JPS6366240A - 重合性材料の化学的変性方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリマー表面を改良および変化させるための
ポリマー表面の化学的機能化および変性に関する。これ
は、多様の医学的、生物学的および技術的目的に対しそ
れらの有用性を改善するであろう。

〔従来技術および発明が解決しようとする問題〕重合性
材料のこのような使用領域には、酵素の如き生物学的に
活性な物質の固定化が含まれ、これによりそれらの実際
的使用を改善し、並び番こそれらの性質を変化させる可
能性を開く　（タンパク技術）　Ｃ，Ｍ、スターゲオン
およびＪ、に、ケネディー”Ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　５
ｕｒｖｅｙ”＋　Ｅｎｚｙｍｅ旧Ｃｒｏｂ、Ｔｅｃｈｎ
ｏｌ。

７　、　１８２−１８３（１９８５）並びにＯ，Ｚａｂ
ｏｒｓｋｙ、　Ｅｄ、。

“Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ　Ｅｎｙｍｅｓ”、　　Ｔａ
ｂｌｅ　ｏｆ　Ｃｅｎｔｅｎｔｓ、　　ＣＲＣ。

Ｃ１ｅｖｅｌａｎｄ　　１９７３＋アフイニテイ　りロ
マトグラフィーを含むクロマトグラフィーにおける、Ｃ
，Ｍ。

スターゲオンおよびＪ、に、ケネディー、”Ｌｉｔｅｒ
ａｔｕｒｅＳｕｒｖｃｙ″、　Ｅｎｚｙｍｅ　Ｍｒｃｒ
ｏｂ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、　７　＋１８２−１８３（１
，９８５）＋　ｇｅｎｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＋　Ｊ
、＾、Ｌａｎｇｄａｌｅ　ａｎｄＡ、　Ｄ、　Ｂ、　Ｍ
ａｌｃｏｌｍ、　Ｇｅｎｅ、　３６，２０１−２１０（
１９８５）、種々の医学用途のため、門、ネフゲル、Ｊ
、クレンター、Ｒ，ポーゲス、Ｅ、リーエおよびＲ，ク
シツク、Ｊ。

Ｐｈａｒｍ、　Ｓｃｉ、、７３．１３０９　１３１Ｈ１
９８４）およびＨ，Ｅ。

カムピック、Ｓ、ムラバヤシおよびＹ、ノゼ、Ｃｈｅｍ
。

Ｅｎｇ、　Ｎｅｗｓ、　Ａｐｒｉｌ　１．４＋　１９８
６．３１　４８、並びに多くの他の目的に対し、例えば
Ｓ、　ｌ？、　　ボルドシュタイン、Ｊ、　１．ペター
センおよびＲ，Ｖ、フィツゲラルド、Ｊ、　　Ｂｉｏｍ
ｅｄ、　　ｅｎｇ、　　１０２　１４１−１４６（１９
８０）。

先にポリマー表面のこのような変性は多様の方法で試み
られてきている。恐らく、最良の公知のタイプの材料は
、多様の変性シリカおよびガラスから成り、これらはす
でにクロマトグラフィー材料として使用されてきた。デ
キストランおよびセファデックス０並びに関連炭水化物
ポリマーが一般のクロマトグラフィー材料として更に変
性後、アフィニティークロマトグラフィー等に対するも
のとしても公知である。しかし、今日まで最適な材料は
知られておらずかつ用いられておらず、従って更に改良
するための高い要求が求められる。

〔問題点を解決するための手段、発明の作用および効果〕

今や驚くべきことに以下の内容が見出された。

すなわち、ペンダントエステル化カルボキシル基、特に
ポリメチルメタクリレートを有するポリマー材料は今日
まで未知の方法によって有効に変性することができ、こ
れにより求核試剤は反応触媒として作用し、これにより
、１種又はそれ以上の基が強固に、恐ら（共有結合的に
ポリマーに結合している。求核剤の例としては、アニオ
ン性試剤、例えばＲ３Ｈ（ここで、Ｒは有機基又は水素
を表わす）並びにハロゲニドイオン、スルフィド、およ
び硫化水素イオン、イソシアナートおよびイソチオシア
ナートイオン、シアニドおよびアジドイオンを含有する
塩を含む。

かくして、本発明によれば、ペンダントエステル化カル
ボキシル基を有する重合性材料を化学的に変性する方法
が提供され、この方法は該重合性材料を求核試剤と反応
させることを含んでなる。

本発明は、特に式−（：００Ｒ１（式中、Ｒ１は０１〜
６アルキルである）のペンダントエステル化カルボキシ
ル基を有する重合性材料に適用できる。このような重合
性材料にはメチルメタアクリレートポリマーおよびコポ
リマー、例えばポリメチルメタアクリレートが含まれる
。

本発明の特に好ましい面によれば、求核試剤が、１種又
はそれ以上の求核中心を有する１種又はそれ以上の付加
的分子種と反応するために少なくともエステル化カルボ
キシル基の部分を活性化するための触媒として作用する
。

詳細な分子化学は未だ明らかではないが、求核試剤はポ
リマー材料中のエステル基を活性化させ、これによりこ
れらが、引続きポリマーに結合する付加的分子種の求核
基からの攻撃を受けることを可能にすると考えられる。

これらの付加的分子種は、更にエステル化カルボキシル
基との反応において利用されない官能単位、例えばアミ
ノ基、酸基（カルボン酸、スルホン酸、種々のリン酸誘
導体等）、ヒドロキシル基、チオエーテルおよびメルカ
プト基（所望により後！＝脱離可能な基で保護される）
又はカルボキシル基（同様に所望により保護されている
か又は誘導化されている）等を含有できる。このような
官能基は引続きサントイツチングを含め、更に分子種を
重合性材料に結合させるために使用でき、これにより、
重合性材料に結合した材料の量は必要な程度に増加され
得る。ポリマー材料が変性され得る官能基の別の使用は
、他の低分子種又は高分子種、例えばペプチド、タンパ
ク、抗体、又はそれらのフラグメント、ポリアミン、モ
ノ−オリゴ多糖類、核酸、アレルギー性基、フルオレセ
ン１〜基又は還元、酸化、共役、捕捉、加溶媒分解又は
縮合に対する種々のタイプの反応試剤等の固定において
見出されるであろう。

以下に本発明方法を説明する。

〔実施例〕

例１ ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に対するポリエ
チレンイミン（ＰＡ）の結合 ＰＭＭＡグラニユール（ＰＭＡ　、　ＥＩｖａｃｉｔｅ
Ｏ２００８、シュボン、４ｇ）を、２０％ｗ　／　ｗの
水性ポリエチレンイミン（ＰＡ、ポリアミンＳ　Ｎ、　
ＢＡＳＦ、　４　ｍｌ）および水（４ｍｌ）に熔解した
シアン化カリウム（１００■、１．５ｍ７）の混合物に
懸濁させた。懸濁液を口過法により単離し次いで水（１
７り　、４ＮＨｃ７！（１００ｍＺ）　、水（１６）、
？Ｍ水性ＮａＯＨ（２５ｍｌ）および水（１１）で極め
て完全に洗浄した。最後にＰＭＭへグラニユールを無水
塩化ナトリウムで真空下で乾燥した。ＰＡ−固定化の程
度を、以下の如くニンヒドリンと残留の遊離第一および
第ニアミノ基との反応を用い５４６ｎｍで分光光度計に
より測定した。

ＰＭＭＡ−グラニユールを、クロロホルム（３献）に溶
解し、３％酢酸（２ｍｌ）を含有するブタノールに溶解
した０、３％ニンヒドリンを添加し次いで容量をクロロ
ホルムで１０−に調整した。この溶液を４５℃で５時間
保持しその後吸光をｌ　ｃｍキ□ベットで測定した。

同様にイソシアン酸カリウム、硫化ナトリウム、フッ化
ナトリウム、アジ化ナトリウム、およびヨウ化カリウム
並びに種々の非イオン性種を用いてＰＭＭＡに固定させ
た。

結果を第１図に示す。

以下本白 第１表 ＫＣＮ　　　　　　１．００　　　２５０ＫＳＣＮ　　
　　　　１．００　　　２５ＯＮａｚＳ　　　　　　１
．５０　　　３７５ＮａＦ　　　　　　Ｏ，６０１５Ｏ ＮａＮ＊　　　　　　０．５０　　　１２５ＫＩ　　　
　　　　Ｏ，５０１２５ 例２ ＰＭＭＡに対するヘキサメチレンの結合ＰＭＭＡグラニ
ューレ（Ｌｏｇ）を、例１で述べた方法と同様にしてヘ
キサメチレンジアミン（１，１６ｇ、１０．０ｍｍｏ＃
　）およびシアン化カリウムで処理した。グラニユール
は、例１で述べた如く行った正のニンヒドリン反応によ
りアミノ化されていることが判明した。

以下余白 例３ ＰＭＭＡに対するドデカメチレンジアミンの結合例２で
述べた方法を同様にして触媒としてシアン化カリウムを
用い、ＰＭＭＡグラニューレ（１０ｇ）をドデカメチレ
ンジアミン（２，ＯＯｇ、１０．０ｍｍｏＡ　）で処理
した。グラニュー−は、例１で述べた如く行った正のニ
ンヒドリン反応によりアミン化されていることを示した
。

例４ ＰＭＭＡに対するスペルミジンの結合 グラニユーμ（Ｌｏｇ）を、例２で述べた如き方法と同
様にしてスペルミジン（１，４５ｇ、１０．０ｍｌ＞で
処理した。グラニュー−は例２で述べた如くアミノ化さ
れていることを示した。

例５ ＰＭＭＡを例２で述べた如き方法と同様にしてスペルミ
ン（２，１０ｇ、１０．０ｍｍｏ４　）で処理した。グ
ラニュー−は例２で述べた如くアミノ化されていること
が分かった。

以下余白 例６ ＰＭＭＡに対するＬ−リシンの結合 ＰＭＭ八グへニューレ（１０ｇ）を、水（２０ｍｆ）に
溶解したし一リジン（２，９２ｇ　、　１０．０　ｍｍ
ｏ７りおよびシアン化カリウム（２００■、３．００　
ｍｍｏｌ！　）を含有する溶液中に懸濁させ次いで静か
に２４時間攪拌した。引続きＰＭＭＡグラニューレを日
別し、水（１ｌｌ）、４　ＮＨＣｊｌ！　（１００ｎｔ
ｆ）　、０．１　Ｍリン酸二水素カリウム溶液（１００
ｍｌ）および水（２β）で完全に洗浄した。グラニュー
−を真空で無水塩化カリウムで乾燥する。乾燥グラニユ
ーμは、例１で示す如（ニンヒドリン分析によりリシネ
ート化されていることを示した。

例７ ＰＭＭＡに対する４−アミノ酪酸の結合ＰＭＭＡ　（１
０ｇ）を４−アミノ醋酸（１，０３ｇ、１０．０ｍｍｏ
＃　）および０．５　ＮＮａＯＨ（２０ｍｌ）に溶解し
たＫＣＮ　（２００ｍｇ、３．ＯＯｍｍｏＡ　）を含有
する溶液中に懸濁させた。懸濁液をおだやかに２４時間
振とうし、しかる後、ＰＭＭＡを第６で述べる如く処理
しく１２） た。このＰＭＭＡは、例１で述べた如く行った分析によ
る正のニンヒドリン反応により明らかにされる如くポリ
エチレンイミンに結合するその能力によりカルボン酸基
を有することを示した。

例８ ＰＭＭＡに対する６−アミノヘキサン酸の結合ＰＭＭＡ
　（１０ｇ）および６−アミノヘキサン酸（１，３１ｇ
、１０．０ｍｍｏ／　）を例７で述べた方法と同様に処
理した。変性は例７で記載した如く立証された。

例９ ＰＭＭＡに対するり、Ｌ−セリンの結合ＰＭＭＡ　（１
０ｇ＞をセリン（１，０３ｇ、１０．０ｍｍｏｊ！　）
およびＫＣＮ　（２００ＩＩｆ、　３．００　ｍｍｏｊ
！　）を含有する０、　５　ＭＮａＯＨ（２０ｍｌ　）
の溶液に懸濁させた。引き続き懸濁液を例７で述べた如
く処理した。得られたＰＭＭＡは負のニンヒドリン反応
を示したがポリエチレンイミンを幾分保持することがで
きた。

以下余白 引Ｏ ＰＭＭ八に対するデキストラン（ＭＷ１６０００ダルト
ン、八０１７−０４７９−００）の結合 ＰＭＭ＾（１０ｇ）を、水（２０ｍＺ）に溶解したデキ
ストラン（２ｇ）およびＮａＣＮ（４００ｗ、６．００
ｍｍｏｊ！　）の溶液に懸濁させ更に例１で述べた如く
処理した。

得られたＰＭＭＡの触感性が変化していた事実は別とし
て、デキストラン変性は引続き表面をブロム化シアンで
活性化し次いでポリエチレンイミンで処理することによ
って証明された。得られた二重変性ＰＭＭＡは例１で記
載した方法により強ニンヒドリン反応を示した。デキス
トラン結合に対する官能テストとして更にＰＭＭＡの変
性の適応性を実証するため、ブロム化シアン活性化ＰＭ
ＭＡをβ−ガラクトシダーゼで処理した。これはβ−ガ
ラクトシダーゼ固定化を生起し、この固定化はグラニュ
ー−の生成β−グルコシダーゼ活性により明らかにされ
た。

以下余白 例１１ ＰＭＭＡに対するエチレングリコール、グリセロールお
よびソルビトールの結合 これらの種を、例１０で記載した手順と同様にしてＰＭ
ＭＡに結合させ、次いでＰＭＭＡの変性を例１０で述べ
た方法と同様にして確認した。

例１２ ＰＭＭＡに対するシスタミンの結合 ＰＭＭＡ　（１０ｇ＞を、シスタミン・２　ＨＣ７！（
２，２５ｇ　、　　１０．０ｍｍｏｆｆ　）および０．
５　ＭＮａＯＩ＋　（４０ｍｌ）に溶解したＫＣＮ　（
２００ｕ、３．ＯＯｍｍｏＩりを含む溶液中に懸濁させ
た。懸濁液を例５で述べた方法と同様にして処理した。

シスタミンの結合を、例１で述べた如く正のニンヒドリ
ン反応により確認した。

例１３ ＰＭＭ八に対するアミノアセトアルデヒドジメチルアセ
クール ＰＭＭＡ　（　１　０　ｇ）を、アミノアセトアルデヒ
ドジメチルアセタール（１．７８　ｇ　−　　２０．Ｏ
ｍｍｏｊ！　）および水（２５ｄ）に溶解したシアン化
カリウム（４００ｗ、６、００ｍｍｏ＃　）を含む溶液
に懸濁させた。懸濁液を穏やかに２４時間攪拌し、しが
る後ＰＭＭＡを水（２７りで洗浄し、口過して単離し次
いで真空下、無水塩化カルシウムで乾燥した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ペンダントエステル化、カルボキシル基を有する重
   合性材料を化学的に変性する方法であって、該重合性材
   料を求核試剤と反応させることを含んでなる前記方法。 ２、求核試剤がアニオン種を含む、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、アニオン種がＩ＾−、Ｓ＾２＾−、ＨＳ＾−、Ｓｅ
   ＾２＾−、ＨＳｅ＾−、ＲＳ＾−、ＲＳｅ＾−、ＣＮ＾
   −、ＳＣＮ＾−、ＯＣＮ＾−、ＳＣＮ＾−、Ｆ＾−およ
   びＮ＿３＾−（基中、Ｒは有機基を表わす）から選ばれ
   る、特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、求核試剤が１種又はそれ以上の無機塩を含む、特許
   請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載
   の方法。 ５、求核試剤が１種又はそれ以上の中性求核試剤を含む
   、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６、エステル化カルボキシル基が式−ＣＯＯＲ＾１（式
   中、Ｒ＾１はＣ＿１＿〜＿６アルキルである）を有する
   特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に
   記載の方法。 ７、重合性材料がメチルメタクリレートのポリマー又は
   コポリマーである、特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、重合性材料がポリメチルメタクリレートである、特
   許請求の範囲第７項記載の方法。 ９、少なくとも１個の求核中心を有する１種又はそれ以
   上の物質をペンダントエステル化カルボキシル基を有す
   る重合性材料に結合させる方法であって、特許請求の範
   囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の方法に
   よって該重合性材料を変性し、その際求核剤が該物質と
   の反応に対しエステル化カルボキシル基の少なくとも一
   部を活性化するための触媒として作用し、次いで該物質
   を該活性化重合性材料とを反応させることを含んでなる
   、前記方法。 １０、前記物質が、前記反応によって重合性物質に結合
   しているポリエチレンイミンである、特許請求の範囲第
   ９項記載の方法。 １１、前記物質が、前記反応により重合性物質に結合し
   ているデキストランである、特許請求の範囲第９項記載
   の方法。