JP6331182B1

JP6331182B1 - 環状重合ｌ−乳酸。

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Publication number: JP6331182B1
Application number: JP2017216782A
Authority: JP
Inventors: 中村　等; 等中村; 進杉木
Original assignee: SCRUM CO. LTD.
Current assignee: SCRUM CO. LTD.
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: US20200087449A1; WO2019082516A1; US10954336B2; JP2019077666A

Abstract

【課題】重合体単独としてｐＨが６〜７である環状重合Ｌ−乳酸の提供。【解決手段】環状重合Ｌ−乳酸の製造方法では温度１９３℃を保ちながら減圧と窒素ガス噴射を停止、酸素を取り入れ・圧力７６０ｍｍＨｇに切り替え蒸気を発生させ数時間加熱処理後取り出し冷却し６０℃で個体化、この工程で酸味がない物質を得た、また物質のｐＨを測定した結果ｐＨ６．２の中性を示した。【選択図】図４

Description

本発明は、重合体単独で特定のｐＨを有する環状重合Ｌ−乳酸、及びその製造方法に関する。

Ｌ−乳酸は生体内の解糖系の生成物のひとつである、急激な運動を行うと筋肉の細胞内でエネルギー源として糖が分解されピルビン酸を経て乳酸が生成される。または炭水化物を分解して乳酸を合成（乳酸発酵）する微生物を総称して乳酸菌と呼ぶ、乳酸はヨーグルトやチーズ、バター、漬物、日本酒などさまざまな加工食品に含まれており、乳酸菌は食品工業に応用されている。食品添加物として乳酸による酸性化、ｐＨ調整剤、防腐作用を利用して雑菌の繁殖を防止する食品に使用されている。

Ｌ−乳酸は、天然原料となる糖類はジャガイモ、トウモロコシ、サトウダイコン、サトウキビなどから得られるデンプンや糖に乳酸菌の発酵作用によりＬ−乳酸が得られる、植物由来、分子式Ｃ３Ｈ６Ｏ３、分子量９０．０８、ｐＨ１以下、Ｌ体は融点５３℃の無色個体、常温で粘りのある液体として存在する、いずれの型も吸湿性が強く、水・アルコール・エーテルによく溶け、水溶液は酸性を示す。

ラクチド（Ｌａｃｔｉｄｅ）またジラクチド（Ｄｉｌａｃｔｉｄｅ）は、乳酸２分子量のエステル縮合、分子式Ｃ６Ｈ８Ｏ４、分子量１４４．１３の環状化合物、ラクチドの合成は乳酸を加熱することで生成する、乳酸のラクチドは開環重合することでポリ乳酸になる。ポリ乳酸は環境中の水分により加水分解を受け低分子化され、微生物などにより最終的には二酸化炭素と水にまで分解される。ラクチドは工業製品用ポリ乳酸の原料である。

ポリ乳酸は、乳酸がエステル結合によって重合し、長くつながった高分子である、分子量９０．０００〜２８０．０００のポリエステル類に分類されている。高分子ポリ乳酸は生体内分解性・生体吸収性物質は生体内でエステル結合の加水分解によって化合物に分解される、生物医学用器具・外科縫合や吸収性インプラント製品の材料として利用。

高分子ポリ乳酸は生分解性プラスチックでもある、生分解性プラスチックとは微生物により分解されやすいプラスチック、生分解性プラスチックはフィルム、シート、繊維製品、食品容器、ＯＡ機器に用いられている。

環状重合Ｌ−乳酸は、Ｌ−乳酸を環状につなぎあわせた構造の重合物質である、環状構造をしたＬ−乳酸はもともと人の細胞が生産しているものと生物活性が同じ重合物であり、細胞から分泌される一種の調整物質であって体内に取り入れることによって低下した細胞機能の改善、生体内分解性・生体吸収性物質、生体内に存在し細胞内エネルギー生成に関与している。環状重合Ｌ−乳酸の分子量は２，０００以下の低分子であり、医薬品、食品、飲料水、健康食品として利用されている。

特許文献１の製造例１で得られたポリＬ−乳酸の質量スペクトルを示す。
（ユニットをｍ／ｚ７２）イオン強度：Ｍ／Ｚ１４５はｎ＝２、Ｍ／Ｚ２１７はｎ＝３
単純な加熱・常圧または減圧下で窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気中で加熱し脱水重合しての製造方法にはＬ−乳酸分子の重合度ｎ＝２〜ｎ＝３分子イオン強度が６０％〜７０％以下である、Ｌ−乳酸の重合度ｎ＝２ラクチドとｎ＝３にはＬ−乳酸モノマーの性質が強く残り、分子量が少ないので開環状重合で発生するエネルギーが少量であり、また
Ｍ／Ｚ２８９はｎ＝４のイオン強度が約３０％、
Ｍ／Ｚ３６１はｎ＝５〜Ｍ／Ｚ８３３はｎ＝１２のイオン強度が１５％以下、
Ｍ／Ｚ９７７はｎ＝１４〜Ｍ／Ｚ１３３７はｎ＝１９のイオン強度が１０％以下
であり、物質自体の重合度Ｍ／Ｚ６１７はｎ＝９〜Ｍ／Ｚ１３３７はｎ＝１９分子量のイオン強度が足りない。

特許文献２の請求項１、Ｌ（十）一乳酸を窒素ガス雰囲気中で段階的減圧および昇温により脱水縮合し、得られた反応液のエタノールおよびメタノール可溶成分を減圧乾燥した後、逆相ＯＤＳカラムクロマトグラフィーを行い、ｐＨ２．０の２５〜５０％アセトニトリル水溶液で溶離後、ｐＨ２．０の１００％アセトニトリルで溶離した画分である縮合度９〜１９の環状型および縮合度５〜２３の直鎖型のオリゴマー物質である混合ポリＬ一乳酸からなる、Ｌ一乳酸オリゴマーを分離精製して（水酸化ナトリウムＮａＯＨ）アルカリで中和した後、減圧乾燥したものを原粉末とし、これを所定の濃度となるように適切な溶媒に無菌的に溶解または懸濁して注射用製剤とすることが記載されている。経口剤として使用する場合は、前記同様に処理した原粉末をそのままの状態でも使用可能であるが、通常は安定化剤、たとえば乳酸カルシウム、炭酸カルシウム、マンニトール、ソルビトール等が添加される。通常環状重合Ｌ−乳酸は溶解した溶液のｐＨ２．０酸性度はレモンの果汁ｐＨ２．５と同じく酸性度が高いので摂取しにくい物質であり、また酸味を軽減するためにマンニトール、ソルビトール等の甘味料を使用することで酸味を一時的軽減するが、日時が経つにつれ酸味が再度発生する。水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）アルカリ中和剤を使用してｐＨを上げるのは可能であるが本物質に変化を与え安全性にも問題が発生し、またＬ一乳酸オリゴマー（ＣＰＬ）を１ｍｏｌ／ｍ^３水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）で中和処理し減圧乾燥したもの１８００ｇに、甘味料ソルビトール５００ｇ（２８％）および炭酸カルシウム２００ｇ（１１％）を含有する物質ではアルカリ中和処理後酸味が残り添加物を多量（３９％）に使用する事は物質自体に変化を及ぼし更に効果が低減する又日時が経ちにつれ酸味が増し水分が発生しべたつきが発生する。

特許文献３には環状重合Ｌ−乳酸は生体内の状態に応じて細胞から分泌される一種の生体防御反応、細胞機能を改善し正常な細胞ではその機能を高め細胞の活性化を促し、異常な細胞に対してはその代謝過程を阻害し細胞を変性に陥らせ、環状重合Ｌ−乳酸は粗面小胞体・滑面小胞体・リボゾーム・ゴルジ装置などの細胞内小器官の代謝に働きかけ、ひいては細胞の代謝の抑制に働き、蛋白・糖蛋白の合成や細胞内の脂質代謝、イオンの移動、輸送などに影響を及ぼし、ＡＴＰ合成はもちろんｍＲＮＡ、ＲＮＡやＤＮＡの合成、細胞内エネルギー生成にも関与し嫌気的解糖系への作用に加えてＮＫ（ナチュラルキラー）細胞の活性化に影響を与えることが記載されている。

そして特許文献３には環状重合Ｌ−乳酸の作用機序の一つとしては、がん細胞のエネルギー供給を担う嫌気的解糖系の酵素であるピルビン酸キナーゼや乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）の活性を阻害し、特にがん細胞のＬＤＨ活性を阻害する働きが強く、形態学的にはがん細胞の細胞質の空胞化・膨化、核の崩壊・凝集化を起こし、さらには細胞膜を含む細胞全体の変性・脆弱化を来す結果、がん細胞の増殖を抑制し、消滅に導くものである。環状重合Ｌ−乳酸はガン細胞の核濃縮・崩壊・溶解などが細胞質の退行変性と相前後してみられ、細胞内小器官の働きを強く阻害し、細胞全体の増殖機構に影響を及ぼす物質であること、環状重合Ｌ−乳酸はＬ−乳酸を常圧または減圧下で窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気中で加熱し脱水重合して得られたＬ一乳酸直鎖状縮合物とＬ一乳酸環状縮合物の混合物質であることが記載されている。

特許文献４には製造方法（１）〜（３）の工程による環状重合Ｌ−乳酸の製造方法では温度１３０℃から１６０℃まで上昇させながら気圧を上下数回繰り返しＬ−乳酸の重合反応を行う工程が記載されている。

特開２０００−２３９１７１号特開２００１−１３９４７６号特開２００４−１５５６７０号特許第５９６６２３０号

従来物質のｐＨは２．０であり、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）アルカリ剤で中和後でも酸味が残り多量の添加物が必要であり、又は物質の環状型はオリゴマー物質であり混合ポリＬ一乳酸の重合度９〜１９、イオン強度が１５％以下であり物質自体を濃縮しイオン強度を上げる必要がある、添加物を配合することなくｐＨ６〜７の環状重合Ｌ−乳酸を得る必要がある。

当該課題を解決するために種々検討した結果、加熱中に特定の温度で減圧力を上下させ多量の蒸気を発生させ特定の温度も上下を行いながら脱水縮合繰り返し行い重合度の濃縮を高め、圧力−６００ｍｍＨｇ・温度１７０℃〜１７７℃の間に圧力（−６００ｍｍＨｇ〜−２２５ｍｍＨｇ）数回上下行い蒸気を大量に発生させ、温度１９３℃を保ちながら減圧と窒素ガス噴射を停止、酸素を取り入れ・圧力７６０ｍｍＨｇに切り替え蒸気を発生させ数時間加熱処理後取り出し冷却し６０℃で個体化、この工程で酸味がない物質を得た。
また物質のｐＨを測定した結果ｐＨ６．２の中性を示した、得た環状重合Ｌ−乳酸を分析した結果、図４の分子重合度（ｍ／ｚ３６１）ｎ＝５〜（ｍ／ｚ７２１）ｎ＝１０イオン群のイオン強度が５０％以上に生成された物質である。

本発明の効果

環状重合Ｌ−乳酸の製造方法で得た物質を分析した結果、図４の分子重合度ｎ＝５〜１０イオン群の強度が５０％以上で生成された物質であると確認された、また物質のｐＨを測定した結果ｐＨ６．２の中性を示し中和剤又は甘味料が不要であり加工しやすく酸味もない摂取しやすい物質である。

試料のマススペクトル（ＭＡＬＤＩ）を示す。試料のマススペクトル（ＭＡＬＤＩ、拡大）を示す。ｐｏｌｙｔｏｏｌｓによる解析結果を示す。試料のマススペクトル（ＥＳＩ＋）を示す。試料のマススペクトル（ＥＳＩ＋、拡大）を示す。

発明の実施するための形態

環状重合Ｌ−乳酸の製造方法は製造機械タンク内５０Ｌ量マントルヒーターにＬ−乳酸液を入れ、温度１００℃で数時間加熱処理後から真空ポンプで段階的に減圧を始め、窒素ガスをタンク側面部に直接噴射を始め内部の撹拌、圧力のコントロールと出てくる蒸気を排出させる、温度１００℃から加熱中の温度を上昇させ７時間後圧力−５２５ｍｍＨｇ・温度１７０℃である、引き続き減圧行い圧力−６００ｍｍＨｇ・温度１７０℃〜１７７℃の間に圧力（−６００ｍｍＨｇ〜−２２５ｍｍＨｇ）数回上下行い蒸気を大量に発生させる、数時間後に温度が上昇し減圧を行い圧力−９７５ｍｍＨｇ・温度１９３℃とまで行う、その後温度１９３℃を保ちながら減圧を停止、圧力７６０ｍｍＨｇに切り替え数時間加熱処理を行いその後機械内から取り出し冷却し６０℃で個体化、酸味なし、無色、透明、環状重合Ｌ−乳酸高純度物質を得ることが出来る。

環状重合Ｌ−乳酸の重合度を調べるため、マトリックス支援レーザー脱離イオン化／質量分析（ＭＡＬＤＩ／ＭＳ）およびエレクトロスプレーイオン化／質量分析（ＥＳＩ／ＭＳ）を行った。結果、Ｌ−乳酸（Ｃ３Ｈ４Ｏ２）のモノマーユニットであるｍ／ｚ７２差の分子量分布が確認されたが、環状重合Ｌ−乳酸（重合度：５〜３０）と鎖状重合Ｌ−乳酸（重合度：２〜３０）も共存している。

本発明の環状重合Ｌ−乳酸の分析方法
分析装置
マトリックス支援レーザー脱離イオン化／質量分析（ＭＡＬＤＩ／ＭＳ）
装置：ＢｒｕｋｅｒＤａｌｔｏｎｉｃｓ製ｒａｐｉｆｌｅＸＴＯＦ／ＴＯＦ型
測定モード：Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ／Ｐｏｓｉｔｉｖｅモード
測定質量範囲：ｍ／ｚ１００〜４０００
エレクトロスプレーイオン化／質量分析（ＥＳＩ／ＭＳ）
＜液体クロマトグラフ部＞
装置：Ｗａｔｅｒｓ製ＡＣＱＵＩＴＹＵＰＬＣ型
移動相：０．１％ギ酸水溶液／アセトニトリル＝１／１
流速：０．２ｍｌ／ｍｉｎ
＜質量分析部＞
装置：Ｗａｔｅｒｓ製ＳｙｎａｐｔＧ２−Ｓ型
測定モード：Ｐｏｓｉｔｉｖｅモード
測定質量範囲：ｍ／ｚ５０〜２０００
分析方法
ＭＡＬＤＩ／ＭＳ：試料をテトラヒドロフランにて溶解後、マトリックス（ＤＨＢ）溶液と混合し、分析に供した。
ＥＳＩ／ＭＳ：試料をテトラヒドロフランにて溶解し、分析に供した。

製造機械タンク内５０Ｌ量マントルヒーターに純度９０％Ｌ−乳酸液を４０ｋｇ入れ、温度１００℃で数時間加熱処理後から真空ポンプで段階的に減圧を始め、窒素ガス１．３Ｌ／ｍｉｎ量をタンク側面部に直接噴射を始め内部の撹拌、圧力のコントロールと出てくる蒸気を排出させ、蒸気と窒素ガスを冷却装置に通し冷却しながら蒸気を液体として取り出しタンク内２０Ｌ量に保管し窒素ガスと分離させ排出、温度１００℃から加熱中の温度を上昇させ６０分毎に段階的−７５ｍｍＨｇ量減圧行い、７時間後圧力−５２５ｍｍＨｇ・温度１７０℃である、引き続き３０分毎に−７５ｍｍＨｇ量減圧行い圧力−６００ｍｍＨｇ・温度１７０℃〜１７７℃の間に圧力（−６００ｍｍＨｇ〜−２２５ｍｍＨｇ）数回上下行い蒸気を大量に発生させる、さらに１０分毎に−７５ｍｍＨｇ量減圧行い温度が上昇し圧力−９７５ｍｍＨｇ・温度１９３℃とまで行う、その後温度１９３℃を保ちながら減圧と窒素ガス噴射を停止、酸素を取り入れ・圧力７６０ｍｍＨｇに切り替え蒸気を発生させ数時間加熱処理後に機械内から取り出し冷却し６０℃で個体化、酸味がない物質になり、無色、透明、２５ｋｇ量の環状重合Ｌ−乳酸高純度物質を得た。

本発明の環状重合Ｌ−乳酸の分析結果・考察
ＭＡＬＤＩ／ＭＳ
環状重合Ｌ−乳酸の重合度を調べるため、ＭＡＬＤＩ／ＭＳを行った。図１、図２に試料のマススペクトル（ＭＡＬＤＩ）を示した。Ｌ−乳酸のモノマーユニットであるｍ／ｚ７２差の分布をもつイオン群が確認された。図３にポリマー解析ソフトウェア（ｐｏｌｙｔｏｏｌｓ；ＢｒｕｋｅｒＤａｌｔｏｎｉｃｓ製）による解析結果を示す。繰り返しユニットをｍ／ｚ７２のポリ乳酸（ＰＬＡ）に設定したとき、高強度で検出された１番目（赤色）および５番目（緑色）のイオン群（それぞれナトリウムイオン付加分子（Ｍ＋Ｎａ）＋、カリウムイオン付加分子（Ｍ＋Ｋ）＋と推定）の末端基はＯＨおよびＨと推定され、鎖状であることが示唆された。また、８番目（青色）、１３番目（青緑色）のイオン群はそれぞれ環状重合Ｌ−乳酸のプロトン付加分子（Ｍ＋Ｈ）＋、（Ｍ＋Ｎａ）＋であると推定され、検出された重合度：５〜３０のイオンについて、図２中に記載した。なお、その他のイオン群については、末端基の同定には至らなかった。
ＥＳＩ／ＭＳ
重合Ｌ−乳酸の末端構造を明らかにするため、ＥＳＩ／ＭＳ（高分解能）による組成推定を行った。図４、図５に試料のマススペクトル（ＥＳＩ＋）を、表１に精密質量による組成推定結果をそれぞれ示した。マススペクトルより繰り返しユニットｍ／ｚ７２のイオン群が検出され、その精密質量から乳酸ユニット（Ｃ３Ｈ４Ｏ２）であることが推定された。また、青、橙色、赤、緑丸で示したイオン群の代表的なイオン（ｍ／ｚ５０５、５２２、５２３および５４０）について組成推定を行ったところ、青および橙色丸はそれぞれ環状重合Ｌ−乳酸の（Ｍ＋Ｈ）＋およびアンモニウムイオン付加分子（Ｍ＋ＮＨ４）＋、赤および緑色丸はそれぞれ鎖状重合Ｌ−乳酸の（Ｍ＋Ｈ）＋および（Ｍ＋ＮＨ４）＋と推定された。また、環状重合Ｌ−乳酸について、重合度：２（ｍ／ｚ１４５）以上のイオン群が検出された。

本発明の環状重合Ｌ−乳酸の分析結果：まとめ
環状重合Ｌ−乳酸の重合度を調べるため、マトリックス支援レーザー脱離イオン化／質量分析（ＭＡＬＤＩ／ＭＳ）を行った。結果、Ｌ−乳酸のモノマーユニットであるｍ／ｚ７２差の分布をもつイオン群が検出された。ソフトウェアによる解析の結果、環状重合Ｌ−乳酸（重合度：５〜３０）だけでなく鎖状重合Ｌ−乳酸の存在も示唆された。そこで重合Ｌ−乳酸の末端についてより詳細に調べるため、ＥＳＩ／ＭＳによる高分解能測定を行った。結果、ＥＳＩ／ＭＳにおいても環状（重合度：２以上）、鎖状と推定されるイオン群が検出された。

Claims

重合体単独でｐＨが６〜７であり、重合度ｎが５〜１０である分子がイオン強度５０％以上含有し、重合度ｎが１１〜３０である分子をさらに含む環状重合Ｌ−乳酸組成物。
請求項１に記載の環状重合Ｌ−乳酸組成物を配合した医薬品。