(57)【要約】  官能化担体材料を作製する方法が開示される。高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）カラム又は高速タンパク質液体クロマトグラフィ（ＦＰＬＣ）カラムなどのクロマトグラフィカラム又はカートリッジで使用するのに好適な、官能化担体材料もまた開示される。クロマトグラフィカラム又はカートリッジ内の媒体（例えば、クロマトグラフィ材料）などの、官能化担体材料を含むクロマトグラフィカラム又はカートリッジ、及び官能化担体材料を使用する方法もまた開示される。
2017515129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィ材料を形成するための方法であって、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、前記複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを前記中間生成物上に重合させて、前記複数のチオール基に共有結合したポリマー鎖を形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記ポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー鎖が、各複数のチオール基の硫黄原子を介して、前記複数のチオール基に直接共有結合される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記担体材料が、微粒子、繊維、板、膜、モノリス、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記担体材料が、微粒子材料を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（ｉ）前記第１の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基と、を含む少なくとも１つの二官能性の第１の化合物を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つのチオール置換シランを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシランを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（１）（ｉ）連結用連結用化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基を含む化合物と共有結合することが可能な１つ以上の追加の官能基、を含む少なくとも１つの二官能性の前記連結用化合物と、（２）（ｉ）前記連結用化合物の前記１つ以上の追加の官能基と共有結合することが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基、を含む少なくとも１つの二官能性のチオール含有化合物と、を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記１つ以上の追加の官能基が、独立して、エポキシ基、エーテル基、アミノ基、エステル基、アミド基、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つのエポキシシランを含む、請求項１〜５、１０、及び１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシランを含む、請求項１〜５及び１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つ以上の第１の反応物質が、１，２−エタンジチオールを含む、請求項１〜５及び１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（ｉ）第２の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む少なくとも１つの二官能性の前記第２の化合物を更に含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記１つ以上の第１の反応物質が、１つ以上の親水基をその上に有する少なくとも１つの追加のシランを更に含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ以上の第１の反応物質が、２−［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］−トリメトキシシランを更に含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つ以上の第１の反応物質が、前記担体材料と前記ポリマー鎖との間の共有結合連結をもたらし、前記共有結合連結が、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記重合ステップが、有機溶媒を含まない反応混合物を利用する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記重合ステップが、臭素酸イオン含有塩、セリウム（ＩＶ）塩、過酸化物、過硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８）、過ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ３）、過ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ４）、硝酸グアニジン、次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＣｌＯ）２）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、１２重量％次亜塩素酸ナトリウム溶液、ラジカル開始剤、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の酸化剤を利用する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記１つ以上の酸化剤が、臭素酸イオン含有塩を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記反応混合物が、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する前記中間生成物、（ｉｉ）前記１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）前記臭素酸イオン含有塩からなる単一の酸化剤、及び（ｉｖ）脱イオン水、からなる、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記重合ステップが、所望の量の前記１つ以上のモノマーを利用して、標的分析物に応じて調整された長さを有するポリマー鎖を形成することを含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記ラジカル開始剤が、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリドである、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
複数のチオール基をその上に有する担体材料を含む中間生成物であって、前記複数のチオール基が、前記担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させることによって形成され、前記１つ以上の第１の反応物質が、（ｉ）第１の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基と、を含む少なくとも１つの二官能性の前記第１の化合物を含む、中間生成物。
【請求項２６】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つのチオール置換シランを含む、請求項２５に記載の生成物。
【請求項２７】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシランを含む、請求項２５又は２６に記載の生成物。
【請求項２８】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（１）（ｉ）連結用化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基を含む化合物と共有結合することが可能な１つ以上の追加の官能基、を含む少なくとも１つの二官能性の前記連結用化合物と、（２）（ｉ）前記連結用化合物の前記１つ以上の追加の官能基と共有結合することが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基、を含む少なくとも１つの二官能性のチオール含有化合物とを含む、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項２９】
前記１つ以上の追加の官能基のそれぞれが、独立して、エポキシ基、エーテル基、アミノ基、エステル基、アミド基、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３０】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つのエポキシシランを含む、請求項２５〜２９のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３１】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシランを含む、請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３２】
前記１つ以上の第１の反応物質が、１，２−エタンジチオールを含む、請求項２５〜３１のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３３】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（ｉ）前記第２の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含む、請求項２５〜３２のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３４】
前記１つ以上の第１の反応物質が、１つ以上の親水基をその上に有する少なくとも１つの追加のシランを更に含む、請求項２５〜３３のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３５】
前記１つ以上の第１の反応物質が、２−［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］−トリメトキシシランを更に含む、請求項２５〜３４のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３６】
前記１つ以上の第１の反応物質が、前記担体材料と前記ポリマー鎖との間の共有結合連結をもたらし、前記共有結合連結が、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる、請求項２５〜３５のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３７】
前記担体材料が、微粒子、繊維、プレート、膜、モノリス、又はこれらの組み合わせの形態である、請求項２５〜３６のいずれか一項に記載の生成物。
【請求項３８】
前記担体材料が、微粒子を含む、請求項３７に記載の生成物。
【請求項３９】
前記担体材料が、有機材料、無機材料、ハイブリッド材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項３８又は３９に記載の生成物。
【請求項４０】
前記担体材料が、微粒子無機酸化物材料を含む、請求項４０に記載の生成物。
【請求項４１】
前記担体材料が、シリカ又はシリカゲルを含む、請求項４１に記載の生成物。
【請求項４２】
請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法によって形成される、官能化担体材料。
【請求項４３】
請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法によって形成される、クロマトグラフィ材料。
【請求項４４】
担体材料と、前記担体材料の表面から延びるポリマー鎖とを含む、クロマトグラフィ材料であって、前記ポリマー鎖が、二価硫黄結合−Ｓ−を通じて前記表面に共有結合され、前記ポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む、クロマトグラフィ材料。
【請求項４５】
前記ポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を含む、請求項４４に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項４６】
前記ポリマー鎖が、各複数のチオール基の前記硫黄原子を介して、前記複数のチオール基に直接共有結合される、請求項４４又は４５に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項４７】
前記ポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷を含む、請求項４４〜４６のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項４８】
前記ポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の負電荷を含む、請求項４４〜４７のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項４９】
前記担体材料が、前記担体材料の前記表面から延びる、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含み、前記少なくとも１つの二官能性の化合物のそれぞれが、（ｉ）前記二官能性の化合物を前記表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む、請求項４４〜４８のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項５０】
前記官能化担体材料が、前記担体材料と前記ポリマー鎖のそれぞれとの間の共有結合連結を含み、前記共有結合連結が、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる、請求項４４〜４９のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項５１】
前記担体材料が、微粒子担体材料を含む、請求項４４〜５０のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項５２】
クロマトグラフィ装置で使用するのに好適なクロマトグラフィカラム又はカートリッジであって、請求項４４〜５１のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料を含む、クロマトグラフィカラム又はカートリッジ。
【請求項５３】
請求項５２に記載のクロマトグラフィカラム又はカートリッジを備える、クロマトグラフィ装置。
【請求項５４】
少なくとも１つの生物学的化合物を含有する試料又は混合物を分析又は分離又は精製する方法であって、少なくとも１つの生物学的化合物を含有する前記試料を、請求項４４〜５１のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料と接触させるステップを含む、方法。
【請求項５５】
前記少なくとも１つの生物学的化合物が、ウイルス、ワクチン、抗体、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、非ペプチジル化合物、ポリエンマクロライド、テルペン、アルカロイド、炭水化物、オリゴヌクレオチド、これらの誘導体、これらの類似体、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項５４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]
本発明は、概して、クロマトグラフィカラム又はカートリッジで使用するのに好適な官能化担体材料に関する。本発明は更に、官能化担体材料を含むクロマトグラフィカラム又はカートリッジ、官能化担体材料を作製する方法、及び例えば、クロマトグラフィカラム又はカートリッジ内の分離媒体として、官能化担体材料を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]
陽イオン及び陰イオン交換クロマトグラフィ材料は既知である。陽イオン交換クロマトグラフィ材料は、典型的には、複数のスルホン酸基（例えば、Ｓ強陽イオン交換体）及び／又は複数のカルボン酸基（例えば、ＣＭ弱陽イオン交換体）などの複数の表面付着陰イオン基を有する媒体を含む。陰イオン交換クロマトグラフィ材料は、典型的には、四級アンモニウム（例えば、Ｑ強陰イオン交換体）及び／又はジエチルアミノエチル（例えば、ＤＥＡＥ弱陰イオン交換体）などの複数の表面付着陽イオン基を有する媒体を含む。
【０００３】
[0003]
タンパク質精製などの分離プロセスにおいて、生体分子の極度に高い分子量（ＭＷ）及び低速の移動を所与として、高ＭＷ生体分子の媒体表面への拡散は、非常に低速で、かつ制限される。この問題に対処するために、「触手」概念が開発され、非常に有用であり、かつ広く適用されることがわかった。「触手」概念において、複数のグラフトポリマー鎖を含む触手が、媒体の表面上にグラフト化される。複数のグラフトポリマー鎖は、複数のポリマーの末端から媒体の表面に接続される、複数のイオン基の複数の反復単位を含有する。これらの複数のポリマー鎖は、自由に回転することができ、媒体の表面上に拡散する生体分子の要件を必要とすることなく、タンパク質分子とポリマー固定相との間の相互作用を可能にし、従って、高タンパク質負荷を可能にする。
【０００４】
[0004]
触手被覆概念に関与する最も一般的な化学は、「グラフトフロム」概念を利用する。そのような化学において、ラジカル重合は、媒体粒子の表面から開始される。陽イオン交換媒体に対して、Ｃｅ（ＩＶ）塩（例えば、Ｅ．Ｍｅｒｃｋの米国特許第５，４５３，１８６号）が利用されて、複数の表面ジオール基（例えば、重合前に複数の付着エポキシ基の加水分解を通じて調製される）への酸化還元化学を可能にして、表面ラジカルを生成し、これが２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）などのスルホン酸含有モノマーを重合させる。この化学は、原材料（モノマー、Ｃｅ塩）並びにプロセス（例えば、プロセス制御、洗浄及び処分中の廃棄物生成など）の両方の観点から、非常に費用がかかる。
【０００５】
[0005]
いくつかの新しく開発されたリビング重合技術を含む、複数のポリマーを成長させる他の方法が、過去２０〜２５年の間に開発されてきた。そのような技術としては、例えば、原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）又は可逆的付加−開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）などが挙げられる。しかしながら、そのような技術は、費用が高く、大規模な生産において商業的に実現されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0006]
陽イオン及び／又は陰イオン交換クロマトグラフィ材料で使用するのに好適な費用効率の高い媒体、並びにそのような媒体を作製する費用効率の高い方法を開発する努力が続けられている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]
本発明は、例えば、陽イオン及び／又は陰イオン交換クロマトグラフィ材料として使用するのに好適な、費用効率の高い媒体に関する。本明細書において「官能化担体材料」、「官能化微粒子担体材料」、及び／又は「クロマトグラフィ材料」と称される、開示された媒体は、例えば、高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）カラム又は高速タンパク質液体クロマトグラフィ（ＦＰＬＣ）カラムなど、クロマトグラフィカラム又はカートリッジで使用するのに好適である。本発明はまた、官能化微粒子担体材料などの官能化担体材料を作製する方法に関する。
【０００８】
[0008]
本発明は、官能化担体材料に関する。１つの例示的な実施形態では、本発明は、担体材料と、担体材料の表面から延びる複数のポリマー鎖とを含む、官能化担体材料に関し、ポリマー鎖は、二価硫黄結合−Ｓ−を介して表面に共有結合され、（１）ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含むか、あるいは（２）ポリマー鎖はまた、（ｉ）第２の二価硫黄結合−Ｓ−、（ｉｉ）二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を通じて、表面に共有結合されるか、あるいは（３）担体材料は、担体材料の表面から延びる少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含み、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物のそれぞれは、（ｉ）二官能性の化合物を表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含むか、あるいは（４）（１）〜（３）のいずれかの組み合わせである。
【０００９】
[0009]
別の例示的な実施形態では、本発明は、官能化担体材料を作製する方法に関する。１つの例示的な実施形態では、官能化担体材料を作製する方法は、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数の複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、複数の複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを中間生成物に重合させて、複数のチオール基に共有結合した複数のポリマー鎖を形成することとを含み、（１）複数のポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）の解離を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の任意の組み合わせ、を含むか、又は（２）複数のポリマー鎖はまた、（ｉ）第２の二価硫黄結合−Ｓ−、（ｉｉ）二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を通じて、粒子表面に共有結合されるか、あるいは（３）担体材料は、担体材料の表面から延びる少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含み、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物のそれぞれは、（ｉ）二官能性の化合物を表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含むか、あるいは（４）（１）〜（３）のいずれかの組み合わせである。
【００１０】
[0010]
本発明は更に、クロマトグラフィ材料を作製する方法に関する。一実施形態では、本方法は、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数の複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、複数の複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを中間生成物上に重合させて、複数の複数のチオール基に共有結合した複数のポリマー鎖を形成することとを含み、複数のポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。
【００１１】
[0011]
官能化担体材料及び／又はクロマトグラフィ材料を作製する開示された方法は、有機溶媒を含まない反応混合物を利用する重合ステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、重合ステップは、（ｉ）複数の複数のチオール基をその上に有する中間生成物と、（ｉｉ）１つ以上のモノマーと、（ｉｉｉ）１つ以上の酸化剤又はラジカル開始剤と、（ｉｖ）脱イオン水と、任意に（ｖ）１つ以上の有機溶媒と、を含む反応混合物を利用する。他の実施形態では、重合ステップは、（ｉ）複数の複数のチオール基をその上に有する中間生成物と、（ｉｉ）１つ以上のモノマーと、（ｉｉｉ）１つ以上の酸化剤又はラジカル開始剤と、（ｉｖ）脱イオン水と、（ｖ）１つ以上の有機溶媒と、を含む（又はそれらから本質的になる、若しくはそれらからなる）反応混合物を利用する。
【００１２】
[0012]
いくつかの例示的な実施形態では、官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を作製するための方法は、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数の複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、複数の複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを中間生成物上に重合させて、複数のチオール基に共有結合したポリマー鎖を形成することとを含み、重合ステップは、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する中間生成物と、（ｉｉ）１つ以上のモノマーと、（ｉｉｉ）１つ以上の酸化剤又はラジカル開始剤と、（ｉｖ）脱イオン水と、（ｖ）任意に、１つ以上の有機溶媒と、を含む反応混合物を利用し、１つ以上の第１の反応物質は、（１）（ｉ）連結用化合物を担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基、（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基を含む化合物と共有結合することが可能な１つ以上の追加の官能基、及び（ｉｉｉ）Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子、を含む少なくとも１つの二官能性の連結用化合物と、（２）（ｉ）連結用化合物の１つ以上の追加の官能基と共有結合することが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基を含む少なくとも１つの二官能性のチオール含有化合物と、を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、（ｉ）（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシランなどの少なくとも１つのエポキシシラン、（ｉｉ）１，２−エタンジチオール、又は（ｉｉｉ）（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシラン及び１，２−エタンジチオールの組み合わせ、を含む。
【００１３】
[0013]
官能化担体材料及び／又はクロマトグラフィ材料を作製する開示された方法において、望ましくは、担体材料上に形成されるポリマー鎖は、担体材料表面から延びる複数のチオール基に直接共有結合される。換言すれば、望ましい実施形態では、所与のポリマー鎖の第１のモノマー単位が、所与のチオール基の硫黄原子に直接共有結合される。
【００１４】
[0014]
１つの望ましい実施形態では、本発明は、担体材料と、担体材料の表面から延びるポリマー鎖とを含む、クロマトグラフィ材料の形態の官能化担体材料に関し、ポリマー鎖は、二価硫黄結合−Ｓ−を介して表面に共有結合され、ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。望ましくは、ポリマー鎖は、二価硫黄結合−Ｓ−の硫黄原子に直接共有結合される（すなわち、硫黄原子とポリマー鎖の第１のモノマー単位との間に他の原子はない）。クロマトグラフィ材料は、（１）（ｉ）第２の二価硫黄結合−Ｓ−、（ｉｉ）二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を通じて表面に共有結合したポリマー鎖、あるいは（２）担体材料の表面から延びる少なくとも１つの二官能性の第２の化合物であって、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物のそれぞれは、（ｉ）二官能性の化合物を表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物、又は（３）（１）及び（２）の両方、を含む。
【００１５】
[0015]
本発明は更に、官能化担体材料を使用する方法、官能化担体材料と組み合わせたカラム又はカートリッジ、及び所与の試料中の１つ以上の分析物（例えば、１つ以上の生体分子）の存在を検出するための装置に関する。１つの例示的な実施形態では、本発明は、官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を使用する方法に関し、本方法は、少なくとも１つの分析物（例えば、タンパク質又はペプチドなどの生物学的化合物）を潜在的に含有する試験試料を分析することを含む、試験試料を分析する方法を含み、本方法は、少なくとも１つの分析物（例えば、タンパク質又はペプチドなどの生物学的化合物）を含有する試料を、本発明の本明細書に開示された官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料と接触させることを含む。例えば、試験試料を分析する開示された方法は、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、非ペプチジル化合物、ポリエンマクロライド、テルペン、アルカロイド、炭水化物、オリゴヌクレオチド、これらの誘導体、これらの類似体、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、少なくとも１つの生物学的化合物の存在を検出するために使用されてもよい。
【００１６】
[0016]
他の望ましい実施形態では、上記の方法及び官能化材料で使用される担体材料は、微粒子材料を含む。いくつかの実施形態では、担体材料は、シリカ粒子などの無機粒子を含む。他の実施形態では、担体材料は、ポリメチルメタクリレート樹脂粒子などのポリマー粒子を含む。他の実施形態では、担体材料は、安定化強化セルロースで作製されるクロマトグラフィ膜などの非微粒子担体材料を含む。
【００１７】
[0017]
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、以下の開示された実施形態の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲の考察後に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
[0018]
本発明は、添付の図面を参照して更に説明される。
【図１】[0019]  本発明の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を調製するための例示的な反応スキームである。
【図２】[0020]  以下の実施例１〜５に記載される、本発明の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を調製するための例示的な反応スキームである。
【図３】[0021]  以下の実施例６〜８に記載される、本発明の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を調製するための例示的な反応スキームである。
【図４】[0022]  以下の実施例９に記載される、本発明の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を調製するための例示的な反応スキームである。そして
【図５】[0023]  以下の実施例１０に記載されるような、本発明の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を調製するための例示的な反応スキームを提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
[0024]
本明細書に記載される方法及び官能化担体材料は、１つ以上の特徴、ステップ、又は構成要素を「含む」として記載されているが、上記の方法及び官能化担体材料は、方法及び官能化担体材料の上記の特徴及び／又はステップ及び／又は構成要素のうちのいずれか「を含む」、いずれか「からなる」、又はいずれか「から本質的になる」ことができることが理解されるべきである。その結果として、本発明又はその一部分が「含む」などのオープンエンドな用語で記載された場合、本発明の記載又はその一部分はまた（別段の指定がない限り）、用語「〜から本質的になる」若しくは「〜からなる」、又は以下で考察されるようなこれらの変化形を使用して、本発明又はその一部分を記載すると解釈されるべきであることが容易に理解されるべきである。
【００２０】
[0025]
本明細書で使用される場合、用語「備える」、「備えること」、「含む」、「含むこと」、「有する」、「有すること」、「含有する」、「含有すること」、「〜を特徴とする」、又はこれらの任意の他の変化形は、そうではないと明示的に指し示されたあらゆる限定を条件として、列挙された特徴、ステップ、又は構成要素の非排他的包含を含ことが意図される。例えば、要素（例えば、構成要素、又は特徴、又はステップ）のリストを「含む」方法又は官能化担体材料は、必ずしもそれらの要素（又は構成要素、又は特徴、又はステップ）のみに限定されないが、明示的に列挙されない、又は方法及び／又は官能化担体材料固有ではない他の要素（又は構成要素、又は特徴、又はステップ）を含んでもよい。
【００２１】
[0026]
本明細書で使用される場合、移行句「〜からなる（consists of）」及び「〜からなる（consisting of）」は、指定されないいかなる要素、ステップ、又は構成要素も除外する。例えば、請求項で使用される「〜からなる（consists of）」及び「〜からなる（consisting of)」は、それと通常関連する不純物（すなわち、所与の構成要素内の不純物）を除いて、その請求項を、その請求項に具体的に列挙される構成要素、材料、又はステップに制限する。句「〜からなる（consists of）」及び「〜からなる（consisting of）」が、前文の直後ではなくむしろ、請求項の主文の節に見られるとき、句「〜からなる（consists of）」及び「〜からなる（consisting of）」は、その句に記載される要素（又は構成要素、又はステップ）のみを制限し、他の要素（又は構成要素）は、その請求項全体からは除外されない。
【００２２】
[0027]
本明細書で使用される場合、移行句「〜から本質的になる（consists essentially of）」及び「〜から本質的になる（consisting essentially of）」は、文字通り開示されたものに加えて、材料、ステップ、特徴、構成要素、又は要素を含む、方法及び官能化担体材料を定義するために使用されるが、ただし、これらの追加の材料、ステップ、特徴、構成要素、又は要素が、請求項に記載された発明の基本的な、かつ新規の特徴（複数可）に実質的に影響を及ぼさないことを条件とする。用語「〜から本質的になる」は、「含む」と「〜からなる」との間の中間領域にある。
【００２３】
[0028]
更に、本明細書に記載される方法及び／又は官能化担体材料は、図面に示されない任意の追加の特徴（複数可）を含み、又は含まずに、図面に示される、本明細書に記載されるステップ、構成要素、及び特徴を含んでも、それらから本質的になっても、又はそれらからなってもよいことが理解されるべきである。換言すれば、例えば、いくつかの実施形態では、本発明の方法及び／又は官能化担体材料は、図面に具体的に示されていない任意の追加の特徴、ステップ、及び／又は構成要素を有してもよい。いくつかの実施形態では、本発明の方法及び／又は官能化担体材料は、図面に示されるもの（すなわち、一部又は全部）以外のいずれの追加の特徴、ステップ、及び／又は構成要素も有さず、図面に示されないそのような追加の特徴は、方法及び／又は官能化担体材料から具体的に除外される。
【００２４】
Ｉ．官能化担体材料
[0029]
本発明の官能化担体材料は、担体材料と、担体材料の表面から延びるポリマー鎖とを含み、ポリマー鎖は、二価硫黄結合−Ｓ−を通じて表面に共有結合され、（１）ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。いくつかの実施形態では、（２）ポリマー鎖はまた、（ｉ）第２の二価硫黄結合−Ｓ−、（ｉｉ）二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−、若しくは（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を通じて担体材料表面に共有結合されるか、又は（３）担体材料は、担体材料の表面から延びる少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含み、少なくとも１つの二官能性の化合物のそれぞれは、（ｉ）二官能性の化合物を表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含むか、又は（４）（１）〜（３）のいずれかの組み合わせである。
【００２５】
[0030]
本発明で有用な担体材料は、有機材料、無機材料、ハイブリッド有機／無機材料、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない、様々な材料を含む。本発明で担体材料として使用するのに好適な無機材料は、クロマトグラフ媒体として市販されている製品を含む。無機担体は、当該技術分野において既知の方法を使用して調製されてもよい。無機粒子は、無機粒子の表面に適用される１つ以上の追加の構成要素のための担体を提供する。本発明の一実施形態では、無機酸化物材料としては、無機酸化物、ケイ酸塩、ケイ酸アルミナ、ガラス、例えば、制御多孔質ガラス又はＣＰＧ、セラミック、グラファイト、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。無機金属酸化物がより望ましい。本発明で担体材料として使用するのに好適な無機酸化物は、典型的には、他の化学官能基と結合又は反応することが可能な遊離ヒドロキシル基を有する。一実施形態では、無機酸化物材料としては、クロマトグラフグレードのシリカ又はシリカゲルなどのシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、ジルコン酸塩、チタニア、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。国際公開第ＷＯ  ９８／３１４６１号（その開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる）に開示されるケイ質酸化物被覆磁性粒子などの磁気反応性無機金属酸化物もまた、本発明で担体材料として使用されてもよい。混合無機金属酸化物、例えば、シリカ及びアルミナのコゲル、又は共沈物もまた、担体材料として使用され得る。
【００２６】
[0031]
本発明の１つの望ましい実施形態では、無機金属酸化物は、シリカであり、より望ましくは、クロマトグラフグレードのシリカ又はシリカゲルである。
【００２７】
[0032]
本発明で担体材料として有用な有機材料としては、合成及び天然ポリマー材料が挙げられるが、これらに限定されない。好適な合成ポリマー材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＭＭＡ）、ポリスチレン−ジビニルベンゼン（ＰＢ−ＤＶＢ）、ポリアクリルアミドアクリレート、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好適な天然ポリマー材料としては、アガロース、セルロース、デキストランなどのポリサッカライド、及びこれらの組み合わせが挙げられる。担体材料が、例えば、ポリマー被覆シリカなど、上記の有機及び無機材料のハイブリッドであってもよいこともまた、本発明の範囲内である。
【００２８】
[0033]
担体材料は、微粒子、繊維プレート、膜、モノリス、又はこれらの組み合わせの物理的形態であってもよい。望ましくは、担体材料は、実質的に球状又は不規則な形状を有する微粒子又は粒子の物理的形態である。物理的形態にかかわらず、好ましい実施形態では無機酸化物である固体担体は、典型的には、最大で約１５０マイクロメートル（μｍ）の最長寸法（すなわち、長さ、幅、又は直径）を有する。担体材料が実質的に球状又は不規則な形状を有する複数の粒子を含むとき、複数の粒子は、望ましくは、約１μｍ〜約１５０μｍの範囲の平均粒径を有する。本発明の１つの望ましい実施形態では、担体材料は、実質的に球状又は不規則な形状を有する複数の粒子を含み、複数の粒子は、約１５μｍ〜約１２０μｍの範囲の平均粒径を有する。
【００２９】
[0034]
様々な市販の固体無機金属酸化物が、本発明で微粒子担体材料として使用され得る。好適な固体無機金属酸化物としては、約５００Å〜約５０００Å、望ましくは約５００Å〜約２５００Åの平均孔径を有する不規則な形状である、ＤＡＶＩＳＩＬ（登録商標）ＸＷＰ（ｅｘｔｒａ  ｗｉｄｅ  ｐｏｒｅ）シリカ媒体などの、商品名ＤＡＶＩＳＩＬ（登録商標）でＷ．Ｒ，Ｇｒａｃｅ  ＆  Ｃｏ．−Ｃｏｎｎ（Ｃｏｌｕｍｂｉａ，ＭＤ）から市販されているシリカ粒子が挙げられるが、これに限定されない。
【００３０】
[0035]
担体はまた、モノリス又は膜（非対称又は対称）の形態であってもよい。本発明の膜で担体として有用な無機膜は、金属、炭素、セラミック、金属酸化物、及びこれらの組み合わせからなる。好適なポリマー膜としては、セルロース系材料、ナイロン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、及びこれらの組み合わせからなる膜が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３１】
[0036]
上記の担体材料、微粒子、並びに非微粒子担体材料の表面は、以下の特徴のうちの１つ以上を提供するために、費用効率よく、かつ効率的に処理又は変性される。
【００３２】
（１）（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む、ポリマー鎖、
（２）担体表面から延びる複数のチオール基内の硫黄原子に直接共有結合したポリマー鎖（すなわち、ポリマー鎖と複数のチオール基の硫黄原子との間に位置付けられる他の原子がない）、
（３）（ｉ）第２の二価硫黄結合−Ｓ−、（ｉｉ）二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を通じて担体材料の表面に共有結合したポリマー鎖、
（４）表面の親水性を増加させるための、担体材料の表面から延びる少なくとも１つの二官能性の第２の化合物、
（５）担体材料の表面上への非分析物材料の非特異的、非選択的結合及び／又は吸着（すなわち、標的分析物以外の材料の非特異的結合）及びリガンド特異的分析物材料の非特異的、非選択的結合及び／又は吸着（すなわち、１つ以上のリガンドによって提供される反応部位以外の反応部位への標的分析物の非特異的結合）を低減する、
（６）例えば、担体材料の表面上の比較的不活性な複数のＲ基の存在のため、非分析物材料（すなわち、標的分析物以外の材料）に対する親和性がより小さい、
（７）担体材料の表面への１つ以上の分析物の選択的な結合のための反応部位の制御された量、そして
（８）所与のポリマー鎖の長さを特異的分析物に合わせるための、担体材料の表面から延びるポリマー鎖の制御された長さ（（例えば、官能化担体材料がクロマトグラフィ材料として使用されるとき）。
【００３３】
[0037]
本発明の官能化担体材料は、本明細書に開示及び記載される任意の実施形態を備えても、含んでも、それらから本質的になっても、又はそれらからなってもよい。
【００３４】
[0038]
概して、官能化担体材料は、担体材料と、該担体材料の表面から延びるポリマー鎖とを含み、該ポリマー鎖は、二価硫黄結合−Ｓ−を通じて該表面に共有結合され、該ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。
【００３５】
[0039]
いくつかの実施形態では、官能化担体材料のポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を含む。一実施形態では、ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷を含む。別の実施形態では、ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の負電荷を含む。
【００３６】
[0040]
他の実施形態では、官能化担体材料のポリマー鎖は、各複数のチオール基の硫黄原子を介して、複数のチオール基に直接共有結合される。
【００３７】
[0041]
別の実施形態では、官能化担体材料のポリマー鎖は、（３−アクリルアミドプロピル）−トリメチルトリメチルアンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、重合モノマーを含む。
【００３８】
[0042]
一実施形態では、官能化担体材料のポリマー鎖は、２−アクリアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、ビニルスルホン酸、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、重合モノマーを含む。
【００３９】
[0043]
他の実施形態では、官能化担体材料のポリマー鎖は、（ｉ）第２の二価硫黄結合−Ｓ−、（ｉｉ）二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を通じて該表面に共有結合される。
【００４０】
[0044]
いくつかの実施形態では、官能化担体材料のポリマー鎖はまた、第２の二価硫黄結合−Ｓ−を通じて、該表面に共有結合される。他の実施形態では、官能化担体のポリマー鎖は、二価酸素結合−Ｏ−が二価シリコン結合−Ｓｉ−とポリマー鎖との間に位置付けられた、二価酸素結合−Ｏ−及び二価シリコン結合−Ｓｉ−を通じて、該表面に共有結合される。
【００４１】
[0045]
いくつかの実施形態では、担体材料は、該担体材料の該表面から延びる、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含み、該少なくとも１つの二官能性の化合物のそれぞれは、（ｉ）二官能性の化合物を該表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む。
【００４２】
[0046]
他の実施形態では、上記の実施形態のいずれか１つに記載の官能化担体材料は、該担体材料と該ポリマー鎖のそれぞれとの間の共有結合連結を含み、該共有結合連結は、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる。
【００４３】
[0047]
上記の実施形態のいずれか１つに記載の官能化担体材料は、微粒子担体材料を含む。いくつかの実施形態では、微粒子担体材料は、無機粒子を含む。一実施形態では、微粒子担体材料は、シリカ又はシリカゲル粒子を含む。一実施形態では、官能化担体材料は、平均最大粒子寸法によって測定したとき、約１２μｍ〜約１５０μｍの範囲の平均粒径を有するシリカ粒子を含む。平均粒径は、典型的には、１．０μｍ刻みで、約１２μｍから約１５０μｍ以下までの範囲であり、１２μｍ〜１５０μｍ（例えば、約７５μｍ）の任意の平均粒径、又は１２μｍ〜１５０μｍ（例えば、約５５μｍ〜約８０μｍ）の平均粒径の任意の範囲であってもよい。別の実施形態では、官能化担体材料は平均最大粒子寸法によって測定したとき、約２０μｍ〜約１２０μｍの範囲の平均粒径、及び少なくとも１５０Åの平均孔径を有する、シリカ粒子を含む。平均孔径は、典型的には、１．０Å刻みで、約１５０Åから約５０００Å以下までの範囲であり、３００Å〜４０００Å（例えば、約２５００Å）の任意の平均孔径、又は５００Å〜３０００Å（例えば、約１０００Å〜約２５００Å）の平均孔径の任意の範囲であってもよい。
【００４４】
[0048]
他の実施形態では、官能化担体材料の微粒子担体材料は、ポリマー粒子を含む。一実施形態では、微粒子担体材料は、ポリ（メチルメタクリレート）樹脂、アガロース樹脂、及びポリスチレンコポリマー（例えば、ポリ（スチレン／ジビニルベンゼン）（ＰＳ−ＤＶＢ）樹脂）からなる群から選択される、ポリマー粒子を含む。
【００４５】
ＩＩ．官能化担体材料を作製する方法
[0049]
本発明はまた、官能化担体材料を作製する方法に関する。上記のように、１つの例示的な実施形態では、官能化担体材料を作製する方法は、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを中間生成物上に重合させて、複数のチオール基に共有結合したポリマー鎖を形成することと、を含む。１つ以上のモノマーが、望ましくは、複数のチオール基に共有結合したポリマー鎖を形成し、ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。
【００４６】
[0050]
担体材料の表面から延びるポリマー鎖を形成するための好適なモノマーとしては、２−アクリアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（すなわち、ＡＭＰＳモノマー）、アクリル酸、メタクリル酸、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、（３−アクリルアミドプロピル）−トリメチルアンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、又はこれらのいずれかの組み合わせが挙げることができるが、これらに限定されない。
【００４７】
[0051]
上述のように、いくつかの実施形態では、重合ステップは、有機溶媒を含まない反応混合物を利用する。これらの実施形態では、反応混合物は、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する、本明細書に記載される中間生成物、（ｉｉ）１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）無機塩などの１つ以上の酸化剤、及び（ｉｖ）脱イオン水、を含む、それらから本質的になる、又はそれらからなる。
【００４８】
[0052]
他の実施形態では、重合ステップは、１つ以上の有機溶媒を含有する反応混合物を利用する。これらの実施形態では、反応混合物は、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する、本明細書に記載される中間生成物、（ｉｉ）１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）無機塩などの１つ以上の酸化剤又はラジカル開始剤、（ｉｉｉ）１つ以上の有機溶媒、及び（ｖ）脱イオン水、を含む、それらから本質的になる、又はそれらからなる。好適な有機溶媒としては、存在する場合、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）が挙げられるが、これらに限定されない。存在する場合、各有機溶媒は、反応混合物の総重量に基づき、０超〜約１００重量％（ｗｔ％）の範囲の量で存在する。
【００４９】
[0053]
１つの例示的な実施形態では、官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を作製する方法は、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを中間生成物上に重合させて、複数のチオール基に（例えば、直接）共有結合したポリマー鎖を形成することとを含み、重合ステップは、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する中間生成物、（ｉｉ）１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）臭素酸塩含有塩などの１つ以上の酸化剤又はラジカル開始剤、（ｉｖ）脱イオン水、及び（ｖ）１つ以上の任意の有機溶媒、を含む、それらから本質的になる、又はそれらからなる反応混合物を利用する。
【００５０】
[0054]
本発明の方法のための例示的反応スキームは、図１に示される。図１に示されるように、第１のステップ（例えば、乾燥結合ステップ）において、チオール含有シラン、即ち、（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシランの形態の１つ以上の第１の反応物質は、シリカ粒子の形態の微粒子担体材料の粒子表面に沿って、ヒドロキシル基と反応する。得られる中間生成物は、その上に複数のチオール基を含む。第２のステップ（重合ステップ）において、得られる中間生成物は、複数のチオール基を含み、約３０℃の反応温度において、臭素酸カリウム塩の存在下で、２−アクリアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（すなわち、ＡＭＰＳモノマー）の形態の１つ以上のモノマーと反応させられる。
【００５１】
[0055]
上述のように、いくつかの実施形態では、重合ステップは、有機溶媒を含まない（例えば、トルエンを含まない、ＤＭＦを含まない、ＤＭＳＯを含まない、ＮＭＰを含まない）反応混合物を利用する。更に、いくつかの望ましい実施形態では、重合ステップは、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する中間生成物、（ｉｉ）１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）例えば、臭素酸塩含有無機塩（例えば、臭素酸カリウム又は臭素酸ナトリウム）の形態の単一の酸化剤又はラジカル開始剤、及び（ｉｖ）脱イオン水、を含む反応混合物を利用する。
【００５２】
[0056]
いずれかの特定の機構に限定されないが、臭素酸塩イオンを用いたチオールの酸化によるラジカルの生成は、以下の機構に従うと考えられる。
【００５３】
ＢｒＯ３−＋ＲＳＨ→ＢｒＯ２−＋’ＯＨ＋ＲＳ’
ＢｒＯ２−＋ＲＳＨ→ＢｒＯ−＋’ＯＨ＋ＲＳ’
ＢｒＯ−＋ＲＳＨ→Ｂｒ−＋’ＯＨ＋ＲＳ’
いずれかの特定の機構に限定されないが、臭素酸塩含有無機塩が重合触媒として使用されるとき、本明細書に記載されるような溶液相重合は、以下の反応速度論に従うと更に考えられる。
【００５４】
重合速度＝ｋ［Ｍ］［ＢｒＯ３−］１／２［ＲＳＨ］１／２
式中、［Ｍ］は、モノマーの濃度であり、［ＢｒＯ３−］及び［ＲＳＨ］はそれぞれ、臭素酸塩イオン及びチオールの濃度である。
【００５５】
[0057]
以下の実施例に示されるように、様々な重合触媒が本発明の方法で使用され得る。好適な重合触媒／酸化剤としては、Ｃｅ（ＳＯ４）２などのセリウム（ＩＶ）塩、過酸化水素などの過酸化物、過硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８）、過ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ３）、過ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ４）、硝酸グアニジン、次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＣｌＯ）２））、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、漂白溶液（例えば、１２重量％次亜塩素酸ナトリウム溶液）、及びＶ−５０開始剤（すなわち、Ｗａｋｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，ＶＡ，ＵＳＡ）から市販されている２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリド）などのラジカル開始剤が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５６】
[0058]
官能化担体材料を作製する方法は、ｎ個のモノマー単位を含むポリマー鎖をもたらす。典型的には、ｎは、担体材料、及び官能化担体材料の最終用途（例えば、クロマトグラフィ材料として）が挙げられるがこれらに限定されない多くの要因に応じて、約２〜約１００万のモノマー単位の範囲である。
【００５７】
[0059]
官能化担体材料がクロマトグラフィ材料として使用されるとき、本発明の方法は、標的分析物（例えば、標的タンパク質）に応じて、担体材料の表面から延びるポリマー鎖の制御された長さを調整する能力を提供する。強陽イオン交換材料に対するタンパク質精製において、標的タンパク質は、有意にサイズが異なり得る。例えば、卵白リゾチームが約１５，０００Ｄの分子量を有する一方で、ウシγグロブリンは、約２００，０００Ｄの分子量を有する。本発明の方法は、リゾチーム及びγグロブリンなどのタンパク質の最大結合を提供するために必要とされる、担体材料孔径（すなわち、シリカの孔径）及びポリマーの量の最適化を可能にする。例えば、リゾチームに対して、平均孔径が１２５０Å（Ｄ１２５０）の７０μｍ  ＤＡＶＩＳＩＬ（登録商標）シリカと、比較的大量の２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）モノマーの組み合わせが、高結合をもたらした一方で、γグロブリンに対して、同じ粒径のＤ２０００又はＤ２５００のシリカと、比較的少量のＡＭＰＳの組み合わせが、高結合をもたらしたことが判明している。以下の表は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＧＥ）から市販されているＣａｐｔｏ（商標）Ｓ樹脂と比較した場合の、２つのタンパク質に対する最高結合を示す。
【００５８】
【表１】
2017515129.tif 000003
【００５９】
[0060]
いくつかの実施形態では、本発明の方法は、「ワンポット」プロセスを使用して実施されてもよく、その場合、重合に必要なモノマーの量は、有意に低減される。これらの実施形態では、本方法は、典型的なモノマーの量の半分未満が重合に必要とされるため、経費節約の機会を提供する。プロセスの容易さ（すなわち、オーバーヘッドスターラーなし、かつ加熱は、単純な水槽によって提供される）もまた、経費節約を助長する。「ワンポット」プロセスを使用して形成されるクロマトグラフィ材料へのグロブリンの性能及び最大結合は、以下の表に示される。
【００６０】
【表２】
2017515129.tif 000004
【００６１】
[0061]
理論に束縛されることを望むものではないが、２つの式の理論的根拠は、表面ポリマーの大きいＭＷサイズによって、ポリマーによる孔径のある特定の遮断が、大きいタンパク質の、表面上に大量のポリマーを有する小さい孔径のシリカとの低結合をもたらし、したがって、ｙ−グロブリンなどの大きいタンパク質に対して、表面上に少量のポリマーを有する大きい孔径のシリカは、よりより結合結果を提供するということである。したがって、非常に優れた結合結果をもたらすように官能化担体材料を最適化するための処方は、標的タンパク質（又は他の生体標的）及びその特定のサイズに応じて異なる、異なる孔径の担体材料（例えば、５００Å〜６０００Åの孔径を有するシリカ）及び付着するポリマーの量（すなわち、使用されるモノマーの量及び重合触媒の量を変化させることによって）を選択することによって、非常に柔軟なものとなる。
【００６２】
[0062]
本発明の官能化担体材料を形成するための（又は作製するための）方法は、以下の追加の実施形態のうちのいずれかを含んでも、それらから本質的になっても、又はそれらからなってもよい。
【００６３】
[0063]
概して、本発明の方法は、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成することと、複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを中間生成物上に重合させて、複数のチオール基に共有結合したポリマー鎖を形成することとを含み、ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。
【００６４】
[0064]
上記の方法の一実施形態では、ポリマー鎖は、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を含む。上記の方法の別の実施形態では、ポリマー鎖は、各複数のチオール基の硫黄原子を介して、複数のチオール基に直接共有結合される。
【００６５】
[0065]
上記の方法のいくつかの実施形態では、担体材料は、微粒子担体材料を含む。一実施形態では、担体材料は、無機粒子を含む。他の実施形態では、担体材料は、シリカ粒子を含む。一実施形態では、担体材料は、平均最大粒子寸法によって測定したとき、約１２μｍ〜約１５０μｍの範囲の平均粒径を有するシリカ粒子を含む。平均粒径は、典型的には、１．０μｍ刻みで、約１２μｍから約１５０μｍ以下までの範囲であり、１２μｍ〜１５０μｍ（例えば、約７５μｍ）のいずれかの平均粒径、又は１２μｍ〜１５０μｍ（例えば、約５５μｍ〜約８０μｍ）の平均粒径のいずれかの範囲であってもよい。別の実施形態では、官能化担体材料は、平均最大粒子寸法によって測定したとき、約２０μｍ〜約１２０μｍの範囲の平均粒径、及び少なくとも１５０Åの平均孔径を有する、シリカ粒子を含む。平均孔径は、典型的には、１．０Å刻みで、約１５０Åから約５０００Å以下までの範囲であり、３００Å〜４０００Å（例えば、約２５００Å）のいずれかの平均孔径、又は５００Å〜３０００Å（例えば、約１０００Å〜約２５００Å）の平均孔径のいずれかの範囲であってもよい。
【００６６】
[0066]
本発明の方法の他の実施形態では、担体材料は、ポリマー粒子を含む。一実施形態では、担体材料は、ポリ（メチルメタクリレート）樹脂、アガロース樹脂、及びポリスチレンコポリマー（例えば、ポリ（スチレン／ジビニルベンゼン）（ＰＳ−ＤＶＢ）樹脂）からなる群から選択される、ポリマー粒子を含む。
【００６７】
[0067]
本発明の方法のいくつかの実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、（ｉ）第１の化合物を担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基と、を含む少なくとも１つの二官能性の第１の化合物を含む。一実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、少なくとも１つのチオール置換シランを含む。別の実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシランを含む。
【００６８】
[0068]
本発明の方法のいくつかの実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、（１）（ｉ）連結用化合物を担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基を含む化合物と共有結合することが可能な１つ以上の追加の官能基、を含む少なくとも１つの二官能性の連結用化合物と、（２）（ｉ）連結用化合物の１つ以上の追加の官能基と共有結合することが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上の複数のチオール基、を含む少なくとも１つの二官能性のチオール含有化合物とを含む。一実施形態では、１つ以上の追加の官能基のそれぞれは、独立して、エポキシ基、アミン基、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。別の実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、少なくとも１つのエポキシシランを含む。更に別の実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシランを含む。別では、１つ以上の第１の反応物質は、１，２−エタンジチオールを含む。
【００６９】
[0069]
他の実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、（ｉ）第２の化合物を担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含む。一実施形態では、１つ以上の親水基のそれぞれは、独立して、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。一実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、１つ以上の親水基をその上に有する、少なくとも１つの追加のシランを更に含む。別の実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、２−［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］−トリメトキシシランを更に含む。
【００７０】
[0070]
他の実施形態では、１つ以上の第１の反応物質は、担体材料とポリマー鎖との間の共有結合連結をもたらし、共有結合連結は、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる。他の実施形態では、１つ以上のモノマーは、（ｉ）各モノマーがその上に電荷を有しない、第１の組のモノマー、（ｉｉ）各モノマーがその上に正電荷を有する、第２の組のモノマー、（ｉｉｉ）各モノマーがその上に負電荷を有する、第３の組のモノマー、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含む。
【００７１】
[0071]
いくつかの実施形態では、１つ以上のモノマーは、各モノマーがその上に電荷を有しない、第１の組のモノマーを含む。
【００７２】
[0072]
他の実施形態では、１つ以上のモノマーは、各モノマーがその上に電荷を有しない、第１の組のモノマーを含み、第１の組内のモノマーの少なくとも一部分は、その上に１つ以上の極性置換基を含む。一実施形態では、１つ以上のモノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００７３】
[0073]
他の実施形態では、１つ以上のモノマーは、各モノマーがその上に正電荷を有する、第２の組のモノマーを含む。一実施形態では、１つ以上のモノマーは、（３−アクリルアミドプロピル）−トリメチルアンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、又はこれらのいずれかの組み合わせを含んでもよい。
【００７４】
[0074]
他の実施形態では、１つ以上のモノマーは、各モノマーがその上に負電荷を有する、第３の組のモノマーを含む。一実施形態では、１つ以上のモノマーは、２−アクリアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）、ビニルスルホン酸、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００７５】
[0075]
いくつかの実施形態では、該重合ステップは、有機溶媒を含まない反応混合物を利用する。他の実施形態では、重合ステップは、１つ以上の有機溶媒を含む反応混合物を利用する。
【００７６】
[0076]
いくつかの実施形態では、重合ステップは、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する中間生成物、（ｉｉ）１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）１つ以上の酸化剤又はラジカル開始剤、（ｉｖ）脱イオン水、及び任意に（ｖ）１つ以上の有機溶媒、を含む、それらから本質的になる、又はそれらからなる、反応混合物を利用する。
【００７７】
[0077]
いくつかの実施形態では、重合ステップは、臭素酸イオン含有塩、セリウム（ＩＶ）塩（例えば、Ｃｅ（ＳＯ４）２）、過酸化物（例えば、過酸化水素）、過硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８）、過ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ３）、過ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ４）、硝酸グアニジン、次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＣｌＯ）２）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、漂白溶液（例えば、１２重量％次亜塩素酸ナトリウム溶液）、又は２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）ジヒドロクロリドなどのアゾ開始剤、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、１つ以上の酸化剤を利用する。一実施形態では、１つ以上の酸化剤は、臭素酸イオン含有塩を含む。別の実施形態では、１つ以上の酸化剤は、臭素酸ナトリウムを含む。更に別の実施形態では、１つ以上の酸化剤は、臭素酸カリウムを含む。
【００７８】
[0078]
いくつかの実施形態では、反応混合物は、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する中間生成物、（ｉｉ）１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）臭素酸イオン含有塩からなる単一の酸化剤、及び（ｉｖ）脱イオン水、からなる。
【００７９】
[0079]
いくつかの実施形態では、重合ステップは、約１０℃〜約８０℃の温度で実施される。他の実施形態では、重合ステップは、約３０℃〜約７０℃の温度で実施される。
【００８０】
[0080]
いくつかの実施形態では、重合ステップは、最大で約３時間の期間にわたって、上記温度で実施される。他の実施形態では、重合ステップは、約２時間の期間にわたって、上記温度で実施される。いくつかの実施形態では、重合ステップは、窒素又はアルゴンガスブランケット下で実施される。
【００８１】
[0081]
他の実施形態では、本発明の方法は、該重合ステップ前に中間生成物を洗浄して、全ての未反応又は未付着の第１の反応物質を除去することを更に含む。一実施形態では、本方法は、該重合ステップ前に中間生成物を洗浄して、全ての未反応又は未付着の第１の反応物質を除去することを更に含み、該洗浄ステップは、中間生成物を、メタノール、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、又はこれらのいずれかの組み合わせから選択される有機溶媒と接触させることを含む。別の実施形態では、本方法は、該重合ステップ前に中間生成物を洗浄して、全ての未反応又は未付着の第１の反応物質を除去することを含み、該洗浄ステップは、中間生成物を脱イオン水と接触させることを含む。他の実施形態では、本方法は、該洗浄ステップ後に、洗浄溶液から中間生成物を濾過することを更に含む。
【００８２】
[0082]
いくつかの実施形態では、本方法は、該濾過ステップ後に、中間生成物を乾燥させることを更に含む。
【００８３】
[0083]
他の実施形態では、本方法は、該重合ステップ後に、官能化担体材料を洗浄することを更に含む。一実施形態では、該重合ステップ後の洗浄ステップは、官能化担体材料を、（ｉ）塩溶液からなる１つ以上の洗浄溶液、（ｉｉ）脱イオン水からなる１つ以上の洗浄溶液、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）のいずれかの組み合わせ、と接触させることを含む。別の実施形態では、該重合ステップ後の洗浄ステップは、官能化担体材料を、（ｉ）塩化ナトリウム塩溶液からなる第１の洗浄溶液、（ｉｉ）重炭酸ナトリウム塩溶液からなる第２の洗浄溶液、（ｉｉｉ）塩化ナトリウム塩溶液からなる第３の洗浄溶液、及び（ｉｖ）脱イオン水からなる第４の洗浄溶液、と接触させることを含む。
【００８４】
[0084]
他の実施形態では、本方法は、該重合ステップ後の各洗浄後に、又は該重合ステップ後の１つ以上の洗浄ステップ後に、官能化担体材料を濾過することを更に含む。一実施形態では、本方法は、１つ以上の濾過ステップ後に、官能化担体材料を乾燥させることを含む。
【００８５】
[0085]
他の実施形態では、重合ステップは、所望の量の１つ以上のモノマーを利用して、標的分析物（例えば、標的タンパク質）に応じて調整された長さを有するポリマー鎖を形成することを含む。
【００８６】
ＩＩＩ．官能化担体材料を作製する方法で形成される中間生成物
[0086]
本発明はまた、上記の方法の反応ステップによって形成される、複数のチオール基をその上に有する中間生成物に関することに留意すべきである。中間生成物の実施形態は、上記で考察される実施形態のいずれか１つに記載の方法の反応ステップによって形成される、複数のチオール基をその上に有するいずれかの中間生成物を含んでもよい。
【００８７】
ＩＶ．官能化担体材料と組み合わせたカラム又はカートリッジ、並びにそれを作製及び使用する方法
[0087]
本発明は、本発明の官能化担体材料を含む、高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）カラム又は高速タンパク質液体クロマトグラフィ（ＦＰＬＣ）カラムなどのクロマトグラフィカラム又はカートリッジに関する。本発明は更に、官能化担体材料、及び概して、官能化担体材料と組わせた、又はそれを含む、クロマトグラフィカラム又はカートリッジに関する。本発明は更に、例えば、１つ以上の分析物を潜在的に含有する、錯体混合物（例えば、生物学的構成要素を含有する混合物）などの試験試料の分析のためのクロマトグラフィカラム又はカートリッジ内の媒体として、官能化担体材料を使用する方法に関する。
【００８８】
[0088]
例示的な実施形態では、本発明は、本明細書に記載される官能化担体材料のうちのいずれか（ｉ）１つ、又は（ｉｉ）２つ以上の組み合わせを含む、クロマトグラフィカラム又はカートリッジと、本明細書に記載される官能化担体材料のうちのいずれか（ｉ）１つ、又は（ｉｉ）２つ以上の組み合わせと組み合わせて、及び／又はそれらを含んで、クロマトグラフィカラム及びカートリッジを作製する方法と、例えば、試験試料を分析する方法における、本明細書に記載される官能化担体材料のうちのいずれか（ｉ）１つ、又は（ｉｉ）２つ以上の組み合わせを使用する方法と、を含む。
【００８９】
[0089]
本発明は更に、以下の追加の実施形態のうちのいずれかを備えても、含んでも、それらから本質的になっても、又はそれらからなってもよい。
【００９０】
[0090]
いくつかの実施形態では、クロマトグラフィ装置で使用するのに好適なクロマトグラフィカラム又はカートリッジが提供され、該クロマトグラフィカラム又はカートリッジは、上記の実施形態のいずれか１つに記載の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料を含む。
【００９１】
[0091]
一実施形態では、クロマトグラフィ装置は、本発明に記載されるクロマトグラフィカラム又はカートリッジを備える。他の実施形態は、試料又は混合物を分析、又は分離、又は精製する方法を含み、該方法は、本発明に従って、試料を官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料に接触させるステップを含む。
【００９２】
[0092]
他の実施形態では、少なくとも１つの生物学的化合物を含有する試料又は混合物を分析、又は分離、又は精製する方法は、少なくとも１つの生物学的化合物を含有する試料を、本発明の官能化担体材料又はクロマトグラフィ材料と接触させるステップを含む。１つのそのような実施形態では、少なくとも１つの生物学的化合物は、ウイルス、ワクチン、抗体、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、非ペプチジル化合物、ポリエンマクロライド、テルペン、アルカロイド、炭水化物、オリゴヌクレオチド、これらの誘導体、これらの類似体、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む。
【００９３】
[0093]
本発明は、上記に記載され、かつ以下に実施例として更に例示され、それらは、いかなる方法によっても本発明の範囲に制限を課すものと解釈されるべきではない。実施例は、特許請求される発明の具体的例示として提示されている。しかしながら、本発明は、実施例に記載される具体的な詳細に限定されるものではないということを理解すべきである。様々な他の実施形態、それらの修正物、及び同等物を用いることが可能であることが明確に理解されるものであり、それらは、本明細書の記載を読んだ後、本発明の趣旨及び／又は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、当業者が想起することができる。
【００９４】
[0094]
固体の組成又は濃度を指す、実施例中並びに明細書の残りの部分における全ての部及び百分率は、別途記載のない限り、重量基準である。しかしながら、気体の組成を指す、実施例中並びに明細書の残りの部分における全ての部及び百分率は、別途記載のない限り、モル又は体積基準である。
【００９５】
[0095]
更に、特性の特定のセット、計測の単位、条件、物理的状態、又はパーセンテージを表すような、明細書又は特許請求の範囲において引用される数字のいずれかの範囲は、そのような範囲内に含まれる全ての数、並びにそのように示されている全ての範囲内の数の全ての部分集合を含めて、言及するか又は他の方法で示すことによって文字通り明示的に含むものであると意図されている。
【実施例】
【００９６】
[0096]
以下の実施例は、本発明のチオール酸化重合化学を使用して、シリカ及びポリマー樹脂を含む媒体の表面を変性するためのプロセスを記載した。シリカ及びポリ（メチルメタクリレート）粒子が以下の実施例で使用されるが、他の種類の粒子（又は上述の他の担体材料）及び粒子表面（又は他の担体材料表面）が、同様のプロセスを使用して変性され得ることに留意されるべきである。
【００９７】
[0097]
以下の一実施例は、２つの主なステップ、すなわち、（１）初期結合中間体を形成するための、複数のチオール基を含有するメトキシシランとのシリカ表面の結合、及び（２）表面ラジカルを生成するための、初期結合シリカ中間体の存在下での、臭素酸ナトリウムなどの酸化剤の導入を通じた、イオン性モノマー（複数可）のフリーラジカル重合、からなるプロセスを介して形成される、多孔質無機媒体、シリカ系イオン交換材料に関する。表面ラジカルは、イオン性モノマー（複数可）のフリーラジカル重合を開始して、強陽イオン交換媒体（すなわち、本明細書において、「Ｓ−シリカ」と称される）又は陰イオン交換媒体（すなわち、本明細書において、「Ｑ−シリカ」と称される）のいずれかを形成した。
【００９８】
[0098]
別の実施例では、シリカ粒子表面を、チオール含有基及びポリエチレングリコール含有基の両方で官能化し、フリーラジカル重合を通じて、表面をイオン性ポリマーで更に変性した。
【００９９】
[0099]
更に別の実施例では、その上に複数の表面エポキシ基を有するポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）樹脂粒子を、１，２−エタンジチオールで処理して、複数の表面チオール基を導入した。この実施例では、１，２−エタンジチオールの１つのＳＨ基が反応して、ＰＭＭＡ粒子表面上でエポキシ環を開環し、１，２−エタンジチオールの他のＳＨ基は、次のステップの重合反応、続いて酸化フリーラジカル重合に利用可能である。
【０１００】
[0100]
Ｓ−シリカを生成するための以下の一実施例では、利用されるモノマーは、２−アクリアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）であった。Ｑ−シリカを生成するための以下の別の実施例では、利用されるモノマーは、（３−アクリルアミドプロピル）−トリメチルアンモニウムクロリドであった。電荷中性粒子表面を生成するための以下の更に別の実施例では、モノマーは、メタクリル酸であった。以下の最後の実施例では、使用されるモノマーは、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレートであった。
【０１０１】
[0101]
多くの異なる種類の多孔質粒子を、開示された方法を使用して官能化した。以下の実施例のいつくかにおいて、シリカゲルを利用し、シリカゲルは、２５０、５００、８００、１０００、１２５０、１５００、２０００、２５００、及び３０００オングストローム（Å）などの中央値孔径を有する、７０ミクロンの中央値粒径を有する。シリカゲルを、以下の手順を使用して調製した。１９０ｇの１９重量％硫酸溶液を、オーバーヘッドスターラーを備えた反応器内に配置し、５℃まで冷却した。別個に、２６３ｇのケイ酸ナトリウム溶液（２２．９重量％  ＳｉＯ２）もまた、５℃まで冷却した。続いて、１５分でケイ酸塩の全量を添加するような速度で、ポンプを介して、ケイ酸ナトリウム溶液を硫酸溶液に添加した。添加ステップ中、温度を５℃に維持した。添加が完了した後、反応器を室温まで温め、内容物を撹拌なしでゲル化させた。ゲル化後、ゲル塊を小片に切断し、水中に浸漬して、反応中に形成された硫酸ナトリウムを除去した。
【０１０２】
[0102]
洗浄水を排出し、新鮮な水をゲルに添加しながら、材料中に残る硫酸ナトリウムのレベルを定期的に検査した。レベルが１重量％を下回ったとき、ゲルを水中に懸濁し、液体のｐＨをｐＨ＝９．７に調節し、溶液を６７℃まで加熱した。温度を２０時間２０分にわたって維持した。加熱期間の終了時に、ゲルを濾過によって回収し、ゲルの含水量が約５重量％未満になるまで、１６０℃のオーブン内で乾燥させた。
【０１０３】
[0103]
このようにして得たシリカゲルは、３２５ｍ２／ｇの窒素Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）表面積、及び１．２４ｃｃ／ｇの窒素孔容積を有した。孔を円筒状であると仮定して次の方程式を用いた。
【０１０４】
孔径（Å）＝４００００×ＰＶ／ＳＡ
材料は、１５３Åの孔径を示した。続いて、Ａｉｒ  Ｃｌａｓｓｉｆｙｉｎｇ  Ｍｉｌｌ（ＡＣＭ）を使用して、ゲルを所望の粒径（例えば、７０ミクロン）に粉砕し、次いで、所望の孔径が得られるまで、３００℃のオートクレーブ内で熱水的に処理した。
【０１０５】
[0104]
実施例で報告される粒径を、ＡＳＴＭ  Ｂ８２２−１０に従って、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．から入手可能なＭａｌｖｅｍ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２０００を使用して、光散乱によって判定した。Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＡｕｔｏｐｏｒｅ  ＩＶ  ９５２０を使用して、水銀圧入によって、孔径分布を測定した。本明細書で参照される孔容積は、１０，０００Å以下の孔への水銀圧入を示した。また、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＴｒｉｓｔａｒ  ３０００を使用して、窒素収着（すなわち、ＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ）法）によって、孔径分布を測定した。２０〜３８００Åの範囲内の孔に対して、ＢＪＨ表面積を計算した。また、ＢＥＴ表面積を窒素収着分析から得た。ＬＥＣＯ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＬＥＣＯ  Ｃａｒｂｏｎ  ａｎｄ  Ｓｕｌｆｕｒ  Ａｎａｌｙｚｅｒ  ＳＣ−６３２を使用して、炭素及び硫黄含有量の元素分析を実施した。Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＲＩ  ａｎｄ  Ｖｉｓｃｏｍｅｔｒｉｃ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎを備えたＧＰＣＶ  ２０００を使用して、平均分子量をＧＰＣ分析によって判定した。Ｓｈｉｍａｄｚｕ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＩＣＰＥ−９０００を使用して、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）によって、シリカの純度を測定した。
【０１０６】
[0105]
５０ｍＭリン酸緩衝液でｐＨ７．０の、又は５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ  ＨＣｌ緩衝液でｐＨ８．０の、リゾチーム（Ｓ−シリカ）又はＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）（Ｑシリカ）（緩衝液中２５ｍｇ／ｍＬの濃度）を使用して、静的結合試験を実施した。結合／洗浄緩衝液は、（ｉ）ｐＨ７．０、５０ｍＭリン酸緩衝液、又は（ｉｉ）ｐＨ８．０、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液であった。溶出緩衝液は、（ｉ）ｐＨ７．０、５０ｍＭリン酸緩衝液、又は（ｉｉ）ｐＨ８．０、５０ｍＭ／Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ／１Ｍ  ＮａＣｌであった。
【０１０７】
[0106]
炉乾燥したシリカ試料をバイアル瓶に充填し、次いで、結合緩衝液中のタンパク質溶液を添加した。一晩の吸着後、試料を遠心分離し、上清を分離及び廃棄した。遠心分離及び分離を用いて、洗浄緩衝液でシリカ試料を３回洗浄した。洗浄ステップ後、溶出緩衝液を添加し、溶出を２回繰り返した。
【０１０８】
[0107]
Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．から入手可能なＧｅｎｅｓｙｓ  １０Ｓ  Ｂｉｏ  ＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計を使用して、２８０ｕｍで、組み合わせた溶出溶液に対して、ＵＶ／Ｖｉｓ吸着を測定した。タンパク質吸収係数及び媒体の密度に基づき、結合能力を計算した。
【０１０９】
[0108]
０．６６ｃｍの直径を有するオムニガラスカラムを使用して、動的結合試験（ＤＢＣ）を実施した。２ｍＬのカラムに対して、カラムの長さは、約５．８ｃｍであった。媒体試料を脱イオン水で画定し、次いで、カラムを、約４０００ｃｍ／時間の直線速度で、Ａｋｔａ  ＦＰＬＣでスラリー充填した。破過曲線に対して、（ｉ）ｐＨ７．０、５０ｍＭリン酸緩衝液中のリゾチームタンパク質、又は（ｉｉ）ｐＨ８．０、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液中のＢＳＡタンパク質を、約５００又は１０００ｃｍ／時間で、Ａｋｔａを用いたカラムに通し、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃから入手可能なＵＶ９００を使用して、２８０ｎｍのＵＶ−Ｖｉｓ信号を測定し、クロマトグラムをＭｉｃｒｏｓｏｆｔ  Ｅｘｃｅｌで記録及びプロットした。動的結合能力を計算するために、５％破過点を概して使用した。
【０１１０】
[0109]
（実施例１〜５）
図２に示されるように、２つの異なる経路を利用して、複数の陰イオン性スルホン酸基を含有するポリマー鎖を、シリカ粒子の表面上に導入した。第１の経路は、（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシラン（チオールシラン）の反応、続いて重合による、複数のチオール基の初期結合を伴った。第２の経路は、２つの表面改質シラン、すなわち、（ｉ）チオールシラン及び（ｉｉ）Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．から入手可能な２−［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］−トリメトキシシラン（ＰＥＧシラン）を伴った。
【０１１１】
[0110]
実施例に記載されるような第２の経路に関する主な利点は、第１の経路では、メタノール又はアセトンなどの何らかの有機溶媒を、未反応／未付着シラン試薬の浄化及び除去のために使用したのに対して、初期結合シリカがより親水性であり、水で洗浄することができたことである。
【０１１２】
初期結合．経路１
[0111]
１００グラムのシリカを、１６時間、室温で、ロータバップ（すなわち、ロータリーエバポレーター）上の２Ｌ丸底フラスコ内で、５グラムの（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシランと回転混合した。次いで、シリカを４×４００ｍＬのメタノールで洗浄し、濾過した。乾燥後、シリカの炭素及び硫黄含有量を評価した。
【０１１３】
初期結合．経路２
[0112]
１００グラムのシリカを、５時間、室温で、ロータバップ上の２Ｌ丸底フラスコ内で、５グラムの（３−メルカプトプロピル）トリメトキシシランと回転混合し、次いで、５グラムの２−［メトキシ（ポリエチレンオキシ（プロピル）］トリメトキシシランを添加し、混合物を室温で、１６時間（一晩）回転混合した。次いで、シリカを５×５００ｍＬの脱イオン水で洗浄し、濾過した。乾燥後、シリカの炭素及び硫黄含有量を評価した。
【０１１４】
重合
[0113]
５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに、気密適合するオーバーヘッドメカニカルスターラー、窒素ガス入口及び出口、並びに熱電対フィードバックを有する加熱マントルを装備した。初期結合シリカ、３０ｇ、ＡＭＰＳモノマー（以下の表１に記載される量）、及び２００ｍＬの脱イオン（ＤＩ）水を、フラスコに最初に充填した。その系を２０分間、撹拌し、窒素でバブリングした。次いで、臭素酸ナトリウム塩（表１に記載される量）を添加した。
【０１１５】
[0114]
混合物を５０〜６０℃まで徐々に加熱した。混合物を、オーバーヘッド撹拌しながら２時間、一定の高温で保持した。次いで、フラスコを室温まで冷却した。混合物をビーカー内の６００ｍＬの５％  ＮａＣｌ溶液中に注いだ。フラスコを脱イオン水で洗い流して、フラスコ内の残留シリカを完全に除去した。混合物を数分間、オーバーヘッドスターラーで撹拌した後、シリカを沈殿させ、上の水層をデカントによって分離した。
【０１１６】
[0115]
シリカに、５００ｍＬの飽和炭酸水素ナトリウム溶液を添加し、混合物を１０分間撹拌し、次いで、水溶液を沈殿及びデカントによって分離した。シリカを５００ｍＬの５％  ＮａＣｌで３回、及び５００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄し、各洗浄の後に、真空下での濾過を行った。少量のシリカを一晩９０℃で乾燥させ、次いで、炭素及び硫黄含有量の元素分析のために提出したことを除いて、試料を乾燥するまで空気中に放置した。結果を以下の表３に記載する。
【０１１７】
【表３】
2017515129.tif 000005
【０１１８】
（実施例６）
[0116]
以下の実施例は、図３に示される反応スキームを利用した。１０００Åの中央値孔径及び７５μｍの平均粒径を有する、２５グラムの初期結合シリカを上述のように作製したが、初期結合ステップにおいて、チオールシランのみを使用した。（結合材料の元素分析は、Ｃ＝０．９５％、Ｓ＝０．５３％を示した。）中間生成物（すなわち、複数のチオール基をその上に有するシリカ粒子）を、実施例１〜５に記載される設定を使用して、５００ｍＬ三つ口丸底フラスコ内で、３５グラムの（３−アクリルアミドプロピル）−トリメチルアンモナムクロリド（７５％水溶液、ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから入手可能）、２．３１グラムのジアリルジメチルアンモニウムクロリド（６５％溶液、Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能）、及び２００ｍＬの脱イオン水と混合した。
【０１１９】
[0117]
２０分間の窒素バブリングによってその系から空気を除去した後、１．０グラムの臭素酸カリウムを添加した。混合物を撹拌し、６５℃まで徐々に加熱し、６５℃で２時間反応させた。反応後、混合物を室温まで冷却し、濾過しながら、３×５００ｍＬの５％  ＮａＣｌ、及び３×５００ｍＬの脱イオン水で洗浄した。乾燥試料の炭素及び硫黄含有量はそれぞれ、５．４２％及び０．４８％であった。
【０１２０】
（実施例７）
[0118]
図３に示されるように、１０００Åの中央値孔径及び７５μｍの平均粒径を有する３０グラムの初期結合シリカ（すなわち、実施例６と同じ）を、３０グラムのメタクリル酸及び１５０グラムの脱イオン水と混合した。重合反応を、実施例６に記載されるように実施した。乾燥後の試料の最終炭素含有量は、１８．８７％であった。
【０１２１】
（実施例８）
[0119]
図３に示されるように、１０００Åの中央値孔径及び７５μｍの平均粒径を有する３０グラムの初期結合シリカ（すなわち、実施例６と同じ）を、３０グラムのΝ，Ν−ジエチルアミノエチルアクリレート（Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能）及び１５０グラムの脱イオン水と混合した。重合反応を、実施例６に記載されるように実施した。乾燥後の試料の最終炭素含有量は、１９．２９％であった。
【０１２２】
（実施例９）
[0120]
以下の実施例は、図４に示される反応スキームを利用した。図４に示されるように、１０００Åの中央値孔径及び７５μｍの平均粒径を有する６５グラムのシリカを、９グラムの（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシラン（Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能）と初期結合した。一晩の回転後、処理したシリカを５×５００ｍＬの脱イオン水で洗浄し、濾過した。乾燥試料は、１．１８％の炭素含有量を有すると判定された。
【０１２３】
[0121]
上記の半分の湿式シリカを、１７０ｍＬの脱イオン水中で、０．５０ｇの１，２−エタンジチオールと混合した。混合物を撹拌し、６０℃で２時間加熱し、次いで、１ｍＬの濃縮ＨＣｌを添加した。混合物を更に１時間混合し、次いで、室温まで冷却した。次いで、６０グラムのＡＭＰＳモノマーを添加した。実施例１〜５に記載されるのと同様の設定を使用して、三つ口フラスコ内で重合を実施した。２０分間の窒素バブリング後、２グラムの臭素酸カリウムを添加した。
【０１２４】
[0122]
撹拌した混合物の温度を６０℃まで上昇させ、６０℃で２時間保持し、次いで、反応混合物を、１×５００ｍＬの１０％  ＮａＣｌ、１×５００ｍＬの飽和ＮａＨＣ０３、３×５００ｍＬの５％  ＮａＣｌ、及び３×５００ｍＬの脱イオン水で洗浄及び濾過した。最終乾燥試料が３．１１％の炭素含有量及び１．１９％の硫黄含有量を有したことが判定された。リゾチームＤＢＣは、７４ｍｇ／ｍＬであると測定された。
【０１２５】
（実施例１０）
[0123]
以下の実施例は、図５に示される反応スキームを利用した。その上に複数の表面エポキシ基を有する、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）樹脂粒子（１００μｍの平均粒径）を、Ｒｅｓｉｎｄｉｏｎ（Ｒｏｍｅ，Ｉｔａｌｙ）から購入した。熱電対、オーバーヘッドスターラー、並びに窒素入口及び出口を備えた１Ｌ三つ口丸底フラスコに、４０グラム（乾燥基準）のＰＭＭＡ樹脂及び０．５３ｇの１，２−エタンジチオール、並びに１００ｍＬの脱イオン水を添加した。混合物を室温で２０分間撹拌し、次いで、１０ｍＬの濃縮ＨＣｌを添加した。混合物全体を更に１０分間撹拌し、次いで、混合物の温度を６０℃まで上昇させ、６０℃で１時間保持した。室温まで冷却した後、樹脂を濾過し、脱イオン水（３×５００ｍＬ）で洗浄し、空気中で乾燥させた。
【０１２６】
[0124]
２０グラムの上記の乾燥樹脂を６０グラムのＡＭＰＳシリカ及び２００ｇの脱イオン水と混合した。５０℃で２時間、１．０グラムのＫＢｒＯ３を用いて、実施例１〜５に記載される方法で、重合を実施した。洗浄及び濾過後（他の実施例に記載されるのと同様のプロセス）、きれいな材料をリゾチーム結合に関して評価した。ＤＢＣは、ｐＨ７．０、５０ｍＭリン酸緩衝液中で１４０．８ｍｇ／ｍＬのリゾチームであったことが判定された。
【０１２７】
[0125]
以下の実施例で考察される代替の重合プロセスを介して、本発明を更に例示した。
ワンポットプロセス、３０ｇスケール反応：
[0126]
２５０ｍＬ三角フラスコ内に、３０ｇのチオール／ＰＥＧ変性、乾燥シリカ（例えば、図２、の経路２を参照されたい）を配置し、これに、所定量のＡＭＰＳモノマー及び９５ｍＬの脱イオン水を添加した。アルゴンガスを混合物中でバブリングした。２０分間のバブリング後、臭素酸ナトリウム（０．２ｇ）の５ｍＬの溶液を混合物に添加した。フラスコの頂部をパラフィルムの２つの層で迅速に密閉して、空気がフラスコ内に入ることを防止した。フラスコを水槽で６５℃まで徐々に加熱し、６５℃で２時間保持した。この期間中、フラスコを時々静かに振り混合した。反応後、フラスコを室温まで冷却した。
【０１２８】
[0127]
混合物をビーカー内の３００ｍＬの５％  ＮａＣｌ溶液中に注いだ。フラスコを１０％  ＮａＣｌ溶液で洗い流して、フラスコ内の残留シリカを完全に除去した。混合物を数分間、オーバーヘッドスターラーで撹拌した後、シリカを沈殿させ、上の水層をデカントによって分離した。シリカに、２００ｍＬの飽和炭酸水素ナトリウム溶液を添加し、混合物を１０分間撹拌し、次いで、水溶液を沈殿及びデカントによって分離した。シリカを５００ｍＬの５％  ＮａＣｌで３回、及び５００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄し、毎回、続いて真空下での濾過を行った。少量のシリカを一晩９０℃で乾燥させ、次いで、炭素及び硫黄含有量の元素分析のために提出したことを除いて、試料を乾燥するまで空気中に放置した。
【０１２９】
ワンポットプロセス、１００ｇスケール反応
[0128]
５００ｍＬの丸底フラスコに、１００ｇのチオール／ＰＥＧ変性、乾燥シリカ（例えば、図２、経路２を再び参照されたい）、所定量のＡＭＰＳモノマー、及び３２０ｍＬの脱イオン水を充填した。フラスコをロータバップ上に配置し、その系全体をアルゴンガスで３０分間フラッシング処理した。その後、１５ｍＬの脱イオン水中の０．７ｇの臭素酸ナトリウム塩を、長い針を有する注射器を通じて添加した。その系全体をアルゴンガス下で保持すると同時に、フラスコを回転させ、水槽で６０℃まで徐々に加熱した。２時間後、フラスコを室温まで冷却した。
【０１３０】
[0129]
次いで、混合物をビーカー内の６００ｍＬの５％  ＮａＣｌ溶液中に注いだ。フラスコを１０％  ＮａＣｌ溶液で洗い流して、フラスコ内の残留シリカを完全に除去した。混合物を数分間、オーバーヘッドスターラーで撹拌した後、シリカを沈殿させ、上の水層をデカントによって分離した。シリカに、６００ｍＬの飽和炭酸水素ナトリウム溶液を添加し、混合物を１０分間撹拌し、次いで、水溶液を沈殿及びデカントによって分離した。シリカを６００ｍＬの５％  ＮａＣｌで３回、及び６００ｍＬの脱イオン水で３回洗浄し、毎回、続いて真空下での濾過を行った。少量のシリカを一晩９０℃で乾燥させ、次いで、炭素及び硫黄含有量の元素分析のために提出したことを除いて、試料を乾燥するまで空気中に放置した。
【０１３１】
（実施例１１及び１２）
[0130]
反応で使用されるシリカの中央値孔径及びＡＭＰＳモノマーの量は、巨大タンパク質γグロブリンの結合能力に有意な影響を及ぼす。３０ｇスケールでのプロセスで作製された実施例１１及び１２は、以下の表４に示されるように、γ−グロブリンに対して高い結合能力を有した。
【０１３２】
【表４】
2017515129.tif 000006
【０１３３】
（実施例１３〜２３）
[0131]
以下の実施例は、標的タンパク質に対して効果的な結合能力を提供することが可能な官能化担体材料をうまく作製するために、他の代替の酸化剤が使用され得ることを示す。
【０１３４】
[0132]
これらの実施例において、固定量のシリカ（３０ｇ）及び水を上記のプロセスで使用した。臭素酸ナトリウムの代わりに、他の触媒（注記：触媒が固体である場合、触媒を溶解するために５ｍＬの水を使用した）を２０分間のアルゴンバブリング後に添加した。他の条件は、実施例１１及び１２に記載されるものと同じであった。
【０１３５】
[0133]
付着したポリマーの量をＳ％増加の量で示し、リゾチーム（Ｌｙ）及びγグロブリン（Ｇｌ）に対する動的結合能力を、以下の表５に列挙した。
【０１３６】
【表５】
2017515129.tif 000007
【０１３７】
[0134]
実施例１３〜２２において、表面複数のチオール基を、臭素酸塩イオン以外の基を酸化させることによって酸化し、チオールラジカルを生成した。重合は、表面チオールラジカルから開始した。
【０１３８】
[0135]
実施例２３の場合、Ｖ−５０開始剤、アゾ開始剤を使用し、ラジカルを窒素−炭素結合の破壊から生成した後、反応が高温で生じた。チオールラジカルを、形成されたラジカルによる表面複数のチオール基の水素引き抜きによって生成した。従って、重合は、表面チオールラジカルから開始した。
【０１３９】
[0136]
上記の記載及び実施例が、本発明の例示的な実施形態に関すること、並びに以下の特許請求の範囲に記載される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、修正が行われ得ることが理解されるべきである。また、上記の値の範囲が、末端値、並びにそれらの間の全ての増分値及び範囲を本質的に含むことが理解されるべきである。例えば、０．１ミクロン（μｍ）〜約１０００μｍの粒径は、（１）端点０．１μｍ及び１０００μｍ、（２）いずれかの増分（例えば、０．１μｍ、そのようにして０．２μｍ、０．３μｍ、．．．．９９９．８μｍ、及び９９９．９μｍなど）での、端点０．１μｍと１０００μｍとの間の全ての個々の粒径、並びに（３）端点０．１μｍと１０００μｍとの間の粒径のいずれかの範囲（例えば、約１００．０μｍ〜約２４７．３μｍなど）を含む。
【０１４０】
[0137]
本明細書がその特定の実施形態に関して詳述されてきたが、当業者が、上記を理解した後、これらの実施形態の修正物、変更物、及び同等物を容易に想起し得ることが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそのいずれかの同等物の範囲として評価されるべきである。
【図１】
2017515129.tif 000008
【図２】
2017515129.tif 000009
【図３】
2017515129.tif 000010
【図４】
2017515129.tif 000011
【図５】
2017515129.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月5日(2017.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィ材料を形成するための方法であって、担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させて、複数のチオール基をその上に有する中間生成物を形成すること、および前記複数のチオール基を介して、１つ以上のモノマーを前記中間生成物上に重合させて、前記複数のチオール基に共有結合した複数のポリマー鎖を形成すること、を含む方法。
【請求項２】
前記複数のポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、あるいは（ｖ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のポリマー鎖が、各チオール基の硫黄原子を介して、前記複数のチオール基に直接共有結合される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記担体材料が、微粒子、繊維、板、膜、モノリス、又はこれらの組み合わせを含み、特に、微粒子材料を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つの二官能性の第１の化合物であって（ｉ）前記第１の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上のチオール基と、を含む少なくとも１つの二官能性の第１の化合物を含む、及び／又は前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つのチオール置換シランを含む、及び／又は前記１つ以上の第１の反応物質が、（３−メルカプトプロピル）−トリメトキシシランを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の第１の反応物質が、（１）少なくとも１つの二官能性の連結用化合物であって（ｉ）前記連結用化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上のチオール基を含む化合物と共有結合することが可能な１つ以上の追加の官能基、を含む少なくとも１つの二官能性の前記連結用化合物、並びに（２）少なくとも１つの二官能性のチオール含有化合物であって（ｉ）前記連結用化合物の前記１つ以上の追加の官能基と共有結合することが可能な１つ以上の官能基、及び（ｉｉ）１つ以上のチオール基、を含む少なくとも１つの二官能性のチオール含有化合物、を含み、特に、前記１つ以上の追加の官能基のそれぞれが、独立して、エポキシ基、エーテル基、アミノ基、エステル基、アミド基、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つのエポキシシランを含み、特に、（３−グリシドキシプロピル）−トリメトキシシランを含む、及び／又は前記１つ以上の第１の反応物質が、１，２−エタンジチオールを含む、請求項１〜４及び６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の第１の反応物質が、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物であって（ｉ）前記第２の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む少なくとも１つの二官能性の前記第２の化合物を含む、及び／又は前記１つ以上の第１の反応物質が、１つ以上の親水基をその上に有する少なくとも１つの追加のシランを更に含む、及び／又は前記１つ以上の第１の反応物質が、２−［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］−トリメトキシシランを更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ以上の第１の反応物質が、前記担体材料と前記ポリマー鎖との間の共有結合による連結をもたらし、前記共有結合による連結が、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記重合ステップが、有機溶媒を含まない反応混合物を利用する、及び／又は前記重合ステップが、臭素酸イオン含有塩、セリウム（ＩＶ）塩、過酸化物、過硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８）、過ホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ３）、過ヨウ素酸ナトリウム（ＮａＩＯ４）、硝酸グアニジン、次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ（ＣｌＯ）２）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）、１２重量％次亜塩素酸ナトリウム溶液、ラジカル開始剤、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される１つ以上の酸化剤を利用し、好ましくは、前記１つ以上の酸化剤が、臭素酸イオン含有塩を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記反応混合物が、（ｉ）複数のチオール基をその上に有する前記中間生成物、（ｉｉ）前記１つ以上のモノマー、（ｉｉｉ）前記臭素酸イオン含有塩からなる単一の酸化剤、及び（ｉｖ）脱イオン水、からなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記重合ステップが、所望の量の前記１つ以上のモノマーを利用して、標的分析物に応じて調整された長さを有する複数のポリマー鎖を形成することを含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ラジカル開始剤が、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
複数のチオール基をその上に有する担体材料を含む、請求項４〜９のいずれかで形成及び定義される、中間生成物であって、前記複数のチオール基が、前記担体材料を１つ以上の第１の反応物質と反応させることによって形成され、前記１つ以上の第１の反応物質が少なくとも１つの二官能性の第１の化合物であって、（ｉ）前記第１の化合物を前記担体材料に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上のチオール基と、を含む少なくとも１つの二官能性の前記第１の化合物を含む、中間生成物。
【請求項１５】
前記担体材料が、有機材料、無機材料、ハイブリッド材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択され、特に、微粒子無機酸化物材料、好ましくは、シリカ又はシリカゲルを含む、請求項１４に記載の生成物。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法によって形成される、官能化担体材料。
【請求項１７】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法によって形成される、クロマトグラフィ材料。
【請求項１８】
担体材料と、前記担体材料の表面から延びる複数のポリマー鎖とを含む、クロマトグラフィ材料であって、前記複数のポリマー鎖が、二価硫黄結合−Ｓ−を通じて前記表面に共有結合され、前記複数のポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、（ｉｉｉ）原子（例えば、水素）若しくはイオン（例えば、プロトン）の解離若しくは会合を介して、正電荷若しくは負電荷を形成することができる、１つ以上のイオン化可能な官能基、又は（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかの組み合わせ、を含み、好ましくは、前記複数のポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷、（ｉｉ）その上に１つ以上の負電荷、又は（ｉｉｉ）（ｉ）及び（ｉｉ）の両方、を含む、及び／又は前記複数のポリマー鎖が、各チオール基の前記硫黄原子を介して、前記複数のチオール基に直接共有結合される、及び／又は前記複数のポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の正電荷を含む、及び／又は前記複数のポリマー鎖が、（ｉ）その上に１つ以上の負電荷を含む、クロマトグラフィ材料。
【請求項１９】
前記担体材料が、前記担体材料の前記表面から延びる、少なくとも１つの二官能性の第２の化合物を更に含み、前記少なくとも１つの二官能性の化合物のそれぞれが、（ｉ）前記二官能性の化合物を前記表面に結合させることが可能な１つ以上の官能基と、（ｉｉ）１つ以上の親水基と、を含む、及び／又は前記官能化担体材料が、前記担体材料と前記ポリマー鎖のそれぞれとの間の共有結合による連結を含み、前記共有結合による連結が、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、及びＳからなる群から選択される１つ以上の原子からなる、及び／又は前記担体材料が、微粒子担体材料を含む、請求項１８に記載のクロマトグラフィ材料。
【請求項２０】
クロマトグラフィ装置で使用するのに好適なクロマトグラフィカラム又はカートリッジであって、請求項１８及び１９のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料を含む、クロマトグラフィカラム又はカートリッジ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のクロマトグラフィカラム又はカートリッジを備える、クロマトグラフィ装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの生物学的化合物を含有する試料又は混合物を分析又は分離又は精製する方法であって、前記方法が、少なくとも１つの生物学的化合物を含有する前記試料を、請求項１８のいずれか一項に記載のクロマトグラフィ材料と接触させるステップを含み、好ましくは、前記少なくとも１つの生物学的化合物が、ウイルス、ワクチン、抗体、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、非ペプチジル化合物、ポリエンマクロライド、テルペン、アルカロイド、炭水化物、オリゴヌクレオチド、これらの誘導体、これらの類似体、又はこれらのいずれかの組み合わせを含む、方法。
【国際調査報告】
2017515129.tif 000013
2017515129.tif 000014