JPH0679104A - エンドトキシンの除去方法 - Google Patents

エンドトキシンの除去方法

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JPH0679104A
JPH0679104A JP23665892A JP23665892A JPH0679104A JP H0679104 A JPH0679104 A JP H0679104A JP 23665892 A JP23665892 A JP 23665892A JP 23665892 A JP23665892 A JP 23665892A JP H0679104 A JPH0679104 A JP H0679104A
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JP
Japan
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endotoxin
solution
adsorbent
bilayer membrane
bilayer
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Pending
Application number
JP23665892A
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English (en)
Inventor
Masaaki Wakita
正明 脇田
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンパク質溶液から、複雑な条件設定を要す
ることなく、エンドトキシンを選択的にかつ効率的に除
去する。 【構成】 エンドトキシン含有液からエンドトキシンを
二分子膜構造の吸着体で吸着除去する。 【効果】 タンパク質溶液等のエンドトキシン含有液か
ら、複雑な条件設定を行なうことなく、エンドトキシン
を選択的かつ効率的に、工業的に有利に吸着除去して、
その含有量を大幅に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンドトキシンの除去方
法に係り、特にタンパク質溶液中に含まれるエンドトキ
シンを選択的にかつ効率的に除去することが可能なエン
ドトキシンの除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】エンドトキシンは大腸菌、サルモネラ菌
などのグラム陰性菌の外膜に存在するリポ多糖で、数本
の長鎖アルキル基を含むリピッドA部分と親水性の多糖
体部分とからなり、分子中にリン酸基を含む発熱物質で
ある。従って、注射液用の水或いは医薬用有用物質の製
造にあたっては、不純物として混入するエンドトキシン
を除去する必要がある。とりわけ、近年、バイオテクノ
ロジーを利用した医薬用タンパク質の製造が盛んとな
り、タンパク質溶液からのエンドトキシン除去技術の開
発が望まれている。
【0003】従来、エンドトキシン除去技術としては、
ゲルクロマトグラフィー、イオンクロマトグラフィー、
疎水クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフ
ィーなどが検討されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法はいずれも問題点を有し、実用上有利な方法と
はいえない。
【0005】即ち、ゲルクロマトグラフィーでは、エン
ドトキシンが溶液中では疎水性相互作用によりさまざま
な大きさの会合体を形成しているため、タンパク質など
の高分子物質との分離は困難であるという問題点があ
る。また、イオンクロマトグラフィー、疎水クロマトグ
ラフィー、アフィニティクロマトグラフィーでは、エン
ドトキシン又はタンパク質のみを吸着するpH、イオン
強度などの条件設定が難しい、或いは、そのような条件
を設定し得ないという問題があった。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決し、複雑
な条件設定を要することなく、エンドトキシンを選択的
にかつ効率的に除去することが可能なエンドトキシンの
除去方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のエンドトキシン
の除去方法は、エンドトキシン含有液を脂質二分子膜
(以下「二分子膜」と言う。)構造を有する吸着体と接
触させることを特徴とする。
【0008】エンドトキシンは、溶液中で会合すること
が知られている。本発明者は、このエンドトキシンの会
合特性を検討した結果、タンパク質溶液の場合には、エ
ンドトキシンはタンパク質とも相互作用して会合し得る
ことを知見した。従って、エンドトキシンを効率良く除
去するには、エンドトキシン同士及びエンドトキシンと
タンパク質との相互作用に抗して、エンドトキシンのみ
を吸着するような官能基を持つ吸着体が必要である。し
かしながら、前述の如く、既存のクロマトグラフィー用
吸着体では、このような条件を設定し得なかったり、設
定に多くの困難を伴った。
【0009】一方、本発明で用いる二分子膜は、元来生
体膜中に見られる構造であり、リン脂質が水中において
疎水性相互作用で会合し、親水基を外側(水側)に疎水
基を内側に向けあって膜状に広がった構造を指す。
【0010】近年、天然物であるリン脂質だけでなく、
適切な親水基と疎水基(通常炭素数12〜20程度のア
ルキル基が二本)を持つ多くの両親媒性物質から二分子
膜が形成されることが知られている。また、ドラッグデ
リバリーシステム、センサー及び光機能材料などへのそ
の応用も盛んに検討されている。
【0011】本発明者は、二分子膜を物質分離へ適用す
るため、二分子膜の合成と固定化及びその吸着特性を鋭
意検討した結果、二分子膜がエンドトキシン同士及びエ
ンドトキシンとタンパク質との相互作用に抗して、エン
ドトキシンのみを選択的に吸着することを見出し、本発
明を完成させた。
【0012】以下に本発明を詳細に説明する。
【0013】本発明において、処理対象となるエンドト
キシンを含む溶液としては特に限定されないが、タンパ
ク質溶液の場合には本発明の効果が顕著であり特に有効
である。
【0014】一方、エンドトキシンの吸着除去に用いら
れる二分子膜構造を有する吸着体についても特に制限は
ない。このような吸着体を得るには、例えば、二分子膜
を形成するような高分子を合成し、これを粒子或いは膜
とする方法が考えられる。
【0015】二分子膜を形成する高分子としては、イオ
ン性の多糖類や合成高分子と、それらと反対の電荷を持
つ脂質がイオン結合して形成される塩が知られている。
例えば、ヘパリン、コンドロイチン硫酸、カルボキシメ
チルセルロース、デキストラン硫酸、ポリスチレンスル
ホン酸、ポリビニル硫酸、ポリアクリル酸(又はポリメ
タクリル酸)などのイオン性高分子の水溶液に、ジアル
キルジメチルアンモニウム塩の二分子膜分散液を加える
と、上述のイオン性高分子とジアルキルジメチルアンモ
ニウムの塩(ポリイオンコンプレックス)が沈澱として
得られる。また、カチオン性の高分子とアニオン性の脂
質の塩でも良い。また、イオン性或いは非イオン性の多
糖類や合成高分子に脂質を共有結合させることによって
も、二分子膜を形成する高分子を得ることができる。更
には、分子の一部にビニル基などを含む、いわゆる重合
性脂質を重合することによっても二分子膜を形成する高
分子が得られる。
【0016】このような二分子膜形成高分子を粒子状又
は膜状にするには、これを単純に粉砕して粒子としても
良いし、クロロホルム、ジクロロメタンなどの適当な溶
媒に溶かし、適当な担体にコーティングして膜としても
良い。この際、担体として多孔質体を用いることは、吸
着に寄与する表面積を大きくできるため好ましい態様で
ある。
【0017】このような吸着体によるエンドトキシンの
吸着除去は、エンドトキシンを含む溶液をバッチ法で吸
着体に接触させるか或いは連続法で吸着体に接触ないし
通液することにより達成される。
【0018】具体的には、バッチ法の場合には、エンド
トキシンを含む溶液に吸着体を加え撹拌或いは振盪した
後、吸着体を濾別すれば良い。また、連続法の場合に
は、通常の液体クロマトグラフィー或いは膜分離と同様
に行なえば良い。
【0019】この際、処理対象溶液のpH、共存塩類、
イオン強度などの条件は、吸着体表面の二分子膜及び精
製対象の有用物質が安定な条件であれば良く、特に制限
されない。
【0020】なお、タンパク質溶液からのエンドトキシ
ンの除去の場合には、吸着処理を当該二分子膜の結晶⇔
液晶相転移温度以下の温度で行なうことが望ましい。こ
れは、相転移温度以上では、二分子膜の流動性が増しタ
ンパク質を吸着する傾向があり、精製したいタンパク質
の回収率が低下することがあるためである。
【0021】本発明の方法は、前述の如く、タンパク質
溶液中に含まれるエンドトキシンの除去に有効である
が、その他に、糖、核酸、生薬、化学品等からのエンド
トキシンの分離にも適用することができる。
【0022】
【作用】エンドトキシン含有液、例えば、タンパク質溶
液を、本発明に係る親水性ポリマーを用いて形成される
二分子膜構造の吸着体と接触させると、エンドトキシン
はこの吸着体に吸着されるがタンパク質は吸着されな
い。この機構は次のように説明できる。
【0023】即ち、吸着体表面の二分子膜は、アルキル
基等の疎水基同士が疎水性相互作用で会合し、ポリマー
主鎖の親水層の間に緻密な疎水層が挟まれた構造になっ
ている。エンドトキシンは、そのリピッドA部分のアル
キル基が二分子膜の疎水層に入り込んで、二分子膜のア
ルキル基と疎水性相互作用できるため、これに吸着され
る。一方、タンパク質は大きくかつ表面電荷があるた
め、上述したような構造の二分子膜に入り込めず吸着さ
れない。
【0024】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0025】実施例1〜10,比較例1〜13吸着体の合成 二分子膜を形成する高分子として、デキストラン硫酸と
ジステアリルジメチルアンモニウムの塩(「2C18+
2C1 /デキストランSO3 -」と記す。)を以下のよう
にして合成した。9.18gのデキストラン硫酸ナトリ
ウム(Sigma)を460mlの水に溶解した。別
に、31.63gのジステアリルジメチルアンモニウム
ブロミドを1000mlの水に加え、超音波照射するこ
とにより均一な分散液を得た。両者を60℃で混合し、
一時間撹拌した。生成した白色沈澱を濾別し、超純水で
洗浄した。沈澱を300mlのクロロホルムに溶解し、
1000mlのメタノール/水(7/3(v/v)比)
混合液に注いで再沈澱させた。沈澱をメタノール/水
(7/3(v/v)比)、水の順で洗浄し、その後真空
下乾燥することにより、26.20gの生成物を得た。
【0026】次に、得られた2C18+ 2C1 /デキス
トランSO3 -を以下のようにして多孔質ガラスにコーテ
ィングすることにより、吸着体を合成した。
【0027】0.61gの2C18+ 2C1 /デキスト
ランSO3 -を50mlのクロロホルムに溶解した。これ
に5gの多孔質ガラス(「CPG−10」ELECTRO-NUCL
EONICS, INC.製;粒径200/400メッシュ、平均細
孔直径2941Å)を加えて一夜静置した。ロータリー
エバポレーターでクロロホルムを留去した後、100m
lの超純水を加え60℃に加熱、熟成した。得られた粒
子を濾別して超純水で洗浄後、乾燥した。得られた粒子
について、示差熱量計で測定を行なったところ、42℃
に吸熱ピークが認められた。これは、炭素数18の直鎖
アルキルの二分子膜の結晶⇔液晶相転移に相当する。ま
た、得られた粒子を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、元のCPG−10と同様の孔が認められた。これら
のことより得られた粒子は、二分子膜構造を有する多孔
質粒子であることが確認された。以下、この吸着体を
「二分子膜型吸着体」と称す。
【0028】エンドトキシンの除去試験 [1] 試薬 牛血清アルブミン(以下「BSA」と記す。):生化
学工業(株)Fraction V エンドトキシン:シグマ製「Fluorescein Isothiocya
nate-Lipopolysaccha-ride E. coli Serotype 0127:B8
」、FluoresceinIsothiocyanateの結合量はLipopolysa
ccharide 1mgあたり7μg、以下「FITC−LP
S」と記す。
【0029】[2] 吸着体 二分子膜型吸着体 BUTYL-TOYOPEARL 650S:東ソー(株)製 オクタデシルシリカ(以下「ODS」と記す。):
(株)YMC製「S−50 AQ」 CPG−10 [3] 被処理溶液の調製 BSA及びFITC−LPSをいったん超純水に溶解
し、超純水及びリン酸バッファ(50mMリン酸バッフ
ァ、pH6.8)で希釈して表1に示す所定濃度のFI
TC−LPS溶液及びBSAとFITC−LPS混合溶
液(それぞれ10mMリン酸バッファ、pH6.8)を
調製した。BSAとFITC−LPSの混合溶液は調製
してから3℃で一夜インキュベートしてから用いた。
【0030】[4] エンドトキシン除去試験 20ml容ガラス製バイアルに、溶液5mlと所定量の
吸着体を入れ、20℃(又は42℃)で2時間振盪し
た。その後、吸着体を孔径5μmのフィルターで濾別し
た。吸着処理前後の溶液のFITC−LPS、BSAの
濃度を測定した。FITC−LPSの濃度は溶液の蛍光
強度から求めた。蛍光波長は、FITC−LPS単独溶
液では517.5nm(励起波長495nm)、BSA
との混合溶液では521nm(励起波長501nm)と
した。BSAの濃度は溶液の吸光度(280nm、測定
は10倍希釈して実施)から求めた。なお、蛍光強度、
吸光度ともそれぞれFITC−LPS、BSAの濃度と
比例関係にあることを予め確認した。
【0031】エンドトキシン除去試験結果 表1にバッチ法でのエンドトキシン除去試験結果を示し
た。表1より、次のことが明らかである。本発明の二分
子膜型吸着体の場合には、エンドトキシン単独溶液(実
施例1〜4)及びBSA溶液(実施例5〜9)のいずれ
の場合も、高いエンドトキシン除去率が得られた。特
に、BSA溶液の場合にはエンドトキシンを選択的に吸
着していることがわかる。なお、CPG−10によるエ
ンドトキシンの吸着はわずかであり(比較例13)、上
記のエンドトキシン除去機能は表面に担持した二分子膜
により発現したものであることがわかる。また、実施例
10では二分子膜の相転移温度である42℃で除去試験
を行なった。エンドトキシンの除去率は高いがBSAの
回収率が低下している。これは、二分子膜のアルキル基
の流動性が増すために、BSAが一部二分子膜に入り込
んで吸着することを示している。
【0032】一方、BUTYL−TPYOPEARL
650Sの場合には、エンドトキシン単独溶液からは除
去できるが(比較例1〜3)、BSA溶液の場合はエン
ドトキシンの除去率が大幅に低下するばかりでなく、B
SAの回収率が低い(比較例4〜6)。また、ODSの
場合には、エンドトキシン単独溶液からは高い除去率で
エンドトキシンを除去できるが(比較例7〜9)、BS
A溶液の場合はエンドトキシンを全く除去できず、BS
Aの回収率も低い(比較例10〜12)。このように、
これらの既存の疎水クロマトグラフィー用吸着体の場合
には、エンドトキシンを吸着できるものの、タンパク質
の吸着が避けられない。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のエンドトキ
シンの除去方法によれば、タンパク質溶液等のエンドト
キシン含有液から、複雑な条件設定を行なうことなく、
エンドトキシンを選択的かつ効率的に、工業的に有利に
吸着除去して、その含有量を大幅に低減することができ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンドトキシン含有液を脂質二分子膜構
    造を有する吸着体と接触させることを特徴とするエンド
    トキシンの除去方法。
JP23665892A 1992-09-04 1992-09-04 エンドトキシンの除去方法 Pending JPH0679104A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0800862A4 (en) * 1994-12-26 1998-07-29 Kanegafuchi Chemical Ind ADSORBENT FOR ENDOTOXINS, TUMOR NECROSE FACTOR-ALPHA OR INTERLEUKINE, METHOD FOR REMOVAL BY ADSORPTION AND ADSORBER

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0800862A4 (en) * 1994-12-26 1998-07-29 Kanegafuchi Chemical Ind ADSORBENT FOR ENDOTOXINS, TUMOR NECROSE FACTOR-ALPHA OR INTERLEUKINE, METHOD FOR REMOVAL BY ADSORPTION AND ADSORBER

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