JPH0386231A - 被覆剤でコーティングされたゲル化カプセル体の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ゲル化カプセル体を被覆液でコーティングし
て二重被覆ゲル化カプセル体を製造する方法に関する。

特に、本発明は、細胞等をゲル化剤で固定化したゲル化
カプセル体をウレタンポリマーでコーティングしてウレ
タンポリマー被覆細胞封入ゲル化カプセル体の製造に適
している。このようにして得られたカプセル体は、その
中で細胞等を効率よく培養し、有用物質を採取すること
ができる。

従来の技術 細胞、酵素、微生物などの固定化方法としてアルギン酸
などの多Ｉ！類や、ゼラチンなどの蛋白質、アクリルア
ミドなどの合成樹脂等で形成されたゲル中に細胞等を封
入することが広く行われている。

特に、細胞等を縣濁させたアルギン酸や、アルギン酸ナ
トリウム溶液を塩化カルシウムなどの多価金属イオン水
ｆ’ｊｊ液中に滴下して形成させたカプセルは、細胞の
固定化や、酵素の固定化に広く使用されている。アルギ
ン酸やペクチンなどの多糖類のゲル化では上述したよう
に多価金属イオンによりゲル化が調節できるが、カプセ
ル体を長時間、培養液や、酵素の基質水溶液中に浸漬し
ておくと多価金属イオンの脱イオン化がおこり、このた
め容易にカプセルが破損してしまうことが指摘されてい
る。このような問題を解決するためにカプセル体の表面
を耐久性のある物質でさらに被覆する方法が提案されて
いる０例えば特開昭６３−２４８３９１号公報にはウレ
タンポリマーでコーティングする方法が、特開昭６４−
１３９８６号公報には、ポリエチレンイミンでコーティ
ングする方法が開示されている。特に、ウレタンポリマ
ーでコーティングしたカプセル体は細胞の培養に適して
いることが確認されている。　　（Ｙｏｓｈｉｄａ他ジ
ャーナルオブケミカルエンジニアリングオブジャパン誌
（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆＪａｐａｎ）第２２巻第２８２〜
２８６頁（１９８８年）〕。

また、このウレタンポリマーでカプセル体をコーティン
グするためには、二重ノズルを使用し、二重ノズルの内
管をゲル化したカプセル体を流下させ、外管をウレタン
プレポリマーを流下させ、カプセルの表面で重合反応を
生じさせ、生成するウレタンポリマーでカプセルをコー
ティングする方法が提案されている〔真野隆他、化学工
学協会第５４年金研究発表講演要旨集、５７２頁（１９
８９年）〕。

−ａにウレタンポリマーで表面をコーティングする前の
カプセルは、所望の濃度の多糖類水溶液に細胞や微生物
を懸濁した懸濁液を多価金属イオン水溶液中に滴下して
、ゲル化カプセル体を形成させ、これを遠心して回収し
たり、濾過により回収したりする。

このようにして回収したゲル化カプセル体を二重ノズル
を使用して被覆剤、例えばウレタンポリマーでコーティ
ングを行うことができる。しかしこの方法は作業性がわ
るく、多量のカプセル体を製造することは困難である。

また、ゲル化カプセル体を製造後連続的に多価金属イオ
ン水溶液中を沈降させ、カプセルのみを二重ノズルに誘
導し、コーティングする方法が考えられる。しかしアル
ギン酸などの多Ｉｆを多価金属イオン水中に滴下し、凝
固させる条件では、形成されたカプセル体の比重に比し
て多価金属イオン水溶液の比重が大きく、このため、カ
プセル体が沈降せず、液面に浮遊したり、液中に分散し
たままでなかなか二重管へカプセル体を誘導することが
困難であった。また二重管内へカプセル体を誘導しても
、二重管内の流下速度が遅く、カプセル体が２〜３個付
着してウレタンでコーティングされてしまうなどの問題
があった。

発明が解決しようとする課題 本発明者らは、細胞を固定化した多ｔＪ［ゲル化カプセ
ル体製造のさいに生ずるこれらの問題点の解決について
鋭意検討した結果、多ＩＪ！類カプセル体を連続的にウ
レタンコーティングすることができる方法を見出した。

そして、この方法をさらに検討したところ、この方法は
一般的にゲル化カプセル体を連続的に被覆剤でコーティ
ングすることに使用できることをｖａ認し、本発明を完
成した。

すなわち、本発明は、ゲル化カプセル体を連続的に被膜
剤溶液でコーティングする方法を提供することを課題と
する。

課題を解決するための手段 本発明は、ゲル化カプセル体が流下する内管と、被覆剤
溶液が流下する外管とよりなり、その管末端においてゲ
ル化カプセル体を被覆剤溶液でコーティングするように
された二重ノズルを使用して、ゲル化カプセル体を被覆
剤溶液でコーティングするに当たり、不活性でかつ比重
の大なる微粉末を予めゲル化カプセル体中に含有させて
ゲル化カプセル体の流下速度を調節するようにすること
を特徴とする被覆剤でコーティングされたゲル化カプセ
ル体の製造法に関する。

本発明における不活性でかつ比重の大なる微粉末は、カ
プセル体の比重を上昇させることによって流下速度を調
節することができるものであればどのような物質由来の
ものであってもよい。しかし、カプセル体内に酵素、細
胞、微生物等を封入する場合には、これらに対して毒性
を示さないものである必要がある。このような意味から
、アルミナ、シリカゲル、ガラスなどの微粉末を使用す
ることが望ましく、またその使用量は、ゲル化カプセル
体を構成するゲル化剤の種類、ゲル化を行うさいの凝固
剤の種類、その他種々の条件によって相違するが、通常
は製造するカプセル重量の０．５〜５％程度使用するこ
とが好ましい、添加の時期は、ゲル化カプセル形成前の
ゲル化剤溶液中に加えることが作業能率の面からみて望
ましい。

本発明では、ゲル化カプセル体は、通常は、多糖類水溶
液に細胞、微生物、酵素等を懸濁し、これを多価金属イ
オン水溶液中に滴下して製造する。

このような多糖類としてアルギン酸ナトリウム、グアー
ガム、カラギーナン、ペクチンなどの水溶性多ｔＩ！ｇ
が用いられる。またこれらの多Ｉ！類以外に、ゲル化剤
としてゼラチンなどの蛋白質やポリアクリルアミド、ポ
リリジンなどの合成高分子ゲル化剤を用いてもよい。

また、被覆剤は、ウレタンプレポリマーを使用し、これ
がゲル化カプセル体と接触して重合反応をおこしてウレ
タンポリマーとなってゲル化カプセル体をコーティング
するようにするとよい。しかし、ウレタンプレポリマー
以外に、ポリエチレンイミン等の被覆剤も使用すること
ができる。

本発明の方法を第１図を用い、ゲル化剤としてアルギン
酸ナトリウムを使用し、被覆剤としてウレタンプレポリ
マーを用いた場合の例をあげて説明する。

溶解槽（１）において、アルギン酸ナトリウム水溶液に
アルミナ、シリカゲル、ガラス微粉末などの、細胞に対
しては、不活性でかつ、カプセルの比重を上昇させるよ
うな微粉末のホスフエートバソファーサリン（ＰＢＳ）
懸濁液を添加して懸濁させ、この懸濁液に細胞をさらに
懸濁させた溶液を加え、マグネティクスターラ−（ＩＩ
）でよく撹拌する。

別に、溶解槽（２）において塩化カルシウム水溶液を［
Ｊし、ペリスタポンプ（３）によりゲル化槽（４）中に
導入し、塩化カルシウム溶液が槽壁に沿って流下し、ゲ
ル化剤水滴と接触するようにする。このゲル化槽（４）
に撹拌槽（１）から前記の細胞及びアルミナ微粉末等を
懸濁させたアルギン酸ナトリウム溶液をペリスタポンプ
（３）を用いて滴下させゲル化カプセル体を形成させ、
二重管への沈降、導入を連続的に行わせる。このように
して形成されたカプセル体を塩化カルシウム水溶液溜の
下部に接続させた二重管（６）の内管（８）に流入させ
る。

一方、溶解槽（５）においてウレタンプレポリマーを溶
解しこれにゼラチン微粉末を加え、ペリスタポンプ（３
）によって二重管（６）の外管（７）に導入し、管末端
の二重ノズル（９）においてゲル化カプセル体がウレタ
ンプレポリマーと接触してウレタンポリマーに重合し、
ゲル化カプセル体表面をウレタンポリマーでコーティン
グする。このさいゼラチン微粉末のような含水性微粉末
を加えておくとコーティング層内に多数の空胞構造が生
じ、細胞の培養を有効に行うことができる。

なお、ウレタンプレポリマーとしては、このようなゲル
のコーティングに適したものとして、特開昭６３−２４
８３９１号公報に開示されたポリオール化合物、イソシ
アネート化合物により生成されたものをあげることがで
きる。

このようにしてコーティングされたゲル化カプセル体を
フルオロカーボンを入れたシャーレ−００）中に受けて
ウレタンプレポリマーの重合が完結するまで静置する。

以下に実施例を示しさらに本発明の詳細な説明する。

実施例　（ポリウレタンコーティングカプセルの製造）
； 先に述べた第１図に示す二重ノズルを有するカプセル体
製造装置を使用して連続的に細胞封入カプセルを製造し
た。

（１）細胞封入液の調製 抗ヒトエリスロボエチン抗体を生産するハイブリドーマ
細胞ｅｐｏ２Ｃ細胞を１０％牛脂児血清を含むダルベツ
コ改変イーグル培地とＦ１２培地の等量混合培地で培養
した。培養後、細胞をハーベストした後４　ｘｔｏ’　
ｃｅｌｌｓ　／ｍｌの濃度になるように１０％牛脂児血
清を含むダルベツコ改変イーグル培地とＦ１２の培地の
等量混合培地に懸濁した０等量の２％アルギン酸水溶液
と混合し、さらに２％濃度になるよう滅菌したアルミナ
微粉末を加え、マグネテインクスターラーで撹拌懸濁状
態を維持した。

（２）カプセルの形成 ０、ＩＭＣａＣＩ□液を満たした二重ノズルを接続した
容器中にノズルより滴下させカプセルを形成させた。カ
プセルは滴下の順次に沈降し、二重管内に流下していっ
た。カプセルの流下に同調させ二重ノズルの外管より０
．１％粉末ゼラチン懸濁ウつタンプレポリマーＰＵ−６
（東洋ゴム製）を流下させ、二重ノズル内管より流下す
るカプセル体の表面をコーティングした。またカプセル
体の流下に伴って減少する塩化カルシウム水溶液は、ゲ
ル化槽の内壁を流下させて連続的に補充した。

コーティングされたカプセルはフルオロカーボンを入れ
たシャーレに受はウレタンプレポリマーが重合す゛るま
で静置し、凝固後カプセル体を回収した。カプセル体は
球状〜円盤状を呈しウレタンコーティングのムラもなく
、またカプセル体が結合しているものも見当らなかった
。

実験例； 本実験例では実施例において示した製造方法より製造し
たカプセル体に添加するアルミナ微粉末の添加量と細胞
の生育との関係を評価した。

実施例に示した製法でアルギン酸水溶液中に添加するア
ルミナの量をＲ１１旧１６４０培地ではＯｌｏ、５．１
、　Ｏ１２，３，４％、Ｏｒ培地では０．１．２．３．
４．５％の２種の濃度系列で調整し、カプセル体を作製
した。

カプセル体には実施例と同しく　ｅｐｏ２ｃ細胞を２Ｘ
ＩＯ’　ｃｅｌｌｓ　／ｍｌになるよう封入した。

各カプセル体をφ５ｃｍのシャーレに移し、ＲＰ？’１
１１６４０培地若しくはＤＦ培地で、Ｃ０１５％雰囲気
下、３７°Ｃのインキュベータで培養した。１日半量ず
つ培地を交換し、６日間培養を継続した。６日間のグル
コース消費速度、抗体生成速度を測定し、アルミナ無添
加のカプセル体を１として各濃度のアルミナ添加カプセ
ル相対速度を求めた。ＲＰｌ’１ｌ１６４０培地で培養
した結果を第２図に、またＤＦ培地で培養した結果を第
３図に示した。アルミナの添加はＲＰＭｌ　１６４０培
地中では１〜３％の添加範囲内で、またＯＦ培地では１
〜２％の添加範囲内で抗体の生産を促進することが確認
された。

発明の効果 本発明の方法によるとゲル化カプセル体の被覆剤による
コーティングを連続的かつ効率よく行うことができる。

また、本発明方法による細胞等を含有させた被覆剤コー
ティングゲル化カプセル体を用いて細胞等の培養を行う
と有用物質の生産を促進することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する製造装置の概略図を
示す。 （４）はゲル化槽を、（６）は二重管を、（７）はその
外管を、（８）はその内管を、（９）は二重ノズルをそ
れぞれ示す。 第２図は、本発明の方法によって得られた被覆剤コーテ
ィングゲル化カプセル体を用いてハイブリドーマ細胞ｅ
ｐｏ２ＣをＲＰＭ１１６４０培地で培養したときのアル
ミナ濃度と抗体生産速度及びグルコース消費速度との関
係を、第３図はＤＦ培地で培養したときのそれをそれぞ
れ示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲル化カプセル体が流下する内管と、被覆剤溶液
   が流下する外管とよりなり、その管末端においてゲル化
   カプセル体を被覆剤溶液でコーティングするようにされ
   た二重ノズルを使用して、ゲル化カプセル体を被覆剤溶
   液でコーティングするに当たり、不活性でかつ比重の大
   なる微粉末を予めゲル化カプセル体中に含有させてゲル
   化カプセル体の流下速度を調節するようにすることを特
   徴とする被覆剤でコーティングされたゲル化カプセル体
   の製造法
2. （２）被覆剤がウレタンプレポリマーであって、ゲル化
   カプセル体と接触してウレタンポリマーとなり、該ウレ
   タンポリマーでゲル化カプセル体をコーティングする請
   求項（１）によるゲル化カプセル体の製造法
3. （３）不活性でかつ比重の大なる微粉末が、アルミナ微
   粉末である請求項（１）または（２）によるゲル化カプ
   セル体の製造法
4. （４）ゲル化カプセル体内の物質が細胞、酵素または微
   生物の懸濁液である請求項（１）〜（３）のいずれかに
   よるゲル化カプセル体の製造法