JP6153972B2 - 緩衝剤組成物 - Google Patents
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Description
本開示に係る緩衝剤組成物は、温度とpHとが正の相関を示す緩衝物質Aを含有する。本開示において、緩衝物質が「温度とpHとが正の相関を示す」とは、該緩衝物質が溶液状態で、すなわち、緩衝溶液の場合に、その緩衝溶液の温度が上昇するとpHが増加する傾向を示すことをいう。緩衝物質Aは、一又は複数の実施形態において、pH緩衝能が発揮されるpH付近で温度とpHとが正の相関を示す。また、緩衝物質Aは、その他の一又は複数の実施形態において、緩衝物質AのpKaの付近のpH、或いは、緩衝物質AのpKaの±2のpH、或いは、緩衝物質AのpKaの±1.5のpH、或いは、緩衝物質AのpKaの±1のpHにおいて温度とpHとが正の相関を示す。さらにまた、緩衝物質Aは、その他の一又は複数の実施形態において、本開示に係る緩衝剤組成物のpHにおいて、温度とpHとが正の相関を示す。
本開示に係る緩衝剤組成物は、温度とpHとが負の相関を示す緩衝物質Bを含有する。本開示において、緩衝物質が「温度とpHとが負の相関を示す」とは、該緩衝物質が溶液状態で、すなわち、緩衝溶液の場合に、その緩衝溶液の温度が上昇するとpHが低下する傾向を示すことをいう。緩衝物質Bは、一又は複数の実施形態において、pH緩衝能が発揮されるpH付近で温度とpHとが負の相関を示す。また、緩衝物質Bは、その他の一又は複数の実施形態において、緩衝物質BのpKaの付近のpH、或いは、緩衝物質BのpKaの±2のpH、或いは、緩衝物質BのpKaの±1.5のpH、或いは、緩衝物質BのpKaの±1のpHにおいて温度とpHとが負の相関を示す。さらにまた、緩衝物質Bは、その他の一又は複数の実施形態において、本開示に係る緩衝剤組成物のpHにおいて、温度とpHとが負の相関を示す。
カルボキシ基を有するアミン化合物は、本開示に係る緩衝剤組成物のpHによって、緩衝物質Aと緩衝物質Bのいずれか一方として機能しうる。本開示において、「カルボキシ基を有するアミン化合物」とは、一又は複数の実施形態において、カルボキシ基と、アミノ基(−NH2)、イミノ基(−NH−)又は含窒素複素環とを同一分子内に有する化合物をいう。本開示に係る緩衝剤組成物のpHが、該化合物のアミノ基、イミノ基又は含窒素複素環のpKaよりもカルボキシル基のpKaに近ければ、緩衝物質Aとして使用できる。本開示に係る緩衝剤組成物のpHが、該化合物のカルボキシル基のpKaよりもアミノ基、イミノ基又は含窒素複素環のpKaに近ければ、緩衝物質Bとして使用できる。このような緩衝物質A及びBとして使用できる化合物としては、一又は複数の実施形態において、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン(Bicine)、N−〔トリス(ヒドロキシメチル)メチル〕グリシン(Tricine)、N−(2−アセトアミド)イミノ二酢酸(ADA)、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、トレオニン、セリン、アルギニン、グリシン、アラニン、β‐アラニン、α‐アミノ酪酸、β‐アミノ酪酸、バリン、システイン、メチオニン、アスパラギン、アスパラギン酸、プロリン、ヒドロキシプロリン、ロイシン、イソロイシン、チロシン、フェニルアラニン、オルニチン、リシン、トリプトファンなどが挙げられる。
緩衝物質A及び緩衝物質Bは、一又は複数の実施形態において、pHの温度依存性を抑制する観点から、液体状態の本開示に係る緩衝剤組成物のpHの±2.0以内、±1.5以内、又は±1.0であるpKaを有することが好ましい。前記pKaは、緩衝物質Aの場合、一又は複数の実施形態において、カルボキシル基のpKaであることが好ましい。前記pKaは、緩衝物質Bの場合、一又は複数の実施形態において、アミノ基、イミノ基又は含窒素複素環のpKaであることが好ましい。
本開示に係る緩衝剤組成物(液体状態)のpHは、本開示に係る緩衝剤組成物の用途に応じて適宜選択できる。本開示に係る緩衝剤組成物のpHは、一又は複数の実施形態において、3.0〜10.0、3.5〜9.0、4.0〜8.0、4.5〜7.5、又は4.5〜6.5である。なお、本開示に係る緩衝剤組成物は、水を含む液体状態又は溶液状態であってもよく、乾燥状態(例えば、粉末、凍結乾燥、固体)であってもよい。
本開示に係る緩衝剤組成物(液体状態)を使用する温度は、一又は複数の実施形態において、pHの温度依存性を抑制する観点から、0℃以上、0℃より上、5℃以上、又は、10℃以上が好ましい。また、該温度は、一又は複数の実施形態において、pHの温度依存性を抑制する観点から、100℃以下、100℃未満、60℃以下、又は50℃以下が好ましい。また、該温度は、一又は複数の実施形態において、pHの温度依存性を抑制する観点から、0℃以上100℃以下、0℃より上100℃未満、0℃より上60℃以下、5℃以上50℃以下、又は、10℃以上50℃以下が好ましい。前記「本開示に係る緩衝剤組成物(液体状態)を使用する温度」は、一又は複数の実施形態において、液体状態の本開示に係る緩衝剤組成物がpHの温度依存性を抑制できる温度である。
本開示に係る緩衝剤組成物は、必要に応じて、その他の成分を含んでもよい。その他の成分としては、検体分析に使用する成分が挙げられる。その他の成分としては、一又は複数の実施形態において、キャピラリ電気泳動法に使用される成分があげられ、一又は複数の実施形態において、非界面活性剤型の両イオン性物質、及び/又は、イオン性の擬似固定相、及び/又は、界面活性剤、及び/又は、防腐剤、が挙げられる。
本開示に係る緩衝剤組成物の調製方法は、特に制限されないが、一又は複数の実施形態において、緩衝物質A、緩衝物質B、及び、必要に応じてその他の成分を混合又は水に溶解することで調製できる。本開示に係る緩衝剤組成物は、緩衝液の状態(そのまま使用できる状態)でもよく、濃縮液の状態でもよく、凍結乾燥等による固体又は粉末の状態であってもよい。
本開示は、一態様において、本開示に係る緩衝剤組成物を使用する検体分析方法に関する。本開示に係る検体分析方法は、一又は複数の実施形態において、温調の精度が低い方法であり、また、一又は複数の実施形態において、温調手段を使用しない方法である。検体分析方法としては、一又は複数の実施形態において、上述した検体の分離分析方法等が挙げられ、一又は複数の実施形態において、HPLC法、CE法、キャピラリ電気クロマトグラフィ法が挙げられる。
本開示は、その他の態様において、本開示に係る緩衝剤組成物を使用する検体分析システムに関する。本開示に係る検体分析システムは、一又は複数の実施形態において、本開示の検体分析方法を行うためのシステムであり、また、一又は複数の実施形態において、温調の精度が低いシステムであり、また、一又は複数の実施形態において、温調手段を有さないシステムである。
本開示は、その他の態様において、緩衝物質Aと緩衝物質Bとの組合せを含むキットに関する。本開示に係るキットは、さらに前述の分析チップ又は分析固定相を含みうる。本開示に係るキットは、本開示に係る緩衝剤組成物の調製に使用でき、また、本開示に係る検体分析方法、検体分析システムに使用できる。
[A1] 温度とpHとが正の相関を示す緩衝物質Aと、温度とpHとが負の相関を示す緩衝物質Bとを含む、緩衝剤組成物。
[A2] 前記緩衝物質Aが、カルボキシ基を有する化合物又はその塩である、[A1]に記載の緩衝剤組成物。
[A3] 前記緩衝物質Bが、アミン化合物、リン酸、ホウ酸、炭酸、フェノール、及びこれらの塩、並びに、これらの組み合わせからなる群から選択される、[A1]又は[A2]に記載の緩衝剤組成物。
[A4] 前記緩衝物質AのpKa及び前記緩衝物質BのpKaが、それぞれ、液体状態の前記緩衝剤組成物のpHの±2.0以内、±1.5以内、又は±1.0である、[A1]から[A3]のいずれかに記載の緩衝剤組成物。
[A5] 前記緩衝剤組成物が液体であって、そのpHが、3.0〜10.0、3.5〜9.0、4.0〜8.0、4.5〜7.5、又は4.5〜6.5であるである、[A1]から[A4] のいずれかに記載の緩衝剤組成物。
[A6] 検体分析方法に用いるための、[A1]から[A5]のいずれかに記載の緩衝剤組成物。
[A7] 前記検体分析方法が、発熱及び/又は吸熱を伴う検体分析方法である、[A6]に記載の緩衝剤組成物。
[A8] 液体クロマトグラフィ法(HPLC法)、キャピラリ電気泳動法(CE法)、又はキャピラリ電気クロマトグラフィ法に用いるための、[A1]から[A7]のいずれかに記載の緩衝剤組成物。
[A9] さらに、イオン性の擬似固定相を含有する、[A1]から[A8]のいずれかに記載の緩衝剤組成物。
[A10] さらに、非界面活性剤型の両イオン性物質を含有する、[A1]から[A9]のいずれかに記載の緩衝剤組成物。
[A11] [A1]から[A10]のいずれかに記載の緩衝剤組成物を使用する、検体分析方法。
[A12] [A1]から[A10]のいずれかに記載の緩衝剤組成物を使用する、検体分析システム。
[A13] 温調手段を有さない、[A12]に記載の検体分析システム。
[A14] 検体分析方法に用いる[A1]から[A10]のいずれかに記載の緩衝剤組成物、及び、選択的に、検体分析方法に用いる検体分析チップを有する、検体分析キット。
緩衝物質として、マレイン酸(pKa=1.94,6.54)とPIPES(piperazine-1,4-bis(2-ethanesulfonic acid)(pKa=6.76)を用い、以下のように、実施例1及び比較例1、2の緩衝液を調製した(pH7.0)。これらの緩衝液を加熱又は冷却し、10℃〜50℃の温度で、pHメータにてpHを測定した。なお、pHは、pHメータ(堀場製作所社製)の電極を測定対象に浸漬して2分後の値とした(以下同様)。測定したpHの最高値と最低値との差であるΔpH、及び、温度に応じたpH変化の回帰直線の傾きであるΔpH/℃(SLOPE関数)を算出した。その結果を下記表1に示す。
<比較例1の緩衝液>40mM マレイン酸(pH7.0、24℃、NaOHにて調整)
<比較例2の緩衝液>40mM PIPES(pH7.0、24℃、NaOHにて調整)
緩衝物質として、グルタミン酸(pKa=2.19,4.25,9.67)とピペラジン(pKa=5.68,9.82)を用い、以下のように、実施例2及び比較例3、4の緩衝液を調製した(pH5.0)。これらの緩衝液について、実施例1と同様にΔpH、及び、ΔpH/℃を算出した。その結果を下記表2に示す。
<比較例3の緩衝液>40mM グルタミン酸(pH5.0、24℃、NaOHにて調整)
<比較例4の緩衝液>40mM ピペラジン(pH5.0、24℃、HClにて調整)この緩衝液について、上記実施例1と同様にしてpHを測定した。
緩衝物質として、クエン酸(pKa=3.09,4.75,6.41)とヒスチジン(pKa=1.82,6.00,9.17)又はピペラジン(pKa=5.68,9.82)を用い、さらに、緩衝物質以外の物質としてコンドロイチン硫酸Cナトリウムを用いて、以下のように、実施例3,4及び比較例5、6の緩衝液を調製した(pH5.0)。これらの緩衝液について、実施例1と同様にΔpH、及び、ΔpH/℃を算出した。その結果を下記表3に示す。
コンドロイチン硫酸Cナトリウム(pH5.0、24℃、NaOHにて調整)
<実施例4の緩衝液>40mM クエン酸、20mM ピペラジン、1.25%w/v
コンドロイチン硫酸Cナトリウム(pH5.0、24℃、NaOHにて調整)
<比較例5の緩衝液>40mM クエン酸、1.25%w/v コンドロイチン硫酸Cナトリウム(pH5.0、24℃、NaOHにて調整)
<比較例6の緩衝液>40mM ヒスチジン(pH5.0、24℃、NaOHにて調整)
検体として血液を使用し、血液中のヘモグロビンについて、キャピラリ電気泳動チップを用いた検体分析を行った。
キャピラリ電気泳動チップとして、図4の概略模式図に示されるチップを使用した。該チップは、内部にマイクロ流路10を備え、マイクロ流路10の両端にはそれぞれ試料保持槽11及び泳動液保持槽12が形成されている。試料保持槽11と泳動液保持槽12との間であって、マイクロ流路10の上面には検出部13が形成されている。チップの材料としてPMMA(ポリメタクリル酸メチル)を使用し、流路10は0.04mm×0.04mm×30mmとし、試料保持槽11及び泳動液保持槽12の容量は10μLとした。また、検出部13は、その中心が試料保持槽11及び泳動液保持槽12からそれぞれ20mm及び10mmの位置となるようにした。
(電気泳動溶液1)
40mM クエン酸
1%w/vコンドロイチン硫酸Cナトリウム
500mM NDSB−201(非界面活性剤型スルホベタイン、東京化成工業社製)
0.1%w/v エマルゲンLS−110(花王社製)
0.02% アジ化ナトリウム
ジメチルアミノエタノール(pH調整用)
pH6.0
(電気泳動溶液2)
40mM クエン酸
20mM ヒスチジン
1.25%w/v コンドロイチン硫酸Cナトリウム
0.1%w/v エマルゲンLS−110(花王社製)
0.02% アジ化ナトリウム
ジメチルアミノエタノール(pH調整用)
pH5.0
キャピラリ電気泳動は、以下の手順で行った。測定はアークレイ製専用装置を用い、各溶液及びマイクロ流路チップの温調は行わなかった。
1.キャピラリ電気泳動チップを、アークレイ製の電気泳動装置にセットした。
2.電気泳動溶液2を前記チップの泳動液保持槽に9μL添加し、毛細管現象によりマイクロ流路を電気泳動溶液2で満たした。
3.ヒト全血を電気泳動溶液1で41倍に希釈し、試料とした。
4.上記試料を、マイクロ流路チップの試料保持槽に9μL添加した。
5.試料保持槽に陽電極、泳動液保持槽に負電極を接触させ、定電流制御にて電気泳動を開始した。
6.検出部にて415nmの吸光度を測定し、エレクトロフェログラムを得た。電気泳動は60秒間行った。
この測定を、10℃、25℃、35℃の各環境温度下で実施した。結果を図1に示す。図1A、図1B、図1Cは、それぞれ、実施例5の10℃、25℃、35℃の各環境温度下の結果を示す。
上記実施例5における電気泳動溶液2を、下記の電気泳動溶液3に変更したほかは、実施例5と同様に測定を行った。
(電気泳動溶液3)
40mM クエン酸
20mM ピペラジン
1.25%w/v コンドロイチン硫酸Cナトリウム
0.1%w/v エマルゲンLS−110(花王社製)
0.02% アジ化ナトリウム
ジメチルアミノエタノール(pH調整用)
pH5.0
その結果を図2に示す。図2A、図2B、図2Cは、それぞれ、実施例6の10℃、25℃、35℃の各環境温度下の結果を示す。
上記実施例5における電気泳動溶液2を、下記の電気泳動溶液4に変更したほかは、実施例5と同様に測定を行った。
(電気泳動溶液4)
40mM クエン酸
1.25%w/v コンドロイチン硫酸Cナトリウム
0.1%w/v エマルゲンLS−110(花王社製)
0.02% アジ化ナトリウム
ジメチルアミノエタノール(pH調整用)
pH5.0
その結果を図3に示す。図3A、図3B、図3Cは、それぞれ、比較例7の10℃、25℃、35℃の各環境温度下の結果を示す。
Claims (13)
- 検体中のヘモグロビン、糖化ヘモグロビン及びアルブミンからなる群から選択される少なくとも一つを分析する検体分析方法であって、
緩衝剤組成物を使用して検体を、液体クロマトグラフィ法(HPLC法)、キャピラリ電気泳動法(CE法)又はキャピラリ電気クロマトグラフィ法によって分離分析することを含み、
前記緩衝剤組成物は、温度とpHとが正の相関を示す緩衝物質Aと、温度とpHとが負の相関を示す緩衝物質Bとを含み、
前記緩衝剤組成物は、液体であって、そのpHが3.0〜10.0であり、
前記緩衝物質AのpKa及び前記緩衝物質BのpKaが、それぞれ前記pHの±2.0以内であり、
前記緩衝物質Aが、カルボキシ基を有する化合物又はその塩であり、
前記緩衝物質Bが、アミン化合物、リン酸、ホウ酸、炭酸、フェノール、及びこれらの塩、並びに、これらの組み合わせからなる群から選択される、検体分析方法。 - 前記緩衝剤組成物は、さらに、イオン性の擬似固定相を含有する、請求項1に記載の検体分析方法。
- 前記緩衝剤組成物は、さらに、非界面活性剤型の両イオン性物質を含有する、請求項1又は2に記載の検体分析方法。
- 前記非界面活性剤型の両イオン性物質は、非界面活性剤型のスルホベタインである、請求項3に記載の検体分析方法。
- 前記分離分析は、5℃以上50℃以下で行う、請求項1から4のいずれか1項に記載の検体分析方法。
- 前記緩衝物質Aは、クエン酸、マレイン酸、リンゴ酸、フタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸及びこれらの塩、グルタミン酸、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から5のいずれか1項に記載の検体分析方法。
- 前記緩衝物質Aは、クエン酸及びその塩、マレイン酸及びその塩、グルタミン酸、並びにこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から6のいずれか1項に記載の検体分析方法。
- 前記緩衝物質Bは、アミン化合物であり、
前記アミン化合物は、アミノ基を有するアミン化合物、イミノ基を有するアミン化合物、含窒素複素環を有する化合物、及びカルボキシ基とアミノ基を有するアミン化合物、イミノ基を有するアミン化合物又は含窒素複素環とを有するアミン化合物からなる群から選択される、請求項1から7のいずれか1項に記載の検体分析方法。 - 前記アミン化合物は、ピペラジン、ピリジン、イミダゾール、2−モルホリノエタンスルホン酸(MES)、3−モルホリノプロパンスルホン酸(MOPS)、ピペラジン−N,N'−ビス(2−エタンスルホン酸)(PIPES)、2−〔4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジニル〕エタンスルホン酸(HEPES)、2−ヒドロキシ−3−[4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジニル]プロパンスルホン酸(HEPPSO)、及び3−[4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジニル]プロパンスルホン酸(EPPS)からなる群から選択される、請求項1から8のいずれか1項に記載の検体分析方法。
- 前記カルボキシ基とアミノ基を有するアミン化合物は、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン(Bicine)、N−〔トリス(ヒドロキシメチル)メチル〕グリシン(Tricine)、N−(2−アセトアミド)イミノ二酢酸(ADA)、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、トレオニン、セリン、アルギニン、グリシン、アラニン、β‐アラニン、α‐アミノ酪酸、β‐アミノ酪酸、バリン、システイン、メチオニン、アスパラギン、アスパラギン酸、プロリン、ヒドロキシプロリン、ロイシン、イソロイシン、チロシン、フェニルアラニン、オルニチン、リシン、及びトリプトファンからなる群から選択される、請求項8に記載の検体分析方法。
- 前記緩衝物質Bは、ピペラジン−N,N'−ビス(2−エタンスルホン酸)(PIPES)、ピペラジン、ヒスチジン及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から10のいずれか1項に記載の検体分析方法。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の検体分析方法において規定された緩衝剤組成物を使用する、検体分析システム。
- 温調手段を有さない、請求項12に記載の検体分析システム。
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