JPH05336970A - ガラス質バイオ担体とその製法 - Google Patents
ガラス質バイオ担体とその製法Info
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- JPH05336970A JPH05336970A JP17760792A JP17760792A JPH05336970A JP H05336970 A JPH05336970 A JP H05336970A JP 17760792 A JP17760792 A JP 17760792A JP 17760792 A JP17760792 A JP 17760792A JP H05336970 A JPH05336970 A JP H05336970A
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- JP
- Japan
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- pores
- biocarrier
- pore size
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- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 活性持続時間の長いガラス質バイオ担体とそ
の製法の提供 【構成】 少なくとも１重量％以上の多孔質ガラスを含
み、該多孔質ガラスの孔径分布が２つ以上のピークを有
することを特徴とするガラス質バイオ担体。 【効果】 孔径分布が異なる２以上のピークを有する細
孔が設けられているので、複合した細菌類や細菌類の繁
殖に対しても固定化能力が優れており、従来のガラス質
担体に比べて活性持続時間が格段に長い。固定する菌の
種類に応じた孔径分布の細孔を有する担体を選択できる
ので、最適な条件下で菌を固定化することができる。
の製法の提供 【構成】 少なくとも１重量％以上の多孔質ガラスを含
み、該多孔質ガラスの孔径分布が２つ以上のピークを有
することを特徴とするガラス質バイオ担体。 【効果】 孔径分布が異なる２以上のピークを有する細
孔が設けられているので、複合した細菌類や細菌類の繁
殖に対しても固定化能力が優れており、従来のガラス質
担体に比べて活性持続時間が格段に長い。固定する菌の
種類に応じた孔径分布の細孔を有する担体を選択できる
ので、最適な条件下で菌を固定化することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、細菌や酵母菌などの微
生物の繁殖、固定に用いるバイオ担体（微生物用担体）
とその製造方法に関する。
生物の繁殖、固定に用いるバイオ担体（微生物用担体）
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】従来のガラス質バイオ担体とし
ては、ガラス粉末にバインダーを加えて一定の粒径に造
粒したものが主に用いられている。ところが、上記バイ
オ担体の細孔は、バインダーによって結合されたガラス
粉末相互の隙間によって形成されており、その孔径は概
ね１０〜１００μm である。このため、担体の表面積は
概して小さく、細菌を担持させたときに、担体の細菌数
が限られるため活性持続時間が短い欠点を有している。
また、細孔の孔径分布のピークが単一であるため、複合
した菌や菌の繁殖が進むとこれらが細孔に入り難く固定
が困難になるものが多い。
ては、ガラス粉末にバインダーを加えて一定の粒径に造
粒したものが主に用いられている。ところが、上記バイ
オ担体の細孔は、バインダーによって結合されたガラス
粉末相互の隙間によって形成されており、その孔径は概
ね１０〜１００μm である。このため、担体の表面積は
概して小さく、細菌を担持させたときに、担体の細菌数
が限られるため活性持続時間が短い欠点を有している。
また、細孔の孔径分布のピークが単一であるため、複合
した菌や菌の繁殖が進むとこれらが細孔に入り難く固定
が困難になるものが多い。
【０００３】本発明は従来の上記問題を解決したガラス
質担体を提供することを目的とし、孔径分布の異なる少
なくとも２種類の細孔を担体に設けることにより、細菌
や酵母が、その大きさに適合した細孔や、或いは生育環
境の変化に応じた他の細孔に生育できるようにして、上
記目的を達成したものである。
質担体を提供することを目的とし、孔径分布の異なる少
なくとも２種類の細孔を担体に設けることにより、細菌
や酵母が、その大きさに適合した細孔や、或いは生育環
境の変化に応じた他の細孔に生育できるようにして、上
記目的を達成したものである。
【０００４】
【課題の解決手段：発明の構成】本発明によれば、(a)
少なくとも１重量％以上の多孔質ガラスを含み、該多孔
質ガラスの孔径分布が２つ以上のピークを有することを
特徴とするガラス質バイオ担体が提供される。また本発
明によれば、上記ガラス質担体の好適な態様として、
(b) 上記多孔質ガラスが３０μm 未満の範囲に孔径分布
のピークを有する微細孔と、３０μm 以上の範囲に孔径
分布のピークを有する細孔とを有することを特徴とする
上記バイオ担体、(c) 上記微細孔および細孔は網目状に
互いに連通し、かつ上記細孔は外部に開いた開口を有す
ることを特徴とする上記バイオ担体、(d) 上記微細孔の
孔径が０．０１μm 〜２０μm の間に孔径分布のピーク
を有し、上記細孔の孔径が５０μm 〜８０μm の間に孔
径分布のピークを有する上記バイオ担体が夫々提供され
る。更に、本発明によれば、(e) ガラス材を分相、リー
チングおよび脱ゲル工程を経て多孔質化した後に粉砕
し、この粉体にバインダーを添加して造粒した後に焼成
し、上記バインダーを除去することを特徴とする上記ガ
ラス質バイオ担体の製造方法が提供され、その好適な態
様として、(f) ガラス材を粉砕し、この粉体にバインダ
ーを添加して造粒した後に焼成し、この焼成体を５００
℃以上の温度で分相した後にリーチングして脱ゲルする
上記製造方法が提供される。
少なくとも１重量％以上の多孔質ガラスを含み、該多孔
質ガラスの孔径分布が２つ以上のピークを有することを
特徴とするガラス質バイオ担体が提供される。また本発
明によれば、上記ガラス質担体の好適な態様として、
(b) 上記多孔質ガラスが３０μm 未満の範囲に孔径分布
のピークを有する微細孔と、３０μm 以上の範囲に孔径
分布のピークを有する細孔とを有することを特徴とする
上記バイオ担体、(c) 上記微細孔および細孔は網目状に
互いに連通し、かつ上記細孔は外部に開いた開口を有す
ることを特徴とする上記バイオ担体、(d) 上記微細孔の
孔径が０．０１μm 〜２０μm の間に孔径分布のピーク
を有し、上記細孔の孔径が５０μm 〜８０μm の間に孔
径分布のピークを有する上記バイオ担体が夫々提供され
る。更に、本発明によれば、(e) ガラス材を分相、リー
チングおよび脱ゲル工程を経て多孔質化した後に粉砕
し、この粉体にバインダーを添加して造粒した後に焼成
し、上記バインダーを除去することを特徴とする上記ガ
ラス質バイオ担体の製造方法が提供され、その好適な態
様として、(f) ガラス材を粉砕し、この粉体にバインダ
ーを添加して造粒した後に焼成し、この焼成体を５００
℃以上の温度で分相した後にリーチングして脱ゲルする
上記製造方法が提供される。
【０００５】本発明のガラス質バイオ担体は、少なくと
も１重量％以上の多孔質ガラスを含む。担体に含まれる
多孔質ガラスの割合が１重量％未満であると、担体の表
面積が小さくなり、微生物用担体に適さない。上記バイ
オ担体を形成するガラス材の組成は、多孔質ガラスとな
り得る組成であればよく、特に限定されない。上記多孔
質ガラス体は、ほぼ球状の直径約１〜３mmに造粒したも
のが好適に用いられる。該ガラス体の表面はコラーゲ
ン、アミノ基含有シランカップリング剤などを用いて被
覆処理されてバイオ担体となる。
も１重量％以上の多孔質ガラスを含む。担体に含まれる
多孔質ガラスの割合が１重量％未満であると、担体の表
面積が小さくなり、微生物用担体に適さない。上記バイ
オ担体を形成するガラス材の組成は、多孔質ガラスとな
り得る組成であればよく、特に限定されない。上記多孔
質ガラス体は、ほぼ球状の直径約１〜３mmに造粒したも
のが好適に用いられる。該ガラス体の表面はコラーゲ
ン、アミノ基含有シランカップリング剤などを用いて被
覆処理されてバイオ担体となる。
【０００６】上記多孔質ガラスには、その孔径分布が２
つ以上の異なった範囲でピークを有する少なくとも２種
類の孔径の細孔が設けられている。これらの細孔は何れ
のピークを有するものも網目状に互いに連通しており、
孔径の大きな細孔は多孔質ガラス体の表面に開口を有す
る。
つ以上の異なった範囲でピークを有する少なくとも２種
類の孔径の細孔が設けられている。これらの細孔は何れ
のピークを有するものも網目状に互いに連通しており、
孔径の大きな細孔は多孔質ガラス体の表面に開口を有す
る。
【０００７】孔径分布の範囲およびピークの位置は固定
する微細物の種類や使用環境に応じて適宜定められる。
通常、３０μm 未満の範囲に孔径分布のピークを有する
微細孔と、３０μm 以上の範囲に孔径分布のピークを有
する細孔とを設ければ、比較的多種類の細菌類について
汎用性がある。一例として、上記微細孔の孔径が０．０
１μm 〜２０μm の間に孔径分布のピークを有し、上記
細孔の孔径が５０μm 〜８０μm の間に孔径分布のピー
クを有するものは、バイオリアクター用酵母類、例え
ば、サチヤロマイセスＳＰ．（Saccharomyces sp. ）、
リパーゼ（lipase）、エスチエリチア・コリ（Escheric
hia Coli）、ストプトマイセスリモサス（Streptomyces
−−）などの細菌類について、酵素を取り込み難い環
境等で使用する場合に好適である。
する微細物の種類や使用環境に応じて適宜定められる。
通常、３０μm 未満の範囲に孔径分布のピークを有する
微細孔と、３０μm 以上の範囲に孔径分布のピークを有
する細孔とを設ければ、比較的多種類の細菌類について
汎用性がある。一例として、上記微細孔の孔径が０．０
１μm 〜２０μm の間に孔径分布のピークを有し、上記
細孔の孔径が５０μm 〜８０μm の間に孔径分布のピー
クを有するものは、バイオリアクター用酵母類、例え
ば、サチヤロマイセスＳＰ．（Saccharomyces sp. ）、
リパーゼ（lipase）、エスチエリチア・コリ（Escheric
hia Coli）、ストプトマイセスリモサス（Streptomyces
−−）などの細菌類について、酵素を取り込み難い環
境等で使用する場合に好適である。
【０００８】次に、上記担体の製造方法を説明すると、
多孔質ガラス素材を、常法に従い、分相、リーチング、
脱ゲルの各工程を経て多孔質化した後に、一定の粒度に
粉砕する。この粉体にバインダーを加え、水を散布しな
がら一定方向に流動させてほぼ球状に造粒する。その
後、この造粒体を再焼成した後に、酸または水で洗浄し
てバインダーを除去し乾燥させることにより上記ガラス
質バイオ担体を得る。
多孔質ガラス素材を、常法に従い、分相、リーチング、
脱ゲルの各工程を経て多孔質化した後に、一定の粒度に
粉砕する。この粉体にバインダーを加え、水を散布しな
がら一定方向に流動させてほぼ球状に造粒する。その
後、この造粒体を再焼成した後に、酸または水で洗浄し
てバインダーを除去し乾燥させることにより上記ガラス
質バイオ担体を得る。
【０００９】具体的には、例えば、重量比(%) で、Ｓｉ
Ｏ2 ：50.0〜62.5、Ａｌ2 Ｏ3 :2.5〜9.0 、Ｂ2 Ｏ3 ：
21.0〜27.3、Ｎａ2 Ｏ:5.0〜7.7 、ＣａＯ:0〜9.5 、Ｍ
ｇＯ:0〜3.5 の組成からなるガラス材を高温加熱して分
相し、冷却後、加熱した１規定濃度の塩酸水溶液に一定
時間浸漬して可溶性成分を溶出させ、更に、苛性ソーダ
に漬けて細孔内に残留するゲルを除去し、多孔質化した
後に乾燥する。引き続き、このガラス材をボールミルな
どで粉砕し一定粒度に篩分けする。なお、前述のように
多孔質化した後に粉砕する方法に代えて、ガラス材を予
め一定粒度に粉砕した後に多孔質化してもよい。
Ｏ2 ：50.0〜62.5、Ａｌ2 Ｏ3 :2.5〜9.0 、Ｂ2 Ｏ3 ：
21.0〜27.3、Ｎａ2 Ｏ:5.0〜7.7 、ＣａＯ:0〜9.5 、Ｍ
ｇＯ:0〜3.5 の組成からなるガラス材を高温加熱して分
相し、冷却後、加熱した１規定濃度の塩酸水溶液に一定
時間浸漬して可溶性成分を溶出させ、更に、苛性ソーダ
に漬けて細孔内に残留するゲルを除去し、多孔質化した
後に乾燥する。引き続き、このガラス材をボールミルな
どで粉砕し一定粒度に篩分けする。なお、前述のように
多孔質化した後に粉砕する方法に代えて、ガラス材を予
め一定粒度に粉砕した後に多孔質化してもよい。
【００１０】粉砕した多孔質ガラス材を一定粒度に揃
え、或いは、２種以上の粒度のものを混合して、食塩や
生ガラスなどのバインダーを添加し、水を散布しながら
傾斜板やコンベアー上を一定方向に転動させて直径１〜
３mm程度のほぼ球状に造粒する。なお、水はガラス材の
移動方向と概ね直角に散布するのがよい。食塩などを添
加して造粒したガラス材は、加熱焼結した後に弱塩酸水
溶液に浸漬して可溶性成分を溶出させ、一方、生ガラス
などを添加して造粒したガラス材は、加熱分相した後に
塩酸水溶液に漬けて可溶性成分を溶出させ、更に苛性ソ
ーダを加えて残留ゲルを除去し、おのおの乾燥して本発
明の担体を得る。
え、或いは、２種以上の粒度のものを混合して、食塩や
生ガラスなどのバインダーを添加し、水を散布しながら
傾斜板やコンベアー上を一定方向に転動させて直径１〜
３mm程度のほぼ球状に造粒する。なお、水はガラス材の
移動方向と概ね直角に散布するのがよい。食塩などを添
加して造粒したガラス材は、加熱焼結した後に弱塩酸水
溶液に浸漬して可溶性成分を溶出させ、一方、生ガラス
などを添加して造粒したガラス材は、加熱分相した後に
塩酸水溶液に漬けて可溶性成分を溶出させ、更に苛性ソ
ーダを加えて残留ゲルを除去し、おのおの乾燥して本発
明の担体を得る。
【００１１】
実施例１ 表１の組成を有するガラス材を８００℃で４８時間加熱
処理し、冷却後、９０℃、濃度１規定の塩酸水溶液中に
６０時間浸漬した後に取り出し、引き続き、濃度０．１
％の苛性ソーダに４時間漬けて細孔中に残留するゲルを
除去することにより多孔質化した後に乾燥した。このガ
ラス材に形成された細孔の孔径を測定したところ、２０
μm 付近に孔径分布のピークを有していた。このガラス
材をボールミルで粉砕し、篩分して直径約１３０μm の
粒度に揃え、これに約１重量％の食塩を加えて混合し、
傾斜板上を下方に転動させながら、移動方向とほぼ直角
に水を散布して造粒し、直径約１．５ 〜２．０mmのほ
ぼ球状のガラス体を製造した。このガラス体を６００℃
で焼結した後に1/2 規定の弱塩酸水に１２時間浸漬し、
可溶性成分を溶出させ、再び細孔の孔径を測定したとこ
ろ、先に測定したピークの他に新たに５０μm 付近にピ
ークが存在し、孔径分布の異なる２種の細孔を有する多
孔質ガラスからなるビーズ状の担体が得られた。
処理し、冷却後、９０℃、濃度１規定の塩酸水溶液中に
６０時間浸漬した後に取り出し、引き続き、濃度０．１
％の苛性ソーダに４時間漬けて細孔中に残留するゲルを
除去することにより多孔質化した後に乾燥した。このガ
ラス材に形成された細孔の孔径を測定したところ、２０
μm 付近に孔径分布のピークを有していた。このガラス
材をボールミルで粉砕し、篩分して直径約１３０μm の
粒度に揃え、これに約１重量％の食塩を加えて混合し、
傾斜板上を下方に転動させながら、移動方向とほぼ直角
に水を散布して造粒し、直径約１．５ 〜２．０mmのほ
ぼ球状のガラス体を製造した。このガラス体を６００℃
で焼結した後に1/2 規定の弱塩酸水に１２時間浸漬し、
可溶性成分を溶出させ、再び細孔の孔径を測定したとこ
ろ、先に測定したピークの他に新たに５０μm 付近にピ
ークが存在し、孔径分布の異なる２種の細孔を有する多
孔質ガラスからなるビーズ状の担体が得られた。
【００１２】
【表１】
【００１３】上記ビーズ状担体表面をコラーゲンで被覆
し、個数7000〜15000 のバイオ担体を得た。次に、この
バイオ担体約１．５Kgに、チャイニーズハムスターの卵
巣由来細胞を付着させ、表２の条件下で、スピナーフラ
スコ中で培養した。この結果、 biable cells は３日間
で１０７に達した。なお、細胞の回収はトリプトシン-E
DTA 法で７回繰り返して行ない、約７９％の回収率を得
た。一方、孔径分布が１種類の従来のガラス質担体を用
い、表２に示す条件下で同様に培養したもの（比較例
１）は、 biable cells は３日間で７５であった。
し、個数7000〜15000 のバイオ担体を得た。次に、この
バイオ担体約１．５Kgに、チャイニーズハムスターの卵
巣由来細胞を付着させ、表２の条件下で、スピナーフラ
スコ中で培養した。この結果、 biable cells は３日間
で１０７に達した。なお、細胞の回収はトリプトシン-E
DTA 法で７回繰り返して行ない、約７９％の回収率を得
た。一方、孔径分布が１種類の従来のガラス質担体を用
い、表２に示す条件下で同様に培養したもの（比較例
１）は、 biable cells は３日間で７５であった。
【００１４】
【表２】
【００１５】実施例２ 表１に示す組成からなるガラス材を粉砕し、篩分けして
直径 約１２０meshと８０meshの粒度に揃え、ほぼ同じ
粒度の生ガラスを若干量加えて混合し、ベルトコンベア
上を一定方向に転動させながら散水し、直径約１mmの球
に造粒した後に乾燥した。次いで、これを分相炉に入
れ、約５００℃に加熱して分相させた後に、９０℃、１
規定の塩酸水溶液に７２時間浸漬し、さらに0.05規定の
苛性ソーダに漬けて残留ゲルを除去し、乾燥してビーズ
状の担体を得た。この担体に形成された細孔の孔径を測
定したところ、概ね０．０１μm と８０μm との２箇所
に孔径分布のピークが存在した。この担体をアミノ基を
含むシランカップリング剤で処理してバイオ担体とし、
表３に示す条件下でプルラナーゼを固定させたところ、
活性持続時間の半減期は4000時間であった。一方、孔径
分布が１種類の従来のガラス質担体を用い、表３に示す
条件下で同様に処理したもの（比較例２）の活性持続時
間の半減期は3500時間であった。
直径 約１２０meshと８０meshの粒度に揃え、ほぼ同じ
粒度の生ガラスを若干量加えて混合し、ベルトコンベア
上を一定方向に転動させながら散水し、直径約１mmの球
に造粒した後に乾燥した。次いで、これを分相炉に入
れ、約５００℃に加熱して分相させた後に、９０℃、１
規定の塩酸水溶液に７２時間浸漬し、さらに0.05規定の
苛性ソーダに漬けて残留ゲルを除去し、乾燥してビーズ
状の担体を得た。この担体に形成された細孔の孔径を測
定したところ、概ね０．０１μm と８０μm との２箇所
に孔径分布のピークが存在した。この担体をアミノ基を
含むシランカップリング剤で処理してバイオ担体とし、
表３に示す条件下でプルラナーゼを固定させたところ、
活性持続時間の半減期は4000時間であった。一方、孔径
分布が１種類の従来のガラス質担体を用い、表３に示す
条件下で同様に処理したもの（比較例２）の活性持続時
間の半減期は3500時間であった。
【００１６】
【表３】
【００１７】
【発明の効果】本発明のバイオ担体は、孔径分布が異な
る２以上のピークを有する細孔が設けられているので、
複合した細菌類や細菌類の繁殖に対しても固定化能力が
優れており、従来のガラス質担体に比べて活性持続時間
が格段に長い。また、固定する菌の種類に応じた孔径分
布の細孔を有する担体を選択できるので、最適な条件下
で菌を固定化することができる。
る２以上のピークを有する細孔が設けられているので、
複合した細菌類や細菌類の繁殖に対しても固定化能力が
優れており、従来のガラス質担体に比べて活性持続時間
が格段に長い。また、固定する菌の種類に応じた孔径分
布の細孔を有する担体を選択できるので、最適な条件下
で菌を固定化することができる。
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも１重量％以上の多孔質ガラス
を含み、該多孔質ガラスの孔径分布が２つ以上のピーク
を有することを特徴とするガラス質バイオ担体。 - 【請求項２】 上記多孔質ガラスが３０μm 未満の範囲
に孔径分布のピークを有する微細孔と、３０μm 以上の
範囲に孔径分布のピークを有する細孔とを有することを
特徴とする請求項１のバイオ担体。 - 【請求項３】 上記微細孔および細孔は網目状に互いに
連通し、かつ上記細孔は外部に開いた開口を有すること
を特徴とする請求項１のバイオ担体。 - 【請求項４】 上記微細孔の孔径が０．０１μm 〜２０
μm の間に孔径分布のピークを有し、上記細孔の孔径が
５０μm 〜８０μm の間に孔径分布のピークを有する請
求項１のバイオ担体。 - 【請求項５】 ガラス材を分相、リーチングおよび脱ゲ
ル工程を経て多孔質化した後に粉砕し、この粉体にバイ
ンダーを添加して造粒した後に焼成し、上記バインダー
を除去することを特徴とする請求項１のガラス質バイオ
担体の製造方法。 - 【請求項６】 ガラス材を粉砕し、この粉体にバインダ
ーを添加して造粒した後に焼成し、この焼成体を５００
℃以上の温度で分相した後にリーチングして脱ゲルする
請求項５の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17760792A JPH05336970A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | ガラス質バイオ担体とその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17760792A JPH05336970A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | ガラス質バイオ担体とその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05336970A true JPH05336970A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=16033961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17760792A Pending JPH05336970A (ja) | 1992-06-11 | 1992-06-11 | ガラス質バイオ担体とその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05336970A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814730B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2008-03-19 | 한국기계연구원 | 나노-매크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 다공성 생체활성유리 및 이의 합성방법 |
| KR100831348B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2008-05-22 | 한국기계연구원 | 3차원 기공구조를 가지는 나노다공성 생체활성 유리 및 이의 합성 방법 |
-
1992
- 1992-06-11 JP JP17760792A patent/JPH05336970A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100814730B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2008-03-19 | 한국기계연구원 | 나노-매크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 다공성 생체활성유리 및 이의 합성방법 |
| KR100831348B1 (ko) * | 2006-10-27 | 2008-05-22 | 한국기계연구원 | 3차원 기공구조를 가지는 나노다공성 생체활성 유리 및 이의 합성 방법 |
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