JPS60227826A - pHに応答するグラフトカプセル - Google Patents

pHに応答するグラフトカプセル

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JPS60227826A
JPS60227826A JP8406784A JP8406784A JPS60227826A JP S60227826 A JPS60227826 A JP S60227826A JP 8406784 A JP8406784 A JP 8406784A JP 8406784 A JP8406784 A JP 8406784A JP S60227826 A JPS60227826 A JP S60227826A
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capsule
nylon
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capsules
membrane
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Shigeo Okahata
恵雄 岡畑
Takahiro Seki
隆広 関
Kazuyuki Yonemori
米森 和之
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Sogo Pharmaceutical Co Ltd
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Sogo Pharmaceutical Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/14Polymerisation; cross-linking

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明け、ナイロンカプセルに関し、更に詳細には−の
微妙な変化に応じて可逆的に膜透過性を変化させる全く
新規な構造を有するナイロンカプセルに関する。
外部刺激に応答して膜透過性を可逆的に変化せしめる膜
を有する小胞体は、生体内の反応モデル、薬物のキャリ
アーとして治療、診断、生理、代謝といった非常に広い
分野において、研究用、実地用に有用な物質であり、一
種の人工細胞ともいうことができる。また、pHの変化
に応じて膜が開閉して小胞体内に収容しておいた着色液
体等が流出するようにしておけば…インディケーター七
しても有効に利用することができ、理工学、生物学、医
学の分野において測定、分析用ツールとしても有効に使
用することができる。したがって、このような物質の新
規開発が当業界において強く望オれていた。
本発明は、このようガ技術の現状に鑑みて力されたもの
であって、従来知られてい々いきわめてすぐれたpH応
答性を有する小胞体、カプセル、を人工的に大量生産す
るために々されたものである。
そこでベースとガる物質としては、工業的に大量生産す
るVCは合成高分子物質が、価格的にも捷た品質安定性
の面からも、また処理の容易性といった面からも好適で
あると考え、数多く存在する合成高分子物質のなかから
、各方面からの検削を加えた結果、ナイロンを選択する
に到った。通常のプラスチック技術という面からすると
、ナイロンは多孔度が高くて吸湿性のρ;いものけ歓迎
されたいのが現状であるが、本発明においてはこのよう
な多孔質のナイロンがベースとして好適であるので、い
わゆる低品質ナイロンにも新し7い用途を拓いた本のと
いい得よう。
そしてこのナイロンでカプセルを作った後、ポリメタク
リル酸(PMA)をCeWイオン存在下水溶液中でラジ
カル重合によりナイロンカプセル膜上にグラフトした。
次いでこの表面グラフトカプセルを塩基性食塩水溶液中
で透析した後、こわを酸性水溶液に入れたととろ食塩の
外部への透過は認められなかった。そこで水溶液の−を
上げたところ、全く予期せざることに、カプセル内水相
にトラップされていた食塩が外部に透過することを発見
した。続いて−を下げだところ、食塩の透過が停止され
るのでなく、この反応が可逆的なものであるという全く
新規な特記すべき知見を得だ。
すなわち、PMAをグラフトしたナイロン膜は一種の生
体細胞膜となり、とのよう々ナイロン膜を有するカプセ
ルは、pHの変化に応じて開閉するイオンゲートを備え
た一種の人工細胞ともいうことができるという新知見を
得たのである。
そこで本発明者らは、この新知見を基礎にして、ベース
となるナイロンの検討、上記グラフトポリマー以外のグ
ラフト化合物の選択、スクリーニング、及び作用条件そ
の他の研究を巾広く月つ深く行った結果、遂に本発明を
完成するに到ったのである。
すなわち、本発明は、ナイロンをベースとし、このナイ
ロンカプセル膜に解離基及び/又は酸化還元能を有する
モノマーをグラフト重合してなるナイロン膜で囲1れた
ナイロンカプセルである。
ナイロンカプセルは、ジアミンと二塩基酸と反応させた
り、またはアミノ酸もしくはラクタムを重合捷たけ重縮
合させたりして常法により製造し、6.6−ナイロン、
6.10−ナイロン、2.12−ナイロンその他が適宜
使用される。例えば、二塩基酸の酸塩化物を水と混ざら
ない有機溶媒に溶かしておき、これにジアミンのアルカ
リ水溶液を加えて、両液相の界面にナイロンカプセルを
瞬間的に生成せしめるといつだ界面重合といった方法そ
の他適宜な方法でナイロンカプセルを製造する。
ジアミンのアルカリ液の液滴の大きさを変える等といっ
た方法でカプセルの太き式も自由に調節できる。
本発明によhば、このナイロンカプセルは、その中に収
容すべき物質の水溶液といったpi(を調整した各種溶
液中で透析すれば、目的とする物質を自由にカプセルの
中空部内に収容、トラップすることができる。
得られた表面グラフトナイロンカプセルは、一定の1制
条件下では、表面のグラフトポリマーがカプセル表面に
凝集ないし細孔につまったりして、トラップさハた物質
が外部へ透過するのを停止ないし低下せしめるのである
。そして、とのpHを変化させるとグラフトポリマーの
構造が変化して、トラップ物質が透過していくのである
。つまり、不発明にかかるナイロンカプセルは、I)H
に応答して開閉するイオンゲートを多数有するナイロン
膜で取り囲まれたカプセル、一種の小胞体ということが
でき、この構造は、生体細胞に極めて類似したものであ
る。グラフトポリマーからなるイオンゲート開閉のメカ
ニズムの詳細は今後の研究にまたねば々らないが、PM
Aカプセルの場合、I)Hが高い領域では十 が +。
となって親水C0OHCo。
性が増加し7、またーCOO0同志の静電反発によって
グラフトポリマーが伸長してグラフトポリマー間に空隙
部が生じ、内水相にトラップされていた物質がナイロン
膜の細孔部から該空隙部を通って外水相へと透過する。
これとは逝に…が低い領域では、十〇 が + と変化
して疎水的とCOOC0OH なり、グラフトポリマーはカプセル表面に凝集したり、
ナイロン膜の細孔につまったりし7て膜を疎水的なもの
となし、内水相にトラップされていた物質の透過が遅く
なったり、停止したりするものと思料される。
ポリビニルピリジンをグラフトさせた場合も上記と同様
に−の変化によってピリジン−ピリジニウムイオンの変
化が生じ、グラフトポリマーの凝集、閉塞−伸長現象が
起こり、透過性が可逆的に変化するものと思料される。
また、このような可逆的な透過性の変化は、上記したよ
うにpHのみでなくポリマーコンプレツクスの形成によ
ってもひき起されることが確認された。
本発明において使用するグラフトポリマーの内、解離基
を有する高分子化合物としては、解離基を有する高分子
物質であれば天然物、合成品を問わずすべてのものが使
用されるが、例えばポリビニルピリジン、ポリメタクリ
ル酸等が好適である。
酸化還元能を有する高分子化合物としては、ニコチンア
ミド基、ジピリジル基、フェロセン基を含有する天然又
は合成の高分子物質が自由に使用できる。例えば、ピリ
ジンポリヌクレオチド、フラビンポリヌクレオチド、チ
トクローム、ヘモグロビンその他が好適であるグラフト
化は常法が広く使用されるが、Ce といった触媒の存
在下、水溶液中でラジカル重合によってカプセル膜にグ
ラフトするのが好ましい。
このようなグラフトポリマーを備えたナイロン膜で囲ま
れたナイロンカプセルにおいて、このカプセル内には目
的に応じて各種の物質を極めて容易に収容させることが
でき、そわぞれの用途に本発明カプセルを使用すること
ができる。例えば、膜透過性の測定;制癌剤その他各種
薬剤によるミサイル療法ないし徐放性マイクロカプセル
;酵素または微生物による発酵生産;抗原を用いる抗体
その他免疫物質の生産;組紗1を用いる生理学的各種モ
デルその他、工業的、生物学的、医学的、農芸化学的、
薬学的な用途に対し、て広範に適用することができる。
以上詳述したように、本発明に係るナイロンカプセルは
、ナイロンカプセルの製造、カプセル内への物質の封入
、及びナイロン膜表面へのグラフトポリマーの形成とい
う各工程によって製造するのであるが、これらの工程自
体は熟練性をさほど必要とするものではないので、工業
化して大量生産するのに極めてすぐれている。しかも、
針の大きさ、試薬の濃度を変えたりすることによって、
ナイロンカプセルの大きさ、膜厚等を目的に合わせて自
由に変えることができるし、グラフトに使用する七ツマ
−の使用量を加減すればグラフト量を自由に加減するこ
とができ、ナイロンカプセル膜上のグラフトポリマーの
密度を目的に合わせて自由に変えることもできる。
そのうえ、…の変化による膜透過性の変化は敏感月つ可
逆的であるうえに、ナイロンカプセルの寿命が長いので
、各種の用途にきわめて長期間使用するとと本できる。
以下、本発明を実施例、参考例及び測定例について更に
詳しく説明する。
実施例1 17K molの1.10−ビス (クロルカルボニル
)デカン及び架橋剤として0.05−0.1 m mo
lのtrymesoilchlorideを1001n
lの混合溶媒に溶解し、その80wLlを直径15cI
rLのはトリ皿に入れた。エチレンジアミン(0,38
M)及びNa0H(0,8M)を含む水溶液2dを、1
号ステンレス針のついたガラスシリンジで前出の酸クロ
リド溶液に滴下1−、た。この工程期間中、k) IJ
皿は常に細かく振動せlめておいた。滴下後、残りの酸
クロリド溶液(20n/)を加え、10分間はトリ皿を
ゆらしながら反応させた。反応後、溶液をデカンテーシ
ョンしてカプセルを混合有機溶媒で3回洗滌した。この
方法で、直径2−2.5i+m、膜厚5−10μ簿の粒
径のそろったナイロンカプセルを得た。
実施例2 300dエルレンマイヤーフラスコに、濃硝M2d(0
,03モル、分子量66)、蒸留水100dを加え、こ
れに実施例1で得たナイロンカプセル嘆(直径2u、膜
厚5μm)ioΩ個を入れ、フラスコ内を窒素で5分間
置換した。
そして、メタクリル酸5 i (0,058モル、分子
量86)とCe (NH)! (NOx)a O,55
、!i’ (0,001モル、分子量548.23)を
同時に加えて窒素置換したオま室温で4時間攪拌し、重
合せしめた。カプセルの表面をメタノールで洗滌して未
反応のモノマーを除去した後、0.2 M NaC1溶
液を地基性にした溶液中で透析を行い、食塩水をトラッ
プしたPM人ダグラフトカプセル得た。グラフトしたポ
リメタクリル酸の平均分子量は約5000であった。
実施例3 モノマーとして4−ビニルピリジン、硝酸の使用量を6
mJ(0,09モル)使用し7たほかは実施例2の方法
をくり返してポリビニルピリジングラフトカプセルを得
た@ これをメタノールで洗滌した後、0.2 M NaC1
(中性)で透析]7た。透析は外部溶液が酸性に傾かな
くガる甘で行った。そし、て、0.2 M NaC1溶
液で一晩透析して目的とするP4VP グラフトカプセ
ルを得た。
参考例 モノマーとしてメタクリル酸の代りにアクリル酸を使用
するほかは実施例2の方法をくり返してポリアクリル酸
をグラフトしたFAAグラフトカプセルを得た。
測定例 電極、温度計、スターラーを備えた恒温槽内に、実施例
2.3及び参考例で製造したグラフトカプセルをそれぞ
れ入れて、外水相の電導塵の経時変化を測定することに
より、各グラフトカプセル膜の1)Hの変化による膜透
過性の変化を測定した。
すなわち、内水相に0.2 M NaClをトラップし
た表面グラフトカプセル(PMA−カプセル、P4VP
−カプセル、PAA−カプセル)を、それぞれ、pH(
2,pH(12の水溶液を入れた上記装置に交互に入れ
て、NaC1の膜透過度Pを電導塵により測定し、図面
のような結果を得た。
この結果からも明らかなように、ポリマーをグラフトし
ていないカプセル(印)では外部−に、よりNaC11
の膜透過性は変化しないが、P4VPをグラフトしたカ
プセルでは酸性側で透過が速く、アルカリ側で30倍も
透過が抑制された。PMA−カプセルでは逆に、酸性側
で透過が抑制された。
PAA−カプセルでは外部VIが変化しても膜透過性は
変化しなかった(○印)。本発明に係るP4VPグラフ
トカプセル及びPMAグラフトカプセルは、他のグラフ
トカプセルとは異ガわ、外部pHの変化に応答して膜透
過性が変化することが明らかに立証されたのである。
【図面の簡単な説明】
図面は、グラフトカプセルのpHの変化によるNaC1
透過性の可逆的変化を図示I〜たものであZ(25°G
)。 B:PMA ポリメタクリル酸 C: P4VP−ポリビニルピリジン A:PAA ・ポリアクリル酸(対照)黒塗り・pH1
2 白抜き・・−12 D :非グラフトカプセル 代理人 弁理士 戸 1)親 男 + 2 5 4567 リサイクル数

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ナイロンカプセルに解離基を有するモノマー又は酸化還
    元能を有するモノマーをグラフト重合lてなるpHに応
    答するグラフトカプセル。
JP8406784A 1984-04-27 1984-04-27 pHに応答するグラフトカプセル Granted JPS60227826A (ja)

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