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DD256721A1 - METHOD FOR ACTIVATING CELLULOSE-CONTAINING SOLID CARBON SURFACES - Google Patents

METHOD FOR ACTIVATING CELLULOSE-CONTAINING SOLID CARBON SURFACES Download PDF

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Publication number
DD256721A1
DD256721A1 DD86286581A DD28658186A DD256721A1 DD 256721 A1 DD256721 A1 DD 256721A1 DD 86286581 A DD86286581 A DD 86286581A DD 28658186 A DD28658186 A DD 28658186A DD 256721 A1 DD256721 A1 DD 256721A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
bound
cellulose
organosilanes
activation
igg
Prior art date
Application number
DD86286581A
Other languages
German (de)
Inventor
Werner Schoessler
Hans-Friedrich Boeden
Martin Holtzhauer
Fritz Loth
Falk Hiepe
Dieter Bertram
Reinhard Mueller
Dagmar Konjuchowa
Original Assignee
Akad Wissenschaften Ddr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akad Wissenschaften Ddr filed Critical Akad Wissenschaften Ddr
Priority to DD86286581A priority Critical patent/DD256721A1/en
Priority to EP87100714A priority patent/EP0235526A3/en
Priority to JP62015901A priority patent/JPS62223206A/en
Priority to HU87257A priority patent/HU196312B/en
Priority to US07/009,195 priority patent/US4822681A/en
Publication of DD256721A1 publication Critical patent/DD256721A1/en

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung von Hydroxyl-Gruppen enthaltenden zellulosehaltigen Festkoerperoberflaechen mit Organosilanen und gegebenenfalls homo- oder heterobifunktionellen Reagenzien zur einfachen, schonenden und stabilen Bindung von Proteinen, Nukleinsaeuren, niedermolekularen Liganden, Zellen, Mikroorganismen und anderen biologischen Materialien. Die Erfindung findet Anwendung in den Biowissenschaften, der Biotechnologie und in der Medizin.The invention relates to a method for activating hydroxyl-containing cellulosic Festkoerperoberflaechen with organosilanes and optionally homo- or heterobifunctional reagents for simple, gentle and stable binding of proteins, nucleic acids, low molecular weight ligands, cells, microorganisms and other biological materials. The invention finds application in the life sciences, biotechnology and medicine.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aktivierung von Hydroxyl-Gruppen enthaltenden zellulosehaltigen Festkörperoberflächen, die für die Bindung von Proteinen, Lektihen, Enzymen, Nukleinsäuren, niedermolekularen Liganden, Zellen, Mikroorganismen und anderen biologischen Materialien in der Biotechnologie, den Biowissenschaften sowie der Medizin für analytische und präparative Zwecke eingesetzt werden.The invention relates to a method for the activation of hydroxyl-containing cellulosic solid surfaces, for the binding of proteins, lectins, enzymes, nucleic acids, low molecular weight ligands, cells, microorganisms and other biological materials in biotechnology, the life sciences and medicine for analytical and preparative purposes are used.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zellulosehaltige Trägermaterialien finden seit Jahren Anwendung zur Bindung von Proteinen, Nukleinsäuren, niedermolekularen Liganden, Zellen und anderen biologisch aktiven Materialien.Cellulose-containing carrier materials have been used for years for binding proteins, nucleic acids, low molecular weight ligands, cells and other biologically active materials.

Derartige trägerfixierte Proteine, Nukleinsäuren, niedermolekulare Liganden, Zellen und andere biologisch aktive Materialien haben u.a. zur Separation und Isolierung von spezifischen Wechselwirkungspartnern, als Enzymreaktoren, zum qualitativen und quantitativen Nachweis von biologisch bedeutsamen Verbindungen in den Biowissenschaften, der Biotechnologie, aber auch zunehmend in der Medizin große Bedeutung erlangt. "Such carrier-fixed proteins, nucleic acids, low molecular weight ligands, cells and other biologically active materials have i.a. For the separation and isolation of specific interaction partners, as enzyme reactors, for the qualitative and quantitative detection of biologically important compounds in the life sciences, biotechnology, but also increasingly in medicine, great importance. "

Voraussetzung hierfür ist in vielen Fällen die Einführung von chemisch reaktiven Gruppen, die eine chemische Bindung der entsprechenden Liganden gestatten. Die als Aktivierung bezeichnete chemische Modifizierung hängt prinzipiell von der Art der funktionellen Gruppen der Matrix und des Liganden ab, wird aber auch von der chemischen Stabilität der Matrix sowie der Stabilität der biologischen Eigenschaften des Liganden determiniert. Die Wahl des Aktivierungsverfahrens wird des weiteren durch den technologischen Aufwand bei der Aktivierung und die hiermit verbundenen Kosten des Aktivierungsverfahrens, die Reaktivität der eingeführten chemischen Gruppen, der Möglichkeit der Lagerung des aktivierten Trägers, der Toxizität und Biokompatibilität der Modifizierungsreagenzien sowie der Stabilität der chemischen Bindung zwischen Träger und Ligand bestimmt.The prerequisite for this is in many cases the introduction of chemically reactive groups that allow chemical bonding of the corresponding ligands. The chemical modification referred to as activation depends in principle on the type of functional groups of the matrix and the ligand, but is also determined by the chemical stability of the matrix and the stability of the biological properties of the ligand. The choice of activation method is further characterized by the technological cost of activation and the associated costs of the activation process, the reactivity of the introduced chemical groups, the possibility of storage of the activated carrier, the toxicity and biocompatibility of the modifying reagents and the stability of the chemical bond between Carrier and ligand determined.

Bei der Vielzahl der zu beachtenden und limitierenden Parameter und Einflußfaktoren überrascht es nicht, daß in den letzten Jahren eine Reihe von Aktivierungsverfahren für zellulosehaltige Festkörperoberflächen beschrieben wurden (Übersicht:Given the large number of parameters and influencing factors to be observed and limited, it is not surprising that a number of activation processes for cellulosic solid surfaces have been described in recent years (overview:

J.F.Kennedy: Adv. Carbohyd.Chem. Biochem.29 [1974] 306), die z.T. auch kommerziell genutzt werden.J.F.Kennedy: Adv. Carbohyd. Chem. Biochem.29 [1974] 306), the z. also be used commercially.

Mit Abstand am verbreitetsten ist die durch Axen et al. eingeführte Aktivierung mittels Bromcyan (R. Axen, J. Porath,S.Ernback:By far the most common is the one by Axen et al. Activation by cyanogen bromide (R. Axen, J. Porath, S. Erckback:

Nature 214 [1967] 1302). Obwohl dieses Verfahren unstrittig zu einer breiten Anwendung trägerfixierter Verbindungen in den Biowissenschaften und der Biotechnologie führte, ist es jedoch mit den Nachteilen einer relativ instabilen chemischen Bindung zwischen Festkörperoberfläche und Ligand — insbesondere bei pH-Werten <5 und >10-, die zu einer nicht unbeträchtlichen Freisetzung des gebundenen Liganden (leakage) führen kann und somit die Anwendung vor allem für therapeutische in-vivo-Maßnahmen in der Medizin stark eingeschränkt, der hohen Toxizität von Bromcyan, die die Technologie der Aktivierung aufwendig gestaltet, und der Gefahr der Verknüpfung der Trägermoleküle untereinander (cross linking) behaftet.Nature 214 [1967] 1302). Although this method undoubtedly led to the widespread use of carrier-fixed compounds in the life sciences and biotechnology, it is with the disadvantages of a relatively unstable chemical bond between the solid surface and ligand - especially at pH <5 and> 10, which does not The release of the bound ligand (leakage) can lead to an ineffectual release, which severely restricts the use, above all, of therapeutic in vivo measures in medicine, the high toxicity of cyanogen bromide, which makes the technology of activation costly, and the risk of linking the carrier molecules with each other (cross-linking) afflicted.

Weitere häufig genutzte Aktivierungsverfähren sind die Aktivierung mittels Triazin-Derivaten (Cyanurchlorid) (G. Kay, E.M.Crook: Nature216 [1967] 514; H.-D.Hunger, C.Coutelle, J.Lampe, H.Schlechte, W.Schößler, R.-M.Leiser, J.Schubert, G.Barchend: EP 134025) sowie Epichlorhydrin (LSandberg, J.Porath: J. Chrom. 90 [1974] 87). Auch diese Verbindungen sind toxisch. Hinzu kommt, daß bei der Anwendung von Epoxy- oder Cyanurchlorid-aktivierten Festkörperoberflächen nicht selten eine Inaktivierung empfindlicher biologischer Materialien zu beobachten ist, die einmal auf die geringe Reaktivität der Epoxy-Gruppen und somit langen Inkubationszeiten während der Bindung des Liganden und zum anderen auf den bei der Bindung an Cyanurchlorid freiwerdenden Chlorwasserstoff zurückzuführen ist. Als bedeutsamer Nachteil Cyanurchlorid-aktivierter Festkörperoberflächen erweist sich die leichte Hydrolysierbarkeit derartig modifizierter Träger, die die Praktikabilität erheblich einschränkt.Other frequently used activation methods are activation by means of triazine derivatives (cyanuric chloride) (G. Kay, EMCrook: Nature 216 [1967] 514: H.-D.Hunger, C.Coutelle, J.Lampe, H.Schlechte, W.Schößler R.-M. Leiser, J. Schubert, G.Barchend: EP 134025) and epichlorohydrin (LSandberg, J.Porath: J. Chrom.90 [1974] 87). These compounds are also toxic. In addition, in the use of epoxy or cyanuric activated solid surfaces not infrequently an inactivation of sensitive biological materials can be observed, based on the low reactivity of the epoxy groups and thus long incubation times during the binding of the ligand and on the other attributed to binding to cyanuric chloride liberated hydrogen chloride. A significant disadvantage of cyanuric chloride-activated solid surfaces is the ease of hydrolyzability of such modified supports, which considerably limits practicability.

Es ist seit langer Zeit bekannt (R. A. Messing, H.H. Weetall: US-Patent 3519538; H.H. Weetall, N. Y. Elmira: US-Patent 3652761; H.H.Weetall: Methods in Enzymol. 44 [1976] 134), daß die OH-Gruppen auf SiO2-Oberflächen, vorzugsweise Glas, als Angriffspunkte für chemische Agenzien, insbesondere Organosilanen mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen, zur Verfugung stehen, wobei die Organosilane als Brücke zwischen1 dem anorganischen Träger und der organischen Verbindung fungieren.It has long been known (RA Messing, HH Weetall: US Patent 3,519,538; HH Weetall, NY Elmira: US Patent 3652761; HHWeetall: Methods in Enzymol .44 [1976] 134) that the OH groups on SiO 2 surfaces, preferably glass, as targets for chemical agents, in particular organosilanes having different functional groups, are used for self wherein the organosilanes act as a bridge between the inorganic support 1 and the organic compound.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, ein einfaches, kostengünstiges, nicht toxisches Aktivierungsverfahren für Hydroxyl-Gruppen enthaltende zellulosehaltige Festkörperoberflächen zu entwickeln, das zu stabilen aktivierten Zellulosen führt, an die Proteine, Nukleinsäuren, niedermolekulare Liganden, Zellen, Mikroorganismen und andere biologische Materialien mit hoher Ausbeute stabil und biokompatibel gebunden werden können.It is an object of the invention to develop a simple, inexpensive, non-toxic activation process for hydroxyl-containing cellulosic solid surfaces which results in stable activated celluloses to which proteins, nucleic acids, low molecular ligands, cells, microorganisms and other high yielding biological materials can be bound stable and biocompatible.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Erfindung hat die Aufgabe, Hydroxyl-Gruppen enthaltende zellulosehaltige Festkörperoberflächen mit Verbindungen zu aktivieren, die gewöhnlicherweise zur Bindung von organischen Substanzen an anorganische Stoffe eingesetzt werden, wobei ein hoher Aktivierungsgrad sowie eine stabile und biokompatible chemische Modifizierung der Zelluloseoberflächen erzielt werden soll.The object of the invention is to activate hydroxyl-containing cellulosic solid surfaces with compounds which are usually used for binding organic substances to inorganic substances, wherein a high degree of activation and a stable and biocompatible chemical modification of the cellulose surfaces should be achieved.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die auf den zellulosehaltigen Festkörperoberflächen befindlichen Hydroxyl-Gruppen mit einem Organosilan der FormelAccording to the invention the object is achieved in that the located on the cellulosic solid surfaces hydroxyl groups with an organosilane of the formula

(XRMnSIrUn . ' (D(XRM n SIrUn. '

umgesetzt werden, wo bei X eine Amino-, Carbonyl-, Carboxy-, Epoxy-, lsocyano-, Diazo-, lsothiocyano-, Nitroso-, Sulfhydryl- oder Halocarbonyl-Gruppe und R' eine Alkyl-, Alkylphenyl- oder Phenyl-Gruppe ist und η' den Wert zwischen 0 und 20 und η den Wert zwischen 1 und 3 haben kannwhere X is an amino, carbonyl, carboxy, epoxy, isocyano, diazo, isothiocyano, nitroso, sulfhydryl or halocarbonyl group and R 'is an alkyl, alkylphenyl or phenyl group and η 'can be between 0 and 20 and η can be between 1 and 3

Gebräuchliche Organosilane können durch folgende Formel dargestellt werden: Common organosilanes can be represented by the following formula:

YnSiR4-H (H)Y n SiR 4 -H (H)

wo Y eine Amino-, Carbonyl-, Carboxy- oder Sulfhydryl-Gruppe darstellt und R für eine Alkoxy-, Phenoxy- und Halogen-Gruppe steht und η den Wert zwischen 1-3 annehmen kann. In der Praxis weit verbreitete und oft genutzte Organosilane besitzen die allgemeine Zusammensetzungwhere Y is an amino, carbonyl, carboxy or sulfhydryl group and R is an alkoxy, phenoxy and halogen group and η can take the value between 1-3. In practice, widely used and often used organosilanes have the general composition

XCH2CH2CH2-Si(OR)3 (IM)XCH 2 CH 2 CH 2 -Si (OR) 3 (IM)

wo X die reaktive organische Gruppe entsprechend Formel I ist und R für eine Methyl- oder Ethyl-Gruppe steht. Der Umsatz wird auch mit mindestens zwei Organosilanen der Formel I im Gemisch oder nacheinander durchgeführt. Bevorzugtes Milieu für die Organosilane sind die flüssige oder die gasförmige Phase. Anschließend erfolgt gegebenenfalls eine weitere Behandlung mit homo-oder heterobifunktionellen Reagenzien.where X is the reactive organic group corresponding to formula I and R is a methyl or ethyl group. The conversion is also carried out with at least two organosilanes of the formula I in a mixture or in succession. Preferred environments for the organosilanes are the liquid or the gaseous phase. Subsequently, if appropriate, a further treatment with homo- or heterobifunctional reagents takes place.

Zellulosehaltige Festkörper im Sinne dieser Erfindung besitzen auf ihrer Oberfläche Hydroxyl-Gruppen, die wesentlich für die hydrophilen Eigenschaften verantwortlich sind. Obwohl nur ein Bruchteil der im Zellulosemolekül vorhandenen OH-Gruppen an der Oberfläche sterisch zugänglich sein sollte, wurde überraschenderweise gefunden, daß Organosilane, die bisher ausschließlich an anorganischen Festkörperoberflächen umgesetzt wurden, mit mindestens gleicher Reaktivität mit zellulosehaltigen Festkörperoberflächen reagieren. Während die silikofunktionelle Gruppe mit den zugänglichen Hydroxyl-Gruppen des Festkörpers reagiert, steht die organofunktionelle Gruppe den üblichen chemischen Reaktionen unter Verwendung von Amino-, Carbonyl-, Carboxy-, lsocyano-, Diazo-, lsothiocyano-, Sufhydryl-, Nitroso- oder Halocarbonyl-Gruppen zur Verfugung, so daß diese Verbindungen als Brücke zwischen der Zellulose und der organischen/biologischen Verbindung fungieren.Cellulose-containing solids in the context of this invention have on their surface hydroxyl groups, which are responsible for the hydrophilic properties substantially. Although only a fraction of the OH groups present in the cellulose molecule should be sterically accessible on the surface, it has surprisingly been found that organosilanes which have hitherto been reacted exclusively on inorganic solid surfaces react with at least the same reactivity with cellulosic solid surfaces. While the silicofunctional group reacts with the accessible hydroxyl groups of the solid, the organofunctional group faces the usual chemical reactions using amino, carbonyl, carboxy, isocyano, diazo, isothiocyano, sulfhydryl, nitroso, or halocarbonyl Groups so that these compounds act as a bridge between the cellulose and the organic / biological compound.

Die so aktivierten zellulosehaltigen Festkörperoberflächen können nunmehr im folgenden direkt über die entsprechenden funktionellen Gruppe oder aber unter Vermittlung von homo- oder heterobifunktionellen Reagenzien auf an sich-bekannte Art und Weise mit den zu bindenden Proteinen, Enzymen, Lektinen, Nukleinsäuren, niedermolekularen Liganden, Zellen, Mikroorganismen und anderen biologischen Materialien umgesetzt werden. Das erfolgt beispielsweise erfindungsgemäß so, daß die Hydroxyl-Gruppen enthaltenden zellulosehaltigen Festkörperoberflächen mity-Amino propyltriethoxysilan umgesetzt werden (X = NH2-; R' = (-CH2)3; n' = 1; R = -OC2H5; η = 1 in Formel I). Die nunmehr an der Festkörperoberfläche befindliche Amino-Gruppe kann im folgenden mit Glutaraldehyd oder N-Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio) propionat (SDPD) umgesetzt werden. Die Bindung der Proteine oder anderen Liganden erfolgt in diesen Fällen an eine Aldehydgruppe über Amino-Gruppen — vorzugsweise die in ε-Stellung befindliche Amino-Gruppe des Lysins- oder über Disulfid-Bindungen. Ganz analog können die zellulosehaltigen Festkörperoberflächen mit Glycidoxypropyltriethoxysilan umgesetzt werden. Bei ' dieser Variante reagieren die zu bindenden biologischen Materialien direkt mit der Epoxy-Gruppe der Festkörperoberfläche. Durch Einsatz von Mercaptopropyltrimethoxysilan eröffnet sich die Möglichkeit der reversiblen Bindung biologischer Materialien, da die resultierende Disulfid-Bindung durch Anwendung geeigneter Reduktionsmittel reversibel gespalten werden kann. Die reversible Liganden-Kopplung erweist sich insbesondere in solchen Fällen als vorteilhaft, in denen die Elution des spezifisch gebundenen Wechselwirkungspartners die Gefahr einer Denaturierung in sich birgt, so daß die Elution des Protein-The cellulosic solid surfaces activated in this way can now be treated in the following directly via the corresponding functional group or else by mediation of homo- or heterobifunctional reagents in a manner known per se with the proteins, enzymes, lectins, nucleic acids, low molecular ligands, cells, Microorganisms and other biological materials are implemented. This is done, for example, according to the invention so that the hydroxyl-containing cellulosic solid surfaces are reacted with aminopropyltriethoxysilane (X = NH 2 -; R '= (-CH 2 ) 3 ; n' = 1; R = -OC 2 H 5 ; η = 1 in formula I). The amino group now on the solid surface can be subsequently reacted with glutaraldehyde or N-succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate (SDPD). The binding of the proteins or other ligands is in these cases to an aldehyde group via amino groups - preferably located in the ε-position amino group of the lysine or disulfide bonds. Analogously, the cellulosic solid surfaces can be reacted with glycidoxypropyltriethoxysilane. In this variant, the biological materials to be bound react directly with the epoxy group of the solid surface. The use of mercaptopropyltrimethoxysilane opens up the possibility of reversible binding of biological materials, since the resulting disulfide bond can be reversibly cleaved by the use of suitable reducing agents. The reversible ligand coupling is particularly advantageous in those cases in which the elution of the specifically bound interaction partner carries the risk of denaturation, so that the elution of the protein

Ligand-Komplexes vorzuziehen ist.Ligand complex is preferable.

Wichtig hierbei ist, daß die Umsetzung mit den Organosilanen, die nicht toxisch sind und großtechnisch in beträchtlichem Umfang produziert werden, durch einfaches in Kontakt bringen oder Tauchen erfolgt, wobei die Aktivierung im gequollenenIt is important that the reaction with the organosilanes, which are non-toxic and are produced industrially to a considerable extent, by simply contacting or dipping, wherein the activation in the swollen

oder nicht gequollenen Zustand des Festkörpers erfolgen kann oder aber in der Gasphase erfolgt. Von großer Bedeutung hierbei ist, daß die Umsetzung mit Organosilanen in flüssiger Phase mit organischen Lösungsmitteln, wie Aceton, Toluol, Dioxan, Methanol, Ethanol u.a., Lösungsmittelgemischen, wie Methanol/Ethanol, sowie in wäßrigem Milieu oder Wasser-Lösungsmittel-Gemischen, wie Ethanol/Wasser und Methanol/Wasser, erfolgen kann, so daß im Gegensatz zu vielen anderen Aktivierungsverfahren der technologische Aufwand gering ist. Besonders vorteilhaft sollte sich die Aktivierung in gasförmiger Phase durch Anwendung von Aerosolen oder durch Unterdruck gestalten lassen.or non-swollen state of the solid can take place or takes place in the gas phase. Of great importance here is that the reaction with organosilanes in the liquid phase with organic solvents such as acetone, toluene, dioxane, methanol, ethanol, etc., solvent mixtures such as methanol / ethanol, and in an aqueous medium or water-solvent mixtures such as ethanol / Water and methanol / water, can be done, so that in contrast to many other activation method of the technological effort is low. The activation in gaseous phase should be particularly advantageous by using aerosols or by negative pressure.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch Wahl unterschiedlicher Organosilane und gegebenenfalls bifunktioneller Kopplungsreagenzien praktisch alle in Frage kommenden Reaktionsmöglichkeiten realisiert werden können, da unter Nutzung des zugrundeliegenden und erfindungsgemäßen Prinzips Festkörperoberflächen mit den unterschiedlichsten funktionellen Gruppen (X in Formel I und III) erhalten werden können.A further advantage is that by choosing different organosilanes and optionally bifunctional coupling reagents virtually all possible reaction possibilities can be realized, since using the underlying principle and inventive solid surfaces with a variety of functional groups (X in formula I and III) can be obtained.

Hinzu kommt, daß — bedingt durch den Spacereffect der Organosilane (R' = 0-20) und/oder der bifunktionellen Kopplungsreagenzien (so z. B. Glutaraldehyd) — die gebundenen biologischen Materialien fast ausnahmslos ihre biologische Aktivität behalten. . .In addition, due to the spacer effect of the organosilanes (R '= 0-20) and / or the bifunctional coupling reagents (eg glutaraldehyde), the bound biological materials retain their biological activity almost without exception. , ,

Besonders vorteilhaft gestaltet sich der Einsatz von Gemischen an Organosilanen unterschiedlicher funktioneller Gruppen, da diese über unterschiedliche Mechanismen biologischen Materialien in hoher Ausbeute binden können. So erweisen sich Gemische aus Aminopropyltriethoxysilan und Glycidoxypropyltriethoxysilan sowie Aminopropyltriethoxysilan und Mercaptopropyltrimethoxysilan als besonders geeignet, da diese biologische Materialien durch Reaktion über unterschiedliche funktioneile Gruppen mit sehr hoher Ausbeute binden können. In diesen Fällen erfolgt die Bindung der Liganden über Aldehyd- und Epoxyö-Gruppen bzw. über Aldehyd- und Mercapto-Gruppierungen.The use of mixtures of organosilanes of different functional groups is particularly advantageous since they can bind biological materials in high yields via different mechanisms. Thus, mixtures of aminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropyltriethoxysilane as well as aminopropyltriethoxysilane and mercaptopropyltrimethoxysilane prove to be particularly suitable because these biological materials can bind by reaction via different functional groups with very high yield. In these cases, the binding of the ligands takes place via aldehyde and epoxyoxy groups or via aldehyde and mercapto groups.

Die sich durch Reaktion von Organosilanen mit den Hydroxyl-Gruppen der zellulosehaltigen Festkörper ergebenden Bindungen sind sehr stabil, so daß so aktivierte Festkörper im trockenen oder feuchten Zustand über lange Zeit gelagert werden können und daß gebundene biologisch aktive Liganden über lange Zeiträume auch unter extremen Bedingungen stabil gebunden bleiben. Die unspezifischen Bindungen an so aktivierte Hydroxyl-Gruppen enthaltende zellulosehaltige Festkörperoberflächen sind äußerst gering. Organosilane zeichnen sich durch eine gute Biokompatibilität aus.The resulting by reaction of organosilanes with the hydroxyl groups of the cellulose-containing solids bonds are very stable, so that so activated solid can be stored in the dry or wet state for a long time and that bound biologically active ligands stable for long periods even under extreme conditions stay tied. The nonspecific bonds to so-activated hydroxyl-containing cellulosic solid surfaces are extremely low. Organosilanes are characterized by good biocompatibility.

Als zellulosehaltige Festkörper kommen alle Zellulosen in Betracht, die über eine ausreichende Zahl sterisch zugänglicher Hydroxyl-Gruppen auf ihrer Oberfläche verfügen, wobei deren Zusammensetzung für das erfindungsgemäße Aktivierungsverfahren nicht entscheidend ist. Die auf diese Art und Weise aktivierten zellulosehaltigen Festkörper liegen als Formkörper vor, wobei die Formkörper eine sphärische, faserige oder eckige Form besitzen können, die durch Packung, Verweben oder durch Bindemittel zu Kolonnenpackungen, Flächenträgern oder anderen höheren Strukturen verbunden sein können. Eine dominierende Bedeutung hierbei besitzen sphärische zellulosehaltige Festkörper (z. B. Perlzellulose), die vor allem für chromatographische Methoden und Verfahren eingesetzt werden, und flächenförmige Träger („aktiviertes Papier"), die in der Analytik und Diagnostik eine weitere Verbreitung gefunden haben. Eingeschlossen hiervon sind auch dünne Schichten, die als Filme oder Lacke auf anderen Festkörpern, die in die erfindungsgemäße Reaktion nicht einbezogen sind, befindlich sind, wobei die für die erfindungsgemäße Aktivierungsreaktion inerten Trägermaterialien homogen oder nicht homogen sowie geformt oder nicht geformt sein können.Suitable cellulose-containing solids are all celluloses which have a sufficient number of sterically accessible hydroxyl groups on their surface, the composition of which is not decisive for the activation process according to the invention. The cellulose-containing solids activated in this manner are in the form of shaped articles, and the shaped articles may have a spherical, fibrous or angular shape, which may be joined to column packings, sheet carriers or other higher structures by packing, interweaving or by way of binders. Spherical cellulose-containing solids (eg, perlcellulose), which are used primarily for chromatographic methods and processes, and sheet-like carriers ("activated paper"), which have gained widespread use in analytics and diagnostics, are of paramount importance Of these are also thin layers, which are as films or paints on other solids, which are not involved in the reaction according to the invention are located, wherein the inert for the activation reaction according to the invention support materials may be homogeneous or non-homogeneous and formed or not formed.

Die so aktivierten zellulosehaltigen Festkörperoberflächen werden zur chemischen Bindung von Proteinen, wie Antigenen, Antikörpern, Enzymen und Lektinen, Nukleinsäuren, niedermolekularen Liganden, Zellen, Mikroorganismen und anderen biologischen Materialien eingesetzt. Derartige an Festkörperoberflächen gebundene Liganden können zur Separation und Isolierung von biospezifischen Wechselwirkungspartnern mittels affinitätschromatographischer Verfahren, als Enzymreaktoren, zum qualitativen und quantitativen Nachweis von biologisch bedeutsamen Verbindungen in den Biowissenschaften, der Biotechnologie, aber auch der Medizin Anwendung findenThe thus activated cellulosic solid surfaces are used for chemical binding of proteins such as antigens, antibodies, enzymes and lectins, nucleic acids, low molecular weight ligands, cells, microorganisms and other biological materials. Such bound to solid surfaces ligands can be used for separation and isolation of biospecific interaction partners by affinity chromatographic methods, as enzyme reactors, for the qualitative and quantitative detection of biologically important compounds in the life sciences, biotechnology, but also medicine

Im folgenden wird die Erfindung an einigen Beispielen erläutert. In the following the invention will be explained with some examples.

Beispiel 1:Example 1:

1 g Perlzellulose mit einem Ausschlußvolumen von 5000000 D und einer Partikelgröße von 80-200/Am sowie einem Trockensubstanzgehalt von 64mg/ml wird mit 5% Aminopropyltriethoxysilan (NB 1114, VEB Chemiewerk Nünchritz, DDR) in Ethanol/Wasser (1:1), pH 2,5,6 h bei 60°C inkubiert und anschließend zweimal mit je 5 ml Ethanol/Wasser sowie fünfmal mit je 5 ml 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8 gewaschen. Nachfolgend wird der Aktivierungsgrad durch Bestimmung der Aminogruppen an der Festkörperoberfläche nach G. Antoni (Anal. Biochem. 129 [1983] 60) bestimmt. Der Aktivierungsgrad kann durch Wahl der Konzentration der Organosilane und/oder der Inkubationszeiten über einen weiten Bereich variiert werden. In der Regel erhält man charakteristische Aktivierungsgrade von 10-15μ.ΜοΙ Aminogruppen je ml Perlzellulose.1 g of perlcellulose with an exclusion volume of 5000000 D and a particle size of 80-200 / Am and a dry matter content of 64 mg / ml with 5% aminopropyltriethoxysilane (NB 1114, VEB Chemiewerk Nünchritz, DDR) in ethanol / water (1: 1), pH 2.5,6 h incubated at 60 ° C and then washed twice with 5 ml of ethanol / water and five times with 5 ml of 0.1 M phosphate buffer, pH 6.8. Subsequently, the degree of activation is determined by determination of the amino groups on the solid surface according to G. Antoni (Anal. Biochem., 129 [1983] 60). The degree of activation can be varied over a wide range by selecting the concentration of the organosilanes and / or the incubation times. As a rule, one obtains characteristic degrees of activation of 10-15μ.ΜοΙ amino groups per ml of perlcellulose.

Beispiel 2:Example 2:

5ml Perlzellulose entsprechend Beispiel 1 wird mit 10% Aminopropyltriethoxysilan in Ethanol/Wasser (1:1), pH 2,5, 6 Stunden bei 600C inkubiert und anschließendd zweimal mit je 30 ml Ethanol/Wasser (1:1) bzw. fünfmal mit je 20 ml 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8, gewaschen. Das so aktivierte Gel wird nachfolgend mit 5%igem Glutaraldehyd 2h bei 37°C in 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8, umgesetzt und nachfolgend wiederum fünfmal mit je 20 ml Phosphat-Puffer gewaschen. Anschließend erfolgt die Bindung des Proteins durch einfache Zugabe der Proteinlösung zu dem auf diese Art und Weise aktivierten Gel. Hierzu wird die Perlzellulose mit 10ml humanem Immunglobulin G in einer Konzentration von 35,5mg/ml in einem 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8, 2 h bei Raumtemperatur versetzt. Nach Absaugen des nicht gebundenen Überstandes erfolgt die Bestimmung der gebundenen Proteinmenge durch Differenzmessung der Eiweißkonzentration der eingesetzten Proteinlösung und des Überstandes. Auf diese Art und Weise konnten 12mg IgG/ml Perlzellulose gebunden werden.5 ml of perlcellulose according to Example 1 is incubated with 10% aminopropyltriethoxysilane in ethanol / water (1: 1), pH 2.5, 6 hours at 60 0 C and then twice with 30 ml of ethanol / water (1: 1) or five times each with 20 ml of 0.1 M phosphate buffer, pH 6.8, washed. The thus activated gel is subsequently reacted with 5% glutaraldehyde for 2 h at 37 ° C. in 0.1 M phosphate buffer, pH 6.8, and subsequently washed again five times with 20 ml phosphate buffer each time. Subsequently, the protein is bound by simply adding the protein solution to the gel activated in this manner. For this purpose, the perl cellulose is mixed with 10 ml of human immunoglobulin G in a concentration of 35.5 mg / ml in a 0.1 M phosphate buffer, pH 6.8, 2 h at room temperature. After sucking off the unbound supernatant, the determination of the bound protein amount is carried out by differential measurement of the protein concentration of the protein solution used and of the supernatant. In this way, 12mg IgG / ml perl cellulose could be bound.

Beispiel 3:Example 3:

1 ml Perlzellulose wird, wie in Beispiel 2 beschrieben, aktiviert und mit Glutaraldehyd in einer Konzentration von 3% umgesetzt. Anschließend wird der so aktivierte Träger mit 125J-IgG (vom Kaninchen, gerichtet gegen das Enzym alkalische Phosphatase) in einer Konzentration von 41,3mg/ml versetzt und 1 h bei Raumtemperatur inkubiert. Nach Absaugen der überschüssigen Proteinmenge und nachfolgendem intensiven Waschen mit jeweils 5 ml Phosphat-Puffer wird die gebundene Proteinmenge durch Messung der Radioaktivität unter Mitführung der eingesetzten Proteinlösung als Standard bestimmt. In diesem Versuch konnten 11,4g 125J-lgG/ml Perlzellulose gebunden werden.1 ml of perlcellulose is activated as described in Example 2 and reacted with glutaraldehyde in a concentration of 3%. Subsequently, the so-activated carrier is added with 125 J-IgG (rabbit, directed against the enzyme alkaline phosphatase) in a concentration of 41.3 mg / ml and incubated for 1 h at room temperature. After aspirating the excess amount of protein and subsequent intensive washing with 5 ml of phosphate buffer, the bound protein amount is determined by measuring the radioactivity with the introduction of the protein solution used as standard. In this experiment 11.4 g of 125 μg IgG / ml of perlcellulose could be bound.

Beispiel 4:Example 4:

5ml Perlzellulose entsprechend Beispiel 1 wird mit 5% Glycidoxypropyltriethoxysilan (NB 1115, VEB Chemiewerk Nünchritz, DDR) in Ethanol/Wasser(1:1), pH 2,5,6h bei 60°C inkubiert und anschließend weitere 6 h auf 1200C erhitzt. Nach intensivem Waschen mit je 20 ml Etlianol/Wasser bzw. 0,1 m Phosphat-Puffer analog Beispiel2 wird die so aktivierte Perlzellulose mit 10 ml humanem Immunglobulin G in einer Konzentration von 35,5 mg/ml in einem 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8,2 h bei Raumtemperatur versetzt. Die gebundene Proteinmenge, die wie in Beispiel 2 beschrieben bestimmt wurde, betrug 7,2 mg IgG/mlPerlzellulose.5 ml of perlcellulose according to Example 1 is incubated with 5% glycidoxypropyltriethoxysilane (NB 1115, VEB Chemiewerk Nünchritz, DDR) in ethanol / water (1: 1), pH 2.5,6h at 60 ° C and then at 120 0 C for a further 6 h heated. After intensive washing with 20 ml each of Etlianol / water or 0.1 M phosphate buffer as in Example 2, the percellulose thus activated is mixed with 10 ml of human immunoglobulin G in a concentration of 35.5 mg / ml in a 0.1 M phosphate Buffer, pH 6,8,2 h at room temperature. The bound amount of protein, determined as described in Example 2, was 7.2 mg IgG / ml percellulose.

Beispiel 5:Example 5:

5ml Perlzellulose entsprechend Beispiel 1 wird mit 5% Mercaptopropyltrimethoxysilan (Serva, BRD) in Ethanol/Wasser (1:1), 4h bei 60cC inkubiert und anschließend zweimal mit je 5ml Ethanol/Wasser sowie fünfmal mit je 5ml 0,1 ml Phosphat-Puffer, pH 6,8, gewaschen. Anschließend wird die Zellulose mit 10 mg humanem IgG", das zuvor mit N-succinimidyl-3-(3-pyridyldithio)propionat (SDPD, Pharmacia, Schweden) nach den Angaben des Herstellers aktiviert wurde, versetzt. Das bei der Reaktion freigesetzte Pyridin-2-thion kann photometrisch bei 343 nm verfolgt weerden. Dieses so gebundene IgG kann zur Gewinnung und Isolierung von Kaninchen-anti-human-lgG-antikörpern eingesetzt werden. Nach Ablauf der Affinitätschromatographie kann das über Disulfidbrücken gebundene IgG durch Mercaptoethanol oder Dithiothreitol (5OmM) wieder abgespalten werden, so daß die aktivierte Matrix für eine erneute Bindung eines Liganden zur Verfügung steht.5ml pearl cellulose according to Example 1 with 5% mercaptopropyltrimethoxysilane (Serva, FRG) in ethanol / water (1: 1), 4 h at 60 c C and subsequently incubated with in each case 5 ml of ethanol / water and five times with 5 ml 0.1 ml of phosphate twice Buffer, pH 6.8. The cellulose is then treated with 10 mg of human IgG, previously activated with N-succinimidyl-3- (3-pyridyldithio) propionate (SDPD, Pharmacia, Sweden) according to the manufacturer's instructions. 2-thione can be traced photometrically at 343 nm, and this bound IgG can be used to recover and isolate rabbit anti-human IgG antibodies. After affinity chromatography, the disulfide-bonded IgG can be replaced by mercaptoethanol or dithiothreitol (50 mM). be cleaved again, so that the activated matrix for a new binding of a ligand is available.

Beispiel 6:Example 6:

5ml Perlzellulose entsprechend Beispiel 1 wird mit einem Gemisch aus Aminopropyltriethoxysilan sowie Glycidoxypropyltriethoxysilan (Haftvermittler 6130, VEB Chemiewerk Nünchritz, DDR) in Kontakt gebracht und 2h bei Raumtemperatur geschüttelt. Nach Absaugen des überschüssigen Reagenz sowie Trocknen im Vakuum und nachfolgendem intensiven Waschen mit'0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8, wird der Träger mit 3% Glutaraldehyd umgesetzt und anschließend 125J-IgG, wie in Beispiel 3 beschrieben, gebunden. Es konnten 26,4mg 125J-IgGAnI Perlzellulose gebunden werden.5 ml of perlcellulose according to Example 1 is brought into contact with a mixture of aminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropyltriethoxysilane (adhesion promoter 6130, VEB Chemiewerk Nünchritz, DDR) and shaken for 2 hours at room temperature. After suctioning off the excess reagent and drying in vacuo and subsequent intensive washing with 0.1M phosphate buffer, pH 6.8, the support is reacted with 3% glutaraldehyde and then 125 J-IgG, as described in Example 3, bound , It was possible to bind 26.4 mg of 125 I-IgG of pearl cellulose.

Beispiel 7: , Example 7:

Die entsprechend den Beispielen 3 und 6 mit 125J-IgG umgesetzte Perlzellulose wird je dreimal mit 20 ml PBS-Puffer, pH 7,4, der Dioxan enthält, gewaschen und nachfolgend wird die gebundene Radioaktivität bestimmt. Die an der Perlzellulose verbliebenen Proteinmengen sind mit 11,4mg/ml (Beispiel 3) und 26,6mg/ml (Beispiel 6) unverändert.The perl cellulose reacted according to Examples 3 and 6 with 125 I-IgG is washed three times each with 20 ml of PBS buffer, pH 7.4, containing dioxane and subsequently the bound radioactivity is determined. The protein levels remaining on the perlcellulose are unchanged at 11.4 mg / ml (Example 3) and 26.6 mg / ml (Example 6).

Beispiel 8:Example 8:

Das in den Beispielen 3,6 und 7 eingesetzte Immunglobulin G wurde durch Immunisierung eines Kaninchens mit dem Enzym alkalische Phosphatäse erhalten. Somit ist es möglich, das 125J-IgG unter Nutzung der entsprechenden Antikörperaktivitäten zur Reinigung und Isolierung des Enzyms alkalische Phosphatase einzusetzen. Hierzu wird durch n-Butanol-Extraktion vorgereinigte alkalische Phosphatase an die entsprechend Beispiel 3 mit 125J-IgG umgesetzte Perlzellulose gebunden und nachfolgend mit Triethylamin, pH 11,4, eluiert. Das so gereinigte Enzym hat eine spezifische Aktivität von 1000 IU/mg, wobei die Ausbeute ca. 80% beträgt. In der Polyacrylamidelektrophorese sind keine Begleitproteine nachweisbar.The immunoglobulin G used in Examples 3, 6 and 7 was obtained by immunizing a rabbit with the enzyme alkaline phosphatase. Thus, it is possible to use the 125 I-IgG using the appropriate antibody activities to purify and isolate the enzyme alkaline phosphatase. For this purpose, alkaline phosphatase pre-purified by n-butanol extraction is bound to the perl cellulose reacted with 125 I-IgG in accordance with Example 3 and subsequently eluted with triethylamine, pH 11.4. The thus purified enzyme has a specific activity of 1000 IU / mg, the yield being about 80%. In polyacrylamide electrophoresis, no accompanying proteins are detectable.

Beispiel 9:Example 9:

Humanes Immunglobulin G wird, wie in Beispiel 2 beschrieben, an Perlzellulose gebunden und zur Isolierung von Kaninchenantihuman-lgG-Antikörpern eingesetzt. Hierzu wipd der mit dem IgG beladene Träger in eine Chromatographiesäule gefüllt, die mit einem spezifischen Antiserum gegen humanes IgG beladen wird. Die Elution erfolgt zunächst mit PBS-Puffer und anschließend mit einer 3 m KSCN-Lösung. Nach sofortiger Dialyse der Antikörperfraktionen wurde der Nachweis von spezifischen Antikörpern mit einem Enzymimmunoassay sowie der doppelten radialen Immundiffusion (Ouchterlony-Technik) geführt. Die Prüfung auf unspezifische Bindungen erfolgt durch Auftragung eines entsprechenden Kaninchen-Normalserums sowie Testung aller antikörperhaltigen Fraktionen mit der Polyacrylamid-Disk-Elektrophorese.Human immunoglobulin G is bound to perl cellulose as described in Example 2 and used for the isolation of rabbit antihuman IgG antibodies. For this purpose, the carrier loaded with the IgG is filled into a chromatography column which is loaded with a specific antiserum against human IgG. The elution is carried out first with PBS buffer and then with a 3 m KSCN solution. Following immediate dialysis of the antibody fractions, detection of specific antibodies was performed with an enzyme immunoassay and double radial immunodiffusion (Ouchterlony technique). The test for non-specific binding is performed by applying a corresponding rabbit normal serum and testing all antibody-containing fractions with polyacrylamide disc electrophoresis.

Beispiel 10:Example 10:

Flächenförmige Zelluloseträger (Whatman-Papier 540 und FN 4-Papier) werden mit 3% Aminopropyltriethoxysilan oder Glycidoxypropylsilan, wie in Beispiel 2 und 4 beschrieben, aktiviert und anschließend mit 131J-Humanserumalbumin (131J-HSA) in 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8, in den Konzentrationen 10/ig/ml und 100/tg/m I versetzt. Nach intensivem Waschen wurde die gebundene Proteinmenge durch Messung der Radioaktivität unter Mitführung eines Standards bestimmt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in Tab. 1 zusammengefaßt.Planar cellulose supports (Whatman paper 540 and FN 4 paper) are activated with 3% aminopropyltriethoxysilane or glycidoxypropylsilane as described in Examples 2 and 4 and then washed with 131 J human serum albumin ( 131 J-HSA) in 0.1 M phosphate. Buffer, pH 6.8, in the concentrations 10 / ig / ml and 100 / tg / m I added. After intensive washing, the amount of bound protein was determined by measuring the radioactivity with a standard. The results obtained are summarized in Tab. 1.

, Tabelle 1, Table 1

gebundenes 131J-HSAbound 131 J-HSA

Aminopropyltriethoxysilan GlycidoxypropyltriethoxysilanAminopropyltriethoxysilane Glycidoxypropyltriethoxysilane

eingesetzte Proteinekonz. 10^g/ml 100/xg/ml 10,u.g/ml 100>g/mlused protein conc. 10 ^ g / ml 100 / xg / ml 10, ug / ml 100> g / ml

FN 4 192ng/cm2 1036ng/cm2 75ng/cm2 , 343ng/cm2 FN 4 192ng / cm 2 1036ng / cm 2 75ng / cm 2 , 343ng / cm 2

Whatman 540 61 ng/cm2 486ng/cm2 15ng/cm2 76ng/cm2 Whatman 540 61 ng / cm 2 486ng / cm 2 15ng / cm 2 76ng / cm 2

Beispiel 11:·.. Example 11: · ..

Die in Beispiel 10 mit 131J-HSA beladenen Papierträger werden im folgenden im Enzymimmunoassay eingesetzt. Hierzu werden definierte Flächen dieser Träger nach vorherigem Blocken eventuell noch freier reaktiver Gruppen mitÄthanolamin mit einem Kaninchen-antihuman-Albumin-Antiserum in geeigneter Verdünnung versetzt und bei Raumtemperatur über Nacht inkubiert. Nach dreimaligem Waschen zur Entfernung der nicht gebundenen Antikörper werden die Papierträger mit einem Ziege-anti-Kaninchen-lgG-Konjugat (Enzym: alkalische Phosphatase) 4h bei 370C inkubiert und erneut dreimal gewaschen. Die Enzymaktivität wird durch Hydrolyse von 4-Nitrophenylphosphat in 0,5 ml Diethanolamin-Puffer, pH 9,8, und photometrische Messung des Enzymproduktes bei 405nm bestimmt.The paper supports loaded in Example 10 with 131 J-HSA are used below in the enzyme immunoassay. For this purpose, defined areas of these carriers are added after prior blocking of possibly free reactive groups with ethanolamine with a rabbit anti-human albumin antiserum in a suitable dilution and incubated at room temperature overnight. After washing three times to remove unbound antibody, the paper support with a goat anti-rabbit IgG conjugate are (Enzyme: alkaline phosphatase) 4h at 37 0 C and washed again three times. The enzyme activity is determined by hydrolysis of 4-nitrophenyl phosphate in 0.5 ml diethanolamine buffer, pH 9.8, and photometric measurement of the enzyme product at 405 nm.

Beispiel 12:Example 12:

Flächenförmige Zelluloseträger (Whatman 540, Filtrak 1389, Filtrak 390, FN 3) werden, wie in Beispiel 6 beschrieben, mit einem Gemisch aus Aminopropyltriethoxysilan und Glycidoxypropyltriethoxysilan aktiviert und anschließend mit 125J-IgG (gerichtet gegen das Enzym alkalische Phosphatase) in zwei Konzentrationen in 0,1 m Phosphat-Puffer, pH 6,8, inkubiert. Nach dreimaligem Waschen in einem PBS-Puffer wird die gebundene Proteinmenge durch Messung der Radioaktivität bestimmt. Danach werden die fläehenförmigen Zelluloseträger erneut zehnfach mit PBS-Puffer gewaschen und die gebundene Proteinmenge wiederum durch Messung der Radioaktivität unter Mitführen eines Standards bestimmt. Schließlich werden die Zelluloseträger über einen Zeitraum von vier Wochen mehrfach mit HCI-Glycerin-Puffer, pH 2,2,3m KSCN, Carbonat-Bicarbonat-Puffer, pH 10, und PBS-Puffer, 20% Dioxan enthaltend, gewaschen und erneut zur Bestimmung der gebundenen Proteihmenge eingesetzt. Die Ergebnisse sind in Tab. 2 dargestellt.Planar cellulose supports (Whatman 540, Filtrak 1389, Filtrak 390, FN 3) are activated as described in Example 6 with a mixture of aminopropyltriethoxysilane and glycidoxypropyltriethoxysilane and then with 125 J-IgG (directed against the enzyme alkaline phosphatase) in two concentrations 0.1 M phosphate buffer, pH 6.8, incubated. After washing three times in a PBS buffer, the amount of bound protein is determined by measuring the radioactivity. Thereafter, the turf-like cellulose supports are again washed ten times with PBS buffer and the amount of bound protein, in turn, determined by measuring the radioactivity while carrying a standard. Finally, the cellulose supports are washed several times over a period of four weeks with HCI-glycerol buffer, pH 2.2.3m KSCN, carbonate bicarbonate buffer, pH 10, and PBS buffer, containing 20% dioxane and again for determination used the bound Proteihmenge. The results are shown in Tab.

Whatman 540Whatman 540

Tabelle 2Table 2

gebundenes 125J-IgG Filtrak 1389bound 125 J-IgG Filtrak 1389

Filtrak 380Filtrak 380

gebundene Proteinmenge nach weiteren 10 Waschvorgängen 10/ug/ml 50ju.g/mlbound protein amount after another 10 washes 10 / μg / ml 50μu.g / ml

1888ng/cm2 5000 ng/cm2 1888ng / cm 2 5000ng / cm 2

1939ng/cm2 5612 ng/cm2 1939ng / cm 2 5612 ng / cm 2

1786 ng/cm2 5281 ng/cm2 1786 ng / cm 2 5281 ng / cm 2

FN 3FN 3

gebundene Proteinmengebound protein amount 2092 ng/cm2 2092 ng / cm 2 2143 ng/cm2 2143 ng / cm 2 2015 ng/cm2 2015 ng / cm 2 2372 ng/cm2 2372 ng / cm 2 nach dreimaligem Waschen:after washing three times: 5536 ng/cm2 5536 ng / cm 2 6122 ng/cm2 6122 ng / cm 2 5867 ng/cm2 5867 ng / cm 2 5967 ng/cm2 5967 ng / cm 2 ^g/ml^ G / ml 50^g/ml50 ^ g / ml

2092 ng/cm2 5459 ng/cm2 2092 ng / cm 2 5459 ng / cm 2

gebunden Proteinmengebound protein amount 1913 ng/cm2 1913 ng / cm 2 1913 ng/cm2 1913 ng / cm 2 1786 ng/cm2 1786 ng / cm 2 1964 ng/cm2 1964 ng / cm 2 nach vier Wochenafter four weeks 5102 ng/cm2 5102 ng / cm 2 5612 ng/cm2 5612 ng / cm 2 5306 ng/cm2 5306 ng / cm 2 5281 ng/cm2 5281 ng / cm 2 ^g/ml^ G / ml 50/ig/ml50 / ig / ml

Beispiel 13:Example 13:

Ein Flächenträger mit papierähnlicher Matrix gemäß der Erfindung wird mit human Immunglobulin G, welches mit 125J radioaktiv markiert ist, in verschiedenen Konzentration und Puffersystemen versetzt und 16h bei 37°C inkubiert. Nach dreimaligem Waschen mit PBS-Puffem, pH 7,4, der 0,05% Tween 20 enthält, werden die eventuell noch überschüssigen reaktiven Gruppen mit 1 m Ethanolaminlösung blockiert. Nach erneutem Waschen mit obigen PBS-Puffem wird die gebundene Proteinmenge durch Messung der Radioaktivität ermittelt. Zur Ermittlung möglicher Desorptionen werden die Proben anschließend erneut siebenmal mit PBS-Puffer gewaschen. Die so beladenen Flächenträger werden danach zur Ermittlung der Immunreaktivität mit einem Konjugat bestehend aus einem Kaninchen-anti-human IgG und dem Enzym alkalische Phosphatase versetzt und über Nacht bei Raumtemperatur inkubiert. Nach erneutem Waschen wird die Enzymaktivität der alkalischen Phosphatase durch Hydrolyse von 4-Nitrophenylphosphat in 0,5 ml Diethanolaminpuffer pH 9,8 und photometrische Messung des Enzymproduktes bei 405nm nach Stoppen mit 1 η NaOH oder 1 m EDTA bestimmt. Nach Ausführung des Enzymimmunoassays werden die' Flächenträgerzweimal mitjeO,5ml PBS-Puffer gewaschen und nachfolgend in Mehrfachbestimmungen mit einer derfolgenden Dissoziationsreagenzien für 1 h bei 4°C versetzt.A surface support with a paper-like matrix according to the invention is mixed with human immunoglobulin G, which is radioactively labeled with 125 J, in different concentration and buffer systems and incubated at 37 ° C. for 16 h. After washing three times with PBS-Puffem, pH 7.4, containing 0.05% Tween 20, any remaining reactive groups are blocked with 1 M ethanolamine solution. After washing again with the above PBS-Puffem the bound protein amount is determined by measuring the radioactivity. To determine possible desorptions, the samples are then washed again seven times with PBS buffer. The so loaded surface carriers are then added to determine the immunoreactivity with a conjugate consisting of a rabbit anti-human IgG and the enzyme alkaline phosphatase and incubated overnight at room temperature. After renewed washing, the enzyme activity of the alkaline phosphatase is determined by hydrolysis of 4-nitrophenyl phosphate in 0.5 ml diethanolamine buffer pH 9.8 and photometric measurement of the enzyme product at 405 nm after stopping with 1 N NaOH or 1 M EDTA. After carrying out the enzyme immunoassay, the surface carriers are washed twice each with 5 ml of PBS buffer and subsequently in multiple determinations with one of the following dissociation reagents for 1 h at 4 ° C.

1) PBS-Puffer, 2m an NaCI, 5% Dioxan enthaltend, 2) 1m KSCN, 3) 3m KSCN 4) 4,5m MgCI2 5) 1 m NaJ 6) HCI-Glyzin-Puffer pH 2,8. Durch alle diese Agenzien werden die gebundenen Antigen-Antikörper-Komplexe gespalten, so daß die mit humanem IgG beladenen Flächenträger erneut im Enzymimmunoassay eingesetzt werden können.1) PBS buffer containing 2m NaCl, 5% dioxane, 2) 1m KSCN, 3) 3m KSCN 4) 4.5m MgCl 2 5) 1m NaJ 6) HCl glycine buffer pH 2.8. By all these agents, the bound antigen-antibody complexes are cleaved, so that the loaded with human IgG surface carriers can be used again in the enzyme immunoassay.

Beispiel 14:Example 14:

Flächenförmige erfindungsgemäße Formkörper (F = 56 mm2) werden, wie in Beispiel 6 beschrieben, aktiviert und mit humanem Faktor VIII beladen. Diese Träger werden in Polystyrol-Mikrotitrations-Platten oder Polystyrol-Röhrchen überführt und im folgenden der Enzymimmunoassay zur Bestimmung von F Vlll-Antigen (W.Schößler, M.Stepanauskas, Chr.Dittrich, H.Heine: Acta biol.med.germ.41 [1982] 263; W.Schößler, M.Stepanauskas, Chr.Dittrich: Acta biol.med.germ.41 [1982] 695) in der beschriebenen Art und Weise durchgeführt. Hierzu werden die Formkörper mit einem Inkubationsgemisch, bestehend aus dem zu bestimmenden Plasma und einem im Überschuß vorhandenen Kaninchen-anti-human-FaktorVIII-Antikörper, versetzt und 6 h bei 37°C inkubiert. Nach erneutem Waschen mit PBS-Puffer, pH 7,4, der 0,05% Tween 20 enthält, werden 200 μΙ eines Konjugates, bestehend aus einem Hammel-anti-Kaninchen-lgG und einem Enzym alkalische Phosphatase, zugegeben und nach mehrstündiger Inkubation und nachfolgendem Auswaschen die Enzymaktivität, wie in Beispiel 13 beschrieben, bestimmt. Die Abspaltung der gebundenen Antikörper erfolgt mit einem der in Beispiel 13 angeführten Dissoziationsreagenzien, so daß die im Faktor VIII beladenen Träger erneut im Immunoassay eingesetzt werden können.Surface shaped bodies according to the invention (F = 56 mm 2 ) are activated as described in Example 6 and loaded with human factor VIII. These carriers are transferred to polystyrene microtitration plates or polystyrene tubes, followed by the enzyme immunoassay for determination of F VIII antigen (W. Schossler, M.Stepanauskas, Chr.Dittrich, H.Heine: Acta biol.med.germ. 41 [1982] 263, W. Schossler, M.Stepanauskas, Chr.Dittrich: Acta biol.med.germ.41 [1982] 695) in the manner described. For this purpose, the shaped bodies are mixed with an incubation mixture consisting of the plasma to be determined and an excess of rabbit anti-human factor VIII antibody, and incubated at 37 ° C. for 6 hours. After washing again with PBS buffer, pH 7.4, containing 0.05% Tween 20, 200 μΙ of a conjugate consisting of a mutant anti-rabbit IgG and an enzyme alkaline phosphatase are added and after several hours of incubation and subsequently washing the enzyme activity, as described in Example 13, determined. The cleavage of the bound antibodies is carried out with one of the dissociation reagents listed in Example 13, so that the carrier loaded in the factor VIII can be used again in the immunoassay.

Beispiel 15:Example 15:

Ein erfindungsgemäßer Flächenträger mit papierähnlicher Matrix wird, wie in Beispiel 14 beschrieben, mit humanem Faktor VIII beladen. Dieser Träger dient im folgenden als Modell für screening-Untersuchungen auf (monoklonale) Antikörper. Nach Ausführung der Waschvorgänge, die sich bei diesem Flächenträger besonders einfach gestalten, werden die zu untersuchenden und zu bestimmenden Substanzen mit einem geeigneten Auftragestempel punktförmig aufgetragen. In unserem Fall dienten hierzu geeignete Verdünnungen eines Kaninchen-anti-human-Faktor Vlll-Antiserums bzw. eines Kaninchenserums als Negativkontrolle als Antikörperquelle. Nach einer Inkubation von 4-6h bei 370C wird der Flächenträger erneut gewaschen und mit einem Schaf-anti-Kaninchen-lgG, gekoppelt mit dem Enzym Peroxydase, 4h bei 370C oder über Nacht bei RaumtemperaturA paper-like matrix surface support according to the invention is loaded with human factor VIII as described in Example 14. This carrier is used in the following as a model for screening tests for (monoclonal) antibodies. After carrying out the washing operations, which are particularly simple in this surface support, the substances to be examined and determined are applied in a punctiform manner with a suitable application stamp. In our case, suitable dilutions of a rabbit anti-human factor VIII anti-serum or of a rabbit serum served as negative control as antibody source. After incubation for 4-6 h at 37 0 C of the carrier surface is washed again, and with a sheep anti-rabbit IgG, coupled with the enzyme peroxidase, 4 h at 37 0 C or overnight at room temperature

inkubiert, erneut mehrmals gewaschen und die Enzymaktivität mit einem geeigneten Nachweissystem, so z. B. 4mM O-Phenylendiamin und 1,5nM H2O2 durch visuelle Auswertung der entstehenden Färbung bestimmt. Eine positive Färbung weist eindeutig auf einen Antikörper hin.incubated, washed several times and the enzyme activity with a suitable detection system, such. B. 4mM O-phenylenediamine and 1.5nM H 2 O 2 determined by visual evaluation of the resulting color. A positive staining clearly indicates an antibody.

Beispiel 16:Example 16:

32P-markierte Phosphoproteine, die in Membranvesikeln aus Herzmuskel enthalten sind, werden in dem phosphat-gepufferten Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophoresesystem nach Weber et a. (K.Weber, J. Pringle, M.Osborn, Meth, Enzymol.26, [1972] 3) aufgetrennt. Sofort nach Beendigung der Elektrophorese werden die aufgetrennten Proteine auf das erfindungsgemäß aktivierte Papier in einem Triethanolamin und Buttersäure enthaltenden Transfersystem nach Kyhse-Andersen [J.Bioehem.Biophys. Meth. 10 [1984] 203) dem Immunoblotting unterworfen. Nach dem Blotting wird in phosphatgepufferter physiologischer Kochsalzlösung, die 0,1 % Gelatine und 0,05%Tween enthielt, gebadet, anschließend mit einem ersten Kaninchen-Antiserum inkubiert, dem eine Inkubation mjt einem Anti-Kaninchen-Immunoglobulin-Meerrettichperoxidase-Konjugat und schließlich die Indikatorrektion folgt. An Stelle des Peroxidase-Kohjugats kann mit gleichem Erfolg ein alkalische-Phosphatase-Konjugat verwendet werden. 32 P-labeled phosphoproteins contained in cardiac muscle membrane vesicles are detected in the phosphate-buffered sodium dodecylsulfate-polyacrylamide gel electrophoresis system of Weber et al. (K.Weber, J. Pringle, M.Osborn, Meth, Enzymol. 26, [1972] 3). Immediately after completion of the electrophoresis, the separated proteins on the invention activated paper in a triethanolamine and butyric acid-containing transfer system according to Kyhse-Andersen [J.Bioehem.Biophys. Meth. 10 [1984] 203) subjected to immunoblotting. After blotting, bath in phosphate buffered saline containing 0.1% gelatin and 0.05% Tween, then incubate with a first rabbit antiserum incubated with an anti-rabbit immunoglobulin horseradish peroxidase conjugate and finally the indicator action follows. In place of the peroxidase co-conjugate, an alkaline phosphatase conjugate can be used with equal success.

Beispiet 17:Example 17:

Die Proteine intrazellulärer Membranen verschiedener Muskelzelltypen werden in einem Dodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese-SystemnachLaemmlifU.K. Laemmli, Nature 227, [1970] 680) aufgetrennt. Nach der Elektrophorese wird das Gel für 20 bis 60 Min. in einer Pufferlösung, bestehend aus 25 mM Triethanolamin-Hydrochlorid, pH 8,4,0,1 % Natriumdodecylsülfat, gebadet. Daran schließt sich unmittelbar das Immunoblotting, wie in Beispiel 16 beschrieben, an.The proteins of intracellular membranes of various types of muscle cells are expressed in a dodecylsulfate-polyacrylamide gel electrophoresis system according to Lamliml. U.K. Laemmli, Nature 227, [1970] 680). After electrophoresis, the gel is bathed for 20-60 min in a buffer solution consisting of 25 mM triethanolamine hydrochloride, pH 8.4.0.1% sodium dodecyl sulfate. This is followed immediately by immunoblotting as described in Example 16.

Claims (3)

1. Verfahren zur Aktivierung von Hydroxyl-Gruppen enthaltenden zellulosehaltigen Festkörperoberflächen, gekennzeichnet dadurch, daß die Hydroxyl-Gruppen mit einem Organosilan der Formel1. A process for the activation of hydroxyl-containing cellulosic solid surfaces, characterized in that the hydroxyl groups with an organosilane of the formula (XR^)nSiR4-H ' . (D(XR ^) n SiR 4 -H '. (D umgesetzt werden, wo X eine Amino-, Carbonyl-, Carboxy-, Epoxy-, lsocyano-, Diazo-, lsothiocyano-, Nitroso-, Sulfhydryl-oderHalocarbonyl-Gruppe, R' eine Al kyl-,Alkyl-phenyl- oder Phenyl-Gruppe und R eine Alkoxy-, Phenoxy- oder Halogen-Gruppe sind, wobei η' den Wert zwischen 0-20 und und η den Wert zwischen 1-3 besitzen, oder daß die Umsetzung mit mindestens zwei Organosilanen der Formel I im Gemisch oder nacheinander in flüssiger oder gasförmiger Phase erfolgt und daß anschließend gegebenenfalls eine weitere Behandlung mit homo- oder heterobifunktionellen Reagenzien durchgeführt wird.where X is an amino, carbonyl, carboxy, epoxy, isocyano, diazo, isothiocyano, nitroso, sulfhydryl or halocarbonyl group, R 'is an alkyl, alkylphenyl or phenyl Group and R are an alkoxy, phenoxy or halogen group, wherein η 'the value between 0-20 and η have the value between 1-3, or that the reaction with at least two organosilanes of the formula I in admixture or in succession takes place in liquid or gaseous phase and that subsequently optionally carried out a further treatment with homo- or heterobifunctional reagents. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung der Hydroxyl-Gruppen mit Verbindungen der Formel I in organischen Lösungsmitteln, Lösungsmittelgemischen, wäßrigen Lösungen oder Gemischen aus Wasser und organischen Lösungsmitteln erfolgt.2. The method according to item 1, characterized in that the reaction of the hydroxyl groups with compounds of formula I in organic solvents, solvent mixtures, aqueous solutions or mixtures of water and organic solvents. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung der Hydroxyl-Gruppen in der Gasphase mit einem Aerosol oder bei einem Druck unterhalb des Atmosphärendrucks erfolgt.3. The method according to item 1, characterized in that the reaction of the hydroxyl groups in the gas phase is carried out with an aerosol or at a pressure below atmospheric pressure.
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