JP5091119B2 - 分子篩を用いてポリマーからの選択された成分の含有率を調節するための方法 - Google Patents
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Description
ポリマー類及びそれらの誘導体は、広範囲の用途に使用される。食品、化粧、医学及び医薬産業に適用され得る生ポリマーが特に興味の対象である。それらの種々の用途を満たすためには、所望しない成分を除去し、そしてさらに、最終生成物における成分のバランスを調節するためにポリマーを精製することがしばしば必要である。
HAは、上記天然の組織から抽出され得るが、但し今日、感染剤の移行の可能性ある危険性を低め、そして生成物の均等性、品質及び利用性を高めるために、微生物学的方法により、それを調製することが好ましい。
HAはまた、衛生及び手術製品のために使用される種々のポリマー材料、例えばポリウレタン、ポリエステル、等のための、それらの材料を生物適合性にする効果を有する添加剤としても使用され得る。
本発明は、第1の観点においては、
(a)1又は複数のポリマーと、少なくとも1つの分子篩とを接触せしめ;そして任意には、
(b)前記分子篩からポリマーを単離することにより、前記ポリマーにおける選択された成分の含有率を調節するための方法を提供する。
本発明は、所望しないか又は選択された成分を、除去するか又はより所望の成分により置換し、そして/又はポリマーに関連する成分のバランスを操作することにより、ポリマーから前記成分の含有率を調節するための方法を提供する。成分の除去又は操作は、ポリマー生成物と適切な分子篩とを、成分を除去するか又は交換するか、又は成分バランスを操作するのに十分な時間、接触することにより実施される。いくつかの用途においては、分子篩をポリマー生成物から除去することが便利であり;しかしながら、所望には、分子篩がポリマーから分離され得る。
用語“ポリマー”はまた、本明細書においては、液体ポリマー、又はポリマーの懸濁液を含んで成る。
本明細書においては、表現“調節”とは、ポリマー、又はポリマー担持の液体からの成分の除去(完全に又は部分的に)、交換及び/又は成分の含有率の平衡化を意味する。
i)例えば、生物適合性に関しては、ナトリウム形でのヒアルロン酸が好ましい。さらに、特定の用途に関する制限がしばしば所望され、例えばカルシウム含有ポリマーはそれ自体不溶性であり(例えば、アルキン酸カルシウム)、又は通常のリン酸緩衝液において問題のある沈殿を創造し、又は活性成分又は配合化学物質との不良な反応を創造する。逆に言えば、いくつかの用途において、カルシウムの調節されたレベルが、創傷保護製品についてのアルギン酸塩において特定されている。Fe, Ca, Cu, Zn, Al, Mg, 他のイオン及び他の成分も同様である。
iii)ポリマーを不安定化する分子、例えばFe及びCuは、除去され、調節され、又はもう1つの低い有害性のイオンにより置換され得る。
iv)ポリマー生成物はしばしば、臭気又は色彩分子の除去を必要とする。
本発明の方法はポリマー生成物からの成分の除去のために適用されるので、成分はさらに、下流の精製段階についてのいずれの問題をも引起さないで、上流の加工段階において添加され得る。
本発明の方法は便利には、ポリマー生成物からのカルシウムの除去のために適用されるので、Ca2+は、下流の精製段階についてのいずれの問題をも引起さないで、上流の加工段階において添加され得る。
(a)1又は複数のポリマーと、少なくとも1つの分子篩とを接触せしめ;そして任意には、
(b)前記分子篩からポリマーを単離する段階を含んで成る、前記ポリマーからの選択された(しばしば、所望しない)成分の含有率を調節するための方法により提供される。
本発明の特定の態様においては、ゼオライトはタイプ4ゼオライトである。さらなる態様においては、分子篩の孔はナトリウムイオンを含む。
特定の態様においては、生ポリマーは多糖であり、そしてさらに特定の態様においては、多糖はグリコサミノグリカンである。
本発明によれば、グリコサミノグリカンは、少なくとも700ドルトンの分子量;好ましくは少なくとも10,000ドルトンの分子量;より好ましくは少なくとも20,000ドルトンの分子量;さらにより好ましくは少なくとも30,000ドルトンの分子量を有するいずれかの炭水化物ポリマーであり得る。
本発明の好ましいグルコサミノグリカンは、700〜15,000,000ドルトンの分子量を有するグルコサミノグリカンである。
用語“ヒアルロン酸”とは、細胞表面、脊椎贓物の結合組織の塩基性細胞外物質、関節の滑液、眼の眼内流体、ヒト臍帯組織及び鶏冠において天然において存在する、D−グルクロン酸及びN−アセチル−D−グルコサミン酸の残基により構成される、異なった分子量を有する酸性多糖類を意味するために文献において使用される。
生ポリマー、例えばグルコサミノグルカンは、動物組織から、又はより好ましくは、生ポリマーを発現する宿主細胞を培養することにより供給され得る。
グリコサミノグリカンは、いずれかの発酵ブイヨンから得られる。さらに、グリコサミノグリカンは、宿主細胞を培養することを含んで成る方法により生成できるグリコサミノグリカンである。
−ナトリウムイオンに富んでいる環境下でのポリマーの沈殿;
−ナトリウムイオンに富んでいる環境下での結晶化;
−リン酸塩による、及びナトリウムイオンに富んでいる環境の適用による所望しない成分の沈殿;
−ナトリウムイオンに富んでいる環境下での透析又はダイアフィルトレーション;
−金属イオン封鎖及びナトリウムイオンに富んでいる環境の適用;及び
−ポリマー精製のための他の従来の手段。
・充填され、沈降され、振盪され、流動化された分子篩の層を通しての前記ポリマー担持液体の通過、
・身体供給材料、プレ−被膜、又は濾過への助力として使用される分子篩との接触。
ポリマー生成物における所望する成分バランスを達成するために必要とされる分子篩のタイプ、量及び接触条件は、当業者において単純に決定され得る。
・RM Barrer: Hydrothermal Chemistry of Zeolites, Academic Press, 1982;
・Intro to Zeolite Science and Practice, H van Bekkum, EM Flannigen, PA Jacobs and JC Jansen, Studies in Surface Science, Vo1 137, 1-1060, (2001) Elsevier, Amsterdam。
特に、分子篩は、イオン、より特定にはカチオンを除去するか又はそのバランスを操作するために使用され得る。
特定の態様においては、本発明は、分子篩を用いて、ポリマーからカルシウムイオンの含有率を調節するための方法に関する。
特定の態様においては、本発明は、分子篩を用いて、ポリマーからカルシウム及びナトリウムイオンの含有率を調節するための方法に関する。
さらなる態様においては、成分はもう1つの成分により交換される。Caイオンは例えばNaイオンにより交換され得る。
さらなる態様においては、生成物における成分バランスが調節される。特定の態様においては、分子篩は、ゼオライトである。
より特定の態様においては、ポリマーは、グリコサミノグリカンである。
より特定の態様においては、ポリマーはヒアルロン酸である。もう1つの特定の態様においては、本発明の方法は、適切なゼオライトを用いて、ポリマー自体上のイオンの含有率の調節を提供する。特に、ポリマーは、ヒアルロン酸である。
この実験においては、組換バチルス・サブチリスの発酵から得られたヒアルロン酸の5g/lの溶液を、通常の水道水により希釈し、そして濾過し、宿主細胞を除去した。次に、濾液を、脱イオン水に対して集中的に透析し、HA分子自体上に存在しない多量の遊離カルシウムを除去した。得られる透析された生成物は、ヒアルロン酸の質量に対して4.4重量%のカルシウムを含んだ。
この実験においては、ヒアルロン酸を、実験1に記載のようにして得た。次の通りに、過剰のナトリウムイオンの存在下でカルシウムの競争置換を包含するカルシウム調製段階(本発明の分子篩を包含しない)を、導入した:
ヒアルロン酸を、上記例1に記載のようにして生成した。ナトリウムイオン形でSO3-(>2当量/l)を有する強いカチオン交換樹脂を用いて、ポリマー中のカルシウムイオン含有率を操作した。
交換樹脂の性能を、前述のヒアルロン酸製造及び精製工程を通して適合される条件の範囲について特徴づけた。
ヒアルロン酸を、上記例1に記載のようにして生成した。スルホネート化された官能基(2.05当量/l)を有する強いカチオン交換ゲルを用いて、ポリマー中のカルシウムイオン含有率を操作した。
交換樹脂の性能を、前述のヒアルロン酸製造及び精製工程を通して適合される条件の範囲について特徴づけた。
ゲルタイプは、官能基、スルホネート(2.05重量/l)を有する強いカチオン交換体であった。
過剰のイオン交換ゲルを用いて、発酵ブイヨン中の鉄のレベルを低めた。イオン、例えば鉄、銅及び他のものが、ヒアルロン酸の安定性を、分解の方に低めることが示されている。
透明化されたブイヨンの処理は、分子量プロフィール、又は含まれるヒアルロン酸の濃度を変えなかった。
ヒアルロン酸を、上記例1に記載のようにして生成した。ナトリウム形での粉末化されたタイプ4Aゼオライトを用いて、ポリマー中のカルシウムイオン含有率を操作した。
交換樹脂の性能を、前述のヒアルロン酸製造及び精製工程を通して適合される条件の範囲について特徴づけた。特徴を、卓上及びパイロット規模で再生し、そして例1におけるようにして生成された種々のヒアルロン酸バッチを試験した。
典型的な例においては、わずか0.2重量%の粉末化されたゼオライトが、142ppmのカルシウムを含むヒアルロン酸溶液と、プレ−平衡化又はプレ−処理を伴わないで、直接的に添加により接触された。撹拌下での20分間のインキュベーションの後、ゼオライトを溶液から濾過した。得られる濾液は、14ppmのカルシウムを含んだ。同じ方法下での0.3重量%のゼオライトとの接触は、検出限界以下にカルシウムを低めた。
ヒアルロン酸出発材料を、0.3重量%の粉末化されたゼオライトによる処理の後、分析した。0.3重量%のゼオライトによる処理に続いて、ヒアルロン酸上のイオンがナトリウムイオンにより置換されたことが見出された。
ヒアルロン酸の処理は、分子量プロフィール又は濃度を変えず、そして処理されたヒアルロン酸の詳細な特徴化は、有害な変化を示さなかった。
ヒアルロン酸含有溶液からのカルシウム除去の程度は、再現的に予測され、そして調節され得ることが見出された。ヒアルロン酸上のイオンは、ナトリウムイオンにより置換された。ヒアルロン酸に対する悪影響は存在しなかった。
イオン、例えば鉄、銅及び他のものが、ヒアルロン酸の安定性を分解の方に低めることは示されている。過剰のナトリウム形の粉末化された珪酸アンモニウムタイプ4Aゼオライトを用いて、発酵ブイヨン中の鉄のレベルを低めた。
組換えバチルス・サブチリスの発酵から得られた原発酵ブイヨンを、通常の水道水により希釈し、そして濾過し、宿主細胞を除去し、24ppmの鉄イオンを含む3.5g/lのヒアルロン酸溶液を得た。次に、この透明化されたブイヨンをインキュベートし、そして過剰(3重量%)の粉末化されたゼオライトと共に1時間、撹拌した。次に、ゼオライトを溶液から濾過した。濾液中の鉄含有率が、検出以下であることが見出された(ヒアルロン酸に対して<1ppm)。
透明化されたブイヨンの処理は、分子量プロフィール、又は含まれるヒアルロン酸の濃度を変えなかった。
カルシウムイオン除去及びナトリウムイオンによる置換のための粒質ゼオライトの性能を、前述のヒアルロン酸製造及び精製工程を通して適合される条件の範囲について特徴づけた。特徴を、卓上及びパイロット規模で再生し、そして例1におけるようにして生成された種々のヒアルロン酸バッチを試験した。
出発材料からのヒアルロン酸を、0.25重量%の粒質ゼオライトによる処理の後、分析した。0.25重量%のゼオライトによる処理に続いて、ヒアルロン酸上のイオンがナトリウムイオンにより置換されたことが見出された。
ヒアルロン酸含有溶液からのカルシウム除去の程度は、再現的に予測され、そして調節され得ることが見出された。ヒアルロン酸上のイオンは、ナトリウムイオンにより置換された。ヒアルロン酸に対する悪影響は存在しなかった。
Claims (13)
- (a)ヒアルロン酸と、少なくとも1つの分子篩とを接触せしめ;そして
(b)前記分子篩からヒアルロン酸を単離する;
ことにより、前記ヒアルロン酸におけるイオンの含有量を調節するための方法。 - 前記イオンが二価イオンである請求項1に記載の方法。
- 前記二価イオンがCa2+である請求項2に記載の方法。
- 前記イオンが、前記ヒアルロン酸を含んで成る液体から除去されるか又は部分的に除去される請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イオンが、前記ヒアルロン酸から除去されるか又は部分的に除去される請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イオンが、もう1つの成分により交換される請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記Ca2+が、もう1つの成分により交換される請求項3に記載の方法。
- 前記Ca2+が、ナトリウムにより交換される請求項7記載の方法。
- 前記Ca2+が、ナトリウムにより交換され、そして前記ヒアルロン酸におけるナトリウム形に対するカルシウム形の比率が調節される請求項8に記載の方法。
- 前記分子篩がゼオライトである請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ゼオライトが、タイプ4ゼオライトを含んで成る請求項10に記載の方法。
- 前記分子篩の孔がナトリウムイオンを含む請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ヒアルロン酸と前記分子篩との接触が、
i)懸濁又は混合;
ii)分子篩の充填された、沈殿された、拡張された又は流動化された層を通してのヒアルロン酸担持の液体の通過;又は
iii)身体供給材料、プレ−被膜又は濾過への助力として使用される分子篩との接触;
により提供される請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
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