JP2019002090A

JP2019002090A - 繊維集合体およびその製造方法

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Publication number: JP2019002090A
Application number: JP2017117993A
Authority: JP
Inventors: 木宮　宏和; Hirokazu Kimiya; 宏和木宮; 知子川島; Tomoko Kawashima
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: JP6832505B2; US20180362765A1

Abstract

【課題】繊維と、当該繊維に支持された粒状体とを備える繊維集合体を、容易に製造する。【解決手段】水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分と、水と、を有する原料液を準備する準備工程と、前記原料液から、電界紡糸法により、前記第１成分を主成分として含む繊維とともに、複数の前記繊維に支持され、前記第２成分を含む粒状体を形成する電界紡糸工程と、を備え、前記繊維が前記第２成分を含むとき、前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きい、繊維集合体の製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維集合体およびその製造方法に関し、繊維と、繊維に支持された粒状体とを備える繊維集合体に関する。

近年、皮膚に接触させて用いられるシート状素材に、予め、コラーゲン等の機能性成分を保持させることが提案されている。例えば、特許文献１には、繊維層に、コラーゲンを内包したカプセルを担持させたシート状素材が教示されている。

特開２０１４−１２９３１４号公報

特許文献１では、コラーゲンを内包したカプセルを、電界紡糸により生成されたナノ繊維に吹き付けることにより、ナノ繊維の外側に付着させている。この場合、カプセルはナノ繊維から脱落し易い。また、特許文献１は、コラーゲンを内包したカプセルをナノ繊維の原料と混合して電界紡糸することにより、カプセルをナノ繊維に含ませる方法も教示している。この場合、カプセルの脱落は抑制されるものの露出面積が小さいため、コラーゲンによる十分な効果が得られ難い。さらに、これらの方法では、コラーゲンを内包したカプセルを別途、準備する必要があるため、生産性が低下し易い。

その他、種々の機能性成分を担持するナノ繊維が提案されている。しかし、ナノ繊維は細く、体積が小さいため、十分な量の機能性成分を担持させることができない。そのため、機能性成分による十分な効果を得ることが困難である。

本発明の一局面は、水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分と、水と、を有する原料液を準備する準備工程と、前記原料液から、電界紡糸法により、前記第１成分を主成分として含む繊維、および、複数の前記繊維に支持され、前記第２成分を含む粒状体を形成する電界紡糸工程と、を備え、前記繊維が前記第２成分を含むとき、前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きい、繊維集合体の製造方法に関する。

本発明の他の一局面は、水溶性の第１成分を主成分として含む繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体と、を備え、少なくも一部の前記粒状体が、複数の前記繊維で支持されており、前記繊維が前記第２成分を含むとき、前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きい、繊維集合体に関する。

本発明の製造方法によれば、繊維と、当該繊維に支持され、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を多く含む粒状体とを備える繊維集合体を容易に製造することができる。また、本発明の繊維集合体によれば、粒状体の脱落を抑制しながら、その露出面積を大きくすることができる。

本発明の一実施形態に係る繊維集合体の製造に用いられる電界紡糸装置の構成例を示す側面図である。実施例１で得られた繊維集合体の電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）である。実施例１で得られた繊維集合体の赤外吸光スペクトルである。実施例１で得られた粒状体の赤外吸光スペクトルである。酵素分解コラーゲンペプチドの赤外吸光スペクトルである。ヒアルロン酸ナトリウムの赤外吸光スペクトルである。ヒアルロン酸ナトリウムの質量比率とピーク強度比との関係を示すグラフである。実施例２で得られた繊維集合体の電子顕微鏡写真（倍率１０，０００倍）である。図８Ａをさらに拡大した電子顕微鏡写真（倍率５０，０００倍）である。実施例３で得られた繊維集合体の電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）である。実施例４で得られた繊維集合体の電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）である。

（繊維集合体の製造方法）
本実施形態に係る製造方法は、水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分と、水と、を有する原料液を準備する準備工程と、原料液から、電界紡糸法により、第１成分を主成分として含む繊維とともに、複数の繊維に支持され、第２成分を含む粒状体を形成する電界紡糸工程と、を備える。

電界紡糸法では、ターゲットをグランドさせるかマイナス（あるいはプラス）に帯電させ、そこにプラス（あるいはマイナス）の電位が印加された原料液（通常、繊維の原料を溶解させた溶液）をノズルから放出させる。ターゲットに到達する過程において原料液の溶媒は揮発し、ターゲットには、静電延伸現象により生成した繊維の集合体が堆積する。

ここで、本実施形態で用いられる原料液には、水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成する第２成分と、水と、が含まれている。原料液は、放出によって静電延伸される。このとき、原料液に含まれる水の少なくとも一部が除去（蒸発）される。これにより、第１成分は繊維を形成する。このとき、第２成分によって、原料液の粘度は増加し得る。そのため、繊維は形成され易い。その際、繊維中に第２成分の一部が取り込まれ得る。一方、第２成分は、濃度が高まるとともに、放出の圧力から解放されることにより、ゲル構造を形成して粒状体になる。その際、ゲル構造中に第１成分の一部が取り込まれ得る。ただし、繊維が第２成分を含むとき、粒状体に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｐは、繊維に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きい。

上記のように、同じ空間内で、第１成分を含む複数の繊維と第２成分を含む複数の粒状体とが生成するため、両者は接触し、そのまま接着する。その後、複数の繊維は、粒状体を支持した状態でターゲットに堆積して、繊維集合体を形成する。さらに、このようなプロセスが連続して行われることにより、粒状体は、１以上の繊維と複数の接触点で接着される。よって、粒状体の脱落がさらに抑制される。なお、第１成分と第２成分との紡糸性の違いは、分子量、溶媒への溶解性、表面張力、分子間の相互作用等の相違により生じるものと考えられる。

上記方法により製造される繊維集合体は、水溶性の第１成分を主成分として含む繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体とを備え、例えば、不織布状であり、綿状であり得る。

以下、本実施形態に係る製造方法の各工程および繊維集合体の構成を、皮膚に直接あるいは間接的に接触、さらには貼付させて使用する皮膚貼付用シートに適する形態として具体的に説明するが、繊維集合体の用途および構成はこれに限定されるものではない。例えば、第１成分および第２成分は、繊維集合体の用途等に応じて適宜選択すればよい。

（準備工程）
まず、第１成分と第２成分と水とを含む原料液２０を調製する。
第１成分は水溶性であって、原料液２０に溶解している。また、第１成分はヒドロゲルを形成しない成分である。このような第１成分としては、例えば、コラーゲン類が挙げられる。コラーゲン類としては、例えば、コラーゲン、コラーゲンペプチド、ゼラチン等が挙げられる。水溶性を備え、かつ、繊維が形成され易い点で、第１成分の重量平均分子量は５００〜８０，０００であることが好ましく、１，０００〜４０，０００であることがより好ましい。

第２成分はヒドロゲルを形成し得る成分であって、原料液２０に溶解しているか、あるいは、分散している。このような第２成分としては、例えば、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つが挙げられる。塩を形成するカチオンは、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン等が挙げられる。ただし、マグネシウムイオン以外の２価のカチオン（例えば、カルシウムイオン）により形成されるアルギン酸塩は、水溶性でないため、第２成分には含まれない。各誘導体としては、エステル、アセチル化物等が挙げられる。第２成分は、１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いられる。

なかでも、保湿作用を備える点で、第２成分はヒアルロン酸塩が好ましい。第２成分としてヒアルロン酸塩が含まれることにより、繊維集合体に保湿作用を付与することができる。また、止血作用を備える点で、第２成分はカルシウムイオンにより形成される塩が好ましい。第２成分としてカルシウム塩が含まれることにより、繊維集合体に止血作用を付与することができる。

原料液２０における第１成分の濃度は、特に限定されず、原料液２０の粘度等を考慮して、適宜設定すればよい。なかでも、繊維が形成され易い点で、原料液２０における第１成分の濃度は、１〜４０質量％であることが好ましく、５〜３０質量％であることがより好ましい。原料液２０における第２成分の濃度は、特に限定されず、原料液２０がゲル化しない範囲で適宜設定すればよい。なかでも、粒状体が形成され易い点で、原料液２０における第２成分の濃度は、０．０１〜５質量％であることが好ましく、０．１〜２質量％であることがより好ましい。

原料液２０の粘度は、電界紡糸法に適するように適宜設定すればよい。なかでも、２５℃の条件下、せん断速度１ｓ^−１で回転粘度計によって測定される原料液２０の粘度は、５００〜３０，０００ｍＰａ・Ｓであることが好ましく、１，０００〜１５，０００ｍＰａ・Ｓであることがより好ましい。原料液２０の粘度がこの範囲であると、安定した電界紡糸が可能になるとともに、粒状体が、繊維集合体に均一に配置され易くなる。上記のとおり、第２成分は原料液２０の粘度を増加させる作用を有するため、第２成分を配合することにより、原料液２０の粘度を制御することができる。ただし、原料液２０には、粘度調整のための他の成分を含ませてもよい。

原料液２０には、水以外の溶媒（以下、第２の溶媒と称す。）が含まれていてもよい。第２の溶媒は、水との相溶性を有する限り特に限定されず、第１成分および第２成分の種類や、製造条件等に応じて、適宜選択すればよい。なかでも、水との相溶性および揮発性に優れる点で、第２の溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソブチルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール等のアルコール類が好ましい。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。ただし、第１成分の溶解性の観点から、全溶媒に占める第２の溶媒の割合は、５０質量％未満であることが好ましく、２５質量％未満であることがより好ましい。

原料液２０は、上記第１成分（例えば、コラーゲン類）および第２成分（例えば、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つ）以外の機能性成分（第３成分）を含んでいてもよい。この場合、第３成分は、繊維および粒状体の少なくとも一方に含まれる。本実施形態によれば、原料液２０に機能性成分を配合するという非常に簡単な作業により、種々の機能性成分を、脱落し難い状態で繊維集合体に保持させることができる。

第３成分は、水溶性であってもよいし、水に難溶であってもよいし、水分散性であってもよい。また、第３成分は、ヒドロゲルを形成し得る物質であってもよいし、ヒドロゲルを形成しない物質であってもよい。第３成分は、例えば、薬効を備える医薬成分、美容効果が期待できる化粧成分、あるいは、原料液２０の性状等を調整する調整成分である。医薬成分としては、例えば、止血剤、消炎剤、オートインデューサー阻害剤、経皮吸収性医薬品等があげられる。化粧成分としては、ビタミンＣ誘導体、乳酸、リンゴ酸、リンゴ酸塩または誘導体、酒石酸、酒石酸塩または誘導体、クエン酸、クエン酸塩または誘導体、セリシン、香料等が挙げられる。調整成分としては、例えば、増粘剤、防腐剤、ｐＨ調整剤、導電率調整剤等が挙げられる。第３成分は、１種を単独で、あるいは２種以上が組み合わされて含まれる。

第３成分は、第１成分および第２成分との相溶性の高さや水への溶解性等によって、繊維により多く含まれる場合もあれば、粒状体により多く含まれる場合もある。例えば、第１成分との相溶性が高い第３成分は、繊維に含まれ易い。第３成分として、医薬成分および／または化粧成分が繊維に含まれる場合、第１成分の溶解によって、短時間で皮膚に作用できる点で好ましい。第１成分の溶解は、例えば、水分の供給、周囲の湿度の調節によって制御される。

一方、第２成分との相溶性が高い第３成分は、粒状体に含まれ易い。第３成分として、医薬成分および／または化粧成分が粒状体に含まれる場合、長時間にわたって皮膚に作用し続けることができる点で好ましい。

なかでも、原料液２０は、第３成分としてｐＨ調整剤を含むことが好ましい。これにより、原料液２０の粘度を、紡糸に適した粘度に調整することが容易となる。コラーゲン類、ヒアルロン酸塩および水溶性アルギン酸塩の水への溶解性は、ｐＨに依存するためである。また、原料液２０がｐＨ調整剤を含むことにより、繊維および／または粒状体のｐＨを制御することができる。ここで、医薬成分および化粧成分の機能の発揮はｐＨに依存する場合がある。そのため、繊維および／または粒状体が、第３成分として医薬成分および化粧成分の少なくとも一方を含む場合、さらに、第３成分としてｐＨ調整剤を含むことにより、医薬成分および化粧成分の効果がより発揮され易くなる。

ｐＨ調整剤としては、例えば、クエン酸、酢酸、リン酸、硫酸、グルコン酸、コハク酸等の酸、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。上記成分は、ｐＨを安定させるために、それらの塩を含む緩衝液（例えば、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、酢酸緩衝液等）として使用されることが好ましい。

原料液２０における第３成分の濃度は、繊維および粒状体の形成を妨げない範囲であれば特に限定されず、第３成分の機能を考慮して適宜設定すればよい。第３成分の濃度は、例えば、０．０１〜５質量％であることが好ましく、０．１〜２質量％であることがより好ましい。

（電界紡糸工程）
電界紡糸に用いられる電界紡糸装置を、図面を参照しながら説明する。図１は、電界紡糸装置１０の構成例を示す側面図である。電界紡糸装置１０は、例えば、原料液２０を放出するための放出体１１と、放出された原料液２０をプラスに帯電させる帯電手段と、ターゲット１２を支持するコンベアベルト１３と、を備えている。コンベアベルト１３は、ターゲット１２とともに、繊維集合体を収集するコレクタ部として機能する。

放出体１１は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は原料液２０を収容する収容部となる。放出体１１のターゲット１２と対向する側には、原料液２０の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体１１の放出口と、ターゲット１２との距離は、電界紡糸装置１０の規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。

原料液２０は、放出体１１の中空部と連通するポンプ（図示せず）の圧力により、パイプ１８を通って放出体１１の中空に供給されるとともに、放出口からターゲット１２に向かって放出される。放出された原料液２０は、帯電した状態で放出体１１とターゲット１２との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、第１成分を含む繊維と第２成分を含む粒状体とを生成する。生成した繊維とこれに支持された粒状体は、ターゲット１２上に堆積し、繊維集合体を形成する。繊維の堆積量および平均繊維径Ｄ１は、原料液２０の吐出圧力、印加電圧、原料液２０における原料の組成、濃度、生成空間の環境（組成、温度、湿度、圧力等）を調整することにより、制御される。

放出体１１およびターゲット１２を帯電させる帯電手段は、放出体１１に電圧を印加する電圧印加装置１４と、コンベアベルト１３に平行に設置された対電極１５と、で構成されている。対電極１５は接地（グランド）されている。これにより、放出体１１と対電極１５（ターゲット１２）との間には、電圧印加装置１４により印加される電圧に応じた電位差を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、ターゲット１２はマイナスに帯電されていてもよい。また、対電極１５を設ける代わりに、コンベアベルト１３を導体から構成してもよい。

放出体１１は、例えば、放出体１１の上方に設置された、ターゲット１２と平行な第１支持体１６から下方に延びる第２支持体１７により、自身の長手方向がターゲット１２の主面と平行になるように支持されている。第１支持体１６は、放出体１１を揺動できるように、可動であってもよい。

電界紡糸装置１０は、上記の構成に限定されない。例えば、放出体１１の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。また、放出体１１は、１以上のニードル形状のノズルを備えていてもよい。

電界紡糸工程の後、風乾、減圧、あるいは繊維集合体にダメージを与えない条件での加熱等により、繊維および／または粒状体に含まれる溶媒の除去、あるいは含水量の調節を行ってもよい。含水量は、繊維集合体の柔らかさや感触に加えて、各成分の作用、繊維集合体の保存性等に影響し得る。

（繊維集合体）
繊維集合体は、水溶性の第１成分を主成分として含む繊維と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分を主成分として含む粒状体と、を備える。少なくも一部の粒状体は、複数の上記繊維で支持されている。

（繊維）
繊維は、粒状体を支持する働きを担う。さらに、水分の存在下では、それ自身も皮膚に作用することができる。繊維は、水溶性の第１成分を主成分（繊維の５０質量％以上を占める成分）として含むためである。繊維集合体を皮膚に接触させたとき、水分によって第１成分は溶解し、皮膚に作用し得る。このような水分は、体内から蒸散される水分および／または外部から供給される水分である。外部からの水分は、他の液体とともに供給されてもよい。また、第１成分が溶解することにより、第２成分を含む粒状体を、皮膚に接触させることができる。さらに、繊維が水を含むことによって、繊維集合体を皮膚に接触させている間の皮膚の乾燥も抑制される。繊維には、第２成分が含まれる場合もある。また、繊維には、上記の第３成分が含まれ得る。

繊維の平均繊維径Ｄ１は、６００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下であることが特に好ましい。これにより、繊維が溶解し易くなるとともに、皮膚への密着性が高まる。一方、粒状体が支持され易くなる点で、平均繊維径Ｄ１は２０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。

平均繊維径Ｄ１とは、繊維の直径の平均値である。繊維の直径とは、繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維集合体を一方の主面の法線方向から見たときの、繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、繊維の直径と見なしてもよい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、繊維集合体に含まれる任意の１０本の繊維の任意の箇所の直径の平均値である。繊維が後述するビーズを含む場合、ビーズ部分を避けて直径を計測すればよい。

ここで、繊維には、紡錘型の膨らみ（以下、ビーズと称す。）が形成される場合がある。ビーズは、粒状体とは異なり、主に電解紡糸の過程で十分に延伸されず、繊維に成りきれなかった第１成分により形成される。ビーズには、第１成分とともに、原料液２０に配合された第２成分および／または第３成分が含まれ得る。ビーズによって、繊維集合体の皮膚への密着性が向上する。さらに、ビーズによって、第１成分の溶解に要する時間的な分布が広がる。そのため、繊維集合体に含まれる各成分の作用時間を制御することができる。

ビーズの大きさは特に限定されない。なかでも、紡糸の安定性の観点、および、繊維による粒状体の支持性を阻害しない点で、ビーズの平均径Ｄ３は、Ｄ３＜Ｄ１×１／２０の関係を満たすことが好ましい。なお、繊維集合体に含まれる各成分を長時間に渡って作用させる場合、ビーズは、一本の繊維上に複数、配置されることが好ましい。これにより、繊維の溶解に要する時間的な分布をさらに広げることができる。

ビーズの平均径Ｄ３は、複数のビーズ（例えば１０個）の最大径の平均値である。ビーズの最大径は、繊維集合体を一方向から見たときに、明確に外縁が確認できるビーズの最大径である。ビーズの最大径は、例えば、以下のようにして決定できる。繊維集合体のＳＥＭ画像において、１本の繊維のビーズに向かって移動しながら繊維径を計測していき、繊維径が初めて平均繊維径Ｄ１の２倍以上になった地点をビーズの一方の端部Ｔ１と仮定する。今度は、同じビーズの反対側からビーズに向かって移動しながら繊維径を計測していき、繊維径が初めて平均繊維径Ｄ１の２倍以上になった地点をビーズの他方の端部Ｔ２と仮定する。端部Ｔ１とＴ２とを結ぶ直線を引いて、この直線に直交する方向におけるビーズの最大の長さをビーズの最大径とする。

（粒状体）
粒状体は、複数の繊維で支持された状態で繊維集合体に含まれる。粒状体には、ヒドロゲルを形成し得る第２成分が含まれる。繊維が第２成分を含むとき、粒状体に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｐは、繊維に含まれる第２成分の質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きい。質量比率Ｒ_２Ｐ／質量比率Ｒ_２Ｆは、例えば、２〜２０である。質量比率Ｒ_２Ｐは、例えば、２０〜８０質量％である。また、第２成分の効果が発揮され易い点で、第２成分は、粒状体の主成分（水分を除いた粒状体の５０質量％以上を占める成分）であることが好ましい。なお、粒状体には、第１成分および／または第３成分が含まれ得る。

粒状体に含まれる第２成分は、水分の存在下でヒドロゲルを形成する。そのため、水分の存在下で繊維集合体を皮膚に接触させたとき、粒状体は皮膚に密着して、皮膚に直接的に作用し得る。この点を考慮すると、粒状体は、第２成分とともに水を含んでいることが好ましい。繊維集合体を皮膚に接触させたとき、多量の水分を供給することなく、第２成分を皮膚に密着できるためである。さらに、粒状体が水を保持することによって、繊維集合体を皮膚に接触させている間の皮膚の乾燥も抑制される。

水分の保持、あるいは、第２成分の含有量の観点から、粒状体は大きいことが好ましい。ただし、粒状体が過度に大きいと、粒状体の周囲に空隙が生じ、繊維集合体の肌への密着性が低下し易くなるとともに、脱落し易くなる。この点から、繊維の平均繊維径Ｄ１と粒状体の平均粒径Ｄ２とは、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすことが好ましい。これにより、第２成分の十分な量を含有できるとともに、繊維構造体からの粒状体の脱落がさらに抑制され易くなる。なかでも、Ｄ１＜Ｄ２×１／２０の関係を満たすことが好ましく、Ｄ１＜Ｄ２×１／５０の関係を満たすことがより好ましい。

具体的には、粒状体の平均粒径Ｄ２は、０．２〜２０μｍであることが好ましく、０．５〜１０μｍであることがより好ましい。これにより、脱落し難くなるとともに、粒状体に含まれる第２成分の量を多くすることができる。

粒状体の平均粒径Ｄ２は、繊維集合体に含まれる複数の粒状体（例えば１０個）の最大径の平均値である。粒状体の最大径は、繊維集合体を一方向から見たときに、明確に外縁が確認できる粒状体の最大径である。

粒状体は、皮膚に作用し易くなる点で、繊維集合体に多く含まれることが求められる。例えば、粒状体の繊維集合体に対する質量比率は、５〜４０質量％であることが好ましく、１０〜２５質量％あることがより好ましい。粒状体は複数の繊維により支持されており、繊維集合体から脱落し難い。よって、粒状体を繊維集合体に上記の割合で含ませることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
（１）原料液の調製
超純水に、ヒアルロン酸ナトリウム（ヒアルロン酸Ｎａ）を１．５質量％、コラーゲンペプチド（酵素分解コラーゲンペプチド、平均分子量２，０００）を１０質量％となるように混合して溶解させることにより、原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：１０．５Ｐａ・Ｓ）を得た。

（２）繊維集合体の形成
得られた原料液を、印加電圧４５ｋＶの条件で電界紡糸して、平均繊維径Ｄ１が６０ｎｍの繊維と、平均粒径Ｄ２が約１μｍの粒状体と、を備える繊維集合体を得た。得られた繊維集合体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を図２に示す。図２は、繊維集合体を、一方の主面から倍率５，０００倍で撮影した画像である。

図２からわかるように、得られた繊維集合体において、粒状体の少なくも一部は、複数の繊維で支持されている。つまり、複数の繊維は、粒状体の表面に接着して、粒状体を保持している。一方、繊維と粒状体とは、点接触あるいは線接触しているため、粒状体の露出面積は大きい。

（３）繊維集合体に含まれる成分の質量比率の算定
得られた繊維集合体全体の赤外吸光スペクトルを、顕微赤外吸光測定装置（ThermoFisher Scientific社製、Nicolet6700）を用いてＫＢｒ法により取得した（図３）。また、繊維集合体から、マニュピレータ（マイクロサポート社製、AXIS-PRO）を用いて粒子径２μｍの粒状体を３粒取り出し、ＫＢｒ板状に配置した後、同様にして赤外吸光スペクトルを取得した（図４）。

一方、上記コラーゲンペプチドおよびヒアルロン酸Ｎａの粉末をそれぞれＫＢｒ板状に配置し、上記と同様にして、基準となる赤外吸光スペクトル（基準スペクトル）を取得した。コラーゲンペプチドの赤外吸光スペクトルを図５に示し、ヒアルロン酸Ｎａの赤外吸光スペクトルを図６に示す。コラーゲンペプチドは１６５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有し、ヒアルロン酸Ｎａは１０５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有していた。

さらに、コラーゲンペプチドおよびヒアルロン酸Ｎａを、コラーゲンペプチド：ヒアルロン酸Ｎａ＝６７：３３、５０：５０、１３：８７（いずれも質量比）で混合した水溶液を、それぞれアルミニウム箔に塗布、乾燥させて薄膜を形成し、上記と同様の条件で反射法により赤外吸光スペクトルを取得した。この赤外吸光スペクトルと基準スペクトルとから上記各吸光ピークにおけるピーク強度比を算出し、得られたピーク強度比と薄膜中のヒアルロン酸Ｎａの質量比率とをグラフにプロットした。次いで、図７に示すように、これらプロットを用いて検量線を引き、ピーク強度比とヒアルロン酸Ｎａの質量比率との関係を推算した。

上記グラフに、粒状体の赤外吸光スペクトルと基準スペクトルとから算出されたピーク強度比をプロットし、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｐを求めたところ、約３３質量％であった。同様にして、繊維集合体全体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２を求めたところ、約１５質量％であった。この算出結果と、繊維集合体に対する粒状体の質量比率とを考慮すると、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａ（第２成分）の質量比率Ｒ_２Ｐは、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きいことがわかる。なお、粒状体を採取する際、粒状体に付着あるいは周囲に存在する繊維も一緒に採取されるため、実際の粒状体中の第２成分の比率は、赤外吸光スペクトルから算出された上記の値より大きいと考えられる。

また、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｐが、繊維集合体全体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２より大きいという上記の結論から、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆは、繊維集合体全体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２より小さいことがいえる。つまり、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆは、１５質量％未満（＜質量比率Ｒ_２）であり、繊維の残部である８５質量％以上は、コラーゲンペプチドにより占められている。つまり、繊維の主成分（繊維の５０質量％以上を占める成分）はコラーゲンペプチドである。

［実施例２］
超純水に、ヒアルロン酸Ｎａを１質量％となるように混合して溶解させたこと以外、実施例１と同様にして原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：１Ｐａ・Ｓ）を調製し、繊維集合体を得た。

得られた繊維集合体のＳＥＭ写真を図８Ａおよび図８Ｂに示す。図８Ａは、繊維集合体を、一方の主面から倍率１０，０００倍で撮影した画像であり、図８Ｂは、図８Ａと同じ部分を倍率５０，０００倍で撮影した画像である。図８Ａおよび図８Ｂからわかるように、得られた繊維集合体において、粒状体の少なくも一部は、複数の繊維で支持されている。繊維の平均繊維径Ｄ１は６０ｎｍであり、粒状体の平均粒径Ｄ２は約１μｍであった。また、複数のビーズ（平均径Ｄ３：１５０ｎｍ）を備える繊維も確認された。

さらに、実施例１と同様にして、繊維の５０質量％以上をコラーゲンペプチドが占めていること、および、粒状体に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｐは、繊維に含まれるヒアルロン酸Ｎａの質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きいことを確認した。

［実施例３］
超純水に、アルギン酸ナトリウムを１質量％、コラーゲンペプチドを２０質量％となるように混合して溶解させたこと以外、実施例１と同様にして原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：６．４Ｐａ・Ｓ）を調製し、繊維集合体を得た。

得られた繊維集合体のＳＥＭ写真を図９に示す。図９は、繊維集合体を、一方の主面から倍率５，０００倍で撮影した画像である。図９からわかるように、得られた繊維集合体において、粒状体の少なくも一部は、複数の繊維で支持されている。繊維の平均繊維径Ｄ１は６０ｎｍであり、粒状体の平均粒径Ｄ２は約２μｍであった。

さらに、実施例１と同様、繊維の５０質量％以上をコラーゲンペプチドが占めていること、および、粒状体に含まれるアルギン酸ナトリウムの質量比率Ｒ_２Ｐは、繊維に含まれるアルギン酸ナトリウムの質量比率Ｒ_２Ｆよりも大きいことを確認した。

［実施例４］
リン酸緩衝液（ｐＨ７．４、１０ｍＭ）に、ヒアルロン酸Ｎａを１.５質量％、コラーゲンペプチドを１０質量％となるように混合して溶解させたこと以外、実施例１と同様にして原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：１３．１Ｐａ・Ｓ）を調整し、繊維集合体を得た。リン酸緩衝液は、所定量のｐＨ調整剤（リン酸二水素ナトリウム２水和物およびリン酸水素二ナトリウム）を、超純水に溶解することにより調製した。

得られた繊維集合体のＳＥＭ写真を図１０に示す。図１０は、繊維集合体を、一方の主面から倍率５，０００倍で撮影した画像である。図１０からわかるように、得られた繊維集合体において、粒状体の少なくも一部は、複数の繊維で支持されている。繊維の平均繊維径Ｄ１は６０ｎｍであり、粒状体の平均粒径Ｄ２は約１．５μｍであった。

本発明の製造方法は、非常に簡単な工程により、繊維とこれに支持される粒状体とを含む繊維集合体を製造することができるため、皮膚貼付用シートの他、種々の用途に用いられる機能性を有する繊維集合体の製造に適している。また、本発明の繊維集合体は、繊維とこれに支持される粒状体とを含むため、粒状体の脱落を抑制しながら、その露出面積を大きくすることができる。

１０：電界紡糸装置
１１：放出体
１２：ターゲット
１３：コンベアベルト
１４：電圧印加装置
１５：対電極
１６：第１支持体
１７：第２支持体
１８：パイプ
２０：原料液

ここで、繊維には、紡錘型の膨らみ（以下、ビーズと称す。）が形成される場合がある。ビーズは、粒状体とは異なり、主に電界紡糸の過程で十分に延伸されず、繊維に成りきれなかった第１成分により形成される。ビーズには、第１成分とともに、原料液２０に配合された第２成分および／または第３成分が含まれ得る。ビーズによって、繊維集合体の皮膚への密着性が向上する。さらに、ビーズによって、第１成分の溶解に要する時間的な分布が広がる。そのため、繊維集合体に含まれる各成分の作用時間を制御することができる。

ビーズの大きさは特に限定されない。繊維集合体に含まれる各成分を長時間に渡って作用させる場合、ビーズは、一本の繊維上に複数、配置されることが好ましい。これにより、繊維の溶解に要する時間的な分布をさらに広げることができる。

（３）繊維集合体に含まれる成分の質量比率の算定
得られた繊維集合体全体の赤外吸光スペクトルを、顕微赤外吸光測定装置（ThermoFisher Scientific社製、Nicolet6700）を用いてＫＢｒ法により取得した（図３）。また、繊維集合体から、マニュピレータ（マイクロサポート社製、AXIS-PRO）を用いて粒子径２μｍの粒状体を３粒取り出し、ＫＢｒ板上に配置した後、同様にして赤外吸光スペクトルを取得した（図４）。

一方、上記コラーゲンペプチドおよびヒアルロン酸Ｎａの粉末をそれぞれＫＢｒ板上に配置し、上記と同様にして、基準となる赤外吸光スペクトル（基準スペクトル）を取得した。コラーゲンペプチドの赤外吸光スペクトルを図５に示し、ヒアルロン酸Ｎａの赤外吸光スペクトルを図６に示す。コラーゲンペプチドは１６５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有し、ヒアルロン酸Ｎａは１０５０ｃｍ^−１に特徴的な吸光ピークを有していた。

［実施例４］
リン酸緩衝液（ｐＨ７．４、１０ｍＭ）に、ヒアルロン酸Ｎａを１.５質量％、コラーゲンペプチドを１０質量％となるように混合して溶解させたこと以外、実施例１と同様にして原料液（せん断速度１ｓ^−１における粘度：１３．１Ｐａ・ｓ）を調製し、繊維集合体を得た。リン酸緩衝液は、所定量のｐＨ調整剤（リン酸二水素ナトリウム２水和物およびリン酸水素二ナトリウム）を、超純水に溶解することにより調製した。

Claims

水溶性の第１成分と、ヒドロゲルを形成し得る第２成分と、水と、を有する原料液を準備する準備工程と、
前記原料液から、電界紡糸法により、前記第１成分を主成分として含む繊維、および、複数の前記繊維に支持され、前記第２成分を含む粒状体を形成する電界紡糸工程と、を備え、
前記繊維が前記第２成分を含むとき、
前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きい、繊維集合体の製造方法。
前記繊維の平均繊維径Ｄ１と前記粒状体の平均粒径Ｄ２とが、
Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たす、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
前記繊維の平均繊維径Ｄ１が６００ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の繊維集合体の製造方法。
前記第２成分が、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つであり、
前記粒状体が、前記第２成分とともに前記水を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
前記第１成分が、コラーゲン類である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
前記第１成分が、コラーゲン類であり、
前記第２成分が、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つであり、
前記原料液が、前記第１成分および前記第２成分以外の第３成分をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
前記第３成分がｐＨ調整剤である、請求項６に記載の繊維集合体の製造方法。
水溶性の第１成分を主成分として含む繊維と、
ヒドロゲルを形成し得る第２成分を含む粒状体と、を備え、
少なくも一部の前記粒状体が、複数の前記繊維で支持されており、
前記繊維が前記第２成分を含むとき、
前記粒状体に含まれる前記第２成分の質量比率が、前記繊維に含まれる前記第２成分の質量比率よりも大きい、繊維集合体。
前記繊維の平均繊維径Ｄ１と前記粒状体の平均粒径Ｄ２とが、
Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たす、請求項８に記載の繊維集合体。
前記繊維の平均繊維径Ｄ１が６００ｎｍ以下である、請求項８または９に記載の繊維集合体。
前記第２成分が、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つであり、
前記粒状体が、前記第２成分とともに水を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の繊維集合体。
前記第１成分が、コラーゲン類であり、
前記第２成分が、ヒアルロン酸塩、ヒアルロン酸誘導体、水溶性アルギン酸塩およびアルギン酸誘導体よりなる群から選択される少なくとも１つであり、
前記繊維および前記粒状体の少なくとも一方が、前記第１成分および前記第２成分以外の第３成分をさらに含む、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の繊維集合体。
前記第３成分がｐＨ調整剤である、請求項１２に記載の繊維集合体。