JP5116388B2 - Method and apparatus for evaluating optical isomer resolution of chiral stationary phase for chromatography - Google Patents
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Description
本発明は医薬品等における光学異性体の分離に好適なクロマトグラフィー用キラル固定相の光学異性体分離能の評価方法および評価装置に関する。 The present invention relates to an evaluation method and an evaluation apparatus for optical isomer resolution of a chiral stationary phase for chromatography suitable for separation of optical isomers in pharmaceuticals and the like.
光学異性体の間では、一般的な物理化学的性質は全く同一であるにもかかわらず、生体内での挙動や生理活性が異なる場合がある。したがって、特定の光学異性体である医薬品の開発においては、例えば、合成品の純度・薬理・毒性学的評価等の研究が必要であり、特定の光学異性体を選択的に合成する「キラル合成」と共に、特定の光学異性体を他の光学異性体から分離して検出する「キラル分離」は非常に重要な課題である。キラル分離を行う際の有用な方法として、高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCと略記する)を用いた手法が例示され(例えば、特許文献1参照)、現在では医薬品や生体試料等の光学異性体を分離するためのキラル固定相が多数開発されており、このようなキラル固定相を備えたキラルカラムが幅広く利用されている。なお、ここで「キラル固定相」とは、キラルカラムの担体に結合されている、光学異性体を分離するための物質全般を指すものとする。
しかし実際には、標的試料である光学異性体のHPLCによるキラル分離を行う際には、これまでの経験に基づいてキラル固定相を選択する必要があるなど、試行錯誤の繰り返しが不可欠であった。すなわち、通常のHPLCカラムよりも高価なキラルカラムを多種類購入した上で、移動相の組成や流速などの分析条件を最適化しなければならず、これらの作業は多大な労力、時間および費用を要するものであった。したがって、これらの作業を効率良くかつ低コストで行うための手法は非常に有用であり、その開発が強く求められている。 However, in practice, when performing chiral separation by HPLC of the target sample optical isomers, it was necessary to select a chiral stationary phase based on previous experience, and it was necessary to repeat trial and error. . In other words, it is necessary to purchase many kinds of chiral columns that are more expensive than ordinary HPLC columns, and to optimize the analysis conditions such as the composition and flow rate of the mobile phase, and these operations require a great amount of labor, time and cost. It was a thing. Therefore, a technique for performing these operations efficiently and at low cost is very useful, and its development is strongly demanded.
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、迅速、簡便かつ低コストなクロマトグラフィー用キラル固定相の光学異性体分離能の評価方法およびそれに用いる評価装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a rapid, simple and low-cost method for evaluating the resolution of an optical isomer of a chiral stationary phase for chromatography and an evaluation apparatus used therefor. .
本発明者らは鋭意研究の結果、水晶振動子マイクロバランス(QCM)用センサの金電極上に、キラル固定相として用いることが可能な化合物を結合させて擬似的なキラル固定相を形成し、これを移動相となる溶液中で安定化させた後、標的となる特定の光学異性体を含有する試料を添加して、センサの周波数変動を観測したところ、キラル固定相との相互作用に基づく周波数変化を指標として、光学異性体を個別に検出可能であり、この時の情報に基いて、キラルカラムからの光学異性体の溶出順が判別可能で、その際の分離度の値の推定も可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research, the inventors of the present invention bonded a compound that can be used as a chiral stationary phase on a gold electrode of a quartz resonator microbalance (QCM) sensor to form a pseudo chiral stationary phase, After stabilizing this in the mobile phase solution, a sample containing a specific target optical isomer was added, and the frequency variation of the sensor was observed. Based on the interaction with the chiral stationary phase The optical isomers can be detected individually using the frequency change as an index, and the elution order of the optical isomers from the chiral column can be determined based on the information at this time, and the resolution value at that time can also be estimated. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、上記課題を解決するため、
請求項1に記載の発明は、検出対象の光学異性体を分離して検出するためのキラル固定相の、光学異性体分離能の評価方法であって、圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定され、一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にカルボキシル基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、アビジンと結合され、アミノ基を有する前記作用物質がビオチンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされており、前記電極が、該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続可能とされたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを用い、前記溶液槽内の、検出対象の光学異性体を含有する溶液中で、前記センサ部の電極間に電圧を印加して圧電素子を振動させながら、検出対象の光学異性体および作用物質の相互作用に起因する圧電素子の周波数変動を測定し、さらに前記溶液に代わり、検出対象外の光学異性体を含有する溶液を用いて周波数変動を測定して、得られた測定結果を比較することを特徴とする光学異性体分離能の評価方法である。
請求項2に記載の発明は、検出対象の光学異性体を分離して検出するためのキラル固定相の、光学異性体分離能の評価方法であって、圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定され、一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にアミノ基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、ビオチンと結合され、カルボキシル基を有する前記作用物質がアビジンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされており、前記電極が、該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続可能とされたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを用い、前記溶液槽内の、検出対象の光学異性体を含有する溶液中で、前記センサ部の電極間に電圧を印加して圧電素子を振動させながら、検出対象の光学異性体および作用物質の相互作用に起因する圧電素子の周波数変動を測定し、さらに前記溶液に代わり、検出対象外の光学異性体を含有する溶液を用いて周波数変動を測定して、得られた測定結果を比較することを特徴とする光学異性体分離能の評価方法である。
請求項3に記載の発明は、前記電極が金電極であり、前記連結物質が直鎖状のカルボキシアルカンチオール、カルボキシアルケンチオールまたはカルボキシアルキンチオールであり、前記連結物質はその硫黄原子が前記金電極表面に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の光学異性体分離能の評価方法である。
請求項4に記載の発明は、前記電極が金電極であり、前記連結物質が直鎖状のアミノアルカンチオール、アミノアルケンチオールまたはアミノアルキンチオールであり、前記連結物質はその硫黄原子が前記金電極表面に結合されていることを特徴とする請求項2に記載の光学異性体分離能の評価方法である。
請求項5に記載の発明は、前記圧電素子が水晶振動子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学異性体分離能の評価方法である。
請求項6に記載の発明は、前記アミノアルカンチオールの炭素数が1〜4であることを特徴とする請求項4または5に記載の光学異性体分離能の評価方法である。
請求項7に記載の発明は、請求項1及び3〜6のいずれか一項に記載の光学異性体分離能の評価方法に用いる評価装置であって、圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定されたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを具備し、該評価用セルは作用物質が互いに異なる複数種類の前記センサ部を備え、前記電極は該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続されており、さらに、前記評価用セルに溶液を供給する溶液供給手段を備え、一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にカルボキシル基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、アビジンと結合され、アミノ基を有する前記作用物質がビオチンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされていることを特徴とする光学異性体分離能の評価装置である。
請求項8に記載の発明は、請求項2〜6のいずれか一項に記載の光学異性体分離能の評価方法に用いる評価装置であって、圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定されたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを具備し、該評価用セルは作用物質が互いに異なる複数種類の前記センサ部を備え、前記電極は該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続されており、さらに、前記評価用セルに溶液を供給する溶液供給手段を備え、一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にアミノ基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、ビオチンと結合され、カルボキシル基を有する前記作用物質がアビジンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされていることを特徴とする光学異性体分離能の評価装置である。
That is, to solve the above problem,
The invention according to
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, the electrode is a gold electrode, the connecting substance is a linear carboxyalkanethiol, carboxyalkenethiol, or carboxyalkynethiol, and the connecting substance has a sulfur atom in the gold electrode. The method for evaluating optical isomer resolution according to
In the invention according to
The invention according to
The invention according to
Invention of Claim 7 is an evaluation apparatus used for the evaluation method of the optical isomer separation ability as described in any one of
Invention of
本発明によれば、標的試料のキラル分離に適したキラル固定相の迅速かつ簡便なスクリーニングが可能である。また、種類の異なるキラルカラムを多数用意する必要もなく、用いるキラル固定相用の作用物質も微量であり、圧電素子の繰り返し使用も可能であるので、低コストでスクリーニングが可能である。 According to the present invention, a rapid and simple screening of a chiral stationary phase suitable for chiral separation of a target sample is possible. In addition, it is not necessary to prepare a large number of different chiral columns, the amount of the active substance for the chiral stationary phase to be used is very small, and the piezoelectric element can be repeatedly used, so that screening can be performed at low cost.
以下、本発明について詳しく説明する。
圧電素子は、圧電体の結晶をごく薄いプレート状に切り出した切片の両面に金属薄膜を設けたものであり、水晶の結晶を用いた水晶振動子などが知られている。
圧電素子の金属薄膜に電圧を印加すると、ある一定の振動数(共鳴振動数)で振動する性質を有する。そして、金属薄膜上に数ng程度というごく微量の物質が吸着しただけでも、その質量に応じて共鳴振動数が減少することから、微量天秤として利用することが可能である。
本発明においては、この圧電素子の電極上にキラル固定相を構築することにより、擬似的なキラルカラムを作製し、標的であるキラル分子の光学異性体間における相互作用の差を測定して、キラル固定相の光学異性体分離能の評価を行う。
The present invention will be described in detail below.
Piezoelectric elements are obtained by providing a metal thin film on both sides of a slice obtained by cutting a piezoelectric crystal into a very thin plate, and a crystal resonator using a crystal of crystal is known.
When a voltage is applied to the metal thin film of the piezoelectric element, the piezoelectric element vibrates at a certain frequency (resonance frequency). Even if a very small amount of substance of about several ng is adsorbed on the metal thin film, the resonance frequency decreases according to its mass, so that it can be used as a microbalance.
In the present invention, by constructing a chiral stationary phase on the electrode of this piezoelectric element, a pseudo chiral column is prepared, and the difference in the interaction between the optical isomers of the target chiral molecule is measured. Evaluate the optical isomer resolution of the stationary phase.
<評価用セル>
図1は、本発明で用いる測定用セルを例示する図であり、(a)はセンサ部が溶液槽中の溶液に浸漬された状態の斜視図、(b)は正面図であり、(c)は、A−A線における断面図である。
評価用セル7は、水晶振動子をセンサとするセンサ部5と、測定対象の光学異性体を含有する溶液中に該センサ部5を浸漬するための溶液槽6とを備える。
センサ部5は、その溶液槽6内での配置位置を調節可能な保持手段(図示略)により保持されており、測定時には溶液槽6内に、測定時以外には溶液槽6外に配置可能とされている。
<Evaluation cell>
FIG. 1 is a diagram illustrating a measurement cell used in the present invention, (a) is a perspective view of a state in which a sensor unit is immersed in a solution in a solution tank, (b) is a front view, and (c) ) Is a cross-sectional view taken along the line AA.
The evaluation cell 7 includes a
The
符号2は水晶板であり、第一電極3aおよび第二電極3bからなる一対の電極3に挟まれており、水晶振動子1が構成されている。そして、第一電極3aには第一接続電極31aの一端が接続され、第二電極3bには第二接続電極31bの一端が接続されている。さらに、水晶板2はその第一電極3a側の平面が外部に露出するように、また、第一電極3aはその水晶板2との接触面と対向する面が外部に露出するように、それぞれ樹脂製のカートリッジ4に収納されている。また、第一接続電極31aおよび第二接続電極31bは、これらの他端311aおよび311bが外部に露出するように、カートリッジ4に収納されている。すなわち、カートリッジ4に、これら水晶板2、第一電極3a、第二電極3b、第一接続電極31aおよび第二電極3bが収納されて、センサ部5が形成されている。そして、センサ部5は、検出装置(図示略)内において着脱可能とされており、装着した場合には、第一接続電極31aの他端311aおよび第二接続電極31bの他端311bがそれぞれ、第一電極3aおよび第二電極3b間に電圧を印加するための回路(図示略)に電気的に接続される。さらに、第一電極3aおよび第二電極3b間に電圧が印加された時の水晶振動子1の振動の周波数を検知するための周波数測定装置(図示略)に、該回路は電気的に接続されている。このような構成とすることで、センサ部5を交換することにより水晶振動子1を容易に交換することができる。
なお、ここでは水晶振動子1等がカートリッジ4に収められているものを示しているが、必ずしもカートリッジに収められていなくても良い。さらに、ここに示すように第一電極3aおよび第二電極3bを、第一接続電極31aおよび第二接続電極31bと接続せず、第一電極3aおよび第二電極3b間に電圧を印加するための回路に配線を介して直接接続しても良い。
Here, the
第一電極3aおよび第二電極3bはプレート状であり、その一方の面がそれぞれ、水晶板2と接触して設けられている。そして、第一電極3aの水晶板2との接触面と対向する面に、キラル固定相用の作用物質が固定されている。
The
作用物質とは、キラルカラムのキラル固定相用に使用可能で、検出対象である光学異性体と相互作用するものであり、通常は測定対象とは異なる特定の光学異性体である。ここで相互作用とは、検出対象の光学異性体と作用物質との間で分子間力により結合が形成されることを指し、具体的には、例えば、静電相互作用、水素結合、疎水結合、双極子相互作用、またはファンデルワールス力等に起因して分子間に結合が形成されることを指す。
通常は、作用物質と光学異性体との相互作用の強さが強いほど、該作用物質をキラル固定相に用いたキラルカラムにおける前記光学異性体の保持力が高くなる。
An agent is a specific optical isomer that can be used for a chiral stationary phase of a chiral column and interacts with an optical isomer to be detected, and is usually different from a measurement target. Here, the interaction means that a bond is formed by an intermolecular force between the optical isomer to be detected and the agent, and specifically, for example, electrostatic interaction, hydrogen bond, hydrophobic bond It means that a bond is formed between molecules due to dipole interaction or van der Waals force.
In general, the stronger the interaction between an active substance and an optical isomer, the higher the retention of the optical isomer in a chiral column using the active substance as a chiral stationary phase.
前記作用物質は、光学異性体の種類に応じて適宜選択すれば良い。その際、市販されているキラルカラムのキラル固定相の種類を参考にして作用物質を選択することもできる。
また、固定する作用物質の種類は、第一電極3a一つにつき一種類であることが好ましい。第一電極3a一つにつき複数種類の作用物質が固定されていると、評価精度が低下することがある。
What is necessary is just to select the said active substance suitably according to the kind of optical isomer. At that time, the active substance can also be selected with reference to the kind of chiral stationary phase of a commercially available chiral column.
Moreover, it is preferable that the kind of active substance to fix is one type per
光学異性体は分子であり、所望により選択すれば良く、天然、非天然を問わず、低分子および高分子のいずれでも良く、無機化合物および有機化合物のいずれでも良いし、これらの複合体でも良い。さらに金属原子が含まれていても良い。なかでも、生理活性を有する化合物が好適であり、キラル分子として多数の光学異性体が存在し、そのキラル分離が通常は非常に困難である各種有機化合物が特に好適である。具体的には、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、DNA、RNA、多糖、オリゴ糖、単糖、脂質、芳香族化合物、複素環化合物、これらの複合体、およびこれらを化学修飾したもの等が例示できる。 The optical isomer is a molecule, and may be selected as desired. Regardless of whether it is natural or non-natural, it may be either a low molecule or a polymer, and may be either an inorganic compound or an organic compound, or a complex thereof. . Furthermore, a metal atom may be included. Among them, compounds having physiological activity are suitable, and various organic compounds in which a large number of optical isomers exist as chiral molecules and their chiral separation is usually very difficult are particularly suitable. Specific examples include proteins, peptides, amino acids, DNA, RNA, polysaccharides, oligosaccharides, monosaccharides, lipids, aromatic compounds, heterocyclic compounds, complexes thereof, and those obtained by chemically modifying them.
作用物質の第一電極3aへの固定方法は、安定して固定できる方法であれば特に限定されず、例えば、該作用物質を、共有結合を介して固定しても良いし、水素結合等の非共有結合を介して固定しても良い。さらに、作用物質と第一電極3aとの間に連結物質を介しても良い。
The method for fixing the active substance to the
例えば、アミノ基を有する作用物質を、共有結合を介して電極に固定する方法としては、以下の方法が例示できる。
すなわち、電極の固定面上に連結物質として、金属と容易に反応する官能基を好ましくは分子の一方の末端に有し、さらにカルボキシル基を好ましくは分子の他方の末端に有する、主鎖が直鎖状の第一の有機化合物を固定し、例えば、N−ヒドロキシスクシンイミドおよび1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドによってカルボキシル基を活性化して、この活性化したカルボキシル基に、作用物質のアミノ基を結合させる方法が例示できる(以下、方法(1)と略記する)。
For example, the following method can be exemplified as a method of immobilizing an agent having an amino group to an electrode via a covalent bond.
That is, as a linking substance on the fixed surface of the electrode, the main chain has a functional group that easily reacts with a metal, preferably at one end of the molecule, and further has a carboxyl group, preferably at the other end of the molecule. The chain-like first organic compound is fixed, and the carboxyl group is activated by, for example, N-hydroxysuccinimide and 1-ethyl-3- (dimethylaminopropyl) carbodiimide, and the activated carboxyl group is bonded to the active substance. A method for bonding an amino group can be exemplified (hereinafter abbreviated as method (1)).
電極が金電極である場合には、前記第一の有機化合物としては、分子の一方の末端にメルカプト基を有しかつ分子の他方の末端にカルボキシル基を有する直鎖状のチオール化合物が好ましく、具体的には、直鎖状のカルボキシアルカンチオール、カルボキシアルケンチオールまたはカルボキシアルキンチオールが挙げられ、これらのなかでも炭素数が1〜4であるものが好ましく、3−メルカプトプロピオン酸が特に好ましい。例えば、連結物質として3−メルカプトプロピオン酸を用いる場合には、3,3’−ジチオジプロピオン酸を金電極と反応させると良い。 When the electrode is a gold electrode, the first organic compound is preferably a linear thiol compound having a mercapto group at one end of the molecule and a carboxyl group at the other end of the molecule, Specific examples include linear carboxyalkanethiol, carboxyalkenethiol, or carboxyalkynethiol. Among these, those having 1 to 4 carbon atoms are preferable, and 3-mercaptopropionic acid is particularly preferable. For example, when 3-mercaptopropionic acid is used as the linking substance, 3,3′-dithiodipropionic acid is preferably reacted with a gold electrode.
アミノ基を有する作用物質を、非共有結合を介して電極に固定する方法としては、電極の固定面および作用物質のいずれか一方にビオチンを、他方にアビジンを直接あるいは間接的に結合させ、ビオチン−アビジン複合体を形成させることで、作用物質を電極に固定する方法が例示できる。例えば、電極の固定面にアビジンを結合させる場合には、上記の方法(1)において、アミノ基を有する作用物質の代わりにアビジンを用いれば良く、この場合、アミノ基を有する作用物質は、従来公知の方法でビオチンを結合させれば良い。 As a method of immobilizing an agent having an amino group to the electrode via a non-covalent bond, biotin is directly or indirectly bound to either the electrode fixing surface or the agent, and avidin is bound to the other. -The method of fixing an active substance to an electrode can be illustrated by forming an avidin complex. For example, when avidin is bound to the fixed surface of the electrode, avidin may be used in place of the agent having an amino group in the above method (1). In this case, the agent having an amino group is conventionally used. What is necessary is just to couple | bond biotin with a well-known method.
一方、カルボキシル基を有する作用物質を、共有結合を介して電極に固定する方法としては、以下の方法が例示できる。
すなわち、電極の固定面上に連結物質として、金属と容易に反応する官能基を好ましくは分子の一方の末端に有し、さらにアミノ基を好ましくは分子の他方の末端に有する、主鎖が直鎖状の第二の有機化合物を固定し、上記の方法(1)の場合と同様の方法で作用物質のカルボキシル基を活性化し、この活性化したカルボキシル基に、前記第二の有機化合物のアミノ基を結合させる方法が例示できる。
On the other hand, the following method can be exemplified as a method for fixing an active substance having a carboxyl group to an electrode via a covalent bond.
That is, as a linking substance on the fixed surface of the electrode, the main chain has a functional group that easily reacts with a metal, preferably at one end of the molecule, and an amino group, preferably at the other end of the molecule. The chain-like second organic compound is fixed, the carboxyl group of the active substance is activated in the same manner as in the above method (1), and the amino group of the second organic compound is added to the activated carboxyl group. Examples of the method for bonding the group can be given.
電極が金電極である場合には、前記第二の有機化合物としては、分子の一方の末端にメルカプト基を有しかつ分子の他方の末端にアミノ基を有する直鎖状のチオール化合物が好ましく、具体的には、直鎖状のアミノアルカンチオール、アミノアルケンチオールまたはアミノアルキンチオールが挙げられ、なかでも直鎖状のアミノアルカンチオールがより好ましい。アミノアルカンチオールは、炭素数が1〜4であることが好ましく、アミノエタンチオールが特に好ましい。 When the electrode is a gold electrode, the second organic compound is preferably a linear thiol compound having a mercapto group at one end of the molecule and an amino group at the other end of the molecule, Specific examples include linear aminoalkanethiols, aminoalkenethiols, and aminoalkynethiols, with linear aminoalkanethiols being more preferred. The aminoalkanethiol preferably has 1 to 4 carbon atoms, and aminoethanethiol is particularly preferable.
カルボキシル基を有する作用物質を、非共有結合を介して電極に固定する方法としては、上記のアミノ基を有する作用物質の場合と同様の方法が例示でき、例えば、電極の固定面にアビジンを結合させ、カルボキシル基を有する作用物質に従来公知の方法でビオチンを結合させ、ビオチン−アビジン複合体を形成させれば良い。 Examples of the method for immobilizing an agent having a carboxyl group to an electrode through a non-covalent bond include the same methods as in the case of the aforementioned agent having an amino group. For example, avidin is bonded to the immobilization surface of the electrode. Then, biotin may be bound to an active substance having a carboxyl group by a conventionally known method to form a biotin-avidin complex.
前記第一または第二の有機化合物として、前記チオール化合物を用いると、チオール化合物中の硫黄原子が金に結合して、金電極表面に自己組織化単分子膜(Self−Assembled Monolayers、以下、SAMと略記する)を形成する。金−硫黄結合は比較的安定なので、形成されるSAMも安定である。そして、前記チオール化合物の分子末端のカルボキシル基またはアミノ基が、硫黄原子を挟んで金電極表面に配向するので、作用物質のアミノ基または活性化されたカルボキシル基との反応を容易に行うことができる。 When the thiol compound is used as the first or second organic compound, sulfur atoms in the thiol compound are bonded to gold, and a self-assembled monolayer (hereinafter referred to as SAM) is formed on the gold electrode surface. For short). Since the gold-sulfur bond is relatively stable, the SAM formed is also stable. And since the carboxyl group or amino group at the molecular end of the thiol compound is oriented on the gold electrode surface with the sulfur atom in between, the reaction with the amino group or activated carboxyl group of the active substance can be easily performed. it can.
作用物質を第一電極3aへ固定する際に行う各種反応は、例えば、前記チオール化合物や3,3’−ジチオジプロピオン酸等の反応に供する原料を含有する溶液を、第一電極3aの固定面上に滴下したり、反応に供する原料を含有する溶液中に第一電極3aの固定面を浸漬することで行えば良い。
Various reactions performed when the active substance is fixed to the
光学異性体分離能の評価は、通常、電極の固定面から、作用物質の電極への固定に関与してない末端までの距離が均一になるほど高精度に行うことができる。そのためには、電極の固定面から異物を除去して、該固定面を平坦にすることが必要である。
このように電極の固定面を平坦にするためには、例えば、該固定面を酸で処理すれば良い。
The optical isomer separation ability can be usually evaluated with higher accuracy as the distance from the electrode fixing surface to the terminal that is not involved in the fixation of the active substance to the electrode becomes uniform. For this purpose, it is necessary to remove foreign substances from the fixed surface of the electrode and to flatten the fixed surface.
In this way, in order to flatten the fixed surface of the electrode, for example, the fixed surface may be treated with an acid.
処理に用いる酸は、強酸が好ましく、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、30%過酸化水素水/濃硫酸=1/3(v/v)(以下、ピランハ溶液と略記する)等を挙げることができる。なかでも処理効果が高いことから、ピランハ溶液がより好ましい。
これら酸で電極の固定面を処理する方法としては、例えば、該固定面に酸をマウントして好ましくは2〜10分間静置した後、蒸留水で洗浄する操作を2回繰り返す方法が挙げられる。
処理に用いる酸は、一種類でも良いし、異なる種類の酸を用いて順次処理を繰り返しても良い。
The acid used for the treatment is preferably a strong acid. For example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, 30% hydrogen peroxide solution / concentrated sulfuric acid = 1/3 (v / v) (hereinafter abbreviated as a piranha solution) Etc. Of these, a piranha solution is more preferred because of its high treatment effect.
Examples of the method for treating the fixed surface of the electrode with these acids include a method in which an acid is mounted on the fixed surface and preferably allowed to stand for 2 to 10 minutes and then washed with distilled water twice. .
One type of acid may be used for the treatment, or the treatment may be repeated sequentially using different types of acids.
作用物質の第一電極3aへの固定量は、本発明の効果を妨げない限り特に限定されない。
そしてその固定量は、前記チオール化合物等の、作用物質と第一電極3aとを連結する連結物質の、第一電極3aへの固定量を調整することで調整できる。そして、前記連結物質の第一電極3aへの固定量は、第一電極3aとの反応に供する前記連結物質の使用量を調整すれば良い。
The amount of the active substance fixed to the
And the fixed amount can be adjusted by adjusting the fixed amount to the
第一電極3aに作用物質を固定する時に行う各種反応は、第一電極3aおよび第二電極3b間に電圧を印加して水晶振動子1を振動させ、その周波数変動を観測することで、反応の程度を観測しながら行うと良い。
Various reactions performed when the active substance is fixed to the
作用物質は、例えば、水晶振動子1等がカートリッジ4に収納されていない場合等は、第一電極3aおよび第二電極3bの双方に固定されていても良いし、第二電極3bのみに固定されていても良い。
The active substance may be fixed to both the
第一電極3aおよび第二電極3bの材質は、導電性材料であれば良いが、耐腐食性金属である金または白金が好ましく、汎用性が高く、上記のように作用物質の固定も容易であることから金が特に好ましい。
The material of the
水晶振動子1としては、従来公知のものを用いることができるが、水晶振動子1の振動時の周波数は、水晶板2の形状およびサイズによって決まるので、目的に応じて必要とされる周波数を考慮して水晶板2の形状およびサイズを決めれば良い。
作用物質と光学異性体との相互作用を検出する場合は、通常、水晶振動子1の振動時の周波数は、5〜40MHzであることが好ましく、感度や水晶の取扱いを考慮すると27〜40MHzであることがより好ましい。
そして、水晶板2、第一電極3aおよび第二電極3bのサイズおよび形状は、このような振動を可能とするものが好ましい。具体的には、水晶板2は、直径3〜15mm、厚さ50〜200μmの円板状であることが好ましく、直径7〜10mm、厚さ50〜70μmの円板状であることがより好ましい。第一電極3aおよび第二電極3bは、直径1〜5mm、厚さ150〜300nmの円板状であることが好ましく、直径1〜3mm、厚さ240〜280nmの円板状であることがより好ましい。
なお、ここでは水晶振動子として円板状のものを例示しているが、形状はこれに限定されず、プレート状であれば、その径方向断面の形状は多角形状などいずれでも良い。
As the
When detecting the interaction between the active substance and the optical isomer, the frequency at the time of vibration of the
The
In addition, although the disk-shaped thing is illustrated here as a crystal oscillator, shape is not limited to this, As long as it is plate shape, the shape of the radial direction cross section may be any polygonal shape.
溶液槽6の材質は、充填する溶液を保持でき、使用時に変質しないものであればいずれでも良く、測定対象である光学異性体を含有する溶液の種類に応じて適宜選択すれば良い。なかでも、絶縁性を有するものが好ましく、絶縁性を有しかつ透明なものがより好ましい。絶縁性を有することで、光学異性体が微量でもより高精度に測定が可能である。また、透明であることで、充填した溶液の吸光度、化学発光または蛍光発光の測定など、光学的な解析を組み合わせて行うことができ、より詳細な測定が可能となる。光学的な解析を行う場合は、溶解槽6近傍に、分光光度計など通常使用される解析手段を配置すれば良い。
以上のような観点から、溶液槽6の材質としては、無色ガラスが最も好ましい。
The material of the
From the above viewpoint, colorless glass is most preferable as the material of the
溶液層6の形状も、充填する溶液を保持できるものであればいずれでも良い。ここでは、溶液を貯留する形態の通常の容器型の溶液層を示しているが、これ以外にも、例えば、溶液を流入させるための流入口および排出させるための排出口が別々に設けられ、溶液の循環経路の一部を構成するようにしたフローセル型でも良い。
また、溶液槽6の容量は、水晶振動子1のサイズに応じて適宜調整すれば良いが、通常は0.5〜20mLであることが好ましく、0.5〜11mLであることがより好ましい。
The shape of the
Further, the volume of the
センサ部5の溶液槽6内における配置方向は特に限定されず、図1に示すように、第一電極3aの作用物質固定面が液面に対して垂直でも良いし、平行でも良く、これらのいずれでなくても良く、目的に応じて適宜選択すれば良い。例えば、第一電極3aの作用物質固定面が、液面に対して垂直であれば、水晶振動子1洗浄時の液切れが良く、作業性が向上する点で好ましい。
The arrangement direction of the
ここでは、評価用セル7にセンサ部5を一つ備えた例を示しているが、センサ部5を複数備えていても良い。センサ部5を複数備える場合には、後記するようにその数が多いほど、光学異性体分離能の評価効率を高めることができる。これに対し、数が少ないほど、製造コストを抑制できる。これら効果のバランスを考慮すると、一つの溶液槽6内に備えるセンサ部5は、二つ〜五つであることが好ましい。
Here, an example in which one
センサ部5を複数備える場合には、第一電極3aに固定されている作用物質は、センサ部5ごとに異なっていても良いし、同一でも良いが、異なっている方が好ましい。このように互いに異なる作用物質が第一電極3aに固定された複数種類のセンサ部5を設けることで、後記するように、光学異性体分離能の評価を極めて効率良く行うことができる。
When a plurality of
センサ部5を複数備える場合には、その配置形態は特に限定されず、溶液槽6の形状およびサイズ等を考慮して適宜選択すれば良い。
When a plurality of
また、複数のセンサ部5は、(I)互いに対向するように配置しても良いし、(II)互いに直交する方向に配置しても良いし、(III)これらの第一電極3aが略同一面内に存在するように配置しても良い。さらには、これらのいずれでもなくて良い。そしてこれらの中では、(III)のように配置した場合、例えば、各センサ部5の第一電極3a近傍の溶液の、吸光度、化学発光または蛍光発光等の、光学的な解析を容易に行える点で好ましい。
The plurality of
なお、ここでは圧電素子として水晶振動子を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、APM(Acoustic Plate Mode Sensor)デバイス、FPW(Flexural Plate−Wave Sensor)デバイス、SAW(Surface Acoustic−Wave Sensor)デバイス等も用いることができる。すなわち、外部電圧を印加した時に固有の周波数で共振する板状圧電体であれば、いずれも水晶板の代わりに用いることができる。 Although an example in which a crystal resonator is used as the piezoelectric element is shown here, the present invention is not limited to this. For example, an APM (Acoustic Plate Mode Sensor) device, an FPW (Flexible Plate-Wave Sensor) device, and a SAW device A (Surface Acoustic-Wave Sensor) device or the like can also be used. That is, any plate-like piezoelectric body that resonates at a specific frequency when an external voltage is applied can be used in place of the quartz plate.
<評価方法>
上記評価用セル7を用いた、キラル固定相の光学異性体分離能の評価は、以下のように行うことができる。
溶液槽6内に測定対象の光学異性体を含有する溶液を充填し、該溶液中にセンサ部5の水晶振動子1を浸漬させて、第一電極3aおよび第二電極3bから水晶板2に電圧を印加すると、水晶板2に変形が生じ、水晶板2の形状およびサイズによって決まる周波数で水晶振動子1が振動する。この時、第一電極3a上の作用物質との相互作用により光学異性体が該作用物質に結合すると、時間経過と共に結合した光学異性体の量、すなわち光学異性体の質量に応じて、該水晶振動子1の振動の周波数が低下する。結合する光学異性体の量は、作用物質と光学異性体との相互作用の強さに依存するので、キラル分子の内、検出対象の光学異性体が、検出対象外である他の光学異性体よりも強く相互作用する作用物質を用いれば、検出対象の光学異性体が結合した場合の周波数の低下幅は、他の光学異性体が結合した場合の周波数の低下幅よりも大きくなる。
<Evaluation method>
Evaluation of the optical isomer resolution of the chiral stationary phase using the evaluation cell 7 can be performed as follows.
The
したがって、周波数の低下幅の相違が生じた場合、作用物質は、キラルカラムのキラル固定相に用いた場合、HPLCによる光学異性体の分離が可能であることが確認できる。また、周波数の低下幅の大きい方が小さい方よりも、HPLCにおける溶出時間が遅くなり、周波数の低下幅の差が大きいほど、HPLCにおける溶出時間の差が大きくなる。
このように、光学異性体および作用物質の相互作用に起因する圧電素子の周波数変動を測定することで、作用物質のキラル固定相としての光学異性体分離能を評価できる。
Therefore, when a difference in the decrease in frequency occurs, it can be confirmed that the active substance can be separated by optical HPLC by HPLC when used in the chiral stationary phase of the chiral column. In addition, the elution time in HPLC is delayed when the frequency decrease is larger than the frequency decrease, and the difference in elution time in HPLC increases as the difference in frequency decrease increases.
As described above, by measuring the frequency fluctuation of the piezoelectric element due to the interaction between the optical isomer and the active substance, it is possible to evaluate the resolution of the optical isomer as the chiral stationary phase of the active substance.
なお、ここでは、光学異性体を含有する溶液中にセンサ部5を浸漬させた後に水晶振動子1を振動させる場合について説明したが、例えば、光学異性体を含有していない溶液中にセンサ部5を浸漬させた後に水晶振動子1を振動させ、次いで該溶液中に光学異性体を添加しても良い。
Here, the case where the
一回の周波数変動の測定に供する光学異性体は、複数種類の光学異性体の混合物ではなく、一種類であることが好ましい。すなわち、測定対象である複数種類の光学異性体について、一種類ずつを順次測定に供して周波数変動のデータを個別に取得し、キラルカラムで分離したい検出対象の光学異性体とその他の光学異性体との間でデータ比較することが好ましい。 It is preferable that the optical isomer to be used for the measurement of frequency fluctuation once is not a mixture of a plurality of types of optical isomers but one type. That is, for multiple types of optical isomers to be measured, each type is subjected to sequential measurement to obtain frequency fluctuation data individually, and the optical isomers to be detected and other optical isomers to be separated on a chiral column. It is preferable to compare data between.
光学異性体の検出感度は、水晶振動子1の振動の周波数を高くするほど向上するが、適切な周波数は、作用物質の種類等を考慮して適宜設定すれば良く、その好ましい範囲は先に述べた通りである。そして、水晶振動子1の周波数は、水晶板2の形状およびサイズによって決まるので、水晶振動子1の周波数を変更したい場合には、形状および/またはサイズが異なる水晶板2を用いれば良い。
The detection sensitivity of the optical isomer is improved as the vibration frequency of the
測定に供する溶液の組成および測定時の該溶液の温度は、キラルカラムによる分離時に使用する移動相の組成および設定温度を想定して選択することが好ましい。測定時の光学異性体を除く溶液組成が、上記移動相組成に近いほど、また、測定時の溶液の温度が移動相の設定温度に近いほど、分離能評価結果がキラルカラムによる分離結果に忠実に反映される。 The composition of the solution to be subjected to the measurement and the temperature of the solution at the time of measurement are preferably selected in consideration of the composition of the mobile phase used at the time of separation by the chiral column and the set temperature. The closer the solution composition excluding the optical isomers at the time of measurement is to the above mobile phase composition, and the closer the temperature of the solution at the time of measurement is to the set temperature of the mobile phase, the more faithfully the resolution evaluation results will be closer to the separation results by the chiral column Reflected.
換言すれば、測定に供する溶液の組成は、キラルカラムによる分離時の移動相として使用可能なものであることが好ましい。
また、測定時の溶液の温度は、15〜40℃が好ましく、25〜37℃がより好ましい。
In other words, the composition of the solution used for the measurement is preferably one that can be used as a mobile phase during separation by a chiral column.
Moreover, 15-40 degreeC is preferable and the temperature of the solution at the time of a measurement has more preferable 25-37 degreeC.
センサ部5は、周波数変動の測定の前に安定化させることが好ましい。例えば、好ましくは測定に供する溶液の溶媒成分と同じ種類の溶媒に、センサ部5を所定時間浸漬しておけば良い。この時の溶媒の温度は、測定時の溶液の温度と同様で良い。また浸漬時間は、5〜40分が好ましく、10〜30分がより好ましく、15〜20分が特に好ましい。
The
周波数変動のデータ比較を行う場合、測定に供する光学異性体は、溶液中における濃度がすべて同じであることが好ましい。このようにすることで、データ比較の精度を向上させることができる。
そして、測定に供する光学異性体の溶液中における濃度は、0.1〜10mg/mLであることが好ましい。
また、光学異性体を含有する溶液の溶媒は、光学異性体を溶解させるものであれば良く、光学異性体の種類に応じて適宜選択すれば良い。なかでも好ましいものとして、メタノール、エタノール等のアルコール類や、キラルカラムによる分離時の移動相として使用可能な緩衝液が例示でき、エタノールが特に好ましい。
When comparing data on frequency fluctuations, it is preferable that the optical isomers used for measurement have the same concentration in the solution. By doing so, the accuracy of data comparison can be improved.
And it is preferable that the density | concentration in the solution of the optical isomer used for a measurement is 0.1-10 mg / mL.
Further, the solvent of the solution containing the optical isomer may be any solvent that dissolves the optical isomer, and may be appropriately selected according to the type of the optical isomer. Among them, preferable examples include alcohols such as methanol and ethanol, and buffers that can be used as a mobile phase at the time of separation using a chiral column, and ethanol is particularly preferable.
さらに、測定に供する光学異性体の溶液槽6内における濃度は、キラルカラムによる分離時の移動相中の濃度として適用可能であることが好ましく、1〜1000μg/mLであることがより好ましい。
Furthermore, the concentration of the optical isomer to be used for measurement in the
評価用セル7が複数のセンサ部5を備え、これらセンサ部5の第一電極3aに固定されている作用物質がすべて異なっている場合には、これら作用物質と光学異性体との相互作用の強さに応じた低下幅で、すべてのセンサ部5で周波数の低下が観測される。
すなわち、複数種類の作用物質を同時に測定に供することで、キラル固定相用として最適な作用物質をより短時間で選定できる。
一方、複数のセンサ部5の第一電極3aに固定されている作用物質がすべて同じである場合には、観測される周波数低下幅のばらつきの度合いを調べることで、キラル固定相用として使用した場合の、作用物質の光学異性体分離の再現性を確認できる。
When the evaluation cell 7 includes a plurality of
That is, by using a plurality of types of active substances simultaneously for measurement, an optimal active substance for a chiral stationary phase can be selected in a shorter time.
On the other hand, when the active substances fixed to the
溶液槽6の材質が透明である場合は、先に述べた通り、溶液の吸光度、化学発光または蛍光発光の測定など、光学的な解析を組み合わせることで、より詳細な測定が可能となる。特に評価用セル7が複数のセンサ部5を備える場合には、各センサ部の第一電極3aの周波数変動と該電極近傍の溶液の光学的性質を同時に観測することで、より多くの情報を取得でき、精度の高い評価結果が得られる。
When the material of the
評価終了後は、第一電極3aを洗浄し、固定されている作用物質を除去することで、第一電極3aを再生することが可能である。第一電極3aが再生されたセンサ部5は、異なるキラル固定相の評価に使用可能である。なお、ここで「再生」とは、第一電極3a上に物質が結合していないことを指す。
第一電極3aの洗浄は、先に述べた、電極の固定面から異物を除去して、該固定面を平坦にする方法で行えば良い。
After the evaluation is completed, the
The cleaning of the
また、先に述べたように、例えば、ビオチン−アビジン複合体形成を伴う方法のように、非共有結合を介して作用物質を電極へ固定した場合には、この非共有結合を解消させることで、作用物質を除去でき、第一電極3aを再生させなくても、再度キラル固定相の評価に使用可能である。この場合、非共有結合を介して作用物質を再度固定できるが、この手法は、異なる作用物質を用いて連続して測定を行う際に特に好適である。
非共有結合の解消は、例えば、センサ部5を浸漬させた溶液のpHを調整することで可能である。
In addition, as described above, when the active substance is immobilized to the electrode via a non-covalent bond, for example, as in the method involving biotin-avidin complex formation, the non-covalent bond can be eliminated. The active substance can be removed, and it can be used again for the evaluation of the chiral stationary phase without regenerating the
The noncovalent bond can be eliminated by adjusting the pH of the solution in which the
<評価装置>
図2は、上記評価用セルを具備した評価装置を例示する概略構成図であり、図3は、評価用セルを例示する斜視図である。
ここに示す評価装置20は、評価用セルを洗浄しながら、光学異性体と作用物質との相互作用に起因する周波数変動を繰返し測定できるものである。
符号21は、先に説明した評価用セルである。そして、図3(a)に示すように、溶液槽211は、溶液を流入させるための流入口211aおよび排出させるための排出口211bが別々に設けられた、直方体状のフローセル型である。該溶液槽211中においては、作用物質がいずれも異なる三つのセンサ部5a、5bおよび5cが樹脂プレートの同一面上に配設されたセンサユニット8が浸漬されている。すなわち、ここに示すセンサユニット8は、検出対象の光学異性体を含有する溶液の一回の供給で、水晶振動子の周波数変動を、三つのセンサ部5a、5bおよび5cについて同時に測定できるものである。
<Evaluation equipment>
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an evaluation apparatus including the evaluation cell, and FIG. 3 is a perspective view illustrating the evaluation cell.
The
図3(a)に示す評価用セル21においては、センサユニット8の三つのセンサ部5a、5bおよび5cにおいて、作用物質が固定された電極面は、いずれも同一方向を向くように露出されている。
また、センサユニット8は、そのセンサ部5a、5bおよび5cが配設された面と反対側の面(以下、非センサ面と略記する)が、溶液槽211の底面211c上に接して、着脱可能に設置されている。
そして、センサユニット8において三つのセンサ部5a、5bおよび5cは、図中矢印で示す溶液の移動方向とほぼ同じ方向に直列に配置されている。
In the
The
And in the
なお、センサユニット8は、例えば、接着剤を用いて固定するなど、必ずしも溶液槽211に着脱可能とされていなくても良いが、保守管理や洗浄等が容易であることから、着脱可能とされていることが好ましい。着脱可能に設置する方法は周知の方法で良く、例えば、溶液槽211およびセンサユニット8のいずれか一方に突起を、他方に凹部を設け、突起および凹部を係脱可能に係合させれば良い。
また、センサユニット8の樹脂プレートは、ガラスプレートなど、絶縁性を有する他の材質からなるものでも良い。
The
Further, the resin plate of the
センサユニット8の設置形態はここに示すものに限定されず、適宜選択し得る。図3(b)および(c)は、他の設置形態を例示する斜視図である。
(b)では、センサユニット8は、溶液槽211の底面211c上に側面と接することなく直立して設置されている。三つのセンサ部5a、5bおよび5cにおいて、作用物質が固定された電極面は、いずれも同一方向を向くようにかつ溶液槽211の底面211cからの高さが同じとなるように露出されている。そして、これらセンサ部は、矢印で示す溶液の移動方向とほぼ同じ方向に直列に配置されている。
なお、ここでは図示を省略するが、例えば、作用物質が固定された電極面の向く方向が図3(b)の場合と同じで、非センサ面が溶液槽211の側面211e上に接して設置されていても良い。この場合、センサユニット8は、さらに溶液槽211の底面211c上に直立していても良いし、していなくても良い。また、底面211cに代わり、上面211dから直立して設けられていても良い。
The installation form of the
In (b), the
Although not shown here, for example, the direction of the electrode surface on which the active substance is fixed is the same as in the case of FIG. 3B, and the non-sensor surface is placed in contact with the
(c)では、センサユニット8において三つのセンサ部5a、5bおよび5cが、溶液の移動方向とほぼ直交する方向に直列に配置されていること以外は、(a)と同様にセンサユニット8が底面211c上に設置されている。
In (c), the
図3では、溶液槽211中におけるセンサユニット8の設置数が一つである例を示しているが、設置数は複数でも良い。その場合の複数のセンサユニット8の配置形態も適宜選択し得るが、好ましい配置形態としては、例えば、作用物質が固定された電極面が互いに対向するように設置されたもの、互いに直交する方向に設置されたもの、同じ方向に設置されたものなどが例示できる。あるいは、これら複数のセンサユニット8は、作用物質が固定された電極面がいずれも同一面内に位置するように配置されていても良いし、互いに平行な面内に位置するように配置されていても良く、そのいずれでなくても良い。
Although FIG. 3 shows an example in which the number of
ここでは、センサユニット8におけるセンサ部の設置数が三つである例を示しているが、設置数はこれに限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択できる。本発明の効果を損なわない範囲で設置数を増やした方が、評価をより効率的に行うことができる。
Here, an example is shown in which the number of sensor units installed in the
また、ここでは、複数種のセンサ部が設置されたセンサユニット8を用いた例を示しているが、評価用セルはこれに限定されず、例えば、センサユニットを用いることなく、複数種類のセンサ部を溶液槽211中に配置しても良い。その場合の複数種類のセンサ部の設置方法および配置形態は、先に述べた複数のセンサユニット8の設置方法および配置形態と同様で良い。
In addition, here, an example using the
図2に示すように、評価用セル21において、センサ部5a、5bおよび5cは、その電極間に電圧を印加して水晶振動子を振動させるための発振回路22に電気的に接続(図3においてはその図示を省略している)されており、さらに、発振回路22には、水晶振動子の振動の周波数を測定するための周波数測定装置23が電気的に接続されている。そして、該周波数測定装置23には、外部機器として、周波数変動の測定データに関する情報処理を自動的に行い、その結果を表示するコンピュータおよびディスプレイ24が接続されている。ここで言う情報処理には、測定データの記録および比較が含まれる。
As shown in FIG. 2, in the
また、評価用セル21に供給される測定用緩衝液291、評価用セル21を洗浄するための洗浄液292は、それぞれ別々に容器に充填されており、これら各容器は、配管を通じて切替バルブ26に接続され、該切替バルブ26は配管を通じてポンプ25に接続され、該ポンプ25は配管および流入口211aを通じて溶液槽211に接続されている。すなわち、切替バルブ26を操作することで、測定用緩衝液291および洗浄液292のいずれかが、評価用セル21に供給可能とされている。測定用緩衝液291としては、好ましいものとして、キラルカラムによる分離時の移動相として使用可能な緩衝液が例示できる。
Further, the
一方、測定対象の光学異性体を含有する溶液(以下、測定液と略記する)293が充填された容器が、配管を通じて開閉バルブ27に接続され、該開閉バルブ27は配管を通じて、前記ポンプ25より上流側で測定用緩衝液291または洗浄液292供給用の配管と接続されている。すなわち、開閉バルブ27を開放すれば、測定液293が測定用緩衝液291を移動相として評価用セル21に供給可能とされている。
On the other hand, a container filled with a
溶液槽211の排出口211bは、配管を通じて切替バルブ26に接続され、該切替バルブ26を切り替えることで、測定が終了した液体を二つの経路に分けて抜き出して、それぞれ第一廃液294および第二廃液295として別々に容器に回収できるようにされている。したがって、例えば、使用済みの測定用緩衝液291あるいは測定液293と、使用済みの洗浄液292とを別々に回収して、使用済みの測定用緩衝液291あるいは測定液293はそのまま廃棄して、洗浄液292は再利用しても良いし、この場合、一方の経路を、洗浄液292を充填している容器に接続して、洗浄液292を循環利用できるようにしても良い。
The
なお、ここでは図示を省略しているが、ポンプ25、切替バルブ26および開閉バルブ27の操作は、これらに接続されたコンピュータにより自動的に制御されるようにしても良い。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted here, you may make it the operation of the
また、先に述べたように、非共有結合を介して作用物質を電極へ固定した場合には、洗浄液292として、この非共有結合を解消可能な緩衝液等を用いることで、測定終了後に電極から作用物質を除去できる。さらに、例えば、測定液293に代わり、アビジンやビオチンなどを結合させた作用物質を含有する溶液を用いて、該溶液を評価用セル21に供給することで、非共有結合を介して作用物質を電極に固定できる。
このようにして、作用物質の除去および固定を自動で行うことができるので、例えば、共有結合を介して電極へ作用物質を固定したセンサ部と、非共有結合を介して電極へ作用物質を固定したセンサ部とを併用した評価用セルを用いる場合、あるいは、非共有結合が互いに異なる条件下で形成および解消可能な複数種のセンサ部を併用した評価用セルを用いる場合には、非共有結合を介して固定する作用物質の種類を順次変えることで、評価用セル21内のセンサ部の組み合わせを連続的に切り替えることも可能である。この場合、評価をより一層効率的に行うことができる。
Further, as described above, when the active substance is fixed to the electrode through a non-covalent bond, a buffer solution or the like that can eliminate this non-covalent bond is used as the
In this way, the removal and fixation of the active substance can be performed automatically. For example, the sensor part that fixes the active substance to the electrode via a covalent bond and the active substance is fixed to the electrode via a non-covalent bond. Non-covalent bond when using an evaluation cell that is used in combination with a sensor unit, or when using an evaluation cell that uses multiple types of sensor units that can be formed and eliminated under conditions where non-covalent bonds are different from each other. It is also possible to continuously switch the combination of the sensor parts in the
評価装置20を用いて光学異性体分離能の評価を行う際は、移動相である測定用緩衝液291と共に測定液293を評価用セル21に供給し、周波数測定装置23により水晶振動子の周波数変動をセンサ部ごとに測定すれば良い。このような測定を、測定液293として、検出対象の光学異性体を含有する溶液および他の光学異性体を含有する溶液を順次用いて行い、光学異性体間で最も周波数低下幅の相違が大きいセンサ部を特定すれば、該センサ部の作用物質は、検出対象の光学異性体と最も強く相互作用していることから、キラル固定相用として用いた場合に、最も前記光学異性体分離能が高いと判定できる。測定終了後は、洗浄液292で評価用セル21を洗浄できる。
When evaluating the optical isomer resolution using the
この時、例えば、ポンプ25、切替バルブ26および開閉バルブ27の操作を自動的に制御して、測定用緩衝液291、測定液293および洗浄液292の供給を自動で行うようにすれば、測定および測定データに関する情報処理をすべて自動で行うことができる。したがって評価を行う際は、作業者は測定用緩衝液291、洗浄液292および測定液293の調製、並びに容器への充填、測定条件の初期設定を行うだけで良い。評価装置20は測定操作が簡便で、迅速に評価できるだけでなく、必要に応じて測定用緩衝液291、洗浄液292および測定液293の供給および回収経路を気密性のある、外部から隔離した系とすることができる。したがって、例えば、測定液293に人体に対して極めて有害な成分が含有されている場合等は、測定液293に対する作業者の暴露時間を大幅に低減でき、作業者の安全性確保にも有用である。
At this time, for example, if the operation of the
以下、具体的な実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
[実施例1]
(光学異性体として(S)−ナプロキセンおよび(R)−ナプロキセンを、作用物質として下記化学式(1)で表される化合物(シクロマルトヘプトシル−(6→1)−O−α−D−グルコピラノシル−(4→1)−O−α−D−グルコピラノシドウロン酸)を用いた評価)
図1に示す評価用セルを用いて、以下の手順に従って作用物質を電極に固定し、センサ部を作製した。水晶振動子としては、直径8.7mmおよび厚さ60μmの水晶板、直径2.5mmおよび厚さ260nmの金電極を備えるものを用いた。
5.0mMのアミノエタンチオール水溶液をセンサ部の金電極部分に40μL滴下し、室温・湿潤下で30分間静置し、SAM形成を行った。その間を利用して、3.0mg/mLの下記式(1)で表される作用物質のジメチルスルホキシド溶液400μLに、100mg/mLのN−ヒドロキシスクシンイミド40μLと100mg/mLの1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド40μLを加え、室温・湿潤下で30分間静置した。これにより活性化させた作用物質をセンサ部の金電極部分に40μL滴下し、室温・湿潤下で1時間静置した。
そして、容量11mLの容器型溶液槽に充填された8.0mL精製水中にセンサ部を浸漬し、25℃で15〜20分間安定化させた。次いで、27MHzで金電極を振動させ、測定対象の(S)−ナプロキセンを5mg/mLの濃度で含有するエタノール溶液8.0μLを注入し、周波数の変化を測定した。また同様に、(R)−ナプロキセンについても測定を行った。結果を図4に示す。
図4から明らかなように、測定開始4分後における周波数変化の平均値は、(S)−ナプロキセンが−50.5Hzであり、(R)−ナプロキセンが−70.1Hzであって、(S)−ナプロキセンおよび(R)−ナプロキセンとの間に有意な差が確認された。
実際に、ナプロキセンと作用物質との相互作用の強さは、(R)−体の方が(S)−体よりも大きく、同様の作用物質をキラル固定相に用いた市販のHPLC用キラルカラムを用いて分離を行った際に、(R)−体の方が(S)−体よりも遅く溶出したことと良く整合した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
((S) -naproxen and (R) -naproxen are used as optical isomers, and a compound represented by the following chemical formula (1) (cyclomaltoheptosyl- (6 → 1) -O-α-D-glucopyranosyl as an active substance) -Evaluation using (4-> 1) -O-α-D-glucopyranoside uronic acid)
Using the evaluation cell shown in FIG. 1, the active substance was fixed to the electrode according to the following procedure, and a sensor part was produced. As the crystal resonator, a crystal plate having a diameter of 8.7 mm and a thickness of 60 μm and a gold electrode having a diameter of 2.5 mm and a thickness of 260 nm was used.
40 μL of 5.0 mM aminoethanethiol aqueous solution was dropped on the gold electrode part of the sensor part, and allowed to stand for 30 minutes at room temperature / humidity to perform SAM formation. Utilizing this, 400 μL of a dimethyl sulfoxide solution of an active substance represented by the following formula (1) of 3.0 mg / mL, 40 μL of 100 mg / mL N-hydroxysuccinimide and 100 mg / mL 1-ethyl-3- (Dimethylaminopropyl) carbodiimide (40 μL) was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature / humidity for 30 minutes. 40 μL of the active substance thus activated was dropped onto the gold electrode part of the sensor part, and allowed to stand for 1 hour at room temperature / humidity.
And the sensor part was immersed in 8.0 mL purified water with which the container-type solution tank with a capacity | capacitance of 11 mL was filled, and was stabilized at 25 degreeC for 15 to 20 minutes. Next, the gold electrode was vibrated at 27 MHz, and 8.0 μL of an ethanol solution containing (S) -naproxen to be measured at a concentration of 5 mg / mL was injected, and the change in frequency was measured. Similarly, (R) -naproxen was also measured. The results are shown in FIG.
As is clear from FIG. 4, the average value of the
In fact, the strength of the interaction between naproxen and the active substance is larger in the (R) -form than in the (S) -form, and a commercially available HPLC chiral column using the same active substance as the chiral stationary phase is used. When the separation was performed, the (R) -form was more consistent with the elution later than the (S) -form.
[実施例2]
(光学異性体としてD−アセチルフェニルアラニンおよびL−アセチルフェニルアラニンを、作用物質として下記化学式(2)で表される化合物(N−[(R)−1−(α−ナフチル)エチルアミノカルボニル]−L−tert−ロイシン)を用いた評価)
光学異性体および作用物質として上記化合物を用いたこと以外は、実施例1と同様に評価を行った。結果を図5に示す。
図5から明らかなように、測定開始4分後における周波数変化の平均値は、D−アセチルフェニルアラニンが−59.5Hzであり、L−アセチルフェニルアラニンが−73.4Hzであって、D−アセチルフェニルアラニンおよびL−アセチルフェニルアラニンとの間に有意な差が確認された。
実際に、フェニルアラニンと作用物質との相互作用の強さは、L−体の方がD−体よりも大きく、同様の作用物質をキラル固定相に用いた市販のHPLC用キラルカラムを用いて分離を行った際に、L−体の方がD−体よりも遅く溶出したことと良く整合した。
[Example 2]
(D-acetylphenylalanine and L-acetylphenylalanine as optical isomers, and compound (N-[(R) -1- (α-naphthyl) ethylaminocarbonyl] -L represented by the following chemical formula (2) as an active substance) -Evaluation using tert-leucine)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the above compound was used as an optical isomer and an active substance. The results are shown in FIG.
As is clear from FIG. 5, the average value of the
In fact, the strength of the interaction between phenylalanine and the active substance is greater in the L-form than in the D-form, and separation can be performed using a commercially available chiral column for HPLC using the same active substance as the chiral stationary phase. When performed, the L-form was in good agreement with the elution later than the D-form.
[実施例3]
(光学異性体として(R)−1,1’−ビ−2−ナフトールおよび(S)−1,1’−ビ−2−ナフトールを、作用物質として下記化学式(3)で表される化合物(N−(3,5−ジニトロフェニルアミノカルボニル)−D−フェニルグリシン)を用いた評価)
光学異性体および作用物質として上記化合物を用いたこと以外は、実施例1と同様に評価を行った。結果を図6に示す。
図6から明らかなように、測定開始2分後における周波数変化の平均値は、(R)−1,1’−ビ−2−ナフトールが−27.9Hzであり、(S)−1,1’−ビ−2−ナフトールが−59.5Hzであって、(R)−1,1’−ビ−2−ナフトールおよび(S)−1,1’−ビ−2−ナフトールとの間に有意な差が確認された。
実際に、1,1’−ビ−2−ナフトールと作用物質との相互作用の強さは、(S)−体の方が(R)−体よりも大きく、同様の作用物質をキラル固定相に用いた市販のHPLC用キラルカラムを用いて分離を行った際に、(S)−体の方が(R)−体よりも遅く溶出したことと良く整合した。
[Example 3]
((R) -1,1′-bi-2-naphthol and (S) -1,1′-bi-2-naphthol as optical isomers, and a compound represented by the following chemical formula (3) as an active substance ( Evaluation using N- (3,5-dinitrophenylaminocarbonyl) -D-phenylglycine)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the above compound was used as an optical isomer and an active substance. The results are shown in FIG.
As is clear from FIG. 6, the average value of the
Actually, the strength of the interaction between 1,1′-bi-2-naphthol and the active substance is larger in the (S) -form than in the (R) -form, and the same active substance is treated with a chiral stationary phase. When the separation was carried out using the commercially available HPLC chiral column used in (1), the (S) -isomer was more consistent with the elution later than the (R) -isomer.
本発明は、光学異性体のキラル分離に利用可能であり、特に医薬品の開発等に有用である。 The present invention can be used for chiral separation of optical isomers, and is particularly useful for development of pharmaceuticals.
1・・・水晶振動子、2・・・水晶板、3・・・電極、3a・・・第一電極、3b・・・第二電極、5・・・センサ部、6・・・溶液槽、7・・・評価用セル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定され、
一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にカルボキシル基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、アビジンと結合され、アミノ基を有する前記作用物質がビオチンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされており、
前記電極が、該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続可能とされたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを用い、
前記溶液槽内の、検出対象の光学異性体を含有する溶液中で、前記センサ部の電極間に電圧を印加して圧電素子を振動させながら、検出対象の光学異性体および作用物質の相互作用に起因する圧電素子の周波数変動を測定し、さらに前記溶液に代わり、検出対象外の光学異性体を含有する溶液を用いて周波数変動を測定して、得られた測定結果を比較することを特徴とする光学異性体分離能の評価方法。 A method for evaluating the optical isomer resolution of a chiral stationary phase for separating and detecting optical isomers to be detected,
An agent for the chiral stationary phase, which interacts with the optical isomer to be detected, is immobilized on one or both electrodes of the piezoelectric element,
A linking substance that is fixed to the electrode at one end and a main chain having a carboxyl group at the other end is bound to avidin, the agent having an amino group is bound to biotin, and biotin- By forming an avidin complex, the active substance is fixed to the electrode through a non-covalent bond, and the active substance is fixed to the electrode and removed from the electrode by forming and eliminating the non-covalent bond. Is possible,
An evaluation cell comprising: a sensor unit capable of being electrically connected to a circuit for applying a voltage between the electrodes and a frequency measuring device; and a solution tank for immersing the sensor unit in a liquid. Use
In the solution containing the optical isomer to be detected in the solution tank, the interaction between the optical isomer to be detected and the active substance while applying a voltage between the electrodes of the sensor unit to vibrate the piezoelectric element. The frequency variation of the piezoelectric element caused by the above is measured, and the frequency variation is measured using a solution containing an optical isomer that is not detected instead of the solution, and the obtained measurement results are compared. A method for evaluating the resolution of optical isomers.
圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定され、
一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にアミノ基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、ビオチンと結合され、カルボキシル基を有する前記作用物質がアビジンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされており、
前記電極が、該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続可能とされたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを用い、
前記溶液槽内の、検出対象の光学異性体を含有する溶液中で、前記センサ部の電極間に電圧を印加して圧電素子を振動させながら、検出対象の光学異性体および作用物質の相互作用に起因する圧電素子の周波数変動を測定し、さらに前記溶液に代わり、検出対象外の光学異性体を含有する溶液を用いて周波数変動を測定して、得られた測定結果を比較することを特徴とする光学異性体分離能の評価方法。 A method for evaluating the optical isomer resolution of a chiral stationary phase for separating and detecting optical isomers to be detected,
An agent for the chiral stationary phase, which interacts with the optical isomer to be detected, is immobilized on one or both electrodes of the piezoelectric element,
A linking substance in which the main chain having an amino group at one end is fixed to the electrode and the main chain having a linear chain is bonded to biotin, the active substance having a carboxyl group is bonded to avidin, and biotin- By forming an avidin complex, the active substance is fixed to the electrode through a non-covalent bond, and the active substance is fixed to the electrode and removed from the electrode by forming and eliminating the non-covalent bond. Is possible,
An evaluation cell comprising: a sensor unit capable of being electrically connected to a circuit for applying a voltage between the electrodes and a frequency measuring device; and a solution tank for immersing the sensor unit in a liquid. Use
In the solution containing the optical isomer to be detected in the solution tank, the interaction between the optical isomer to be detected and the active substance while applying a voltage between the electrodes of the sensor unit to vibrate the piezoelectric element. The frequency variation of the piezoelectric element caused by the above is measured, and the frequency variation is measured using a solution containing an optical isomer that is not detected instead of the solution, and the obtained measurement results are compared. A method for evaluating the resolution of optical isomers.
圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定されたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを具備し、該評価用セルは作用物質が互いに異なる複数種類の前記センサ部を備え、前記電極は該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続されており、さらに、前記評価用セルに溶液を供給する溶液供給手段を備え、
一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にカルボキシル基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、アビジンと結合され、アミノ基を有する前記作用物質がビオチンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされていることを特徴とする光学異性体分離能の評価装置。 An evaluation apparatus for use in the method for evaluating optical isomer resolution according to any one of claims 1 and 3-6 ,
One or both electrodes of the piezoelectric element are provided with a sensor part in which an agent for chiral stationary phase that interacts with an optical isomer to be detected is fixed, and a solution tank in which the sensor part is immersed in a liquid. An evaluation cell is provided, and the evaluation cell includes a plurality of types of the sensor units having different active substances, and the electrodes are electrically connected to a circuit and a frequency measuring device for applying a voltage between the electrodes. And a solution supply means for supplying the solution to the evaluation cell ,
A linking substance that is fixed to the electrode at one end and a main chain having a carboxyl group at the other end is bound to avidin, the agent having an amino group is bound to biotin, and biotin- By forming an avidin complex, the active substance is fixed to the electrode through a non-covalent bond, and the active substance is fixed to the electrode and removed from the electrode by forming and eliminating the non-covalent bond. evaluation device optical isomers resolution characterized that you have been and can be.
圧電素子の一方または双方の電極に、検出対象の光学異性体と相互作用する、キラル固定相用の作用物質が固定されたセンサ部と、該センサ部を液体中に浸漬する溶液槽とを備える評価用セルを具備し、該評価用セルは作用物質が互いに異なる複数種類の前記センサ部を備え、前記電極は該電極間に電圧を印加するための回路および周波数測定装置に電気的に接続されており、さらに、前記評価用セルに溶液を供給する溶液供給手段を備え、
一方の末端で前記電極に固定され、他方の末端にアミノ基を有する主鎖が直鎖状の連結物質が、ビオチンと結合され、カルボキシル基を有する前記作用物質がアビジンと結合され、さらにビオチン−アビジン複合体を形成することで、前記作用物質は非共有結合を介して前記電極に固定されており、前記非共有結合の形成および解消によって、前記作用物質は電極への固定および電極からの除去が可能とされていることを特徴とする光学異性体分離能の評価装置。 An evaluation apparatus used in the evaluation method of the optical isomers resolution according to any one of claims 2-6,
One or both electrodes of the piezoelectric element are provided with a sensor part in which an agent for chiral stationary phase that interacts with an optical isomer to be detected is fixed, and a solution tank in which the sensor part is immersed in a liquid. An evaluation cell is provided, and the evaluation cell includes a plurality of types of the sensor units having different active substances, and the electrodes are electrically connected to a circuit and a frequency measuring device for applying a voltage between the electrodes. And a solution supply means for supplying the solution to the evaluation cell ,
A linking substance in which the main chain having an amino group at one end is fixed to the electrode and the main chain having a linear chain is bonded to biotin, the active substance having a carboxyl group is bonded to avidin, and biotin- By forming an avidin complex, the active substance is fixed to the electrode through a non-covalent bond, and the active substance is fixed to the electrode and removed from the electrode by forming and eliminating the non-covalent bond. evaluation device optical isomers resolution characterized that you have been and can be.
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