JPH02212763A - アフイニティークロマトグラフィー用充填剤 - Google Patents

アフイニティークロマトグラフィー用充填剤

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JPH02212763A
JPH02212763A JP1033442A JP3344289A JPH02212763A JP H02212763 A JPH02212763 A JP H02212763A JP 1033442 A JP1033442 A JP 1033442A JP 3344289 A JP3344289 A JP 3344289A JP H02212763 A JPH02212763 A JP H02212763A
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glucomannan
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gel
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朋田 崇志
Isao Joko
勲 上甲
Tetsuo Yamamoto
哲郎 山本
Yoshiaki Motozato
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は架橋されたグルコマンナン球状粒子にアフィニ
ティーリガンドを導入したアフィニティークロマトグラ
フィー用充填剤に関する。
〔従来の技術〕
現在市販されているアフィニティークロマトグラフィー
用充填剤としては、ファルマシア(株)製のリジン−セ
ファローズ4B、アルギニン−セファローズ4Bなどが
ある。これらは、天然多糖類を素材としたアフィニティ
ークロマトグラフィー用充填剤であり、タンパク質、多
糖類、核酸、膜成分およびその他の高分子物質の分離に
用いられている。
しかし、これらの従来の充填剤はゲル母体が柔らかいた
め、高速で通液すると、通液圧力で充填剤の粒子が変形
し、それにともなって分離効率が大幅に低下する。そし
てさらに通液速度を高めると、カラム全体の圧力損失が
急激に上昇し1通液が不能に陥る場合が多い。また塩濃
度により充填剤の膨潤容積が変化するので、カラムにボ
イドが発生しやすいなどの問題点がある。
タンパク質、多糖類、核酸、膜成分およびその他の高分
子物質の分離に用いたアフィニティークロマトグラフィ
ー用充填剤を再使用する場合、通常吸着されている物質
をすべて除去して、次の分離工程に備える必要がある。
通常、脂質やタンパク質などの不純物は、0.IM程度
の水酸化ナトリウム水溶液による洗浄で除去した後、蒸
留水、緩衝液あるいは塩溶液でアルカリを完全に除く操
作を行ってい・、・。この操作は試料の吸着操作に比へ
て繁雑で長時間を要するため、1サイクル(吸着→脱着
(溶出)→洗浄・再生)の処理時間が長くなる大きな要
因どなっている。このため分離対象物質の吸着工程の時
間を短くするよりも、洗浄・再生工程での時間を短くす
る方が、実用−を−望まれている。このような要望に対
応するためには、高流速での通液が可能なit圧強度の
大きいアフィニティークロマ1−グラフィー用充填剤が
必要となる。。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、。
さらに上記のような要望に応えるため、塩濃度tこより
膨潤容積が変化せず、かつ耐圧強度が大きく高流速での
通液が可能なアフィニティークロマトグラフィー用充填
剤を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は以下のアフィニティークロマトグラフィー用充
填剤である。
(1)架橋されたグルコマンナン球状粒子にアフィニテ
ィーリガンドを導入したことを特徴とするアフィニティ
ークロマ1−クラフィー用充填剤。
(2)アフィニティーリガンドがタンパク質、ペプチド
およびアミノ酸から選ばれる一種以上のものである上記
(])記載のアフィニティークロマ1−グラフィー用充
填剤。
本発明で使用する架橋されたグルコマンナン球状粒子(
以下の文中では甲、にグルコマンナン球状粒子と略する
場合がある)は、;)−グルコースとD−マンノースを
主要構成成分とするグルコマンナンが架橋剤により架橋
された親水性のゲル粒子である。グルコマンナンとして
は、コンニャクマンナンが代表的であるが、これに限定
されない。
本発明のアフィニティークロマトグラフィー用充填剤は
、上記のようなグルコマンナン球状粒子にアフィニティ
ーリガンドを導入したものである。
本発明で導入されるアフィニティーリガンドは、分離し
ようとする目的物質と特異的な相互作用(親和性)のあ
る物質であれば特に制限されず、例えば目的酵素に対す
る基質、拮抗阻害剤、補市素、目的抗体に対する抗原、
目的物質に対する抗体、]1的物質に対する強い親和力
を有する物質、あるいはこれらと分子構造が類似した物
質などをあげることができる。このようなアフィニティ
ーリガンドとして、具体的には大豆1−リプシンインヒ
ビター、ヘモグロビン、コラーゲン、血液凝固因子等の
タンパク質またはペプチド;リジン等のアミノ酸などを
あげることができる。
これらのアフィニティーリガンドは活性化剤によりグル
コマンナン球状粒子に導入されているのが好ましい。こ
の活性化剤は、グルコマンナン球状粒子と反応し、かつ
導入しようとするアフィニティーリガンドの持つアミノ
基やカルボキシル基などと反応するものであって、分離
しようとする物質との非特異的吸着が起らない有機化合
物が使用できる。このような活性化剤としては、例えば
グルコマンナン球状粒子中のある部位をトレシル化、ホ
ルミル化、エポキシ化またはブロムシアン化することに
より活性化し、アフィニティーリガンドを導入するもの
が好ましい。
」−記の活性化剤としては、例えばトレシルクロリド(
2,2,2−トリフルオロエタンスルホニルクロリド)
、1,4−ブタンジオールグリシジルエーテル、グルタ
ルアルデヒド、ヘキサメチレンジイソシアネート、臭化
シアン、ビスオキシラン、1,4−ビス(2,3−エポ
キシプロポキシ)ブタンなどをあげることができる。
本発明において、アフィニティーリガンドを導入する前
の架橋さ九たグルコマンナン球状粒子は、グルコマンナ
ンを架橋して製造することができる。
製造方法の具体的な例を示せば、次のような方法があげ
られる。
まず市販のグルコマンナンをアルコール等で精製したグ
ルコマンナン精製物をホルムアミドまたはジメチルホル
ムアミド等の溶媒に溶解し、触媒としてピリジンを用い
、酢酸、無水酢酸、プロピオン酸、酪酸、硝酸等の酸を
加えてグルコマンナンのエステルを生成する。
次に、グルコマンナンのエステルを溶媒にmMする。溶
媒としては、後記の水性媒質より沸点が低く、かつ水性
媒質に全く溶解しないか、または僅かしか溶解しないも
のであることが好ましい。
このような溶媒として具体的には、ジクロロメタン、ク
ロロホルム、四塩化炭素および1〜リクロロエチレン等
の塩素化炭化水素が使用され、これらを単独または混合
して用いることができる。
グルコマンナンのエステルの溶解濃度としては、前記溶
媒が蒸発除去された後、粒子が球状を保ち、充填剤とし
ての強度を持っておればよいのであって、通常0.1〜
20重量%、好ましくは2〜10重量%である。
なお、グルコマンナンのエステルを前記溶媒に溶解する
際、グルコマンナントリアセテ−1・を単独で溶解して
もよいが、適当な多孔化剤をさらに加えることができる
多孔化剤は球状粒子を作った後、除去されて球状粒子を
多孔化するために使用されるもので、具体的には、テト
ラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、エチルベ
ンゼン、ジエチルベンゼン、ドデカン酸メチル、トルエ
ン、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコールおよびオ
クチルアルコール等が使用される。
多孔化剤の濃度としては使用するグルコマンナンのエス
テルに対して10〜500重量%、好ましくは50〜4
00重量%である。
次に、上記のようにして得たグルコマンナンのエステル
の溶液を水性媒質中に懸濁させ、グルコマンナンのエス
テルの球状粒子を得る。
水性媒質としては親水性保護コロイド、例えばポリビニ
ルアルコール、カルボキシメチルセルロ−ス 溶性澱粉ならびにゼラチン等が使用できる。
これらは0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%
水溶液として使用するのがよい。また、水性媒質の使用
量はグルコマンナンのエステルの溶液の少なくとも2倍
以上、好ましくは10〜50倍容量とするのがよい。
水性媒質中に前記グルコマンナンのエステルの溶液を懸
濁させる方法としては、水性媒質中にグルコマンナンの
エステルの溶液を全量加え、撹拌して分散,懸濁する方
法や、水性媒質を撹拌状態とし、これにグルコマンナン
のエステルの溶液を一度にまたは滴下状に添加する方法
等があげられる。
液滴中の有機溶媒を蒸発除去する時の温度としては,水
性媒質の氷点以上で有機溶媒の沸点以下の温度が用いら
れるが、蒸発除去を促進させ、かつ粒子形状を良好に保
つためには有機溶媒の沸点より1〜5℃低い温度が好ま
しい。
次に、グルコマンナンのエステルの球状粒子をけん化す
る。この場合、球状粒子の形状をこわさずにその形状を
保ちつつ、けん化するようなげん化浴を用いることが必
要である。けん化浴の例としては水酸化ナトリウムまた
は水酸化カリウムのメタノール溶液や、水酸化ナトリウ
ムまたは水酸化カリウムを硫酸ナトリウム等の塩類水溶
液に溶解させた溶液があげられる。
次に、けん化されたグルコマンナンのエステルの粒子を
架橋する。架橋剤としては、例えばエビクロロヒドリン
、ジェポキシブタン、トリレンジイソシアナート、ヘキ
サメチレンジイソシアナート等の2官能性化合物をあげ
ることができる。これらの架橋剤は有機性媒体液中に溶
解させて使用される。
架橋剤の媒体液としては灯油または流動パラフィンまた
はその混合物(例えば容量比7:3)に界面活性剤(非
イオン界面活性剤例えばソルビタン脂肪酸エステル)を
1〜2重量%混合したものが用いられる。また別の架橋
剤の媒体液としてはアセトンとジメチルスルホキシドか
らなる混合液(例えば容量比6:4)が用いられる。架
橋剤の濃度は上記架橋剤の媒体液に対して0.01〜1
5mol/Qの範囲である。
架橋剤溶液100容量部に対し、グルコマンナンのエス
テルの球状粒子を1〜5重量部加え、室温〜70°Cで
24〜36時間撹拌を続けることによりグルコマンナン
のエステルの球状粒子は架橋される。
架橋反応粒子をろ別し、アセトン次いで中性洗剤で洗浄
し、次に水洗することによって架橋されたグルコマンナ
ンのエステルの球状粒子が得られる。
L記のようにして得られたグルコマンナン球状粒子にア
フィニティ−リガントを導入するには、次のような方法
により行うことができる。
まず、グルコマンナン球状粒子を反応溶媒に1″分接触
させて膨潤させるとともに気泡を脱気する。
ここで使用する反応溶媒は次の工程のグルコマンナン球
状粒子と活性化剤とを反応させるのに好適な溶媒となる
溶液を用いるのが好まし1く、例えばアセトンとピ1.
Jジンとの混合溶液、水酸化ナトリウムのホウ酸水素子
トリウ11水溶液などをあげることができる。
次に、前記活性化剤を加え、活性化剤と湿潤したグルコ
マンナン球状粒子を1・分混合し2て反応させ、グルコ
マンナン球状粒子を活性化する。活性化は、グルコマン
ナン球状粒 ・□・・)ある部位をトレシル化、ホルミ
ル化、エポキシ化、ブロムシアン化するなどして、導入
しようとするアフィニティーリガンドをこの活性化した
部位に結合させるためのものである、 活性化剤の使用割合は、使用する活性化剤の種類にもよ
るが1通常グルコマンナン球状粒子100重量部に対し
て2〜200重量部の割合で使用する。
活性化の反応条件は、通常反応温度が0〜50℃、反応
時間が5分〜3時間である。
次に、活性化したグルコマンナン球状粒子をろ過等によ
り分取した後、十分洗浄し活性化剤を除去する。洗浄液
は適宜選択できるが、例えばアセトンとピリジンの混合
溶液を反応溶媒として、I・レシルクロリドを活性化剤
として使用し、た場合は、アセ1−ンと低濃度の塩酸と
の混合溶液を使用するのがり了ましい、。
次に、アフィニティーリガンド含有液と活性化グルコマ
ンナン球状粒子を接触させ、十分混合してグルコマンナ
ン球状粒子にアフィニティーリガントを導入する。この
場合の反応条件は1通常反応温度が0〜40℃、反応時
間が1〜24時間である。
アフィニティーリガンド含有液は、アフィニティーリガ
ンドを適当な緩衝液等に溶解させる方法などにより調製
する。アフィニティーリガンドの使用紙は、通常グルコ
マンナン球状粒子中の活性化部位との反応当量以上とす
るのが好ましい。
次に、アフィニティーリガンドを導入したグルコマンナ
ン球状粒子をろ過等により分取した後、1・分洗浄する
。洗浄液は適宜選択できるが、例えば食塩水、食塩含有
酢酸緩衝液、食塩含有重炭酸緩衝液、純水および有機溶
媒などをあげることができる。
次に、グルコマンナン球状粒子中の未反応の活性化部位
にブロッキングする。ブロッキングは未ブロックのグル
コマンナン球状粒子を適当なブロッキング剤(溶液)に
0〜40℃で0.5〜24時間浸漬して行うことができ
る。ブロッキング剤(溶液)としては、例えば食塩含有
トリス−塩酸緩衝液、モノエタノールアミンなどをあげ
ることができる。
以上のようにして得られたアフィニティークロマトグラ
フィー用充填剤は、1〜リプシン、プラスミノーゲン等
の酵素やその他のタンパク質などの各種生体物質の分離
に使用することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、架橋されたグルコマンナン球状粒子に
アフィニティーリガンドを導入したので、塩濃度により
膨潤容積が変化せず、かつ耐圧強度が大きく、高流速で
通液が可能なアフィニティークロマトグラフィー用充填
剤を得ることができる。
したがって、このようなアフィニティークロマトグラフ
ィー用充填剤を用いることにより、目的物質の分離を短
時間でしかも効率よく行うことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例J (架橋されたグルコマンナン球状粒子の製造)コンニャ
クマンナン粉40gを60〜70℃のイオン交換水4Q
に加え撹拌溶解した。これを6Qのエタノール中に少し
づつ滴下し、沈澱させ、ろ別、風乾、 20℃で真空乾
燥させた。この乾燥グルコマンナン30gをポル11ア
ミド1fl中に入れ、2日間膨潤させた後、ピリジン3
00d、無水酢酸300m1Qを加え、50℃で5日間
反応させた。この反応混合物を7Qの水中に撹拌しなが
ら加えた。生じた沈澱をろ刑した後水洗した。これを風
乾、真空乾燥した後、その3gをデカヒドロナフタリン
lo、5mDを含むクロロホルム300m11に溶解し
た。57℃の90%ケン化ポリビニルアルコールの2重
量%水溶液3Q中に上記溶液を撹拌しながら滴下して、
粒径44〜105μmの粒子を形成させた。24時聞役
徐冷し、球状粒子をろ別した後水洗した。これをメタノ
ール27On+flとION水酸化ナトリウム30tQ
の混合溶液中に加え、撹拌下、24時間放置してケン化
した。
その後ケン化球状粒子をろ別し、アセトンとジメチルス
ルホキシド1:1の混合溶液30OmQ中にエビクロロ
ヒドリン35gを加えた架橋洛中に球状粒子を投入し、
60℃で24時間処理して架橋されたグルコマンナン球
状粒子を得た。このようにして得られたグルコマンナン
球状粒子は乾燥して保存した。
(アフィニティーリガンドの導入) 乾燥した架橋されたグルコマンナン球状粒子0.4gを
アセトン3nJおよびピリジン150μQの混合溶液中
に入れた。この反応液の入ったサンプルびんを軽く振と
うした後、活性化剤としてのトレシルクロリド100μ
ρを加えサンプルびんを振とうさせながら10分間反応
させた。反応後吸引ろ過してトレシル−グルコマンナン
ゲルを得た。次に、アセトン70 : 5mM塩酸30
、アセトン30:5鱈塩酸70および1mM塩酸の溶液
で順次洗浄した。得られたトレシル−グルコマンナンゲ
ルは1mM塩酸中で4℃で保存した。
10mQメスシリンダーで秤り取った2社のトレシル−
グルコマンナンゲルを20mgの大豆トリプシンインヒ
ビターを溶解した0、5M食塩含有0.1M重炭酸ナト
リウム溶液(pH8,0) 4 rllflの溶液中に
入れて2時間振とうして反応させた。得られた大豆トリ
プシンインヒビター−グルコマンナンゲル(STI−グ
ルコマンナンゲル)はろ過して1M食塩水で洗浄した。
5TI−グルコマンナンゲル中の残存活性基は0.5M
食塩含有0.1M トリス塩酸緩衝液CpH8,0) 
4. mQ中に1時間浸漬してブロッキングした。上記
と同様の方法で、さらに5TI−グルコマンナンゲルを
製造した。
このようにして得られた5TI−グルコマンナンゲ=1
5 ル登純水に浸漬した状態で内径51、長さ300 m 
mのガラスカラムに充填した後、高圧ポンプを用いて通
液し圧力ゲージの目盛りを読み取る方法で、通液流速と
圧力損失との関係を測定した。結果を第1図に示す。
また、上記のようにして調製した5TI−グルコマンナ
ンゲルを用いて、アフイニテイーグロマトグラフィー用
カラムを作成し、下記条件でトリプシンの分離実験を行
った。結果を第2図に示す。
カラム: 0.3cm X 4cm 流 速: 0.36n+Q/mjn 試 料:2mg/mQのトリプシン溶液20 μQ吸着
液(A液) : 0.5M食塩および10mM塩化カル
シウムを含む20mM トリス塩酸緩衝液(PI47.
5) 溶出液(B液) : 0.5M食塩含有1.0mM塩酸
溶液溶出後、トリプシンの酵素活性を測定したところ、
溶出前に比べて80〜90%と高い活性の保持を示した
なお、第2図の第1番目のピークはトリプシンの酵素活
性が0.2%と低いため、製品中に含まれていた不純物
であると推定される。
比較例1 市販のトレシル−セファローズ4Bから大豆トリプシン
インヒビターを導入した大豆トリプシンインヒビター−
セファローズ4B(STI−セファローズ4B)を調製
し,これを用いて実施例1と同様にして通液流速と圧力
損失との関係を測定した。結果を第1図に示す。
第1図に示した結果から、ST’f−グルコマンナンゲ
ルはSTI−セファローズ4Bに比べて著しく耐圧強度
が大きく、すなわち高流速の通液条件下でも流速と圧力
損失との関係が直線関係を示しており。
急激な圧力上昇が起らないことがわかる。
実施例2 実施例1と同じグルコマンナン球状粒子0.5gおよび
ホウ酸水素ナトリウム2mgを0.3Nの水酸化ナトリ
ウム溶液4mQに入れ、これに1,4−ブタンジオール
グリシジルエーテル2.5mρを入れて室温で8時間振
とうして反応させた。反応後ろ過して固液分離し5たエ
ポキシ−グルコマンナンゲルを1阿の食塩水で洗浄し、
1M食塩水中で4°Cで保存[、また。
上シ己のようにして調製したエポキシ−グルコマンナン
ゲル]IIIQをメスシリンダーで秤り取り、リジン1
0mgを溶解した0、5M食塩含有0.1M重炭酸す1
ヘリウム溶液(pH8,5) 2 mQに入れて振どう
させながら室温で17時間反応させてリジン−グルコマ
ンテンゲルを得た。リジン−グルコマンナンゲル中の残
存活性基は1Mのモノエタノールアミン4.mQに室温
にて一晩装置してブロッキング〔1、た8」1記のよう
にして調製したリジン−グルコ」マンナンゲルを用いて
アフィニティークロマトグラフィー用カラムを作成し、
ド記条件でプラスミノーゲンの分離実験を行った。
カラム: 0.3cm X 4c+n 試 料:2mg/mQのプラスミノーゲン溶液10μQ
吸着液:0.1M食塩含有50mMリン酸緩衝液(pH
7,4)洗浄液:0.5M食塩含有50mMリン酸緩衝
液(pH7,4)溶出液:洗浄液に0.2ハε−7ミノ
カブロン酸溶液を加えた緩衝液(pl+7.4) 流 速:吸着時は0.05mQ/ 1iin、洗浄およ
び溶出時は0.2m(1/min 吸着時の結果を第3図(a)に、溶出時の結果を第33
図(b)に示す。これらの結果から、リジン−ゲルコマ
シナンゲルにプラスミノーゲンが吸着し、溶出液により
プラスミノーゲンが溶出したことがわかる。
比較例2 実施例1−で得たグルコマンナン球状粒子を用いて、実
施例2と同様の条件でプラスミノーゲン試料を注入した
。第3図(+〕) 4こ示した結果かられかるように、
プラスミノーゲンはグルコマンナンゲルに吸着すること
なくそのまま溶出した。
実施例3 6II1gの/\モグロビンをファルコン(株)製サン
プル管に入れて、0.3mn、の重炭酸すトリウム(p
H18,5)で溶解させた。実施例1で得た1〜レジル
ーグルコマンナンゲルidを前記ヘモグロビン溶解液に
入れて25°(゛て3時間水平方向に振とうしてヘモグ
ロビン−グルコマンノーンゲルを得た。
吸引ろ通接、ろ液を回収して測定した波長411+ll
1lの吸光度(ABS41.in、、、)より、グルコ
マンナンゲルに恋人されたヘモグロビンの凧は311I
gと算出された。
実施例4 モルモット血しょうより血液凝固第■囚イを精製し、そ
の2Il1gを:3vanの1へレシルークルコマンナ
ンゲルに0.5M食塩含有0.1M重炭酸ナトリウム溶
液(ρI(8,0)中で結合させた。結合率は約80型
破%であった。この第刈因T−グルコマンナンゲルの2
mQをシリコン処理し、たガラスカラム(0,5cmφ
X 10cm)  に充填し2、抗原カラ11とし、た
。モルモット第■因I−で免疫したヤギより抗血清を採
取し、1匹分画を調製し、た後ペプシンで限定分解して
F(ab’)、フランメンi−を得た。ごの1・”(a
b’)2フランメンh20mg/岬のリン酸緩衝化4ト
理的食塩水(pH7,4)を調製し、そのlO岬を高速
液体クロマ1〜グラフイーシステムを用いて定温にて流
速0.25mQ/minで」−記抗原力ラムに注入し7
た。流速を1.mf>/min 1.、: hげて2倍
量の上記溶媒でカラ11を洗浄I、5た後、特異抗体を
5M塩酸グアニジン−67鱈リン酸緩衝液で流速0.5
m1l/minで溶出した。特異抗体を含む溶出液をリ
ン酸緩衝化生理的食塩水で4 ”Cで−・晩透析して塩
酸グアニジンを除去し、抗体活性を回復させた。第刈因
子欠損ヒト血しようを用いた凝固時間測定法を応用して
特異抗体活性を定量すると、少なくとも90%以上の特
異抗体が抗原カラ11に結合し、その人)I−が塩酸グ
アニジンにて溶出回収された4、このクロマトグラフィ
ーでの流速は、抗体注入時!、コ、通常の抗原抗体アフ
ィニティークロマトク゛ラフイー(4n+Q/hr・c
ra )の10倍、溶出時は20倍、洗浄時は実に40
倍の速度であ・った。
このカラムを使って回収された干ルモッ1〜第刈因子に
対するA7ギの特異抗体は3.411IPlて;あ1、
た。
ずカ・わちヤギの[gG中にR:1.7重量%のモル干
ツト第店因子に幻する特異抗体が作られていたごと1.
こなる、
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1 t:よび比較例1の結果を示すグラ
フ、第2図は実施例1の結果を示すクラブ、第3図(a
)および(b)は実施例2の結果を示すグラフ、 第3図(C) は比較例2の結果を示すグラフで ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)架橋されたグルコマンナン球状粒子にアフィニテ
    ィーリガンドを導入したことを特徴とするアフィニティ
    ークロマトグラフィー用充填剤。
  2. (2)アフィニティーリガンドがタンパク質、ペプチド
    およびアミノ酸から選ばれる一種以上のものである請求
    項(1)記載のアフィニティークロマトグラフィー用充
    填剤。
JP1033442A 1989-02-13 1989-02-13 アフイニティークロマトグラフィー用充填剤 Expired - Lifetime JPH0758287B2 (ja)

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JP1033442A JPH0758287B2 (ja) 1989-02-13 1989-02-13 アフイニティークロマトグラフィー用充填剤

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