ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体、その製造方法、及び、それを含んでなるハイドロゲル
【課題】所望の品質を有するポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体を安定に提供する。
【解決手段】本発明のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体は、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸分子同士の架橋構造を有する。ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸はＬ−グルタミン酸のみからなるため、これにより得られるポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の品質は、架橋体を作製した際にロット間で不均一となることが無く、安定する。
【解決手段】本発明のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体は、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸分子同士の架橋構造を有する。ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸はＬ−グルタミン酸のみからなるため、これにより得られるポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の品質は、架橋体を作製した際にロット間で不均一となることが無く、安定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体、その製造方法、及び、それを含んでなるハイドロゲルに関する。さらに詳しくは、吸水性及び生分解性に優れ、かつ所望の品質を安定的に供給することができるポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体、その製造方法、及び、それを含んでなるハイドロゲルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸水性樹脂は、紙オムツや生理用品、医療、建設、土木工学、建築分野、感触改善剤、食品のための鮮度保持剤、さらには園芸等の農学分野における緑化工学のための重要な基材等として、多くの分野で用いられている。
【０００３】
吸水性樹脂の中でも、アクリル酸系の吸水性樹脂は、優れた吸水性を有し、かつ安価であるため、幅広い分野で用いられている。しかし、アクリル酸系の吸水性樹脂は、ほとんど生分解性を有していない。そのため、微生物等による分解によって、アクリル酸系の給水性樹脂を処理することは困難である。例えば、コンポスト処理のようなバイオ処理には適しておらず、また、埋立て処分場等においても、分解されずに残存することになる。
【０００４】
この問題を解決する吸水性樹脂として、例えば特許文献１では、ポリ−γ−グルタミン酸架橋体からなる生分解性吸水樹脂が開示されている。ポリ−γ−グルタミン酸（以下、「ＰＧＡ」と表記する）は、様々な生物により合成される高分子化合物であり、生分解性に優れている。そのため、特許文献１に係る生分解性吸水性樹脂は、廃棄処分を安全かつ簡便に行なうことができるとされている。
【０００５】
なお、ＰＧＡとしては、特許文献１で用いられているＰＧＡのように、Ｌ−グルタミン酸及びＤ−グルタミン酸の両光学異性体が不規則に結合してなるＰＧＡが一般的であるが、Ｌ−グルタミン酸のみが結合してなるＰＧＡ（特許文献２、非特許文献１〜３）や、Ｄ−グルタミン酸のみが結合してなるＰＧＡ（非特許文献４）も報告されている。
【０００６】
なお、本明細書では、説明の便宜のため、Ｄ−グルタミン酸及びＬ−グルタミン酸が結合してなるＰＧＡを「ＤＬ−ＰＧＡ」と表記する。また、Ｄ−グルタミン酸のみからなるＰＧＡを「Ｄ−ＰＧＡ」と表記し、Ｌ−グルタミン酸のみからなるＰＧＡを「ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸」又は「Ｌ−ＰＧＡ」と表記する。
【特許文献１】特開平１０−２５１４０２号公報（１９９８年９月２２日公開）
【特許文献２】特表２００２−５１７２０４号公報（２００２年６月１８日公表）
【非特許文献１】Aono, R., M. Ito, and T. Machida, Contribution of the Cell Wall Component Teichuronopeptide to pH Homeostasis and Alkaliphily in the Alkaliphile Bacillus lentus C-125, Journal of Bacteriology, 1999, Vol. 181, 6600-6606.
【非特許文献２】Weber, J., Poly(gamma-glutamic acid)s are the major constituents of nematocysts in Hydra (Hydrozoa, Cnidaria), Journal of Biological Chemistry, 1990, Vol. 265, 9664-9669.
【非特許文献３】Hezayen, F. F., B. H. A. Rehm, B. J. Tindall and A. Steinbuchel, Transfer of Natrialba asiatica B1T to Natrialba taiwanensis sp. nov. and description of Natrialba aegyptiaca sp. nov., a novel extremely halophilic, aerobic, non-pigmented member of the Archaea from Egypt that produces extracellular poly(glutamic acid), International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2001, 51, 1133-1142.
【非特許文献４】Makino, S., I. Uchida, N. Terakado, C. Sasakawa, and M. Yoshikawa, Molecular characterization and protein analysis of the cap region, which is essential for encapsulation in Bacillus anthracis, Journal of Bacteriology, 1989, 171, 722-730.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に係る生分解性吸水性樹脂では、所望の品質を有する生分解性吸水性樹脂を、安定して製造することが困難であるという問題や、そもそも当該生分解性吸水性樹脂を構成するＤＬ−ＰＧＡの架橋体を製造すること自体が困難であるという問題を生じる。
【０００８】
具体的には、特許文献１に開示されているＤＬ−ＰＧＡ架橋体の原料であるＤＬ−ＰＧＡは、バチルス・ズブチルス等の納豆菌やその類縁菌によって合成されている。しかし、納豆菌やその類縁菌から得られるＤＬ−ＰＧＡでは、Ｄ−グルタミン酸及びＬ−グルタミン酸が不規則に結合し、Ｄ−グルタミン酸及びＬ−グルタミン酸の含有比率や配列は生産菌を培養する毎に変動する。そのため、ＤＬ−ＰＧＡ架橋体は、分子毎に構造が異なり、その性質も分子毎に異なることとなる。これでは、架橋体を作製した際に、使用するＤＬ−ＰＧＡのロット間により、品質の差が生じ易く、所望の品質を有するＰＧＡ架橋体を安定して製造することが困難である。
【０００９】
さらに、上述のように、原料となるＤＬ−ＰＧＡの品質が一定していないと、安定して架橋体を得ることが困難であるといわれている。本発明者らの検討においてもＤＬ−ＰＧＡの架橋体は得られなかった。これは、上述のようにＤＬ−ＰＧＡは、分子毎にその構造が異なるためであると考えられる。つまり、ＰＧＡの架橋体を作製する際の架橋効率は分子の構造に依存しており、分子毎の構造が不規則に異なる場合は、架橋効率が著しく低下する。よって、分子毎に構造が異なるＤＬ−ＰＧＡを架橋させることは困難であり、架橋体の収率も極めて低いものとなる。
【００１０】
ところで、従来、Ｌ−ＰＧＡの架橋体を得たという報告はない。これには次の理由が考えられる。即ち、従来、液体培養では、平均分子量が大きいＬ−ＰＧＡは得られていない。一方で、低分子量の有機化合物の架橋体を得ることが極めて困難であることは技術常識である。これでは、当業者は、低分子量のＬ−ＰＧＡの架橋体を得ることを着想することすら困難である。そのため、Ｌ−ＰＧＡの架橋体を得ることを試みたという報告すら無い。なお、工業的な用途のＰＧＡは、液体培養によって製造可能であることが要求される。平板培養では一度に大量の微生物を培養することが難しく、また、平板培地上からＬ−ＰＧＡを回収すると効率が悪いからである。
【００１１】
例えば、Ｌ−ＰＧＡを合成する生物として、非特許文献１では好アルカリ性細菌Bacillus haloduransが開示され、及び非特許文献２ではヒドラが開示されている。しかし、これらの生物により合成されるＬ−ＰＧＡの分子量は１０万程度であり、極めて小さい。
【００１２】
また、特許文献２及び非特許文献３では、好塩性古細菌であるNatrialba aegyptiacaは、平板培地で培養すれば、分子量１０万〜１００万程度のＬ−ＰＧＡを生産することが報告されている。しかし、当該Natrialba aegyptiacaが液体培養条件下で合成するＬ−ＰＧＡは、分子量１０万程度であり、かつ、その合成効率は極めて低い。
【００１３】
Ｄ−ＰＧＡの架橋体は、仮に得ることができたとしても、産業上の利用に適していない。
【００１４】
何故なら、非特許文献４で開示されているＤ−ＰＧＡを合成する菌は、強い病原性を有する炭疸菌Bacillus anthracisである。産業上利用するＰＧＡの製造に、炭疸菌を使用することは極めて不適切である。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の品質を有するＬ−ＰＧＡ架橋体を安定に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
【００１７】
すなわち、本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体は、上記課題を解決するために、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸分子同士の架橋構造を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が１００万以上であることがより好ましい。
【００１９】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が２００万以上であることがより好ましい。
【００２０】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が３５０万以上であることがより好ましい。
【００２１】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、吸水倍率が１０倍以上５０００倍以下であることがより好ましい。
【００２２】
本発明に係るハイドロゲルは、上記課題を解決するために、上記の本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体を含んでなることを特徴としている。
【００２３】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法は、上記課題を解決するために、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させる架橋工程を含むことを特徴としている。
【００２４】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記架橋工程では、放射線を照射することで、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させることがより好ましい。
【００２５】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記放射線がγ線であることがより好ましい。
【００２６】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記架橋工程におけるゲル化率が５０％以上１００％以下であることがより好ましい。
【００２７】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）を用いて、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸を合成するポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸合成工程を、さらに含むことがより好ましい。
【００２８】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）が、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−８２株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２）、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−２４３株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３）、及び、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３１−２６４株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）からなる群から選択される少なくとも一つの菌株であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、以上のように、Ｌ−ＰＧＡ分子同士の架橋構造を有している。そのため、生分解性及び吸水性に優れたＬ−ＰＧＡ架橋体を、所望の品質で安定に提供することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法によれば、Ｌ−ＰＧＡの分子同士を架橋させる架橋工程を含んでいる。そのため、生分解性及び吸水性に優れたＬ−ＰＧＡ架橋体を、所望の品質で安定に提供することができるという効果を奏する。さらに、Ｌ−ＰＧＡからＬ−ＰＧＡ架橋体を得るときのゲル化率が高いため、高い製造効率でＬ−ＰＧＡ架橋体を製造することができるというさらなる効果を奏する。
【００３１】
また、本発明に係るハイドロゲルは、本発明に係るＬ−ＰＧＡを含んでなる。そのため、所望の品質を有するハイドロゲルを安定して製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３３】
〔本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体〕
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−ＰＧＡ分子同士の架橋構造を有するものであればよく、その他の具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００３４】
Ｌ−ＰＧＡは、Ｌ−グルタミン酸のみからなるため、光学活性が均一であり、分子毎の性質も均一である。そのため、所望の品質を有するＬ−ＰＧＡ架橋体を安定して得ることができる。つまり、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−グルタミン酸のみからなるホモポリマーであり、その構造は下記式（１）にて示される構造を有する。
【００３５】
【化１】
【００３６】
本明細書において「架橋構造」とは、直鎖状の高分子化合物の分子同士が、物理的あるいは化学的な方法で連結した構造を意図する。また、本明細書において「架橋体」とは、架橋構造を有することで、物理的、化学的性質が変化した高分子化合物のことを意図する。
【００３７】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体では、Ｌ−ＰＧＡの分子同士が、共有結合によって、３次元状に連結している。具体的には、Ｌ−ＰＧＡの分子間で、上記式（１）におけるＨ以外のいずれかの元素同士が共有結合することにより、Ｌ−ＰＧＡ分子同士が３次元状に連結している。換言すれば、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−ＰＧＡ分子同士が３次元状に繋がったポリマー、即ち、Ｌ−ＰＧＡを構成分子とするネットワークポリマーである。なお、Ｌ−ＰＧＡの分子間で、一方のＬ−ＰＧＡ分子における、上記式（１）に示すＮと、他方のＬ−ＰＧＡ分子における、上記式（１）の最右端に示すＣとが結合したものは、Ｌ−ＰＧＡの分子同士の重合であって、「架橋構造」の意図するところではない。
【００３８】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体を構成するＬ−ＰＧＡの平均分子量は、その分子同士が架橋している限り、限定されるものではないが、１００万以上が好ましく、さらに好ましくは２００万以上であり、さらに好ましくは３５０万以上である。分子量が１００万以上であれば、原料であるＬ−ＰＧＡからハイドロゲルを製造したときのゲル化率が向上するため、ハイドロゲルの収率を向上させることができる。
【００３９】
Ｌ−ＰＧＡの平均分子量が高ければ高いほど、得られるＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率が向上する。そのため、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体を構成するＬ−ＰＧＡの平均分子量の上限値は特に限定されるものではない。なお、後述するＬ−ＰＧＡの製造方法によれば、例えば、平均分子量６００万、最大で１５００万のＬ−ＰＧＡを得ることができる。
【００４０】
なお、本明細書において「平均分子量」とは、プルラン標準物質の分子量換算にて算出した数平均分子量（Mn）を意図する。
【００４１】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率は、特に限定されるものではないが、後述する本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法によれば、例えば１０倍以上５０００倍以下、特に１９００倍以上４４００倍以下のものを好適に得ることができる。特に、ＰＧＡを材料した吸水性樹脂として、吸水倍率が３３００倍より大きいものは、上記特許文献１においてＤＬ−ＰＧＡを用いても得ることができなかった、画期的なＰＧＡ性の生分解性吸水性樹脂である。
【００４２】
なお、本明細書において「吸水倍率」とは、物質が、水等の親水性液体を含んで膨潤することによる重量の増加率を意図する。本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率は、例えば次のように算出すればよい。即ち、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の粉末を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体が膨潤するために十分な量の水に入れ、４℃にて１週間静置させることで十分に膨潤させた後、８０メッシュの金網で水切りした後のＬ−ＰＧＡの湿重量から、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体の粉末の乾燥重量を引いた値を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体の粉末の乾燥重量で割って算出することができる。
【００４３】
なお、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−ＰＧＡのみからなる架橋体であることが好ましいが、ＤＬ−ＰＧＡ分子やＤ−ＰＧＡ分子を含んでいてもよい。ただし、製造するＬ−ＰＧＡ架橋体毎の品質を安定にするため、その含有量は０重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。
【００４４】
〔本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法〕
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法は、Ｌ−ＰＧＡの分子同士を架橋させる架橋工程を含んでいればよい。Ｌ−グルタミン酸のみからなる、光学活性が均一なＬ−ＰＧＡを原料として、これを架橋させることで、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の分子毎の性質が均一となる。よって、所望の品質を有するＬ−ＰＧＡ架橋体を安定して製造することができる。
【００４５】
Ｌ−ＰＧＡは、溶媒に溶解させてＬ−ＰＧＡの溶液を作製した上で、架橋反応に供すればよい。Ｌ−ＰＧＡを溶解させる溶媒としては、Ｌ−ＰＧＡを溶解させることができる限り限定されるものではないが、例えば、水、アルコ−ル、アセトン、酢酸メチル、酢酸エチル等が挙げられ、中でも、水、メチルアルコ−ル、エチルアルコ−ルが好ましく、水がさらに好ましい。これらの溶媒に溶解させるときのＬ−ＰＧＡの濃度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１重量％以上１０重量％以下であり、さらに好ましくは２重量％以上８重量％以下であり、特に好ましくは２重量％以上７重量％以下である。また、Ｌ−ＰＧＡの溶液のpHは、特に限定されるものではないが、５．０以上９．０以下が好ましく、さらに好ましくはpH６．０以上８．０以下である。
【００４６】
Ｌ−ＰＧＡの溶液に架橋反応を施すと、当該溶液中でＬ−ＰＧＡの架橋体が形成され、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体が当該溶媒を含んで膨潤することで、ハイドロゲルが得られる。これは後述する本発明に係るハイドロゲルの態様の一つである。さらに、当該ハイドロゲルを凍結乾燥等することによって、溶媒成分を除去することによって、当該溶媒成分を含まないＬ−ＰＧＡ架橋体を得ることができる。なお、本発明に係るハイドロゲルについては後述する。
【００４７】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法によれば、上述した架橋反応において、例えば、５０％以上１００％以下、特に７０％以上１００％以下のゲル化率でＬ−ＰＧＡを得ることができる。
【００４８】
なお、本明細書において「ゲル化率」とは、原料として用いたＬ−ＰＧＡの重量に対する、架橋反応によって架橋体を形成したＬ−ＰＧＡの重量の百分率を意図する。換言すれば、「ゲル化率」とは、原料として用いたＬ−ＰＧＡに対して、得られるＬ−ＰＧＡ架橋体ひいてはハイドロゲルの収率を表す。具体的には、架橋反応によって得たハイドロゲルの乾燥重量を、当該架橋反応に供したＬ−ＰＧＡの乾燥重量で割って得た数値に、百を乗じて算出する。
【００４９】
Ｌ−ＰＧＡの架橋反応の方法は、Ｌ−ＰＧＡの分子同士を架橋させることができる限り限定されるものではなく、従来公知の方法で行なえばよい。例えば、架橋剤を用いてもよく、放射線を用いてもよいが、中でも放射線を用いることが好ましい。放射線を用いれば、架橋反応後に、架橋剤を除去する操作を必要とせず、高純度のＬ−ＰＧＡ架橋体を製造することができる。
【００５０】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法で使用可能な放射線としては、特に限定されるものではなく、α線、β線、γ線、電子線、中性子線、Ｘ線等を用いればよい。中でも、γ線が好ましい。γ線は、例えばコバルト６０を線源とする照射装置等、従来公知の方法、機器を用いて発生させればよい。
【００５１】
また、Ｌ−ＰＧＡに照射する放射線の照射線量は、０．５kGy以上２０kGy以下が好ましく、さらに好ましくは２kGy以上１０kGy以下であり、特に好ましくは３kGy以上７kGy以下であるが、製造するＬ−ＰＧＡ架橋体の用途等に応じて適宜設定すればよい。一般に照射線量が多ければ硬質のハイドロゲルを得ることができ、照射線量が少なければ軟質のハイドロゲルを得ることができる。例えば、照射線量を１kGy、３kGyとした場合、平板上に置いても自然に水平方向に広がる、流動性の高いハイドロゲルが得られ、照射線量が５kGy、７kGyでは、平板上に置いても水平方向に広がることなく静置可能な、流動性の低いハイドロゲルが得られる。
【００５２】
また、Ｌ−ＰＧＡの架橋に放射線を用いる場合、Ｌ−ＰＧＡの溶液を放射線透過性容器に入れて用いればよい。放射線透過性容器としては、特に限定されるものではなく、例えばガラス製バイアル瓶等、ガラス製容器等を用いることができる。
【００５３】
Ｌ−ＰＧＡの溶液を放射線透過性容器に入れた後は、そのまま放射線を照射してもよいが、予め、当該溶液に対して窒素を用いてバブリングしておくことが好ましい。当該溶液中に含有される酸素を除去することで、架橋反応の阻害を防ぐことができる。
【００５４】
なお、Ｌ−ＰＧＡの架橋に架橋剤を用いる場合は、エポキシ化合物、カルボン酸基及び／又はカルボキシレート基を含有する多糖、アミノ酸等、従来公知の架橋剤を用いればよく、特に限定されるものではない。例えば、エポキシ化合物としては、グリセリントリグリシジルエーテル、ジ−グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリ−グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールポリグリシジルエーテル、多糖類としては、グルコースとフルクトースとガラクトースとグルクロン酸とからなる混合物、ラムノースとグルコースとガラクトースとグルクロン酸とからなる混合物、及びヒアルロン酸を主成分とするポリカルボン酸、アミノ酸としては、ポリアスパラギン酸、ポリリシン、アスパラギン酸、リシン、アルギニン、及びこれらの混合物が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、適宜２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５５】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法で用いるＬ−ＰＧＡとしては、Ｌ−ＰＧＡの分子同士が架橋することができる限り、限定されるものではないが、上述の通り、平均分子量が大きいＬ−ＰＧＡであることが好ましい。
【００５６】
また、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法に用いるＬ−ＰＧＡは、塩の状態であってもよく、例えばナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等を用いることができる。中でも、ナトリウム塩が好ましい。
【００５７】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法で用いるＬ−ＰＧＡとしては、従来公知の種々の方法で得たＬ−ＰＧＡを用いればよく、例えば、Ｌ−ＰＧＡを生産する微生物を用いて得たＬ−ＰＧＡを用いればよい。
【００５８】
Ｌ−ＰＧＡを生産する微生物としては、Ｌ−ＰＧＡを合成する微生物である限り限定されるものではなく、Ｌ−ＰＧＡを生産する微生物の野生型、その変異株、又は、遺伝子組換え技術により、Ｌ−ＰＧＡの生産能力を付与、又は強化された微生物を用いればよい。中でも、好塩菌、好ましくは好塩古細菌、さらに好ましくは高度好塩古細菌の内、Ｌ−ＰＧＡの生産能を有する微生物を用いるとよい。
【００５９】
また、高度好塩古細菌としては、例えば、Halobacterium（ハロバクテリウム）属、Haloarcula（ハロアルクラ）属、Haloferax（ハロフェラックス）属、Halococcus（ハロコッカス）属、Halorubrum（ハロルブルム）属、Halobaculum（ハロバキュラム）属、Natrialba（ナトリアルバ）属、Natronomonas（ナトロノモナス）属、Natronobacterium（ナトロノバクテリウム）属、Natronococcus（ナトロノコッカス）属等が挙げられるが、Natrialba属が好ましく、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）がさらに好ましく、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−８２株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２）、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−２４３株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３）、及び、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３１−２６４株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）からなる群から選択される少なくとも一つの菌株を用いることがさらに好ましい。N. aegyptiacaを用いれば、より分子量の大きいＬ−ＰＧＡを得ることができる。特に、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４は、いずれもの菌株も平均分子量１００万以上のＬ−ＰＧＡを、液体培養条件下で合成することができる。よって、Ｌ−ＰＧＡの架橋体の収率がよく、また、Ｌ−ＰＧＡの製造効率もよい。
【００６０】
N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３、及び、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４は、特願２００６‐１４２６８５に記載のスクリーニング方法及び変異処理方法に基づいて、本発明者らが独自に見出したN. aegyptiacaの変異株である。このように、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法では、上記スクリーニング方法及び／又は変異処理方法に基づいて、平均分子量の大きいＬ−ＰＧＡを生産するN. aegyptiacaを選抜して用いてもよい。なお、本明細書において、単に「N. aegyptiaca」と表記したときは、N. aegyptiacaの変異株をもその意味に含む。
【００６１】
以下に、Ｌ−ＰＧＡの製造方法の一実施形態として、N. aegyptiacaを用いた場合について説明するが、これに限定されるものではない。
【００６２】
N. aegyptiacaを培養する培地は、当該N. aegyptiacaが生育可能で、かつ、Ｌ−ＰＧＡを合成可能である培地である限り、特に限定されるものではないが、液体培地であることが好ましい。液体培地を用いれば、一度に大量にN. aegyptiacaを培養できるため、Ｌ−ＰＧＡの製造効率が極めて向上する。
【００６３】
N. aegyptiacaの培養に用いる培地の成分は、N. aegyptiacaが摂取可能な炭素源及び無機塩類を含めばよく、必要に応じてYeast Extract等、その他の栄養物を添加すればよい。例えば、本発明者らは、後述する実施例において、２２．５％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acidの培地を用いてN. aegyptica ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４を培養している。なお、Yeast Extractを培地に添加する場合、その濃度は０．１重量％以上１０重量％以下であることが好ましく、０．５重量％以上５．０重量％以下がさらに好ましい。
【００６４】
N. aegyptiacaは高度好塩菌であるので、Ｌ−ＰＧＡの製造に用いるN. aegyptiacaの生育特性に応じて、培地に塩を添加してもよい。培養時の塩濃度は１０重量％以上３０重量％以下、好ましくは１５重量％以上２５重量％以下で培養すればよい。
【００６５】
N. aegyptiacaの培養に用いる培地のpHは、特に限定されるものではないが、５．０以上１０以下が好ましく、さらに好ましくは６．０以上８．５以下である。なお、pHの調整には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、塩酸、硫酸、これらの水溶液等を用いればよいが、pHを調整可能な限り限定されるものではない。
【００６６】
培地を作製した後は、通常の方法で殺菌した後に、Ｌ−ＰＧＡの生産に用いるN. aegyptiacaを添加して培養すればよい。なお、培地の殺菌は、従来公知の方法で行なえばよく、例えば、１１０〜１４０℃で８〜２０分行なえばよい。なお、培地のNaClの濃度を飽和濃度にすることで、殺菌工程を省略することもできる。上述のように、N. aegyptiacaは高度好塩菌であるため、飽和濃度のNaCl存在下でも生育可能であるが、他の微生物は生育不可能であるからである。
【００６７】
N. aegyptiacaを液体培養する場合には、振とう培養、通気攪拌培養等を行なうことが好ましい。また、培養温度は、特に限定されるものではないが、２５℃以上５０℃以下が好ましく、３０℃以上４５℃以下がさらに好ましい。
【００６８】
N. aegyptiacaの培養期間は、他の培養条件、目的とするＬ−ＰＧＡの生産量に応じて適宜設定すればよく特に限定されるものではなく、例えば２〜４日間程度でよい。
【００６９】
上述の培養条件等に基づいてN. aegyptiacaの培養を行なうと、Ｌ−ＰＧＡは、主として菌体外に蓄積される。
【００７０】
N. aegyptiacaを培養した後の培地から、Ｌ−ＰＧＡを分離、回収する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、（１）固体培養物から２０％以下の食塩水により抽出分離する方法（例えば特開平３−３０６４８号公報を参照）、（２）硫酸銅による沈殿法（例えばThrone.B.C., C.C.Gomez,N.E.Noues and R.D.Housevright:J.Bacteriol.,68巻、307頁、1954年を参照）、（３）アルコ−ル沈殿法（例えばR.M.Vard,R.F.Anderson and F.K.Dean:Biotechnology and Bioengineering,5巻、41頁、1963年を参照）、（４）架橋化キトサン成形物を吸着剤とするクロマトグラフィ−法（例えば特開平３−２４４３９２号公報を参照）、（５）分子限外濾過膜を使用する分子限外濾過法、（６）上記（１）〜（５）を適宜組み合わせた方法などが挙げられる。また、これらの方法は、Ｌ−ＰＧＡの生産にN. aegyptiaca以外の微生物を用いた場合にも適用することができる。このようにして分離、回収したＬ−ＰＧＡは、Ｌ−ＰＧＡ含有液として後述のＬ−ＰＧＡ架橋体の製造に用いてもよく、必要に応じて、スプレ−ドライ、凍結乾燥等、従来公知の方法で粉末にしてもよい。
【００７１】
以下に、N. aegyptiacaを培養した後の培地からＬ−ＰＧＡを分離、回収する方法の一例を説明するが、これに限定されるものではない。
【００７２】
まず、遠心分離等により、N. aegyptiacaを培養した後の培養液から菌体を取り除き、次に、得られた上清から、エタノール等の低級アルコールを加えることで、Ｌ−ＰＧＡを沈殿させるとよい。当該沈殿物は、適宜緩衝液に溶解させた上で、透析等により、不純物を除去することが好ましい。なお、本発明者らは、後述する実施例でも示すように、菌体を回収した後の上清に、３倍量の水を加えて希釈して、さらに、pHを３．０に調整した後、５時間、室温で攪拌した上で、３倍量のエタノ−ルを加えることで沈殿物を回収した。また、当該沈殿物を０．１mM Tris-HCl緩衝液（pH８．０）に溶解させ、これを透析することにより、不純物を除去した。
【００７３】
透析を行なっても、核酸やタンパク質が混入していることが考えられるため、DNase処理、RNase処理、Proteinase処理等を行なうことが好ましい。また、これらの処理後、さらに透析等の精製処理をすることで、より高純度のＬ−ＰＧＡを得ることができる。
【００７４】
以上により、Ｌ−ＰＧＡを含有する溶液を得ることができる。さらに、得られた溶液に対して凍結乾燥等を行なえば、粉末状のＬ−ＰＧＡ架橋体を得ることができる。また、必要に応じて、さらに、当該溶液の精製を行なってもよい。精製は、従来公知の方法で行なえばよく、例えば上述の透析を行なってもよく、陰イオン交換樹脂を用いればよい。
【００７５】
なお、ＤＬ−ＰＧＡ分子やＤ−ＰＧＡ分子を含んだ、Ｌ−ＰＧＡ架橋体を製造する場合は、ＤＬ−ＰＧＡ分子及び／又はＤ−ＰＧＡ分子を、上述のＬ−ＰＧＡの溶液に混合した上で、上述の架橋反応に当該溶液を供すればよい。
【００７６】
〔本発明に係るハイドロゲル〕
本発明に係るハイドロゲルは、上記の本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体を含んでなる。本発明に係るハイドロゲルは、Ｌ−ＰＧＡ架橋体を含んでなるため、無色透明であり、生分解性も有している。
【００７７】
なお、本明細書において「ハイドロゲル」とは、ポリマーが水等の溶媒を含むことにより膨潤して形成したゲルを意図する。換言すれば、ポリマーと溶媒等の水分とを主成分とするポリマーの溶媒膨潤体である。ハイドロゲルは、多量の水を含んでおり、液体と固体との中間の状態にある物質であり、流動性がない点で液体と異なる。また、押す等して加圧しても、ハイドロゲル中の溶媒が滲み出ることはない。
【００７８】
つまり、本発明に係るハイドロゲルとは、Ｌ−ＰＧＡ架橋体と溶媒とを主成分とする溶媒膨潤体と言える。
【００７９】
本発明に係るハイドロゲルは、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法において説明した通り、水等の溶媒にＬ−ＰＧＡを溶解した溶液に、架橋反応を施すことで、得ることができる。
【００８０】
また、上述の粉末状のＬ−ＰＧＡ架橋体に、水等の溶媒を加えることにより、本発明に係るハイドロゲルを得ることができる。このとき、当該溶媒の量を少量とした上でハイドロゲルを得ておけば、さらに水等の溶媒を吸収可能な、吸水性に優れたハイドロゲルを得ることができる。また、本発明に係るハイドロゲルを構成するＬ−ＰＧＡ架橋体に吸収された溶媒は、当該ハイドロゲルから滲み出ることがないため、本発明に係るハイドロゲルは保湿性に優れている。
【００８１】
本発明に係るハイドロゲルは、所定の形状に均一に造粒してもよく、また、不定形破砕状、球状等であってもよい。また、衛生分野のみならず、多種多様な分野においても利用可能である。例えば、保湿剤としての化粧品、紙オムツ等のトイレタリ−品、体液吸収体等の医療品等、土壌改良剤として利用することもできる。
【００８２】
保湿剤としての化粧品とはフェイスケア製品、ハンドケア製品、ボディケア製品、フットケア製品、ヘッドケア製品、及びヘアケア製品、ネイルケア製品、又はマウスケア製品等が挙げられる。
【００８３】
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の製造〕
Natrialba aegyptica（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）のＬ乾燥アンプルに、０．４mlのPGA生産液体培地（２２．５％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acid）を加えて懸濁液を得た。０．２mlの当該懸濁液を、PGA寒天培地（１０％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acid、２％ Agar）に接種し、３７℃で３日間培養して、シングルコロニーを得た。
【００８６】
次に、５本の１８ml容試験管に、それぞれ、３mlのPGA生産液体培地（２２．５％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acid、pH７．２）を入れ、さらに、上記シングルコロニ−を白金耳で1白金耳掻き取り植菌した。植菌後の試験管を、３７℃、３００rpmで３日間培養して、さらに、得られた培養液０．５mlを、５０ml PGA生産液体培地を入れた５００ml容坂口フラスコ１０本にそれぞれ植菌し、３７℃で５日間培養した。培養後、得られた培養液を遠心し、菌体を取り除いて上清を回収した。
【００８７】
次に、回収した上清に３倍量の水を加え希釈した後、１N硫酸でpHを３．０に調整した。pHを調整した後、室温で５時間攪拌した。その後、３倍量のエタノ−ルを加えて遠心分離を行い、沈殿物を回収した。この沈殿物がＬ−ＰＧＡである。
【００８８】
回収したＬ−ＰＧＡを０．１ｍM Tris−HCl緩衝液（pH８．０）に溶解して、これを、低分子物質等の不純物を除去するために透析した。次に、透析後の液体に含まれる核酸を除去するために、当該液体に、MgCl２が１mM、DNaseＩ（TAKARA社製）が１０U/ml、RNaseＩ(NIPPON GENE社製)が２０μg/mlとなるように加えて、３７℃で２時間インキュベ−トした。次いでタンパク質を除去するために、核酸を除去した後の液体にProteinase K（TAKARA社製）を３U/mlとなるように添加して、３７℃で５時間インキュベ−トしてProteinase K処理を行なった。
【００８９】
Proteinase K処理の後、超純水で透析し、低分子物質を除去した。次に、Ｌ−ＰＧＡを陰イオン交換樹脂（Q sepharose Fast Flow、GE ヘルスケア バイオサイエンス社製）に吸着させ、０．５MのNaCl水溶液で洗浄した後、１MのNaCl水溶液で溶出した。得られた溶液を、さらに超純水で透析し、透析後の溶液を凍結乾燥することにより、Ｌ−ＰＧＡのナトリウム塩（以下、「Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩」と表記する）を得た。なお、超純水は、MilliQ（Millipore社製の純水製造装置）で作製した。
【００９０】
〔実施例２；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子量分析−１〕
実施例１で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の平均分子量を、GPC分析にて測定した。その結果、Mw=７，５２２，０００、Mn=３,７０４，０００、Mw/Mn=２．０３１であることが確認された（プルラン換算）。
【００９１】
なお、GPC分析は、以下の条件で行なった。装置：HLC−8220GPC（東ソー社製）、カラム：TSKgel α−M（東ソー社製）、流速：０．６ml/min、溶出液：０．１５M NaCl水溶液、カラム温度：４０℃、注入量：１０μl、検出器：示差屈折計。
【００９２】
〔実施例３；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子量分析−２〕
実施例１において、陰イオン交換樹脂に吸着したＬ−ＰＧＡの溶出を、０．７M、０．８M、１．０MのNaCl水溶液で段階的に溶出した以外は、実施例１と同様の操作を行なって得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の平均分子量をGPC分析により測定した。その結果、０．７M NaCl水溶液による溶出で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩は、Mw=２，１３５，０００、Mn＝１，０２１，０００、Mw/Mn=２．０９１であり、１．０M NaCl水溶液による溶出で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩は、Mw=７，５２２，０００、Mn＝３，７０４，０００、Mw/Mn=２．０３１であることが確認された（プルラン換算）。なお、本実施例におけるGPC分析は、実施例２と同様の操作で行なった。
【００９３】
〔実施例４；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の構造確認〕
実施例１で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩を、H−NMRに供して、その構造を分析した。その結果を図１に示す。なお、H-NMRによる分析は、以下の条件で行なった。装置：フーリエ変換核磁気共鳴装置（BRUKER製AVANCE500）、測定溶媒：重水、試料溶液濃度：０．５〜１．０%、1H共鳴周波数：５００MHz、化学シフト基準：TSP(トリメチルシリルプロピオン酸ナトリウム-２，２，３，３‐ｄ４),δ=０．０ppm。
【００９４】
〔実施例５；ハイドロゲルの作製と吸水倍率の評価〕
本実施例では、Ｌ−ＰＧＡを架橋させるために用いるγ線の照射線量と、γ線を照射するＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液の濃度と、得られるＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率との関係を、実施例１及び実施例３で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の２種類を用いて検討した。
【００９５】
まず、当該２種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩について、それぞれ２重量％水溶液及び５重量％水溶液を作製し、合計４種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を得た。
【００９６】
次に、それぞれのＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を、窒素を用いて３分間バブリングした後、それぞれ２mlを、蓋付き１０mlサンプル瓶に分取して蓋を閉めた。後述するように本実施例では、６種類のγ線照射線量について検討を行なったため、当該サンプル瓶を、当該４種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液についてそれぞれ６本作製し、合計２４本作製した。
【００９７】
次に、それぞれのサンプル瓶に、線源をコバルト６０とするγ線照射装置を用いてγ線を照射した。照射線量は、当該６本のサンプル瓶に対して、それぞれ１kGy、３kGy、５kGy、７kGy、１０kGy、２０kGyとなるように照射した。γ線照射後に得られた生成物を、サンプル瓶から取り出し、余分な水分を８０メッシュの金網で水切りした後、凍結乾燥することで、Ｌ−ＰＧＡ架橋体粉末を得た。なお、上記余分な水分には、未架橋のＬ−ＰＧＡが含まれており、当該水切りは、未架橋のＬ−ＰＧＡを除去することが主たる目的である。
【００９８】
次に、得られたＬ−ＰＧＡ架橋体粉末を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体粉末が膨潤するために十分な量の水に入れて１週間静置した。静置した後、８０メッシュの金網で濾過することで、未架橋のＬ−ＰＧＡを除去して、ハイドロゲルを得た。
【００９９】
本実施例により得たＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率は、本実施例により得たハイドロゲルの湿重量から、当該ハイドロゲルの作製に用いたＬ−ＰＧＡ架橋体粉末の乾燥重量を引いた値を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体粉末の乾燥重量で割って算出した。
【０１００】
算出したＬ−ＰＧＡの吸水倍率と、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製において照射したγ線の照射線量との関係を比較した結果を表１、表２、図２及び図３に示す。表１及び図２は、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製に２重量％のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いた場合であり、図２は表１に示す数値をグラフにしたものである。表２及び図３は、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製に５重量％のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いた場合であり、図３は表２に示す数値をグラフにしたものである。また、表１及び表２に示す数値は、上述した２種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩から得たＬ−ＰＧＡ架橋体の、吸水倍率の平均値である。なお、図２及び図３において、縦軸は吸水倍率を示し、横軸はγ線の照射線量を示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
表１、表２、図２及び３に示すとおり、本実施例おいて得られたＬ−ＰＧＡ架橋体は、吸水倍率が１０倍〜４４００倍であることが確認できた。
【０１０４】
〔実施例６ ゲル化率の評価〕
本実施例では、Ｌ−ＰＧＡを架橋させるために用いるγ線の照射線量と、Ｌ−ＰＧＡからハイドロゲルを作製する際のゲル化率との関係を検討した。
【０１０５】
まず、実施例５で用いた、γ線照射前のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の乾燥重量を測定した（当該乾燥重量を「仕込みＬ−ＰＧＡ重量」とする）。次に、実施例５において得られたＬ−ＰＧＡ架橋体の粉末の乾燥重量を測定した（当該重量を「架橋Ｌ−ＰＧＡ重量」とする）。そして、仕込みＬ−ＰＧＡ重量に対する架橋Ｌ−ＰＧＡ重量の割合（％）をゲル化率として算出した。表３に示す値は、上述した４種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いて作製したハイドロゲルのゲル化率の、当該Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液に照射したγ線の照射線量毎の平均値である。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
〔実施例７；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸ハイドロゲルのロット間差による吸水倍率〕
実施例１に記載の方法と同じ方法で、Ｌ−ＰＧＡの製造を３回行なった（得られたＬ−ＰＧＡを、それぞれロットＡ、ロットＢ、ロットＣとする）。実施例５に記載の方法と同じ方法で、γ線の照射線量を５kGyとして、ロットＡ〜ＣのＬ−ＰＧＡから、ハイドロゲルを作製した。さらに、実施例５に記載の方法と同じ方法で、ロットＡ〜ＣのＬ−ＰＧＡから得たハイドロゲルの吸水倍率を算出した。その結果を表４に示す。
【０１０８】
【表４】
【０１０９】
表４に示すように、再現性が高く、異なるロットのＬ−ＰＧＡを用いても一定の性質のハイドロゲルを安定して製造することが可能であることが確認された。
【０１１０】
〔比較例１；ポリ−γ−ＤＬ−グルタミン酸を用いたハイドロゲルの作製〕
平均分子量１５０万〜２５０万及び４００万〜６００万の２種類のＤＬ−ＰＧＡナトリウム塩（和光純薬製）用いた以外は、実施例５と同様の操作を行い、ＤＬ−ＰＧＡのハイドロゲルの製造を試みた。しかし、いずれのＤＬ−ＰＧＡナトリウム塩においても、ＤＬ−ＰＧＡのハイドロゲルを得ることはできなかった。従って、ＤＬ−ＰＧＡからＤＬ−ＰＧＡのハイドロゲルを得る際のゲル化率は、表５に示すように全てゼロである。なお、ＤＬ−ＰＧＡ架橋体を得ることができなかったため、吸水倍率を算出できなかった。
【０１１１】
【表５】
【０１１２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体及び本発明に係るハイドロゲルは、紙オムツ等の衛生分野、医療分野、建築分野、食品分野、農業・園芸分野等への幅広い分野へ応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施例１において得たＬ−ＰＧＡの、H−NMRのスペクトルである。
【図２】本発明の実施例５において、２重量％Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いて得たＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率と、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製において照射したγ線の照射線量との関係を検討した結果を示す図である。
【図３】本発明の実施例５において、５重量％Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いて得たＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率と、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製において照射したγ線の照射線量との関係を検討した結果を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体、その製造方法、及び、それを含んでなるハイドロゲルに関する。さらに詳しくは、吸水性及び生分解性に優れ、かつ所望の品質を安定的に供給することができるポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体、その製造方法、及び、それを含んでなるハイドロゲルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸水性樹脂は、紙オムツや生理用品、医療、建設、土木工学、建築分野、感触改善剤、食品のための鮮度保持剤、さらには園芸等の農学分野における緑化工学のための重要な基材等として、多くの分野で用いられている。
【０００３】
吸水性樹脂の中でも、アクリル酸系の吸水性樹脂は、優れた吸水性を有し、かつ安価であるため、幅広い分野で用いられている。しかし、アクリル酸系の吸水性樹脂は、ほとんど生分解性を有していない。そのため、微生物等による分解によって、アクリル酸系の給水性樹脂を処理することは困難である。例えば、コンポスト処理のようなバイオ処理には適しておらず、また、埋立て処分場等においても、分解されずに残存することになる。
【０００４】
この問題を解決する吸水性樹脂として、例えば特許文献１では、ポリ−γ−グルタミン酸架橋体からなる生分解性吸水樹脂が開示されている。ポリ−γ−グルタミン酸（以下、「ＰＧＡ」と表記する）は、様々な生物により合成される高分子化合物であり、生分解性に優れている。そのため、特許文献１に係る生分解性吸水性樹脂は、廃棄処分を安全かつ簡便に行なうことができるとされている。
【０００５】
なお、ＰＧＡとしては、特許文献１で用いられているＰＧＡのように、Ｌ−グルタミン酸及びＤ−グルタミン酸の両光学異性体が不規則に結合してなるＰＧＡが一般的であるが、Ｌ−グルタミン酸のみが結合してなるＰＧＡ（特許文献２、非特許文献１〜３）や、Ｄ−グルタミン酸のみが結合してなるＰＧＡ（非特許文献４）も報告されている。
【０００６】
なお、本明細書では、説明の便宜のため、Ｄ−グルタミン酸及びＬ−グルタミン酸が結合してなるＰＧＡを「ＤＬ−ＰＧＡ」と表記する。また、Ｄ−グルタミン酸のみからなるＰＧＡを「Ｄ−ＰＧＡ」と表記し、Ｌ−グルタミン酸のみからなるＰＧＡを「ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸」又は「Ｌ−ＰＧＡ」と表記する。
【特許文献１】特開平１０−２５１４０２号公報（１９９８年９月２２日公開）
【特許文献２】特表２００２−５１７２０４号公報（２００２年６月１８日公表）
【非特許文献１】Aono, R., M. Ito, and T. Machida, Contribution of the Cell Wall Component Teichuronopeptide to pH Homeostasis and Alkaliphily in the Alkaliphile Bacillus lentus C-125, Journal of Bacteriology, 1999, Vol. 181, 6600-6606.
【非特許文献２】Weber, J., Poly(gamma-glutamic acid)s are the major constituents of nematocysts in Hydra (Hydrozoa, Cnidaria), Journal of Biological Chemistry, 1990, Vol. 265, 9664-9669.
【非特許文献３】Hezayen, F. F., B. H. A. Rehm, B. J. Tindall and A. Steinbuchel, Transfer of Natrialba asiatica B1T to Natrialba taiwanensis sp. nov. and description of Natrialba aegyptiaca sp. nov., a novel extremely halophilic, aerobic, non-pigmented member of the Archaea from Egypt that produces extracellular poly(glutamic acid), International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2001, 51, 1133-1142.
【非特許文献４】Makino, S., I. Uchida, N. Terakado, C. Sasakawa, and M. Yoshikawa, Molecular characterization and protein analysis of the cap region, which is essential for encapsulation in Bacillus anthracis, Journal of Bacteriology, 1989, 171, 722-730.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に係る生分解性吸水性樹脂では、所望の品質を有する生分解性吸水性樹脂を、安定して製造することが困難であるという問題や、そもそも当該生分解性吸水性樹脂を構成するＤＬ−ＰＧＡの架橋体を製造すること自体が困難であるという問題を生じる。
【０００８】
具体的には、特許文献１に開示されているＤＬ−ＰＧＡ架橋体の原料であるＤＬ−ＰＧＡは、バチルス・ズブチルス等の納豆菌やその類縁菌によって合成されている。しかし、納豆菌やその類縁菌から得られるＤＬ−ＰＧＡでは、Ｄ−グルタミン酸及びＬ−グルタミン酸が不規則に結合し、Ｄ−グルタミン酸及びＬ−グルタミン酸の含有比率や配列は生産菌を培養する毎に変動する。そのため、ＤＬ−ＰＧＡ架橋体は、分子毎に構造が異なり、その性質も分子毎に異なることとなる。これでは、架橋体を作製した際に、使用するＤＬ−ＰＧＡのロット間により、品質の差が生じ易く、所望の品質を有するＰＧＡ架橋体を安定して製造することが困難である。
【０００９】
さらに、上述のように、原料となるＤＬ−ＰＧＡの品質が一定していないと、安定して架橋体を得ることが困難であるといわれている。本発明者らの検討においてもＤＬ−ＰＧＡの架橋体は得られなかった。これは、上述のようにＤＬ−ＰＧＡは、分子毎にその構造が異なるためであると考えられる。つまり、ＰＧＡの架橋体を作製する際の架橋効率は分子の構造に依存しており、分子毎の構造が不規則に異なる場合は、架橋効率が著しく低下する。よって、分子毎に構造が異なるＤＬ−ＰＧＡを架橋させることは困難であり、架橋体の収率も極めて低いものとなる。
【００１０】
ところで、従来、Ｌ−ＰＧＡの架橋体を得たという報告はない。これには次の理由が考えられる。即ち、従来、液体培養では、平均分子量が大きいＬ−ＰＧＡは得られていない。一方で、低分子量の有機化合物の架橋体を得ることが極めて困難であることは技術常識である。これでは、当業者は、低分子量のＬ−ＰＧＡの架橋体を得ることを着想することすら困難である。そのため、Ｌ−ＰＧＡの架橋体を得ることを試みたという報告すら無い。なお、工業的な用途のＰＧＡは、液体培養によって製造可能であることが要求される。平板培養では一度に大量の微生物を培養することが難しく、また、平板培地上からＬ−ＰＧＡを回収すると効率が悪いからである。
【００１１】
例えば、Ｌ−ＰＧＡを合成する生物として、非特許文献１では好アルカリ性細菌Bacillus haloduransが開示され、及び非特許文献２ではヒドラが開示されている。しかし、これらの生物により合成されるＬ−ＰＧＡの分子量は１０万程度であり、極めて小さい。
【００１２】
また、特許文献２及び非特許文献３では、好塩性古細菌であるNatrialba aegyptiacaは、平板培地で培養すれば、分子量１０万〜１００万程度のＬ−ＰＧＡを生産することが報告されている。しかし、当該Natrialba aegyptiacaが液体培養条件下で合成するＬ−ＰＧＡは、分子量１０万程度であり、かつ、その合成効率は極めて低い。
【００１３】
Ｄ−ＰＧＡの架橋体は、仮に得ることができたとしても、産業上の利用に適していない。
【００１４】
何故なら、非特許文献４で開示されているＤ−ＰＧＡを合成する菌は、強い病原性を有する炭疸菌Bacillus anthracisである。産業上利用するＰＧＡの製造に、炭疸菌を使用することは極めて不適切である。
【００１５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所望の品質を有するＬ−ＰＧＡ架橋体を安定に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
【００１７】
すなわち、本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体は、上記課題を解決するために、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸分子同士の架橋構造を有することを特徴としている。
【００１８】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が１００万以上であることがより好ましい。
【００１９】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が２００万以上であることがより好ましい。
【００２０】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が３５０万以上であることがより好ましい。
【００２１】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体では、吸水倍率が１０倍以上５０００倍以下であることがより好ましい。
【００２２】
本発明に係るハイドロゲルは、上記課題を解決するために、上記の本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体を含んでなることを特徴としている。
【００２３】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法は、上記課題を解決するために、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させる架橋工程を含むことを特徴としている。
【００２４】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記架橋工程では、放射線を照射することで、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させることがより好ましい。
【００２５】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記放射線がγ線であることがより好ましい。
【００２６】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記架橋工程におけるゲル化率が５０％以上１００％以下であることがより好ましい。
【００２７】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）を用いて、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸を合成するポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸合成工程を、さらに含むことがより好ましい。
【００２８】
本発明に係るポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法では、上記Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）が、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−８２株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２）、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−２４３株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３）、及び、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３１−２６４株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）からなる群から選択される少なくとも一つの菌株であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、以上のように、Ｌ−ＰＧＡ分子同士の架橋構造を有している。そのため、生分解性及び吸水性に優れたＬ−ＰＧＡ架橋体を、所望の品質で安定に提供することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法によれば、Ｌ−ＰＧＡの分子同士を架橋させる架橋工程を含んでいる。そのため、生分解性及び吸水性に優れたＬ−ＰＧＡ架橋体を、所望の品質で安定に提供することができるという効果を奏する。さらに、Ｌ−ＰＧＡからＬ−ＰＧＡ架橋体を得るときのゲル化率が高いため、高い製造効率でＬ−ＰＧＡ架橋体を製造することができるというさらなる効果を奏する。
【００３１】
また、本発明に係るハイドロゲルは、本発明に係るＬ−ＰＧＡを含んでなる。そのため、所望の品質を有するハイドロゲルを安定して製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３３】
〔本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体〕
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−ＰＧＡ分子同士の架橋構造を有するものであればよく、その他の具体的な構成は特に限定されるものではない。
【００３４】
Ｌ−ＰＧＡは、Ｌ−グルタミン酸のみからなるため、光学活性が均一であり、分子毎の性質も均一である。そのため、所望の品質を有するＬ−ＰＧＡ架橋体を安定して得ることができる。つまり、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−グルタミン酸のみからなるホモポリマーであり、その構造は下記式（１）にて示される構造を有する。
【００３５】
【化１】
【００３６】
本明細書において「架橋構造」とは、直鎖状の高分子化合物の分子同士が、物理的あるいは化学的な方法で連結した構造を意図する。また、本明細書において「架橋体」とは、架橋構造を有することで、物理的、化学的性質が変化した高分子化合物のことを意図する。
【００３７】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体では、Ｌ−ＰＧＡの分子同士が、共有結合によって、３次元状に連結している。具体的には、Ｌ−ＰＧＡの分子間で、上記式（１）におけるＨ以外のいずれかの元素同士が共有結合することにより、Ｌ−ＰＧＡ分子同士が３次元状に連結している。換言すれば、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−ＰＧＡ分子同士が３次元状に繋がったポリマー、即ち、Ｌ−ＰＧＡを構成分子とするネットワークポリマーである。なお、Ｌ−ＰＧＡの分子間で、一方のＬ−ＰＧＡ分子における、上記式（１）に示すＮと、他方のＬ−ＰＧＡ分子における、上記式（１）の最右端に示すＣとが結合したものは、Ｌ−ＰＧＡの分子同士の重合であって、「架橋構造」の意図するところではない。
【００３８】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体を構成するＬ−ＰＧＡの平均分子量は、その分子同士が架橋している限り、限定されるものではないが、１００万以上が好ましく、さらに好ましくは２００万以上であり、さらに好ましくは３５０万以上である。分子量が１００万以上であれば、原料であるＬ−ＰＧＡからハイドロゲルを製造したときのゲル化率が向上するため、ハイドロゲルの収率を向上させることができる。
【００３９】
Ｌ−ＰＧＡの平均分子量が高ければ高いほど、得られるＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率が向上する。そのため、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体を構成するＬ−ＰＧＡの平均分子量の上限値は特に限定されるものではない。なお、後述するＬ−ＰＧＡの製造方法によれば、例えば、平均分子量６００万、最大で１５００万のＬ−ＰＧＡを得ることができる。
【００４０】
なお、本明細書において「平均分子量」とは、プルラン標準物質の分子量換算にて算出した数平均分子量（Mn）を意図する。
【００４１】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率は、特に限定されるものではないが、後述する本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法によれば、例えば１０倍以上５０００倍以下、特に１９００倍以上４４００倍以下のものを好適に得ることができる。特に、ＰＧＡを材料した吸水性樹脂として、吸水倍率が３３００倍より大きいものは、上記特許文献１においてＤＬ−ＰＧＡを用いても得ることができなかった、画期的なＰＧＡ性の生分解性吸水性樹脂である。
【００４２】
なお、本明細書において「吸水倍率」とは、物質が、水等の親水性液体を含んで膨潤することによる重量の増加率を意図する。本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率は、例えば次のように算出すればよい。即ち、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の粉末を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体が膨潤するために十分な量の水に入れ、４℃にて１週間静置させることで十分に膨潤させた後、８０メッシュの金網で水切りした後のＬ−ＰＧＡの湿重量から、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体の粉末の乾燥重量を引いた値を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体の粉末の乾燥重量で割って算出することができる。
【００４３】
なお、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体は、Ｌ−ＰＧＡのみからなる架橋体であることが好ましいが、ＤＬ−ＰＧＡ分子やＤ−ＰＧＡ分子を含んでいてもよい。ただし、製造するＬ−ＰＧＡ架橋体毎の品質を安定にするため、その含有量は０重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。
【００４４】
〔本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法〕
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法は、Ｌ−ＰＧＡの分子同士を架橋させる架橋工程を含んでいればよい。Ｌ−グルタミン酸のみからなる、光学活性が均一なＬ−ＰＧＡを原料として、これを架橋させることで、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の分子毎の性質が均一となる。よって、所望の品質を有するＬ−ＰＧＡ架橋体を安定して製造することができる。
【００４５】
Ｌ−ＰＧＡは、溶媒に溶解させてＬ−ＰＧＡの溶液を作製した上で、架橋反応に供すればよい。Ｌ−ＰＧＡを溶解させる溶媒としては、Ｌ−ＰＧＡを溶解させることができる限り限定されるものではないが、例えば、水、アルコ−ル、アセトン、酢酸メチル、酢酸エチル等が挙げられ、中でも、水、メチルアルコ−ル、エチルアルコ−ルが好ましく、水がさらに好ましい。これらの溶媒に溶解させるときのＬ−ＰＧＡの濃度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１重量％以上１０重量％以下であり、さらに好ましくは２重量％以上８重量％以下であり、特に好ましくは２重量％以上７重量％以下である。また、Ｌ−ＰＧＡの溶液のpHは、特に限定されるものではないが、５．０以上９．０以下が好ましく、さらに好ましくはpH６．０以上８．０以下である。
【００４６】
Ｌ−ＰＧＡの溶液に架橋反応を施すと、当該溶液中でＬ−ＰＧＡの架橋体が形成され、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体が当該溶媒を含んで膨潤することで、ハイドロゲルが得られる。これは後述する本発明に係るハイドロゲルの態様の一つである。さらに、当該ハイドロゲルを凍結乾燥等することによって、溶媒成分を除去することによって、当該溶媒成分を含まないＬ−ＰＧＡ架橋体を得ることができる。なお、本発明に係るハイドロゲルについては後述する。
【００４７】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法によれば、上述した架橋反応において、例えば、５０％以上１００％以下、特に７０％以上１００％以下のゲル化率でＬ−ＰＧＡを得ることができる。
【００４８】
なお、本明細書において「ゲル化率」とは、原料として用いたＬ−ＰＧＡの重量に対する、架橋反応によって架橋体を形成したＬ−ＰＧＡの重量の百分率を意図する。換言すれば、「ゲル化率」とは、原料として用いたＬ−ＰＧＡに対して、得られるＬ−ＰＧＡ架橋体ひいてはハイドロゲルの収率を表す。具体的には、架橋反応によって得たハイドロゲルの乾燥重量を、当該架橋反応に供したＬ−ＰＧＡの乾燥重量で割って得た数値に、百を乗じて算出する。
【００４９】
Ｌ−ＰＧＡの架橋反応の方法は、Ｌ−ＰＧＡの分子同士を架橋させることができる限り限定されるものではなく、従来公知の方法で行なえばよい。例えば、架橋剤を用いてもよく、放射線を用いてもよいが、中でも放射線を用いることが好ましい。放射線を用いれば、架橋反応後に、架橋剤を除去する操作を必要とせず、高純度のＬ−ＰＧＡ架橋体を製造することができる。
【００５０】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法で使用可能な放射線としては、特に限定されるものではなく、α線、β線、γ線、電子線、中性子線、Ｘ線等を用いればよい。中でも、γ線が好ましい。γ線は、例えばコバルト６０を線源とする照射装置等、従来公知の方法、機器を用いて発生させればよい。
【００５１】
また、Ｌ−ＰＧＡに照射する放射線の照射線量は、０．５kGy以上２０kGy以下が好ましく、さらに好ましくは２kGy以上１０kGy以下であり、特に好ましくは３kGy以上７kGy以下であるが、製造するＬ−ＰＧＡ架橋体の用途等に応じて適宜設定すればよい。一般に照射線量が多ければ硬質のハイドロゲルを得ることができ、照射線量が少なければ軟質のハイドロゲルを得ることができる。例えば、照射線量を１kGy、３kGyとした場合、平板上に置いても自然に水平方向に広がる、流動性の高いハイドロゲルが得られ、照射線量が５kGy、７kGyでは、平板上に置いても水平方向に広がることなく静置可能な、流動性の低いハイドロゲルが得られる。
【００５２】
また、Ｌ−ＰＧＡの架橋に放射線を用いる場合、Ｌ−ＰＧＡの溶液を放射線透過性容器に入れて用いればよい。放射線透過性容器としては、特に限定されるものではなく、例えばガラス製バイアル瓶等、ガラス製容器等を用いることができる。
【００５３】
Ｌ−ＰＧＡの溶液を放射線透過性容器に入れた後は、そのまま放射線を照射してもよいが、予め、当該溶液に対して窒素を用いてバブリングしておくことが好ましい。当該溶液中に含有される酸素を除去することで、架橋反応の阻害を防ぐことができる。
【００５４】
なお、Ｌ−ＰＧＡの架橋に架橋剤を用いる場合は、エポキシ化合物、カルボン酸基及び／又はカルボキシレート基を含有する多糖、アミノ酸等、従来公知の架橋剤を用いればよく、特に限定されるものではない。例えば、エポキシ化合物としては、グリセリントリグリシジルエーテル、ジ−グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリ−グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリオキシエチレンソルビトールポリグリシジルエーテル、多糖類としては、グルコースとフルクトースとガラクトースとグルクロン酸とからなる混合物、ラムノースとグルコースとガラクトースとグルクロン酸とからなる混合物、及びヒアルロン酸を主成分とするポリカルボン酸、アミノ酸としては、ポリアスパラギン酸、ポリリシン、アスパラギン酸、リシン、アルギニン、及びこれらの混合物が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、適宜２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５５】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法で用いるＬ−ＰＧＡとしては、Ｌ−ＰＧＡの分子同士が架橋することができる限り、限定されるものではないが、上述の通り、平均分子量が大きいＬ−ＰＧＡであることが好ましい。
【００５６】
また、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法に用いるＬ−ＰＧＡは、塩の状態であってもよく、例えばナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等を用いることができる。中でも、ナトリウム塩が好ましい。
【００５７】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法で用いるＬ−ＰＧＡとしては、従来公知の種々の方法で得たＬ−ＰＧＡを用いればよく、例えば、Ｌ−ＰＧＡを生産する微生物を用いて得たＬ−ＰＧＡを用いればよい。
【００５８】
Ｌ−ＰＧＡを生産する微生物としては、Ｌ−ＰＧＡを合成する微生物である限り限定されるものではなく、Ｌ−ＰＧＡを生産する微生物の野生型、その変異株、又は、遺伝子組換え技術により、Ｌ−ＰＧＡの生産能力を付与、又は強化された微生物を用いればよい。中でも、好塩菌、好ましくは好塩古細菌、さらに好ましくは高度好塩古細菌の内、Ｌ−ＰＧＡの生産能を有する微生物を用いるとよい。
【００５９】
また、高度好塩古細菌としては、例えば、Halobacterium（ハロバクテリウム）属、Haloarcula（ハロアルクラ）属、Haloferax（ハロフェラックス）属、Halococcus（ハロコッカス）属、Halorubrum（ハロルブルム）属、Halobaculum（ハロバキュラム）属、Natrialba（ナトリアルバ）属、Natronomonas（ナトロノモナス）属、Natronobacterium（ナトロノバクテリウム）属、Natronococcus（ナトロノコッカス）属等が挙げられるが、Natrialba属が好ましく、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）がさらに好ましく、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−８２株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２）、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−２４３株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３）、及び、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３１−２６４株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）からなる群から選択される少なくとも一つの菌株を用いることがさらに好ましい。N. aegyptiacaを用いれば、より分子量の大きいＬ−ＰＧＡを得ることができる。特に、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４は、いずれもの菌株も平均分子量１００万以上のＬ−ＰＧＡを、液体培養条件下で合成することができる。よって、Ｌ−ＰＧＡの架橋体の収率がよく、また、Ｌ−ＰＧＡの製造効率もよい。
【００６０】
N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３、及び、N. aegyptiaca ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４は、特願２００６‐１４２６８５に記載のスクリーニング方法及び変異処理方法に基づいて、本発明者らが独自に見出したN. aegyptiacaの変異株である。このように、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法では、上記スクリーニング方法及び／又は変異処理方法に基づいて、平均分子量の大きいＬ−ＰＧＡを生産するN. aegyptiacaを選抜して用いてもよい。なお、本明細書において、単に「N. aegyptiaca」と表記したときは、N. aegyptiacaの変異株をもその意味に含む。
【００６１】
以下に、Ｌ−ＰＧＡの製造方法の一実施形態として、N. aegyptiacaを用いた場合について説明するが、これに限定されるものではない。
【００６２】
N. aegyptiacaを培養する培地は、当該N. aegyptiacaが生育可能で、かつ、Ｌ−ＰＧＡを合成可能である培地である限り、特に限定されるものではないが、液体培地であることが好ましい。液体培地を用いれば、一度に大量にN. aegyptiacaを培養できるため、Ｌ−ＰＧＡの製造効率が極めて向上する。
【００６３】
N. aegyptiacaの培養に用いる培地の成分は、N. aegyptiacaが摂取可能な炭素源及び無機塩類を含めばよく、必要に応じてYeast Extract等、その他の栄養物を添加すればよい。例えば、本発明者らは、後述する実施例において、２２．５％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acidの培地を用いてN. aegyptica ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４を培養している。なお、Yeast Extractを培地に添加する場合、その濃度は０．１重量％以上１０重量％以下であることが好ましく、０．５重量％以上５．０重量％以下がさらに好ましい。
【００６４】
N. aegyptiacaは高度好塩菌であるので、Ｌ−ＰＧＡの製造に用いるN. aegyptiacaの生育特性に応じて、培地に塩を添加してもよい。培養時の塩濃度は１０重量％以上３０重量％以下、好ましくは１５重量％以上２５重量％以下で培養すればよい。
【００６５】
N. aegyptiacaの培養に用いる培地のpHは、特に限定されるものではないが、５．０以上１０以下が好ましく、さらに好ましくは６．０以上８．５以下である。なお、pHの調整には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、塩酸、硫酸、これらの水溶液等を用いればよいが、pHを調整可能な限り限定されるものではない。
【００６６】
培地を作製した後は、通常の方法で殺菌した後に、Ｌ−ＰＧＡの生産に用いるN. aegyptiacaを添加して培養すればよい。なお、培地の殺菌は、従来公知の方法で行なえばよく、例えば、１１０〜１４０℃で８〜２０分行なえばよい。なお、培地のNaClの濃度を飽和濃度にすることで、殺菌工程を省略することもできる。上述のように、N. aegyptiacaは高度好塩菌であるため、飽和濃度のNaCl存在下でも生育可能であるが、他の微生物は生育不可能であるからである。
【００６７】
N. aegyptiacaを液体培養する場合には、振とう培養、通気攪拌培養等を行なうことが好ましい。また、培養温度は、特に限定されるものではないが、２５℃以上５０℃以下が好ましく、３０℃以上４５℃以下がさらに好ましい。
【００６８】
N. aegyptiacaの培養期間は、他の培養条件、目的とするＬ−ＰＧＡの生産量に応じて適宜設定すればよく特に限定されるものではなく、例えば２〜４日間程度でよい。
【００６９】
上述の培養条件等に基づいてN. aegyptiacaの培養を行なうと、Ｌ−ＰＧＡは、主として菌体外に蓄積される。
【００７０】
N. aegyptiacaを培養した後の培地から、Ｌ−ＰＧＡを分離、回収する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。例えば、（１）固体培養物から２０％以下の食塩水により抽出分離する方法（例えば特開平３−３０６４８号公報を参照）、（２）硫酸銅による沈殿法（例えばThrone.B.C., C.C.Gomez,N.E.Noues and R.D.Housevright:J.Bacteriol.,68巻、307頁、1954年を参照）、（３）アルコ−ル沈殿法（例えばR.M.Vard,R.F.Anderson and F.K.Dean:Biotechnology and Bioengineering,5巻、41頁、1963年を参照）、（４）架橋化キトサン成形物を吸着剤とするクロマトグラフィ−法（例えば特開平３−２４４３９２号公報を参照）、（５）分子限外濾過膜を使用する分子限外濾過法、（６）上記（１）〜（５）を適宜組み合わせた方法などが挙げられる。また、これらの方法は、Ｌ−ＰＧＡの生産にN. aegyptiaca以外の微生物を用いた場合にも適用することができる。このようにして分離、回収したＬ−ＰＧＡは、Ｌ−ＰＧＡ含有液として後述のＬ−ＰＧＡ架橋体の製造に用いてもよく、必要に応じて、スプレ−ドライ、凍結乾燥等、従来公知の方法で粉末にしてもよい。
【００７１】
以下に、N. aegyptiacaを培養した後の培地からＬ−ＰＧＡを分離、回収する方法の一例を説明するが、これに限定されるものではない。
【００７２】
まず、遠心分離等により、N. aegyptiacaを培養した後の培養液から菌体を取り除き、次に、得られた上清から、エタノール等の低級アルコールを加えることで、Ｌ−ＰＧＡを沈殿させるとよい。当該沈殿物は、適宜緩衝液に溶解させた上で、透析等により、不純物を除去することが好ましい。なお、本発明者らは、後述する実施例でも示すように、菌体を回収した後の上清に、３倍量の水を加えて希釈して、さらに、pHを３．０に調整した後、５時間、室温で攪拌した上で、３倍量のエタノ−ルを加えることで沈殿物を回収した。また、当該沈殿物を０．１mM Tris-HCl緩衝液（pH８．０）に溶解させ、これを透析することにより、不純物を除去した。
【００７３】
透析を行なっても、核酸やタンパク質が混入していることが考えられるため、DNase処理、RNase処理、Proteinase処理等を行なうことが好ましい。また、これらの処理後、さらに透析等の精製処理をすることで、より高純度のＬ−ＰＧＡを得ることができる。
【００７４】
以上により、Ｌ−ＰＧＡを含有する溶液を得ることができる。さらに、得られた溶液に対して凍結乾燥等を行なえば、粉末状のＬ−ＰＧＡ架橋体を得ることができる。また、必要に応じて、さらに、当該溶液の精製を行なってもよい。精製は、従来公知の方法で行なえばよく、例えば上述の透析を行なってもよく、陰イオン交換樹脂を用いればよい。
【００７５】
なお、ＤＬ−ＰＧＡ分子やＤ−ＰＧＡ分子を含んだ、Ｌ−ＰＧＡ架橋体を製造する場合は、ＤＬ−ＰＧＡ分子及び／又はＤ−ＰＧＡ分子を、上述のＬ−ＰＧＡの溶液に混合した上で、上述の架橋反応に当該溶液を供すればよい。
【００７６】
〔本発明に係るハイドロゲル〕
本発明に係るハイドロゲルは、上記の本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体を含んでなる。本発明に係るハイドロゲルは、Ｌ−ＰＧＡ架橋体を含んでなるため、無色透明であり、生分解性も有している。
【００７７】
なお、本明細書において「ハイドロゲル」とは、ポリマーが水等の溶媒を含むことにより膨潤して形成したゲルを意図する。換言すれば、ポリマーと溶媒等の水分とを主成分とするポリマーの溶媒膨潤体である。ハイドロゲルは、多量の水を含んでおり、液体と固体との中間の状態にある物質であり、流動性がない点で液体と異なる。また、押す等して加圧しても、ハイドロゲル中の溶媒が滲み出ることはない。
【００７８】
つまり、本発明に係るハイドロゲルとは、Ｌ−ＰＧＡ架橋体と溶媒とを主成分とする溶媒膨潤体と言える。
【００７９】
本発明に係るハイドロゲルは、本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体の製造方法において説明した通り、水等の溶媒にＬ−ＰＧＡを溶解した溶液に、架橋反応を施すことで、得ることができる。
【００８０】
また、上述の粉末状のＬ−ＰＧＡ架橋体に、水等の溶媒を加えることにより、本発明に係るハイドロゲルを得ることができる。このとき、当該溶媒の量を少量とした上でハイドロゲルを得ておけば、さらに水等の溶媒を吸収可能な、吸水性に優れたハイドロゲルを得ることができる。また、本発明に係るハイドロゲルを構成するＬ−ＰＧＡ架橋体に吸収された溶媒は、当該ハイドロゲルから滲み出ることがないため、本発明に係るハイドロゲルは保湿性に優れている。
【００８１】
本発明に係るハイドロゲルは、所定の形状に均一に造粒してもよく、また、不定形破砕状、球状等であってもよい。また、衛生分野のみならず、多種多様な分野においても利用可能である。例えば、保湿剤としての化粧品、紙オムツ等のトイレタリ−品、体液吸収体等の医療品等、土壌改良剤として利用することもできる。
【００８２】
保湿剤としての化粧品とはフェイスケア製品、ハンドケア製品、ボディケア製品、フットケア製品、ヘッドケア製品、及びヘアケア製品、ネイルケア製品、又はマウスケア製品等が挙げられる。
【００８３】
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
また、本明細書中に記載された学術文献および特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
【実施例】
【００８５】
〔実施例１；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の製造〕
Natrialba aegyptica（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）のＬ乾燥アンプルに、０．４mlのPGA生産液体培地（２２．５％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acid）を加えて懸濁液を得た。０．２mlの当該懸濁液を、PGA寒天培地（１０％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acid、２％ Agar）に接種し、３７℃で３日間培養して、シングルコロニーを得た。
【００８６】
次に、５本の１８ml容試験管に、それぞれ、３mlのPGA生産液体培地（２２．５％ NaCl、２％ MgSO4・７H2O、０．２％ KCl、３％ Trisodium Citrate、１％ Yeast Extract、０．７５％ Casamino acid、pH７．２）を入れ、さらに、上記シングルコロニ−を白金耳で1白金耳掻き取り植菌した。植菌後の試験管を、３７℃、３００rpmで３日間培養して、さらに、得られた培養液０．５mlを、５０ml PGA生産液体培地を入れた５００ml容坂口フラスコ１０本にそれぞれ植菌し、３７℃で５日間培養した。培養後、得られた培養液を遠心し、菌体を取り除いて上清を回収した。
【００８７】
次に、回収した上清に３倍量の水を加え希釈した後、１N硫酸でpHを３．０に調整した。pHを調整した後、室温で５時間攪拌した。その後、３倍量のエタノ−ルを加えて遠心分離を行い、沈殿物を回収した。この沈殿物がＬ−ＰＧＡである。
【００８８】
回収したＬ−ＰＧＡを０．１ｍM Tris−HCl緩衝液（pH８．０）に溶解して、これを、低分子物質等の不純物を除去するために透析した。次に、透析後の液体に含まれる核酸を除去するために、当該液体に、MgCl２が１mM、DNaseＩ（TAKARA社製）が１０U/ml、RNaseＩ(NIPPON GENE社製)が２０μg/mlとなるように加えて、３７℃で２時間インキュベ−トした。次いでタンパク質を除去するために、核酸を除去した後の液体にProteinase K（TAKARA社製）を３U/mlとなるように添加して、３７℃で５時間インキュベ−トしてProteinase K処理を行なった。
【００８９】
Proteinase K処理の後、超純水で透析し、低分子物質を除去した。次に、Ｌ−ＰＧＡを陰イオン交換樹脂（Q sepharose Fast Flow、GE ヘルスケア バイオサイエンス社製）に吸着させ、０．５MのNaCl水溶液で洗浄した後、１MのNaCl水溶液で溶出した。得られた溶液を、さらに超純水で透析し、透析後の溶液を凍結乾燥することにより、Ｌ−ＰＧＡのナトリウム塩（以下、「Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩」と表記する）を得た。なお、超純水は、MilliQ（Millipore社製の純水製造装置）で作製した。
【００９０】
〔実施例２；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子量分析−１〕
実施例１で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の平均分子量を、GPC分析にて測定した。その結果、Mw=７，５２２，０００、Mn=３,７０４，０００、Mw/Mn=２．０３１であることが確認された（プルラン換算）。
【００９１】
なお、GPC分析は、以下の条件で行なった。装置：HLC−8220GPC（東ソー社製）、カラム：TSKgel α−M（東ソー社製）、流速：０．６ml/min、溶出液：０．１５M NaCl水溶液、カラム温度：４０℃、注入量：１０μl、検出器：示差屈折計。
【００９２】
〔実施例３；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子量分析−２〕
実施例１において、陰イオン交換樹脂に吸着したＬ−ＰＧＡの溶出を、０．７M、０．８M、１．０MのNaCl水溶液で段階的に溶出した以外は、実施例１と同様の操作を行なって得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の平均分子量をGPC分析により測定した。その結果、０．７M NaCl水溶液による溶出で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩は、Mw=２，１３５，０００、Mn＝１，０２１，０００、Mw/Mn=２．０９１であり、１．０M NaCl水溶液による溶出で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩は、Mw=７，５２２，０００、Mn＝３，７０４，０００、Mw/Mn=２．０３１であることが確認された（プルラン換算）。なお、本実施例におけるGPC分析は、実施例２と同様の操作で行なった。
【００９３】
〔実施例４；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の構造確認〕
実施例１で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩を、H−NMRに供して、その構造を分析した。その結果を図１に示す。なお、H-NMRによる分析は、以下の条件で行なった。装置：フーリエ変換核磁気共鳴装置（BRUKER製AVANCE500）、測定溶媒：重水、試料溶液濃度：０．５〜１．０%、1H共鳴周波数：５００MHz、化学シフト基準：TSP(トリメチルシリルプロピオン酸ナトリウム-２，２，３，３‐ｄ４),δ=０．０ppm。
【００９４】
〔実施例５；ハイドロゲルの作製と吸水倍率の評価〕
本実施例では、Ｌ−ＰＧＡを架橋させるために用いるγ線の照射線量と、γ線を照射するＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液の濃度と、得られるＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率との関係を、実施例１及び実施例３で得たＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の２種類を用いて検討した。
【００９５】
まず、当該２種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩について、それぞれ２重量％水溶液及び５重量％水溶液を作製し、合計４種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を得た。
【００９６】
次に、それぞれのＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を、窒素を用いて３分間バブリングした後、それぞれ２mlを、蓋付き１０mlサンプル瓶に分取して蓋を閉めた。後述するように本実施例では、６種類のγ線照射線量について検討を行なったため、当該サンプル瓶を、当該４種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液についてそれぞれ６本作製し、合計２４本作製した。
【００９７】
次に、それぞれのサンプル瓶に、線源をコバルト６０とするγ線照射装置を用いてγ線を照射した。照射線量は、当該６本のサンプル瓶に対して、それぞれ１kGy、３kGy、５kGy、７kGy、１０kGy、２０kGyとなるように照射した。γ線照射後に得られた生成物を、サンプル瓶から取り出し、余分な水分を８０メッシュの金網で水切りした後、凍結乾燥することで、Ｌ−ＰＧＡ架橋体粉末を得た。なお、上記余分な水分には、未架橋のＬ−ＰＧＡが含まれており、当該水切りは、未架橋のＬ−ＰＧＡを除去することが主たる目的である。
【００９８】
次に、得られたＬ−ＰＧＡ架橋体粉末を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体粉末が膨潤するために十分な量の水に入れて１週間静置した。静置した後、８０メッシュの金網で濾過することで、未架橋のＬ−ＰＧＡを除去して、ハイドロゲルを得た。
【００９９】
本実施例により得たＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率は、本実施例により得たハイドロゲルの湿重量から、当該ハイドロゲルの作製に用いたＬ−ＰＧＡ架橋体粉末の乾燥重量を引いた値を、当該Ｌ−ＰＧＡ架橋体粉末の乾燥重量で割って算出した。
【０１００】
算出したＬ−ＰＧＡの吸水倍率と、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製において照射したγ線の照射線量との関係を比較した結果を表１、表２、図２及び図３に示す。表１及び図２は、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製に２重量％のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いた場合であり、図２は表１に示す数値をグラフにしたものである。表２及び図３は、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製に５重量％のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いた場合であり、図３は表２に示す数値をグラフにしたものである。また、表１及び表２に示す数値は、上述した２種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩から得たＬ−ＰＧＡ架橋体の、吸水倍率の平均値である。なお、図２及び図３において、縦軸は吸水倍率を示し、横軸はγ線の照射線量を示す。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
【表２】
【０１０３】
表１、表２、図２及び３に示すとおり、本実施例おいて得られたＬ−ＰＧＡ架橋体は、吸水倍率が１０倍〜４４００倍であることが確認できた。
【０１０４】
〔実施例６ ゲル化率の評価〕
本実施例では、Ｌ−ＰＧＡを架橋させるために用いるγ線の照射線量と、Ｌ−ＰＧＡからハイドロゲルを作製する際のゲル化率との関係を検討した。
【０１０５】
まず、実施例５で用いた、γ線照射前のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩の乾燥重量を測定した（当該乾燥重量を「仕込みＬ−ＰＧＡ重量」とする）。次に、実施例５において得られたＬ−ＰＧＡ架橋体の粉末の乾燥重量を測定した（当該重量を「架橋Ｌ−ＰＧＡ重量」とする）。そして、仕込みＬ−ＰＧＡ重量に対する架橋Ｌ−ＰＧＡ重量の割合（％）をゲル化率として算出した。表３に示す値は、上述した４種類のＬ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いて作製したハイドロゲルのゲル化率の、当該Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液に照射したγ線の照射線量毎の平均値である。
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
〔実施例７；ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸ハイドロゲルのロット間差による吸水倍率〕
実施例１に記載の方法と同じ方法で、Ｌ−ＰＧＡの製造を３回行なった（得られたＬ−ＰＧＡを、それぞれロットＡ、ロットＢ、ロットＣとする）。実施例５に記載の方法と同じ方法で、γ線の照射線量を５kGyとして、ロットＡ〜ＣのＬ−ＰＧＡから、ハイドロゲルを作製した。さらに、実施例５に記載の方法と同じ方法で、ロットＡ〜ＣのＬ−ＰＧＡから得たハイドロゲルの吸水倍率を算出した。その結果を表４に示す。
【０１０８】
【表４】
【０１０９】
表４に示すように、再現性が高く、異なるロットのＬ−ＰＧＡを用いても一定の性質のハイドロゲルを安定して製造することが可能であることが確認された。
【０１１０】
〔比較例１；ポリ−γ−ＤＬ−グルタミン酸を用いたハイドロゲルの作製〕
平均分子量１５０万〜２５０万及び４００万〜６００万の２種類のＤＬ−ＰＧＡナトリウム塩（和光純薬製）用いた以外は、実施例５と同様の操作を行い、ＤＬ−ＰＧＡのハイドロゲルの製造を試みた。しかし、いずれのＤＬ−ＰＧＡナトリウム塩においても、ＤＬ−ＰＧＡのハイドロゲルを得ることはできなかった。従って、ＤＬ−ＰＧＡからＤＬ−ＰＧＡのハイドロゲルを得る際のゲル化率は、表５に示すように全てゼロである。なお、ＤＬ−ＰＧＡ架橋体を得ることができなかったため、吸水倍率を算出できなかった。
【０１１１】
【表５】
【０１１２】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明に係るＬ−ＰＧＡ架橋体及び本発明に係るハイドロゲルは、紙オムツ等の衛生分野、医療分野、建築分野、食品分野、農業・園芸分野等への幅広い分野へ応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施例１において得たＬ−ＰＧＡの、H−NMRのスペクトルである。
【図２】本発明の実施例５において、２重量％Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いて得たＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率と、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製において照射したγ線の照射線量との関係を検討した結果を示す図である。
【図３】本発明の実施例５において、５重量％Ｌ−ＰＧＡ・Ｎａ塩水溶液を用いて得たＬ−ＰＧＡ架橋体の吸水倍率と、Ｌ−ＰＧＡ架橋体の作製において照射したγ線の照射線量との関係を検討した結果を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸分子同士の架橋構造を有することを特徴とするポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項２】
上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が１００万以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項３】
上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が２００万以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項４】
上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が３５０万以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項５】
吸水倍率が１０倍以上５０００倍以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体を含んでなることを特徴とするハイドロゲル。
【請求項７】
ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させる架橋工程を含むことを特徴とするポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項８】
上記架橋工程では、放射線を照射することで、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させることを特徴とする請求項７に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項９】
上記放射線がγ線であることを特徴とする請求項８に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１０】
上記架橋工程におけるゲル化率が５０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項７に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１１】
Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）を用いて、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸を合成するポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸合成工程を、さらに含むことを特徴とする請求項７に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１２】
上記Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）が、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−８２株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２）、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−２４３株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３）、及び、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３１−２６４株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）からなる群から選択される少なくとも一つの菌株であることを特徴とする請求項１１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１】
ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸分子同士の架橋構造を有することを特徴とするポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項２】
上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が１００万以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項３】
上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が２００万以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項４】
上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の平均分子量が３５０万以上であることを特徴とする請求項１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項５】
吸水倍率が１０倍以上５０００倍以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体を含んでなることを特徴とするハイドロゲル。
【請求項７】
ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させる架橋工程を含むことを特徴とするポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項８】
上記架橋工程では、放射線を照射することで、ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸の分子同士を架橋させることを特徴とする請求項７に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項９】
上記放射線がγ線であることを特徴とする請求項８に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１０】
上記架橋工程におけるゲル化率が５０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項７に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１１】
Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）を用いて、上記ポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸を合成するポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸合成工程を、さらに含むことを特徴とする請求項７に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【請求項１２】
上記Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）が、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−８２株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７２）、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３０−２４３株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７３）、及び、Natrialba aegyptiaca（ナトリアルバ エジプチアキア）０８３１−２６４株（受託番号：ＦＥＲＭ Ｐ−２０８７４）からなる群から選択される少なくとも一つの菌株であることを特徴とする請求項１１に記載のポリ−γ−Ｌ−グルタミン酸架橋体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１２０９１０（Ｐ２００８−１２０９１０Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０５８９４（Ｐ２００６−３０５８９４）
【出願日】平成１８年１１月１０日（２００６．１１．１０）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【出願人】（５０４１７４１８０）国立大学法人高知大学 (174)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１０日（２００６．１１．１０）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【出願人】（５０４１７４１８０）国立大学法人高知大学 (174)
【Ｆターム（参考）】
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