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JPH06181784A - ポリエステル共重合体の製造方法 - Google Patents

ポリエステル共重合体の製造方法

Info

Publication number
JPH06181784A
JPH06181784A JP4315246A JP31524692A JPH06181784A JP H06181784 A JPH06181784 A JP H06181784A JP 4315246 A JP4315246 A JP 4315246A JP 31524692 A JP31524692 A JP 31524692A JP H06181784 A JPH06181784 A JP H06181784A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
units
copolymer
producing
alcaligenes
butyrolactone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4315246A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiharu Doi
義治 土肥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Kasei Corp filed Critical Mitsubishi Kasei Corp
Priority to JP4315246A priority Critical patent/JPH06181784A/ja
Publication of JPH06181784A publication Critical patent/JPH06181784A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 3−ヒドロキシブチレート単位97〜80モ
ル%および4−ヒドロキシブチレート単位3〜20モル
%からなるポリエステル共重合体を、アルカリゲネス属
菌の存在下に製造する方法において、炭素源としてショ
糖とγ−ブチロラクトン、4−ヒドロキシ酪酸及びHO
(CH2 n OH(nは4〜12の偶数)で表わされる
化合物から選ばれた少なくとも1つとを併用することを
特徴とするポリエステル共重合体の製造方法。 【効果】 3HB単位と4HB単位からなる共重合体を
少量のγ−ブチロラクトン等の存在下、効率的に得るこ
とができる。本発明の方法で得られた共重合体は、優れ
た種々の機械的特性および生体適合性あるいは生分解性
を有しているので、手術糸および骨折固定材料などの医
用材料の原料として好適であり、また、徐放性システム
への利用などの多方面への応用が期待される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は3−ヒドロキシブチレー
ト単位(以下3HB単位と記す)と4−ヒドロキシブチ
レート単位(以下4HB単位と記す)からなるポリエス
テル共重合体の製造方法に関する。詳しくは生産性の改
善された生分解性ポリエステル共重合体の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ポリ−3−ヒドロキシブチレート(以下
PHBと記す)は、エネルギー貯蔵物質として数多くの
微生物の菌体内に蓄積され、優れた生物分解性と生体適
合性を示す熱可塑性高分子であることから、環境を保全
するクリーンプラスチックとして注目され、手術糸や骨
折固定用材等の医用材料および医薬や農薬を徐々に放出
する徐放性システム等の多方面への応用が長年にわたり
期待されてきた。特に近年、合成プラスチックが環境汚
染や資源循環の観点から深刻な社会問題となるに到り、
PHBおよびその共重合体は石油に依存しないバイオポ
リマーとして注目されている。しかしながら、PHBは
耐衝撃性に劣るという物性上の問題があった。
【0003】近時、3HB単位および3−ヒドロキシバ
リレート単位(以下3HV単位と記す)を含有する共重
合体およびその製造法について、研究開発がなされ、た
とえば特開昭57−150393号、特開昭59−22
0192号に記載されている。しかしながら、3HV単
位含有率の高い共重合体は耐熱性に劣っていた。すなわ
ち、共重合体の3HV単位が0から33モル%まで増大
するとこの増大に伴って融解温度(Tm)が185℃か
ら85℃まで急激に低下することが知られていた(T.
L.Bluhm et al Macromolecu
les,19,2871(1986)。
【0004】一方、3HB単位および4HB単位を含有
する共重合体およびその製造法についても、研究開発が
なされ、たとえば特開平1−48821,1−2227
88,1−304891,2−27992に記載されて
いる。かかる共重合体は4HB単位の含有率が高い場合
でも高い融点を有し、耐衝撃性が改良されることから工
業的な価値が高い。
【0005】しかし上記3HB単位および4HB単位を
含有する共重合体の製造方法は、炭素源としてフルクト
ースを使用する方法、あるいはγ−ブチロラクトン、4
−ヒドロキシ酪酸、又はHO(CH2 n OH(nは4
〜12の偶数)で表わされる化合物を使用する方法しか
報告されていない。そのため工業的規模で生産するには
生産性および原料のコスト面に問題があった。
【0006】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は安価
な原料を主体として使用した生産性の優れた3HB単位
および4HB単位からなる共重合体の製造方法を提供す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは3HB単位
および4HB単位からなる共重合体を工業的に有利に生
産できる方法について鋭意検討した結果、アルカリゲネ
ス属菌、特にアルカリゲネス ラタスの存在下に、特定
の炭素源をショ糖と組み合せて使用することにより特定
の3HB単位および4HB単位からなる共重合体が効率
よく生産できること、また、γ−ブチロラクトン等の高
価な炭素源を高効率で4HB単位として共重合体中に導
入できることを見出し、本発明に到達した。
【0008】即ち本発明の要旨は、3−ヒドロキシブチ
レート単位97〜80モル%および4−ヒドロキシブチ
レート単位3〜20モル%からなるポリエステル共重合
体を、アルカリゲネス属菌の存在下に製造する方法にお
いて、炭素源としてショ糖およびγ−ブチロラクトン、
4−ヒドロキシ酪酸、HO(CH2 n OH(nは4〜
12の偶数)で表わされる化合物から選ばれた少なくと
も1つとを併用することを特徴とするポリエステル共重
合体の製造方法に存する。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ポリエステル共重合体は、3HB単位97〜80モル%
および4HB単位3〜20%からなる。ここで、3HB
単位および4HB単位は各々次式で表される構成単位で
ある。
【0010】
【化1】 3HB単位; −OCH(CH3 )CH2 CO− 4HB単位; −OCH2 CH2 CH2 CO−
【0011】本発明で使用される微生物については、P
HB生産能を有するアルカリゲネス属であれば、特に限
定されないが、例えばアルカリゲネス フェカリス(A
lcaligenes faecalic)、アルカリ
ゲネス ルーランディィ(Alcaligenes r
uhlandii)、アルカリゲネス ラタス(Alc
aligenes ratus)、アルカリゲネス ユ
ウトロフス(Alcaligenes eutroph
s)等であり、これらの菌種に属する菌株の代表例とし
てアルカリゲネス フェカリスATCC8750、アル
カリゲネス ルーランディィATCC15749、アル
カリゲネス ラタスATCC29712、ATCC29
713:アルカリゲネス ユウトロフスH−16ATC
C17699等が挙げられる。これらのうち、アルカリ
ゲネス ラタスATCC29712、ATCC2971
3が生産性の面で特に好ましい。
【0012】アルカリゲネス属に属するこれらの微生物
の菌学的性質は、例えば、“BERGEY’S MAN
UAL OF DETERMINATIVE BACT
ERIOLOGY:Eighth Editionや、
アルカリゲネス ユウトロフスH−16の菌学的性質
は、例えば“J.Gen.Microobiol.,
15、185〜192(1979)に記載されている。
【0013】本発明の培養法は、微生物を増殖させる通
常の培養法が適用される。例えば、前段培養(菌体の増
殖)と後段培養(窒素源の制限下における共重合体の生
成)とからなる二段回分培養、あるいは、菌体の増殖と
共重合体の生成を同時に行う一段回分培養が可能であ
る。更には、窒素源や炭素源を滴下しながら菌体の増殖
と共重合体の生成を行う連続培養も行うことができる。
【0014】使用する炭素源としては、ショ糖と、γ−
ブラロラクトン、4−ヒドロキシ酪酸、及びHO(CH
2 n OH(nは4〜12の偶数)で表わされる化合物
から選ばれた少なくとも1つとを併用する。このうちシ
ョ糖とγ−ブチロラクトンとを併用するのが最も好まし
い。上記炭素源の濃度は共重合体の生産性の面から総量
で3〜100g/lの範囲が好ましく、5〜20g/l
の範囲が特に好ましい。また、ショ糖と併用する上記γ
−ブチロラクトン等(以下γ−BL類と記す)の量比
は、4HB単位が効率よく導入されるためには、総炭素
源に対し、0.5〜6重量%が好ましく、特に好ましい
のは1〜3重量%である。γ−BL類の量が上記範囲よ
り小さい場合は、共重合体への4HB成分の導入率が少
なく、また上記範囲より大きい場合は共重合体自体の生
産量およびγ−BL類から4HB成分への転換効率が低
下する。
【0015】尚、本発明の目的にあう範囲内であれば、
公知の他の炭素源を併用することも可能である。かかる
他の炭素源としては、例えば、メタノール、エタノール
および酢酸等の合成炭素源、二酸化炭素等の無機炭素
源、酵母エキス、糖蜜、ペプトンおよび肉エキス等の天
然物、アラビノース、フルクトース、グルコース、マン
ノース等の糖類等が挙げられる。
【0016】窒素源としては、例えば、アンモニア、ア
ンモニウム塩、硝酸塩等の無機窒素化合物および/また
は、例えば尿素、コーン・スティーブ・リカー、カゼイ
ン、ペプトン、酵母エキス、肉エキス等の窒素含有物が
あり、特に好ましいのは硫酸アンモニウムである。無機
成分としては、例えば、カルシウム塩、マグネシウム
塩、カリウム塩、ナトリウム塩、りん酸塩、マンガン
塩、亜鉛塩、鉄塩、銅塩、モリブデン塩、コバルト塩、
ニッケル塩、クロム塩、ほう素化合物およびよう素化合
物であり、好ましくは、リン酸二水素カリウム、リン酸
水素二ナトリウム、硫酸マグネシウムなどがあげられ
る。
【0017】また、必要に応じて、ビタミン類なども使
用することができる。培養条件としては、温度は、たと
えば、20〜45℃程度、好ましくは30〜42℃程度
とされ、また、pHは、たとえば、6〜10程度、好ま
しくは6.5〜9.5程度とされる。このような条件で
好気的に培養する。これらの条件をはずして培養した場
合には、微生物の増殖は比較的悪くなるが、これらの条
件をはずして培養することを妨げない。
【0018】このように培養して得られた培養液から、
濾過および遠心分離などの通常の固液分離手段によって
菌体を分離回収し、この菌体を洗浄、乾燥して乾燥菌体
を得、この乾燥菌体から、常法により、たとえば、クロ
ロホルムのような有機溶剤で生成された共重合体を抽出
し、この抽出液に、たとえば、ヘキサンのような貧溶媒
を加えて、共重合体を沈澱させる。本発明の製造法によ
れば、共重合体中の3HB単位、4HB単位の割合は添
加炭素源γ−BL類の比率により任意に調節することが
できる。
【0019】
【実施例】本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。なお本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 〈実施例1〜4および比較例1〜2〉アルカリゲネス
ラタス(ATCC29713)を使用して共重合体を製
造した。
【0020】菌体の培養 次の組成を有するコルベン中の培地100mlに前記の
微生物を植菌し、30℃で48時間振とう培養した。得
られた培養液から遠心分離により菌体を分離して菌体を
得た。
【0021】
【表1】
【0022】*Trace−element solu
tion(1リットル中)の組成は、H3 BO3 0.
3g、CoCl2 ・6H2 O 0.2g、ZnSO4
7H 2 O 0.1g、MnCl2 ・4H2 O 30m
g、NaMoO4 ・2H2 O30mg、NiCl・6H
2 O 20mg及びCuSO4 ・5H2 O 10mgで
ある。 **炭素源として後記表−1に記載のショ糖およびγ−
ブチロラクトン又は4−ヒドロキシ酪酸を使用した。
(単位g/l培地) 前記菌体を蒸留水で洗浄し、引続きアセトンで洗浄し、
これを減圧乾燥(20℃、0.1mmHg)して乾燥菌
体を得た。
【0023】共重合体の分離回収:このようにして得
られた乾燥菌体から熱クロロホルムで共重合体を抽出
し、この抽出液にヘキサンを加えて共重合体を沈澱さ
せ、この沈澱を濾取、乾燥して共重合体を得た。
【0024】共重合体の特性 このようにして得られた共重合体の組成、その他をつぎ
のようにして測定し、その結果を表−1に示した。 組成:3HB単位、4HB単位のモル比をH−NMR
(270MHz)スペクトルより求めた。
【0025】乾燥菌体重量:遠心分離により集菌したも
のを凍結乾燥した。 ポリエステル含率:乾燥菌体中のポリエステル含率(モ
ル%) 4HB転換率:使用したγ−BL類に対して4HBとし
て共重合体に導入されたγ−BL類の割合
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば3HB単位と4HB単位
からなる共重合体を少量のγ−BL類の存在下、効率的
に得ることができる。本発明の方法で得られた共重合体
は、優れた種々の機械的特性および生体適合性あるいは
生分解性を有しているので、手術糸および骨折固定材料
などの医用材料の原料として好適であり、また、徐放性
システムへの利用などの多方面への応用が期待される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3−ヒドロキシブチレート単位97〜8
    0モル%および4−ヒドロキシブチレート単位3〜20
    モル%からなるポリエステル共重合体を、アルカリゲネ
    ス属菌の存在下に製造する方法において、炭素源として
    ショ糖とγ−ブチロラクトン、4−ヒドロキシ酪酸及び
    HO(CH2 n OH(nは4〜12の偶数)で表わさ
    れる化合物から選ばれた少なくとも1つとを併用するこ
    とを特徴とするポリエステル共重合体の製造方法。
  2. 【請求項2】 アルカリゲネス属菌がアルカリゲネス
    ラタスであることを特徴とする、請求項1記載のポリエ
    ステル共重合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 総炭素源中γ−ブチロラクトンが0.5
    〜6重量%であることを特徴とする請求項1または2記
    載のポリエステル共重合体の製造方法。
  4. 【請求項4】 総炭素源の濃度を3〜100g/リット
    ルとすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    に記載のポリエステル共重合体の製造方法。
JP4315246A 1992-11-25 1992-11-25 ポリエステル共重合体の製造方法 Pending JPH06181784A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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