JPH01502009A - 親水性物品及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 親水性物品　びその　法 発明の背景 本明細書全般に亘り、多くの特許及び出版物を参照しており、引用はカッコ内に 示しである。本発明が属する分野の状態をより充分に記述するために、これらの 特許及び出版物は全体として参照のために本明細書に含まれる。

液体環境中に存在する物質を分離及び濃縮するために、フィルター、膜、ビーズ 及び他の多孔性及び非多孔性物品が広く使用されている。例えば、逆浸透、限外 濾過、微細濾過（５ｉｃｒｏｆｉｌｕａｔｉｏｎ）、完全蒸発（ｐｅｒｖａｐｏ ｒａｔ　ｔｏｎ）、透析を含む用途にフィルター及び膜が使用されている。一般 に、このような用途においては圧力により分離又は濃縮を行なっている。従って 、フィルター又は膜の材料は圧力下でその物理的一体性及び所望特性を維持する ことが重要である。

ポリマーがフィルター、躾及び他の分離及びクロマトグラフィーメディアの製造 のための有用な原料であることは良く知られている。典型的には、堅い多孔性物 品の製造に有用なポリマーは水に溶けたり又はＮ潤したりする傾向がなく、一般 的には疎水性の特性であるもの、すなわち、アクリロニトリルポリマーまたはコ ポリマーが使用される。困ったことに、形成した多孔性物品に結晶化度及び物理 強度を付与するポリマーの特質は、分離又は濃縮作業中に吸着的相互作用をも生 じさせる。従って、多孔性物品は分離又は濃縮されるべき供給流中の物質により 汚染されてしまう。多孔性物品表面上への汚染層の形成が物品の能率性及び特異 性を妨害し、そのため頻繁に経費のかかる清浄化処理が必要になるので、このよ うな汚染は大きな問題である。

分離作業中に吸着性相互作用を示す傾向にない他の型のポリマー組成物は、分離 を行う圧力に対して必要な物理的強度に欠けている。これら組成物は圧力に敏感 であり、与えた圧力で容易に圧縮及び歪曲されうる。アガロース及びポリアクリ ルアミドはこのような組成物の例であり、その構造の全体を通じ親水性の性質で あり、すなわち水と相互作用し、それによって膨潤するものであり、水和グルと して記載されている。

形成した多孔性物品の表面を化学的に修飾することにより疎水性型ポリマー組成 物の欠点を克服する試みがなされてきた。

Ｌｉｎｄｅｒらの米国特許第４，５８４，１０３号（１９８６）及び第４，４７ ７．６３４号（１９８４）明細書には、ヒドロキシルアミンと反応させた後、多 官能性オリゴマー及び少なくとも１つのイオン基を含有する化合物との反応を含 む追加ステップを行うことによりポリアクリロニトリル含有躾の圧力安定性を増 加させる方法が記されている。しかしながら、この方法の欠点は、得られた修Ｓ Ｓが荷電された基を含んでいるために用途によっては不適当となることである。

更に、この方法は、高価な試薬が必要であることや修飾の程度に対するコントロ ールが充分ではないといった欠点を有している。

５ａｎｏらの米国特許第４，２６５，９５９号（１９８１）明ｉａ貫ハ、アクリ ロニトリルポリマーのスルボン化多孔性膜からなる早道性膜の製法について述べ ている。Ｒ示された方法では、圧力下で多孔性膜をガス状のスルホン化剤すなわ ち無水硫酸にさらす。得られた修飾腰はその表面分子の架橋結合及び親水特性の 増強により優れた化学的、機械的及び温度特性を有すると記載している。

しかしながら、５ａｎｏらの方法も上記した欠点、すなわち高価な試薬の必要性 と修飾の程度に対するコントロールの不十分さを有している。事実、膜全体をス ルホン化するともろくなることが記載されている。

５ａｎｏらの米国特許第４．１４７．７４５号（１９７９）には、アクリニトリ ル型ポリマーの膜を血漿にさらすことからなる表面修飾法が開示されている。得 られた膜は表面のポリマー分子が架橋結合しているために物理強度が増加した表 面を有すると記載されている。ＮａｋａｎｉＳｈｉの米国特許第４，５０１，７ ８５号（１９８５）Ｌｔ、孔を有する表面をポリエチレングリコールでコーティ ングすることにより、ポリオレフィンすなわちポリエチレンでできた多孔性膜を 親水性化する方法に関するものである。これらの方法も又高価な手順を含んでお り、更に、Ｎａｋａｎｉｓｈｉの方法はその孔がポリエチレングリコール分子を 収容しうる膜に限られる。

本発明は、分離を行う圧力に耐える優れた物理的一体性と汚染を防ぐ親水性表面 とを有する膜及びその他の多孔性物品を提供する。本発明方法は、疎水性型ポリ マーのニトリル基とアルデヒドとの間の化学反応により形成された物質表面のみ に親水性アミド基を産生きせることからなる。この反応の基礎的な化学は当業界 では良く知られている（例えば、ＨａＱａｔ、　Ｅ、　Ｅ、ら、Ｊ。

Ａｔ　Ｃｈｅｗ、　Ｓｏｃ、、１９５１，７３　：１０２８〜１０３７；Ｈｏｗ ｒｙ、Ｄ、Ｔ、、米国特許第２．５３４，２０４号（１９５０）参照）　。ｏｏ ｗｒｙの英国特許第６７７．５１６号（１９４８）は、「ナイロン」型ポリマー の合成のためにこの化学反応を利用する方法を記載している。しかしながら、ｔ ｉｏｗｒｙの方法では、得られたアミド基をポリマーの主鎖の一部として有する ポリマーが製造され、従って、これらポリマーから形成された物品はその構造中 全体にアミド基を有している。これに対して、本発明方法は、予め形成した物品 中のポリマーの主鎖にぶらさがりているニトリル基を反応させるものである。更 に、本発明方法は、物品の表面のみがアミド基を有するように反応速度を調節す ることができ、それにより、物質の物理強度を維持しながら表面の汚染耐性が得 られる。

ＩＬ匁Ｕ 本発明は、ニトリル含有ポリマー分子を含むマトリックスでありて、該ポリマー が該マトリックス表面上にのみ該表面を親水性とするのに充分な非荷電のη授ア ミド基を供給しているマトリックスを提供する。本発明は該マトリックスからな る製品をも提供する。

本発明のもう１つの形態によれば、ニトリル含有ポリマー分子を処理してポリマ ーのニトリル基の一部分を誘導体化し、マトリックス表面上のみに表面を親水性 にするに充分な非荷電の親水性置換アミド基を供給することからなる親水性表面 を有するマトリックスの製法が提供される。

本発明のもう１つの実施態様は本製品の使用からなる一過、限外濾過、微細濾過 、逆浸透、透析、完全蒸発、ふるい分け、アフィニティークロマトグラフィー、 アフィニティー［Ｊ又はアブィニティー分離の改善された方法に関する。

本発明のもう１つの実ｍｓ様は、予形成した物品と上記マトリックスとからなり 、マトリックスが予形成した物品の外側の少なくとも一部分を覆っている改変し た製品である。本発明は、上記改変物品の製造方法であって、少なくとも物品の 外側の一部分がニトリル含有ポリマー分子からなる物品を形成し、そのように形 成した物品を処理してポリマーのニトリル基の部分を誘導体化し、物品の外側に のみ充分な非荷電の親水性置換アミド基を供給し外側を親水性にすることからな る方法も包含する。

図面の簡単な説明 第１図は疎水性及び親水性表面の固液接触角を示す。

の　細な 本発明は、ニトリル含有ポリマー分子を含むマトリックスであって、該ポリマー がマトリックス表面を親水性にするのに充分な非荷電の置換アミド基をマトリッ クス表面上にのみ供給しているマトリックスを提供する。

ニトリル含有ポリマーはホモポリマー又はコポリマーとすることができる。コポ リマーでは１種のモノマーのみがニトリル基を含有するだけでよい。他のモノマ ーはニトリル基を含有していてもよいが必ずしも含有する必要はない。コポリマ ー中でニトリル含有モノマーと共に存在しうる適切なモノマーはニトリル含有モ ノマーと重合しうるモノマーである。このようなモノマーの例にはスチレン、メ チルスチレン、エチルスチレン、ニトロスチレン、クロロスチレン、ブロモスチ レン、りＯロメチルスチレンのようなスチレン型のモノマー：アクリル又はメタ クリル酸エステル型のモノマー：共役ジエン：ハロゲン化オレフィン；ビニルエ ーテルモノマー及び類似のモノマーを包含する。重合は水性系での懸濁重合又は 乳化重合のような当業界の標準的な方法で実施しうる。ポリマーは他のポリマー と混合してもよく、他のポリマーはニトリル又は置換アミド基を含有していても しなくてもよい。ポリマーは別のポリマーにグラフトされていてもよい。

マトリックスは、本質的にはポリマーの主鎖に接続するペンダント基としてニト リル基を含有する任意のポリマー分子からなるものとすることができる。単に例 示のためであるが、好適なポリマーはアクリロニトリル型モノマー、シアノ−ス チレンモノマー、ペンテンニトリルモノマー、ブテンニトリルモノマー又はシア ンエチルエステルアクリル酸モノマーを含有するポリマーを包含する。特に好ま しいポリマーはアクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロロアクリロニトリ ル、フルオロアクリロニトリル及びシンナムニトリルのようなアクリロニトリル 型モノマー、特にアクリロニトリル又はメタアクリロニトリルを含有しているも のである。

好適な置換アミド基は水に対し親和性を示す親水性基である。

これらのアミド基はポリマーのニトリル基の誘導体化により得られ、又は「予め 製造し」それからマトリックス表面でポリマー上にデポジットするか、又はグラ フトすることができる。マトリックスの表面にニトリル基をデポジットし、該ニ トリル基の全部又は一部を置換アミド基に誘導体化し、表面を親水性にすること も可能である。同様に、適切なニトリル又はアミド基を含有するモノマーをマト リックス表面上にデポジットするか、又はグラフトさせてもよい。

アミド基のアシル部分は誘導体化する前のニトリル基の構造によってアルキル基 又はアリール基を含み得る。アミド基のアミン部分はモノ−もしくはジー置換又 は非置換であってよい。

特に好ましい実ｍｓ様では、アミド基は主としてモノ−もしくはジー置換基であ る。置換部分はアルキル基又はアリール基を含み得る。アルキル基、特にメチロ ール基が好ましい。最も好ましい実施態様では置換アミド基はＮ−メチロールア ミドである。

ポリマーマトリックスの表面はマトリックスの外側周囲の不完全性により形成さ れた空間とマトリックスの分子構造により形成された微孔とを有している。「表 面」という用品はこれらの空間と微孔とを示すポリマー又はその部分を含むこと を意図している。マトリックスが多孔性物品の形のときには、「表面」は、物品 の孔を示すポリマー又はその部分を含むことを意図している。

少量の置換アミド基が表面以外のマトリックスの部分に存在しうろことも予期さ れる。しかしながら、本発明では、マトリックスの表面のみが表面を軟水性とす るに充分な置換アミド基を有する。マトリックスの他の部分はそれらの部位を親 水性にするに充分なアミド基は含有しない。

置換アミド基は中性又はほぼ中性のｐＨでは非荷電である。もちろん、環境を変 化させることにより置換アミド基に電荷を生じさせることも可能である。このよ うな変化は本発明の概念及び範囲から離れたものとはみなされず、当業者には明 白なようにこのような改変の全ては本明細書に含まれることを意図するものであ る。

マトリックスはまた、親水性置換アミド基又はその誘導体の一部に結合する複数 のリガンドも含みうる。好適なリガンドは、マトリックスの置換アミド基又は置 換アミド基の誘導体に結合しうる全でのリガンドを包含するものである。特に好 ましいリガンドは、生物学的に活性な物質と選択的に結合し、典型的には生物学 的に活性な物質のＩＩ製に使用される生物選択性の較和基を含むものである。使 用し得る有用な親和性リガンドは広範囲であり、急速に増加している。多くの場 合は、このようなリガンドは天然由来（すなわち、生物学的起源を有する物質） であるが、他のものは全体として又は部分的に合成されたもの（すなわち、生物 模倣物質）である。多くのリガンドはヌクレオチド、ポリヌクレオチド、核Ｆａ 　（ＤＮＡ及びＲＮＡを含む）、炭水化物、糖、多糖、脂質、アミノ酸、ペプチ ド及び蛋白質のような伝統的な生化学的分類により表わすことができる。他のも のはリポ多糖、リボ蛋白質及びヌクレオチド蛋白質のようにこれらの物質の組合 せとして表わすことができる。更に、下位分類の用語（例えば、蛋白質の下位分 類としての酵素及び抗体）もしばしば有用である。多くの他の有用な親和性リガ ンドは、ステロイド、ホルモン、ビタミン、酵素又は代謝の補因子、酵素阻害剤 、酵素反応体、薬剤、薬剤受容体、抗生物質、神経伝達物質、拮抗剤などのよう に生物橙能によりよく表わされる。

更に他のリガンドは発色団、染料、イオン交換体、両親媒性物質などとして表わ される。

リガンドは、必須ではないが、リガンドがマトリックスに結合しているときに置 換アミド基又はその誘導体とリガンドの生体選択性機能部分との間に配置される カップリング分子を含んでいてもよい。多くのカップリング分子が良く知られて おり、親和性リガンドを結合するために本発明に使用されうる。この目的で特に 有用な試薬はハロゲン化シアン、トリアジニルハライド（例えば、トリハローＳ −トリアジン及び置換へローＳ−トリアジン）、スルホニル−ハライド（例えば 、ビススルホニルハライドを含むアルキル及び／又はアリールスルホニル−ハラ イド）、アシルハライド（例えば、ビス−アシル−ハライド）、ビニルスルホン 、エポキシド（例えば、ビス−オキシラン）等である。又、本発明はりガントを カップリングさせるために置換試薬を使用することができる。このような試薬は 本発明の表面の基と反応し、次に選択した親和性リガンドとＷ５′！！！に反応 する。

アリール−スルホニルハライド（例えばトシルハライド）、アルキルスルホニル ハライド（例えば、メタンスルホニルハライド）、ハローアルキル−スルホニル ハライド（例えば、トリフルオロエタンスルホニルハライド）、ハロピリミジン （例えば２−フルオロ−１−メチルピリジニウムトルエン−４スルホネート）を 使って反応順序を説明する。他の好ましいりガント及び本発明マトリックスへの リガンドの結合方法は、本発明明細書を考慮することにより親和性収着及び酵素 固定化の当業者には明らかになるであろう。このような変更も本発明に含むこと を１ｉ図している。

本発明のある実！ｉ！態様では、ニトリル含有ポリマー分子の一部が他のこのよ うな分子に架橋結合している。架橋結合は、はとんどの用途で望ましい特性、例 えば強い構造剛性及び有機溶媒に対する耐性をマトリックスに与える。好ましく は、架橋結合は置換アミド基の間にある。１換アミド基がトメチロールアミド基 である実施態様では、架橋結合はメチレン−ビス−アミドによると考えられてい る。

本発明のもう１つの形態は、前記マトリックスを含む物品を提供する。好ましく は、物品の外側の少なくとも一部分はマトリックスの親水性表面からなる。物品 は多孔性でも非多孔性でもよい。物品が多孔性物品であるときには、「外側」は 孔を有している境界を含むことを意図している。従って、物品が多孔性物品であ る実施態様では、孔を限定する境界はマトリックスの親水性表面からなるのが好 ましい。フィルター、躾、スクリーン、（多孔性及び非多孔性）ビーズ、中空及 び固体のフィラメント及びｌｌｌ５Ｉ物、クロマトグラフィー及び分離メディア 並びに同様の物品が好ましい製品である。

特に、本発明の最も好ましい実施態様はニトリル含有ポリマーがアクリルニトリ ル又はメタクリロニトリルを含有し、親水他のこのようなポリマー分子と架橋結 合していてもよい。

本発明は又、親水性表面を有するマトリックスの製法も提供し、この方法は、ニ トリル含有ポリマーの分子を処理してポリマーのニトリル基の一部を銹導体化し 、マトリックスの表面上のみに表面を着水性とするに充分な非荷電のＶ換アミド 基を供給することからなる。ニトリル基の一部はマトリックス表面上に存在する ニトリル基の一部又はニトリル基全部を含んでいる。

固体表面の親木性は水溶液に対する表面の親和性に関係している。躾及び他の多 孔性物品において、親木性は物品の生体適合性、すなわち汚染のａｍにつき当る ことなく蛋白質及び同様の物質と共に効率よく使用される能力を測定する手段と なる。

親木性は工業界では定量的に定義されていないが、固体表面上に広がった水によ り、すなわち液滴を固体表面に置いたときの液体表面と固体表面との間の接触角 （θ）　（第１図参照）により定量的に測定しうる。

本発明は、反応速度、試薬Ｓ度、触媒濃度等を調節して予め親水性を選択するこ とができ、その親水性が、はぼ非処理のニトリル−含有ポリマーの親水性から高 親水性（例えば、接触角が約１５°以下）に亘る表面を有するマトリックスを提 供する。

好ましい実ｍｓ様では、ｐＨ２〜１２で測定したときに、親水性表面が約３０° 以下、好ましくは約１５°以下の接触角を持つ。最も好ましい実施態様では得ら れるマトリックスが高親水性となるものであるが、始めの非処理マトリックスに 比べてより親水性であるマトリックスを製造するための本発明方法によるマトリ ックスの処理は、得られたマトリックスが当業者により親水性又は疎水性のいず れと考慮されるかには関らず本発明の概念及び範囲内にあるものである。

本発明のある実施態様では、処理はニトリル含有ポリマー分子をアルデヒド又は アルデヒド生成化合物と接触させることからなる。本質的に、本発明の実施には どんなアルデヒドでも使用できる。しかしながら、物品又はマトリックスが多孔 性物品の形である実ｊ！態様では、アルデヒド分子の分子の大きさによりアルデ ヒドの有用性が限定されうる。この場合、孔の大きさによりアルデヒド分子の大 きさにＬ限が決まり、アルデヒドの好適性を決定する。最も好ましいアルデヒド はホルムアルデヒドであり、最も好ましいアルデヒド生成化合物はホルムアルデ ヒド生成化合物、特にジメトキシメタン、トリオキサン及びバラホルムアルデヒ ドである。

ニトリル含有ポリマー分子とアルデヒド又はアルデヒド生成化合物との接触時間 は、表面を親水性とするが、マトリックス構造全体は新水性としない置換アミド 基の形成に十分な長さである。

アルデヒド又はアルデヒド生成化合物との接触は触媒の存在下に行なってもよい 。ある実施態様では、触媒は酸、好ましくは強酸と弱酸の混合物である。種々の 強酸が当業者には公知であり、本発明の実施に使用できる。塩酸、リン酸及び硫 酸のような一般的な無機酸が特に好ましい。他の好ましい強酸にはアルキル硫酸 又はトリフルオロメタンスルホン酸もしくはフルオロ硫酸のようなアルキルスル ホン酸もしくはハロｍＷ又はその類似物が包含される。好ましい弱酸には酢酸が ある。酸は酸生成物質、例えば三フッ化硼素又は塩化アルミニウムなどにより発 生させてもよい。他の好適な酸は本明細書を読むことにより当業者には明らかで あろう。そしてこれらの酸は本発明の範囲及び概念の範囲内にあるものである。

マトリックスの製造速度は触媒強度を：１節することによりコントロールできる 。触媒が酸である実施態様では、酸の強さはｍと固有の強さとの両者による。更 に、親水性表面の親水性の程度は引り弱酸及びアルデヒド又はアルデヒド生成化 合物の濃度比のコントロールにより調節できる。

ある実施態様では、マトリックスはマトリックスの親水性表面が物品の孔を有す る多孔性物品の形で製造される。好ましくは、多孔性物品は腰、フィルター又は スクリーンである。本発明の好ましい実施では、ニトリル含有ポリマーはアクリ ロニトリル型モノマーを含む。特に有用なのはアクリロニトリル又はメタクリル ニトリルモノマーである。ニトリル含有ポリマーはマトリックス全体に存在しう る。しかしながら、マトリックス表面のポリマーのニトリル基の一部のみを置換 アミド基、好ましくはトメチロールアミド基に誘導体化する。残りのニトリル基 は誘導体化されておらず、それによりマトリックスの物理的一体性が得られる。

マトリックスが多孔性物品の形で製造される実施態様ではマトリックスの親水性 表面が多孔性物品の孔を有する。

他の実ＩＭ態様では、前記方法はマトリックスの親水性表面と複数のリガンドを 付与しうる試薬とを接触させて置換アミド基の部分にリガンドを結合させること も含みうる。好適なリガンドには置換アミド基に結合しうるちのを包含する。本 発明の好ましい実施態様では、置換アミド基はトメチロールアミド基であり、好 ましいリガンドの各々は生物選択性の親和性基である。

ニトリル含有ポリマーの分子は他のこのような分子と架橋結合していてもよく、 好ましくはマトリックス表面の分子のｒ換アミド基間で架橋結合している。置換 アミド基がトメチロールアミド基である実ｍｓ様では、メチレン−ビス−アミド により架橋結合している。

ポリマーをアルデヒド又はアルデヒド生成化合物と接触させるときは、アルデヒ ド又はアルデヒド生成化合物を含む試薬浴にマトリックスを浸すことにより接触 させるのが好ましい。浸漬のＲ１１ｌ、試薬浴の温度及び試薬濃度は使用するア ルデヒド又はアルデヒド生成化合物の型、存在するニトリル含有ポリマーの型、 使用する場合は触媒の量と強さ、及び所望のマトリックスの特性に依存する。ア ルデヒドの重合又はポリマーの再重合を防ぐために、反応浴槽の水の含量は低く 維持すべきである。

必要とされる正確な量は使用する特定の酸により変化するであろうが、いずれの 場合でも競合反応を避けるような量であるべきである。ニトリル含有ポリマーが アクリロニトリル型モノマーを含む実ＩＭＢ様では、親水性の置換アミド基はト メチロールアミド基であり、酸の存在下でホルムアルデヒド生成化合物と接触さ せ、浴浸漬反応は約１分から約４８時間行い、反応浴の温度は約１℃から約９０ ℃の範囲である。好ましい実ＩＭ悪様では、マトリックス表面上のポリマー分子 の部分は他のこのような分子と架橋結合しており、浴浸漬反応のＦＲ間は数分か ら約２４時間であり、反応浴の温度は約１０℃から約６０℃の範囲である。買換 アミド基がトメチロールアミド基であるときにはメチレン−ビス−アミドにより 架橋結合している。

本発明は濾過、限外濾過、微細濾過、逆浸−透、透析、完全蒸発又はふるい分け の改善された方法も提供するものであり、該方法は前記マトリックスの親水性表 面を含む外側の一部分を有する多孔性又は非多孔性物品を使用することを特徴と する。本発明の物品はアフィニティークロマトグラフィー、アフィニティー精製 、アフィニティー分離又はアフィニティー吸着にも使用しうる。

本発明のもう１つの形態は物品と前記マトリックスとからなる改変した製品であ り、ここで、マトリックスは少なくとも物品の外側の一部を覆っている。ある実 施態様では、物品の外側の少なくとも一部がマトリックスの親水性表面からなる 。好適な物品はその外側にニトリル含有ポリマーを有する予め形成した物品であ る。好ましい実施態様では、ニトリル含有ポリマーが物品全体にある。改変した 物品が多孔性物品である実施態様では、マトリックスの親水性表面が孔を有する 物品の外側の部分をおおっている。好ましくは、予め形成した物品はフィルター 、膜又はスクリーンである。現在のところ最も好ましい実施態様は、アクリロト リル型ポリマーと、親水性置換アミド基としてのトメチロールアミド基とからな る膜である。ポリマー分子の一部は架橋結合していてもよい。好ましくは、メチ レン−ビス−アミド基により架橋結合している。

本発明は、改変した物品を製造する方法も提供し、この方法は、物品の外側の少 なくとも一部がニトリル含有ポリマー分子からなる物品を形成し、そのように形 成した物品を処理してポリマーのニトリル基の一部を誘導体化して物品の外側に のみ外側を親水性とするに充分な非荷電の親水性置換アミド基を供給することか らなる。好ましい実施態様では、処理は予め形成した物品をアルデヒド又はアル デヒド生成化合物と接触させることからなる。現在のところ最も好ましいアルデ ヒドはホルムアルデヒドである。ホルムアルデヒドはジメトキシメタン、トリオ キサン又はバラホルムアルデヒドにより生成することができ、特にトリオキサン 及びジメトキシメタンが有用である。

接触は、触媒の存在下で行ってもよい。好ましい触媒は酸又は酸生成物質を包含 し、好ましくは無機強酸又は無機酸生成物質と弱酸との混合物である。誘導体化 の速度及びそれによる改変物品の製造速度は触媒の強さをコント０−ルすること により調節できる。更に、親水性の程度は引り弱酸及びアルデヒドの濃度比によ りｗ４節できる。

好ましい実施態様では、改変物品の親水性の外側が孔を有し、改変物品それ自身 が多孔性であり、躾、フィルター又はスクリーンのようなものである。好ましく は、置換アミド基はトメチロールアミド基である。

ある実施態様では、方法は更に、改変物品の親水性外側を、複数のリガンドを付 与できる試薬とを接触させて置換アミド基の一部にリガンドを結合させることを 含んでいる。

ニトリル含有ポリマーの分子の一部が架橋結合していてもよい。好ましくは、１ 換アミド基の間でメチレン−ビス−アミドにより架橋結合している。

本発明のもう１のつ形態は濾過、限外濾過、微１１濾過、逆浸透、透析、完全蒸 発又はふるい分は又は同様の操作の改善された方法であり、該方法は前記改変し た物品を使用することを特徴とする。本発明はアフィニティークロマトグラフィ ー、アフィニティー精製、アフィニティー分離及びアフィニティー吸着の改善さ れた方法にも関し、該方法は前記改変物品の使用を特徴とする。

本発明のいくつかの実ｍｉｓを以下の実施例中に例示する。

これら実施例は本発明を理解させるためのものであるが下記請求の範囲に記した 本発明をいかなる点においても限定することを意図したものではなく、そして限 定すると解釈すべきものではない。

衷−隨−１−」− 薄い平らなシートの形の非多孔性物品をホルムアルデヒド含有試薬浴中で処理し た。物品は９０％以上がアクリロニトリルモノマーであるポリアクリ０ニトリル ポリマーから成るものであった。試薬浴は漠硫＠３４．２部、瀧酢１１１３．１ 部、蟻Ｍ３７．８部及びホルムアルデヒド源としてトリオキサン１４．９部を含 有していた。

新しく調製した試薬浴は、使用前に３０℃で一時間平衡化した。

物品を試薬浴中、３０℃で１６ｆＩ間処理し、次に口取し、水ですすぎ、ホウ酸 ナトリウム３．８部からなる１）Ｈ−９の水溶液浴に室温で６０分間浸した。

物品を水ですすぎ、吸い取って乾燥させると、水はその親水性表面上に容易に広 がることができ、湿らせることができた。

これに対して、最初の非処理物品は湿らせることができず、水は広がらなかった 。

哀７７！６４　２ 薄い平らなシート躾の形の多孔性物品を、実施例１に記載した組成のホルムアル デヒド浴中で４時間処理した。膜は９０％以上がアクリロニトリルモノマーであ るポリアクリロニトリルポリマーから成るものであった。浴処理に次いで、躾を ２℃の水浴に３０分浸した。次に膜を６０分間、室温で、ホウ酸ナトリウム３． ８部からなる水溶液浴ｐＨ−９に浸した。

処理した膜の表面に塗布した水滴は容易に広がることが観察された。対照の非処 理膜ての同様の水滴のテストにより、水は球となり広がらないことが示された。

処理した躾を従来の攪拌セル装置に載置し、流体の透過度、蛋白質の除去及び蛋 白質にさらした後の流体の透過度の回復についてテストした。

テストの結果から、非処理膜とは対照的に、処理膜は蛋白質による汚染に耐性で あり、−回の水洗操作後に流体の透過度を回復することが明らかになった（第１ 表参照）。

第　１　表 バッファの透過度１ 蛋　白　質　［１／ｈ−Ｔｒｌ］ 非処３１！ｉＩ膜　処理膜 な　し　１４９±　７　１７８±　９ ミオグロビン　６５　１８４ オボアルブミン　５２　１８４ 牛血清アルブミン　５３　１７９ 牛γ−グロブリン　２４　１７５ −　１０ｐｓｉ　ｌｌ内外圧差 腰の形の多孔性物品を３０℃の試薬浴で３ＦＲ間処理した。物品は９０％以上ア クリロニトリルモノマーから成るものであった。

試薬浴はトリオキサン１５．０部、酢酸１３．２部、蟻酸３７．４部及び濃硫酸 ３４．４部からなるものであった。５１！ｉ浬後、物品を水洗し、ホウ酸ナトリ ウム３．８部からなる水溶液浴ｐＨ−９に室温で６０分間浸した。

物品を水ですすぎ、吸い取って乾燥ξせると、水で湿らせることができ、水は親 水性表面に容易に広がった。水滴の広がりばかりテハなく、Ｇｅｏｒｇｅ　Ｈ， Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ及び共同研究者らの方法（Ｓｔｅｐｈｅｎ　Ｒａｎｄｅｌ ｌ　Ｈｏｌｍｅｓ−Ｆａｒｌｅｙ、　Ｒｏｂｅｒｔ　Ｈ，Ｒｅａｉｅｙ。

Ｔｈｏｍａｓ　Ｊ、　ＨｃＣａｒｔｈｙ、　Ｊｏｈｎ　Ｄｅｕｔｓｃｈ及びＧｅ ｏｒｇｅ　Ｈ，１ｉｔｅｓｉｄｅｓ。

Ｌａｎｇｍｕｉｒ、１ニア２５〜７４０．１９８５）に従イ、膜表面に塗布した 水溶液滴の適用による固液接触角により膜の親水性が示された。液滴適用３０秒 後に測定した接触角は処理膜では４°、非処理膜では４６°であった。参考のた めに、他の材料からできている従来の市販の膜についても接触角を測定した。こ れらの結果から、よく知られている「親水性の」膜表面と比べて本発明は顕著に Ｆ高親水性」であることが明らかとなった。説明のために、比較した結果を第２ 表に示す。

第　２　表 膜　接　触　角 氷　発　明（処理）　４ 本　発　明（非処理）４６ 従来のポリエーテルスルホン　６５ 「親水化した」ポリエーテルスルホン　４４「親水性」セルロジック　２４ 傘　表面に液滴を適用した３０秒後に測定した接触角接触角の測定に加え、蛋白 質にさらした前及び後に従来の攪拌セル装置上での流体透過度を測定し、処理膜 の親水性を調べた。テストの結果から、処理膜は蛋白質による汚染に耐性であり 、−回の水洗操作で流体透過度が回復することが明らかとなった（第３表参照） 。

第　３　表 サンプル　サンプル濾過後のバッファ透過度８牛血清アルブミン　６３０ 牛γ−グロブリン　５８９ ＊　１０ｐｓｉ　ｌｉ膜内外圧差 実施例　４ ポリアクリロニトリルを含有するポリマーからなる膜の形の多孔性物品を、ジメ トキシメタンと硫酸とを含有する浴中、２３℃で６０分間処理した。浴はジメト キシメタン２５部とＩＩｉ酸７酸部５部らなるものであった。使用前に浴を２３ ℃で１時間平衡化した。反応浴での処理の後、続いて膜を水浴中に２℃で３０分 間浸し、次に３．８部のホウ酸ナトリウムを含有する水溶液浴（ｐＨ９）中に室 温で６０分間浸した。

前記実施例におけるのと同様に、処理膜表面に適用した水滴は容易に広がること が観察された。同様に、蛋白質にさらした後攪拌セル内で躾の流体透過度の回復 を講べると、処理膜は蛋白質による汚染に耐性であり一回の水洗操作により流体 透過度が回復することが明らかとなった。例えば、処理膜は蛋白質にさらす前に ２０　ｐｓｉの膜内外圧で４４．Ｈ／ｈ−ｆの当初バッフ？透過度を示した。ミ オグロビン、キモトリプシン、オボアルブミン及び牛血清アルブミンの各々の蛋 白質溶液を限外濾過した後、検討した各蛋白質につき当初バッファ透過度が回復 した。

友］Ｌ亘−１ ポリアクリロニトリル含有ポリマーからなる膜を、ジメトキシメタン２１．９部 、濃硫酸６５．３部及び酢酸を１２．８部を含有する反応浴中で処理した。２３ ℃で１時間の処理を行った。上記実施例４に記載のように、処理した膜を冷水浴 及びホウ酸塩浴に続けて浸した。

上記実施例４と同様に、処理膜表面に水滴を適用すると容易に広がることが観察 された。同様に、蛋白質にさらした後攪拌セル内で流体透過度について膜を調べ ると、処理膜は蛋白質による汚染に耐性であり、−回の水洗操作により流体透過 度が回復することが明らかになった。

他の研究では、処理膜は、非処理膜を迅速にそして完全に溶解する有機溶媒によ る崩壊及び溶解に耐性であることも発見された。例えば、γ−ブチロラクトンを 含有する溶媒浴に室温で１時間、処理膜及び非処理膜を浸した後、非処理膜は溶 解したが処理膜はまたそのままであった。更に、溶媒浴中のγ−ブチロラクトン に処理膜を室温で４日間に亘り長時間さらしても、溶媒にさらさなかった処理膜 と顕著な差異は認められなかった。

蛋白質にさらした後の透過度の回復についての第４表のデータはこのｌ！京を示 している。

第　４　表 サンプル　サンプル濾過後のバッファ透過度８［ｊ／ｈ−ｉｆ］ 溶媒前　溶媒後０ ミオグロビン　４４４６ オボアルブミン　４４４６ 牛血清アルブミン　４４４６ 傘　ｉ　ｏｐｓ　ｒの膜内外圧の差 １１１＃　溶媒浴は１００％γ−ブチロラクトンで、室温であり、膜の溶媒にさ らした時間は４日間。

実施例　６ ポリアクリロニトリル含有するポリマーからなる膜を、パラホルムアルデヒド５ ．８部、Ｉ５硫１４４．２部及び濃酢酸５０部を含有するホルムアルデヒド反応 浴中で処理した。２３℃で６時間、処理を行った。処理した膜を２℃の氷冷水浴 に３０分間、次に３．８部のホウ酸ナトリウムを含有するｐＨ−９の水溶液浴に ２３℃で６０分浸した。

処理物品は水の拡がりで示される親水性特性を有していた。

攪拌セル内に載置した膜について、上記実施例中に２載したように調べると、蛋 白質溶液の限外濾過後に処理膜は初期のバッファ透過度を回復したことが示され た。

友」Ｌ五−ユ 膜の形の多孔性物品を実施例３と同様に処理した。次に約０．０載Ｍの炭酸ナト リウム、０．３Ｍの塩化ナトリウム及び２ａｙ／ｄの「反応性染料」を含有する 水溶液に膜をさらした。反応性染料はＰｒｏｃｉｏｎ　Ｒｅｄ　Ｒｅａｃｔｉｖ ｅ　Ｄｙｅ　ＨＸ−２８（ＰｏｌｙＳｃｉｅｎｃｅｓ）であって、赤色の発色団 置換したトリアジニルハライドであり、アシルハライドのような適当な核試薬、 本発明ではトメチロールアミドと反応する。反応性染料と処理膜との間の反応は 室温で一晩（１６時間）行った。反応した躾を水と食塩水で良（洗って未反応の 染料を除去した。得られた膜は永久にＭ導体化されており、更に洗っても除去す ることのできない赤色を示すことが判った。この実施例では、赤の発色団は強力 な親和性収着リガンドと考えられ、一方、反応性トリアジニル部分は一般的な親 和性リガンドを適切なマトリックス材料に結合させるための試薬として良く知ら れたものである（例えばＨｏｄｇｉｎｓ　Ｌ、Ｔ、及びＬｅｖｙ、　Ｈ，：親和 性＠若調製物ニトリクロロ−５−）−リアジンによるアガロース誘導体化の化学 的特徴（ＡｆｆｉｎｉｔｙＡｄｓｏｒｂｅｎｔＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎ：　Ｃｈ ｅｍｉｃａｌ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　Ａｇａｒｏｓｅ　Ｄｅｒｉｖａｔｉｚ ａｔｉｏｎｗｉｔｈ　Ｔｒｅｃｈｌｏｒｏ−ｓ−１ｒｉｚｉｎｅ）、Ｊ、Ｃｈｒ ｏｉａｔｏｇｒ、　２０２：　３８１（１９８０））。

国際調査報告

Claims (68)

【特許請求の範囲】
1. １．　ニトリル含有ポリマー分子を含むマトリックスであつて、該ポリマーが該 マトリックス表面にのみ該表面を親水性とするのに充分な非荷電の置換アミド基 を供給しているマトリックス。
2. ２．　ポリマーがホモポリマーである請求項１のマトリックス。
3. ３．　ポリマーがコポリマーである請求項１のマトリックス。
4. ４．　非荷電の置換アミド基がコポリマーの全部より少ないモノマーに結合して いる請求項３のマトリックス。
5. ５．　ポリマーが他のポリマーと混合されている請求項１のマトリックス。
6. ６．　ポリマーがもう１つのポリマーにグラフトされている請求項１のマトリッ クス。
7. ７．　ｐＨ２〜１２で測定したとき、親水性表面が約３０°以下の接触角を有す る請求項１のマトリックス。
8. ８．　親水性表面が約１５°以下の接触角を有する請求項７のマトリックス。
9. ９．　置換アミド基がニトリル含有ポリマーのニトリル基由来である請求項１の マトリックス。
10. １０．置換アミド基がポリマーにグラフトされているか又はポリマーにグラフト されたモノマーに結合されている請求項１のマトリックス。
11. １１．ポリマーがアクリロニトリル型モノマーを含む請求項１のマトリックス。
12. １２．アクリロニトリル型モノマーがアクリロニトリル又はメタクリロニトリル である請求項１１のマトリックス。
13. １３．置換アミド基がＮ−メチロールアミド基を含む請求項１のマトリックス。
14. １４．Ｎ−メチロールアミド基がニトリル含有ポリマーのニトリル基由来である 請求項１３のマトリックス。
15. １５．Ｎ−メチロールアミド基がポリマーにグラフトされているか又はポリマー にグラフトされたモノマーに結合されている請求項１３のマトリックス。
16. １６．置換アミド基の一部分に結合した複数のリガンドを更に含む請求項１のマ トリックス。
17. １７．各リガンドが生物選択性の親和性基からなる請求項１６のマトリックス。
18. １８．生物選択性の親和性基が核酸、ポリヌクレオチド、単糖、多糖、脂質、ア ミノ酸、べプチド、蛋白質、ホルモン、ビタミン、代謝補因子、薬剤、抗生物質 又はそれらの組合せからなる請求項１７のマトリックス。
19. １９．各リガンドが置換アミド基と生物選択性の親和性基との間に置かれたカッ プリング分子を含む請求項１７のマトリックス。
20. ２０．ポリマー分子が他のこのような分子に架橋結合している請求項１のマトリ ックス。
21. ２１．置換アミド基がＮ−メチロールアミド基であり、メチレンーピスーアミド により架橋結合している請求項２０のマトリックス。
22. ２２．請求項１のマトリックスを含む製品。
23. ２３．製品の外側の少なくとも一部分がマトリックスの親水性表面からなる請求 項２２の製品。
24. ２４．マトリックスの親水性表面が孔を有する請求項２２の製品。
25. ２５．製品が多孔性である請求項２４の製品。
26. ２６．製品がフィルター、膜、ピーズ、非球形粒子、中空繊維、固体繊維、棒、 繊物、スクリーン又は分離メデイアである請求項２５の製品。
27. ２７．製品が多孔性の膜であり、ポリマーがアクリロニトリル又はメタクリロニ トリルを含み、置換アミド基がＮ−メチロールアミド基である請求項２２の製品 。
28. ２８．ポリマー分子が他のこのような分子に架橋結合している請求項２７の製品 。
29. ２９．製品が非多孔性である請求項２２の製品。
30. ３０．製品がビーズ、非球形粒子、中空繊維、固体繊維、棒、シート又は分離メ ディアである請求項２９の製品。
31. ３１．ポリマーがアクリロニトリル又はメタクリロニトリルを含み、置換アミド 基がＮ−メチロールアミドである請求項２９の製品。
32. ３２．ポリマー分子が他のこのような分子に架橋結合している請求項３１の製品 。
33. ３３．ニトリル含有ポリマー分子を処理してマトリックスの表面上のみに該表面 を親水性にするに充分な非荷電の置換アミド基を供給することからなる会親水性 表面を有するマトリックスの製造方法。
34. ３４．ポリマー分子をアルデヒド又はアルデヒド生成化合物と接触させることを その処理に含む請求項３３の方法。
35. ３５．ポリマーをホルムアルデヒドと接触させる請求項３４の方法。
36. ３６．アルデヒド生成化合物がジメトキシメタン、トリオキサン又はパラホルム アルデヒドを含む請求項３４の方法。
37. ３７．触媒の存在下でアルデヒド又はアルデヒド生成化合物との接触を行なう請 求項３４の方法。
38. ３８．触媒が酸又は酸生成物質を含む請求項３７の方法。
39. ３９．触媒が酸混合物を含む請求項３８の方法。
40. ４０．酸混合物が強酸と弱酸を含む請求項３９の方法。
41. ４１．強酸、弱酸及びアルデヒド又はアルデヒド生成化合物の濃度比により親水 性表面の親水度を調節する請求項４０の方法。
42. ４２．酸又は酸生成物質が酢酸、塩酸、リン酸、硫酸、アルキル硫酸、アルキル スルホン酸、ハロスルホン酸、三フッ化ホウ素又は塩化アルミニウムである請求 項３８の方法。
43. ４３．酸又は酸生成物質が酢酸、硫酸又は塩酸である請求項４２の方法。
44. ４４．酸又は酸生成物質の強さ又は濃度を調節することによつてマトリックスの 製造速度を調節する請求項３８の方法。
45. ４５．マトリックスを多孔性物品の形で製造する請求項３３の方法。
46. ４６．多孔性物品が膜である請求項４５の方法。
47. ４７．マトリックスを非多孔性物品の形で製造する請求項３３の方法。
48. ４８．置換アミド基がＮ−メチロールアミド基を含む請求項３３の方法。
49. ４９．親水性表面を複数のリガンドを付与しうる試薬と接触させて置換アミド基 の一部分にリガンドを結合させることを更に含む請求項３３の方法。
50. ５０．各リガンドが生物選択性の親和性基であり、核酸、ポリヌクレオチド、単 糖、多糖、脂質、アミノ酸、ペプチド、蛋白質、ホルモン、ビタミン、代謝の補 因子、薬剤、抗生物質又はそれらの組合せを含む請求項４９の方法。
51. ５１．マトリックスの親水性表面上のいくらかのポリマー分子の置換アミド基が 、マトリックス親水性表面ヒの他のポリマー分子の置換ミド基に架橋結合してい る請求項３３の方法。
52. ５２．アルデヒド又はアルデヒド生成化合物を含有する試薬浴にポリマーを浸す ことにより接触を行なう請求項３４の方法。
53. ５３．ポリマーをホルムアルデヒド生成化合物と接触させ、酸の存在下で接触を 行ない、ポリマーがアクリロニトリル型モノマーを含み、置換アミド基がＮ−メ チロールアミド基である請求項５２の方法。
54. ５４．マトリックスを多孔性物品の形で製造し、マトリックスの親水性表面が孔 を有し、浸漬を数分から約２４時間行ない、試薬浴の温度は約１０℃から約６０ ℃の範囲である請求項５３の方法。
55. ５５．請求項３３の方法で製造されたマトリックス。
56. ５６．濾過、限外濾過、微細濾過、逆浸透、透析、完全蒸発又はふるい分けの方 法における請求項２２の製品の使用からなる改善。
57. ５７．アフィニティークロマトグラフイー、アフィニテイー精製、アフィニティ ー分離又はアフィニティー吸着の方法における請求項２２の製品の使用からなる 改善。
58. ５８．物品と請求項１のマトリックスを含み、マトリックスが物品の外側の少な くとも一部分を覆つている改変製品。
59. ５９．改変製品の外側の少なくとも一部分がマトリックスの親水性表面からなる 請求項５８の改変製品。
60. ６０．製品が膜であり、ポリマーがアクリロニトリル型のモノマーを含み、置換 アミド基がＮ−メチロールアミド基である請求項５９の改変製品。
61. ６１．外側の少なくとも一部がニトリル含有ポリマー分子からなる製品を形成し 、そのように形成した製品を処理して製品の外側にのみ該外側を親水性にするの に充分な非荷電の置換アミド基を供給することを含む改変製品の製造方法。
62. ６２．処理がアルデヒド又はアルデヒド生成化合物と製品とを接触させることを 含む請求項６１の方法。
63. ６３．触媒の存在下にアルデヒド又はアルデヒド生成化合物との接触を行なう請 求項６２の方法。
64. ６４．触媒が酸もしくは酸生成物質又は酸混合物を含む請求項６３の方法。
65. ６５．親水性の外側を複数のリガンドを付与しうる試薬と接触させて置換アミド 基の一部分にリガンドを結合させることも含む請求項６１の方法。
66. ６６．請求項６１の方法で製造した改変製品。
67. ６７．濾過、限外濾過、微細濾過、逆浸透、透析、完全蒸発、又はふるい分けの 方法における請求項５８の改変製品の使用からなる改善。
68. ６８．アフィニティークロマトグラフィー、アフィニティー精製、アフィニティ ー分離又はアフィニティー吸着の方法にむける請求項５８の改変製品を使用する ことからなる改善。