セルロース多孔質粒子の製造方法
【課題】様々な物質の吸着体として利用可能な多孔質のセルロース粒子を液―液分散を利用せず、安全かつ簡便に少量の溶媒でセルロース粒子を形成させ、かつセルロース粒子形成のための操作パラメータを幅広い範囲で変更できる製造方法を提供する。
【解決手段】セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、セルロース非溶解性の溶媒と接触させて凝固させ、セルロースの多孔質粒子を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法。この製造方法によって製造されたセルロース多孔質粒子は、様々な物質の吸着体として好適に用いることが可能である。
【解決手段】セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、セルロース非溶解性の溶媒と接触させて凝固させ、セルロースの多孔質粒子を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法。この製造方法によって製造されたセルロース多孔質粒子は、様々な物質の吸着体として好適に用いることが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセルロースを用いた多孔質粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロース多孔質粒子は酸、塩基性溶媒に耐性があり、修飾することで様々な置換基を付加させることができるため、様々な物質の吸着体として利用されている。セルロース多孔質粒子は吸着特性に優れ、械的強度が比較的大きいことから、ＬＤＬコレステロール吸着体（特許文献１，２）や、工業的に利用可能な抗体医薬品精製用吸着体（特許文献３）への応用も注目されている。しかしながら、セルロースを溶解できる溶媒はあまりなく、セルロース粒子を製造する際、チオシアン酸カルシウム水溶液など毒性が高い溶液に溶解される工程を介するものが一般的である（特許文献４）。しかしながら、このような製造方法によってセルロース多孔質粒子を製造するには、腐食性や安全性の面で、取扱いが困難であり、設備化が容易ではないのが現状である。
【０００３】
一方で、近年、不揮発性かつ広い温度域で液体となる特徴を持つイオン液体が注目されている。イオン液体は主に、機能性溶媒やイオニクスデバイス、ポリペプチドなど生体由来材料の溶媒として適用されている。近年、このイオン液体は、セルロースも溶解することがわかり、繊維の製造などに適用されている（特許文献５）。
【０００４】
しかしながら、様々な物質の吸着体として利用可能なセルロース多孔質粒子を製造するためには、その内部構造を制御することと等、多くの課題が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９２８５８９号
【特許文献２】特許第２９２５２４９号
【特許文献３】ＷＯ０８／１４６９０６号公報
【特許文献４】特開昭５５−４４３１２号公報
【特許文献５】特開２００８−２４８４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、様々な物質の吸着体として利用可能な多孔質セルロース粒子をチオシアン酸カルシウムなどの毒性が高い溶媒を使わず、安全かつ簡便に製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題に対して鋭意検討を行った結果、イオン液体にセルロースを溶解させ、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触、セルロースを凝固させることで、セルロース多孔質粒子を得る工程を含む製造方法によって上記課題が解決することを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち本発明は、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触させてセルロースを凝固させ、セルロースの多孔質粒子を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法に関する。
【０００９】
また本発明は、セルロースおよびイオン液体を含む溶液に、さらに水またはアルコールより選択される１種以上を添加することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法に関する。
【００１０】
また本発明は、水またはアルコールより選択される１種以上を、イオン液体との合計量に対して２重量％以上、２０重量％以下添加することを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１１】
また本発明は、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にするための機器に振動を与えつつ、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にすることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１２】
また本発明は、上記機器の振動数を５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以下にすることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１３】
また本発明は、セルロースが、再生セルロース、結晶性セルロース、酢酸セルロースから選択される１種以上であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１４】
また本発明は、イオン液体がイミダゾリウム塩であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１５】
また本発明は、イミダゾリウム塩を構成するカチオンが、１，３-ジアルキルイミダゾリウム、１，２，３−トリアルキルイミダゾリウムより選択されることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１６】
また本発明は、イミダゾリウム塩を構成するアニオンが、塩素イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2-、(CF3SO2)2N-、CF3CO2-から選択される１種以上であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１７】
また本発明は、セルロース非溶解性の溶媒として、水、有機溶剤またはそれらの２種以上で均一に混和した溶剤より選択され、イオン液体に混和可能であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１８】
また本発明は、有機溶剤が、アルコール類、グリコール類、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフランであることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１９】
また本発明は、アルコール類が、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、2-ブタノール、sec-ブタノール、２−メチル−２−プロパノール（tert-ブタノール）、１−プロパノール、２−プロパノール、エタノール、メタノールからなる群より選択される１種以上であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００２０】
また本発明は、グリコール類が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールからなる群より選択されることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００２１】
また本発明は、前記製造方法により製造したセルロース多孔質粒子に関する。
【００２２】
また本発明は、粒子が中心部まで網目状構造を有することを特徴とする前記セルロース多孔質粒子に関する。
【００２３】
また本発明は、細孔径が２５ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする、前記セルロース多孔質粒子に関する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の製造方法によれば、従来使用していたチオシアン酸カルシウム溶液等を使用する必要がなく、イオン液体は分離回収可能なので、より安全に、より低コストでセルロース多孔質粒子を製造することができる。
【００２５】
また本発明の製造方法によれば、セルロース溶液の温度やセルロース濃度、溶媒の種類、溶媒の濃度を変更することにより、セルロース多孔質粒子の内部構造を変化させることも可能であり、様々な物質の吸着体として利用可能なセルロース多孔質粒子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１により得られた本発明のセルロース粒子のSEM写真である。
【図２】図１の中央部の高倍率SEM写真である。
【図３】図１の端部の高倍率SEM写真である。
【図４】実施例１、４、５より得られたセルロース粒子の中央部の開孔面積分布である。
【図５】実施例６より得られたセルロース粒子のSEM写真である。
【図６】図５の中央部の高倍率SEM写真である。
【図７】図５の端部の高倍率大SEM写真である。
【図８】実施例８より得られたセルロース粒子のSEM写真である。
【図９】図８の中央部の高倍率SEM写真である。
【図１０】図８の端部の高倍率SEM写真である。
【図１１】実施例１、６〜８より得られたセルロース粒子の中央部の開孔面積分布である。
【図１２】実施例１、６、９〜１０より得られたセルロース粒子の中央部の開孔面積分布である。
【図１３】実施例１４より得られたセルロース粒子の中央部と端部の開孔面積分布である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の製造方法では、セルロースをまず、イオン液体に溶解する。イオン液体とは、一般に、常圧１００℃未満で液体であるイオン化合物である。イオン液体のカチオン部分の例は、ピリジニウム、イミダゾリウムおよびイミダゾール等が挙げられ、非環状カチオンとしては、アルキル第4級アンモニウムおよびアルキル第4級リンカチオン等が挙げられる。カチオン部分の対アニオンは、ハロゲンイオン、擬ハロゲンイオン、ハロゲンを含む有機化合物である有機ハロゲン化物イオンおよびカルボキシレート等からなる群より選択される。カルボキシレートとしては、アセテート、シトレート、マレート、マレエート、ホルメートおよびオキシレートが挙げられ、ハロゲンイオンとしては、クロリド、ブロミド、亜鉛クロリド／コリンクロリドが挙げられ、有機ハロゲン化物イオンとしては、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2-、(CF3SO2)2N-、CF3CO2-、3−メチル−N−ブチル−ピリジニウムクロリドおよびベンジルジメチル（テトラデシル）アンモニウムクロリドが挙げられる。
【００２８】
なお、セルロースの溶解性が高いものとしては、特にイミダゾリウム塩が知られ、構成するカチオンが、1,3-ジアルキルイミダゾリウム、1,2,3-トリアルキルイミダゾリウムであるものが、良く知られている。
【００２９】
本発明者らは鋭意検討の結果、これらのイオン液体のいずれかにセルロースを溶解させた後、気中に液滴を吐出させ、イオン液体と混和可能なセルロース非溶解性の液体と接触させることで、セルロース多孔質粒子を得られることを見出した。本発明が提供する製造方法によれば、界面活性剤等を使用することなくセルロース多孔質粒子が得られるため、高価なイオン液体の再利用が極めて容易となる。
【００３０】
また、イオン液体の種類、組成、およびイオン液体に対して、水、アルコール類等の貧溶媒を加えることが、多孔質粒子の孔径や構造の制御の観点から好ましい。また、それらの添加により、イオン液体溶液の粘度調整を行うことも好ましい。ここで用いるイオン液体に特に限定は無いが、室温未満で液体であるものを用いることが、多孔質粒子の製造を幅広い温度域で行うことが可能となるため好ましい。操作はイオン液体の融点以上で行うことが好ましく、操作性の面からは、特に５０℃以上が好ましい。５０℃以下でも特に大きな問題は無いが、イオン液体へのセルロース溶解速度が遅くなる傾向にある。イオン液体に貧溶媒を添加する場合は９０℃以下の操作が好ましい。９０℃以上では貧溶媒の沸点以上となる場合が多い。
【００３１】
本発明においてセルロース非溶解性の液体としては、水、アルコール類、グリコール類を用いることができ、好ましくは、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、２−ブタノール、sec-ブタノール、２−メチルー２−プロパノール（tert-ブタノール）、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、ジメチルスルホキシド等が好適に用いられる。また、セルロース非溶解性の液体として混合溶媒を用いてもよく、水とアルコール類、水とグリコール類、水とアセトニトリル、水とアセトン、水とグリセリン、アルコール類とグリセリン、水とジメチルスルホキシド、アルコール類とジメチルスルホキシド、アルコール類と酢酸エチル、アルコール類とヘキサン、アルコール類とアセトン、水とテトラヒドロフランの混合溶媒から多孔質粒子を得ることができ、好ましくは水とメタノール、水とエタノール、水と２−プロパノールの混合溶媒を用いる。なお、セルロース非溶解性の液体に、溶液粘度調整、セルロースの多孔質形状の制御のために界面活性剤であるポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、アルキルグリコシド等を加えてもよい。セルロース非溶解性溶媒は沸点以下、イオン液体の融点以上の温度で操作することが好ましい。イオン液体の融点以下の温度で操作するとセルロース粒子中からイオン液体が放出されにくくなるためである。
【００３２】
本発明に使用可能なセルロースとしては、イオン液体に溶解するものであれば、いかなるものでも用いることができるが、製造した多孔質粒子の強度向上のためには、セルロースの重合度が高いものを用いることが望ましい。重合度が高いと、イオン液体のセルロース溶液の粘度が高くなるため、操作性の面では、重合度３００〜７００程度の微結晶性セルロースが好ましく、さらに好ましくは重合度３００程度の微結晶性セルロースが良好である。なお、重合度の高いものを用いる場合には、貧溶媒の添加や、高温での操作がセルロース溶液の粘度を下げる観点から好ましい
セルロースの使用量は、セルロース濃度が高いものほどセルロース溶液の粘度が高くなるが、固形分含量や強度は向上するため、製品の目的に応じて選択され得る。濃度としては、セルロースの溶解した溶液１００重量％に対して、２％〜２０％が好ましく、さらに好ましくは３％から８％である。セルロース濃度が下限以下ではセルロースが粒子とならなかったり機械的強度が小さくなる場合があり、上限以上では粘度上昇に伴って操作性が悪くなったり吸着体としたときの吸着量が低下する場合がある。
【００３３】
本発明はセルロース多孔質粒子を形成させるために、イオン液体に溶解させたセルロースを気中に吐出させ液滴化し、セルロース非溶解性の溶媒に滴下することで、セルロース粒子を得るものであるが、この液滴の生成方法については特に限定しないが、たとえば、特開昭６２−１９１０３３公報に記載の方法が挙げることができる。また、シリンジを用い、シリンジ針に振動子を接触、あるいは液体部に加振しておくことでセルロース溶液を一定の大きさの液滴として吐出させることも可能である。振動子の振動数を５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以下が好ましく、より好ましくは１００Ｈｚから３００Ｈｚである。振動数が５０Ｈｚ以下であると、セルロース粒子のサイズが不均一になりやすく、３００Ｈｚ以上であると液滴が微分散しやすく、粒子径の制御が容易ではない。さらに、スプレーノズルや、円盤式アトマイザー等も用いることができる。
【００３４】
このようにして生成したセルロース液滴は、セルロース非溶解性の溶媒に接触、沈降する際、液滴からイオン液体が溶媒に拡散していき、セルロース粒子が形成される。液―液分散を利用してセルロースを析出させることも可能であるが、セルロース析出量に対し大量の溶媒が必要となり、均一な分散を実現させるためには界面活性剤が必要である。そのため、高価なイオン液体の回収が困難となる。また、不揮発性かつ広い温度域で液体となる特徴を持つイオン液体を用いていても、イオン液体を分散させるイオン液体非溶解性液体の物理的性質により利用可能なイオン液体の温度域が限定されてしまう。しかしながら本発明においては、セルロース溶液を気中に吐出させ液滴化し、セルロース粒子を得るため、界面活性剤は不要であるのでイオン液体の回収も容易であるし、広い温度域での操作が可能である。
【００３５】
その後、形成されたセルロース粒子を回収する。この方法で得られた粒子は多孔質の粒子であり、その孔の大きさはセルロース濃度、セルロース非溶解性の溶媒を変えることで制御することが可能である。
【００３６】
本発明の多孔質粒子はセルロースを用いているため、吸着特性に優れ、非特異的吸着が少ないことが求められる分野において好適に用いることができる。なかでもＬＤＬ吸着やＩｇＧ等の抗体精製に好適に用いることができる。これらの用途にとって好ましい細孔径は２５ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。２５ｎｍより小さいと目的物が孔に入りづらくなり、１５００ｎｍより大きいと比表面積が小さくなる傾向がある。より好ましくは７０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下、特に好ましくは１００ｎｍ１３００ｎｍ以下、最も好ましくは１５０ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。
【００３７】
本発明において、製造されるセルロース多孔質粒子の大きさは、特に限定されるものではないが、様々な物質の吸着体として利用する際には、粒径が1μmから2mm程度のものが、好適に用いられる。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
（実施例１）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（シグマ・アルドリッチ社）８ｇに微結晶性セルロースを０．２９g溶解させ、３．５重量％とした。溶液温度を８０℃とした後、１０ｍLのシリンジより押し出し、吐出速度０．０５mL／minでセルロース非溶解性の溶媒である３００mＬの水に滴下した。シリンジには、内径０．１ｍｍの針を取り付け、１６７Ｈｚの振動モーターにより連続的に振動を与えた。加振しておくことでセルロース溶液を一定の大きさの液滴として吐出させることが可能である。水の温度は３０℃とした。滴下終了後、３０℃で１時間保持し、セルロース粒子を回収した。
【００３９】
回収したセルロース粒子をマイクロスコープ（キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨ−６２００、以下同じ）で５０倍に拡大して観察したところ、平均粒子径約９３０μｍの球状粒子になっていた。レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場社製ＬＡ−９５０）を用いてメジアン径を測定し、平均粒子径とした。
【００４０】
また、回収したセルロース粒子をエタノールで置換し、次いで２−メチル−２−プロパノールで置換し、これを凍結乾燥後、走査型電子顕微鏡（日立製作所社製，Ｓ−４８００，以下「ＳＥＭ」と称する）にて内部構造を解析した。その結果、セルロース粒子は図１、図２、図３に示したような多孔性の粒子であることが確認された。開孔面積はＳＥＭ写真より孔の大きさを測ることで解析した。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１１８０ｎｍであった。
（実施例２）
吐出流量を０．１０mL／minとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。得られた粒子をデジタルマイクロスコープで観察したところ、平均粒子径約１０００μｍの球状粒子が得られた。また、粒子の内部構造は実施例１の粒子と同様であった。
（実施例３）
吐出流量を０．０１mＬ／minとする以外は実施例１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。得られた粒子をデジタルマイクロスコープで観察したところ、平均粒子径約７８０μｍの球状粒子が得られた。また、粒子の内部構造は実施例１の粒子と同様であった。
（実施例４）
セルロース濃度４％の溶液とする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１１３０ｎｍであった。孔の大きさはセルロース濃度に依存し、セルロース濃度が高いほど開孔面積が狭い粒子が得られることが確認できた。
（実施例５）
セルロース濃度５％の溶液とする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。開口面積は、実施例４の粒子よりもさらに狭くなっていることが確認できた。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は８５０ｎｍであった。
【００４１】
図４に実施例１と実施例４、５より得られたセルロース粒子中央部の開孔面積分布を示す。図４によれば、セルロース濃度によりセルロース粒子の開孔面積分布を制御できたことが明らかである。より具体的には、セルロース溶液におけるセルロースの濃度を高めるほど開口径の小さな孔が得られる
（実施例６）
セルロース非溶解性の溶媒をメタノールとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、図５から図７に示したような多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は６１０ｎｍであった。水から得られたセルロース粒子とは異なり、繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。SEM画像より同じ繊維状のセルロースで形成された粒子でも、セルロース非溶解性の溶媒の種類により開孔面積分布は異なることが確認された。
（実施例７）
セルロース非溶解性の溶媒をエタノールとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は７３０ｎｍであった。メタノールと同様に繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。
（実施例８）
セルロース非溶解性の溶媒を２−プロパノールとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、図８から図１０に示したような多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１０７０ｎｍであった。繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。SEM写真より同じ繊維状のセルロースで形成された粒子でも、セルロース非溶解性の溶媒の種類により開孔面積分布は異なることが確認された。
【００４２】
図１１に実施例１と実施例６から実施例８より得られたセルロース粒子中央部の開孔面積分布を示す。図１１によれば、セルロース非溶解性の溶媒の種類によりセルロース粒子の開孔面積分布を制御が可能となることが明らかである。より具体的には、セルロース非溶解性液体として水を用いる場合、多孔質粒子の孔径はより均一化する傾向が見られた。また、セルロース非溶解性液体としてアルコール類を用いる場合、２−プロパノール→エタノール→メタノールと親水性が高まるにつれ、多孔質粒子の孔径は小さくなった。
（実施例９）
セルロース非溶解性の溶媒に水とメタノール、１：９の混合溶媒を用いた以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は７５０ｎｍであった。
（実施例１０）
セルロース非溶解性の溶媒に水とメタノール、３：７の混合溶媒を用いた以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１２００ｎｍであった。
【００４３】
図１２に実施例１、実施例６、実施例９、実施例１０より得られたセルロース粒子中央部の開孔面積分布を示す。図１２によれば、セルロース非溶解性溶媒の組成を変化させることでセルロース粒子の開孔面積分布を制御が可能となることが明らかである。より具体的には、水とアルコール類との混合溶媒を用いる場合、水の割合が大きくなるほど多孔質粒子の孔径はより大きくなる傾向が見られた。
（実施例１１）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート７．２gに対し、微結晶性セルロース０．２９ｇを溶解させ、さらに水を０．８ｇ加えることで溶液を調整した。水の含量は溶媒全体（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートと水との合計重量）に対し１０重量％となる。溶液温度を６０℃とした後、セルロース非溶解性の溶媒である水に滴下した。その他は実施例１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。
（実施例１２）
溶媒全体量に対する水の含量を５重量％とした以外は実施例１１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。
（実施例１３）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート７．２gに対し、微結晶性セルロース０．２９ｇを溶解させ、さらにメタノールを０．８ｇ加えることで溶液を調整した。メタノールの含量は溶媒全体（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートとメタノールとの合計重量）に対し１０重量％となる。その他は実施例１１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１９０ｎｍであった。
（実施例１４）
溶媒全体量に対するメタノールの含量を５重量％とした以外は実施例１３と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は４００ｎｍであった。
【００４４】
図１３にメタノールを５重量％加えた場合の開孔面積分布を示す。実施例４までのセルロース粒子とは異なり、粒子中央部の開孔面積分布と粒子端部の開孔面積分布に差がなく、セルロース粒子全体の孔の大きさの分布が均一な粒子を得ることが可能であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明はセルロースを用いた多孔質粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロース多孔質粒子は酸、塩基性溶媒に耐性があり、修飾することで様々な置換基を付加させることができるため、様々な物質の吸着体として利用されている。セルロース多孔質粒子は吸着特性に優れ、械的強度が比較的大きいことから、ＬＤＬコレステロール吸着体（特許文献１，２）や、工業的に利用可能な抗体医薬品精製用吸着体（特許文献３）への応用も注目されている。しかしながら、セルロースを溶解できる溶媒はあまりなく、セルロース粒子を製造する際、チオシアン酸カルシウム水溶液など毒性が高い溶液に溶解される工程を介するものが一般的である（特許文献４）。しかしながら、このような製造方法によってセルロース多孔質粒子を製造するには、腐食性や安全性の面で、取扱いが困難であり、設備化が容易ではないのが現状である。
【０００３】
一方で、近年、不揮発性かつ広い温度域で液体となる特徴を持つイオン液体が注目されている。イオン液体は主に、機能性溶媒やイオニクスデバイス、ポリペプチドなど生体由来材料の溶媒として適用されている。近年、このイオン液体は、セルロースも溶解することがわかり、繊維の製造などに適用されている（特許文献５）。
【０００４】
しかしながら、様々な物質の吸着体として利用可能なセルロース多孔質粒子を製造するためには、その内部構造を制御することと等、多くの課題が残されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２９２８５８９号
【特許文献２】特許第２９２５２４９号
【特許文献３】ＷＯ０８／１４６９０６号公報
【特許文献４】特開昭５５−４４３１２号公報
【特許文献５】特開２００８−２４８４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、様々な物質の吸着体として利用可能な多孔質セルロース粒子をチオシアン酸カルシウムなどの毒性が高い溶媒を使わず、安全かつ簡便に製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題に対して鋭意検討を行った結果、イオン液体にセルロースを溶解させ、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触、セルロースを凝固させることで、セルロース多孔質粒子を得る工程を含む製造方法によって上記課題が解決することを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち本発明は、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触させてセルロースを凝固させ、セルロースの多孔質粒子を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法に関する。
【０００９】
また本発明は、セルロースおよびイオン液体を含む溶液に、さらに水またはアルコールより選択される１種以上を添加することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法に関する。
【００１０】
また本発明は、水またはアルコールより選択される１種以上を、イオン液体との合計量に対して２重量％以上、２０重量％以下添加することを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１１】
また本発明は、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にするための機器に振動を与えつつ、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にすることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１２】
また本発明は、上記機器の振動数を５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以下にすることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１３】
また本発明は、セルロースが、再生セルロース、結晶性セルロース、酢酸セルロースから選択される１種以上であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１４】
また本発明は、イオン液体がイミダゾリウム塩であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１５】
また本発明は、イミダゾリウム塩を構成するカチオンが、１，３-ジアルキルイミダゾリウム、１，２，３−トリアルキルイミダゾリウムより選択されることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１６】
また本発明は、イミダゾリウム塩を構成するアニオンが、塩素イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2-、(CF3SO2)2N-、CF3CO2-から選択される１種以上であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１７】
また本発明は、セルロース非溶解性の溶媒として、水、有機溶剤またはそれらの２種以上で均一に混和した溶剤より選択され、イオン液体に混和可能であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１８】
また本発明は、有機溶剤が、アルコール類、グリコール類、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフランであることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００１９】
また本発明は、アルコール類が、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、2-ブタノール、sec-ブタノール、２−メチル−２−プロパノール（tert-ブタノール）、１−プロパノール、２−プロパノール、エタノール、メタノールからなる群より選択される１種以上であることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００２０】
また本発明は、グリコール類が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールからなる群より選択されることを特徴とする前記製造方法に関する。
【００２１】
また本発明は、前記製造方法により製造したセルロース多孔質粒子に関する。
【００２２】
また本発明は、粒子が中心部まで網目状構造を有することを特徴とする前記セルロース多孔質粒子に関する。
【００２３】
また本発明は、細孔径が２５ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする、前記セルロース多孔質粒子に関する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の製造方法によれば、従来使用していたチオシアン酸カルシウム溶液等を使用する必要がなく、イオン液体は分離回収可能なので、より安全に、より低コストでセルロース多孔質粒子を製造することができる。
【００２５】
また本発明の製造方法によれば、セルロース溶液の温度やセルロース濃度、溶媒の種類、溶媒の濃度を変更することにより、セルロース多孔質粒子の内部構造を変化させることも可能であり、様々な物質の吸着体として利用可能なセルロース多孔質粒子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１により得られた本発明のセルロース粒子のSEM写真である。
【図２】図１の中央部の高倍率SEM写真である。
【図３】図１の端部の高倍率SEM写真である。
【図４】実施例１、４、５より得られたセルロース粒子の中央部の開孔面積分布である。
【図５】実施例６より得られたセルロース粒子のSEM写真である。
【図６】図５の中央部の高倍率SEM写真である。
【図７】図５の端部の高倍率大SEM写真である。
【図８】実施例８より得られたセルロース粒子のSEM写真である。
【図９】図８の中央部の高倍率SEM写真である。
【図１０】図８の端部の高倍率SEM写真である。
【図１１】実施例１、６〜８より得られたセルロース粒子の中央部の開孔面積分布である。
【図１２】実施例１、６、９〜１０より得られたセルロース粒子の中央部の開孔面積分布である。
【図１３】実施例１４より得られたセルロース粒子の中央部と端部の開孔面積分布である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の製造方法では、セルロースをまず、イオン液体に溶解する。イオン液体とは、一般に、常圧１００℃未満で液体であるイオン化合物である。イオン液体のカチオン部分の例は、ピリジニウム、イミダゾリウムおよびイミダゾール等が挙げられ、非環状カチオンとしては、アルキル第4級アンモニウムおよびアルキル第4級リンカチオン等が挙げられる。カチオン部分の対アニオンは、ハロゲンイオン、擬ハロゲンイオン、ハロゲンを含む有機化合物である有機ハロゲン化物イオンおよびカルボキシレート等からなる群より選択される。カルボキシレートとしては、アセテート、シトレート、マレート、マレエート、ホルメートおよびオキシレートが挙げられ、ハロゲンイオンとしては、クロリド、ブロミド、亜鉛クロリド／コリンクロリドが挙げられ、有機ハロゲン化物イオンとしては、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2-、(CF3SO2)2N-、CF3CO2-、3−メチル−N−ブチル−ピリジニウムクロリドおよびベンジルジメチル（テトラデシル）アンモニウムクロリドが挙げられる。
【００２８】
なお、セルロースの溶解性が高いものとしては、特にイミダゾリウム塩が知られ、構成するカチオンが、1,3-ジアルキルイミダゾリウム、1,2,3-トリアルキルイミダゾリウムであるものが、良く知られている。
【００２９】
本発明者らは鋭意検討の結果、これらのイオン液体のいずれかにセルロースを溶解させた後、気中に液滴を吐出させ、イオン液体と混和可能なセルロース非溶解性の液体と接触させることで、セルロース多孔質粒子を得られることを見出した。本発明が提供する製造方法によれば、界面活性剤等を使用することなくセルロース多孔質粒子が得られるため、高価なイオン液体の再利用が極めて容易となる。
【００３０】
また、イオン液体の種類、組成、およびイオン液体に対して、水、アルコール類等の貧溶媒を加えることが、多孔質粒子の孔径や構造の制御の観点から好ましい。また、それらの添加により、イオン液体溶液の粘度調整を行うことも好ましい。ここで用いるイオン液体に特に限定は無いが、室温未満で液体であるものを用いることが、多孔質粒子の製造を幅広い温度域で行うことが可能となるため好ましい。操作はイオン液体の融点以上で行うことが好ましく、操作性の面からは、特に５０℃以上が好ましい。５０℃以下でも特に大きな問題は無いが、イオン液体へのセルロース溶解速度が遅くなる傾向にある。イオン液体に貧溶媒を添加する場合は９０℃以下の操作が好ましい。９０℃以上では貧溶媒の沸点以上となる場合が多い。
【００３１】
本発明においてセルロース非溶解性の液体としては、水、アルコール類、グリコール類を用いることができ、好ましくは、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、２−ブタノール、sec-ブタノール、２−メチルー２−プロパノール（tert-ブタノール）、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、ジメチルスルホキシド等が好適に用いられる。また、セルロース非溶解性の液体として混合溶媒を用いてもよく、水とアルコール類、水とグリコール類、水とアセトニトリル、水とアセトン、水とグリセリン、アルコール類とグリセリン、水とジメチルスルホキシド、アルコール類とジメチルスルホキシド、アルコール類と酢酸エチル、アルコール類とヘキサン、アルコール類とアセトン、水とテトラヒドロフランの混合溶媒から多孔質粒子を得ることができ、好ましくは水とメタノール、水とエタノール、水と２−プロパノールの混合溶媒を用いる。なお、セルロース非溶解性の液体に、溶液粘度調整、セルロースの多孔質形状の制御のために界面活性剤であるポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、アルキルグリコシド等を加えてもよい。セルロース非溶解性溶媒は沸点以下、イオン液体の融点以上の温度で操作することが好ましい。イオン液体の融点以下の温度で操作するとセルロース粒子中からイオン液体が放出されにくくなるためである。
【００３２】
本発明に使用可能なセルロースとしては、イオン液体に溶解するものであれば、いかなるものでも用いることができるが、製造した多孔質粒子の強度向上のためには、セルロースの重合度が高いものを用いることが望ましい。重合度が高いと、イオン液体のセルロース溶液の粘度が高くなるため、操作性の面では、重合度３００〜７００程度の微結晶性セルロースが好ましく、さらに好ましくは重合度３００程度の微結晶性セルロースが良好である。なお、重合度の高いものを用いる場合には、貧溶媒の添加や、高温での操作がセルロース溶液の粘度を下げる観点から好ましい
セルロースの使用量は、セルロース濃度が高いものほどセルロース溶液の粘度が高くなるが、固形分含量や強度は向上するため、製品の目的に応じて選択され得る。濃度としては、セルロースの溶解した溶液１００重量％に対して、２％〜２０％が好ましく、さらに好ましくは３％から８％である。セルロース濃度が下限以下ではセルロースが粒子とならなかったり機械的強度が小さくなる場合があり、上限以上では粘度上昇に伴って操作性が悪くなったり吸着体としたときの吸着量が低下する場合がある。
【００３３】
本発明はセルロース多孔質粒子を形成させるために、イオン液体に溶解させたセルロースを気中に吐出させ液滴化し、セルロース非溶解性の溶媒に滴下することで、セルロース粒子を得るものであるが、この液滴の生成方法については特に限定しないが、たとえば、特開昭６２−１９１０３３公報に記載の方法が挙げることができる。また、シリンジを用い、シリンジ針に振動子を接触、あるいは液体部に加振しておくことでセルロース溶液を一定の大きさの液滴として吐出させることも可能である。振動子の振動数を５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以下が好ましく、より好ましくは１００Ｈｚから３００Ｈｚである。振動数が５０Ｈｚ以下であると、セルロース粒子のサイズが不均一になりやすく、３００Ｈｚ以上であると液滴が微分散しやすく、粒子径の制御が容易ではない。さらに、スプレーノズルや、円盤式アトマイザー等も用いることができる。
【００３４】
このようにして生成したセルロース液滴は、セルロース非溶解性の溶媒に接触、沈降する際、液滴からイオン液体が溶媒に拡散していき、セルロース粒子が形成される。液―液分散を利用してセルロースを析出させることも可能であるが、セルロース析出量に対し大量の溶媒が必要となり、均一な分散を実現させるためには界面活性剤が必要である。そのため、高価なイオン液体の回収が困難となる。また、不揮発性かつ広い温度域で液体となる特徴を持つイオン液体を用いていても、イオン液体を分散させるイオン液体非溶解性液体の物理的性質により利用可能なイオン液体の温度域が限定されてしまう。しかしながら本発明においては、セルロース溶液を気中に吐出させ液滴化し、セルロース粒子を得るため、界面活性剤は不要であるのでイオン液体の回収も容易であるし、広い温度域での操作が可能である。
【００３５】
その後、形成されたセルロース粒子を回収する。この方法で得られた粒子は多孔質の粒子であり、その孔の大きさはセルロース濃度、セルロース非溶解性の溶媒を変えることで制御することが可能である。
【００３６】
本発明の多孔質粒子はセルロースを用いているため、吸着特性に優れ、非特異的吸着が少ないことが求められる分野において好適に用いることができる。なかでもＬＤＬ吸着やＩｇＧ等の抗体精製に好適に用いることができる。これらの用途にとって好ましい細孔径は２５ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。２５ｎｍより小さいと目的物が孔に入りづらくなり、１５００ｎｍより大きいと比表面積が小さくなる傾向がある。より好ましくは７０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下、特に好ましくは１００ｎｍ１３００ｎｍ以下、最も好ましくは１５０ｎｍ以上１２００ｎｍ以下である。
【００３７】
本発明において、製造されるセルロース多孔質粒子の大きさは、特に限定されるものではないが、様々な物質の吸着体として利用する際には、粒径が1μmから2mm程度のものが、好適に用いられる。
【実施例】
【００３８】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
（実施例１）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（シグマ・アルドリッチ社）８ｇに微結晶性セルロースを０．２９g溶解させ、３．５重量％とした。溶液温度を８０℃とした後、１０ｍLのシリンジより押し出し、吐出速度０．０５mL／minでセルロース非溶解性の溶媒である３００mＬの水に滴下した。シリンジには、内径０．１ｍｍの針を取り付け、１６７Ｈｚの振動モーターにより連続的に振動を与えた。加振しておくことでセルロース溶液を一定の大きさの液滴として吐出させることが可能である。水の温度は３０℃とした。滴下終了後、３０℃で１時間保持し、セルロース粒子を回収した。
【００３９】
回収したセルロース粒子をマイクロスコープ（キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨ−６２００、以下同じ）で５０倍に拡大して観察したところ、平均粒子径約９３０μｍの球状粒子になっていた。レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置（堀場社製ＬＡ−９５０）を用いてメジアン径を測定し、平均粒子径とした。
【００４０】
また、回収したセルロース粒子をエタノールで置換し、次いで２−メチル−２−プロパノールで置換し、これを凍結乾燥後、走査型電子顕微鏡（日立製作所社製，Ｓ−４８００，以下「ＳＥＭ」と称する）にて内部構造を解析した。その結果、セルロース粒子は図１、図２、図３に示したような多孔性の粒子であることが確認された。開孔面積はＳＥＭ写真より孔の大きさを測ることで解析した。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１１８０ｎｍであった。
（実施例２）
吐出流量を０．１０mL／minとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。得られた粒子をデジタルマイクロスコープで観察したところ、平均粒子径約１０００μｍの球状粒子が得られた。また、粒子の内部構造は実施例１の粒子と同様であった。
（実施例３）
吐出流量を０．０１mＬ／minとする以外は実施例１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。得られた粒子をデジタルマイクロスコープで観察したところ、平均粒子径約７８０μｍの球状粒子が得られた。また、粒子の内部構造は実施例１の粒子と同様であった。
（実施例４）
セルロース濃度４％の溶液とする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１１３０ｎｍであった。孔の大きさはセルロース濃度に依存し、セルロース濃度が高いほど開孔面積が狭い粒子が得られることが確認できた。
（実施例５）
セルロース濃度５％の溶液とする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。開口面積は、実施例４の粒子よりもさらに狭くなっていることが確認できた。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は８５０ｎｍであった。
【００４１】
図４に実施例１と実施例４、５より得られたセルロース粒子中央部の開孔面積分布を示す。図４によれば、セルロース濃度によりセルロース粒子の開孔面積分布を制御できたことが明らかである。より具体的には、セルロース溶液におけるセルロースの濃度を高めるほど開口径の小さな孔が得られる
（実施例６）
セルロース非溶解性の溶媒をメタノールとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、図５から図７に示したような多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は６１０ｎｍであった。水から得られたセルロース粒子とは異なり、繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。SEM画像より同じ繊維状のセルロースで形成された粒子でも、セルロース非溶解性の溶媒の種類により開孔面積分布は異なることが確認された。
（実施例７）
セルロース非溶解性の溶媒をエタノールとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は７３０ｎｍであった。メタノールと同様に繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。
（実施例８）
セルロース非溶解性の溶媒を２−プロパノールとする以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、図８から図１０に示したような多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１０７０ｎｍであった。繊維状のセルロースがセルロース粒子を形成していた。SEM写真より同じ繊維状のセルロースで形成された粒子でも、セルロース非溶解性の溶媒の種類により開孔面積分布は異なることが確認された。
【００４２】
図１１に実施例１と実施例６から実施例８より得られたセルロース粒子中央部の開孔面積分布を示す。図１１によれば、セルロース非溶解性の溶媒の種類によりセルロース粒子の開孔面積分布を制御が可能となることが明らかである。より具体的には、セルロース非溶解性液体として水を用いる場合、多孔質粒子の孔径はより均一化する傾向が見られた。また、セルロース非溶解性液体としてアルコール類を用いる場合、２−プロパノール→エタノール→メタノールと親水性が高まるにつれ、多孔質粒子の孔径は小さくなった。
（実施例９）
セルロース非溶解性の溶媒に水とメタノール、１：９の混合溶媒を用いた以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は７５０ｎｍであった。
（実施例１０）
セルロース非溶解性の溶媒に水とメタノール、３：７の混合溶媒を用いた以外は実施例１と同様の方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１２００ｎｍであった。
【００４３】
図１２に実施例１、実施例６、実施例９、実施例１０より得られたセルロース粒子中央部の開孔面積分布を示す。図１２によれば、セルロース非溶解性溶媒の組成を変化させることでセルロース粒子の開孔面積分布を制御が可能となることが明らかである。より具体的には、水とアルコール類との混合溶媒を用いる場合、水の割合が大きくなるほど多孔質粒子の孔径はより大きくなる傾向が見られた。
（実施例１１）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート７．２gに対し、微結晶性セルロース０．２９ｇを溶解させ、さらに水を０．８ｇ加えることで溶液を調整した。水の含量は溶媒全体（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートと水との合計重量）に対し１０重量％となる。溶液温度を６０℃とした後、セルロース非溶解性の溶媒である水に滴下した。その他は実施例１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。
（実施例１２）
溶媒全体量に対する水の含量を５重量％とした以外は実施例１１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。
（実施例１３）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート７．２gに対し、微結晶性セルロース０．２９ｇを溶解させ、さらにメタノールを０．８ｇ加えることで溶液を調整した。メタノールの含量は溶媒全体（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートとメタノールとの合計重量）に対し１０重量％となる。その他は実施例１１と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は１９０ｎｍであった。
（実施例１４）
溶媒全体量に対するメタノールの含量を５重量％とした以外は実施例１３と同じ方法、条件によりセルロース粒子を得た。SEMによる内部構造解析の結果、多孔質の粒子であることが確認された。本セルロース粒子の細孔径のメディアン径は４００ｎｍであった。
【００４４】
図１３にメタノールを５重量％加えた場合の開孔面積分布を示す。実施例４までのセルロース粒子とは異なり、粒子中央部の開孔面積分布と粒子端部の開孔面積分布に差がなく、セルロース粒子全体の孔の大きさの分布が均一な粒子を得ることが可能であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触させてセルロースを凝固させ、セルロースの多孔質粒子を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法。
【請求項２】
セルロースおよびイオン液体を含む溶液に、水またはアルコールより選択される１種以上を添加する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水またはアルコールより選択される１種以上を、イオン液体との合計量に対して２重量％以上、２０重量％以下添加する請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にするための機器に振動を与えつつ、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
上記機器の振動数を５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以下にする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
セルロースが、再生セルロース、結晶性セルロース、酢酸セルロースから選択される１種以上である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
イオン液体がイミダゾリウム塩であることを特徴とする請求項１〜６記載のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
イミダゾリウム塩を構成するカチオンが、１，３-ジアルキルイミダゾリウム、１，２，３−トリアルキルイミダゾリウムより選択される１種以上である請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
イミダゾリウム塩を構成するアニオンが、塩素イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2-、(CF3SO2)2N-、CF3CO2-から選択される１種以上である請求項７、８いずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
セルロース非溶解性の溶媒として、水、有機溶剤またはそれらの２種以上で均一に混和した溶剤より選択され、イオン液体に混和可能であることを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
有機溶剤が、アルコール類、グリコール類、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフランである請求項１〜１０いずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
アルコール類が、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、2-ブタノール、sec-ブタノール、２−メチル−２−プロパノール（tert-ブタノール）、１−プロパノール、２−プロパノール、エタノール、メタノールからなる群より選択される１種以上である請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
グリコール類が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールからなる群より選択される１種以上である請求項１１記載の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の製造方法により製造したセルロース多孔質粒子
【請求項１５】
粒子が中心部まで網目状構造を有することを特徴とする請求項１４に記載のセルロース多孔質粒子。
【請求項１６】
細孔径が２５ｎｍ以上１５０００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１４または１５のいずれか一項に記載のセルロース多孔質粒子。
【請求項１】
セルロースおよびイオン液体を含む溶液を、気中にて液滴状とした後、イオン液体に混和可能であるセルロース非溶解性の溶媒と接触させてセルロースを凝固させ、セルロースの多孔質粒子を形成することを特徴とするセルロース多孔質粒子の製造方法。
【請求項２】
セルロースおよびイオン液体を含む溶液に、水またはアルコールより選択される１種以上を添加する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水またはアルコールより選択される１種以上を、イオン液体との合計量に対して２重量％以上、２０重量％以下添加する請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にするための機器に振動を与えつつ、セルロースおよびイオン液体を含む溶液を液滴状にする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
上記機器の振動数を５０Ｈｚ以上、５００Ｈｚ以下にする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
セルロースが、再生セルロース、結晶性セルロース、酢酸セルロースから選択される１種以上である請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
イオン液体がイミダゾリウム塩であることを特徴とする請求項１〜６記載のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
イミダゾリウム塩を構成するカチオンが、１，３-ジアルキルイミダゾリウム、１，２，３−トリアルキルイミダゾリウムより選択される１種以上である請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
イミダゾリウム塩を構成するアニオンが、塩素イオン、酢酸イオン、硝酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、CF3SO2-、(CF3SO2)2N-、CF3CO2-から選択される１種以上である請求項７、８いずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
セルロース非溶解性の溶媒として、水、有機溶剤またはそれらの２種以上で均一に混和した溶剤より選択され、イオン液体に混和可能であることを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載の製造方法。
【請求項１１】
有機溶剤が、アルコール類、グリコール類、アセトニトリル、アセトン、酢酸エチル、ヘキサン、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフランである請求項１〜１０いずれかに記載の製造方法。
【請求項１２】
アルコール類が、1-オクタノール、1-ヘプタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル−1−ブタノール、3−メチル1−ブタノール、2−メチル‐2‐ブタノール、3‐メチル‐2‐ブタノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、2-ブタノール、sec-ブタノール、２−メチル−２−プロパノール（tert-ブタノール）、１−プロパノール、２−プロパノール、エタノール、メタノールからなる群より選択される１種以上である請求項１１記載の製造方法。
【請求項１３】
グリコール類が、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコールからなる群より選択される１種以上である請求項１１記載の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の製造方法により製造したセルロース多孔質粒子
【請求項１５】
粒子が中心部まで網目状構造を有することを特徴とする請求項１４に記載のセルロース多孔質粒子。
【請求項１６】
細孔径が２５ｎｍ以上１５０００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１４または１５のいずれか一項に記載のセルロース多孔質粒子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２１４００３（Ｐ２０１１−２１４００３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１７００（Ｐ２０１１−６１７００）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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