JPH05500856A - 改良されたセルロースクロマトグラフィー支持体 - Google Patents
改良されたセルロースクロマトグラフィー支持体Info
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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】
T改良されたセルロースクロマトグラフィー支持体2本発明は、改良された未架
橋セルロースクロマトグラフィー支持体に関し、特に、実質的に球状の高密度セ
ルロース粒子を含む支持体に関する。 本発明はまた、このような実質的に球状
の高密度セルロース粒子を製造する方法に関し、特に、液体キャリアーおよび乳
化剤の安定なエマルジョン中のビスコースから球状セルロース粒子を製造する方
法に関する。
史呪q豊且
セルロースおよびセルロース誘導体は、クロマトグラフィー支持体、およびポリ
マーキャリアーとして用いられている。
一般的なりロマトグラフィーの用途には、分析用および調製剤カラムクロマトグ
ラフィー、薄層クロマトグラフィー、イオン交換、ゲルクロマトグラフィーおよ
びキレート化およびアフィニティー吸着剤が含まれる。 さらに、セルロース粒
子は、医薬品、化粧品、および食品の充填剤および増量剤として用いられる。
セルロースは天然に豊富に産出して利用可能であり、様々な公知の誘導体化法に
より理想的なりロマトグラフィー支持体となるが、一般的には、い(つかの欠点
を有している。
最も顕著な欠点は、機械的に不安定であり、流動性に乏しいことである。
セルロースは、結合したグルコースモノマーからなる天然に存在するポリマーで
ある。 天然状態では、隣接するポリマー状グルコース鎖には、広範囲にわたっ
て水素結合している領域もあれば、それほど水素結合していない領域もある。
比較的よく水素結合している領域は、一般に「微結晶領域」と呼ばれるのに対し
、さほど水素結合していない領域はアモルファス領域と呼ばれる。 クロマトグ
ラフィーへの2用に際しては、一般には、アモルファス領域の繊維状または微粒
状のいずれかの形態を有するセルロースを利用することが望ましい。 このよう
な繊維状および微粒状材料は、一般には、鎖間のアモルファス領域を優先的に減
少させ、微結晶領域を増大させるような、塊状セルロースの限定的酸加水分解に
よって調製される。 繊維状および微粒状セルロース組成物は、いずれも一般に
は、微結晶セルロースと呼ばれる。
微結晶セルロースを調製するためによく用いられる方法では、凝集した粒子が得
られるが、クロマトグラフィーに適した材料を得るには粉砕および粒径分離を必
要とする。 さらに、個々の微結晶セルロース粒子は、比較的不規則な形状であ
り脆い。
微結晶セルロースの詰まり易く、緻密になる傾向は、この種の材料をクロマトグ
ラフィーのベッドまたはカラム用途に悪影響を及ぼす。 さらに、これら材料は
高い圧力を受けた場合、壊れ易(、微粉を生じる傾向がある。 これらの欠点は
、許容できない流動特性および乏しいクロマトグラフィー分離をもたらすもので
ある。
セルロースを架橋ビーズまたは球状粒子の形態で用いれば、微結晶セルロースか
らなるクロマトグラフィー支持体の乏しい流動特性を部分的に解消し得る。 し
かしながら、セルロースを公知の方法を用いてビーズにする場合、セルロース粒
子が多孔性であり、またセルロース粒子の大きさに多様性があることから、ベッ
ドまたはカラムに充填して用いたときに、ビーズが機械的に破壊される。 機械
的安定性は架橋剤を添加することによって向上できるが、架橋剤は、支持体の費
用を押し上げ、製造工程を複雑化し、支持体用途の一般的用途を限定することに
なる。
さらに、水溶液中に入れた場合、多孔性のセルロース粒子は一般には著しくNI
mする。 膨潤した多孔性セルロースビーズは、溶出用緩衝液および溶媒のイオ
ン強度の変化に対する感受性を有する。 その結果、従来の膨潤性セルロース支
持体は、特定の狭い範囲内のイオン強度で用いなければならない。 この特定の
イオン強度の範囲を超えると、膨潤したセルロース粒子は、緻密になるか、ある
いは収縮するので、流動性が非常に乏しくなり、クロマトグラフィーの分離が乏
しくなるか、あるいは全く行われなくなる。
球状のセルロース粒子を調製するいくつかの方法が公知である。 セルロースビ
ーズを調製するある方法では、ビスコースをノズルから高速で酸性の紡績凝固浴
中へ押し出す。 他の方法では、界面活性剤を含む有機溶媒の分散液を形成し、
この分散液を酸溶液中に注ぎ込むことによって凝固させる。 これら方法は、可
変で制御できない粒径を有する多孔性セルロース粒子を生成し、不規則で変形し
た形状の望ましくない凝集体、集塊体、および団塊体を形成する。 これら問題
点は、変化している流体力学的条件下でセルロースが凝固することに起因すると
考えられる。 第3の手法では、撹拌した比較的低粘度の非水混和性液体中の低
分子セルロースキサンチン酸ナトリウムの水性懸濁液を加熱してセルロース粒子
を熱的に形成する。 この方法は、ビーズの形成に比較的一定の流体力学的環境
を用いているが、セルロースキサンチン酸ナトリウムの熱分解によって、広範囲
の粒径を有する多孔性粒子が得られる。
広範囲のpl(値およびイオン強度において用いることができ、しかも均一な粒
径および形状を有する粒子を提供する再現性のある一般的な方法によって容易に
調製でき、機械的安定性に優れた球状の高密度セルロースクロマトグラフィー支
持体が必要とされている。
茜囲9叉丘
上記問題点の1つまたはそれ以上を解消するのが本発明の目的である。
本発明は、約0.65〜0.85g/mlの乾燥嵩密度および約200 ミクロ
ン未満の範囲内の平均粒径を有し、水溶液または有機溶液中で本質的に非膨潤性
であり、実質的に球状の高密度セルロース粒子からなるセルロースクロマトグラ
フィー支持体を含む。
好ましくは、セルロース粒子は、さらに、i)少なくとも3.OMまでの塩化カ
リウムおよび8Mまでの尿素それぞれの溶液を含む様々なイオン強度および水素
結合開裂能を有する溶液中における増大した安定性;ii)約3〜12のpH範
囲における安定性:iiD水性溶媒および有機溶媒の両方との混和性;iv)ク
ロマトグラフィーリガンドによって修飾される能力;およびV)カラムクロマト
グラフィー支持体として用いた場合の優れた流速によって特徴付けられる。
本発明の球状セルロース粒子は、クロマトグラフィーリガンドを高い添加割合、
すなわち粒子の質量に対するリガンドのモル数として定義される添加割合、で粒
子に共有結合させることによって化学的に修飾してもよい。 好ましいリガンド
には、共有結合した極性および非極性リガンドが含まれる。 好適なリガンドに
は、アミノエチル、ジエチルアミノエチル、エビクロロヒドリントリエタノール
アミン、ポリエチレンイミン、メチルポリエチレンイミン、ベンジルジエチルア
ミンエチル、ジエチル−[2−ヒドロキシプロピル]−アミノエチル、トリエチ
ルアミノエチル、スルホプロピル、カルボキシメチル、スルホネート、4級アン
モニウムエチル、抗原および抗体を含まれる。 特に好ましいリガンドは、ポリ
エチレンイミンであり、その修飾支持体はイオン交換支持体として用いることが
できる。
また、本発明は、実質的に球状の高密度セルロース粒子を製造する方法も含み、
その製造方法は、i)少なくとも1つの乳化剤および液体キャリアーの存在下で
、エマルジョン形成の間にビスコースを熱的に分解しないような前記ビスコース
の温度で、工業用ビスコースの安定なエマルジョンを形成し、ji)均一なサイ
ズの変形可能な粒子の分散液を生成するために、酸の非存在下、ある一定時間に
わたって、定常的流体力学的条件下で絶えず撹拌しながらビスコースからセルロ
ースを再生し、1ii)部分的に硬化し始めている変形可能な粒子の前記分散液
を、前記エマルジョンから前記液体キャリアーを部分的に抽出させるのに適当な
溶媒と接触させ、およびjv)変形可能な粒子を硬化させる工程からなる。 エ
マルジョンを形成し、セルロースを再生するに好ましい温度は30’C未満であ
り、最も好ましくは約20〜30℃の温度である。 ビスコースからセルロース
の再生は、好ましくは、約6〜18時間かけて行う。 適当な液体キャリアーは
、大気温度下、約100cStより高い粘度を有する。
好ましい高粘度液体キャリアーは、大気温度において標準技術によって測定した
場合、150cStより高い粘度を有する:最も好ましいキャリアーは、約1,
200の平均分子量と、約20〜30″Cの温度において約160cStの粘度
を有するポリプロピレングリコールである。
球状粒子は、部分的に硬化した粒子を、好ましくは、エタノール中に30%の酢
酸を含有する溶液、プロパツール中に30%のプロパン酸を含有する溶液、また
はエタノール中に20%のリン酸を含む酸性アルコール溶液中で撹拌することに
より、さらに硬化させてもよい。
本発明の他の目的および利点は、本発明の実施例の開示を含む下記の詳細な説明
を考察すれば明らかである。
図面の簡単な説明
第1図は、粒径約25〜45ミクロンの球状セルロース粒子の顕微鏡写真(倍率
500倍)である。 第2図は、機械的に半分に切断されたーセルロース粒子の
顕微鏡写真(倍率2.000倍)である。 第3図も、機械的に半分に切断され
、ポリマーフィルム中に埋め込まれたセルロース粒子のSEMiI微鏡写真(倍
率2、000倍)である。
■粗餐■匪
本発明は、実質的に球状の高密度セルロース粒子を含むセルロースクロマトグラ
フィー支持体に関し、本発明の粒子は約0.65〜0.85g/mlの乾燥嵩密
度、約200ミクロン未満の範囲内の平均粒径を有し、しかもこれら粒子は水溶
液または有機溶液中で本質的に非膨潤性である。
ここで用いられる「本質的に非膨潤性」という用語は、水溶液、有機溶媒または
有機溶液のいずれかと接触させた場合に、明らかな体積変化が認められないセル
ロース粒子を意味する。
すなわち、本発明のセルロース粒子は、様々な誘電率または極性を有する種々の
有機溶媒中に入れた場合に、膨潤および収縮の双方に対して抵抗性を有する。
ヘキサン、トルエン、およびベンゼンのような非極性溶媒、あるいは、水、ジメ
チルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、またはN−メチルピロリドンのよう
な極性溶媒中において、明らかな体積変化が認められない。 さらに、8M尿素
のような水素結合を開裂する溶媒は、体積変化を全くもたらさない。 この性質
は、水または池の溶媒中に入れた場合に、かなりの程度まで膨潤する公知のセル
ロースビーズとは対照的である。 本発明の球状粒子の体積保持性は、粒子の密
度が比較的高く、しかも多孔性の低さに相関していると考えられる。 例えば、
10〜25ミクロンの粒子は見掛けの乾燥嵩密度が0.8045g/mlであり
;25〜53ミクロンの粒子は見掛けの密度が0.7923g/mlであり:そ
して、53〜177 ミクロンの粒子は見掛けの密度が0.6789g/mlで
ある。
第2図および第3図に示されているように、本発明の粒子の多孔性は非常に低い
。 これら粒子は、顕微鏡下で観察した場合、あるいはSEMによって倍率2.
000倍で観察した場合、実質的に固体である。 第1図および第2図に示す顕
微鏡写真は、JBOLのJS!I!−354型走査電子顕微鏡によって撮影され
た。 第3図に示す顕微鏡写真はJEOLのJSM−840型走査電子顕微鏡に
よって撮影された。 顕微鏡写真に示すセルロース粒子は、コロジオンポリマー
フィルム中に埋め込まれ、次いで半分に切断されたものである。
セルロース粒子は、化学的に修飾して、クロマトグラフィーリガンドをこれら粒
子に共有結合させてもよい。 適当なリガンドには、極性または非極性の種々の
公知リガンドが含まれる。
極性リガンドは、カチオン性またはアニオン性の化合物のいずれでもよ(、非極
性リガンドは、電荷を帯びていない、もしくは中性の化合物である。 特に、共
有結合したポリエチレンイミンは、イオン交換支持体として用いることができる
支持体に修飾できる。 他の公知リガンドは、アフィニティー、逆相および疎水
性クロマトグラフィーに有用な支持体を提供する。
適当なリガンドには、アミノエチル、ジエチルアミノエチル、エビクロロヒドリ
ントリエタノールアミン、ポリエチレンイミン、メチルポリエチレンイミン、ベ
ンジルジエチルアミンエチル、ジエチル−[2−ヒドロキシプロピル]−アミノ
エチル、トリエチルアミノエチル、スルホプロピル、カルボキシメチル、スルホ
ネート、4級アンモニウムエチル、抗原および抗体が含まれる。
公知のクロマトグラフィーリガンドは、各分子に会合している二つの反応性部位
を有した二官能性結合分子を用いて粒子に影響を及ぼす表面上の水酸基に共有結
合できる。 セルロースの水酸基と反応することが知られている、いかなる二官
能性結合分子を用いてもよい。 二つの反応性部位を有する特に好ましい結合基
には、エビクロロヒドリン、ベンゾキノン、およびアルカンジオールのジグリシ
ジルエーテルが含まれる。 この結合工程を実施する際に、一般には、結合分子
上の一つの反応性部位を用いてセルロースに共有結合するのに適当な条件下で、
結合基をセルロース粒子と接触させる。 つぎに、得られた中間体は、結合基の
第二反応性部位に結合する公知の反応性クロマトグラフィーリガンドと接触させ
る。 適当な反2性クロマトグラフィーリガンドは、当業者に周知の種々のいか
なるリガンドでもよい。 イオン交換クロマトグラフィー支持体の形成に用いら
れる好ましいりガントは、反応性ポリエチレンイミンである。
本発明のセルロース粒子は、いくつかの所望の特性を有する。
例えば、本発明のセルロース粒子は機械的に安定である。
種々の有機溶媒、あるいは酸性水溶液中において、5〜12時間にわたって、強
い電磁撹拌を行っても、粒子は機械的に破壊されなかった。
これらセルロース粒子はまた、クロマトグラフィーカラムに用いた場合、高い圧
力に対して安定である。 球状のセルロース粒子は、圧力および条件範囲にわた
って、優れた流速を示す。
例えば、セルロース粒子をカラムに充填し、流体計量型ポンプによって与えられ
た中程度の圧力を受けた場合、少なくとも120psiまでの圧力では、長時間
にわたって機械的な破壊が起こらず、また圧力が上昇するにつれて、クロマトグ
ラフィーベッドの流速または体積の減少は認められなかった。
本発明の実質的に球状の高密度セルロース粒子を製造する方法は、i)ビスコー
スを熱的に分解することなく、液体キャリアー中で工業用ビスコースの安定なエ
マルジョンを形成し、ij)変形可能な球状粒子を生成するために、セルロース
を再生し、および1ii)変形可能な粒子をさらに硬化させる工程を含む。
ここで用いられる「工業用ビスコースJという用語は、高分子量セルロースを含
むバルブ、水酸化ナトリウム、およびキサントゲン酸塩基による水酸基の置換に
由来する硫黄から生成した水溶液を意味する。 適当なビスコースは、約7.0
χの高分子セルロース、約5.0%の水酸化ナトリウム、および約1.7%の硫
黄を含有する。 このビスコースは、セルロースの水酸基の約20%がキサント
ゲン酸塩基で置換されている。 木材バルブから適当なビスコースを生成する方
法が米国特許第4.778.639号に開示されている。
ここで用いられる「液体キャリアー」という用語は、好ましくは大気温度で10
0cStより高く、より好ましくは約20〜30℃の温度で約150cStより
高い粘度を有し、乳化剤の存在下でビスコースと安定なエマルジョンを形成する
液体溶媒を意味する。
ここで用いられる「安定なエマルジョン」という用語は、ビスコースからセルロ
ースを再生するのに必要とされる時間内にエマルジョンが分解しないように乳化
剤を用いて液体キャリアー中に形成されたビスコースのエマルジョンを意味する
。 安定なエマルジョンは、ビスコースからセルロースを制御方法で再生し得る
ので好ましい。 再生が制御されなかったり、再生の間に二硫化炭素の生成が速
すぎると、非常に多孔性の生成物が形成される。 さらに、再生の間にエマルジ
ョンが分解されると、成長しつつある粒子は望ましい球形状を失い、また望まし
くない不規則な形状の凝集体および集塊体を形成する。
低粘度溶媒と高分子ビスコースとの組合せが一般的に安定なエマルジョンを生成
しないことが、経験的に観察された。 例えば、乳化剤と、ジクロロベンゼン、
クロロホルム、クロロホルムとパラフィン、パラフィン、ヘキサン、シクロヘキ
サン、シリコン油、鉱物油、およびトルエンなどの比較的低粘度の溶媒とは、す
べて高分子ビスコースに対して安定なエマルジョンを与えなかった。 一般に、
安定なエマルジョンを生成できないと、球状のセルロース粒子ではなく、部分的
に脱キサントゲン酸塩化された不安定なセルロースの固まりが生成される。
また、溶媒の粘度が上昇するにつれて、エマルジョンの安定性が増大することも
観察された。 例えば、アルコプライム(粘度:約78.5cSt)は、比較的
不良なエマルジョンを生成したが、不規則な粒径および形状の粒子を生成した。
ポリプロピレングリコール1200 (粘度;約160CSt) 、ポリメグ6
50(粘度:約650cSt)およびカルギーレB型浸漬油(粘度:を生成した
。 好ましい溶媒は、ポリプロピレングリコール1200である。
乳化剤は、エマルジョンの安定性を変化させるために最適化される。 平均分子
量が約1.200のポリプロピレングリコールと組合せて用いられる好ましい乳
化剤には、ソルビタンモノオレエートおよびTween−80(登録商標)(ポ
リオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレエート)およびTrylox C
0−5(登録商標)が含まれる。 ポリプロピレングリコール中のTween−
80(登録商標)に対するソルビタンモノオレエートの好ましい重量%比は、約
75〜98wt%ソルビタンモノオレエートおよび2〜25wt%Tween−
80(登録商標)である。 ポリプロピレングリコール中のTween−80(
登録商標)に対するソルビタンモノオレエートの特に好ましい重量%比は、それ
ぞれ80〜20wt%および96.5〜3、5wt%である。 ポリプロピレン
グリコール中のTrylox C0−5(登録商標)に対するソルビタンモノオ
レエートの好ましい重量%比は、約9〜30wt%ソルビタンモノオレエートお
よび70〜91wt%Trylox Co−5(登録商標)である。 特に好ま
しい重量9石比は、9.724wt%ソルビタンモノオレエートおよび90.2
76tt %Trylox Co−5(登録商標)である。
最適なエマルジョン系を決定するのに適した試験は、乳化剤(Q、 1m1)の
重量%を変化させて予めポルテックスミキサーにかけた平均分子量が約1.20
0のポリエチレングリコール(1,5m1)に工業用ビスコース(0,3m1)
を添加して試料混合物を調製することによって容易に実施できる。 試料混合物
をポルテックスミキサーに1分間かけ、この混合物を用いて、ウィントロープ(
Wintrobe)赤血球沈降管を満たす。 各混合物に対して二本の試験管を
用い、これら試験管を5分間遠心分離した。 遠心分離後に依然として乳化して
いるビスコースの量と、沈降管中の液体の全量との比を取る。 全液量に対する
乳化したビスコースの量の比が最も大きいエマルジョンが、最適の乳化剤濃度を
有すると考えられる。 エマルジョン系試験は、一般には二度実施され、その結
果が平均される。 ビスコース温度、室温、または遠心分離の正味時間における
小さな差は、対照としての初期実験から得られた最適濃度を用いて補正される。
特定のエマルジョン系の安定性を決定する他の方法は、視覚化試験によってなさ
れる。 この試験を実施するには、視覚化すべき1滴のビスコースエマルジョン
を清潔なスライドガラス上に置き、この滴の上に別のスライドガラスをわずかに
ずらして置(。 次いで、下側のスライドガラスを下向きに角度をつけて保持し
、上側のスライドガラスを徐々にずらすことにより、エマルジョンの小滴の層が
最初のスライド上に残る。 次いで、このスライドガラスを垂直状態で乾燥させ
る。 約2EI間乾燥させた後、残留する溶媒を除去するために、アセトンを満
たしたcoplinジャーに約1日間もしくは20間入れる。 スライドガラス
から溶媒を除去した後、低倍率の顕微鏡で直接観察すると、エマルジョンの形成
時に乳化したビスコースの大きさが視覚化される。
これら試料試験を用いれば、液体キャリアー中の乳化剤の重量%濃度を約1/1
,00094まで特定できる。 この精度は、至適なエマルジョン系を得て、本
発明の方法を実施する上で好ましい。
本発明に従ってセルロース粒子を製造するために工業用ビスコースを用いる場合
、好ましくは、ビスコースに塩溶液を添加する。 この方法により球状粒子が得
られるが、その球体は、ビスコースエマルジョンに塩溶液を添加しない以外は同
じ工程を踏む方法を用いて得られた粒子より小さい。 典型的な塩溶液には、塩
化カリウ゛ム水溶液が含ま0る。
より小さい球体を製造する他の方法は、ビスコースエマルジョンを形成する際の
混合時間を増大することである。
また、酸の非存在下における所望の球状セルロース粒子の形成は、エマルジョン
形成の温度と、ビスコースからセルロースを再生するだめの温度に依存する。
室温より高い温度では、温度が上昇するにつれて、一般に粒子サイズの分布範囲
は拡大し、粒子は凝集体や固まりをさらに形成し易くなり、粒子は大気圧に依存
して、より柔軟にかつ多孔性になる。 好ましくは、本発明の方法を大気圧下で
実施する場合、温度は約30°Cより低く維持され、最も好ましい乳化温度およ
び再生温度は約20〜30°Cの範囲である。 圧力を上昇し、温度を約20℃
より低くすれば、多孔性が減少した粒子が製造されるが、再生時間は増加し、従
って生産率が低下する。 また、用いた溶媒を冷蔵下で保存し、ブレンダー冷却
槽の温度が低い場合のエマルジョンの最終温度がさらに低いことも観察された。
再生後に得られた粒子は比較的柔軟であり、取扱いを誤れば、容易に変形する。
従って、液体キャリアーを抽出し、粒子の硬化を開始させるために、再生され
たセルロース粒子を、好ましくは、ヘキサンまたはトルエンなどの非極性溶媒中
に懸濁させる。 酸性アルコール溶液、例えば、エタノール中の3096酢酸、
プロパツール中の30%プロパン酸またはエタノール中の20%リン酸中で粒子
を撹拌することによって、さらに粒子の硬化が起こる。 好ましくは、酸性アル
コール溶液中での粒子の硬化は約−30〜30℃の範囲内の低温で行われる。
この方法の最終工程として、粒子の硬化は、粒子を段階的勾配組成のジメチルス
ルホキシドおよびt−ブチルメチルエーテル、ジメチルスルホキシドおよびジエ
チルエーテル、またはジメチルスルホキシドおよびプロパツール溶液と、約−3
0〜30°Cの温度で接触させることにより促進され、またより高い温度では、
反応がより速く、さらにより低い温度では、得られた粒子はより均一である。
本発明の実質的に球状の高密度セルロース粒子は、様々な用途において有用であ
る。 セルロース粒子が極性のクロマトグラフィーリガンドで修飾されている場
合、この物質は、核酸、オリゴヌクレオチドまたは関連化合物などの生物学的物
質を分離する高性能薄層クロマトグラフィー吸着剤として用いることができる。
同じく該修飾物質は、生体分子を精製するためのイオン交換吸着剤として小さ
いカラムに用いることができる。
セルロース粒子が非極性のクロマトグラフィーリガンドで修飾されている場合、
この物質は、分析的薬物試験法、もしくは水溶液から除去困難な有機物質を抽出
なとの面相抽出に用いることができる。 未修飾の状態では、本発明のセルロー
ス粒子の例外的な物理特性により、化粧品、医薬品または食品の増量剤または充
填剤として用いることができる。
本発明の様々な実施態様を説明したいくつかの実施例を、以下に記した。 これ
ら実施例は、単に例示を目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを
意図するものではない。
寒凰斑上
Cargille B型浸漬油(200ml、粘度1.250CSt)を、80
wt%のソルビタンモノオレエートおよび20wt%のTween−80(登録
商標)(1,064g、界面活性剤の全重量)を手短に混合し、水(33,5m
1)で希釈した工業用ビスコース(33,5m1)の溶液に添加した。 ハミル
トン・ビーチ・ブレンダー(Hamilton Beach Blender)
の最高速度で、この混合物を2分間混合し、38℃の一定温度で加熱し、377
rpmの速度で一晩撹拌した。 この反応混合物に、シクロヘキサン(100m
l)を添加し、得られた粒子を濾過し、エタノールで洗浄した。 次いで、この
粒子状物質をエタノール中の4093酢酸中で撹拌した。 1時間撹拌した後、
粒子を1−プロパツールで洗浄し、各溶媒混合物あたり1時間までの間、下記溶
媒の混合物中に浸漬した。 最初に用いた溶媒は、100%ジメチルスルホキシ
ド(DMSO)であり、続いて7596 D!1lso 、/ 25%t−ブチ
ルメf ルx −チル(TBME>、50%DMSO,150%丁BMB、 2
596DvSO/1594TBME、および100910094TB用イタ。
TBMEt’fi後に洗浄した後、ビーズをガラスフィルター漏斗上で吸引乾燥
した。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:53〜17753〜17
7ミフロンー953ミクロン−10%。
実施例2
工業用ビスコース(33,5[[+1)を水(33,5ml )に添加し、均質
なビスコース溶液が得られるまで撹拌した。 Areoprjme 350(登
録商標)(20(1++1.粘度78.9cS t )を、分離フラスコ中で、
80wt94のソルビタンモノオレエートおよび20w t%のTween−8
0(登録商標)(1,064g、界面活性剤の全重量)と〕0〜15秒間混合し
、ビスコース溶液を添加した。 得られた混合物を高速度で、2分間混合し、反
応容器に移して、39°Cの一定温度にて一晩、40Orpmで撹拌した。 得
られた粒子を、実施例1に記載の方法と同様の方法により洗浄し、溶媒の混合物
中に浸漬した。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:53〜177
ミクロン−61’%:25〜53ミクロンー29?う5177 ミクロン超 −
1096゜衷凰匠l
工業用ビスコース(35ml)を水(35m’l)に添加し、得られた溶液を8
0wt%のソルビタンモノオレエートおよび20wt%のTween−80(登
録商標) (1,064g、界面活性剤の全重量)と混合したポリプロピレング
リコール(PPG) 1200 (200ml、分子量1,200 、粘度16
0eSt)に添加した。 この混合物を30秒間混合し、混合作業を15秒間停
止し、そして同様の一連の作業を2分間の全混合時間にわたって4回繰り返した
。 この混合物を反応容器に移し、41℃の一定温度にて一晩、330rp[[
lで撹拌した。 得られた粒子を、2.5分間にわたって21’Cにて、2.5
00rpmで遠心分離した。 ヘキサン中で撹拌して傾瀉した粒子から液相を傾
瀉した。
粒子を再びヘキサンと撹拌して傾瀉し、次いでエタノールと撹拌した。 粒子を
ガラスフィルター漏斗で濾過し、エタノール中の3096酢酸で処理した。 得
られた粒子を溶媒の混合物中に浸漬して、TBMEをエタノールに置き換えた以
外は実施例1に記載の方法と同様の方法で処理した。 最後に、粒子を蒸留水中
で撹拌し、ガラスフィルターで濾過し、そして凰乾した。 硫黄の存在に関する
モリブデン酸定性試験、および硫黄に関する元素分析は、どちらも否定的であっ
た。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された=53〜177 ミクロン−
97%;25〜53ミクロン−3%。
実施例4
工業用ビスコース(100ml)を水(100ml)に添加し、この溶液を、8
0wt 9づのソルビタンモノオレエートおよび20wt%のTween−80
(登録商標) (1,064g、界面活性剤の全重量)と混合したPPG120
0 (600ml)に添加した。 実験は、−晩撹拌しながら、反応温度を23
°Cに維持したこと以外は、実施例3に記載の方法と同様の方法により実施した
。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された;53〜177 ミクロン−6
79う;25〜53ミクロン−32℃%:10〜25ミクロンー106゜
寒喜倣1
PPG 1200 (550ml)を80wt94のソルビタンモノオレエート
および20wt%のTween−80(登録商標) (1,064g、界面活性
剤の全重量)と混合し、工業用ビスコース(100ml、原液)に添加した。
反応温度が24°Cであったこと以外は、実施例3に記載の方法と同様の方法に
より操作を続けた。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:53〜17
7 ミクロン−97% ; 25〜53ミクロン−3%。
実施例6
PPG 1200 (600山1)を80wt%のソルビタンモノオレエートお
よび20wt%のTween−80(登録商標)(1,064g、界面活性剤の
全重量)と混合し、工業用ビスコース(100[111、原液)に添加した。
この混合物をピストン型流動化装置を用いて高圧で乳化させ、反応容器中におい
て一晩、23°Cにて、375rpmで撹拌した。 実施例3に記載の方法と同
様の方法により操作を続けた。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:
53〜17753〜177ミフロンー853ミクロン−1894゜実施例7
PPG 1200 (300ml)を80*t94のソルビタンモノオレエート
および20+vt!%のTween−80(登録商標) (1,084g、界面
活性剤の全型1)と混合し、工業用ビスコース(100ml)に添加した。 こ
の混合物を反応容器中において、22℃の一定温度にて、500rpmで撹拌し
た。 次いで、実施例3に記載の方法と同様の方法により操作を続けた。 乾燥
篩分後に、以下の粒径分布が観察された:53〜177 ミクロン−82%;2
5〜53ミクロン−59勺;177 ミクロン超−139−6゜
実施例8
PPG 1200 (800ml)を80Wt?fiのソルビタンモノオレエー
トおよび20wt%のTween−80(登録商標) (3,18g、界面活性
剤の全重量)と混合し、工業用ビスコース(100,5田1)および水(100
,5a+1)の溶液に添加した。 この混合物を、冷却ジャケットおよび冷却コ
イル(循環水の温度、−10°C)を備えたウォーリング・コマーシャル・ブレ
ンダーCWaring Commercial Blender)を用いて、高
速度で4分間混合した。 この混合物を、24℃にて2QOrpmで一晩撹拌し
た。 次いで、実施例3に記載の方法と同様の方法により操作を続けた。 乾燥
篩分によって、以下の粒径分布が得られた:53〜177 ミクロン−1194
;25〜53ミクロン−77%。
10〜25ミクロン−8%:ユ77 ミクロン超−4%。
実施例9
PPG 1200 (6001nl)を乳化剤(24ml、96.5wt 96
のソルビタンモノオレエートおよび3.5wt9−6のTween−80(登録
商標))と混合し、ビスコース原液(200ml)に添加した。 次いで、実施
例8に記載の方法と同様の方法により操作を続けた。 乾燥篩分後に、以下の粒
径分布が観察された:53〜177 ミクロン−729っ;25〜53ミクロン
−2896゜
実施例10
PloPoly 650(登録商標)(ポリテトラメチレンエーテルグリコール
、300+nl)を、乳化剤(12ml、96.59’6ソルビタンモノオレー
トおよび3.5%T*een−80(登録商標))と混合し、ビスコース原液(
100ml)に添加した。 この混合物を、冷却ジャケットおよび冷却コイル(
循環水の温度、−10’C)を備えたつす−リング・コマーシャル・ブレンダ−
(Waring Commercial Blender)を用いて、高速度で
7分間混合した。 この混合物を、24°C,628rpmで一晩撹拌した。
21°C12,5分間、2.500rpmで遠心分離した後、液体部分を傾瀉、
廃棄した。 粒子をプロパツール中で2回撹拌し、傾瀉した。 粒子を濾過し、
エタノール中の2006リン酸の溶液に添加した。 実施例3に記載した方法に
従って、粒子を洗浄した。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された;53
〜177 ミクロン−98%:25〜53ミクロン−29も。
実施例11
工業用ビスコースC100[111)を、1vの塩化カリウム溶液<:100m
1)で希釈し、得られた溶液を、PPG 1200 f:500m1)、95.
9wt!%ソルビタンモノオレエートおよび4.1111tOうTween−8
0(登録商標)(22ml、界面活性剤の全容量)を混合した溶液に添加した。
上記実施例8に記載した方法に従って、粒子形成を実i j、た。
乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:25〜5325〜53ミフロンー
8〜25ミクロン−200も。 顕微鏡検査によると、10〜25ミクロンの範
囲内にある粒子が、10ミクロン以下の粒径の粒子と共にその占有割合が非常に
高く、これら粒子の質量が小さいことが、従来の篩分法を用いた分離の妨げとな
った。
実施例12
工業用ビスコース(10+)ml)を塩化カリウム水溶液(25mlの水中に5
.56g KCI)で希釈し、ビスコース希釈溶液中の塩濃度を約1Mとした。
得られた溶液を、PPG 1200 (275ml)、95.9wt%ソルビ
タンモノオレエートおよび4.1wt%Tween−80(登録商標)(12m
l、界面活性剤の全容量)を混合した溶液に添加した。
この混合物を、実験8と同様に、つオーリング・コマーシャル・ブレンダー(W
aring Commercial Blender)を用いて、速度#6で1
0分間、次いで、速度#7で2分間混合し、上記実施例4に記載の方法に従って
、粒子の形成を実施した。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された;25
〜53ミクロン−78%;10〜25ミクロン−2294゜ 顕微鏡検査による
と、篩分によって得られた分布とは対照的に、10〜25ミクロンの範囲内にあ
る粒子が、10ミクロン以下の粒径の粒子と共にその占有割合が非常にに高く、
これら粒子の質量が小さいことが、従来の篩分法を用いた分離の妨げとなった。
実施例13
工業用ビスコース(120ml)を、PPG 1200 (300[+11)、
9.724wt%ソルビタンモノオレエートおよび90.278wt%Tryl
ox Co−5(登録商標) (22ml、界面活性剤の全容量; Emery
製のトラTrylox C0−5(登録商標)は、ヒマシ油1モルあたり5モル
のエチレンオキシドを含むヒマシ油エトキシレートであった)を混合した溶液に
添加した。 この混合物を、実施例8と同様、つt−リング・コマーシャル・ブ
レンダー(Waring Commercial Blender)を用いて低
速度で計3分間混合し、上記の実施例4に記載の方法に従って粒子の形成を実施
した。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:38〜5338〜53ミ
フロンー5〜38ミクロン−37945: 10〜25ミクロン−11%。
寒及斑H
工業用ビスコース(800ml)を、PPG 1200 (1500nl)、3
0、 Owt 96ソルビタンモノオレエートおよび?0. Owt%Tryl
ox C0−5(登録商標) (110ml、界面活性剤の全容量)を混合した
溶液に添加した。 この混合物を、実施例8と同様、つす−リング・コマーシャ
ル・ブレンダ−(Waring Commercial Blender)を用
いて、低速度で計3分間混合し、上記実施例4に記載の方法に従って粒子の形成
を実施した。 乾燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された;38〜53ミクロ
ン−865%:25〜38ミクロン−1406゜
球体の集団がいくつか存在していたが、粒子の大部分は個々の球体であった。
実施例15
工業用ビスコース(125ml)を、PPG 1200 (250ml)、0.
725wt%ソルビタンモノオレエートおよび90.275wt%Trylox
C0−5(登録商標)(15ml、界面活性剤の全容量)を混合した溶液に添
加した。
この混合物を、実施例8と同様、ウォーリング・コマーシャル・ブレンダーCW
aring Commercial Blender)を用いて、中速度で計1
5分間混合し、上記実施例4に記載の方法に従って粒子の形成を実施した。 乾
燥篩分後に、以下の粒径分布が観察された:38〜5338〜53ミフロンー1
〜38ミクロン−82% ; 10〜25ミクロン−7%。
寒凰斑用
セルロース粒子(38〜53ミクロン)を、エース・ミツチェルーミラー(Ac
e Miehel−Miller)のパンフレットに記載されているように、ス
ラリー法を用いて、8.5X0.8 cmのミツチェルーミラーカラムに充填し
た。 二〇カラムは、流体計量型ポンプを用いて約120psiの背圧で充填さ
れた。 このベッドに、ポンプを用いて、溶媒(水または2vのKCI溶液)を
、約100psiの背圧で64時間にわたって通過させた。 安定なベッド容量
で、1時間あたり370m1の流速を記録した。 セルロース粒子を顕微鏡(1
00X)で検査したところ、粒子の変形は全く認められなかった。
同様に、セルロース粒子(38〜53ミクロン)を、8.5 X 0.8cmの
ミツチェルーミラーカラムに乾燥充填し、次いで、二〇カラムを、約40psi
の背圧で運転している流体吐l型ポンプに接続した。 湿潤させると、ベッド容
量が約6%だけ増大した。
容15リットルの2M KCIをカラムに通過させた。 ベッド容量は実験を通
じて一定であった。
実施例17
セルロース粒子(20〜38ミクロン)を水に2時間浸漬させた後、細粉ガラス
フィルターで濾過し、室温で一晩凰乾させてから秤lした(2.9917g)。
1乾した粒子を、真空デシケータ−中で、減圧下(10−”mmHg)で24
時間乾燥させ、再秤量を行った(最終ff1l: : 2.7799g)。 粒
子に吸収された残留水による減量は約7%であった。
下記の方法により、ベンゾキノンを用いてポリエチレンイミン(PEI)をセル
ロースに結合させた。 セルロース(0,4117g)を酢酸緩衝液(0,1M
、 pH5,4)と1時間接触させ、そして濾過した。 エタノール(60m1
)および酢酸緩衝液(240[+11)の溶液にベンゾキノン(1,6215
g)を溶解することによりtliMされた溶液50m1を、セルロース濾過物に
添加し、反2容器を穏やかに1時間回転させた。 セルロースを濾過し、0.5
Mの塩化ナトリウムおよび酢酸緩衝液で、洗浄液が塩基に対して反2性を示さな
くなるまで洗浄した。 エタノール(100ml)中のPal 、 *C113
,3m1)の溶液を湿ったセルロースに添加した。 この混合られた固体を酢酸
緩衝液(500ml) 、塩化ナトリウム(500ml)、およびメタノール(
500ml)で洗浄した。 酢酸緩衝液中の酢酸(20?4)を固体に添加し、
混合物をポルテックスミキサーにかけ、遠心分離し、傾瀉し、そしてプロットし
た。 この一連操作を4回繰り返した。 粒子をアミンの存在下で定性的に試験
したところ、PEIのセルロース粒子への共有結合を肯定する試験結果が得られ
た。
下記の方法により、エピクロロヒドリンを用いてPEIをセルロースに結合させ
た。 セルロース粒子(1,0g)を酢酸緩衝液(0,1M、 ])H5,4)
で1時間平衡化し、そして濾過した。 ホウ化水素ナトリウム溶液(5ml、水
酸化ナトリウム(500ml、2N)、ホウ化水素ナトリウム(2,5g)を混
合し、この混合物を水で1:2に希釈することにより調製)を、平衡化セルロー
ス粒子に添加した。 エビクロロヒドリンC1,0m1)をこの混合物に添加し
、反応容器を60°Cにて穏やかに1時間回転させた。 この混合物を温水(6
0℃)で洗浄し、PEI+s溶液(4ml、37mgPE1/ml)と混合し、
反応容器を60°Cにて、さらに30分間回転させた。 次いで、生成物を熱塩
水で洗浄した。 元素分析:窒素3.03%、セルロース1.0gあたりPEI
96.06mgの結合に相当。
実施例2q
溶液(1m1、ホウ化水素ナトリウムQzg含む水酸化ナトリウム(0,6M)
)を1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルに添加した。 この混合物を
セルロース(1. 0g)に添加し、反応容器を30°Cで7時間回転させた。
セルロースを水で洗浄し、PEI,a (148.789mg)を含む溶液(
4ml)に添加した。 反応容器を35°Cにて30分間回転させ、生成物を温
水(80〜90℃)および水性NaC1/NaOH C1M)で洗浄した。 元
素分析;窒素3.60%、セルロース1.0gあたりPE1 110.57mg
の結合に相当。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.実質的に球状の高密度セルロース粒子を含むクロマトグラフィー支持体であ って、前記粒子が約0.65〜0.85g/mIの見掛けの乾燥嵩密度を有し、 前記粒子の各々が約200ミクロン未満の範囲内の平均粒径を有し、および前記 粒子が水溶液または有機溶液中で実質的に非膨潤性である。 2.前記粒子が、イオン強度範囲を有する水溶液中で安定である請求の範囲第1 項に記載のセルロース粒子。 3.前記粒子が、少なくとも3.0Mまでの塩化カリウムおよび8Mまでの尿素 の水溶液中で安定である請求の範囲第2項に記載のセルロース粒子。 4.前記粒子に共有結合したクロマトグラフィーリガンドをさらに含む請求の範 囲第1項に記載のセルロース粒子。 5前記粒子に共有結合した極性クロマトグラフィーリガンドを含む請求の範囲第 4項に記載のセルロース粒子。 6.前記粒子に共有結合した非極性クロマトグラフィーリガンドを含む請求の範 囲第4項に記載のセルロース粒子。 7.前記共有結合したリガンドが、アミノエチル、ジエチルアミノエチル、エピ クロロヒドリントリエタノールアミン、ポリエチレンイミン、メチルポリエチレ ンイミン、ベンジルジエチルアミンエチル、ジエチル−[2−ヒドロキシプロピ ル]−アミノエチル、トリエチルアミノエチル、スルホプロピル、カルボキシメ チル、スルホネート、4級アンモニウムエチル、抗原および抗体からなるグルー プから選択される請求の範囲第5項に記載のセルロース粒子。 8.前記粒子が、高圧で安定である請求の範囲第1項に記載のセルロース粒子。 9.前記粒子が、少なくとも約120psiまでの圧力で安定である請求の範囲 第8項に記載のセルロース粒子。 10.前記粒子が、機械的に安定である請求の範囲第1項に記載のセルロース粒 子。 11.実質的に球状の高密度セルロース粒子を製造する方法であって下記工程を 含む。すなわち、 少なくとも1つの乳化剤および液体キャリアーの存在下でビスコースの安定なエ マルジョンを形成し、前記エマルジョン形成時の前記ビスコースの温度が、前記 ビスコースを熱的に分解しないものであり、 均一な粒径の変形可能な粒子の分散液を得るために、酸の非存在下で、ある時間 にわたって、定常的な流体力学的条件下で絶えず撹拌しながら、前記ビスコース からセルロースを再生し、 変形可能な粒子の記分散液を、前記エマルジョンから前記液体キャリアーを部分 的に抽出させるのに適当な溶媒と接触させ、前記変形可能な粒子が、部分的に硬 化し始めており、および、前記変形可能な粒子を硬化させる。 12.前記温度が、30℃未満である請求の範囲第11項に記載の方法。 13.前記温度が、約20〜30℃である請求の範囲第12項に記載の方法。 14.前記液体キャリアーが、約20〜30℃の湿度で150cStより高い粘 度を有する請求の範囲第11項に記載の方法。 15.前記液体キャリアーが、約1,200の平均分子量および約20〜30℃ の温度で約160cStの粘度を有するポリプロピレングリコールである請求の 範囲第14項に記載の方法。 16.前記エマルジョンが、少なくとも2つの乳化剤の存在下で形成される請求 の範囲第11項に記載の方法。 17.前記乳化剤が、ソルビタン、ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノ オレエートおよびヒマシ油エチオキシレートからなるグループから選択される中 性の界面活性剤である請求の範囲第16項に記載の方法。 18.前記粒子の硬化が、前記変形可能な粒子を酸性アルコール溶液中で撹拌す ることを含む請求の範囲第11項に記載の方法。 19.塩溶液をビスコースエマルジョンに添加することをさらに含む請求の範囲 第11項に記載の方法。 20.球状の高密度セルロース粒子であって、下記工程を含む方法により製造さ れる。すなわち、 少なくとも1つの乳化剤および液体キャリアーの存在下でビスコースの安定なエ マルジョンを形成し、前記エマルジョン形成時の前記ビスコースの温度が、前記 ビスコースを熱的に分解しないものであり、 均一な粒径の変形可能な粒子の分散液を得るために、酸の非存在下で、ある時間 にわたって、定常的な流体力学的条件下で絶えず撹拌しながら、前記ビスコース からセルロースを再生し、 変形可能な粒子の前記分散液を、前記エマルジョンから前記液体キャリアーを部 分的に抽出させるのに適当な溶媒と接触させ、前記変形可能な粒子が、部分的に 硬化し始めており、および、前記変形可能な粒子を硬化させる。
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