JP4001633B2 - プレフォームドポリマーのコーティング方法及び製品 - Google Patents
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Description
発明の背景
毛管電気泳動（CE）は、バイオ分子分析用の重要な手段として浮び上ってきている。CEの高効率性、高分解性及び自動化能力は、タンパク質、ペプチド、さらには小イオンすらの一般分析においてCEを高度に適するものにしている。これらの分離における重要な問題は、塩基性タンパク質のような塩基性分析物と毛管壁の露出表面シラノール基との相互作用である。この相互作用は、効率性の低下及び再現性のない分離をもたらす。この問題に対処する典型的な方法は、シラノール基をイオン化させないか1あるいは十分にイオン化させた2条件下で操作することを含む。しかしながら、これらの条件は、両極端のpHでの操作を余儀なくされ、多くの分析において不適切である。さらに、シリカは、極端なpH条件下では溶解し、この方法のもう１つの制約となっている3。上記問題に対処する他の方法は、毛管壁の相互作用部位に対して分析物と競合する化合物類を添加することを含む4-6。しかしながら、これらの添加剤は、分析物の分離に悪影響を及ぼし得る。
もう１つの普遍的な方法は、毛管壁に物理的に吸着させるかあるいは化学的に結合させたコーティングにより操作することを含む7-21。これらのコーティングは、表面シラノールの存在を隠蔽し、分離効率を向上させる。吸着コーティングは、安定性に限界があり、効果的な分離を行うには繰り返しの補充を必要とする7。最近、Gilges等7は、ポリビニルアルコール（PVP）コーティング毛管を用いる塩基性タンパク質の優れた分離を開示した。そのポリマーコーティングは、熱処理により得られ、毛管壁上にPVPを固定している。このコーティング毛管は、pH９までの電気浸透（EO）流を提供する。しかしながら、pH8.5において、効率性の低下なしで操作するのは40回しか可能でない。このコーティング毛管の使用においては、ホウ酸塩、トリスHCl及びトリフォスフェートのような緩衝剤は、良好なタンパク質分離をもたらさない、即ち、その使用は制約されている。
CE用のコーティングの再評価により、表面シラノールの存在を最少化して分析物の相互作用を低減させるように設定した数例の化学修飾毛管が出現している。これらの化学修飾は、種々の化学カップリング剤によって、毛管表面上に１以上の高分子層を結合ないし生成させることを含む。1985年、Hjerten8は、２官能性シランを毛管表面上に結合させ、次いでビニル基含有モノマーを現場重合させることによる２段階コーティング法を開示した。重合性C=C基の存在は、モノマーとシランの両方においてカップリングのために不可欠である。StregeとLagu9は、上記のコーティングが極めて低いEO流を生ずることを開示したが、タンパク質混合物の貧弱な分離しか達成していない。この毛管によって得られた貧弱なピーク形は、毛管壁またはコーティングとタンパク質との静電性及び／または水素結合性相互作用に起因していた。良好なタンパク質分離を行うには、CE操作緩衝液中に界面活性剤を混入させることが必要であった。同様に、架橋させた現場重合ポリアクリルアミド毛管は、緩衝液中にカチオン性添加剤を添加せずに試験した場合、塩基性タンパク質においては貧弱な分離効率しか生じなかった。
現場重合に対しての別の試みとしては、適当な反応性末端基を有するシランを重合ポリマーの反応性末端基と反応させることによってコーティングを形成させている。これらのコーティングは、Herren等11により開示されており、EO流を最小化ないし減少させている。Herren等は、種々のデキストラン12とPEG13の誘導体を生成させるための合成手順、並びに対照（コントロール）有孔ガラスビーズを修飾することを含むこれら誘導体の数種の用途での使用を説明している。しかしながら、このコーティングのpH安定性及び試験分析物としてのタンパク質に対する性能についてのデータは、開示されていない。同様な試みを追従するものとして、HjertenとKubo14は、予備誘導化工程後に数種のポリマー（例えば、メチルセルロース及びデキストラン）を結合させることを開示した。この予備誘導化工程は、メタクリルシラン処理毛管にポリマーを結合させる前に必要である。さらに、ポリマーカップリング工程は、高収率の予備誘導化反応に依存している。
最近、Malik等15、16は、GCタイプの静電コーティング手法を応用しており、低沸点溶媒を用いてポリマー、開始剤及びシラン反応剤の混合物を毛管表面上に塗布することによってコーティングを得ている。次いで、毛管を加熱処理して表面膜を架橋させている。そのコーティング厚は、EO流と性能に影響を与え、最適化を必要とする。Malik等の比較データにおいては、効率性の変動が１本のスペロックス-4（Superox-4）コーティング毛管と２本のスペロックス-4コーティング毛管における分析物間において観察されている。同様に、同じ条件下で試験した２本のウコン（Ucon）75-H-90000ポリマーコーティング毛管も、異なる移行時間と移動性を示し、コーティング工程の再現性に伴う問題を提示している。
上記のコーティングは、Si-O-Si-C結合を介して結合させている。Si-O-Si結合のpH安定性の限界を克服するのに、数人の研究者等は、Si-C結合を介して現場重合によりポリアクリルアミドを結合させるか17あるいは現場重合により加水分解的に安定なアクリルアミド誘導体を結合させる18ような方法を用いている。これらの方法は、Hjertenの基本的方法に比して、コーティング安定性を向上させており、塩基性タンパク質においてより良好な効率性を提供している。しかしながら、コーティング過程において、厳格な条件を伴う多段反応工程を必要としている。例えば、Cobb等の方法17は、グリニャール反応工程において無水の溶媒と条件を必要とする。同様に、Chiari等の方法18は、安定且つ有効なコーティングを得るのに特別なモノマーの合成を必要とする。他の方法は、毛管表面上に数種のポリマー層を架橋または結合させることを含む。種々のポリマー層による毛管表面上の被覆増大により、分析物と露出表面シラノールとの相互作用をなくすことが期待されている。Smith等19は、数種のポリマー層へ下塗りさせた下塗りシラン層を有するコーティング毛管内でのタンパク質分離を開示した。数種の層を下塗り層上に吸着させている。Huang等20は、疎水性の自己堆積型アルキルシラン層上に架橋させ固定化させた親水性ポリマーを用いる、タンパク質分離を開示した。Schmalzing等21は、多層型架橋コーティング毛管内での優れた塩基性タンパク質分離を開示した。架橋下塗りシラン層上でモノマーを現場重合させることにより親水性高分子層を生成させ、これを後で架橋させている。これらの方法は、すべて多段法であり、ある場合には、追加の架橋工程をも必要とする21。
毛管電気泳動において使用する融合シリカ毛管のような導管の表面にプレフォームド（予備調製）タイプの誘導化されてないポリマーを共有結合させる簡単な方法が求められている。
さらに、ポリマー系支持体表面も、毛管電気泳動または液体クロマトグラフィーにおけるような流体流内の各成分の分離において用いられている。そのような高分子支持体表面は、導管（例えば、毛管）内壁上に存在し得、あるいは液体クロマトグラフィー用の高分子粒子パッキングを形成し得る。ある場合には、そのような高分子支持体表面は、成分を分離するための所望の性質を有しない。この目的においては、そのような表面は、Afeyan等（5,503,933号）において開示されたような適切な親水性ポリマーでコーティングすることにより修飾する。
発明の概要
本発明の目的は、支持体表面に直接または間接的に共有結合させたプレフォームドポリマーの架橋コーティングを提供することである。１つの実施態様においては、中間カップリング剤を支持体表面とプレフォームドポリマー間で用いるが、他の実施態様においては、カップリング剤は用いない。
先ず、カップリング剤の実施態様に関しては、本発明による固形支持体は、その表面上にコーティングを有し、このコーティングは、接触する流体流中の各成分の分離に関して支持体表面の性質を改変する。本発明のコーティングは、官能基を含み上記支持体表面に実質的に均一層として共有結合したカップリング剤と、総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを含み、このプレフォームドポリマーが、溶液中にあるかあるいは上記カップリング剤層と接触している間に離脱基（leaving group）を引き抜いて（abstract）、上記カップリング剤と共有結合し且つプレフォームドポリマー自体を架橋させる結合部位を生成して上記支持体表面上に３次元の架橋ポリマーネットワークを有するコーティングを形成するものである。
本発明は、また、流体流中の各成分の分離において支持体表面の性質を改変させる、固形支持体表面のコーティング方法にも関する。本発明の方法は、（a）カップリング剤（水素引き抜き条件下でフリーラジカル部位を生成し得る官能基を含む）を支持体表面に均一層として共有結合させ、（b）しかる後、上記共有結合カップリング剤を、フリーラジカル触媒の存在下、高温水素引き抜き条件下において、離脱基を含む総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマー溶液（上記支持体表面が可溶性でない）と接触させて、このプレフォームドポリマー炭素主鎖から離脱基を引き抜いて上記カップリング剤層に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ、且つかくして生成させたフリーラジカル炭素結合部位を介して上記プレフォームドポリマーの少なくとも一部を架橋させ、それによって上記固形支持体上に３次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む。
ある場合には、カップリング剤の第２官能基は、典型的には、反応性基（例えば、ハロゲン）または水素のような離脱基に結合した炭素成分である。この離脱基は、水素引き抜き条件下でフリーラジカルに分離し得る。炭素鎖を含むカップリング剤においては、その反応性基または水素は、その炭素鎖の末端基または内部基であり得る。もう１つの実施態様においては、炭素鎖を含むカップリング剤は、その炭素鎖内に不飽和形の第２反応基（例えば、末端二重結合：C=C）を含む。そのような不飽和基は、フリーラジカル付加反応により上記プレフォームドポリマーのフリーラジカル部位と反応する。
上記方法及び上記コーティング支持体表面においては、その支持体表面は、シラン含有カップリング剤を含むシリカを含むことが好ましい。好ましいカップリング剤は、水素またはハロゲンである。支持体表面は、好ましくは、毛管電気泳動用の毛管内壁または液体クロマトグラフィー用に用いるような流れ通過性粒子床（flowthrough particle bed）パッキングのいずれかである。
本発明のもう１つの実施態様、即ち、水素引き抜き条件下でフリーラジカル部位ほうを形成し得る官能基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有して、接触する液体中の各成分の分離特性を改変させる有機高分子固形支持体用のコーティングにおいては、中間カップリング剤を用いない。本発明のコーティングは、総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーを含み、溶液状態にあり且つ上記支持体表面と接触する間に、その炭素主鎖から離脱基を引き抜いて上記プレフォームドポリマー上にフリーラジカル結合部位を生成して上記支持体表面官能基上に生成したフリーラジカル結合部位と共有結合し、且つ上記プレフォームドポリマーを架橋させて、上記固形支持体上に３次元ポリマーネットワークを含むコーティングを形成させるものである。
上記高分子固形支持体表面の１つの好ましいコーティング方法は、フリーラジカル触媒の存在下、高温水素引き抜き条件下で、上記支持体表面と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させ、このプレフォームドポリマー炭素鎖から水素または他の離脱基を引き抜いて上記支持体表面を炭素鎖に共有結合させる引き抜いた炭素部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくとも一部を上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて、上記固形支持体表面上に３次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、種々のポリマーコーティング毛管を用いた塩基性タンパク質の分離を示す電気泳動図である。
図２は、MET-PVPコーティング毛管を用いた再現性試験である。
図３は、各タンパク質の分離効率に対してのポリマー分子量と濃度の影響を示す１連のグラフである。
図４は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた酸性タンパク質の分離を示す電気泳動図である。
図５は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた試験アニオン類の分離を示す電気泳動図である。
図６は、MET-PVPコーティング毛管を用いた２％ビタミンＤミルクからのタンパク質分離を示す電気泳動図である。
図７は、MET-PVPコーティング毛管を用いたヘモグロビン変異体の分離を示す電気泳動図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、接触する流体中の各成分を分離するための固形支持体表面の性質を改変することに関する。１つの実施態様においては、そのような支持体表面は、毛管電気泳動、毛管電気クロマトグラフィー、毛管液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィー用の毛管のような導管の内壁を含む。もう１つの実施態様においては、上記の支持体表面は、液体クロマトグラフィー、毛管電気クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィー用に用いる流れ通過性粒子床パッキングを含む。本発明に従って改変できる他のタイプの電気泳動用固形支持体表面には、シリカまたはガラスベースの微細加工毛管アレイ系及びスラブ-ゲル系がある。
本発明を、先ず、カップリング剤を用い且つ固形支持体表面が毛管電気泳動用の毛管内壁である実施態様について説明する。しかしながら、カップリング剤の態様は、前述したような他の固形表面においても使用し得ることを理解すべきである。
広範囲の固形支持体表面を、これら支持体表面がカップリング剤に共有結合し得、そのカップリング剤が水素引き抜き条件下でプレフォームドポリマーに共有結合し得る限り使用し得る。毛管電気泳動用の毛管において用いる普通の材料は、融合シリカである。他の適切な支持体表面と同じように、融合シリカは、シランのような好ましいカップリング剤に容易に結合するヒドロキシル基を含有する。ヒドロキシル基またはヒドロキシル基に転換し得る基を含有する適切な無機固形支持表面には、シリカ、チタニア、石英、ガラス、アルミナ、トリア、ベリリア及びジルコニアがある。
適切なカップリング剤は、上記のような支持体表面に共有結合し得、さらに前述のような水素分離条件下にプレフォームドポリマーに共有結合し得るカップリング剤である。シリカのような普通の支持体表面へのカップリング剤の結合メカニズムは、Hjertenの米国特許第4,680,201号に例示されているように周知である。これらのカップリング剤は典型的に２官能性化合物であり、第１官能基は固形支持体表面に共有結合し得、第２官能基（離脱基の形の）はプレフォームドポリマーに結合し得る。固形支持体に結合し得る適切なカップリング剤第１官能基には、メトキシまたはエトキシ基のようなモノ、ジ及びトリアルコキシ基、及び塩素のようなハロゲンがある。前述したように、カップリング剤の１つの官能基が支持体表面に結合した後も、そのカップリング剤は、プレフォームドポリマーに共有結合するフリーラジカル結合部位を生成し得る第２官能基を依然として含んでいる。そのような第２官能基は、結合水素が離脱基である飽和炭素鎖であり得る。また、第２官能基は、水素またはハロゲンのような離脱基であり得る。さらにまた、第２官能基は、例えば水素引き抜き条件下でフリーラジカルを生成し得るC=C結合の形の不飽和であり得る。本発明の目的において、水素引き抜き条件下でプレフォームドポリマーに結合し得るそのようなカップリング剤基は、すべて、“第２官能基”と称する。
本発明の方法において、フリーラジカル結合部位は、離脱基の引き抜きまたはC=C二重結合の崩壊による水素引き抜き条件下でカップリング剤第２官能基において生成される。同時に、溶液中のプレフォームドポリマーもまたカップリング剤フリーラジカル結合部位と接触してフリーラジカル結合部位を生成してカップリング剤層とプレフォームドポリマー間に共有結合を生成する。
離脱基の不安定性即ち引き抜き容易性を支配する原理は周知である。Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, p.818；Lenz R. W. Organic Chemistry of Synthetic High Polymers,（1967）pp.288-28及びEncyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, p.714。例えば、ラジカル形成における立体圧縮の解除は、C-H結合強度が１級から２級、３級へと進行的に低下する部分的な原因となる。重要な不安定水素基には、アルデヒド類及び蟻酸エステル類のカルボニル官能基上、１級または２級アルコール類のカルボニル基上、アミン類及びエーテル類のα-炭素原子上、メルカプタン類のチオール官能基上及び不飽和官能基に隣接する炭素原子上の各プロトンがある。
離脱基の引き抜きは、水素の引き抜きを除き、次の結合強度の崩壊序列に従う：
I>Br〜H>Cl>F
塩素、臭素及びヨウ素が極めて不安定である（例えば、ポリハロメタン及び他のハロアルカン類において）。
カップリング剤の１つの好ましい形は、シランである。適切なシラン類は、R（n）SiX（4-n）として一般に表示できる。ここに、Ｘ基は基体と反応し、それによって基体とシラン間に共有結合を生ずる。Ｘは、加水分解性基であり、メトキシまたはエトキシのようなモノ、ジまたはトリ置換アルコキシ、あるいは塩素のようなハロゲン基が含まれる。Ｒ基は、非加水分解性の有機鎖であり、アセトキシ、アクリロキシ、アリル、アミノ、アルキル、ベンジルまたはビニルの各基がある。Ｒは、また、ハロ、シアノ、チオシアノまたはメルカプトの各基のような末端基官能性を有していてもよい。適切なシラン類は、1）Silicon Compounds:Register & Review, from United Chemical Technologies, 5th Ed., 1991、及びTailoring Surface with Silanes, chemtech 7, 766（1977）に列挙されている。適切なシラン類には、アリルトリメトキシシラン、クロロジメチルオクチルシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３-アミノプロピルトリメトキシシラン及び3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランがある。
本発明のコーティング方法は、ポリマー上またはシラン上のいずれかでカップリング用の反応性官能基を必要としない。ポリマーとシランの両方上に生成させたフリーラジカル部位は、同時のカップリングと架橋を十分に行う。特別な条件は、このカップリング剤反応においては必要としない。上記方法によりコーティングした毛管は、CE用コーティング毛管の４つの主要要件、即ち、次の要件を満たしている：（1）再現性あるEO流による再現性ある分析物分離の提供、（2）分析物との相互作用を最小にして、分離と回収の効率を最大にする、（3）向上した感度においてモニター波長で最小の吸収性を示すこと、及び（4）種々の緩衝条件とpH条件下でしっかりした操作で安定な性能を保持すること。
良く認識されているように、シリカ固形支持体表面に結合したシランカップリング剤は、Si-O-Si結合を形成する[Silicon Compounds: Registry & Review, from United Technologies, 5th Ed. p.59]。しかしながら、シラン以外のカップリング剤を用いて種々のカップリング結合を得ることもできる。例えば、アリルメタクリレートカップリング剤は、Si-Cによってシリカ表面に結合させ得る17。シリカ壁との他のカップリング剤には、Si-O-C結合を形成するアルコール（塩化チオニル試薬で処理後の）がある（Snyder, L. R. & Kirkland, J. J., Introduction to Modern Liquid Chromatography, John Wiley & Sons, Inc., 1979, Chapter 7, p.272-3）。また、もう１つのアミンタイプのカップリング剤は、Si-N結合を生成する（塩化チオニル試薬で処理後）[Snyder、前出]。類似の結合は、シランとシリカ以外のヒドロキシル含有固形支持体表面との間で形成される（例えば、Ti-O-Si）（Matyska et al., Poster #P-0561, 20th International Symposium of High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, June 1996, San Francisco, CA）。
本発明のプレフォームドポリマーは、そのポリマー主鎖中の離脱基を水素引き抜き条件下に引き抜くことによって少なくとも部分的に生成したフリーラジカル部位に結合する。このプレフォームドポリマーにおけるのと同じ原理は、カップリング剤における適切な離脱基の選択にも当てはまる。プレフォームドポリマーは、総体的に飽和の炭素主鎖から形成されており、この主鎖は、カップリング剤と共有結合する前に予備誘導させて不飽和を形成させていない。しかしながら、プレフォームドポリマーは、ベンゼン環を含む芳香族基のような炭素側鎖または側鎖成分において、例えば、ポリスチレンにおけるように不飽和を含み得る。炭素主鎖は、典型的には、その鎖中に50〜10,000個の炭素を含む。炭素主鎖は、水素引き抜き条件下において引き抜かれてカップリング剤（すでに支持体表面に共有結合している）と共有結合を形成する離脱基を有する限り、任意の適当な長さを有して所望の性質を提供し得る。
毛管内壁のような平滑または規則性表面においては、カップリング剤は、実質的に均一な層として支持体表面に結合する。即ち、カップリング剤は、毛管内壁のような均一に利用できる表面上の反応部位と相互作用することによって支持体表面を実質的に被覆する。支持体表面が有孔質（macroporous）表面の孔のように不規則な場合、コーティングの均一性においては相応する不規則性が存在するであろう。
プレフォームドポリマーの典型的な重合炭素鎖は、置換されてなく、水素引き抜き条件下で引き抜かれてフリーラジカル部位を生成し得る炭素鎖に沿う水素基のみを含む。また、炭素鎖は、異なる目的に貢献し得る種々の基または成分によって置換されていてもよい。例えば、その置換基は、引き抜かれてカップリング剤との結合用または架橋用のフリーラジカル結合部位を生成する離脱基（例えば、ハロゲン）を含み得る。他の置換離脱基は、典型的には炭素鎖末端のメルカプト“SH”基におけるようなイオウに結合した水素を含む。また、置換基は、流体中の各成分の分離における支持体表面の性質を改変させる機能に貢献する非離脱基も含み得る。例えば、第４級窒素原子は、結合後の支持体表面にイオン交換選択性を付与する。
適当な離脱基及び諸特性を改変する能力を有するプレフォームドポリマーの適切な例としては、置換または非置換のポリアルキレン類、ポリエステル類、ポリアミン類、ポリアミド類、ポリエーテル類、ポリスルホネート類、ポリオキサイド類、ポリアルキレングリコール類、ポリスチレン系ポリマー類、ポリアセタール類、ポリクロライド類、ポリサッカライド類、ポリカーボネート類、モノエチレン系不飽和モノマーのポリマー類、ポリビニリデンモノマーのポリマー類、並びにこれらポリマーの混合物またはコポリマー類がある。好ましい適切な特定のプレフォームドポリマーには、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、アクリルアミドメチルプロピルスルホン酸、ポリアクリル酸及びメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドがある。
プレフォームド有機ポリマーの他の特性は、これらポリマーが溶媒に十分に可溶性であって、固形支持体を溶解することなく、固形支持体表面を均一にコーティングすることである。適切な溶媒には、水；メタノール、エタノールのようなアルコール類；グリセリン、エチレングリコールのようなポリオール類；ジアセトンアルコールのようなケトンアルコール類；蟻酸、酢酸のような酸類；グリコールエーテルのようなエーテルアルコール類、γ-ブチロラクトンのようなラクトン類；乳酸エチル、酢酸エチルのようなエステル類；メチルシクロヘキサノン、アセトンのようなケトン類；二塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素のような塩素化炭化水素類；2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドンのようなラクタム類；ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、モルフォリンのようなアミン類；ニトロメタンのようなニトロパラフィン類；単独または他の溶媒と組合せたベンゼン、トルエン、ヘキサンのような炭化水素類；ジオキサン、テトラヒドロフランのようなエーテル類；ジクロロモノフルオロメタンのようなクロロフルオロアルカン類；硫酸アルミニウムカリウム、塩化アンモニウム、塩化第２鉄、塩化ナトリウム、塩化カリウムのような無機塩溶液等がある。
本発明のコーティングの分離特性は、広範囲の用途において使用できる。例えば、コーティングによりEO流を改変し得る毛管電気泳動において使用できる。本発明のコーティングは、所望する効果にもよるが、アニオン性、カチオン性または中性であり得る。本発明のコーティングは、固形支持体表面を実質的に被覆する。本発明のコーティングは、プレフォームドポリマー間及びカップリング剤と架橋３次元マトリックスの形で結合する。この架橋コーティングは高度に安定である。本発明のコーティングは、支持体表面でのその高レベルの架橋により広pH範囲（例えば、２〜10）に亘って安定である。ポリマー鎖上及びカップリング剤（例えば、シラン）上の置換の度合が、溶媒のタイプ及び開始剤系22と一緒になって、架橋及び結合の度合を決定する。
形成方法に戻ると、カップリング剤を、前述したような支持体表面に先ず共有結合させる。その後、プレフォームドポリマーを、該ポリマーが可溶性である適当な溶媒に溶解させる。しかしながら、固形支持体表面は、固形形状のまま、即ち、その形状の一体性（例えば、毛管内壁または粒子形で）を保持している。支持体表面とプレフォームドポリマーの相対的溶解特性は、周知のことである。
適切なフリーラジカル触媒には、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、ヒドラジン及びA20系触媒がある。中性ポリマーコーティングの架橋は、PVP23,24、ポリスチレンまたはポリ酢酸ビニル25のような架橋用ポリマーにより、上記のフリーラジカル触媒で高温下に処理することによって行う。これらフリーラジカル触媒による架橋の一般的メカニズムは、SO4 -またはOH-ラジカルによるポリマー鎖からの水素原子の引き抜きを含む26。
プレフォームドポリマーの分子量は、溶解して支持体表面と均一に接触し得る限り、広範囲に亘って変化し得る。典型的な分子量は、5,000から1,000,000以上の高い範囲まで変化し得る。
本発明の１つの特徴は、水素引き抜き条件下で、プレフォームドポリマーがカップリング剤に共有結合し、同時に架橋して支持体表面上に３次元ポリマーネットワークを含むコーティングを形成することである。この架橋特性は、得られた表面コーティングに高度のpH安定性を付与し、分析物と支持体表面の非特異的相互作用を抑制する。架橋はコーティング内で生ずるが、これは、ポリマー類の架橋に関する文献から証明できる。架橋の実験的証明は、線状ポリマーは通常用いる溶媒に溶解するのに対し架橋ポリマーは溶解しないというような溶液相試験により行った。線状ポリマーと比較したこのコーティングの高pH安定性は、架橋の間接的証明である。
本発明による水素引き抜き条件は、ポリマーからの水素引き抜きにおいての周知の条件である。Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley & Sons, New York,（1990）, Vol.4, p.38524,25。これらの条件は、フリーラジカル触媒存在下の十分な保持時間における高温を含む。“高温”とは、室温を超える温度、典型的には最低40℃から150℃ほどの高温までを意味する。この温度は、共有結合カップリング剤及びプレフォームドポリマー中の離脱基の不安定特性、フリーラジカル触媒のタイプ等によって変化し得る。使用する溶媒は、低分子量ラジカルをポリマー鎖に移動させることにより架橋の形成を促進するか、あるいは溶媒ラジカルがマクロラジカルと結合することにより架橋の形成を最小にするかのいずれかである。
好ましい実施態様においては、十分に形成されたポリマーを融合シリカ毛管の表面上にコーティングする。ポリマーの追加的な誘導化は、カップリング前に必要でない。コーティングは、架橋過程において生成したポリマーマクロラジカルにより得られる。ポリマーは、同じラジカルメカニズムにより、シラン処理毛管の表面に結合する。ポリマー鎖間の架橋とシランへのカップリングは、同時に生ずる。最低でも、架橋は、プレフォームドポリマー主鎖上に生成された結合部位を介して生ずる。しかしながら、さらなる架橋がプレフォームドポリマー側鎖上で予め処理された結合部位を介しても生ずる。得られたコーティングは、毛管表面上で高度に架橋された安定な層である。このコーティングのpH安定性は、毛管表面上の高レベルの架橋により、現存するコーティングよりも改善されている。シラン上またはポリマー上で水素以外の特別な離脱基を必要としないで、カップリング過程は起っている。しかしながら、ポリマーとシラン上の置換の度合が、溶媒及び開始剤系22と共に、架橋及びカップリングの度合を決定する。
本発明によれば、PVP23,24、ポリスチレン及びポリ酢酸ビニル25のようなポリマーの架橋は、ポリマーを過硫酸アンモニウム、過酸化水素及びヒドラジンのようなフリーラジカル開始剤により処理することによって得ることができる。架橋の一般的メカニズムは、SO4 -またはOH-ラジカルによるポリマー鎖からの水素原子の引き抜きを含む26。その時形成されたマクロラジカルは結合して架橋を形成する。競合する反応には、ポリマー鎖の解離があり、ある場合には、若干のラジカル末端及びビニル末端ポリマー鎖を生成させる。
有機高分子固形支持体の実施態様
適切な有機高分子固形支持体の使用において、本発明のコーティングは、カップリング剤なしで形成し得る。本発明の高分子固形支持体は、架橋も含むポリマーの主鎖中または側鎖中に離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する。前記プレフォームドポリマーにおける“炭素鎖”、“飽和”または“不飽和”、及び“離脱基”についての説明は、この有機高分子固形支持体においても当てはまる。この場合、高分子支持体材料は、別途のカップリング剤を必要としないで水素引き抜き条件下でプレフォームドポリマーに直接共有結合する所定の官能基を有する。その点、そのような官能基を有する炭素鎖は、１種以上のモノマーを重合してホモポリマーまたはコポリマーを調製した後で存在させ得る。例えば、適切なコポリマーは、液体クロマトグラフィー用のパッキング床における樹脂粒子として用いる周知のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーである。この場合、このコポリマーは、ジビニルベンゼンからの残留不飽和結合を含む。
適当なホモポリマーには、ポリビニリデンモノマーのホモポリマーがある。適切なコポリマーには、ポリビニリデンモノマーとモノビニリデンモノマーのコポリマーがある。
コポリマー以外に、適切な高分子支持体粒子には、その高分子支持体がプレフォームドポリマーとの反応時に所定の官能基を有する限りのグラフト側鎖を有するポリマー、ブロックコポリマーまたは任意の他の誘導化ポリマーがある。このタイプの適切な基体には、表面ヒドロキシル基含有基体、例えば、プレフォームドポリマーとの反応のために塩基でエステル化したジビニルベンゼン、スチレン及びビニルベンジルクロライドのコポリマーがある。その点、広い意味で、カップリング剤を用いて、プレフォームドポリマーと共有結合させる前に有機高分子支持体上に強力な反応部位を付与させても良い。有機高分子支持体粒子をプレフォームドポリマーに結合させる適切な２官能性カップリング剤には、無水アクリル酸、アクリロイルクロライド、ビニルベンジルクロライド等がある。このタイプの反応剤は、当業者にとって公知であり、Advanced Organic Chemistry, Reaction, Mechanism & Structure by Jerry March（John Wiley & Sons, Inc. 1992）のような一般の有機化学教本において列挙されている。
カップリング剤結合無機固形支持体に関して前述した同じ水素引き抜き条件が、この有機ポリマー固形支持体においても一般に当てはまる。また、前述したのと同じタイプのプレフォームドポリマーを本実施態様のプレフォームドポリマーとして使用できる。
プレフォームドポリマーは、上記基体表面上に多数の結合を介して得られ、それによって得られたコーティングのpH安定性は向上する。上記のカップリング方法においては、反応条件の厳しいコントロールは、ポリマーがすでに調製されているので必要でない。一方の現場重合コーティングは、ポリマーを表面上で調製させなければならないので、酸素量及び温度のような可変要因27の厳しいコントロールを必要とする。
本発明を具体的に説明するために、以下の実施例を提示する。
実施例１
ポリビニルピロリドン（PVP）ポリマーにカップリングさせた3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン：
毛管の準備：毛管（シリカ製）の内壁を、先ず１モルのNaOHで少なくとも10分間、10psi（0.703kg/cm2）の加圧下に洗浄し、次いで脱イオン水で洗浄した。次いで、この毛管を水中1％（w/v）の酢酸で洗浄した。
シラン化： 1％の酢酸中の1％ 3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン溶液を調製し、上記の毛管をこの溶液で10psi（0.703kg/cm2）の加圧下に洗浄した。この毛管をシラン溶液中で少なくとも24時間保存し、次いで脱イオン水と置換えた。
ポリマー溶液の調製： 水中4％PVP（MW：360,000）を調製した。5μlのTEMEDと50μlの10％過硫酸アンモニウム（w/v）を10mlの上記ポリマー溶液に添加した。次いで、上記溶液をシラン処理毛管中に10psi（0.703kg/cm2）の圧力を加えて圧入させた。
ポリマー結合工程： 上記ポリマー溶液を満たした毛管を、密閉末端を有するオーブン内に入れ、80℃で18時間焼成した。毛管を脱イオン水で洗浄して試験に備えた。
実施例２
アリルシランをポリビニルピロリドン（PVP）プレフォームドポリマーにカップリングさせる：
シランがアリルトリメトキシシランである以外は、すべての工程が実施例１と同じであった。
実施例３
クロロジメチルオクチルシランをPVPポリマーにカップリングさせる：
このシランをエタノール中2％溶液として調製した以外は、すべての工程が実施例１と同じであった。
実施例４
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをポリアクリルアミドプレフォームドポリマーにカップリングさせる：
用いたポリマーがポリアクリルアミドであり、水中2％溶液として調製した以外は、すべての工程が実施例１と同じであった。
実施例５
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをアニオン性ポリアクリルアミドポリマーにカップリングさせる：
使用したポリマーが2％アニオン性ポリアクリルアミドである以外は、実施例４と同様な条件を用いた。
実施例６
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをプレフォームドカチオン性ポリマーにカップリングさせる：
ポリマーが2％（w/v）のアクリルアミドと1.8％（w/v）のメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドのコポリマーである以外は、すべての条件が実施例１と同じであった。
実施例７
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを、異なるフリーラジカル開始剤を用いてPVPポリマーにカップリングさせる：
4,4'-アゾビス-（4-シアノペンタン酸）を過硫酸アンモニウムとTEMEDの代りに用いた以外は、すべての条件は実施例１と同じであった。メタノール中4,4'-アゾビス-（4-シアノペンタン酸）の10％溶液（w/v）61.5μlを10mlの4％PVPポリマー溶液に加えた。
実施例８
パッキングとしての用途に適するシリカ粒子に結合させたアニオン性ポリマー：
Ａ．シリカの予備処理： 150Åの孔径を有する15μmシリカ粒子（等級215hp4X 1930）をDavisil社から入手した。31.15gの脱イオン水を4.77gの上記シリカ材料に加え、均一に分散させた。2.23gの濃硝酸を加え、混合物を52℃で18時間オーブン内で加熱した。シリカ材料を加熱処理から取出し、脱イオン水で、そのpHが中性と測定されるまで洗浄した。水を除去した後、シリカ材料を脱イオン水に再分散させて総重量54.14gとし、その後、0.65gの酢酸と0.5gのメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン反応剤を添加した。シリカ材料を均一に再分散させ、52℃で18時間オーブン内で過熱した。
Ｂ．ポリマーの予備調製： 0.98gの2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸（AMPS）（Monomer Polymer & DAJAC Laboratories社、PA, USA）と0.98gのアクリルアミド（BDH Laboratories社、Poole, England）を、16.6gの脱イオン水に溶解させて脱気した。0.024gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を、上記モノマー混合物に添加し、混合物を52℃で18時間オーブン内に置いた。得られたポリマーは、AMPSとアクリルアミドのコポリマーであった。このポリマーを秤量し、次いで適当な溶媒で沈降させた。沈降させたポリマーを再溶解させ、脱イオン水中の元の重量に再構築した。
Ｃ．シリカ粒子への結合： 工程Ａからの予備処理シリカスラリー18gを脱イオン水、アセトン、次いで脱イオン水で洗浄した。このシリカ材料の最終重量を脱イオン水で10gに調整し、１gの工程Ｂからのポリマーを加え、0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加した。材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた共有結合材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いで100mMの酢酸で洗浄した。このシリカ結合ポリマーカラムは、無機カチオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適している。このシリカ結合高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機カチオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例９
アニオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適する高分子粒子に結合させる：
Ａ．2.4gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を４gのテトラヒドロフランに溶解させ、得られたスラリーに５gの水を加えた。実施例９の工程Ｂにおけるようにして調製したポリマー溶液１gをこのスラリーに加えた。0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加し、材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いで100mMの酢酸で洗浄した。この高分子カラムは、無機カチオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適している。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機カチオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例10
パッキングとしての用途に適するシリカ粒子に結合させたカチオン性ポリマー：
Ａ．ポリマーの予備調製： 0.98gのメタクリルアミドプロピルトリメチル-アンモニウムクロライドと0.98gのアクリルアミド（BDH Laboratories社、Poole, England）を、16.6gの脱イオン水に溶解させて脱気した。0.024gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を、上記モノマー混合物に添加し、混合物を52℃で18時間オーブン内に置いた。得られたポリマーは、メタクリルアミドプロピルトリメチル-アンモニウムクロライドとアクリルアミドのコポリマーであった。このポリマーを秤量し、次いで適当な溶媒で沈降させた。沈降させたポリマーを再溶解させ、脱イオン水中の元の重量に再構築した。
シリカ粒子への結合： 実施例８の工程Ａからの予備処理シリカ18gを脱イオン水、アセトン、次いで脱イオン水で洗浄した。このシリカ材料の最終重量を脱イオン水で10gに調整した。１gの実施例10の工程Ａからのポリマーを上記水中シリカ材料に加え、次いで、0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加した。材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られたポリマー結合材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いでpH6.0の100mMクエン酸塩緩衝液で洗浄した。このシリカ結合ポリマーカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適している。このポリマー結合シリカ材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適している。
実施例11
カチオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適する高分子粒子に結合させる：
2.4gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を４gのテトラヒドロフランに溶解させ、得られたスラリーに５gの水を加えた。実施例10の工程Ａにおけるようにして調製したポリマー溶液１gをこのスラリーに加えた。0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加し、材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水とpH11の100mMの炭酸ナトリウムで洗浄した。このカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適した高分子カラムである。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適している。
実施例12
アニオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適するシリカ粒子に結合させる：
Ａ．ポリビニルアルコール25K（Polyscience Laboratories社からの98％加水分解物）の10％溶液を水中で調製した。
Ｂ．実施例９の工程Ａで示したような予備処理シリカ18gを調製し、脱イオン水、アセトン、次いで脱イオン水で洗浄した。このシリカ材料の最終重量を脱イオン水で10gに調整した。１gの工程Ａからのポリマーを上記水中シリカ材料に加え、次いで、0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加した。材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られたポリマー結合材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いで100mM酢酸で洗浄した。このカラムは、正常相クロマトグラフィー分離用及びサイズ除外（size exclusion）用途において適している。このポリマー結合シリカ材料は、毛管にパッキングしたときには、電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例13
パッキングとしての用途に適するポリマー粒子に結合させたノニオン性ポリマー：
Ａ．2.4gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を４gのテトラヒドロフランに溶解させ、得られたスラリーに５gの水を加えた。実施例12の工程Ａにおけるようにして調製したポリマー１gをこのスラリーに加えた。0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加し、材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水と100mMの酢酸で洗浄した。このカラムは、サイズ除外分離に適した高分子カラムである。この高分子材料は、電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例14
カチオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適するポリマー粒子に結合させる：
Ａ．ポリマーの予備調製： 4.16gの2-メタクリロキシトリメチル-アンモニウムクロライド（Polyscience Laboratories社からのH2O中70％）に、3.92gのメタノールを加え、0.03gのVA 044アゾ開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加する前に脱気した。この混合物を52℃で18時間オーブン内に置き、上記のモノマーからのポリマーを調製した。
Ｂ．高分子粒子への結合： 工程Ａにおけるようにして調製したポリマー0.4gを5.1gの水に加えた。この混合物を0.02gのアゾビスシアノバレリアン酸開始剤（Fluka Chemicals社）を添加することによって重合開始した。2.3gの酢酸をこの混合物に加え、次いで2.31gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を加え分散させた。得られたスラリーに、4.7gの水酸化アンモニウムを加え、均質に分散させ、次いで52℃で８時間オーブン内に置いた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングする前に、50mlの脱イオン水、200mlのアセトン、次いで50mlの1Xの炭酸塩／重炭酸塩溶液（1.8mMの炭酸ナトリウム+1.7mMの炭酸水素ナトリウム）で10分間6000psi（821.8kg/m2）で洗浄した。このカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適する高分子カラムである。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適する。
実施例15
カチオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適する高分子粒子に結合させる：
Ａ．ポリマーの予備調製： 2.12gの2-メタクリロキシエチルトリメチル-アンモニウムクロライド（Polysciences Laboratories社からのH2O中70％）に、1.7gのビニルベンゼンクロライド（Dow Chemical社）を加え、この混合物に5.67gのメタノールを加え、0.02gのVA 044アゾ開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加する前に脱気した。この混合物を52℃で18時間オーブン内に置き、上記のモノマーからのポリマーを調製した。
Ｂ．高分子粒子への結合： 工程Ａにおけるようにして調製したポリマー0.45gを5.3gの水に加えた。この混合物を0.02gのアゾビスシアノバレリアン酸開始剤（Fluka Chemicals社）を添加することによって重合開始した。2.37gの酢酸をこの混合物に加え、次いで23gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（米国特許第4,224,415号に記載されている樹脂調製物）を加え分散させた。得られたスラリーに、4.9gの水酸化アンモニウムを加え、均質に分散させ、次いで52℃で８時間オーブン内に置いた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングする前に、50mlの脱イオン水、200mlのアセトン、次いで50mlの１Xの炭酸塩／重炭酸塩溶液（1.8mMの炭酸ナトリウム+1.7mMの炭酸水素ナトリウム）で10分間6000psi（821.8kg/m2）で洗浄し、10X炭酸塩／重炭酸塩（18mMの炭酸ナトリウム+17mMの炭酸水素ナトリウム）に分散させた。このカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適する高分子カラムである。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適する。
実施例16
上述の結合方法を用いた数種のポリマーコーティング毛管及び50mMの酢酸ナトリウム緩衝液（pH4.5）中での塩基性タンパク質の分離を図１に示す。図１は、種々のポリマーコーティング毛管を用いた塩基性タンパク質の分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：50mM酢酸ナトリウム、pH4.5。条件：20kV（400V/cm）。重力注入：50mm×10s。検出：UV、210nm。サンプル濃度：100μg/ml。ピーク同定：（1）リゾチーム（鶏卵白味）、（2）シトクロムc（ウシ心臓）、（3）リボヌクレアーゼA（ウシすい臓）、（4）ミオグロビン（ウマ骨格筋）、（5）α-キモトリプシノーゲンA（ウシすい臓）。
各塩基性タンパク質は、すべての毛管においておよそ同じ泳動時間を示している。毛管-毛管泳動時間変動は、3.12％であり、毛管間でEO流の小変動を示している。（a）METシラン上の4％PVP、（b）オクチルシラン上の4％PVP及び（c）METシラン上の4％PVPで処理した毛管における効率は、同じようであった（およそ500,000プレート／50cm）。本発明者等は、Zhao等16及びStrege&Lagu9の観察とは逆に、上記ポリマーコーティングにおいてポリマーと水素の結合相互作用に基づくバンド拡大効果または効率低下のないことを観察した。かなり低い効率が、アリルシラン上PVPコーティング毛管（160,000プレート／50cm）及びMETシラン上のPEO（300,000プレート／50cm）においては生じていた。アリルシランの疎水性は、PVP-アリルシランコーティング毛管の効率の低下に恐らく貢献していない。何故ならば、それより高い効率がPVP-オクチルシランコーティング毛管上のもっと疎水性であるオクチルシランにおいて見られるからである。上記のコーティング毛管はすべて低EO流を生じているけれども、すべてのシラノールが本発明のコーティング方法によって修飾されてはいない。従って、そのコーティングの性能は、残留シラノールから分析物を遮蔽する度合に恐らく関連している。下塗りシラン層に結合させた高分子層による被覆度合と相候った、下塗りシラン層による表面シラノールの修飾の度合が、遮蔽度合を決定している。これらの結果は、シランとポリマーの両方がコーティング性能に影響していることを示唆している。
実施例17
MET-PVPコーティングの安定性を、塩基性タンパク質試験混合物の500回繰返しで分析物を操作することによって試験した。泳動時間のRSDは、2％以内であった（n=500）。リゾチームにおいての補正泳動時間（図２にプロット）は、0.42％のRSDを示した（n=500）。図２は、MET-PVP（360K）コーティング毛管を用いた再現性試験である。他の条件は、すべて図１におけるのと同じである。
実施例18
コーティングを、塩基性タンパク質との相互作用について種々の濃度条件でさらに試験した。応答対濃度のプロットは良好な直線性を示し、0.995よりも高い相関係数（r2）がすべての試験タンパク質において得られた。この毛管は、300μg/mlの濃度で250,000プレート以上、１mg/mlの濃度で100,000プレート以上を生じたさせた。5μ/ml〜1000mg/mlの試験した範囲内での泳動時間のRSDは、1.6％であり、この毛管の長時間性能に一致していた。本試験条件下での塩基性タンパク質に対しての濃度検出限界は、5μg/mlであった。応答対濃度曲線の直線性、高濃度条件下での高効率、低検出限界点及び高分析物濃度での最小の泳動時間変動により、本発明者等は、各分析物は本発明のコーティング表面と最小限しか相互作用していないと結論付けた。
上記MET-PVP毛管は、種々の緩衝及びpH条件下で安定のままであった。このコーティング毛管中のEO移動度は、10mMのホウ酸塩緩衝液を用いたpH10で2 x 10-5cm2/V.s以上であり、48時間以上試験した。同じ条件下で試験した融合シリカ毛管は、62.5 x 10-5cm2/V.sのEO移動度を示した。EO流は、上記ポリマーコーティングにより実質的に低下している。上記ポリマーコーティング毛管中のEO移動度は50mM炭酸ナトリウム緩衝液をpH11で用いての40時間後に、1.5 x 10-5cm2/V.sから5 x 10-5cm2/V.sに上昇していた。極端なpH値においては、シラノールは、若干のコーティング喪失によりゆっくり露出してくる。このことは、Si-O-Si結合の安定性の欠如及び高pHでのシリカの溶解を前提とすれば、異例な知見ではない。pH安定性試験の実施において、本発明等は、電気泳動操作は操作緩衝液との単なる接触よりもむしろ安定性を確立させるのに重要であることを観察した。オクチルシラン-PVP毛管も、pH10で安定のままであり、<2.5 x 10-5cm2/V.sのEO移動度を示した。本発明のコーティングの高安定性は、毛管表面上の高レベルの架橋に基づいている。
実施例19
コーティング性能についてのポリマーサイズと濃度の影響を、数個の毛管を同じ条件下にコーティングし、これら毛管を50mMの酢酸ナトリウム緩衝液、pH４を用いて塩基性タンパク質分離について試験することによって試験した（表１及び図３参照）。図３は、ポリマー分子量と濃度の塩基性タンパク質分離の効率に対しての影響を示す。他のすべての条件は、図１におけるのと同じである。
上記の平均効率は、5％未満のRSDからして、殆ど同じである。種々のタンパク質における泳動時間のRSDは、2％未満であり、ポリマーサイズと濃度がコーティング性能に最小の影響しか与えていないことを湿している。これらの結果は、EO流と表面シラノールの遮蔽がこれらの毛管において殆ど同じであることも示している。リン酸塩緩衝液、pH７を用いたアルカリ性条件下での試験は、すべての毛管において、<1.7 x 10-5cm2/V.sのEO流を示した（24時間以上試験した）。本発明のコーティング方法は、分子量変化及びポリマーの濃度に対しては感受性でない。ポリマーサイズまたは濃度の最適化は、Zhao等の方法16と異なり、最適性能を得るのに必要でない。さらに、コーティング厚は、これらコーティングを用いて観察された高効率からして、最適であった。
実施例20
過硫酸塩開始剤系をアゾ系開始剤系に変えることにより、MET-PVP毛管の性能に最小の変化しか生じなかった。アゾ開始剤を用いたMET-PVPコーティング毛管における塩基性タンパク質の分離効率は、〜500,000プレート／毛管であった。過硫酸塩開始剤系を用いた塩基性タンパク質の泳動時間は、RSD1.1％（n=6）からして、アゾ系開始剤系と殆ど同一であり、上記ポリマーのシランへのフリーラジカル系結合メカニズムを確認した。
実施例21
本発明のコーティング方法の再現性を、並列５本の毛管をMET-PVPコーティングでコーティングすることによって試験した。各毛管は、塩基性タンパク質における泳動時間において2.5％未満のRSDを示し、本発明のコーティングプロトコールの再現性を確認した。
実施例22
カチオン性コーティング： 中性ポリマーを結合させることに加えて、上記のカップリング方法は、実施例６において示しているようにカチオン性ポリマー４を毛管表面に結合させるのにも適していることを見出した。カチオン性ポリマーコーティング毛管は、アノードへ向うEO流を有していた。平均効率>200,000プレート/50cmでの酸性タンパク質の分離がカチオン性ポリマーコーティング毛管及びpH７の25mMリン酸塩緩衝液を用いて得られた（図４）。図４は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた酸性タンパク質分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：25mMリン酸ナトリウム、pH７。条件：20kV（400V/cm）。重力注入：50mm×10s。検出：UV、210nm。サンプル濃度：100μg/ml。ピーク同定：（1）α-ラクトアルブミン（牛乳）、（2）カルボニックアンヒドラーゼ（ウシ赤血球）、ミオグロビン（ウマ骨格筋）。酸性タンパク質の急速分離が、アニオン性タンパク質はEO流と泳動していることから、可能であった。
実施例23
上記の毛管は、７種の向きアニオンの標準混合物を分離するのにも有用であった（図５）。図５は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた試験アニオンの分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：1N NaOHでpH7.7に調整した1.6mMトリエタノールアミン、2.25mMピロメリット酸。条件：-20kV（400V/cm）。重力注入：100mm×30s。検出：間接UV、250nm。サンプル濃度：1μg／ml。ピーク同定：（1）臭化物、（2）塩化物、（3）硫酸塩、（4）亜硝酸塩、（5）硝酸塩、（6）フッ化物、（7）リン酸塩。
７種のイオンは、ピロメリット酸含有緩衝液を用いて基本的に分離し、効率はフッ化物における30,000プレート/50cmから硝酸塩における140,000プレート/50cmの範囲であった。融合シリカ毛管と間接UV検出法を用いた同じイオン分析は、アノード方向の流れ逆転を得るための特別な予備処理工程を必要とした。
実施例24
結合メカニズム： 下記の溶液相及びCEの実験を行って、ポリマーのシランへの結合メカニズムを理解した。
CE実験： 数本の毛管を、4％ PVPポリマー（MW 360K）を用いて種々の条件（表２）でコーティングした。ポリマー、開始剤及び熱処理の存在下でコーティングしたシラン処理毛管のみが安定であり、水素引き抜きメカニズムを介してのポリマーのMETシランへの共有結合を示唆している。
ビニルシラン28及びビニルモノマー29のポリマー鎖中へのグラフト化に関する文献は、シランの二重結合を介してのポリマーのシランへの共有結合を支持している。同様に、二重結合に隣接するα-炭素原子のような他の部位での水素引き抜きにより生成したフリーラジカル部位を介してのポリマーのシランへの結合も可能である30、31。溶液相実験を行って、結合メカニズムのより良き理解を得た。
実施例25
溶液相実験： 各種ポリマー溶液を、添加シランの存在または不存在下に調製し、18時間後にモニターした。結果は、表３に示す。
シランと開始剤の存在下のPVPは、80℃に加熱したとき高粘度とゲル化を示し、分高分子物質の架橋を示している。幾つかの反応が同時に生じていた：（1）シランのビニル基を介してのホモ重合、（2）縮合によるしランの自己架橋、（3）シランのポリマーとの架橋、及び（4）ポリマーの自己架橋。反応（1）は、シランをポリマーの不存在下に開始剤と反応させたときの粘度上昇なしで明らかなように、最小であった。同様に、反応（4）も、ポリマー自体が最小の粘度上昇しか示していないので、粘度の莫大な上昇には貢献してなかった。シラン縮合のマトリックス粘度への貢献は、反応を酢酸中で行った時の最小の粘度上昇に基づき、最小であることが予想された。
実施例26
このことを、上記実験で得た各材料をフッ化ナトリウム及びNaOHで処理することによってさらに試験した。結果については、表４を参照されたい）。
フッ化物イオンによる処理は、シラン縮合の抑制が予想される32。同様に、極端なアルカリ環境（pH10以上）は、シラン縮合を抑制する33。ゲル様物質（80℃で処理したPVP、シラン、開始剤の混合物）のフッ化ナトリウムによる処理及び混合物の50℃での18時間の加熱によって、溶液中で何の変化も見られなかった。このPVP-シラン混合物のゲル様挙動の保持は、ポリマーとシラン間の共有架橋反応を示唆している。同様に、1N NaOHによる処理も、PVP-シラン混合物中で変化を示さず、上記の結果をさらに肯定している。大粘度上昇に対してのシラン縮合の貢献は、シラン混合物及びPVP混合物（酢酸中）のNaOH処理の結果からして、最小であった。これらの結果は、シランが水素引き抜きメカニズムを介してポリマーと架橋していることを明確にしている。
実施例27
溶液相実験を行い、ジクロロメタン溶媒中で自家合成トリメチルデシルシラン試剤と開始剤の存在下にPVPを熱処理することによってPVPのオクチルシランへの結合を評価した。高架橋ゲル様物質が、18時間の熱処理工程の後、フラスコ底部に生成した。開始剤添加のPVPポリマー、及び開始剤添加なしのトリメチルデシルシラン存在下のPVPは、同じ条件下でゲル様物質を生成しなかった。トリメチルデシルシランは、化学結合反応用の反応性官能基を有していない。本実験は、PVPとトリメチルデシルシラン間の水素引き抜きメカニズムによる共有架橋の形成を示唆している。
実施例28
ミルクタンパク質の分析： ミルクタンパク質（酸性タンパク質）の分離が、上記MET-PVP毛管内で発生する低EO流により可能となった。ミルクタンパク質の公表されたCE分析法は、ポリマー添加剤による低緩衝pH条件での操作を含む34。本コーティングの高pH安定性に基づき、本発明者等は、上記の分離をpH8.4で何もポリマー添加剤を加えることなしで試みた。ビタミンＤミルクを8000RPMで４分間遠心処理し、Jong等34のサンプル調製手順に従い、還元緩衝液中でインキュベートした。カゼインからの乳漿タンパク質の優れた分離が、図６で示すように達成された。図６は、MET-PVPコーティング毛管を用いた2％ビタミンＤミルクからのタンパク質分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：100mMリン酸ナトリウム、6M尿素含有pH8.4。条件：-30kV（600V/cm）。重力注入：150mm×30s。検出：UV、210nm。ピーク同定：（1）α-ラクトアルブミン、（2）β-ラクトグロブリンＡ及びＢ、（3）α-カゼイン、（4）κ-カゼイン、（5/6）β-カゼイン。
個々のタンパク質は、標準サンプルを試験することによって同定した。これらの分離は、Jong等34の知見に良好に一致していた。この毛管で種々のミルクサンプルを用いて50回以上の操作を行い、毛管は分離効率の低下なしに確実に作動した。
実施例29
ヘモグロビン変異体の分析： ヘモグロビンの普通の変異体４種の基本分離を、>650,000プレート/65-cmを有するMET-PVPコーティング毛管を用いて達成した。２つの普通に産生するヘモグロビンは、成人ヘモグロビン（HbA）と胎児ヘモグロビン（HbF）である。鎌状赤血球ヘモグロビン（HbS）は、異常ヘモグロビンの１つであり、そのβ鎖の位置６でバリンによるグルタミン酸の単一置換わりが生じている。β-タラセミアHbCにおいては、その個々人がβ鎖の位置６においてグルタミン酸に置換わったリシンを有している。これらサンプルの50回以上の操作を、何らの分離効率または性能の低下なしで行った。同定しなかった先行成分が、これらヒトHbサンプルすべてにおいて存在していた。これらの分離は、文献35に示された分離をはるかに凌いでいた。
本発明の好ましい態様として、次のものが挙げられる。
１．コーティングにより接触する流体流中の各成分を分離する上記支持体表面の性質を改変する、表面にコーティングを有する固形支持体であって、上記コーティングが、
（a）官能基を含み、上記支持体表面に層として共有結合しているカップリング剤、及び
（b）総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーであって、溶液状態であり且つ上記カップリング剤層と接触している間に離脱基が上記主鎖から引き抜かれて、上記カップリング剤に共有結合する結合部位を上記プレフォームドポリマー上に生成させ且つ上記プレフォームドポリマーを架橋させて、上記固形支持体上に3次元架橋ポリマーネットワークを含むコーティングを形成するプレフォームドポリマー
を含む上記固形支持体。
２．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記1記載のコーティング固形支持体。
３．固形支持体表面がシリカを含み、カップリング剤がシランである上記1記載の固形支持体。
４．シランが、上記支持体表面にSi-O-Si結合を介して結合している上記3記載の固形支持体。
５．固形支持体がヒドロキシル基を含む上記1記載の方法。
６．プレフォームドポリマーの上記離脱基が水素を含む上記1記載の方法。
７．プレフォームドポリマーの上記離脱基がハロゲンを含む上記1記載の方法。
８．カップリング剤が、固形支持体表面にSi-C、Si-O-CまたはSi-Nからなる群から選ばれる結合により結合している上記1記載の固形支持体。
９．固形支持体表面が流体導管の内壁を含む上記1記載の固形支持体。
10．流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記9記載の固形支持体。
11．固形支持体が流れ通過性の粒子床のパッキングを含む上記1記載の固形支持体。
12．固形支持体表面がシリカ、石英、ガラス、アルミナ、チタニア、トリア、ジルコニア及びベリリアからなる群から選ばれる材料から形成される上記1記載の固形支持体。
13．カップリング剤が離脱基を含む炭素鎖を含む上記1記載の固形支持体。
14．上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が、上記カップリング剤炭素鎖からの離脱基の引き抜きによる上記13記載の固形支持体。
15．カップリング剤層が少なくとも1個の不飽和炭素−炭素結合を含む炭素鎖主鎖を含み、上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が上記炭素−炭素結合とプレフォームドポリマー間のフリーラジカル付加反応による上記1記載の固形支持体表面。
16．流体流中の各成分を分離するための支持体表面の性質を改変する固形支持体表面のコーティング方法であって、
（a）官能基を含み、水素抽出条件下でフリーラジカルを生成し得るカップリング剤を上記支持体表面に層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記共有結合カップリング剤と、離脱基を含む総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーの溶液とを接触させ、上記支持体表面が上記溶液の溶媒に実質的に不溶性であり、上記プレフォームドポリマー炭素鎖主鎖から離脱基を除去して上記カップリング剤官能基に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記のようにして生成させたフリーラジカル炭素結合部位を介して架橋させて、上記固形支持体上に3次元架橋ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む上記コーティング方法。
17．プレフォームドポリマーの離脱基がハロゲンを含む上記16記載の方法。
18．プレフォームドポリマーの離脱基が水素を含む上記16記載の方法。
19．カップリング剤が離脱基を有する炭素鎖を含む上記16記載の方法。
20．上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が、上記カップリング剤炭素鎖からの離脱基引き抜きによる上記19記載の方法。
21．上記カップリング剤層が少なくとも1個の不飽和炭素−炭素結合を含む炭素鎖主鎖を含み、上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が上記不飽和炭素−炭素結合とプレフォームドポリマー間のフリーラジカル付加反応による上記16記載の方法。
22．支持体表面がシリカを含み、カップリング剤が支持体表面にSi-O-Si結合により結合する上記16記載の方法。
23．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記16記載の方法。
24．支持体表面がシリカを含み、カップリング剤がシランを含む上記16記載の方法。
25．カップリング剤が、固形支持体表面にSi-C、Si-O-CまたはSi-Nからなる群から選ばれる結合により結合している上記16記載の方法。
26．工程（a）において未結合のカップリング剤を工程（b）の前に固形支持体表面から除去する上記16記載の方法。
27．カップリング剤が炭素鎖を含み、離脱基がこの炭素鎖から引き抜かれる水素を含み、カップリング剤とプレフォームドポリマーとの共有結合が、上記カップリング剤上の水素を引き抜いた部位とプレフォームドポリマー間にある上記16記載の方法。
28．固形支持体表面が流体導管の内壁を含む上記16記載の方法。
29．流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記28記載の方法。
30．固形支持体が流れ通過性の粒子床のパッキングを含む上記16記載の方法。
31．固形支持体表面がシリカ、石英、ガラス、アルミナ、チタニア、トリア、ジルコニア及びベリリアからなる群から選ばれる材料から形成される上記16記載の方法。
32．上記16記載の方法によって形成されるコーティング固形支持体表面。
33．流体流中の各成分を導管内で分離する方法であって、その導管内壁をコーティングして分離中の各成分の分離特性を改変させる上記分離方法において、
上記コーティングを、
（a）カップリング剤を上記内壁の露出表面上に均一層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、共有結合カップリング剤層と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素主鎖を有するプレフォームドポリマーとを接触させ、上記離脱基の少なくともいくつかを除去させて、上記内壁上に、上記カップリング剤層に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記内壁上に3次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む方法によって形成させる
上記分離方法。
34．上記の分離を毛管電気泳動により行い、上記導管が毛管である上記33記載の方法。
35．離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する高分子固形支持体であって、この固形支持体の表面をコーティングして、接触する流体中の各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーを含み、溶液状態であり上記支持体表面と接触している間に上記炭素主鎖から離脱基が引き抜かれて上記プレフォームドポリマー上にフリーラジカル結合部位を生成して上記支持体表面上に生成されるフリーラジカル結合部位に共有結合しており、且つ上記プレフォームドポリマーを架橋して上記支持体表面上に3次元架橋ポリマーネットワークを含むコーティングを形成することを特徴とする上記固形支持体。
36．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記35記載のコーティング固形支持体。
37．固形支持体表面が流体導管を含む上記35記載のコーティング固形支持体。
38．上記流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記37記載のコーティング固形支持体。
39．流れ通過性粒子床を含む上記35記載のコーティング固形支持体。
40．固形支持体表面が、ポリビニリデンモノマーを重合させることによって調製されるポリマーまたはポリビニリデンモノマーとモノビニリデンモノマーとのコポリマーから形成される上記35記載のコーティング固形支持体。
41．固形支持体の炭素鎖が不飽和炭素−炭素結合を含む上記35記載のコーティング固形支持体。
42．離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する表面で高分子固形支持体表面をコーティングする方法であって、このコーティングにより流体流中の各成分を分離するために支持体表面の性質を改変し、上記方法が、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記支持体表面と、総体的に飽和の炭素鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させ、上記プレフォームドポリマーの炭素主鎖から水素を引き抜き、上記支持体表面の炭素主鎖に共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて、上記支持体表面上に3次元ポリマーネットワークを形成させることを含む上記コーティング方法。
43．上記共有結合の少なくとも1部が支持体表面の炭素鎖を介しその炭素鎖からの水素引き抜きによる上記42記載の方法。
44．プレフォームドポリマーが不飽和炭素−炭素結合を含むモノマーを予備重合させることによって調製される上記42記載の方法。
45．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記42記載の方法。
46．上記の分離を毛管電気泳動により行い、上記導管が毛管である上記42記載の方法。
47．上記支持体表面の炭素鎖から水素を引き抜き、上記プレフォームドポリマーとの結合が水素引き抜き部位を介する上記42記載の方法。
48．固形支持体表面が流体導管の内壁を含む上記42記載の方法。
49．流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記42記載の方法。
50．固形支持体が流れ通過性の粒子床のパッキングを含む上記42記載の方法。
51．導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、その導管内壁が炭素鎖を含む高分子材料により形成されており、該内壁をコーティングして分離中に各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記導管内壁と、総体的に飽和の炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて上記プレフォームドポリマーの炭素主鎖から水素を引き抜いて高分子材料の炭素鎖と共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて上記内壁上に3次元ポリマーネットワークを形成させる方法によって形成されることを特徴とする上記分離方法。
52．上記の分離を毛管電気泳動により行い、上記導管が毛管である上記50記載の方法。
53．流体流中の各成分を、上記1記載のコーティング固形支持体から形成されるパッキングを充填した導管において分離する方法。
54．上記分離を液体クロマトグラフィーにより行う上記53記載の方法。
55．分離中に各成分の分離特性を改変する、コーティングされた粒子の形態のパッキングを含む導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、上記コーティングが、
（a）カップリング剤を上記粒子の露出表面に均一層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下の高温の水素引き抜き条件下で、上記共有結合させたカップリング剤層と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素鎖主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて、上記離脱基の少なくともいくつかを引き抜かせて上記粒子上のカップリング剤層と共有結合するフリーラジカル結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記粒子上に3次元ポリマーネットワークを形成させることを含む方法によって形成させることを特徴とする上記分離方法。
56．炭素鎖を含む高分子材料から形成された粒子の形態のパッキングを含む導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、
上記粒子をコーティングして分離中に各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記流体導管の内壁と、総体的に飽和の炭素鎖主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて上記プレフォームドポリマーの炭素鎖主鎖から水素を引き抜いて上記高分子材料の炭素鎖と共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記粒子上に3次元ポリマーネットワークを形成させる方法によって形成されることを特徴とする上記分離方法。
毛管電気泳動（CE）は、バイオ分子分析用の重要な手段として浮び上ってきている。CEの高効率性、高分解性及び自動化能力は、タンパク質、ペプチド、さらには小イオンすらの一般分析においてCEを高度に適するものにしている。これらの分離における重要な問題は、塩基性タンパク質のような塩基性分析物と毛管壁の露出表面シラノール基との相互作用である。この相互作用は、効率性の低下及び再現性のない分離をもたらす。この問題に対処する典型的な方法は、シラノール基をイオン化させないか1あるいは十分にイオン化させた2条件下で操作することを含む。しかしながら、これらの条件は、両極端のpHでの操作を余儀なくされ、多くの分析において不適切である。さらに、シリカは、極端なpH条件下では溶解し、この方法のもう１つの制約となっている3。上記問題に対処する他の方法は、毛管壁の相互作用部位に対して分析物と競合する化合物類を添加することを含む4-6。しかしながら、これらの添加剤は、分析物の分離に悪影響を及ぼし得る。
もう１つの普遍的な方法は、毛管壁に物理的に吸着させるかあるいは化学的に結合させたコーティングにより操作することを含む7-21。これらのコーティングは、表面シラノールの存在を隠蔽し、分離効率を向上させる。吸着コーティングは、安定性に限界があり、効果的な分離を行うには繰り返しの補充を必要とする7。最近、Gilges等7は、ポリビニルアルコール（PVP）コーティング毛管を用いる塩基性タンパク質の優れた分離を開示した。そのポリマーコーティングは、熱処理により得られ、毛管壁上にPVPを固定している。このコーティング毛管は、pH９までの電気浸透（EO）流を提供する。しかしながら、pH8.5において、効率性の低下なしで操作するのは40回しか可能でない。このコーティング毛管の使用においては、ホウ酸塩、トリスHCl及びトリフォスフェートのような緩衝剤は、良好なタンパク質分離をもたらさない、即ち、その使用は制約されている。
CE用のコーティングの再評価により、表面シラノールの存在を最少化して分析物の相互作用を低減させるように設定した数例の化学修飾毛管が出現している。これらの化学修飾は、種々の化学カップリング剤によって、毛管表面上に１以上の高分子層を結合ないし生成させることを含む。1985年、Hjerten8は、２官能性シランを毛管表面上に結合させ、次いでビニル基含有モノマーを現場重合させることによる２段階コーティング法を開示した。重合性C=C基の存在は、モノマーとシランの両方においてカップリングのために不可欠である。StregeとLagu9は、上記のコーティングが極めて低いEO流を生ずることを開示したが、タンパク質混合物の貧弱な分離しか達成していない。この毛管によって得られた貧弱なピーク形は、毛管壁またはコーティングとタンパク質との静電性及び／または水素結合性相互作用に起因していた。良好なタンパク質分離を行うには、CE操作緩衝液中に界面活性剤を混入させることが必要であった。同様に、架橋させた現場重合ポリアクリルアミド毛管は、緩衝液中にカチオン性添加剤を添加せずに試験した場合、塩基性タンパク質においては貧弱な分離効率しか生じなかった。
現場重合に対しての別の試みとしては、適当な反応性末端基を有するシランを重合ポリマーの反応性末端基と反応させることによってコーティングを形成させている。これらのコーティングは、Herren等11により開示されており、EO流を最小化ないし減少させている。Herren等は、種々のデキストラン12とPEG13の誘導体を生成させるための合成手順、並びに対照（コントロール）有孔ガラスビーズを修飾することを含むこれら誘導体の数種の用途での使用を説明している。しかしながら、このコーティングのpH安定性及び試験分析物としてのタンパク質に対する性能についてのデータは、開示されていない。同様な試みを追従するものとして、HjertenとKubo14は、予備誘導化工程後に数種のポリマー（例えば、メチルセルロース及びデキストラン）を結合させることを開示した。この予備誘導化工程は、メタクリルシラン処理毛管にポリマーを結合させる前に必要である。さらに、ポリマーカップリング工程は、高収率の予備誘導化反応に依存している。
最近、Malik等15、16は、GCタイプの静電コーティング手法を応用しており、低沸点溶媒を用いてポリマー、開始剤及びシラン反応剤の混合物を毛管表面上に塗布することによってコーティングを得ている。次いで、毛管を加熱処理して表面膜を架橋させている。そのコーティング厚は、EO流と性能に影響を与え、最適化を必要とする。Malik等の比較データにおいては、効率性の変動が１本のスペロックス-4（Superox-4）コーティング毛管と２本のスペロックス-4コーティング毛管における分析物間において観察されている。同様に、同じ条件下で試験した２本のウコン（Ucon）75-H-90000ポリマーコーティング毛管も、異なる移行時間と移動性を示し、コーティング工程の再現性に伴う問題を提示している。
上記のコーティングは、Si-O-Si-C結合を介して結合させている。Si-O-Si結合のpH安定性の限界を克服するのに、数人の研究者等は、Si-C結合を介して現場重合によりポリアクリルアミドを結合させるか17あるいは現場重合により加水分解的に安定なアクリルアミド誘導体を結合させる18ような方法を用いている。これらの方法は、Hjertenの基本的方法に比して、コーティング安定性を向上させており、塩基性タンパク質においてより良好な効率性を提供している。しかしながら、コーティング過程において、厳格な条件を伴う多段反応工程を必要としている。例えば、Cobb等の方法17は、グリニャール反応工程において無水の溶媒と条件を必要とする。同様に、Chiari等の方法18は、安定且つ有効なコーティングを得るのに特別なモノマーの合成を必要とする。他の方法は、毛管表面上に数種のポリマー層を架橋または結合させることを含む。種々のポリマー層による毛管表面上の被覆増大により、分析物と露出表面シラノールとの相互作用をなくすことが期待されている。Smith等19は、数種のポリマー層へ下塗りさせた下塗りシラン層を有するコーティング毛管内でのタンパク質分離を開示した。数種の層を下塗り層上に吸着させている。Huang等20は、疎水性の自己堆積型アルキルシラン層上に架橋させ固定化させた親水性ポリマーを用いる、タンパク質分離を開示した。Schmalzing等21は、多層型架橋コーティング毛管内での優れた塩基性タンパク質分離を開示した。架橋下塗りシラン層上でモノマーを現場重合させることにより親水性高分子層を生成させ、これを後で架橋させている。これらの方法は、すべて多段法であり、ある場合には、追加の架橋工程をも必要とする21。
毛管電気泳動において使用する融合シリカ毛管のような導管の表面にプレフォームド（予備調製）タイプの誘導化されてないポリマーを共有結合させる簡単な方法が求められている。
さらに、ポリマー系支持体表面も、毛管電気泳動または液体クロマトグラフィーにおけるような流体流内の各成分の分離において用いられている。そのような高分子支持体表面は、導管（例えば、毛管）内壁上に存在し得、あるいは液体クロマトグラフィー用の高分子粒子パッキングを形成し得る。ある場合には、そのような高分子支持体表面は、成分を分離するための所望の性質を有しない。この目的においては、そのような表面は、Afeyan等（5,503,933号）において開示されたような適切な親水性ポリマーでコーティングすることにより修飾する。
発明の概要
本発明の目的は、支持体表面に直接または間接的に共有結合させたプレフォームドポリマーの架橋コーティングを提供することである。１つの実施態様においては、中間カップリング剤を支持体表面とプレフォームドポリマー間で用いるが、他の実施態様においては、カップリング剤は用いない。
先ず、カップリング剤の実施態様に関しては、本発明による固形支持体は、その表面上にコーティングを有し、このコーティングは、接触する流体流中の各成分の分離に関して支持体表面の性質を改変する。本発明のコーティングは、官能基を含み上記支持体表面に実質的に均一層として共有結合したカップリング剤と、総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを含み、このプレフォームドポリマーが、溶液中にあるかあるいは上記カップリング剤層と接触している間に離脱基（leaving group）を引き抜いて（abstract）、上記カップリング剤と共有結合し且つプレフォームドポリマー自体を架橋させる結合部位を生成して上記支持体表面上に３次元の架橋ポリマーネットワークを有するコーティングを形成するものである。
本発明は、また、流体流中の各成分の分離において支持体表面の性質を改変させる、固形支持体表面のコーティング方法にも関する。本発明の方法は、（a）カップリング剤（水素引き抜き条件下でフリーラジカル部位を生成し得る官能基を含む）を支持体表面に均一層として共有結合させ、（b）しかる後、上記共有結合カップリング剤を、フリーラジカル触媒の存在下、高温水素引き抜き条件下において、離脱基を含む総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマー溶液（上記支持体表面が可溶性でない）と接触させて、このプレフォームドポリマー炭素主鎖から離脱基を引き抜いて上記カップリング剤層に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ、且つかくして生成させたフリーラジカル炭素結合部位を介して上記プレフォームドポリマーの少なくとも一部を架橋させ、それによって上記固形支持体上に３次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む。
ある場合には、カップリング剤の第２官能基は、典型的には、反応性基（例えば、ハロゲン）または水素のような離脱基に結合した炭素成分である。この離脱基は、水素引き抜き条件下でフリーラジカルに分離し得る。炭素鎖を含むカップリング剤においては、その反応性基または水素は、その炭素鎖の末端基または内部基であり得る。もう１つの実施態様においては、炭素鎖を含むカップリング剤は、その炭素鎖内に不飽和形の第２反応基（例えば、末端二重結合：C=C）を含む。そのような不飽和基は、フリーラジカル付加反応により上記プレフォームドポリマーのフリーラジカル部位と反応する。
上記方法及び上記コーティング支持体表面においては、その支持体表面は、シラン含有カップリング剤を含むシリカを含むことが好ましい。好ましいカップリング剤は、水素またはハロゲンである。支持体表面は、好ましくは、毛管電気泳動用の毛管内壁または液体クロマトグラフィー用に用いるような流れ通過性粒子床（flowthrough particle bed）パッキングのいずれかである。
本発明のもう１つの実施態様、即ち、水素引き抜き条件下でフリーラジカル部位ほうを形成し得る官能基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有して、接触する液体中の各成分の分離特性を改変させる有機高分子固形支持体用のコーティングにおいては、中間カップリング剤を用いない。本発明のコーティングは、総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーを含み、溶液状態にあり且つ上記支持体表面と接触する間に、その炭素主鎖から離脱基を引き抜いて上記プレフォームドポリマー上にフリーラジカル結合部位を生成して上記支持体表面官能基上に生成したフリーラジカル結合部位と共有結合し、且つ上記プレフォームドポリマーを架橋させて、上記固形支持体上に３次元ポリマーネットワークを含むコーティングを形成させるものである。
上記高分子固形支持体表面の１つの好ましいコーティング方法は、フリーラジカル触媒の存在下、高温水素引き抜き条件下で、上記支持体表面と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させ、このプレフォームドポリマー炭素鎖から水素または他の離脱基を引き抜いて上記支持体表面を炭素鎖に共有結合させる引き抜いた炭素部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくとも一部を上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて、上記固形支持体表面上に３次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、種々のポリマーコーティング毛管を用いた塩基性タンパク質の分離を示す電気泳動図である。
図２は、MET-PVPコーティング毛管を用いた再現性試験である。
図３は、各タンパク質の分離効率に対してのポリマー分子量と濃度の影響を示す１連のグラフである。
図４は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた酸性タンパク質の分離を示す電気泳動図である。
図５は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた試験アニオン類の分離を示す電気泳動図である。
図６は、MET-PVPコーティング毛管を用いた２％ビタミンＤミルクからのタンパク質分離を示す電気泳動図である。
図７は、MET-PVPコーティング毛管を用いたヘモグロビン変異体の分離を示す電気泳動図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、接触する流体中の各成分を分離するための固形支持体表面の性質を改変することに関する。１つの実施態様においては、そのような支持体表面は、毛管電気泳動、毛管電気クロマトグラフィー、毛管液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィー用の毛管のような導管の内壁を含む。もう１つの実施態様においては、上記の支持体表面は、液体クロマトグラフィー、毛管電気クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーまたはガスクロマトグラフィー用に用いる流れ通過性粒子床パッキングを含む。本発明に従って改変できる他のタイプの電気泳動用固形支持体表面には、シリカまたはガラスベースの微細加工毛管アレイ系及びスラブ-ゲル系がある。
本発明を、先ず、カップリング剤を用い且つ固形支持体表面が毛管電気泳動用の毛管内壁である実施態様について説明する。しかしながら、カップリング剤の態様は、前述したような他の固形表面においても使用し得ることを理解すべきである。
広範囲の固形支持体表面を、これら支持体表面がカップリング剤に共有結合し得、そのカップリング剤が水素引き抜き条件下でプレフォームドポリマーに共有結合し得る限り使用し得る。毛管電気泳動用の毛管において用いる普通の材料は、融合シリカである。他の適切な支持体表面と同じように、融合シリカは、シランのような好ましいカップリング剤に容易に結合するヒドロキシル基を含有する。ヒドロキシル基またはヒドロキシル基に転換し得る基を含有する適切な無機固形支持表面には、シリカ、チタニア、石英、ガラス、アルミナ、トリア、ベリリア及びジルコニアがある。
適切なカップリング剤は、上記のような支持体表面に共有結合し得、さらに前述のような水素分離条件下にプレフォームドポリマーに共有結合し得るカップリング剤である。シリカのような普通の支持体表面へのカップリング剤の結合メカニズムは、Hjertenの米国特許第4,680,201号に例示されているように周知である。これらのカップリング剤は典型的に２官能性化合物であり、第１官能基は固形支持体表面に共有結合し得、第２官能基（離脱基の形の）はプレフォームドポリマーに結合し得る。固形支持体に結合し得る適切なカップリング剤第１官能基には、メトキシまたはエトキシ基のようなモノ、ジ及びトリアルコキシ基、及び塩素のようなハロゲンがある。前述したように、カップリング剤の１つの官能基が支持体表面に結合した後も、そのカップリング剤は、プレフォームドポリマーに共有結合するフリーラジカル結合部位を生成し得る第２官能基を依然として含んでいる。そのような第２官能基は、結合水素が離脱基である飽和炭素鎖であり得る。また、第２官能基は、水素またはハロゲンのような離脱基であり得る。さらにまた、第２官能基は、例えば水素引き抜き条件下でフリーラジカルを生成し得るC=C結合の形の不飽和であり得る。本発明の目的において、水素引き抜き条件下でプレフォームドポリマーに結合し得るそのようなカップリング剤基は、すべて、“第２官能基”と称する。
本発明の方法において、フリーラジカル結合部位は、離脱基の引き抜きまたはC=C二重結合の崩壊による水素引き抜き条件下でカップリング剤第２官能基において生成される。同時に、溶液中のプレフォームドポリマーもまたカップリング剤フリーラジカル結合部位と接触してフリーラジカル結合部位を生成してカップリング剤層とプレフォームドポリマー間に共有結合を生成する。
離脱基の不安定性即ち引き抜き容易性を支配する原理は周知である。Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, p.818；Lenz R. W. Organic Chemistry of Synthetic High Polymers,（1967）pp.288-28及びEncyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 13, p.714。例えば、ラジカル形成における立体圧縮の解除は、C-H結合強度が１級から２級、３級へと進行的に低下する部分的な原因となる。重要な不安定水素基には、アルデヒド類及び蟻酸エステル類のカルボニル官能基上、１級または２級アルコール類のカルボニル基上、アミン類及びエーテル類のα-炭素原子上、メルカプタン類のチオール官能基上及び不飽和官能基に隣接する炭素原子上の各プロトンがある。
離脱基の引き抜きは、水素の引き抜きを除き、次の結合強度の崩壊序列に従う：
I>Br〜H>Cl>F
塩素、臭素及びヨウ素が極めて不安定である（例えば、ポリハロメタン及び他のハロアルカン類において）。
カップリング剤の１つの好ましい形は、シランである。適切なシラン類は、R（n）SiX（4-n）として一般に表示できる。ここに、Ｘ基は基体と反応し、それによって基体とシラン間に共有結合を生ずる。Ｘは、加水分解性基であり、メトキシまたはエトキシのようなモノ、ジまたはトリ置換アルコキシ、あるいは塩素のようなハロゲン基が含まれる。Ｒ基は、非加水分解性の有機鎖であり、アセトキシ、アクリロキシ、アリル、アミノ、アルキル、ベンジルまたはビニルの各基がある。Ｒは、また、ハロ、シアノ、チオシアノまたはメルカプトの各基のような末端基官能性を有していてもよい。適切なシラン類は、1）Silicon Compounds:Register & Review, from United Chemical Technologies, 5th Ed., 1991、及びTailoring Surface with Silanes, chemtech 7, 766（1977）に列挙されている。適切なシラン類には、アリルトリメトキシシラン、クロロジメチルオクチルシラン、γ-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、３-アミノプロピルトリメトキシシラン及び3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランがある。
本発明のコーティング方法は、ポリマー上またはシラン上のいずれかでカップリング用の反応性官能基を必要としない。ポリマーとシランの両方上に生成させたフリーラジカル部位は、同時のカップリングと架橋を十分に行う。特別な条件は、このカップリング剤反応においては必要としない。上記方法によりコーティングした毛管は、CE用コーティング毛管の４つの主要要件、即ち、次の要件を満たしている：（1）再現性あるEO流による再現性ある分析物分離の提供、（2）分析物との相互作用を最小にして、分離と回収の効率を最大にする、（3）向上した感度においてモニター波長で最小の吸収性を示すこと、及び（4）種々の緩衝条件とpH条件下でしっかりした操作で安定な性能を保持すること。
良く認識されているように、シリカ固形支持体表面に結合したシランカップリング剤は、Si-O-Si結合を形成する[Silicon Compounds: Registry & Review, from United Technologies, 5th Ed. p.59]。しかしながら、シラン以外のカップリング剤を用いて種々のカップリング結合を得ることもできる。例えば、アリルメタクリレートカップリング剤は、Si-Cによってシリカ表面に結合させ得る17。シリカ壁との他のカップリング剤には、Si-O-C結合を形成するアルコール（塩化チオニル試薬で処理後の）がある（Snyder, L. R. & Kirkland, J. J., Introduction to Modern Liquid Chromatography, John Wiley & Sons, Inc., 1979, Chapter 7, p.272-3）。また、もう１つのアミンタイプのカップリング剤は、Si-N結合を生成する（塩化チオニル試薬で処理後）[Snyder、前出]。類似の結合は、シランとシリカ以外のヒドロキシル含有固形支持体表面との間で形成される（例えば、Ti-O-Si）（Matyska et al., Poster #P-0561, 20th International Symposium of High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, June 1996, San Francisco, CA）。
本発明のプレフォームドポリマーは、そのポリマー主鎖中の離脱基を水素引き抜き条件下に引き抜くことによって少なくとも部分的に生成したフリーラジカル部位に結合する。このプレフォームドポリマーにおけるのと同じ原理は、カップリング剤における適切な離脱基の選択にも当てはまる。プレフォームドポリマーは、総体的に飽和の炭素主鎖から形成されており、この主鎖は、カップリング剤と共有結合する前に予備誘導させて不飽和を形成させていない。しかしながら、プレフォームドポリマーは、ベンゼン環を含む芳香族基のような炭素側鎖または側鎖成分において、例えば、ポリスチレンにおけるように不飽和を含み得る。炭素主鎖は、典型的には、その鎖中に50〜10,000個の炭素を含む。炭素主鎖は、水素引き抜き条件下において引き抜かれてカップリング剤（すでに支持体表面に共有結合している）と共有結合を形成する離脱基を有する限り、任意の適当な長さを有して所望の性質を提供し得る。
毛管内壁のような平滑または規則性表面においては、カップリング剤は、実質的に均一な層として支持体表面に結合する。即ち、カップリング剤は、毛管内壁のような均一に利用できる表面上の反応部位と相互作用することによって支持体表面を実質的に被覆する。支持体表面が有孔質（macroporous）表面の孔のように不規則な場合、コーティングの均一性においては相応する不規則性が存在するであろう。
プレフォームドポリマーの典型的な重合炭素鎖は、置換されてなく、水素引き抜き条件下で引き抜かれてフリーラジカル部位を生成し得る炭素鎖に沿う水素基のみを含む。また、炭素鎖は、異なる目的に貢献し得る種々の基または成分によって置換されていてもよい。例えば、その置換基は、引き抜かれてカップリング剤との結合用または架橋用のフリーラジカル結合部位を生成する離脱基（例えば、ハロゲン）を含み得る。他の置換離脱基は、典型的には炭素鎖末端のメルカプト“SH”基におけるようなイオウに結合した水素を含む。また、置換基は、流体中の各成分の分離における支持体表面の性質を改変させる機能に貢献する非離脱基も含み得る。例えば、第４級窒素原子は、結合後の支持体表面にイオン交換選択性を付与する。
適当な離脱基及び諸特性を改変する能力を有するプレフォームドポリマーの適切な例としては、置換または非置換のポリアルキレン類、ポリエステル類、ポリアミン類、ポリアミド類、ポリエーテル類、ポリスルホネート類、ポリオキサイド類、ポリアルキレングリコール類、ポリスチレン系ポリマー類、ポリアセタール類、ポリクロライド類、ポリサッカライド類、ポリカーボネート類、モノエチレン系不飽和モノマーのポリマー類、ポリビニリデンモノマーのポリマー類、並びにこれらポリマーの混合物またはコポリマー類がある。好ましい適切な特定のプレフォームドポリマーには、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、アクリルアミドメチルプロピルスルホン酸、ポリアクリル酸及びメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドがある。
プレフォームド有機ポリマーの他の特性は、これらポリマーが溶媒に十分に可溶性であって、固形支持体を溶解することなく、固形支持体表面を均一にコーティングすることである。適切な溶媒には、水；メタノール、エタノールのようなアルコール類；グリセリン、エチレングリコールのようなポリオール類；ジアセトンアルコールのようなケトンアルコール類；蟻酸、酢酸のような酸類；グリコールエーテルのようなエーテルアルコール類、γ-ブチロラクトンのようなラクトン類；乳酸エチル、酢酸エチルのようなエステル類；メチルシクロヘキサノン、アセトンのようなケトン類；二塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素のような塩素化炭化水素類；2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドンのようなラクタム類；ブチルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、モルフォリンのようなアミン類；ニトロメタンのようなニトロパラフィン類；単独または他の溶媒と組合せたベンゼン、トルエン、ヘキサンのような炭化水素類；ジオキサン、テトラヒドロフランのようなエーテル類；ジクロロモノフルオロメタンのようなクロロフルオロアルカン類；硫酸アルミニウムカリウム、塩化アンモニウム、塩化第２鉄、塩化ナトリウム、塩化カリウムのような無機塩溶液等がある。
本発明のコーティングの分離特性は、広範囲の用途において使用できる。例えば、コーティングによりEO流を改変し得る毛管電気泳動において使用できる。本発明のコーティングは、所望する効果にもよるが、アニオン性、カチオン性または中性であり得る。本発明のコーティングは、固形支持体表面を実質的に被覆する。本発明のコーティングは、プレフォームドポリマー間及びカップリング剤と架橋３次元マトリックスの形で結合する。この架橋コーティングは高度に安定である。本発明のコーティングは、支持体表面でのその高レベルの架橋により広pH範囲（例えば、２〜10）に亘って安定である。ポリマー鎖上及びカップリング剤（例えば、シラン）上の置換の度合が、溶媒のタイプ及び開始剤系22と一緒になって、架橋及び結合の度合を決定する。
形成方法に戻ると、カップリング剤を、前述したような支持体表面に先ず共有結合させる。その後、プレフォームドポリマーを、該ポリマーが可溶性である適当な溶媒に溶解させる。しかしながら、固形支持体表面は、固形形状のまま、即ち、その形状の一体性（例えば、毛管内壁または粒子形で）を保持している。支持体表面とプレフォームドポリマーの相対的溶解特性は、周知のことである。
適切なフリーラジカル触媒には、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、ヒドラジン及びA20系触媒がある。中性ポリマーコーティングの架橋は、PVP23,24、ポリスチレンまたはポリ酢酸ビニル25のような架橋用ポリマーにより、上記のフリーラジカル触媒で高温下に処理することによって行う。これらフリーラジカル触媒による架橋の一般的メカニズムは、SO4 -またはOH-ラジカルによるポリマー鎖からの水素原子の引き抜きを含む26。
プレフォームドポリマーの分子量は、溶解して支持体表面と均一に接触し得る限り、広範囲に亘って変化し得る。典型的な分子量は、5,000から1,000,000以上の高い範囲まで変化し得る。
本発明の１つの特徴は、水素引き抜き条件下で、プレフォームドポリマーがカップリング剤に共有結合し、同時に架橋して支持体表面上に３次元ポリマーネットワークを含むコーティングを形成することである。この架橋特性は、得られた表面コーティングに高度のpH安定性を付与し、分析物と支持体表面の非特異的相互作用を抑制する。架橋はコーティング内で生ずるが、これは、ポリマー類の架橋に関する文献から証明できる。架橋の実験的証明は、線状ポリマーは通常用いる溶媒に溶解するのに対し架橋ポリマーは溶解しないというような溶液相試験により行った。線状ポリマーと比較したこのコーティングの高pH安定性は、架橋の間接的証明である。
本発明による水素引き抜き条件は、ポリマーからの水素引き抜きにおいての周知の条件である。Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley & Sons, New York,（1990）, Vol.4, p.38524,25。これらの条件は、フリーラジカル触媒存在下の十分な保持時間における高温を含む。“高温”とは、室温を超える温度、典型的には最低40℃から150℃ほどの高温までを意味する。この温度は、共有結合カップリング剤及びプレフォームドポリマー中の離脱基の不安定特性、フリーラジカル触媒のタイプ等によって変化し得る。使用する溶媒は、低分子量ラジカルをポリマー鎖に移動させることにより架橋の形成を促進するか、あるいは溶媒ラジカルがマクロラジカルと結合することにより架橋の形成を最小にするかのいずれかである。
好ましい実施態様においては、十分に形成されたポリマーを融合シリカ毛管の表面上にコーティングする。ポリマーの追加的な誘導化は、カップリング前に必要でない。コーティングは、架橋過程において生成したポリマーマクロラジカルにより得られる。ポリマーは、同じラジカルメカニズムにより、シラン処理毛管の表面に結合する。ポリマー鎖間の架橋とシランへのカップリングは、同時に生ずる。最低でも、架橋は、プレフォームドポリマー主鎖上に生成された結合部位を介して生ずる。しかしながら、さらなる架橋がプレフォームドポリマー側鎖上で予め処理された結合部位を介しても生ずる。得られたコーティングは、毛管表面上で高度に架橋された安定な層である。このコーティングのpH安定性は、毛管表面上の高レベルの架橋により、現存するコーティングよりも改善されている。シラン上またはポリマー上で水素以外の特別な離脱基を必要としないで、カップリング過程は起っている。しかしながら、ポリマーとシラン上の置換の度合が、溶媒及び開始剤系22と共に、架橋及びカップリングの度合を決定する。
本発明によれば、PVP23,24、ポリスチレン及びポリ酢酸ビニル25のようなポリマーの架橋は、ポリマーを過硫酸アンモニウム、過酸化水素及びヒドラジンのようなフリーラジカル開始剤により処理することによって得ることができる。架橋の一般的メカニズムは、SO4 -またはOH-ラジカルによるポリマー鎖からの水素原子の引き抜きを含む26。その時形成されたマクロラジカルは結合して架橋を形成する。競合する反応には、ポリマー鎖の解離があり、ある場合には、若干のラジカル末端及びビニル末端ポリマー鎖を生成させる。
有機高分子固形支持体の実施態様
適切な有機高分子固形支持体の使用において、本発明のコーティングは、カップリング剤なしで形成し得る。本発明の高分子固形支持体は、架橋も含むポリマーの主鎖中または側鎖中に離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する。前記プレフォームドポリマーにおける“炭素鎖”、“飽和”または“不飽和”、及び“離脱基”についての説明は、この有機高分子固形支持体においても当てはまる。この場合、高分子支持体材料は、別途のカップリング剤を必要としないで水素引き抜き条件下でプレフォームドポリマーに直接共有結合する所定の官能基を有する。その点、そのような官能基を有する炭素鎖は、１種以上のモノマーを重合してホモポリマーまたはコポリマーを調製した後で存在させ得る。例えば、適切なコポリマーは、液体クロマトグラフィー用のパッキング床における樹脂粒子として用いる周知のスチレン-ジビニルベンゼンコポリマーである。この場合、このコポリマーは、ジビニルベンゼンからの残留不飽和結合を含む。
適当なホモポリマーには、ポリビニリデンモノマーのホモポリマーがある。適切なコポリマーには、ポリビニリデンモノマーとモノビニリデンモノマーのコポリマーがある。
コポリマー以外に、適切な高分子支持体粒子には、その高分子支持体がプレフォームドポリマーとの反応時に所定の官能基を有する限りのグラフト側鎖を有するポリマー、ブロックコポリマーまたは任意の他の誘導化ポリマーがある。このタイプの適切な基体には、表面ヒドロキシル基含有基体、例えば、プレフォームドポリマーとの反応のために塩基でエステル化したジビニルベンゼン、スチレン及びビニルベンジルクロライドのコポリマーがある。その点、広い意味で、カップリング剤を用いて、プレフォームドポリマーと共有結合させる前に有機高分子支持体上に強力な反応部位を付与させても良い。有機高分子支持体粒子をプレフォームドポリマーに結合させる適切な２官能性カップリング剤には、無水アクリル酸、アクリロイルクロライド、ビニルベンジルクロライド等がある。このタイプの反応剤は、当業者にとって公知であり、Advanced Organic Chemistry, Reaction, Mechanism & Structure by Jerry March（John Wiley & Sons, Inc. 1992）のような一般の有機化学教本において列挙されている。
カップリング剤結合無機固形支持体に関して前述した同じ水素引き抜き条件が、この有機ポリマー固形支持体においても一般に当てはまる。また、前述したのと同じタイプのプレフォームドポリマーを本実施態様のプレフォームドポリマーとして使用できる。
プレフォームドポリマーは、上記基体表面上に多数の結合を介して得られ、それによって得られたコーティングのpH安定性は向上する。上記のカップリング方法においては、反応条件の厳しいコントロールは、ポリマーがすでに調製されているので必要でない。一方の現場重合コーティングは、ポリマーを表面上で調製させなければならないので、酸素量及び温度のような可変要因27の厳しいコントロールを必要とする。
本発明を具体的に説明するために、以下の実施例を提示する。
実施例１
ポリビニルピロリドン（PVP）ポリマーにカップリングさせた3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン：
毛管の準備：毛管（シリカ製）の内壁を、先ず１モルのNaOHで少なくとも10分間、10psi（0.703kg/cm2）の加圧下に洗浄し、次いで脱イオン水で洗浄した。次いで、この毛管を水中1％（w/v）の酢酸で洗浄した。
シラン化： 1％の酢酸中の1％ 3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン溶液を調製し、上記の毛管をこの溶液で10psi（0.703kg/cm2）の加圧下に洗浄した。この毛管をシラン溶液中で少なくとも24時間保存し、次いで脱イオン水と置換えた。
ポリマー溶液の調製： 水中4％PVP（MW：360,000）を調製した。5μlのTEMEDと50μlの10％過硫酸アンモニウム（w/v）を10mlの上記ポリマー溶液に添加した。次いで、上記溶液をシラン処理毛管中に10psi（0.703kg/cm2）の圧力を加えて圧入させた。
ポリマー結合工程： 上記ポリマー溶液を満たした毛管を、密閉末端を有するオーブン内に入れ、80℃で18時間焼成した。毛管を脱イオン水で洗浄して試験に備えた。
実施例２
アリルシランをポリビニルピロリドン（PVP）プレフォームドポリマーにカップリングさせる：
シランがアリルトリメトキシシランである以外は、すべての工程が実施例１と同じであった。
実施例３
クロロジメチルオクチルシランをPVPポリマーにカップリングさせる：
このシランをエタノール中2％溶液として調製した以外は、すべての工程が実施例１と同じであった。
実施例４
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをポリアクリルアミドプレフォームドポリマーにカップリングさせる：
用いたポリマーがポリアクリルアミドであり、水中2％溶液として調製した以外は、すべての工程が実施例１と同じであった。
実施例５
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをアニオン性ポリアクリルアミドポリマーにカップリングさせる：
使用したポリマーが2％アニオン性ポリアクリルアミドである以外は、実施例４と同様な条件を用いた。
実施例６
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをプレフォームドカチオン性ポリマーにカップリングさせる：
ポリマーが2％（w/v）のアクリルアミドと1.8％（w/v）のメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライドのコポリマーである以外は、すべての条件が実施例１と同じであった。
実施例７
3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを、異なるフリーラジカル開始剤を用いてPVPポリマーにカップリングさせる：
4,4'-アゾビス-（4-シアノペンタン酸）を過硫酸アンモニウムとTEMEDの代りに用いた以外は、すべての条件は実施例１と同じであった。メタノール中4,4'-アゾビス-（4-シアノペンタン酸）の10％溶液（w/v）61.5μlを10mlの4％PVPポリマー溶液に加えた。
実施例８
パッキングとしての用途に適するシリカ粒子に結合させたアニオン性ポリマー：
Ａ．シリカの予備処理： 150Åの孔径を有する15μmシリカ粒子（等級215hp4X 1930）をDavisil社から入手した。31.15gの脱イオン水を4.77gの上記シリカ材料に加え、均一に分散させた。2.23gの濃硝酸を加え、混合物を52℃で18時間オーブン内で加熱した。シリカ材料を加熱処理から取出し、脱イオン水で、そのpHが中性と測定されるまで洗浄した。水を除去した後、シリカ材料を脱イオン水に再分散させて総重量54.14gとし、その後、0.65gの酢酸と0.5gのメタクリロキシプロピルトリメトキシシラン反応剤を添加した。シリカ材料を均一に再分散させ、52℃で18時間オーブン内で過熱した。
Ｂ．ポリマーの予備調製： 0.98gの2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸（AMPS）（Monomer Polymer & DAJAC Laboratories社、PA, USA）と0.98gのアクリルアミド（BDH Laboratories社、Poole, England）を、16.6gの脱イオン水に溶解させて脱気した。0.024gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を、上記モノマー混合物に添加し、混合物を52℃で18時間オーブン内に置いた。得られたポリマーは、AMPSとアクリルアミドのコポリマーであった。このポリマーを秤量し、次いで適当な溶媒で沈降させた。沈降させたポリマーを再溶解させ、脱イオン水中の元の重量に再構築した。
Ｃ．シリカ粒子への結合： 工程Ａからの予備処理シリカスラリー18gを脱イオン水、アセトン、次いで脱イオン水で洗浄した。このシリカ材料の最終重量を脱イオン水で10gに調整し、１gの工程Ｂからのポリマーを加え、0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加した。材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた共有結合材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いで100mMの酢酸で洗浄した。このシリカ結合ポリマーカラムは、無機カチオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適している。このシリカ結合高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機カチオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例９
アニオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適する高分子粒子に結合させる：
Ａ．2.4gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を４gのテトラヒドロフランに溶解させ、得られたスラリーに５gの水を加えた。実施例９の工程Ｂにおけるようにして調製したポリマー溶液１gをこのスラリーに加えた。0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加し、材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いで100mMの酢酸で洗浄した。この高分子カラムは、無機カチオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適している。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機カチオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例10
パッキングとしての用途に適するシリカ粒子に結合させたカチオン性ポリマー：
Ａ．ポリマーの予備調製： 0.98gのメタクリルアミドプロピルトリメチル-アンモニウムクロライドと0.98gのアクリルアミド（BDH Laboratories社、Poole, England）を、16.6gの脱イオン水に溶解させて脱気した。0.024gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を、上記モノマー混合物に添加し、混合物を52℃で18時間オーブン内に置いた。得られたポリマーは、メタクリルアミドプロピルトリメチル-アンモニウムクロライドとアクリルアミドのコポリマーであった。このポリマーを秤量し、次いで適当な溶媒で沈降させた。沈降させたポリマーを再溶解させ、脱イオン水中の元の重量に再構築した。
シリカ粒子への結合： 実施例８の工程Ａからの予備処理シリカ18gを脱イオン水、アセトン、次いで脱イオン水で洗浄した。このシリカ材料の最終重量を脱イオン水で10gに調整した。１gの実施例10の工程Ａからのポリマーを上記水中シリカ材料に加え、次いで、0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加した。材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られたポリマー結合材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いでpH6.0の100mMクエン酸塩緩衝液で洗浄した。このシリカ結合ポリマーカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適している。このポリマー結合シリカ材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適している。
実施例11
カチオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適する高分子粒子に結合させる：
2.4gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を４gのテトラヒドロフランに溶解させ、得られたスラリーに５gの水を加えた。実施例10の工程Ａにおけるようにして調製したポリマー溶液１gをこのスラリーに加えた。0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加し、材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水とpH11の100mMの炭酸ナトリウムで洗浄した。このカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適した高分子カラムである。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適している。
実施例12
アニオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適するシリカ粒子に結合させる：
Ａ．ポリビニルアルコール25K（Polyscience Laboratories社からの98％加水分解物）の10％溶液を水中で調製した。
Ｂ．実施例９の工程Ａで示したような予備処理シリカ18gを調製し、脱イオン水、アセトン、次いで脱イオン水で洗浄した。このシリカ材料の最終重量を脱イオン水で10gに調整した。１gの工程Ａからのポリマーを上記水中シリカ材料に加え、次いで、0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加した。材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られたポリマー結合材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水洗し次いで100mM酢酸で洗浄した。このカラムは、正常相クロマトグラフィー分離用及びサイズ除外（size exclusion）用途において適している。このポリマー結合シリカ材料は、毛管にパッキングしたときには、電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例13
パッキングとしての用途に適するポリマー粒子に結合させたノニオン性ポリマー：
Ａ．2.4gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を４gのテトラヒドロフランに溶解させ、得られたスラリーに５gの水を加えた。実施例12の工程Ａにおけるようにして調製したポリマー１gをこのスラリーに加えた。0.02gのVA 086 Azo開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加し、材料全体を均質に分散させ、次いで、80℃で18時間オーブン内に入れた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングするまえに、標準の方法及び装置を用いて6000psi（821.8kg/m2）で10分間水と100mMの酢酸で洗浄した。このカラムは、サイズ除外分離に適した高分子カラムである。この高分子材料は、電気クロマトグラフィー分離に適している。
実施例14
カチオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適するポリマー粒子に結合させる：
Ａ．ポリマーの予備調製： 4.16gの2-メタクリロキシトリメチル-アンモニウムクロライド（Polyscience Laboratories社からのH2O中70％）に、3.92gのメタノールを加え、0.03gのVA 044アゾ開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加する前に脱気した。この混合物を52℃で18時間オーブン内に置き、上記のモノマーからのポリマーを調製した。
Ｂ．高分子粒子への結合： 工程Ａにおけるようにして調製したポリマー0.4gを5.1gの水に加えた。この混合物を0.02gのアゾビスシアノバレリアン酸開始剤（Fluka Chemicals社）を添加することによって重合開始した。2.3gの酢酸をこの混合物に加え、次いで2.31gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（基質は、米国特許第4,224,415号に記載されている55％ジビニルベンゼンで架橋したエチルビニルベンゼン樹脂調製物である）を加え分散させた。得られたスラリーに、4.7gの水酸化アンモニウムを加え、均質に分散させ、次いで52℃で８時間オーブン内に置いた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングする前に、50mlの脱イオン水、200mlのアセトン、次いで50mlの1Xの炭酸塩／重炭酸塩溶液（1.8mMの炭酸ナトリウム+1.7mMの炭酸水素ナトリウム）で10分間6000psi（821.8kg/m2）で洗浄した。このカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適する高分子カラムである。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適する。
実施例15
カチオン性ポリマーを、パッキングとしての用途に適する高分子粒子に結合させる：
Ａ．ポリマーの予備調製： 2.12gの2-メタクリロキシエチルトリメチル-アンモニウムクロライド（Polysciences Laboratories社からのH2O中70％）に、1.7gのビニルベンゼンクロライド（Dow Chemical社）を加え、この混合物に5.67gのメタノールを加え、0.02gのVA 044アゾ開始剤（Wako Pure Chemical Industries Ltd., Japan）を添加する前に脱気した。この混合物を52℃で18時間オーブン内に置き、上記のモノマーからのポリマーを調製した。
Ｂ．高分子粒子への結合： 工程Ａにおけるようにして調製したポリマー0.45gを5.3gの水に加えた。この混合物を0.02gのアゾビスシアノバレリアン酸開始剤（Fluka Chemicals社）を添加することによって重合開始した。2.37gの酢酸をこの混合物に加え、次いで23gの乾燥55％架橋有孔質樹脂（米国特許第4,224,415号に記載されている樹脂調製物）を加え分散させた。得られたスラリーに、4.9gの水酸化アンモニウムを加え、均質に分散させ、次いで52℃で８時間オーブン内に置いた。得られた高分子材料を、分析用カラムにパッキングする前に、50mlの脱イオン水、200mlのアセトン、次いで50mlの１Xの炭酸塩／重炭酸塩溶液（1.8mMの炭酸ナトリウム+1.7mMの炭酸水素ナトリウム）で10分間6000psi（821.8kg/m2）で洗浄し、10X炭酸塩／重炭酸塩（18mMの炭酸ナトリウム+17mMの炭酸水素ナトリウム）に分散させた。このカラムは、無機アニオン及び他のマクロ分子のクロマトグラフィー分離に適する高分子カラムである。この高分子材料は、毛管にパッキングしたときには、無機アニオン及び他のマクロ分子の電気クロマトグラフィー分離にも適する。
実施例16
上述の結合方法を用いた数種のポリマーコーティング毛管及び50mMの酢酸ナトリウム緩衝液（pH4.5）中での塩基性タンパク質の分離を図１に示す。図１は、種々のポリマーコーティング毛管を用いた塩基性タンパク質の分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：50mM酢酸ナトリウム、pH4.5。条件：20kV（400V/cm）。重力注入：50mm×10s。検出：UV、210nm。サンプル濃度：100μg/ml。ピーク同定：（1）リゾチーム（鶏卵白味）、（2）シトクロムc（ウシ心臓）、（3）リボヌクレアーゼA（ウシすい臓）、（4）ミオグロビン（ウマ骨格筋）、（5）α-キモトリプシノーゲンA（ウシすい臓）。
各塩基性タンパク質は、すべての毛管においておよそ同じ泳動時間を示している。毛管-毛管泳動時間変動は、3.12％であり、毛管間でEO流の小変動を示している。（a）METシラン上の4％PVP、（b）オクチルシラン上の4％PVP及び（c）METシラン上の4％PVPで処理した毛管における効率は、同じようであった（およそ500,000プレート／50cm）。本発明者等は、Zhao等16及びStrege&Lagu9の観察とは逆に、上記ポリマーコーティングにおいてポリマーと水素の結合相互作用に基づくバンド拡大効果または効率低下のないことを観察した。かなり低い効率が、アリルシラン上PVPコーティング毛管（160,000プレート／50cm）及びMETシラン上のPEO（300,000プレート／50cm）においては生じていた。アリルシランの疎水性は、PVP-アリルシランコーティング毛管の効率の低下に恐らく貢献していない。何故ならば、それより高い効率がPVP-オクチルシランコーティング毛管上のもっと疎水性であるオクチルシランにおいて見られるからである。上記のコーティング毛管はすべて低EO流を生じているけれども、すべてのシラノールが本発明のコーティング方法によって修飾されてはいない。従って、そのコーティングの性能は、残留シラノールから分析物を遮蔽する度合に恐らく関連している。下塗りシラン層に結合させた高分子層による被覆度合と相候った、下塗りシラン層による表面シラノールの修飾の度合が、遮蔽度合を決定している。これらの結果は、シランとポリマーの両方がコーティング性能に影響していることを示唆している。
実施例17
MET-PVPコーティングの安定性を、塩基性タンパク質試験混合物の500回繰返しで分析物を操作することによって試験した。泳動時間のRSDは、2％以内であった（n=500）。リゾチームにおいての補正泳動時間（図２にプロット）は、0.42％のRSDを示した（n=500）。図２は、MET-PVP（360K）コーティング毛管を用いた再現性試験である。他の条件は、すべて図１におけるのと同じである。
実施例18
コーティングを、塩基性タンパク質との相互作用について種々の濃度条件でさらに試験した。応答対濃度のプロットは良好な直線性を示し、0.995よりも高い相関係数（r2）がすべての試験タンパク質において得られた。この毛管は、300μg/mlの濃度で250,000プレート以上、１mg/mlの濃度で100,000プレート以上を生じたさせた。5μ/ml〜1000mg/mlの試験した範囲内での泳動時間のRSDは、1.6％であり、この毛管の長時間性能に一致していた。本試験条件下での塩基性タンパク質に対しての濃度検出限界は、5μg/mlであった。応答対濃度曲線の直線性、高濃度条件下での高効率、低検出限界点及び高分析物濃度での最小の泳動時間変動により、本発明者等は、各分析物は本発明のコーティング表面と最小限しか相互作用していないと結論付けた。
上記MET-PVP毛管は、種々の緩衝及びpH条件下で安定のままであった。このコーティング毛管中のEO移動度は、10mMのホウ酸塩緩衝液を用いたpH10で2 x 10-5cm2/V.s以上であり、48時間以上試験した。同じ条件下で試験した融合シリカ毛管は、62.5 x 10-5cm2/V.sのEO移動度を示した。EO流は、上記ポリマーコーティングにより実質的に低下している。上記ポリマーコーティング毛管中のEO移動度は50mM炭酸ナトリウム緩衝液をpH11で用いての40時間後に、1.5 x 10-5cm2/V.sから5 x 10-5cm2/V.sに上昇していた。極端なpH値においては、シラノールは、若干のコーティング喪失によりゆっくり露出してくる。このことは、Si-O-Si結合の安定性の欠如及び高pHでのシリカの溶解を前提とすれば、異例な知見ではない。pH安定性試験の実施において、本発明等は、電気泳動操作は操作緩衝液との単なる接触よりもむしろ安定性を確立させるのに重要であることを観察した。オクチルシラン-PVP毛管も、pH10で安定のままであり、<2.5 x 10-5cm2/V.sのEO移動度を示した。本発明のコーティングの高安定性は、毛管表面上の高レベルの架橋に基づいている。
実施例19
コーティング性能についてのポリマーサイズと濃度の影響を、数個の毛管を同じ条件下にコーティングし、これら毛管を50mMの酢酸ナトリウム緩衝液、pH４を用いて塩基性タンパク質分離について試験することによって試験した（表１及び図３参照）。図３は、ポリマー分子量と濃度の塩基性タンパク質分離の効率に対しての影響を示す。他のすべての条件は、図１におけるのと同じである。
実施例20
過硫酸塩開始剤系をアゾ系開始剤系に変えることにより、MET-PVP毛管の性能に最小の変化しか生じなかった。アゾ開始剤を用いたMET-PVPコーティング毛管における塩基性タンパク質の分離効率は、〜500,000プレート／毛管であった。過硫酸塩開始剤系を用いた塩基性タンパク質の泳動時間は、RSD1.1％（n=6）からして、アゾ系開始剤系と殆ど同一であり、上記ポリマーのシランへのフリーラジカル系結合メカニズムを確認した。
実施例21
本発明のコーティング方法の再現性を、並列５本の毛管をMET-PVPコーティングでコーティングすることによって試験した。各毛管は、塩基性タンパク質における泳動時間において2.5％未満のRSDを示し、本発明のコーティングプロトコールの再現性を確認した。
実施例22
カチオン性コーティング： 中性ポリマーを結合させることに加えて、上記のカップリング方法は、実施例６において示しているようにカチオン性ポリマー４を毛管表面に結合させるのにも適していることを見出した。カチオン性ポリマーコーティング毛管は、アノードへ向うEO流を有していた。平均効率>200,000プレート/50cmでの酸性タンパク質の分離がカチオン性ポリマーコーティング毛管及びpH７の25mMリン酸塩緩衝液を用いて得られた（図４）。図４は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた酸性タンパク質分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：25mMリン酸ナトリウム、pH７。条件：20kV（400V/cm）。重力注入：50mm×10s。検出：UV、210nm。サンプル濃度：100μg/ml。ピーク同定：（1）α-ラクトアルブミン（牛乳）、（2）カルボニックアンヒドラーゼ（ウシ赤血球）、ミオグロビン（ウマ骨格筋）。酸性タンパク質の急速分離が、アニオン性タンパク質はEO流と泳動していることから、可能であった。
実施例23
上記の毛管は、７種の向きアニオンの標準混合物を分離するのにも有用であった（図５）。図５は、カチオン性ポリマーコーティング毛管を用いた試験アニオンの分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：1N NaOHでpH7.7に調整した1.6mMトリエタノールアミン、2.25mMピロメリット酸。条件：-20kV（400V/cm）。重力注入：100mm×30s。検出：間接UV、250nm。サンプル濃度：1μg／ml。ピーク同定：（1）臭化物、（2）塩化物、（3）硫酸塩、（4）亜硝酸塩、（5）硝酸塩、（6）フッ化物、（7）リン酸塩。
７種のイオンは、ピロメリット酸含有緩衝液を用いて基本的に分離し、効率はフッ化物における30,000プレート/50cmから硝酸塩における140,000プレート/50cmの範囲であった。融合シリカ毛管と間接UV検出法を用いた同じイオン分析は、アノード方向の流れ逆転を得るための特別な予備処理工程を必要とした。
実施例24
結合メカニズム： 下記の溶液相及びCEの実験を行って、ポリマーのシランへの結合メカニズムを理解した。
CE実験： 数本の毛管を、4％ PVPポリマー（MW 360K）を用いて種々の条件（表２）でコーティングした。ポリマー、開始剤及び熱処理の存在下でコーティングしたシラン処理毛管のみが安定であり、水素引き抜きメカニズムを介してのポリマーのMETシランへの共有結合を示唆している。
実施例25
溶液相実験： 各種ポリマー溶液を、添加シランの存在または不存在下に調製し、18時間後にモニターした。結果は、表３に示す。
実施例26
このことを、上記実験で得た各材料をフッ化ナトリウム及びNaOHで処理することによってさらに試験した。結果については、表４を参照されたい）。
実施例27
溶液相実験を行い、ジクロロメタン溶媒中で自家合成トリメチルデシルシラン試剤と開始剤の存在下にPVPを熱処理することによってPVPのオクチルシランへの結合を評価した。高架橋ゲル様物質が、18時間の熱処理工程の後、フラスコ底部に生成した。開始剤添加のPVPポリマー、及び開始剤添加なしのトリメチルデシルシラン存在下のPVPは、同じ条件下でゲル様物質を生成しなかった。トリメチルデシルシランは、化学結合反応用の反応性官能基を有していない。本実験は、PVPとトリメチルデシルシラン間の水素引き抜きメカニズムによる共有架橋の形成を示唆している。
実施例28
ミルクタンパク質の分析： ミルクタンパク質（酸性タンパク質）の分離が、上記MET-PVP毛管内で発生する低EO流により可能となった。ミルクタンパク質の公表されたCE分析法は、ポリマー添加剤による低緩衝pH条件での操作を含む34。本コーティングの高pH安定性に基づき、本発明者等は、上記の分離をpH8.4で何もポリマー添加剤を加えることなしで試みた。ビタミンＤミルクを8000RPMで４分間遠心処理し、Jong等34のサンプル調製手順に従い、還元緩衝液中でインキュベートした。カゼインからの乳漿タンパク質の優れた分離が、図６で示すように達成された。図６は、MET-PVPコーティング毛管を用いた2％ビタミンＤミルクからのタンパク質分離を示す。毛管：全長50cm；検出器に対して45cm；50μm i.d。緩衝液：100mMリン酸ナトリウム、6M尿素含有pH8.4。条件：-30kV（600V/cm）。重力注入：150mm×30s。検出：UV、210nm。ピーク同定：（1）α-ラクトアルブミン、（2）β-ラクトグロブリンＡ及びＢ、（3）α-カゼイン、（4）κ-カゼイン、（5/6）β-カゼイン。
個々のタンパク質は、標準サンプルを試験することによって同定した。これらの分離は、Jong等34の知見に良好に一致していた。この毛管で種々のミルクサンプルを用いて50回以上の操作を行い、毛管は分離効率の低下なしに確実に作動した。
実施例29
ヘモグロビン変異体の分析： ヘモグロビンの普通の変異体４種の基本分離を、>650,000プレート/65-cmを有するMET-PVPコーティング毛管を用いて達成した。２つの普通に産生するヘモグロビンは、成人ヘモグロビン（HbA）と胎児ヘモグロビン（HbF）である。鎌状赤血球ヘモグロビン（HbS）は、異常ヘモグロビンの１つであり、そのβ鎖の位置６でバリンによるグルタミン酸の単一置換わりが生じている。β-タラセミアHbCにおいては、その個々人がβ鎖の位置６においてグルタミン酸に置換わったリシンを有している。これらサンプルの50回以上の操作を、何らの分離効率または性能の低下なしで行った。同定しなかった先行成分が、これらヒトHbサンプルすべてにおいて存在していた。これらの分離は、文献35に示された分離をはるかに凌いでいた。
本発明の好ましい態様として、次のものが挙げられる。
１．コーティングにより接触する流体流中の各成分を分離する上記支持体表面の性質を改変する、表面にコーティングを有する固形支持体であって、上記コーティングが、
（a）官能基を含み、上記支持体表面に層として共有結合しているカップリング剤、及び
（b）総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーであって、溶液状態であり且つ上記カップリング剤層と接触している間に離脱基が上記主鎖から引き抜かれて、上記カップリング剤に共有結合する結合部位を上記プレフォームドポリマー上に生成させ且つ上記プレフォームドポリマーを架橋させて、上記固形支持体上に3次元架橋ポリマーネットワークを含むコーティングを形成するプレフォームドポリマー
を含む上記固形支持体。
２．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記1記載のコーティング固形支持体。
３．固形支持体表面がシリカを含み、カップリング剤がシランである上記1記載の固形支持体。
４．シランが、上記支持体表面にSi-O-Si結合を介して結合している上記3記載の固形支持体。
５．固形支持体がヒドロキシル基を含む上記1記載の方法。
６．プレフォームドポリマーの上記離脱基が水素を含む上記1記載の方法。
７．プレフォームドポリマーの上記離脱基がハロゲンを含む上記1記載の方法。
８．カップリング剤が、固形支持体表面にSi-C、Si-O-CまたはSi-Nからなる群から選ばれる結合により結合している上記1記載の固形支持体。
９．固形支持体表面が流体導管の内壁を含む上記1記載の固形支持体。
10．流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記9記載の固形支持体。
11．固形支持体が流れ通過性の粒子床のパッキングを含む上記1記載の固形支持体。
12．固形支持体表面がシリカ、石英、ガラス、アルミナ、チタニア、トリア、ジルコニア及びベリリアからなる群から選ばれる材料から形成される上記1記載の固形支持体。
13．カップリング剤が離脱基を含む炭素鎖を含む上記1記載の固形支持体。
14．上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が、上記カップリング剤炭素鎖からの離脱基の引き抜きによる上記13記載の固形支持体。
15．カップリング剤層が少なくとも1個の不飽和炭素−炭素結合を含む炭素鎖主鎖を含み、上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が上記炭素−炭素結合とプレフォームドポリマー間のフリーラジカル付加反応による上記1記載の固形支持体表面。
16．流体流中の各成分を分離するための支持体表面の性質を改変する固形支持体表面のコーティング方法であって、
（a）官能基を含み、水素抽出条件下でフリーラジカルを生成し得るカップリング剤を上記支持体表面に層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記共有結合カップリング剤と、離脱基を含む総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーの溶液とを接触させ、上記支持体表面が上記溶液の溶媒に実質的に不溶性であり、上記プレフォームドポリマー炭素鎖主鎖から離脱基を除去して上記カップリング剤官能基に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記のようにして生成させたフリーラジカル炭素結合部位を介して架橋させて、上記固形支持体上に3次元架橋ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む上記コーティング方法。
17．プレフォームドポリマーの離脱基がハロゲンを含む上記16記載の方法。
18．プレフォームドポリマーの離脱基が水素を含む上記16記載の方法。
19．カップリング剤が離脱基を有する炭素鎖を含む上記16記載の方法。
20．上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が、上記カップリング剤炭素鎖からの離脱基引き抜きによる上記19記載の方法。
21．上記カップリング剤層が少なくとも1個の不飽和炭素−炭素結合を含む炭素鎖主鎖を含み、上記カップリング剤−プレフォームドポリマー共有結合の少なくとも1部が上記不飽和炭素−炭素結合とプレフォームドポリマー間のフリーラジカル付加反応による上記16記載の方法。
22．支持体表面がシリカを含み、カップリング剤が支持体表面にSi-O-Si結合により結合する上記16記載の方法。
23．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記16記載の方法。
24．支持体表面がシリカを含み、カップリング剤がシランを含む上記16記載の方法。
25．カップリング剤が、固形支持体表面にSi-C、Si-O-CまたはSi-Nからなる群から選ばれる結合により結合している上記16記載の方法。
26．工程（a）において未結合のカップリング剤を工程（b）の前に固形支持体表面から除去する上記16記載の方法。
27．カップリング剤が炭素鎖を含み、離脱基がこの炭素鎖から引き抜かれる水素を含み、カップリング剤とプレフォームドポリマーとの共有結合が、上記カップリング剤上の水素を引き抜いた部位とプレフォームドポリマー間にある上記16記載の方法。
28．固形支持体表面が流体導管の内壁を含む上記16記載の方法。
29．流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記28記載の方法。
30．固形支持体が流れ通過性の粒子床のパッキングを含む上記16記載の方法。
31．固形支持体表面がシリカ、石英、ガラス、アルミナ、チタニア、トリア、ジルコニア及びベリリアからなる群から選ばれる材料から形成される上記16記載の方法。
32．上記16記載の方法によって形成されるコーティング固形支持体表面。
33．流体流中の各成分を導管内で分離する方法であって、その導管内壁をコーティングして分離中の各成分の分離特性を改変させる上記分離方法において、
上記コーティングを、
（a）カップリング剤を上記内壁の露出表面上に均一層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、共有結合カップリング剤層と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素主鎖を有するプレフォームドポリマーとを接触させ、上記離脱基の少なくともいくつかを除去させて、上記内壁上に、上記カップリング剤層に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記内壁上に3次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む方法によって形成させる
上記分離方法。
34．上記の分離を毛管電気泳動により行い、上記導管が毛管である上記33記載の方法。
35．離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する高分子固形支持体であって、この固形支持体の表面をコーティングして、接触する流体中の各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーを含み、溶液状態であり上記支持体表面と接触している間に上記炭素主鎖から離脱基が引き抜かれて上記プレフォームドポリマー上にフリーラジカル結合部位を生成して上記支持体表面上に生成されるフリーラジカル結合部位に共有結合しており、且つ上記プレフォームドポリマーを架橋して上記支持体表面上に3次元架橋ポリマーネットワークを含むコーティングを形成することを特徴とする上記固形支持体。
36．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記35記載のコーティング固形支持体。
37．固形支持体表面が流体導管を含む上記35記載のコーティング固形支持体。
38．上記流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記37記載のコーティング固形支持体。
39．流れ通過性粒子床を含む上記35記載のコーティング固形支持体。
40．固形支持体表面が、ポリビニリデンモノマーを重合させることによって調製されるポリマーまたはポリビニリデンモノマーとモノビニリデンモノマーとのコポリマーから形成される上記35記載のコーティング固形支持体。
41．固形支持体の炭素鎖が不飽和炭素−炭素結合を含む上記35記載のコーティング固形支持体。
42．離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する表面で高分子固形支持体表面をコーティングする方法であって、このコーティングにより流体流中の各成分を分離するために支持体表面の性質を改変し、上記方法が、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記支持体表面と、総体的に飽和の炭素鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させ、上記プレフォームドポリマーの炭素主鎖から水素を引き抜き、上記支持体表面の炭素主鎖に共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて、上記支持体表面上に3次元ポリマーネットワークを形成させることを含む上記コーティング方法。
43．上記共有結合の少なくとも1部が支持体表面の炭素鎖を介しその炭素鎖からの水素引き抜きによる上記42記載の方法。
44．プレフォームドポリマーが不飽和炭素−炭素結合を含むモノマーを予備重合させることによって調製される上記42記載の方法。
45．プレフォームドポリマーがPVP、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイド及びポリビニルアルコールからなる群から選ばれる上記42記載の方法。
46．上記の分離を毛管電気泳動により行い、上記導管が毛管である上記42記載の方法。
47．上記支持体表面の炭素鎖から水素を引き抜き、上記プレフォームドポリマーとの結合が水素引き抜き部位を介する上記42記載の方法。
48．固形支持体表面が流体導管の内壁を含む上記42記載の方法。
49．流体導管が毛管電気泳動に適する毛管を含む上記42記載の方法。
50．固形支持体が流れ通過性の粒子床のパッキングを含む上記42記載の方法。
51．導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、その導管内壁が炭素鎖を含む高分子材料により形成されており、該内壁をコーティングして分離中に各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記導管内壁と、総体的に飽和の炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて上記プレフォームドポリマーの炭素主鎖から水素を引き抜いて高分子材料の炭素鎖と共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて上記内壁上に3次元ポリマーネットワークを形成させる方法によって形成されることを特徴とする上記分離方法。
52．上記の分離を毛管電気泳動により行い、上記導管が毛管である上記50記載の方法。
53．流体流中の各成分を、上記1記載のコーティング固形支持体から形成されるパッキングを充填した導管において分離する方法。
54．上記分離を液体クロマトグラフィーにより行う上記53記載の方法。
55．分離中に各成分の分離特性を改変する、コーティングされた粒子の形態のパッキングを含む導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、上記コーティングが、
（a）カップリング剤を上記粒子の露出表面に均一層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下の高温の水素引き抜き条件下で、上記共有結合させたカップリング剤層と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素鎖主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて、上記離脱基の少なくともいくつかを引き抜かせて上記粒子上のカップリング剤層と共有結合するフリーラジカル結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記粒子上に3次元ポリマーネットワークを形成させることを含む方法によって形成させることを特徴とする上記分離方法。
56．炭素鎖を含む高分子材料から形成された粒子の形態のパッキングを含む導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、
上記粒子をコーティングして分離中に各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが、フリーラジカル触媒の存在下、高温の水素引き抜き条件下で、上記流体導管の内壁と、総体的に飽和の炭素鎖主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて上記プレフォームドポリマーの炭素鎖主鎖から水素を引き抜いて上記高分子材料の炭素鎖と共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記粒子上に3次元ポリマーネットワークを形成させる方法によって形成されることを特徴とする上記分離方法。
Claims (9)
- コーティングにより接触する流体流中の各成分を分離する上記支持体表面の性質を改変する、表面にコーティングを有する固形支持体であって、上記コーティングが、
（a）官能基を含み、上記支持体表面に層として共有結合しているカップリング剤、及び
（b）総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーであって、溶液状態であり且つ上記カップリング剤層と接触している間に離脱基が上記主鎖から引き抜かれて、上記カップリング剤に共有結合する結合部位を上記プレフォームドポリマー上に生成させ且つ上記プレフォームドポリマーを架橋させて、上記固形支持体上に３次元架橋ポリマーネットワークを含むコーティングを形成するプレフォームドポリマーを含む上記固形支持体。 - 流体流中の各成分を分離するための支持体表面の性質を改変する固形支持体表面のコーティング方法であって、
（a）官能基を含み、水素引き抜き条件下でフリーラジカルを生成し得るカップリング剤を上記支持体表面に層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下、４０℃以上の温度の水素引き抜き条件下で、上記共有結合カップリング剤と、離脱基を含む総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーの溶液とを接触させ、上記支持体表面が上記溶液の溶媒に実質的に不溶性であり、上記プレフォームドポリマー炭素鎖主鎖から離脱基を除去して上記カップリング剤官能基に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記のようにして生成させたフリーラジカル炭素結合部位を介して架橋させて、上記固形支持体上に３次元架橋ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む上記コーティング方法。 - 請求項２記載の方法によって形成されるコーティング固形支持体表面。
- 流体流中の各成分を導管内で分離する方法であって、その導管内壁をコーティングして分離中の各成分の分離特性を改変させる上記分離方法において、
上記コーティングを、
（a）カップリング剤を上記内壁の露出表面上に均一層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下、４０℃以上の温度の水素引き抜き条件下で、共有結合カップリング剤層と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素主鎖を有するプレフォームドポリマーとを接触させ、上記離脱基の少なくともいくつかを除去させて、上記内壁上に、上記カップリング剤層に共有結合するフリーラジカル炭素結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記内壁上に３次元ポリマーネットワークコーティングを形成させることを含む方法によって形成させる上記分離方法。 - 離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する高分子固形支持体であって、この固形支持体の表面をコーティングして、接触する流体中の各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが総体的に飽和の置換または非置換炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーを含み、溶液状態であり上記支持体表面と接触している間に上記炭素主鎖から離脱基が引き抜かれて上記プレフォームドポリマー上にフリーラジカル結合部位を生成して上記支持体表面上に生成されるフリーラジカル結合部位に共有結合しており、且つ上記プレフォームドポリマーを架橋して上記支持体表面上に３次元架橋ポリマーネットワークを含むコーティングを形成することを特徴とする上記固形支持体。
- 離脱基を含む飽和または不飽和炭素鎖を有する表面で高分子固形支持体表面をコーティングする方法であって、このコーティングにより流体流中の各成分を分離するために支持体表面の性質を改変し、上記方法が、フリーラジカル触媒の存在下、４０℃以上の温度の水素引き抜き条件下で、上記支持体表面と、総体的に飽和の炭素鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させ、上記プレフォームドポリマーの炭素主鎖から水素を引き抜き、上記支持体表面の炭素鎖主鎖に共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて、上記支持体表面上に３次元ポリマーネットワークを形成させることを含む上記コーティング方法。
- 導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、その導管内壁が炭素鎖を含む高分子材料により形成されており、該内壁をコーティングして分離中に各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが、フリーラジカル触媒の存在下、４０℃以上の温度の水素引き抜き条件下で、上記導管内壁と、総体的に飽和の炭素主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて上記プレフォームドポリマーの炭素主鎖から水素を引き抜いて高分子材料の炭素鎖と共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素を引き抜いた炭素部位を介して架橋させて上記内壁上に３次元ポリマーネットワークを形成させる方法によって形成されることを特徴とする上記分離方法。
- 分離中に各成分の分離特性を改変する、コーティングされた粒子の形態のパッキングを含む導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、上記コーティングが、
（a）カップリング剤を上記粒子の露出表面に均一層として共有結合させ、
（b）しかる後、フリーラジカル触媒の存在下の４０℃以上の温度の水素引き抜き条件下で、上記共有結合させたカップリング剤層と、離脱基を含む総体的に飽和の炭素鎖主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて、上記離脱基の少なくともいくつかを引き抜かせて上記粒子上のカップリング剤層と共有結合するフリーラジカル結合部位を生成させ且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記粒子上に３次元ポリマーネットワークを形成させることを含む方法によって形成させることを特徴とする上記分離方法。 - 炭素鎖を含む高分子材料から形成された粒子の形態のパッキングを含む導管内で流体流中の各成分を分離する方法において、
上記粒子をコーティングして分離中に各成分の分離特性を改変し、そのコーティングが、フリーラジカル触媒の存在下、４０℃以上の温度の水素引き抜き条件下で、上記流体導管の内壁と、総体的に飽和の炭素鎖主鎖を含むプレフォームドポリマーとを接触させて上記プレフォームドポリマーの炭素鎖主鎖から水素を引き抜いて上記高分子材料の炭素鎖と共有結合する水素を引き抜いた炭素部位を生成させ、且つ上記プレフォームドポリマーの少なくともいくつかを上記水素抽出炭素部位を介して架橋させて上記粒子上に３次元ポリマーネットワークを形成させる方法によって形成されることを特徴とする上記分離方法。
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