JP6440320B2 - 多孔質セルロースビーズの製造方法およびそれを用いた吸着体 - Google Patents

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Description

本発明は、多孔質セルロースビーズを製造するための方法に関する。
多孔質セルロースビーズは、他の合成系高分子を用いる場合に比べて安全性が高く、非特異的吸着が少ないという利点がある。また、機械的強度が大きく、吸着すべき目的物質と相互作用するリガンドを導入するのに利用できる水酸基を多く含有する等の利点から、各種クロマトグラフィー用吸着体やアフィニティー吸着体などの各種吸着体用の基材として用いられている。特に、アフィニティー吸着体は、効率よく目的物を精製、または不要物濃度を低減できることから、医療用吸着体や抗体医薬品精製用吸着体として利用されてきている。特に、リウマチ、血友病、拡張型心筋症の治療用吸着体または吸着体として、プロテインAをアフィニティーリガンドとして多孔質担体に固定化した吸着体が注目されている(例えば非特許文献1、非特許文献2)。
また、プロテインAをアフィニティーリガンドとして多孔質担体に固定化した吸着体は、免疫グロブリン(IgG)を特異的に吸着できる抗体医薬品精製用吸着体としても注目されている。
多孔質セルロースビーズの製造は、セルロースの溶解が困難であるとされていたことから、通常の合成ポリマーと比べて煩雑な工程を含むものが多い。その一つとして、チオシアン酸カルシウム水溶液など腐食性や毒性が高く、設備化の難易度を高くしてしまう溶媒に溶解し、凝固する方法が開示されている(例えば特許文献1)。この方法で用いられるセルロース溶液が特異な挙動を示し、また、この方法で得られる多孔質セルロースビーズは、かなり大きい細孔を有しており、また細孔径分布も広いことが知られている(例えば非特許文献3)。よって、当該方法で得られた多孔質セルロースビーズを抗体などの吸着体として用いる場合、比表面積が小さいことから、高い吸着性能を示すことは期待できない。一方、セルロースの溶解性を上げるためにセルロースの水酸基に置換基を付与し、汎用の溶媒に溶解させて造粒を行い、造粒後に置換基を脱離させて多孔質セルロース系担体を得る方法が例示されている(例えば特許文献2)が、工程が煩雑であり、置換基を付与したり脱離させたりする過程で分子量の低下が起こり、近年求められている高速処理や大スケールで使用するのに適切な強度が得られ難い傾向がある。
一方、セルロースを低温の水酸化ナトリウム水溶液に溶解できるという方法が開示されている(例えば特許文献3、4)。しかしながら、特許文献3に記載の方法では、セルロースと水素結合切断剤(a hydrogen bond-cleaving solution)の混合物を、加圧下、100〜350℃で加熱する工程を経てから、アルカリ水溶液に溶解している。このような工程は、工業的に不利である。また、特許文献4に記載の方法では、セルロースを強塩基溶液に分散させ、当該分散液をいったん凍結させた後に溶解するという工程が必要である。
さらに、特許文献5にはアルカリ溶液に溶解性を示すセルロースが開示されているが、当該セルロースはミクロフィブリルの繊維径が1μm以下、さらには500nm以下に微細化されたものである。このような微細化処理は、工業的製造には適さない。
ごく最近、特許文献6に示されるように、微生物セルロースをアルカリ溶液に溶解してセルロース溶液を作製し、分散溶媒を添加後に粒子化した後、微生物セルロース粒子を凍結させ、次に洗浄することによりセルロースビーズを得る方法が開示されているが、工程が煩雑で工業的な製法には適していない。
特表2009−242770号公報 国際公開WO2006/025371 米国特許4634470 米国特許5410034 特開平9−124702号公報 特開2010―236975号公報
Annals of the New York Academy of Sciences,2005,Vol.1051,p.635−646 American Heart Journal,Vol.152,Number 4,2006,p.712e1−712e6
本発明は、吸着体に好適な細孔形状と細孔径分布を有する吸着能の優れたセルロースビーズを毒性・腐食性の高い副原料を使わず、工業的に不利である煩雑な工程を経ることなく簡便に、効率良く、製造する方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行った。その結果、低温のアルカリ水溶液とセルロース粉末とを混合して作製したセルロース微分散液に架橋剤を加えることで、リガンドを固定化した場合により高い吸着能を得られる多孔質セルロースビーズを良好に製造できることを見出して、本発明を完成した。
以下、本発明を示す。
[1] a)低温のアルカリ水溶液とセルロースとを混合してセルロース微分散液を作製する工程、
b)前記セルロース微分散液に架橋剤を加え混合液を作製する工程、
c)前記混合液を分散媒に分散させてエマルションを作製する工程、
d)前記エマルションを凝固溶媒に接触させる工程を含むことを特徴とする、多孔質セルロースビーズの製造方法。
[2] 前記a)の工程における前記アルカリ水溶液の液温が0〜25℃であることを特徴とする上記[1]に記載の製造方法。
[3] 前記架橋剤がエポキシ基含有化合物であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
[4] 前記エポキシ基含有化合物がグリシジルエーテル系化合物であることを特徴とする上記[3]に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
[5] 前記架橋剤の水溶率が50%以上であることを特徴とする上記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
[6] 前記架橋剤の粘度が100mPa・s以上50000mPa・s以下であることを特徴とする、上記[1]〜[5]のいずれか一項に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
[7] 上記[1]〜[6]のいずれか一項に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法で得られたビーズに、目的物と相互作用するリガンドを固定化したことを特徴とする吸着体。
[8] 上記[1]〜[6]のいずれか一項に記載の方法で製造された多孔質セルロースビーズ、および、目的物と相互作用するリガンドを含むことを特徴とする吸着体。
[9] 上記[1]〜[6]のいずれか一項に記載の方法で製造された多孔質セルロースビーズに、目的物と相互作用するリガンドを固定化することにより吸着体を得る工程を含むことを特徴とする吸着体の製造方法。
[10] 上記[7]または[8]に記載の吸着体を用いることを特徴とする精製方法。
本発明によれば、毒性・腐食性の高い副原料を使わず、工業的に不利である煩雑な工程を経ることなく簡便に、効率よく吸着体に好適な細孔形状と細孔径分布を有する吸着性の優れたセルロースビーズを製造することができる。
図1は、本発明により得られた実施例1に関するセルロースビーズの表面拡大SEM観察像である。 図2は、比較例1に関するセルロースビーズの表面拡大SEM観察像である。 図3は、本発明に係る実施例2〜6でセルロース微分散液に添加した架橋剤の粘度と、得られたセルロースビーズのメジアン径との関係を示すグラフである。 図4は、本発明に係る実施例2〜5と比較例2で得られた架橋多孔質セルロースビーズのゲル相分配係数(Kav)の測定において、使用したマーカーの粘度半径とKav値との関係を示すグラフである。 図5は、セルロース微分散液に添加した架橋剤の水溶率と、得られたセルロースビーズのKav値との関係を示すグラフである。 図6は、本発明に係る実施例2〜5と比較例2で得られた架橋多孔質セルロースビーズの細孔径分布である。 図7は、セルロース微分散液に添加した架橋剤の水溶率と、得られたセルロースビーズの平均細孔径との関係を示すグラフである。 図8は、本発明に係る実施例2,7,8と比較例2で得られた架橋多孔質セルロースビーズのゲル相分配係数(Kav)の測定において、使用したマーカーの粘度半径とKav値との関係を示すグラフである。 図9は、セルロース微分散液へ添加した架橋剤の添加量と、得られたセルロースビーズのKav値との関係を示すグラフである。 図10は、本発明に係る実施例2,7,8と比較例2で得られた架橋多孔質セルロースビーズの細孔径分布である。 図11は、セルロース微分散液へ添加した架橋剤の添加量と、得られたセルロースビーズの平均細孔径との関係を示すグラフである。 図12は、本発明に係る実施例12と参考例1の吸着体との間で吸着性能を比較したグラフである。 図13は、吸着体のプロテインA固定化量とIgG吸着量との関係を示すグラフである。 図14は、吸着体のメジアン粒径とIgG吸着量との関係を示すグラフである。
本発明に係る多孔質セルロースビーズの製造方法は、a)低温のアルカリ水溶液とセルロースとを混合してセルロース微分散液を作製する工程、b)前記セルロース微分散液に架橋剤を加え混合液を作製する工程、c)前記混合液を分散媒に分散させてエマルションを作製する工程、d)前記エマルションを凝固溶媒に接触させて多孔質セルロースビーズを得る工程を含むことを特徴とする。低温の水酸化ナトリウム水溶液にセルロースを分散させ、凝固溶媒に接触させることにより、多孔質セルロースが得られることは、本出願人により開発済である(国際公開WO2012/121258など)。
本発明者らは低温アルカリ水溶液を用いた多孔質セルロース担体の製造工程において、架橋剤をセルロース分散液に添加することにより、多孔質セルロースビーズの機械的強度を向上させることを目論んで実験を行った。その結果、理由は定かではないが、驚くべきことに、セルロース分散液への架橋剤の添加により、機械的強度のみならず吸着量がより大きい吸着体を得ることができることを見出した。おそらく、架橋剤がセルロース分散液中で好適に分散され、微小領域を形成し、凝固溶媒または洗浄溶媒に架橋剤が移動することで、吸着に有利な孔を形成せしめるためではないかと考えているが、これは当初全く予想していなかった。以下、本発明方法を工程ごとに説明する。
工程a セルロース微分散液の作製工程
本工程では、低温のアルカリ水溶液とセルロースとを混合してセルロース微分散液を作製する。
ここで低温とは、常温より低い温度を指す。常温より低ければ大きな問題は無いが、−20℃以上であれば温調設備が簡便でランニングコストも低くなるため好ましい。また10℃以下であればセルロース分散液の着色が少なくなり、またセルロースの分散性・膨潤性が高くなるため好ましい。当該温度としては、−10℃以上、20℃以下が好ましい。−10℃以上であればアルカリ水溶液の凍結を抑制することができる。一方、20℃以下であれば、セルロース分散液を効率的に調製でき、また、セルロース分散液の着色を抑制することができる。当該温度としては、−5℃以上がより好ましく、−2℃以上がさらに好ましく、−1℃以上が特に好ましく、セルロース分散液に用いる水のハンドリング性や温度調整の簡便さから0℃以上であることが最も好ましい。中でも、15℃以下がより好ましく、9℃以下がさらに好ましく、5℃以下がさらに好ましく、4℃以下がさらに好ましく、1℃以下がさらに好ましい。また、当該温度が9℃以下であれば、得られる多孔質セルロースビーズの真球度が高くなるため好ましい。
アルカリは、水溶液となった際にアルカリ性を示すものであれば特に限定なく用いることができる。入手のしやすさから水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましく、製品安全性や価格の面から水酸化ナトリウムが最も好ましい。
前記アルカリ水溶液のアルカリ濃度に特に限定は無いが、3〜20重量%であることが好ましい。アルカリの濃度がこの範囲であれば、セルロースのアルカリ水溶液への分散性・膨潤性が高くなるため好ましい。より好ましいアルカリの濃度は5〜15重量%であり、さらに好ましくは7〜10重量%、最も好ましくは8〜10重量%である。
前記セルロースの種類には特に限定は無い。例えば、本発明方法では、セルロースを溶解させなくてもよいので、溶解性を上げるための置換基を導入したセルロースなど、置換セルロースを用いる必要はなく、通常の無置換セルロースを原料として用いることができる。但し、セルロースをアルカリ水溶液に効率的に分散させるために、セルロースとしてはセルロース粉末を用いることが好ましい。
用いるセルロース原料の分子量は特に制限されないが、重合度としては1000以下であることが好ましい。重合度が1000以下であれば、アルカリ水溶液への分散性・膨潤性が高くなり、好ましい。また重合度が10以上であれば、得られる多孔質セルロースビーズの機械的強度が大きくなるため好ましい。より好ましい重合度の範囲は50以上500以下、さらに好ましくは100以上400以下、特に好ましくは200以上350以下、最も好ましくは250以上350以下である。
セルロース微分散液におけるセルロースの濃度は特に制限されず適宜調整すればよいが、例えば、1重量%以上、20重量%以下程度とすればよい。当該濃度としては、2重量%以上がより好ましく、4重量%以上がさらに好ましく、また、15重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。
セルロース微分散液の調製方法は、常法に従えばよい。例えば、アルカリ水溶液とセルロースとの混合物を、低温に維持しつつ、激しく攪拌すればよい。
工程b セルロースと架橋剤を含む混合液の作製工程
本工程では、前記セルロース微分散液に架橋剤を加え混合液を作製する。
本発明において「架橋剤」とは、セルロース上の水酸基と共有結合を形成できる反応性基を2以上有し、セルロース分子間を架橋できるものをいう。本発明に用いることができる前記架橋剤に特に限定は無く、従来公知の架橋剤を好適に用いることができる。多孔質ビーズの機械的強度の低下を抑制、または機械的強度の増加を期待する場合は、セルロースが有する置換基(例えば無置換セルロースであれば水酸基)と結合可能な官能基を有する架橋剤を使用することが好ましい。また、多孔質ビーズ形成(造粒)後に架橋反応を実施する場合は、その際に使用する架橋剤と同じものを使用することも好適である。さらに、架橋剤が残存した場合の官能基の不活化が容易であることや、不活化後の非特異吸着が少ないことから、エポキシ基含有化合物であることがより好ましい。
本発明で使用することができるエポキシ基含有化合物に特に限定は無く、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、ジクロロヒドリンなどのハロヒドリン;2官能性ビスエポキシド(ビスオキシラン);多官能性ポリエポキシド(ポリオキシラン)を挙げることができる。更に、前記エポキシ基含有化合物のうち少なくとも1種以上がグリシジルエーテル系化合物であることが、理由は定かではないが、吸着量がより大きくなることから好ましい。
前記グリシジルエーテル系化合物に特に限定は無いが、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、レソルシノールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ヒドロゲナートビスフェノールAジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ジグリシジルテレフタレート、ジグリシジルオルトフタレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等を挙げることができる。入手の容易性という観点から強いて言えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−611、EX−612、EX−614、EX−614B、EX−622等)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−512、EX−521等)、ジグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−421等)、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−313、EX−314等)、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-920」等)を好適に用いることができる。
本発明に用いる架橋剤の水溶率は50%以上であることが好ましい。ここで、水溶率とは、室温にて水90部に架橋剤10部を溶解させる操作を行ったとき、水に実際に溶解した架橋剤の割合を指す。架橋剤の水溶率が50%以上であると、本発明の工程であるセルロース分散液との相溶性が向上し、ビーズの真球性が維持されやすい。また、水溶率が50%以上の架橋剤を用いた場合、得られるビーズの細孔容量や細孔径を大きくすることができるため、好ましい。さらに、架橋剤の水溶率は60%以上100%以内であることが好ましい。水溶率が50%以上の架橋剤としては特に限定は無いが、例えば、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−313、EX−314等)、ジグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−421等)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−512、EX−521等)、ソルビトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−614、EX−614B等)、エチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−810、EX−811等)、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−850、EX−851等)、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−821、EX−830、EX−832、EX−841、EX−861、EX−911、EX−941、EX−920、EX−931等)を挙げることができる。
本発明に用いる架橋剤の粘度は、100mPa・s以上50000mPa・s以下であることが好ましい。理由は定かではないが、架橋剤の粘度がこの範囲にあると、吸着量がより大きくなる場合があり、詳細は不明であるが、吸着に有利な細孔がビーズ中で形成されやすいものと考えている。また、理由は定かではないが、100mPa・s以上の架橋剤を用いると、得られるビーズの粒径が大きくなり過ぎないことから好ましい。粘度のより好ましい範囲は、100mPa・s以上30000mPa・s以下であり、さらに好ましくは150mPa・s以上25000mPa・s以下であり、特に好ましくは150mPa・s以上5500mPa・s以下である。粘度はヘップラー式粘度計で測定することができる。粘度が100mPa・s以上50000mPa・s以下である架橋剤としては特に限定は無いが、例えば、レソルシノールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−201等)、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−211等)、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−212等)、ヒドロゲナートビスフェノールAジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−252等)、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−313、EX−314等)、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−321等)、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−411等)、ジグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−421等)、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−512、EX−521等)、ソルビトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−611、EX−612、EX−614、EX−614B、EX−622等)、ジグリシジルテレフタレート(ナガセケムテックス社製デナコールEX−711等)、ジグリシジルオルト−フタレート(ナガセケムテックス社製デナコールEX−721等)、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−850、EX−851等)、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製デナコールEX−821、EX−830、EX−832、EX−841、EX−861、EX−931等)を挙げることができる。
本工程における架橋剤の使用量は、適宜調整すればよく特に制限されないが、例えば、前記セルロース分散液に含まれるセルロースに対して、0.5質量倍以上、10質量倍以下とすることができる。セルロース微分散液と架橋剤との混合液における架橋剤の量としては、1質量%以上、20質量%以下が好ましい。当該割合としては、2質量%以上がより好ましく、また、15質量%以下がより好ましい。
前記架橋剤のセルロース分散液中への添加方法に特に限定は無い。作製後のセルロース分散液中に架橋剤を添加してもよいし、セルロース分散液を作製中に架橋剤を添加しておいてもよい。また、架橋剤が液体であれ、固体であれ、そのまま添加してもよいし、溶媒に溶解させて溶液として添加してもよいし、分散液やスラリーとして添加してもよい。この場合の溶媒や分散媒に特に限定は無く、有機溶媒や水を使用することができる。架橋剤添加時の温度条件に特に限定は無いが、25℃以下であることが着色を防ぐ観点から好ましい。また0℃以上であれば架橋剤としての効果の発現が期待できることから好ましい。
また架橋剤は必ずしもセルロース分散液中で均一分散、または溶解している必要は無いが、均一分散または溶解させたい場合は、自然拡散や攪拌、振盪といった操作を実施することができる。
前記混合液から多孔質ビーズを得る方法としては、WO2012/121258等に記載されている公知の造粒方法を適用することが出来る。また本発明の多孔質ビーズにさらに公知の架橋方法を適用することもできる。このWO2012/121258の全内容が、本願に参考のため援用される。以下、以降の工程についても簡単に説明する。
工程c エマルションの作製工程
本工程では、前記混合液を分散媒に分散させてエマルションを作製する。
エマルションを構成する分散媒としては、例えば、動植物油脂、水素添加動植物油脂、脂肪酸グリセリド、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒を挙げることができる。また、非イオン界面活性剤などの界面活性剤を用いてもよい。
動植物油脂としては、パーム油、シア脂、サル脂、イリッペ脂、豚脂、牛脂、ナタネ油、米油、落花生油、オリーブ油、コーン油、大豆油、シソ油、綿実油、ヒマワリ油、月見草油、ゴマ油、サフラワー油、ヤシ油、カカオ脂、パーム核油、魚油、ワカメ油、コンブ油などを挙げることができる。水素添加動植物油脂としては、パーム硬化油、パーム極度硬化油、ナタネ硬化油、ナタネ極度硬化油、大豆硬化油、豚脂硬化油、魚油硬化油などを挙げることができる。脂肪酸グリセリドとしては、トリ−、ジ−、モノ−グリセリドのいずれでもよく、ステアリングリセリド、パルミチングリセリド、ラウリングリセリドなどを挙げることができる。脂肪族炭化水素系溶媒としては、ミツロウ、キャンデリラロウ、米ぬかロウなどを挙げることができる。芳香族炭化水素系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどを挙げることができる。
エマルション作製のために、さらに界面活性剤を適量添加してもよい。界面活性剤としては、ソルビタンラウレート、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート、ソルビタントリオレエートなどのソルビタン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。
分散媒の使用量は、前記混合液の液滴を十分に分散できる量とすればよい。例えば、前記混合液に対して1質量倍以上とすることができる。一方、分散媒の量が多過ぎると廃液量が過剰に増えるおそれがあり得るので、当該割合としては10質量倍以下が好ましい。当該割合としては、2質量倍以上がより好ましく、4質量倍以上がより好ましく、また、8質量倍以下がより好ましく、7質量倍以下がさらに好ましい。
エマルションは、常法により調製すればよい。例えば、前記混合液、分散媒および界面活性剤を含む混合液を激しく攪拌することにより調製することができる。
工程d 凝固工程
次に、前記エマルションを凝固溶媒に接触させることによりセルロース微分散液の液滴から溶媒を抽出し、多孔質セルロースビーズを得る。
凝固溶媒は、セルロースの微分散液の溶媒に親和性を示すものであれば特に制限されないが、例えば、アルコール系溶媒、および水とアルコール系溶媒との混合溶媒を挙げることができる。アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタノールなどのC1-4アルコールを挙げることができる。アルコール水溶液における水とアルコール系溶媒の割合は、例えば、体積比で水:アルコール系溶媒=80:20〜5:95とすることができる。
凝固溶媒の使用量は特に制限されず適宜調整すればよいが、例えば、使用した前記混合液に対して20v/w%以上、150v/w%以下程度とすることができる。
凝固方法は特に制限されないが、エマルションは不安定である場合があるので、液滴同士が結合しないよう激しく攪拌した状態で凝固溶媒を添加することが好ましい。
凝固溶媒を添加した後は、凝固した多孔質セルロースビーズを濾過や遠心分離などにより分離し、水やアルコールなどで洗浄すればよい。得られた多孔質セルロースビーズは、粒径を揃えるため、篩などを用いて分級してもよい。
工程e 多孔質セルロースビーズの架橋工程
以上で得られた多孔質セルロースビーズは、強度を高めるために、前記セルロースと架橋剤を含む混合液の作製工程bにおける架橋剤の添加以外に、架橋剤により架橋して架橋多孔質セルロースビーズとすることが好ましい。
本工程においても、架橋の条件や架橋剤に特に限定は無い。例えばWO2008/146906に記載の方法を用いることができる。
架橋剤としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、ジクロロヒドリンなどのハロヒドリン;2官能性ビスエポキシド(ビスオキシラン);多官能性ポリエポキシド(ポリオキシラン)を挙げることができる。架橋剤は、一種のみを単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
多孔質セルロースビーズを架橋剤により架橋する反応の溶媒は適宜選択すればよいが、例えば、水の他、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒や、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒などの水混和性有機溶媒を挙げることができる。また、架橋反応溶媒は、2以上を混合して用いてもよい。
架橋反応は、複数回実施してもよく、各回で反応溶媒や架橋剤を変更してもよい。例えば、1回目の架橋反応を水混和性有機溶媒中で行い、最終回の架橋反応を水中で行ってもよい。この場合、途中の溶媒組成は、1回目と最終回のどちらかと同じであっても異なっていてもよく、それらの中間組成であってもよい。さらには全ての回を水溶媒中で実施してもよい。架橋剤についても同様である。なお、架橋反応を複数回繰り返す場合、各架橋反応の間では、架橋多孔質セルロースを水などで洗浄して架橋剤を除去することが好ましい。
架橋反応を促進するために、反応液には塩基を添加してもよい。かかる塩基としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物;炭酸水素ナトリウムや炭酸水素カリウムなどアルカリ金属の炭酸水素塩;炭酸ナトリウムや炭酸カリウムなどアルカリ金属の炭酸塩;トリエチルアミンやピリジンなどの有機塩基を挙げることができる。
架橋反応後は、架橋多孔質セルロースビーズは不溶性であることから、水などの溶媒で洗浄すればよい。
工程f リガンドの固定化工程
本発明に係る多孔質セルロースビーズは、目的物と相互作用するリガンドを固定化することにより、吸着体とすることができる。本発明で得ることができる吸着体は非特異吸着が少ないといった特性を有していることから、安全性が高い薬や治療の提供が可能で、さらには精製や治療時に中間洗浄工程等を省力化することが可能となる。
本発明における「リガンド」とは、吸着体に吸着させることにより精製すべき目的物に対して特異的な親和力を有し、目的物と相互作用するアフィニティーリガンドをいう。例えば、目的物が抗体である場合、抗体に特異的に相互作用する抗原、タンパク質、ペプチド断片などを挙げることができる。本発明に係る吸着体のために用いることができるリガンドは、本発明に係る吸着体を用いて精製すべき目的物に特異的な親和性を有するものであれば特に制限されない。
本発明に係る多孔質セルロースビーズにリガンドを固定化する方法は特に制限されず、常法を用いることができる。例えば、笠井献一ら著,「アフィニティークロマトグラフィー」東京化学同人,1991年の表8・1、表8・2、図8・15に示されるような、臭化シアン法、トリクロロトリアジン法、エポキシ法、トレシルクロリド法、過ヨウ素酸酸化法、ジビニルスルホン酸法、ベンゾキノン法、カルボニルジイミダゾール法、アシルアジド法等を用いてアミノ基含有リガンドを固定化する方法;エポキシ法、ジアゾカップリング法等を用いて水酸基含有リガンドを固定化する方法;エポキシ法、トレシルクロリド法、ジビニルスルホン酸法等を用いて、チオール基含有リガンドを固定化する方法;アミノ化担体にカルボン酸含有リガンドやホルミル基含有リガンドを固定化する方法等の様々な固定化方法を挙げることができる。当該文献の全内容が、本願に参考のため援用される。
本発明に係る吸着体は、精製用吸着体として用いることが可能であるが、近年注目されている抗体医薬品精製用吸着体や医療用吸着体としても用いることが可能である。抗体医薬品精製用吸着体などに用いられる場合のリガンドとしては、特に限定は無いが、例えば、抗体に特異性の高い抗原やタンパク質や、プロテインA、プロテインG、プロテインLやそれらの変異体、抗体結合活性を有するペプチド等のアミノ基含有リガンドを挙げることができる。
特に、免疫グロブリン(IgG)を特異的に吸着できる吸着体として、プロテインA、プロテインG、またはそれらの変異体をリガンドとして多孔質担体に固定化した吸着体が注目されている。本発明に用いることができる上記プロテインA等には特に限定は無く、天然物や遺伝子組み換え物等を制限なく使用することができる。また、抗体結合ドメイン、その変異体、それらのオリゴマーを含むもの、融合蛋白質等であってもよい。かかるオリゴマーの重合数としては、2以上、10以下とすることができる。また、菌体抽出物もしくは培養上清より、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー等の各種クロマトグラフィー及び膜分離技術を用いた分子量分画、分画沈殿法等の手法から選択される精製法を組合せ、および/または繰り返すことにより製造された、プロテインA等を用いることもできる。特に、国際公開特許公報WO2006/004067や米国特許公報US5151350、WO2003/080655、特開2006−304633、WO2010/110288、WO2012/133349に記載されている方法で得られたプロテインAであることが好ましい。これら公報の全内容が、本願に参考のため援用される。プロテインAを固定化した本発明の吸着体は、拡張性心筋症などの治療に使用できる治療用吸着体として利用することもできる。また、デキストラン硫酸などを固定化した本発明の吸着体は、高コレステロール血症治療用吸着体として利用することができる。
リガンドを多孔質セルロースビーズに導入する方法としては、前述の様々な固定化方法から選択することができるが、より好ましいのは多孔質粒子が含有するホルミル基と、リガンドのアミノ基との反応を利用して固定化を行う方法である。例えば、WO2010/064437に記載の方法がある。当該公報の全内容が、本願に参考のため援用される。
本発明の吸着体のリガンドの固定化量は特に制限されないが、例えば、多孔質セルロースビーズ1mL当り、1mg以上、1000mg以下とすることができる。当該割合が1mg以上であれば、目的物に対する吸着量が大きくなるため好ましく、1000mg以下であれば、製造コストを抑制できるため好ましい。リガンドの固定量としては、多孔質セルロースビーズ1mL当り、2mg以上がより好ましく、4mg以上がさらに好ましく、5mg以上が特に好ましく、また、500mg以下がより好ましく、250mg以下がさらに好ましく、200mg以下が特に好ましく、100mg以下が最も好ましい。
本発明の吸着体の用途に特に限定は無いが、医療用吸着体、中でも表面開孔度を向上できることから、サイズの大きい病因物質(LDLコレステロール等)を吸着除去する治療用吸着体に好適に用いることができる。また、各種クロマト担体、なかでも大径カラムに充填される産業用クロマト担体として用いることができる。特に近年需要が旺盛な抗体医薬品精製用吸着体として用いる場合に、その効果を発揮することができる。このような観点から、本発明の多孔質ビーズにプロテインAやプロテインG、プロテインLを導入した吸着体として好適に用いることができる。
本発明に係る吸着体を用いて、目的物を精製することができる。具体的には、本発明の吸着体と、目的物を含む溶液とを接触させればよい。接触方法は特に制限されず、目的物を含む溶液中に本発明に係る吸着体を添加してもよいし、上記のようにカラムに本発明の吸着体を充填し、目的物を含む溶液を通液することにより、本発明の吸着体に目的物を選択的に吸着させればよい。本発明に係る吸着体は強度が高いため、特にカラムに充填する場合、高速度での通液が可能になり、目的物を効率的に精製することができる。
次に、目的物が選択的に吸着した本発明の吸着体を、濾過や遠心分離などにより溶液から分離する。この工程により、目的物とその他の物質を分離することができる。さらに、溶出液を用い、目的物を本発明吸着体から分離する。溶出液としては、例えば、pHが2.5以上、4.5以下程度の酸性緩衝液を用いることができる。
本願は、2013年10月15日に出願された日本国特許出願第2013−215121号に基づく優先権の利益を主張するものである。2013年10月15日に出願された日本国特許出願第2013−215121号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。先ず、製造された多孔質セルロースビーズの物性の試験方法につき説明する。
試験例1 ビーズ表面のSEM観察
各製造例、実施例で得られたビーズを5倍体積量の30%エタノールで洗浄し、ビーズに含まれる液体部分を30%エタノールで置換した。次いで、50%エタノール、70%エタノール、90%エタノール、特級エタノール、特級エタノール、特級エタノールを順に用いてビーズを同様に処理し、液体部分をエタノールで置換した。さらにt−ブチルアルコール/エタノールが3/7の混合液を用いてビーズを同様に処理した。次いで、t−ブチルアルコール/エタノール=5/5、7/7、9/1、10/0、10/0、10/0の混合液を順に用いてビーズを処理し、液体部分をt−ブチルアルコールで置換した後、凍結乾燥した。凍結乾燥を行なったビーズに金/パラジウムを蒸着源とした蒸着処理を行い、SEM観察像を撮影した。
試験例2 RT(Residence time)3分での動的吸着量測定
(1) 溶液作成
以下の溶液を調製した。
A液:pH7.4リン酸バッファー(シグマ製)
B液:pH3.5Mの35mM酢酸ナトリウム(ナカライテスク社製の酢酸、酢酸ナトリウム、RO水で調製)
C液:1M酢酸(ナカライテスク社製の酢酸とRO水で調製)
D液:1mg/mLのヒトポリクローナルIgG溶液(ニチヤク社製「ガンマグロブリンニチヤク」1500mg/10mLとA液で調製)
E液:6M尿素(関東化学社製の尿素とRO水で調製)
各溶液は、使用前に脱気した。
(2) 充填、準備
カラムクロマトグラフィー用装置として、AKTAexplorer 100(GEヘルスケア社製)を用い、直径0.5cm、高さ15cmのカラムに22μmのメッシュを取り付け、本発明の吸着体をそれぞれ3mL入れ、線速450cm/hで20%エタノール水溶液(和光純薬工業社製エタノールとRO水で調整)を1時間通液して充填した。フラクションコレクターに15mLの採取用チューブをセットした。この溶出液の採取用チューブについては、あらかじめ中和液を入れておいた。
(3) IgG精製
A液を線速300cm/hで9mL通液し、次いでD液を、UVをモニターしながら、IgGが10%破過するまで線速300cm/hで通液した。ここで、5%破過した時のIgG負荷量をRT3分での5%DBCとした。次いで、A液を線速300cm/hで30mL通液し、B液を線速300cm/hで30mL通液してIgGを溶出させた。次にC液を線速300cm/hで9mL,E液を線速300cm/hで9mL通液し、再生処理を行った。
試験例3 動的吸着量の測定
(1) 溶液調製
下記A〜E液及び中和液を調製し、使用前に脱泡した。
A液:シグマ社製「Phosphate buffered saline」とRO水(逆浸透膜精製水)で調製)を用いてpH7.4のPBS緩衝液を調製した。
B液:酢酸、酢酸ナトリウム、およびRO水を用いてpH3.5の35mM酢酸ナトリウム水溶液を調製した。
C液:酢酸とRO水を用いて1M酢酸水溶液を調製した。
D液:バクスター社製ガンマガード(ポリクロナール抗体)と前記A液を用いて濃度3mg/mLのIgG水溶液を調製した。
E液:尿素とRO水で6M尿素水溶液を調製した。
中和液:トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンとRO水で2Mのトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンを調製した。
(2) 充填、準備
カラムクロマトグラフィー用装置として、AKTAexplorer100(GEヘルスケア社製)を用い、直径0.5cm、高さ15cmのカラムに、吸着体試料を3mL入れ、線速230cm/hで0.2MのNaCl水溶液(RO水使用)を15分通液して充填した。フラクションコレクターに15mLの採取用チューブをセットし、溶出液の採取用チューブについては、あらかじめ中和液を入れておいた。
(3) IgG精製
前記カラムにA液を15mL通液し、次いでD液を必要量通液した。次いで、A液を21mL通液後、B液を12mL通液してIgGを溶出させた。次にC液を6mL、E液を6mL、A液を15mL通液した。なお各液の流速は0.5mL/分または1mL/分とし、吸着体との接触時間が6分または3分となるようにした。
(4) 動的吸着量
IgGが5%破過するまでに吸着体に吸着したIgG量と吸着体体積からIgGの動的吸着量を求めた。当該動的吸着量を5%DBCという。
試験例4 20%圧縮応力
(1) 試料調製
試料ビーズに純水を加え、濃度約50体積%のスラリーを調製した。このスラリーの攪拌による均質化と、それに続く30分以上の減圧による脱泡とからなる均質・脱泡操作を3回繰り返して実施し、脱泡スラリーを得た。この操作とは別に、処理対象を純水に変えて、前記均質・脱法操作を90分以上実施し、脱泡水を得た。
(2) ビーズ充填シリンジ調製
2.5mLのHANKE SASS WOLF社製ルアロック付ディスポーザブルシリンジ(商標名:NORM−JECT)の先端にディスポーザブルフィルター(孔径5.00μm、親水性)を取り付けた。シリンジのピストンを外し、シリンジ後端側から脱泡水を約2mL投入し、この脱泡水が0mLの標線を下回らないうちに、脱泡スラリーを投入した。ディスポーザブルフィルターの2次側にアスピレーターを接続し、液面がビーズ面を下まわらない様に注意しながら、前記脱泡スラリーを吸引した。ビーズ面の約0.5mL上まで液面が下がったところで吸引を停止した。以降の作業は、液面がビーズ面を下回らないよう、前記脱泡水を適宜追加しながら実施した。振動を与えながら前記脱泡スラリーを追加またはビーズを除去し、ビーズ面を1.5mLの標線に合わせ、振動を与えてもビーズ面が低下しないことを確認した。ビーズが舞わないようゆっくり脱泡水を溢れるまで追加し、気泡が入らないように注意しながらピストンを挿入した。以下、このシリンジを「ビーズ充填シリンジ」という。
(3) 測定
レオテック社のFUDOH RHEO METERに10Kのロードセルを取り付け、変位速度のダイヤルを2cm/MINに合わせ、前記ビーズ充填シリンジをセットし、ピストンの変位を開始した。変位と応力との関係を記録し、下記式に基づき、20%圧縮応力を求めた。
20%圧縮応力=(充填ビーズが20%圧縮された時の応力)−(ピストンがビーズ面に達する直前の応力)
試験例5 Kav:ゲル相分配係数の測定
多孔質セルロースビーズ22.8mLを蒸留水に分散させ、30分間脱気した。脱気した多孔質セルロースビーズをカラム(GEヘルスケア・ジャパン社製「Tricorn 10/300」)に充填した。島津製作所社製のサイズ排除クロマトグラフィーシステム(「DGU−20A3」、「RID−10A」、「LC−20AD」、「SIL−20AC」、「CTO−20AC」を含み、ソフトウェアとしては「LCSolution」を使用)を用いて測定を行った。
マーカーとしては、以下のデキストランまたはグルコースを、1M NaClを含む50mMリン酸バッファ(pH7.5)に溶解して用いた。
カラムに1M NaClを含む50mMリン酸バッファ(pH7.5)を流速0.6mL/minで通液しながら、先ず、カラム中のビーズ部分以外の体積を求めるために、分子量4×107のデキストランの溶液を注入し、注入からRIモニターでピークが観測されるまでの通液量を求めた。分子量4×107のデキストランの溶液の濃度は10mg/mL、注入量は40μLとした。次いで、各マーカーの溶液でも同様に通液量を求めた。測定値を下記式に代入し、Kavの値を算出した。
av=(VR−V0)/(Vt−V0
[式中、VRは各マーカー溶液を注入してからピークが観測されるまでの通液量(mL)を示し、V0は分子量4×107のデキストラン溶液を注入してからピークが観測されるまでの通液量(mL)を示し、Vtはカラム内のビーズの体積(mL)を示す]
試験例6 細孔径分布の計算
各マーカーの粘度半径と上記で求めたKavの値を下記式に代入し、各マーカーが多孔質セルロースビーズに侵入する細孔の半径を求めた。
av=(1−rm/rp2
[式中、rmは各マーカーの粘度半径(nm)を示し、rpは各マーカーが多孔質セルロースビーズに侵入する細孔の半径(nm)を示す]
算出された多孔質セルロースビーズの細孔半径を横軸に、分子量180のマーカーがビーズ内に侵入した細孔体積(VR−V0)を100%とした場合の細孔径分布を縦軸にプロットした。
試験例7 細孔径分布の計算
試験例6で作成したグラフから累積細孔体積が50%の時の細孔径を求めた。
製造例1 無配向制御型プロテインAの調製
本発明で使用した無配向制御型プロテインAは、配列番号1で示されるアミノ酸配列を有する。これは、Staphylococcus aureus由来プロテインAからシグナルシーケンス(Sドメイン)及び細胞壁結合ドメイン(Xドメイン)を除いた部分にあたり、WO2006/004067においてSPA’として記載されているものである。当該プロテインAを、WO2006/004067の実施例に記載の方法に準じて調製した。なおこのWO2006/004067の全内容が、本願に参考のため援用される。
製造例2 配向制御型アルカリ耐性プロテインAの調製
WO2012/133349を参照して、配向制御型アルカリ耐性プロテインAとして、WO2012/133349に記載の改変Cドメイン5連結体を調製した。配向制御型アルカリ耐性プロテインAは、配列番号2で示されるアミノ酸配列を有する。なお、このWO2012/133349の全内容が、本願に参考のため援用される。
実施例1
(1) アルカリ水溶液の作製
和光純薬社製の水酸化ナトリウムと蒸留水を用いて、28.4wt%の水酸化ナトリウム水溶液を作製し、その温度を4℃に調整した。
(2) 架橋剤を添加したセルロース分散液の作製
セパラブルフラスコに79gの蒸留水と5.9gのセルロースを投入し、二段ディスクタービン(rushton turbine)翼を用いてスラリーの温度が4℃になるまで、150〜200rpmで30分間攪拌した。次いで、4℃に冷却した28wt%の水酸化ナトリウム水溶液を36g添加し、500rpmの速度で攪拌しながら30分間保持した。その後、作製したセルロース分散液に架橋剤として12gのグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)を添加し、500rpmの速度で15分間撹拌を行った。
(3) 液−液分散による多孔質セルロースビーズの作製
上記セルロース分散液に、1wt%のソルビタンモノオレエートが溶解した833gのo−ジクロロベンゼン溶液を投入し、4℃で600rpm、15分間撹拌することでセルロース液滴を分散させた。凝固溶剤としてメタノールを74mL添加し、4℃で600rpm、30分間攪拌した。その後、ガラスフィルター(TOP社製「26G−3」)で溶液を濾過し、次いでビーズの5倍体積量のメタノール、5倍体積量の蒸留水の順に洗浄を行ない、多孔質セルロースビーズを回収した。
(4) 多孔質セルロースビーズの分級
得られた多孔質セルロースビーズを、38μmと90μmの篩を用いて湿式分級した。
(5) 多孔質セルロースビーズの架橋
分級後の多孔質セルロースビーズ20mLに蒸留水を加えて30mLとし、反応容器に移した。ここに架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテルを含有するグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)を2.3g投入し、40℃に調整しながら攪拌を続けた。40℃に調整後、30分間攪拌した。次いで、2N NaOH水溶液(ナカライテスク社製水酸化ナトリウムと蒸留水で調製)7.1mLを用意し、1時間に1/4ずつ加えた。この間、温度を40℃に維持し、攪拌も継続した。最後の1/4量を添加後、同温度で1時間攪拌した。反応終了後、吸引濾過をしながら、ビーズの20倍体積量以上の蒸留水で洗浄し、架橋1回ビーズを得た。さらに得られた架橋1回ビーズに同じ架橋反応をもう1回実施し、架橋2回ビーズを得た。
得られた架橋2回ビーズを容器に移し、蒸留水を加えて、全量を架橋多孔質セルロースビーズの10倍体積量とし、オートクレーブを用いて120℃で60分間加温した。室温まで放冷した後、ビーズの5倍体積量以上の蒸留水で洗浄し、オートクレーブ済みの架橋2回ビーズを得て、架橋多孔質セルロースビーズとした。また、このビーズ表面のSEM観察像を図1に示した。
(6) 吸着体作製
下記手順に従って、プロテインAを固定化した吸着体を作製した。上記(5)で得られた架橋多孔質セルロースビーズ11.0mLに、RO水を加えて全量を17.0mLとし、50mLの遠沈管に入れ、これを25℃にてミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)上に取り付けた後、攪拌した。次に過ヨウ素酸ナトリウム水溶液(過ヨウ素酸ナトリウムをRO水に溶解したもの、濃度:8.64mg/mL)6.0mLを加え、25℃で1時間攪拌した。反応後、グラスフィルター(シバタ社製「11GP100」)上で、濾液の電気伝導度が1μS/cm以下となるまでRO水で洗浄し、ホルミル基含有架橋多孔質セルロースビーズを得た。洗浄濾液の電気伝導度は、導電率計(EUTECH INSTRUMENTS社製「ECTester10 Pure+」)で測定した。得られたホルミル基含有架橋多孔質セルロースビーズ9.0mLをグラスフィルター(シバタ社製「11GP100」)上に移し、0.5Mクエン酸三ナトリウム二水和物(関東化学社製)+0.15M塩化ナトリウム(関東化学社製)バッファー30mLを通液してビーズ内の液体を前記クエン酸三ナトリウム水溶液に置換した。前記バッファーを用い、置換後のホルミル基含有架橋多孔質セルロースビーズを、遠沈管に入れた。ホルミル基含有多孔質セルロースビーズを沈降させた後、総体積量14mLとなるように上清を除去して調整した。
ここに、上記製造例1で調製したプロテインAの濃度が、67.58mg/mLの溶液を5.327g加えた後、6℃にて、0.08N NaOH(ナカライテスク社製とRO水で調製)を用いて、pHを12に調整した後、6℃にて23時間、ミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)を用い、攪拌させながら反応させた。23時間反応後、反応液のpHが5.0になるように2.4Nクエン酸(関東化学社製クエン酸とRO水で調製)を用いてpH調整した後、引き続き6℃で4時間、ミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)を用いて、攪拌させた。続いて5.5%ジメチルアミンボラン(DMAB)水溶液(キシダ化学社製ジメチルアミンボランとRO水で調整)を0.39mL加えて、6℃で1時間攪拌した。その後、反応温度を25℃に上昇させ、25℃で18時間、ミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)を用いて攪拌しながら反応させた。反応後、反応液の278nm付近の吸収極大のUV吸光度を測定することにより未反応のプロテインA量を求め、仕込んだリガンド量から差し引くことで、プロテインA固定化量を算出した。反応後のビーズをグラスフィルター(シバタ社製「11GP100」)上で、ビーズの3倍体積量のRO水で洗浄した。次いで、3倍体積量の0.1Mクエン酸水溶液(関東化学社製クエン酸一水和物とRO水で調製)を加え、当該ビーズに0.1Mクエン酸一水和物を加えて全量を30mL以上とし、遠沈管に入れ、25℃で30分間攪拌しながら、酸洗浄を行った。
酸洗浄後、ビーズをグラスフィルター(シバタ社製「11GP100」)上で、ビーズの3倍体積量のRO水で洗浄し、次いで、3倍体積量の0.05M水酸化ナトリウム+1M硫酸ナトリウム水溶液(ナカライテスク製水酸化ナトリウム、関東化学社製硫酸ナトリウム及びRO水で調製)を加えた。次に、当該ビーズに、0.05M水酸化ナトリウム+1M硫酸ナトリウム水溶液を加えて全量を30mL以上とし、遠沈管に入れ、室温で30分間攪拌しながら、アルカリ洗浄を行った。
アルカリ洗浄後、ビーズをグラスフィルター(シバタ社製「11GP100」)上で、ビーズの20倍体積量のRO水で洗浄した。次に、ビーズの3倍量の0.5Nクエン酸三ナトリウム水溶液(関東化学社製クエン酸三ナトリウム二水和物+RO水で調製)を加え、濾液が中性になっていることを確認した後、RO水を用いて、洗浄濾液の電導度が1μS/cm以下になるまで洗浄することにより、目的とするプロテインAを固定化した吸着体を得た。洗浄濾液の電導度は導電率計(EUTECH INSTRUMENTS社製「ECTester10 Pure+」)で測定した。
得られた吸着体の物性評価を試験例2に従って行った結果、プロテインA導入量が35g/L(吸着体体積)で、RT3分での5%DBCが65g/L(吸着体充填体積)であった。
比較例1
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)を添加しないこと以外は、実施例1と同様に吸着体を作製した。得られた吸着体の物性評価を行った結果、プロテインA導入量:35g/L(吸着体体積)で、RT3分での5%DBCが49g/L(吸着体充填体積)であった。
また、プロテインAを固定化する前の多孔質セルロースビーズの表面のSEM観察像を図2に示した。図1と図2を比較すると、セルロース微分散液に架橋剤を加えて作製した本発明の多孔質セルロースビーズの方が、表面孔が明らかに大きいことが分かる。
実施例2
(1) 多孔質セルロースビーズの作製
実施例1と同様に多孔質セルロースビーズの作製を行った。得られた多孔質セルロースビーズのメジアン粒径は64μmであった。
(2) 多孔質セルロースビーズの分級と架橋
実施例1と同様に分級を行った。分級後の多孔質セルロースビーズに含まれる液体部分を100mLをエタノールで置換した後、反応容器に移し、セルロースビーズとエタノールの合計量が97gとなるようにした。そこに蒸留水28gとエピクロロヒドリン80mLを添加した。溶液温度を40℃に調整し、1.8N NaOH水溶液(ナカライテスク社製水酸化ナトリウムと蒸留水で調製)を96mL添加し、架橋反応を開始させた。反応開始から1.5時間後に17.0N NaOH水溶液を9.6mL添加し、反応開始から3時間後と4.5時間後にも17.0N NaOH水溶液を9.6mL添加した。反応開始から6時間後にゲルを回収し、ビーズの20倍体積量以上の蒸留水で洗浄した。
上記架橋反応で得られた架橋セルロースビーズを反応容器に移し、セルロースビーズと蒸留水の合計量が116.7gとなるようにした。そこに硫酸ナトリウムを37.8g添加、溶解させた後、エピクロロヒドリンを33mL添加し、40℃で保持した。17.0N NaOH水溶液を21mL添加し、架橋反応を開始させ、反応開始から2.5時間後に17.0N NaOH水溶液を5mL添加した。反応開始から5時間後にゲルを回収し、ビーズの20倍体積量以上の蒸留水で洗浄した。架橋後の多孔質セルロースビーズのKav値を表3に、マーカーの粘度半径とKav値との関係を図4と図8に、架橋剤の水溶率とKav値との関係を図5に、細孔径分布と平均細孔径を表4に、細孔径分布を図6と図10に、架橋剤の水溶率と平均細孔径との関係を図7に、セルロース微分散液への架橋剤の添加量とKav値を表5と図9に、セルロース微分散液への架橋剤の添加量と平均細孔径を表6と図11に示す。
実施例3
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)の代わりに、グリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-313」)を添加したこと以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。得られた多孔質セルロースビーズのメジアン粒径は98μmであった。次いで、38μmと150μmの篩を用いたこと以外は、実施例2と同様に分級と架橋を行い、架橋多孔質セルロースビーズを得た。架橋後の多孔質セルロースビーズのKav値を表3に、マーカーの粘度半径とKav値との関係を図4に、架橋剤の水溶率とKav値との関係を図5に、細孔径分布と平均細孔径を表4に、細孔径分布を図6に、架橋剤の水溶率と平均細孔径との関係を図7に示す。
実施例4
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)の代わりに、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-521」)を添加したこと以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。得られた多孔質セルロースビーズのメジアン粒径は65μmであった。次いで、実施例3と同様に分級と架橋を行い、架橋多孔質セルロースビーズを得た。架橋後の多孔質セルロースビーズのKav値を表3に、マーカーの粘度半径とKav値との関係を図4に、架橋剤の水溶率とKav値との関係を図5に、細孔径分布と平均細孔径を表4に、細孔径分布を図6に、架橋剤の水溶率と平均細孔径との関係を図7に示す。
実施例5
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)の代わりに、ソルビトールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-614」)を添加したこと以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。得られた多孔質セルロースビーズのメジアン粒径は63μmであった。次いで、実施例3と同様に分級と架橋を行い、架橋多孔質セルロースビーズを得た。架橋後の多孔質セルロースビーズのKav値を表3に、マーカーの粘度半径とKav値との関係を図4に、架橋剤の水溶率とKav値との関係を図5に、細孔径分布と平均細孔径を表4に、細孔径分布を図6に、架橋剤の水溶率と平均細孔径との関係を図7に示す。
実施例6
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)の代わりに、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-920」)を添加したこと以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。得られた多孔質セルロースビーズのメジアン粒径は244μmであった。
実施例2〜6で用いた架橋剤の粘度と造粒後のメジアン径を表2と図3にまとめる。
実施例7
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)の添加量を6gとし、水を6g増量した以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。次いで、実施例3と同様に分級と架橋を行い、架橋多孔質セルロースビーズを得た。セルロース微分散液への架橋剤の添加量とKav値を表5と図9に、細孔径分布を図10に、セルロース微分散液への架橋剤の添加量と平均細孔径を表6と図11に示す。
実施例8
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)の添加量を18gとし、水を6g減量した以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。次いで、実施例3と同様に分級と架橋を行い、架橋多孔質セルロースビーズを得た。セルロース微分散液への架橋剤の添加量とKav値を表5と図9に、細孔径分布を図10に、セルロース微分散液への架橋剤の添加量と平均細孔径を表6と図11に示す。
比較例2
セルロース分散液作製時に架橋剤としてグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製「デナコールEX-314」)を加えず、水を12g増量した以外は、実施例2と同様に多孔質セルロースビーズを得た。次いで、実施例3と同様に分級と架橋を行い、架橋多孔質セルロースビーズを得た。架橋後の多孔質セルロースビーズのKav値を表3に、マーカーの粘度半径とKav値との関係を図4と図8に、架橋剤の水溶率とKav値との関係を図5に、細孔径分布と平均細孔径を表4に、細孔径分布を図6と図10に、架橋剤の水溶率と平均細孔径との関係を図7に、セルロース微分散液への架橋剤の添加量とKav値を表5と図9に、セルロース微分散液への架橋剤の添加量と平均細孔径を表6と図11に示す。
表3と図4に示す結果のとおり、セルロース微分散液に架橋剤を添加して造粒することにより、Kav値、即ちセルロースビーズ内の細孔容量を大きくできることが明らかとなった。
また、表3と図5に示す結果のとおり、セルロース微分散液に添加する架橋剤として水溶率の高いものを用いた場合には、抗体の大きさに近い粘度半径が3.9nmのマーカーに適する細孔の容量が大きいことが分かった。
表4と図6に示す結果のとおり、セルロース微分散液に架橋剤を添加して造粒することにより、細孔が劇的に増大することが分かった。
また、表4と図7に示す結果のとおり、セルロース微分散液に添加する架橋剤として水溶率の高いものを用いた場合には、細孔径が適切な大きさとなることが分かった。
表5と図8に示す結果のとおり、セルロース微分散液に架橋剤を添加して造粒することにより、Kav値、即ちセルロースビーズ内の細孔容量が増大することが分かった。
また、表5と図9に示す結果のとおり、セルロース微分散液と架橋剤との混合液における架橋剤の量が5%の場合に、抗体の大きさに近い粘度半径が3.9nmのマーカーに適する細孔の容量が特に大きいことが分かった。
表6、図10および図11に示す結果のとおり、セルロース微分散液と架橋剤との混合液における架橋剤の量が10%の場合に、平均細孔径が最も大きかった。
実施例9
実施例2と同様に架橋多孔質ビーズを得た後、架橋後の多孔質セルロースビーズを38μmと90μmの篩を用いて湿式分級を行ない、メジアン粒径が65μmの架橋多孔質セルロースビーズを得た。
得られた架橋ビーズ3.5mLを遠沈管に入れ、RO水を加えて、全量を6mLとした。これを25℃にてミックスローター(アズワン社製 ミックスローターMR−3)上に取り付けた後、撹拌した。次に過ヨウ素酸ナトリウムをRO水に溶解して、11.16mg/mLの過ヨウ素酸ナトリウム水溶液を2.0mL加え、25℃で1時間撹拌した。反応後、グラスフィルター(シバタ社製 11GP100)上で、濾液の電気伝導度が1μS/cm以下となるまでRO水で洗浄し、ホルミル基含有架橋ビーズを得た。洗浄濾液の電気伝導度は、導電率計(EUTECH INSTRUMENTS社製「ECTester10 Pure+」)で測定した。
得られたホルミル基含有架橋多孔質セルロースビーズ3.5mLを遠沈管に入れ、総体積量7.5mLとなるようにRO水で液量を調整した。ここに製造例2で得た配向制御型アルカリ耐性プロテインAの64mg/mL水溶液を1.91g加えた後、6℃にて2時間攪拌した。その後、1.5Mのクエン酸三ナトリウム水溶液を1.61mL加え、0.08Nの水酸化ナトリウム水溶液でpHを12に調整した。その後、6℃で23時間、ミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)を用い、攪拌させながら反応した。
その後、グラスフィルターで濾過を行い、濾液(以下、「反応液1」という)を回収した。0.1Mクエン酸三ナトリウム水溶液(RO水使用)と0.1Mクエン酸水溶液にてpHを5に調整した緩衝液でビーズに含まれる液体部分を置換し、次いで同緩衝液で総体積が7mLになるように調整しながらビーズを遠沈管に戻し、6℃で4時間ミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)を用いて、攪拌した。引き続き、5.5質量%濃度のジメチルアミンボラン水溶液(RO水使用)を1.93mL加えて、6℃で1時間攪拌した後、反応温度を25℃に上昇し、25℃で18時間、ミックスローター(アズワン社製「ミックスローターMR−3」)を用いて攪拌しながら反応した。反応後、反応液(以下、「反応液2」という)を回収した。反応液1と反応液2の278nm付近の吸収極大のUV吸光度を測定し、仕込んだリガンド量から差し引くことで、得られたビーズのプロテインA固定化量を算出した。
反応後のビーズをグラスフィルター(シバタ製「11GP100」)上で、ビーズの3倍体積量のRO水で洗浄した。次いで、3倍体積量の0.1Nクエン酸水溶液(RO水使用)を加え、当該ビーズに0.1Nクエン酸水溶液(RO水使用)を加えて全量を30mL以上とし、遠沈管に入れ、25℃で30分間攪拌しながら、酸洗浄を行った。
酸洗浄後、ビーズをグラスフィルター(シバタ製「11GP100」)上で、ビーズの3倍体積量のRO水で洗浄し、次いで、3倍体積量の0.05M濃度の水酸化ナトリウムと1M濃度の硫酸ナトリウムを含む水溶液(RO水使用)を加えた。次に、当該ビーズに、0.05M濃度の水酸化ナトリウムと1M濃度の硫酸ナトリウムを含む水溶液を加えて全量を30mL以上とし、遠沈管に入れ、室温で30分間攪拌しながら、アルカリ洗浄を行った。
アルカリ洗浄後、ビーズをグラスフィルター(シバタ製「11GP100」)上で、ビーズの20倍体積量のRO水で洗浄した。次に、ビーズの3倍量の0.1Nクエン酸ナトリウム水溶液(RO水使用)を加え、濾液が中性になっていることを確認した後、RO水を用いて、洗浄濾液の電導度が1μS/cm以下になるまで洗浄し、目的とする配向制御型アルカリ耐性プロテインAを固定化した吸着体を得た。洗浄濾液の電導度は導電率計(EUTECH INSTRUMENTS社製「ECTester10 Pure+」)で測定した。
得られた吸着体について、試験例3によりIgGに対する吸着性能を測定し、試験例4により20%圧縮応力を測定した。吸着性能と20%圧縮応力を表7に、プロテインA固定化量とIgG吸着量との関係を図13に、メジアン粒径とIgG吸着量との関係を図14に示す。
実施例10
配向制御型アルカリ耐性プロテインAの入った水溶液の添加量を1.10gに変更した以外は実施例9と同様に吸着体を得た。
得られた吸着体について、試験例3によりIgGに対する吸着性能を測定し、試験例4により20%圧縮応力を測定した。吸着性能と20%圧縮応力を表7に、プロテインA固定化量とIgG吸着量との関係を図13に、メジアン粒径とIgG吸着量との関係を図14に示す。
実施例11
配向制御型アルカリ耐性プロテインAの入った水溶液の添加量を0.82gに変更した以外は実施例9と同様に吸着体を得た。
得られた吸着体について、試験例3によりIgGに対する吸着性能を測定し、試験例4により20%圧縮応力を測定した。吸着性能と20%圧縮応力を表7に、プロテインA固定化量とIgG吸着量との関係を図13に、メジアン粒径とIgG吸着量との関係を図14に示す。
実施例12
架橋後の多孔質セルロースビーズを38μmと63μmの篩を用いて湿式分級を行なって得られたメジアン粒径52μmの架橋多孔質セルロースビーズを用いた以外は、実施例10と同様に吸着体を得た。
得られた吸着体について、試験例3によりIgGに対する吸着性能を測定し、試験例4により20%圧縮応力を測定した。吸着性能と20%圧縮応力を表7に、参考例1との吸着性能の比較結果を図12に示す。
実施例13
架橋後の多孔質セルロースビーズを63μmと75μmの篩を用いて湿式分級を行なって得られたメジアン粒径71μmの架橋多孔質セルロースビーズを用いた以外は、実施例10と同様に吸着体を得た。
得られた吸着体について、試験例3によりIgGに対する吸着性能を測定し、試験例4により20%圧縮応力を測定した。吸着性能と20%圧縮応力を表7に示す。
参考例1
アルカリ耐性のあるプロテインAを固定化した高性能な抗体医薬品精製用吸着体として知られているGEヘルスケア社製「MabSelect SuRe LX」の吸着性能を試験例3に従って測定し、また、20%圧縮応力を試験例4に従って測定した。吸着性能を表7に、実施例12との吸着性能の比較結果を図12に示す。
表7と図12に示す結果のとおり、本発明に係る吸着体は、従来の吸着体製品と比べても非常に高い吸着性能を示すことが分かった。また、図13に示す結果のとおり、本発明に係る吸着体は、リガンドの固定化量が少なくても吸着性能が低下し難いことが分かった。また、図14に示す通り、本発明に係る吸着体は、メジアン粒径が大きくなっても吸着性能が低下し難いことが分かった。すなわち、本発明により得られた多孔質セルロースビーズはマストランスファーが良好であり、リガンドを固定化すれば、目的物を高効率で吸着できる非常に高性能な吸着体が得られることが実証された。

Claims (7)

  1. a)低温のアルカリ水溶液とセルロースとを混合してセルロース微分散液を作製する工程、
    b)前記セルロース微分散液に架橋剤であるエポキシ基含有化合物を加え混合液を作製する工程、
    c)前記混合液を分散媒に分散させてエマルションを作製する工程、
    d)前記エマルションを凝固溶媒に接触させる工程を含むことを特徴とする、多孔質セルロースビーズの製造方法。
  2. 前記a)の工程における前記アルカリ水溶液の液温が0〜25℃であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記エポキシ基含有化合物がグリシジルエーテル系化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
  4. 前記架橋剤の水溶率が50%以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
  5. 前記架橋剤の粘度が100mPa・s以上50000mPa・s以下であることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一項に記載の多孔質セルロースビーズの製造方法。
  6. 請求項1〜のいずれか一項に記載の方法で多孔質セルロースビーズを製造する工程、および当該多孔質セルロースビーズに目的物と相互作用するリガンドを固定化することにより吸着体を得る工程を含むことを特徴とする吸着体の製造方法。
  7. 請求項に記載の方法で吸着体を製造する工程、および、当該吸着体を用いて当該吸着体に吸着される目的物を精製する工程を含むことを特徴とする精製方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016167268A1 (ja) * 2015-04-15 2018-02-08 株式会社カネカ 多孔質セルロースビーズの製造方法およびそれを用いた吸着体

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7113194B2 (ja) * 2017-01-23 2022-08-05 パナソニックIpマネジメント株式会社 高分子膜の製造方法
JP6847749B2 (ja) * 2017-04-19 2021-03-24 株式会社東芝 コイル
CN114672064B (zh) * 2022-04-18 2023-06-23 浙江理工大学 一种MIL-100(Fe)/纤维素多孔复合小球的制备方法与应用

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151350A (en) 1982-10-27 1992-09-29 Repligen Corporation Cloned genes encoding recombinant protein a
JPS60139873A (ja) 1983-12-26 1985-07-24 旭化成株式会社 繊維材料の改質方法
JPH03252430A (ja) 1990-03-01 1991-11-11 Kanebo Ltd 鋭利な粒径分布を有するセルロース粒子集合体の製造法
US5328603A (en) * 1990-03-20 1994-07-12 The Center For Innovative Technology Lignocellulosic and cellulosic beads for use in affinity and immunoaffinity chromatography of high molecular weight proteins
JPH0682435A (ja) 1992-09-04 1994-03-22 Kanebo Ltd セルロース系ゲル濾過充填剤及びその製造方法
US5410034A (en) 1994-02-24 1995-04-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Alkaline method for dissolving cellulose
JPH09132601A (ja) * 1995-09-06 1997-05-20 Bio Polymer Res:Kk 多孔性セルロース粒子の製造方法
JPH09124702A (ja) 1995-11-02 1997-05-13 Nisshinbo Ind Inc アルカリに溶解するセルロースの製造法
US6599620B2 (en) 1997-01-07 2003-07-29 Kaneka Corporation Cellulosic particles, spherical object comprising cross-linked polymer particles, and adsorbent for body fluid purification
JP4021980B2 (ja) 1997-11-25 2007-12-12 株式会社カネカ セルロース系粒子体及びその製造方法
JP3601229B2 (ja) * 1997-01-14 2004-12-15 チッソ株式会社 多孔性球状セルロース粒子
SE0200943D0 (sv) 2002-03-25 2002-03-25 Amersham Biosciences Ab Mutant protein
US8597908B2 (en) 2004-07-06 2013-12-03 Kaneka Corporation Process for producing protein A-like protein with use of Brevibacillus genus bacterium
US7850858B2 (en) 2004-08-30 2010-12-14 Kaneka Corporation Granulocyte adsorbent
JP2006304633A (ja) 2005-04-26 2006-11-09 Apro Life Science Institute Inc イムノグロブリン結合タンパク質
US8828905B2 (en) 2007-05-30 2014-09-09 Kaneka Corporation Porous base matrix having formyl group, adsorbent using the porous base matrix, method for production of the porous base matrix, and method for production of the adsorbent
US8664152B2 (en) 2007-08-31 2014-03-04 Jnc Corporation Porous cellulose gel, method for producing the same and use thereof
JP5666310B2 (ja) 2008-12-03 2015-02-12 株式会社カネカ ホルミル基含有多孔質担体、それを用いた吸着体、およびそれらの製造方法
JPWO2010110288A1 (ja) 2009-03-24 2012-09-27 株式会社カネカ 免疫グロブリンに親和性を有するタンパク質および免疫グロブリン結合性アフィニティーリガンド
JP5261262B2 (ja) 2009-03-31 2013-08-14 東ソー株式会社 細孔を有する微生物セルロース粒子の製造方法
JP5785553B2 (ja) * 2010-09-10 2015-09-30 株式会社カネカ 多孔質粒子の製造方法、多孔質粒子、吸着体、およびタンパク質の精製方法
EP2684897A4 (en) 2011-03-08 2014-08-20 Kaneka Corp PROCESS FOR PRODUCING POROUS CELLULOSE BALLS
US10065995B2 (en) 2011-03-25 2018-09-04 Kaneka Corporation Protein for affinity-separation matrix
JP6506554B2 (ja) 2012-09-10 2019-04-24 株式会社カネカ 吸着体、及びそれを用いた精製方法
WO2015137170A1 (ja) 2014-03-12 2015-09-17 富士フイルム株式会社 セルロース多孔質粒子の製造方法及びセルロース多孔質粒子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016167268A1 (ja) * 2015-04-15 2018-02-08 株式会社カネカ 多孔質セルロースビーズの製造方法およびそれを用いた吸着体

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