Brevet FR2490648A1 — publié le 19820326

La présente invention concerne des résines photoactivables, notamment utiles pour la fixation de molécules d'intérêt biologique. L'immobilisation de molécules d'intérêt biologique (petites molécules, enzymes, anticorps, organelles, etc.) intéresse vivement tant les chercheurs scientifiques que les industriels. Les avantages que confère l'immobilisation de telles molécules sont nombreux et on été largement décrits dans la littérature. En particulier, les petites molécules, ainsi que des anticorps, fixés sur un support,servent surtout à des fins de purification (chromatographie d'affinité), alors que les enzymes ou organelles immobilisées sont avantageuse ,industrielle ment utilisées en chimie /--notamment pour le dédoublement d'amino-acides et pour la réalisation de synthèses diverses en chimie organique). De très nombreuses méthodes d'immobilisation combinant une grande variété de supports et de réactifs de fixation ont déjà été décrites (voir par exemple à ce sujet l'ouvrage de S.P. Colowick et N.O. Kaplan intitulé "Methods in Enzymology", Vol. XIIV, 1976). L'une de ces méthodes consiste à fixer un agent bifonctionnel de type aryl azide convenablement substitué sur un support solide, par voie thermochimique et à 11 abri de la lumière, et à activer photochimiquement le produit obtenu et le faire réagir avec uoeenzyme, formant ainsi une enzyme fixée par liaison covalente sur un support (voir brevet US 3.959.o78). Le procédé faisant intervenir ces aryl azides, et en particulier le 4-fluoro-3-nitrophényl azide, doit cependant être conduit dans le noir pour la première étape. L'azide (tel que le 4-fluoro-3-nitrophényl azide) de départ doit également être lui-même conservé à l'abri de la lumière. De plus, le produit formé, apte à réagir photochimiquement avec des enzymes est insuffisamment stable et, comme on est en milieu hétérogène, il reste des azides non transformés en nitrène et dont la présence favorise une dégradation avec le temps du produit final.L'activation photochimique se fait dans la lumière visible et nécessite une illumination pendant 1 à 20 heures, et en pratique pendant au moins 15 heures comme l'indiquent les exemples du brevet US-susdit On a maintenant trouvé qu'on peut préparer une nouvelle résine photoactivable, stable à la lumière visible et qui, après une activation photochimique par des rayonnements de longueurs d'onde appropriées pendant des périodes de temps n'excédant pas une demi-heure environ, se fixe par liaison covalente à toutes les molécules d'intérêt biologique, telles que celles évoquées plus haut. L'invention a pour premier objet une résine photoactivable, qui résulte de la réaction de dérivés fluorés de pyridinyl azide avec du chitosan. Par dérivés fluorés de pyridinyl azide, on entend selon la présente invention essentiellement les deux composés suivants Ils peuvent être synthétisés respectivement à partir de pentafluoropyridine ou de dichloro-D,5 trifluoro-2,4,6 pyridine, qui sont des molécules connues et commercialisées, et d'azoture de sodium, par exemple comme décrit par R.E. Banks et G.R. Sparkes dans J. Chem. Soc. Perdit I, 1972, p. 2954. Le chitosan est le support de fixation et est obtenu par hydrolyse chlorhydrique de la chitine, qui est un polysaccharide de structure des membranes des insectes et des arthropodes et peut être obtenue par biosynthèse à partir de ltUDP-N-acétylglucosamine sous l'action dunf système enzymatique spécifique. La formule développée plane de ces composés est où R =-COCH3 pour la chitine et -H pour le chitosan, et n est tel que le poids moléculaire soit de 200.000 - 500.000. Le procédé selon l'invention pour la réalisation de ces résines comprend fondamentalement la condensation à chaud du réactif fluoré susdit, qui peut être notamment l'un des deux composés de formule (I) ou (II) susdits ou un mélange de deux, avec du chitosan dans un solvant approprié. I1 ressort de la formule (III) que le chitosan contient beaucoup de fonctions amine ; ces fonctions réagissent avec le fluor en position 2 sur le cycle pyridine et, après élimination d'une molécule de HF par fonction concernée, il se forme une liaison covalente entre les deux réactifs. A cet égard, en jouant sur les conditions réactionnelles et les rapports de concentration des réactifs en présence, l'homme de l'art peut à volonté, martyriser le taux de fixation du réactif sur le polymère. L'intérêt que cela-présente est très grand car,selon le taux de greffage retenu, la résine peut être soluble ou non en milieu acide. Un faible taux de greffage laisse, en effet, des fonctions amines libres, qui peuvent être salifiées.Elle est insoluble en milieu basique et dans les solvants organiques. Le polymère photoactivable ainsi obtenu est très stable à la lumière du pour, ce qui permet de le manipuler et de le stocker sans précaution particulière. I1 se présente sous la forme d'une poudre brune et possède de bonnes propriétés mécaniques, qui la rendent tout à fait appropriée pour un usage en réacteur enzymatique et comme résine pour chromatographie. L'invention a également pour objet l'application de ces résines à la fixation de molécules dtintérêt biologique par photoactivation sous lteffet d'ure rayonnement ayant des longueurs d'onde comprises entre 300 et 350 rm environ, en présence de la (ou des) molécules) d'intérêt biologique à fixer de préférence pendant une durée d'au plus 30 minutes environ, et avantageusement, de 15 à 50 minutes environ. Les résines selon l'invention contiennent en effet un groupement azoture (N) et sont photoactivables dans cette plage de longueurs d'onde E elles donnent alors des nitrénes, qui sont des entités très réactives aptes à s 'insérer en particulier dans les liaisons C-C et C-H des molécules en présence desquelles on les met et à former ainsi des liaisons avec elles. Pratiquement, toutes les molécules d'intérêt biolotique peuvent ainsi être fixées et stabilisées, et les systèmes biologiquement actifs obtenus sont aptes à être utilisées, avec des risques atténués de perte d'activité et/ou de lixiviation, dans toutes les applications auxquelles peuvent autre affectées les molécules concernées, notamment en réacteur enzymatique et comme résine de chromatographie. L'invention est décrite plus en détail en référence aux exemples illustratifs ci-après, qui ne la limitent aucunement. Exemple 1. a) - Préparation de a résine photoactivable. Dans 30 om2-de DMF, on a dispersé 1 g de chitosan (soit 3,9 méq NH2/g) ; on y a ajouté soit du tétrafluoro pyridînyl azide, soit du dichloro-3,5 difluoro-2,6 pyridinyl azide, en excès ae 3, et 400 mg de triéthylamine (Et3N). On a porté le tout à la température souhaitée, sous agIta- tion et pour un temps déterminé. Une fois la réaction terminée, on a filtré le mélange. On a ensuite lavé la poudre résultante, successivement avec 50 Cm3 de méthanol, 20 cm3 d'ammoniaque 1N, 50 cm3 d'eau, 50 cm3 de méthanol et 50 cm3 de chlorure de méthylène, et on a séché au dessiccateur. En suivant ce mode opératoire et en faisant varier les conditions, on a réalisé plusieurs préparations, comme indiqué dans le tableau ci-dessous, où figurent les rendements de fixation obtenus dans chaque cas. Ces rendements sont calculés sur la base des groupements NH2 n1 ayant pas réagi, la détermination des groupements aminés étant réalisée par dosage potentiométrique. Réactif de T (CO) t (h) Et3N % de type azide fixation I 80 112 - 31 Il 100 48 - 18 Il 80 72 oui 75 II 80 72 oui 64 II 80 72 oui 68 II 80 72 oui 57 b) - fixation de molécules biologiaues sur la résine photo activable. On a mis en présence 1 mg de L-aminoacide acylase dissoute dans un tampon approprié et 50 mg de résine photoactivable préparée comme indiqué ci-dessus, dans un récipient en verre pyrex et on a soumis le tout à une irradiation entre 300 et 360 nm, pendant 15 minutes, avec interposition d'un filtre en verre éliminant les radiations de longueur d'onde inférieure à 300 nm, destructrices des protéines et en utilisant une lampe Philips SP 500 W à haute luminescence et faisceau dirigé permettant une émission à fond continu avec un maximum à 360 nm. L'opération était conduite dans une cuve thermostatée à 80C, soumise à une agitation lente et sous atmosphère d'azote ; une fois l'irradiation terminée, on a abondamment lavé la résine par un tampon approprié. On a pu fixer ainsi 0,6 mg d'enzyme. On notera que le filtre en verre utilisé laissait passer seulement environ 10-15 79 de l'énergie à 310 nm et en virer 45 On préfére donc utiliser le composé de type azyde de formule (II), sachant qu'il présente deux bandes d'absorption, dont une forte à 230 nm et une faible à 325 nm, alors que le composé de formule (1) présente deux bandes d'absorption situées à 230 nm (forte) et à 315 nm (faible). L'activité résiduelle de l'enzyme fixée était de 25 g par rapport à celle de l'enzyme libre. Le système enzyme mastique obtenu ne présentait aucune perte d'activité après une conservation de plusieurs semaines sans précautions particulières. Après deux semaines d'utilisation en non-continu de ce système porteur d'enzyme, on n'a décelé aucune perte notable d'activité enzymatique. Exemple 2 On a suivi le mode opératoire de l'exemple 1, mais en remplaçant la L-amino-acide acylase par de la bêta-galactosidase. On a ainsi pu fixer environ 50 ss de la qualité d'enzyme introduite et obtenu une activité résiduelle de l'ensyme fixée d'environ 25 On a également immobilisé selon un mode opératoire similaire des antibiotiques, à savoir respectivement de l'acétyltobramycine avec un atome de carbone radioactif et de la netilmicine. On a chaque fois obtenu des systèmes actifs dans lesquels la molécule active n'était pas dénaturée. REVENDICATIONS 1. Résine photoactivable, caractérisée en ce qu'elle est formée par réaction de dérivés fluorés de pyridinyl azide avec du chitosan. 2. Résine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dérivés fluorés de pyridinyl azide sont l'un des composés de formule ci-après ou leurs melanges. 3. Procédé pour la préparation d'une résine selon ltune des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qutil comprend fondamentalement la condensation à chaud, notamment entre 80 et 1000C environsdu réactif fluoré susdit avec du chitosan, en milieu solvant. 4. Application de la résine selon l'une des revendications 1 ou 2 à la fixation de molécules d'intérêt biologique, caractériséeen ce qu'elle comprend la photoactivation de ladite résine sous l'effet d'un rayonnement ayant des loa- gueurs d'onde comprises entre 300 et 360 nm environ, en présence d'au moins une molécule d'intérêt biologique à fixer. 5. Application selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'on effectue l'irradiation pendant au plus 30 minutes, environ de préférence pendant 15 à 30 minutes environ. 6. Application selon l'une des revendications 4 à 5, caractérisée en ce que les molécules d'intérêt biologique sont choisies parmi les petites molécules, les enzymes, les anticorps et les organelles.