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Info
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
1:2.4の範囲内、特に有利に1.9〜2.1の範囲内にある。
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。
4.0、有利に1:2.8〜1:3.3でなければならない。
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。
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。
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
。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。)。
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。
できる:
Claims (10)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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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