JPH02112756A - 電気泳動用キャピラリ管 - Google Patents
電気泳動用キャピラリ管Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はタンパク質の溶質に露出する固体表面に関し、
特に溶液のpHを選択することによって電気浸透フC1
−(electroosmotic flow)を制御
することができるキャピラリ・ゾーン電気泳動(cap
illary zone electrophores
is)による電気泳動分離に用いられるキャピラリ管に
関するものである。
特に溶液のpHを選択することによって電気浸透フC1
−(electroosmotic flow)を制御
することができるキャピラリ・ゾーン電気泳動(cap
illary zone electrophores
is)による電気泳動分離に用いられるキャピラリ管に
関するものである。
微細なキャピラリ(75μかそれ以下)のキャビ(Lu
kacs)によってであり、微小の溶質を効率的に分離
する方法として有効であることがわかっている(J、C
hromatog8.218(1981)、第209頁
、及び^na1.Chem、 、 53(1981)、
第1298頁参照)。この分離方法は、−船釣にわずか
に電界が与えられた状態で固体表面と接触する液体のフ
ローと呼ばれる電気浸透効果に基づいている。キャピラ
リ・ゾーン電気泳動による電気泳動分離の良い点は、サ
ンプルの大きさが小さくて良いこと、サンプルの前処理
が不要かわずかですむこと、そして生体的に活性なサン
プルの定量及び再生利用の可能性があることである。
kacs)によってであり、微小の溶質を効率的に分離
する方法として有効であることがわかっている(J、C
hromatog8.218(1981)、第209頁
、及び^na1.Chem、 、 53(1981)、
第1298頁参照)。この分離方法は、−船釣にわずか
に電界が与えられた状態で固体表面と接触する液体のフ
ローと呼ばれる電気浸透効果に基づいている。キャピラ
リ・ゾーン電気泳動による電気泳動分離の良い点は、サ
ンプルの大きさが小さくて良いこと、サンプルの前処理
が不要かわずかですむこと、そして生体的に活性なサン
プルの定量及び再生利用の可能性があることである。
例えば、米国特許第4.675.300号(1987年
6月23日発行)にはレーザ励起による蛍光検出器を導
入した界面動電分離法の理論及び装置が記載されている
。このシステムには内径が75μのフユーズド・シリカ
・キャピラリ(fused 5ilica capil
lary)が備えられている。
6月23日発行)にはレーザ励起による蛍光検出器を導
入した界面動電分離法の理論及び装置が記載されている
。このシステムには内径が75μのフユーズド・シリカ
・キャピラリ(fused 5ilica capil
lary)が備えられている。
残念なことに、従来のキャピラリ・ゾーン電気泳動には
タンパク質等の高分子を分離しようとする場合には大き
な欠点がある。キャピラリ・ゾーン電気泳動による高分
子の分離では、シリカ・キャピラリの壁と生体高分子が
不都合な相互作用を起こすのである。
タンパク質等の高分子を分離しようとする場合には大き
な欠点がある。キャピラリ・ゾーン電気泳動による高分
子の分離では、シリカ・キャピラリの壁と生体高分子が
不都合な相互作用を起こすのである。
燐酸緩衝液でI)H7に調整される未処理のフユーズド
・シリh・キャピラリ中で、チトクローム、リゾチーム
、リボヌクレアーゼA等のモデル・タンパク質を分離す
ると強力なテーリングが起こり、これは正に荷電したタ
ンパク質と負に荷電したキャピラリ壁とのクーロン作用
によるものであると考察されている。(Sc 1enc
e、 222 (1983) 、第266頁参照) Analytical Chemistry、58(1
986) s第166頁では、タンパク質及びシリカ・
キャピラリの間のクーロン反発力はタンパク質のキャピ
ラリ壁への吸着傾向を上回る可能性がある。ここでは、
タンパク質の等電点(pI)に対して溶液のpHを変化
させ、タンパク質の実効電荷を変えることによって(分
子量13.000ないし77、000の)モデル・タン
パク質の分離を実証した。しかしこの方法ではpHが7
以上になるとシリカが溶解し、カラムの寿命を短縮させ
、また、性能を低下させ、分析可能なのはpiが緩衝液
のpHより小さいタンパク質だけとなる。
・シリh・キャピラリ中で、チトクローム、リゾチーム
、リボヌクレアーゼA等のモデル・タンパク質を分離す
ると強力なテーリングが起こり、これは正に荷電したタ
ンパク質と負に荷電したキャピラリ壁とのクーロン作用
によるものであると考察されている。(Sc 1enc
e、 222 (1983) 、第266頁参照) Analytical Chemistry、58(1
986) s第166頁では、タンパク質及びシリカ・
キャピラリの間のクーロン反発力はタンパク質のキャピ
ラリ壁への吸着傾向を上回る可能性がある。ここでは、
タンパク質の等電点(pI)に対して溶液のpHを変化
させ、タンパク質の実効電荷を変えることによって(分
子量13.000ないし77、000の)モデル・タン
パク質の分離を実証した。しかしこの方法ではpHが7
以上になるとシリカが溶解し、カラムの寿命を短縮させ
、また、性能を低下させ、分析可能なのはpiが緩衝液
のpHより小さいタンパク質だけとなる。
よって、有効分析の範囲が著しく減少し、さらに複雑な
タンパク質の組成及び構成によって、実効負電荷を有す
るタンパク質でもなおり−ロン力によらない相互作用が
生じてしまう。
タンパク質の組成及び構成によって、実効負電荷を有す
るタンパク質でもなおり−ロン力によらない相互作用が
生じてしまう。
生体高分子、すなわちタンパク質の相互作用を解決する
ための別の方法は、イオン強度を上げることである。こ
れは原則的には有効であるが、イオン強度が上昇するに
つれて加熱も生じてしまい、分離効率が減少する傾向が
ある。
ための別の方法は、イオン強度を上げることである。こ
れは原則的には有効であるが、イオン強度が上昇するに
つれて加熱も生じてしまい、分離効率が減少する傾向が
ある。
キャピラリ壁とタンパク質の相互作用を解決するための
方法としてはさらに非架橋ポリマーの単分子層で電気泳
動管をコーティングする方法がある。米国特許第4.6
80.201号(1987年7月14日発行)は、一方
はガラス壁と特定的に反応し、他方は重合工程に関与す
る単量体と反応する二官能価の化合物(bifunct
ional compounds)を用いることによっ
て、薄壁で、孔の小さな電気泳動分離用キャピラリ管を
製造する方法が記載されている。この方法によって、ポ
リアクリルアミド・コーティングのようなポリマー・コ
ーティングが行われ、ポリビニルアルコール及びポリビ
ニルピロリドンの等の他のポリマーをコーティングする
際にも用いることが提案されている。しかし、この方法
及びキャピラリ管処理では、電気浸透フローを破壊する
傾向があり、効率はさらに低下してしまう。
方法としてはさらに非架橋ポリマーの単分子層で電気泳
動管をコーティングする方法がある。米国特許第4.6
80.201号(1987年7月14日発行)は、一方
はガラス壁と特定的に反応し、他方は重合工程に関与す
る単量体と反応する二官能価の化合物(bifunct
ional compounds)を用いることによっ
て、薄壁で、孔の小さな電気泳動分離用キャピラリ管を
製造する方法が記載されている。この方法によって、ポ
リアクリルアミド・コーティングのようなポリマー・コ
ーティングが行われ、ポリビニルアルコール及びポリビ
ニルピロリドンの等の他のポリマーをコーティングする
際にも用いることが提案されている。しかし、この方法
及びキャピラリ管処理では、電気浸透フローを破壊する
傾向があり、効率はさらに低下してしまう。
これらの効率の低さは、タンパク質/壁の相互作用がな
お起こっていることを示している。
お起こっていることを示している。
本発明の目的は高分子を含む溶質を、溶質と孔の間の相
互作用をかなり減少させて効率の高い電気永劫分離を行
うのに有効なキャピラリ管を提供することにある。
互作用をかなり減少させて効率の高い電気永劫分離を行
うのに有効なキャピラリ管を提供することにある。
本発明の別の目的はフローの大きさ及び/またはフロ一
方向を制御する電気浸透フロー制御の可能なキャピラリ
管を提供することにある。
方向を制御する電気浸透フロー制御の可能なキャピラリ
管を提供することにある。
〔発明の概要]
本発明は特にタンパク質等の電気泳動法による分離に用
いられるキャピラリ管に関するもので、キャピラリ管の
内壁とタンパク質溶質問の相互作用を低減せんとするも
のである0本発明の一実施例では、アミノ基等の酸素平
衡あるいはカルボキシル基等の塩基性平衡を備えるイオ
ン化種から成る境界層を含む0本発明の他の実施例では
、タンパク質、ペプチドあるいは両性電解質を、酸素求
核あるいは窒素求核と反応させ(共有結合もしくはカッ
プリング)、水和可能な両性境界層を含むものである。
いられるキャピラリ管に関するもので、キャピラリ管の
内壁とタンパク質溶質問の相互作用を低減せんとするも
のである0本発明の一実施例では、アミノ基等の酸素平
衡あるいはカルボキシル基等の塩基性平衡を備えるイオ
ン化種から成る境界層を含む0本発明の他の実施例では
、タンパク質、ペプチドあるいは両性電解質を、酸素求
核あるいは窒素求核と反応させ(共有結合もしくはカッ
プリング)、水和可能な両性境界層を含むものである。
これらはpHの選択によって電気泳動フローを容易に制
御することができる。
御することができる。
本発明ではタンパク質の溶質との相互作用を減少させる
固体表面が与えられる。キャピラリ・ゾーン電気泳動に
用いられる口径の小さなキャピラリ管が特に望ましい。
固体表面が与えられる。キャピラリ・ゾーン電気泳動に
用いられる口径の小さなキャピラリ管が特に望ましい。
このような管の内径ぼ、船釣に500μより小さく、2
0μ乃至200μが典型的である。また表面がタンパク
質溶質に露出する心肺装置及び挿入管等の医療用途にも
適用される。
0μ乃至200μが典型的である。また表面がタンパク
質溶質に露出する心肺装置及び挿入管等の医療用途にも
適用される。
以下、本発明に従って口径を変形させた小口径の(約5
00ミクロン以下)キャピラリ管について説明する。
00ミクロン以下)キャピラリ管について説明する。
本発明の一実施例では、孔に沿って、または内壁に相互
作用の減少した相が共有結合し、キャピラリ管の内壁と
用いられるタンパク質溶質の間の境界面の層が設けられ
る。このようなコーティングの相互作用が減少された相
は、タンパク質溶質と孔の間の相互作用を減少させるの
に効果的であり、適度に高い電気浸透フローを可能とし
、優れた効率性が与えられる。この境界層の厚さは、約
4〜6分子層である場合、キャピラリ・ゾーン電気泳動
で用いる際の電気浸透フローは適度に高い。
作用の減少した相が共有結合し、キャピラリ管の内壁と
用いられるタンパク質溶質の間の境界面の層が設けられ
る。このようなコーティングの相互作用が減少された相
は、タンパク質溶質と孔の間の相互作用を減少させるの
に効果的であり、適度に高い電気浸透フローを可能とし
、優れた効率性が与えられる。この境界層の厚さは、約
4〜6分子層である場合、キャピラリ・ゾーン電気泳動
で用いる際の電気浸透フローは適度に高い。
しかし、より小さな(最低1分子)あるいは大きな分子
層も可能であり、ある特定の応用には望ましいものであ
る。表面に巨大分子層をコーティングする場合、電気浸
透フローが実質的に減少する傾向にあり、これは2つの
電極に移動する型の単一の検出器を備えたシステムでは
通常望ましくない。
層も可能であり、ある特定の応用には望ましいものであ
る。表面に巨大分子層をコーティングする場合、電気浸
透フローが実質的に減少する傾向にあり、これは2つの
電極に移動する型の単一の検出器を備えたシステムでは
通常望ましくない。
ここで、本発明の好適な実施例を2つ説明する。
第1の実施例では、相互作用の減少した相に酸平衡ある
いは塩基平衡のイオン化種が含まれている。
いは塩基平衡のイオン化種が含まれている。
塩基平衡のイオン化種として望ましいものは、アミノ基
である。酸平衡のイオン化種として望ましいものは、カ
ルボキシル基である。イオン化種がアミノ基であると、
電気浸透フローの大きさ及び方向の制御はキャピラリ管
を通る溶液のpHを選択することによって行われる。イ
オン化種がカルボキシル基であると、電気浸透フローの
大きさは溶液のpHによって制御することができる。
である。酸平衡のイオン化種として望ましいものは、カ
ルボキシル基である。イオン化種がアミノ基であると、
電気浸透フローの大きさ及び方向の制御はキャピラリ管
を通る溶液のpHを選択することによって行われる。イ
オン化種がカルボキシル基であると、電気浸透フローの
大きさは溶液のpHによって制御することができる。
両方の型のイオン化種の調整は以下のようにして行われ
る。本実施例のキャピラリ管の孔、または内壁及び表面
の主成分がシリカである場合、まず水和させ次に2つの
端部官能基を有するオルガノあるいはクロロシラン化合
物と反応させる。水溶液内のシリル化試薬の濃度は、約
0.1wt1%からl wt、%であり、約4〜6分子
層が表面に結合する。このように反応せずに残っている
シラノール基を作らないためには4〜6分子層が望まし
く、なお実質的に電気浸透フローが起こる。シリル化試
薬の未処理の官能基は窒素求核あるいは酸素求核である
。窒素求核によって塩基平衡のイオン化種のアミノ基が
与えられる。あるいは以下に説明するように、窒素求核
はカルボキシル基に変換させることもできる。酸素求核
(例えば、水酸基)は、以下にさらに説明するように酸
平衡のイオン化種としてカルボキシル基に変換させるこ
とができる。
る。本実施例のキャピラリ管の孔、または内壁及び表面
の主成分がシリカである場合、まず水和させ次に2つの
端部官能基を有するオルガノあるいはクロロシラン化合
物と反応させる。水溶液内のシリル化試薬の濃度は、約
0.1wt1%からl wt、%であり、約4〜6分子
層が表面に結合する。このように反応せずに残っている
シラノール基を作らないためには4〜6分子層が望まし
く、なお実質的に電気浸透フローが起こる。シリル化試
薬の未処理の官能基は窒素求核あるいは酸素求核である
。窒素求核によって塩基平衡のイオン化種のアミノ基が
与えられる。あるいは以下に説明するように、窒素求核
はカルボキシル基に変換させることもできる。酸素求核
(例えば、水酸基)は、以下にさらに説明するように酸
平衡のイオン化種としてカルボキシル基に変換させるこ
とができる。
シリル化試薬の例としては、3−アミノプロピルトリメ
トキシシラン及び3−アミノプロピルトリエトキシシラ
ンがある。窒素求核を含むことが望ましい表面の適切な
シリル化試薬としては他に、4−アミノブチルジメチル
メトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン
、(アミノエチチルジメトキシシラン、n−(2−アミ
ノエチル−3−アミノプロピル)トリメトキシシラン、
nψ −2−アミノエチル3−アミノプロピルトリス(2−エ
チルへキクソキシ)シラン、6−(アミノへキシルアミ
ノプロピル)トリメトキシシラン、アミツメチルトリッ
チルシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、
アミノフェニルトリメトキシシラン、3−(1−アミノ
プロポキシ)−3,3−ジメチル−1−プロペニルトリ
メトキシシラン、3−アミノプロピルトリス(メトキシ
エトキシエトキシ)シラン、3−アミノプロピルジメチ
ルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジェトキ
シシラン、3−アミノプロピルトリス(トリメチルシロ
キシ)シラン、及び3−アミノアンデシルトリメトキシ
シランがある。
トキシシラン及び3−アミノプロピルトリエトキシシラ
ンがある。窒素求核を含むことが望ましい表面の適切な
シリル化試薬としては他に、4−アミノブチルジメチル
メトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン
、(アミノエチチルジメトキシシラン、n−(2−アミ
ノエチル−3−アミノプロピル)トリメトキシシラン、
nψ −2−アミノエチル3−アミノプロピルトリス(2−エ
チルへキクソキシ)シラン、6−(アミノへキシルアミ
ノプロピル)トリメトキシシラン、アミツメチルトリッ
チルシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、
アミノフェニルトリメトキシシラン、3−(1−アミノ
プロポキシ)−3,3−ジメチル−1−プロペニルトリ
メトキシシラン、3−アミノプロピルトリス(メトキシ
エトキシエトキシ)シラン、3−アミノプロピルジメチ
ルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジェトキ
シシラン、3−アミノプロピルトリス(トリメチルシロ
キシ)シラン、及び3−アミノアンデシルトリメトキシ
シランがある。
酸素求核を与えるシリル化試薬としては、3−グリシド
キシブロピルトリメチルエトキシシラン、(3−グリシ
ドキシプロビル)メチルジェトキシシラン、3−グリシ
ドキシプロビルメチル−ジ−イソプロペンオキシシラン
、及び(3−グリシドキシプロビル)トリメトキシシラ
ンがある。
キシブロピルトリメチルエトキシシラン、(3−グリシ
ドキシプロビル)メチルジェトキシシラン、3−グリシ
ドキシプロビルメチル−ジ−イソプロペンオキシシラン
、及び(3−グリシドキシプロビル)トリメトキシシラ
ンがある。
窒素求核を有することが望ましい表面の列挙されたシリ
ル化試薬かられかるように、試薬の非結合端部にはアミ
ノ基がある。これらアミノ基は、塩基平衡のイオン化種
である。従って、例えば3−アミノ−プロピルトリメト
キシシランが結合した表面には、塩基平衡が約pにa9
のイオン化種として一級アミノ基がある。反対に酸素求
核を与えるシリル化試薬は、無水酢酸と約pKa4の酸
平衡の3=グリシドキシプロビルトリメチルエトキシシ
ランを反応させることによって調整する。
ル化試薬かられかるように、試薬の非結合端部にはアミ
ノ基がある。これらアミノ基は、塩基平衡のイオン化種
である。従って、例えば3−アミノ−プロピルトリメト
キシシランが結合した表面には、塩基平衡が約pにa9
のイオン化種として一級アミノ基がある。反対に酸素求
核を与えるシリル化試薬は、無水酢酸と約pKa4の酸
平衡の3=グリシドキシプロビルトリメチルエトキシシ
ランを反応させることによって調整する。
アミン基をイオン化種として用いることによって、電気
浸透フローの大きさ及び方向を制御することができる。
浸透フローの大きさ及び方向を制御することができる。
イオン化種としてカルボキシル基を用いる場合は電気泳
動フローの大きさを制御することができる。アミノ基自
体はカルボキシル基がイオン化種として望ましい場合に
、無水コハク酸等の試薬と反応させてカルボキシルを形
成することができる。溶液内のタンパク質の電気泳動分
離を行う際、溶液のpHを選択することによって6、い
ずれかの型のイオン化種でフロー制御することができる
。
動フローの大きさを制御することができる。アミノ基自
体はカルボキシル基がイオン化種として望ましい場合に
、無水コハク酸等の試薬と反応させてカルボキシルを形
成することができる。溶液内のタンパク質の電気泳動分
離を行う際、溶液のpHを選択することによって6、い
ずれかの型のイオン化種でフロー制御することができる
。
本発明は、第1の実施例で実行することができるが、第
2の実施例のキャピラリ管ではより精密な電気浸透フロ
ー制御を行うことができる。以下に詳細に説明する第2
の実施例は第1の実施例より誘導されることが好ましい
。
2の実施例のキャピラリ管ではより精密な電気浸透フロ
ー制御を行うことができる。以下に詳細に説明する第2
の実施例は第1の実施例より誘導されることが好ましい
。
第2の実施例では、タンパク質、ペプチド、あるいは両
性電解質を上述の酸素あるいは窒素求核と反応させる(
すなわち共有結合かカップリングさせる)ことによって
調整される水和可能な両性相(hydratable
amphoteric phase)を含む境界層が設
けられる。アミノ基(窒素求核の)及びカルボキシル基
あるいは水酸基(酸素求核の)をカップリングさせる。
性電解質を上述の酸素あるいは窒素求核と反応させる(
すなわち共有結合かカップリングさせる)ことによって
調整される水和可能な両性相(hydratable
amphoteric phase)を含む境界層が設
けられる。アミノ基(窒素求核の)及びカルボキシル基
あるいは水酸基(酸素求核の)をカップリングさせる。
例えば、アミノ基はグルタルアルデヒドあるいはカルボ
ニルジイミダゾールと活性化(activated)さ
せ、カルボキシル基あるいは水酸基はカルボニルジイミ
ダゾールと活性化させる。または、タンパク質、ペプチ
ド及び両性電解質自体をカップリングさせるために活性
化させる・例えばジペプチドは、グルタルアルデヒドと
活性化させ、より大きな鎖のペプチド及び両性色素をカ
ルボジイミドと活性化させることができる。タンパク質
、ペプチドあるいは両性色素のカップリングの活性化は
、当業者にとって周知のものである。
ニルジイミダゾールと活性化(activated)さ
せ、カルボキシル基あるいは水酸基はカルボニルジイミ
ダゾールと活性化させる。または、タンパク質、ペプチ
ド及び両性電解質自体をカップリングさせるために活性
化させる・例えばジペプチドは、グルタルアルデヒドと
活性化させ、より大きな鎖のペプチド及び両性色素をカ
ルボジイミドと活性化させることができる。タンパク質
、ペプチドあるいは両性色素のカップリングの活性化は
、当業者にとって周知のものである。
共有結合境界層に含有される適切なタンパク質、ペプチ
ド及び両性色素の分子量は、約200ダルトン〜約58
ダルトン(daltons)である。すなわち、ジペプ
チドから高分子の大きさの分子を用いることができる。
ド及び両性色素の分子量は、約200ダルトン〜約58
ダルトン(daltons)である。すなわち、ジペプ
チドから高分子の大きさの分子を用いることができる。
このような合成分子は特にpI範囲が狭い場合にも有効
であるために、特に両性電解質が望ましい。周知のよう
に、両性電解質はアミン及びアミノ酸とエピクロロヒド
リン(ep ich 1oro−hydrin)の共重
合(copolymerization)によって合成
される。アミン及びアミノ酸を適切に選択することによ
って、緩衝容量(butter capacity)の
大部分は狭いpH間隔(2−3pH単位)に集中させる
ことができる。両性電解質は、ファルマシア・ファイン
・ケミカルズ(Pharmacia Fine Che
micals) (商標名“ファルマリト(Phara
malyte)”)及びバイオ・ラッド・ラボラトリー
ズ(Bio−Rad Laboratories) (
商標名“パイオーライト(Bio−Lyte)”等から
市販されている。
であるために、特に両性電解質が望ましい。周知のよう
に、両性電解質はアミン及びアミノ酸とエピクロロヒド
リン(ep ich 1oro−hydrin)の共重
合(copolymerization)によって合成
される。アミン及びアミノ酸を適切に選択することによ
って、緩衝容量(butter capacity)の
大部分は狭いpH間隔(2−3pH単位)に集中させる
ことができる。両性電解質は、ファルマシア・ファイン
・ケミカルズ(Pharmacia Fine Che
micals) (商標名“ファルマリト(Phara
malyte)”)及びバイオ・ラッド・ラボラトリー
ズ(Bio−Rad Laboratories) (
商標名“パイオーライト(Bio−Lyte)”等から
市販されている。
タンパク質、ペプチドあるいは両性電解質であれ、両性
層にはイオン化可能なカチオン種及びイオン化可能なア
ニオン種が含まれている。カチオン種には、アミノ、グ
アニジニウム、イミジアゾリウム及びそれらの混合物が
ある。カチオン種のアミノは、リジン側鎖から、グアニ
ジミニウムはアルギニン側鎖、そしてイミジアゾリウム
はヒスチジンから得ることができる。両性相のアニオン
種には、アルバラゲン酸及びグルタミン酸側鎮からのカ
ルボキシル基がある。合成両性電解質には、アミノ基か
らのイオン化可能なカチオン種があり、このアミノ基は
大体が3価であるが、中には2価あるいは1価のものも
ある。アニオン種は、α−アミノカルボキシル基及び重
合グリシルグリシンからのカルボキシル基の2種類のカ
ルボキシル基によって与えられる。
層にはイオン化可能なカチオン種及びイオン化可能なア
ニオン種が含まれている。カチオン種には、アミノ、グ
アニジニウム、イミジアゾリウム及びそれらの混合物が
ある。カチオン種のアミノは、リジン側鎖から、グアニ
ジミニウムはアルギニン側鎖、そしてイミジアゾリウム
はヒスチジンから得ることができる。両性相のアニオン
種には、アルバラゲン酸及びグルタミン酸側鎮からのカ
ルボキシル基がある。合成両性電解質には、アミノ基か
らのイオン化可能なカチオン種があり、このアミノ基は
大体が3価であるが、中には2価あるいは1価のものも
ある。アニオン種は、α−アミノカルボキシル基及び重
合グリシルグリシンからのカルボキシル基の2種類のカ
ルボキシル基によって与えられる。
両性相を形成するのに適切なタンパク質、ペプチド及び
両性電解質はすべて使用の際高度に水和される。これは
コーティングされた表面とタンパク質溶質の間の相互作
用(減少してはいるが)の逆転性(reversabi
lity)にとっては重要である。
両性電解質はすべて使用の際高度に水和される。これは
コーティングされた表面とタンパク質溶質の間の相互作
用(減少してはいるが)の逆転性(reversabi
lity)にとっては重要である。
この水和可能な両性相によって、電気浸透フローの大き
さとフローの方向の両方を制御することができる。電気
浸透フローの大きさを制御すると、その効率をある特定
の分離に合わせて最適化することができる。フローの方
向を制御すると溶離順序を変え、逆転させることができ
る。電気浸透フローを逆転させることは、通常は溶解が
非常に遅いタンパク質の溶離を促進することができる。
さとフローの方向の両方を制御することができる。電気
浸透フローの大きさを制御すると、その効率をある特定
の分離に合わせて最適化することができる。フローの方
向を制御すると溶離順序を変え、逆転させることができ
る。電気浸透フローを逆転させることは、通常は溶解が
非常に遅いタンパク質の溶離を促進することができる。
本発明のコーティングによるタンパク質の分離効率は、
理論上は300.000ないし約1.000.000の
理論段数の範囲である。このような効率の高い分離はタ
ンパク質と壁の相互作用(k′)が通常0.02以下の
非常に低い場合に行われる。このようにに′が非常に低
く高効率の電気浸透フロー速度が最大効率にほぼ最適で
あると考えられる。
理論上は300.000ないし約1.000.000の
理論段数の範囲である。このような効率の高い分離はタ
ンパク質と壁の相互作用(k′)が通常0.02以下の
非常に低い場合に行われる。このようにに′が非常に低
く高効率の電気浸透フロー速度が最大効率にほぼ最適で
あると考えられる。
実験
以下本発明の説明のために例、方法、材料及び結果を示
す。しかし本発明に関する当業者には、本発明の技術的
範囲での他の側面、利点及び変形例が明かであろう。
す。しかし本発明に関する当業者には、本発明の技術的
範囲での他の側面、利点及び変形例が明かであろう。
例1には第1の実施例のキャピラリ管の製造が示されて
いる。例11には第2の実施例が示されている。
いる。例11には第2の実施例が示されている。
例■
内径50μのシリカ・キャピラリ管(ポリマイクロ・テ
クノロジー(Polymicro Technolog
ies)社製)を100cmの長さに切断した。次に以
下のように、アミノとイオン化可能な種で終端する相互
作用の減少した、4〜6分子相を共有結合させることに
よって個別キャピラリ管を製造した。
クノロジー(Polymicro Technolog
ies)社製)を100cmの長さに切断した。次に以
下のように、アミノとイオン化可能な種で終端する相互
作用の減少した、4〜6分子相を共有結合させることに
よって個別キャピラリ管を製造した。
まず、0.INのNaOHを約1−2μl/分の速度で
キャピラリ管に注入することによってシリカ°キャピラ
リ管を水和した。洗浄は8−10時間行った。
キャピラリ管に注入することによってシリカ°キャピラ
リ管を水和した。洗浄は8−10時間行った。
次にキャピラリ管を脱イオン水で2−3時間洗浄した。
次に壁を3−アミノプロピルトリメトキシシラン(3−
APTS)と反応させた。3−APTSの1%溶液を調
整し、酢酸でpH4,5に調整した。この溶液を1−2
μm/分の速度で1時間キャピラリ管の一方向に注入し
、端部を逆転させてさらに1時間試薬を反対方向に注入
した。次にキャピラリ管をヘリウム・タンクに連結した
多岐管に取り付け、−晩ヘリウム流を流入させた。
APTS)と反応させた。3−APTSの1%溶液を調
整し、酢酸でpH4,5に調整した。この溶液を1−2
μm/分の速度で1時間キャピラリ管の一方向に注入し
、端部を逆転させてさらに1時間試薬を反対方向に注入
した。次にキャピラリ管をヘリウム・タンクに連結した
多岐管に取り付け、−晩ヘリウム流を流入させた。
第1図に示されるように、カラムによるpH5における
リゾチーム、リボフレアーゼ及びトリプシノーゲンの混
合物の分離を示している(検出器へ98cm、 200
mM0Ac、 200V/ Cm) a しかし同じタ
ンハク質の混合物をpH7で分離するとく第2図参照:
検出器へ98cm、 200mMPi 、 50v/a
m) 、リゾチームとトリプシンのピークの溶離類は逆
転する。従って第1図及び第2図を比較すると、本発明
のキャピラリ管を用いると溶液のpHを選択することに
よって電気浸透フローを制御することができることがわ
かる。
リゾチーム、リボフレアーゼ及びトリプシノーゲンの混
合物の分離を示している(検出器へ98cm、 200
mM0Ac、 200V/ Cm) a しかし同じタ
ンハク質の混合物をpH7で分離するとく第2図参照:
検出器へ98cm、 200mMPi 、 50v/a
m) 、リゾチームとトリプシンのピークの溶離類は逆
転する。従って第1図及び第2図を比較すると、本発明
のキャピラリ管を用いると溶液のpHを選択することに
よって電気浸透フローを制御することができることがわ
かる。
例II
例1と同様に内径50μ のシリカ・キャピラリ管を1
00cmの長さに切断し3−APTSを添加した。5%
グルタルアルデヒド溶液を含む0.INの燐酸緩衝液(
pH7,0)をキャピラリ管の各々の端部に1時間それ
ぞれの方向に通すことによって、アミノ基を活性化させ
た。両端部を密閉しキャピラリ管を1時間室温に放置し
た。次に、0.1M燐酸緩衝液(pH7,0)を、1時
間、1−2μL/分のフロー速度でカラムに通すことに
よって、過剰なグルタルアルデヒドを洗浄−した。
00cmの長さに切断し3−APTSを添加した。5%
グルタルアルデヒド溶液を含む0.INの燐酸緩衝液(
pH7,0)をキャピラリ管の各々の端部に1時間それ
ぞれの方向に通すことによって、アミノ基を活性化させ
た。両端部を密閉しキャピラリ管を1時間室温に放置し
た。次に、0.1M燐酸緩衝液(pH7,0)を、1時
間、1−2μL/分のフロー速度でカラムに通すことに
よって、過剰なグルタルアルデヒドを洗浄−した。
次に、望ましい水和可能な両性化合物の溶液を0.1M
燐酸緩衝液(pH7,0)に0.2mM濃度に調整した
。カラムの両端部を密閉し、最低2時間4℃にて静置し
、タンパク質、ペプチドあるいは両性電解質と活性化酸
素あるいは窒素求核と反応させた。
燐酸緩衝液(pH7,0)に0.2mM濃度に調整した
。カラムの両端部を密閉し、最低2時間4℃にて静置し
、タンパク質、ペプチドあるいは両性電解質と活性化酸
素あるいは窒素求核と反応させた。
そして過剰な未反応の両性化合物を適切な開始緩衝液で
約2−3時間、1−2mL/分のフロー速度で洗浄した
。
約2−3時間、1−2mL/分のフロー速度で洗浄した
。
タンパク質
上記のように水和可能な両性相としてラクトアルブミン
を付着させ、9Nを変化させて電気浸透フロー(EOF
)レートを試験した。表1では300v/ cmに右け
るpH7,0の20mMピロ燐酸及び10mMのKCL
緩衝液によるEOFデータが示されている。
を付着させ、9Nを変化させて電気浸透フロー(EOF
)レートを試験した。表1では300v/ cmに右け
るpH7,0の20mMピロ燐酸及び10mMのKCL
緩衝液によるEOFデータが示されている。
表1
pHEOFmm/秒 N
4.0 (陽極)−o、68 2.2xlO’5.
50 7o O(陰極) 1,06 2.6x105
8.6(陰極) 1.40 2.6xlO’表
Iのデータかられかるように、本発明のキャピラリ管(
第2の実施例)を用い、溶液のpHを選択することによ
って、電気浸透フロー及び大きさの両方を制御すること
ができた。
50 7o O(陰極) 1,06 2.6x105
8.6(陰極) 1.40 2.6xlO’表
Iのデータかられかるように、本発明のキャピラリ管(
第2の実施例)を用い、溶液のpHを選択することによ
って、電気浸透フロー及び大きさの両方を制御すること
ができた。
ジペプチド
ジペプチドグリシル−フェニルアラニンアミドを同様に
キャピラリ管に付着させ、例1に記載されているように
タンパク質の混合物を分離するのに用いた。第3図(2
00mMPi、 pH6,8、検出基へ96Cm、 2
00V/ Cm)にはこのように−船釣に分離が困難な
タンパク質の良好な分離が示されている。
キャピラリ管に付着させ、例1に記載されているように
タンパク質の混合物を分離するのに用いた。第3図(2
00mMPi、 pH6,8、検出基へ96Cm、 2
00V/ Cm)にはこのように−船釣に分離が困難な
タンパク質の良好な分離が示されている。
例III
例Iで調整したキャピラリ管を乾燥ジオキサンで完全に
洗浄した(1−2μL/分で500 ml)。
洗浄した(1−2μL/分で500 ml)。
カルボニルジイミダゾールの0.2M溶液を1−2μl
/分の速度で1時間半キャピラリ管に注入した。
/分の速度で1時間半キャピラリ管に注入した。
両端部を密閉し、キャピラリ管を1−2時間静置した。
そしてキャピラリ管を前記のフロー速度で乾燥ジオキサ
ン(500μl)で洗浄し過剰な未反応カルボニルジイ
ミダゾールを除去した。ファルマライトの40%溶液を
1−2μl/分で30分キャピラリ管に注入した。この
キャピラリ管を1−2時間静置し脱イオン水で一晩洗浄
した。
ン(500μl)で洗浄し過剰な未反応カルボニルジイ
ミダゾールを除去した。ファルマライトの40%溶液を
1−2μl/分で30分キャピラリ管に注入した。この
キャピラリ管を1−2時間静置し脱イオン水で一晩洗浄
した。
下の表IIではこのキャピラリ管と例Iで述べたキャピ
ラリ管の比較が示されている。
ラリ管の比較が示されている。
表II
例III O,350,44
例I O,530,92
$ 150V/CmにおいてpH6,8の200mM
燐酸緩衝液で行った。
燐酸緩衝液で行った。
** 200V/amにおいてpH4,0の200m
M酢酸緩衝液で行った。
M酢酸緩衝液で行った。
例II及び例111では、第1の実施例のキャピラリ管
を(ここではアミノ基で)活性化し、タンパク質、ジペ
プチド及び両性電解質とそれぞれカップリングすること
によって第2の実施例のキャピラリ管を作ることが示さ
れている。例Ivでは逆が示される。
を(ここではアミノ基で)活性化し、タンパク質、ジペ
プチド及び両性電解質とそれぞれカップリングすること
によって第2の実施例のキャピラリ管を作ることが示さ
れている。例Ivでは逆が示される。
例IV
ファルマライト4−6.5の反応カルボニルの数はソン
ダーバーグ等によるファルマライトの説明に基づいて、
1.5Nと決めた(1979年、パーマゴン・プレス、
オフスフオードのエイチ・ベーター編のソンターバーグ
(Soderberg)ら著の「生体流体のプロタイド
(Protiedes of the Biologi
calFluids) Jの第687頁参照)。2mL
のファルマライト4−6.5に、0.6mgのエチル(
N。
ダーバーグ等によるファルマライトの説明に基づいて、
1.5Nと決めた(1979年、パーマゴン・プレス、
オフスフオードのエイチ・ベーター編のソンターバーグ
(Soderberg)ら著の「生体流体のプロタイド
(Protiedes of the Biologi
calFluids) Jの第687頁参照)。2mL
のファルマライト4−6.5に、0.6mgのエチル(
N。
N1ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDA
C)をゆっくりと添加し、溶液のpHをpH6以下に維
持した。最後のEDACを添加し、pHが安定した後、
アミノ相キャピラリ管(例1で調整されたもの)に活性
ファルマライト溶液を 500μmで1−2分間注入し
た。キャピラリ管の両端部にキャップをし、4℃で一装
置いた。このキャピラリ管を水で完全に洗浄し、流れる
緩衝液に平衡させて使用できるように準備した。
C)をゆっくりと添加し、溶液のpHをpH6以下に維
持した。最後のEDACを添加し、pHが安定した後、
アミノ相キャピラリ管(例1で調整されたもの)に活性
ファルマライト溶液を 500μmで1−2分間注入し
た。キャピラリ管の両端部にキャップをし、4℃で一装
置いた。このキャピラリ管を水で完全に洗浄し、流れる
緩衝液に平衡させて使用できるように準備した。
概略的に言うと、本発明のキャピラリ管では溶液のpH
を選択することによって電気浸透フローの大きさ及び/
あるいはフロ一方向を制御することができる。これらの
管は様々なタンパク質の混合物を高い効率で分離するの
に用いることができる。
を選択することによって電気浸透フローの大きさ及び/
あるいはフロ一方向を制御することができる。これらの
管は様々なタンパク質の混合物を高い効率で分離するの
に用いることができる。
本発明は特定の例を参照して説明したが、本発明の要旨
から逸脱せずに様々な変形を容易に実施することができ
、これは当業者によって理解されるべきである。従って
上記の説明は理解のためにのみ用い、限定するために用
いられてはならない。
から逸脱せずに様々な変形を容易に実施することができ
、これは当業者によって理解されるべきである。従って
上記の説明は理解のためにのみ用い、限定するために用
いられてはならない。
本発明では、境界層はキャピラリ管の内壁と共有結合し
ている。この境界層は内壁とタンパク質溶質の間の相互
作用を減少させるのに有効であり、水和可能な両性相(
hydratable amphateric pha
se)を有している。この両性相の等電点は定量可能で
あり、溶液のpNを選択することによって電気浸透フロ
ーを制御することができる。
ている。この境界層は内壁とタンパク質溶質の間の相互
作用を減少させるのに有効であり、水和可能な両性相(
hydratable amphateric pha
se)を有している。この両性相の等電点は定量可能で
あり、溶液のpNを選択することによって電気浸透フロ
ーを制御することができる。
本発明ではまた境界層、すなわち相互作用の減少した相
には酸平衡(あるいは塩基平衡)のイオン化可能な種が
含まれる。このイオン化可能な種によるpH選択によっ
て電気浸透フローを制御することができる。
には酸平衡(あるいは塩基平衡)のイオン化可能な種が
含まれる。このイオン化可能な種によるpH選択によっ
て電気浸透フローを制御することができる。
本発明で記載されたキャピラリ管はすでに製造され、様
々な種類のタンパク質の混合物を効率良く分離すること
に用いられてふり、繰返し使用するにおいても再現性及
び−貫した性能を保持することが可能である。
々な種類のタンパク質の混合物を効率良く分離すること
に用いられてふり、繰返し使用するにおいても再現性及
び−貫した性能を保持することが可能である。
第1図及び第2図は、異なるpH条件下で、本発明の一
実施例である電気泳動用キャピラリ管によって得られた
タンパク質混合物の電気泳動クロマトグラムである。第
3図は、他の実施例によって得た、第1図及 び第2図
と同様の電気泳動クロマトグラムである。 携暢
実施例である電気泳動用キャピラリ管によって得られた
タンパク質混合物の電気泳動クロマトグラムである。第
3図は、他の実施例によって得た、第1図及 び第2図
と同様の電気泳動クロマトグラムである。 携暢
Claims (5)
- (1)キャピラリ管の内壁とタンパク質溶質間の相互作
用を減少させ、前記内壁と共有結合した水和可能な両性
相からなる境界層を含むことを特徴とする電気泳動用キ
ャピラリ管。 - (2)請求項第1項記載の電気泳動用キャピラリ管にお
いて、前記境界層は、決定可能な等電点を有し、電気浸
透フローの制御を選択的に実施することを特徴とする。 - (3)請求項第1項記載の電気泳動用キャピラリ管にお
いて、前記境界層はイオン化可能なカチオン種及びイオ
ン化可能なアニオン種を含み、前にカチオン種はアミノ
、グァンイジニウム、イミダゾリウム及びそれら混合物
より成り、前記アニオン種はヤルボキシル基を含有する
ことを特徴とする。 - (4)請求項第1項記載の電気泳動用キャピラリにおい
て、前記境界層は、タンパク質またはペプチドまたは両
性電解質と酸素求核または窒素求核との反応生成物であ
ることを特徴とする。 - (5)タンパク質溶質の電気泳動法による分離に用いら
れる小口径のキャピラリ管において、前記口径と前記タ
ンパク質溶質間の相互作 用を減少させる、前記口径と共有結合する相互作用低減
境界層を含み、前記相互作用低減層は、酸性平衡及び塩
基性平衡を有するイオン化種より成り、前にイオン化種
はpHの選択によって電気泳動フローの制御を行うこと
を特徴とする電気泳動用キャピラリ管。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US234,456 | 1988-08-19 | ||
US07/234,456 US4931328A (en) | 1988-08-19 | 1988-08-19 | Capillary tube with reduced protein interactions and controllable electroosmotic flow |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02112756A true JPH02112756A (ja) | 1990-04-25 |
JP2933324B2 JP2933324B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=22881470
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1214023A Expired - Fee Related JP2933324B2 (ja) | 1988-08-19 | 1989-08-19 | 電気泳動用キャピラリ管 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4931328A (ja) |
EP (1) | EP0354984A3 (ja) |
JP (1) | JP2933324B2 (ja) |
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