JP6570548B2 - 多孔質アルギネート系エアロゲルの生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、水溶性多糖類、多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、および水を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露すること、およびゲル（Ａ）を減圧することを含む、ゲル（Ａ）を製造する工程とを少なくとも含む、多孔質材料を製造する方法に関する。ゲル（Ａ）は後に、水混和性溶媒（Ｌ）に曝露してゲル（Ｂ）を取得し、これを乾燥する。本発明はさらに、この方法で取得可能である多孔質材料を、断熱材料として、美容用途、生物医学用途または医薬用途向けに使用する方法に関する。

数ミクロンか、またはそれより著しく小さいサイズの範囲の細孔、および少なくとも７０％の高い多孔度を有する多孔質材料、例えばポリマー発泡体は、理論的考察の下では特に良好な断熱材である。

小さい平均孔径を有するそのような多孔質材料は、例えば、ゾル−ゲル法およびそれに続く乾燥によって生成される、有機エアロゲルまたはキセロゲルの形態であり得る。ゾル−ゲル法においては、反応性有機ゲル前駆体に基づくゾルをまず生成し、次いでこのゾルを架橋反応によりゲル化してゲルを形成する。多孔質材料、例えばエアロゲルをゲルから取得するためには、液体を除去しなければならない。この工程を以下、簡潔性のために乾燥と呼ぶ。

本発明は、多糖類含有多孔質材料の製造方法、ならびにそのような多孔質材料およびそれらを使用する方法に関する。特に、本発明は、アルギネート含有多孔質材料の製造方法に関する。例えば、アルギン酸ナトリウム等のアルギン酸アルカリ金属塩が水溶性であるのに対し、アルギン酸カルシウム等のアルギン酸アルカリ土類金属塩は水中において不溶性であることが知られている。したがって、ゲルは、水溶性多糖類、特にアルギネート等の天然多糖類から製造できる。しかしながら、例えばアルギネートの場合においては、より厚い層の製造が意図される場合、遊離カルシウムイオンのアルギン酸ナトリウム溶液への均質な組み込みが、溶液の粘度の大幅な増加によって困難となり、均一な生成物ではなく、分離したアルギン酸カルシウムが凝集してしまうという結果がもたらされるという事実から難点が生まれる。

この問題を克服するために、ＵＳ５，７１８，９１６は、例えば、アルギネート組成物の水溶液へのクエン酸ナトリウム等の水溶性錯化剤の添加を提案している。例えば、塩化カルシウム等の容易に溶解可能なカルシウム塩を後に添加した場合、生成物中における不溶性アルギン酸カルシウムの小球の形成を予防することが想定されている錯化剤の存在により、アルギン酸カルシウムの即時の沈殿が防止される。しかしながら、ＵＳ５，７１８，９１６の例は、数ミリメートルの規模に基づいている。

ＷＯ０１／１７３７７では、可溶性カルシウム塩（グルコン酸カルシウム）をアルギン酸ナトリウム溶液に添加することによる、口腔使用のための小規模アルギネートスポンジの製造について記載されている。しかしながら、既に上で言及した理由により（カルシウムイオンを均質に組み込めないため）、この方法もまた、大型のアルギネートスポンジの製造にとって好適ではない。ここで提案されている活性物質の適用もまた、不均質性が生じるため、困難となる。

多糖類発泡体の製造方法で、特にアルギネートに基づく方法は、ＷＯ９４／００５１２により公知である。一実施形態によれば、ＷＯ９４／００５１２はまた、ある変形形態についても開示しており、ここでは、不溶性炭酸塩または重炭酸塩を多価金属カチオンによって発泡多糖類中に分散させ、その後、寸法的に安定な発泡体構造を形成しながら、二酸化炭素を放出させ、それが形成するカチオンで多糖類を架橋するために、この発泡体を強酸で処理する。印刷された公開によれば、最大５ｍｍの厚さを有する発泡体を、この様式で安定化することができる。しかしながら、製造中のガスの形成によって、細孔のサイズの制御における困難と、発泡体における多大な不均質性とがもたらされる。

アルギネートスポンジの別の製造方法は、ＵＳ３，６５３，３８３により公知である。ここでは、まずアルギン酸カルシウムをアルギン酸および炭酸カルシウムから生成し、次いで形成されたアルギン酸カルシウムを粉砕し、結果として得られたゲルを凍結乾燥に供する。比較的大型のスポンジ状材料がこの様式で生成できるが、取得された生成物は、水中で比較的迅速に分解してしまう。したがって、これらのアルギネートスポンジは、特に薄層へと切り出された場合、特に湿潤破壊強さに関して、美容パッドまたは医療用パッドにとっては不十分な湿潤強さを有する。

また、科学文献においては、アルギネートに基づく系における加圧されたＣＯ_２により誘発されるゲル化方法が開示されている。Ｐａｒｔａｐら（２００６、「Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ ｉｎ Ｗａｔｅｒ」Ｅｍｕｌｓｉｏｎ−Ｔｅｍｐｌａｔｅｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｃａｌｃｉｕｍ Ａｌｇｉｎａｔｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ １８、５０１〜５０４）は、アルギン酸ナトリウム／クエン酸Ｃａの混合物（アルギネートの濃度は８％、ｗ／ｖ）が、１００バール、５０℃で、界面活性剤の存在下において超臨界ＣＯ_２中に分散されることで、ゲル化されることを示した。クエン酸カルシウムはクエン酸ＮａおよびＣａＣＯ_３から予備形成され、その後上述の条件下においてアルギン酸Ｎａと反応してＣａイオンを放出する。アルギン酸Ｃａ形成の間に、クエン酸Ｎａが副生成物として形成され、これが可逆ヒドロゲル（４８時間以内に不安定化）をもたらし、これは遊離カルシウムイオンを伴う溶液中での浸漬によって、追加的に補強されなければならない。

Ｄｒａｇｅｔら（１９９０、Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｌｇｉｎａｔｅ ｇｅｌｓ：ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ．Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ １４、１５９〜１７８）は、１バールの二酸化炭素を使用して、アルギン酸ナトリウム／ＣａＣＯ_３の混合物（１質量％のアルギネート）をゲル化した。Ｄｒａｇｅｔらは、ゲル化時間が、ゲルの深さに対して極端に依存することを発見した。厚さ８ｍｍの薄片は、４８時間以内では完全にはゲル化しなかった。

しかしながら、アルギネートの含有量が低い場合の迅速なゲル化に起因して、現状技術において開示されている方法は、安定かつ均質なヒドロゲルの生成を可能にしない。既存の方法によって生成されるヒドロゲル、および結果として得られるエアロゲルは濃密であり、断熱という目的に関しては評価されてこなかった。さらに、ｐＨ低下剤によるゲル化は、有機副生成物の、ヒドロゲル中、したがって結果として得られるエアロゲル中への封入につながる。

ＵＳ５，７１８，９１６ ＷＯ０１／１７３７７ ＷＯ９４／００５１２ ＵＳ３，６５３，３８３

Ｐａｒｔａｐら（２００６、「Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ ｉｎ Ｗａｔｅｒ」Ｅｍｕｌｓｉｏｎ−Ｔｅｍｐｌａｔｅｄ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ Ｃａｌｃｉｕｍ Ａｌｇｉｎａｔｅ Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ １８、５０１〜５０４） Ｄｒａｇｅｔら（１９９０、Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｌｇｉｎａｔｅ ｇｅｌｓ：ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ．Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ １４、１５９〜１７８）

それ故に、本発明の目的は、上述の不利益を回避することであった。単純な方法を用いて安定したゲルを提供することも、本発明のさらなる目的であった。具体的には、上述の不利益を有しないか、またはそれらの不利益の度合いが低減されている、多糖類、特にアルギネートに基づく多孔質材料が提供されるべきである。断熱材料として、または美容用途もしくは医薬用途にとって好適な多孔質材料を提供することも、本発明のさらなる目的であった。多孔質材料は、通風状態、すなわち大気圧下において、低い熱伝導率を有するべきである。さらに、水溶性多糖類、特に例えばアルギネート等の天然の水溶性多糖類から均質なゲルを製造する方法を提供することも、本発明の目的であった。

本発明によれば、この目的は、多孔質材料を製造する方法であって、
ａ） （ｉ）水溶性多糖類、
（ｉｉ）多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と、
ｃ） 工程ｂ）において取得されたゲル（Ａ）を、水混和性溶媒（Ｌ）に曝露して、ゲル（Ｂ）を取得する工程と、
ｄ） 工程ｃ）において取得されたゲル（Ｂ）を乾燥する工程と
を少なくとも含む方法によって解決される。

本発明によれば、水溶性多糖類は、ゲルを形成するために使用される。それらの中でも、天然多糖類および／またはそれらの誘導体の使用方法は、その安定性、利用可能性、再生可能性、および毒性の低さから特に魅力的である。

本発明の目的のために、ゲルは、液体と接触して存在する、ポリマーに基づく架橋系である（ソルボゲル（ｓｏｌｖｏｇｅｌ）またはｌｙｏｇｅｌ（リオゲル）として知られる）か、または液体としての水と接触して存在する、ポリマーに基づく架橋系（アクアゲルまたはヒドロゲル）である。ここで、ポリマー相は、連続する三次元網状体を形成する。

本発明の文脈においては、水溶性とは、水中における溶解度が、ゲルを製造するために使用できる溶液を形成するのに十分であることを意味する。

本発明によれば、ゲルは、水溶性多糖類および好適な架橋剤から形成される。本発明の方法において使用される多糖類は、架橋剤と共にゲルを形成するのに好適でなくてはならず、具体的には、好適な官能基を有さねばならない。

寒天、アルギネート、カラギーナン、セルロース、ヒアルロン酸、ペクチン、デンプン、およびキサンタンガム等の天然多糖類、ならびに修飾セルロース、キチン、およびキトサン等の半合成多糖類が特に好ましい。

驚くべきことに、特許請求される方法は、１０〜３０ｍＷ／ｍ・Ｋ、好ましくは１５〜２５ｍＷ／ｍ・Ｋ、特に１８〜２０ｍＷ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する、断熱用の、固形物量が低いバイオポリマーエアロゲル、すなわち多糖類に基づくエアロゲルの生成を可能にすることが発見された。エアロゲルの特性は、ヒドロゲル（ゲル（Ａ））の形成段階、または溶媒交換中、ならびに乾燥工程中における反応条件を調整することで個別に設定できる。本発明によれば、構成成分の比率を変化させることによって、ならびに圧力制御によって、また様々な有機および無機材料をゲルマトリックスに導入することによって、ヒドロゲルおよび／またはエアロゲルの特性に影響を及ぼすことが可能である。メソ多孔質エアロゲルおよびマクロ多孔質（泡状）エアロゲルの両方が、本発明による方法によって生成できる。

本発明による方法工程の組み合わせは、簡潔化された方法につながり、高品質な、改善された材料をもたらす。本発明によれば、ヒドロゲルが形成されると、続いてこれは、特にリオゲルをもたらす圧力の下で溶媒交換に供される。リオゲルはさらなる工程に供される。本発明による方法の全ての工程が、オートクレーブ中で実行でき、したがって全体的な方法が単純かつ効率的になる。人手による取り扱いを伴う工程は回避することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、工程ｃ）は高圧で実行される。本発明の方法においては、工程ｃ）は、その他の方法工程と同じ装置内において、高圧で実行することができる。

特に、圧力下における溶媒交換は、さらに改善された方法をもたらす。水および溶媒の交換はより迅速である。驚くべきことに、この効果はより濃厚な試料の場合においてもより明白であり、本発明の方法を、大型のエアロゲルブロックを製造するのに好適にすることが発見された。

本発明によれば、水溶性多糖類は、寒天、アルギネート、カラギーナン、セルロース、ヒアルロン酸、ペクチン、デンプン、キサンタンガム、修飾セルロース、キチン、およびキトサンからなる群から選択されるのが好ましい。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、水溶性多糖類がアルギネートである、上記の方法に関する。

したがって、本発明はまた、多孔質材料を製造する方法であって、
ａ） （ｉ）水溶性アルギネート、
（ｉｉ）アルギネートのための架橋剤として反応するか、またはアルギネートのための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と、
ｃ） 工程ｂ）において取得されたゲル（Ａ）を、水混和性溶媒（Ｌ）に曝露して、ゲル（Ｂ）を取得する工程と、
ｄ） 工程ｃ）において取得されたゲル（Ｂ）を乾燥する工程と
を少なくとも含む方法に関する。

本発明による方法は、低い多糖類濃度、例えば低いアルギネート濃度において、均質かつ安定なヒドロゲルの生成を可能にし、これにより、１０〜３０ｍＷ／ｍ・Ｋ、好ましくは１５〜２５ｍＷ／ｍ・Ｋ、特に１８〜２０ｍＷ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する、断熱にとって適切なエアロゲルがもたらされる。

さらに、特別な特性を達成するために、様々な有機および無機材料を、多糖類マトリックス、例えばアルギネートマトリックス中に封入、すなわち物理的に組み入れるか、または共ゲル化してもよい。さらに、本方法と関連付けられる有機副生成物は存在しない。

工程ａ）により混合物（Ｉ）において使用するための好適な水溶性多糖類は、原則的に、当業者にとって公知である。好適な塩は、例えばナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ塩である。

アルギネートが使用される場合、工程ａ）において使用されることが好ましい水溶性アルギネートは、ナトリウムまたはカリウムのアルギン酸塩等のアルギン酸アルカリ金属塩であることが好ましい。基礎となるアルギン酸は、いわゆる褐藻類（Ｐｈａｅｃｏｐｈｙｃｅａｅ）から主に抽出される、Ｄ−マンヌロン酸およびＬ−グルロン酸から形成される鎖を含有する天然酸性多糖類であり、３０，０００〜２００，０００の高分子量を有する。重合度は、抽出に用いられる藻類の種類、藻類が収集された季節、藻類の地理的起源、ならびに植物の年齢に依存して変化する。アルギン酸を取得する褐藻類の主な種類は、例えば、Ｍａｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ｐｙｒｉｆｅｒａ、Ｌａｍｉｎａｒｉａ ｃｌｏｕｓｔｏｎｉ、Ｌａｍｉｎａｒｉａ ｈｙｐｅｒｂｏｒｅａ、Ｌａｍｉｎａｒｉａ ｆｌｅｘｉｃａｕｌｉｓ、Ｌａｍｉｎａｒｉａ ｄｉｇｉｔａｔａ、ＡｓｃｏｐｈｙｌｌｕｍｎｏｄｏｓｕｍおよびＦｕｃｕｓ ｓｅｒｒａｔｕｓである。しかしながら、アルギン酸またはアルギン酸アルカリは、例えばＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、またはＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐｕｔｉｄａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ、もしくはＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｍｅｎｄｏｃｉｎａの変異体による発酵によって微生物学的に取得することもできる。例えば、ＥＰ−Ａ−２５１９０５、およびＴｈｉｅｍｅ Ｖｅｒｌａｇにより１９９７年に出版されたＲｏｍｐｐ Ｃｈｅｍｉｅ Ｌｅｘｉｋｏｎ“Ｎａｔｕｒｓｔｏｆｆｅ”（Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）の「アルギン酸」に関する記載を参照されたい。

原則的に、架橋剤と共にゲルを形成するのに好適な全ての水溶性多糖類を、本発明の文脈において使用できる。多糖類の分子量および粒径は、幅広い範囲で異なり得る。

本発明による方法において、混合物（Ｉ）は、工程ａ）に従って提供される。混合物（Ｉ）は、水溶性多糖類と、多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物と（化合物（ｉｉ）として）、水とを含む。

本発明によれば、アルギネートが使用される場合、最大約０．２ｍｍの平均粒径および３００〜８００ｍＰａｓの水溶液中における粘度（１％溶液、ｐＨ７、２０℃）をもつアルギネートが好ましい。本発明によれば、アルギン酸ナトリウムが特に好ましい。工程ａ）において使用される水溶性アルギネートの水溶液は、好ましくは、混合物（Ｉ）において、使用される水の量に対して、０．２〜３質量％、より好ましくは０．３質量％〜２．５質量％、なおもより好ましくは０．４質量％〜１．２質量％のアルギネートで構成されるような濃度を有する。この溶液は、所望の量のアルギネートを例えば蒸留水中に懸濁させることによって製造できる。

本発明によれば、多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物が、化合物（ｉｉ）として混合物（Ｉ）中に存在する。この化合物は、水溶液中に懸濁または分散されることが好ましい。

多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物は、多価金属イオンの塩であってもよい。本発明によれば、多価金属イオンと多座錯化アニオンとの１種以上の塩が、混合物（Ｉ）中に含まれることが好ましい。

本発明によれば、使用される水溶性多糖類、特にアルギネートと共に難溶性の化合物を形成する多価金属イオン、すなわち架橋金属イオンとして振る舞う多価金属イオンが好適である。そのような多価金属イオンとしては、例えば、多糖類、特にアルギネートと共に難溶性の化合物を形成するアルカリ土類金属イオンおよび遷移金属イオンが挙げられる。マグネシウムまたはカルシウム等のアルカリ土類金属イオンが好ましい。カルシウムが特に好ましい。カルシウム塩は、生理学的に、特に美容的に許容されており、アルギネートと比較して強い架橋および／またはゲル化効果を有するため、本発明によれば、カルシウム塩は特に好ましい。加えて、例えばベリリウム、バリウム、ストロンチウム、亜鉛、コバルト、ニッケル、銅、マンガン、鉄、クロム、バナジウム、チタン、ジルコニウム、カドミウム、アルミニウムもまた使用できる。

多価金属イオンは、それらの難溶性塩の形態で添加されることが好ましい。原則的には、対応するアニオンを適宜選択することができるが、水中において、これらのアニオンは多価金属イオンまたはカチオンと共に難溶性塩を形成しなければならない。好ましくは、炭酸コバルト、炭酸ニッケル、炭酸亜鉛、炭酸銅および他等の炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩を、好ましくは炭酸カルシウムと一緒に、またはその代わりに活用することができる。

多価金属イオンの難溶性塩の量は、結果として得られる溶液中での塩の濃度が、好ましくは約０．１〜５００ｍｍｏｌ／リットルであるように選択されるが、この場合、塩が完全には溶解しなくとも溶液の体積に関する塩の総量を意味する。

水溶性多糖類、特にアルギネートの量に関する、添加される多価金属イオンの難溶性塩の量は、多糖類、例えばアルギネートの多価金属イオンの難溶性塩に対するモル比が０．００１〜１であるように選択されることが好ましい。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な化合物が、炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩からなる群から選択される、上記の方法に関する。さらなる実施形態によれば、本発明はまた、アルギネートのための架橋剤として反応するか、またはアルギネートのための架橋剤を放出するのに好適な化合物が、炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩からなる群から選択される、上記の方法に関する。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、混合物（Ｉ）が、炭酸カルシウムを化合物（ｉｉ）として含む、上記の方法に関する。

本発明によれば、混合物（Ｉ）はまた、さらなる化合物を含んでもよい。

工程（ａ）において提供される混合物（Ｉ）はまた、さらなる塩、特にゲルを形成しないような塩、および当業者に公知のさらなる構成要素としての従来的な助剤を含んでもよい。例として、表面活性物質、難燃剤、核形成剤、酸化安定剤、潤滑剤および離型剤、染料および顔料、例えば加水分解、光、熱、変色に対する安定剤、無機および／または有機充填剤、補強材料、ならびに殺生物剤について言及することができる。

上述の助剤および添加剤に関するさらなる情報は、文献、例えばＰｌａｓｔｉｃｓ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，５ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｈ．Ｚｗｅｉｆｅｌ，ｅｄ．Ｈａｎｓｅｒ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｍｕｎｉｃｈ，２００１に見出すことができる。

さらに、混合物（Ｉ）は、美容活性物質または医療活性物質を含んでもよい。

したがって、さらなる実施形態によれば、本発明はまた、水不溶性固体（Ｓ）が、混合物（Ｉ）に添加される、上記の方法に関する。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、ゲルを形成するのに好適な化合物（Ｃ）が、工程ａ）において混合物（Ｉ）に添加される、上記の方法に関する。

例えば、ハイブリッドゲルを生成するのに好適である、好適な有機および／または無機前駆体が、化合物（Ｃ）として混合物（Ｉ）中に分散され得る。さらなる天然または合成親水コロイド形成ポリマーが特に好適である。したがって、さらなる実施形態によれば、本発明はまた、化合物（Ｃ）が天然および合成親水コロイド形成ポリマーからなる群から選択される、上記の方法に関する。

さらなる天然または合成親水コロイド形成ポリマーとしては、水溶液系において、ゲルまたは粘性溶液を形成する、（部分的に）水溶性の天然または合成ポリマーが挙げられる。これらのポリマーは、さらなる天然多糖類、合成的に修飾されたそれらの誘導体、または合成ポリマーから便宜的に選択される。さらなる多糖類としては、例えば、ホモグリカンまたはヘテログリカン、例えばカラギーナン、ペクチン、トラガカント、グアーガム、イナゴマメガム、寒天、アラビアガム、キサンタンガム、天然および加工デンプン、デキストラン、デキストリン、マルトデキストリン、キトサン、β−１，３−グルカン、β−１，４−グルカン等のグルカン、セルロース、特にヒアルロン酸等のムコ多糖等が挙げられる。合成ポリマーとしては、セルロースエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、合成セルロース誘導体、例えばメチルセルロース、カルボキシセルロース、カルボキシメチルセルロース、特にカルボキシメチルセルロースナトリウム、セルロースエステル、セルロースエーテル、例えばヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリレート（ＰＭＡ）、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらのポリマーの混合物もまた使用できる。

また、１種または複数の助剤物質が、本発明に従う混合物（Ｉ）に含まれてもよい。助剤物質としては、充填剤、緩衝物質等のｐＨ調整剤、安定剤、共溶媒、医薬的および美容的に従来型の、または他の染料および顔料、保存剤、可塑剤、潤滑剤、ならびにスリップ添加剤が挙げられる。

本発明の工程ｂ）に従って、ゲル（Ａ）が製造される。工程ｂ）は工程ｂ１）およびｂ２）を含む。工程ｂ１）によれば、混合物（Ｉ）は、２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露され、工程ｂ２）によれば、ゲル（Ａ）は減圧される。

本発明によれば、工程ｂ１）は、２０〜１００バールの範囲、好ましくは３０〜８０バールの範囲、特に４０〜６０バールの範囲、より好ましくは４５〜５５バールの範囲の圧力で実行される。この圧力は、工程ｂ１）の持続期間中適用され得る。この圧力はまた、工程ｂ１）の持続期間中変動してもよい。

工程ｂ）によれば、混合物（Ｉ）は、加圧された二酸化炭素に対して、好適な温度で、好ましくは数時間曝露され、その後周囲圧力に減圧される。ゲル（Ａ）は、加圧／減圧方法の結果として形成される。

工程ｂ１）に従って混合物（Ｉ）を二酸化炭素に曝露することによって、混合物（Ｉ）のｐＨ値は変更され得る。水性媒体中に溶解された二酸化炭素は弱酸として振る舞い、架橋反応を開始する不溶性炭酸塩からのカチオンの形成が影響を及ぼされ得る。したがって、圧力、特に二酸化炭素の圧力、および温度の調整が、ゲル構造に影響を及ぼし得る。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、減圧が０．０５バール／分〜５バール／分の範囲、特に０．１バール／分〜１バール／分の範囲、より好ましくは０．５バール／分〜１バール／分の範囲の速度で実行される、上記の方法に関する。

本発明の方法の工程ｂ）においては、ゲルは通常、混合物が中に存在する容器、反応容器、または反応器（以下、ゲル化装置と呼ぶ）を静置させることで、例えば単に放置させることで形成される。混合物は、ゲル化（ゲル形成）中はそれ以上撹拌または混合されないことが好ましい。これは、この撹拌または混合がゲルの形成を阻害する可能性があるためである。

ゲル化は本来、当業者に公知であり、例えばＷＯ２００９／０２７３１０の２１頁１９行目から２３頁１３行目に記載されている。

好ましくは、工程ｂ）、特に工程ｂ１）およびｂ２）の温度および圧力は、二酸化炭素がガス状である状態に調整される。好適な温度は１０〜４０℃の範囲であり、好ましくは１５〜３５℃の範囲であり得る。さらなる実施形態によれば、本発明はまた、工程ｂ）が１０〜４０℃の範囲の温度で実行される、上記の方法に関する。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、二酸化炭素が工程ｂ１）の反応条件の下でガス状である上記の方法に関する。

減圧速度および初期の懸濁液の厚さを変動させることで、ヒドロゲルは、均質であるように（視覚的に、また走査型電子顕微鏡法によって評価される）、またはミリメートル範囲の貝殻様空隙を伴って生成され得る。したがって、マクロ多孔性を、ゲル化工程中に導入することができる。

不溶性ゲル、特にアルギネートの形成率、したがってアルギネート溶液または懸濁液の流動性または注入性（ｐｏｕｒａｂｉｌｉｔｙ）は、好適な温度および／または圧力を選択することによって非常に正確に、かつ容易に制御することができる。さらに、温度勾配および／または圧力勾配を適用することができる。

工程ｂ）において取得されるゲル（Ａ）は、水を含むゲル、すなわちヒドロゲルである。本発明によれば、工程ｂ）において取得されたゲル（Ａ）は、水混和性溶媒（Ｌ）に曝露されて、本発明の方法の工程ｃ）においてゲル（Ｂ）を取得する。

しかしながら、上に開示される方法の中間体として取得されたヒドロゲル（Ａ）をそのように使用することも可能である。ヒドロゲルについては、多くの用途が公知である。ヒドロゲル（Ａ）は特に均質であり、厚く安定性の高い層を本発明に従って製造することができる。

本発明によれば、水混和性溶媒（Ｌ）が、工程ｃ）において使用される。本発明の文脈においては、水混和性とは、溶媒が、ゲル中の溶媒の交換を可能にするように、水と少なくとも部分的に混和性であることを意味する。

溶媒交換は、ゲルを直接新しい溶媒中に浸漬させること（１工程）によって、または前の浸漬工程においてある特定の時間浸漬させた後（交換頻度）、より多い含有量を伴う新しい溶媒に浸漬させるという、水から新しい溶媒へと交換していく異なる混合物における連続的浸漬（複数工程）によって（Ｒｏｂｉｔｚｅｒら、２００８、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、２４（２１）、１２５４７〜１２５５２）、実行される。水を置き換えるために選択される溶媒は、ゲル構造を溶解させないこと、それに先行する溶媒（水）と完全に溶解可能であること、および好ましくはまた医薬品の製造にとって許容されることという要件を満たさなければならない。

溶媒（Ｌ）は、原則的に、上の要件を満たし、溶媒（Ｌ）が工程ｃ）の温度および圧力条件の下で液体である、任意の好適な化合物、または複数の化合物の混合物であり得る。

本発明によれば、工程ｃ）は周囲圧力において実行され得る。しかしながら、工程ｃ）を高圧で実行することも可能である。好ましくは、工程ｃ）は、１０バールより高い圧力、特に１５０バールより低い圧力において実行される。

例えば、工程ｃ）は、１０〜１５０バールの範囲、好ましくは１０〜１００バールの範囲、より好ましくは２０〜８０バールの範囲、特に３０〜７０バールの範囲、より好ましくは４０〜５０バールの範囲の圧力で実行され得る。さらに、工程ｃ）を、３０〜１５０バールの範囲、好ましくは３０〜１２０バールの範囲、より好ましくは４０〜９０バールの範囲、特に４５〜６５バールの範囲の圧力で実行することが可能である。この圧力は、工程ｃ）の持続期間中、または短期間のみ適用され得る。

したがって、さらなる実施形態に従う本発明はまた、工程ｃ）が１０〜１００バールの範囲の圧力で実行される、上記の方法に関する。

さらに、工程ｃ）は、高温、例えば１０〜８０℃の範囲、好ましくは１５〜７０℃の範囲、より好ましくは２０〜６０℃の範囲の温度で実行されてもよい。この温度は、工程ｃ）の持続期間中、または短期間のみ適用され得る。

本発明のさらなる実施形態によれば、工程ｃ）は、高圧および高温、例えば１０〜１５０バールの範囲の圧力および１０〜８０℃の範囲の温度で実行される。

可能な溶媒（Ｌ）は、例えば、ケトン、アルデヒド、アルキルアルカノエート、有機カーボネート、ホルムアミドおよびＮ−メチルピロリドン等のアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド、脂肪族および脂環式ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物、ならびに含フッ素エーテルである。２種以上の上述の化合物の混合物も、同様に可能である。

溶媒（Ｌ）としてのさらなる可能性は、アセタール、特にジエトキシメタン、ジメトキシメタン、および１，３−ジオキソランである。

ジアルキルエーテルおよび環状エーテルも、溶媒（Ｌ）として同様に好適である。好ましいジアルキルエーテルは、特に、２〜６個の炭素原子を有するもの、特にメチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、メチルイソプロピルエーテル、プロピルエチルエーテル、エチルイソプロピルエーテル、ジプロピルエーテル、プロピルイソプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテル、メチルｔ−ブチルエーテル、エチルｎ−ブチルエーテル、エチルイソブチルエーテル、およびエチルｔ−ブチルエーテルである。好ましい環状エーテルは、特に、テトラヒドロフラン、ジオキサン、およびテトラヒドロピランである。

アルデヒドおよび／またはケトンが溶媒（Ｌ）として特に好ましい。溶媒（Ｌ）として好適なアルデヒドまたはケトンは、特に、一般式Ｒ^２−（ＣＯ）−Ｒ^１に対応するものであり、式中、Ｒ^１およびＲ^２は各々水素であるか、または１、２、３、４、５、６、または７個の炭素原子を有するアルキル基である。好適なアルデヒドまたはケトンは、特に、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、２−エチルブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソペントアルデヒド、２−メチルペントアルデヒド、２−エチルヘキサアルデヒド、アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド、フルフラール、アクロレイン二量体、メタクロレイン二量体、１，２，３，６−テトラヒドロベンズアルデヒド、６−メチル−３−シクロヘキセンアルデヒド、シアノアセトアルデヒド、エチルグリオキシレート、ベンズアルデヒド、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルｎ−ブチルケトン、メチルペンチルケトン、ジプロピルケトン、エチルイソプロピルケトン、エチルブチルケトン、ジイソブチルケトン、５−メチル−２−アセチルフラン、２−アセチルフラン、２−メトキシ−４−メチルペンタン−２−オン、５−メチルヘプタン−３−オン、オクタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、およびアセトフェノンである。上述のアルデヒドおよびケトンはまた、混合物の形態で使用することもできる。置換基当たり最大３個の炭素原子を有するアルキル基を有するケトンおよびアルデヒドが、溶媒（Ｌ）として好ましい。

さらに好ましい溶媒は、アルキルアルカノエート、特にギ酸メチル、酢酸メチル、ギ酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸エチル、グリセリントリアセテート、およびエチルアセトアセテートである。好ましいハロゲン化溶媒は、ＷＯ００／２４７９９の４頁１２行目から５頁４行目に記載されている。

さらに好適な溶媒（Ｌ）は、例えばジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、またはブチレンカーボネート等の有機カーボネートである。

多くの場合において、特に好適な溶媒（Ｌ）は、上述の溶媒から選択される、２種以上の完全に混和性の化合物を用いることで取得される。

本発明によれば、ある１種の溶媒（Ｌ）が使用される。この溶媒（Ｌ）はまた、２種以上の溶媒、例えば３種または４種の溶媒の混合物であってもよい。好適な溶媒は、例えば２種以上のケトンの混合物、例えばアセトンおよびジエチルケトンの混合物、アセトンおよびメチルエチルケトンの混合物、またはジエチルケトンおよびメチルエチルケトンの混合物である。

それ故に、さらなる実施形態によれば、本発明はまた、溶媒（Ｌ）が、エーテル、エステル、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルキルアルカノエート、有機カーボネート、アミド、スルホキシド、脂肪族および脂環式ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物、ならびに含フッ素エーテルからなる群から選択される、上記の方法に関する。

さらなる実施形態によれば、本発明はまた、工程ｃ）において使用される溶媒が、Ｃ１からＣ６アルコールおよびＣ１からＣ６ケトン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、上記の方法に関する。特に好適なのは、メタノール、エタノール、およびイソプロパノール等のアルコール、ならびにアセトンおよびメチルエチルケトン等のケトンである。

工程ｂ）による溶媒交換は、１回の工程、異なる濃度の溶媒による複数の工程で実行され得る。好ましい実施形態によれば、ゲル（Ａ）は、例えば３０、６０、９０、および１００質量％の濃度のエタノール／水混合物に、各々２〜１２時間連続的に浸漬される。

工程ｃ）において、ゲル（Ｂ）が取得される。本発明の方法の工程ｄ）によれば、工程ｃ）において取得されたゲル（Ｂ）は乾燥される。

工程ｄ）における乾燥は、公知の様式で実施される。超臨界条件の下での乾燥が好ましく、ＣＯ_２または超臨界乾燥の目的にとって好適な他の溶媒による溶媒の置き換え後が好ましい。そのような乾燥は本来、当業者に公知である。超臨界条件は、ゲル化溶媒の除去のために使用されるＣＯ_２または任意の溶媒が、超臨界状態で存在する温度および圧力を特徴とする。このようにして、溶媒の除去におけるゲル本体の収縮を低減することができる。

しかしながら、方法の条件の単純さという観点からは、ゲル中に含まれる液体を、ゲル中に含まれる液体の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力の気体状態へと変換させることによる、取得されたゲルの乾燥が好ましい。

一実施形態によれば、取得されたゲルの乾燥は、溶媒（Ｌ）を、溶媒（Ｌ）の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力の気体状態へと変換させることによって実行されることが好ましい。したがって、乾燥は、反応中に存在した溶媒（Ｌ）を、さらなる溶媒による従前の置き換えを伴わずに除去することによって実行されることが好ましい。

そのような方法も同様に当業者には公知であり、ＷＯ２００９／０２７３１０の２６頁２２行目から２８頁３６行目に記載されている。

さらなる実施形態によれば、本発明は、工程ｄ）による乾燥が、ゲル中に含まれる液体を、ゲル中に含まれる液体の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力の気体状態へと変換させることによって実行される、上記の多孔質材料を製造する方法を対象とする。

さらなる実施形態によれば、本発明は、工程ｄ）による乾燥が超臨界条件の下で実行される、上記の多孔質材料を製造する方法を対象とする。

本発明の方法はまた、例えば成形工程等のさらなる工程を含むこともできる。本発明によれば、多孔質材料は、例えば方法の工程ｄ）の後に、ある形状へと切断されてもよい。本発明によれば、ゲルを所定の形状に形成することも可能である。

本発明によれば、ゲルを、後程、上に明記されるように乾燥することができる、１０〜５００μｍの範囲の直径をもつより小さなゲル粒子へと縮小することも可能である。本発明の方法のこの実施形態によれば、小粒子の形態の多孔質材料、特にエアロゲルが取得される。

本発明によれば、（流動性のない）流動性を有する混合物（Ｉ）を、所望の形状をもつ鋳型に注入することもできる。ここでは、最大５０ｃｍの、流動性を有する多糖類組成物、例えばアルギネート組成物の層厚さが可能である。好ましい形状は、角形配置をもつ箱形である。注入は、方法の任意の好適な段階で行われ得る。

多孔質材料の特性および使用方法
本発明はまた、上記の方法によって取得されるか、または取得可能である多孔質材料に関する。本発明の多孔質材料は、エアロゲルまたはキセロゲルであることが好ましい。

本発明の目的のために、キセロゲルは、液相が、その液相の臨界温度よりも下、かつ臨界圧力よりも下で乾燥すること（「亜臨界条件」）によってゲルから除去される、ゾル−ゲル法によって生成された多孔質材料である。エアロゲルは、液相が、臨界条件よりも下でゲルから除去される、ゾル−ゲル法によって生成された多孔質材料である。

上に開示される方法は、改善された特性、特に改善された熱伝導率を伴う多孔質材料をもたらす。本発明の方法に従って生成されるエアロゲルは、好ましいことに低い密度を有し、好ましいことに例えば２００〜８００ｍ^２／ｇの範囲の高い比表面積を有する。さらに、１５０ｎｍ未満の細孔径について２．１〜９．５ｃｍ^３／ｇの範囲の細孔容積を取得することができ、好ましいことに例えば１８±２ｍＷ／ｍ・Ｋの低さの低い熱伝導率を取得することができる。

それ故に、さらに、本発明は、上に開示される多孔質材料を製造する方法によって取得されるか、または取得可能である多孔質材料を対象とする。特に、本発明は、工程ｃ）による乾燥が超臨界条件の下で実行される、上記の多孔質材料を製造する方法によって取得されるか、または取得可能である多孔質材料を対象とする。

本発明に従う多孔質材料は、好ましいことに、０．００５〜１ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．０１〜０．５ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度を有する（ＤＩＮ５３４２０に従って判定）。

平均孔径は、走査型電子顕微鏡法および統計学的に優位な数の細孔を用いる、後続の画像解析によって判定される。対応する方法は当業者に公知である。エアロゲルの多孔質構造の特性評価のために、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＮｏｖａ ３０００ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用した。これは、−１９６℃の一定温度の窒素の吸着および脱離を使用する。

多孔質材料の容積平均孔径は、好ましいことに、４ミクロン以下である。多孔質材料の容積平均孔径は、特に、好ましくは３ミクロン以下であり、さらに具体的には好ましくは２ミクロン以下であり、特に１ミクロン以下である。

高い多孔度と組み合わされた非常に小さい細孔径が、低い熱伝導率という観点から、生産量という観点から、ならびに十分に機械的に安定な多孔質材料を取得するために望ましいが、容積平均孔径に対する現実的な下限が存在する。一般に、容積平均孔径は少なくとも２０ｎｍであり、好ましくは少なくとも５０ｎｍである。

本発明に従って取得することができる多孔質材料は、好ましくは少なくとも７０体積％の、特に７０〜９９体積％の、特に好ましくは少なくとも８０体積％の、さらに具体的には好ましくは少なくとも８５体積％の、特に８５〜９５体積％の多孔度を有する。体積％単位の多孔度とは、細孔が占める多孔質材料の総体積のうちの特定の割合を意味する。通常、非常に高い多孔度が最小限の熱伝導率という観点からは望ましいが、多孔質材料の機械的特性および加工性によって、多孔度の上限は制約を受ける。

本発明の方法は、凝集性の多孔質材料を提供し、ポリマー粉末または粒子に留まらない。ここでは、結果として得られる多孔質材料の三次元形状は、ひいてはゲル化装置の形状によって決定されるゲルの形状によって決定される。したがって、例えば、円筒形のゲル化容器は通常略円筒形のゲルを提供し、これはその後乾燥されて、円筒形の形状を有する多孔質材料を提供し得る。しかしながら、上に明記されるように、本発明に従って、５００μｍ未満の直径をもつ粒子の形態の多孔質材料を取得することも可能である。

本発明に従って取得することができる多孔質材料は、好ましいことに、高い機械的安定性と組み合わされた、低い熱伝導率、高い多孔度、および低い密度を有する。加えて、多孔質材料は、好ましいことに、低い平均細孔径を有する。上述の特性の組み合わせによって、本材料は、断熱分野の断熱材料として、特に通風状態における建築材料としての用途向けに使用することが可能である。

本発明に従って取得することができる多孔質材料は、有利な熱特性を有し、好ましいことに単純な加工性および高い機械的安定性、例えば低い脆性等のさらに有利な特性もまた有する。

本発明はまた、断熱材料として、または真空断熱パネル用に、上に開示される多孔質材料または上に開示される方法によって取得されるか、もしくは取得可能である多孔質材料を使用する方法を対象とする。断熱材料は、例えば、建物の内部または外部における断熱のために使用される断熱材料である。本発明による多孔質材料は、有利なことに、例えば複合材料等の断熱システムにおいて使用することができる。

それ故に、さらなる実施形態によれば、本発明は、多孔質材料が内部または外部断熱システムにおいて使用される、上に開示される多孔質材料を使用する方法を対象とする。

さらに、本発明は、美容用途、生物医学用途、医薬用途、およびまた医薬品の製造用に、本発明に従う多孔質材料を使用する方法に関する。そのような医薬品としては、例えば、創傷包帯、経皮包帯（ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ ｄｒｅｓｓｉｎｇ）、傷の膏薬、インプラント、細胞を培養するための基材、該インプラントの形態の活性物質の制御投与、特に遅延投与のための手段が挙げられるが、また、そのような遅延をもたらすような、経口投与が可能である製剤としての手段、または胃の中で圧縮された多孔質成形品が膨張することによる満腹効果を有する、いわゆる満腹錠（ｓａｔｉａｔｉｏｎ ｃｏｍｐｒｉｍａｔｅ）としての手段も挙げられる。後者には、栄養補助食品、ビタミン、ミネラル、または他の活性物質も添加し得る。

さらなる態様によれば、本発明は、美容用途、生物医学用途または医薬用途向けの断熱材料として、上に開示される多孔質材料、または上に開示される方法によって取得されるか、もしくは取得可能である多孔質材料を使用する方法に関する。

さらなる態様によれば、本発明はまた、
ａ） （ｉ）水溶性多糖類、
（ｉｉ）多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と
を少なくとも含む、ヒドロゲルを製造する方法を対象とする。

特に、本発明は、
ａ） （ｉ）水溶性アルギネート、
（ｉｉ）アルギネートのための架橋剤として反応するか、またはアルギネートのための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と
を少なくとも含む、ヒドロゲルを製造する方法を対象とする。

本方法の好ましい実施形態について、本発明に従う多孔質材料を製造する方法に関して、上の開示に対する参照がなされる。

さらに、本発明は上に開示される方法によって取得されるか、または取得可能であるヒドロゲルを対象とする。本発明はまた、美容用途、生物医学用途または医薬用途のために、上に開示されるヒドロゲルを使用する方法を対象とする。

本発明による方法は、０．０５質量％の低さの多糖類濃度、例えばアルギネート濃度を伴う、周囲条件において安定であり、可視的な分解を伴わずに数週間、純水中に保存可能であるヒドロゲルの生成を可能にする。

本発明の方法に従って製造されるヒドロゲルは、安定な構造を有し、多くの美容、生物医学、または医薬用途にとって十分な厚さに製造し得る。さらに、本発明の方法を用いて、活性化合物または補助剤をゲル構造中に封入することが可能である。均一な多孔度をもつゲルを取得することができる。

好ましい実施形態は、請求項および説明において見出すことができる。好ましい実施形態の組み合わせは、本発明の範囲外にはならない。使用される構成成分の好ましい実施形態は、下に記載される。

本発明は以下の実施形態を含み、ここでは、これらはそれぞれの実施形態において定義される独立性によって示される、実施形態の特定の組み合わせを含む。

１．多孔質材料を製造する方法であって、
ａ） （ｉ）水溶性多糖類、
（ｉｉ）多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と、
ｃ） 工程ｂ）において取得されたゲル（Ａ）を、水混和性溶媒（Ｌ）に曝露して、ゲル（Ｂ）を取得する工程と、
ｄ） 工程ｃ）において取得されたゲル（Ｂ）の乾燥工程と
を少なくとも含む
方法。

２．水溶性多糖類がアルギネートである、実施形態１に記載の方法。

３．工程ｂ）が、１０〜４０℃の範囲の温度で実行される、実施形態１または２に記載の方法。

４．二酸化炭素が、工程ｂ１）における反応条件の下でガス状である、実施形態１から３のいずれか一つに記載の方法。

５．多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な化合物が、炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩からなる群から選択される、実施形態１から４のいずれか一つに記載の方法。

６．混合物（Ｉ）が、炭酸カルシウムを化合物（ｉｉ）として含む、実施形態１から５のいずれか一つに記載の方法。

７．溶媒（Ｌ）が、エーテル、エステル、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルキルアルカノエート、有機カーボネート、アミド、スルホキシド、脂肪族および脂環式ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物、ならびに含フッ素エーテルからなる群から選択される、実施形態１から６のいずれか一つに記載の方法。

８．工程ｃ）において使用される溶媒（Ｌ）が、Ｃ１からＣ６アルコールおよびＣ１からＣ６ケトン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態１から７のいずれか一つに記載の方法。

９．水不溶性固体（Ｓ）が、混合物（Ｉ）に添加される、実施形態１から８のいずれか一つに記載の方法。

１０．ゲルを形成するのに好適な化合物（Ｃ）が、工程ａ）において混合物（Ｉ）に添加される、実施形態１から９のいずれか一つに記載の方法。

１１．工程ｃ）が、１０〜１００バールの範囲の圧力で実行される、実施形態１から１０のいずれか一つに記載の方法。

１２．工程ｄ）による乾燥が、ゲル中に含まれる液体を、ゲル中に含まれる液体の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力の気体状態へと変換させることによって実行される、実施形態１から１１のいずれか一つに記載の方法。

１３．工程ｄ）による乾燥が、超臨界条件の下で実行される、実施形態１から１１のいずれか一つに記載の方法。

１４．実施形態１から１３のいずれか一つに記載の方法によって取得されるか、または取得可能である多孔質材料。

１５．美容用途、生物医学用途または医薬用途向けの断熱材料として、実施形態１４に記載の多孔質材料、または実施形態１から１３のいずれか一つに記載の方法によって取得されるか、もしくは取得可能である多孔質材料を使用する方法。

１６．多孔質材料を製造する方法であって、
ａ） （ｉ）水溶性アルギネート、
（ｉｉ）アルギネートのための架橋剤として反応するか、またはアルギネートのための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と、
ｃ） 工程ｂ）において取得されたゲル（Ａ）を、水混和性溶媒（Ｌ）に曝露して、ゲル（Ｂ）を取得する工程と、
ｄ） 工程ｃ）において取得されたゲル（Ｂ）の乾燥工程と
を少なくとも含む方法。

１７．工程ｂ）が、１０〜４０℃の範囲の温度で実行される、実施形態１６に記載の方法。

１８．二酸化炭素が、工程ｂ１）における反応条件の下でガス状である、実施形態１６または１７に記載の方法。

１９．アルギネートのための架橋剤として反応するか、またはアルギネートのための架橋剤を放出するのに好適な化合物が、炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩からなる群から選択される、実施形態１６から１８のいずれか一つに記載の方法。

２０．混合物（Ｉ）が、炭酸カルシウムを化合物（ｉｉ）として含む、実施形態１６から１９のいずれか一つに記載の方法。

２１．溶媒（Ｌ）が、エーテル、エステル、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルキルアルカノエート、有機カーボネート、アミド、スルホキシド、脂肪族および脂環式ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化芳香族化合物、ならびに含フッ素エーテルからなる群から選択される、実施形態１６から２０のいずれか一つに記載の方法。

２２．工程ｃ）において使用される溶媒（Ｌ）が、Ｃ１からＣ６アルコールおよびＣ１からＣ６ケトン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、実施形態１６から２１のいずれか一つに記載の方法。

２３．水不溶性固体（Ｓ）が、混合物（Ｉ）に添加される、実施形態１６から２２のいずれか一つに記載の方法。

２４．ゲルを形成するのに好適な化合物（Ｃ）が、工程ａ）において混合物（Ｉ）に添加される、実施形態１６から２３のいずれか一つに記載の方法。

２５．工程ｃ）が、１０〜１００バールの範囲の圧力で実行される、実施形態１６から２４のいずれか一つに記載の方法。

２６．工程ｄ）による乾燥が、ゲル中に含まれる液体を、ゲル中に含まれる液体の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力の気体状態へと変換させることによって実行される、実施形態１６から２５のいずれか一つに記載の方法。

２７．工程ｄ）による乾燥が、超臨界条件の下で実行される、実施形態１６から２５のいずれか一つに記載の方法。

２８．実施形態１６から２７のいずれか一つに記載の方法によって取得されるか、または取得可能である多孔質材料。

２９．美容用途、生物医学用途または医薬用途向けの断熱材料として、実施形態２８に記載の多孔質材料、または実施形態１６〜２７のいずれか一つに記載の方法によって取得されるか、もしくは取得可能である多孔質材料を使用する方法。

３０．ヒドロゲルを製造する方法であって、
ａ） （ｉ）水溶性多糖類、
（ｉｉ）多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と
を少なくとも含む方法。

３１．ヒドロゲルを製造する方法であって、
ａ） （ｉ）水溶性アルギネート、
（ｉｉ）アルギネートのための架橋剤として反応するか、またはアルギネートのための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
（ｉｉｉ）水
を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
ｂ２）ゲル（Ａ）を減圧する工程
を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と
を少なくとも含む方法。

３２．工程ｂ）が、１０〜４０℃の範囲の温度で実行される、実施形態３０または３１に記載の方法。

３３．二酸化炭素が、工程ｂ１）における反応条件の下でガス状である、実施形態３０から３２のいずれか一つに記載の方法。

３４．多糖類のための架橋剤として反応するか、または多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な化合物が、炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩からなる群から選択される、実施形態３０から３３のいずれか一つに記載の方法。

３５．混合物（Ｉ）が、炭酸カルシウムを化合物（ｉｉ）として含む、実施形態３０から３４のいずれか一つに記載の方法。

３６．水不溶性固体（Ｓ）が、混合物（Ｉ）に添加される、実施形態３０から３５のいずれか一つに記載の方法。

３７．ゲルを形成するのに好適な化合物（Ｃ）が、工程ａ）において混合物（Ｉ）に添加される、実施形態３０から３６のいずれか一つに記載の方法。

３８．実施形態３０から３７のいずれか一つに記載の方法によって取得されるか、または取得可能であるヒドロゲル。

３９．美容用途、生物医学用途、または医薬用途のために、実施形態３８に記載のヒドロゲル、または実施形態３０〜３７のいずれか一つに記載の方法によって取得されるか、もしくは取得可能であるヒドロゲルを使用する方法。

本発明を例証するために、実施例を下で使用する。

アルギン酸ナトリウム粉末（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈより入手）を、適切な量の水と共に１２時間穏やかに撹拌することで、アルギン酸ナトリウム溶液を製造した。５分間激しく混合することで、炭酸カルシウムを水中に懸濁させた。撹拌を強めに保持しながら、懸濁液のある特定の一部を抜き取り、アルギン酸ナトリウム溶液（０．２５；０．５；１．０質量％）中に直ぐに移して、標的のアルギン酸ナトリウム／ＣａＣＯ_３の比率に到達させた（表１）。混合物を、均質になるまで再度撹拌した。全ての製造した懸濁液を、後続のゲル化のために、高圧オートクレーブに移した。アルギン酸ナトリウム溶液の最終濃度を、表１に列記する。１：０．１８２５のアルギン酸ナトリウム／ＣａＣＯ_３の比率は、因数Ｆ＝１．０を意味した。

ガス状二酸化炭素で、室温（２５℃）において最大５０バールまでオートクレーブを加圧した。圧力を１２時間維持し、その後緩徐に放出させた（０．２バール／分）。形成されたヒドロゲルは、透明または半透明のいずれかであった。これらのゲルを水で洗浄し、３０、６０、９０、および１００質量％の濃度のエタノール／水混合物に、各々１２時間連続的に浸漬させた。溶媒交換中の高い濃度勾配はヒドロゲルに対する不可逆的収縮を引き起こすため、段階的濃度が推奨される。

アルコゲルをろ紙の小包に詰め、予熱された高圧オートクレーブ（４０℃）内に置き、早すぎる溶媒蒸発を防止するためにエタノールで充填した。ゲル化と同じオートクレーブを用いて超臨界乾燥を実施した。オートクレーブは密封され、膜ポンプによってＣＯ_２を中に充填した。圧力をほぼ１２０バールで一定に保ち、６〜７滞留体積のＣＯ_２を、ゲルを乾燥するために使用した。次いで、システムを１時間内に減圧し、その後室温まで冷却した。結果として得られたエアロゲルの特性を、表１に要約する。

高圧溶媒交換による代替形態−室温における５０バールのＣＯ_２の増加した圧力の下、ゲルを水で洗浄し、３０、６０、９０、および１００質量％の濃度のエタノール／水混合物に、各々１２時間連続的に浸漬させた。溶媒交換中の高い濃度勾配はヒドロゲルに対する不可逆的収縮を引き起こすため、段階的濃度が推奨される。

エアロゲルの多孔質構造の特性評価のために、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＮｏｖａ ３０００ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用した。これは、−１９６℃の一定温度の窒素の吸着および脱離を使用する。

本発明によれば、ＣａＣＯ_３は水中に直接分散され、これはその後ｐＨ値を減少させることによって緩徐に溶解される。二酸化炭素の溶解度は、ｐＨを３に下げながら圧力を上昇させることで増加する。炭酸カルシウムの溶解度はまた、カルシウムイオンの放出につながる圧力でも増加する。このゲル化のための研究において使用される条件（５０バール、２５℃）において、ＣａＣＯ_３の溶解度は、周囲条件（０．０１ｇ／Ｌ以下）よりも遥かに高い（２．９ｇ／Ｌ）。最終混合物におけるＣａＣＯ_３の濃度は、０．２３〜４．４ｇ／Ｌの間になる。したがって、導入された炭酸カルシウムの半分超は、平衡条件において溶解し、アルギネート鎖を架橋するのに利用可能である。開示される、ＣＯ_２が誘発するゲル化を用いて取得されるヒドロゲルは、周囲条件において安定であり、可視的な分解を伴わずに数週間、純水中に保存可能である（細菌による分解を回避するための保存剤の存在下）。

本明細書に開示される方法によって製造された試料は、それぞれ、最大５．６８および６．９８ｃｍ^３／ｇという極端に高いＢＪＨ細孔容積を示し、シリカエアロゲルに近い値を示す（典型的にはほぼ６ｃｍ^３／ｇ）。

３質量％のアルギン酸ナトリウムを、第２のポリマーの３質量％溶液と混合した（表２）。リグニンおよびオイドラギットＬ１００等の塩基可溶性混合物の場合、１Ｍの水酸化ナトリウムを、オイドラギットＬ１００およびリグニンを溶解させるために、水の代わりに使用した。不溶性ゲル／エアロゲルマトリックスを配合するために、ＭＴＭＳを用いる疎水性シリカアルコゲルを、（Ｒａｏら、２００６、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｉｌｉｃａ ａｅｒｏｇｅｌｓ ｕｓｉｎｇ ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（ＭＴＭＳ）ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｌｌｏｉｄ ａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ３００、２７９〜２８５）に記載されるレシピを用いてまず製造した。その後、アルコゲルを水で洗浄してヒドロゲルを取得した。後者を粉砕し、アルギン酸ナトリウム溶液中に分散させた。混合物を水で希釈して、全体的なポリマー濃度、１．５質量％に到達させた。後続の手順は実施例１において記載されたものと同じであったが、懸濁させたＣａＣＯ_３を用いる代わりに固体の炭酸カルシウムを混合物中に分散させた点のみ異なった。

選択したバイオポリマー混合物（全体的組成：１．５質量％）の熱伝導率を分析し、表３に提示する。測定方法は、Ｒｅｉｃｈｅｎａｕｅｒらによって説明されている熱線測定による（Ｒｅｉｃｈｅｎａｕｅｒ，Ｇ．、Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ，Ｕ．、およびＥｂｅｒｔ，Ｈ．−Ｐ．（２００７）．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｅｏｕｓ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｐｅｃｔｓ ３００、２０４〜２１０）。

ヒドロキシ炭酸亜鉛、ヒドロキシ炭酸ニッケル、または炭酸コバルトの粉末を、３質量％のアルギン酸ナトリウム溶液に添加した。混合物を１分間ボルテックスした。後続の手順は実施例１において記載されたものと同じであった。組織特性を表４に列記する。

Claims (14)

1. 多孔質材料を製造する方法であって、
   ａ） （ｉ）水溶性多糖類、
   （ｉｉ）前記多糖類のための架橋剤として反応するか、または前記多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な少なくとも１種の化合物、
   （ｉｉｉ）水
   を含む混合物（Ｉ）を用意する工程と、
   ｂ） ｂ１）混合物（Ｉ）を２０〜１００バールの範囲の圧力で、ゲル（Ａ）を形成するのに十分な時間、二酸化炭素に曝露する工程、および
   ｂ２）前記ゲル（Ａ）を減圧する工程
   を含む、ゲル（Ａ）を製造する工程と、
   ｃ） 工程ｂ）において取得された前記ゲル（Ａ）を、エーテル、エステル、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルキルアルカノエート、アミド、スルホキシド、有機カーボネート、又はこれらの混合物より選択される水混和性溶媒（Ｌ）に曝露して、ゲル（Ｂ）を取得する工程と、
   ｄ） 工程ｃ）において取得された前記ゲル（Ｂ）を乾燥する工程と
   を少なくとも含む方法。
2. 前記水溶性多糖類が、アルギネートである請求項１に記載の方法。
3. 工程ｂ）が、１０〜４０℃の範囲の温度で実行される、請求項１または２に記載の方法。
4. 二酸化炭素が、工程ｂ１）における反応条件の下でガス状である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記多糖類のための架橋剤として反応するか、または前記多糖類のための架橋剤を放出するのに好適な前記化合物が、炭酸塩およびヒドロキシ炭酸塩からなる群から選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 混合物（Ｉ）が、炭酸カルシウムを化合物（ｉｉ）として含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 工程ｃ）において使用される前記溶媒（Ｌ）が、Ｃ１からＣ６アルコールおよびＣ１からＣ６ケトン、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 水不溶性固体（Ｓ）が、混合物（Ｉ）に添加される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ゲルを形成するのに好適な化合物（Ｃ）が、工程ａ）において混合物（Ｉ）に添加される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 工程ｃ）が、１０〜１００バールの範囲の圧力で実行される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 工程ｄ）による前記乾燥が、前記ゲル中に含まれる液体を、前記ゲル中に含まれる液体の臨界温度および臨界圧力より低い温度および圧力の気体状態へと変換させることによって実行される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 工程ｄ）による前記乾燥が、超臨界条件の下で実行される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法によって取得されるか、または取得可能である多孔質材料。
14. 断熱材料として、美容用途、生物医学用途または医薬用途向けに、請求項１３に記載の多孔質材料、または請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法によって取得されるか、もしくは取得可能である多孔質材料を使用する方法。