JPH052105B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はタンパク質含有被処理溶液を、アルデ
ヒド基を有する多孔性高分子材料で処理すること
からなるタンパク質の除去方法に関するものであ
る。

更に詳しくは、スチレン−ジビニルベンゼン共
重合体である比較的疎水性の高い多孔性樹脂に、
フリーデル・クラフト反応を用いてアルデヒド基
を導入し、前記多孔性樹脂のタンパク質結合能を
大きく増加させ、ついでそれをタンパク質含有被
処理溶液と接触せしめることにより該含有タンパ
ク質を多孔性高分子材料に結合させ、該タンパク
質含有被処理液からタンパク質を除去する方法に
関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点） 臨床分析等においては、尿や血清などの被検液
中に含まれているタンパク質をあらかじめ除去し
ておかなければならない場合が多い。このような
タンパク質の除去にはこれまで、トリクロロ酢酸
やアセトンによる沈殿法、あるいは透析法が用い
られてきた。

しかしながらこれらの方法によると、前者では
検査、研究の対象となる物質の変性または変質の
起ることが認められ、また、後者ではテーリング
や試料の希薄化などが起り、共に好ましいもので
はなかつた。

本発明者等は、上記の如き従来のタンパク質除
去方法の欠点に鑑み、目的成分の変性や変質なら
びに試料の希薄化などの問題を起さないタンパク
質除去方法について研究を行つた。

その結果、各種のポリフエノールとアルデヒド
との付加縮合により得られる樹脂を用いることに
より上記目的が達成されることの知見を得、既に
特許出願している。（特許公開公報昭58−92861参
照） ひるがえつて、従来公知のこの種タンパク質の
除去方法についてみるに、大雑把に分けると、バ
ツチ法とカラム法が知られている。しかしてこの
両方法に於いては、使用する吸着剤の量ができう
る限り少ない量であつて、しかも大量のタンパク
質を結合できるものの使用が望ましいことはいう
までもない。

かゝる吸着材料としては、タンパク質に対する
有効表面積の大きな多孔性材料の出現が望まれて
いた。また、その表面上にタンパク質を不可逆的
に結合できる結合サイトをなるべく多数有するこ
とが、必要である。

ところで疎水性ポリマーの表面へのタンパク質
の吸着は、一部溶媒による洗浄に対して不可逆的
であるが、この種目的に対し必ずしも良好な結果
を与えなかつた。そこでより多量のタンパク質を
不可逆的に結合させるためには、その疎水性表面
にタンパク質と結合可能である活性な官能基を導
入すればよいことが理解される。

本発明の目的は、このような観点から、中性付
近の穏やかな条件下でタンパク質と結合可能であ
るアルデヒド基を、疎水性の高いスチレン−ジビ
ニルベンゼン多孔性ポリマーに導入することによ
り、タンパク結合能の優れた樹脂を得ることにあ
る。

しかして、この種問題点を解決するための手
段、さらに具体的にはポリマーにアルデヒド基を
導入する公知の手法としては、アクロレイン等の
アルデヒド基を含むモノマーの重合が考えられ
る。そこで本発明者等はアクロレインのホモポリ
マーおよびアクロレインとスチレンのコポリマー
を懸濁重合および溶液重合により合成してみた。
しかしながら、得られたものは、その物理的強度
や有効表面の小さいものが多く、それ故高能率な
タンパク質結合樹脂材料ということのできないも
のであつた。

次いで、本発明者等は各種疎水性樹脂、就中ス
チレン−ジビニルベンゼン共重合体の多孔性樹脂
を母体とし、それにアルデヒド基を導入すること
を鋭意試み、本発明を完成するに至つた。

（本発明の具体的説明） 本発明において用いる多孔性母体は、スチレン
−ジビニルベンゼン共重合体からなるものであ
る。このような構造および組成を有する共重合体
樹脂は、既にXAD−２（孔径90Å、300m²/ｇ；ロ
ーム・アンド・ハース社製）およびHP−20（孔
径1000Å、550m²/ｇ；三菱化成(株)製）として容易
に市場より入手することが可能である。たゞし、
本発明の実施においては市販品を一旦、温メタノ
ール中で数回撹拌、洗浄を繰り返し、次いで真空
乾燥したものの使用が望ましい。

尚、本発明におけるアルデヒド基の導入は、グ
ロス等のフリーデル・クラフト反応法（H.
Gross、A.Rieche、G.Matthey Chem.Ber.、96、
308（1963））に準じた。

以下本発明の方法を具体的に述べる。

まず原料の多孔性樹脂を塩化メチレン等の溶媒
中に懸濁し、充分脱気した後に塩化アルミニウム
を加え溶解する。次いで、室温下に於て、ジクロ
ロメチルエーテルを滴下し、約20分〜１時間好ま
しくは約30分〜40分間撹拌した後、希鉱酸水溶液
例えば希塩酸水溶液（５％）を滴下する。

続いて、約２〜５時間、好ましくは約３時間撹
拌し、次にデカンテーシヨンにより上澄液を除去
し、さらに水酸化ナトリウム水溶液（PH９）で中
和、洗浄を行なう。

更に、水、メタノール等で充分洗浄した後、真
空乾燥し、所望のアルデヒド化樹脂（アルデヒド
基を有する多孔性高分子材料）を得る。

前記に於て、ジクロロメチルメチルエーテルの
量等の、操作条件を変えることにより、各種異な
つたアルデヒド含量のアルデヒド化樹脂を得るこ
とができる。

具体的には原料の多孔性樹脂100ｇ当りジクロ
ロメチルメチルエーテルの使用割合は約10〜80
ml、好ましくは約20〜40mlの範囲にする。

また使用する溶媒としては、クロロホルム、ト
リクロルエチレン、塩化メチレン等、塩素系溶媒
の使用が望ましい。就中、塩化メチレンの使用が
好ましい。

該溶媒の使用量は、原料の多孔性樹脂100ｇ当
り約1200ml〜1500ml、好ましくは約1300mlであ
る。

反応温度は20〜25℃（室温近辺）、すなわち比
較的低いということが本発明の特長の一つであ
る。

フリーデル・クラフト反応の終点は、反応の結
果生ずる塩酸ガスの発生がなくなる点を一応の目
安とする。通常は約20〜60分、好ましくは約30分
反応を行なえばよい。

本発明の方法に於ては、ひき続いて鉱酸との反
応を行なう。

鉱酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等を用いるこ
とができる。たゞし、これらは希薄溶液（２％〜
10％）として用いる。

その鉱酸処理の態様は特に限定されるものでは
ないが、例えば氷冷下前記希薄溶液を滴下する方
法が好適である。

尚、滴下終了後もしばらく撹拌を続け、所望の
アルデヒド化樹脂をうる。

このようにして得られたアルデヒド化樹脂は、
黄色〜黄灰色のもので、かつ孔径500〜4000Åの
細孔を多数有するものである。

また、得られた樹脂中のアルデヒド含有の増加
と共に、タンパク質結合能の上昇する傾向のある
ことが認められた。

本発明に於て「アルデヒド含量」は、ピリジン
中でのヒドロキシアミン一塩酸塩との反応により
オキシムを生成し、それを元素分析することによ
り算出した。また「アルデヒドの置換率」は、樹
脂中のベンゼン環100個当りに導入されたアルデ
ヒド基の数（百分率表示）で示した。

本発明に於てアルデヒドの置換率が約10％近辺
をこえると、逆にタンパク質結合能の低下する傾
向が認められた。

したがつて、アルデヒドの置換率の範囲は、５
〜15％、特に約６％にすることが望ましい。

前述の如くにして得られたアルデヒド化樹脂
は、次いで粉砕機で粉砕後、必要により標準ふる
いにかけ、粒径を約30〜200μm、好ましくは約44
〜74μmにそろえ、ひき続いて必要により溶媒、
例えばメタノール中で充分脱気し（アルデヒド化
樹脂として）使用に供する。

尚、粒子径は一般に小さい方が望ましいことは
云うまでもない。

本発明に於ては、これをカラムに充填し、次い
で該充填カラムにタンパク質含有被処理溶液を通
す。

別の態様として、該タンパク質被処理溶液にア
ルデヒド化樹脂粒子を加え（必要により撹拌し
て）該溶液と樹脂粒子を十分に接触せしめてもよ
い。

尚、前記カラム充填利用としては、圧損を小さ
くすることが好ましい。例えば50μm程度の粒径
にしたり、該カラムの太さを５mm〜８mmにするこ
とが好ましい。

前記接触処理により被処理溶液中のタンパク質
は、アルデヒド化樹脂と良好に結合する。

また、一旦多孔性アルデヒド化樹脂材料表面に
結合されたタンパク質は、ある種の溶剤、例えば
0.1M NaOH、0.1M HCl、6M尿素等による洗浄
でも全く流出せず、したがつて非常に強固な結合
をしていることが確認された。したがつて本発明
の実施の結果得られた多孔性高分子樹脂材料がタ
ンパク質により飽和されるまで、繰り返しあるい
は連続的にタンパク質の除去に使用することがで
きる。それ故、例えば診断用バイオリアクター用
除タンパクシステムにデイスポーザブルタイプの
ものとして有利に用いることができる。

以下実施例により、本発明を更に具体的に説明
する。

実施例 １ 温メタノールで洗浄した後、真空乾燥を行なう
ことにより得られたHP−20 30ｇを、無水塩化
メチレン400mlに懸濁し、アスピレーターを用い
て十分脱気した後、塩化アルミニウム（AlCl₃）
40ｇを添加し、撹拌、溶解させた。ついで、ジク
ロロメチルメチルエーテル20mlを滴下し、30分
間、室温下で反応させた。HClガスの発生がおさ
まつた後、５％塩酸水溶液200mlを滴下し、３時
間反応させた。上澄液をデカンテーシヨンにより
除去しPH９水酸化ナトリウム水溶液で中和、洗浄
した。さらに水、メタノールで十分洗浄した後、
真空乾燥し、目的のアルデヒド化HP−20を得
た。

得られた樹脂中のアルデヒド含量は、約７％で
あつた。

ジクロロメチルメチルエーテルあるいは塩化メ
チレンの量を変えることにより、異なつたアルデ
ヒド含量の樹脂が得られた。

XAD−２についても同様の方法でアルデヒド
化を行なつた。

実施例 ２ HP−20およびアルデヒド化HP−20を粉砕後
ふるいにかけ、粒子径を44〜47μmにそろえた。
次いで両者を、メタノール中で十分脱気した後、
溶媒を、水、PH5.5、１／30Mリン酸緩衝液（25
℃）の順に変え、同緩衝液中に懸濁させた夫々の
樹脂（0.026g−ge／ml）を調製した。夫々の樹
脂懸濁液５mlを採取し、種々の濃度の牛血清アル
ブミン（BSA）溶液（25ml同緩衝液を使用）に
加え、温度を25℃の恒温に保ちながらゆるやかに
撹拌を続けた。一定時間毎に、懸濁液の一部（３
ml）を採取し、ミリポアフイルター（Millex GS
外径0.22μm）で、樹脂を濾過した後、濾液中の
遊離BSA濃度をローリイ（Lowry）法により定
量し、夫々の樹脂への吸着量を算出した。

吸着量の時間変化より、平衡吸着量に達するま
でに、いずれの樹脂も２時間以上かゝつた。

第１図に３時間後のBSA吸着量をもとにした
夫々の、吸着等温線を示した。

実施例 ３ HP−20、XAD−２の２種類の多孔性樹脂およ
び、それぞれをアルデヒド化した樹脂について、
それらの粒子径を44〜74μmにそろえた。次いで
それ等をメタノール中で十分脱気した後、両端が
テフロンフイルター103×５mmのガラスカラム
（0.45g−ge）に充填した。次いで溶媒を水、PH
5.5、１／30Mリン酸緩衝液の順に変え、十分平
衡化させた。カラムおよび溶媒は通常25℃の恒温
に保ち、ALTEX110Aポンプにより、１ml／min
の流速でカラムに溶媒の送液を行なつた。カラム
にレオダインインジエクターを内蔵したオートサ
ンプルインジエクターを用いて、４分毎にBSA
溶液（30mg／ml）を50μずつ注入し、カラムか
らの流出液中のタンパク質は、UVデイテクター
および示差屈折率計により追跡した。流出タンパ
ク質の定量は、流出ピークの面積を測定すること
により行なつた。第２図には、それぞれの樹脂を
充てんしたカラムにBSA溶液を注入した場合の
注入回数とBSA流出量の関係を示した。

HP−20とXAD−２を比較すると、同じ多孔性
のスチレン−ジビニルベンゼン共重合体でありな
がら、タンパク結合能には大きな違いがみられ
た。これは孔径および表面積の違い、すなわち
HP−20の平均孔径が1000Å区BSAの孔径拡散に
充分な大きさであるのに比べ、XAD−２の孔径
は90Åと小さく、BSAが孔内へほとんど拡散で
きないためであると考えられる。

またこれらに、アルデヒド基を導入したもの
は、いずれの場合も流出曲線は右へ移動、すなわ
ちタンパク結合能の上昇が見られた。これは樹脂
表面上に導入されたアルデヒド基がタンパク質分
子中のアミノ基とシツフ塩基を形成することによ
り、タンパク質を強く結合するため、見かけ上、
樹脂上のタンパク結合サイト数が増加したためで
あると理解される。

このように溶媒の流れ続けている状態のカラム
へBSAなどのタンパク溶液をパルス的に断続的
に注入し、カラム内に不可逆にタンパク質を結合
させるシステムは種々のフローインジエクシヨン
分析法における際タンパク用前処理カラムとして
有効である。

また、別の実験により、カラム法での吸着量
は、バツチ法のものとそれ程差のないことが判明
した。

実施例 ４ 実施例２と同様の方法（PH5.5、１／30Mリン
酸緩衝液（25℃）；カラムサイズ103×５mm、流速
１ml／min）に従い、種々のアルデヒド含量のア
ルデヒド化HP−20カラムにBSA溶液を注入して
いつた場合の、流れ始めおよび50％流出した時の
注入回数を、実験に使用した樹脂中に含まれるア
ルデヒド量に対してプロツトした。第３図に示す
結果が得られた。

アルデヒド基の増加とともにBSA結合能は増
加する。しかしアルデヒド置換率が10％をこえる
とむしろ該結合能は低下する傾向が見られた。か
くて、置換率は、この図より約６％前後のアルデ
ヒド置換率のものがタンパク結合樹脂としては好
ましいことが分る。

実施例 ５ アルデヒドの置換率６％のアルデヒド化PH−
20カラムに実施例２の方法に従い、種々の（下
記）低分子化合物を溶解したサンプルを注入し、
その流出挙動を調べた； 尿素（5mM）、尿酸（60μM）、Ｄ−グルコース
（5mM）およびＬ−リシン（3mM）は、いずれ
も100％流出した。しかし疎水性の高いＬ−トリ
プトフアン（3mM）およびＬ−フエニルアラニ
ンは、ほとんどカラム内に結合した。

一方、アルデヒド置換率10％のアルデヒド化
HP−20カラムの場合、Ｌ−トリプトフアンおよ
びＬ−フエニルアラニンは、Ｌ−リシンの流出位
置に比べ38および６倍遅れた位置に、約70％が流
出した。

さらにアルデヒド化置換率が10％近くになると
BSA結合量は多少減少するが、疎水性の高い低
分子化合物の吸着を少なくすることが可能であつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、HP−20とアルデヒド化HP−20の
吸着等温線を示す。第２図は、HP−20、XAD−
２ならびに両者をアルデヒド化した樹脂につい
て、注入回数とカラムからのBSAの流出量との
関係を示す。第３図は、種々のアルデヒド化HP
−20カラムからのBSA流出に及ぼすアルデヒド
基含量の影響を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スチレン−ジビニルベンゼン共重合体の多孔
   樹脂とジクロロメチルメチルエーテルとのフリー
   デル・クラフト反応を行ない、続いて鉱酸と反応
   させることにより得られるアルデヒド基を有する
   多孔性高分子材料を、タンパク質含有被処理溶液
   と接触せしめることにより該溶液中のタンパク質
   を該アルデヒド基を有する多孔性高分子材料に結
   合させることからなるタンパク質含有被処理溶液
   からタンパク質を除去する方法。