(57)【要約】【課題】非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着することができる吸着剤、かかる吸着剤の製造方法、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を容易かつ確実に分離・精製することができる吸着装置、および、かかる吸着装置を容易かつ短時間で製造することができる吸着装置の製造方法を提供すること。【解決手段】吸着装置１は、カラム２の吸着剤充填空間２０に、吸着剤３を充填してなるものである。吸着剤充填空間２０に充填された吸着剤３は、少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成され、該無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着し得る吸着性金属元素のうちの少なくとも１種で置換してなることを特徴とする。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成され、該無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着し得る吸着性金属元素の少なくとも１種で置換してなることを特徴とする吸着剤。
【請求項２】
前記無機イオン交換体は、アルミノケイ酸塩類、ハイドロタルサイト類、ナシコン型化合物類、ヘテロポリ酸塩類、不溶性フェロシアン化物および粘土鉱物類からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１に記載の吸着剤。
【請求項３】
前記無機イオン交換体は、アルミノケイ酸塩類のうちの少なくとも１種である請求項１または２に記載の吸着剤。
【請求項４】
前記無機イオン交換体は、合成ゼオライトを主とするものである請求項１ないし３のいずれかに記載の吸着剤。
【請求項５】
前記吸着性金属元素は、２価の遷移金属元素および希土類金属元素のうちの少なくとも１種である請求項１ないし４のいずれかに記載の吸着剤。
【請求項６】
前記吸着性金属元素は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕおよびランタノイド系の金属元素のうちの少なくとも１種を主とする請求項１ないし５のいずれかに記載の吸着剤。
【請求項７】
前記非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物は、含硫アミノ酸、複素環式アミノ酸およびこれらのアミノ酸をアミノ酸残基として有するポリペプチドのうちの少なくとも１種である請求項１ないし６のいずれかに記載の吸着剤。
【請求項８】
前記含硫アミノ酸は、システインである請求項７に記載の吸着剤。
【請求項９】
前記複素環式アミノ酸は、ヒスチジンまたはトリプトファンである請求項７に記載の吸着剤。
【請求項１０】
前記吸着剤は、粒状をなしている請求項１ないし９のいずれかに記載の吸着剤。
【請求項１１】
粒状の前記吸着剤は、その平均粒径が０．５〜１２０μｍである請求項１０に記載の吸着剤。
【請求項１２】
少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成された基材と、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を選択的に吸着し得る吸着性金属元素の少なくとも１種のイオンを含む溶液とを接触させることにより、前記無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を前記吸着性金属元素で置換することを特徴とする吸着剤の製造方法。
【請求項１３】
吸着剤充填空間を有するカラムと、前記吸着剤充填空間の少なくとも一部に充填された請求項１ないし１１のいずれかに記載の吸着剤とを有することを特徴とする吸着装置。
【請求項１４】
前記吸着剤は、前記吸着剤充填空間に、ほぼ満量充填されている請求項１３に記載の吸着装置。
【請求項１５】
前記吸着剤は、前記吸着剤充填空間の各部において、ほぼ同一の組成をなしている請求項１４に記載の吸着装置。
【請求項１６】
カラムの吸着剤充填空間に、少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成された基材を充填した状態で、前記吸着剤充填空間に、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を選択的に吸着し得る吸着性金属元素の少なくとも１種のイオンを含む溶液を通液することにより、前記無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を前記吸着性金属元素で置換することを特徴とする吸着装置の製造方法。
【請求項１７】
前記溶液１Ｌ中における前記吸着金属元素のイオンの含有量は、前記無機イオン交換体１ｍｏｌに対して、０．１〜１０ｍｏｌである請求項１６に記載の吸着装置の製造方法。
【請求項１８】
前記溶液の総通液量は、１〜５００ｍＬである請求項１６または１７に記載の吸着装置の製造方法。
【請求項１９】
前記溶液の通液速度は、０．１〜１０ｍＬ／ｍｉｎである請求項１６ないし１８のいずれかに記載の吸着装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着剤、吸着剤の製造方法、吸着装置および吸着装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無機イオン交換体で構成された吸着剤として、水の浄化に用いられるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものは、水中の無機不純物を吸着除去するものであり、特定の有機物（有機化合物）を吸着して取り出すことは困難である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０６６３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着することができる吸着剤、かかる吸着剤の製造方法、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を容易かつ確実に分離・精製することができる吸着装置、および、かかる吸着装置を容易かつ短時間で製造することができる吸着装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の（１）〜（１９）の本発明により達成される。
（１）  少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成され、該無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着し得る吸着性金属元素の少なくとも１種で置換してなることを特徴とする吸着剤。
【０００６】
このような構成により、吸着性金属元素に対して高い親和性（高い結合力）で、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物が、特異的に結合するようになる。その結果、かかる化合物に対する高い選択能が得られる。
【０００７】
（２）  前記無機イオン交換体は、アルミノケイ酸塩類、ハイドロタルサイト類、ナシコン型化合物類、ヘテロポリ酸塩類、不溶性フェロシアン化物および粘土鉱物類からなる群より選択される少なくとも１種である上記（１）に記載の吸着剤。
【０００８】
これらの無機イオン交換体は、それ自体が有機化合物を実質的に吸着しないので、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物に対するより高い選択能が得られる。
【０００９】
（３）  前記無機イオン交換体は、アルミノケイ酸塩類のうちの少なくとも１種である上記（１）または（２）に記載の吸着剤。
【００１０】
アルミノケイ酸塩類は、それ自体が有機化合物に対する吸着性が極めて低く、それらが有する金属元素は、吸着性金属元素との置換が比較的効率よく行われる。
【００１１】
（４）  前記無機イオン交換体は、合成ゼオライトを主とするものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の吸着剤。
【００１２】
特に、合成ゼオライトは、それ自体が有機化合物に対する吸着性が極めて低く、それらが有する金属元素は、吸着性金属元素との置換が比較的効率よく行われる。
【００１３】
（５）  前記吸着性金属元素は、２価の遷移金属元素および希土類金属元素のうちの少なくとも１種である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の吸着剤。
【００１４】
これにより、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を高い選択性をもって吸着することができる。
【００１５】
（６）  前記吸着性金属元素は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕおよびランタノイド系の金属元素のうちの少なくとも１種を主とする上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の吸着剤。
【００１６】
これにより、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物をより高い選択性をもって吸着することができる。
【００１７】
（７）  前記非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物は、含硫アミノ酸、複素環式アミノ酸およびこれらのアミノ酸をアミノ酸残基として有するポリペプチドのうちの少なくとも１種である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の吸着剤。
これらのものは、吸着性金属元素とのキレート形成能に優れる。
【００１８】
（８）  前記含硫アミノ酸は、システインである上記（７）に記載の吸着剤。
システインは、吸着性金属元素とのキレート形成能に極めて優れる。
【００１９】
（９）  前記複素環式アミノ酸は、ヒスチジンまたはトリプトファンである上記（７）に記載の吸着剤。
【００２０】
ヒスチジンおよびトリプトファンは、吸着性金属元素とのキレート形成能に極めて優れる。
【００２１】
（１０）  前記吸着剤は、粒状をなしている上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の吸着剤。
【００２２】
吸着剤を粒状とすることにより、その表面積を増大させることができ、目的とする化合物の吸着量をより増大させることができる。
【００２３】
（１１）  粒状の前記吸着剤は、その平均粒径が０．５〜１２０μｍである上記（１０）に記載の吸着剤。
【００２４】
このような平均粒径の吸着剤を用いることにより、吸着装置がフィルタ部材を備える場合、その目詰まりを確実に防止しつつ、吸着剤の表面積を十分に確保することができる。
【００２５】
（１２）  少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成された基材と、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を選択的に吸着し得る吸着性金属元素の少なくとも１種のイオンを含む溶液とを接触させることにより、前記無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を前記吸着性金属元素で置換することを特徴とする吸着剤の製造方法。
これにより、容易かつ短時間で、吸着剤を製造することができる。
【００２６】
（１３）  吸着剤充填空間を有するカラムと、前記吸着剤充填空間の少なくとも一部に充填された上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の吸着剤とを有することを特徴とする吸着装置。
【００２７】
これにより、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を、容易かつ確実に分離・精製すること、すなわち、高収率かつ高純度で回収することができる。
【００２８】
（１４）  前記吸着剤は、前記吸着剤充填空間に、ほぼ満量充填されている上記（１３）に記載の吸着装置。
【００２９】
このような構成により、目的とする化合物の分離・精製能をより向上させることができる。
【００３０】
（１５）  前記吸着剤は、前記吸着剤充填空間の各部において、ほぼ同一の組成をなしている上記（１４）に記載の吸着装置。
これにより、目的とする化合物の分離・精製能が特に優れたものとなる。
【００３１】
（１６）  カラムの吸着剤充填空間に、少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成された基材を充填した状態で、前記吸着剤充填空間に、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を選択的に吸着し得る吸着性金属元素の少なくとも１種のイオンを含む溶液を通液することにより、前記無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を前記吸着性金属元素で置換することを特徴とする吸着装置の製造方法。
これにより、容易かつ短時間で、吸着装置を製造することができる。
【００３２】
（１７）  前記溶液１Ｌ中における前記吸着金属元素のイオンの含有量は、前記無機イオン交換体１ｍｏｌに対して、０．１〜１０ｍｏｌである上記（１６）に記載の吸着装置の製造方法。
【００３３】
これにより、無機イオン交換体が有する金属元素を吸着性金属元素に効率よく置換することができる。
【００３４】
（１８）  前記溶液の総通液量は、１〜５００ｍＬである上記（１６）または（１７）に記載の吸着装置の製造方法。
【００３５】
これにより、無機イオン交換体が有する金属元素を吸着性金属元素に効率よく置換することができる。
【００３６】
（１９）  前記溶液の通液速度は、０．１〜１０ｍＬ／ｍｉｎである上記（１６）ないし（１８）のいずれかに記載の吸着装置の製造方法。
【００３７】
これにより、無機イオン交換体が有する金属元素を吸着性金属元素に効率よく置換することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の吸着剤によれば、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着することができる。このため、かかる吸着剤を用いて吸着装置を構成することにより、目的とする化合物を高収率かつ高純度で回収することができる。
【００３９】
また、吸着性金属元素の種類を適宜選択することにより、吸着（分離・精製）を目的とする化合物の種類を選択することができる。例えば、吸着性金属元素として、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕおよびランタノイド系の金属元素のうちの少なくとも１種を主として用いることにより、吸着剤のヒスチジンに対する特異的吸着能を向上させることができる。
【００４０】
したがって、かかる吸着剤を備える吸着装置を用いることにより、例えばヒスチジンタグが導入されたリコンビナントタンパク質等の分離・精製を好適に行うことができる。
【００４１】
また、以上のような吸着剤および吸着装置を、本発明の吸着剤の製造方法および吸着装置の製造方法を用いることにより、容易かつ短時間で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の吸着剤、吸着剤の製造方法、吸着装置および吸着装置の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００４３】
図１は、本発明の吸着装置の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「流入側」、下側を「流出側」と言う。
【００４４】
ここで、流入側とは、目的とする化合物を分離・精製する際に、例えば試料、溶出液等の液体を、本発明の吸着装置に供給する側のことを言い、一方、流出側とは、前記流入側と反対側、すなわち、前記液体が本発明の吸着装置から流出する側のことを言う。
【００４５】
図１に示す吸着装置１は、カラム２と、粒状の吸着剤３と、２枚のフィルタ部材４、５とを有している。
【００４６】
カラム２は、カラム本体２１と、このカラム本体２１の流入側端部および流出側端部に、それぞれ装着されるキャップ（蓋体）２２、２３とで構成されている。
【００４７】
カラム本体２１は、例えば円筒状の部材で構成されている。カラム本体２１を含めカラム２を構成する各部（各部材）の構成材料としては、例えば、各種ガラス材料、各種樹脂材料、各種金属材料、各種セラミックス材料等が挙げられる。
【００４８】
カラム本体２１には、その流入側開口および流出側開口を、それぞれ塞ぐようにフィルタ部材４、５を配置した状態で、その流入側端部および流出側端部に、それぞれキャップ２２、２３が螺合により装着される。
【００４９】
このような構成のカラム２では、カラム本体２１と各フィルタ部材４、５とにより、吸着剤充填空間２０が画成されている。そして、この吸着剤充填空間２０の少なくとも一部に（本実施形態では、ほぼ満量で）、吸着剤３が充填されている。
【００５０】
また、カラム本体２１に各キャップ２２、２３を装着した状態で、これらの間の液密性が確保されるように構成されている。
【００５１】
各キャップ２２、２３のほぼ中央には、それぞれ、流入管２４および流出管２５が液密に固着（固定）されている。この流入管２４およびフィルタ部材４を介して吸着剤３に、例えば試料、溶出液等の液体が供給される。また、吸着剤３に供給された液体は、吸着剤３同士の間（間隙）を通過して、フィルタ部材５および流出管２５を介して、カラム２外へ流出する。このとき、試料に含まれる各成分（化合物）は、吸着剤３に対する吸着性の差異に基づいて相互に分離される。
【００５２】
各フィルタ部材４、５は、それぞれ、吸着剤充填空間２０から吸着剤３が流出するのを防止する機能を有するものである。これらのフィルタ部材４、５は、それぞれ、例えば、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリエーテルポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の合成樹脂からなる不織布、発泡体（連通孔を有するスポンジ状多孔質体）、織布、メッシュ等で構成されている。
【００５３】
さて、本発明では、吸着剤充填空間２０に充填された吸着剤３の構成に特徴を有する。以下、この点（特徴）について詳述する。
【００５４】
吸着剤３は、少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成され、この無機イオン交換体が有する金属元素の少なくとも一部を、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物を特異的に吸着し得る吸着性金属元素のうちの少なくとも１種で置換してなることを特徴とする。
【００５５】
これにより、吸着剤３は、非共有電子対を少なくとも２つ有する化合物（以下、「被吸着化合物」と言う）に対する特異的吸着能を発揮するようになる。
【００５６】
そして、この吸着剤３では、吸着サイトとなる吸着性金属元素が、無機イオン交換体が有する金属元素に置換して導入されている。したがって、吸着性金属元素が吸着剤３に保持され、吸着剤３からの離脱が防止される。その結果、カラム２（吸着装置１）から流出する液体中への吸着性金属元素（またはそのイオン）の混入が防止されるとともに、吸着剤３の吸着能が長期間に亘って維持される。
【００５７】
ここで、被吸着化合物は、非共有電子対を有する部分（例えば、置換基や側鎖等）が吸着性金属元素との間に配位結合を形成（キレートを形成）する。この結合は、通常の吸着（電気的な結合）より強固なものとなる。このため、本発明の吸着剤３によれば、被吸着化合物が吸着性金属に確実に吸着することにより、他の有機化合物と相互に分離して、精製すること（単離すること）ができる。
【００５８】
被吸着化合物には、各種のものがあるが、特に、含硫アミノ酸、複素環式アミノ酸およびこれらのアミノ酸をアミノ酸残基として有するポリペプチドは、吸着性金属元素とのキレート形成能に優れる。換言すれば、吸着剤３は、含硫アミノ酸、複素環式アミノ酸またはこれらをアミノ酸残基として有するポリペプチドの１種または２種以上に対して高い特異的吸着能を示す。
【００５９】
その中でも、含硫アミノ酸ではシステインが、複素環式アミノ酸ではヒスチジンまたはトリプトファンが、それぞれ、吸着性金属元素とのキレート形成能に極めて優れる。したがって、吸着剤３（吸着装置１）は、これらのアミノ酸またはこれらのアミノ酸をアミノ酸残基として比較的多く有するポリペプチド（タンパク質）の分離・精製に好適に使用することができる。なお、前記タンパク質の具体例としては、例えば、ミオグロビンや、複数のシステイン、ヒスチジンまたはトリプトファンからなるポリペプチドをタグとして導入（付加）されたリコンビナントタンパク質等が挙げられる。
【００６０】
このような吸着剤３を構成する無機イオン交換体としては、例えば、天然ゼオライト、合成ゼオライト、人工ゼオライト、カオリン鉱物、白雲母、海緑石、パイロフィライト、長石のようなアルミノケイ酸塩類、一般式Ｍ１３Ａｌ６（ＯＨ）４３（ＣＯ）３・１２Ｈ２Ｏ（ただし、式中Ｍは、二価の金属元素の少なくとも１種を示す。）で表されるハイドロタルサイト類、（Ｈ３Ｏ）Ｚｒ２（ＰＯ４）３またはそのＨ３Ｏのうちの少なくとも一部をＮａで置換した化合物のようなナシコン型化合物類、一般式Ｈ３ＡＥ１２Ｏ４０・ｎＨ２Ｏ（ただし、式中Ａは、Ｐ、Ａｓ、ＧｅおよびＳｉのうちの少なくとも１種を示し、Ｅは、Ｍｏ、ＷおよびＶのうちの少なくとも１種を示し、ｎは、整数を示す。）で表されるヘテロポリ酸塩類、一般式Ｒｂ−ｐ×ａＤ［Ｊ（ＣＮ）6 ］（ただし、Ｒは、アルカリ金属元素および水素元素のうちの少なくとも１種を示し、Ｄは、重金属元素の少なくとも１種を示し、Ｊは、元素周期表の第８族に属する金属元素のうちの少なくとも１種を示し、ｂは３または４を示し、ａは、Ｄの価数を示し、ｐは、０〜ｂ／ａの整数を示す。）で表される不溶性フェロシアン化物類、ハロサイト、モンモリロナイト、イライト、バーミキュライト、緑泥石、セピオライト、ベントナイト、トルマリン、麦飯石のような粘土鉱物類、カルシウムアパタイト、鉛アパタイト、ストロンチウムアパタイト、カドミウムアパタイトのようなアパタイト類等が挙げられる。
【００６１】
ここで、ヘテロポリ酸塩類の具体例としては、例えば、モリブドリン酸アンモニウム、タングストリン酸アンモニウム等が挙げられる。
【００６２】
また、不溶性フェロシアン化物類の具体例としては、例えば、Ｃｓ２Ｚｎ［Ｆｅ（ＣＮ）６ ］、Ｋ２Ｃｄ［Ｆｅ（ＣＮ）６ ］等が挙げられる。
【００６３】
また、天然ゼオライトは、モルデナイト、クリノプチロライト、フィリップサイト等に分類され、一方、合成ゼオライトは、例えば、モレキュラーシーブ３Ａ、モレキュラーシーブ４Ａ、モレキュラーシーブ５Ａ、モレキュラーシーブ１３Ｘ等に分類される。
【００６４】
また、吸着剤３を構成する無機イオン交換体は、それ自体が有機化合物を実質的に吸着しないものであるのが好ましい。これにより、吸着剤３は、被吸着化合物に対する特に高い選択性を示すようになり、かかる吸着剤３を充填した吸着装置１には、被吸着化合物に対する高い分離・精製能を付与することができる。
【００６５】
かかる観点からは、無機イオン交換体としては、前述したものの中でも、アルミノケイ酸塩類、ハイドロタルサイト類、ナシコン型化合物類、ヘテロポリ酸塩類、不溶性フェロシアン化合物類および粘土鉱物類からなる群より選択される少なくとも１種を用いるのが好ましい。
【００６６】
また、これらの中でも、無機イオン交換体としては、アルミノケイ酸塩類のうちの少なくとも１種を用いるのが好ましく、合成ゼオライトを主とするものが好ましい。アルミノケイ酸塩類（特に、合成ゼオライト）は、それ自体が有機化合物に対する吸着性が極めて低く、それらが有する金属元素は、吸着性金属元素との置換が比較的効率よく行われる。これにより、吸着剤３（吸着装置１）の前述したような効果がより向上する。また、これらのものは、比較的入手も容易である。
【００６７】
一方、吸着性金属元素としては、被吸着化合物に対して特異的な吸着能を有するものであればいかなるものであってもよいが、２価の遷移金属元素および希土類金属元素のうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらのものは、被吸着化合物に対して高い吸着能を有し、無機イオン交換体が有する金属元素と比較的効率よく置換が行われる。
【００６８】
ここで、２価の遷移金属元素としては、例えば、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ等が挙げられ、希土類金属元素としては、Ｓｃ、ＹおよびＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｌｕ、ミッシュメタルのようなランタノイド系の金属元素が挙げられる。
【００６９】
これらの中でも、吸着性金属元素としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕおよび前記ランタノイド系の金属元素のうちの少なくとも１種を主とするものが好ましい。これらのものは、特に無機イオン交換体が有する金属元素と置換し易く、また、前述したアミノ酸との特に高い親和性を示すので、これらのアミノ酸またはこれらをアミノ酸残基として有するタンパク質を高精度で吸着することができる。
【００７０】
以上のような吸着剤３の形態（形状）は、図１に示すように、粒状（顆粒状）のものであるのが好ましいが、その他、例えばペレット状（小塊状）、ブロック状（例えば、隣接する空孔同士が互いに連通する多孔質体、ハニカム形状）等とすることもできる。吸着剤３を粒状とすることにより、その表面積を増大させることができ、前述した化合物の吸着量をより増大させることができる。
【００７１】
粒状の吸着剤３の平均粒径は、特に限定されないが、０．５〜１２０μｍ程度であるのが好ましく、１０〜８０μｍ程度であるのがより好ましい。このような平均粒径の吸着剤３を用いることにより、前記フィルタ部材５の目詰まりを確実に防止しつつ、吸着剤３の表面積を十分に確保することができる。
【００７２】
なお、吸着剤３は、その全体が無機イオン交換体で構成されたものであってもよいが、少なくともその表面付近が無機イオン交換体で構成されたものであればよい。
【００７３】
また、本実施形態のように、吸着剤３を吸着剤充填空間２０にほぼ満量充填する場合には、吸着剤３は、吸着剤充填空間２０の各部において、ほぼ同一の組成をなしているのが好ましい。これにより、吸着装置１は、被吸着化合物の分離・精製能が特に優れたものとなる。
【００７４】
なお、吸着剤充填空間２０の一部（例えば流入管２４側の一部）に吸着剤３を充填し、その他の部分には他の吸着剤を充填するようにしてもよい。
【００７５】
このような吸着装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。すなわち、カラム２の吸着剤充填空間２０に、少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成された基材を充填した状態で、吸着剤充填空間に、被吸着化合物を選択的に吸着し得る吸着性金属元素のうちの少なくとも１種のイオンを含む溶液を通液する方法を用いて製造することができる。
【００７６】
この方法によれば、容易かつ短時間で、無機イオン交換体の少なくとも表面付近の一部（好ましくは表面付近のほぼ全て）の無機イオン交換体が有する金属元素を、吸着性金属元素のうちの少なくとも１種で置換させて、吸着剤３を得ることができる。換言すれば、この方法によれば、容易かつ短時間で、吸着装置１を製造することができる。
【００７７】
また、前述したように、吸着装置１では、吸着剤３は吸着剤充填空間２０にほぼ満量充填され、そのほぼ全てが同一の構成（好ましくは、吸着剤充填空間２０の各部において、ほぼ同一の組成）とされているのが好ましいが、この方法を用いることにより、吸着剤３の構成（組成）にバラツキが生じるのを防止することができるという利点もある。
【００７８】
この方法において、少なくとも１種の吸着性金属元素のイオンを含む溶液（以下、「溶液Ａ」と言う。）１Ｌ中における吸着性金属元素のイオンの含有量（濃度）は、無機イオン交換体１ｍｏｌに対して、０．１〜１０ｍｏｌ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｍｏｌ程度であるのがより好ましく、１〜５ｍｏｌ程度であるのがさらに好ましい。含有量が少な過ぎると、用いる溶液量が増大すること等により、無機イオン交換体が有する金属元素を吸着性金属元素で置換するのに要する時間が必要以上に長くなるおそれがあり、一方、含有量を前記上限値を超えて多くしても、それ以上の無機イオン交換体が有する金属元素の吸着性金属元素への置換効率の増大が期待できない。
【００７９】
溶液Ａの総通液量は、特に限定されないが、吸着性金属元素のイオンの含有量を前記範囲とする場合、１〜５００ｍＬ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｍＬ程度であるのがより好ましく、５０〜１００ｍＬ程度であるのがさらに好ましい。総通液量が少な過ぎると、吸着性金属元素のイオンの含有量等によっては、無機イオン交換体が有する金属元素の吸着性金属元素への置換が十分に行われない場合があり、一方、総通液量を前記上限値を超えて多くしても、無機イオン交換体が有する金属元素を吸着性金属元素で置換するのに要する時間が必要以上に長くなるだけで、それに見合った置換効率の増大は見込めない。
【００８０】
溶液Ａの通液速度は、０．１〜１０ｍＬ／ｍｉｎ程度であるのが好ましく、１〜１０ｍＬ／ｍｉｎ程度であるのがより好ましく、１〜５ｍＬ／ｍｉｎ程度であるのがさらに好ましい。通液速度が遅過ぎると、無機イオン交換体が有する金属元素を吸着性金属元素で置換するのに要する時間が必要以上に長くなり、一方、通液速度が速過ぎると、吸着性金属元素のイオンの含有量等によっては、無機イオン交換体が有する金属元素の吸着性金属元素への置換が十分に行われない場合がある。
【００８１】
なお、溶液Ａは、例えば金属元素の塩化物、水酸化物、硫酸化物、炭酸化物等を溶媒に溶解することにより調整することができる。
【００８２】
また、各溶液Ａの通液方向は、任意である。すなわち、所定量の溶液Ａを流入側から流出側に向かって吸着剤充填空間２０に通液しても良いし、通液方向を逆にし、流出側から流入側に向かって吸着剤充填空間２０に通液しても良い。さらに、このような通液操作を、通液方向を任意にして、複数回繰り返し行ってもよい。
【００８３】
また、吸着装置１は、予め吸着剤３を製造しておき、この吸着剤３を吸着剤充填空間２０に充填して製造するようにしてもよい。
【００８４】
この場合、吸着剤３は、少なくとも表面付近が、主として無機イオン交換体で構成された基材と、吸着性金属元素のイオンを含む溶液（例えば前述したような溶液Ａ）とを接触させることにより製造することができる。
【００８５】
基材と溶液とを接触させる方法としては、例えば、基材を溶液に浸漬する方法、基材に溶液を噴霧（シャワー）する方法、基材に溶液を塗布する方法等が挙げられ、これらの方法の２種もしくは３種をそれぞれ順番を組み合わせて用いてもよい。これらの方法によれば、比較的容易かつ大量に、吸着剤３を製造することができる。
【００８６】
次に、本発明の吸着装置の使用方法の一例について、タンパク質（ポリペプチド）を分離・精製する場合を代表に説明する。
【００８７】
まず、試料として、複数種のタンパク質を緩衝液に溶解した溶液を用意する。そして、この試料を、流入管２４およびフィルタ部材４を介して吸着剤３に供給して、カラム２内を通過させる。これにより、吸着剤３に吸着しない成分または吸着能の低い成分（化合物）は、フィルタ部材５および流出管２５を介してカラム２内から流出し、吸着剤３に対する吸着能の高い成分は、カラム２内に保持される。
【００８８】
ここで、緩衝液には、例えば、リン酸緩衝液、Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液、ｇｏｏｄ  ｂｕｆｆｅｒ、イミダゾール緩衝液等を用いることができる。
【００８９】
次に、流入管２４からカラム２内へ溶出液を供給し、カラム２の流出管２５から流出する溶出液を採取する。
【００９０】
この溶出液には、吸着剤３に吸着したタンパク質よりも吸着剤３に対する吸着能が高い物質（競合試薬）、キレート剤等を含有する緩衝液、前記緩衝液より塩濃度の高い緩衝液、前記緩衝液よりｐＨの低い（ｐＨ４．５〜６程度）の緩衝液等を用いることができる。また、溶出液は、溶質の濃度を経時的に変化させつつカラム２内へ供給（吸着剤充填空間２０に通液）するようにしてもよい。
【００９１】
吸着剤３に溶出液が接触すると、吸着剤３に吸着したタンパク質は、吸着剤３から離脱して、溶出液中に混入し、流出管２５から流出する溶出液中に回収される。
【００９２】
以上、本発明の吸着装置および吸着装置の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００９３】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．吸着装置の製造
以下に示す実施例１〜１３および比較例１の吸着装置を、それぞれ５個ずつ製造した。
【００９４】
（実施例１）
平均粒径１００μｍのモレキュラーシーブ３Ａ（合成ゼオライト）粉体を、１０ｍＭリン酸緩衝液に懸濁させ、カラム（内径４ｍｍ×長さ１００ｍｍ）の吸着剤充填空間に充填した。
【００９５】
なお、モレキュラーシーブ３Ａ粉体は、モレキュラーシーブ３Ａを所定濃度となるように純水（分散媒）に分散させたスラリーを、造粒乾燥した後、分級することにより製造した。
【００９６】
また、吸着剤充填空間に充填されたモレキュラーシーブ３Ａ粉体の量は、１ｇ（約３ｍｍｏｌ）であった。
【００９７】
次に、カラム内に流入管から１００ｍＭのＣｕＣｌ２溶液を、流速１ｍＬ／ｍｉｎで１０分間供給し、モレキュラーシーブ３Ａ粉体にＣｕを置換させた。これにより、吸着剤を得て、吸着装置を製造した。
【００９８】
ここで、モレキュラーシーブ３Ａ粉末へのＣｕの置換の程度は、次のようにして確認した。
【００９９】
すなわち、前記モレキュラーシーブ３Ａ粉体にＣｕを置換する工程において、流出管から流出するＣｕＣｌ２溶液を１分毎に分取して、各画分のＣｕ濃度を測定した。
【０１００】
次に、カラム内に流入管から、洗浄液として、１０ｍＭリン酸緩衝液を供給して吸着剤を洗浄して、カラム内からのＣｕの溶出がなくなったことを確認した後、再度、１００ｍＭのＣｕＣｌ２溶液を、流速１ｍＬ／ｍｉｎで１０分間供給し、流出管から流出するＣｕＣｌ２溶液を１分毎に分取し、各画分のＣｕ濃度を測定した。
【０１０１】
なお、このＣｕ濃度の測定は、原子吸光装置（島津製作所社製、「ＡＡ-６２００」）を用いて原子吸光法によって行った。
【０１０２】
以上２回のＣｕＣｌ２溶液の通液操作で、分取したＣｕＣｌ２溶液における各画分のＣｕ濃度の測定結果を、それぞれ図２に示す。なお、図２には、カラム内から流出した洗浄液中のＣｕ濃度の測定結果も併せて示した。
【０１０３】
図２に示すように、１回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作では、通液開始約６分後の分画においてＣｕ濃度がほぼ１００ｍＭになったのに対して、２回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作では、通液開始約５分後の分画においてＣｕ濃度がほぼ１００ｍＭとなった。
【０１０４】
このように２回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作に比べて、１回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作で、分取したＣｕＣｌ２溶液においてＣｕ濃度がほぼ１００ｍＭとなるまでの時間が遅れるのは、１回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作では、Ｃｕがモレキュラーシーブ３Ａ粉体へ置換されるために消費され、２回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作では、Ｃｕの消費が生じないからであると推察される。
【０１０５】
このことは、１回目のＣｕＣｌ２溶液の通液操作により、モレキュラーシーブ３Ａ粉体の表面付近を構成するモレキュラーシーブ３ＡへＣｕが十分に置換していること（飽和していること）を示唆するものである。
【０１０６】
（実施例２）〜（実施例１３）
無機イオン交換体の種類、吸着性金属元素の種類を、それぞれ、以下の表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、吸着装置を製造した。
【０１０７】
なお、粉体として２種のものをカラムに充填する場合には、これらが均一に混ざり合うようリン酸緩衝液中にて攪拌したのち、カラムの吸着剤充填空間に充填した。
【０１０８】
また、吸着性金属元素として２種を選択する場合には、１００ｍＭのＣｕＣｌ２溶液に代えて、２種の１００ｍＭ金属塩化物水溶液を容積比で５０：５０で混合して用いた。
【０１０９】
（比較例）
モレキュラーシーブ３Ａ粉末へのＣｕの置換操作を省略した以外は、前記実施例１と同様にして、吸着装置を製造した。
【０１１０】
【表１】
2006239661.tif 000003
【０１１１】
２．評価
２−１．タンパク質の吸着特性
以下に示すようにして、実施例１〜１３および比較例１で製造した吸着装置について、それぞれ、タンパク質の吸着特性を調べた。
【０１１２】
まず、吸着装置のカラム内の液体を、１０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ６．８）に置き換えた。
【０１１３】
次に、ミオグロビン（アミノ酸残基としてヒスチジンを多く有するタンパク質）：５０ｍｇ／ｍＬ、α−キモトリプシノーゲンＡ：５０ｍｇ／ｍＬおよびチトクロムｃ：５０ｍｇ／ｍＬとなるように、前記と同様のリン酸緩衝液に溶解した試料２ｍＬをカラム内に供給して、カラム内を通過させた。
【０１１４】
次に、４００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ６．８）を、流速１ｍＬ／ｍｉｎで１５分間、カラム内に供給して、カラム内から流出するリン酸緩衝液を回収した。
【０１１５】
そして、回収したリン酸緩衝液中の各タンパク質濃度を、それぞれ測定し、吸着剤１ｇあたりの各タンパク質吸着量を算出した。なお、このタンパク質量の測定には、ＵＶ／Ｖｉｓディテクター（バイオラット社製、「ＱｕａｄＴｅｃ」）を用いた。
【０１１６】
その結果を表２に示す。なお、表２中の数値は、各実施例および各比較例において、それぞれ、５個の吸着装置における平均値である。
【０１１７】
【表２】
2006239661.tif 000004
【０１１８】
表２に示すように、各実施例の吸着装置は、いずれも、α−キモトリプシノーゲンＡおよびチトクロムｃに対して、ミオグロビンを効率よく（高い選択性で）吸着した。特に、無機イオン交換体としてモレキュラーシーブ３Ａを用い、吸着性金属元素として希土類金属元素を用いた吸着装置（実施例４〜６）は、ミオグロビンの吸着量が多くなる傾向を示した。
【０１１９】
また、各実施例の吸着装置から回収されたリン酸緩衝液中には、吸着性金属元素の溶出は、ほとんど認められなかった。なお、この吸着性金属元素の溶出の有無の確認は、原子吸光装置（島津製作所社製、「ＡＡ-６２００」）を用いて原子吸光法によって行った。
【０１２０】
これに対して、比較例１の吸着装置では、各実施例の吸着装置で示したような、ミオグロビンの特異的な吸着は認められなかった。
【０１２１】
２−２．アミノ酸の吸着特性
以下に示すようにして、実施例１〜１３および比較例１で製造した吸着装置について、それぞれ、アミノ酸の吸着特性を調べた。
【０１２２】
まず、吸着装置のカラム内の液体を、１ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ６．８）に置き換えた。
【０１２３】
次に、グリジン、アルギニン、リジン、システイン、ヒスチジンおよびトリプトファンを、それぞれ、１ｍｇ／ｍＬとなるように、前記と同様のリン酸緩衝液に溶解した試料を調製した。
【０１２４】
そして、各試料（１種類）を、流速１ｍＬ／ｍｉｎで、カラム内に供給した後、リン酸緩衝液を１５分でｐＨをステップワイズに６．８〜４．０まで変化させ、カラム内から流出する試料を回収した。
【０１２５】
そして、回収した試料中にアミノ酸が検出されるまでの時間（retention time）を測定した。なお、このアミノ酸の検出は、１９５ｎｍの吸光度測定によって行った。
【０１２６】
以上の操作を、各試料に対して順次行った。
その結果を表３に示す。なお、表３中の数値は、各実施例および各比較例において、それぞれ、５個の吸着装置における平均値である。
【０１２７】
【表３】
2006239661.tif 000005
【０１２８】
表３に示すように、各実施例の吸着装置では、システイン、ヒスチジンおよびトリプトファンの溶出時間は、比較例１の吸着装置に対して顕著に長くなった。特に、無機イオン交換体としてモレキュラーシーブ３Ａを用い、吸着性金属元素として希土類金属元素を用いた吸着装置（実施例４〜６）は、これらのアミノ酸の溶出時間がより長くなる傾向にあった。
【０１２９】
これに対して、各実施例および各比較例の吸着装置において、グリシン、アルギニンおよびリジンの溶出時間には差が認められなかった。
【０１３０】
以上の結果は、各実施例の吸着装置がシステイン、ヒスチジンおよびトリプトファンに対する特異的吸着能を有することを示すものである。
【０１３１】
また、各実施例の吸着装置から回収された試料中には、吸着性金属元素の溶出は、ほとんど認められなかった。なお、この吸着性金属元素の溶出の有無の確認は、原子吸光装置（島津製作所社製、「ＡＡ-６２００」）を用いて原子吸光法によって行った。
【０１３２】
以上のように、各実施例（本発明）の吸着装置は、特にヒスチジンに対する特異的吸着能に優れるため、例えば、このヒスチジンからなるポリペプチドをタグ（ヒスチジンタグ）として導入（付加）したリコンビナントタンパク質の分離・精製に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の吸着装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】実施例１において、モレキュラーシーブ３Ａ粉末へのＣｕの置換の程度を確認する際に、分取したＣｕＣｌ２溶液の各画分のＣｕ濃度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３４】
１            吸着装置
２            カラム
２０          吸着剤充填空間
２１          カラム本体
２２、２３    キャップ
２４          流入管
２５          流出管
３            吸着剤
４、５        フィルタ部材
【図１】
2006239661.tif 000006
【図２】
2006239661.tif 000007