JPH01254247A - 複合化分離剤及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （＆）　　発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、機械的強度が大で、カラムに充填したときの
通液性が良好である蛋白質等のクロマトグラフィー分離
などに使用するに適する複合化分離剤及びその製造法に
関する。

（従来の技術） 蛋白質の分離は、通常の低分子量物質の分離とは異りて
、分離対象物が蛋白質であることＫよる種々の制約を受
ける。すなわち、蛋白質が熱、有機溶媒、酸やアルカリ
等に弱く、これらの液と接触すると変質や分解を起すの
で、その分離条件には温和な条件を用いる必要がある。

そのために、従来、蛋白質の分離においては、ポリアク
リルアミド等の親水性合成高分子系などの親水性ポリマ
ーを基体とした分離剤が多用されている。

ところが、親水性４リマーを基体とする架橋高分子で、
蛋白質等の巨大分子の分離作用を有するものは、通常、
非常に柔らかくて（すなわち機械的強度が小さくて）、
カラムに充填したときの層高を高くすると、圧密化のた
めに通液性が悪く力る欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、親水性ポリマーを基本とする分離剤の有する
蛋白質等に対する優れた分離能を保持しながら、同分離
剤の有する機械的強度に劣る欠点が大巾に改良された親
規な複合化分離剤及びその製造法を提供しようとするも
のである。

（ｂ）　　発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、前記の問題点を解決するために種々研究
を重ねた結果、機械的強度の優れた細孔構造を有する有
機ポリマー基体の該細孔を利用して、その細孔内に機械
的強度が劣るが、蛋白質等の分離に優れた性能を示す親
水性ポリマー系分離剤を充填せしめることによって、そ
の目的を達成することができたのである。

すなわち、本発明の複合化分離剤は、水中における膨潤
度が１０４４−ｄｒｙ以下で架橋度が４〜１００モル％
であり、かつ細孔構造を有する有機ポリマー基体の該細
孔内に、水中における膨潤度が１０〜１００ｔｄ／ｇ−
ｄｒｙで、かつ巨大網目構造を有する親水性／リマー系
分離剤を充填せしめてなる分離剤である。

かかる本発明の複合化分離剤は、水中における膨潤度が
１０ｔｔ４／１ｌ−ｄｒｙ以下で架橋度が４〜１００モ
ル％であり、かつ細孔構造を有する有機／　ＩＪママ−
該細孔内に、親水性ポリマー系分離剤用の架橋前の親水
性／　リマー溶液を含浸せしめ、次いで架橋剤を加えて
該細孔内において親水性ポリマーに架橋反応させて、水
中における膨潤度が１０〜１００ｄ７１−ｄｒｙで、か
つ巨大網目構造を有する親水性ポリマー系分離剤を生成
せしめる方法によシ容易に製造することができる。

本発明における水中における膨潤度が１０ｄ／Ｆ−ｄｒ
ｙ以下で架橋度が４〜１００モル％であり、かつ細孔構
造を有する有機ポリマー基体（以下、単に「多孔質ポリ
マー基体」ということがある。）は、このように水中に
おける膨潤度が１０ｓ４／ＪＦ−ｄｒｙ以下で、架橋度
が４〜１００モルチである必要がある。

その理由は、同膨潤度が−１０ｔｒ４７ｇ−ｄｒｙを超
えて大どなったり、又は架橋度が４モルチ未満になると
、機械的強度が低下してくる、からである。細孔構造を
有する物質としては、有機ポリマー以外にも、たとえば
多孔質けい酸などの無機質多孔質物があシ、その使用も
可能であるが、一般−に、無機質多孔質物は、酸若しく
はアルカリに弱い欠点があシ、これを用いた複合化分離
剤は、分離の際の洗浄工程において種々の制約を受ける
ので、好ましくない。

本発明における多孔質ポリマー基体の細孔は、その中に
充分な量の親水性ポリマー系分離剤を形成・充填せしめ
ることのできる容積と、蛋白質等の分離をすべき物質が
該細孔内に拡散してゆくことのできる大きさ（細孔半径
）を有する必要がある。しかし、その反面において細孔
容積が大きすぎたシ、細孔半径が大きすぎると機械的強
度が低下してくるので、好ましい細孔容積は、０．５〜
３４１であシ、好ましい細孔半径は２００〜１００，０
００Ｘである。

本発明における多孔質、７２　リマー基体製造用の有機
ポリマーとしては、ビニル基若しくはインゾロベニル基
を分子中に１個有するモノ不飽和単量体と、ビニル基若
しくはイソプロイニル基を分子中に２個以上有するポリ
不飽和単量体との共重合体が好ましい。

そのモノ不飽和単量体としては、たとえばスチレン、エ
チルビニルベンゼン、ｐ−メチルスチレン等の芳香族モ
ノビニル化合物；グリシジル（メタ）アクリレート（注
：これはグリシジルアクリレートとグリシジルメタクリ
レートとの総称である。以下、これに準じる。）、アリ
ルグリシジルエーテル、２−ヒドロキシエチル（メタ）
アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリ
レート等の重合性のビニル基又はインプロイニル基を有
し、かつ官能基を有するエステル又はエーテル化合物；
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタク
リル酸メチル等の（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリ
ル酸エステル；ギ酸ビニル、酢酸ビニル、ギ酸アリル、
酢酸アリル等のカルメン酸のビニル基含有エステルがあ
げられる。

また、そのポリ不飽和単量体としては、たとえばジビニ
ルベンゼン、トリビニルベンゼン又ハコれらの置換誘導
体等の芳香族ポリビニル化合物；エチレングリコールジ
アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、
ポリエチレングリコールジメタクリレート等のアルキレ
ンジ（メタ）アクリレート化合物；グリセリントリアク
リレート、グリセリンジメタクリレート等のグリセリン
ポリ（メタ）アクリレート化合物；及びトリアリルイソ
シアヌレートのようなヘテロ環を有するＩリアクリル化
合物などがあげられる。

かかるモノ不飽和単量体とポリ不飽和単量体とから本発
明で用いる多孔質ポリマー基体を製造する方法は公知で
あり、たとえば特開昭６０−９６６０５号公報に記載さ
れているから、かかる公知方法を用いて本発明における
多孔質ポリマー基体は容易に製造できる。すなわち、前
記のモノ不飽和単量体と、前記のジ若しくはそれ以上の
／　ＩＪ不飽和単量体とを、多孔質化剤の共存下でラジ
カル重合開始剤を加えた水中で懸濁重合させ１次いで多
孔質化剤を除去すれば、本発明で用いる多孔質、／　リ
マー基体は容易に得られる。

本発明の多孔質４リマ一基体において必要とするのと同
一の条件を満す多孔質ポリマー基体は、イオン交換樹脂
や吸着剤等として既に市販されているものの中にも存在
するから、本発明はかかる市販の多孔質ポリマー基体を
用いて実施することも可能である。

次に、かかる多孔質−リマー基体の細孔内に、水中にお
ける膨潤度がｌＯ〜１００ｄｌｌ−ｄｒｙで、かつ巨大
網目構造を有する親水性ポリマー系分離剤を充填せしめ
て本発明の複合化剤を製造する方法としては１種々の方
法が可能であるが、その最も簡便で、好ましい方法は、
前記したように、本発明における多孔質ポリマー基体の
必要な条件を備えた多孔質４リマ一基体の細孔内に、親
水性ポリマー系分離剤の浮橋前の原料親水性、１　＋７
７−溶液を含浸させ１次いで架橋剤を加えて該細孔内に
おいて親水性ポリマーに架橋反応させて、本発明におけ
る条件を備えた親水性ポリマー系分離剤を生成せしめる
方法である。

この本発明の複合化分離剤の製造法について詳述すると
、親水性ポリマー系分離剤の架橋前の親水性、ｊｅ　Ｉ
Ｊママ−すなわち原料親水性ｄｅ　リマー）としては、
たとえばデキストラン、アガロース、キトサン等の多糖
類系のもの、ポリビニルアルコール、ぼりアクリルアミ
ド等の親水性合成高分子系のものなどがあげられる。

また、これらの親水性ポリマーの溶媒としては、原料の
親水性、３２１Ｊマーを溶解することのできるものであ
れば何でも使用できるが、通常、水が最も一般的である
。溶媒に溶解させる親水性ポリマーの濃度は、目的とす
る分離剤の性能等に応じて選択されるが、その濃度は１
通常、５〜７０重量−の範囲内である。一般に、低濃度
の原料ポリマー溶液からは高い水膨潤度を有する親水性
ポリマー系分離剤が形成されやすいし、高濃度の原料ポ
リマー溶液からは低い水膨潤度を有する分離剤が形成さ
れやすい。

原料の親水性ポリマーを溶解させた溶媒溶液は、次いで
、多孔質ポリマー基体の細孔内に含浸させるが、その含
浸方法には徨々の方法を用いることができる。しかし、
−船釣にいって、最も簡単な含浸方法は、前記の親水性
、ｊ’Ｐ　ＩＪママ−液に多孔質ポリマー基体を加えて
含浸させ、次いで過剰の溶液を濾過等で除く方法である
。

多孔質ポリマー基体の細孔内に含浸せしめた親水性プリ
マーは、次いで架橋剤を加えて該細孔内で架橋反応をさ
せて、親水性ポリマー系分離剤を形成させる。その架橋
剤としては、たとえばエピクロルヒドリン等のエピハロ
ヒドリン、グルタルアルデヒド等のジアルデヒド化合物
、メチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合
物等のようなＯＨ基に活性な官能基を２個以上有する化
合物があげられる。また、原料の親水性ポリマーとして
キトサンのようなアミン基を有する化合物を使用する場
合には、１，８−ジクロルオクタンのようなシバライド
も架橋剤として使用できる。

かかる架橋剤による架橋反応は、通常、原料の親水性ポ
リマー溶液を細孔内に含浸させた多孔質ポリマー基体を
、適当な媒体中に分散・懸濁させた系に架橋剤を添加し
て行なわせる。その際の架橋剤の添加量は、目的とする
分離剤の性能などに応じて選定される。一般に、架橋剤
の添加量を多くすると生成親水性ポリマー系分離剤の水
膨潤度が小さくなるし、架橋剤の添加量を少々くすると
同分離剤の水膨潤度が大となる。そして、架橋剤の添加
量があまシ多すぎると、原料親水性テリマーの特性が損
なわれることになるので、その添加量は、通常、親水性
、１リマーの構成単位１モル当、ｊ！７０．１〜２モル
の範囲内である。

架橋剤と原料の親水性ポリマーとの架橋反応が触媒等の
添加により制御できる場合には、架橋反応は、予め架橋
剤を混合しておいた原料ポリマー溶液を含浸せしめた多
孔質ポリマー基体を、適当な媒体中に分散・懸濁させた
系に、その触媒等を添加して行なわせることができる。

また、濃度等の架橋反応条件を変化させることによりて
架橋反応を生起させることができる場合には、原料ポリ
マー、架橋剤及び触媒等を溶解した溶液を含浸させた多
孔質ポリマー基体を、適当な媒体に分散・懸濁させてか
ら、架橋反応条件（たとえば濃度）を、架橋反応が有効
に進行しうる条件に変化させて、架橋反応を行なわせる
ことができる。

架橋反応触媒は、架橋剤の種類により異なる。

たとえば、エピクロルヒドリン等の場合はアルカリが有
効であるし、またジアルデヒド化合物の場合にけ鉱酸が
有効である。

原料？リマー溶液等を含浸させた多孔質、４　リマー基
体を分散・懸濁させる媒体としては、含浸させた／　リ
マー溶液から原料テリマーや架橋剤等を抽出せしめるこ
とがなく、かつ架橋反応に不活なものであれば、何でも
使用できる。その懸濁媒体の具体例としては、トルエン
、ジクロロベンゼン、ニトロメタン等があげられる。

架橋反応は、通常、５〜９０℃の範囲の温度で１〜１０
時間かけて行なわせる。

かかる架橋反応においては、生成する親水性ポリマー系
分離剤の水中における膨潤度が１０〜１００鴫４−ｄｒ
ｙ、好ましくは１０〜５０ｓ４／Ｇ−ｄｒｙ　Ｋ　ｌｋ
るようにするが、その水膨潤度の調整は、前述のように
、原料の親水性ポリマーの溶液濃度や架橋剤の添加量の
調節等によりて容易に行なわせることができる。ま念、
かかる親水性ポリマー溶液の架橋反応によって形成され
る親水性分離剤は１通常、巨大網目構造を有するもので
あることは既に知られている。

架橋反応の終了後、生成分離剤を炉別し、次いでメタノ
ールやエタノールなどの親水性有機溶媒で洗浄して、未
反応の原料ポリマーや懸濁用媒体等を除去すれば、多孔
質ポリマー基体の細孔内に所望の親水性／　ＩＪママ−
分離剤が充填された本発明の複合化分離剤が得られる。

本発明の複合化分離剤における多孔質ポリマー基体と親
水性ポリマー系分離剤との含有比率は、親水性プリマー
系分離剤の割合が多いほど分離の目的からは望ましいが
、その反面において分離剤の機械的強度が低下してくる
ことになるので、多孔質ポリマー基体と親水性−リマー
系分離剤との容積比でｉ：０．５〜１：３の範囲が好ま
しい。

（実施例） 以下に、実施例をあげてさらに詳述するが、本発明は実
施例によって限定されるものではない。

実施例１ ２．３−ジヒドロキシゾロビルメタクリレート（７０重
量％）とエチレングリコールジメタクリレート（３０重
量Ｓ＞とからなる球状多孔質重合体（粒子径１２０μ、
細孔径３，０００Ｘ、細孔容積１．７５ｙｄ／１１、比
表面積１５．４ｍ２７ｉ、水中における膨潤度４．５ｔ
ｔ４／ｇ−ｄｒｙ、架橋度３０モル％）４０Ｆを乾燥し
たもの忙、デキストラン（分子量１５，３万）１０１、
水酸化ナトリウム６ｇ、水素化ホウ素ナトリウム１．５
ｇを蒸留水に溶解させた溶液６０ｇを加えて、球状多孔
質重合体の細孔内に同溶液を含浸させた。

次いで、その重合体の外部に付着した溶液を炉遇して除
き、得られたデキストラン溶液含浸重合体ヲ、エチルセ
ルロース（ハーキエリーズ社商品名Ｔ１００）の１重′
！／にチトルエン溶液ｌｌ中に加えて攪拌し、分散・懸
濁せしめた。得られた懸濁液中ニ、エピクロルヒドリン
５０−を加えて５０℃に昇温し、この温度で６時間攪拌
して、重合体の細孔内に含浸されているデキストランを
架橋反応させた。

反応終了後、懸濁液を濾過して生成ダル状物を液と分離
し、トルエン、エタノール、蒸留水でこの順に順次に洗
浄して、複合化分離剤を得た。

この複合化分離剤における多孔質ポリマー基体の細孔内
において形成された親水性ポリマー分離剤の膨潤度は１
５４Ｉ−ｄｒｙであシ、かつこの分離剤は巨大網目構造
を有するものでありた。

実施例１で得られた複合化分離剤について、下記の方法
で圧力損失測定試験をし喪。

すなわち、内径１０＋ｗφのガラスカラム（シャット付
き）Ｋ粒径を７４〜２０８μに整粒した実施例１で得ら
れた複合化分離剤４０−を充填した。その充填された複
合化分離剤の層高は５０ｃ！ＩＩであつ念。カラムを循
環水で２５℃に保ち、カラム上部から０．０　！ＳＭ、
　ｐＨ７，０のリン酸緩衝溶液を１〜７ｍ／Ｈｒの一定
流速で流した。充填層が安定し、カラム上部にとυ付け
た圧力計の指針が一定したところで、圧力計の目盛を読
みとシ、その値から複合化分離剤を充填しない、いわゆ
る空力ラムの状態で前述の操作と全く同様の操作を行な
った場合の圧力計の読みとシ値を引いて圧力損失（ΔＰ
二単位はｋｇ／ｃｍ１５０画−ｂ・・ｄ）を求めた。

流速（ＬＶ、線流速：単位け一／）Ｉｒ）を種々に変え
て圧力損失（ΔＰ）を測定したところ、第１図に示す結
果が得られ、測定した流速範囲内（ＬＭとして７　ｍ／
’Ｈｒ以下）では、実施例１で得られた複合化分離剤を
用いた場合のΔＰとＬＭ間には直線関係が成立し、Ｌｖ
＝７ｒｎＡｒという高流速で通液しても、分離剤粒子の
変形や破砕が全く認められなかった。

比較のために、実施例１で得られた複合化分離の代シに
、架橋アガロースゲル（ファルマシア社商品名セファロ
ーズＣＬ−６Ｂ）を用いて同様の試験を行ない、ΔＰと
Ｌｖとの関係を求めたととる、第１図に示す結果が得ら
れた。架橋アがロースダルの場合には、流速Ｌｖが１　
ｍ／Ｈｒを越え九あ。

たりからΔＰが急漱に立ち上りて、Ｌｖが２．５？Ｐ％
／Ｈｒ以上では通液が困難となった。

また、実施例１で得られた複合化分離剤、及び実施例１
の複合化分離剤の製造において用い丸球状多孔質重合体
について、デキストラン、ポリエチレングリコールの溶
出位置から、下記式により求めた保持容器ＫａＶ値を分
子量に対してグロットし、その較正曲線として第２図に
示す結果が得られた。

式中のｖｔ：分離剤全体積（ｄン ｖｏ：溶出体積（プ） ｖｏ：排除体積（ゴ） なお、ｖｏは分子量約２００万のデキストラン（パーキ
ュリーズ社商品名Ｔ２Ｏ００）を用いて求め九値である
。

第２図の結果から明らかなように、実施例１の複合化分
離剤の製造において用いた球状多孔質重合体は、分子量
約５０万のデキストランが拡散してゆくことのできる細
孔を有している。これに対して、実施例１で得られ九複
合化分離剤は、分子量約１万のポリエチレングリコール
が拡散できない。このことから、実施例１で得られ九複
合化分離剤は、多孔質ポリマー基体の細孔中に親水性２
リマー系分離剤が形成されていることがわかる。

ｔｆｃ、この実施例１で得られた複合化分離剤の較正曲
線は、良好な直線性を示し、ダル濾過クロマトグラフィ
ー用担体として好適である。

実施例２ 交換基としてジエチレントリアミン基を有するスチレン
−ジビニルベンゼン系球状多孔質アニオン交換樹脂（架
橋度２５％、交換容！ｔＯ７ｍｅｑ／ｍＡ！、細孔容積
１．２　ｒａｔ／／ｉ、比表面積２３　ｍ２／１１、水
中における膨潤度３．７ψ１−ｄｒｙ　）　４０１を乾
燥したものを、キトサン（脱アセチル化度９９％以上）
５ｇを含む１０％酢酸水溶液５０−中に加えて、同アニ
オン交換樹脂の細孔内に同酢酸水溶液を含浸させた。

次いで、余分の同酢酸水溶液を濾過して除いてから、得
られたキトサン酢酸水溶液を含浸させたアニオン交換樹
脂を、セルロースアセテートブチレートを１重量％含む
１．２−ジクロルエタン溶液中に加えて分散・懸濁させ
念。この懸濁液中に架橋剤としてヘキサメチレンジイソ
シアネート２０ｙを加えて６０℃ｒ４時間架橋反応させ
て、複合化分離剤を得た。得られた複合化分離剤のアニ
オン交換樹脂の細孔内に形成された親水性ポリマー系分
離剤は、水中における膨潤度が２５　ｙｔｌ／９−ｄｒ
ｙであり、かつその分離剤は巨大網目構造を有していた
。

（Ｃ）発明の効果 本発明の分離剤は、特定の多孔質ポリマー基体の細孔中
に特定の親水性ポリマー系分離剤が充填されてなる複合
化分離剤であるから、その多孔質ポリマー基体にもとづ
き機械的強度が大きいので、カラムに充填したときの過
液性に優れており、かつその親水性、４１Ｊマ一系分離
剤にもとづき蛋白質等のクロマトグラフィー分離剤とし
て優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１の複合化分離剤及び比較のための架
橋アガロースデルについて、それらをカラムに充填した
ときの流速り、Ｖと圧力損失ΔＰとの関係の測定結果を
図示したグラフである。 また、第２図は、実施例１の複合化分離剤と、実施例１
の複合化分離剤の製造において用い之原料の球状多孔質
重合体についてのデキストラン、４リ工チレングリコー
ル較正曲線を示した図面である。 特許出願人　　三菱化成工業株式会社 、−二一一一一・ 第１図 ン１〒ＬＪ、　Ｌ　　Ｖ（ｖ、／ｈｒ）算２図 インド、　持　容　ｔ　　ＫａＶ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水中における膨潤度が１０ｍｌ／ｇ−ｄｒｙ以下で
   架橋度が４〜１００モル％であり、かつ細孔構造を有す
   る有機ポリマー基体の該細孔内に、水中における膨潤度
   が１０〜１００ｍｌ／ｇ−ｄｒｙで、かつ巨大網目構造
   を有する親水性ポリマー系分離剤を充填せしめてなる複
   合化分離剤。 ２）第１請求項記載の有機ポリマー基体の細孔内に、第
   １請求項記載の親水性ポリマー系分離剤用の架橋前の原
   料親水性ポリマー溶液を含浸せしめ、次いで架橋剤を加
   えて該細孔内において親水性ポリマーに架橋反応させて
   第１請求項記載の親水性ポリマー系分離剤を生成せしめ
   る第１請求項記載の複合化分離剤の製造法。