JPH05279411A - 担体に結合された生物学的に活性な物質 - Google Patents

担体に結合された生物学的に活性な物質

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JPH05279411A
JPH05279411A JP4227832A JP22783292A JPH05279411A JP H05279411 A JPH05279411 A JP H05279411A JP 4227832 A JP4227832 A JP 4227832A JP 22783292 A JP22783292 A JP 22783292A JP H05279411 A JPH05279411 A JP H05279411A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 担体に結合された生物学的に活性な物質。 【構成】 担体が本質的に、(a)ビニルアシレート単位
(アシレート基は少なくとも部分的に加水分解されてい
る)、および(b)式 【化1】 (ただし式中、RおよびRは同一または異なりて、
それぞれビニル、1−アシルオキシビニル、アリルまた
は2−アシルオキシアリルを表わし、Aは2〜8個の炭
素原子を有する2価の炭化水素基を表わす)、および/
または 【化2】 (ただし式中、Bは1〜8個の炭素原子を有する2価、
3価または4価の炭化水素基を表わし、mはこの基の原
子価に相当し、そしてXはアシルオキシを表わす)を有
する少なくとも1種の架橋剤の単位(ただしこれらの架
橋剤単位の量は重合体の0.1〜60重量%であるもの
とする)を含み、かつ20〜800μmの平均粒子サイ
ズおよび2〜10,000nmの平均細孔直径を有する巨
大多孔性ビーズの形態である架橋重合体であることを特
徴とする、該担体にスペーサーを介して結合された生物
学的に活性な物質。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】物質を分離または精製するかまたは分子量
分布を測定する目的で重合体溶液のゲル浸透クロマトグ
ラフィーを行うためにポリマーゲルを使用することはず
っと以前から知られている。水性の系に適当であるポリ
マーゲルは親水性であると言われているが、他方非水性
系(有機溶媒)においてのみ使用することができるポリ
マーゲルは疎水性であると言われている。疎水性ゲルの
例は架橋したポリスチレンであるが、親水性ゲルは架橋
したデキストラン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリ
ルアミドまたはポリビニルアルコールに基づくものであ
る。これらのゲルの膨潤し、従って例えばゲル浸透クロ
マトグラフィーにおいて高流量を阻止する極端な傾向は
架橋の程度を増すことにより防止することができる。
【0002】架橋したポリビニルアセテートに基づく疎
水性ゲルはすでに存在しており、それからアセテート基
を加水分解することにより架橋したポリビニルアルコー
ルに基づく親水性ゲルを製造することができる。ここで
重要な点は特にその架橋が加水分解に対して強く抵抗し
なければならないということである。
【0003】この分野においては従来多数の化合物がこ
の目的で架橋剤としてすでに記載されている。例えばド
イツ特許第1,517,935号明細書にはこの目的でジ
ビニルアルキレン、ジカルボン酸のジビニルおよびジア
ルキルエステルなどだけでなく、多価アルコールのジビ
ニルまたはジアリルエーテルもまた開示されているが、
好ましいのはブタンジオールジビニルエーテルである
〔これに関しては「Makromol. Chemie」第176巻第6
57頁およびそれ以降(1975年)も参照された
い〕。上記の特許により得ることができる架橋したポリ
ビニルアセテートおよびポリビニルアルコールはまた巨
大多孔性ビーズの形態であってもよい。ブタンジオール
ジビニルエーテルを用いる架橋は加水分解に対して安定
であるが、このエーテルは比較的ゆっくりとしかビニル
アセテートと共重合しないので、この架橋剤を用いた場
合には比較的低い架橋密度しか得られない。
【0004】存在する他の架橋剤例えばエチレングリコ
ールジメチルアクリレートまたはグリシジルメタクリレ
ート(米国特許第4,104,208号明細書)は加水分
解に抵抗する架橋を生成せず、しかも均等には含まれな
い。従ってビニルアセテート(M1)およびメチルメタク
リレート(M2)の共重合パラメータはr1=0.01、r
2=20である。同様の共重合パラメータは本明細書中
に記載されたメタクリレートに対しても同様である。そ
こで上記2種の架橋剤は反応開始時に消費され、従って
均等な結合を得ることは不可能である。
【0005】また生物学的に活性な物質を分離する、す
なわちそのような物質を固定化するためのアフィニティ
ークロマトグラフィーに対して親水性ポリマーゲルを使
用すること、およびこれを使用するまえにポリマーゲル
の反応性の基(それは通常OH基である)をいわゆるス
ペーサーと反応させることはすでに先行技術の一部であ
る(ドイツ特許出願公開公報第2,102,514号およ
びドイツ特許第2,421,789号明細書を参照)。
【0006】先行技術の上記の欠点を有しないような、
特に加水分解に抵抗し、そしてゲルクロマトグラフィー
における吸着剤としてか、または化学的に共有結合した
生物学的に活性な物質に対する担体として使用するのに
特に適当であり、そして化学的に共有結合した生物学的
に活性な物質の活性を殆ど損なわず、しかも処理される
べき基質の流れを妨げないような、ポリビニルエステル
に、そして特にポリビニルアルコールに基づいた架橋重
合体を提供すること、並びに該重合体から得られた担体
にスペーサーを介して結合される生物学的に活性な物質
を提供することが本発明の目的である。
【0007】従って本発明は担体に結合された生物学的
に活性な物質であって、該担体が本質的に、(a)ビニル
アシレート単位(アシレート基は少なくとも部分的に加
水分解されている)、および(b)式
【化8】 (ただし式中、RおよびRは同一または異なりて、
それぞれビニル、1−アシルオキシビニル、アリルまた
は2−アシルオキシアリルを表わし、Aは2〜8個の炭
素原子を有する2価の炭化水素基を表わす)、および/
または
【化9】 (ただし式中、Bは1〜8個の炭素原子を有する2価、
3価または4価の炭化水素基を表わし、mはこの基の原
子価に相当し、そしてXはアシルオキシを表わす)を有
する少なくとも1種の架橋剤の単位(ただしこれらの架
橋剤単位の量は重合体の0.1〜60重量%であるもの
とする)、および(c) 場合により存在しうる前記(a)
と共重合しうるさらに別の単量体から誘導される単位を
含み、かつ20〜800μmの平均粒子サイズおよび2
〜10,000nmの平均細孔直径を有する巨大多孔性ビ
ーズの形態である架橋重合体であって、その担体に下記
の基
【化10】 (式中、nは1〜8の整数を示す)を含有するスペーサ
ーを介して生物学的に活性な物質が結合している、担体
に結合された生物学的に活性な物質に関する。
【0008】本発明による重合体のビニルアシレート単
位は好ましくはそのアシレート基に2〜18個の炭素原
子、特に2〜6個の炭素原子を含有する。後者は好まし
くはアセテートまたはプロピオネート基である。それは
また重合体中に存在する種々のアシレート基に対しても
可能である。すなわち重合体は適当なビニルアシレート
の混合物を用いて製造することもできる。
【0009】式(I)の架橋剤においてAは好ましくは2
〜5個の炭素原子特に2個または3個の炭素原子を有す
る分枝鎖状または非分枝鎖状の脂肪族炭化水素基を表わ
す。この炭化水素基は特に好ましくはエチレンまたはプ
ロピレン基である。この式(I)のR/Rが1−ア
シルオキシビニルまたは2−アシルオキシアリルを表わ
す場合には、そのアシルオキシ基は好ましくは2〜18
個の炭素原子特に2〜6個の炭素原子を含有する。アシ
ルオキシは好ましくはアセテートまたはプロピオネート
基を表わす。基R/Rは好ましくはビニルを表わ
す。本発明による重合体中の好ましい架橋剤単位は同様
にN,N′−ジビニルエチレン尿素から誘導される。こ
の架橋剤は特に加水分解に抵抗する架橋の形態を生成す
る。もう一つの好ましい代表はN,N′−ジビニルプロ
ピレン尿素である。
【0010】これらの化合物の製造は知られており、そ
して例えば米国特許第2,541,152号明細書および
Ullmann 氏著「Encyklopaedie der technischen Chemi
e(工業化学辞典)」第23巻第611頁(第4版)に
記載されている。
【0011】式(II)の架橋剤においてBは好ましくは2
価の炭化水素基特に2〜6個の炭素原子好ましくは2〜
4個の炭素原子を有する分枝鎖状または非分枝鎖状アル
キレン基を表わす。この場合アシルオキシ基は好ましく
は式(I)におけるR基に対して上記に記載されたのと同
じ意味を有する。この型の好ましい架橋剤の例は3,3
−ジメチルペンタジエン2,4−ジアセテートであり、
それはビニルアシレートと特に容易に共重合する。この
種の化合物は例えば酸触媒の存在下で適当なジケトン、
トリケトンまたはテトラケトンをビニルアシレートまた
はイソプロペニルアシレートと反応させることにより製
造され、対応するエノールアシレートが生成する。同時
に生成するアセトンは蒸留により平衡混合物から連続的
に除去しなければならない。
【0012】架橋剤(II)の単位の量は一般的に重合体中
の架橋剤単位の総量の0〜100%、特に0〜60%で
ある。
【0013】本発明による重合体中の架橋剤単位の総量
は特許請求の範囲内であり、そして特定の使用目的に対
して所望される架橋密度による。例えばゲルクロマトグ
ラフィーにおいては高次元の安定性が望ましく、そのこ
とは高い架橋密度を、従ってより高い含有量の架橋単量
体単位を要求する。これに対して他の使用領域において
例えば撹拌容器中での酵素反応に対するか、または診断
剤に対する担体として使用する場合にはより低い架橋密
度が有利である。大抵の場合0.1重量%以下の架橋剤
含量ではもはや有用な生成物を生成しない。60重量%
より高い架橋剤含量は基本的には可能であるが、概して
さらに大きな利点を生じない。
【0014】使用目的により架橋剤単位の量は好ましく
は重合体の1〜50重量%特に1〜40重量%である。
生物学的に活性な物質に対する担体として使用するため
には、最低限界は好ましくは2.5重量%、特に好まし
くは10重量%である。式(II)の架橋剤単位のみが存
在する場合には、それらの最低限界は特に好ましくは
2.5重量%である。
【0015】ある種の使用に対しては、ビニルアセテー
トと共重合することができる単量体の単量体単位を含有
することも本発明による重合体に対して有利であり、そ
れらの量は一般的に総重合体の10重量%を越えない量
であり、そして好ましくは0.1〜5重量%である。そ
の混合物中で使用することができるこれらの単量体の例
はN−ビニルピロリドン、ビニレンカーボネート、(メ
タ)アクリル酸、(メタ)アクリルニトリル、(メタ)
アクリルアミド、それぞれアルキル基において2〜12
個の炭素原子好ましくは2〜4個の炭素原子を有するア
ルキル(メタ)アクリレート、アルキル基において2〜
6個の炭素原子を有する(メタ)アクリル酸のヒドロキ
シアルキルエステル、N−ビニル−N−アルキル−アセ
トアミド、スチレン、α−メチルスチレンなどである。
【0016】本発明による架橋重合体は好ましくはビー
ズの形態をしており、それは主として球状であり、乾燥
時の非膨潤状態におけるその平均粒子サイズは20〜8
00μm、好ましくは50〜300μmであり、そして好
ましくは狭い粒子サイズ分布を有する。最も適当な粒子
サイズは一般的にそれぞれの場合における特定の使用領
域による。例えば加圧しないで行われるカラム法の場合
には上記の範囲内で加圧法の場合よりも適当に大きい粒
子サイズが選ばれるであろう。本発明による重合体ビー
ズは主として巨大多孔性であるように形成される。細孔
の平均直径は一般的には2〜10,000nm、好ましく
は5〜200nm、特に20〜200nmの範囲内である。
【0017】細孔直径(細孔容積)はまず第一に毛細管
圧力法(水銀細孔測定法)〔これに関しては「Ullmanns
Encyklopaedie der technischen Chemie(ウルマンの
工業化学辞典)」第5巻(1980年)第751〜752
頁を参照されたい〕により細孔容積を測定することによ
り決定できる。次に平均の細孔直径はこの参考書の第7
52頁の左側の欄の上に与えられている式により細孔容
積から計算することができる。また走査電子顕微鏡によ
り細孔サイズを測定することも可能である。
【0018】本発明による重合体中のビニルアシレート
単位のアシレート基は好ましくはOH基に加水分解され
ており、その加水分解の程度は一般的には50%よりも
大きく、好ましくは70%よりも大きく、そして特に9
0〜100%である。加水分解により得られた架橋重合
体すなわちポリビニルアルコールが生物学的に活性な物
質に対する担体として使用される場合には、好ましくは
少なくともOH基の一部は以下に定義されるようないわ
ゆるスペーサー基により占められている。これとは対照
的にゲルクロマトグラフィーのためには、少なくとも一
定のOH基はもはや反応性の基を含まない疎水性の基に
より占められているのが有利である。
【0019】本発明による重合体は特に高い架橋密度と
共に加水分解に対する高い抵抗性を特徴とする。この加
水分解に対する高い抵抗性はゲルクロマトグラフィーの
場合だけでなく、生物学的に活性な物質例えば酵素に対
する担体として使用する場合にも極めて重要である。担
体に支持された酵素はしばしば強アルカリ性または強酸
性媒質中で何年間も使用される。特にエステルまたはカ
ルボキサミド結合を解裂する「非特異的加水分解酵素」
に関してこのことが言える。その他については安定な架
橋はまた本発明による重合体中のアシレート基をOH基
に加水分解する際にも有利である。
【0020】本発明による重合体は特にゲルクロマトグ
ラフィーにおける固定相として、そして生物学的に活性
な物質に対する担体として使用するのに適当である。
【0021】本発明による架橋重合体は通常の方法で好
ましくはビーズ重合条件下で、分散媒および分散安定剤
の存在下で、他の添加物の非存在下でかまたは存在下
で、フリーラジカル開始剤および好ましくは不活性希釈
剤の非存在下でかまたは存在下で、そして酸素を排除し
て製造される。
【0022】ビーズ重合を行うために適当な分散媒は主
として通常の状態で液体であり、60℃よりも高い、好
ましくは85°から300℃までの沸点を有し、そして
乳濁重合を抑制するために重合条件下で単量体、重合体
が、そして好ましくは開始剤もまたそれに不溶であるか
または溶けるとしても殆ど溶解しないような化合物であ
る。単量体相の分散媒相に対する割合は広い範囲内で例
えば0.5:1ないし1:50の間で、好ましくは1:
1ないし1:15(重量比)の間で変えることができ
る。本発明によれば好ましい分散媒は水である。水は有
利には緩衝剤を含有しており、それはアルカリ性の範囲
内で作用し、そしてビニルアシレートの加水分解により
生成した酸に対して水素イオン濃度が左右されないよう
にする。この緩衝剤は好ましくは燐酸水素二ナトリウム
/燐酸二水素ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムから
なる。
【0023】重合の過程でビーズのアグロメレーション
を防止するための分散安定剤はこの目的で知られている
化合物の一つであることができる。それは好ましくは親
水性重合体例えばポリビニルピロリドン、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコー
ル、メチルセルロースまたはエチレンオキシド/プロピ
レンオキシド共重合体である。ポリビニルピロリドンは
この目的のために特に好ましい。これらの分散安定剤は
単量体総量の0.001重量%程度の少ない量で有効で
ある。通常使用される量は(単量体の総量を基準にし
て)0.005〜50重量%、好ましくは0.01〜20
重量%である。
【0024】(分散媒が水の場合)電解質例えば塩例え
ば塩化ナトリウムの水相への添加は一般的に有利であ
る。なぜならばこれは外相から単量体をほぼ完全に移行
させ、従ってほぼ完全に乳濁液の形成を阻止し、さらに
ビーズの収量を増加させる効果を有するからである。さ
らにまたこの添加された電解質はある程度コロイドを保
護する作用も有することができる。通常この電解質は分
散媒を基準にして50重量%好ましくは30重量%まで
の量で使用される。
【0025】本発明によれば適当なフリーラジカル開始
剤は単量体の相に易溶性であるべきであり、そして液体
状分散媒にできるだけ難溶性であるべきである。その例
は有機過酸化物例えばジ第3級ブチルペルオキシド、ジ
ベンゾイルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドま
たはシクロヘキサノンペルオキシド、および脂肪族アゾ
化合物例えばα,α′−アゾジイソブチロニトリル、ア
ゾビスシアノ吉草酸、1,1′−アゾシクロヘキサン−
1,1′−ジカルボジニトリルまたはアゾジカルボキサ
ミドである。また適当なレドックス系を使用することも
できる。開始剤の量は通常(単量体の総量を基準にし
て)0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜2重量%で
ある。また開始剤の非存在下でかまたは存在下で放射線
処理をすることにより重合を開始することもできる。
【0026】ビーズ重合体においてできるだけ高い多孔
性を得るためには、ある種の不活性な液体成分(希釈
剤)が重合系にかまたは好ましくは単量体に加えられ
る。本発明の目的に対してはこれらの希釈剤は単量体が
それに容易に溶解するか、または単量体がそれと混和性
であるが、他方分散媒には実質的に不溶性であり、従っ
てそれと非混和性であるような物質である。この型の希
釈剤およびそれらの作用方法は例えばドイツ特許第1,
517,935号明細書および「Makromol. Chemie」第
176巻第657頁およびそれ以降(1975年)に記
載されている。
【0027】最も適当な希釈剤または希釈剤混合物は
2、3の簡単な常套的実験により容易に決定される。細
孔サイズは不活性成分の性質、組成および量により影響
されるが、また架橋成分の量にもよる。
【0028】希釈剤は単独でかまたは混合して使用する
ことができ、そしてポリビニルアセテートに対する溶媒
または凝固剤であることができる。例としてはアルカノ
ール例えばブタノール、シクロヘキサノール、イソオク
タノールまたはグリコール、エステル例えばブチルアセ
テート、ブチルグリコールアセテートまたはグリセロー
ルトリアセテート、アミド例えばジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミドまたはピロリドン、ケトン例
えばアセトンまたはシクロヘキサノン、エーテル、少な
くとも6個の炭素原子を有するジアルキルエーテル例え
ばジ−n−ブチルエーテル、ジ−n−アミルエーテルま
たはジフェニルエーテル、および炭化水素例えばヘキサ
ン、ベンゼン、イソオクタンまたはパラフィン油であ
る。分散媒として水を使用する場合好ましい希釈剤は少
なくとも6個の炭素原子を有するジアルキルエーテル例
えばジ−n−ブチルエーテルまたはジ−n−アミルエー
テルである。他の好ましい希釈剤はポリグリコールであ
り、それはエチレンオキシドおよびプロピレンオキシド
の混合物またはプロピレンオキシドだけを出発分子とし
てのアルコール例えばブタノールに加えることにより生
成され、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドが
ランダムに分布しているか、またはポリ(オキシエチレ
ン)単位がポリ(オキシプロピレン)鎖の両端に結合し
ているエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのブ
ロック重合体である。
【0029】加えられる希釈剤の量は大きく変えること
ができる。それは特に単量体の組成、特に架橋剤の含有
量、所望される多孔度(細孔サイズ)、および重合体に
対して意図された正確な目的による。従って架橋の程度
が高い場合には、ある程度の多孔度(細孔サイズ)を得
るために希釈剤の量も多い方が好ましい。同様に架橋の
程度が一定である場合には、希釈剤の量が多ければ多い
ほど多孔度(細孔サイズ)は高くなるであろう。勿論希
釈剤の量には限界がある。さもなければ機械的強度が不
充分に低下するからである。大抵の場合には希釈剤の容
量が使用される単量体の容量の0.02〜5倍好ましく
は0.04〜3倍である場合には満足できる結果が得ら
れる。
【0030】ビニルアシレート、架橋剤および他のコモ
ノマーは上記の水準の単量体単位を含有する重合体を生
成するような量で使用される。
【0031】本発明による方法は撹拌器を装備した反応
容器中で通常20〜150℃好ましくは20〜100℃
の温度で且つ1〜10バール好ましくは1〜5バールで
有利に行われる。ビーズ重合体の粒子サイズは通常の方
法で撹拌器の速度および相比により設定される。該反応
容器は好ましくは厳密に真空であり、そして還流冷却
器、滴加漏斗、ガス導入管および温度測定器を装備する
ことができる。該容器は一般的に液体浴例えば油浴また
は水浴を用いて加熱され、そして冷却される。大気中の
酸素の非存在下で本発明による方法を行うのが有利であ
る。この理由で開始する前に反応容器に不活性ガス好ま
しくは窒素を通じて置換する。
【0032】重合反応が終了した後に例えば減圧下で好
ましくは0.1〜15mmHgの圧力下で蒸発させることに
より反応していない単量体を反応容器から除去する。残
留している単量体を除去したのち、例えば傾瀉するか、
濾過するか、または吸引して上澄み液を除去することに
より固体状重合体から分散媒を分離する。希釈剤を使用
する場合にはあらかじめ水蒸気蒸留によりそれを除去す
ることができる。その後必要な場合には重合体を低沸点
の有機溶媒例えば炭化水素、低級アルコールまたはアセ
トンで洗浄し、そして最後に通常20〜100℃好まし
くは20〜80℃の温度で理想的には減圧下で乾燥す
る。
【0033】このようにして得られたポリビニルアセテ
ートゲルは親水性ではない。そのエステル基は水中で使
用するまえに加水分解しなければならない。加水分解は
アルカリ性条件下通常の方法で、生成物をアルコール例
えばメタノールで膨潤させ、そして水性アルカリ例えば
水酸化ナトリウム溶液を加えることによるか、またはア
ルコールで膨潤させた生成物を触媒量の酸または塩基を
用いてエステル交換するが、その際生成したエステルを
例えば蒸留により連続的に除去しながらエステル交換す
ることにより行うことができる(ドイツ特許第1,51
7,935号明細書を参照)。加水分解は任意の段階で
中断することができるので、使用目的に従ってゲルの親
水度を調整することができる。
【0034】ビーズの形態の架橋したポリビニルアルコ
ールゲルが生物学的に活性な物質に対する担体として使
用される場合(それは共有結合により担体に固定され
る)、多くの場合そのゲルをあらかじめいわゆるスペー
サーで修飾するのが有利である。本発明の目的に対して
はスペーサーは支持重合体および生物学的に活性な物質
の両方と反応し、そして2つの間にいわば橋を形成する
化合物である。ビーズ重合体のスペーサーとの反応は直
接にかまたは好ましくは初めにアシレート基を加水分解
したのちに行うことができる。変換の程度は特にスペー
サーの大きさおよびアシレート基の近づきやすさ、また
はそれから生成した第2級ヒドロキシル基による。本発
明によれば適当なスペーサーはこの目的で知られてい
て、その第2の官能基が固定されるべき生物学的に活性
な物質と結合するようなホモ−およびヘテロ−二官能性
化合物である〔ドイツ特許第2,421,789号および
同第2,552,510号各明細書、「Ullmanns Encyclo
paedie der technischen Chemie(ウルマンの工業化学
辞典)」第4版、第10巻第540頁および「Characte
rization of Immobilized Biocatalysts」Verlag Chemi
e社発行、ワインハイム、第1979年第53頁を参
照〕。
【0035】本発明により使用されるスペーサーの例は
次の基
【化11】 を導入するものである。
【0036】本発明によれば好ましいスペーサーは加水
分解抵抗性の化学結合を形成し、そしてそれらにはエピ
クロロヒドリンまたはその同族体(α,β−エポキシ−ω
−ハロゲノアルカン)が含まれる。ポリビニルアルコー
ル(ポリビニルアシレート)の反応は溶媒の非存在下で
かまたは存在下で、好ましくは触媒の存在下で生起す
る。その反応は一般的に温度により30分ないし24時
間かかり、温度は室温ないしエピクロロヒドリンの還流
温度(113〜115℃)であることができる。適当な
触媒の例は水酸化ナトリウム(粉末の形態)、水性アル
カリ、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミンおよび
他の酸受容体である。
【0037】本発明の目的に対しては生物学的に活性な
物質は生体内でかまたは試験管内で活性である既知の天
然または人工の物質例えば酵素、活性化剤、阻害剤、抗
原、抗体、ビタミン、ホルモン、奏効体、抗生物質、蛋
白質などである。蛋白質にはまたある種の非蛋白質置換
基例えば金属イオン、多糖類、ポルフィリン基、アデニ
ンジヌクレオチド、リボ核酸、燐脂質などを有する蛋白
質も含まれる。生物学的に活性な物質にはポリペプチド
フラグメント例えば酵素分子の活性部分さえも含まれ
る。
【0038】本発明によれば上記の生物学的に活性な物
質のうちでは酵素が好ましい。酵素の例はウレアーゼ、
ペニシリンアシラーゼ、D−アミノ酸オキシダーゼ、ア
デニルデアミナーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、ア
スパラギナーゼ、カルボキシペプチダーゼ、キモトリプ
シン、ジホスホエステラーゼ、α−グルコキシダーゼ、
グルコースイソメラーゼ、グルコースオキシダーゼ、グ
ルコース−6−ホスフェートデヒドロゲナーゼ、ヘキソ
キナーゼ、転化酵素、β−ラクタマーゼ、ラクターゼ、
ラクテートデヒドロゲナーゼ、種々のレクチン、NAD
キナーゼ、ノイラミニダーゼ、パパイン、ペルオキシダ
ーゼ、アルカリおよび酸ホスファターゼ、5′−ホスホ
ジエステラーゼ、ピルベートキナーゼ、リボヌクレアー
ゼおよびトリプシンである。
【0039】他の生物学的に活性な物質の例はホルモン
例えばインシュリンおよび種々の下垂体ホルモン、ガン
マ−グロブリン部分の蛋白質例えばG、M、A、Dおよ
びEクラスの抗体、他の血液因子例えば抗血友病性因
子、凝血因子、特定の抗体例えば肝炎、灰白髄炎、麻
疹、流行性耳下腺炎、インフルエンザまたは家兎の抗
体、精製するためかまたは適当な抗体反応を刺激するた
めの抗原例えば肝炎、灰白髄炎、麻疹、流行性耳下腺
炎、インフルエンザまたは家兎の抗原〔この場合(一度
不溶化された)抗原は不溶性の形態のままで存在し、従
って体内に浸透し且つ損傷を与えることができない〕、
ならびに一般的な体の蛋白質例えばヘモグロビンまたは
アルブミンである。
【0040】生物学的に活性な物質との結合反応は通常
の方法で例えばドイツ特許出願公開公報第2,407,3
40号またはドイツ特許第2,215,687号、同第
2,421,789号および2,552,510号各明細書
に記載された方法で行われる。その反応は通常室温で、
すなわち+40℃でかまたはそれ以下で生起し、後者は
特に結合されるべき生物学的に活性な物質が本来不安定
である場合に使用される。この場合温度は+10℃以
下、好ましくは0°〜+5℃である。
【0041】その結合反応は好ましくはほぼ中性のpHで
例えばpH5〜9で行われる。何故ならばこのpH範囲にお
いて大抵の生物学的に活性な物質は最も安定であるから
である。巨大多孔性ビーズ重合体は中性の範囲内におい
てさえも大抵の問題の物質と迅速に反応するので、一般
的により強い酸性またはアルカリ性の条件を保持する必
要はない。生成する結合は長期間の保存に対して充分に
安定でありそして操作中も高い安定性を有する。
【0042】本発明をさらによく理解せしめるために以
下に例をあげて説明する。 例 1 ビニルアセテート97.5g、ジビニルエチレン尿素2.
5gおよびアゾイソブチロニトリル0.1gの溶液から
なる有機相を撹拌器、温度計および還流冷却器を装備し
たフラスコ中窒素下で燐酸水素二ナトリウム4.2g、
燐酸二水素ナトリウム0.25g、ポリビニルピロリド
ン7.0gおよび水700mlからなる水相に撹拌しなが
ら懸濁する。加熱浴を用いて75℃に加熱することによ
り重合を開始させる。2時間後にその温度は85℃に上
昇する。さらに2時間後に重合は完結する。得られた懸
濁物を氷を注ぐことにより冷却し、微細に分散した乳濁
液を繰り返し傾瀉により分離し、重合体を濾別し、そし
て乾燥する。得られた乾燥生成物の量は80gである。
【0043】生成物を加水分解するためには、その50
gをメタノールに膨潤させ、そして加熱することなくま
た逆に冷却することなく水中水酸化ナトリウム50gの
溶液を25℃で加える。12時間後に生成物を濾別し、
中性になるまで多量の水で洗浄し、そして乾燥する。
【0044】上記の生成物はゲルクロマトグラフィーに
おいて使用される。加水分解されていないゲルはテトラ
ヒドロフラン中ポリスチレンに対する排除分子量が1,
200であることが見出された。加水分解生成物は水中
ポリエチレングリコールに対する排除分子量が1,10
0である。
【0045】例 2 例1の重合を水相中塩化ナトリウム140gの存在下で
行う。その懸濁物を氷水に注ぐことにより反応を終了さ
せるとすべてのビーズ重合体は直ちに沈降するので乳化
物は殆ど得られない。ビーズ重合体の単離可能な収率は
(重合可能な相に基づいて)90%以上である。
【0046】テトラヒドロフラン中ポリスチレンに対す
るゲルの排除分子量は1,500に達する。加水分解後
には排除分子量は水中ポリエチレングリコールに対して
1,300であることが見出された。
【0047】例 3 例1の重合を繰り返すが、ただし架橋成分としてはジビ
ニルエチレン尿素2.0gおよび3,3−ジメチルペンタ
ジエン2,4−ジアセテート0.5gを使用する。
【0048】ゲルクロマトグラフィーのデータは例1の
それに相当する。
【0049】3,3−ジメチルペンタジエン2,4−ジア
セテートは下記に記載されたようにして3−メチルブタ
ン−2−オンをルイス酸の存在下で無水酢酸を用いてア
シル化し、ついで生成するジケトンをイソプロペニルア
セテートと反応させることにより製造される。
【0050】新たに蒸留した3−メチレンブタノン33
0g(3.84モル)をフラスコ中で工業用無水酢酸
(95%)500g(5モル)と混合し、そして窒素気
流中で撹拌しながら塩化亜鉛160g(1.15モル)
を加える。フラスコの内容物を120℃で3時間加熱
し、冷却し、そして水流真空下で蒸留する。
【0051】この操作によりb.p.62℃(12mmHg)を
有しそしてガスクロマトグラフィーによる純度が86%
である粗生成物363gが生成する。
【0052】この物質を水流真空下で再度蒸留するとb.
p.60℃(12mmHg)の均一な生成物289gが生成
し、それは 1H−NMR分析により3,3−ジメチルペ
ンタン−2,4−ジオンであることが証明された(1.3
ppmおよび2.05ppmに一重線)。
【0053】3,3−ジメチルペンタン−2,4−ジオン
110gを窒素下で無水のイソプロペニルアセテート5
00gと混合し、そしてp−トルエンスルホン酸5gを
加える。この混合物を短い充填カラムを用いて数日間還
流温度に加熱するが、その際数日間にわたって12時間
おきに短時間54℃〜90℃の蒸留分画を取り去る。そ
の反応混合物の組成をガスクロマトグラフィーにより調
べる。6日間の反応期間が終了したのち炭酸塩を加える
ことにより酸触媒を中和し、そしてその反応混合物を水
流真空下で迅速に留去する。反応しなかったイソプロペ
ニルアセテートを除去するために大気圧下で再度蒸留を
行う。水流真空下で再び蒸留するとガスクロマトグラフ
ィーにより100%純粋な物質39g(87.5℃/1
2mmHg)が生成する。この生成物は3,3−ジメチルペ
ンタ−1−エン−4−オン−2−イルアセテートである
1H−NMR:1.3ppmおよび2.1ppmに一重線、4.
9ppmに二重線)。
【0054】粗生成物の残りをさらに蒸留すると0.0
1mmHgのオイルポンプ真空下でモノエノールアセテート
および第二のさらに高沸点の化合物との生成混合物が生
成する。これは0.01mmHg下54℃〜65℃でさらに
ジエノールアセテート15gを93%の純度(GC)で
与える。
【0055】例 4 架橋ビーズ重合を不均質に行うためには、ビニルアセテ
ート80g、ジビニルエチレン尿素20g、アゾイソブ
チロニトリル1gおよびn−ヘプタノール200gの溶
液を水500ml中燐酸二水素ナトリウム0.175g、
燐酸水素二ナトリウム3gおよびポリビニルピロリドン
5gの溶液に分散させ、そして重合させる。温度の変化
は例1の場合と同様である。4時間後に水蒸気蒸留によ
り希釈剤を除去し、そして生成物を単離する。完全に球
状の透明なビーズ重合体の収量は77.7gである。平
均の粒子直径は約30μmである(撹拌器の速度460r
pm)。
【0056】その生成物はかさ容積が1.55ml/gで
ある。テトラヒドロフラン中でそのゲル床容積は5.7
7ml/gであり、そしてポリスチレンに対する排除分子
量は80,000である。加水分解生成物はかさ容積が
1.54ml/gであり、それは水中で膨潤すると5ml/
gになり、そしてポリエチレングリコールに対する排除
分子量は20,000である。
【0057】加水分解されたビーズ共重合体20gをエ
ピクロロヒドリン200ml中室温で24時間放置して膨
潤させる。つぎにゆっくりと撹拌しながらその温度を1
13〜115°に上昇させ、そして4時間保持する。冷
却した後その混合物を吸引濾過し、そして共重合体を一
度にアセトン中で1時間繰り返し摩砕する。アセトンで
混った共重合体を恒量になるまで真空箱中50℃で乾燥
する。エポキシ相当重量は244である〔アキセン法に
より測定:「Acta Chem. Scand.」第29巻第4号(1
975年)〕。
【0058】例 5 例4の重合を繰り返すが、ただし希釈剤を2−エチルヘ
キサノール80gおよびエチレンオキシドおよびプロピ
レンオキシドからなるポリグリコール(重量比1:1、
ランダム分布)20gの混合物で置きかえて行う。ポリ
グリコールは分子量が約1,200であり、そしてエチ
レンオキシドおよびプロピレンオキシドをスターターと
してのブタノールに加えることにより得られる(「Polyg
lykol B11/50」ヘキスト社製)。
【0059】単離するとこれはチョーク様白色の球状ビ
ーズ重合体76gを生成し、その粒子サイズは撹拌速度
460rpmで50〜200μmである。
【0060】例 6 例4の重合を繰り返すが、ただし希釈剤を2−エチルヘ
キサノール70gおよびポリグリコール30gの混合物
で置きかえて重合を行う。そのポリグリコールは分子量
が約700であり、プロピレンオキシドをスターターと
してのブタノールに加えることにより得られる(ヘキス
ト社製「Polyglykol B 01/20」)。
【0061】単離するとこれはチョーク様白色の球状ビ
ーズ重合体82gを生成し、その粒子サイズは撹拌速度
460rpmで50〜200μmである。
【0062】例 7 上記の重合を繰り返すが、ただし希釈剤を2−エチルヘ
キサノール80gおよびエチレンオキシドおよびプロピ
レンオキシドからなるポリグリコール20g(重量比
4:1、ランダム分布、分子量約5,000)の混合物
で置きかえて行う。そのポリグリコールはエチレンオキ
シドおよびプロピレンオキシドをスターターとしてのブ
タノールに加えることにより得られる(ヘキスト社製
「PolyglykolP 41/300」)。
【0063】単離するとこれはチョーク様白色の球状ビ
ーズ重合体68gを生成し、その粒子サイズは撹拌速度
460rpmで50〜200μmである。
【0064】例 8 例4の重合を繰り返すが、ただし希釈剤を2−エチルヘ
キサノール80gおよびポリオキシプロピレンおよびポ
リオキシエチレンからなるポリエーテルグリコール20
gの混合物で置きかえて行う。そのポリエーテルグリコ
ールはポリオキシエチレンを総分子の10重量%含み、
ポリオキシエチレン単位がポリオキシプロピレン鎖の両
端に加えられている(分子量約1,750)(BASF、ヴィ
アンドッテ社製の「Pluronic polyol 61」)。
【0065】単離するとこれはチョーク様白色の球状ビ
ーズ重合体72gを生成し、その粒子サイズは撹拌速度
460rpmで50〜200μmの範囲内である。
【0066】例 9 例4の重合を繰り返すが、ただし希釈剤を2−エチルヘ
キサノール100gおよびジ−n−ブチルエーテル10
0gの混合物で置きかえて行う。単離するとこれはチョ
ーク様白色の完全に球形をしたビーズ重合体を生成し、
その粒子サイズは例4と同じ撹拌速度で70μmであ
る。
【0067】その生成物のかさ容積は2.81ml/gで
あり、これはテトラフラン中でゲル床容積7.48ml/
gを有し、ポリスチレンに対する排除分子量は2×10
である。加水分解生成物はかさ容積が1.6ml/gで
あり、水中でのゲル床容積が12.8ml/gであり、そ
してポリエチレングリコールに対する排除分子量が2×
10である。
【0068】例 10 例4の重合を繰り返すが、ただしその分散相はビニルア
セテート70g、ジビニルエチレン尿素30g、アゾビ
スイソブチロニトリル1gおよびジ−n−ブチルエーテ
ル158gからなる。これにより平均直径200μmの
白色ビーズ重合体77gが生成する。
【0069】そのかさ容積は2.9ml/gであり、テト
ラヒドロフラン中のゲル床容積は7.45ml/gであ
る。生成物の排除分子量はゲルクロマトグラフィーによ
り測定することができなかった。分子量25,000,0
00を有するポリスチレンは大体内部容積で溶出した。
走査電子顕微鏡により細孔の直径は100,000Åよ
りも大きいことが示された。
【0070】その加水分解生成物はかさ容積が6.5ml
/gであり、それは骨格構造が完全に保持されることを
示している。水中でのゲル床容積は14.5ml/gであ
り、ゲルクロマトグラフィーによる分析では分子量3.
8×10を有するポリエチレングリコールはほぼ完全
な内部容積に近い。
【0071】加水分解された共重合体10gをエピクロ
ロヒドリン100g中で24時間放置して膨潤させ、つ
ぎに撹拌しながら温度を110°まで徐々に上昇させ、
そして12時間保持する。室温まで冷却した後その混合
物を吸引濾過し、そしてその共重合体を一度にアセトン
中で2時間繰り返しゆっくりと撹拌する。真空箱中50
℃で乾燥を行う。エポキシ相当重量は担体物質1gあた
り105マイクロモルである。
【0072】本発明によるビーズ状重合体である担体の
生物学的に活性な物質との反応はつぎのようにして行わ
れる。
【0073】例 11 トリプシン溶液800μl(6.25mg/ml、345U/
ml)を例4と同様にして製造した担体100gに加え
る。1M燐酸カリウム緩衝液を加えてその酵素溶液をpH
7.8となし、そして1.6×10-2Mベンズアミジン溶
液を加えて酵素の活性中心を安定化する。酵素の担体へ
の固定時間は25℃で72時間である。次に担体と共有
結合していないトリプシンをガラス濾過器で吸引濾過
し、残留物を1M塩化ナトリウム溶液で、そして次に緩
衝液で繰り返し洗浄する。濾過器上の湿った物質の収量
は324mgである。測定はN′−ベンゾイル−L−アル
ギニンエチルエステル塩酸塩(BAEE)を使用し自動
滴定器を用いて37°で且つpH7.8で行われ、湿った
状態で227.5U/g、また乾燥重量に基づいて35
6U/gの値が得られた。出発時および洗浄水の活性か
ら固定収率は20%であると計算することができる。
【0074】例 12 1M燐酸カリウム緩衝液でpH8.0に調節したウレアー
ゼの溶液1500μl(30mg/ml、51U/ml)を例
10と同様にして製造されたエポキシ化担体200mgに
加える。室温で16時間固定した後、担体を1M塩化ナ
トリウム溶液で、そしてつぎに緩衝液で繰り返し洗浄す
る。濾過器上の湿った担体の収量は754mgである。基
質として尿素を使用し30°で且つpH8.0で自動滴定
器を用いて測定したところ、100U/g(湿潤時)ま
たは担体の乾燥重量に基づいて377U/gの活性が得
られた。出発時および洗浄水の活性から固定収率は98
%であると計算することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 8/12 MGG 7167−4J 226/06 MNL 7242−4J C12N 11/08 G01N 30/48 8506−2J // C08F 216/06 MKV 6904−4J 216/12 MLA 6904−4J 218/02 MLH 6904−4J 218/04 MLJ 6904−4J

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 担体に結合された生物学的に活性な物質
    であって、該担体が本質的に、(a)ビニルアシレート単
    位(アシレート基は少なくとも部分的に加水分解されて
    いる)、および(b)式 【化1】 (ただし式中、RおよびRは同一または異なりて、
    それぞれビニル、1−アシルオキシビニル、アリルまた
    は2−アシルオキシアリルを表わし、Aは2〜8個の炭
    素原子を有する2価の炭化水素基を表わす)、および/
    または 【化2】 (ただし式中、Bは1〜8個の炭素原子を有する2価、
    3価または4価の炭化水素基を表わし、mはこの基の原
    子価に相当し、そしてXはアシルオキシを表わす)を有
    する少なくとも1種の架橋剤の単位(ただしこれらの架
    橋剤単位の量は重合体の0.1〜60重量%であるもの
    とする)、および(c) 場合により存在しうる前記(a)
    と共重合しうるさらに別の単量体から誘導される単位を
    含み、かつ20〜800μmの平均粒子サイズおよび2
    〜10,000nmの平均細孔直径を有する巨大多孔性ビ
    ーズの形態である架橋重合体であって、その担体に下記
    の基 【化3】 (式中、nは1〜8の整数を示す)を含有するスペーサ
    ーを介して生物学的に活性な物質が結合している、前記
    の担体に結合された生物学的に活性な物質。
  2. 【請求項2】 スペーサーがエピクロロヒドリンであり
    そして重合体がビニルアセテート単位を含有する、請求
    項1記載の物質。
  3. 【請求項3】 生物学的に活性な物質が生体内でかまた
    は試験管内で活性を有する天然または人工の物質であ
    る、請求項1記載の化合物。
  4. 【請求項4】 生物学的に活性な物質がウレアーゼ、ト
    リプシン、ペニシリン、アシラーゼ、キモトリプシンお
    よびカルボキシペプチダーゼから選択される酵素であ
    る、請求項1記載の物質。
  5. 【請求項5】 式(I)の基RおよびR中のアシルオ
    キシ基または式(II)におけるアシルオキシ基が2〜6個
    の炭素原子を有し、そして式(II)のBが2価炭化水素基
    を示す、請求項1記載の物質。
  6. 【請求項6】 架橋剤単位が重合体の1〜50重量%で
    ある、請求項1記載の物質。
  7. 【請求項7】 ビニルアシレート単位のアシルオキシ基
    の少なくとも10重量%がヒドロキシル基で置換されて
    いる、請求項1記載の物質。
  8. 【請求項8】 担体に結合された生物学的に活性な物質
    であって、該担体が本質的に(a)ビニルアシレート単位
    (アシレート基は少なくとも部分的に加水分解されてい
    る)、および(b)式 【化4】 (ただし式中、RおよびRは同一または異なりて、
    それぞれビニル、1−アシルオキシビニル、アリルまた
    は2−アシルオキシアリルを表わし、Aは2〜8個の炭
    素原子を有する2価の炭化水素基を表わす)、および/
    または 【化5】 (ただし式中、Bは1〜8個の炭素原子を有する2価、
    3価または4価の炭化水素基を表わし、mはこの基の原
    子価に相当し、そしてXはアシルオキシを表わす)を有
    する少なくとも1種の架橋剤の単位(ただしこれらの架
    橋剤単位の量は重合体の0.1〜60重量%であるもの
    とする)、および(c) 場合により存在しうる前記(a)
    と共重合しうるさらに別の単量体から誘導される単位を
    含み、かつ20〜800μmの平均粒子サイズおよび2
    〜10,000nmの平均細孔直径を有する巨大多孔性ビ
    ーズの形態である架橋重合体であって、その担体に下記
    の基 【化6】 (式中、nは1〜8の整数を示す)を含有するスペーサ
    ーを介して生物学的に活性な物質が結合している、前記
    の担体に結合された生物学的に活性な物質の製造におい
    て、(i)ビニルアシレートを、(ii)式(I)および/また
    は(II)を有する架橋剤と、(iii)場合により存在するさ
    らに別の単量体(これは全重合体の10重量%を越えな
    い量で存在し、かつビニルアシレートと共重合可能であ
    る)の下でビーズ重合させ、その際該重合を(iv)分散
    媒;(v)使用する単量体容量の0.02〜5倍の容量で
    存在する不活性希釈剤少なくとも1種および(vi)分散安
    定剤の存在下並びに場合により存在する(vii)さらに別
    の添加剤および(viii)フリーラジカル開始剤の下で、酵
    素を排除して20℃〜150℃の温度および1〜10バ
    ールの圧力において遂行し、次に得られた重合体のアシ
    レート基を少なくとも部分的に加水分解して少なくとも
    部分的に加水分解された生成物を得、その生成物を下記
    の基 【化7】 (式中nは1〜8の整数を示す)導入のためのスペーサ
    ーでの修飾により処理し、次いで生物学的に活性な物質
    で処理することからなる、担体に結合された生物学的に
    活性な物質の製造方法。
  9. 【請求項9】 ビニルアシレートがビニルアセテートで
    ありそしてスペーサーがエピクロロヒドリンである、請
    求項8記載の方法。
  10. 【請求項10】 分散媒がアルカリ性の水性緩衝液であ
    りそして50%以下の電解質を含有する、請求項8記載
    の方法。
  11. 【請求項11】 分散媒が分散安定剤として非イオン性
    界面活性剤を含有する、請求項8記載の方法。
  12. 【請求項12】 不活性希釈剤としての少なくとも6個
    の炭素原子を有するジアルキルエーテルの存在下で重合
    工程を遂行する、請求項8記載の方法。
  13. 【請求項13】 式(I)の基RおよびRにおけるア
    シルオキシ基または式(II)におけるアシルオキシ基が2
    〜6個の炭素原子を有し、そして式(II)のBが2価の炭
    化水素基を示す、請求項8記載の方法。
  14. 【請求項14】 架橋剤単位が重合体の1〜50重量%
    である、請求項8記載の方法。
  15. 【請求項15】 ビニルアシレート単位のアシルオキシ
    基の少なくとも10重量%がヒドロキシル基で置換され
    ている、請求項8記載の方法。
  16. 【請求項16】 加水分解を得られた重合体をアルコー
    ル中で膨潤させ次に水性アルカリを加えることにより遂
    行するか、または得られた重合体をアルコール中で膨潤
    させ次にその重合体を触媒量の酸または塩基でエステル
    交換することにより遂行する、請求項8記載の方法。
  17. 【請求項17】 スペーサーとの反応をpH5〜9で+4
    0℃以下において遂行する、請求項8記載の方法。
  18. 【請求項18】 生物学的に活性な物質がウレアーゼ、
    トリプシン、ペニシリン、アシラーゼ、キモトリプシン
    およびカルボキシペプチダーゼから選択される酵素であ
    る、請求項8記載の方法。
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