JP6880614B2 - 非水溶性物の回収方法 - Google Patents
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Description
(1)非水溶性物を含有する水溶液に、刺激に応答して親水性と疎水性の相転移をする刺激応答性磁性微粒子を含有させ、刺激を与えて刺激応答性磁性微粒子を疎水性として非水溶性物と結合させ、非水溶性物と刺激応答性磁性微粒子との凝集物を生成させる工程
(2)工程(1)で生成させた凝集物を磁力により水溶液中から分離する工程
(3)工程(2)で分離した凝集物に工程(1)と反対の刺激を与えて刺激応答性磁性微粒子を親水性とし、非水溶性物を刺激応答性磁性微粒子からリリースする工程
[2]以下の工程(1’)〜(3’)を含む、水溶液中に存在する非水溶性物を回収する方法。
(1’)非水溶性物を含有する水溶液に、刺激に応答して親水性と疎水性の相転移をする刺激応答性ポリマーと磁性微粒子を含有させ、刺激を与えて刺激応答性ポリマーを疎水性として非水溶性物と結合させ、非水溶性物と刺激応答性ポリマーと磁性微粒子との凝集物を生成させる工程
(2’)工程(1’)で生成させた凝集物を磁力により水溶液中から分離する工程
(3’)工程(2’)で分離した凝集物に工程(1’)と反対の刺激を与えて刺激応答性ポリマーを親水性とし、非水溶性物を刺激応答性ポリマーと磁性微粒子からリリースする工程
[3]前記刺激応答性磁性微粒子が、温度変化、pH変化、光変化およびイオン強度変化から選ばれる少なくとも1つに応答して、親水性と疎水性との相転移を生じる高分子が表面修飾された磁性微粒子である、[1]に記載の方法。
[4]前記刺激応答性ポリマーが、温度変化、pH変化、光変化およびイオン強度変化から選ばれる少なくとも1つに応答して、親水性と疎水性との相転移を生じる高分子である[2]に記載の方法。
[5]前記親水性と疎水性との相転移を生じる高分子が下限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーまたは上限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーである[3]または[4]に記載の方法。
[6]前記下限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーがN−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−1−メチル−2−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−モルホリノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルピペリジン、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−(2,2−ジメトキシエチル)−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−1−メトキシメチルプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ジ(2−メトキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N−2−メトキシエチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−2−メトキシエチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−2−メトキシエチル−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(1,3−ジオキソラン−2−イル)メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−(1,3−ジオキソラン−2−イル)メチル(メタ)アクリルアミド、N−ピロリジノメチル(メタ)アクリルアミド、N−ピペリジノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート((メタ)アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル)、N−メチル−N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−メチル−N−エチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−2−モルホリノエチル(メタ)アクリレート、N−2−モルホリノエトキシエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミドおよび8−(メタ)アクリロイル−1,4−ジオキサ−8−アザスピロ[4,5]デカンからなる群から選ばれる少なくとも1種類の単重合体又は共重合体である、[5]に記載の方法。
[7]前記上限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーがアクリロイルグリシンアミド、メタクリロイルグリシンアミド、アクリロイルアスパラギンアミド、メタクリロイルアスパラギンアミド、アクリロイルグルタミンアミドおよびメタクリロイルグルタミンアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種類の単重合体又は共重合体である、[5]に記載の方法。
[8]前記非水溶性物が微生物である[1]〜[7]のいずれか1に記載の方法。
[9]前記微生物が、高度不飽和脂肪酸、天然色素、ビタミン、アミノ酸、ミネラル、アルコール類、水素、糖質、脂質、タンパク質、脂肪酸、有機酸および炭化水素から選ばれる少なくとも1の物質を生産する微細藻類である、[8]に記載の方法。
[10]前記微生物が炭化水素を生産する微細藻類であって、該微細藻類がオーランチオキトリウム、ボトリオコッカス・ブラウニー、シュードコリシスチス・エリプソイディアおよびシキゾリウムから選ばれる少なくとも1の藻類またはこれら藻類の変異株もしくは遺伝子組み換え株である、[9]に記載の方法。
[11]前記工程(3)または前記工程(3’)において、さらに超音波処理を行う、[1]〜[10]のいずれか1に記載の方法。
[12]刺激応答性磁性微粒子を含む、水溶液中に存在する非水溶性物を回収するためのキット。
[13]刺激応答性ポリマーと磁性微粒子を含む、水溶液中に存在する非水溶性物を回収するためのキット。
(1)非水溶性物を含有する水溶液に、刺激に応答して親水性と疎水性の相転移をする刺激応答性磁性微粒子を含有させ、刺激を与えて刺激応答性磁性微粒子を疎水性として非水溶性物と結合させ、非水溶性物と磁性微粒子との凝集物を生成させる工程
(2)工程(1)で生成させた凝集物を磁力により水溶液中から分離する工程
(3)工程(2)で分離した凝集物に工程(1)と反対の刺激を与えて刺激応答性磁性微粒子を親水性とし、非水溶性物を刺激応答性磁性微粒子からリリースする工程
(1’)非水溶性物を含有する水溶液に、刺激に応答して親水性と疎水性の相転移をする刺激応答性ポリマーと磁性微粒子を含有させ、刺激を与えて刺激応答性ポリマーを疎水性として非水溶性物と結合させ、非水溶性物と刺激応答性ポリマーと磁性微粒子との凝集物を生成させる工程
(2’)工程(1’)で生成させた凝集物を磁力により水溶液中から分離する工程
(3’)工程(2’)で分離した凝集物に工程(1’)と反対の刺激を与えて刺激応答性ポリマーを親水性とし、非水溶性物を刺激応答性ポリマーと磁性微粒子からリリースする工程
工程(1)は、非水溶性物を含有する水溶液に、刺激に応答して親水性と疎水性の相転移をする刺激応答性磁性微粒子を含有させ、刺激を与えて該刺激応答性磁性微粒子を疎水性とすることにより、非水溶性物と刺激応答性磁性微粒子とを疎水性相互作用により結合させて、非水溶性物と刺激応答性磁性微粒子との凝集物を生成させる工程である。
工程(2)は、工程(1)で生成させた凝集物を磁力により磁気分離する工程である。また、工程(2’)は、工程(1’)で生成させた凝集物を磁力により磁気分離する工程である。
工程(3)は、工程(2)で分離した凝集物に工程(1)と反対の刺激を与えて刺激応答性磁性微粒子を親水性とすることによる刺激応答性磁性微粒子の表面における力学的な変化を利用して非水溶性物を刺激応答性磁性微粒子からリリースする工程である。
試薬A:刺激応答性磁性微粒子の分散液、または刺激応答性ポリマーと磁性微粒子との分散液
試薬B:凝集促進剤溶液(一例として、1MのNa2SO4水溶液が挙げられる)
試薬C:希釈用バッファー(上記試薬A及びBの希釈、並びに非水溶性物を含有する水溶液の希釈に使用可能な緩衝液である。一例として、トリス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液等が挙げられる。)
試薬D:回収対象物質(非水溶性物)の標準品(一例として、精製した微細藻類が挙げられる。)。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)を固定化した磁性微粒子(粒径2.8μm、ダイナビーズ:M−270、ベリタス社製)を2.0ml(10mg/ml)添加し、液温が50℃のウォーターバス中で、2分間、回転数300rpmにて攪拌した。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)を固定化した磁性微粒子(粒径1.0μm、ダイナビーズ:MyOne、ベリタス社製)を2.0ml(10mg/ml)添加し、液温が50℃のウォーターバス中で、2分間、回転数300rpmにて攪拌した。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)の水溶液を0.3ml(濃度1.0質量%)、磁性微粒子(粒径4.0μm、森下弁柄工業社製:MTB−30)を0.022g添加し、液温が50℃のウォーターバス中で、2分間、回転数300rpmにて攪拌した。なお、PNIPAMはポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)の略号である。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)を固定化した磁性微粒子(粒径2.8μm、ダイナビーズ:M270、ベリタス社製)を2.0ml(10mg/ml)および、熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)を0.1ml(0.5mg/ml)添加し、液温が50℃のウォーターバス中で、2分間、回転数300rpmにて攪拌した。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)を固定化した磁性微粒子(粒径1.0μm、ダイナビーズ:MyOne、ベリタス社製)を2.0ml(10mg/ml)および、熱応答性ポリマー(PNIPAM、シグマ−アルドリッチ社製)を0.1ml(0.5mg/ml)添加し、液温が50℃のウォーターバス中で、2分間、回転数300rpmにて攪拌した。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと磁性微粒子(粒径2.8μm、ダイナビーズ:M−270、ベリタス社製)を2.0ml(10mg/ml)添加し、室温で2分間、回転数300rpmにて攪拌した。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと磁性微粒子(粒径1.0μm、ダイナビーズ:MyOne、ベリタス社製)を2.0ml(10mg/ml)添加し、室温で2分間攪拌した。
60mlのサンプル瓶にオーランチオキトリウム藻類培養液(濃度0.03質量%、pH:9.97、高砂熱学工業社より入手)を3.0mlと磁性微粒子(粒径4.0μm、森下弁柄工業社製:MTB−30)を0.022g添加し、液温が50℃のウォーターバス中で、2分間、回転数300rpmにて攪拌した。
Claims (10)
- (1’)非水溶性物を含有する水溶液に、刺激に応答して親水性と疎水性の相転移をする刺激応答性ポリマーと磁性微粒子とを別々に含有させ、刺激を与えて刺激応答性ポリマーを疎水性として非水溶性物と結合させ、非水溶性物と刺激応答性ポリマーと磁性微粒子との凝集物を生成させる工程と、
(2’)工程(1’)で生成させた凝集物を磁力により水溶液中から分離する工程と、
(3’)溶媒中で、工程(2’)で分離した凝集物に工程(1’)と反対の刺激を与えて刺激応答性ポリマーを親水性とし、非水溶性物を刺激応答性ポリマーと磁性微粒子からリリースする工程と、を有し、
前記工程(1’)において前記非水溶性物に対する特異的なリガンドまたは特異的な官能基を利用せず、凝集時の刺激応答性ポリマーの表面と前記非水溶性物の表面とを、疎水性相互作用により結合させる、水溶液中に存在する非水溶性物を回収する方法。 - 前記刺激応答性ポリマーが、温度変化、pH変化、光変化およびイオン強度変化から選ばれる少なくとも1つに応答して、親水性と疎水性との相転移を生じる高分子である請求項1に記載の方法。
- 前記親水性と疎水性との相転移を生じる高分子が下限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーまたは上限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーである請求項2に記載の方法。
- 前記下限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーがN−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−1−メチル−2−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−モルホリノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルピペリジン、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−(2,2−ジメトキシエチル)−N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−1−メトキシメチルプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ジ(2−メトキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N−2−メトキシエチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−2−メトキシエチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−2−メトキシエチル−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシエトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(1,3−ジオキソラン−2−イル)メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−(1,3−ジオキソラン−2−イル)メチル(メタ)アクリルアミド、N−ピロリジノメチル(メタ)アクリルアミド、N−ピペリジノメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート((メタ)アクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル)、N−メチル−N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−メチル−N−エチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−2−モルホリノエチル(メタ)アクリレート、N−2−モルホリノエトキシエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミドおよび8−(メタ)アクリロイル−1,4−ジオキサ−8−アザスピロ[4,5]デカンからなる群から選ばれる少なくとも1種類の単重合体又は共重合体である、請求項3に記載の方法。
- 前記上限臨界共溶温度を有する温度応答性ポリマーがアクリロイルグリシンアミド、メタクリロイルグリシンアミド、アクリロイルアスパラギンアミド、メタクリロイルアスパラギンアミド、アクリロイルグルタミンアミド及びメタクリロイルグルタミンアミドからなる群から選ばれる少なくとも1種類の単重合体又は共重合体である、請求項3に記載の方法。
- 前記非水溶性物が微生物である請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記微生物が、高度不飽和脂肪酸、天然色素、ビタミン、アミノ酸、ミネラル、アルコール類、水素、糖質、脂質、タンパク質、脂肪酸、有機酸および炭化水素から選ばれる少なくとも1の物質を生産する微細藻類である、請求項6に記載の方法。
- 前記微生物が炭化水素を生産する微細藻類であって、該微細藻類がオーランチオキトリウム、ボトリオコッカス・ブラウニー、シュードコリシスチス・エリプソイディアおよびシキゾリウムから選ばれる少なくとも1の藻類またはこれら藻類の変異株もしくは遺伝子組み換え株である、請求項7に記載の方法。
- 前記工程(3’)において、さらに超音波処理を行う、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 刺激応答性ポリマーと磁性微粒子を含む、水溶液中に存在する非水溶性物を回収するためのキットであって、
前記刺激応答性ポリマーは、前記非水溶性物に対する特異的なリガンドまたは特異的な官能基を含まず、前記刺激応答性ポリマーの表面と前記非水溶性物の表面とを、疎水性相互作用により結合させ得る、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法を実施するための、キット。
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