JP2006137805A - Molecular imprinted polymer capable of catching objective compound, its preparation method, method of catching objective compound in objective sample by molecular imprinted polymer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象化合物を捕捉することができるモレキュラーインプリンテッドポリマー（以下、ＭＩＰとも記す。）、その調製方法、およびＭＩＰにより対象試料中の対象化合物を捕捉する方法に関する。 The present invention relates to a molecularly imprinted polymer (hereinafter also referred to as MIP) capable of capturing a target compound, a method for preparing the same, and a method for capturing the target compound in a target sample by MIP.
モレキュラーインプリンティング法は、選択的分離技術において、最も重要な方法の１つである（非特許文献１参照）。液体試料から目的とする物質（対象化合物）を選択的に分離するために、様々なＭＩＰが利用されてきた。現在、ＭＩＰは、固相抽出(SPE: solid phase extraction)手段として非常に有用である。特に、ＭＩＰは、環境由来あるいは生物由来の試料を高感度に分析する際の前処理において、対象化合物を選択的に分離するのに有用である。 The molecular imprinting method is one of the most important methods in the selective separation technique (see Non-Patent Document 1). Various MIPs have been used to selectively separate a target substance (target compound) from a liquid sample. Currently, MIP is very useful as a solid phase extraction (SPE) tool. In particular, MIP is useful for selectively separating a target compound in a pretreatment when analyzing a sample derived from an environment or a living organism with high sensitivity.
一般的に、有機化合物に対するＭＩＰの調製は、非極性溶媒中で水素結合による相互作用を利用して行われる。したがって、グアニジル基を有するアルカロイドなど水溶性極性化合物に対するＭＩＰを非極性溶媒中で調製することは、非常に困難である。さらに、ＭＩＰを用いたＳＰＥの評価において、ポリマーマトリックス表面への疎水性化合物の非選択的な吸着が観察されることがあった。 In general, the preparation of MIP for an organic compound is performed in a nonpolar solvent by utilizing an interaction by hydrogen bonding. Therefore, it is very difficult to prepare MIP for a water-soluble polar compound such as an alkaloid having a guanidyl group in a nonpolar solvent. Furthermore, in the evaluation of SPE using MIP, non-selective adsorption of hydrophobic compounds to the polymer matrix surface was sometimes observed.
水溶性極性化合物を分離するために、本発明者等は、官能基間距離固定化法というインプリンティング法を開発した（特許文献１、非特許文献２参照）。この方法により、藍藻類が産生する水溶性アルカロイドに対する選択的な認識が可能となった。しかしながら、環境由来の試料を処理した場合などに、依然として、調製されたポリマー上に非選択的吸着が観察されることがあった。 In order to separate the water-soluble polar compound, the present inventors have developed an imprinting method called a functional group distance fixing method (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). This method enabled selective recognition of water-soluble alkaloids produced by cyanobacteria. However, non-selective adsorption may still be observed on the prepared polymer, such as when processing environmental samples.
一方で、最近、水中で調製された新規なＭＩＰとして、ポリエチレングリコールジアクリレートを用いて調製されたもの（非特許文献３、非特許文献４参照）や、アクリロイル−シクロデキストリンとビスアクリルアミドを用いて調製されたもの（非特許文献５参照）が報告されている。これらのポリマーは、ある程度の選択的な認識能を示している。しかしながら、これらのポリマーにおける認識部位は、主に水素結合による相互作用に基づいて形成されており、これらの方法では、過剰な機能性モノマーが用いられるため、これらのポリマーにおける認識部位は、均質でないと考えられる。このため、これらの方法では、インプリンティング効果が充分でないと考えられる。さらに、これらの調製方法は、グアニジル基を有するアルカロイド等のイオン性化合物に対しては利用することができない。
On the other hand, recently, as a new MIP prepared in water, using polyethylene glycol diacrylate (see Non-Patent
本発明は、疎水性物質の非選択的吸着を抑え、対象化合物に対する選択的吸着を水中で実現することができるＭＩＰを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a MIP capable of suppressing non-selective adsorption of a hydrophobic substance and realizing selective adsorption on a target compound in water.
本発明の一の側面によると、少なくとも１つのイオン性官能基を有する対象化合物を捕捉することができるＭＩＰであって、水溶性ポリマー部分と、少なくとも１つの錯体形成部分であって、該錯体形成部分の各々が、該対象化合物の該イオン性官能基のいずれかとイオン結合による相互作用をすることができ、該錯体形成部分と該対象化合物の該イオン性官能基との間の各相互作用を介して、該ＭＩＰと該対象化合物とがイオン性錯体を形成し、該対象化合物を捕捉することができる位置で、該水溶性ポリマー部分に結合された少なくとも１つの錯体形成部分とを有するＭＩＰが提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a MIP capable of capturing a target compound having at least one ionic functional group, wherein the MIP is a water-soluble polymer portion and at least one complex-forming portion. Each of the moieties can interact by ionic bonding with any of the ionic functional groups of the target compound, and each interaction between the complex-forming moiety and the ionic functional group of the target compound A MIP having at least one complex-forming moiety bonded to the water-soluble polymer moiety at a position where the MIP and the target compound form an ionic complex and can capture the target compound. Provided.
本発明の他の側面によると、少なくとも１つのイオン性官能基を有する対象化合物を捕捉することができるＭＩＰを調製する方法であって、該対象化合物と置き換え可能な鋳型分子であって、該対象化合物の該イオン性官能基のいずれかと同一または対応した少なくとも１つのイオン性官能基を有する鋳型分子を供するステップと、錯体形成部分と重合性部分を有する少なくとも１つの機能性モノマーであって、該機能性モノマーの各々の該錯体形成部分が、該鋳型分子のいずれかの該イオン性官能基とイオン結合による相互作用をすることができる少なくとも１つの機能性モノマーを供するステップと、該鋳型分子と該機能性モノマーの各々とのイオン性錯体を形成させるステップと、水中で該イオン性錯体中の該機能性モノマーの各々と水溶性架橋剤とを重合させ、重合生成物を得るステップと、該重合生成物から該鋳型分子を除去するステップとを含む方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing a MIP capable of capturing a target compound having at least one ionic functional group, the template molecule being replaceable with the target compound, the target molecule comprising: Providing a template molecule having at least one ionic functional group identical or corresponding to any of the ionic functional groups of the compound, at least one functional monomer having a complex-forming moiety and a polymerizable moiety, Providing each complexing portion of a functional monomer with at least one functional monomer capable of ionic interaction with any of the ionic functional groups of the template molecule; and Forming an ionic complex with each of the functional monomers; and each of the functional monomers in the ionic complex in water By polymerizing a soluble crosslinking agent, obtaining a polymerization product, the method comprising the steps of removing the template molecule from the polymerization product is provided.
本発明の他の側面によると、対象試料中の少なくとも１つのイオン性官能基を有する対象化合物を捕捉する方法であって、上記ＭＩＰを供するステップと、該対象試料を該ＭＩＰと接触させ、該ＭＩＰにより該対象化合物を捕捉するステップと、該対象化合物を捕捉した該ＭＩＰを、該対象化合物を捕捉された該対象試料から分離するステップとを含む方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a method for capturing a target compound having at least one ionic functional group in a target sample, the step of providing the MIP, contacting the target sample with the MIP, A method is provided that includes capturing the target compound by MIP and separating the MIP that has captured the target compound from the captured target sample.
本発明の他の側面によると、対象試料中の少なくとも１つのイオン性官能基を有する対象化合物を捕捉するための捕捉剤であって、上記ＭＩＰを含む捕捉剤が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a capture agent for capturing a target compound having at least one ionic functional group in a target sample, which includes the MIP.
上記したように、環境分析の前処理剤として用いられる従来の分離手段は、疎水性のものがほとんどであり、また特定の物質に対する吸着選択性を示すものはない。一方で、本発明にかかるＭＩＰは、架橋剤として水溶性のもの用い、溶媒として水を用いて調製することで、高親水性のＭＩＰが得られ、疎水性物質の非選択的吸着を抑えることができ、さらに対象化合物に対する選択的吸着を水中で実現することができる。これは、環境水処理において極めて重要であり、本発明にかかるＭＩＰの分析前処理剤への応用が期待できる。また、従来用いられているモレキュラーインプリンティング法では、水中での選択的吸着能を得ることが困難であった。しかしながら、本発明によると、さらに官能基間距離固定化法を用いることで、水中でより強い選択性を有することが可能となる。 As described above, most of the conventional separation means used as a pretreatment agent for environmental analysis are hydrophobic, and none exhibit adsorption selectivity for a specific substance. On the other hand, the MIP according to the present invention is prepared by using a water-soluble cross-linking agent and using water as a solvent to obtain a highly hydrophilic MIP and suppress non-selective adsorption of a hydrophobic substance. Furthermore, selective adsorption to the target compound can be realized in water. This is extremely important in environmental water treatment, and application of the MIP according to the present invention to an analysis pretreatment agent can be expected. In addition, it has been difficult to obtain a selective adsorption ability in water by the molecular imprinting method used conventionally. However, according to the present invention, it is possible to have stronger selectivity in water by using the inter-functional group distance immobilization method.
以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below.
上記したように、本発明によると、対象化合物を捕捉することができるＭＩＰが提供される。ここで、対象化合物は、少なくとも１つのイオン性官能基を有する。対象化合物のイオン性官能基は、カチオン性官能基でも、アニオン性官能基でもよい。具体例には、対象化合物のイオン性官能基は、カルボキシル基、アミノ基、４級アンモニウム基、シアノ基、およびスルホン酸基からなる群から選ぶことができる。 As described above, according to the present invention, a MIP capable of capturing a target compound is provided. Here, the target compound has at least one ionic functional group. The ionic functional group of the target compound may be a cationic functional group or an anionic functional group. Specifically, the ionic functional group of the target compound can be selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, a quaternary ammonium group, a cyano group, and a sulfonic acid group.
本発明にかかるＭＩＰは、
対象化合物と置き換え可能な鋳型分子であって、対象化合物のイオン性官能基のいずれかと同一または対応した少なくとも１つのイオン性官能基を有する鋳型分子を供するステップと、
錯体形成部分と重合性部分を有する少なくとも１つの機能性モノマーであって、各機能性モノマーの錯体形成部分が、鋳型分子のいずれかのイオン性官能基とイオン結合による相互作用をすることができる少なくとも１つの機能性モノマーを供するステップと、
鋳型分子と各機能性モノマーとのイオン性錯体を形成させるステップと、
水中でイオン性錯体中の各機能性モノマーと水溶性架橋剤とを重合させ、重合生成物を得るステップと、
重合生成物から鋳型分子を除去するステップと
により調製することができる。
The MIP according to the present invention is:
Providing a template molecule replaceable with a target compound, the template molecule having at least one ionic functional group identical or corresponding to any of the ionic functional groups of the target compound;
At least one functional monomer having a complex-forming moiety and a polymerizable moiety, wherein the complex-forming moiety of each functional monomer can interact with any ionic functional group of the template molecule through ionic bonds Providing at least one functional monomer;
Forming an ionic complex between the template molecule and each functional monomer;
Polymerizing each functional monomer in an ionic complex with a water-soluble crosslinking agent in water to obtain a polymerization product;
And removing the template molecule from the polymerization product.
ここで、鋳型分子は、対象化合物と置き換え可能なものである。すなわち、鋳型分子は、モレキュラーインプリンティング法により対象化合物に対するＭＩＰを調製する際に、対象化合物と置き換えて用いることができるものである。具体的には、鋳型分子は、対象化合物、対象化合物の断片、または擬似鋳型分子であることが好ましい。ここで、当業者には明らかなように、擬似鋳型分子は、対象化合物またはその一部と実質的に等しい化学構造、大きさおよび／または形状を有することが好ましい。ここで、当業者には明らかなように、擬似鋳型分子が、対象化合物等と実質的に等しい化学構造等を有するとは、モレキュラーインプリンティング法によりＭＩＰを調製する際に、鋳型分子として、対象化合物またはその断片に代えて擬似鋳型分子を用いた場合にも、得られたＭＩＰが当該対象化合物に対する選択的認識能を示す程度に、擬似鋳型分子の化学構造等が、対象化合物の化学構造等と類似していることをいう。擬似鋳型分子を用いることは、特に、対象化合物が、毒性を有する場合、または取扱いもしくは入手が困難な場合等に好ましい。そのような対象化合物を使用することなく、より安全な化合物、または取扱いもしくは入手が容易な化合物を使用して、ＭＩＰを調製することができるためである。 Here, the template molecule can be replaced with the target compound. That is, the template molecule can be used in place of the target compound when preparing the MIP for the target compound by the molecular imprinting method. Specifically, the template molecule is preferably a target compound, a fragment of the target compound, or a pseudo template molecule. Here, as will be apparent to those skilled in the art, the pseudo-template molecule preferably has a chemical structure, size and / or shape that is substantially equal to the target compound or a part thereof. As will be apparent to those skilled in the art, the fact that the pseudo template molecule has a chemical structure or the like that is substantially equal to the target compound or the like means that when preparing MIP by the molecular imprinting method, Even when a pseudo template molecule is used in place of a compound or a fragment thereof, the chemical structure of the pseudo template molecule is such that the obtained MIP exhibits selective recognition ability for the target compound. Is similar to that. The use of a pseudo template molecule is particularly preferable when the target compound has toxicity or is difficult to handle or obtain. This is because the MIP can be prepared using a safer compound or a compound that is easy to handle or obtain without using such a target compound.
また、鋳型分子は、対象化合物のイオン性官能基のいずれかと同一または対応した少なくとも１つのイオン性官能基を有する。鋳型分子が、対象化合物自体である場合にあっては、鋳型分子は、対象化合物の全てのイオン性官能基を含む。また、鋳型分子が、対象化合物の断片である場合にあっては、鋳型分子として、対象化合物のイオン性官能基の少なくとも１つを含む断片を用いる。また、鋳型分子が、擬似鋳型分子である場合において、擬似鋳型分子のイオン性官能基が、対象化合物のイオン性官能基に対応したとは、擬似鋳型分子のイオン性官能基が、対象化合物のイオン性官能基と実質的に等しい化学構造を有し、擬似鋳型分子におけるそのイオン性官能基の位置が、対象化合物におけるそのイオン性官能基の位置と実質的に等しいことをいう。 Further, the template molecule has at least one ionic functional group that is the same as or corresponds to any of the ionic functional groups of the target compound. In the case where the template molecule is the target compound itself, the template molecule includes all ionic functional groups of the target compound. If the template molecule is a fragment of the target compound, a fragment containing at least one ionic functional group of the target compound is used as the template molecule. Further, when the template molecule is a pseudo template molecule, the ionic functional group of the pseudo template molecule corresponds to the ionic functional group of the target compound. It has a chemical structure substantially equal to an ionic functional group, and the position of the ionic functional group in the pseudo template molecule is substantially equal to the position of the ionic functional group in the target compound.
ここで、当業者には明らかなように、擬似鋳型分子のイオン性官能基が、対象化合物のイオン性官能基と実質的に等しい化学構造を有するとは、モレキュラーインプリンティング法によりＭＩＰを調製する際に、鋳型分子として、対象化合物またはその断片に代えて擬似鋳型分子を用いた場合にも、得られたＭＩＰが当該対象化合物に対する選択的認識能を示す程度に、擬擬似鋳型分子のイオン性官能基の化学構造が、対象化合物のイオン性官能基の化学構造と類似していることをいう。 Here, as will be apparent to those skilled in the art, the ionic functional group of the pseudo template molecule has a chemical structure substantially equal to the ionic functional group of the target compound, and MIP is prepared by a molecular imprinting method. At this time, even when a pseudo template molecule is used instead of the target compound or a fragment thereof as a template molecule, the ionicity of the pseudo pseudo template molecule is such that the obtained MIP exhibits selective recognition ability for the target compound. It means that the chemical structure of the functional group is similar to the chemical structure of the ionic functional group of the target compound.
また、当業者には明らかなように、擬似鋳型分子におけるイオン性官能基の位置が、対象化合物におけるイオン性官能基の位置と実質的に等しいとは、モレキュラーインプリンティング法によりＭＩＰを調製する際に、鋳型分子として、対象化合物またはその断片に代えて擬似鋳型分子を用いた場合にも、得られたＭＩＰが当該対象化合物に対する選択的認識能を示す程度に、擬似鋳型分子におけるそのイオン性官能基の位置が、対象化合物におけるそのイオン性官能基の位置と類似していることをいう。 Further, as will be apparent to those skilled in the art, the position of the ionic functional group in the pseudo template molecule is substantially the same as the position of the ionic functional group in the target compound when preparing the MIP by the molecular imprinting method. In addition, when a pseudo template molecule is used instead of the target compound or a fragment thereof as a template molecule, the ionic functionalities in the pseudo template molecule are such that the obtained MIP exhibits selective recognition ability for the target compound. It means that the position of the group is similar to the position of the ionic functional group in the target compound.
なお、擬似鋳型分子の設計および調製は、従来のモレキュラーインプリンティング法におけるものと同様とすることができる。対象化合物の化学構造が明らかであれば、擬似鋳型分子を分子設計、計算により選定することができる。また、対象化合物の完全な化学構造が明らかでなくても、対象化合物のイオン性官能基を含む一部の構造が明らかであれば、擬似鋳型分子を選定することができる。 The design and preparation of the pseudo template molecule can be the same as in the conventional molecular imprinting method. If the chemical structure of the target compound is clear, the pseudo template molecule can be selected by molecular design and calculation. Moreover, even if the complete chemical structure of the target compound is not clear, a pseudo template molecule can be selected if the partial structure including the ionic functional group of the target compound is clear.
また、機能性モノマーは、錯体形成部分と重合性部分を有する。ここで、機能性モノマーの錯体形成部分は、イオン性官能基であり、各機能性モノマーの錯体形成部分は、鋳型分子のいずれかのイオン性官能基とイオン結合による相互作用をすることができる。また、以下に詳細に述べるように、機能性モノマーは、水溶性であることが好ましい。 Moreover, a functional monomer has a complex formation part and a polymeric part. Here, the complex-forming portion of the functional monomer is an ionic functional group, and the complex-forming portion of each functional monomer can interact with any ionic functional group of the template molecule by ionic bonding. . Further, as described in detail below, the functional monomer is preferably water-soluble.
このような機能性モノマーを用いることで、イオン結合による相互作用を介して、鋳型分子と機能性モノマーのイオン性錯体を形成させることができる。このような機能性モノマーを用いて得られたＭＩＰは、水素結合やファンデルワールス結合等の比較的弱い相互作用だけでなく、イオン結合による比較的強い相互作用を介して、対象化合物を捕捉することが可能となる。このため、このようなＭＩＰは、対象化合物に対するより強い選択的認識能を示す。 By using such a functional monomer, an ionic complex of the template molecule and the functional monomer can be formed through an interaction by ionic bond. MIPs obtained using such functional monomers capture target compounds not only through relatively weak interactions such as hydrogen bonds and van der Waals bonds, but also through relatively strong interactions due to ionic bonds. It becomes possible. For this reason, such MIP shows stronger selective recognition ability with respect to the target compound.
具体的には、機能性モノマーの錯体形成部分が、カルボキシル基、アミノ基、４級アンモニウム基、シアノ基、およびスルホン酸基からなる群から選ばれることが好ましい。なお、鋳型分子のイオン性官能基が、アニオン性官能基である場合、当該イオン性官能基と対となる機能性モノマーの錯体形成部分は、カチオン性官能基とする。逆に、鋳型分子のイオン性官能基が、カチオン性官能基である場合、当該イオン性官能基と対となる機能性モノマーの錯体形成部分は、アニオン性官能基とする。特に、水中においてもより安定な状態を保つように、鋳型分子のイオン性官能基および機能性モノマーの錯体形成部分として、より強いイオン性官能基を用いて錯体を形成させることが好ましい。例えば、鋳型分子のイオン性官能基および機能性モノマーの錯体形成部分は、スルホン酸基および４級アンモニウム基、またはアニオン性官能基および４級カチオン性官能基とすることができる。また、機能性モノマーの重合性部分が、ビニル基であることが好ましい。 Specifically, the complex-forming portion of the functional monomer is preferably selected from the group consisting of a carboxyl group, an amino group, a quaternary ammonium group, a cyano group, and a sulfonic acid group. When the ionic functional group of the template molecule is an anionic functional group, the complex-forming portion of the functional monomer that forms a pair with the ionic functional group is a cationic functional group. Conversely, when the ionic functional group of the template molecule is a cationic functional group, the complex-forming portion of the functional monomer that forms a pair with the ionic functional group is an anionic functional group. In particular, it is preferable to form a complex using a stronger ionic functional group as a complex-forming portion of the ionic functional group of the template molecule and the functional monomer so as to maintain a more stable state in water. For example, the ionic functional group of the template molecule and the complex-forming portion of the functional monomer can be a sulfonic acid group and a quaternary ammonium group, or an anionic functional group and a quaternary cationic functional group. Moreover, it is preferable that the polymeric part of a functional monomer is a vinyl group.
また、具体的には、機能性モノマーが、イオン性官能基を有しかつ水溶性であるビニルモノマーであることが好ましい。さらに具体的には、機能性モノマーが、スチレンスルホン酸、およびアクリロイルエチルトリメチルアンモニウムからなる群から選ばれることが好ましい。 Specifically, the functional monomer is preferably a vinyl monomer having an ionic functional group and water-soluble. More specifically, the functional monomer is preferably selected from the group consisting of styrene sulfonic acid and acryloylethyltrimethylammonium.
なお、対象化合物が、複数のイオン性官能基を有することが好ましい。この場合、鋳型分子が、対象化合物のイオン性官能基のいずれかに対応した複数のイオン性官能基を有することが好ましい。さらに、この場合、各機能性モノマーが、鋳型分子の異なるイオン性官能基と対となる（すなわち、相互作用をする）ように、複数の機能性モノマーを用いることが好ましい。このように、複数の機能性モノマーを用いてＭＩＰを調製することで、得られたＭＩＰは、複数の錯体形成部分を有し、対象化合物のイオン性官能基とＭＩＰの錯体形成部分との間の複数の相互作用を介して、対象化合物を捕捉することが可能となる。このため、このようなＭＩＰは、対象化合物に対するさらに強い選択的認識能を示す。換言すると、複数のイオン性結合を利用することで、イオン性の官能基は三次元的に固定化され、その結果、対象物質の立体的な特徴を選択的に捕捉することが可能となる。なお、ＭＩＰの調製に利用する鋳型分子のイオン性官能基とＭＩＰの錯体形成部分との間の相互作用の数は、好ましくは１〜３であり、さらに好ましくは２または３である。 The target compound preferably has a plurality of ionic functional groups. In this case, the template molecule preferably has a plurality of ionic functional groups corresponding to any of the ionic functional groups of the target compound. Furthermore, in this case, it is preferable to use a plurality of functional monomers so that each functional monomer is paired (that is, interacts) with a different ionic functional group of the template molecule. Thus, by preparing MIP using a plurality of functional monomers, the obtained MIP has a plurality of complex-forming portions, and is between the ionic functional group of the target compound and the MIP complex-forming portion. The target compound can be captured through a plurality of interactions. For this reason, such MIP exhibits a stronger selective recognition ability for the target compound. In other words, by using a plurality of ionic bonds, the ionic functional group is three-dimensionally immobilized, and as a result, the three-dimensional features of the target substance can be selectively captured. The number of interactions between the ionic functional group of the template molecule used for the preparation of MIP and the complex forming portion of MIP is preferably 1 to 3, and more preferably 2 or 3.
上記したように、本発明にかかるＭＩＰの調製方法は、鋳型分子と各機能性モノマーとのイオン性錯体を形成させるステップを含む。重合反応の前に、完全に錯体を形成させることで、確実に機能性モノマーを配置することができ、選択的分子認識能を向上させることができると考えられる。なお、水溶性の鋳型分子および水溶性の機能性モノマーを用いる場合にあっては、イオン性錯体を形成させるステップは、鋳型分子および各機能性モノマーを水に溶解させ、鋳型分子と各機能性モノマーとのイオン性錯体を形成させるステップを含むことが好ましい。また、この場合、本発明にかかるＭＩＰの調製方法は、得られたイオン性錯体を有機溶媒に抽出するステップと、得られた抽出液から有機溶媒を除去し、イオン性錯体を得るステップとをさらに含むことが好ましい。錯体を形成していない鋳型分子および機能性モノマーは、有機溶媒に溶解しないが、錯体を形成することで鋳型分子および機能性モノマーを、有機溶媒に溶解させることが可能となる。（なお、この場合、鋳型分子と機能性モノマーのどちらも水溶性であるので、得られたイオン性錯体は水にも可溶である。）このため、このように水中で錯体を形成させ、得られた錯体を有機溶媒により抽出することで、イオン性錯体を形成した鋳型分子と機能性モノマーのみが、有機溶媒によって抽出される。このように錯体を形成することで、鋳型分子のイオン性官能基と機能性モノマーとのモル比（すなわち、鋳型分子に複数のイオン性官能基がある場合は、各イオン性官能基と当該イオン性官能基に対応する機能性モノマーとのモル比）は確実に一対一になる。これは、得られるＭＩＰ内における均一な認識部位の形成に寄与し、これにより、ＭＩＰの対象化合物に対する選択的認識能をより高くすることができる。このように、鋳型分子のイオン性官能基と機能性モノマーが一対一に対応した錯体を使って、水を溶媒としてＭＩＰを調製することで、対象化合物に対する選択的認識能をより高くすることができる。 As described above, the method for preparing MIP according to the present invention includes a step of forming an ionic complex of a template molecule and each functional monomer. It is considered that by forming a complex completely before the polymerization reaction, the functional monomer can be surely arranged and the selective molecular recognition ability can be improved. When using a water-soluble template molecule and a water-soluble functional monomer, the step of forming an ionic complex involves dissolving the template molecule and each functional monomer in water, Preferably, the method includes the step of forming an ionic complex with the monomer. In this case, the MIP preparation method according to the present invention includes a step of extracting the obtained ionic complex into an organic solvent, and a step of removing the organic solvent from the obtained extract to obtain an ionic complex. Furthermore, it is preferable to include. Template molecules and functional monomers not forming a complex are not dissolved in an organic solvent, but forming a complex makes it possible to dissolve the template molecules and the functional monomer in an organic solvent. (In this case, since both the template molecule and the functional monomer are water-soluble, the obtained ionic complex is also soluble in water.) Therefore, in this way, the complex is formed in water, By extracting the obtained complex with an organic solvent, only the template molecule and the functional monomer forming the ionic complex are extracted with the organic solvent. By forming a complex in this way, the molar ratio of the ionic functional group of the template molecule to the functional monomer (that is, if the template molecule has a plurality of ionic functional groups, each ionic functional group and the relevant ion The molar ratio of the functional monomer corresponding to the functional functional group is surely 1: 1. This contributes to the formation of a uniform recognition site in the obtained MIP, whereby the selective recognition ability of the MIP for the target compound can be further increased. Thus, by using a complex in which the ionic functional group of the template molecule and the functional monomer have a one-to-one correspondence, and preparing MIP using water as a solvent, the ability to selectively recognize the target compound can be further enhanced. it can.
なお、錯体の形成に用いられる各機能性モノマーの量は、鋳型分子の対となるイオン性官能基１ｍｏｌあたり、好ましくは１．５〜４ｍｏｌである。錯体の抽出に用いられる有機溶媒は、用いる鋳型分子および各機能性モノマー等に応じて適宜定めることができ、具体的には、クロロホルムとすることができる。なお、錯体の形成、抽出等に必要な時間および温度は、用いる鋳型分子および各機能性モノマー等に応じて適宜定めることができる。また、得られた錯体の構造の確認は、常法に従って（例えば、ＮＭＲにより）行うことができる。 The amount of each functional monomer used for forming the complex is preferably 1.5 to 4 mol per mol of the ionic functional group that forms a pair of template molecules. The organic solvent used for the extraction of the complex can be appropriately determined according to the template molecule used, each functional monomer, and the like, and specifically, can be chloroform. The time and temperature required for complex formation, extraction, and the like can be appropriately determined according to the template molecule used, each functional monomer, and the like. Moreover, confirmation of the structure of the obtained complex can be performed according to a conventional method (for example, by NMR).
さらに、本発明にかかるＭＩＰの調製方法は、水中でイオン性錯体中の各機能性モノマーと水溶性架橋剤とを重合させ、重合生成物を得るステップを含む。上記したように、本発明にかかるＭＩＰは、架橋剤として水溶性のものを用い、溶媒として水を用いて調製するため、疎水性が極めて低く、疎水性物質の非選択的吸着を抑えることができる。 Furthermore, the method for preparing MIP according to the present invention includes a step of polymerizing each functional monomer in a ionic complex and a water-soluble crosslinking agent in water to obtain a polymerization product. As described above, since the MIP according to the present invention uses a water-soluble crosslinking agent and is prepared using water as a solvent, it has extremely low hydrophobicity and can suppress non-selective adsorption of hydrophobic substances. it can.
水溶性架橋剤は、複数の重合性部分を有する。具体的には、水溶性架橋剤の重合性部分が、ビニル基であることが好ましい。また、水溶性架橋剤の重合性部分を連結する骨格部分は、−（ＣＲ1Ｒ2ＣＲ3Ｒ4Ｏ）n−｛式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4は、各々独立に、水素、水酸基またはアミノ基である。｝からなる群から選ばれることが好ましい。なお、式中、整数ｎは、重合性部分および骨格部分に応じて、当該架橋剤が全体として水溶性となるように適宜選択することができる。具体的には、ｎが大きいほど、水溶性が上がり、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3およびＲ4の全てが水素である場合にあっては、ｎは、５以上であることが好ましく、７以上であることがさらに好ましく、９以上であることがさらに好ましい。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3および／またはＲ4として、水酸基、アミノ基等の親水性の官能基を有する場合にあっては、ｎは、より小さくても良い。具体的には、ｎは、１以上であることが好ましく、２以上であることがさらに好ましく、３以上であることがさらに好ましく、４以上であることがさらに好ましく、５以上であることがさらに好ましい。また、ｎをより小さくすることで、すなわち、水溶性架橋剤の重合性部分間の長さをより短くすることで、より均一なＭＩＰが得られ、ＭＩＰの対象化合物に対する選択的認識能を向上させることができる。具体的には、ｎは、２３以下であることが好ましく、２１以下であることがさらに好ましく、１９以下であることがさらに好ましく、１７以下であることがさらに好ましく、１５以下であることがさらに好ましく、１３以下であることがさらに好ましく、１１以下であることがさらに好ましく、９以下であることがさらに好ましい。 The water-soluble crosslinking agent has a plurality of polymerizable moieties. Specifically, the polymerizable portion of the water-soluble crosslinking agent is preferably a vinyl group. In addition, the skeleton portion connecting the polymerizable portions of the water-soluble crosslinking agent is-(CR 1 R 2 CR 3 R 4 O) n- {wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently And hydrogen, a hydroxyl group or an amino group. } Is preferably selected from the group consisting of: In the formula, the integer n can be appropriately selected depending on the polymerizable portion and the skeleton portion so that the cross-linking agent becomes water-soluble as a whole. Specifically, as n increases, water solubility increases, and when all of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are hydrogen, n is preferably 5 or more. More preferably, it is 9 or more. In the case where R 1 , R 2 , R 3 and / or R 4 have a hydrophilic functional group such as a hydroxyl group or an amino group, n may be smaller. Specifically, n is preferably 1 or more, more preferably 2 or more, further preferably 3 or more, further preferably 4 or more, and further preferably 5 or more. preferable. In addition, by making n smaller, that is, by shortening the length between the polymerizable portions of the water-soluble crosslinking agent, a more uniform MIP can be obtained and the selective recognition ability of MIP for the target compound is improved. Can be made. Specifically, n is preferably 23 or less, more preferably 21 or less, further preferably 19 or less, further preferably 17 or less, and further preferably 15 or less. Preferably, it is 13 or less, more preferably 11 or less, and further preferably 9 or less.
また、水溶性架橋剤は、ポリエチレングリコールジアクリレートもしくはポリエチレングリコールジメタクリレート、または、水溶性を上げるために、そのエチレングリコール骨格に水酸基その他の親水性の官能基を導入したポリエチレングリコールジアクリレートもしくはポリエチレングリコールジメタクリレートの誘導体であることが好ましい。具体的には、水溶性架橋剤は、ＣＨ2ＣＨＣＯ2−（ＣＲ1Ｒ2ＣＲ3Ｒ4Ｏ）n−ＣＯＣＨＣＨ2またはＣＨ2Ｃ（ＣＨ3）ＣＯ2−（ＣＲ1Ｒ2ＣＲ3Ｒ4Ｏ）n−ＣＯＣ（ＣＨ3）ＣＨ2｛式中、Ｒk（ｋ＝１，２，３，４）およびｎは、上記と同様である。｝からなる群から選ばれることが好ましい。
The water-soluble crosslinking agent is polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate, or polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol in which a hydroxyl group or other hydrophilic functional group is introduced into the ethylene glycol skeleton in order to increase water solubility. A derivative of dimethacrylate is preferred. Specifically, water-soluble crosslinking agent, CH 2 CHCO 2 - (CR 1
なお、水溶性架橋剤として、単一の化合物を用いることが好ましい。すなわち、例えば、水溶性架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレートを用いる場合にあっては、分子量の異なる（すなわちエチレングリコール単位の繰り返しの数が異なる）複数種類のポリエチレングリコールジアクリレートを用いるのではなく、分子量が同一である（すなわちエチレングリコール単位の繰り返しの数が同一である）単一の化合物を用いることが好ましい。これは、得られるＭＩＰ内における均一な認識部位の形成に寄与し、これにより、ＭＩＰの対象化合物に対する選択的認識能をより高くすることができると考えられる。 In addition, it is preferable to use a single compound as the water-soluble crosslinking agent. That is, for example, when polyethylene glycol diacrylate is used as the water-soluble cross-linking agent, molecular weight is not used instead of a plurality of types of polyethylene glycol diacrylate having different molecular weights (that is, different numbers of repeating ethylene glycol units). It is preferable to use a single compound having the same (that is, the same number of repeating ethylene glycol units). This contributes to the formation of a uniform recognition site in the obtained MIP, and it is considered that the selective recognition ability of the MIP for the target compound can be further increased.
上記したように、重合反応は、溶媒として水を用いて行う。この際、水が細孔形成剤(porogen)として作用し、多孔質のＭＩＰが得られる。 As described above, the polymerization reaction is performed using water as a solvent. At this time, water acts as a porogen and a porous MIP is obtained.
ここで、当業者には明らかなように、重合反応は、バルク重合等により行うことができる。具体的には、重合反応は、例えば４０〜１２０℃に加熱する、または紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射することで、行うことができる。重合反応の条件は、用いる鋳型分子、機能性ポリマー、架橋剤等に応じて、適宜定めることができる。なお、均一なＭＩＰを得るために、重合反応の前および間の混合液（架橋剤、機能性モノマーと鋳型分子の錯体、溶媒、および必要に応じて開始剤等）が均一であり、相が分離せず、不溶物がないことが好ましい。重合前に均一であった場合でも、架橋剤等と溶媒（水）との溶解度パラメータの違いによって、重合開始直後に、相分離等により均一系が崩れる場合がある。このような場合には、得られたＭＩＰが均一な状態とならないおそれがある。このため、重合反応の前および間の混合液が均一となるように、重合反応の条件を定めることが好ましい。より具体的には、重合反応に用いられる水溶性架橋剤の量は、鋳型分子１ｍｏｌあたり、好ましくは１〜５０ｍｏｌである。重合反応に用いられる溶媒、すなわち水の量は、好ましくは水溶性架橋剤の体積の２／３倍〜１．５倍、さらに好ましくは水溶性架橋剤と同一の体積である。なお、重合反応に必要な時間および温度は、用いる重合反応の方法、あるいは用いる鋳型分子および各機能性モノマー等に応じて適宜定めることができる。 Here, as will be apparent to those skilled in the art, the polymerization reaction can be performed by bulk polymerization or the like. Specifically, the polymerization reaction can be performed, for example, by heating to 40 to 120 ° C. or irradiating active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. The conditions for the polymerization reaction can be appropriately determined according to the template molecule, functional polymer, cross-linking agent, and the like to be used. In order to obtain a uniform MIP, the mixed solution before and during the polymerization reaction (crosslinking agent, complex of functional monomer and template molecule, solvent, and initiator as required) is uniform, and the phase is It is preferable that they are not separated and have no insoluble matter. Even if it is uniform before polymerization, the homogeneous system may collapse due to phase separation or the like immediately after the start of polymerization due to the difference in solubility parameter between the crosslinking agent or the like and the solvent (water). In such a case, the obtained MIP may not be in a uniform state. For this reason, it is preferable to determine the conditions for the polymerization reaction so that the mixed solution before and during the polymerization reaction is uniform. More specifically, the amount of the water-soluble crosslinking agent used for the polymerization reaction is preferably 1 to 50 mol per mol of the template molecule. The amount of the solvent used for the polymerization reaction, that is, water is preferably 2/3 to 1.5 times the volume of the water-soluble crosslinking agent, and more preferably the same volume as the water-soluble crosslinking agent. The time and temperature required for the polymerization reaction can be appropriately determined according to the polymerization reaction method used, the template molecule used, each functional monomer, and the like.
なお、重合させるステップにおいて、重合開始剤等をさらに用いることができる。重合開始剤は、過硫酸カリウムや過硫酸アンモニウム等の水系重合開始剤を用いることが好ましい。 In the polymerization step, a polymerization initiator or the like can be further used. The polymerization initiator is preferably an aqueous polymerization initiator such as potassium persulfate or ammonium persulfate.
さらに、本発明にかかるＭＩＰの調製方法は、重合生成物から鋳型分子を除去するステップを含む。鋳型分子の除去は、常法に従い行うことができる。具体的には、鋳型分子の除去は、得られた重合生成物を溶剤により処理（例えば、抽出、洗浄等）をすることで行うことができる。また、鋳型分子の除去は、ソックスレー法により行うこともできる。さらに、鋳型分子の除去は、複数の方法を組み合わせて行うこともできる。ここで、本発明にあっては、強いイオン結合で機能性モノマーと鋳型分子が相互作用しているため、その作用を切断するための高塩濃度溶媒で重合生成物を洗浄することが好ましい。具体的には、ＮａＣｌやＫＣｌなどの非常にイオン性の高い塩類を含む水溶液で洗浄し、鋳型分子を除去することが好ましい。なお、鋳型分子の除去に必要な時間および温度は、用いる鋳型分子の除去の方法、あるいは用いる鋳型分子、各機能性モノマーおよび水溶性架橋剤等に応じて適宜定めることができる。 Further, the method for preparing MIP according to the present invention includes a step of removing the template molecule from the polymerization product. Removal of the template molecule can be performed according to a conventional method. Specifically, the template molecule can be removed by treating the obtained polymerization product with a solvent (for example, extraction, washing, etc.). The template molecule can also be removed by a Soxhlet method. Further, the template molecule can be removed by combining a plurality of methods. Here, in the present invention, since the functional monomer and the template molecule interact with each other with strong ionic bonds, it is preferable to wash the polymerization product with a high salt concentration solvent for cutting off the action. Specifically, it is preferable to remove the template molecule by washing with an aqueous solution containing a highly ionic salt such as NaCl or KCl. The time and temperature required for removing the template molecule can be appropriately determined according to the method of removing the template molecule used or the template molecule used, each functional monomer, the water-soluble crosslinking agent, and the like.
なお、バルク重合でポリマーを調製した場合等にあっては、必要に応じて、擬似分子を除去して得られたＭＩＰを粉砕し、使用目的に応じて、粒度を調整することができる。例えば、１〜３００μｍに粒度にすることができる。また、得られたＭＩＰを、そのまま粒度で使用することもできる。また、粉砕した後にＭＩＰから擬似分子を除去することもできる。また、ＭＩＰを、低分子量のアルコールや水を含む低分子量のアルコールでコンディショニング処理することによって、対象化合物の捕捉率または吸着率を著しく向上させることができる。 In addition, when a polymer is prepared by bulk polymerization, the MIP obtained by removing pseudo-molecules can be pulverized and the particle size can be adjusted according to the purpose of use. For example, the particle size can be 1 to 300 μm. Further, the obtained MIP can be used as it is with a granularity. It is also possible to remove pseudomolecules from the MIP after grinding. Further, by subjecting MIP to a conditioning treatment with a low molecular weight alcohol or a low molecular weight alcohol containing water, the capture rate or adsorption rate of the target compound can be significantly improved.
以上の方法により得られたＭＩＰは、水溶性ポリマー部分と、少なくとも１つの錯体形成部分であって、各錯体形成部分が、対象化合物のイオン性官能基のいずれかとイオン結合による相互作用をすることができ、錯体形成部分と対象化合物のイオン性官能基との間の各相互作用を介して、ＭＩＰと対象化合物とがイオン性錯体を形成し、対象化合物を捕捉することができる位置で、水溶性ポリマー部分に結合された少なくとも１つの錯体形成部分とを有する。上記したように、このようなＭＩＰは、水溶性ポリマー部分を形成するモノマーである水溶性架橋剤と錯体形成部分を有するモノマーである機能性モノマーとを水中で重合させることにより調製することができる。すなわち、水溶性架橋剤を重合することで、ＭＩＰの水溶性ポリマー部分が形成される。具体的には、ＭＩＰの水溶性ポリマー部分は、水溶性架橋剤に由来する骨格、すなわち、水溶性架橋剤の重合性部分を連結する骨格部分に相当する骨格を有する。また、各機能性モノマーがＭＩＰに組み込まれることで、ＭＩＰの錯体形成部分が形成される。さらに、上記方法によりＭＩＰを調製することで、各錯体形成部分は、対象化合物のイオン性官能基のいずれかとイオン結合による相互作用をすることができ、錯体形成部分と対象化合物のイオン性官能基との間の各相互作用を介して（すなわち、複数の錯体形成部分を利用する場合にあっては、全ての相互作用を介して）、ＭＩＰと対象化合物とがイオン性錯体を形成し、対象化合物を捕捉することができる位置で、水溶性ポリマー部分に結合される。 The MIP obtained by the above method is a water-soluble polymer portion and at least one complex-forming portion, and each complex-forming portion interacts with one of the ionic functional groups of the target compound by ionic bonds. MIP and the target compound can form an ionic complex via each interaction between the complex-forming moiety and the ionic functional group of the target compound, and the water can be captured at the position where the target compound can be captured. And at least one complex-forming moiety bonded to the functional polymer moiety. As described above, such MIP can be prepared by polymerizing a water-soluble cross-linking agent that is a monomer that forms a water-soluble polymer portion and a functional monomer that is a monomer having a complex-forming portion in water. . That is, the water-soluble polymer part of MIP is formed by polymerizing the water-soluble crosslinking agent. Specifically, the water-soluble polymer portion of MIP has a skeleton derived from a water-soluble crosslinking agent, that is, a skeleton corresponding to a skeleton portion that links the polymerizable portions of the water-soluble crosslinking agent. Moreover, the complex formation part of MIP is formed by each functional monomer being integrated in MIP. Furthermore, by preparing MIP by the above method, each complex-forming moiety can interact with any of the ionic functional groups of the target compound by ionic bonds, and the complex-forming moiety and the ionic functional group of the target compound MIP and the target compound form an ionic complex through each interaction with the target compound (that is, through all the interactions when a plurality of complex-forming moieties are used), and the target It is attached to the water-soluble polymer moiety at a position where it can capture the compound.
また、本発明によると、対象試料中の少なくとも１つのイオン性官能基を有する対象化合物を捕捉する方法が提供される。当該方法は、
上記ＭＩＰを供するステップと、
対象試料をＭＩＰと接触させ、ＭＩＰにより対象化合物を捕捉するステップと、
対象化合物を捕捉したＭＩＰを、対象化合物を捕捉された対象試料から分離するステップと
を含む。
The present invention also provides a method for capturing a target compound having at least one ionic functional group in a target sample. The method is
Providing said MIP; and
Contacting the target sample with the MIP and capturing the target compound with the MIP;
Separating the MIP that has captured the target compound from the target sample from which the target compound has been captured.
なお、対象試料から対象化合物を捕捉することで、対象化合物の分離、抽出、濃縮、希釈、除去、精製、単離等を行うことができる。本発明によると、対象化合物が含まれている可能性があるこれらの対象試料に対して、毒性、衛生性等の機能性の検出を行うことができる。 In addition, by capturing the target compound from the target sample, the target compound can be separated, extracted, concentrated, diluted, removed, purified, isolated, and the like. According to the present invention, it is possible to detect functionality such as toxicity and hygiene with respect to these target samples that may contain the target compound.
対象試料は、河川水、湖水、産業廃棄物等の環境由来の試料、人体、動物、植物、昆虫等の生物由来の試料、または塗料、インキ等の工業製品等とすることができる。本発明にかかる対象化合物を捕捉する方法によると、これらの試料に存在する毒性化合物や外因性内分泌攪乱物質等の対象化合物を、捕捉することができる。 The target sample may be a sample derived from the environment such as river water, lake water, or industrial waste, a sample derived from a living body such as a human body, animal, plant, or insect, or an industrial product such as paint or ink. According to the method for capturing a target compound according to the present invention, target compounds such as toxic compounds and exogenous endocrine disrupting substances present in these samples can be captured.
また、対象化合物は、比較的低分子の有機化合物であることが好ましい。ＭＩＰの重合の際と使用の際とで溶媒、温度、ｐＨなどの条件が変化しても、対象化合物の構造の変化が小さく、本発明により、選択的な認識能を発揮しやすいためである。対象化合物は、通常、存在しないことが望ましい化合物であって、性能上または環境衛生上好ましくない化合物とすることができる。例えば、対象化合物は、生物または環境由来の試料や工業製品等の対象試料の中に含まれている可能性がある、あるいは、使用中または使用後に生ずるまたは含まれている物質とすることができる。具体的には、対象化合物は、化学系材料の性能に影響を及ぼす物質、生体に対して悪影響のある物質、環境、衛生性等の問題が示唆されている物質、毒性物質等とすることができる。 The target compound is preferably a relatively low molecular organic compound. This is because the change in the structure of the target compound is small even when conditions such as the solvent, temperature, and pH change during the polymerization and use of MIP, and the selective recognition ability is easily exhibited by the present invention. . The target compound is usually a compound that is desirably absent, and may be a compound that is undesirable in terms of performance or environmental health. For example, the target compound may be a substance that may be contained in a target sample such as a biological or environmental sample or an industrial product, or may be generated or contained during or after use. . Specifically, the target compound may be a substance that affects the performance of chemical materials, a substance that adversely affects the living body, a substance that suggests problems such as the environment and hygiene, and a toxic substance. it can.
より具体的には、対象化合物は、ノニルフェノール、ブチルフェノール、ジクロロフェノール、ビスフェノールＡ、スチレン、スチレンダイマー、スチレントリマー、オクタクロロスチレン、フタル酸ブチル、フタル酸プロピル、フタル酸ヘキシル、フタル酸ペンチル、フタル酸ジクロロヘキシル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジエチルヘキシル、ポリ臭化ビフェニル、アジピン酸ジエチルヘキシル、酢酸ビニル、塩化ビニル等とすることができる。また、対象化合物は、有用な化合物であってもよい。 More specifically, the target compounds are nonylphenol, butylphenol, dichlorophenol, bisphenol A, styrene, styrene dimer, styrene trimer, octachlorostyrene, butyl phthalate, propyl phthalate, hexyl phthalate, pentyl phthalate, phthalic acid Dichlorohexyl, butyl benzyl phthalate, diethyl hexyl phthalate, polybrominated biphenyl, diethyl hexyl adipate, vinyl acetate, vinyl chloride and the like. The target compound may be a useful compound.
毒性物質には、例えば、一部の藍藻類が生産する有毒物質として知られているシリンドロスパーモプシン（肝臓毒）、ミクロシスチン（肝臓毒、アオコ毒）、サキストキシン（神経毒）、アナトキシン（神経毒）等の環境毒が含まれる。 Toxic substances include, for example, cylindrospermopsin (liver toxin), microcystin (liver toxin, blue venom), saxotoxin (neurotoxin), anatoxin (neurotoxicity), which are known as toxic substances produced by some cyanobacteria Environmental poisons such as poison).
本発明のＭＩＰを、被覆剤等に対して使用することができる。具体的には、被覆剤には、水性塗料、有機溶剤型塗料、（熱、紫外線、電子線等に対する）反応硬化型塗料、オフセットインキ、グラビアインキ、フレキソインキ、スクリーンインキ、水性接着剤、有機溶剤型接着剤、反応硬化型接着剤、ホットメルト接着剤等が含まれる。また、本発明のＭＩＰを、包装材用塗料、包装材用印刷インキ、包装材用接着剤、半導体封止剤等に対して使用することができる。これらの化学系材料に、捕捉能を有するＭＩＰを添加または混合するか、接触させることにより、対象化合物を捕捉することができる。 The MIP of the present invention can be used for coatings and the like. Specifically, coating materials include water-based paints, organic solvent-type paints, reaction-curable paints (for heat, ultraviolet rays, electron beams, etc.), offset inks, gravure inks, flexographic inks, screen inks, water-based adhesives, organic Solvent type adhesives, reaction curing type adhesives, hot melt adhesives and the like are included. Further, the MIP of the present invention can be used for packaging material paints, packaging material printing inks, packaging material adhesives, semiconductor sealants and the like. The target compound can be captured by adding, mixing, or bringing into contact with these chemical materials MIP having a capturing ability.
なお、対象試料を、水性試料とし、対象化合物を、水溶性とすることができる。上記したように、本発明にかかるＭＩＰは、架橋剤として水溶性のもの用い、溶媒として水を用いることで、高親水性のＭＩＰが得られ、疎水性物質の非選択的吸着を抑えることができ、さらに対象化合物に対する選択的吸着を水中で実現することができるためである。 The target sample can be an aqueous sample, and the target compound can be water-soluble. As described above, the MIP according to the present invention uses a water-soluble cross-linking agent and water as a solvent, thereby obtaining a highly hydrophilic MIP and suppressing non-selective adsorption of a hydrophobic substance. This is because selective adsorption to the target compound can be realized in water.
上記したように、本発明にかかる対象試料中の対象化合物を捕捉する方法は、対象試料をＭＩＰと接触させ、ＭＩＰにより対象化合物を捕捉するステップと、対象化合物を捕捉したＭＩＰを、対象化合物を捕捉された対象試料から分離するステップとを含む。これらのステップは、従来と同様に行うことができる。また、これらのステップは、同時に行うことができる。例えば、ＭＩＰをクロマトグラフィーの充填剤として用いた場合には、対象試料を、ＭＩＰを充填したカラムに通し、溶出液を分画することで、上記ステップを同時に行うことができる。 As described above, the method for capturing a target compound in a target sample according to the present invention includes a step of bringing a target sample into contact with MIP, capturing the target compound with MIP, and MIP capturing the target compound as a target compound. Separating from the captured target sample. These steps can be performed in a conventional manner. Also, these steps can be performed simultaneously. For example, when MIP is used as a packing material for chromatography, the above steps can be performed simultaneously by passing the target sample through a column packed with MIP and fractionating the eluate.
また、本発明によると、対象試料中の少なくとも１つのイオン性官能基を有する対象化合物を捕捉することができる捕捉剤であって、上記ＭＩＰを含む捕捉剤が提供される。このような捕捉剤は、例えば、対象試料の環境測定や、環境測定における前処理剤として利用することができる。ここで、このような捕捉剤は、カラムに充填して用いることができる。このような場合、必要に応じてフイルターをカラムの底に置き、当該カラム内に鋳型分子と各機能性モノマーとのイオン性錯体と水溶性架橋剤を充填し、当該カラム内で上記重合反応を行い、さらに擬似分子を除去することにより、ＭＩＰの調製とカラムへの充填を同時に行うことができる。 In addition, according to the present invention, there is provided a capture agent that can capture a target compound having at least one ionic functional group in a target sample, and includes the MIP. Such a capturing agent can be used as, for example, an environment measurement of a target sample or a pretreatment agent in the environment measurement. Here, such a trapping agent can be used by being packed in a column. In such a case, if necessary, place a filter on the bottom of the column, fill the column with an ionic complex of a template molecule and each functional monomer, and a water-soluble crosslinking agent, and perform the polymerization reaction in the column. And by removing the pseudo-molecules, MIP preparation and column loading can be performed simultaneously.
なお、本発明にかかるＭＩＰは、必要に応じて、サイクロデキストリン等の包接化合物、活性炭や、対象化合物を捕捉できるその他の材料と併用することもできる。 In addition, MIP concerning this invention can also be used together with the clathrate compound, such as cyclodextrin, activated carbon, and the other material which can capture | acquire a target compound as needed.
以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the examples described below.
本発明者等は、溶媒として水を用いた、官能基間距離固定化法による新規インプリンテッドポリマーを調製した。図１に、官能基間距離固定化法を利用した、本発明にかかるＭＩＰの調製方法の概念図を示す。 The present inventors prepared a novel imprinted polymer by the inter-functional group distance immobilization method using water as a solvent. In FIG. 1, the conceptual diagram of the preparation method of MIP concerning this invention using the distance fixation method between functional groups is shown.
アセトニトリル中で、ｐ−キシレンジクロライドとトリブチルアミンを反応させることで、高収率でＴＢＴＡ（（４−トリブチルアンモニウムメチル）−ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド）を合成した。得られたＴＢＴＡの構造を、1Ｈ−ＮＭＲにより確認した。 TBTA ((4-tributylammonium methyl) -benzyltributylammonium chloride) was synthesized in a high yield by reacting p-xylene dichloride and tributylamine in acetonitrile. The structure of the obtained TBTA was confirmed by 1 H-NMR.
次に、機能性モノマー（ＳＳＡ：ｐ−スチレンスルホン酸）とＴＢＴＡとのイオン性錯体を、以下のように調製した。すなわち、ＳＳＡとＴＢＴＡとをＳＳＡ／ＴＢＴＡ＝３／１（ｍｏｌ／ｍｏｌ）で蒸留水に溶解し、クロロホルムにより抽出した。溶媒を除去した後、残渣を1Ｈ−ＮＭＲにより試験し、得られた錯体の構造を確認した。これにより、残渣は、完全に、図１に示されるイオン性錯体であることが確認された。なお、ＳＳＡ自体は水にしか溶解しないのに対して、ＴＴＡとの錯体を形成させることで、有機溶媒に可溶となったことに留意すべきである。 Next, an ionic complex of a functional monomer (SSA: p-styrenesulfonic acid) and TBTA was prepared as follows. That is, SSA and TBTA were dissolved in distilled water at SSA / TBTA = 3/1 (mol / mol) and extracted with chloroform. After removing the solvent, the residue was examined by 1 H-NMR to confirm the structure of the resulting complex. This confirmed that the residue was completely the ionic complex shown in FIG. It should be noted that SSA itself is soluble only in water, whereas it has become soluble in organic solvents by forming a complex with TTA.
得られたイオン性錯体、水溶性ポリエチレングリコールジアクリレート (架橋剤、ADE-400、日本油脂株式会社製)、蒸留水、および開始剤(過硫酸カリウム)を用いて、塊状のポリマーを調製した。表１に、各ポリマーの組成を示す。なお、架橋剤ADE-400の５ｍＬは、約９．５ｍｍｏｌに対応する。全てのポリマーは、５０℃で２４時間にわたり重合を行った。重合後、ポリマーを粉砕し、４５〜７１μｍの粒子に分級した。得られた粒子は、ステンレススチール製のカラムに充填し、完全に水性の移動相を用いた高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）により評価した。 Using the obtained ionic complex, water-soluble polyethylene glycol diacrylate (crosslinking agent, ADE-400, manufactured by NOF Corporation), distilled water, and initiator (potassium persulfate), a block polymer was prepared. Table 1 shows the composition of each polymer. In addition, 5 mL of crosslinking agent ADE-400 corresponds to about 9.5 mmol. All polymers were polymerized at 50 ° C. for 24 hours. After polymerization, the polymer was pulverized and classified into 45-71 μm particles. The obtained particles were packed in a stainless steel column and evaluated by high performance liquid chromatography (HPLC) using a completely aqueous mobile phase.
ADE-400ポリマーの基本的挙動を明らかにするために、得られたポリマーの疎水性を、通常のオクタデシル基結合シリカ（ＯＤＳ）、およびモレキュラーインプリンティング法における架橋剤として一般に用いられるエチレングリコールジメタクリレート（ＥＤＭＡ）ポリマーと比較した。溶質として、ベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼンおよびフェノールを各々用いた。図２に、本発明にかかるＭＩＰ（ＡＤＥ）および比較例（ＯＤＳ、ＥＤＭＡ）の疎水性を示すＨＰＬＣによるグラフを示す。疎水性化合物の溶質としてアルキルベンゼンを用いた場合にあっては、当該化合物は、ＡＤＥポリマーには全く保持されなかったが、ＯＤＳおよびＥＤＭＡポリマーのカラムでは保持された（図２参照）。この結果から、ＡＤＥポリマーが、疎水性相互作用により非選択的に吸着することなく、環境由来あるいは生物由来の水性試料のためのＳＰＥ吸着剤として有用であることが分かる。 In order to elucidate the basic behavior of ADE-400 polymer, the hydrophobicity of the resulting polymer was changed to the usual octadecyl group bonded silica (ODS) and ethylene glycol dimethacrylate commonly used as a crosslinker in molecular imprinting methods. Comparison with (EDMA) polymer. Benzene, butylbenzene, pentylbenzene and phenol were used as solutes, respectively. In FIG. 2, the graph by HPLC which shows the hydrophobicity of MIP (ADE) concerning this invention and a comparative example (ODS, EDMA) is shown. When alkylbenzene was used as the solute of the hydrophobic compound, the compound was not retained at all in the ADE polymer, but was retained in the ODS and EDMA polymer columns (see FIG. 2). From this result, it can be seen that the ADE polymer is useful as an SPE adsorbent for an environmentally or biologically-derived aqueous sample without non-selective adsorption due to hydrophobic interaction.
さらに、クロマトグラフィーにより、ＡＤＥ−ＭＩＰおよびＡＤＥ，ＡＤＥ−ＢＬＡＮＫのインプリンティング効果の比較を行った。溶質として、アセトン、カフェイン、ＢＴＥＡ（ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド）、ＢＴＢＡ（ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド）、ＴＢＴＡを各々用いた。図３に、本発明にかかるＭＩＰ（ＡＤＥ−ＭＩＰ）および比較例（ＡＤＥ，ＡＤＥ−ＢＬＡＮＫ）の溶質保持時間を示すＨＰＬＣによるグラフを示す。また、表２に、ＴＢＴＡに対する分離係数を示す。図３に示すように、ADE-BLANKおよびADE-MIPにおけるカチオン性溶質の保持時間が長いことから、ＳＳＡによって、より高い保持効果が付与されることが明らかとなった。加えて、ADE-MIPにおいて、ＢＴＢＡとＴＢＴＡとの溶出順序が逆転している。この結果は、ＴＢＴＡに対する保持効果がインプリンティング効果に基づくものであることを示している。実際、表２に示した分離係数の比較では、カフェインおよび両カチオン性溶質に対する値は、ADE-MIPにおいてより高くなっている。これらの結果は、細孔形成剤として水を用い、官能基間距離固定化法により調製されたインプリンテッドポリマーが、選択的認識能を有することを強く示している。 Furthermore, the imprinting effects of ADE-MIP, ADE, and ADE-BLANK were compared by chromatography. As the solute, acetone, caffeine, BTEA (benzyltriethylammonium chloride), BTBA (benzyltributylammonium chloride), and TBTA were used, respectively. In FIG. 3, the graph by HPLC which shows the solute retention time of MIP (ADE-MIP) concerning this invention and a comparative example (ADE, ADE-BLANK) is shown. Table 2 shows the separation factor for TBTA. As shown in FIG. 3, since the retention time of the cationic solute in ADE-BLANK and ADE-MIP is long, it became clear that a higher retention effect is imparted by SSA. In addition, in ADE-MIP, the elution order of BTBA and TBTA is reversed. This result indicates that the retention effect on TBTA is based on the imprinting effect. In fact, in the comparison of separation factors shown in Table 2, the values for caffeine and both cationic solutes are higher in ADE-MIP. These results strongly indicate that the imprinted polymer prepared by the inter-functional group distance immobilization method using water as the pore forming agent has selective recognition ability.
以上のように、本発明によると、細孔形成剤として水を用い、官能基間距離固定化法により調製されたＭＩＰが提供される。本発明にかかるＭＩＰは、完全に水性の環境下で、選択的認識能を有する。本技術は、環境由来あるいは生物由来の水性試料に対する選択的SPE処理に適用することができる。 As described above, according to the present invention, there is provided an MIP prepared by the inter-functional group distance fixing method using water as a pore-forming agent. The MIP according to the present invention has selective recognition ability in a completely aqueous environment. The technology can be applied to selective SPE treatment on environmental or biological aqueous samples.
Claims (14)
水溶性ポリマー部分と、
少なくとも１つの錯体形成部分であって、該錯体形成部分の各々が、該対象化合物の該イオン性官能基のいずれかとイオン結合による相互作用をすることができ、該錯体形成部分と該対象化合物の該イオン性官能基との間の各相互作用を介して、該モレキュラーインプリンテッドポリマーと該対象化合物とがイオン性錯体を形成し、該対象化合物を捕捉することができる位置で、該水溶性ポリマー部分に結合された少なくとも１つの錯体形成部分と
を有するモレキュラーインプリンテッドポリマー。 A molecularly imprinted polymer capable of capturing a target compound having at least one ionic functional group,
A water-soluble polymer portion;
At least one complex-forming moiety, each of the complex-forming moieties capable of interacting with any of the ionic functional groups of the target compound by ionic bonds, wherein the complex-forming moiety and the target compound Through each interaction with the ionic functional group, the molecularly imprinted polymer and the target compound form an ionic complex, and the water-soluble substance is captured at a position where the target compound can be captured. A molecularly imprinted polymer having at least one complex-forming moiety bonded to the polymer moiety.
該対象化合物と置き換え可能な鋳型分子であって、該対象化合物の該イオン性官能基のいずれかと同一または対応した少なくとも１つのイオン性官能基を有する鋳型分子を供するステップと、
錯体形成部分と重合性部分を有する少なくとも１つの機能性モノマーであって、該機能性モノマーの各々の該錯体形成部分が、該鋳型分子のいずれかの該イオン性官能基とイオン結合による相互作用をすることができる少なくとも１つの機能性モノマーを供するステップと、
該鋳型分子と該機能性モノマーの各々とのイオン性錯体を形成させるステップと、
水中で該イオン性錯体中の該機能性モノマーの各々と水溶性架橋剤とを重合させ、重合生成物を得るステップと、
該重合生成物から該鋳型分子を除去するステップと
を含む方法。 A method of preparing a molecularly imprinted polymer capable of capturing a target compound having at least one ionic functional group, comprising:
Providing a template molecule displaceable with the target compound, the template molecule having at least one ionic functional group identical or corresponding to any of the ionic functional groups of the target compound;
At least one functional monomer having a complexing moiety and a polymerizable moiety, wherein each complexing moiety of the functional monomer interacts with any of the ionic functional groups of the template molecule by ionic bonds Providing at least one functional monomer capable of:
Forming an ionic complex between the template molecule and each of the functional monomers;
Polymerizing each of the functional monomers in the ionic complex with a water-soluble crosslinking agent in water to obtain a polymerization product;
Removing the template molecule from the polymerization product.
請求項１〜６および１１のいずれかに記載のモレキュラーインプリンテッドポリマーを供するステップと、
該対象試料を該モレキュラーインプリンテッドポリマーと接触させ、該モレキュラーインプリンテッドポリマーにより該対象化合物を捕捉するステップと、
該対象化合物を捕捉した該モレキュラーインプリンテッドポリマーを、該対象化合物を捕捉された該対象試料から分離するステップと
を含む方法。 A method of capturing a target compound having at least one ionic functional group in a target sample, comprising:
Providing a molecularly imprinted polymer according to any of claims 1 to 6 and 11;
Contacting the target sample with the molecularly imprinted polymer and capturing the target compound with the molecularly imprinted polymer;
Separating the molecularly imprinted polymer that has captured the target compound from the target sample from which the target compound has been captured.
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