JP5939796B2 - Complex of chitin or chitosan and synthetic polymer and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、天然高分子と合成高分子との複合化技術、特に、キチンまたはキトサンと合成高分子との複合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a technology for conjugating a natural polymer and a synthetic polymer, and more particularly to a method for producing a complex of chitin or chitosan and a synthetic polymer.

キチンおよびキトサンは、エビ、カニ、イカ等から得られる天然高分子である。また、生物資源としてはセルロースに次ぐ年間生産量を有しており、生体適合性や生分解性に優れた材料として様々な技術分野において利用されている。特に、キトサンは抗菌性を有しており、また、キチンは表皮細胞増殖促進効果を発揮することから、医用および生活関連分野の用途に利用されている。   Chitin and chitosan are natural polymers obtained from shrimp, crab, squid and the like. Moreover, it has an annual production volume next to cellulose as a biological resource, and is used in various technical fields as a material excellent in biocompatibility and biodegradability. In particular, chitosan has antibacterial properties, and chitin exhibits epidermal cell proliferation promoting effects, and thus is used for medical and life related fields.

例えば医用分野においては、表皮細胞増殖促進効果を有するキチン繊維の不織布(特許文献1)やキチン・キトサンの綿状物(特許文献2)等が創傷被覆保護材として利用されており、表面にキトサン又は改質キトサンが塗布された不織布からなる白血球除去用フィルタ(特許文献3)等も開発されている。また、生活関連分野への応用例としては、例えば抗菌性を有するキチン・キトサン繊維が挙げられる(特許文献4)。   For example, in the medical field, a chitin fiber non-woven fabric (Patent Document 1) or a chitin / chitosan cotton-like material (Patent Document 2) having an effect of promoting the proliferation of epidermal cells is used as a wound covering protective material. Alternatively, a leukocyte removal filter (Patent Document 3) made of a nonwoven fabric coated with modified chitosan has been developed. Moreover, as an application example to a life-related field, for example, chitin / chitosan fiber having antibacterial properties is cited (Patent Document 4).

しかし、これらの応用事例はいずれも、キチンまたはキトサンを単独で利用するもの、あるいはキチンまたはキトサンと他の高分子をグラフト化または被覆もしくは混合等によって化学的または物理的に複合化した材料等を利用するものがほとんどである。   However, all of these application examples are those that use chitin or chitosan alone, or materials that are chemically or physically combined with chitin or chitosan and other polymers by grafting or coating or mixing. Most of them are used.

一方、高性能かつ安全性の高い蓄電デバイス用の膜として、イオン液体を含浸したキトサン膜の利用が注目されており、例えば、電気二重層キャパシタ用のキトサンを用いたゲル電解質の開発が進められている(副田和位,山崎穣輝,山縣雅紀,石川正司, 「イオン液体を用いた非水系天然高分子ゲルのEDLC特性に対する効果」第51回電池討論会(2010年11月9日〜11日))。   On the other hand, the use of chitosan membrane impregnated with ionic liquid has attracted attention as a membrane for high-performance and high-safety electricity storage devices. For example, the development of gel electrolytes using chitosan for electric double layer capacitors has been promoted. (Kazunori Sekita, Yuki Yamazaki, Masanori Yamazaki, Masaji Ishikawa, “Effects of non-aqueous natural polymer gels using ionic liquids on EDLC properties” 51st Battery Symposium (November 9-11, 2010 Day)).

しかし、キチンやキトサンを用いたゲル電解質を実用化するためには、これらを薄膜化する技術が必要となる。さらに、キチンやキトサンのみからなる薄膜は強度に問題があり、その製造自体も容易ではない。   However, in order to put gel electrolytes using chitin and chitosan into practical use, a technique for thinning them is required. Furthermore, a thin film made only of chitin or chitosan has a problem in strength, and its manufacture itself is not easy.

キチンまたはキトサンと他の高分子との複合材料としては、キチンとポリビニルピロリドン(PVP)をブレンドした材料(非特許文献1)や、キチンまたはキトサン骨格にポリサルコシン鎖をグラフト化した材料(非特許文献2および3)等が知られているが、これらが膜材料として適した物性を有するかどうかは不明であり、また、異種の高分子化合物を良溶媒へ溶解させて混合(ブレンド)する複合化方法では、溶媒を除去した際に相分離する場合がある。   As a composite material of chitin or chitosan and other polymer, a material in which chitin and polyvinylpyrrolidone (PVP) are blended (Non-patent Document 1), or a material in which a polysarcosine chain is grafted to the chitin or chitosan skeleton (non-patent) Documents 2 and 3) are known, but it is unclear whether these have suitable physical properties as membrane materials, and composites in which dissimilar polymer compounds are dissolved in a good solvent and mixed (blended). In the conversion method, phase separation may occur when the solvent is removed.

そのため、例えば薄膜化に適した強靱な物性等を有する、キチンまたはキトサンを利用した新規な高分子複合体や、相分離を生じることなくかかる高分子複合体を製造できる新規な方法が望まれていた。   Therefore, for example, a novel polymer complex using chitin or chitosan having tough physical properties suitable for thin film formation and a novel method capable of producing such a polymer complex without causing phase separation are desired. It was.

特公平5−26498号公報Japanese Patent Publication No. 5-26498 特許第3046099号公報Japanese Patent No. 3046099 特開平10−338639号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-338639 特許2822174号公報Japanese Patent No. 2822174

宮下美晴、山田康博、木村悟隆、西尾嘉之、鈴木秀松、「キチン/ポリ(N−ビニルピロリドン)ブレンドの調製と相溶性評価」、繊維学会誌、vol.51、No.8、pp.396-399 (1995)Miharu Miyashita, Yasuhiro Yamada, Gotaka Kimura, Yoshiyuki Nishio, Hidematsu Suzuki, “Preparation and compatibility evaluation of chitin / poly (N-vinylpyrrolidone) blends”, Journal of Textile Science, vol.51, No.8, pp. 396-399 (1995) Nakamura, R., Aoi, K. and Okada, M., "Controlled Synthesis of a Chitosan-Based Graft Copolymer Having Polysarcosine Side Chains Using the NCA Method with a Carboxylic Acid Additive", Macromolecular Rapid Communications, 27, 1725 (2006).Nakamura, R., Aoi, K. and Okada, M., "Controlled Synthesis of a Chitosan-Based Graft Copolymer Having Polysarcosine Side Chains Using the NCA Method with a Carboxylic Acid Additive", Macromolecular Rapid Communications, 27, 1725 (2006) . Nakamura, R., Aoi, K. and Okada, M., "Interactions of Enzymes and a Lectin with a Chitin-Based Graft Copolymer Having Polysarcosine Side Chains", Macromolecular Bioscience, 4, 610 (2004).Nakamura, R., Aoi, K. and Okada, M., "Interactions of Enzymes and a Lectin with a Chitin-Based Graft Copolymer Having Polysarcosine Side Chains", Macromolecular Bioscience, 4, 610 (2004).

本発明の目的は、薄膜化に適した強靱な膜物性等、キチンまたはキトサン単独では得られない物性を有するキチンまたはキトサンと合成高分子との複合体およびその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a composite of chitin or chitosan and a synthetic polymer having physical properties that cannot be obtained by chitin or chitosan alone, such as tough film properties suitable for thinning, and a method for producing the same.

本発明は、以下の工程を含む、キチンまたはキトサンと合成高分子との複合体の製造方法を提供する:
(a)キチンゲルまたはキトサンヒドロゲルを提供する工程; および
(b)該キチンゲルまたはキトサンヒドロゲル、架橋剤および重合開始剤の存在下において、液体状態で重合性モノマーを重合させる工程。
The present invention provides a method for producing a complex of chitin or chitosan and a synthetic polymer, comprising the following steps:
(A) providing a chitin gel or chitosan hydrogel; and (b) polymerizing a polymerizable monomer in a liquid state in the presence of the chitin gel or chitosan hydrogel, a crosslinking agent and a polymerization initiator.

また、本発明は、上記の製造方法により得られる、キチンまたはキトサンと合成高分子との複合体を提供する。   The present invention also provides a complex of chitin or chitosan and a synthetic polymer obtained by the above production method.

さらに、本発明は、キチンまたはキトサンと架橋された合成高分子との複合体であって、該架橋された合成高分子により形成される三次元網目構造中にキチン鎖またはキトサン鎖が侵入していることを特徴とする複合体を提供する。   Furthermore, the present invention relates to a complex of chitin or chitosan and a synthetic polymer crosslinked, wherein the chitin chain or chitosan chain enters the three-dimensional network structure formed by the crosslinked synthetic polymer. Provided is a composite characterized in that

本発明の複合体の製造方法により、キチンまたはキトサン単独の膜と比較して強靱な膜物性を有するキチンまたはキトサンと合成高分子との複合体を得ることができる。また、重合性モノマー、架橋剤および重合開始剤の種類の選択や、キチンまたはキトサン、重合性モノマーおよび架橋剤の仕込み比の調節により、得られる複合体の物性を用途に応じて自在にコントロールすることが可能となる。さらに、キチンまたはキトサンと合成高分子を単に物理的に混合するのではなく、キチンゲルまたはキトサンヒドロゲルの存在下、液体状態で重合性モノマーの重合を行うため、相分離を生じることなくキチンまたはキトサンと合成高分子とが複合した均質な高分子複合体を製造することができる。   By the method for producing a composite of the present invention, a composite of chitin or chitosan having a tough film property and a synthetic polymer can be obtained as compared with a film of chitin or chitosan alone. In addition, the physical properties of the resulting composite can be freely controlled according to the application by selecting the type of polymerizable monomer, crosslinking agent and polymerization initiator, and by adjusting the charging ratio of chitin or chitosan, polymerizable monomer and crosslinking agent. It becomes possible. Furthermore, since the polymerizable monomer is polymerized in the liquid state in the presence of the chitin gel or chitosan hydrogel rather than simply physically mixing the chitin or chitosan and the synthetic polymer, the chitin or chitosan can be mixed with the chitin or chitosan without causing phase separation. A homogeneous polymer composite in which a synthetic polymer is combined can be produced.

また、本発明の方法において使用するキチンゲルおよびキトサンヒドロゲルは、強酸または酸水溶液に溶解させたキチンまたはキトサンとは異なり、分子量の低下を起こすことなく長時間保存することが可能である。そのため、本発明の複合体の製造方法は、重合反応の度にキチンまたはキトサンからゲルを調製する必要がないという利点を有する。また、キチンゲルおよびキトサンヒドロゲルがある程度の粘性を有するため、重合性モノマー、架橋剤および重合開始剤との混合後すぐに型に流し込んで成形することができる。   In addition, the chitin gel and chitosan hydrogel used in the method of the present invention can be stored for a long time without causing a decrease in molecular weight, unlike chitin or chitosan dissolved in a strong acid or aqueous acid solution. Therefore, the method for producing a composite of the present invention has an advantage that it is not necessary to prepare a gel from chitin or chitosan every time a polymerization reaction is performed. In addition, since chitin gel and chitosan hydrogel have a certain degree of viscosity, they can be poured into a mold immediately after mixing with a polymerizable monomer, a crosslinking agent and a polymerization initiator.

図1は、異なるタイプの重合開始剤: a) 2,2'-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN); b) 過酸化水素(H2O2); および c) 過硫酸カリウム(KPS)を用いて、本発明の方法により調製したβ-キチン/pHEMA複合体の外観を示す。Figure 1 shows different types of polymerization initiators: a) 2,2'-azobisisobutyronitrile (AIBN); b) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ); and c) potassium persulfate (KPS). Used to show the appearance of the β-chitin / pHEMA complex prepared by the method of the present invention. 図2は、蒸留水中に24時間浸漬した後の、実施例3のβ-キチン/pHEMA複合体の外観を示す。FIG. 2 shows the appearance of the β-chitin / pHEMA complex of Example 3 after being immersed in distilled water for 24 hours. 図3は、実施例4のβ-キチン/pHEMA複合体の破断面を示す。FIG. 3 shows a fracture surface of the β-chitin / pHEMA complex of Example 4. 図4は、湿潤状態における実施例4のβ-キチン/pHEMA複合体に a) 引張力および b) 圧縮力をかけた場合の外観を示す。FIG. 4 shows the appearance when a) a tensile force and b) a compressive force are applied to the β-chitin / pHEMA complex of Example 4 in a wet state. 図5は、実施例5のβ-キチン/pHEMA複合体の外観を示す。FIG. 5 shows the appearance of the β-chitin / pHEMA complex of Example 5. 図6は、実施例6のβ-キチン/pHEMA複合体の外観を示す。FIG. 6 shows the appearance of the β-chitin / pHEMA complex of Example 6. 図7は、乾燥状態における実施例4の複合体の機械的物性に及ぼすβ-キチン/HEMAモル比の影響を示す。FIG. 7 shows the effect of β-chitin / HEMA molar ratio on the mechanical properties of the composite of Example 4 in the dry state. 図8は、湿潤状態における実施例4の複合体の機械的物性に及ぼすβ-キチン/HEMAモル比の影響を示す。FIG. 8 shows the effect of β-chitin / HEMA molar ratio on the mechanical properties of the composite of Example 4 in the wet state. 図9は、湿潤状態における実施例4の複合体の機械的物性に及ぼすTEGDM含量の影響を示す。FIG. 9 shows the effect of TEGDM content on the mechanical properties of the composite of Example 4 in the wet state. 図10は、実施例4のβ-キチン/pHEMA複合体の膨潤挙動に及ぼすβ-キチン/HEMAモル比およびTEGDM含量の影響を示す。3つ組のバーはそれぞれ左から順に、蒸留水、PBS緩衝液、酢酸緩衝液の結果を示している。FIG. 10 shows the effect of β-chitin / HEMA molar ratio and TEGDM content on the swelling behavior of the β-chitin / pHEMA complex of Example 4. The triplet bar shows the results for distilled water, PBS buffer, and acetate buffer in order from the left. 図11は、実施例4のβ-キチン/pHEMA複合体の生分解性に及ぼすβ-キチン/HEMAモル比およびTEGDM含量の影響を示す。FIG. 11 shows the effect of β-chitin / HEMA molar ratio and TEGDM content on the biodegradability of the β-chitin / pHEMA complex of Example 4.

本発明の複合体の製造方法において用いるキチンの入手源は特に限定されないが、例えば、エビ、カニなどの甲殻類の甲殻やイカの甲からカルシウムやタンパク等を除去して得たものであってもよいし、市販のものでもよい。また、αキチンおよびβキチンのいずれも使用することが可能である。本発明の複合体の製造方法において用いるキチンの形態は特に限定されず、例えば、粒状、フレーク状、粉末状のいずれの形態であってもよい。本発明の複合体の製造方法において用いるキチンの分子量は、10,000〜1,000,000程度が好ましく、50,000〜500,000程度がより好ましく、100,000〜300,000程度がさらに好ましい。   The source of chitin used in the method for producing the complex of the present invention is not particularly limited. For example, it is obtained by removing calcium, protein, etc. from the shells of crustaceans such as shrimps and crabs and the shells of squids. Alternatively, a commercially available product may be used. In addition, both α-chitin and β-chitin can be used. The form of chitin used in the method for producing a composite according to the present invention is not particularly limited, and may be any form such as granular, flake, and powder. The molecular weight of chitin used in the method for producing a complex of the present invention is preferably about 10,000 to 1,000,000, more preferably about 50,000 to 500,000, and further about 100,000 to 300,000. preferable.

本発明の複合体の製造方法において用いるキトサンの入手源は特に限定されないが、例えば、エビ、カニなどの甲殻類の甲殻やイカの甲などから得られるキチンを脱アセチル化して得たものでもよいし、市販のものでもよい。本発明の複合体の製造方法において用いるキトサンの形態は特に限定されず、例えば、粒状、フレーク状、粉末状のいずれの形態であってもよい。また、本発明の複合体の製造方法において用いるキトサンの脱アセチル化度は、75〜98%程度が好ましい。本発明の複合体の製造方法において用いるキトサンの分子量は、10,000〜500,000程度が好ましく、10,000〜300,000程度がより好ましく、10,000〜200,000程度がさらに好ましい。   The source of chitosan used in the method for producing the complex of the present invention is not particularly limited. For example, it may be obtained by deacetylating chitin obtained from crustacean shells such as shrimps and crabs, squid shells, etc. In addition, a commercially available product may be used. The form of chitosan used in the method for producing a composite according to the present invention is not particularly limited, and may be any form such as granular, flake, and powder. In addition, the degree of deacetylation of chitosan used in the method for producing a complex of the present invention is preferably about 75 to 98%. The molecular weight of chitosan used in the method for producing the composite of the present invention is preferably about 10,000 to 500,000, more preferably about 10,000 to 300,000, and still more preferably about 10,000 to 200,000.

本明細書において、合成高分子とは、天然には通常存在せず、重合性モノマーの重合反応によって合成される高分子化合物をいう。   In the present specification, a synthetic polymer refers to a polymer compound that does not normally exist in nature and is synthesized by a polymerization reaction of a polymerizable monomer.

本発明の複合体の製造方法において用いる重合性モノマーは、重合反応が可能な構造、例えば反応性官能基や不飽和結合等を有する化合物であり、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、スチレン等のビニル化合物が挙げられる。これら重合性モノマーの中で、親水性モノマーとしては、例えばヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、アクリル酸、メタクリル酸、N-ビニルラクタム、N-アクリロイルモルフォリンやそれらの誘導体等を好適に用いることができ、中でもヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を特に好適に用いることができる。また、疎水性モノマーとしては、例えばメチルメタクリレート(MMA)、メチルアクリレート、スチレンをはじめとしたビニル化合物やそれらの誘導体等を好適に用いることができ、中でもメチルメタクリレート(MMA)を特に好適に用いることができる。   The polymerizable monomer used in the method for producing the composite of the present invention is a compound having a structure capable of polymerization reaction, such as a reactive functional group or an unsaturated bond, such as acrylic ester, methacrylic ester, styrene, etc. The vinyl compound is mentioned. Among these polymerizable monomers, as the hydrophilic monomer, for example, hydroxyethyl methacrylate (HEMA), acrylic acid, methacrylic acid, N-vinyl lactam, N-acryloylmorpholine, and derivatives thereof can be suitably used. Of these, hydroxyethyl methacrylate (HEMA) can be particularly preferably used. In addition, as the hydrophobic monomer, for example, methyl methacrylate (MMA), methyl acrylate, vinyl compounds such as styrene, derivatives thereof, and the like can be preferably used, and methyl methacrylate (MMA) is particularly preferably used. Can do.

本発明の複合体の製造方法において用いる架橋剤は、重合性モノマーの重合によって形成される分子鎖同士を架橋することができる化合物であり、例えば、多官能アクリル酸エステル、多官能メタクリル酸エステル、ジビニルベンゼン等の多官能ビニル化合物が挙げられる。例えば、重合性モノマーとしてヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を用いる場合、架橋剤としてトリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDM)やエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、N,N-メチレンビスアクリルアミド、ジビニルベンゼンなどのジビニル化合物等を好適に用いることができ、中でもトリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDM)を特に好適に用いることができる。   The cross-linking agent used in the method for producing a composite of the present invention is a compound capable of cross-linking molecular chains formed by polymerization of a polymerizable monomer, such as a polyfunctional acrylate ester, a polyfunctional methacrylate ester, Examples thereof include polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene. For example, when hydroxyethyl methacrylate (HEMA) is used as the polymerizable monomer, divinyl such as triethylene glycol dimethacrylate (TEGDM), ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, N, N-methylenebisacrylamide, or divinylbenzene is used as the crosslinking agent. A compound or the like can be preferably used, and triethylene glycol dimethacrylate (TEGDM) can be particularly preferably used.

本発明の複合体の製造方法において用いる重合開始剤は、熱や光等によってラジカル、カチオン、アニオン等の活性種を発生させる化合物であり、例えば、アゾ化合物、過硫酸塩類、過酸化物等が挙げられる。例えば、重合性モノマーとしてヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)を用いる場合、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、過硫酸カリウム(KPS)、過酸化ベンゾイル(BPO)、過酸化水素等を好適に用いることができる。また、紫外線や放射線の照射による重合開始でもよい。   The polymerization initiator used in the method for producing a composite of the present invention is a compound that generates active species such as radicals, cations, and anions by heat, light, etc., and examples thereof include azo compounds, persulfates, and peroxides. Can be mentioned. For example, when hydroxyethyl methacrylate (HEMA) is used as the polymerizable monomer, azobisisobutyronitrile (AIBN), potassium persulfate (KPS), benzoyl peroxide (BPO), hydrogen peroxide, etc. are suitable as the polymerization initiator. Can be used. Further, polymerization may be initiated by irradiation with ultraviolet rays or radiation.

本発明の複合体の製造方法において用いるキチンゲルは、キチンと液体の分散媒もしくは溶媒とを含むゲル状物質である。例えば、該キチンゲルは、キチンに分散媒を少量ずつ添加しながら均一に混合すること、あるいは、キチンを良溶媒へ溶解させた後に該溶媒を除去すること等によって得ることができる。本発明の複合体の製造方法において用いるキトサンヒドロゲルは、キトサンと水を含むゲル状物質である。該キトサンヒドロゲルは、例えば、以下に記載する方法によって得ることができる。   The chitin gel used in the method for producing a complex of the present invention is a gel substance containing chitin and a liquid dispersion medium or solvent. For example, the chitin gel can be obtained by uniformly mixing while adding a dispersion medium little by little to chitin, or by dissolving the chitin in a good solvent and then removing the solvent. The chitosan hydrogel used in the method for producing the composite of the present invention is a gel-like substance containing chitosan and water. The chitosan hydrogel can be obtained, for example, by the method described below.

本発明の複合体の製造方法において重合性モノマーを重合させる工程は、キチンゲルまたはキトサンヒドロゲル、架橋剤および重合開始剤を液体状態の重合性モノマーと混合することにより、該混合物全体が液体の状態において重合反応を行うものである。   In the method for producing the composite of the present invention, the step of polymerizing the polymerizable monomer is performed by mixing the chitin gel or chitosan hydrogel, the crosslinking agent and the polymerization initiator with the polymerizable monomer in the liquid state, so that the entire mixture is in the liquid state. A polymerization reaction is performed.

キチンゲル提供方法(A)
本発明の一つの態様において、キチンゲルは以下の工程によって提供される(以下、「キチンゲル提供方法(A)」とも称する):
(1)少なくとも1mm以上の平均粒子径を有するキチンと、該キチン1重量部に対して0.8〜100重量部の分散媒とを均一に混合する工程;
(2)得られた混合物と、工程(1)のキチン1重量部に対して0.8〜100重量部の分散媒とを均一に混合する工程; および
(3)分散媒の総量が工程(1)のキチン1重量部に対して4〜500重量部になるまで工程(2)を繰り返してキチンゲルを得る工程。
Method for providing chitin gel (A)
In one embodiment of the present invention, a chitin gel is provided by the following steps (hereinafter, also referred to as “chitin gel providing method (A)”):
(1) A step of uniformly mixing chitin having an average particle size of at least 1 mm and 0.8 to 100 parts by weight of a dispersion medium with respect to 1 part by weight of the chitin;
(2) a step of uniformly mixing 0.8 to 100 parts by weight of the dispersion medium with respect to 1 part by weight of chitin in step (1); and (3) the total amount of the dispersion medium is a step ( The process of obtaining a chitin gel by repeating a process (2) until it becomes 4-500 weight part with respect to 1 weight part of chitin of 1).

キチンゲル提供方法(A)におけるキチンと分散媒の混合方法は、両者を均一に混合することができるものである限り特に限定されないが、例えば、Phoenix社製オスターブレンダーを用いて、10,000〜20,000rpmで撹拌することによってキチンと分散媒を均一に混合することができる。   The mixing method of chitin and the dispersion medium in the chitin gel providing method (A) is not particularly limited as long as both can be uniformly mixed. For example, 10,000 to 20 using an oster blender manufactured by Phoenix The chitin and the dispersion medium can be uniformly mixed by stirring at 1,000 rpm.

キチンゲル提供方法(A)は、キチン(またはキチンと分散媒の混合物)と分散媒との混合工程を複数回繰り返すものである。キチンを分散媒で確実に膨潤させるためには、ある1回の混合工程において添加された分散媒の大部分がキチンに吸収され、キチンと分散媒の混合物がミキサーの回転歯等の動きによって動くことがなくなった段階で、次なる分散媒との混合工程に移ることが好ましい。また、キチンと分散媒を混合する工程は、合計で3〜10回繰り返すことが好ましく、3〜7回繰り返すことがさらに好ましい。   In the chitin gel providing method (A), the mixing step of chitin (or a mixture of chitin and a dispersion medium) and the dispersion medium is repeated a plurality of times. In order to ensure that chitin is swollen with the dispersion medium, most of the dispersion medium added in one mixing step is absorbed by the chitin, and the mixture of chitin and the dispersion medium moves by the movement of the rotating teeth of the mixer, etc. It is preferable to move to the next mixing step with the dispersion medium at the stage where the problem disappears. Further, the step of mixing chitin and the dispersion medium is preferably repeated 3 to 10 times in total, and more preferably 3 to 7 times.

キチンゲル提供方法(A)においては、αキチンよりも水素結合が弱く膨潤しやすいβキチンを使用することが好ましい。また、キチンゲル提供方法(A)において使用するキチンの平均粒子径は、少なくとも1mm以上であることが好ましく、1〜5mmであることがより好ましく、2〜3mmであることがさらに好ましい。平均粒子径は、例えば、一般的なロータップふるい振盪機等を用いて、ふるい分け法により粒度分布を測定し、ロジン・ラムラー式に基づいて算出することができる。   In the chitin gel providing method (A), it is preferable to use β-chitin, which has a weaker hydrogen bond and more easily swells than α-chitin. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of the chitin used in the chitin gel provision method (A) is at least 1 mm or more, more preferably 1 to 5 mm, and further preferably 2 to 3 mm. The average particle diameter can be calculated based on the Rosin-Rammler equation by measuring the particle size distribution by a sieving method using, for example, a general low-tap sieve shaker.

キチンゲル提供方法(A)においてキチンと混合する分散媒の量は、混合工程1回につき、キチン1重量部に対して0.8〜100重量部が好ましく、10〜40重量部がより好ましく、10〜30重量部がさらに好ましく、15〜25重量部が特に好ましい。   In the chitin gel providing method (A), the amount of the dispersion medium mixed with chitin is preferably 0.8 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 40 parts by weight, with respect to 1 part by weight of chitin per mixing step. -30 parts by weight is more preferable, and 15-25 parts by weight is particularly preferable.

キチンゲル提供方法(A)において使用する分散媒は、有機溶媒または無機溶媒のいずれであってもよく、また、極性または無極性溶媒のいずれであってもよい。該分散媒は好ましくは極性溶媒であり、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール等を好適に使用することができる。   The dispersion medium used in the chitin gel providing method (A) may be either an organic solvent or an inorganic solvent, and may be either a polar or nonpolar solvent. The dispersion medium is preferably a polar solvent, and for example, water, methanol, ethanol, propanol and the like can be suitably used.

キチンゲル提供方法(A)によって得られるキチンゲルは、キチンと混合された分散媒の総量が工程(1)のキチン1重量部に対して4〜500重量部であるものが好ましく、6〜400重量部であるものがより好ましく、9〜200重量部であるものがさらに好ましい。ここにいう「分散媒の総量」とは、工程(1)〜(3)を通じてキチンと混合された分散媒の量を累積したものである。   The chitin gel obtained by the chitin gel providing method (A) is preferably such that the total amount of the dispersion medium mixed with chitin is 4 to 500 parts by weight with respect to 1 part by weight of chitin in step (1), and 6 to 400 parts by weight. Is more preferable, and what is 9 to 200 parts by weight is more preferable. The “total amount of dispersion medium” referred to here is an accumulation of the amount of dispersion medium mixed with chitin through steps (1) to (3).

キチンゲル提供方法(B)
本発明の一つの態様において、キチンゲルは以下の工程によって提供される(以下、「キチンゲル提供方法(B)」とも称する):
(1)キチンを、塩化カルシウム水和物飽和メタノール、ジメチルアセトアミド-塩化リチウム、N-メチルモルフォリン-塩化リチウム、ジメチルアセトアミド-N-メチルモルフォリン-塩化リチウムおよびイオン液体からなる群より選択される溶媒に溶解させる工程; および
(2)該キチン溶液から溶媒を除去し、キチン1重量部に対する溶媒の量が50〜90重量部であるキチンゲルを得る工程。
Chitin gel provision method (B)
In one embodiment of the present invention, a chitin gel is provided by the following steps (hereinafter, also referred to as “chitin gel providing method (B)”):
(1) Chitin is selected from the group consisting of calcium chloride hydrate saturated methanol, dimethylacetamide-lithium chloride, N-methylmorpholine-lithium chloride, dimethylacetamide-N-methylmorpholine-lithium chloride and ionic liquid A step of dissolving in a solvent; and (2) a step of removing the solvent from the chitin solution to obtain a chitin gel in which the amount of the solvent is 50 to 90 parts by weight with respect to 1 part by weight of chitin.

キチンゲル提供方法(B)において用い得る溶媒としては、例えば塩化カルシウム水和物飽和メタノール、塩化カルシウム水和物飽和エタノール、ジメチルアセトアミド-塩化リチウム、N-メチルモルフォリン-塩化リチウム、ジメチルアセトアミド-N-メチルモルフォリン-塩化リチウム、イオン液体等が挙げられる。これらの中では、比較的安全性が高く、環境への負荷が低いことから塩化カルシウム水和物飽和メタノールが好適であり、溶解性の点から塩化カルシウム二水和物飽和メタノールを特に好適に用いることができる。イオン液体としてはカチオンおよびアニオンの種類によって様々なタイプのものが知られているが、キチンゲル提供方法(B)においては、例えば1-アリル-3-メチルイミダゾリウムブロミド、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド等をキチンの溶媒として用いることができる。   Solvents that can be used in the chitin gel providing method (B) include, for example, calcium chloride hydrate saturated methanol, calcium chloride hydrate saturated ethanol, dimethylacetamide-lithium chloride, N-methylmorpholine-lithium chloride, dimethylacetamide-N- Examples include methylmorpholine-lithium chloride and ionic liquid. Among these, calcium chloride hydrate saturated methanol is preferable because it is relatively safe and has a low environmental impact, and calcium chloride dihydrate saturated methanol is particularly preferably used from the viewpoint of solubility. be able to. Various types of ionic liquids are known depending on the kind of cation and anion. In the method (B) for providing a chitin gel, for example, 1-allyl-3-methylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methyl is available. Imidazolium chloride or the like can be used as a solvent for chitin.

キチンゲル提供方法(B)の工程(1)においてキチンを溶解させる溶媒の量は特に限定されないが、キチン1重量部に対して55〜200重量部が好ましく、60〜150重量部がより好ましい。   The amount of the solvent for dissolving chitin in step (1) of the chitin gel providing method (B) is not particularly limited, but is preferably 55 to 200 parts by weight, more preferably 60 to 150 parts by weight with respect to 1 part by weight of chitin.

キチンゲル提供方法(B)の工程(2)においてキチン溶液から溶媒を除去する方法は特に限定されないが、例えば、加熱、減圧、遠心分離、風乾等によって溶媒を除去することができる。加熱によりキチン溶液から溶媒を除去する場合の条件としては、これらに限定されないが、例えば、100℃で3時間、80℃で5時間等の条件が挙げられる。減圧によりキチン溶液から溶媒を除去する場合の条件としては、これらに限定されないが、例えば、真空ポンプを用い、0.01気圧で1時間等の条件が挙げられ、40℃程度の加温を併用してもよい。   The method for removing the solvent from the chitin solution in step (2) of the chitin gel providing method (B) is not particularly limited, but the solvent can be removed by heating, decompression, centrifugation, air drying, or the like. The conditions for removing the solvent from the chitin solution by heating are not limited to these, but examples include conditions such as 100 ° C. for 3 hours and 80 ° C. for 5 hours. The conditions for removing the solvent from the chitin solution by reducing the pressure are not limited to these. For example, a condition such as 1 hour at 0.01 atm using a vacuum pump is used, and heating at about 40 ° C. is used in combination. May be.

キチンゲル提供方法(B)によって得られるキチンゲルは、該キチンゲル中の溶媒の量がキチン1重量部に対して50〜90重量部であるものが好ましく、50〜80重量部であるものがより好ましく、50〜70重量部であるものがさらに好ましい。   In the chitin gel obtained by the chitin gel providing method (B), the amount of the solvent in the chitin gel is preferably 50 to 90 parts by weight with respect to 1 part by weight of chitin, more preferably 50 to 80 parts by weight, What is 50-70 weight part is further more preferable.

キトサンヒドロゲル提供方法
本発明の一つの態様において、キトサンヒドロゲルは以下の工程によって提供される(以下、「キトサンヒドロゲル提供方法」とも称する):
(1)キトサンを酸水溶液に溶解する工程;
(2)工程(1)のキトサン水溶液のpHを7〜12に調整する工程;
(3)工程(2)において生じた沈殿を収集する工程; および
(4−a)工程(3)において収集した沈殿を水によりpHが6.0〜7.5になるまで洗浄する工程、または(4−b)工程(3)において収集した沈殿を水に分散させた液を、pHが6.0〜7.5になるまで水に対して透析する工程。
Method for Providing Chitosan Hydrogel In one embodiment of the present invention, the chitosan hydrogel is provided by the following steps (hereinafter also referred to as “chitosan hydrogel provision method”):
(1) a step of dissolving chitosan in an acid aqueous solution;
(2) adjusting the pH of the aqueous chitosan solution in step (1) to 7-12;
(3) collecting the precipitate produced in step (2); and (4-a) washing the precipitate collected in step (3) with water until the pH is 6.0 to 7.5, or (4-b) A step of dialysis of the liquid obtained by dispersing the precipitate collected in step (3) in water until the pH becomes 6.0 to 7.5.

上記キトサンヒドロゲル提供方法において、酸水溶液へのキトサンの溶解方法は特に限定されず、撹拌などの常套の方法により溶解すればよい。溶解時の温度は室温、例えば15〜40℃とすればよい。溶解時間はキトサンの形状、分子量、脱アセチル化度等に応じて異なるが、一般的には4〜5時間の撹拌により溶解する。   In the above chitosan hydrogel providing method, the method for dissolving chitosan in the acid aqueous solution is not particularly limited, and it may be dissolved by a conventional method such as stirring. What is necessary is just to let the temperature at the time of melt | dissolution be room temperature, for example, 15-40 degreeC. The dissolution time varies depending on the shape of chitosan, the molecular weight, the degree of deacetylation, etc., but it is generally dissolved by stirring for 4 to 5 hours.

上記キトサンヒドロゲル提供方法において用いる酸水溶液の種類は特に限定されないが、例えば酢酸水溶液、塩酸、乳酸水溶液などが挙げられ、好ましくは酢酸水溶液である。酢酸水溶液を用いる場合、その濃度は2〜6重量%が好ましく、3.5〜4.5重量%がさらに好ましい。例えば2重量%の酢酸水溶液に溶解して得られるキトサン水溶液のpHは通常、3.5〜4.0程度である。   Although the kind of acid aqueous solution used in the said chitosan hydrogel provision method is not specifically limited, For example, acetic acid aqueous solution, hydrochloric acid, lactic acid aqueous solution etc. are mentioned, Preferably it is acetic acid aqueous solution. When using an acetic acid aqueous solution, the concentration is preferably 2 to 6% by weight, more preferably 3.5 to 4.5% by weight. For example, the pH of an aqueous chitosan solution obtained by dissolving in a 2% by weight acetic acid aqueous solution is usually about 3.5 to 4.0.

上記キトサンヒドロゲル提供方法における工程(2)は、キトサン水溶液のpHを7〜12、好ましくは8〜10に調整する工程である。pHの調整は、当該技術分野における常套の方法、例えば、塩基性物質の添加、好ましくは塩基性物質の水溶液の滴下によって行うことができる。この際、水溶液を激しく撹拌することが好ましい。用い得る塩基性物質としては、これらに限定されないが、NaOH、KOH、NHOH等が挙げられる。 Step (2) in the chitosan hydrogel providing method is a step of adjusting the pH of the chitosan aqueous solution to 7 to 12, preferably 8 to 10. The pH can be adjusted by a conventional method in the art, for example, addition of a basic substance, preferably dropwise addition of an aqueous solution of the basic substance. At this time, it is preferable to vigorously stir the aqueous solution. Basic materials that can be used include, but are not limited to, NaOH, KOH, NH 4 OH, and the like.

上記キトサンヒドロゲル提供方法における工程(4−a)は、収集した沈殿を水によりpHが6.0〜7.5、好ましくは6.8〜7.2になるまで洗浄する工程である。該洗浄方法は特に限定されないが、例えば、収集した沈殿を水に分散して得られる懸濁液を撹拌し、遠心分離、ろ過などにより沈殿を収集することを繰り返す方法や、カラム中の沈殿に大量の水を通す方法などが挙げられる。   Step (4-a) in the chitosan hydrogel providing method is a step of washing the collected precipitate with water until the pH becomes 6.0 to 7.5, preferably 6.8 to 7.2. The washing method is not particularly limited. For example, a method in which a suspension obtained by dispersing the collected precipitate in water is stirred, and the precipitate is collected by centrifugation, filtration, or the like, or the precipitate in the column is collected. For example, a large amount of water can be passed.

上記キトサンヒドロゲル提供方法における工程(4−b)は、収集した沈殿を水に分散させた液を透析膜に入れ、pHが6.0〜7.5、好ましくは6.8〜7.2になるまで水に対して透析する工程である。透析に用いる分散液の量は透析液(即ち水)100重量部に対して0.1〜1.0重量部とすることが好ましい。また、分散液におけるキトサンの含有量は0.1〜2.0重量%程度とすることが好ましい。透析回数は、透析液の量や、分散液のpHなどによって異なるが、2〜5回程度が好ましい。透析温度は室温、例えば10〜20℃程度とすればよい。用いる透析膜は特に限定されず、セルロース系や合成高分子系等、種々の透析膜を用いることができる。   In the step (4-b) in the chitosan hydrogel providing method, a solution in which the collected precipitate is dispersed in water is put into a dialysis membrane, and the pH is adjusted to 6.0 to 7.5, preferably 6.8 to 7.2. It is a process of dialysis against water until it becomes. The amount of the dispersion used for dialysis is preferably 0.1 to 1.0 part by weight with respect to 100 parts by weight of the dialysate (that is, water). The chitosan content in the dispersion is preferably about 0.1 to 2.0% by weight. The number of dialysis varies depending on the amount of dialysate and the pH of the dispersion, but is preferably about 2 to 5 times. The dialysis temperature may be room temperature, for example, about 10 to 20 ° C. The dialysis membrane to be used is not particularly limited, and various dialysis membranes such as cellulose and synthetic polymer can be used.

上記キトサンヒドロゲル提供方法の工程(4−a)または(4−b)において用いる水としては、脱イオン水、蒸留水等の精製水を使用することが好ましい。   As water used in the step (4-a) or (4-b) of the chitosan hydrogel providing method, it is preferable to use purified water such as deionized water or distilled water.

また、上記キトサンヒドロゲル提供方法によって提供されるキトサンヒドロゲルの含水率は、90〜99.8重量%であることが好ましく、95〜99.5重量%であることがより好ましく、95〜99重量%であることがさらに好ましい。該キトサンヒドロゲルの含水率は、遠心分離またはろ過等によって所望の値に変化させることができる。   In addition, the water content of the chitosan hydrogel provided by the method for providing chitosan hydrogel is preferably 90 to 99.8% by weight, more preferably 95 to 99.5% by weight, and 95 to 99% by weight. More preferably. The water content of the chitosan hydrogel can be changed to a desired value by centrifugation or filtration.

本発明の複合体の製造方法は、重合性モノマーを重合させる工程(b)の前に、提供されたキチンゲルまたはキトサンヒドロゲル中の分散媒もしくは溶媒を別の分散媒もしくは溶媒に置換する工程をさらに含み得る。かかる工程により、キチンゲルまたはキトサンヒドロゲル中の分散媒もしくは溶媒の種類を重合性モノマーの種類等に応じて最適なものに変更することができ、キチンまたはキトサンと合成高分子をより均一に複合化させることが可能となる。例えば、キチンゲル中の分散媒が水等の極性溶媒である場合に、重合性モノマーとして疎水性モノマーを用いると、キチンと合成高分子が均一に複合化しないおそれがある。この場合、キチンゲル中の分散媒を低極性または無極性の溶媒に置換することにより、疎水性の重合性モノマーから形成される合成高分子とキチンとを均一に複合化させることが可能となる。   The method for producing a composite of the present invention further includes a step of replacing the dispersion medium or solvent in the provided chitin gel or chitosan hydrogel with another dispersion medium or solvent before the step (b) of polymerizing the polymerizable monomer. May be included. Through this process, the type of dispersion medium or solvent in the chitin gel or chitosan hydrogel can be changed to an optimum one according to the type of polymerizable monomer, etc., and chitin or chitosan and the synthetic polymer are more uniformly combined. It becomes possible. For example, when the dispersion medium in the chitin gel is a polar solvent such as water, if a hydrophobic monomer is used as the polymerizable monomer, the chitin and the synthetic polymer may not be complexed uniformly. In this case, by replacing the dispersion medium in the chitin gel with a low polarity or nonpolar solvent, it is possible to uniformly combine the synthetic polymer formed from the hydrophobic polymerizable monomer and chitin.

キチンゲルまたはキトサンヒドロゲル中の分散媒もしくは溶媒を置換する方法としては、まず水の極性に近い溶媒を加え、攪拌・遠心分離を繰り返し、さらに極性の低い溶媒を用いて同じ操作を繰り返す方法等が挙げられる。   Examples of a method for replacing the dispersion medium or solvent in the chitin gel or chitosan hydrogel include a method in which a solvent close to the polarity of water is first added, stirring and centrifuging are repeated, and the same operation is repeated using a solvent having a lower polarity. It is done.

本発明の複合体の製造方法によって得られるキチンまたはキトサンと合成高分子との複合体は、架橋された合成高分子により形成される三次元網目構造中にキチン鎖またはキトサン鎖が侵入している構造を有するものである。かかる構造は、当該技術分野において一般にsemi-IPN構造と称されるものである。   In the complex of chitin or chitosan obtained by the method for producing a complex of the present invention and a synthetic polymer, the chitin chain or chitosan chain has entered the three-dimensional network structure formed by the crosslinked synthetic polymer. It has a structure. Such a structure is commonly referred to in the art as a semi-IPN structure.

本発明の複合体の製造方法は、キチンを用いる場合、一つの特徴として、キチンを溶媒に溶解させること又は分散媒を用いてキチンを膨潤させること等によってキチンゲルを提供する工程を含むものである。かかる工程により、分子鎖内および分子鎖間の水素結合に起因するキチンの強固な結晶構造をほぐすことができる。そして、分子鎖がほぐれた状態のキチンゲルの存在下において液体状態で重合性モノマーの重合を行うことにより、均一なsemi-IPN構造を有する複合体を得ることが可能となる。キトサンを用いる場合についても同様に、分子鎖がほぐれた状態のキトサンヒドロゲルを提供することで、該キトサンヒドロゲルが必要最小限の酸に溶けた中性溶液の状態で重合性モノマーの重合を行うことにより、均一なsemi-IPN構造を有する複合体を得ることが可能となる。本発明の複合体の製造方法によって得られるキチンまたはキトサンと合成高分子との複合体が有する強靱な膜物性には、かかる均一なsemi-IPN構造が寄与しているものと考えられる。   When using chitin, the manufacturing method of the composite_body | complex of this invention includes the process of providing a chitin gel by dissolving chitin in a solvent or swelling chitin using a dispersion medium etc. as one characteristic. By such a step, it is possible to loosen a strong crystal structure of chitin caused by hydrogen bonds within and between molecular chains. Then, it is possible to obtain a complex having a uniform semi-IPN structure by polymerizing a polymerizable monomer in a liquid state in the presence of a chitin gel in a state where molecular chains are loosened. Similarly, in the case of using chitosan, a polymerizable monomer is polymerized in a neutral solution state in which the chitosan hydrogel is dissolved in a minimum amount of acid by providing a chitosan hydrogel having a loose molecular chain. This makes it possible to obtain a complex having a uniform semi-IPN structure. The uniform semi-IPN structure is considered to contribute to the tough film properties of the complex of chitin or chitosan obtained by the method for producing the complex of the present invention and the synthetic polymer.

また、本発明の複合体の製造方法の変法として、キチンゲルまたはキトサンヒドロゲルに代えてキチン溶液またはキトサン粉末から調製したキトサン溶液を用い、該溶液、架橋剤および重合開始剤の存在下において重合性モノマーを重合させることによって、キチンまたはキトサンと合成高分子との複合体を製造することも可能である。   Further, as a modification of the method for producing the composite of the present invention, a chitosan solution prepared from a chitin solution or a chitosan powder is used instead of chitin gel or chitosan hydrogel, and polymerization is performed in the presence of the solution, a crosslinking agent and a polymerization initiator. It is also possible to produce a complex of chitin or chitosan and a synthetic polymer by polymerizing monomers.

本発明の複合体の製造方法において使用するキチンゲルおよびキトサンヒドロゲルは、実質的に酸を含まないものであるため、分子量の低下を起こすことなく長時間保存することが可能である。また、重合性モノマーの重合中においてもキチンまたはキトサンの分子量低下を防止することができる。   Since the chitin gel and chitosan hydrogel used in the method for producing the complex of the present invention are substantially free of acid, they can be stored for a long time without causing a decrease in molecular weight. Further, it is possible to prevent a decrease in the molecular weight of chitin or chitosan even during the polymerization of the polymerizable monomer.

本発明の複合体の製造方法は、重合性モノマー、架橋剤および重合開始剤の種類の選択や、キチンまたはキトサン、重合性モノマーおよび架橋剤の仕込み比の調節により、得られる複合体の物性を自在にコントロールすることができるものである。例えば、重合性モノマーに対するキチンまたはキトサンの比率を高めると、得られる複合体の生分解性および膨潤度は増大する傾向がある。また、重合反応に供する架橋剤の量を増加させると、生分解性および膨潤度は減少する傾向がある。さらに、重合反応に供する架橋剤の量を増加させると、引張強度および引張破断伸度は減少する傾向がある。   The method for producing the composite of the present invention can be achieved by selecting the types of the polymerizable monomer, the crosslinking agent and the polymerization initiator, and adjusting the preparation ratio of chitin or chitosan, the polymerizable monomer and the crosslinking agent, to improve the physical properties of the resulting composite. It can be freely controlled. For example, increasing the ratio of chitin or chitosan to polymerizable monomer tends to increase the biodegradability and degree of swelling of the resulting composite. Further, when the amount of the crosslinking agent used for the polymerization reaction is increased, the biodegradability and the degree of swelling tend to decrease. Furthermore, when the amount of the crosslinking agent used for the polymerization reaction is increased, the tensile strength and the tensile elongation at break tend to decrease.

仕込み比の例として、重合性モノマーに対するキチンまたはキトサンのモル比を0.001〜0.027、0.022〜0.110、0.022〜0.072等の範囲として複合体を製造することができる。また、重合反応に供する架橋剤の量を、例えば、キチンまたはキトサン、重合性モノマー、架橋剤および重合開始剤の合計量に対して0.227〜2.273モル%、2.27〜13.6モル%等の範囲として複合体を製造することができる。   As an example of the charging ratio, a complex is produced with the molar ratio of chitin or chitosan to the polymerizable monomer in the range of 0.001 to 0.027, 0.022 to 0.110, 0.022 to 0.072, etc. Can do. Moreover, the amount of the crosslinking agent to be subjected to the polymerization reaction is, for example, 0.227 to 2.273 mol%, 2.27 to 13.3 with respect to the total amount of chitin or chitosan, the polymerizable monomer, the crosslinking agent and the polymerization initiator. The composite can be produced in the range of 6 mol% or the like.

また、本発明の複合体の製造方法において、重合開始剤としてアゾ化合物を用いると、ラジカルの発生に伴って生成される窒素ガスにより、多孔質のスポンジ状構造が形成される場合がある。   Further, in the method for producing a composite of the present invention, when an azo compound is used as a polymerization initiator, a porous sponge-like structure may be formed by nitrogen gas generated with generation of radicals.

本発明の複合体の製造方法において、重合性モノマーの重合を行う際の反応条件は特に限定されず、使用する重合性モノマーの種類や量等に応じて適宜設定することができる。また、ラジカル等の活性種を発生させるための処理(UV光、熱など)についても、使用する重合開始剤の種類や量等に応じて適宜設定することができる。   In the method for producing a composite of the present invention, the reaction conditions for polymerizing the polymerizable monomer are not particularly limited, and can be appropriately set according to the type and amount of the polymerizable monomer to be used. In addition, the treatment for generating active species such as radicals (UV light, heat, etc.) can be appropriately set according to the type and amount of the polymerization initiator used.

例えば、キチンゲル(キチン1.5%、塩化カルシウム二水和物飽和メタノール98.5%)20g、トリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDM)0.41gおよびアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.12gの存在下、ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)4.1gを重合させる場合、これらの条件には限定されないが、60〜70℃で12〜24時間、あるいは70〜80℃で6〜12時間反応させることにより、キチンとポリヒドロキシエチルメタクリレート(pHEMA)との複合体を得ることができる。   For example, 20 g of chitin gel (chitin 1.5%, calcium chloride dihydrate saturated methanol 98.5%), 0.41 g of triethylene glycol dimethacrylate (TEGDM) and 0.12 g of azobisisobutyronitrile (AIBN) When 4.1 g of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) is polymerized in the presence, it is not limited to these conditions, but by reacting at 60 to 70 ° C. for 12 to 24 hours, or 70 to 80 ° C. for 6 to 12 hours. A complex of chitin and polyhydroxyethyl methacrylate (pHEMA) can be obtained.

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

製造例1 (SW-β-キチンゲルの調製)
β-キチン(分子量150,000、平均粒子径1mm)1gと蒸留水20mlをオスターブレンダー(Phoenix 社製 Phoenix Blender)用ミニボトル(容量50ml)に入れ、該ブレンダーを用いて撹拌した(回転数:16,800rpm、室温)。その際、β-キチンが膨潤してゲル状になり、β-キチンと蒸留水の混合物が回転しなくなるまで撹拌を続けた(約1分)。次いで、該混合物に蒸留水20mlを加えてブレンダーで同様に撹拌し(回転数:16,800rpm)、さらにβ-キチンを膨潤させた。この後も同様に、混合物が回転しなくなった段階で蒸留水20mlを添加して16,800rpmにて撹拌する操作をさらに3回繰り返し、β-キチンゲルを得た。ロスを無視すれば、該ゲルの含水率は99%である(キチン1重量部に対して水を100重量部含有)。このように製造したキチンゲルを、以下において「SW(膨潤)-β-キチンゲル」と称する。
Production Example 1 (Preparation of SW-β-chitin gel)
1 g of β-chitin (molecular weight 150,000, average particle size 1 mm) and 20 ml of distilled water were placed in a mini bottle (capacity 50 ml) for oster blender (Phoenix Phoenix Blender) and stirred using the blender (rotation speed: 16,800 rpm, room temperature). At that time, β-chitin swelled into a gel and stirring was continued until the mixture of β-chitin and distilled water stopped rotating (about 1 minute). Next, 20 ml of distilled water was added to the mixture and stirred in the same manner with a blender (rotation speed: 16,800 rpm) to further swell β-chitin. Similarly, the operation of adding 20 ml of distilled water and stirring at 16,800 rpm when the mixture stopped rotating was repeated three more times to obtain β-chitin gel. If the loss is ignored, the moisture content of the gel is 99% (100 parts by weight of water per 1 part by weight of chitin). The chitin gel thus produced is hereinafter referred to as “SW (swelling) -β-chitin gel”.

製造例2 (HT-β-キチンゲルの調製)
塩化カルシウム二水和物飽和メタノール100gにβ-キチンを1g加え(濃度1重量%)、オスターブレンダー(Phoenix 社製 Phoenix Blender)を用いて30分激しく撹拌した(回転数:16,800rpm、室温)。その後、モーターで一晩撹拌し(回転数:60rpm、室温)、粘性のβ-キチン溶液を得た。次いで、ヒーター(Corning社製、PC-4200)を用いて該β-キチン溶液を100℃で3時間熱処理した後、室温まで冷やし、β-キチンゲルを得た。該β-キチンゲルの重量は67gであった(即ち、キチン1重量部に対し、塩化カルシウム、水およびメタノールの合計が66重量部である)。このように製造したβ-キチンゲルを、以下において「HT(熱処理)-β-キチンゲル」と称する。
Production Example 2 (Preparation of HT-β-chitin gel)
1 g of β-chitin was added to 100 g of saturated calcium chloride dihydrate methanol (concentration 1 wt%) and stirred vigorously for 30 minutes using an Oster blender (Phoenix Phoenix Blender) (rotation speed: 16,800 rpm, room temperature). . Thereafter, the mixture was stirred overnight with a motor (rotation speed: 60 rpm, room temperature) to obtain a viscous β-chitin solution. Next, the β-chitin solution was heat-treated at 100 ° C. for 3 hours using a heater (Corning, PC-4200), and then cooled to room temperature to obtain a β-chitin gel. The β-chitin gel weighed 67 g (that is, 66 parts by weight of calcium chloride, water and methanol with respect to 1 part by weight of chitin). The β-chitin gel thus prepared is hereinafter referred to as “HT (heat treatment) -β-chitin gel”.

製造例3 (キトサンヒドロゲルの調製)
3.06gのキトサン粉末(分子量40,000、脱アセチル化度84%)を、室温で5〜7時間撹拌することにより100mlの4重量%の酢酸水溶液に溶解した。得られたキトサン水溶液のpHは3.85であった。該キトサン水溶液をろ過して不溶部を除去後、ミキサーで高速撹拌下、10重量%NaOH水溶液を添加し、pH11.0〜12.0にした。生成した沈殿を遠心分離により収集した後、蒸留水に分散させて1000mlの分散液とした。該分散液を透析袋に入れ、pHが6.0〜7.5になるまで1000mlの蒸留水に対して透析を行ってキトサンヒドロゲルを得た(透析用蒸留水は5回交換した)。該ゲルの含水率は95%であった。
Production Example 3 (Preparation of chitosan hydrogel)
3.06 g of chitosan powder (molecular weight 40,000, deacetylation degree 84%) was dissolved in 100 ml of 4% by weight aqueous acetic acid solution by stirring at room temperature for 5 to 7 hours. The pH of the obtained aqueous chitosan solution was 3.85. The chitosan aqueous solution was filtered to remove insoluble parts, and then a 10 wt% NaOH aqueous solution was added under high-speed stirring with a mixer to adjust the pH to 11.0 to 12.0. The produced precipitate was collected by centrifugation and then dispersed in distilled water to obtain a 1000 ml dispersion. The dispersion was put into a dialysis bag and dialyzed against 1000 ml of distilled water until the pH reached 6.0 to 7.5 to obtain chitosan hydrogel (distilled distilled water was changed 5 times). The water content of the gel was 95%.

実施例1
製造例1のSW-β-キチンゲル20gに、表1に示す量のHEMA(ヒドロキシエチルメタクリレート)およびTEGDM(トリエチレングリコールジメタクリレート)を加え、室温で1時間攪拌した。次いで、得られた混合物に、HEMAに対して0.24モル%のAIBN(アゾビスイソブチロニトリル)を加えて攪拌後、40×40mmのテフロン(登録商標)製枠にキャストし、70℃のオーブン中に12時間静置して重合を行った。その結果、サンプル1〜10いずれの仕込み量においても、相分離を生じることなくβ-キチンとHEMAとの複合体を得ることができた。サンプル2の仕込み量で作成した複合体の外観写真を図1のa)に示す。
Example 1
HEMA (hydroxyethyl methacrylate) and TEGDM (triethylene glycol dimethacrylate) in the amounts shown in Table 1 were added to 20 g of SW-β-chitin gel of Production Example 1 and stirred at room temperature for 1 hour. Next, 0.24 mol% AIBN (azobisisobutyronitrile) with respect to HEMA was added to the obtained mixture and stirred, and then cast into a 40 × 40 mm Teflon (registered trademark) frame. Was allowed to stand in the oven for 12 hours for polymerization. As a result, it was possible to obtain a complex of β-chitin and HEMA without causing phase separation in any amount of samples 1 to 10. A photograph of the appearance of the composite prepared with the charge amount of Sample 2 is shown in FIG.

Figure 0005939796
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実施例2
製造例1のSW-β-キチンゲル20gに、上記表1に示す量のHEMAおよびTEGDMを加え、室温で1時間攪拌した。次いで、得られた混合物に、HEMAに対して0.24モル%の過酸化水素(H)を加えて攪拌後、40×40mmのテフロン製枠にキャストし、70℃のオーブン中に12時間静置して重合を行った。その結果、サンプル1〜10いずれの仕込み量においても、相分離を生じることなくβ-キチンとHEMAとの複合体を得ることができた。サンプル2の仕込み量で作成した複合体の外観写真を図1のb)に示す。
Example 2
HEMA and TEGDM in the amounts shown in Table 1 above were added to 20 g of the SW-β-chitin gel of Production Example 1 and stirred at room temperature for 1 hour. Next, 0.24 mol% hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) was added to the HEMA, and the resulting mixture was stirred, cast into a 40 × 40 mm Teflon frame, and placed in an oven at 70 ° C. The polymerization was carried out by standing for 12 hours. As a result, it was possible to obtain a complex of β-chitin and HEMA without causing phase separation in any amount of samples 1 to 10. An external appearance photograph of the composite prepared with the charge amount of Sample 2 is shown in FIG.

実施例3
製造例1のSW-β-キチンゲル20gに、上記表1に示す量のHEMAおよびTEGDMを加え、室温で1時間攪拌した。次いで、得られた混合物に0.24%KPS(過硫酸カリウム)水溶液を1ml加えて2時間撹拌した後、40×40mmのテフロン製枠にキャストし、70℃のオーブン中に12時間静置して重合を行った。その結果、サンプル1〜10いずれの仕込み量においても、相分離を生じることなくβ-キチンとHEMAとの複合体を得ることができた。サンプル2の仕込み量で作成した複合体の外観写真を図1のc)に示す。このようにして得られた複合体(サンプル1〜10)はいずれも、乾燥状態においては硬く強固であったのに対し、吸水状態では柔軟かつ強靱な性質を示すものであった(図2)。
Example 3
HEMA and TEGDM in the amounts shown in Table 1 above were added to 20 g of the SW-β-chitin gel of Production Example 1 and stirred at room temperature for 1 hour. Next, 1 ml of 0.24% KPS (potassium persulfate) aqueous solution was added to the obtained mixture, stirred for 2 hours, cast into a 40 × 40 mm Teflon frame, and left in an oven at 70 ° C. for 12 hours. Polymerization was performed. As a result, it was possible to obtain a complex of β-chitin and HEMA without causing phase separation in any amount of samples 1 to 10. The appearance photograph of the composite prepared with the charge amount of Sample 2 is shown in FIG. The composites thus obtained (samples 1 to 10) were all hard and strong in the dry state, whereas they exhibited soft and tough properties in the water absorption state (FIG. 2). .

実施例4
製造例2のHT-β-キチンゲル20gに蒸留水6gを加え、オートクレーブを用いて121℃で30分間加熱した。次に、オートクレーブ後の該HT-β-キチンゲルを均一になるまで1時間撹拌した。この間に、表2に示す量のHEMAモノマー、TEGDMおよびAIBNを撹拌により混合し、HEMA溶液を調製しておいた。そして、撹拌後のHT-β-キチンゲルに該HEMA溶液を加えて4時間撹拌し、40×40mmのテフロン製枠にキャストした後、70℃のオーブン中に24時間静置して重合を行った。その結果、サンプル1〜10いずれの仕込み量においても、相分離を生じることなくβ-キチンとHEMAとの複合体を得ることができた。このようにして得られた複合体(サンプル1〜10)はいずれも、三次元多孔質構造を有するスポンジ状の複合体であった(例えばサンプル4、図3)。これらの複合体は、乾燥状態においては硬質のプラスチック状であるのに対し、湿潤状態ではゴムのように柔軟性に富み、かつ非常に強靱なスポンジとなった(例えばサンプル4、図4)。
Example 4
6 g of distilled water was added to 20 g of HT-β-chitin gel of Production Example 2 and heated at 121 ° C. for 30 minutes using an autoclave. Next, the HT-β-chitin gel after autoclaving was stirred for 1 hour until uniform. During this time, HEMA monomers, TEGDM and AIBN in the amounts shown in Table 2 were mixed by stirring to prepare a HEMA solution. Then, the HEMA solution was added to the stirred HT-β-chitin gel, stirred for 4 hours, cast into a 40 × 40 mm Teflon frame, and then allowed to stand in an oven at 70 ° C. for 24 hours for polymerization. . As a result, it was possible to obtain a complex of β-chitin and HEMA without causing phase separation in any amount of samples 1 to 10. The composites thus obtained (samples 1 to 10) were all sponge-like composites having a three-dimensional porous structure (for example, sample 4 and FIG. 3). These composites were in the form of a hard plastic in the dry state, but in the wet state, they were as flexible as rubber and very strong sponges (for example, Sample 4 and FIG. 4).

Figure 0005939796
Figure 0005939796

実施例5
製造例2のHT-β-キチンゲル20gに蒸留水6gを加え、オートクレーブを用いて121℃で30分間加熱した。次に、オートクレーブ後の該HT-β-キチンゲルを均一になるまで1時間撹拌した。この間に、表3に示す量のHEMAモノマー、TEGDMおよび過酸化水素を撹拌により混合し、HEMA溶液を調製しておいた。そして、撹拌後のHT-β-キチンゲルに該HEMA溶液を加えて撹拌し、40×40mmのテフロン製枠にキャストした後、70℃のオーブン中に2日間静置して重合を行った。その結果、サンプル1〜4いずれの仕込み量においても、相分離を生じることなくβ-キチンとHEMAとの複合体を得ることができた。サンプル1の仕込み量で作成した複合体の外観写真を図5に示す。
Example 5
6 g of distilled water was added to 20 g of HT-β-chitin gel of Production Example 2 and heated at 121 ° C. for 30 minutes using an autoclave. Next, the HT-β-chitin gel after autoclaving was stirred for 1 hour until uniform. During this time, HEMA monomers, TEGDM and hydrogen peroxide in the amounts shown in Table 3 were mixed by stirring to prepare a HEMA solution. Then, the HEMA solution was added to the stirred HT-β-chitin gel, stirred, cast into a 40 × 40 mm Teflon frame, and then allowed to stand in an oven at 70 ° C. for 2 days for polymerization. As a result, it was possible to obtain a complex of β-chitin and HEMA without causing phase separation in any amount of samples 1 to 4. FIG. 5 shows a photograph of the appearance of the composite prepared with the amount of sample 1 charged.

Figure 0005939796
Figure 0005939796

実施例6
製造例2のHT-β-キチンゲル20gに蒸留水6gを加え、オートクレーブを用いて121℃で30分間加熱した。次に、オートクレーブ後の該HT-β-キチンゲルを均一になるまで1時間撹拌した。この間に、表4に示す量のHEMAモノマーおよびTEGDMを撹拌により混合し、HEMA溶液を調製しておいた。そして、撹拌後のHT-β-キチンゲルに0.24%KPS水溶液を1ml加えて1時間撹拌し、次いで該HEMA溶液を加えて2時間撹拌した。得られた混合物に10%TMEDA(テトラメチルエチレンジアミン)水溶液を0.1ml加え10秒ほど撹拌した後、素早く40×40mmのテフロン製枠にキャストし、70℃のオーブン中に2日間静置して重合を行った。その結果、サンプル1〜7いずれの仕込み量においても、相分離を生じることなくβ-キチンとHEMAとの複合体を得ることができた。サンプル1の仕込み量で作成した複合体の外観写真を図6に示す。
Example 6
6 g of distilled water was added to 20 g of HT-β-chitin gel of Production Example 2 and heated at 121 ° C. for 30 minutes using an autoclave. Next, the HT-β-chitin gel after autoclaving was stirred for 1 hour until uniform. During this time, HEMA monomers and TEGDM in the amounts shown in Table 4 were mixed by stirring to prepare a HEMA solution. Then, 1 ml of 0.24% KPS aqueous solution was added to the stirred HT-β-chitin gel and stirred for 1 hour, and then the HEMA solution was added and stirred for 2 hours. After adding 0.1 ml of 10% TMEDA (tetramethylethylenediamine) aqueous solution to the obtained mixture and stirring for about 10 seconds, it was quickly cast into a 40 × 40 mm Teflon frame and left in an oven at 70 ° C. for 2 days. Polymerization was performed. As a result, it was possible to obtain a complex of β-chitin and HEMA without causing phase separation in any amount of samples 1 to 7. FIG. 6 shows a photograph of the appearance of the composite prepared with the amount of sample 1 charged.

Figure 0005939796
Figure 0005939796

実施例7
製造例3のキトサンヒドロゲル5gに1M酢酸0.3gを加えて溶解させ、さらに0.24%KPS水溶液を1ml加えて1時間撹拌した。ここへ別途調製しておいたHEMA溶液(HEMAモノマー5.0gとTEGDM0.49gを混合したもの)を加えて2時間攪拌した。そして、10%TMEDA水溶液を0.1ml加え2分ほど撹拌した後、素早く40×40mmのテフロン製枠にキャストし、70℃のオーブン中に2日間静置して重合を行った。その結果、相分離を生じることなくキトサンとHEMAとの複合体を得ることができた。
Example 7
To 5 g of the chitosan hydrogel of Production Example 3, 0.3 g of 1M acetic acid was added and dissolved, and 1 ml of 0.24% KPS aqueous solution was further added and stirred for 1 hour. A separately prepared HEMA solution (mixed with 5.0 g of HEMA monomer and 0.49 g of TEGDM) was added and stirred for 2 hours. Then, 0.1 ml of 10% TMEDA aqueous solution was added and stirred for about 2 minutes, and then quickly cast into a 40 × 40 mm Teflon frame and left in an oven at 70 ° C. for 2 days for polymerization. As a result, a complex of chitosan and HEMA could be obtained without causing phase separation.

実施例8
製造例2のHT-β-キチンゲル20gにエチレングリコール6gを加え、オートクレーブを用いて121℃で30分間加熱した。次に、オートクレーブ後の該HT-β-キチンゲルを均一になるまで1時間撹拌した。この間に、MMA(メチルメタクリレート)モノマー1.89g、TEGDM0.24g、AIBN0.07gおよび界面活性剤としてTritonX-100 0.01gを撹拌により混合し、MMA溶液を調製しておいた。そして、撹拌後のHT-β-キチンゲルに該MMA溶液を加え4時間撹拌し、40×40mmのテフロン製枠にキャストした後、70℃のオーブン中に48時間静置して重合を行った。その結果、相分離を生じることなくβ-キチンとMMAとの複合体を得ることができた。
Example 8
6 g of ethylene glycol was added to 20 g of HT-β-chitin gel of Production Example 2 and heated at 121 ° C. for 30 minutes using an autoclave. Next, the HT-β-chitin gel after autoclaving was stirred for 1 hour until uniform. During this time, 1.89 g of MMA (methyl methacrylate) monomer, 0.24 g of TEGDM, 0.07 g of AIBN, and 0.01 g of Triton X-100 as a surfactant were mixed by stirring to prepare an MMA solution. Then, the MMA solution was added to the stirred HT-β-chitin gel, stirred for 4 hours, cast into a 40 × 40 mm Teflon frame, and then allowed to stand in an oven at 70 ° C. for 48 hours for polymerization. As a result, a complex of β-chitin and MMA could be obtained without causing phase separation.

機械的物性
実施例4の複合体(サンプル1〜8)について、卓上型材料試験機(エー・アンド・デイ(株)製、STA-1150)を用いて機械的物性(引張強度および引張破断伸度)を測定した。測定するサンプルはJIS(K7162)の規格に基づいて切り取り、乾燥および湿潤状態で測定した。なお、湿潤状態サンプルは蒸留水に1週間浸漬させたものを使用した。測定結果を図7〜9に示す(図7は乾燥状態、図8および9は湿潤状態における結果)。HEMAに対するβ-キチンの比率が高まると、得られる複合体の乾燥状態における強度、伸度とも低下する傾向にあったが、湿潤状態でのそれらはHEMAに対するβ-キチンのモル比が0.043のときに最大を示した。さらに、重合反応に供するTEGDMの量を増加させると、引張強度および引張破断伸度は減少する傾向が見られた。
Mechanical properties For the composites of Examples 4 (samples 1 to 8), mechanical properties (tensile strength and tensile elongation at break using a desktop material testing machine (STA-1150, manufactured by A & D Co., Ltd.)) Degree). The sample to be measured was cut out based on the standard of JIS (K7162), and measured in a dry and wet state. In addition, the wet state sample used what was immersed in distilled water for 1 week. The measurement results are shown in FIGS. 7 to 9 (FIG. 7 is a dry state, and FIGS. 8 and 9 are results in a wet state). As the ratio of β-chitin to HEMA increased, the strength and elongation of the resulting composites in the dry state tended to decrease. However, in the wet state, the molar ratio of β-chitin to HEMA was 0.043. When showed the maximum. Furthermore, when the amount of TEGDM used for the polymerization reaction was increased, the tensile strength and the tensile elongation at break tended to decrease.

膨潤度
実施例4の複合体(サンプル1〜9)について、以下の手順に従って膨潤度を測定した。乾燥状態の実施例4の複合体を5mm×5mm×2mmのサイズに切り取ってサンプルとした。該サンプルを、蒸留水、PBS緩衝液(pH=7.4)または酢酸緩衝液(pH=5.5)に浸漬し、その状態で恒温振盪機を用いて37℃で1週間インキュベートした。その後、該サンプルの重量を測定し、以下の式によって膨潤度を算出した。結果を図10に示す。

膨潤度(%)=(浸漬後重量−乾燥時重量)/乾燥時重量 ×100

HEMAに対するβ-キチンの比率が高まると、得られる複合体の膨潤度は増大する傾向が見られた。また、重合反応に供するTEGDMの量を増加させると、得られる複合体の膨潤度は低下する傾向が見られた。
Swelling degree About the composite body (samples 1-9) of Example 4, the swelling degree was measured according to the following procedures. The composite of Example 4 in a dry state was cut into a size of 5 mm × 5 mm × 2 mm to prepare a sample. The sample was immersed in distilled water, PBS buffer (pH = 7.4) or acetate buffer (pH = 5.5), and incubated at 37 ° C. for 1 week using a constant temperature shaker. Thereafter, the weight of the sample was measured, and the degree of swelling was calculated by the following formula. The results are shown in FIG.

Swelling degree (%) = (weight after immersion−weight when dried) / weight when dried × 100

As the ratio of β-chitin to HEMA increased, the degree of swelling of the resulting complex tended to increase. Moreover, when the amount of TEGDM to be subjected to the polymerization reaction was increased, the swelling degree of the resulting composite was observed to decrease.

生分解性
実施例4の複合体(サンプル1〜9)について、以下の手順に従って生分解性を評価した。乾燥状態の実施例4の複合体を5mm×5mm×2mmのサイズに切り取ってサンプルとした。該サンプルを、リゾチームを0.01%(w/v)含むPBS緩衝液中に入れ、恒温振盪機を用いて37℃で1週間インキュベートした。その後、該サンプルを蒸留水で洗浄し、60℃で2日間オーブン中において乾燥させた。その後、該サンプルの重量を測定し、以下の式によって分解重量を算出した。結果を図11に示す。

分解重量(%)=(リゾチーム処理前重量−リゾチーム処理後重量)/リゾチーム処理前重量 ×100

HEMAに対するβ-キチンの比率が高まると、得られる複合体の生分解性は増大する傾向が見られた。また、重合反応に供するTEGDMの量を増加させると、得られる複合体の生分解性は低下する傾向が見られた。
Biodegradability About the composite_body | complex (samples 1-9) of Example 4, biodegradability was evaluated in accordance with the following procedures. The composite of Example 4 in a dry state was cut into a size of 5 mm × 5 mm × 2 mm to prepare a sample. The sample was placed in a PBS buffer containing 0.01% (w / v) lysozyme and incubated at 37 ° C. for 1 week using a constant temperature shaker. The sample was then washed with distilled water and dried in an oven at 60 ° C. for 2 days. Thereafter, the weight of the sample was measured, and the decomposition weight was calculated by the following formula. The results are shown in FIG.

Decomposition weight (%) = (weight before lysozyme treatment−weight after lysozyme treatment) / weight before lysozyme treatment × 100

As the ratio of β-chitin to HEMA increased, the biodegradability of the resulting complex tended to increase. Moreover, when the amount of TEGDM used for the polymerization reaction was increased, the biodegradability of the resulting composites tended to decrease.

メタノール抽出
実施例4の複合体(サンプル4)を、ソックスレー抽出機でメタノールを用いて一週間処理した。その結果、処理後も該複合体の重量に変化はなく、メタノールを留去しても何も残存していなかった。この結果より、本発明の方法によって得られる複合体中においては、キチンとHEMAポリマーが単独に存在しているのではなく、両者の分子鎖が絡み合ったIPN構造をとっていることが示唆された。
Methanol extraction The composite of Example 4 (Sample 4) was treated with methanol in a Soxhlet extractor for one week. As a result, there was no change in the weight of the complex even after the treatment, and nothing remained even after the methanol was distilled off. This result suggests that in the complex obtained by the method of the present invention, chitin and HEMA polymer are not present alone, but have an IPN structure in which both molecular chains are intertwined. .

本発明の製造方法によって得られる複合体は、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池等の蓄電デバイス用の高性能な新規ゲル電解質として活用できるほか、キチンの表皮細胞増殖促進効果やキトサンの抗菌性を取り込んだ新規な高分子複合体として医用および生活関連分野における様々な製品に応用することが可能である。   The composite obtained by the production method of the present invention can be used as a high-performance novel gel electrolyte for an electricity storage device such as an electric double layer capacitor or a lithium ion battery, and also has an effect of promoting the proliferation of epidermal cells of chitin and the antibacterial property of chitosan. It can be applied to various products in medical and life related fields as a new polymer composite incorporated.

Claims (7)

a)キチンゲルまたはキトサンヒドロゲルを提供する工程; および
(b)該キチンゲルまたはキトサンヒドロゲル、架橋剤および重合開始剤の存在下において、液体状態で、ビニル化合物である重合性モノマーを重合させる工程
を含む、キチンまたはキトサンとビニル化合物重合体との複合体の製造方法であって、
キチンゲルを提供する工程(A)が、
(A1)少なくとも1mm以上の平均粒子径を有するキチンと、該キチン1重量部に対して0.8〜100重量部の分散媒とを均一に混合する工程;
(A2)得られた混合物と、工程(A1)のキチン1重量部に対して0.8〜100重量部の分散媒とを均一に混合する工程; および
(A3)分散媒の総量が工程(A1)のキチン1重量部に対して4〜500重量部になるまで工程(A2)を繰り返してキチンゲルを得る工程
を含み、または
(A1’)キチンを、塩化カルシウム水和物飽和メタノール、ジメチルアセトアミド−塩化リチウムおよびイオン液体からなる群より選択される溶媒に溶解させる工程; および
(A2’)該キチン溶液から溶媒を除去し、キチン1重量部に対する溶媒の量が50〜90重量部であるキチンゲルを得る工程
を含み、ならびに
キトサンヒドロゲルを提供する工程(B)が、
(B1)キトサンを酸水溶液に溶解する工程;
(B2)工程(B1)のキトサン水溶液のpHを7〜12に調整する工程;
(B3)工程(B2)において生じた沈殿を収集する工程; および、
(B4)工程(B3)において収集した沈殿を水によりpHが6.0〜7.5になるまで洗浄する工程、または工程(B3)において収集した沈殿を水に分散させた液を、pHが6.0〜7.5になるまで水に対して透析する工程
を含む、複合体の製造方法
(A ) providing a chitin gel or chitosan hydrogel; and (b) polymerizing a polymerizable monomer that is a vinyl compound in the liquid state in the presence of the chitin gel or chitosan hydrogel, a crosslinking agent, and a polymerization initiator.
A method for producing a composite of chitin or chitosan and a vinyl compound polymer, comprising:
The step (A) of providing a chitin gel comprises
(A1) A step of uniformly mixing chitin having an average particle diameter of at least 1 mm and 0.8 to 100 parts by weight of a dispersion medium with respect to 1 part by weight of the chitin;
(A2) A step of uniformly mixing the obtained mixture with 0.8 to 100 parts by weight of a dispersion medium with respect to 1 part by weight of chitin in step (A1);
(A3) A step of obtaining a chitin gel by repeating step (A2) until the total amount of the dispersion medium is 4 to 500 parts by weight with respect to 1 part by weight of chitin in step (A1).
Including, or
(A1 ′) dissolving chitin in a solvent selected from the group consisting of calcium chloride hydrate saturated methanol, dimethylacetamide-lithium chloride and ionic liquid;
(A2 ′) A step of removing a solvent from the chitin solution to obtain a chitin gel in which the amount of the solvent is 50 to 90 parts by weight with respect to 1 part by weight of chitin.
Including, and
Providing the chitosan hydrogel (B) comprises:
(B1) A step of dissolving chitosan in an acid aqueous solution;
(B2) adjusting the pH of the aqueous chitosan solution in step (B1) to 7-12;
(B3) collecting the precipitate produced in step (B2); and
(B4) A step of washing the precipitate collected in step (B3) with water until the pH reaches 6.0 to 7.5, or a solution in which the precipitate collected in step (B3) is dispersed in water Dialysis against water until 6.0-7.5
The manufacturing method of the composite_body | complex containing .
キチンゲルを提供する工程(A)において、分散媒が水である、請求項に記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein in the step (A) of providing a chitin gel, the dispersion medium is water. キチンゲルを提供する工程(A)において、溶媒が塩化カルシウム二水和物飽和メタノールである、請求項に記載の方法。 The method according to claim 1 , wherein in step (A) of providing a chitin gel, the solvent is calcium chloride dihydrate saturated methanol. 工程(b)の前に、工程(a)において提供されたキチンゲルまたはキトサンヒドロゲル中の分散媒もしくは溶媒を別の分散媒もしくは溶媒に置換する工程をさらに含む、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 Prior to step (b), further comprising the step of replacing a dispersion medium or solvent Kichingeru or chitosan hydrogel gel provided in step (a) to another dispersion medium or a solvent, to claim 1-3 The method described. 重合性モノマーが、アクリル酸エステルメタクリル酸エステルまたはスチレンである、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymerizable monomer is an acrylic ester , a methacrylic ester or styrene . 架橋剤が、多官能アクリル酸エステル多官能メタクリル酸エステルまたはジビニルベンゼンである、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the crosslinking agent is a polyfunctional acrylic ester , a polyfunctional methacrylate, or divinylbenzene . 重合開始剤が、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化水素、過硫酸カリウムおよび過酸化ベンゾイルからなる群より選択されるラジカル重合開始剤である、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 Polymerization initiator, azobisisobutyronitrile, hydrogen peroxide, a radical polymerization initiator selected from the group consisting of potassium persulfate and benzoyl peroxide, The method according to any one of claims 1-6.
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