JPS6248534B2

JPS6248534B2 -

Info

Publication number: JPS6248534B2
Application number: JP21737683A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Oobuchi; Hidekatsu Maeda
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1983-11-18
Filing date: 1983-11-18
Publication date: 1987-10-14
Also published as: JPS60110331A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、イオン−ペア−コンプレツクスから
なるハイドロゲル膜を殻皮とするマイクロカプセ
ルの製造方法の改良に関するものである。

従来生理活性物質、例えば酵素のような物質や
ビタミン類等の化学的に変化しやすい物質をマイ
クロカプセル化することは広く行われている。こ
の場合のマイクロカプセル化は、一般に、マイク
ロカプセル化の対象物質（芯物質）の水溶液又は
懸濁液を有機溶液に乳化懸濁させて、油中水型
（Ｗ／Ｏ型）のエマルジヨンとし、そのＷ／Ｏ界
面で高分子殻皮を形成させる方法が行われてい
る。この方法においては、殻皮の形成の仕方によ
つて、(1)有機相分離法、(2)界面重合法、(3)水中乾
燥法の３つの方法が知られている。

近年、限外濾過膜や医用高分子材料として、イ
オンペアーコンプレツクスからなるハイドロゲル
膜の開発が行われている。このハイドロゲル膜の
形成原理は、カチオン性高分子電解質とアニオン
性高分子電解質とを接触させる時には、それらの
静電的相互作用は、高分子効果によつて極めて強
くなり、相互に電荷を相殺して、安定な水不溶性
ゲルを形成することに基づいている。このような
原理を適用したマイクロカプセル化法も従来知ら
れているが（例えば、特公昭42−6055号公報、特
公昭49−34302号公報、米国特許第2800457号明細
書）、従来のものはいずれも殻皮強度が不十分で
あつたり、あるいは芯物質の生理活性を損うなど
の欠点を有していて、未だ満足すべきものではな
かつた。

本発明者らは、物理的及び化学的に温和な条件
下で行うことができ、芯物質の持つ生理活性等を
損うことのないマイクロカプセル化法を開発すべ
く鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに到
つた。

即ち、本発明によれば、芯物質を含む水性媒体
からなる第１水相（W₁）と、水性媒体からなる第
２水相（W₂）との間に、未荷電型の弱塩基性高分
子電解質の有機溶媒溶液からなる油相（Ｏ）を介
在させた（W₁／Ｏ）／W₂型の２次乳化液から、
該有機溶媒を蒸発除去させた後、第２水相
（W₂）を形成する水性媒体のPHを低下させて該未
荷電型の弱塩基性高分子電解質を荷電型に変化さ
せると共に、該荷電型の弱塩基性高分子電解質と
第１水相及び／又は第２水相に存在させた強酸性
高分子電解質との間でポリ−イオンコンプレツク
スを形成させることを特徴とするポリ−イオンコ
ンプレツクス層を殻皮とするマイクロカプセルの
製造方法が提供される。

本発明において、ポリ−イオンコンプレツクス
形成用の一方の成分として用いる弱塩基性高分子
電解質には従来公知の種々のものが含まれ、一般
には、全塩基性残基の1/2が解離するPHが３〜11
程度、好ましくは６〜８程度の弱塩基性を有し、
被膜形成に適した分子量、通常、千以上、好まし
くは１万以上の平均分子量を有する高分子が使用
される。このような高分子電解質としては、一般
には、ピリジン等の塩基性複素環や、アミノ基を
有する芳香族又は脂肪族残基を有するものが使用
され、このようなものの具体例としては、例え
ば、ビニルピリジン重合体、ビニルベンジルアミ
ンおよびその二級又は三級アミン型誘導体の重合
体、ビニルアニリンおよびその二級又は三級アミ
ン型誘導体の重合体、アルキレンイミンおよびそ
の三級アミン型誘導体の重合体、ビニルアミンお
よびその二級又は三級アミン型誘導体の重合体、
さらにそれらの共重合体等が挙げられる。

また、ポリイオンコンプレツクス形成用の他方
の成分として用いる強酸性高分子電解質には従来
公知の種々のものが含まれ、一般には、被膜形成
に適した分子量、通常、千以上、好ましくは数万
以上の分子量を有する水溶性高分子が使用され
る。このような高分子電解質としては、一般に、
スルホン酸残基や、モノアルキル硫酸残基、ジア
ルキルリン酸残基などを有するものが使用され、
このようなものには、ビニル硫酸系重合体、スチ
レンスルホン酸系重合体、アルキルビニルリン酸
系重合体、硫酸セルロース等が挙げられる。

芯物質としては、酵素、ビタミン類等の物理
的、化学的、生化学的に安定性を欠く物質が好ま
しく適用されるが、それらのものに限定されるも
のではなく、医薬品や化学品も適用される。ま
た、本発明の場合、芯物質は水溶性のものである
必要はなく、細胞や、細胞内機関、生体組織、固
定化酵素等の微粒子（通常、粒径が数百μｍ程度
以下のもの）のような非水溶性のものも適用され
る。

本発明の方法を実施するには、先ず、非荷電型
の弱塩基性高分子電解質の有機溶媒溶液を油層
（Ｏ）とし、その油相中に分散された芯物質の水
溶液又は水分散液を第１水相（W₁）とするW₁／
Ｏ型の１次乳化液を形成する。この場合、有機溶
媒としては、水に対して非混和性で、好ましくは
低沸点のものが用いられ、このようなものとして
は、例えば、ジエチルエーテル、ジメチルエーテ
ル、酢酸エチル、ベンゼン、クロロホルム、シク
ロヘキサン、及びそれらの混合物が挙げられる。
有機溶媒中の弱塩基性高分子電解質の濃度は平均
分子量１万未満のものについては、通常、0.5重
量％以上、好ましくは１〜５重量％であり、平均
分子量１万以上、殊に10万以上の場合には、低濃
度でもよく、好ましくは0.1〜１重量％程度であ
る。芯物質の水性媒体中濃度は、通常0.01〜60重
量％、好ましくは0.1〜10重量％である。第１水
相と油相との比W₁／Ｏは、一般的には、容積比
で、１／100〜３／１、好ましくは１／５〜１／
１であるが、油相中の高分子濃度が１重量％程度
である時には、0.2／２〜１／２程度が好まし
い。本発明において、有機溶媒溶液は、芯物質の
水溶液又は水分散液を安定に乳化し得ることが必
要であり、一般には有機溶媒溶液には界面活性剤
が添加されるが、弱塩基性高分子電解質は界面活
性剤としての作用を示すことから、その添加は特
に必要とされないが、もちろん、従来一般に適用
されている界面活性剤を添加することもできる。

次に、前記のようにして得た１次乳化液を、水
性媒体からなる第２水相（W₂）に添加して、
（W₁／Ｏ）／W₂型の２次乳化液を得る。この場
合、W₂相は（W₁／Ｏ）型の１次乳化液を安定に
乳化し得るように、一般には、保護コロイド形成
用の親水性高分子の添加が有効であり、例えば、
ゼラチンやポリビニルアルコールを濃度0.1〜５
重量％の割合で添加する。本発明においては、こ
れら保護コロイド剤の添加は好ましいものではあ
るが、単核のカプセルを必要としない場合は、有
機溶媒中の弱塩基性高分子電解質の界面活性によ
り二次乳化液は比較的安定に維持されるので、保
護コロイド剤の添加は必ずしも必要でない。W₂
相と（W₁／Ｏ）相との比は、容積比で１：100〜
１／５好ましくは１：20〜１／10の割合である。
単核のカプセルを多く得るためには、W₁：Ｏ：
W₂の容積比は、１：0.5〜2.5：10〜40程度、好ま
しくは１：１〜２：15〜25程度にするのがよい。
本発明により得られるカプセルの殻皮の厚さは、
１次乳化液における油相中の高分子濃度及び水相
と油相との容積比W₁：Ｏによつて決定される
が、標準条件下では、１μｍをピークに分布す
る。また、このW₂相は、乳化に際し、弱塩基性
高分子電解質が荷電型になるのを抑制するよう
に、そのPHを高く、通常、７以上に保持する。

本発明においては、前記の２次乳化液から、油
相に含まれる有機溶媒をW₂相を介して、蒸発除
去するが、この場合、芯物質の変性等をきたさな
い範囲で高温加熱を採用して溶媒除去工程を短縮
することができる。グルコアミラーゼのように比
較的安定な酵素を芯物質として用い、２次乳化液
の組成を標準条件とした場合、有機溶媒としてベ
ンゼンを用いれば室温下約３時間で溶媒除去を終
了させることができ、酵素活性は80％程度に維持
することができる。水に対する溶解度がベンゼン
より大きい酢酸エチルを溶媒にすると、溶媒除去
時間を2.5時間程度に短縮させることができる
し、また、沸点の低いジエチルエーテルを用いる
と、２時間程度に短縮することができる。

本発明においては、前記溶媒除去の後、２次乳
化液の第２水性媒体相（W₂）のPHを低下させ、弱
塩基性高分子電解質を荷電型に変化させる。水性
媒体相のPHの低下は、水性媒体相に酸性物質、例
えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸や、
酢酸、有機スルホン酸等の有機酸を加えることに
よつて行うことができる。形成すべき具体的PH条
件は、具体的に用いる高分子電解質の種類による
が、いずれにしても、電解質を荷電型にするPH、
即ち、高分子電解質を解離させるPH範囲である。
そして、この荷電型に変化させた弱塩基性高分子
電解質は、１次乳化液の水相（W₁）及び／又は２
次乳化液の水相（W₂）に存在せしめた強酸性高分
子電解質との間でポリ−イオンコンプレツクスを
形成し、これにより、水不溶性のハイドロゲル膜
が形成される。

本発明において、強酸性高分子電解質の添加時
点はPH低下操作以前であれば、任意であり、例え
ば、１次乳化液の水相W₁や２次乳化液の水相W₂
にあらかじめ存在させておくことができる他、２
次乳化液形成後に、２次乳化液の水相W₂に添加
することができる。

本発明の方法では、前記から明らかなように、
物理的及び化学的に温和な条件が採用されること
から、芯物質を何ら損傷することなく効率よくマ
イクロカプセル化することができ、しかも得られ
たマイクロカプセルの殻皮は、高電荷密度の高分
子電解質同志の均一なイオンコンプレツクスから
形成されることから、安定かつ十分な強度を有す
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数平均分子量7000のポリ（クロロメチルスチレ
ン）（ｍ体とｐ体比が60／40混合物）とジメチル
アミンをベンゼン−ジオキサン混合物（混合比＝
１／１）中で反応させてポリ（Ｎ・Ｎ−ジメチル
アミノメチルスチレン）を得る。このものは、コ
ロイド滴定から、スチレンモノマー当りのアミノ
化率は96％以上で、水溶液中で全アミン残基の半
数がプロトン化されて荷電する時のPHは、8.5±
0.4であつた。この弱塩基性高分子電解質の１％
（Ｗ／Ｖ）ベンゼン溶液２容に、１％（Ｗ／Ｖ）
ヘモグロビンと500Uのグルコアミラーゼを含む
水溶液１容を加えて激しく撹拌し、一次乳化液と
した。次に、２％（Ｗ／Ｖ）ゼラチン水溶液20容
のPHを0.1Nのカセインソーダ水溶液で8.5に調整
した後、前記１次乳化液を加えて激しく撹拌して
２次乳化液を得た。この２次乳化液を撹拌を継続
し、２時間半後にベンゼン臭が微弱になつた時点
で、１％（Ｗ／Ｖ）のポリ（ビニル硫酸カリウ
ム）（重合度1600以上）水溶液２容を加えてから
0.1N塩酸を加えてPH５に調整した。約30分間撹
拌を行つてベンゼン臭が微弱になつた時点でカプ
セルを遠心分離し、蒸留水で洗浄した。カプセル
の約10倍量の蒸留水で３回洗浄すると、洗浄液に
酵素活性が認められなくなつたので、蒸留水に懸
濁して冷蔵庫中で保存した。カプセル調整時の懸
濁母液及び洗浄液中のヘモグロビンの吸光度から
算出した包括率は95％以上、カプセル化グルコア
ミラーゼの１％（Ｗ／Ｖ）マルトース溶液を基質
とした場合の見掛けの活性は約400U（80％）で
あつた。カプセルの粒度は、20μｍをピークに
100μｍから数μｍの間に分布した。

実施例２数平均分子量約12000のポリ（２−ビニルピリ
ジン）1.2％（Ｗ／Ｖ）ベンゼン溶液１容に、１
％（Ｗ／Ｖ）ヘモグロビンと１％（Ｗ／Ｖ）ポリ
（ビニル硫酸カリウム）とを含む水溶液0.8容を加
え、激しく撹拌して１次乳化液を得た。２％
（Ｗ／Ｖ）ゼラチン水溶液10容のPHを0.1カセイン
ソーダ水溶液で９にした後、前記１次乳化液を加
えて激しく撹拌し、２次乳化液を得た。室温で撹
拌を続け、ベンゼン臭が消滅したところで１％
（Ｗ／Ｖ）のポリ（ビニル硫酸カリウム）（重合度
1600以上）水溶液２容を加え、0.1N塩酸を加え
てPH７に調整したカプセルを遠心分離し、回収し
た。

Claims

【特許請求の範囲】

１芯物質を含む水性媒体からなる第１水相
（W₁）と、水性媒体からなる第２水相（W₂）との
間に、未荷電型の弱塩基性高分子電解質の有機溶
媒溶液からなる油相（Ｏ）を介在させた（W₁／
Ｏ）／W₂型の２次乳化液から、該有機溶媒を蒸
発除去させた後、第２水相（W₂）を形成する水性
媒体のPHを低下させて該未荷電型の弱塩基性高分
子電解質を荷電型に変化させると共に、該荷電型
の弱塩基性高分子電解質と第１水相及び／又は第
２水相に存在させた強酸性高分子電解質との間で
ポリ−イオンコンプレツクスを形成させることを
特徴とするポリ−イオンコンプレツクス層を殻皮
とするマイクロカプセルの製造方法。