JP2002502892A - 多孔質パール重合体の形の担体ポリマー材料を製造するための機構 - Google Patents

多孔質パール重合体の形の担体ポリマー材料を製造するための機構

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JP2002502892A JP2000530549A JP2000530549A JP2002502892A JP 2002502892 A JP2002502892 A JP 2002502892A JP 2000530549 A JP2000530549 A JP 2000530549A JP 2000530549 A JP2000530549 A JP 2000530549A JP 2002502892 A JP2002502892 A JP 2002502892A
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マイアー クリスティアン
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ペーテライト ハンス−ウルリヒ
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ボラー トーマス
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レーム ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、求核性基を有する配位子に対して結合活性である架橋された親水性のパール共重合体を、モノマー相の逆パール重合によって製造する方法に関する。本発明は、ペニシリン−アシラーゼに対して高い結合能力および低い膨潤数を有する担体ポリマー材料ならびにその使用に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、求核性基を有する配位子に対して結合活性である架橋された親水性
のパール共重合体を、モノマー相の逆懸濁重合によって製造する方法に関する。
更に、本発明は、ペニシリンアミダーゼに対する高い結合能力および低い膨潤数
を有する担体ポリマー材料ならびにその使用に関する。
【0002】 背景技術 蛋白質、殊に酵素のための多孔質担体ポリマー材料は、十分に公知である。使
用分野は、医学領域において、例えばペニシリン−アシラーゼ(ペニシリンアミ
ダーゼ)を用いての6−アミノペニシリン酸(6−APA)へのペニシリンGの
ようなβ−ラクタム抗生物質の酵素的分解の場合に相当する。重要な開発目的は
、なかんずく負荷能力をできるだけ高くし、しかも膨潤可能性を低くしかつ残留
溶剤含量をできるだけ僅かにすることにある。ハロゲン化された溶剤は、製造の
際に徹底的に回避されるべきである。
【0003】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第2237316号明細書には、生体物質に対
して結合活性のモノマー、架橋性コモノマーおよび少なくとも1つの他のコモノ
マーを含有する、開始剤含有ラジカル形成モノマー混合物をラジカル重合させる
ことによって、架橋されたパール共重合体を製造する方法が記載されており、こ
の場合モノマー混合物は、非極性の有機液体中に懸濁されて液滴を生じ、重合さ
れる。非極性の有機液体としては、殊に脂肪族炭化水素、なかんずく8個以上の
C原子を有するものが適している。実施例において、n−ヘプタンとペルクロロ
エチレンとの混合物が使用される。モノマー相と連続的有機相との比は、1:1
〜1:10の間にあることができるが、しかし、1:1.5〜1:4の比が好ま
しい。ドイツ連邦共和国特許出願公開第3106456号明細書には、パール重
合体の結合能力に関連してドイツ連邦共和国特許出願公開第2237316号明
細書と比較して改善された方法が記載されている。蛋白質、殊に酵素のペニシリ
ン−アシラーゼ(ペニシリンアミダーゼ)のための特に高い結合能力は、担体ポ
リマーが架橋性モノマーの高い含量を有し、モノマーおよび希釈剤から形成され
たモノマー相が溶剤混合物を希釈剤として含有する場合に、得られる。適当な混
合物は、例えば水/メタノールまたはホルムアミド/メタノールであることがで
きる。モノマーおよび希釈剤は、ほぼ1:2.6の割合で存在する。連続的な有
機相については、n−ヘキサンとペルクロロエチレンとの混合物が使用される。
モノマー相と連続的な有機相との比は、実施例において約1:2.8である。モ
ノマー混合物中50質量%の架橋剤含量および希釈剤としての水/メタノールの
使用の場合には、ペニシリンアシラーゼ活性として測定された、125U/gま
での結合能力を有する担体ポリマーを得ることができる。
【0004】 発明の開示 本発明は、架橋されたパール共重合体を製造するための改善された方法を提供
するという課題に基づくものである。この場合には、連続的有機相中でのハロゲ
ン化された溶剤の使用は、省略されるはずであり、同時に酵素のペニシリンアミ
ダーゼ(EC 3.5.1.11)のための結合能力は、少なくとも220[U/g湿式] の標準化された条件(ペニシリンアミダーゼ1530単位を有する担体ポリマー
材料1gの負荷)下で達成されるはずである。更に、水中でのパール重合体の膨
潤可能性は、1.5以下の膨潤数(湿式ml/乾式ml)で表現されるはずであ
る。
【0005】 この課題は、求核性基を有する配位子に対して結合活性である架橋された親水
性のパール共重合体を、モノマーおよび希釈剤からなるモノマー相の逆パール重
合によって製造する方法によって解決され、この場合には、モノマーとして a)室温で少なくとも10%の水溶液を形成する、ビニル基を有するラジカル重
合可能な親水性モノマー5〜40質量%、 b)配位子の求核性基を有するポリマー類似の反応において共有結合を生じうる
、ビニル基および付加的な官能基を有するラジカル重合可能なモノマー30〜5
0質量%、 c)重合可能な2個以上のエチレン系不飽和基を有するラジカル重合可能な架橋
性の親水性モノマー20〜60質量%が含有されており、 この場合a)、b)およびc)は合計で100質量%であり、希釈剤として比1
:1.0〜1:4.0のメタノールと水とからなる混合物を使用し、この場合モ
ノマー相は、5〜7個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素からの有機溶剤からな
る連続相中で分布されて液滴に変わり、その際モノマー相と連続相との比は、1
:2.0〜1:4.0であり、この形で重合開始剤および保護コロイドの存在下
にラジカル重合させ、その際モノマーと希釈剤との比は、1:1.7〜1:2.
4であった。
【0006】 新規の担体ポリマー材料は、本発明による方法を使用しながら得ることができ
、これは、ペニシリン−アシラーゼ1530単位と担体ポリマー材料1gとの反
応から生じる、少なくとも220[U/g湿式]のペニシリンアミダーゼのため
の結合能力および最高で1.5の膨潤値を有する。
【0007】 種々の処理パラメーターを互いに確立させることによって、酵素のペニシリン
アミダーゼのための明らかに高められた結合能力を導き、同時に膨潤可能性を減
少させるであろうことは、予測することができなかった。また、本発明による方
法を使用しながら、5〜7個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素からなる有機溶
剤を選択することによって、これまでなかんずく相の密度の補償のために使用さ
れたペルクロロエチレンのようなハロゲン化炭化水素の使用を省略することがで
きることは、驚異的なことであった。
【0008】 発明を実施するための最良の形態 モノマー モノマー混合物の親水性を保証するために、このモノマー混合物の大部分は、
親水性モノマーから成り立っていなければならない。親水性モノマーは、室温で
少なくとも10%の水溶液を形成し、有利にイオン性基を有しないかまたは酸添
加剤もしくは塩基添加剤によってイオン化可能な基を有しないようなモノマーで
ある。
【0009】 モノマーa)は、室温で少なくとも10%の水溶液を形成する、ビニル基を有
するラジカル重合可能な親水性モノマー5〜40質量%、8〜35質量%、殊に
9〜12質量%である。
【0010】 モノマーa)としては、殊にアクリルアミドおよび/またはメタクリルアミド
が適当である、この場合には、メタクリルアミドが有利である。他の例は、重合
可能なカルボン酸のヒドロキシアルキルエステル、例えばヒドロキシエチルアク
リレートおよびヒドロキシエチルメタクリルレートまたはN−ビニルピロリドン
である。
【0011】 モノマーb)は、配位子の求核性基とのポリマー類似の反応において共有結合
を生じうる、ビニル基および付加的な官能基、有利にオキシラン基(エポキシ基
)を有するラジカル重合可能なモノマー30〜50質量%、有利に35〜45質
量%である。殊に、オキシラン基は、配位子をその生物活性の維持下に結合させ
るために、適当である。
【0012】 好ましいモノマーb)は、グリシジルメタクリレートおよび/またはアリルグ
リシジルエーテルである。特に有利には、同時に2つのモノマーがほぼ同量で使
用される。
【0013】 モノマーc)は、2個以上の重合可能なエチレン系不飽和基を有するラジカル
重合可能な親水性の架橋性モノマー20〜60質量%、殊に25〜55質量%、
特に有利に40〜55質量%である。好ましいモノマーc)は、N,N′−メチ
レン−ビス−アクリルアミドまたはN,N′−メチレン−ビス−メタクリルアミ
ドである。N,N′−メチレン−ビス−メタクリルアミドは、特に有利である。
また、場合によっては2個以上の重合可能なエチレン系不飽和基を有するラジカ
ル重合可能な他の架橋性モノマー0〜10質量%が使用されてもよい。適してい
るのは、親水性ジ(メタ)アクリレート、例えばポリエチレンオキシド−ジ(メ
タ)アクリレートである。
【0014】 モノマーa)、b)およびc)は、そのつど合計で100質量%となる。
【0015】 希釈剤 モノマー相は、比1:1.0〜1:4.0のメタノールと水とからなる混合物
でなければならない希釈剤中に溶解されているモノマーa)〜c)からなる。メ
タノールおよび水にとって特に有利な混合比は、1:1.2〜1:2.5、殊に
1:1.3〜1:1.7である。
【0016】 モノマーと希釈剤との比 特に重要であるのは、モノマーと希釈剤との比である。これは、1:1.7〜
1:2.4の範囲内、特に有利に1.9〜2.1の範囲内にある。
【0017】 連続相 連続相としては、4〜7個のC原子を有する脂肪族炭化水素である有機溶剤が
適している。好ましいのは、n−ヘプタンおよび特に有利にシクロヘキサンであ
る。
【0018】 モノマー相/連続相の比 モノマー相と有機溶剤によって形成された連続相との比は、1:2.0〜1:
4.0、有利に1:2.8〜1:3.3でなければならない。
【0019】 他の処理条件 他の成分として、懸濁されたモノマー相は、自体公知の方法で重合開始剤を含
有し、好ましいのは、硫黄不含の開始剤であり、特に好ましいのは、4,4′−
アゾビス−(4−吉草酸)、ならびに保護コロイド(乳化剤)、例えば3000
0〜80000の範囲内の分子量(重量平均)を有する、n−ブチルメタクリレ
ート95部とトリメチルアンモニウムメチルメタクリレート−クロリド5部との
共重合体である。
【0020】 他の場合には、パール重合(懸濁重合とも呼ばれる)は、公知方法で、例えば
連続相および保護コロイドを装入し、開始剤も存在するモノマー相を攪拌しなが
ら、例えば40〜60℃で有機相中に分配し、引続き60〜70℃で加熱する。
水/メタノール混合物は、例えば6時間に亘って殆んど完全に共沸的に遠心分離
されうる。配合物は、約3〜5時間、最後まで反応させることができ、引続き室
温に冷却される。生成されたパールは、吸引され、例えば12時間真空中で乾燥
される。これに対して選択的に、パール重合体は、濾別されてもよく、水で洗浄
されてもよい。好ましくは、乾燥は、流動層乾燥器中で行なわれる。それという
のも、こうして溶剤は、特に効果的に除去させることができる。得られたパール
重合体(=担体ポリマー材料)は、50〜500μm、殊に120〜250μm
の範囲内の寸法を有する。結合能力とは、担体ポリマー材料の最大の負荷の際に
特定の酵素で達成させることができる酵素活性のことである。本発明による担体
ポリマー材料の1つの重要な使用領域は、E. coliからの結合されたペニシリン アミダーゼを用いてペニシリンGを6−アミノペニシラン酸(6−APA)に分
解することにある。結合能力は、担体パール重合体1g当たりの単位でのペニシ
リンアミダーゼ活性として表わされる[U/g湿式]。本発明による担体パール
重合体の結合能力は、この測定法の場合には、少なくとも220[U/g湿式]
である。
【0021】 水中でのパール重合体の膨潤可能性は、膨潤数[ml湿式/ml乾式]によっ
て表現される。本発明による担体パール重合体は、1.5以下の膨潤数を有する
【0022】 本発明による担体ポリマー材料の使用 本発明による担体ポリマー材料は、存在するオキシラン基により配位子の共有
結合のために、攪拌型反応器または貫流型反応器中で使用されてよい。これは、
例えば濃厚な溶液からの蛋白質、殊に酵素を共有結合上に、その酵素の生物活性
を維持しながら付着させることによって行なうことができる。また、さらにペプ
チド、アミノ酸、β−ラクタム抗生物質、脂質、ヌクレオチド、ポリヌクレオチ
ド、低分子量の求核性化合物または担体パールのオキシラン基を有する金属有機
化合物が変換されてもよい。
【0023】 配位子が負荷されたパール重合体は、自体公知の方法でキラル物質、例えばア
ミノ酸(d−フェニルアラニン、p−ヒドロキシ−d−フェニルアラニン、l−
第三ロイシン)または医薬品、例えばイブプロフェンの立体特異的合成のために
使用されてよい。同様に、このパール重合体は、担体として、6−アミノペニシ
リナン酸(6−APA)へのペニシリンGの酵素分解、7−アミノデスアセトキ
シセファロスポラン酸(7−ADCA)へのセファロスポリンGの酵素分解また
は7−アミノセファロスポラン酸(7−ACA)へのセファロスポリンCの酵素
分解に使用される。この方法は、DECHEMAの1996年の議事録−概略、第1巻 、DECHEMA e.V.に記載されている。他の使用分野は、アモキシシリン(Amoxicil
lin)およびアンピシリン(Ampicillin)への基質、例えば上記分解生成物につ いての特異的な酵素合成にある。もう1つの使用分野は、化学合成のためのファ
インケミカルズまたは基礎生成物の合成にある(例えば、リンゴ酸)。
【0024】 また、パール重合体は、吸着クロマトグラフィーまたはゲル透過クロマトグラ
フィーのための分離技術において使用されてもよい。特異的な吸着のために、パ
ール重合体は、免疫血清(Antiseren)からの免疫グロブリン画分またはモノク ロナール抗体で負荷されてもよい。他の使用分野は、病原物質もしくは毒性物質
を完全血から除去する体外治療における酵素または抗体で負荷された、吸着剤と
しての担体ポリマー材料の使用を挙げることができる。
【0025】 実施例 (以下の測定法は、多孔質の担体ポリマー材料それ自体の分野において当業者に
は周知のことであるが、完全性を期すためにのみ記載される) E. coli(EC 3.5.1.11)からのペニシリンアミダーゼ(=ペニシリンG−アシラ
ーゼ)のための結合能力の測定 a)担体ポリマー材料に対するペニシリンアミダーゼの共有結合 担体ポリマー材料1gを滅菌1M燐酸カリウム緩衝液pH7.5 5ml中の
ペニシリンアミダーゼ1530単位に添加し、23℃で48時間恒温保持する。
【0026】 引続き、パール重合体を焼結ガラス(多孔度2または3)からなるフリット上
に与え、2回脱イオン水で洗浄し、引続き2回エチル−4−ヒドロキシベンゾエ
ート0.05%を含有する0.1M燐酸カリウム緩衝液pH7.5でフリット上
での吸引により洗浄する。ペニシリン−アシラーゼで負荷された得られたパール
の湿分質量を測定する。
【0027】 b)結合能力の測定 ペニシリンアミダーゼとカップリングされた湿った担体ポリマー材料250〜
300mg(パール重合体)を、エチル−4−ヒドロキシベンゾエート0.05
%を含有する0.05M燐酸カリウム緩衝液pH7.5中の2%のペニシリン−
G−溶液20ml中に37℃で入れた。均等に攪拌しながら、遊離されるフェニ
ル酢酸を0.5MのNaOHで7.8の一定のpH値で10分間滴定を行ない、
その際にNaOHの消費量を記録する。
【0028】 引続き、パール重合体をa)と同様にガラスフリット上で、エチル−4−ヒド
ロキシベンゾエート0.05%を含有する0.05M燐酸カリウム緩衝液pH7
.5 20mlの吸引により取得し、測定を2回繰り返した。
【0029】 c)結合能力の計算 測定曲線(通常、1〜5分間の範囲)の線形領域は、計算に基づき、10分間
隔で外挿する。結合能力をペニシリンアミダーゼとして湿った担体ポリマー材料
1g当たりの単位(U/g)で記載する。1単位は、1分間当たりの加水分解さ
れたペニシリンG μmolに相当し;この場合、NaOH 11.5Mは、加水 分解されたペニシリンG 500μmolに対する等量である(担体ポリマー材料 の含水量は、ほぼ一定であり、したがって無視されてよい。)。
【0030】 例1〜3 例1〜3において一致する試験条件: 温度計、水分離器、還流冷却器、窒素導入管を備えた2 lの攪拌型フラスコ
中に有機溶剤、保護コロイドとしてのn−ブチルメタクリレート95部と2−ト
リメチルアンモニウムメチルメタクリレートクロリド5部とからなる共重合体3
gおよびドライアイス5gを装入する。攪拌しながら窒素の貫流下に50℃で希
釈剤としての比1:1.5の水とメタノールとからなるモノマー相、ならびに メタクリルアミド10g、 アリルグリシジルエーテル20g、 グリシジルメタクリレート20gおよび メチレン−ビス−メタクリルアミド50g ならびに 4,4′−アゾビス−4−シアノ吉草酸2g(重合開始剤として) を有機相中に分配し、引続き65〜70℃で沸騰加熱する。このバッチ量を約6
時間恒温保持し、引続き室温に冷却する。生成されたパール重合体を吸引し、洗
浄し、かつ流動層乾燥器中で乾燥させる。引続きペニシリンアミダーゼの結合能
[U/g湿式]を測定し、膨潤数[ml湿式/ml乾式]を測定する。
【0031】 本質的な試験パラメーターおよび例1〜3の結果は、次の表から認めることが
できる:
【0032】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 11/08 C12N 11/08 C12P 41/00 C12P 41/00 Z (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,U Z,VN,YU,ZW (71)出願人 Kirschenallee,D−64293 Darmstadt,Germany (72)発明者 ハンス−ウルリヒ ペーテライト ドイツ連邦共和国 ダルムシュタット ヘ ンデルシュトラーセ 40 (72)発明者 ローガー レクテンヴァルト ドイツ連邦共和国 ベンスハイム フリッ ツ−ボッキウス−シュトラーセ 25 (72)発明者 トーマス ボラー ドイツ連邦共和国 ダルムシュタット ヴ ィルヘルム−ロイシュナー−シュトラーセ 26 Fターム(参考) 4B033 NA26 NB36 NB62 NB68 NC03 NC13 ND02 4B064 CA35 CA38 4H045 AA50 BA10 CA10 DA89 EA52 FA81 4J011 JA06 JB04 JB14 JB27 4J100 AG15Q AL09P AL10Q AL66R AM15P AM24R AQ08P BA08R BC54Q CA05 FA03 FA21 FA30 JA17 JA51 JA53

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 求核性基を有する配位子に対して結合活性である架橋された
    親水性のパール共重合体を、モノマーおよび希釈剤からなるモノマー相の逆パー
    ル重合によって製造する方法において、モノマーとして a)室温で少なくとも10%の水溶液を形成する、ビニル基を有するラジカル重
    合可能な親水性モノマー5〜40質量%、 b)配位子の求核性基を有するポリマー類似の反応において共有結合を生じうる
    、ビニル基および付加的な官能基を有するラジカル重合可能なモノマー30〜5
    0質量%、 c)重合可能な2個以上のエチレン系不飽和基を有するラジカル重合可能な架橋
    性モノマー20〜60質量%が含有されており、 この場合a)、b)およびc)は合計で100質量%であり、希釈剤として比1
    :1.0〜1:4.0のメタノールと水とからなる混合物を使用し、この場合モ
    ノマー相は、5〜7個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素からの有機溶剤からな
    る連続相中に分布されて液滴に変わり、その際モノマー相と連続相との比は、1
    :2.0〜1:4.0であり、この形で重合開始剤および保護コロイドの存在下
    にラジカル重合させ、その際モノマーと希釈剤との比は、1:1.7〜1:2.
    4であることを特徴とする、求核性基を有する配位子に対して結合活性である架
    橋された親水性のパール共重合体の製造法。
  2. 【請求項2】 モノマーとして a)アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミド、 b)グリシジルメタクリレートおよび/またはアリルグリシジルエーテル、 c)メチレン−ビス−アクリルアミドまたはメチレン−ビス−メタクリルアミド
    を使用する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 有機溶剤としてシクロヘキサンを使用する、請求項1記載の
    方法。
  4. 【請求項4】 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法により製造
    可能な担体ポリマー材料において、ペニシリンアミダーゼ1530単位と担体ポ
    リマー材料1gとの反応から生じる、少なくとも220[U/g湿式]のE.coli
    からのペニシリンアミダーゼのための結合能力および最高で1.5の膨潤値を有
    する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法により製造可能な担体ポ
    リマー材料。
  5. 【請求項5】 蛋白質を結合させるための請求項4記載の担体ポリマー材料
    の使用。
  6. 【請求項6】 酵素を結合させるための請求項5記載の担体ポリマー材料の
    使用。
  7. 【請求項7】 抗体を結合させるための請求項5記載の担体ポリマー材料の
    使用。
  8. 【請求項8】 クロマトグラフィーにおける請求項4記載の担体ポリマー材
    料の使用。
  9. 【請求項9】 医薬物質を合成させるための請求項4記載の担体ポリマー材
    料の使用。
  10. 【請求項10】 キラル物質の立体特異的合成のための請求項4記載の担体
    ポリマー材料の使用。
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