蛋白质吸附材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种制造具有基体和固定在基体的表面的分子链的蛋白质吸附材料的方法。该方法依次具备对具有基体和固定在基体的表面的分子链，且分子链含有弱电解性离子交换基团的处理前吸附材料进行加热的干热处理工序和在利用液体或蒸汽湿润化的状态下对处理前吸附材料进行加热而得到蛋白质吸附材料的湿热处理工序。
【专利说明】蛋白质吸附材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蛋白质吸附材料。另外，本发明涉及一种具备蛋白质吸附材料的柱及组件。
【背景技术】
[0002]例如在专利文献I?5中公开有涉及用于精制大量蛋白质的蛋白质吸附材料的技术。
[0003]在专利文献I中公开了一种蛋白质的精制方法，其包含使用多孔膜进行过滤的工序，所述多孔膜在细孔表面具有接枝链且在该接枝链上固定有阴离子交换基团。
[0004]在专利文献2中公开了一种多孔吸附介质，其用吸附材料覆盖多孔基体材料而形成，所述吸附材料具有键合了伯胺基键而形成的交联聚合物。
[0005]在专利文献3中公开了一种适用于通过吸附而引起物质分离的含有多孔交联凝胶的复合材料，所述多孔交联凝胶延伸有多个孔的支承体构成部件及配置在该支承体构成部件的孔中且充满该支承体构成部件的孔。
[0006]在专利文献4中提供一种带正电的多孔膜，其由具有阳离子官能团的交联被膜和多孔基体材料构成，可用于过滤、精制如蛋白质、核酸、内霉素之类的生物分子。
[0007]在专利文献5中公开了一种可高速吸附精制蛋白质等的吸附体及其制造方法，所述吸附体介由高分子链在高分子基体材料粒子的表面固定了具有蛋白质吸附能力的官能团。
[0008]在专利文献6中公开了对基体材料的表面进行了改性的例子，其通过导入一般公知的氨基或磺酸基作为可与蛋白质相互作用的官能团而形成的被膜来进行。在专利文献6中公开了一种在高分子多孔基体材料膜表面形成经N-卤化的化合物(聚合物或者聚合物前体)的被膜，使接枝引发剂和单体接触，在基体材料上接枝聚合的方法。进而，公开有一种膜，其通过使作为上述单体的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合，然后，向GMA的环氧基导入仲/叔胺产生的叔氨基/季铵基或者利用磺酸离子进行处理而产生环氧基的磺化而得到。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:国际公开第2009/054226号
[0012]专利文献2:日本特开2009-53191号公报
[0013]专利文献3:日本特表2006-519273号公报
[0014]专利文献4:美国专利第6780327号说明书
[0015]专利文献5:日本特开2008-45906号公报
[0016]专利文献6:美国专利第5547575号说明书
[0017]非专利文献
[0018]非专利文献1:Kyoichi Saito, CHARGED POLYPER BRUSH GRAFTED ONTO POROUSHOLLOff-FIBER MEMBRANE IMPROVES SEPARATION AND REACTION IN BIOTECNOLOGY,Separation Science and Technology, ENGLAND,Taylar&Francis,2002,37(3), 535-554
【发明内容】
[0019]发明要解决的问题
[0020]例如，如专利文献1、5、6中所公开的，可期待通过吸附材料在吸附性能以及精制处理速度方面实现某种较高程度的水平，所述吸附材料在高分子成形体或其被膜的表面固定了包含具有蛋白质吸附能力官能团的分子链。
[0021]但是，对具有相关构成的吸附材料进行了详细的研究，结果表明存在吸附性能变动较大的倾向，所述倾向在吸附材料进行实用化时成为较大的问题。具体而言，在刚制造后和长期保管后吸附性能的差容易变大。因此，难以预测吸附穿透的时机，例如难以进行使用了大量吸附材料的精制设备的设计及运转条件的设计，另外，也存在应吸附除去的成分发生泄漏，从而容易产生精制液品质降低的问题。
[0022]因此，本发明的主要目的在于，涉及一种包含具有蛋白质吸附能力的弱电解性离子交换基团、并具有在基体表面固定了分子链的蛋白质吸附材料，所述基体材料具有高分子成形体，且改善吸附性能的稳定性。
[0023]用于解决问题的方法
[0024]本发明人等为了解决上述课题进行了潜心研究，结果发现，为了实现上述目的，将在特定的湿润条件下对吸附材料进行检定处理时的吸附容量的变化率作为指标很有效，基于这样的见解完成了本发明。
[0025]即，本发明涉及以下内容。
[0026][I] 一种制造蛋白质吸附材料的方法，所述蛋白质吸附材料具有基体和固定在所述基体表面的分子链，该方法依次具有以下工序:
[0027]干热处理工序，对处理前吸附材料进行加热，所述处理前吸附材料具有所述基体和固定在所述基体的表面的所述分子链，且所述分子链含有弱电解性离子交换基团；
[0028]湿热处理工序，在利用液体或蒸汽对所述处理前吸附材料进行了湿润化的状态下加热所述处理前吸附材料，从而得到所述蛋白质吸附材料。
[0029][2]如[I]所述的方法，其中，在所述干热处理工序之前还具有将所述分子链固定在所述基体表面上的分子链形成工序。
[0030][3]如[I]或[2]所述的方法，其中，所述蛋白质吸附材料的牛血清白蛋白或溶菌酶的动态吸附容量为5mg/mL以上。
[0031][4]如[I]?[3]中任一项所述的方法，其中，所述干热处理工序中包括在40°C?130°C下对所述处理前吸附材料加热I小时以上。
[0032][5]如[I]?[4]中任一项所述的方法，其中，所述湿热处理工序包含在利用液体或蒸汽对所述处理前吸附材料进行了湿润化的状态下，在40°C?120°C下对所述处理前吸附材料加热30分钟以上。
[0033][6]如[I]?[5]中任一项所述的方法，其中，在所述湿热处理工序后，保持所述蛋白质吸附材料的湿润化状态。
[0034][7] 一种蛋白质吸附材料，其具有基体和固定在所述基体的表面的分子链，且所述分子链含有弱电解性离子交换基团，其中，
[0035]在进行如下检定处理时，该检定处理前后，该蛋白质吸附材料的动态吸附容量变化率在±5%以内，
[0036]所述检定处理是在50°C下对经过含lmol/L氯化钠的20mM Tris-盐酸缓冲液湿润化的该蛋白质吸附材料加热8小时。
[0037][8]如[7]所述的蛋白质吸附材料，其中，所述分子链与形成所述基体的化合物共价键合。
[0038][9]如[7]或[8]所述的蛋白质吸附材料，其中，所述基体为多孔体。
[0039][10]如[7]?[9]中任一项所述的蛋白质吸附材料，其中，所述基体为中空纤维状。
[0040][11]如[7]?[10]中任一项所述的蛋白质吸附材料，其中，所述弱电解性离子交
换基团为叔氨基。
[0041][12]如[7]?[11]中任一项所述的蛋白质吸附材料，其中，所述分子链为通过接枝聚合形成的直链状的高分子链。
[0042][13] 一种组件，其具备[7]?[12]中任一项所述的蛋白质吸附材料。
[0043][14] 一种柱，其具备[7]?[12]中任一项所述的蛋白质吸附材料。
[0044]发明效果
[0045]根据本发明，涉及一种含有具有蛋白质吸附能力的弱电解性离子交换基团且具有固定在基体表面的分子链的蛋白质吸附材料，所述基体材料具有高分子成形体，且可以改善吸附性能的稳定性。由于吸附性能稳定，因此，即使在构成使用了吸附材料的大型精制装置的情况下，也容易进行精制设备的设计及运转条件的设计，且精制液品质降低的风险低。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1是表示蛋白质吸附材料的一个实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0047]下面，对本发明优选的实施方式详细地进行说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式，可以在其主旨的范围内进行多种变形来实施。
[0048]图1是表示蛋白质吸附材料的一个实施方式的示意图。图1所示的吸附材料I包含基体3和固定在基体3表面的分子链5，所述基体3具有含有高分子化合物的高分子成形体。分子链5含有具有蛋白质吸附能力的弱电解性离子交换基团。分子链5形成吸附层
6。本实施方式的高分子成形体的一个例子为形成有细孔7的多孔体，在含有蛋白质的溶液通过细孔7时，蛋白质10主要基于弱电解性离子交换基团的作用而吸附于吸附材料I。
[0049]进行如下检定处理:在50°C下对利用含有lmol/L氯化钠的20mM Tris盐酸缓冲液(以下有时称为“盐缓冲液”。)进行了湿润化的吸附材料加热8小时，此时，该检定处理前后的吸附材料I的动态吸附容量的变化率较小。若该变化率充分小，则吸附材料的吸附性能具有稳定的倾向。具体而言，该变化率优选在±5%以内，更优选在±3%以内，进一步优选在± 2 %以内。用于变化率测定的动态吸附容量的测定方法没有特别限制，但为了能够进行比较，可在检定处理前后在实质上相同的条件下测定动态吸附容量。在后述的实施例中对详细的变化率测定方法进行说明。
[0050]上述检定处理后，本实施方式中蛋白质吸附材料的牛血清白蛋白或溶菌酶的动态吸附容量例如为5mg/mL以上。由于寻求吸附更多蛋白质的蛋白吸附材料，因此，动态吸附容量优选为10mg/mL以上，更优选为20mg/mL以上。
[0051]构成基体3的高分子成形体为含有高分子化合物且具有指定形状的部件，例如可以将含有高分子化合物的材料成形为规定的形状而得到。基体3例如可以为高分子成形体自身，也可以由高分子成形体和高分子成形体表面上形成的后述被膜构成(图1是基体3为高分子成形体自身时的示意图，图中没有标明高分子成形体的表面上所形成的被膜)。基体3通常具有与高分子成形体相同的形状。高分子成形体可以为平板膜、无纺布、中空纤维膜、具有整块状或珠态的多孔体。多孔体可以增大吸附表面积，故优选。从处理的容易性和能够实现较高精制处理速度的方面考虑，更优选平板膜及中空纤维状这样膜状的形态。从增加规模性、组件成型时流路结构简单的方面考虑，特别优选中空纤维多孔膜。在本实施方式中，“中空纤维多孔膜”是指沿着内壁形成有中空部分的圆筒状或纤维状的多孔体。中空纤维多孔膜的中空侧(内侧)和外侧通过贯穿孔即细孔连接。中空纤维多孔膜通过该细孔而具有液体或气体从内侧向外侧或者从外侧向内侧透过的性质。中空纤维多孔膜的外径以及内径只要物理上多孔膜能够保持形状就没有特别限定。或者若高分子成形体为可以使蛋白质的溶液与其表面接触的形态，也可以为非多孔体。作为非多孔体，例如可以举出:膜、非多孔珠、纤维、毛细管。
[0052]在高分子成形体为膜状的多孔体的情况下，其细孔孔径优选为0.0l μ m?10 μ m，更优选为0.05 μ m?7 μ m,进一步优选为0.1 μ m?I μ m。多孔体中的细孔所占的体积比率即孔隙率，只要保持多孔体的形状且通液时的压损在实用上不会产生问题的范围就没有特别限定，优选为5 %?99 %，更优选为10 %?95 %，进一步优选为30?90 %。细孔孔径及孔隙率的测定如可以通过如Marcel Mulder著“膜技术”(株式会社IPC)中记载的、对于本领域技术人员来说常规的方法来进行。作为其具体例，可以举出:利用电子显微镜的观察、泡点法、水银压入法、透过率法。
[0053]作为用于形成构成基体3的高分子成形体高分子化合物，没有特别限定，为了保持机械性质，优选聚烯烃类聚合物、聚砜、聚醚砜、纤维素、纤维素衍生物。聚烯烃类聚合物例如选自乙烯、丙烯、丁烯及偏二氟乙烯等烯烃的均聚物、该烯烃的2种以上的共聚物、以及I种或2种以上的烯烃和全卤代烯烃的共聚物。在这些高分子中，从机械强度特别优异的方面考虑，优选聚乙烯、聚偏二氟乙烯及聚砜，在利用放射线接枝聚合法形成分子链5的情况下，更优选聚乙烯。
[0054]在基体3的至少一部分表面上存在吸附层6，其由含有弱电解性离子交换基团的分子链5形成。由该分子链5形成的吸附层6的形态只要在加热工序、或者蛋白质的吸附/脱吸附工序中不产生吸附层6的溶解或者通液时的压力上升等问题就没有特别限定。分子链5例如通过共价键合、包覆或吸附固定在基体3上。分子链5优选为与以下化合物进行共价键合而形成的接枝链:形成高分子成形体的高分子化合物、或形成在高分子成形体表面上所形成的后述被膜的化合物。
[0055]由分子链5形成的吸附层6的状态没有限定。例如分子链5可以为直链状的分子链，也可以为具有交联结构的高分子链。在具有交联结构的分子链的情况下，可以为在基体表面上分子链彼此松弛地相互交联而形成的凝胶状的吸附层，也可以为分子链彼此牢固地相互交联而形成的皮状的吸附层。
[0056]分子链5具有弱电解性离子交换基团来作为构成其侧链基团、末端基团、或主链的构成单元。分子链5所具有的弱电解性离子交换基团例如可以为弱电解性阳离子交换基团、或弱电解性阴离子交换基团。作为弱电解性阴离子基，可以举出:羧酸基(-coo-)、磷酸基(-PO3' -PO/—)及磷酸酯基(-PO3R-)。弱电解性阳离子交换基团例如可以为伯氨基(-NH2)、仲氨基(-NRH)、或叔氨基(-NR2)。在这些离子交换基团中，R没有特别限定，特别是在叔氨基的情况下，与相同的N键合的R可以相同，也可以不同。R优选表示烷基、芳基、芳烷基等烃基。叔氨基例如可以以二乙氨基乙基(DEAE、_(CH2)2_NEt2)、或二乙氨基丙基(DEAP、-(CH2)3-NEt2)的形式导入到分子链(接枝链)中。
[0057]基体3还可以具有用与所述高分子成形体不同的材料或不同的微结构的高分子化合物覆盖高分子成形体的至少一部分表面的被膜。此时，可以将多个分子链5的一部分或全部固定在该被膜的表面上。被膜例如可以通过凝聚或吸附尼龙等高分子化合物从而使其进行包覆来形成，例如也可以通过氨酯树脂等反应性涂层材料以网状包覆来形成，还可以通过和高分子成形体表面的共价键合形成。为了防止从吸附材料上发生包覆脱离，优选相对于高分子成形体以网状包覆或者共价键合来形成包覆。
[0058]本实施方式的吸附材料I例如可以通过依次具有如下工序的方法来制作:得到处理前吸附材料的工序(分子链形成工序)，所述处理前吸附材料具备具有高分子成形体的基体3和固定在基体3表面的分子链5，且分子链5含有弱电解性离子交换基团；对处理前吸附材料进行加热的工序(干热处理工序)；利用液体或蒸汽对处理前吸附材料进行湿润化后进行加热的工序(湿热处理工序)。
[0059]在基体3的表面导入分子链5的方法没有特别限定。有以下方法:通过对高分子成形体照射放射线来生成自由基，并由形成高分子成形体的高分子化合物通过接枝聚合来形成作为分子链5的接枝链的方法；使具有弱电解性离子交换基团的高分子化合物附着在基体上，然后通过交联剂将作为分子链5的高分子化合物固定在基体表面的方法；形成覆盖高分子成形体表面的聚合物或聚合物前体的被膜而形成基体3后，由构成其被膜的高分子化合物形成接枝链作为分子链5的方法等。特别是在期待高分子成形体或者形成覆盖其表面的高分子化合物，和分子链5通过共价键合形成牢固键合的情况下，优选通过由高分子成形体或形成被膜的高分子化合物发生接枝聚合来导入分子链5的方法。
[0060]在通过形成高分子成形体或被膜的高分子化合物发生接枝聚合而导入分子链5的情况下，可以采用⑴使具有弱电解性离子交换基团的单体直接聚合的方法、或⑵通过由高分子化合物发生接枝聚合而导入含有反应性官能团的接枝链，接着，通过反应性官能团的反应将弱电解性离子交换基团导入到接枝链中的方法。
[0061](I)方法由于能够通过一步反应导入分子链5，因此很简便。作为上述单体，没有特别限定，可以举出:甲基丙烯酸酯衍生物、乙烯基化合物、烯丙基化合物等。例如上述单体可选自甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、烯丙基胺、丙烯酸、及甲基丙烯酸。
[0062](2)方法在弱电解性离子交换基团的种类及弱电解性离子交换基团的导入率的选择范围大的方面有利。作为以该方法接枝聚合的单体，优选具有反应性高的环氧基的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。即，分子链5优选为由聚甲基丙烯酸缩水甘油酯链衍生的高分子链。
[0063]对于分子链5的量及分子链5中所导入的弱电解性离子交换基团的量，只要不产生通液时的压力上升等问题就没有特别限定。下面，对分子链5及弱电解性离子交换基团的量，通过列举上述(2)中利用接枝聚合方法情况下的例子进行说明。
[0064]通常，如下述式⑴所示，相对于基体接枝链的键合率(接枝率，dg[% ])可基于由于导入接枝链而增加的质量进行定义。
[0065][数学式I]
【权利要求】
1.一种制造蛋白质吸附材料的方法，所述蛋白质吸附材料具有基体和固定在所述基体表面的分子链，该方法依次具有以下工序: 干热处理工序，对处理前吸附材料进行加热，所述处理前吸附材料具有所述基体和固定在所述基体的表面的所述分子链，且所述分子链含有弱电解性离子交换基团； 湿热处理工序，在利用液体或蒸汽对所述处理前吸附材料进行了湿润化的状态下加热所述处理前吸附材料，从而得到所述蛋白质吸附材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述干热处理工序之前还具有将所述分子链固定在所述基体表面上的分子链形成工序。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述蛋白质吸附材料的牛血清白蛋白或溶菌酶的动态吸附容量为5mg/mL以上。
4.如权利要求1?3中任一项所述的方法，其中，所述干热处理工序中包括在40°C?130°C下对所述处理前吸附材料加热I小时以上。
5.如权利要求1?4中任一项所述的方法，其中，所述湿热处理工序中包括在利用液体或蒸汽对所述处理前吸附材料进行了湿润化的状态下，在40°C?120°C下对所述处理前吸附材料加热30分钟以上。
6.如权利要求1?5中任一项所述的方法，其中，在所述湿热处理工序后，保持所述蛋白质吸附材料的湿润化状态。
7.一种蛋白质吸附材料，其具有基体和固定在所述基体表面的分子链，且所述分子链含有弱电解性离子交换基团，其中， 在进行如下检定处理时，该检定处理前后，该蛋白质吸附材料的动态吸附容量变化率在±5%以内， 所述检定处理是在50°C下对经过含lmol/L氯化钠的20mM Tris-盐酸缓冲液湿润化的该蛋白质吸附材料加热8小时。
8.如权利要求7所述的蛋白质吸附材料，其中，所述分子链与形成所述基体的化合物共价键合。
9.如权利要求7或8所述的蛋白质吸附材料，其中，所述基体为多孔体。
10.如权利要求7?9中任一项所述的蛋白质吸附材料，其中，所述基体为中空纤维状。
11.如权利要求7?10中任一项所述的蛋白质吸附材料，其中，所述弱电解性离子交换基团为叔氣基。
12.如权利要求7?11中任一项所述的蛋白质吸附材料，其中，所述分子链为通过接枝聚合形成的直链状高分子链。
13.—种组件，其具有权利要求7?12中任一项所述的蛋白质吸附材料。
14.一种柱,其具备权利要求7?12中任一项所述的蛋白质吸附材料。
【文档编号】B01J20/26GK103998926SQ201280061075
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】篠原直志, 佐藤优太 申请人:旭化成化学株式会社