JP5234727B2 - 温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法、それより得られるクロマトグラフィー担体及びその利用方法 - Google Patents
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1−a)シリカゲルへ開始剤固定化表面を導入するために下記の化合物を使用した。
m,p−クロロメチルトリクロロシラン3.72ml(M.W.:288.1)、トルエン318mlに混合させ、水蒸気を含ませたシリカゲル16.0gを分散させた。室温で18時間反応させた。反応後、ろ過してからトルエン、アセトンで洗浄し、110度で乾燥させた。これにより、シリカゲル表面に原子移動ラジカル重合(ATRP)開始剤を導入した。
1−b)温度応答性正荷電固定化表面の形成のために下記の化合物を使用した。
1−a)で作製した開始剤固定化シリカゲル1.0g
IPAAm 3.89g
DMAPAAm(ジメチルアミノプロピルアクリルアミド) 0.971g
tBAAm(tertブチルアクリルアミド) 0.547g
CuCl 0.847g
CuCl2 0.0115g
Me6TREN(トリス(2−ジメチルアミノエチル)アミン) 20.221g
イソプロパノール 43ml
IPAAm、DMAPAAm、tBAAmを2−プロパノールに溶解させ、30分間、窒素バブリングした。その後、窒素雰囲気下で溶液にCuCl、CuCl2、Me6TRENを加えて、30分間攪拌しCuCl/CuCl2/Me6TRENの触媒を形成させた。この反応溶液をガラス容器中の開始剤導入シリカビーズに反応させ、室温で16時間のATRPをおこなった。反応後、アセトン、EDTA溶液でモノマー、ポリマー、銅触媒を洗浄し、50℃で3時間減圧乾燥をおこなった。得られた担体を、常法の前端クロマトグラフィー法で解析したところ、担体単位重量あたりのタンパク質の有効結合容量が、担体表面の温度応答性ポリマー鎖が膨潤する条件のもとで担体重量当たり15000μg/gのものが得られていることが分かった。次に、ポリマー修飾担体をステンレスカラムに充填し、以下の分析を行った。
(分離条件)カラムとしてポリ(IPAAm−co−DMAPAAm−co−tBAAm)ブラシ修飾シリカビーズを用いて、移動相としてNa2PO3/NaHPO3緩衝液pH=7.0、イオン強度=16.7mMを用いた。
(結果)10℃ではグロブリン、アルブミンともに吸着せずに溶出してくる。40℃では、グロブリンが溶出し、コポリマー表面にアルブミンのみが吸着し、溶出しなかった。得られた結果を図1に示す。また、図2に示す通り、得られたクロマトグラムのピークエリアからも、温度を上昇するに従いグロブリンは溶出し続けるが、アルブミンは吸着を起すことが示された。このことから、カラム温度40℃でグロブリンのみを溶出させ、その後10℃に温度を下げることにより、アルブミンを溶出させられる。このように温度を変化させてシリカビーズ表面のコポリマーの状態を変化させることでグロブリン、アルブミンの二種類の血中タンパク質の分離することが可能であることが分かる。
(分離条件)カラムとして(ポリ(IPAAm−co−DMAPAAm−co−tBAAm))ブラシ修飾シリカビーズを用いて、移動相としてNa2PO3/NaHPO3緩衝液pH=7.0、イオン強度=16.7mMを用いた。
(結果)10℃ではグロブリン、アルブミンともに吸着せずに溶出してくる。40℃では、グロブリンが溶出し、コポリマー表面にアルブミンのみが吸着する。この性質を利用して、カラム温度40℃でグロブリンのみを溶出させ、その後カラム温度を10℃に温度を下げることにより、アルブミンを溶出させることができた。結果を図3、4に示す。このように温度を変化させてシリカビーズ表面のコポリマーの状態を変化させることでグロブリン、アルブミンの二種類の血中タンパク質の分離が可能であり、血中からのγグロブリンの分離や、製薬中のγグロブリン中に存在する微量なアルブミンの除去が可能であることが分かる。
4−a)シリカゲル表面への開始剤の導入は、1−a)と同様の方法で行った。
4−b)温度応答性負荷電コポリマーの高密度グラフト表面の形成のために下記の化合物を使用した。
4−a)で作製した開始剤固定化シリカゲル1.0g
IPAAm 3.89g
tBA(tertブチルアクリレート) 0.551g
tBAAm(tertブチルアクリルアミド) 0.547g
CuCl 0.847g
CuCl2 0.115g
Me6TREN(トリス(2−ジメチルアミノエチル)アミン) 20.221g
イソプロパノール 43ml
IPAAm、tBA、tBAAmを2−プロパノールに溶解させ、30分間、窒素バブリングした。その後、窒素雰囲気下で溶液にCuCl、CuCl2、Me6TRENを加えて、30分間攪拌しCuCl/CuCl2/Me6TRENの触媒を形成させた。この反応溶液をガラス容器中の開始剤導入シリカビーズに反応させ、室温で16時間のATRPをおこなった。反応後、アセトン、EDTA溶液でモノマー、遊離ポリマー、銅触媒を洗浄し、50℃で3時間減圧乾燥をおこなった。回収したポリ(IPAAm−co−tBA−co−tBAAm)ブラシ修飾表面をクロロホルム中に分散させ、メタンスルホン酸で加水分解することでtBAのtertブチル基を加水分解し、ポリ(IPAAm−co−AAc(アクリル酸)−co−tBAAm)とすることで、アニオン性イオン交換基を大量に有する温度応答型負荷電コポリマー高密度グラフトシリカゲルを調製できた。得られた担体を、常法の前端クロマトグラフィー法で解析したところ、担体単位重量あたりのタンパク質の有効結合容量が、担体表面の温度応答性ポリマー鎖が膨潤する条件のもとで担体重量当たり13000μg/gのものが得られていることが分かった。次に、ポリマー修飾担体をステンレスカラムに充填し、以下の分析を行った。
(分離条件)カラムとしてポリ(IPAAm−co−AAc−co−tBAAm)ブラシ修飾シリカビーズを用いて、移動相としてNa2PO3/NaHPO3緩衝液pH=5.8、イオン強度=16.7mMを用いた。
(結果)温度を10℃から50℃に変化させてクロマトグラムを測定したところ、低温ではγグロブリンのピークが小さいが、温度を上昇させるに従い徐々にピークが大きくなり、溶出した。一方、アルブミンは温度変化にかかわらず溶出し続ける挙動が示された。得られた結果を図5に示す。また、図6に示すように、得られたクロマトグラムのピークエリアから、低温ではグロブリンを吸着し、温度を上昇するに従いグロブリンは溶出するという傾向が示された。一方、アルブミンは温度変化をおこしても溶出し続けた。このことから負荷電コポリマー(ポリ(IPAAm−co−AAc−co−tBAAm))ブラシ修飾表面とのグロブリン、アルブミンとの相互作用には大きな差異があり、温度を変化させてシリカビーズ表面のコポリマーの状態を変化させることでγグロブリンのみを選択的に吸着させることが可能であり、血中からのγグロブリンの選択的な吸着による分離、γグロブリンの濃縮が可能であるであることが分かった。
IPAAm 3g
CuCl 0.013g
Me6TREN 0.031g
イソプロパノール 3.83ml
IPAAmをイソプロパノールに溶解させ、30分間、窒素バブリングした。その後、窒素雰囲気下で溶液にCuCl、Me6TRENを加えて、30分間攪拌しCuCl/Me6TRENの触媒を形成させた。この反応溶液をガラス容器に入れ開始剤であるp−クロロ−キシレンを0.0176ml添加し、室温で0.5〜6時間のATRPを行った。反応後、溶液を透析して、モノマー、銅触媒を除去したものを凍結乾燥してポリマーを得た。得られたPIPAAm分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した。
IPAAm 3g
CuCl 0.013g
Me6TREN 0.031g
DMF 3.83ml
IPAAmをDMFに溶解させ、30分間、窒素バブリングした。その後、窒素雰囲気下で溶液にCuCl、Me6TRENを加えて、30分間攪拌しCuCl/Me6TRENの触媒を形成させた。この反応溶液をガラス容器に入れ開始剤であるp−クロロ−キシレンを0.0176ml添加し、室温で0.5〜6時間のATRPをおこなった。反応後、溶液を透析して、モノマー、銅触媒を除去したものを凍結乾燥してポリマーを得た。得られたPIPAAm分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定した。
1−a)で作製した開始剤固定化シリカゲル1.0g
IPAAm 4.86g
CuCl 0.847g
CuCl2 0.0115g
Me6TREN 20.221g
イソプロパノール 43ml
IPAAmをイソプロパノールに溶解させ、30分間、窒素バブリングした。その後、窒素雰囲気下で溶液にCuCl、CuCl2、Me6TRENを加えて、30分間攪拌しCuCl/CuCl2/Me6TRENの触媒を形成させた。この反応溶液をガラス容器中の開始剤導入シリカビーズに反応させ、室温で0.5〜15時間のATRPをおこなった。反応後、アセトン、EDTA溶液でモノマー、遊離ポリマー、銅触媒を洗浄し、50℃で3時間減圧乾燥をおこなった。ポリマーグラフト量はCHN元素分析により算出した。
1−a)で作製した開始剤固定化シリカゲル1.0g
IPAAm 4.86g
CuCl 0.847g
CuCl2 0.0115g
Me6TREN 20.221g
DMF 43ml
IPAAmをDMFに溶解させ、30分間、窒素バブリングした。その後、窒素雰囲気下で溶液にCuCl、CuCl2、Me6TRENを加えて、30分間攪拌しCuCl/CuCl2/Me6TRENの触媒を形成させた。この反応溶液をガラス容器中の開始剤導入シリカビーズに反応させ、室温で0.5〜15時間のATRPをおこなった。反応後、アセトン、EDTA溶液でモノマー、遊離ポリマー、銅触媒を洗浄し、50℃で3時間減圧乾燥をおこなった。ポリマーグラフト量はCHN元素分析により算出した。
Claims (16)
- 担体表面に原子移動ラジカル重合開始剤を固定化し、イソプロピルアルコールを溶媒として、その開始剤から重合触媒下で原子移動ラジカル重合法により、荷電を有し、0〜80℃の温度範囲内で水和力が変化するポリマーを成長反応させる温度応答性クロマトグラフィー担体の製造方法であって、当該荷電を有し、0〜80℃の温度範囲内で水和力が変化するポリマーは、担体表面に被覆される温度応答性ポリマー鎖を合成する際、少なくとも電荷を生じる官能基を持ったイオン性モノマーと共重合することによって得ることを特徴とする、前記方法。
- 荷電を有するポリマーが、ポリアルキルアクリルアミドの共重合物である、請求項1記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- ポリアルキルアクリルアミドが、ポリ−(N−イソプロピルアクリルアミド)、及び/またはポリ−(N,N−ジエチルアクリルアミド)である、請求項2記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- 担体がシリカゲル粒子、ガラス板、ガラス粒子である、請求項1〜3のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- 原子移動ラジカル重合開始剤が、2−(m,p−クロロメチルフェニルエチル)エチルトリクロロシランである、請求項1〜4のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- 原子移動ラジカル重合開始剤が0.08分子鎖/nm2以上の割合で高密度に固定化されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- 重合触媒が、ハロゲン化銅として塩化銅、リガンド錯体としてトリス(2−(ジメチルアミノ)エチル)アミンである、請求項1〜6のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- 担体表面の荷電を有するポリマー固定化量が0.8〜10.0mg/m2となる、請求項1〜7のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法。
- 荷電を有するポリマーが担体表面に均一に固定化され、当該担体のタンパク質との有効結合容量が、そのポリマー鎖が膨潤する条件のもとで担体重量当たり6000〜80000μg/gである、請求項1〜8のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体製造方法から得られた温度応答性クロマトグラフィー担体。
- 担体表面のタンパク質との有効結合容量が、温度を変えることで担体重量当たり500〜80000μg/gの範囲で変化する、請求項9記載の温度応答性クロマトグラフィー担体。
- 中性で5〜50mMのリン酸緩衝液を移動相とし、担体として請求項9、10のいずれか1項記載の温度応答性クロマトグラフィー担体を用いた、複数の生理活性高分子物質が溶解した水溶液から分子量30000以上の生理活性高分子物質を分離する、生理活性物質の分離方法。
- 担体表面を正荷電とし、生理活性高分子物質が溶解した水溶液の中からアルブミンを当該担体表面のポリマー鎖を収縮させることで保持させ、ポリマー鎖を膨潤させることでアルブミンを脱着させることで生理活性高分子物質とアルブミンを分離する、請求項11記載の生理活性物質の分離方法。
- pH6.5以下の5〜50mMのリン酸緩衝液を移動相とし、担体として請求項9、10のいずれか1項記載の担体表面が負荷電の温度応答性クロマトグラフィー担体を用いた、複数の生理活性高分子物質が溶解した水溶液の中からグロブリンを当該担体表面のポリマー鎖を収縮させることで保持させ、ポリマー鎖を膨潤させることでグロブリンを脱着させることで生理活性高分子物質とグロブリンを分離する、生理活性物質の分離方法。
- グロブリンが、γ−グロブリンである、請求項13記載の生理活性物質の分離方法。
- 請求項11〜14のいずれか1項記載の生理活性物質の分離方法を利用した、生理活性物質の精製方法。
- 請求項11〜14のいずれか1項記載の生理活性物質の分離方法を利用した、生理活性物質の分取方法。
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