JP2830107B2 - Anion exchange resin - Google Patents

Anion exchange resin

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JP2830107B2
JP2830107B2 JP1185397A JP18539789A JP2830107B2 JP 2830107 B2 JP2830107 B2 JP 2830107B2 JP 1185397 A JP1185397 A JP 1185397A JP 18539789 A JP18539789 A JP 18539789A JP 2830107 B2 JP2830107 B2 JP 2830107B2
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anion exchange
group
exchange resin
ion
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嘉則 井上
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Yokogawa Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、クロマト管に充填されタンパク質が共存し
ている試料中の陰イオンを液体クロマトグラフィー手法
(イオンクロマトグラフィー手法も含む)を用いて定量
分析するのに用いて好適な陰イオン交換樹脂(充填剤)
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial application field> The present invention uses liquid chromatography (including ion chromatography) to detect anions in a sample packed in a chromatographic tube and coexisting with proteins. Anion exchange resin suitable for quantitative analysis (filler)
About.

<従来の技術> 一般に、タンパク質が共存している試料中の陰イオン
を液体クロマトグラフィー手法(イオンクロマトグラフ
ィー手法も含む)を用いて定量分析すると次のような問
題が生じていた。即ち、分離カラム内に充填された陰イ
オン交換樹脂の表面若しくはイオン交換基に試料中のタ
ンパク質などが吸着し、みかけ上のイオン交換容量が低
下して陰イオンの分離性能が低下したり定量性が低下す
ることが多かった。また、このようにして吸着したタン
パク質が蓄積することにより上記分離カラムの圧力が上
昇することも多く、このような圧力上昇が生ずると上記
分離カラムの再生は実際上不可能となっていた。このよ
うな問題を解決する方法としては、試料からあらかじめ
タンパク質を除去する方法,上記分離カラムを頻繁に洗
浄して吸着したタンパク質を除去する方法,及びタンパ
ク質を吸着するプレカラムを備えた切換弁を分離カラム
の前に設置してタンパク質を除去する方法などが行なわ
れていた。
<Conventional Technology> In general, the following problems occur when quantitatively analyzing anions in a sample in which proteins coexist using liquid chromatography (including ion chromatography). In other words, proteins and the like in the sample are adsorbed on the surface of the anion exchange resin or ion exchange groups packed in the separation column, and the apparent ion exchange capacity is reduced, resulting in reduced anion separation performance or quantitative performance. Often decreased. Further, the pressure of the separation column often rises due to the accumulation of the protein adsorbed in this manner, and if such a pressure rise occurs, the regeneration of the separation column has become practically impossible. Methods for solving such problems include a method of removing proteins from a sample in advance, a method of frequently washing the separation column to remove adsorbed proteins, and a method of separating a switching valve provided with a precolumn for adsorbing proteins. A method of removing a protein by setting it in front of a column has been performed.

<発明が解決しようとする問題点> 然しながら、試料からあらかじめタンパク質を除去す
る方法の場合、第1に試料の前処理に時間がかかるこ
と、第2の除タンパク剤が測定対象イオンの分離に悪影
響を及ぼす可能性があること、第3に沈澱などで除去さ
れるタンパク質の中に目的成分が取りこまれてしまうこ
となどの欠点があった。また、分離カラムを頻繁に洗浄
して吸着したタンパク質を除去する方法の場合は、第1
に分析を一旦停止しカラムに移動相と異なる溶媒を流さ
なければならず、分析の連続性を維持したりメンテナン
スの効率確保などの面から好ましいことではないこと、
第2に一旦吸着したタンパク質は簡単に洗い流すことが
できず結果的にカラムの消耗が早いという欠点があっ
た。タンパク質を吸着するプレカラムを分離カラムの前
に設置してタンパク質を除去する方法は、上述のような
欠点がなく現在では最も優れた方法であるが、装置が複
雑なうえプレカラム(吸着カラム)のメンテナンスが必
要となるという新たな欠点があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the case of a method for removing proteins from a sample in advance, firstly, pretreatment of the sample takes time, and the second deproteinizing agent has an adverse effect on the separation of ions to be measured. Third, there is a drawback that the target component is incorporated into the protein removed by precipitation or the like. In the case of a method for removing the adsorbed protein by frequently washing the separation column, the first method is used.
The analysis must be temporarily stopped and a solvent different from the mobile phase must be flowed through the column, which is not preferable from the viewpoint of maintaining continuity of analysis or securing maintenance efficiency, etc.
Second, once adsorbed proteins cannot be easily washed away, the column is quickly consumed. The method of removing proteins by placing a pre-column for protein adsorption in front of the separation column is currently the best method without the above-mentioned drawbacks, but the equipment is complicated and maintenance of the pre-column (adsorption column) is required. However, there is a new drawback in that

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、
その目的は、クロマト管に充填されタンパク質が共存し
ている試料中の陰イオンを液体クロマトグラフィー手法
(イオンクロマトグラフィー手法も含む)を用いて定量
分析するのに用いて好適な陰イオン交換樹脂を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of such circumstances,
The purpose is to use an anion exchange resin suitable for quantitative analysis using liquid chromatography (including ion chromatography) of anions in a sample packed in a chromatographic tube and coexisting with proteins. To provide.

<問題点を解決するための手段> このような目的を達成するために、本発明は、 タンパク質が共存している水溶液中の陰イオンを分
離、定量する球状体の陰イオン交換樹脂において、 前記球状体は、 表面に結合されていて、前記タンパク質が帯電する電
荷に反発する負の電荷を有するポリマーと、 構造のいたるところにあって、前記タンパク質の分子
径より小さな径の微細孔と、 この微細孔の内部表面に結合されていて、前記微細孔
に入った前記陰イオンをイオン交換する陰イオン交換基
と、 を具備し、前記タンパク質が負電荷を有するpH領域で
前記陰イオンを定量分析することを特徴としている。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve such an object, the present invention provides a spherical anion exchange resin for separating and quantifying anions in an aqueous solution in which a protein coexists. Spheroids are attached to the surface and have a negatively charged polymer that repels the charge charged by the protein; micropores throughout the structure that are smaller than the molecular diameter of the protein; An anion exchange group bound to the inner surface of the micropore and ion-exchanging the anion entering the micropore, comprising: a quantitative analysis of the anion in a pH region where the protein has a negative charge. It is characterized by doing.

<実施例> 以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の陰イオン交換樹脂の構成図で、一
部を拡大して示したものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of the anion exchange resin of the present invention, which is partially enlarged.

陰イオン交換樹脂は、球状体をしていて、その表面に
はpH値が約10のとき弱い負電荷を有しているポリマーB
(例えば、カルボキシル基など)が多数結合している。
また、陰イオン交換樹脂Aの表面の一部には微細孔(図
中では、楔状に示した部分、以下、細孔Dという)があ
り、この細孔Dには陰イオン交換基Cが多数結合してい
る。このような構造の陰イオン交換樹脂において、試料
中のタンパク質Pは分子半径が大きいため細孔Dに入れ
ず、しかも負の電荷を有しているため上記ポリマーBに
よってイオン排除される。また、試料中の陰イオンS-
細孔D内の陰イオン交換基Cと陰イオン交換し、試料中
の陽イオンS+は上記ポリマーBと極めて弱い陽イオン交
換するようになっている。
The anion exchange resin is in the form of a sphere, and its surface has a weak negative charge when the pH value is about 10.
(For example, a carboxyl group) are bonded in large numbers.
In addition, a part of the surface of the anion exchange resin A has fine pores (a part shown in a wedge shape in the figure, hereinafter referred to as pores D). Are combined. In the anion exchange resin having such a structure, the protein P in the sample cannot enter the pores D due to a large molecular radius, and has a negative charge, so that it is ion-excluded by the polymer B. Further, the anion S in the sample - is an anion-exchange groups C and anion exchange in the pores D, + cations S in the sample are adapted to very low cation exchange with the polymer B.

図2は、本発明に係わる陰イオン交換樹脂の製造方法
を説明するための工程説明図である。この図において、
最初、反応方法に合わせて一定の官能基をもつ高分子ゲ
ルを用意するか反応方法に合わせて一定の官能基を導入
した樹脂を作る。これは、基材となるものである。例示
するならば、エポキシ基が350μmol/g導入された粒子径
12μmのヒドロキシアルキルメタクリレート系架橋高分
子ゲルなどが挙げられる。
FIG. 2 is a process explanatory view for explaining a method for producing an anion exchange resin according to the present invention. In this figure,
First, a polymer gel having a certain functional group is prepared according to the reaction method, or a resin having a certain functional group introduced therein is prepared according to the reaction method. This is the substrate. For example, 350 μmol / g epoxy group-introduced particle size
12 μm hydroxyalkyl methacrylate-based crosslinked polymer gel.

次に、上記高分子ゲルを負電荷をもつ合成高分子物質
が固定化されやすい緩衝液中に分散させる。例示するな
らば、上記ヒドロキシアルキルメタクリレート系架橋高
分子ゲルの5g(乾燥重量)を、1%の2−ヒドロキシメ
タクリレート・メタクリル酸(メタクリル酸の含量;重
量比20%)コポリマー水溶液中に分散させ、45%ホウフ
ッ化亜鉛水溶液0.05gを加えて、50℃のインキュベータ
中で6時間反応させた。反応後、上記樹脂を純水で十分
洗浄した後、イオン交換基となる化合物を混合し、一定
温度の下で一定時間反応させる。例示するならば、10%
のトリメチルアミン溶液中に分散させ、30℃で10時間反
応させ、反応終了後、樹脂を純水で十分に洗浄する。
Next, the polymer gel is dispersed in a buffer in which a negatively charged synthetic polymer substance is easily immobilized. For example, 5 g (dry weight) of the hydroxyalkyl methacrylate-based crosslinked polymer gel is dispersed in a 1% aqueous solution of 2-hydroxymethacrylate / methacrylic acid (methacrylic acid content; 20% by weight) copolymer, 0.05 g of a 45% aqueous zinc borofluoride solution was added, and the mixture was reacted in an incubator at 50 ° C. for 6 hours. After the reaction, the resin is sufficiently washed with pure water, and then a compound to be an ion exchange group is mixed and reacted at a certain temperature for a certain time. For example, 10%
In a trimethylamine solution, and reacted at 30 ° C. for 10 hours. After the reaction, the resin was sufficiently washed with pure water.

その後、0.1M硫酸水溶液中に分散させ、30℃で2時間
反応させる。
Then, it is dispersed in a 0.1 M aqueous sulfuric acid solution and reacted at 30 ° C. for 2 hours.

次に、反応によって生じた樹脂を緩衝液で洗浄しての
ち充分に水洗し、その後、目的の対イオンに交換する。
例示するならば、反応によって生じた樹脂を100mlの純
水で充分に洗浄し、その後、0.5Mの塩化ナトリウム水溶
液中に分散させ過し、更に、0.5Mの塩化ナトリウム水
溶液50mlで洗浄した後、純水で充分に洗浄し、0.1Mの塩
化ナトリウム水溶液中に分散し1晩放置する。例示した
ようにして得られた陰イオン交換樹脂は、45μEq/mlの
イオン交換容量を持っていた。また、この陰イオン交換
樹脂は、例えば、内径5.0mm、長さ100mmのステンレス製
クロマト管に高圧スラリー充填法を用いて充填し、イオ
ンクロマトグラフや液体クロマトグラフ用分離カラム等
として使用される。
Next, the resin generated by the reaction is washed with a buffer solution, and then sufficiently washed with water, and then exchanged with a target counter ion.
For example, the resin generated by the reaction is sufficiently washed with 100 ml of pure water, then dispersed and passed through a 0.5 M aqueous sodium chloride solution, and further washed with 50 ml of a 0.5 M aqueous sodium chloride solution. Wash thoroughly with pure water, disperse in 0.1M aqueous sodium chloride solution and leave overnight. The anion exchange resin obtained as illustrated had an ion exchange capacity of 45 μEq / ml. The anion exchange resin is filled into a stainless steel chromatograph tube having an inner diameter of 5.0 mm and a length of 100 mm using a high-pressure slurry filling method, and is used as a separation column for an ion chromatograph or a liquid chromatograph.

ところで、上記基材としては、比較的親水性の多孔性
架橋高分子ゲルでその表面に負電荷をもつ合成高分子物
質が供給できるような官能基を有しているか、その表面
に負電荷をもつ合成高分子物質が結合できるような官能
基を導入できる樹脂でなければならない。また、負電荷
をもつ合成高分子物質が、基材と結合を形成する反応性
の官能基例えばエポキシ基などをもっていても良い。更
に、このような樹脂の持つ細孔は、表面に結合する負電
荷をもつ合成高分子物質あるいは試料中に存在するタン
パク質などが浸透できないか若しくは僅かしか浸透でき
ない程度に小さくなければならない。具体的には、下記
(イ)又は(ロ)のような樹脂が望ましい。
By the way, the base material is a relatively hydrophilic porous cross-linked polymer gel and has a functional group capable of supplying a synthetic polymer substance having a negative charge on its surface, or has a negative charge on its surface. The resin must be capable of introducing a functional group capable of binding to the synthetic polymer substance. Further, the synthetic polymer substance having a negative charge may have a reactive functional group that forms a bond with the substrate, such as an epoxy group. Further, the pores of such a resin must be so small that a synthetic polymer substance having a negative charge and a protein present in a sample, which are bound to the surface, cannot penetrate or can penetrate only slightly. Specifically, the following resin (a) or (b) is desirable.

(イ)カルボキシル基,アミノ基,水酸基,又はエポキ
シ基などを有するポリメタクリレート樹脂,ポリビニル
アルコール樹脂,若しくはポリエーテル樹脂など。
(A) Polymethacrylate resin having a carboxyl group, amino group, hydroxyl group or epoxy group, polyvinyl alcohol resin, polyether resin, or the like.

(ロ)ハロゲン基または水酸基を有し、且つ、上記官能
基および負電荷をもつ合成高分子物質が化学的に結合で
きる官能基の導入が可能なポリメタクリレート樹脂,ポ
リビニルアルコール樹脂,若しくはポリエーテル樹脂な
ど。
(B) A polymethacrylate resin, a polyvinyl alcohol resin, or a polyether resin having a halogen group or a hydroxyl group, and capable of introducing a functional group capable of chemically bonding to the above-mentioned functional group and a synthetic polymer having a negative charge. Such.

また、負電荷をもつ合成高分子物質は、前記基材の官
能基と反応し且つ基材の細孔内部には浸透できないよう
な分子量をもつものでなければならない。負電荷をもつ
合成高分子物質は、その高分子鎖中に使用する移動相中
で電荷をもたない親水性基(例えば水酸基)を十分に有
し同時に負電荷をもつ基(例えばカルボキシル基,スル
ホン基など)を部分的に有していなければならない。こ
のとき、その高分子鎖中において親水性基と負電荷をも
つ基とのモル率は、負電荷をもつ基について0.05〜0.
5、好ましくは0.1〜0.3でなければならない。このよう
な合成高分子の例として、2−ヒドロキシエチルメタク
リレート−メタクリル酸コポリマーなどが挙げられる。
この場合、2−ヒドロキシエチルメタクリレートの水酸
基が親水性基であり、同時に基材と反応する官能基とな
っている。また、親水性基の代わりに合成高分子を基材
表面に結合後、化学処理によって親水性基に交換できる
官能基(例えばエポキシ基など)を有していても良い。
このとき、その高分子鎖中において親水性基と負電荷を
もつ基とのモル分率は、負電荷をもつ基について0.05〜
0.7、好ましくは0.1〜0.5でなければならない。このよ
うな合成高分子の例として、2−ヒドロキシエチルメタ
クリレート−メタクリル酸コポリマーなどが挙げられ
る。
Further, the synthetic polymer substance having a negative charge must have a molecular weight that reacts with the functional group of the substrate and cannot penetrate into the pores of the substrate. Synthetic polymer substances having a negative charge include groups having a sufficient amount of a hydrophilic group (eg, a hydroxyl group) having no charge in the mobile phase used in the polymer chain and a group having a negative charge at the same time (eg, a carboxyl group, (E.g., a sulfone group). At this time, the molar ratio of the hydrophilic group and the group having a negative charge in the polymer chain is 0.05 to 0 for the group having a negative charge.
5, preferably 0.1-0.3. Examples of such synthetic polymers include 2-hydroxyethyl methacrylate-methacrylic acid copolymer.
In this case, the hydroxyl group of 2-hydroxyethyl methacrylate is a hydrophilic group, and at the same time, a functional group that reacts with the base material. Further, instead of the hydrophilic group, a functional group (for example, an epoxy group or the like) that can be exchanged for a hydrophilic group by a chemical treatment after bonding a synthetic polymer to the substrate surface may be used.
At this time, the mole fraction of the hydrophilic group and the negatively charged group in the polymer chain is 0.05 to 0.05 for the negatively charged group.
Must be 0.7, preferably 0.1-0.5. Examples of such synthetic polymers include 2-hydroxyethyl methacrylate-methacrylic acid copolymer.

基材細孔内部のイオン交換基は、基材細孔内部に充分
浸透できるような低分子料物質で、負電荷をもつ合成高
分子物質と未反応の細孔内部官能基(必ずしも負電荷を
もつ合成高分子物質を結合させた官能基と同じでなくと
も良い)と反応して陰イオン交換基となる物質でなけれ
ばならない。具体的には一般的なアルキルミン類,エタ
ノールアミンなどのアルカノールアミン類,アジミン
類,ヒドロキシアルキルアンモニウムなどが該当する。
The ion exchange group inside the pores of the substrate is a low molecular weight material that can penetrate sufficiently into the pores of the substrate. (It does not have to be the same as the functional group to which the synthetic polymer substance is bonded.) Specific examples include general alkylamines, alkanolamines such as ethanolamine, azines, and hydroxyalkylammonium.

第3図は一般的なサプレスト型イオンクロマトグラフ
装置の構成説明図であり、送液ポンプ2aが駆動すると、
溶離液槽1a内の溶離液が、送液ポンプ2a→インジェクタ
3→分離カラム4→サプレッサ5の内室5c→検出器6を
経由し、廃液槽7aへと流れる。また、送液ポンプ2bが駆
動すると、除去液槽1b内の除去液が、送液ポンプ2b→サ
プレッサ5の外室5bを経由し、廃液槽7bへと流れる。こ
のため、サプレッサ5の内室5cに存在する陽イオンが陽
イオン交換膜5aを介してサプレッサ5の外室5bとイオン
交換するようになり、結果的にサプレッサ5の内室5cに
存在する流体の導電率バックグランドが除去される。
尚、分離カラム4,サプレッサ5,および検出器6は、恒温
槽9内に収納されて一定温度(例えば40℃)に保たれる
と共に、送液ポンプ2,インジェクタ3,分離カラム4,サプ
レッサ5,および検出器6が分析装置の筐体10に収納され
ていることが多い。このような構成からなるイオンクロ
マトグラフ装置において、インジェクタ3に一定量注入
された試料に含まれている陰イオンは、分離カラム4で
分離され、その後、サプレッサ5で上述のようにして導
電率のバックグランドが除去されてのち検出器6で検出
される。このようにして検出器6で検出された信号は、
表示装置8(例えば記録計)に導かれクロマトグラムを
描くようになっている。
FIG. 3 is a configuration explanatory view of a general suppressed type ion chromatograph apparatus, and when the liquid feed pump 2a is driven,
The eluent in the eluent tank 1a flows to the waste liquid tank 7a via the liquid feed pump 2a → the injector 3 → the separation column 4 → the inner chamber 5c of the suppressor 5 → the detector 6. When the liquid feed pump 2b is driven, the removal liquid in the removal liquid tank 1b flows to the waste liquid tank 7b via the liquid supply pump 2b → the outer chamber 5b of the suppressor 5. For this reason, the cations existing in the inner chamber 5c of the suppressor 5 ion-exchange with the outer chamber 5b of the suppressor 5 via the cation exchange membrane 5a, and as a result, the fluid existing in the inner chamber 5c of the suppressor 5 Is removed.
The separation column 4, the suppressor 5, and the detector 6 are housed in a thermostat 9 to be maintained at a constant temperature (for example, 40 ° C.), and the liquid feed pump 2, the injector 3, the separation column 4, and the suppressor 5 , And the detector 6 are often housed in the housing 10 of the analyzer. In the ion chromatograph having such a configuration, anions contained in a sample injected into the injector 3 in a fixed amount are separated by the separation column 4, and thereafter, the conductivity of the anion is reduced by the suppressor 5 as described above. After the background is removed, it is detected by the detector 6. The signal detected by the detector 6 in this manner is
The display device 8 (for example, a recorder) draws a chromatogram.

前述のようにして製造した陰イオン交換樹脂を分離カ
ラム4内に充填すると共に次のような実験条件で後述の
試料を回収したり分析したりしたところ次のような実験
結果が得られた。即ち、 (イ)陰イオン交換樹脂を、内径5.0mm、長さ100mmのス
テンレス製クロマト管に高圧スラリー充填法を用いて充
填し、リン酸緩衝液中でタンパク室の回収率を測定した
ところ、約95%(アルブミン)であった。また、4.0mMN
a2CO3/4.0mMNaHCO3(pHは10.0)での回収率は約88%で
あった。
The separation column 4 was filled with the anion exchange resin produced as described above, and a sample described later was collected and analyzed under the following experimental conditions. The following experimental results were obtained. That is, (a) Anion exchange resin was filled into a stainless steel chromatograph tube having an inner diameter of 5.0 mm and a length of 100 mm using a high-pressure slurry filling method, and the recovery rate of the protein chamber was measured in a phosphate buffer. It was about 95% (albumin). Also, 4.0mMN
The recovery with a 2 CO 3 /4.0 mM NaHCO 3 (pH 10.0) was about 88%.

(ロ)4.0mMNa2CO3/4.0mMNaHCO3(pHは10.0)の移動相
を使用(流量は2.0ml/min.)し、恒温槽9の温度40℃,
試料注入量50μ,検出器6の種類は紫外吸収検出器と
し、Cl-イオン、NO2 -イオン、Br-イオン、NO3 -イオン、
SO4 2-イオンを良好に分離できた。
(B) A mobile phase of 4.0 mM Na 2 CO 3 /4.0 mM NaHCO 3 (pH 10.0) was used (flow rate was 2.0 ml / min.).
The sample injection amount is 50 μ, the type of the detector 6 is an ultraviolet absorption detector, and Cl ions, NO 2 ions, Br ions, NO 3 ions,
SO 4 2- ion was successfully separated.

(ハ)上記(ロ)と同一条件下で、0.2%のアルブミン
を含む試料の測定を行ったが、この場合も、Cl-イオ
ン、NO2 -イオン、Br-イオン、NO3 -イオン、SO4 2-イオン
を良好に分離できた。
(C) A sample containing 0.2% of albumin was measured under the same conditions as in (b) above. In this case, too, Cl - ion, NO 2 - ion, Br - ion, NO 3 - ion, SO 3- 4 2- Ions were successfully separated.

以上のことから、本発明の陰イオン交換樹脂を用いれ
ば、タンパク質を含む試料中の低分子陰イオンをタンパ
ク質の影響なしに分析できることが分かる。
From the above, it can be seen that the use of the anion exchange resin of the present invention enables analysis of low molecular anions in a sample containing a protein without the influence of the protein.

試料成分が充填剤へ保持される挙動は次のようである
と考えられる。即ち、pH値10の緩衝液の中での分析を考
えると、pH値10のときカルボキシル基は解離し負電荷を
しており、充填剤細孔内部に存在する4級アンモニウム
基を解離して正電荷を有している。このような状態の下
で、例えば、等電点が5であるようなタンパク質を含む
試料を注入した場合の保持挙動を説明すると次のように
なる。即ち、充填剤細孔内部のイオン交換基が4級アン
モニウム型であれば、上述のように緩衝液中でも解離し
て正の電荷を帯びている。このような充填剤に低分子陰
イオンが近づくと、上記陰イオン交換樹脂の表面のポリ
マー(合成高分子物質)中のカルボキシル基の負の電荷
によりイオン排除されるが、細孔内部の陰イオン交換基
の正電荷のほうが強いため細孔内部に低分子陰イオンが
入りイオン交換吸着される。また、この充填剤に等電点
が緩衝液よりも小さいタンパク質が近づくと、試料タン
パク質もまた負の電荷を帯びているため、上記陰イオン
交換樹脂の表面の負の電荷によりイオン排除を受ける。
細孔内部の陰イオン交換基の正電荷で引付けられること
も考えらるが、タンパク質は分子量が大きく細孔内部に
は浸透できず、細孔内のイオン交換基とイオン交換吸着
できずに溶出されてしまう。実際には、若干の疎水的吸
着があるため、充填剤には若干保持される。低分子陽イ
オンの場合は、樹脂表面のポリマー中のカルボキシル基
の負の電荷にイオン交換吸着するが、表面の負電荷は極
微量であるため濃度の小さい移動相でも簡単に樹脂から
脱離してしまう。試料中にタンパク質と低分子陰イオン
が共存している場合は、上記2つの現象が同時におこ
り、低分子陰イオンだけが充填剤に保持されて分離され
るようになる。
It is considered that the behavior in which the sample components are retained in the filler is as follows. That is, considering the analysis in a buffer solution having a pH value of 10, at a pH value of 10, the carboxyl group dissociates and has a negative charge, and dissociates the quaternary ammonium group present inside the pores of the filler. It has a positive charge. Under such a condition, for example, the retention behavior when a sample containing a protein having an isoelectric point of 5 is injected will be described as follows. That is, if the ion exchange group inside the pores of the filler is a quaternary ammonium type, it is dissociated even in the buffer solution and has a positive charge as described above. When a low molecular anion approaches such a filler, ions are eliminated by the negative charge of the carboxyl group in the polymer (synthetic polymer substance) on the surface of the anion exchange resin. Since the positive charge of the exchange group is stronger, a low molecular anion enters inside the pore and is adsorbed by ion exchange. Further, when a protein having an isoelectric point smaller than that of the buffer approaches the filler, the sample protein also has a negative charge, and thus is subjected to ion exclusion due to the negative charge on the surface of the anion exchange resin.
Although it is possible that the protein is attracted by the positive charge of the anion exchange group inside the pore, the protein has a large molecular weight and cannot penetrate inside the pore, and cannot be adsorbed with the ion exchange group inside the pore. It is eluted. In practice, there is some hydrophobic adsorption and therefore some retention in the filler. In the case of low molecular weight cations, the negative charge of the carboxyl group in the polymer on the resin surface is ion-exchanged and adsorbed. I will. When a protein and a low molecular anion coexist in a sample, the above two phenomena occur simultaneously, and only the low molecular anion is retained by the packing material and separated.

以上の現象をまとめると次のようになる。即ち。 The above phenomena are summarized as follows. That is.

(イ)タンパク質と酵素が共存している場合は、樹脂表
面のポリマー中のカルボキシル基の負の電荷との間でイ
オン排除が起こる。また、充填剤の細孔には、タンパク
質や酵素のサイズが大であるため、浸透できない。この
ため、表面の負電荷は極微量であることと相まち、濃度
の小さい移動相でも簡単に樹脂から脱離してしまう。従
って、保持力は小さい。
(A) When a protein and an enzyme coexist, ion exclusion occurs between the protein and the negative charge of the carboxyl group in the polymer on the resin surface. In addition, the pores of the filler cannot penetrate due to the large size of proteins and enzymes. For this reason, the negative charge on the surface is extremely small, and even a mobile phase having a low concentration is easily detached from the resin. Therefore, the holding force is small.

(ロ)低分子陰イオンの場合は、樹脂表面のポリマー中
のカルボキシル基の負の電荷との間でイオン排除する。
また、充填剤の細孔に浸透でき、細孔内部では陰イオン
交換基との間でイオン交換する。従って、保持力は大き
い。
(B) In the case of a low molecular anion, the ion is excluded between the negative charge of the carboxyl group in the polymer on the resin surface.
In addition, it can penetrate into the pores of the filler, and ion exchanges with the anion exchange groups inside the pores. Therefore, the holding force is large.

(ハ)低分子陽イオンの場合は、樹脂表面のポリマー中
のカルボキシル基の負の電荷にイオン交換吸着する。ま
た、充填剤の細孔に浸透できるが、細孔内部ではイオン
排除される。このため、表面の負電荷は極微量であるた
め濃度の小さい移動相でも簡単に樹脂から脱離してしま
う。従って、保持力は小さい。
(C) In the case of a low molecular cation, ion exchange adsorption is performed on the negative charge of the carboxyl group in the polymer on the resin surface. Further, it can penetrate into the pores of the filler, but is ion-excluded inside the pores. For this reason, since the negative charge on the surface is extremely small, even a mobile phase having a low concentration is easily detached from the resin. Therefore, the holding force is small.

<発明の効果> 以上詳しく説明したような本発明の実施例によれば、
クロマト管に充填されタンパク質が共存している試料中
の陰イオンを液体クロマトグラフィー手法(イオンクロ
マトグラフィー手法も含む)を用いて定量分析するのに
用いて好適な陰イオン交換樹脂(充填剤)を製造する方
法が実現する。また、このようにして製造された陰イオ
ン交換樹脂は、負電荷をもつ合成高分子で基材の表面を
被覆したことで、タンパク質などを含む試料中の低分子
陰イオンをタンパク質の影響なしに測定できるという利
点がある。更に、タンパク質などを含む試料を直接注入
でき洗浄などの余分な操作を必要としないため、分析条
件が簡単で測定時間が大幅に減少するという利点もあ
る。また、試料中のタンパク質などがカラム充填剤へ吸
着することによって引起こされるイオン交換容量の見掛
け上の減少に起因する保持時間の短縮という問題も無く
なり、結果的に再現性に良いクロマトグラムが得られる
という利点もある。更に、試料中のタンパク質などがカ
ラム充填剤へ吸着することなどによるカラム圧力の上昇
などに起因するカラム性能の劣化がなくなりカラムの延
命化が図れるという利点もある。
<Effect of the Invention> According to the embodiment of the present invention described in detail above,
Anion exchange resin (filler) suitable for use in liquid chromatography (including ion chromatography) to quantitatively analyze the anions in samples packed with proteins and coexisting in chromatographic tubes. The manufacturing method is realized. In addition, the anion exchange resin produced in this way coats the surface of the base material with a synthetic polymer having a negative charge, so that low-molecular anions in samples containing proteins and the like can be removed without the influence of proteins. There is an advantage that it can be measured. Furthermore, since a sample containing a protein or the like can be directly injected and no extra operation such as washing is required, there is an advantage that the analysis conditions are simple and the measurement time is greatly reduced. In addition, the problem of reduced retention time caused by the apparent decrease in ion exchange capacity caused by the adsorption of proteins in the sample to the column packing material is eliminated, resulting in a chromatogram with good reproducibility. There is also the advantage that it can be done. Further, there is an advantage that the column performance is not degraded due to an increase in column pressure due to the adsorption of proteins and the like in the sample to the column packing material, thereby extending the life of the column.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の陰イオン交換樹脂の構成図、第2図は
本発明の陰イオン交換樹脂の製造方法を説明するための
工程説明図、第3図は一般的なイオンクロマトグラフ装
置の構成説明図である。 Aはイオン交換樹脂、Bはポリマー、Cは陰イオン交換
基、Pはタンパク質、S+は陽イオン、S-は陰イオン。
FIG. 1 is a block diagram of the anion exchange resin of the present invention, FIG. 2 is a process explanatory view for explaining a method for producing the anion exchange resin of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of a general ion chromatograph. FIG. A is an ion exchange resin, B is a polymer, C is an anion exchange group, P is a protein, S + is a cation, and S is an anion.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01J 41/00 G01N 30/48 C08G 81/02──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B01J 41/00 G01N 30/48 C08G 81/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】タンパク質が共存している水溶液中の陰イ
オンを分離、定量する球状体の陰イオン交換樹脂におい
て、 前記球状体は、 表面に結合されていて、前記タンパク質が帯電する電荷
に反発する負の電荷を有するポリマーと、 構造のいたるところにあって、前記タンパク質の分子径
より小さな径の微細孔と、 この微細孔の内部表面に結合されていて、前記微細孔に
入った前記陰イオンをイオン交換する陰イオン交換基
と、 を具備し、前記タンパク質が負電荷を有するpH領域で前
記陰イオンを定量分析することを特徴とした陰イオン交
換樹脂。
1. A spherical anion exchange resin for separating and quantifying anions in an aqueous solution in which a protein coexists, wherein the spherical body is bound to a surface and repels a charge that charges the protein. A polymer having a negative charge to be formed; micropores having a diameter smaller than the molecular diameter of the protein throughout the structure; and the pores bound to the inner surface of the micropores and entering the micropores. An anion exchange resin comprising: an anion exchange group that exchanges ions; and quantitatively analyzing the anion in a pH region where the protein has a negative charge.
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