JP5046651B2 - 円筒体の製造方法 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪族ポリエステル繊維からなる複数の層を有する円筒体の製造方法に関する。
【０００２】
近年、大きく損傷したり失われた生体組織の治療法として、細胞の分化、増殖能を利用し元の生体組織を再構築する再生医療の研究が活発になってきている。血管再生もその１つであり、先天的もしくは病気によるダメージを受けた血管を切除し、欠損部に再生の足場となる材料を架橋し、血管を再生する研究が行われている。
このような足場材料として、ポリウレタン繊維等からなる０．３〜３ｃｍの内径の孔を有する導管補綴材が提案されている（特許文献１）。しかし再生医療においては、生分解性材料であることが好ましい。
また、静電紡糸により得られたナノファイバーからなる足場材料の検討が行われている（非特許文献１）。ナノファイバーは、細胞外マトリックスに近似した長さ、径を有する。またナノファイバーは、繊維径が小さいため比表面積が大きく、通常の繊維と比較すると１００倍以上の比表面積を有する。またそれに伴う細胞接着性が良好であるという利点を有する。そのため、ナノファイバー製の構造体は再生医療において優れた足場材料として期待されている。
【０００３】
しかし、これまでに検討がなされているナノファイバー製の足場材料は、均一な多孔質体であり、生体組織である血管とは構造が大きく相違する。即ち、実際の血管は、均一な構造ではなく、血管内面を被覆している内皮細胞を含む内膜、平滑筋細胞からなる中膜、繊維芽細胞からなる外膜から構成されている。内膜は物質の選択的な透過をコントロールするため空間体積の小さい密な構造を有しており、また中膜は血管特有の弾性機能を担っており、さらに外膜は血管の外から栄養分を取るため空間体積の大きい疎な構造を有している。
また、数ナノメートルから数十マイクロメートルの外径を有するコラーゲン、ポリウレタンなどの医療用高分子の繊維を用いて作製された不織布を含む人工血管が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５２−１１０９７７号公報
【特許文献２】
特開２００４−３２１４８４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】
Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．２５， ８７７（２００４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、弾性率、弾性回復率に優れ、血管再生用の足場材料に好適な円筒体を提供することを目的とする。また本発明は、空気透過率の高い最外層を有し、細胞の浸潤性に優れ、血管再生用の足場材料に好適な円筒体を提供することを目的とする。
本発明者は、血管と類似した構造を有し、かつ同程度の機械的強度を有し、血管再生用の足場材料として好適な材料について検討した。その結果、脂肪族ポリエステルを含有するドープを静電紡糸法で紡糸し、得られた繊維を巻き付けた、複数の層からなる円筒体が、血管と同程度の機械的強度を有し、血管再生用の足場材料に好適であることを見出し本発明を完成した。また、静電紡糸法において最外層を形成する際に静電除去装置を用いると、繊維密度が低く、空気透過率が良好で、生体血管の外膜と同様な空間体積の大きな層が形成されることを見出し本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち本発明は、同心円状の複数の層からなり、外径が０．５〜５０ｍｍで、厚みが２００〜５，０００μｍの中空の円筒体であって、各層は平均繊維径が０．０５〜５０μｍの脂肪族ポリエステル繊維からなり、少なくとも一層は他の層とは異なり、ポリカプロラクトンまたはカプロラクトン由来の繰り返し単位の含有量が１５ｍｏｌ％以上の共重合体からなり、各層は、脂肪族ポリエステル繊維が円筒体の軸を中心として、渦巻き状に巻き付けられたものである円筒体を製造する方法であって、
下記製法１または下記製法２で得られた円筒体を軸方向に伸長させ円筒体に蛇腹を形成することを特徴とする円筒体の製造方法である。
製法１は、
(1-i)脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程、
(1-ii)各ドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り単層の円筒体を層の数だけ得る工程、並びに
(1-iii)得られた複数の円筒体を積層する工程、
を含み、
製法２は、
(2-i)脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程、
(2-ii)第１のドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り、層を形成する工程、並びに
(2-iii)得られた層の上に、次のドープで層を形成する工程、
を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】 静電紡糸法で用いる装置の一例である。
【図２】 静電紡糸法で用いる装置の一例である。
【図３】 図２の装置の斜視図である。
【図４】 静電紡糸法で用いる装置の一例である。
【図５】 静電紡糸法で用いる装置の一例である。
【図６】 本発明の円筒体の断面の説明図である。
【図７】 蛇腹状の円筒体の断面の説明図である。
【図８】 実施例４で得られた円筒体の外観写真である。
【図９】 実施例４で得られた円筒体の断面写真である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の円筒体は、複数の層からなり、血管に類似した構造を有する。本発明の円筒体は、弾性率、弾性回復率に優れ、血管組織と同程度の弾性率、弾性回復率を有する。よって、本発明の円筒体は、血管組織の培養基材に好適である。また本発明の一態様である、グリコール酸由来の繰り返し単位を含む重合体からなる脂肪族ポリエステル繊維で構成された、最内層および／または最外層を有する円筒体は、細胞の生着性に優れ、血管組織の培養基材に適している。また本発明の一態様である空気透過率の高い最外層を有する円筒体は、空間体積が大きい外膜を有する生体血管の構造に類似している。そのため該円筒体は、細胞の浸潤性に優れ血管組織の再生に適している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳述する。なお、これらの実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１２】
＜円筒体＞
本発明の円筒体は、同心円状の複数の層からなり、外径が０．５〜５０ｍｍで、厚みが２００〜５，０００μｍである中空の円筒体であって、各層は平均繊維径が０．０５〜５０μｍの脂肪族ポリエステル繊維からなる。
本発明の円筒体は、同心円状の複数の層からなる。各層の厚みは、好ましくは３０〜５００μｍであり、より好ましくは５０〜２５０μｍである。各層は、脂肪族ポリエステル繊維が円筒体の軸を中心として、渦巻き状に巻き付けられたものが好ましい。
円筒体を構成する脂肪族ポリエステル繊維の平均繊維径は、０．０５〜５０μｍ、好ましくは０．２〜２０μｍ、より好ましくは０．２〜１０μｍである。平均繊維径が、０．０５μｍよりも小さいと円筒体の強度が保てないため好ましくない。また平均繊維径が５０μｍを超えると繊維の比表面積が小さく生着する細胞数が少なくなるため好ましくない。平均繊維径は、光学顕微鏡による画像から２０箇所の繊維径の測定値の平均である。
本発明の円筒体の断面の一例を図６に示す。図６は説明のための略図であり、本発明の円筒体の外面、内面には不規則な凹凸が存在する。本発明の円筒体は外径（１１）が０．５〜５０ｍｍ、好ましくは１〜３０ｍｍである。外径はマイクロメーターにより１０箇所測定を行い、測定値の最小値と最大値の範囲で表す。円筒体の内部は中空であり、中空部の内径（１５）は、好ましくは０．１〜４５ｍｍ、より好ましくは０．５〜２５ｍｍである。内径は、測定された外径の値と厚みの値との差である。
【００１３】
本発明の円筒体は、厚み（１４）が２００〜５，０００μｍ、好ましくは２００〜２，０００μｍである。厚みが２００μｍより薄いと機械強度が低く、血管など負荷の高い組織の細胞培養基材としては好ましくない。厚みは円筒体を切り開き、長さ５ｃｍ、幅１ｃｍの試料を調製し、マイクロメーターにより１０箇所測定を行った際の、測定値の最小値と最大値の範囲で表す。
円筒体の引張弾性率は、０．１〜１０ＭＰａの範囲であることが好ましい。実際の人体の動脈血管の引張り弾性率は２ＭＰａであるためである（臨床工学ライブラリーシリーズ２，Ｐ５４（秀潤社）、生体物性／医用機械工学 池田研二、嶋津秀照著）。０．１ＭＰａより低いと血液による負荷に耐えられず、破損する場合がある。また引張り弾性率が１０ＭＰａより高いと、移植した際コンプライアンスミスマッチが起こる場合がある。引張弾性率は、円筒体を切り開き、軸方向に５ｃｍ、円周方向に１ｃｍの試料を作製し、軸方向に引張試験を行うことにより求める。
また本発明の円筒体の弾性回復率は、７０〜１００％であることが好ましい。７０％未満であると血液による負荷に耐えられず、破損する可能性がある。よって、引張弾性率が０．１〜１０ＭＰａ、弾性回復率が７０〜１００％である円筒体が好ましい。弾性回復率は、以下の式により算出した値である。
［Ｌ_０−（Ｌ_３０−Ｌ_０）］／Ｌ_０×１００（％）
Ｌ_０：円筒体の長さ（ｍｍ）
Ｌ_３０：円筒体の長さに対し１０％変位の引張り処理を３０回行った後の円筒体の長さ値（ｍｍ）
【００１４】
また円筒体は、最外層の空気透過率が好ましくは３０ｃｍ^３/ｃｍ^２・ｓ以上、より好ましくは７０〜２５０ｃｍ^３/ｃｍ^２・ｓ、さらにより好ましくは７０〜２００ｃｍ^３/ｃｍ^２・ｓである。最外層の空気透過率が３０ｃｍ^３/ｃｍ^２・ｓ以上であると細胞の浸潤性が高く細胞培養基材として好ましい。最外層の空気透過率の上限は実質２５０ｃｍ^３/ｃｍ^２・ｓである。最外層の空気透過率は、差圧が１２５Ｐａ、厚み１００μｍに換算した空気透過量で表され、ＪＩＳ−Ｌ１０９６、ＪＩＳ−Ｒ３４２０に従い測定した値である。
円筒体は、軸方向に連続する山部（９）および谷部（１０）を有する蛇腹状の円筒体であり、山部の間隔（１２）が２ｍｍ以下であり、谷部の深さ（１３）が０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。蛇腹状の円筒体の断面略図を図７に示す。山部の間隔（１２）が２ｍｍより長いと円筒体の伸縮性が十分でない。山部、および谷部の間隔は、光学顕微鏡により１０箇所測定を行い、測定値の最大値と最小値との範囲で表す。図７は説明のための略図である。円筒体の蛇腹部の構造は規則的であっても不規則であっても良い。製法によっては円筒体の蛇腹部の構造は不規則であり、山部の高さ、谷部の深さ、およびこれらの間隔は一定ではない。
本発明においては円筒体を構成する層のうち少なくとも一層は他の層とは異なる層とすることが好ましい。実際の血管組織は、主に血管内面を被覆している内皮細胞を含む内膜、平滑筋細胞からなる中膜、繊維芽細胞からなる外膜といった異なる物理特性を示す３層構造からなる。それぞれの組織の構造または物理的特性は、内膜は物質の選択的な透過をコントロールするため密な構造を有しており、また中膜は血管特有の弾性機能を担っており、さらに外膜は血管の外から栄養分を取るため疎な構造を有している。このような構成により、血管組織特有の弾性機能（弾性率、弾性回復率）および細胞浸潤性（高い空気透過率）を達成することが可能となる。ここで他の層とは異なるとは、繊維構造体を構成するポリマーの種類、分子量、共重合比、組成比が異なること、および層の厚みや空気透過率等が異なることを言う。
【００１５】
脂肪族ポリエステルとしては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノン、トリメチレンカーボネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、およびこれらの共重合体などが挙げられる。これらのうち、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトンおよびこれらの共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
本発明に使用される円筒体の最外層を除く少なくとも１層は、血管組織特有の弾性機能を達成するために、カプロラクトン由来の繰り返し単位の含有量が１５モル％以上の共重合体からなる脂肪族ポリエステル繊維であることが好ましい。このような共重合体として、乳酸とカプロラクトンとの共重合体が挙げられる。該共重合体は、５０〜８５モル％の乳酸由来の繰り返し単位および１５〜５０モル％のカプロラクトン由来の繰り返し単位からなることが好ましい。
円筒体の最外層は、細胞の生着性向上のために、グリコール酸由来の繰り返し単位を含むことが好ましい。グリコール酸由来の繰り返し単位を含む共重合体としては、乳酸とグリコール酸との共重合体が挙げられる。該共重合体は、２０〜８０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および２０〜８０モル％のグリコール酸由来の繰り返し単位からなることが好ましい。最外層には、乳酸とカプロラクトンとの共重合体を含有していてもよい。該共重合体は、５０〜９０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および１０〜５０モル％のカプロラクトン由来の繰り返し単位からなることが好ましい。
【００１６】
また最外層は、乳酸とグリコール酸との共重合体、および乳酸とカプロラクトンとの共重合体からなる組成物であることが好ましい。組成物中の前者の含有量は好ましくは５０〜９０重量％、後者の含有量は好ましくは１０〜５０重量％である。前者は、２０〜８０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および２０〜８０モル％のグリコール酸由来の繰り返し単位からなることが好ましい。後者は、５０〜９０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および１０〜５０モル％のカプロラクトン由来の繰り返し単位からなることが好ましい。
円筒体の最内層は、細胞の生着性向上のために、グリコール酸由来の繰り返し単位を含むことが好ましい。グリコール酸由来の繰り返し単位を含む共重合体としては、乳酸とグリコール酸との共重合体が挙げられる。該共重合体は、２０〜８０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および２０〜８０モル％のグリコール酸由来の繰り返し単位からなることが好ましい。最内層には、乳酸とカプロラクトンとの共重合体を含有していてもよい。該共重合体は、５０〜９０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および１０〜５０モル％のカプロラクトン由来の繰り返し単位からなることが好ましい。
また最内層は、乳酸とグリコール酸との共重合体、および乳酸とカプロラクトンとの共重合体からなる組成物であることが好ましい。組成物中の前者の含有量は好ましくは５０〜９０重量％、後者の含有量は好ましくは１０〜５０重量％である。前者は、２０〜８０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および２０〜８０モル％のグリコール酸由来の繰り返し単位からなることが好ましい。後者は、５０〜９０モル％の乳酸由来の繰り返し単位および１０〜５０モル％のカプロラクトン由来の繰り返し単位からなることが好ましい。
最内層から最外層に向かって、第１層、第２層、第３層とする３層からなる円筒体が好ましい。この円筒体において、第１層および第３層は、２０〜８０モル％の乳酸と２０〜８０モル％のグリコール酸との共重合体５０〜９０重量％、および５０〜９０モル％の乳酸と１０〜５０モル％のカプロラクトンとの共重合体１０〜５０重量％からなる組成物であることが好ましい。第２層は、５０〜９０モル％の乳酸と、１０〜５０モル％のカプロラクトンとの共重合体であることが好ましい。
【００１７】
本発明の円筒体には、生体吸収性ポリマー以外の第２成分をさらに含有しても良い。該成分としては、リン脂質類、糖質類、糖脂質類、ステロイド類、ポリアミノ酸類、タンパク質類、およびポリオキシアルキレン類からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。具体的な第２成分としては、ホスファチジルコリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルグリセロールなどのリン脂質類および／またはポリガラクチュロン酸、ヘパリン、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、デルマタン硫酸、コンドロイチン、デキストラン硫酸、硫酸化セルロース、アルギン酸、デキストラン、カルボキシメチルキチン、ガラクトマンナン、アラビアガム、トラガントガム、ジェランガム、硫酸化ジェラン、カラヤガム、カラギーナン、寒天、キサンタンガム、カードラン、プルラン、セルロース、デンプン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、グルコマンナン、キチン、キトサン、キシログルカン、レンチナンなどの糖質類および／またはガラクトセレブロシド、グルコセレブロシド、グロボシド、ラクトシルセラミド、トリヘキソシルセラミド、パラグロボシド、ガラクトシルジアシルグリセロール、スルホキノボシルジアシルグリセロール、ホスファチジルイノシトール、グリコシルポリプレノールリン酸などの糖脂質類および／またはコレステロール、コール酸、サポゲニン、ジギトキシンなどのステロイド類および／またはポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリジンなどのポリアミノ酸類および／またはコラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、フィブリン、ラミニン、カゼイン、ケラチン、セリシン、トロンビンなどのタンパク質類および／またはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンエーテルなどのポリオキシアルキレン類、ＦＧＦ（繊維芽細胞増殖因子）、ＥＧＦ（上皮増殖因子）、ＰＤＧＦ（血小板由来増殖因子）、ＴＧＦ−β（β型形質転換増殖因子）、ＮＧＦ（神経増殖因子）、ＨＧＦ（肝細胞増殖因子）、ＢＭＰ（骨形成因子）などの細胞増殖因子などが挙げられる。
【００１８】
＜円筒体の製造＞
（製法１）
本発明の円筒体は、
(1-i)脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程、
(1-ii)各ドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り、単層の円筒体を層の数だけ得る工程、並びに
(1-iii)得られた複数の円筒体を積層する工程、
により製造することができる。
【００１９】
（工程(1-i)）
工程(1-i)は、脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程である。
脂肪族ポリエステルは円筒体の項で説明した通りである。揮発性溶媒は、脂肪族ポリエステルを溶解し、常圧で沸点が２００℃以下であり、室温で液体である物質である。具体的には、塩化メチレン、クロロホルム、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、トルエン、テトラヒドロフラン、１，１，３，３−ヘキサフルオロイソプロパノール、水、１，４−ジオキサン、四塩化炭素、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトニトリルなどが挙げられる。これらのうち、脂肪族ポリエステルの溶解性等から、塩化メチレン、クロロホルム、アセトンが特に好ましい。これらの溶媒は単独で用いても良く、複数の溶媒を組み合わせても良い。また本発明においては、本目的を損なわない範囲で他の溶媒を併用しても良い。
ドープ中の脂肪族ポリエステルの濃度は、好ましくは１〜３０重量％、より好ましくは２〜２０重量％である。脂肪族ポリエステルの濃度が１重量％より低いと、濃度が低すぎるため繊維を形成することが困難となり好ましくない。また、３０重量％より高いと得られる繊維の繊維径が大きくなり好ましくない。ドープは、層の数に対応する数だけ準備する。ドープによって、脂肪族ポリエステルの種類、濃度を変化させてもよい。
【００２０】
（工程(1-ii)）
工程(1-ii)は、各ドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り単層の円筒体を、層の数だけ得る工程である。このようにして個別に製造した複数の円筒体が、同心円状の複数の層を形成する。ドープは、脂肪族ポリエステルの種類、濃度が同じものを用いても良いが、隣接する層に用いるドープは、脂肪族ポリエステルの種類、濃度などの異なるものを用いる。
静電紡糸法とは、脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープを電極間で形成された静電場中に吐出し、ドープを電極に向けて曵糸することにより、繊維状物質をコレクタに巻き付け円筒体を製造する方法である。繊維状物質とは既に溶液の溶媒が留去され、繊維状物質となっている状態のみならず、いまだ溶液の溶媒を含んでいる状態も示している。
静電紡糸法は、例えば図１に示す装置を用いて行うことができる。図１は、吐出側電極（４）を取り付けたノズル（１）および保持槽（３）を有する吐出器、捕集側電極（５）、並びに高電圧発生器（６）により構成される静電紡糸装置を示す。吐出側電極（４）と捕集側電極（５）との間には、高電圧発生器（６）により所定の電圧が付与される。図１に示す装置は、捕集側電極（５）がコレクタ（７）を兼ねる装置である。
【００２１】
図１に示す装置において、ドープ（２）を保持槽（３）に充填し、ノズル（１）を通じて静電場中に吐出させ、電界によって曳糸して繊維化させ、捕集側電極（５）に集めることにより円筒体を得ることができる。
電極は、吐出側電極（４）と捕集側電極（５）とからなる。これらの電極は、金属、無機物または有機物のいかなるものでも導電性を示しさえすれば良い。また、絶縁物上に導電性を示す金属、無機物または有機物の薄膜を持つものであっても良い。静電場は一対または複数の電極間で形成されており、いずれの電極に高電圧を印加しても良い。これは例えば電圧値が異なる高電圧の電極が２つ（例えば１５ｋVと１０ｋV）と、アースにつながった電極の合計３つの電極を用いる場合も含み、または３本を超える数の電極を使う場合も含む。
ドープを捕集側電極（５）に向けて曳糸する間に、条件に応じて溶媒が蒸発して繊維状物質が形成される。通常の室温であれば捕集側電極（５）に捕集されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、もし溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曳糸しても良い。
捕集側電極（５）として鏡面仕上げされていない心棒を用いると、円筒体を簡便に製造することが出来る。静電紡糸法により心棒上に円筒体を形成する際、心棒を円周方向に回転させることが好ましい。捕集側電極（５）を回転させることにより、均質な厚さの円筒体を形成することができる。回転の速度は好ましくは１〜１，０００ｒｐｍ、より好ましくは５〜２００ｒｐｍである。
電極間の距離は、帯電量、ノズル寸法、ドープ吐出量、ドープ濃度等に依存するが、１０ｋＶ程度のときには５〜２０ｃｍの距離が適当である。また、印加される静電気電位は、好ましくは３〜１００ｋＶ、より好ましくは５〜５０ｋＶ、さらに好ましくは５〜３０ｋＶである。
ドープをノズルから静電場中に供給する場合、数個のノズルを用いて繊維状物質の生産速度を上げることもできる。ノズルの内径は好ましくは０．１〜５ｍｍ、より好ましくは０．１〜２ｍｍである。
曳糸する温度は溶媒の蒸発挙動や紡糸液の粘度に依存するが、通常は、０〜５０℃である。
【００２２】
図２は、吐出器の代わりに、ノズル（１）を有する保持槽（３）中に吐出側電極（４）を挿入した装置である。この装置では、ドープを吐出器で吐出する代わりに、ノズル（１）と捕集側電極（５）との距離を調整して、ドープをノズル（１）から捕集側電極（５）に飛散させるものである。図３は図２の斜視図である。
吐出側電極（４）と捕集側電極（５）との間に、図４に示すように、コレクタ（７）を設置して、繊維状物質を捕集することができる。コレクタ（７）は、上述した捕集側電極（５）に用いる心棒と同程度の表面粗さを有するものが好ましい。ベルト状のコレクタ（７）を電極間に設置することで、連続的な生産も可能となる。ドープをコレクタ（７）に向けて曵糸する間に、条件に応じて溶媒が蒸発して繊維状物質が形成される。通常の室温であればコレクタ（７）上に捕集されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、もし溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曵糸しても良い。
脂肪族ポリエステルの種類、組成、ドープの組成、および種々の静電紡糸条件を変えるなどして、円筒体を構成する層のうち少なくとも一層は他の層とは異なる層である円筒体を得ることができる。
また、ノズル（１）と捕集側電極（５）の間に静電気除去器（８）を使用するのが好ましい。静電気除去器（８）を用いることにより最外層の空気透過率を高めることができる。
【００２３】
（工程(1-iii)）
工程(1-iii)は、得られた複数の円筒体を積層する工程である。本発明の円筒体は、複数の円筒体を得た後、それらを重ねあわせることにより製造することができる。円筒体は、可塑性で、同じ大きさの捕集側電極（５）またはコレクタ（７）上に捕集された同一形状の複数の円筒体を重ねて製造することができる。また、捕集側電極（５）またはコレクタ（７）の外径を変化させ、外側の層の内径を少しづつ大きくし積層し易くすることもできる。複数の円筒体を積層した後、熱処理することが好ましい。熱処理温度は、好ましくは４０〜９０℃である。コレクタ上に繊維を連続的に捕集して、厚い繊維層を形成させると電極が絶縁された状態となって紡糸効率が低下する場合がある。しかし、本方法のように、単層の円筒体を複数形成し、それらを積層する方法を採用すれば、かかる問題は生じない。
【００２４】
（製法２）
本発明の円筒体は、
(2-i)脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程、
(2-ii)第１のドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り、層を形成する工程、
(2-iii)得られた層の上に、次のドープで層を形成する工程、
により製造することができる。工程(2-iii)を繰り返すことにより、３層以上の円筒体を得ることができる。製法１は層の数だけ円筒体を作製し、それを重ね合せるのに対し、製法２は、層の数に対応するドープを連続してコレクタ上に巻き取り複数の層を形成させる点で相違する。それ以外は製法１と同じである。
【００２５】
（蛇腹構造）
本発明によれば、円筒体を伸長させることにより、弾性回復率を損なわずに蛇腹構造を有する円筒体を得ることができる。伸長率としては５０〜３００％が好ましい。ここで５０％伸長とは、１０ｃｍのものを１５ｃｍに伸長させることをいう。十分な回復弾性率を有する円筒体を得るために５０％以上伸長させることが好ましい。また３００％を超えて伸長させると円筒体自体が破断する場合がある。心棒から円筒体を取り外し、円筒体の両端を固定し伸長させることで、山部の間隔が２ｍｍ以下であり谷部の深さが０．１〜１０ｍｍの蛇腹構造を有する円筒体を得ることができる。蛇腹構造を有する円筒体の断面略図を図７に示す。
コレクタ（７）または捕集側電極（５）から円筒体を取り外すとき、円筒体の一端のみに応力をかけ蛇腹構造を得ることができる。即ち、円筒体の一端を固定しておき、コレクタ（７）または捕集側電極（５）をその固定端の方向に引き抜くことで、一端のみに応力をかけ、蛇腹構造を得ることができる。
【実施例】
【００２６】
以下の実施例により本発明より具体的に説明する。しかし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２７】
（１）本実施例に使用したポリマーは以下の通りである。
ＰＬＧＡ（５０／５０）： 乳酸（５０モル％）−グリコール酸（５０モル％）共重合体、固有粘度＝１．０８ｄＬ/ｇ（ＨＦＩＰ中、３０℃）Ａｂｓｏｒｂａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社製、
ＰＬＣＡ（７７／２３）： 乳酸（７７モル％）−カプロラクトン（２３モル％）共重合体、Ｍｗ＝２．５×１０^５、多木化学（株）製、
ＰＬＣＡ（６８／３２）： 乳酸（６８モル％）−ポリカプロラクトン（３２モル％）共重合体、Ｍｗ＝１．７５×１０^５、多木化学（株）製、
塩化メチレン、エタノール： 和光純薬工業（株）
【００２８】
（２）円筒体の物性は以下の方法により測定した。
平均繊維径：デジタルマイクロスコープ（株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ、ＶＨＸ ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ）により２０箇所測定を行い、その平均値を平均繊維径とした。
外径： マイクロメーター（株式会社ミツトヨ）により１０箇所測定を行い、測定値の最小値と最大値との範囲を外径とした。
厚み： 円筒体を切り開き、長さ５ｃｍ、幅１ｃｍの試料を調製し、マイクロメーターにより１０箇所測定を行い、測定値の最小値と最大値との範囲を厚みとした。
内径：測定された外径の値と厚みの値との差より求めた。
引張弾性率： 円筒体を切り開き、円筒体の軸方向に５ｃｍ、円周方向に１ｃｍの試料を作製し、円筒体の軸方向に張力をかけテンシロン（ＥＺ ＴＥＳＴ：島津製作所）により引張試験を行った。
弾性回復率： 円筒体を切り開き、円筒体の軸方向に５ｃｍ、円周方向に１ｃｍの試料を作製し、円筒体の軸方向に張力をかけ、Ｌ_０およびＬ_３０を求め、以下の式により算出した。
［Ｌ_０−（Ｌ_３０−Ｌ_０）］／Ｌ_０×１００（％）
Ｌ_０：円筒体の長さ（ｍｍ）
Ｌ_３０：円筒体の長さに対し１０％変位の引張り処理を３０回行った後の円筒体の長さ（ｍｍ）
最外層の空気透過率：円筒体を切り開き最外層部分のみを剥がし、５ｃｍ×５ｃｍになるように形状を整え、フラジール・パーミヤメータ（（株）東洋精機製作所）を用いて、ＪＩＳ−Ｌ１０９６、ＪＩＳ−Ｒ３４２０に従い空気透過率（ｃｍ^３／ｃｍ^２・ｓ）を測定し、厚み１００μｍにおける空気透過率に換算した。
山部の間隔：デジタルマイクロスコープ（株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ、ＶＨＸ ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ）により、図７の１２で示す長さを１０箇所測定し、範囲を求めた。
谷部の深さ：デジタルマイクロスコープ（株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ、ＶＨＸ ＤＩＧＩＴＡＬ ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＥ））により、図７の１３で示す長さを１０箇所測定し、範囲を求めた。
【００２９】
参考例１（ドープの調製）
（ドープＡの調製）
ＰＬＣＡ（７７／２３）１ｇ、塩化メチレン／エタノール＝８／１（重量部／重量部）９ｇを室温（２５℃）で混合し濃度１０重量％のドープＡを調製した。
（ドープＢの調製）
ＰＬＣＡ（６８／３２）１ｇ、塩化メチレン／エタノール＝８／１（重量部／重量部）９ｇを室温（２５℃）で混合し濃度１０重量％のドープＢを調製した。
（ドープＣの調製）
ＰＬＧＡ（５０／５０）０．８ｇ、ＰＬＣＡ（７７／２３）０．２ｇを塩化メチレン／エタノール＝８／１（重量部／重量部）９ｇを室温（２５℃）で混合し濃度１０重量％のドープＣを調製した。
【００３０】
参考例２（円筒体Ａの製造）
図２に示す装置を組み立てた。ノズル（１）の内径は０．８ｍｍとした。ノズル（１）から捕集側電極（５）までの距離は１０ｃｍに設定した。捕集側電極（５）として、外径４ｍｍ、長さ２０ｃｍのステンレス棒を用いた。
ドープＡを保持槽（３）に入れ、吐出側電極（４）と捕集側電極（５）との電圧を１４ｋＶに設定し、捕集側電極（５）を１００ｒｐｍで回転させながら、ドープＡを捕集側電極（５）に向けて５分間吐出し、円筒体Ａを得た。同じ操作を繰り返し、円筒体Ａを５個得た。円筒体Ａを構成する繊維の平均繊維径は４μｍ、円筒体Ａは、長さ１０ｃｍ、外径４．１〜４．２ｍｍ、内径４〜４．１ｍｍ、厚み９０〜１１０μｍであった。
【００３１】
参考例３（円筒体Ｂの製造）
ドープＡの代わりにドープＢを用いる以外は、参考例２の操作を繰り返し、円筒体Ｂを製造した。円筒体Ｂを構成する繊維の平均繊維径は４μｍ、円筒体Ｂは、長さ１０ｃｍ、外径４．１〜４．２ｍｍ、内径４〜４．１ｍｍ、厚み９０〜１１０μｍであった。
【００３２】
参考例Ｉ（Ａ／Ａ／Ａ／Ａ／Ａ）
第１の円筒体Ａの内部に捕集側電極５と同じ外径のステンレス棒に入れた。その上に第２の円筒体Ａを被せた。同様にして、第２〜５の円筒体Ａを重ねた。円筒体Ａは柔軟性があり、引っ張りながら重ねることができた。その後、７０℃で１０分間熱処理を行い、下から円筒体Ａが５つ積み重ねられた円筒体を得た。得られた円筒体の物性を表１に示す。
【００３３】
参考例ＩＩ（Ａ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ａ）
参考例Ｉにおいて、下から３番目の円筒体Ａの代わりに円筒体Ｂを用いた以外は、参考例Ｉの操作を繰り返し、下から円筒体Ａ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ａが積み重ねられた円筒体を得た。表１に参考例Ｉ〜ＩＩで得られた複数の層を有する円筒体の特性を示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
実施例３（Ｃ／Ａ／Ｃ）
図５に示す装置を組み立てた。ノズル（１）の内径は０．８ｍｍとした。ノズル（１）から捕集電極（５）までの距離は１０ｃｍに設定した。捕集側電極（５）として、外径４ｍｍ、長さ２０ｃｍのステンレス棒を用いた。ノズル（１）と捕集側電極（５）との間に、コレクタ（７）および静電除去器（８）を図５に示す配置で設置した。
【００３６】
（第１層の形成）
ドープＣを保持槽（３）に入れ、ドープＣを捕集側電極（５）に向けて５分間吐出し、第１層を形成した。吐出側電極（４）と捕集側電極（５）との電圧は１４ｋＶに設定した。コレクタ（７）は１００ｒｐｍで回転させながら捕集した。第１層の厚みは６０〜８０μｍであった。第１層を構成する繊維の平均繊維径は６μｍであった。
（第２層の形成）
さらに、ドープＣの代わりにドープＡを保持槽（３）に入れ、５分間吐出し、第２層を形成した。第２層の厚みは６０〜８０μｍであった。第２層を構成する繊維の平均繊維径は４μｍであった。
（第３層の形成）
次に、ドープＡの代わりにドープＣを保持槽（３）に入れ、５分間吐出し、第３層を形成し円筒体を得た。第３層の厚みは６０〜８０μｍであった。得られた円筒体は、長さ１０ｃｍ、外径４．４〜４．５ｍｍ、厚み２００〜２４０μｍであった。第３層を構成する繊維の平均繊維径は６μｍであった。
（蛇腹構造の形成）
そして得られた円筒体を１００％伸長させ、蛇腹構造を有する円筒体を得た。円筒体の特性を表２に示す。
【００３７】
実施例４（Ｃ／Ａ／Ｃ）
第３層を形成する際、静電気除去器（８）を使用した以外は実施例３と同様に円筒体を得た。得られた蛇腹構造を有する円筒体の外観写真を図８に示す。図８中の１目盛りは１ｍｍを表す。蛇腹の山部と谷部の形状は不規則である。またその断面写真を図９に示す。図９の断面写真によれば、最外層の繊維密度が内側の層に比べ疎であることが分かる。円筒体の特性を表２に示す。
【００３８】
参考例５（円筒体Ａ／Ｃ）
（第１層の形成）
図５に示す装置を用いて、ドープＡを捕集側電極（５）に１０分間吐出し、第１層を形成した。ノズル（１）の内径は０．８ｍｍ、電圧は１２ｋＶ、ノズル１から捕集電極（５）までの距離は２０ｃｍにした。形成された第１層の厚みは１８０〜２２０μｍであった。第１層を構成する繊維の平均繊維径は４μｍであった。
（第２層の形成）
さらにドープＣを捕集側電極（５）に向けて１分間吐出し、第２層を形成し円筒体を得た。形成された第２層の厚みは４０〜８０μｍであった。得られた円筒体は、長さ１０ｃｍ、外径４．４〜４．５ｍｍ、厚み２２０〜２６０μｍであった。第２層を構成する繊維の平均繊維径は６μｍであった。
（蛇腹構造の形成）
円筒体の一端を指で抑えて固定し、捕集側電極（５）を、指で抑えて固定した側に引き抜き、蛇腹構造を有する円筒体を得た。得られた円筒体の特性を表２に示す。
【００３９】
【表２】

【００４０】
実施例６
実施例４で作製した円筒体内部にマウス胎児繊維芽細胞（ＮＩＨ３Ｔ３細胞）（ＡＴＣＣ製）を１ｃｍ^２あたり１×１０^６個の密度で播種し１０％ウシ胎児血清（ＨｙＣｌｏｎｅ社製）を含む培養液（ＤＭＥＭ、Ｇｉｂｃｏ社製）を用いて５％ＣＯ_２、３７℃の環境下で７日間培養した。円筒体を切り開きＭＴＴアッセイ（フナコシ）を行ったところ、細胞の増殖を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の円筒体は、血管組織に類似した物理特性を示すため細胞培養基材以外にも人工血管としての利用も可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１． ノズル
２． ドープ
３． 保持槽
４． 吐出側電極
５． 捕集側電極
６． 高電圧発生器
７． コレクタ
８． 静電除去器
９． 山部
１０． 谷部
１１． 外径
１２． 山部の間隔
１３． 谷部の深さ
１４． 厚み
１５． 内径

Claims (8)

1. 同心円状の複数の層からなり、外径が０．５〜５０ｍｍで、厚みが２００〜５，０００μｍの中空の円筒体であって、各層は平均繊維径が０．０５〜５０μｍの脂肪族ポリエステル繊維からなり、少なくとも一層は他の層とは異なり、ポリカプロラクトンまたはカプロラクトン由来の繰り返し単位の含有量が１５ｍｏｌ％以上の共重合体からなり、各層は、脂肪族ポリエステル繊維が円筒体の軸を中心として、渦巻き状に巻き付けられたものである円筒体を製造する方法であって、
   下記製法１または下記製法２で得られた円筒体を軸方向に伸長させ円筒体に蛇腹を形成することを特徴とする円筒体の製造方法。
   製法１は、
   (1-i)脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程、
   (1-ii)各ドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り単層の円筒体を層の数だけ得る工程、並びに
   (1-iii)得られた複数の円筒体を積層する工程、
   を含み、
   製法２は、
   (2-i)脂肪族ポリエステルおよび揮発性溶媒を含有するドープであって、層の数に対応する数のドープを準備する工程、
   (2-ii)第１のドープを静電紡糸法にて紡糸し、コレクタ上に巻き取り、層を形成する工程、並びに
   (2-iii)得られた層の上に、次のドープで層を形成する工程、
   を含む。
2. 複数の円筒体を積層した後、熱処理する請求項１に記載の円筒体の製造方法。
3. 工程(2-iii)を繰り返す請求項１記載の円筒体の製造方法。
4. 円筒体の引張弾性率が０．１〜１０ＭＰａ、弾性回復率が７０〜１００％である請求項１に記載の製造方法。
5. 円筒体の最外層における差圧１２５Ｐａにおける厚み１００μｍ換算した空気透過率が３０ｃｍ^３/ｃｍ^２・ｓ以上である請求項１に記載の製造方法。
6. 脂肪族ポリエステルが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトンおよびこれらの共重合体からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１に記載の製造方法。
7. 円筒体は、最外層を除く少なくとも一層が、カプロラクトン由来の繰り返し単位の含有量が１５ｍｏｌ％以上の共重合体からなる脂肪族ポリエステル繊維である請求項１に記載の製造方法。
8. 円筒体が、軸方向に連続する山部および谷部を有する蛇腹状の円筒体であり、山部の間隔が２ｍｍ以下であり、谷部の深さが０．１〜１０ｍｍである請求項１に記載の製造方法。

Images