JP2009530592A - レセプター−リガンド結合定数の測定におけるペルフルオロポリマーの使用 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図3
Description
より具体的には、本発明は、ペルフルオロ化ポリマー物質の平面が用いられる、レセプターとのリガンドの相互作用を測定することに関する。
− 結合動力学により決定される親和性定数の値と、熱力学平衡にて得られるものとが一致しない場合;
− レセプター/リガンドの対が表面上で形成されるときに発生するシグナルの強度を予測することができない場合。事実として、シグナルは、未知のパラメータに依存する。
より具体的には、計測は、以下の工程を含む:
(a) ペルフルオロ化された半結晶又は非晶質、好ましくは非晶質のポリマーの表面を、レセプター機能を有さない他の分子(介在)と任意に混合されたレセプター機能を有する分子、例えば抗体、又はその他のタンパク性若しくはペプチド性複合体、又は核酸、又は脂質、又は両親媒性界面活性剤、又はレセプターを末端に有するブロックポリマーを1ナノグラム/mlから10ミリグラム/ml含む水溶液と接触させ、各添加の間に、水溶液とポリマー表面との間の界面から反射される光強度を任意に計測して、計測された値を、時間の関数又は漸増的に添加されるレセプター濃度の関数としてダイアグラムに任意に報告し、この手順を、上記の分子の別の水性又は非水性の溶液と表面を接触させることにより任意に繰り返す;
cは、可能性のある表面粗さを考慮した因子であり、平坦表面の場合は1であり、
INは、ポリマーの非存在下で検出器により計測される光強度であり、
νは、入射平面との偏光の方向により形成される角度であり、
R⊥及びR‖は、入射平面に対してそれぞれ垂直及び平行な偏光の場合の薄層についてのフレネル式から導き出される反射係数であり、界面上に吸着されたレセプターと接触するリガンドの量に依存し、式(1)から、表面上でレセプターと相互作用するリガンド濃度[TL]と、任意にラングミュアの吸着式によりレセプター−リガンド結合のK定数とが得られる)
に適合させる。
− 光入射角が45°;
− 入射平面に対して垂直な偏光(ν=90°)、
− 水溶液の屈折率とポリマー基材の屈折率との間の差(Δn)が0.012以下、レセプターの屈折率がリガンドの屈折率と等しい;
− 吸着されたか又は固定化されたレセプターと、相互作用するリガンドとの分子層の厚さが15 nm未満
という条件下で、
[TR]は、表面上に吸着又は固定化されたレセプターの濃度であり、
naは、リガンド及びレセプターの屈折率であり、
mL、ρLは、それぞれリガンドの分子量及び密度を表し、
mR、ρRは、それぞれレセプターの分子量及び密度を表し、
Vは、水溶液の容量を表し、
Aは、レセプターとリガンドとの相互作用が生じるポリマー物質表面の面積であり、
λは、入射光の波長であり、
n0は、水溶液の屈折率であり、
Ibは、レセプターの添加前(工程(a)の前)に計測される強度である)
に従って測定できる。
[S0]は、レセプター−リガンド結合部位のモル濃度であり、
Kは、親和性定数(結合定数ともいう)である)
により表すことができる。
1) テトラフルオロエチレンホモポリマー(PTFE)、又は半結晶性テトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー;
2) TFEの非晶質コポリマー;
3) ペルフルオロジオキソール環の非晶質ホモポリマー。
1) 例えば、好ましくはペルフルオロメチルビニルエーテル、ペルフルオロエチルビニルエーテル、ペルフルオロプロピルビニルエーテルから選択されるペルフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE);ペルフルオロジオキソール、ヘキサフルオロプロペン(HFP)のような1又は複数のフッ素化コモノマーを0.5モル%から約10モル%(上限は、コポリマーが半結晶性であるようなものである)含有する半結晶性テトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー、
2) 例えばペルフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE);好ましくは式:
X1及びX2は互いに等しいか又は異なって、-F又は-CF3であり、好ましくは式(I)においてX1、X2は-Fであり、
Rfは好ましくは-CF3、-C2F5又は-C3F7である)
のペルフルオロジオキソール;より好ましくは、式(I)のフルオロジオキソールは、YがORf (Rfは-CF3である)に等しく、X1、X2は-Fであるもの(すなわち、2,2,4-トリフルオロ-5-トリフルオロメトキシ-1,3-ジオキソール(TTD))である(例えばEP 633257を参照);ヘキサフルオロプロペン(HFP);臭素若しくはヨウ素原子を含む「硬化部位」モノマー(例えばUSP 4,745,165を参照)、又はポリマー鎖の末端位置にヨウ素若しくは臭素原子を任意に含む(例えばUSP 5,173,553を参照)ペルフルオロオキシアルキルビニルエーテル;一般式:
R1、R2、R3、R4、R5、R6は互いに等しいか又は異なって、H又はC1〜C5アルキルであり、
Zは、直鎖又は分岐鎖状のC1〜C18アルキレン又はシクロアルキレン基であり、これらは酸素原子を任意に含んでいてよく、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化されているか、又は(ペル)フルオロポリオキシアルキレン基である)(例えばUSP 5,585,449を参照)
を有するビスオレフィンのような他のフッ素化モノマーとのTFEの非晶質コポリマー、
3) 上記で定義される式(I)のペルフルオロジオキソールの非晶質ホモポリマー。
CF2=CFOCF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2、
CF2=CFOCF2OCF2CF=CF2、
CF2=CFO(CF2)2CF=CF2CF3、
CF2=CFOCF2CF(CF=CF2)CF2CF=CF2。
固定化は、レセプター分子を表面上に直接吸着させること、及びレセプター分子とポリマー表面又はポリマー表面と結合するか若しくは吸着されるその他の化合物との間に、例えばコーティングを介して化学結合を形成することにより得ることができる。レセプター分子は、化学的方法又は電磁波照射又はプラズマ処理のような従来技術の方法により固定化又は化学修飾できる。リガンドの機能を有する分子又は分子複合体は、レセプターとの相互作用により表面上に固定化された後に、次いで、それらと相互作用する他の分子又は分子複合体のためのレセプターとしての機能を演じることができる。上記のように、レセプターは、界面活性剤、例えば非イオン両親媒性であり得る。これらは、表面上に自己集合単層を生じる。単層の形成は、本発明の工程(a)を行い、漸増的に添加されるレセプター濃度の関数としての反射光の漸近値の達成を観察することにより測定できる。
ビオチンとコンジュゲートしたウシ血清アルブミン(ビオチン化BSA、リガンド)と、アビジン(レセプター)との間の結合定数の計測
工程(a)
圧縮成形品の機械的加工により得られ、ラッピングにより機械的加工された一辺3 cmの平滑表面を有する60モル%のペルフルオロジオキソールTTDを含むTFEのコポリマーの直角プリズムを、1.5ミリリットルの水に浸漬した。
完全な被覆は、計測された光強度の漸近値の達成により明確に示される。
プリズムを浸漬した(a)で得られた溶液に、漸近値の達成の後に、ビオチンとコンジュゲートしたウシ血清アルブミン(Pierceにより市販される、prod. No. 29130)の5ミリモル濃度の水溶液を、20マイクロリットルずつ加える。溶液を、一定の撹拌下に維持する。各添加の後に、反射強度を工程(a)のようにして計測する。
BSA-ビオチン濃度の関数としての反射光強度データを等式(2)に適合させることにより、レセプター−リガンド結合定数が得られる。得られた結合定数は、2.6×109リットル×モル-1である。
プリズムを実施例1で用いた同じコポリマーの薄いフィルムで置き換える以外は、実施例1を繰り返した。フィルムは、キャスティングにより得られ、17マイクロメートルの厚さを有する。フィルムを、1.4 cmの長さ及び0.4 cmの内辺を有するプレクシグラスの方形のフレーム中に載せた。
高い吸光係数の溶液中のアビジン(レセプター)と、ビオチンとコンジュゲートしたウシ血清アルブミン(ビオチン化BSA、リガンド)との間の相互作用の計測
実施例1の測定系を用いる。プリズムを、1.5 mLの水に浸漬し、溶液を撹拌しながら、10マイクログラムのアビジンを含有する10マイクロリットルの容量の水溶液を加える。
プリズムの面から反射された光の強度を、2分の一定間隔で計測し、計測された強度の値(図2の四角)を、時間の関数としてダイアグラムに報告して、以下に報告する曲線を得る。
2分後に、10マイクログラムのビオチン化BSAを含有する水溶液を10マイクロリットルの容量で加える。プリズムの面で反射される光の強度は、2分の一定間隔で計測し、計測された強度の値(図2の点)を、時間の関数としてダイアグラムに報告して、以下に報告する曲線を得る。
つまり、吸収及び散乱媒質の存在は、アビジンとビオチン化BSAとの間の相互作用の計測に、目立っては影響を与えない。
抗マウスIgG抗体との相互作用による、マウスIgG抗体の溶液中の存在のフローセルでの計測
図3に示すような2 cm×2 cm×3 cmの辺を有するプレクシグラス平行6面体の内容量約100 mLのフローセルを得る。60モル%のペルフルオロジオキソールTTDを含むTFEのコポリマーのウィンドウを、セルの内側の一辺に挿入する(図3の灰色の要素)。ウィンドウの内表面は、外辺と5°の角度を形成する。セルを、直径1 mmの2本の管によりフロー回路に接続する。
マウスIgG抗体の5マイクロモル濃度の水溶液を、20マイクロリットル/分の流速でセルに流す。
フローの間、水溶液−ペルフルオロポリマーの界面から反射される光の強度を、2分の間隔で計測する。計測値(図4の塗りつぶした点)を、時間の関数としてダイアグラムに報告して、以下に報告する曲線を得る。
完全な被覆は、計測される光強度の漸近値の達成により明確に示される。
漸近値の達成の後に、ヤギで作製した抗マウスIgG抗体の5マイクロモル濃度の水溶液を、20マイクロリットル/分の流速でセルに流す。反射光の強度を、工程(a)のようにして計測し、値を、時間の関数としてダイアグラムに報告する(図4の塗りつぶした四角)。20分後に、光の強度は、工程(a)の最後に計測した値のほぼ2倍になる。
対照実験:ヒトIgG抗体と抗マウスIgG抗体との間の非特異的相互作用のフローセルでの計測
実施例4のフローセルを、水酸化ナトリウムの一定モル濃度(unimolar)の水溶液を3時間連続的に流すことにより洗浄する。
実施例4の工程(a)に記載する手順を、マウスIgG抗体をヒトIgG抗体に置き換えて繰り返す。光強度を実施例4の工程(a)のようにして計測し、強度の値を、時間の関数としてダイアグラムに報告する(図4の白抜きの点)。
反射光の強度の定常の値が達成された後に、実施例4の工程(b)に記載される同じ手順を、ヤギで作製した抗マウスIgG抗体の同じ5マイクロモル濃度の水溶液を用いて繰り返す。反射光の強度を、実施例4の工程(b)のようにして計測し、値を、時間の関数としてダイアグラムに報告する(図4の白抜きの四角)。20分後に、光の強度は、工程(a)の最後に計測した値に比べて約20%増加する。この増加は、実施例4の工程(b)の間に計測されるものよりかなり低く、抗マウスIgG抗体と工程(a)の間に表面上に吸着されたヒトIgG抗体との間の非特異的相互作用に起因する。
ヒトIgG抗体と、ビオチンとコンジュゲートされ、かつアビジンにより固定化された抗ヒトIgG抗体との間の相互作用の計測
実施例5に記載するようにして洗浄した実施例4に示すフローセルに、100マイクロリットルの水を満たす。アビジンの1.5マイクロモル濃度の水溶液20マイクロリットルを、セルに流す。添加の最後に、反射光の強度を、前の実施例のようにして計測し、計測値を、時間の関数としてダイアグラムに報告する(図5の白抜きの点)。
この漸近値が達成されたときに、表面上に吸着しなかったアビジンのいずれの残存量を、20マイクロリットル/分の流速の水を50分間流すことからなる洗い流し手順により除去する。洗い流し手順の間に、反射光強度を計測し、値を、時間の関数としてダイアグラムに報告する(図5の点線)。
反射光強度の増加は、ヒトIgG抗体の、ウィンドウ表面を覆う抗ヒトIgG抗体との相互作用に起因する。
Claims (12)
- 平坦表面が、少なくともペルフルオロ化ポリマーと、前記表面に吸着されたか若しくは化学的に結合された少なくとも1種のレセプター分子と、前記レセプターと相互作用する少なくとも1つのリガンド分子とを含む、ペルフルオロ化ポリマーを含む平坦表面の、反射光強度の計測による2つの相互作用分子種の結合定数及び溶液中のリガンドの濃度の測定における使用。
- 計測が、以下の:
(a) ペルフルオロ化ポリマーの表面を、1ナノグラム/ml〜10ミリグラム/mlの濃度のレセプター機能を有する分子を含む水溶液と接触させ、各添加の間に、水溶液とポリマー表面との間の界面から反射される光強度を任意に計測して、計測された値を、時間の関数又は漸増的に添加されるレセプター濃度の関数としてダイアグラムに任意に報告し、前記表面を、前記分子の別の水性又は非水性の溶液と接触させることによりこの手順を任意に繰り返す工程と、
(b) 工程(a)で得られた溶液に、既知の濃度のリガンドの水溶液の既知の容量を連続的に加え、各添加の間に、水溶液とポリマー物質との間の界面から反射される光強度を計測し、計測された値を、時間の関数又は漸増的に添加されるリガンド濃度[T0]の関数としてダイアグラムに報告し、リガンド添加の関数としての反射光強度データIを、式:
cは、表面粗さを考慮した因子であり、平坦表面の場合のみ1であり、
INは、ポリマーの非存在下で検出器により計測される光強度であり、
νは、入射平面との偏光の方向により形成される角度であり、
R⊥及びR‖は、入射平面に対してそれぞれ垂直及び平行な偏光の場合の薄層についてのフレネル式から導き出される反射係数であり、前記R⊥及びR‖は、界面上に吸着されたレセプターと接触するリガンドの量に依存し、式(1)から、表面上でレセプターと相互作用するリガンド濃度[TL]と、任意にラングミュアの吸着式によりレセプター−リガンド結合のK定数とが得られる)
に適合させる工程と
を含む請求項1に記載の使用。 - レセプター機能を有する分子が、抗体、タンパク質若しくはペプチド複合体、又は核酸、又は脂質、又は両親媒性界面活性剤、又はレセプターを末端に有するブロックポリマーから選択され、前記分子が、レセプター機能を有さない別の分子(介在)と任意に混合されている請求項2に記載の使用。
- 以下の:
光入射角が45°であり、
偏光が入射平面に対して垂直であり(ν=90°)、
水溶液の屈折率とポリマー基材の屈折率との間の差Δnが、0.012より低いか又は等しく、レセプターの屈折率がリガンドの屈折率と等しく、
吸着又は固定化されたレセプターと、相互作用するリガンドとの分子層の厚さが15 nm未満である
という条件下で、
反射強度Iが、完全等式(1)に関して1%未満の誤差で近似された以下の式(2):
[TR]は、表面上に吸着又は固定化されたレセプターの濃度であり、
naは、リガンド及びレセプターの屈折率であり、
mL、ρLは、それぞれリガンドの分子量及び密度を表し、
mR、ρRは、それぞれレセプターの分子量及び密度を表し、
Vは、水溶液の容量を表し、
Aは、レセプターとリガンドとの相互作用が生じるポリマー物質表面の面積であり、
λは、入射光の波長であり、
n0は、水溶液の屈折率であり、
Ibは、レセプターの添加前(工程(a)の前)に計測される強度である)
に従って測定される請求項1〜3のいずれか1項に記載の使用。 - ペルフルオロ化ポリマーが、半結晶又は非晶質のポリマー、好ましくは非晶質である請求項1〜5のいずれか1項に記載の使用。
- ペルフルオロポリマーが:
1) テトラフルオロエチレンホモポリマー(PTFE)、又は半結晶性テトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー;
2) TFEの非晶質コポリマー;
3) ペルフルオロ化ジオキソール環の非晶質ホモポリマー
から選択される請求項1〜6のいずれか1項に記載の使用。 - ペルフルオロポリマーが:
1) 例えば、好ましくはペルフルオロメチルビニルエーテル、ペルフルオロエチルビニルエーテル、ペルフルオロプロピルビニルエーテルから選択されるペルフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE);ペルフルオロジオキソール、ヘキサフルオロプロペン(HFP)のような1又は複数のコモノマーを0.5モル%から約10モル%まで、但し、上限はコポリマーが半結晶性であるようなもので含有する半結晶性テトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー、
2) 例えばペルフルオロアルキルビニルエーテル(PAVE);好ましくは式:
X1及びX2は互いに等しいか又は異なって、-F又は-CF3であり、好ましくは式(I)においてX1、X2は-Fであり、
Rfは好ましくは-CF3、-C2F5又は-C3F7である)
のペルフルオロジオキソール;より好ましくは、式(I)のフルオロジオキソールは、YがORf (Rfは-CF3である)に等しく、X1、X2は-Fであるもの(すなわち、2,2,4-トリフルオロ-5-トリフルオロメトキシ-1,3-ジオキソール(TTD))であり;ヘキサフルオロプロペン(HFP);臭素若しくはヨウ素原子を含む「硬化部位」モノマー、又はポリマー鎖の末端位置にヨウ素若しくは臭素原子を任意に含むペルフルオロオキシアルキルビニルエーテル;一般式:
R1、R2、R3、R4、R5、R6は互いに等しいか又は異なって、H又はC1〜C5アルキルであり、
Zは、直鎖又は分岐鎖状のC1〜C18アルキレン又はシクロアルキレン基であり、これらは酸素原子を任意に含んでいてよく、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化されているか、又は(ペル)フルオロポリオキシアルキレン基である)
を有するビスオレフィンのような他のフッ素化モノマーとのTFEの非晶質コポリマー、
3) 上記の式(I)のペルフルオロジオキソールの非晶質ホモポリマー
から選択される請求項7に記載の使用。 - クラス2)におけるTFEのコモノマーとして、式(I)のペルフルオロジオキソールの代わりに、重合の間に環化する酸素原子を含有するジエンモノマーが用いられる請求項8に記載の使用。
- ジエンコモノマーが、
CF2=CFOCF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2、
CF2=CFOCF2OCF2CF=CF2、
CF2=CFO(CF2)2CF=CF2CF3、
CF2=CFOCF2CF(CF=CF2)CF2CF=CF2
から選択される請求項9に記載の使用。 - ペルフルオロ化ポリマーが、クラス2)及び3)のもの、好ましくは式(I)のペルフルオロジオキソール、より好ましくはTTDを20〜80モル%含有するTFEの非晶質コポリマーである請求項6〜10のいずれか1項に記載の使用。
- ポリマーが、TTDを20〜60モル%含有するTFEのコポリマーから選択される請求項11に記載の使用。
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