JPH0337976B2

JPH0337976B2 -

Info

Publication number: JPH0337976B2
Application number: JP58015351A
Authority: JP
Inventors: Uurofu Hooraato Ieerukeru
Original assignee: IEERINNOASHOON HANDERUSU AB
Current assignee: IEERINNOASHOON HANDERUSU AB
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1983-02-01
Publication date: 1991-06-07
Also published as: EP0085661A1; DE3371176D1; EP0085661B1; SE8200566L; JPS58174235A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属イオン吸着剤（metal ion
adsorbent）に関するものである。キレート形成基（chelate forming group）を
ポリマー、例えばポリスチレンに導入することに
よつて２価または多価の金属イオンの吸着剤が得
られること自体は公知である。この種のキレート
吸着剤は普通の非キレート形成イオン交換体より
も強力にかつより選択的に金属イオンに結合す
る。さらに金属イオン（例えば２価の銅または亜
鉛）で充填されたキレート形成基を有する架橋な
いし交さ結合された（cross linked）ポリマー
は、これらの金属イオンと配位結合する物質を吸
着するのに用いられることも公知である。この原
理に基づくクロマトグラフイは「配位子交換クロ
マトグラフイ」（F.Helfferich，J.Amer.Chem.
Soc.84（1962）3242）として知られている。例え
ば、水、緩衝イオン（buffer ion）等のような配
位子（ligand）は吸着物質と置換されうる。さらに、例えばタンパク質のような高分子物質
はマトリツクス（matrix）中に固定された金属
イオンに吸着される。このクロマトグラフイ法は
金属キレート親和クロマトグラフイ（J.Porath
他、Nature 258（1975）598）として知られて
いる。金属キレート吸着現象はバツチ処理にも用いら
れる。この場合、ポリマーに結合した金属に対し
て親和力（affinity）を有する物質を含む溶液と
金属を接触させる（すなわち、この溶液中に懸濁
させる）。吸着後、ゲルは除去され洗浄され、そ
の後吸着された物質は媒体の組成の変更（PHの変
更、塩の変更、またはキレート形成物質の導入）
により希釈することができる。金属キレート吸着
法はタンパク質、例えば酵素、抗体、抗原を固定
するのにも用いることができる。生物ポリマー（biopolymer）、例えばタンパク
質、核酸に対する吸着−脱着（adsorption−
desorption）において、キレート形成基が共有結
合された親水性マトリツクス（hydrophilic
matrix）が用いられている。重要なことは、ゲ
ルマトリツクスが親水性を有していることであ
る。そうでないと、水溶液中でタンパク質とマト
リツクス物質との間に相互作用（疏水性吸着：
hydrophobic adsorption）が生じる。吸着の選
択性と特徴は強い疏水性吸着において達成され
ず、このマトリツクスはタンパク質および核酸の
純化に有用ではない。最適な機能を果すためには、金属イオンは担体
のポリマーマトリツクスに充分に強く結合され、
それがバツチ処理またはクロマトグラフイにおい
て吸着−脱着工程を行なうのに有効な条件下で脱
着（解放）されないようにしなければならない。
普通この工程は０〜40°の温度範囲、３〜10のPH
範囲で行なわれる。金属イオンはこの工程で処理
される溶液または抽出物質中に普通含まれている
物質によつてポリマーから除去されてはならな
い。有機体からの抽出物質はしばしばアンモニ
ア、アミン、アミノ酸または他の金属配位物質
（metal coordinating substance）を含んでい
る。これらの物質によつては金属は理想的なキレ
ート吸着剤からは除去されない。他方、金属イオンはタンパク質および上述の物
質が（ポリマーに結合された配位子から金属を除
去することなく）金属に配位できるある程度の残
留親和力を有していなければならない。亜鉛、
鉄、コバルト等のような金属イオンは普通６個の
配位子と結合する。もしすべての配位子がマトリ
ツクスに固定されていると、周囲の溶液中にある
ポリマー固定配位子の金属親和力よりも低い金属
親和力を有する物質を含む配位子に対する残留親
和力が存在せず、金属イオンは強い配位子で飽和
される。しかし、多くの「自由な」配位位置があれば、
金属イオンはしばしば非常にゆるくポリマーに結
合されているので、脱着時に吸着タンパク質と同
時にゲルから除去される。さらに、この吸着剤は
金属キレート基の吸着特性を考慮すると、あまり
明確に規定されていない。種々の金属キレート基
によつて溶液から吸着される配位子の量は異なる
（これは異なる立体環境による）。従来通常使用される基はイミノジアセテート基
（iminodiacetate group）である。この基は銅イオンとで次のキレートを形成す
る。この基はポリマーに結合された３個の配位子と
３個の自由な配位子とを銅イオンに与える。次の基もセフアデツクス（Sephadex）を担体
ポリマーマトリツクスとして使用されている。（J.Porath，J.Chromatogr 159（1978）p.23参
照）ここには金属に配位結合する７個の原子が存
在する。すなわち、二つのＮとカルボキシル基か
らの五つの０である。上記の説明によればこの配
位子の数は不適当に多い。この式の基は次のように一つの金属イオン例え
ばCu²⁺(a)と結合できるが、さらに他の金属イオ
ン(b)とも結合できる。両者は差は明白である。金属イオン(a)は金属イ
オン(b)よりも強力に吸着エレメント結合されてい
る。一方、(b)には四つの自由な配位位置が可能で
あるが、(a)では一だけであり、このことは(b)が溶
液中においてより強力に配位子物質を結びつける
ことを意味する。従つて各金属結合基に対してそ
んなに多くの配位子を有する吸着剤は比較的異質
ないし不均一（heterogeneous）である。本発明の目的は、キレート形成基を有し、これ
らの基のそれぞれが適当な数の配位子とこれらの
配位子の適当な分布とを有する金属イオン吸着剤
を提供することである。本発明による金属イオン吸着剤は金属が六配意
結合（hexacoordinated）される、または、され
うる金属キレート吸着クロマトグラフイ（metal
chelate adsorption chromatography）に最適な
特性を有する。本発明の吸着剤の特徴は各々の基
が５個の配位原子を含み、そのうちの２個が脂肪
族状に（aliphatically）または脂環式に
（alicyclically）結合された窒素原子であり、３
個がカルボキシル基の酸素原子であることであ
る。本発明の吸着剤では、窒素原子はエチレンブリ
ツジ（ethylene bridge）によつて分離され、こ
のブリツジには窒素原子に加えて水素または低級
アルキル基または脂環式に結合された炭素が結合
されている。下に示すように、窒素原子のうちの一つはさら
にポリマーおよびα−カルボキシ−α−アルキル
メチル基（α−carboxy−α−alkylmethyl
group）またはカルボキシ−メチル基（carboxy
−methyl group）に結合され、他方の窒素原子
には上記二つの基が結合されている。すなわち、
次のとおりである。上の構造において、吸着剤の金属結合基は構造
的にエチレンジアミン四錯酸（EDTA）に似て
いる。本発明の吸着剤の基の特徴は六配位結合さ
れた金属原子が（少なくとも理論的に）四つの５
辺リング（５−armed ring）を形成することが
でき、各リング金属および窒素を含みかつ溶液中
の配位子物質と自由に相互反応可能な一つの配位
位置を有していることである。もしＲ＝Ｈであれ
ば、次のとおりとなる。最も理想的な吸着剤は、Ｒ＝Ｈのとき得られる
が、Ｒ＝CH₃またはＲ＝C₂H₅でも、有効な吸着
剤が得られる。要求される特徴を有する吸着剤の他の種類とし
ては次のものもある。ここにＲは水素または低アルキル基で、好まし
くは水素である。このもの（）は前記のもの（）（Ｒ＝Ｈの
場合）よりもより疏水性があるが、この欠点はよ
り高い金属錯体の安定性によつて補償される。し
かし、両者とも２価または３価の金属イオンと非
常に強力な錯体を形成する。すなわち、これらの
イオンは特に７を越えるPHにおいて効果的に吸着
される。本発明の吸着剤はかようにイオン交換体である
が、２以上の配位数（coordination number）を
有する金属と結合する能力において非キレート形
成イオン交換体とは異なる。この差は配位数が４
以上の場合に特に重要である。１価の陽イオンと
の競争は少ない。カドミウム、コバルト、ニツケ
ル、亜鉛、鉄等は高濃度例えば4MのNaClの存在
の下ですら強く吸着される。アンモニウム塩、アミン、アミノ酸、例えばグ
リシン等は金属例えば銅と錯体を形成するが、本
発明の吸着剤はこれらの物質の存在下においてト
ランスフアー金属（transfer metal）および他の
多価金属と従来のイオン交換体よりも強く結合す
る。中性のPH域において亜鉛および銅イオンは本発
明の吸着剤の層に非常に強く固定されるので、そ
れは１モル濃度（molar）のグリシンによつては
溶離されない。この点において本発明の吸着剤は
金属固定配位基としてイミノジアセテートに依存
する吸着剤よりも優れている。本発明による吸着物質を使用することにより軽
い金属塩の高濃度溶液から重金属を抽出すること
ができる。一つの使用分野は海水から重金属を取
り出すことである。マトリツクスを選択すること
により（下記参照）本発明の製品を工業または鉱
業用水の浄化および超純粋飲用水の製造に使用で
きる。また重金属同志を互いに分離するのにも利
用することができる。上記のように本発明の製品は金属がチヤージさ
れた（charged）状態で金属に親和力を有する物
質に対する吸着剤である。高い透過性の親水性マ
トリツクスを選ぶことによつて、本発明の製品は
特に金属をチヤージされた状態で生物ポリマー、
例えばタンパク質、ペプチド、核酸等の吸着剤と
なる。また、金属親和力のある他の物質、例えば
アミノ酸、アミン、フエノール、メルカプト化合
物等もメタルキレートゲルで吸着しそしてそれか
ら脱着することができる。本発明によるゲル層にカドミウムイオンを充填
することにより血清からカドミウムに親和力を有
するタンパク質を捕えることができる。亜鉛ゲル
上に亜鉛と結合するタンパク質を捕えることがで
きる。異なる固定金属イオンを含み縦に並んで結合さ
れた一連のゲル層上にタンパク質の混合物をそれ
ぞれの金属イオンに対する異なる親和力に応じて
分離することができる。この複合カラムを取り外
して、各層から吸着された物質を溶離することが
できる。この場合溶離は種々の方法、例えば、PH
を変えたり、または溶離剤（eluting medium）
に競争物質を導入することによつて行なうことが
できる。普通のイオン変換体と異なる他の点として極め
て有用なことは非常に強力なキレート形成物質例
えばエチレンジアミン四錯酸（EDTA）を溶離
物質に導入できることである。この技術はかつて
J.Porathほかによつて発表された（Nature 258
（1975）598）が、これは本発明の吸着物質を使用
したものではない。本発明の吸着剤を使用することによつてより明
確な分離が可能となり、さらに金属イオンはより
強固にポリマーマトリツクスに固定される。この
改良された分離能は数量的に予見されうるもので
なく、驚くほど優秀であることが判明した。吸着剤のマトリツクス、すなわち、金属キレー
ト形成基の担体ないしキヤリヤー（carrier）は
種種の性質のものを使用できる。不溶性のもの、
例えば粒状ゲル形成物質を使用できる。マトリツ
クスは糸状または綱状でもよい。また、水溶性ポ
リマーでもよい。適当なゲル形成マトリツクスとしては、例えば
寒天、アガロース（agarose）、海藻類から得ら
れる他の多糖類、デキストラン（dextran）、セ
ルロース、および不溶性でんぷんなどがある。こ
れらの物質は架橋状態（cross linked state）で
あるのが望ましい。適当な合成マトリツクス物質としてはポリビニ
ルアルコール（polyvinyl alcohol）、ナイロン型
のポリアミド（polyamide）、ポリアクリル酸
（polyacrylic acid）誘導体例えばポリアクリレ
ート（polyacrylate）特にヒドロキシアルキルポ
リアウリレート（hydroxyalkylpolyacrylate）
（Spheron）およびポリアクリルアミド
（polyacrylamide）例えばヒドロキシメチル化さ
れた（hydroxmethylized）アクリルアミド
（Trisacryl GFO5）などがある。ゲル物質を得
るためには各誘導体は架橋され（cross linked）
なければならない。セルロースおよびセルロース
誘導体もマトリツクスとして使用できるが、その
場合紙のシートとして形成することができる。本発明の吸着剤は重金属イオンに対する水溶性
吸着剤として使用できるし、また金属の充填ない
しチヤージ（charged）状態で、金属親和力を有
する天然物質または合成物質の錯体を形成するの
にも使用できる。この場合吸着後に沈澱、透析、
超遠心分離または分子ろ過（molecule
filtration）等によつて可溶物質を分離できるこ
とが重要である。従つてマトリツクスは分離を容
易ならしめる分子の大きさ（サイズ）を有しなけ
ればならない。明確な制限は確立できないが、ポ
リマーの分子量は5000ドルトン（dalton）を越え
なければならない。適当な可溶性マトリツクスとしては可溶性でん
ぷん、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレングリコール（polyethylene glycol）
またはこれらの単なる誘導体（例えば、ポリエチ
レングリコールのモノエーテルまたはエステル
等）がある。さらに、多の可溶性ポリマーも使用可能である
が、その特性が減ぜられる組成を有していなけれ
ばならない。金属キレート基に加えて高濃度の他
の強い配位基が存在してはならない。従つて、高
濃度のカルボキシル基、自由アミノ基（アミドで
はない）、チオール基（thiol grup）は使用でき
ない。ここでは相対濃度が問題であつて、強い妨
害を避けるためには金属キレート形成基の他の金
属結合基に対する比は10を越えなければならな
い。従つて、大方の純粋なタンパク質はマトリツ
クスとして除かれるが、例えばタンパク質と低分
子量物質例えばオリゴグルカン（oligoglucane）
のコンパウンドポリマー（compound polymer）
は本発明の吸着剤のマトリツクスに使用できる。
一例としてデキストランまたはデンプンとゼラチ
ンの架橋結合された共重合誘導体
（copolyderivate）がある。上記マトリツクスの特徴は親水性にある。本発
明によれば、この特徴を化学的に規定できる。す
なわち、これらすべてのマトリツクスは高い分子
量（5000ドルトンより大）を有し、従つてしばし
ばこれらのマトリツクスは不溶性であり、水中で
膨れてゲルとなる。この水に対する親和力は特徴
的であり、すべての場合マトリツクス中の多くの
親水性基（hydrophilic group）の均等な分布に
依存している。これらの基は次のごときものであ
る：OH、NH₂、NHR、NR₂、CONH₂、
CONR₂、エーテル結合におけるＯ：OCH₃、−
CH₂−Ｏ−CH₂−CH₂−Ｏ−、複素環中の酸素お
よび窒素並びにCO。これらはマトリツクスに対
して所望の親水性を与えるのに充分な量で存在し
なければならない。上例において、親水性基の数は乾燥物質（多糖
類40〜50％、ポリメタクリルアミド
（polymetacrylamide）51.4％、ポリアクリルア
ミドおよびポリアクリレート52％以上、ポリエチ
レングリコール36.4％以上）の重量の25％を越え
る親水性基の含有量をマトリツクスに与える。金
属結合基を導入すると１個の親水性基が数個の親
水性基（ＮおよびCOOH）に置き換えられるの
で、本発明の吸着剤は置換されていないマトリツ
クスよりも高い親水性を有する。これらの基は完
成したマトリツクス中に程度の差はあれ均等に分
布され、マトリツクスは各モノマー単位が少なく
とも一つの親水性基を含むポリマーによつて形成
される。かくして、本発明のものは少なくとも25
％の上記のタイプの親水性基を含む。本発明のマトリツクスは使用目的に応じて他の
物質と混合することができる。例えば、産業用水
の浄化用としては、原料として紙パイプ、おがく
ずまたはセルロースもしくはヘミセルロース
（hemicellulose）を含む他の廃棄物質を使用する
ことができる。本発明の吸着剤は非吸水性物質のまわりに層と
して被覆することもできるし、またかかる物質が
埋設されるマトリツクスとして使用することもで
きる。本発明の吸着剤は種々の方法で製造することが
できる。通常反応基はキヤリヤーないし担体物質
に導入されなければならない。しかし、かかる基
例えばケト基（ketogroup）はすでにマトリツク
ス中に存在しているかも知れない。ケト基はアミ
ノ基と縮合され減じることができる。適当な反応基としては、

【式】−SO₂−CH＝CH₂、

【式】および活性ハロゲンがある。金属結合基は１工程
または２工程で導入され、タイプの吸着剤（Ｒ
＝Ｈ）が次のように得られる。方法１方法２ −Ｘ＋NH₂−CH₂−CH₂−NH₂→−NH−
CH₂−CH₂−NH₂ −NH−CH₂−CH₂−NH₂＋3Y−CH₂COOH→
ここには反応基Ｘで置換されたポリマーマト
リツクスであり、Ｙはハロゲン、好ましくは塩素
または臭素である。反応はアルアリ水溶液中また
は有機溶媒中で触媒の存在の下に行なわれるのが
好ましい。本発明の吸着剤は他の方法によつても作ること
ができる。例えば次の方法がある。方法２は出発物質から考えて多分最も簡単な方
法である。この方法はまた類似の誘導体に対して
適当であり、例えばこの場合エチレンジアミンが
１−２ジアミノプロピル（１−2diaminopropyl）
または１−２ジアミノブタン（１−
2diaminobutane）または１，２−ジアミノシク
ロヘキサン（１，２−diaminocyclohexane）（例
６および12参照）と置換されタイプのもの
（Ｒ＝Ｈ）を生成する。さらに、アミン含有ポリマーを出発物質とし、
これをグルタルアルデヒド（glutaraldehyde）で
処理しついで還元およびカルボキシル化すること
によつても本発明の吸着剤を作ることができる。本発明の吸着剤には金属結合基をゲルマトリツ
クスから分離するスペーサー（spacer）の構造に
よつて種々の特性を与えることができる。このス
ペーサー基は、しばしば、金属結合基が固定され
る反応性置換基のキヤリヤーである。例えば、も
しマトリツクスを活性化するのにエピクロルヒド
リン（epichlorhydrin）が使用されると、−Ｏ−
CH₂−CHOH−CH₂−がスペーサー基として得
られる（ここにマトリツクス中の元のOH基から
の一つの酸素が含まれている）。ｎ−ブタンジオールビスグリシジルエーテル
（ｎ−butanediolbisglycidylether）のようなビス
エポキシド（bisepoxide）では次のスペーサーが
得られる。−Ｏ−CH₂−CHOH−CH₂−Ｏ−CH₂
−CH₂−CH₂−CH₂−Ｏ−CH₂−CHOH−CH₂。このような長いスペーサーは、金属キレート基
がタンパク質の分子内部に達するために有利ない
し必要である。例えばポイエチレングリコールに
よつてもつと長いスペーサーを作ることもでき
る。充分な程度の重合によつて単または複置換さ
れたポリエチレングリコール（mono−or
disubstituted polyethylene glycol）も本発明の
実施例として可能である。例えば、ここにｎ≧50で、分子量のデリヴアテイヴ
（derivative）は5000を越える。これは９％を越
える本発明による金属キレート形成基を含む。片
側置換（unilateral substitution）において金属
結合基の濃度は４％以上である。ｎが増加するの
に応じて、吸着剤の重量単位で計算した金属結合
能力が減少する。効果的な金属キレート効果を得
るためには少なくとも0.5重量％の金属結合基を
含まねばならない。これは本発明も吸着剤のすべ
ての種類についていえることであり、それがゲル
粒子に存在するときもそうである。以下本発明の吸着剤の種類の製造方法を例示
する。例１ 0.5KgのセフアデツクスＧ−25（１ｇ当り約2.5
ｇの水を吸収する交叉結合されたデキストラン）
を2.5（リツトル）の0.8M NAOHと120ml（ミ
リリツトル）のエピクロルヒドリンで処理する。
１時間後、さらに500mlの4M NaOHと240mlの
エピクロルヒドリンを添加する。この懸濁液をか
く伴しながら一晩中放置する。得られたゲルを
水、10％の酢酸、水および0.2M NaHCO₃で洗浄
する。このゲルに300mlのエチレンジアミンと600mlの
0.2M NaHCO₃を添加し、懸濁液を反応フラスコ
中でかく伴し、50℃に加熱してこの温度で８時間
放置する。このゲルを再び水、10％の酢酸、水お
よび0.2M NaHCO₃で洗浄する。５リツトルの丸いフラスコ中に、375ｇのプロ
ム酸酸、120ｇのNaOHおよび800ｇの水を注入
し、PHを固体NaOHによつて９に調整する。ゲ
ルを添加し、懸濁液を室温で一晩中かく伴する。
このゲルを水、10％の酢酸および水で洗浄する。
0.5Kgの交叉結合デキストランからゲル１ml当り
38μモルのCu²⁺イオンを吸収した2.2Kgの膨潤ゲル
が得られる。銅イオンの大部分は1Mのグリシン
では溶離されず、PH７のエチレンジアミン四酢酸
の0.1Mナトリウム塩によつて溶離された。例２５リツトルの反応フラスコ中で700ｇの４％膨
張ビードアガロース（bead agarose）に、460ml
の2M NaOHと50mlの１，４ブタンジオールジ
グリシジルエーテル（１，
4butanedioldiglycidylether）を混合する。460ml
の2M NaOHと230mlのビスエピクロルヒドリン
（bisepichlorhydrin）をかく伴中約1.5時間の間に
バツチ式に添加し、反応を一晩中続けさせる。こ
のゲルを水、希釈酢酸、水および0.2M NaHCO₃
で洗浄する。このゲルを反応フラスコに移し、
300mlの0.2M NaHCO₃と200mlのエチレンジアミ
ンを添加し、このゲルを水溶中で50℃に熱し20時
間かく伴する。このゲルを水、希釈された酢酸、水および最終
的に1M Na₂CO₃で洗浄する。このゲルを反応容
器に移し、400ml2M NaOHと400mlの1M
NaHCO₃に溶解した125ｇのプロス酢酸を加え
て、PHを固体NaOHで11.3に調整する。 16時間かく伴した後、反応を中止する。このゲ
ルを蒸溜水、希釈された酢酸および蒸溜水で洗浄
する。生成物からサンプルをとり、銅イオンを吸
着する能力を試験した。１mlのゲルにつき
27μmolのCu²⁺イオンを吸着した。例３部分的に加水分解されたでんぷん５ｇを250ml
のエルレマイヤーフラスコ（三角フラスコ）中で
50mlの0.6M NaOHに溶解させた。これに10mlの
エピクロルヒリンを加え、一晩中振り動かした。
でんぷんはこの処理によつてゲルに変化した。こ
のゲルを水および0.1M Na₂CO₃で洗浄し、２ml
の１，２ジアミノシクロヘキサン（１，
2diaminocyclohexane）、920mlの0.1M Na₂CO₃
と混合した。４時間振り動かした後、ゲルを水洗浄し、1M
NaHCO₃で洗浄する。このゲルを20mlの1M
NaHCO₃に溶解した６ｇのクロル酢酸の入つた
フラスコに移し、固形NaOHを加えてPHを10に
調整した。ゲル懸濁物を50℃で一晩中振り動か
し、このゲルをフイルターに通し、水で洗浄し、
希釈された硝酸銅溶液で飽和するまで処理した。
吸着された銅は４〜９のPH範囲でアセテートまた
はトリス緩衝液では除去されなかつた。例４５ｇのバイオゲル10（Biogel10）と交叉結合ポ
リアクリルアミドを例３に従つて処理した。ただ
し、１，２ジアミノシクロヘキサンの代りにエチ
レンジアミンを用いた。ゲルは多量の銅イオンを
吸着して深い濃青色を呈した。例５５ｇの綿を例４に従つて処理した。綿の繊維組
織はそのままで濃い青色に染められた。例６５ｇの綿を例５に従つて処理した。ただしエチ
レンジアミンの代りに１，２ジアミノ−ｎ−ブタ
ン（１，2diamino−ｎ−butane）を用いた。生
成物は銅を吸着したが、例５のものと見た目には
区別できなかつた。例７スポンジ５ｇを例に従つて処理した。生成物は
銅イオンと接触させると縁色を呈した。この縁色
は強力な錯体形成物質、例えばEDTAによつて
も除去できなかつた。例８５ｇのセルロース粉を25mlの0.2M Na₂CO₃中
の２ｇの塩化シアヌル（cyanuric chloride）で
30分処理した。この粉末を水で洗浄し、次いで
0.2M Na₂CO₃で洗浄した。この粉末を反応フラ
スコに移し、２mlのエチレンジアミンと25mlの
0.2M Na₂CO₃を加えた。３時間後、サンプルを取り出し、硝酸銅溶液で
試験した。銅が吸着された。エチレンジアミンが
セルロースと結合したのである。その後、例３に
よるプロミンアセテート処理を行なつた。最終生
成物は中間生成物よりも強く銅イオンを吸着し
た。このことはグリシンとEDTAによる溶離試
験で証明できた。エチレンジアミン置換基がカル
ボキシメチル化（carboxylmethylated）された
のである。例９本例は例８において２ｇの塩化シアヌルに代え
て３ｇの３，６ジクロルピリダジン（３，
6dichlor pyridazine）を用いて実施した。生成
物は銅を吸着した。例10 50mlの0.2M Na₂CO₃を５ｇの透析チユーブ
（酢酸セルロース）を通して250mlのフラスコに注
入し、0.5mlのジビニルスルホン（divinyl
sulfone）を加えた。20分後、溶媒を除去した。
チユーブを蒸溜水および0.2M Na₂CO₃で洗浄し
た。次いでこのチユーブを1.2M Na₂CO₃と２ml
のエチレンジアミンの入つたフラスコに移し、24
時間放置した。このチユーブを水および0.2M NaCO₃で洗浄
し、別のフラスコに移し、このフラスコに50mlの
0.2M Na₂CO₃と２ｇのClCH₂COONaを加えた。
室温で４時間反応させた後、温度を60℃に上げ反
応をさらに１時間続けた。チユーブを蒸溜水で洗浄し、その銅イオン結合
特性について試験した。比較のための試料
（blind sample）としてジビニルスルホンを除い
た以外は前記真正試料と同じ方法で処理されたチ
ユーブを用意し、同様の銅イオン吸着試験を行な
つた。真正試料は比較試料よりも相当に銅イオン
を吸着したが、比較試料はほんの僅かに青色を呈
した。比較試料に吸着された銅はグリシン溶液によつ
て真正試料よりも簡単に脱着させることができ
た。以下の例は、本発明による水溶性金属結合ポリ
マーなどのようにして生成されるかを示すもので
ある。例 11 約10000ドルトンの分子量を有する加水分解さ
れたデキストラン５ｇを20mlの0.5M NaOH中の
２mlのエピクロルヒドリンで処理した。ゲルは得
られなかつた。この溶液を透析チユーブに移し、
14時間水に対して透析し、その後同じ時間0.1M
NaCO₃に対して透析した。 10mlのエチレンジアミンを加え、この溶液を２
日間放置してから水に対して透析した。その溶液
を1M NaCO₃に対して透析し、その後２ｇの固
体NaOHと３ｇのプロム酢酸を加えた。24時間
後、溶液を水に対して透析し、透析生成物が中性
になるまで続けた。１mlの0.1M硝酸銅を加え、その溶液を水に対
して透析した。銅イオンの一部は透析されず従つ
てポリマーに結合していた。例 12 ポリビニルアルコールを例11のデキストランの
ように処理した。ただし、エチレンジアミンの代
りに１，２−ジアミノプロパン（１，２−
diaminopropane）を用いた。強力な銅イオン吸
着性ポリマーが得られた。例 13 可溶性でんぷんとヘモグロビンの混合物を含む
PH8.5の1M炭酸水素ナトリウム溶液を、例７によ
つて作つた銅を含むスポンジに接触させた。スポ
ンジはヘモグロビンを吸着したが、でんぷは溶液
中に残存した。ヘモグロビンを吸着したスポンジをしぼり、炭
酸アンモニウム溶液で洗浄し、再びしぼり、PH
6.5の0.1Mイミダゾール溶液中で膨張させた。ヘ
モグロビンはこの溶液に移つた。この方法によつて炭水化物（carbohydrate）
とタンパク質を互いに急速かつ効果的に分離でき
る。例 14 10mlの容量の二つの層の一つ（層）にイミノ
ジ酢酸（iminodiacetic acid）で置換されたセル
ロースを満たし、もう一つ（層）は例８に規定
した本発明によるセルロース誘導体で形成した。
これら二つの層を直列に連結した。二つの層に塩化ニツケルの蒸留水溶液を通すこ
とによつて二つの層をニツケルイオンで飽和させ
た。過剰なニツケル溶液を水と1Mグリシンで洗
浄除去した。ほとんどすべてのニツケルがイミノ
酢酸ゲルから除かれたが、トリカルボキシメチル
エチレンジアミンゲル
（tricarboxymethylethylene diamine gel）のニ
ツケル含有量はほとんど減少しなかつた。二つの層をPHの0.1Mトリスハイドロクロライ
ド（trishydrochloride）で洗浄した。牛のレバ
ーの抽出液10mlをPH８に調整し不溶性物質を除い
て二つの層に導入した。吸着されたタンパク質の
大部分は層に見出され、これは0.1M酢酸ナト
リウムで洗浄することによつて溶離できた。この実験によつて、キレート形成イミノ酢酸は
ニツケルイオンを保有することができず、本発明
のゲルは優れたタンパク質吸着性を有することが
示された。吸着されなかつたタンパク質および本
発明によるゲルから除かれたタンパク質の電気泳
動分析によつて、レバーの抽出物のタンパク質成
分が明確に分離された。例 15 0.1M NaHCO₃とPH9.0の１％チトクロームＣ
溶液を塩化タリウム（）で飽和させた例10によ
る透析チユーブに接触させた。チユーブは溶液か
らすべての色を吸着した。すなわちチトクローム
が透析膜に吸着された。このチトクロームは
0.1Mイミダゾールによつて透析膜から溶離でき
た。例 16 Fe（）ゲルからなる二つの10ml層を直列に連
結した。層は例２による寒天ゲルからなり、層
は金属キレート置換体としてイミノジアセテー
トを有する同様の寒天ゲルからなる。このゲルを
0.1M酢酸ナトリウムで洗浄し、PHを5.5に調整し
た。アセテート緩衝液（aceteta buffer）に対して
透析した５mlの人間の血清をカラムに導入し、カ
ラムをアセテート緩衝液で洗浄した。三つの分画
ないしフラクシヨン（fraction）を得た。すなわ
ち(a)非吸着物質(b)層の吸着物質(c)層の吸着物
質である。層と層中の物質の大部分がPH8.0
の0.1Mトリス−HClでこれらの層から着脱され
た。電気泳動分析によつて三つの分画中のタンパク
質はそれぞれ異なつた特性を示した。本発明によ
るゲルの分画には血清アルブミンが欠けていた。
このことはプレパラテイブ（preparative）な観
点から重要である。また、Fe（）は（ニツケルとは逆に）イミノ
ジ酢酸ゲルに強く吸着されるが、本発明によるゲ
ルはこの場合も高い選択度を有する吸着剤として
の大きい価値があることに注目すべきである。以下本発明の実施例を要約するが本発明はこれ
らに限られないこともちろんである。 (1) OH、Ｏ、CO、NH₂、NHまたはＮのいずか
の置換基を含むことにより親水性を有する多糖
類からなる有機ポリマーによつて形成され、前
記ポリマーが非水状態で吸着剤のグラム当り少
なくとも10μモルの金属結合基を含み、この金
属結合基が五つの配位原子を含み、これら原子
のうちの二つが窒素原子であり、三つがカルボ
ン酸の原子であり、前記金属結合基が前記ポリ
マーにまたは（ここにＸ＝ＨまたはＸがアルキル基、好まし
くはメチル基である）のように結合されている
ことを特徴とする金属イオン吸着剤。 (2) 前記多糖類が好ましくは寒天、アガロース、
デキストラン、でんぷんまたはセルロースから
なる(1)項の金属イオン吸着剤。 (3) 前記多糖類が架橋状態である(1)項または(2)項
の金属イオン吸着剤。 (4) 粒状に形成されている(1)項〜(3)項の金属イオ
ン吸着剤。 (5) 糸状に形成されている(1)項〜(3)項の金属イオ
ン吸着剤。 (6) 膜（membrane）状に形成されている(1)項〜
(3)項の金属イオン吸着剤。 (7) 多孔性ポリマースポンジに形成されている(1)
項〜(3)項の金属イオン吸着剤。

Claims

【特許請求の範囲】１ OH、Ｏ、CO、NH₂、NHまたはＮのいずれ
かの置換基を含むことにより親水性を有する多糖
類からなる有機ポリマーによつて形成され、前記
ポリマーが非水状態で吸着剤のグラム当り少なく
とも10μモルの金属結合基を含み、この金属結合
基が五つの配位原子を含み、これら原子のうちの
二つが窒素原子であり、三つがカルボン酸の原子
であり、前記金属結合基が前記ポリマーにまたは（ここにＸ＝ＨまたはＸがアルキル基、好ましく
はメチル基である）のように結合されていること
を特徴とする金属イオン吸着剤。