JPH0622773A - ポリエステル共重合体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリ−３−ヒドロキシブチレート生産能を有
する微生物を、レブリン酸（Levulinic acid）及び／ま
たはその塩を含有する培地で燐及び窒素の制限下に培養
し、その細胞を採取した後下記繰返し単位ａ，ｂ，ｃを
有するポリエステル共重合体を得る。 −ＯＣＨ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨ₂ ＣＯ− …ａ −ＯＣＨ（Ｃ₅ Ｈ₁₁）ＣＨ₂ ＣＯ− …ｂ −ＯＣＨ（Ｃ₇ Ｈ₁₅）ＣＨ₂ ＣＯ− …ｃ 【効果】 ３−ヒドロキシバリレート，３−ヒドロキシ
オクタノエート及び３−ヒドロキシデカノエートを繰返
し単位として有するポリエステル共重合体を安価で効率
よく製造する方法を提供できる。このポリエステル共重
合体は生分解性で熱可塑性であり、各種生体適合性材料
等に幅広く用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生分解性及び熱可塑性
を有するポリエステル共重合体及びその製造方法に関す
るものであり、そのポリエステル共重合体は、漁網，各
種フィルム等の一般汎用プラスチックや医用高分子，イ
ンプラント材等の特殊用途プラスチックとして幅広い分
野で利用することができる。

【０００２】

【従来の技術】３−ヒドロキシブチレート（以下３ＨＢ
と略記する）を構成単位とするポリ（３−ヒドロキシブ
チレート）（以下Ｐ（３ＨＢ）と略記する）が、微生物
内に蓄積されていることが１９２５年に発見されて以
来、微生物の発酵合成によるポリエステルに関して数多
くの研究がなされてきた。これらのポリエステルは熱可
塑性ポリマーであるので、溶融加工して繊維やフィルム
等の各種製品を作ることができる。またエネルギー貯蔵
物質として微生物内に蓄えられて生分解性を示すもので
あるため、自然界で微生物によって完全に資化されると
いう利点があり、現在汎用されている多くの合成高分子
化合物の様に自然環境に残留して悪影響を生じることが
ない。また生体適合性にも優れているので、手術糸やイ
ンプラント部材として、更には医薬等を徐々に放出した
り、或は患部に直接放出するドラッグデリバリーシステ
ム基材等の医用材料への適用が期待されている。

【０００３】しかし、Ｐ（３ＨＢ）は結晶性が高いため
に堅くて脆く、耐衝撃性に欠けるという物性上の欠陥を
有しており、実用化が見送られていた。そこでこの物性
の改良が試みられ、また優れた物性を有する共重合体を
効率よく製造する方法の研究が進められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の様な状
況に鑑みてなされたものであって、その目的は、生分解
性及び熱可塑性を有するポリエステル共重合体を安価で
効率よく製造する方法及びそのポリエステル共重合体を
提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明は、ポリ（３−ヒドロキシブチレート）
生産能を有する微生物を、レブリン酸（Levulinic aci
d ）及び／またはその塩を含有する培地で燐及び窒素の
制限下に培養し、その細胞を採取した後下記繰返し単位
ａ，ｂ，ｃを有するポリエステル共重合体を得ることに
第１の要旨を有し、 −ＯＣＨ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨ₂ ＣＯ− …ａ −ＯＣＨ（Ｃ₅ Ｈ₁₁）ＣＨ₂ ＣＯ− …ｂ −ＯＣＨ（Ｃ₇ Ｈ₁₅）ＣＨ₂ ＣＯ− …ｃ 前記の方法で製造されたポリエステル共重合体に第２の
要旨を有する。

【０００６】

【作用】本発明者らはポリエステル共重合体の製造方法
について種々検討した結果、Ｐ（３ＨＢ）生産能を有す
る微生物をレブリン酸及び／またはその塩の存在下で培
養することによって、上記繰返し単位ａ，ｂ，ｃを含有
するポリエステル共重合体を効率よく製造し得ることを
見出したものである。

【０００７】微生物は活性汚泥から分離した。本発明に
係る微生物の菌学的諸性質は次の例の通りである。 １．分離番号ＭＨＦ−３菌株（工業技術院微生物工業技
術研究所、微生物受託番号、微工研菌寄第１２９７２
号） （ａ）形態的性質 寒天平板培地上で３０℃、２日間培養するときは桿菌で
直状。運動性あり。胞子の形成は見られない。グラム陰
性。 （ｂ）培養的性質 (1) Ｌ(Luria) 寒天平板培養：良好に生育して不透明の
平滑なコロニーを形成する。コロニーは円形。 (2) Ｌ寒天斜面培養：Ｌ寒天平板培養に同じ。 (3) Ｌ培地液体培養：良好に生育。

【０００８】（ｃ）生理的性質 硝酸塩の還元：陰性 エスクリンの加水分解：陰性 インドール生成：陰性 尿素の加水分解：陰性 ゼラチン液化：陽性 Ｖ−Ｐテスト：陰性 硫化水素の生成：陰性 β−ガラクトシダーゼ活性：陰性 リジンデカルボキシラーゼ活性：陽性 アルギニンジヒドロラーゼ活性：陽性 オルニチンデカルボキシラーゼ活性：陽性 ウレアーゼ活性：陰性 フェニルピルビン酸生成：陰性 マロン酸の利用：陽性 クエン酸の利用：陽性 ポリヒドロキシアルカノエート生産性：陽性 Ｏ−Ｆテスト（Hugh Leifson法による）：陰性 酸素に対する態度：好気性 炭素源の資化性：表１に示す（資化性があるもの、ない
もの、不明瞭なものを、それぞれ＋，−，±で示す）。

【０００９】

【表１】

【００１０】次に本発明の具体的方法について述べる。
本発明で使用される微生物は、Ｐ（３ＨＢ）生成能を有
する例えば分離番号ＭＨＦ−３菌などである。これらの
微生物を培養するにあたっては、従来の方法と同様に、
主として微生物菌体を増殖させる前培養（増殖培養）
と、窒素もしくは燐を制限して菌体内にポリエステル共
重合体を生成、蓄積させる後培養（ポリエステル生産培
養）との２段階で培養することが好ましい。

【００１１】増殖培養は、単に微生物を増やすために実
施するものであり、通常の培養方法を適用することがで
きる。即ち使用する微生物が増殖できる培地及び培養条
件に応じて適宜設定すればよい。

【００１２】培地成分は、使用する微生物が資化できる
物質であれば特に制限はなく、炭素源としては、例ばメ
タノール、エタノール、酢酸、グルコン酸等の合成炭素
源、糖蜜、穀類のデンプン質、繊維素繊維等の天然物、
グルコース、フラクトース等の糖類、窒素源としては、
例ばアンモニア、アンモニウム塩、硝酸塩等の無機窒素
化合物または、尿素、ペプトン、トリプトン、酵母エキ
ス、肉エキス等の有機窒素化合物、無機成分としては、
例ばカルシウム塩、マグネシウム塩、カリウム塩、ナト
リウム塩、リン酸塩等、更に必要に応じてビタミン等の
発育素を使用することができる。

【００１３】培養条件は、使用する微生物の種類に応じ
て適宜決定されるが一般に次の条件で培養することが好
ましい。温度は微生物の生育する温度、即ち２０〜４０
℃程度好ましくは３０℃前後であり、またpHは微生物の
生育するpH、即ち６〜１０程度好ましくは 6.5〜8.5 程
度である。このような培養条件で好気的に培養すること
が好ましい。培養方法は回分培養、連続培養のいずれで
あってもよい。

【００１４】増殖培養によって得られた菌体は、さらに
窒素あるいは燐制限下でポリエステル生産培養に供す
る。即ち増殖培養で得られた培養液から微生物の菌体を
濾過および遠心分離のような通常の固液分離方法により
分離回収し、該菌体をポリエステル生産培養に供する
か、または実質的に窒素あるいは燐を枯渇させて、菌体
を回収することなしにポリエステル生産培養に移行させ
る。

【００１５】該ポリエステル生産培養において、使用さ
れる培地または培養液は、窒素あるいは燐を実質的に含
有せず、且つレブリン酸および／またはその塩を共重合
体構成前駆体として含有させる以外には、増殖培養に準
じて実施する。

【００１６】尚レブリン酸の塩としては、ナトリウム、
カリウム、マグネシウム、カルシウム等の塩類を挙げる
ことができる。これらの化合物が添加されるのは、増殖
培養時に添加してもよいし、ポリエステル生産培養時に
添加してもよい。後者の場合には、培養の初期および終
期のどの時点でもよいが、初期の方がよい。

【００１７】レブリン酸及び／またはその塩の添加量
は、用いる微生物の種類や目的とするポリエステル共重
合体の組成等に応じて適宜決定すればよいが、好ましく
は培養液１リットル当たりレブリン酸として0.1 〜１０
％（ｗｔ／ｖｏｌ）の範囲である。

【００１８】このようにして培養して得られた培養液か
ら、濾過あるいは遠心分離等の固液分離方法によって菌
体を回収し、洗浄する。その後得られた菌体を常法によ
り処理して、ポリエステル共重合体を回収する。菌体か
ら生産されたポリエステル共重合体を例えばクロロホル
ムのような有機溶媒で抽出し、この抽出液を例えばｎ−
ヘキサンのような溶媒に加えることにより、共重合体を
沈殿回収する。

【００１９】尚、本発明によって得られるポリエステル
共重合体は、上記構成単位以外の繰返し単位として３−
ヒドロキシアルカノエート、４−ヒドロキシアルカノエ
ート、５−ヒドロキシアルカノエート等が物性を阻害し
ない程度に含有されてもよい。

【００２０】以下実施例によって本発明を更に詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・
後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て
本発明の技術範囲に包含される。

【００２１】

【実施例】

実施例１ 〈増殖培養及び生産培養〉ＭＨＦ−３菌（微工研菌寄第
１２９７２号）を用いてポリエステル共重合体を製造し
た。

【００２２】増殖培養から連続してポリエステル生産培
養を行った。下記の組成を有する培地２００mlを５００
mlの三角フラスコに入れ、滅菌後、前記微生物を植菌
し、３０℃で６日間振とう培養した。得られた培養液か
ら遠心分離により菌体を回収した。

【００２３】

【００２４】＜菌体の処理＞上記ポリエステル生産培養
で得られた菌を蒸留水で洗浄した後、凍結乾燥によって
菌体（0.953 ｇ／リットル）を得た。 ＜共重合体の回収＞上記のようにして得られた乾燥菌体
から熱クロロホルムでポリエステル共重合体を抽出し、
この抽出液を約１０〜２０倍溶液のｎ−ヘキサンに加え
てポリエステル共重合体を沈殿させ、この沈殿物を回収
乾燥してポリエステル共重合体を得た。

【００２５】かくして得られたポリエステル共重合体の
組成をガスクロマトグラフィーで、構造を核磁気共鳴法
（ＮＭＲ）で測定した。その結果、ポリエステル共重合
体の組成は３−ヒドロキシバリレート：40.7モル％，３
−ヒドロキシオクタノエート：18.0モル％，３−ヒドロ
キシデカノエート：41.3モル％であった。ガスクロマト
グラフィーの結果を図１に、ＮＭＲの結果を図２及び図
３に示す。

【００２６】

【発明の効果】３−ヒドロキシブチレート、３−ヒドロ
キシオクタノエート及び３−ヒドロキシデカノエートを
繰返し単位として有するポリエステル共重合体を効率よ
く製造する方法を提供することができるようになった。
更に、本発明で得られた共重合体は生分解性を有し、ま
たＰ（３ＨＢ）に比べ優れた物理的特性を有しており、
各種分野への応用が考えられる。またＰ（３ＨＢ）と類
似する化合物であるので、生体適合材料として期待さ
れ、手術用糸及び骨折固定材等の医用材料の原料、更に
はドラッグデリバリーシステム用材等への応用が期待さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で得られたポリエステル共重合体のガス
クロマトグラフィーによる組成分析結果であり、それぞ
れのピークに組成を示している。

【図２】本発明で得られた共重合体の７５ＭＨz ，¹³Ｃ
−ＮＭＲスペクトルであり、図中の構造式に記した数字
は、それぞれのピークの数字に対応したものである。

【図３】本発明で得られた共重合体の３００ＭＨz ， ¹
Ｈ−ＮＭＲスペクトルであり、図中の構造式に記した数
字は、それぞれのピークの数字に対応したものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ（３−ヒドロキシブチレート）生産
   能を有する微生物を、レブリン酸（Levulinic acid ）
   及び／またはその塩を含有する培地で燐及び窒素の制限
   下に培養し、その細胞を採取した後下記繰返し単位ａ，
   ｂ，ｃを有するポリエステル共重合体を得ることを特徴
   とするポリエステル共重合体の製造方法。 −ＯＣＨ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨ₂ ＣＯ− …ａ −ＯＣＨ（Ｃ₅ Ｈ₁₁）ＣＨ₂ ＣＯ− …ｂ −ＯＣＨ（Ｃ₇ Ｈ₁₅）ＣＨ₂ ＣＯ− …ｃ
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法で製造されたもの
   であるポリエステル共重合体。