JPH0141090B2 - - Google Patents

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JPH0141090B2
JPH0141090B2 JP60000590A JP59085A JPH0141090B2 JP H0141090 B2 JPH0141090 B2 JP H0141090B2 JP 60000590 A JP60000590 A JP 60000590A JP 59085 A JP59085 A JP 59085A JP H0141090 B2 JPH0141090 B2 JP H0141090B2
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JP
Japan
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microcapsules
chloromethylstyrene
poly
urease
reaction
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JP60000590A
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JPS60175540A (ja
Inventor
Kaoru Oobuchi
Harumi Kobayashi
Hideo Suzuki
Akira Kamibayashi
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/06Making microcapsules or microballoons by phase separation
    • B01J13/14Polymerisation; cross-linking

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は芯物質を高分子の殻皮で包蔵したマイ
クロカプセルの製造方法に関するものである。 従来、酵素、医薬品などの生理活性物質及びそ
の他の化学薬剤をマイクロカプセル化することは
知られている。しかしながら、従来のマイクロカ
プセルにおいては、陰イオン交換樹脂機能を持つ
ものは知られていない。 他方、人工腎臓分野においては、透析装置から
の透析液をウリアーゼ酵素で処理してその中に含
まれる尿素を炭酸ガスとアンモニアとに分解した
後、吸着剤処理して生成したアンモニアを除去す
るとともに、このようにして精製処理された透析
液を透析装置へ循環する方法が提案され、その実
用化が検討されている。しかしながら、この方法
においては、処理操作が2段階であるため処理装
置が大きくなるとともに、複雑化するという問題
があり、さらにアンモニアに対する選択吸着剤と
して安価かつ効率的なものがなく、その開発が急
がれている。 本発明者は、このような透析液の処理におい
て、陰イオン交換膜を殻皮として用いてウレアー
ゼをマイクロカプセル化し、このマイクロカプセ
ルを用いて透析液を処理する時には、尿素の分解
とその分解により生成したアンモニアの除去が1
段で行われ、極めて簡単な透析液の処理法が達成
し得ることに着目し、このような目的に適合する
マイクロカプセルの製造法を開発すべく鋭意研究
を重ねた結果、本発明を完成するに到つた。 すなわち、本発明によれば、ポリ−p−クロル
メチルスチレンを有機溶媒中においてジアミンと
反応させてそのクロルメチル基の一部を架橋させ
た後、芯物質水溶液を添加乳化させ、次いでこの
乳化液に4級アンモニウム化剤を添加乳化し、そ
の残部クロルメチル基を4級アンモニウム化し、
さらに有機溶媒を除去することを特徴とするマイ
クロカプセルの製造法が提供される。 本発明におけるマイクロカプセルは、ポリスチ
レンを殻皮原料として次の工程により製造され
る。 (1) ポリスチレンのクロルメチル化 このクロルメチル化反応は、従来公知の種々
の方法で行うことができ、たとえばポリスチレ
ンを、塩化亜鉛や塩化第二スズのようなフリー
デルクラフト触媒の存在下、クロルメチルエー
テル又はホルムアルデヒド及び塩化水素と反応
させる。この反応によりクロルメチル基がポリ
スチレン分子中のベンゼン核のp−位に導入さ
れるが、本発明の場合、そのクロルメチル化率
は、スチレン単位モルあたり、クロルメチル基
0.8モル以上、殊に0.9〜1モルを含むような割
合である。 (2) ポリ−p−クロルメチルスチレンの部分的架
橋化 前記のようにして得たポリ−p−クロルメチ
ルスチレンには、その四級アンモニウム化によ
り水溶性となるので、これにジアミンを反応さ
せ、クロルメチル基の一部を架橋させ、不溶性
のものとする。この反応は、ポリ−p−クロル
メチルスチレンの有機溶媒溶液にジアミンを加
え、撹拌することによつて実施される。この場
合、架橋剤としてのジアミンは、エチレンジア
ミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルキレ
ンジアミンや、フエニレンジアミンなどの芳香
族ジアミンなどが用いられる。この反応によ
り、ポリ−p−クロルメチルスチレン中に含ま
れるクロルメチル基とジアミン中に含まれるア
ミノ基とが結合し、架橋されたポリ−p−クロ
ルメチルスチレンが得られる。その場合の反応
は、たとえば、次の反応式で示される。 (式中、Rはアルキレン基又はアリーレン基で
ある) この反応を行う場合、クロルメチル基の架橋
率は、生成物が水性溶媒に対し不溶性のものと
なる程度であればよく、本発明の場合、ポリ−
p−クロルメチルスチレン中のクロルメチル基
の5〜15%が架橋されればよい。換言すれば、
ポリ−p−クロルメチルスチレンに含まれるク
ロルメチル基1モル当り0.025〜0.075モルのジ
アミンを反応させればよい。 このようにして生成された架橋化ポリ−p−
クロルメチルスチレンは、適当な水素イオン濃
度条件においてその架橋部分のアンモニウムイ
オン基の作用により、弱塩基性陰イオン交換樹
脂として機能し、またカチオン界面活性剤とし
ての機能も合せ有する。 (3) 芯物質水溶液の1次乳化 前記架橋化反応により水性溶媒に対して不溶
性の弱塩基となつたポリ−p−クロルメチル化
ポリスチレンの部分架橋物の有機溶媒溶液に対
して、芯物質水溶液を添加し、撹拌して乳化さ
せる。この乳化処理においては、乳化剤とし
て、スパン85(span 85)などのノニオン性界
面活性剤を併用することもできるが、本発明の
場合、前記したように、ポリ−p−クロルメチ
ルスチレンの部分架橋物が界面活性作用を持つ
ので、この乳化剤の使用は省略することができ
る。この1次乳化において、ポリ−p−クロル
メチルスチレンの部分架橋物の溶媒中濃度は、
通常2〜10%(w/v)であり、またこのポリ
マー溶液に加える芯物質水溶液量は、ポリマー
溶液1容量部に対し、0.1〜1容量部、好まし
くは0.5〜1容量部である。 本発明で用いる芯物質としては、酵素、医薬
品、生理活性物質及びその他の水溶性化学薬剤
が適用されるが、好ましくは、殻皮を通過して
きた物質を分解して陽イオンを発生させ得る酵
素が用いられる。前記した人工腎臓装置におけ
る透析液の処理用マイクロカプセルとする時に
は、ウレアーゼが適用される。いずれにして
も、この芯物質はマイクロカプセルの用途に応
じて適当に選択される。 従つて、本発明のマイクロカプセルは、種々
の加水分解反応又は陽イオン生成反応に対して
有利に適用することができる。例えば、芯物質
としてキモトリプシン等のプロテアーゼを用い
る時には、アミド化合物を有機アンモニウムと
有機カルボキシルに分解させ、生成した有機ア
ンモニウムをカプセル内に濃縮させることでが
できる。また、本発明は、そのマイクロカプセ
ル化の原理から明らかなように、従来の場合と
同様に、一般的なマイクロカプセル化法として
適用し得るもので、芯物質の種類は特に制約さ
れない。 (4) 第2次乳化処理 この第2次乳化処理は、必ずしも必要でな
く、省略することもできるが、この第2次乳化
は、前記で得た乳化液をコロイド保護溶液に加
え、撹拌する。この場合、コロイド保護溶液と
しては、ゼラチン水溶液、PVA水溶液などが
ある。このコロイド保護溶液の使用量は、第1
次乳化液1容量部あたり、5〜50容量部、好ま
しくは10〜20容量部である。 (5) ポリ−p−クロルメチルスチレン部分架橋物
の4級アンモニウム化 前記のようにして得た2次乳化液に対し、4
級アンモニウム化剤としてアミンを作用させ、
ポリ−p−クロルメチルスチレン部分架橋物中
に残存するクロルメチル基を4級アンモニウム
基に変える。この場合のアミンとしては、ジメ
チルアミン、ジエチルアミンなどのジアルキル
アミン及びトリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリブチルアミンなどのトリアルキルアミ
ンが挙げられる。この4級アンモニウム化剤
は、ポリ−p−クロルメチルスチレンの部分架
橋物中に含まれるクロルメチル基に対して過剰
量、通常、4〜5倍量用いる。この第4級化反
応を行う場合、反応を円滑に進行させるため
に、4級アンモニウム化剤の添加は10〜0℃で
間欠的に行うのがよい。次に、この4級アンモ
ニウム化の後、有機溶媒を除去する。この場合
の有機溶媒の除去は、蒸発等の常法によつて行
うことができる。 このようにして、ポリ−p−クロルメチルスチ
レンにおいて、そのクロルメチル基の一部がジア
ミンによつて架橋され、その残部が4級アンモニ
ウム化された構造を有する、水不溶性でかつ陰イ
オン交換能を持つポリマーを殻皮とした粒径10〜
100μmのマイクロカプセルを得る。 本発明によるマイクロカプセル製造法において
は、種々の変更が可能であり、たとえば、ポリ−
p−クロルメチルスチレン溶液に芯物質を乳化さ
せた後、架橋及び4級アンモニウム化させること
も可能である。 本発明のマイクロカプセルは、その殻皮が陰イ
オン交換樹脂として作用するので、その内部に存
在する陽イオンは、その殻皮を通つて外部へ通過
することが防止され、陽イオンの内部濃縮が達成
される。 本発明のマイクロカプセルは、その芯物質とし
てウレアーゼを適用することにより、人工腎臓に
おいて得られる透析液の処理剤として適用され
る。すなわち、透析液をこのマイクロカプセルを
充填したマイクロカプセル層を通過させる時に
は、透析液中の尿素はマイクロカプセル内でウレ
アーゼの作用により炭酸ガスとアンモニアとに分
解されるが、炭酸ガスは外部へ放出され、アンモ
ニアはアンモニウムイオン(NH4 +)としてマイ
クロカプセル内に残留する。このアンモニウムイ
オンは、殻皮の陰イオン交換樹脂としての作用に
より、外部への漏洩が阻止され、内部に濃縮化さ
れる。この処理によつて得られた尿素除去された
透析液は透析装置へ循環再使用される。 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明す
る。 実施例 1 ポリスチレン(平均重合度1600〜1800)を常法
により、塩化第2スズの存在下、クロルメチルエ
ーテル中でクロルメチル化し、クロルメチル化率
90%以上のポリ−p−クロルメチルスチレンを得
た。 このポリ−p−クロルメチルスチレン75mgをク
ロロホルム2.5mlに溶解した溶液に、エチレンジ
アミン5μ(クロルメチル基に対し約0.2当量)
を加え、常温で撹拌する。 このようにして得られた反応溶液に対し、卵ア
ルブミンの飽和水溶液2mlにウレアーゼ20mgを溶
かした溶液を撹拌しながら滴下して乳化した。 次に、この乳化液を、6%ゼラチン水溶液50ml
にはげしくかきまぜながら加え、室温で2分間強
力に撹拌した後、氷冷下1分間トリメチルアミン
を吹き込む。この反応液を室温で1分間撹拌した
後、さらに1分間トリメチルアミンを吹き込む
(トリメチルアミンの合計吹込量は、最初に存在
するクロルメチル基の4〜5倍当量)。この反応
生成物を室温で5分間撹拌した後、20%リン酸水
溶液でPHを6.5〜7.5に調整した後、室温で撹拌し
て溶媒としてのクロロホルムをとばし、次いで遠
心処理によりマイクロカプセルを集めて洗浄す
る。この場合のマイクロカプセルの粒径は、約
20μmであつた。 次に、このようにして得られたマイクロカプセ
ル(MC−)について、そのウレアーゼ活性を
測定した。この場合のウレアーゼ活性の測定は、
30℃において0.1〜2%の尿素水溶液10mlにマイ
クロカプセル0.1mlを懸濁させ、その際に起る尿
素分解反応によりカプセル外に生成するアンモニ
ウム量を定量することにより行つた。 また、比較のために、前記マイクロカプセルの
製造において、トリメチルアミンを反応させない
で得られたマイクロカプセル(MC−)及びエ
チレンジアミン及びトリメチルアミンを反応させ
ないで得たマイクロカプセル(MC−)につい
ても同様にしてそのウレアーゼ活性を測定した。
その結果を第1表に示す。なお、これらのウレア
ーゼ活性は、カプセル化に用いたウレアーゼの全
活性を1.0とした時のマイクロカプセル化ウレア
ーゼのみかけの全活性として示す。
【表】 また、マイクロカプセルを6%ゼラチン水溶液
に懸濁して冷蔵庫に保存した時の活性変化を調べ
たところ、7日間の保存後、MC−は10%、
MC−は10%及びMC−は15%の活性低下を
示した。さらに、マイクロカプセルの活性とPHの
関係を調べたところ、MC−はPH7.5、MC−
はPH6.7及びMC−はPH4.8で最高活性を示した。 また、前記した本発明のマイクロカプセルにお
いて、尿素分解反応により生じるアンモニウムイ
オンカプセル内保持力(アンモニアイオンに対す
る殻皮のバリヤー能)を調べるために、尿素分解
反応に際し、そのマイクロカプセル外のアンモニ
ウムイオン濃度とマイクロカプセル内アンモニウ
ムイオン濃度を測定した。この場合、マイクロカ
プセル内アンモニウムイオン濃度は、マイクロカ
プセルをPH11.5の条件におき、カプセル内のアン
モニウムイオンをアンモニア(NH3)としてカ
プセル外へ漏洩させ、そのアンモニアをアンモニ
ウムイオン電極を用いて定量して測定した。その
結果を第2表に示す。
【表】 この第2表の結果から、本発明によるマイクロ
カプセルでは、尿素分解により生成するアンモニ
ウムイオンはマイクロカプセル内に効率よく保持
されることがわかる。 実施例 2 実施例1において、ウレアーゼに代えてグルコ
アミラーゼ10U(ユニツト)を用いたところ、
4.2Uの活性を有するマイクロカプセルを得た。 実施例 3 実施例1において、卵アルブミン水溶液2mlに
代えて、ポリビニルリン酸水溶液2ml、及びウレ
アーゼに代えて、キモトリプシン5Uを用いたと
ころ、3.6Uの活性を有するマイクロカプセルを
得た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリ−p−クロルメチルスチレンを有機溶媒
    中においてジアミンと反応させてそのクロルメチ
    ル基の一部を架橋させた後、芯物質水溶液を添加
    乳化させ、次いでこの乳化液に4級アンモニウム
    化剤を添加乳化し、その残部クロルメチル基を4
    級アンモニウム化し、さらに有機溶媒を除去する
    ことを特徴とするマイクロカプセルの製造方法。 2 前記乳化液にさらにコロイド保護溶液を添加
    乳化させ、その後4級アンモニウム化反応を行う
    特許請求の範囲第1項の方法。 3 芯物質がウレアーゼである特許請求の範囲第
    1項又は第2項の方法。
JP59085A 1985-01-07 1985-01-07 マイクロカプセルの製造法 Granted JPS60175540A (ja)

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JPS6059010B2 (ja) * 1979-10-02 1985-12-23 工業技術院長 マイクロカプセル

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