JP2010201350A - Method for manufacturing microcapsule - Google Patents

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Tatsuo Maruyama
達生 丸山
Hideto Matsuyama
秀人 松山
Yuko Iwamatsu
裕子 岩松
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a microcapsule which can manufacture a microcapsule of a uniform particle size. <P>SOLUTION: A first polymer electrolyte solution 8 prepared by dissolving a first polymer electrolyte is extruded through a needle 2. At this time, the extruded first polymer electrolyte solution 8 is electrically charged by applying voltage on the needle 2 to be jetted as minute liquid droplets. By bringing a second polymer electrolyte solution 9 prepared by dissolving a second polymer electrolyte into contact with the jetted minute liquid droplets and by subjecting to reaction, a spherical interface consisting of a polymer electrolyte composite is formed to manufacture a microcapsule. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高分子電解質を用いたマイクロカプセルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing microcapsules using a polymer electrolyte.

マイクロカプセルとは、中空構造を有する微小な粒体のことであり、通常、ポリマーなどの有機物や無機物からなる。マイクロカプセルは、医療品用カプセル、記録材料、光学材料などに利用されており、様々な分野で応用されている。   A microcapsule is a minute particle having a hollow structure, and is usually composed of an organic substance such as a polymer or an inorganic substance. Microcapsules are used in capsules for medical products, recording materials, optical materials, and the like, and are applied in various fields.

マイクロカプセルを製造する方法としては、界面重合法、コアソルベーション法、液中乾燥法等、様々な方法が提案されている。また、ポリイオンの溶液を、このポリイオンと逆電荷のポリイオンの溶液に滴下して、ポリイオン同士を反応させることにより、ポリイオン複合体のマイクロカプセルを製造する方法も従来から知られている。   As a method for producing microcapsules, various methods such as an interfacial polymerization method, a core solvation method, and a submerged drying method have been proposed. In addition, a method for producing a microcapsule of a polyion complex by dropping a polyion solution into a polyion solution having a charge opposite to that of the polyion and causing the polyions to react with each other is also conventionally known.

このようなポリイオンを用いたマイクロカプセルの製造方法として、例えば、特許文献1に開示されている方法がある。特許文献1の方法は、ポリアニオン溶液を、超音波ノズル又はエーロゾル発生器(噴霧器)により微小液滴にして噴出させて、フィルム状に流下するポリカチオンを含む水溶液に衝突させることによりマイクロカプセルを製造するというものである。   As a method for producing microcapsules using such polyions, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1. According to the method of Patent Document 1, a polyanion solution is produced as microdroplets by an ultrasonic nozzle or an aerosol generator (atomizer) and collided with an aqueous solution containing a polycation that flows down into a film shape to produce microcapsules. It is to do.

特表2002−507473号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-507473

しかしながら、特許文献1の製造方法では、ポリアニオン溶液を超音波ノズル又はエーロゾル発生器を用いて微小液滴として噴出させているため、噴出された微小液滴同士が移動中に合体して大きな液滴になってしまう場合があり、均一な粒径のマイクロカプセルを製造することが困難である。また、超音波はタンパク質や細胞等に少なからず影響をおよぼすので、不安定な物質のマイクロカプセル化には難がある。   However, in the manufacturing method of Patent Document 1, since the polyanion solution is ejected as micro droplets using an ultrasonic nozzle or an aerosol generator, the ejected micro droplets merge into a large droplet while moving. It is difficult to produce microcapsules with a uniform particle size. In addition, since ultrasonic waves have a considerable effect on proteins and cells, it is difficult to microencapsulate unstable substances.

本発明の目的は、均一な粒径のマイクロカプセルを、穏和な条件下で連続的に製造することができるマイクロカプセル製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the microcapsule manufacturing method which can manufacture the microcapsule of a uniform particle diameter continuously on mild conditions.

課題を解決するための手段及び発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

請求項1のマイクロカプセル製造方法は、第1高分子電解質を溶解した第1高分子電解質溶液を、ニードルから押し出す工程と、前記ニードルに電圧を印加して、押し出される前記第1高分子電解質溶液を帯電させて微小液滴にして噴出させる工程と、第2高分子電解質を溶解した第2高分子電解質溶液に、噴出された前記微小液滴を接触させて反応させることにより、高分子電解質複合体からなる球状の界面を形成して、マイクロカプセルを製造する工程とを有することを特徴とする。   The method of manufacturing a microcapsule according to claim 1 includes a step of extruding a first polymer electrolyte solution in which a first polymer electrolyte is dissolved from a needle, and applying the voltage to the needle to extrude the first polymer electrolyte solution. A step of charging the liquid droplets into fine droplets, and bringing the discharged fine droplets into contact with and reacting with the second polymer electrolyte solution in which the second polymer electrolyte is dissolved. Forming a spherical interface composed of a body to produce a microcapsule.

第1高分子電解質溶液中において、第1高分子電解質は、ポリイオンと低分子イオンとに電離している。マイクロカプセルを製造する際には、ニードルに電圧を印加した状態で、第1高分子電解質溶液をニードルから押し出す。すると、ニードルに電圧が印加されていることにより、ニードルの先端に第1高分子電解質溶液が出てきて、円錐状のメニスカスを形成する。このメニスカスには、ポリイオンが集まっている。そして、このメニスカスにおいて、ポリイオンの電荷の静電反発力が表面張力を上回ると、メニスカスから微小液滴が分離する。分離する際、微小液滴は、静電反発力と表面張力の作用により大きさが揃ったものとなる。分離した微小液滴は、強く帯電しているため、液滴間の静電反発力によりスプレー状に噴出される。   In the first polymer electrolyte solution, the first polymer electrolyte is ionized into polyions and low molecular ions. When manufacturing the microcapsule, the first polymer electrolyte solution is pushed out of the needle while a voltage is applied to the needle. Then, since the voltage is applied to the needle, the first polymer electrolyte solution comes out at the tip of the needle and forms a conical meniscus. In this meniscus, polyions are gathered. Then, in this meniscus, when the electrostatic repulsion force of the charge of the polyion exceeds the surface tension, fine droplets are separated from the meniscus. At the time of separation, the microdroplets are uniform in size due to the action of electrostatic repulsion and surface tension. Since the separated minute droplets are strongly charged, they are ejected in a spray form by electrostatic repulsion between the droplets.

噴出された微小液滴を第2高分子電解質溶液に接触させると、微小液滴の表面に存在するポリイオンと、第2高分子電解質溶液中のポリイオンとが反応して、高分子電解質複合体からなる球状の界面が形成されて、マイクロカプセルが製造される。   When the ejected microdroplet is brought into contact with the second polymer electrolyte solution, the polyion present on the surface of the microdroplet reacts with the polyion in the second polymer electrolyte solution, and the polymer electrolyte complex A spherical interface is formed to produce a microcapsule.

このマイクロカプセル製造方法によると、静電反発力と表面張力の作用により、大きさの揃った微小液滴をニードルから噴出させることができる。また、噴出された微小液滴は帯電しているため、液滴同士が移動中に合体することがなく、大きさが揃った状態のまま第2高分子電解質溶液に接触させることができる。従って、溶液の押し出しと電圧の印加という穏和な条件下で、均一な粒径のマイクロカプセルを製造することができる。
また、ニードルに電圧を印加しつつ、ニードルから第1高分子電解質溶液を押し出して、噴出された微小液滴を第2高分子電解質溶液に滴下するという、一連の工程のみでマイクロカプセルを製造することができる。さらに、ニードルから第1高分子電解質溶液を一定流量で連続的に押し出し、第2高分子電解質溶液を連続的に回収することにより、マイクロカプセルを連続的に製造することができる。そのため、生産性に優れている。
According to this microcapsule manufacturing method, fine droplets of uniform size can be ejected from the needle by the action of electrostatic repulsion and surface tension. In addition, since the ejected micro droplets are charged, the droplets do not coalesce while moving, and can be brought into contact with the second polymer electrolyte solution in a state of uniform size. Accordingly, microcapsules having a uniform particle diameter can be produced under mild conditions of solution extrusion and voltage application.
In addition, the microcapsule is manufactured only by a series of steps in which the first polymer electrolyte solution is pushed out from the needle while the voltage is applied to the needle, and the ejected microdroplet is dropped into the second polymer electrolyte solution. be able to. Furthermore, microcapsules can be continuously produced by continuously extruding the first polymer electrolyte solution from the needle at a constant flow rate and continuously collecting the second polymer electrolyte solution. Therefore, it is excellent in productivity.

請求項2のマイクロカプセル製造方法は、請求項1において、前記ニードルから噴出される帯電した前記微小液滴が、前記第2高分子電解質溶液に向かうように、前記ニードルに対向して電極を配置して、前記ニードルと前記電極との間に電界を形成することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a microcapsule according to the first aspect, wherein the electrode is disposed facing the needle so that the charged micro droplet ejected from the needle is directed to the second polymer electrolyte solution. An electric field is formed between the needle and the electrode.

この構成によると、ニードルから噴出された帯電した微小液滴は、ニードルと電極との間に形成された電界から力を受けて、第2高分子電解質溶液に向かって飛翔する。従って、ニードルから噴出された微小液滴の一部が、第2高分子電解質溶液が入っている容器等の外側に落下するのが防止され、ニードルから噴出されたほぼ全ての微小液滴を確実に第2高分子電解質溶液に接触させることができる。   According to this configuration, the charged micro droplet ejected from the needle receives a force from the electric field formed between the needle and the electrode, and flies toward the second polymer electrolyte solution. Therefore, a part of the fine droplets ejected from the needle is prevented from falling outside the container or the like containing the second polymer electrolyte solution, and almost all the fine droplets ejected from the needle are reliably secured. To the second polymer electrolyte solution.

請求項3のマイクロカプセル製造方法は、請求項1又は2において、前記第1高分子電解質が有するポリイオンと、前記第2高分子電解質が有するポリイオンとが逆電荷であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a microcapsule according to the first or second aspect, wherein the polyion of the first polymer electrolyte and the polyion of the second polymer electrolyte are oppositely charged.

この構成によると、微小液滴を第2高分子電解質溶液に接触させることにより、微小液滴中のポリイオンと、第2高分子電解質溶液中のポリイオンとを電気的相互作用により結合させて、高分子電解質複合体からなる球状の界面を形成することができる。   According to this configuration, by bringing the microdroplet into contact with the second polymer electrolyte solution, the polyion in the microdroplet and the polyion in the second polymer electrolyte solution are combined by electrical interaction, A spherical interface composed of a molecular electrolyte complex can be formed.

請求項4のマイクロカプセル製造方法は、請求項1〜3の何れかにおいて、前記ニードルから押し出される前記第1の高分子電解質溶液に、予め所定の物質を添加することにより、前記界面の内側に前記所定の物質を有するマイクロカプセルを製造することを特徴とする請求項1に記載のマイクロカプセル製造方法。   A microcapsule manufacturing method according to a fourth aspect is the method according to any one of the first to third aspects, wherein a predetermined substance is added in advance to the first polymer electrolyte solution pushed out from the needle so that the microcapsule is produced inside the interface. The microcapsule manufacturing method according to claim 1, wherein a microcapsule having the predetermined substance is manufactured.

所定の物質が添加された第1高分子電解質溶液を用いることにより、ニードルから噴出される微小液滴中に所定の物質を含ませることができる。この微小液滴と第2高分子電解質溶液とを接触させて反応させることにより、球状の界面の内側に所定の物質を有するマイクロカプセルを製造することができる。   By using the first polymer electrolyte solution to which the predetermined substance is added, the predetermined substance can be included in the fine droplets ejected from the needle. By making the microdroplet and the second polymer electrolyte solution come into contact with each other and reacting them, a microcapsule having a predetermined substance inside the spherical interface can be manufactured.

請求項5のマイクロカプセル製造方法は、請求項4において、前記所定の物質が、細胞、タンパク質、核酸、多糖類、染料、触媒、生理活性物質、栄養物、薬物、芳香成分、色素、及び、吸着物質のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする。   The microcapsule manufacturing method according to claim 5 is the microcapsule manufacturing method according to claim 4, wherein the predetermined substance is a cell, protein, nucleic acid, polysaccharide, dye, catalyst, physiologically active substance, nutrient, drug, aroma component, pigment, and It contains at least one of the adsorbing substances.

このマイクロカプセル製造方法では、有機溶媒を使用しなくてよいため、マイクロカプセルに細胞やタンパク質等の活性物質を内包させる場合、細胞やタンパク質等の活性状態を損なうことなく、マイクロカプセルに内包させることができる。   In this microcapsule manufacturing method, it is not necessary to use an organic solvent. Therefore, when an active substance such as a cell or protein is encapsulated in the microcapsule, the microcapsule is encapsulated without impairing the active state of the cell or protein. Can do.

請求項6のマイクロカプセル製造方法は、請求項1〜5の何れかにおいて、前記ニードルに印加される電圧、前記ニードルの内径、前記ニードルから押し出される前記第1の高分子電解質溶液の流量、及び、前記高分子電解質溶液中の高分子電解質の濃度のうち、少なくとも1つを制御することによって、前記マイクロカプセルの粒径を制御することを特徴とする。   The microcapsule manufacturing method according to claim 6 is the method according to any one of claims 1 to 5, wherein the voltage applied to the needle, the inner diameter of the needle, the flow rate of the first polymer electrolyte solution pushed out from the needle, and The particle size of the microcapsules is controlled by controlling at least one of the polymer electrolyte concentrations in the polymer electrolyte solution.

ニードルから噴出される微小液滴の粒径は、印加電圧や、ニードルの内径や、ニードルから押し出される第1高分子電解質溶液の流量、第1高分子電解質溶液の濃度を制御することによって制御することができる。そのため、印加電圧等を制御することにより、マイクロカプセルの粒径を確実に制御することができる。これにより、所望の粒径を有する大きさの揃ったマイクロカプセルを得ることができる。   The particle size of the fine droplets ejected from the needle is controlled by controlling the applied voltage, the inner diameter of the needle, the flow rate of the first polymer electrolyte solution extruded from the needle, and the concentration of the first polymer electrolyte solution. be able to. Therefore, the particle size of the microcapsules can be reliably controlled by controlling the applied voltage and the like. Thereby, microcapsules having a desired particle size and uniform sizes can be obtained.

本発明の実施形態に係るマイクロカプセル製造方法に用いられるマイクロカプセル製造装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the microcapsule manufacturing apparatus used for the microcapsule manufacturing method which concerns on embodiment of this invention. 本発明のマイクロカプセル製造方法により作製した酵母を内包するマイクロカプセルの光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of the microcapsule which includes the yeast produced by the microcapsule manufacturing method of the present invention. 酵母が増殖した状態のマイクロカプセルの光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of a microcapsule in a state where yeast is grown. マイクロカプセルの粒径の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the particle size of a microcapsule. マイクロカプセルの粒径とニードルへの印加電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a microcapsule, and the applied voltage to a needle. マイクロカプセルの粒径とニードルの内径との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a microcapsule, and the internal diameter of a needle. マイクロカプセルの粒径とニードルから押し出される第1高分子電解質溶液の流量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a microcapsule, and the flow volume of the 1st polymer electrolyte solution extruded from a needle. マイクロカプセルの粒径と第1高分子電解質中の第1高分子電解質の濃度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the particle size of a microcapsule, and the density | concentration of the 1st polymer electrolyte in a 1st polymer electrolyte.

以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るマイクロカプセルの製造方法に用いられるマイクロカプセル製造装置1の概要を示す図である。
図1に示すように、マイクロカプセル製造装置1は、先端にニードル2が取り付けられたシリンジ3と、ニードル2に対向して配置された電極板4と、この電極板4とニードル2との間に電圧を印加する電源部5と、電極板4上に配置されたスターラー6と、スターラー6の上に配置された容器7とから構成される。シリンジ3内には、第1高分子電解質溶液8が充填され、容器7には、第2高分子電解質溶液9が保持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a microcapsule manufacturing apparatus 1 used in a microcapsule manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the microcapsule manufacturing apparatus 1 includes a syringe 3 having a needle 2 attached to the tip, an electrode plate 4 disposed opposite to the needle 2, and a gap between the electrode plate 4 and the needle 2. The power source unit 5 applies a voltage to the stirrer 6, the stirrer 6 disposed on the electrode plate 4, and the container 7 disposed on the stirrer 6. The syringe 3 is filled with a first polymer electrolyte solution 8, and the container 7 holds a second polymer electrolyte solution 9.

高分子電解質とは、正又は負の電荷をもつポリイオン(ポリカチオン又はポリアニオン)と、このポリイオンと逆符号の電荷を持つ多数の低分子イオンとに解離可能な高分子のことである。ポリカチオンを有する高分子電解質をポリカチオン性高分子とし、ポリアニオンを有する高分子電解質をポリアニオン性高分子とする。   The polyelectrolyte is a polymer that can be dissociated into a polyion (polycation or polyanion) having a positive or negative charge and a number of low molecular ions having a charge opposite to that of the polyion. A polymer electrolyte having a polycation is a polycationic polymer, and a polymer electrolyte having a polyanion is a polyanionic polymer.

第1高分子電解質溶液8は、第1高分子電解質を溶媒に溶解した溶液である。第1高分子電解質は、ポリカチオン性高分子であっても、ポリアニオン性高分子であってもよい。また、第1高分子電解質は、単一種の高分子であっても、複数種の高分子を組み合わせたものであってもよい。但し、複数種の高分子を組み合わせて用いる場合には、同符号の電荷のポリイオン性高分子を用いる。   The first polymer electrolyte solution 8 is a solution obtained by dissolving the first polymer electrolyte in a solvent. The first polymer electrolyte may be a polycationic polymer or a polyanionic polymer. The first polymer electrolyte may be a single type of polymer or a combination of multiple types of polymers. However, when a plurality of types of polymers are used in combination, a polyionic polymer having the same sign is used.

第1高分子電解質に用いられるポリカチオン性高分子の具体例としては、キトサン、ポリアリルアミン塩酸塩(PAH)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリジメチルアンモニウムクロライド(PDDA)、タンパク質、ポリリジン等が挙げられる。また、第1高分子電解質に用いられるポリアニオン性高分子の具体例としては、アルギン酸や、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、ヒアルロン酸、ポリグルタミン酸、ポリアクリル酸、タンパク質、DNA、RNA等が挙げられる。マイクロカプセルの用途によっては、生体適合性や生分解性に優れているキトサンやアルギン酸を用いることが特に好ましい。第1高分子電解質の濃度は、高分子の種類にもよるが、例えば、0.1〜20wt%である。また、第1高分子電解質溶液8の溶媒としては、水が用いられる。   Specific examples of the polycationic polymer used in the first polymer electrolyte include chitosan, polyallylamine hydrochloride (PAH), polyethyleneimine (PEI), polydimethylammonium chloride (PDDA), protein, polylysine and the like. . Specific examples of the polyanionic polymer used in the first polymer electrolyte include alginic acid, polystyrene sulfonic acid (PSS), hyaluronic acid, polyglutamic acid, polyacrylic acid, protein, DNA, RNA, and the like. Depending on the use of the microcapsule, it is particularly preferable to use chitosan or alginic acid which is excellent in biocompatibility and biodegradability. The concentration of the first polymer electrolyte is, for example, 0.1 to 20 wt%, although it depends on the type of polymer. Further, water is used as the solvent of the first polymer electrolyte solution 8.

第1高分子電解質溶液8には、マイクロカプセルに内包させる所定の物質(以下、芯物質という)が添加され、分散している。芯物質としては、例えば、酵母、大腸菌等の細胞、カビ、動物、植物、昆虫、タンパク質、核酸、無機微粒子等の触媒、吸着剤、薬物、生理活性物質、芳香成分、栄養分が挙げられる。   A predetermined substance (hereinafter referred to as a core substance) to be included in the microcapsules is added to the first polymer electrolyte solution 8 and dispersed therein. Examples of the core substance include cells such as yeast and E. coli, molds, animals, plants, insects, proteins, nucleic acids, inorganic fine particles and other catalysts, adsorbents, drugs, physiologically active substances, aromatic components, and nutrients.

第1高分子電解質溶液8中の芯物質の濃度は、種類にもよるが、1ppm〜50wt%である。例えば、芯物質が、細胞の場合には、0.01〜10wt%が好ましく、また、酵素等のタンパク質の場合には、1ppm〜1wt%が好ましい。芯物質として酵母を用いる場合には、第1高分子電解質溶液8に、酵母を培養するための液(培地)をさらに加えてもよい。なお、芯物質は、必ずしも添加しなくてもよい。   The concentration of the core substance in the first polymer electrolyte solution 8 is 1 ppm to 50 wt%, depending on the type. For example, when the core substance is a cell, 0.01 to 10 wt% is preferable, and when the core substance is a protein such as an enzyme, 1 ppm to 1 wt% is preferable. When yeast is used as the core substance, a liquid (medium) for cultivating yeast may be further added to the first polymer electrolyte solution 8. The core substance does not necessarily have to be added.

第2高分子電解質溶液9は、第2高分子電解質を溶媒に溶解した溶液である。第2高分子電解質は、第1高分子電解質のポリイオンと逆電荷のポリイオンを有する高分子を用いるのが好ましいが、第1高分子電解質のポリイオンと反応して後述するような界面を形成するものであれば、第1高分子電解質のポリイオンと同符号の電荷のポリイオンを有する高分子であってもよい。   The second polymer electrolyte solution 9 is a solution obtained by dissolving the second polymer electrolyte in a solvent. The second polymer electrolyte is preferably a polymer having a polyion opposite in charge to the polyion of the first polymer electrolyte, but forms an interface as described later by reacting with the polyion of the first polymer electrolyte. If so, it may be a polymer having a polyion having the same sign as the polyion of the first polymer electrolyte.

また、第2高分子電解質は、単一種の高分子であっても、複数種の高分子を組み合わせたものであってもよい。但し、複数種の高分子を組み合わせて用いる場合には、同符号の電荷のポリイオン性高分子を用いることが好ましい。第2高分子電解質としては、上述した第1高分子電解質高分子に用いられるポリカチオン性高分子又はポリアニオン性高分子と同種のものが用いられる。第2高分子電解質の濃度は、高分子の種類にもよるが、例えば、0.1〜20wt%である。
また、第2高分子電解質溶液9の溶媒としては、マイクロカプセルの用途によっては、生体への安全性の観点から、水を用いることが好ましいが、特に水に限定されるものではない。
The second polymer electrolyte may be a single type of polymer or a combination of multiple types of polymers. However, when a plurality of types of polymers are used in combination, it is preferable to use polyionic polymers having the same sign. As the second polymer electrolyte, the same type as the polycationic polymer or polyanionic polymer used for the first polymer electrolyte polymer described above is used. The concentration of the second polymer electrolyte is, for example, 0.1 to 20 wt% although it depends on the type of polymer.
Moreover, as a solvent of the 2nd polymer electrolyte solution 9, although it is preferable to use water from a viewpoint of the safety | security to a biological body depending on the use of a microcapsule, it is not specifically limited to water.

第1高分子電解質と第2高分子電解質の組み合わせとしては、例えば、PAHとPSS、アルギン酸とキトサン、ヒアルロン酸とキトサン、ポリリジンとポリメタクリル酸等が挙げられる。   Examples of the combination of the first polymer electrolyte and the second polymer electrolyte include PAH and PSS, alginic acid and chitosan, hyaluronic acid and chitosan, polylysine and polymethacrylic acid, and the like.

以下、マイクロカプセル製造装置1について詳細に説明する。
シリンジ3の先端に設けられたニードル2の内径は、10〜1000μmである。図示しない駆動部によってシリンジ3の押し子3aが押圧されることにより、シリンジ3内の第1高分子電解質溶液8は、ニードル2の先端から押し出されるようになっている。駆動部による押し子3aの押し出し速度は、制御可能となっている。そのため、ニードル2から押し出される第1高分子電解質溶液8の流量は、制御可能となっている。ニードル2から押し出される第1高分子電解質溶液8の流量は、ニードル2の内径に応じた適切な値に設定される。
Hereinafter, the microcapsule manufacturing apparatus 1 will be described in detail.
The inner diameter of the needle 2 provided at the tip of the syringe 3 is 10 to 1000 μm. The first polymer electrolyte solution 8 in the syringe 3 is pushed out from the tip of the needle 2 by pressing the pusher 3 a of the syringe 3 by a drive unit (not shown). The pushing speed of the pusher 3a by the drive unit can be controlled. Therefore, the flow rate of the first polymer electrolyte solution 8 pushed out from the needle 2 can be controlled. The flow rate of the first polymer electrolyte solution 8 pushed out from the needle 2 is set to an appropriate value according to the inner diameter of the needle 2.

ニードル2は、金属などの導電性材料が推奨されるが、他のガラス等の不導体材料も利用可能である。ニードル2は電源部5に接続されており、高電圧が印加されるようになっている。第1高分子電解質がポリカチオン性高分子の場合には、電源部5の正極がニードル2に接続されており、第1高分子電解質がポリアニオン性高分子の場合には、電源部5の負極がニードル2に接続されている。なお、図1は、電源部5の正極をニードル2に接続した場合を表示している。   For the needle 2, a conductive material such as metal is recommended, but other non-conductive materials such as glass can also be used. The needle 2 is connected to a power supply unit 5 so that a high voltage is applied. When the first polymer electrolyte is a polycationic polymer, the positive electrode of the power supply unit 5 is connected to the needle 2, and when the first polymer electrolyte is a polyanionic polymer, the negative electrode of the power supply unit 5 is used. Is connected to the needle 2. FIG. 1 shows a case where the positive electrode of the power supply unit 5 is connected to the needle 2.

また、電源部5のニードル2に接続されている電極と反対側の電極は、接地されるとともに、電極板4に接続されている。これにより、ニードル2と電極板4との間には電界が形成される。電源部5としては、直流電源が使用され、ニードル2に印加される電圧(ニードル2と電極板4との電位差)は、例えば5〜30kVであり、特に10〜25kVが好ましい。また、電極板4は、金属等の導電性材料からなる。   In addition, the electrode opposite to the electrode connected to the needle 2 of the power supply unit 5 is grounded and connected to the electrode plate 4. Thereby, an electric field is formed between the needle 2 and the electrode plate 4. As the power supply unit 5, a DC power supply is used, and the voltage applied to the needle 2 (potential difference between the needle 2 and the electrode plate 4) is, for example, 5 to 30 kV, and particularly preferably 10 to 25 kV. The electrode plate 4 is made of a conductive material such as metal.

スターラー6は、容器7内の第2高分子電解質溶液9を攪拌するためのものである。スターラー6は、例えば磁力式のものであって、容器7内に配置した攪拌子(図示省略)を、磁力により回転させて第2高分子溶液を攪拌するようになっている。容器7は、導電性材料で形成されていてもよいが、絶縁性材料で形成されていてもよい。   The stirrer 6 is for stirring the second polymer electrolyte solution 9 in the container 7. The stirrer 6 is of a magnetic type, for example, and a stirrer (not shown) disposed in the container 7 is rotated by a magnetic force to stir the second polymer solution. The container 7 may be formed of a conductive material, but may be formed of an insulating material.

次に、マイクロカプセル製造装置1を用いたマイクロカプセルの製造方法について、第1高分子電解質としてポリカチオン性高分子を用いた場合を例に挙げて説明する。   Next, the manufacturing method of the microcapsule using the microcapsule manufacturing apparatus 1 will be described by taking as an example the case where a polycationic polymer is used as the first polymer electrolyte.

ニードル2から第1高分子電解質溶液8を一定の速度で押し出す。このとき、ニードル2と電極板4との間に電圧を印加しておく。すると、ニードル2の先端に第1高分子電解質溶液8が出てきて、円錐状のメニスカスが形成される。このメニスカスには、ポリカチオンが集まっているため、電界集中が生じている。この円錐状のメニスカスにおいて、電荷の静電反発力が表面張力を上回ると、メニスカスから微小液滴が分離する。分離する際、微小液滴は、静電反発力と表面張力の作用により大きさが揃ったものとなる。分離した微小液滴は、強く帯電しているため、液滴間の静電反発力によりスプレー状に噴出される。なお、微小液滴中のポリカチオンは、電荷の静電反発力が最小となるように、主に微小液滴の表面側に存在している。また、微小液滴の内部には、芯物質と溶媒とが存在している。   The first polymer electrolyte solution 8 is extruded from the needle 2 at a constant speed. At this time, a voltage is applied between the needle 2 and the electrode plate 4. Then, the first polymer electrolyte solution 8 comes out at the tip of the needle 2 and a conical meniscus is formed. In this meniscus, since polycations are gathered, electric field concentration occurs. In this conical meniscus, when the electrostatic repulsive force of the charges exceeds the surface tension, the fine droplets are separated from the meniscus. At the time of separation, the microdroplets are uniform in size due to the action of electrostatic repulsion and surface tension. Since the separated minute droplets are strongly charged, they are ejected in a spray form by electrostatic repulsion between the droplets. The polycation in the microdroplet is mainly present on the surface side of the microdroplet so that the electrostatic repulsive force of the charge is minimized. In addition, a core substance and a solvent are present inside the microdroplet.

ニードル2と電極板4との間には電界が形成されているため、電極板4と逆符号に帯電している微小液滴は、電極板4に引き寄せられ、第2高分子電解質溶液9に向かって飛翔して、第2高分子電解質溶液9中に滴下される。   Since an electric field is formed between the needle 2 and the electrode plate 4, the fine droplets charged with the opposite sign to the electrode plate 4 are attracted to the electrode plate 4 and are drawn into the second polymer electrolyte solution 9. It flies towards the second polymer electrolyte solution 9 and drops.

微小液滴を第2高分子電解質溶液9に接触させると、微小液滴の表面側に存在するポリカチオンと、第2高分子電解質溶液9中のポリアニオンとが電気的相互作用により結合して、高分子電解質複合体からなる球状の界面が形成される。球状の界面の内部には、芯物質と溶媒が封入されている。このようにして、芯物質を内包するマイクロカプセルが製造される。製造されるマイクロカプセルの粒径は、数十μm〜数百μmである。   When the microdroplet is brought into contact with the second polymer electrolyte solution 9, the polycation present on the surface side of the microdroplet and the polyanion in the second polymer electrolyte solution 9 are combined by electrical interaction, A spherical interface composed of the polymer electrolyte complex is formed. A core substance and a solvent are sealed inside the spherical interface. In this way, microcapsules enclosing the core substance are manufactured. The particle size of the produced microcapsule is several tens of μm to several hundreds of μm.

以上、第1高分子電解質としてポリカチオン性高分子を用いた場合を例に挙げて説明したが、第1高分子電解質としてポリアニオン性高分子を用いた場合も同様にしてマイクロカプセルを製造することができる。   As described above, the case where a polycationic polymer is used as the first polymer electrolyte has been described as an example. However, when a polyanionic polymer is used as the first polymer electrolyte, a microcapsule is manufactured in the same manner. Can do.

以上説明したマイクロカプセル製造方法によると、静電反発力と表面張力の作用により、大きさの揃った微小液滴をニードルから噴出させることができる。また、噴出された微小液滴は帯電しているため、液滴同士が移動中に合体することがなく、大きさが揃った状態のまま第2高分子電解質溶液9に接触させることができる。従って、均一な粒径のマイクロカプセルを製造することができる。   According to the microcapsule manufacturing method described above, fine droplets of uniform size can be ejected from the needle by the action of electrostatic repulsion and surface tension. In addition, since the ejected minute droplets are charged, the droplets do not merge while moving, and can be brought into contact with the second polymer electrolyte solution 9 while maintaining the same size. Therefore, microcapsules having a uniform particle size can be produced.

ニードル2の内径が小さいほど、ニードル2から噴出される微小液滴の粒径が小さくなり、マイクロカプセルの粒径も小さくなる。従って、ニードルの内径を制御することにより、マイクロカプセルの粒径を制御することができる。
ニードル2の内径が大きすぎると、ニードル2から噴出される液滴は、粒径が大きくなり表面張力が小さくなるため、移動中に分裂する場合がある。この場合、第2高分子電解質溶液9に接触した時点の液滴の粒径が不均一となり、マイクロカプセルの粒径が不均一となる。
よって、ニードルの内径は、第1高分子電解質の種類等に応じて適切な範囲に設定することにより、粒径の揃った、所望の粒径のマイクロカプセルを得ることができる。第1高分子電解質の種類や流量等にもよるが、ニードル2の内径は、例えば、10〜1000μmが好ましい。
The smaller the inner diameter of the needle 2, the smaller the particle size of the fine droplets ejected from the needle 2, and the smaller the particle size of the microcapsule. Therefore, the particle size of the microcapsules can be controlled by controlling the inner diameter of the needle.
If the inner diameter of the needle 2 is too large, the droplet ejected from the needle 2 has a large particle size and a small surface tension, and thus may break during movement. In this case, the particle size of the droplets at the time of contact with the second polymer electrolyte solution 9 becomes non-uniform, and the particle size of the microcapsules becomes non-uniform.
Therefore, by setting the inner diameter of the needle within an appropriate range according to the type of the first polymer electrolyte, microcapsules having a desired particle diameter can be obtained. Although depending on the type and flow rate of the first polymer electrolyte, the inner diameter of the needle 2 is preferably 10 to 1000 μm, for example.

ニードル2の内径が一定の場合、ニードル2から押し出される第1高分子電解質溶液8の流量が少ないほど、ニードル2から噴出される微小液滴の粒径が小さくなり、マイクロカプセルの粒径も小さくなる。
流量が多すぎると、ニードル2から噴出される液滴の粒径が大きくなり、液滴が移動中に分裂することによって、マイクロカプセルの粒径にばらつきが生じる場合がある。一方、流量が少なすぎると、ニードル2から均一な粒径の微小液滴を噴出させることができなくなり、マイクロカプセルの粒径にばらつきが生じる。
よって、第1高分子電解質溶液8の流量は、ニードル2の内径等に応じて適切な値に設定することにより、粒径の揃った、所望の粒径のマイクロカプセルを得ることができる。例えば、ニードルの内径が130μmで、電圧が10〜25kVの場合、流量は0.05〜2ml/hが好ましい。
When the inner diameter of the needle 2 is constant, the smaller the flow rate of the first polymer electrolyte solution 8 extruded from the needle 2, the smaller the particle size of the fine droplets ejected from the needle 2, and the smaller the particle size of the microcapsule. Become.
If the flow rate is too high, the particle size of the droplets ejected from the needle 2 becomes large, and the droplets may break during movement, thereby causing variations in the particle size of the microcapsules. On the other hand, if the flow rate is too small, fine droplets having a uniform particle diameter cannot be ejected from the needle 2, and the particle diameters of the microcapsules vary.
Therefore, by setting the flow rate of the first polymer electrolyte solution 8 to an appropriate value according to the inner diameter of the needle 2 or the like, microcapsules having a desired particle diameter can be obtained. For example, when the inner diameter of the needle is 130 μm and the voltage is 10 to 25 kV, the flow rate is preferably 0.05 to 2 ml / h.

ニードル2への印加電圧が高いほど、ニードル2の先端の液面の電荷の静電反発力が大きくなり、より小さい液滴に分離するため、マイクロカプセルの粒径が小さくなる。
印加電圧が低すぎると、ニードル2から噴出される微小液滴の粒径が大きくなり、微小液滴が移動中に分裂することによって、マイクロカプセルの粒径にばらつきが生じる場合がある。一方、印加電圧が高すぎると、第1高分子電解質溶液8が十分供給される前に無理やり液滴を形成してしまい粒径が不均一となる。
よって、ニードル2への印加電圧を適切な値に設定することにより、粒径の揃った、所望の粒径のマイクロカプセルを得ることができる。具体的には、10〜25kVが好ましい。
The higher the voltage applied to the needle 2, the greater the electrostatic repulsion of the charge on the liquid surface at the tip of the needle 2, and the smaller the droplets, the smaller the particle size of the microcapsules.
If the applied voltage is too low, the particle size of the micro droplets ejected from the needle 2 becomes large, and the micro droplets may break up during movement, thereby causing variations in the particle size of the microcapsules. On the other hand, if the applied voltage is too high, droplets are forcibly formed before the first polymer electrolyte solution 8 is sufficiently supplied, resulting in nonuniform particle sizes.
Therefore, by setting the voltage applied to the needle 2 to an appropriate value, microcapsules having a desired particle diameter and uniform particle diameter can be obtained. Specifically, 10 to 25 kV is preferable.

また、第1高分子電解質溶液8の濃度が低いほど、第1高分子電解質溶液8の粘性が低くなるととともに、ニードル2の先端の液面の表面張力が低くなるため、より小さい液滴に分離する。そのため、マイクロカプセルの粒径も小さくなる。
第1高分子電解質溶液8の濃度が低すぎると、微小液滴中のポリイオンが少なすぎるため、高分子電解質複合体からなる界面の厚さが十分でなく、マイクロカプセルの強度が低くなる。一方、第1高分子電解質溶液9の濃度が高すぎると、粘度が高くなるため、第1高分子電解質溶液の温度を上げるなど操作に工夫を要する。
よって、第1高分子電解質溶液8の濃度を、第1高分子電解質の種類等に応じて適切な値に設定することにより、強度が高く、粒径の揃った、所望の粒径のマイクロカプセルを得ることができる。
Further, the lower the concentration of the first polymer electrolyte solution 8 is, the lower the viscosity of the first polymer electrolyte solution 8 is and the lower the surface tension of the liquid surface at the tip of the needle 2 is. To do. Therefore, the particle size of the microcapsule is also reduced.
If the concentration of the first polymer electrolyte solution 8 is too low, there are too few polyions in the microdroplets, so that the thickness of the interface made of the polymer electrolyte complex is not sufficient, and the strength of the microcapsules becomes low. On the other hand, if the concentration of the first polymer electrolyte solution 9 is too high, the viscosity becomes high. Therefore, it is necessary to devise operations such as raising the temperature of the first polymer electrolyte solution.
Therefore, by setting the concentration of the first polymer electrolyte solution 8 to an appropriate value according to the type of the first polymer electrolyte, etc., the microcapsules having a desired particle size with high strength and uniform particle size. Can be obtained.

また、ニードル2の先端から第2高分子電解質溶液9の液面までの距離を制御することによっても、第2高分子電解質溶液9に滴下される微小液滴の粒径を制御することができる。これにより、マイクロカプセルの粒径を制御することができる。   In addition, the particle size of the fine droplets dropped on the second polymer electrolyte solution 9 can also be controlled by controlling the distance from the tip of the needle 2 to the liquid surface of the second polymer electrolyte solution 9. . Thereby, the particle size of the microcapsule can be controlled.

さらに、第2高分子電解質溶液9中の第2高分子電解質の濃度を制御することによっても、マイクロカプセルの粒径を制御することができる。   Furthermore, the particle size of the microcapsules can also be controlled by controlling the concentration of the second polymer electrolyte in the second polymer electrolyte solution 9.

また、上述したように、ニードル2と電極板4との間に電界が形成されているため、ニードル2から噴出された微小液滴は、電極板4に引き寄せられて、容器7内の第2高分子電解質溶液9中に滴下される。従って、ニードル2から噴出された微小液滴の一部が容器7の外に落下するのが防止され、ニードル2から噴出されたほぼ全ての微小液滴を確実に第2高分子電解質溶液9に接触させることができる。   Further, as described above, since an electric field is formed between the needle 2 and the electrode plate 4, the fine liquid droplets ejected from the needle 2 are attracted to the electrode plate 4, and the second in the container 7. It is dripped in the polymer electrolyte solution 9. Accordingly, a part of the fine droplets ejected from the needle 2 is prevented from falling out of the container 7, and almost all the fine droplets ejected from the needle 2 are reliably made into the second polymer electrolyte solution 9. Can be contacted.

また、このマイクロカプセルの製造方法では、ニードル2に電圧を印加しつつ、ニードル2から第1高分子電解質溶液8を押し出して、噴出された微小液滴を第2高分子電解質溶液9に滴下するという、一連の工程のみでマイクロカプセルを製造することができる。また、ニードル2から第1高分子電解質溶液8を一定流量で連続的に押し出して、第2高分子電解質溶液9を連続的に回収することにより、マイクロカプセルを連続的に製造することができる。そのため、生産性に優れている。   Further, in this microcapsule manufacturing method, the first polymer electrolyte solution 8 is pushed out from the needle 2 while applying a voltage to the needle 2, and the ejected microdroplet is dropped into the second polymer electrolyte solution 9. That is, microcapsules can be produced by only a series of steps. Moreover, the microcapsules can be continuously produced by continuously extruding the first polymer electrolyte solution 8 from the needle 2 at a constant flow rate and continuously recovering the second polymer electrolyte solution 9. Therefore, it is excellent in productivity.

また、例えばエマルジョン法と呼ばれる方法でマイクロカプセルを製造した場合には、使用した芯物質のうち、マイクロカプセルに内包される芯物質の割合は、100%に満たないが、本実施形態では、シリンジ3内に充填された第1高分子電解質溶液8を全てニードル2から押し出すことにより、第1高分子電解質溶液8に添加された芯物質を全てマイクロカプセルに内包させることができる。   Further, for example, when microcapsules are manufactured by a method called an emulsion method, the ratio of the core material included in the microcapsule out of the used core material is less than 100%. The core material added to the first polymer electrolyte solution 8 can be entirely encapsulated in the microcapsule by extruding all the first polymer electrolyte solution 8 filled in 3 from the needle 2.

また、このマイクロカプセルの製造方法では、有機溶媒を使用しなくてよいため、環境負荷が小さく、生体に対する安全性が高いマイクロカプセルを得ることができる。また、マイクロカプセルに酵母等の活性物質を内包させる場合、酵母等の活性状態を損なうことなく、マイクロカプセルに内包させることができる。   Further, in this microcapsule manufacturing method, since it is not necessary to use an organic solvent, it is possible to obtain a microcapsule having a low environmental load and high safety for a living body. Further, when an active substance such as yeast is encapsulated in the microcapsule, it can be encapsulated in the microcapsule without impairing the active state of the yeast or the like.

さらに、第1高分子電解質及び第2高分子電解質として、生体適合性を有する高分子を用いることにより、マイクロカプセルを医薬用途に利用することができる。また、第1高分子電解質及び第2高分子電解質として、生分解性を有する高分子を用いることにより、環境負荷のより小さいマイクロカプセルを得ることができる。   Furthermore, microcapsules can be used for pharmaceutical applications by using biocompatible polymers as the first polymer electrolyte and the second polymer electrolyte. In addition, by using a biodegradable polymer as the first polymer electrolyte and the second polymer electrolyte, microcapsules with a smaller environmental load can be obtained.

また、高分子電解質複合体からなる界面は、金属イオンやグルコースなどの低分子物質が透過可能である。そのため、マイクロカプセルに酵母を内包させる場合、マイクロカプセルを作製した後に、第2高分子電解質溶液9を液体培地に置換することにより、培地中の栄養物質が界面の内側に浸入するため、マイクロカプセル内で酵母を増殖させることができる。また、医薬などの芯物質をゆっくりと外部へ放出させることができる。このようなマイクロカプセルを徐放性カプセルという。   Moreover, low molecular substances, such as a metal ion and glucose, can permeate | transmit the interface which consists of a polymer electrolyte composite_body | complex. Therefore, when yeast is encapsulated in the microcapsule, the microcapsules enter the inside of the interface because the nutrient substance in the medium enters by replacing the second polymer electrolyte solution 9 with a liquid medium after the microcapsule is produced. Yeast can be grown within. Further, a core substance such as a medicine can be slowly released to the outside. Such microcapsules are called sustained-release capsules.

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above embodiment can be modified as follows.

1]上記実施形態では、第1高分子電解質溶液8が噴出されるニードル2の数は1つとしたが、複数であってもよい。 1] In the above embodiment, the number of needles 2 from which the first polymer electrolyte solution 8 is ejected is one, but may be plural.

2]上記実施形態では、攪拌した状態の第2高分子電解質溶液9に微小液滴を滴下しているが、例えば、一方向に流動させた第2高分子電解質溶液9に微小液滴を滴下してもよい。 2] In the above embodiment, the microdroplet is dropped on the second polymer electrolyte solution 9 in a stirred state. For example, the microdroplet is dropped on the second polymer electrolyte solution 9 that has flowed in one direction. May be.

3]第2高分子電解質溶液9は、必ずしも攪拌されていなくてもよい。つまり、スターラー6を設けずに、容器7を直接電極板4上に配置してもよい。 3] The second polymer electrolyte solution 9 does not necessarily have to be stirred. That is, the container 7 may be disposed directly on the electrode plate 4 without providing the stirrer 6.

4]上記実施形態では、容器7が載せられたスターラー6は、電極板4上に直接配置されているが、容器7及びスターラー6は、必ずしも電極板4上に直接配置されていなくてよい。この場合、電極板4は、その表面の面積が、容器7の底面の面積よりも小さくもよい。また、電極板4は、平板状でなくてもよく、例えば、中央部が突出した四角錐状であってもよい。このような形状の電極板4を使用することにより、ニードル2と電極板4との間に電界集中を生じさせることができるため、ニードル2から噴出される微小液滴をより確実に容器7内の第2高分子電解質溶液9に滴下することができる。 4] In the above embodiment, the stirrer 6 on which the container 7 is placed is directly disposed on the electrode plate 4, but the container 7 and the stirrer 6 do not necessarily have to be disposed directly on the electrode plate 4. In this case, the electrode plate 4 may have a surface area smaller than the area of the bottom surface of the container 7. Moreover, the electrode plate 4 may not be flat plate shape, for example, the quadrangular pyramid shape which the center part protruded may be sufficient. By using the electrode plate 4 having such a shape, electric field concentration can be generated between the needle 2 and the electrode plate 4, so that the fine liquid droplets ejected from the needle 2 can be more reliably contained in the container 7. The second polymer electrolyte solution 9 can be dropped.

5]電極板4の代わりに、網目状の電極を使用し、この電極を容器7及びスターラー6の上に配置してもよい。つまり、ニードル2から噴出された微小液滴が、電界により容器7に飛び込むように、ニードル2、電極4、容器7、スターラー6を順に配置してもよい。 5] Instead of the electrode plate 4, a mesh electrode may be used, and this electrode may be disposed on the container 7 and the stirrer 6. That is, the needle 2, the electrode 4, the container 7, and the stirrer 6 may be sequentially arranged so that the fine liquid droplets ejected from the needle 2 jump into the container 7 by the electric field.

6]上記実施形態では、電極板4とニードル2との間に電界を形成するために、電源部5を電極板4に接続しているが、電極板4とニードル2との間に電界を形成するための構成はこれに限定されるものではない。例えば、電源部5以外の他の電源部を設けて、この電源部の一方の電極を電極板4に接続して、他方の電極を接地して、電極板4とニードル2との間に電界を形成してもよい。 6] In the above embodiment, the power supply unit 5 is connected to the electrode plate 4 in order to form an electric field between the electrode plate 4 and the needle 2, but an electric field is applied between the electrode plate 4 and the needle 2. The structure for forming is not limited to this. For example, a power supply unit other than the power supply unit 5 is provided, one electrode of the power supply unit is connected to the electrode plate 4, the other electrode is grounded, and an electric field is generated between the electrode plate 4 and the needle 2. May be formed.

7]上記実施形態では、電極板4とニードル2との間に電界が形成されているが、ニードル2に電圧が印加されていれば、このような電界は必ずしも形成されていなくてもよい。つまり、電極板4が設けられておらず、電源部5のニードル2に接続された電極と反対の電極が接地されている構成であってもよい。この場合、ニードル2から噴出された微小液滴は、電場の力と重力により容器7中の第2高分子電解質溶液9に滴下される。 7] In the above embodiment, an electric field is formed between the electrode plate 4 and the needle 2, but if a voltage is applied to the needle 2, such an electric field may not necessarily be formed. That is, the electrode plate 4 may not be provided, and an electrode opposite to the electrode connected to the needle 2 of the power supply unit 5 may be grounded. In this case, the fine droplets ejected from the needle 2 are dropped onto the second polymer electrolyte solution 9 in the container 7 by the force of the electric field and gravity.

8]上記実施形態では、第1高分子電解質溶液8の溶媒には水を用いたが、有機溶媒や、水とアルコール等との水混合物、Oil−in−waterやWater−in−oil等のエマルジョン溶液を溶媒として用いてもよい。但し、生体への安全性に優れており、芯物質の活性状態を損なわないという点からは、水を用いることが好ましい。また、有機溶媒を用いた場合、ニードル先端の液面から分離した微小液滴は、移動の過程で溶媒(有機溶媒)が蒸発しやすい。溶媒が蒸発すると、粒径が小さくなるため、電荷が集中して静電反発力が高まり、表面張力が低下する。そのため、電荷の静電反発力が表面張力を上回って、より小さい液滴に分裂する場合がある。このような移動途中の分裂が生じていると、第2高分子電解質溶液9に滴下された時点での微小液滴の粒径に若干ばらつきが生じ、マイクロカプセルの粒径にもばらつきが生じる場合がある。従って、より粒径の揃ったマイクロカプセルを得られるという点においても、溶媒として水を用いることが好ましい。 8] In the above embodiment, water is used as the solvent of the first polymer electrolyte solution 8, but an organic solvent, a water mixture of water and alcohol, Oil-in-water, Water-in-oil, etc. An emulsion solution may be used as a solvent. However, it is preferable to use water from the viewpoint that it is excellent in safety to the living body and does not impair the active state of the core substance. In addition, when an organic solvent is used, the solvent (organic solvent) easily evaporates in the course of movement of the fine droplets separated from the liquid surface at the tip of the needle. When the solvent evaporates, the particle size becomes smaller, so that the charges concentrate, the electrostatic repulsion increases, and the surface tension decreases. As a result, the electrostatic repulsion of the charge may exceed the surface tension and break up into smaller droplets. When such splitting occurs in the course of movement, there is a slight variation in the particle size of the microdroplet when it is dropped into the second polymer electrolyte solution 9, and there is also a variation in the particle size of the microcapsule. There is. Therefore, it is preferable to use water as a solvent also in that microcapsules having a more uniform particle diameter can be obtained.

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

図1に示す構成のマイクロカプセル製造装置を用意した。なお、シリンジ3は、オールプラスチックディスポシリンジ(ロックタイプ、5ml、型式H4050−LL)を使用した。電極板4と電源部5は、株式会社メックの「LAB用ナノファイバー サンプル作製装置」のNF−104を使用した。スターラー6は、日伸理化株式会社製のミニDCスターラーSW−M01を使用した。容器7は、ガラス製ペトリシャーレを使用した。また、ニードル2としては、ルアーロック注射針の針先90°、丸基タイプの18G(内径900μm、外径1260μm)と、23G(内径330μm、外径630μm、)と、27G(内径190μm、外径410μm)と、30G(内径130μm、外径310μm)のものと、Pre−Pulled Glass Pipettes(TIP30TW1−L、World Precision Instruments社製、内径30μm、外径40μm)を用意した。   A microcapsule manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG. 1 was prepared. The syringe 3 was an all plastic disposable syringe (lock type, 5 ml, model H4050-LL). As the electrode plate 4 and the power supply unit 5, NF-104 of “Measuring device for nanofiber sample for LAB” manufactured by MEC Co., Ltd. was used. As the stirrer 6, a mini DC stirrer SW-M01 manufactured by Nisshin Rika Co., Ltd. was used. The container 7 used was a glass petri dish. Further, as the needle 2, the needle tip of the luer lock injection needle 90 °, round base type 18G (inner diameter 900 μm, outer diameter 1260 μm), 23G (inner diameter 330 μm, outer diameter 630 μm), 27G (inner diameter 190 μm, outer 410G) and 30G (inner diameter 130 μm, outer diameter 310 μm) and Pre-Pulled Glass Pipettes (TIP30TW1-L, World Precision Instruments, inner diameter 30 μm, outer diameter 40 μm) were prepared.

<実施例1>
実施例1の第1高分子電解質溶液として、アルギン酸を1.5wt%、野生型酵母を1.2wt%含む水溶液を用いた。また、第2高分子電解質溶液として、濃度0.5wt%のキトサン水溶液を用いた。これら第1、第2高分子電電解質溶液を用いて、上述実施形態で説明したマイクロカプセルの製造方法によって、酵母が内包されたマイクロカプセルを作製した。
なお、ニードル2は上述した30G(外径310μm、内径130μm)のものを用いた。ニードルへの印加電圧を17.5kVとし、ニードルから押し出される第1高分子電解質溶液の流量を0.2ml/hとした。また、ニードル先端から第2高分子電解質溶液の液面までの距離は、4.5cmとした。
<Example 1>
As the first polymer electrolyte solution of Example 1, an aqueous solution containing 1.5 wt% alginic acid and 1.2 wt% wild type yeast was used. Further, a chitosan aqueous solution having a concentration of 0.5 wt% was used as the second polymer electrolyte solution. Using these first and second polymer electroelectrolyte solutions, microcapsules containing yeast were produced by the method for producing microcapsules described in the above embodiment.
In addition, the needle 2 having the above-described 30G (outer diameter 310 μm, inner diameter 130 μm) was used. The applied voltage to the needle was 17.5 kV, and the flow rate of the first polymer electrolyte solution pushed out from the needle was 0.2 ml / h. The distance from the needle tip to the liquid surface of the second polymer electrolyte solution was 4.5 cm.

作製された直後の実施例1のマイクロカプセルの顕微鏡写真を図2示す。また、実施例1のマイクロカプセルについて、約80個の粒径を測定し、粒径の分布を求めた。その結果を図4にグラフで示す。図4に示すように、粒径の揃ったマイクロカプセルを製造できることが確認された。   FIG. 2 shows a micrograph of the microcapsules of Example 1 immediately after being produced. Moreover, about 80 particle diameters were measured about the microcapsule of Example 1, and the distribution of the particle diameter was calculated | required. The results are shown graphically in FIG. As shown in FIG. 4, it was confirmed that microcapsules having a uniform particle size could be produced.

さらに、作製されたマイクロカプセルごと第2高分子電解質溶液を1ml分だけ取り出した。これを遠心分離して、上澄みを捨ててから、1mlのYPD培地(グルコース2wt%、ペプトン2wt%、酵母エキス1wt%)を加えて分散させた後、適量を取り出して20時間放置した。20時間経過後のマイクロカプセルの顕微鏡写真を図3に示す。図3の写真から明らかなように、マイクロカプセル内で、酵母を増殖させることができることが確認された。   Further, 1 ml of the second polymer electrolyte solution was taken out together with the prepared microcapsules. This was centrifuged and the supernatant was discarded. Then, 1 ml of YPD medium (glucose 2 wt%, peptone 2 wt%, yeast extract 1 wt%) was added and dispersed, then an appropriate amount was taken out and left for 20 hours. A photomicrograph of the microcapsule after 20 hours is shown in FIG. As is clear from the photograph in FIG. 3, it was confirmed that yeast can be grown in the microcapsules.

<実施例2〜5>
次に、実施例2〜5の第1高分子電解質溶液として、ポリアリルアミン塩酸塩(PAH)水溶液を使用した。この第1高分子電解質溶液には、マイクロカプセルに内包するための物質は添加しなかった。また、第2高分子電解質溶液として、ポリスチレンスルホン酸(PSS)水溶液を用いた。なお、後述する実施例6〜17も、第1高分子電解質溶液及び第2高分子電解質溶液は同じ種類のものを使用した。また、実施例2〜17では、第2高分子電解質溶液中のPSSの濃度は、全て10wt%とし、ニードル先端から第2高分子電解質溶液の液面までの距離は、全て4.5cmとした。
<Examples 2 to 5>
Next, a polyallylamine hydrochloride (PAH) aqueous solution was used as the first polymer electrolyte solution of Examples 2 to 5. No substance for inclusion in the microcapsules was added to the first polymer electrolyte solution. Further, as the second polymer electrolyte solution, a polystyrene sulfonic acid (PSS) aqueous solution was used. In Examples 6 to 17 described later, the first polymer electrolyte solution and the second polymer electrolyte solution were the same type. In Examples 2 to 17, the concentration of PSS in the second polymer electrolyte solution was all 10 wt%, and the distance from the needle tip to the liquid surface of the second polymer electrolyte solution was all 4.5 cm. .

ニードルへの印加電圧を15kV、17.5kV、22kV、24kVと変化させ、その他の条件は同じにして、実施例2〜5のマイクロカプセルを約100個ずつ作製した。第1高分子電解質溶液中のPAHの濃度、ニードルの径、及び、第1高分子電解質溶液の流量を表1に示す。各実施例のマイクロカプセルについて、粒径を測定し、粒径の平均値と、標準偏差値と、変動係数(相対標準偏差値)を求めた。その結果も表1に示す。また、実施例2〜5のマイクロカプセルの粒径の平均値及び標準偏差値と、印加電圧との関係を、図5にグラフで示す。図5のグラフ中、粒径の平均値を四角形の記号で示し、平均値±標準偏差値の範囲を直線で表示した。後述する図6〜9も同様に表示した。   The applied voltage to the needle was changed to 15 kV, 17.5 kV, 22 kV, and 24 kV, and other conditions were the same, and about 100 microcapsules of Examples 2 to 5 were produced. Table 1 shows the concentration of PAH in the first polymer electrolyte solution, the diameter of the needle, and the flow rate of the first polymer electrolyte solution. About the microcapsule of each Example, the particle size was measured and the average value of the particle size, the standard deviation value, and the coefficient of variation (relative standard deviation value) were obtained. The results are also shown in Table 1. Moreover, the relationship between the average value and standard deviation value of the particle diameters of the microcapsules of Examples 2 to 5 and the applied voltage is shown in a graph in FIG. In the graph of FIG. 5, the average value of the particle diameter is indicated by a square symbol, and the range of the average value ± standard deviation value is indicated by a straight line. 6 to 9 described later are displayed in the same manner.

図5及び表1から明らかなように、印加電圧が22kVの実施例4と、印加電圧が24kVの実施例5とでは、マイクロカプセルの粒径がほとんど変わらないものの、実施例2〜4を比較すると、ニードルへの印加電圧が高いほど、マイクロカプセルの粒径は小さくなった。   As is clear from FIG. 5 and Table 1, Example 4 with an applied voltage of 22 kV and Example 5 with an applied voltage of 24 kV compare Examples 2 to 4 although the particle size of the microcapsules hardly changes. Then, the higher the voltage applied to the needle, the smaller the particle size of the microcapsules.

<実施例6〜10>
次に、ニードルの内径及び外径を表2に示す値に変化させて、その他の条件は同じにして、実施例6〜10のマイクロカプセルを約100個ずつ作製した。第1高分子電解質溶液中のPAHの濃度、印加電圧、及び、第1高分子電解質溶液の流量も表2に示す。各実施例のマイクロカプセルについて、粒径を測定し、粒径の平均値と、標準偏差値と、変動係数を求めた。その結果も表2に示す。また、実施例6〜10のマイクロカプセルの粒径の平均値及び標準偏差値と、ニードルの内径との関係を、図6にグラフで示す。
<Examples 6 to 10>
Next, the needle inner diameter and outer diameter were changed to the values shown in Table 2, and the other conditions were the same, and about 100 microcapsules of Examples 6 to 10 were produced. Table 2 also shows the concentration of PAH in the first polymer electrolyte solution, the applied voltage, and the flow rate of the first polymer electrolyte solution. About the microcapsule of each Example, the particle size was measured and the average value of the particle size, the standard deviation value, and the coefficient of variation were obtained. The results are also shown in Table 2. Moreover, the relationship between the average value and the standard deviation value of the particle diameters of the microcapsules of Examples 6 to 10 and the inner diameter of the needle is shown in a graph in FIG.

図6及び表2から明らかなように、ニードル内径が130μmの実施例7と、ニードル内径が190μmの実施例8とでは、マイクロカプセルの粒径がほとんど変わらないものの、実施例6〜10を比較すると、ニードルの内径が小さいほど、マイクロカプセルの粒径は小さくなった。   As is clear from FIG. 6 and Table 2, Example 7 with a needle inner diameter of 130 μm and Example 8 with a needle inner diameter of 190 μm are substantially the same in Examples 6-10, although the particle size of the microcapsules is almost the same. Then, the smaller the inner diameter of the needle, the smaller the particle size of the microcapsule.

<実施例11〜13>
次に、ニードルから押し出される第1高分子電解質溶液の流量を0.05ml/h、0.1ml/h、0.2ml/hと変化させ、その他の条件は同じにして、実施例11〜13のマイクロカプセルを約100個ずつ作製した。第1高分子電解質溶液中のPAHの濃度、印加電圧、ニードルの径を表3に示す。各実施例のマイクロカプセルについて、粒径を測定し、粒径の平均値と、標準偏差値と、変動係数を求めた。その結果も表3に示す。また、実施例11〜13のマイクロカプセルの粒径の平均値及び標準偏差値と、第1高分子電解質溶液の流量との関係を、図7にグラフで示す。
<Examples 11 to 13>
Next, the flow rate of the first polymer electrolyte solution extruded from the needle was changed to 0.05 ml / h, 0.1 ml / h, and 0.2 ml / h, and the other conditions were the same, and Examples 11 to 13 were used. About 100 microcapsules were prepared. Table 3 shows the concentration of PAH, applied voltage, and needle diameter in the first polymer electrolyte solution. About the microcapsule of each Example, the particle size was measured and the average value of the particle size, the standard deviation value, and the coefficient of variation were obtained. The results are also shown in Table 3. Moreover, the relationship between the average value and the standard deviation value of the particle diameters of the microcapsules of Examples 11 to 13 and the flow rate of the first polymer electrolyte solution is shown in a graph in FIG.

図7及び表3から明らかなように、ニードルから押し出される第1高分子電解質溶液の流量が少ないほど、マイクロカプセルの粒径は小さくなった。   As apparent from FIG. 7 and Table 3, the smaller the flow rate of the first polymer electrolyte solution pushed out from the needle, the smaller the particle size of the microcapsules.

<実施例14〜17>
次に、第1高分子電解質溶液中のPAH(第1高分子電解質)の濃度を1wt%、3wt%、5wt%、10wt%と変化させて、その他の条件は全て同じにして、実施例14〜17のマイクロカプセルを約100個ずつ作製した。印加電圧、ニードルの径、第1高分子電解質溶液の流量を表4に示す。各実施例のマイクロカプセルについて、粒径を測定し、粒径の平均値と、標準偏差値と、変動係数を求めた。その結果も表4示す。また、実施例14〜17のマイクロカプセルの粒径の平均値及び標準偏差値と、第1高分子電解質の濃度との関係を、図8にグラフで示す。
<Examples 14 to 17>
Next, the concentration of PAH (first polymer electrolyte) in the first polymer electrolyte solution was changed to 1 wt%, 3 wt%, 5 wt%, 10 wt%, and the other conditions were all the same. About 100 microcapsules of ˜17 were prepared. Table 4 shows the applied voltage, the diameter of the needle, and the flow rate of the first polymer electrolyte solution. About the microcapsule of each Example, the particle size was measured and the average value of the particle size, the standard deviation value, and the coefficient of variation were obtained. The results are also shown in Table 4. Moreover, the relationship between the average value and the standard deviation value of the particle size of the microcapsules of Examples 14 to 17 and the concentration of the first polymer electrolyte is shown in a graph in FIG.

濃度1wt%で作製した実施例14のマイクロカプセルは、球状ではなく平坦状であって、他の実施例のマイクロカプセルに比べて脆かった。実施例14を除いた実施例15〜17を比較すると、図8及び表4から明らかなように、第1高分子電解質の濃度が低いほど、マイクロカプセルの粒径は小さくなることがわかる。   The microcapsules of Example 14 produced at a concentration of 1 wt% were flat rather than spherical, and were more fragile than the microcapsules of other Examples. Comparing Examples 15 to 17 excluding Example 14, as is apparent from FIG. 8 and Table 4, it can be seen that the lower the concentration of the first polymer electrolyte, the smaller the particle size of the microcapsules.

1 マイクロカプセル製造装置
2 ニードル
3 シリンダ
4 電極板
5 電源部
6 スターラー
7 容器
8 第1高分子電解質溶液
9 第2高分子電解質溶液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microcapsule manufacturing apparatus 2 Needle 3 Cylinder 4 Electrode plate 5 Power supply part 6 Stirrer 7 Container 8 1st polymer electrolyte solution 9 2nd polymer electrolyte solution

Claims (6)

第1高分子電解質を溶解した第1高分子電解質溶液を、ニードルから押し出す工程と、
前記ニードルに電圧を印加して、押し出される前記第1高分子電解質溶液を帯電させて微小液滴にして噴出させる工程と、
第2高分子電解質を溶解した第2高分子電解質溶液に、噴出された前記微小液滴を接触させて反応させることにより、高分子電解質複合体からなる球状の界面を形成して、マイクロカプセルを製造する工程と、
を有することを特徴とするマイクロカプセル製造方法。
Extruding a first polymer electrolyte solution in which the first polymer electrolyte is dissolved from a needle;
Applying a voltage to the needle to charge the first polymer electrolyte solution to be pushed out and eject it as fine droplets;
By contacting the ejected microdroplets with the second polymer electrolyte solution in which the second polymer electrolyte is dissolved to form a spherical interface composed of the polymer electrolyte complex, Manufacturing process;
A method for producing microcapsules, comprising:
前記ニードルから噴出される帯電した前記微小液滴が、前記第2高分子電解質溶液に向かうように、前記ニードルに対向して電極を配置して、前記ニードルと前記電極との間に電界を形成することを特徴とする請求項1に記載のマイクロカプセル製造方法。   An electrode is arranged facing the needle so that the charged micro droplet ejected from the needle is directed to the second polymer electrolyte solution, and an electric field is formed between the needle and the electrode. The method for producing microcapsules according to claim 1, wherein: 前記第1高分子電解質が有するポリイオンと、前記第2高分子電解質が有するポリイオンとが逆電荷であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロカプセル製造方法。   The microcapsule manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the polyion of the first polymer electrolyte and the polyion of the second polymer electrolyte have opposite charges. 前記ニードルから押し出される前記第1の高分子電解質溶液に、予め所定の物質を添加することにより、前記界面の内側に前記所定の物質を有するマイクロカプセルを製造することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のマイクロカプセル製造方法。   The microcapsule having the predetermined substance inside the interface is manufactured by adding a predetermined substance in advance to the first polymer electrolyte solution extruded from the needle. 4. The method for producing a microcapsule according to any one of 3 above. 前記所定の物質が、細胞、タンパク質、核酸、多糖類、染料、触媒、生理活性物質、栄養物、薬物、芳香成分、色素、及び、吸着物質のうち、少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項4に記載のマイクロカプセル製造方法。   The predetermined substance includes at least one of a cell, a protein, a nucleic acid, a polysaccharide, a dye, a catalyst, a physiologically active substance, a nutrient, a drug, a fragrance component, a pigment, and an adsorbing substance. The microcapsule manufacturing method according to claim 4. 前記ニードルに印加される電圧、前記ニードルの内径、前記ニードルから押し出される前記第1の高分子電解質溶液の流量、及び、第1高分子電解質溶液中の第1高分子電解質の濃度のうち、少なくとも1つを制御することによって、前記マイクロカプセルの粒径を制御することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のマイクロカプセル製造方法。   At least among the voltage applied to the needle, the inner diameter of the needle, the flow rate of the first polymer electrolyte solution pushed out from the needle, and the concentration of the first polymer electrolyte in the first polymer electrolyte solution The microcapsule manufacturing method according to claim 1, wherein the particle size of the microcapsules is controlled by controlling one.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101970470B1 (en) * 2017-10-27 2019-04-19 충남대학교산학협력단 Core shell particle generator using spraying and drying method
CN111298732A (en) * 2020-03-16 2020-06-19 上海化工研究院有限公司 Preparation method of adjustable core-shell structure microsphere particle size

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