▶ アクゾ ノーベル ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フエンノートシャップの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-03-16
(54)【発明の名称】ジアルコールセルロース系球状カプセル
(51)【国際特許分類】
B01J 13/06 20060101AFI20220309BHJP
A61K 9/50 20060101ALI20220309BHJP
A61K 47/38 20060101ALI20220309BHJP
A61K 8/11 20060101ALI20220309BHJP
A61K 8/73 20060101ALI20220309BHJP
【ＦＩ】
B01J13/06
A61K9/50
A61K47/38
A61K8/11
A61K8/73
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021543116
(86)(22)【出願日】2020-01-24
(85)【翻訳文提出日】2021-09-13
(86)【国際出願番号】 EP2020051837
(87)【国際公開番号】W WO2020152362
(87)【国際公開日】2020-07-30
(31)【優先権主張番号】19153646.5
(32)【優先日】2019-01-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】509131443
【氏名又は名称】ヌーリオン ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フェノーツハップ
【氏名又は名称原語表記】Ｎｏｕｒｙｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｖｅｌｐｅｒｗｅｇ ７６， ６８２４ ＢＭ Ａｒｎｈｅｍ， ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(72)【発明者】
【氏名】ラーソン，ピア
(72)【発明者】
【氏名】ミスティック，カタジナ
(72)【発明者】
【氏名】ワグバーグ，ラース
(72)【発明者】
【氏名】ラーソン クロン，アンナ
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアソン，ボ
【テーマコード（参考）】
4C076
4C083
4G005
【Ｆターム（参考）】
4C076AA64
4C076EE31
4C083AD261
4C083CC01
4C083DD14
4G005AA04
4G005AB13
4G005AB14
4G005BA12
4G005BB09
4G005BB24
4G005DB13Y
4G005DC02X
4G005EA01
4G005EA06
4G005EA08
(57)【要約】
本発明は、中空コアを囲むポリマーシェルを含む球状カプセルであって、ポリマーシェルが任意選択で置換されたジアルコールセルロースを含む、球状カプセルに関する。本発明はまた、そのような球状カプセルを調製するためのプロセスであって、溶解した任意選択で置換されたジアルコールセルロースおよび１つまたは複数の無極性有機化合物を含む溶液を貧溶媒と混合することを含み、貧溶媒が１つまたは複数の化合物を含むか、またはそれからなり、水の極性よりも小さい極性を有する、プロセスに関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中空コアを囲むポリマーシェルを含む球状カプセルであって、前記ポリマーシェルが任意選択で置換されたジアルコールセルロースを含む、球状カプセル。
【請求項2】
前記ポリマーシェルが、以下：（ｉ）非置換ジアルコールセルロース；または
（ｉｉ）前記ポリマーシェルは、以下の式（１）～（７）による１つもしくは複数の置換基で置換されたジアルコールセルロースを含む；
【化1】
Ｃｇは前記ジアルコールセルロースの主鎖の一部である炭素原子であり；
Ａは－Ｈ、－ＯＲｂ、および－Ｃ（Ｏ）ＯＲｂから選択され；
Ｒａは
（ａ）１～１１個の炭素原子を有し、直鎖状、分岐状、または環状であってもよい、飽和または不飽和脂肪族基（これらは－ＯＨ、ハライド、Ｃ１～４アルキル、およびＣ１～４アルコキシから選択される１つまたは複数の置換基で任意選択で置換されており、前記Ｃ１～４アルキルおよびＣ１～４アルコキシ基は、ハライドおよび－ＯＨから選択される１つまたは複数の基により任意選択で置換されている）；
（ｂ）（ａ）に記載されるように任意選択で置換されている５および６員芳香族環；
（ｃ）飽和直鎖状または分岐状脂肪族
【数1】
【数2】
（ｄ）「ｙ」個の二重結合を含む不飽和直鎖状または分岐状脂肪族
【数3】
（ｅ）「ｙ」個の二重結合を含む不飽和環状脂肪族
【数4】
（ｆ）
【数5】
（ｇ）１１個以下の炭素原子を有する式
【数6】
【数7】
（ｈ）Ａが式（２）～（７）のＨである場合、Ｒａは存在しなくてもよい
から選択され；
出現ごとのＲｂは、ＨおよびＣ１～４アルキル基から独立して選択され、ハライドおよび－ＯＨ基から選択される１つまたは複数の置換基を任意選択で有し；
式（３）では、ｋは１～４の範囲の整数であり；
式（５）では、ＹはＯまたは存在しない）
のいずれかを含む、請求項１に記載の球状カプセル。
【請求項3】
加熱することによって、および／または外部圧力を低減することによって膨張可能である、請求項１または２に記載の球状カプセル。
【請求項4】
請求項１に記載の球状カプセルを調製するためのプロセスであって、溶解した任意選択で置換されたジアルコールセルロースおよび１つまたは複数の無極性有機化合物を含む溶液を貧溶媒と混合して、前記球状カプセルを形成することを含み、
前記貧溶媒が１つまたは複数の化合物を含むか、またはそれからなり、以下の特色：
（ｉ）前記貧溶媒が、８０．１未満の誘電率の計算値εａｎｔｉを有し、
εａｎｔｉは方程式：
【数8】
εａｎｔｉは２０℃における貧溶媒の誘電率の計算値であり；
εｉは２０℃における純粋な化合物ｉの誘電率であり；
ｎは前記貧溶媒中の異なる化合物の数であり；
Ｍｉは前記貧溶媒中の化合物ｉのモル分率である）
によって算出される；
（ｉｉ）前記貧溶媒が、方程式：
【数9】
【数10】
【数11】
【数12】
ｎは前記貧溶媒中の異なる化合物の数であり；
Ｍｉは前記貧溶媒中の化合物ｉのモル分率である）
を有する；
（ｉｉｉ）前記貧溶媒が、Ｃ１～６アルコール、Ｃ２～６ジオール、Ｃ３～６トリオール、Ｃ１～６ハロアルコール、Ｃ１～６ハロジアルコール、Ｃ１～６アルコールエーテル、Ｃ１～６グリコールエーテルまたはグリセロールエーテル、Ｃ１～６ケトンおよびジケトン、Ｃ１～６アルデヒド、Ｃ１～８ハロエーテル、Ｃ１～６アミン、Ｃ１～６アルコールアミン、Ｃ１～６カルボン酸およびまたそれらの無水物ならびにＣ１～４エステル、Ｃ１～６ニトリル、Ｃ１～６アミドおよびそれらのＣ１～２アルキルＮ－またはＮ，Ｎ－置換誘導体、Ｃ４～８環状無水物またはアミド、Ｃ１～６有機硫酸塩およびＣ１～６スルホキシドから選択される１つまたは複数の化合物を含み、任意選択で、水も含む；
（ｉｖ）前記貧溶媒中の前記無極性有機溶媒の溶解度が１重量％未満である、
のうち１つまたは複数を有する、プロセス。
【請求項5】
以下の条件：（ｉ）前記無極性有機化合物が、Ｃ３～８アルカンおよびＣ４～１２イソアルカンから選択される；
（ｉｉ）前記球状カプセルのポリマーシェルが請求項２に定義されたとおりである；
（ｉｉｉ）前記貧溶媒のεａｎｔｉ値が、２０．０～８０．０、または３４．０～８０．０の範囲である、
のうち１つまたは複数が当てはまる、請求項４に記載のプロセス。
【請求項6】
前記任意選択で置換されたジアルコールセルロースを含む溶液を、前記貧溶媒に添加する、請求項４または５に記載のプロセス。
【請求項7】
前記球状カプセルが膨張性である、請求項４から７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項8】
前記球状カプセルが、前記任意選択で置換されたジアルコールセルロースのガラス転移温度より高く、かつ融解温度より低く加熱することによって；および／または外部圧力を１０％以上低減することによって膨張する、請求項７に記載のプロセス。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セルロース系バイオポリマーから作製された中空球状カプセル、およびそれらの製造プロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
熱膨張性微小球は本技術分野で公知であり、例えば、米国特許第３６１５９７２号明細書、国際公開第００／３７５４７号パンフレット、および国際公開第２００７／０９１９６０号パンフレットに記載されている。いくつかの例が商標Ｅｘｐａｎｃｅｌ（登録商標）で販売されている。熱膨張性微小球は、膨張して、極めて低い重量の低密度充填剤を形成し、発泡された、または低密度の樹脂、ペンキおよびコーティング、セメント、インクならびに亀裂充填剤などの用途で使用することができる。膨張性微小球を含有することが多い消費者製品は、軽量の靴底（例えば、運動靴用）、壁紙などの表面模様付きカバー、太陽光反射断熱コーティング、食品包装封止剤、ワインコルク、人工皮革、保護用ヘルメットライナー向け発泡体、ならびに自動車用ウェザーストリップを含む。
【0003】
熱膨張性ポリマー微小球は、通常、熱可塑性ポリマーシェルを含み、中空コアは加熱時に膨張する発泡剤を含む。発泡剤としては、低沸点炭化水素またはハロゲン化炭化水素が挙げられ、それらは室温で液体であるが、加熱時に揮発する。膨張した微小球を製造するために、熱可塑性ポリマーシェルが軟化するように膨張性微小球を加熱し、発泡剤が揮発および膨張し、したがって微小球を膨張させる。典型的には、微小球の直径は、膨張中に１．５～８倍増加することができる。
【0004】
微小球で典型的に使用される熱可塑性ポリマーに関連する問題は、熱可塑性ポリマーが持続可能源に由来しないということである。典型的なモノマーは、アクリレート、アクリロニトリル、アクリルアミド、二塩化ビニリデン、およびスチレンに基づくものを含み、それらは主として石油化学源に由来する。さらに、多くのポリマーは生分解性でない、または少なくとも非常にゆっくり生分解するため、環境中で累積的な蓄積の危険がある。
【0005】
より大きな寸法を有する中空ポリマー球は、例えば、ミリメートル尺度で作製することもできる。中空ポリマー球体は、例えば、薬物送達剤としての使用のための可能性を有し、したがって、生物源のポリマーを使用する中空ポリマー球の製造が、中空ポリマー球の適合性および採用を向上するのを助けるために望ましいであろう。
【0006】
例えば、Pettersson and Eriksson in Anal. Biochem., 2000, 285(2), 220-224に記載されるように、セルロース球体を作製することができる。しかし、これらは、中空「コア／シェル」タイプのカプセルとは対照的に、ビーズ状球体である。また、セルロース球体は、柔軟性がない傾向があり、一度形成されると膨張することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
したがって、合成後に膨張し得るものを含む、コア－シェル構造を有する球状カプセルおよび／またはマイクロカプセルを成功裡に形成することができる代替的な生物源または生物由来のポリマーが必要である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、中空コアを囲むポリマーシェルを含む球状カプセルであって、ポリマーシェルが任意選択で置換されたジアルコールセルロースを含む、球状カプセルを対象とする。
【0009】
本発明はまた、そのような球状カプセルを調製するためのプロセスであって、任意選択で置換されたジアルコールセルロースおよび１つまたは複数の無極性有機化合物を含む溶液を貧溶媒と混合して、上記特性を有する球状カプセルを形成することを含み、貧溶媒が１つまたは複数の化合物を含むか、またはそれからなる、プロセスを対象とする。
【0010】
貧溶媒は、方程式：
【0011】
【数1】
（式中、
εａｎｔｉは２０℃における貧溶媒の誘電率の計算値であり；
εｉは２０℃における純粋な化合物ｉの誘電率であり；
ｎは貧溶媒中の異なる化合物の数であり；
Ｍｉは貧溶媒中の化合物ｉのモル分率である）
を有することができる。
【0012】
加えて、または代替として、貧溶媒は、方程式：
【0013】
【数2】
【0014】
【数3】
【0015】
【数4】
【0016】
【数5】
ｎは貧溶媒中の異なる化合物の数であり；
Ｍｉは貧溶媒中の化合物ｉのモル分率である）
を有することができる。
【0017】
加えて、または代替として、貧溶媒は、Ｃ１～６アルコール、Ｃ２～６ジオール、Ｃ３～６トリオール、Ｃ１～６ハロアルコール、Ｃ１～６ハロジアルコール、Ｃ１～６アルコールエーテル、Ｃ１～６グリコールエーテルまたはグリセロールエーテル、Ｃ１～６ケトンおよびジケトン、Ｃ１～６アルデヒド、Ｃ１～８ハロエーテル、Ｃ１～６アミン、Ｃ１～６アルコールアミン、Ｃ１～６カルボン酸およびまたそれらの無水物ならびにＣ１～４エステル、Ｃ１～６ニトリル、Ｃ１～６アミドおよびそれらのＣ１～２アルキルＮ－またはＮ，Ｎ－置換誘導体、Ｃ４～８環状無水物またはアミド、Ｃ１～６有機硫酸塩およびＣ１～６スルホキシドから選択される１つまたは複数の化合物を含む、またはそれからなることができる。さらに、貧溶媒は水も含むことができる。
【0018】
加えて、または代替として、１つまたは複数の無極性有機化合物は、貧溶媒中１重量％未満の溶解度を有することができる。
【0019】
以下の議論では、用語「（置換）ジアルコールセルロース」、「ジアルコールセルロースおよび／または置換ジアルコールセルロース」、および「任意選択で置換されたジアルコールセルロース」は、同じ意味を有する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】貧溶媒としてＣ１～２アルコールまたは水およびＣ１～２アルコールの混合物を使用して作製された球状カプセルの写真の一群である。
【図2】ジアルコールセルロースの湿潤および風乾されたカプセルの写真を示す。
【図3】凍結乾燥された湿潤ジアルコールセルロースカプセルおよび風乾されたカプセルの電子顕微鏡写真を示す。
【図4】水中に懸濁された場合の、膨張前および膨張後のジアルコールセルロースカプセルの写真を示す。
【図5】膨張前および膨張後の湿潤ジアルコールセルロースカプセルの写真を示す。
【図6】ジアルコールセルロースおよびセルロースの膨張前および膨張後の湿潤カプセルの比較写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本開示では、ジアルコールセルロースは変性セルロースの一形態を指し、グルコースモノマー環の少なくともいくつかは開環されている。これは典型的には酸化によって達成され、Ｃ２～Ｃ３炭素－炭素結合を破壊して２つのアルデヒド基を形成し、続いてこれらはアルコール基に還元される。反応は、以下のスキーム（１）によって表すことができる：
【0022】
【化1】
【0023】
セルロースからのジアルコールセルロースの形成は周知であり、例えば、Kasai et al; Cellulose, 2014, 21, 769-776, Larsson et al; Cellulose, 2014, 21, 323-333, およびLarsson and Wagberg; Green Chem., 2016, 18, 3324-3333に記載されている。一般的な手順は、セルロースまたはメチロールセルロース（つまり、ホルムアルデヒドおよびＤＭＳＯで処理されたセルロース）を用い、酸化剤、例えば、過ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ４）などの過ヨウ素酸塩で処理して開環ジアルデヒド化合物を形成することを含む。アルデヒド基は、その後、ホウ水素化塩（例えば、ＮａＢＨ４）などの還元剤を使用してヒドロキシル基に還元される。そのように還元された材料はジアルコールセルロースと呼ばれる。
【0024】
開環の程度は、例えば、セルロースが酸化剤に接して保持される時間の長さ、処理の温度、および／またはセルロースの酸化剤に対する相対比を変化させることによって変化させることができる。実施形態では、セルロース中の開環グルコースモノマーの割合（しばしば酸化度と呼ばれる）は、最大１００％、例えば、最大７０％、例えば最大５０％または最大４０％である。実施形態では、その割合は少なくとも１％、例えば、少なくとも５％または少なくとも１０％である。
【0025】
ジアルコールセルロースのグルコース開環の程度は、酸化ステップの後であるが還元ステップの前に、セルロースのカルボニル含有量を算出することによって決定できる。実施形態では、酸化段階の後であるが還元段階の前に、カルボニル含有量が、０．００１～１２ｍｍｏｌ ｇ－１、例えば、１～１１、３～９、または５～８ｍｍｏｌ ｇ－１の範囲である。これらの値は、Zhao and Heindel; Pharm Res 1991, 8(3), 400-402およびLarsson et al; Cellulose, 2008, 15, 837-847に記載されるヒドロキシルアミン塩酸塩に基づく方法などの公知の方法を使用して、ならびにLarsson et al, Cellulose, 2014, 21 on page 325に記載されるように決定することができる。
【0026】
還元後のジアルコールセルロースのカルボニル含有量は、典型的には、０～１０ｍｍｏｌ ｇ－１の範囲、例えば、０～７ｍｍｏｌ ｇ－１または０～４ｍｍｏｌ ｇ－１の範囲である。実施形態では、少なくともいくつかのカルボニル含有量があり、例えば、少なくとも０．００１ｍｍｏｌ ｇ－１である。
【0027】
開環の程度は、セルロースのいわゆる結晶化度と相関させることもできる。未変性セルロースは結晶構造を有する。しかし、開環によって、非晶質領域が導入され、それは、セルロースの延性の改善をもたらし、セルロースを球状カプセルの形成に、特に、膨張性カプセルにより適するようにすると考えられる。
【0028】
ジアルコールセルロースの結晶度は、Segal et al; Text. Res. J., 1959, 29(10), 786-794に基づいて、例えば、Larsson et al, Cellulose, 2014, 21, 323-333に、特にpage 327に示されるように、セルロース（００２）ピークの強度と非晶質強度を比較することにより決定することができる。非晶質強度は、（００２）セルロースピークと（１０１）セルロースピークとの間の最小高さから測定することができる。
【0029】
実施形態では、結晶化度は、８０以下、例えば、５０以下である。さらなる実施形態では、結晶化度は３０以下である。実施形態では、少なくともある程度の結晶度があり、例えば、結晶化度は少なくとも１または少なくとも１０である。したがって、結晶化度の例示的な範囲としては、０～８０、０～５０、または０～３０、例えば、１～８０、１～５０、または１～３０が挙げられる。さらなる実施形態では、結晶化度範囲は、１０～８０、または１０～５０、例えば１０～３０である。
【0030】
カプセルは、ジアルコールセルロースを含むか、またはそれからなるポリマーシェルに基づき、それはさらに以下に記載するように１つまたは複数の置換基で任意選択で変性される。
【0031】
ポリマーシェルは１つまたは複数のさらなるポリマー成分を含むことができ、それは任意選択で置換されたジアルコールセルロースから選択することもできる。
【0032】
実施形態では、ジアルコールセルロース上のヒドロキシル部分は、例えば、１つまたは複数の官能基によって官能化することができる。したがって、ジアルコールセルロースは、以下の式（１）～（３）によって表される１つまたは複数の官能基を含むことができる：
【0033】
【化2】
【0034】
他の実施形態では、ジアルコールセルロースは、加えて、または代替として、セルロースの酸化で形成されたアルデヒド基、および／またはそのようなアルデヒド基の反応に基づいた官能基を含むことができる。したがって、ジアルコールセルロースは、加えて、または代替として、以下の式（４）～（７）による１つまたは複数の基を含むことができる：
【0035】
【化3】
【0036】
上記式（１）～（７）では、Ｃｇは、ジアルコールセルロースの主鎖の一部である炭素原子、つまり、上記スキーム（１）で（＊）が付されている原子のいずれかである。
【0037】
Ａは－Ｈ、－ＯＲｂ、および－Ｃ（Ｏ）ＯＲｂから選択することができる。実施形態では、Ａは－Ｈおよび－Ｃ（Ｏ）ＯＨから選択される。
【0038】
式（５）では、Ｙは酸素であるか、または存在しない、つまりＣｇとＲｂの間の直接結合である。
【0039】
Ｒａは、１～１１個の炭素原子を有し、直鎖状、分岐状、または環状であってもよい、飽和または不飽和脂肪族基から選択することができる。
【0040】
Ｒａは５および６員芳香族環から選択することもできる。
【0041】
Ｒａは、－ＯＨ、ハライド、Ｃ１～４アルキルおよびＣ１～４アルコキシから選択される１つまたは複数の置換基を任意選択で含むことができ、Ｃ１～４アルキルおよびＣ１～４アルコキシ基は、ハライドおよび－ＯＨから選択される１つまたは複数の基で任意選択で置換されている。
【0042】
実施形態のＲａは、１～７個の炭素原子、例えば、１～５または１～３個の炭素原子を含む。
【0043】
式（２）～（７）では、ＡがＨである場合、Ｒａは任意選択で存在しなくてもよく、Ａと、Ｒａがそうでなければ付着される式（２）～（７）の対応する部分を直接連結する化学結合を表す。実施形態では、基Ｒａ－ＡはＲｂ基であってもよい。
【0044】
出現ごとのＲｂは、ＨおよびＣ１～４アルキル基、例えば、Ｃ１～２アルキル基から独立して選択され、ハライドおよび－ＯＨ基から選択される１つまたは複数の置換基を任意選択で有する。実施形態では、Ｃ１～４アルキル基またはＣ１～２アルキル基は置換されていない。式（１）～（３）では、基
【0045】
【数6】
【0046】
実施形態では、Ｒａは飽和直鎖状もしくは分岐状脂肪族
【0047】
【数7】
【0048】
【数8】
【0049】
出現ごとのＲｃは、Ｈ、－ＯＨ、ハライド、Ｃ１～４アルキル、およびＣ１～４アルコキシから独立して選択され、Ｃ１～４アルキルおよびＣ１～４アルコキシ基は、ハライドおよび－ＯＨから選択される１つまたは複数の基で任意選択で置換されている。
【0050】
式（３）では、ｙは１～４の範囲の整数であり、実施形態では、Ｒｂのすべての出現はＨである。
【0051】
実施形態では、式（４）～（７）では、Ｃｎ上のＲｂ基はＨである。
【0052】
実施形態では、Ｒａは「ｙ」個の二重結合を含む不飽和直鎖状または分岐状脂肪族
【0053】
【数9】
【0054】
さらなる実施形態では、Ｒａは、「ｙ」個の二重結合を含む不飽和環状脂肪族
【0055】
【数10】
【0056】
さらに別の実施形態では、Ｒａは
【0057】
【数11】
【0058】
さらに別の実施形態では、Ｒａは、環状脂肪族または芳香族環を含む直鎖状または分岐状脂肪族基であってもよい。したがって、Ｒａは、１１個以下の炭素原子を有する
【0059】
【数12】
【0060】
【数13】
【0061】
ハライドは、ＦおよびＣｌから典型的には選択される。しかし、実施形態では、官能基はハライドフリーであり、その結果、基Ａ、Ｒａ、Ｒｂ、およびＲｃにハライドがない。
【0062】
実施形態では、少なくとも１つのＲｃ基はＨである。他の実施形態では、２つの以下のＲｃ基はＨ以外であり、さらなる実施形態では、わずか１つのＲｃ基だけはＨ以外である。さらに別の実施形態では、Ｒｃ基はすべてＨである。
【0063】
Ｒａ、Ｒｂ、およびＲｃの上記定義では、複数の－ＯＨ置換基があり、典型的には、炭素原子当たりわずか１つの－ＯＨ置換基だけがある。
【0064】
ある特定の実施形態では、Ｒａは任意選択で置換されたＣ１～Ｃ８脂肪族（アルキレン）基である。他の実施形態では、Ｒａは任意選択で置換されたＣ６芳香族環である。さらなる実施形態では、Ｒａは置換されていない。
【0065】
置換ジアルコールセルロース材料は、公知の手段によって作製することができる。例えば、カルボキシレート官能化材料（例えば、上記式（２）のもの）は、Nishio et al; Cellulose, 2006 (13), 245-259の方法を使用して作製することができ、または独国特許出願公開第１０２００８０２４０８９号明細書に記載された方法を使用することができる。他の縮合反応（例えば、式（１）のものを形成すること）としては、アルコールまたはアルコキシドとの酸触媒縮合が挙げられる。式（３）の置換基を有する材料は、ハロカルボン酸（例えば、クロロ酢酸）とのアルカリ触媒反応によって作製することができる。式（４）～（７）の置換基について、基は、上記のように、セルロース環が酸化すると形成される非還元アルデヒド基の従来の反応によって作製することができる。
【0066】
実施形態では、式（２）の１つまたは複数の置換基があり、置換基は、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、ペンタン酸塩、ヘキサン酸塩、ヘプタン酸塩、オクタン酸塩、およびフタル酸塩から選択される。さらなる実施形態では、置換基は酢酸塩、プロピオン酸塩、および酪酸塩から選択される。
【0067】
１つまたは複数の置換基によるセルロースのヒドロキシル基の置換度（ＤＳ）は、０～３．２の範囲、例えば、０～３の範囲とすることができる。実施形態では、置換度はゼロであり、つまり、非置換ジアルコールセルロースが使用される。
【0068】
（置換）ジアルコールセルロースの重合度（ＤＰ）は、従来の方法、例えば、Kasai et al in Cellulose, 2014, 21, 769-776に記載されたアルカリサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）方法を使用することによって決定することができる。典型的には、ＤＰ値は、１００～１００００の範囲、例えば、２００～６０００の範囲である。
【0069】
（置換）ジアルコールセルロースのガラス転移温度（Ｔｇ）および融点は、ジアルコールセルロース上の官能基を変化させることによって、分子量を変化させることによって、またはセルロースの酸化もしくはヒドロキシル化の程度を変化させることによって変更または制御することができる。
【0070】
球状カプセルは中空であり、コア－シェル構造を有し、シェルは（置換）ジアルコールセルロースを含み、中空コアは、流体、例えば、合成混合物に由来する液状またはガス状成分を含有する。コアは、セルロースまたはセルロース誘導体、例えば、結晶セルロース相またはシェル内に存在する（置換）ジアルコールセルロース材料のいずれも含有しない。したがって、球状カプセルの密度は不均一であり、ポリマーシェルの密度は流体含有中空コアの密度よりも高い。
【0071】
カプセルを調製するために使用される（置換）ジアルコールセルロースは、１．２～１．７ｇ ｃｍ３、例えば、１．３５～１．６０ｇ ｃｍ３の範囲の密度を有し得る。
【0072】
実施形態では、球状カプセルは膨張性であり、カプセルの密度は、１．００ｇ ｃｍ－３未満、例えば、０．００２～０．８０ｇ ｃｍ－３または０．００５～０．６０ｇ ｃｍ－３の範囲に下げることができる。さらなる実施形態では、膨張球状カプセルの密度は、０．００８～０．４０ｇ ｃｍ－３の範囲である。より高い密度、特に、１．００ｇ ｃｍ－３以上の密度は、一般に、サンプルが、球体膨張が重要な用途での使用に適していないことを意味する。これらは、典型的には、材料の体積を増加しなければならない、および／または密度低減が必要な用途、例えば、軽量の発泡体様材料を調製するのに使用される場合である。
【0073】
球状カプセルの膨張可能な特性を考慮すると、いくつかの要因が、膨張後の密度が有効な利用のために高すぎる結果をもたらし得る。例えば、高密度は、カプセル収率が劣った結果をもたらし得、つまり、球状カプセルの割合は低すぎ、その結果、膨張後、密度低減の程度が不十分である。別の潜在的な問題は、膨張特性が劣っていることであり、これは、適切な膨張を可能にするにはあまりに多くの中空カプセルが不十分な膨張剤または発泡剤を含有する場合に発生し得る。これは、シェルが膨張／発泡剤に対して浸透性がありすぎることに起因するか、またはシェルが厚すぎるもしくは膨張を可能するためには柔軟性がなさすぎることに起因し得る。別の潜在的な原因は、カプセルの凝集または凝塊であり、これは、膨張性能に悪影響を与え得る。
【0074】
球状カプセルを合成する際、（置換）ジアルコールセルロースは、典型的には、最初に溶媒に溶解または分散されるが、この溶媒は、典型的には有機溶媒であるが、イオン液体、または冷却した水性アルカリ、例えば、アルカリ金属がＬｉ、ＮａもしくはＫから典型的には選択される水性アルカリ金属水酸化物の形態とすることができる。（置換）ジアルコールセルロースの可溶化が達成されるように、溶媒が選択される。溶媒は、複数の成分を含む溶媒系とすることができる。例えば、実施形態では、Berthold et al in J. Appl. Polymer Sci., 2004, 94(2), 424-431に記載されているように、ジメチルアクリルアミド中の塩化リチウム溶液を使用することができる。
【0075】
実施形態では、溶媒は無極性有機化合物も含む。これは、空洞形成剤として働き、合成手順の間に球状カプセルの中空コアを形成する助けとなることができる。無極性有機化合物は、例えば、２５℃および大気圧（つまり、１．０１３ｂａｒａ、ここで「ｂａｒａ」は絶対ｂａｒを表す）で１重量％よりも高い、例えば、少なくとも１０重量％の溶解度で（置換）ジアルコールセルロースを含む溶液に少なくとも部分的に可溶性である。また、無極性有機化合物は、貧溶媒に不溶性であるか、または部分的にのみ可溶性である。例えば、実施形態では、貧溶媒中の溶解度は１重量％未満であり、実施形態では、０．５重量％未満、例えば、０．１重量％未満である。
【0076】
無極性有機化合物は、膨張発泡体または膨張性微小球用途においてしばしば使用される、いわゆる「発泡剤」と同じであってもよい。本開示では、用語「発泡剤」は、「無極性有機化合物」と同じものを意味する。
【0077】
無極性有機化合物は、典型的には、５．０ｂａｒａの圧力で２５℃を超える、または３．０ｂａｒａの圧力で２５℃を超える沸点を有する。高圧時の沸点は、クラウジウスクラペイロンの式を使用して算出することができる。典型的には、無極性有機化合物は、大気圧で－５０℃を超える沸点を有する。
【0078】
無極性有機化合物は、典型的には、大気圧で２５０℃以下、例えば、１５０℃以下または５０℃以下の沸点を有する。実施形態では、大気圧での沸点は０℃未満である。
【0079】
発泡剤は不活性であることが好ましく、セルロース系シェルと反応しない。
【0080】
発泡剤の例としては、ジアルキルエーテル、アルカン、およびハロカーボン、例えば、クロロカーボン、フルオロカーボン、またはクロロフルオロカーボンが挙げられる。実施形態では、ジアルキルエーテルは、Ｃ２～Ｃ５アルキル基から各々選択される２つのアルキル基を含む。実施形態では、アルカンは、Ｃ３～Ｃ１２アルカンである。実施形態では、ハロアルカンはＣ１～Ｃ１０ハロアルカンから選択される。ハロアルカンは、塩素およびフッ素から選択される１つまたは複数のハロゲン原子を含むことができる。ジアルキルエーテル、アルカン、およびハロアルカン中のアルキルまたはハロアルキル基は、直鎖状、分岐状、または環状であってもよい。１つまたは複数の発泡剤の１つまたは混合物を使用することができる。
【0081】
実施形態では、環境上の理由で、１つまたは複数の発泡剤はアルキルエーテルおよびアルカンから選択され、さらなる実施形態では、１つまたは複数の発泡剤はアルカンから選択される。ハロアルカンは、それらの潜在的なオゾン層破壊特性、さらにそれらの大きな地球温暖化係数により、回避されることが好ましい。
【0082】
使用することができる適切な発泡剤の例としては、プロパン、ｎ－ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ｎ－ブタン、イソブタン、イソヘキサン、ネオヘキサン、ヘプタン、イソヘプタン、オクタン、イソオクタン、イソデカン、およびイソドデカンが挙げられる。実施形態では、発泡剤は、Ｃ３～Ｃ８直鎖状または環状アルカンから選択される。他の実施形態では、発泡剤は、Ｃ４～Ｃ１２イソアルカンから選択される。
【0083】
発泡剤は、典型的には、合成混合物の水相または水性相に不溶性であるが、貧溶媒と少なくとも部分的に可溶性または混和性であるように選択される。
【0084】
貧溶媒は、（置換）ジアルコールセルロースを沈殿させる化合物の液体化合物または液体混合物である。したがって、それは、「沈殿剤（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｎｔ）」または「沈殿剤（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）」と二者択一で呼ぶことができる。この意味での液体とは、標準温度および圧力（２５℃、および１．０１３ｂａｒａ）での液体を意味する。貧溶媒は水混和性である。しかし、（置換）ジアルコールセルロースは、貧溶媒に不溶性、または部分的にのみ可溶性である。この意味での部分的に可溶性とは、（置換）ジアルコールセルロースが貧溶媒への１０重量％以下の溶解度、例えば、５重量％以下、または実施形態では１重量％以下の溶解度を有することを意味する。
【0085】
貧溶媒は水よりも極性が低く、その結果、水はそのままで貧溶媒として使用されない。実施形態の貧溶媒はメタノールの極性よりも大きい極性を有する。
【0086】
極性は、２０℃で誘電率εにより表すことができる。貧溶媒の複数の成分がある場合、誘電率は、混合物中のそれらのモル分率に基づいて適切に計った個々の成分の各々の誘電率から算出することができる。これは方程式（１）：
【0087】
【数14】
εａｎｔｉは２０℃における貧溶媒の誘電率の計算値であり；
εｉは２０℃における純粋な化合物ｉの誘電率であり；
ｎは貧溶媒中の異なる化合物の数であり；
Ｍｉは貧溶媒中の化合物ｉのモル分率である）
によって表すことができる。
【0088】
ｎが１である場合には、単一化合物が貧溶媒で使用され、εａｎｔｉはその単一化合物の誘電率と同じである。
【0089】
上記算出は、貧溶媒の混合物の実際の実験的に決定された誘電率を忠実に表さなくてもよい。しかし、この定義（方程式１による）が、貧溶媒としてどの化合物または化合物の混合物を使用することができるかを十分に説明することが分かった。
【0090】
２０℃における水の誘電率は８０．１０である。したがって、貧溶媒の誘電率（εａｎｔｉ）は８０．１０未満であるべきである。実施形態では、誘電率は、２０．０～８０．０未満の範囲、例えば、２０．０～８０．０の範囲である。実施形態では、誘電率は、また、メタノールの誘電率よりも大きく、２０℃におけるその誘電率は３３．０である。したがって、実施形態では、貧溶媒は、３３．０より大きい、例えば、３３．０より大きく８０．１未満、または３４．０～８０．０、例えば、３８．０～７８．０、４５．０～７５．０、５５．０～７５．０、または６０．０～７０．０の範囲の誘電率（εａｎｔｉ）を有する。
【0091】
極性を表す別の方法は、相対的極性スケールを使用することであり、それは、参照溶媒と比較して、それぞれの溶媒の存在下でのソルバトクロミック染料のＵＶ／Ｖｉｓ分光吸収帯のシフトに基づくことができる。そのような決定は、例えば、Reichardt in Chem. Rev., 1994, 94, 2319-2358に記載されている。使用することができる染料は、ピリジニウムＮ－フェノレートベタイン染料であり、相対的極性値
【0092】
【数15】
【0093】
【数16】
【0094】
【数17】
【0095】
【数18】
【0096】
【数19】
ｎは貧溶媒中の異なる化合物の数であり；
Ｍｉは貧溶媒中の化合物ｉのモル分率である）
についての上記のものに類似する。
【0097】
多くの一般的な溶媒についての
【0098】
【数20】
【0099】
【数21】
【0100】
成分混合物の計算値は実験的に決定した値と必ずしも一致しなくてもよい。しかし、この定義（方程式２による）が、貧溶媒としてどの化合物または化合物の混合物を使用することができるかを十分に説明することが分かった。
【0101】
アルコール（ジオールおよびトリオールを含む）は、貧溶媒として好都合に使用されるが、典型的には、より極性が大きい溶媒中、例えば水中の混合物として使用される。貧溶媒に含むことができる溶媒のいくつかの例としては、Ｃ１～６アルコール、Ｃ２～６ジオール、Ｃ３～６トリオール、Ｃ１～６ハロアルコール、Ｃ１～６ハロジアルコール、Ｃ１～６アルコールエーテル、Ｃ１～６グリコールエーテルまたはグリセロールエーテル、Ｃ１～６ケトンおよびジケトン、Ｃ１～６アルデヒド、Ｃ１～８ハロエーテル、Ｃ１～６アミン、Ｃ１～６アルコールアミン、Ｃ１～６カルボン酸およびまたそれらの無水物ならびにＣ１～４エステル、Ｃ１～６ニトリル、Ｃ１～６アミドおよびそれらのＣ１～２アルキルＮ－またはＮ，Ｎ－置換誘導体、Ｃ４～８環状無水物またはアミド、Ｃ１～６有機硫酸塩およびＣ１～６スルホキシドが挙げられる。実施形態では、貧溶媒の各成分は２０．０以上の誘電率を有する。具体例としては、水中での下記の１つまたは複数の混合物が挙げられる；メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、２－ブタノール、２－クロロエタノール、３－クロロ－１，２－プロパンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、アセトアルデヒド、アセトン、ビス（２－クロロエチル）エーテル、２，４－ペンタンジオン、ｔ－ブチルアミン、ギ酸、無水酢酸、アセトニトリル、ブタンニトリル、ホルムアミド、Ｎ－メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ’－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、２－ピロリドン、硫酸ジメチル、エピクロロヒドリン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミン。
【0102】
実施形態では、貧溶媒は、それらの潜在的に悪い環境影響により、ハロゲン含有化合物またはスルホキシド含有化合物を含まない。
【0103】
球状カプセルを調製するために、（置換）ジアルコールセルロースを含む溶液を調製する。ジアルコールセルロースの酸化の程度および／または置換基の選択は、溶媒または溶媒系との十分な混和性の確保を助けるために調整することができる。実施形態では、溶液は１つまたは複数の無極性有機化合物／発泡剤も含む。
【0104】
（置換）ジアルコールセルロースが可溶性である適切な媒体または溶媒は、Berthold et al in J. Appl. Polymer Sci., 2004, 94(2), 424-431に記載されており、これは、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）中の塩化リチウム（ＬｉＣｌ）溶液を使用する。（置換）ジアルコールセルロースの濃度は、典型的には、０．１～１０重量％の範囲、例えば、０．５～５重量％の範囲である。
【0105】
（置換）ジアルコールセルロースを含む溶液は、溶解した無極性有機化合物（発泡剤）も含む。典型的な濃度は、溶媒または溶媒系への無極性有機化合物の溶解度に、典型的には依存すると見込まれるが、一般に、少なくとも０．５重量％、例えば、０．５～１０重量％の範囲である。
【0106】
溶液は貧溶媒と合わされ、その結果、（置換）ジアルコールセルロースが沈殿し、中空内部またはコアを有する球状カプセルを形成する。中空コアは、１つまたは複数の発泡剤を含有することができ、（置換）ジアルコールセルロースシェルの多孔性または透過性に応じて、多量の溶媒および貧溶媒をさらに含有していてもよい。
【0107】
合成は０～１００℃の範囲の温度で行うことができるが、典型的には、０～３５℃の温度が、任意の揮発性無極性有機化合物の良好な溶解度および保持を確保するために好ましい。
【0108】
０．５～１０ｂａｒａの範囲の圧力を使用することができる。減圧によって、揮発性無極性有機溶媒が蒸発し、したがって（置換）ジアルコールセルロースを含む溶液中のそれらの含有量が低減し得るので、圧力は、典型的には、少なくとも０．９ｂａｒａまたは少なくとも大気圧である。
【0109】
添加は滴下して行うことができ、これは球体の形成を促進する。さらに、実施形態では、（置換）ジアルコールセルロース含有溶液を貧溶媒に添加する。添加された液滴のサイズは、形成される球状カプセルのサイズに影響を及ぼすことができる。
【0110】
理論的に拘束されるものではないが、無極性有機化合物の個別の相が、貧溶媒中でのその不溶性により局所的に形成する結果、球状カプセルが形成すると考えられる。したがって、溶液および貧溶媒を混合する場合、（置換）ジアルコールセルロースの沈殿は個別の無極性有機相が存在する領域に生じる。その沈殿は流体相と混ざり合うことができないので、この個別の無極性有機相は沈殿領域の中心に移動し、（置換）ジアルコールセルロースのシェルをその周りに形成する。
【0111】
カプセルは、ある範囲のサイズ、例えば、１μｍ～５ｍｍの範囲の平均粒径を有するように作製することができる。０．５～５．０ｍｍのカプセルは、１つの実施形態で作製することができる。他の実施形態では、微小球カプセルは、１～１０００μｍの直径を有するように作製することができる。ｍｍサイズの球体に対立するものとしての微小球は、例えば、Utada et al in MRS Bulleting, 32, 2007, 702-708、およびCarrick et al in RCS Advances, 2014, 4, 19061-19067に記載されるように、マイクロ流体の手順を使用して作製することができる。
【0112】
実施形態では、球状または微小球カプセルは膨張性である。膨張カプセルは、典型的には、直径が非膨張カプセルより１．５～８倍大きい範囲であり、例えば、元の直径の２～７倍または３～６倍である。
【0113】
粒子サイズは、光散乱技術、例えば、低角度レーザー光散乱（ＬＡＬＬＳ）などのレーザー回析を使用して適切に測定される。そのような技術は、微小球の測定に特に有用である。他の技術としては、膨張前後の球状カプセルの写真または電子顕微鏡写真画像からの画像解析が挙げられる。
【0114】
カプセルを膨張するために、それらを加熱することができる。要求される温度は、使用する発泡剤（無極性有機化合物）の沸点に依存する。実施形態では、温度は、（置換）ジアルコールセルロースの融解温度未満であると同時に、発泡剤の沸騰温度より高い。膨張のための典型的な温度としては、０～２００℃の範囲、例えば、２０～２００℃、例えば５０～１９０℃または１００～１９０℃が挙げられる。
【0115】
他の実施形態では、カプセルの周りの圧力を低減する。これは、周囲圧力を１０％以上、例えば、２０％以上または５０％以上低減することによって達成することができる。したがって、例えば、周囲圧力、例えば、１ｂａｒａで合成を行う場合には、０．９ｂａｒａ以下、例えば、０．８ｂａｒａ以下または０．５ｂａｒａ以下の圧力を使用することができる。この技術は、発泡剤の蒸発または膨張を引き起こし、カプセルを膨張することができる。
【0116】
膨張のためには、カプセルは軟化状態でなければならない。これは、（置換）ジアルコールセルロースのガラス転移温度（Ｔｇ）を超える、または壁が軟化するようにカプセルを湿潤状態で維持することによる、例えば、減圧下および／もしくは高温でそれらを貧溶媒もしくは水で湿潤させることによる、のどちらかを意味する。
【0117】
３０℃～２００℃の範囲、例えば、３０～１５０℃の範囲の温度に
【0118】
例えば、国際公開第２００４／０５６５４９号パンフレット、国際公開第２０１４／１９８５３２号パンフレット、および国際公開第２０１６／０９１８４７号パンフレットに記載されているように、球状カプセルを加熱する方法は、蒸気または加圧蒸気などの熱伝達媒体との直接または間接の接触が挙げられる。さらなる実施形態では、蒸気と任意選択で混合された他の加熱ガス（例えば、空気または窒素）との直接または間接の接触を使用することができる。さらに別の実施形態では、間接加熱を使用する場合、液体熱媒体、例えば、加熱油を使用することができる。別の実施形態では、ＩＲ放射線を使用してカプセルを加熱することができる。
【0119】
発泡剤が比較的不揮発性である場合には、加熱はなくてもよい。例えば、合成を高圧下で行う場合には、球状カプセルの膨張を確保するために圧力を取り除くことが単に必要であり得る。さらに、液体相合成混合物から材料をろ過することにより、加熱なしで膨張をもたらすこともできる。反対に、発泡剤が比較的不揮発性である場合には、減圧を使用することができる。一般に、０．５～１．５ｂａｒａの範囲の圧力、および１０～２００℃の範囲の温度を、発泡剤、ならびにジアルコールセルロースの分子量、開環、および／またはカルボキシル化または他の官能基化の程度に応じて使用することができる。
【0120】
カプセルの膨張性状は、熱機械分析器（例えば、Ｍｅｔｔｌｅｒ ＴＭＡ ８４１）を使用して評価することができ、量的データは、適切なソフトウェア、例えば、ＳＴＡＲｅソフトウェアを使用して画像から得ることができる。Ｔｓｔａｒｔは、膨張が始まる温度であり、Ｔｍａｘは、最大の膨張が得られる温度である。
【0121】
カプセルは、公知の手段、例えば、ろ過、デカンテーション、または遠心分離によって合成媒体から分離することができる。
【0122】
カプセルは、スラリーの形態で、例えば、水性スラリー、または乾燥粒子（例えば、乾燥粉末）の形態で提供することができる。カプセルは、湿潤ケーキの形態でも提供することができ、カプセルは完全には乾燥せず、互いに緩く付着したままである。カプセルは、非膨張または膨張形態で提供することができる。
【0123】
微小球の用途としては、例えば、そのような用途で軽量充填剤を提供するための、紙（例えば、エンボス紙、填料、サイズ剤）、インク、コルク、セメント系組成物、接着剤、発泡体、絶縁材料、コーティング、ゴム系製品、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、セラミックス、不織布複合材料、充填剤などの製造が挙げられる。
【0124】
ｍｍサイズの球体の用途としては、薬物送達、触媒作用、絶縁材料、包装、化粧品、および光学素子が挙げられる。
【実施例】
【0125】
［ジアルコールセルロースの合成］
溶解グレードのセルロースパルプはＤｏｍｓｊｏ Ｆａｂｒｉｋｅｒ ＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎ（Ｄｏｍｓｊｏ Ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ Ｐｌｕｓ）によって提供された。セルロースの含有量は９３重量％であり、表面電荷は２９μｅｑ／ｇ、重合度は約７８０であった。Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）および塩化リチウム（ＬｉＣｌ）はＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈからの購入品であり、プロパンガスをＡＧＡ Ｇａｓ ＡＢから購入した。
溶解グレードのセルロースパルプはＤｏｍｓｊｏ Ｆａｂｒｉｋｅｒ ＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎ（Ｄｏｍｓｊｏ Ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ Ｐｌｕｓ）によって提供された。セルロースの含有量は９３重量％であり、表面電荷は２９μｅｑ／ｇ、重合度は約７８０であった。Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）および塩化リチウム（ＬｉＣｌ）はＳｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈからの購入品であり、プロパンガスをＡＧＡ Ｇａｓ ＡＢから購入した。
【0126】
セルロース繊維を２０ｇ／Ｌの濃度で水中に懸濁し、過ヨウ素酸ナトリウムＮａＩＯ４と反応させた。使用する過ヨウ素酸ナトリウムの量は、１．３５ｇ／ｇ繊維の濃度を確保するのに十分であった。さらに、２－プロパノール（６．３ｖｏｌ％）を添加した。混合物を暗所に５０℃の温度で２時間放置した。反応をろ過することによって停止し、その後、５μＳ／ｃｍ未満のろ液伝導度を達成するまで水で洗浄した。
【0127】
この段階で生じる繊維は、２．６２±０．０３ｍｍｏｌ／ｇのカルボニル含有量を有し、グルコース環のおよそ２２％が酸化され、したがって開環されていることに相当した。
【0128】
次いで、繊維を８ｇ／Ｌの濃度へと水中に再分散し、０．５ｇ／ｇ繊維の濃度で水素化ホウ素ナトリウムＮａＢＨ４と反応させた。ｐＨを１０未満の値に維持することを確保するために、０．０１Ｍのリン酸一ナトリウムＮａＨ２ＰＯ４も添加した。反応を室温で２時間継続し、その後、反応をろ過することによって停止し、残留物をろ液伝導度が５μＳ／ｃｍ未満となるまで水で洗浄した。
【0129】
［カプセルの合成］
セルロースまたはジアルコールセルロース繊維を水中で膨潤し、Carrick et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(23), 20928-20935に記載されるように溶媒交換手順を使用して可溶性にした。この方法では、ろ過前に、水膨潤繊維を９６％エタノール中で２日間懸濁した。エタノール膨潤繊維をＤＭＡｃ中で懸濁し、ろ過し、ＤＭＡｃ中で２日間にわたって合計４回再懸濁した。次いで、ＤＭＡｃ膨潤繊維は、オイルバス中で１１０℃に約３０分間加熱したＤＭＡｃに、オーブン中１０５℃で予熱して微量の水を除去した塩化リチウムを３０分間にわたって添加することにより、ＬｉＣｌ／ＤＭＡｃ７重量％溶液を調製することによって、溶解した。
セルロースまたはジアルコールセルロース繊維を水中で膨潤し、Carrick et al. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(23), 20928-20935に記載されるように溶媒交換手順を使用して可溶性にした。この方法では、ろ過前に、水膨潤繊維を９６％エタノール中で２日間懸濁した。エタノール膨潤繊維をＤＭＡｃ中で懸濁し、ろ過し、ＤＭＡｃ中で２日間にわたって合計４回再懸濁した。次いで、ＤＭＡｃ膨潤繊維は、オイルバス中で１１０℃に約３０分間加熱したＤＭＡｃに、オーブン中１０５℃で予熱して微量の水を除去した塩化リチウムを３０分間にわたって添加することにより、ＬｉＣｌ／ＤＭＡｃ７重量％溶液を調製することによって、溶解した。
【0130】
その溶液を６０℃に冷却し、その時点で、ＤＭＡｃ処理セルロース繊維をＬｉＣｌ／ＤＭＡｃ溶液に添加して、１．５重量％セルロース溶液を製造した。パルプの溶解を促進するために、溶液を室温で一晩撹拌した。
【0131】
Carrick et al. in Langmuir 2014, 30(26), 7635-7644に記載された溶液凝固方法を使用して球状カプセルを形成した。まず、上で調製したＬｉＣｌ／ＤＭＡｃ／繊維溶液の２０ｍＬをプロパンガスで１時間飽和した。次に、貧溶媒を直径１．２ｍｍの針を使用して滴下添加して、ｍｍサイズの球状カプセルを沈殿させた。使用する貧溶媒を、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、およびこれらの各々の水性混合物から選択した。また、水を対照として使用した。
【0132】
カプセルは、沈殿から２４時間後に新鮮な非溶媒中に入れることによって洗浄した。洗浄ステップを、振動台および非溶媒２５０ｍＬを使用して、１日３回、２日間繰り返した。
【0133】
製造したカプセルの寸法を、光学顕微鏡で撮像した画像から測定した。パラメーターを１０個のカプセルで評価した。表面形態およびカプセルの壁厚を、日立製Ｓ－４８００電界放出走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を使用して特徴づけた。
【0134】
［膨張実験］
カプセルを減少した外部圧力にさらすことによって、カプセルの膨張を行った。水中でいくつかの実験を行って、真空ポンプに接続した水で満たされたフラスコ内にカプセルを入れた。水から取り出した湿潤状態のカプセルの膨張を観察するために、カプセルを、一端が封止され、他端が真空ポンプに接続されたガラスピペット内に入れた。高速度カメラを使用して性能を評価した。
カプセルを減少した外部圧力にさらすことによって、カプセルの膨張を行った。水中でいくつかの実験を行って、真空ポンプに接続した水で満たされたフラスコ内にカプセルを入れた。水から取り出した湿潤状態のカプセルの膨張を観察するために、カプセルを、一端が封止され、他端が真空ポンプに接続されたガラスピペット内に入れた。高速度カメラを使用して性能を評価した。
【0135】
ジアルコールセルロースから作製されたカプセルの特性を表１に示す。
【0136】
これらの結果は、水に希釈した場合に、改善された、特に、より良好なガスカプセル化および保持特性を有するカプセルが得られるが、アルコールが適切な貧溶媒であることを強調する。最良の結果は、純メタノールを超える極性、つまり、相対的極性
【0137】
【数22】
【0138】
【数23】
【0139】
【表1】
【0140】
図１は、（ａ）が実施例４（メタノールのみ）、（ｂ）が実施例２（水／メタノール１：１）、（ｃ）が実施例６（エタノールのみ）、（ｄ）が実施例５（水／エタノール１：１）、および（ｅ）が実施例３（水／メタノール１：１．２）に関する、異なる貧溶媒の効果を実証する写真を示す。
【0141】
貧溶媒としての水／メタノールの混合物は、εａｎｔｉが約６０～約７０、
【0142】
【数24】
【0143】
表２は、セルロースから調製されたカプセルと実施例３のカプセルの特性を比較する。いずれの酸化／還元の前処理も受けていないセルロース繊維を使用した以外、実施例３と類似した手段を使用してセルロースカプセルを調製した。
【0144】
【表2】
【0145】
図２は、実施例３の（ａ）湿潤、および（ｂ）風乾ジアルコールセルロースカプセルの光学顕微鏡画像を示す。湿潤サンプルは、乾燥サンプルより厚い壁を示す。しかし、明瞭なコア／シェル構造は明らかである。
【0146】
図３は、実施例３のカプセルの（ａ）凍結乾燥、および（ｂ）風乾された電子顕微鏡写真、それぞれの断面である顕微鏡写真（ｃ）および（ｄ）を示す。顕微鏡写真（ｅ）および（ｆ）は、それぞれ、画像（ｃ）および（ｄ）の強調された断面の拡大画像である。これらの顕微鏡写真は、湿潤サンプルと乾燥サンプル（サンプルの凍結乾燥は、カプセルの湿潤特性を保つために乾燥の前に実行された）との間の壁厚差を強調する。すべての場合に、コア／シェル構造は明白である。
【0147】
図４は、実施例３のカプセルの膨張特性を示し、上記のように、（ａ）は、水中に懸濁された球体を含有するフラスコに減圧を適用する前であり、（ｂ）は、適用後である。
【0148】
（ａ）から（ｂ）の内径の変化は、１．４９倍（つまり、内径（ｂ）＝１．４９×内径（ａ））、つまり、４９％の増加である。（ａ）から（ｂ）の外径の変化は、１．１３倍、つまり、１３％の増加である。
【0149】
図５は、実施例３の湿潤（もはや水懸濁されていない）カプセルの、（ａ）上記のようにパスツールピペット内で減圧にさらされる前、および（ｂ）その後の、懸濁液体水からのそれらの除去から２０分後の膨張特性を示す。
【0150】
【0151】
中空球体の半径は１．３３倍増加した（つまり、３３％の半径の増加）。
【0152】
図６は、（ｉ）セルロースおよび（ｉｉ）ジアルコールセルロースから作製された（ａ）膨張前および（ｂ）膨張後の球状カプセルを示す。
【0153】
ジアルコールセルロース中空球体はより大きな程度に膨張し、（外側）半径は、セルロースカプセルについての１．０５倍（つまり、５％の増加）に比較して１．２４倍増加した（つまり、２４％の増加）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【国際調査報告】