JP2004002586A - Polysaccharide complex and method for producing the same - Google Patents
Polysaccharide complex and method for producing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004002586A JP2004002586A JP2002171104A JP2002171104A JP2004002586A JP 2004002586 A JP2004002586 A JP 2004002586A JP 2002171104 A JP2002171104 A JP 2002171104A JP 2002171104 A JP2002171104 A JP 2002171104A JP 2004002586 A JP2004002586 A JP 2004002586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polysaccharide
- chitosan
- oxidized
- complex
- salt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然物由来の多糖類からなる複合体及びその製造方法に関するものであり、この製造方法によると水系で簡便な手法にて、容易に複合体を得ることが可能な多糖類複合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、天然多糖類は新しいタイプの生分解性高分子材料として、また生体親和性材料として注目され、その利用について多くの研究がなされ、数々の知見が報告されている。例えば、特開２０００−５２９６号公報には多糖類複合体を用いた医療用接着剤が、特開平８−２２４２９３号公報には、キトサン、アルギン酸、キチンを用いた創傷治療剤が、記載されている。
【０００３】
特にキチン、キトサンは生物活性効果のある生体親和性材料として注目されている。
キトサンはカニやエビなどの甲殻類、カブトムシやコオロギなどの昆虫類の骨格物質として存在し、また菌類や細胞壁にも存在するキチン（Ｎ−アセチルＤ−グルコサミン残基が多数、β−（１，４）−結合した多糖類）の脱アセチル化合物でグルコサミンのβ−（１，４）−結合した多糖類であり、唯一の天然カチオン性多糖類としても利用されている。一般のキトサンは酢酸、乳酸、塩酸などの酸と塩を形成し水に溶解するが、中性からアルカリ性では溶解しない。従って、これらのキトサンを用いた複合体は、酸性領域でのみ水溶性となる。
【０００４】
多糖類複合材料の製造方法として、特開２０００−５２９６号公報にあるような、キトサンとアルギン酸、ペクチンなどの天然の酸性多糖類を用いて多糖類の複合体を製造する手法も考えられているが、これらの天然多糖類は主にヘテロ多糖類が多く、天然物故に糖残基の分布や導入される側鎖の影響など、制御不能な部分が多かった。
また、天然の多糖類にアニオン性の官能基を導入した多糖類の誘導体とキトサンとを用いて複合体を製造する手法も知られているが、これらの多糖類は分子間、分子内での置換基の分布が制御し難い上、天然に存在する物質ではないため、導入した置換基が生体内に影響を与える可能性がある。
一方、多糖類に、生体適合性の高いウロン酸構造、水溶性を付与するために、多糖類を酸化する方法が知られているが、従来の四酸化二窒素を用いた酸化方法では、酸化剤の毒性が強く、また、酸化の制御が困難で分子間、分子内での置換基の分布が制御し難いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、加工適性の良く、構造が均一で、高い安全性と安定した作用機序をもつ多糖類複合体およびその製造方法を提供することにある。また、より安全な試薬を用いて、温和な反応条件下で簡便な精製工程で容易かつ安価に得ることのでき、中性領域での複合化が可能であり、酸やアルカリによる中和処理を必要とせず塩の影響をなくすことも可能で、且つ酸性、アルカリ性の両領域で完全に水溶性となる多糖類複合体およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、酸化により多糖類のピラノース環の６位にカルボキシル基又はその塩を導入した酸化多糖類とキトサンからなることを特徴とする多糖類複合体である。
【０００７】
請求項２の発明は、前記酸化多糖類と前記キトサンによりポリイオンコンプレックス構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多糖類複合体である。
【０００８】
請求項３の発明は、前記酸化多糖類が、水に溶解又は分散させた多糖類を水系で、Ｎ−オキシル化合物の触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化する方法により得られ、かつ天然多糖類のピラノース環中６位の１級水酸基を選択的に酸化されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の多糖類複合体である。
【０００９】
請求項４の発明は、前記キトサンとして、その構成単糖であるグルコサミンとＮ−アセチルグルコサミンの比率が、４５：５５から５５：４５の範囲にある水溶性キトサンを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多糖類複合体である。
【００１０】
請求項５の発明は、前記酸化多糖類に含まれるカルボキシル基又はその塩が、該酸化多糖類の構成単糖に対し１０〜１００モル％であり、前記キトサンに含まれるアミノ基又はその塩の割合が、該キトサンの構成単糖に対し２０〜１００モル％であり、かつ該酸化多糖類と該キトサンによりポリイオンコンプレックス構造が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多糖類複合体である。
【００１１】
請求項６の発明は、前記酸化多糖類に含まれるカルボキシル基又はその塩が、該酸化多糖類の構成単糖に対し、９０〜１００モル％の範囲にある水溶性酸化多糖類を用いることを特徴とする請求項５に記載の多糖類複合体である。
【００１２】
請求項７の発明は、前記酸化多糖類に含まれるカルボキシル基又はその塩と前記キトサンに含まれるアミノ基又はその塩が、モル比で１０：１〜１：１０の間にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多糖類複合体である。
【００１３】
請求項８の発明は、少なくとも多糖類のピラノース環の６位にカルボキシル基又はその塩を導入した酸化多糖類とキトサンを水溶液中に、溶解又は分散させることによりイオンコンプレックスを形成させ、水に不溶化させてなることを特徴とする多糖類複合体の製造方法である。
【００１４】
請求項９の発明は、少なくとも多糖類のピラノース環の６位にカルボキシル基又はその塩を導入した酸化多糖類とキトサンを溶解又は分散させた水溶液を、酸又はアルカリで中和処理することによりイオンコンプレックスを形成させ、水に不溶化させてなることを特徴とする多糖類複合体の製造方法である。
【００１５】
請求項１０の発明は、少なくとも１種類以上の酸化多糖類及びキトサンを溶解又は分散させた水溶液を予め別々に調製しておき、各水溶液を混合することでイオンコンプレックスを形成させ、水に不溶化させることを特徴とする多糖類複合体の製造方法である。
【００１６】
請求項１１の発明は、前記多糖類を酸化しカルボキシル基又はその塩に変換する酸化方法が、水に溶解又は分散させた多糖類を水系で、Ｎ−オキシル化合物の触媒の存在下、酸化剤を用いて酸化する方法であり、かつ天然多糖類のピラノース環中６位の１級水酸基を選択的に酸化することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の多糖類複合体の製造方法である。
【００１７】
請求項１２の発明は、前記キトサンとして、その構成単糖であるグルコサミンとＮ−アセチルグルコサミンの比率が、４５：５５から５５：４５の範囲にある水溶性キトサンを用いることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の多糖類複合体の製造方法である。
【００１８】
請求項１３の発明は、前記酸化多糖類に含まれるカルボキシル基又はその塩が、該酸化多糖類の構成単糖に対し１０〜１００モル％であり、かつ前記キトサンに含まれるアミノ基又はその塩の割合が、該キトサンの構成単糖に対し２０〜１００モル％であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の多糖類複合体の製造方法である。
【００１９】
請求項１４の発明は、前記酸化多糖類に含まれるカルボキシル基又はその塩が、該酸化多糖類の構成単糖に対し、９０〜１００モル％の範囲にある水溶性酸化多糖類を用いることを特徴とする請求項１３に記載の多糖類複合体の製造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明は、酸化多糖類とキトサンからなることを特徴とする多糖類材料である。
【００２１】
本発明における酸化多糖類は、天然多糖類の水酸基を酸化し、カルボキシル基またはその塩を導入した多糖類であれば、原料の天然多糖類の種類、由来などは特に限定されるものではないが、特にほとんど単一の構成単糖が直鎖状に連なったセルロース、キチン、デンプンが好ましい。
【００２２】
さらに、本発明の酸化多糖類は、ピラノース環６位の水酸基をカルボキシル基またはその塩に酸化したもので、これらの糖類は一般にウロン酸と呼ばれる。アルギン酸、ペクチン、ヒアルロン酸などウロン酸は天然にも存在するが、主にヘテロ多糖類が多く、天然物故に糖残基の分布や導入される側鎖の影響など、制御不能な部分が多い。
【００２３】
本発明では、酸化多糖類は構成単糖の６位の一級水酸基が選択的に酸化されたウロン酸構造をもつ多糖類が好ましい。また、本発明に用いられる酸化多糖類は、カルボキシメチル化など多糖類への誘導体化によるカルボキシル基の導入とは異なり、１つのピラノース環内に１つだけ６位に選択的にカルボキシル基が導入され、分子間、分子内での分布が均一であり、且つ、水酸基へエステルまたはエーテル結合により置換基を導入するものではない為イオンコンプレックスを形成する際の立体障害による影響が少ない。また、生体内外で分解された後の置換基の影響がない。例えばセルロースが酸化されたものはセロウロン酸と呼ばれ、グルクロン酸がβ−１，４結合で連なっている。デンプンが酸化されたものはアミロウロン酸と呼ばれ、グルクロン酸がα−１，４結合で連なっている。キチンが酸化されたものはキトウロン酸または６−オキシキチンと呼ばれ、Ｎ−アセチルグルコサミノウロン酸（Ｎ−アセチルグルコサミンの６位炭素がカルボキシル基になったもの）がβ−１，４結合で連なっている。
【００２４】
以下、本発明の酸化多糖類を得る為の酸化方法について述べる。
本発明における酸化方法はＮ−オキシル化合物などの触媒の存在下で、水に溶解又は分散させた多糖類を水系で処理することを特徴とする。
また、以下の方法により、多糖類のピラノース環の６位に選択的に酸化し、カルボキシル基又はその塩を導入することができる。
【００２５】
本発明の酸化多糖類は、Ｎ−オキシル化合物（オキソアンモニウム塩）の存在下、酸化剤を用いて、原料の多糖類を酸化することにより得ることができる。Ｎ−オキシル化合物としては、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジン−Ｎ−オキシル（以下ＴＥＭＰＯと称する）などが挙げられる。この酸化方法では、酸化の程度に応じて、カルボキシル基を均一かつ効率よく導入できる。この酸化反応は、前記Ｎ−オキシル化合物と、臭化物又はヨウ化物との共存下で行うのが有利である。臭化物又はヨウ化物としては、水中で解離してイオン化可能な化合物、例えば、臭化アルカリ金属やヨウ化アルカリ金属などが使用できる。
【００２６】
酸化剤としては、ハロゲン、次亜ハロゲン酸，亜ハロゲン酸や過ハロゲン酸又はそれらの塩、ハロゲン酸化物、窒素酸化物、過酸化物など、目的の酸化反応を推進し得る酸化剤であれば、いずれの酸化剤も使用できる。
【００２７】
本発明における酸化多糖類調製の為の酸化方法では、単糖の６位の炭素を選択的に酸化するものである。Ｎ−オキシル化合物は触媒としての量で済み、例えば、多糖類の構成単糖のモル数に対し、１０ｐｐｍ〜５％あれば充分であるが、０．０５％から３％が好ましい。
【００２８】
本発明の酸化反応条件などは特に限定されず、原料の性状、使用する設備などによって最適化されるべきであるが、臭化物やヨウ化物との共存下で酸化反応を行うと、温和な条件下でも酸化反応を円滑に進行させることができ、カルボキシル基の導入効率を大きく改善できる。
【００２９】
臭化物及び／又はヨウ化物の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択でき、例えば、多糖類の構成単糖のモル数に対し０〜１００％である。しかし、反応効率の点から、１〜５０％が好ましい。
【００３０】
本発明における多糖類の酸化反応は、例えばＮ−オキシル化合物にはＴＥＭＰＯを用い、臭化ナトリウムの存在下、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いて行うのが好ましい。
【００３１】
本発明における多糖類の酸化反応では、構成単糖残基の１級水酸基への酸化の選択性を上げ、副反応を抑える目的で、反応温度は室温以下、より好ましくは系内を５℃以下で反応させることが望ましい。
【００３２】
また、本発明の酸化多糖類の酸化方法では、その反応効率の為に反応中は系内をアルカリ性に保つことが好ましい。この時のｐＨは９〜１３、より好ましくはｐＨ１０〜１２に保つとよい。
【００３３】
更に、この酸化方法はｐＨを一定値に保つ際に添加されるアルカリの量により酸化度を制御できることを特徴としている。糖残基１モルに対し、添加するアルカリが１モルであると、全ての糖残基中６位の一級水酸基がカルボキシル基にまで酸化される。
従って、アルカリや次亜塩素酸ナトリウムの添加量を少なくしてカルボキシル基の量も少なくすれば、酸化多糖類とキトサンとの接点も少なくなり、複合体の物性を制御する因子となり得る。
【００３４】
本発明では、酸化多糖類中のカルボキシル基及びその塩が、該酸化多糖類の構成単糖の１０モル％から１００モル％である酸化多糖類を用いる。この範囲にあれば、キトサンとイオンコンプレックスを形成し、水不溶性の複合体が得られるため、要求される複合体物性に応じて任意の量に選定できる。
更に、酸化多糖類中のカルボキシル基及びその塩が、該酸化多糖類の構成単糖の９０モル％から１００モル％である酸化多糖類を用いると、酸化多糖類の水への溶解性が高くなり、より均一にキトサンとイオンコンプレックスを形成し、水不溶性の複合体が得られるため、成膜性が良いなどの利点があり、好ましい。
【００３５】
また、酸化の出発原料となる多糖類で特に結晶性が高いものは酸化効率が悪い。従って、それぞれの溶液に一旦溶解させ、再生処理を施した多糖類などを用いるとそれらが改善される。
【００３６】
また、酸化多糖類の６位カルボキシル基はナトリウム塩など塩で存在する方が安定である。これらの酸化多糖類の塩を水溶液にして塩酸など酸を添加するか、イオン交換樹脂を用いることなどにより、ＣＯＯＨ型に変えることも可能である。
【００３７】
本発明の多糖類としてのキチン又はキトサンは、Ｎ−アセチルグルコサミンとグルコサミンがβ−１、４グリコシド結合した多糖で、グルコサミンの割合が０〜１００％である多糖のことをいう。一般にＮ−アセチルグルコサミンの割合が多いものをキチンといい、グルコサミンの割合が多いものをキトサンという。これらのキチン・キトサンは蟹やエビ、さらには菌類などのキチンを含む共存物質から、脱灰、除タンパク、脂質および色素の除去などの工程を経て精製される。これらの工程では条件によりＮ−アセチルグルコサミンのアセチル基が加水分解され、グルコサミンの割合が増える。一般的にはキトサンはこれらの工程と同時か、この工程で得られたキチンを更に酸やアルカリで加水分解して脱アセチル化して得られる。
【００３８】
本発明におけるキトサンは、原料や精製方法、重合度等については特に限定されるものではない。また、本発明におけるキトサンは、一般的には前記したとおりだが、本発明ではグルコサミンの割合が２０から１００％である多糖を用いることが好ましい。グルコサミンは遊離のアミノ基を持つ為、この割合も本発明の複合体の物性を制御する因子となりうる。
【００３９】
Ｎ−アセチル基とアミノ基の割合は、酸やアルカリによるキチン・キトサンの加水分解による脱アセチル化や、無水酢酸などを用いたＮ−アセチル化により制御可能である。脱アセチル化の際には加水分解の反応時間などにより、Ｎ−アセチル化では試薬の添加量などによりアミノ基の割合を制御できる。また、均一な分布のキトサンを得る為には、両反応ともに均一系で行う必要がある。
【００４０】
また、キトサンをＮ−アセチル化、またはキチンの均一系脱アセチル化反応により調製したキトサンで、構成単糖の全モル数に対し、アセチル基量４５−５５％のものは幅広いｐＨ領域で水に可溶である。このアセチル化率が４５から５５％の水溶性キトサンを調製する場合は、均一系で反応させることが重要となる。この水溶性キトサンは幅広いｐＨ領域の水に可溶なため、酸性溶液ではもちろん、ウロン酸塩の塩基性を示す水溶液中でも溶解することができ、塩基性でもウロン酸とキトサンの均一な分布の複合体が製造できる。また、この水溶性キトサンを対イオンなく水に溶解させたものと、ウロン酸（ＣＯＯＨ型）を用いてイオンコンプレックスを形成させた複合体は、対イオンの除去作業を必要としない。そして、複合体の他に副生成物として例えば塩化ナトリウム、酢酸ナトリウムなどの低分子量の塩を生成しない為、それらの除去の必要も、生体内における塩の影響もない。
【００４１】
ここで、キトサンのグルコサミンとＮ−アセチルグルコサミンの比率は、一般に脱アセチル化度或いはＮ−アセチル化度（（Ｎ−アセチル化度（％））＝１００％―（脱アセチル化度（％））と呼ばれ、コロイド滴定や、ＫＢｒ錠剤法による赤外分光法（ＩＲ）、或いは酸性溶液に溶解して核磁気共鳴分光法（ＮＭＲ）等により求めることができる。
【００４２】
次に多糖類複合体の説明をする。
多糖類複合体を形成する酸化多糖類は２種類以上でもかまわなく、またその組み合わせ、混合比は、多糖類複合体を形成する範囲であれば特に限定されるものではない。特に、本発明で用いる酸化多糖類は、溶解性が高く、粘度が低いため、非常に高濃度であっても、均一な複合体を形成することができるという利点がある。多糖類水溶液の濃度は複合体の要求物性に応じて幅広い範囲で選択できる。
【００４３】
複合体を形成する多糖類は分子レベルで複合化させる為にも、適した溶媒で溶解させてイオンコンプレックスを形成させることが好ましい。すなわち、図１に示すように酸化多糖類由来のＣＯＯ−とキトサン由来のＮＨ３＋によりイオンコンプレックス構造を形成させることが好ましい。
また、中でも、水を媒体に用いるのが好ましい。また、必要に応じてエタノールやアセトンなどの溶媒を添加することもできる。
【００４４】
また、本発明の複合体には使用目的に応じ、種々添加剤を加えることができる。例えば、医薬、化粧品、香料、防菌剤、消臭剤、生理活性物質、農薬、架橋剤、可塑剤、硬化剤などを添加することも可能である。これらの添加剤を加える手順は特に限定されるものではなく、複合体形成を阻害しない範囲であれば多糖類水溶液に添加するか、複合体形成後に含浸、塗布、貼り合わせなどにより加えることもできる。
以下に本発明の多糖類複合体のポリイオンコンプレックスを形成する方法を例示する。
【００４５】
まず第１の方法は、前記酸化多糖類又はその塩を分散又は溶解させた水溶液と、前記キトサン又はその塩を分散又は溶解させた水溶液を添加すると、酸化多糖類とキトサンはポリイオンコンプレックスを形成して水に不溶化する。この際予め溶液中に薬剤成分を含ませてもよい。必要に応じて、水洗処理を施せば、対イオン同士の塩を除去することができる。また均一な多糖類複合体を得るためには十分に攪拌しながら混合することが好ましい。
【００４６】
さらに第２の方法では、まず前記酸化多糖類と前記キトサンを共に溶解又は分散させた溶液を調製し、よく攪拌しながら酸又はアルカリで中和処理することにより、酸化多糖類とキトサンのポリイオンコンプレックスを形成させて水不溶化させて本発明の多糖類複合体を得ることができる。必要に応じて、水洗することで中和により生じた塩を除去することが可能である。また中和の手法は特に限定されるものではなく、複合体の要求特性に応じて選択できる。
【００４７】
酸化多糖類は幅広いｐＨ領域で溶解する為、酸性の溶液にも溶解する。従ってキトサンの酸性水溶液に粉末、或いは水溶液で酸化多糖類を添加して溶解させると、両多糖類を溶解した酸性水溶液を調製できる。また逆に、脱アセチル化度が４５から５５％の水溶性キトサンは幅広いｐＨ領域で水に溶解するため、酸化多糖類のアルカリ性の水溶液に粉末、或いは水溶液で水溶性キトサンを添加して溶解させると、両多糖類を溶解したアルカリ性水溶液を調製できる。従って添加する薬剤成分の特性に合わせて、酸性とアルカリ性の液性を選択することも可能である。
【００４８】
この方法により得られる多糖類複合体は、カチオン性、アニオン性の両多糖類が均一に分散した溶液からポリイオンコンプレックスを形成する為に、含まれる多糖類の分布がより均一な複合体となる。さらにこの多糖類複合体はポーラスな構造を有する為に水に膨潤させたときの引張り伸びが大きいなどの特徴を有する。
【００４９】
さらに第３の方法は、前記酸化多糖類及び前記キトサンを溶解又は分散させた水溶液を予め別々に調製しておき、各々の水溶液を混合することでポリイオンコンプレックスを形成することを特徴とするものである。
【００５０】
ここでキトサンとして脱アセチル化度が４５から５５％の水溶性キトサンを、酸化多糖類として予め対イオンを除いたＣＯＯＨ型を用いて、それぞれの水溶液を混合してポリイオンコンプレックスを形成すると、対イオン塩の生成がなく、塩の除去作業を必要とせず、また生体内における塩の影響もないため、特に好ましい。
【００５１】
水溶液を混合する手法は特に限定されるものではなく、複合体の要求特性に応じて選択できる。例えば酸化多糖類或いはキトサンの一方の溶液をキャストして乾燥皮膜を形成してから、その上にもう一方の溶液をキャストしてその界面にポリイオンコンプレックスを形成する等の手法も適用できる。
【００５２】
また、本発明の多糖類複合体は必要に応じ乾燥させることもできる。乾燥後の複合体は水に溶解しないが膨潤する為、乾燥させた複合体を水などの溶媒で膨潤させて形状を変化させたり、貼り合わせたり、積層したりすることも可能である。
また多糖類複合体の形状としては、スポンジ状、板状、フィルム状、顆粒状、繊維状、ゲル状、フレーク状、パウダー状など任意に選定できる。
【００５３】
こうして得られる本発明の多糖類複合体は、例えば図１に示すように酸化多糖類由来のＣＯＯ−とキトサン由来のＮＨ３＋によりイオンコンプレックス構造が形成された多糖類複合体である。
【００５４】
本発明の多糖類複合体は、天然多糖類である生体適合性の高いウロン酸類と、Ｎ−アセチルグルコサミン及びグルコサミンから成り、容易に生分解或いは代謝されるため、経口投与の医薬品、経皮吸収用の医薬品、及び外科手術等で生体内にて利用される医療用材料、および農薬、食品、化粧品等として利用できる。
【００５５】
更に、本発明の最大の特徴として、複合体を形成する酸化多糖類とキトサンのカルボキシル基とアミノ基の量を制御し、複合体の物性を制御することが可能である。複合体中の全カルボキシル基及びその塩に対する全アミノ基及びその塩のモル比が１０：１から１：１０の範囲にあれば、要求物性に応じて選定できる。
これらの量は、前述の通り、複合体形成前の多糖類の酸化でカルボキシル基を任意の量に制御した酸化多糖類を用いて制御することも可能である。また、複合体形成前のキトサンのアミノ基を脱アセチル化またはＮ−アセチル化により、任意の量に制御する事も可能である。また、これらの多糖類の配合比を調節する事により、カルボキシル基とアミノ基およびそれらの塩の量を制御することも可能である。
【００５６】
こうしてカルボキシル基とアミノ基およびそれらの塩の量を制御することで、複合体の接点の数はもちろん、それらの多糖類の分子配向などの変化や、余剰の反応基の量、（向き、分布）を調整し、複合体の物性を制御できる。
更に、このようにして制御した余剰の反応基と他の化合物を反応させても良い。
【００５７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
＜製造例１＞
（酸化デンプン（アミロウロン酸ナトリウム塩）の調製）
原料のデンプンは市販のコーンスターチを用いた。デンプン５ｇを水１００ｍｌに加熱溶解させ、冷却しておく。このデンプン溶液に、ＴＥＭＰＯ０．１ｇ、臭化ナトリウム１．２５ｇを溶解させた水溶液を加えた。次に、反応系を冷却し、次亜塩素酸ナトリウム水溶液（Ｃｌ＝５％）５０ｇを添加し、酸化反応を開始した。反応温度は常に５℃以下に維持した。反応中は系内のｐＨが低下するが、０．５Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を逐次添加し、ｐＨ１０．７５に調整した。そして６位の１級水酸基の全モル数に対し、１００％のモル数に対応するアルカリ添加量に達した時点で、エタノールを添加し、反応を停止させ、水：アルコール＝２：８よりなる溶液により充分洗浄した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させ、白い粉末状の酸化デンプンを得た。デンプンと得られたアミロウロン酸ナトリウム塩の１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを図２に示す。なお、酸化度は１００％（構成単糖に対するカルボキシル基のモル比＝１００％）であった。
【００５８】
＜製造例２＞
（酸化セルロース（セロウロン酸ナトリウム塩）の調製）
原料のセルロースは市販の再生セルロースを用いた。セルロース５ｇを水３５０ｍｌに懸濁させた。このセルロース溶液に、ＴＥＭＰＯ０．１ｇ、臭化ナトリウム１．２５ｇを溶解させた水溶液を加えた。次に、反応系を冷却し、次亜塩素酸ナトリウム水溶液（Ｃｌ＝５％）５０ｇを添加し、酸化反応を開始した。反応温度は常に５℃以下に維持した。反応中は系内のｐＨが低下するが、０．５Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を逐次添加し、ｐＨ１０．７５に調整した。そして６位の１級水酸基の全モル数に対し、１００％のモル数に対応するアルカリ添加量に達した時点で、エタノールを添加し、反応を停止させ、水：アルコール＝２：８よりなる溶液により充分洗浄した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させ、白い粉末状の酸化セルロースを得た。得られたセロウロン酸ナトリウム塩の１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを図３に示す。なお、酸化度は１００％（構成単糖に対するカルボキシル基のモル比＝１００％）であった。
【００５９】
＜製造例３＞
（酸化キチン（キトウロン酸ナトリウム塩）の調製）
原料となるキチンには蟹ガラから脱灰、除タンパク、脂質および色素の除去などの工程を経て得られた市販のキチンを用いた。
キチンを１０ｇ、４５％水酸化ナトリウム水溶液１５０ｇに浸漬し、室温以下で２時間攪拌した。これに、砕いた氷を８５０ｇ、周りを氷水などで冷やし、攪拌しながら添加した。このアルカリ処理によりキチンはほぼ溶解する。塩酸で中和し、十分に水洗した後、乾燥させないものを試料とした。
この５％キチン懸濁液１００ｇに、ＴＥＭＰＯ０．１ｇ、臭化ナトリウム１．２５ｇを溶解させた水溶液を加え、キチンの固形重量の全体に対する濃度が約２ｗｔ％になるよう調製した。次に、反応系を冷却し、次亜塩素酸ナトリウム水溶液（Ｃｌ＝５％）４０ｇを添加し、酸化反応を開始した。反応温度は常に５℃以下に維持した。反応中は系内のｐＨが低下するが、０．５Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を逐次添加し、ｐＨ１０．７５に調整した。そして６位の１級水酸基の全モル数に対し、１００％のモル数に対応するアルカリ添加量に達した時点で、エタノールを添加し、反応を停止させ、水：アルコール＝２：８よりなる溶液により充分洗浄した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させ、白い粉末状の酸化キチンを得た。得られたキトウロン酸ナトリウム塩の１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを図４に示す。なお、酸化度は１００％（構成単糖に対するカルボキシル基のモル比＝１００％）であった。
【００６０】
＜製造例４、５＞
（酸化度６０％の酸化デンプン（ナトリウム塩）およびセルロース（ナトリウム塩）の調製）
次亜塩素酸ナトリウム水溶液を３０ｇにする以外は、製造例１（酸化デンプンの調製）、製造例２（酸化セルロースの調製）と同様の調整を繰り返し、酸化反応を開始した。ｐＨ維持の為に添加した０．５Ｎ−ＮａＯＨ水溶液が３７ｍｌ（グルコース残基のモル数に対し６０ｍｏｌ％の水酸化ナトリウム）に達したところで反応を停止した。以降酸化セルロースの調製と同様の洗浄を繰り返し、酸化度６０％（構成単糖に対するカルボキシル基のモル比＝６０％）の酸化デンプン（ナトリウム塩）（製造例４）、酸化度６０％（構成単糖に対するカルボキシル基のモル比＝６０％）の酸化セルロース（ナトリウム塩）（製造例５）を得た。
【００６１】
＜製造例６＞
（酸化度３０％の酸化デンプン（ナトリウム塩）の調整）
次亜塩素酸ナトリウム水溶液を１５ｇにする以外は製造例１（酸化デンプンの調製）と同様の調整を繰り返し、酸化反応を開始した。ｐＨ維持の為に添加した０．５Ｎ−ＮａＯＨ水溶液が１９ｍｌ（グルコース残基のモル数に対し３０ｍｏｌ％の水酸化ナトリウム）に達したところで反応を停止した。以降酸化セルロースの調製と同様の洗浄を繰り返し、酸化度３０％（構成単糖に対するカルボキシル基のモル比＝３０％）の酸化デンプン（ナトリウム塩）を得た。
【００６２】
＜製造例７〜１２＞
（酸化多糖類のＣＯＯＨ型の調製）
上記製造例１〜６の酸化多糖類はナトリウム塩として単離される。この粉末をそれぞれ２％水溶液とし、塩酸を用いてｐＨを１に調製した。過剰のエタノールで沈殿濾過、水：アセトン＝１：７よりなる溶液により充分脱塩した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させ、上記したそれぞれの酸化多糖類（アミロウロン酸、セロウロン酸、キトウロン酸、酸化度６０％の酸化デンプン、酸化度６０％の酸化セルロース、酸化度３０％の酸化デンプン）のＣＯＯＨ型を得た。これらのＣＯＯＨ型のウロン酸は電子線マイクロアナライザーにより元素分析を行い、Ｎａが検出されないことを確認した。
【００６３】
＜製造例１３＞
（Ｎ−アセチル化度３０％のキトサンの調製）
脱アセチル化度１００％のキトサン５ｇを１０％酢酸９５ｇに溶解し、メタノール５００ｇで希釈し、攪拌しながら無水酢酸０．９５ｇを加え、室温で１５時間攪拌した。２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を加えて中和するとフレークが析出するので、これを濾過し、メタノール及び水：アセトン＝１：７よりなる溶液により充分に洗浄した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させて、フレーク状のキトサンを得た。このキトサンは水に不溶だが、酸性水溶液には溶解する。得られたキトサンの１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを図５に示す。なお、得られたキトサンのＮ−アセチル化度は、３０％（構成単糖に対するアミノ基のモル比＝７０％）であった。
【００６４】
＜製造例１４＞
（Ｎ−アセチル化度５０％の水溶性キトサンの調製）
脱アセチル化度１００％のキトサン５ｇを１０％酢酸９５ｇに溶解し、メタノール５００ｇで希釈し、攪拌しながら無水酢酸１．５９ｇを加え、室温で１５時間攪拌した。２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を加えて中和するとフレークが析出するので、これを濾過し、メタノール及び水：アセトン＝１：７よりなる溶液により充分に洗浄した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させて、フレーク状のキトサンを得た。このキトサンは水溶性であり、１ｗｔ％の水溶液でｐＨ８．２であった。さらに酸やアルカリを加えてｐＨを変動させても溶解していた。得られたキトサンの１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを図６に、１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを図７に示す。なお得られたキトサンのＮ−アセチル化度は、５０％（構成単糖に対するアミノ基のモル比＝５０％）であった。
【００６５】
＜製造例１５＞
（Ｎ−アセチル化度７０％のキトサンの調製）
脱アセチル化度１００％のキトサン５ｇを１０％酢酸９５ｇに溶解し、メタノール５００ｇで希釈し、攪拌しながら無水酢酸１．９０ｇを加えると１時間程でゲル化したが、そのまま室温で１５時間静置した。ゲルを粉砕した後、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を加えて中和して濾過し、メタノール及び水：アセトン＝１：７よりなる溶液により充分に洗浄した後、アセトンで脱水し、４０℃で減圧乾燥させて、フレーク状のＮ−アセチル化度７０％（構成単糖に対するアミノ基のモル比＝３０％）のキトサンを得た。このキトサンは水に不溶で酸性水溶液にも難溶である。
【００６６】
＜実施例１、２、３＞
キトサンとして１００％脱アセチル化したキトサンと、酸化多糖類として、製造例１から３で作製したものを用いた。キトサンの０．１Ｎ−塩酸水溶液（キトサン固形分濃度１ｗｔ％）の水溶液１００ｍＬに、それぞれの酸化多糖類の２％水溶液５０ｍＬを添加した。０．１Ｎ−ＮａＯＨにより中和し、ゲルを生成させ実施例１、２、３の多糖類複合体を得た。
【００６７】
まず、得られた複合体の赤外分光（ＩＲ）スペクトルを測定した。原料のキトサンと、それぞれの酸化多糖類を粉末のまま混合した複合化していないサンプルとは異なるピークを示した。そこで、複合体の元素分析を行ったところ、Ｎａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属、また、Ｃｌなども検出されなかったことから、キトサンのアミンとウロン酸のカルボキシル基がポリイオンコンプレックスを形成していることが示唆された。さらに、得られた複合体は水に溶解せず、酸で完全に溶解した。そこで、複合体の粉末を重水に懸濁させ、塩化重水素を添加し溶解させた。このサンプルのＮＭＲスペクトルを測定したところ、実施例１ではキトサンとアミロウロン酸のピークがそれぞれ現れた。これらの結果からも、複合体はキトサンとアミロウロン酸がポリイオンコンプレックスを形成していることが示唆された。実施例２および３においても、同様の結果が得られた。
次に、実施例１の複合体の１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを測定し、結果を図８に示す。１Ｈ−ＮＭＲによりキトサンの１位又は２位のプロトンと、酸化多糖類の１位又は５位のプロトンのピーク面積を比較し、これらの多糖類複合体はキトサンのアミノ基と酸化多糖類のカルボキシル基がほぼ１：１モルで存在していることが分かった。
【００６８】
＜実施例４、５、６＞
キトサンとして実施例１で用いた脱アセチル化度１００％のキトサン、製造例１３で作製したＮ−アセチル化度３０％のキトサン、製造例１５で作製したＮ−アセチル化度７０％のキトサンを用い、酸化多糖類として製造例４で作成した酸化度６０％の酸化デンプンを用いて、それぞれキトサンのアミノ基と酸化デンプンのカルボキシル基が１：１モルで存在するように複合体を作製した。具体的には用いた３種類のキトサンをそれぞれ０．１Ｎ−塩酸水溶液（キトサン固形分濃度１ｗｔ％）の水溶液にし、この水溶液に、酸化度６０％の酸化デンプンの２％水溶液５０ｍＬを添加し、０．１Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液で中和し、実施例４、５、６の多糖類複合体を得た。
実施例１と同様に、ＩＲスペクトル、ＮＭＲスペクトルを測定した結果、これらの多糖類複合体もキトサンのアミノ基と酸化セルロースのカルボキシル基がポリイオンコンプレックスを形成していることが、確認できた。
【００６９】
＜実施例７＞
キトサンとして製造例１３で作製したＮ−アセチル化度５０％のキトサンと酸化多糖類としてアミロウロン酸（ＣＯＯＨ型）（製造例７）を用いた。１．２５ｗｔ％のキトサン水溶液１００ｍｌと、２．５ｗｔ％の酸化多糖類水溶液５０ｍｌを混合し、実施例７の多糖類複合体を得た。
得られた複合体を６０℃で乾燥させ、凍結粉砕した後、各種分析を行った。
【００７０】
まず、得られた複合体の赤外分光（ＩＲ）スペクトルを測定した。ＩＲスペクトルを図９に示す。原料のアセチル基量５０％のＮ−アセチル化キトサンと、アミロウロン酸（ＣＯＯＨ型）とそれぞれを粉末のまま混合したサンプルとは異なるピークを示した。１７３５ｃｍ−１に現れていたカルボキシル基（ＣＯＯＨ型）のカルボニルに由来するピークが小さくなり、１６２０ｃｍ−１付近と１４２０ｃｍ−１付近にはカルボキシル基の塩に由来するピークに変わっている。そこで、複合体の元素分析を行ったところ、Ｎａなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属、また、Ｃｌなども検出されなかったことから、キトサンのアミンとアミロウロン酸のカルボキシル基がポリイオンコンプレックスを形成していることが示唆された。さらに、得られた複合体は水に溶解せず、酸、アルカリで完全に溶解した。
次にこの複合体の粉末を重水に懸濁させ、塩化重水素を添加し溶解させたサンプルの１Ｈ−ＮＭＲのスペクトル、１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを測定し、結果を図１０、図１１に示す。このサンプルのＮＭＲスペクトルより、キトサンとアミロウロン酸のピークがそれぞれ現れた。これらの結果からも、複合体はキトサンとアミロウロン酸がポリイオンコンプレックスを形成していることが示唆された。
【００７１】
＜実施例８、９、１０＞
キトサンとして製造例１３で作製したＮ−アセチル化度５０％のキトサンを用い、酸化多糖類としてセロウロン酸（ＣＯＯＨ型）（製造例８）、キトウロン酸（ＣＯＯＨ型）（製造例９）、酸化度６０％の酸化セルロース（ＣＯＯＨ型）（製造例１１）を用いた。１．２５ｗｔ％のキトサン水溶液１００ｍｌと２．５ｗｔ％のそれぞれの酸化多糖類水溶液２５ｍｌを混合し、実施例８、９、１０の多糖類複合体を得た。
【００７２】
得られた複合体についてＫＢｒ錠剤法により赤外分光（ＩＲ）スペクトルを測定し、構造を解析した。また、複合体を重水に懸濁させ、重水酸化ナトリウム溶液を添加して溶解させたサンプルのＮＭＲを測定した。その結果、複合体はキトサンとウロン酸がポリイオンコンプレックスを形成していることが分かった。さらに、得られた複合体は水に溶解せず、酸、アルカリで完全に溶解した。
【００７３】
＜実施例１１、１２、１３＞
キトサンとして市販のＮ−アセチル基量２５％のキトサンを用い、酸化多糖類としてそれぞれアミロウロン酸（ナトリウム塩）（製造例１）、セロウロン酸（ナトリウム塩）（製造例２）、キトウロン酸（ナトリウム塩）（製造例３）を用いた。０．１Ｎ−塩酸溶液１００ｍｌにキトサン１．６ｇとそれぞれの酸化多糖類０．８ｇを溶解させた。この溶液に０．１Ｎ−水酸化ナトリウム溶液を添加し、ｐＨ７に調製した。生成したゲルを水洗いし、６０℃で加熱乾燥させ、実施例１１、１２、１３の多糖類複合体を得た。
【００７４】
得られた複合体についてＫＢｒ錠剤法により赤外分光スペクトルを測定し、構造を解析した。また、複合体を重水に懸濁させ、塩化重水素を添加して溶解させたサンプルのＮＭＲを測定した。その結果、複合体はキトサンとウロン酸がポリイオンコンプレックスを形成していることが分かった。さらに、得られた複合体は水に溶解せず、アルカリでは酸化多糖類が溶解し、酸で両者溶解した。
【００７５】
＜実施例１４＞
キトサンとして製造例１３で作製したＮ−アセチル基量３０％のキトサンを用い、酸化多糖類として製造例６で作製した酸化度３０％の酸化デンプン（ナトリウム塩）を用いて多糖類複合体を作製した。０．１Ｍ−酢酸溶液１００ｍＬに１ｇ溶解させたキトサンを６０℃で加熱乾燥し、キトサンのフィルムを得た。このフィルムを酸化度３０％の酸化デンプン（ナトリウム塩）水溶液（１０ｗｔ％）に浸し、再び乾燥させてフィルム状の実施例１４の多糖類複合体を得た。
この複合体は水に不溶で、酸性溶液に可溶である。この複合体を重水に懸濁させ、塩化重水素１滴添加し溶解させて１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを測定し、結果を図１２に示す。この複合体中に含まれるカルボキシル基（およびその塩）：アミノ基（およびその塩）の組成比を調べたところ、１：１０であった。
【００７６】
＜実施例１５＞
キトサンとして製造例１４で作製したＮ−アセチル基量５０％のキトサンを用い、酸化多糖類としてアミロウロン酸（ＣＯＯＨ型）（製造例７）を用いた。１．２５ｗｔ％のキトサン水溶液１００ｍｌをキャストし、乾燥させて厚さ５０μｍのフィルムを得た。その上に２．５ｗｔ％アミロウロン酸水溶液５０ｍｌをキャストし、乾燥させフィルム状の実施例１５の多糖類複合体を得た。
得られたフィルムは塩化ナトリウムや酢酸ナトリウムなどの塩が存在しない。片側最表面はキトサン、反対側最表面はウロン酸の複合体フィルムが得られる。このように断面方向でキトサンとウロン酸の分布に偏りがあるが、水に膨潤するものの溶解はせず、酸、アルカリで完全に溶解した。
【００７７】
＜実施例１６＞
キトサンとして製造例１５で作製したキトサンを１ｇと酸化多糖類としてキトウロン酸（ＣＯＯＨ型）（製造例９）３．４ｇを水１００ｇに加え、懸濁液を調製する。この溶液を６０℃のオーブンで乾燥させ、実施例１６の多糖類複合体を作製した。
この複合体は水に不溶で、酸性溶液に可溶である。この複合体を重水に懸濁させ、塩化重水素１滴添加し溶解させて１Ｈ−ＮＭＲを測定し、複合体中に含まれるカルボキシル基（およびその塩）：アミノ基（およびその塩）の組成比を調べたところ、１０：１であった。
【００７８】
＜比較例１＞
製造例１４で作製したキトサンの１ｗｔ％水溶液１００ｇにデンプンの２ｗｔ％水溶液５０ｇを添加したが、複合体ゲルは生成しなかった。この水溶液に０．１Ｎ−塩酸または０．１Ｎ−水酸化ナトリウム溶液を添加し、ｐＨを変動させたが、どの範囲においても複合体ゲルは生成しなかった。
【００７９】
実施例、比較例の組成の一覧表を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、医薬分野あるいは食品、化粧品分野等様々な分野において有用な、水不溶性の多糖類の複合体が簡便な精製工程で容易かつ安価に得ることができる。酸化多糖類とキトサンを用いることにより、構造が均一で、イオンコンプレックスを形成するカルボキシル基やアミノ基が制御可能な多糖類複合体が得られる。また、生体材料などとして利用したときに高い安全性と安定した作用機序をもつ複合体を得ることができる。また、本発明によれば、酸化多糖類とアセチル化率を制御した水溶性キトサンを用いることで、中性領域での複合化が可能であり、酸やアルカリによる中和処理を必要とせず塩の影響をなくすことも可能で、且つ酸性、アルカリ性の両領域で完全に水溶性となる複合体を得ることができる。
【００８２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多糖類複合体の一実施例を示す化学構造式である。
【図２】デンプンと本発明に用いるアミロウロン酸ナトリウムの１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図３】本発明に用いるセロウロン酸ナトリウムの１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図４】本発明に用いるキトウロン酸ナトリウムの１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明に用いる３０％Ｎ−アセチル化キトサンの１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明に用いる５０％Ｎ−アセチル化キトサンの１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図７】本発明に用いる５０％Ｎ−アセチル化キトサンの１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１の複合体の１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図９】本発明の実施例７の複合体のＩＲスペクトルを示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例７の複合体の１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例７の複合体の１３Ｃ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例１４の複合体の１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a complex comprising a polysaccharide derived from a natural product and a method for producing the same. According to this production method, a polysaccharide complex from which a complex can be easily obtained by a simple method in an aqueous system. About.
[0002]
[Prior art]
In recent years, natural polysaccharides have attracted attention as a new type of biodegradable polymer material and as a biocompatible material, and many studies have been made on their use, and numerous findings have been reported. For example, JP-A-2000-5296 describes a medical adhesive using a polysaccharide complex, and JP-A-8-224293 describes a wound treatment using chitosan, alginic acid, and chitin. I have.
[0003]
In particular, chitin and chitosan are attracting attention as biocompatible materials having a bioactive effect.
Chitosan exists as a skeletal substance of crustaceans such as crabs and shrimps, insects such as beetles and crickets, and chitin (many N-acetyl D-glucosamine residues, β- (1, 4) -linked polysaccharide) is a deacetylated compound and β- (1,4) -linked polysaccharide of glucosamine, and is also used as the only natural cationic polysaccharide. General chitosan forms salts with acids such as acetic acid, lactic acid, and hydrochloric acid and dissolves in water, but does not dissolve in neutral to alkaline. Therefore, complexes using these chitosans become water-soluble only in the acidic region.
[0004]
As a method for producing a polysaccharide composite material, a method of producing a polysaccharide complex using a natural acidic polysaccharide such as chitosan and alginic acid or pectin as disclosed in JP-A-2000-5296 has also been considered. However, these natural polysaccharides were mainly heteropolysaccharides, and due to natural products, there were many uncontrollable parts such as the distribution of sugar residues and the influence of introduced side chains.
Also known is a method of producing a complex using a polysaccharide derivative in which an anionic functional group has been introduced into a natural polysaccharide and chitosan, but these polysaccharides are intermolecular or intramolecular. Since the distribution of the substituents is difficult to control and is not a naturally occurring substance, the introduced substituents may affect the living body.
On the other hand, a method of oxidizing the polysaccharide to impart a highly biocompatible uronic acid structure and water solubility to the polysaccharide is known.However, in a conventional oxidation method using dinitrogen tetroxide, the oxidation is not performed. There is a problem that the toxicity of the agent is high, the oxidation is difficult to control, and the distribution of substituents between molecules or within the molecule is difficult to control.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a polysaccharide complex having good processability, a uniform structure, high safety and a stable mechanism of action, and a method for producing the same. In addition, using safer reagents, it can be obtained easily and inexpensively in a simple purification step under mild reaction conditions, complexing in the neutral region is possible, and neutralization with acid or alkali can be performed. It is an object of the present invention to provide a polysaccharide conjugate which can eliminate the influence of salts without necessity and is completely water-soluble in both acidic and alkaline regions, and a method for producing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0007]
The invention according to
[0008]
The invention according to
[0009]
The invention according to
[0010]
The invention according to
[0011]
The invention according to
[0012]
The invention of
[0013]
According to the invention of claim 8, an oxidized polysaccharide having a carboxyl group or a salt thereof introduced at least at the 6-position of the pyranose ring of the polysaccharide and chitosan are dissolved or dispersed in an aqueous solution to form an ion complex and to be insoluble in water. And a method for producing a polysaccharide complex.
[0014]
The ninth aspect of the present invention provides a method for neutralizing an aqueous solution obtained by dissolving or dispersing chitosan with an oxidized polysaccharide having a carboxyl group or a salt thereof introduced at least at the 6-position of the pyranose ring of the polysaccharide, with an acid or an alkali. A method for producing a polysaccharide complex, which comprises forming a complex and insolubilizing the complex in water.
[0015]
According to the invention of
[0016]
The invention according to claim 11 is an oxidation method for oxidizing the polysaccharide to a carboxyl group or a salt thereof, wherein the oxidizing agent is dissolved or dispersed in water in an aqueous system in the presence of an N-oxyl compound catalyst. The method for oxidizing the polysaccharide complex according to any one of claims 8 to 10, wherein the primary hydroxyl group at the 6-position in the pyranose ring of the natural polysaccharide is selectively oxidized. It is a manufacturing method.
[0017]
The invention of claim 12 is characterized in that a water-soluble chitosan having a ratio of glucosamine and N-acetylglucosamine which are constituent monosaccharides in the range of 45:55 to 55:45 is used as the chitosan. A method for producing the polysaccharide conjugate according to any one of 8 to 11.
[0018]
The invention according to claim 13, wherein the carboxyl group or the salt thereof contained in the oxidized polysaccharide is 10 to 100 mol% based on the constituent monosaccharide of the oxidized polysaccharide, and the amino group or the salt thereof contained in the chitosan. 13. The method for producing a polysaccharide conjugate according to any one of claims 8 to 12, wherein the proportion of the polysaccharide is 20 to 100 mol% based on the constituent monosaccharide of the chitosan.
[0019]
The invention according to claim 14 uses a water-soluble oxidized polysaccharide in which the carboxyl group or a salt thereof contained in the oxidized polysaccharide is in the range of 90 to 100 mol% based on the constituent monosaccharide of the oxidized polysaccharide. A method for producing a polysaccharide complex according to claim 13, which is characterized in that:
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, details of the present invention will be described.
The present invention is a polysaccharide material comprising an oxidized polysaccharide and chitosan.
[0021]
The oxidized polysaccharide in the present invention is not particularly limited as long as it is a polysaccharide obtained by oxidizing a hydroxyl group of a natural polysaccharide and introducing a carboxyl group or a salt thereof, as long as the type of the natural polysaccharide as a raw material and its origin are not limited. Particularly, cellulose, chitin, and starch in which almost single constituent monosaccharides are linearly connected are preferable.
[0022]
Furthermore, the oxidized polysaccharide of the present invention is obtained by oxidizing the hydroxyl group at the 6-position of the pyranose ring to a carboxyl group or a salt thereof, and these saccharides are generally called uronic acid. Uronic acids such as alginic acid, pectin, and hyaluronic acid also exist in nature, but are mainly heteropolysaccharides, and have many uncontrollable portions due to natural products, such as the distribution of sugar residues and the influence of introduced side chains.
[0023]
In the present invention, the oxidized polysaccharide is preferably a polysaccharide having a uronic acid structure in which the primary hydroxyl group at
[0024]
Hereinafter, an oxidation method for obtaining the oxidized polysaccharide of the present invention will be described.
The oxidation method of the present invention is characterized in that a polysaccharide dissolved or dispersed in water is treated with an aqueous system in the presence of a catalyst such as an N-oxyl compound.
Further, the carboxyl group or a salt thereof can be introduced by selectively oxidizing the polysaccharide at the 6-position of the pyranose ring by the following method.
[0025]
The oxidized polysaccharide of the present invention can be obtained by oxidizing the raw material polysaccharide using an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound (oxoammonium salt). Examples of the N-oxyl compound include 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (hereinafter referred to as TEMPO). In this oxidation method, a carboxyl group can be uniformly and efficiently introduced according to the degree of oxidation. This oxidation reaction is advantageously carried out in the presence of the N-oxyl compound and a bromide or iodide. As the bromide or iodide, a compound that can be dissociated and ionized in water, for example, an alkali metal bromide or an alkali metal iodide can be used.
[0026]
As the oxidizing agent, any oxidizing agent capable of promoting the intended oxidation reaction, such as halogen, hypohalous acid, halogenous acid or perhalic acid or a salt thereof, halogen oxide, nitrogen oxide, or peroxide can be used. Any oxidizing agent can be used.
[0027]
In the oxidation method for preparing an oxidized polysaccharide according to the present invention, the carbon at
[0028]
The oxidation reaction conditions and the like of the present invention are not particularly limited, and should be optimized depending on the properties of the raw materials, the equipment used, and the like.However, when the oxidation reaction is performed in the presence of bromide or iodide, mild conditions are used. However, the oxidation reaction can proceed smoothly, and the introduction efficiency of the carboxyl group can be greatly improved.
[0029]
The amount of bromide and / or iodide used can be selected within a range that can promote the oxidation reaction, and is, for example, 0 to 100% based on the number of moles of the monosaccharide constituting the polysaccharide. However, from the viewpoint of reaction efficiency, 1 to 50% is preferable.
[0030]
The oxidation reaction of the polysaccharide in the present invention is preferably performed, for example, by using TEMPO for the N-oxyl compound and using sodium hypochlorite as the oxidizing agent in the presence of sodium bromide.
[0031]
In the oxidation reaction of the polysaccharide in the present invention, the reaction temperature is set to room temperature or lower, more preferably 5 ° C. or lower for the purpose of increasing the selectivity of the oxidation of the constituent monosaccharide residues to primary hydroxyl groups and suppressing side reactions. It is desirable to make the reaction.
[0032]
In the method for oxidizing an oxidized polysaccharide of the present invention, it is preferable to keep the inside of the system alkaline during the reaction for the sake of the reaction efficiency. At this time, the pH is preferably kept at 9 to 13, more preferably 10 to 12.
[0033]
Further, this oxidation method is characterized in that the degree of oxidation can be controlled by the amount of alkali added when the pH is kept at a constant value. If the added alkali is 1 mole per 1 mole of the sugar residue, the primary hydroxyl group at the 6-position in all the sugar residues is oxidized to a carboxyl group.
Therefore, if the amount of the alkali or sodium hypochlorite is reduced to reduce the amount of the carboxyl group, the number of contact points between the oxidized polysaccharide and chitosan is reduced, which may be a factor for controlling the physical properties of the complex.
[0034]
In the present invention, an oxidized polysaccharide whose carboxyl group and its salt in the oxidized polysaccharide are 10 mol% to 100 mol% of the constituent monosaccharides of the oxidized polysaccharide is used. Within this range, an ion complex is formed with chitosan, and a water-insoluble complex can be obtained. Therefore, an arbitrary amount can be selected according to the required properties of the complex.
Further, when an oxidized polysaccharide in which the carboxyl group and its salt in the oxidized polysaccharide are 90 mol% to 100 mol% of the constituent monosaccharide of the oxidized polysaccharide, the solubility of the oxidized polysaccharide in water is high. In this case, an ion complex is more uniformly formed with chitosan, and a water-insoluble complex can be obtained.
[0035]
In addition, polysaccharides which are starting materials for oxidation and have particularly high crystallinity have poor oxidation efficiency. Therefore, when polysaccharides and the like once dissolved in each of the solutions and subjected to a regeneration treatment are used, these can be improved.
[0036]
The carboxyl group at the 6-position of the oxidized polysaccharide is more stable when it is present as a salt such as a sodium salt. It is also possible to convert these oxidized polysaccharide salts into an aqueous solution and add an acid such as hydrochloric acid, or to convert the oxidized polysaccharide to a COOH type by using an ion exchange resin.
[0037]
Chitin or chitosan as the polysaccharide of the present invention refers to a polysaccharide in which N-acetylglucosamine and glucosamine are β-1,4 glycoside-linked, and the ratio of glucosamine is 0 to 100%. In general, those with a high ratio of N-acetylglucosamine are called chitin, and those with a high ratio of glucosamine are called chitosan. These chitin and chitosan are purified from coexisting substances containing chitin such as crab, shrimp, and fungi through processes such as decalcification, removal of proteins, lipids, and pigments. In these steps, the acetyl group of N-acetylglucosamine is hydrolyzed depending on conditions, and the proportion of glucosamine increases. Generally, chitosan is obtained simultaneously with these steps or by deacetylating the chitin obtained in this step by further hydrolyzing it with an acid or alkali.
[0038]
Chitosan in the present invention is not particularly limited with respect to the raw material, the purification method, the degree of polymerization and the like. In addition, chitosan in the present invention is generally as described above, but in the present invention, it is preferable to use a polysaccharide having a glucosamine ratio of 20 to 100%. Since glucosamine has a free amino group, this ratio can also be a factor that controls the physical properties of the complex of the present invention.
[0039]
The ratio between the N-acetyl group and the amino group can be controlled by deacetylation by hydrolysis of chitin / chitosan with an acid or alkali, or by N-acetylation using acetic anhydride or the like. In the case of deacetylation, the ratio of amino groups can be controlled by the reaction time of hydrolysis, and in the case of N-acetylation, the ratio of amino groups can be controlled by the amount of reagent added. In addition, in order to obtain chitosan having a uniform distribution, both reactions need to be performed in a homogeneous system.
[0040]
In addition, chitosan prepared by N-acetylation of chitosan or homogeneous deacetylation of chitin and having an acetyl group content of 45-55% based on the total number of moles of the constituent monosaccharides is converted to water in a wide pH range. It is soluble. When preparing a water-soluble chitosan having an acetylation ratio of 45 to 55%, it is important to carry out the reaction in a homogeneous system. Since this water-soluble chitosan is soluble in water in a wide pH range, it can be dissolved not only in acidic solutions but also in aqueous solutions that show basicity of uronic acid salts. Body can be manufactured. Further, a complex in which this water-soluble chitosan is dissolved in water without a counter ion and a complex in which an ion complex is formed using uronic acid (COOH type) do not require a counter ion removing operation. In addition, since low molecular weight salts such as sodium chloride and sodium acetate are not generated as by-products other than the complex, there is no need to remove them and no influence of salts in vivo.
[0041]
Here, the ratio of chitosan glucosamine to N-acetylglucosamine is generally the degree of deacetylation or the degree of N-acetylation ((N-acetylation degree (%)) = 100%-(deacetylation degree (%)). It can be determined by colloid titration, infrared spectroscopy (IR) by the KBr tablet method, or nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) after dissolving in an acidic solution.
[0042]
Next, the polysaccharide complex will be described.
The oxidized polysaccharides forming the polysaccharide complex may be two or more kinds, and the combination and the mixing ratio are not particularly limited as long as the polysaccharide complex is formed. In particular, since the oxidized polysaccharide used in the present invention has high solubility and low viscosity, there is an advantage that a uniform complex can be formed even at a very high concentration. The concentration of the aqueous polysaccharide solution can be selected in a wide range according to the required physical properties of the complex.
[0043]
In order to form a complex at the molecular level, it is preferable that the polysaccharide forming the complex is dissolved in a suitable solvent to form an ion complex. That is, as shown in FIG. 1, it is preferable to form an ion complex structure by COO- derived from oxidized polysaccharide and NH3 + derived from chitosan.
In particular, it is preferable to use water as the medium. Further, if necessary, a solvent such as ethanol or acetone can be added.
[0044]
Various additives can be added to the composite of the present invention according to the purpose of use. For example, drugs, cosmetics, fragrances, antibacterial agents, deodorants, physiologically active substances, agricultural chemicals, crosslinkers, plasticizers, hardeners, and the like can be added. The procedure for adding these additives is not particularly limited, and may be added to the aqueous solution of the polysaccharide as long as it does not inhibit complex formation, or may be added by impregnation, coating, laminating, or the like after complex formation. .
Hereinafter, a method for forming a polyion complex of the polysaccharide complex of the present invention will be exemplified.
[0045]
First, the first method is that, when an aqueous solution in which the oxidized polysaccharide or a salt thereof is dispersed or dissolved and an aqueous solution in which the chitosan or a salt thereof is dispersed or dissolved are added, the oxidized polysaccharide and chitosan form a polyion complex. Insoluble in water. At this time, the drug component may be previously contained in the solution. If necessary, a salt washing between the counter ions can be removed by performing a water washing treatment. In order to obtain a uniform polysaccharide complex, it is preferable to mix with sufficient stirring.
[0046]
Further, in the second method, first, a solution in which the oxidized polysaccharide and the chitosan are dissolved or dispersed together is prepared, and neutralized with an acid or an alkali while stirring well to thereby prepare a polyion complex of the oxidized polysaccharide and chitosan. To form a polysaccharide complex of the present invention. If necessary, it is possible to remove salts generated by neutralization by washing with water. The method of neutralization is not particularly limited, and can be selected according to the required characteristics of the complex.
[0047]
Since oxidized polysaccharides dissolve in a wide pH range, they also dissolve in acidic solutions. Therefore, when a powder or an aqueous solution of an oxidized polysaccharide is added to and dissolved in an acidic aqueous solution of chitosan, an acidic aqueous solution in which both polysaccharides are dissolved can be prepared. Conversely, water-soluble chitosan having a degree of deacetylation of 45 to 55% dissolves in water in a wide pH range, and is dissolved by adding water-soluble chitosan as a powder or an aqueous solution to an alkaline aqueous solution of oxidized polysaccharide. Then, an alkaline aqueous solution in which both polysaccharides are dissolved can be prepared. Therefore, it is also possible to select acidic and alkaline liquid properties according to the characteristics of the drug component to be added.
[0048]
The polysaccharide complex obtained by this method forms a polyion complex from a solution in which both cationic and anionic polysaccharides are uniformly dispersed, so that the distribution of the contained polysaccharide becomes a more uniform complex. Further, the polysaccharide complex has a porous structure, and thus has a feature such as a large tensile elongation when swollen in water.
[0049]
Further, the third method is characterized in that aqueous solutions in which the oxidized polysaccharide and the chitosan are dissolved or dispersed are separately prepared in advance, and a polyion complex is formed by mixing the respective aqueous solutions. is there.
[0050]
Here, water-soluble chitosan having a degree of deacetylation of 45 to 55% as chitosan and COOH type from which counter ions have been removed in advance as oxidized polysaccharides are mixed to form a polyion complex. It is particularly preferable because no salt is generated, no salt removing operation is required, and there is no influence of the salt in the living body.
[0051]
The method of mixing the aqueous solution is not particularly limited, and can be selected according to the required characteristics of the composite. For example, a method in which one solution of oxidized polysaccharide or chitosan is cast to form a dry film, and then the other solution is cast thereon to form a polyion complex at the interface between the solutions.
[0052]
Further, the polysaccharide complex of the present invention can be dried if necessary. Since the composite after drying does not dissolve in water but swells, the dried composite can be swollen with a solvent such as water to change its shape, be bonded, or laminated.
The shape of the polysaccharide complex can be arbitrarily selected, such as sponge, plate, film, granule, fiber, gel, flake, and powder.
[0053]
The polysaccharide complex of the present invention obtained in this way is, for example, as shown in FIG. − And NH derived from chitosan 3+ Is a polysaccharide complex in which an ion complex structure is formed.
[0054]
The polysaccharide complex of the present invention is composed of uronic acids having high biocompatibility, which is a natural polysaccharide, and N-acetylglucosamine and glucosamine, and is easily biodegraded or metabolized. It can be used as a pharmaceutical for medical use, a medical material used in vivo in a surgical operation or the like, an agricultural chemical, a food, a cosmetic, and the like.
[0055]
Further, as the greatest feature of the present invention, the physical properties of the complex can be controlled by controlling the amounts of the carboxyl group and the amino group of the oxidized polysaccharide and chitosan forming the complex. If the molar ratio of all amino groups and salts thereof to all carboxyl groups and salts thereof in the complex is in the range of 10: 1 to 1:10, it can be selected according to required physical properties.
As described above, these amounts can be controlled using an oxidized polysaccharide in which the carboxyl group is controlled to an arbitrary amount in the oxidation of the polysaccharide before forming the complex. Further, the amino group of chitosan before complex formation can be controlled to an arbitrary amount by deacetylation or N-acetylation. Further, by adjusting the blending ratio of these polysaccharides, it is also possible to control the amounts of carboxyl groups and amino groups and their salts.
[0056]
By controlling the amount of carboxyl group and amino group and their salts in this way, not only the number of contact points of the complex, but also the change in the molecular orientation of those polysaccharides, the amount of surplus reactive groups, (direction, distribution, etc.) ) Can be adjusted to control the physical properties of the composite.
Further, the surplus reactive group controlled in this way may react with another compound.
[0057]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
<Production Example 1>
(Preparation of oxidized starch (amyluronate sodium salt))
As a raw material starch, a commercially available corn starch was used. 5 g of starch is dissolved in 100 ml of water by heating and cooled. To this starch solution was added an aqueous solution in which 0.1 g of TEMPO and 1.25 g of sodium bromide were dissolved. Next, the reaction system was cooled, and 50 g of an aqueous solution of sodium hypochlorite (Cl = 5%) was added to start an oxidation reaction. The reaction temperature was always kept below 5 ° C. During the reaction, the pH in the system was lowered, but the pH was adjusted to 10.75 by sequentially adding a 0.5N-NaOH aqueous solution. Then, when the alkali addition amount corresponding to the mole number of 100% with respect to the total mole number of the primary hydroxyl group at the 6-position is reached, ethanol is added to stop the reaction, and water: alcohol = 2: 8. After sufficiently washing with the solution, dehydration with acetone and drying under reduced pressure at 40 ° C. were performed to obtain a white powdery oxidized starch. Of the starch and the resulting amyluronate sodium salt 13 FIG. 2 shows the C-NMR spectrum. The degree of oxidation was 100% (molar ratio of carboxyl group to constituent monosaccharide = 100%).
[0058]
<Production Example 2>
(Preparation of oxidized cellulose (cellouronic acid sodium salt))
Commercially available regenerated cellulose was used as the raw material cellulose. 5 g of cellulose was suspended in 350 ml of water. To this cellulose solution was added an aqueous solution in which 0.1 g of TEMPO and 1.25 g of sodium bromide were dissolved. Next, the reaction system was cooled, and 50 g of an aqueous solution of sodium hypochlorite (Cl = 5%) was added to start an oxidation reaction. The reaction temperature was always kept below 5 ° C. During the reaction, the pH in the system was lowered, but the pH was adjusted to 10.75 by sequentially adding a 0.5N-NaOH aqueous solution. Then, when the alkali addition amount corresponding to the mole number of 100% with respect to the total mole number of the primary hydroxyl group at the 6-position is reached, ethanol is added to stop the reaction, and water: alcohol = 2: 8. After sufficiently washing with the solution, dehydration with acetone and drying under reduced pressure at 40 ° C. were performed to obtain white powdery oxidized cellulose. Of the resulting cellouronic acid sodium salt 13 FIG. 3 shows the C-NMR spectrum. The degree of oxidation was 100% (molar ratio of carboxyl group to constituent monosaccharide = 100%).
[0059]
<Production Example 3>
(Preparation of oxidized chitin (chitouronic acid sodium salt))
As the chitin as a raw material, a commercially available chitin obtained through steps such as demineralization, deproteinization, removal of lipids and pigments from crab shells was used.
10 g of chitin and 150 g of a 45% aqueous sodium hydroxide solution were immersed and stirred at room temperature or lower for 2 hours. To this, 850 g of crushed ice, the surroundings were cooled with ice water or the like, and added with stirring. Chitin is substantially dissolved by this alkali treatment. After neutralizing with hydrochloric acid and washing thoroughly with water, a sample that was not dried was used as a sample.
To 100 g of this 5% chitin suspension, an aqueous solution in which 0.1 g of TEMPO and 1.25 g of sodium bromide were added was prepared so that the concentration of chitin with respect to the total solid weight was about 2 wt%. Next, the reaction system was cooled, and 40 g of an aqueous solution of sodium hypochlorite (Cl = 5%) was added to start an oxidation reaction. The reaction temperature was always kept below 5 ° C. During the reaction, the pH in the system was lowered, but the pH was adjusted to 10.75 by sequentially adding a 0.5N-NaOH aqueous solution. Then, when the alkali addition amount corresponding to the mole number of 100% with respect to the total mole number of the primary hydroxyl group at the 6-position is reached, ethanol is added to stop the reaction, and water: alcohol = 2: 8. After sufficiently washing with the solution, dehydration with acetone and drying under reduced pressure at 40 ° C. were performed to obtain white powdery chitin oxide. Of the resulting chitouronic acid sodium salt 13 FIG. 4 shows the C-NMR spectrum. The degree of oxidation was 100% (molar ratio of carboxyl group to constituent monosaccharide = 100%).
[0060]
<Production Examples 4 and 5>
(Preparation of oxidized starch (sodium salt) and cellulose (sodium salt) having a degree of oxidation of 60%)
Except that the amount of the aqueous solution of sodium hypochlorite was changed to 30 g, the same adjustment as in Production Example 1 (preparation of oxidized starch) and Production Example 2 (preparation of oxidized cellulose) was repeated to start the oxidation reaction. The reaction was stopped when the 0.5 N NaOH aqueous solution added for maintaining the pH reached 37 ml (60 mol% sodium hydroxide based on the number of moles of glucose residues). Thereafter, the same washing as in the preparation of oxidized cellulose was repeated, and oxidized starch (sodium salt) having a degree of oxidation of 60% (molar ratio of carboxyl group to constituent monosaccharide = 60%) (Production Example 4), oxidation degree of 60% (constituent monosaccharide) Oxidized cellulose (sodium salt) (Production Example 5) having a carboxyl group to sugar molar ratio = 60%) was obtained.
[0061]
<Production Example 6>
(Preparation of oxidized starch (sodium salt) with an oxidation degree of 30%)
The same adjustment as in Production Example 1 (preparation of oxidized starch) was repeated except that the amount of the aqueous sodium hypochlorite solution was changed to 15 g, and the oxidation reaction was started. The reaction was stopped when the 0.5N-NaOH aqueous solution added for maintaining the pH reached 19 ml (30 mol% of sodium hydroxide based on the number of moles of glucose residues). Thereafter, the same washing as in the preparation of oxidized cellulose was repeated to obtain oxidized starch (sodium salt) having an oxidation degree of 30% (molar ratio of carboxyl group to constituent monosaccharide = 30%).
[0062]
<Production Examples 7 to 12>
(Preparation of COOH form of oxidized polysaccharide)
The oxidized polysaccharides of Production Examples 1 to 6 are isolated as sodium salts. These powders were each made into a 2% aqueous solution, and the pH was adjusted to 1 using hydrochloric acid. Precipitation filtration with excess ethanol, sufficient desalting with a solution consisting of water: acetone = 1: 7, dehydration with acetone, drying at 40 ° C. under reduced pressure, and oxidizing polysaccharides (amyluronic acid, cellouronic acid, A COOH type of chitouronic acid, oxidized starch having a degree of oxidation of 60%, oxidized cellulose having a degree of oxidation of 60%, and oxidized starch having a degree of oxidation of 30% was obtained. Elemental analysis of these COOH-type uronic acids was performed by an electron beam microanalyzer, and it was confirmed that Na was not detected.
[0063]
<Production Example 13>
(Preparation of chitosan having a degree of N-acetylation of 30%)
5 g of chitosan having a degree of deacetylation of 100% was dissolved in 95 g of 10% acetic acid, diluted with 500 g of methanol, 0.95 g of acetic anhydride was added with stirring, and the mixture was stirred at room temperature for 15 hours. The flakes precipitate when neutralized by adding an aqueous 2N-NaOH solution. The flakes are filtered, sufficiently washed with a solution of methanol and water: acetone = 1: 7, dehydrated with acetone, and dried at 40 ° C. under reduced pressure. In this way, flaky chitosan was obtained. This chitosan is insoluble in water but soluble in acidic aqueous solutions. Of the obtained chitosan 1 FIG. 5 shows the H-NMR spectrum. The N-acetylation degree of the obtained chitosan was 30% (molar ratio of amino group to constituent monosaccharide = 70%).
[0064]
<Production Example 14>
(Preparation of water-soluble chitosan having a degree of N-acetylation of 50%)
5 g of chitosan having a degree of deacetylation of 100% was dissolved in 95 g of 10% acetic acid, diluted with 500 g of methanol, added with 1.59 g of acetic anhydride with stirring, and stirred at room temperature for 15 hours. The flakes precipitate when neutralized by adding an aqueous 2N-NaOH solution. The flakes are filtered, sufficiently washed with a solution of methanol and water: acetone = 1: 7, dehydrated with acetone, and dried at 40 ° C. under reduced pressure. In this way, flaky chitosan was obtained. This chitosan was water-soluble and had a pH of 8.2 in a 1 wt% aqueous solution. Further, it was dissolved even when the pH was changed by adding an acid or an alkali. Of the obtained chitosan 1 FIG. 6 shows the H-NMR spectrum. 1 FIG. 7 shows the H-NMR spectrum. The N-acetylation degree of the obtained chitosan was 50% (molar ratio of amino group to constituent monosaccharide = 50%).
[0065]
<Production Example 15>
(Preparation of chitosan having a degree of N-acetylation of 70%)
5 g of chitosan having a degree of deacetylation of 100% was dissolved in 95 g of 10% acetic acid, diluted with 500 g of methanol, and 1.90 g of acetic anhydride was added with stirring to gelate in about 1 hour. Was placed. The gel was pulverized, neutralized by adding a 2N-NaOH aqueous solution, filtered, thoroughly washed with a solution of methanol and water: acetone = 1: 7, dehydrated with acetone, and dried at 40 ° C. under reduced pressure. Thus, flaky chitosan having a degree of N-acetylation of 70% (molar ratio of amino group to constituent monosaccharide = 30%) was obtained. This chitosan is insoluble in water and hardly soluble in acidic aqueous solutions.
[0066]
<Examples 1, 2, and 3>
100% deacetylated chitosan was used as chitosan, and those prepared in Production Examples 1 to 3 were used as oxidized polysaccharides. 50 mL of a 2% aqueous solution of each oxidized polysaccharide was added to 100 mL of an aqueous 0.1N-hydrochloric acid solution of chitosan (chitosan solid content concentration: 1 wt%). The mixture was neutralized with 0.1N-NaOH to form a gel, and polysaccharide complexes of Examples 1, 2, and 3 were obtained.
[0067]
First, an infrared spectroscopy (IR) spectrum of the obtained composite was measured. The peak was different from that of the uncomplexed sample in which the raw material chitosan and the respective oxidized polysaccharides were mixed as powder. Therefore, when the elemental analysis of the complex was performed, no alkali metal or alkaline earth metal such as Na, nor Cl or the like was detected. Therefore, the amine of chitosan and the carboxyl group of uronic acid formed a polyion complex. It was suggested that. Further, the obtained complex was not dissolved in water, but completely dissolved in acid. Therefore, the composite powder was suspended in heavy water, and deuterium chloride was added to dissolve the powder. When the NMR spectrum of this sample was measured, in Example 1, the peaks of chitosan and amyluronic acid respectively appeared. These results also suggested that the complex formed chitosan and amyluronic acid to form a polyion complex. Similar results were obtained in Examples 2 and 3.
Next, the composite of Example 1 1 The H-NMR spectrum was measured, and the results are shown in FIG. 1 By comparing the peak areas of the proton at the 1-position or the 2-position of chitosan and the proton at the 1-position or the 5-position of the oxidized polysaccharide by H-NMR, these polysaccharide conjugates are composed of the amino group of chitosan and the carboxyl of the oxidized polysaccharide The groups were found to be present in approximately 1: 1 mole.
[0068]
<Examples 4, 5, and 6>
As the chitosan, the chitosan having a degree of deacetylation of 100% used in Example 1, the chitosan having an N-acetylation degree of 30% prepared in Production Example 13, and the chitosan having an N-acetylation degree of 70% produced in Production Example 15 were used. Using oxidized starch having a degree of oxidation of 60% prepared in Production Example 4 as an oxidized polysaccharide, a complex was prepared such that the amino group of chitosan and the carboxyl group of oxidized starch were present at 1: 1 mol. Specifically, each of the three types of chitosan used was converted into an aqueous solution of 0.1N-hydrochloric acid aqueous solution (chitosan solid content concentration: 1 wt%), and 50 mL of a 2% aqueous solution of oxidized starch having a degree of oxidation of 60% was added to the aqueous solution. Neutralization was performed with a 0.1 N aqueous solution of sodium hydroxide to obtain the polysaccharide complexes of Examples 4, 5, and 6.
The IR spectrum and the NMR spectrum were measured in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the amino group of chitosan and the carboxyl group of oxidized cellulose also formed a polyion complex in these polysaccharide complexes.
[0069]
<Example 7>
As chitosan, chitosan having an N-acetylation degree of 50% produced in Production Example 13 and amyluronic acid (COOH type) (Production Example 7) were used as oxidized polysaccharides. 100 ml of a 1.25 wt% chitosan aqueous solution and 50 ml of a 2.5 wt% oxidized polysaccharide aqueous solution were mixed to obtain a polysaccharide complex of Example 7.
The obtained composite was dried at 60 ° C., freeze-ground, and then subjected to various analyzes.
[0070]
First, an infrared spectroscopy (IR) spectrum of the obtained composite was measured. FIG. 9 shows the IR spectrum. The peak was different from that of a sample obtained by mixing raw materials of N-acetylated chitosan having an acetyl group content of 50% and amyluronic acid (COOH type) in powder form. 1735cm -1 The peak derived from the carbonyl of the carboxyl group (COOH type) appeared in -1 Near and 1420cm -1 In the vicinity, the peak is changed to a peak derived from a salt of a carboxyl group. Therefore, elemental analysis of the complex did not detect alkali metals or alkaline earth metals such as Na, nor Cl, etc., so that the amine of chitosan and the carboxyl group of amyluronic acid formed a polyion complex. It was suggested that. Further, the obtained complex was not dissolved in water, but was completely dissolved with an acid and an alkali.
Next, the powder of this complex was suspended in heavy water, and deuterium chloride was added to dissolve the sample. 1 H-NMR spectrum, 13 The C-NMR spectrum was measured, and the results are shown in FIGS. From the NMR spectrum of this sample, peaks of chitosan and amyluronic acid respectively appeared. These results also suggested that the complex formed chitosan and amyluronic acid to form a polyion complex.
[0071]
<Examples 8, 9, 10>
Using chitosan having an N-acetylation degree of 50% prepared in Production Example 13 as chitosan, cellouronic acid (COOH type) (Production Example 8), chitouronic acid (COOH type) (Production Example 9), and oxidation degree as oxidized polysaccharides 60% oxidized cellulose (COOH type) (Production Example 11) was used. 100 ml of a 1.25 wt% chitosan aqueous solution and 25 ml of each 2.5 wt% oxidized polysaccharide aqueous solution were mixed to obtain polysaccharide complexes of Examples 8, 9, and 10.
[0072]
The obtained composite was measured for infrared spectroscopy (IR) spectrum by a KBr tablet method, and the structure was analyzed. In addition, the complex was suspended in heavy water, and a sample obtained by adding and dissolving a sodium bihydroxide solution was measured for NMR. As a result, it was found that in the complex, chitosan and uronic acid formed a polyion complex. Further, the obtained complex was not dissolved in water, but was completely dissolved with an acid and an alkali.
[0073]
<Examples 11, 12, 13>
Commercially available chitosan having an N-acetyl group content of 25% was used as chitosan, and amyluronic acid (sodium salt) (Production Example 1), cellouronic acid (sodium salt) (Production Example 2), and chitouronic acid (sodium salt) were used as oxidized polysaccharides, respectively. ) (Production Example 3) was used. 1.6 g of chitosan and 0.8 g of each oxidized polysaccharide were dissolved in 100 ml of a 0.1 N hydrochloric acid solution. 0.1N-sodium hydroxide solution was added to this solution to adjust the pH to 7. The resulting gel was washed with water and dried by heating at 60 ° C. to obtain the polysaccharide complexes of Examples 11, 12, and 13.
[0074]
An infrared spectrum was measured for the obtained composite by a KBr tablet method, and the structure was analyzed. In addition, the complex was suspended in heavy water, and deuterium chloride was added thereto to dissolve the sample, and the NMR of the sample was measured. As a result, it was found that in the complex, chitosan and uronic acid formed a polyion complex. Furthermore, the obtained complex did not dissolve in water, and the oxidized polysaccharide dissolved in alkali and both dissolved in acid.
[0075]
<Example 14>
Preparation of polysaccharide complex using chitosan prepared in Preparation Example 13 having an N-acetyl group content of 30% as the chitosan and oxidized starch (sodium salt) having a degree of oxidation of 30% prepared in Preparation Example 6 as the oxidized polysaccharide did. 1 g of chitosan dissolved in 100 mL of a 0.1 M acetic acid solution was dried by heating at 60 ° C. to obtain a chitosan film. This film was immersed in an oxidized starch (sodium salt) aqueous solution (10 wt%) having a degree of oxidation of 30%, and dried again to obtain a film-like polysaccharide complex of Example 14.
This complex is insoluble in water and soluble in acidic solutions. This complex is suspended in heavy water and dissolved by adding one drop of deuterium chloride. 1 The H-NMR spectrum was measured, and the results are shown in FIG. The composition ratio of the carboxyl group (and its salt) to the amino group (and its salt) contained in this complex was 1:10.
[0076]
<Example 15>
Chitosan having an N-acetyl group content of 50% prepared in Production Example 14 was used as chitosan, and amyluronic acid (COOH type) (Production Example 7) was used as an oxidized polysaccharide. 100 ml of a 1.25 wt% chitosan aqueous solution was cast and dried to obtain a 50 μm thick film. 50 ml of a 2.5 wt% aqueous amyluronic acid solution was cast thereon and dried to obtain a film-like polysaccharide complex of Example 15.
The resulting film is free of salts such as sodium chloride and sodium acetate. A composite film of chitosan is obtained on one outermost surface and uronic acid is obtained on the other outermost surface. As described above, the distribution of chitosan and uronic acid is biased in the cross-sectional direction. However, although it swells in water, it does not dissolve but completely dissolves in acid and alkali.
[0077]
<Example 16>
1 g of chitosan prepared in Production Example 15 as chitosan and 3.4 g of chitouronic acid (COOH type) (Production Example 9) as oxidized polysaccharide are added to 100 g of water to prepare a suspension. This solution was dried in an oven at 60 ° C. to produce a polysaccharide complex of Example 16.
This complex is insoluble in water and soluble in acidic solutions. This complex was suspended in heavy water, 1 drop of deuterium chloride was added and dissolved, and 1H-NMR was measured. Composition of carboxyl group (and salt thereof): amino group (and salt thereof) contained in the complex. The ratio was determined to be 10: 1.
[0078]
<Comparative Example 1>
50 g of a 2 wt% starch aqueous solution was added to 100 g of a 1 wt% aqueous solution of chitosan prepared in Production Example 14, but no composite gel was formed. 0.1N-hydrochloric acid or 0.1N-sodium hydroxide solution was added to the aqueous solution to change the pH, but no complex gel was formed in any range.
[0079]
Table 1 shows a list of compositions of Examples and Comparative Examples.
[0080]
[Table 1]
【The invention's effect】
According to the present invention, a water-insoluble polysaccharide complex useful in various fields such as the pharmaceutical field, the food field, and the cosmetic field can be easily and inexpensively obtained in a simple purification step. By using an oxidized polysaccharide and chitosan, a polysaccharide complex having a uniform structure and capable of controlling a carboxyl group or an amino group forming an ion complex can be obtained. In addition, a complex having high safety and a stable mechanism of action when used as a biomaterial or the like can be obtained. Further, according to the present invention, by using an oxidized polysaccharide and a water-soluble chitosan having a controlled acetylation rate, complexation in a neutral region is possible, and a salt is not required without neutralization treatment with an acid or an alkali. Can be eliminated, and a complex that is completely water-soluble in both acidic and alkaline regions can be obtained.
[0082]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a chemical structural formula showing one embodiment of the polysaccharide conjugate of the present invention.
FIG. 2 shows the relationship between starch and sodium amyluronate used in the present invention. 13 It is a graph which shows the spectrum of C-NMR.
FIG. 3 shows the concentration of sodium cellouronate used in the present invention. 13 It is a graph which shows the spectrum of C-NMR.
FIG. 4 shows the concentration of sodium chitouronate used in the present invention. 13 It is a graph which shows the spectrum of C-NMR.
FIG. 5 shows 30% N-acetylated chitosan used in the present invention. 1 It is a graph which shows the spectrum of H-NMR.
FIG. 6 shows the 50% N-acetylated chitosan used in the present invention. 1 It is a graph which shows the H-NMR spectrum.
FIG. 7: 50% N-acetylated chitosan used in the present invention 1 It is a graph which shows the spectrum of H-NMR.
FIG. 8 shows the composite of Example 1 of the present invention. 1 It is a graph which shows the spectrum of H-NMR.
FIG. 9 is a graph showing an IR spectrum of the composite of Example 7 of the present invention.
FIG. 10 shows the composite of Example 7 of the present invention. 1 It is a graph which shows the spectrum of H-NMR.
FIG. 11 shows the composite of Example 7 of the present invention. 13 It is a graph which shows the spectrum of C-NMR.
FIG. 12 shows the composite of Example 14 of the present invention. 1 It is a graph which shows the spectrum of H-NMR.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002171104A JP4310967B2 (en) | 2002-03-26 | 2002-06-12 | Method for producing polysaccharide complex |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085040 | 2002-03-26 | ||
| JP2002171104A JP4310967B2 (en) | 2002-03-26 | 2002-06-12 | Method for producing polysaccharide complex |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004002586A true JP2004002586A (en) | 2004-01-08 |
| JP4310967B2 JP4310967B2 (en) | 2009-08-12 |
Family
ID=30445965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002171104A Expired - Fee Related JP4310967B2 (en) | 2002-03-26 | 2002-06-12 | Method for producing polysaccharide complex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4310967B2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005290050A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toppan Printing Co Ltd | Adhesive |
| JP2006514843A (en) * | 2002-09-18 | 2006-05-18 | ジョンソン・アンド・ジョンソン・メディカル・リミテッド | Wound dressing composition containing chitosan and oxidized cellulose |
| JP2006299026A (en) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Toppan Printing Co Ltd | Composite molded body and method for immobilizing active substance using the composite molded body |
| JP2007169413A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Toppan Printing Co Ltd | Inclusion carrier |
| JP2009507102A (en) * | 2005-09-02 | 2009-02-19 | オールトレイセル・ディベロップメント・サービシズ・リミテッド | Process for preparing polyanhydroglucuronic acid and its salts |
| JP2009126837A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Kao Corp | Agent for suppressing postbrandial gip and/or postbrandial insulin secretion |
| JP2011500955A (en) * | 2007-10-30 | 2011-01-06 | ヴィスコゲル アーベー | Chitosan composition |
| JP2011099107A (en) * | 2010-12-21 | 2011-05-19 | Toppan Printing Co Ltd | Method for producing composite molded product |
-
2002
- 2002-06-12 JP JP2002171104A patent/JP4310967B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006514843A (en) * | 2002-09-18 | 2006-05-18 | ジョンソン・アンド・ジョンソン・メディカル・リミテッド | Wound dressing composition containing chitosan and oxidized cellulose |
| JP2005290050A (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toppan Printing Co Ltd | Adhesive |
| JP2006299026A (en) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Toppan Printing Co Ltd | Composite molded body and method for immobilizing active substance using the composite molded body |
| JP2009507102A (en) * | 2005-09-02 | 2009-02-19 | オールトレイセル・ディベロップメント・サービシズ・リミテッド | Process for preparing polyanhydroglucuronic acid and its salts |
| US8445671B2 (en) | 2005-09-02 | 2013-05-21 | Alltracel Development Services Limited | Method for preparing polyanhydroglucuronic acid and/or salts thereof |
| JP2007169413A (en) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Toppan Printing Co Ltd | Inclusion carrier |
| JP2011500955A (en) * | 2007-10-30 | 2011-01-06 | ヴィスコゲル アーベー | Chitosan composition |
| JP2009126837A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Kao Corp | Agent for suppressing postbrandial gip and/or postbrandial insulin secretion |
| JP2011099107A (en) * | 2010-12-21 | 2011-05-19 | Toppan Printing Co Ltd | Method for producing composite molded product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4310967B2 (en) | 2009-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2007153944A (en) | Cationized hyaluronic acid | |
| JPH0558002B2 (en) | ||
| JP4356289B2 (en) | Polysaccharide complex and method for producing the same | |
| Bordenave et al. | Advances on selective C-6 oxidation of chitosan by TEMPO | |
| JP4321007B2 (en) | Polysaccharide complex and method for producing the same | |
| JP4984417B2 (en) | Method for producing water-soluble polyuronic acid | |
| JP4310967B2 (en) | Method for producing polysaccharide complex | |
| JP4846147B2 (en) | Method for producing material coated or impregnated with oxidized polysaccharide material | |
| JP5183860B2 (en) | COMPOSITE MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR IMMOBILIZING ACTIVE SUBSTANCES | |
| JP4470410B2 (en) | Polysaccharide complex | |
| Elsabee et al. | Chemical modifications of chitin and chitosan | |
| JP5110046B2 (en) | Polysaccharide complex and method for producing the same | |
| JP4929581B2 (en) | Method for producing water-soluble polyuronic acid | |
| JP5387554B2 (en) | Method for producing composite molded body | |
| JP2010106068A (en) | New chemical modification method for polysaccharide | |
| JP2009068014A (en) | Water-soluble oxidized chitin and its producing method | |
| JP4254120B2 (en) | Method for producing oxidized chitosan | |
| JP4395573B2 (en) | Oxidized chitosan compound | |
| JPH0131761B2 (en) | ||
| JP4411847B2 (en) | Method for producing polyuronic acid | |
| CN1313495C (en) | Hydroxy ethyl cellulose preparation method | |
| JP4277473B2 (en) | Method for producing oxidized chitosan | |
| JP4254142B2 (en) | Method for producing chitin oxide | |
| JP2003212903A (en) | Manufacturing process for oxidized chitosan | |
| Km et al. | Solvent-less carboxymethylation-induced electrostatic crosslinking of chitosan |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081014 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081212 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090113 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090312 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090323 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090421 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090504 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120522 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4310967 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120522 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130522 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140522 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |