成高分子（前記繊維）に対する第２の生体分解吸収性合成高分子のコーティング量を前記範囲にするには、例えば、前記コーティング溶液の濃度や、前記コーティング溶液の噴霧量などを調整すればよい。 In the production method of the present invention, the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer coated on the fiber is 50% by weight or less with respect to the first biodegradable absorbable synthetic polymer (the fiber). Preferably, the content is 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, and most preferably 15% by weight or less. From the viewpoint of cell affinity, it is desirable that the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer is as small as possible. However, in the conventional technique described above, the second biodegradable absorbable synthetic polymer is If the amount is too small, it becomes difficult to form bonding points between the fibers, and the mechanical strength cannot be sufficiently improved. In the present invention, even if the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer coated on the fiber is reduced as in the above range, more bonding points can be formed efficiently and sufficient. The mechanical strength can be improved. For example, when the fiber material obtained in the present invention is used as a scaffold material used in vitro where cell affinity is not required, the amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer exceeding the above range is used. An amount may be coated on the fiber, which makes it possible to develop a higher mechanical strength. In order to set the coating amount of the second biodegradable absorbable synthetic polymer (the fiber) to the first biodegradable absorbable synthetic polymer within the above range, for example, the concentration of the coating solution, the coating solution What is necessary is just to adjust the amount of spraying.
本発明の製造方法においては、前記第２の生体分解吸収性合成高分子として、前記第１の生体分解吸収性合成高分子よりも融点が低い生体分解吸収性合成高分子を用いるとともに、前記コーティングののち、第２の生体分解吸収性合成高分子のみが溶融するような条件で熱処理を施すことが好ましい。本発明の製造方法においては、前述したように、コーティング後、前記コーティング溶媒のみを気化させることのみによっても、第２の生体分解吸収性合成高分子を前記繊維の交点で固化させて繊維間に結合点を形成することができるのであるが、前記第２の生体分解吸収性合成高分子として前記第１の生体分解吸収性合成高分子よりも融点が低い生体分解吸収性合成高分子を用いるとともに、前記コーティングののち、第２の生体分解吸収性合成高分子のみが溶融するような条件で熱処理を施すことにより、さらに、溶融した第２の生体分解吸収性合成高分子が前記繊維の交点にて凝固することとなり、その結果、前記繊維間により強固な結合点を形成することができるのである。また、熱処理することにより、第１の生体分解吸収性合成高分子からなる繊維が延伸されることとなり、該第１の生体分解吸収性合成高分子の結晶化が進み、繊維自体の強度を向上させることができるという効果も期待できる。 In the production method of the present invention, as the second biodegradable absorbable synthetic polymer, a biodegradable absorbable synthetic polymer having a melting point lower than that of the first biodegradable absorbable synthetic polymer is used, and the coating is used. After that, it is preferable to perform the heat treatment under conditions such that only the second biodegradable absorbable synthetic polymer melts. In the production method of the present invention, as described above, the second biodegradable absorbable synthetic polymer is solidified at the intersections of the fibers only by vaporizing only the coating solvent after coating, and between the fibers. Although a bonding point can be formed, a biodegradable absorbable synthetic polymer having a melting point lower than that of the first biodegradable absorbable synthetic polymer is used as the second biodegradable absorbable synthetic polymer. After the coating, heat treatment is performed under such a condition that only the second biodegradable absorbable synthetic polymer is melted, so that the melted second biodegradable absorbable synthetic polymer is at the intersection of the fibers. As a result, a stronger bond point can be formed between the fibers. In addition, the fiber made of the first biodegradable absorbable synthetic polymer is stretched by the heat treatment, and the crystallization of the first biodegradable absorbable synthetic polymer proceeds to improve the strength of the fiber itself. The effect that it can be made can also be expected.
前記熱処理を施す際の条件については、前記第２の生体分解吸収性合成高分子のみが溶融するような条件であればよく、特に制限されないが、例えば、０．１〜０．５トール未満の真空下、１６０〜２５０℃で５〜６０分間とすればよい。
本発明の製造方法で得られた繊維材料は、細胞の足場材料の補強に用いる繊維材料であり、生体組織再生に用いる細胞の足場材料を作製する際に、その力学的強度を補強する目的で、例えばコラーゲン等の生体吸収性の天然高分子からなるスポンジに組み込んで用いられる。具体的には、例えば、本発明の製造方法で得られた繊維材料を天然高分子の溶液中に含浸させ、その状態で凍結乾燥を行うことにより、足場材料を得ることができる。
The condition for performing the heat treatment is not particularly limited as long as only the second biodegradable and absorbable synthetic polymer is melted. For example, it is less than 0.1 to 0.5 Torr. What is necessary is just to set it as 5 to 60 minutes at 160-250 degreeC under vacuum.
The fiber material obtained by the production method of the present invention is a fiber material used for reinforcing a cell scaffold material, and for the purpose of reinforcing the mechanical strength when producing a cell scaffold material used for living tissue regeneration. For example, it is used by being incorporated into a sponge made of a bioabsorbable natural polymer such as collagen. Specifically, for example, a scaffold material can be obtained by impregnating a fiber material obtained by the production method of the present invention in a solution of a natural polymer and performing lyophilization in that state.
以下に、実施例および比較例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例１〕
ポリグリコール酸繊維（直径１４μｍ）からなる不織布３．０ｍｇ分を切り出し、ピンセットで均一にほぐして繊維状にし、円柱状の鋳型（直径１５ｍｍ、高さ３ｍｍ）に入れて成形した。次いで、成形したポリグリコール酸繊維を鋳型から取り出してアルミ製網の上に載せ、この円柱状のポリグリコール酸繊維に、ポリ乳酸（分子量２万、ＷＡＫＯ製）をジオキサンに溶解させた１％（ｗ／ｖ）ポリ乳酸溶液を噴霧したのち、０．１トール未満の真空下で２４時間凍結乾燥することにより、ポリグリコール酸繊維にポリ乳酸をコーティングした。なお、噴霧に際しては、エアーブラシ（「ＹＴ−０３」八重崎空圧（株）製）およびエアーコンプレッサー（「ＡＣ−１００」（株）トゥマーカープロダクツ製）を用い、２．０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で、アルミ製網の上に載せた円柱状のポリグリコール酸繊維に対して２方向（円柱の上面側と底面側）から２０ｃｍの距離を保って噴霧するとともに、その噴霧時間によって噴霧量を制御して、凍結乾燥後においてポリグリコール酸繊維に対して２０重量％のポリ乳酸がコーティングされるようにした。その後、１９５℃で３０分間熱処理を施して、繊維材料を得た。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.
[Example 1]
A non-woven fabric of 3.0 mg composed of polyglycolic acid fibers (diameter: 14 μm) was cut out, uniformly loosened with tweezers to form a fiber, and placed in a cylindrical mold (diameter: 15 mm, height: 3 mm) and molded. Next, the molded polyglycolic acid fiber was taken out from the mold and placed on an aluminum net, and 1% (polylactic acid (molecular weight: 20,000, manufactured by WAKO) was dissolved in dioxane in this columnar polyglycolic acid fiber ( w / v) After spraying the polylactic acid solution, the polyglycolic acid fiber was coated with polylactic acid by lyophilization under a vacuum of less than 0.1 Torr for 24 hours. In spraying, an air brush (“YT-03” manufactured by Yaesaki Pneumatic Co., Ltd.) and an air compressor (“AC-100” manufactured by Tumarker Products Co., Ltd.) were used, and the weight was 2.0 kg / cm 2 . While spraying at a distance of 20 cm from two directions (the upper surface side and the bottom surface side of the column) on the column-shaped polyglycolic acid fiber placed on the aluminum net with pressure, the spray amount is determined by the spraying time. Controlled, 20% by weight of polylactic acid was coated on the polyglycolic acid fiber after lyophilization. Then, heat processing was performed for 30 minutes at 195 degreeC, and the fiber material was obtained.
なお、ポリグリコール酸繊維にポリ乳酸をコーティングした後、熱処理を行なう前に、断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、繊維表面に粒子状のだまは認められず、ポリ乳酸が繊維に均一に付着していることが確認できた。この走査型電子顕微鏡による写真を図１に示す。
〔実施例２〕
ポリ乳酸溶液に用いる溶媒として、ジオキサンの代わりに酢酸エチルを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、繊維材料を得た。
なお、ポリグリコール酸繊維にポリ乳酸をコーティングした後、熱処理を行なう前に、断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、繊維表面に粒子状のだまは認められず、ポリ乳酸が繊維に均一に付着していることが確認できた。この走査型電子顕微鏡による写真を図２に示す。
After coating polylactic acid on the polyglycolic acid fiber and before heat treatment, the cross section was observed using a scanning electron microscope. It was confirmed that it was uniformly attached. A photograph taken with this scanning electron microscope is shown in FIG.
[Example 2]
A fiber material was obtained in the same manner as in Example 1 except that ethyl acetate was used in place of dioxane as a solvent used in the polylactic acid solution.
After coating polylactic acid on the polyglycolic acid fiber and before heat treatment, the cross section was observed using a scanning electron microscope. It was confirmed that it was uniformly attached. A photograph taken with this scanning electron microscope is shown in FIG.
〔比較例１〕
ポリ乳酸溶液に用いる溶媒として、ジオキサンの代わりにクロロホルムを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、繊維材料を得た。
なお、ポリグリコール酸繊維にポリ乳酸をコーティングした後、熱処理を行なう前に、断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、繊維表面に粒子状のだまが認められ、ポリ乳酸は部分的に集中して繊維に付着していることが確認できた。この走査型電子顕微鏡による写真を図３に示す。
〔比較例２〕
実施例１において、ポリ乳酸をジオキサンに溶解させた１％（ｗ／ｖ）ポリ乳酸溶液の代わりにジオキサンのみを用い、ポリグリコール酸繊維にポリ乳酸はコーティングされないように（凍結乾燥後におけるポリグリコール酸繊維に対するポリ乳酸のコーティング量は０重量％）したこと以外は、実施例１と同様にして、繊維材料を得た。
[Comparative Example 1]
A fiber material was obtained in the same manner as in Example 1 except that chloroform was used instead of dioxane as a solvent used in the polylactic acid solution.
After the polyglycolic acid fiber was coated with polylactic acid and before heat treatment, the cross section was observed using a scanning electron microscope. As a result, particulate lumps were observed on the fiber surface. It was confirmed that they were concentrated and adhered to the fibers. A photograph taken with this scanning electron microscope is shown in FIG.
[Comparative Example 2]
In Example 1, only dioxane was used instead of the 1% (w / v) polylactic acid solution in which polylactic acid was dissolved in dioxane, so that polyglycolic acid fiber was not coated with polylactic acid (polyglycol after lyophilization) A fiber material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating amount of polylactic acid on the acid fiber was 0% by weight).
上記実施例１〜２および比較例１〜２で得られた繊維材料について下記の評価を行なった。
＜走査型電子顕微鏡による観察＞
繊維材料の断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察した。実施例１で得られた繊維材料の走査型電子顕微鏡による写真を図４に、実施例２で得られた繊維材料の走査型電子顕微鏡による写真を図５に、比較例１で得られた繊維材料の走査型電子顕微鏡による写真を図６に、比較例２で得られた繊維材料の走査型電子顕微鏡による写真を図７に、それぞれ示す。
The following evaluation was performed about the fiber material obtained in the said Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2.
<Observation with a scanning electron microscope>
The cross section of the fiber material was observed using a scanning electron microscope. FIG. 4 shows a scanning electron microscope photograph of the fiber material obtained in Example 1, FIG. 5 shows a scanning electron microscope photograph of the fiber material obtained in Example 2, and fibers obtained in Comparative Example 1 A photograph taken with a scanning electron microscope of the material is shown in FIG. 6, and a photograph taken with a scanning electron microscope of the fiber material obtained in Comparative Example 2 is shown in FIG.
図４〜図７から、実施例１および実施例２の繊維材料に認められる繊維間の結合点は、比較例１の繊維材料に認められる結合点よりも多いことが明らかである。また、比較例２の繊維材料については、繊維間に結合点が全く認められないことが明らかである。
＜圧縮試験１＞
圧縮試験機（「オートグラフＡＧＳ−１０ｋＮＤ」島津製作所製）を用いて繊維材料を０．５ｍｍ／分で高さの５０％を圧縮したときの応力−ひずみ曲線を得、該曲線から圧縮弾性率（ｋＰａ）および５０％圧縮時の応力（ｋＰａ）を求めた。結果を表１に示す。
＜圧縮試験２＞
繊維材料の上にスライドガラスを載せ、さらに該スライドガラスの上に１０ｇの分銅を載せた。そして、分銅を載せる前の繊維材料の高さ（Ｈａ）と、分銅を載せてから１時間後の繊維材料の高さ（Ｈｂ）を測定し、下記式により圧縮率を求めた。結果を表１に示す。
From FIG. 4 to FIG. 7, it is clear that the bonding points between the fibers recognized in the fiber material of Example 1 and Example 2 are larger than the bonding points recognized in the fiber material of Comparative Example 1. Further, it is clear that no bonding point is recognized between the fibers of the comparative example 2.
<Compression test 1>
Using a compression tester ("Autograph AGS-10kND" manufactured by Shimadzu Corporation), a stress-strain curve was obtained when 50% of the fiber material was compressed at 0.5 mm / min at a height of 0.5 mm / min. (KPa) and 50% compression stress (kPa) were obtained. The results are shown in Table 1.
<Compression test 2>
A slide glass was placed on the fiber material, and a weight of 10 g was placed on the slide glass. Then, the height (Ha) of the fiber material before placing the weight and the height (Hb) of the fiber material one hour after placing the weight were measured, and the compression ratio was determined by the following formula. The results are shown in Table 1.
圧縮率（％）＝〔１−（Ｈｂ／Ｈａ）〕×１００ Compression rate (%) = [1- (Hb / Ha)] × 100
本発明にかかる製造方法で得られた繊維材料は、生体組織再生に用いる細胞の足場材料を作製する際に、その力学的強度を補強する目的で好適に使用することができる。 The fiber material obtained by the production method according to the present invention can be suitably used for the purpose of reinforcing the mechanical strength of a cell scaffold material used for living tissue regeneration.
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