成形体およびその製造方法
【課題】本発明は、微生物とカプセル外の物質とが、圧損などの影響を大きく受けることなく効率的に接触でき、微生物の表面がポリマーにより被覆されることなく、その表面積を最大に利用することができ、微生物が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することがなく、微生物が直接人体に接触したり吸引されたりすることのない成形体を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、ポリマー（Ａ）中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、
（１）各セル中には微生物が内包され、
（２）ポリマー（Ａ）中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない、成形体およびその製造方法である。
【解決手段】本発明は、ポリマー（Ａ）中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、
（１）各セル中には微生物が内包され、
（２）ポリマー（Ａ）中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない、成形体およびその製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を含有する成形体およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、複数のセルを有し、各セル中に微生物が内包された成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種触媒等の活性物質の担体として、種々の中空ないし多孔質構造の成形体が提案されている。
例えば、スピノーダル分離模様の連続多孔構造を有する膜が提案されている（特許文献１参照）。また、各種触媒の担持体、電子写真のトナー、表示機器などの電子材料、クロマトグラフィー、吸着材などとして、多孔質球状粒子が知られている（特許文献２参照）。また、微生物、細菌、酵素に代表される活性物質の固定化担体として、中空および多孔質のカプセル壁を有し、カプセル壁の多孔質が、カプセルの内部の中空と微細孔を通してつながっている構造のマイクロカプセルが提案されている（特許文献３参照）。また、カプセル樹脂壁材の緻密性を制御することにより、所望の徐放特性を有するマイクロカプセルが提案されている（特許文献４参照）。さらに、活性物質のバインダーを多孔構造とする方法として、無機塩や澱粉等の有機物を造孔剤として用いる方法が提案されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平１−２４５０３５号公報
【特許文献２】特開２００２−８０６２９号公報
【特許文献３】特開２００３−８８７４７号公報
【特許文献４】特開２００４−２５０９９号公報
【特許文献５】特開昭６４−６５１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、微生物の保護、隔離、拡散性の制御などを目的としてマイクロカプセル中に微生物を内包させることが検討されつつある。内包された微生物の機能を発揮させるためには、カプセル外の物質が、圧損を生じることなく分子拡散が容易に行われることによって、内包される微生物と効率的に接触できることが必要である。
しかし、従来のマイクロカプセルは中空部と、それを覆う外殻とからなり、カプセル内部は中空であり微生物を内部に担持するスペースおよび内部表面積は限られている。
また、大粒径のマイクロカプセルの場合、強度を維持するためには外殻の厚さを大きくする必要があるが、微生物とカプセル外物質との接触は、外殻に存在する数ｎｍ〜数十μｍの細孔によってのみなされるため、外殻の厚さを大きくした場合には、かかる細孔による圧損が大きくなり、効率的に接触を行うことができないという欠点がある。
【０００４】
また、生理的活性が強い微生物の場合、直接人体に接触したり吸引されたりするのを防ぐ必要がある。この場合、ポリマー等の薄膜で微生物の表面を覆う必要があるが、被覆するポリマーに連通孔がないと微生物が有効に働かないという問題がある。
従って本発明は、内包される微生物とカプセル外の物質とが、圧損などの影響を大きく受けることなく効率的に接触できる成形体を提供することを目的とする。
【０００５】
また本発明は、微生物の表面がポリマーにより被覆されることなく、その機能を最大に利用することのできる成形体を提供することを目的とする。
【０００６】
また本発明は、微生物が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することのない成形体を提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、微生物が直接人体に接触したり吸引されたりすることのない成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明者は、ポリマー（Ａ）と微生物とを含有するドープを凝固液中で凝固させるいわゆる湿式法で成形する際に、微生物の表面を特定のポリマー（Ｃ）で被覆すると、ポリマー（Ａ）中にポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を内包した複数のセルが形成されることを見出した。また得られた成形体を特定の溶媒（Ｅ）で洗浄しポリマー（Ｃ）を除去することにより、セル中の微生物は、セルの内壁に担持されることなく、ちょうど鈴の内部の空洞に入れられた珠のように、内壁との間に空隙ができることを見出した。
【０００９】
また本発明者は、ポリマー（Ａ）と微生物とを含有するドープを凝固液中で凝固させるいわゆる湿式法で成形する際に、微生物の表面が親水性の場合、疎水性のポリマー（Ａ）を用い、微生物の表面が疎水性の場合、親水性のポリマー（Ａ）を用いることにより、ポリマー（Ａ）中に微生物を内包した複数のセルが形成され、セル中の微生物は、セルの内壁に担持されることなく、ちょうど鈴の内部の空洞に入れられた珠のように、内壁と微生物との間に空隙ができることを見出した。
【００１０】
また、ポリマー（Ａ）中には、いわゆるスピノーダル分解により細孔が形成され、カプセル外の物質と微生物との接触が容易に行なわれるようになることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、ポリマー（Ａ）中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、
（１）各セル中には微生物が内包され、
（２）ポリマー（Ａ）中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない、成形体である。
【００１１】
また本発明は、ドープを凝固液中で凝固させることからなる、ポリマー（Ａ）中に形成された複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）およびポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶であり、
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒であることを特徴とする方法である。
【００１２】
さらに本発明は、ドープを凝固液中で凝固させることからなるポリマー中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ａ）の良溶媒である溶媒（Ｂ）および微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ドープ中の、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の成形体は、内包される微生物とカプセル外の物質とが、圧損などの影響を受けず効率的に接触できる。本発明の成形体は、微生物の表面がポリマーにより被覆されることなく、その表面積を最大に利用することができる。本発明の成形体は、微生物が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することがない。本発明の成形体は、微生物が直接人体に接触したり吸引されたりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
<成形体>
（ポリマー（Ａ））
本発明の成形体は、ポリマー（Ａ）により形成される。ポリマー（Ａ）として疎水性ポリマーおよび親水性ポリマーが挙げられる。疎水性ポリマーとして、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ビニルアルコールポリマー、セルロースポリマーなどが挙げられる。親水性ポリマーとして、水溶性澱粉、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性酢酸セルロース、キトサンなどが挙げられる。
アラミドポリマーは、アミド結合の８５モル％以上が芳香族ジアミンおよび芳香族ジカルボン酸成分よりなるポリマーが好ましい。その具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタルアミドを挙げることができる。
アクリルポリマーは、８５モル％以上のアクリロニトリル成分を含むポリマーが好ましい。共重合成分として、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタクリ酸メチル、および硫化スチレンスルホン酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の成分が挙げられる。
【００１５】
（細孔）
本発明の成形体は、ポリマー自体に細孔を有するポリマー（Ａ）により形成されている。細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通しており、細孔同士が連結した網目構造を形成している。細孔の孔径は１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。細孔は、ドープをポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する凝固液中で凝固させることによりスピノーダル現象により形成される。細孔は、走査型電子顕微鏡写真、透過型電子顕微鏡写真により観察することができる。
【００１６】
（セル）
本発明の成形体中には複数のセルが形成される。セル中には微生物が内包されている。セルの形状は一定ではない。大きさは微生物を含むことが出来る大きさである。
本発明の成形体においては、各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない。即ち本発明の成形体においては、セルの内壁と、微生物との間にポリマー（Ｃ）が充填されている態様、およびセルの内壁と微生物との間には空間が存在し、微生物はちょうど鈴の珠のようにセル中で自由に動くことができる態様がある。ポリマー（Ｃ）として澱粉糊、ゼラチン、片栗粉のような水溶性高分子が挙げられる。
【００１７】
（微生物）
微生物は、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
細菌として、古細菌（メタノセルモバクテル・マルビルジェンシス(Methanothermobacter marbirgensis)など）、マイコプラズマ（例えば、マイコプラズマ・ペネトランス(Mycoplasma penetrans)など）、グラム陽性菌およびグラム陰性菌などが挙げられる。
グラム陽性菌として、バチルス属（例えば、枯草菌など）、ブドウ球菌属（例えば、黄色ブドウ球菌もしくは表皮ブドウ球菌など）、ストレプトミセス属（例えば、ストレプトミセス・ケリコーター(Streptomyces coelicotor)、ストレプトミセス・リビダンス（Streptomyces lividans)など）、フラボバクテリウム属（例えば、フラボバクテリウム・ジョンソニエ(Flavobacterium johnsoniae)など）、マイコバクテリウム属（例えば、トリ型結核菌など）、連鎖球菌属などが挙げられる。
【００１８】
またグラム陽性菌として、クロストリディウム属（例えば、クロストリディウム・ディフィシレ(Clostridium difficile)、破傷風菌、およびクロストリディウム・パーフリンゲンス(Clostridium perfringens）など）、リステリア属、ペプトコッカス属(Peptococcus)、ペプトストレプトコッカス属(Peptostreptococcus)、腸球菌、コリネバクテリア（例えば、ジフテリア菌(Corynebacterium diphtheriae)、コリネバクテリウム・グルタミクム(Corynebacterium glutamicum)など）、プロピオニバクテリウム属（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、乳酸桿菌属などが挙げられる。
グラム陰性菌として、エシェリキア属(Escherichia)（例えば、大腸菌など）、シュードモナス属（例えば、緑膿菌、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)もしくはシュードモナス・シリンガ(Pseudomonas syringae)など）、莢膜桿菌（例えば、肺炎桿菌など）、サルモネラ属（例えば、ネズミチフス菌など）、シノルヒゾビウム(Sinorhizobium)（例えば、シノルヒゾビウム・メリロティ(Sinorhizobium meliloti)）、カンピロバクター属などが挙げられる。
またグラム陰性菌として、ナイセリア属（例えば、淋菌または髄膜炎菌など）、ビブリオ属（例えば、コレラ菌(Vibrio cholerae)など）、赤痢菌属、セラチア属、エンテロバクター属、アシネトバクター属、プロテウス属、エルシニア属(Yersinia)、ブルセラ属（例えば、ブルセラ・アボルタス(Brucella abortus)など）、ヘモフィルス属(Haemophilus)（例えば、インフルエンザ菌(Haemophilus influenza)など）、バクテロイデス属、カンピロバクター属、ヘリコバクター属（例えば、ヘリコバクター・ピロリ(Helicobacter pylori)など）、ボルデテラ属、レジオネラ属、パスツレラ属などが挙げられる。
【００１９】
真菌として、子嚢菌、接合菌、担子菌、不完全菌などが挙げられる。真菌には、カビ類、キノコ類、酵母類が含まれる。酵母として、サッカロミケス属（例えば、サッカロミセス・セレビジエ(Saccharomyces cerevisiae)など）、カンジダ属（例えば、カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ）など）、クリプトコッカス属（例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)など）などが挙げられる。酵母としてイースト菌が挙げられる。真菌には、アスペルギルス属（例えば、アスペルギルス・フミガーツス(Aspergillus fumigatus)など）が含まれる。カビ類としてアオカビ属ケカビ属が挙げられる。真菌にはくりたけ菌が含まれる。
粘菌として、プロトステリウム(Protosteliomycetes)、ツノホコリカビ(Ceratiomyxomycetes)、タマホコリカビ(Dictyosteliomycetes)、アクラシスネコブカビ(Acrasiomycetes)、粘菌(Myxomycetes)、ネコブカビ(Plasmodiophoromycetes)、ラビリンツラ(Labyrinthulomycetes)などが挙げられる。
原生動物として、肉質鞭毛虫類(Sarcomastigophora)、ラビリンツラ(Labyrinthomorpha)、アピコンプレックス類(Apicomplexa)、微胞子虫類(Microspora)、アセトスポラ類(Ascetospora)、ミクソゾア類(Myxozoa)、繊毛虫類(Ciliophora)などが挙げられる。
【００２０】
（成形体の形状）
本発明の成形体は、球状、楕円状のような塊状のもの、紐状、パイプ状、中空糸状のような繊維状のもの、また膜状のものが好ましい。
【００２１】
<成形体の製造方法>
本発明の成形体の製造方法は、ドープを凝固液中で凝固させることからなる、ポリマー（Ａ）中に形成された複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）およびポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶であり、
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒であることを特徴とする方法である（第１の態様）。
【００２２】
（ドープ）
ポリマー（Ａ）および微生物は、成形体の項で説明した通りである。ドープ中に２種以上の微生物を含有させることもできる。
本発明では、微生物をポリマー（Ｃ）で被覆する。ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶のポリマーである。非相溶とは、ポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）を混合した時に相分離するものを言う、より具体的には異種のポリマー分子が、分子オーダーで全く混合せず相分離しているか、相分離していても界面で互いに交じり合った状態にあるか、相分離していても互いの相の内部では異種のポリマー同士が分子オーダーで混合している状態のことを言う。ポリマー（Ｃ）として、澱粉糊、ゼラチン、片栗粉などの水溶性高分子、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
ポリマー（Ａ）が、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ポリ乳酸などの疎水性ポリマーのとき、ポリマー（Ｃ）は、澱粉糊、ゼラチン、片栗粉などのような水溶性高分子であることが好ましい。被覆は溶融したポリマー（Ｃ）中に微生物を入れて攪拌して行なうことが出来る。被覆の厚さは、１０ｎｍ〜１０ｍｍで好ましくは１００ｎｍ〜１ｍｍである。
【００２３】
溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、且つポリマー（Ｃ）の貧溶媒である。良溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し大きな溶解能を有する溶媒である。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し溶解能の小さい溶媒である。
たとえば、ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドで、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が好ましい。またポリマー（Ａ）がアクリルポリマーで、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はジメチルスルホオキサド（ＤＭＳＯ）が好ましい。さらにはポリマー（Ａ）がポリ乳酸で、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はジクロロメタン（ＤＣＭ）が好ましい。
【００２４】
ドープは、好ましくは１００質量部のポリマー（Ａ）に対し、１００〜１０,０００質量部、より好ましくは１,０００〜５,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する。
微生物は、ポリマー１００質量部に対し、好ましくは１００〜１０,０００質量部、さらに好ましくは１００〜１９００質量部である。
ポリマー（Ｃ）は、微生物１００質量部に対し、好ましくは１０〜１，０００質量部、さらに好ましくは１０〜５００質量部である。
ドープの温度は、好ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは２０〜５０℃である。ドープは、溶媒（Ｂ）にポリマー（Ａ）を混入し、充分に攪拌して溶解させた後に、ポリマー（Ｃ）で被覆した微生物を添加しても良いし、溶媒（Ｂ）中にポリマー（Ａ）とポリマー（Ｃ）で被覆した微生物を同時に混入させても良い。
【００２５】
（凝固液）
凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマー（Ａ）に対し溶解能を僅かしか持たない溶媒である。ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドであるとき、溶媒（Ｄ）は水が好ましい。またポリマー（Ａ）がポリ乳酸であるとき、溶媒（Ｄ）はミネラルオイルが好ましい。
凝固液は、好ましくは５０〜１００質量％、より好ましくは８５〜１００質量％の溶媒（Ｄ）を含有する。他の成分は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンやジメチルスルホオキサドである。
【００２６】
凝固液は、界面活性剤を含有していても良い。界面活性剤としてアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤が挙げられる。アニオン性界面活性剤として、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、炭素数１２〜１６の直鎖モノアルキル第４級アンモニウム塩、炭素数２０〜２８の分岐アルキル基を有する第４級アンモニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、アルキル基及びアシル基が８〜１８個の炭素原子を有するアルキルアミンオキシド、カルボベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン、アミドスルホベタイン等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、アルキレンオキシド、好ましくはエチレンオキシド（ＥＯ）等を挙げることができる。界面活性剤の含有量は、溶媒（Ｄ）１００質量部に対し、好ましくは０．０５〜３０質量部、さらに好ましくは５〜１０質量部である。凝固液の温度は、好ましくは１０〜８０℃、さらに好ましくは２０〜５０℃である。
【００２７】
本発明によれば、いわゆるスピノーダル分解によって、ポリマー（Ａ）中に連続した孔径１ｎｍ〜１μｍ程度の網目構造の微細孔が形成される。
本発明の成形体を得るには特殊な装置は不要である。塊状成形体は、ドープを、凝固液中に添加することにより製造することができる。例えば、ドープを凝固液中にスプレー、注射器などで滴下させるだけでよい。また、繊維状の成形体は、凝固液中にノズルで吐出して巻き取ることで製造できる。また、繊維状、紐状、パイプ状の成形体は、空中からマイクロシリンジ等でドープを吐出しながらマイクロシリンジ等を水平に移動させて、ドープを凝固液中に投入することにより得ることもできる。また、膜状成形体はキャリア物質上にドープを塗布し凝固液に浸漬することで製造できる。これらの場合、スプレーノズルの口径、塗布厚みなどを変えることにより、成形体の径や厚みを任意に調整することが可能である。
【００２８】
ドープを凝固液中で凝固させると、得られる成形体中には、セルが形成されセル中には、ポリマー（Ｃ）で被覆された微生物が内包されている。
成形体をポリマー（Ｃ）の良溶媒である溶媒（Ｅ）で洗浄することによりセル中に微生物が内包され、セルの内壁と微生物が実質的に接触していない成形体が得られる。溶媒（Ｅ）として水が挙げられる。
好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表１に示す組合せが例示できる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
本発明の成形体は、ドープを凝固液中で凝固させることからなるポリマー中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ａ）の良溶媒である溶媒（Ｂ）および微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ドープ中の、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする方法によっても製造することができる（第２の態様）。
ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）、溶媒（Ｄ）については、第１の態様と同じである。
第２の態様においては、ポリマー（Ｃ）を使用しない。
【００３１】
また、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする
親水性と疎水性の組み合わせのためポリマー（Ａ）と微生物は互いに、はじき合う性質を有するため、鈴構造が構成される。
微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）が疎水性ポリマーである。疎水性ポリマーとして、ポリメタフェニレンテレフタルアミドが挙げられる。微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーである。親水性ポリマーとして、ポリビニルアルコールが挙げられる。外膜がリポ多糖で形成されている大腸菌、ネズミチフス菌などで、糖鎖が失われた場合、或いは短くなった場合に、微生物の表面が疎水性になる場合がある。
【００３２】
ドープは、１００質量部のポリマー（Ａ）に対し、好ましくは１００〜１０,０００質量部、より好ましくは１,０００〜５,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する。微生物は、ポリマー１００質量部に対し、好ましくは１００〜１０,０００質量部、さらに好ましくは１００〜１９００質量部である。
凝固液は、第１の態様と同じである。
ポリマー（Ａ）が、ポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドンであり、溶媒（Ｄ）が水であることが好ましい。ポリマー（Ａ）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサドであり、溶媒（Ｄ）が水であることが好ましい。
微生物は、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表２に示す組合せが例示できる。
【００３３】
【表２】
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
【００３５】
〈実施例１〉
（ドープの調製）
室温で、１００質量部のポリメタフェニレンテレフタルアミド（ＰＭＰＴＡ）を１９００質量部のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させて、ポリマー溶液を調製した。１００質量部のドライイースト（日本製粉株式会社製、製品名 ふっくらパン ドライイースト 使いやすい分包）に、澱粉糊を３００質量部添加し、攪拌棒で全体を充分に攪拌してペースト状にした。このペースト状物を、ＰＭＰＴＡ１００質量部に対し、ドライイーストが２００質量部の割合になるように、ポリマー溶液に添加して、さらに攪拌棒で全体が均一に白濁するまで充分に攪拌しドープを得た。
【００３６】
（凝固液の調製）
室温で、１００質量部の水に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、商品名 エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００３７】
（成形加工）
室温でドープを１ｍｌニードル無しマイクロシリンジに入れて、凝固液中に滴下し、成形した後、温水浴中にて６０℃で１時間加温して澱粉糊を溶解させ球形成形体を得た。
【００３８】
（内部構造の観察）
イースト菌が増殖する前の球形成形体の内部構造を観察するため、成形後、澱粉糊を溶解させる前の成形体の一部について、以下の手順でイースト菌を固定した後、澱粉糊を溶解し、成形体の断面を透過型顕微鏡で観察した。
１００質量部の水に過マンガン酸カリウムを１質量部添加して、固定液を調製した。得られた成形体を固定液に浸漬し、４℃で２時間保持した。成形体を固定液から取り出し、水に入れ、温水浴中にて６０℃で１時間加温して澱粉糊を溶解させ、さらに固定液に浸漬し、４℃で２日間保持した。得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真を図１に示す。
【００３９】
（成形体の保存）
固定液に浸漬しなかった成形体をサンプルビンに入れ密封して、室温で１年間保存した。
【００４０】
（１年間保存した球形成形体のイースト菌の固定）
１年間保存した球形成形体を固定液に浸漬し、４℃で２時間保持した。得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真を図２に示す。
【００４１】
〈実施例２〉
（ドープの調製）
室温で、１００質量部のＰＭＰＴＡを１９００質量部のＮＭＰに溶解させて、ポリマー溶液を調製した。寒天培地に培養した大腸菌コロニーをスパチュラで掻き取り、１００質量部の大腸菌をポリマー溶液に添加し、攪拌棒で全体が均一になるまで攪拌し、ドープを得た。
【００４２】
（凝固液の調製）
室温で、１００質量部の水に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、商品名 エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００４３】
（成形加工）
室温でドープを１ｍｌニードル無しマイクロシリンジに入れて、凝固液中に滴下し、球形成形体を得た。
【００４４】
（内部構造の観察）
大腸菌が増殖する前の球形成形体の内部構造を観察するため、球形成形体の一部について以下の手順で大腸菌を固定した。
１００質量部の水に過マンガン酸カリウムを１質量部添加して、固定液を調製した。
成形加工で得られた球形成形体の一部を固定液に浸漬し、大腸菌を固定した後、４℃で２時間保持した。得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真を図３および図４に示す。
【００４５】
〈実施例３〉
（ドープの調製）
室温で、１００質量部のＰＭＰＴＡを１９００質量部のＮＭＰに溶解させて、ポリマー溶液を調製した。くりたけ菌（鳥取県 菌興椎茸協同組合製、菌興くりたけ）をスパチュラで掻き取り、３０質量部のくりたけ菌をポリマー溶液に添加し、攪拌棒で全体が均一になるまで攪拌し、ドープを得た。
【００４６】
（凝固液の調製）
室温で、１００質量部の水に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、商品名 エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００４７】
（成形加工）
室温でドープを１ｍｌニードル無しマイクロシリンジに入れて、凝固液中に滴下し、球形成形体を得た。
【００４８】
（内部構造の観察）
くりたけ菌が増殖する前の球形成形体の内部構造を観察するため、球形成形体の一部について以下の手順でくりたけ菌を固定した。
１００質量部の水に過マンガン酸カリウムを１質量部添加して、固定液を調製した。
成形加工で得られた球形成形体の一部を固定液に浸漬し、くりたけ菌を固定した後、４℃で２時間保持した。得られた成形体の断面の光学顕微鏡写真を図５に、透過型顕微鏡写真を図６、図７に示す。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の微生物を内包する成形体は、大気や水処理などの環境浄化、化学品製造などの種々の分野で応用が期待される。またバイオセンサーなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は実施例１で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。連通微多孔を有するポリマー中の空洞に酵母が固定されており、ポリマーと酵母の間には隙間が見られる。
【図２】図２は実施例１で得られた成形体を１年間保存した後の、断面の透過型顕微鏡写真である。図１と同倍率であるが、隙間が見えなくなるほど酵母が増殖していることがわかる。
【図３】図３は実施例２で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。ポリマー中に形成された空洞の内部に大腸菌が閉じ込められていることがわかる。
【図４】図４は実施例２で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。ポリマーの微細多孔は大腸菌よりはるかに小さく、この多孔構造を大腸菌は通過することができないこと、外部の流体は容易に大腸菌まで拡散できることがわかる。また、大腸菌とポリマーの間には隙間があり、ポリマーが大腸菌に接触していないこともわかる。
【図５】図５は実施例３で得られた成形体の断面の光学微鏡写真である。ポリマーで囲まれた空洞中にくりたけ菌が担持されており、くりたけ菌とポリマーの間には隙間があることが判る。
【図６】図６は実施例３で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。くりたけ菌とポリマーの間には隙間があり、くりたけ菌はポリマーで形成された壁面を通過することなく、ポリマーで囲まれた空洞中に担持されていることが判る。
【図７】図７は実施例３で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真で、くりたけ菌の拡大を示す。健全な状態でくりたけ菌が担持されていることが判る。
【符号の説明】
【００５１】
１ ポリマー
２ 酵母
３ ポリマーと酵母の隙間
４ 酵母
５ ポリマー
６ 大腸菌
７ ポリマー
８ ポリマーと大腸菌の隙間
９ 大腸菌
１０ ポリマー
１１ ポリマーとくりたけ菌との隙間
１２ くりたけ菌
１３ ポリマー
１４ ポリマーとくりたけ菌の隙間
１５ くりたけ菌
１６ くりたけ菌
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を含有する成形体およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、複数のセルを有し、各セル中に微生物が内包された成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種触媒等の活性物質の担体として、種々の中空ないし多孔質構造の成形体が提案されている。
例えば、スピノーダル分離模様の連続多孔構造を有する膜が提案されている（特許文献１参照）。また、各種触媒の担持体、電子写真のトナー、表示機器などの電子材料、クロマトグラフィー、吸着材などとして、多孔質球状粒子が知られている（特許文献２参照）。また、微生物、細菌、酵素に代表される活性物質の固定化担体として、中空および多孔質のカプセル壁を有し、カプセル壁の多孔質が、カプセルの内部の中空と微細孔を通してつながっている構造のマイクロカプセルが提案されている（特許文献３参照）。また、カプセル樹脂壁材の緻密性を制御することにより、所望の徐放特性を有するマイクロカプセルが提案されている（特許文献４参照）。さらに、活性物質のバインダーを多孔構造とする方法として、無機塩や澱粉等の有機物を造孔剤として用いる方法が提案されている（特許文献５参照）。
【特許文献１】特開平１−２４５０３５号公報
【特許文献２】特開２００２−８０６２９号公報
【特許文献３】特開２００３−８８７４７号公報
【特許文献４】特開２００４−２５０９９号公報
【特許文献５】特開昭６４−６５１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、微生物の保護、隔離、拡散性の制御などを目的としてマイクロカプセル中に微生物を内包させることが検討されつつある。内包された微生物の機能を発揮させるためには、カプセル外の物質が、圧損を生じることなく分子拡散が容易に行われることによって、内包される微生物と効率的に接触できることが必要である。
しかし、従来のマイクロカプセルは中空部と、それを覆う外殻とからなり、カプセル内部は中空であり微生物を内部に担持するスペースおよび内部表面積は限られている。
また、大粒径のマイクロカプセルの場合、強度を維持するためには外殻の厚さを大きくする必要があるが、微生物とカプセル外物質との接触は、外殻に存在する数ｎｍ〜数十μｍの細孔によってのみなされるため、外殻の厚さを大きくした場合には、かかる細孔による圧損が大きくなり、効率的に接触を行うことができないという欠点がある。
【０００４】
また、生理的活性が強い微生物の場合、直接人体に接触したり吸引されたりするのを防ぐ必要がある。この場合、ポリマー等の薄膜で微生物の表面を覆う必要があるが、被覆するポリマーに連通孔がないと微生物が有効に働かないという問題がある。
従って本発明は、内包される微生物とカプセル外の物質とが、圧損などの影響を大きく受けることなく効率的に接触できる成形体を提供することを目的とする。
【０００５】
また本発明は、微生物の表面がポリマーにより被覆されることなく、その機能を最大に利用することのできる成形体を提供することを目的とする。
【０００６】
また本発明は、微生物が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することのない成形体を提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、微生物が直接人体に接触したり吸引されたりすることのない成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明者は、ポリマー（Ａ）と微生物とを含有するドープを凝固液中で凝固させるいわゆる湿式法で成形する際に、微生物の表面を特定のポリマー（Ｃ）で被覆すると、ポリマー（Ａ）中にポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を内包した複数のセルが形成されることを見出した。また得られた成形体を特定の溶媒（Ｅ）で洗浄しポリマー（Ｃ）を除去することにより、セル中の微生物は、セルの内壁に担持されることなく、ちょうど鈴の内部の空洞に入れられた珠のように、内壁との間に空隙ができることを見出した。
【０００９】
また本発明者は、ポリマー（Ａ）と微生物とを含有するドープを凝固液中で凝固させるいわゆる湿式法で成形する際に、微生物の表面が親水性の場合、疎水性のポリマー（Ａ）を用い、微生物の表面が疎水性の場合、親水性のポリマー（Ａ）を用いることにより、ポリマー（Ａ）中に微生物を内包した複数のセルが形成され、セル中の微生物は、セルの内壁に担持されることなく、ちょうど鈴の内部の空洞に入れられた珠のように、内壁と微生物との間に空隙ができることを見出した。
【００１０】
また、ポリマー（Ａ）中には、いわゆるスピノーダル分解により細孔が形成され、カプセル外の物質と微生物との接触が容易に行なわれるようになることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、ポリマー（Ａ）中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、
（１）各セル中には微生物が内包され、
（２）ポリマー（Ａ）中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない、成形体である。
【００１１】
また本発明は、ドープを凝固液中で凝固させることからなる、ポリマー（Ａ）中に形成された複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）およびポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶であり、
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒であることを特徴とする方法である。
【００１２】
さらに本発明は、ドープを凝固液中で凝固させることからなるポリマー中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ａ）の良溶媒である溶媒（Ｂ）および微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ドープ中の、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の成形体は、内包される微生物とカプセル外の物質とが、圧損などの影響を受けず効率的に接触できる。本発明の成形体は、微生物の表面がポリマーにより被覆されることなく、その表面積を最大に利用することができる。本発明の成形体は、微生物が外部からの摩擦等で容易に脱落、剥離することがない。本発明の成形体は、微生物が直接人体に接触したり吸引されたりすることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
<成形体>
（ポリマー（Ａ））
本発明の成形体は、ポリマー（Ａ）により形成される。ポリマー（Ａ）として疎水性ポリマーおよび親水性ポリマーが挙げられる。疎水性ポリマーとして、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ビニルアルコールポリマー、セルロースポリマーなどが挙げられる。親水性ポリマーとして、水溶性澱粉、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性酢酸セルロース、キトサンなどが挙げられる。
アラミドポリマーは、アミド結合の８５モル％以上が芳香族ジアミンおよび芳香族ジカルボン酸成分よりなるポリマーが好ましい。その具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンテレフタルアミド、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンイソフタルアミドを挙げることができる。
アクリルポリマーは、８５モル％以上のアクリロニトリル成分を含むポリマーが好ましい。共重合成分として、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、メタクリ酸メチル、および硫化スチレンスルホン酸塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の成分が挙げられる。
【００１５】
（細孔）
本発明の成形体は、ポリマー自体に細孔を有するポリマー（Ａ）により形成されている。細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通しており、細孔同士が連結した網目構造を形成している。細孔の孔径は１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にある。細孔は、ドープをポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する凝固液中で凝固させることによりスピノーダル現象により形成される。細孔は、走査型電子顕微鏡写真、透過型電子顕微鏡写真により観察することができる。
【００１６】
（セル）
本発明の成形体中には複数のセルが形成される。セル中には微生物が内包されている。セルの形状は一定ではない。大きさは微生物を含むことが出来る大きさである。
本発明の成形体においては、各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない。即ち本発明の成形体においては、セルの内壁と、微生物との間にポリマー（Ｃ）が充填されている態様、およびセルの内壁と微生物との間には空間が存在し、微生物はちょうど鈴の珠のようにセル中で自由に動くことができる態様がある。ポリマー（Ｃ）として澱粉糊、ゼラチン、片栗粉のような水溶性高分子が挙げられる。
【００１７】
（微生物）
微生物は、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
細菌として、古細菌（メタノセルモバクテル・マルビルジェンシス(Methanothermobacter marbirgensis)など）、マイコプラズマ（例えば、マイコプラズマ・ペネトランス(Mycoplasma penetrans)など）、グラム陽性菌およびグラム陰性菌などが挙げられる。
グラム陽性菌として、バチルス属（例えば、枯草菌など）、ブドウ球菌属（例えば、黄色ブドウ球菌もしくは表皮ブドウ球菌など）、ストレプトミセス属（例えば、ストレプトミセス・ケリコーター(Streptomyces coelicotor)、ストレプトミセス・リビダンス（Streptomyces lividans)など）、フラボバクテリウム属（例えば、フラボバクテリウム・ジョンソニエ(Flavobacterium johnsoniae)など）、マイコバクテリウム属（例えば、トリ型結核菌など）、連鎖球菌属などが挙げられる。
【００１８】
またグラム陽性菌として、クロストリディウム属（例えば、クロストリディウム・ディフィシレ(Clostridium difficile)、破傷風菌、およびクロストリディウム・パーフリンゲンス(Clostridium perfringens）など）、リステリア属、ペプトコッカス属(Peptococcus)、ペプトストレプトコッカス属(Peptostreptococcus)、腸球菌、コリネバクテリア（例えば、ジフテリア菌(Corynebacterium diphtheriae)、コリネバクテリウム・グルタミクム(Corynebacterium glutamicum)など）、プロピオニバクテリウム属（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、乳酸桿菌属などが挙げられる。
グラム陰性菌として、エシェリキア属(Escherichia)（例えば、大腸菌など）、シュードモナス属（例えば、緑膿菌、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)もしくはシュードモナス・シリンガ(Pseudomonas syringae)など）、莢膜桿菌（例えば、肺炎桿菌など）、サルモネラ属（例えば、ネズミチフス菌など）、シノルヒゾビウム(Sinorhizobium)（例えば、シノルヒゾビウム・メリロティ(Sinorhizobium meliloti)）、カンピロバクター属などが挙げられる。
またグラム陰性菌として、ナイセリア属（例えば、淋菌または髄膜炎菌など）、ビブリオ属（例えば、コレラ菌(Vibrio cholerae)など）、赤痢菌属、セラチア属、エンテロバクター属、アシネトバクター属、プロテウス属、エルシニア属(Yersinia)、ブルセラ属（例えば、ブルセラ・アボルタス(Brucella abortus)など）、ヘモフィルス属(Haemophilus)（例えば、インフルエンザ菌(Haemophilus influenza)など）、バクテロイデス属、カンピロバクター属、ヘリコバクター属（例えば、ヘリコバクター・ピロリ(Helicobacter pylori)など）、ボルデテラ属、レジオネラ属、パスツレラ属などが挙げられる。
【００１９】
真菌として、子嚢菌、接合菌、担子菌、不完全菌などが挙げられる。真菌には、カビ類、キノコ類、酵母類が含まれる。酵母として、サッカロミケス属（例えば、サッカロミセス・セレビジエ(Saccharomyces cerevisiae)など）、カンジダ属（例えば、カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ）など）、クリプトコッカス属（例えば、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(Cryptococcus neoformans)など）などが挙げられる。酵母としてイースト菌が挙げられる。真菌には、アスペルギルス属（例えば、アスペルギルス・フミガーツス(Aspergillus fumigatus)など）が含まれる。カビ類としてアオカビ属ケカビ属が挙げられる。真菌にはくりたけ菌が含まれる。
粘菌として、プロトステリウム(Protosteliomycetes)、ツノホコリカビ(Ceratiomyxomycetes)、タマホコリカビ(Dictyosteliomycetes)、アクラシスネコブカビ(Acrasiomycetes)、粘菌(Myxomycetes)、ネコブカビ(Plasmodiophoromycetes)、ラビリンツラ(Labyrinthulomycetes)などが挙げられる。
原生動物として、肉質鞭毛虫類(Sarcomastigophora)、ラビリンツラ(Labyrinthomorpha)、アピコンプレックス類(Apicomplexa)、微胞子虫類(Microspora)、アセトスポラ類(Ascetospora)、ミクソゾア類(Myxozoa)、繊毛虫類(Ciliophora)などが挙げられる。
【００２０】
（成形体の形状）
本発明の成形体は、球状、楕円状のような塊状のもの、紐状、パイプ状、中空糸状のような繊維状のもの、また膜状のものが好ましい。
【００２１】
<成形体の製造方法>
本発明の成形体の製造方法は、ドープを凝固液中で凝固させることからなる、ポリマー（Ａ）中に形成された複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）およびポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶であり、
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒であることを特徴とする方法である（第１の態様）。
【００２２】
（ドープ）
ポリマー（Ａ）および微生物は、成形体の項で説明した通りである。ドープ中に２種以上の微生物を含有させることもできる。
本発明では、微生物をポリマー（Ｃ）で被覆する。ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶のポリマーである。非相溶とは、ポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）を混合した時に相分離するものを言う、より具体的には異種のポリマー分子が、分子オーダーで全く混合せず相分離しているか、相分離していても界面で互いに交じり合った状態にあるか、相分離していても互いの相の内部では異種のポリマー同士が分子オーダーで混合している状態のことを言う。ポリマー（Ｃ）として、澱粉糊、ゼラチン、片栗粉などの水溶性高分子、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
ポリマー（Ａ）が、アラミドポリマー、アクリルポリマー、ポリ乳酸などの疎水性ポリマーのとき、ポリマー（Ｃ）は、澱粉糊、ゼラチン、片栗粉などのような水溶性高分子であることが好ましい。被覆は溶融したポリマー（Ｃ）中に微生物を入れて攪拌して行なうことが出来る。被覆の厚さは、１０ｎｍ〜１０ｍｍで好ましくは１００ｎｍ〜１ｍｍである。
【００２３】
溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、且つポリマー（Ｃ）の貧溶媒である。良溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し大きな溶解能を有する溶媒である。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマーに対し溶解能の小さい溶媒である。
たとえば、ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドで、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が好ましい。またポリマー（Ａ）がアクリルポリマーで、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はジメチルスルホオキサド（ＤＭＳＯ）が好ましい。さらにはポリマー（Ａ）がポリ乳酸で、ポリマー（Ｃ）が澱粉糊の場合、溶媒（Ｂ）はジクロロメタン（ＤＣＭ）が好ましい。
【００２４】
ドープは、好ましくは１００質量部のポリマー（Ａ）に対し、１００〜１０,０００質量部、より好ましくは１,０００〜５,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する。
微生物は、ポリマー１００質量部に対し、好ましくは１００〜１０,０００質量部、さらに好ましくは１００〜１９００質量部である。
ポリマー（Ｃ）は、微生物１００質量部に対し、好ましくは１０〜１，０００質量部、さらに好ましくは１０〜５００質量部である。
ドープの温度は、好ましくは５〜８０℃、さらに好ましくは２０〜５０℃である。ドープは、溶媒（Ｂ）にポリマー（Ａ）を混入し、充分に攪拌して溶解させた後に、ポリマー（Ｃ）で被覆した微生物を添加しても良いし、溶媒（Ｂ）中にポリマー（Ａ）とポリマー（Ｃ）で被覆した微生物を同時に混入させても良い。
【００２５】
（凝固液）
凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有する。貧溶媒とは一般に言われるように、ポリマー（Ａ）に対し溶解能を僅かしか持たない溶媒である。ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドであるとき、溶媒（Ｄ）は水が好ましい。またポリマー（Ａ）がポリ乳酸であるとき、溶媒（Ｄ）はミネラルオイルが好ましい。
凝固液は、好ましくは５０〜１００質量％、より好ましくは８５〜１００質量％の溶媒（Ｄ）を含有する。他の成分は、Ｎ−メチル−２−ピロリドンやジメチルスルホオキサドである。
【００２６】
凝固液は、界面活性剤を含有していても良い。界面活性剤としてアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤および非イオン界面活性剤が挙げられる。アニオン性界面活性剤として、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩等が挙げられる。カチオン界面活性剤としては、炭素数１２〜１６の直鎖モノアルキル第４級アンモニウム塩、炭素数２０〜２８の分岐アルキル基を有する第４級アンモニウム塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、アルキル基及びアシル基が８〜１８個の炭素原子を有するアルキルアミンオキシド、カルボベタイン、アミドベタイン、スルホベタイン、アミドスルホベタイン等が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、アルキレンオキシド、好ましくはエチレンオキシド（ＥＯ）等を挙げることができる。界面活性剤の含有量は、溶媒（Ｄ）１００質量部に対し、好ましくは０．０５〜３０質量部、さらに好ましくは５〜１０質量部である。凝固液の温度は、好ましくは１０〜８０℃、さらに好ましくは２０〜５０℃である。
【００２７】
本発明によれば、いわゆるスピノーダル分解によって、ポリマー（Ａ）中に連続した孔径１ｎｍ〜１μｍ程度の網目構造の微細孔が形成される。
本発明の成形体を得るには特殊な装置は不要である。塊状成形体は、ドープを、凝固液中に添加することにより製造することができる。例えば、ドープを凝固液中にスプレー、注射器などで滴下させるだけでよい。また、繊維状の成形体は、凝固液中にノズルで吐出して巻き取ることで製造できる。また、繊維状、紐状、パイプ状の成形体は、空中からマイクロシリンジ等でドープを吐出しながらマイクロシリンジ等を水平に移動させて、ドープを凝固液中に投入することにより得ることもできる。また、膜状成形体はキャリア物質上にドープを塗布し凝固液に浸漬することで製造できる。これらの場合、スプレーノズルの口径、塗布厚みなどを変えることにより、成形体の径や厚みを任意に調整することが可能である。
【００２８】
ドープを凝固液中で凝固させると、得られる成形体中には、セルが形成されセル中には、ポリマー（Ｃ）で被覆された微生物が内包されている。
成形体をポリマー（Ｃ）の良溶媒である溶媒（Ｅ）で洗浄することによりセル中に微生物が内包され、セルの内壁と微生物が実質的に接触していない成形体が得られる。溶媒（Ｅ）として水が挙げられる。
好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表１に示す組合せが例示できる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
本発明の成形体は、ドープを凝固液中で凝固させることからなるポリマー中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ａ）の良溶媒である溶媒（Ｂ）および微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ドープ中の、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする方法によっても製造することができる（第２の態様）。
ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）、溶媒（Ｄ）については、第１の態様と同じである。
第２の態様においては、ポリマー（Ｃ）を使用しない。
【００３１】
また、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする
親水性と疎水性の組み合わせのためポリマー（Ａ）と微生物は互いに、はじき合う性質を有するため、鈴構造が構成される。
微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）が疎水性ポリマーである。疎水性ポリマーとして、ポリメタフェニレンテレフタルアミドが挙げられる。微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーである。親水性ポリマーとして、ポリビニルアルコールが挙げられる。外膜がリポ多糖で形成されている大腸菌、ネズミチフス菌などで、糖鎖が失われた場合、或いは短くなった場合に、微生物の表面が疎水性になる場合がある。
【００３２】
ドープは、１００質量部のポリマー（Ａ）に対し、好ましくは１００〜１０,０００質量部、より好ましくは１,０００〜５,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する。微生物は、ポリマー１００質量部に対し、好ましくは１００〜１０,０００質量部、さらに好ましくは１００〜１９００質量部である。
凝固液は、第１の態様と同じである。
ポリマー（Ａ）が、ポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドンであり、溶媒（Ｄ）が水であることが好ましい。ポリマー（Ａ）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサドであり、溶媒（Ｄ）が水であることが好ましい。
微生物は、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。好ましいポリマーおよび溶媒の組み合わせとして、下記表２に示す組合せが例示できる。
【００３３】
【表２】
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
【００３５】
〈実施例１〉
（ドープの調製）
室温で、１００質量部のポリメタフェニレンテレフタルアミド（ＰＭＰＴＡ）を１９００質量部のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させて、ポリマー溶液を調製した。１００質量部のドライイースト（日本製粉株式会社製、製品名 ふっくらパン ドライイースト 使いやすい分包）に、澱粉糊を３００質量部添加し、攪拌棒で全体を充分に攪拌してペースト状にした。このペースト状物を、ＰＭＰＴＡ１００質量部に対し、ドライイーストが２００質量部の割合になるように、ポリマー溶液に添加して、さらに攪拌棒で全体が均一に白濁するまで充分に攪拌しドープを得た。
【００３６】
（凝固液の調製）
室温で、１００質量部の水に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、商品名 エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００３７】
（成形加工）
室温でドープを１ｍｌニードル無しマイクロシリンジに入れて、凝固液中に滴下し、成形した後、温水浴中にて６０℃で１時間加温して澱粉糊を溶解させ球形成形体を得た。
【００３８】
（内部構造の観察）
イースト菌が増殖する前の球形成形体の内部構造を観察するため、成形後、澱粉糊を溶解させる前の成形体の一部について、以下の手順でイースト菌を固定した後、澱粉糊を溶解し、成形体の断面を透過型顕微鏡で観察した。
１００質量部の水に過マンガン酸カリウムを１質量部添加して、固定液を調製した。得られた成形体を固定液に浸漬し、４℃で２時間保持した。成形体を固定液から取り出し、水に入れ、温水浴中にて６０℃で１時間加温して澱粉糊を溶解させ、さらに固定液に浸漬し、４℃で２日間保持した。得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真を図１に示す。
【００３９】
（成形体の保存）
固定液に浸漬しなかった成形体をサンプルビンに入れ密封して、室温で１年間保存した。
【００４０】
（１年間保存した球形成形体のイースト菌の固定）
１年間保存した球形成形体を固定液に浸漬し、４℃で２時間保持した。得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真を図２に示す。
【００４１】
〈実施例２〉
（ドープの調製）
室温で、１００質量部のＰＭＰＴＡを１９００質量部のＮＭＰに溶解させて、ポリマー溶液を調製した。寒天培地に培養した大腸菌コロニーをスパチュラで掻き取り、１００質量部の大腸菌をポリマー溶液に添加し、攪拌棒で全体が均一になるまで攪拌し、ドープを得た。
【００４２】
（凝固液の調製）
室温で、１００質量部の水に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、商品名 エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００４３】
（成形加工）
室温でドープを１ｍｌニードル無しマイクロシリンジに入れて、凝固液中に滴下し、球形成形体を得た。
【００４４】
（内部構造の観察）
大腸菌が増殖する前の球形成形体の内部構造を観察するため、球形成形体の一部について以下の手順で大腸菌を固定した。
１００質量部の水に過マンガン酸カリウムを１質量部添加して、固定液を調製した。
成形加工で得られた球形成形体の一部を固定液に浸漬し、大腸菌を固定した後、４℃で２時間保持した。得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真を図３および図４に示す。
【００４５】
〈実施例３〉
（ドープの調製）
室温で、１００質量部のＰＭＰＴＡを１９００質量部のＮＭＰに溶解させて、ポリマー溶液を調製した。くりたけ菌（鳥取県 菌興椎茸協同組合製、菌興くりたけ）をスパチュラで掻き取り、３０質量部のくりたけ菌をポリマー溶液に添加し、攪拌棒で全体が均一になるまで攪拌し、ドープを得た。
【００４６】
（凝固液の調製）
室温で、１００質量部の水に陰イオン性界面活性剤（花王株式会社製、商品名 エマール０）を１質量部加え、充分に溶解するまで攪拌して凝固液を調製した。
【００４７】
（成形加工）
室温でドープを１ｍｌニードル無しマイクロシリンジに入れて、凝固液中に滴下し、球形成形体を得た。
【００４８】
（内部構造の観察）
くりたけ菌が増殖する前の球形成形体の内部構造を観察するため、球形成形体の一部について以下の手順でくりたけ菌を固定した。
１００質量部の水に過マンガン酸カリウムを１質量部添加して、固定液を調製した。
成形加工で得られた球形成形体の一部を固定液に浸漬し、くりたけ菌を固定した後、４℃で２時間保持した。得られた成形体の断面の光学顕微鏡写真を図５に、透過型顕微鏡写真を図６、図７に示す。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の微生物を内包する成形体は、大気や水処理などの環境浄化、化学品製造などの種々の分野で応用が期待される。またバイオセンサーなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は実施例１で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。連通微多孔を有するポリマー中の空洞に酵母が固定されており、ポリマーと酵母の間には隙間が見られる。
【図２】図２は実施例１で得られた成形体を１年間保存した後の、断面の透過型顕微鏡写真である。図１と同倍率であるが、隙間が見えなくなるほど酵母が増殖していることがわかる。
【図３】図３は実施例２で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。ポリマー中に形成された空洞の内部に大腸菌が閉じ込められていることがわかる。
【図４】図４は実施例２で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。ポリマーの微細多孔は大腸菌よりはるかに小さく、この多孔構造を大腸菌は通過することができないこと、外部の流体は容易に大腸菌まで拡散できることがわかる。また、大腸菌とポリマーの間には隙間があり、ポリマーが大腸菌に接触していないこともわかる。
【図５】図５は実施例３で得られた成形体の断面の光学微鏡写真である。ポリマーで囲まれた空洞中にくりたけ菌が担持されており、くりたけ菌とポリマーの間には隙間があることが判る。
【図６】図６は実施例３で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真である。くりたけ菌とポリマーの間には隙間があり、くりたけ菌はポリマーで形成された壁面を通過することなく、ポリマーで囲まれた空洞中に担持されていることが判る。
【図７】図７は実施例３で得られた成形体の断面の透過型顕微鏡写真で、くりたけ菌の拡大を示す。健全な状態でくりたけ菌が担持されていることが判る。
【符号の説明】
【００５１】
１ ポリマー
２ 酵母
３ ポリマーと酵母の隙間
４ 酵母
５ ポリマー
６ 大腸菌
７ ポリマー
８ ポリマーと大腸菌の隙間
９ 大腸菌
１０ ポリマー
１１ ポリマーとくりたけ菌との隙間
１２ くりたけ菌
１３ ポリマー
１４ ポリマーとくりたけ菌の隙間
１５ くりたけ菌
１６ くりたけ菌
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー（Ａ）中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、
（１）各セル中には微生物が内包され、
（２）ポリマー（Ａ）中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない、成形体。
【請求項２】
微生物が、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１記載の成形体。
【請求項３】
ドープを凝固液中で凝固させることからなる、ポリマー（Ａ）中に形成された複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）およびポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶であり、
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒であることを特徴とする方法。
【請求項４】
ポリマー（Ａ）が疎水性ポリマーである請求項３記載の方法。
【請求項５】
ドープが、１００質量部のポリマー（Ａ）に対して１００〜１０,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する請求項３記載の方法。
【請求項６】
ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドンであり、ポリマー（Ｃ）が水溶性高分子であり、溶媒（Ｄ）が水である請求項３記載の方法。
【請求項７】
ポリマー（Ａ）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサドであり、ポリマー（Ｃ）が水溶性高分子であり、溶媒（Ｄ）が水である請求項３記載の方法。
【請求項８】
微生物が、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項３記載の方法。
【請求項９】
凝固後に、ポリマー（Ｃ）の良溶媒である溶媒（Ｅ）によって成形体を洗浄し、ポリマー（Ｃ）を除去する請求項３記載の方法。
【請求項１０】
溶媒（Ｅ）が水である請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ドープを凝固液中で凝固させることからなるポリマー中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ａ）の良溶媒である溶媒（Ｂ）および微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ドープ中の、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ポリマー（Ａ）が疎水性ポリマーである請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ドープが、１００質量部のポリマー（Ａ）に対して１００〜１０,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドンであり、溶媒（Ｄ）が水である請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
ポリマー（Ａ）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサドであり、溶媒（Ｄ）が水である請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
微生物が、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１１記載の方法。
【請求項１】
ポリマー（Ａ）中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、
（１）各セル中には微生物が内包され、
（２）ポリマー（Ａ）中には細孔が存在し、細孔は他の細孔とポリマー（Ａ）中で連通し、それらの孔径が１ｎｍ〜１μｍの範囲にあり、
（３）各セルの内壁と微生物は実質的に接触していない、成形体。
【請求項２】
微生物が、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１記載の成形体。
【請求項３】
ドープを凝固液中で凝固させることからなる、ポリマー（Ａ）中に形成された複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、溶媒（Ｂ）およびポリマー（Ｃ）で被覆された微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ポリマー（Ｃ）は、ポリマー（Ａ）と非相溶であり、
（４）溶媒（Ｂ）は、ポリマー（Ａ）の良溶媒であり、かつ、ポリマー（Ｃ）の貧溶媒であることを特徴とする方法。
【請求項４】
ポリマー（Ａ）が疎水性ポリマーである請求項３記載の方法。
【請求項５】
ドープが、１００質量部のポリマー（Ａ）に対して１００〜１０,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する請求項３記載の方法。
【請求項６】
ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドンであり、ポリマー（Ｃ）が水溶性高分子であり、溶媒（Ｄ）が水である請求項３記載の方法。
【請求項７】
ポリマー（Ａ）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサドであり、ポリマー（Ｃ）が水溶性高分子であり、溶媒（Ｄ）が水である請求項３記載の方法。
【請求項８】
微生物が、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項３記載の方法。
【請求項９】
凝固後に、ポリマー（Ｃ）の良溶媒である溶媒（Ｅ）によって成形体を洗浄し、ポリマー（Ｃ）を除去する請求項３記載の方法。
【請求項１０】
溶媒（Ｅ）が水である請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ドープを凝固液中で凝固させることからなるポリマー中に形成された、複数のセルを有する成形体であって、各セル中には微生物が内包されている成形体の製造方法であって、
（１）ドープは、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ａ）の良溶媒である溶媒（Ｂ）および微生物を含有し、
（２）凝固液は、ポリマー（Ａ）の貧溶媒である溶媒（Ｄ）を含有し、
（３）ドープ中の、微生物の表面が親水性であるときポリマー（Ａ）は疎水性ポリマーであり、微生物の表面が疎水性であるときポリマー（Ａ）は親水性ポリマーであることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ポリマー（Ａ）が疎水性ポリマーである請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ドープが、１００質量部のポリマー（Ａ）に対して１００〜１０,０００質量部の溶媒（Ｂ）を含有する請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
ポリマー（Ａ）がポリメタフェニレンテレフタルアミドであり、溶媒（Ｂ）がＮ−メチル−２−ピロリドンであり、溶媒（Ｄ）が水である請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
ポリマー（Ａ）がアクリルポリマーであり、溶媒（Ｂ）がジメチルスルホオキサドであり、溶媒（Ｄ）が水である請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
微生物が、細菌、真菌、粘菌および原生動物からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１１記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−８８３５１（Ｐ２００８−８８３５１Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７２９１１（Ｐ２００６−２７２９１１）
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（５０３４７３４２６）帝人エンテック株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（５０３４７３４２６）帝人エンテック株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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