(57)【要約】【課題】巨大分子流体の分離（例えば、タンパク質の濾過）を行うのに適した多孔質合成膜を提供すること。【解決手段】限外孔性膜は、架橋したポリマーの荷電多孔質層を備え、その架橋したポリマーがセルロースポリマーと、架橋試薬とから形成される。セルロース系ポリマーは、架橋可能なヒドロキシル部分の実質的な含有量を有する。架橋試薬は、ポリマーのヒドロキシル部分と反応し、結合できる二官能性もしくは多官能性エポキシドであり、式Ｘ（ＣＨ２）ｎＹ（式中、ｎは１〜５の整数であり、ＸはＨ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏであり、またＹはハロゲン、Ｈ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏである。）を有する。多孔質合成膜は、良好な耐久性と、良好なタンパク質結合特性を有する。架橋したポリマーの前記層の表面上に、荷電部分を共有結合させることにより、表面荷電をもたらしている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）架橋したポリマーがセルロース系ポリマーと架橋試薬とから形成され、前記セルロース系ポリマーが、架橋可能なヒドロキシル部分を有し、また前記架橋試薬が、前記ヒドロキシル部分と結合することが可能であり、かつ式Ｘ（ＣＨ２）ｎＹ（式中、ｎは１〜５の整数であり、ＸはＨ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏであり、またＹはハロゲン、Ｈ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏである。）を有しており、また（ｂ）架橋したポリマーの層の表面上に、荷電した部分が共有結合されている、架橋したポリマーの多孔質層を備える多孔質合成膜。
【請求項２】
前記架橋試薬が、式
【化１】
2004314072.tif 000010
を有する請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項３】
前記架橋試薬が、式
【化２】
2004314072.tif 000011
を有する請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項４】
すべての架橋可能なヒドロキシル部分よりも実質的に少ない架橋可能なヒドロキシル部分が、前記架橋試薬と結合している請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項５】
前記架橋したポリマーの層が、大きさが約１ミクロン未満の物体が前記層を通って透過することを可能にし、それより大きい物体の透過を制限するのに十分な空げき率を有する請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項６】
前記セルロース系ポリマーが、セルロースである請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項７】
多孔質ポリマー基質をさらに備え、前記多孔質ポリマー基質が前記架橋したポリマーの層を支持し、前記多孔質ポリマー基質の空げき率が前記架橋したポリマーの層の空げき率より小さい請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項８】
前記荷電した部分が、負に荷電した部分である請求項１に記載の多孔質合成膜。
【請求項９】
前記荷電した部分が、正に荷電した部分である請求項１に記載の多孔質合成膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生化学的流体分離に有用な改良された限外濾過膜に関し、またその製造方法に関する。より詳細には、本発明はエポキシド架橋したセルロース系荷電限外濾過膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質ポリマー構造体は、一般にそれらの有効孔径により、かつ／またはそれらの保持能、すなわち多孔質ポリマー構造体の細孔を通過することが不可能な粒子の径、により分類している。したがって、例えば、フィルタとして使用される構造体は、それらがイオン、タンパク質、ウイルス、または巨大分子などの溶解された物質を保持する場合、限外フィルタとして分類され、また、それらが溶解された物質を通過させ、不溶解粒子だけを保持する場合、微孔性構造体として分類される。孔径に関して、微孔性構造体と限外フィルタとの間を分けている境界線は、絶対的な、科学的に定義された境界ではない。とにかく、熟練した実務家（例えば、膜専門家）の間では、限外フィルタは、一般に約０．００５マイクロメートルと、約０．０５マイクロメートルの間の平均孔径を有する膜である。これに対し、微孔性構造体は、典型的には約０．０５マイクロメートルと、約１０マイクロメートルの間の平均孔径を内包する。
【０００３】
限外濾過膜は、シートおよびチューブを含む様々な形状に成形することができる。
【０００４】
多孔質膜は、しばしばそれらの２つの表面の孔径によって分類される。すなわち、２つの表面が同じ孔径を有する場合、「等方性」または「対称性」であり、また２つの表面が異なった孔径を有する場合、「異方性」または「非対称性」である。
【０００５】
多孔質ポリマー膜はまた、しばしば親水性または疎水性のいずれかとしても分類される。親水性膜を水と接触させる場合、親水性膜は、自然に「濡れる」であろう。すなわち、外部的な力が加わらずに、膜の細孔からの空気を水が置換するであろう。これに対し、疎水性構造体の細孔中に水を押し込み、その中の空気を置換するには正圧が必要である。
【０００６】
限外濾過膜は複合膜として、すなわち、超高分子量ポリエチレン（ＵＰＥ）などの微孔性基質上に限外濾過層が固定され、付着され、または他の方法で提供された複合膜として形成することができる。
【０００７】
限外濾過膜は、それらの細孔が小さいことにより、しばしば分子の大きさに基づいて分子を分離するために使用される。例えば、限外濾過膜を使用して、サイズ排除により、他のタンパク質の混合物から特定のタンパク質を分離する。限外濾過膜は、一般に、径がおよそ０．０５ミクロン未満の物体が前記膜を通って透過することを可能にする十分な透過性を有し、またそれを超える物体の透過を制限するであろう。水溶液におけるタンパク質を分離するために限外濾過膜を利用する場合、タンパク質と結合しない親水性限外濾過膜を使用することが望ましく、それにより、溶液を処理して、タンパク質を回収することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
セルロースは、限外濾過膜の製造に通例使用されるポリマー原料である。セルロース系限外濾過膜は、タンパク質結合性が低いという、多くの生化学的用途において重要な特徴のために、しばしば良い評価を受けている。残念なことに、セルロース系限外濾過膜はまた、別に改質しない限り、物理的に脆弱でかつ不安定でもあることが認められる。セルロース系膜の物理的強固さおよび耐久性を改善するために、多くの努力が傾注されている。この方針に沿った１つの戦略は、この膜のセルロース系ポリマーを架橋させることを包含する。この戦略により良好な結果を達成することが可能であるが、耐久性の改善が、しばしば他の化学的性質および／または表面性状を犠牲にして得られている。
【０００９】
予め形成された膜の細孔表面を改質するため、やはり多くの努力が傾注されている。そして、巨大分子物質を改質に使用する場合、細孔性状の著しい変化を招く可能性があることが一般に観察されている。例えば、特に小さな平均孔径を有する膜では、流量の低下が起る可能性がある。代替的な不均一系の化学改質方法を使用することができるが、複雑な反応スキームをしばしば必要とし、そのため膜構造の変化、ならびに機械的強度および溶解度などの性状の変化を招く可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、架橋したポリマーの荷電した多孔質層を備え、その架橋したポリマーがセルロース系ポリマーと、架橋試薬とから形成される合成限外孔性膜を提供する。セルロース系ポリマーは、実質的な架橋可能なヒドロキシル部分含有体を有する。架橋試薬は、ポリマーのヒドロキシル部分と反応可能であり、かつポリマーのヒドロキシル部分に結合可能である二官能性もしくは多官能性エポキシドであり、また、式Ｘ（ＣＨ２）ｎＹ（式中、ｎは１〜５の整数であり、ＸはＨ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏであり、またＹはハロゲン、Ｈ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏである。）を有する。前記架橋したポリマーの層の表面上に、荷電した部分を共有結合させることにより、表面電荷をもたらしている。多孔質合成膜は、良好な耐久性と、良好なタンパク質結合特性とを有する。
【００１１】
詳細には、一段法、または二段法のいずれかによって、表面電荷の改質を行うことができる。
【００１２】
一段法では、未処理のセルロース膜を、ヒドロキシル基と反応性のある試薬と反応させると、その試薬は、前記ヒドロキシル基とそのように反応するときに、正荷電イオン基、または負荷電イオン基のいずれかを形成する。試薬およびセルロース膜を、未改質の膜基質に対して、改質された膜がその細孔構造に最小限の変化を有するように基質膜を電荷改質するという条件のもとで、反応させる。一段法は、最短の反応時間、最少の廃棄物、およびセルロース膜の細孔構造における変化を最小限に留めるという利点を有する。
【００１３】
二段法において、未処理のセルロース膜を、基質膜の架橋をいくらか行うことができるジエポキシド結合試薬と最初に反応させ、その試薬は、基質膜と反応して、第２の試薬と反応性がある部分を生成し、その第２の試薬は、その結合部分と反応して、正に荷電したイオン基、または負に荷電したイオン基を形成する。試薬および基質膜は、改質された膜が未改質の膜基質と同様の限外濾過性状を有するように基質膜を電荷改質するという条件のもとで、反応させる。二段法は、架橋により膜の物理的および化学的強度を向上させ、かつ有用な化学的改質部位の数を増加させるという利点を有する。
【００１４】
本発明の電荷改質された限外濾過膜は親水性であり、その点により水と接触すると濡れる。さらに、本発明の膜は、タンパク質とほとんど、もしくはまったく結合しない特徴を有する。本発明の膜は、正もしくは負に荷電させることができるので、水溶液に溶解した広範な分子化学種の限外濾過を行うために利用することができる。
【００１５】
上記の点に鑑み、良好な耐久性および低いタンパク質結合特性を有する、エポキシド架橋し、表面荷電したセルロース膜を提供することが、本発明の主な目的である。
【００１６】
セルロース系ポリマーと、式
【００１７】
【化１】
2004314072.tif 000002
（式中ｎは１〜５の整数である）の架橋試薬とで形成される実質的に親水性の架橋したセルロース系ポリマーを含む荷電多孔質膜を提供することが、本発明の他の目的である。
【００１８】
その表面が改質されて、荷電した、もしくは生化学的に活性な部分をもたらして、膜の分離容量を増進するか（参照、電荷をもたらすことにより）、またはその生化学的官能性を増進するか（参照、生化学的に活性な部分をもたらすことにより）いずれかである、エポキシド架橋したセルロース膜を提供することが、本発明の他の目的である。
【００１９】
未改質膜の限外濾過容量を保有する荷電した表面を有する、限外濾過親水性膜を提供することが、本発明の他の目的である。
【００２０】
荷電した表面、良好な限外濾過容量、および低いタンパク質親和力を有する、限外濾過親水性膜を提供することが、本発明の他の目的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、巨大分子流体の分離（例えば、タンパク質の濾過）を行うのに適した多孔質合成膜を記述することを提供する。この限外孔性膜は、セルロース系ポリマーで作られた架橋したポリマーと、架橋試薬とを含む。セルロース系ポリマーは、実質的に架橋可能なヒドロキシル部分含有体を有する。架橋試薬は、ポリマーのヒドロキシル部分と反応し、結合できる二官能もしくは多官能エポキシドであり、また式Ｘ（ＣＨ２）ｎＹ（式中、ｎは１〜５の整数であり、ＸはＨ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏであり、またＹはハロゲン、Ｈ２ＣＯＣＨまたはＨ２ＣＯＣＨＣＨ２Ｏである。）を有する。多孔質合成膜は、良好な耐久性と、良好なタンパク質結合特性とを有する。
【００２２】
本発明の電荷改質された限外濾過膜は、反応性ヒドロキシル基を有するポリヒドロキシルポリマーで形成された表面を有する膜基質で作られる。代表的な適切なポリヒドロキシルポリマーには、セルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリメタクリル酸ヒドロキシエチルなどのポリメタクリル酸ヒドロキシアルキル、ポリアクリル酸ヒドロキシエチルなどのポリアクリル酸ヒドロキシアルキルなどが含まれる。ポリヒドロキシルポリマー表面はまた、基質の多孔質膜をポリヒドロキシルポリマーで被覆することにより形成することもできる。
【００２３】
一段法において、ポリヒドロキシルポリマー膜は試薬と反応し、この試薬は、正もしくは負に荷電したイオン基を形成する条件のもとで、ポリマーのヒドロキシル基と結合する。正荷電したイオン基を形成するための代表的な適切な試薬は、式
【００２４】
【化２】
2004314072.tif 000003
（式中、Ｘは塩素または臭素などのハロゲンとすることができ、Ｙはアニオンであり、Ｒｓは同一、もしくは異なることができ、かつ炭素原子１〜５個のアルキルであり、またｎは０、もしくは１〜５の整数である。）の化合物を含む。ｎが１である試薬は、基質膜の親水性の変化を最小限に留めるので、これらの試薬を利用するのが好ましい。代表的な適切な試薬には、グリシジルトリメチル塩化アンモニウム、（２−クロロエチル）トリメチル塩化アンモニウム、および（３−ブロモプロピル）トリメチル塩化アンモニウムなどが含まれる。
【００２５】
負荷電したイオン基を形成するための代表的な適切な試薬は、式Ｘ（ＣＨ２）ｎＡの化合物、またはそれらのアルカリ金属塩を含む。ただし上式において、ｎは１〜５の整数であり、Ｘはハロゲンであり、またＡはカルボキシルまたはスルホン酸塩である。ｎが１である試薬は、基質膜の親水性の変化を最小限に留めるので、これらの試薬を利用するのが好ましい。代表的な適切な試薬には、クロロ酢酸ナトリウム、３−クロロプロピオン酸、ハロアルキル酸、２−クロロエチルスルホン酸塩が含まれる。
【００２６】
一段法では、基質膜の限外濾過性状を保持し、かつ荷電膜を形成するための時間、温度、ｐＨ、および試薬濃度の条件のもとで反応が行われる。より高い温度、より長い反応時間、および／またはより高い試薬濃度により、膜基質の改質の度合いの増加が促進される。したがって、これらの条件の均衡をとって、所望の膜の改質度が得られ、同時に改質膜の限外濾過膜として機能する能力が保持される。例えば、試薬濃度は約１〜４０％の濃度とすることができる。反応時間は、約１分から約２４時間まで変動させることができる。反応温度は、約２５℃からおよそ試薬の沸点までとすることができる。約９と約１４．５の間のｐＨで反応が行われる。
【００２７】
二段法において、ポリヒドロキシルポリマー膜は、第１ステップではエポキシ試薬と反応し、このエポキシ試薬は、ポリマーの架橋を行い、かつ、第２の試薬と反応してイオン基を生成させる、第２の試薬との反応性がある部分の形成を行う条件のもとで、ポリマーのヒドロキシル基に結合する。第２ステップでは、エポキシ改質されたポリマーが、第２の試薬と反応する。ポリヒドロキシルポリマーのヒドロキシル基と反応性があるエポキシ試薬は、式
【００２８】
【化３】
2004314072.tif 000004
（式中Ｙはハロゲンであり、ｎは１〜５の整数である。）を有することができる。代表的な適切なエポキシ試薬には、エピクロロヒドリン、ブタンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、またはブタジエンジエポキシドが含まれる。
【００２９】
エポキシ試薬との反応に際して、ポリヒドロキシルポリマーのヒドロキシル基は、未反応のままであることができ、エポキシ試薬と反応してポリマーを架橋させることができ、または、エポキシ試薬と反応して残留エポキシ基をそのまま残すことができる。正もしくは負の電荷、または生化学的に活性な部分などの改質部分をポリマーにもたらすため、第２の試薬を利用する。
【００３０】
二段法において、荷電限外濾過膜を形成するための適切な第２の試薬は、一段法について上述した試薬を含む。これらの試薬は、ポリマーの未反応ヒドロキシル基と直接反応する。
【００３１】
二段法では、正荷電限外濾過膜を形成するための適切な第２の試薬には、モノアミン、ジアミン、スルフヒドリル基またはアルコキシド基を有する化合物を含む求核性基を有する試薬が含まれる。求核性基を有する代表的な適切な試薬には、トリメチルアミン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミンなどのＮ，Ｎ−ジアルキルアルキレンジアミンなどが含まれる。
【００３２】
二段法において、第２の反応のための代表的な適切な反応条件は、基質膜の限外濾過性状を保持し、かつ改質された膜を形成するため一段法について上述している反応条件である。
【００３３】
上述の方法を利用することにより、正電荷および負電荷のいずれをも含むように、基質膜を改質することができる。
【００３４】
下記の実施例は、本発明をさらに例示しているが、同発明を限定する意図のものではない。
【実施例１】
【００３５】
下記の手順は、エポキシド架橋した、正荷電セルロース限外濾過膜の形成を示している。
【００３６】
公称分子量限界（ＮＭＷＬ）１００，０００（すなわち１００ＫＤ）を有し、超高分子量ポリエチレン微孔性膜上に配置した再生セルロースを備え、カタログ記号名「ＰＬＣＨＫ」でＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ベッドフォード）から入手可能な複合限外濾過膜の１６×８ｃｍの予め濡らした一片を、２９ｇの２Ｍ  ＮａＯＨ、８．９ｇのエピクロロヒドリン、および６０ｍｇのホウ水素化ナトリウムを装入した容器内に置く。容器を密閉し、次いで５０℃で２時間ハイブリダイザ内に置く。得られたエポキシド化生成物をエタノールで２回、水で２回洗浄し、水中で保管する。
【００３７】
次いで、求電子性エポキシド化表面を、求核アミン試薬で処理して、架橋したセルロース膜上に正電荷をもたらす。
【００３８】
詳細には、５８ｇの０．２Ｍ重炭酸ナトリウム中に１３ｇのＮ，Ｎジメチルエチレンジアミンを含む溶液を使用して、容器内の水を置き換える。ハイブリダイザ内において５０℃で２時間、膜をこの溶液で処理する。水で完全に洗浄した後、アジド保存水中で保管する。
【００３９】
赤外および染料染色によってその電荷を測定するため、膜を試験した。透過流束およびデキストラン測定値を得ることにより、形成された膜の空げき率を評価した。下記の表に結果を示している。
【００４０】
【表１】
2004314072.tif 000005
【実施例２】
【００４１】
実施例１の手順により調製したエポキシド化膜の試料４点を、それぞれ０．２５時間、０，５０時間、０．７５時間および１時間、エチレンジアミンと反応させた。得られた膜を、１３ｇのエチレンジアミンと５３ｇの重炭酸ナトリウムとの溶液と５０℃で１時間反応させた。Ｐｏｎｃｅａｕ  Ｓ染料で膜を染色して、正荷電表面の大きさを明らかにした。下記の表に示しているように、正電荷の大きさはエポキシド化の時間と共に増加する。
【００４２】
【表２】
2004314072.tif 000006
【実施例３】
【００４３】
実施例１において使用した出発膜を、５０℃で１時間エポキシド化し、次いで５０℃で１時間エチレンジアミンと反応させた。
【００４４】
各試料について、Ｒ９０およびＲ９５値が得られ、下記の表に示す通りである。
【００４５】
【表３】
2004314072.tif 000007
Ｒ９０値は、膜により９０％が排除された分子の分子量である。Ｒ９５値は、９５％が排除された分子の分子量である。２つの値を示す場合、２つの別々の濾過操作を行った。
【００４６】
表３に示しているように、本発明の改質膜は限外濾過が可能であった。
【実施例４】
【００４７】
未改質ＰＬＣＨＫ複合体、またはエポキシド化したＰＬＣＨＫ複合体のいずれかを使用して、負荷電セルロース膜を作製した。前者の方法（方法Ａ）により、架橋しない膜が得られる。後者の方法（方法Ｂ）により、架橋し，誘導体化した膜が得られる。
【００４８】
方法Ａ
ＰＬＣＨＫ膜の８×４ｃｍの予め濡らした１枚のシートを、１５ｇの２Ｍ  ＮａＯＨ、および４．５ｇのクロロ酢酸ナトリウムを装入した容器内に置く。容器を密閉し、次いで５０℃で２．５時間ハイブリダイザ内に置く。生成物を、豊富な量の水で洗浄した。
【００４９】
異なった完結度でこの方法を繰り返して、評価のため、生成物の中間体試料を得た。すなわち、出発材料の試料（「対照標準試料」）、エポキシド化中間体（「エポキシド化試料」）、および最終のエポキシド化、誘導体化生成物（「エポキシド化／誘導体化試料」）が得られた。２Ｍ  ＮａＯＨで，５０℃において１時間だけ反応させた未処理膜の試料（「ＮａＯＨ試料」）も得られた。１試料を、メチレンブルーで染色した−正荷電した染料を使用して、負の表面を染色した。結果を、表４に表示している。
【００５０】
同一の手順を使用して、さらにＰＬＣＨＫ膜を改質したが、下記の表に示したように、より低い求電子試薬（すなわち、クロロ酢酸塩アニオン）濃度で、またより低い温度で、またより短い時間行った。
【００５１】
セルロース膜上において、ある範囲の負の電荷密度が得られた。メチレンブルー染色の結果であるシアン濃度について、すべての膜を試験した。
【００５２】
【表４】
2004314072.tif 000008
【００５３】
方法Ｂ
エピクロロヒドリンで架橋したＰＬＣＨＫ膜のシートを、１５ｇの２Ｍ  ＮａＯＨ、４．５ｇのクロロ酢酸ナトリウムにより３０℃で１．０時間処理した。シートを洗浄し、次いで評価のため染色した。評価の結果を、下記の表に示す。
【００５４】
表に示したように、上記の手順は、セルロース限外濾過（ＵＦ）膜上にある範囲の負の電荷密度をもたらす。エポキシド化した膜の、クロロ酢酸ナトリウム処理による実体的な荷電が前向きに示されていることは、明らかである。
【実施例５】
【００５５】
負荷電を付与するのに使用した試薬および条件を除き、実施例４で使用した手順と同一の手順を用いている。セルロースを負に荷電させるため、クロロ酢酸ナトリウムの代わりに、０．５Ｍ  ＮａＯＨ中における、５０度Ｃで５時間のアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ナトリウム塩の反応により、マイケル付加反応を行っている。
【実施例６】
【００５６】
グリシジル試薬による一段法
エポキシド基および電荷を有することが可能な基を有するグリシジル試薬を、ヒドロキシルポリマーと直接反応させることができる。本実施例において、グリシジル第四級化合物を、再生セルロース膜と反応させて、正荷電セルロース表面をもたらす。グリシジル酸との類似の反応により、負荷電膜が得られる。
【００５７】
７ｇのグリシジルトリメチル塩化アンモニウムを、２６ｇの２Ｍ  ＮａＯＨ中に溶解して、２１％溶液を得る。ＰＬＣＨＫ膜の２×４ｃｍのシートを、４０℃で２時間この溶液により処理する。膜は、水で完全に洗浄し、Ｐｏｎｃｅａｕ  Ｓ染料で処理して、正荷電表面を現す。マゼンタ光学濃度を測定し、２．１８光学濃度単位であり、高い正の表面荷電密度を示した。
【００５８】
得られた正荷電生成物は、セルロース系ポリマー上のヒドロキシル含有炭素と第四級部分との間で、単一のメチレン基が分割されていることを特徴とする。このことにより、第四級窒素基が共有結合している間、セルロース表面に添加される疎水性炭素の数が最小になる。
【００５９】
アンモニア系試薬による二段法
トリエチルアミンなどのアンモニア系試薬は、エポキシドを有する表面と反応して、第四級窒素（すなわち、トリアルキルアミンの場合における）を有するアミン表面か、または水中におけるプロトン化により正電荷を得るアミンかいずれかをもたらす。それぞれの置換が負電荷を含む、二置換アンモニア系分子を使用することにより、エポキシド化表面に正味の負電荷が付与される。
【００６０】
トリメチルアミン２０％水溶液を使用して、エポキシド化した再生セルロース膜の２×４ｃｍのシートを処理する。このエポキシド化表面は、実施例１の手順により生成させる。膜を４０℃で２時間反応させる。完全に洗浄した後、膜は、Ｐｏｎｃｅａｕ  Ｓで染色する。マゼンタ光学濃度は、１．５４を記録し、実質的な正荷電を示した。この手順により、電荷を有する窒素が共有結合している間導入される、比較的低い数の疎水性炭素がもたらされる。
【実施例７】
【００６１】
前もって親水性化しておいた微孔性超高分子量ポリエチレン膜上に、酢酸セルロースの溶液を被覆させる。次いで、この複合シートを加水分解させ、親水性膜基質上に支持された再生セルロースを備える二層構造体を生成させる。この膜は、前述のＰＬＣＨＫ膜と本質的に同一であり、かつ公称分子量限界（ＮＭＷＬ）１００，０００ダルトンを有する。
【００６２】
次いで、複合膜は、二官能性ジエポキシド試薬ＢＵＤＧＥを使用して、架橋させる。ＢＵＤＧＥは１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテルであり、セルロース主鎖上の−ＯＨ基と反応する。架橋の範囲、および得られる架橋した網目構造体は、ＢＵＤＧＥの濃度、ｐＨ、時間、および温度により制御する。本実施例では、２００ｇのＢＵＤＧＥ２０重量％、Ｎ−メチルピロリドン４０重量％、および０．４Ｍ  ＮａＯＨ４０重量％の溶液を使用して、複合膜の３８×５．２５インチのシートを、連続的に攪拌している容器内で、４０℃において１６時間、架橋させる。得られたエポキシド化膜は、最初メタノールで、次に水で洗浄する。
【００６３】
反応が完結していること、および残留エポキシド基がないことを確認するため、ＸＬ膜は、５８ｇの０．２Ｍ  ＮａＨＣＯ３中のＮ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン（ＤＭＥＤ）１３ｇの溶液で処理する。セルロース主鎖に結合している二官能性エポキシドの一端だけから得られる、どんな残留エポキシドも、アミンと反応して正荷電膜を生じるであろう。負に荷電した染料Ｐｏｎｃｅａｕ  Ｓで、膜を染色することにより得られるマゼンタ濃度により、正電荷の大きさを測定する。ここにエポキシド化した膜について、マゼンタ濃度は０．０２光学濃度単位であった。このことは、膜が非荷電であることを本質的に示す。
【００６４】
エポキシド化膜は、グリシジルトリメチル塩化アンモニウム（ＧＴＭＡＣ）との反応により正荷電させる。正電荷の大きさは、（ＧＴＭＡＣ）および水酸化物の濃度、ならびに時間および温度によって制御する。本実施例では、８０ｇの０．１Ｍ  ＮａＯＨ中の、２０ｇのＧＴＭＡＣ７０％水溶液からなる溶液を使用して、室温で１．７５時間、架橋した膜を処理する。得られた荷電され、架橋した膜を水で洗浄する。マゼンタ濃度は１．５光学濃度単位であった。このことは、ここで膜が荷電していることを示す。
【００６５】
このように荷電させると、本発明のエポキシド架橋した膜は、より高い相対的工程流束で、正に荷電した分子の保持を促進することが可能になる。このことにより、ある種の膜に基づく生化学的分離の実施において、実質的により低い工程コストをもたらすことができる。
【００６６】
下記の表は、膜を架橋させた場合、その流束が減少し、またＲ９０が低下することにより明示されるように、膜は「より緻密に」なることを示している。
【００６７】
【表５】
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Ｒ９０はＮＭＷＬの尺度である。荷電した形に変換されると、細孔は、結合したＧＴＭＡＣ由来の分子を有するようになり、さらなるＲ９０および透過流束の減少が観察されるであろう。荷電し、エポキシド化した膜は、透過流束値２〜４ｇｓｆｄ／ｐｓｉ、およびＲ９０値４〜７キロダルトン（ｋＤ）を有する膜と実質的に同一の効率で、正に荷電した分子を保持する。しかし、荷電し、エポキシド化した膜は、透過流束２１．２を有し、これは約１０倍より大きい。
【実施例８】
【００６８】
実施例１では、使用した濃度、時間、および温度は、方法終了時に残留エポキシドが本質的にまったく検出されないようなものであった。本質的にすべてのエポキシド基が、セルロース上の−ＯＨ基と反応し、またはＮａＯＨからの水酸化物と反応した。二官能性エポキシドおよび／または水酸化物の濃度、時間、ならびに温度を増加させ、または減少させることにより、全範囲にわたる架橋および残留エポキシドの組合せを得ることができる。
【００６９】
これらの膜は、ある範囲の求電子エポキシド含有体および架橋を有しており、優れた親和性膜として、または優れた親和性膜への前駆体としての役割を果すことができる。エポキシド含有体を官能性求核試薬と反応させることにより、セルロース上に広い範囲の官能基をもたらすようアクセス可能になる。
【００７０】
本実施例について、実施例６の基本的方法を使用した。しかし、０．４Ｍ  ＮａＯＨを使用する代わりに、０．１Ｍ  ＮａＯＨを使用した。また、１６時間反応させる代わりに、８時間だけ反応を行った。この手順により、実質的な残留エポキシドが残る。ＤＭＥＤ反応は、この含有体を明らかにし、また表面を正に帯電させる役割を果すだけでなく、求核試薬との反応により官能基を結合させる能力をも示す。
【００７１】
実施例６によるＤＭＥＤとの、この膜の反応は、Ｐｏｎｃｅａｕ  Ｓで染色するとマゼンタ濃度１．４を有する膜をもたらす。ＤＭＥＤ（Ｎ，Ｎ−ジメチル窒素は立体障害を受けている）の第一級アミンが、残留エポキシドと反応し、セルロースに結合されるようになる。２つのアミン基がここでセルロースに結合されるので、セルロースは正に荷電するようになる。
【００７２】
アミン官能基を有するタンパク質が、ＤＭＥＤの代わりに膜と反応する場合、タンパク質が結合するであろうと考えられる。所望の表面官能性と異なる求核部位を有する任意の官能性分子が結合して、ある官能性表面をもたらすことができると考えられる。
【実施例９】
【００７３】
実施例１の方法を行った。しかし、エポキシドの架橋の度合いが異なるように調節した反応時間により、架橋試薬としてエピクロロヒドリンを使用して得られた膜には、ある範囲の正電荷がもたらされた。ＤＭＥＤとの残留エポキシドの反応を用い、得られた膜の表面を正に荷電させた。
【外国語明細書】
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