CN109153006A - 吸附材料 - Google Patents

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山下七重
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Abstract

本发明的目的在于提供具有高分散性及可逆性的吸附材料。本发明的吸附材料的特征在于，具备具有多个在水中可离子化的官能团的不显示下限临界溶解温度的高分子材料、可与目标物质相互作用的吸附部位、和担载体。

Description

吸附材料
【技术领域】
本发明涉及吸附材料及使用其的纯化方法。
【背景技术】
以蛋白质这样的生物体分子作为目标物质的亲和性纯化包括如下的步骤：目标物质对亲和性吸附材料的吸附、非吸附成分的洗净、利用洗脱液使目标物质从吸附材料脱离。此时，作为洗脱液，经常使用如强酸或强碱的严苛pH的溶液。其是因为有必要使亲和性配体或目标物质的离子化状态产生变化，而通过电荷排斥使亲和性配体与目标物质间的相互作用减弱的缘故。然而，在如强酸或强碱的严苛pH环境下，生物体分子经常不稳定，有使所纯化的目标物质劣化的风险。为避免这样的风险，正在开发在温和pH环境下不使pH变化而可纯化目标物质的温度应答性亲和性吸附材料。
作为这样的温度应答性吸附材料，已报导使用通过基因重组使热稳定性降低的蛋白质作为配体的方法(专利文献1、2)、或使用以聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)为代表的显示下限临界溶解温度(LCST)的聚合物，利用伴随温度变化而对水的溶解度产生变化所引起的相转移等的现象的方法(专利文献3、4)。
然而，前者由于基因重组的蛋白质昂贵或耐久性不高，因而难以成为实用的吸附材料。
另外，后者虽解决了价格或耐久性的课题，但在LSCT以上的温度，由于聚合物对于水的亲和性大幅降低，故吸附材料在水中的分散性极端降低而难以处理，在填充有吸附材料的柱中，可能使供溶液通过的流路大幅变化，且有发生龟裂或与壁面间发生间隙的风险，或因经常对于温度变化而迟滞大等，在分散性及应答的可逆性上产生问题，难以成为实用的吸附材料(参考图5)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2008/143199号
[专利文献2]国际公开第2014/003176号
[专利文献3]特开平7-136505号公报
[专利文献4]特表2003-524680号公报
【发明内容】
[发明要解决的课题]
如前述那样，使用显示LCST的聚合物的以往的吸附材料，虽然在对于使用基因重组蛋白质的吸附材料成为问题的价格及耐久性方面优异，但在分散性及应答的可逆性上产生问题。因此，本发明的目的在于提供具有高分散性及可逆性的吸附材料。
[为解决课题的手段]
为解决前述课题，本发明的吸附材料的特征在于，具备具有多个在水中可离子化的官能团的不显示下限临界溶解温度的高分子材料、可与目标物质相互作用的吸附部位、和担载体，通过具备这些成分，可使高分子材料的离子化率随外部环境的变化而变化。本发明的吸附材料不利用因对水的溶解性的变化而引起的相转移等的现象，而是将高分子材料的离子化率随外部环境的变化而产生的变化利用在目标物质的吸附/解吸附上。
本说明书包括作为本申请优先权基础的日本国专利申请2016-162834号的公开内容。
[发明效果]
本发明的吸附材料由于不使用基因重组蛋白质，故可价格便宜地制造。本发明的吸附材料由于在水中分散性的温度依赖性小，故处理容易，且由于未利用聚合物的溶解性的变化，故迟滞小。本发明的目标物质的纯化方法可抑制目标物质在纯化中的劣化，也可省略纯化后的中和步骤。
前述以外的课题、构成和效果通过以下实施方式的说明而明白。
【附图的简单说明】
图1为高分子材料与吸附部位结合的吸附材料的示意图。
图2为高分子材料与吸附部位未结合，而在不同位置分别固定化于担载体的吸附材料的示意图。
图3为表示实施例中从4℃升温至37℃时的吸附材料的离子化率的变化的测定结果的图。
图4为表示实施例中从37℃降温至4℃时的吸附材料的离子化率的变化的测定结果的图。
图5为使用利用聚合物的溶解性变化的以往的吸附材料时的课题的示意图。
【具体实施方式】
以下，使用附图等对于本发明的实施方式进行说明。以下说明是表示本发明内容的具体例，本发明不受这些说明的限制，在本说明书中揭示的技术思想的范围内本领域技术人员可进行各种变更及修正。另外，用以说明本发明的全部附图中，具有相同功能者标附相同符号，有时省略其重复说明。
本发明的吸附材料具备具有多个在水中可离子化的官能团的高分子材料(以下，也简单地记载为高分子材料)、可与目标物质相互作用的吸附部位、和担载体。本发明的吸附材料通过具备这些成分，可使高分子材料的离子化率随外部环境的变化而变化，可通过该离子化率的变化吸附或解吸附目标物质。
图1及图2表示吸附材料的示意图。如图1及图2所示，吸附材料10或吸附材料20具备在高分子主链3上具有多个在水中可离子化的官能团2的高分子材料1、可与目标物质5相互作用的吸附部位4、和担载体6。
高分子材料与吸附部位可结合，或也可不结合而各自固定化于不同担载体。
在一个实施方式中，高分子材料与吸附部位结合。图1中，表示高分子材料与吸附部位结合的吸附材料的示意图。如图1所示，吸附材料10中，吸附目标物质5的吸附部位4结合于具有多个在水中可离子化的官能团2的高分子材料1。结合有吸附部位4的高分子材料1固定化于担载体6。
在另一个实施方式中，高分子材料与吸附部位未结合，而在不同位置分别固定化于担载体。图2表示高分子材料与吸附部位未结合，而在不同位置分别固定化于担载体的吸附材料的示意图。如图2所示，吸附材料20中，吸附目标物质5的吸附部位4未与具有多个在水中可离子化的官能团2的高分子材料1结合，高分子材料1及吸附部位4为在不同位置分别固定化于担载体6。
本发明的吸附材料通过具备前述成分，尤其通过使高分子材料具有多个在水中可离子化的官能团，使高分子材料的离子化率随外部环境的变化而变化。因此，通过使高分子材料的离子化率变化，使与目标物质相互作用的吸附部位的周边环境变化，其结果，目标物质与吸附部位的相互作用强度产生变化，吸附或解吸附目标物质。
更详细而言，高分子材料的离子化率如果变化，则认为高分子材料整体的亲水性或构形变化。由于高分子材料具有多个在水中可离子化的官能团，且不显示下限临界溶解温度(LCST)，因而在离子化率高的状态及低的状态均为亲水性，但在离子化率高的状态较为亲水性，在离子化率低的状态较为疏水性。在高分子材料的离子化率高的状态，在水中可离子化的官能团为更加被离子化的状态，通过该离子化的部位彼此的电荷排斥，易使高分子主链成为较伸长的状态，另一方面，在离子化率低的状态下，由于电荷排斥小，故易使高分子主链成为较收缩的状态。
高分子材料与吸附部位结合的吸附材料(参考图1)的推定吸附/解吸附机制说明如下。在高分子材料的离子化率较高的状态，在水中可离子化的官能团为更加被离子化的状态，通过该离子化的部位彼此的电荷排斥，使高分子材料的高分子主链成为较伸长的状态。此时，吸附部位为疏水性时，亲水性的高分子材料与疏水性的吸附部位的相互作用比较弱，因而目标物质吸附于吸附部位(图1的左图)。接着，因外部环境的变化，高分子材料的离子化率降低时，则由于高分子材料的疏水性增大，因而在吸附部位为疏水性时，平衡朝着高分子材料与吸附部位的相互作用变强的方向移动，结果吸附部位与目标物质的吸附变弱，目标物质从吸附部位解吸附(图1的右图)。在高分子材料的离子化率降低的状态下，高分子材料的高分子主链由于电荷排斥小，故成为较收缩的状态。
高分子材料与吸附部位未结合，而在不同位置分别固定化于担载体的吸附材料(参考图2)的推定吸附/解吸附机制说明如下。在高分子材料的离子化率较高的状态，通过离子化的部位彼此的电荷排斥，使高分子材料的高分子主链成为较伸长的状态。此时，由于高分子材料在担载体表面所占的排除体积更大，故目标物质从吸附部位解吸附(图2的右图)。接着，因外部环境的变化，高分子材料的离子化率降低时，则由于高分子材料周边的水合水的量减少，高分子材料在担载体表面中所占的排除体积变小，平衡朝着溶质易于向担载体表面存在的吸附部位接近的方向移动，结果吸附部位与目标物质吸附(图2的左图)。
本发明的吸附材料，即使高分子材料的离子化率随外部环境的变化而降低，高分子材料也不成为疏水性，因此在水中保有分散性，且由于未利用高分子材料的溶解性变化，故迟滞小。因此，本发明的吸附材料与利用伴随温度变化的溶解性变化的以往的吸附材料相比，分散性及可逆性优异，且吸附材料在制造、输送、填充时处理也容易。
外部环境的变化如果可使高分子材料的离子化率变化，则没有特别限定。此处，在水中可离子化的官能团的离子化率由于依赖于与离子化有关的自由能(ΔG＝ΔH-TΔS)的温度依赖性,即离子化时的熵变化(ΔS)的程度,一般为ΔS≠0,故离子化率随温度而变化。即，外部环境的变化例如为温度变化。由前述式,离子化率通常伴随升温而离子化率变低,伴随降温而离子化率变高。并且,由于ΔH也受到溶剂分子的极性或电离度等的影响，故作为外部环境的变化，除了温度变化以外，也，可举出例如吸附材料所接触的溶液的盐浓度、介电率及pH等的变化。例如如果盐浓度变化，则静电遮蔽效果变化，介电率因溶剂或溶质种类的变化而变化，另外，pH如果变化则引起离子化的平衡移动，通过这些使离子化率变化。外部环境的变化优选吸附材料所接触的溶液的温度、盐浓度、介电率及pH的变化，更优选为温度变化。也可组合这些外部环境的变化。由高分子材料的离子化率随外部环境的变化而变化而使目标物质吸附或解吸附，故本发明的吸附材料为对外部环境的变化应答性的吸附材料，例如外部环境的变化为温度变化时，吸附材料成为温度应答性吸附材料，在外部环境的变化为盐浓度、介电率或pH的变化时，分别成为盐浓度应答性、介电率应答性或pH应答性吸附材料。
高分子材料的离子化率在例如对填充有吸附材料的柱通入缓冲液的状态下使外部环境变化时，可通过监测从柱中溶出的溶液特性(例如pH)而求得。例如外部环境的变化为温度变化(即，高分子材料的离子化率为温度依赖性)，在具有从中性状态捕捉质子而离子化的如氨基那样的官能团作为在水中可离子化的官能团的高分子材料中，在离子化率随温度变化而降低的情况下，通过使柱温度变化而使高分子材料捕捉的质子量减少，伴随于此，缓冲液中的质子浓度上升。因此，如果监测从柱中溶出的溶液的pH，则发现pH降低高分子材料所放出的质子的量的区域。相反地，离子化率变高时，由于高分子材料从缓冲液夺取质子，故发现从柱中溶出的溶液的pH上升的区域。对于发现此种变化的吸附材料，可知离子化率的变化为温度依赖性。另外，如果通过滴定、表面分析、元素分析等来定量吸附材料中的高分子材料的分子数，则也可定量离子化率的变化幅度。
高分子材料的离子化率随外部环境变化的变化只要是使目标物质与吸附部位的相互作用强度变化，可使吸附特性变化的程度的变化即可。这在例如使用填充吸附材料的柱的前述离子化率的测定方法中，如果对于外部环境的变化，存在有从柱中溶出的溶液的pH变化在0.7以上的区域则已足够。
目标物质只要是可吸附于吸附部位的物质就没有特别限定，可举出例如蛋白质、生物体分子、细胞、病毒及纳米粒子等。目标物质也可为抗体。另外，从活用本发明的吸附材料的特性的观点出发，优选在严苛pH条件下不稳定的物质。
吸附部位可对应于吸附于吸附部位的目标物质选择。本发明中，为了利用高分子材料的离子化率的变化来控制目标物质的吸附/解吸附，吸附部位优选根据高分子材料的离子化率变化而容易受到物性的变化，对于亲水性高分子优选为疏水性的吸附部位。另外，吸附部位优选相对于高分子材料的分子尺寸为同等以下程度的尺寸。优选地，吸附部位为疏水性，且相对于高分子材料的分子尺寸为同等程度以下的尺寸的部位。另外，吸附部位可具有在水中可离子化的官能团，该情况下，在高分子材料与吸附部位结合的吸附材料中，吸附部位所具有的在水中可离子化的官能团不成为高分子材料所具有的在水中可离子化的官能团。即，高分子材料具有与吸附部位所具有的在水中可离子化的官能团不同的在水中可离子化的官能团。
作为吸附部位，没有特别限制，可举出例如肽、蛋白质、含硫醚基的(杂环式)芳香族化合物、维生素类、色素、糖类、糖链结合分子、亲硫配体、硼酸、抗原及抗原部分结构、酶的基质、抗体及抗体部分结构等。吸附部位只要具有源自这些物质的部分即可。作为肽及蛋白质，可举出组氨酸标签、谷胱甘肽、凝集素及具有RGD序列的物质等。肽及蛋白质也可为这些的部分结构或模拟分子。作为肽及蛋白质的部分结构或模拟分子，可举出例如蛋白质A部分结构或模拟分子、蛋白质G部分结构或模拟分子、蛋白质L部分结构或模拟分子，作为这些的模拟分子，可举出例如蛋白质A模拟分子ApA、蛋白质A模拟分子22/8及蛋白质G模拟分子A2C7I1。作为含硫醚的(杂环式)芳香族化合物，可举出例如巯基吡啶、巯基乙基吡啶及(3-硫杂-5-吡啶戊基)乙烯基砜等。作为维生素类，可举出例如生物素。作为色素，可举出罗丹明、汽巴蓝(cibacron blue)、MIMETIC BLUE等。优选的吸附部位为蛋白质A部分结构或模拟分子、蛋白质G部分结构或模拟分子、蛋白质L部分结构或模拟分子、糖链结合分子、亲硫配体及抗原或抗原部分结构。
作为目标物质与吸附部位的优选组合，可举出例如抗体与蛋白质A部分结构或模拟分子、或含硫醚基的(杂环式)芳香族化合物的组合、或蛋白质与色素或维生素类的组合。
目标物质对吸附部位的吸附可为化学结合及物理结合的任意者，也可为多点结合。例如通过氢键、疏水性相互作用、π-π相互作用、偶极子-偶极子相互作用、电荷-偶极子相互作用、电荷-电荷相互作用、电荷移动相互作用、范德华键、锚定效果等的适当相互作用、或这些的组合，形成可逆结合。
高分子材料所具有的在水中可离子化的官能团只要是可在水中离子化的基团，就没有特别限制，优选比水的pKa的15.7高2的17.7以下，且在比水中的氧鎓离子的pKa的-1.7低2的-3.7以上的pKa的官能团、或产生比水的pKa的15.7高2的17.7以下且在比水中的氧鎓离子的pKa的-1.7低2的-3.7以上的pKa的共轭酸或共轭碱的官能团。即，在水中可离子化的官能团优选含有pKa为-3.7以上且17.7以下的官能团、或含有其共轭酸或共轭碱的pKa为-3.7以上且17.7以下的官能团。在水中可离子化的官能团只要是该官能团或其共轭酸或共轭碱的至少一部分具有前述pKa即可。另外，高分子材料中存在在水中可离子化的官能团时的实际pKa有时与在水中可离子化的官能团单独存在于水中时的pKa不同。这是因为高分子材料中存在多个在水中可离子化的官能团时，会有这些间产生相互作用的情况的缘故。
在水中可离子化的官能团或其共轭酸或共轭碱的pKa的适当范围随使用吸附材料时的pH而异。但是，通过增加高分子材料中的在水中可离子化的官能团数，因前述相互作用pKa变化的官能团增加，可在高分子材料中含有广范围的pKa范围的官能团，故本发明的吸附材料可使用的pH范围相当广。
作为在水中可离子化的官能团，没有特别限制，但可使用例如氨基(伯氨基、仲氨基、叔氨基)、亚氨基、各种含氮芳香族基团(吡咯基、咪唑基、吡啶基、嘧啶基、噁唑基、噻唑基及三唑基)、胍基、酚羟基、羧基、硼酸基、磷酰基、氧膦基、硅酸酯基及这些的衍生物的基团等，优选氨基、亚氨基、含氮芳香族基团、胍基、酚羟基、羧基、硼酸基及磷酰基，特优选为氨基及亚氨基。在水中可离子化的官能团可仅使用1种，也可使用复数种。使用复数种基团作为在水中可离子化的官能团时，因这些基团的相互作用而使pKa变化大，有偏离适当pKa范围的可能性，因而优选适当设定在前述pKa范围。
具有多个在水中可离子化的官能团的高分子材料只要是具有多个前述的可离子化的官能团的材料，就没有特别限定。高分子材料也可为树枝状聚合物。作为高分子材料，可举出例如聚赖氨酸(α-聚赖氨酸、ε-聚赖氨酸)、直链聚乙烯亚胺、分支聚乙烯亚胺、聚乙烯胺、壳聚糖、聚酰胺胺树枝状聚合物、聚丙烯亚胺树枝状聚合物、聚赖氨酸树枝状聚合物、聚谷氨酸、聚天门冬氨酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、羧甲基纤维素、褐藻酸、聚磷酸、聚磷酸酯、聚硅酸、聚硅氧烷及这些的衍生物、以及具有这些作为部分结构的衍生物及共聚物等。作为高分子材料优选聚赖氨酸、具有多个氨基的树枝状聚合物、具有多个亚氨基的树枝状聚合物、聚乙烯亚胺、聚烯丙胺及具有这些作为部分结构的高分子材料。另外，聚赖氨酸及聚烯丙胺具有氨基作为在水中可离子化的官能团，且聚乙烯亚胺具有亚氨基作为在水中可离子化的官能团。
具有多个在水中可离子化的官能团的高分子材料不显示下限临界溶解温度(LCST)。因此，本发明的高分子材料并非伴随温度变化而相变化。另外，高分子材料优选亲水性。本发明的吸附材料由于高分子材料不显示LCST，故并非利用高分子材料的溶解性变化，因此，并非通过相变化而吸附或解吸附目标物质。本发明的吸附材料与使用显示LCST的温度应答性高分子的已往吸附材料相比，分散性及应答的可逆性方面优异。
担载体可为多孔质及非多孔质的任意形状。作为担载体的形状，可举出例如板状、珠粒状、非织布或织物等的纤维状、膜状、独块体状及中空丝状等。
担载体具有包含例如多糖类、合成树脂、无机化合物及这些的复合材料的材料。多糖类也可以是经交联的多糖类。担载体只要至少在担载体表面具有这些材料即可。作为多糖类或经交联的多糖类，可举出例如琼脂糖、交联琼脂糖、疏水化琼脂糖及纤维素等。作为合成树脂，可举出例如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸烷基酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚硅氧烷及聚氟化乙烯等。作为无机化合物，可举出二氧化硅、金属氧化物(例如氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铁等)、铁氧体、羟磷灰石及硅酸盐等。优选担载体或其表面具有多糖类、经交联的多糖类、聚苯乙烯、二氧化硅或金属氧化物，特优选具有多糖类或经交联的多糖类。
担载体表面也可通过羧基、氨基、羟基、环氧基、酯基等的反应性基团修饰。另外，担载体表面也可通过吸附部位及高分子材料以外的化合物修饰。例如担载体表面也可进行防止目标物质的非特异吸附的阻断、或控制吸附部位或高分子材料的配向性的表面修饰、或改质担载体的分散性或吸附性的修饰等。
本发明的吸附材料可通过在担载体上化学结合高分子材料、或高分子材料及吸附部位而制造。
高分子材料与担载体的化学结合也可使用例如高分子材料中的可离子化的官能团而形成。该情况下，作为形成化学结合的担载体表面的官能团与可离子化的官能团的组合，可举出例如环氧基与氨基、酯基(例如羧酸的NHS酯)与氨基、氨基与羧基的组合等。化学结合的形成可通过使高分子材料的溶液与担载体接触而进行。通过缩合反应形成化学键时(例如使用氨基与羧基时等)，优选在缩合剂(例如DMT-MM等)的存在下进行反应。
在一个实施方式中，对于高分子材料与吸附部位结合的吸附材料，高分子材料与吸附部位的结合可在高分子材料固定化于担载体之前和之后的任一者中形成。即，使高分子材料与吸附部位结合，随后将结合吸附部位的高分子材料固定化于担载体，或者也可将不具有吸附部位的高分子材料固定化于担载体后，使经固体化的高分子材料与吸附部位结合。
在另一个实施方式中，高分子材料与吸附部位未结合，而在不同位置分别固定化于担载体的吸附材料，可将高分子材料与吸附部位分别固定化于担载体而制造。高分子材料对担载体的固定化可与前述同样进行。吸附部位对担载体的固定化例如可通过化学结合使吸附部位与担载体结合而进行。高分子材料与担载体的固定化顺序没有特别限制，但优选先将吸附部位固定化于担载体。
本发明还涉及使用前述吸附材料的目标物质的纯化方法。目标物质的纯化方法包含使前述吸附材料与含目标物质的溶液接触的步骤，及随后施加前述的外部环境变化的步骤。本发明也可为将目标物质吸附于吸附材料，而纯化该目标物质，也可将不需要的物质作为目标物质吸附于吸附材料而纯化目标物质。后者的情况，可例如将目标物质作为细胞膜上的不需要的分子而纯化细胞，另外，可将目标物质作为病毒或纳米粒子表面的不需要的分子而纯化该病毒或纳米粒子。
使含目标物质的溶液接触于吸附材料的步骤中，将溶液中的目标物质吸附于吸附材料。目标物质对吸附材料的吸附可以将高分子材料的离子化率适当设定为吸附部位及目标物质进行吸附来实现。例如，对于高分子材料与吸附部位结合的吸附材料，优选可以通过进一步提高离子化率而将目标物质吸附于吸附部位。另外，例如，对于高分子材料与吸附部位未结合、而在不同位置分别固定化于担载体的吸附材料，优选通过使离子化率更低，在吸附部位吸附目标物质。
含目标物质的溶液的温度可适当选择，使目标物质吸附于吸附材料，优选目标物质是在稳定的范围内，该范围内的较低者更优选。例如，对于高分子材料与吸附部位结合的吸附材料，溶液温度在目标物质稳定的范围内较低时对吸附而言优选例如设为4℃。另外，例如对于高分子材料与吸附部位未结合、而在不同位置分别固定化于担载体的吸附材料，溶液温度在目标物质稳定的范围内较高时对吸附而言优选例如设为37℃。
含目标物质的溶液优选以水作为溶剂的缓冲液。
含目标物质的溶液与吸附材料接触时pH，可依赖于目标物质、吸附部位及高分子材料的各物性而选择，期望选择有利于目标物质的吸附的pH。
施加外部环境变化的步骤中，由于高分子材料具有多个在水中可离子化的官能团，故通过施加外部环境变化，可使高分子材料的离子化率变化，使目标物质从吸附材料解吸附。作为外部环境变化，可使用前述的变化，例如使用吸附材料所接触的溶液温度、盐浓度、介电率(溶质及溶剂种类)或pH变化等。
在一个实施方式中，目标物质的纯化方法是使用填充有吸附材料的柱实施。对于以往的利用溶解度变化的温度应答性吸附材料，随着温度变化，有疏水性增大、分散性降低、与水的亲和性变化大、柱的流路改变、发生龟裂或与壁面的间隙的风险，而本发明的吸附材料，由于目标物质的吸附或解吸附并非利用伴随温度变化的溶解性变化，故这样的风险少。
本发明的使用填充吸附材料的柱的纯化方法，从活用其特性的观点出发，优选适用于在低pH会发生分解或凝集体生成的对象。另外，由于溶出的目标物质在接近中性的pH区域的缓冲液中以溶解状态得到，故可适用于不需要中和步骤的如下纯化过程。
在其他实施方式中，目标物质的纯化方法是以悬浮液的状态使用吸附材料而实施。对于以往的利用溶解度变化的温度应答性吸附材料，随着温度变化，疏水性增大分散性降低，悬浮状态的吸附材料凝集、附着于壁面，局部存在于界面等的风险较高，而本发明的吸附材料，由于目标物质的吸附或解吸附并非利用伴随温度变化的溶解性变化，故几乎无这样的风险。
以下，表示实施例以具体说明本发明，但本发明的技术范围并非限定于此。
[实施例]
<实施例1>
使用聚胺作为具有多个在水中可离子化的官能团的高分子材料。具体而言，目标物质为人类IgG抗体，作为高分子材料使用ε-聚赖氨酸(EPL)，吸附部位为(4-羟基苯基乙氨基)(苯基氨基)三嗪(ApA)。另外，ApA是具有抗体吸附能力的蛋白质A模拟分子。
【化1】
在EPL的水/DMF溶液中添加氯(4-羟基苯基乙氨基)(苯基氨基)三嗪(ApA-Cl)(0.2当量)及三乙胺(0.02当量)，于80℃加热6小时，由此向EPL导入ApA。在所得反应液中添加盐酸调成酸性，利用水透析，滤除生成的沉淀后，冷冻干燥，以固体获得聚合物1。
调制所得聚合物1的0.1重量％溶液，将其添加于表面具有NHS酯基的交联琼脂糖担载体，所得悬浮液在室温振荡1晚，由此获得聚合物1固定化于担载体的实施例1的吸附材料。
<实施例2>
目标物质为人类IgG抗体，作为高分子材料使用EPL，吸附部位为源自(3-硫杂-5-吡啶基戊基)乙烯基砜(MEP-DVS)的(3-硫杂-5-吡啶基戊基)磺酰基乙基部分。
通过使二乙烯基砜与2-吡啶基乙烷硫醇盐酸盐在碱存在下反应而调制(3-硫杂-5-吡啶基戊基)乙烯基砜(MEP-DVS)。在EPL的水/THF溶液中添加MEP-DVS(0.7当量)的THF溶液，于室温搅拌12小时，由此向EPL中导入源自MEP-DVS的(3-硫杂-5-吡啶基戊基)磺酰基乙基部分。于所得反应液中添加盐酸调成酸性，利用水透析，滤除产生的沉淀后，冷冻干燥，以固体获得聚合物2。
与实施例1同样，获得聚合物2固定化于担载体的实施例2的吸附材料。
<实施例3-6>
使用各种高分子材料与吸附部位的组合获得实施例3-6的吸附材料。具体而言，使表1所示的高分子材料与用以形成吸附部位的化合物(1～20当量)混合，以规定的条件反应合成聚合物3-6，所得各聚合物与实施例1同样固定化于担载体，获得实施例3-6的吸附材料。
<实施例7>
使用EPL作为高分子材料，吸附部位为ApA。与实施例1的聚合物1固定化于担载体同样地，将ApA固定化于表面具有NHS酯基的交联琼脂糖担载体，随后，将EPL固定化于担载体，获得APA及EPL分别固定化于担载体的实施例7的吸附材料。
<比较例1>
在NaOH存在下使二乙烯基砜(DVS)作用于交联琼脂糖担载体后，通过2-吡啶基乙烷硫醇(MEP)盐酸盐的作用，获得向担载体导入源自MEP-DVS的(3-硫杂-5-吡啶基戊基)磺酰基乙基部分的比较例1的吸附材料。
<比较例2>
使作为蛋白质A模拟分子22/8的原料的氯三嗪衍生物的DMF溶液作用于表面具有氨基的交联琼脂糖担载体，由此获得向担载体导入蛋白质A模拟分子22/8的比较例2的吸附材料。
<比较例3>
将人类IgG抗体固定化于交联琼脂担载体，获得向担载体导入人类IgG抗体的比较例3的吸附材料。
<比较例4>
向表面具有NHS酯基的交联琼脂糖担载体中添加聚酰胺胺树枝状聚合物的0.1重量％溶液，所得悬浮液在室温振荡一晚，由此获得在担载体上固定化有聚酰胺胺树枝状聚合物的比较例4的吸附材料。
<比较例5>
将交联琼脂糖担载体作为比较例5的吸附材料。
对于实施例1-7及比较例1-5的吸附材料，表1表示高分子材料、吸附部位及优选的目标物质。此处，对于吸附部位，记载导入了的吸附部位或吸附部位的导入所用的原料化合物。
[表1]
<试验例1>
对于实施例1-7及比较例1-5的吸附材料，测定伴随温度变化的离子化率的变化。
将各吸附材料分别填充于柱(内径5mm，长度50mm)，设置于4℃的恒温槽内，以流量0.5mL/分钟通入PBS缓冲液(5mM)在4℃使柱稳定化。随后，以维持该流量(0.5mL/分钟)的状态将柱设置于37℃的恒温槽内，监测从柱中溶出的溶液的pH。作为代表例，将实施例1、2及比较例3、5的吸附材料的结果示于图3。图3为表示对于实施例1、2及比较例3、5的吸附材料，从4℃升温至37℃时的吸附材料的离子化率变化的测定结果。
接着，使柱于37℃稳定化后，以维持前述流量(0.5mL/分钟)的状态再度将柱设置于4℃的恒温槽内，监测从柱中溶出的溶液的pH。作为代表例，将实施例1、2及比较例3、5的吸附材料的结果示于图4。图4为表示对于实施例1、2及比较例3、5的吸附材料，从37℃降温至4℃时的吸附材料的离子化率变化的测定结果。
由图3及图4，可知对于比较例3的吸附材料，伴随温度变化从柱中流出的溶液的pH的变化小，对于比较例5的吸附材料，未发现从柱中流出的溶液的pH变化。相对于此，相较于比较例3及5的吸附材料，对于实施例1及2的吸附材料，显示出伴随温度变化从柱中流出的溶液的pH的变化大，伴随温度变化离子化率变化大。另外，虽未图示，但实施例3-7的吸附材料也与实施例1及2的吸附材料同样，与比较例的吸附材料相比，伴随温度变化从柱中流出的溶液的pH变化大，伴随温度变化离子化率变化大。因此，显示出通过使用具有多个在水中可离子化的官能团的高分子材料，伴随温度变化高分子材料的离子化率变化大。
<试验例2>
在柱中测定实施例1-7的吸附材料及比较例1-5的吸附材料伴随温度变化对于目标物质的吸附特性的变化。
在柱中，于4℃或37℃，通入10mL的含1重量％的规定目标物质的pH7.4的PBS缓冲液(磷酸5mM或30mM、氯化钠37.5mM)，监测从柱中溶出的溶液内目标物质浓度，从溶液中的浓度减少量算出吸附材料的吸附容量。作为代表例，将实施例1、2、4、6、7及比较例2、3、5的结果示于表2。
[表2]
由表2可知，试验例1中，发现伴随温度变化高分子材料的离子化率变化大的实施例1、2、4、6及7的吸附材料，与比较例2、3及5的吸附材料相比，解吸附率较高，显示优异的吸附特性，且发现吸附特性的温度依赖性。另外，高分子材料与吸附部位结合的实施例1、2、4及6的吸附材料，升温时的目标物质解吸附，相对于此，高分子材料与吸附部位分别固定化于担载体的实施例7的吸附材料，显示降温时目标物质解吸附。另一方面，比较例1-4的吸附材料，试验例1中虽然发现伴随温度变化高分子材料的离子化率的较小的变化，但是解吸附率低，而且几乎未发现吸附特性的温度依赖性。另外，实施例3及5的吸附材料也同样，相对于比较例的吸附材料显示优异的吸附特性，而且发现吸附特性的温度依赖性。
<试验例3>
通过以悬浮液的状态使用吸附材料的珠粒分散系，测定实施例1-7及比较例1-5的吸附材料伴随温度变化对于目标物质的吸附特性的变化。
对各吸附材料，在4℃或37℃，添加珠粒体积2倍量的含1重量％的规定目标物质的pH7.4的PBS缓冲液(磷酸5mM或30mM、氯化钠37.5mM)，振荡3小时后，以GPC分析上清溶液，定量浓度的减少量，从而算出吸附材料的吸附容量。作为代表例，将实施例1、2及比较例2、3、5的结果示于表3。
[表3]
由表3可知，试验例1中，发现伴随温度变化高分子材料的离子化率变化大的实施例1及2的吸附材料，与比较例2、3及5的吸附材料相比，解吸附率较高，显示优异的吸附特性，而且发现吸附特性的温度依赖性。另一方面，对于比较例1-4的吸附材料，试验例1中虽然发现伴随温度变化而离子化率的较小的变化，但是解吸附率低，而且几乎未发现吸附特性的温度依赖性。另外，实施例3-7的吸附材料也同样，相对于比较例的吸附材料显示优异的吸附特性，而且发现吸附特性的温度依赖性。
【符号说明】
10 吸附材料
20 吸附材料
1 高分子材料
2 在水中可离子化的官能团
3 高分子主链
4 吸附部位
5 目标物质
6 担载体
本说明书中引用的全部的发行刊物、专利以及专利申请通过原样地引用纳入本说明书。

Claims (16)

1.一种吸附材料，其特征在于，具备
具有多个在水中可离子化的官能团的不显示下限临界溶解温度的高分子材料、
可与目标物质相互作用的吸附部位、及
担载体。
2.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，高分子材料的离子化率随外部环境的变化而变化。
3.如权利要求2所述的吸附材料，其特征在于，外部环境的变化为吸附材料所接触的溶液的温度、盐浓度、介电率或pH的变化。
4.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，在水中可离子化的官能团含有pKa为-3.7以上且17.7以下的官能团、或含有其共轭酸或共轭碱的pKa为-3.7以上且17.7以下的官能团。
5.如权利要求4所述的吸附材料，其特征在于，在水中可离子化的官能团为选自氨基、亚氨基、含氮芳香族基团、胍基、酚羟基、羧基、硼酸基及磷酰基中的至少1种。
6.如权利要求1～5中任一项所述的吸附材料，其特征在于，高分子材料为聚赖氨酸、具有多个氨基的树枝状聚合物、具有多个亚氨基的树枝状聚合物、聚乙烯亚胺、聚烯丙胺、或含有这些作为部分结构的高分子材料。
7.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，目标物质为蛋白质、生物体分子、细胞、病毒或纳米粒子。
8.如权利要求7所述的吸附材料，其特征在于，目标物质为抗体。
9.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，吸附部位包含选自蛋白质A部分结构或模拟分子、蛋白质G部分结构或模拟分子、蛋白质L部分结构或模拟分子、糖链结合分子、亲硫配体及抗原或抗原部分结构中的至少一种。
10.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，担载体或其表面具有多糖类、经交联的多糖类、聚苯乙烯、二氧化硅或金属氧化物。
11.如权利要求10所述的吸附材料，其特征在于，担载体或其表面具有多糖类或经交联的多糖类。
12.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，高分子材料与吸附部位结合。
13.如权利要求1所述的吸附材料，其特征在于，高分子材料与吸附部位未结合，而在不同位置固定化于担载体。
14.一种目标物质的纯化方法，其包含
使含目标物质的溶液接触于如权利要求1所述的吸附材料的步骤，及随后施加如权利要求3所述的外部环境变化的步骤。
15.如权利要求14所述的纯化方法，其中，使用填充有如权利要求1所述的吸附材料的柱。
16.如权利要求14所述的纯化方法，其中，以悬浮液的状态使用如权利要求1所述的吸附材料。
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