JPH0441698B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な構造を有するセルロース多胞
粒子並びにその製造法に関する。より詳細に述べ
ると、触媒、酵素、医薬品の担体やイオン交換
体、吸着体の原料及び細胞培養用マイクロキヤリ
ア等に好適な構造を持つセルロース多胞粒子並び
にその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

セルロースの微小粒子は、ゲル濾過クロマトグ
ラフイー（GPC）用の充填材等として広く利用
されている。加えて、各種官能基を容易に導入で
きるため多種多様なイオン交換体やアフイニテイ
ークロマトグラフイーの基材として広い応用範囲
を持つている。特に近年、生化学や遺伝子工学の
発展に伴い生体内微量蛋白質の分離精製分野にお
ける需要が大幅に拡大しつつある。現在市販され
ているセルロース粒子の中には多孔性粒子と称す
るものもあるが、それは主に、GPCの排除限界
分子量を調節したり粒子の密度を制御するため
に、極めて微細な孔径の多孔構造を持たせている
ものなので、実質的にその孔径は最大でせいぜい
1μ程度のものである。

例えば、特公昭52−11237号公報に記載されて
いる方法によれば、セルロースをアンモニア性水
酸化銅溶液などに１〜12％の濃度で溶解し、乳化
剤を含むベンゼン中にセルロース溶液を分散さ
せ、これを再生浴に投入してセルロース微小球を
得る。この方法によつて得られるセルロース粒子
は２〜25％（Ｗ／Ｖ）のセルロース密度及び２〜
2000ｍμの範囲の孔の大きさを有すると記載され
ているが、この方法では孔径を大きくする為にセ
ルロース密度を下げて物理的強度を落とさなけれ
ばならない欠点があり、実際的には通常の使用に
耐えるだけの強度を持つた孔径が2μより大きい
多孔粒子を得ることは出来ない。

また、特公昭57−45254号公報に記載されてい
る方法によれば、水不混和性分散媒中のビスコー
ス懸濁液を、連続的に撹拌しながら30〜100℃の
温度に加熱して固化し、次いで生成粒子を酸分解
することによつて球状セルロース粒子を得る。し
かしながらこの方法によつても得られる粒子は硬
質ゲル状であり孔径もせいぜいサブミクロンオー
ダーにしかならない。

一方、孔径の大きなセルロース構造体としてセ
ルローススポンジが知られているが、その孔径は
数百μ以上で、通常は数mm単位の孔が開いてい
る。

また、小径の粒子状セルローススポンジは知ら
れていない。一般に、セルローススポンジを作る
にはビスコース中に微細化した芒硝10水塩の結晶
をあらかじめ大量に混入させておき型に流し込ん
で加熱固化させた後、水洗により芒硝結晶を洗い
去り多孔化させている。すなわち、多孔化には芒
硝のような後工程で容易に除去できる多孔化材を
あらかじめ溶液に混入させておく方法が一般的で
ある。しかしこの方法を上記の球状セルロース粒
子を作る方法と組み合わせて、大孔径のセルロー
ス多孔粒子を得る方法は、溶液中に多量の粒径を
コントロールした多孔化材を入れるため、溶液の
逆動性が損なわれ、微小な均一径の液滴を形成す
ることが著しく困難となり、その実施が難しい。

また、セルロース溶液中に入れる多孔化材によ
つては混合した段階でセルロースの溶解性が低下
したり部分的に析出してしまうこともある。更
に、粒子内部の空〓率を大幅にあげたり連続孔構
造にするためには、セルロース溶液に対し大過剰
の多孔化材を混入する必要があるため、多孔化材
を抜いた後の多孔粒子は必然的に力学的強度が大
幅に低下してしまう。通常、セルローススポンジ
は、補強材として麻等の繊維をあらかじめビスコ
ースに混入しておくことにより、ある程度の強度
を得ているが、この方法ではセルロース溶液中で
繊維の絡み合いがあるため、溶液を均一な微小液
滴にすることが事実上不可能である。

以上の如く、セルローススポンジ製造法をその
まま応用して粒子を作るのは著しく困難である。

又、特開昭52−129788号公報は多孔性セルロー
ズビーズの製造方法を開示する。この方法で作ら
れたビーズ、すなわち粒子は公報第７頁左上欄第
12行目から第14行目に記載のように、非常に高い
多孔性を有し、0.05〜30μの孔径を有する孔は均
質であつて、連続的である。しかしこのビーズは
沈澱法によつて形成するものであるので、微粒子
が析出又は沈澱し、それによつて微粒子が次々と
つながつて形成されるいわば線状につながつたネ
ツトワーク構造となり、そのネツトワーク構造の
中に孔が形成される。この孔の形態は公報の第２
図、第４Ａ図および第４Ｂ図からも推察できるよ
うに、孔の径が0.1μ程度と小さく、ネツトワーク
構造が密である場合には、粒子強度が実用範囲に
あるが、2.0μ以上に大きくなるように調整すると
ネツトワーク構造が粗になるため粒子強度が低下
し、脆くなるため実用的でない。

なお、セルロース以外の水溶性高分子ゲルの高
含水性（この様な場合も多孔性と称することがあ
るが、ゲルの分子の網目の間の極めてミクロな空
間を表わす概念であり、本発明の空胞とは全く概
念が異なる）成形物を提供する目的で、それらの
高分子の溶液を、型枠に注型したり、塗膜とした
後、凍結し、解凍することなく真空乾燥する、い
わゆる凍結真空乾燥法により溶液のゲル構造を固
定する常套手段を用いて、ゲル成形体を得る提案
がある（例えば、ポリビニルアルコールを用いる
方法が特開昭57−130543号公報、特開昭57−
159826号公報に開示され、また可溶化されたコラ
ーゲンを用いる方法が特開昭56−23896号公報に
開示されている）が、これらは本発明とは異なる
目的及び技術のものである。

〔発明が解決しようとしている問題点〕

セルロース多孔粒子の用途の一つとして各種担
体としてカラムに充填して使用する場合を例にと
ると、粒子の孔径が小さいと、母液が粒子中を通
過する時間が長くなる。従つて、カラム内の反応
効率の向上を計るために、通常、粒子を微小化す
るとともに液圧を上げるが、この場合流動抵抗が
大きくなり粒子も変形するため手段としては限度
がある。特に生体由来高分子量蛋白の分離生成な
ど、母液の粘度が高い場合には粒液抵抗の小さい
大孔径多孔粒子が担体として適しており、セルロ
ース大孔径多孔粒子の登場が望まれている。

また、付着性細胞の大量培養に用いられるマイ
クロキヤリアは、従来、粒子の表面に細胞を付着
させることにより培養濃度を10⁶セル／mlまで向
上させてきたが、粒子内部に細胞が侵入付着可能
な大孔径多胞粒子があれば、粒子内部に細胞を保
持することによつてマイクロキヤリア同志の衝突
による細胞の表面からの脱落という問題を解決で
きると共に有効付着表面積の飛躍的な増大により
培養濃度を更に向上させるマイクロキヤリアを得
ることができる。

従来の技術は孔径が主に30μ以下のセルロース
多孔粒子を製造するものであり、径が2μより大
きい胞を均一に設けたセルロース粒子を得ること
はできなかつた。

ここにいう胞とは薄い膜（例えば２〜3μ厚）
によつて球状その他の任意の立体形状の空間が囲
まれている構造を意味し、従来の技術でいう孔と
は一般に微粒子が線状につながつたネツトワーク
構造の中に形成されるものであり、したがつて孔
は四方に延びており、孔の径を大きくしようとす
れば、そのような孔を有する構造体は極めて粗と
なり強度が弱くならざるをえないものである。

従つて、本発明の目的は、従来の問題点を解決
し、2μより径が大きい胞が比較的均一に分布し、
且つ粒子の機械的強度の高い大空胞径多胞セルロ
ース粒子を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、多数の空胞が集合し、且つ隣
接した空胞間を隔てる膜に形成された開口部によ
つて空胞相互が連通している連続胞構造で形成さ
れたセルロース多胞粒子であつて、前記空胞の膜
で隔てられた径が少くとも2μであり、且つ前記
開口部の径が前記空胞径の1/30から3/4であるこ
とを特徴とするセルロース多胞粒子によつて達成
される。

上記セルロース多胞粒子は、原料としてセルロ
ースを用い、該セルロースの溶液を液滴にし、そ
の溶滴を溶液の固化温度以下に冷却して凍結さ
せ、それによつて溶媒を結晶化させつつセルロー
スを溶媒結晶間〓に濃縮し凝固させ、次いで溶媒
を抽出除去するかまたは溶解能力を失わせる処理
を施すことを特徴とするセルロース多胞粒子の製
造方法によつて製造される。

別法として、上記セルロース多胞粒子は、原料
としてセルロース誘導体を用い、該セルロース誘
導体の溶液を液滴にし、その液滴を溶液の固化温
度以下に冷却して凍結させ、それによつて溶媒を
結晶化させつつセルロース誘導体を溶媒結晶間〓
に濃縮し凝固させ、次いで溶媒を抽出除去するか
または溶解能力の失活とセルロースの再生を同時
または逐次的に行なうことを特徴とするセルロー
ス多胞粒子の製造方法によつて製造される。

本発明の要点は、セルロース溶液あるいはセル
ロース誘導体溶液が凍結固化する際、溶媒または
その構成成分（以下、「溶媒等」と記す）の微結
晶が多数形成され、溶解していたセルロースある
いはセルロース誘導体が溶媒微結晶間〓に濃縮分
離する一種の相分離現象を多胞化手段として応用
した、まつたく新規な方法で、従来得られなかつ
た孔径（正確には空胞径）が約2μより大きいセ
ルロース多胞粒子の提供に成功したことにある。

本発明のセルロース多胞粒子が連通した連続胞
が表面から内部まで放射状に達する構造であると
共に横方向に連通していると好ましい。

本発明のセルロース多胞粒子の空胞の大きさ
は、径が約2μより大きく、好ましくはその大部
分が5μ以上、更に好ましくは10μ以上である。こ
れより小さいときは、セルロース多胞粒子中での
流体や物質の自由な移動が実現されず、その用途
は制約される。空胞の大きさの上限は、特に制限
されるものではなく、使用目的や粒子の強度等か
ら選ばれて良いが、通常数百μ、好ましくは
200μ以下に選ばれることが多い。

空胞隔膜の厚みや構造に関しては、各空胞を互
いに連結するための連結口（すなわち開口部）が
開口されているべきこと以外は特に制限されるも
のではないが、該開口部の大きさは、空胞の径に
比べ余り小さすぎないことが必要であり、およそ
空胞径の1/30程度以上が必要である。開口があま
りに大きすぎると粒子構造体の強度が不足して使
用時の破壊につながり好ましくないため、空胞径
の約3/4程度以下であることが必要であり、特に
約2/3程度以下であることが望ましい。

隔膜には上記の大口径の開口部の他に、更に微
細な孔構造がみられることもあるが、特に発明の
目的を害さぬかぎり、むしろ望ましい実施態様で
ある。

本発明の多胞粒子、即ちそれを構成する膜は、
実質的にセルロースより形成されている。ここで
セルロースとしては、パルプ、リンター、故紙、
細菌産生セルロース、再生セルロースなどのいず
れかを原料とするものであり、特に制限されるも
のではない。

粒子を形成するセルロースはこれら原料を後述
の方法で溶解し、再析出または再生させたもので
あつて、平均重合度は特に制限されるものではな
い。平均重合度は通常100〜1000程度のものが好
ましいが、細菌産生セルロースのように更に高重
合度のものでも、特に発明の目的を害さぬかぎ
り、むしろ望ましい実施態様である。

粒子を形成するセルロース中にヘミセルロース
あるいは、セルロース加水分解物及び酸化分解物
の少量が混在していても、それが本発明の目的を
損なわないかぎり許される。

本発明の粒子の形状や大きさも特に限定される
ものではなく、形状は通常、球形、長球形、ない
しは偏平球形から選ばれるが、特殊なものとして
は、円柱形、円筒形、鞍形など充填効果を高める
形状とすることも許される。大きさも用途によつ
て任意に選定されて良く、通常５〜500μ径、場
合によつては５mm径以上のものさえ可能である。
繊維状やフイルム状とすることさえも可能である
ことは容易に理解されよう。

本発明の方法では、製造時にセルロース溶液あ
るいはセルロース誘導体溶液には多孔化材などの
異物を入れる必要がないため、微小な均一径の液
滴を容易に作ることができ、粒径コントロールを
任意に行なうことができる。空胞の径と形状は基
本的に溶液中の溶媒等が連結固化する際に形成す
る溶媒等の結晶の大きさと形状により決まる。従
つて、セルロース溶液の種類あるいはセルロース
誘導体溶液の種類と、温度などの凍結固化条件を
変化させることにより空胞の形状及び径を調整す
ることができる。

本発明に用いるセルロース溶液には、例えば、
銅アンモニア（Cuoxam）、銅エチレンジアミン
（CED）、カドキセン、酒石酸鉄ナトリウム
（EWNN）、ニツケルエチレンジアミン
（Nioxen）、ニツケルアンモニア（Nioxam）、コ
バルトエチレンジアミン（Cooxen）、亜鉛エチレ
ンジアミン（Zincoxen）等の金属錯体の水溶液
にセルロースを溶解した溶液、ジメチルアセトア
ミド／塩化リチウム系溶媒にセルロースを溶解し
た溶液、Ｎ−メチルモルフオリンオキサイド、ト
リエチルアミンオキサイド、シクロヘキシルジメ
チルアミン等の各種アミン系溶媒にセルロースを
溶解した溶液、チオシアン酸アンモン、ヨウ化ナ
トリウム、硝酸ナトリウム、チオシアン酸ナトリ
ウム、ヨウ化アンモニウム等の塩とアンモニアを
組み合わせた溶媒にセルロースを溶解した溶液、
特開昭60−42438号公報に示されるアルカリ水溶
液にセルロースを溶解した溶液などがあるが、こ
れらに限定されるものではない。

本発明に用いるセルロース誘導体溶液には、ジ
メチルスルホキサイド中でパラホルムアルデヒド
をセルロースに反応させセルロースの一部をメチ
ロール化して溶解した溶液、ジメチルホルムアミ
ド中で四酸化二窒素をセルロースに反応させてセ
ルロースナイトライドエステル化して溶解した溶
液、ジメチルスルホキサイド（DMSO）中で各
種アミンと二酸化イオウをセルロースに反応させ
て溶解した溶液、セルロースザントゲン酸ソーダ
溶液（ビスコース）、およびセルロースアセテー
トのアセトン溶液などがあるがこれらに限定され
るものではない。

セルロース多胞粒子の形状と粒径はセルロース
溶液あるいはセルロース誘導体溶液の種類、セル
ロース濃度、溶液の粘度などでコントロールでき
るし、また溶液を液滴にする方法によつても任意
に粒子の形状と大きさをコントロールできる。液
滴にする方法には溶液を気体中に噴霧するスプレ
ーノズル法、流動体中への溶液吐出法、エマルジ
ヨン分散法などがあるが、これらに限定されるも
のではない。

なお、好ましい方法ではないが、通常の紡糸や
成膜同様ノズルやダイから押し出し繊維またはフ
イルム状に成型した後、適当な工程で粒状に切
断、細化することも可能である。

凍結は、液滴を任意の温度に調節した媒体中に
導入することによつておこなう。セルロース溶液
あるいはセルロース誘導体溶液と非反応性かつ非
混和性の液体あるいは気体中であれば真球の形状
で凍結する。また、該溶液と混和性の液体中であ
れば、いびつな形状で凍結するし、反応性の気体
あるいは液体中であれば、粒子の表面部分だけを
反応・改質したうえ凍結することができる。例え
ば、セルロース溶液あるいはセルロース誘導体溶
液と混和性の液体あるいは気体中で凍結させる
と、凍結温度に達する前に、粒子表面にのみ該液
体あるいは気体が浸透するため、表面を覆う膜状
にセルロースが析出する。結果として、表層のみ
膜で覆われたセルロース多胞粒子が得られる。

本発明方法において凍結を実施するに際し、凍
結温度は溶媒等が凍結する温度より低ければ、特
に制限されるものではない。しかしながら、本発
明の空胞の径を決定する溶媒等の結晶の成長の点
で重要であり、溶媒等の種類及び目的とする空胞
径から選択される。余りにも低い温度は、凍結に
際し結晶を形成することなく、セルロース溶液が
溶液構造に近い状態のまま凍結されてしまい、通
常の湿式凝固したと同様のゲル構造となり、好ま
しくない場合が多い。但し、凍結温度の適切な設
定により、粒子表面のみゲル構造とし、内部を多
胞構造にすることが可能であり、且つ表面を部分
的にゲル被膜で覆い部分的に粒子内部への連結口
を残すこともできる。この様な構造を持つ多胞粒
子は、圧縮時の変形に対し特に高い抵抗力を持
つ。一般には、凍結温度は、溶媒等の凍結温度よ
りも40℃以上低くは設定されないことが好まし
く、通常は凍結温度よりも０〜20℃低い範囲に選
ばれることが多い。

本発明の方法において、凍結されたセルロース
溶液あるいはセルロース誘導体溶液は、次いで、
セルロースあるいはセルロース誘導体を溶解して
いる溶媒を抽出除去するか、その溶解能を低めて
（以下、これらの処理を総称して「溶媒除去等」
という）、固化されたセルロース多胞粒子とする。
要するに、通常のセルロース溶液、セルロース誘
導体溶液の湿式成形時に用いられる稀釈析出もし
くは沈澱、溶媒抽出、または酸アルカリ中和反応
などの凝固方法がそのまま適用できる。

溶媒除去等の条件は特に制限されるものではな
い。通常は、凍結粒子を素早く任意の凝固浴また
は再生浴中に投入すれば足りるが、凝固浴または
再生浴も溶液の凍結温度以下にすることが好まし
く推奨される。

但し、セルロース誘導体の場合はセルロース再
生工程が必要であり、この再生は溶媒除去等と同
時または逐次的に（すなわち、溶媒除去等を行つ
た後に）行なう。再生自体は常法によつて行うこ
とができる。

溶媒除去等を済ませたセルロース多胞粒子、ま
たは、溶媒除去等と再生工程を経たセルロース多
胞粒子は、次いで水または他の洗浄剤により洗浄
され、必要があれば乾燥や蒸気滅菌等を施された
後、使用に供される。洗浄や乾燥の条件について
も特に制限されるものではなく、用途に応じた条
件が任意に選ばれて良い。

〔作用および発明の効果〕

本発明のセルロース多胞粒子は、約2μより大
きい大胞径の連続空胞を持つため、粒子内に液体
や固体が出入りしやすい構造体である。この多胞
粒子の空胞を形成する隔壁は、基本的に天然物で
あるセルロースより成るため、水に対する親和性
が良く、生物的に無害であり、耐有機溶剤性が良
く、耐熱性が良いなどの利点がある。これらの利
点から、そのまま、または一部化学修飾した後、
アフイニテイークロマトグラフイー用充填物、固
定化酵素用担体、細胞培養用マイクロキヤリア等
に有用である。又本発明のセルロース多胞粒子は
連続胞構造で形成されているので粒子の機械的強
度が高く、実用性に優れている。

クロマト担体などに使用する場合、粘性のある
液に対しても通液性がよいものとなる。また、動
物細胞のような大きな体積を有するものでも、表
面に開いた孔から粒子内部に侵入することができ
るため、従来の表面付着型のマイクロキヤリアと
異なり、粒子の内部に細胞を保持するマイクロキ
ヤリアとして応用できる。また、セルロースの反
応性水酸基を利用した誘導体化も容易であり、機
能性反応基の導入により酵素固定、イオン交換
能、キレート能などが付与できるため、種々の用
途に応用することができる。

本発明の方法の特徴とするところは、凍結時に
溶媒等が微結晶として析出するため、溶液中のセ
ルロースは微結晶間の僅かな〓〓に高濃度で濃縮
される。この濃縮された状態で溶媒分離により膜
状にセルロースが再生あるいは析出するため強靭
な膜構造体となり、補強材を入れなくとも工業的
使用に耐え得る機械的強度の高い多胞粒子とな
る。更には、多孔化材としての異物の混入もない
ため、製品純度は極めて高い。

〔実施例〕

以下に実施例を示すが、例中、セルロース溶液
あるいはセルロース誘導体溶液の粘度は、市販の
回転粘度計を用い、温度23℃において、ロータを
20rpmで回転させて測定した値である。

セルロースの銅安相対粘度（η_rel）はJIS Ｐ−
8101によつて測定し、平均重合度（）は銅安
相対粘度から次の式によつて求めた（I.E.
C.42502（1950）参照）。

（＜300） ＝520（η_rel−１） （≧300） ＝2160［log（η_rel＋１）−0.267
］ 粒子の径は、未乾燥状態のまま、光学顕微鏡に
より適当な倍率に設定して測定した。50μ径以下
の微小粒子については、洗浄後の未乾燥粒子を液
体窒素で急速冷却して構造を保つたまま凍結した
後、0.1Tollの真空中で凍結乾燥（凍結乾燥処理）
後、走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた観察測
定も併用した。粒子表面の空胞径及び開孔面積率
は、凍結乾燥処理した試料を金スパツタリング処
理してSEMで適当な倍率に拡大し観察測定を行
なつた。粒子内部の空胞径は、上述のように液体
窒素で凍結した後、同温度で割断を行ない、その
まま真空中で乾燥以降の処理を施しSEMで粒子
断面の観察測定を行ない求めた。

粒子径、開胞径等については、それらが真球や
真円でない場合は、最も短い直径をもつて定義し
た。

実施例 １ アラスカパルプ社製溶解用パルプAL−Ｔを酸
加水分解により平均重合度450に調整したものを
−６℃の８％水酸化ナトリウム水溶液に溶解し、
濃度３％のセルロース溶液を得た。この溶液を、
−16℃のヘキサン中にスプレーノズルを用いて霧
状の微粒子状態で投入し、ヘキサン中で微粒子形
状の該溶液の凍結体を得た。次にこのヘキサン容
器から該溶液の凍結体を取り出し、−20℃の50％
硫酸水溶液中に投入し、−20℃に５時間保つた後、
セルロース粒子を取り出し水洗した。光学顕微鏡
で粒子を観察したところ、粒子径は50〜300μで
すべての粒子に10〜20μの孔径の孔が表面から均
一に開孔していることが認められた。

また、SEMで観察したところ、膜で隔てられ
た径10〜20μの空胞が集合した形状の球形の粒子
であることを確認した（図１）。高倍率での観察
により、空胞間を隔てる膜が部分的に開通した連
続孔構造を形成している様子が明らかになつた
（図２、図３）。

次に、ヘキサンの温度を−20℃に変更した他は
まつたく同じ方法で粒子を製造した。上と同様に
してSEMで観察したところ、図４のように表面
を部分的に膜で覆われた形状の粒子であることが
認められた。

実施例 ２ 実施例１におけるヘキサンの代りに−15℃のエ
タノールを用いて、実施例１同様の方法で約50〜
300μ径の粒子を製造した。中和水洗後、液体窒
素温度での凍結割断を行ない、例１と同様にして
SEMで観察したところ、粒子表面は完全に膜で
覆われているが、内部は10〜20μ径の胞が開いた
二重構造が認められた。

実施例 ３ シリコーンオイル（信越シリコーン(株)社製
KF96）と50％硫酸を図５のように３ビーカー
に入れ、−16℃に冷却した。ここに実施例１と同
じ原料と方法を用いてセルロース濃度６％に調整
したセルロース溶液をシリンジで滴下したとこ
ろ、液滴となつたセルロース溶液はシリコーンオ
イル中をゆつくり沈降していく間に、球形になる
と共に凍結して白くなつた。凍結した液滴はシリ
コーンオイルと硫酸の境界面で暫くとどまつた
後、ふたたび沈降を始め、ビーカーの底部に達し
た。

ビーカーの底部に達したものをヘキサンと水で
洗浄したところ、直径約５mmのセルロース粒子が
得られ、指で押して圧をかけると変形して内部の
水を吐き出すが、圧を取り除くと形状を直ぐに回
復するスポンジ機能を有した白色の球形粒子であ
り、外力による変形によつても破壊されにくい強
靭な構造であることが分かつた。

この粒子を凍結割断および凍結乾燥した後、粒
子の断面をSEMで観察したところ、氷の結晶が
表面から中心部に向かつて成長したことを示すよ
うに、胞がすべて粒子の中心部に向かつて開いて
いることを見出した（図６）。図７は断面の拡大
SEM写真で胞の開き方に方向性がある様子がわ
かる。図７では右方向に粒子の中心部がある。

更に、図７の如く、本例では空胞間の膜は微細
な多胞構造をとつていることも分かる。

実施例 ４ 実施例１と同様の方法を用いて、重合度400で
セルロース濃度２％、４％、６％の３種類のセル
ロース溶液を用意して、溶液中のセルロース濃度
と凍結温度条件を種々変えて、空胞径の変化を検
討した。凍結槽は、50％硫酸とヘキサンを入れた
３ビーカーを用いて液温を−15℃から５℃間隔
で−50℃までコントロールした。液面の５cm上か
ら、スプレーノズルにより窒素ガスを用いて上記
セルロース溶液を噴霧した後、ビーカー底部から
セルロースの微粒子を取り出し、水洗した。水洗
後、110メツシユと145メツシユのふるいを用い
て、100〜150μ径の粒子のみを分取し、SEMによ
り、粒子表面の孔径と断面の空胞径を測定した。
空胞径はセルロース濃度が高くなるにつれ少しず
つ小さくなつた。凍結温度にも大きく依存し、−
15℃において最も大きな胞が開くことがわかつ
た。凍結温度が低下するにつれて空胞径も小さく
なるが、断面から見た粒子中心部の内部空胞の空
胞径は、−25℃以下になると、溶液の濃度により
８〜15μの一定値となつた（図８）。更に、表面
では凍結温度の低下とともに孔径が小さくなり
（図９）、表面の開孔面積率も小さくなつて、次第
に膜で覆われた構造に変化した（図１０）従つ
て、凍結温度を低く設定するだけで表面を膜で覆
われたスポンジ状の粒子が得られた。

実施例 ５ 亜硫酸法で作つた針葉樹木材パルプを原料とし
て調整され、温度23℃における粘度が2530センチ
ポイズ、セルロース濃度が7.4％、NaOH濃度が
５％、γ価36のビスコースを実施例３と同様に、
シリンジで、−16℃に冷却したシリコーンオイル
と50％硫酸を入れた３ビーカーに滴下した。液
滴は凍結すると失透しクリーム色になつた。凍結
した液滴はシリコーンオイルと硫酸の境界面で暫
くとどまり、気泡を発生したが、やがて沈降を始
めビーカー底部に達した。

ビーカー底部に達した粒子を常温で水洗後、既
述の方法で凍結割断、凍結乾燥し、SEMで観察
した。直径約５mmの粒子の表面部分には２〜8μ
径の孔が開孔（図１１）しており、内部には10〜
15μ径の空胞が発生していた。

実施例 ６ 精製リンターを原料として調製した23℃におけ
る粘度１万センチポイズ、セルロース濃度６％、
銅濃度3.6％、アンモニア濃度7.0％のセルロース
銅安溶液を実施例３と同様にシリンジで、−19℃
に冷却した、シリコーンオイルと50％硫酸をいれ
た３ビーカーに滴下した。液滴は凍結すると失
透し空色になつた。凍結した液滴はシリコーンオ
イルと硫酸の境界面で暫くとどまり、やがて沈降
を始めビーカー底部に達した。

ビーカー底部に達した粒子を常温で水洗後、既
述の方法で凍結割断、凍結乾燥し、径約８mmの球
形粒子を得た。SEMで観察したところ、粒子の
表面部分はかなり膜で覆われ、開孔面積率30％、
開孔径は10〜20μであつた。粒子内部の空胞は20
〜60μであつた。

実施例 ７ 本例は、本発明のセルロース多胞粒子の有用な
応用例の一つを示すものである。

滅菌処理済みのコラーゲンＩ溶液である
Ce11matrixI−Ａ（新田ゼラチン(株)社製）を滅菌
処理したPH３の塩酸水溶液で５倍に希釈し、0.6
mg／mlのコラーゲンＩ溶液10mlを調製し４℃に保
冷した。

実施例４と同様にセルロース濃度４％、凍結温
度−15℃で製造した粒子のうち、46メツシユと20
メツシユのふるいを用いて840〜1000μ径の粒子
のみを取り出した。このうち未乾燥状態のまま、
セルロース乾燥重量換算で0.1ｇ分取し、100mlの
蒸留水と共に耐圧ガラスビンに入れ130℃、２時
間オートクレーブ滅菌処理を施した後、４℃に保
冷した。ここに上述のコラーゲンＩ溶液10mlを加
え氷冷しながら撹拌した後、１時間かけて撹拌し
ながら液温を25℃まで上昇させて、滅菌水で洗浄
した。ハムＦ−12（大日本製薬株式会社製）培地
に牛胎児血清（大日本製薬株式会社製）を５％添
加したもの５mlを径60mmの滅菌済デイツシユに入
れ、水洗後の上記粒子をデイツシユ底面に一層敷
き詰めるように添加した後、チヤイニーズハムス
ター卵巣由来の株細胞CHO−K1（大日本製薬株
式会社製）を加え37℃、二酸化炭素５％の条件で
７日間インキユベートした。インキユベート後、
２％グルタルアルデヒド中に粒子をいれ４℃で３
時間放置した後、リン酸緩衝溶液（PBS）で２
回洗浄し、２％オスミウム酸で1.5時間、４℃で
処理した。次に４℃の20％、50％、70％のエタノ
ール水溶液で順次各10分間処理した後、室温の80
％、90％、100％エタノールで順次アルコール置
換をおこなつた。更に酢酸イソアミル中に30分間
浸漬した後、二酸化炭素を用いた臨界点乾燥処理
を行ない、乾燥試料を得た。この試料を金蒸着処
理した後SEMで観察したところCHO−K1が粒子
の空胞に入り込んで付着繁殖している状態を確認
した（図１２，１３）。

実施例 ８ 実施例４と同様の方法で、重合度400、セルロ
ース濃度４％のセルロース溶液から、−40℃で凍
結して得た、粒子表面の60％程度を膜で覆われた
粒子のうち、100〜150μ径のものだけ分取し、内
径２cmのガラスカラムに２ｍの高さまで充填し、
23℃で100ml／分の蒸留水通液を30分間行なつた。
その後、底部の粒子を取り出して既述の方法によ
り光学顕微鏡及びSEMで形態を観察したところ
粒子は球形を保持しており、つぶれや破損は見ら
れなかつた。

【図面の簡単な説明】

図１〜４は、実施例１で得られた本発明のセル
ロース多胞粒子の構造を示す走査型電子顕微鏡
（SEM）写真、図５は本発明の方法の実施態様の
一例を示す説明図、図６〜７は空胞が方向性をも
つて開いている構造をもつ本発明のセルロース多
胞粒子の一例を示すSEM写真、図８〜１０は溶
液の凍結温度およびセルロース濃度がセルロース
多胞粒子の平均空胞径、表面の平均孔径および開
孔面積率に及ぼす影響を示すグラフであり、図１
１は、実施例５で得られた本発明のセルロース多
胞粒子のSEM写真、図１２，１３は本発明のセ
ルロース多胞粒子をコラーゲン処理したうえ、細
胞を空胞の中で付着繁殖させた応用例を示す
SEM写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の空胞が集合し、且つ隣接した空胞間を
   隔てる膜に形成された開口部によつて空胞相互が
   連通している連続胞構造で形成されたセルロース
   多胞粒子であつて、前記空胞の膜で隔てられた径
   が少くとも2μであり、且つ前記開口部の径が前
   記空胞径の1/30から3/4であることを特徴とする
   セルロース多胞粒子。 ２ 連通した連続胞が放射状に粒子の表面から内
   部に延びていると共に横方向にも連通しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセル
   ロース多胞粒子。 ３ 多数の空胞が集合し、且つ隣接した空胞間を
   隔てる膜に形成された開口部によつて空胞相互が
   連通している連続胞構造で形成されたセルロース
   多胞粒子の製造方法において、原料としてセルロ
   ースを用い、該セルロースの溶液を液滴にし、そ
   の液滴を溶液の固化温度以下に冷却して凍結さ
   せ、それによつて溶媒を結晶化させつつセルロー
   スを溶媒結晶間〓に濃縮し凝固させ、次いで溶媒
   を抽出除去するかまたは溶解能力を失わせる処理
   を施すことを特徴とするセルロース多胞粒子の製
   造方法。 ４ 多数の空胞が集合し、且つ隣接した空胞間を
   隔てる膜に形成された開口部によつて空胞相互が
   連通している連続胞構造で形成されたセルロース
   多胞粒子の製造方法において、原料としてセルロ
   ース誘導体を用い、該セルロース誘導体の溶液を
   液滴にし、その液滴を溶液の固化温度以下に冷却
   して凍結させ、それによつて溶媒を結晶化させつ
   つセルロース誘導体を溶媒結晶間〓に濃縮し凝固
   させ、次いで溶媒を抽出除去するかまたは溶解能
   力の失活とセルロースの再生を同時または逐次的
   に行なうことを特徴とするセルロース多胞粒子の
   製造方法。