JP2014512824A - 脱水菌糸体からなる部材の作製方法及びそれによって作製される製品 - Google Patents

Abstract

菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する、生きた水和菌糸体複合材料を、栄養材料で処理して、菌糸体組織の成長を促進し、その後、５０重量％未満の水分含有量まで脱水して、菌糸体組織のさらなる成長を非活性化し、その後、ペレットの形態で保存する。保存したものは、その後再水和し、パネルに成型又はキャスティングすることができ、これは、立方体又はレンガに分離可能であり、これらを積み重ね、再水和することで組立て部品を作製することができる。

Description

本出願は、２０１１年４月２５日出願の特許仮出願第６１／５１７，７４９号の利益を主張する。

本発明は、脱水菌糸体からなる部材の作製方法及びそれによって作製される製品に関する。

公開された米国特許出願第２００８／０１４５５７７号で知られるように、予め選択された真菌をばらばらの粒子と共に含む接種材料と、この真菌により消化可能な栄養材料とを混合することにより複合材料を形成するのに、真菌を使用することができる。また、米国特許第８，００１，７１９号において、真菌の原基を型に封入し成長させて、低密度のキチン質材料の形態で真菌組織の塊を得ることが公知となっている。

本発明の目的は、脱水菌糸体からなる部材を生産するための、改良された方法を提供することである。

本発明の別の目的は、そのまま、又は成型された部材を作製するために使用できる脱水菌糸体ペレットを生産することである。

簡潔に言うと、本発明は、再水和し、多数のさまざまな形態、例えば、レンガ状部材、ブロック状部材、ペレット状部材などに迅速に再形成でき、部材の接着が、真菌生物の蘇生を介して部材を一体にすることで達成される、脱水菌糸体の生産方法を提供する。

一実施形態において、本発明は、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する、生きた水和菌糸体複合材料を作出するステップと、この菌糸体複合材料に、栄養材料を菌糸体組織の成長を促進するような量で加えるステップと、その後、この菌糸体複合材料を５０重量％未満の水分含有量まで脱水して、菌糸体組織のさらなる成長を非活性化するステップと、その後、この脱水菌糸体複合材料を、華氏−５０度から華氏＋２００度の範囲の温度で保存するステップとを含む、脱水菌糸体部材の作製方法を提供する。

この脱水菌糸体複合材料は、保存のために、複数のばらばらの粒子又はコーティングされた繊維に加工することができる。

この保存された脱水菌糸体複合材料は、その後保存場所から取り出し、複数のばらばらの粒子に、水分を、粒子を再水和し粒子の外側で菌糸体を再活性化して隣接する粒子へ成長するのに十分な量加えることにより、さらに加工することができる。

その後、再水和された粒子は、少なくとも１つのペレットに成型でき、又は粒子の間及び周囲で菌糸体の結合を有する、少なくとも１つの凝集塊(aggregated mass)に成型することができ、又は菌糸体が複数の粒子を結合して１つの凝集塊(coherent mass)とするために十分な時間再インキュベートすることができる。

その後、密着した塊を、０から３０％の水分含有量まで、華氏１５０度を超える温度で、菌糸体を恒久的に非活性化するために十分な時間脱水する。

本方法によれば、脱水されたブロック状部材及びレンガ状部材を形成することができ、これらは粉砕したり、切断したり、又は新しい形状に変形させることができる。これらの形状は、再水和させた時に新鮮な外皮を形成し、接触させて配置すると互いに自己接着する。

例えば、再水和粒子から、まず１又は複数のパネルを作製し、個々のパネルをその後複数のブロック（又は立方体）に分離することができる。その後、ブロックに、ブロックを再水和し、ブロックの外側の菌糸体を再活性化して隣接するブロックへと成長させるのに十分な量の水分を加えて、ブロックを結合して１つの組立て部品を形成する。その後、このように組立てた複数の部品を直接互いに接触させて配置して、これら部品の外表面の菌糸体がこれら部品を１つに結合することができる。

本発明のこれら及び他の目的及び利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明から明らかになるものと思われる。

図1は、本発明により菌糸体ペレットを作製する方法における初期ステップを例示する図である。 図２は、図１の方法におけるさらなるステップを例示する図である。 図３は、本発明により形成された板部材の透視図である。 図４は、本発明により有用な製品を形成するための複数の板部材の分解図である。 図５は、図４の構造に追加の板部材を加えた分解図である。 図６は、集合体を水和する前の有用な製品を形成するための板部材の集合体の透視図である。 図７は、図６の集合体から作製された最終製品の透視図である。

図１を参照すると、最初のステップ１により生きた菌糸体複合材料を作製する。これは、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、或いは菌糸体、粒子及び繊維の全ての組み合わせであってよい。一般に、２００７年１２月１２日に出願の第１２／００１，５５６号に記載のように、栄養材料が菌糸体及び繊維と共に含められ、菌糸体組織の成長を促進する。

ステップ２により、ステップ１の生きた複合材料を、華氏１４０度未満の温度において、出発水分含有量を１００％とした場合に終了水分含有量が５０％未満となるまで脱水する。ステップ３では、この脱水菌糸体複合材料はこの時点で不活性であり、菌糸体繊維を成長させず、かさ、原基又は他の組織を生産することはできない。

ステップ４により、この脱水菌糸体複合材料は保存され、温度範囲華氏−５０度から華氏２００度の範囲の温度において無期限に保存される。水分含有量が低いほど、高い保存温度範囲が可能である。

ステップ５により、ステップ４の脱水菌糸体複合材料は、機械的加工段階において複数の粒子又は繊維へと機械的に加工される。追加の添加物、例えば栄養素、成長促進化合物、結合剤、追加の粒子、追加の繊維又は他の材料を、この段階で加えることができる。

ステップ６により、得られた粒子及び／又は繊維の形状及びサイズを変更して、異なる密度及び自己接着特性をもたらすことができる。繊維の場合、繊維は菌糸体でコーティングされたものとなる。

図２を参照すると、ステップ７によれば、ステップ５の脱水菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維は、ステップ７において、例えば５０から６０００立方フィートの体積のバルクで保存されるか、或いは貨物輸送、スーパーサック（ｓｕｐｅｒ−ｓａｃｋ）、トラクタートレーラー又は１から５立方フィートの小型ＤＩＹパッケージ（例えば１から１０ガロンの容器）を含む、運搬のためのさまざまな容器又は輸送容器にパックされる。

また、ステップ５の脱水菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維は、他の適用、例えばスプレー適用又はキャビティに吹き付けることにより、及び／又は隙間充填材料として、及び侵食防護床（erosion control beds）において使用することができる。

保存及び／又は輸送後、例えば使用の時点で、ステップ７の脱水菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維は、ステップ８により再水和され水分の添加を介して成長可能となる。水分は、粒子が１００％水分に戻るように加えてもよく、又は粒子の外側の菌糸体を再活性化し、隣接する粒子へと成長可能となるのに過不足なく水分を加えることができる（多くの場合、出発体積の１０％未満である）。

ステップ８において、脱水菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維は、凝集ホッパー（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｈｏｐｐｅｒ）供給され、このホッパーに加えられた水とともに、例えば噴霧により充填キャスター（ｆｉｌｌｅｒ ｃａｓｔｅｒ）に供給される。再水和菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維は、その後キャビティ又は型に供給されて、例えばペレットなどの部材に成型される。

同様の手法において、小型ＤＩＹパッケージに梱包された脱水菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維は、変更を加えたステップ９において、エンドユーザーにより任意の適切な手法で再水和が可能であり、その後キャビティ又は型に配置されて凝集塊を形成するか、或いは自由な形状として、又は粒子及び／又は繊維の間の隙間を充填するために加えられる接着剤として使用される。

ステップ１０によれば、ステップ９からの部材を、１から２００時間の期間ツール中で再インキュベーション段階に供するか、又はキャスティングする。

例えば、ステップ９でキャビティ又は型から成型されたペレットは、ツールのキャビティ形状で形成され、菌糸体が成長して、ペレット間の隙間を充填することができる。代替的には、ペレットは、ある形状に形成され、菌糸体が成長してペレット間を結合することができる。

同様の手法において、小型ＤＩＹパッケージに梱包された、脱水菌糸体複合材料の粒子及び／又は繊維から形成されたペレット又は部材は、再インキュベーション段階において一緒にインキュベートして成長させることが可能であり、又は自由な支持形態に成型することができる。添加物は、初期接着を促進するために適用可能であり、又は段階５において加えることも可能である。

ステップ１１により、再インキュベーション段階で成長させた形態を、再度、乾燥段階において、水分含有量が０から３０％となるまで、華氏１５０度を超える温度において脱水し、菌糸体を恒久的に不活性にする。

その後、得られた脱水形状を、使用に適切な完成部品として、ステップ１２によって供給する。

代替的には、ステップ５ａにより、ステップ４の脱水菌糸体複合材料を、組立て段階においてパネルに組立て、この脱水パネルを、例えばＣＮＣ、ウォータージェット、レーザーカット、手作業での切断などにより切断したり、或いは組立ててバルク形状、例えばブロック状又はレンガ状に変形してもよい。

その後、ステップ８ａによれば、菌糸体複合材料を組立てたブロックを、再インキュベーション段階に供し、当該ブロックを再水和し、新鮮な菌糸体を、切断された接合部の周囲に成長させる。上述したように、再インキュベーションは１から２００時間行い、それによって部品を再水和し、新しい表皮を成長させるか、又は複数の部分品が含まれる場合、再結合させる。

加えて、複数の組立て部分品を、直接接触するように配置し、成長による部分品間の接着を促進することができる。

ブロック全体を水和させても、又は外表面を水和させてもよく、両方とも外部菌糸体の成長を促進するものである。水和ブロックはその後、ステップ１１において乾燥され、ステップ１２のように、完成製品として供給される。

図３を参照すると、上記の方法によって生産された完成部品１４は、脱水ブロック１４（これ以降「マイコブロック（ｍｙｃｏｂｌｏｃｋ）」とする）の形態であってよい。このようなマイコブロック１４は、ドリルで穴をあけ、所定の場所でブロックを通って伸長する穴１５を形成することができ、又は切断若しくは機械加工して、所定の場所に凹部１６を形成することができる。

図４を参照すると、有用な製品を形成するために、複数のマイコブロック１４、例えば６個を、穴１５を一直線上にして積み重ね、接合部材（dowels）１７を位置合わせした穴１５に通し、マイコブロック１４を１つに保持する。加えて、長さの短い追加のマイコボード（ｍｙｃｏｂｏａｒｄ）１４’を２つ一組で一緒に配置し、積み重ねたマイコボード１４の凹部１６に挿入する。例示のように、個々の短いマイコボード１４”は、積み重ねたマイコボード１４に組み込まれる末端の反対側の末端に穴１５を有する。

図５を参酌すると、さらなるステップにおいて、それぞれが１対の穴１５を有する、マイコボード１４’よりさらに短い追加のマイコボード１４”を、２つ一組で一緒に配置し、積み重ねたマイコボード１４から伸長したマイコボード１４’の自由末端の間に挿入する。加えて、接合部材１８を、マイコボード１４”の穴１５に挿入し、それらをマイコボード１４’の自由な末端に保持し、集合体を完成させる。

図６を参照すると、マイコボード１４、１４’、１４”の集合体１９はその後再水和に供されて、水が集合体に加えられ、真菌を蘇生させて、マイコボードを結合して密着した単一構造にする。

図７を参酌すると、再水和された集合体１９は、自己支持性の有用な製品２０を形成するために十分な時間、例えば３から５日インキュベートされ、その後、例えば日光で乾燥され、真菌を不活性化することが可能である。

上記の方法を、成長菌複合材料の作製、材料の乾燥、均一粒子を作製するための加工及びその後の新しい均一固体を作製するための材料の蘇生と要約できる。

以下は、本方法の一実施形態のより詳細な説明を示す。

組織培養物の生産
固体の穀粒担体を、接種用の主要な培養物質として使用した。穀粒菌糸（ｇｒａｉｎ ｓｐａｗｎ）を成長させ、１週間単位で５ガロンの穀粒菌糸をバッチで調製した。各ガロンの穀粒菌糸は、８００ｇのきび(yellow millet)、６００ｍＬの脱イオン水及び１０ｇの石膏を含んでいた。穀粒菌糸のバッグを、オートクレーブにおいて華氏２４０度及び１５ｐｓｉで１時間滅菌し、その後、ＨＥＰＡフィルター付きラミナーフローフードにおいて室温に冷却させた。

穀粒のバッグに、その後菌糸体培養物（１００ｍｍのペトリ皿培養物の１０分の１／バッグ）を接種し、周囲実験室条件においてインキュベートし、５から７日で完全なコロニー形成を達成した。

粒子生成のための最適な方法の決定
この課題の最初の処理では、２０Ｌの各培養基、繊維化された綿繰り廃材及びエンバク外皮を使用し、これらはオートクレーブを使用して滅菌し、その後穀粒菌糸を接種した。

このバッグに、ＨＥＰＡフィルター付きラミナーフローフードにおいて、２０％［ｍ：ｍ］の割合で接種し、その後コロニー形成が完了するまでインキュベートした。

コロニー形成が達成されたら、該材料を、ラミナーフローフードにおいて周囲条件で４日間にわたって乾燥させた。該材料を別々のバッグに詰め、ラベルを付け、ＵＳＤＡ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎ Ｌｕｂｂｏｃｋ、ＴＸに、機械加工のために送った。加工設備は、ハンマーミル（０．２５”及び１”の篩サイズ）、回転式せん断カッター（らせんカッターを有する二重軸）、篩分類カッター（ホッパーの端にナイフエッジを有する単軸）及びＴｉｔａｎのせん断機（シャフトに搭載された、内側に回転するカッターを有する二重軸）を含んでいた。

最初の処理の結果から、ハンマーミルで加工された脱水ブロックが、アガロース培地（ＭＥＡ）上でインキュベートした場合、菌糸体の蘇生が最も優れ、残留汚染が最も少ないことが見出された。しかし、これらのブロックは、非定形因子のため水分含有量が均一ではなかったので、研究のこの部分はそれとして同じ方法及び設備を使用して繰り返した。

粒子の水分含有量及び生存能力
水分含有量の決定において、１５Ｌの各培養基型をオートクレーブで滅菌し、その後オオマンネンタケ（Ｇａｎｏｄｅｒｍａ ｒｅｓｉｎａｃｅｕｍ）の穀粒菌糸を接種した。接種された培養基を、均等の質量で１８ツール／培養基（１２”×５”×１”）に分けた。合計３６の複製物全てを、７日後にコロニー形成が完了するまでインキュベートした。

１８の各セットを、３種の乾燥温度（すなわち、２４℃、５３℃及び８２℃）とする、６ずつの３セットに分けた。室温において乾燥させた材料を、ＨＥＰＡフィルター付きラミナーフローフード（強制対流）に配置し、一方他の２セットは、ＨＥＰＡフィルターを通した空気で積極的に加圧された、プログラムされたＤｅｓｐａｔｃｈ Ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ Ｄｒｙｅｒにおいて乾燥させた。

その後、６ずつの各セットについて、導電率計を使用して、２つの複製物がそれぞれ、１０重量％、３０重量％及び５０重量％の水分含有量に達するまで、時間単位で水分含有量を測定した。

乾燥サイクルが完了したら、１８セットをそれぞれ、均等の質量で６つの個別の保存バッグに分けた。これらバッグは、６ヶ月の蘇生研究を表すものである。脱水粒子をその後、カビ及び細菌に対してそれぞれ選択性であるＰＤＡ及びＴＳＡに置いた。繊維化された綿のいが状粒子（cotton burr particles）に関して、細菌の汚染が全くないことも含めて最も少ない汚染が、８２℃において乾燥したセットにおいて観察され、最も優れた回復が、周囲温度において乾燥させた材料に見出された。エンバクの外皮のセットは、繊維化された綿のいが状のものと比較して全体にわたって汚染が少なく、成長が優れていた。最も良い乾燥レベルは、初期は水分３０％で、乾燥温度約５３℃であると思われる。

粒子の生存能力研究により、脱水温度、保存水分含有量及び培養基に基づき、乾燥させた粒子の最適な保存時間の決定が探求された。２種の最初のセットは滅菌培養基と植物精油により消毒された培養基に分けた。この２つのセットを、６ヶ月の期間にわたって分析し、バイナリ成長分析の実施、汚染の観察及び接種点から５日間のインキュベーション後にわたる径成長を測定した。滅菌セットは全６ヶ月で完了し、植物精油セットは、最初の５ヶ月で完了した。

保存のための最適な水分含有量及び乾燥温度は、植物精油エマルジョンにより消毒された繊維化いが状培養基を除いて、全てのセットで１０％、５３℃である。５０％水分のセットは、主に細菌及びカビなどの微生物の汚染があり、したがって、長期保存に使用するべきではない。植物精油により消毒された材料は、このセットのより多くが蘇生を示したので、保存のためのより良い範囲の脱水温度及び水分含有量を有する。

したがって、本発明は、そのまま、又はその後さまざまな形状の部品の組立ててで使用できる脱水菌糸体部材を作製する、比較的単純で経済的な方法を提供する。

再水和できる本発明の脱水ブロックは、再水和が不可能な本発明の脱水ブロックと区別される。再水和できるブロックは、３０％未満の水分含有量を有し、水分の添加により成長の再活性化が可能な非活性化状態にある菌糸体をその中に有することを特徴とする。これに対して、再水和不可能な本発明の脱水ブロックは、成長の再活性化が不可能である恒久的非活性化状態にある菌糸体を有することを特徴とする。

Claims (19)

1. 菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する、生きた水和菌糸体複合材料を作出するステップと、
   該菌糸体複合材料に、栄養材料を、菌糸体組織の成長を促進するような量で加えるステップと、
   その後、該菌糸体複合材料を５０重量％未満の水分含有量まで脱水して、菌糸体組織のさらなる成長を非活性化するステップと、
   その後、該脱水菌糸体複合材料を、華氏−５０度から華氏＋２００度の範囲の温度で保存するステップと
   を含む、脱水菌糸体部材の作製方法。
2. 前記脱水菌糸体複合材料を複数の個別粒子に加工するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 栄養素、成長強化化合物、結合剤、追加の粒子及び追加の繊維からなる群から選択される添加物を、前記複数の個別粒子に加えるステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記複数の個別粒子に、水分を、該個別粒子を再水和し、該個別粒子の外側の菌糸体を、隣接する個別粒子へ成長させるのに十分量で加えるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記水分を、前記複数の個別粒子に水のスプレーの形態で加える、請求項４に記載の方法。
6. 前記再水和された個別粒子を、少なくとも１つのペレットに成型するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記再水和された個別粒子を、菌糸体が該粒子の間及び周囲で結合している、少なくとも１つの粒子凝集塊に成型するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
8. 前記再水和された個別粒子を、菌糸体が該粒子を一体に結合して、凝集塊とするために十分な時間再インキュベートする、請求項４に記載の方法。
9. 前記時間が１から２００時間である、請求項８に記載の方法。
10. その後、前記塊を、華氏１５０度を超える温度で、該菌糸体を恒久的に非活性化するために十分な時間脱水して０から３０％の水分含有量とするステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記複数の個別粒子を少なくとも１つのパネルに組立てるステップ、及びその後該パネルの少なくとも１つを複数のブロックに分離するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
12. 前記複数のブロックに、該ブロックを再水和し、該ブロックの外側の菌糸体を再活性化して該複数のブロックの隣接するブロックへと成長させるために十分量の水分を加えて、前記ブロックを一体に結合して組立て部品を形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 複数の前記組立て部品を、互いに直接接触させて配置し、前記部品の外表面の菌糸体が前記部品を一体に結合する、請求項１２に記載の方法。
14. 複数のブロックを含み、個々の該ブロックが、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する菌糸体複合材料で作製され、個々の該ブロックが隣接するブロックと結合されて、密着した単一構造を形成する、組立て部品。
15. 複数のブロックを含み、個々の該ブロックが、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する菌糸体複合材料で作製された立方体形状であり、個々の該ブロックが隣接するブロックと結合されて、密着した単一構造を形成する、組立て部品。
16. 前記密着した単一構造が三次元Ｈ型である、請求項１５に記載の組立て部品。
17. 所定の形状を有し、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する菌糸体複合材料で作製される脱水ブロックであって、３０％未満の水分含有量を有し、水分の添加により成長の再活性化が可能な非活性化状態にある該菌糸体をその中に有することを特徴とする、脱水ブロック。
18. 組立て部品を形成するためのブロックであって、所定の形状を有し、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する菌糸体複合材料で作製され、位置合せ部材を受けるための、複数の貫通孔を有するブロック。
19. 組立て部品を形成するためのブロックであって、所定の立方体形状を有し、菌糸体及び繊維、菌糸体及び粒子、並びに菌糸体、粒子及び繊維の組み合わせのうちの少なくとも１つを含有する菌糸体複合材料で作製されるブロック。