JP2817968B2 - キトサン含有粒状体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、キトサン含有粒状体の新しい製造方法お
よびこれで得られたキトサン含有粒状体に関する。

〔従来の技術〕 キトサンは、カニやエビ等の甲殻類の甲皮に存在する
キチンを濃アルカリで処理し脱アセチル化して得られる
塩基性多糖である。このキトサンについては、その特異
な性質、性状から各種の吸着材、医薬品担体、医療材料
などとしての開発、研究が行われている。

例えば、キトサンを各種担体として実用化するには、
これを粒状化する技術が重要である。

従来、キトサンを粒状化する方法として、キトサンを
酸に溶解したのち、この溶液をアルカリ凝固液中に滴下
する方法（特開昭59−30722号公報，特開昭62−62827号
公報，特開昭62−70401号公報，特開昭62−79201号公報
等参照）と、キトサン溶液やキトサン分散液を機械的に
処理する方法（特開昭63−20302号公報，特開昭63−179
02号公報，特開昭63−210101号公報等参照）とに大別さ
れる。

しかしながら、これらの粒状化方法にあっては、いず
れも、得られる粒状体の粒子径が比較的大きく、かつ粒
状体が非常に硬くて脆いと言う欠点があった。

このような従来のキトサン粒状体における欠点を解決
するため、本発明者は先に、キトサンを、これを溶解す
ることのできるモノマーに溶解し、これを水中で重合触
媒の存在下に重合させる方法を案出し、特願平１−1760
46号として特許出願している。

この新しいキトサン粒状体の製造方法によれば、キト
サンの特異な機能を有しかつ適度の柔軟性を有して機械
的特性に優れた粒状体が得られるとともにその粒子径を
自由に制御できる効果が得られる。

ところが、この先願発明で用いられるキトサン溶解性
のモノマーの種類が限られるため、得られるキトサン含
有粒状体に種々の特性に与えることが十分できない不都
合があり、またキトサン含有粒状体が軽度のタックを有
し、塊状化しやすい不都合もあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

よって、この発明における課題は、多種多様のバラエ
ティに富む特性を有するとともにタックのないキトサン
含有粒状体およびその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる課題は、キトサンと、このキトサンを溶解する
とともに反応性ビニル基を有する有機酸と、この有機酸
と共重合する１種以上のモノマーとからなる組成物を水
中で重合触媒の存在下に重合させることにより、解決さ
れる。

以下、この発明を詳しく説明する。

この発明において使用されるキトサンとは、（１→
４）−２−アセトアミド−２−デオキシ−β−Ｄ−グル
カン構造を有するキチンの脱アセチル化物であって、
（１→４）−２−アミノ−２−デオキシ−β−Ｄ−グル
カン構造を有するもので、この発明においては脱アセチ
ル化されたアミノ基の一部、または同一分子内にある水
酸基の一部がアシル化反応、エーテル化反応、エステル
化反応、その他の反応によって化学修飾されたキトサン
誘導体も含まれる。一般に、天然に存在するキチンは、
アセトアミド基の一部（約10％）がアセチル化されてい
ないアミノ基となっているため、この発明でのキトサン
とは、脱アセチル化度が30％以上のものを指す。

このキトサンは、市販のフレーク状のものをそのまま
使用することもでき、また酢酸、乳酸、ギ酸、プロピオ
ン酸、酪酸などの有機酸や塩酸、硝酸などの鉱酸等の酸
あるいは酸水溶液に溶解した溶液状のものを使用するこ
ともできる。

また、この発明で使用される有機酸としては、キトサ
ンを溶解し、分子内に反応性ビニル基を有する水溶性の
有機酸が使用される。この有機酸は、一塩基酸でも多塩
基酸でもよく、分子内に１個以上の反応性ビニル基を有
するもので、具体的にはアクリル酸、α−クロロアクリ
ル酸、、メタアクリル酸、α−エチルメタアクリル酸、
フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、２（メタ）アク
リロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ｔ−ブチ
ルアクリルアミドスルホン酸、モノ（２−（メタ）アク
リロイルオキシエチル）アシッドホスフェートなどが挙
げられる。

また、この発明で使用されるモノマーとは、一分子中
に少なくとも反応性ビニル基を１個以上有し、上記反応
性ビニル基を有する有機酸を共重合しうるモノマーを言
い、このようなモノマーとしては不飽和酸エステル類、
有機酸ビニルエステル類、ベンゼン誘導体系モノマー等
がある。

不飽和酸エステル類としては（メタ）アクリル酸エス
テル類、マレイン酸エステル類、フマール酸エステル
類、イタコン酸エステル類、ウレタンアクリレート等が
ある。具体的には、メチル（メタ）アクリレート、エチ
ル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレー
ト、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メ
タ）アクリレート、ｔ−ブチル−（メタ）アクリレー
ト、アミル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）ア
クリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレー
ト、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチ
ル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）
アクリレート、２−エトキシエチル（メタ）アクリレー
ト、ベンジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエ
チル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル
（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレー
ト、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコ
ール（メタ）アクリレート、1,6ヘキサンジオールジ
（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフ
ェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロピオンオキサ
イド変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、ト
リメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチ
レンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）
アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）ア
クリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）ア
クリレート、アリル（メタ）アクリレート、ジ−ｎ−ブ
チルフマレート、ジ−ｉ−ブチルフマレート等があげら
れる。有機酸ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、バーサティック酸ビニル（商品名ベ
オバ，シェル化学）等があげられる。また、ベンゼン誘
導体系モノマーとしては、スチレン、ｐ−メチルスチレ
ン、ジビニルベンゼン、ビニルピリジン等があげられ
る。その他のものとしては、アクリロニトリル、塩化ビ
ニル、（メタ）アクリルアミド、フェニルマレイミド、
シクロヘキシルマレイミド、テトラアリルオキシエタ
ン、トリエチレングリコールジビニルエーテル等があげ
られる。これらのモノマーは１種以上を任意の割合で混
合して使用することができる。

本発明で使用される重合触媒は水中で上記有機酸およ
びモノマーの重合を開始させるものであればよい。

具体的には過硫酸カリュム、過硫酸アンモニュウム、
過酸化水素、アルキルヒドロキシパーオキサイド、ベン
ゾイルパーオキサイド、2,2′−アソビス（２−メチル
プロピオアミデイン）ジヒドロ−クロライド、2,2′−
アソビス−イソブチロニトリル等があり、場合によって
は重亜硫酸ナトリュウム、ピロ亜硫酸、硫酸第１鉄等の
還元剤を組み合わせて使用もよい。この重合触媒の使用
量は、有機酸とモノマーの合計量に対して重量比で0.05
〜10％とされる。

また、キトサンと上記有機酸との混合比は、有機酸が
キトサンを溶解しうる最大量を上限として任意である
が、好ましくはキトサンが有機酸に対して重量比で１％
以上とされる。１％未満では得られる粒状体がキトサン
の特性を有しないものとなる。また、上記モノマーの使
用量は、キトサンおよび有機酸の量に対して特に限定さ
れず、任意であり、目的とするキトサン含有粒状体の特
性、用途等によって定められるが、あまり多量であると
やはりキトサンの特性が発現されにくくなるので、キト
サン含有粒状体中のキトサン含有量が１重量％以上とな
るようにすべきである。

また、キトサン含有粒状体を得るための重合操作は、
キトサンおよび有機酸からなる水溶液にモノマーを投入
して乳化液とし、この乳化液中に撹拌下重合触媒を加え
て重合を開始する。あるいは、キトサンを溶解した酸ま
たは酸水溶液に撹拌下上記の有機酸、モノマーおよび重
合触媒を加えて、重合を行う。重合反応系の安定化と粒
状体の粒径制御のために、乳化剤、分散安定剤等を使用
することができる。

重合温度は20〜80℃、重合時間は２〜12時間程度とさ
れるが、この範囲に限られることはない。重合終了後、
キトサン含有重合体が水中に懸濁した懸濁液が得られ、
これを常法により固液分離し、乾燥することによって目
的とするキトサン含有粒状体が得られる。

このようにして得られたキトサン含有粒状体は、キト
サンをポリマーが取り囲むような形態を有し、キトサン
の特性を発現するとともにポリマー粒子としての性状を
有することになり、また使用されたモノマーに応じた種
々の特性を有するものになり、さらにタックのないもの
となる。

したがって、このキトサン含有粒状体は、ゲルクロマ
トグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー等の吸着
材、透析材、イオン交換体、酵素固定化用担体、バイオ
リアクタ担体、医療用担体、医療用助剤などに使用で
き、従来のキトサン粒状体に比べて脆さがないため、取
扱いが容易で、破損の恐れがなく、寿命も長いものとな
る。

また、従業終了後の懸濁液は、水希釈性を有している
ため、他の水溶性ポリマーと混合でき、懸濁液単独ある
いは他の水溶性ポリマーとの混合物を紙、繊維等に含浸
することができ、キトサン含有ポリマーのコーティング
が得られる。また、この懸濁液を乾燥することによって
水不溶性のキトサン含有フィルム、シート等の成型体を
得ることができる。

以下、実施例を示して具体的に説明する。

（実施例１） フレーク状のキトサン（脱アセチル化度81.2％，粘度
7cps但し、１％酢酸溶液中,20℃）30g、アクリル酸15
g、水400gからなる水溶液を1L四ツ口フラスコにチャー
ジし、撹拌下に窒素ガス置換を行いながら内温を70℃に
昇温した。この温度で内温を保持しながら過硫酸カリュ
ウム1g、水10gからなる水溶液を添加し、次いでアクリ
ル酸ブチル55gを30分間で滴下した。滴下終了後、１時
間内温を保持し、次いで重亜硫酸ナトリュウム1g、水20
gからなる水溶液を添加し、内温を30分かけて80℃に昇
温し、1.5時間保持して反応を終了して懸濁液を得た。
この懸濁液をガラス板に塗布、乾燥すると黄色フィルム
が得られた。このフィルムの窒素含有量は2.01％であっ
た。また、得られた懸濁液を水で倍量に希釈し、アルカ
リで中和したのち遠心分離機で固液分離を行い、アルコ
ールで洗浄、乾燥して粒径80μｍの粒状体を得た。この
キトサン含有粒状体は弾性を有していた。

（実施例２） 実施例１のアクリル酸15gの代わりにアクリル酸5g、
酢酸10gを使用して懸濁液を得た。この懸濁液を実施例
１と同様の方法でフィルム化したものの窒素含有量は2.
20％であった。また、実施例１と同様の方法で得られた
粒状体は粒径が50μｍ以下であった。

（実施例３） 実施例１のアクリル酸ブチルの代わりにスチレンを使
用して懸濁液を得た。この懸濁液を実施例１と同様の方
法でフィルム化したものの窒素含有量は2.08％であっ
た。また、同様に得られた粒状体の粒径は60μｍであっ
た。

（実施例４） フレーク状のキトサン（脱アセチル化度81.2％，粘度
7cps但し、１％酢酸溶液中,20℃）30g、アクリル酸10
g、水400gからなる水溶液を1L四ツ口フラスコにチャー
ジし、撹拌下に窒素ガス置換を行いながら内温を70℃に
昇温した。この温度で内温を保持しながら過硫酸カリュ
ウム1g、水20gからなる水溶液を添加し、次いでアクリ
ル酸ブチル55g、アクリル酸5gからなる混合液を30分間
で滴下した。滴下後１時間、内温を保持し、次いで、重
亜硫酸ナトリュウム1g、水20gからなる水溶液を加えた
後、内温を80℃に昇温した。80℃で1.5時間保持して反
応を終了して、青味のある懸濁液を得た。この懸濁液を
実施例１と同様の方法でフィルム化したものの窒素含有
量は2.03％であった。また、実施例１と同様にして得ら
れた粒状体の粒径は30μｍであった。

（実施例５） フレーク状のキトサン（脱アセチル化度78％，粘度11
0cps但し、0.5％酢酸溶液中,20℃）4g、酢酸4g、水400g
からなる水溶液を1L四ツ口フラスコにチャージし、撹拌
下に窒素ガス置換を行いながら内温を70℃に昇温した。
この温度で内温を保持しながら過硫酸カリュウム1g、水
10gからなる水溶液を添加し、ついでアクリル酸ブチル5
5g、アクリル酸4gからなる混合液を30分間で滴下した。
滴下終了後、１時間内温を保持し、次いで重亜硫酸ナト
リュウム1g、水20gからなる水溶液を添加し、内温を30
分かけて80℃に昇温し、1.5時間保持して反応を終了し
て懸濁液を得た。この懸濁液を実施例１と同様の方法で
フィルム化したものの窒素含有量は0.44％であった。ま
た、粒状体の粒径は50μｍであった。

（実施例６） フレーク状のキトサン（脱アセチル化度81.2％，粘度
7cps但し、１％酢酸溶液中,20℃）30g、アクリル酸15
g、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（NS−2
30,日本油脂製）5g、水400gからなる水溶液を1L四ツ口
フラスコにチャージし、撹拌下に窒素ガス置換を行いな
がら内温を70℃に昇温した。この温度で内温を保持しな
がら過硫酸カリュウム1g、水20gからなる水溶液を添加
し、次いでアクリル酸ブチル55gを30分間で滴下した。
滴下終了後、１時間内温を保持し、次いで重亜硫酸ナト
リュウム1g、水20gからなる水溶液を添加し、内温を30
分かけて80℃に昇温し、1.5時間保持して反応を終了し
て懸濁液を得た。この懸濁液を実施例１の方法でフィル
ム化したものの窒素含有量は2.01％であった。また、こ
の懸濁液150gを水で希釈し、0.5g塩化カルシュウム水溶
液300g中に滴下して粒状のポリマーを析出させた後、
水、メタノールで洗浄、乾燥して粒状体を得た。この粒
状体の粒径は50μｍ以下であった。

（実施例７） フレーク状のキトサン（脱アセチル化度81.2％，粘度
7cps但し、１％酢酸溶液中,20℃）54g、フレークの状の
キトサン（脱アセチル化度78％，粘度110cps但し、0.5
％酢酸溶液中、25℃）6g、酢酸20g、水1200gからなる水
溶液を5L四ツ口フラスコにチャージし、撹拌下に窒素ガ
ス置換を行いながら内温を70℃に昇温した。この温度で
内温を保持しながら撹拌過硫酸カリュウム2g、水10gか
らなる水溶液を添加し、次いでアクリル酸10g、メタク
リル酸メチル130gからなる混合液を30分間で滴下した。
滴下終了後１時間、内温を保持し、次いで重亜硫酸ナト
リュウム2g、水40gからなる水溶液を添加し、内温を30
分間かけて80℃に昇温し、80℃で1.5時間保持して反応
を終了して懸濁液を得た。この懸濁液を水で倍量に希釈
し、アルカリで中和し、次いで遠心分離機で固液分離を
行い、アルコールで洗浄、乾燥して粒状体を得た。この
粒状体の粒径は50ミクロン以下で窒素含有量は2.10％で
あった。

（比較例） ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（NS−23
0,日本油脂製）5g、アクリル酸15g、水400gからなる水
溶液を1L四ツ口フラスコにチャージし、撹拌下に窒素ガ
ス置換を行いながら内温を70℃に昇温した。この温度で
内温を維持しながら過硫酸カリュウム1g、水20gからな
る水溶液を添加し、次いでアクリル酸ブチル55gを30分
間で滴下した。滴下終了後、１時間内温を保持し、次い
で重亜硫酸ナトリュウム1g、水20gからなる水溶液を添
加し、内温を30分かけて昇温し、1.5時間保持して反応
を終了して懸濁液を得た。この懸濁液を150gを倍量の水
に希釈し、0.5g塩化カルシュウム水溶液300g中に滴下し
てポリマーを析出させた後、水、メタノールで洗浄した
がポリマー粒子が凝集して粘着性のあるブロック状態と
なり粒子状に取りだすことは不可能であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のキトサン含有粒状体
は、キトサンとこのキトサンを溶解する重合性の有機酸
とこの有機酸と共重合しうるモノマーを含む組成物を重
合して得られたものであるので、ポリマー鎖にキトサン
分子が包み込まれた形態を有し、キトサンが有する特異
な性質、性状を具備するとともに、上記モノマーの選択
によって多種多様の特性を持つものとなり、しかもタッ
クのないものとなる。また、重合条件の選択により得ら
れるキトサン含有粒状体の粒径を広い範囲にわたって任
意に設定することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−41105（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9925（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9926（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−4407（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08L 5/08 C08F 251/00 C08B 37/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キトサンと、このキトサンを溶解するとと
   もに反応性ビニル基を有する有機酸と、この有機酸と共
   重合する１種以上のモノマーとからなる組成物を重合し
   て得られたキトサン含有粒状体。
2. 【請求項２】キトサンと、このキトサンを溶解するとと
   もに反応性ビニル基を有する有機酸と、この有機酸と共
   重合する１種以上のモノマーとからなる組成物を水中で
   重合触媒の存在下に重合させることを特徴とするキトサ
   ン含有粒状体の製造方法。