WO2025249504A1 - 分離剤 - Google Patents
分離剤Info
- Publication number
- WO2025249504A1 WO2025249504A1 PCT/JP2025/019430 JP2025019430W WO2025249504A1 WO 2025249504 A1 WO2025249504 A1 WO 2025249504A1 JP 2025019430 W JP2025019430 W JP 2025019430W WO 2025249504 A1 WO2025249504 A1 WO 2025249504A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- core
- group
- shell
- optically active
- mass
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
- B01J20/282—Porous sorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
- B01J20/29—Chiral phases
Definitions
- This disclosure relates to a separating agent.
- separation agents used in separations such as chromatography have been known in which ligands are supported on the surface of a carrier.
- Patent Documents 1 and 2 disclose separating agents in which a ligand selected from an optically active polymer, an optically inactive polyester, a protein, a nucleic acid, etc. is supported on core-shell particles, and the shell of the core-shell particles is made of a hydrolyzed polyalkoxysiloxane.
- An object of the present disclosure is to provide a separating agent having good separation performance.
- the inventors conducted extensive research. As a result, they discovered that in a separation agent in which a ligand is supported on a carrier, separation performance can be improved by using core-shell particles as the carrier, in which the ratio of core diameter to shell thickness falls within a specific range.
- the gist of the present disclosure is as follows.
- a separation agent having a carrier and a ligand supported on the surface of the carrier by physical adsorption or chemical bonding is a core-shell particle having an inorganic non-porous core and a porous shell, the inorganic non-porous core comprises glass; the porous shell comprises silica gel; the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell in the core-shell particles is 4.0 or more and 12.0 or less;
- a separation agent, wherein the ligand is at least one selected from the group consisting of optically active polymers, optically inactive polyesters, proteins, and nucleic acids.
- the optically active polymer is one or more selected from the group consisting of polysaccharides, polysaccharide derivatives, optically active poly(meth)acrylic acid amides, optically active polyamino acids, and optically active polyamides.
- optically active polymer is one or more selected from the group consisting of polysaccharides, polysaccharide derivatives, optically active polyamino acids, and optically active polyamides.
- the protein is one or more selected from the group consisting of glycoprotein, protein A, protein G, protein L, and functional mutants thereof.
- the optically inactive polyester is one or more selected from the group consisting of polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, and polylactic acid.
- the nucleic acid is one or more selected from the group consisting of DNA, a DNA derivative, RNA, and an RNA derivative;
- FIG. 10 is a schematic diagram of peaks for explaining elements related to calculation of resolution.
- the range “X to Y” means “X or greater and Y or less.” Furthermore, when a numerical range expressed as “X to Y” or “X or greater and Y or less” is stated in stages (e.g., in order of preference), the upper and lower limits of each numerical range can be combined in any way.
- a description such as "one or more selected from the group consisting of X, Y, and Z" means any of X, Y, Z, a combination of X and Y, a combination of X and Z, a combination of Y and Z, or a combination of X, Y, and Z.
- X such as x1, x2, and x3
- X refers to x1, x2, and x3 as examples of X, and does not mean that X is limited to x1, x2, x3, etc.
- a separating agent having a carrier and a ligand supported on the surface of the carrier by physical adsorption or chemical bonding
- the carrier is a core-shell particle having an inorganic nonporous core and a porous shell
- the inorganic nonporous core comprises glass
- the porous shell comprises silica gel
- the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell in the core-shell particle is 4.0 or more and 12.0 or less
- the ligand is one or more selected from the group consisting of optically active polymers, optically inactive polyesters, proteins, and nucleic acids.
- the ligand be supported on the surface of the carrier by physical adsorption, in order to obtain better separation performance.
- the separating agent according to this embodiment exhibits good separation performance because a specific ligand is supported on the surface of core-shell particles that have a core containing glass and a shell containing silica gel, and the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell is within a specific range.
- the number of theoretical plates (N1) when the separating material is used as a chromatographic separating material is used as an index for evaluating the separation performance of the separating material.
- the number of theoretical plates (N1) is defined as follows:
- N1 16 ⁇ (tr/W) 2 During the ceremony, tr: retention time W: peak width
- t R1 , t R2 Retention time (t R1 ⁇ t R2 ) (see Figure 1)
- W 1 , W 2 Peak width (see Figure 1)
- W 0.5h1 , W 0.5h2 Peak width at the position where the peak height is 1/2 (half-value width; see FIG. 1)
- a resolution Rs of 1.5 or higher generally indicates complete separation (baseline separation). According to a standard resolution curve for two peaks with a peak height ratio of 1/1, an Rs of 1.25 or higher indicates that the valley depth between the two peaks is 99.4%, indicating near-baseline separation. Therefore, an Rs of 1.25 or higher is preferred, and an Rs of 1.5 or higher is even more preferred.
- the bulk density of the separating agent is preferably 0.56 g/ cm3 or more, more preferably more than 0.56 g/ cm3 and not more than 1.50 g/ cm3 , even more preferably 0.58 g/ cm3 or more and not more than 1.00 g/ cm3 , still more preferably 0.60 g/ cm3 or more and not more than 0.90 g/ cm3 , particularly preferably 0.62 g/ cm3 or more and not more than 0.80 g/ cm3 , and most preferably 0.64 g/ cm3 or more and not more than 0.70 g/ cm3 .
- the bulk density of the separating agent is correlated with the particle size distribution of the separating agent; the more uniform the particle size, the higher the bulk density. Therefore, by ensuring that the bulk density of the separating agent is within the above range, and particularly above the lower limit, the column can be packed in a state close to close packing, reducing the interparticle void ratio and reducing the A term in the Van Deemter equation. As a result, improved separation performance (particularly an increase in the number of theoretical plates) can be achieved.
- the bulk density of the separating agent is measured by the tapping method.
- the tapping method is performed according to "3.01 Bulk Density and Tapped Density Measurement Method" of the 18th Edition of the Japanese Pharmacopoeia.
- the volume of the measuring cylinder used is 5 mL, and the drop distance is 2-3 cm.
- the number of taps is 300 or more, and tapping is repeated until the volume change is 0.1 cm3 or less after 50 consecutive taps.
- Carrier of the separating agent according to this embodiment is a core-shell particle having an inorganic non-porous core (hereinafter sometimes simply referred to as the "core”) and a porous shell (hereinafter sometimes simply referred to as the "shell").
- non-porous means that (A-B)/B x 100 is less than 20, where A is the specific surface area ( m2 /g) of the core surface measured by the BET method, and B is the surface area per unit mass ( m2 /g) that can be calculated from the surface area obtained from the core particle diameter (4 ⁇ r2, calculated from the particle radius r ).
- the term "porous" means that the specific surface area of the surface measured by the BET method is 10 mm 2 /g or more.
- the average particle size of the core-shell particles is not particularly limited, but is preferably 0.5 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, more preferably 1.0 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, even more preferably 1.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, even more preferably 2.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and particularly preferably 2.5 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less.
- average particle size refers to the number-average particle size.
- the number-average particle size is determined as the arithmetic mean value of the particle size of each particle measured by observing with a scanning electron microscope (SEM) (e.g., "SU-5000” manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), randomly selecting approximately 300 particles from the resulting image, and analyzing the circular particle size using image analysis software (e.g., "Image J” manufactured by Wyne Rasband).
- SEM scanning electron microscope
- the core material of the core-shell particles is an inorganic substance, and more specifically includes glass, and preferably consists of glass.
- the shape of the core can be, for example, spherical, granular, powdery, or any other irregular shape. Among these, a spherical core shape is preferred, as uniform particle shapes make it easier to ensure packing density. Note that "spherical” encompasses not only true spheres, but also roughly spherical shapes that can generally be recognized as spherical.
- the average particle size of the core is not particularly limited, but is preferably 0.3 ⁇ m or more and 900 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, even more preferably 1.0 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, even more preferably 1.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, particularly preferably 2.0 ⁇ m or more and 3.0 ⁇ m or less, and most preferably 2.0 ⁇ m or more and 2.5 ⁇ m or less.
- the average particle size of the core is measured using the same method as the average particle size of the core-shell particles.
- the shell material that makes up the core-shell particles contains silica gel, and preferably consists of silica gel.
- the silica gel may be synthesized by any synthesis method, but from the perspective of facilitating the production of core-shell particles, it is preferable that the silica gel be synthesized by further hydrolyzing polyalkoxysiloxane obtained by partial hydrolysis of alkoxysilane.
- the alkoxysilane is preferably a tetraalkoxysilane.
- tetraalkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane, with tetraethoxysilane being preferred.
- the maximum pore diameter of the shell of the core-shell particle is preferably 13 nm or more and 500 nm or less, more preferably 20 nm or more and 300 nm or less, even more preferably 30 nm or more and 200 nm or less, and even more preferably 40 nm or more and 100 nm or less.
- the maximum pore diameter of the shell is synonymous with the maximum pore diameter of the core-shell particle.
- the ligand substance can penetrate into the interior of the shell of the core-shell particle, allowing a sufficient amount of ligand to be supported on the core-shell particle.
- interaction between the separating agent and the object to be separated is ensured, which is expected to contribute to good separation of the object to be separated.
- the maximum pore diameter of the shell of core-shell particles is measured by mercury intrusion porosimetry.
- Mercury intrusion porosimetry involves applying pressure to force mercury into the pores, and then using the pressure value and the corresponding volume of invaded mercury to calculate the diameter of the pores, assumed to be cylindrical, using the Washburn equation. Measurement of the maximum pore diameter of the shell by mercury intrusion porosimetry is performed in accordance with JIS R 1655:2003 (Test method for pore size distribution in fine ceramics molded bodies by mercury intrusion porosimetry, established May 20, 2003), which is specified for ceramic molded bodies.
- the average shell thickness of the core-shell particles is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, even more preferably 0.1 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less, even more preferably 0.2 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.2 ⁇ m or more and 0.4 ⁇ m or less.
- the ligand is sufficiently supported in the porous portion of the shell, allowing the separation target to be sufficiently retained. Furthermore, by setting the average shell thickness to below the upper limit, the proportion of the shell in the entire core-shell particle is reduced, making it easier to demonstrate the advantages of core-shell particles in that diffusion of solutes in the porous portion of the shell is suppressed.
- the average shell thickness can be determined by observing the core-shell particles with a transmission electron microscope (TEM). Specifically, first, an arbitrarily selected thin sample of the core-shell particle is irradiated with an electron beam accelerated at high voltage, and the transmitted electron beam is analyzed to obtain a TEM image. Next, the maximum length of the entire particle in this TEM image is subtracted from the maximum length of the non-porous portion, and the resulting value is divided by 2, and the resulting value is taken as the average shell thickness.
- TEM transmission electron microscope
- the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell of core-shell particles is usually 4.0 or more and 12.0 or less, preferably 8.0 or more and 12.0 or less, more preferably 10.0 or more and 12.0 or less, even more preferably 11.0 or more and 11.5 or less, and particularly preferably 11.5.
- the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell By keeping the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell below the above upper limit, a sufficient amount of ligand can be supported on the shell. Furthermore, by keeping the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell above the above lower limit, the separation target can easily penetrate into the separating agent particles, and the diffusion width caused by diffusion within the separation target particles can be suppressed, thereby reducing the C term in the Van Deemter equation. Therefore, by keeping the ratio of the average particle diameter of the core to the average thickness of the shell within the above range, improved separation performance (particularly an improvement in the number of theoretical plates) can be achieved.
- the specific surface area of the shell is not particularly limited, but is preferably 10 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less, more preferably 15 m 2 /g or more and 50 m 2 /g or less, and even more preferably 19 m 2 /g or more and 25 m 2 /g or less.
- the specific surface area of the shell is synonymous with the specific surface area of the core-shell particles.
- the specific surface area of the shell By having the specific surface area of the shell be at or above the lower limit, pore volume is ensured, and a sufficient amount of ligand can be supported on the core-shell particles. As a result, interaction between the separating agent and the object to be separated is ensured, and separation performance can be improved. Furthermore, if the specific surface area of the shell is below the upper limit, the shell has a large pore diameter, so the ligand can sufficiently penetrate into the shell pores, and a sufficient amount of ligand can be supported on the core-shell particles. As a result, interaction between the separating agent and the object to be separated is ensured, and separation performance can be improved.
- the specific surface area of the shell is measured using the same mercury intrusion method used to measure the maximum pore diameter of the shell.
- the pore volume of the shell is not particularly limited, but is preferably 0.10 cm /g or more and 0.50 cm /g or less, more preferably 0.15 cm /g or more and 0.30 cm /g or less, and even more preferably 0.20 cm /g or more and 0.25 cm /g or less.
- the pore volume of the shell is synonymous with the pore volume of the core-shell particle.
- the shell pore volume is ensured and a sufficient amount of ligand can be supported on the core-shell particles.
- the interaction between the separating agent and the object to be separated is ensured, and separation performance can be improved.
- the shell pore volume is at or below the above upper limit, the shell has a large pore diameter, so the ligand can sufficiently penetrate into the shell pores and a sufficient amount of ligand can be supported on the core-shell particles. As a result, the interaction between the separating agent and the object to be separated is ensured, and separation performance can be improved.
- the pore volume of the shell is measured using the same mercury intrusion method as used to measure the maximum pore diameter of the shell.
- the method for producing core-shell particles is not particularly limited, but for example, the method described in JP-A-49-36396 or a method similar thereto can be used.
- polyalkoxysiloxane is first prepared by partial hydrolysis of alkoxysilane.
- the resulting polyalkoxysiloxane is then dissolved in a solvent (e.g., ether, acetone, dichloromethane, etc.) to prepare a polyalkoxysiloxane solution.
- a solvent e.g., ether, acetone, dichloromethane, etc.
- the resulting polyalkoxysiloxane solution is then applied to a core, or the core is immersed in the polyalkoxysiloxane solution, and the solvent is then removed, depositing the polyalkoxysiloxane on the core surface.
- the polyalkoxysiloxane on the core is then polycondensed (hydrolyzed) to form a porous shell. This results in core-shell particles.
- the specific surface area, pore volume, and maximum pore diameter of the shell can be adjusted by the pH of the reaction solution (aqueous solution) used during polycondensation of the polyalkoxysiloxane deposited on the core.
- the maximum pore diameter of the shell can be increased by increasing the pH of the reaction solution.
- the specific surface area and pore volume of the shell can be increased by decreasing the pH of the reaction solution.
- the average shell thickness can be adjusted by adjusting the viscosity of the alkoxysilane.
- the average shell thickness can be increased by using an alkoxysilane with a low viscosity.
- the ratio of the average particle size of the core to the average thickness of the shell is adjusted by the average particle size of the core and the average thickness of the shell.
- the average thickness of the shell can be adjusted using the method described above.
- the core-shell particles that serve as carriers for the separating agent of this embodiment may be surface-treated.
- a surface treatment method is a surface treatment method using a silane coupling agent that has an amino group, such as 3-aminopropyltriethoxysilane.
- the amino group introduced by such surface treatment can also be used as a reactive group when chemically bonding with a ligand, as described below.
- ligand refers to a substance supported on the surface of a core-shell particle serving as a carrier, which exhibits physical affinity for the separation target or is capable of chiral recognition.
- the ligand is one or more selected from the group consisting of optically active polymers, optically inactive polyesters, proteins, and nucleic acids, and is preferably an optically active polymer, in terms of high affinity for the separation target, stability, and analytical reproducibility.
- the ligand loading rate in the separating agent is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- the ligand loading rate By setting the ligand loading rate above the lower limit, sufficient interaction occurs between the separating agent and the object to be separated, improving the separation factor. Furthermore, by setting the ligand loading rate below the upper limit, the interaction between the ligand and the object to be separated does not become excessively strong, ensuring the migration speed of the object to be separated, thereby improving the number of theoretical plates.
- the ligand loading rate in the separation agent is expressed by the following formula (1) and is calculated from the carbon content measured by elemental analysis of the separation agent.
- %C CSP represents the carbon content (mass%) of the entire separating agent
- %C Support represents the carbon content (mass%) of the entire support
- %C Ligand represents the carbon content (mass%) of the ligand.
- the carbon content of each of the above-mentioned substances can be measured for each object (separating agent, carrier, ligand) using an elemental analysis (CHN analysis) device (for example, "Flash Smart CHNS MAS Plus” manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.).
- CHN analysis elemental analysis
- Optically active polymer refers to a polymer having chirality, and therefore, when plane polarized light is transmitted through a solution of the optically active polymer, it exhibits optical rotation, rotating the plane of polarization.
- Optically active polymers are generally polymers of optically active monomers, or polymers obtained by polymerizing optically inactive monomers using an optically active polymerization catalyst.
- the weight-average molecular weight (Mw) of the optically active polymer is preferably 1,000 or more and 1,000,000 or less.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polymer is calculated using size exclusion chromatography (SEC) in terms of polystyrene.
- optically active polymers include polysaccharides, polysaccharide derivatives, optically active poly(meth)acrylic acid amides, optically active polyamino acids, and optically active polyamides.
- the polymer is one or more selected from the group consisting of polysaccharides, polysaccharide derivatives, optically active polyamino acids, and optically active polyamides. More preferably, the polymer is one or more selected from the group consisting of polysaccharides and polysaccharide derivatives. Polysaccharides are even more preferred. These polymers are described in more detail below.
- (meth)acrylic acid is a general term for acrylic acid and methacrylic acid, i.e., acrylic acid and/or methacrylic acid.
- (meth)acryloyl is a general term for acryloyl and methacryloyl, i.e., acryloyl and/or methacryloyl.
- polysaccharides include ⁇ -1,4-glucan (cellulose), ⁇ -1,4-glucan (amylose, amylopectin), ⁇ -1,6-glucan (dextran), ⁇ -1,6-glucan (pustulan), ⁇ -1,3-glucan (curdlan, schizophyllan), ⁇ -1,3-glucan, and ⁇ -1,2-glucan (Crown
- suitable polysaccharides include ⁇ -1,4-galactan, ⁇ -1,4-mannan, ⁇ -1,6-mannan, ⁇ -1,2-fructan (inulin), ⁇ -2,6-fructan (levan), ⁇ -1,4-xylan, ⁇ -1,3-xylan, ⁇ -1,4-chitosan, ⁇ -1,4-N-acetylchitosan (chitin), pullulan, agarose, alginic acid
- the polysaccharide is preferably one or more selected from the group consisting of cellulose, amylose, ⁇ -1,4-chitosan, chitin, ⁇ -1,4-mannan, ⁇ -1,4-xylan, inulin, curdlan, pullulan, ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin, and nigeran, in that they are easy to purify or highly purified products are readily available; more preferably one or more selected from the group consisting of cellulose, amylose, pullulan, and nigeran; even more preferably one or more selected from the group consisting of cellulose and amylose; and particularly preferably cellulose.
- the number-average degree of polymerization of the polysaccharide (the average number of pyranose or furanose rings contained in one molecule) is preferably 5 to 1,000, more preferably 10 to 500. Polysaccharides with a number-average degree of polymerization below the above upper limit are preferred because they are easy to handle.
- Polysaccharide derivatives are chemically modified polysaccharides.
- the polysaccharide in polysaccharide derivatives has the same meaning as above. While there are no particular limitations on polysaccharide derivatives, preferred examples include polysaccharide ester derivatives and polysaccharide carbamate derivatives. These polysaccharide derivatives are known to have high optical resolution as chiral separation agents. Furthermore, these polysaccharide derivatives are preferred because they have high optical isomer separation performance and are easily supported on core-shell particles.
- any polysaccharide ester derivative and any polysaccharide carbamate derivative can be used.
- examples of such derivatives include polysaccharide derivatives in which the hydroxyl groups of cellulose are modified with phenylcarbamoyl groups, aralkylcarbamoyl groups, or benzoate groups, in which some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring are substituted with halogeno groups (fluoro or chloro groups), alkyl groups, or alkoxy groups; and polysaccharide derivatives in which the hydroxyl groups of cellulose are modified with phenylcarbamoyl groups, aralkylcarbamoyl groups, or benzoate groups, in which some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring are substituted with halogeno groups (fluoro or chloro groups), alkyl groups, or alkoxy groups.
- the substituents substituting the hydrogen atoms on the aromatic ring are preferably halogeno groups only, halogeno groups and alkyl groups, or alkyl groups only.
- the halogeno group is preferably a chloro group.
- the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, with methyl being more preferred.
- the loading rate of polysaccharides or polysaccharide derivatives in the separating agent is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- One method for supporting polysaccharides or polysaccharide derivatives on core-shell particles by physical adsorption is to immerse the core-shell particles in a solution containing the polysaccharide or polysaccharide derivative, and then evaporate the solvent by drying under reduced pressure, etc.
- Methods for chemically supporting polysaccharides or polysaccharide derivatives on core-shell particles include: forming a chemical bond between the core-shell particles and the polysaccharide or polysaccharide derivative; chemically bonding the core-shell particles and the polysaccharide or polysaccharide derivative via a third component (spacer); and physically adsorbing the polysaccharide or polysaccharide derivative onto a carrier and crosslinking the polysaccharide or polysaccharide derivative on the carrier.
- this method involves forming a Schiff base between the reducing end of the polysaccharide and a surface-treated support, for example by reacting an aldehyde group with an amino group, and then reducing this to a secondary amine in the presence of a reducing agent (see Glycoconjugate J (1986) 3, 311-319 ELISABETH KALLIN et al.), thereby supporting the polysaccharide on the support through a chemical bond, and then derivatizing the polysaccharide as needed.
- a reducing agent see Glycoconjugate J (1986) 3, 311-319 ELISABETH KALLIN et al.
- a method for chemically bonding core-shell particles and polysaccharides or polysaccharide derivatives via a third component (spacer) for example, the method described in the examples of JP 2002-148247 A can be used. Specifically, this method involves copolymerizing a polymerizable polysaccharide derivative into which a polymerizable group such as a vinyl group has been introduced with core-shell particles into which a polymerizable group such as a vinyl group has been introduced in the presence of a third component (polymerizable monomer) having a polymerizable group such as a vinyl group.
- a third component polymerizable monomer
- a method for physically adsorbing a polysaccharide or polysaccharide derivative onto a carrier and crosslinking the polysaccharide or polysaccharide derivative on the carrier can be, for example, the method described in the examples of JP-A-11-510193. Specifically, this method involves supporting the polysaccharide derivative on core-shell particles by coating, and then irradiating the polysaccharide derivative on the core-shell particles with light from an immersion mercury lamp to photochemically crosslink the polysaccharide derivative.
- the method for crosslinking the polysaccharide or polysaccharide derivative is not limited to the above method, but other methods may also be used, such as crosslinking by a reaction induced by irradiation with radiation such as gamma rays or electromagnetic waves such as microwaves; and crosslinking by a radical reaction using a radical initiator.
- JP 2004-167343 A As a method for crosslinking polysaccharides or polysaccharide derivatives coated on core-shell particles by a reaction induced by irradiation with radiation such as gamma rays or electromagnetic waves such as microwaves, for example, the method described in JP 2004-167343 A can be used. This method involves coating a polysaccharide or polysaccharide derivative on surface-treated core-shell particles, and then irradiating the polysaccharide or polysaccharide derivative on the core-shell particles with gamma rays, thereby crosslinking the polysaccharide or polysaccharide derivative.
- Other methods for chemically bonding core-shell particles to polysaccharides or polysaccharide derivatives include, for example, coating the core-shell particles with a polysaccharide derivative in which alkoxysilyl groups have been introduced into some of the hydroxyl or amino groups of the polysaccharide or polysaccharide derivative, and then carrying out a reaction such as polycondensation of the alkoxysilyl groups in a solvent of your choice.
- Optically active poly(meth)acrylic acid amides include those obtained by polymerizing optically active (meth)acrylic acid amides represented by the following formula (I):
- the polymerization method for poly(meth)acrylic acid amide is not particularly limited, but a preferred example is radical polymerization using a radical polymerization initiator such as AIBN (azobisisobutyronitrile) in the presence of a Lewis acid catalyst.
- AIBN azobisisobutyronitrile
- the Lewis acid used in radical polymerization is preferably a metal Lewis acid, which is a metal salt.
- metal Lewis acids include scandium triflate, yttrium triflate, magnesium bromide, hafnium chloride, ytterbium triflate, and lutetium triflate.
- the polymerization reaction can be carried out without a solvent. If the (meth)acrylic acid amide is a solid under the reaction conditions, the polymerization is carried out in a reaction solvent.
- the reaction solvent There are no particular restrictions on the reaction solvent, so long as it is an organic solvent that can dissolve the (meth)acrylic acid amide and does not have a radical-scavenging effect, and examples include tetrahydrofuran, chloroform, and methanol.
- R 1 , R 2 , and R 3 are each a hydrogen atom, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or a monovalent atomic group containing a heteroatom;
- R 4 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms;
- R 5 is a hydrogen atom or a methyl group.
- R 1 , R 2 , and R 3 each represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group, a carboalkoxy group, a carbamoyl group, an amino-substituted alkyl group, an amino group, an alkoxy-substituted alkyl group, an alkoxy group, or a silyl group.
- R4 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, or an aralkyl group, and particularly preferably a hydrogen atom.
- the poly(meth)acrylic acid amide loading rate in the separating agent is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- One method for supporting poly(meth)acrylic acid amide on core-shell particles by physical adsorption is, for example, to immerse the core-shell particles in a solution containing poly(meth)acrylic acid amide, and then evaporate the solvent by drying under reduced pressure or the like.
- the solvent for the solution include chloroform and dichloromethane.
- Examples of methods for supporting poly(meth)acrylic acid amide on core-shell particles by chemical bonding include a method in which a reactive functional group is introduced into the core-shell particles and this reactive functional group is reacted with an amide group possessed by the poly(meth)acrylic acid amide; and a method in which a reactive functional group is introduced into the core-shell particles, a functional group capable of reacting with this reactive functional group is introduced into the poly(meth)acrylic acid amide, and both reactive functional groups are reacted.
- the former method is carried out by, for example, introducing epoxy groups into the core-shell particles by surface treatment using a silane coupling agent having an epoxy group, and then reacting the epoxy groups with amide groups of the poly(meth)acrylic acid amide.
- Other methods for chemically bonding poly(meth)acrylic acid amide to core-shell particles include, for example, introducing polymerizable functional groups into the core-shell particles by surface treatment using a silane coupling agent or the like having polymerizable functional groups such as vinyl groups and (meth)acryloyl groups, and also introducing polymerizable functional groups into the poly(meth)acrylic acid amide by reaction with an isocyanate ester or the like (see JP 2006-177795 A), and then copolymerizing the polymerizable functional groups of both.
- Optically active polyamino acids Optically active polyamino acids
- polyamino acids do not include proteins, which will be described later.
- Examples of polyamino acids include polymers represented by the following formula (II). Such polyamino acids can be synthesized, for example, by the method described in JP-A-60-193538.
- n1 is preferably 100 or less, and more preferably 10 or more and 40 or less.
- the alkyl group, phenyl group, aralkyl group, or heterocyclic group represented by R6 has a substituent
- substituents include a hydroxy group, a carboxy group, a mercapto group, an amino group, and a methylthio group.
- the above number of carbon atoms does not include the number of carbon atoms contained in the substituent.
- heterocyclic group represented by R6 examples include groups in which one hydrogen atom has been removed from a heterocycle such as 5-pyrazolone, pyrazole, triazole, oxazolone, isoxazolone, barbituric acid, pyridone, pyridine, rhodanine, pyrazolidinedione, pyrazolopyridone, and Meldrum's acid; and groups in which a ring such as an aromatic ring or a heterocycle is further condensed with the heterocyclic group.
- a heterocycle such as 5-pyrazolone, pyrazole, triazole, oxazolone, isoxazolone, barbituric acid, pyridone, pyridine, rhodanine, pyrazolidinedione, pyrazolopyridone, and Meldrum's acid
- the alkyl group represented by R7 is preferably a methyl group or an ethyl group.
- Polyamino acids are polymers of amino acids and amino acid derivatives.
- amino acids include alanine, valine, leucine, phenylalanine, proline, glutamic acid, and aspartic acid.
- amino acid derivatives include benzyl aspartate, methyl glutamate, benzyl glutamate, carbobenzoxylysine, carbobenzoxyornithine, acetyltyrosine, and benzylserine.
- the polyamino acid loading rate in the separating agent (the ratio of the amount of polyamino acid loaded on the carrier when the total amount of separating agent is taken as 100% by mass) is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- One method for supporting polyamino acids on core-shell particles by physical adsorption is to immerse the core-shell particles in a solution containing the polyamino acid, and then evaporate the solvent by drying under reduced pressure or the like.
- solvents for the solution include dimethylformamide and dioxane.
- Methods for chemically bonding polyamino acids to core-shell particles include introducing reactive functional groups into the core-shell particles and reacting these reactive functional groups with amino groups in the polyamino acids; and introducing reactive functional groups into the core-shell particles, introducing functional groups reactive with these reactive functional groups into the polyamino acids, and reacting the two reactive functional groups.
- reactive functional groups bonded to core-shell particles include epoxy groups, which react with amino groups in polyamino acids.
- methods for introducing reactive functional groups into core-shell particles include surface treatment of core-shell particles with a silane coupling agent having an epoxy group.
- Other methods for chemically bonding polyamino acids to core-shell particles include, for example, surface treatment with a silane coupling agent having polymerizable functional groups such as vinyl groups and (meth)acryloyl groups to introduce polymerizable functional groups into the core-shell particles, and then reacting the polyamino acid with a compound having a group reactive with the amino group of the polyamino acid and a polymerizable functional group, such as acrylic acid chloride, glycidyl methacrylate, or chloromethylstyrene, to introduce the polymerizable functional group into the polyamino acid and copolymerize the polymerizable functional groups of both.
- a silane coupling agent having polymerizable functional groups such as vinyl groups and (meth)acryloyl groups to introduce polymerizable functional groups into the core-shell particles
- a compound having a group reactive with the amino group of the polyamino acid and a polymerizable functional group such as acrylic acid chloride, glycidy
- Optically Active polyamides include polymers derived from optically active amino acids, each of which has one optically active amino acid residue in the main chain of the repeating unit.
- the monomers used in the synthesis of polymers derived from optically active amino acids are N-substituted amino acids, which are optically active dicarboxylic acids, and diamines.
- N-substituted amino acids include N-substituted glutamic acid and N-substituted aspartic acid.
- Preferred diamines include aromatic diamines such as 4,4'-diaminodiphenylmethane and 1,3-phenylenediamine.
- a method for synthesizing a polymer derived from an optically active amino acid is described below.
- a polymer derived from an optically active amino acid is synthesized by polymerizing an N-substituted amino acid, which is an optically active dicarboxylic acid, with a diamine.
- N-substituted amino acid which is an optically active dicarboxylic acid
- a more specific example of the synthesis method is described below, but the synthesis method for a polymer derived from an optically active amino acid is not limited to this example, and various reaction conditions such as monomers, condensing agents, reaction scale, reaction temperature, reaction time, and purification methods can be changed as appropriate.
- the method for synthesizing polymers derived from optically active amino acids is not limited to the methods described above, and any method other than those described above may be used.
- the separating agent according to this embodiment exhibits optical resolution ability when it contains a polymer derived from an optically active amino acid as a ligand.
- optically active polyamides include polymers represented by the following formula (III) and polymers represented by the following formula (IV).
- R8 and R9 each independently represent an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms which may have a branched structure, a group having one or more aromatic groups having 6 to 10 carbon atoms, or a group having one or more alicyclic groups having 3 to 10 carbon atoms; and n2 and n3 each represent an integer of 50 to 100,000.
- alkylene group represented by R8 and R9 examples include alkylene groups having 4, 6, 8, or 10 carbon atoms, and preferred examples include a tetramethylene group, a hexamethylene group, an octamethylene group, and an octamethylene group.
- Examples of the group having one or more aromatic groups represented by R8 and R9 include a phenylene group and an oxydiphenylene group.
- Examples of the group having one or more alicyclic groups represented by R8 and R9 include groups containing a cycloalkylene group such as a cyclohexanediyl group and a cyclobutanediyl group.
- the polymer represented by formula (III) and the polymer represented by formula (IV) can be synthesized by the method described in Japanese Patent Publication No. 4-77737.
- the raw materials for these polymers can be (+)- or (-)-trans-stilbenediamine and dicarboxylic acid, or derivatives thereof.
- a compound represented by the following formula (V) can be used as the dicarboxylic acid.
- HOOC-R 10 -COOH (V) In formula (V), R 10 has the same meaning as R 8 in formula (III) and R 9 in formula (IV).
- the polymer represented by formula (III) or the polymer represented by formula (IV) can be synthesized by any method, such as a known polyamide synthesis method or a method similar thereto.
- the polyamide loading rate in the separating agent (the ratio of the amount of polyamide supported on the carrier when the total amount of separating agent is taken as 100% by mass) is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- One method for supporting optically active polyamide on core-shell particles by physical adsorption is to immerse the core-shell particles in a solution containing the optically active polyamide, and then evaporate the solvent by drying under reduced pressure or the like.
- the solvent for the solution include hexafluoroisopropanol, dimethylformamide, and dichloromethane.
- Examples of methods for supporting polyamide on core-shell particles by chemical bonding include a method of introducing a reactive functional group into the core-shell particles and reacting this reactive functional group with an amide group possessed by the polyamide; and a method of introducing a reactive functional group into the core-shell particles, introducing a functional group capable of reacting with this reactive functional group into the polyamide, and reacting the two reactive functional groups.
- the former method is carried out by, for example, introducing epoxy groups into the core-shell particles by surface treatment using a silane coupling agent having an epoxy group, and then reacting these epoxy groups with amide groups possessed by the polyamide.
- Other methods for chemically bonding polyamide to core-shell particles include, for example, surface treatment with a silane coupling agent having polymerizable functional groups such as vinyl groups and (meth)acryloyl groups to introduce polymerizable functional groups into the core-shell particles, and then introducing polymerizable functional groups into the polyamide by reaction with an isocyanate ester or the like (see JP 2006-177795 A), and then copolymerizing the polymerizable functional groups of both.
- a silane coupling agent having polymerizable functional groups such as vinyl groups and (meth)acryloyl groups
- optically inactive polyesters examples include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene-polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polylactic acid, polyglycolic acid, poly( ⁇ -caprolactone), and poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-2,2-isopropylidene-1,4-phenylene) (polycarbonate of bisphenol A).
- the optically inactive polyester is preferably one or more selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polylactic acid, and polyglycolic acid, in terms of its higher affinity for the separation target, as well as its higher stability and analytical reproducibility, and more preferably one or more selected from the group consisting of polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, and polylactic acid.
- the weight-average molecular weight (Mw) of the optically inactive polyester is preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less, more preferably 20,000 or more and 200,000 or less, from the viewpoints of strength of physical adsorption to the carrier and ease of handling due to increased viscosity of the solvent in which the polymer is dissolved.
- the polyester loading rate in the separating agent (the ratio of the amount of polyester loaded on the carrier when the total amount of separating agent is taken as 100% by mass) is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- Separation materials containing optically inactive polyesters as ligands are expected to be useful for separating high molecular weight molecules such as proteins.
- One method for supporting optically inactive polyester on core-shell particles by physical adsorption is to immerse the core-shell particles in a solution containing the optically inactive polyester, and then evaporate the solvent by drying under reduced pressure, etc.
- Examples of methods for supporting a polyester on a core-shell particle by chemical bonding include a method in which a reactive functional group is introduced into the core-shell particle, a functional group capable of reacting with the reactive functional group is introduced into the polyester, and the two reactive functional groups are reacted with each other.
- a method is carried out, for example, by introducing epoxy groups into the core-shell particles by surface treatment using a silane coupling agent having an epoxy group, and by introducing amino groups into the polyester by chemical treatment using a polyamine, and then reacting the epoxy groups introduced into the core-shell particles with the amino groups introduced into the polyester in vacuum or air.
- Polyamines for introducing amino groups into polyesters include (poly)alkylene polyamines having 2 to 8 carbon atoms.
- Specific examples of (poly)alkylene polyamines having 2 to 8 carbon atoms include ethylene diamine, propylene diamine, butylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, and tetraethylene pentamine.
- they are one or more selected from the group consisting of ethylene diamine, diethylene triamine, triethylene tetramine, and tetraethylene pentamine, with diethylene triamine being particularly preferred.
- using a polyamine containing at least three amino groups improves the introduction of amino groups into the polyester.
- low molecular weight amines are preferred because they are easily removed after chemical treatment.
- An example of a chemical treatment method using a polyamine is to heat treat the polyester in a solution in which the polyamine is dissolved in an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent.
- Proteins are preferably used as ligands for separation agents for separating proteins such as antibodies. As proteins, substances that have affinity for the target to be separated can be used.
- the molecular mass of the protein is preferably 3 kDa or more and 300 kDa or less, more preferably 30 kDa or more and 150 kDa or less.
- proteins used as ligands include glycoproteins, protein A, protein G, protein L, albumin, and functional variants thereof, and preferably one or more selected from the group consisting of glycoproteins, protein A, protein G, protein L, and functional variants thereof. These have high selectivity when used to separate antibodies, and are therefore particularly preferred as ligands for separation agents for separating proteins such as antibodies. When the primary purpose is antibody separation, ligands that can specifically bind to a portion of immunoglobulin are also preferred.
- ⁇ 1-acid glycoprotein can be used as the glycoprotein.
- Sources of ⁇ 1-acid glycoprotein include mammals such as humans, cows, and rabbits, and birds such as chickens, swans, and turkeys.
- Specific examples of preferred ⁇ 1-acid glycoproteins include human ⁇ 1-acid glycoprotein (hereinafter simply referred to as h-AGP) and chicken AGP (hereinafter simply referred to as c-AGP).
- Human ⁇ 1-acid glycoprotein can be commercially available (e.g., manufactured by Merck). Commercially available products may be purified by high-performance liquid chromatography before loading, if necessary.
- Chicken ⁇ 1-acid glycoprotein can be obtained by separating ovomucoid and chicken ⁇ 1-acid glycoprotein (c-AGP) from crude chicken ovomucoid using liquid chromatography with a cation exchange carrier (e.g., Merck's "SP Sepharose") and a stepwise elution method with ammonium acetate buffer (pH 4.6). At this point, the fraction containing c-AGP can be isolated and further purified using an ion exchange chromatography carrier such as SP Sepharose.
- a cation exchange carrier e.g., Merck's "SP Sepharose
- SP Sepharose ammonium acetate buffer
- Human ⁇ 1-acid glycoprotein is a glycoprotein consisting of 183 amino acid residues and five sugar chains, with a molecular weight of approximately 41,000-43,000. Chicken ⁇ 1-acid glycoprotein has the same amino acid residues and sugar chains as human ⁇ 1-acid glycoprotein, but its molecular weight is approximately 30,000.
- albumin examples include egg albumin and human serum albumin (molecular weight approximately 66 kDa).
- the above-mentioned functional variant refers to a protein that has at least one modification in its native amino acid sequence and that has at least one function associated with the native sequence.
- a native sequence includes an amino acid sequence that originally occurs in nature. Modifications of a native amino acid sequence can include, for example, substituting one or more amino acids with other amino acids; deleting one or more amino acids; adding one or more amino acids; and combinations thereof (for example, a combination of substituting one or more amino acids with other amino acids, adding one or more amino acids, and deleting one or more amino acids from the native sequence).
- Functional variants may also include fragments or domains of a protein.
- the amino acid sequence of a functional variant may be 70% or more identical, 75% or more identical, 80% or more identical, 85% or more identical, 90% or more identical, 95% or more identical, or 98% or more identical to the naturally occurring amino acid sequence.
- cellobiohydrolases known as cellobiohydrolases I and II shown below, can also be used as proteins.
- CBH I Cellobiohydrolase I
- CBH II cellobiohydrolase II
- Methods for producing these proteins include using genetic recombination technology to express large amounts of the desired cellobiohydrolase in host cells.
- the protein loading rate in the separating agent (the ratio of the amount of protein loaded on the carrier when the total amount of separating agent is taken as 100% by mass) is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- One method for supporting proteins on core-shell particles by physical adsorption is to immerse the core-shell particles in a solution containing the protein, and then evaporate the solvent by drying under reduced pressure or the like.
- solvents for the solution include hexane and chloroform.
- Methods for chemically bonding proteins to core-shell particles typically include, but are not limited to, a method in which reactive functional groups are introduced into the core-shell particles and then these reactive functional groups are reacted directly with functional groups on the protein; or a method in which reactive functional groups are introduced into the core-shell particles and then the core-shell particles and the protein are chemically bonded via a compound having one or more functional groups reactive with the reactive functional groups bonded to the core-shell particles and one or more functional groups reactive with functional groups on the protein (hereinafter such compounds are collectively referred to as "spacers").
- An example of the former method is to carry out a surface treatment using a silane coupling agent or the like that has a functional group, such as an epoxy group, that can react with amino groups, to introduce functional groups that react with amino groups into the core-shell particles, and then directly react these functional groups with Protein A.
- a silane coupling agent or the like that has a functional group, such as an epoxy group, that can react with amino groups, to introduce functional groups that react with amino groups into the core-shell particles, and then directly react these functional groups with Protein A.
- Examples of the latter method include a method using an amino acid (amine carboxylic acid) as a spacer, reacting the amino group of the amino acid with an epoxy group introduced into the core-shell particle, and then reacting the carboxyl group of the amino acid with the amino group of Protein A; and a method using a diamine or diol and a diglycidyl compound such as (poly)ethylene glycol diglycidyl ether as a spacer in succession, reacting the epoxy group introduced into the core-shell particle with one end group of the diamine or diol, and then reacting the other end group of the diamine or diol with one epoxy group of the diglycidyl compound, thereby introducing an epoxy group into the core-shell particle and reacting this epoxy group with Protein A.
- an amino acid amine carboxylic acid
- diamines that serve as spacers include aliphatic diamines such as tetramethylenediamine and hexamethylenediamine.
- diols that serve as spacers include aliphatic diols such as propylene glycol, butanediol, diethylene glycol, and triethylene glycol; and polyalkylene glycols such as polyethylene glycol.
- the spacer preferably has a linear structure, taking into consideration its reactivity with the ligand and steric hindrance with the core-shell particles when supporting the ligand via chemical bonding.
- a separation agent in which core-shell particles and a ligand are bound via a spacer with a linear structure is less susceptible to problems caused by steric hindrance, such as interference with the formation of affinity bonds between the ligand protein and the target to be separated (e.g., antibody), and therefore is more likely to ensure good separation performance.
- the protein can be reacted with carbonic acid disuccinimide (N,N'-disuccinimidyl carbonate: DSC) and then reacted with core-shell particles to which amino groups have been introduced using 3-aminopropyltriethoxysilane or the like, thereby chemically bonding the protein to the core-shell particles.
- carbonic acid disuccinimide N,N'-disuccinimidyl carbonate: DSC
- core-shell particles to which amino groups have been introduced using 3-aminopropyltriethoxysilane or the like, thereby chemically bonding the protein to the core-shell particles.
- nucleic acids examples include, but are not limited to, DNA, DNA derivatives, RNA, RNA derivatives, oligonucleotides, and oligonucleotide derivatives. Of these, the nucleic acid is preferably one or more selected from the group consisting of DNA, DNA derivatives, RNA, and RNA derivatives, in terms of higher affinity for the target to be separated, higher stability, and higher analytical reproducibility.
- the number of bases in the nucleic acid is not particularly limited, but is preferably 5 to 10,000.
- the DNA and RNA may be natural or artificial, but considering their stability as separation agents, they are preferably structurally stable artificial forms.
- Artificial DNA and RNA can have base sequences that do not exist in natural forms. In order to prevent thymine dimerization, it is preferable that artificial nucleic acids do not have adjacent thymines.
- the number of bases in the artificial nucleic acid is preferably between 50 and 200, and more preferably between 80 and 120, in order to enable efficient synthesis.
- the nucleic acid may be modified with a protecting group to improve durability as a separating agent.
- the nucleic acid may be modified with a protecting group at either or both of the 5'-hydroxyl group and the 3'-hydroxyl group.
- the protecting group include a phosphate ester group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, a benzyl group, a substituted benzyl group, and an allyl group.
- the DNA derivatives, RNA derivatives, and oligonucleotide derivatives are DNA, RNA, and nucleotides, respectively, in which one or both of the 5'- and 3'-hydroxy groups are modified with protecting groups.
- the nucleic acid loading rate in the separating agent (the ratio of the amount of nucleic acid loaded on the carrier when the total amount of separating agent is taken as 100% by mass) is preferably 0.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, more preferably 0.6% by mass or more and 6.6% by mass or less, even more preferably 0.6% by mass or more and 5.0% by mass or less, still more preferably 0.6% by mass or more and 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or more and 0.7% by mass or less.
- nucleic acid loading rate By setting the nucleic acid loading rate at or above the lower limit, the nucleic acid can be stably present in the separation agent, resulting in sufficient separation performance.
- nucleic acid loading rate By setting the nucleic acid loading rate at or below the upper limit, it is possible to prevent free nucleic acid that was not fully loaded onto the core-shell particles when the separation agent was prepared from remaining in the separation agent. Free nucleic acid can have a negative impact on separation performance, so reducing the amount of remaining free nucleic acid can ensure good separation performance.
- nucleic acids may be added directly to the suspension, or an aqueous solution prepared by dissolving the nucleic acids in distilled water may be added to the suspension, or a portion of the nucleic acids may be added directly to the suspension, and the remainder of the nucleic acids may be added to the suspension in an aqueous solution prepared by dissolving the nucleic acids in distilled water.
- One way to chemically bond nucleic acids to core-shell particles is to immobilize nucleic acids on a carrier via chitosan and the amino groups of the chitosan, as described in JP 2010-259405 A, for example.
- core-shell particles are first vapor-deposited with an aminosilane such as 3-aminopropyltriethoxysilane, followed by a heat treatment.
- aminosilane-treated core-shell particles are immersed in a glutaraldehyde solution, then washed and air-dried.
- glutaraldehyde-treated core-shell particles are immersed in a chitosan solution, then washed with ultrapure water. This causes the aldehyde groups of the glutaraldehyde to react with the amino groups of the chitosan, introducing numerous amino groups onto the surface of the core-shell particles and increasing the surface area for binding nucleic acids.
- the chitosan-treated core-shell particles are immersed in a glutaraldehyde solution, then washed and air-dried. This introduces aldehyde groups into the core-shell particles.
- An avidin solution is dropped onto these core-shell particles and allowed to stand, causing the aldehyde groups introduced into the core-shell particles to react with the amino groups of the avidin, immobilizing the avidin to the core-shell particles via the chitosan.
- a biotin-labeled nucleic acid solution is then dropped onto the core-shell particles with the avidin immobilized thereon and allowed to react, immobilizing the nucleic acid to the core-shell particles via a chemical bond.
- the separating material according to this embodiment can be suitably used as a packing material for columns used in chromatography, such as liquid chromatography, supercritical fluid chromatography, gas chromatography, capillary electrochromatography (CEC), and micellar electrokinetic chromatography (MEKC).
- the separating material according to this embodiment can also be used as a packing material for columns used in electrophoresis, such as capillary zone electrophoresis (CZE).
- the separating agent of this embodiment can be used as a separating agent for optical isomers by selecting an optically active ligand as the ligand.
- the separating agent of this embodiment can be used as a separating agent for affinity chromatography by selecting an optically inactive ligand as the ligand.
- Example 1 0.35 g of the white solid obtained in Synthesis Example was dissolved in 2.8 mL of acetone. The resulting solution was uniformly applied to 6.7 g of core-shell particles A shown in Table 1, and the acetone was removed by distillation under reduced pressure to obtain a separating agent in which cellulose tris(3-chloro-4-methylphenylcarbamate) was supported on the core-shell particles A by physical adsorption.
- Example 2 10 g of the separating agent obtained in Example 1 was suspended in a mixed solvent of 100 mL of methanol and 400 mL of water to obtain a suspension. This suspension was irradiated with light from a high-pressure mercury lamp (Philips HPK-125W, quartz-encapsulated) for 10 minutes. The resulting precipitate was collected by filtration, washed with methanol, and then dried. The obtained solid was washed with ethyl acetate to remove the amylose derivative that was not chemically bonded to the core-shell particles A, thereby obtaining a separating agent in which cellulose tris(3-chloro-4-methylphenylcarbamate) was chemically bonded to the core-shell particles A.
- Comparative Example 1 0.40 g of the white solid obtained in Synthesis Example was dissolved in 3.2 mL of acetone. The resulting solution was uniformly applied to 7.6 g of core-shell particles B shown in Table 1, and the acetone was distilled off under reduced pressure to obtain a separating agent in which cellulose tris(3-chloro-4-methylphenylcarbamate) was supported on the core-shell particles B by physical adsorption.
- Comparative Example 2 A separating agent in which cellulose tris(3-chloro-4-methylphenylcarbamate) was supported by a core-shell particle B via a chemical bond was obtained in the same manner as in Example 2, except that the separating agent was changed to 5.0 g of the separating agent obtained in Example 3.
- the bulk density of the separating agent was measured by the tapping method.
- the tapping method was performed in accordance with "3.01 Bulk Density and Tapped Density Measurement Method" of the 18th Edition of the Japanese Pharmacopoeia.
- the volume of the measuring cylinder used was 5 mL, and the drop distance was 2 to 3 cm.
- the number of taps was 300 or more, and the tapping was repeated until the volume change was 0.1 cm3 or less after 50 consecutive taps.
- the ligand loading rate was calculated using the following formula (1).
- %C CSP represents the carbon content (mass%) of the entire separating agent
- %C Support represents the carbon content (mass%) of the entire support
- %C Ligand represents the carbon content (mass%) of the ligand.
- the carbon content of each object (separating agent, support, ligand) was measured using an elemental analyzer (CHN analyzer) ("Flash Smart CHNS MAS Plus" manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). The results are shown in Table 2.
- the prepared chromatography column was connected to a liquid chromatograph ("X-LC” manufactured by JASCO Corporation). Using this liquid chromatograph under the analytical conditions described above, optical resolution of the racemic form of trans-stilbene oxide (TSO) was performed, and the separation performance of the separation agent was evaluated.
- the number of theoretical plates (N1) is shown in Table 2.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
担体と、物理的吸着又は化学結合により前記担体の表面に担持されたリガンドとを有する分離剤であって、前記担体が、無機無孔質コアと多孔質シェルとを有するコアシェル型粒子であり、前記無機無孔質コアが、ガラスを含み、前記多孔質シェルが、シリカゲルを含み、前記コアシェル型粒子における前記シェルの平均厚さに対する前記コアの平均粒子径の比が、4.0以上12.0以下であり、前記リガンドが、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上であり、良好な分離性能を有する分離剤を提供する。
Description
本開示は分離剤に関する。
従来、クロマトグラフィー等の分離に用いられる分離剤として、リガンドが担体表面に担持されたものが知られている。
例えば、特許文献1及び特許文献2には、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸等から選ばれるリガンドがコアシェル型粒子に担持された分離剤であって、コアシェル型粒子のシェルがポリアルコキシシロキサンの加水分解物からなるものが開示されている。
分離化学分野においては、分離剤の分離性能の向上を図るため、研究開発が進められている。
本開示の課題は、良好な分離性能を有する分離剤を提供することである。
本開示の課題は、良好な分離性能を有する分離剤を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討を重ねた。その結果、リガンドが担体に担持された分離剤において、シェルの厚さに対するコアの径の比が特定範囲内にあるコアシェル型粒子を担体として使用することにより分離性能を向上し得ることを見出した。すなわち、本開示の要旨は、以下の通りである。
〔1〕
担体と、物理的吸着又は化学結合により前記担体の表面に担持されたリガンドとを有する分離剤であって、
前記担体が、無機無孔質コアと多孔質シェルとを有するコアシェル型粒子であり、
前記無機無孔質コアが、ガラスを含み、
前記多孔質シェルが、シリカゲルを含み、
前記コアシェル型粒子における前記シェルの平均厚さに対する前記コアの平均粒子径の比が、4.0以上12.0以下であり、
前記リガンドが、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上である、分離剤。
〔2〕
前記分離剤におけるリガンドの担持率が、0.6質量%以上6.6質量%以下である、〔1〕に記載の分離剤。
〔3〕
前記分離剤の嵩密度が、0.56g/cm3以上である、〔1〕又は〔2〕に記載の分離剤。
〔4〕
前記光学活性ポリマーが、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の分離剤。
〔5〕
前記光学活性ポリマーが、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の分離剤。
〔6〕
前記タンパク質が、糖タンパク質、プロテインA、プロテインG、及びプロテインL、並びにこれらの機能性変異体からなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の分離剤。
〔7〕
前記光学不活性なポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の分離剤。
〔8〕
前記核酸が、DNA、DNA誘導体、RNA、及びRNA誘導体からなる群より選択される1種以上であり、
前記核酸の塩基数が、5以上10,000以下である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の分離剤。
〔9〕
前記リガンドが、物理的吸着により前記担体の表面に担持されている、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の分離剤。
〔10〕
クロマトグラフィー用分離剤である、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の分離剤。
担体と、物理的吸着又は化学結合により前記担体の表面に担持されたリガンドとを有する分離剤であって、
前記担体が、無機無孔質コアと多孔質シェルとを有するコアシェル型粒子であり、
前記無機無孔質コアが、ガラスを含み、
前記多孔質シェルが、シリカゲルを含み、
前記コアシェル型粒子における前記シェルの平均厚さに対する前記コアの平均粒子径の比が、4.0以上12.0以下であり、
前記リガンドが、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上である、分離剤。
〔2〕
前記分離剤におけるリガンドの担持率が、0.6質量%以上6.6質量%以下である、〔1〕に記載の分離剤。
〔3〕
前記分離剤の嵩密度が、0.56g/cm3以上である、〔1〕又は〔2〕に記載の分離剤。
〔4〕
前記光学活性ポリマーが、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の分離剤。
〔5〕
前記光学活性ポリマーが、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の分離剤。
〔6〕
前記タンパク質が、糖タンパク質、プロテインA、プロテインG、及びプロテインL、並びにこれらの機能性変異体からなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の分離剤。
〔7〕
前記光学不活性なポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上である、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の分離剤。
〔8〕
前記核酸が、DNA、DNA誘導体、RNA、及びRNA誘導体からなる群より選択される1種以上であり、
前記核酸の塩基数が、5以上10,000以下である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の分離剤。
〔9〕
前記リガンドが、物理的吸着により前記担体の表面に担持されている、〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の分離剤。
〔10〕
クロマトグラフィー用分離剤である、〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の分離剤。
本開示によれば、良好な分離性能を有する分離剤を提供することができるという効果を奏し得る。
そして、本開示の課題及び効果は、具体的に上記に記載したものに限らず、明細書全体より当業者に明らかにされるものを含む。
そして、本開示の課題及び効果は、具体的に上記に記載したものに限らず、明細書全体より当業者に明らかにされるものを含む。
以下に、本開示について具体的な実施形態を挙げて説明するが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されるものではない。
また、本明細書に開示される各々の態様は、本明細書に開示される他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。
また、本明細書に開示される各々の態様は、本明細書に開示される他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。
本開示において、範囲を示す「X~Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、「X~Y」又は「X以上Y以下」で表される数値範囲が段階的(例えば、好ましい順)に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
本開示において、「X、Y及びZからなる群より選択される1種以上」のような記載は、X、Y、Z、XとYとの組合せ、XとZとの組合せ、YとZとの組合せ、又はXとYとZとの組合せのいずれかを意味する。
本開示において、「x1、x2、及びx3等のX」のような記載は、Xの一例としてx1、x2、及びx3等を挙げたものであって、Xがx1、x2、及びx3等に限られることを意味するものではない。
<分離剤>
本開示の一実施形態は、担体と、物理的吸着又は化学結合により前記担体の表面に担持されたリガンドとを有する分離剤であって、前記担体が、無機無孔質コアと多孔質シェルとを有するコアシェル型粒子であり、前記無機無孔質コアが、ガラスを含み、前記多孔質シェルが、シリカゲルを含み、前記コアシェル型粒子における前記シェルの平均厚さに対する前記コアの平均粒子径の比が、4.0以上12.0以下であり、前記リガンドが、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上である。
本開示の一実施形態は、担体と、物理的吸着又は化学結合により前記担体の表面に担持されたリガンドとを有する分離剤であって、前記担体が、無機無孔質コアと多孔質シェルとを有するコアシェル型粒子であり、前記無機無孔質コアが、ガラスを含み、前記多孔質シェルが、シリカゲルを含み、前記コアシェル型粒子における前記シェルの平均厚さに対する前記コアの平均粒子径の比が、4.0以上12.0以下であり、前記リガンドが、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上である。
本実施形態では、リガンドは、より良好な分離性能を得る観点から、物理的吸着により前記担体の表面に担持されていることが好ましい。
本実施形態に係る分離剤は、特定のリガンドが、ガラスを含むコアとシリカゲルを含むシェルとを有し、かつ、シェルの平均厚さに対するコアの平均粒子径の比が特定範囲内にあるコアシェル型粒子の表面に担持されていることにより、良好な分離性能を示す。
本開示において、分離剤の分離性能を評価するための指標としては、分離剤をクロマトグラフィー用分離剤として使用した際の理論段数(N1)を用いる。理論段数(N1)は、以下のように定義される。
・理論段数(N1)
N1=16×(tr/W)2
式中、
tr:保持時間
W:ピーク幅
N1=16×(tr/W)2
式中、
tr:保持時間
W:ピーク幅
・分離度(Rs)
式中、
tR1,tR2:保持時間(tR1≦tR2)(図1参照)
W1,W2:ピーク幅(図1参照)
W0.5h1,W0.5h2:ピーク高さ1/2となる位置でのピーク幅(半値幅;図1参照)
tR1,tR2:保持時間(tR1≦tR2)(図1参照)
W1,W2:ピーク幅(図1参照)
W0.5h1,W0.5h2:ピーク高さ1/2となる位置でのピーク幅(半値幅;図1参照)
分離度Rsは、一般的に、1.5以上で完全分離(ベースライン分離)していることを意味する。なお、ピーク高さの比が1/1である2つのピークについての標準分離度曲線によると、Rsが1.25以上で2つのピークの間の谷の深さが99.4%となり、ほぼベースライン分離した状態を示す。よって、Rsは、1.25以上であることが好ましく、1.5以上であることがより好ましい。
分離剤の嵩密度は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.56g/cm3以上、より好ましくは0.56g/cm3超1.50g/cm3以下、さらに好ましくは0.58g/cm3以上1.00g/cm3以下、さらにより好ましくは0.60g/cm3以上0.90g/cm3以下、特に好ましくは0.62g/cm3以上0.80g/cm3以下、最も好ましくは0.64g/cm3以上0.70g/cm3以下である。
分離剤の嵩密度は、分離剤の粒子径分布と相関性があり、粒子径が均一であるほど嵩密度は大きくなる。したがって、分離剤の嵩密度が上記範囲内、特に上記下限以上であることにより、カラムに細密充填に近い状態で充填でき、粒子間空隙率が低くなるため、Van Deemterの式のA項が小さくなる。そして、その結果、分離性能の向上(特に、理論段数の向上)を達成することができる。
分離剤の嵩密度は、タップ法により測定される。タップ法は、第十八改正日本薬局方の「3.01 かさ密度及びタップ密度測定法」に倣って行う。ただし、使用するメスシリンダーの容積は5mL、落下距離は2~3cmとする。また、タップ回数は300回以上とし、50回連続で体積変化が0.1cm3以下となるまでタップを繰り返すものとする。
1.担体
本実施形態に係る分離剤の担体は、無機無孔質コア(以下、単に「コア」と称することがある。)と多孔質シェル(以下、単に「シェル」と称することがある。)とを有するコアシェル型粒子である。
本実施形態に係る分離剤の担体は、無機無孔質コア(以下、単に「コア」と称することがある。)と多孔質シェル(以下、単に「シェル」と称することがある。)とを有するコアシェル型粒子である。
本開示において、「無孔質」とは、BET法により測定されるコアの表面の比表面積(m2/g)をAとし、コアの粒子径から求められる表面積(粒子半径rから算出される、4πr2)から算出できる単位質量あたりの表面積(m2/g)をBとしたとき、(A-B)/B×100が20未満であることを意味する。
本開示において、「多孔質」とは、BET法により測定されるその表面の比表面積が10mm2/g以上であることを意味する。
コアシェル型粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは0.5μm以上1000μm以下、より好ましくは1.0μm以上200μm以下、さらに好ましくは1.5μm以上50μm以下、さらにより好ましくは2.0μm以上10μm以下、特に好ましくは2.5μm以上5.0μm以下である。
本開示において、「平均粒子径」とは、個数平均粒子径を意味する。個数平均粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)(例えば、株式会社日立ハイテクノロジーズ製「SU-5000」)による観察を行い、得られた画像から300個程度の粒子を無作為に選び出して画像解析ソフト(例えば、Wyne Rasband社製「Image J」)で円形粒子解析することにより測定された各粒子の粒子径の算術平均値として求められる。
コアシェル型粒子のコアの材料は、無機物質であり、より具体的にはガラスを含み、好ましくはガラスからなる。また、コアの形状としては、例えば、球状、顆粒状、粉末状、及び任意の不定形状等が挙げられる。これらの中でも、粒子形状が揃っていると充填密度を確保しやすくなるため、コアの形状は、球状であることが好ましい。なお、「球状」とは、真球だけでなく、一般的に球状と認識し得る程度の略球状も包含する。
コアの平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは0.3μm以上900μm以下、より好ましくは0.5μm以上200μm以下、さらに好ましくは1.0μm以上50μm以下、さらにより好ましくは1.5μm以上10μm以下、特に好ましくは2.0μm以上3.0μm以下、最も好ましくは2.0μm以上2.5μm以下である。
コアの平均粒子径は、コアシェル型粒子の平均粒子径と同方法により測定される。
コアシェル型粒子を構成するシェルの材料は、シリカゲルを含み、好ましくはシリカゲルからなる。シリカゲルは、いかなる合成方法により合成されたものであってもよいが、コアシェル型粒子を容易に製造できる観点から、アルコキシシランの部分加水分解により得られるポリアルコキシシロキサンをさらに加水分解させて合成したものであることが好ましい。
アルコキシシランは、テトラアルコキシシランであることが好ましい。テトラアルコキシシランとしては、例えば、テトラメトキシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、及びテトラブトキシシランが挙げられ、好ましくはテトラエトキシシランである。
コアシェル型粒子のシェルの極大細孔径は、好ましくは13nm以上500nm以下、より好ましくは20nm以上300nm以下、さらに好ましくは30nm以上200nm以下、さらにより好ましくは40nm以上100nm以下である。なお、本開示において、シェルの極大細孔径は、コアシェル型粒子の極大細孔径と同義である。
コアシェル型粒子のシェルの極大細孔径を上記範囲とすることにより、コアシェル型粒子のシェルの内部にまでリガンドとなる物質が浸透し、十分な量のリガンドをコアシェル型粒子に担持することができる。その結果、分離剤と分離対象との相互作用が確保され、分離対象の良好な分離に寄与すると期待される。
コアシェル型粒子のシェルの極大細孔径は、水銀圧入法により測定される。水銀圧入法は、圧力をかけて水銀を開孔部に侵入させ、圧力値と対応する侵入水銀体積とを用いて、円柱状と仮定した細孔の径をWashburnの式から算出する方法である。水銀圧入法によるシェルの極大細孔径の測定は、セラミックス成形体について規定されたJIS R 1655:2003(ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法,2003年5月20日制定)に準じて行われる。
コアシェル型粒子のシェルの平均厚さは、特に限定されないが、好ましくは0.1μm以上50μm以下、より好ましくは0.1μm以上10μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上5.0μm以下、さらにより好ましくは0.2μm以上1.0μm以下、特に好ましくは0.2以上0.4μm以下である。
シェルの平均厚さを上記下限以上とすることにより、シェルの多孔質部分にリガンドが十分に担持され、分離対象を十分に保持できる。また、シェルの平均厚さを上記上限以下とすることにより、コアシェル型粒子全体に占めるシェルの比率が小さくなるため、シェルの多孔質部分における溶質の拡散が抑制される点で、コアシェル型粒子の利点を発揮しやすくなる。
シェルの平均厚さは、コアシェル型粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)観察により求められる。具体的には、まず、任意に選定したコアシェル型粒子の薄片試料に対して高電圧で加速された電子線を試料に照射し、透過した電子線を分析しすることで、TEM像を取得する。次に、このTEM像における粒子全体の最大の長さから無孔質部分の最大の長さを減じた値を2で除し、得られた値をシェルの平均厚さとする。
コアシェル型粒子のシェルの平均厚さに対するコアの平均粒子径の比は、良好な分離特性を得る観点から、通常4.0以上12.0以下、好ましくは8.0以上12.0以下、より好ましくは10.0以上12.0以下、さらに好ましくは11.0以上11.5以下、特に好ましくは11.5である。
シェルの平均厚さに対するコアの平均粒子径の比が上記上限以下であることにより、シェルに十分な量のリガンドを担持することができる。また、シェルの平均厚さに対するコアの平均粒子径の比が上記下限以上であることにより、分離対象が分離剤粒子内に入り込みやすく、分離対象の粒子内での拡散により広がる拡散幅を抑えられるため、Van Deemterの式のC項が小さくなる。そのため、シェルの平均厚さに対するコアの平均粒子径の比が上記範囲内であることにより、分離性能の向上(特に、理論段数の向上)を達成することができる。
シェルの比表面積は、特に制限されないが、好ましくは10m2/g以上100m2/g以下、より好ましくは15m2/g以上50m2/g以下、さらに好ましくは19m2/g以上25m2/g以下である。なお、本開示において、シェルの比表面積は、コアシェル型粒子の比表面積と同義である。
シェルの比表面積が上記下限以上であることにより、細孔容積が確保され、十分な量のリガンドをコアシェル型粒子に担持することができる。その結果、分離剤と分離対象との相互作用が確保され、分離性能を向上し得る。また、シェルの比表面積が上記上限以下であれば、シェルは大きな細孔径を有するため、リガンドがシェルの細孔の内部まで十分に浸透し、十分な量のリガンドをコアシェル型粒子に担持することができる。その結果、分離剤と分離対象との相互作用が確保され、分離性能を向上し得る。
シェルの比表面積は、シェルの極大細孔径の測定と同様の水銀圧入法により測定される。
シェルの細孔容積は、特に限定されないが、好ましくは0.10cm3/g以上0.50cm3/g以下、より好ましくは0.15cm3/g以上0.30cm3/g以下、さらに好ましくは0.20cm3/g以上0.25cm3/g以下である。なお、本開示において、シェルの細孔容積は、コアシェル型粒子の細孔容積と同義である。
シェルの細孔容積が上記下限以上であることにより、細孔容積が確保され、十分な量のリガンドをコアシェル型粒子に担持することができる。その結果、分離剤と分離対象との相互作用が確保され、分離性能を向上し得る。また、シェルの細孔容積が上記上限以下であれば、シェルは大きな細孔径を有するため、リガンドがシェルの細孔の内部まで十分に浸透し、十分な量のリガンドをコアシェル型粒子に担持することができる。その結果、分離剤と分離対象との相互作用が確保され、分離性能を向上し得る。
シェルの細孔容積は、シェルの極大細孔径の測定と同様の水銀圧入法により測定される。
コアシェル型粒子を製造する方法としては、特に限定されないが、例えば、特開昭49-36396号公報に記載の方法又はこれに準じた方法を採用し得る。
具体的には、まず、アルコキシシランの部分加水分解によりポリアルコキシシロキサンを調製する。次に、得られたポリアルコキシシロキサンを溶媒(例えば、エーテル、アセトン、及びジクロロメタン等)に溶解させてポリアルコキシシロキサン溶液を調製する。続いて、得られたポリアルコキシシロキサン溶液をコアに塗布するか、コアをポリアルコキシシロキサン溶液に浸漬させ、その後、溶媒を除去することで、コアの表面にポリアルコキシロキサンを堆積させる。その後、コア上のポリアルコキシシロキサンの重縮合(加水分解)を行い、多孔質シェルを形成する。これにより、コアシェル型粒子が得られる。
シェルの比表面積、細孔容積、及び極大細孔径は、コア上に堆積したポリアルコキシシロキサンの重縮合を行う際の反応溶液(水溶液)のpHにより調整することができる。例えば、反応溶液のpHを大きくすることで、シェルの極大細孔径を大きくすることができる。また、反応溶液のpHを低くすることで、シェルの比表面積及び細孔容積を大きくすることができる。
シェルの平均厚さは、アルコキシシランの粘度により調整することができる。例えば、粘度の低いアルコキシシランを使用することで、シェルの平均厚さを厚くすることができる。
シェルの平均厚さに対するコアの平均粒子径の比は、コアの平均粒子径とシェルの平均厚さにより調整される。シェルの平均厚さは、上述した方法で調整することができる。
コアシェル型粒子としては、市販品を用いてもよい。
本実施形態に係る分離剤の担体であるコアシェル型粒子は、表面処理を行ったものであってもよい。表面処理の方法としては、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤を用いた表面処理法が挙げられる。このような表面処理により導入されるアミノ基は、後述するリガンドとの化学結合を行う際の反応基として利用することもできる。
2.リガンド
本開示において、「リガンド」とは、担体となるコアシェル型粒子の表面に担持されるものであって、分離対象に対して物理的な親和性を示すか又は不斉認識が可能であるものをいう。リガンドは、分離対象に対する親和性が高い点、並びに安定性及び分析再現性が高い点で、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上であり、好ましくは光学活性ポリマーである。
本開示において、「リガンド」とは、担体となるコアシェル型粒子の表面に担持されるものであって、分離対象に対して物理的な親和性を示すか又は不斉認識が可能であるものをいう。リガンドは、分離対象に対する親和性が高い点、並びに安定性及び分析再現性が高い点で、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上であり、好ましくは光学活性ポリマーである。
分離剤におけるリガンドの担持率(平均担持率SR;分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されているリガンドの総量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
リガンドの担持率を上記下限以上とすることにより、分離剤と分離対象との間に十分な相互作用が生じ、分離係数を向上することができる。また、リガンドの担持率を上記上限以下とすることにより、リガンドと分離対象との相互作用が過剰に強くなることなく、分離対象の移動速度を確保し得るため、理論段数を向上することができる。
分離剤におけるリガンドの担持率は、下記式(1)で表され、分離剤の元素分析により測定された炭素含有量から算出される。
式(1)中、%CCSPは分離剤全体の炭素含有量(質量%)、%CSupportは担体全体の炭素含有量(質量%)、%CLigandはリガンドの炭素含有量(質量%)を表す。
上記の各炭素含有量は、各対象(分離剤、担体、リガンド)に対して元素分析(CHN分析)装置(例えば、ヤマト科学株式会社製「Flash Smart CHNS MAS Plus」)を用い炭素含有量を測定することができる。
上記の各炭素含有量は、各対象(分離剤、担体、リガンド)に対して元素分析(CHN分析)装置(例えば、ヤマト科学株式会社製「Flash Smart CHNS MAS Plus」)を用い炭素含有量を測定することができる。
2-1.光学活性ポリマー
本開示において、「光学活性ポリマー」とは、キラリティを有するポリマーを意味し、したがって、光活性ポリマーの溶液に平面偏光を透過させると、偏光面を回転させる旋光性を示す。光学活性ポリマーは、一般的には、光学活性なモノマーの重合体であるか、光学不活性なモノマーを光学活性な重合触媒を用いて重合して得られる重合体である。光学活性なポリマーの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000以上1,000,000以下である。
本開示において、「光学活性ポリマー」とは、キラリティを有するポリマーを意味し、したがって、光活性ポリマーの溶液に平面偏光を透過させると、偏光面を回転させる旋光性を示す。光学活性ポリマーは、一般的には、光学活性なモノマーの重合体であるか、光学不活性なモノマーを光学活性な重合触媒を用いて重合して得られる重合体である。光学活性なポリマーの重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000以上1,000,000以下である。
なお、ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によりポリスチレン換算で算出される。
光学活性ポリマーとしては、例えば、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミド等が挙げられ、好ましくは多糖、多糖誘導体、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上であり、より好ましくは多糖及び多糖誘導体からなる群より選択される1種以上であり、さらに好ましくは多糖である。以下、これらのポリマーについてより詳細に説明する。
本開示において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸の総称であり、すなわち、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。また、同様に、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及びメタクリロイルの総称であり、すなわち、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。
2-1-1.多糖及び多糖誘導体
多糖としては、例えば、β-1,4-グルカン(セルロース)、α-1,4-グルカン(アミロース、アミロペクチン)、α-1,6-グルカン(デキストラン)、β-1,6-グルカン(プスツラン)、β-1,3-グルカン(カードラン、シゾフィラン)、α-1,3-グルカン、β-1,2-グルカン(Crown Gall多糖)、β-1,4-ガラクタン、β-1,4-マンナン、α-1,6-マンナン、β-1,2-フラクタン(イヌリン)、β-2,6-フラクタン(レバン)、β-1,4-キシラン、β-1,3-キシラン、β-1,4-キトサン、β-1,4-N-アセチルキトサン(キチン)、プルラン、アガロース、アルギン酸、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン、ニゲラン、及びアミロースを含有する澱粉等が挙げられる。これらの多糖は、光学異性体の分離性能が高く、コアシェル型粒子へ担持が容易である点で好ましい。
多糖としては、例えば、β-1,4-グルカン(セルロース)、α-1,4-グルカン(アミロース、アミロペクチン)、α-1,6-グルカン(デキストラン)、β-1,6-グルカン(プスツラン)、β-1,3-グルカン(カードラン、シゾフィラン)、α-1,3-グルカン、β-1,2-グルカン(Crown Gall多糖)、β-1,4-ガラクタン、β-1,4-マンナン、α-1,6-マンナン、β-1,2-フラクタン(イヌリン)、β-2,6-フラクタン(レバン)、β-1,4-キシラン、β-1,3-キシラン、β-1,4-キトサン、β-1,4-N-アセチルキトサン(キチン)、プルラン、アガロース、アルギン酸、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン、ニゲラン、及びアミロースを含有する澱粉等が挙げられる。これらの多糖は、光学異性体の分離性能が高く、コアシェル型粒子へ担持が容易である点で好ましい。
これらのうち、多糖は、高純度化が容易であるか、高純度品を容易に入手できる点で、セルロース、アミロース、β-1,4-キトサン、キチン、β-1,4-マンナン、β-1,4-キシラン、イヌリン、カードラン、プルラン、α-シクロデキストリン、β-シクロデキストリン、γ-シクロデキストリン、及びニゲランからなる群より選択される1種以上であることが好ましく、セルロース、アミロース、プルラン、及びニゲランからなる群より選択される1種以上であることがより好ましく、セルロース及びアミロースからなる群より選択される1種以上であることがさらに好ましく、セルロースであることが特に好ましい。
多糖の数平均重合度(1分子中に含まれるピラノース環又はフラノース環の平均数)は、好ましくは5以上1,000以下、より好ましくは10以上500以下である。数平均重合度が上記上限以下である多糖は、取り扱いが容易である点で好ましい。
多糖誘導体は、多糖を化学的に修飾したものである。多糖誘導体の多糖は、上記と同義である。多糖誘導体としては、特に限定されないが、多糖エステル誘導体及び多糖カルバメート誘導体等が好ましく挙げられる。これらの多糖誘導体は、キラル分離剤として高い光学分割能を有することが知られている。また、これらの多糖誘導体は、光学異性体の分離性能が高く、コアシェル型粒子へ担持が容易である点で好ましい。
多糖エステル誘導体及び多糖カルバメート誘導体としては、任意の誘導体を使用することができる。任意の誘導体としては、例えば、芳香環の水素の一部又は全部がハロゲノ基(フルオロ基又はクロロ基)、アルキル基又はアルコキシ基で置換された、フェニルカルバモイル基、アラルキルカルバモイル基又はベンゾエート基によりセルロースの水酸基を修飾してなる多糖誘導体;及び芳香環の水素の一部又は全部がハロゲノ基(フルオロ基又はクロロ基)、アルキル基又はアルコキシ基で置換された、フェニルカルバモイル基、アラルキルカルバモイル基又はベンゾエート基によりセルロースの水酸基を修飾してなる多糖誘導体;等が挙げられる。多糖誘導体において、芳香環の水素を置換する置換基は、ハロゲノ基のみ、ハロゲノ基及びアルキル基、又はアルキル基のみであることが好ましい。ハロゲノ基としては、クロロ基が好ましい。また、アルキル基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
分離剤における多糖又は多糖誘導体の担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されている多糖又は多糖誘導体の総量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
多糖又は多糖誘導体をコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、多糖又は多糖誘導体を含む溶液にコアシェル型粒子を浸漬した後、減圧乾燥等により溶媒を留去する方法が挙げられる。
多糖又は多糖誘導体をコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、コアシェル型粒子と多糖又は多糖誘導体との間に化学結合を形成する方法;コアシェル型粒子と多糖又は多糖誘導体とを第三成分(スペーサー)を介して化学結合させる方法;及び担体上に多糖又は多糖誘導体を物理的吸着させ、担体上の多糖又は多糖誘導体を架橋する方法;等が挙げられる。
コアシェル型粒子と多糖又は多糖誘導体との間に化学結合を形成する方法(以下、「還元アミノ化法」と略す。)としては、例えば、特開平07-138301号公報に記載されている方法を用いることができる。この方法は、具体的には、多糖の還元末端と表面処理した担体との間で、例えばアルデヒド基とアミノ基との反応によりシッフ塩基を形成後、還元剤存在下で還元して2級アミンとすることで(Glycoconjugate J (1986) 3, 311-319 ELISABETH KALLINら参照)化学結合により多糖を担体に担持させた後、必要に応じて多糖を誘導体化する方法である。
コアシェル型粒子と多糖又は多糖誘導体とを第三成分(スペーサー)を介して化学結合させる方法としては、例えば、特開2002-148247号公報の実施例に記載されている方法を用いることができる。この方法は、具体的には、ビニル基等の重合性基を導入した重合性多糖誘導体と、ビニル基等の重合性基を導入したコアシェル型粒子とを、ビニル基等の重合性基を有する第三成分(重合性モノマー)の存在下で共重合させる方法である。
担体上に多糖又は多糖誘導体を物理的吸着させ、担体上の多糖又は多糖誘導体を架橋する方法としは、例えば、特表平11-510193号公報の実施例に記載されている方法を用いることができる。この方法は、具体的には、多糖誘導体を、コアシェル型粒子上に塗布により担持させた後、コアシェル型粒子上の多糖誘導体に浸漬性水銀灯により光を照射して多糖誘導体を光化学的に架橋する方法である。多糖又は多糖誘導体の架橋方法は、上記方法に限定されないが、例えば、γ線等の放射線、又はマイクロ波等の電磁波等の照射によって引き起こされる反応により架橋する方法;及びラジカル開始剤等を用いたラジカル反応により架橋する方法;等を採用してもよい。
コアシェル型粒子上に塗布した多糖又は多糖誘導体をγ線等の放射線、又はマイクロ波等の電磁波等の照射によって引き起こされる反応により架橋する方法としては、例えば、特開2004-167343号公報に記載されている方法を用いることができる。この方法は、表面処理したコアシェル型粒子上に多糖又は多糖誘導体を塗布した後、コアシェル型粒子上の多糖又は多糖誘導体にγ線を照射することで多糖又は多糖誘導体を架橋する方法である。
その他、コアシェル型粒子と多糖又は多糖誘導体を化学的に結合させる方法としては、例えば、多糖又は多糖誘導体の水酸基又はアミノ基の一部にアルコキシシリル基を導入してなる多糖誘導体をコアシェル型粒子上に塗布し、任意の溶媒中でアルコキシシリル基の重縮合等の反応を行う方法が挙げられる。
2-1-2.光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド
光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド(以下、単に「ポリ(メタ)アクリル酸アミド」と称することがある。)としては、下記式(I)で示される(メタ)アクリル酸アミドのうち、光学活性なものを重合させて得られるものが好ましく挙げられる。
光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド(以下、単に「ポリ(メタ)アクリル酸アミド」と称することがある。)としては、下記式(I)で示される(メタ)アクリル酸アミドのうち、光学活性なものを重合させて得られるものが好ましく挙げられる。
ポリ(メタ)アクリル酸アミドの重合方法としては、特に限定されないが、例えば、ルイス酸触媒存在下、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)等のラジカル重合開始剤を用いるラジカル重合が好ましく挙げられる。
ラジカル重合で用いられるルイス酸としては、金属塩である金属ルイス酸が好ましく挙げられる。具体的な金属ルイス酸としては、例えば、スカンジウムトリフラート、イットリウムトリフラート、臭化マグネシウム、塩化ハフニウム、イッテルビウムトリフラート、及びルテチウムトリフラート等が挙げられる。
重合において、(メタ)アクリル酸アミドが反応条件下で液体の場合、無溶媒条件でも重合反応を行うことができる。(メタ)アクリル酸アミドが反応条件下で固体である場合、重合は反応溶媒中で行われる。反応溶媒としては、(メタ)アクリル酸アミドを溶解可能であり、かつ、ラジカル補足効果のない有機溶媒である限り特に限定されず、例えば、テトラヒドロフラン、クロロホルム、及びメタノール等が挙げられる。
他の重合条件としては、国際公開第02/088204号を参照し、任意の条件を適宜選択することができる。
式中、R1、R2、及びR3は、それぞれ、水素原子、炭素数1以上30以下の1価の炭化水素基、又はヘテロ原子を含有する1価の原子団であり;R4は、水素原子又は炭素数1以上30以下の1価の炭化水素基であり;R5は、水素原子又はメチル基である。
R1、R2、及びR3は、それぞれ、水素原子、炭素数1以上6のアルキル基、アリール基、アラルキル基、カルボアルコキシ基、カルバモイル基、アミノ置換アルキル基、アミノ基、アルコキシ置換アルキル基、アルコキシ基、又はシリル基であることが好ましい。
R4は、水素原子、炭素数1以上6以下のアルキル基、アリール基、又はアラルキル基であることが好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
分離剤におけるポリ(メタ)アクリル酸アミドの担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されているポリ(メタ)アクリル酸アミドの量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
ポリ(メタ)アクリル酸アミドをコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸アミドを含む溶液にコアシェル型粒子を浸漬した後、減圧乾燥等により溶媒を留去する方法が挙げられる。前記溶液の溶媒としては、ポリ(メタ)アクリル酸アミドの溶解性の観点から、例えば、クロロホルム及びジクロロメタン等が挙げられる。
ポリ(メタ)アクリル酸アミドをコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、例えば、コアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基とポリ(メタ)アクリル酸アミドが有するアミド基と反応させる方法;及びコアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基と反応し得る官能基をポリ(メタ)アクリル酸アミドに導入し、両反応性官能基を反応させる方法;が挙げられる。
前者の方法は、例えば、エポキシ基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことでコアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、このエポキシ基とポリ(メタ)アクリル酸アミドが有するアミド基とを反応させることにより行われる。
前者の方法は、例えば、エポキシ基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことでコアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、このエポキシ基とポリ(メタ)アクリル酸アミドが有するアミド基とを反応させることにより行われる。
この他にも、ポリ(メタ)アクリル酸アミドをコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、例えば、ビニル基及び(メタ)アクリロイル基等の重合性官能基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことで、コアシェル型粒子に重合性官能基を導入しておき、また、ポリ(メタ)アクリル酸アミドにもイソシアン酸エスエル等との反応により重合性官能基を導入しておき(特開2006-177795号公報参照)、両者の重合性官能基を共重合させる方法が挙げられる。
2-1-3.光学活性なポリアミノ酸
光学活性なポリアミノ酸(以下、単に「ポリアミノ酸」と称することがある。)には、後述するタンパク質は含まないものとする。ポリアミノ酸としては、下記式(II)で表されるポリマーが挙げられる。このようなポリアミノ酸は、例えば特開昭60-193538号公報に記載の方法で合成することができる。
光学活性なポリアミノ酸(以下、単に「ポリアミノ酸」と称することがある。)には、後述するタンパク質は含まないものとする。ポリアミノ酸としては、下記式(II)で表されるポリマーが挙げられる。このようなポリアミノ酸は、例えば特開昭60-193538号公報に記載の方法で合成することができる。
式(II)中、n1は、5以上であり;R6は、それぞれ独立して、炭素数1以上5以下のアルキル基、フェニル基、炭素数7以上12以下のアラルキル基、又は炭素数3以上12以下の複素環基であり、前記アルキル基、前記フェニル基、前記アラルキル基、及び前記複素環基は、置換基を有していてもよく;R7は、それぞれ独立して、炭素数1以上5以下のアルキル基である。
n1は、好ましくは100以下、より好ましくは10以上40以下である。
R6で表されるアルキル基、フェニル基、アラルキル基、及び複素環基が置換基を有する場合、前記置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基、メルカプト基、アミノ基、及びメチルチオ基等が挙げられる。
なお、上記炭素数には、置換基に含まれる炭素の数は含まないものとする。
なお、上記炭素数には、置換基に含まれる炭素の数は含まないものとする。
R6で表される複素環基としては、例えば、5-ピラゾロン、ピラゾール、トリアゾール、オキサゾロン、イソオキサゾロン、バルビツール酸、ピリドン、ピリジン、ロダニン、ピラゾリジンジオン、ピラゾロピリドン、及びメルドラム酸等の複素環から水素原子を1つ除いた基;並びにこれらの複素環基にさらに芳香環及び複素環等の環が縮環した基;等が挙げられる。
R7で表されるアルキル基は、好ましくはメチル基又はエチル基である。
ポリアミノ酸は、アミノ酸及びアミノ酸誘導体の重合体である。アミノ酸としては、アラニン、バリン、ロイシン、フェニルアラニン、プロリン、グルタミン酸、及びアスパラギン酸等が挙げられる。アミノ酸誘導体としては、アスパラギン酸ベンジル、グルタミン酸メチル、グルタミン酸ベンジル、カルボベンゾキシリシン、カルボベンゾキシオルニチン、アセチルチロシン、及びベンジルセリン等が挙げられる。
分離剤におけるポリアミノ酸の担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されているポリアミノ酸の量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
ポリアミノ酸をコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、ポリアミノ酸を含む溶液にコアシェル型粒子を浸漬した後、減圧乾燥等により溶媒を留去する方法が挙げられる。前記溶液の溶媒としては、ポリアミノ酸の溶解性の観点から、例えば、ジメチルホルムアミド及びジオキサン等が挙げられる。
ポリアミノ酸をコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、コアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基とポリアミノ酸が有するアミノ基とを反応させる方法;及びコアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基と反応し得る官能基をポリアミノ酸に導入し、両反応性官能基を反応させる方法;が挙げられる。コアシェル型粒子に結合させる反応性官能基としては、例えば、ポリアミノ酸が有するアミノ基と反応するエポキシ基が挙げられる。コアシェル型粒子に反応性官能基を導入する方法としては、エポキシ基を有するシランカップリング剤でコアシェル型粒子を表面処理する方法が挙げられる。
この他にも、ポリアミノ酸をコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、例えば、ビニル基及び(メタ)アクリロイル基等の重合性官能基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことで、コアシェル型粒子に重合性官能基を導入しておき、また、ポリアミノ酸のアミノ基と反応し得る基と重合性官能基とを有する化合物、例えば、アクリル酸クロリド、グリシジルメタクリレート、及びクロロメチルスチレン等をポリアミノ酸と反応させ、ポリアミノ酸に重合性官能基を導入し、両者の重合性官能基を共重合させる方法が挙げられる。
2-1-4.光学活性なポリアミド
光学活性なポリアミド(以下、単に「ポリアミド」と称することがある。)としては、繰り返し単位の主鎖に1の光学活性アミノ酸残基を有する、光学活性アミノ酸由来のポリマーが挙げられる。
光学活性なポリアミド(以下、単に「ポリアミド」と称することがある。)としては、繰り返し単位の主鎖に1の光学活性アミノ酸残基を有する、光学活性アミノ酸由来のポリマーが挙げられる。
光学活性アミノ酸由来のポリマーの合成に用いるモノマーとしては、光学活性なジカルボン酸であるN-置換アミノ酸とジアミンとが用いられる。N-置換アミノ酸としては、例えば、N-置換グルタミン酸及びN-置換アスパラギン酸等が挙げられる。ジアミンとしては、4,4’-ジアミノジフェニルメタン及び1,3-フェニレンジアミン等の芳香族ジアミンが好ましく挙げられる。
光学活性アミノ酸由来のポリマーの合成方法の一例を説明する。光学活性アミノ酸由来のポリマーは、上述したように、光学活性なジカルボン酸であるN-置換アミノ酸とジアミンとを重合させることにより合成される。より具体的な合成方法の一例を以下に述べるが、光学活性アミノ酸由来のポリマーの合成方法は、この例に限定されるものでなく、モノマー、縮合剤、反応スケール、反応温度、反応時間等の各種反応条件、並びに精製方法は、適宜変更することができる。
N-メチルピロリドンとピリジンとを容量比4:1で含み、かつ、塩化リチウムを濃度4質量%で含む液7.5cm3に、ベンゾイル-L-グルタミン酸3mmol、4,4’-ジアミノジフェニルメタン3mmol、及び亜リン酸トリフェニル6mmolを加え、攪拌しながら80℃で3時間反応を行う。その後、反応混合液をメタノール中に滴下し、析出したポリマーをろ過により回収し、減圧乾燥させることで、光学活性アミノ酸由来のポリマーが得られる。
光学活性アミノ酸由来のポリマーの合成方法は、上述した方法に限定されず、上述の方法以外の任意の方法であってよい。
光学活性アミノ酸由来のポリマーは、光学活性なジカルボン酸であるN-置換アミノ酸の残基を有するため、主鎖にD-又はL-光学活性体認識部位を有する。そのため、本実施形態に係る分離剤は、リガンドとして光学活性アミノ酸由来のポリマーを有する態様においては、光学分割能を示す。
光学活性なポリアミドとしては、光学活性アミノ酸由来のポリマーの他にも、下記式(III)で表されるポリマー及び下記式(IV)で表されるポリマーが挙げられる。
式(III)及び式(IV)中、R8及びR9は、それぞれ独立して、分岐構造を有してもよい炭素数2以上20以下のアルキレン基、炭素数6以上10以下の芳香族基を1個以上有する基、又は炭素数3以上10以下の脂環族基を1個以上有する基であり;n2及びn3は、それぞれ、50以上100,000以下の整数である。
R8及びR9で表されるアルキレン基としては、例えば、炭素数が4、6、8、又は10のアルキレン基が挙げられ、好ましくはテトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、及びオクタメチレン基等が挙げられる。
R8及びR9で表される芳香族基を1個以上有する基としては、例えば、フェニレン基及びオキシジフェニレン基等が挙げられる。
R8及びR9で表される脂環族基を1個以上有する基としては、例えば、シクロへキサンジイル基及びシクロブタンジイル基等のシクロアルキレン基を含む基が挙げられる。
式(III)で表されるポリマー及び式(IV)で表されるポリマーは、特公平4-77737号公報に記載の方法により合成することができる。これらのポリマーの原料としては、(+)又は(-)-トランススチルベンジアミン及びジカルボン酸、又はこれらの誘導体を用いることができる。
ジカルボン酸としては、下記式(V)で表される化合物を使用することができる。
HOOC-R10-COOH (V)
式(V)中、R10は、式(III)中のR8及び式(IV)中のR9と同義である。
HOOC-R10-COOH (V)
式(V)中、R10は、式(III)中のR8及び式(IV)中のR9と同義である。
式(III)で表されるポリマー又は式(IV)で表されるポリマーは、公知のポリアミド合成方法又はこれに準じた方法等の任意の方法により合成することができる。
分離剤におけるポリアミドの担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されているポリアミドの量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
光学活性なポリアミドをコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、光学活性なポリアミドを含む溶液にコアシェル型粒子を浸漬した後、減圧乾燥等により溶媒を留去する方法が挙げられる。前記溶液の溶媒としては、光学活性なポリアミドの溶解性の観点から、例えば、ヘキサフルオロイソプロパノール、ジメチルホルムアミド、及びジクロロメタン等が挙げられる。
ポリアミドをコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、例えば、コアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基とポリアミドが有するアミド基とを反応させる方法;及びコアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基と反応し得る官能基をポリアミドに導入し、両反応性官能基を反応させる方法;が挙げられる。
前者の方法は、例えば、エポキシ基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことでコアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、このエポキシ基とポリアミドが有するアミド基とを反応させることにより行われる。
前者の方法は、例えば、エポキシ基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことでコアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、このエポキシ基とポリアミドが有するアミド基とを反応させることにより行われる。
この他にも、ポリアミドをコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、例えば、ビニル基及び(メタ)アクリロイル基等の重合性官能基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことで、コアシェル型粒子に重合性官能基を導入しおき、また、ポリアミドにもイソシアン酸エスエル等との反応により重合性官能基を導入しておき(特開2006-177795号公報参照)、両者の重合性官能基を共重合させる方法が挙げられる。
2-2.光学不活性なポリエステル
光学不活性なポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン・ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ(ε-カプロラクトン)、及びポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-2,2-イソプロピリデン-1,4-フェニレン)(ビスフェノールAのポリカーボネート)等が挙げられる。
光学不活性なポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン・ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ(ε-カプロラクトン)、及びポリ(オキシカルボニルオキシ-1,4-フェニレン-2,2-イソプロピリデン-1,4-フェニレン)(ビスフェノールAのポリカーボネート)等が挙げられる。
これらのうち、光学不活性なポリエステルは、分離対象に対する親和性がより高い点、並びに安定性及び分析再現性がより高い点で、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、及びポリグリコール酸からなる群より選択される1種以上であることが好ましく、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上であることがより好ましい。
光学不活性なポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、担体への物理的吸着の強固さ及びポリマー溶解溶媒粘性増による取扱い易さの観点から、好ましくは10,000以上1,000,000以下、より好ましくは20,000以上200,000以下である。
分離剤におけるポリエステルの担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されているポリエステルの量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
リガンドとして光学不活性なポリエステルを含む分離剤は、タンパク質のような高分子量の分子の分離に用いることができると期待される。
光学不活性なポリエステルをコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、光学不活性なポリエステルを含む溶液にコアシェル型粒子を浸漬した後、減圧乾燥等により溶媒を留去する方法が挙げられる。
ポリエステルをコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、例えば、コアシェル型粒子に反応性官能基を導入し、この反応性官能基と反応し得る官能基をポリエステルに導入し、両反応性官能基を反応させる方法が挙げられる。
かかる方法は、例えば、エポキシ基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことでコアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、また、ポリアミンを用いた化学処理を行うことでポリエステルにアミノ基を導入し、真空又は空気中でコアシェル型粒子に導入されたエポキシ基とポリエステルに導入されたアミノ基とを反応させることにより行われる。
かかる方法は、例えば、エポキシ基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことでコアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、また、ポリアミンを用いた化学処理を行うことでポリエステルにアミノ基を導入し、真空又は空気中でコアシェル型粒子に導入されたエポキシ基とポリエステルに導入されたアミノ基とを反応させることにより行われる。
ポリエステルにアミノ基を導入するためのポリアミンとしては、炭素数2以上8以下の(ポリ)アルキレンポリアミンが挙げられる。炭素数2以上8以下の(ポリ)アルキレンポリアミンとしては、具体的には、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエチレンペンタミン等が挙げられ、好ましくはエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエチレンペンタミンからなる群より選択される1種以上であり、特に好ましくはジエチレントリアミンである。特に、アミノ基を少なくとも3個含むポリアミンを用いると、上記ポリエステルへのアミノ基の導入が良好になる。また、アミンは低分子量であると、化学処理の後除去が容易であるため好ましい。
ポリアミンを用いた化学処理の方法としては、例えば、有機溶媒又は水と有機溶媒との混合溶媒にポリアミンを溶解した溶液中で、ポリエステルを加熱処理する方法が挙げられる。
2-3.タンパク質
タンパク質は、抗体等のタンパク質を分離するための分離剤のリガンドとして好ましく用いられる。タンパク質としては、分離対象に対する親和性を有する物質を使用することができる。タンパク質の分子質量は、好ましくは3kDa以上300kDa以下、より好ましくは30kDa以上150kDa以下である。
タンパク質は、抗体等のタンパク質を分離するための分離剤のリガンドとして好ましく用いられる。タンパク質としては、分離対象に対する親和性を有する物質を使用することができる。タンパク質の分子質量は、好ましくは3kDa以上300kDa以下、より好ましくは30kDa以上150kDa以下である。
リガンドとして用いるタンパク質としては、具体的には、糖タンパク質、プロテインA、プロテインG、プロテインL、及びアルブミン、並びにこれらの機能性変異体等が挙げられ、好ましくは糖タンパク質、プロテインA、プロテインG、及びプロテインL、並びにこれらの機能性変異体からなる群より選択される1種以上である。これらは、抗体の分離に用いる際の選択率が高いため、抗体等のタンパク質を分離するための分離剤のリガンドとして特に好ましい。抗体の分離を主目的とする場合、リガンドとしては、免疫グロブリンの一部と特異的に結合可能なものも好ましい。
糖タンパク質としては、α1-酸性糖タンパク質を用いることができる。α1-酸性糖タンパク質の由来としては、ヒト、ウシ、家兎等の哺乳類、ニワトリ、ハクチョウ、及び七面鳥等の鳥類が挙げられる。これらのうち、好ましいα1-酸性糖タンパク質の具体例としては、ヒトα1-酸性糖タンパク質(以下、単にh-AGPともいう)及びニワトリAGP(以下、単にc-AGPともいう)が挙げられる。
ヒトα1-酸性糖タンパク質(h-AGP)は、市販品(例えば、メルク社製)を用いることがでる。市販品は、担持前に必要に応じて高速液体クロマトグラフィーにより精製してもよい。
ニワトリα1-酸性糖タンパク質(c-AGP)は、カチオン交換担体(例えば、メルク社製「SP Sepharose」)を用いた液体クロマトグラフィーにより、酢酸アンモニウム緩衝液(pH4.6)によるステップワイズ溶出法を用い、ニワトリ粗オボムコイドからオボムコイドとニワトリα1-酸性糖タンパク質(c-AGP)とを分離することにより得られる。このとき、c-AGPを含む画分を分取して、SP Sepharoseのようなイオン交換クロマトグラフィー用担体によりさらに精製を行ってもよい。
ヒトα1-酸性糖タンパク質は、183個のアミノ酸残基と5本の糖鎖とからなる分子量41,000~43,000程度の糖タンパク質である。ニワトリα1-酸性糖タンパク質は、アミノ酸残基及び糖鎖はヒトα1-酸性糖タンパク質と同じであるが、分子量は約30,000である。
アルブミンとしては、卵アルブミン及びヒト血清アルブミン(分子量約66kDa)等が挙げられる。
上記機能性変異体は、天然アミノ酸配列において少なくとも1つの変性を有し、天然配列に伴われている少なくとも1つの機能を有するタンパク質を意味する。天然配列には、本来自然に発生するアミノ酸配列が含まれる。天然アミノ酸配列の変性としては、例えば、1つ以上のアミノ酸の別のアミノ酸への置換;1つ以上のアミノ酸の削除;1つ以上のアミノ酸の追加;及びこれらの組み合わせ(例えば、天然配列に対して行われる1つ以上のアミノ酸の別のアミノ酸への置換、1つ以上のアミノ酸の追加、及び1つ以上のアミノ酸の削除の組合せ);を挙げることができる。
機能性変異体は、タンパク質の断片又はドメインを含むこともできる。機能性変異体のアミノ酸配列は、天然アミノ酸配列と70%以上同一、75%以上同一、80%以上同一、85以上%同一、90%以上同一、95%以上同一、又は98%以上同一であってもよい。
また、タンパク質としては、以下に示すセロビオヒドロラーゼI及びIIとして知られるセロビオヒドロラーゼ(CBH)を用いることもできる。セロビオヒドロラーゼI(CBH I)及びセロビオヒドロラーゼII(CBH II)は、セルラーゼの大部分(両者で80%以上、この他にエンドグルカナーゼ及びβ-グルコシダーゼ等が少量含まれる)を占める主要酵素であることが知られている。これらのタンパク質の製造方法としては、遺伝子組換えの技術を用いて、目的のセロビオヒドロラーゼを宿主細胞において大量に発現させる方法が挙げられる。
分離剤におけるタンパク質の担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されているタンパク質の量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
タンパク質をコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、タンパク質を含む溶液にコアシェル型粒子を浸漬した後、減圧乾燥等により溶媒を留去する方法が挙げられる。前記溶液の溶媒としては、タンパク質の溶解性の観点から、例えば、ヘキサン及びクロロホルム等が挙げられる。
タンパク質をコアシェル型粒子に化学結合により担持させる方法としては、通常、コアシェル型粒子に反応性官能基を導入した上で、この反応性官能基とタンパク質の有する官能基とを直接反応させる方法;又はコアシェル型粒子に反応性官能基を導入した上で、コアシェル型粒子に結合した反応性官能基と反応し得る1以上の官能基と、タンパク質が有する官能基と反応し得る1以上の官能基とを有する化合物(以下、かかる化合物をまとめて「スペーサー」と称する。)を介してコアシェル型粒子とタンパク質とを化学結合させる方法;が用いられるが、これに限定されるものではない。
前者の方法としては、例えば、アミノ基を有するリガンド(例えば、プロテインA)を担持する場合、アミノ基と反応し得るエポキシ基等の官能基を有するシランカップリング剤等を用いた表面処理を行うことで、コアシェル型粒子にアミノ基と反応する官能基を導入し、この官能基とプロテインAとを直接反応させる方法が挙げられる。
後者の方法としては、例えば、スペーサーとしてアミノ酸(アミンカルボン酸)を用い、アミノ酸のアミノ基とコアシェル型粒子に導入したエポキシ基とを反応させ、さらにアミノ酸のカルボキシル基とプロテインAのアミノ基と反応させる方法;及びスペーサーとしてジアミンやジオールと(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル等のジグリシジル化合物を逐次的に用いる方法であって、コアシェル型粒子に導入したエポキシ基とジアミン又はジオールの一方の末端基とを反応させ、続いて、ジアミン又はジオールの他方の末端基とジグリシジル化合物の一方のエポキシ基とを反応させることで、コアシェル型粒子にエポキシ基を導入し、このエポキシ基をプロテインAと反応させる方法;等が挙げられる。
スペーサーであるジアミンとしては、例えば、テトラメチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミンが挙げられる。また、スペーサーであるジオールとしては、例えば、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、及びトリエチレングリコール等の脂肪族ジオール;並びにポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール;等が挙げられる。
スペーサーとしては、リガンドとの反応性、及び化学結合による担持の際のコアシェル型粒子との立体障害を考慮すると、直鎖状の構造を有していることが好ましい。直鎖状の構造のスペーサーを介してコアシェル型粒子とリガンドとが結合されてなる分離剤は、立体障害に起因する不都合、例えば、リガンドであるタンパク質と分離対象(例えば、抗体)とのアフィニティ結合の形成が妨げられるといった不都合が生じにくいため、良好な分離性能を確保しやすい。
或いは、タンパク質を、炭酸ジコハク酸ジイミド(N,N’-ジスクシンイミジルカーボネート:DSC)と反応させた後、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等を用いてアミノ基を導入したコアシェル型粒子と反応させることにより、化学結合によりタンパク質をコアシェル型粒子に担持させることもできる。
2-4.核酸
核酸としては、特に限定されないが、DNA、DNA誘導体、RNA、RNA誘導体、オリゴヌクレオチド、及びオリゴヌクレオチド誘導体等が挙げられる。これらのうち、核酸は、分離対象に対する親和性がより高い点、並びに安定性及び分析再現性がより高い点で、DNA、DNA誘導体、RNA、及びRNA誘導体からなる群より選択される1種以上であることが好ましい。
核酸の塩基数は、特に限定されないが、好ましくは5以上10,000以下である。
核酸としては、特に限定されないが、DNA、DNA誘導体、RNA、RNA誘導体、オリゴヌクレオチド、及びオリゴヌクレオチド誘導体等が挙げられる。これらのうち、核酸は、分離対象に対する親和性がより高い点、並びに安定性及び分析再現性がより高い点で、DNA、DNA誘導体、RNA、及びRNA誘導体からなる群より選択される1種以上であることが好ましい。
核酸の塩基数は、特に限定されないが、好ましくは5以上10,000以下である。
DNA及びRNAは、天然型であってもよく、人工型であってもよいが、分離剤としての安定性を考慮すると、構造的に安定な人工型であることが好ましい。
人工型のDNA及びRNAであれば、天然型には存在しない塩基配列を持たせることができる。人工型の核酸は、チミンの二量体化を防ぐ観点から、チミン同士が隣接しないものであることが好ましい。
人工型の核酸の塩基数は、好ましくは50以上200以下であり、効率的な合成が可能となる点で、より好ましくは80以上120以下である。
核酸は、分離剤としての耐久性を向上する観点から、保護基で修飾されていてもよい。具体的には、核酸は、5’位ヒドロキシ基及び3’位ヒドロキシ基の一方又は両方が保護基で修飾されたものであってもよい。保護基としては、例えば、リン酸エステル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、ベンジル基、置換ベンジル基、及びアリル基等が挙げられる。
DNA誘導体、RNA誘導体、及びオリゴヌクレオチド誘導体は、それぞれ、5’位ヒドロキシ基及び3’位ヒドロキシ基の一方又は両方が保護基で修飾されたDNA、RNA、及びヌクレオチドである。
DNA誘導体、RNA誘導体、及びオリゴヌクレオチド誘導体は、それぞれ、5’位ヒドロキシ基及び3’位ヒドロキシ基の一方又は両方が保護基で修飾されたDNA、RNA、及びヌクレオチドである。
分離剤における核酸の担持率(分離剤全量を100質量%としたときの、担体に担持されている核酸の量の比率。)は、より良好な分離性能を得る観点から、好ましくは0.5質量%以上7.0質量%以下、より好ましくは0.6質量%以上6.6質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以上5.0質量%以下、さらにより好ましくは0.6質量%以上1.0質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以上0.7質量%以下である。
核酸の担持率を上記下限以上とすることで、核酸を分離剤中に安定に存在させることができ、十分な分離性能が得られる。核酸の担持率を上記上限以下とすることで、分離剤中に、分離剤を作製する際にコアシェル型粒子に担持しきれなかったフリーの核酸が残存することを防ぐことができる。フリーの核酸は、分離性能に悪影響を及ぼす可能性があるため、フリーの核酸の残存量を低減することで、良好な分離性能を確保することができる。
核酸をコアシェル型粒子に物理的吸着により担持させる方法としては、例えば、コアシェル型粒子を蒸留水中に分散させてなる懸濁液に核酸を加え、乾燥する方法が挙げられる。核酸を懸濁液に加える際、核酸をそのまま懸濁液に加えてもよく、核酸を蒸留水に溶解させて調製した水溶液を懸濁液に加えてもよく、核酸の一部をそのまま懸濁液に加え、核酸の残部を蒸留水に溶解させて調製した水溶液を懸濁液に加えてもよい。
核酸をコアシェル型粒子に化学結合により担持させるには、例えば、特開2010-259405号公報に記載されているように、キトサン及び該キトサンのアミノ基を介して担体上に核酸を固定化する方法が挙げられる。
この方法では、まず、コアシェル型粒子に3-アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシランを蒸着反応させた後、加熱処理する。次に、アミノシランで処理されたコアシェル型粒子をグルタルアルデヒド溶液に浸漬した後、洗浄し風乾する。続いて、グルタルアルデヒドで処理されたコアシェル型粒子をキトサン溶液に浸漬処理した後、超純水で洗浄する。これにより、グルタルアルデヒドのアルデヒド基がキトサンのアミノ基と反応し、コアシェル型粒子の表面上に多数のアミノ基が導入され、核酸を結合するための表面積が増大する。続いて、キトサンで処理されたコアシェル型粒子をグルタルアルデヒド溶液に浸漬した後、洗浄し風乾する。これにより、コアシェル型粒子にアルデヒド基が導入される。このコアシェル型粒子にアビジン溶液を滴下し、静置することで、コアシェル型粒子に導入されたアルデヒド基とアビジンのアミノ基とが反応し、アビジンがキトサンを介してコアシェル型粒子に固定化される。その後、アビジンが固定化されたコアシェル型粒子上にビオチン標識された核酸溶液を滴下して反応させることにより、核酸が化学結合を介してコアシェル型粒子に固定化される。
3.用途
本実施形態に係る分離剤は、液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、キャピラリーエレクトロクロマトグラフィー(CEC)、及びミセル動電クロマトグラフィー(MEKC)等のクロマトグラフィー用のカラムの充填剤として好適に用いることができる。また、本実施形態に係る分離剤は、キャピラリーゾーン電気泳動(CZE)等の電気泳動用のカラムの充填剤としても用いることができる。
本実施形態に係る分離剤は、液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、キャピラリーエレクトロクロマトグラフィー(CEC)、及びミセル動電クロマトグラフィー(MEKC)等のクロマトグラフィー用のカラムの充填剤として好適に用いることができる。また、本実施形態に係る分離剤は、キャピラリーゾーン電気泳動(CZE)等の電気泳動用のカラムの充填剤としても用いることができる。
本実施形態に係る分離剤は、リガンドとして光学活性なリガンドを選択することで、光学異性体用の分離剤として用いることができる。本実施形態に係る分離剤は、リガンドとして光学不活性なリガンドを選択すれば、アフィニティークロマトグラフィー用の分離剤として用いることができる。
以下、本開示を実施例によりさらに具体的に説明するが、本開示はその要旨を逸脱しない限り、下記の実施例に限定されるものではない。
〔合成例:セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)の合成〕
B. Chankvetadze, E. Yashima, Y. Okamoto, J. Chromatogr. A 670 (1994) 39に記載の条件で、3-クロロ-4-メチルフェニルイソシアネートとセルロースとをピリジン溶媒中で反応させることにより、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)を白色固体として得た。
B. Chankvetadze, E. Yashima, Y. Okamoto, J. Chromatogr. A 670 (1994) 39に記載の条件で、3-クロロ-4-メチルフェニルイソシアネートとセルロースとをピリジン溶媒中で反応させることにより、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)を白色固体として得た。
〔実施例1〕
合成例で得た白色固体0.35gをアセトン2.8mLに溶解させた。得られた溶液を表1に示すコアシェル型粒子A6.7gに均一に塗布し、アセトンを減圧留去することで、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Aに物理的吸着により担持されてなる分離剤を得た。
合成例で得た白色固体0.35gをアセトン2.8mLに溶解させた。得られた溶液を表1に示すコアシェル型粒子A6.7gに均一に塗布し、アセトンを減圧留去することで、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Aに物理的吸着により担持されてなる分離剤を得た。
〔実施例2〕
実施例1で得た分離剤10gを、メタノール100mL及び水400mLの混合溶媒に懸濁させ、懸濁液を得た。この懸濁液に高圧水銀灯(Philips HPK-125W、石英被包)からの光を10分間照射した。生じた沈澱を濾取し、メタノールで洗浄した後に乾燥した。得られた固体を酢酸エチルで洗浄し、コアシェル型粒子Aに化学結合により担持されていないアミロース誘導体を除去することで、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Aに化学結合により担持されてなる分離剤を得た。
実施例1で得た分離剤10gを、メタノール100mL及び水400mLの混合溶媒に懸濁させ、懸濁液を得た。この懸濁液に高圧水銀灯(Philips HPK-125W、石英被包)からの光を10分間照射した。生じた沈澱を濾取し、メタノールで洗浄した後に乾燥した。得られた固体を酢酸エチルで洗浄し、コアシェル型粒子Aに化学結合により担持されていないアミロース誘導体を除去することで、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Aに化学結合により担持されてなる分離剤を得た。
〔比較例1〕
合成例で得た白色固体0.40gをアセトン3.2mLに溶解させた。得られた溶液を表1に示すコアシェル型粒子B7.6gに均一に塗布し、アセトンを減圧留去することで、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Bに物理的吸着により担持されてなる分離剤を得た。
合成例で得た白色固体0.40gをアセトン3.2mLに溶解させた。得られた溶液を表1に示すコアシェル型粒子B7.6gに均一に塗布し、アセトンを減圧留去することで、セルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Bに物理的吸着により担持されてなる分離剤を得た。
〔比較例2〕
分離剤を実施例3で得た分離剤5.0gに変更した以外は実施例2と同様にしてセルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Bに化学結合により担持されてなる分離剤を得た。
分離剤を実施例3で得た分離剤5.0gに変更した以外は実施例2と同様にしてセルローストリス(3-クロロ-4-メチルフェニルカルバメート)がコアシェル型粒子Bに化学結合により担持されてなる分離剤を得た。
〔コアシェル型粒子の平均粒子径〕
分離剤を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、得られた画像から300程度の粒子を無作為に選び出して画像解析ソフトで円形粒子解析し、得られた粒度分布からコアシェル型粒子の平均粒子径を算出した。結果を表1に示す。
分離剤を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、得られた画像から300程度の粒子を無作為に選び出して画像解析ソフトで円形粒子解析し、得られた粒度分布からコアシェル型粒子の平均粒子径を算出した。結果を表1に示す。
〔コアシェル型粒子のシェルの極大細孔径、比表面積、及び細孔容積〕
JIS R 1655:2003(ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法,2003年5月20日制定)に準拠した水銀圧入法によりコアシェル型粒子のシェルの極大細孔径、比表面積、及び細孔容積を測定した。結果を表1に示す。
JIS R 1655:2003(ファインセラミックスの水銀圧入法による成形体気孔径分布試験方法,2003年5月20日制定)に準拠した水銀圧入法によりコアシェル型粒子のシェルの極大細孔径、比表面積、及び細孔容積を測定した。結果を表1に示す。
〔分離剤の嵩密度〕
分離剤の嵩密度は、タップ法により測定した。タップ法は、第十八改正日本薬局方の「3.01 かさ密度及びタップ密度測定法」に従った。ただし、使用するメスシリンダーの容積は5mL、落下距離は2~3cmとした。また、タップ回数は300回以上とし、50回連続で体積変化が0.1cm3以下となるまでタップを繰り返した。
分離剤の嵩密度は、タップ法により測定した。タップ法は、第十八改正日本薬局方の「3.01 かさ密度及びタップ密度測定法」に従った。ただし、使用するメスシリンダーの容積は5mL、落下距離は2~3cmとした。また、タップ回数は300回以上とし、50回連続で体積変化が0.1cm3以下となるまでタップを繰り返した。
〔リガンド担持率〕
下記式(1)によりリガンドの担持率を求めた。%CCSPは分離剤全体の炭素含有量(質量%)、%CSupportは担体全体の炭素含有量(質量%)、%CLigandはリガンドの炭素含有量(質量%)を表し、各対象(分離剤、担体、リガンド)に対して元素分析(CHN分析)装置(ヤマト科学株式会社製「Flash Smart CHNS MAS Plus」)を用い炭素含有量を測定した。結果を表2に示す。
下記式(1)によりリガンドの担持率を求めた。%CCSPは分離剤全体の炭素含有量(質量%)、%CSupportは担体全体の炭素含有量(質量%)、%CLigandはリガンドの炭素含有量(質量%)を表し、各対象(分離剤、担体、リガンド)に対して元素分析(CHN分析)装置(ヤマト科学株式会社製「Flash Smart CHNS MAS Plus」)を用い炭素含有量を測定した。結果を表2に示す。
〔分離性能の評価〕
実施例で得た分離剤を、スラリー充填法によりφ0.21cm×L25cmのステンレス製カラムに加圧及び充填することで、クロマトグラフィー用カラムを作製した。
実施例で得た分離剤を、スラリー充填法によりφ0.21cm×L25cmのステンレス製カラムに加圧及び充填することで、クロマトグラフィー用カラムを作製した。
作製したクロマトグラフィー用カラムを液体クロマトグラフ装置(日本分光株式会社製「X-LC」)に接続した。この液体クロマトグラフ装置記分析条件でtrans-スチルベンオキシド(TSO)のラセミ体の光学分割を行い、分離剤の分離性能を評価した。理論段数(N1)を表2に示す。
(分析条件)
移動相:n-Hexane/2-Prоpanоl=9/1(v/v)
流速:0.21mL/min
温度:25℃
検出:254nm
コンディショニング時間:10分
移動相:n-Hexane/2-Prоpanоl=9/1(v/v)
流速:0.21mL/min
温度:25℃
検出:254nm
コンディショニング時間:10分
Claims (10)
- 担体と、物理的吸着又は化学結合により前記担体の表面に担持されたリガンドとを有する分離剤であって、
前記担体が、無機無孔質コアと多孔質シェルとを有するコアシェル型粒子であり、
前記無機無孔質コアが、ガラスを含み、
前記多孔質シェルが、シリカゲルを含み、
前記コアシェル型粒子における前記シェルの平均厚さに対する前記コアの平均粒子径の比が、4.0以上12.0以下であり、
前記リガンドが、光学活性ポリマー、光学不活性なポリエステル、タンパク質、及び核酸からなる群より選択される1種以上である、分離剤。 - 前記分離剤におけるリガンドの担持率が、0.6質量%以上6.6質量%以下である、請求項1に記載の分離剤。
- 前記分離剤の嵩密度が、0.56g/cm3以上である、請求項1又は2に記載の分離剤。
- 前記光学活性ポリマーが、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリ(メタ)アクリル酸アミド、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の分離剤。
- 前記光学活性ポリマーが、多糖、多糖誘導体、光学活性なポリアミノ酸、及び光学活性なポリアミドからなる群より選択される1種以上である、請求項1~3のいずれか1項に記載の分離剤。
- 前記タンパク質が、糖タンパク質、プロテインA、プロテインG、及びプロテインL、並びにこれらの機能性変異体からなる群より選択される1種以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の分離剤。
- 前記光学不活性なポリエステルが、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、及びポリ乳酸からなる群より選択される1種以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の分離剤。
- 前記核酸が、DNA、DNA誘導体、RNA、及びRNA誘導体からなる群より選択される1種以上であり、
前記核酸の塩基数が、5以上10,000以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の分離剤。 - 前記リガンドが、物理的吸着により前記担体の表面に担持されている、請求項1~8のいずれか1項に記載の分離剤。
- クロマトグラフィー用分離剤である、請求項1~9のいずれか1項に記載の分離剤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024-087736 | 2024-05-30 | ||
| JP2024087736 | 2024-05-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025249504A1 true WO2025249504A1 (ja) | 2025-12-04 |
Family
ID=97870787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/019430 Pending WO2025249504A1 (ja) | 2024-05-30 | 2025-05-29 | 分離剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025249504A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070189944A1 (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-16 | Advanced Materials Technology, Inc. | Porous microparticles with solid cores |
| WO2007122930A1 (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Asahi Glass Company, Limited | コアシェル型シリカおよびその製造方法 |
| WO2012026569A1 (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 液体クロマトグラフィー用充填剤、分離カラム及び液体クロマトグラフィー装置 |
| WO2013176215A1 (ja) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | 株式会社ダイセル | 分離剤 |
| JP2014160052A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-09-04 | Hitachi Chemical Co Ltd | コアシェル型粒子及びその製造方法 |
-
2025
- 2025-05-29 WO PCT/JP2025/019430 patent/WO2025249504A1/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070189944A1 (en) * | 2006-02-13 | 2007-08-16 | Advanced Materials Technology, Inc. | Porous microparticles with solid cores |
| WO2007122930A1 (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Asahi Glass Company, Limited | コアシェル型シリカおよびその製造方法 |
| WO2012026569A1 (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 液体クロマトグラフィー用充填剤、分離カラム及び液体クロマトグラフィー装置 |
| WO2013176215A1 (ja) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | 株式会社ダイセル | 分離剤 |
| JP2014160052A (ja) * | 2013-01-25 | 2014-09-04 | Hitachi Chemical Co Ltd | コアシェル型粒子及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6265912B2 (ja) | 分離剤 | |
| Ertürk et al. | Cryogels-versatile tools in bioseparation | |
| JP6154807B2 (ja) | 分離剤 | |
| JP2010500919A (ja) | 固体支持体 | |
| CN1113834C (zh) | 光学异构体的分离剂、其用途及其制造方法 | |
| CN103974765B (zh) | 用于有机分子提纯、表面上具有脂族单元的吸附剂 | |
| US8153551B2 (en) | Optical isomer separating filler | |
| JP6318089B2 (ja) | 有機分子の精製のための陽イオン性またはプロトン化可能な脂肪族残基をその表面に含む吸着材 | |
| Gunasena et al. | Organic monoliths for hydrophilic interaction electrochromatography/chromatography and immunoaffinity chromatography | |
| Zhu et al. | Bio-functionalized nanofibrous membranes as a hybrid platform for selective antibody recognition and capturing | |
| CN100391593C (zh) | 光学异构体用分离剂 | |
| Unger et al. | Bonded Silica Phases for the Separation of Biopolymers by Means of Column Liquid Chromatography | |
| WO2025249504A1 (ja) | 分離剤 | |
| WO2025249501A1 (ja) | 分離剤 | |
| WO2025249499A1 (ja) | 分離剤 | |
| JP4130625B2 (ja) | 新規な光学異性体分離用分離剤の製造方法 | |
| JP2000256220A (ja) | 分離剤 | |
| JP2003098167A (ja) | 光学異性体用分離剤 | |
| JPH01110258A (ja) | クロマトグラフィー用吸着担体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25815918 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |