(57)【要約】  熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂中に分散した充填材と、熱可塑性樹脂中に分散した繊維長２４ｍｍ以下のタンパク質短繊維と、を含む、樹脂成形品【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂中に分散した充填材と、前記熱可塑性樹脂中に分散した繊維長２４ｍｍ以下のタンパク質短繊維と、を含む、樹脂成形品。
【請求項２】
前記充填材が炭素繊維を含有する、請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項３】
前記タンパク質短繊維がクモ糸フィブロイン様タンパク質繊維を含有する、請求項１又は２に記載の樹脂成形品。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂、前記充填材及び前記タンパク質短繊維の混練物の成形体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の樹脂成形品。
【請求項５】
熱可塑性樹脂、充填材、及び、繊維長２４ｍｍ以下のタンパク質短繊維を準備する準備工程と、
前記熱可塑性樹脂の溶融体と、前記溶融体中に分散した前記充填材及び前記タンパク質短繊維とを含む流動材料を得る混合工程と、
前記流動材料を冷却する冷却工程と、
を含む、樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
前記混合工程が、前記熱可塑性樹脂の溶融体と前記充填材と前記タンパク質短繊維とを混練して、前記流動材料を得る工程である、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記冷却工程が、前記流動材料を金型内に注入し、前記金型内に注入された前記流動材料を冷却する工程である、請求項５又は６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記充填材が炭素繊維を含有する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記準備工程において、前記炭素繊維の平均繊維長Ｃ２に対する、前記タンパク質短繊維の平均繊維長Ｃ１の比Ｃ１／Ｃ２が０．５／７〜７／７である、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記タンパク質短繊維がクモ糸フィブロイン様タンパク質繊維を含有する、請求項５〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、樹脂成形品の機械的強度を向上させる方法として、ガラス繊維、炭素繊維等の充填材を配合する方法が知られている。例えば特許文献１には、熱可塑性樹脂にガラス繊維を添加した熱可塑性樹脂組成物から得られる射出成形体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
樹脂組成物を成形する方法として、加熱等により流動させた樹脂組成物を所定の形状で固体化する方法が知られている。しかし、この方法を、充填材を含む樹脂組成物に適用すると、樹脂流動に伴うせん断力等によって充填材が破損したり、流動材料中で充填材が偏在したりすることで、充填材による物性向上効果が十分に得られなかったり、成形体中で物性に偏りが生じたりする場合があった。【０００５】
そこで、本発明は、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品を提供することを目的とする。また、本発明は、流動材料中での充填材の破損及び偏在を抑制して、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品を容易に得ることが可能な、樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、熱可塑性樹脂と、上記熱可塑性樹脂中に分散した充填材と、上記熱可塑性樹脂中に分散した繊維長２４ｍｍ以下のタンパク質短繊維と、を含む、樹脂成形品に関する。【０００７】
上記樹脂成形品は、充填材及びタンパク質短繊維が熱可塑性樹脂中に分散しているため、成形品全体にわたって良好な引張特性を発現できる。【０００８】
一態様において、上記充填材は炭素繊維を含有していてよい。【０００９】
一態様において、上記タンパク質短繊維はクモ糸フィブロイン様タンパク質繊維を含有していてよい。【００１０】
一態様において、上述の樹脂成形品は、上記熱可塑性樹脂、上記充填材及び上記タンパク質短繊維の混練物の成形体であってよい。【００１１】
本発明の他の一側面は、熱可塑性樹脂、充填材、及び、繊維長２４ｍｍ以下のタンパク質短繊維を準備する準備工程と、上記熱可塑性樹脂の溶融体と、上記溶融体中に分散した上記充填材及び上記タンパク質短繊維とを含む流動材料を得る混合工程と、上記流動材料を冷却する冷却工程と、を含む、樹脂成形品の製造方法に関する。【００１２】
上記製造方法では、流動材料中で充填材とタンパク質短繊維とを共存させることで、流動材料中での充填材の破損及び偏在が抑制される。これにより、上記製造方法によれば、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品を容易に得ることができる。【００１３】
一態様において、上記混合工程は、上記熱可塑性樹脂の溶融体と上記充填材と上記タンパク質短繊維とを混練して、上記流動材料を得る工程であってよい。【００１４】
一態様において、上記冷却工程は、上記流動材料を金型内に注入し、上記金型内に注入された上記流動材料を冷却する工程であってよい。【００１５】
一態様において、上記充填材は炭素繊維を含有していてよい。【００１６】
一態様において、上記準備工程における、上記炭素繊維の平均繊維長Ｃ２に対する、上記タンパク質短繊維の平均繊維長Ｃ１の比Ｃ１／Ｃ２は０．５／７〜７／７であってよい。【００１７】
一態様において、上記タンパク質短繊維はクモ糸フィブロイン様タンパク質繊維を含有していてよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品が提供される。また、本発明によれば、流動材料中での充填材の破損及び偏在を抑制して、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品を容易に得ることが可能な、樹脂成形品の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施例１の炭素繊維の繊維長分布を示す図であり、図２（ｂ）は、比較例１の炭素繊維の繊維長分布を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、実施例１の引張試験の結果を示す図であり、図３（ｂ）は、比較例１の引張試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は下記実施形態に何ら限定されるものではない。
【００２１】
（樹脂成形品）
本実施形態に係る樹脂成形品は、熱可塑性樹脂と、熱可塑性樹脂中に分散した充填材と、熱可塑性樹脂中に分散した繊維長２４ｍｍ以下のタンパク質短繊維と、を含む。
【００２２】
本実施形態に係る樹脂成形品によれば、充填材及びタンパク質短繊維が熱可塑性樹脂中に分散しているため、成形品全体にわたって良好な引張特性を発現できる。
【００２３】
本実施形態において、熱可塑性樹脂は特に限定されず、マトリックス樹脂として充填材及びタンパク質短繊維を分散させることが可能な熱可塑性樹脂であればよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂（例えば、ナイロン等）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ＡＥＳ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ等が挙げられる。
【００２４】
熱可塑性樹脂の含有量は、例えば４０体積％以上であってよく、タンパク質繊維の分散性の観点から、好ましくは５０体積％以上、より好ましくは６０体積％以上である。
【００２５】
充填材としては、従来の樹脂成形品に配合される公知の充填材を、特に制限なく使用できる。充填材の形状は特に限定されず、例えば、繊維状、球状や楕円体状を含む粒状、板状等であってよい。充填材を構成する材料は特に限定されず、例えば、炭素（炭素繊維等）、ガラス（ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスバルーン等）、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ウイスカ、ワラストナイト、モンモリロナイト等が挙げられる。
【００２６】
充填材としては、後述の製造方法において、流動材料中での充填材の破損を抑制する効果が顕著に得られる観点からは、繊維状充填材が好ましい。繊維状充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、銅、アルミ等の金属粉、セルロース、ＰＡ、ＰＥＴ、アラミド、ＰＰ、ＰＣ等の化学繊維等が挙げられ、これらのうち炭素繊維が特に好ましい。
【００２７】
繊維状充填材の繊維長は特に限定されず、例えば７ｍｍ以下であってよい。
【００２８】
なお、樹脂成形品は、成形時の破断等に起因して上記の値より短い繊維長の繊維状充填材を含んでいてもよく、例えば、繊維状充填材のうち９０質量％以上が１ｍｍ以上（より好ましくは５ｍｍ以上）の繊維長を有していることが好ましい。本実施形態では、後述の製造方法において繊維状充填材の破断が抑制されるため、このような繊維状充填材を含有する樹脂成形品を容易に得ることができる。
【００２９】
充填材の含有量は特に限定されず、例えば４０体積％以上であってよく、分散性及び物性の観点から、５０体積％以上が好ましく、６０体積％以上がより好ましい。
【００３０】
本実施形態において、タンパク質短繊維は、繊維長２４ｍｍ以下の、タンパク質から構成される繊維（タンパク質繊維）ということができる。
【００３１】
タンパク質短繊維の繊維長は２４ｍｍ以下であれば特に限定されず、例えば１２ｍｍ以下であってよく、７ｍｍ以下であってもよい。
【００３２】
タンパク質短繊維の繊維長は、樹脂成形品の機械的強度がより向上する観点からは、０．１ｍｍ以上であると好ましく、１ｍｍ以上であるとより好ましい。なお、樹脂成形品は、成形時の破断等に起因して上記の値より短い繊維長のタンパク質短繊維を含んでいてもよく、例えば、タンパク質短繊維のうち９０質量％以上が１ｍｍ以上（より好ましくは４ｍｍ以上）の繊維長を有していることが好ましい。
【００３３】
タンパク質短繊維の含有量は、例えば０．５体積％以上であってよく、分散性及び充填材の破断抑制効果の観点から、好ましくは１体積％以上である。また、タンパク質短繊維の含有量は、例えば６０体積％以下であってよく、５０体積％以下が好ましく、４０体積％以下がより好ましい。
【００３４】
タンパク質短繊維を構成するタンパク質は、好ましくは構造タンパク質である。本明細書において、構造タンパク質とは、生体構造を形成するタンパク質又はそれに由来するタンパク質を示す。すなわち、構造タンパク質は、天然由来の構造タンパク質であってよく、天然由来の構造タンパク質のアミノ酸配列に依拠してそのアミノ酸配列の一部（例えば、当該アミノ酸配列の１０％以下）を改変した改変タンパク質であってよい。
【００３５】
構造タンパク質は、具体的には、フィブロイン（例えば、スパイダーシルク、カイコシルク等）、コラ−ゲン、レシリン、エラスチン及びケラチン、並びにこれらに由来するタンパク質等を挙げることができる。
【００３６】
フィブロイン様タンパク質（フィブロイン又はそれに由来するタンパク質）としては、例えば、式１：［（Ａ）ｎモチーフ−ＲＥＰ１］ｍで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。ここで、式１中、（Ａ）ｎモチーフの、Ａはアラニン残基を示し、ｎは好ましくは２〜２７の整数であり、４〜２０の整数、８〜２０の整数、１０〜２０の整数、４〜１６の整数、８〜１６の整数、又は１０〜１６の整数であってよい。また式１において、（Ａ）ｎモチーフ中の全アミノ酸残基数に対するアラニン残基数は４０％以上であればよく、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、又は１００％（アラニン残基のみで構成されることを意味する）であってもよい。ＲＥＰ１は１０〜２００アミノ酸残基から構成されるアミノ酸配列を示す。ｍは１０〜３００の整数を示す。複数存在する（Ａ）ｎモチーフは、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。複数存在するＲＥＰ１は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。フィブロイン様タンパク質としては、例えば、配列番号１で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。
【００３７】
コラーゲン様タンパク質（コラーゲン又はそれに由来するタンパク質）としては、例えば、式２：［ＲＥＰ２］ｐで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。ここで、式２中、ｐは５〜３００の整数を示す。ＲＥＰ２は、Ｇｌｙ−Ｘ−Ｙから構成されるアミノ酸配列を示し、Ｘ及びＹはＧｌｙ以外の任意のアミノ酸残基を示す。複数存在するＲＥＰ２は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。コラーゲン様タンパク質としては、例えば、配列番号２で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。ここで、配列番号２で示されるアミノ酸配列は、ＮＣＢＩデータベースから入手したヒトのコラーゲンタイプ４の部分的な配列（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号：ＣＡＡ５６３３５．１、ＧＩ：３７０２４５２）のリピート部分及びモチーフに該当する３０１残基目から５４０残基目までのアミノ酸配列のＮ末端に配列番号６で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されたものである。
【００３８】
レシリン様タンパク質（レシリン又はそれに由来するタンパク質）としては、例えば、式３：［ＲＥＰ３］ｑで表されるドメイン配列を含むタンパク質が挙げられる。ここで、式３中、ｑは４〜３００の整数を示す。ＲＥＰ３はＳｅｒ−Ｊ−Ｊ−Ｔｙｒ−Ｇｌｙ−Ｕ−Ｐｒｏから構成されるアミノ酸配列を示す。Ｊは任意のアミノ酸残基を示し、好ましくはＡｓｐ、Ｓｅｒ及びＴｈｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基である。Ｕは任意のアミノ酸残基を示し、好ましくはＰｒｏ、Ａｌａ、Ｔｈｒ及びＳｅｒからなる群から選ばれるアミノ酸残基である。複数存在するＲＥＰ３は、互いに同一のアミノ酸配列でもよく、異なるアミノ酸配列でもよい。レシリン様タンパク質としては、例えば、配列番号３で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。ここで、配列番号３で示されるアミノ酸配列は、レシリン（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＮＰ  ６１１１５７、Ｇｌ：２４６５４２４３）のアミノ酸配列において、８７残基目のＴｈがＳｅｒに置換され、かつ９５残基目のＡｓｎがＡｓｐに置換された配列の１９残基目から３２１残基目までのアミノ酸配列のＮ末端に配列番号７で示されるアミノ酸配列（タグ配列）が付加されたものである。
【００３９】
エラスチン様タンパク質（エラスチン又はそれに由来するタンパク質）としては、例えば、ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＡＣ９８３９５（ヒト）、Ｉ４７０７６（ヒツジ）、ＮＰ７８６９６６（ウシ）等のアミノ酸配列を有するタンパク質が挙げられる。エラスチン様タンパク質としては、例えば、配列番号４で示されるアミノ酸配列を含むタンパク質を挙げることができる。ここで、配列番号４で示されるアミノ酸配列は、ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＡＣ９８３９５のアミノ酸配列の１２１残基目から３９０残基目までのアミノ酸配列のＮ末端に配列番号６で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されたものである。
【００４０】
ケラチン様タンパク質（ケラチン又はそれに由来するタンパク質）として、例えば、カプラ・ヒルクス（Ｃａｐｒａ  ｈｉｒｃｕｓ）のタイプＩケラチン等が挙げられる。ケラチン様タンパク質としては、例えば、配列番号５で示されるアミノ酸配列（ＮＣＢＩのＧｅｎＢａｎｋのアクセッション番号ＡＣＹ３０４６６のアミノ酸配列）を含むタンパク質を挙げることができる。
【００４１】
構造タンパク質は、好ましくはフィブロイン様タンパク質であり、より好ましくはクモ糸フィブロイン様タンパク質である。
【００４２】
本実施形態にかかるタンパク質は、例えば、目的とするタンパク質をコードする核酸配列と、当該核酸配列に作動可能に連結された１又は複数の調節配列とを有する発現ベクターで形質転換された宿主により、当該核酸を発現させることにより生産したものを用いることができる。
【００４３】
目的とするタンパク質をコードする核酸の製造方法は特に制限されない。例えば、天然の構造タンパク質をコードする遺伝子を利用して、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）などで増幅しクローニングする方法、又は、化学的な合成によって、当該核酸を製造することができる。核酸の化学的な合成方法も特に制限されず、例えば、ＮＣＢＩのウェブデータベースなどより入手した構造タンパク質のアミノ酸配列情報をもとに、ＡＫＴＡ  ｏｌｉｇｏｐｉｌｏｔ  ｐｌｕｓ  １０／１００（ＧＥヘルスケア・ジャパン株式会社製）などで自動合成したオリゴヌクレオチドをＰＣＲなどで連結する方法によって核酸を化学的に合成することができる。この際に、タンパク質の精製や確認を容易にするため、上記のアミノ酸配列のＮ末端に開始コドン及びＨｉｓ１０タグからなるアミノ酸配列を付加したアミノ酸配列からなるタンパク質、をコードする核酸を合成してもよい。
【００４４】
調節配列は、宿主における組換えタンパク質の発現を制御する配列（例えば、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合配列、転写終結配列等）であり、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。プロモーターとして、宿主細胞中で機能し、目的とするタンパク質を発現誘導可能な誘導性プロモーターを用いてもよい。誘導性プロモーターは、誘導物質（発現誘導剤）の存在、リプレッサー分子の非存在、又は温度、浸透圧若しくはｐＨ値の上昇若しくは低下等の物理的要因により、転写を制御できるプロモーターである。
【００４５】
発現ベクターの種類は、プラスミドベクター、ウイルスベクター、コスミドベクター、フォスミドベクター、人工染色体ベクター等であってよく、宿主の種類に応じて適宜選択することができる。発現ベクターとしては、宿主細胞において自立複製が可能、又は宿主の染色体中への組込みが可能で、目的とするタンパク質をコードする核酸を転写できる位置にプロモーターを含有しているものが好適に用いられる。
【００４６】
宿主として、原核生物、並びに酵母、糸状真菌、昆虫細胞、動物細胞及び植物細胞等の真核生物のいずれも好適に用いることができる。
【００４７】
原核生物の好ましい例として、エシェリヒア属、ブレビバチルス属、セラチア属、バチルス属、ミクロバクテリウム属、ブレビバクテリウム属、コリネバクテリウム属及びシュードモナス属等に属する細菌を挙げることができる。
【００４８】
原核生物を宿主とする場合、目的とするタンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ｐＢＴｒｐ２（ベーリンガーマンハイム社製）、ｐＧＥＸ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）、ｐＵＣ１８、ｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔＩＩ、ｐＳｕｐｅｘ、ｐＥＴ２２ｂ、ｐＣｏｌｄ、ｐＵＢ１１０、ｐＮＣＯ２（特開２００２−２３８５６９号公報）等を挙げることができる。
【００４９】
真核生物の宿主としては、例えば、酵母及び糸状真菌（カビ等）を挙げることができる。酵母としては、例えば、サッカロマイセス属、ピキア属、シゾサッカロマイセス属等に属する酵母を挙げることができる。糸状真菌としては、例えば、アスペルギルス属、ペニシリウム属、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属等に属する糸状真菌を挙げることができる。
【００５０】
真核生物を宿主とする場合、目的とするタンパク質をコードする核酸を導入するベクターとしては、例えば、ＹＥｐ１３（ＡＴＣＣ３７１１５）、ＹＥｐ２４（ＡＴＣＣ３７０５１）等を挙げることができる。
【００５１】
上記宿主細胞への発現ベクターの導入方法としては、上記宿主細胞へＤＮＡを導入する方法であればいずれも用いることができる。例えば、カルシウムイオンを用いる方法〔Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  ＵＳＡ，６９，２１１０  （１９７２）〕、エレクトロポレーション法、スフェロプラスト法、プロトプラスト法、酢酸リチウム法、コンピテント法等を挙げることができる。
【００５２】
発現ベクターで形質転換された宿主による核酸の発現方法としては、直接発現のほか、モレキュラー・クローニング第２版に記載されている方法等に準じて、分泌生産、融合タンパク質発現等を行うことができる。
【００５３】
目的とするタンパク質は、例えば、発現ベクターで形質転換された宿主を培養培地中で培養し、培養培地中に当該タンパク質を生成蓄積させ、該培養培地から採取することにより製造することができる。宿主を培養培地中で培養する方法は、宿主の培養に通常用いられる方法に従って行うことができる。
【００５４】
宿主が大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物である場合、宿主の培養培地として、該宿主が資化し得る炭素源、窒素源及び無機塩類等を含有し、該宿主の培養を効率的に行える培地であれば天然培地、合成培地のいずれを用いてもよい。
【００５５】
炭素源としては、上記形質転換された宿主が資化し得るものであればよく、例えば、グルコース、フラクトース、スクロース、及びこれらを含有する糖蜜、デンプン及びデンプン加水分解物等の炭水化物、酢酸及びプロピオン酸等の有機酸、並びにエタノール及びプロパノール等のアルコール類などを用いることができる。
【００５６】
窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びリン酸アンモニウム等の無機酸又は有機酸のアンモニウム塩、その他の含窒素化合物、並びにペプトン、肉エキス、酵母エキス、コーンスチープリカー、カゼイン加水分解物、大豆粕及び大豆粕加水分解物、各種発酵菌体及びその消化物などを用いることができる。
【００５７】
無機塩としては、例えば、リン酸第一カリウム、リン酸第二カリウム、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、硫酸銅及び炭酸カルシウムなどを用いることができる。
【００５８】
大腸菌等の原核生物又は酵母等の真核生物の培養は、例えば、振盪培養又は深部通気攪拌培養等の好気的条件下で行うことができる。培養温度は、例えば、１５〜４０℃である。培養時間は、通常１６時間〜７日間である。培養中の培養培地のｐＨは３．０〜９．０に保持することが好ましい。培養培地のｐＨの調整は、無機酸、有機酸、アルカリ溶液、尿素、炭酸カルシウム及びアンモニア等を用いて行うことができる。
【００５９】
培養中必要に応じて、アンピシリン及びテトラサイクリン等の抗生物質を培養培地に添加してもよい。プロモーターとして誘導性のプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときには、必要に応じてインデューサーを培地に添加してもよい。例えば、ｌａｃプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはイソプロピル−β−Ｄ−チオガラクトピラノシド等を、ｔｒｐプロモーターを用いた発現ベクターで形質転換した微生物を培養するときにはインドールアクリル酸等を培地に添加してもよい。
【００６０】
宿主が生成蓄積した目的とするタンパク質の単離、精製は通常用いられている方法で行うことができる。例えば、当該タンパク質が、細胞内に溶解状態で発現した場合には、培養終了後、宿主細胞を遠心分離により回収し、水系緩衝液に懸濁した後、超音波破砕機、フレンチプレス、マントンガウリンホモゲナイザー及びダイノミル等により宿主細胞を破砕し、無細胞抽出液を得る。該無細胞抽出液を遠心分離することにより得られる上清から、タンパク質の単離精製に通常用いられている方法によって精製標品を得ることができる。また、当該タンパク質が細胞内に不溶体を形成して発現した場合は、同様に宿主細胞を回収後、破砕し、遠心分離を行うことにより、沈殿画分としてタンパク質の不溶体を回収する。回収したタンパク質の不溶体は、タンパク質変性剤で可溶化することができる。該操作の後、上記と同様の単離精製法によりタンパク質の精製標品を得ることができる。
【００６１】
当該タンパク質が細胞外に分泌された場合には、培養上清から当該タンパク質を回収することができる。すなわち、培養物を遠心分離等の手法により処理することにより培養上清を取得し、該培養上清から、上記と同様の単離精製法を用いることにより、精製標品を得ることができる。
【００６２】
タンパク質の単離精製に通常用いられている方法としては、溶媒抽出法、硫安等による塩析法、脱塩法、有機溶媒による沈殿法、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）−セファロース、ＤＩＡＩＯＮ  ＨＰＡ−７５（三菱化成社製）等のレジンを用いた陰イオン交換クロマトグラフィー法、Ｓ−Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ  ＦＦ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ社製）等のレジンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィー法、ブチルセファロース、フェニルセファロース等のレジンを用いた疎水性クロマトグラフィー法、分子篩を用いたゲルろ過法、アフィニティークロマトグラフィー法、クロマトフォーカシング法、等電点電気泳動等の電気泳動法等の方法を挙げることができる。これらの方法は、単独又は組み合わせて使用してもよい。
【００６３】
タンパク質短繊維は、上述したタンパク質を紡糸したタンパク質繊維を、所定の繊維長に切断したものであってよい。タンパク質繊維は、好ましくは構造タンパク質を紡糸した繊維（構造タンパク質繊維）であり、より好ましくはフィブロイン様タンパク質を紡糸した繊維（フィブロイン様タンパク質繊維）、特に好ましくはクモ糸フィブロイン様タンパク質を紡糸した繊維（クモ糸フィブロイン様タンパク質繊維）である。
【００６４】
タンパク質繊維は、タンパク質を公知の紡糸方法により紡糸することによって製造することができる。すなわち、タンパク質繊維を製造する際には、まず、上述した方法に準じて製造したタンパク質を、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、又はヘキサフルオロイソプロノール（ＨＦＩＰ）等の溶媒に、溶解促進剤としての無機塩と共に添加し、溶解させてドープ液を作製する。次いで、このドープ液（紡糸原液）を用いて、湿式紡糸、乾式紡糸又は乾湿式紡糸等の公知の紡糸方法により紡糸して、目的とするタンパク質繊維を得ることができる。
【００６５】
図１は、タンパク質繊維を製造するための紡糸装置の一例を示す概略図である。図１に示す紡糸装置１０は、乾湿式紡糸用の紡糸装置の一例であり、押出し装置１と、凝固浴槽２０と、洗浄浴槽２１と、乾燥装置４とを、上流側から順に有している。
【００６６】
押出し装置１は貯槽７を有しており、ここにドープ液（紡糸原液）６が貯留される。凝固浴槽２０に凝固液１１（例えば、メタノール）が貯留される。ドープ液６は、貯槽７の下端部に取り付けられたギヤポンプ８により、凝固液１１との間にエアギャップ１９を開けて設けられたノズル９から押し出される。押し出されたドープ液６は、エアギャップ１９を経て凝固液１１内に供給される。凝固液１１内でドープ液６から溶媒が除去されてタンパク質が凝固する。凝固したタンパク質は、洗浄浴槽２１に導かれ、洗浄浴槽２１内の洗浄液１２により洗浄された後、洗浄浴槽２１内に設置された第一ニップローラ１３と第二ニップローラ１４により、乾燥装置４へと送られる。このとき、例えば、第二ニップローラ１４の回転速度を第一ニップローラ１３の回転速度よりも速く設定すると、回転速度比に応じた倍率で延伸されたタンパク質繊維３６が得られる。洗浄液１２中で延伸されたタンパク質繊維３６は、洗浄浴槽２１内を離脱してから、乾燥装置４内を通過する際に乾燥され、その後、ワインダーにて巻き取られる。このようにして、タンパク質繊維３６が、紡糸装置１０により、最終的にワインダーに巻き取られた巻回物５として得られる。なお、１８ａ〜１８ｇは糸ガイドである。
【００６７】
凝固液１１としては、ノズル９から押し出されたドープ液６から、溶媒を抽出（脱溶媒）できる有機溶剤であればよい。このような有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール及び２−プロパノール等の炭素数１〜５の低級アルコール、並びにアセトン等を挙げることができる。凝固液１１は、適宜水を含んでいてもよい。凝固液１１の温度は、０〜３０℃であることが好ましい。凝固したタンパク質が凝固液１１中を通過する距離（実質的には、糸ガイド１８ａから糸ガイド１８ｂまでの距離）は、脱溶媒が効率的に行える長さがあればよく、例えば、２００〜５００ｍｍである。凝固液１１中での滞留時間は、例えば、０．０１〜３分であってよく、０．０５〜０．１５分であることが好ましい。また、本実施形態においては、凝固したタンパク質を含む繊維を、凝固液１１中で延伸（前延伸）してもよい。
【００６８】
洗浄液１２としては、主として水を用いることができる。洗浄液１２は、凝固液１１に使用できるよう剤として列挙したものを含んでいてもよい。なお、タンパク質繊維を得る際に洗浄浴槽２１内で実施される延伸は、温水中、温水に有機溶剤等を加えた溶液中等で行う、いわゆる湿熱延伸であってもよい。この湿熱延伸の温度としては、例えば、５０〜９０℃であってよく、７５〜８５℃が好ましい。湿熱延伸では、未延伸糸（又は前延伸糸）を、例えば、１倍〜１０倍延伸することができ、２〜８倍延伸することが好ましい。
【００６９】
本実施形態における乾燥装置４内を通過する際に、タンパク質繊維を更に延伸（いわゆる乾熱延伸）してもよい。
【００７０】
最終的なタンパク質繊維の延伸倍率は、その下限値が、未延伸糸（又は前延伸糸）に対して、好ましくは、１倍超、２倍以上、３倍以上、４倍以上、５倍以上、６倍以上、７倍以上、８倍以上、又は９倍以上であり、その上限値が、好ましくは、４０倍以下、３０倍以下、２０倍以下、１５倍以下、１４倍以下、１３倍以下、１２倍以下、１１倍以下、又は１０倍以下である。
【００７１】
本実施形態に係る樹脂成形品は、上記以外に、公知の樹脂成形品に含まれる他の成分を更に含んでいてよい。他の成分としては、例えば、耐抗劣化防止剤、帯電防止剤、酸化防止剤、内部離型剤、表面改質剤等が挙げられる。
【００７２】
本実施形態に係る樹脂成形品は、熱可塑性樹脂、充填材及びタンパク質短繊維の混練物の成形体ということもできる。
【００７３】
混練物は、樹脂成形品の各成分を、熱可塑性樹枝が溶融する温度で混練したものであってよい。混練方法は特に限定されず、例えば、ニーダー、ミキサー、押出機や射出成形機に設けられているスクリュー等を用いる方法が挙げられる。
【００７４】
混練物の成形方法は特に限定されず、例えば、射出プレス成形、射出圧縮成形、シート圧縮成形、ＬＦＴ−Ｄ成形、フロースタンピング成形、押出成形、シート成形、フィルム成形、シートスタンピング成形、発泡成形等の方法が挙げられる。
【００７５】
樹脂成形品の製造方法の好適な一実施形態について、以下に説明する。
【００７６】
（樹脂成形品の製造方法）
本実施形態に係る樹脂成形品の製造方法は、熱可塑性樹脂、充填材及びタンパク質短繊維を準備する準備工程と、熱可塑性樹脂の溶融体と、溶融体中に分散した充填材及びタンパク質短繊維と、を含む流動材料を得る混合工程と、流動材料を冷却する冷却工程と、を含む。
【００７７】
本実施形態に係る製造方法では、流動材料中で充填材とタンパク質短繊維とを共存させることで、流動材料中での充填材の破損（例えば、樹脂流動に伴うせん断力による破損等）及び偏在が抑制される。これにより、上記製造方法によれば、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品を容易に得ることができる。すなわち、本実施形態において、タンパク質短繊維は、流動材料中での充填材の破損及び偏在を抑制して充填材を効率良く分散させる、分散促進剤ということもできる。
【００７８】
準備工程では、熱可塑性樹脂、充填材、及び、タンパク質短繊維を準備する。熱可塑性樹脂、充填材、及び、タンパク質短繊維は、それぞれ上述した樹脂成形品における熱可塑性樹脂、充填材、及び、タンパク質短繊維であってよい。
【００７９】
準備工程において、充填材が繊維状充填材（例えば、炭素繊維）を含有する場合、繊維状充填材の平均繊維長Ｃ２に対する、タンパク質短繊維の平均繊維長Ｃ１の比Ｃ１／Ｃ２は、０．５／７以上が好ましく、７／７以上がより好ましい。このような比Ｃ１／Ｃ２であると、流動材料中での繊維状充填材の破断がより顕著に抑制される。
【００８０】
なお、本明細書中、繊維状充填材の平均繊維長は、針状粒子測定装置（株式会社ニレコ製、ＬＵＺＥＸ＿ＡＰ）を用いて測定した値を示す。また、タンパク質短繊維の平均繊維長は、顕微鏡を用いて写真撮影して測定した値を示す。
【００８１】
混合工程では、熱可塑性樹脂の溶融体と、溶融体中に分散した充填材及びタンパク質短繊維とを含む流動材料を得る。流動材料は、例えば、熱可塑性樹脂を加熱することによって熱可塑性樹脂の溶融体とし、当該溶融体に充填材及びタンパク質短繊維を添加することによって得ることができる。また、流動材料は、熱可塑性樹脂、充填材及びタンパク質短繊維を含む原料混合物を加熱することによって得ることもできる。
【００８２】
加熱温度は、特に限定されず、熱可塑性樹脂が十分な流動性を発現できる温度（すなわち、十分な流動性を有する流動材料が得られる温度）であればよい。加熱温度は、例えば１２０℃以上であってよく、１３０℃以上であることが好ましい。また、加熱温度は、例えば１５０℃以下であってよく、１４０℃以下であることが好ましい。
【００８３】
上記加熱は、加圧下で実施してもよい。加圧条件は、特に限定されず、熱可塑性樹脂が十分な流動性を発現できる条件であればよい。加圧条件は、例えば、２０ＭＰａ以上であってよく、２５ＭＰａ以上であることが好ましい。また、加圧条件は、例えば、４５ＭＰａ以下であってよく、３０ＭＰａ以下であることが更に好ましい。
【００８４】
混合工程は、熱可塑性樹脂の溶融体と充填材とタンパク質短繊維とを、加熱下（又は加熱加圧下）で混練して、流動材料を得る工程であってもよい。混練方法は特に限定されないが、ニーダー、ミキサー、押出機や射出成形機に設けられているスクリュー等を用いる方法が挙げられる。
【００８５】
冷却工程では、流動材料を冷却する。冷却工程は、流動材料を金型内に注入し、金型内に注入された流動材料を冷却する工程であってよい。冷却方法は特に限定されず、公知の方法から適宜選択できる。
【００８６】
流動材料を金型内に注入する場合、金型内の細部にまで流動材料が注入されるように、流動材料に圧力を付すことが好ましい。また、この場合、金型内が十分に充填される前に流動材料が固化することを防ぐため、金型が加熱されていることが好ましい。これらの圧力及び加熱の条件は、流動材料の流動性及び金型内の形状等に応じて適宜調整できる。
【００８７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００８８】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。【００８９】
＜クモ糸フィブロイン様タンパク質の製造＞
（１）プラスミド発現株の作製
ネフィラ・クラビペス（Ｎｅｐｈｉｌａ  ｃｌａｖｉｐｅｓ）由来のフィブロイン（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号：Ｐ４６８０４．１、ＧＩ：１１７４４１５）の塩基配列及びアミノ酸配列に基づき、配列番号１で示されるアミノ酸配列を有する改変フィブロイン（以下、「ＰＲＴ７９９」ともいう。）を設計した。なお、配列番号１で示されるアミノ酸配列は、ネフィラ・クラビペス由来のフィブロインのアミノ酸配列に対して、生産性の向上を目的としてアミノ酸残基の置換、挿入及び欠失を施したアミノ酸配列を有し、さらにＮ末端に配列番号６で示されるアミノ酸配列（タグ配列及びヒンジ配列）が付加されている。【００９０】
次に、ＰＲＴ７９９をコードする核酸を合成した。当該核酸には、５’末端にＮｄｅＩサイト及び終止コドン下流にＥｃｏＲＩサイトを付加した。当該核酸をクローニングベクター（ｐＵＣ１１８）にクローニングした。その後、同核酸をＮｄｅＩ及びＥｃｏＲＩで制限酵素処理して切り出した後、タンパク質発現ベクターｐＥＴ−２２ｂ（＋）に組換えて発現ベクターを得た。【００９１】
（２）タンパク質の発現
配列番号１で示されるアミノ酸配列を有するタンパク質をコードする核酸を含むｐＥＴ２２ｂ（＋）発現ベクターで、大腸菌ＢＬＲ（ＤＥ３）を形質転換した。当該形質転換大腸菌を、アンピシリンを含む２ｍＬのＬＢ培地で１５時間培養した。当該培養液を、アンピシリンを含む１００ｍＬのシード培養用培地（表１）にＯＤ６００が０．００５となるように添加した。培養液温度を３０℃に保ち、ＯＤ６００が５になるまでフラスコ培養を行い（約１５時間）、シード培養液を得た。【００９２】
【表１】
2020067519.tif 000002
【００９３】
当該シード培養液を５００ｍＬの生産培地（表２）を添加したジャーファーメンターにＯＤ６００が０．０５となるように添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持するようにした。【００９４】
【表２】
2020067519.tif 000003
【００９５】
生産培地中のグルコースが完全に消費された直後に、フィード液（グルコース４５５ｇ／１Ｌ、Ｙｅａｓｔ  Ｅｘｔｒａｃｔ  １２０ｇ／１Ｌ）を１ｍＬ／分の速度で添加した。培養液温度を３７℃に保ち、ｐＨ６．９で一定に制御して培養した。また培養液中の溶存酸素濃度を、溶存酸素飽和濃度の２０％に維持するようにし、２０時間培養を行った。その後、１Ｍのイソプロピル−β−チオガラクトピラノシド（ＩＰＴＧ）を培養液に対して終濃度１ｍＭになるよう添加し、目的のタンパク質を発現誘導させた。ＩＰＴＧ添加後２０時間経過した時点で、培養液を遠心分離し、菌体を回収した。ＩＰＴＧ添加前とＩＰＴＧ添加後の培養液から調製した菌体を用いてＳＤＳ−ＰＡＧＥを行い、ＩＰＴＧ添加に依存した目的とするタンパク質サイズのバンドの出現により、目的とするタンパク質の発現を確認した。【００９６】
（３）タンパク質の精製
ＩＰＴＧを添加してから２時間後に回収した菌体を２０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ  ｂｕｆｆｅｒ（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の菌体を約１ｍＭのＰＭＳＦを含む２０ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）に懸濁させ、高圧ホモジナイザー（ＧＥＡ  Ｎｉｒｏ  Ｓｏａｖｉ社製）で細胞を破砕した。破砕した細胞を遠心分離し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を、高純度になるまで２０ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄した。洗浄後の沈殿物を１００ｍｇ／ｍＬの濃度になるように８Ｍ  グアニジン緩衝液（８Ｍグアニジン塩酸塩、１０ｍＭリン酸二水素ナトリウム、２０ｍＭＮａＣｌ、１ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ、ｐＨ７．０）で懸濁し、６０℃で３０分間、スターラーで撹拌し、溶解させた。溶解後、透析チューブ（三光純薬株式会社製のセルロースチューブ３６／３２）を用いて水で透析を行った。透析後に得られた白色の凝集タンパク質を遠心分離により回収し、凍結乾燥機で水分を除き、凍結乾燥粉末を回収することにより、クモ糸フィブロイン様タンパク質「ＰＲＴ７９９」を得た。【００９７】
＜クモ糸フィブロイン様タンパク質繊維の調製＞
（１）ドープ液の調製
ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に、上述のクモ糸フィブロイン様タンパク質（ＰＲＴ７９９）を濃度２４質量％となるよう添加した後、溶解促進剤としてＬｉＣｌを濃度４．０質量％となるように添加した。その後、シェーカーを使用して、クモ糸フィブロイン様タンパク質を３時間かけて溶解させ、ＤＭＳＯ溶液を得た。得られたＤＭＳＯ溶液中のゴミと泡を取り除き、ドープ液とした。ドープ液の溶液粘度は９０℃において５０００ｃＰ（センチポアズ）であった。【００９８】
（２）紡糸
上記のようにして得られたドープ液と図１に示される紡糸装置１０を用いて公知の乾湿式紡糸を行って、クモ糸フィブロイン様タンパク質からなるモノフィラメントを得た。なお、ここでは、乾湿式紡糸を下記の条件で行った。
押出しノズル直径：０．１ｍｍ
押出し速度：３２７．６ｍＬ／時間
凝固液（メタノール）の温度：２℃
巻取り速度：９９．５ｍ／分
延伸倍率：４．５２倍
乾燥温度：８０℃
エアギャップ長さ：５ｍｍ【００９９】
＜タンパク質短繊維の調製＞
クモ糸フィブロイン様タンパク質繊維（ＰＲＴ７９９）を卓上型繊維切断機（ＮＰ−３００、インテック株式会社製）を用いて平均長さ５ｍｍにカットして、タンパク質短繊維を得た。【０１００】
（実施例１）
タンパク質短繊維と、トレカ（登録商標）長繊維ペレット（炭素繊維及びポリプロピレンを含有するペレット、炭素繊維量：３０ｗｔ％、炭素繊維の繊維長：７ｍｍ、製品名「ＴＬＰ８１６９」、東レ株式会社製）とを１．２５：９８．７５（体積比）の割合で射出成形機（ＥＣ１８０ＳＸ、東芝機械株式会社製）に投入して射出成形を行い、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの樹脂成形品を得た。【０１０１】
＜炭素繊維の繊維長分布＞
得られた樹脂成形品の一方向（以下、縦方向）に沿って１００ｍｍ×１５ｍｍの試験片を２つ切り出し、試験片Ａ及び試験片Ｂとした。また、縦方向に直交する方向（以下、横方向）に沿って１００ｍｍ×１５ｍｍの試験片を切り出し、試験片Ｃとした。針状粒子測定装置（株式会社ニレコ製、ＬＵＺＥＸ＿ＡＰ）を用いて各試験片の炭素繊維の繊維長分布を測定した。結果を図２（ａ）に示す。なお、図２中、縦軸の存在割合は、抽出された炭素繊維の繊維長の総和に対する、各繊維長に対応する繊維長の総和の割合（％）を表す。【０１０２】
＜炭素繊維の平均繊維長＞
上述の各試験片における炭素繊維の平均繊維長を算出した。結果を表３に示す。【０１０３】
＜引張特性＞
ＪＩＳ  Ｋ７０１７に準じ、引張試験機（島津製作所製、ＡＧ−５０ｋＮＸ）を用いて上述の各試験片の引張特性を測定した。結果を図３（ａ）に示す。【０１０４】
（比較例１）
タンパク質短繊維を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして樹脂成形品を得た。得られた樹脂成形品について、実施例１と同様に三つの試験片を切り出し、試験片Ａ’、試験片Ｂ’及び試験片Ｃ’とした。各試験片の炭素繊維の繊維長分布、炭素繊維の平均繊維長、及び引張特性を測定した。結果をそれぞれ図２（ｂ）、表３、及び図３（ｂ）に示す。【０１０５】
【表３】
2020067519.tif 000004
【０１０６】
図３に示すとおり、実施例１は、比較例１と比較して、繊維長の短い炭素繊維の存在割合が少なかった。また、表１に示すとおり、実施例１は、比較例１と比較して、炭素繊維の平均繊維長が長かった。【０１０７】
図４に示すとおり、比較例１は切り出し位置による特性の差が大きく、実施例１は比較例１と比較して樹脂成形品全体にわたって引張特性が良好であった。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明の樹脂成形品は、良好な引張特性を有する均質な樹脂成形品であり、様々な用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１…押出し装置、４…乾燥装置、６…ドープ液、１０…紡糸装置、２０…凝固浴槽、２１…洗浄浴槽、３６…タンパク質繊維。
【図１】
2020067519.tif 000005
【図２】
2020067519.tif 000006
【図３】
2020067519.tif 000007
【配列表】
2020067519000001.app
【国際調査報告】
2020067519.tif 000008
2020067519.tif 000009
2020067519.tif 000010
2020067519.tif 000011
2020067519.tif 000012