JPS62288602A - キトサン変性物粒子の製造方法 - Google Patents

キトサン変性物粒子の製造方法

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JPS62288602A
JPS62288602A JP13147386A JP13147386A JPS62288602A JP S62288602 A JPS62288602 A JP S62288602A JP 13147386 A JP13147386 A JP 13147386A JP 13147386 A JP13147386 A JP 13147386A JP S62288602 A JPS62288602 A JP S62288602A
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chitosan
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washed
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Hajime Aiba
相羽 一
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

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】 3、発明の詳細な説明 〔技術分野〕 本発明はキトサン変性物粒子の製造方法に関するもので
ある。
〔従来技術〕
キトサンはカニやエビ等の甲殻類の甲皮に存在するキチ
ン(N−アセチル−β−D−グルコサミンを主構成単位
とする)を瀝アルカリで処理することによって得られる
塩基性多糖である。キトサンは、化学構造的にはD−グ
ルコサミンがβ−(l→4)結合したものであるが、キ
チンを感アルカリで処理する時の条件によってグルコサ
ミンのN−アセチル基が若干残り、β−D−グルコサミ
ンとN−アセチル−β−D−グルコサミンの共重合体の
構造になっている。
キチンは溶解性が悪いために材料化の研究は遅れている
が、キトサンは希酸水溶液に溶解するためはるかに成形
しやすく、フィルム、繊維、スポンジ等の成形体とする
ことができろ。しかし、従来の成形法は、キトサン溶液
を有機溶媒中で乳化、中和して粒子とする方法であるた
め、直径数百ミクロンから数ミリメートルのような粒子
を得ることは非常に困薙である・ また、キトサンは、キチンよりも反応性が高く。
その分子中の反応性のアミノ基や水酸基を利用して種々
の反応性試薬を反応させてキトサン変性物とすることが
容易であるが、従来、このようなキトサン変性物粒子の
有効な製法は知られていない。
〔目   的〕
本発明は、キトサン変性物粒子を効率よく製造する方法
を提供することを目的とする。
〔構  成〕
本発明によれば、キトサン変性物粒子を製造するために
、第1の発明として、キトサンの酸性水溶液をアルカリ
性水性媒体中に滴下し、キトサンの固化粒子を形成させ
、得られた固化粒子を該媒体から分離し、洗浄した後、
変性試薬と反応させる方法が提供され、第2の発明とし
て、キトサンの酸性水溶液に変性試薬を添加反応させて
得た反応生成液を、アルカリ性水性媒体中に滴下し、キ
トサン変性物同化粒子を形成させる方法が提供され、第
3の発明として、キトサンの酸性水溶液に変性試薬を添
加反応させて得た反応生成液を、アルカリ性水性媒体中
に滴下し、キトサン変性物固化粒子を形成させ、得られ
た固化粒子を該媒体から分離し、洗浄後、さらに変性試
薬と反応させる方法が提供される。
本発明で用いる変性試薬は、キトサン中に含まれる反応
性のアミノ基及び水酸基と反応し得ろものであればよく
、その変性目的に応じて従来公知の適宜のものが用いら
れる。このような変性試薬としては1例えば、アシル化
剤、ホスホリル化剤、アルデヒド類、イソシアネート類
等が挙げられる。
この場合、アシル化剤は、キトサン中の水酸基やアミノ
基と反応し、N−アシル−グルコサミン基や、0−アシ
ル−グルコサミン基及びN−アシ、l −O−アシル−
グルコサミン基を形成するために使用され、ホスホリル
化剤は、キトサン中の水酸基と反応し、0−ホスホリル
−グルコサミン基を形成するために使用され、アルデヒ
ド類は、キトサン中のアミノ基と反応し、N−アリリデ
ン−グルコサミン基やN−アルキリデン−グルコサミン
基を形成させるために使用される。インシアネート類は
、キトサン中の水酸基と反応し、ウレタン結合を形成す
るために使用される。また、複数の変性試薬を用いるこ
とも可能であり、例えば、アシル化剤とアルデヒドを用
いることにより、N−アリリデン−〇−7シルーグルコ
サミン基やN−アルキリデン−0−アシル−グルコサミ
ン基を形成させることができる。
アシル化剤としては、酸無水物、酸ハロゲン化物、ケテ
ン類、ジケテン類が用いられ、その具体例としては、例
えば、酢酸、プロピオン酸、安息香酸等の有@酸の無水
物、塩化物又は臭化物等を好ましいものとして挙げるこ
とができる。このアシル化剤は、キ1−サン中のアミノ
基及び水酸基と反応する。
ホスホリル化剤としては、2−クロロ−2−オキ・1?
− ソー1,3.2−ジオキサホスホランや、五酸リン等が
ある。このホスホリル化剤は、キトサン中の水酸基と反
応する。
アルデヒド類としては、芳香族及び脂肪族アルデヒドが
用いられ、その具体例としては、例えば、ホルムアルデ
ヒド、アセトアルデヒド、グルタルアルデヒド、アクロ
レイン、ベンズアルデヒド、P−ヒドロキシベンズアル
デヒド、アニスアルデヒド等が挙げられる。脂肪族アル
デヒドはキトサン中のアミノ基と反応して、N−アルキ
リデン−グルコサミン基を形成し、芳香族アルデヒドは
キトサン中のアミノ基と反応して、N−アリリデン−グ
ルコサミン基を形成する。
インシアネート類としては、脂肪族及び芳香族のものが
挙げられ、キトサン中の水酸基と反応し、ウレタン結合
を生成する。
本発明の第1の方法を好まし〈実施するには。
先ず、キトサンの酸性水溶液を用意するが、この水溶液
は、酸、好ましくはギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、
ジクロロ酢酸の如き有機酸の水溶液にキ1−サンを溶解
することによって得ることができる。この場合、酸1度
は0.2〜20重斌%、好ましくは0.5〜10重景%
、キ1−サン濃度は0.1〜5重量%、好ましくは0.
2〜3重量%である。このキトサンの酸性水溶液のpH
は1〜5、好ましくは1〜3程度である。また、この水
溶液は、メタノールやエタノール等のアルコールで希釈
することもできる。
次に、このキトサンの酸性水溶液を原液として用い、こ
れをアルカリ性水性媒体中に滴下する。
この場合、アルカリ性水性媒体としては、水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウム等のアルカリを1〜IO重量%溶
解したアルカリ水溶液が用いられる。
また、このアルカリ性水溶液には他の溶媒、例えば、メ
タノール、エタノール、1−プロパツール、2−プロパ
ツール等のアルコールを添加することもできる。アルコ
ールの添加量は特に制約されず、全溶媒中、1〜99重
量%、好ましくは20〜60重量%の割合である。アル
カリ性水性媒体に対するキトサンの酸性水溶液の滴下は
、液面から先端を1〜5cm程度離した内径0.5〜2
mm程度のノズルを用いて行うことができ、この場合、
その)丙下速度は1分間に10〜80個の粒子が形成さ
れるように選定するのがよい。また、アルカリ性水性媒
体は攪拌機により30〜120rpmの条件で攪拌する
。滴下されたキトサンの酸性水溶液の液滴は、アルカリ
性水性媒体中で凝固し、白色のキトサンの固化粒子とな
る。生成粒子の粒径は、ノズルの直径や原液中のキトサ
ン濃度等により種々変化させることができ1例えば、前
記内径のノズルでは直径2〜4mm程度の固化粒子を容
易に得ることができる。
前記のようにして形成される白色固化粒子は、媒体から
分離し、洗浄してアルカリ分を除去する。
この洗浄は水又は水とアルコールとの混合物を用いて行
うことができる。このようにして得られる湿、[■した
キトサン粒子は1表面から内部へ多敬の細孔がおいてお
り、大きな表面積を有する。このキトサン粒子は7!l
i潤している限りその多孔性を保持するが、いったん乾
燥すると、その細孔は閉塞し、非多孔性のものとなり、
このものは湿潤させてももはや多孔性のものとはならな
い。従って、多孔性の製品として保持するには、水中な
どに浸漬しておけばよい。一方、非多孔性のキトサン粒
子とするには、前記湿潤した多孔性粒子を乾燥すればよ
い。この乾燥により、粒径0.1〜2mm程度の非多孔
性の透明粒子を得ることができる。
本発明においては、この多孔粒子に変性試薬を反応させ
る。この反応は、変性試薬に応じた溶媒を選び、この溶
媒中において実施することができる。この場合の溶媒と
しては、例えば、水、メタノール、エタノール、2−プ
ロパツール、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、ジオキ
サン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等
が挙げられる。多孔性粒子に対する変性試薬は、それぞ
れ単独で用いることができる他、2種以上同時に用いる
こともできるし、また、2種以上を順次加えて多孔性粒
子に順次反応させることもできる。
前記変性反応で得られたキトサン変性物粒子は、反応終
了後、溶媒から分離し、水や水とアルコールとの混合液
等の溶媒で洗浄し、必要に応じて、最後に水で洗浄する
。このようにして得られた湿潤粒子は多孔性のものであ
り、その多孔性を保持するためには、水等のlf;媒中
に保持しておけばよい。この多孔性粒子は、乾燥するこ
とにより、非多孔性粒子とすることができる。
次に、本発明の第2の方法を好まし〈実施するための態
様を示す。
先ず、前記第1の方法の場合と同様にして、キトサンの
酸性水溶液を調製し、これに変性試薬を加えて変性反応
を行う。この場合、酸性水溶液には、前記した如きアル
コールやその他の有#!&溶媒を変性試薬の種類に応じ
て加えることができる。
また、この変性反応においては、変性試薬の使用量を調
節して、溶液が変性反応によってゲル化しないように注
意する。このようにして得られた変性反応液を原液とし
て用い、これを前記第1の方法の場合と同様にして、凝
固用のアルカリ性水性媒体中に滴下し、キトサン変性物
固化粒子を形成させる。この粒子は、媒体から分離し、
これを水や水とアルコールの混合液等で洗浄してアルカ
リ分を除くことにより、多孔性粒子を得ることができる
。また、この多孔性粒子は乾燥させることにより、非多
孔性粒子とすることができる。
次に本発明の第3の方法を好まし〈実施するための態様
を示す。
先ず、前記第2の方法と同様にしてキトサン変性物固化
粒子を生成させ1次にこれを病体から分離し、前記第1
の方法の場合と同様にして、洗浄し、アルカリ分を除い
た後、反応溶媒中において。
変性試薬と反応させる。この場合、反応溶媒は変性試薬
に応じた適当なものを用いる。前記第2の方法では、高
い変性反応速度を得ることができるが、変性反応率を高
くとることができない。第3の方法では、この点の問題
はなく、高い変性反応率を得ることができる。
〔効  果〕
本発明によれば、多孔性又は非多孔性のキトサン変性物
粒子を得ることができる。このキトサン変性物粒子は、
金属捕集剤、酵素固定化担体、薬物徐放出仕担体、細胞
培養基材、イオン交換体等の広範囲の用途に利用するこ
とができる。特に、多孔性のキトサン変性物粒子は、そ
の表面から内部に続く細孔を利用し、酵素や薬剤をその
内部に浸透させることができ、そして、その浸透後乾燥
することにより、内部に酵素や薬剤を包蔵した粒子とす
ることができる。さらに、本発明では、変性試薬の種類
を適当に選定する。ことにより、各用途に応じた性質を
有する粒子を容易に得ることができる。
〔実施例〕
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 紅ズワイガニの殻より得たキトサン粉末10gを水50
0m Qとともにかきまぜ、ここへ酢酸5IIQを添加
し、キトサン2%の粘稠な原液を得た。この原液をガラ
スフィルター(G−1)で濾過し、脱泡後、内径1mm
のガラス管の先から、4%の水酸化ナトリウム水溶液か
らなる凝固媒体2Qに、毎分30個程度の速度で滴下し
た。媒体液面とガラス管の先との距離は4craであり
、媒体の攪拌速度は毎分60回程度であった。500m
 Q全てを滴下した後、1日間攪拌を続けた。得られた
粒子を分離し、水で十分に洗浄し、洗浄済液のpHが中
性であることを確認した。このようにして得られたキト
サンの湿潤粒子は白色で1粒径3IIII11程度のも
のであり、電子顕微鏡観察により、粒子表面に10〜4
0μmの細孔を多数有することが確認された。
この粒子のうちの150個をとり、水とメタノールの1
=1の混合液でよく洗浄し、水2mA、メタノール20
mQ、無水酢酸2mQの混合液に入れ、−昼夜ゆるやか
に攪拌して、アシル化反応を行った。
得られた粒子を水で十分に洗浄した。この粒子はその赤
外吸収スペクトルからアミド尤の1660cm−’の吸
収が確認でき、グルコサミン基のアミノ基がアセチル化
されたことが確認できた。アセチル化度を文献(高分子
論文集(1985)、 42巻、181頁)に従って求
めたところ69%であった。
実施例2 実施例1で無水酢酸を反応させる前のキトサンからなる
未変性粒子50個をメタノールでよく洗浄し、p−ヒド
ロキシベンズアルデヒド0.3gとメタノールion 
mの混合液に入れ、−昼夜ゆるやかに攪拌して、反応を
行った。得られた粒子をメタノールで洗浄した。この粒
子は赤外吸収スペクトルにおいて、アルデヒドとアミノ
基との反応による1642cm−1のシッフ塩基の吸収
がみられ、N−(P−ヒドロキシ)ベンジリデン−グル
コサミン基の存在を確認した。粒子の直径は約3.3+
+v+であった。
実施例3 実施例1で得た未変性のキトサン粒子50個を1M酢酸
ナトリウム水溶液で十分に洗浄し、ジケテン2mQ、ベ
ンゼン4mQ、n−ヘキサン16mQの混合液に入れ、
50℃で5時間ゆるやかに攪拌して反応を行った。得ら
れた粒子をアセトン、メタノールで洗浄した。この粒子
は、その赤外吸収スペクトルにおいて、1747cm−
’のエステル結合の吸収が見られ、ジケテンがグルコサ
ミン基の水酸基と反応してO−アシル−グルコサミン基
となったことを確認した。
実施例4 実施例1で得た未変性のキトサン粒子50個を、アクロ
レイン0.5mQとメタノール1OIIIQの混合液に
入れ一昼夜ゆるやかに攪拌して反応させた。得ラした粒
子をメタノールで洗浄した。この粒子はその赤外吸収ス
ペクトルから1660cm−”のシッフ塩基の吸収が確
認され、アクロレインが反応したことを示した。粒子の
直径は約3 、3mmであった。
実施例5 実施例1で得た未変性のキトサン粒子50個をテトラヒ
ドロフランで十分に洗浄し、テトラヒドロフランlOm
 Q、トリエチルアミン1mQ、フェニルイソシアネー
ト2mQの混合液に入れ、−昼夜ゆるやかに攪拌して、
反応させた。得られた粒子をテトラヒドロフラン及びメ
タノールで洗浄した。この粒子は、その赤外吸収スペク
トルにおいて、ウレタン結合の1720cm−1の吸収
及びフェニル基の1600cm−’の吸収が見られ、フ
ェニルイソシアネートがキトサンの水酸基と反応したこ
とを確認した。
粒子の直径は約2.1mmであった。
実施例6 キトサン1gを2%酢酸水溶液50m Qに溶解し、メ
タノール75m Qで希釈した。ここに、無水酢酸0.
235+u12を添加し、5時間攪拌して反応を行った
この反応液のうち80II112を注射器にとり、シリ
ンジポンプを用いて針から液層として、4%水酸化ナト
リウム200+a Qと2−プロパツール200m n
の混合液からなる媒体に滴下した。この場合、媒体をモ
ーターで毎分100回程度の速さで回転させた。
滴下速度は毎分30個程度であった。得られた粒子を水
とメタノールの1=1の混合液で洗浄し、洗浄済液のp
Hが中性であることを確認した。粒子の直径は約2.1
au+であった。この粒子は、その赤外吸収スペクトル
から、無水酢酸と7ミノ基との反応によるアミド基の吸
収1661.1556cm””が確認され。
N−アセチル−グルコサミン基が含まれていることがわ
かった。また、このスペクトルからアセチル化度が45
%であることがわかった。
実施例7 実施例6で調製した反応液の残りのうち、28m Qを
とり、これにP−ヒドロキシベンズアルデヒド0.03
4gを加え、−昼夜攪拌して反応を行った。この反応液
を注射器にとり、実施例6と同様にして、粒子状に成形
した。得られた粒子の直径は約2.5mmであった・こ
の粒子はその赤外吸収スペクトルから、■606,83
9co+−”の吸収が確認され、N−(P−ヒドロキシ
)ベンジリデン−グルコサミン基が含まれていることが
わかった。
実施例8 実施例6で得た変性粒子50個をテトラヒドロフランで
洗浄後、3,5−ジニ1へロペンゾイルクロライト0.
5gとトリエチルアミン1mQとテトラヒドロフラン1
5+nQ、の混合液に入れ、−昼夜ゆるやかに攪拌して
反応を行った。得られた粒子をメタノール、水で洗浄し
た。この粒子は、その赤外吸収スペクトルにおいて、エ
ステル基の1735cm””の吸収と、アミド基の16
69cm−1の吸収及びニトロ基の1347cm−’の
吸収が見られ、3,5−ジニ1−ロペンゾイルクロライ
ドがグルコサミン基の水酸基とアミン基の両方に反応し
たことが確認された。粒子の直径は約1.9mmであっ
た。
実施例9 実施例6で得られたN−アセチルークルコサミン基を含
む変性粒子の50個をメタノールで十分に洗浄し、P−
ヒドロキシベンズアルデヒド0.2gとメタノール10
m Qの混合液に入れ、−昼夜ゆるやかに攪拌して反応
を行った。得られた粒子をメタノールで洗浄した。この
粒子は、その赤外吸収スペクトルから1642cm−1
のシップ塩基の存在が確認され、N−(p−ヒドロキシ
)ベンジリデン−グルコサミン基を含む粒子であること
を確認した。粒子の直径は約2.lamであった。
実施例10 キトサン1gを2%酢酸水溶液Loom Qに溶解し、
p−ヒドロキシベンズアルデヒド0.152gを添加し
、−昼夜攪拌して反応を行った。この反応液を20mf
lとり、メタノール40+a Qで希釈した後、4%水
酸化ナトリウム水溶液100mflとエタノール170
m1llの混合液を凝固媒体として用いて滴下した他は
実施例6と同様の方法で変性粒子を得た。この粒子の直
径は約2.9mmで白色であった。また、この粒子は、
その赤外吸収スペクトルにおいて、1639cm−1の
シッフ塩基の吸収が見られ、N−アリリデン−グルコサ
ミン基が含まれていることが確認された。
実施例11 キトサン1gを2%酢酸水溶液100m Qに溶解し、
無水酢酸3.52a+12を添加し、−昼夜攪拌して反
応を行った。この反応液のうちの20m Qをメタノー
ル40ta Qで希釈し、4%水酸化ナトリウム150
鳳flとエタノール300m Qとの混合液に滴下した
以外は実施例6と同様にして変性粒子を得た。この粒子
の直径は約2.5a+mで白色であった。この粒子は、
その赤外吸収スペクトルにおいて、アミド基の1661
cm−’、1551C!+−’の吸収が見られ、無水酢
酸がグルコサミン基のアミノ基と反応したことが確認さ
れた。また、そのアセチル化度は、その赤外吸収スペク
トルから52%であることがわかった。
実施例12 キトサンIgを2%酢酸水溶液50m Qに溶解し、メ
タノール65IIQで希釈して原液を得た。この原液に
無水安息香酸0.281gを添加し、−昼夜攪拌して反
応を行った。この反応液のうち40m Qを注射器にと
り、シリンジポンプを用いてその液滴を針先から4%水
酸化ナトリウム200m Qと2−プロパツール200
a+ j2の混合液からなる凝固媒体に滴下した。
この場合、凝固媒体をモーターで毎分120回程程度速
さで攪拌し、滴下速度を毎分60個程度に保ち、針先と
凝固液の距離をlCwにした。得られた変性粒子を水と
2−プロパツールの2:1の混合液で洗い、洗浄済液の
pHが中性であることを確認した。
この粒子の直径は約2.7m+aで白色であった。また
、この粒子は、その赤外吸収スペクトルにおいて。
1654cm−’、 1544c+a−”のアミド基と
1602cm−1,803cm−’のフェニル基の吸収
が見られ、N−ベンゾイル−グルコサミン基の存在を確
認した。
実施例13 実施例12で得た変性粒子50個をピリジンでよく洗浄
し、ピリジン5IIQ、無水酢酸IIIQの混合液に入
れ、室温で一昼夜攪拌して反応を行った。得られた粒子
をメタノールで洗浄した。この粒子の直径は約2.6m
mであった。また、この粒子は、その赤外吸収スペクト
ルにおいて、1746cm−”のエステルの吸収が見ら
れ、無水酢酸が水酸基と反応して、酢酸エステルとなっ
たことがわかった。
実施例14 実施例12で得た変性粒子100個をメタノール20m
Qと無水安息香酸0.8gの混合液に添加し、室温で2
4時間ゆっくりと攪拌して反応を行った。得られた粒子
をメタノールで洗浄した。この粒子は、その赤外吸収ス
ペクトルにおいて、アミド結合の吸収がその反応処理前
の変性粒子よりも著しく増加し、キトサンのアミノ基が
ベンゾイル化されたことを確認した。
次に、この粒子をアセトニトリルで洗い、アセトニトリ
ル10mQ、トリエチルアミン0.1wrQ、2−クロ
ロ−2−オキシ−1,3,2−ジオキサホスホラン0.
5m12の混合液に入れ、冷蔵庫に2時間放置した後、
得られた粒子を0.1規定の水酸化ナトリウム20m 
Qに入れ、■昼夜攪拌した。得られた変性粒子を水で洗
浄した。この粒子は、その赤外吸収スペクトルにおいて
、1228c+a−1のリン酸エステルの吸収が見られ
、キトサンに含まれる水酸基がホスホリル化されたこと
を確認した。
実施例15 実施例1で得た白色粒子をメタノールで十分に洗浄し、
シャーレに広げて5日間自然乾燥した。
直径約1 、2auiの透明な非多孔性粒子が得られた
実施例16 実施例6で得た白色粒子を実施例15と同様に自然乾燥
し、直径0.67n+mの非多孔性粒子を得た。
特許出願人 工業技術院長  等々力  達指定代理人
 工業技術院製品科学研究所長高橋教司

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)キトサンの酸性水溶液をアルカリ性水性媒体中に
    滴下し、キトサンの固化粒子を形成させ、得られた固化
    粒子を該媒体から分離し、洗浄した後、変性試薬と反応
    させることを特徴とするキトサン変性物粒子の製造方法
  2. (2)キトサンの酸性水溶液に変性試薬を添加反応させ
    て得た反応生成液を、アルカリ性水性媒体中に滴下し、
    キトサン変性物固化粒子を形成させることを特徴とする
    キトサン変性物粒子の製造方法。
  3. (3)キトサンの酸性水溶液に変性試薬を添加反応させ
    て得た反応生成液を、アルカリ性水性媒体中に滴下し、
    キトサン変性物固化粒子を形成させ、得られた固化粒子
    を該媒体から分離し、洗浄後、さらに変性試薬と反応さ
    せることを特徴とするキトサン変性物粒子の製造方法。
JP13147386A 1986-06-06 1986-06-06 キトサン変性物粒子の製造方法 Pending JPS62288602A (ja)

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