JPH0622628B2

JPH0622628B2 - 生理活性物質の固定化用担体およびその製法

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Publication number: JPH0622628B2
Application number: JP60199395A
Authority: JP
Inventors: 和雄寺本; 睦夫村上; 悦子前渕
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1985-09-11
Publication date: 1994-03-30
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPS6260565A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、生理活性物質の固定化用担体およびその製法
に関する。

（従来の技術）生理活性物質を不溶性担体に固定化したものはアフィニ
ティークロマトグラフ用吸着剤、固定化酵素、治療用血
液浄化剤、治療用イミュノモジュレーター、抗菌剤その
他分析用試薬として広く利用されており、今後さらに幅
広い展開が期待される重要な物質である。

固定化用担体として具備すべき要件は、(1)使用条件に
おいて、機械的、化学的および熱的に安定であること、
(2)生理活性物質を密度高く固定化できること、(3)製造
が容易であること、(4)加水分解酵素によって短時間に
分解されないことなどである。

固定化用担体の例としては、セファローズ、アガロース
などの多糖類ゲルをブロムシアン化したもの、多孔性シ
リカゲルビーズをブロムシアン化したもの、架橋ポリア
クリルアミドビーズなどが知られているが、多糖類ゲル
は含水度が高すぎて、通液性が悪く、とりわけ血液のよ
うな高粘性液体では使いにくい。さらに化学的にも不安
定である。多孔性シリカゲルビーズや架橋ポリアクリル
アミドビーズなどでは固定化密度が低く、また、化学的
安定性も低い欠点がある。

そのほか、これらの欠点を改良したものとして、本発明
者らが提供した繊維状担体（エチレンジアミノアセトア
ミドメチル化ポリスチレン繊維；特開昭５９−６４０５
３）がある。これは化学的および熱的にも安定であり、
上記担体に比べ、固定化密度の高い利点があるものの、
ｐＨ変動に対する体積変化が大きい欠点がある。例え
ば、ｐＨが７．４から４．０に変るとその含水率（担体
１ｇに含まれる水のグラム数）が６倍にもなる（実施例
４、比較繊維５）。成型品で体積変化が大きいと自己破
壊が起りやすく、また、カラムに充填して使用するとき
は、再使用の繰返しによって偏流が起りやすくなる欠点
がある。

固定化用担体と被固定化物質の間の結合としてはアミド
結合、アルキル結合、エーテル結合、エステル結合、ウ
レイド結合、尿素結などが知られているが、これらのな
かでアミド結合とアルキル結合の化学的安定性が高い。
とくにアミド結合は適用できる被固定化物質の範囲が広
く、固定化条件も穏やかなので好んで使われる。従っ
て、担体に保持させるべき官能基には、アミド結合を形
成しうる脂肪族第一級アミノ基もしくはカルボキシル基
がもっとも好んで用いられる。脂肪族第二級アミノ基や
芳香族第一級アミノ基も使用できるが、反応速度が小さ
いので、一般的にあまり用いられていない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、かかる従来技術の問題点解消を図るべく鋭意
検討を行なった結果、本発明に到達した。

（問題点を解決するための手段）本発明は、 (1)側鎖として、下記一般式（Ｉ）で示される官能基を
導入した芳香核を有するビニル系重合体からなる生理活
性物質の固定化用担体。

（上式中、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子または低級アルキル基
を示し、Ｒ_３はＮＨ_２またはＮＨ−Ｒ_４−ＮＨ_２基、Ｒ
_４は炭素数４以上１６以下のアルキレン基を示す） (2)側鎖として下記一般式（II）で示される官能基を導
入した芳香核を有するビニル系重合体およびその成型品
をアンモニア、（上式中、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子または低級アルキル基
を、Ｘはハロゲン原子を示す）下記一般式（III）で示
されるジアミンと反応させる際、ＮＨ_２−Ｒ_４−ＮＨ_２基（III）（Ｒ_４は炭素数４以上１６以下のアルキレン基を示す）非プロトン性極性有機溶媒を用いることを特徴とする生
理活性物質の固定化用担体の製法。

を提供するものである。

本発明でいう芳香核を有するビニル系重合体とはスチレ
ン、αメチルスチレン、ビニルトルエンなどで代表され
る芳香核を有するビニル系モノマの単独重合体もしくは
これらを主成分とする共重合体を意味し、これらの重合
体は架橋されていればさらに好ましい。また該重合体は
結晶性ポリプロピレン、ポリエチレンなどで代表される
ポリα−オレフインで補強されていれば、機械的性質が
向上するので、さらに好ましい。例えば、ジビニルベン
ゼンあるいはメチレンビスアクリルアミド等で代表され
るポリビニル化合物との共重合体のほか、上記モノビニ
ル化合物重合体成形品をホルムアルデヒド、クロルスル
ホン酸等で架橋処理したもの等があげられる。架橋重合
体は流動性がなく、成形が困難なので、該重合体成形品
が繊維、膜等の場合は成形後架橋処理する方法が好まし
く採用される。

本発明でいう成型品とは繊維、膜、中空糸、直径１０μ
ｍ以上の粒状物およびびそれらの高次加工品を意味す
る。とりわけ、繊維、中空糸が流路を確保できる使用形
態にできるので良い。この特性は固定化物を血液のよう
な高粘性液体の処理剤として使用するとき重要である。

本発明成形品の表面積はあまり小さすぎると、生理活性
物質を密度高く固定化できなくなるが、あまり大きすぎ
ても、本発明成形品を充填したカラムの通液性は悪くな
るので、該成形品の表面積は０．０１以上５０ｍ^２／ｇ
以下、より好ましくは、０．０５以上１０ｍ^２／ｇ以下
がよい。

本発明重合体および成型品の膨潤性は生理活性物質の固
定化能を左右する重要な因子である。膨潤性が大きすぎ
ると、固定化密度は増大するが、機械的性質が悪くな
り、また、逆に小さすぎると固定化密度が減少するの
で、含水率は成型品１ｇあたり０．６〜３．０ｇとりわ
け１．０〜２．０ｇがよい。

本発明でいう前記官能基一般式（Ｉ）および（II）中の
Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子または低級アルキル基であればよ
く、とくに限定はないが、官能基が炭素数の少ない官能
基であると、とりわけ、水素原子であると、立体障害が
少ないので、つくりやすい、また固定化密度を高くでき
る長所がある。

本発明でいう前記官能基一般式（Ｉ）中のＲ_３がＮＨ_２
であるときは、安価で簡単に製造できる利点があり、か
つ、固定化後に残る余分のアミノ基が少ないので、固定
化物を生体に対し使用するときの生体適合性が良く、ま
た、それ以外の用途に使うときもイオン的影響が少ない
ので好ましい。また、官能基一般式（Ｉ）中のＲ_３がＮ
Ｈ−Ｒ_４−ＮＨ_２であるときは、Ｒ_４の炭素数は少なす
ぎると、アルキル基に対するアミノ基の比率が高くなっ
て、担体のイオン的性質が強くなりすぎたり、着色しや
すくなるので好ましくない。一方、Ｒ_４の炭素数は多す
ぎると、担体の疎水性が強くなりすぎて、固定化密度が
小さくなる欠点がある。従って、Ｒ_４の炭素数は４以
上、１６以下が好ましい。Ｒ_４の具体例としてはヘキサ
メチレン基、ドデカメチレン基、ウンデカメチレン基な
どがあり、これらはとくに安価で、入手しやすい。その
他、２−メチルヘキサメチレン基などの枝分かれしたも
のも使用できる。

本発明でいう非プロトン性極性有機溶媒とは誘電率が１
５以上の非プロトン性極性有機溶媒を意味する。その具
体例としてジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホ
ルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ヘキサメ
チルホスホルアミド、テトラメチル尿素等をあげること
ができる。また、非プロトン性極性有機溶媒以外の溶媒
との併用も可能である。非プロトン性極性有機溶媒の使
用量は多いほど膨潤性の高い本発明成型品がえられる
が、通常、原料の重合体およびその成型品の１ｇあたり
１ｇ以上、より好ましくは、１００ｇ以上用いられる。

本発明成型品の製造は、特許請求範囲第一項記載の一般
式（II）で示される官能基を導入した芳香核を有するビ
ニル系重合体およびその成型品すなわちα−ハロアセト
アミドメチル化芳香族ビニル系重合体およびその成型品
（特開昭５７−１２００８）をアンモニアもしくは一般
式（III）で示されるジアミンを含む非プロトン性極性
溶媒の溶液に浸漬するか、この原料成型品をあらかじめ
非プロトン性極性有機溶媒で膨潤させてからアンモニア
もしくは一般式（III）で示されるジアミンと接触させ
ることにより達成できる。

本発明で用いるアンモニアおよび一般式（III）で示さ
れるジアミンの量は、少なすぎると架橋反応が優先して
おこり、得られる担体の膨潤性が低くなりすぎるので、
α−ハロアセトアミドメチル化芳香族ビニル系重合体の
α−ハロアセトアミドメチル基に対し等モル以上、とり
わけ、５倍モル以上用いることが好ましい。

溶液中のアンモニアの濃度は高いど膨潤性の大きな担体
を作ることができる。溶液中のアンモニアの濃度は低す
ぎると、膨潤性の小さな担体しか作ることかできないの
で、０．５％以上、とりわけ、２．０％以上が好まし
い。一方、溶液中のジアミンの濃度が高すぎると、一般
式（II）で示される官能基を導入した芳香核を有するビ
ニル系重合体およびその成型品に対する溶液の膨潤力が
落ちてしまうので、０．５％以上、５０％以下、とりわ
け、２．０％以上、２０％以下が好ましい。

また、反応の温度は通常０〜１００℃、とりわけ、０〜
３０℃が好ましく用いられる。反応の温度が低いと膨潤
性の大きな担体がえられる。

本発明重合体およびその成型品は、生理活性物質の固定
化用担体として使用される。

（発明の効果）本発明重合体およびその成型品は、長い鎖の先端に固定
化する官能基を持っているので、生理活性物質を密度高
く固定化することができる。また、膨潤性に関してｐＨ
依存性が小さいので使いやすく、丈夫である。

本発明重合体の官能基（Ｉ）は固定化処理後、残余のア
ミノ基をアシル化して消滅させることができ、その結
果、生理活性物質固定化物を中性に変換できる利点があ
る。

また、本発明重合体の官能基（Ｉ）は無水コハク酸など
のジカルボン酸無水物で開環アシル化して、容易にカル
ボキシル基をもつ担体に変換できる利点がある。

本発明の重合体を得る反応は、概念的には一般式（II）
で示される官能基を導入した芳香核を有するビニル系重
合体またはその成型品をアンモニアまたは一般式（II
I）で示されるジアミンと反応させれば良いはずである
が、これらアミノ化合物が多価反応性であるために架橋
反応が起り、低膨潤性の重合体または成型品しかえられ
ない。この架橋反応を防止するためにはアミノ化合物の
濃度を上げることがこの改善策の一つであるが、溶解度
に制約があったり、高価であったりして好ましくない。
ところが、本発明の方法を用いれば、アミノ化合物の濃
度が低くても膨潤性の高い担体をつくりうるので経済的
である。

（実施例）以下に実施例を示す。

実施例１ポリプロピレン（三井“ノーブレン”Ｊ３ＨＧ）５０部
を島成分とし、ポリスチレン（“スタイロン”６６６）
４６部、ポリプロピレン（住友“ノーブレン”ＷＦ−７
２７−Ｆ）４部の混合物を海成分とする海島型複合繊維
（島数１６、単糸繊度２．６デニール、引張強度２．９
g/d、伸度５０％、フィラメント数４２）５０ｇを、Ｎ
−メチロール−α−クロルアセトアミド５０ｇ、ニトロ
ベンゼン４００ｇ、およびパラホルムアルデヒド０．８
５ｇからなる混合溶液中に浸し、２０℃で１時間反応さ
せた。繊維を反応液から取り出し、０℃の氷水５中に
投じて、反応停止させたのち、水で洗浄し、次に、繊維
に付着しているニトロベンゼンをメタノールで抽出除去
した。この繊維（繊維Ａ）を５０℃で真空乾燥して、原
料成型品であるクロルアセトアミドメチル化繊維７１ｇ
（繊維Ａ）を得た。

アンモニアガスをジメチルスルホキシド中に冷却しなが
ら吹き込んでえた１．８Ｍ−アンモニア・ジメチルスル
ホキシド溶液３００mlに繊維Ａ２０ｇを加えて、１０〜
２０℃で７２時間反応させた。繊維を取り出し、希塩
酸、および水でよく洗って、本発明担体（繊維Ｂ）をえ
た。繊維Ｂの交換容量は１．１５ミリ当量／ｇ、含水率
は繊維１ｇ当りｐＨ４で１．７６ｇ、ｐＨ７．４で１．
４５であった。また、繊維中の第一級アミノ基量はアミ
ノ酸分析の結果、０．９６ミリモル／ｇであった。

（固定化リポ多糖体の調製）上記繊維Ｂ３２ｇを３００mlの水中に一昼夜膨潤させた
のち、Escherichia coli ０５５：Ｂ５のリポ多糖体
（トリクロル酢酸抽出法、ディフコ・ラボラトリーズ社
製造）の０．４mg/ml水溶液５００mlと混合し、次に１
Ｎ−塩酸および１Ｎ−水酸化ナトリウムでｐＨを４．５
〜６．０に保ちながら、１−エチル−３−（３−ジメチ
ルアミノプロピル）カルボジイミド５．０ｇを少しずつ
加え、溶解した。この混合物を室温で２日間振とうした
のち、繊維を取り出し、１の沸騰水を中に３０分間浸
漬する操作を３回行なった。つぎに、この繊維を０．０
７モルのリン酸緩衝液（ｐＨ７．４）で洗浄液のｐＨが
７．４になるまで洗浄して、リポ多糖体固定化繊維（固
定化リポ多糖体）を得た。上記固定化母液および洗浄液
中のリポ多糖体の濃度をフェノール・硫酸法（試料溶液
１ml＋５％フェノール水ml＋濃硫酸５ml；４８５ｍμ）
で求めた。固定化リポ多糖体中のリポ多糖体固定化量は
５．０mg/gであった。

実施例２０℃に冷却した１７Ｎ−アンモニア水１００mlと０℃に
冷却した０〜９００mlのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド
を混合して、アンモニア・ＤＭＦ溶液をつくった。この
溶液を１０℃に冷却し、繊維Ａ３ｇを加え、１０〜２０
℃で２４hr（比較繊維１をつくるときは１０day）反応
させた。繊維を取り出し、希塩酸、および水でよく洗っ
て、本発明担体（繊維Ｃ〜Ｈ）および比較繊維１を得
た。

表から非プロトン性極性有機溶媒がないと反応の進みに
くいことがわかる。

実施例３新らしく蒸溜したヘキサメチレンジアミンをジメチルス
ルホキシドに溶解し、５，１０および２０％濃度のヘキ
サメチレンジアミン・ＤＭＳＯ溶液を作った。これらの
溶液（１４０〜９８７ｇ）中に繊維Ａ９．３ｇを１５
℃で加え、その後、１５〜２５℃で５日間反応させた。
繊維を取り出し、希塩酸、および水でよく洗って、本発
明担体（繊維Ｉ〜Ｍ）を得た。

比較として、ヘキサメチレンジアミン・ＤＭＳＯ溶液の
代りに１０％ヘキサメチレンジアミン・水溶液を用いて
同様に処理し、比較繊維２を得た。これら繊維について
の交換容量および含水率の測定結果を表に示す。

表から本発明例では官能基がよく導入されているのに対
し、比較例では官能基がほとんど入らないことがわか
る。さらに本発明例では、含水率のｐＨ変化が小さいこ
ともわかる。

実施例４ドデカメチレンジアミン２０ｇをジメチルスルホキシド
・エタノールの混合溶媒（重量混合比１：１）２４０ｇ
に溶解し、５℃に冷却後、この中に繊維Ａ６．８ｇを浸
漬した。混合物を１５〜２５℃の室温で４日間静置した
のち、繊維を取り出し、希塩酸および水でよく洗って、
本発明担体（繊維Ｎ）を得た。交換容量は１．６２ミリ
当量／ｇ、含水率はｐＨ４で１．０６、ｐＨ７．４で
０．７２であった。交換容量からドデカメチレンジアミ
ン導入量は０．８１ミリモル／ｇと推定される。

比較として、ジメチルスルホキシド・エタノールの混合
溶媒の代りにエタノールまたはｎ−ブタノールを用いて
上記と同様の反応を行ったところ、エタノール溶媒のと
きは交換容量０．２４ミリ当量／ｇ、含水率０．５９
（ｐＨ４）、ｎ−ブタノール溶媒のときは交換容量０．
０３ミリ当量／ｇ、含水率０．４３（ｐＨ４）という低
い官能基導入率の繊維しか得られなかった。

実施例５ウンデカメチレンジアミンを１０ｇをジメチルスルホキ
シド１９０ｇに溶解し、２４℃で、この中に繊維Ａ６．
８ｇを浸漬した。混合物を１０〜２０℃の室温で９日間
静置したのち、繊維を取り出し、希塩酸および水でよく
洗って、本発明担体（繊維Ｍ）を得た。交換容量は１．
９３ミリ当量／ｇ、含水率はｐＨ４で１．０、ｐＨ７．
４で０．８６であった。交換容量からウンデカメチレン
ジアミン導入量は０．９６５ミリモル／ｇと推定され
る。

比較として、また、繊維Ａ４０ｇを１５℃のエチレンジ
アミン中に浸し、１５〜２０℃の温度で２４時間反応さ
せて、エチレンジアミノアセトアミドメチル化繊維（比
較繊維５）を得た。この繊維の交換容量は３．６０ミリ
当量／ｇと高いが、含水率は、ｐＨ４で６．２、ｐＨ
７．４で１．０と、ｐＨの変動に対し非常に大きく変化
することがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側鎖として、下記一般式（Ｉ）で示される
官能基を導入した芳香核を有するビニル系重合体からな
る生理活性物質の固定化用担体。（上式中、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子または低級アルキル基
を示し、Ｒ_３はＮＨ_２またはＮＨ−Ｒ_４−ＮＨ_２基、Ｒ
_４は炭素数４以上１６以下のアルキレン基を示す）
【請求項２】側鎖として下記一般式（II）で示される官
能基を導入した芳香核を有するビニル系重合体およびそ
の成型品をアンモニア、（上式中、Ｒ_１、Ｒ_２は水素原子または低級アルキル基
を、Ｘはハロゲン原子を示す）または下記一般式（III）で示されるジアミンと反応さ
せる際、ＮＨ_２−Ｒ_４−ＮＨ_２基（III）（Ｒ_４は炭素数４以上１６以下のアルキレン基を示す）非プロトン性極性有機溶媒を用いることを特徴とする生
理活性物質の固定化用担体の製法。