WO2023106276A1 - 網状構造体及びその製造方法、並びにβ－１，３グルカンビーズ及びその製造方法 - Google Patents

網状構造体及びその製造方法、並びにβ－１，３グルカンビーズ及びその製造方法 Download PDF

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glucan
network structure
fibrils
beads
network
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基成 芝上
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国立研究開発法人産業技術総合研究所
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments

Definitions

  • the present invention relates to a network structure and its production method, as well as ⁇ -1,3 glucan beads and its production method.
  • paramylon is a storage polysaccharide produced by Euglena, consisting of about 2,000 glucose units linked by ⁇ -1,3 bonds, and exists as particles with a diameter of several micrometers in Euglena cells.
  • Patent Document 1 proposes fibrillated paramylon obtained by fibrillating paramylon granules with a shearing force.
  • Non-Patent Document 1 ⁇ -1,3-glucan is made into a single-stranded state (random coil state) in an aqueous sodium hydroxide solution, and then water is added to lower the concentration of sodium hydroxide to form a more stable triple chain.
  • a technique (dilution method) for constructing a helical structure to form nanofibers is described.
  • the fibrous paramylon of Patent Document 1 is said to be in a state in which a plurality of fibrous substances are entangled with each other and gathered together. It is also said to have a network-like structure in which a plurality of fibrous substances aggregate to form a network.
  • the nanofibers of Non-Patent Document 1 are aggregates based on the inherent self-organizing ability of paramylon. Random-coil paramylon dispersed in the solution gathers together to form nanofibers, but the fiber diameter is only about several tens of nm, so it is difficult to form submicron fibrils with a fiber diameter exceeding 100 nm. .
  • each nanofiber does not have a branched structure, and each nanofiber does not share a part of its structure with other nanofibers, so that no network structure is formed.
  • a network structure comprising a network structure in which fibrils containing ⁇ -1,3-glucan and having an average fiber diameter of more than 100 nm and less than 1000 nm are interconnected and extend linearly to partition the network.
  • the network structure according to [3], wherein the fibrils are separated from other fibrils between the branches.
  • [6] The network structure according to any one of [1] to [5], wherein the network structure has three or more networks in contact with each other.
  • [7] The network structure according to any one of [1] to [6], wherein the number of ends of the fibrils in the network structure is 10 or less in one field of view observed with a scanning electron microscope at a magnification of 2000. .
  • "8] A method for producing a network structure according to any one of [1] to [7], A production method comprising dropping a ⁇ -1,3-glucan solution containing a raw material ⁇ -1,3-glucan and a good solvent into a poor solvent to obtain ⁇ -1,3-glucan beads.
  • ⁇ -1,3-containing a network structure in which fibrils containing ⁇ -1,3-glucan and having an average fiber diameter of more than 100 nm and less than 1000 nm are connected to each other and extend linearly to partition the network glucan beads.
  • a method for producing ⁇ -1,3-glucan beads comprising dropping a ⁇ -1,3-glucan solution containing a raw material ⁇ -1,3-glucan and a good solvent into a poor solvent.
  • ⁇ -1,3 glucan beads and production thereof can be provided.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing how a network structure is formed by submicron fibrils starting from paramylon particles.
  • 1 is a photograph showing an example of ⁇ -1,3-glucan beads.
  • (a) is a photograph taken with a home digital camera, and
  • (b) is a 50 ⁇ scanning electron micrograph.
  • 1 is a scanning electron micrograph of a cross-section of ⁇ -1,3-glucan beads.
  • (a) is a 50x photo
  • (b) is a 2000x photo
  • (c) is a 3000x photo
  • (d) is a 5000x photo
  • (e) is a 10000x photo.
  • FIG. 1 is a photograph of 4 is a scanning electron micrograph of a cross section of a region of the ⁇ -1,3-glucan beads located more centrally than the region of FIG. 3 at a magnification of 2000.
  • FIG. 1 is a scanning electron micrograph of an example of a network structure obtained after fibrillating ⁇ -1,3-glucan beads. (a) is a 100x photograph, (b) is a 1000x photograph, and (c) is a 2000x photograph. 1 is a 500-fold scanning electron micrograph of a network structure obtained in Example 1.
  • FIG. 1 is a 500-fold scanning electron micrograph of a network structure obtained in Example 1.
  • FIG. 5 is a 500-fold scanning electron micrograph of the network structure obtained in Example 2.
  • FIG. 5 is a 500-fold scanning electron micrograph of the network structure obtained in Example 3.
  • FIG. 5 is a 500-fold scanning electron micrograph of the network structure obtained in Example 4.
  • FIG. 1 is a scanning electron micrograph at 2000 times of the one obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a scanning electron micrograph at 500 times magnification of that obtained in Comparative Example 2.
  • the network structure according to the present embodiment is a fibril containing ⁇ -1,3-glucan and having an average fiber diameter of more than 100 nm and less than 1000 nm (also referred to herein as “submicron fibril” or simply “fibril”). ) includes a mesh structure (hereinafter also referred to as “network”) that is connected to each other and extends linearly to partition the mesh.
  • a network structure having such characteristics has not been known so far.
  • “Network structure” means an article having, at least on its surface and/or a portion of its interior, a network structure observable by a scanning electron microscope at a magnification of at least 100 to 10,000 times.
  • a “mesh structure” is formed by gathering two or more meshes.
  • the "network” is composed of fibrils and pores surrounded by fibrils when observed with a scanning electron microscope at a magnification of at least 1 of 100-10000. In scanning electron micrographs, fibrils are visible as linear areas and pores are visible as dark shadows.
  • the shape of the mesh holes is not limited, and may include a circular shape, an elongated circular shape, an eyebrow shape, a polygonal shape with rounded corners, and the like.
  • Connected and linearly extending means that the fibrils share a part of each other and extend linearly. Fibrils are not connected to each other when the fibrils are gathered or entangled and are in physical contact.
  • “Breaking” means that the fibrils separate the regions. Adjacent meshes share, at least in part, one or more fibrils.
  • the network structure in which the fibrils are connected to each other and extend linearly to partition the network is a strong network that does not easily collapse even when dispersed in water or resin, so that the network structure has excellent strength. be able to.
  • the fibrils since the fibrils have already formed a network, they do not further aggregate, and are less likely to aggregate when dispersed in water or resin. As a result, a network structure having excellent dispersibility in water or resin can be obtained.
  • paramylon particles are known to consist of independent fibrous substances with a fiber diameter of about 4 nm arranged in parallel (for example, Amer. J. Bot., 74(6), 877 (1987), etc.), fibrous substances do not form a dense network within paramylon particles. Therefore, fibrous paramylon produced by the conventional top-down method, in which the fibrous materials are simply physically entangled with each other, the entanglement is constantly changing when dispersed in an aqueous solution, for example, and an external force is applied. is applied, the mechanical stability of the fibrous material against external forces is low.
  • Fibrils contain ⁇ -1,3-glucan and have an average fiber diameter of more than 100 nm and less than 1000 nm. Fibrils with an average fiber diameter greater than 100 nm and less than 1000 nm are also called submicron fibrils. Fibrils are preferably fibrillated ⁇ -1,3-glucan.
  • ⁇ -1,3-glucan means a polysaccharide having a structure in which glucose is linked by ⁇ -1,3 bonds. That is, ⁇ -1,3-glucan has a structure in which the 1-position of glucose and the 3-position of another glucose form a ⁇ -1,3-glucosidic bond.
  • the term " ⁇ -1,3-glucan” includes ⁇ -1,3-glucan and derivatives thereof. In one embodiment, the derivative may be one in which one or more hydrogen atoms of hydroxyl groups of ⁇ -1,3-glucan are substituted with other groups.
  • ⁇ -1,3-glucan is mainly produced by algae and fungi.
  • the ⁇ -1,3-glucan has the following formula (1): It is preferred to have a structure represented by
  • n represents an integer of 60 to 3,000.
  • n is preferably 500 to 2,800, more preferably 700 to 2,500, even more preferably 800 to 2,200, and particularly preferably 1,000 to 2,000.
  • Paramylon synthesized and accumulated by Euglena is usually ⁇ -1,3-glucan in which 1500 to 2000 glucoses are ⁇ -1,3-linked.
  • the ⁇ -1,3-glucan preferably comprises paramylon.
  • the ⁇ -1,3-glucan is paramylon.
  • ⁇ -1,3-glucans can include paramylon and ⁇ -1,3-glucans other than paramylon.
  • the average fiber diameter of the fibrils is more than 100 nm and less than 1000 nm, preferably 200 to 990 nm, more preferably 300 to 950 nm, still more preferably 400 to 950 nm, still more preferably 430 to 900 nm. , particularly preferably 430 to 700 nm.
  • the average fiber diameter is obtained by measuring the fiber width of 20 arbitrary fibrils at 3 points each in a field of view of 2000 times with a scanning electron microscope, and taking the average value thereof. In this specification, a fibril extending between one branch and another branch in the network structure is counted as one fibril.
  • Nanofibers manufactured by a conventional bottom-up method such as Non-Patent Document 1 have three molecules of random-coiled ⁇ -1,3-glucan that form a triple helical structure in water, and then they are bundled together. It is formed by self-assembly, and its thickness is about several nanometers to several tens of nanometers.
  • the nanofibers are further aggregated to form submicron fibrils that are thicker than conventional nanofibers, and are connected to each other so as to extend in the length direction to form a network structure.
  • Fiberized paramylon produced by a conventional top-down method as in Patent Document 1 is obtained by defibrating paramylon particles with a diameter of several micrometers by mechanical shearing.
  • the length of the paramylon particles does not exceed the length of the fibrous substances in their natural state.
  • the present inventor took and observed single-stranded nanofibers obtained by defibrating paramylon particles by immersing them in a solvent (solvent name: dimethyl sulfoxide (DMSO)). , its length was about 3 ⁇ m and its width was about 40 nm.
  • solvent solvent name: dimethyl sulfoxide (DMSO)
  • fiberized paramylon produced by the top-down method is fiberized by shear force, a process in which each fibrous material shares a part of each other, such as self-assembly in the bottom-up method not through That is, paramylon fibers produced by the top-down method cannot form a network structure by linearly extending due to mutual connection of fibrils.
  • Fiberized paramylon produced by a conventional top-down method as in Patent Document 1 is only in a state in which a plurality of fibrous materials are entangled with each other and gathered together, so the fibrous materials are not connected to each other. When observed under a microscope, many gaps (ends of fibrous materials) are present in the network structure, and there are few gaps between each fibrous material.
  • the fibrils preferably extend linearly or curvedly while being continuously connected to partition the mesh. In one embodiment, the fibrils are preferably strung together to form a network structure.
  • the phrase "formed in series to form a network structure" means that the fibrils are continuously arranged to form one network structure.
  • no boundary between each fibril is observed when observed with a scanning electron microscope at a magnification of 500 (preferably a magnification of 2000).
  • the fibrils preferably extend linearly while branching to partition the mesh.
  • the network structure has two or more branches. By extending linearly while branching, it is easy to partition two or more adjacent meshes.
  • the fibrils are preferably separated from other fibrils between branches. When a fibril is separated from other fibrils between branches, the fibrils are not entangled.
  • the linear distance between adjacent branches is not limited, preferably 0.5 to 100 ⁇ m, more preferably 0.5 to 100 ⁇ m, more preferably 0.5 to 50 ⁇ m, still more preferably 2 to 20 ⁇ m.
  • the fibrils are preferably not entangled with each other.
  • fibrils are preferably observed as single filaments between branches when observed with a scanning electron microscope at 500x (more preferably 2000x).
  • the fibrils When observed as a single fibrous material, the fibrils are not entangled with each other.
  • the fibril may extend while forming a space in the width direction between other fibrils. When a space is formed in the width direction between other fibrils, the fibrils are not entangled with each other.
  • the space may be an annular area, an irregular area, or a rectangular area.
  • the fibrils are preferably seamlessly connected to form a network structure.
  • a network structure is formed by two or more networks separated by fibrils.
  • the mesh structure is preferably a state in which a large number of meshes partitioned by fibrils are gathered. When a large number of meshes are gathered together, a network structure having a stronger network can be obtained.
  • Examples of mesh structures in which a large number of meshes are clustered together by fibrils include the following embodiments: That is, in one embodiment, the mesh structure is preferably formed by connecting two or more meshes partitioned by fibrils. "Two or more meshes are continuously formed" here means that two or more adjacent meshes are continuously arranged to form one mesh structure. In one embodiment, the mesh structure may have two or more different sized meshes placed side by side.
  • the mesh structure preferably has three or more meshes in contact with each other.
  • the mesh structure preferably has a dense mesh structure. "Dense" means that the meshes (holes in the meshes) are gathered together in large numbers.
  • the meshes are preferably arranged to extend in a planar direction and in one or more directions that intersect the planar direction at an angle.
  • a mesh structure composed of meshes extending in a planar direction and in one or more directions that intersect the planar direction at an angle is a mesh structure in which a large number of meshes are gathered in all directions. I can say.
  • Fiberized paramylon produced by a conventional top-down method such as that disclosed in Patent Document 1 has a network structure in which a plurality of fibrous substances are entangled with each other and gathered together, and has two or more adjacent networks.
  • Nanofibers produced by a conventional bottom-up method, such as Non-Patent Document 1 have a network structure in which individual nanofibers are bundled together and entangled, but have two or more adjacent networks.
  • a mesh structure in which a large number of meshes are gathered has a large proportion of pores in the mesh.
  • the ratio of pores in the network structure is preferably 90% or more as a ratio of the area obtained by binarizing with image processing software in a field of view of 64 ⁇ m ⁇ 48 ⁇ m in a scanning electron microscope. Yes, more preferably 95% or more.
  • the pores of the network may be crushed in the region near the surface.
  • the ratio of pores in the network structure can be 50% or less as a percentage of the area obtained by binarizing with image processing software in a field of view of 64 ⁇ m ⁇ 48 ⁇ m in a scanning electron microscope. .
  • the pore size of the mesh is preferably 0.5 to 100 ⁇ m, more preferably 0.5 to 50 ⁇ m, and 0.5 to 20 ⁇ m, as the maximum distance of the inner diameter. is more preferred. In one embodiment, it is further preferred that the proportion of small pores of 1 ⁇ m or less, more preferably of the order of 0.5 ⁇ m to 1 ⁇ m is high. By having a network structure with many small pores, a network structure having a stronger network (network structure) can be obtained.
  • the number of fibril ends in the network structure is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and still more preferably 5 in one field of view observed with a scanning electron microscope at a magnification of 2000. or less, and particularly preferably 0.
  • the number of fibril ends is 10 or less, the number of discontinuities between fibrils is small, and a network structure having a stronger network (mesh structure) can be obtained.
  • the network structure is an article having a network structure on at least a part of the surface and/or inside thereof, which can be observed with a scanning electron microscope at a magnification of at least 100 to 10000 times.
  • the network structure includes one or more network structures described above.
  • the network structure may have a non-network region, such as a region where fibrils are densely packed without gaps or a region where fibrils are entangled with each other. may be
  • the size of the network structure is not limited, and can be set according to the application.
  • the shape of the network structure can take various shapes such as beads, powder, sheet (membrane), or a mixture thereof.
  • the network may comprise powdered, spherical particles (beads) and/or fragments thereof having an average particle size of 1-3 mm, or 0.5-5 mm.
  • the average particle size is obtained by measuring the diameter (maximum linear distance) of arbitrary 10 network structures in a field of view of 2000 times with a scanning electron microscope, and taking the average value thereof.
  • the network structure can be, without limitation, a membrane of 100-1000 mm ⁇ 100-1000 mm.
  • the network structure according to the present embodiment does not easily aggregate and is excellent in dispersibility in water or in resin, it can be preferably used as a filler (reinforcing material) for resin, for example. Since the fibrils of the network structure according to the present embodiment are connected to each other, the fibrils are partially shared and bonded to form a high-density, high-crosslink network with high mechanical strength. Since it has excellent mechanical strength, it can be preferably used as a functional separation membrane or other membrane materials. Since the network structure according to the present embodiment is a submicron fibril network with a natural component rate of 100%, it can be used as a biodegradable filler. In addition, it is also water resistant because it can maintain a strong network even in water. Therefore, it can be used as a water-resistant network structure.
  • the natural ⁇ -1,3-glucan nanofibers that constitute the raw material ⁇ -1,3-glucan such as paramylon particles are used as they are as a fiber constituent.
  • ⁇ -1,3-glucan solution with a random coil conformation and dropping it into a poor solvent
  • random coil-like ⁇ -1,3- Beads are prepared in which glucans are housed in spherical spaces at high concentrations, and a network is formed within the beads.
  • the method for manufacturing a network structure includes: (Step 1) A ⁇ -1,3-glucan solution containing a raw material ⁇ -1,3-glucan and one or more solvents selected from aprotic solvents and ionic liquids (hereinafter simply “ ⁇ -1, 3-glucan solution”) is dropped into a poor solvent to obtain ⁇ -1,3-glucan beads.
  • ⁇ -1, 3-glucan solution a ⁇ -1,3-glucan solution containing a raw material ⁇ -1,3-glucan and one or more solvents selected from aprotic solvents and ionic liquids
  • the method for producing a network structure may have a step of preparing a ⁇ -1,3-glucan solution, if necessary.
  • a ⁇ -1,3-glucan solution can be obtained by dissolving the raw material ⁇ -1,3-glucan in a good solvent.
  • Good solvent means a solvent capable of dissolving the starting ⁇ -1,3-glucan.
  • Good solvents include aprotic solvents, ionic liquids, deep eutectic solvents, and the like.
  • the good solvent preferably contains one or more selected from these, more preferably contains one or more solvents selected from aprotic solvents and ionic liquids, and further preferably contains an aprotic solvent.
  • Aprotic solvents, ionic liquids and deep eutectic solvents can fibrillate and dissolve the raw material ⁇ -1,3-glucan into random-coiled molecular chains, and then drop them into a poor solvent. By doing so, a firm network of submicron fibrils can be formed.
  • an alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide solution
  • the raw material ⁇ -1,3-glucan can be dissolved, it is then dropped into a poor solvent as shown in Comparative Examples described later. Even if it does, a strong network of submicron fibrils cannot be formed.
  • the starting ⁇ -1,3-glucan has the following formula (1): It is preferred to have a structure represented by In chemical formula (1), n represents an integer of 60 to 3,000. n is preferably 500 to 2,800, more preferably 700 to 2,500, even more preferably 800 to 2,200, and particularly preferably 1,000 to 2,000.
  • the raw material ⁇ -1,3-glucan is preferably derived from organisms, and more preferably derived from plants, from the viewpoint of reducing environmental load. Among them, it is preferable to use ⁇ -1,3-glucan separated from microalgae that synthesize ⁇ -1,3-glucan in cells as a raw material.
  • ⁇ -1,3-glucan separated from microalgae that synthesize ⁇ -1,3-glucan in cells as a raw material.
  • Euglena microalgae belonging to the Euglenoid phylum
  • Paramylon synthesized and accumulated by Euglena is usually ⁇ -1,3-glucan composed of 1500 to 2000 ⁇ -1,3 glucose bonds.
  • ⁇ -1,3-glucan such as paramylon can be separated from microalgae by a conventional method.
  • the ⁇ -1,3-glucan preferably comprises paramylon.
  • the ⁇ -1,3-glucan is paramylon.
  • ⁇ -1,3-glucans can include paramylon and ⁇ -1,3-glucans other than paramylon.
  • Aprotic solvents include, for example, acetone, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) and the like.
  • the ionic liquid include known ionic liquids obtained by combining a positively charged compound and a negatively charged compound, examples of which include 1-allyl-3-methylimidazolium chloride and 1-ethyl-3-methylimidazolium.
  • Deep eutectic solvents include, for example, choline chloride-zinc chloride.
  • the good solvent preferably contains dimethylsulfoxide (DMSO), and a mixed solvent of dimethylsulfoxide (DMSO) and other aprotic solvents can also be used.
  • a mixed solvent of dimethylsulfoxide (DMSO) and methanol; a mixed solvent of dimethylsulfoxide (DMSO) and water can also be used.
  • the good solvent contains N,N-dimethylacetamide, it is preferable to use a mixed solvent of N,N-dimethylacetamide and lithium chloride (inorganic salt).
  • the method of dissolving the raw material ⁇ -1,3-glucan in the good solvent is not limited. , 10 to 60° C., preferably 20 to 30° C., for 1 to 72 hours, preferably 10 to 24 hours, for dissolution.
  • the concentration of starting ⁇ -1,3-glucan in the ⁇ -1,3-glucan solution is preferably 1 to 12% by weight, more preferably 4 to 10% by weight.
  • Step 1 ⁇ -1,3-glucan bead preparation step
  • a ⁇ -1,3-glucan solution containing ⁇ -1,3-glucan and one or more selected from an aprotic solvent and an ionic liquid is dropped into a poor solvent to obtain ⁇ -1,3- Obtain glucan beads.
  • ⁇ -1,3-glucan solution is dropped into the poor solvent, spherical particles containing ⁇ -1,3-glucan (herein, also referred to as “ ⁇ -1,3-glucan beads”) are immediately formed. is formed.
  • “Poor solvent” here means a solvent that does not dissolve ⁇ -1,3-glucan.
  • poor solvents include water; alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, and 2-propanol; halogen solvents such as chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, and 1,2-dichloroethane; ethyl acetate, acetonitrile, tetrahydrofuran, and pyridine. , acetone, DMF, petroleum ether, toluene, and the like.
  • the poor solvent preferably contains alcohol, more preferably ethanol.
  • the poor solvent can be a mixed solvent of water and alcohol.
  • the poor solvent can be a mixed solvent of different types of alcohol (eg, a mixed solvent of ethanol and methanol).
  • the step of producing ⁇ -1,3-glucan beads is preferably carried out at 4 to 60°C, more preferably 10 to 40°C, more preferably 20 to 30°C, while stirring the poor solvent. is more preferred.
  • the total drop amount of the ⁇ -1,3-glucan solution is not limited, and can be, for example, 0.01 to 10 g per 50 mL of poor solvent.
  • the size of the droplet is not limited, and can be determined according to the size required for the resulting ⁇ -1,3-glucan beads and the mouth size of the device such as a pipette or nozzle to be used.
  • it preferably includes soaking the ⁇ -1,3-glucan beads in a poor solvent.
  • a poor solvent For example, after the ⁇ -1,3-glucan solution is dropped into the poor solvent, the resulting ⁇ -1,3-glucan beads are left immersed in the poor solvent, preferably while the poor solvent is being stirred. is preferred.
  • the poor solvent can easily permeate into the ⁇ -1,3-glucan beads, forming a stronger network. can.
  • the time for immersing the ⁇ -1,3-glucan beads in the poor solvent is preferably 0.1 to 72 hours, more preferably 0.5 to 10 hours, still more preferably 1 to 3 hours. .
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing how a network of submicron fibrils is formed when paramylon particles are used as the raw material ⁇ -1,3-glucan.
  • random-coil paramylon is formed in the ⁇ -1,3-glucan solution.
  • spherical particles beads
  • a high concentration of random-coiled ⁇ -1,3-glucan is contained in the beads.
  • the good solvent in the beads is gradually replaced with the poor solvent, and the random-coiled ⁇ -1,3-glucan encapsulated gradually comes into contact with the poor solvent.
  • ⁇ -1,3-glucan develops self-organizing ability and fibrillates.
  • the submicron fibrils are thicker than the conventional nanofibers with a diameter of 20 nm described in Non-Patent Document 1. is formed, and a plurality of submicron fibrils share constituent sites with each other to form a series of dense and highly crosslinked spherical networks (mesh structure) with few breaks.
  • the size of the ⁇ -1,3-glucan beads formed in step 1 depends on the size of the droplet when dropping the solution of ⁇ -1,3-glucan dissolved in the good solvent into the poor solvent. It can be adjusted to various sizes.
  • the size of the ⁇ -1,3-glucan beads can be 10 ⁇ m to 10 mm in average particle size, 0.5 to 5 mm, or 1 to 3 mm, depending on the size of the mouth of the pipette or nozzle. be able to. Larger spout equipment can also be used to produce beads with diameters on the order of centimeters.
  • the average particle size is obtained by measuring the diameter (maximum linear distance) of 10 arbitrary particles in a field of view of 2000 times with a scanning electron microscope, and taking the average value thereof.
  • FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of ⁇ -1,3-glucan beads obtained using paramylon particles.
  • FIG. 2(b) is an enlarged photograph of one particle in FIG. 2(a).
  • the ⁇ -1,3-glucan beads are rounded and substantially circular in plan view.
  • the diameter of the ⁇ -1,3-glucan beads shown in FIG. 2 is on the order of 1 millimeter, which is approximately 10 7 times larger than that of paramylon particles with a diameter of several microns.
  • the size of the constructed high-density and viaduct network (mesh structure) can also be on the order of centimeters.
  • FIGS. 3(a) to (e) are photographs of the same particles observed at different magnifications.
  • FIG. 4 is a photograph showing the state of formation of a submicron fibril network in a region of ⁇ -1,3-glucan beads different from that in FIG.
  • fibrils are formed inside the ⁇ -1,3-glucan beads, and a network in which the fibrils are bound together is formed.
  • the ⁇ -1,3-glucan beads are network structures aggregated in a spherical shape.
  • a fibril network is also formed on the surface of the particles. From these results, it was found that the ⁇ -1,3-glucan beads were fibrillated over the entire region including the inside and the surface, forming a high-density and highly crosslinked network.
  • networks partitioned by fibrils are densely packed, forming a high-density and highly crosslinked network.
  • Step 2 defibration treatment step
  • the ⁇ -1,3-glucan beads can be defibrated.
  • the fibrillation treatment the dense and submicron fiber network constructed in the ⁇ -1,3-glucan beads is fibrillated, and a network structure with relatively large meshes exposed on the surface can be obtained.
  • the defibration treatment includes, for example, fibrillation of ⁇ -1,3-glucan beads by shearing force, preferably by shearing in a poor solvent.
  • the poor solvent is as described above.
  • the poor solvent used in step 1 can be used as it is.
  • Shearing treatment is not limited and can be performed by a known method using a known device, for example, homogenization; water jet method, ball mill method, grinder method, etc. It can be a shearing treatment.
  • the fibrillation treatment preferably includes homogenizing the ⁇ -1,3-glucan beads in water. Homogenization can be performed using a known device such as a homogenizer.
  • the defibration treatment temperature is preferably 4 to 40°C.
  • the defibration treatment time is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 3 to 30 minutes, still more preferably 5 to 20 minutes.
  • FIG. 5 shows a scanning electron micrograph of the network structure obtained after the fibrillation treatment.
  • This network structure was obtained by dropping a ⁇ -1,3-glucan solution into a poor solvent, immersing it for 3 hours while stirring (Step 1), and homogenizing it in water for 20 minutes.
  • FIGS. 5(a)-(c) are photographs at magnifications of 100 ⁇ , 1000 ⁇ and 2000 ⁇ , respectively.
  • the scale shown in the lower right of FIG. 5 is 500 ⁇ m in FIG. 5(a), 50.0 ⁇ m in FIG. 5(b), and 20.0 ⁇ m in FIG. 5(c).
  • fibrils (submicron fibrils) having an average fiber diameter of more than 100 nm and less than 1000 nm are connected to each other and extend linearly to form a network structure by partitioning two or more adjacent networks. are doing. Each fibril is strung together to form a network structure. The individual fibrils are not entangled with each other and do not appear to be gathered in bundles. Fibrils are connected by sharing a part with other fibrils. Almost all fibrils are connected with other fibrils. Networks built by sharing fibril components are found everywhere.
  • the mesh structure shown in FIG. 5 has two or more adjacent meshes each partitioned by one or more fibrils. The network structure spreads like a honeycomb.
  • the mesh structure is formed by a series of large and small mesh holes.
  • the mesh structure has many small meshes with pore sizes of about 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the ratio of pores in the network structure shown in FIG. 5(c) is 90% or more as a ratio of the area obtained by binarizing with image processing software in the field of view of 64 ⁇ m ⁇ 48 ⁇ m in the scanning electron microscope. .
  • the number of discontinuities in the network structure shown in FIG. 5(c) is 10 or less in one field of view observed with a scanning electron microscope at a magnification of 2000.
  • Such structural features contribute to the improvement of the mechanical strength of the network, and are features not found in fibrous materials obtained by mechanical shearing of paramylon particles in the prior art. Furthermore, since a strong network is constructed, aggregation between submicron fibrils can be avoided.
  • the method for producing a network structure according to the present embodiment may optionally include a washing step, a drying step, a chemical modification step, etc. by known methods after step 2.
  • ⁇ -1,3-glucan beads fibrils containing ⁇ -1,3-glucan and having an average fiber diameter of more than 100 nm and less than 1000 nm are connected to each other and extend linearly to form a network. It contains a mesh structure with " ⁇ -1,3-glucan beads” means spherical particles containing ⁇ -1,3-glucan. "Spherical” means rounded when viewed from above. In one embodiment, it is preferable that the surface obtained by cutting one ⁇ -1,3-glucan bead so as to pass through the center be substantially circular regardless of the angle of the cutting. In one embodiment, the ⁇ -1,3-glucan beads are networks that are assembled into a spherical shape.
  • the ⁇ -1,3-glucan beads shown in FIGS. 2(a) and 2(b) are rounded and substantially circular in plan view.
  • the network structure inside the ⁇ -1,3-glucan beads is shown in FIGS. 3 and 4 and described above.
  • the description of ⁇ -1,3-glucan and other descriptions of ⁇ -1,3-glucan beads are also as described above.
  • the average particle size of the ⁇ -1,3-glucan beads is not limited, and can be adjusted according to the size of the mouth of pipettes, nozzles, and other instruments used during production.
  • the ⁇ -1,3-glucan beads can have an average particle size of 1-3 mm, or 0.5-5 mm.
  • the average particle size of ⁇ -1,3-glucan beads can be from 10 ⁇ m to 10 mm.
  • the average particle size is obtained by measuring the diameter (maximum linear distance) of 10 arbitrary particles in a field of view of 2000 times with a scanning electron microscope, and taking the average value thereof.
  • the method for producing ⁇ -1,3-glucan beads comprises ⁇ -1,3-glucan and ⁇ -1,3-glucan and one or more solvents selected from aprotic solvents and ionic liquids. It involves dropping the 3-glucan solution into the anti-solvent. The details are as described in step 1 ( ⁇ -1,3-glucan bead production step) in the method for producing a network structure.
  • the raw material ⁇ -1,3- A step of dissolving the glucan in a solvent containing one or more selected from an aprotic solvent and an ionic liquid may be included. The details are as described in the dissolution step in the method for producing the network structure.
  • Example 1 Paramylon dope (1) (1.0 g/DMSO 10 mL) Euglena gracilis (NIES-48, distributed by National Institute for Environmental Studies) was cultured in Koren-Hutner medium (pH 3.5) at 28° C. for 4 days, and the resulting Euglena cells were centrifuged and freeze-dried. The resulting dry powder was dispersed in a 0.25 mol/L sodium hydroxide aqueous solution and stirred at room temperature for 2.5 hours. The precipitated white solid was washed repeatedly with water to obtain paramylon particles. The paramylon particles were made into a dry powder by a freeze-drying method. It was confirmed to be highly pure paramylon by 13 C-NMR measurement (Bruker AVANCE 500).
  • paramylon dope (1) random-coil-shaped uniform solution containing paramylon, paramylon concentration: 10% by weight.
  • Paramylon dope (1) (1.38 g) was added dropwise to 50 mL of ethanol to form paramylon beads (step 1). Stir as it is, and after 1 hour and 3 hours, approximately 80 mg (wet weight) of paramylon beads are taken out, dispersed in 10 mL of Milli-Q water, and homogenized (Model No.
  • Step 2 AHG-160A, Shift Generator HT1008, Number of revolutions 13500 rpm, AS ONE). at room temperature (Step 2).
  • the paramylon beads taken out after 1 hour were homogenized for 20 minutes, and the paramylon beads taken out after 3 hours were homogenized for 10 minutes.
  • FIG. 6(a) is a scanning electron micrograph of a solid obtained by defibrating the paramylon beads obtained by dropping paramylon dope (1) into ethanol for 1 hour and then defibrating the beads for 20 minutes.
  • 6(b) is a scanning electron micrograph of a solid obtained by fibrillating the paramylon beads for 10 minutes, obtained by dropping the paramylon dope into (1) ethanol and then stirring the mixture for 3 hours.
  • a network composed of submicron fibrils with an average fiber diameter of 500 nm was confirmed, and a network structure was obtained.
  • Example 2 Paramylon dope (2) (0.5 g/DMSO 10 mL) 0.5 g of raw paramylon particles prepared in the same manner as in Example 1 was dispersed in 10 mL of DMSO and dissolved by stirring with a stirrer bar to obtain paramylon dope (2) (uniform solution containing random coil paramylon, paramylon concentration 5% by weight) was prepared. Paramylon dope (2) (1.07 g) was added dropwise to 50 mL of ethanol, and the resulting paramylon beads were stirred as they were, taken out after 4 hours, homogenized for 20 minutes, and examined with a scanning electron microscope (500x). confirmed. A scanning electron micrograph is shown in FIG. As shown in FIG. 7, a network composed of submicron fibrils with an average fiber diameter of 500 nm was confirmed, and a network structure was obtained.
  • Example 3 Paramylon dope (3) (1.2 g/DMSO 10 mL) 1.2 g of raw paramylon particles prepared in the same manner as in Example 1 were dispersed in 10 mL of DMSO and dissolved by stirring with a stirrer bar to obtain paramylon dope (3) (uniform solution containing random coil paramylon, paramylon concentration 12% by weight) was prepared. Paramylon dope (3) (1.36 g) was added dropwise to 50 mL of ethanol, and the resulting paramylon beads were stirred as they were, taken out after 3 hours, homogenized for 20 minutes, and examined with a scanning electron microscope (500x magnification). confirmed. A scanning electron micrograph is shown in FIG. As shown in FIG. 8, a network composed of submicron fibrils with an average fiber diameter of 500 nm was confirmed, and a network structure was obtained.
  • Example 4 Dried beads Paramylon beads prepared from paramylon dope (1) (1.0 g/DMSO 10 mL) prepared in the same manner as in Example 1 were air-dried to remove all DMSO contained in the beads to obtain dry beads. rice field. After 49 mg of dry beads were dispersed in 10 mL of Milli-Q water, the beads were homogenized, pulled out after 10 minutes, and the shape thereof was confirmed with a scanning electron microscope (500 times). A scanning electron micrograph is shown in FIG. As shown in FIG. 9, a network composed of submicron fibrils with an average fiber diameter of 500 nm was confirmed, and a network structure was obtained.
  • FIG. 12 A scanning electron micrograph (JSM-6060, JEOL, 500x) is shown in FIG. As shown in FIG. 12, only amorphous aggregates were confirmed. Therefore, in order to construct a submicron fibril network, dropping into a poor solvent such as ethanol included in the process of preparing paramylon beads is essential.
  • Example 5 Complex of polylactic acid and paramylon submicron fibril network (polylactic acid-paramylon submicron fibril network complex) 8.6 g of polylactic acid (NatureWorks Ingeo Biopolymer 10361D) and 0.96 g of a paramylon submicron fibril network prepared by vacuum-heat-drying the network structure obtained in the same manner as in Example 1 (100° C., 8 hours) was kneaded (185° C., 10 minutes) in Laboplastomill (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) equipped with a small segment mixer KF6 to obtain a composite of polylactic acid and paramylon submicron fibril network.
  • the complex of polylactic acid and paramylon submicron fibril network is a resin composition containing polylactic acid and paramylon submicron fibril network.
  • the elastic modulus (storage elastic modulus and loss elastic modulus) was measured with a viscoelasticity measuring device (MCR302, Anton Paar) while changing the measurement frequency from 0.01 Hz to 100 Hz.
  • the storage modulus and loss modulus of polylactic acid were measured.
  • the data are shown in FIG. In FIG. 13, "polylactic acid + fiber" represents a complex of polylactic acid and paramylon submicron fibril network.
  • the network structure according to the present embodiment has industrial applicability as, for example, a resin filler (reinforcing material), a functional separation membrane or other membrane materials, a biodegradable filler, a water-resistant network structure, or the like. have.

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Abstract

β－１，３グルカンを含むサブミクロンフィブリルによって形成されている新規な網状構造体及びその製造方法を提供する。β－１，３グルカンビーズ及びその製造を提供する。　β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造を含む、網状構造体とする。フィブリルが、一続きに繋がりつつ直線状又は曲線状に延びて網目を区画していることが好ましい。

Description

網状構造体及びその製造方法、並びにβ－１，３グルカンビーズ及びその製造方法
　本発明は、網状構造体及びその製造方法、並びにβ－１，３グルカンビーズ及びその製造方法に関する。
　近年、環境負荷が小さい天然由来の繊維として、パラミロンに代表されるβ－１，３－グルカンを原料とする繊維が注目されている。パラミロンは、ミドリムシが産生する貯蔵多糖であり、グルコース約２，０００個がβ－１，３結合でつながってできており、ミドリムシ細胞内では直径が数マイクロメートルの粒子として存在している。特許文献１には、パラミロン顆粒をせん断力によって繊維化して得られた繊維化パラミロンが提案されている。非特許文献１には、β－１，３－グルカンを水酸化ナトリウム水溶液中で一本鎖の状態（ランダムコイル状態）とした後に、水により水酸化ナトリウムの濃度を低下させてより安定な三重らせん構造を構築させてナノファイバーとする技術（希釈法）が記載されている。
国際公開第２０１８／１１６９３６号
Carbohydrate Polymers、2013年、第93巻、第499-505頁
　特許文献１の繊維化パラミロンは、複数の繊維状物が互いに絡み合うことによって寄り集まった状態になっているとされている。また、複数の繊維状物が集合して網状になった網目状構造を有するとされている。非特許文献１のナノファイバーは、パラミロンが本来有する自己組織化能に基づく集合体である。溶液中に分散しているランダムコイル状のパラミロンが寄り集まってナノファイバーを形成するが、その繊維径は数十ｎｍ程度で止まるので、繊維径が１００ｎｍを超えるサブミクロンフィブリルを形成することは難しい。また各ナノファイバーには分岐構造は見られず、各ナノファイバーはその構造の一部を他のナノファイバーと共有することもないため、網目構造を形成していない。
　本発明の課題は、β－１，３グルカンを含むサブミクロンフィブリルによって形成されている新規な網状構造体及びその製造方法を提供することにある。本発明の別の課題は、β－１，３グルカンビーズ及びその製造を提供することにある。
　本発明は以下の態様を有する。
［１］β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造を含む、網状構造体。
［２］前記フィブリルが、一続きに繋がりつつ直線状又は曲線状に延びて網目を区画している、［１］に記載の網状構造体。
［３］前記フィブリルが、分岐しながら線状に延びて網目を区画している、［１］又は［２］に記載の網状構造体。
［４］前記フィブリルが、前記分岐と分岐との間において他の前記フィブリルと分離されている、［３］に記載の網状構造体。
［５］前記網目構造が、２以上の前記網目が連なって形成されている、［１］から［４］のいずれかに記載の網状構造体。
［６］前記網目構造が、３以上の前記網目が互いに接して形成されている、［１］から［５］のいずれかに記載の網状構造体。
［７］前記網目構造における前記フィブリルの端部の数が、走査電子顕微鏡によって２０００倍で観察した１視野において１０個以下である、［１］から［６］のいずれかに記載の網状構造体。
「８］［１］から［７］のいずれかに記載の網状構造体の製造方法であり、
　原料β－１，３－グルカン及び良溶媒を含むβ－１，３－グルカン溶液を、貧溶媒中に滴下してβ－１，３－グルカンビーズを得ることを含む、製造方法。
［９］β－１，３－グルカンビーズを解繊処理することをさらに含む、［８］に記載の製造方法。
［１０］良溶媒が、非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上の溶媒を含む、［８］又は［９］に記載の製造方法。
［１１］貧溶媒が、アルコールを含む、［８］から［１０］のいずれかに記載の製造方法。
［１２］解繊処理が、貧溶媒中でせん断処理することを含む、［８］から［１１］のいずれかに記載の製造方法。
［１３］β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造を含む、β－１，３－グルカンビーズ。
［１４］原料β－１，３－グルカン及び良溶媒を含むβ－１，３－グルカン溶液を、貧溶媒中に滴下することを含む、β－１，３－グルカンビーズの製造方法。
　本発明によれば、β－１，３グルカンを含むサブミクロンフィブリルによって形成されている新規な網状構造体及びその製造方法を提供することができる。本発明によれば、β－１，３グルカンビーズ及びその製造を提供することができる。
パラミロン粒子からスタートしてサブミクロンフィブリルによる網目構造が形成される様子を示す模式図である。 β－１，３－グルカンビーズの一例を示す写真である。（ａ）は家庭用デジタルカメラによる写真であり、（ｂ）は５０倍の走査電子顕微鏡写真である。 β－１，３－グルカンビーズの断面の走査電子顕微鏡写真である。（ａ）は５０倍の写真であり、（ｂ）は２０００倍の写真であり、（ｃ）は３０００倍の写真であり、（ｄ）は５０００倍の写真であり、（ｅ）は１００００倍の写真である。 β－１，３－グルカンビーズの図３の領域よりも中央側に位置する領域の断面の２０００倍の走査電子顕微鏡写真である。 β－１，３－グルカンビーズを解繊処理した後に得られた網状構造体の一例の走査電子顕微鏡写真である。（ａ）は１００倍の写真であり、（ｂ）は１０００倍の写真であり、（ｃ）は２０００倍の写真である。 実施例１で得られた網状構造体の５００倍の走査電子顕微鏡写真である。（ａ）は、パラミロンビーズをエタノール中に１時間浸漬した後２０分間解繊処理して得られた網状構造体の写真であり、（ｂ）は、パラミロンビーズをエタノール中に３時間浸漬した後１０分間解繊処理して得られた網状構造体の写真である。 実施例２で得られた網状構造体の５００倍の走査電子顕微鏡写真である。 実施例３で得られた網状構造体の５００倍の走査電子顕微鏡写真である。 実施例４で得られた網状構造体の５００倍の走査電子顕微鏡写真である。 比較例１で得られたものの２０００倍の走査電子顕微鏡写真である。 比較例２で得られたものの５００倍の走査電子顕微鏡写真である。 比較例３で得られたものの５００倍の走査電子顕微鏡写真である。 ポリ乳酸－パラミロンサブミクロンフィブリルネットワーク複合体の貯蔵弾性率及び損失弾性率の周波数依存性に関するグラフである。
　以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜変更を加えて実施することができる。一実施形態について記載した特定の説明が他の実施形態についても当てはまる場合には、他の実施形態においてはその説明を省略している場合がある。
［網状構造体］
　本実施形態に係る網状構造体は、β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリル（本明細書において、「サブミクロンフィブリル」、又は単に「フィブリル」ともいう）が、互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造（以下、「ネットワーク」ともいう）を含む。このような特徴を有する網状構造体はこれまで知られていない。
　「網状構造体」は、少なくとも、表面及び／又は内部の一部に、走査電子顕微鏡によって１００～１００００倍の少なくとも１以上の倍率で観察可能な網目構造を有する物品のことを意味している。
　「網目構造」は、網目が２以上集まって構成されている。
　「網目」は、走査電子顕微鏡によって１００～１００００倍の少なくとも１以上の倍率で観察したときに、フィブリルと、フィブリルに取り囲まれた孔と、で構成されている。走査電子顕微鏡写真において、フィブリルは線状の領域として観察され、孔は暗い影として観察される。網目の孔の形状は、限定されず、円形状、細長い円形状、まゆ形状、多角形状において角が丸みを帯びている形状等を含み得る。
　「繋がりつつ線状に延びて」は、フィブリル同士が互いに一部を共有しあって線状に延びていることを意味している。フィブリルが寄り集まったり絡まりあったりして物理的に接しているだけの状態は、フィブリル同士は繋がっていない。
　「区画している」は、フィブリルが領域を区切っていることを意味している。隣り合う網目は、少なくとも一部において１以上のフィブリルを共有している。
　フィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造は、水中又は樹脂中に分散させた場合でも崩れにくい強固なネットワークであることから、優れた強度を有する網状構造体とすることができる。また、フィブリルは既にネットワークを形成しているので、さらに凝集することがなく、水中又は樹脂中に分散させた場合に凝集しにくい。その結果、水中又は樹脂中における分散性が優れている網状構造体とすることができる。
　これに対して、パラミロン粒子は、繊維径が４ｎｍ程度の独立した繊維状物が平行に配列してできていることが知られており（例えば、Amer. J. Bot., 74(6), 877 (1987)等）、パラミロン粒子内では繊維状物は密なネットワークを構築しているわけではない。そのため、従来のトップダウン法により製造された、繊維状物同士が単に物理的に絡み合っている状態の繊維状パラミロンは、例えば水溶液中での分散した状態ではその絡み合いは絶えず変化しており、外力が加えられた場合、外力に対する繊維状物の機械的安定性は低い。
（フィブリル）
　フィブリルは、β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満である。平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルは、サブミクロンフィブリルとも呼ばれる。フィブリルは、β－１，３－グルカンを繊維状化したものであることが好ましい。
　β－１，３－グルカンは、グルコースがβ－１，３結合で連結された構造を有する多糖を意味している。すなわち、β－１，３－グルカンは、グルコースの１位と別のグルコースの３位とがβ－１，３－グルコシド結合を形成している構造を有している。「β－１，３－グルカン」との用語には、β－１，３－グルカン及びその誘導体を含む。一実施形態において、誘導体は、β－１，３－グルカンが有する１以上の水酸基の水素原子が他の基で置換されたものであり得る。β－１，３－グルカンは、主に藻類や菌類などにより生産される。
　一実施形態において、β－１，３－グルカンは、以下の式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
で示される構造を有することが好ましい。
　化学式（１）中、ｎは６０～３，０００の整数を表す。ｎは５００～２，８００が好ましく、７００～２，５００がより好ましく、８００～２，２００がさらに好ましく、１，０００～２，０００が特に好ましい。なお、ユーグレナが合成及び蓄積するパラミロンは、通常１５００～２０００個のグルコースがβ－１，３結合しているβ－１，３－グルカンである。
　一実施形態において、β－１，３－グルカンは、パラミロンを含むことが好ましい。一実施形態において、β－１，３－グルカンは、パラミロンである。一実施形態において、β－１，３－グルカンは、パラミロンと、パラミロン以外のβ－１，３－グルカンを含むことができる。
　フィブリルの平均繊維径は、１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であり、好ましくは２００～９９０ｎｍであり、より好ましくは３００～９５０ｎｍであり、さらに好ましくは４００～９５０ｎｍであり、よりさらに好ましくは４３０～９００ｎｍであり、特に好ましくは４３０～７００ｎｍである。
　平均繊維径は、走査電子顕微鏡で２０００倍の視野において、任意の２０本のフィブリルについて３か所ずつ繊維幅を計測し、その平均値とする。なお、本明細書において、網目構造における一つの分岐ともう一つの分岐との間に延びるフィブリルを、１本のフィブリルと数える。
　非特許文献１のような従来のボトムアップ法で製造されたナノファイバーは、ランダムコイル状のβ－１，３－グルカンの３分子が水中で三重らせん構造を形成し、さらにそれらが束状に自己集合して形成されたものであり、その太さは数ｎｍ～数十ｎｍ程度である。本実施形態に係る網状構造体においては、ナノファイバーがさらに集合することで従来のナノファイバーよりも太いサブミクロンフィブリルとなり、さらに、長さ方向に延びるように互いに繋がることによって網目構造を形成している。
　特許文献１のような従来のトップダウン法で製造された繊維化パラミロンは、直径数マイクロメートルのパラミロン粒子を機械的せん断により解繊することにより得られているので、一つ一つの繊維状物の長さはパラミロン粒子を構成する天然状態の繊維状物の長さを超えるものではない。本発明者が、パラミロン粒子を溶媒（溶媒名：ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ））に浸すことで解繊して得られた、一本鎖状態のナノファイバーの走査プローブ顕微鏡写真を撮影して観察したところ、その長さはおおよそ３μｍ程度であり、幅は約４０ｎｍであった。また、トップダウン法で製造された繊維化パラミロンは、せん断力により繊維化されたものであるので、ボトムアップ法における自己組織化のような、各繊維状物が互いの一部を共有するプロセスを経ていない。すなわち、トップダウン法で製造された繊維化パラミロンは、フィブリルが互いに繋がることにより線状に延びて網目構造を形成することはできない。
　特許文献１のような従来のトップダウン法で製造された繊維化パラミロンは、複数の繊維状物が互いに絡み合うことによって寄り集まった状態になっているだけであるので、繊維状物同士は繋がっていない、顕微鏡で観察したときに網目構造に切れ目（繊維状物の端部）が多く存在する、各繊維状物間の隙間が少ない等の特徴がある。
　一実施形態において、フィブリルは、一続きに繋がりつつ直線状又は曲線状に延びて網目を区画していることが好ましい。一実施形態において、フィブリルは、一連となって網目構造を形成していることが好ましい。「一連となって網目構造を形成している」は、フィブリルが連続的に配列して一つの網目構造を形成していることを意味している。
　一実施形態において、走査電子顕微鏡によって５００倍（好ましくは２０００倍）で観察したときに各フィブリル間の境界が観察されないことが好ましい。
　一実施形態において、フィブリルは、分岐しながら線状に延びて網目を区画していることが好ましい。この場合、網目構造は２以上の分岐を有している。分岐しながら線状に延びていることにより、２以上の隣接する網目を区画しやすい。
　この実施形態において、フィブリルは、分岐と分岐との間において他のフィブリルと分離されていることが好ましい。フィブリルが分岐と分岐との間において他のフィブリルと分離されている場合、フィブリル同士は絡まりあっていない。隣り合う分岐間の直線距離は、限定されず、好ましくは０．５～１００μｍであり、より好ましくは０．５～１００μｍであり、より好ましくは０．５～５０μｍであり、さらに好ましくは２～２０μｍである。
　一実施形態において、フィブリルは、互いに絡み合っていないことが好ましい。一実施形態において、フィブリルは、走査電子顕微鏡によって５００倍（より好ましくは２０００倍）で観察したときに分岐と分岐との間において１本の繊維状物として観察されることが好ましい。１本の繊維状物として観察される場合、フィブリル同士は絡まりあっていない。
　一実施形態において、フィブリルは、他のフィブリルとの間に幅方向において空間を形成しながら延びていてもよい。他のフィブリルとの間に幅方向において空間を形成している場合、フィブリル同士は絡まりあっていない。空間は、環状領域であってよく、不定形領域であってよく、矩形領域であってもよい。
　一実施形態において、フィブリルは、切れ目なく繋がって網目構造を形成していることが好ましい。
（網目構造）
　網目構造は、フィブリルによって区画される２以上の網目によって形成されている。網目構造は、フィブリルによって区画される網目が多数寄り集まった状態であることが好ましい。網目が多数寄り集まっている場合は、より強固なネットワークを有する網状構造体とすることができる。フィブリルによって区画される網目が多数寄り集まった状態の網目構造として、以下のような実施形態が挙げられる：
　すなわち、一実施形態において、網目構造は、フィブリルによって区画される２以上の網目が連なって形成されていることが好ましい。「２以上の網目が連なって形成されている」とは、ここでは隣接する２以上の網目が連続的に配列して一つの網目構造が形成されていることを意味する。一実施形態において、網目構造は、２以上の異なる大きさの網目が隣接して配置されていてもよい。
　一実施形態において、網目構造は、３以上の網目が互いに接していることが好ましい。
　一実施形態において、網目構造は、網目が密集した構造を有していることが好ましい。「密集した」は、網目（網目の孔）が数多寄り集まっていることを意味している。
　一実施形態において、網目は、平面方向と、平面方向に対してある角度で交わる１以上の方向と、に延びて配置されていることが好ましい。平面方向と、平面方向に対してある角度で交わる１以上の方向と、に延びて配置されている網目により構成される網目構造は、四方八方に網目が多数寄り集まっている網目構造であるといえる。
　特許文献１のような従来のトップダウン法で製造された繊維化パラミロンは、複数の繊維状物が互いに絡み合うことによって寄り集まった状態になっており、２以上の隣接した網目を有する網目構造を有しない。
　非特許文献１のような従来のボトムアップ法で製造されたナノファイバーは、各ナノファイバーが束となって集合したり絡まり合ったりしているが、２以上の隣接した網目を有する網目構造を有しない。
　網目が多数寄り集まった網目構造は、網目の孔の割合が多い。一実施形態において、網目構造における網目の孔の割合が、走査電子顕微鏡における６４マイクロメートル×４８マイクロメートルの視野において画像処理ソフトで二値化して得られる面積の割合として、好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９５％以上である。
　一方、後述するβ－１，３－グルカンビーズのように、球状に集合している網状構造体は、表面に近い領域において、網目の孔は押しつぶされていることがある。一実施形態において、網目構造における網目の孔の割合が、走査電子顕微鏡における６４マイクロメートル×４８マイクロメートルの視野において画像処理ソフトで二値化して得られる面積の割合として、５０％以下であり得る。
　一実施形態において、網目の孔の大きさは、内径の最大距離として、０．５～１００μｍであることが好ましく、０．５～５０μｍであることがより好ましく、０．５～２０μｍであることがさらに好ましい。一実施形態において、１μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ～１μｍ程度の小さい孔の割合が多いことがさらに好ましい。小さい孔が多い網目構造を有することにより、より強固なネットワーク（網目構造）を有する網状構造体とすることができる。
　一実施形態において、網目構造におけるフィブリルの端部の数が、走査電子顕微鏡によって２０００倍で観察した１視野において、好ましくは１０個以下であり、より好ましくは８個以下であり、さらに好ましくは５個以下であり、特に好ましくは０個である。フィブリルの端部の数が１０個以下である場合は、フィブリル同士の切れ目の数が少なく、より強固なネットワーク（網目構造）を有する網状構造体とすることができる。
（網状構造体）
　網状構造体は、少なくとも、表面及び／又は内部の一部に、走査電子顕微鏡によって１００～１００００倍の少なくとも１以上の倍率で観察可能な網目構造を有する物品である。網状構造体は、上記した網目構造を１以上含む。網状構造体は、上記した網目構造の他に、網目を有していない領域を有していてもよく、フィブリル同士が隙間なく密集した領域や、フィブリル同士が絡まり合っている領域などを有していてもよい。
　網状構造体の大きさは、限定されず、用途に応じた大きさとすることができる。一実施形態において、網状構造体の形状は、ビーズ状、粉末状やシート状（膜状）、またはそれらが混在した形状などの種々の形状を取り得る。例えば、網状構造体は、平均粒径が１～３ｍｍ、又は０．５～５ｍｍの粉末状、球状粒子（ビーズ）及び／又はその破断物を含み得る。平均粒径は、走査電子顕微鏡で２０００倍の視野において、任意の１０個の網状構造体について直径（最大の直線距離）を計測し、その平均値とする。一実施形態において、網状構造体は、非限定的に、１００～１０００ｍｍ×１００～１０００ｍｍの膜状であり得る。
（用途）
　本実施形態に係る網状構造体は、凝集しにくく水中又は樹脂中での分散性に優れているので、例えば、樹脂用フィラー（補強材）として好ましく用いることができる。
　本実施形態に係る網状構造体は、フィブリル同士が繋がっているので、フィブリル同士が互いに一部を共有して結合しており、機械的強度の高い高密度・高架橋ネットワークとなっている。機械的強度に優れているので、機能性分離膜やその他の膜材料として好ましく用いることができる。
　本実施形態に係る網状構造体は、天然成分率が１００％のサブミクロンフィブリルネットワークであるので、生分解性のフィラーとして用いることができる。さらに、水中でも強固なネットワークを維持することができるので、耐水性も備えている。よって、耐水性網状構造体として用いることができる。
［網状構造体の製造方法］
　本実施形態に係る網状構造体の製造方法においては、パラミロン粒子等の原料β－１，３－グルカンを構成する天然型β－１，３－グルカンナノファイバーをそのまま繊維の構成成分として利用するのではなく、これを良溶媒にいったん溶解してコンホメーションがランダムコイルであるβ－１，３－グルカン溶液としたものを貧溶媒に滴下することにより、ランダムコイル状のβ－１，３－グルカンが高濃度の状態で球状空間に収容されたビーズを調製し、ビーズ内で網状構造を形成させる。
　すなわち、本実施形態に係る網状構造体の製造方法は、
　（工程１）原料β－１，３－グルカンと、非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上の溶媒と、を含むβ－１，３－グルカン溶液（以下、単に「β－１，３－グルカン溶液」ともいう）を、貧溶媒中に滴下してβ－１，３－グルカンビーズを得ること
を含む。
（溶解工程）
　本実施形態に係る網状構造体の製造方法は、工程１に先立って、必要に応じて、β－１，３－グルカン溶液を準備する工程を有していてもよい。β－１，３－グルカン溶液は、原料β－１，３－グルカンを、良溶媒中に溶解させることにより得ることができる。「良溶媒」は、原料β－１，３－グルカンを溶解することができる溶媒を意味する。
　良溶媒としては、非プロトン性溶媒、イオン性液体、及び深共晶溶媒等が挙げられる。良溶媒は、これらから選ばれる１以上を含むことが好ましく、非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上の溶媒を含むことがより好ましく、非プロトン性溶媒を含むことがさらに好ましい。
　非プロトン性溶媒、イオン性液体及び深共晶溶媒は、原料β－１，３－グルカンをランダムコイル状の分子鎖に解繊して溶解することができ、かつ、その後に貧溶媒中に滴下することでサブミクロンフィブリルによる強固なネットワークを形成することができる。これに対して、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ溶液を用いる場合は、原料β－１，３－グルカンを溶解することはできるものの、後述する比較例に示すように、その後に貧溶媒中に滴下したとしてもサブミクロンフィブリルによる強固なネットワークを形成することができない。
　一実施形態において、原料β－１，３－グルカンは、以下の式（１）：
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
で示される構造を有することが好ましい。
　化学式（１）中、ｎは６０～３，０００の整数を表す。ｎは５００～２，８００が好ましく、７００～２，５００がより好ましく、８００～２，２００がさらに好ましく、１，０００～２，０００が特に好ましい。
　原料β－１，３－グルカンは、環境負荷低減の点から、生物由来のものが好ましく、植物由来のものがより好ましい。中でも、細胞内でβ－１，３－グルカンを合成する微細藻類から分離したβ－１，３－グルカンを原料として用いることが好ましい。微細藻類としては、ユーグレナ（ユーグレナ植物門に属する微細藻類）が好ましい。ユーグレナは、培養が容易であり、成長サイクルも早いことに加えて、パラミロン粒子を細胞内に大量に蓄積するためである。ユーグレナが合成して蓄積するパラミロンは、通常１５００～２０００個のグルコースがβ－１，３結合してなるβ－１，３－グルカンである。パラミロン等のβ－１，３－グルカンの微細藻類からの分離は、常法により行うことができる。
　一実施形態において、β－１，３－グルカンは、パラミロンを含むことが好ましい。一実施形態において、β－１，３－グルカンは、パラミロンである。一実施形態において、β－１，３－グルカンは、パラミロンと、パラミロン以外のβ－１，３－グルカンを含むことができる。
　非プロトン性溶媒としては、例えば、アセトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等が挙げられる。
　イオン液体としては、正電荷の化合物と負電荷の化合物との組み合わせによる公知のイオン液体が挙げられ、その一例として、１－アリル－３－メチルイミダゾリウムクロリド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセテート、Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－（２－メトキシエチル）－Ｎ－メチルアンモニウム　２－メトキシアセテート等が挙げられる。
　深共晶溶媒としては、例えば、コリンクロリド－塩化亜鉛等が挙げられる。
　一実施形態において、良溶媒は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を含むことが好ましく、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）と他の非プロトン性溶媒との混合溶媒を用いることもできる。例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）とメタノールとの混合溶媒；ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）と水との混合溶媒を用いることもできる。
　一実施形態において、良溶媒がＮ，Ｎ－ジメチルアセトアミドを含む場合は、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドと塩化リチウム（無機塩）との混合溶媒を用いることが好ましい。
　原料β－１，３－グルカンを良溶媒中に溶解させる方法は、限定されず、例えば、原料β－１，３－グルカンを良溶媒中に入れ、必要に応じてマグネチックスターラー等を用いて、１０～６０℃、好ましくは２０～３０℃で、１～７２時間、好ましくは１０～２４時間攪拌することで溶解させることができる。
　β－１，３－グルカン溶液中の原料β－１，３－グルカンの濃度は、好ましくは１～１２重量％であり、より好ましくは４～１０重量％である。
（工程１：β－１，３－グルカンビーズ作製工程）
　工程１では、β－１，３－グルカンと非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上とを含むβ－１，３－グルカン溶液を貧溶媒中に滴下してβ－１，３－グルカンビーズを得る。β－１，３－グルカン溶液を貧溶媒中に滴下すると、速やかに、β－１，３－グルカンを含む球状の粒子（本明細書において、「β－１，３－グルカンビーズ」ともいう）が形成される。
　「貧溶媒」は、ここではβ－１，３－グルカンを溶解しない溶媒を意味している。貧溶媒としては、水；及びメタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、２－プロパノール等のアルコール；クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，２－ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒；酢酸エチル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ピリジン、アセトン、ＤＭＦ、石油エーテル、トルエン等が挙げられる。一実施形態において、貧溶媒は、アルコールを含むことが好ましく、エタノールを含むことがより好ましい。一実施形態において、貧溶媒は、水とアルコールとの混合溶媒を用いることができる。一実施形態において、貧溶媒は、異なる種類のアルコールの混合溶媒（例えばエタノールとメタノールとの混合溶媒）を用いることができる。
　β－１，３－グルカンビーズの作製工程は、好ましくは貧溶媒を撹拌しながら、４～６０℃で行うことが好ましく、１０～４０℃で行うことがより好ましく、２０～３０℃で行うことがさらに好ましい。
　β－１，３－グルカン溶液の総滴下量は、限定されず、例えば貧溶媒５０ｍＬ当たり０．０１～１０ｇとすることができる。
　液滴の大きさは、限定されず、得られるβ－１，３－グルカンビーズに求められる大きさに応じて、使用するピペットやノズル等の器具の口の大きさによって決めることができる。
　一実施形態において、β－１，３－グルカンビーズを貧溶媒中に浸漬することを含むことが好ましい。例えば、β－１，３－グルカン溶液を貧溶媒中に滴下した後、好ましくは貧溶媒を撹拌した状態で、得られたβ－１，３－グルカンビーズを貧溶媒中に浸漬したままにすることが好ましい。β－１，３－グルカンビーズを貧溶媒中に浸漬することで、貧溶媒をβ－１，３－グルカンビーズのより内部まで容易に浸透させることができ、より強固なネットワークを形成することができる。
　β－１，３－グルカンビーズを貧溶媒中に浸漬する時間は、好ましくは０．１～７２時間であり、より好ましくは０．５～１０時間であり、さらに好ましくは１～３時間である。
　図１は、原料β－１，３－グルカンとしてパラミロン粒子を用いた場合の、サブミクロンフィブリルによるネットワークが形成される様子を示す模式図である。図１に示すように、β－１，３－グルカン溶液中では、ランダムコイル状のパラミロンが形成されている。このβ－１，３－グルカン溶液を貧溶媒中に滴下することで、球状の粒子（ビーズ）が形成される。ビーズ中には、ランダムコイル状のβ－１，３－グルカンが高濃度で収容されている。ビーズ中の良溶媒は、徐々に貧溶媒に置換され、内包されたランダムコイル状のβ－１，３－グルカンが貧溶媒と徐々に接触する。これにより、β－１，３－グルカンは自己組織化能を発現して繊維化する。ビーズ内にはランダムコイル状のβ－１，３－グルカンが高濃度の状態で収容されているので、非特許文献１に記載の直径２０ナノメートルの従来のナノファイバーよりも太い、サブミクロンフィブリルが形成され、かつ複数のサブミクロンフィブリルが互いに構成部位を共有しながら一連となって切れ目の少ない高密度かつ高架橋な球状のネットワーク（網目構造）が形成される。
　工程１において形成されるβ－１，３－グルカンビーズの大きさは、β－１，３－グルカンが良溶媒中に溶解した溶液を貧溶媒中に滴下する際の液滴の大きさによって、種々の大きさに調整することができる。例えば、β－１，３－グルカンビーズの大きさは、ピペットやノズルの口の大きさによって、平均粒径が１０μｍ～１０ｍｍとすることができ、０．５～５ｍｍ、又は１～３ｍｍとすることができる。さらに大きい注ぎ口の機器を使用することで、センチメートル単位の直径を有するビーズを作製することもできる。ビーズの大きさを調整することで、得られる網状構造体の大きさを調整することができる。平均粒径は、走査電子顕微鏡で２０００倍の視野において、任意の１０個について直径（最大直線距離）を計測し、その平均値とする。
　図２に、パラミロン粒子を用いて得られたβ－１，３－グルカンビーズの走査電子顕微鏡写真を示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）中の一粒子の拡大写真である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、β－１，３－グルカンビーズは、平面視において丸みを帯びており、略円形状である。図２に示すβ－１，３－グルカンビーズの直径は１ミリメートル程度であり、直径数マイクロのパラミロン粒子と比較しておおよそ１０７倍大きい。これにより、構築される高密度かつ高架橋ネットワーク（網目構造）の大きさもセンチメートルオーダーとすることができる。
　図３，４に、パラミロン粒子を用いて得られたβ－１，３－グルカンビーズの断面の走査電子顕微鏡写真を示す。図３，４は、パラミロン粒子を用いて得られたβ－１，３－グルカンビーズをナイフで割断した後、液体窒素で急速凍結して走査電子顕微鏡で観察した写真である。図３（ａ）～（ｅ）は、同じ粒子について異なる拡大率で観察した写真である。図４は、β－１，３－グルカンビーズの図３とは異なる領域においてサブミクロンフィブリルのネットワークの形成状況を観察した写真である。
　図３（ａ）～（ｅ）に示すように、β－１，３－グルカンビーズの内部では、フィブリルが形成されていると共に、フィブリル同士が結合したネットワークが形成されている。つまり、β－１，３－グルカンビーズは、球形状に集合している網状構造体である。
　図３（ｂ）～（ｄ）に示すように、粒子の表面においてもフィブリルのネットワークが形成されている。これらの結果から、β－１，３－グルカンビーズは内部及び表面を含む全領域に亘ってフィブリル化が進行し、高密度かつ高架橋なネットワークが形成されていることが分かった。
　図４に示すように、β－１，３－グルカンビーズ内には、フィブリルによって区画される網目が密集しており、高密度かつ高架橋なネットワークが形成されている。
（工程２：解繊処理工程）
　必要に応じて、上記工程１に続き、β－１，３－グルカンビーズを解繊処理することができる。解繊処理することより、β－１，３－グルカンビーズ中に構築された高密度かつサブミクロンファイバーネットワークが解繊され、比較的大きな網目が表面に露出した網状構造体を得ることができる。
　解繊処理は、例えば、β－１，３－グルカンビーズをせん断力により解繊することが挙げられ、貧溶媒中でせん断処理することにより行うことが好ましい。貧溶媒については、上記のとおりである。工程１に引き続き工程２を行う場合は、工程１で用いた貧溶媒をそのまま用いることができる。
　せん断処理は、限定されず、公知の機器を使用した公知の方法によって行うことができ、例えば、ホモジナイズ処理；ウォータージェット法、ボールミル法、グラインダー法などの粉砕・粉末化処理；等の、機械的せん断処理とすることができる。
　一実施形態において、解繊処理は、β－１，３－グルカンビーズを水中でホモジナイズ処理することを含むことが好ましい。ホモジナイズ処理は、ホモジナイザー等の公知の機器を使用して行うことができる。
　解繊処理温度は、好ましくは４～４０℃である。解繊処理時間は、好ましくは１～６０分であり、より好ましくは３～３０分であり、さらに好ましくは５～２０分である。
　図５に、解繊処理後に得られた網状構造体の走査電子顕微鏡写真を示す。この網状構造体は、β－１，３－グルカン溶液を貧溶媒中に滴下した後、撹拌しながら３時間浸漬し（工程１）、水中で２０分間ホモジナイズ処理して得られたものである。図５（ａ）～（ｃ）は、倍率がそれぞれ、１００倍、１０００倍、又は２０００倍の写真である。図５の右下に記載されているスケールは、図５（ａ）は５００μｍであり、図５（ｂ）は５０．０μｍであり、図５（ｃ）は２０．０μｍである。
　図５に示す網状構造体は、平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリル（サブミクロンフィブリル）が互いに繋がりつつ線状に延びて２以上の隣接する網目を区画することにより網目構造を形成している。各フィブリルは一連となって網目構造を形成している。各フィブリルは互いに絡み合っておらず、束状に集合している様子も見られない。フィブリルは、他のフィブリルと一部を共有して繋がっている。ほぼすべてのフィブリルは、他のフィブリルと連結している。フィブリルの構成部位の共有により構築された網目が至る所に見られる。
　図５に示す網目構造は、１以上のフィブリルにそれぞれ区画された２以上の隣接した網目を有している。網目構造は、ハチの巣状に広がっている。網目構造は、大小数多の網目の孔が連なって形成されている。網目構造は、孔の大きさが０．５μｍ～２０μｍ程度の小さい網目が多く存在している。図５（ｃ）に示す網目構造における網目の孔の割合は、走査電子顕微鏡における６４マイクロメートル×４８マイクロメートルの視野において画像処理ソフトで二値化して得られる面積の割合として９０％以上である。図５（ｃ）に示す網目構造の切れ目の数は、走査電子顕微鏡によって２０００倍で観察した１視野において１０個以下である。
　このような構造的特徴は、ネットワークの機械的強度の向上に貢献するものであり、従来技術であるパラミロン粒子の機械的せん断により得られる繊維状物には見られない特徴である。さらには強固なネットワークを構築しているため、サブミクロンフィブリル同士の凝集も回避できる。
（その他の工程）
　本実施形態に係る網状構造体の製造方法は、必要に応じて、工程２の後に、公知の方法による、洗浄工程、乾燥工程、化学変性工程等を有していてよい。
［β－１，３－グルカンビーズ］
　本実施形態に係るβ－１，３－グルカンビーズは、β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造を含む。「β－１，３－グルカンビーズ」は、β－１，３－グルカンを含む球状の粒子を意味する。「球状」とは、平面視が丸みを帯びていることを意味している。一実施形態において、一つのβ－１，３－グルカンビーズをその中心を通るように割断した面が、どの角度から割断した場合においても略円であることが好ましい。一実施形態において、β－１，３－グルカンビーズは、球形状に集合している網状構造体である。
　上記したように、図２（ａ），（ｂ）に示すβ－１，３－グルカンビーズは、平面視において丸みを帯びており、略円形状である。
　β－１，３－グルカンビーズの内部の網目構造の様子については、図３，４及び上記のとおりである。β－１，３－グルカンについての記載及びβ－１，３－グルカンビーズについての他の記載についても、上記のとおりである。
　β－１，３－グルカンビーズの平均粒径は、限定されず、製造時に使用するピペットやノズル等の器具の口の大きさによって調整することができる。例えば、β－１，３－グルカンビーズの平均粒径は、１～３ｍｍ、又は０．５～５ｍｍであり得る。一実施形態において、β－１，３－グルカンビーズの平均粒径は、１０μｍ～１０ｍｍであり得る。平均粒径は、走査電子顕微鏡で２０００倍の視野において、任意の１０個について直径（最大直線距離）を計測し、その平均値とする。
［β－１，３－グルカンビーズの製造方法］
　本実施形態に係るβ－１，３－グルカンビーズの製造方法は、β－１，３－グルカンと、非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上の溶媒と、を含むβ－１，３－グルカン溶液を、貧溶媒中に滴下することを含む。この詳細は、上記網状構造体の製造方法における工程１（β－１，３－グルカンビーズ作製工程）に記載のとおりである。
　本実施形態に係るβ－１，３－グルカンビーズの製造方法は、β－１，３－グルカン溶液を貧溶媒中に滴下することに先立って、必要に応じて、原料β－１，３－グルカンを、非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上を含む溶媒中に溶解させる工程を有していてもよい。その詳細は、上記網状構造体の製造方法における溶解工程に記載のとおりである。
　以下に実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、これらの実施例により本発明の解釈が限定されるものではない。
［実施例１］パラミロンドープ（１）（１．０g／ＤＭＳＯ１０ｍＬ）
　ユーグレナグラシリス（ＮＩＥＳ－４８、国立環境研究所より分譲）をＫｏｒｅｎ－Ｈｕｔｎｅｒ培地（ｐＨ３．５）で２８℃で４日間培養したのち、得られたユーグレナ細胞を遠心分離し、凍結乾燥した。得られた乾燥粉末を０．２５ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液に分散し、室温にて２．５時間撹拌した。沈殿した白色固体を水で繰り返し洗浄し、パラミロン粒子を得た。パラミロン粒子は凍結乾燥法で乾燥粉末とした。１３Ｃ－ＮＭＲ測定（Ｂｒｕｋｅｒ　ＡＶＡＮＣＥ　５００）により高純度のパラミロンであることを確認した。
　上記で得られた原料パラミロン粒子１．００ｇをＤＭＳＯ１０ｍＬに分散し、スターラーバーを用いた撹拌で溶解させることにより、パラミロンドープ（１）（ランダムコイル状のパラミロンを含む均一溶液、パラミロン濃度１０重量％）を調製した（溶解工程）。
　パラミロンドープ（１）（１．３８ｇ）をエタノール５０ｍＬに滴下し、パラミロンビーズを生じさせた（工程１）。そのまま撹拌し、１時間及び３時間後にそれぞれパラミロンビーズ約８０ｍｇ（湿潤状態の重量）を取り出し、Ｍｉｌｌｉ－Ｑ水１０ｍＬに分散してホモジナイザー（型番ＡＨＧ－１６０Ａ、シフトジェネレーター　ＨＴ１００８、回転数１３５００ｒｐｍ、アズワン）で室温にてホモジナイズ処理を行った（工程２）。１時間後に取り出したパラミロンビーズについては、ホモジナイズ処理を２０分間行い、３時間に取り出したパラミロンビーズについてはホモジナイズ処理を１０分間行った。
　ホモジナイズ処理後の分散液をそれぞれ１００μＬ抜き取り、走査電子顕微鏡（ＴＭ４０００、日立ハイテクノロジーズ）により分散液中に含まれている固体の形状を観察した。走査電子顕微鏡写真（５００倍）を図６に示す。
　図６（ａ）は、パラミロンドープ（１）をエタノール中に滴下後、１時間撹拌して得られたパラミロンビーズを２０分間解繊処理して得られた固体の走査電子顕微鏡写真であり、図６（ｂ）は、パラミロンドープを（１）エタノール中に滴下後、３時間撹拌して得られたパラミロンビーズを１０分間解繊処理して得られた固体の走査電子顕微鏡写真である。図６に示すように、いずれも平均繊維径が５００ｎｍのサブミクロンフィブリルから構成されるネットワークが確認され、網状構造体が得られた。
［実施例２］パラミロンドープ（２）（０．５ｇ／ＤＭＳＯ１０ｍＬ）
　実施例１と同じ方法で準備した原料パラミロン粒子０．５ｇをＤＭＳＯ１０ｍＬに分散し、スターラーバーを用いた撹拌で溶解させることにより、パラミロンドープ（２）（ランダムコイル状のパラミロンを含む均一溶液、パラミロン濃度５重量％）を調製した。
　パラミロンドープ（２）（１．０７ｇ）をエタノール５０ｍＬに滴下し、生じたパラミロンビーズをそのまま撹拌し、４時間後にこれを取り出し、ホモジナイズ処理を２０分間行い、走査電子顕微鏡（５００倍）で形状を確認した。走査電子顕微鏡写真を図７に示す。図７に示すように、平均繊維径が５００ｎｍのサブミクロンフィブリルから構成されるネットワークが確認され、網状構造体が得られた。
［実施例３］パラミロンドープ（３）（１．２ｇ／ＤＭＳＯ１０ｍＬ）
　実施例１と同じ方法で準備した原料パラミロン粒子１．２ｇをＤＭＳＯ１０ｍＬに分散し、スターラーバーを用いた撹拌で溶解させることにより、パラミロンドープ（３）（ランダムコイル状のパラミロンを含む均一溶液、パラミロン濃度１２重量％）を調製した。
　パラミロンドープ（３）（１．３６g）をエタノール５０ｍＬに滴下し、生じたパラミロンビーズをそのまま撹拌し、３時間後にこれを取り出し、ホモジナイズ処理を２０分間行い、走査電子顕微鏡（５００倍）で形状を確認した。走査電子顕微鏡写真を図８に示す。図８に示すように、平均繊維径が５００ｎｍのサブミクロンフィブリルから構成されるネットワークが確認され、網状構造体が得られた。
［実施例４］乾燥ビーズ
　実施例１と同じ方法で調整したパラミロンドープ（１）（１．０ｇ／ＤＭＳＯ１０ｍＬ）から調製したパラミロンビーズを風乾してビーズに含まれるＤＭＳＯをすべて除いて乾燥ビーズを得た。乾燥ビーズ４９ｍｇをＭｉｌｌｉ－Ｑ水１０ｍＬに分散したのちホモジナイズ処理し、１０分後に抜き出して走査電子顕微鏡（５００倍）でその形状を確認した。走査電子顕微鏡写真を図９に示す。図９に示すように、平均繊維径が５００ｎｍのサブミクロンフィブリルから構成されるネットワークが確認され、網状構造体が得られた。
［比較例１］天然パラミロン粒子のホモジナイズ処理
　実施例１と同じ方法で準備した原料パラミロン粒子１２ｍｇをＭｉｌｌｉ－Ｑ水１０ｍＬに分散し、２０分間ホモジナイズ処理を行い、走査電子顕微鏡で形状を確認した。走査電子顕微鏡写真（２０００倍）を図１０に示す。図１０に示すように、ファイバー状の物質は確認できず、パラミロン粒子だけが確認された。この結果から、実施例１～４の各工程に含まれる、パラミロンの溶解と貧溶媒（エタノール）への浸漬はサブミクロンフィブリルネットワーク構築に必須であることが分かる。
［比較例２］水酸化ナトリウム水溶液からの繊維化
　実施例１と同じ方法で準備した原料パラミロン粒子５０３ｍｇを１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液１０ｍＬに分散し、均一になるまで室温で攪拌した。得られた均一溶液をエタノール１００ｍＬに攪拌しながら滴下して白沈を得た。デカンテーションでこれを分離し、エタノール１００ｍＬで攪拌洗浄（８０分間）、続いてメタノールで攪拌洗浄（１００ｍＬ、約６０ｍｉｎ×４回）した後、濾紙乾燥し（濾紙に挟んで水分を濾紙に浸み込ませることで乾燥し）、風乾した。得られた固体３４０ｍｇをＭｉｌｌｉ－Ｑ水１０ｍＬとともに試験管に入れ２日間放置した（ｐＨ７．５４）。分散液をホモジナイズ処理し、分散液１００μＬを１０分後に抜き出した。走査電子顕微鏡写真（５００倍）を図１１に示す。図１１に示すように、大部分が長さ１０μｍ程度のフィブリルが不規則に集まった凝集体であり、ネットワークは形成されていない。よって、水酸化ナトリウム水溶液の使用はサブミクロンフィブリルネットワークの構築には適さない。
［比較例３］加熱したＤＭＳＯ溶液からの繊維化
　実施例１と同じ方法で準備した原料パラミロン粒子９９６ｍｇをＤＭＳＯ１０ｍＬに３０分間浸漬した後、９０℃で３時間加熱攪拌することで均一溶液を得た。続いて得られた均一溶液をテフロン（登録商標）皿に入れ、室温まで冷却することでＤＭＳＯを含むゲル状固体５．４４ｇを得た。シート状のゲル固体１１３ｍｇをＭｉｌｌｉ－Ｑ水１０ｍＬに分散して室温にてホモジナイズ処理し、分散液１００μＬを１０分後に抜き出した。走査電子顕微鏡写真（ＪＳＭ－６０６０、日本電子、５００倍）を図１２に示す。図１２に示すように、アモルファス状の凝集体のみが確認された。よって、サブミクロンフィブリルネットワーク構築のためには、パラミロンビーズ調製工程に含まれるエタノール等の貧溶媒への滴下は必須である。
［実施例５］ポリ乳酸とパラミロンサブミクロンフィブリルネットワークとの複合体（ポリ乳酸－パラミロンサブミクロンフィブリルネットワーク複合体）
　ポリ乳酸（ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ Ｉｎｇｅｏ Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ １０３６１Ｄ）８．６ｇと、実施例１と同じ方法で得られた網状構造体を真空加熱乾燥（１００℃、８時間）して調製したパラミロンサブミクロンフィブリルネットワーク０．９６ｇとを、小型セグメントミキサＫＦ６を装着したラボプラストミル（東洋精機（株）製）で混錬（１８５℃、１０分間）し、ポリ乳酸とパラミロンサブミクロンフィブリルネットワークとの複合体を得た。ポリ乳酸とパラミロンサブミクロンフィブリルネットワークとの複合体は、ポリ乳酸とパラミロンサブミクロンフィブリルネットワークとを含む樹脂組成物である。
　得られた混錬サンプルについて、測定時の周波数を０．０１Ｈｚ～１００Ｈｚに変更しながら弾性率（貯蔵弾性率及び損失弾性率）を粘弾性測定装置（ＭＣＲ３０２、アントンパール社）にて測定した。同様にして、ポリ乳酸の貯蔵弾性率及び損失弾性率を測定した。そのデータを図１３に示す。図１３において、「ポリ乳酸＋ファイバー」は、ポリ乳酸とパラミロンサブミクロンフィブリルネットワークとの複合体を表している。
　ポリ乳酸とパラミロンサブミクロンフィブリルネットワークとの複合体の貯蔵弾性率（図１３の白丸（〇））において、０．１Ｈｚ付近にプラトー領域が確認される。この領域においては、貯蔵弾性率Ｇと材料の絡み合い転換分子量Ｍｅの間には、以下の関係：
　　　Ｍｅ＝ρＲＴ／Ｇ　（但し、ρは比重１、Ｒは気体定数、Ｔは温度である）
が成立することが知られている。
　ここで、ρ＝１０００ｋｇ／ｍ３、Ｒ＝８．３１、Ｔ＝３００Ｋ、０．１Ｈｚにおける、「ポリ乳酸＋ファイバーの貯蔵弾性率」と「ポリ乳酸＋ファイバーの損失弾性率」の差（８８．３－１７．２＝）７１．１Ｐａを代入するとＭｅ＝３５，０６３となる。パラミロンのモノマーユニット（グルコース）の分子量は１６２であることから、３５，０６３／１６２＝２１６、つまり重合度２１６ごとに１回の交差が発生することをこの数式は示唆する。パラミロンの重合はおおよそ２０００であり、２１６のおおよそ１０倍であることから、パラミロンはポリ乳酸に対して補強効果を発現できるだけの交差を持つような分散構造を構築していることを示している。
　本実施形態に係る網状構造体は、例えば、樹脂用フィラー（補強材）、機能性分離膜やその他の膜材料、生分解性のフィラー、耐水性網状構造体等として産業上の利用可能性を有している。

Claims (14)

  1. 　β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造を含む、網状構造体。
  2. 　前記フィブリルが、一続きに繋がりつつ直線状又は曲線状に延びて網目を区画している、請求項１に記載の網状構造体。
  3. 　前記フィブリルが、分岐しながら線状に延びて網目を区画している、請求項１又は２に記載の網状構造体。
  4. 　前記フィブリルが、前記分岐と分岐との間において他の前記フィブリルと分離されている、請求項３に記載の網状構造体。
  5. 　前記網目構造が、２以上の前記網目が連なって形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の網状構造体。
  6. 　前記網目構造が、３以上の前記網目が互いに接して形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の網状構造体。
  7. 　前記網目構造における前記フィブリルの端部の数が、走査電子顕微鏡によって２０００倍で観察した１視野において１０個以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の網状構造体。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載の網状構造体の製造方法であり、
    　原料β－１，３－グルカン及び良溶媒を含むβ－１，３－グルカン溶液を、貧溶媒中に滴下してβ－１，３－グルカンビーズを得ることを含む、製造方法。
  9. 　β－１，３－グルカンビーズを解繊処理することをさらに含む、請求項８に記載の製造方法。
  10. 　良溶媒が、非プロトン性溶媒及びイオン性液体から選ばれる１以上の溶媒を含む、請求項８又は９に記載の製造方法。
  11. 　貧溶媒が、アルコールを含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の製造方法。
  12. 　解繊処理が、貧溶媒中でせん断処理することを含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の製造方法。
  13. 　β－１，３－グルカンを含み平均繊維径が１００ｎｍを超え１０００ｎｍ未満であるフィブリルが互いに繋がりつつ線状に延びて網目を区画している網目構造を含む、β－１，３－グルカンビーズ。
  14. 　原料β－１，３－グルカン及び良溶媒を含むβ－１，３－グルカン溶液を、貧溶媒中に滴下することを含む、β－１，３－グルカンビーズの製造方法。
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