JP2020044496A - Separation material and filling column - Google Patents

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史彦 河内
Fumihiko Kawachi
史彦 河内
優 渡邊
Masaru Watanabe
優 渡邊
真裕 青嶌
Masahiro Aoshima
真裕 青嶌
健 安江
Takeshi Yasue
健 安江
後藤 泰史
Yasushi Goto
泰史 後藤
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Abstract

To provide a separation material having a coating layer containing a hydrophilic polymer having a hydroxy group, wherein a dynamic adsorption can be further improved.SOLUTION: Disclosed is a separation material having porous polymer particles, and a coating layer that coats at least part of the surface of the porous polymer particles. The coating layer has a hydrophilic polymer having a hydroxy group, and a graft chain bound to the hydrophilic polymer. The graft chain is a polymer containing a monomer unit having an ion exchange group.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、分離材及び充填カラムに関する。   The present invention relates to a separation material and a packed column.

タンパク質に代表される生体高分子を分離精製するための分離材として、一般に、合成高分子を含む多孔質ポリマー粒子、又は、親水性天然高分子の架橋ゲルを母体とする粒子が用いられている。   As a separation material for separating and purifying a biopolymer represented by a protein, generally, a porous polymer particle containing a synthetic polymer or a particle having a crosslinked gel of a hydrophilic natural polymer as a matrix is used. .

米国特許第4965289号明細書U.S. Pat. No. 4,965,289 米国特許第4335017号明細書U.S. Pat. No. 4,335,017 米国特許第4336161号明細書U.S. Pat. No. 4,336,161 米国特許第3966489号明細書U.S. Pat. No. 3,966,489 特開平1−254247号公報JP-A-1-254247 米国特許第5114577号明細書U.S. Pat. No. 5,114,577 特開2009−244067号公報JP 2009-244067 A

水酸基を有する親水性高分子を含む被覆層を有する分離材は、タンパク質の非特異吸着が少ない点で優れている。しかし、この分離材は、動的吸着量の点で改善の余地がある。   A separation material having a coating layer containing a hydrophilic polymer having a hydroxyl group is excellent in that non-specific adsorption of proteins is small. However, this separation material has room for improvement in terms of dynamic adsorption.

本発明の一側面の目的は、水酸基を有する親水性高分子を含む被覆層を有する分離材に関して、動的吸着量の更なる向上を図ることにある。   An object of one aspect of the present invention is to further improve the dynamic adsorption amount of a separation material having a coating layer containing a hydrophilic polymer having a hydroxyl group.

本発明の一側面は、多孔質ポリマー粒子と、前記多孔質ポリマー粒子の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層と、を備える分離材に関する。前記被覆層が、水酸基を有する親水性高分子と、前記親水性高分子に結合したグラフト鎖と、を含む。前記グラフト鎖が、イオン交換基を有するモノマー単位を含む重合体である。   One aspect of the present invention relates to a separation material including porous polymer particles and a coating layer that covers at least a part of the surface of the porous polymer particles. The coating layer includes a hydrophilic polymer having a hydroxyl group and a graft chain bonded to the hydrophilic polymer. The graft chain is a polymer containing a monomer unit having an ion exchange group.

本発明の別の一側面は、カラム管と、前記カラム管に充填された上記分離材と、を備える、充填カラムに関する。   Another aspect of the present invention relates to a packed column, comprising: a column tube; and the separation material filled in the column tube.

本発明の一側面に係る分離材は、良好な通液性、及び低減された非特異吸着に加えて、十分に高い動的吸着量を示すことができる。本発明の分離材は、例えば、静電的相互作用、又はアフィニティ精製等により生体高分子を分離精製するために用いることができる。   The separation material according to one aspect of the present invention can exhibit a sufficiently high dynamic adsorption amount in addition to good liquid permeability and reduced nonspecific adsorption. The separation material of the present invention can be used for separating and purifying biopolymers by, for example, electrostatic interaction or affinity purification.

いくつかの形態に係る分離材は、カラム管に充填されたときに、溶出液の性質に依らず、カラム管内での体積変化が殆どないという、操作性における優れた効果を発揮し得る。   The separation material according to some embodiments can exhibit an excellent effect in operability that, when packed in a column tube, there is almost no volume change in the column tube regardless of the properties of the eluate.

以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

一実施形態に係る分離材は、多孔質ポリマー粒子と、多孔質ポリマー粒子の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層とを備える粒子である。被覆層が、水酸基を有する親水性高分子と、親水性高分子に結合したグラフト鎖とを含む。グラフト鎖は、イオン交換基を有するモノマー単位を含む重合体である。本明細書において、「多孔質ポリマー粒子の表面」は、多孔質ポリマー粒子内部に形成された細孔の表面も含む。   The separation material according to one embodiment is a particle including a porous polymer particle and a coating layer that covers at least a part of the surface of the porous polymer particle. The coating layer includes a hydrophilic polymer having a hydroxyl group and a graft chain bonded to the hydrophilic polymer. The graft chain is a polymer containing a monomer unit having an ion exchange group. In the present specification, the “surface of the porous polymer particles” also includes the surfaces of the pores formed inside the porous polymer particles.

(多孔質ポリマー粒子)
一実施形態に係る多孔質ポリマー粒子は、架橋ポリマーを含有する粒子であることができる。架橋ポリマーは、例えば、芳香族基と前記芳香族基に結合した2以上のビニル基とを有する架橋性モノマーに由来するモノマー単位を有する。架橋ポリマーによって形成された多孔質ポリマー粒子は、高い弾性率を有することができるため、カラム管に充填されたときに、破壊され難い。
(Porous polymer particles)
The porous polymer particles according to one embodiment can be particles containing a crosslinked polymer. The crosslinked polymer has, for example, a monomer unit derived from a crosslinkable monomer having an aromatic group and two or more vinyl groups bonded to the aromatic group. Since the porous polymer particles formed by the crosslinked polymer can have a high elastic modulus, they are not easily broken when packed in a column tube.

多孔質ポリマー粒子の平均粒径は、500μm以下、300μm以下、又は100μm以下であってもよい。多孔質ポリマ粒子の平均粒径は、10μm以上、30μm以上、又は50μm以上であってもよい。平均粒径が小さくなると、分離材が充填された充填カラムの圧力が増加する可能性がある。   The average particle size of the porous polymer particles may be 500 μm or less, 300 μm or less, or 100 μm or less. The average particle size of the porous polymer particles may be 10 μm or more, 30 μm or more, or 50 μm or more. When the average particle size becomes smaller, the pressure of the packed column filled with the separating material may increase.

多孔質ポリマー粒子の粒径の変動係数(C.V.)は、通液性の観点からは、5〜15%、又は5〜10%であってもよい。粒径の変動係数を低減する方法としてマイクロプロセスサーバー(日立製作所製)等の乳化装置によりモノマーを含む液滴を単分散化する方法がある。   The coefficient of variation (CV) of the particle diameter of the porous polymer particles may be 5 to 15% or 5 to 10% from the viewpoint of liquid permeability. As a method of reducing the variation coefficient of the particle diameter, there is a method of monodispersing droplets containing a monomer using an emulsifying apparatus such as a microprocess server (manufactured by Hitachi, Ltd.).

多孔質ポリマー粒子の平均粒径及び粒径の変動係数は、以下の測定法により求めることができる。
1)粒子を、水(界面活性剤等の分散剤を含む)に分散させ、1質量%の粒子を含む分散液を調製する。
2)粒度分布計(シスメックスフロー、シスメックス製)を用いて、分散液中の粒子約1万個の画像により平均粒径と粒径の変動係数を測定する。
The average particle size and the variation coefficient of the particle size of the porous polymer particles can be determined by the following measurement methods.
1) The particles are dispersed in water (including a dispersant such as a surfactant) to prepare a dispersion containing 1% by mass of the particles.
2) Using a particle size distribution meter (Sysmex Flow, manufactured by Sysmex), the average particle size and the coefficient of variation of the particle size are measured based on an image of about 10,000 particles in the dispersion.

多孔質ポリマー粒子又は分離材の全体積(細孔容積を含む)に対する細孔容積の割合(空隙率)は、30%以上70%以下であってもよい。多孔質ポリマーの細孔の大部分が、直径0.1μm以上0.5μm以下のマクロポアーであってもよい。言い換えると、多孔質ポリマー粒子の細孔径分布におけるモード径が、0.1〜0.5μmであってもよい。空隙率が40%以上70%以下で、細孔径分布におけるモード径が0.05μm以上0.3μm未満であってもよい。細孔径分布におけるモード径が0.1μm以上であると、物質が細孔に入りやすい傾向にある。細孔径分布におけるモード径が0.5μm以下であると、十分な比表面積が得られる傾向にある。空隙率及びモード径は、後述の多孔化剤により調整可能である。   The ratio (porosity) of the pore volume to the total volume (including the pore volume) of the porous polymer particles or the separating material may be 30% or more and 70% or less. Most of the pores of the porous polymer may be macropores having a diameter of 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. In other words, the mode diameter in the pore size distribution of the porous polymer particles may be 0.1 to 0.5 μm. The porosity may be 40% or more and 70% or less, and the mode diameter in the pore size distribution may be 0.05 μm or more and less than 0.3 μm. When the mode diameter in the pore size distribution is 0.1 μm or more, the substance tends to easily enter the pores. When the mode diameter in the pore diameter distribution is 0.5 μm or less, a sufficient specific surface area tends to be obtained. The porosity and the mode diameter can be adjusted by a porosity agent described later.

多孔質ポリマー粒子の比表面積は、30m/g以上、35m/g以上、又は40m/g以上であってもよい。比表面積が小さいと分離される物質の吸着量が相対的に少なくなる傾向がある。 The specific surface area of the porous polymer particles may be 30 m 2 / g or more, 35 m 2 / g or more, or 40 m 2 / g or more. When the specific surface area is small, the amount of adsorbed substances to be separated tends to be relatively small.

多孔質ポリマー粒子の、細孔径分布におけるモード径(又は平均細孔径)、比表面積、空隙率は水銀圧入測定装置(オートポア:島津製作所製)によって測定した値である。これらは以下のようにして測定できる。約0.05gの試料を、標準5cc粉体用セル(ステム容積0.4cc)に採り、初期圧21kPa(約3psia、細孔直径約60μm 相当)の条件で細孔分布を測定する。水銀パラメータは、装置デフォルトの水銀接触角130degrees 、水銀表面張力485dynes/cmに設定する。細孔径0.05〜5μmの範囲に限定してそれぞれの値を算出する。   The mode diameter (or average pore diameter), specific surface area, and porosity in the pore diameter distribution of the porous polymer particles are values measured by a mercury intrusion measuring device (Autopore: manufactured by Shimadzu Corporation). These can be measured as follows. A sample of about 0.05 g is taken in a standard 5 cc powder cell (stem volume 0.4 cc), and the pore distribution is measured under the conditions of an initial pressure of 21 kPa (about 3 psia, equivalent to a pore diameter of about 60 μm). The mercury parameters are set to a device default mercury contact angle of 130 degrees and a mercury surface tension of 485 dynes / cm. Each value is calculated limited to the range of the pore diameter of 0.05 to 5 μm.

架橋ポリマーを含有する多孔質ポリマー粒子は、例えば、架橋性モノマー及び必要によりその他のモノマーを含むモノマー成分と、多孔化剤と、水性媒体とを含む反応液中での懸濁重合により、モノマー成分を重合することを含む方法により合成することができる。   The porous polymer particles containing a crosslinked polymer are, for example, a monomer component containing a crosslinkable monomer and, if necessary, other monomers, a porogen, and a suspension component in a reaction solution containing an aqueous medium. Can be synthesized by a method including polymerization.

架橋性モノマーは、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、及びジビニルフェナントレン等のジビニル化合物であってもよい。これらの架橋性モノマーは、1種単独で使用しても2種類以上を併用してもよい。耐久性、耐酸性、及びアルカリ性の観点から、架橋性モノマーがジビニルベンゼンであってもよい。   The crosslinkable monomer may be, for example, a divinyl compound such as divinylbenzene, divinylbiphenyl, divinylnaphthalene, and divinylphenanthrene. These crosslinkable monomers may be used alone or in combination of two or more. In view of durability, acid resistance, and alkalinity, the crosslinkable monomer may be divinylbenzene.

単官能性モノマーを架橋性モノマーとともに重合してもよい。単官能性モノマーとしては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、o−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、p−n−ヘキシルスチレン、p−n−オクチルスチレン、p−n−ノニルスチレン、p−n−デシルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレン、及び3,4−ジクロロスチレン等のスチレン並びにこれらの誘導体が挙げられる。これらは1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。耐酸性及び耐アルカリ性の観点から、単官能性モノマーがスチレンであってもよい。カルボキシル基、アミノ基、水酸基、アルデヒド基等の官能基を有するスチレン誘導体も使用することができる。   Monofunctional monomers may be polymerized with crosslinkable monomers. As the monofunctional monomer, for example, styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, α-methylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, p-ethylstyrene, 2,4- Dimethylstyrene, pn-butylstyrene, pt-butylstyrene, pn-hexylstyrene, pn-octylstyrene, pn-nonylstyrene, pn-decylstyrene, pn-dodecyl Styrene such as styrene, p-methoxystyrene, p-phenylstyrene, p-chlorostyrene, and 3,4-dichlorostyrene, and derivatives thereof. These may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of acid resistance and alkali resistance, the monofunctional monomer may be styrene. Styrene derivatives having a functional group such as a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, and an aldehyde group can also be used.

多孔化剤は、重合時に粒子の相分離を促し、それにより多孔質ポリマー粒子を形成させる成分である。多孔化剤の一例は有機溶媒である。多孔化剤として用いられ得る有機溶媒の例としては、脂肪族又は芳香族の炭化水素、エステル、ケトン、エーテル、及びアルコールが挙げられる。多孔化剤は、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、オクタン、酢酸ブチル、フタル酸ジブチル、メチルエチルケトン、ジブチルエーテル、1−ヘキサノール、2−オクタノール、デカノール、ラウリルアルコール、及びシクロヘキサノールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことができる。   A porosifier is a component that promotes phase separation of the particles during polymerization, thereby forming porous polymer particles. One example of a porosifying agent is an organic solvent. Examples of organic solvents that can be used as a porosifying agent include aliphatic or aromatic hydrocarbons, esters, ketones, ethers, and alcohols. The porosifying agent is at least selected from the group consisting of, for example, toluene, xylene, cyclohexane, octane, butyl acetate, dibutyl phthalate, methyl ethyl ketone, dibutyl ether, 1-hexanol, 2-octanol, decanol, lauryl alcohol, and cyclohexanol. One can be included.

多孔化剤の量は、架橋性モノマー及びその他のモノマーの合計量に対して0〜300質量%であってもよい。多孔化剤の量によって、多孔質ポリマー粒子の空孔率をコントロールできる。多孔化剤の種類によって、多孔質ポリマー粒子の細孔の大きさ及び形状をコントロールすることができる。   The amount of the porogen may be 0 to 300% by mass based on the total amount of the crosslinkable monomer and other monomers. The porosity of the porous polymer particles can be controlled by the amount of the porogen. The size and shape of the pores of the porous polymer particles can be controlled by the type of the porosifying agent.

水性媒体が水を含んでいてもよい。この水を多孔化剤として機能させてもよい。例えば、反応液に油溶性界面活性剤を加えると、モノマー及び油溶性界面活性剤を含む粒子が形成され、この粒子が水を吸収することにより粒子内の相分離を促すことが可能である。相分離した粒子から一方の相を除去することにより、粒子が多孔質化される。   The aqueous medium may include water. This water may function as a porogen. For example, when an oil-soluble surfactant is added to a reaction solution, particles containing a monomer and an oil-soluble surfactant are formed, and the particles can promote phase separation in the particles by absorbing water. By removing one phase from the phase-separated particles, the particles are made porous.

油溶性界面活性剤の例としては、分岐C16〜C24脂肪酸、鎖状不飽和C16〜C22脂肪酸又は鎖状飽和C12〜C14脂肪酸とソルビタンとから形成されたソルビタンモノエステル、分岐C16〜C24脂肪酸、鎖状不飽和C16〜C22脂肪酸又は鎖状飽和C12〜C14脂肪酸とジグリセロールとから形成されたジグリセロールモノ脂肪族エーテル、及び、ジグリセロールモノ脂肪族エーテルが挙げられる。ソルビタンモノエステルの例としては、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノミリステート、及び、ヤシ脂肪酸のソルビタンモノエステルが挙げられる。ジグリセロールモノエステルの例としては、ジグリセロールモノオレエート、ジグリセロールモノミリステート、ジグリセロールモノイソステアレート、及び、ヤシ脂肪酸のジグリセロールモノエステルが挙げられる。ジグリセロールモノ脂肪族エーテルの例としては、分岐C16〜C24アルコール(例えば、ゲルベアルコール)、鎖状不飽和C16〜C22アルコール又は鎖状飽和C12〜C14アルコール(例えば、ヤシ脂肪アルコール)とジグリセロールとから形成されたモノ脂肪族エーテルが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of oil-soluble surfactants include sorbitan monoesters formed from branched C16-C24 fatty acids, chain unsaturated C16-C22 fatty acids or chain saturated C12-C14 fatty acids and sorbitan, branched C16-C24 fatty acids, chains Diglycerol monoaliphatic ethers formed from linear unsaturated C16-C22 fatty acids or chain saturated C12-C14 fatty acids and diglycerol, and diglycerol monoaliphatic ethers. Examples of sorbitan monoesters include sorbitan monooleate, sorbitan monomyristate, and sorbitan monoester of coconut fatty acid. Examples of diglycerol monoester include diglycerol monooleate, diglycerol monomyristate, diglycerol monoisostearate, and diglycerol monoester of coconut fatty acid. Examples of diglycerol monoaliphatic ethers include branched C16-C24 alcohols (e.g., Guerbet alcohol), linear unsaturated C16-C22 alcohols or linear saturated C12-C14 alcohols (e.g., coconut fatty alcohol) and diglycerol. And monoaliphatic ethers formed from These can be used alone or in combination of two or more.

油溶性界面活性剤の量は、モノマーの合計質量を基準として、5〜80質量%であってもよい。これにより、モノマー及び油溶性界面活性剤を含む液滴が安定して形成され易い。   The amount of oil-soluble surfactant may be from 5 to 80% by weight, based on the total weight of the monomers. As a result, droplets containing the monomer and the oil-soluble surfactant are easily formed stably.

水性媒体は、水、又は、水と水溶性溶媒(例えば、低級アルコール)との混合溶媒を含む。水性媒体は、界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、アニオン系、カチオン系、ノニオン系又は両性イオン系の界面活性剤であってもよい。   The aqueous medium contains water or a mixed solvent of water and a water-soluble solvent (eg, lower alcohol). The aqueous medium may include a surfactant. The surfactant may be an anionic, cationic, nonionic or zwitterionic surfactant.

アニオン系界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ等の脂肪酸油、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸塩、アルケルニルコハク酸塩(ジカリウム塩)、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム等のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、及びポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩が挙げられる。   Examples of anionic surfactants include fatty acid oils such as sodium oleate and castor oil, alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate and ammonium lauryl sulfate, alkylbenzene sulfonates such as sodium dodecylbenzenesulfonate, and alkylnaphthalene sulfones. Acid, alkane sulfonate, dialkyl sulfosuccinate such as sodium dioctyl sulfosuccinate, alkenyl succinate (dipotassium salt), alkyl phosphate ester salt, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate Salts, polyoxyethylene alkyl ether sulfates such as sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate, and polyoxyethylene alkyl sulfate salts.

カチオン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、及びラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩が挙げられる。   Examples of the cationic surfactant include alkylamine salts such as laurylamine acetate and stearylamine acetate, and quaternary ammonium salts such as lauryltrimethylammonium chloride.

ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールエステル、ポリエチレングリコールソルビタンエステル、ポリアルキレングリコールアルキルアミン又はアミド等の炭化水素系ノニオン界面活性剤、シリコーンのポリエチレンオキサイド付加物又はポリプロピレンオキサイド付加物等のポリエーテル変性シリコーン系ノニオン界面活性剤、並びに、パーフルオロアルキルグリコール類等のフッ素系ノニオン界面活性剤が挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include, for example, hydrocarbon nonionic surfactants such as polyethylene glycol alkyl ether, polyethylene glycol alkyl aryl ether, polyethylene glycol ester, polyethylene glycol sorbitan ester, polyalkylene glycol alkylamine or amide, and silicone polyethylene. Examples include polyether-modified silicone-based nonionic surfactants such as oxide adducts and polypropylene oxide adducts, and fluorine-based nonionic surfactants such as perfluoroalkyl glycols.

両性イオン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド等の炭化水素界面活性剤、リン酸エステル系界面活性剤及び亜リン酸エステル系界面活性剤が挙げられる。   Examples of the amphoteric surfactant include a hydrocarbon surfactant such as lauryl dimethylamine oxide, a phosphate ester surfactant, and a phosphite ester surfactant.

界面活性剤は、1種単独で使用しても2種以上を併用してもよい。上記界面活性剤の中でも、モノマーの重合時の分散安定性の観点から、アニオン系界面活性剤が好ましい。   The surfactants may be used alone or in combination of two or more. Among the above surfactants, anionic surfactants are preferable from the viewpoint of dispersion stability during polymerization of the monomer.

懸濁重合のための反応液は、重合開始剤を含んでもよい。重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物;2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系化合物が挙げられる。重合開始剤の量は、モノマー100質量部に対して、0.1〜7.0質量部であってもよい。   The reaction solution for suspension polymerization may contain a polymerization initiator. Examples of the polymerization initiator include benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, orthochlorobenzoyl peroxide, orthomethoxybenzoyl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, tert-butylperoxy-2-ethylhexano Organic peroxides such as ethate and di-tert-butyl peroxide; 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobiscyclohexanecarbonitrile, 2,2′-azobis (2,4- Azo compounds such as dimethylvaleronitrile). The amount of the polymerization initiator may be 0.1 to 7.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer.

モノマーを含む粒子の分散安定性を向上させるために、反応液が分散安定剤を含んでいてもよい。分散安定剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸、セルロース類(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース等)、ポリビニルピロリドンが挙げられる。これらとトリポリリン酸ナトリウム等の無機系水溶性高分子化合物とを併用してもよい。分散安定剤がポリビニルアルコール又はポリビニルピロリドンであってもよい。分散安定剤の量は、モノマー100質量部に対して1〜10質量部であってもよい。   The reaction solution may contain a dispersion stabilizer in order to improve the dispersion stability of the particles containing the monomer. Examples of the dispersion stabilizer include polyvinyl alcohol, polycarboxylic acid, celluloses (such as hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, and methylcellulose), and polyvinylpyrrolidone. These may be used in combination with an inorganic water-soluble polymer compound such as sodium tripolyphosphate. The dispersion stabilizer may be polyvinyl alcohol or polyvinyl pyrrolidone. The amount of the dispersion stabilizer may be 1 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the monomer.

懸濁重合のための反応液は、亜硝酸塩類、亜硫酸塩類、ハイドロキノン類、アスコルビン酸類、水溶性ビタミンB類、クエン酸、ポリフェノール類等の水溶性の重合禁止剤を含んでもよい。   The reaction solution for suspension polymerization may contain a water-soluble polymerization inhibitor such as nitrites, sulfites, hydroquinones, ascorbic acids, water-soluble vitamins B, citric acid, and polyphenols.

懸濁重合のための重合温度は、モノマー及び重合開始剤の種類に応じて、適宜選択することができる。重合温度は、25〜110℃、又は50〜100℃であってもよい。   The polymerization temperature for suspension polymerization can be appropriately selected according to the type of the monomer and the polymerization initiator. The polymerization temperature may be between 25 and 110C, or between 50 and 100C.

(被覆層)
被覆層は、多孔質ポリマー粒子の表面の少なくとも一部を被覆する。被覆層は、水酸基を有する親水性高分子を含有する。多孔質ポリマー粒子の表面を覆う被覆層が設けられることにより、カラム圧の向上を抑制することができる。水酸基を有する親水性高分子を含有する被覆層は、タンパク質の非特異吸着を抑制することができる。親水性高分子が架橋されていてもよい。
(Coating layer)
The coating layer covers at least a part of the surface of the porous polymer particles. The coating layer contains a hydrophilic polymer having a hydroxyl group. By providing the coating layer covering the surface of the porous polymer particles, it is possible to suppress an increase in column pressure. The coating layer containing a hydrophilic polymer having a hydroxyl group can suppress non-specific adsorption of proteins. The hydrophilic polymer may be cross-linked.

親水性高分子及びグラフト鎖を含む被覆層の量が、多孔質ポリマー粒子1gに対して30〜750mgであってもよい。   The amount of the coating layer containing the hydrophilic polymer and the graft chain may be 30 to 750 mg per 1 g of the porous polymer particles.

分離材の窒素雰囲気下での5%重量減少温度が、200℃以上であってもよい。5%重量減少温度が200℃以上であると、動的吸着量が特に大きくなる傾向がある。5%重量減少温度の上限は、特に制限されないが、通常300℃程度である。5%重量減少温度は、昇温しながら試料の質量変化を測定する熱重量分析において、試料の質量が初期から5%減少した時点の温度である。   The 5% weight loss temperature of the separating material under a nitrogen atmosphere may be 200 ° C. or more. When the 5% weight loss temperature is 200 ° C. or higher, the dynamic adsorption amount tends to be particularly large. The upper limit of the 5% weight loss temperature is not particularly limited, but is usually about 300 ° C. The 5% weight loss temperature is the temperature at which the mass of the sample has decreased by 5% from the initial stage in thermogravimetric analysis in which the mass change of the sample is measured while increasing the temperature.

水酸基を有する親水性高分子は、2個以上の水酸基を有していてもよい。水酸基を有する親水性高分子は、例えば、多糖類又はその変性体であってもよい。多糖類としては、アガロース、デキストラン、セルロース、ポリビニルアルコール、及びキトサンが挙げられる。多糖類の変性体は、疎水基が導入された多糖類を指す。疎水基を導入することで、被覆層の界面吸着能を向上させることができる。疎水基としては、例えば、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜10のアリール基等が挙げられる。炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられる。炭素数6〜10のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。疎水基は、水酸基と反応する官能基(例えば、エポキシ基)及び疎水基を有する化合物(例えば、グリシジルフェニルエーテル)を、水酸基を有する親水性高分子と反応させることにより、導入することができる。水酸基を有する親水性高分子の重量平均分子量は、1万〜200万程度であってもよい。   The hydrophilic polymer having a hydroxyl group may have two or more hydroxyl groups. The hydrophilic polymer having a hydroxyl group may be, for example, a polysaccharide or a modified product thereof. Polysaccharides include agarose, dextran, cellulose, polyvinyl alcohol, and chitosan. A modified polysaccharide refers to a polysaccharide into which a hydrophobic group has been introduced. By introducing a hydrophobic group, the interfacial adsorption ability of the coating layer can be improved. Examples of the hydrophobic group include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. Examples of the aryl group having 6 to 10 carbon atoms include a phenyl group and a naphthyl group. The hydrophobic group can be introduced by reacting a functional group that reacts with a hydroxyl group (for example, an epoxy group) and a compound having a hydrophobic group (for example, glycidyl phenyl ether) with a hydrophilic polymer having a hydroxyl group. The weight average molecular weight of the hydrophilic polymer having a hydroxyl group may be about 10,000 to 2,000,000.

水酸基を有する親水性高分子を含有する被覆層は、例えば、水酸基を有する親水性高分子の溶液を多孔質ポリマー粒子の表面に吸着させることと、多孔質ポリマー粒子の表面に吸着した親水性高分子を架橋させることとを含む方法により形成される。親水性高分子の溶液の溶媒としては、特に限定されないが、通常、水が最も一般的である。溶液における親水性高分子の濃度は、5〜50(mg/ml)であってもよい。親水性高分子の溶液に多孔質ポリマー粒子を浸漬し、その状態で一定時間放置するころにより、親水性高分子の溶液を多孔質体の細孔内に含浸させる。含浸のための放置時間は、多孔質ポリマー粒子の表面状態によっても変わるが、通常1日放置すれば、親水性高分子の濃度が、多孔質ポリマー粒子の内部で外部濃度と平衡状態となる。その後、水、アルコール等の溶媒で洗浄し、未吸着分の親水性高分子を除去する。この段階で、通常、親水性高分子の溶液が細孔内に保持される。次いで、架橋剤を加えて親水性高分子を架橋させて、親水性高分子の架橋ゲルを形成させる。架橋反応は、親水性高分子の溶液を細孔内に保持している多孔質ポリマー粒子を媒体中に分散させ、得られた分散液に架橋剤を添加して得られる反応液中で行うことができる。反応液を必要により加熱してもよい。架橋ゲルは、3次元架橋網目構造を有する。   The coating layer containing a hydrophilic polymer having a hydroxyl group may be, for example, that a solution of a hydrophilic polymer having a hydroxyl group is adsorbed on the surface of the porous polymer particles, and that the hydrophilic layer adsorbed on the surface of the porous polymer particles has a high hydrophilicity. And crosslinking the molecules. Although the solvent of the solution of the hydrophilic polymer is not particularly limited, water is usually the most common. The concentration of the hydrophilic polymer in the solution may be 5 to 50 (mg / ml). The porous polymer particles are immersed in the solution of the hydrophilic polymer and left for a certain period of time in this state to impregnate the pores of the porous body with the solution of the hydrophilic polymer. The standing time for the impregnation varies depending on the surface condition of the porous polymer particles, but if left for one day, the concentration of the hydrophilic polymer is in equilibrium with the external concentration inside the porous polymer particles. Thereafter, washing with a solvent such as water or alcohol is performed to remove the unadsorbed hydrophilic polymer. At this stage, the solution of the hydrophilic polymer is usually held in the pores. Next, a crosslinking agent is added to crosslink the hydrophilic polymer to form a crosslinked gel of the hydrophilic polymer. The crosslinking reaction is performed in a reaction solution obtained by dispersing a porous polymer particle holding a solution of a hydrophilic polymer in pores in a medium and adding a crosslinking agent to the obtained dispersion. Can be. The reaction solution may be heated if necessary. The crosslinked gel has a three-dimensional crosslinked network structure.

架橋剤としては、例えばジビニルスルホン及びエピクロルヒドリン等のエピハロヒドリン、グルタルアルデヒド等のジアルデヒド化合物、メチレンジイソシアネート、ジイソシアネート化合物、並びに、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のグリシジル化合物等のような水酸基に活性な官能基を2個以上有する化合物が挙げられる。親水性高分子がキトサンのようにアミノ基を有する場合、ジクロルオクタンのようなジハライドを架橋剤として使用できる。架橋反応には通常触媒が用いられる。該触媒は架橋剤の種類により異なるが、例えば、架橋剤がエピクロルヒドリン等の場合には水酸化ナトリウム等のアルカリが有効であり、ジアルデヒド化合物の場合には塩酸等の鉱酸が有効である。   As the cross-linking agent, for example, epihalohydrin such as divinyl sulfone and epichlorohydrin, dialdehyde compounds such as glutaraldehyde, methylene diisocyanate, diisocyanate compounds, and hydroxyl-functional functional groups such as glycidyl compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether and the like. Compounds having two or more are exemplified. When the hydrophilic polymer has an amino group like chitosan, a dihalide such as dichlorooctane can be used as a crosslinking agent. A catalyst is usually used for the crosslinking reaction. The catalyst varies depending on the type of the crosslinking agent. For example, when the crosslinking agent is epichlorohydrin, an alkali such as sodium hydroxide is effective, and when the crosslinking agent is a dialdehyde compound, a mineral acid such as hydrochloric acid is effective.

架橋剤の量は、親水性高分子が多糖類である場合、単糖類の1単位を1モルとすると、それに対して0.001〜100倍の範囲内であってもよい。一般に、架橋剤の量が少ないと、多孔質ポリマー粒子から被覆層が剥離し易くなる傾向がある。架橋剤の量が過剰であると、親水性高分子の特性が損なわれる可能性がある。架橋反応時の触媒の量は、親水性高分子が多糖類である場合、多糖類を形成する単糖類の1単位を1モルとすると、これに対して0.01〜10倍、又は0.1〜5倍の割合であってもよい。   When the hydrophilic polymer is a polysaccharide, the amount of the cross-linking agent may be in the range of 0.001 to 100 times as much as 1 mol of one unit of the monosaccharide. In general, when the amount of the crosslinking agent is small, the coating layer tends to be easily peeled off from the porous polymer particles. If the amount of the crosslinking agent is excessive, the properties of the hydrophilic polymer may be impaired. When the hydrophilic polymer is a polysaccharide, the amount of the catalyst at the time of the crosslinking reaction is 0.01 to 10 times, or 0.1 to 10 times, assuming that 1 unit of the monosaccharide forming the polysaccharide is 1 mol. The ratio may be 1 to 5 times.

架橋反応のための分散液の媒体は、親水性高分子の溶液から親水性高分子及び架橋剤等を抽出し難く、かつ、架橋反応に不活性である必要がある。媒体の具体例として水、アルコールが挙げられる。   The dispersion medium for the cross-linking reaction must be difficult to extract the hydrophilic polymer and the cross-linking agent from the solution of the hydrophilic polymer, and must be inert to the cross-linking reaction. Specific examples of the medium include water and alcohol.

架橋反応は、通常、温度5〜90℃で、1〜10時間かけて行われる。架橋反応の温度は、30〜90℃であってもよい。架橋反応が終了した後、濾過によって取り出した粒子を水、メタノール、エタノール等の親水性溶媒で洗浄し、未反応の親水性高分子及び媒体等を除去すると、多孔質ポリマー粒子及び被覆層を有する被覆粒子が得られる。被覆層は、通常、細孔内にも形成される。被覆層の量は、熱分解の重量減少、アンスロン法等で測定することができる。   The crosslinking reaction is usually performed at a temperature of 5 to 90 ° C. for 1 to 10 hours. The temperature of the crosslinking reaction may be from 30 to 90C. After the cross-linking reaction is completed, the particles taken out by filtration are washed with a hydrophilic solvent such as water, methanol, and ethanol to remove the unreacted hydrophilic polymer and the medium. Coated particles are obtained. The coating layer is usually also formed in the pores. The amount of the coating layer can be measured by a weight loss due to thermal decomposition, anthrone method or the like.

被覆層は、親水性高分子に結合したグラフト鎖を更に含む。このグラフト鎖は、イオン交換基を有するモノマー単位を含む重合体である。イオン交換基を有するグラフト鎖を被覆層に導入することにより、タンパク質の動的吸着量を大幅に向上することができる。イオン交換基を有するモノマー単位を誘導するモノマーは、非特異吸着を防止する観点から、グラフト鎖を形成するために用いられる反応溶媒に溶解する化合物であってもよい。   The coating layer further includes a graft chain bonded to the hydrophilic polymer. This graft chain is a polymer containing a monomer unit having an ion exchange group. By introducing a graft chain having an ion exchange group into the coating layer, the amount of dynamic adsorption of proteins can be greatly improved. The monomer for deriving the monomer unit having an ion exchange group may be a compound that is soluble in a reaction solvent used for forming a graft chain from the viewpoint of preventing nonspecific adsorption.

イオン交換基は、陽イオン交換基又は陰イオン交換基であることができる。陽イオン交換基は、スルホ基(−SOH)、カルボキシル基(−COOH)、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種であってもよい。陰イオン交換基は、ジエチルアミノエチル基、ジメチルアミノエチル基、及びトリメチルアンモニウム基から選ばれる少なくとも1種であってもよい。 The ion exchange group can be a cation exchange group or an anion exchange group. The cation exchange group may be at least one selected from a sulfo group (—SO 3 H), a carboxyl group (—COOH), and a salt thereof. The anion exchange group may be at least one selected from a diethylaminoethyl group, a dimethylaminoethyl group, and a trimethylammonium group.

陽イオン交換基を有するモノマー単位を誘導するモノマーの例として、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸トリメチルシリル、メタクリル酸3−スルホプロピルカリウム、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸ナトリウム、2−メチル−2−プロペン−1−スルホン酸ナトリウム、リン酸2−(メタクリロイルオキシ)エチル、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸、2−メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート、及びオキソエタン酸が挙げられる。   Examples of monomers for deriving a monomer unit having a cation exchange group include acrylic acid, methacrylic acid, sodium methacrylate, trimethylsilyl methacrylate, potassium 3-sulfopropyl methacrylate, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, and vinyl. Sulfonic acid, sodium vinyl sulfonate, allyl sulfonic acid, sodium allyl sulfonate, sodium 2-methyl-2-propene-1-sulfonate, 2- (methacryloyloxy) ethyl phosphate, 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, 2-metachloroxyethyl acid phosphate, and oxoethane acid.

陰イオン交換基を有するモノマー単位を誘導するモノマーの例として、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチル、メタクリル酸2−(ジエチルアミノ)エチル、(3−アクリルアミドプロピル)トリメチルアンモニウムクロリド、トリメチル−2−メタクロイルオキシエチルアンモニウムクロリド、リン酸2−(メタクリロイルオキシ)エチル2−(トリメチルアンモニオ)エチル、3−(メタクリルアミド)プロピルトリメチルアンモニウムクロライド、2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムメチルスルフェート、及び3−(メタクリルアミド)プロピルトリメチルアンモニウムメチルスルフェートが挙げられる。   Examples of the monomer that derives a monomer unit having an anion exchange group include 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, 2- (diethylamino) ethyl methacrylate, (3-acrylamidopropyl) trimethylammonium chloride, and trimethyl-2-metachloro. Yloxyethylammonium chloride, 2- (methacryloyloxy) ethyl phosphate 2- (trimethylammonio) ethyl, 3- (methacrylamido) propyltrimethylammonium chloride, 2- (methacryloyloxy) ethyltrimethylammonium methyl sulfate, and 3 -(Methacrylamido) propyltrimethylammonium methyl sulfate.

グラフト鎖は、イオン交換基を有するモノマー単位の単独重合体であってもよいし、その他のモノマー単位を更に含む共重合体であってもよい。グラフト鎖における、イオン交換基を有するモノマー単位の割合が、グラフト鎖中の全モノマー単位の量を基準として50〜100mol%であってもよい。これにより、動的吸着量向上の効果が特に顕著に得られる。   The graft chain may be a homopolymer of a monomer unit having an ion exchange group, or a copolymer further containing another monomer unit. The proportion of the monomer unit having an ion exchange group in the graft chain may be 50 to 100 mol% based on the amount of all the monomer units in the graft chain. Thereby, the effect of improving the amount of dynamic adsorption can be obtained particularly remarkably.

グラフト鎖は、水酸基を有するモノマーに由来するモノマー単位を更に含んでいてもよい。水酸基を有するモノマー単位を誘導するモノマーの例として、(メタ)アクリル酸 2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸 3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸 2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸 2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル、メタクリル酸 2,3−ジヒドロキシプロピル、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、及びN−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミドが挙げられる。   The graft chain may further include a monomer unit derived from a monomer having a hydroxyl group. Examples of the monomer that derives a monomer unit having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxybutyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 2- (2-methacrylate). Hydroxyethoxy) ethyl, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and N- (2-hydroxyethyl) acrylamide.

イオン交換基を有するグラフト鎖の重量平均分子量は、0.01万〜50万であってもよい。本明細書において、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって求められる、標準ポリスチレン換算の値を意味する。   The weight average molecular weight of the graft chain having an ion exchange group may be 0.01000 to 500,000. In the present specification, the weight average molecular weight means a value in terms of standard polystyrene, which is determined by gel permeation chromatography.

グラフト鎖は、被覆層を有する被覆粒子の存在下で、イオン交換基を有するモノマーを含むモノマー成分を重合させることにより、形成することができる。例えば、被覆粒子と、モノマー成分と、過酸化物を含むラジカル重合開始剤と、反応溶媒とを含有する反応液中でモノマー成分を重合することで、親水性高分子に結合したグラフト鎖が形成される。イオン交換基を有するグラフト鎖が導入されたことは、例えば反応前後でのXPS、又は熱重量分析、イオン交換基量の定量等によって確認することができる。親水性高分子が多糖類である場合、通常、糖鎖の1級アルコールのα位の炭素に結合した水素原子が引き抜かれてラジカルが発生し、このラジカルを起点にグラフト鎖が成長する。   The graft chain can be formed by polymerizing a monomer component containing a monomer having an ion exchange group in the presence of the coated particles having a coating layer. For example, by graft polymerization of a monomer component in a reaction solution containing a coated particle, a monomer component, a radical polymerization initiator containing a peroxide, and a reaction solvent, a graft chain bonded to a hydrophilic polymer is formed. Is done. The introduction of the graft chain having an ion exchange group can be confirmed by, for example, XPS before and after the reaction, thermogravimetric analysis, quantification of the amount of the ion exchange group, and the like. When the hydrophilic polymer is a polysaccharide, usually, a hydrogen atom bonded to the carbon at the α-position of the primary alcohol of the sugar chain is extracted to generate a radical, and the graft chain grows from the radical.

グラフト鎖が結合した親水性高分子は、例えば式:R−CHX−OHで表される。式中、Xはグラフト鎖を示し、Rは親水性高分子を示す。Rは、式中のX以外のグラフト鎖を含み得る。多糖類にグラフト鎖が導入される場合、この式で表される構造が形成されることが多い。   The hydrophilic polymer to which the graft chain is bonded is represented, for example, by the formula: R-CHX-OH. In the formula, X represents a graft chain, and R represents a hydrophilic polymer. R may include a graft chain other than X in the formula. When a graft chain is introduced into a polysaccharide, a structure represented by this formula is often formed.

ラジカル重合開始剤としての過酸化物の例は、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、及び過酸化水素を含む。グラフト鎖の密度とグラフト鎖の分子量の観点から、過酸化物の濃度は、反応液の質量を基準として0.01〜30重量%であってもよい。   Examples of peroxides as radical polymerization initiators include sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, benzoyl peroxide, and hydrogen peroxide. From the viewpoint of the density of the graft chain and the molecular weight of the graft chain, the concentration of the peroxide may be 0.01 to 30% by weight based on the mass of the reaction solution.

重合を促進するために、反応液が還元剤を含有してもよい。還元剤の例として、炭酸水素ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、及び亜硫酸ナトリウムが挙げられる。還元剤を加えることで反応液のpHを調整することもできる。親水性高分子の加水分解抑制の観点から、反応液のpHは4〜9であってもよい。グラフト鎖の密度とグラフト鎖の長さの観点から、還元剤の濃度は、反応液の質量を基準として0.01〜30重量%であってもよい。   The reaction solution may contain a reducing agent to promote the polymerization. Examples of reducing agents include sodium hydrogen carbonate, sodium bisulfite, and sodium sulfite. The pH of the reaction solution can be adjusted by adding a reducing agent. From the viewpoint of inhibiting hydrolysis of the hydrophilic polymer, the pH of the reaction solution may be 4 to 9. From the viewpoint of the density of the graft chain and the length of the graft chain, the concentration of the reducing agent may be 0.01 to 30% by weight based on the mass of the reaction solution.

グラフト鎖を形成するための反応溶媒は、モノマー成分を溶解する溶媒であってもよい。反応溶媒は、例えば、水、アルコール、又は水と有機溶媒との混合溶媒であってもよい。   The reaction solvent for forming the graft chain may be a solvent that dissolves the monomer component. The reaction solvent may be, for example, water, alcohol, or a mixed solvent of water and an organic solvent.

グラフト鎖を形成する反応は、例えば、温度10〜90℃、反応時間0.5〜12時間の条件で行われる。   The reaction for forming a graft chain is performed, for example, under the conditions of a temperature of 10 to 90 ° C and a reaction time of 0.5 to 12 hours.

被覆層は、グラフト鎖に導入されたイオン交換基の他に、グラフト鎖以外の形態で親水性高分子に結合した追加のイオン交換基を更に有していてもよい。この追加のイオン交換基は、例えば、イオン交換基及びハロゲン化アルキル基を有する化合物と、親水性高分子の水酸基との反応により導入される。イオン交換基及びハロゲン化アルキル基を有する化合物の例としては、モノハロゲノ酢酸、モノハロゲノプロピオン酸等のモノハロゲノカルボン酸及びこれらのナトリウム塩、ジエチルアミノエチルクロライド等のハロゲン化アルキル基を少なくとも1つ有する1級、2級、及び3級アミン、並びにハロゲン化アルキル基を有する4級アンモニウムの塩酸塩が挙げられる。ハロゲン化アルキル基含有化合物は臭化物又は塩化物であってもよい。イオン交換基及びハロゲン化アルキル基を有する化合物の量は、追加のイオン交換基が導入される前の分離材の全質量に対して0.2質量%以上であってもよい。   The coating layer may further have an additional ion-exchange group bonded to the hydrophilic polymer in a form other than the graft chain, in addition to the ion-exchange group introduced into the graft chain. This additional ion exchange group is introduced, for example, by reacting a compound having an ion exchange group and a halogenated alkyl group with a hydroxyl group of a hydrophilic polymer. Examples of the compound having an ion exchange group and a halogenated alkyl group include monohalogenocarboxylic acids such as monohalogenoacetic acid and monohalogenopropionic acid, and sodium salts thereof, and salts having at least one halogenated alkyl group such as diethylaminoethyl chloride. Primary, secondary and tertiary amines, and quaternary ammonium hydrochlorides having alkyl halide groups are mentioned. The halogenated alkyl group-containing compound may be bromide or chloride. The amount of the compound having an ion exchange group and a halogenated alkyl group may be 0.2% by mass or more based on the total mass of the separation material before the additional ion exchange group is introduced.

追加のイオン交換基を導入する反応を促進するために、有機溶媒を用いてもよい。有機溶媒は、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、イソブタノール、1−ペンタノール、及びイソペンタノール等のアルコールであってもよい。例えば、グラフト鎖が導入された分離材を、湿潤状態で濾過等により水切りした後、所定濃度のアルカリ性水溶液に浸漬し、一定時間放置する。そこに、水−有機溶媒の混合溶媒と、イオン交換基及びハロゲン化アルキル基を有する化合物とを含む溶液を添加して、これを反応させる。この反応は、例えば、温度40〜90℃、反応時間0.5〜12時間の条件で行われる。   Organic solvents may be used to promote the reaction to introduce additional ion exchange groups. The organic solvent may be an alcohol such as ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, isobutanol, 1-pentanol, and isopentanol. For example, the separating material into which the graft chains have been introduced is drained by filtration or the like in a wet state, then immersed in an alkaline aqueous solution having a predetermined concentration, and left for a predetermined time. Thereto, a solution containing a mixed solvent of water-organic solvent and a compound having an ion exchange group and a halogenated alkyl group is added and reacted. This reaction is performed, for example, under the conditions of a temperature of 40 to 90 ° C and a reaction time of 0.5 to 12 hours.

追加のイオン交換基がアミノ基である場合、例えば、モノ−、ジ−又はトリ−アルキルアミノクロライド、モノ−、ジ−又はトリ−アルカノールアミノクロライド、モノ(又はジ−)アルキル−モノ(又はジ−)アルカノールアミノクロライド(但し、0内が同時に示されることはない。)等の2級又は3級アミノハロゲナイドが用いられる。   When the additional ion exchange group is an amino group, for example, mono-, di- or tri-alkylamino chloride, mono-, di- or tri-alkanol amino chloride, mono- (or di-) alkyl-mono (or di- -) Secondary or tertiary aminohalogenides such as alkanolamino chloride (however, 0 is not simultaneously shown) are used.

追加のイオン交換基が四級アンモニウム基である場合、3級アミノ基を導入し、その後、該3級アミノ基にエピクロルヒドリンのハロゲン化アルキル基含有化合物を反応させて4級アンモニウム基に変換させてもよい。4級アンモニウムクロライド等の4級アミノハロゲナイドを親水性高分子の水酸基と反応させてもよい。4級アンモニウム基を有するハロゲン化アルキル化合物をアルカリ条件下で反応させてもよい。   When the additional ion exchange group is a quaternary ammonium group, a tertiary amino group is introduced, and then the tertiary amino group is reacted with a compound containing a halogenated alkyl group of epichlorohydrin to convert it into a quaternary ammonium group. Is also good. A quaternary amino halide such as quaternary ammonium chloride may be reacted with a hydroxyl group of the hydrophilic polymer. An alkyl halide compound having a quaternary ammonium group may be reacted under alkaline conditions.

追加のイオン交換基がカルボキシル基である場合、例えば、モノハロゲノ酢酸、モノハロゲノプロピオン酸等のモノハロゲノカルボン酸又はそのナトリウム塩が用いられる。カルボン酸又はそのナトリウム塩の量は、追加のイオン交換基が導入される前の分離材の質量に対して0.2質量%以上であってもよい。   When the additional ion exchange group is a carboxyl group, for example, a monohalogenocarboxylic acid such as monohalogenoacetic acid or monohalogenopropionic acid or a sodium salt thereof is used. The amount of the carboxylic acid or its sodium salt may be 0.2% by mass or more based on the mass of the separating material before the additional ion exchange group is introduced.

追加のイオン交換基がスルホ基である場合、分離材に対してエビクロロヒドリン等のグリシジル化合物を反応させてグリシジル基を導入し、その後、亜硫酸ナトリウム又は重亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩又は重亜硫酸塩の飽和水溶液中でスルホ基を導入することができる。この反応は、例えば、温度30〜90℃、反応時間1〜10時間の条件で行われる。   When the additional ion exchange group is a sulfo group, a glycidyl group such as shrimp chlorohydrin is reacted with the separating material to introduce a glycidyl group, and then a sulfite or bisulfite such as sodium sulfite or sodium bisulfite is used. The sulfo group can be introduced in a saturated aqueous solution of the salt. This reaction is carried out, for example, at a temperature of 30 to 90 ° C. and a reaction time of 1 to 10 hours.

追加のイオン交換基を導入する他の方法としては、例えば、アルカリ性雰囲気下で、分離材に1,3−プロパンスルトンを反応させる方法も挙げられる。1.3−プロパンスルトンの量は、分離材の全質量に対して0.4質量%以上であってもよい。反応条件は、例えば、0〜90℃で0.5〜12時間であってもよい。アルカリ性雰囲気下で、分離材にスルホン酸もしくはスルホン酸塩を有するハロゲン化アルキルを反応させる方法も挙げられる。スルホン酸もしくはスルホン酸塩を有するハロゲン化アルキルの量は、分離材の全質量に対して0.4質量%以上であってもよい。   As another method for introducing an additional ion exchange group, for example, a method of reacting 1,3-propane sultone with a separating material in an alkaline atmosphere can also be mentioned. The amount of 1.3-propane sultone may be 0.4% by mass or more based on the total mass of the separation material. The reaction conditions may be, for example, 0 to 90 ° C. for 0.5 to 12 hours. A method in which an alkyl halide having a sulfonic acid or a sulfonic acid salt is reacted with a separating material in an alkaline atmosphere is also used. The amount of the alkyl halide having a sulfonic acid or a sulfonic acid salt may be 0.4% by mass or more based on the total mass of the separating material.

(分離材)
多孔質ポリマー粒子及び被覆層から構成される分離材の粒径は、例えば、10〜300μmであってもよい。分取用又は工業用のクロマトグラフィーの充填剤として使用される場合、カラム内圧の極端な増加を避けるために、分離材の粒径が50〜100μmであってもよい。
(Separation material)
The particle size of the separating material composed of the porous polymer particles and the coating layer may be, for example, 10 to 300 μm. When used as a packing material for preparative or industrial chromatography, the particle size of the separating material may be 50 to 100 μm in order to avoid an extreme increase in the internal pressure of the column.

イオン交換基を有するグラフト鎖を有する分離材は、例えば、タンパク質の静電的相互作用による分離、又はアフィニティ精製に用いられる。例えば、タンパク質を含む混合溶液の中に分離材を添加し、静電的相互作用によりタンパク質だけを分離材に吸着させた後、分離材を溶液から濾別し、塩濃度の高い水溶液中に添加すれば、分離材に吸着しているタンパク質を容易に脱離、回収できる。分離材は、カラムクロマトグラフィーにおけるカラム充填剤としても有用である。カラムクロマトグラフィーに用いられる充填カラムは、カラム管と、カラム管に充填された分離材(カラム充填剤)とを備えることができる。陽イオン交換基又は陰イオン交換基が導入された分離材を、イオン交換用担体として用いることもできる。   A separation material having a graft chain having an ion exchange group is used, for example, for separation of proteins by electrostatic interaction or affinity purification. For example, a separating material is added to a mixed solution containing proteins, only proteins are adsorbed to the separating material by electrostatic interaction, and then the separating material is separated from the solution and added to an aqueous solution having a high salt concentration. Then, the protein adsorbed on the separation material can be easily desorbed and recovered. The separation material is also useful as a column filler in column chromatography. A packed column used for column chromatography can include a column tube and a separation material (column packing material) filled in the column tube. A separation material into which a cation exchange group or an anion exchange group has been introduced can also be used as a carrier for ion exchange.

一実施形態に係る分離材を用いて分離できる生体高分子としては、水溶性の物質が好ましい。生体高分子は、血清アルブミン、免疫グロブリン等の血液タンパク質等のタンパク質、生体中に存在する酵素、バイオテクノロジーにより生産されるタンパク質生理活性物質、又はDNAであってもよい。生体高分子の分子量は200万以下、又は50万以下であってもよい。タンパク質の等電点、イオン化状態等によって、イオン交換基の性質及び条件を選ぶことができる。この点に関して、例えば、特開昭60−169427号公報を参照することができる。   As the biopolymer that can be separated using the separation material according to one embodiment, a water-soluble substance is preferable. The biopolymer may be a protein such as blood protein such as serum albumin or immunoglobulin, an enzyme present in a living body, a protein bioactive substance produced by biotechnology, or DNA. The molecular weight of the biopolymer may be 2,000,000 or less, or 500,000 or less. The properties and conditions of the ion exchange group can be selected depending on the isoelectric point, ionization state, and the like of the protein. In this regard, for example, JP-A-60-169427 can be referred to.

カラムでタンパク質の分離を行う場合、カラムに通液されるタンパク質溶液等の通液速度は、一般に400cm/h以下の範囲である。これに対して、一実施形態に係る分離材は、800cm/h以上の通液速度でも高い吸着容量で使用できる。ここでの通液速度とはφ7.8×300mmのステンレスカラム管に充填剤を充填し、液を流した際の通液速度を意味する。   When a protein is separated by a column, the flow rate of a protein solution or the like passed through the column is generally 400 cm / h or less. On the other hand, the separation material according to one embodiment can be used with a high adsorption capacity even at a liquid passing speed of 800 cm / h or more. The liquid passing speed as used herein means a liquid passing speed when a filler is filled in a stainless steel column tube having a diameter of 7.8 x 300 mm and the liquid is allowed to flow.

多孔質ポリマー粒子の表面を、水酸基を有する架橋された水酸基を有する高分子を架橋により被覆し、陽イオン交換基または陰イオン交換基を有するモノマー由来の重合体を有するグラフト鎖の導入によりイオン交換基等を導入することにより、タンパク質等の生体高分子の分離において、イオン交換基を有するモノマー由来の重合体を有するグラフト鎖、水酸基を有する高分子、及び多孔質ポリマー粒子の持つそれぞれの利点をあわせ持った特性が示され得る。上述の実施形態に係る多孔質ポリマー粒子は、耐久性、耐アルカリ性が強い。水酸基を有する高分子の架橋体によって被覆層を形成することにより、非特異吸着も起こりにくい。また、イオン交換基を有するモノマー由来の重合体を有するグラフト鎖を導入することにより、タンパク質の脱吸着がしやすい。イオン交換基を有する分離材は、同一流速下でのタンパク質等の吸着容量(動的吸着容量)が大きい点でも従来のイオン交換樹脂に比べて好ましい性質を有する。   The surface of the porous polymer particles is coated with a crosslinked polymer having a hydroxyl group having a hydroxyl group by crosslinking, and ion exchange is performed by introducing a graft chain having a polymer derived from a monomer having a cation exchange group or an anion exchange group. By introducing a group or the like, in the separation of biopolymers such as proteins, the respective advantages of the graft chain having a polymer derived from a monomer having an ion exchange group, the polymer having a hydroxyl group, and the porous polymer particles can be obtained. The combined properties can be shown. The porous polymer particles according to the above-described embodiment have high durability and alkali resistance. By forming the coating layer with a crosslinked polymer of a hydroxyl group-containing polymer, nonspecific adsorption hardly occurs. Further, by introducing a graft chain having a polymer derived from a monomer having an ion exchange group, desorption of a protein is facilitated. The separation material having an ion-exchange group has preferable properties as compared with a conventional ion-exchange resin also in that it has a large adsorption capacity (dynamic adsorption capacity) for proteins and the like under the same flow rate.

以下、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

1.多孔質ポリマー粒子
500mLの三口フラスコに、純度96%のジビニルベンゼン(新日鉄住金化学株式会社製、商品名:DVB960)16g、乳化剤(ソルビタンモノオレエート、商品名:スパン80)6g、及び過酸化ベンゾイル0.64gを、ポリビニルアルコール水溶液(濃度0.5質量%)に加えた。得られた混合液をマイクロプロセスサーバーを使用して乳化し、連続相としてのポリビニルアルコール水溶液と、連続相中に分散したモノマー相とを含む乳化液を形成させた。モノマー相は、主としてジビニルベンゼン、乳化剤及び過酸化ベンゾイルを含む。得られた乳化液をフラスコに移した。乳化液を80℃のウォーターバスで加熱しながら攪拌機を用いて約8時間撹拌することにより、ジビニルベンゼンの重合を進行させた。ジビニルベンゼン(DVB)の重合体により形成された粒子を、ろ過により取り出し、アセトンで洗浄して、多孔質ポリマー粒子を得た。得られた多孔質ポリマー粒子の粒径をフロー型粒径測定装置で測定した。平均粒径は99μmで、粒径の変動係数(C.V.値)は8%であった。
1. Porous polymer particles In a 500 mL three-necked flask, 16 g of 96% pure divinylbenzene (trade name: DVB960, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.), 6 g of emulsifier (sorbitan monooleate, trade name: Span 80), and 6 g of benzoyl peroxide 0.64 g was added to an aqueous polyvinyl alcohol solution (concentration: 0.5% by mass). The resulting mixture was emulsified using a microprocess server to form an emulsion containing a polyvinyl alcohol aqueous solution as a continuous phase and a monomer phase dispersed in the continuous phase. The monomer phase mainly contains divinylbenzene, an emulsifier and benzoyl peroxide. The obtained emulsion was transferred to a flask. The emulsion was stirred for about 8 hours using a stirrer while heating the emulsion in a water bath at 80 ° C., thereby allowing the polymerization of divinylbenzene to proceed. Particles formed of a polymer of divinylbenzene (DVB) were taken out by filtration and washed with acetone to obtain porous polymer particles. The particle size of the obtained porous polymer particles was measured by a flow type particle size measuring device. The average particle size was 99 μm, and the coefficient of variation (CV value) of the particle size was 8%.

2.分離材
実施例1
(水酸基を有するポリマーによる被覆層形成)
アガロース水溶液(濃度2質量%)100mLに水酸化ナトリウム4g、及びグリシジルフェニルエーテル0.4gを加え、これらを70℃で12時間反応させて、アガロースにフェニル基を導入した。フェニル基が導入されたアガロース(変性アガロース)を、イソプロピルアルコールで3回再沈殿させることにより、洗浄した。
濃度20mg/mLの変性アガロース水溶液700mLを調製し、そこに多孔質ポリマー粒子10gを分散させた。分散液を55℃で24時間攪拌することにより、多孔質ポリマー粒子の細孔内部を含む表面に変性アガロースを吸着させ、それにより変性アガロースを含む被覆層を有する被覆粒子を形成した。被覆粒子をろ過によって取り出し、熱水で洗浄した。多孔質ポリマー粒子への変性アガロースの吸着量を、ろ液中の変性アガロースの濃度から算出した。算出された吸着量は、多孔質ポリマー粒子1g当たり、300mgであった。
10gの被覆粒子を0.4M水酸化ナトリウム水溶液350gに分散させ、得られた分散液にエチレングリコールジグリシジルエーテルを10g添加した。その後、分散液を12時間、室温にて攪拌することにより、被覆層中の変性アガロースをエチレングリコールジグリシジルエーテルによって架橋した。ろ過によって取り出した被覆粒子を、純水、加熱した2質量%のドデシル硫酸ナトリウム水溶液、及び水の順で洗浄して、架橋された変性アガロースを含む被覆層を有する被覆粒子を得た。
2. Example 1 of separation material
(Coating layer formation with polymer having hydroxyl group)
4 g of sodium hydroxide and 0.4 g of glycidyl phenyl ether were added to 100 mL of an agarose aqueous solution (concentration: 2% by mass), and these were reacted at 70 ° C. for 12 hours to introduce a phenyl group into the agarose. The phenyl group-introduced agarose (denatured agarose) was washed by reprecipitation three times with isopropyl alcohol.
A modified agarose aqueous solution (700 mL) having a concentration of 20 mg / mL was prepared, and 10 g of porous polymer particles were dispersed therein. By stirring the dispersion at 55 ° C. for 24 hours, the modified agarose was adsorbed on the surface including the inside of the pores of the porous polymer particles, thereby forming coated particles having a coating layer containing the modified agarose. The coated particles were removed by filtration and washed with hot water. The amount of the modified agarose adsorbed on the porous polymer particles was calculated from the concentration of the modified agarose in the filtrate. The calculated amount of adsorption was 300 mg per 1 g of the porous polymer particles.
10 g of the coated particles were dispersed in 350 g of a 0.4 M aqueous sodium hydroxide solution, and 10 g of ethylene glycol diglycidyl ether was added to the resulting dispersion. Then, the modified agarose in the coating layer was cross-linked by ethylene glycol diglycidyl ether by stirring the dispersion for 12 hours at room temperature. The coated particles taken out by filtration were washed with pure water, a heated 2% by mass aqueous solution of sodium dodecyl sulfate, and water in this order to obtain coated particles having a coating layer containing crosslinked modified agarose.

(タンパク質の非特異吸着能)
架橋された変性アガロースを含む被覆層を有する被覆粒子0.5gを、濃度20mg/mLのウシ血清アルブミン(BSA)を含むリン酸緩衝液(pH7.4)50mLに投入した。分散液を24時間、室温で攪拌した。その後、遠心分離で取得した上澄み液をろ過し、ろ液のBSA濃度を分光光度計で測定した。得られたBSA濃度から、被覆粒子に吸着したBSAの量を算出した。BSAの濃度は分光光度計により280nmの吸光度から確認した。吸着量は5mg以下であり、タンパク質の非特異吸着が十分に抑制されていた。
(Non-specific adsorption ability of protein)
0.5 g of the coated particles having a coating layer containing cross-linked denatured agarose was put into 50 mL of a phosphate buffer (pH 7.4) containing bovine serum albumin (BSA) at a concentration of 20 mg / mL. The dispersion was stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the supernatant obtained by centrifugation was filtered, and the BSA concentration of the filtrate was measured with a spectrophotometer. From the obtained BSA concentration, the amount of BSA adsorbed on the coated particles was calculated. The concentration of BSA was confirmed from the absorbance at 280 nm using a spectrophotometer. The amount of adsorption was 5 mg or less, and nonspecific adsorption of protein was sufficiently suppressed.

(グラフト鎖の導入)
500mLの三口フラスコに、架橋された変性アガロースを含む被覆層を有する被覆粒子10g、メタクリル酸3−スルホプロピルカリウム(SPMA)水溶液(濃度10質量%)100mL、及び過硫酸カリウム1gを投入した。フラスコ内の反応液に窒素ガスを20分間、200mL/minの割合で吹き込んだ。続いて、窒素ガスの吹き込みを維持したまま、70℃のウォーターバスで加温しながら、反応液を8時間撹拌し、これにより被覆層中の変性アガロースに結合したグラフト鎖を形成した。反応液から取り出した被覆粒子を純水で洗浄して、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。熱重量・示差熱測定により、多孔質ポリマー粒子1gに対するグラフト鎖の質量の割合(mg/粒子g、グラフト量)を求めた。
(Introduction of graft chain)
A 500 mL three-necked flask was charged with 10 g of coated particles having a coating layer containing crosslinked modified agarose, 100 mL of aqueous solution of potassium 3-sulfopropyl methacrylate (SPMA) (concentration: 10% by mass), and 1 g of potassium persulfate. Nitrogen gas was blown into the reaction solution in the flask at a rate of 200 mL / min for 20 minutes. Subsequently, the reaction solution was stirred for 8 hours while heating in a water bath at 70 ° C. while maintaining the blowing of nitrogen gas, thereby forming a graft chain bonded to the modified agarose in the coating layer. The coated particles taken out of the reaction solution were washed with pure water to obtain particles of a separation material having a coating layer into which a graft chain having an ion exchange group was introduced. The ratio of the mass of the graft chain to 1 g of the porous polymer particles (mg / g of the particle, the amount of the graft) was determined by thermogravimetry / differential heat measurement.

実施例2
メタクリル酸 3−スルホプロピルカリウムの濃度を8質量%に変更し、メタクリル酸 2−ヒドロキシエチル(HEMA)を濃度2質量%で更に反応液に加えたこと以外は実施例1と同様にして、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。得られた分離材のグラフト量を実施例1と同様に測定した。
Example 2
In the same manner as in Example 1 except that the concentration of potassium 3-sulfopropyl methacrylate was changed to 8% by mass and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) was further added to the reaction solution at a concentration of 2% by mass. Separation material particles having a coating layer into which graft chains having exchange groups were introduced were obtained. The graft amount of the obtained separation material was measured in the same manner as in Example 1.

実施例3
実施例1と同様にして、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。得られた分離材20gを、2−クロロエタンスルホン酸ナトリウム塩20g及び水酸化ナトリウム20gを含む水溶液100mLに分散させた。分散液を70℃に加熱しながら8時間攪拌した。続いて、70℃に加熱した5MのNaOH水溶液100mLを添加し、分散液を70℃に加熱しながら更に1時間攪拌した。反応終了後、分離材をろ過により取り出し、水/エタノール(体積比8/2)の混合液で2回洗浄して、変性アガロースにエチレン基を介して結合した追加のイオン交換基が更に導入された被覆層を有する分離材を得た。得られた分離材のグラフト量を実施例1と同様に測定した。
Example 3
In the same manner as in Example 1, particles of a separation material having a coating layer into which a graft chain having an ion exchange group was introduced were obtained. 20 g of the obtained separating material was dispersed in 100 mL of an aqueous solution containing 20 g of 2-chloroethanesulfonic acid sodium salt and 20 g of sodium hydroxide. The dispersion was stirred for 8 hours while heating to 70 ° C. Subsequently, 100 mL of a 5M aqueous solution of NaOH heated to 70 ° C. was added, and the dispersion was stirred for 1 hour while heating to 70 ° C. After the completion of the reaction, the separating material was removed by filtration, washed twice with a mixed solution of water / ethanol (volume ratio: 8/2), and further ion-exchange groups bonded to the modified agarose via ethylene groups were further introduced. A separation material having a covering layer was obtained. The graft amount of the obtained separation material was measured in the same manner as in Example 1.

実施例4
実施例1と同様にして、グラフト鎖が導入される前の被覆粒子を得た。反応液に窒素ガスを吹き込んだ後、反応液に還元剤として炭酸水素ナトリウム1gを加えたこと以外は実施例1と同様にして、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。得られた分離材のグラフト量を実施例1と同様に測定した。
Example 4
In the same manner as in Example 1, coated particles before graft chains were introduced were obtained. Separation having a coating layer into which a graft chain having an ion exchange group was introduced in the same manner as in Example 1 except that nitrogen gas was blown into the reaction solution, and then 1 g of sodium hydrogen carbonate was added as a reducing agent to the reaction solution. Wood particles were obtained. The graft amount of the obtained separation material was measured in the same manner as in Example 1.

実施例5
実施例1と同様にして、グラフト鎖が導入される前の被覆粒子を得た。メタクリル酸3−スルホプロピルカリウム水溶液をメタクリル酸ナトリウム(MA)水溶液(濃度10質量%)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。得られた分離材のグラフト量を実施例1と同様に測定した。
Example 5
In the same manner as in Example 1, coated particles before graft chains were introduced were obtained. The same procedure as in Example 1 was carried out except that the aqueous solution of potassium 3-sulfopropyl methacrylate was changed to an aqueous solution of sodium methacrylate (MA) (concentration: 10% by mass). Particles of a separating material having the same were obtained. The graft amount of the obtained separation material was measured in the same manner as in Example 1.

実施例6
実施例1と同様にして、グラフト鎖が導入される前の被覆粒子を得た。メタクリル酸3−スルホプロピルカリウム水溶液をメタクリル酸2―(ジエチルアミノ)エチル(DEAE-MA)水溶液(10質量%)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。得られた分離材のグラフト量を実施例1と同様に測定した。
Example 6
In the same manner as in Example 1, coated particles before graft chains were introduced were obtained. A graft chain having an ion exchange group was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution of potassium 3-sulfopropyl methacrylate was changed to an aqueous solution of 2- (diethylamino) ethyl methacrylate (DEAE-MA) (10% by mass). Separation material particles having the introduced coating layer were obtained. The graft amount of the obtained separation material was measured in the same manner as in Example 1.

実施例7
実施例1と同様にして、グラフト鎖が導入される前の被覆粒子を得た。メタクリル酸3−スルホプロピルカリウム水溶液をトリメチル−2−メタクロイルオキシエチルアンモニウムクロリド(Q−MA)水溶液(10質量%)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する分離材の粒子を得た。得られた分離材のグラフト量を実施例1と同様に測定した。
Example 7
In the same manner as in Example 1, coated particles before graft chains were introduced were obtained. Graft having an ion exchange group in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution of potassium 3-sulfopropyl methacrylate was changed to an aqueous solution of trimethyl-2-methacryloyloxyethylammonium chloride (Q-MA) (10% by mass). Separation material particles having a coating layer into which chains were introduced were obtained. The graft amount of the obtained separation material was measured in the same manner as in Example 1.

比較例1
実施例1と同様にして、グラフト鎖が導入される前の被覆粒子を得た。グラフト鎖を導入することなく、実施例3と同様の方法で変性アガロースに結合したイオン交換基を導入して、分離材の粒子を得た。
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1, coated particles before graft chains were introduced were obtained. Without introducing a graft chain, ion-exchange groups bonded to the modified agarose were introduced in the same manner as in Example 3 to obtain particles of a separating material.

比較例2
実施例1と同様にして、グラフト鎖が導入される前の被覆粒子を得た。グラフト鎖を導入することなく、2−クロロエタンスルホン酸ナトリウム塩20gをモノクロロ酢酸20gに変更したこと以外は実施例3と同様の方法で変性アガロースに結合したイオン交換基を導入して、分離材の粒子を得た。
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, coated particles before graft chains were introduced were obtained. An ion-exchange group bonded to the modified agarose was introduced in the same manner as in Example 3 except that 20 g of 2-chloroethanesulfonic acid sodium salt was changed to 20 g of monochloroacetic acid without introducing a graft chain, thereby introducing a separation material. Particles were obtained.

参考例
一般的な分離材との比較のため、市販のイオン交換クロマトグラフィー担体(Capto S(GEヘルスケア製)を、そのまま参考例の分離材として評価した。このイオン交換クロマトグラフィー担体の粒径をフロー型粒径測定装置で測定したところ、平均粒径は98μmで、粒径の変動係数(C.V.値)は38%であった。
Reference Example For comparison with a general separation material, a commercially available ion-exchange chromatography support (Capto S (manufactured by GE Healthcare)) was directly evaluated as a separation material of a reference example. Was measured by a flow-type particle size measuring device, and the average particle size was 98 μm and the coefficient of variation (CV value) of the particle size was 38%.

3.分離材の評価
細孔径分布におけるモード径、比表面積、空隙率及び粒径の変動係数(C.V.)
分離材に関して、細孔径分布におけるモード径、比表面積及び空隙率を、水銀圧入測定によって測定した。分離材の粒径をフロー型粒径測定装置で測定し、測定結果から平均粒径及び粒径の変動係数(C.V.)を算出した。結果を表2に示す。
3. Coefficient of variation (CV) of mode diameter, specific surface area, porosity, and particle size in pore size distribution of evaluation of separation material
The mode diameter, specific surface area, and porosity in the pore size distribution of the separation material were measured by mercury intrusion measurement. The particle size of the separation material was measured by a flow type particle size measuring device, and the average particle size and the coefficient of variation (CV) of the particle size were calculated from the measurement results. Table 2 shows the results.

5%重量減少温度
熱重量分析装置を用いて、分離材の5%重量減少温度を測定した。5%重量減少温度が200℃よりも低い場合、グラフト鎖導入のための反応の過程で加水分解により被覆層が分裂又は脱離した可能性がある。加水分解により被覆層が分裂又は脱離すると、被覆層の膨潤性及びイオン交換基量が低下し、その結果動的吸着量が低下する傾向がある。
5% Weight Loss Temperature A 5% weight loss temperature of the separation material was measured using a thermogravimetric analyzer. If the 5% weight loss temperature is lower than 200 ° C., the coating layer may be split or detached by hydrolysis during the reaction for introducing the graft chain. When the coating layer is split or detached by hydrolysis, the swelling property and the amount of ion exchange groups of the coating layer tend to decrease, and as a result, the dynamic adsorption amount tends to decrease.

4.充填カラム
充填カラムの作製
分離材の粒子をエタノールに分散して、粒子濃度30質量%のスラリーを調製した。このスラリーをφ7.8×300mmのステンレスカラム管に15分かけて充填した。これにより、カラム管に充填された分離材を有する充填カラムを得た。
4. Preparation of Packed Column Packed Column Particles of the separation material were dispersed in ethanol to prepare a slurry having a particle concentration of 30% by mass. This slurry was packed in a φ7.8 × 300 mm stainless column tube over 15 minutes. Thus, a packed column having the separation material packed in the column tube was obtained.

通液性
充填カラムに流速を変えながら水を通液させ、そのときの線流速とカラム圧との関係を記録した。測定結果から、カラム圧0.3MPaの時点の線流速を求めた。線流速に基づいて、以下の基準で分離材の通液性を評価した。
A:線流速1500cm/h以上
B:線流速1000cm/h以上1500cm/h以下
C:線流速1000cm/h未満
Water Permeability Water was passed through the packed column while changing the flow rate, and the relationship between the linear flow rate and the column pressure at that time was recorded. From the measurement results, the linear flow rate at a column pressure of 0.3 MPa was determined. Based on the linear flow velocity, the liquid permeability of the separation material was evaluated according to the following criteria.
A: Linear flow velocity of 1500 cm / h or more B: Linear flow velocity of 1000 cm / h or more and 1500 cm / h or less C: Linear flow velocity of less than 1000 cm / h

動的吸着量
充填カラムに10カラム容量の緩衝液を通液させた。その後、濃度2mg/mLでタンパク質を含む緩衝液を充填カラムに流しながら、紫外線吸収に基づいてカラム出口でのタンパク質濃度を測定した。カラムの入口と出口でタンパク質濃度が一致するまで、タンパク質を含む緩衝液を充填カラムに通液させた。続いて、緩衝液に1M NaClを加えた溶液を準備し、これを10カラム容量分、充填カラムに通液させ、それにより分離材に吸着したタンパク質を回収した。各充填カラムの評価において、以下のタンパク質及び緩衝液を用いた。
実施例1〜5及び比較例1、2
緩衝液:20mmol/Lの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.0)
タンパク質:IgG(免疫グロブリンG)
実施例6,7及び比較例3、4
緩衝液:20mmol/LのTris−塩酸緩衝液(pH8.0)
タンパク質:BSA(ウシ血清アルブミン)
Dynamic adsorption amount 10 column volumes of buffer solution was passed through the packed column. Then, while flowing a buffer containing protein at a concentration of 2 mg / mL through the packed column, the protein concentration at the column outlet was measured based on ultraviolet absorption. Buffer containing protein was passed through the packed column until the protein concentration at the inlet and outlet of the column matched. Subsequently, a solution in which 1 M NaCl was added to a buffer solution was prepared, and this solution was passed through a packed column for 10 column volumes, whereby the protein adsorbed on the separation material was recovered. In the evaluation of each packed column, the following proteins and buffers were used.
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2
Buffer: 20 mmol / L sodium acetate buffer (pH 5.0)
Protein: IgG (immunoglobulin G)
Examples 6 and 7 and Comparative Examples 3 and 4
Buffer: 20 mmol / L Tris-HCl buffer (pH 8.0)
Protein: BSA (bovine serum albumin)

10% breakthroughにおける動的吸着量を、以下の式によって算出した。
10=cF(t10−t)/V
10:10% breakthroughにおける動的吸着量(mg/mL wet resin)
cf:注入しているタンパク質濃度
F:流速(mL/min)
:ベッド体積(mL)
10:10%breakthroughにおける時間(min)
:タンパク質注入開始時間(min)
The dynamic adsorption amount at 10% breakthrough was calculated by the following equation.
q 10 = c f F (t 10 -t 0) / V B
q 10 : Dynamic adsorption amount (mg / mL wet resin) at 10% breakthrough
cf: Injected protein concentration F: Flow rate (mL / min)
V B : bed volume (mL)
t 10 : time (min) at 10% breakthrough
t 0 : protein injection start time (min)

Figure 2020044496
Figure 2020044496

Figure 2020044496
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表1は各分離材の構成を示し、表2は評価結果を示す。陽イオン交換基又は陰イオン交換基を有するグラフト鎖が導入された被覆層を有する実施例の分離材は、グラフト鎖が導入されていない比較例の分離材、及び市販の分離材と比較して、大幅に向上した動的吸着量を示した。また、実施例の分離材は、良好な通液性も示した。   Table 1 shows the configuration of each separation material, and Table 2 shows the evaluation results. The separation material of the example having the coating layer in which the graft chain having a cation exchange group or an anion exchange group was introduced was compared with the separation material of the comparative example in which the graft chain was not introduced, and the commercially available separation material. , Showed significantly improved dynamic adsorption. Further, the separation materials of the examples also showed good liquid permeability.

Claims (7)

多孔質ポリマー粒子と、前記多孔質ポリマー粒子の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層と、を備え、
前記被覆層が、水酸基を有する親水性高分子と、前記親水性高分子に結合したグラフト鎖と、を含み、前記グラフト鎖が、イオン交換基を有するモノマー単位を含む重合体である、
分離材。
Porous polymer particles, comprising a coating layer that covers at least a part of the surface of the porous polymer particles,
The coating layer includes a hydrophilic polymer having a hydroxyl group and a graft chain bonded to the hydrophilic polymer, and the graft chain is a polymer including a monomer unit having an ion exchange group.
Separation material.
前記イオン交換基が、スルホ基、カルボキシル基、及びこれらの塩から選ばれる少なくとも1種の陽イオン交換基、又は、ジエチルアミノエチル基、ジメチルアミノエチル基、及びトリメチルアンモニウム基から選ばれる少なくとも1種の陰イオン交換基である、請求項1に記載の分離材。   The ion exchange group is at least one cation exchange group selected from a sulfo group, a carboxyl group, and a salt thereof, or at least one cation exchange group selected from a diethylaminoethyl group, a dimethylaminoethyl group, and a trimethylammonium group. The separation material according to claim 1, which is an anion exchange group. 前記親水性高分子が、多糖類又はその変性体である、請求項1又は2に記載の分離材。   The separation material according to claim 1 or 2, wherein the hydrophilic polymer is a polysaccharide or a modified product thereof. 前記グラフト鎖における、前記イオン交換基を有するモノマー単位の割合が、前記グラフト鎖中の全モノマー単位の量を基準として50〜100mol%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の分離材。   4. The method according to claim 1, wherein a ratio of the monomer unit having the ion exchange group in the graft chain is 50 to 100 mol% based on an amount of all monomer units in the graft chain. 5. Separation material. 当該分離材の窒素雰囲気下での5%重量減少温度が200℃以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分離材。   The separation material according to any one of claims 1 to 4, wherein a 5% weight loss temperature of the separation material under a nitrogen atmosphere is 200 ° C or more. イオン交換用担体である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の分離材。   The separation material according to any one of claims 1 to 5, which is a carrier for ion exchange. カラム管と、前記カラム管に充填された請求項1〜6のいずれか一項に記載の分離材と、を備える、充填カラム。   A packed column, comprising: a column tube; and the separation material according to claim 1 filled in the column tube.
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