Die Erfindung betrifft das Gebiet der chromatographischen Trennung und
betrifft insbesondere einen neuen Typ von Anionenaustauschern, welche zwei
positive Ladungen in einer Entfernung von zwei Atomen voneinander in einer
Struktur, in der der Schutz der Ladungen minimiert ist, enthalten. Die
speziell betreffenden Ionenaustauscher sind solche, die zwei quaternäre
Aminogruppen enthalten.
Ionenaustauschchromatographie - eine Technik, bei der eine Probe durch eine
Matrix, die immobilisierte geladene Gruppen enthält, die Probenkomponenten
mit der entgegengesetzten Ladung binden, geleitet wird - wird unter anderem
zur Trennung von Biomolekülen, wie beispielsweise Proteine, Peptide und
Nukleinsäure, verwendet. Obwohl dies eines der ältesten Trennverfahren ist,
ist es weiterhin eine der Grundtechniken für moderne biochemische
Trennverfahren. Soweit Anionenaustauscher betroffen sind, d.h. Ionenaustauscher,
die positiv geladene Gruppen enthalten, sind die als solche Austauscher
verwendeten Substanzen in erster Linie Amine, die an eine feste Phase
irgendeiner Art gebunden sind, um so entweder die geladenen Gruppen selbst
oder um Gruppen, die in einer speziellen Umgebung mit einer Ladung versehen
werden können, zu bilden. Primäre, sekundäre und tertiäre Aminofunktionen
werden als schwache Anionenaustauschergruppen klassifiziert, wohingegen
quaternäre Aminofunktionen als starke Aminoaustauschergruppen klassifiziert
werden. Jedoch spiegelt die Verwendung dieser Ausdrücke "schwach" und
"stark" keine qualitative Bewertung der Funktion des Ionenaustauschers
wider; sie bezieht sich eher auf die Tatsache, daß ein "starker"
Ionenaustauscher über einen breiteren pH-Bereich geladen wird. In einigen
praktischen Anwendungen ist ein schwacher Ionenaustauscher gegenüber einem
starken zu bevorzugen und umgekehrt. Als Beispiele von Anionenaustauschern,
die im Handel seit vielen Jahren erhältlich sind, können DEAE Sephadex und
QAE Sephadex (Pharmacia AB, Uppsala, Schweden), die Diethylaminoethyl- bzw.
quarternäre Aminoethylgruppen als funktionelle Gruppen enthalten, erwähnt
werden. Ionenaustauscher, die Aminogruppen enthalten, sind ebenfalls in
einer großen Anzahl von Publikationen beschrieben, vergleiche
beispielsweise WO 89/04203 und EP-167 488.
In allen Formen der chromatographischen Trenntechniken ist es zwingend, daß
man die bestmögliche Trennung/Auflösung der Probenkomponenten in ihre
einzelnen Komponenten oder einzelnen Gruppen von Komponenten erreicht. Die
Auflösung ist eine Funktion von im allgemeinen der Effizienz und der
Selektivität der verwendeten Säule. Diese Faktoren werden in erster Linie
durch die Eigenschaften der Trennmatrix in Kombination mit der Geometrie
der Säule bestimmt. So stellen diese Faktoren feste Parameter des Systems
dar. Andere Faktoren, die die Auflösung beeinflussen, sind beispielsweise
die Probenladung, die Fließgeschwindigkeit, die Temperatur, der pH-Wert,
die Gradienten etc., die so für eine gegebene Säule für jede gegebene
Trennsituation optimiert werden müssen. Während der vergangenen Jahre war
es ein Trend, daß Bemühungen hinsichtlich des Erhalts einer erhöhten
Effizienz und begleitend einer erhöhten Auflösung gemacht wurden, indem ein
Säulenpackmaterial mit kleinerer Teilchengröße verwendet wurde.
Andererseits scheint, daß sehr wenig Arbeit für Bemühungen mit dem Ziel zur
Verbesserung der Selektivität der Ionenaustauscher aufgewendet wurde. Einer
der Faktoren, der die Selektivität beeinflußt, ist die Struktur der
geladenen Gruppe, die an die Matrix befestigt wurde.
Eine weitere wichtige Eigenschaft von Ionenaustauschern ist ihre
Ionenaustauschkapazität; im Falle, daß die Ionen der mobilen Phase kleine
monovalente Ionen sind, ist diese Kapazität gleich der Anzahl der Ladungen in
der Matrix. Ein kleines Ion kann durch die Oberflächenschicht, die durch
die geladenen Substituenten gebildet wird, dringen und erreicht
beispielsweise so auch Ladungen, die tiefer im Inneren enger Poren liegen. Aber wenn
eine Bindung an Biomoleküle eintritt, ist die Situation anders. Die
Faktoren, die die Menge eines Proteins, das an einen Ionenaustauscher gebunden
werden kann, bestimmen, sind nicht nur die Anzahl der Ladungen auf dem Gel,
sondern auch die Art, wie die Ladungen auf der Matrixoberfläche freigelegt
sind, was mit sich bringt, daß die Porosität der Matrix und die Struktur
der Ionenaustauschergruppe von entscheidender Bedeutung sind. Natürlich
haben auch die Ladungseigenschaften des Proteins Einfluß auf den Grad der
Bindung. Es wurde nun gefunden, daß die Selektivität und Kapazität der
starken Anionenaustauscher beträchtlich durch Einführen funktioneller
Gruppen, deren Ladungen paarweise angeordnet sind, verbessert werden kann,
wobei die Ladungen in einer speziellen Struktur angeordnet sind, worin sie
auf optimale Weise gegenüber dem umgebenden Medium infolge einer
Minimierung der Ladungsabschirmung freigelegt sind.
Die erfindungsgemäß betrachteten Gruppen besitzen die Struktur
wobei das charakteristische Merkmal hier ist, daß die zwei geladenen
Stickstoffatome in einer Entfernung von zwei Atomen voneinander angeordnet sind.
In den Strukturen (1), (2) und (3) bilden die Stickstoffatome ferner einen
Teil einer cyclischen Struktur. Durch Wahl der Strukturen (1) und (3) auf
den Ionenaustauschern minimiert man die durch sterische Hinderung bedingte
störende Wechselwirkung mit Probenmolekülen in einer Lösung bei Kontakt mit
dem Ionenaustauscher.
Was die Wahl der Trägermatrix zur Bindung der funktionellen Gruppe
betrifft, so ist dies ein Punkt, der nicht Gegenstand der Erfindung ist; der
Fachmann kann das Konzept der Erfindung auf eine große Anzahl von
Trägermatrices, die zur Verwendung in chromatographischen Trennverfahren
beschrieben wurden, anwenden, und daraus kann er eine mit den gewünschten
Eigenschaften hinsichtlich der anderen Trennparameter auswählen. Beispiele
für solche Matrices sind unter anderem Gele aus Polysacchariden,
beispielsweise Dextran, Stärke, Cellulose und Agarose, gegebenenfalls nach
Vernetzung zum Zweck der Erhöhung der Steifigkeit des Materials und somit zur
Verbesserung seiner Eigenschaften bei Kompression und Fließfluß. Andere
Beispiele sind Trägermatrices auf der Basis von Polystyrol-Divinylbenzol,
Kieselgel und Acrylaten.
Die Synthese der erfindungsgemäßen Ionenaustauscher wird entweder durch
Einführen der reaktiven Gruppen in die gewählte Matrix, wobei die Gruppen
entweder mit der Ionenaustauschergruppe oder einem Derivat davon umgesetzt
werden, oder durch direkte Reaktion eines reaktiven Derivats der
Ionenaustauschergruppe mit der Matrix durchgeführt.
Die Kopplung wird mit Hilfe eines sogenannten Spacers durchgeführt, der an
einem seiner Enden an die Matrix gebunden wird und am anderen Ende an das
Reagens, das eine der vorstehenden Strukturen (1) bis (4) ergibt. Eine
solche Kopplung des Spacers an das Gel einerseits und an das Reagens
andererseits wird mittels irgendeines der zahlreichen für Kopplungen dieses Typs
und technologischen Zusammenhangs entwickelten Verfahren, insbesondere auf
den Gebieten der Affinitätschromatographie, durchgeführt; Beispiele für
solche Verfahren sind die CNBr-, Epoxid-, Cyanat-, Hydrazid- und
Sulfonylkopplung, womit nur einige aus einer großen Anzahl erwähnt sind. Die
Verwendung von Spacern zur Freilegung von funktionellen Gruppen auf einer
Matrix ist ebenfalls ein sehr gut bekanntes Verfahren auf diesem
technologischen Gebiet und bildet keinen Teil der Erfindung.
Die gegenwärtig bevorzugte Struktur ist die Struktur Nr. (1), die in den
bisher durchgeführten Versuchen die besten Ergebnisse ergeben hat. Über den
Spacer wird eines der Stickstoffatome des 1,4-Diazobicyclo[2,2,2]octans
(DABCO) Moleküls an die Matrix gekoppelt und somit quaternisiert, wonach
das andere Stickstoffatom durch Methylieren quaternisiert wird. Alternativ
wird monomethyliertes DABCO direkt über den Spacer an die Matrix gekoppelt.
Die Erfindung betrifft so einen Anionenaustauscher für die
chromatographische Trennung, wobei der Anionenaustauscher die Struktur
P-S-A
besitzt, worin P ein unlöslicher Träger, bevorzugt in Form getrennter
Teilchen, wie beispielsweise kugelförmige Teilchen, des auf diesem technischen
Gebiet bekannten Typs mit einem Teilchendurchmesser von beispielsweise 1
bis 500 um ist.
S ist ein sogenannter Spacer, d.h. eine Molekülkette, die mit den
Probenmolekülen auf keine Weise, die das Trennverfahren stört, wechselwirkt, aber
die Exposition der geladenen Struktur auf der Teilchenoberfläche fördert.
Wenn es beispielsweise erwünscht ist, daß eine bestimmte Menge an
hydrophoben Gruppierungen bei dem Trennverfahren verwendet wird, kann der Spacer
natürlich auf an sich bekannte Weise hyrophob gemacht werden.
A ist ein geladener Ligand, der zwei quaternäre Aminogruppen in einer
Entfernung von zwei Atomen voneinander enthält, insbesondere die folgenden:
Die Erfindung wird anhand der folgenden nicht beschränkenden Beispiele
näher erläutert, die sowohl die Synthese der Ionenaustauscher als auch die
Verwendung dieser Ionenaustauscher im chromatographischen Trennverfahren
beschreiben.
ARBEITSBEISPIELE1. Synthese des Ionenaustauschers auf einer AgarosematrixI. (a) Diaminkopplung an Agarosematrix mit anschließender
Ouaternisierungsstufe
250 ml Wasser, 145 g Natriumhydroxid in fester Form, 65 g Natriumsulfat und
2 g Natriumborhydrid wurden unter Rühren zu einem vernetzten Agarosegel
(500 ml, gequollen in Wasser) gegeben. Die Temperatur wurde auf 50ºC
erhöht, wonach 700 ml Allylglycidylether zugesetzt wurden. Das Gemisch wurde
über Nacht bei 50ºC gerührt. Das Gel wurde auf einem Glasfilter mit Wasser
und dann mit Ethanol und schließlich erneut mit Wasser gewaschen. Dann
wurde das so erhaltene Gel auf einem Glasfilter abgesaugt bis der erste Riß
in dem Gelbett sichtbar wurde. Von diesem Gel wurden dann 100 g entnommen,
die zusammen mit Natriumacetat (NaOAc.3H&sub2;0, 3 g) zu 50 ml Wasser gegeben
wurden. Brom wurde zugesetzt bis die Farbe gelb blieb, wonach der Überschuß
an Brom durch Zugabe von Natriumformiat beseitigt wurde.
0,2 mol des gewählten Amins wurden dem Gemisch zugesetzt, und die Synthese
ließ man dann über Nacht bei 45ºC ablaufen. Das Gel wurde mit Wasser,
Essigsäure/Wasser und dann erneut mit Wasser gewaschen.
Danach wurde das Gel (25 g) fünfmal mit 100 ml Ethanol und dann fünfmal mit
Acetonitril gewaschen, wonach es in 50 ml Acetonitril überführt wurde. Die
Temperatur wurde auf 30ºC eingestellt, und 1 ml Methyliodid wurde
zugesetzt. Danach ließ man die Synthese, an der nun die Quaternisierung des
zweiten Stickstoffatoms beteiligt war, über Nacht ablaufen, wonach das Gel
zuerst mit Wasser, dann mit Ethanol und schließlich mit Wasser gewaschen
wurde.
I. (b) Monomethylierung des Diamins und anschließende Kopplung an eine
Agarosematrix
56,1 g DABCO wurden in 200 ml Acetonitril aufgelöst, wonach 71 g
Methyliodid unter Rühren und in einer solchen Geschwindigkeit, daß die Temperatur
35ºC nicht überschritt (etwa 30 Minuten), zugesetzt wurde. Ein Präzipitat
wurde gebildet, wenn die letzten Tropfen Methyliodid zugesetzt wurden. Die
Reaktion ließ man nun über Nacht bei 30ºC ablaufen. Das Präzipitat, das aus
dimethyliertem DABCO bestand, wurde abfiltriert. Das Lösungsmittel wurde
durch Destillation in einem zylinderförmigen Verdampfer entfernt, und die
restliche Kristallmasse (146 g) wurde aus 730 ml Isopropanol
rekristallisiert. Die Kristalle wurden abfiltriert und im Vakuum getrocknet. Die
Ausbeute betrug 103,3 g, und der Schmelzpunkt lag innerhalb eines Bereichs von
204 bis 208ºC.
6,06 g Monomethyl-DABCO (siehe vorstehend) wurden zu 15 ml vernetztem
Agarosegel gegeben, das gemäß Beispiel I (a) allyliert und bromiert worden
war. Das Reaktionsgemisch ließ man dann bei 30ºC stehen, wobei dessen
pH-Wert bei 10,5 mittels eines pH-Stats gehalten wurde. Danach wurde das
Gel mit Wasser und dann mit Essigsäure/Wasser und dann erneut mit Wasser
gewaschen.
II. Kopplung von Monomethyl-DABCO (Me-DABCO) an eine
Polystyrol/Divinylbenzol-Matrix
23 ml eines hydroxylierten Polystyrol/Divinylbenzol-Gels wurden mit 175 ml
einer 10% NaOH-Lösung, die 0,03% Natriumborhydrid enthielt, gewaschen. Das
Gel wurde zu 9,2 ml der alkalischen Lösung gegeben, und dann wurden 27,6 ml
Allylglycidylether zugesetzt. Das Gemisch wurde über Nacht bei 45ºC
gerührt, wonach das Gel zuerst mit Ethanol und dann mit Wasser gewaschen
wurde. 10 g Brom, 6 ml Wasser und 0,38 g Natriumacetat (NaOAc.3H&sub2;0) wurden
zu dem wie vorstehend beschrieben hergestellten Gel zugesetzt, bis die
Farbe gelb blieb. Überschüssiges Brom wurde durch Umsetzen mit zugesetztem
festen Natriumformiat entfernt. Dann wurden 6,06 g Monomethyl-DABCO
zugesetzt, und das Gemisch wurde über Nacht bei 30ºC unter der Kontrolle eines
auf pH 11,0 eingestellten pH-Stats gerührt. Das Gel wurde mit Wasser dann
mit Essigsäure/Wasser und schließlich erneut mit Wasser gewaschen.
III. Synthese des Me-DABCO Ionenaustauschers auf einer mit Dextran
behandelten Polystyrol/Divinylbenzol-Matrix zur Trennung von DNA-FragmentenAllylierung
15 g eines nicht porösen hydroxylierten 3 um Polystyrol/Divinylbenzol-Gels
wurden mit 114 ml einer filtrierten 10% NaOH-Lösung, die 0,03%
Natriumborhydrid enthielt, gewaschen. Das Gel wurde dann zu der vorstehend genannten
alkalischen Lösung gegeben; 36 ml Allylglycidylether wurden zugesetzt, und
das Gemisch wurde über Nacht bei 45ºC gerührt. Das Gel wurde dann mit
Wasser, anschließend mit Ethanol und schließlich mit Wasser gewaschen.
Bromierung und Dextrankopplung
3 g des vorstehend allylierten Gels wurden zusammen mit 0,1 g Natriumacetat
(NaOAc.3H&sub2;O) zu 10 ml Wasser gegeben, wonach unter Rühren Bromwasser
zugesetzt wurde, bis eine stabile gelbe Farbe erhalten wurde. Überschüssiges
Brom wurde mit Natriumformiat entfernt, und das Gel wurde dann mit Wasser
gewaschen und bis zur Trockene auf einem Glasfilter abgesaugt. Als nächstes
wurde das Gel zu einer Lösung von 1,9 g Dextran mit einem
durchschnittlichen Molekulargewicht von 20.000 in 5 ml Wasser gegeben, wonach 0,34 g
Natriumhydroxid und 0,02 g Natriumborhydrid nach einer Stunde Rühren bei
40ºC zugesetzt wurden. Danach wurde das Reaktionsgemisch über Nacht bei
40ºC unter Rühren stehengelassen. Das Gel wurde dann mit Wasser gewaschen.
Allylierung des Dextran-gekoppelten Gels
Nach der Dextrankopplung wurden 3 g des Gels mit 2,5 ml Wasser, 0,87 g
Natriumhydroxid, 0,39 g Natriumsulfat und 0,01 g Natriumborhydrid vermischt.
Danach wurden 4,2 ml Allylglycidylether bei 50ºC unter heftigem Rühren
zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht stehengelassen, wonach das
Gel zuerst mit Ethanol und dann mit Wasser gewaschen wurde.
Bromierung und Kopplung von DABCO
Die Bromierung wurde, wie vorstehend unter der Überschrift "Bromierung und
Dextrankopplung" beschrieben, durchgeführt, und danach wurden 3 g Gel zu
2 ml Wasser gegeben, und 0,7 g DABCO wurden zugesetzt. Nach Rühren über
Nacht bei 45ºC wurde das Gel mit Wasser gewaschen.
Methylierung des DABCO-gekoppelten Gels
3 g des vorstehenden Gels wurden dreimal mit Ethanol und dann dreimal mit
Acetonitril gewaschen. Es wurde dann auf einem Glasfilter bis zur Trockene
abgesaugt. Danach wurde das Gel zu 3 ml Acetonitril gegeben, 0,5 ml
Methyliodid wurden bei 30ºC zugesetzt, und das Gemisch wurde dann bei dieser
Temperatur über Nacht stehengelassen. Das so erhaltene Gel wurd einmal mit
Acetonitril, dreimal mit Ethanol und dann mit Wasser gewaschen.
IV. Synthese des Ionenaustauschers mit Ligand 3 auf einer Agarosematrix
Das vernetzte Agarosegel wurde gemäß Beispiel 1 allyliert. 50 g des
allylierten Gels wurden mit Ethanol und dann mit Aceton gewaschen, und dann
schließlich wurde Benzol in das Gel gewaschen. Dann wurde das Gel bis zur
Trockene abgesaugt und zu 25 ml Benzol gegeben, wonach Brom bis zum Erhalt
einer permanenten gelben Farbe zugesetzt wurde. Nach 30 Minuten wurde
überschüssiges Brom durch Reaktion mit Natriumformiat, das in Form einer
wäßrigen Lösung zugesetzt worden war, entfernt. Das Gel wurde mit Acetonitril
gewaschen, bis zur Trockene abgesaugt und in 25 ml Acetonitril
aufgeschlämmt. Danach wurde 8,6 g Piperazin zugesetzt, und das Gemisch wurde
über Nacht bei 50ºC unter Rühren stehengelassen. Es wurde dann mit Ethanol
und dann mit Wasser gewaschen. Dann wurde das Gel mit 100 ml 0,1 M
Natriumhydroxid und mit Wasser gewaschen, bis die Waschflüssigkeit neutral war.
Danach wurde mit Ethanol gewaschen und schließlich mit Acetonitril
behandelt. Nach Absaugen bis zur Trockene wurde das Gel in 25 ml Acetonitril
aufgeschlämmt, und nach Zugabe von 4 ml Methyliodid wurde das Gemisch über
Nacht bei 30ºC gerührt. Das Gel wurde mit Ethanol und dann mit Wasser
gewaschen und war dann gebrauchsfertig.
V. Charakterisierung der Selektivität der Ionenaustauscher
Mit einem Testgemisch aus
Transferrin 10 mg/ml
Ovalbumin 20 mg/ml
β-Lactoglobulin 20 mg/ml
wurde die Selektivität der hergestellten Ionenaustauscher durch Bestimmen
des Unterschieds im Elutionsvolumen Ve geteilt durch das Leervolumen
Vo,(Ve,m - Ve,n)/Vo, wobei m und n aufeinanderfolgende Zahlen, die den
Peaks des Chromatogramms zugeordnet wurden, bezeichnen, charakterisiert.
Das vorstehend aufgeführte Testgemisch ergab 5 Peaks bei Elution mit einem
starken Anionenaustauscher bei pH 6,0. Das Gemisch enthält Proteine
unterschiedlicher Größe, und in der Realität unterscheiden sich die Vo-Werte für
jedes der verschiedenen Proteine so stark, daß sie bei verschiedenen
Volumina eluiert werden würden, selbst wenn keines von ihnen durch
Ionenaustauscher-Wechselwirkungen zurückgehalten werden würde. Dies ist ein
Phänomen der Gelfiltration. Jedoch würden alle Proteine innerhalb eines
Säulenvolumens eluiert werden. In den Testreihen wurde Vo hinsichtlich dieses
Effekts nicht korrigiert, weil in Vergleichen auf der gleichen Trägermatrix
der Vo-Fehler der gleiche für jedes Protein auf den verschiedenen
Ionenaustauschern ist. Zur Vereinfachung wird Vo als das Gesamtvolumen der Säule
angenommen.
Zum Vergleich sind auch die entsprechenden Werte, die mit Ionenaustauschern
aus dem Stand der Technik, Q Sepharose High Performance und Mono Q
(Pharmacia LKB Biotechnology), erhalten wurden, wobei diese Ionenaustauscher die
funktionelle Gruppe
besitzen.
Tabelle I
Ergebnisse aus den Trennungen, die auf Ionenaustauschern auf Agarosebasis
gemäß Beispiel 1 durchgeführt wurden.
Ligand
Konz.des Liganden auf dem Gel mmol/ml Gel
Kapazität für Br&supmin; mmol/ml
Tabelle 2
Ergebnisse aus den Trennungen, die auf Ionenaustauschern auf
Polystyrol/DVB-Basis durchgeführt wurden.
Ligand
Konz.des Liganden auf dem Gel mmol/ml Gel
Kapazität für Br&supmin; mmol/ml
Aus den Tabellen 1 und 2 geht hervor, daß die erfindungsgemäßen
Ionenaustauscher eine bessere Selektivität als Ionenaustauscher aus dem Stand der
Technik besitzen und daß der höchste Grad an Selektivität mit dem Liganden
(1) erhalten wird.
In Vergleichstests, die den vorstehend beschriebenen analog waren, wurde
die Selektivität an Strukturen untersucht, an denen zwei quaternäre
Stickstoffatome in Entfernungen von drei oder mehr Atomen voneinander angeordnet
sind. Die Selektivität verschlechtert sich mit zunehmenden Entfernungen
zwischen den Stickstoffatomen, und ferner zeigen die Ergebnisse klar, daß
die Konformation der Moleküle in den Liganden 1 und 2 Eigenschaften
verleiht die erfindungsgemäß optimal sind.
VI. Untersuchung der Proteinbindungskapazität
Die Messung der Proteinbindungskapazität des am stärksten selektiven
Liganden (siehe vorstehend, Ligand 1) wurde an einer Agarosematrix durchgeführt
und mit dem Ligand aus dem Stand der Technik (0) verglichen. Sowohl die
statischen wie auch die dynamischen Kapazitäten wurden gemessen - die
zuerst genannte durch Aufzeichnen der Adsorptionsisotherme für
Rinderserumalbumin (RSA) und die letztere durch Plotten von Kurven des Austretens des
Proteins aus den gepackten Säulen. Das Gel (0,3 ml, 30%) wurde in
Reagensgläser eingefüllt. Variierende Mengen an RSA-Lösung (200 mg/ml) wurden der
Gelaufschlämmung zugesetzt, wonach das Volumen durch Zugabe von Puffer
(20 mM Tris/HCl pH 7,5) auf 0,4 ml eingestellt wurde. Die Reagensgläser
wurden zwei Stunden lang geschüttelt, und dann wurde nach Zentrifugation
die Absorption bei 280 nm zur Bestimmung der RSA-Konzentration in dem
Überstand gemessen. Die Menge des gebundenen Proteins wurde als Differenz
zwischen der Gesamtmenge an zugesetzten Proteinen minus der Menge in Lösung im
Gleichgewicht berechnet.
Die Ergebnisse zeigten, daß die maximale Aufnahme 62,6 mg/ml mit dem
Liganden aus dem Stand der Technik (0) betrug und mit dem Liganden (1)
86,3 mg/ml betrug. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß im Falle von
(0) die Anzahl der Liganden 0,16 mmol/ml Gel betrug, wohingegen im Falle
von (1) die Anzahl 0,12 mmol/ml Gel betrug. Trotz dieser Tatsache war die
statische Proteinbindungskapazität um 38% höher.
Zur Untersuchung der dynamischen Proteinbindungskapazität wurde 1 g Gel in
jede der zwei HR 5/5 Säulen (Pharmacia AB) gepackt, wonach die Bodenzahl
für den Fall einer 1% Acetonlösung als Probe mit einer linearen
Fließgeschwindigkeit von 10 cm/Stunde gemessen wurde. Die Kurven des Austretens
des Proteins wurden mittels Pumpen durch jede Säule einer Lösung aus RSA
(5 mg/ml in Tris/HCl, pH 7,5; 0,1 M NaCl) erhalten, bis ein Protein
auftauchte.
Die Säuleneffizienz war N = 6370/m für (0) und N = 6630/m für (1). Im Falle
von (0) wurde ein Auftauchen des Proteins bemerkt, wenn 5,8 ml
Proteinlösung durch die Säule gepumpt worden waren, wohingegen im Falle von (1) ein
Proteinauftauchen nach 10,1 ml auftrat. Dies bedeutet, daß mit dem
erfindungsgemäßen Liganden die dynamische Kapazität um 74% höher war als mit dem
Liganden aus dem Stand der Technik. In diesem Versuch ergab erneut die
Beziehung der Ligandenkonzentration (0,16 gegen 0,12) tatsächlich einen
Vorteil für das Gel aus dem Stand der Technik. Trotz dieser Umstände war die
Kapazität des erfindungsgemäßen Ionenaustauschers deutlich besser.
VII. Untersuchung der Peptidtrenneigenschaften
Gele gemäß Beispiel 1, d.h. mit Agarosematrices, wurden in HR 10/10 Säulen
gepackt und mit einer 20 ul Probe, die in jedem Fall 1 mg/ml eines
Gemisches aus ACTH und Tetrapeptid Val-Gly-Asp-Glu enthielt, getestet. Puffer
A: 20 mM Tris pH 7,1; Puffer B: Puffer A + 0,1 M NaCl. Fließgeschwindigkeit
1 ml/min.
Elution: Puffer A für 5 Minuten, dann linearer Gradient 0 bis 40% B über
einen Zeitraum von 30 Minuten.
Detektion: UV 215 nm.
Mit dem Ionenaustauscher aus dem Stand der Technik (0) wurden die Peptide
im gleichen Peak eluiert, wenn das Gemisch auf der Säule aufgebracht wurde.
Die Peptide getrennt gaben die Elutionsvolumina von 24,4 bzw. 24,8 ml.
Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Ionenaustauschers Ligand (1) wurde
eine Grundlinientrennung erhalten, und, wenn die Peptide getrennt
laufengelassen wurden, betrugen die Elutionsvolumina, die in diesem Fall erhalten
wurden, 27,3 bzw. 30,6 ml.
VIII. Trennung von DNA-Fragmenten
Der Legand (1) wurde an eine nicht poröse 3 um Polystyrol/DVB-Matrix
(hergestellt gemäß Beispiel III) gebunden und in eine 5x30 mm Säule gepackt,
wonach ein Vergleich mit einer GenPak-FAX (Waters), eines im Handel
erhältlichen Produkts, das speziell für diesen Trenntyp entwickelt worden war,
durchgeführt wurde. Die Probe war DNA aus dem Bakteriophagen φ X174
(Pharmacia LKB Biotechnology), die mit dem Restriktionsenzym HaeIII (Pharmacia
LKB Biotechnology) behandelt worden war. Im Falle von GenPak-FAX (P) wurde
die Trennung gemäß dem vom Hersteller empfohlenen Verfahren durchgeführt:
Puffer A: 20 mM Tris/HCl pH 8,5
Puffer B: A + 1,0 NaCl
Säule: 4,6x100 mm
Im Falle von Ligand (1) wurde eine 5x30 mm Säule und die folgenden Puffer
verwendet:
Puffer A: 20 mM Tris/HCl pH 8,3 + 0,8 M NaCl
Puffer B: 20 mM Tris/HCl pH 8,3 + 1,5 M NaCl
Es ist zu betonen, daß die Versuchsbedingungen nicht vollständig
vergleichbar sind, aber trotzdem ist darauf hinzuweisen, daß deutlich verbesserte
Trennergebnisse mit dem erfindungsgemäßen Ionenaustauscher (U), verglichen
mit dem Ionenaustauscher aus dem Stand der Technik (P), erhalten wurden;
dies geht aus den nachstehenden Daten hervor, die die (Ve,m -
Ve,n)/Vo-Werte beider Säulen darstellen, wobei m und n aufeinanderfolgende Zahlen der
Peaks in dem Chromatogramm sind.
*) Im Falle von GenPack-Fax wurden die Peaks 6 und 7 nicht getrennt.
Anspruch[de]
1. Ionenaustauscher für die chromatographische Trennung
mit der Struktur:
P-S-A
worin
P ein unlöslicher Träger,
S ein Spacer, und
A ein funktioneller Ligand ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ligand zwei
quaternäre Aminogruppen in einer Entfernung von zwei Atomen
voneinander umfaßt.
2. Ionenaustauscher nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der funktionelle Ligand A eine der
folgenden Strukturen besitzt:
3. Ionenaustauscher nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die funktionelle Gruppe A die
Struktur:
besitzt.
4. Ionenaustauscher nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die funktionelle Gruppe die Struktur:
besitzt.
5. Ionenaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus
Teilchen aus vernetzter Agarose oder aus einer Polystyrol-
Divinylbenzol-Matrix besteht.