JP2813012B2 - 多孔性ポリアクリロニトリル組成物、その製法およびその用途 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアクリロニトリル重合体またはその共重合体
及びアミド表面を有する実質的にスキンなしの（skinle
ss）等方性の多孔性ビーズの如き基体（substrate）；
並びに改善されたその製造方法に関する。殊に、本発明
は結合したアミンまたはカルボキシル官能基を有する多
孔性ポリアクリロニトリルビーズに関する。他の具体例
において、本発明は実質的に表面に副生物のイミドまた
はカルボキシル基を持たない表面水和した多孔性ポリア
クリロニトリル基体例えばビーズに関する。更に、本発
明は生物学的に活性な物質を溶液から分離するために該
物質と複合体を生成させる官能基化された誘導体を持つ
基体例えば多孔性ポリアクリロニトリルビーズに関す
る。かかるビーズはクロマトグラフイー分離工程の応用
に理想的に適しており、一方中空糸及び膜の如き他の基
体はじん臓透析の如き分離に利用し得る。

本発明を要約すれば、アクリロニトリル重合体または
共重合体コア（core）及び加水分解された表面からな
り、低いアミド基への転化及び該表面上での実質的なイ
ミドまたはカルボキシル基の生成がない多孔性基体であ
る。該基体及びその官能基化された誘導体は高度に選択
性のクロマトグラフイー分離に有用である。

中性の、親水性表面を持つ固く、非膨潤性の高分子材
料は多くの蛋白質溶液への応用に有用である。これらの
ものにはクロマトグラフイー担体、膜、固定化酵素に対
する担体または免疫測定用担体が含まれる。アクリルア
ミド基を生成させるためのポリアクリロニトリルの水和
は本分野で十分公知である。

ストイ（Stoy）による米国特許第4,110,529号に凝集
中におけるビーズの表面層への反応性基の導入が開示さ
れている。ストイの特許の実施例５にポリアクリロニト
リルの40％アミド基への部分的水和及び次に多孔性ビー
ズを生成させる凝集が開示されている。しかしながら、
この様にして製造したビーズは水中で高度に膨潤性であ
り、そして所望のアミド基に加えて実質の副生物のカル
ボキシレート基を含む。かくて、ビーズはクロマトグラ
フイー用担体として殊に有用ではない。その膨潤する傾
向により過剰の圧力降下及び一致しない流速がクロマト
グラフイーのカラムに生じ、そしてカルボキシレート基
の存在によりイオン交換には含まれない分離工程におけ
る非特異的結合が生じる。またアミド基への高い転化率
としての40％の高いアミド転化率から生じる問題により
ビーズの剛性の損失によるクロマトグラフイーにおける
流れの重大な損失が起こる。

本分野におけるニトリル基のアミドへの転化の試みに
は強い酸性または塩基での処理が含まれる。これらの技
術は共に一般に表面カルボキシル基のある程度の生成を
生じさせる。リゴポロウス（Rigopolous）による米国特
許第4,143,202号に加水分解された表面を有する不透過
性の固いポリアクリロニトリルコアを持つ固体粒子が開
示されている。固体ポリ−アクリロニトリル粒子を硫酸
の溶液中で75〜95℃の温度範囲で加熱することにより表
面を加水分解する。しかしながら、これらの条件下で生
成するビーズは非多孔性であり、そして実質量の副生カ
ルボキシル基を有し；かくて非イオン交換蛋白特異性ク
ロマトグラフイーの用途に有用ではない。

塩基性条件下でのポリアクリロニトリルの表面改質は
表面赤外スペクトル法を用いるK.オータ（Ohta）らによ
る日化誌、６、1200（1985）により研究された。ポリア
クリロニトリルを５％水酸化ナトリウムで70℃で４時間
処理した後、オータは表面上にアミド4.5％及びカルボ
キシレート基5.7％を見い出した。水酸化ナトリウム５
％及び過酸化水素15％を用い、（水性のアルカリ性過酸
化物反応）、70℃で４時間フイルムを処理することによ
りアミド2.1％及びカルボキシレート0.7％が生じた。ま
たこれらの処理は十分には選択的ではない。

かくて、本分野の現状は中性の親水性表面を有する高
度に選択性の表面を膨潤性の高度に多孔性のアクリロニ
トリルの生成に対する厳しい欠点を未だ持つ、高度に多
孔性のビーズの大きい表面積及び重合体構造の狭い直径
が水和の程度を正確に制御する際に臨界的にする。ニト
リル基の10％以上をアミド基への転化によりクロマトグ
ラフイー分離における流れの重大な損失が生じる。酸性
水和を用いて反応の程度を正確に制御することが困難で
ある。また酸性水和は「ブロツク」重合体構造を生成さ
せる強い隣接基効果を有することが知られている。低い
転換率でのブロツク重合体構造は表面の非均一被覆を生
じさせ得る。再び、これによりクロマトグラフイーに応
用した際に非特異的結合の問題が生じる。酸性水和の第
三の問題はカルボキシル及びイミド基の生成である。カ
ルボキシルの存在によりサイズ排除またはアフイニテイ
ークロマトグラフイーの応用中に望ましくないイオン相
互作用が生じる。

驚くべきことに、本発明は注意して溶媒を制御するニ
トリルのアルカリ性過酸化物水和がこれらの問題を回避
させ得ることを見い出した。反応はイミドまたはカルボ
キシル基への副反応なしにニトリル基をアミド基に転化
させる。溶媒を調節することにより、反応は容易に制御
され、そして低い転換率で停止し得る。溶媒、好ましく
はメタノールの使用により、たとえ小さい細孔中に存在
していても重合体のすべての表面を転化することができ
る。これによりポリアクリロニトリルコアの表面上のア
ミド基の均一な分布が生じる。またアミド基、ニトリル
基またはその組合せがアミン官能性を生成させることを
減少させ得る方法が見い出される。更に、アミン基をス
クシエル化してカルボキシル官能性を生成させる方法が
見い出された。カルボキシル基のカルボジイミド活性化
による生物活性リガンドの結合が生物学的分離技術に対
して酵素、ホルモンまたはその混合物との複合体を効果
的に生成させることが見い出された。

更に、ポリアクリロニトリルの固い性質はこの温和な
処理によっては殆んど影響されず、かくて本発明の生成
物は実質的に水に非膨潤性であり、そして非圧縮性であ
る。本明細書及び付属の特許請求の範囲に用いる場合、
「非圧縮性」なる用語は破壊せずに約3000psiまでのカ
ラム状床中での静圧に耐え得ることを意味する。

本発明によればポリアクリロニトリルまたはアクリロ
ニトリル及び少なくとも１つのコモノマーからなるその
共重合体のコア及び細孔の内部壁を含めたコアの全表面
積上に均一に分散され、実質的に該表面積上にイミドま
たはカルボキシル基を有さない約15モル％より少ないア
ミド基からなる基体において該基体が実質的に水に非膨
潤性であり、そして非圧縮性である、該基体が与えられ
る。

より具体的には、本発明によれば、ニトリル基を含有
するポリアクリロニトリルまたはポリアクリロニトリル
の共重合体からなる多孔質の成形された基体であって、
前記ニトリル基から生成されたアミド基が均一に分散し
た表面を有し、前記アミド基が総ニトリル基の15モル％
未満であり、前記表面がイミド基またはカルボキシル基
を実質的に含有しない基体であり、かつ前記基体は実質
的に水に非膨潤性でありそして非圧縮性であることを特
徴とする基体が提供される。

好適な配置において、基体は実質的に1.5ml/g以上の
細孔溶液を有し、そして実質的に等方性である実質的に
スキンなしの多孔性ビーズである。好ましくは平均細孔
径は約0.002〜５μｍであり、そして平均ビーズ直径は
約５μｍ〜約2mmである。

また本発明により、ポリアクリロニトリルまたはその
共重合体のコア及びその全表面積にわたって均一に分散
された、全ニトリル基をベースとして15モル％より少な
いアミド基からなる実質的にスキンなしの多孔性重合体
ビーズの如き基体を製造する際に、 （ａ）重合体または共重合体に対して非溶媒の液体中で
懸濁液として、 （ｉ）ポリ−アクリロニトリルまたはアクリロニトリル
と少なくとも１種のコモノマーを含み、かつ熱誘導相分
離法により製造される基体；及び （ii）アルカリ性触媒を一緒にし； （ｂ）過酸化物を該懸濁液に加え、そして全表面ニトリ
ル基の約15モル％までがアミド基に加水分解されるに十
分な時間加熱し；そして （ｃ）表面改質された基体を回収する工程からなる該基
体の製造方法が与えられる。

好ましくは液体非溶媒はメタノールからなり、アルカ
リ性触媒は水酸化ナトリウムからなり、そして過酸化物
は過酸化水素からなる。回収工程は塩、水及び緩衝溶液
を用いる洗浄工程からなり得る。また反応添加剤例えば
ジメチルスルホキシドを懸濁液を加え、そして基体を懸
濁液中で一緒する前に熱処理する。続いてまた、アミド
基、ニトリル基またはその両方の少なくとも一部を還元
してアミン官能基を生成させために還元剤を使用し得
る。更にアミン基をスクシニル化してカルボキシル官能
性を生成させ得る。カルボジイミドの如き−COOH基を活
性化させることが公知であるいずれかの種と反応させる
ことによりカルボキシル基を活性化させることにより、
生物活性リガンドを結合させ得る。生物学的分離法のた
めに、かかる結合を有するビーズをリパーゼ及びプロテ
イナーゼ例えばアセチルコリンエステラーゼを含めた酵
素と結合させ、ホルモンと結合させ、そして蛋白質例え
ば人血清アルブミン、牛血清アルブミン、ヘモグロビ
ン、オボアルブミン、ミオグロビン、アルフアーラクト
アルブミン、チオグロビン及び牛血清ガンマグロブリン
と結合させるために使用し得る。

ポリアクリロニトリル均質重合体または共重合体は一
般に公知である。例えば、ポリアクリロニトリルの半透
膜は種々の化学的分離に用いる。ポリアクリロニトリル
の中空繊維例えばPAN140なる名称でアサヒ・メデイカル
会社（Asahi Medical Company Ltd）により市販らされ
るものは現在じん臓透析装置に用いられている。

アクリロニトリル重合体または共重合体からなる多孔
性ビーズは本分野に精通せる者には公知であり、そして
本発明の実施に使用し得る。多孔性共重合体の１つの製
造方法は米国特許第4,246,352号に記載されている。多
孔性ポリアクリロニトリルビーズの好適な製造方法は関
連出願である。クーケ及びヒスコツクによる米国特許出
願第07/275,317号アトーニーズ・ドケツトNo.30,985
（米国特許第5,047,437号に対応）、リー、ヒスコツク
及びクーケによる米国特許出願第07/275,170号、アトニ
ーズ・ドケツトNo.30,987（米国特許第4,940,734号に対
応）／ここに開示される熱誘導相分離法により実質的に
スキンなしで等方性であり、且つ高い細孔容積を有する
アクリロニトリル重合体または共重合体からなる微細孔
性ビーズが与えられる。かかるビーズは本発明の実施に
用いる基体として好ましい。かかる多孔性ビーズ基体は
本発明の実施に用いられる好適な基体である。また好適
なものはポリアクリロニトリル基体例えば非多孔性シー
トまたはフイルム、多孔性膜、多孔性繊維を含めた中空
繊維、モノフイラメント、アクリル性ヤーン糸及びフイ
ブリル化された繊維である。また上記の基体の１つまた
はそれ以上からなる構造体も含まれる。したがって基体
の形態は本明細書に開示される本発明の実施に対して臨
界的ではないことは容易に明らかになるべきである。

上記のように、ポリアクリロニトリル基体はアクリロ
ニトリル均質重合体または共重合体からなり得る。適当
なコモノマーはC₂〜C₆モノオレフイン、ビニルアミノ芳
香族、アルケニル芳香族、ビニル芳香族、ビニルハロゲ
ン化物、C₁〜C₆アルキル（メタ）アクリレート、アクリ
ルアミド、メタクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニ
ルピリジン、アルキル（メタ）アクリレートのC₁〜C₆ヒ
ドロキシエステル、メタ（アクリル）酸、アクリロメチ
ルプロピルスルホン酸、Ｎ−ヒドロキシ含有C₁〜C₆アル
キル（メタクリルアミド）、アリールアミドメチルプロ
ピルスルホン酸、酢酸ビニル、グリシジル（メタ）アク
リレート、グリセロール（メタ）アクリレート、トリス
（ヒドロキシメチル）アミノメチル（メタ）アクリルア
ミドまたはその混合物からなる。アクリロニトリル共重
合体はアクリロニトリル約99〜約20重量部及びコモノマ
ー約１〜約80重量部からなり得る。アクリロニトリルは
約90モル％より多く存在することが好ましく、そして好
適なコモノマーはメチルアクリレートからなる。

アクリロニトリル基体の表面をニトリル表面基を重合
体に対して非溶媒の液体中でアルカリ性過酸化物と反応
させることにより加水分解してアミド基を生成させる。
反応はイミドまたはカルボキシル基への副反応なしにニ
トリル基をアミド基に選択的に水和させる。更に、本発
明の方法は驚くべきことに容易に制御され、そして15モ
ル％より少ないニトリル基のアミド基への転化が容易に
得られる。一般に、本法はアクリロニトリル基体及び非
溶媒、並びに随時水の懸濁液を生成させることからな
る。また触媒を懸濁液中に導入させる。懸濁液を撹拌
し、そしてアルカリ性試薬を加える。次に懸濁液を撹拌
し、そして反応を所望の程度に行う。

本発明の実施に用いる際に適する過酸化物は過酸化水
素、ｔ−ブチルヒドロパーオキシドまたはその混合物等
からなる。特に好適なものは過酸化水素である。

多くのアルカリ性試薬が本分野に精通せる者に公知で
あり、そして本発明に用いる際に適している。アルカリ
性試薬は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはその
混合物等からなる。

本発明の実施に本質的なものはアクリロニトリル重合
体または共重合体に適する非溶媒の選択である。しかし
ながらまた非溶媒はアルカリ性試薬及び過酸化物に対し
て溶媒でなければならない。溶媒、非溶媒系の成分の選
択及び濃度は反応の選択性及び程度を制御すると考えら
れる。本出願者はいずれの理論によっても結合されるこ
とを希望しないが、アミド基が生じる際にこのものを溶
解する溶媒の能力が反応の程度を制御すると考えられ
る。かくて溶媒対非溶媒の比を制御することにより、転
化の程度を制御し得る。好ましくは、過酸化水素が過酸
化物であり、そして水酸化ナトリウムがアルカリ性試薬
である場合、非溶媒としてメタノールを用いる。

また回収工程は接触還元して官能性アミン基を生成さ
せる洗浄法からなり得る。更にアミン基をスクシニル化
してペンダント基の末端でカルボキシル官能基を生成さ
せ得る。カルボジイミドを用いてカルボキシル基を活性
化させることにより生物活性リガンドを結合させる。酵
素例えばアセチルコリンエステラーゼと結合させるため
にパラアミノベンズアミジン（PABA）の如き生物活性リ
ガンドを含むビーズを生物学的分離工程に使用し得る。

好適な具体例において、基体ビーズを非溶媒を有する
懸濁液中に導入する前に熱処理する。熱処理工程は最も
好ましくは２工程で行う。第一に、ビーズを非溶媒中で
約50℃以上の温度に加熱する。適当な非溶媒には水、低
級アルコール及びC₁〜C₈炭化水素が含まれる。次にビー
ズを50℃より低い温度で乾燥し、次に90〜100℃で約30
〜60分間加熱する。第一工程（非溶媒中での加熱）は第
二工程におけるビーズの凝集を除くように見える。熱処
理工程はビーズの反応性を減少させるように見える。本
出願者はいずれかの単一の理論に固執することを希望し
ないが、このことは整然とし、そして／または表面積を
減少させた重合体により生じることが考えられる。かく
て熱処理はニトリルのアミド基反応への調節方法を更に
表わす。

次に実施例は本発明を説明する。これらのものは本発
明の特許請求の範囲を限定するものでは全くない。

表面水和に対する基体として用いる際に適するポリア
クリロニトリルまたはその共重合体からなる多孔性重合
体ビーズを製造するために次の方法を用いる。

多孔性ビーズをアクリロニトリル重合体及び／または
共重合体から製造する。アクリロニトリル共重合体は好
ましくは例えば（C₂〜C₆）モノオレフイン、ビニル芳香
族、ビニルアミノ芳香族、ハロゲン化ビニル、（C₁〜
C₆）アルキル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル
アミド、ビニルピロリドン、ビニルピリジン、（C₁〜
C₆）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、（メ
タ）アクリル酸、アクリロメチルプロピルスルホン酸、
Ｎ−ヒドロキシ含有（C₁〜C₆）アルキル（メタ）アクリ
ルアミドまたは上記のいずれかの混合物と共重合される
ポリアクリロニトリルからなる。

アクリロニトリル重合体または共重合体に対する溶媒
として、永久的な化学的変形なしにこれらのものを溶解
し得るいずれかの有機または無機液体を使用し得る。こ
れらのものにはジメチルスルホキシド、ジメチルホルム
アミド、ジメチルスルホン、塩化亜鉛及びチオシアン酸
ナトリウムの水溶液が含まれる。

アクリロニトリル重合体または共重合体に対する非溶
媒はこのものと混和しないいずれかの液体媒質からなり
得る。これらのものは尿素、水、グリセリン、プロピレ
ングリコール、エチレングリコールまたはその混合物か
らなり得る。

非溶媒分散体はアクリロニトリル重合体または共重合
体及び重合体溶媒と混和しないいずれかの液体媒質から
なり得る。通常、これらのものは低い極性の液体例えば
脂肪族、芳香族またはヒドロ芳香族の炭化水素及びその
ハロゲン化された誘導体、低分子量ポリシロキサン、オ
レフイン、エーテル並びにかかる化合物の類似体からな
る。

好適な溶媒−非溶媒系はジメチルスルホン−尿素−水
またはジメチルスルホンと加えられたいずれかの水、プ
ロピレングリコールもしくはエチレングリコールとの溶
媒混合物からなる。

外部多孔度及び細孔径分布の制御は共に重合体、溶媒
及び非溶媒の溶液の組成の関数である。次のものはこれ
らの多孔性重合体ビーズの詳細な製造方法である。

アクリロニトリル99モル％及びメチルアクリレート１
モル％を含む湿潤共重合体（1:1共重合体：水重量）5g
を尿素5g及びジメチルスルホン30gと粉砕し、粉末混合
物を生成させる。混合物を160℃に加熱された鉱油100ml
を有する１入りのフラスコ中に置く。混合物を２つの
液相が存在するまで撹拌し、１つの相は均一な重合体溶
液であり、他は鉱油である。オーバーヘツド・パドル
（paddle）撹拌機を用いて混合物を急速に撹拌すること
により鉱油中に熱い（約120℃）重合体溶液の液滴から
なる懸濁液が生じる。液滴を懸濁液をカヌラ（canula）
を介して70℃に保持した鉱油500ml、ジメチルスルホン6
g及び尿素1gからなる第二の撹拌された混合物に移すこ
とにより冷却する。液滴は冷却用鉱油と接触する際に固
化する。混合物を撹拌しながら室温に冷却し、次に油の
粘度を減少させるために塩化メチレンで希釈する。液滴
をブフナー濾斗上に捕集し、塩化メチレンで洗浄し、次
に溶媒をアセトン200mlを用いて室温で1.5時間抽出す
る。生じるビーズを走査電子顕微鏡により検査し、そし
て約0.5μｍの比較的均一な細孔直径を有する高度に多
孔性であることが分る。細孔はビーズの他の表面を通っ
て延びている。ビーズは直径10μｍ〜数mmの大きさの範
囲である。

これらの多孔性重合体ビーズの他の詳細な例は次の通
りである： ジメチルスルホン288g、99:1のモル比のアクリロニト
リル：メチルアクリレートからなるアクリロニトリル共
重合体12g及びプロピレングリコール100mlを一緒にし、
そして磁気誘導撹拌機及び浸漬脚を備えたパール（Par
r）反応器中に置く。反応器を140℃加熱して均一な溶液
を生成させる。溶液を140℃に加熱したライン及び噴霧
ノズル［例えば、レヒラー社（Lechler Co.）、フル・
コーン（full cone）「センター・ジエツト」ノズル、
直径0.16インチオリフイス］に150psigの窒素圧力を用
いて強制的に通す。液滴を冷却するためにノズルを撹拌
された鉱油３上３インチまたは撹拌されたヘプタン４
上４インチに設定する。固化した液滴をヘプタンで洗
浄して鉱油を除去し、乾燥し、そして85〜90℃の水３
で１時間抽出して微細孔性ビーズを生成する。細孔性は
0.5〜1.5μｍの範囲であり、そして多くのビーズは25乃
至150μｍ間である。

実施例１ メタノール115ml及びジメチルスルホキシド4ml（56.4
ミリモル）中の乾燥し、熱処理されたポリアクリロニト
リルビーズ5g（45〜90mm、94.5ミリモル）の懸濁液を窒
素パージ下で撹拌した。パージ10分後、2N水性水酸化ナ
トリウム2.4ml（4.8ミリモル）を懸濁液に加え、そして
懸濁液を35℃に加熱した。過酸化水素の30％溶液4.9ml
（0.96ミリモル）を10分間にわたって加えた。反応混合
物を35℃で３時間撹拌した。３時間後、2N塩酸2.4ml
（4.8ミリモル）を加え、反応混合物を１分間撹拌し、
そして過した。ビーズを0.1N塩酸、水、メタノールで
洗浄し、次に乾燥した。ビーズのアミド含有量は赤外分
析により8.3％と測定された。

実施例２ 懸濁液を窒素でパージする前に水5.6mlを反応混合物
に加える以外は実施例１の方法に従った。ビーズのアミ
ド含有量は赤外分析により9.5％と測定された。

実施例３ 30％過酸化水素14.7mlを用い、そして反応を35℃で45
分間行う以外は実施例１の方法に従った。ビーズのアミ
ド含有量は赤外分析により9.2％と測定された。

実施例４ 熱誘導相転化法により製造された多孔性の99/1モル比
りアクリロニトリル／メチルアクリレート共重合体ビー
ズをキヤステイング溶媒の抽出後に水中に貯蔵した。試
料を除去後、乾燥し、そして95℃で0.5時間熱処理した
ビーズ及び湿潤したビーズ（0.2g乾燥）を共にメタノー
ル9ml中をジメチルスルホキシド0.16ml、30％過酸化水
素0.58ml及び2N水酸化ナトリウム0.1mlと反応させた。
３時間後、熱処理したビーズは1.8％のアミド転化率を
有し、一方非熱処理の湿潤ビーズは8.5％のアミド転化
率を有していた。このことは更に本発明の使用を通して
可能である転化の制御の程度を示す。

実施例６〜12 過酸化水素及び水の量を変えて実施例１の方法に従っ
た。その結果を下の第１表に示す。

第１表は溶媒対非溶媒比を変えることによりアミド転
化の程度を制御する能力を表わす。

実施例13 99％モル比のアクリロニトリル共重合体及び１％モル
比のメチルアクリレートからなる多孔性ビーズ46gを熱
誘導相転化により製造した。ビーズを熱処理し、次にジ
メチルスルホキシド37.1ml、メタノール207.5ml、30％
過酸化水素133.2ml及び2N水酸化ナトリウム21.7mlと反
応させた。混合物を撹拌しながら50℃に加熱した。50℃
で１時間保持した後、ビーズを捕集し、そして脱イオン
化水0.6、0.1N塩酸1.5、脱イオン化水4.0及びメ
タノール1.0で洗浄した。真空乾燥後、ビー44.1g（96
％）を回収した。ビーズのアミド含有量はFT−IR分析に
より8.1％と測定された。

実施例14 実施例13の生成物をジオキサン1500ml及びボラン−テ
トラヒドロフラン700mlからなる複合体と反応させた。
この混合物を冷却器を備えた乾燥した５入りフラスコ
中で85℃で４時間還流した。冷却後、過剰のボランを徐
々に1M塩酸を加えることにより分解した。20分後、ビー
ズをブフナー濾斗上で捕集し、水、メタノールで洗浄
し、そして真空乾燥した。ビーズのアミン含有量をG.ア
ントニ（Antoni）ら、アナリテイカル・バイオケミスト
リー（Analytical Biochemistry）、129、60〜63、1983
の方法により184ミリモル アミン/gとして測定され
た。

実施例15 実施例14の方法により製造された多孔性ビーズ26.1g
を0.1N水酸化ナトリウムを加えた脱イオン化水94mlに粉
末状無水コハク酸313gを加えることにより製造した複合
体と混合した。6.0のpH値を保持するために溶液を撹拌
した。ビーズをブフナー濾斗上で捕集し、そして脱イオ
ン化水1.5、0.1N塩酸3.0、脱イオン化水3.0及び
メタノール1.0で洗浄した。真空乾燥後、ビーズ25.1g
（96％）を回収した。ビーズの残留アミン含有量はトリ
ニトロベンゼンスルホネート（TBNS）アミン分析法によ
り10ミリモル アミン/gとして測定された。

実施例16 実施例15の方法により製造されたスクシニル化された
アミノエチルビーズ10gを0.5M塩化ナトリウム中で１時
間けん化し、そして水100mlで５回洗浄した。洗浄した
ビーズを5.0のpH値を保持するために1N水酸化ナトリウ
ムを加えたｐ−アミノベンズアミジン500mlを含む水100
mlの溶液中に懸濁させた。固体１−エチル−３−（３−
ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（EDA
C）800mgを加え、5.0のpHを保持するために1N水酸化ナ
トリウムを滴下しながら加え、そして懸濁液を室温で１
時間振盪した。追加の固体EDAC800mgを加え、そしてpH
5.0を保持するために1N水酸化ナトリウムを加えた。懸
濁液を室温で18時間振盪した後、担体を次の溶液各100m
lを用いて次の順序で洗浄した：水、0.5M塩化ナトリウ
ム、pH4.5での0.2M NaOAc、水、pH9.0での0.1M炭素水
素ナトリウム、水、及び0.02％アジ化ナトリウムを含む
pH7.0での0.01M NaHPO_4oビーズに結合するPABA含有量
は初期の反応懸濁液及び第一の洗浄順序のものをPABAに
対して分光光度的に分析することにより137ミリモル P
ABA/gとして測定された。

実施例17 実施例16の方法により製造された、ｐ−アミノベンズ
アミジンを含む多孔性ビーズを緩衝液0.25mlに加えられ
たアセチルコリンエステラーゼ4.8mgを有する0.02％ア
ジ化ナトリウム（緩衝液）を用いて0.01M NaHPO₄を含
む0.7i.d.×25cmのガラスカラム中にスラリー添加によ
り充填した。カラムを最初の空ピークが溶出するまで
（20〜30ml）溶出させた。次にカラムを1M塩化ナトリウ
ムを含む緩衝液で溶出させてカラム上に保持されたいず
れかの酵素を回収した。塩溶出溶量は47〜37％の回収さ
れた活性を持つ6.9〜21％の回収された蛋白質を有する
ことが測定された。アセチルコリンエステラーゼをエル
マンズ（Ellmans）比色分析（エルマン、G.L.ら、Bioch
em.Pharmac.7、88〜108、1961）により分析され、そし
てAChEの1.5〜2.0倍の純度を表わした。

実施例18 実施例13に記載の方法により製造された、アミド8.1
％を含む多孔性ビーズをpH7.0の0.1Mチオ硫酸ナトリウ
ム及びアジ化ナトリウム0.02％（緩衝液）を含む0.7i.
d.×25cmのガラスカラム中にスラリー添加により充填し
た。トリプシン5mlを緩衝液0.25ml中でカラムに加え
た。カラムを空容積が溶出されるまで溶出させた。次に
カラムを塩化ナトリウム1Mを含む緩衝液で溶出させ、カ
ラム上に保持されたいずれかの酵素を回収した。最初の
空容積は7.8％の活性を持つ8.6％の回収された蛋白質を
含むことが測定された。塩溶出液は80％の回収された活
性を持つ53％の回収された蛋白質を有することが測定さ
れた。従って、未誘導体化ビーズは塩溶出により回収さ
れ得るトリプシンに吸着／結合した。蛋白質はBCA蛋白
質分析［ピアス化学会社（Pierce Chemical Co.）、ロ
ツクフオード（Rockford）、I11］により測定された。

次の実施例は本発明の実施における多孔性重合体以外
の基体の使用を説明するものである。

実施例19 乾燥した熱処理されたポリアクリロニトリル中空繊維
を0.5gをメタノール11.5ml、水0.5g、2N水酸化ナトリウ
ム溶液0.24ml及びジメチルスルホキシド0.4mlと混合し
た。混合物を35℃に加熱し、そして30％過酸化水素溶液
0.49mlを加えた。室温で３時間静置した後、反応混合物
を過した。繊維を水及びメタノールで洗浄し、そして
真空乾燥した（40℃）。繊維のアミド含有量を赤外分析
により14.1％として測定した。

実施例20 非熱処理のフイブリル化した繊維シート0.50gを30％
過酸化水素溶液1.47mlと共に用い、そして繊維を反応前
に熱処理する以外は実施例19の方法に従った。IR分析に
よりフイブリル化された繊維生成物のアミド含有量は約
２％であることが示された。

実施例21 89.5:10.5アクリロニトリル：メチルアクリレートフ
イルムから製造された非多孔性フイルムを用い、そして
フイルムを熱処理しないこと以外は実施例19の反応方法
に従った。反応に続いての水の接触角は42゜であり、一
方最初のフイルムは63゜の水接触角を有していた。

上記の特許、特許出願及び参考文献を参考として本明
細書に併記する。

本発明の多くの変法はそれ自体上記の詳細な説明によ
り本分野に精通せる者に示唆されるであろう。例えば、
水和したアクリロニトリル均質重合体またはメチルアク
リレートとの共重合体の代りに、他のアクリロニトリル
共重合体例えばアクリロニトリル−塩化ビニル及びアク
リロニトリル−スチレンを使用し得る。また中空繊維ま
たは膜の形態のアクリロニトリルも考えられる。また過
酸化水素の代りにｔ−ブチルヒドロパーオキシド；アル
カリ性試薬として水酸化ナトリウムの代りに水酸化カリ
ウム及び非溶媒としてメタノールの代りにエタノール及
びｉ−プロパノールを用いることも考えられる。

かかるすべての明瞭な変法は付属の特許請求の範囲の
十分範囲内のものである。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

1.ポリアクリロニトリルまたはその共重合体のコア及び
細孔の内部壁を含めたコアの全表面積上に均一に分散さ
れ、実質的に該表面積上にイミドまたはカルボキシル基
を有さない約15モル％より少ないアミド基からなる多孔
性組成物において、該組成物が実質的に水に非膨潤性で
あり、そして非圧縮性である、該多孔性組成物。

2.コアが膜、繊維及びビーズよりなる群からえらばれる
形状を有する上記１に記載の組成物。

3.該コアがポリアクリロニトリル共重合体からなる、上
記２に記載の多孔性ビーズ。

4.該ポリアクリロニトリル共重合体コアが約90モル％よ
り多いアクリロニトリルからなる、上記３に記載の多孔
性ビーズ。

5.ビーズが実質的に等方性である、上記２に記載の多孔
性ビーズ。

6.細孔容積が実質的に約1.5ml/g以下である、上記２に
記載の多孔性ビーズ。

7.該ポリアクリロニトリル共重合体が（C₂〜C₆）モノ−
オレフイン、アルケニル芳香族、ビニル芳香族、ハロゲ
ン化ビニル、（C₁〜C₆）アルキル（メタ）アクリレー
ト、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルピロリ
ドン、（C₁〜C₆）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレ
ート、（メタ）アクリル酸、アクリロメチルプロピルス
ルホン酸と共重合されたアクリロニトリルまたは上記の
いずれかの配合物からなる、上記３に記載の多孔性ビー
ズ。

8.該ポリアクリロニトリル共重合体がメチルメタクリレ
ートと共重合されたアクリロニトリルからなる、上記３
に記載の多孔性ビーズ。

9.平均ビーズ直径が約５μｍ〜約2mmである、上記２に
記載の多孔性ビーズ。

10.平均ビーズ直径が約５〜約150μｍである、上記２に
記載の多孔性ビーズ。

11.平均ビーズ直径が約５〜約20μｍである、上記10に
記載の多孔性ビーズ。

12.平均ビーズ直径が約20〜約150μｍである、上記10に
記載の多孔性ビーズ。

13.平均細孔直径が約0.002〜約５μｍである、上記２に
記載の多孔性ビーズ。

14.平均細孔直径が約0.1〜約１μｍである、上記13に記
載の多孔性ビーズ。

15.平均細孔直径が約0.002〜約0.1μｍである、上記13
に記載の多孔性ビーズ。

16.更に少なくとも部分的に該多孔性ビーズの細孔を満
たす化合物からなる、上記２に記載の多孔性ビーズ。

17.該化合物を蛋白質、酵素、ホルモン、ペプチド、多
糖類、核酸、染料、顔料または上記のいずれかの混合物
から選ぶ、上記16に記載の多孔性ビーズ。

18.該化合物が蛋白質からなる、上記16に記載の多孔性
ビーズ。

19.細孔径が該化合物の直径の少なくとも約３倍であ
る、上記16に記載の多孔性ビーズ。

20.該アミド基、該ニトリル基または該基の混合物の少
なくとも一部をアミノメチル基に還元する、上記２に記
載の多孔性ビーズ。

21.該アミノメチル基をスクシニル化されたアミノメチ
ル基に転化する、上記20に記載の多孔性ビーズ。

22.該スクシニル化されたアミノメチル基の少なくとも
一部を生物活性リガンドに共有結合させる、上記21に記
載の多孔性ビーズ。

23.生物活性リガンドと共有結合する該スクシニル化さ
れたアミノメチル基を更に生物学的に活性な物質と複合
化させる、上記22に記載の多孔性ビーズ。

24.該生物学的に活性な物質が酵素からなる、上記23に
記載の多孔性ビーズ。

25.該生物活性リガンドがｐ−アミノベンズアミジンか
らなり、そして該酵素がアセチルコリンエステラーゼか
らなる、上記24に記載の多孔性ビーズ。

26.ポリアクリロニトリルまたはその共重合体のコア及
びその全表面積上に均一に分散された、全ニトリル基を
ベースとして約15モル％より少ないアミド基からなる基
体を製造する際に、 （ａ）コア及び基体の両方に対して非溶媒の液体中で懸
濁液として （ｉ）ポリアクリロニトリルまたはその共重合体からな
るコア；及び （ii）アルカリ性触媒を一緒にし； （ｂ）過酸化物を該懸濁液を加え、そして該懸濁液を全
表面ニトリル基の約15モル％までがアミド基に加水分解
されるまで加熱し；そして （ｃ）基体を回収する工程からなる、該基体の製造方
法。

27.該コアが中空繊維、多孔性繊維、モノフイラメン
ト、アクリル性ヤーン糸、フイブリル化繊維、多孔性及
び非多孔性膜、半透膜、非多孔性シート並びに多孔性及
び非多孔性ビーズよりなる群から選ばれる形状を有す
る、上記26に記載の方法。

28.液体非溶媒がメタノールである、上記26に記載の方
法。

29.工程（ａ）（ii）のアルカリ性触媒が水酸化ナトリ
ウムからなる、上記26に記載の方法。

30.工程（ａ）が更に成分（iii）として反応添加剤を該
懸濁液に加えることからなる、上記26に記載の方法。

31.工程（ａ）（iii）添加剤がジメチルスルホキシドか
らなる、上記30に記載の方法。

32.工程（ｂ）の該過酸化物が過酸化水素である、上記2
6に記載の方法。

33.該工程（ａ）が更に水を該懸濁液に加えることから
なる、上記26に記載の方法。

34.混合物を工程（ｂ）の後及び工程（ｃ）の前に酸性
試薬で中和する、上記26に記載の方法。

35.回収工程が0.1N塩酸、水及びメタノールで洗浄し、
次に分離し、そしてコアを乾燥することからなる、上記
26に記載の方法。

36.工程（ａ）（ｉ）のコアを懸濁液中で成分（ii）と
一緒にする前に熱処理する、上記26に記載の方法。

37.該熱処理がコアを非溶媒中にて約50〜90℃の温度で
約１時間加熱し、コアを乾燥し、次に基体を約90℃の温
度で約0.5時間加熱することからなる、上記36に記載の
方法。

38.回収工程（ｃ）が順次基体を水、塩、水、緩衝液、
水及び塩で洗浄することからなる、上記26に記載の方
法。

39.塩が塩化ナトリウム、ハイポリン酸ナトリウムまた
はアジ化ナトリウムからなり、そして緩衝液が炭酸水素
ナトリウムからなる、上記38に記載の方法。

40.更に該アミド、該ニトリルまたはその混合物の少な
くとも一部をアミン基に還元する工程（ｄ）（ｉ）から
なる、上記26に記載の方法。

41.更に該アミン基をスクシニル化してそしてその少な
くとも一部をペンダント基の末端でカルボキシル官能基
を含む基に転化する工程（ｄ）（ii）からなる、上記40
に記載の方法。

42.更にカルボキシジイミドと反応させることによる活
性化の工程（ｄ）（iii）及びこのものに生物活性リガ
ンドを結合させる工程（ｄ）（iv）からなる、上記41に
記載の方法。

43.更に酵素を酵素含有溶液から分離するために該酵素
との複合体を生成させるために該基体に結合された該リ
ガンドを有する該基体を用いることからなる、上記42に
記載の方法。

44.該リガンドがｐ−アミノベンズアミジンからなり、
そして該酵素がアセチルコリンエステラーゼからなる、
上記43に記載の方法。

45.更に生物学的に活性な化合物をこのものを含む溶液
から分離するために該物質との複合体を生成させるため
に該基体を用いることからなる、上記26に記載の方法。

46.生物学的に活性な該物質が酵素からなる、上記45に
記載の方法。

47.ポリアクリロニトリルまたはその共重合体のコア及
びその全表面積にわたって均一に分散された、全ニトリ
ル基をベースとして約15モル％より少ないアミド基から
なる実質的にスキンなしの多孔性重合体生成物を製造す
る際に、 （ａ）重合体ビーズ生成物及びポリアクリロニトリル重
合体またはその共重合体の両方に対して非溶媒の液体中
の懸濁液として、 （ｉ）熱誘導相分離法により製造されるポリアクリロニ
トリルまたはその共重合体からなる実質的にスキンなし
の多孔性ビーズ；及び （ii）アルカリ性触媒；を一緒にし、 （ｂ）過酸化物を該懸濁液に加え、そして該懸濁液を全
表面ニトリル基の約15モル％までがアミド基に加水分解
されるまで加熱し；そして （ｃ）重合体ビーズ生成物を回収することからなる、該
生成物の製造方法。

48.液体非溶媒がメタノールである、上記47に記載の方
法。

49.工程（ａ）（ii）の該アルカリ性試薬が水酸化ナト
リウムである、上記47に記載の方法。

50.工程（ａ）が更に成分として（iii）反応添加剤を該
懸濁液に加えることからなる、上記47に記載の方法。

51.該工程（ａ）（iii）添加剤のジメチルスルホキシド
からなる、上記50に記載の方法。

52.工程（ｂ）の該過酸化物が過酸化水素からなる、上
記47に記載の方法。

53.該工程（ａ）が更に水を該懸濁液に加えることから
なる、上記47に記載の方法。

54.混合物を工程（ｂ）の後及び工程（ｃ）の前に酸性
試薬で中和する、上記47に記載の方法。

55.回収工程が0.1N塩酸、水及びメタノールで洗浄し、
次に分離し、そしてコアを乾燥することからなる、上記
47に記載の方法。

56.工程（ａ）（ｉ）のコアを懸濁液中で成分（ii）と
一緒にする前に熱処理する、上記47に記載の方法。

57.該熱処理がコアを非溶媒中にて約50〜90℃の温度で
約１時間加熱し、コアを乾燥し、次に基体を約90℃の温
度で約0.5時間加熱することからなる、上記56に記載の
方法。

58.回収工程（ｃ）が順次基体を水、塩、水、緩衝液、
水及び塩で洗浄することからなる、上記47に記載の方
法。

59.塩が塩化ナトリウム、ハイポリン酸ナトリウムまた
はアジ化ナトリウムからなり、そして緩衝液が炭酸水素
ナトリウムからなる、上記58に記載の方法。

60.更に該アミド、該ニトリルまたはその混合物の少な
くとも一部をアミン基に還元する工程（ｄ）（ｉ）から
なる、上記47に記載の方法。

61.更に該アミン基をスクシニル化してそしてその少な
くとも一部をペンダント基の末端でカルボキシル官能基
を含む基に転化する工程（ｄ）（ii）からなる、上記60
に記載の方法。

62.更にカルボキシジイミドと反応させることによる活
性化の工程（ｄ）（iii）及びこのものに生物活性リガ
ンドを結合させる工程（ｄ）（iv）からなる、上記61に
記載の方法。

63.更に酵素を酵素含有溶液から分離するために該酵素
との複合体を生成させるために該ビーズ生成物に結合さ
れた該リガンドを有する該ビーズ生成物を用いることか
らなる、上記62に記載の方法。

64.該リガンドがｐ−アミノベンズアミジンからなり、
そして該酵素がアセチルコリンエステラーゼからなる、
上記63に記載の方法。

65.更に生物学的に活性な化合物をこのものを含む溶液
から分離するために該物質との複合体を生成させるため
に該ビーズ生成物を用いることからなる、上記47に記載
の方法。

66.生物学的に活性な該物質が酵素からなる、上記65に
記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 33:00 (72)発明者 デビツド・アーサー・レイ アメリカ合衆国コネチカツト州06840ニ ユーカナーン・フイールドクレストロー ド 130 (56)参考文献 特開 昭56−156213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−95457（ＪＰ，Ａ) 米国特許3948870（ＵＳ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニトリル基を含有するポリアクリロニトリ
   ルまたはポリアクリロニトリルの共重合体からなる多孔
   性の成形された基体であって、前記ニトリル基に由来す
   るアミド基が均一に分散した表面を有し、前記アミド基
   が総ニトリル基の15モル％未満であり、前記表面がイミ
   ド基またはカルボキシル基を実質的に含有しない基体で
   あり、かつ前記基体が実質的に水に非膨潤性でありそし
   て非圧縮性であることを特徴とする多孔性基体。
2. 【請求項２】成形された基体が膜、繊維及びビーズより
   なる群から選ばれる形状を有する請求項１記載の多孔性
   基体。
3. 【請求項３】請求項１記載の多孔性基体の製造方法であ
   って、 （ａ）（ｉ） ニトリル基を含有するポリアクリロニト
   リルまたはポリアクリロニトリルの共重合体からなる多
   孔性の成形された基体と、 （ii） アルカリ性触媒と、 （iii） 前記基体に対して非溶媒である液体を一緒に
   して懸濁液を形成し、 （ｂ） 前記懸濁液に過酸化物を加え、次いで得られた
   懸濁液を総ニトリル基の約15モル％までがアミド基に加
   水分解されるまで加熱し、そして （ｃ） こうして得られた前記非溶媒に不溶性の基体を
   回収する、 ことを特徴とする多孔性基体の製造方法。
4. 【請求項４】実質的にスキンがなくそしてビーズ状をし
   た請求項１記載の多孔性基体の製造方法であって、 （ａ）（ｉ） ニトリル基を含有するポリアクリロニト
   リルまたはポリアクリロニトリルの共重合体から熱誘導
   相分離法によって製造された実質的にスキンがなくそし
   てビーズ状の多孔性基体と、 （ii） アルカリ性触媒と、 （iii） 前記ビーズ状の多孔性基体に対して非溶媒で
   ある液体を一緒にして懸濁液を形成し、 （ｂ） 前記懸濁液に過酸化物を加え、次いで得られた
   懸濁液を総ニトリル基の約15モル％までがアミド基に加
   水分解されるまで加熱し、そして （ｃ） こうして得られた前記非溶媒に不溶性の基体を
   回収する、ことを特徴とする多孔性基体の製造方法。