JP5027085B2 - グラフト共重合体、それらの調製、およびキャピラリー電気泳動での使用 - Google Patents
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Description
本発明は、一般に、グラフト共重合体、それらの調製、およびそれらを含有する電気泳動分離組成物に関し、また、超高分子量ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)、それらの調製、およびそれらを含有する電気泳動分離組成物に関し、さらに特定すると、これらの重合体を含有する支持体(例えば、キャピラリー)およびキャピラリー電気泳動を使用して生体分子(特に、ポリヌクレオチド)を分離する方法に関する。
キャピラリー電気泳動技術(「CE」)は、いくつかの技術上有利な点があるために、広く使用されている分析方法であり、これは、すなわち、以下を提供する:(i)分離媒体を含むキャピラリーは、高い表面−体積比を有し、そして熱を効率滴に消散し、これは、順に、急速に分離するために高電場を使用することが可能となる;(ii)必要な試料の容量が最小である;(iii)優れた解像度が達成できる;そして(iv)この技術は、容易に自動化できる。例えば、Camilleri著、Capillary Electrophoresis:Theory and Practice(CRC Press,Boca Raton,1993);Grossmanら著、Capillary Electrophoresis(Academic Press,San Diego,1992)。これらの利点があるために、生体分子の分離(特に、核酸分析)にCEを適用することは、非常に重要となっている。ポリメラーゼ鎖反応生成物の分析およびDNA断片分析では、核酸(特に、デオキシリボ核酸(「DNA」))を急速かつ正確に分離する必要性が生じる。例えば、Williams,Methods 4:227−232(1992);Drossmanら、Anal.Chem.,62:900−903(1990);Huangら、Anal.Chem.,64:2149−2154(1992);Swerdlowら、Nucleic Acids Research,18:1415−1419(1990)。
本発明の第一実施形態は、ポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩に関し、ここで:
(a)各M1は、式(I)を有する:
R1、R2、R3およびR4の各々は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)または−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)である;
各R5は、別個に、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヘテロアルキル、C4〜C12シクロアルキル、C4〜C12ヘテロシクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X1は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)qNHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;
(b)各M2は、式(II)を有する:
R6、R7、R8およびR9の各々は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)または−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)である;
各R10は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヘテロアルキル、C4〜C12シクロアルキル、C4〜C12ヘテロシクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X2は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)qNHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なり、そしてA1またはA2の少なくとも1個は、Oではない。
(a)本発明の組成物を、生体分子を含有する混合物と接触させる工程;および
(b)該混合物からの生体分子の分離を促進するのに十分な量で、該組成物に電場をかける工程。
(1)緩衝液と有効量のポリ(M 1 −g−M 2 )またはそれらの塩とを含有する組成物であって、ここで:
(a)各M 1 は、式(I)を有する:
ここで、各A 1 は、別個に、O、SまたはNX 1 である;
R 1 、R 2 、R 3 およびR 4 の各々は、別個に、H、C 1 〜C 20 アルキル、C 4 〜C 12 シクロアルキル、C 5 〜C 12 アリール、C 4 〜C 12 ヘテロアリール、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 5 〜C 12 アリール)または−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 アルキル)である;
各R 5 は、別個に、C 1 〜C 20 アルキル、C 1 〜C 20 ヘテロアルキル、C 4 〜C 12 シクロアルキル、C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル、C 5 〜C 12 アリール、C 4 〜C 12 ヘテロアリール、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 4 〜C 12 シクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 シクロアルキル)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 4 〜C 12 シクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 シクロアルキル)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 5 〜C 12 アリール)、−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 5 〜C 12 アリール)、−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)、−(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)、−(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 4 アルキル) q NH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル) q CONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル)NHCONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル)NHCOHまたは−(C 1 〜C 4 アルキル) q NHCOCH 3 であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X 1 は、別個に、H、C 1 〜C 20 アルキル、C 4 〜C 12 シクロアルキル、C 5 〜C 12 アリール、C 4 〜C 12 ヘテロアリール、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 5 〜C 12 アリール)、−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 4 アルキル) q NH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル) q CONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル)NHCONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル) q NHCOHまたは−(C 1 〜C 4 アルキル) q NHCOCH 3 であって、ここで、各qは、0または1である;
(b)各M 2 は、式(II)を有する:
ここで、各A 2 は、別個に、O、SまたはNX 2 である;
R 6 、R 7 、R 8 およびR 9 の各々は、別個に、H、C 1 〜C 20 アルキル、C 4 〜C 12 シクロアルキル、C 5 〜C 12 アリール、C 4 〜C 12 ヘテロアリール、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 5 〜C 12 アリール)または−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 アルキル)である;
各R 10 は、別個に、H、C 1 〜C 20 アルキル、C 1 〜C 20 ヘテロアルキル、C 4 〜C 12 シクロアルキル、C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル、C 5 〜C 12 アリール、C 4 〜C 12 ヘテロアリール、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 4 〜C 12 シクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 シクロアルキル)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 4 〜C 12 シクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 シクロアルキル)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)、−(C 4 〜C 12 ヘテロシクロアルキル)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 5 〜C 12 アリール)、−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 5 〜C 12 アリール)、−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)、−(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)、−(C 4 〜C 12 ヘテロアリール)(C 1 〜C 20 ヘテロアルキル)、−(C 1 〜C 4 アルキル) q NH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル) q CONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル)NHCONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル)NHCOHまたは−(C 1 〜C 4 アルキル) q NHCOCH 3 であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X 2 は、別個に、H、C 1 〜C 20 アルキル、C 4 〜C 12 シクロアルキル、C 5 〜C 12 アリール、C 4 〜C 12 ヘテロアリール、−(C 1 〜C 20 アルキル)(C 5 〜C 12 アリール)、−(C 5 〜C 12 アリール)(C 1 〜C 20 アルキル)、−(C 1 〜C 4 アルキル) q NH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル) q CONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル)NHCONH 2 、−(C 1 〜C 4 アルキル) q NHCOHまたは−(C 1 〜C 4 アルキル) q NHCOCH 3 であって、ここで、各qは、0または1である;
(c)但し、少なくとも1個のM 1 は、少なくとも1個のM 2 と異なる、
組成物。
(2)さらに、シーブ重合体またはそれらの塩を含有し、以下である単量体単位を有する、項目1に記載の組成物:アクリルアミド、N−アセチル−アクリルアミド、N−2−シアノエチル−アクリルアミド、N,N−1,2−ジヒドロキシエチレン−ビス−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N,N−ジメチル−アクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド、N−メトキシメチル−アクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド、N−メチル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アセチル−メタクリルアミド、N−2−シアノエチル−メタクリルアミド、N,N−1,2−ジヒドロキシエチレン−ビス−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N,N−ジメチル−メタクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド、N−メトキシメチル−メタクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−メタクリルアミド、N−メチル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物。
(3)前記シーブ重合体が、ポリ(アクリルアミド)である、項目2に記載の組成物。
(4)前記シーブ重合体が、ポリ(N,N−ジメチル−アクリルアミド)であり、そして該シーブ重合体が、少なくとも約3Mダルトンの重量平均分子量を有する、項目2に記載の組成物。
(5)ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)を製造する方法であって、該方法は、油相、水相、界面活性剤および開始剤を含有する逆乳濁液中にて、N,N−ジメチルアクリルアミドを重合させて、該ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)を得る工程を包含し、ここで、該ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)は、少なくとも約3Mダルトンの重量平均分子量を有する、
方法。
(6)前記油相が、少なくとも約15個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素、約270℃またはそれ以上の正常沸点を有する脂肪族炭化水素、シリコーン油、フッ化炭化水素、液状パーフルオロポリエーテル、またはそれらの混合物を含有する、項目5に記載の方法。
(7)項目5に記載の方法のポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)生成物。
(8)さらに、ポリ(ヒドロキシメチレン)、ポリ(オキシエチレン)、ポリ(オキシプロピレン)、ポリ(オキシエチレン−co−オキシプロピレン)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)、ポリ((2−エチル−2−オキサゾリン)−co−(2−メチル−2−オキサゾリン))、ポリ(N−アセトアミドアクリルアミド)、ポリ(アクリルオキシ尿素)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、またはそれらの混合物を含有する、項目1に記載の組成物。
(9)前記ポリ(M 1 −g−M 2 )またはそれらの塩が、約150,000ダルトン〜約20Mダルトンの重量平均分子量を有する、項目1に記載の組成物。
(10)さらに、約100,000ダルトン〜約5Mダルトンの重量平均分子量を有するシーブ重合体またはそれらの塩を含有する、項目9に記載の組成物。
(11)前記シーブ重合体が、実質的に直鎖のポリ(アクリルアミド)である、項目10に記載の組成物。
(12)M 1 が、以下である、項目1に記載の組成物:
N−アダマンチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N−ブチル−アクリルアミド、N−シクロヘキシル−アクリルアミド、N,N−ジブチル−アクリルアミド、N−3−ジ(ブチル)アミノプロピル−アクリルアミド、N,N−ジエチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N,N−ジメチル−アクリルアミド、N−3−(ジメチルアミノ)−プロピル−アクリルアミド、N,N−ジプロピル−アクリルアミド、N−ドデシル−アクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−アクリルアミド、N−イソボルニル−アクリルアミド、N−メチル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、Nモルホリノエチル−アクリルアミド、N−オクタデシル−アクリルアミド、N−プロピル−アクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−アクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−アクリルアミド、(トリメチルアンモニウム)−プロピル−メタクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物。
(13)M 2 が、以下である、項目12に記載の組成物:
アクリルアミド、N−アセチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド、N−メトキシメチル−アクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド、N−メチル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アセチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド、N−メトキシメチル−メタクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−メタクリルアミド、N−メチル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物。
(14)M 2 が、以下である、項目12に記載の組成物:
N−アセチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド、N−メトキシメチル−アクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド、N−メチル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド、N−アセチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド、N−2−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−3−メトキシプロピルメタクリルアミド、N−メチル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチルメタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物。
(15)前記緩衝液が、水性緩衝液である、項目1に記載の組成物。
(16)前記組成物が、約5〜約11のpHを有する、項目15に記載の組成物。
(17)前記組成物が、約7〜約10のpHを有する、項目15に記載の組成物。
(18)M 1 が、N,N−ジメチルアクリルアミドであり、そしてM 2 が、アクリルアミドである、項目15に記載の組成物。
(19)さらに、ホルムアミド、尿素、ピロリドン、N−メチルピロリドンまたはそれらの混合物を含有する、項目16に記載の組成物。
(20)さらに、尿素を含有する、項目16に記載の組成物。
(21)さらに、ホルムアミドを含有する、項目16に記載の組成物。
(22)項目1に記載の組成物を含む、キャピラリー。
(23)前記キャピラリーが、キャピラリーチューブである、項目22に記載のキャピラリー。
(24)生体分子の混合物を分離する方法であって、該方法は:
(a)項目1に記載の組成物を、生体分子を含有する混合物と接触させる工程;および
(b)該混合物からの生体分子の分離を促進するのに十分な量で、該組成物に電場をかける工程
を包含する、方法。
(25)前記分離が、キャピラリーチューブ内にて実行され、そして2種またはそれ以上の生体分子が、ポリヌクレオチドである、項目24に記載の方法。
(26)前記分離が、少なくとも400個の塩基対のクロスオーバーを有する、項目25に記載の方法。
(27)少なくとも約3Mダルトンの重量平均分子量を有する、ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)。
本発明は、一般に、グラフト共重合体、それらの調製、およびそれらを含有する組成物に関し、また、超高分子量ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)、それらの調製、およびそれらを含有する組成物に関し、さらに特定すると、これらの重合体を含有する支持体(例えば、キャピラリー)およびキャピラリー電気泳動を使用して生体分子(特に、ポリヌクレオチド)を分離する方法に関する。これらのグラフト共重合体は、例えば、電気泳動分離媒体にて、また、CEにて、電気浸透または電気浸透流(「EOF」)(これは、電場で誘発されるキャピラリー流体の流れを意味する)を効果的に抑制する動的コーティング重合体として使用するために、驚くべきことに、予想外に有効である。本発明の代表的なグラフト共重合体は、ポリアクリルアミド(「PAAm」)側鎖またはペンダント鎖を有するポリ(DNA)(「PDMA」)骨格重合体として、記述できる。
本発明の第一実施形態は、ポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩のグラフト共重合体に関し、ここで:
(a)各M1は、式(I)を有する:
R1、R2、R3およびR4の各々は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)または−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)である;
各R5は、別個に、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヘテロアルキル、C4〜C12シクロアルキル、C4〜C12ヘテロシクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X1は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)qNHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;
(b)各M2は、式(II)を有する:
R6、R7、R8およびR9の各々は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)または−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)である;
各R10は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヘテロアルキル、C4〜C12シクロアルキル、C4〜C12ヘテロシクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X2は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)qNHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なり、そしてA1またはA2の少なくとも1個は、Oではない。
(a)M1は、N−アダマンチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N,N−ジブチル−アクリルアミド、N,N−ジエチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N,N−ジメチル−アクリルアミド、N,N−ジプロピル−アクリルアミド、N−ドデシル−アクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−アクリルアミド、N−イソボルニル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−オクタデシル−アクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−アクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−アクリルアミド、N−アダマンチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N,N−ジブチル−メタクリルアミド、N,N−ジエチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N,N−ジメチル−メタクリルアミド、N,N−ジプロピル−メタクリルアミド、N−ドデシル−メタクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−メタクリルアミド、N−イソボルニル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−オクタデシルメタクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−メタクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物である;
(b)M2は、アクリルアミド、N−アセチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド、N−メトキシメチル−アクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アセチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド、N−メトキシメチル−メタクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物である;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なる。
(a)M1は、N−アダマンチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N,N−ジブチル−アクリルアミド、N,N−ジエチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N,N−ジメチル−アクリルアミド、N,N−ジプロピル−アクリルアミド、N−ドデシル−アクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−アクリルアミド、N−イソボルニル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−オクタデシル−アクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−アクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−アクリルアミド、N−アダマンチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N,N−ジブチル−メタクリルアミド、N,N−ジエチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N,N−ジメチル−メタクリルアミド、N,N−ジプロピル−メタクリルアミド、N−ドデシル−メタクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−メタクリルアミド、N−イソボルニル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−オクタデシルメタクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−メタクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物である;
(b)M2は、N−アセチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチルアクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド、N−メトキシメチル−アクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アセチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド、N−メトキシメチル−メタクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物である;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なる。
(a)M1は、N−アダマンチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N,N−ジブチル−アクリルアミド、N,N−ジエチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド、N,N−ジメチル−アクリルアミド、N,N−ジプロピル−アクリルアミド、N−ドデシル−アクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−アクリルアミド、N−イソボルニル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−オクタデシル−アクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−アクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−アクリルアミド、N−アダマンチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N,N−ジブチル−メタクリルアミド、N,N−ジエチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N,N−ジメチル−メタクリルアミド、N,N−ジプロピル−メタクリルアミド、N−ドデシル−メタクリルアミド、N−2−エチルヘキシル−メタクリルアミド、N−イソボルニル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−オクタデシルメタクリルアミド、N−3−(トリメチルアンモニウム)−プロピル−メタクリルアミドクロライド、N−1,1,3−トリメチルブチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物である;
(b)M2は、N−アセチル−アクリルアミド、N−ブトキシメチル−アクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチルアクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド、N−メトキシメチル−アクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド、N−モルホリノエチル−アクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド、N−アセチル−メタクリルアミド、N−ブトキシメチル−メタクリルアミド、N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド、N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド、N−メトキシメチル−メタクリルアミド、N−3−メトキシプロピル−メタクリルアミド、N−メチル−、N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド、N−モルホリノエチル−メタクリルアミド、N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド、N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド、またはそれらの混合物である;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なる。
グラフト共重合体を製造する多くの方法は、当該技術分野で公知であり、そして本発明のポリ(M1−g−M2)を調製するのに使用できる。例えば、いくつかのこのような方法は、以下の章で要約されている:Costelloら、「Copolymers」Kirk−Othmer Encyc.of Chem Technol.,第4版,John Wiley & Sons,New York,1993,Vol.7,pp.349−381。これらの通常の方法は、適当な反応部位を備えた重合体骨格を選択する工程、本発明の単量体(例えば、M2)を選択する工程、次いで、その単量体の重合(これは、例えば、遊離ラジカル手段、アニオン手段またはカチオン手段により、開始される)を行ってグラフト共重合体を形成する工程を包含する。前出、pp.356−358。このような重合は、もちろん、バルク、溶液、懸濁液、乳濁液またはマイクロ乳濁液中で行うことができ、広範囲の重合開始剤が使用できる。前出、pp.356。
驚くべきことに、UHMw PDMAは、逆乳化重合法(「IEP」)により調製され得ることが発見されている。このIEP法の多くの局面は、例えば、「Inverse Emulsion(Microemulsion)Polymerization」、Chapter 4 in Radical Polymerization in Disperse Systems,Bartonら、Ellis Horwood,New
York,1994,pp.187−215;Candauら、J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.,23:193−214(1985);およびProssら、Polym.Int'l.,45:22−26(1998)で詳細に記述され
ている。IEPは、時には、逆マイクロ懸濁重合(Pross,p.22.)または逆マイクロ乳化重合(Barton,Id.)と呼ばれている。しかしながら、IEP法によるUHMw PDMAの調製は、従来、知られておらず、記述または示唆されていなかった。
PDMAへのIEP用のオイルには、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、白色軽鉱油またはパラフィン油、白色重油またはパラフィン油、およびNujol調製に適当な鉱油またはパラフィン油が挙げられる。他の実施形態では、DMAからUHMw PDMAへのIEP用のオイルは、Nujol調製に適当な鉱油である。
一旦、重合体骨格が得られるか調製されると、例えば、上述のように、単量体M2と遊離ラジカルグラフト化することにより、ペンダント形成重合が行われ得、それにより、本発明のグラフト共重合体が形成される。特定の理論で束縛されないが、本発明の代表的なポリ(M1−g−M2)を遊離ラジカルグラフト化する提案された機構では、ポリ(DMA−g−AAm)は、以下のスキームで示される。例えば、重合の開始において遊離ラジカル開始剤の熱分解または光分解で形成された遊離ラジカルは、AAm2の重合を開始して、伝播しているマクロラジカル3を形成する:
本発明の第五実施形態は、ポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩と緩衝液とを含有する組成物に関する。この組成物は、電気泳動分離媒体として、有用である。1実施形態では、この組成物は、さらに、シーブ重合体またはそれらの塩(これは、以下でさらに詳細に記述する)を含有する。他の実施形態では、この組成物は、さらに、変性剤を含有する。これらの組成物では、このポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩は、以下のようである:
(a)各M1は、式(I)を有する:
R1、R2、R3およびR4の各々は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)または−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)である;
各R5は、別個に、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヘテロアルキル、C4〜C12シクロアルキル、C4〜C12ヘテロシクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X1は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)qNHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;
(b)各M2は、式(II)を有する:
R6、R7、R8およびR9の各々は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)または−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)である;
各R10は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C1〜C20ヘテロアルキル、C4〜C12シクロアルキル、C4〜C12ヘテロシクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12シクロアルキル)、−(C4〜C12シクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)、−(C4〜C12ヘテロシクロアルキル)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C20アルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C20ヘテロアルキル)(C4〜C12ヘテロアリール)、−(C4〜C12ヘテロアリール)(C1〜C20ヘテロアルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;そして
各X2は、別個に、H、C1〜C20アルキル、C4〜C12シクロアルキル、C5〜C12アリール、C4〜C12ヘテロアリール、−(C1〜C20アルキル)(C5〜C12アリール)、−(C5〜C12アリール)(C1〜C20アルキル)、−(C1〜C4アルキル)qNH2、−(C1〜C4アルキル)qCONH2、−(C1〜C4アルキル)NHCONH2、−(C1〜C4アルキル)qNHCOHまたは−(C1〜C4アルキル)qNHCOCH3であって、ここで、各qは、0または1である;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なる。
本発明の組成物は、pHを制御する緩衝系を含有する。1実施形態では、この緩衝液は、水性緩衝液である。他の実施形態では、この緩衝液は、実質的に無水の緩衝液である。他の実施形態では、この緩衝液は、無水緩衝液である。他の実施形態では、この緩衝液は、約5〜約11のpHを有する緩衝化組成物を提供する。他の実施形態では、この緩衝液は、約7〜約10のpHを有する緩衝化組成物を提供する。代表的な水性緩衝液には、有機酸(例えば、クエン酸、酢酸またはギ酸)の水溶液;双性イオン(例えば、N−トリス(ヒドロキシメチル)−2−アミノエタンスルホン酸(「TES」)、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン(「BICINE」)、2−(2−アミノ−2−オキソエチル)−アミノ)エタンスルホン酸(「ACES」)またはグリシルグリシン;無機酸(例えば、リン酸);および無機塩基(例えば、2−アミノ−2−(ヒドロキシメチル)−1,3−プロパンジオール(「TRIS」))が挙げられる。代表的な実質的に無水の緩衝液は、上記水性緩衝液の各々から水を実質的に蒸発させることにより、調製できる。代表的な無水緩衝液は、上記水性緩衝液の各々から水を完全に蒸発させることにより、調製できる。
必要に応じて、本発明の組成物は、シーブ重合体を含有する。他の実施形態では、本発明の組成物は、シーブ重合体を含有する。CEでは、異なる大きさの生体分子(例えば、ポリヌクレオチド)の第一分離機構は、それらの電荷−摩擦抵抗比に基づいていると仮定される。それゆえ、シーブ重合体は、もし、それが存在しない状態で、CEにおいて、2種またはそれ以上の生体分子が共に移動する(すなわち、ほぼ同じ移動度で移動する)なら、存在していることが望ましい。本願の目的のために、「シーブ重合体」とは、試料混合物の少なくとも2成分をCEにおいて異なる移動度で移動させるのに有効な量で存在している重合体を意味する。
例えば、ポリヌクレオチド中で二重鎖または二次構造を形成するのを防止するのが望ましいとき、本発明の組成物には、任意の追加成分(例えば、変性剤)が含有できる。1実施形態では、変性剤には、ホルムアミド、尿素、洗浄剤(例えば、ドデシル硫酸ナトリウム)、および市販のラクタム(例えば、ピロリドンおよびN−メチルピロリドン)だけでなく、それらの混合物が挙げられる。電気泳動で変性剤を使用することは、従来知られており、例えば、一般に認められた分子生物学の参考文献(例えば、Sambrookら、Molecular Cloning.A Laboratory Manual,第2版(Cold Spring Harbor Laboratory,New York,1989))で記述されている。他の実施形態では、この変性剤は、存在しているとき、ホルムアミド、尿素、ピロリドン、N−メチルピロリドンまたはそれらの混合物である。他の実施形態では、この変性剤は、存在しているとき、尿素である。他の実施形態では、この変性剤は、存在しているとき、ホルムアミドである。
本発明の第七実施形態は、上で詳細に記述したポリ(M1−g−M2)から組成物を製造する方法に関し、該方法は、該ポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩を水性緩衝液と接触させる工程、必要に応じて、また、シーブ重合体またはそれらの塩および/または変性剤と接触させる工程を包含する。この組成物は、電気泳動分離媒体として、有用である。例えば、この組成物は、25℃で、重合体成分(これは、ポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩を含有し、存在するとき、このシーブ重合体またはそれらの塩を含有する)を水に溶解する工程に続いて、濃縮形状の緩衝液を加える工程を包含する。あるいは、このポリ(M1−g−M2)またはそれらの塩は、この水性緩衝液またはその溶液に加えた任意のシーブ重合体に直接溶解できる。この変性剤は、このシーブ重合体を加える前または後のいずれかで、存在し得る。それゆえ、このポリ(M1−g−M2)およびシーブ重合体(存在しているとき)は、どの組合せを使用するかに依存して、水、水性緩衝液、水+変性剤、または水性緩衝液+変性剤に加えることができる。さらに、このシーブ重合体が存在しているとき、それは、例えば、このポリ(M1−g−M2)を導入する前に、この緩衝液に溶解できる。ポリ(M1−g−M2)を含有するこのような組成物を製造するためにこれらの成分を加える任意の適当な順序は、本発明のこの実施形態の範囲内である。
本発明の第九実施形態では、本発明の組成物は、サンプルまたは分析物(例えば、生体分子または生体分子の混合物)を検出または分離するための方法において有用である。本明細書中に記載される場合、「分析物」は、例えば、サンプル中の存在および/または含まれる量について、特定のサンプルが試験される物質を含む。
(a)ポリ(M1−g−M2)またはその塩および緩衝液を含む組成物を、生体分子を含む混合物と接触させる工程;ならびに
(b)混合物からの生体分子の分離を促進するのに十分な量で、電場を組成物に適用する工程。
(a)UHMw PDMAおよび緩衝液を含む組成物を、生体分子を含む混合物と接触させる工程;ならびに
(b)混合物からの生体分子の分離を促進するのに十分な量で、電場を組成物に適用する工程。
Rs=0.59(X2−X1)/FWHM (1)
ここで、X1およびX2は、2つの隣接するCEピークの中央であり、FWHMは、両方のピークが実質的に同じ幅を有すると仮定した場合の半分の高さのピーク幅である(例えば、Albarghouthi,Electrophoresis,21:4096−4111(2000)を参照のこと)。本明細書中で使用される場合、「クロスオーバー」は、その(X2−X1)値がそのFWHM値と等しい塩基対である。言い換えると、650塩基対(「bp」)のクロスオーバーは、650番目の塩基対の分解能が0.59であることを意味する。
適切な電気泳動装置は、本発明の組成物のための支持体(例えば、キャピラリー)を備える。1つの実施形態において、支持体は、電源の極性端部の反対側の端部に接続可能な細長チャネルを規定し、本発明の組成物を含有するのに適している(例えば、分離媒体)。
または他のシリカ様物質から作製され得る。1つの実施形態において、キャピラリーは、融合ケイ素を含む。キャピラリーは、その外側表面がコーティングされていなくてもよい。別の実施形態において、キャピラリーは、外側表面がポリイミド層でコーティングされ、例えば、適切な機械的強度を提供し、そして/または扱いの容易さを促進する。キャピラリーは、その内側表面を、1つまたは複数の層(代表的には、Kargerらに対する米国特許第4,997,537号、第5欄、第9行〜第6欄、第14行に記載されるような、ケイ素由来のコーティングおよび/またはPAAm)でコーティングされ得る。別の実施形態において、キャピラリーは、内側表面がコーティングされていない。
Test Methods for Rheological Properties
of Non−Newtonian Materials by Rotational(Brookfield type)Viscometer」との表題のASTM D
2196−99試験の方法Aにより特徴付けられる。この試験およびその中に記載される「方法A」により、見かけ上の粘度またはブルックフィールド粘度が、25℃の温度にて、液体組成物内を一定速度で回転するスピンドル上のトルクを実験的に測定することによって決定される。スピンドル番号00は、ブルックフィールドモデルRV粘度計または全てのこれらの実験のための等価物において、10rpmの回転速度で使用される。
えば、シリンジ積層注入または差次的圧力によって)組成物に導入され得る。別の実施形態において、サンプルは、電気動力学的注入(例えば、カソードおよびキャピラリーの陰極端部をサンプル溶液に入れ、次いで、短時間にわたって、キャピラリーに注入電圧および電流を適用することによって)によって、導入される。サンプルは、適切には、約0.
5〜約18kVの電位下で、約3〜約150秒間にわたって、電気動力学的に注入される。カソードおよびキャピラリーの陰極端部をカソードレザバ内に戻し、実行電位および実行電流を適用した後に、分離が開始する。
上で述べように、これらのグラフト共重合体およびそれらを含有する組成物および分離媒体;該グラフト共重合体およびそれらを含有する組成物および分離媒体を製造する方法;および該グラフト共重合体およびそれらを含有する組成物および分離媒体をCEで使用する方法は、生体分子の分析および分離において、優れたCE性能を生じる。上で述べたように、これらのUHMw PDMA重合体およびそれらを含有する組成物および分離媒体;該UHMw PDMA重合体およびそれらを含有する組成物および分離媒体を製造する方法;および該UHMw PDMA重合体およびそれらを含有する組成物および分離媒体をCEで使用する方法は、生体分子の分析および分離において、優れたCE性能を生じる。以下の実施例は、本発明の特定の実施形態をさらに説明する。これらの実施例は、例示の目的でのみ提供されており、いずれの様式でも、本発明の範囲を限定するものではない。
超高分子量ポリ(N,N−ジメチルアクリルアミド)(「PDMA」)を調製するために、以下の逆乳化重合法を使用した。
以下の改良を行ったこと以外は、実施例6.1.1でUHMw PDMAを調製した逆乳化重合方法を実行した。DMA(12.022g)に、攪拌しつつ、EDTA(4.2mg)、過硫酸アンモニウム6.3mgおよび蒸留水18.0gの冷却溶液を加えた。この溶液を、250mLビーカー(これは、鉱油80.143gおよびTETRONIC 1301(1.05g)を含有する)に注いだ。その混合物を、10分間にわたって、2インチの棒形磁気攪拌棒を使用して、乳化した。
以下の改良を行ったこと以外は、実施例6.1.2でUHMw PDMAを調製した逆乳化重合方法を実行した。DMA(12.02g)に、攪拌しつつ、EDTA(3.7mg)および蒸留水18.0gの冷却溶液を加えた。この溶液を、250mLビーカー(これは、鉱油80.02gおよびSPAN−80(4.01g)を含有する)に注いだ。その混合物を乳化し、250mL三ッ口丸底フラスコ(これは、実施例6.1.1のような装置を備えている)に移し、そして60分間にわたって水飽和アルゴンを泡立たせることにより、脱酸素化した。
以下の代表的な手順により、ポリ(ジメチルアクリルアミド−g−アクリルアミド)(「ポリ(DMA−g−AAm)」)を調製した。500mL三ッ口丸底フラスコ(これは、機械攪拌機、ガラスブリーディングチューブおよび注射器排気口(これは、シリコーン油洗気ビンに連結されている)を備えている)に、MILLI−Q Water System(Millipore Corp.,Bedford,MA)から得た比較的に純粋な水250.0g、AAm単量体の28.57重量%水溶液7.0gおよび透析し凍結乾燥したPDMA(約2g)を充填した。このPDMAを、水を2回変えて(各5ガロン)、4日間にわたって、50K MWCO Spectra/Por−7再生セルロース膜で透析し、その使用前に、凍結乾燥した。このPDMAの重量平均分子量および数平均分子量は、GPC−MALLSで測定したとき、以下であった:Mw=984,000DaおよびMn=315,000Da。上記混合物中に存在しているAAmの量は、約2.0gであると計算された。溶解を促進するために、この混合物を戸外で攪拌した。
16時間後、この反応を停止し、その反応混合物を上記のように透析した。凍結乾燥後、第一グラフト共重合体(「GC1」)3.7gを得た(収率92%)が、これは、GPC−MALLSにより測定したとき、以下の分子量を有していた:Mw=1,477,000Da、Mn=471,000Da。
本発明のグラフト共重合体を含む組成物を、DNA配列決定におけるそのキャピラリー電気泳動分離媒体としての適性について評価した。以下の実施例において、各組成物および/または分離媒体を、47cmの長さ、50μmの内径の未コーティングの融合したシリカキャピラリーを備える、ABI310キャピラリー電気泳動遺伝子分析装置を使用して、CEにおいて評価した。
本発明のポリ(DMA−g−AAm)グラフト共重合体を、実施例6.2に記載されるよ
うにして、PDMA水溶液中で、アクリルアミドのフリーラジカル重合を使用して調製した。透析および凍結乾燥の後、また、そこに記載されるようにして、未反応のアクリルアミド(開始剤)および他の低分子量不純物を取り除き、以下の重合生成物のみが、単離体中に存在し得た:(1)ポリ(DMA−g−AAm);(2)PAAm(比較的アセトンに不溶性);および(3)未処理のPDMA(アセトンに非常に可溶性)。
各々本発明のUHMw PDMA重合体を含む、キャピラリー電気泳動分離媒体IC4およびIC5を、DNA配列決定に対する適性について評価した。
UHMw PDMAから作製した。IC5は、実施例6.1.3の手順により調製された、2.6重量%のUPDMA−3UHMw PDMAから作製した。GA緩衝液を使用し、そして、39.2重量%の尿素変性剤もまた、IC4およびIC5の各々に存在した。これらの分離媒体の各々は、25℃にて、緩衝液+変性剤中にUHMw PDMAを溶解することによって調製した。
Claims (21)
- 緩衝液と有効量のポリ(M1−g−M2)またはその塩とを含有する組成物であって、ここで:該ポリ(M 1 −g−M 2 )は、(a)以下の式(I)を有する単量体単位M 1 で形成された第1の骨格重合体であるポリ(M 1 )と、(b)炭素間結合を介してポリ(M1)にグラフトされた第2のペンダント重合体であるポリ(M 2 )とを含み、
式(I)は、
ここで、各A1は、別個に、Oである;
R1、R2、R3およびR4の各々は、別個に、H、またはC1〜C20アルキルである;
各R5は、別個に、C1〜C20アルキルである;
該ペンダント重合体は、以下の式(II)を有する単量体単位M2から形成され
ここで、各A2は、別個に、Oである;
R6、R7、R8およびR9の各々は、別個に、H、またはC1〜C20アルキルである;
各R10は、別個に、H、またはC1〜C20アルキルである;
(c)但し、少なくとも1個のM1は、少なくとも1個のM2と異なる、
組成物。 - さらに、以下の単量体単位を有するシーブ重合体またはそれらの塩を含有する、請求項1に記載の組成物:アクリルアミド;N−アセチル−アクリルアミド;N−2−シアノエチル−アクリルアミド;N,N−1,2−ジヒドロキシエチレン−ビス−アクリルアミド;N−4,4−ジメトキシブチル−アクリルアミド;N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド;N,N−ジメチル−アクリルアミド;N−2−グリコール酸メチルエステルアクリルアミド;N−2−ヒドロキシエチル−アクリルアミド;N−ヒドロキシメチル−アクリルアミド;N−メトキシメチル−アクリルアミド;N−3−メトキシプロピル−アクリルアミド;N−メチル−アクリルアミド;N−メチル−N−2,2−ジメトキシエチル−アクリルアミド;N−モルホリノエチル−アクリルアミド;N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−アクリルアミド;N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−アクリルアミド;メタクリルアミド;N−アセチル−メタクリルアミド;N−2−シアノエチル−メタクリルアミド;N,N−1,2−ジヒドロキシエチレン−ビス−メタクリルアミド;N−4,4−ジメトキシブチル−メタクリルアミド;N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド;N,N−ジメチル−メタクリルアミド;N−2−グリコール酸メチルエステルメタクリルアミド;N−2−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド;N−ヒドロキシメチル−メタクリルアミド;N−メトキシメチル−メタクリルアミド;N−3−メトキシプロピル−メタクリルアミド;N−メチル−メタクリルアミド;N−メチル−N−2,2−ジメトキシエチル−メタクリルアミド;N−モルホリノエチル−メタクリルアミド;N−2,2,2−トリクロロ−1−ヒドロキシエチル−メタクリルアミド;N−トリ(ヒドロキシメチル)−メチル−メタクリルアミド;またはそれらの混合物。
- 前記シーブ重合体が、ポリ(アクリルアミド)である、請求項2に記載の組成物。
- さらに、ポリ(ヒドロキシメチレン)、ポリ(オキシエチレン)、ポリ(オキシプロピレン)、ポリ(オキシエチレン−co−オキシプロピレン)、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−メチル−2−オキサゾリン)、ポリ((2−エチル−2−オキサゾリン)−co−(2−メチル−2−オキサゾリン))、ポリ(N−アセトアミドアクリルアミド)、ポリ(アクリルオキシ尿素)、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、またはそれらの混合物を含有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記ポリ(M 1 −g−M 2 )またはそれらの塩が、50,000ダルトン〜20Mダルトンの重量平均分子量を有する、請求項1に記載の組成物。
- さらに、100,000ダルトン〜5Mダルトンの重量平均分子量を有するシーブ重合体またはそれらの塩を含有する、請求項5に記載の組成物。
- 前記シーブ重合体が、実質的に直鎖のポリ(アクリルアミド)である、請求項6に記載の組成物。
- 前記緩衝液が、水性緩衝液である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物が、5〜11のpHを有する、請求項8に記載の組成物。
- 前記組成物が、7〜10のpHを有する、請求項8に記載の組成物。
- M 1 が、N,N−ジメチルアクリルアミドであり、そしてM 2 が、アクリルアミドである、請求項8に記載の組成物。
- さらに、ホルムアミド、尿素、ピロリドン、N−メチルピロリドンまたはそれらの混合物を含有する、請求項9に記載の組成物。
- さらに、尿素を含有する、請求項9に記載の組成物。
- さらに、ホルムアミドを含有する、請求項9に記載の組成物。
- 請求項1に記載の組成物を含む、キャピラリー。
- 前記キャピラリーが、キャピラリーチューブである、請求項15に記載のキャピラリー。
- 生体分子の混合物を分離する方法であって、該方法は:
(a)請求項1に記載の組成物を、少なくとも1種の生体分子を含有する混合物と接触させる工程;および
(b)該混合物からの該少なくとも1種の生体分子の分離を促進するのに十分な量で、該組成物に電場をかける工程
を包含する、方法。 - 前記分離が、キャピラリーチューブ内にて実行される、請求項17に記載の方法。
- 前記生体分子が、ポリヌクレオチドである、請求項17に記載の方法。
- 前記生体分子の混合物が、ポリヌクレオチドである、請求項17に記載の方法。
- 前記分離が、少なくとも400個の塩基対のクロスオーバーを有する、請求項17に記載の方法。
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