キチン誘導体を用いた　　　　　　　　　　生体接着剤の開発

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ただきよおうじ
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1 キャンパスイノベーションセンター東京新技術説明会キチン誘導体を用いた生体接着剤シーリング材の開発森本稔伊福伸介斎本博之 ( 鳥取大生命機能セ鳥取大院工 ) 大崎智弘南三郎 ( 鳥取大農獣医 )

2 生体接着剤シーリング材生体接着剤縫合抜糸の必要あり技術的に難易度が高い抜糸の必要なし技術的に容易化学合成品では分解成分に細胞毒性や組織刺激性血液由来の製品ではウイルス感染の危険性天然素材を用いた生体接着剤の開発が望まれる

3 キチンキトサンの構造と機能 Chitin NHAc n NH 2 Chitosan n 生分解性生体適合性創傷治癒促進効果生物活性を生かした生体材料の開発

4 キチンキトサンの創傷治癒促進効果交通事故の猫 70 日後には完治綿状キトサンを傷口に旺盛な肉芽形成

キトサン誘導体を用いた生体接着剤 N N N UV 300nm N Nitrene 反応性大 K. no, M. Ishihara et.al., J. Biomed. Mater. Res., 2000, 49, 289-295.

5 キトサン誘導体を用いた生体接着剤 N N N UV 300nm N Nitrene 反応性大 K. no, M. Ishihara et.al., J. Biomed. Mater. Res., 2000, 49, NH x NH 2 y NHAc z リンカー : バニリングリセロール反応部位 : メタクリレート CH 3 UV( nm) 照射で硬化ラット皮膚創傷へ適応皮膚に炎症中性領域で難溶光硬化反応時に発熱 E. Renbutsu et al, Biomacromolecules, 2005,6,

6 新規キチン誘導体 K NH CH 3 x NH y NH CH 3 CH 3 z 2-hydroxy-3-methacryloyloxypropylated carboxymethyl chitin (HMA-CM-chitin) 皮膚に炎症中性領域で難溶光硬化反応時に発熱低炎症性のキチン中性領域で可溶なカルボキシメチルキチンリンカーを省略水性開始剤 (aq.h 2 2 ) の利用

7 HMA-CM-chitin 誘導体の合成 NHAc K x NHAc y Glycidyl methacrylate (GMA) NHAc K x NHAc y NHAc z N-Acetylated CM-Chitin DS Ac : DS CM : Mw /kda GMA /equiv. Temp / Time /h DS Ps r.t r.t a) as NH 2 unit b) DS Ac : Determined by elemental analysis. c) as CH 2 unit d) DS Ps : Degree of substitution of polymerizrable side chain; determined by elemental analysis.

8 1 H NMR スペクトル R R CM-chitin NH 2 n R = H, CH 2 CNa NHAc m K H 3 C H H HMA-CM-chitin NHAc n NHAc m-l NHAc l Solvent: D 2

9 接着性能 ~ サンプル溶液の調製 HMA-CM-chitin(30 mg) Water(260 mg) Stirred at r.t. for 30 min 10 wt% L(+)-Ascorbic acid solution (8~17 mg) (1/4 eq. as methacryl unit) 10 wt% HMA-CM-chitin viscous solution

10 接着性能 ~ 接着強度測定 0.01wt% H 2 2, 1 drop Adhesive, 40 mg (wet) 20 g 1hr 圧着コラーゲンフィルム 12hr 乾燥水気拭取り 40 温水 1 min 浸漬引張強度 by 精密万能試験機 )

11 接着強度 ~ 置換度依存性 8.0 Adhesive strength (N/mg) ** **=(P<0.01) DS Ps Mw: 570,000

12 接着強度 ~ 分子量依存性 Adhesive strength (N/mg) ,000 cp 130,000 cp 150,000 cp , , ,000 Mw DS Ps : 0.22

13 キチンナノファイバーとの複合キチンをグラインダー処理することでナノファイバーを調製 NHAc n キチン NF 繊維幅 : 10~20nm 高アスペクト比表面キトサン化キチン NF NH 2 表面のみ脱 N-Acetyl 化 n S. Ifuku et al, Biomacromolecules 2009,10, W/2010/073758, 2009/6/30

Ifuku et al, Biomacromolecules 2009,10,1584-1588. S. Ifuku et al.

14 キチンナノファイバーとの複合補強材料としての応用生物活性強度の向上熱膨張率の抑制複合化材料として有用皮膚組織の再生効果皮膚厚コラーゲン密度の増加潰瘍性大腸炎臨床症状の進行および組織の損傷を抑制抗炎症性効果を有する S. Ifuku et al, Biomacromolecules 2009,10, S. Ifuku et al., Green Chemistry 2011,13, K. Azuma et al., Chitin and Chitosan Research 2013,1,5-11

15 キチン誘導体 /CNF ブレンド型接着剤 NH R K x NH R y NH R z + キチンナノファイバー (CNF) R=H, Ac HMA-CM-chitin ブレンド型接着剤 [ HMA-CM-chitin / CNF 型 ] [ HMA-CM-chitin / s-dacnf 型 ] 表面キトサン化キチンナノファイバー (s-dacnf) 接着強度の向上生物活性の付与が期待できる

16 ブレンド型接着剤の調製法 HMA-CM-chitin(30 mg) 0.60 wt% CNF suspension or 0.60 wt% s-dacnf suspension (260 mg) Stirred at r.t. for 30 min 10 wt% L(+)-Ascorbic acid solution (8~17 mg) ( 1/4 eq. as methacryl unit) 10 wt% HMA-CM-chitin/CNF viscous suspension ブレンド比 ( 乾重量 ) HMA-CM-chitin / g : CNF or S-DACNF / g : 10 wt% L(+)-Ascorbic acid solution / g 1 : 0.05 : 0.02~0.06

17 接着強度 ~ ブレンド効果 Mw: 570,000 DS Ps : ** H 2 2 Press Dry 0.01wt% 1h 12h Adhesive strength (N/mg) HMA-CM-chitin /water **=(P<0.01)

18 接着強度 ~ ブレンド効果 Mw: 570,000 DS Ps : 0.22 H 2 2 Press Dry 3 wt% 5 min 5 min ** Adhesive strength ( N/mg) HMA-CM-chitin /water **=(P<0.01)

19 ラットの肝臓への応用 After one week ラットの肝臓に傷口を開ける傷口にブレンド型接着剤サンプルを塗布 3wt% H 2 2 滴下傷口が接着し閉鎖目立った炎症は見られない HMA-CM-Chitin/s-DACNF ; 3wt% H 2 2 Mw:570,000, DS: 0.25;

20 まとめ新規なキチン由来の生体接着剤を開発した Mw 57 万 DS Ps 0.22 の誘導体が接着性能および操作性に優れたキチンナノファイバーをブレンドすることで接着強度が 160% 増大したラットの肝臓の創傷に対して有効な接着性を有した

21 本技術の用途獣医医療生体接着剤創傷治癒促進効果化粧品美容品? キチン NF のコラーゲン密度増加環境配慮型材料生分解性接着剤シーリング材

22 本技術に関する知的財産権発明の名称 : キチン系ナノファイバーを含む生体接着剤出願番号 : 特願出願人 : 国立大学法人鳥取大学発明者 : 森本稔斎本博之伊福伸介南三郎大崎智弘

23 お問い合わせ先産学地域連携推進機構知的財産管理運用部門部門長三須幸一郎 TEL: FAX: 生命機能研究支援センター准教授森本稔 TEL: FAX:

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キチン誘導体を用いた 生体接着剤の開発

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