JPS62296877A - 改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体 - Google Patents
改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体Info
- Publication number
- JPS62296877A JPS62296877A JP61140960A JP14096086A JPS62296877A JP S62296877 A JPS62296877 A JP S62296877A JP 61140960 A JP61140960 A JP 61140960A JP 14096086 A JP14096086 A JP 14096086A JP S62296877 A JPS62296877 A JP S62296877A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- graphite
- group
- microorganisms
- cells
- 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
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 72
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title abstract description 37
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title abstract description 32
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title abstract description 24
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title abstract description 24
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 abstract description 30
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 11
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 abstract description 7
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 abstract description 7
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 abstract description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 7
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 abstract description 6
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 abstract description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 abstract description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 abstract description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 abstract description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 abstract description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 18
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 12
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 4
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002785 anti-thrombosis Effects 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 description 1
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 description 1
- 241000220010 Rhode Species 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 1
- 239000012050 conventional carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Treatment Of Biological Wastes In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野）
本発明は、微生物の固定化に適した無機担体に関し、特
に、その表面に酸素、硫黄、ハロゲン、水素、窒素の中
から選ばれる少なくとも一種の元素を含む官能基が導入
され、表面の化学的性質が改質されたことにより、細胞
又は微生物との親和性が向上した、バイオリアクター、
培養地に適した改質された表面を有する炭素若しくは黒
鉛質から成る担体に関する。
に、その表面に酸素、硫黄、ハロゲン、水素、窒素の中
から選ばれる少なくとも一種の元素を含む官能基が導入
され、表面の化学的性質が改質されたことにより、細胞
又は微生物との親和性が向上した、バイオリアクター、
培養地に適した改質された表面を有する炭素若しくは黒
鉛質から成る担体に関する。
従来、細胞又は微生物を固定化する無機担体としては多
孔質のガラス、セラミックス、金属、活性炭等が知られ
ている。
孔質のガラス、セラミックス、金属、活性炭等が知られ
ている。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の細胞又は微生物の固定化方法の多くは、細胞や微
生物を高分子膜で覆ったり（包括法）架橋剤で化学的に
結合させる化学結合法という、細胞や微生物の本来の生
態系から大きく掛は離れた方法であり、同定化状態での
増殖が制限されたり、高分子膜が生化学反応の基質や生
成物の移動を妨げるなど、リアクターとしての問題を有
していた。これに対し、物理吸着或いは親和力による固
定化では、細胞や微生物の本来の生態系に最も近い状態
が実現できる。
生物を高分子膜で覆ったり（包括法）架橋剤で化学的に
結合させる化学結合法という、細胞や微生物の本来の生
態系から大きく掛は離れた方法であり、同定化状態での
増殖が制限されたり、高分子膜が生化学反応の基質や生
成物の移動を妨げるなど、リアクターとしての問題を有
していた。これに対し、物理吸着或いは親和力による固
定化では、細胞や微生物の本来の生態系に最も近い状態
が実現できる。
また、担体は有ａＪＢ体と無機担体に大別され、無機担
体においては、有機担体と比較して強度、耐熱性に優れ
、再生利用が可能であり、殺菌しやすいという利点を有
している。しかし、物理吸着或いは親和力による固定化
に用いられる多孔質のガラス、セラミックス、金属、活
性炭等の無機担体においては、表面の特性、例えば、親
水性、親油性等を自由に制御しえない欠点、換言すれば
種々の細胞や微生物に対する親和性を制御しえない欠点
を有していた。また、多くの担体は高価であり、賦形の
自由度も小さいものであった。
体においては、有機担体と比較して強度、耐熱性に優れ
、再生利用が可能であり、殺菌しやすいという利点を有
している。しかし、物理吸着或いは親和力による固定化
に用いられる多孔質のガラス、セラミックス、金属、活
性炭等の無機担体においては、表面の特性、例えば、親
水性、親油性等を自由に制御しえない欠点、換言すれば
種々の細胞や微生物に対する親和性を制御しえない欠点
を有していた。また、多くの担体は高価であり、賦形の
自由度も小さいものであった。
従来の無［７８体の内、活性炭を除いては、これらの担
体が生化学反応生成物に混入した場合、特にその生成物
が食品、医薬品である場合には、その有害性が問題であ
った。一方、活性炭については、人体に対する安全性は
、炭素質であるがゆえに著しく高いが、本来、気体や化
学種の吸着用として作られているため、超微細な細孔を
多数有し、そのため強度が著しく低いという欠点を有し
ていた。
体が生化学反応生成物に混入した場合、特にその生成物
が食品、医薬品である場合には、その有害性が問題であ
った。一方、活性炭については、人体に対する安全性は
、炭素質であるがゆえに著しく高いが、本来、気体や化
学種の吸着用として作られているため、超微細な細孔を
多数有し、そのため強度が著しく低いという欠点を有し
ていた。
（問題点を解決するための手段及び作用）本来、炭素若
しくは黒鉛質は人体に対する安全性が高いばかりでなく
、生体親和性に伊れ、抗血栓性を有することが知られて
いる。
しくは黒鉛質は人体に対する安全性が高いばかりでなく
、生体親和性に伊れ、抗血栓性を有することが知られて
いる。
本発明は、表面に導入された官能基によって、表面の化
学的性質を変化させ、各種の細胞又は微生物の固定化に
適するように表面が改質された、炭素若しくは黒鉛質か
ら成る担体の提供を目的としている。
学的性質を変化させ、各種の細胞又は微生物の固定化に
適するように表面が改質された、炭素若しくは黒鉛質か
ら成る担体の提供を目的としている。
即ち、細胞や微生物はその種類により生態系が異なり、
異なったｐＨを好み、異なった化学的性質を示す表面に
対して親和性を示す。そこで本発明においては、物理的
強度が高く、安価であり、賦形性に優れ、且つ無機担体
の利点を兼ね備えている炭素若しくは黒鉛材料の表面に
、各々の細胞や微生物に適した官能基が導入された担体
を提供することにより、より高い反応効率を有するリア
クターや、より高い培養効率を有する培養地の実現を目
的としている。
異なったｐＨを好み、異なった化学的性質を示す表面に
対して親和性を示す。そこで本発明においては、物理的
強度が高く、安価であり、賦形性に優れ、且つ無機担体
の利点を兼ね備えている炭素若しくは黒鉛材料の表面に
、各々の細胞や微生物に適した官能基が導入された担体
を提供することにより、より高い反応効率を有するリア
クターや、より高い培養効率を有する培養地の実現を目
的としている。
以下、本発明を構成する官能基、炭素若しくは黒鉛質に
ついて説明する。
ついて説明する。
本発明の官能基は酸素、硫黄、ハロゲン、水素、窒素の
中から選ばれるいずれか少なくとも一種の元素を含むヒ
ドロキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキ
シル基、アミン基の中から選ばれる一種若しくは二種以
上であり、その導入により界面のｐＨを変化させたり、
細胞や微生物と水素結合や化学結合を形成させたり、カ
ルシウムイオン等の金属イオンを介して静電的に固定化
することもできる。
中から選ばれるいずれか少なくとも一種の元素を含むヒ
ドロキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボキ
シル基、アミン基の中から選ばれる一種若しくは二種以
上であり、その導入により界面のｐＨを変化させたり、
細胞や微生物と水素結合や化学結合を形成させたり、カ
ルシウムイオン等の金属イオンを介して静電的に固定化
することもできる。
本発明の官能基の炭素若しくは黒鉛質への導入について
は、プラズマスパッタリング、乾式酸化、湿式酸化、還
元などが利用できるが、一度導入した官能基を他の官能
基に置換する場合には、通常の有機化学的手法が使用で
き、特にヒドロキシル基、カルボニル基、アルデヒド基
、カルボキシル基のような含酸素官能基の導入は容易で
ある。
は、プラズマスパッタリング、乾式酸化、湿式酸化、還
元などが利用できるが、一度導入した官能基を他の官能
基に置換する場合には、通常の有機化学的手法が使用で
き、特にヒドロキシル基、カルボニル基、アルデヒド基
、カルボキシル基のような含酸素官能基の導入は容易で
ある。
また、アミノ基の導入の場合にはアンモニアガスによる
プラズマスパッタリング及び含酸素官能基の有機化学的
置換が利用できるが、前者を用いることが好適である。
プラズマスパッタリング及び含酸素官能基の有機化学的
置換が利用できるが、前者を用いることが好適である。
次に本発明の炭素若しくは黒鉛質についてはカーボンフ
ァイバー、コークス、カーボンブラックの中から選ばれ
る一種若しくは二種以上の組み合わせ、あるいは、これ
らを骨材とした成形体であり、用途に応じた賦形がなさ
れ、且つ多孔質体であることが好ましい。また、これら
については炭素質であっても黒鉛質であっても木質的に
差はないが、賦形に機械加工を要する場合には黒鉛質が
有利である。また、成形時に賦形がなされる場合或いは
特に賦形を必要としない場合には炭素質が好適であり、
一般的に炭素質の方が固く、高い強度を有する。例えば
高炉用コークスなどは、強度に優れ、安価であり、充分
な多孔性を備えており、流動床で用いる担体として好ま
しく、カーボンファイバーのマントやクロス、或いはこ
れらを熱硬化性樹脂等を用いて賦形した後、炭素化した
ものは固定床や培養地に適している。
ァイバー、コークス、カーボンブラックの中から選ばれ
る一種若しくは二種以上の組み合わせ、あるいは、これ
らを骨材とした成形体であり、用途に応じた賦形がなさ
れ、且つ多孔質体であることが好ましい。また、これら
については炭素質であっても黒鉛質であっても木質的に
差はないが、賦形に機械加工を要する場合には黒鉛質が
有利である。また、成形時に賦形がなされる場合或いは
特に賦形を必要としない場合には炭素質が好適であり、
一般的に炭素質の方が固く、高い強度を有する。例えば
高炉用コークスなどは、強度に優れ、安価であり、充分
な多孔性を備えており、流動床で用いる担体として好ま
しく、カーボンファイバーのマントやクロス、或いはこ
れらを熱硬化性樹脂等を用いて賦形した後、炭素化した
ものは固定床や培養地に適している。
（発明の効果）
以上説明した如く、本発明の固定化担体は本来人体に対
し高い安全性を有する炭素若しくは黒鉛質の表面に導入
された官能基によって、表面の化学的性質を変化させ、
各種の細胞又は微性物の固定化に適するように表面が改
質された担体である。そして、種類により生態系が異な
り、異なったｐＨを好み、異なった化学的性質を示す表
面に対して親和性を示す細胞や微生物に適した官能基が
導入された担体を提供することができる。このためより
高い反応効率を有するリアクターや、より高い培養効率
を有する培養地を提供しうる。また、本発明の担体は物
理的強度が高く、安価であり、賦形性に優れ、且つ無機
担体の利点を兼ね備えている。これらの作用により産業
」二に大きく寄与する効果が期待できる。
し高い安全性を有する炭素若しくは黒鉛質の表面に導入
された官能基によって、表面の化学的性質を変化させ、
各種の細胞又は微性物の固定化に適するように表面が改
質された担体である。そして、種類により生態系が異な
り、異なったｐＨを好み、異なった化学的性質を示す表
面に対して親和性を示す細胞や微生物に適した官能基が
導入された担体を提供することができる。このためより
高い反応効率を有するリアクターや、より高い培養効率
を有する培養地を提供しうる。また、本発明の担体は物
理的強度が高く、安価であり、賦形性に優れ、且つ無機
担体の利点を兼ね備えている。これらの作用により産業
」二に大きく寄与する効果が期待できる。
手続ネ市正書 （自発）
昭和６２年０２月３日
昭和６１年特許願第１４０９６０号
２、発明の名称
改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細
胞又は微生物の固定化担体 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 岐阜県大垣市神田町二丁目１番地５、補正の
内容 別紙のとおり（補正の対象に記載した事項以外は内容に
変更なし）。
胞又は微生物の固定化担体 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 岐阜県大垣市神田町二丁目１番地５、補正の
内容 別紙のとおり（補正の対象に記載した事項以外は内容に
変更なし）。
６、添付書類の目録
ｌ）全文訂正明細書 １通
２）図面 １通
明 却１ 書
１．９！、明の名称
改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細
胞又は微生物の固定化担体 ２、特許請求の範囲 ｌ）少なくとも表面に、酸素、硫黄、ハロゲン。
胞又は微生物の固定化担体 ２、特許請求の範囲 ｌ）少なくとも表面に、酸素、硫黄、ハロゲン。
水素、窒素の中から選ばれるいずれか少なくとも一種の
元素を含む官能基が、導入されて存在することを特徴と
する改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成
る細胞又は微生物の固定化相体。
元素を含む官能基が、導入されて存在することを特徴と
する改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成
る細胞又は微生物の固定化相体。
２）前記官能基は、ヒドロキシル基、カルボニル基、ア
ルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基の中から選ばれ
る一種若しくは二種以上であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の固定化担体。
ルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基の中から選ばれ
る一種若しくは二種以上であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の固定化担体。
３ ） １ｉ７ｉ記炭素若しくは黒鉛質は、カーボンフ
ァイバー、コークス、カーボンブラックの中から選ばれ
る一種若しくは二種以上の組み合わせ、あるいは、これ
らを骨材とした成形体であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の固定化担体。
ァイバー、コークス、カーボンブラックの中から選ばれ
る一種若しくは二種以上の組み合わせ、あるいは、これ
らを骨材とした成形体であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の固定化担体。
４）前記炭素若しくは黒鉛質は、多孔質体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固定化担体。
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固定化担体。
３、発明の詳細な説明
（産業上の利用分野）
本発明は、微生物の固定化に適した無機担体に関し、特
に、その表面に酸素、硫黄、ハロゲン、水素、窒素の中
から選ばれる少なくとも一種の元素を含む官能基が導入
され、表面の化学的性質が改質されたことにより、細胞
又は微生物との親和性が向上した、バイオリアクター、
培養地に適した改質された表面を有する炭素若しくは黒
鉛質から成る担体に関する。
に、その表面に酸素、硫黄、ハロゲン、水素、窒素の中
から選ばれる少なくとも一種の元素を含む官能基が導入
され、表面の化学的性質が改質されたことにより、細胞
又は微生物との親和性が向上した、バイオリアクター、
培養地に適した改質された表面を有する炭素若しくは黒
鉛質から成る担体に関する。
（従来の技術）
従来、細胞又は微生物を固定化する無機担体としては多
孔質のガラス、セラミックス、金属、活性炭等が知られ
ている。
孔質のガラス、セラミックス、金属、活性炭等が知られ
ている。
（９，明か解決しようとする問題点）
従来の細胞又は微生物の固定化方法の多くは、細胞や微
生物を高分子膜で茨ったり（包括法）架橋剤で化学的に
結合させる化学結合法という、細胞や微生物の本来を生
態系から大きく掛は離れた方法であり、固？化状態での
増殖が制限されたり、高分子膜が生化学反応のノ＾賀や
生成物の移動を妨げるなど、リアクターとしての問題を
有していた。
生物を高分子膜で茨ったり（包括法）架橋剤で化学的に
結合させる化学結合法という、細胞や微生物の本来を生
態系から大きく掛は離れた方法であり、固？化状態での
増殖が制限されたり、高分子膜が生化学反応のノ＾賀や
生成物の移動を妨げるなど、リアクターとしての問題を
有していた。
これに対し、物理吸着或いは親和力による固定化ては、
細胞や微生物の本来の生１ム系に最も近い状態か実現て
きる。
細胞や微生物の本来の生１ム系に最も近い状態か実現て
きる。
また、担体は右機旧体と無機担体に大別され、無機担体
においては、有ａ担体と比較して強度、耐熱性に優れ、
再生利用が可能であり、殺菌しやすいという利点を有し
ている。
においては、有ａ担体と比較して強度、耐熱性に優れ、
再生利用が可能であり、殺菌しやすいという利点を有し
ている。
しかし、物理吸着或いは親和力により固定化に用いられ
る多孔質のガラス、セラミックス、金属、活性炭等の無
機担体においては、表面の特性、例えば、親木性、親油
性等を自由に制御しえない欠点、換言すれば種々の細胞
や微生物に対する親和性を制御しえない欠点を有してい
た。
る多孔質のガラス、セラミックス、金属、活性炭等の無
機担体においては、表面の特性、例えば、親木性、親油
性等を自由に制御しえない欠点、換言すれば種々の細胞
や微生物に対する親和性を制御しえない欠点を有してい
た。
また、多くの担体は高価であり、賦形の自由度も小さい
ものであった。
ものであった。
従来の無機担体の内、活性炭を除いては、これらの担体
か生化学反応生成物に混入した場合、特にその生成物が
食品、医薬品である場合には、その有害性か問題てあっ
た。
か生化学反応生成物に混入した場合、特にその生成物が
食品、医薬品である場合には、その有害性か問題てあっ
た。
一方、活性炭については、人体に対する安全性は、炭素
質であるがゆえに著しく高いか、本来、気体や化学種の
吸着用として作られているため、超微細な細孔を多数有
し、そのため強度か著しく低いという欠点を有していた
。
質であるがゆえに著しく高いか、本来、気体や化学種の
吸着用として作られているため、超微細な細孔を多数有
し、そのため強度か著しく低いという欠点を有していた
。
（問題点を解決するための手段及び作用）本来、炭素若
しくは黒鉛質は人体に対する安全性か高いばかりでなく
、生体親和性に優れ、抗血栓性を有することか知られて
いる。
しくは黒鉛質は人体に対する安全性か高いばかりでなく
、生体親和性に優れ、抗血栓性を有することか知られて
いる。
本発明は、表面に導入された官能基によって、表面の化
学的性質を変化させ、各種の細胞又は微生物の固定化に
適するように表面が改質された、炭素若しくは黒鉛質か
ら成る担体の提供を目的としている。
学的性質を変化させ、各種の細胞又は微生物の固定化に
適するように表面が改質された、炭素若しくは黒鉛質か
ら成る担体の提供を目的としている。
即ち、細胞や微生物はその種類により生態系か異なり、
異なったＰＨを好み、異なった化学的性質を示す表面に
対して親和性を示す。
異なったＰＨを好み、異なった化学的性質を示す表面に
対して親和性を示す。
そこで本発明においては、物理的強度が高く、安価であ
り、賦形性に優れ、且つ無機担体の利点を兼ね罰えてい
る炭素若しくは黒鉛材料の表面に、各々の細胞や微生物
に適した官能基が導入された担体を提供することにより
、より高い反応効率を有するリアクターや、より高い培
養効率を有する培養地の実現を目的としている。
り、賦形性に優れ、且つ無機担体の利点を兼ね罰えてい
る炭素若しくは黒鉛材料の表面に、各々の細胞や微生物
に適した官能基が導入された担体を提供することにより
、より高い反応効率を有するリアクターや、より高い培
養効率を有する培養地の実現を目的としている。
以下、本発明なａ成する官能基、炭素若しくは黒鉛質に
ついて説明する。
ついて説明する。
本発明の官能基は酸素、硫＜４、ハロゲン、水素、窒素
の中から選ばれるいずれか少なくとも一種の元素を含む
ヒドロキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボ
キシル基、アミノ基の中から選ばれる一種若しくは二種
以上であり、その導入により界面のｐＨを変化させたり
、細胞や微生物と水素結合や化学結合を形成させたり、
カルシウムイオン等の金属イオンを介して静電的に固定
化することもできる。
の中から選ばれるいずれか少なくとも一種の元素を含む
ヒドロキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、カルボ
キシル基、アミノ基の中から選ばれる一種若しくは二種
以上であり、その導入により界面のｐＨを変化させたり
、細胞や微生物と水素結合や化学結合を形成させたり、
カルシウムイオン等の金属イオンを介して静電的に固定
化することもできる。
本発明の官能基の炭素若しくは黒鉛質への導入について
は、プラズマスパッタリング、乾式酸化、５ｉＩ式酸化
、還元などが利用てきるか、一度導入した官能基を他の
官能基に′ｊ！Ｉ検する場合には、通常の＃機化学的手
法か使用てき、特にヒドロキシル基、カルボニル基、ア
ルデヒド基、カルボキシル基のような含酸素官能基の導
入は容易である。
は、プラズマスパッタリング、乾式酸化、５ｉＩ式酸化
、還元などが利用てきるか、一度導入した官能基を他の
官能基に′ｊ！Ｉ検する場合には、通常の＃機化学的手
法か使用てき、特にヒドロキシル基、カルボニル基、ア
ルデヒド基、カルボキシル基のような含酸素官能基の導
入は容易である。
また、アミノ基の導入の場合にはアンモニアガスによる
プラズマスパッタリング及び含酸素官能ノルの有機化学
的置換が利用できるか、前者を用いることかなｆ過であ
る。
プラズマスパッタリング及び含酸素官能ノルの有機化学
的置換が利用できるか、前者を用いることかなｆ過であ
る。
次に本発明の炭素若しくは黒鉛質についてはカーボンフ
ァイバー、コークス、カーボンブラックの中から選ばれ
る〜・種若しくは二種以上の組み合わせ、あるいは、こ
れらを骨材とした成形体であり、Ｊ１１途に応した賦形
かなされ、且つ多孔質体であることか好ましい。
ァイバー、コークス、カーボンブラックの中から選ばれ
る〜・種若しくは二種以上の組み合わせ、あるいは、こ
れらを骨材とした成形体であり、Ｊ１１途に応した賦形
かなされ、且つ多孔質体であることか好ましい。
また、これらについては炭素質であっても黒鉛質てあっ
ても本質的に差はないが、賦形に機械加工を要する場合
には黒鉛質か有利である。
ても本質的に差はないが、賦形に機械加工を要する場合
には黒鉛質か有利である。
また、成形時に賦形かなされる場合或いは特に賦形を必
要としない場合には炭素質か好適であり、一般的に炭素
質の方が固く、高い強１■を有する。
要としない場合には炭素質か好適であり、一般的に炭素
質の方が固く、高い強１■を有する。
例えば高炉用コークスなどは、強度に優れ、安価てあり
、充分な多孔性を備えており、流動床で用いる担体とし
て好ましく、カーボンファイバーのマットやクロス、或
いはこれらを８硬化性樹脂等を用いて賦形した後、炭素
化したものは固定度や培養地に適している。
、充分な多孔性を備えており、流動床で用いる担体とし
て好ましく、カーボンファイバーのマットやクロス、或
いはこれらを８硬化性樹脂等を用いて賦形した後、炭素
化したものは固定度や培養地に適している。
（実施例）
次いで１本発１」の実施例に付き説明するつ実施例１゜
まず、微生物を固定するための固定化担体として、スム
ーズサーフ −ｙ−スカーボン（５Ｍ０ＯＴＩＩ ５Ｕ
ＩＩＦＡＣＥ ＣＡＲＢＯＮ ： ｆ＆多気孔径の範囲
孔無し）、デンスサーフェスカーボン（ＤＥＮＣＥ
５ＵＲＦＡＣＥ ＧＡＩＩＢＯＮ：最多気孔径の範囲
１０〜コＯｐｓ ）、ラフサーフェスカーボン（ＲＯＵ
ＧＩＩ ５ＵＲＦＡＣＩＥ （：Ａ１１ＢＯＮ ：最多
気孔径の範囲１５０〜３００ ｇｍ ）の３種に付き、
酸素ガスプラズマ処理を施して酸素、硫黄、ハロゲン、
水素、窒素の中から選ばれるいずれか少なくとも一種の
元素を含むヒトロギシル基、カルボニル基、アルデヒド
基、カルボキシル基の中から選ばれる一種若しくは：、
種以上の官飽基を導入したものと、未処理のもの、合計
６種を用いて、培地にグルコース・ペプトン培地を用い
、試験槽内で前記固定化担体を、嫌気性メタン発酵菌と
ともに共存させ、前記固定化担体への付若量の経時変化
を測定した。
ーズサーフ −ｙ−スカーボン（５Ｍ０ＯＴＩＩ ５Ｕ
ＩＩＦＡＣＥ ＣＡＲＢＯＮ ： ｆ＆多気孔径の範囲
孔無し）、デンスサーフェスカーボン（ＤＥＮＣＥ
５ＵＲＦＡＣＥ ＧＡＩＩＢＯＮ：最多気孔径の範囲
１０〜コＯｐｓ ）、ラフサーフェスカーボン（ＲＯＵ
ＧＩＩ ５ＵＲＦＡＣＩＥ （：Ａ１１ＢＯＮ ：最多
気孔径の範囲１５０〜３００ ｇｍ ）の３種に付き、
酸素ガスプラズマ処理を施して酸素、硫黄、ハロゲン、
水素、窒素の中から選ばれるいずれか少なくとも一種の
元素を含むヒトロギシル基、カルボニル基、アルデヒド
基、カルボキシル基の中から選ばれる一種若しくは：、
種以上の官飽基を導入したものと、未処理のもの、合計
６種を用いて、培地にグルコース・ペプトン培地を用い
、試験槽内で前記固定化担体を、嫌気性メタン発酵菌と
ともに共存させ、前記固定化担体への付若量の経時変化
を測定した。
尚、酸素ガスプラズマ処理を施した前記３！！の固定化
担体を用いた実験では１ＭＬＳＳ濃度を。
担体を用いた実験では１ＭＬＳＳ濃度を。
１５００璽ｇ／Ｉ、ｐＨを７，７に設定して行った。
また、未処理の前記３種の固定化押体を用いた実験テハ
、ＭＬＳＳａｌｆを、１０００ｍｇ／ｌ、 ｐ Ｈを７
，９に設定して行った。結果を第１図に示す。
、ＭＬＳＳａｌｆを、１０００ｍｇ／ｌ、 ｐ Ｈを７
，９に設定して行った。結果を第１図に示す。
（発明の効果）
以り説明した如く、本発明の固定化担体は１本来人体に
対し高い安全性を有する炭素若しくは黒鉛質の表面に導
入された官能基によって、表面の化学的性質を変化させ
、各種の細胞又は微生物の固定化に適するように表面が
改質された押体である。
対し高い安全性を有する炭素若しくは黒鉛質の表面に導
入された官能基によって、表面の化学的性質を変化させ
、各種の細胞又は微生物の固定化に適するように表面が
改質された押体である。
そして、種類により生態系か異なり、異なったｐＨを好
み、異なった化学的性質を示す表面に対して親和性を示
す細胞や微生物に適した官衡基が導入された担体を提供
することができる。
み、異なった化学的性質を示す表面に対して親和性を示
す細胞や微生物に適した官衡基が導入された担体を提供
することができる。
このためより高い反応効率を有するリアクターや、より
高い培五効率を有する培養地を提供しつる。
高い培五効率を有する培養地を提供しつる。
また、＊、発明の担体は物理的強度が高く、安価であり
、賦形性に優れ、且つ無機担体の利点を兼ね備えている
。
、賦形性に優れ、且つ無機担体の利点を兼ね備えている
。
これらの作用により産業トに大きく寄与する効果が期待
できる。
できる。
第１ＩΔは実施例１についての固定化相体への微生物（
嫌気性メタン発酵菌）の付着有機炭素計の経時変化を示
すグラフである。 第１ ζ− Δ−−−スムーズ サーフェス カーボンｌ−−デンス
サーフェス カーボン ０−−ラフ サーフェス カーボン へ一一一スムーズ サーフェス カーボンローデンス
サーフェス カーボン ローデンス サーフェス カーボン Δ、口、Ｏ印は、酸素ガスプラズマスパッタリングを施
し、表面に官能基を導入した固定イー巨体を、Δ、ＣＩ
、０印は、未処理の固定化担体を示す。
嫌気性メタン発酵菌）の付着有機炭素計の経時変化を示
すグラフである。 第１ ζ− Δ−−−スムーズ サーフェス カーボンｌ−−デンス
サーフェス カーボン ０−−ラフ サーフェス カーボン へ一一一スムーズ サーフェス カーボンローデンス
サーフェス カーボン ローデンス サーフェス カーボン Δ、口、Ｏ印は、酸素ガスプラズマスパッタリングを施
し、表面に官能基を導入した固定イー巨体を、Δ、ＣＩ
、０印は、未処理の固定化担体を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）少なくとも表面に、酸素、硫黄、ハロゲン、水素、
窒素の中から選ばれるいずれか少なくとも一種の元素を
含む官能基が、導入されて存在することを特徴とする改
質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞
又は微生物の固定化担体。 ２）前記官能基は、ヒドロキシル基、カルボニル基、ア
ルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基の中から選ばれ
る一種若しくは二種以上であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の固定化担体。 ３）前記炭素若しくは黒鉛質は、カーボンファイバー、
コークス、カーボンブラックの中から選ばれる一種若し
くは二種以上の組み合わせ、あるいは、これらを骨材と
した成形体であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の固定化担体。 ４）前記炭素若しくは黒鉛質は、多孔質体であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固定化担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61140960A JPS62296877A (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61140960A JPS62296877A (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62296877A true JPS62296877A (ja) | 1987-12-24 |
Family
ID=15280817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61140960A Pending JPS62296877A (ja) | 1986-06-16 | 1986-06-16 | 改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62296877A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01171643A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-06 | Kohjin Co Ltd | 微生物固定化担体 |
| JP2012527242A (ja) * | 2009-05-20 | 2012-11-08 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオプロセス法 |
| JP2014505650A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-03-06 | オーシャンズ キング ライティング サイエンス アンド テクノロジー シーオー．，エルティーディー | グラフェン誘導体−カーボンナノチューブ複合材料と、その作製方法 |
-
1986
- 1986-06-16 JP JP61140960A patent/JPS62296877A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01171643A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-06 | Kohjin Co Ltd | 微生物固定化担体 |
| JP2012527242A (ja) * | 2009-05-20 | 2012-11-08 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオプロセス法 |
| JP2016105715A (ja) * | 2009-05-20 | 2016-06-16 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオプロセス法 |
| JP2017221228A (ja) * | 2009-05-20 | 2017-12-21 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオプロセス法 |
| KR20180008938A (ko) * | 2009-05-20 | 2018-01-24 | 질레코 인코포레이티드 | 바이오처리방법 |
| JP2014505650A (ja) * | 2010-12-30 | 2014-03-06 | オーシャンズ キング ライティング サイエンス アンド テクノロジー シーオー．，エルティーディー | グラフェン誘導体−カーボンナノチューブ複合材料と、その作製方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI88174B (fi) | Foerfarande foer immobilisering av mikroorganismer, poroesa oorganiska baerkroppar som aer bevuxna med mikroorganismer och haervid anvaendbara baerkroppar | |
| US6107067A (en) | Porous, non-macroporous, inorganic oxide carrier body for immobilizing microorganisms for bioremediation | |
| AU674075B2 (en) | Functional ceramics | |
| Akay et al. | Bioprocess intensification in flow‐through monolithic microbioreactors with immobilized bacteria | |
| Kowalska et al. | Biodegradation of phenols and cyanides using membranes with immobilized microorganisms | |
| JPS6029474B2 (ja) | 固定された蛋白質及びその製造法 | |
| Zhao et al. | Facile fabrication of flexible ceramic nanofibrous membranes for enzyme immobilization and transformation of emerging pollutants | |
| WO2021146212A1 (en) | Microbe-based systems, compositions, and methods thereof | |
| JPS62296877A (ja) | 改質された表面を有する炭素若しくは黒鉛質から成る細胞又は微生物の固定化担体 | |
| US6159370A (en) | Solvent and acid resistant membrane on the basis of polyacrylnitrile (PAN) and a comonomer copolymerized therewith and a method of manufacturing such a membrane | |
| CN113307359B (zh) | 一种生物流化床用复合载体材料及其制备方法 | |
| US20040188351A1 (en) | Method for reducing an adsorption tendency of molecules or biological cells on a material surface | |
| KR102432539B1 (ko) | 제올라이트를 이용한 수처리여재 및 그의 제조방법 | |
| Yamada et al. | Retention of activity of urease immobilized on grafted polymer films | |
| JPS60501739A (ja) | 固定化酵素組成物およびその製法 | |
| WO1999006425A1 (en) | Oxidized styrenic polymers for dna binding | |
| JPS63202382A (ja) | 固定化微生物群 | |
| JPH0193444A (ja) | 制菌性を有するガラス微小ビ―ズ及びかかる微小ビ―ズを製造する方法 | |
| KR20090091886A (ko) | 미생물 담지용 기포바이오세라믹 제조방법 | |
| JPH0191783A (ja) | 微生物または細胞を固定するためのアミン含有表面層を有する無機担体、それらの製造方法およびそれらの用途 | |
| JPS6279784A (ja) | 酵素固定化用担体 | |
| JPS61242691A (ja) | 液状物の微生物学的処理方法 | |
| Hamzah et al. | Reduction of Glucose Concentration by Using Glucose Oxidase Immobilized Into Polysulfone-TiO2 Membrane | |
| JP2005040767A (ja) | 水質浄化材、その製造方法、その使用方法、水質浄化材混合物 | |
| Yürekli | Preparation, Characterization of Enzyme Immobilized Membranes and Modeling Og Their Performances |