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JP3500525B2 - Solvent for silk fibroin - Google Patents
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Solvent for silk fibroin

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JP3500525B2 JP35137893A JP35137893A JP3500525B2 JP 3500525 B2 JP3500525 B2 JP 3500525B2 JP 35137893 A JP35137893 A JP 35137893A JP 35137893 A JP35137893 A JP 35137893A JP 3500525 B2 JP3500525 B2 JP 3500525B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】絹の生産過程で大量に発生する屑
の再利用については古くから検討されているが、繊維と
して再生利用することは成功していない。その理由は、
適当な溶媒が見つけられていないからである。本発明は
絹フイブロイン溶媒に関するものであり、これにより得
られる絹フイブロイン溶液から調製される繊維、フィル
ム及び被覆材料は衣料、医療、産業分野などにおいて広
く利用され得る。例えば、絹の再生繊維衣料、人口透析
膜、合成繊維の加工処理剤など絹フイブロインの特性を
活かした産業上の利用が可能である。
[Industrial field of application] Although the recycling of a large amount of waste generated during the silk production process has been studied for a long time, its recycling as fiber has not been successful. The reason is,
This is because no suitable solvent has been found. The present invention relates to a silk fibroin solvent, and the fiber, film and coating material prepared from the silk fibroin solution obtained thereby can be widely used in clothing, medical care, industrial fields and the like. For example, it can be industrially utilized by utilizing the characteristics of silk fibroin such as silk recycled fiber clothing, artificial dialysis membrane, and synthetic fiber processing agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】絹フイブロインの溶媒に関する研究は古
くから行われているが、これまで提案されているものと
しては次のようなものがある。1)塩化カルシウムの飽
和水溶液、2)臭化リチウムの飽和水溶液、3)チオシ
アン酸ナトリウムの飽和水溶液、4)アルカリ金属、ア
ルカリ土属金属のハロゲン化物の飽和水溶液、シュバイ
ツアー溶媒。しかしながら、これらの溶媒は、溶解速度
が遅く、溶解濃度も数%程度であり、これを再生利用す
るためには、何らかの方法により溶解濃度を向上させる
必要があった。本発明者は既に良好な溶媒として、低級
脂肪族アルコールと水の混合比率がアルコール/水>1
である溶媒に、アルカリ金属ハロゲン化物20%以上溶
解した溶液を溶媒(以下MU溶媒と称す)として提案し
た。
2. Description of the Related Art Studies on a solvent for silk fibroin have been conducted for a long time, and the following have been proposed so far. 1) Saturated aqueous solution of calcium chloride, 2) Saturated aqueous solution of lithium bromide, 3) Saturated aqueous solution of sodium thiocyanate, 4) Saturated aqueous solution of halide of alkali metal or alkaline earth metal, Schweitzer solvent. However, these solvents have a slow dissolution rate and a dissolution concentration of about several%, and in order to recycle them, it was necessary to improve the dissolution concentration by some method. The present inventor has already found that as a good solvent, the mixing ratio of lower aliphatic alcohol and water is alcohol / water> 1.
The solution in which 20% or more of the alkali metal halide is dissolved in the solvent is proposed as a solvent (hereinafter referred to as MU solvent).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この先に提案したMU
溶媒の場合、既存の溶媒に比較して、格段の良好な溶解
性を示すのであるが、得られた溶液の挙動が、絹糸線中
のフイブロインと異なる。即ち、絹糸線中のフイブロイ
ンは吐糸されるときに吐糸孔中では高分子液晶挙動を示
すが、MU溶媒中ではそれが認められない。そのために
得られる繊維の機械的性質が、不十分であることから、
これを解決する溶媒を得ることを課題とする。
[Problems to be Solved by the Invention] MU previously proposed
In the case of the solvent, the solubility is remarkably better than that of the existing solvent, but the behavior of the obtained solution is different from that of fibroin in the silk thread. That is, the fibroin in the silk thread exhibits a polymer liquid crystal behavior in the spout hole when spun, but it is not observed in the MU solvent. Since the mechanical properties of the fiber obtained therefor are insufficient,
An object is to obtain a solvent that solves this problem.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、この様な
課題を解決するために鋭意検討の結果、驚くべきこと
に、さきに提案したMU溶媒に、絹フイブロイン中に含
有されるカルシウム、マグネシウ厶、等の重金属類と等
モル〜2モル量のイミノジ酢酸またはエチレンジアミン
テトラ酢酸を添加した溶液を溶媒として、これに絹フイ
ブロインを溶解することにより、これまで全く示さなか
った液晶挙動、及び高分子電解質的挙動を示すことが明
らかになり、本発明である低級脂肪族アルコールと水と
の混合比率が、低脂肪族アルコール:水=50:50〜
0:100の範囲内である低級脂肪族アルコールの単独
または低級脂肪族アルコールと水との混合溶液に、20
%から飽和濃度までのアルカリ金属塩と、イミノジ酢酸
またはエチレンジアミンテトラ酢酸とを、絹フイブロイ
ンに含まれるカルシウム、マグネシウム等の重金属類の
量と等モル〜2モル溶解した溶媒を得たものである。こ
の挙動は、既に知られているような吐糸孔での絹フイブ
ロイン溶媒の溶液挙動とほぼ同様であり、既存の溶媒で
は全く観察されたことのない挙動である。
Means for Solving the Problems As a result of earnest studies for solving the above problems, the present inventors have surprisingly found that calcium contained in silk fibroin was added to the MU solvent proposed above. , Magnesium salt, etc., and equimolar to 2 molar amount of iminodiacetic acid or ethylenediamine
By dissolving the silk fibroin in a solution containing tetraacetic acid as a solvent, it was revealed that the liquid crystal behavior and polyelectrolyte behavior which were not exhibited at all until now are exhibited, and the lower aliphatic of the present invention is The mixing ratio of alcohol and water is low aliphatic alcohol: water = 50: 50-
A lower aliphatic alcohol alone or a mixed solution of lower aliphatic alcohol and water in an amount of 0: 100 is added to 20
% -Saturated alkali metal salts and iminodiacetic acid
Alternatively, a solvent is obtained by dissolving ethylenediaminetetraacetic acid and equimolar amount to 2 mol of the heavy metals such as calcium and magnesium contained in the silk fibroin. This behavior is almost the same as the solution behavior of the silk fibroin solvent in the spinning hole as already known, and is a behavior never observed in the existing solvent.

【0005】この発明で用いられる脂肪族アルコールは
2n+1OHで表されるもので、好ましくはn=
1〜4で、特に好ましくはメチルアルコール、エチルア
ルコール、イソプロピルアルコールであるが、これらに
限定されるものでない。
The aliphatic alcohol used in the present invention is represented by C n H 2n + 1 OH, preferably n =
1 to 4, particularly preferably methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, but not limited thereto.

【0006】この発明で用いられるアルカリ金属のう
ち、特に好ましいものはリチウム、ナトリウムである
が、これらに限定されるものでない。この発明で用いら
れるハロゲンのうち、特に好ましいものは塩素、臭素で
あるが、これらに限定されるものでない。これらのアル
カリ金属ハロゲン化物のうち、特に好ましいものは臭化
リチウム、塩化リチウムであるが、これらに限定される
ものでない。アルカリ金属ハロゲン化物の濃度は20%
〜飽和濃度で、特に好ましくは40〜50%であるが、
これに限定されるものでない。
Of the alkali metals used in the present invention, lithium and sodium are particularly preferable, but the present invention is not limited thereto. Among the halogens used in the present invention, chlorine and bromine are particularly preferable, but the halogen is not limited thereto. Among these alkali metal halides, lithium bromide and lithium chloride are particularly preferable, but are not limited thereto. Alkali metal halide concentration is 20%
~ At a saturated concentration, particularly preferably 40 to 50%,
It is not limited to this.

【0007】この発明にあってはアルコール/水の混合
比率は1より大きいことが好ましいが、特に好ましいの
は8/2〜10/0であるが、これに限定されるもので
ない。また低級脂肪族アルコールの単独または低級脂肪
族アルコールと水との混合溶液に、混合されるのはアル
カリ金属塩とイミノジ酢酸(以下IDAという)、また
はエチレンジアミンテトラ酢酸(以下EDTAという)
である。その添加量は、使用する絹フイブロインに含有
されるカルシウム等の重金属量と等量〜2倍量である。
In the present invention, the mixing ratio of alcohol / water is preferably larger than 1, and particularly preferably 8/2 to 10/0, but not limited to this. Also, lower aliphatic alcohol alone or lower fat
Alcohol is mixed with the mixed solution of group alcohol and water.
Potassium metal salt and iminodiacetic acid (hereinafter referred to as IDA),
Is ethylenediaminetetraacetic acid (hereinafter referred to as EDTA)
Is. The amount added is equal to twice the amount of heavy metals such as calcium contained in the silk fibroin used.

【0008】この溶媒に溶解させる絹フイブロインの濃
度は特に限定するものでない。このような溶媒に絹フイ
ブロインを溶解した場合に、これまでにない全く新規の
溶液挙動を示すようになる理由は、次のように考えるこ
とができる。即ち、これまで提案された溶媒中での絹フ
イブロイン分子の末端は、その中に含有するカルシウム
及びその他の重金属類と錯結合し、分子自身の自由な広
がりが制御されていると考えられる。そのことにより、
高分子電解質としての溶液挙動を示さないと考えられ
る。本発明は、このことを解決するために、これら金属
類とより安定なイミノジ酢酸またはエチレンジアミンテ
トラ酢酸を系内に存在させたことにより、これを解決し
たと考えることができる。このことにより、絹フイブロ
イン本来の有する溶液挙動を発現することになり、これ
までに得られなかった絹フイブロインの再生加工が容易
にできるようになる。その応用例として、フイルム、繊
維、各種の成型材等が考えられる。
The concentration of silk fibroin dissolved in this solvent is not particularly limited. The reason why when the silk fibroin is dissolved in such a solvent, a completely new solution behavior that has never existed can be considered as follows. That is, it is considered that the end of the silk fibroin molecule in the solvent proposed so far is complex-bonded with calcium and other heavy metals contained therein, and the free spread of the molecule itself is controlled. By that,
It is considered that it does not exhibit solution behavior as a polyelectrolyte. In order to solve this problem, the present invention provides a more stable iminodiacetic acid or ethylenediamine ether with these metals.
It can be considered that this was solved by the presence of traacetic acid in the system. As a result, the solution behavior inherent in silk fibroin is exhibited, and the silk fibroin, which has not been obtained up to now, can be easily regenerated. As its application example, a film, a fiber, various molding materials and the like can be considered.

【0009】[0009]

【実施例】次に実施例で本発明をより詳細に説明する。
実施例9〜24、比較例1〜8あらかじめ精練した絹フ
イブロインの乾燥したものを所定量ビーカーにサンプリ
ングする。これにエタノール:水の比率の100:0、
で臭化リチウム(1水塩)の濃度が40%からなる溶
液、またはこれにIDA、またはEDTAを添加した液
を加えた後、常温で5分間よく浸透させる。その後、8
5℃に調整したウオーターバスで加熱しながら撹拌棒で
撹拌溶解する。得られた液の溶液粘度を30℃でウベロ
ーデ粘度計で測定した結果の一例を図1に示す。またこ
の図から、極限粘度ηSP/cを求め、その値を表1に
示す。同様にエタノール:水:臭化リチウムの比率を変
化させたときについても溶液粘度を測定し、その値から
求めた極限粘度の値も同時に示す。これらの結果から明
らかなように、IDA,EDTAの添加の効果が明らか
に現れている。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
Examples 9 to 24, Comparative Examples 1 to 8 A predetermined amount of dried silk fibroin which has been scoured in advance is sampled in a beaker. And the ethanol: water ratio of 100: 0,
Then, a solution having a lithium bromide (monohydrate) concentration of 40% or a solution containing IDA or EDTA added thereto is added, and then the solution is thoroughly permeated at room temperature for 5 minutes. Then 8
While heating with a water bath adjusted to 5 ° C., the mixture is stirred and dissolved with a stirring rod. An example of the result of measuring the solution viscosity of the obtained liquid at 30 ° C. with an Ubbelohde viscometer is shown in FIG. Further, the intrinsic viscosity η SP / c was determined from this figure, and the value is shown in Table 1. Similarly, the solution viscosity was measured also when the ratio of ethanol: water: lithium bromide was changed, and the value of the intrinsic viscosity obtained from the measured value is also shown. As is clear from these results, the effect of the addition of IDA and EDTA clearly appears.

【00010】実施例28〜33、比較例25〜27前
記実施例の、エタノールをメタノールに変えた場合の結
果を表2に示す。この場合も、明らかにIDA,EDT
A添加の効果が認められる。実施例37〜42、比較例
34〜36前記実施例のエタノールをプロピルアルコー
ルに変えた場合の結果を表2に併せて示す。この場合も
添加の効果が明らかに認められる。
Table 2 shows the results of Examples 28 to 33 and Comparative Examples 25 to 27 when ethanol was changed to methanol. In this case as well, obviously IDA and EDT
The effect of addition of A is recognized. Examples 37 to 42 and Comparative Examples 34 to 36 Table 2 also shows the results when propyl alcohol was used instead of ethanol in the above Examples. Also in this case, the effect of the addition is clearly recognized.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】[0012]

【表2】 [Table 2]

【0013】[0013]

【発明の効果】図から明らかなように、比較例のMU溶
媒では、ηSP/cと濃度の関係は、比較関係にある
が、IDA,EDTA、を添加した場合、各濃度におけ
るηSP/cの値がEDTA>IDA>MUの順に小さ
くなっているのと同時に、EDTA,IDAを添加した
ものは、低濃度域では増加している。このことは、この
溶液に溶解した場合、絹フイブロイン分子が高分子電解
質として溶液中に存在するようになることを示唆すると
同時に、より大きい分子の広がった状態で溶解している
ことをも示唆している。このことは、この溶媒がこれま
でにない全く新規の絹フイブロインの良溶媒であり、溶
解濃度もMU溶媒と同様に、25%濃度での調製も可能
であることがわかる。またこの溶液は優れた曳糸性を持
ち、高分子液晶としての挙動も期待され、この溶液から
直接に乾式−湿式併用法によって、紡糸または製膜する
ことにより、優れた絹フイブロインの繊維またはフィル
ムを製造することができる。
As apparent from FIG, according to the present invention, the MU solvent of Comparative Example, eta relationship SP / c and concentration, although the comparative relationship, IDA, when added EDTA, the, eta at each concentration SP / The value of c decreases in the order of EDTA>IDA> MU, and at the same time, the amount of EDTA and IDA added increases in the low concentration range. This suggests that when the silk fibroin molecule is dissolved in this solution, the silk fibroin molecule comes to exist in the solution as a polyelectrolyte, and at the same time, it is also dissolved in a state in which larger molecules are spread. ing. This means that this solvent is a good solvent for completely new silk fibroin which has never been seen before, and it can be prepared at a concentration of 25% like the MU solvent. In addition, this solution has excellent spinnability and is expected to behave as a polymer liquid crystal. By directly spinning or forming a film from this solution by a dry-wet combination method, an excellent silk fibroin fiber or film can be obtained. Can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例における溶液の濃度と粘度の関係を示
す。
FIG. 1 shows the relationship between the concentration of a solution and the viscosity in Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07K 14/435 D01F 4/02 C07G 7/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C07K 14/435 D01F 4/02 C07G 7/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 低級脂肪族アルコールと水との混合比率
が、低脂肪族アルコール:水=50:50〜0:100
の範囲内である低級脂肪族アルコールの単独または低級
脂肪族アルコールと水との混合溶液に、20%から飽和
濃度までのアルカリ金属塩と、イミノジ酢酸またはエチ
レンジアミンテトラ酢酸とを、絹フイブロインに含まれ
るカルシウム、マグネシウム等の重金属類の量と等モル
〜2モル溶解してなることを特徴とする絹フイブロイン
の溶媒。
1. A mixture ratio of lower aliphatic alcohol and water is such that low aliphatic alcohol: water = 50: 50 to 0: 100.
A lower aliphatic alcohol alone or a mixed solution of a lower aliphatic alcohol and water in an amount within the range of 20% to a saturated concentration of an alkali metal salt, iminodiacetic acid or ethyl acetate.
A solvent for silk fibroin, which is characterized by dissolving diamine tetraacetic acid and equimolar to 2 mol of heavy metals such as calcium and magnesium contained in silk fibroin.
【請求項2】 低級脂肪族アルコールは、メチルアルコ
ール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールであ
り、アルカリ金属塩は、臭化リチウム、塩化リチウム、
チオシアン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項
1記載の絹フイブロインの溶媒。
2. The lower aliphatic alcohol is methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, and the alkali metal salt is lithium bromide, lithium chloride,
The solvent for silk fibroin according to claim 1, which is sodium thiocyanate.
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