JP2004201752A - Protein adsorption suppressing material and column using the same - Google Patents

Protein adsorption suppressing material and column using the same Download PDF

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Takenari Ozeki
岳成 大関
Atsuko Mizoguchi
敦子 溝口
Yoshihiro Aga
善広 英加
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material which can suppress an adsorption of protein or the other useful substances and is particularly useful as the material for a blood purification column. <P>SOLUTION: The protein adsorption material is made to have a positively charged cationic substance with an amount of functionality of 2.0mmol/g or more and 10.0mmol/g or less immobilized on a base material and a molecular weight of the cationic substance is 600 or more. Thereby the material which is suppressed to adsorb protein or the other useful substances in a liquid and blood can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンパク吸着抑制材料、特に液体又は血液中に存在するタンパク質もしくは有用物質が吸着するのを抑制した材料及びそれを用いたカラムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
血液浄化用カラムに用いられる材料、特に疎水性素材からなる材料においては、血栓形成の原因となる物質や除去対象ではない有用物質の吸着を抑制する必要がある。そのために、非イオン性の親水性高分子をグラフトするなどして、血液中のタンパク質などの吸着を抑制した材料の開発が種々試みられてきた(例えば、特許文献1、2参照)。しかし、材料に固定された非イオン性の親水性高分子を利用してさらに生理活性物質などを固定化したような機能を修飾することができていない。
【0003】
また、抗体などのタンパク固定化材料を用いて細胞などの有用物質を捕捉し、還元などの外部刺激により該有用物質を回収する際には、材料から脱離したタンパクが材料に再吸着し、有用物質を回収できなくなる恐れがあるため、このような場合にも吸着の抑制が必要となる。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−237557号公報
【0005】
【特許文献2】
特開平6−212078号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では上記の従来技術の欠点を解消するものであり、タンパク質もしくは有用物質の吸着を抑制することが出来る材料を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は下記構成を有する。
(1)陽性荷電をもつ官能基量にして2.0mmol/g以上10.0mmol/g以下のカチオン性物質が基材に固定化されていることを特徴とするタンパク吸着抑制材料。
(2)カチオン性物質の分子量が600以上であることを特徴とする(1)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(3)カチオン性物質がアミノ基を有する物質であることを特徴とする(1)または(2)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(4)アミノ基を介して、生理活性物質が固定化されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料。
(5)生理活性物質がタンパク質であることを特徴とする(4)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(6)タンパク質が抗体であることを特徴とする(5)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(7)アミノ基を有する物質がポリエチレンイミンまたはその誘導体であることを特徴とする(3)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(8)基材が繊維であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料。
(9)繊維が海島型繊維であることを特徴とする(8)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(10)基材形状が編地、織物、不織布のいずれかであることを特徴とする(8)または(9)に記載のタンパク吸着抑制材料。
(11)基材の素材がポリスチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン及びそれらの誘導体からなる群より1つ以上選ばれた物質からなることを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料。
(12)体外循環に用いられることを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料を用いたカラム。
(13)細胞分離あるいは細胞濃縮あるいは血液浄化のいずれかに用いられることを特徴とする(12)に記載のタンパク吸着抑制材料を用いたカラム。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明は、陽性荷電をもつ官能基量にして2.0mmol/g以上10.0mol/g以下のカチオン性物質が基材に固定化されていることを特徴とするタンパク吸着抑制材料である。
【0009】
本発明で用いられるカチオン性物質は、カチオン性を有する物質(陽性荷電をもつ官能基を有する物質)であれば特に限定されないが、なかでも窒素原子を含有する物質、すなわち1級、2級、3級アミノ基、4級アンモニウム塩のいずれか1種以上を有するアミノ基含有物、イミノ基含有物、アミド基含有物などが好ましく用いられる。
【0010】
本発明で用いられるカチオン性物質については、タンパク非吸着性における効果から、分子量600以上のものポリマーが好ましく用いられる。中でもアミノ基を含有するポリマーが入手しやすく、好適に用いられる。
【0011】
アミノ基含有ポリマーの例としては、ポリアルキレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ジアルキルアミノアルキルデキストラン、キトサン、ポリオルニチン、ポリリジンおよびそれらに置換基の導入されたもの、およびこれらを構成するモノマー単位からなる共重合体、またはノニオン、アニオン性化合物との共重合体などが挙げられる。ここで、該ポリマーは直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。また、分子量は好ましくは600以上1000万以下である。より好ましくは1000以上10万以下が望ましい。
【0012】
アミノ基含有ポリマーの中でも毒性の低さ、入手のしやすさ、取り扱いのしやすさなどから、分岐状のポリエチレンイミンやジエチルアミノエチルデキストランが特に好適に用いられる。
【0013】
ポリエチレンイミンには、分子量600以上1000万以下の直鎖状、分岐状のものが好ましく用いられる。また、ポリエチレンイミン誘導体としては、ポリエチレンイミンをアルキル化、カルボキシル化、フェニル化、リン酸化、スルホン化など、所望の割合で誘導体化したものが挙げられる。
【0014】
本発明に用いられる基材は特に限定しないが、耐薬品性や耐熱性、耐放射線性あるいは安価であることを考えると、有機高分子化合物が好ましい。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ナイロンおよびそれらの誘導体が挙げられる。体外循環カラムとして用いる場合には、上記有機高分子化合物を、繊維、中空繊維、ネット、編地、織物、カットファイバー、不織布等にしたものが好ましく用いられるが、表面積が大きくかつ血液を流した場合にも詰まることなく、流路抵抗の低いことを考慮すると、繊維、中空繊維、編地、織物、不織布がより好ましく用いられる。
【0015】
海島型複合繊維は、強度の弱い材料を用いる場合でも、芯材(島部分)に強度をもった材料を用いることによりある程度の強度を付与することができるため、基材として利用することができる。例えば、ポリスチレンのような材料にリガンドを固定化する場合は、芯材にポリプロピレンやポリエチレンを用いて補強することにより、基材として利用することができる。
【0016】
本発明において、基材にカチオン性物質を固定化する方法として、基材表面にカチオン性物質と反応する活性基を導入し、それに続いてカチオン性物質を含有する溶液に浸漬または付着させて導入する方法を挙げることができる。また、繊維を編地状や不織布に加工した後に活性基を導入し、カチオン性物質を含有する溶液に浸漬または付着させ固定化することも可能である。さらに、ナイロンのようなポリアミド系の材料であれば、アミノ基含有物と加熱して、アミド交換反応により該アミノ基含有物を固定化することが出来る。また、アミノ基を有するビニルモノマーやポリマーとともに材料を光または放射線によりグラフトすることもできる。
【0017】
本発明において、基材へのカチオン性物質の固定化量は陽性荷電をもつ官能基量にして2.0mmol/g以上であることが必要である。カチオン性物質の固定化量が陽性荷電をもつ官能基量にして2.0mmol/g以上であると医療用材、特に血液浄化用カラムとして用いる場合に問題ない程度にまでタンパクの吸着が抑制される。カチオン性物質の固定化量が2.0mmol/g未満であると、基材へのタンパク吸着が増加してしまい、医療用材、特に血液浄化用カラムとして用いる場合に必要な程度に吸着抑制が出来ない。また、カチオン性物質の固定化量が多すぎると、材料自身が大きく陽性荷電を帯びることにより、生体物質、特に細胞への悪影響や材料の変性などが懸念されるため、陽性荷電をもつ官能基量にして10.0mmol/g以下であることが望ましい。
【0018】
ここで吸着が抑制されるとは、基材1gあたりのタンパク吸着量が0.5mg未満である状態のことをいう。基材1gあたりのタンパク吸着量が0.5mg以上になると、血液中の有用物質の損失が大きくなり、また外部刺激により材料からタンパクを脱離させる場合、タンパクが固定化材料から脱離出来なくなる。
【0019】
基材へのタンパクの吸着量は、所定の濃度のタンパクの溶液に基材を30分以上浸漬させ、基材を浸漬した前後のタンパク溶液の濃度を親水性シリカの充填された東ソー製、TSK−GEL SWシリーズなどの生体高分子用カラムなどを利用して、pHの安定した緩衝液を溶離液として、高速液体クロマトグラフィーで測定することにより測定することが出来る。
【0020】
陽性荷電をもつ官能基量については、固定化するカチオン性物質の種類とその基材への固定化量により算出される。
【0021】
基材へのカチオン性物質の固定化量は、反応前後の重量を測定し、重量増加分から固定化量を求めたり、分子内にカルボン酸やスルホン酸をもつアシッドオレンジ7などの酸性染料を用いて染色し、その染色量から求めたり、基材を希塩酸に浸漬して、希塩酸中のHClを基材に結合させ、基材を取り出し、消費されたHClを水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定することによって求めたりすることが出来る。
【0022】
本発明の材料、すなわちカチオン性物質、特にアミノ基含有物が固定化された材料によると、アミノ基を利用して種々のリガンドを固定化して、血液浄化カラムや細胞分離カラムに利用することが出来る。
【0023】
細胞分離カラムに用いる場合は、リガンドで捕捉した細胞を回収するために、外部刺激によりリガンドと材料間の結合を切断して、細胞が捕捉されたリガンドが脱離されることが好ましい。化学反応を利用して結合が切断される反応としては、加水分解反応、酸化反応、還元反応、酵素反応などが挙げられるが、水中での安定性や細胞のバイアビリティ維持が必要であることから還元反応が好ましい。特に、ジスルフィド結合を還元剤による還元反応により切断させる反応は、タンパク質のリフォールディングなど生体内で良く行われる反応であり、リガンドを脱離する反応として好適に用いられうる。このような還元反応をおこす還元剤としてジチオスレイトール、メルカプトエタノール、システイン、還元型グルタチオンなどがあげられるが、これらに限定されない。
【0024】
本発明の材料によって吸着を抑制できるタンパク質は種々挙げられる。例えば、血栓の形成を引き起こすタンパク質として、フィブリノーゲン、コラーゲン、フォン・ウィル・ブラインド因子、フィブロネクチン、血小板由来成長因子などが挙げられる。アルブミンや抗体などは、除去すべきでないことが多い。材料に抗体を固定化して、細胞分離用途に用いる場合、回収する際に外部刺激により脱離された抗体は再吸着されないようにされなければならない。
【0025】
本発明のカラムの形態は積層型、スパイラル型、プリーツ型、管状型、プレートアンドプレート型などが挙げられ、例えば、円柱型のモジュール内径と同径の円形に打ち抜いた編み地または不織布を積層し、両端部に細胞群を流せる開口部を作製したり、片側に細胞群を流せる入り口を有し、側方に細胞群の出口となる開口部を有する筒に編み地または不織布を巻き付けたものをモジュールに組み込んで、モジュールにヘッダーを取り付けてカラムを作製する。
【0026】
本発明で得られる材料を用いたカラムは、人工腎臓や血液吸着材などに利用される。また、外部刺激により脱離できる抗体などのリガンドを固定化した材料を用いたカラムは、細胞分離。濃縮用途または細胞活性化などに利用される。
【0027】
本発明の基材を用いた体外循環カラム材料の製造方法をポリスチレン繊維にポリエチレンイミンを固定化する場合を例に以下説明する。
【0028】
【実施例】
以下に実施例を用いて詳細に説明を加えるが、発明の内容は実施例に限定されるものではない。
【0029】
なお、実施例におけるカチオン物質の固定化量およびタンパク質の濃度はそれぞれ、以下の中和滴定、高速液体クロマトグラフィーによって求めた。
【0030】
(中和滴定)
純水でよく洗浄した材料0.5gを、0.1Nの希塩酸20mlに一晩浸漬した後、10mlを取り出し、その10mlについて0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液でフェノールフタレインを指示薬として滴定した。
【0031】
(高速液体クロマトグラフィー)
測定条件は次の通り。溶離液:0.5M 酢酸緩衝液、pH4.5、カラム:東ソー製 G3000SWXL、装置:東ソー社、HPLCシステム、流速:0.5ml/min。
【0032】
作製例1.クロロアセトアミドメチル化架橋ポリスチレン編地1の作製
50重量比の海成分(46重量比のポリスチレンと4重量比のポリプロピレンの混合物)と50重量比の島成分(ポリプロピレン)とからなる海島型複合繊維(厚さ:2.6デニール、島の数16)を、35gのN−メチロール−α−クロロアセトアミド、232.5gのニトロベンゼン、232.5gの98%硫酸、0.5gのパラホルムアルデヒドの混合液を10℃で2時間反応させた。繊維をニトロベンゼンで洗浄し、メタノールで反応を停止させた。これによりクロロアセトアミドメチル化架橋ポリスチレン繊維(以下AMPSt繊維と略す)を得た。得られたAMPSt繊維を編地とした(以下AMPSt編地1と略す)。
【0033】
作製例2.クロロアセトアミドメチル化架橋ポリスチレン編地2の作製
ポリエチレンイミン(分子量1万、和光純薬製)10.0gを、トリエチルアミン0.95g、ジメチルスルホキシド39.0gに溶解し、この溶液に作製例1で作製したAMPSt編地1を1.0g加え攪拌した。反応は30℃で3時間行った。その後ジメチルスルホキシド、メタノール、純水で洗浄し、アミノ基を含有するAMPSt編地2を得た。滴定によりアミノ基の導入量を求めたところ、3.0mmol/g導入されていた。
【0034】
作製例3.クロロアセトアミドメチル化架橋ポリスチレン編地3の作製
ポリエチレンイミン(分子量1万、和光純薬製)2.0gを、トリエチルアミン0.95g、ジメチルスルホキシド47.0gに溶解し、この溶液に作製例1で作製したAMPSt編地1を1.0g加え攪拌した。反応は30℃で3時間行った。その後ジメチルスルホキシド、メタノール、純水で洗浄し、アミノ基を含有するAMPSt編地3を得た。滴定によりアミノ基の導入量を求めたところ、2.0mmol/g導入されていた。
【0035】
作製例4.クロロアセトアミドメチル化架橋ポリスチレン編地4の作製
ポリエチレンイミン(分子量1万、和光純薬製)0.5gを、トリエチルアミン0.95g、ジメチルスルホキシド48.5gに溶解し、この溶液に作製例1で作製したAMPSt編地1を1.0g(クロロ含量2.6mmol相当)加え攪拌した。反応は30℃で3時間行った。その後ジメチルスルホキシド、メタノール、純水で洗浄し、アミノ基を含有するAMPSt編地4を得た。滴定によりアミノ基の導入量を求めたところ、1.5mmol/g導入されていた。
【0036】
(実施例1〜2、比較例1〜2)
作製例1〜4で得られた編地1〜4について0.05gをリン酸緩衝液(ニッスイ製、”ダルベッコ”)に0.1mg/mlに溶解した精製ヒト免疫グロブリンG(シグマ社製、以下、IgGと略す)1mlに浸漬し2時間、室温で吸着させ、吸着前後での濃度の変化を高速液体クロマトグラフィーで調べたところ、編地2では、IgGは全く吸着されず(実施例1)、編地3では0.4mgしか吸着しなかった(実施例2)。一方、編地1では抗体がすべて吸着され(比較例1)、編地4では、IgGの1.2mgが吸着された(比較例2)。
【0037】
作製例5.還元により脱離できる抗体を有するポリスチレン編地5および6の作製
0.05gの上記のAMPSt編地1およびAMPSt編地2を、それぞれNaClを0.15mM含む20mMリン酸緩衝液(pH7.5)にN−スクシンイミジル−3−(2−ピリジルジチオ)−プロピオネート(ピアース社製、以下SPDP)を27mMに溶解したジメチルスルホキシド溶液1mlに0.5時間浸漬した(室温)。反応させた編地を上記のリン酸緩衝液で洗浄した後、100mMのジチオスレイトールを含む上記のリン酸緩衝液で還元し、その後100mlの上記のリン酸緩衝液で洗浄し、表面にメルカプト基を有するポリスチレン編地を得た。
【0038】
さらに0.15mMのNaClを含む20mMリン酸緩衝液(pH7.5)に1.1mg/mlとなるように抗ヒトCD4モノクローナル抗体(シグマ社)を溶解した溶液に、ジメチルスルホキシドに溶解した27mMのSPDPを抗体1モルに対してSPDPが10モルになるように添加し、室温で30分反応させた。その後、PD−10カラム(ファルマシア社製)でゲル濾過し高分子量分画のみを分画してSPDP化抗ヒトCD4モノクローナル抗体を精製した。
【0039】
上記で作製したメルカプト基が導入されたAMPSt編地をSPDP化抗ヒトCD4モノクローナル抗体を含むリン酸緩衝液(pH7.5)に室温で18時間浸漬し、基材のメルカプト基と抗ヒトCD4モノクローナル抗体のSPDP基をジスルフィド交換反応させて、抗体をAMPSt編地上にジスルフィド結合を介して固定化した編地(抗体固定化編地5および6)を作製した。
【0040】
(実施例3、比較例3)
抗体固定化編地5および6それぞれ0.05gを、1mMのジチオスレイトールを含む上記のリン酸緩衝液に室温で30分間浸漬し、還元液中に脱離したCD4抗体の量を高速液体クロマトグラフィーで測定したところ、抗体固定化編地5では抗体が脱離されなかった(比較例3)が、抗体固定化編地6からは10μgの抗体が脱離された(実施例3)。
【0041】
【発明の効果】
本発明により、液体および血液中のタンパク質もしくは有用物質の吸着を抑制された材料を提供することが可能である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a protein adsorption-suppressing material, particularly to a material in which protein or useful substance present in liquid or blood is suppressed from adsorbing, and a column using the same.
[0002]
[Prior art]
In a material used for a blood purification column, particularly a material made of a hydrophobic material, it is necessary to suppress the adsorption of a substance that causes thrombus formation or a useful substance that is not an object to be removed. For this purpose, various attempts have been made to develop materials in which adsorption of proteins and the like in blood is suppressed by grafting a nonionic hydrophilic polymer (for example, see Patent Documents 1 and 2). However, the function of immobilizing a physiologically active substance or the like using a nonionic hydrophilic polymer immobilized on a material cannot be modified.
[0003]
In addition, when a useful substance such as a cell is captured using a protein-immobilized material such as an antibody, and the useful substance is recovered by an external stimulus such as reduction, the protein detached from the material is re-adsorbed to the material, Since there is a possibility that the useful substance cannot be recovered, it is necessary to suppress the adsorption in such a case.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-237557 A
[Patent Document 2]
JP-A-6-212078
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a material capable of suppressing adsorption of a protein or a useful substance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(1) A protein adsorption-inhibiting material, characterized in that a cationic substance having a positive charge amount of 2.0 mmol / g or more and 10.0 mmol / g or less is immobilized on a substrate.
(2) The protein adsorption suppressing material according to (1), wherein the cationic substance has a molecular weight of 600 or more.
(3) The material for suppressing protein adsorption according to (1) or (2), wherein the cationic substance is a substance having an amino group.
(4) The protein adsorption suppressing material according to any one of (1) to (3), wherein the physiologically active substance is immobilized via an amino group.
(5) The protein adsorption suppressing material according to (4), wherein the physiologically active substance is a protein.
(6) The protein adsorption-suppressing material according to (5), wherein the protein is an antibody.
(7) The protein adsorption suppressing material according to (3), wherein the substance having an amino group is polyethyleneimine or a derivative thereof.
(8) The protein adsorption suppressing material according to any one of (1) to (7), wherein the substrate is a fiber.
(9) The protein adsorption suppressing material according to (8), wherein the fiber is a sea-island type fiber.
(10) The protein adsorption-inhibiting material according to (8) or (9), wherein the substrate shape is any of a knitted fabric, a woven fabric, and a nonwoven fabric.
(11) The material according to any one of (1) to (10), wherein the base material is made of one or more substances selected from the group consisting of polystyrene, polyester, polypropylene, polyethylene, nylon, and derivatives thereof. The material for suppressing protein adsorption described in the above.
(12) A column using the protein adsorption suppressing material according to any one of (1) to (11), which is used for extracorporeal circulation.
(13) A column using the material for suppressing protein adsorption according to (12), which is used for any of cell separation, cell concentration, and blood purification.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is a protein adsorption suppressing material, characterized in that a cationic substance having a positively charged functional group content of 2.0 mmol / g or more and 10.0 mol / g or less is immobilized on a substrate.
[0009]
The cationic substance used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance having a cationic property (a substance having a functional group having a positive charge). Among them, a substance containing a nitrogen atom, that is, a primary, secondary, Amino group-containing substances, imino group-containing substances, amide group-containing substances and the like having at least one of a tertiary amino group and a quaternary ammonium salt are preferably used.
[0010]
As the cationic substance used in the present invention, a polymer having a molecular weight of 600 or more is preferably used from the viewpoint of the effect on protein non-adsorption. Among them, polymers containing an amino group are easily available and are preferably used.
[0011]
Examples of the amino group-containing polymer include polyalkyleneimine, polyallylamine, polyvinylamine, dialkylaminoalkyldextran, chitosan, polyornithine, polylysine, and those having a substituent introduced therein, and monomer units constituting these. A copolymer, a nonionic, a copolymer with an anionic compound, and the like can be given. Here, the polymer may be linear, branched, or cyclic. The molecular weight is preferably 600 or more and 10,000,000 or less. More preferably, it is not less than 1000 and not more than 100,000.
[0012]
Among the amino group-containing polymers, branched polyethylene imine and diethylaminoethyl dextran are particularly preferably used because of their low toxicity, availability, and ease of handling.
[0013]
As the polyethyleneimine, a linear or branched one having a molecular weight of 600 to 10,000,000 is preferably used. Examples of the polyethyleneimine derivative include those obtained by derivatizing polyethyleneimine at a desired ratio such as alkylation, carboxylation, phenylation, phosphorylation, and sulfonation.
[0014]
Although the substrate used in the present invention is not particularly limited, an organic polymer compound is preferable in consideration of chemical resistance, heat resistance, radiation resistance and low cost. For example, polyvinyl chloride, polystyrene, polyester, polypropylene, polyethylene, polyurethane, nylon and derivatives thereof can be mentioned. When used as an extracorporeal circulation column, the above organic polymer compound is preferably used in the form of a fiber, a hollow fiber, a net, a knitted fabric, a woven fabric, a cut fiber, a non-woven fabric, etc. Considering the low flow resistance without clogging in the case, fibers, hollow fibers, knitted fabrics, woven fabrics and nonwoven fabrics are more preferably used.
[0015]
The sea-island type conjugate fiber can be used as a base material even when a material having low strength is used, since a certain strength can be imparted by using a material having strength for the core material (island portion). . For example, when the ligand is immobilized on a material such as polystyrene, it can be used as a base material by reinforcing the core with polypropylene or polyethylene.
[0016]
In the present invention, as a method for immobilizing a cationic substance on a substrate, an active group that reacts with the cationic substance is introduced into the surface of the substrate, followed by immersion or adhesion in a solution containing the cationic substance. Can be mentioned. It is also possible to introduce an active group after processing the fiber into a knitted fabric or a nonwoven fabric, and immerse or adhere the solution in a solution containing a cationic substance to fix the fiber. Further, in the case of a polyamide-based material such as nylon, the amino group-containing substance can be immobilized by heating with the amino group-containing substance and performing a transamidation reaction. Further, the material can be grafted by light or radiation together with a vinyl monomer or polymer having an amino group.
[0017]
In the present invention, the amount of the cationic substance immobilized on the substrate needs to be 2.0 mmol / g or more in terms of the amount of the functional group having a positive charge. When the amount of the cationic substance immobilized is 2.0 mmol / g or more in terms of the amount of the functional group having a positive charge, the adsorption of the protein is suppressed to a level that does not cause any problem when used as a medical material, particularly as a blood purification column. . If the amount of the cationic substance immobilized is less than 2.0 mmol / g, protein adsorption to the base material increases, and the adsorption can be suppressed to the extent necessary when used as a medical material, particularly as a blood purification column. Absent. In addition, if the amount of the cationic substance immobilized is too large, the material itself is largely positively charged, and there is a concern that biological materials, particularly cells, may be adversely affected or the material may be denatured. The amount is desirably 10.0 mmol / g or less.
[0018]
Here, “adsorption is suppressed” refers to a state in which the amount of protein adsorbed per 1 g of the base material is less than 0.5 mg. When the amount of protein adsorbed per 1 g of the base material is 0.5 mg or more, the loss of useful substances in the blood increases, and when the protein is desorbed from the material by external stimulation, the protein cannot be desorbed from the immobilized material. .
[0019]
The amount of protein adsorbed on the substrate is determined by immersing the substrate in a protein solution having a predetermined concentration for 30 minutes or more, and adjusting the concentration of the protein solution before and after the immersion of the substrate by TSK manufactured by Tosoh filled with hydrophilic silica. -It can be measured by using high-performance liquid chromatography with a buffer having a stable pH as an eluent using a biopolymer column such as GEL SW series.
[0020]
The amount of the functional group having a positive charge is calculated based on the type of the cationic substance to be immobilized and the amount of the cationic substance immobilized on the substrate.
[0021]
The amount of the cationic substance immobilized on the base material is measured by measuring the weight before and after the reaction, obtaining the amount of immobilization from the weight increase, or using an acid dye such as Acid Orange 7 having a carboxylic acid or sulfonic acid in the molecule. And dyeing the substrate, immersing the substrate in dilute hydrochloric acid, binding HCl in dilute hydrochloric acid to the substrate, taking out the substrate, and neutralizing and titrating the consumed HCl with an aqueous sodium hydroxide solution. Can be obtained by doing
[0022]
According to the material of the present invention, that is, a material in which a cationic substance, in particular, an amino group-containing substance is immobilized, various ligands can be immobilized using an amino group and used for a blood purification column or a cell separation column. I can do it.
[0023]
When used in a cell separation column, in order to recover the cells captured by the ligand, it is preferred that the bond between the ligand and the material be cut off by an external stimulus, and the ligand in which the cells are captured be detached. Reactions that break the bond using a chemical reaction include hydrolysis, oxidation, reduction, and enzymatic reactions, but they require stability in water and maintain cell viability. A reduction reaction is preferred. In particular, a reaction that cleaves a disulfide bond by a reduction reaction with a reducing agent is a reaction often performed in vivo such as refolding of a protein, and can be suitably used as a reaction for removing a ligand. Examples of a reducing agent that causes such a reduction reaction include, but are not limited to, dithiothreitol, mercaptoethanol, cysteine, and reduced glutathione.
[0024]
There are various proteins that can suppress adsorption by the material of the present invention. For example, proteins that cause thrombus formation include fibrinogen, collagen, von Wille blind factor, fibronectin, platelet-derived growth factor, and the like. Often, albumin and antibodies should not be removed. When an antibody is immobilized on a material and used for cell separation, the antibody desorbed by external stimulus during collection must be prevented from being re-adsorbed.
[0025]
Examples of the form of the column of the present invention include a laminated type, a spiral type, a pleated type, a tubular type, a plate and plate type, and the like.For example, a knitted fabric or a nonwoven fabric punched into a circle having the same diameter as a cylindrical module inner diameter is laminated. A fabric having an opening through which cell groups can flow at both ends, or having an entrance through which cell groups can flow on one side, and wrapping a knitted fabric or a nonwoven fabric around a tube having an opening at the side serving as an outlet for cell groups. Incorporate in the module and attach a header to the module to make a column.
[0026]
The column using the material obtained in the present invention is used for an artificial kidney, a blood adsorbent and the like. A column using a material on which a ligand such as an antibody that can be detached by an external stimulus is immobilized is used for cell separation. It is used for concentration use or cell activation.
[0027]
The method for producing the extracorporeal circulation column material using the base material of the present invention will be described below with reference to an example in which polyethyleneimine is immobilized on polystyrene fibers.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the content of the invention is not limited to the examples.
[0029]
The immobilized amount of the cationic substance and the protein concentration in the examples were determined by the following neutralization titration and high performance liquid chromatography, respectively.
[0030]
(Neutralization titration)
0.5 g of the material thoroughly washed with pure water was immersed in 20 ml of 0.1N diluted hydrochloric acid overnight, and then 10 ml was taken out and titrated with 10 ml of a 0.1N aqueous sodium hydroxide solution using phenolphthalein as an indicator.
[0031]
(High performance liquid chromatography)
The measurement conditions are as follows. Eluent: 0.5 M acetate buffer, pH 4.5, Column: G3000SWXL manufactured by Tosoh, apparatus: Tosoh Corporation, HPLC system, flow rate: 0.5 ml / min.
[0032]
Production Example 1. Preparation of Chloroacetamidomethylated Crosslinked Polystyrene Knitted Fabric 1 Sea-island composite fiber (50 weight ratio of a sea component (a mixture of 46 weight ratio of polystyrene and 4 weight ratio of polypropylene)) and 50 weight ratio of an island component (polypropylene) ( Thickness: 2.6 denier, number of islands 16) was obtained by mixing 35 g of N-methylol-α-chloroacetamide, 232.5 g of nitrobenzene, 232.5 g of 98% sulfuric acid, and 0.5 g of paraformaldehyde. The reaction was performed at 10 ° C. for 2 hours. The fibers were washed with nitrobenzene and quenched with methanol. As a result, chloroacetamidomethylated crosslinked polystyrene fibers (hereinafter abbreviated as AMPSt fibers) were obtained. The obtained AMPSt fiber was used as a knitted fabric (hereinafter referred to as AMPSt knitted fabric 1).
[0033]
Production Example 2. Preparation of chloroacetamidomethylated crosslinked polystyrene knitted fabric 2 10.0 g of polyethyleneimine (molecular weight: 10,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 0.95 g of triethylamine and 39.0 g of dimethyl sulfoxide, and prepared in this solution in Preparation Example 1. 1.0 g of the AMPSt knitted fabric 1 was added and stirred. The reaction was performed at 30 ° C. for 3 hours. Thereafter, the resultant was washed with dimethyl sulfoxide, methanol and pure water to obtain AMPSt knitted fabric 2 containing an amino group. When the amount of amino groups introduced was determined by titration, it was found to be 3.0 mmol / g.
[0034]
Production Example 3 Preparation of chloroacetamidomethylated cross-linked polystyrene knitted fabric 3 2.0 g of polyethyleneimine (molecular weight: 10,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 0.95 g of triethylamine and 47.0 g of dimethyl sulfoxide, and prepared in this solution in Preparation Example 1. 1.0 g of the AMPSt knitted fabric 1 was added and stirred. The reaction was performed at 30 ° C. for 3 hours. Thereafter, the resultant was washed with dimethyl sulfoxide, methanol and pure water to obtain AMPSt knitted fabric 3 containing an amino group. When the amount of amino groups introduced was determined by titration, it was found to be 2.0 mmol / g.
[0035]
Production Example 4. Preparation of chloroacetamidomethylated cross-linked polystyrene knitted fabric 4 0.5 g of polyethyleneimine (molecular weight 10,000, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) was dissolved in 0.95 g of triethylamine and 48.5 g of dimethyl sulfoxide, and prepared in this solution in Preparation Example 1. The AMPSt knitted fabric 1 thus obtained was added in an amount of 1.0 g (corresponding to a chloro content of 2.6 mmol) and stirred. The reaction was performed at 30 ° C. for 3 hours. Thereafter, the resultant was washed with dimethyl sulfoxide, methanol and pure water to obtain AMPSt knitted fabric 4 containing an amino group. When the amount of amino group introduced was determined by titration, it was found to be 1.5 mmol / g.
[0036]
(Examples 1-2, Comparative Examples 1-2)
Purified human immunoglobulin G (manufactured by Sigma) obtained by dissolving 0.05 g of the knitted fabrics 1 to 4 obtained in Preparation Examples 1 to 4 in a phosphate buffer solution (manufactured by Nissui, "Dulbecco") at 0.1 mg / ml. (Hereinafter abbreviated as IgG). Immersed in 1 ml, adsorbed for 2 hours at room temperature, and the change in concentration before and after adsorption was examined by high performance liquid chromatography. The knitted fabric 2 did not adsorb IgG at all (Example 1). ), Only 0.4 mg was adsorbed on the knitted fabric 3 (Example 2). On the other hand, the knitted fabric 1 adsorbed all the antibodies (Comparative Example 1), and the knitted fabric 4 adsorbed 1.2 mg of IgG (Comparative Example 2).
[0037]
Production Example 5 Preparation of Polystyrene Knitted Fabrics 5 and 6 Having Antibodies Removable by Reduction 0.05 g of the above AMPSt knitted fabric 1 and AMPSt knitted fabric 2 were added to 20 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.15 mM NaCl, respectively. Was immersed in 1 ml of a dimethyl sulfoxide solution in which N-succinimidyl-3- (2-pyridyldithio) -propionate (Pierce, SPDP) was dissolved in 27 mM for 0.5 hour (room temperature). After washing the reacted knitted fabric with the above-mentioned phosphate buffer, it is reduced with the above-mentioned phosphate buffer containing 100 mM dithiothreitol, and then washed with 100 ml of the above-mentioned phosphate buffer, and mercapto-coated on the surface. A polystyrene knitted fabric having a group was obtained.
[0038]
Further, a solution prepared by dissolving an anti-human CD4 monoclonal antibody (Sigma) at a concentration of 1.1 mg / ml in a 20 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing 0.15 mM NaCl was added to a solution of 27 mM dissolved in dimethyl sulfoxide. SPDP was added so that SPDP was 10 mol per 1 mol of the antibody, and reacted at room temperature for 30 minutes. Thereafter, gel filtration was performed on a PD-10 column (manufactured by Pharmacia), and only the high molecular weight fraction was fractionated to purify the SPDP-conjugated anti-human CD4 monoclonal antibody.
[0039]
The AMPSt knitted fabric into which the mercapto group was introduced as described above was immersed in a phosphate buffer solution (pH 7.5) containing an SPDP-modified anti-human CD4 monoclonal antibody at room temperature for 18 hours. The SPDP group of the antibody was subjected to a disulfide exchange reaction to prepare a knitted fabric (antibody-immobilized knitted fabrics 5 and 6) in which the antibody was immobilized via a disulfide bond on the AMPSt knitted fabric.
[0040]
(Example 3, Comparative Example 3)
0.05 g of each of the antibody-immobilized knitted fabrics 5 and 6 was immersed in the above-mentioned phosphate buffer containing 1 mM dithiothreitol at room temperature for 30 minutes, and the amount of the CD4 antibody detached in the reducing solution was measured by high performance liquid chromatography. As measured by chromatography, no antibody was detached from the antibody-immobilized knitted fabric 5 (Comparative Example 3), but 10 μg of the antibody was detached from the antibody-immobilized knitted fabric 6 (Example 3).
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a material in which adsorption of proteins or useful substances in liquid and blood is suppressed.

Claims (13)

陽性荷電をもつ官能基量にして2.0mmol/g以上10.0mmol/g以下のカチオン性物質が基材に固定化されていることを特徴とするタンパク吸着抑制材料。A protein adsorption suppressing material, characterized in that a cationic substance having a positively charged functional group content of 2.0 mmol / g to 10.0 mmol / g is immobilized on a substrate. カチオン性物質の分子量が600以上であることを特徴とする請求項1に記載のタンパク吸着抑制材料。2. The protein adsorption suppressing material according to claim 1, wherein the molecular weight of the cationic substance is 600 or more. カチオン性物質がアミノ基を有する物質であることを特徴とする請求項1または2に記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption inhibiting material according to claim 1 or 2, wherein the cationic substance is a substance having an amino group. アミノ基を介して、生理活性物質が固定化されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption suppressing material according to any one of claims 1 to 3, wherein the physiologically active substance is immobilized via the amino group. 生理活性物質がタンパク質であることを特徴とする請求項4に記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption inhibiting material according to claim 4, wherein the physiologically active substance is a protein. タンパク質が抗体であることを特徴とする請求項5に記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption suppressing material according to claim 5, wherein the protein is an antibody. アミノ基を有する物質がポリエチレンイミンまたはその誘導体であることを特徴とする請求項3に記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption inhibiting material according to claim 3, wherein the substance having an amino group is polyethyleneimine or a derivative thereof. 基材が繊維であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption suppressing material according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate is a fiber. 繊維が海島型繊維であることを特徴とする請求項8に記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption suppressing material according to claim 8, wherein the fiber is a sea-island type fiber. 基材形状が編地、織物、不織布のいずれかであることを特徴とする請求項8または9に記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption suppressing material according to claim 8 or 9, wherein the base material is any of a knitted fabric, a woven fabric, and a nonwoven fabric. 基材の素材がポリスチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン及びそれらの誘導体からなる群より1つ以上選ばれた物質からなることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料。The protein adsorption suppression according to any one of claims 1 to 10, wherein the base material is made of one or more substances selected from the group consisting of polystyrene, polyester, polypropylene, polyethylene, nylon, and derivatives thereof. material. 体外循環に用いられることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のタンパク吸着抑制材料を用いたカラム。A column using the protein adsorption-suppressing material according to any one of claims 1 to 11, which is used for extracorporeal circulation. 細胞分離あるいは細胞濃縮あるいは血液浄化のいずれかに用いられることを特徴とする請求項12に記載のタンパク吸着抑制材料を用いたカラム。13. The column using the protein adsorption-suppressing material according to claim 12, wherein the column is used for cell separation, cell concentration, or blood purification.
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JP2008080114A (en) * 2006-08-31 2008-04-10 Toray Ind Inc Adsorption carrier including conjugated fiber
WO2023048115A1 (en) * 2021-09-21 2023-03-30 日東紡績株式会社 Blood cell separation agent, and blood cell separation method using same

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