复合纳米纤维及其制造方法与流程

本发明涉及复合纳米纤维和复合纳米纤维的制造方法。

背景技术：

缓释技术是将内容物(例如，药物)一点一点地长时间释放的技术。这样的缓释技术在例如，医药品、防虫剂、芳香除臭剂、香皂、电蚊香、农药、废料、毡头笔等中广泛应用。缓释技术虽然是很久以前就已利用的技术，但目前仍在多种多样的领域受到关注，尤其在医药品领域中进行着活跃的技术开发，其作为控制释放和药物递送体系的核心技术，具有与新药开发同等的重要性。

关于作为用于这样的缓释技术的功能性材料(缓释材料)而受到关注的材料中的一种，有多孔质二氧化硅。多孔质二氧化硅具有高比表面积和大细孔容积的特性，特别是，具有介孔(2～50nm)的介孔二氧化硅作为能够包合具有微孔(细孔直径2nm以下)的沸石等所不能应对的大小的分子等的材料而受到期待。目前为止，多孔质二氧化硅一直使用各种各样的两亲性分子、二氧化硅源、添加剂等并通过多种多样的合成方法(例如，水热合成法和溶胶凝胶法)来合成(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献：日本特开2010-228986号公报

技术实现要素：

所要解决的课题

随着近年来的研究进展，在利用多孔质二氧化硅的缓释材料领域中，要求新型的缓释材料，特别是能够降低环境负荷，而且能够削减生产费用的缓释材料。本发明作为鉴于上述课题而完成的发明，其目的在于，提供一种复合纳米纤维及其制造方法，所述复合纳米纤维能够用于缓释技术，能够降低环境负荷，而且能够削减生产费用。

解决课题的方法

本发明的发明人等关注稻科植物作为多孔质二氧化硅材料。稻谷是被许多国家栽培并且作为食品而广为普及的农作物中的一种。其在世界上的年产量可实现6亿1000万吨。当收获稻谷时，稻壳被分离，该稻壳量可达收获的米粒的约20wt％。

稻谷的稻壳包含稻壳总量的15～20wt％的二氧化硅。稻壳中的二氧化硅在保护稻谷不受来自昆虫和细菌的外部攻击方面发挥重要的作用，同时发挥确保稻壳内部与外部的通气性的作用。为了实现这样的功能，稻壳中的二氧化硅具有独特的多孔质纳米结构。此外，稻壳中的二氧化硅具有非结晶性(无定形)结构(参照后述实验例)，非结晶性二氧化硅是可用作食品添加物、颜料或健康食品等的生物体亲和性高的材料。

本发明重点利用“从稻谷的稻壳去除有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体”从而完成了发明。本发明由以下构成要素构成。

[1]本发明的复合纳米纤维的特征在于，包含：含药物多孔质二氧化硅体，其通过将药物添加于从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而生产的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成；和纳米纤维，其担载有上述含药物多孔质二氧化硅体。

[2]本发明的复合纳米纤维中，上述含药物多孔质二氧化硅体优选被纳米粒子化。

[3]本发明的复合纳米纤维的制造方法的特征在于，依次包括：含药物多孔质二氧化硅体准备工序，其准备通过将药物添加于从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成的含药物多孔质二氧化硅体；及复合纳米纤维制造工序，其将上述含药物多孔质二氧化硅体担载于纳米纤维而制造复合纳米纤维。

[4]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，上述含药物多孔质二氧化硅体准备工序优选依次包括：来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序，其准备上述来源于稻谷的多孔质二氧化硅体；及药物添加工序，其将上述药物添加于上述来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成为上述含药物多孔质二氧化硅体。

[5]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，上述含药物多孔质二氧化硅体准备工序优选进一步包括纳米粒子化工序，其在上述来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序后，将上述来源于稻谷的多孔质二氧化硅体粉碎而进行纳米粒子化。

[6]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，在上述来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序中，优选将上述稻谷的稻壳浸渍于盐酸水溶液而去除上述金属成分。

[7]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，在上述来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序中，优选将上述稻谷的稻壳以预定的温度进行加热而去除上述有机成分。

[8]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，上述预定的温度优选在500～700℃的范围内。

[9]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，上述复合纳米纤维制造工序优选依次包括：原料溶液制造工序，其制造分散有上述含药物多孔质二氧化硅体的聚合物溶液即原料溶液；及静电纺丝工序，其通过将上述原料溶液进行静电纺丝来制造复合纳米纤维。

[10]本发明的复合纳米纤维的制造方法中，在上述原料溶液制造工序中，为了形成上述聚合物溶液，优选将上述含药物多孔质二氧化硅体分散于溶剂后，将用于形成上述聚合物溶液的聚合物原料溶解，从而制造上述原料溶液。

发明效果

如后述实验例所示，通过准备将药物添加于从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成的含药物多孔质二氧化硅体，本发明的复合纳米纤维能够用于缓释技术。

此外，来源于稻谷的多孔质二氧化硅体能够通过简单的工序由目前大部分以废弃物处理的稻谷的稻壳制作。因此，本发明的复合纳米纤维能够降低环境负荷，而且削减生产费用。

其结果，本发明的复合纳米纤维能够用于缓释技术，能够降低环境负荷，此外，会成为能够削减生产费用的复合纳米纤维。

此外，本发明的复合纳米纤维具备担载有含药物的多孔质二氧化硅物质的纳米纤维，因此与仅利用容易松散的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的情况相比，更容易操作。

此外，如后述实验例所示，纳米纤维也具有抑制药物从含药物多孔质二氧化硅体脱离的作用。因此，根据本发明的复合纳米纤维，能够抑制药物的快速脱离，其结果可更适合用于缓释技术。

根据本发明的复合纳米纤维的制造方法，能够用于缓释技术，能够降低环境负荷，此外，能够制造可削减生产费用的本发明的复合纳米纤维。

附图说明

图1是实施方式1的复合纳米纤维1的示意图，

图2是实施方式1的复合纳米纤维的制造方法的流程图，

图3是实施方式1的复合纳米纤维制造装置100的示意图，

图4是实验例中的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的照片，

图5是实验例中的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的SEM图像和FE-SEM图像，

图6是表示实验例中的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用XPS的分析结果的图形，

图7是表示实验例中的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用EDS的分析结果的图形，

图8是表示实验例中的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用FT-IR的分析结果的图形，

图9是表示实验例中的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的X射线衍射结果的图形，

图10是实验例中的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的TEM图像，

图11是表示实验例中的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的粒径分布的图形，

图12是实验例中的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的氮气吸脱附等温线的图形，

图13是表示IUPAC的等温线分类和滞回模式(hysteresis pattern)的分类的图形，

图14是表示实验例中的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的细孔直径分布的图形，

图15是表示用于比较的不含二氧化硅体的纳米纤维的利用SEM的观察结果的图，

图16是表示实验例中由相对于PCL添加了10wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维的利用SEM的观察结果的图，

图17是表示实验例中由相对于PCL添加了20wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维的利用SEM的观察结果的图，

图18是表示实验例中由相对于PCL添加了30wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维的利用SEM的观察结果的图，

图19是实验例中由相对于PCL添加了10wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维的TEM图像，

图20是表示尿囊素(allantoin)的紫外线可见光吸收光谱的标准曲线的图形，

图21是表示实验例中的尿囊素释放的情况的图形。

符号说明

1：复合纳米纤维，2：含药物多孔质二氧化硅体，3：纳米纤维，

10：无纺布，20：原料溶液，100：复合纳米纤维制造装置，

102：溶液槽，104：阀门，106：喷嘴，108：捕集器，

110：电源装置

具体实施方式

以下，对本发明的复合纳米纤维和复合纳米纤维的制造方法进行说明。

1.实施方式1的复合纳米纤维1的构成

图1是实施方式1的复合纳米纤维1的示意图。

实施方式1的复合纳米纤维1如图1所示，包含将药物添加于从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成的含药物多孔质二氧化硅体2和担载有含药物多孔质二氧化硅体2的纳米纤维3。

这里，含药物多孔质二氧化硅体2被纳米粒子化。

本说明书中，“纳米粒子”是指具有纳米级大小的粒子。复合纳米纤维1如后述那样利用静电纺丝(electrospinnig)法而得。

此外，对于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体，如“从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体”那样，不依赖结构而依据制造方法进行记载，其理由如下。

“稻谷的稻壳”中的二氧化硅如上所述，具有特有的结构。本发明的来源于稻谷的多孔质二氧化硅物质由稻谷的稻壳直接制作，因此具有继承了稻谷的稻壳所特有的结构的结构(参照后述的实验例)。为了完全查明由该天然产物得到的结构，需要极大规模的实验，因此是不现实的。

含药物多孔质二氧化硅体2的量相对于纳米纤维3的重量优选设为10～30wt％。由于该量相对于纳米纤维3的重量为10wt％以上，因而容易充分确保药物的量。此外，由于该量相对于纳米纤维3的重量为30wt％以下，因而能够抑制含药物多孔质二氧化硅体2的分布变得不均匀。

纳米纤维3由聚合物材料构成。作为聚合物材料，可使用聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL),蛋白质纤维(蚕丝、胶原等)、壳聚糖、聚丙烯(PP)、聚乙酸乙烯酯(PVAc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PB)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PUR)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚酰亚胺(PEI)等多种多样的物质，但优选使用对生物体无害的物质。

对于含药物多孔质二氧化硅体所含有的药物，只要是来源于稻谷的多孔质二氧化硅体所能够含有的药物，就没有特别限制，但在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面存在具有强极性的官能团，因此可合适地使用尿囊素等由极性分子构成的药物。

根据实施方式的复合纳米纤维1可用于如创伤被覆剂那样的外用医药品，也可用于如口服药物那样的内用医药品。复合纳米纤维1可单独使用，也可混合其他成分后使用。此外，复合纳米纤维1可以直接以单纤维使用，也可以以捻线使用，也可以以无纺布使用，还可以以织物使用。

药物的含量可以以作为医药品的形态、有效使用量和给药量、使用量和给药量的数据等为基础，对各给药方式设定合适的量。

2.根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法

图2是根据实施方式1的复合纳米纤维的制造方法的流程图。

图3是根据实施方式1的复合纳米纤维制造装置100的示意图。图3示出了进行静电纺丝时的情况。实施方式1的复合纳米纤维的制造方法如图2所示，依次包括：含药物多孔质二氧化硅体准备工序S10，其准备将药物添加于从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成的含药物多孔质二氧化硅体2；及复合纳米纤维制造工序S20，其将含药物多孔质二氧化硅体2担载于纳米纤维3而生产复合纳米纤维1。

此外，含药物多孔质二氧化硅体准备工序S10依次包括：来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12，其准备来源于稻谷的多孔质二氧化硅体；及药物添加工序S16，其将药物添加于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而形成含药物多孔质二氧化硅体2。

此外，含药物多孔质二氧化硅体准备工序S10进一步包括纳米粒子化工序S14，其在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12后，将来源于稻谷的多孔质二氧化硅体粉碎而进行纳米粒子化。

在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12中，将稻谷的稻壳浸渍于盐酸水溶液而去除金属成分。

此外，在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12中，将稻谷的稻壳以预定的温度进行加热而去除有机成分。预定的温度例如可设为500～700℃的范围。

此外，通过将预定的温度设为500℃以上，从而能够有效地进行有机成分的去除，充分地去除有机成分。此外，通过将预定的温度设为700℃以下，从而能够减少高温对微细结构产生的影响，并形成维持稻谷的稻壳所具有的多孔质结构的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体。

复合纳米纤维制造工序S20依次包括：原料溶液制造工序S22，其制作分散有含药物多孔质二氧化硅体2的聚合物溶液即原料溶液20；及静电纺丝工序S24，其将原料溶液20进行静电纺丝而生产复合纳米纤维1。

在原料溶液制造工序S22中，使含药物多孔质二氧化硅体2分散在用于成为聚合物溶液的溶剂后，将用于形成聚合物溶液的聚合物原料溶解，从而制作原料溶液20。

静电纺丝工序S24例如可利用如图3那样的装置来实施。

此外，图3中，符号102所示的是装入聚合物溶液的溶液槽，符号104所示的是阀门，符号106所示的是喷嘴，符号108所示的是捕集器，符号110所示的是供电装置。

实施方式中，复合纳米纤维1可作为堆积于捕集器108上的无纺布10而得到。之后，可将复合纳米纤维1以每一纤维取出而加工成线或以每一无纺布10捻线而加工成线。

3.根据实施方式的复合纳米纤维1和复合纳米纤维制造方法的效果

根据实施方式的复合纳米纤维1具备将药物添加于从稻谷的稻壳去除金属成分和有机成分而制造的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体而成的含药物多孔质二氧化硅体2，因此能够如后述实验例所示用于缓释技术。

此外，来源于稻谷的多孔质二氧化硅体能够通过简单的工序从目前大部分以废弃物处理的稻谷的稻壳来制作。因此，根据实施方式的复合纳米纤维1能够降低环境负荷，能够削减生产费用。

其结果，根据实施方式的复合纳米纤维能够用于缓释技术，能够降低环境负荷，会成为可削减生产费用的复合纳米纤维。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维1具备担载有含药物多孔质二氧化硅体2的纳米纤维3，因此与仅利用容易松散的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的情况相比，更容易操作。

此外，纳米纤维3如后述实验例所示，也发挥抑制药物从含药物多孔质二氧化硅体2脱离的作用。因此，根据实施方式的复合纳米纤维1，能够抑制药物的快速脱离，其结果可更适合用于缓释技术。

根据实施方式的复合纳米纤维1，含药物多孔质二氧化硅体2被进行了纳米粒子化，因此能够使含药物多孔质二氧化硅体稳定地担载于纳米纤维。

根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法依次包括含药物多孔质二氧化硅体准备工序S10及复合纳米纤维制造工序S20，因此能够用于缓释技术，能够降低环境负荷，并且能够制造可削减生产费用的实施方式1的复合纳米纤维1。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，使含药物多孔质二氧化硅体2担载于纳米纤维3，因此与仅利用容易松散的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的情况相比，更容易操作。

纳米纤维3也具有抑制药物从含药物多孔质二氧化硅体2脱离的作用。因此，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，能够抑制药物的快速脱离，其结果，能够制造可更适合用于缓释技术的复合纳米纤维。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，含药物多孔质二氧化硅体准备工序S10依次包括来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12及药物添加工序S16，因此能够将任意药物添加于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，含药物多孔质二氧化硅体准备工序S10包括在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12后的纳米粒子化工序S14，因此通过将来源于稻谷的多孔质二氧化硅体，进一步将含药物多孔质二氧化硅体进行纳米粒子化，能够使含药物多孔质二氧化硅体稳定地担载于纳米纤维。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12中，将稻谷的稻壳浸渍于盐酸水溶液而去除金属成分，因此能够利用这样的较简单的操作来从稻谷的稻壳去除金属成分。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序S12中，将稻谷的稻壳以预定的温度进行加热而去除有机成分，因此能够利用这样的较简单的操作来从稻谷的稻壳去除有机成分。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，预定的温度在500～700℃的范围内，因此能够充分地去除有机成分，能够形成维持稻谷的稻壳所具有的多孔质结构的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，复合纳米纤维制造工序S20依次包括原料溶液制造工序S22及静电纺丝工序S24，因此通过由分散有含药物多孔质二氧化硅体的聚合物溶液即原料溶液制造复合纳米纤维，从而能够使复合纳米纤维的含药物多孔质二氧化硅体较均匀地分散。

此外，根据实施方式的复合纳米纤维的制造方法，在原料溶液制造工序S22中，在使含药物多孔质二氧化硅体2分散于用于形成聚合物溶液的溶剂后，将用于形成聚合物溶液的聚合物原料溶解，从而制作原料溶液，因此能够使含药物多孔质二氧化硅体在原料溶液中较均匀地分散。

[实验例]

实验例中，根据本发明的复合纳米纤维的制造方法实际制造本发明的复合纳米纤维，并确认其物性以及效果。

1.实验例中所使用的原料、试剂和装备

首先，对实验例中所使用的原料、试剂和装置进行说明。此外，对于一般实验器具和实验装置，不会进行特别描述。

作为来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的原料的稻谷的稻壳，使用从日本爱知县为食用而栽培的稻谷中获得的稻谷的稻壳。

关于处理稻谷的稻壳的盐酸，将通过日本和光纯药工业株式会社购得的5mol/l盐酸用纯水稀释后使用。

作为纳米纤维的原料的聚己内酯(PCL，Mn:70,000～90,000)，直接使用通过美国西格玛奥德里奇公司购得的聚己内酯。

作为用于制造纳米纤维的溶剂的二氯甲烷(DCM)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，直接使用通过日本和光纯药工业株式会社购得的二氯甲烷和N,N-二甲基甲酰胺。

作为用于添加于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的药物的尿囊素，直接使用通过日本和光纯药工业株式会社购得的尿囊素。

用于溶出试验的磷酸缓冲液(PBS，1/15mol/l,pH 7.2)直接使用通过日本和光纯药工业株式会社购得的磷酸缓冲液。

作为小型炉底升降式电炉，使用株式会社元山的NHV-1515D。作为离心分离机，使用日本millipore株式会社的XX42CFO RT。

作为高电压供给装置，使用松定Precision株式会社的Har-100*12。

作为扫描电子显微镜(SEM)，使用日本电子株式会社(JEOL)的JSM-6010LA。

作为场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)，使用株式会社日立制作所的S-5000。

作为透射电子显微镜(TEM)，使用日本电子株式会社的2010FasTEM。

作为溅射装备，使用日本电子公司的JFC-1600。

作为锇蒸镀机(osmium coater)，使用Meiwa fosis株式会社的Neoc-STB。

作为FT-IR分析装置，使用株式会社岛津制作所的IR Prestige-21。

作为X射线光电子分光装置(XPS)，使用株式会社岛津制作所的Axis-Ultra DLD。

作为X射线衍射装置，使用株式会社理学的MiniFlex300。

作为光动态散射粒径测定装置，使用英国马尔文仪器有限公司的Zetasizer-nano。

作为自动比表面积测定装置，使用株式会社岛津制作所的TriStar3000。

作为恒温器，使用东京理化器械株式会社的SLI-200。

作为振动器，使用株式会社日伸理化的NX-20。作为UV-可见光分光光度计，使用JASCO公司的Jasco V-530。

2.实验例的复合纳米纤维的制造方法

接下来，对实验例的复合纳米纤维的制造方法进行说明。

实验例的复合纳米纤维的制造方法与实施方式的复合纳米纤维的制造方法基本相同，依次包括含药物多孔质二氧化硅体准备工序及复合纳米纤维制造工序。

(1)含药物的二氧化硅体准备工序

(1－1)来源于稻谷的多孔质二氧化硅体准备工序

首先，将稻谷的稻壳用自来水清洗，于60℃干燥24小时。之后，为了将稻谷的稻壳中的钾、钙等金属成分去除，将干燥后的稻谷的稻壳50g浸渍于0.1mol/l盐酸500ml中24小时。之后，将稻谷的稻壳用蒸馏水清洗，再次于60℃干燥24小时。

接着，为了将纤维素和木质素等有机成分去除，将干燥后的稻谷的稻壳在小型炉底升降式电炉中进行烧成。升温速度设为10℃/分钟，在空气气氛下于600℃维持3小时。如此，将稻谷的稻壳所包含的金属成分和有机成分去除，得到来源于稻谷的多孔质二氧化硅体。

(1－2)纳米粒子化工序

将如上得到的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体用乳钵进行粉碎。将粉碎的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体分散于蒸馏水而形成分散液，在该状态下放置1小时。之后，提取分散液的上清液，利用离心分离机以6200rpm进行离心分离。之后，通过实施6小时真空干燥，从而得到纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体。

(1－3)药物添加工序

向蒸馏水50ml添加尿囊素0.3g和纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体2.5g后，在暗处实施6小时搅拌。之后，利用离心分离机以6200rpm进行离心分离，得到含药物多孔质二氧化硅体和尿囊素的混合物。之后，为了将多余的尿囊素去除，将混合物分散于蒸馏水，进行5分钟搅拌，再次利用离心分离机对含药物多孔质二氧化硅体进行分离。

之后，实施6小时真空干燥，得到含药物多孔质二氧化硅体。

(2)复合纳米纤维制造工序

(2－1)原料溶液制造工序

首先，为了调查最佳的纺丝条件，实施了预先研究，从而采用了PCL浓度为10wt％、DCM:DMF＝8:2(体积比)这样的条件。对PCL分别以成为10wt％、20wt％和30wt％的方式添加含药物多孔质二氧化硅体并进行12小时搅拌，制作静电纺丝的原料溶液。此时，以如下顺序进行：将含药物多孔质二氧化硅体分散于混合溶剂后，进行搅拌5分钟使其分散，然后添加PCL使其溶解。这是因为，如果添加PCL后添加含药物多孔质二氧化硅体，则无法充分地分散含药物多孔质二氧化硅体。此外，为了制造比较用纳米纤维，制造了未添加含药物多孔质二氧化硅体的溶液和向如上所述的混合溶剂分别添加了10wt％的PCL、相对于PCL为5wt％的尿囊素的溶液。

(2－2)静电纺丝工序

利用图3所示的静电纺丝装置实施静电纺丝。然而，作为捕集器，使用转鼓捕集器。

首先，向设置有毛细作用片(Microcapillary Chip)(内径:0.6mm)的5ml塑料注射器注入制作的原料溶液，并将与阳极连接的铜线插入溶液内。将转鼓捕集器用铝箔覆盖，在其上静电纺丝复合纳米纤维。毛细作用片-捕集器之间的距离设为15cm，施加电压设为10kV。

此外，该工序所制造的物质中，对于属于本发明的物质，记载为“复合纳米纤维”，对于由未添加含药物多孔质二氧化硅体的溶液制造的物质，记载为“不含二氧化硅体的纳米纤维”，对于由分别向混合溶剂添加了10wt％的PCL、相对于PCL为5wt％的尿囊素的溶液制造的物质，记载为“含尿囊素纳米纤维”。

3.观察等的方法的说明

这里，说明对复合纳米纤维以及来源于稻谷的多孔质二氧化硅体等的试样进行的观察等的方法。

当利用扫描电子显微镜(SEM)进行观察时，为了向试样赋予导电性，利用溅射装置涂覆约20nm的厚度的铂钯。

当利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对来源于稻谷的多孔质二氧化硅体进行观察时，为了使由涂覆导致的细孔的掩埋最小化，利用锇蒸镀机涂覆约2nm厚度的锇。

当利用透射电子显微镜(TEM)进行观察时，通过静电纺丝来将复合纳米纤维纺丝于TEM用细网(网格)，从而制作观察试样。

关于元素分析，利用随附于SEM的能量分散型X射线分光仪(EDS)实施。

关于FT-IR分析，利用全反射测定法(ATR法)以测定范围600～4000cm^-1、分解能4cm^-1、累积次数30次的条件实施。关于各试样的构成元素和电子状态，利用光电子分光测定装置进行分析。

关于晶体结构，利用X射线衍射装置进行分析。分析时，将少量蒸馏水加入被乳钵捣碎的试样，将其涂布于玻璃试样板上并干燥，从而将试样固定于玻璃试样板。分析时以Cu Kα射线、30kV、100mA、扫描范围2θ＝2～80°、扫描速度1°/分钟这样的条件实施。

关于纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的粒径，利用光动态散射粒径测定装置进行测定。

关于纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的比表面积、细孔直径分布和细孔结构的分析，利用自动比表面积测定装置制作氮吸附等温线，通过BET法和BJH法来实施。

关于含药物多孔质二氧化硅体和复合纳米纤维的药物释放特性，通过分别浸渍于pH7.2的50ml磷酸缓冲液(PBS)5天来调查。试验温度利用恒温器维持在36℃，试验中利用振动器以100rpm摇动试验溶液。

为了测定药物浓度，在任意的时间提取试验液4ml，并加入新的试验液4ml以调整容量。试验后，对于各试样，实施24小时真空干燥。之后，利用紫外可见光分光光度计测定从提取的试验液释放的尿囊素的浓度。此外，为了求出尿囊素的浓度，预先制作尿囊素的利用紫外可见光分光光度计得到的标准曲线(参照后述的图20)。

4.观察等的结果和考察

以下，分为来源于稻谷的多孔质二氧化硅(粉碎前)、纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅、复合纳米纤维，分别记载观察等的结果和考察。

4－1.来源于稻谷的多孔质二氧化硅

首先，对稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体(粉碎前，以下对于无“纳米粒子化的”这样的记载的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体同样)用肉眼实施观察。

图4是实验例的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的照片。图4(a)是稻谷的稻壳的照片，图4(b)是来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的照片。

稻谷的稻壳为橘黄色，具有舟形的形状(参照图4(a))。与此相对，烧成后得到的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体为白色，可见使稻壳的形状变细的那样的形状(参照图4(b))。

稻谷的稻壳的颜色主要来自有机成分木质素。因此，可认为通过烧成稻谷的稻壳中的有机成分被去除，因而来源于稻谷的多孔质二氧化硅体变白。

接着，对稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体实施利用SEM和FE-SEM的观察。

图5是实验例的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的SEM图像和FE-SEM图像。图5(a)是稻谷的稻壳的SEM图像，图5(b)是来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的FE-SEM图像，图5(c)和图5(e)是稻谷的稻壳的FE-SEM图像，图5(d)和图5(f)是来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的FE-SEM图像。

此外，图5(c)、图5(e)、图5(d)和图5(f)分别是放大率不同的图像。

从图5(a)和图5(b)的图像可以确认到，稻谷的稻壳表面的可见的凹凸结构在成为来源于稻谷的多孔质二氧化硅体后也得到维持。另一方面，从图5(c)～图5(f)的图像可以确认到，稻谷的稻壳的表面比较光滑，相反，来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面形成了如聚集了小粒子那样的多孔质结构。此外，如图5(f)所示，可以确认到该多孔质结构通过集合数nm～数十nm的粒子状结构而形成。FE-SEM观察时所实施的锇的涂覆厚度为约2nm，因此微细的多孔质结构可能会被锇掩埋。因此，可认为实际来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面具有可从图5(d)和图5(f)确认到的微细结构以上的微细结构。通过以上的形态观察，可以确认到从稻谷的稻壳可得到具有非常微细的多孔质结构的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体。

为了确认是否真正得到了由二氧化硅构成的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体，对稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体实施利用XPS和EDS的元素分析。

图6是表示实验例中的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用XPS的分析结果的图形。符号a的图形是来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的图形，符号b的图形是稻谷的稻壳的图形。图6的纵轴表示光电子检测强度(Intensity，单位：CPS)，横轴表示结合能(Binding Energy，单位：eV)。关于图6中的图形a和图形b，为了便于比较对峰的位置进行了垂直排列，并不表示图形a侧的光电子检测强度比图形b大。这在后述的图8的图形中也同样。

图7是实验例的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用EDS的分析结果的图形。图7(a)是表示来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用EDS的分析结果的图形，图7(b)是表示稻谷的稻壳的利用EDS的分析结果的图形。图7(a)和图7(b)的纵轴表示计数(Counts，单位：103个)，横轴表示X射线的能量(单位：keV)。此外，图7(a)和图7(b)的纵轴的尺度不同。

首先，根据XPS的结果，如图6所示，在所有样品中，在530eV、100eV和145eV附近分别确认到O 1s、Si 2p和Si 2s的峰。此外，关于稻谷的稻壳，在280eV和400eV附近分别确认到C 1s和K 2s的峰。即，可以确认到通过盐酸处理和烧成，稻谷的稻壳所包含的金属成分(尤其钾)和有机成分被去除而残留二氧化硅。

对于EDS也同样，确认到在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体(参照图7(a))中，与稻谷的稻壳(参照图7(b))相比，在0.3eV附近的碳的峰减小，在1.75eV附近的硅的峰和在0.5eV附近的氧的峰增加。

此外，图7(b)中，检测到的稻谷的稻壳的硅比一般值多。这可认为，硅所集中存在的稻谷的稻壳表面被EDS读取。

此外，根据XPS和EDS这两个结果，可以确认到实验例的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体中残存有微量的碳。该结果显示了如下可能性：一部分碳未因烧成而损失，以碳化硅残留在多孔质二氧化硅中。

接下来，为了实施来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面的化学结构调查，实施利用FT-IR的分析。

图8是表示实验例的稻谷的稻壳和来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的利用FT-IR的分析结果的图形。图8(a)是整体图形，图8(b)是将图8(a)的4000～2800cm^-1的部分放大而表示的图形，图8(c)是将图8(a)的1200～800cm^-1的部分放大而表示的图形。符号a的图形是来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的图形，符号b的图形是稻谷的稻壳的图形。图8(a)～8(c)的纵轴表示红外线吸收率(Absorbance，单位：a.u)，横轴表示波数(Wavenumbers，单位：cm^-1)。

首先，如图8所示，来自稻谷的稻壳和多孔质二氧化硅均可以确认到来源于Si-O-Si的非对称振动的1027cm^-1附近和793cm^-1附近的峰。此外，关于稻谷的稻壳，确认到来自纤维素等有机成分的起因于C-H伸缩的3000～2870cm^-1附近的峰和起因于变角振动的1430～1250cm^-1附近的峰等。关于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体，可以确认到在稻谷的稻壳的光谱中确认到的来自有机成分的峰消失。此外，关于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体如图8(b)所示，虽然微弱，但在3800～3000cm^-1附近可以确认到缓慢的峰。此外，如图8(c)所示，也可以确认到在945cm^-1附近存在Si-O-Si的肩峰。这来自Si-OH。因此，可认为在来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面存在Si-OH，其形成与二氧化硅内部的Si-O-Si结构连接的结构。

接下来，为了调查来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的晶体结构，实施利用X射线衍射的分析。

图9是表示实验例的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的X射线衍射结果的图形。图9的纵轴表示强度(Intensity，单位：a.u)，横轴表示2θ(单位：°)。

结晶性二氧化硅中的一部分被IARC定为1类(表现人类致癌性的物质)。与此相对，非结晶性二氧化硅被定为2类(无法对人类致癌性分类的物质)，是用于食品添加物或医疗用材料等中的生物体亲和性高的物质。当将二氧化硅应用于医疗用途时，结晶性评价是重要的要素。

对于实验例的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体实施利用X射线衍射的分析，结果如图9所示，在2θ＝22.5°附近可以确认到缓慢的峰。因此，来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的二氧化硅可以说是非结晶性。

4－2.纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体

首先，对纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体实施利用TEM的观察和利用光动态散射法的粒径分布测定。

图10是实验例的纳米粒子化的来源于稻谷的的多孔质二氧化硅体的TEM图像。图11是表示实验例的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的粒径分布子的图形。符号a所表示的图形是将来源于稻谷的多孔质二氧化硅体粉碎后，分散于蒸馏水而形成分散液，并在该状态下放置1小时后的上清液的中的粒子的粒径分布。符号b所表示的图形是将来源于稻谷的多孔质二氧化硅体粉碎后，分散于蒸馏水中而成的分散液中的粒子的粒径分布。图11的纵轴表示散射强度(Intensity，单位：％)，横轴表示粒径(Size，单位：nm)。

首先，如图10所示，在纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的内部可看到来自微细孔的孔隙(图10的亮点模样的部分)。因此，可以确认到即使将来源于稻谷的多孔质二氧化硅体粉碎，也维持微细孔。

此外，如图11所示，上清液所包含的粒子的平均粒径为220nm。表现粒径的分散性的PDI为0.221，可以说得到了单分散的粒子(参照图11的图形a)。

另外，本次实验中所使用的装置在粒径的分散很大或存在明显的粗大粒子的情况下无法进行正确的测定。因此，对于分散液中所包含的粒子，由于存在超出测定范围的粗大粒子，因此未能够进行正确的测定(参照图11的图形b)。

接下来，利用通过自动比表面积测定装置所测定的氮气吸脱附等温线求出纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面积和细孔直径。

图12是实验例的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的氮气吸脱附等温线的图形。+所表示的曲线表示吸附，○所表示的曲线表示脱离。图12的纵轴表示吸附量(Volume Absorbed，单位：/g STP)，横轴表示相对压力(Relative Pressure，P/P0)。

图13是表示IUPAC的等温线分类和滞回模式分类的图形。图13(a)是表示等温线分类(I～VI 6种)的图形，图13(b)是表示滞回模式分类(H1～H4 4种)的图形。此外，图13的图形的纵轴和横轴所表示的意义与图12的纵轴和横轴相同。

图14是表示实验例的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的细孔直径分布的图形。图14的纵轴表示细孔容积(Pore Volume，单位：cm³/g·nm)，横轴表示细孔直径(Pore Diameter，单位：nm)。

对于纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体，从图12所示的吸脱附等温线通过BET法求出比表面积和平均细孔直径，结果，比表面积为334m²/g，平均细孔的大小为3.57nm。因此，可以确认到实验例的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体是具有介孔的多孔质物质。

关于氮气吸脱附等温线的形状，IUPAC公开了以细孔形状与氮气吸脱附等温线的关系性为模型的分类(参照图13)。在该分类中，I型表示微孔(2nm以下的细孔)的存在可能性，IV型和V型表示介孔(2～50nm的细孔)的存在可能性。此外，II型和III型表示不存在细孔或大孔(50nm以上的细孔)的存在可能性。VI型是少见的类型，表示在没有细孔的平滑表面吸附有阶段性的多分子层。

同样地，对于滞回模式，IUPAC也公开了分类。H1型是在具有大小的球形粒子的聚集体(或其团块)的情况下可见的滞回模式。H2型是在二氧化硅凝胶等中可见的难以确定细孔直径和细孔形状的滞回模式。H3型和H4型是表示存在狭缝型细孔的滞回模式。此外，H3型在存在平板状粒子的聚集体等的情况下也可能看到，H4型与等温线的I型同样，在存在微孔的情况下也可能看到。

实验例的纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的吸脱附等温线中，如图12所示，可以确认到吸附过程(参照+所表示的曲线)和脱离过程(参照○所表示的曲线)不一致的滞回。由于低压时的吸附量的上升急，因此可以判断相当于IV型的等温曲线。此外，关于滞回，吸附侧和脱离侧的曲线微微水平地接近，因此可认为相当于H3型或H4型的等温曲线。

与上述FE-SEM图像(参照图5(f))比较后可以认为，由于从FE-SEM图像确认到了数nm～数十nm程度的细孔，因此不仅来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面存在微细结构，内部也同样存在微细结构。

此外，从FE-SEM图像无法确认到狭缝状或平板状细孔的存在。

接下来，为了求出纳米粒子化的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的细孔直径分布，利用BJH法从图12的吸脱附等温线求出细孔直径分布。其结果，如图14所示，可以确认到来源于稻谷的多孔质二氧化硅体具有大致均匀的多孔质结构。

4－3.复合纳米纤维

首先，对实验例的复合纳米纤维和用于比较的不含二氧化硅体的纳米纤维实施利用SEM和TEM的观察。

图15是表示用于比较的不含二氧化硅体的纳米纤维的利用SEM的观察结果的图。图15(a)和图15(b)分别是倍率不同的SEM图像，图15(c)是从SEM图像求出的表示纤维直径分布的图形。图15(c)以及后述的图16(c)、图17(c)、图18(c)的纵轴表示频度(Frequency，单位：％)，横轴表示纤维直径(Diameter，单位：nm)。

图16是表示在实验例中由相对于PCL添加了10wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维(以下，称为复合纳米纤维A)的利用SEM的观察结果的图。图16(a)和图16(b)分别是倍率不同的SEM图像，图16(c)是从SEM图像求出的表示纤维直径分布的图形。

图17是表示在实验例中由相对于PCL添加了20wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维(以下，称为复合纳米纤维B)的利用SEM的观察结果的图。图17(a)和图17(b)分别是倍率不同的SEM图像，图17(c)是从SEM图像求出的表示纤维直径分布的图形。

图18是表示在实验例中由相对于PCL添加了30wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维(以下，称为复合纳米纤维C)的利用SEM的观察结果的图。图18(a)和图18(b)分别是倍率不同的SEM图像，图18(c)是从SEM图像求出的表示纤维直径分布的图形。

图19是在实验例中由相对于PCL添加了10wt％的含药物多孔质二氧化硅体而成的溶液制造的复合纳米纤维的TEM图像。图19(a)和图19(b)分别是倍率不同的TEM图像，但是图19(b)表示是将图19(a)中示出的四边形框附近放大后的图。

首先，如图15～18所示，确认到在所有试样中，均可制造由具有纳米大小的纤维直径的纳米纤维构成的无纺布。此外，如图15(c)、图16(c)、图17(c)和图18(c)所示，不含二氧化硅体的纳米纤维的平均纤维直径为637nm，复合纳米纤维A的平均纤维直径为684nm，复合纳米纤维B的平均纤维直径为750nm，复合纳米纤维C的平均纤维直径为885nm。因此，可以确认到平均纤维直径随着含药物多孔质二氧化硅体的添加量的增加而增加。

如图16～18所示，在添加有含药物多孔质二氧化硅体的试样中，在纤维表面可以确认到疙瘩状突起。

如图19所示，可以确认到复合纳米纤维的纳米纤维的内部也掩埋有含药物多孔质二氧化硅体，其一部分推压纳米纤维的表面而形成疙瘩状突起。也可以确认到纳米粒子化的含药物多孔质二氧化硅体的粒子与纳米纤维的纤维直径为相同程度的大小，因此含药物多孔质二氧化硅体一个一个并排存在于纳米纤维中。

此外，如图19(b)所示，可以确认到含药物多孔质二氧化硅体的看起来像小粒子聚在一起那样的多孔质结构(参照图19(b)的中央附近)。即，可以确认到即使经由静电纺丝工序，也维持构成含药物多孔质二氧化硅体的来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的微细孔。

接下来，对含药物多孔质二氧化硅体和复合纳米纤维实施尿囊素的释放试验。

图20是表示尿囊素的紫外可见光吸光光谱的标准曲线的图形。图20的纵轴表示吸光度(Absorbance，单位：Abs)，横轴表示浓度(Concentration，单位：ppm)。

图21是表示实验例的尿囊素释放的样子的图形。图21(a)是表示实验例的含药物多孔质二氧化硅体的尿囊素释放的情况的图形，图21(b)是表示含尿囊素纳米纤维、复合纳米纤维A、复合纳米纤维B和复合纳米纤维C的尿囊素释放的情况的图形。图21(b)的符号a所表示的是含尿囊素纳米纤维的图形，符号b所表示的是复合纳米纤维A的图形，符号c所表示的是复合纳米纤维B的图形，符号d所表示的是复合纳米纤维C的图形。图21的纵轴表示尿囊素的释放率(Cumulative release，单位：％)，横轴表示时间(Time，单位：图21(a)为分钟，图21(b)为小时)。此外，关于含药物多孔质二氧化硅体的尿囊素的释放比率将最终的释放量作为100％进行计算。另一方面，对于含尿囊素纳米纤维，根据其添加量求出100％的释放。

首先，如图21(a)所示，来自含药物多孔质二氧化硅体的尿囊素释放从1小时左右开始达到平衡状态。之后，由于尿囊素浓度几乎不增加，因此认为在实验开始1小时左右释放了几乎全部尿囊素。由此，根据预先制作的尿囊素紫外可见光吸收光谱的标准曲线(参照图20)计算含药物多孔质二氧化硅体的尿囊素含量。其结果，含药物多孔质二氧化硅体的尿囊素含量相对于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体为16wt％。

接着，从上述尿囊素含量求出各复合纳米纤维中的尿囊素量，计算各复合纳米纤维的尿囊素的释放率(参照图21(b))。

关于含尿囊素纳米纤维，在实验开始后的10小时内，快速地释放尿囊素，然后慢慢地释放变缓，在120小时后，释放了所含的尿囊素的80％。实验初期快速地释放尿囊素显示出尿囊素可能集中存在于纳米纤维的表面附近。尿囊素是极性分子，因此与DMF的亲和性高，与DCM和PCL的亲和性低。因此认为，在静电纺丝工序中，当溶剂挥发时，随着DMF浓度的变化尿囊素移动到了纳米纤维表面。缓释开始初期释放出大量药物的现象称为初期突释，在不易控制药物浓度方面考虑，认为不宜作为缓释剂来使用。

另一方面，对于各复合纳米纤维，在实验开始初期的10小时，从复合纳米纤维C(添加了30wt％的含药物多孔质二氧化硅体)中释放了约20％的尿囊素，从复合纳米纤维B(添加了20wt％的含药物多孔质二氧化硅体)中释放了约15％的尿囊素，从复合纳米纤维A(添加了10wt％的含药物多孔质二氧化硅体)中释放了约5％的尿囊素。该值与含尿囊素纳米纤维相比明显小，认为这与存在于来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的表面的Si-OH基和Si-O-Si键的作用有关。Si-OH基是具有强极性的官能团，Si-O-Si键虽然不及Si-OH基，但也具有极性。因此认为来源于稻谷的多孔质二氧化硅体与尿囊素的亲和性高，在其微细孔中含有尿囊素，从而能够防止静电纺丝时尿囊素向纳米纤维的表面移动。

此外，尿囊素的初期释放随着含药物多孔质二氧化硅体的添加量的增加而增多。认为与在纳米纤维的表面向外部露出的含药物多孔质二氧化硅体的量有关。随着含药物多孔质二氧化硅体的添加量的增加，纳米纤维中的含药物多孔质二氧化硅体的密度升高，其结果可能使在纳米纤维表面露出的含药物多孔质二氧化硅体增加。

此外，关于30小时之后的释放速度，可以确认到含尿囊素纳米纤维最快，复合纳米纤维的释放速度较慢。认为这是因为，来源于稻谷的多孔质二氧化硅体的微细孔切断着其内部所含有的尿囊素的溶出路径。

各复合纳米纤维中，即使含药物多孔质二氧化硅体的添加量增加，在30小时以上的释放速度上也未见较大差异。认为这是因为，含药物多孔质二氧化硅体在纳米纤维中一个一个并排存在，所以含药物多孔质二氧化硅体不会妨碍来自其他含药物多孔质二氧化硅体的尿囊素的释放。因此认为，为了控制药物释放，有必要控制单位面积的纳米纤维的量。由于纳米纤维非常细，因此为了控制单位面积的纳米纤维的量，即使层叠纳米纤维，例如，用作创伤被覆剂时也不会存在障碍。即，认为实验例的复合纳米纤维作为用于创伤被覆剂的缓释材料具有优异的性能。

5.结论

依据以上实验例，可以确认到根据本发明的复合纳米纤维的制造方法确实能够制造本发明的复合纳米纤维。

此外，可以确认到本发明的复合纳米纤维能够优选用作缓释材料。