JPH0233356B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0233356B2
JPH0233356B2 JP52147281A JP14728177A JPH0233356B2 JP H0233356 B2 JPH0233356 B2 JP H0233356B2 JP 52147281 A JP52147281 A JP 52147281A JP 14728177 A JP14728177 A JP 14728177A JP H0233356 B2 JPH0233356 B2 JP H0233356B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protein
water
prepolymer
enzyme
isocyanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP52147281A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5379094A (en
Inventor
Jojifu Haatodeijen Furanku
Eriotsuto Suwan Uein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WR Grace and Co
Original Assignee
WR Grace and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/749,430 external-priority patent/US4094744A/en
Application filed by WR Grace and Co filed Critical WR Grace and Co
Publication of JPS5379094A publication Critical patent/JPS5379094A/en
Publication of JPH0233356B2 publication Critical patent/JPH0233356B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y305/00Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5)
    • C12Y305/01Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5) in linear amides (3.5.1)
    • C12Y305/01011Penicillin amidase (3.5.1.11), i.e. penicillin-amidohydrolase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/08Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
    • C12N11/089Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C12N11/093Polyurethanes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/38Albumins
    • A61K38/385Serum albumin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/43Enzymes; Proenzymes; Derivatives thereof
    • A61K38/46Hydrolases (3)
    • A61K38/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • A61K38/482Serine endopeptidases (3.4.21)
    • A61K38/4826Trypsin (3.4.21.4) Chymotrypsin (3.4.21.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/64Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63
    • C08G18/6415Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63 having nitrogen
    • C08G18/6446Proteins and derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y304/00Hydrolases acting on peptide bonds, i.e. peptidases (3.4)
    • C12Y304/21Serine endopeptidases (3.4.21)
    • C12Y304/21004Trypsin (3.4.21.4)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は結合タンパク質の水溶液または水性分
散液の製法に関する。より詳しくは有機重合体に
結合させることにより変性したタンパク質の水溶
液または水性分散液の製造方法に関する。さらに
より詳しくは、本発明はタンパク質をイソシアナ
ートを末端に有する液状ポリウレタンプレポリマ
ーと接触させて水に可溶性または分散性である反
応生成物を形成させる方法に関する。なお一層詳
しくは、本発明は前記タンパク質が酵素、抗体ま
たは抗原であり、重合体がポリ(尿素―ウレタ
ン)である上記の方法に関する。 タンパク質/重合体反応生成物の水性分散系は
イソシアナートを末端に有する液状ポリウレタン
プレポリマーにタンパク質を溶解し、生じた溶液
を水中に分散させることによつて形成される。 先づ先行技術について述べる。 酵素技術についての回顧は「Chemical &
Engineering News」の1975年8月18日号(22〜
41頁)に発表された。「可溶性の結合されたタン
パク質」という言葉は先行技術においてタンパク
質と重合体物質(天然又は合成の)との反応生成
物を示すために用いられている。反応生成物は液
体媒質中、通常水中に可溶性又は分散性である。
タンパク質/重合体の結合は一般に共有結合であ
るけれども吸着技術もまた使用された。可溶性の
結合されたタンパク質はしばしば遊離タンパク質
と性質が類似する生物学上の反応性を示す。可溶
性の結合されたタンパク質のあるものは遊離の未
変性タンパク質に比較してより大きい溶解度及び
(又は)低下した抗原性、その他の改良を示した。 発表された論文、M.G.Brattain,「Rutgers
University」,1974,水溶性重合体による「L―
アスパラギナーゼの変成」には、塩化シアヌルを
介するアスパラギナーゼとポリエチレングリコー
ル及び他の重合体との結合が記載されている。結
合した生成物は水に分散性であり、安定性の若干
の改良及び低下した抗原性を示す。本発明は同様
に酵素等のタンパク質とポリエチレングリコール
等のオキシアルキレン主鎖を有するウレタンプレ
ポリマーとの結合に関するけれども、結合の方法
及び製法はBrattainの論文に示されるものとは非
常に異なる。 さらに米国特許第3574062号(165/63,Sato)
明細書には結合されたタンパク質の製法が示され
ているが、この方法ではポリエステルポリウレタ
ンをアミノ酸のジアゾニウム塩でジアゾ化し、次
いで非酵素動物タンパク質とカツプリングさせて
ジアゾ化ポリウレタンを形成しこれを酵素と反応
させて固定化された酵素を形成している。 米国特許第3705084号(195/63,Reynolds)
明細書には、(a)マクロ多孔性反応器コア
(macroporousreactor core)、(b)反応器コア上の
重合体表面(これはポリウレタン樹脂であること
ができる)、(c)重合体表面上に吸着され、その表
面上にて二官能性薬剤(例えばポリイソシアナー
ト)によつて適所に架橋された酵素を包含する流
通型酵素反応器が教示されている。 Reynoldsは活性酵素を重合体表面上に吸着さ
せ、単量体ポリイソシアナートのような架橋剤で
適所にそれを架橋することによりさらに酵素を固
定化することによつて反応器用に固定化された酵
素を製造している。 1973年11月15日発行のドイツ公開公報第
2319706号には、ポリウレタンフオームに結合さ
れた酵素及びそのように結合された酵素の製法が
示されている。 米国特許第3791927号〔195/68,Forgioneら〕
明細書には、自立性の網状セルラー物質(ポリウ
レタンフオームであることができる)のセル内に
とり込まれた水不溶性の結合されたタンパク質
(酵素)が示され、そのタンパク質(酵素)はセ
ルラー物質に結合している。 米国特許第3672955号(195/68,Stanley)明
細書には、(a)酵素の水性分散系を揮発性水不混和
性溶媒(例えばメチルクロロホルム)中のポリイ
ソシアナートの溶液で乳化する、(b)生じた乳濁液
を固体微粒状担体と混合する、そして(c)それから
溶媒を蒸発させることを包含する結合されたタン
パク質(酵素)の製法が示されている。スタンレ
イのポリイソシアナートはイソシアナートを末端
に有する液状ポリウレタンプレポリマーであつて
も良い。該米国特許第3672955号明細書を全体と
して本明細書に参照のため組み入れる。 スタンレイはその実施例3に、醗酵プロスの一
部をメチルクロロホルム中に溶解したポリイソシ
アナートと混合することによつて発酵ブロスの酵
素成分(ペルオキシダーゼ)を結合させることを
報告していることが記載されている。スタンレイ
の反応条件下では醗酵ブロス中に存在している任
意の他の酵素もまた固定化(水に不溶性になる、
すなわち結合)されていることはあり得るように
思われる。 Silman等はAnnual Review of Biochemistry
1966年35巻(第2部)873〜908頁に酵素、抗原及
び抗体の水不溶性誘導体の製法の回顧を記載して
いる。 Singerは、Nature1959年183巻1523〜1524頁
に、タンパク質をジイソシアナート(m―キシレ
ンジイソシアナート)と反応させる方法を示して
いる。 W.R.グレース&Co.に譲渡され現在放棄されて
いる発明者Wood等の米国特許出願第250012号
(1972年5月3日出願)明細書には、その実施例
21に、固定化された酵素(ウレアーゼ)を包含す
る発泡ウレタン、該固定化された酵素の製法及び
その使用法が示されている。 該特許出願第250012号明細書には、またその特
許請求の範囲第8項に、(a)イソシアナートを末端
に有するポリウレタンプレポリマー、(b)水、及び
(c)制生物剤(biostats)殺菌剤又は酵素から成る
発泡性組成物が示されている。同様の教示は前記
のドイツ公開公報第2319706号明細書特許請求の
範囲第7項に見出される。 米国特許第3929574号(Wood等)の明細書に
は、イソシアナートを末端に有する液状ポリウレ
タンプレポリマーをフオーム形成条件下に酵素の
水性分散系に接触させ、その際ポリウレタンフオ
ームが生じ、酵素は生成したポリウレタンフオー
ムと完全に結合を生ずることとなることを包含す
る方法によつて結合(固定化)したタンパク質、
酵素が製造されることが教示されている。 前記の米国特許第3929574号明細書においてウ
ツド等は実施例1に、フオームを生ずる条件下に
イソシアナートを末端に有する液状ポリウレタン
プレポリマーを醗酵ブロスと混合することにより
発酵ブロス中に存在する酵素(セルラーゼ)が固
定化(結合又は不溶化)されることを示している
ことが留意される。前記の実施例1の条件下では
醗酵ブロス中に存在する他の酵素のいずれも固定
化されているのはあり得ることと思われる。 米国特許第3905923号(260/2.5AD,Klug)
明細書には、酵素と親水性ポリ(尿素―ウレタ
ン)フオームとから形成した固定化された酵素系
が示されている。この方法においてフオーム酵素
を包囲し、とり込み活性な配置に支持する。親水
性フオームは、親水性のイソシアナートを末端に
有するポリオキシアルキレンプレポリマーを水と
反応させることによつて形成される。 イソシアナートを末端に有するポリウレタンプ
レポリマーは当業者に周知である。例えば(a)
Kirk―Othmer編「Encyclopedia of Chemical
Technology」米国ニユーヨークジヨン ウイリ
アンド サンズ社第2版、9巻、854頁下第2
節、又は(b)George L. Clark編「The
Encyclopedia of Chemistry」米国ニユーヨーク
レインホールド パプリツシングコーポレーシヨ
ン、第2版、872頁、左(第1)欄第3節全体が
参照される。 T.RichardおよびN.F.Olsonの「食品および微
生物過程中における固定化された酵素
(Immobilized Enzymes in Food and
Microbial Processes)」米国ニユーヨーク、
Plenum Press社35〜36頁(1974)には酵素、水、
及びポリイソシアナートポリマーを反応させて結
合(固定化)された酵素を製造する方法が教示さ
れている。 Weetallの「Journal of Bacteriology」第93
巻、1876頁〜1880頁(1967)は、特定の免疫吸着
剤として重合した微生物を用いることによつて多
量の細菌の特定の抗体を単離及び精製することを
教示している。微生物はテトラゾ化したベンジジ
ンとの反応により重合された。 次に本発明の概要について述べる。 本発明は実質的に線状のポリオキシアルキレン
主鎖を有するポリウレタンに結合した水分散性の
生物学上活性なタンパク質の水性分散系の製造方
法に関する。その分散系は水に分散性の生物学上
活性なタンパク質とイソシアナートを末端に有す
る液状ポリウレタンプレポリマーとを実質上無水
の条件の下で混合して溶液を形成させることによ
つて製造される。この溶液を水中に分散し、どの
ような不溶性物質も分離することができる(例え
ば過による)。本発明はタンパク質/プレポリ
マー溶液を予め形成させることによる水分散性の
タンパク質/重合体化合物の製造に関する。溶液
の形成は本発明の不可欠部分である。溶液の形成
はまた、1976年11月18日米国特許出願第743035号
(F.HatdegenおよびW.Swannによる「タンパク
質固定化法)に開示され、溶液の形成はまたその
発明の不可欠部分である。 この同時係属出願の発明にはタンパク質が結合
されているフオームの形成が含まれる。本発明は
水分散性又は水溶性の組成物が開示される意味で
前記同時係属出願の発明の改良である。 水分散性化合物の製法はイソシアナートを末端
に有する液状ポリウレタンプレポリマーが液状に
存在する温度で、また結合されるタンパク質の変
性温度未満の温度で行なわれる。 分散性化合物中でタンパク質は少くとも1個の
ウレイド結合によつてポリウレタン重合体に結合
されると確信する。実施例に示すように、遊離タ
ンパク質又は遊離重合体のいづれにも具備される
特性とは異なる特性、例えばクロマトグラフイー
カラムの移行特性、電場中の泳動特性及び溶解度
特性を持つたタンパク質/ポリウレタン生成物が
形成されていることが明らかである。イソシアナ
ート基とアミンの反応速度はアミンと水又はヒド
ロキシル基との間の反応速度よりも遥かに早いこ
とは公知である。(SaundersおよびFrischの
「Polyurethanes:Chemistry and Technology」
インターサイエンスパブリツシヤーズ 1962発
行、1巻、140,177184頁と比較されたい) タンパク質、例えば酵素、抗原、抗体及び単純
タンパク質(例えば血清アルブミン)が実質的に
利用可能な―NH2基を有するアミノ酸の重合体
であることもまた公知である。従つてタンパク
質/プレポリマー溶液中ではタンパク質とプレポ
リマーとの間にウレイド結合が形成されるという
ことはありそうに思われる。 水中に分散されると未反応―NCO基が水と反
応して―NH2に転化される。従つてタンパク
質/プレポリマー溶液が十分な量の水に十分にゆ
るやかな速度で分散されるので鎖の延長は最小に
なる。分散の方法は主鎖の延長を最小にするよう
に分散は撹拌によつてなさるべきであることと、
プレポリマー溶液の水への添加は分散を許し且つ
鎖の延長を最小にするに十分に遅い実際的の速度
で行なうべきである点を除き分散の方法は重要で
はない。主鎖の延長は過によつて分離される不
溶性物質の生成を惹き起すことが認められた。可
溶性化合物の収率を増すためには適当な分散条件
を維持しなければならない。 さらに分散を促進するために界面活性剤を用い
ても良い。本発明に用いるような界面活性剤の使
用は慣用技術に相当するが、だた界面活性剤がタ
ンパク質と相互作用して生物学上の活性を低下さ
せるようなことだけはあつてはならない。適当な
界面活性剤には「ツイーン(Tween)」の商標で
販売されるポリオキシエチレン誘導体の複合混合
物によつて代表されるような非イオン性物質が含
まれる。商標「プルロニツク(Pluronic)」で販
売されるオキシエチレン/オキシプロピレンのブ
ロツク共重合体も亦有用である。この界面活性剤
は水又はタンパク質/プレポリマー溶液のどちら
にでも加えることができる。 タンパク質/重合体溶液を水中に分散させるに
当りタンパク質/重合体反応生成物が水に可溶性
になることは屡々である。これは殊に、ポリウレ
タンの主鎖にオキシエチレン単位が、あ程度例え
ば重量基準で50%又はより多く含まれる場合であ
る。本明細書に用いる「分散系」という言葉には
タンパク質/重合体反応生成物の水性「溶液」が
含まれている。一方、反応生成物でこれとは反対
に少くとも部分的に不溶性であるとか、あるいは
分散が困難な場合には界面活性剤を前記のように
用いることができる。 タンパク質をプレポリマーと混合する場合、タ
ンパク質のNH2基に関するNCO基の相対量は重
要ではない。過剰のNCO基を用いることができ
る。過剰という言葉は十分量のイソシアナートを
使用しタンパク質をプレポリマー中に溶解した
後、成分を周囲温度、例えば約21℃(70〓)で混
合し溶解するに任せたと仮定して溶液が形成され
た後1時間以上も経つて未反応の遊離―NCOが
存在していることを示すものとする。過剰の
NCO基が余り多すぎると水中に分散時鎖の延長
のおそれが増大する。不溶性反応生成粉が形成す
る可能性もまた増大する。むしろタンパク質のア
ミン基の量が過剰にあるのが好ましい。そうすれ
ば各タンパク質分子に結合する重合体鎖の数が減
少する。重合体鎖がタンパク質に1個結合しても
または多数結合しても同様に重合体変性タンパク
質の利点(例えば安定化、低下した抗原性)が良
好に達成できると確信する。水に添加して分散の
困難なものが形成されるおそれもまた低下する。 タンパク質/重合体溶液中に存在すると思われ
るタンパク質/重合体反応生成物には次の理想的
な種が含まれると確信される(式中P=タンパク
質、Pol=重合体である)。 タンパク質が次の型の理想的な構造を招来する
枝分れの中心として働らくかもしれないことは、
特に過剰の重合体が存在する場合にあり得ないこ
とではない。 上記構造はのびて水中の分散が困難である拡が
つた網目を形成することができる。その上多数の
重合体鎖の存在は、例えばタンパク質が酵素であ
り、重合体鎖が基質と酵素との接近を妨害する場
合のように立体的な妨害を生ずるかもしれない。
基質がペルオキシダーゼ酵素の場合のように小さ
い場合にその問題は減少することであろう―その
ような酵素はまた比較的不安定であることが知ら
れている。本発明によりペルオキシダーゼ酵素を
ポリウレタンで変性することは有益であろうと確
信される。 次に好ましい具体的例について記載する。 前記概要において記載した本発明の好ましい具
体化例では 1 タンパク質/プレポリマー溶液の分散後にそ
の水性分散系を過して分散しない物質を除
く。非分散物は主に鎖の延長のために分散が困
難になつたポリウレタンに結合したタンパク質
であると確信される。違つた種類の界面活性剤
の使用がこの状態を修正するのに十分であるか
もしれず、あるいはその分散系を過すること
が好ましい。また主鎖中に少くとも50モル%の
エチレンオキシド単位を有する水溶性の親水性
ポリウレタンを使用することが好ましい。 2 イソシアナートを末端に有する液状ポリウレ
タンプレポリマーはトルエンジイソシアナート
とポリエチレングリコールとの反応によつて製
造される。 3 ポリイソシアナートを末端に有する液状ポリ
ウレタンプレポリマーはトルエンジイソシアナ
ートと約800〜1200(好ましくは約1000)の分子
量(平均分子量)を有するポリエチレングリコ
ールとの反応によつて製造される。 4 イソシアナートを末端に有する液状ポリウレ
タンプレポリマーはトルエンジイソシアナート
と、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ポリオキシエチレンポリオールポリマー、
ペンタエリトリトール、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン及び主鎖の少くとも50%がポリ
オキシエチレンよりなるポリオキシプロピレン
ポリオールポリマーからなる群より選んだ一員
との反応により製造される。 5 タンパク質は酵素、抗体、又は抗原である。 6 イソシアナートを末端に有する液状ポリウレ
タンプレポリマーはトルエンジイソシアナート
を、約800〜1200(好ましくは約1000)の平均分
子量を有するポリエチレングリコールとトリメ
チロールプロパンとの混合物と反応させること
によつて製造される。この場合トリメチロール
プロパンとポリエチレングリコールとは約1:
1〜4のモル比で用いられ、またトルエンジイ
ソシアナートはポリエチレングリコールとトリ
メチロールプロパン含まれる―OHの当量(17
g)当り約0.85〜1.25(好ましくは0.95〜1.1)
モルのトルエンジイソシアナートの割合で用い
られる。 7 イソシアナートを末端に有する液状ポリウレ
タンプレポリマーは前記米国特許第3929574号
(Wood等)の実施例1記載の方法によつてト
ルエンジイソシアナートとエチレングリコール
とから製造できる。前記の特許は全体として本
明細書中に組み入れられる。 他の好ましい具体化例(実施態様A)としては
本発明は酵素、抗体又は抗原であることができる
タンパク質の水性タンパク質/ポリウレタン分散
系に製法に関するものであり、この製法は a) 水不在で(すなわち、実質上無水条件下
に)タンパク質と液体ポリイソシアナート(例
えば後記表1に示す液体ポリイソシアナートな
どの少くとも1種)とを混合することにより第
1生成物を形成させる工程、 b) 水不在下に第1生成物と、第2生成物の形
成に有効な量のポリオールとを混合して反応さ
せることによりタンパク質を溶解しているイソ
シアナートを末端に有する液状ポリウレタンプ
レポリマーを包含する第2生成物を形成させる
工程。ただし前記ポリオールは後記の表2など
に示すものの中の少くとも1種であることがで
き、前記表2のすぐ前の節に示すものの中の少
くとも1種を含むことができるものとする。お
よび c) 第2生成物を水に分散させる工程、から成
つている。 他の好ましい具体化例(実施態様B)では、本
発明は酵素、抗体又は抗原の水性分散系の製法を
指向するものであり、 a) 水不在でタンパク質と液体ポリオールとを
混合することにより第1生成物を形成させる工
程。ただし前記のポリオールは後記の表2に示
すものなどの少くとも1種であることができ、
また前記表2のすぐ前の節に示すものを少くと
も1種含むことができるものとする。 b) 水不在で第1生成物と、第2生成物の形成
に有効な量のポリイソシアナートとを反応させ
ることによりタンパク質を溶解して有するイソ
シアナートを末端に有する液状ポリウレタンプ
レポリマーを含む第2生成物を形成させる工
程。ただしポリイソシアナートは後記の表1に
示すものなどの少くとも1種であることができ
るものとする。および c) 第2生成物を水中に分散させる工程、 から成る。 実施態様A及びBの方法では、一般にポリオー
ル1g当り約2〜500mg又は50〜100mgのタンパク
質を用いるのが好ましい。イソシアナートに関し
て用いるタンパク質の量は重要ではない。 他の好ましい具体化例(実施態様C)として
は、本発明はポリウレタンに結合した酵素の水性
分散系の製法に関するものであり、この方法は a) 水不在で、液状ポリウレタンプレポリマー
と酵素に反応性の基質とを混合して第1組成物
を形成する工程、 b) 水不在で、第1組成物と酵素とを混合して
第2組成物を形成する工程、および c) 第2組成物を水に分散させる工程、 より成る。 実施態様Cの方法では、一般に、酵素1モル当
り基質約5〜100モル又は8〜12モルを使用する
ことが好ましい。 他の好ましい具体化例(実施態様D)では本発
明は、少くとも50モル%のオキシエチレンを含む
オキシアルキレン主鎖を有する水分散性の親水性
ポリ(尿素―ウレタン)重合体にウレイド結合に
より共有的に結合された無水基準で約0.1〜50重
量%の活性タンパク質配合物が含まれるタンパク
質含有水性分散系を指向するものであり、前記水
性分散系はイソシアナートを末端に有する液状プ
レポリマー中に溶解した前記タンパク質から実質
的になる溶液を水中に分散させることにより形成
され、前記タンパク質は酵素、抗体及び抗原から
なる群より選ぶことができる。 次に本発明を詳細にのべる。 本発明の方法においてイソシアナートを末端に
有する液状ポリウレタンプレポリマーは、(a)結合
すべきタンパク質を溶解する溶媒、及び(b)タンパ
ク質と反応してそのものにそれ(タンパク質)を
結合する反応体として作用する。 本発明の方法に使用するところのイソシアナー
トを末端に有する液状ポリウレタンンプレポリマ
ーの凝固温度はプレポリマーの分子量によりまた
プレポリマーの主鎖の構造により変るであろう。 タンパク質の熱変性温度は一般に約35℃よりも
高い。しかしながら或るタンパク質はより高い温
度(例えば約70℃まで又はそれよりも幾分高い温
度)で比較的短時間(例えば5〜30分又はより長
い間)安定である。 タンパク質/プレポリマー溶液の形成は水不在
で行なわれる。溶液は希釈剤の存在下又は不在
で、あるいは希釈剤の混合物の存在下に形成でき
る。本発明者らの開示により、タンパク質を変性
するかあるいは分散性を妨害する又は実質的に低
下する希釈剤を用いることができないことは当業
者には容易に明らかであろう。使用できる希釈剤
にはStanleyの米国特許第3672955号明細書に示さ
れるものが含まれるが、それらに限定されるもの
ではない。希釈剤は水に非常に可溶性、例えばア
セトンなど;水に適度に可溶性、、例えば酢酸メ
チル、メチルエチルケトンなど;又は水に不溶
性、例えばベンゼン及び、スタンレイの前記米国
特許第3672955号明細書第11欄45行に始まる節に
示される他の希釈剤である。前記特許第3672955
号明細書は全体として本明細書中に引用せられ組
み込まれている。 希釈剤は(a)イソシアナートを末端に有する液状
ポリウレタンプレポリマー及び(b)生成溶液の粘度
の低下に役立つ。 希釈剤が水に不溶性か又は実質的に不溶可であ
る場合には、乳化剤を発泡工程中に使用できる。
スタンレイは(米国特許第3672955号 明細書)
そのような乳化剤の使用を示す。 プレポリマーとの反応によつてタンパク質を結
合することは酵素、抗体及び抗原を含むが、それ
に限定されるものでないすべてのタンパク質に適
用できる一般反応であると確信される。例えば次
のもの:ウレアーゼ、セルラーゼ、ペクチナー
ゼ、パパイン、ブロメライン、キモトリプシン、
トリプシン、フイシン、リゾチーム、グルコース
イソメラーゼ、ラクターゼ、ヒトの免疫グロブリ
ンG、インベルターゼ、アスパルギナーゼなど、
が結合できると確信されている。水性分散液を形
成させる発明者らの研究は今日まで広範なもので
はないけれども発明者らは結合できない酵素、抗
体又は抗原あるいは他のタンパク質を何も見出さ
なかつた。タンパク質の純度が重要であるとは信
ぜられず、すなわち純粋であつてもなくてもあつ
てほしいのはそれに必要なアミン基である。結合
は(a)純結晶性タンパク質、(b)一部精製した非結晶
性タンパク質、(c)酵素、抗体又は抗原活性が含ま
れる不純な乾燥抽出物、あるいは(d)発酵ブロスか
らの未精製の乾燥抽出物(例えばブロスから得た
アセトン沈殿生成物)を用いて行なうことができ
る。本発明の方法が実質上どの純度のタンパク質
(酵素、抗体及び抗原を含む)の結合にも使用で
きることを信ずる。 タンパク質が若し十分多量に存在するならばタ
ンパク質/プレポリマー溶液が形成された後に、
或る種のタンパク質はプレポリマーを凝固させる
であろう。この現象の例はペニシリンアミダーゼ
である。アミダーゼの水準がプレポリマーの重量
を基にして約10重量%を超える場合には、プレポ
リマー溶液の粘度は増加を示し、約60分後には撹
拌ができない。約5重量%未満の濃度では溶液は
まだ撹拌でき水中に分散できる。 凝固したペニシリンアミダーゼポリウレタンが
生物学上活性であること、すなわち酵素は活性形
態に結合されることが見出された。例えばプレポ
リマー3(後記実施例2参照)100mgペニシリンア
ミダーゼ100mg及びペニシリンG(Na塩)10mgを
混合して溶液を形成させた。混合中に溶液の粘度
は薬剤の接触後約10分後まで増加し、その溶液は
それ以上手で撹拌できなかつた。1時間後に溶液
は硬い固体物質であつて、それを破砕し篩別して
840マイクロメートル未満の大きさの粒子が得ら
れた。乾燥重量基準で粒子の活性は1020単位/g
であつた。活性は30℃、PH8で毎分当りの分裂し
たペニシリンGのマイクロモルとして示した。 恐らく他のタンパク質の場合でもプレポリマー
溶液中に十分多量に存在するならば、それらのタ
ンパク質もプレポリマーと反応して生物学上活性
な固体重合体を形成すると信ずる。現在どのタン
パク質がプレポリマーと反応して固体を形成する
か又はどの水準でタンパク質を溶液に用いねばな
らないかを予め決定する方法がない。しかしなが
ら本発明者らの基礎的発見、すなわちタンパク質
の生物学上の活性を破壊することなくタンパク
質/プレポリマー溶液を形成できることが示され
たので、どのタンパク質に対しても、順次高い水
準でタンパク質を異なるバツチのプレポリマーに
溶解することによつて固体の形成を簡単に決定で
きる。本発明の教示によれば上記の試験は酵素化
学における通常の技術の一つによつて容易に行な
うことができる。特定のタンパク質をポリウレタ
ンマトリツクスに結合することによつて該タンパ
ク質が活性形態で固定化されることが一且決定さ
れるならば、順次高い水準のタンパク質を溶質と
して用いて溶液を形成し、そして固体の形成が起
るかどうかを決定することは簡単である。逆に、
固体の形成を避けるべきであるならば、また上記
の試験を行ないタンパク質の最大結合水準を決定
することができる。 前記米国特許第3672955号明細書には、イソシ
アナートを末端に有するポリウレタンにタンパク
質(酵素)を結合できることが示される。前記特
許の方法では、イソシアナートを末端に有するポ
リウレタンは水に不混和性の溶媒に溶解される。
この溶液は、水中に分散された活性酵素の存在下
に乳化剤を用いて乳化される。 本発明の方法は、スタンレイの前記米国特許第
3672955号明細書の方法とある点で類似する。本
発明者らは同じイソシアナートを末端に有するポ
リウレタンプレポリマー(これをを前記の米国特
許明細書ではポリイソシアナートとして示されて
いる)を使用できる;本発明者らは同じポリオー
ルを(本発明のプレポリマーの製造に)使用でき
る;また本発明者らは同じ酵素を使用できる。そ
の特許のように(本発明者らは特定の理論に拘束
されることを欲しないけれども)その反応機構は
タンパク質上の1個又はより多くのアミン及び
(又は)ヒドロキシル基とポリウレタンプレポリ
マー分子上の1個又はより多くのイソシアナート
基との反応であるように見受けられる。 スタンレイの特許におけるように、本発明のイ
ソシアナートを末端に有する液状ポリウレタンプ
レポリマーは、ポリオールとポリイソシアナート
とを、過剰のイソシアナートを使用してポリウレ
タンプレポリマー分子上の遊離(未反応)イソシ
アナート基の存在を確実にして反応させることに
よつて製造できる。 本発明の方法は、またある点については、前記
の米国特許第3929574号明細書(ウツドら)の方
法に類似する。本発明者らは同じイソシアナート
を末端に有するポリウレタンプレポリマー(これ
はその特許出願明細書にはイソシアナートを末端
に有するポリウレタンとして示されている)を用
いることができ、また本発明者らは同じタンパク
質(酵素)を使用できる。 しかしながら前記特許第3929574号明細書の方
法とは異なり、本発明者らは本発明プレポリマー
と本発明の酵素とを事実上水の含まれない条件で
混合する。前記特許出願明細書ではそのプレポリ
マーと酵素の水性分散液を混合する。 プレポリマー分子当り少くとも1個の遊離イソ
シアナート基を含む前記米国特許第3929574号明
細書に示されたものを含むどのような液体ポリウ
レタンプレポリマーも本発明によるタンパク質の
結合に適する。本発明者らはプレポリマーに1分
子当り平均1〜2個のイソシアナート基が含まれ
ることを推奨する。より高い割合でも、例えばポ
リウレタン分子当り2〜8個のイソシアナート基
を使用できる。これより高い割合で行なうことが
できるがなんらの利点も与えられない。タンパク
質/プレポリマー溶液中に(タンパク質の結合
後)残つた過剰のイソシアナート基はどれも、そ
の溶液を水中に分散すると加水分解を受けて破壊
される。 本発明に使用されるイソシアナートを末端に有
する(イソシアナート末端の)液状ポリウレタン
プレポリマーには、プレポリマー1分子当り少く
とも1〜2個のイソシアナート基(反応性イソシ
アナート基)が含まれる。イソシアナートを末端
に有するポリウレタンプルポリマーは、もし(a)40
〜70℃で自由流動液体であるならば、又は(b)それ
が不活性溶媒(例えばスタンレイの示すものを含
め後記するような不活性溶媒)に溶解してイソシ
アナートを末端に有するポリウレタンプレポリマ
ーの約1〜50重量%(又は10〜25%)が含まれる
溶液が形成されるならば、「液状ポリウレタンプ
レポリマー」であるとする。 本明細書に用いたように「液状のイソシアナー
トを末端に有するポリウレタンプレポリマー」と
いう言葉は1分子当り少くとも約2個の遊離イソ
シアナート基が含まれる液体ポリウレタン又はポ
リ尿素分子を示すものとする。 本発明により活性水素の含まれる化合物(例え
ばグリコール、ポリオール、ポリグリコール、ポ
リエステルポリオール、ポリエーテルポリオール
など)と反応してイソシアナートを末端に有する
ポリウレタンになすことができるポリイソシアナ
ートの代表的な例には表1に示されるものが含ま
れる。 表 1 トルエン―2,4―ジイソシアナート トルエン―2,6―ジイソシアナート トルエン―2,4―ジイソシアナートとトルエ
ン2,6―ジイソシアナートの市販混合物 エチレンジイソシアナート エチリデンジイソシアナート プロピレン―1,2―ジイソシアナート シクロヘキシレン―1,2―ジイソシアナート シクロヘキシレン―1,4―ジイソシアナート m―フエニレンジイソシアナート 3,3′―ジフエニル―4,4′―ビフエニレンジ
イソシアナート 4,4′―ビフエニレンジイソシアナート 3,3′―ジクロロ―4,4′―ビフエニレンジイ
ソシアナート 1,6―ヘキサメチレンジイソシアナート 1,4―テトラメチレンジイソシアナート 1,10―デカメチレンジイソシアナート 1,5―ナフタレンジイソシアナート クメン―2,4―ジイソシアナート 4―メトキシ―1,3―フエニレンジイソシア
ナート 4―クロロ―1,3―フエニレンジイソシアナ
ート 4―ブロモ―1,3―フエニレンジイソシアナ
ート 4―エトキシ―1,3―フエニレンジイソシア
ナート 2,4′―ジイソシアナトジフエニルエーテル 5,6―ジメチル―1,3―フエニレンジイソ
シアナート 2,4―ジメチル―1,3―フエニレンジイソ
シアナート 4,4′―ジイソシアナトジフエニルエーテル ベンジジンジイソシアナート 4,6―ジメチル―1,3―フエニレンジイソ
シアナート 9,10―アントラセンジイソシアナート 4,4′―ジイソシアナトジベンジル 3,3′―ジメチル―4,4′―ジイソシアナトジ
フエニルメタン 2,6―ジメチル―4,4′―ジイソシアナトジ
フエニル 2,4―ジイソシアナトスチルベン 3,3′―ジメチル―4,4′―ジイソシアナトジ
フエニル 3,3′―ジメトキシ―4,4′―ジイソシアナト
ジフエニル 1,4―アントラセンジイソシアナート 2,5―フルオレンジイソシアナート 1,8―ナフタレンジイソシアナート 2,6―ジイソシアナトベンズフラン 2,4,6―トルエントリイソシアナート p,p′,p″―トリフエニルメタントリイソシア
ナート 有用な種類の、イソシアナートを末端に有する
ポリウレタンプレポリマーはポリエーテルポリオ
ール及びポリエステルポリオールから誘導したも
のである。これらの化合物は当業者に周知のよう
にポリエーテル(又はポリエステル)ポリオール
をポリイソシアナートと、反応させて生成物中に
遊離イソシアナート基を与えることを保証するた
めに後者を過剰に用いて反応させることによつて
製造しても良い。典型的な、しかし決して限定す
るためではない例は、例えば次の (式中mはオキシエチレン繰返し単位の数を示
す。これは例えば約5〜50の範囲であつても良
い。) の理想的な形の式で例示される。 本発明の目的に有用な化合物は上に例示したポ
リイソシアナートのいずれかと(a)後記の表2に示
すような簡単なポリオール、並びに(b)ポリエーテ
ルポリオール及びポリエステルポリオールが含ま
れる種々のポリオールのいずれかとを反応させる
ことによつて製造しても良い。それらのポリオー
ルの代表的な例を次に示す。 そのように使用してよいポリエーテルポリオー
ル中にはアルキレンオキシドを、活性水素基含有
開始剤と反応させることにより製造されるものが
あり、この開始剤の典型的な例はエチレングリコ
ールのような多価アルコール;エチレンジアミン
のようなポリアミン;リン酸などである。反応は
通常酸触媒又は塩基触媒の存在下に行なわれる。
この製造に使用しても良いアルキレンオキシドの
例にはエチレンオキシド、プロピレンオエキシ
ド、任意のブチレンオキシドの異性体、及び2又
はより多くの異なるアルキレンオキシドの混合物
例えばエチレンオキシドとプロピレンオキシドの
混合物が含まれる。生じたポリエーテルポリオー
ルにはポリエーテル主鎖が含まれ、末端にヒドロ
キシル基がある。1重合体分子当りのヒドロキシ
ル基の数は活性水素開始剤の官能性によつて決定
される。例えば、エチレングリコールのような2
官能性アルコールは(活性水素開始剤として)1
重合体分子当り2個のヒドロキシル基があるポリ
エーテル鎖を生ずる。オキシドの重合を3官能ア
ルコールであるグリセリン、の存在下に行なうと
きには生ずるポリエーテル分子には1分子当り平
均3個のヒドロキシル基が含まれる。ペンタエリ
トリトール、ソルビトール、シユークロース、ジ
ペンタエリトリトールなどのようなポリオール類
の存在下にオキシドを重合させるときにはより一
層高い官能性(より多くのヒドロキシル基)が得
られる。上記のものに加えて、有用なポリエーテ
ルポリオールを製造するためにアルキレンオキシ
ド類と反応させても良い多価アルコールの他の例
には表2に示されるものが含まれる。 表 2 プロピレングリコール トリメチレングリコール 1,2―ブチレングリコール 1,3―ブタンジオール 1,4―ブタンジオール 1,5―ペンタンジオール 1,2―ヘキシレングリコール 1,10―デカンジオール 1,2―シクロヘキサンジオール 2―ブテン―1,4―ジオール 3―シクロヘキセン―1,1―ジメタノール 4―メチル―3―シクロヘキセン―1,1―ジ
メタノール 3―メチレン―1,5―ペンタンジオール ジエチレングリコール (2―ヒドロキシエトキシ)―1―プロパノー
ル 4―(2―ヒドロキシエトキシ)―1―ブタノ
ール 5―(2―ヒドロキシプロポキシ)―1―ペン
タノール 1―(2―ヒドロキシメトキシ)―2―ヘキサ
ノール 1―(2―ヒロキシプロポキシ)―2―オクタ
ノール 3―アリルオキシ―1,5―ペンタンジオール 2―アリルオキシメチル―2―メチル―1,3
―プロパンジオール 〔(4―ペンチルオキシ)メチル〕―1,3―
―プロパンジオール 3―(o―プロペニルフエノキシ―1,2―プ
ロパンジオール チオジグリコール 2,2′―〔チオビス(エチレンオキシ)〕ジエ
タノール ポリエチレンエーテルグリコール(分子量約
200) 2,2′―イソプロピリデンビス(p―フエニレ
ンオキシ)ジエタノール 1,2,6―ヘキサントリオール 1,1,1―トリメチロールプロパン 3―(2―ヒドロキシエトキシ)―1,2―プ
ロパンジオール エチレングリコール 3―(2―ヒドロキシプロポキシ)―1,2―
プロパンジオール 2,4―ジメチル―2―(2―ヒドロキシエト
キシ)メチルペンタンジオール―1,5 1,1,1―トリス〔(2―ヒドロキシエトキ
シ)メチル〕エタン 1,1,1―トリス〔(2―ヒドロキシプロポ
キシ)メチル〕プロパン トリイソプロパノールアミン レゾルシノール ピロガロール フロログルシノール ヒドロキノン 4,6―ジ―t―ブチルカテコール カテコール オルシノール メチルフロログルシノール ヘキシルレゾルシノール 3―ヒドロキシ―2―ナフトール 2―ヒドロキシ―1―ナフトール 2,5―ジヒドロキシ―1―ナフトール 2,2―ビス(p―ヒドロキシフエニル)プロ
パン及びビス―(p―ヒドロキシフエニル)メ
タンのようなビスフエノール トリエタノールアミン 1,1,2―トリス―(ヒドロキシフエニル)
エタン 1,1,3―トリス―(ヒドロキシフエニル)
プロパン 殊に有用な種類のポリエーテルポリオールはポ
リオキシエチレンポリオール、 HO―(CH2―CH2―O―)xH 〔式中xはポリオールが約1000までの(又は約
2000又は幾分高い)平均分子量であるような平均
数である〕 である。 酵素、抗体、抗原などのようなタンパク質に密
接に接触するとイソシアナートを末端に有するポ
リウレタンプレポリマーは化学的に非常に活性に
なる。プレポリマーの遊離イソシアナート基の若
干はタンパク質のアミン基と反応すると確信さ
れ、その後水に分散されたときに残りのイソシア
ナート基はいずれも水と反応して二酸化炭素を生
じ、ポリウレタン分子上にアミン基を形成する。
この後者のアミン基は付近のポリウレタン分子上
の遊離イソシアナート基と反応し、この反応(尿
素結合の形成)はポリ(尿素―ウレタン)ポリマ
ーの形成及び成長(架橋を含む)を生じ、その反
応が余り良く進みすぎると非分散性の分子を生ず
る。 水の、イソシアナートを末端に有する液状ポリ
ウレタンプレポリマーおよびタンパク質の合量に
対する割合は重要ではない。 本発明の方法によつて製造されたタンパク質の
水性分散系の多くの用途は、前記物質のより高い
安定性と低下した抗原性の点から当業者には容易
に明らかになろう。水性分散系はまた試験手順に
おいて標準又は対照、例えば血清グルコースの検
定に用いる安定化したグルコースオキシダーゼ、
又は血清クレアチンホスホキナーゼ(CPK)の
検定における標準として用いる安定化したクレア
チンホスホキナーゼ(CPK)、として使用しても
良い。 すべての種類の酵素が本発明の方法によつて結
合できる。そのような酵素には次のものが含まれ
る。 オキシドレダクターゼ リアーゼ トランスフエラーゼ イソメラーゼ ヒドロラーゼ リガーゼ 本発明の方法によつて固定化(すなわち結合)
できる典型的な特定の酵素は表3に示される。 表 3 ウレアーゼ セルラーゼ トリプシン フイシン ラクターゼ ブロメライン グルコースオキシダーゼ パンクレアチン キモトリプシン イソアミラーゼ リボヌクレアーゼ リパーゼ ベルオキシダーゼ リンゴ酸デヒドロゲナーゼ ペプシン ヘキソキナーゼ レンニン ラクテートデヒドロゲナーゼ インベルターゼ アデノシンデアミナーゼ パパイン ウリカーゼ アスパラギナーゼ ガラクトースオキシダーゼ ペクチナーゼ ジアホラーゼ ペクチンエステラーゼ コリンエステラーゼ ペニシリンアミダーゼ アルドラーゼ グルコースイソメラーゼ
ピルベートカルボキシラーゼ リゾチーム ホスフアリラーゼ アミノ酸アシラーゼ
セフアロスポリンアミダーゼ プロナーゼ イソクエン酸デヒドロゲナーゼ アルコールデヒドロゲナーゼα―アミラーゼ
α―グリセロールホスフエートデヒドロゲナー
ゼ β―アミラーゼ
グリセルアルデヒド―3―ホスフエートデヒド
ロゲナーゼ スプチリシン リンゴ酸酵素 アミノ酸オキシダーゼ
グルコース―6―ホスフエートデヒドロゲナー
ゼ カタラーゼ タンナーゼ 5―デヒドロシキミ酸レダクターゼ フエノールオキシダーゼ
グルタチオンレダクターゼ グルコアミラーゼ グリコール酸オキシダーゼ プルラナーゼ ナイトレートダクターゼ イーストチトクロム c レダクターゼ
キサンチンオキシダーゼ リボイルデヒドロゲナーゼ ルシフラーゼ フラビンペルオキシダーゼ ナイトライトレダクターゼ
グリシンオキシダーゼ グルタミルトランスフエラーゼ
カルボキシラーゼ グルタチオンシンセターゼ
α―ケト酸デヒドロゲナーゼ グリコシアミンホスホキナーゼ
トランスケトラーゼ 馬尿酸シンセターゼ アルデヒドオキシダーゼ
コハク酸デヒドロゲナーゼ 本発明は次の特定のしかし制限するためのもの
ではない実施例及び手順を参照することによつて
一層良く理解されるであろう。前記発明はこれら
の実施例及び手順によつて限定されず、それらは
単に例証として提供されるにすぎないことが理解
され、また本発明の精神及び範囲から逸脱するこ
となく改変できることが理解される。 以下の実施例において、ウレタンプレポリマー
(プレポリマー)はポリエチレングリコール
(PEG、分子量1000)をトリメチロールプロパン
(TMOP)とを混合し、その混合物の末端にトル
エンジイソシアナート(TDI)を有せしめること
によつて製造された。PEG/TMOP/TDIのモ
ル比は約2/0.66/6.3であつた。 実施例 1 ポリウレタンに結合されたリゾチーム リゾチーム0.1gとプレポリマー1.0gとを混合
して水に分散性のリゾチーム/ポリウレタン反応
生成物を製造した。これらの物質を周囲温度(約
21.1℃即ち約70〓)でデシケーター中で1時間反
応するに任せた。 ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)界
面活性剤(プルロニツクL―61)3滴を含む脱イ
オン水500mlに前記酵素/ポリウレタン組成物に
徐々に加えた。添加の間水を急速にかきまぜた。
組成物をすべて加えた後、さらに35分間それを撹
拌した。撹拌した物質は二相に分離した。 ワツトマン#40フイルターを通し、次いでミリ
ポア0.22μmフイルターを通して過することに
より溶性相を分離した。ミクロコツクスリソデイ
クチクス(Micrococcus lysodeikticus)に対す
る活性から酵素活性の50%が溶性相中に存在する
ことが決定された。 対照試料は前記のようにプレポリマー(酵素な
し)1.0gを硬化し過することによつて製造し
た。 セフアデツクス(Sephadex)G―50(細)を
0.05M酢酸アンモニウム緩衝液(PH7.0)中で膨
潤させ、2.5×45cmのガラスクロマトグラフイー
カラムの充てんに用い2.5×41cmの仕上りカラム
にした。試料を0.05M酢酸アンモニウム緩衝液
(PH7.0)を用いて周囲温度で1.35ml・min-1で溶
離し、4.5mlの画分で捕集した。各画分について
λ=280nmで吸光度を測定した。各試料に対して
カラムから溶離した60画分について順次吸光度を
測定した。試料は次のようなカラムに適用した。 溶性の重合体に結合されたリゾチームの試料
2.0mlをカラムに適用し、(前記のように)溶離し
た。溶性の重合体に結合されたリゾチームは画分
37に0.1の吸光度でピークがあつた。対照として
用いた遊離ポリウレタンは41に、0.12の吸光度で
ピークがあつた。 重合体に結合した酵素及び遊離重合体に対する
吸光度曲線の形状は類似し、デキストランと遊離
酵素のような鋭いピークを示さなかつた。比較的
広い分布で鋭いピークのないことが結合酵素及び
遊離重合体試料中の重合体鎖長の広い分布の存在
を表わすと確信される。 遊離デキストラン(分子量約2000)1.5mgと遊
離リゾチーム4mgとを含有する2.0mlの試料をカ
ラムに適用し緩衝液で溶離した。デキストランは
画分13(吸光度0.71)に、また遊離リゾチームは
画分30(吸光度0.32)にピークがあつた。 実施例 2 ポリウレタンに結合されたトリプシン トリプシン0.1gとプレポリマー0.9gとを混合
し、リゾチームを用いた前記実施例のように脱イ
オン水500ml中へこの混合物を徐々に加えること
によつてトリプシンをポリウレタンに結合させ水
に分散性の生成物を得た。 過し、不溶解物を45℃乾燥器中で乾燥した
後、初期物質の32%を不溶分として回収した。 対照は前記実施例のようにただし酵素なしで製
造した。セフアデツクスG―50(細)を脱イオン
水中で膨潤させ、短かい細管を直列に連結した2
本の0.9×60cmクロマトグラフイーカラムの充て
んに用い仕上りカラム高さ0.9×120cmにした。試
料を周囲温度で0.3ml・min-1で脱イオン水で溶離
し、2.7ml画分で捕集した。各画分についてλ=
280nmで吸光度を測定した。 溶性に結合したトリプシンの試料1.0mlをカラ
ムに適用し、脱イオン水で溶離した。それは
280nmで吸収する2ピーク、画分20中の小ピーク
と画分23中の主ピーク、を示した。 対照の試料を1.0mlをカラムに適用し、脱イオ
ン水で溶離し画分18に小ピークと画分21に主ピー
クが示された。 遊離トリプシン2mgを含む試料1.0mlをカラム
に適用し、画分20に1個のピークが示された。 溶性に結合したトリプシンに対して吸光度は約
190nm(主ピーク)及び173nm(小ピーク)であつ
た。遊離トリプシンに対しては吸光度は約213nm
であつた。ポリウレタン対照に対する吸光度は約
90nm(小ピーク)と約205nm(主ピーク)であつ
た。 実施例 3 牛の血清アルブミン/ポリウレタン溶性の反応
生成物 牛の血清アルブミン(BSA)0.1gとプリポリ
マー0.9gとを混合し、それらをデシケーター中
(乾燥を保つため)で1時間反応させることによ
つてポリウレタンに結合したBSAを製造した。 前記物質を脱イオン水200mlに徐々に加えた。
添加中水を速やかに撹拌した。添加が終つた後水
性分散液をさらに35分間撹拌した。 ワツトマン#40フイルターを通し、次いでミリ
ポア0.22μmフイルターを通すことによつて溶性
画分を分離した。不溶物の量(40%、酵素とプレ
ポリマーとの合量を基にした)は過後に存在す
る残留物を乾燥することにより測定した。 可溶物の試料、及び脱イオン水中の等水準の遊
離BSAを、LKBのマルチフオルイソエレクトリ
ツクフオーカシング装置(Multiphor isoelectric
focusing unit)上のアンホリン(Ampholine)
PAGプレート(PH範囲3.5〜9.5)に適用した。 エレクトロフオーカシングはPH勾配が終るまで
10℃で行なつた。次いで試料が含まれるゲルプレ
ートを色づけしタンパク質を可視化した。 遊離BSA(文献にpI=4.9であることが示されて
いる)はPH範囲4.8〜5.3に4つの検出できるタン
パク質バンドを示した。BSA/プレポリマー反
応生成物を含む試料はPH範囲4.8〜5.0に1つの均
一なバンドを示した。 実施例 4 ポリウレタンに結合されたインベルターゼ インベルターゼ(250mg)をプレポリマー4g
に溶解した。この溶液を1000RPMで撹拌する
H2O300mlに徐々に加えた。生成分散系を過し
た。水性相と固体残留相がいずれも酵素活性を有
することが見出された。 水性分散系と同水準の酵素活性が得られるよう
に遊離インベルターゼを水中に分散させた。2つ
の水性分散系(遊離酵素及び結合した酵素)を10
℃で14日間貯蔵すると両分散系の活性水準は約10
%低下した。同時に同様の比較を分散系を単に40
℃に貯蔵して行なつた。14日後に重合体に結合し
た酵素にはそのもとの活性の約45%が保有され、
一方遊離酵素は僅かに初期活性の5%未満の痕跡
量の活性を示した。 重合体に結合した酵素の水性分散系は40℃にお
いては遊離酵素よりも一層熱的に安定であつた。 実施例 5 ポリウレタンに結合したトリプシン トリクロロ酢酸による沈澱 溶解性の結合したタンパク質の製造 トリプシン(400mg)をプリポリマー(3600g)
に溶解し、デシケーター(乾燥)中、室温で1時
間反応するに任せた。 反応生成物を200mlの水に急速に撹拌しながら
30分間少しずつ添加することによつて水中に分散
させた。 ワツトマン#40紙を通した後、0.22μmフイ
ルターを用いてミリポア過して不溶解生成物を
除いた。 上記の両過から得た沈澱を合わせて乾燥し秤
量した。反応体重量から沈澱物のそれを差し引い
たものは生じた透明溶液200ml中の溶性物質の重
量であつた。 酵素を用いない点を除き上記の手順を繰返した
(すなわちプレポリマー3600mgを水200mlと反応さ
せた)。生じた重合体溶液は過後ブランク、す
なわち重合体対照溶液として用いた。 他の2つの対照を次のように製造した:水10ml
に溶解したトリプシン6mgが含まれる対照―1;
ブランク溶液10mlに溶解したトリプシン6mgが含
まれる対照―2。 上記それぞれの溶液(10ml)に5%トリクロロ
酢酸(TCA)溶液30mlを加えた。室温で30分経
過後に生じた生成物を遠心分離(30分、
17000rpm)した。上澄液を傾瀉し、生じた沈澱
を真空炉中で乾燥した。 得られた沈澱の重量並びに沈澱前のそれぞれの
10mlの溶液中の物質の量は次の如くであつた。
The present invention relates to a method for preparing aqueous solutions or dispersions of binding proteins. More specifically, the present invention relates to a method for producing an aqueous solution or dispersion of a protein denatured by bonding it to an organic polymer. Even more particularly, the present invention relates to a method of contacting a protein with a liquid isocyanate-terminated polyurethane prepolymer to form a reaction product that is soluble or dispersible in water. Still more particularly, the present invention relates to the above method, wherein said protein is an enzyme, antibody or antigen and the polymer is poly(urea-urethane). Aqueous dispersions of protein/polymer reaction products are formed by dissolving the protein in a liquid isocyanate-terminated polyurethane prepolymer and dispersing the resulting solution in water. First, let's talk about the prior art. For a review of enzyme technology, see “Chemical &
Engineering News” August 18, 1975 issue (22-
Published on page 41). The term "soluble conjugated protein" is used in the prior art to refer to the reaction product of a protein and a polymeric substance (natural or synthetic). The reaction products are soluble or dispersible in the liquid medium, usually water.
Although protein/polymer binding is generally covalent, adsorption techniques have also been used. Soluble, bound proteins often exhibit biological reactivities similar in nature to free proteins. Some of the soluble conjugated proteins exhibited greater solubility and/or reduced antigenicity and other improvements compared to free native protein. Published paper, MG Brattain, “Rutgers
University”, 1974, “L-
"Modification of Asparaginase" describes the binding of asparaginase to polyethylene glycol and other polymers via cyanuric chloride. The conjugated product is dispersible in water and exhibits slightly improved stability and reduced antigenicity. Although the present invention similarly relates to the conjugation of proteins such as enzymes to urethane prepolymers having an oxyalkylene backbone such as polyethylene glycol, the method of conjugation and preparation is very different from that set out in the Brattain article. Additionally, U.S. Patent No. 3574062 (165/63, Sato)
The specification describes a method for making conjugated proteins in which a polyester polyurethane is diazotized with a diazonium salt of an amino acid and then coupled with a non-enzymatic animal protein to form a diazotized polyurethane, which is then combined with an enzyme. The enzyme is reacted to form an immobilized enzyme. U.S. Patent No. 3705084 (195/63, Reynolds)
The specification includes (a) a macroporous reactor core, (b) a polymer surface on the reactor core (which can be a polyurethane resin), and (c) a polymer surface on the polymer surface. Flow-through enzyme reactors have been taught that include an enzyme adsorbed and crosslinked in place on its surface with a bifunctional agent (eg, polyisocyanate). Reynolds was immobilized for reactors by adsorbing the active enzyme onto a polymer surface and further immobilizing the enzyme by crosslinking it in place with a crosslinking agent such as a monomeric polyisocyanate. manufactures enzymes. German Public Bulletin No. 15 November 1973
No. 2319706 describes enzymes bound to polyurethane foams and methods for making enzymes so bound. U.S. Patent No. 3791927 [195/68, Forgione et al.]
The specification shows a water-insoluble bound protein (enzyme) incorporated within the cells of a free-standing reticular cellular material (which can be a polyurethane foam), which protein (enzyme) is incorporated into the cellular material. are combined. U.S. Pat. No. 3,672,955 (195/68, Stanley) discloses that (a) an aqueous dispersion of an enzyme is emulsified with a solution of a polyisocyanate in a volatile water-immiscible solvent (e.g., methyl chloroform); A method for making a conjugated protein (enzyme) is presented that includes b) mixing the resulting emulsion with a solid particulate carrier, and (c) then evaporating the solvent. The Stanley polyisocyanate may be an isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer. No. 3,672,955 is incorporated herein by reference in its entirety. Stanley states in its Example 3 that it is reported that an enzyme component (peroxidase) of the fermentation broth is bound by mixing a portion of the fermentation broth with polyisocyanate dissolved in methylchloroform. has been done. Under Stanley's reaction conditions, any other enzymes present in the fermentation broth are also immobilized (become insoluble in water,
It seems possible that they are connected (i.e., combined). Silman et al. Annual Review of Biochemistry
1966, Vol. 35 (Part 2), pp. 873-908, describes a review of methods for producing water-insoluble derivatives of enzymes, antigens, and antibodies. Singer, Nature 1959, Vol. 183, pp. 1523-1524, describes a method for reacting proteins with diisocyanates (m-xylene diisocyanates). The specification of U.S. Patent Application No. 250012 (filed May 3, 1972) by inventor Wood et al., assigned to W.R. Grace & Co. and now abandoned, includes
21 discloses a foamed urethane containing an immobilized enzyme (urease), a method for producing the immobilized enzyme, and a method for using the same. The patent application No. 250012 also states in claim 8 that (a) an isocyanate-terminated polyurethane prepolymer, (b) water, and
(c) Biostats Effervescent compositions consisting of fungicides or enzymes are indicated. A similar teaching is found in the above-mentioned DE 2319706 patent claim 7. U.S. Pat. No. 3,929,574 (Wood et al.) describes contacting an isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer with an aqueous dispersion of an enzyme under foam-forming conditions, whereby a polyurethane foam forms and the enzyme forms a protein bound (immobilized) by a method including resulting in complete binding to a polyurethane foam;
It is taught that enzymes are produced. In the aforementioned U.S. Pat. No. 3,929,574, Wood et al. in Example 1 showed that the enzymes present in the fermentation broth ( It is noted that cellulase) is shown to be immobilized (bound or insolubilized). It seems likely that any of the other enzymes present in the fermentation broth could also be immobilized under the conditions of Example 1 above. U.S. Patent No. 3905923 (260/2.5AD, Klug)
The specification describes an immobilized enzyme system formed from an enzyme and a hydrophilic poly(urea-urethane) foam. In this way, the foam enzyme is surrounded and supported in an uptake-active configuration. Hydrophilic foams are formed by reacting hydrophilic isocyanate-terminated polyoxyalkylene prepolymers with water. Isocyanate-terminated polyurethane prepolymers are well known to those skilled in the art. For example (a)
“Encyclopedia of Chemical” edited by Kirk-Othmer
"Technology", U.S., New York, Willi & Sons, 2nd edition, volume 9, page 854, bottom 2.
or (b) George L. Clark, ed., “The
Encyclopedia of Chemistry, New York Kleinhold Publishing Corporation, 2nd edition, page 872, left (first) column, Section 3 in its entirety. T.Richard and NFOlson, “Immobilized Enzymes in Food and Microbial Processes”
Microbial Processes)” New York, USA
Enzymes, water,
and a method for producing bound (immobilized) enzymes by reacting polyisocyanate polymers is taught. Weetall's "Journal of Bacteriology" No. 93
Vol. 1876-1880 (1967) teaches the isolation and purification of large amounts of bacterial specific antibodies by using polymerized microorganisms as specific immunoadsorbents. The microorganism was polymerized by reaction with tetrazotized benzidine. Next, an outline of the present invention will be described. The present invention relates to a method for preparing aqueous dispersions of water-dispersible biologically active proteins bound to polyurethanes having a substantially linear polyoxyalkylene backbone. The dispersion is prepared by mixing a water-dispersible biologically active protein and an isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer under substantially anhydrous conditions to form a solution. . This solution can be dispersed in water and any insoluble material separated (eg by filtration). The present invention relates to the production of water-dispersible protein/polymer compounds by preforming a protein/prepolymer solution. Formation of the solution is an integral part of the invention. Solution formation is also disclosed in US Patent Application No. 743,035 (F. Hatdegen and W. Swann, "Protein Immobilization Methods") of Nov. 18, 1976, and solution formation is also an integral part of that invention. The invention of this co-pending application involves the formation of foams to which proteins are attached. The present invention is an improvement on the invention of said co-pending application in the sense that water-dispersible or water-soluble compositions are disclosed. The preparation of the water-dispersible compound is carried out at a temperature at which the isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer is in liquid form and below the denaturation temperature of the protein to be bound. As shown in the Examples, properties that differ from those possessed by either the free protein or the free polymer, e.g. It is clear that a protein/polyurethane product is formed with migration properties, migration properties in an electric field, and solubility properties. (Saunders and Frisch, "Polyurethanes: Chemistry and Technology")
(compare Interscience Publishers, 1962, Vol. 1, 140, p. 177184) Amino acids with an NH 2 group that are substantially available to proteins such as enzymes, antigens, antibodies and simple proteins (e.g. serum albumin) It is also known to be a polymer of It therefore seems likely that in the protein/prepolymer solution a ureido bond is formed between the protein and the prepolymer. When dispersed in water, unreacted NCO groups react with water and are converted to NH2 . Thus, the protein/prepolymer solution is dispersed in a sufficient amount of water at a sufficiently slow rate that chain extension is minimized. The method of dispersion is that dispersion should be done by stirring to minimize main chain extension;
The method of dispersion is not critical, except that the addition of the prepolymer solution to the water should be done at a practical rate slow enough to permit dispersion and minimize chain extension. It has been observed that main chain elongation causes the formation of insoluble material which is separated by filtration. Proper dispersion conditions must be maintained to increase the yield of soluble compounds. Furthermore, a surfactant may be used to promote dispersion. The use of surfactants as used in the present invention corresponds to conventional techniques, but the only thing that must be avoided is that the surfactant interacts with the protein and reduces its biological activity. Suitable surfactants include nonionic materials such as those represented by the complex mixture of polyoxyethylene derivatives sold under the trademark "Tween." Also useful are oxyethylene/oxypropylene block copolymers sold under the trademark Pluronic. This surfactant can be added to either the water or the protein/prepolymer solution. Often, upon dispersing a protein/polymer solution in water, the protein/polymer reaction product becomes soluble in water. This is especially the case if the main chain of the polyurethane contains some amount of oxyethylene units, for example 50% or more on a weight basis. As used herein, the term "dispersion" includes an aqueous "solution" of the protein/polymer reaction product. On the other hand, if the reaction product is, on the contrary, at least partially insoluble or difficult to disperse, surfactants can be used as described above. When mixing proteins with prepolymers, the relative amount of NCO groups with respect to NH 2 groups on the protein is not important. An excess of NCO groups can be used. The term excess assumes that a sufficient amount of isocyanate is used to dissolve the protein into the prepolymer and then the components are mixed and allowed to dissolve at ambient temperature, e.g., about 21°C (70°C) to form a solution. This shall indicate the presence of unreacted free NCO even after 1 hour or more. excessive
If the number of NCO groups is too large, the possibility of chain extension during dispersion in water increases. The potential for formation of insoluble reaction product powders is also increased. Rather, it is preferable that the protein has an excessive amount of amine groups. This reduces the number of polymer chains attached to each protein molecule. It is believed that the benefits of polymer-denatured proteins (eg, stabilization, reduced antigenicity) are equally well achieved whether a single or multiple polymer chain is attached to the protein. The risk of forming substances that are difficult to disperse when added to water is also reduced. It is believed that the protein/polymer reaction products likely to be present in the protein/polymer solution include the following ideal species, where P=protein and Pol=polymer. That the protein may act as a branching center that leads to the next type of ideal structure is
This is not unlikely, especially if excess polymer is present. The structure can stretch to form an extended network that is difficult to disperse in water. Moreover, the presence of multiple polymer chains may create steric hindrances, such as when the protein is an enzyme and the polymer chains block access between the substrate and the enzyme.
The problem would be reduced if the substrate was small, as is the case with peroxidase enzymes - such enzymes are also known to be relatively unstable. According to the present invention, it is believed that it would be beneficial to modify the peroxidase enzyme with polyurethane. Next, preferred specific examples will be described. In a preferred embodiment of the invention described in the above summary: 1. After dispersing the protein/prepolymer solution, the aqueous dispersion is passed through to remove undispersed materials. It is believed that the non-dispersed material is primarily protein bound to the polyurethane which has become difficult to disperse due to chain extension. The use of a different type of surfactant may be sufficient to correct this condition, or it may be preferable to use a dispersion thereof. It is also preferred to use water-soluble hydrophilic polyurethanes having at least 50 mol % of ethylene oxide units in the main chain. 2 Isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers are produced by the reaction of toluene diisocyanate and polyethylene glycol. 3. Polyisocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers are prepared by the reaction of toluene diisocyanate with polyethylene glycol having a molecular weight (average molecular weight) of about 800 to 1200 (preferably about 1000). 4 Liquid polyurethane prepolymer having isocyanate at the end is toluene diisocyanate, ethylene glycol, diethylene glycol, polyoxyethylene polyol polymer,
It is prepared by reaction with a member selected from the group consisting of pentaerythritol, glycerin, trimethylolpropane and polyoxypropylene polyol polymers of which at least 50% of the main chain is polyoxyethylene. 5 Proteins are enzymes, antibodies, or antigens. 6 Isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers are prepared by reacting toluene diisocyanate with a mixture of polyethylene glycol and trimethylolpropane having an average molecular weight of about 800 to 1200 (preferably about 1000). be done. In this case, trimethylolpropane and polyethylene glycol are approximately 1:
Toluene diisocyanate is used in a molar ratio of 1 to 4, and toluene diisocyanate is used in a molar ratio of -OH (17
g) about 0.85 to 1.25 (preferably 0.95 to 1.1)
molar of toluene diisocyanate. 7 Isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers can be prepared from toluene diisocyanate and ethylene glycol by the method described in Example 1 of the aforementioned U.S. Pat. No. 3,929,574 (Wood et al.). The aforementioned patents are incorporated herein in their entirety. In another preferred embodiment (embodiment A), the invention relates to a process for preparing an aqueous protein/polyurethane dispersion of a protein, which can be an enzyme, an antibody or an antigen, which process comprises a) in the absence of water ( forming a first product by mixing the protein and a liquid polyisocyanate (such as at least one of the liquid polyisocyanates shown in Table 1 below) (i.e. under substantially anhydrous conditions); b) Includes isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers that dissolve proteins by mixing and reacting a first product with an amount of polyol effective to form a second product in the absence of water. forming a second product; However, the polyol may be at least one of those shown in Table 2 below, and may include at least one of those shown in the section immediately preceding Table 2. and c) dispersing the second product in water. In another preferred embodiment (Embodiment B), the present invention is directed to a process for making an aqueous dispersion of an enzyme, antibody or antigen, comprising: a) mixing the protein and a liquid polyol in the absence of water; 1. Step of forming the product. However, the polyol can be at least one of those shown in Table 2 below,
It is also assumed that at least one of the items shown in the section immediately preceding Table 2 above may be included. b) a first product comprising an isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer having the protein dissolved therein by reacting a first product with an amount of polyisocyanate effective to form a second product in the absence of water; Step 2 of forming the product. However, the polyisocyanate may be at least one of those shown in Table 1 below. and c) dispersing the second product in water. In the methods of Embodiments A and B, it is generally preferred to use about 2 to 500 mg or 50 to 100 mg of protein per gram of polyol. The amount of protein used with respect to isocyanate is not critical. In another preferred embodiment (Embodiment C), the present invention relates to a method for preparing an aqueous dispersion of enzymes bound to polyurethane, which method comprises: a) reacting a liquid polyurethane prepolymer with an enzyme in the absence of water; b) mixing the first composition and the enzyme in the absence of water to form a second composition; and c) the second composition. The process consists of dispersing the water in water. In the method of Embodiment C, it is generally preferred to use about 5 to 100 moles or 8 to 12 moles of substrate per mole of enzyme. In another preferred embodiment (Embodiment D), the present invention provides a water-dispersible hydrophilic poly(urea-urethane) polymer having an oxyalkylene backbone containing at least 50 mole percent oxyethylene by ureido linkages. The invention is directed to a protein-containing aqueous dispersion comprising about 0.1 to 50% by weight, on an anhydrous basis, of a covalently bound active protein formulation, said aqueous dispersion in an isocyanate-terminated liquid prepolymer. The protein may be selected from the group consisting of enzymes, antibodies and antigens. Next, the present invention will be described in detail. In the method of the present invention, the isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer is used as (a) a solvent that dissolves the protein to be bound, and (b) a reactant that reacts with the protein and binds it thereto. act. The freezing temperature of the isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers used in the process of the present invention will vary depending on the molecular weight of the prepolymer and the structure of the prepolymer's backbone. The thermal denaturation temperature of proteins is generally greater than about 35°C. However, some proteins are stable at higher temperatures (eg, up to about 70<0>C or somewhat higher) for relatively short periods of time (eg, 5-30 minutes or longer). Formation of the protein/prepolymer solution takes place in the absence of water. Solutions can be formed in the presence or absence of diluents, or in the presence of mixtures of diluents. Given our disclosure, it will be readily apparent to those skilled in the art that diluents that denature the protein or interfere with or substantially reduce dispersibility cannot be used. Diluents that can be used include, but are not limited to, those shown in Stanley US Pat. No. 3,672,955. The diluent may be very soluble in water, such as acetone; moderately soluble in water, such as methyl acetate, methyl ethyl ketone; or insoluble in water, such as benzene and Stanley, supra, U.S. Pat. No. 3,672,955, column 11, column 45. Other diluents indicated in the section starting with the line. Said Patent No. 3672955
No. 5,007,300 is incorporated herein by reference in its entirety. The diluent serves to reduce the viscosity of (a) the isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer and (b) the resulting solution. Emulsifiers can be used during the foaming process if the diluent is insoluble or substantially insoluble in water.
Stanley (U.S. Patent No. 3672955 Specification)
The use of such emulsifiers is illustrated. It is believed that conjugation of proteins by reaction with prepolymers is a general reaction applicable to all proteins, including, but not limited to, enzymes, antibodies, and antigens. For example: urease, cellulase, pectinase, papain, bromelain, chymotrypsin,
trypsin, fuicin, lysozyme, glucose isomerase, lactase, human immunoglobulin G, invertase, asparginase, etc.
It is believed that they can be combined. Although our research to form aqueous dispersions has not been extensive to date, we have not found any enzymes, antibodies or antigens or other proteins that cannot be bound. I do not believe that the purity of a protein is important; it is the amine groups that are required for it to be pure or not. Conjugation may be performed on (a) pure crystalline protein, (b) partially purified amorphous protein, (c) impure dry extract containing enzyme, antibody or antigenic activity, or (d) unpurified from fermentation broth. This can be carried out using a dry extract of (eg an acetone precipitated product obtained from the broth). We believe that the methods of the invention can be used to bind proteins of virtually any purity, including enzymes, antibodies, and antigens. After the protein/prepolymer solution is formed, if the protein is present in sufficient quantity,
Certain proteins will cause the prepolymer to coagulate. An example of this phenomenon is penicillin amidase. When the level of amidase exceeds about 10% by weight based on the weight of the prepolymer, the viscosity of the prepolymer solution exhibits an increase and stirring is no longer possible after about 60 minutes. At concentrations less than about 5% by weight, the solution is still stirrable and dispersible in water. It has been found that the coagulated penicillin amidase polyurethane is biologically active, ie the enzyme is bound to the active form. For example, 100 mg of Prepolymer 3 (see Example 2 below), 100 mg of penicillin amidase, and 10 mg of penicillin G (Na salt) were mixed to form a solution. During mixing, the viscosity of the solution increased until approximately 10 minutes after contact with the drug, and the solution could no longer be stirred by hand. After 1 hour the solution was a hard solid material which was crushed and sieved.
Particles with a size of less than 840 micrometers were obtained. Particle activity is 1020 units/g on a dry weight basis
It was hot. Activity is expressed as micromoles of penicillin G cleaved per minute at 30°C and PH8. We believe that perhaps other proteins, if present in sufficient quantities in the prepolymer solution, will also react with the prepolymer to form a solid biologically active polymer. There is currently no way to predetermine which proteins will react with the prepolymer to form a solid or at what level the proteins should be used in solution. However, based on the basic discovery of the present inventors, namely that it is possible to form a protein/prepolymer solution without destroying the biological activity of the protein, it is possible to form a protein/prepolymer solution at a sequentially high level for any protein. Solid formation can be easily determined by dissolving in different batches of prepolymer. In accordance with the teachings of the present invention, the above tests can be easily performed by one of the conventional techniques in enzyme chemistry. Once it is determined that a particular protein is immobilized in its active form by binding it to a polyurethane matrix, successively higher levels of the protein are used as solutes to form solutions; Determining whether solid formation occurs is straightforward. vice versa,
If the formation of solids is to be avoided, the above test can also be performed to determine the maximum binding level of the protein. The aforementioned US Pat. No. 3,672,955 shows that proteins (enzymes) can be attached to isocyanate-terminated polyurethanes. In the method of said patent, an isocyanate-terminated polyurethane is dissolved in a water-immiscible solvent.
This solution is emulsified using an emulsifier in the presence of active enzymes dispersed in water. The method of the present invention is described in Stanley's U.S. Pat.
It is similar in some respects to the method of No. 3672955. We can use the same isocyanate-terminated polyurethane prepolymers (referred to as polyisocyanates in the aforementioned U.S. patents); we can use the same polyols (of the present invention) to We can also use the same enzymes. As per that patent (although we do not wish to be bound by any particular theory), the reaction mechanism is that one or more amine and/or hydroxyl groups on a protein and a polyurethane prepolymer molecule appears to be a reaction with one or more isocyanate groups. As in the Stanley patent, the isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymers of the present invention combine a polyol and a polyisocyanate with excess isocyanate to remove free (unreacted) isocyanate on polyurethane prepolymer molecules. It can be produced by conducting a reaction while ensuring the presence of a nato group. The method of the present invention is also similar in certain respects to the method of the aforementioned US Pat. No. 3,929,574 (Utsudo et al.). We can use the same isocyanate-terminated polyurethane prepolymer (which is shown in the patent application as isocyanate-terminated polyurethane), and we The same protein (enzyme) can be used. However, unlike the method of Patent No. 3,929,574, we mix the prepolymer of the present invention and the enzyme of the present invention in substantially water-free conditions. In said patent application, the prepolymer is mixed with an aqueous dispersion of the enzyme. Any liquid polyurethane prepolymer, including those shown in the aforementioned US Pat. No. 3,929,574, containing at least one free isocyanate group per prepolymer molecule is suitable for protein attachment according to the present invention. We recommend that the prepolymer contain an average of 1 to 2 isocyanate groups per molecule. Higher proportions can also be used, for example from 2 to 8 isocyanate groups per polyurethane molecule. Higher rates can be used but will not provide any advantage. Any excess isocyanate groups left in the protein/prepolymer solution (after protein attachment) are destroyed by hydrolysis when the solution is dispersed in water. The isocyanate-terminated (isocyanate-terminated) liquid polyurethane prepolymer used in the present invention contains at least 1 to 2 isocyanate groups (reactive isocyanate groups) per molecule of the prepolymer. . Isocyanate-terminated polyurethane purpolymer is (a)40
or (b) isocyanate-terminated polyurethane prepolymer if it is a free-flowing liquid at ~70°C; A "liquid polyurethane prepolymer" is defined as a "liquid polyurethane prepolymer" if a solution is formed containing about 1 to 50% by weight (or 10 to 25%) of As used herein, the term "liquid isocyanate-terminated polyurethane prepolymer" refers to liquid polyurethane or polyurea molecules containing at least about 2 free isocyanate groups per molecule. do. Typical examples of polyisocyanates that can be made into isocyanate-terminated polyurethanes by reacting with active hydrogen-containing compounds (e.g., glycols, polyols, polyglycols, polyester polyols, polyether polyols, etc.) according to the present invention. includes those shown in Table 1. Table 1 Toluene-2,4-diisocyanateToluene-2,6-diisocyanateCommercial mixture of toluene-2,4-diisocyanate and toluene 2,6-diisocyanateEthylene diisocyanateEthylidene diisocyanatePropylene -1,2-diisocyanatocyclohexylene-1,2-diisocyanatocyclohexylene-1,4-diisocyanate m-phenylene diisocyanate 3,3'-diphenyl-4,4'-biphenylene di Isocyanate 4,4'-biphenylene diisocyanate 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate 1,6-hexamethylene diisocyanate 1,4-tetramethylene diisocyanate 1,10 -decamethylene diisocyanate 1,5-naphthalene diisocyanate cumene-2,4-diisocyanate 4-methoxy-1,3-phenylene diisocyanate 4-chloro-1,3-phenylene diisocyanate 4 -Bromo-1,3-phenylene diisocyanate 4-ethoxy-1,3-phenylene diisocyanate 2,4'-diisocyanat diphenyl ether 5,6-dimethyl-1,3-phenylene diisocyanate 2,4-dimethyl-1,3-phenylene diisocyanate 4,4'-diisocyanat diphenyl ether benzidine diisocyanate 4,6-dimethyl-1,3-phenylene diisocyanate 9,10- anthracene diisocyanate 4,4'-diisocyanatodibenzyl 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane 2,6-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenyl 2, 4-diisocyanatostilbene 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenyl 3,3'-dimethoxy-4,4'-diisocyanatodiphenyl 1,4-anthracene diisocyanate 2, 5-fluorene diisocyanate 1,8-naphthalene diisocyanate 2,6-diisocyanatobenzfuran 2,4,6-toluene diisocyanate p,p′,p″-triphenylmethane triisocyanate Useful types The isocyanate-terminated polyurethane prepolymers are derived from polyether polyols and polyester polyols.These compounds are prepared by reacting polyether (or polyester) polyols with polyisocyanates, as is well known to those skilled in the art. The latter may be reacted in excess to ensure that free isocyanate groups are present in the product. Typical, but by no means limiting, examples include, for example: (where m indicates the number of oxyethylene repeating units, which may range from about 5 to 50, for example). Compounds useful for the purposes of this invention include any of the polyisocyanates exemplified above and (a) simple polyols as shown in Table 2 below, and (b) various polyols, including polyether polyols and polyester polyols. It may also be produced by reacting with any one of the following. Representative examples of those polyols are shown below. Some polyether polyols that may be so used are those prepared by reacting alkylene oxides with initiators containing active hydrogen groups, typical examples of which are polyether polyols such as ethylene glycol. alcohols; polyamines such as ethylenediamine; phosphoric acid, etc. The reaction is usually carried out in the presence of an acid or base catalyst.
Examples of alkylene oxides that may be used in this preparation include ethylene oxide, propylene oxide, any isomer of butylene oxide, and mixtures of two or more different alkylene oxides, such as mixtures of ethylene oxide and propylene oxide. The resulting polyether polyol contains a polyether backbone with terminal hydroxyl groups. The number of hydroxyl groups per polymer molecule is determined by the functionality of the active hydrogen initiator. For example, 2 such as ethylene glycol
The functional alcohol (as active hydrogen initiator) is 1
There are two hydroxyl groups per polymer molecule resulting in a polyether chain. When the oxide is polymerized in the presence of glycerin, which is a trifunctional alcohol, the resulting polyether molecule contains an average of three hydroxyl groups per molecule. Higher functionality (more hydroxyl groups) is obtained when the oxide is polymerized in the presence of polyols such as pentaerythritol, sorbitol, sucrose, dipentaerythritol, etc. In addition to those listed above, other examples of polyhydric alcohols that may be reacted with alkylene oxides to produce useful polyether polyols include those shown in Table 2. Table 2 Propylene glycol trimethylene glycol 1,2-butylene glycol 1,3-butanediol 1,4-butanediol 1,5-pentanediol 1,2-hexylene glycol 1,10-decanediol 1,2-cyclohexanediol 2-Butene-1,4-diol 3-cyclohexene-1,1-dimethanol 4-methyl-3-cyclohexene-1,1-dimethanol 3-methylene-1,5-pentanediol diethylene glycol (2-hydroxyethoxy) -1-propanol 4-(2-hydroxyethoxy)-1-butanol 5-(2-hydroxypropoxy)-1-pentanol 1-(2-hydroxymethoxy)-2-hexanol 1-(2-hydroxypropoxy) -2-octanol 3-allyloxy-1,5-pentanediol 2-allyloxymethyl-2-methyl-1,3
-Propanediol [(4-pentyloxy)methyl]-1,3-
-Propanediol 3-(o-propenylphenoxy-1,2-propanediolthiodiglycol 2,2'-[thiobis(ethyleneoxy)]diethanolpolyethylene ether glycol (molecular weight approx.
200) 2,2'-isopropylidenebis(p-phenyleneoxy)diethanol 1,2,6-hexanetriol 1,1,1-trimethylolpropane 3-(2-hydroxyethoxy)-1,2-propanediol ethylene glycol 3-(2-hydroxypropoxy)-1,2-
Propanediol 2,4-dimethyl-2-(2-hydroxyethoxy)methylpentanediol-1,5 1,1,1-tris[(2-hydroxyethoxy)methyl]ethane 1,1,1-tris[(2 -hydroxypropoxy)methyl]propanetriisopropanolamineresorcinolpyrogallolphloroglucinolhydroquinone4,6-di-t-butylcatecholcatecholorcinolmethylphloroglucinolhexylresorcinol3-hydroxy-2-naphthol2-hydroxy-1-naphthol2 , 5-dihydroxy-1-naphthol 2,2-bis(p-hydroxyphenyl)propane and bisphenol triethanolamine 1,1,2-tris-(hydroxy phenyl)
Ethane 1,1,3-tris-(hydroxyphenyl)
Propane A particularly useful class of polyether polyols is polyoxyethylene polyol, HO-( CH2 - CH2 -O-) x H, where x represents a polyol of up to about 1000 (or about
2000 or somewhat higher) average molecular weight. Isocyanate-terminated polyurethane prepolymers become chemically very active when in close contact with proteins such as enzymes, antibodies, antigens, etc. It is believed that some of the free isocyanate groups of the prepolymer react with the amine groups of the protein, and when subsequently dispersed in water, any remaining isocyanate groups react with water to generate carbon dioxide and are deposited on the polyurethane molecule. Forms an amine group.
This latter amine group reacts with free isocyanate groups on nearby polyurethane molecules, and this reaction (formation of urea bonds) results in the formation and growth (including crosslinking) of poly(urea-urethane) polymers, and the reaction If the reaction proceeds too well, non-dispersible molecules result. The proportion of water to the total amount of isocyanate-terminated liquid polyurethane prepolymer and protein is not critical. The many uses of aqueous dispersions of proteins produced by the method of the invention will be readily apparent to those skilled in the art in view of the greater stability and reduced antigenicity of the materials. Aqueous dispersions can also be used as standards or controls in test procedures, such as stabilized glucose oxidase used in serum glucose assays.
Alternatively, it may be used as a stabilized creatine phosphokinase (CPK) for use as a standard in serum creatine phosphokinase (CPK) assays. All types of enzymes can be coupled by the method of the invention. Such enzymes include: oxidoreductase lyase transferase isomerase hydrolase ligase immobilized (i.e. linked) by the method of the invention
Typical specific enzymes that can be used are shown in Table 3. Table 3 Urease Cellulase Trypsin Huicin lactase Bromelain Glucose Oxidase Pancreatin Chymotrypsin Isoamylase Ribonuclease Lipase Peroxidase Malate Dehydrogenase Pepsin Hexokinase Rennin Lactate Dehydrogenase Invertase Adenosine Deaminase Papain Uricase Asparaginase Galactose Oxidase Pectinase Diaphorase Pectinesterase Cholinesterase Penicillin Amidase Aldolase Glucose Isomerase
Pyruvate carboxylase lysozyme phospharylase amino acid acylase
Cephalosporin amidase pronase isocitrate dehydrogenase alcohol dehydrogenase α-amylase α-glycerol phosphate dehydrogenase β-amylase glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase subtilisin malic enzyme amino acid oxidase glucose-6-phosphate dehydrogenase catalase tannase 5- Dehydroshikimate reductase phenol oxidase
glutathione reductase glucoamylase glycolate oxidase pullulanase nitrate reductase yeast cytochrome c reductase
xanthine oxidase riboyl dehydrogenase cyfrase flavin peroxidase nitrite reductase
glycine oxidase glutamyl transferase
carboxylase glutathione synthetase
α-keto acid dehydrogenase glycocyamine phosphokinase
transketolase hippurate synthetase aldehyde oxidase
Succinate Dehydrogenase The present invention will be better understood by reference to the following specific but non-limiting examples and procedures. It is understood that the invention is not limited by these examples and procedures, which are provided by way of illustration only, and that they may be modified without departing from the spirit and scope of the invention. . In the following examples, the urethane prepolymer (prepolymer) is prepared by mixing polyethylene glycol (PEG, molecular weight 1000) with trimethylolpropane (TMOP), and ending the mixture with toluene diisocyanate (TDI). Manufactured by. The molar ratio of PEG/TMOP/TDI was approximately 2/0.66/6.3. Example 1 Lysozyme bound to polyurethane A water-dispersible lysozyme/polyurethane reaction product was prepared by mixing 0.1 g of lysozyme and 1.0 g of prepolymer. Store these materials at ambient temperature (approximately
The reaction mixture was allowed to react for 1 hour in a desiccator at 21.1°C (about 70°C). 500 ml of deionized water containing 3 drops of poly(oxyethylene/oxypropylene) surfactant (Pluronik L-61) was slowly added to the enzyme/polyurethane composition. The water was stirred rapidly during the addition.
After adding all the composition, it was stirred for another 35 minutes. The stirred material separated into two phases. The soluble phase was separated by passing through a Watzmann #40 filter and then through a Millipore 0.22 μm filter. Activity against Micrococcus lysodeikticus determined that 50% of the enzyme activity was in the soluble phase. A control sample was prepared by curing 1.0 g of prepolymer (no enzyme) as described above. Sephadex G-50 (thin)
It was swollen in 0.05M ammonium acetate buffer (PH7.0) and used to pack a 2.5 x 45 cm glass chromatography column to form a 2.5 x 41 cm finished column. The sample was eluted with 0.05 M ammonium acetate buffer (PH 7.0) at ambient temperature at 1.35 ml min -1 and collected in 4.5 ml fractions. Absorbance was measured at λ=280 nm for each fraction. For each sample, absorbance was measured sequentially for 60 fractions eluted from the column. The sample was applied to the following column. Sample of lysozyme bound to soluble polymer
2.0 ml was applied to the column and eluted (as above). Lysozyme bound to soluble polymers is a fraction
There was a peak at absorbance of 0.1 at 37. The free polyurethane used as a control peaked at 41 with an absorbance of 0.12. The shapes of the absorbance curves for the polymer-bound enzyme and free polymer were similar and did not show sharp peaks like dextran and free enzyme. It is believed that the relatively broad distribution and lack of sharp peaks indicates the presence of a broad distribution of polymer chain lengths in the bound enzyme and free polymer samples. A 2.0 ml sample containing 1.5 mg of free dextran (molecular weight approximately 2000) and 4 mg of free lysozyme was applied to the column and eluted with buffer. Dextran peaked at fraction 13 (absorbance 0.71), and free lysozyme peaked at fraction 30 (absorbance 0.32). Example 2 Trypsin bound to polyurethane Trypsin was prepared by mixing 0.1 g of trypsin and 0.9 g of prepolymer and slowly adding this mixture into 500 ml of deionized water as in the previous example with lysozyme. A product was obtained which was bound to polyurethane and was dispersible in water. After filtration and drying the insoluble matter in a dryer at 45°C, 32% of the initial material was recovered as insoluble matter. A control was prepared as in the previous example but without enzyme. 2. Swelling Cephadex G-50 (thin) in deionized water and connecting short tubules in series.
It was used to fill a 0.9 x 60 cm chromatography column with a final column height of 0.9 x 120 cm. The sample was eluted with deionized water at 0.3 ml min -1 at ambient temperature and collected in 2.7 ml fractions. λ= for each fraction
Absorbance was measured at 280 nm. A 1.0 ml sample of solublely bound trypsin was applied to the column and eluted with deionized water. it is
It showed two peaks absorbing at 280 nm, a small peak in fraction 20 and a main peak in fraction 23. 1.0 ml of the control sample was applied to the column and eluted with deionized water, showing a small peak in fraction 18 and a major peak in fraction 21. A 1.0 ml sample containing 2 mg of free trypsin was applied to the column and one peak was shown in fraction 20. For soluble trypsin, the absorbance is approximately
They were 190 nm (main peak) and 173 nm (minor peak). Absorbance is approximately 213 nm for free trypsin
It was hot. The absorbance relative to the polyurethane control is approximately
They were 90 nm (minor peak) and about 205 nm (main peak). Example 3 Bovine serum albumin/polyurethane soluble reaction product 0.1 g of bovine serum albumin (BSA) and 0.9 g of prepolymer were mixed and allowed to react for 1 hour in a desiccator (to keep it dry). Thus, BSA bonded to polyurethane was produced. The material was slowly added to 200 ml of deionized water.
The water was stirred rapidly during the addition. After the addition was complete, the aqueous dispersion was stirred for an additional 35 minutes. The soluble fraction was separated by passing through a Watzmann #40 filter followed by a Millipore 0.22 μm filter. The amount of insoluble material (40%, based on the combined amount of enzyme and prepolymer) was determined by drying the residue present after evaporation. Samples of solubles and equal levels of free BSA in deionized water were collected using LKB's Multiphor isoelectric focusing instrument.
Ampholine on focusing unit
Applied to PAG plates (PH range 3.5-9.5). Electrofocusing until the PH gradient ends
It was carried out at 10°C. Next, the gel plate containing the sample was colored to visualize the proteins. Free BSA (shown in the literature to have pI = 4.9) showed four detectable protein bands in the PH range 4.8-5.3. The sample containing the BSA/prepolymer reaction product showed one uniform band in the PH range 4.8-5.0. Example 4 Invertase conjugated to polyurethane Invertase (250 mg) was added to 4 g of prepolymer.
dissolved in Stir this solution at 1000 RPM
Add slowly to 300ml H2O . The generated dispersion system was passed. Both the aqueous phase and the solid residual phase were found to have enzymatic activity. Free invertase was dispersed in water to obtain the same level of enzyme activity as an aqueous dispersion. Two aqueous dispersions (free enzyme and bound enzyme) at 10
When stored for 14 days at °C, the activity level of both dispersions was approximately 10
% decreased. At the same time, similar comparisons can be made to simply 40 distributed systems
It was stored at ℃. After 14 days, the enzyme bound to the polymer retains approximately 45% of its original activity;
On the other hand, the free enzyme showed only a trace amount of activity, less than 5% of the initial activity. Aqueous dispersions of polymer-bound enzyme were more thermally stable than free enzyme at 40°C. Example 5 Trypsin conjugated to polyurethane Precipitation with trichloroacetic acid Preparation of soluble conjugated proteins Trypsin (400 mg) was mixed with prepolymer (3600 g)
and allowed to react for 1 hour at room temperature in a desiccator (dry). Add the reaction product to 200 ml of water with rapid stirring.
Dispersed in water by portionwise addition over 30 minutes. After passing through Watzmann #40 paper, undissolved products were removed by Millipore filtration using a 0.22 μm filter. The precipitates obtained from both of the above filtrations were combined, dried and weighed. The weight of the reaction minus that of the precipitate was the weight of soluble material in the resulting 200 ml of clear solution. The above procedure was repeated except that no enzyme was used (ie 3600 mg of prepolymer was reacted with 200 ml of water). The resulting polymer solution was used as a post-purification blank, ie, a polymer control solution. Two other controls were prepared as follows: 10 ml of water.
Control-1 containing 6 mg of trypsin dissolved in;
Control-2 containing 6 mg of trypsin dissolved in 10 ml of blank solution. 30 ml of 5% trichloroacetic acid (TCA) solution was added to each of the above solutions (10 ml). After 30 minutes at room temperature, the resulting product was centrifuged (30 minutes,
17000rpm). The supernatant liquid was decanted and the resulting precipitate was dried in a vacuum oven. The weight of the obtained precipitate and each before precipitation
The amount of material in 10 ml of solution was as follows:

【表】 TCAはタンパク質を沈澱する公知の薬品であ
るけれどもそれが溶性ポリウレタンを沈澱しない
ことがこゝに示される。TCAを溶性の結合した
タンパク質に加えるときは、タンパク質はこれに
結合した溶性ポリウレタンの部分を伴なつて一緒
に沈澱する。 同様の試験をBSA及びペニシリンアミダーゼ
で行なつた。その結果を次に示す。
Table: Although TCA is a known chemical that precipitates proteins, it is shown here that it does not precipitate soluble polyurethanes. When TCA is added to soluble bound proteins, the proteins co-precipitate with the soluble polyurethane moieties bound to them. Similar tests were performed with BSA and penicillin amidase. The results are shown below.

【表】【table】

【表】 計算した。
[Table] Calculated.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 a) 水分散性の生物学上活性なタンパク質
とイソシアナートを末端に有しオキシアルキレ
ン主鎖を有する液状ウレタンプレポリマーとを
実質上無水の条件下に混合して該タンパク質と
該プレポリマーとの反応生成物を含有する溶液
を形成し、そして b) 前記の溶液を撹拌下に水中に添加してウレ
タン重合体に結合したタンパク質の水溶液また
は水性分散液とする ことからなるウレタン重合体に結合した生物学上
活性なタンパク質の水溶液または水性分散液の製
造方法。 2 前記のタンパク質が酵素である特許請求の範
囲第1項に記載の方法。
[Claims] 1 a) A water-dispersible biologically active protein and a liquid urethane prepolymer having an isocyanate-terminated oxyalkylene main chain are mixed together under substantially anhydrous conditions. forming a solution containing the reaction product of the protein and the prepolymer; and b) adding said solution to water under stirring to obtain an aqueous solution or dispersion of the protein bound to the urethane polymer. A method for producing an aqueous solution or dispersion of a biologically active protein bound to a urethane polymer. 2. The method according to claim 1, wherein the protein is an enzyme.
JP14728177A 1976-12-10 1977-12-09 Aqueous dispesing system of bound protein Granted JPS5379094A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/749,430 US4094744A (en) 1976-11-18 1976-12-10 Water-dispersible protein/polyurethane reaction product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5379094A JPS5379094A (en) 1978-07-13
JPH0233356B2 true JPH0233356B2 (en) 1990-07-26

Family

ID=25013731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14728177A Granted JPS5379094A (en) 1976-12-10 1977-12-09 Aqueous dispesing system of bound protein

Country Status (9)

Country Link
JP (1) JPS5379094A (en)
AT (1) AT356620B (en)
BE (1) BE861602A (en)
CH (1) CH634589A5 (en)
DE (1) DE2755053A1 (en)
FR (1) FR2393005B1 (en)
GB (1) GB1574508A (en)
MX (1) MX4534E (en)
NL (1) NL187585C (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4226935A (en) * 1978-08-07 1980-10-07 W. R. Grace & Co. Enzymatic diagnostic composition
US4652524A (en) * 1980-10-02 1987-03-24 Ivan E. Modrovich Soluble stabilized enzymes
US4732851A (en) * 1982-03-16 1988-03-22 Purification Engineering, Inc. Immobilization of cells with a polyazetidine prepolymer
DE3705687A1 (en) * 1987-02-23 1988-09-01 Boehringer Mannheim Gmbh POLYURETHANE MODIFIED ENZYMS
US7335400B2 (en) 2001-07-24 2008-02-26 University Of Pittsburgh Irreversible immobilization of enzymes into polyurethane coatings
AU2002365908A1 (en) 2001-07-24 2003-09-02 University Of Pittsburgh Irreversible immobilization of diisopropylfluorophophatase into polyurethane coatings
US9121016B2 (en) * 2011-09-09 2015-09-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Coatings containing polymer modified enzyme for stable self-cleaning of organic stains

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3672955A (en) * 1970-05-20 1972-06-27 Us Agriculture Preparation of an insoluble active enzyme
US3929574A (en) * 1972-05-03 1975-12-30 Grace W R & Co Use of enzymes bound to polyurethane

Also Published As

Publication number Publication date
DE2755053A1 (en) 1978-06-22
AT356620B (en) 1980-05-12
DE2755053C2 (en) 1989-11-09
GB1574508A (en) 1980-09-10
NL7713584A (en) 1978-06-13
MX4534E (en) 1982-06-03
BE861602A (en) 1978-03-31
CH634589A5 (en) 1983-02-15
JPS5379094A (en) 1978-07-13
FR2393005B1 (en) 1982-11-12
FR2393005A1 (en) 1978-12-29
NL187585C (en) 1991-11-18
NL187585B (en) 1991-06-17
ATA883577A (en) 1979-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4094744A (en) Water-dispersible protein/polyurethane reaction product
US4098645A (en) Immobilization of proteins with polyurethane polymers
US4195127A (en) Process for immobilizing proteins
US4237229A (en) Immobilization of biological material with polyurethane polymers
US3672955A (en) Preparation of an insoluble active enzyme
US4004979A (en) Preparation of active proteins cross-linked to inactive proteins
US3928138A (en) Preparation and use of enzymes bound to polyurethane
US4464468A (en) Immobilization of active protein by cross-linking to inactive protein
EP0367362B1 (en) Chemically modified hydrophilic prepolymers and polymers
US4250267A (en) Immobilized biological material
US4177038A (en) Method for the production of a vehicle substance which is capable of covalent bonding with biologically active matter
CA1088008A (en) Immobilized biological material
US3905923A (en) Poly (urea-urethane) foams containing immobilized active enzymes
US3929574A (en) Use of enzymes bound to polyurethane
JPH0233356B2 (en)
US4312946A (en) Preparation and use of enzymes bound to polyurethane
JPS61217A (en) Method of bridgeing polyalkylene polyamine and manufacture of foamed body
US4530905A (en) Crosslinked gelatin foams
US4342834A (en) Enzymes bound to polyurethane
CA1076027A (en) Proteins immobilized on polyurethane foam
US4456685A (en) Microorganisms immobilized with hydrolysis resistant polyurethane foam
CA1108072A (en) Water-dispersible proteins modified with polyurethanes
CA1267857A (en) Process for preparation of crosslinked polyamines and crosslinked gelatin foams
US4764467A (en) Preparation of an insoluble biocatalyst
US4013511A (en) Immobilized enzymes