JPS63246657A - ゲルクロマトグラフイ−カラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規タイプのゲルクロマトグラフィー分離カラ
ムおよび該カラムを利用したゲルクロマトグラフィー法
に関する。

各種ゲルクロマトグラフィーカラムは、従来より種々の
素材から成る多孔質球状体を適当な筒体中に充填するこ
とによって構成されているが、これら従来のゲルクロマ
トグラフィーカラムは改良すべき問題点も多く残されて
いる。例えば、従来のゲルクロマトグラフィーカラムで
は多孔質微粒子が充填されているために、カラムの両端
間の圧力損失が大きく、デッドボリュームが生じやすい
こと、また、カラム容量が比較的大きいために分析時間
が長いことや分析に要するサンプＩｖ量が多いなどの問
題点がある。

本発明者等は、種々研究の結果、これら従来のゲルクロ
マトグラフィーカラムとは異なる全く新しい構造のゲル
クロマトグラフィーカラムを考案し、本発明に到達した
。

即ち、本発明によれば、親水性、親油性または両親媒性
の材料特に繊維状材料より中空状ゲル物質を形成し、こ
の中空状ゲル物質の外表面を溶離液が浸出しない材料で
コーティングを施した構成からなるゲルクロマトグラフ
ィーカラムが提供される。さらにまた、試料液をかかる
中空状ゲル物質の中空部を通過させ、その間に分離すべ
き分子が中空状ゲルの細孔によってサイズセパレーショ
ンされることを特徴とするゲルりロットグラフィー法も
提供される。

ゲルクロマトグラフィー充填剤の開発研究は近年著しく
進歩し、目的に応じ傭々のゲル物質がカラムに充填され
て使用されているが、本発明のような中空状ゲルからな
る一体化ゲルクロマトグラフイー力ラムの例は見当たら
ない。本発明は、試料液中の分子が中空状ゲルカラムの
中空部を通過する間に中空ゲルの、畑孔径、細孔分布に
対応して、分子がサイズセパレーションされるという事
実を見出したことに基づくものであり、前述したような
従来型のカラムの欠点を克服すると共に、次のような極
めて有利な特長をも合せ持つカラムが提供される。

本発明のカラムは単にその各末端を試料液′注入器と検
出器に連結するだけでよく、例えば、本発明のカラムを
微量送液ポンプ、微量サンプル注入器、カラム、検出１
１Ｆｌ、レコーダーの順に連結して適当な溶離液を送液
しつつ、分子量の異なる重合同族体をサンプルとして注
入すると分子量の大きな分子から順にサイズセパレーシ
ョンして溶出してくる。さらに、外表面に被覆するコー
ティング材料として可焼性の材料を用いた場合、相当な
長さく例えば５０ｍ以上）を有するカラムを使用しなけ
ればならないときであっても適当に丸め、あるいは束め
ることによって極めてコンパクトなカラムとすることが
でき、最小の必要空間でカラム操作を実施できる。

本発明のカラムを得るのに用いられる中空状ゲル物質と
は親水性、親油性、または両親媒性物質をさし、中空状
に成形でき、形状が維持できる物質でゲルクロマトグラ
フィー材料として適していれば、いかなる材料であって
もよいが、好ましいのは繊維状物質から形成されたいわ
ゆるホロファイバー形状のものである。すなわち、親水
性ゲル材料としてはポ　リ　ビ　ニ　ル　ア　ル　コ　
−　ル、　　ア　り　リ　ル　ア　ミ　トケ　ル、セル
ロース、デンプン、デキストラン、アガー、マンナンな
どを挙げることができ、これらは必要に応じ適当に架橋
する。例えば、作製した中空状物質アルカリの存在下で
エビクロロヒドリン類その他の架橋剤で架橋反応をほど
こした物質であり得る。

親油性ゲル物質としては、上述した親水性ゲル物質を疎
水化したもの、あるいは疎水性ポリマーを素材とした中
空状ゲルをさす。例えば、疎水化したもの即ち変成ゲル
物質としては親水性ゲルのＯＨ基をエステル化、エーテ
ル化等を行ったもの、例えば、アルキルエステル、ベン
ジルエステル、シクロヘキサンメチルエステル、アルキ
ルエーテル、ベンジルエーテル、シクロヘキサンメチル
エーテル等の疎水性基を通常の方法により導入したもの
を挙げることができる。さらに、中空状親水性ゲル物質
を部分的に変成し疎水化したもの、または、親水性ゲル
物質のＯＨ基に−○Ｃ○−（ＣＨ２ＣＨ２０）−Ｅ（等
の両親媒性基を導入したもの、または合成ポリアミノ酸
、例えば、ポリメチルグルタミン酸、ポリエチルグルタ
ミン酸の中空状ゲル物質等は両親媒性ゲル物質として使
用できる。

中空体そのものは、通常の中空繊維成型方法によって作
製でき、あるいは市販の中空繊維体であってもよい。一
般に、中空体の寸法はゲル部の厚さが１０ミクロン〜３
０００ミクロン好ましくは１０〜１０００ミクロンの範
囲であるが、本発明の目的が達成される限シ、それ以外
の範囲にあってもよい。また、中空部即ち中空体の内径
は１〜１０００ミクロン好ましくは５〜５００ミクロン
の範囲である。さらに、中空体の長さは目的に応じてい
かなる長さであってもよい。いずれにしろ、これら中空
体の寸法は、試料または溶離液の種類。

量、その池のパラメーターによって適宜選択さるべきも
のである。

本発明のカラムは溶離液が水系の場合、有機溶媒系の場
合、水、有機溶媒のいずれも使用する場合にそれぞれ、
中空状親水性、親油性または両親媒性ゲル物質が用いら
れ、この外表面にそれぞれの場合のｍ　ｊｉｌｌ　Ｍが
浸出しない材料で被覆をほどこすことによって作製でき
る。この被覆材料は、溶１ｉＩＩ液に溶解せず、溶離時
にゲルからはく離しないフィルム形成性材を通常の被覆
法、例えば浸漬法、ロールコーティング法、スプレー法
などで中空状ゲル物質にコーティングすることによって
得ることができる。コーティング材料として一般にはア
クリル系ポリマー、ポリ塩化ビニル。

またはポリビニルブチラール、または不飽和ポリエステ
ル例えばポリエチレンマレエート・ジアリルフタレート
系、またはエポキシ樹脂、例えば可焼性の良いポリオキ
シアルキレン型エポキシ樹脂など多くの軟質または硬質
の任意の高分子材料が使用できるが、親水性。

親油性９両親媒性いずれのゲル物質にも適用できるもの
としてはエポキシ樹脂が好ましい。

かかるコーティングの厚さはコーティング材料の種類あ
るいは可撓性のものを望むか、硬質のものを望むか等に
よって種々変化させ得るが、中空状ゲル物質の補強の観
点からは少くとも１０ミクロンを必要とするであろう。

一般には、５０〜５００ミクロンもあれば十分である。

本発明によれば、上記如くして作製した外表面にコーテ
ィング層を有する中空状ゲル物質からなるカラムを用い
、その中空部に試験液を通すことにより、サンプル、溶
離液と対応する親媒性のカラム構成ゲル物質によってサ
ンプルの分子サイズにしたがったサイズセパレーション
が簡単かつ効率的に行われ、前述の従来型カラムによる
圧力損失、デッドボリューム等の欠点全回避できる。

以下、本発明の特徴をさらに明らかにするため実施例に
したがって本発明を具体的に説明する。

実施例１： 内径３７０μｍ、膜厚７５μｍ、長さ２ｍのポリビニル
アルコール中空繊維を水酸化ナトリウム８０ｇを溶かし
た水溶ｉ５００ｍｌとメタノール５００ｍ１の混合液中
に２時間浸漬した。

この中空繊維を取り出し、湿潤させたままジメチルスル
ホキシドとアセトンの混合溶液（５：　５　）８００ｍ
ｌ中に浸漬し、６０℃で２時間熟成したのちエピクロロ
ヒドリン２０ｍ１’１加え、さらに６０℃で１８時間か
きまぜた。

中空繊維を取り出し、イオン交換水、メタノールで洗浄
して中空状親水性ゲル物質たる架橋ビニルアルコール中
空繊維を得た。

実施例２： 内径２５０μｍ、膜厚５００μｍ、長さ２ｍのセルロー
スアセテートブチレート中空繊維を水酸化ナトリウム１
００ｇ、硫酸ナトリウム５０ｇ、メタノール１００ｍ工
を溶かした水溶液９００ｍ１中に浸漬し、６０℃、２４
時間ケン化したのち、中空繊維を取り出し、イオン交換
水およびメタノールで洗浄し、水に不溶のセルロース中
空繊維（中空状親水性ゲル物質）を得た。

実施例３： 実施例１で得た中空状親水性ゲル物質たる架橋ポリビニ
ルアルコール中空繊維を無水酢酸／ピリジン系（２／１
容量比９）、９５℃。

１０時間反応して、メチルエステル化して、中空状親油
性ゲル物質を得た。

実施例４： ポリメチルグルタミン酸の１０％ジクロロエタン溶液を
中空繊維紡糸口金から紡糸溶液中に押し出して紡糸し、
はとんどの溶媒に不溶の内径４００μｍ、膜厚７０μｍ
の中空状両親媒性ゲル物質を得た。

実施例５： 実施例１で得た架橋ポリビニルアルコール中空繊維をポ
リ塩化ビニ）ｖ　３０　ｇとフタル酸ジオクチル６ｇを
溶かしたテトラヒドロフラン溶液に浸漬してコーティン
グしたのち、溶媒を蒸発させて親水性ゲルクロマトグラ
フィーカラムを作製した。カラムの断面を図１に写真で
示す。

実施例６： 実施例１の架橋ポリビニルアルコール中空繊維をポリウ
レタン硬化性樹脂を用いて被覆したのち、硬化して親水
性ゲルクロマトグラフィーカラムを作成した。

実施例７： 実施例２のセルロース中空繊維をポリオキンアルキレン
型エポキシ樹脂を用いて被覆したのち、硬化して親水性
ゲルクロマトグラフィーカラムを作成した。

実施例８： 実施例４で得た中空状両親媒性ゲル物質たるポリメチル
グルタミン酸中空繊維をポリエチレンマレエート・ジア
リルフタレート系不飽和ポリエステルで被覆後硬化させ
て、両親媒性ゲルクロマトグラフィーカラムを作成した
。

実施例９： 実施例５の方法によって得た中空状ポリビニルアルコー
ル系親水性ゲルクロマトグラフィーカラム（１，５ｍ　
＞を液体クロマトグラフィー用送液ボンデ、ｗ、量サン
プル注入器、検出器およびレコーダーを接続し、流速０
．０５ｍ１／ｍｊ−ｎ、溶離液に水を用い、各試料を約
２５μｇ注入してゲル浸透クロマトグラフィーを行った
。溶離結果を表１に示した。

表１ 試料物質　　分子量　溶出時間分 重水　　　　２０　８．６７ メタノール　　　　　　　　　　　３２　　　６．２１
エチレングリコール　　　　　　　６２　　　５．７９
ポリエチレングリコ−ｔＬ／　　２２５００　　　５．
３４／／　　　　　　　　４００００　　　４．２３実
施例１０： 内径３７０μｍのポリビニルアルコール中空繊維を実施
例１の方法により種々の条件下で架橋したのち、実施例
９の方法に従って浸透クロマトグラフィーを行った。試
料物質の分子量と溶出時間の関係から別図のごとく校正
曲線（図２）を作成し、排除限界分子量を決定し、結果
を表２に示した。

表２ 架橋条件　　υ１ｗｌ紛預Ｗ ＤＭＳＯ：アセトン　　エヒνロロヒドリン　　　　　
　　　　　Ｍ容比鴇パｄ“ｌ　　　　　　　　　　（ｍ
ｌ） １　　：　　９　　　　　　　２０　　　１２００００
　　　　０．９０３ニア２０１２０００００．９０ ３　　：　　７　　　　　　　４０　　　　２００００
　　　０．９０３　　：　　７　　　　　　　６０　　
　　２００００　　　０．９０３　：　７　　　　８０
　　４００００　　０．７５３　　：　　７　　　　　
　１００　　　　４００００　　　０．６８５　　：　
　５　　　　　　　２０　　　　４００００　　　　０
．６５７　　：　　３　　　　　　　２０　　　　４０
０００　　　０．６５来”　（Ｖ’ｎ　２０−ＶＯ）／
Ｖｏ　：　Ｖｏは排除体＠、　ＶＤ２０は重水の保持容
量カラム長１．５ｍ、流速０．０５ｍ１／ｒｎｊ−ｎ 実施例１１； 内１１８０μｍのエチレンビニルアルコール共重合体の
中空繊維に対して、実施例９の方法によってゲル浸透ク
ロマトグラフィーを行い、結果を表３に示した。溶離液
は水、流速Ｑ、１ｍｌ／ｍｉｎ、カラムの長さ２ｍ０表
３ 試料物質　　　分子量　　溶出時間分 エチレングリコ−／’　　　　　　　　　６２　　　　
２．４６ポリエチレングリ：Ｉ　−ｔＶ　　　　　　７
４０　　　　２．３４／／　　　　　　　　　４０００
０　　　　１．７１／／　　　　　　　　　８６０００
　　　　１．５６／／　　　　　　　　８５００００　
　　　１．５３実施例１２ 実施例３で得た親油性ゲルクロマトグラフィーカラムを
用いて実施例９の方法によってゲル浸透クロマトグラフ
ィーを行った。溶離液ベンゼン、流速Ｑ　、ｌ　ｍ　ｌ
　／　ｍ　１　ｎ　、カラム長２表４ 試料物質　　　分子量　　溶出時間紛）ポリスチレン　
　　　４０００　　　２．７０／／　　　　　　　１０
０００　　　２．４０／／　　　　　　　２４０００　
　　２．００／／　　　　　　　４００００　　　１．
５１／／　　　　　　１２００００　　　１．５０実施
例１３： 実施例８で得た両親媒性ゲルクロマトグラフィーカラム
を実施例９の方法でゲル浸透クロマトグラフィーを行っ
た。サンプルは両親媒性ポリマーのポリエチレングリコ
−）Ｌ／ｆ、溶離液は水とテトラヒドロフランを用いた
。

それぞれの結果を表５に示す。カラム長２ｍ。

流速０．０５　ｍ工／ｍ１ｎ０ 表５ 試料物質　　　　分子量　溶出時間（分）水　　　テト
ラヒドロフラン メタノ−／’　　　　　　　　　　　　３２　　６．４
０６．３５ポリエチレングリコ−＃　　　　　　６２　
　５．Ｂ２　　５．７７／／　　　　　　　　　　　　
７４０　　５．６２　　５．６０ｔｔ　　　　　　　　
　１ｏｏｏｏ　　　４．３３　　４．７５／／　　　　
　　　　　４００００　　４．３０　　４．３０／／　
　　　　　　　　８６０００　　３．８０　　３．７５
８５００００　　３．１５　　３．１５実施例９〜１２
の結果から明らかな如く、本発明の中空ゲルクロマトグ
ラフィーカラムによれば、微量サンプルの有効な分子サ
イズセパレーションが極めて短時間で達成され、またい
ずれの場合においても圧力損失、プントボリューム等の
不都合は全く見られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の外表面をコーティングした中空繊維か
らなるゲルクロマトグラフィーカラムの繊維形状（即ち
有効形状）を示す断面電子顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外表面に溶離液が浸出しない材料のコーティング
   と有する中空状ゲル物質からなるゲルクロマトグラフィ
   ーカラム。