JP2005232205A - Molecularly imprinted cellulose and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セルロース又はセルロース誘導体に、鋳型分子が分子インプリントされた分子インプリントセルロース、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a molecularly imprinted cellulose in which a template molecule is molecularly imprinted on cellulose or a cellulose derivative, and a production method thereof.
分子インプリント法は、分離、分析等の対象となる特定の化合物を鋳型分子とし、この鋳型分子と相補的な空隙や表面構造（選択認識性のある分子認識サイト）をポリマー中に形成する技術である。
従来、分子インプリントポリマーを製造する技術としては、（１）鋳型分子の存在下に、必要に応じて架橋剤を使用して、個々のモノマーを重合し、得られたポリマーから鋳型分子を除去して分子インプリントポリマーを得る方法（架橋重合法）がある。（例えば、特許文献１、２参照）
The molecular imprint method uses a specific compound to be separated and analyzed as a template molecule, and forms voids and surface structures (molecular recognition sites with selective recognition) complementary to this template molecule in the polymer. It is.
Conventional techniques for producing molecularly imprinted polymers include: (1) Polymerizing individual monomers in the presence of a template molecule, using a cross-linking agent as necessary, and removing the template molecule from the resulting polymer. Thus, there is a method for obtaining a molecularly imprinted polymer (crosslinking polymerization method). (For example, see Patent Documents 1 and 2)
一方、重合過程を経ずに分子インプリントポリマーを製造する方法としては、（２）溶解又は溶融したポリマーに鋳型分子を溶解させて、ポリマーの官能基と共有又は非共有結合させて固化した後、鋳型分子を除去する方法（相転換法）がある。（例えば、特許文献２、３及び非特許文献１参照） On the other hand, as a method for producing a molecularly imprinted polymer without undergoing a polymerization process, (2) after the template molecule is dissolved in the dissolved or melted polymer and solidified by covalent or non-covalent bonding with the functional group of the polymer There is a method of removing the template molecule (phase change method). (For example, see Patent Documents 2 and 3 and Non-Patent Document 1)
しかしながら、これらの従来技術で製造した分子インプリントポリマーでは、インプリントした鋳型分子のために材料強度が劣化し、フイルムやシートといった成形物を製造することが困難であり産業上の利用性に制限があるという問題点がある。また、分子インプリントポリマーの製造コストが高くなり、鋳型分子として使用できる化合物の種類も限定されたものであるという欠点がある。 However, with these molecularly imprinted polymers produced by these conventional techniques, the material strength deteriorates due to the imprinted template molecules, making it difficult to produce molded articles such as films and sheets, which limits the industrial applicability. There is a problem that there is. In addition, the production cost of the molecularly imprinted polymer is high, and there are disadvantages that the types of compounds that can be used as template molecules are limited.
したがって、本発明は上記従来技術の問題点を解消して、成形性が改善され、種々の化合物を鋳型分子として使用することができ、しかも製造コストの安い分子インプリントポリマー、及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, improves the moldability, can use various compounds as template molecules, and has a low production cost and a production method thereof. The purpose is to provide.
本発明者等は鋭意検討した結果、セルロースと水素結合等の相互作用で結合可能な化合物を鋳型分子として使用し、これとセルロース又はセルロース誘導体を含む有機溶媒溶液から有機溶媒を除去することによって、成形性の良好な分子インプリントセルロースが低コストで得られることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies, the present inventors have used a compound that can be bonded to cellulose by interaction such as hydrogen bonding as a template molecule, and by removing the organic solvent from the organic solvent solution containing cellulose and cellulose derivatives, The present inventors have found that molecularly imprinted cellulose having good moldability can be obtained at low cost.
すなわち、本発明はつぎのような構成をとるものである。
１．セルロース又はセルロース誘導体に、鋳型分子が分子インプリントされていることを特徴とする分子インプリントセルロース。
２．セルロース誘導体がセルロースエステル又はセルロースエーテルであることを特徴とする１に記載の分子インプリントセルロース。
３．セルロース誘導体が酢酸セルロースであることを特徴とする１又は２に記載の分子インプリントセルロース。
４．セルロース又はセルロース誘導体の分子量が５，０００〜５，０００，０００であることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の分子インプリントセルロース。
５．鋳型分子が水素結合、静電的結合、疎水性結合、ファンデアワールス結合のいずれかによりセルロースと結合可能な化合物であることを特徴とする１〜４のいずれかに記載の分子インプリントセルロース。
６．鋳型分子がニコチンであることを特徴とする１〜５のいずれかに記載の分子インプリントセルロース。
７．セルロース又はセルロース誘導体、及び鋳型分子を含む有機溶媒溶液から有機溶媒を除去して固化させた後に、鋳型分子を抽出することを特徴とする１〜６のいずれかに記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
８．セルロース又はセルロース誘導体及び鋳型分子を含む有機溶媒溶液を乾燥させることによって、有機溶媒を除去することを特徴とする７に記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
９．セルロース又はセルロース誘導体、及び鋳型分子を含む有機溶媒溶液をセルロース又はセルロース誘導体の非溶媒と接触させることによって、有機溶媒を除去することを特徴とする７に記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
１０．セルロース又はセルロース誘導体、及び鋳型分子を含む有機溶媒溶液を基板に塗布した後に、有機溶媒を除去することを特徴とする７〜９のいずれかに記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
１１．有機溶媒が、アセトン、メチルアセトン、エチルブチルケトン、テトラヒドロフラン、トリオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−メチルモルフォリンから選択されたものであることを特徴とする７〜１０のいずれかに記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
１２．非溶媒が水であることを特徴とする９〜１１のいずれかに記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
１３．有機溶媒溶液中に、２〜４０重量％のセルロース又はセルロース誘導体、及び０．１〜３０重量％の鋳型分子を含有する有機溶媒溶液を使用することを特徴とする７〜１２のいずれかに記載の分子インプリントセルロースの製造方法。
That is, the present invention has the following configuration.
1. A molecularly imprinted cellulose, wherein a template molecule is molecularly imprinted on cellulose or a cellulose derivative.
2. 2. The molecularly imprinted cellulose according to 1, wherein the cellulose derivative is a cellulose ester or a cellulose ether.
3. 3. The molecularly imprinted cellulose according to 1 or 2, wherein the cellulose derivative is cellulose acetate.
4). The molecular imprinted cellulose according to any one of 1 to 3, wherein the molecular weight of the cellulose or cellulose derivative is 5,000 to 5,000,000.
5). 5. The molecularly imprinted cellulose according to any one of 1 to 4, wherein the template molecule is a compound capable of binding to cellulose by any one of hydrogen bond, electrostatic bond, hydrophobic bond, and van der Waals bond.
6). The molecularly imprinted cellulose according to any one of 1 to 5, wherein the template molecule is nicotine.
7). The production of molecularly imprinted cellulose according to any one of 1 to 6, wherein the template molecule is extracted after the organic solvent is removed from the organic solvent solution containing cellulose or the cellulose derivative and the template molecule and solidified. Method.
8). 8. The method for producing molecularly imprinted cellulose according to 7, wherein the organic solvent is removed by drying an organic solvent solution containing cellulose or a cellulose derivative and a template molecule.
9. 8. The method for producing molecularly imprinted cellulose according to 7, wherein the organic solvent is removed by contacting an organic solvent solution containing cellulose or a cellulose derivative and a template molecule with a non-solvent of cellulose or the cellulose derivative.
10. 10. The method for producing molecularly imprinted cellulose according to any one of 7 to 9, wherein the organic solvent is removed after coating the substrate with an organic solvent solution containing cellulose or a cellulose derivative and a template molecule.
11. The organic solvent is selected from acetone, methyl acetone, ethyl butyl ketone, tetrahydrofuran, trioxane, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N-methylmorpholine 7-7 The method for producing molecularly imprinted cellulose according to any one of 10 above.
12 The method for producing molecularly imprinted cellulose according to any one of 9 to 11, wherein the non-solvent is water.
13. The organic solvent solution containing 2 to 40% by weight of cellulose or a cellulose derivative and 0.1 to 30% by weight of a template molecule is used in the organic solvent solution. Of producing molecularly imprinted cellulose.
本発明では、分子インプリント法により選択認識性のある分子認識サイトを形成するポリマーとして、セルロース又はセルロース誘導体を使用する。
セルロースは自然界に幅広く存在し、人間に深く関わりを持つ天然高分子であり、人体や環境に優しい素材である。また、耐薬品性、耐熱性及び耐燃焼性に優れることから様々な用途に使用されている。本発明では、セルロース又はセルロース誘導体を使用することによって、種々の化合物を鋳型分子として使用することができ、しかも成形性等が改善されるとともに、製造コストの安い分子インプリントポリマーを得るものである。
In the present invention, cellulose or a cellulose derivative is used as a polymer that forms a molecular recognition site with selective recognition by a molecular imprint method.
Cellulose is a natural polymer that exists widely in nature, is deeply related to humans, and is friendly to the human body and the environment. Moreover, since it is excellent in chemical resistance, heat resistance and combustion resistance, it is used in various applications. In the present invention, by using cellulose or a cellulose derivative, various compounds can be used as a template molecule, and the moldability and the like are improved, and a molecularly imprinted polymer having a low production cost is obtained. .
セルロース又はセルロース誘導体としては成形性能を有するものであれば特に制限はなく、例えば酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酪酸セルロース、硝酸セルロース、硫酸セルロース、リン酸セルロース等のセルロースエステル；メチルセルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース等のセルロースエーテル等を使用することができる。
セルロース又はセルロース誘導体としては、その分子量が５，０００〜５，０００，０００程度、特に５０，０００〜１００，０００程度のものを使用することが好ましい。
Cellulose or a cellulose derivative is not particularly limited as long as it has molding performance. For example, cellulose esters such as cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose butyrate, cellulose acetate butyrate, cellulose nitrate, cellulose sulfate, and cellulose phosphate; methyl cellulose, Cellulose ethers such as ethyl cellulose, benzyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and carboxyethyl cellulose can be used.
As the cellulose or cellulose derivative, it is preferable to use those having a molecular weight of about 5,000 to 5,000,000, particularly about 50,000 to 100,000.
特に好ましいセルロース誘導体としては酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース等が挙げられる。
酢酸セルロースとしては、酢化度が１〜５０％程度、特に３０〜４０％程度のものを使用することが好ましい。
Particularly preferred cellulose derivatives include cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose butyrate and the like.
As the cellulose acetate, those having an acetylation degree of about 1 to 50%, particularly about 30 to 40% are preferably used.
鋳型分子としては、水素結合、静電的結合、疎水性結合、ファンデアワールス結合等によりセルロースと結合可能な化合物を使用することができる。
このような鋳型分子としては、Ｎ，Ｏ等の原子を含む分子骨格を有し、官能基としてインドール、ピリジル、アミン、アミド基や、カルボニル基、チオカルボニル基、カルボン酸基、チオカルボン酸基、ジチオカルバメート基、チオカルバメート基、水酸基、チオアルコール基等を含む化合物が挙げられる。
鋳型分子の具体例としては、例えば、ニコチン、ニコチンアミド、コチニン等のアルカロイド類や、テオフィリン、カフェイン、テオブロミン等のキサンチン類が挙げられる。特に、好ましい鋳型分子としては、ニコチン、テオフィリンが例示される。
As the template molecule, a compound capable of binding to cellulose by hydrogen bond, electrostatic bond, hydrophobic bond, van der Waals bond, or the like can be used.
Such a template molecule has a molecular skeleton containing atoms such as N, O, etc., and as functional groups, indole, pyridyl, amine, amide group, carbonyl group, thiocarbonyl group, carboxylic acid group, thiocarboxylic acid group, Examples thereof include compounds containing a dithiocarbamate group, a thiocarbamate group, a hydroxyl group, a thioalcohol group, and the like.
Specific examples of the template molecule include alkaloids such as nicotine, nicotinamide, and cotinine, and xanthines such as theophylline, caffeine, and theobromine. Particularly preferable template molecules include nicotine and theophylline.
本発明で、セルロース又はセルロース誘導体に鋳型分子がインプリントされた分子インプリントセルロースを製造する方法としては、セルロース又はセルロース誘導体、及び鋳型分子を含む有機溶媒溶液から有機溶媒を除去して固化させた後に、鋳型分子を抽出する、いわゆる相転換分子インプリント法を好適に使用することができる。 In the present invention, as a method for producing molecularly imprinted cellulose in which a template molecule is imprinted on cellulose or a cellulose derivative, the organic solvent is removed from the organic solvent solution containing cellulose or the cellulose derivative and the template molecule and solidified. Later, a so-called phase change molecular imprinting method for extracting a template molecule can be suitably used.
セルロース又はセルロース誘導体、及び鋳型分子を溶解する有機溶媒は、セルロース誘導体或いは鋳型分子の種類に応じて適宜選択することができるが、好ましい有機溶媒としては、例えばアセトン、メチルアセトン、エチルブチルケトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、トリオキサン、２−メチルフラン等のエーテル類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、N−メチルモルフォリン等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。また、これらの有機溶媒を含む水性溶液や、ジメチルアセトアミド・塩化リチウム、ジメチルスルホキシド・ホルマリン、アルキルアミン−Ｎオキシド水溶液等を使用することもできる。（本発明では、これらの溶媒を合わせて「有機溶媒」と総称する。） Cellulose or a cellulose derivative and an organic solvent for dissolving the template molecule can be appropriately selected according to the type of the cellulose derivative or the template molecule. Preferred organic solvents include, for example, acetone, methylacetone, ethylbutylketone and the like. Ketones; Ethers such as tetrahydrofuran, trioxane, 2-methylfuran; dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, N-methylmorpholine and the like. These organic solvents can be used alone or in admixture of two or more. In addition, aqueous solutions containing these organic solvents, dimethylacetamide / lithium chloride, dimethylsulfoxide / formalin, alkylamine-N oxide aqueous solutions, and the like can also be used. (In the present invention, these solvents are collectively referred to as “organic solvent”.)
有機溶媒溶液中のセルロース又はセルロース誘導体の含有量は、通常は２〜４０％重量程度であり、特に５〜１５重量％程度とすることが好ましい。また鋳型分子の含有量は、鋳型分子の種類や、目的とする分子インプリントセルロースの性状や用途等に応じて選定されるが、通常は０．１〜３０重量％程度であり、特に１〜１０重量％程度とすることが好ましい。 The content of cellulose or cellulose derivative in the organic solvent solution is usually about 2 to 40% by weight, and preferably about 5 to 15% by weight. Further, the content of the template molecule is selected according to the type of the template molecule, the property or use of the target molecularly imprinted cellulose, and is usually about 0.1 to 30% by weight. It is preferably about 10% by weight.
セルロース又はセルロース誘導体及び鋳型分子を含む有機溶媒溶液から有機溶媒を除去して固化させるには、例えば有機溶媒溶液をガラス板等の基板上に塗布し、乾燥させることによって有機溶媒を除去することができる。
また、有機溶媒溶液を基板に塗布した後に、水等の非溶媒と接触させることによって、有機溶媒を除去することができる。その際に、基板を使用せずに、有機溶媒溶液を直接非溶媒と接触させて、繊維状等に固化した成形体を得るようにしてもよい。
In order to remove and solidify an organic solvent from an organic solvent solution containing cellulose or a cellulose derivative and a template molecule, for example, the organic solvent solution is applied on a substrate such as a glass plate and dried to remove the organic solvent. it can.
Moreover, after apply | coating an organic-solvent solution to a board | substrate, an organic solvent can be removed by making it contact with non-solvents, such as water. At that time, without using the substrate, the organic solvent solution may be directly brought into contact with the non-solvent to obtain a molded body solidified into a fibrous form or the like.
上記のようにして有機溶媒を除去した膜状或いは繊維状等の成形体から、鋳型分子を例えば蒸留水等で洗浄、抽出することによって目的とする分子インプリントセルロースを得ることができる。
鋳型分子の抽出には、蒸留水以外に、各種のアルコール、エーテル等を必要に応じて組合せて使用することができる。
The target molecularly imprinted cellulose can be obtained by washing and extracting the template molecule with, for example, distilled water from the film-like or fiber-like shaped product from which the organic solvent has been removed as described above.
For extraction of the template molecule, various alcohols, ethers and the like can be used in combination as necessary in addition to distilled water.
つぎに、実施例により本発明をさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）と鋳型分子となるニコチン（２０．８ｗｔ％）を溶媒のアセトン（６６．７ｗｔ％）に混合し一昼夜攪拌して、溶解させ、このポリマーと鋳型の溶液（以下キャスト溶液と呼ぶ）を作製した。
平面状の基板としてガラス板を使用し、キャスト溶液の溶液厚を約１００μｍとなるようにガイドを設け、この上にキャスト溶液を垂らし、棒で均一に引き伸ばした。その後、ガラス基板ごと、非溶媒である水浴中（５℃）に投入し、溶媒交換を行いニコチンと相互作用している酢酸セルロース凝集体を得た。そのまま一昼夜放置し、その後蒸留水（３０℃）で洗浄して鋳型分子を抽出し、ニコチンをインプリントした酢酸セルロース膜を得た。
EXAMPLES Next, the present invention will be further described with reference to examples, but the following specific examples are not intended to limit the present invention.
(Example 1)
Cellulose acetate (12.5 wt%) having a degree of acetylation of 39.7% and nicotine (20.8 wt%) as a template molecule are mixed with acetone (66.7 wt%) as a solvent and stirred for a whole day and night. A solution of polymer and template (hereinafter referred to as a cast solution) was prepared.
A glass plate was used as a flat substrate, a guide was provided so that the cast solution had a thickness of about 100 μm, and the cast solution was hung thereon and uniformly stretched with a stick. Thereafter, the glass substrate was put into a non-solvent water bath (5 ° C.), and solvent exchange was performed to obtain cellulose acetate aggregates interacting with nicotine. The mixture was allowed to stand for a whole day and night, and then washed with distilled water (30 ° C.) to extract the template molecule to obtain a cellulose acetate film imprinted with nicotine.
（比較例１）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）を溶媒のアセトン（８７．５ｗｔ％）と混合し一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。このキャスト溶液を使用して、実施例１と同様の方法で酢酸セルロース膜を得た。
(Comparative Example 1)
Cellulose acetate (12.5 wt%) having an acetylation degree of 39.7% was mixed with acetone (87.5 wt%) as a solvent, stirred for a whole day and night, and dissolved to prepare a cast solution. Using this cast solution, a cellulose acetate membrane was obtained in the same manner as in Example 1.
実施例１及び比較例１で得られた酢酸セルロース膜の基質結合量の評価は、以下の方法によって行った。
スクリュー瓶（容量約４０ｍｌ）に、鋳型分子のニコチン、また類似構造体であるコチニン、ニコチン酸、ニコチンアミドの濃度８００μＭ基質溶液を１５ｍｌそれぞれ入れた後に、膜を入れて５時間、２５℃の恒温振盪器にて結合させた。次いで、その溶液を紫外可視分光光度計にて測定し、５時間までの吸光度変化から結合量を算出し、表１に示した。
The substrate binding amount of the cellulose acetate membranes obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was evaluated by the following method.
In a screw bottle (capacity: about 40 ml), 15 ml each of a substrate solution of nicotine as a template molecule and 800 μM concentrations of cotinine, nicotinic acid, and nicotinamide, which are similar structures, were placed, and then the membrane was placed and kept at a constant temperature of 25 ° C. for 5 hours. Binding was done with a shaker. The solution was then measured with an ultraviolet-visible spectrophotometer, and the binding amount was calculated from the change in absorbance up to 5 hours.
これらの化合物は、次のような構造を有する。
この結果によれば、実施例１のニコチンをインプリントした酢酸セルロース膜は、約１２０．７μｍｏｌ／ｇのニコチンを取り込んだ。一方、構造類似体のコチニン、ニコチン酸、ニコチンアミドは殆んど取り込まなかった。
また、ニコチンをインプリントしていない比較例１の膜は、ニコチンを殆んど取り込まなかった。したがって、実施例１の酢酸セルロース膜では分子インプリント法によってニコチンを認識するサイトが形成され、選択的にニコチンと結合することが判明した。
According to this result, the cellulose acetate membrane imprinted with nicotine of Example 1 incorporated about 120.7 μmol / g nicotine. On the other hand, the structural analogs cotinine, nicotinic acid, and nicotinamide were hardly incorporated.
Further, the film of Comparative Example 1 in which nicotine was not imprinted hardly took in nicotine. Therefore, it was found that the cellulose acetate membrane of Example 1 formed a site for recognizing nicotine by the molecular imprint method and selectively bound to nicotine.
（実施例２）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）と鋳型分子となるニコチン（２０．８ｗｔ％）を溶媒のジメチルホルムアミド（以下「ＤＭＦ」と略記する）（６６．７ｗｔ％）に混合し一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。このキャスト溶液を使用して、実施例１と同様にしてニコチンをインプリントした酢酸セルロース膜を得た。
(Example 2)
Mixing cellulose acetate (12.5 wt%) with acetylation degree 39.7% and nicotine (20.8 wt%) as a template molecule into dimethylformamide (hereinafter abbreviated as “DMF”) (66.7 wt%) as a solvent The mixture was then stirred for a whole day and dissolved to prepare a cast solution. Using this cast solution, a cellulose acetate membrane imprinted with nicotine was obtained in the same manner as in Example 1.
（比較例２）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）を溶媒のＤＭＦ（８７．５ｗｔ％）と混合し、一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。このキャスト溶液を使用して、実施例２と同様の方法で酢酸セルロース膜を得た。
(Comparative Example 2)
Cellulose acetate (12.5 wt%) having an acetylation degree of 39.7% was mixed with DMF (87.5 wt%) as a solvent, and stirred for a whole day and dissolved to prepare a cast solution. Using this cast solution, a cellulose acetate membrane was obtained in the same manner as in Example 2.
実施例２及び比較例２で得られた酢酸セルロース膜の基質結合量を、基質溶液の濃度を８０μＭとした以外は、実施例１と同様にして評価した結果を表２に示した。
この結果によれば、実施例２のニコチンをインプリントした酢酸セルロース膜は、約１１．８μｍｏｌ／ｇのニコチンを取り込んだ。一方、構造類似体のコチニン、ニコチン酸、ニコチンアミドは殆んど取り込まなかった。また、ニコチンをインプリントしていない比較例２の膜は、ニコチンを殆んど取り込まなかった。
したがって、キャスト溶液の溶媒をＤＭＦに代えて分子インプリントを行っても、酢酸セルロース膜にはニコチンを選択的に認識するサイトが形成され、選択的にニコチンと結合することが判明した。
According to this result, the cellulose acetate membrane imprinted with nicotine of Example 2 incorporated about 11.8 μmol / g nicotine. On the other hand, the structural analogs cotinine, nicotinic acid, and nicotinamide were hardly incorporated. Further, the film of Comparative Example 2 in which nicotine was not imprinted hardly took in nicotine.
Therefore, it was found that even when molecular imprinting was performed by replacing the solvent of the casting solution with DMF, a site for selectively recognizing nicotine was formed on the cellulose acetate membrane, and it was selectively bound to nicotine.
（実施例３）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）と鋳型分子となるニコチン（２０．８ｗｔ％）を溶媒のアセトン（６６．７ｗｔ％）に混合し一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。
その後、実施例１の手法でキャスト溶液を均一に引き伸ばし、このガラス基板ごと、真空乾燥機に入れ減圧にし、約２時間溶媒を蒸発させニコチンと相互作用している酢酸セルロースフイルムを得た。その後蒸留水（３０℃）で洗浄して鋳型分子を抽出し、ニコチンをインプリントした透明の酢酸セルロースフイルムを得た。
(Example 3)
Cellulose acetate (12.5 wt%) with a degree of acetylation of 39.7% and nicotine (20.8 wt%) as a template molecule are mixed with acetone (66.7 wt%) as a solvent, and stirred for a whole day, dissolved and cast. A solution was made.
Thereafter, the cast solution was uniformly stretched by the method of Example 1, and the whole glass substrate was put into a vacuum dryer to reduce the pressure, and the solvent was evaporated for about 2 hours to obtain a cellulose acetate film interacting with nicotine. Thereafter, the template molecule was extracted by washing with distilled water (30 ° C.) to obtain a transparent cellulose acetate film imprinted with nicotine.
（比較例３）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）を溶媒のアセトン（８７．５ｗｔ％）と混合し一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。このキャスト溶液を使用して、実施例３と同様の方法で透明の酢酸セルロースフイルムを得た。
(Comparative Example 3)
Cellulose acetate (12.5 wt%) having an acetylation degree of 39.7% was mixed with acetone (87.5 wt%) as a solvent, stirred for a whole day and night, and dissolved to prepare a cast solution. Using this cast solution, a transparent cellulose acetate film was obtained in the same manner as in Example 3.
実施例３及び比較例３で得られた酢酸セルロース膜の基質結合量を、実施例１と同様にして評価した結果を表３に示した。 The results of evaluating the substrate binding amount of the cellulose acetate membranes obtained in Example 3 and Comparative Example 3 in the same manner as in Example 1 are shown in Table 3.
この結果によれば、実施例３のニコチンをインプリントした酢酸セルロース膜は、約６０．８μｍｏｌ／ｇのニコチンを取り込んだ。一方、構造類似体のコチニン、ニコチン酸、ニコチンアミドは殆んど取り込まなかった。また、ニコチンをインプリントしていない比較例３の膜は、ニコチンを殆んど取り込まなかった。
したがって、ニコチンを分子インプリントした酢酸セルロース膜を作製する際に、溶媒を乾燥させることにより除去した場合にも、ニコチンを認識するサイトが形成され、選択的にニコチンと結合することが判明した。
According to this result, the cellulose acetate membrane imprinted with nicotine of Example 3 incorporated about 60.8 μmol / g nicotine. On the other hand, the structural analogs cotinine, nicotinic acid, and nicotinamide were hardly incorporated. Further, the membrane of Comparative Example 3 in which nicotine was not imprinted hardly took up nicotine.
Accordingly, it was found that when a cellulose acetate film on which nicotine was molecularly imprinted was produced, a site for recognizing nicotine was formed and selectively bound to nicotine even when the solvent was removed by drying.
（実施例４）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（６．２５ｗｔ％）と鋳型分子となるニコチン（１０．４ｗｔ％）を溶媒のアセトン（８３．３ｗｔ％）に混合し一昼夜攪拌して、溶解させた溶液を非溶媒である水浴中（５℃）に投入し、溶媒交換を行い１０秒間ミキサーをかけ離解して、ニコチンと相互作用している酢酸セルロース繊維を得た。そのまま一昼夜放置し、その後蒸留水（３０℃）で洗浄して鋳型分子を抽出し、ニコチンをインプリントした酢酸セルロース繊維を得た。
Example 4
A solution in which cellulose acetate (6.25 wt%) having an acetylation degree of 39.7% and nicotine (10.4 wt%) as a template molecule are mixed with acetone (83.3 wt%) as a solvent and stirred for a whole day and night. Was put into a non-solvent water bath (5 ° C.), the solvent was exchanged, and the mixture was disaggregated with a mixer for 10 seconds to obtain cellulose acetate fibers interacting with nicotine. The mixture was allowed to stand for a whole day and night, and then washed with distilled water (30 ° C.) to extract the template molecule to obtain cellulose acetate fibers imprinted with nicotine.
（比較例４）
酢化度３９．７％の酢酸セルロース（６．２５ｗｔ％）を溶媒のアセトン（９３．８ｗｔ％）と混合し、実施例４と同様の方法で酢酸セルロース繊維を得た。
(Comparative Example 4)
Cellulose acetate fibers (6.25 wt%) having an acetylation degree of 39.7% were mixed with acetone (93.8 wt%) as a solvent, and cellulose acetate fibers were obtained in the same manner as in Example 4.
実施例４及び比較例４で得られた酢酸セルロース繊維の基質結合量を、基質溶液の濃度を４０μＭとした以外は、実施例１と同様にして評価した結果を表４に示した。 Table 4 shows the results of evaluating the substrate binding amount of the cellulose acetate fiber obtained in Example 4 and Comparative Example 4 in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the substrate solution was 40 μM.
この結果によれば、実施例４のニコチンをインプリントした酢酸セルロース繊維は、約１３．５μｍｏｌ／ｇのニコチンを取り込んだ。一方、構造類似体のコチニン、ニコチン酸、ニコチンアミドは殆んど取り込まなかった。また、ニコチンをインプリントしていない比較例４の繊維は、ニコチンを殆んど取り込まなかった。
したがって、実施例４の酢酸セルロース繊維では分子インプリント法によってニコチンを認識するサイトが形成され、選択的にニコチンと結合することが判明した。
According to this result, the cellulose acetate fiber imprinted with nicotine of Example 4 incorporated about 13.5 μmol / g nicotine. On the other hand, the structural analogs cotinine, nicotinic acid, and nicotinamide were hardly incorporated. Further, the fiber of Comparative Example 4 in which nicotine was not imprinted hardly took in nicotine.
Therefore, it was found that the cellulose acetate fiber of Example 4 formed a site for recognizing nicotine by the molecular imprint method and selectively bound to nicotine.
（実施例５）
実施例４で作製した繊維を手抄筒を用いて抄紙して湿紙を得た。その後、ドライヤーで５０℃で３０分間乾燥し、ニコチンをインプリントした酢酸セルロース濾材を得た。
(Example 5)
Paper made from the fiber produced in Example 4 using a hand-rolled cylinder was obtained. Then, it dried for 30 minutes at 50 degreeC with the dryer, and obtained the cellulose acetate filter medium which imprinted the nicotine.
（比較例５）
比較例４で作製した繊維を手抄筒を用いて抄紙して湿紙を得た。この湿紙を使用して、実施例５と同様の方法で酢酸セルロース濾材を得た。
(Comparative Example 5)
The fiber produced in Comparative Example 4 was made using a hand-making cylinder to obtain a wet paper. Using this wet paper, a cellulose acetate filter medium was obtained in the same manner as in Example 5.
実施例５及び比較例５で得られたインプリント濾材の基質結合量の評価は、以下の方法によって行った。
濾材と基質（ニコチンまたはコチニン）を密閉したデシケーター中に共存させ、２３℃で２時間静置して基質を気相吸着させた。次いで、濾材をＨｅ気流中で２００℃で加熱して濾材から基質を脱着させ、これを捕集濃縮し、ガスクロマトグラフ質量分析計に導入して基質脱着量を測定し、その比較を行い結果を表５に示した。
The substrate binding amount of the imprint filter media obtained in Example 5 and Comparative Example 5 was evaluated by the following method.
The filter medium and the substrate (nicotine or cotinine) were allowed to coexist in a sealed desiccator and allowed to stand at 23 ° C. for 2 hours to adsorb the substrate in the gas phase. Next, the filter medium is heated at 200 ° C. in a He stream to desorb the substrate from the filter medium, and this is collected and concentrated, introduced into a gas chromatograph mass spectrometer, and the amount of substrate desorption is measured. Table 5 shows.
この結果によれば、実施例５のニコチンを分子インプリントした酢酸セルロース濾材では、約４２．０μｍｏｌ／ｇのニコチンの脱着量であった。一方、この濾材での類似構造体のコチニンの脱着量、ならびに比較例５で作製した濾材での各基質の脱着量は少なかった。したがって、分子インプリント法によって作られた実施例５の濾材のニコチンを認識するサイトは、気相中でも有効であり選択的にニコチンと結合することが判明した。 According to this result, in the cellulose acetate filter medium in which nicotine was molecularly imprinted in Example 5, the amount of nicotine desorbed was about 42.0 μmol / g. On the other hand, the amount of cotinine desorbed in the similar structure with this filter medium and the amount of each substrate desorbed with the filter medium prepared in Comparative Example 5 were small. Therefore, it was found that the site for recognizing nicotine in the filter medium of Example 5 produced by the molecular imprint method is effective even in the gas phase and selectively binds to nicotine.
（実施例６）
酢化度３９．８％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）と鋳型分子となるニコチン（２０．８ｗｔ％）を溶媒のアセトン（６６．７ｗｔ％）に混合し一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。
実施例１と同様にガラス板を使用し、キャスト溶液の溶液厚を約１００μｍとなるようにガイドを設け、この上にキャスト溶液を垂らし、棒で均一に引き伸ばした。その後、室温にてそれぞれ０、２０、４０、６０秒乾燥し、ガラス基板ごと、非溶媒である水浴中（５℃）に投入し、溶媒交換を行いニコチンと相互作用している酢酸セルロース凝集体を得た。そのまま一昼夜放置し、その後蒸留水（３０℃）で洗浄して鋳型分子を抽出し、ニコチンをインプリントした酢酸セルロース膜を得た。
(Example 6)
Cellulose acetate (12.5 wt%) with an acetylation degree of 39.8% and nicotine (20.8 wt%) as a template molecule are mixed with acetone (66.7 wt%) as a solvent, and stirred for a whole day, dissolved and cast. A solution was made.
A glass plate was used in the same manner as in Example 1, a guide was provided so that the solution thickness of the cast solution was about 100 μm, the cast solution was dropped thereon, and the cast solution was uniformly stretched with a rod. Thereafter, the cellulose acetate aggregates are dried at room temperature for 0, 20, 40, and 60 seconds, respectively, put into a non-solvent water bath (5 ° C.) together with the glass substrate, and the solvent exchange is performed to interact with nicotine. Got. The mixture was allowed to stand for a whole day and night, and then washed with distilled water (30 ° C.) to extract the template molecule to obtain a cellulose acetate film imprinted with nicotine.
（比較例６）
酢化度３９．８％の酢酸セルロース（１２．５ｗｔ％）を溶媒のアセトン（８７．５ｗｔ％）と混合し一昼夜攪拌して、溶解させてキャスト溶液を作製した。このキャスト溶液を使用して、実施例６と同様の方法で酢酸セルロース膜を得た。
(Comparative Example 6)
Cellulose acetate (12.5 wt%) having an acetylation degree of 39.8% was mixed with acetone (87.5 wt%) as a solvent, stirred for a whole day and night, and dissolved to prepare a cast solution. Using this cast solution, a cellulose acetate membrane was obtained in the same manner as in Example 6.
実施例６及び比較例６で得られた各酢酸セルロース膜の基質結合量を、鋳型分子であるニコチンを基質として使用し、実施例１と同様にして評価した結果を表６に示した。 Table 6 shows the results of evaluating the substrate binding amount of each cellulose acetate membrane obtained in Example 6 and Comparative Example 6 in the same manner as in Example 1 using nicotine as a template molecule as a substrate.
この結果によれば、実施例６のニコチンを分子インプリントした酢酸セルロース膜では、乾燥時間を長くしていくと、膜の構造が緻密になるためニコチンの結合量が減少していくことが判明した。一方、比較例６で作製した膜では、殆どニコチンの取り込みは行われず、乾燥時間の効果は見られなかった。よって、基板にキャストした膜の乾燥時間をコントロールすることににより、分子インプリントした酢酸セルロース膜のニコチンの結合量を制御することが出来ることが判明した。 According to this result, it was found that in the cellulose acetate membrane obtained by molecularly imprinting nicotine of Example 6, the amount of nicotine binding decreased as the membrane structure became dense as the drying time was increased. did. On the other hand, in the film produced in Comparative Example 6, nicotine was hardly taken up, and the effect of the drying time was not observed. Therefore, it was found that the amount of nicotine bound to the molecularly imprinted cellulose acetate film can be controlled by controlling the drying time of the film cast on the substrate.
（実施例７）
実施例１において、鋳型分子としてテオフィリンを使用した以外は、実施例１と同様にしてテオフィリンを分子インプリントした酢酸セルロール膜を得た。
(Example 7)
A cellulose acetate membrane on which theophylline was molecularly imprinted was obtained in the same manner as in Example 1 except that theophylline was used as a template molecule in Example 1.
本発明によれば、安価なセルロース又はセルロース誘導体に種々の鋳型分子が分子インプリントされた分子インプリントセルロースを得ることができる。
本発明の分子インプリントセルロースは製造コストが安く、しかも良好な成形性を有するものであり、鋳型分子を選択的に認識・捕促することができることから、各種フイルターやクロマトグラフィー用材料、透析膜等の医療用材料、紙やフイルム等の機能化等、幅広い分野に使用することができる。
According to the present invention, molecularly imprinted cellulose in which various template molecules are molecularly imprinted on inexpensive cellulose or cellulose derivatives can be obtained.
The molecularly imprinted cellulose of the present invention is low in production cost and has good moldability, and can selectively recognize and capture template molecules, so various filters, chromatographic materials, dialysis membranes It can be used in a wide range of fields such as medical materials such as functionalization of paper and film.
Claims (13)
The organic solvent solution containing 2 to 40% by weight of cellulose or a cellulose derivative and 0.1 to 30% by weight of a template molecule is used in the organic solvent solution. A method for producing the molecularly imprinted cellulose described in 1.
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