(57)【要約】  本開示は、脂肪族モノマー含有率が高く、従来的なポリイミドに比べて光学的特性及び可溶性が改善した新規のポリイミドを提供する。また、当該ポリイミドを作製する方法、当該ポリイミドを組み込む製造品及びこれを作製する方法、ならびに当該ポリイミドを使用する方法も提供される。
2020536993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の脂肪族ポリアミンと、
１つ以上の脂肪族二無水物もしくはそのテトラカルボン酸、１つ以上の芳香族二無水物もしくはその四酸、またはこれらの混合物と
を含む、モノマーから誘導されるポリイミドであって、
前記１つ以上の脂肪族二無水物またはそのテトラカルボン酸が、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラル）−３−メチル−３−シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＰＭＤＡ）、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロイ−１−ナフタレンコハク酸、及び３，３’，４，４’−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＢＰＤＡ）からなる群より選択され、
前記ポリイミドが、４００ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントの光学的透過率を有する、
ポリイミド。
【請求項２】
前記１つ以上の脂肪族ポリアミンが、１，２−ジアミノエタン（１，２−ＤＡＥ）、１，３−ジアミノプロパン（１，３−ＤＡＰ）、１，４−ジアミノブタン（１，４−ＤＡＢ）、１，５−ジアミノペンタン（１，５−ＤＡＰ）、１，６−ジアミノヘキサン（１，６−ＨＭＤＡ）、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１０−ジアミノデカン、１，１１−ジアミノウンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，４−ブタジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、及びＮ１−（３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル）ブタン−１，４−ジアミンからなる群より選択される、請求項１に記載のポリイミド。
【請求項３】
１つ以上の脂肪族ポリアミンと、
１つ以上の脂肪族二無水物もしくはそのテトラカルボン酸、１つ以上の芳香族二無水物もしくはその四酸、またはこれらの混合物と
を含む、モノマーから誘導されるポリイミドであって、
前記１つ以上の脂肪族ポリアミンが、１，２−ジアミノエタン（１，２−ＤＡＥ）、１，５−ジアミノペンタン（１，５−ＤＡＰ）、１，６−ジアミノヘキサン（１，６−ＨＭＤＡ）、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１１−ジアミノウンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，４−ブタジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、及びＮ１−（３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル）ブタン−１，４−ジアミンからなる群より選択され、
前記ポリイミドが、４００ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントの光学的透過率を有する、
ポリイミド。
【請求項４】
前記ポリイミドが、５０パーセントを超えないパーセンテージ当量にて前記１つ以上の芳香族二無水物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項５】
前記ポリイミドが、４０パーセントを超えないパーセンテージ当量にて前記１つ以上の芳香族二無水物を含む、請求項４に記載のポリイミド。
【請求項６】
前記ポリイミドが完全に脂肪族である、請求項５に記載のポリイミド。
【請求項７】
前記ポリイミドが、いかなる芳香族二無水物またはその四酸からも誘導されず、前記１つ以上の脂肪族ポリアミンが、１，４−ジアミノ−２−メチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−エチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｎ−プロピルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−イソブチルシクロヘキサン、及び１，４−ジアミノ−２−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサンからなる群より選択される１つ以上の脂環式ジアミンから選択される、請求項６に記載のポリイミド。
【請求項８】
前記ポリイミドの前記光学的透過率が、４００ナノメートル以上にて少なくとも７０パーセントである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項９】
前記ポリイミドの前記光学的透過率が、４００ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントである、請求項８に記載のポリイミド。
【請求項１０】
前記光学的透過率が、４００ナノメートル以上にて少なくとも８０パーセントである、請求項９に記載のポリイミド。
【請求項１１】
前記光学的透過率が、４００ナノメートル以上にて少なくとも９０パーセントである、請求項１０に記載のポリイミド。
【請求項１２】
前記ポリイミドが、無定形ポリマー、結晶質ポリマー、またはこれらの混合物である、請求項１１に記載のポリイミド。
【請求項１３】
前記１つ以上の芳香族二無水物またはその四酸が、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（６−ＦＤＡ）、２，２’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ａＢＰＤＡ）、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’ジフェニルプロパン２，２−テトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＰＤＡ）、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）チオエーテル二無水物、スピロビスインダンジエーテル無水物、ビスフェノールＡビスエーテル−４−フタル酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、ｐ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物、及びｍ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物からなる群より選択される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項１４】
前記ポリイミドが、１つ以上のモノ無水物及び／または１つ以上のジカルボン酸でエンドキャップされている、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項１５】
前記ポリイミドが、−０．００２〜＋０．００２の範囲における複屈折率を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項１６】
前記ポリイミドが、−０．００１〜＋０．００２の範囲における複屈折率を有する、請求項１５に記載のポリイミド。
【請求項１７】
前記ポリイミドが光学的に清澄であり、無色であるように視覚的に知覚される、請求項１〜１６のいずれか１つに記載のポリイミド。
【請求項１８】
前記ポリイミドが、１２０℃〜２２０℃の範囲におけるガラス転移温度を有する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項１９】
前記ポリイミドが、１３０℃〜２２０℃の範囲におけるガラス転移温度を有する、請求項１８に記載のポリイミド。
【請求項２０】
前記ポリイミドが、１４０℃〜２００℃の範囲におけるガラス転移温度を有する、請求項１９に記載のポリイミド。
【請求項２１】
前記ポリイミドが極性溶媒に可溶である、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項２２】
前記ポリイミドが、フィルム、繊維、コーティング、及び接着剤からなる群より選択される材料に加工される溶液を生成するための溶媒に溶解される、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項２３】
前記材料が、溶液キャスティングライン、インクジェット、ディップコーティング、吹付け、スピンコーティング、及びエレクトロスピニングからなる群より選択される手段によって生成される、請求項２２に記載のポリイミド。
【請求項２４】
前記ポリイミドが、フィルム、繊維、配合マスターバッチ、及び部品からなる群より選択される材料に溶融加工される、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項２５】
前記材料が、ブロー成形、押出、引抜、及び射出成形からなる群より選択される手段によって生成される、請求項２４に記載のポリイミド。
【請求項２６】
前記ポリイミドが、前記ポリイミドに対するポリアミド酸ポリイミド前駆体として溶液処理され、次に前記ポリイミドに熱転換される、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のポリイミド。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載のポリイミドを生成する方法であって、化学イミド化、熱イミド化、及び溶液イミド化からなる群より選択される、方法。
【請求項２８】
前記１つ以上の脂肪族ポリアミンが化学的に合成される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記１つ以上の脂肪族ポリアミンが、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、及び真菌からなる群より選択される１つ以上の操作された微生物の発酵によって取得される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記微生物がグラム陽性細菌を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記グラム陽性細菌がＣｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉａ属の細菌を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記グラム陽性細菌がｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ種の細菌を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記微生物が真菌を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記真菌が酵母を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記酵母がＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属の酵母を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記酵母がｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ種の酵母を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載のポリイミドを含む、材料または物品。
【請求項３８】
前記ポリイミドがＵＶ硬化性のコーティングまたは接着剤のための透明基板である、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項３９】
前記材料または物品が前記ポリイミドでコーティングされ、前記材料または物品が電子、航空宇宙、自動車、建築、工業、または土木工学の用途を有する材料または物品である、請求項３８に記載の材料または物品。
【請求項４０】
前記材料または物品が超小型電子構成要素である、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４１】
前記材料または物品が消費者向け電子デバイスである、請求項３７に記載の材料。
【請求項４２】
前記材料または物品が電子ディスプレイである、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４３】
前記材料または物品がディスプレイであり、前記ポリイミドが前記ディスプレイ内の透明基材である、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４４】
前記材料または物品が太陽電池であり、前記ポリイミドが前記太陽電池内の透明基板である、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４５】
前記材料または物品がフレキシブル回路またはウェアラブル電子デバイスである、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４６】
前記材料または物品が、水蒸気及び／または酸素に対するバリアとして作用するガスバリア層をさらに含む、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４７】
前記材料または物品が、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ、及び有機発光ダイオード、ならびに電子ペーパーからなる群より選択されるディスプレイである、請求項３７に記載の材料または物品。
【請求項４８】
前記材料が１０ナノメートルから１ｃｍの間の厚さを有するフィルムである、請求項３７に記載の材料または物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１０月５日に出願された米国仮出願番号第６２／５６８，７４５号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
連邦政府支援の研究開発下で行われた発明の権利に関する記載
本発明は、ＤＡＲＰＡの認可を受けた契約番号ＨＲ００１１−１５−９−００１４の下、政府支援によって行われた。政府は本発明に一定の権利を有する。
【０００３】
本開示は、概して、脂肪族ポリアミン及び二無水物から構成された清澄かつ光学的に透明なポリイミドに関する。
【背景技術】
【０００４】
従来的なポリイミドの大多数は高度に着色した材料であり、ＵＶ可視スペクトルにおける光学的清澄性が減少している。結果として、このようなポリイミドは、光通信及び光コンピューティングにおける光導波路に関係する用途向けの光学的材料として望ましいものではなく、またフレキシブル基板として、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びアクティブマトリックス方式液晶（ＡＭ−ＬＣＤ）のディスプレイ向けの構成要素としても望ましいものではない。これらのポリイミドにおけるもう１つの限界は、ポリイミドのＵＶ吸光度がＵＶ硬化性のコーティング及び接着剤に使用される光開始剤の効率を妨害するため、ＵＶ硬化性のコーティング及び接着剤のための透明基板として適さないことである。
【０００５】
このようなポリイミドにおけるもう１つの限界は、非常に固いポリマーであるため、比較的不溶性であることである。この限界により、ポリマー材料（例えば、フィルム）に対するポリアミド酸ポリイミド前駆体としての溶液処理が必要となる。そして、ポリマー材料は２００℃を超える温度で不溶性ポリイミドに熱変換される。この高温転換は、これらのポリイミドが、例えば、フレキシブル電子機器、フレキシブル水素化物電子機器、フレキシブル回路、及びウェアラブル電子機器（これら全てが低温処理を使用している）のような最先端用途に組み込まれるのを妨げる。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書で企図されている様々な実施形態としては下記のうちの１つ以上が挙げられ得るが、これらに限定されない。
【０００７】
実施形態１：１つ以上の脂肪族ポリアミンと、１つ以上の脂肪族二無水物もしくはそのテトラカルボン酸、１つ以上の芳香族二無水物もしくはその四酸、またはこれらの混合物とを含む、モノマーから誘導されるポリイミドであって、１つ以上の脂肪族二無水物またはそのテトラカルボン酸が、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラル）−３−メチル−３−シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸二無水物、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＰＭＤＡ）、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロイ−１−ナフタレンコハク酸、及び３，３’，４，４’−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＢＰＤＡ）からなる群より選択され、ポリイミドが、４００ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントの光学的透過率を有する、ポリイミド。
【０００８】
実施形態２：１つ以上の脂肪族ポリアミンが、１，２−ジアミノエタン（１，２−ＤＡＥ）、１，３−ジアミノプロパン（１，３−ＤＡＰ）、１，４−ジアミノブタン（１，４−ＤＡＢ）、１，５−ジアミノペンタン（１，５−ＤＡＰ）、１，６−ジアミノヘキサン（１，６−ＨＭＤＡ）、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１０−ジアミノデカン、１，１１−ジアミノウンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，４−ブタジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、及びＮ１−（３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル）ブタン−１，４−ジアミンからなる群より選択される、実施形態１に記載のポリイミド。
【０００９】
実施形態３：１つ以上の脂肪族ポリアミンと、１つ以上の脂肪族二無水物もしくはそのテトラカルボン酸、１つ以上の芳香族二無水物もしくはその四酸、またはこれらの混合物とを含む、モノマーから誘導されるポリイミドであって、１つ以上の脂肪族ポリアミンが、１，２−ジアミノエタン（１，２−ＤＡＥ）、１，５−ジアミノペンタン（１，５−ＤＡＰ）、１，６−ジアミノヘキサン（１，６−ＨＭＤＡ）、１，７−ジアミノヘプタン、１，８−ジアミノオクタン、１，９−ジアミノノナン、１，１１−ジアミノウンデカン、１，１２−ジアミノドデカン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，４−ブタジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、及びＮ１−（３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル）ブタン−１，４−ジアミンからなる群より選択され、ポリイミドが、４００ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントの光学的透過率を有する、ポリイミド。
【００１０】
実施形態４：ポリイミドが、５０パーセントを超えないパーセンテージ当量にて１つ以上の芳香族二無水物を含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００１１】
実施形態５：ポリイミドが、４０パーセントを超えないパーセンテージ当量にて１つ以上の芳香族二無水物を含む、実施形態４に記載のポリイミド。
【００１２】
実施形態６：ポリイミドが完全に脂肪族である、実施形態５に記載のポリイミド。
【００１３】
実施形態７：ポリイミドが、いかなる芳香族二無水物またはその四酸からも誘導されず、１つ以上の脂肪族ポリアミンが、１，４−ジアミノ−２−メチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−エチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｎ−プロピルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−イソブチルシクロヘキサン、及び１，４−ジアミノ−２−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサンからなる群より選択される１つ以上の脂環式ジアミンから選択される、実施形態６に記載のポリイミド。
【００１４】
実施形態８：ポリイミドの光学的透過率が、３５０ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントである、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００１５】
実施形態９：ポリイミドの光学的透過率が、２９０ナノメートル以上にて少なくとも６０パーセントである、実施形態８に記載のポリイミド。
【００１６】
実施形態１０：光学的透過率が少なくとも７０パーセントである、実施形態１、８、または９のいずれかに記載のポリイミド。
【００１７】
実施形態１１：光学的透過率が少なくとも８０パーセントである、実施形態１０に記載のポリイミド。
【００１８】
実施形態１２：ポリイミドが、無定形ポリマー、結晶質ポリマー、またはこれらの混合物である、実施形態１１に記載のポリイミド。
【００１９】
実施形態１３：１つ以上の芳香族二無水物またはその四酸が、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（６−ＦＤＡ）、２，２’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ａＢＰＤＡ）、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’ジフェニルプロパン２，２−テトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＰＤＡ）、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）チオエーテル二無水物、スピロビスインダンジエーテル無水物、ビスフェノールＡビスエーテル−４−フタル酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、ｐ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物、及びｍ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物からなる群より選択される、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２０】
実施形態１４：ポリイミドが、１つ以上のモノ無水物及び／または１つ以上のジカルボン酸でエンドキャップされている、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２１】
実施形態１５：ポリイミドが、−０．００２〜＋０．００２の範囲における複屈折率を有する、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２２】
実施形態１６：ポリイミドが、−０．００１〜＋０．００２の範囲における複屈折率を有する、実施形態１５に記載のポリイミド。
【００２３】
実施形態１７：ポリイミドが光学的に清澄であり、無色であるように視覚的に知覚される、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２４】
実施形態１８：ポリイミドが、１２０℃〜２２０℃の範囲におけるガラス転移温度を有する、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２５】
実施形態１９：ポリイミドが、１３０℃〜２２０℃の範囲におけるガラス転移温度を有する、実施形態１８に記載のポリイミド。
【００２６】
実施形態２０：ポリイミドが、１４０℃〜２００℃の範囲におけるガラス転移温度を有する、実施形態１９に記載のポリイミド。
【００２７】
実施形態２１：ポリイミドが極性溶媒に可溶である、実施形態１〜２０のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２８】
実施形態２２：ポリイミドが、フィルム、繊維、コーティング、及び接着剤からなる群より選択される材料に加工される溶液を生成するための溶媒に溶解される、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００２９】
実施形態２３：材料が、溶液キャスティングライン、インクジェット、ディップコーティング、吹付け、スピンコーティング、及びエレクトロスピニングからなる群より選択される手段によって生成される、実施形態２２に記載のポリイミド。
【００３０】
実施形態２４：ポリイミドが、フィルム、繊維、配合マスターバッチ、及び部品からなる群より選択される材料に溶融加工される、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００３１】
実施形態２５：材料が、ブロー成形、押出、引抜、及び射出成形からなる群より選択される手段によって生成される、実施形態２４に記載のポリイミド。
【００３２】
実施形態２６：ポリイミドが、ポリイミドに対するポリアミド酸ポリイミド前駆体として溶液処理され、次にポリイミドに熱転換される、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のポリイミド。
【００３３】
実施形態２７：実施形態１〜２６のいずれか１つに記載のポリイミドを生成する方法であって、化学イミド化、熱イミド化、及び溶液イミド化からなる群より選択される、方法。
【００３４】
実施形態２８：１つ以上の脂肪族ポリアミンが化学的に合成される、実施形態２７に記載の方法。
【００３５】
実施形態２９：１つ以上の脂肪族ポリアミンが、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、及び真菌からなる群より選択される１つ以上の操作された（engineered）微生物の発酵によって取得される、実施形態２７に記載の方法。
【００３６】
実施形態３０：微生物がグラム陽性細菌を含む、実施形態２９に記載の方法。
【００３７】
実施形態３１：グラム陽性細菌がＣｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉａ属の細菌を含む、実施形態３０に記載の方法。
【００３８】
実施形態３２：グラム陽性細菌がｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ種の細菌を含む、実施形態３１に記載の方法。
【００３９】
実施形態３３：微生物が真菌を含む、実施形態２９に記載の方法。
【００４０】
実施形態３４：真菌が酵母を含む、実施形態３３に記載の方法。
【００４１】
実施形態３５：酵母がＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属の酵母を含む、実施形態３４に記載の方法。
【００４２】
実施形態３６：酵母がｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ種の酵母を含む、実施形態３５に記載の方法。
【００４３】
実施形態３７：実施形態１〜２６のいずれか１つに記載のポリイミドを含む、材料または物品。
【００４４】
実施形態３８：ポリイミドがＵＶ硬化コーティングまたは接着剤の透明基板である、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００４５】
実施形態３９：材料または物品がポリイミドでコーティングされ、材料または物品が電子、航空宇宙、自動車、建築、工業、または土木工学の用途を有する材料または物品である、実施形態３８に記載の材料または物品。
【００４６】
実施形態４０：材料または物品が超小型電子構成要素である、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００４７】
実施形態４１：材料または物品が消費者向け電子デバイスである、実施形態３７に記載の材料。
【００４８】
実施形態４２：材料または物品が電子ディスプレイである、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００４９】
実施形態４３：材料または物品がディスプレイであり、ポリイミドが当該ディスプレイ内の透明基材である、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００５０】
実施形態４４：材料または物品が太陽電池であり、ポリイミドが当該太陽電池内の透明基板である、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００５１】
実施形態４５：材料または物品がフレキシブル回路またはウェアラブル電子デバイスである、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００５２】
実施形態４６：材料または物品が、水蒸気及び／または酸素に対するバリアとして作用するガスバリア層をさらに含む、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００５３】
実施形態４７：材料または物品が液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ、及び有機発光ダイオード、ならびに電子ペーパーからなる群より選択されるディスプレイである、実施形態３７に記載の材料または物品。
【００５４】
実施形態４８：材料が１０ナノメートルから１ｃｍの間の厚さを有するフィルムである、実施形態３７に記載の材料または物品。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】４，４’−ヘキサフルオロイソプロピリデンビスフタル酸二無水物（６ＦＤＡ）。
【図２】３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）。
【図３】ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）。
【図４】４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）。
【図５】３，３，４，４−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）。
【図６】３，３’，４，４’−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＢＰＤＡ）。
【図７】１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＰＭＤＡ）。
【図８】１，３−ジアミノプロパン。
【図９】１，４−ジアミノブタン。
【図１０】１，５−ジアミノペンタン。
【図１１】６ＦＤＡ及び１，３−ジアミノプロパンに基づくポリイミド。
【図１２】６ＦＤＡ及び１，４−ジアミノブタンに基づくポリイミド。
【図１３】６ＦＤＡ及び１，５−ジアミノペンタンに基づくポリイミド。
【図１４】Ｈ−ＢＰＤＡ及び１，３−ジアミノプロパンに基づくポリイミド。
【図１５】Ｈ−ＢＰＤＡ及び１，４−ジアミノブタンに基づくポリイミド。
【図１６】Ｈ−ＢＰＤＡ及び１，５−ジアミノペンタンに基づくポリイミド。
【図１７Ａ】例示的な二無水物であり、（Ａ）脂肪族二無水物、（Ｂ）芳香族二無水物。
【図１７Ｂ】同上。
【図１８】ポリイミドの透過スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本開示は、脂肪族含有率が高いか、または完全に脂肪族であり、かつＵＶ可視スペクトルにおける光学的透明度が優れている新規ポリイミドについて記載する。この高い脂肪族含有率により、このようなポリイミドは溶解性が改善され、ポリイミドとしての溶液処理が可能になり、後処理や高温転換の必要がなくなる。
【００５７】
定義
請求項及び明細書で使用される用語は、別段の指定がない限り、下記に記載のように定義される。
【００５８】
本明細書で使用される「溶媒」という用語は、純粋な溶媒に加えて異なる溶媒の混合物も含む。
【００５９】
本明細書で使用される「発酵」という用語は、微生物細胞が、１つ以上の生物学的転換ステップにより、いかなる化学的転換ステップも必要とすることなく、１つ以上の基質を所望の生成物に転換する処理を指す。
【００６０】
「操作された」という用語は、本明細書では細胞に対し使用され、その細胞が、人間により導入された、操作された細胞と天然存在の細胞とを区別する少なくとも１つの遺伝子改変を含有することを示す。
【００６１】
「内在的」という用語は、本明細書では、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドのような、特定の細胞内で天然に存在する細胞構成要素を指すために使用される。
【００６２】
「異種」という用語は、本明細書では宿主細胞に導入されるポリヌクレオチドまたはポリペプチドに対し使用され、それぞれ、宿主細胞のものとは異なる生物、種、または株に由来するポリヌクレオチドまたはポリペプチドを指す。
異種のポリヌクレオチドまたはポリペプチドは、同じ宿主細胞内に見いだされるいかなる配列（１つまたは複数）とも異なる配列を有する。また、異種ポリヌクレオチドには、宿主細胞の非操作形態で天然に存在する位置とは異なるゲノム位置に挿入されるポリヌクレオチドも含まれる。
【００６３】
ポリペプチドに対し使用される「野生型」という用語は、天然存在の生物からのポリペプチド内に存在するアミノ酸配列を有する任意のポリペプチドを指し、これは当該分子の供給源に関係しない。すなわち、「野生型」という用語は、当該分子が天然の供給源から精製されたものか、組換えにより発現し精製されたものか、合成されたものかに関係なく、配列の特徴を指すものである。また、野生型という用語は、天然存在の細胞を示す目的でも使用される。
【００６４】
酵素は、本明細書では触媒する反応により同定され、別段の指示がない限り、同定された反応を触媒可能な任意のポリペプチドを指す。別段の指示がない限り、酵素は任意の生物に由来することができ、天然存在のアミノ酸配列を有しても変異したアミノ酸配列を有してもよい。酵素は、周知されているように、その酵素が由来する供給源生物に応じて複数の機能及び／または複数の名称を有し得る。本明細書で使用される酵素名はオルソログを包含し、これには１つ以上の追加的機能または異なる名称を有し得る酵素が含まれる。
【００６５】
「フィードバック調節不全」という用語は、本明細書では、通常、特定の細胞における酵素経路（すなわち、フィードバック阻害）の下流生成物によって負方向に制御される酵素に対し使用される。この文脈において、「フィードバック調節不全」酵素とは、細胞に対し内在的な野生型酵素よりもフィードバック阻害に対する感受性が低い酵素の一形態である。フィードバック調節不全酵素は、１つ以上の変異を野生型酵素に導入することにより生成することができる。代替的に、フィードバック調節不全酵素は、特定の微生物細胞に導入されたときのフィードバック阻害に対する感受性が内在的な野生型酵素に及ばない、単に異種の野生型酵素であってもよい。いくつかの実施形態において、フィードバック調節不全酵素は、微生物細胞内でフィードバック阻害を示さない。
【００６６】
２つ以上のアミノ酸またはヌクレオチド配列の文脈における「配列同一性」という用語は、配列比較アルゴリズムを用いた測定、または目視検査による測定において、比較し一致が最大になるように整列したときに、同じであるか、または指定されたパーセンテージの同じアミノ酸残基もしくはヌクレオチドを有する、２つ以上の配列を指す。
【００６７】
ヌクレオチドまたはアミノ酸の配列同一性パーセントを決定するための配列比較において、典型的には１つの配列が「参照配列」としての役割を果たし、「試験」配列はこれと比較される。配列比較アルゴリズムを使用する場合、コンピューターに試験配列及び参照配列を入力し、必要に応じて部分配列の座標を指定し、配列アルゴリズムプログラムパラメーターを指定する。次に、配列比較アルゴリズムは、指定されたプログラムパラメーターに基づいて参照配列に対する試験配列のパーセント配列同一性を計算する。比較のための配列アラインメントは、デフォルトパラメーターに設定したＢＬＡＳＴを用いて行うことができる。
【００６８】
本明細書で使用される「力価」という用語は、微生物細胞の培養により生成される生成物（例えば、微生物細胞が操作された結果生成する分子）の質量を培養物の体積で除算したものを指す。
【００６９】
細胞培養物から目的分子を回収することに対し本明細書で使用される「回収する」とは、細胞培地の少なくとも１つの他の構成要素から目的分子を分離することを指す。
【００７０】
ポリイミド
ＵＶ可視スペクトルにおいて光学的透明度が優れているポリイミドは、部分的または完全に脂肪族のポリイミドを生成するための（１）１つ以上の芳香族二無水物（または四酸）及び１つ以上の脂肪族ジアミン、（２）１つ以上の脂肪族二無水物（またはテトラカルボン酸）及び１つ以上の脂肪族ジアミン、あるいは（３）２つのタイプの二無水物（または四酸もしくはテトラカルボン酸）うちの１つ以上の混合物及び１つ以上の脂肪族ジアミンから調製することができる。
【００７１】
ポリイミドが１つ以上の芳香族二無水物から誘導される場合、様々な実施形態において、芳香族二無水物（１つまたは複数）の合計含有率は、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％、５％、４％、３％、２％、または１％を超えないパーセンテージ当量によって定義される。
【００７２】
様々な実施形態において、このような主にまたは完全に脂肪族のポリイミドは、５５０ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。様々な実施形態において、このようなポリイミドは、５００ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。様々な実施形態において、このようなポリイミドは、４５０ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。様々な実施形態において、このようなポリイミドは、４００ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。様々な実施形態において、このようなポリイミドは、３５０ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。様々な実施形態において、このようなポリイミドは、３００ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。様々な実施形態において、このようなポリイミドは、２７０ｎｍ以上において少なくとも６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％の透過率を有する。
【００７３】
様々な実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、−０．００５及び＋０．００５、−０．００２及び＋０．００２、−０．００１及び＋０．００２、または−０．０００５及び＋０．０００５の範囲における複屈折率を有する（両端値を含む）。
【００７４】
ガラス転移温度（１００℃よりも大きいＴｇ）を有し、ただし４００℃超における高い熱安定性を有する脂肪族ジアミンに基づくポリイミドは、複屈折率がほぼゼロの透明フレキシブル基板の製造で使用することができる。様々な実施形態において、本明細書に記載のポリイミドのＴｇは、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、３００、３２５、３５０、３７５、または４００℃よりも大きい。また、ポリイミドは、これらの値のいずれかを境界とする範囲内に収まるＴｇを有することもできる。様々な例示的実施形態において、ポリイミドは、以下の範囲内に収まるＴｇを有することができる（示された両端値を含む）：１２０℃〜２２０℃、１２５℃〜２２０℃、１３０℃〜２２０℃、１３５℃〜２２０℃、１４０℃〜２００℃、１４５℃〜２００℃、１５０℃〜２００℃。
【００７５】
あるいくつかの実施形態において、これらのポリイミドはポリイミドとして溶液処理可能である。
【００７６】
本明細書に記載のポリイミドを生成する上で使用するのに好適な脂肪族ポリアミンとしては、必ずしも以下に限定されないが、１，２−ジアミノエタン（１，２−ＤＡＥ）、１，３−ジアミノプロパン（１，３−ＤＡＰ）、１，４−ジアミノブタン（１，４−ＤＡＢ）（別称プトレシン）、１，５−ジアミノペンタン（１，５−ＤＡＰ）（別称カダベリン）、１，６−ジアミノヘキサン（１，６−ＨＭＤＡ）、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン（別称スペルミジン）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン（別称スペルミン）、Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン（別称ノルスペルミジン）、Ｎ１−（３−（３−アミノプロピルアミノ）プロピル）ブタン−１，４−ジアミン（別称サーモスペルミン）が挙げられる。いくつかの実施形態において、これらの脂肪族ポリアミンのうちの２つ以上の混合物、またはこれらのポリアミンのうちの１つ以上と１つ以上の他のポリアミンとの混合物は、本明細書に記載の望ましい特性を有するポリイミドを作製する上で用いることができる。
【００７７】
ポリイミドとして溶液処理可能な、清澄かつ光学的に透明で複屈折率がほぼゼロのポリイミドは、脂環式ジアミン及び脂肪族二無水物から誘導することもできる。
【００７８】
本明細書に記載のポリイミドを生成する上で使用するのに好適な脂環式ジアミンとしては、必ずしも以下に限定されないが、１，４−ジアミノ−２−メチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−エチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｎ−プロピルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−イソブチルシクロヘキサン、及び１，４−ジアミノ−２−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサンが挙げられる。いくつかの実施形態において、これらの脂環式ジアミンのうちの２つ以上の混合物、またはこれらのポリアミンのうちの１つ以上と１つ以上の他のポリアミン（例えば、上述の脂肪族ポリアミンのいずれか）との混合物は、本明細書に記載の望ましい特性を有するポリイミドを作製する上で用いることができる。
【００７９】
脂肪族ポリアミンは、購入することも、合成することも、発酵微生物（例えば、グラム陽性細菌、グラム陰性細菌、及び真菌（例えば、酵母））に生成させることもできる。
【００８０】
本明細書に記載のポリイミドを生成する上で使用するのに好適な二無水物としては、脂肪族二無水物及びそのテトラカルボン酸、例えば、ブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，３−ジメチル−１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、３，５，６−トリカルボキシノルボルナン−２−酢酸二無水物、２，３，４，５−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、５−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラル）−３−メチル−３−シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸二無水物、ビシクロ［２，２，２］−オクタ−７−エン−２，３−５，６−テトラカルボン酸二無水物（ＢＯＤＡ）、１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＰＭＤＡ）、３，４−ジカルボキシ−１，２，３，４−テトラヒドロイ−１−ナフタレンコハク酸、３，３’，４，４’−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物（Ｈ−ＢＰＤＡ）などが挙げられる。例示的な脂肪族二無水物の構造を図１７Ａに示す。いくつかの実施形態において、これらの脂肪族二無水物またはそのテトラカルボン酸のうちの２つ以上の混合物、またはこれらの二無水物のうちの１つ以上と１つ以上の他の二無水物との混合物は、本明細書に記載の望ましい特性を有するポリイミドを作製する上で用いることができる。
【００８１】
例えば、あるいくつかの実施形態において、ポリイミドは、芳香族二無水物及び脂肪族二無水物（ならびにそれぞれのテトラカルボン酸または四酸）の混合物から誘導することができる。好適な芳香族二無水物及びその四酸としては、以下に限定されないが、４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（６−ＦＤＡ）、２，２’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ａＢＰＤＡ）、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’ジフェニルプロパン２，２−テトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、１，３−ビス（３，４−ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＰＤＡ）、ベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）チオエーテル二無水物、スピロビスインダンジエーテル無水物、ビスフェノールＡビスエーテル−４−フタル酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−テトラフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、ｐ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物、及びｍ−フェニレン−ビス（トリフェニルフタル酸）二無水物が挙げられる。（説明を容易にするため、以下、芳香族二無水物及び脂肪族二無水物に対する言及は、それらの対応するテトラカルボン酸及び四酸も該当するものと理解されたい。）例示的な芳香族二無水物の構造を図１７Ｂに示す。
【００８２】
本明細書に記載された所望の特性のうちの１つ以上を有するポリイミドの例を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2020536993.tif 000003
2020536993.tif 000004
【００８４】
あるいくつかの実施形態において、ポリイミドは、１つ以上の芳香族及び／または脂肪族のモノ無水物及び／またはジカルボン酸でエンドキャップすることができる。例としては、トランス−１，２−シクロヘキサンジカルボン酸無水物、トランス−１，２−シクロヘキサンジカルボン酸、シス−１，２−シクロヘキサンカルボン酸無水物、シス−１，２−シクロヘキサンカルボン酸、ヘキサヒドロ−４−メチルフタル酸無水物、ビシクロ［２．２．２］オクタン−２，３−ジカルボン酸無水物のシス−トランス混合物、ノルカンタリジン、フタル酸無水物、４−メチルフタル酸無水物、及び５−ヒドロキシ−２−ベンゾフラン−１，３−ジオンが挙げられる。
【００８５】
あるいくつかの実施形態において（典型的にはポリイミドが完全に脂肪族の場合）、ポリイミドは、好ましくは−０．００２及び＋０．００２の範囲における、最も好ましくは−０．００１及び＋０．００１の範囲における、ほぼゼロの複屈折率を示す。
【００８６】
あるいくつかの実施形態において（典型的にはポリイミドが完全に脂肪族の場合）、ポリイミドは光学的に透明でかつ清澄であり、４００ｎｍ以上の波長における光学的透明度が好ましくは少なくとも６０％以上、より好ましくは少なくとも７０％以上、最も好ましくは少なくとも８０％以上である。
【００８７】
いくつかの実施形態において、ポリイミドは、１２０〜２２０℃の範囲における、より好ましくは１３０〜２２０℃の範囲における、最も好ましくは１４０〜２００℃の範囲におけるガラス転移温度を有する。
【００８８】
特定の実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、極性溶媒（例えば、必ずしも以下に限定されないが、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、シクロペンタノン、及びクロロホルム）を使用すると、ポリイミドとして可溶であり、ポリイミド溶液を生成する。
【００８９】
ポリイミドを生成する方法
ポリイミドを生成する方法は当業者に周知されており、得られたポリイミドが本明細書に記載の所望の特性のうちの１つ以上を有する限りにおいて、任意の方法を本明細書に記載のポリイミドの生成に用いることができる。例えば、モノマーは、高温にて直接イミド化ポリマーをもたらすイミド化剤（例えば、イソキノリン）を含有することができる高沸点溶媒（例えば、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、またはｍ−クレゾール）中で重合させることができる。代替的に、モノマーは、８０℃未満の極性非プロトン溶媒（例えば、ＤＭＡｃまたはＮＭＰ）中で低温にて重合させて、化学的または熱的にイミド化されているポリアミド酸をもたらすことができる。化学イミド化では、イミド化触媒（例えば、３級アミン）と脱水剤（例えば、脂肪族無水物）との混合物を重合溶液に添加する。典型的なイミド化触媒は、トリエチルアミン、ピリジンもしくはピリジン誘導体、またはイソキノリンである。典型的な脱水剤は酢酸無水物である。また、イミド化は化学的方法と熱的方法との組合せにより行う場合もある。
【００９０】
イミド化後、ポリイミドは非溶媒（例えば、アルコール）中への沈殿によって単離することができる。この目的で使用される典型的な非溶媒はメタノールまたはエタノールである。ポリマーの単離及び乾燥の後、ポリマーを極性溶媒（例えば、ＤＭＡｃ、ＮＭＰ、シクロペントン、またはクロロホルム）に溶解することにより、フィルムキャスティング溶液を調製することができる。
【００９１】
ポリイミドの生成で使用するための分子の発酵的生成
ポリイミドの誘導元となる分子（すなわち、モノマー）は、購入することも、化学合成により生成することも、当該分子を生成可能な微生物を培養することにより生成することもできる。
【００９２】
微生物による生成のための操作
いくつかの実施形態において、微生物は当該分子を生成するように操作された微生物である。例えば、微生物が天然には当該分子を生成するのではなく前駆体を生成する場合、当該分子の生成に必要な１つ以上の触媒を、標準的な遺伝子操作技法を用いて微生物に導入することができる。目的分子を（天然にまたは遺伝子操作を介して）生成する微生物は、目的分子の生成を強化するように操作することができる。いくつかの実施形態において、これは、目的分子をもたらす経路における酵素のうちの１つ以上の活性を増加させることにより達成される。あるいくつかの実施形態において、１つ以上の上流経路酵素の活性は、内在的酵素（１つまたは複数）の発現または活性を修飾することにより増加する。代替的または追加的に、１つ以上の上流経路酵素の活性は、対応する遺伝子のうちの１つ以上を微生物宿主細胞に導入することにより補充することができる。例えば、微生物は、経路酵素のうちの１つ以上の複数のコピーを発現するように操作することができ、及び／または１つ以上の経路酵素は、特に強力な（構成的または誘導的）プロモーターに結合している導入遺伝子から発現させることができる。導入経路遺伝子は、異種であってもよく、単に内在的遺伝子の追加的コピーであってもよい。異種遺伝子が使用される場合、用いられる特定の宿主微生物での発現向けにコドン最適化させることができる。
【００９３】
１，４−ＤＡＢはＬ−オルニチンから生成することができる。１，４−ＤＡＢの生成用のベース微生物株は、ネイティブなオルニチンカルバモイルトランスフェラーゼ酵素の存在を低減することにより（例えば、ａｒｇＩ及びａｒｇＦ遺伝子のうちの１つ以上をノックアウトすることにより）生成することができる。この酵素による生成が低減された株をさらに修飾して、内在的１，４−ＤＡＢ利用経路か、内在的１，４−ＤＡＢ分解経路か、またはこの両方の存在を減少させてもよい。内在的利用経路の存在の減少は、プトレシンアミノプロピルトランスフェラーゼか、スペルミジンアセチルトランスフェラーゼか、またはこの両方の存在を減少させることにより行うことができる。簡潔に述べると、プトレシンアミノプロピルトランスフェラーゼの存在はｓｐｅＥ遺伝子をノックアウトすることにより減少させることができ、スペルミジンアセチルトランスフェラーゼの存在はｓｐｅＧ遺伝子をノックアウトすることにより減少させることができる。内因性１，４‐ＤＡＢ分解経路の存在は、ｐｕｕＰＡ遺伝子のノックアウトにより減少させることができる。１，４−ＤＡＢの生成をさらに改善するための修飾としては、オルニチンから１，４−ＤＡＢへの流動を改善する修飾、及び／またはグルタミン酸のような細胞炭素源からオルニチンへの流動を改善する修飾を挙げることができる。
【００９４】
微生物宿主細胞
導入遺伝子の発現に使用され得る任意の微生物は、上述のような分子の発酵的生成向けに操作することができる。あるいくつかの実施形態において、天然には目的分子の発酵的生成が不可能な微生物である。いくつかの実施形態において、微生物は、例えば、目的分子の発酵的生成における宿主細胞として有用であることが知られている微生物のような、容易に培養される微生物である。細菌細胞（グラム陽性細菌またはグラム陰性細菌を含む）は、上述のように操作することができる。例としては、Ｃ．ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ、Ｂ．ｓｕｂｔｉｌｉｓ、Ｂ．ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ、Ｂ．ｌｅｎｔｕｓ、Ｂ．ｂｒｅｖｉｓ、Ｂ．ｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ、Ｂ．ａｌｋａｌｏｐｈｉｌｕｓ、Ｂ．ａｍｙｌｏｌｉｑｕｅｆａｃｉｅｎｓ、Ｂ．ｃｌａｕｓｉｉ、Ｂ．ｈａｌｏｄｕｒａｎｓ、Ｂ．ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ、Ｂ．ｃｏａｇｕｌａｎｓ、Ｂ．ｃｉｒｃｕｌａｎｓ、Ｂ．ｌａｕｔｕｓ、Ｂ．ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ、Ｓ．ａｌｂｕｓ、Ｓ．ｌｉｖｉｄａｎｓ、Ｓ．ｃｏｅｌｉｃｏｌｏｒ、Ｓ．ｇｒｉｓｅｕｓ、Ｐ．ｃｉｔｒｅａ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｓｐ．、Ｐ．ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｉｓ  ｓｐｐ．（例えば、Ｌ．ｌａｃｔｉｓ  、Ｌ．ｐｌａｎｔａｒｕｍ）、Ｌ．ｇｒａｙｉ、Ｅ．ｃｏｌｉ、Ｅ．ｆａｅｃｉｕｍ、Ｅ．ｇａｌｌｉｎａｒｕｍ、Ｅ．ｃａｓｓｅｌｉｆｌａｖｕｓ、及び／またはＥ．ｆａｅｃａｌｉｓ細胞が挙げられる。
【００９５】
多数のタイプの嫌気性細胞が、本明細書に記載の方法で微生物宿主細胞として使用することができる。いくつかの実施形態において、微生物細胞は偏性嫌気性細胞である。偏性嫌気性菌は、典型的には、酸素が存在する条件下では成長するとしても十分に成長しない。少量の酸素が存在してもよい、すなわち、偏性嫌気性菌が低レベルの酸素に対して有するいくらかの許容レベルが存在することを理解されたい。上述のように操作された偏性嫌気性菌は実質的に無酸素の条件下で成長させることができ、このとき、存在する酸素の量は当該嫌気性菌の成長、維持、及び／または発酵に有害ではない。
【００９６】
代替的に、本明細書に記載の方法で使用される微生物宿主細胞は通性嫌気性細胞であってもよい。通性嫌気性菌は、酸素が存在する場合は好気性呼吸（例えば、ＴＣＡ回路の利用）によって細胞ＡＴＰを産生することができる。しかし、通性嫌気性菌は酸素の不在下でも成長することができる。上述のように操作された通性嫌気性菌は実質的に無酸素の条件下で成長させることができ、このとき、存在する酸素の量は当該嫌気性菌の成長、維持、及び／または発酵に有害ではなく、かつ／または代替的に、より多量の酸素の存在下で成長させることができる。
【００９７】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法で使用される微生物宿主細胞は糸状真菌細胞である。（例えば、Ｂｅｒｋａ  ＆  Ｂａｒｎｅｔｔ，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ａｄｖａｎｃｅｓ，（１９８９），７（２）：１２７−１５４を参照）。例としては、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｌｏｎｇｉｂｒａｃｈｉａｔｕｍ、Ｔ．ｖｉｒｉｄｅ、Ｔ．ｋｏｎｉｎｇｉｉ、Ｔ．ｈａｒｚｉａｎｕｍ、Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ  ｓｐ．、Ｈｕｍｉｃｏｌａ  ｉｎｓｏｌｅｎｓ、Ｈ．ｌａｎｕｇｉｎｏｓｅ、Ｈ．ｇｒｉｓｅａ、Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ  ｓｐ．、Ｃ．ｌｕｃｋｎｏｗｅｎｓｅ、Ｇｌｉｏｃｌａｄｉｕｍ  ｓｐ．、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｓｐ．（例えば、Ａ．ｏｒｙｚａｅ、Ａ．ｎｉｇｅｒ、Ａ．ｓｏｊａｅ、Ａ．ｊａｐｏｎｉｃｕｓ、Ａ．ｎｉｄｕｌａｎｓ、またはＡ．ａｗａｍｏｒｉ）、Ｆｕｓａｒｉｕｍ  ｓｐ．（例えば、Ｆ．ｒｏｓｅｕｍ、Ｆ．ｇｒａｍｉｎｕｍ  Ｆ．ｃｅｒｅａｌｉｓ、Ｆ．ｏｘｙｓｐｏｒｕｉｍ、またはＦ．ｖｅｎｅｎａｔｕｍ）、Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ  ｓｐ．（例えば、Ｎ．ｃｒａｓｓａまたはＨｙｐｏｃｒｅａ  ｓｐ．）、Ｍｕｃｏｒ  ｓｐ．（例えば、Ｍ．ｍｉｅｈｅｉ）、Ｒｈｉｚｏｐｕｓ  ｓｐ．、及びＥｍｅｒｉｃｅｌｌａ  ｓｐ．細胞が挙げられる。特定の実施形態において、上述のように操作された真菌細胞は、Ａ．ｎｉｄｕｌａｎｓ、Ａ．ａｗａｍｏｒｉ、Ａ．ｏｒｙｚａｅ、Ａ．ａｃｕｌｅａｔｕｓ、Ａ．ｎｉｇｅｒ、Ａ．ｊａｐｏｎｉｃｕｓ、Ｔ．ｒｅｅｓｅｉ、Ｔ．ｖｉｒｉｄｅ、Ｆ．ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ、またはＦ．ｓｏｌａｎｉである。このような宿主に対し使用するための例示的なプラスミドまたはプラスミド構成要素としては、米国特許公開第２０１１／００４５５６３号に記載されているものが挙げられる。
【００９８】
本明細書に記載の方法では、酵母も微生物宿主細胞として使用することができる。例としては、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．、Ｙａｒｒｏｗｉａ  ｓｐ．、Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．、Ｐｉｃｈｉａ  ｓｐ．、Ｃａｎｄｉｄａ  ｓｐ．、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．、及びＨａｎｓｅｎｕｌａ  ｓｐ．が挙げられる。いくつかの実施形態において、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．はＳ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅである（例えば、Ｒｏｍａｎｏｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｙｅａｓｔ，（１９９２），８（６）：４２３−４８８を参照）。いくつかの実施形態において、Ｙａｒｒｏｗｉａ  ｓｐ．はＹ．ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａである。いくつかの実施形態において、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．はＫ．  ｍａｒｘｉａｎｕｓである。いくつかの実施形態において、Ｈａｎｓｅｎｕｌａ  ｓｐ．はＨ．ｐｏｌｙｍｏｒｐｈａである。このような宿主に対し使用するための例示的なプラスミドまたはプラスミド構成要素としては、米国特許第７，６５９，０９７号及び米国特許公開第２０１１／００４５５６３号に記載されているものが挙げられる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、宿主細胞は藻類細胞、例えば、緑藻、紅藻、灰色植物、クロララクニオン藻、ユーグレナ藻、クロミスタ、または渦鞭毛虫に由来する藻類細胞であってもよい。（例えば、Ｓａｕｎｄｅｒｓ  ＆  Ｗａｒｍｂｒｏｄｔ，“Ｇｅｎｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ａｌｇａｅ  ａｎｄ  Ｆｕｎｇｉ，Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｙｅａｓｔ，”（１９９３），Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ  Ｌｉｂｒａｒｙ，Ｂｅｌｔｓｖｉｌｌｅ，Ｍｄ．を参照）藻類細胞で使用するための例示的なプラスミドまたはプラスミド構成要素としては、米国特許公開第２０１１／００４５５６３号に記載されているものが挙げられる。他の実施形態において、宿主細胞はラン藻であり、例えば、形態学に基づき以下の群：Ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃａｌｅｓ、Ｐｌｅｕｒｏｃａｐｓａｌｅｓ、Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｉａｌｅｓ、Ｎｏｓｔｏｃａｌｅｓ、またはＳｔｉｇｏｎｅｍａｔａｌｅｓのいずれかに分類されるラン藻である（例えば、Ｌｉｎｄｂｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｅｔａｂ．Ｅｎｇ．，（２０１０）１２（１）：７０−７９を参照）。ラン藻細胞で使用するための例示的なプラスミドまたはプラスミド構成要素としては、米国特許公開第２０１０／０２９７７４９号及び第２００９／０２８２５４５号ならびに国際特許公開第ＷＯ２０１１／０３４８６３に記載されているものが挙げられる。
【０１００】
遺伝子操作法
微生物細胞は、分子生物学（組換え技法を含む）、微生物学、細胞生物学、生化学、及び免疫学の従来的技法を通じて操作することができ、このような技法は当業者の技能範囲内である。このような技法は文献で十分に説明されている。例えば、“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ：Ａ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ，”ｆｏｕｒｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｓａｍｂｒｏｏｋ  ｅｔ  ａｌ．，２０１２）；“Ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”（Ｍ．Ｊ．Ｇａｉｔ，ｅｄ．，１９８４）；“Ｃｕｌｔｕｒｅ  ｏｆ  Ａｎｉｍａｌ  Ｃｅｌｌｓ：Ａ  Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｂａｓｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ａｎｄ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（Ｒ．Ｉ．Ｆｒｅｓｈｎｅｙ，ｅｄ．，６ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，２０１０）；“Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ”（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．）；“Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ  ｉｎ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ”（Ｆ．Ｍ．Ａｕｓｕｂｅｌ  ｅｔ  ａｌ．，ｅｄｓ．，１９８７，ａｎｄ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｕｐｄａｔｅｓ）；“ＰＣＲ：Ｔｈｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ，”（Ｍｕｌｌｉｓ  ｅｔ  ａｌ．，ｅｄｓ．，１９９４）；Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ２ｎｄ  ｅｄ．，Ｊ．Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．１９９４）を参照。
【０１０１】
ベクターとは、遺伝子材料を細胞に導入するのに使用されるポリヌクレオチド媒体である。本明細書に記載の方法において有用なベクターは、線状の場合も環状の場合もある。ベクターは、宿主細胞の標的ゲノムと一体化する場合もあれば、宿主細胞内で独立的に複製する場合もある。多くの用途においては、安定した形質転換体を生成した統合ベクターが好ましい。ベクターは、例えば、複製起点、マルチクローニング部位（ＭＣＳ）、及び／または選択マーカーを含むことができる。発現ベクターは、典型的には、特定の宿主細胞内でポリヌクレオチド配列（多くの場合はコード配列）の発現を促進する制御エレメントを含有する、発現カセットを含む。ベクターとしては、以下に限定されないが、統合ベクター、原核生物プラスミド、エピソーム、ウイルスベクター、コスミド、及び人工染色体が挙げられる。
【０１０２】
発現カセットで使用できる例示的な制御エレメントとしては、プロモーター、エンハンサー、配列内リボソーム進入部位（ＩＲＥＳ）、及びその他の発現調節エレメント（例えば、ポリアデニル化シグナル及びポリＵ配列のような転写終結シグナル）が挙げられる。このような制御エレメントは、例えば、Ｇｏｅｄｄｅｌ，Ｇｅｎｅ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ  １８５），Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，Ｃａｌｉｆ．（１９９０）に記載されている。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、ベクターは、ゲノム編集（例えば、ＣＲＩＳＰＲシステム）ができるシステムを導入するために使用することができる。２０１４年３月６日公開の米国特許公開第２０１４／００６８７９７号を参照。また、Ｊｉｎｅｋ  Ｍ．，ｅｔ  ａｌ，“Ａ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｄｕａｌ−ＲＮＡ−ｇｕｉｄｅｄ  ＤＮＡ  ｅｎｄｏｎｕｃｌｅａｓｅ  ｉｎ  ａｄａｐｔｉｖｅ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｉｍｍｕｎｉｔｙ，”Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３３７：８１６−２１，２０１２も参照。ＩＩ型ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９システムにおいて、Ｃａｓ９は部位特異的エンドヌクレアーゼである。すなわち、Ｃａｓ９は、２つの別々のエンドヌクレアーゼドメイン（ＨＮＨ及びＲｕｖＣ／ＲＮアーゼＨ様ドメイン）を用いてポリヌクレオチドを特定の標的配列で切断するように指示される、または指示され得る酵素である。Ｃａｓ９は、自らの切断部位をＲＮＡによって指示されるため、任意の所望の部位でＤＮＡを切断するように操作することができる。そのため、Ｃａｓ９は「ＲＮＡ先導型ヌクレアーゼ」とも言い表される。より具体的には、Ｃａｓ９は１つ以上のＲＮＡ分子と会合し、このＲＮＡ分子が、ＲＮＡ分子の少なくとも一部分と標的ポリヌクレオチド内の特定の配列とのハイブリダイゼーションに基づき、Ｃａｓ９を特定のポリヌクレオチド標的に先導する。Ｒａｎ，Ｆ．Ａ．，ｅｔ  ａｌ．（“Ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｇｅｎｏｍｅ  ｅｄｉｔｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ  Ｃａｓ９，”Ｎａｔｕｒｅ  ５２０（７５４６）：１８６−９１，２０１５，Ａｐｒ  ９］（全ての拡張データを含む））は、ｃｒＲＮＡ／ｔｒａｃｒＲＮＡ配列及び８つのＩＩ型ＣＲＩＳＰＲ−Ｃａｓ９システムの二次構造を提示している。Ｃａｓ９様合成タンパク質も当技術分野で知られている（米国特許出願公開第２０１４−０３１５９８５号（２０１４年１０月２３日公開）を参照）。
【０１０４】
ベクターまたは他のポリヌクレオチドは、様々な標準的方法のいずれかにより、例えば、形質転換、エレクトロポレーション、核マイクロインジェクション、形質導入、形質移入（例えば、リポフェクション媒介もしくはＤＥＡＥ−デキストリン媒介の形質移入または組換えファージウイルスを用いた形質移入）、リン酸カルシウムＤＮＡ沈殿物とのインキュベーション、ＤＮＡコーティングされた微粒子弾による高速衝撃、及びプロトプラスト融合などのいずれかにより、微生物細胞に導入することができる。形質転換体は、当技術分野で知られている任意の方法により選択することができる。形質転換体の選択に好適な方法は、米国特許公開第２００９／０２０３１０２号、第２０１０／００４８９６４号、及び第２０１０／０００３７１６号、ならびに国際公開第ＷＯ２００９／０７６６７６号、第ＷＯ２０１０／００３００７号、及び第ＷＯ２００９／１３２２２０号に記載されている。
【０１０５】
操作された微生物細胞
上述の方法は、目的分子を生成する、そしてあるいくつかの実施形態では目的分子を過剰生成する、操作された微生物細胞を生成するために使用することができる。操作された微生物細胞は、野生型微生物細胞（例えば、本明細書に記載の微生物宿主細胞のいずれか）と比較して、少なくとも１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上の遺伝子改変を有することができる。いくつかの実施形態において、操作された微生物細胞は、野生型微生物細胞と比較して、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、または４以下の遺伝子改変を有する。様々な実施形態において、操作された微生物細胞は、以下の例示的範囲のいずれか：１〜１０、１〜９、１〜８、２〜７、２〜６、２〜５、２〜４、２〜３、３〜７、３〜６、３〜５、３〜４などに収まる複数の遺伝子改変を有することができる。
【０１０６】
操作された微生物細胞は、野生型ヌクレオチド配列を有する導入遺伝子も野生型とは異なる導入遺伝子も含有することができる。例えば、野生型ヌクレオチド配列は、特定の宿主細胞での発現向けにコドン最適化させることができる。このような導入遺伝子のいずれかによりコードされたアミノ酸配列は、野生型である場合もあれば野生型とは異なる場合もある。様々な実施形態において、アミノ酸配列は、野生型アミノ酸配列に対する少なくとも０パーセント、７５パーセント、８０パーセント、８５パーセント、９０パーセント、９５パーセント、または１００パーセントのアミノ酸配列同一性を有する。
【０１０７】
様々な実施形態において、操作された微生物細胞は、目的分子を少なくとも４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、７５、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、もしくは９００ｍｇ／Ｌ、または少なくとも１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、もしくは５ｇｍ／Ｌの力価にて生成可能である。様々な実施形態において、力価は、４ｍｇ／Ｌ〜５ｇｍ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ〜４ｇｍ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌ〜３ｇｍ／Ｌ、２００ｍｇ／Ｌ〜２ｇｍ／Ｌの範囲内、または上記の値のいずれかを境界とする任意の範囲内である。
【０１０８】
操作された微生物の培養
本明細書に記載の操作された微生物細胞のいずれも、例えば、目的分子の維持、成長、及び／または生成のために、培養することができる。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、培養物は６００ｎｍにおける光学的密度１０〜５００まで成長させる。
【０１１０】
様々な実施形態において、培養物は、目的分子を少なくとも５０、７５、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、もしくは９００ｍｇ／Ｌ、または少なくとも１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、もしくは５ｇｍ／Ｌの力価にて生成する。様々な実施形態において、力価は、１００ｍｇ／Ｌ〜５ｇｍ／Ｌ、２００ｍｇ／Ｌ〜４ｇｍ／Ｌ、３００ｍｇ／Ｌ〜３ｇｍ／Ｌの範囲内、または上記の値のいずれかを境界とする任意の範囲内である。
【０１１１】
培地
微生物細胞は、最少培地中で、すなわち、細胞成長が可能な最小限の栄養素を含有する培地中で培養することができる。最少培地は、典型的には（１）微生物成長のための炭素源と、（２）塩（特定の微生物細胞及び成長条件に依存し得る）と、（３）水とを含有する。
【０１１２】
任意の好適な炭素源を宿主細胞の培養に使用することができる。「炭素源」という用語は、微生物細胞による代謝が可能な１つ以上の炭素含有化合物を指す。様々な実施形態において、炭素源は炭水化物（例えば、単糖、二糖、オリゴ糖、もしくは多糖）または転化糖（例えば、酵素的に処理されたスクロースシロップ）である。例示的な単糖としてはグルコース（デキストロース）、フルクトース（レブロース）、及びガラクトースが挙げられ、例示的なオリゴ糖としてはラクトース及びスクロースが挙げられ、例示的な多糖としてはデンプン及びセルロースが挙げられる。好適な糖としては、Ｃ６糖（例えば、フルクトース、マンノース、ガラクトース、またはグルコース）及びＣ５糖（例えば、キシロースまたはアラビノース）が挙げられる。この他に安価な炭素源としてはサトウキビ汁、ビート汁、モロコシ汁などが挙げられ、これらはいずれも完全または部分的に脱イオン化させることができるが、そうしなくてもよい。
【０１１３】
概して、培地中の塩は必須の元素（例えば、マグネシウム、窒素、リン、及び硫黄）を提供して細胞がタンパク質及び核酸を合成できるようにする。
【０１１４】
最少培地に１つ以上の選択的薬剤（例えば、抗生物質）を補充してもよい。
【０１１５】
目的分子を生成するために、培地はグルコース及び／または窒素源（例えば、尿素、アンモニア塩、アンモニア、もしくはこれらの任意の組合せ）を含んでもよく、かつ／あるいは培養中にこれらを補充してもよい。
【０１１６】
培養条件
微生物細胞の維持及び成長に好適な材料及び方法は、当技術分野で周知されている。例えば、米国公開第２００９／０２０３１０２号、第２０１０／０００３７１６号、及び第２０１０／００４８９６４号、ならびに国際公開第ＷＯ２００４／０３３６４６号、第ＷＯ２００９／０７６６７６号、第ＷＯ２００９／１３２２２０号、及び第ＷＯ２０１０／００３００７号、Ｍａｎｕａｌ  ｏｆ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ（Ｇｅｒｈａｒｄｔ  ｅｔ  ａｌ．，ｅｄｓ），Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．（１９９４）、またはＢｒｏｃｋ  ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ａ  Ｔｅｘｔｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  （１９８９）Ｓｉｎａｕｅｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｕｎｄｅｒｌａｎｄ，Ｍａｓｓ．を参照。
【０１１７】
概して、細胞は適切な温度、気体混合物、及びｐＨ（例えば、約２０℃〜約３７℃、約６％〜約８４％のＣＯ２、及び約５から約９の間のｐＨ）で成長させ維持する。いくつかの実施形態において、細胞は３５℃で成長させる。いくつかの実施形態において、発酵のためのｐＨ範囲は約ｐＨ５．０から約ｐＨ９．０の間（例えば、約ｐＨ６．０〜約ｐＨ８．０または約ｐＨ６．５〜約７．０）である。細胞は、特定の細胞の要件に基づき好気性、無酸素性、または嫌気性の条件下で成長させることができる。
【０１１８】
標準的な培養条件及び発酵様式、例えば、バッチ、流加バッチ、または使用できる連続発酵については、米国公開第２００９／０２０３１０２号、第２０１０／０００３７１６号、及び２０１０／００４８９６４、ならびに国際公開第ＷＯ２００９／０７６６７６号、第ＷＯ２００９／１３２２２０号、及び第ＷＯ２０１０／００３００７号に記載されている。バッチ及び流加バッチ発酵は当技術分野で一般的でかつ周知されており、Ｂｒｏｃｋ，Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ａ  Ｔｅｘｔｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｓｅｃｏｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８９）Ｓｉｎａｕｅｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．に例を見いだすことができる。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、細胞は限定された糖（例えば、グルコース）条件下で培養される。様々な実施形態において、添加される糖の量は、細胞により消費される糖の量の約１０５％またはそれ以下（例えば、約１００％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、または１０％）である。特定の実施形態において、培地に添加される糖の量は、特定の期間中細胞により消費される糖の量とほぼ同じである。いくつかの実施形態において、細胞成長の速度は、添加される糖の量を限定して細胞が細胞培地中の糖の量で支持され得る速度で成長するように調節される。いくつかの実施形態において、糖は、細胞が培養される時間中蓄積しない。様々な実施形態において、細胞は、約１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、または７０時間またはそれ以上の間、限定された糖条件下で培養される。様々な実施形態において、細胞は、細胞が培養される合計時間の約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または１００％の時間の間、限定された糖条件下で培養される。いかなる特定の理論にも拘泥されるのを意図するものではないが、限定された糖条件は細胞のより好ましい制御を可能にし得ると考えられている。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、細胞はバッチ培養で成長させる。また、細胞は流加バッチ培養でも連続培養でも成長させることができる。加えて、細胞は、最少培地（以下に限定されないが、上述された最少培地のいずれかを含む）中で培養することができる。最少培地は、さらに１．０％（ｗ／ｖ）以下のグルコース（または他の任意の６炭素糖）を補充することができる。具体的には、最少培地に１％（ｗ／ｖ）、０．９％（ｗ／ｖ）、０．８％（ｗ／ｖ）、０．７％（ｗ／ｖ）、０．６％（ｗ／ｖ）、０．５％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、０．２％（ｗ／ｖ）、または０．１％（ｗ／ｖ）のグルコースを補充することができる。加えて、最少培地に０．１％（ｗ／ｖ）以下の酵母抽出物を補充することができる。具体的には、最少培地に０．１％（ｗ／ｖ）、０．０９％（ｗ／ｖ）、０．０８％（ｗ／ｖ）、０．０７％（ｗ／ｖ）、０．０６％（ｗ／ｖ）、０．０５％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．０３％（ｗ／ｖ）、０．０２％（ｗ／ｖ）、または０．０１％（ｗ／ｖ）の酵母抽出物を補充することができる。代替的に、最少培地に１％（ｗ／ｖ）、０．９％（ｗ／ｖ）、０．８％（ｗ／ｖ）、０．７％（ｗ／ｖ）、０．６％（ｗ／ｖ）、０．５％（ｗ／ｖ）、０．４％（ｗ／ｖ）、０．３％（ｗ／ｖ）、０．２％（ｗ／ｖ）、または０．１％（ｗ／ｖ）のグルコースと、０．１％（ｗ／ｖ）、０．０９％（ｗ／ｖ）、０．０８％（ｗ／ｖ）、０．０７％（ｗ／ｖ）、０．０６％（ｗ／ｖ）、０．０５％（ｗ／ｖ）、０．０４％（ｗ／ｖ）、０．０３％（ｗ／ｖ）、０．０２％（ｗ／ｖ）、または０．０１％（ｗ／ｖ）の酵母抽出物とを補充することができる。
【０１２１】
発酵により生成された分子の回収
本明細書に記載の発酵方法はさらに、操作された微生物細胞により生成された分子を回収するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、いわゆる収穫流（ｈａｒｖｅｓｔ  ｓｔｒｅａｍ）に含まれる生成された分子は、生成容器から回収／収穫される。収穫流としては、例えば、生成された分子を含有する生成容器から得られる無細胞または細胞含有の水性溶液を挙げることができる。収穫流内に依然存在する細胞は、当技術分野で知られている任意の操作（例えば、濾過、遠心分離、デカンテーション、膜クロスフロー限外濾過もしくは精密濾過、タンジェンシャルフロー限外濾過もしくは精密濾過、またはデッドエンド濾過）により、分子から分離することができる。この分離操作後、収穫流は本質的に細胞を含まない。
【０１２２】
生成された分子を収穫流に含まれる他の構成要素から分離及び／または精製するさらなるステップ、すなわち、いわゆる下流処理ステップを任意選択で行うことができる。これらのステップは、当業者に知られている任意の手段、例えば、濃縮、抽出、結晶化、沈殿、吸着、イオン交換、クロマトグラフィー、蒸留、電気透析、双極性膜電気透析、及び／または逆浸透を含むことができる。これらの手順のいずれも単独でまたは組み合わせて、生成された分子の精製に使用することができる。さらなる精製ステップとしては、例えば、濃縮、結晶化、沈殿、洗浄及び乾燥、活性化炭素による処理、イオン交換、ならびに／または再結晶を挙げることができる。好適な精製プロトコルの設計は、細胞、培地、培養物のサイズ、生成容器などに依存し得、これは当業者の技能範囲内である。
【０１２３】
ポリイミドを含有する材料または製造品
本明細書に記載のポリイミドの特性は、様々な材料もしくは製造品としての使用、またはそれらにおける使用に適する。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、例えば、以下に限定されないが、溶液キャスティングライン、スピンコーティング、及びエレクトロスピニングのような技法を用いて、ポリイミド溶液としてフィルム、繊維、コーティング、及び接着剤に加工することができる。
【０１２５】
あるいくつかの実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、例えば、以下に限定されないが、ブロー成形、押出、引抜、及び射出成形のような技法を用いて、フィルム、繊維、配合マスターバッチ、及び部品に溶融加工することができる。
【０１２６】
特定の実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、その光学的特性により、ＵＶ硬化性のコーティング及び接着剤のための透明基板として使用することができる。このようなコーティングまたは接着剤は、例えば、電子、航空宇宙、自動車、建築、工業、または土木工学の用途で用いることができる。
【０１２７】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、電子用途において、例えば、以下に限定されないが、超小型電子構成要素または電子ディスプレイで使用することができる。例えば、ポリイミドはディスプレイ内の透明基材として使用することができる。様々な実施形態において、ポリイミドは、導波管、有機発光ダイオード、電子ペーパー、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネセントディスプレイ、薄膜トランジスター、フレキシブル電子機器、ウェアラブル電子機器で使用することができ、また誘電材料として使用することができる。
【０１２８】
あるいくつかの実施形態において、本明細書に記載のポリイミドは、太陽電池で（例えば、ポリイミドが太陽電池の透明基板である場合）使用することができる。
【０１２９】
特定の実施形態において、ポリイミドは、１０ｎｍから１ｃｍの間の厚さ（両端値を含む）を有するフィルムとして使用され、またはこのようなフィルムに組み込まれる。様々な実施形態において、フィルムの厚さは、１０、５０、１００、２００、３００、４００、５００  ６００、７００、８００、もしくは９００ｎｍ程度、または１、１０、５０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、もしくは９００ｍｍ、もしくは１ｃｍ程度である。いくつかの実施形態において、フィルムの厚さはこれらの値のいずれかを境界とする範囲内、例えば、５０ｎｍ〜９００ｍｍ、２００ｎｍ〜７００ｍｍ、５００ｎｍ〜５００ｍｍ（両端値を含む）に収まる。
【実施例】
【０１３０】
フィルムの熱特性。ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｑ４００熱機械分析装置及びＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｑ４００熱重量分析装置（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｇｒａｖｉｎａｍｅｔｒｉｃ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）を用いてフィルムの熱特性を定量した。
【０１３１】
フィルムの複屈折率。乾燥ポリマーを有機溶媒に溶解し固体含有率を１０〜２５％とした。溶解後、ドクターブレードを用いてガラス基板に溶液をキャスティングした。次に、得られたフィルムを減圧下、高温にて乾燥した。フィルムを蒸気の使用によりガラスから取り出し、フィルムの厚さはおよそ２０ｕｍ厚さとした。独立フィルムをＭｅｔｒｉｃｏｎ  Ｐｒｉｓｍ  Ｃｏｕｐｌｅｒ  ２０１０／Ｍと共に用いて複屈折率を定量した。フィルムの複屈折率はΔ＝ｎｚ−ｎｘ，ｙとして報告する。
【０１３２】
フィルム透明度。Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＵＶ２４５０  ＵＶ可視分光光度計を用いて、２０ｕｍの適切な厚さを有するキャスティングフィルムにおける透明度を４００ｎｍから７５０ｎｍにかけて測定した。透過率は４００ｎｍにおける最小透過率として報告する。
【０１３３】
フィルムの機械的特性。ＡＳＴＭ試験法Ｄ８８２−１２に従って、フィルムの引張試験を実施した。
【０１３４】
実施例１（ポリイミド１０３）
この実施例は、溶液イミド化により１つの芳香族二無水物及び１つの脂肪族ジアミンから芳香族ポリイミドを調製するための手順を例示する。
【０１３５】
窒素入口と、受けフラスコ及び窒素出口を有する短経路蒸留ヘッドと、機械的撹拌器とを備えた三ツ口の２５０ｍＬフラスコ中に、１，４−ジアミノブタン（１．５４４ｇ、１７．５ｍｍｏｌ、１当量）及びｍ−クレゾール（２０ｍＬ）を窒素雰囲気下で５分間置いた。次に６−ＦＤＡ（７．７８１ｇ、１７．５ｍｍｏｌ、１当量）を一度にフラスコに添加し、ｍ−クレゾール（２０ｍＬ）ですすいだ。混合物を室温にて１時間撹拌し、次にゆっくりと１８０℃に加熱し２日間撹拌した。２日後、反応物を冷却し、メタノール中の沈殿によりポリマーを単離した。白色の繊維状ポリマーを高温のメタノールで数回洗浄し、１２０℃にて一晩減圧下で乾燥した。
【０１３６】
実施例２（ポリイミド１０４）
この実施例は、化学イミド化により１つの芳香族二無水物及び１つの脂肪族ジアミンから芳香族ポリイミドを調製するための手順を例示する。
【０１３７】
２つのストッパーと、窒素入口と、機械的撹拌器とを備えた四ツ口の５０ｍＬフラスコに、１，５−ジアミノペンタン（０．５７ｇ、５．６ｍｍｏｌ、１当量）及びＤＭＡｃ（１１ｍＬ）を窒素雰囲気下で置き、氷水浴で冷却した。次に６−ＦＤＡ（２．４７ｇ、５．６ｍｍｏｌ、１当量）を一度にフラスコに添加した。添加後、混合物を室温に温め、２０時間撹拌した。ピリジン（０．５ｍＬ、６．４ｍｍｏｌ、１．１当量）及び酢酸無水物（１．２ｍＬ、９．０ｍｍｏｌ、１．９当量）を一度に粘性溶液に添加し、一晩撹拌した。次に粘性溶液をメタノールに注ぎ、軟質ポリマーをさらに数回メタノールに浸漬したところ、ポリマーが硬質固体になった。ポリマーを真空オーブン内で１００℃にて一晩乾燥した。
【０１３８】
実施例３（ポリイミド１０９ａ）
この実施例は、溶液イミド化により１つの脂肪族二無水物及び１つの脂肪族ジアミンから脂肪族ポリイミドを調製するための手順を例示する。
【０１３９】
窒素入口と、受けフラスコ及び窒素出口を有する短経路蒸留ヘッドと、機械的撹拌器とを備えた三ツ口の１００ｍＬフラスコ中に、１，５−ジアミノペンタン（１．７０６４ｇ、１７ｍｍｏｌ、１当量）及びｍ−クレゾール（２５ｍＬ）を窒素雰囲気下で５分間置いた。次にＨ−ＢＰＤＡ（５．１１８３、１７ｍｍｏｌ、１当量）を一度にフラスコに添加した。混合物を室温にて１時間撹拌し、次に合計４時間ゆっくり２００℃に昇温させて還流し、次に２日間還流した。次にポリマーを冷却し、メタノールに注いで数回浸漬した。
【０１４０】
実施例４（ポリイミド１０９ｂ）
この実施例は、化学イミド化により１つの脂肪族二無水物及び１つの脂肪族ジアミンから脂肪族ポリイミドを調製するための手順を例示する。
【０１４１】
２つのストッパーと、窒素入口と、機械的撹拌器とを備えた四ツ口の５０ｍＬフラスコ中に、１，５−ジアミノペンタン（０．９４２４ｇ、０．００９ｍｏｌ、１当量）及びＤＭＡｃ（１６ｍＬ）を窒素雰囲気下で５分間置いた。次にＨ−ＢＰＤＡ（２．８３３１８ｇ、０．００９ｍｏｌ、１当量）を一度にフラスコに添加し、１ｍＬのＤＭＡｃですすいだ。混合物を室温にて１時間撹拌し、次に５０℃に１時間加熱した。アミド酸を可溶化し、一晩撹拌した。次に１０ｍＬのＤＭＡｃを添加した。ピリジン（１ｍＬ、１０ｍｍｏｌ、２当量）及び酢酸無水物（２．１ｍＬ、２０ｍｍｏｌ、４当量）を添加した。溶液は３０分後にゲル化し、ジクロロメタン（１５ｍＬ）を添加してポリイミドの可溶性を高めた。次に反応混合物を１５０ｍＬのメタノールに注いだ。ポリマーを単離し、メタノールで数回洗浄し、減圧下で乾燥した。
【０１４２】
実施例５（ポリイミド１０９）
この実施例は、熱イミド化により２つの脂肪族二無水物及び１つの脂肪族ジアミンから脂肪族コポリイミドを調製するための手順を例示する。
【０１４３】
２つのストッパーと、窒素入口と、機械的撹拌器とを備えた四ツ口の５０ｍＬフラスコ中に、１，６−ジアミノヘキサン（０．６３３１ｇ、０．００５４ｍｏｌ、１当量）及びＮＭＰ（７ｍＬ）を窒素雰囲気下で５分間置いた。次にＨ−ＢＰＤＡ（１．５０１４  ｇ、０．００４９ｍｏｌ、０．９当量）を一度にフラスコに添加した。混合物を室温にて撹拌し、次に５０℃にて２時間加熱し、次にＨ−ＰＭＤＡ（０．１２２６ｇ、０．０００５４ｍｏｌ、０．１当量）を添加し、反応フラスコを室温にて一晩撹拌した。
【０１４４】
フィルムをキャスティングするため、アミド酸溶液をスライドガラスにキャスティングした。フィルムを５０℃〜２００℃の範囲の温度の真空オーブン内で乾燥した。フィルムを水に一晩浸漬してガラスから取り出した。
【０１４５】
実施例６（ポリイミド１２４）
２つのストッパーと、窒素入口と、機械的撹拌器とを備えた四ツ口の５０ｍＬフラスコ中に、ＨＭＤＡ（０．６３３１ｇ、０．００５４ｍｏｌ、１当量）及びＮＭＰ（７ｍＬ）を窒素雰囲気下で５分間置いた。次にＨ−ＢＰＤＡ（１．５０１４ｇ、０．００４９ｍｏｌ、０．９当量）を一度にフラスコに添加した。混合物を室温にて撹拌し、次に５０℃にて２時間加熱し、次にＨ−ＰＭＤＡ（０．１２２６ｇ、０．０００５４ｍｏｌ、０．１当量）を添加し、反応フラスコを室温にて一晩撹拌した。
【０１４６】
フィルムをキャスティングするため、ドクターブレード（１０面）を用いてアミド酸溶液をスライドガラスにキャスティングした。フィルムを５０〜１８０℃の範囲の温度の真空オーブン内で溶媒が見えなくなるまで乾燥した。次にオーブンを２００℃に上げ、次に、１時間温度を保持してから冷却した。フィルムを一晩水に浸漬してガラスから取り出した。
【０１４７】
実施例７（ポリイミド１２９）
１つのストッパーと、窒素入口と、機械的撹拌器とを備えた三ツ口の２５０ｍＬフラスコ中に、Ｃ６（２．２６５１、１９ｍｍｏｌ、１当量）及びＤＭＡｃ（３５ｍＬ）を窒素雰囲気下で置き、氷水浴で冷却した。次にＢＴＤＡ（６．２８３６、１９ｍｍｏｌ、１当量）を一度にフラスコに添加した。混合物を室温に温め、１６時間撹拌し、次に８０℃にて１．５時間加熱した。溶液の一部分（７ｍＬ）をガラス瓶に注ぎ、密封し、フィルムキャスティング用に０℃にて保管した。残りの溶液に対し、ピリジン（２．５ｍＬ、３１ｍｍｏｌ、２当量）及び酢酸無水物（５ｍＬ、６２ｍｍｏｌ、４当量）をフラスコに添加し、一晩撹拌した。化学イミド化ポリマーは反応混合物中で不溶であった。両方の相をＤＩ水に沈殿させ、粉末を取得した。
【０１４８】
フィルムをキャスティングするため、８面式フィルムアプリケーターの８面を用いてアミド酸溶液をスライドガラスにキャスティングした。スライドガラスを５０℃の真空オーブン内に３０分間置き、次に１６０℃に上げて１時間または乾燥するまで置いた。次に、スライドガラスを窒素雰囲気下の炉内に置き、熱イミド化のために２００℃及び２８０℃にそれぞれ３０分間加熱し、数時間冷却した。
【０１４９】
【表２】
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【０１５０】
【表３】
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【０１５１】
【表４】
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【０１５２】
参考文献
米国公開第２０１３／０１７８５９７Ａ１号（２０１１年７月２２日出願）。
米国特許第５，４２０，２３３号（ＥＰ５７５９８６Ｂ１）（１９９３年１月１５日出願）。
米国特許第６，７９０，９３０号（ＥＰ１２６０５３８Ｂ１）。
米国特許第５，２８０，１０１Ａ号（１９９４年１月１８日出願）。
Ｍａｔｔｈｅｗｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  １５（２）：１１４−１２８（２００７）．
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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