JP4789944B2 - レーザー光散乱(lls)による分子相互作用の測定におけるサブミクロンのパーフルオロポリマーラテックスの使用 - Google Patents
レーザー光散乱(lls)による分子相互作用の測定におけるサブミクロンのパーフルオロポリマーラテックスの使用 Download PDFInfo
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Description
具体的には、本発明は、5〜200 nmの直径、好ましくは40〜80 nmの粒子径を有するサブミクロンのポリマー粒子を用いる、レセプターとリガンドとの相互作用の定量測定方法に関する。
1)測定に影響を及ぼすリガンドマス(mass)輸送に依存すること;
2)吸着および脱着定数に影響を及ぼす、リガンド−レセプター対の立体障害(嵩効果)およびセンサー上の結合部位の分布に依存すること。それゆえ、この方法を用いて得られる結合および解離定数は、他の方法で得られるものとはいくらかのオーダーの大きさでしばしば異なる;
3)測定が熱力学的平衡状態で行われない(動的なアプローチ)という事実に依存することである。
両親媒性の非イオン性界面活性剤およびレセプターを末端に有する界面活性剤は同一であっても異なっていてもよい。
a)コロイド状水性懸濁液またはラテックスに、パーフッ素化半晶質または非晶質のポリマーから形成された、5〜200 nm、好ましくは40〜80 nmの平均直径を有する粒子の添加、50重量%〜99.5重量%の両親媒性の非イオン性界面活性剤および0.5重量%〜50重量%のレセプターを末端に有する界面活性剤を含む混合物の水溶液の既知容量の一連を添加し、各添加後に懸濁液により散乱される光の強度をレーザー光散乱(LLS)によって測定し、漸近値(asymptotic value)(Ir)に達するまで、漸次加えられた溶液の容量の関数として図表にそれを示す;
Ioは、非被覆粒子によって散乱される光の強度であり、
Irは、レセプターにより被覆された粒子によって散乱される光の強度(漸近値)であり、
nwは、溶媒の屈折率であり、
npは、非被覆粒子の屈折率であり、
nlは、リガンドの屈折率であり、
φpは、粒子により占有された懸濁液のフラクションの容量であり、
ρ1は、純粋なリガンドの密度であり、
m1は、リガンド分子の分子量であり、
[So]は、リガンド−レセプター相互作用部位の全モル濃度であり、
[To]は、懸濁液に加えられたリガンドの全モル濃度であり、
Kは、結合定数であり、
[So]とKは、当てはめることにより得られるただ二つのパラメータである)
に当てはめて、レセプター−リガンド結合定数(K)を得る。
1)テトラフルオロエチレンホモポリマー(PTFE)または半晶質のテトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー;
2)非晶質TFEコポリマー;
3)パーフッ素化ジオキソール環の非晶質ホモポリマー
から選択される。
1)0.5モル%からその最大限度がコポリマーが半晶質であるような約10モル%までの、例えばパーフルオロ−アルキル−ビニルエーテル(PAVE)、パーフルオロジオキソール、ヘキサフルオロプロペン(HFP)のようなTFEとは異なる一以上のフッ素化モノマーを含む半晶質のテトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー;
YはFまたはORf(ここで、Rfは1〜5の炭素原子を有するパーフルオロアルキルである)であり、好ましくはYはORfであり;
X1およびX2は互いに同一または異なって、-Fまたは-CF3であり;
好ましくは、式(I)において、X1、X2は-Fであり;Rfは好ましくは-CF3、-C2F5または-C3F7であり;より好ましくは、式(I)のフルオロジオキソールは、YがORf(ここで、Rfは-CF3である)であり、X1、X2が-Fである(すなわち、2,2,4-トリフルオロ-5-トリフルオロメトキシ-1,3-ジオキソール(TTD))(例えば欧州特許第633 257号参照)ものである]
のパーフルオロジオキソール;ヘキサフルオロプロペン(HFP);ポリマー鎖の末端に臭素もしくはヨウ素原子を含む(例えば米国特許第4,745,165号参照)またはヨウ素もしくは臭素原子を含む(例えば米国特許第5,173,553号参照)「硬化−部位(cure-site)」を任意に含んでいてもよい、パーフルオロオキシアルキルビニルエーテル;一般式:
R1、R2、R3、R4、R5、R6は互いに同一または異なって、HまたはC1-C5アルキルであり、
Zは、任意に酸素原子を含んでいてもよい、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1-C18アルキレンまたはシクロアルキレン基であり、好ましくは少なくとも部分的にフッ素化されているか、または(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である)
を有するビス−オレフィン(例えば米国特許第5,585,449号参照)
のような他のフッ素化モノマーとの非晶質TFEコポリマー;
3)上記の式(I)のパーフルオロジオキソールの非晶質ホモポリマー
から選択される。
CF2=CFOCF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、
CF2=CFOCF2CF(CF3)CF=CF2、
CF2=CFOCF2OCF2CF=CF2、
CF2=CFO(CF2)2CF=CF2CF3、
CF2=CFOCF2CF(CF=CF2)CF2CF=CF2
が挙げられ得る。
a)次の構造を有する非イオン化合物:
CH3-(CH2)n-(OCH2CH2)mOH
(ここで、nおよびmは、6<n<18および3<m<12の整数である)、
例えば、市販の化合物Brij56(Fluxa, cas. No. 9004-95-9)(ここで、n=15およびmは平均で約10である);
RO-(CH2)n-CH3
(ここで、nは6<n<12の整数であり、Rはグルコースまたはマルトース残基、例えば、Aldrichより市販化合物のn-ドデシル-β-D-マルトシドである)
が挙げられ得る。
レセプター−リガンド対は、幾分安定な結合を作ることができる親和性を有する、例えば蛋白質、核酸、糖蛋白質、炭水化物、ホルモンのような分子対として定義される。特に、抗体/抗原、酵素/阻害剤、炭水化物/炭水化物、蛋白質/DNA、DNA/DNA、ペプチド/ペプチドが挙げられ得る。
本発明の系は熱力学的平衡にすぐに達することが見出された。それゆえ、行われる測定は、吸着脱着動力学には依存しない。したがって、マス(mass)輸送により影響されない。
本発明の方法は、先行技術の最も感度のよい手法のオーダーである0.04ナノグラム/mm2の表面積に対する吸着質量の感度限界に相当する、ミリリッター当たり3マイクログラムの物質まで検出可能である。
Г=D×q2
[ここで、qは次の式:
q=(4πnD/λ)sin(θ/2)
(ここで、nDは媒体屈折率であり、λは波長であり、θは測定が行われる、前もって決められた散乱角度である)
を有する波動ベクトルを表わす]。
D=kT/3πηφ
(ここで、Kはボルツマン定数、Tは温度、ηは懸濁液(ラテックス)の粘度でφは散乱物の直径である)
により散乱物の直径と相関がある。それゆえ、この式から粒子の直径が計算され得る。多価相互作用の不存在下において、ポリマー粒子の直径は実質的に一定である。直径の変化は、界面活性剤により、レセプターによりおよびリガンドにより形成される単分子層に起因する。
いくつかの実施例は、本発明を限定する目的ではなく、説明するために示される。
バンコマイシン塩酸塩水和物(リガンド)とペプチド配列L-Lys-D-Ala-D-Ala(レセプター)との間の結合定数の測定
工程a)
平均直径78 nmを有する粒子0.1重量%を含み、パーフルオロメチルビニルエーテル40モル%を含むTFEコポリマーよりなるコロイド状水性懸濁液に、n-ドデシル-β-D-マルトシドを99重量%および細菌細胞壁の特徴的配列のペプチド配列L-Lys-D-Ala-D-Alaを末端に有する非イオン性界面活性剤Brij56を1重量%含む混合物の水溶液を、各6マイクロリッターずつ、5分間隔で10ミリモル加えた。
光強度を10秒間、連続6回記録し、次いで、試料中に多分存在する粉末によるノイズを最小にするために最も低い値を選択した。
用いられた混合物から覆われて進展する粒子は、散乱光の強度の変化に顕著である。完全な被覆は、散乱光強度の漸近値の達成により明瞭に示される。
工程a)で得られた懸濁液に、漸近値に達するときに、バンコマイシン塩酸塩水和物(Aldrichにより販売、cas. No. 861987)の水溶液を、各6マイクロリッターずつ、5分間隔で0.4ミリモル加える。
各添加後に、混合物を30秒撹拌し、1分間平衡を保ち、散乱光を工程a)のように測定した。
バンコマイシン/L-Lys-D-Ala-D-Ala対の形成は、レセプター部位のバンコマイシンによる飽和を示す漸近値に達するまでの散乱光強度の増加から明らかになる。
得られた結合定数は、1.5×106 moles-1である。
凝集工程の不存在を確認するため、DLLS手法を用いることにより、サブミクロ粒子の直径が実質的に一定のままであるように連続的に制御された。
平均直径40 nmを有する粒子を0.1%で、2,2,4-トリフルオロ-5-トリフルオロメトキシ-1,3-ジオキソール(TTD)30モル%を含むTFEコポリマーよりなる水性コロイド状懸濁液を用いる以外は、実施例1が繰り返された。
工程b)において、バンコマイシンの0.9ミリモル混合物が6マイクロリッターずつ加えられた。
得られた結合定数は、1.1×106 moles-1である。
Claims (9)
- ポリマー粒子がその表面に、両親媒性の非イオン性界面活性剤、リガンドと相互作用するレセプターを末端に有する界面活性剤を含み、該両親媒性の非イオン性界面活性剤およびレセプターを末端に有する界面活性剤は同一であっても異なっていてもよく、前記リガンド−レセプターの結合定数をレーザー光散乱(LLS)により測定するための、5〜200 nmの平均直径の粒子を有するパーフッ素化ポリマーのコロイド状水性懸濁液またはラテックスの使用。
- 次の工程:
a)コロイド状水性懸濁液またはラテックスに、パーフッ素化ポリマーから形成された、5〜200 nmの平均直径を有する粒子の添加、50重量%〜99.5重量%の両親媒性の非イオン性界面活性剤および0.5重量%〜50重量%のレセプターを末端に有する界面活性剤を含む混合物の水溶液の既知容量の一連を添加し、各添加後に懸濁液により散乱される光の強度をレーザー光散乱(LLS)によって測定し、漸近値(Ir)に達するまで、漸次加えられた溶液の容量の関数として図表にそれを示すこと;
b)工程a)で得られた懸濁液にリガンドを含む水溶液の既知容量の一連を添加し、各添加後に懸濁液により散乱される光の強度をレーザー光散乱(LLS)によって測定し、漸近値に達するまで、漸次加えられた溶液の容量(モル濃度[To]として表される)の関数として図表にそれを示し、リガンド添加([To])の関数としての散乱光強度のデータ(I)を式(1):
Ioは、非被覆粒子によって散乱される光の強度であり、
Irは、レセプターにより被覆された粒子によって散乱される光の強度(漸近値)であり、
nwは、溶媒の屈折率であり、
npは、非被覆粒子の屈折率であり、
nlは、リガンドの屈折率であり、
φpは、粒子により占有された懸濁液のフラクションの容量であり、
ρ1は、純粋なリガンドの密度であり、
m1は、リガンド分子の分子量であり、
[So]は、リガンド−レセプター相互作用部位の全モル濃度であり、
[To]は、懸濁液に加えられたリガンドの全モル濃度であり、
Kは、結合定数であり、
[So]とKは、当てはめることにより得られるただ二つのパラメータである)
に当てはめて、レセプター−リガンド結合定数(K)を得ること
を含む、請求項1に記載の使用。 - 工程a)において、コロイド状水性懸濁液またはラテックスが、0.05重量%〜5重量%の非晶質または半晶質のパーフッ素化ポリマーの長球形粒子を含む、請求項2に記載の使用。
- パーフッ素化ポリマーが、
1)テトラフルオロエチレンホモポリマー(PTFE)または半晶質のテトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー;
2)非晶質TFEコポリマー;
3)パーフッ素化ジオキソール環の非晶質ホモポリマー
から選択される、請求項1〜3のいずれか一つに記載の使用。 - パーフッ素化ポリマーが、
1)0.5モル%からその最大限度がコポリマーが半晶質である10モル%までの、パーフルオロ−アルキル−ビニルエーテル(PAVE)、パーフルオロジオキソール、ヘキサフルオロプロペン(HFP)から選択されるTFEとは異なる一以上のフッ素化モノマーを含む半晶質のテトラフルオロエチレン(TFE)コポリマー;
2)パーフルオロアルキル−ビニルエーテル(PAVE)、式:
YはFまたはORf(ここで、Rfは1〜5の炭素原子を有するパーフルオロアルキルである)であり;
X1およびX2は互いに同一または異なって、-Fまたは-CF3である]
のパーフルオロジオキソール;ヘキサフルオロプロペン(HFP);ポリマー鎖の末端に臭素もしくはヨウ素原子またはヨウ素もしくは臭素原子を含む「硬化−部位」を任意に含んでいてもよい、パーフルオロオキシアルキルビニルエーテル;一般式:
R1、R2、R3、R4、R5、R6は互いに同一または異なって、HまたはC1-C5アルキルであり、
Zは、任意に酸素原子を含んでいてもよい、直鎖状もしくは分枝鎖状のC1-C18アルキレンまたはシクロアルキレン基、または少なくとも部分的にフッ素化されているかもしくは(パー)フルオロポリオキシアルキレン基である)
を有するビス−オレフィン
から選択される、他のフッ素化モノマーとの非晶質TFEコポリマー;
3)上記の式(I)のパーフルオロジオキソールの非晶質ホモポリマー
から選択される、請求項4に記載の使用。 - 式(I)のパーフルオロジオキソールに代わって、クラス2)のTFEのコモノマーとして、酸素原子を含むビス−オレフェン性モノマーの環化に由来する一つのジオキソール環が用いられる、請求項5に記載の使用。
- パーフッ素化ポリマーが非晶質パーフルオロポリマーである、請求項4または5に記載の使用。
- パーフッ素化ポリマーが、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフルオロエチルビニルエーテル、パーフルオロプロピルビニルエーテルから選択される一以上のパーフルオロアルキリビニルエーテルを20モル%〜50モル%含む非晶質TFEコポリマーである、請求項7に記載の使用。
- パーフッ素化ポリマーが、式(I)のパーフルオロジオキソールを20モル%〜80モル%含むTFEの非晶質コポリマーである、請求項7に記載の使用。
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