TWI376265B - - Google Patents

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1376265 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種蛋白質吸附材料及其製造方法。 【先前技術】 先前’於醫藥品製程等生物製程中1附时蛋白質等 有價值之物質或者吸附去除雜質等吸附純化操作係藉由使 被處理液通過填充有粒徑超過_⑽之多孔性凝膠微球作 為吸附體的管柱來進行。作為凝膠微球，多使用纖維素、 葡聚糖、瓊脂糖等多糖類系微球。該等微球為多孔性且粒 子内部具有多數微孔，藉由設置微孔來增大比表面積，而 確保目標物質之吸附容量。使藉由培養等而獲得之含有目 標物及雜質的粗原料液通過填充有上述多孔性凝勝微球之 管柱，當液體通過微孔時目標物或雜質會被微孔表面所固 定之具有蛋白質吸附能力的官能基吸附分離。然而先前 之凝膠微球對於向凝膠微球粒子内之物質移動，即向微孔 内之擴散的阻力較大，因此若粗原料液向管柱中之通液速 度篗大，則微孔内之官能基變得無法用於吸附，僅凝膠微 球粒子外表面之官能基被用於吸附，故而存在吸附容量大 幅度下降，而難以進行高速吸附純化之問題。 另一方面，由僅利用固定在粒子外表面之官能基的非多 孔性粒子所組成的凝膠微球，具有即使通液速度加快，吸 附谷量之降低仍較小的優點。然而，如此之凝膠微球由於 比表面積之絕對值較小，故而難以確保可用於工業生產之 吸附容量，而停留在主要於分析用途上之實用化。 I34990.doc 1376265 高吸附容量之蛋白質吸附材料。並且，本發明者等進一步 進行潛心研究，結果發現：可使基材表面所形成之高分子 側鏈的量，於先前無法想像之極小的接枝率下獲得最大 化，從而完成本發明。 、 即，本發明係如下内容。 (1) 一種蛋白質吸附材料，其含有：高分子基材、固定 在該高分子基材表面的高分子側鏈、固定在該高分子側鏈 Φ 上之具有蛋白質吸附能力的官能基，上述高分子側鏈之質 里相對於上述高分子基材之質量而為5〜30〇/〇β (2) 如上述（1)之蛋白質吸附材料，其中上述高分子側鏈 係藉由乙烯基單體之聚合而獲得者。 (3) 如上述（1)或（2)之蛋白質吸附材料，其中上述高分 子側鏈係藉由與構成上述高分子基材之高分子進行鍵結而 固定在上述高分子基材之上述表面者，上述官能基係藉由 與上述高分子侧鏈進行鍵結而獲得固定者。 • (4) 一種蛋白質吸附材料之製造方法，其包括：活化高 刀子基材之第1步驟；第2步驟，其係使含有具有蛋白質吸 附把力之g忐基的乙烯基單體或者含有可導入具有蛋白質 •- 吸附能力之官能基的官能基的乙稀基單體，與上述活化後 t上述同分子基材相接觸，而使上述乙烯基單體聚合而成 之高分子側鏈固定在上述高分子基材表面；及第3步驟， 其係於上述乙稀基單體不含具有上述蛋白質吸附能力之官 犯基之情形時’將具有蛋白質吸附能力之官能基導入至上 述乙稀基單體所含之可導入上述具有蛋白質吸附能力之官 I34990.doc 1376265 能基的官能基中；上述高分子側鏈之質量相對於上述高分 子基材之質量而為5〜30%。 (5) 如上述（4)之蛋白質吸附材料之製造方法，其中構成 上述高分子基材之高分子化合物含有聚乙烯，於上述第！ 步驟中，係以1〜20 kGy之照射劑量對上述高分子基材照射 放射線，來活化上述高分子基材。 (6) 如上述（5)之蛋白質吸附材料之製造方法其中上述 第2步驟中，於3(rca下之上述乙烯基單體之溶液中使上 述高分子側鏈獲得固定。 (7) 如上述（5)或（6)之蛋白質吸附材料之製造方法其 中上述第2步驟中，於將上述乙烯基單體之濃度調節為⑺ 體積％以下的溶液中’使上述乙烯基單體與上述活化後之 上述高分子基材相接觸。 (8) 如上述（5)〜（7)中任一項之蛋白質吸附材料之製造方 法’其中上述乙稀基單體含有甲基丙稀酸縮水甘油醋。 [發明之效果] 根據本發明’可提供一種同時實現可用於分析用途、亦 可用於工業生產用途之程度的吸附容量及高速處理性的蛋 白質吸附材料及其製造方法。 【實施方式】 以下’對用以實施本發明之最佳形態(以下，稱為「本 實施形態」)加以詳細說明。再者，本發明並不限定於下 述本實把形癌，可於其要旨之範圍内進行變形而實施。 本實施形態之蛋白質吸附材料含有高分子化合物作為基 I34990.doc 材。於本說明書中，亦睥 Μ- 亦將该基材記作「高分子基材J。 作為向分子化合物，例如 ..._ s 歹j舉·聚乙烯或聚丙烯等聚 烯烴、聚偏二氟乙烯等自代 Μ 固代聚烯烴、烯烴與卣代烯烴之丘

聚物、及該等之混合物。此 H 人p r祕s 萼中，較好的是高分子化合物 3有♦乙稀。聚乙烯廉償且 歇1只且谷易獲得’耐化學性及加工性 優異，另外原材料之吸渴性、 --a ^ …、及水性較低。並且，聚乙烯 不易引起由放射線所導致之耑 八导致之朋解，且於進行放射線接枝聚 合時谷易較為豐富地具有佯掊 韦保持成為由放射線照射所引起之 接枝聚合之反應起點的自由美 田暴的、·晶部分，故而適合於斂 射線接枝聚合。上述高分早各入&山 刀子化合物中之聚乙烯的含有比率 較好的是50〜1 〇〇質量％。 聚乙婦可大致可分為低密度聚乙稀、高密度聚乙稀於 本實&1態中’可使用±述任—者。就實際使用之各種環 境中之高分子基材之穩定性的觀點而言，較好的是結晶度 較高之高密度聚乙烯。 a 聚乙烯可為乙烯之均聚物’為了控制線性或密度，亦可 為添加丙烯或丁烯進行聚合而成者。 就實際使用之各種環境中之高分子基材之敎性的觀點 而言’聚乙稀之分子量越大越好，尤其是重量平均分子量 為1 〇〇萬以上之超高分子量型聚乙烯由於機械物性優異， 故而較好。此處’重量平均分子量係以聚苯乙稀作為標準 „式料，並藉由凝膠渗透層析法進行測定而獲得者。 高分子基材之形狀並無特別限制，可為粒子狀、不織布 狀、織布狀、絲狀等任一形狀。 I34990.doc 粒子狀高分子基材由於可用作對於先前之管柱的填充 材，故而係適宜之基材。其粒子形狀可為圓球狀’亦可為 Z規則形狀。又，基材可為由—次粒子構成者，亦可為複 數個-次粒子凝聚為一體而成之二次粒子，亦可為將二次 粒子粉碎而成者。 粒子狀高分子基材之粒徑以平均粒徑計，較好的是 ι〇〜8〇叫。此平均粒徑係以5G個以上之粒子之粒徑的相加 平均值來表示。上述粒徑係根據粒子之放大照片來測定短 徑及長徑，並由該短徑與長徑之相加平均值來表示。若平 均粒徑大於80叫，則比表面積減小，故而存在可導入至 土材中之B此基罝減少’而使蛋白質吸附容量降低的傾 向。若平均粒徑小於10，，則粒子彼此所形成之間隙變 小’於將粗原料液通入填充有蛋白質吸附材料之管柱時之 壓力損失增大’故而存在供於實用時需要過大之粗原料液 之供給壓力的傾向。上述粒徑以平均粒徑計，較好的是 1 0〜40 μηι。 高分子基材較好的是多孔質，但亦可使用非多孔質者。 為了將非多礼質之高分子基材用作蛋白質吸附材料，需要 使蛋白質吸附材料同時實現高速吸附處理&高吸附容量， 而以最大效率讀蛋白f。因此，最重要的是設計具有蛋 白質吸附能力之官能基固定在基材上的狀態。 為了將上述g能基固^在高分子基材上，最需要的是經 由固定在該基材上之高分子側鏈來固定上述官能基。高分 子側鏈例如為藉由接技聚合而固定在基材上者。藉由如此 I34990.doc 1376265 固定S月b基，不僅可於基材表面本身上配置官能基，亦可 經由固定在基材表面之高分子側鏈而於離開基材表面之上 空部分配置官能基。將官能基固定在基材上之通常方法 中，係僅將官能基固定在基材表面本身之二維面上。相對 • 》此，本實施形態之方法係藉由經由固定在基材上之高分 +側鏈來固定线基，而於高分子側鏈所延伸之範圍内將 基材上空部分之三維空間用作官能基之固定空間。因此， Φ 肖如上所述之先前方法相比，本發明之方法於確保吸附容 量方面有壓倒性優勢。可以說，不經由高分子側鍵而將官 ㊣基固定在基材表面之先前方法係「平房型吸附空間(平 δ型)」，相對於此’經由固定在基材上之高分子側鏈來 固定官能基的本實施形態之方法係「高層建築型吸附空 間」。 再者，於本說明書t，高分子侧鏈於高分子基材上之固 疋及官能基於高分子側鏈上之固定分別意指高分子側鍵與 • #成高分子基材的化合物之鍵結及官能基與高分子側鏈之 鍵結，作為鍵結態樣可列舉共價鍵。 於本說明書中，所謂「高分子側鏈」，係指以構成高分 J· 土材之冋分子化合物作為主鏈，而於該高分子化合物上 • V作為側鏈進行鍵結之高分子基作為高分子側鍵，較 好的疋交聯結構較少者。蛋白質一般分子較大，例如於具 有如笨乙烯-二乙烯基笨之交聯結構的高分子側鏈中蛋 刀子難以進入乂聯結構中、或難以於交聯結構中移 動其結果為，僅高分子側鍵極少之一部分參與吸附，而 I34990.doc 1376265 實質上難以吸附蛋白質。作為高分子側鏈，較好的是且有 可撓性較高之亞甲基鏈作為主鍵者。具有亞甲基鍵作為主 鏈之高分子側鏈，例如可藉由將乙婦基單體接枝聚合在基 材上而獲得。尤其好的高分子側鏈為聚甲基丙_縮水甘 ^旨鏈’該高分子側鏈可藉由作為乙料單體之曱基丙稀 i缩水甘油酯的聚合而形成。曱基丙烯酸縮水甘油酯具有 於聚合後亦富於反應性之縮水甘油基，且在可藉由於縮水 Φ 由基中之氧被上進行開環加成而導入各種官能基的方 面，亦較好。 藉由將具有蛋白質吸附能力之官能基經由高分子側鍵而 固疋在问刀子基材上，而以更高水平同時實現高速度吸附 處理及冋吸附谷量，藉此以最大效率吸附蛋白質為此重 要的是高分子側鏈之接枝率的設計及高分子側鍵之密度的 設計。此處，高分子側鏈之接枝率（單位· ％)係根據下列 算式而算出者： • (高分子侧鏈之質量（單位：g))/(接枝聚合前之高分子基 材之質量（單位：g))xl〇〇 ^ ;高分子側鏈之密度係根據下列算式而算出者： • (高分子侧鏈之質量（單位：g))/(接枝聚合前之高分子基 材之表面積（單位：m2)) ;高分子側鏈之質量（單位：g)係根據下列算式而算出者： (接枝聚合後之高分子基材與高分子側鏈之總質量（單 位· g))_(接枝聚合前之高分子基材之質量（單位：g))。 -般認為’為了實現本發明之目的，較好的是增大接枝 134990.doc ==較多地導人官能基n意外發現：s接枝率過 大：則蛋白質吸附材料中之吸附容量及溶出率會同時下 =而向分子側鏈之密度存在更好的適當範圍。雖然該等 :原因尚不明確，但本發明者等認為其中之一係下述 定在高分子基材上之高分子側鏈可模式性地 解t缝」地固定在基材表面之狀態。若接枝率超過 ^水平，則蛋白質難以進人高分子側鏈之層中，而難以 有效利用由高分子側鏈層所構成之三維高層建築型吸附* 二’。其結果可認為有效之吸附容量會下降。又，「進入工 密度較高之高分子側鏈之層中的某比例之蛋白質於溶出時 難以自向分子側鏈之層中「脫離」，亦可認為溶出率或回 收率可能會下降。 再者’所謂「溶出率」係指蛋白質吸附材料所吸附之蛋 白質中’將藉由溶出液而自蛋白質吸附材料令溶出的蛋白 質之比例以百分率表示者，相當於蛋白質吸附材料所吸附 之蛋白質的回收率。 儘管本實施形態之較好的範圍之高分子側鏈之接枝率及 密度’顯著小於至今為止被認為較合適之範圍，但結果可 增大吸附容量。此極為音々k -Τ β β γ « 蚀马思外，可涊為其係基於先前觀點而 無法獲得者。 固疋在问刀子基材上之高分子側鏈的接枝率為5〜30%之 範圍。此接枝率更好的是10〜20%之範圍。若接枝率小於 5。/。，則無法獲得充分之蛋白質吸附容量，若大於㈣則溶 出率會降低，故而欠佳。 134990.doc 1376265 .在兩刀子基材上之高分子側鏈的密度較好的是 0.1 g/m2以上且夹选1 . 2 禾滿3 g/m 。此密度更好的是〇 5 更好的是〇·3 g/m2以上且未滿1.0 g/m2。若密度為小 於0.1 g/m之$&圍，則存在難以充分獲得蛋白質吸附容量 之傾向’為3 β/πι^ΐϊ/ κ a * . 8 上，則存在溶出率會下降之傾向， 故而欠佳。 總之，根據本實施形態，儘管與先前藉由接枝而賦予功 能之技術相比，接枝率較小’而使導入至蛋白質吸附材料 中之官能基的量減少，但卻可改良蛋白質吸附性能，此結 果令人驚言牙。 =實=形態之蛋白質吸附材料含有具有蛋白質吸附能力 :=。此處，所謂「蛋白質吸附能力」，係指可於不 使蛋白質之分子變性之情況下將其吸附。具有蛋白質吸附 能力之官能基可大致分為以 、 (1)離子父換吸附型·； ⑺疏水'IM目互作用吸附型；(3)群特異性親和吸附型 個別特異性親和吸附型。作為具體例可列舉如下者。 離子交換吸附型官能基中，作為陽離子義，。 磺酸基、羧酸基、磷酸基；作為陰 广°可列舉 ，·基、.㈣鹽一胺基;：二 可列舉亞胺基二乙酸基、巯基、乙二胺基。 土 作為疏水性相互作用吸附型官 烷基。 例如可列舉苯基、 作為群特異性親和吸附型官能基， blue F3G A ' Prnt · λ 。列舉Cibacron hg-a、Protein A、刀豆球蛋白a 1京、單寧、金 134990.doc • 15 uzco 屬螯合基。 例如可列舉抗原或 作為個別特異性親和吸附型官能基 抗體類。 於固疋在高分子基材上之其八 円刀子側鏈上，可單獨固定該 4具有蛋白質吸附能力之官能 月&之1種，亦可組合固定2籀 以上。又，較期待的是，於 種 、阿刀子側鏈上不僅固定具有 白質吸附能力之官能基，拍曰也 並且為了抑制蛋白質之非特显性 吸附或不可逆性吸附，亦固定羥基。 ” 本實施形態之蛋白質吸附材料，較好的是每單位質量 (乾燥質量）之蛋白質吸附材料含有〇」以上之且有 蛋白質吸㈣力之官能基。如上所述，雖㈣著接料之 下降’官能基之量亦減少，但若固定在高分子基材上之古 分子側鏈的量’以接㈣計在上職_，職定在高^ :側鏈上之具有蛋白質吸附能力之官能基的量較多者吸附 旎力會提高，故而較好。此官能基之量的上限實質上為 〇·5 mmol/g 〇 本實施形態之蛋白質吸附材料例如可藉由將高分子化合 物用於基材’且使用放射線接枝聚合法來製造。即，本實 施形態之蛋白質吸附材料之製造方法包括：活化高分子基 材的第1步驟，以&，使含有具有蛋白質吸附能力之官能 二的乙烯基單體或者含有可導人具有蛋白質吸附能力之官 能基的官能基的乙烯基單體，與活化後之上述高分子基材 :接觸，而使乙烯基單體聚合而成之高分子側鏈固定在高 刀子基材之表面的第2步驟。於乙歸基單體不含具有蛋白 134990.doc • 16· 1376265 質吸附能力之官能基之情形時，本實施形態之蛋白質吸附 材料之製造方法亦可包括將具有蛋白質吸附能力之官能基 導入至乙烯基單體所含有之可導入具有蛋白質吸附能力之 官能基的官能基中的第3步驟。 作為第2步驟中所使用之含有具有蛋白質吸附能力之官 能基的乙烯基單體’例如可列舉：具有磺酸基作為官能基 之苯乙烯崤酸鈉、具有羧基作為官能基之丙烯酸。又作

為可導入具有蛋白質吸附能力之官能基的官能基，較好的 是富於反應性之官能基，例如可列舉：環氧環、經基、胺 基。該等中，環氧環因與各種分子富於反應性，故而作為 可導入具有蛋白質吸附能力之官能基的官能基尤其有效。 作為具有可導人具有蛋白質吸附能力之官能基的官能基的 :烯基單體’彳列舉：具有環氧環作為官能基之甲基丙烯 油自曰、具有藉由水解可形成羥基之乙酸乙酯殘基 作為吕肊基的乙酸乙烯酯。料可單獨使用1種，或者混

^ 種以上。上述乙烯基單體較好的是含有甲基丙烯 ^ 由甲基丙烯酸縮水甘油酯相對於乙婦基單體 〜里之3有比率較好的是50〜1 〇〇質量❶/。。 又，於第3步驟中， 官能基導入至環氧環 等中所記載之方法。 作為將具有蛋白質吸附能力之各種 中的方法，可採用上述非專利文獻2 乙稀基單贈取/v A 5而成之高分子側鏈係乙烯基單體藉由接 技I &而聚人二上、 D而成的尚分子側鏈（以下，稱為「接枝高分 子鏈」）此接枝高分子鏈於高分子基材上之固定’係藉 I34990.doc 1376265 二於第1步驟中使基材表面活化為可聚合乙烯基單體而開 始。作為基材表面之活化，可列舉使基材表面生成自由基 之方法。藉此，可將此基材表面所生成之自由基作為起 點而使乙稀基單體接枝聚合。作為使基材表面生成自由 f之方法，就使整個基材表面均勻地生成自由基之觀點而 言，尤其好的是藉由放射線照射來生成自由基之方法以 該自由基作為起點而生成接枝聚合鏈即可。可較好地用於 本實施形態之放射線為電離放射線，可例射線、*** 線、γ射線、電子束，該等均可使用，尤其好的是電子束 或γ射線。 再者，為了以適當之密度將接枝高分子側鏈固定在高分 子基材上，重要的是將作為接枝聚合起點之自由基之產生 量没疋在適當之範圍内。具體而言，於第1步驟中對高分 子基材照射放射線而進彳于活化之情形時，重要的是對夷材 所照射之放射線的照射劑量，於本實施形態中，關鍵是照 射劑量小於先前所使用之劑量。尤其是，為了有效地生成 必要量之自由基’而使構成高分子基材之高分子化合物含 有聚乙烯之情形時，照射劑量較好的是1〜20 kGy，更好的 是1〜10 kGy。如上所述’於本實施形態中，固定在高分子 基材表面上之高分子側鏈的密度較為重要》作為接枝高分 子側鍵之起點的自由基之直係由照射劑量決定，可認為 由將照射劑量控制在上述範圍内，可使高分子側鏈之結構 最佳化。 作為對高分子基材使用放射線來進行接枝聚合之方法 134990.doc -18· 1376265 (以下’亦稱為「放射線接枝聚合法」）’例如可列舉預先 對高分子基材照射放射線之後，以所生成之自由基作為起 點’使高分子基材與乙烯基單體相接觸的前照射法以. 及’於乙烯基單體溶液中照射放射線之同時照射法。該等 中’可穩定進行接枝聚合之方法為前照射法。 作為使乙埽基單體與在高分子基材上所產生之自由美相 接觸，而藉由自由基聚合來進行接枝聚合的方法可列

舉：接觸在IU目巾縫之乙料單體的氣相法；及直接接 觸液狀之乙烯基單體或者於經溶媒稀釋之溶液中接觸乙烯 基單體的液相法。就容易控制接枝量即基材上之接枝高分 子側鏈之密度的觀點而言，較好的是於經溶料釋之^ 中接觸乙稀基單體的液相法。作為溶媒，4了抑制基材之 内部深處之接枝聚合反應，例如於使用粒子狀之基材時抑 制粒子㈣深處之接枝聚合反應，而將反應限制於基材之 表面附近，較好的是使用對於構成基材之樹脂(高分子化

T物)的膨潤性較小者。具體而t，較好的是構成基材之 樹脂的膨潤度為10%以下之溶 琛於構成基材之樹脂為聚 之月形時，作為溶媒，例如較好的是甲醇、乙醇、異 =丁醇㈣。此處所謂「膨潤度」，係將於室溫下 樹月曰粒子的粒徑」與「浸漬前之 私U日粒子的粒徑」之差值 ytT(而摧、 /S：潰前之樹脂粒子的粒 k」而獲仟的值以百分率表示者。 於使用醇作為上述溶媒，且 作為乙烯基單體之情形時 ▲丙烯酸縮水甘油酯 、為了於醇溶媒中使構成高分子 134990.doc 1376265 基材之阿分子化合物與甲基丙烯酸縮水甘油酯發生接枝反 〜較好的是於3〇°c以下之乙烯基單體之溶液中固定高分 子側鏈右此時之乙烯基單體之溶液的溫度超過3〇°c ,則 反應速度加快，而變得難於以達到既定之接枝率的方式控 制反應。乙烯基單體之溶液之溫度更好的是0〜2(TC。 ^烯基單體之溶液中之乙烯基單體的濃度較好的是10體 積x下例如醇溶媒中之甲基丙烯酸縮水甘油酯的濃度 較好的是10體積％以下。若為超過10體積。/◦之濃度，則存 在難乂獲得蛋白質吸附容量較大之蛋白質吸附材料之傾 向。 可〜為反應混合液之溫度及甲基丙烯酸縮水甘油酯之 /辰度a對形成在鬲分子基材表面之高分子側鏈的密度產生 較大影響。即’可認為此等係形成蛋白f分子更容易進入 至面为子側鏈之間的結構的重要因素。 作為本實細形態之尤其好的蛋白質吸附材料之製造方法 的具體例，可列舉：使用聚乙婦粒子作為高分子基材，且 ，用T基丙稀酸縮水甘油醋作為乙稀基單體之放射線接枝 聚合法。聚乙烯粒子之平均粒徑較好的是10〜80 _，更好 的是H)〜60阿，更好的是1G〜4G_。作為放射線接枝聚合 法’較好的疋刖照射法。曱基丙烯酸縮水甘油酯於產生有 自由基之基材上的接枝聚合，較好的是於f基丙稀酸縮水 甘油輯之醇溶液中進行。作為醇，可較好地使用甲醇、乙 醇"丙醇丁醇。如上所述，為了抑制基材之粒子内部 深處之接枝聚合反應，而將反應限制在基材之表面附近， 134990.doc •20· 1376265 較好的S使㈣構成基材之樹脂的膨難較小之反應溶媒 即醇。醇對聚乙烯之膨潤度較小。 藉由控制上述反應液中之反應溫度與甲基丙烯酸縮水甘 油酯之濃度及反應時間，可控制接枝率。 甲基丙烯酸縮水甘油酯之接枝率較好的是5〜3〇%，更好 的是10〜20%。藉由控制此接枝率，可將固定在高分子基 材上之向分子側鏈的密度亦控制在較好的範圍内。 藉由接枝聚合而將甲基丙烯酸縮水甘油酯固定在高分子 基材上之後，將具有蛋白質吸附能力之官能基導入至作為 高分子側鏈之聚甲基丙烯酸縮水甘油酯側鏈中，此時藉由 對上述高分子側鏈中之縮水甘油基中的環氧環進行開環加 成而導入官能基即可。例如於導入陽離子交換基作為具有 蛋白質吸附能力之官能基之情形時，可於藉由接枝聚合所 固定之高分子側鏈中的縮水甘油基上加成亞硫酸鹽。更具 體而言，可採用使藉由接枝聚合而固定有甲基丙烯酸縮水 甘油酯之基材與亞硫酸鈉於水/異丙醇混合溶液中進行反 應而導入砜基的方法。又，例如於導入陰離子交換基作為 具有蛋白質吸附能力之官能基之情形時，可使三甲基胺鹽 酉文鹽與藉由接枝聚合而固定之高分子側鏈中之縮水甘油基 進行反應而導入4級敍基。 再者，高分子基材之表面積可藉由汞滲法來求出。又， 蛋白質吸附材料亦可為呈微球形狀之蛋白質吸附微球。 [實施例] 以下，藉由實施例更進一步具體地說明本實施形態，但 134990.doc 21 1376265 本實施形態並不僅限於此等實施例β [實施例1] 準備已測定質量之平均粒徑為35 μπ1的超高分子量聚乙 烯粒子（Tic〇na公司製造：GUR_2126，比表面積：〇】8 m2/g)作為高分子基材。對該聚乙烯粒子照射1〇]^(3丫之電子 束而使其產生自由基。 將產生自由基之後之聚乙稀粒子浸潰於2體積％之甲基 丙烯酸縮水甘油酯/1-丁醇溶液中，以5〇c振盪15〇小.時藉 此進行接枝I合反應P將所得之粒子進行醇清洗後，將其 乾燥並測定質量，由此算出接枝率，結果為17%，高分子 側鏈之密度為0.9 g/m2。 將所得之粒子浸潰於亞硫酸鈉：異丙醇：純水=1 〇 : U ·· 75(質量％)之溶液中，以8(rc振盪12小時而於縮水甘 油基上導入磺酸基作為具有蛋白質吸附能力之官能基。對 導入有磺酸基之粒子進行乾燥並測定質量，由增加之質量 求出所固定之磺酸基量。所固定之磺酸基量為 mmol/g。進而，將導入有磺酸基之粒子浸潰於〇 5 丨化之 硫酸水溶液中，以8(TC振盪2小時，而將未反應之縮水甘 油基進行二醇化。藉此獲得作為蛋白質吸附材料之陽離子 型蛋白質吸附微球。

將所得之蛋白質吸附微球填充於剖面面積為〇 39 cm2之 管柱中（填充高度：3 cm)，進行以下之吸附性能試驗。首 先，以200 h_丨之空間速度自管柱上側向下側通入2 g/L之溶 菌酶溶液（1〇 mm〇l之碳酸鈉/氫氧化鈉水溶液緩衝液，pH 134990.doc -22- 1376265 料液即蛋白質溶液，而進行溶菌酶之吸附操 作。於官柱下側之液體出口對出口液進行取樣，藉由吸光 光度法（吸光波長：280 nm)對出口液十之溶菌酶濃度進行 |控出口液中之溶菌酶濃度開始為零，但隨著通液量增 加’溶菌酶逐漸漏出’溶菌酶濃度上升。進行吸附操作直 至出口液中之溶菌酶濃度達到與原液相同之濃度（2 g/L)為 j。將出口液中之溶菌酶濃度達到原液中之⑽時的吸附 量作為動態吸附容量，將出口液中之溶菌酶濃度達到Μ 液相同之濃度時的吸附量作為平衡吸附容量。吸附操作結 束後，將緩衝液通入管柱並進行清洗後，將作為溶出液之 〇.5 m〇1/L之氣化鈉水溶液通入管柱，而溶出吸附在蛋白質 吸附材料上之溶菌酶。溶出率係根據l〇〇x(溶出量)/(平衡 吸附量(與溶出量為相同單位))之算式而算出。其結果為： 動態吸附容量為39 mg/mL(每單位管柱填充容積，以下相 同）’平衡吸附容量為⑽叫就，溶出率為1〇〇%。 [比較例I ] :如下方式實施照射劑量較大且接枝率較大之情形時的 比較例。除了將電子束之照射劑量由1〇吻變更為⑽ w ’將進行接枝聚合反應之時間由15()小時變更為24小時 以外’以與實施例】相同之方式獲得陽離子型蛋白質吸附 微球。其接枝率為45%，高分子側鏈之密度為2·5 g/m2。 所固定之磺酸基量為1.2mm〇I/g。 對於所得之蛋白質吸附微球，以與實施例】相同之方式 订吸附性能試驗’結果動態吸附容量為i4 _l，平衡 I34990.doc -23- 1376265 吸附容量為22 mg/mL，溶出率為90%，結果吸附容量未及 實施例1中所得者的一半。 [比較例2] 以如下方式實施反應溫度較高且接枝率較大之情形時的 比較例。除了將接枝聚合反應之反應溫度由5t變更為 4〇°C，將反應時間由i 50小時變更為2小時以外，以與實施 例1相同之方式獲得陽離子型蛋白質吸附微球。其接枝率 為41%，高分子側鏈之密度為2 3 g/m2。所固定之確酸基 量為 1.1 mmol/g。 對於所得之蛋白質吸附微球，以與實施例1相同之方式 進行吸附性能試驗，結果動態吸附容量為2〇 mg/mL，平衡 吸附容量為3 1 mg/mL，達到實施例1中所得者的一半左 右。又，溶出率為8 5 0/〇 ,難以充分回收所吸附之蛋白質。 [實施例2] 準備已測定質量之平均粒徑為35 μιη的超高分子量聚乙 烯粒子（TiCona公司製造：GUR_2126，比表面積：〇 18 m2/g)作為高分子基材。對該聚乙烯粒子照射1〇 kGy之電子 束而使其產生自由基。 將產生自由基之後之聚乙稀粒子浸潰於2體積％之甲基 丙烯酸縮水甘油酯/1-丁醇溶液中，以5°C振盪12〇小時，藉 此進行接枝聚合反應。將所得之粒子進行醇清洗後，進行 乾燥並測定質量，由此算出接枝率，結果為13%，高分子 側鏈之密度為0,7 g/m2。 將所得之粒子浸潰於50體積％之二乙基胺水溶液中，以 134990.doc -24- 1376265 30°C振盪24小時，而於縮水甘油基上導入二乙基胺基作為 具有蛋白質吸附能力之官能基。對導入有二乙基胺基之粒 子進行乾燥並測定質量’由增加之質量求出所固定之二乙 基胺基量。所固定之二乙基胺基量為〇.6 mm〇i/g。其次， 將導入有二乙基胺基之粒子浸潰於50體積％之乙醇胺/甲醇 冷液中，以3 0 C浸潰24小時，而將未反應之縮水甘油基進 仃乙醇胺化。藉此獲得作為蛋白質吸附材料之陰離子型蛋 白質吸附微球。

將所得之蛋白質吸附微球填充於與實施例丨中所使用者 相同之官柱中（填充咼度：3 cm)，而進行以下之吸附性能 試驗。首先，以200 h·1之空間速度自管柱之上側向下側通 入作為粗原料液之蛋白質溶液之丨g/L之牛血清白蛋白溶液 (20 mmo丨之丁士^^緩衝液，pH=8)’而進行白蛋白之吸 附操作。於管柱下側之液體出口對出σ液進行取樣，藉由 吸光光度法（吸光波長：280 nm)對出口液中之白蛋白^产 進行監控。出π液中之白蛋白濃度開料零，但隨著通二 量增加，白蛋白逐漸漏出’白蛋白濃度上升。進行吸附操 作直至出口液中之白蛋白濃度達到原液相同之滚度— 為止，口液中之白蛋白濃度達到原液中之ι/ι〇時的吸 附量作為動態吸附容量，將出σ液中之白蛋白濃度達到斑 原液相同之濃度時的吸附量作為平衡吸附容量。吸作 結束後’將緩衝液通人管柱而進行清洗後，將作為溶出液 之鈉水溶液通人管柱’而溶出吸附在蛋白 質吸附材枓上之白蛋白。溶出率係根據赚(溶出量)/(平 134990.doc •25- 1376265 衡吸附量（與溶出量為相同單位））之算式而算出。其結果 為：動態吸附容量為37 mg/mL，平衡吸附容量為43 mg/mL，溶出率為 1〇〇0/0。 [實施例3 ]

除了將反應溶液中之甲基丙烯酸縮水甘油酯的濃度由2 體積。/。變更為1 5體積°/。以外，以與實施例2相同之方式獲得 陰離子型蛋白質吸附微球。接枝率為20%，高分子側鏈之 密度為1.2 g/m2 ’所固定之二乙基胺基量為丨1 mm〇i/ge 對於所得之蛋白質吸附微球，以與實施例2相同之方式 進行吸附性能s式驗，結果動態吸附容量為丨8 mg/mL，平衡 吸附容量為66 mg/mL，動態吸附容量低於平衡吸附容量。 又，溶出率為95%。 [實施例4] 準備已測定質量之平均粒徑為35 μιη之超高分子量聚乙 稀粒子⑺⑺⑽公司製造：GUR_2126，比表面積：〇 18

m2/g)作為高分子基材。對該聚乙稀粒子照⑴_之電子 束而使其產生自由基。 將產生自由基之後之聚乙烯粒早 那祖千汉潰於10體積％之曱基 丙烯酸縮水甘油酯/1-丁醇溶液中， 狀〒，M3(TC振盪2小時，藉 此進行接枝聚合反應。將所得之粒子進行醇清洗後， 乾燥並測定質*，由此算出接枝率，結果為Μ。，高分子 側鏈密度為1.2 g/m2。 以與實施例1相同之方式，於所 1于 < 粒子中導入磺酸美 作為具有蛋白質吸附能力之官能A 土 土。所固定之磺酸基量為 I34990.doc • 26 - 1376265 〇·5 mmol/g。 進而，以與實施例1相同之方式，將未反應之縮水甘油 基進行二醇化》藉此獲得作為蛋白質吸附材料之陽離子型 蛋白質吸附微球。 對於所得之蛋白質吸附微球，以與實施例1相同之方式 進行吸附性能試驗，結果動態吸附容量為38 mg/mL，平衡 吸附容量為55 mg/mL。又，溶出率為98%，幾乎完全回收 了蛋白質。

[實施例5] 準備已測定質量之平均粒徑為3 5 μηι之超高分子量聚乙 稀粒子（Tic〇na公司製造：GUR_2126 ’比表面積：〇 18 m2/g)作為高分子基材。對該聚乙烯粒子照射1〇 射 線而使其產生自由基。

將產生自由基之後之聚乙烯粒子浸潰於4體積。/。之甲基 丙烯酸縮水甘油酯/1-丁醇溶液中，以振盪1〇〇小時，藉 此進行接枝聚合反應。將所得之粒子進行醇清洗後進行 乾燥並測定質量，由此算出接枝率，結果為1〇%，高分子 側鏈之密度為0,5 g/m2。 將所得之粒子浸潰於亞硫酸鈉：異丙醇：純水=ι〇 : 15 : 75(質量％)之溶液中’以帆振盈12小時，而於縮水 甘油基上導入磺酸基作為具有蛋白質吸附能力之官能基。 對導入有磺酸基之粒子進行乾燥並測定質量，由增加之質 量而求出所固定之續酸基量。所固定之續酸基量為〇,2 mmol/g。進而 入有磺酸基之粒子浸潰於0.5 mol/L之 134990.doc -27· 硫酸水溶液中，以80〇C振盪2小時，而將未反應之縮水甘 油基進行二醇化。藉此獲得作為蛋白質吸附材料之陽離子 型蛋白質吸附微球。 對於所得之蛋白質吸附微球，以與實施例1相同之方式 進行吸附性能試驗，結果動態吸附容量為28 mg/mL，平衡 吸附容量為41 mg/mL，溶出率為100〇/〇。 本申請案係基於2007年11月26曰提出申請之曰本專利申 請案（日本專利特願2〇〇7_3〇4826)者，將其内容視為參照而 併入本申請案中。 [產業上之可利用性] 根據本發明，可提供一種於醫藥品製程等生物製程中， 適合於吸附回收蛋白質等有價值之物f或者吸附去除雜質 等吸附純化操作之可以高速且高容量進行吸附純化的蛋白 質吸附材料。更詳細而t ’本發明之蛋白質吸附材料可降 低由吸附材枓内部之物質移動、向微孔内之擴散阻力所造 成的限制，而吸附純化如蛋白質之較大的分子。因此，可 提供-種可同時實現可用於工業生產用途或分析用途之吸 附容量(此處所謂吸附容量’並非平衡吸附容量，而為吸 附處理夺達ij變付無法忽視吸附沒漏之前可吸附的容量， 即動態吸附谷量）及高速處理性的蛋白質吸附材料及其製 134990.doc •28·

Claims (1)

1. 第097144725號專利申請案 中文申請專利範g尊換本(丄0H8H _ 、申請專利範圍： ；1¾ { f i :-麗.m.〜.....'' 一種蛋白質吸附材料，其含有：高分子基材、藉:與^ 成該高分子基材之高分子鍵結而固定在上述高分子基材 表面且藉由乙烯基單體之聚合而得的高分子侧鏈、及固 足在該高分子側鏈之具有蛋白質吸附能力的官能基其 t固定在上述高分子基材之上述高分子側鏈之接枝率為 5〜30%，固定在上述高分子基材之上述高分子側鏈之密 度為0.1 g/m2以上且未達3 g/m2。 2· 一種蛋白質吸附材料之製造方法，其包括： 以1〜20 kGy之照射劑量對高分子基材照射放射線，活 化上述高分子基材之第1步驟； 第2步驟’其係使含有具有蛋白質吸附能力之官能基 的乙烯基單體或者含有可導入具有蛋白質吸附能力之官 忐基的官能基的乙烯基單體，與上述活化後之上述高分 子基材於30°C以下之上述乙烯基單體之溶液中相接觸， 而使上述乙烯基單體聚合而成之高分子側鏈固定在上述 南分子基材表面； 第3步騾，其係於上述乙烯基單體不含上述具有蛋白 質吸附能力之官能基之情形時，將具有蛋白質吸附能力 之s此基導入至上述乙稀基單體所含之可導入上述具有 蛋白質吸附能力之官能基的官能基中； 上述高分子側鏈之質量相對於上述高分子基材之質量 為5〜3 0%。 3.如請求項2之蛋白質吸附材料之製造方法，其中上述第2 134990-10l0815.doc 1376265 步驟中，於將上述乙稀基單體之濃度調節為10體積％以 下的溶液中，使上述乙稀基單體與上述活化後之上述高 分子基材接觸。 4 如請求項2或3之蛋白質吸附材料之製造方法，其中上述 第2步驟中，於30°C以下之上述乙烯基單體之溶液中使 上述高分子側鏈被固定。 5·如請求項2或3之蛋白質吸附材料之製造方法，其中構成 上述高分子基材之高分子化合物含有聚乙烯。 6•如請求項4之蛋白質吸附材料之製造方法，其中構成上 述高分子基材之高分子化合物含有聚乙烯。 134990-1010815.doc