JP2007298334A - Saccharide immobilized body and use thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】糖類の担体表面への固定化において、非特異吸着の抑制と、表面への強固な固定化を実現する糖類固定化体を提供する。
【解決手段】糖類とポリエーテルとからなる糖化合物が、該ポリエーテルを介して担体表面に固定化された糖類固定化体。より具体的には、該糖化合物は、該ポリエーテルを介して共有結合又は生体関連物質間相互作用により担体表面に固定化される。
【選択図】なしThe present invention provides a saccharide-immobilized product that realizes suppression of non-specific adsorption and firm immobilization on a surface in immobilization of saccharide on a carrier surface.
A saccharide-immobilized product in which a saccharide compound comprising a saccharide and a polyether is immobilized on the surface of a carrier via the polyether. More specifically, the sugar compound is immobilized on the surface of the carrier through covalent bonding or interaction between biologically relevant substances via the polyether.
[Selection figure] None
Description
本発明は、糖類固定化体及びその利用に関する。詳しくは、糖類とポリエーテルとからなる糖化合物が、そのポリエーテルを介して担体表面に固定化させて得られる糖類固定化体及びそれを用いたセンサー、検体の解析方法、被検出物質の精製方法、検体の検出装置、並びに機能性分子に関する。 The present invention relates to an immobilized saccharide and use thereof. Specifically, a saccharide-immobilized product obtained by immobilizing a saccharide compound composed of a saccharide and a polyether on the surface of a carrier via the polyether, a sensor using the same, a method for analyzing a sample, and purification of a substance to be detected The present invention relates to a method, a specimen detection apparatus, and a functional molecule.
近年、糖類が、生体内での果たす役割や、疾患、感染症とのかかわりにおける重要性から注目されている。生体分子と糖類の関係を明らかにすることや、それにより得られた情報を医療や診断などへ応用することは非常に有用である。一例として、生体内での特定の生体分子の濃度や動態を検査する方法や、検体中の細菌、ウイルス、毒素などを検出する方法への応用が考えられる。 In recent years, saccharides have attracted attention because of their role in the living body and their importance in relation to diseases and infectious diseases. It is very useful to clarify the relationship between biomolecules and saccharides, and to apply the information obtained thereby to medicine and diagnosis. As an example, it can be applied to a method for examining the concentration and dynamics of a specific biomolecule in a living body, and a method for detecting bacteria, viruses, toxins and the like in a specimen.
検体中の被検出物質の濃度測定やバイオセンサーなどの用途に使用する目的で、固体である担体の表面に被検出物質と結合する能力のある機能性有機分子を固定化したもの(固定化体)が報告されてきた。「リガンド」とも称されるこれらの機能性有機分子としては、蛋白質を使用した例が多数報告されている。蛋白質を固定化した固定化体の用途としては、抗原−抗体反応や、糖類−レクチンの相互作用を利用した目的物質の検出が報告されてきた。 Immobilized functional organic molecules that have the ability to bind to the substance to be detected on the surface of a solid carrier for the purpose of measuring the concentration of the substance to be detected in a specimen or for applications such as biosensors. ) Has been reported. As these functional organic molecules, which are also called “ligands”, many examples using proteins have been reported. As a use of the immobilized body in which the protein is immobilized, detection of a target substance using an antigen-antibody reaction or a sugar-lectin interaction has been reported.
リガンドとして糖類を使用した例も報告されている。糖類を固定化した固定化体の用途としては、ウイルス、細菌、毒素の検出への応用等が報告されている。
担体に糖類を固定化して生体分子との相互作用の解析等を行う場合、重要なことは、糖類を固定化した表面における非特異吸着の抑制と固定化した糖類の安定度である。
一般に機能性分子として糖類を用いる場合には、固定化のために糖類と担体をつなぐ部分が必要である。蛋白質に比べて、糖類のような小分子の固定化ではそのつなぐ部分の割合が相対的に大きくなり、固定化体表面における糖類以外の部分が露出する割合が大きくなる。この露出した部分が非特異吸着と関係すると考えられる。非特異吸着の抑制は、被検出物質の検出を行う場合に、他の共存物の誤認識を低減するために重要である。
An example using saccharides as a ligand has also been reported. As applications of the immobilized form in which saccharides are immobilized, application to detection of viruses, bacteria, toxins, and the like have been reported.
When immobilizing saccharides on a carrier and analyzing the interaction with biomolecules, what is important is the suppression of non-specific adsorption on the surface on which saccharides are immobilized and the stability of the immobilized saccharides.
In general, when a saccharide is used as a functional molecule, a portion connecting the saccharide and a carrier is necessary for immobilization. Compared with proteins, immobilization of small molecules such as saccharides results in a relatively large proportion of the connecting portions, and a greater proportion of the portions other than the saccharide exposed on the surface of the immobilized body. This exposed part is considered to be related to non-specific adsorption. Suppression of non-specific adsorption is important for reducing misrecognition of other coexisting substances when detecting a substance to be detected.
また、蛋白質は疎水部を有するために比較的疎水性が強く、疎水性相互作用で固定化することも行われているが、糖類自体は親水性のためにそのような手法はとれない。さらに蛋白質は、アミノ基、ヒドロキシカルボニル基、ジスルフィド基等の官能基を多数有しており、これらを使用して固定化することが容易であるが、糖類では多くの場合水酸基しかなく、固定化のためには官能基を導入する必要があり、適切な誘導体化を行うことが必要という点で困難が付きまとう。 In addition, proteins have a relatively strong hydrophobicity because they have a hydrophobic part, and they are also immobilized by hydrophobic interaction. However, because saccharides themselves are hydrophilic, such a method cannot be taken. Furthermore, proteins have many functional groups such as amino groups, hydroxycarbonyl groups, disulfide groups, etc., and are easy to immobilize using them. In many cases, saccharides have only hydroxyl groups and are immobilized. For this purpose, it is necessary to introduce a functional group, which is difficult in that it is necessary to perform an appropriate derivatization.
これらの問題を解決するために、例えば、表面修飾の分野でポリエーテルが非特異吸着を抑制することが知られていたことから、これを応用して糖類の一部をポリエーテルとしたリガンドが報告されている(非特許文献1及び2参照)。非特許文献1に記載の固定化体は、糖類の一部をポリエーテルとし、これを疎水結合により担体に結合させたものである。一方、非特許文献2に記載の固定化体は、同様に糖類の一部をポリエーテルとしたリガンドが固定化されているが、予め複数の官能基を付加したポリエーテルを乾燥工程による物理吸着で担体に固定化し、固定化されたポリエーテルに該官能基を介して糖類を結合させることにより作製されている。
前記の通り、担体に糖類を固定化して生体分子との相互作用の解析等を行う場合、非特異吸着の抑制と固定化した糖類の安定度は重要である。
従来、糖化合物の固定化では疎水結合が多用されてきた。その理由としては、固定化する糖化合物に特定の官能基等を導入する工程が容易なために合成工程を簡素化でき、固定化も容易であることが挙げられる。しかし、疎水結合は強固な結合とは言えず、担体への結合が弱いと洗浄や検体との接触中に糖化合物が脱離する可能性があるので、実用上不適切な場合がある。生体分子の検出においては、結合した被検体と遊離の被検体に由来する信号を分離するための洗浄操作等が汎用され、洗浄時や検出時に界面活性剤を使用することも一般的であり、疎水結合のような弱い結合で固定化されている化合物は遊離する可能性がある。
As described above, when saccharide is immobilized on a carrier and analysis of interaction with a biomolecule is performed, suppression of non-specific adsorption and stability of the immobilized saccharide are important.
Conventionally, hydrophobic bonds have been frequently used for immobilization of sugar compounds. The reason is that the synthesis step can be simplified and the immobilization is easy because the step of introducing a specific functional group or the like into the sugar compound to be immobilized is easy. However, the hydrophobic bond cannot be said to be a strong bond, and if the bond to the carrier is weak, the sugar compound may be detached during washing or contact with the specimen, which may be inappropriate in practice. In the detection of biomolecules, washing operations for separating signals derived from bound and free analytes are widely used, and it is also common to use a surfactant during washing and detection, A compound immobilized with a weak bond such as a hydrophobic bond may be released.
一方、共有結合や生体関連物質間相互作用のような結合が強固で有用であることは知られていたが、糖化合物の合成は一般に難易度が高く、これらの強固な結合を行うための特定の官能基等の導入は工程をさらに煩雑にするものであった。
また、非特異吸着の抑制を目的として分子の一部にポリエーテルを導入することも知られていたが、糖類とポリエーテルを直接結合させた化合物の報告はほとんどなく、また、これにさらに適当な官能基等を結合させ、共有結合等に用い得るように調製された固定化体に好適な糖化合物の合成例はなかった。センサー等に用いるためには、生体中の反応を再現できるように糖類の機能を極力維持した状態で合成及び固定化を行わなければならず、さらに高度な技術を要する。
On the other hand, it has been known that bonds such as covalent bonds and interactions between biological substances are strong and useful. However, synthesis of sugar compounds is generally difficult, and it is necessary to identify these strong bonds. The introduction of functional groups and the like further complicates the process.
In addition, it was also known to introduce a polyether into a part of the molecule for the purpose of suppressing nonspecific adsorption, but there are few reports of a compound in which a saccharide and a polyether are directly bonded, and it is more suitable for this. There were no examples of synthesizing a sugar compound suitable for an immobilized body prepared by binding a functional group or the like and using it for a covalent bond or the like. In order to be used for a sensor or the like, synthesis and immobilization must be performed while maintaining the function of the saccharide as much as possible so that the reaction in the living body can be reproduced, and further advanced techniques are required.
例えば非特許文献1に記載の固定化体は、糖類の一部をポリエーテルとすることで非特異吸着を抑制しようというものであるが、これを疎水結合を利用して担体へ固定化しているために、その結合力は十分とは言えず、洗浄操作により表面から失われてしまうという問題点を有していた。非特許文献2に記載の固定化体も、ポリエーテルの担体表面への固定化が乾燥による物理吸着法であるので強固とは言えず、また、作製方法が煩雑で、糖類の機能にも影響を及ぼす虞があった。
For example, the immobilized body described in
このように、非特異吸着を抑制することができ、強固な固定化がなされた糖類固定化体の報告は少なく、該固定化に使用するのに好ましい糖化合物の分子構造は明らかになっていなかった。このような問題点を解決した、センサー等の用途に好適に用い得る安定性の高い糖化合物や糖類固定化体の調製が求められていた。
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、非特異吸着の抑制と担体表面への強固な固定化を行うことが可能な糖類固定化体と、それを用いたセンサー、検体の検出方法及び検出装置、並びにそれに用いられる機能性分子を提供することである。
Thus, there are few reports of saccharide-immobilized bodies that can suppress non-specific adsorption and are firmly immobilized, and the molecular structure of a preferred sugar compound to be used for the immobilization has not been clarified. It was. There has been a demand for the preparation of a highly stable sugar compound or sugar-immobilized body that can be used suitably for applications such as sensors, which solves such problems.
The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to use a saccharide-immobilized body capable of suppressing non-specific adsorption and firmly immobilizing on a carrier surface, and using the same. It is intended to provide a sensor, a specimen detection method and a detection apparatus, and a functional molecule used therein.
本発明者らは上記課題に鑑み、新規な糖類固定化体を鋭意検討した結果、糖類とポリエーテルとからなる糖化合物を、担体表面に共有結合もしくは生体関連物質間相互作用により固定化させて得られる糖類固定化体を用いることにより、非特異吸着の抑制と担体表面への強固な固定化の両方を満足した固定化体の作製が可能となることを見出し、本発明に到達した。得られた固定化体は、これをセンサーとして用いた場合にも十分な感度を有していた。 In view of the above problems, the present inventors have intensively studied a novel saccharide-immobilized product. As a result, a saccharide compound composed of a saccharide and a polyether is immobilized on a carrier surface by covalent bond or interaction between biologically relevant substances. It has been found that by using the obtained saccharide-immobilized product, it is possible to produce an immobilized product that satisfies both the suppression of non-specific adsorption and the strong immobilization on the surface of the carrier. The obtained immobilized body had sufficient sensitivity even when this was used as a sensor.
即ち、本発明によれば、
(1)糖類とポリエーテルとからなる糖化合物が、該ポリエーテルを介して担体表面に固定化されていることを特徴とする、糖類固定化体、
(2)固定化が、共有結合により行われることを特徴とする、上記(1)に記載の固定化体、
(3)固定化が、解離定数が1×10−8以下の生体関連物質間相互作用を用いて行われることを特徴とする、上記(1)に記載の固定化体、
(4)生体関連物質間相互作用がビオチン−アビジン相互作用である上記(3)に記載の固定化体、
(5)糖化合物が、さらにスペーサーを介して担体表面に固定化されていることを特徴とする、上記(1)〜(4)の何れか一項に記載の固定化体、
(6)スペーサーが、二価の炭化水素基、−S(硫黄原子)−、−O(酸素原子)−、カルボニル基、アミノ基、−Si(珪素原子)−、マレイミド基、タンパク質及びこれらの組み合わせのいずれかからなる群より選ばれることを特徴とする、上記(5)に記載の固定化体、
(7)スペーサーと担体との結合が、金属−S結合、C−Si結合、O−Si結合、C(=O)−NH結合、C(=O)−O結合、NH−C(=O)結合、N=C結合、NH−CH結合、O−C(=O)結合及びトリアゾールのいずれかからなる群より選ばれることを特徴とする、上記(5)又は(6)に記載の固定化体、
(8)スペーサーが、二官能性チオール又は二官能性トリアルコキシシランの担体表面への結合により形成されることを特徴とする、上記(5)〜(7)の何れか一項に記載の固定化体、
(9)ポリエーテルが、これを構成する炭化水素基が2価のアルキレン基、2価のアリーレン基、及びこれらの組み合わせのいずれかからなる群より選ばれるものであることを特徴とする、上記(1)〜(8)の何れか一項に記載の固定化体、
(10)ポリエーテルが、繰り返し単位が2以上のポリエチレングリコールであることを特徴とする、上記(1)〜(9)の何れか一項に記載の固定化体、
(11)糖類とポリエーテルの結合が、エーテル結合、グリコシド結合、硫黄グリコシド結合、N(窒素原子)グリコシド結合、C=N二重結合、還元アミノ化反応生成物のいずれかからなる群より選ばれることを特徴とする、上記(1)〜(10)の何れか一項に記載の固定化体、
(12)糖類が、単糖類又は多糖類であることを特徴とする、上記(1)〜(11)の何れか一項に記載の固定化体、
(13)糖類が、シアル酸、ガラクトース、グルコース、フコース及びマンノースからなる群より選ばれる単糖若しくはその誘導体又はそれらを含む多糖であることを特徴とする、上記(1)〜(12)の何れか一項に記載の固定化体、
(14)糖類が、置換基を有していてもよいシアル酸の誘導体を非還元末端糖として有することを特徴とする、上記(1)〜(13)の何れか一項に記載の固定化体
が提供される。
That is, according to the present invention,
(1) A saccharide-immobilized product, wherein a saccharide compound comprising a saccharide and a polyether is immobilized on the surface of a carrier via the polyether,
(2) The immobilized body according to (1) above, wherein the immobilization is performed by a covalent bond,
(3) The immobilized body according to (1) above, wherein the immobilization is performed using an interaction between biologically relevant substances having a dissociation constant of 1 × 10 −8 or less,
(4) The immobilized body according to (3) above, wherein the interaction between the biological substances is a biotin-avidin interaction,
(5) The immobilized body according to any one of (1) to (4) above, wherein the sugar compound is further immobilized on the surface of the carrier via a spacer,
(6) The spacer is a divalent hydrocarbon group, -S (sulfur atom)-, -O (oxygen atom)-, carbonyl group, amino group, -Si (silicon atom)-, maleimide group, protein and these The immobilized body according to (5) above, which is selected from the group consisting of any one of the combinations,
(7) The bond between the spacer and the carrier is a metal-S bond, C-Si bond, O-Si bond, C (= O) -NH bond, C (= O) -O bond, NH-C (= O ) Bond, N═C bond, NH—CH bond, O—C (═O) bond, and triazole, the fixing according to (5) or (6) above, Chemical,
(8) The fixing according to any one of (5) to (7) above, wherein the spacer is formed by bonding a bifunctional thiol or a bifunctional trialkoxysilane to the support surface. Chemical,
(9) The polyether is characterized in that the hydrocarbon group constituting it is selected from the group consisting of a divalent alkylene group, a divalent arylene group, and a combination thereof. (1) to the immobilized body according to any one of (8),
(10) The immobilized body according to any one of (1) to (9) above, wherein the polyether is polyethylene glycol having 2 or more repeating units,
(11) The saccharide-polyether bond is selected from the group consisting of an ether bond, glycoside bond, sulfur glycoside bond, N (nitrogen atom) glycoside bond, C = N double bond, and reductive amination reaction product. The immobilized body according to any one of (1) to (10) above,
(12) The immobilized body according to any one of (1) to (11) above, wherein the saccharide is a monosaccharide or a polysaccharide.
(13) Any of (1) to (12) above, wherein the saccharide is a monosaccharide selected from the group consisting of sialic acid, galactose, glucose, fucose and mannose, or a derivative thereof, or a polysaccharide containing them. The immobilization body according to
(14) The immobilization according to any one of (1) to (13) above, wherein the saccharide has a sialic acid derivative which may have a substituent as a non-reducing terminal sugar. The body is provided.
さらに、本発明によれば、
(15)上記(1)〜(14)の何れか一項に記載の固定化体がセンサー表面を形成していることを特徴とする、センサー、
(16)水晶発振子微量天秤、カンチレバー、電界効果トランジスタ、発色、蛍光発光、光干渉、化学発光、表面プラズモン共鳴、光導波路及び表面弾性波からなる群より選ばれる少なくとも何れか一種の検出原理を利用して、検出を行なうものであることを特徴とする、上記(15)に記載のセンサー
が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
(15) The sensor, wherein the immobilized body according to any one of (1) to (14) above forms a sensor surface,
(16) A detection principle of at least one selected from the group consisting of a quartz crystal microbalance, a cantilever, a field effect transistor, color development, fluorescence emission, optical interference, chemiluminescence, surface plasmon resonance, optical waveguide, and surface acoustic wave The sensor as described in (15) above is provided, wherein the sensor is used for detection.
また、本発明の別の態様によれば、
(17)上記(15)又は(16)に記載のセンサーに、前記糖化合物と特異的に相互作用しうる被検出物質を含む検体を接触させ、該センサーと該被検出物質との相互作用を検出することを特徴とする、検体の解析方法、
(18)上記(1)〜(14)の何れか一項に記載の固定化体を、前記糖化合物と特異的に相互作用しうる被検出物質を含有する検体と接触させ、該固定化体と該検体とを分離した後、前記糖化合物と特異的に結合した被検出物質を検出することを特徴とする、検体の解析方法、
(19)上記(1)〜(14)の何れか一項に記載の固定化体を、前記糖化合物と特異的に相互作用しうる被検出物質を含有する検体と接触させ、該固定化体と該検体とを分離した後、前記糖化合物と特異的に結合した被検出物質を取得することを特徴とする、被検出物質の精製方法、
(20)担体に磁性体を用いることを特徴とする、上記(18)又は(19)に記載の方法、
(21)被検出物質が、RNA、DNA、糖類、蛋白質、毒素、糖脂質、オリゴペプチド、ウイルス、細菌、及びそれらの誘導体からなる群より選ばれる少なくとも何れか一種であることを特徴とする、上記(17)〜(20)の何れか一項に記載の方法、
(22)上記(15)又は(16)に記載のセンサーと、該センサーに検体を接触させるために該検体を供給する検体供給部と、該センサーと該検体の相互作用を検出するための検出部とを有することを特徴とする、検体の検出装置
が提供される。
According to another aspect of the present invention,
(17) The sensor according to the above (15) or (16) is brought into contact with a specimen containing a detected substance that can specifically interact with the sugar compound, and the interaction between the sensor and the detected substance is measured. A method of analyzing a specimen, characterized by detecting,
(18) The immobilized body according to any one of (1) to (14) is brought into contact with a specimen containing a target substance that can specifically interact with the sugar compound, and the immobilized body. An analyte analysis method comprising: detecting a target substance specifically bound to the sugar compound after separating the analyte from the analyte;
(19) The immobilized body according to any one of the above (1) to (14) is brought into contact with a specimen containing a target substance that can specifically interact with the sugar compound, and the immobilized body. A substance to be detected that is specifically bound to the sugar compound, after separating the sample from the sample,
(20) The method according to (18) or (19) above, wherein a magnetic material is used for the carrier,
(21) The substance to be detected is at least one selected from the group consisting of RNA, DNA, sugars, proteins, toxins, glycolipids, oligopeptides, viruses, bacteria, and derivatives thereof, The method according to any one of (17) to (20) above,
(22) The sensor according to (15) or (16) above, a sample supply unit that supplies the sample to bring the sample into contact with the sensor, and detection for detecting an interaction between the sensor and the sample And a specimen detecting device.
さらに別の態様によれば、
(23)糖類、ポリエーテル、及びスペーサーを少なくとも備えた機能性分子であって、該ポリエーテルが、一方の片末端において該糖類と、他方の片末端で該スペーサーと結合し、該スペーサーが担体に共有結合もしくは生体関連物質間相互作用により結合しうることを特徴とする分子、
(24)糖類を構成する単糖の数が1個以上20個以下であり、ポリエーテルがこれを構成する炭化水素基が2価のアルキレン基、2価のアリーレン基、及びこれらの組み合わせのいずれかからなる群より選ばれるものであり、スペーサーが有する官能基が、アミノ基、メルカプト基、ビオチン、ヒドロキシカルボニル基、N−ヒドロキシコハク酸イミドエステル、マレイミド基、ホルミル基、アジド基、アルコキシシリル基及び金属キレートポリアミンからなる群より選ばれる少なくとも何れか1つの官能基であることを特徴とする、上記(23)に記載の分子
が提供される。
According to yet another aspect,
(23) A functional molecule comprising at least a saccharide, a polyether, and a spacer, wherein the polyether is bonded to the saccharide at one end and the spacer at the other end, and the spacer is a carrier. A molecule characterized by being capable of binding to a biological bond or an interaction between biological materials,
(24) The number of monosaccharides constituting the saccharide is 1 or more and 20 or less, and the hydrocarbon group constituting the polyether is a divalent alkylene group, a divalent arylene group, or a combination thereof The functional group of the spacer is selected from the group consisting of amino group, mercapto group, biotin, hydroxycarbonyl group, N-hydroxysuccinimide ester, maleimide group, formyl group, azide group, alkoxysilyl group. And a molecule as described in (23) above, which is at least one functional group selected from the group consisting of metal chelate polyamines.
本発明によれば、糖類化合物を表面に固定化した糖類固定化体であって、非特異吸着が抑制され、担体表面への固定化が強固な固定化体が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is a saccharide fixed body which fix | immobilized the saccharide compound on the surface, Comprising: Nonspecific adsorption | suction is suppressed and the fixed body firmly fixed to the support | carrier surface is provided.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々に変更して実施することができる。
[I.本発明の基本概念]
本発明の固定化体は、糖化合物が共有結合や生体関連物質間相互作用のような強固な結合により固定化されており、通常の保存条件下や、洗浄、固定化体を用いたセンサーによる検体測定条件下での変質を防ぐことができる。また、これらの結合を行う場合には、疎水結合等の場合とは異なり、糖化合物及び担体表面に結合させるための特定の官能基等が必要となるが、担体表面の特定の場所を予め処理することにより特定の領域のみに糖化合物を結合させることが可能となり、固定化担体の作成において糖化合物を固定化する位置を特定できるというメリットもある。
また、糖類とポリエーテルとからなる糖化合物を用いることも本発明の固定化体の大きな特徴の一つである。ポリエーテルを適切に用いていることから、該固定化体は非特異吸着を抑制する効果を有する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following description, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
[I. Basic concept of the present invention]
In the immobilized body of the present invention, a sugar compound is immobilized by a strong bond such as a covalent bond or an interaction between biologically related substances, and it is used under normal storage conditions or by a sensor using the immobilized body. Alteration under sample measurement conditions can be prevented. In addition, when performing these bonds, unlike the case of hydrophobic bonds or the like, a sugar compound and a specific functional group for bonding to the carrier surface are required, but a specific place on the carrier surface is treated in advance. By doing so, it becomes possible to bind the sugar compound only to a specific region, and there is also an advantage that the position where the sugar compound is immobilized can be specified in the preparation of the immobilization carrier.
In addition, the use of a saccharide compound composed of a saccharide and a polyether is one of the major features of the immobilized body of the present invention. Since the polyether is appropriately used, the immobilized body has an effect of suppressing nonspecific adsorption.
[II.糖類固定化体]
本発明に係る糖類固定化体(以下「本発明の固定化体」もしくは単に「固定化体」等と略称する場合がある。)は、糖類−ポリエーテルの構造を有する糖化合物が、該ポリエーテルを介して担体の表面に固定化されてなるものである。
[II. Saccharide immobilized body]
The saccharide-immobilized product according to the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “immobilized product of the present invention” or simply “immobilized product”) is a saccharide compound having a saccharide-polyether structure. It is immobilized on the surface of the carrier via ether.
〔II−1.糖化合物及びスペーサー〕
本発明の固定化体に使用される糖化合物としては、分子内に糖類−ポリエーテル構造を有するものであればその種類に特に制限は無い。
また、糖化合物は、担体への固定化のための官能基(結合基)等を含むスペーサーをさらに有することが好ましい。以下、これらの各構成要素及びその好ましい組み合わせについて詳細に説明する。
[II-1. Sugar compounds and spacers]
The sugar compound used in the immobilized body of the present invention is not particularly limited as long as it has a saccharide-polyether structure in the molecule.
Moreover, it is preferable that a saccharide | sugar compound further has a spacer containing the functional group (bonding group) etc. for fixation to a support | carrier. Hereinafter, each of these components and preferred combinations thereof will be described in detail.
<II−1−1.糖類>
本発明において「糖類」とは、単糖及びその誘導体(以下これらを総称して「単糖類」という。)、並びに、2以上の単糖類がグリコシド結合で繋がってなる化合物(以下これらを総称して「多糖類」という。)を指す。また、多糖類を「糖鎖」という場合もある。糖類は、天然由来の分子でも合成された分子でもよい。また、天然に存在する分子構造を持つ単糖もしくはそれにより構成される多糖でもよく、それらに官能基の付加や置換等の修飾を加えたものでもよいが、天然に存在する分子構造を持つ単糖もしくはそれにより構成される多糖が好ましい。
<II-1-1. Sugar>
In the present invention, “saccharide” refers to a monosaccharide and derivatives thereof (hereinafter collectively referred to as “monosaccharide”), and a compound in which two or more monosaccharides are linked by a glycosidic bond (hereinafter collectively referred to as “monosaccharide”). "Polysaccharide"). In addition, polysaccharides are sometimes referred to as “sugar chains”. The saccharide may be a naturally occurring molecule or a synthesized molecule. In addition, it may be a monosaccharide having a molecular structure that exists in nature or a polysaccharide composed thereof, and may be modified by addition or substitution of a functional group, but it may be a simple sugar having a molecular structure that exists in nature. Saccharides or polysaccharides composed thereof are preferred.
・単糖類
単糖の種類は特に制限されず、任意の単糖を使用することが可能である。具体的に、アルドース、ケトースの何れであってもよい。また、その主骨格の炭素数も特に制限されないが、通常3以上、好ましくは4以上、更に好ましくは5以上、また、通常9以下、好ましくは8以下、更に好ましくは6以下である。即ち、ペントース(炭素数5)及びヘキソース(炭素数6)が特に好ましく、中でもヘキソース(炭素数6)が最も好ましい。ペントースの具体例としては、キシロース、リボース、リブロース、キシルロース等が挙げられる。また、ヘキソースの具体例としては、グルコース、マンノース、フルクトース、ガラクトース等が挙げられる。その他の天然由来の糖としては、シアル酸(炭素数9)が好ましい。
-Monosaccharide The kind of monosaccharide is not particularly limited, and any monosaccharide can be used. Specifically, either aldose or ketose may be used. The number of carbon atoms in the main skeleton is not particularly limited, but is usually 3 or more, preferably 4 or more, more preferably 5 or more, and usually 9 or less, preferably 8 or less, more preferably 6 or less. That is, pentose (carbon number 5) and hexose (carbon number 6) are particularly preferable, and hexose (carbon number 6) is most preferable. Specific examples of pentose include xylose, ribose, ribulose, xylulose and the like. Specific examples of hexose include glucose, mannose, fructose, galactose and the like. As other naturally-derived sugars, sialic acid (9 carbon atoms) is preferable.
また、天然に存在する分子構造を持つ単糖の例としては、グルコサミン、ガラクトサミン、ノイラミン酸等のアミノ糖(グリコサミン);グルクロン酸、イズロン酸等のウロン酸;グルコン酸等のアルドン酸;グルシトール(ソルビトール)、リビトール、キシリトール等の糖アルコール;オキシリボース、フコース等のデオキシ糖などが挙げられる。また、上述の単糖の窒素原子又は酸素原子上にアセチル基等の置換基を有する自然に存在する分子構造を持つ単糖も使用できる。このようなものとして、窒素原子上にアセチル基などを有する単糖の誘導体の例としては、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルノイラミン酸、9−O−アセチル−N−アセチルノイラミン酸、N−グリコイルノイラミン酸等のシアル酸などが挙げられる。 Examples of monosaccharides having a naturally occurring molecular structure include amino sugars (glycosamine) such as glucosamine, galactosamine, neuraminic acid; uronic acids such as glucuronic acid and iduronic acid; aldonic acids such as gluconic acid; Sorbitol), ribitol, xylitol and the like; deoxy sugars such as oxyribose, fucose and the like. In addition, a monosaccharide having a naturally occurring molecular structure having a substituent such as an acetyl group on a nitrogen atom or an oxygen atom of the monosaccharide described above can also be used. As examples of such derivatives of monosaccharides having an acetyl group on the nitrogen atom, N-acetylglucosamine, N-acetylneuraminic acid, 9-O-acetyl-N-acetylneuraminic acid, N -Sialic acid such as glycylneuraminic acid.
なお、上述の単糖及びその誘導体には、各々、D型及びL型という2種類の異性体が存在する(以下、D型異性体を「D体」、L型異性体を「L体」と略称する)。これらは何れを使用することも可能であり、目的に応じて適宜選択すればよいが、天然での存在比率が大きいD体の方が、検体との相互作用を有利に出来る場合が多い。 Each of the above-mentioned monosaccharides and derivatives thereof has two types of isomers, D-type and L-type (hereinafter, D-type isomer is “D-form” and L-type isomer is “L-form”). Abbreviated). Any of these may be used and may be appropriately selected according to the purpose, but the D-form having a large natural abundance ratio can often favor the interaction with the specimen.
・多糖類
多糖(糖鎖)とは、上述の様に、単糖類(単糖及びその誘導体)が2つ以上、グリコシド結合で直接繋がったものである。多糖を構成する単糖類の数に特に制限はなく、調製の容易さとその機能など、実用的な観点から選べばよいが、本発明においては、20個以下の単糖類が直接結合してなる多糖(これを「オリゴ糖」と呼ぶ場合がある。)が特に好適に用いられる。オリゴ糖を構成する単糖類の数は、中でも10個以下、更には5個以下、特に4個以下、とりわけ3個以下であることが好ましい。
多糖を構成する単糖類の種類は任意であり、目的に応じて、上述の単糖類(単糖又はその誘導体)の中から任意に選択できる。また、多糖は一種類の単糖類から構成されるもの(ホモ多糖、単純多糖)であってもよく、二種類以上の単糖類から構成されるもの(ヘテロ多糖、複合多糖)であってもよい。
また、各単糖類間のグリコシド結合の種類も特に制限されず、α結合、β結合の何れであってもよい。
-Polysaccharides Polysaccharides (sugar chains) are those in which two or more monosaccharides (monosaccharides and derivatives thereof) are directly connected by glycosidic bonds as described above. The number of monosaccharides constituting the polysaccharide is not particularly limited, and may be selected from a practical viewpoint such as ease of preparation and its function. In the present invention, the polysaccharide is formed by directly binding 20 or less monosaccharides. (This may be referred to as “oligosaccharide”) is particularly preferably used. The number of monosaccharides constituting the oligosaccharide is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, particularly 4 or less, and especially 3 or less.
The kind of monosaccharides constituting the polysaccharide is arbitrary, and can be arbitrarily selected from the above-mentioned monosaccharides (monosaccharides or derivatives thereof) according to the purpose. The polysaccharide may be composed of one kind of monosaccharide (homopolysaccharide, simple polysaccharide), or may be composed of two or more kinds of monosaccharide (heteropolysaccharide, complex polysaccharide). .
Also, the type of glycosidic bond between the monosaccharides is not particularly limited, and may be either α bond or β bond.
なお、多糖を構成する単糖類の中でも、特に非還元末端の糖としては、特定の単糖類を用いることが好ましい。具体的には、シアル酸、ガラクトース、ガラクトサミン、グルコース、フコース、マンノース等が挙げられる。その中でもシアル酸、およびガラクトサミンが好ましく、特にシアル酸が好ましい。シアル酸は、ノイラミン酸のアミノ基上や水酸基上に置換基を有するものであるが、その中でも、N−アセチルノイラミン酸、N−グリコイルノイラミン酸、9−O−アセチル−5−N−アセチルノイラミン酸が挙げられる。 Among the monosaccharides constituting the polysaccharide, it is preferable to use a specific monosaccharide, particularly as the non-reducing terminal sugar. Specific examples include sialic acid, galactose, galactosamine, glucose, fucose, mannose and the like. Of these, sialic acid and galactosamine are preferable, and sialic acid is particularly preferable. Sialic acid has a substituent on the amino group or hydroxyl group of neuraminic acid, among which N-acetylneuraminic acid, N-glycolneuraminic acid, 9-O-acetyl-5-N -Acetylneuraminic acid.
非還元末端の糖がシアル酸である多糖(オリゴ糖)は「シアリル糖鎖」と総称される。シアリル糖鎖の例としては、シアリルラクト系糖鎖、シアリルガングリオ系糖鎖、シアリルラクトース糖鎖等が挙げられる。
シアリルラクト系糖鎖としては、I型及びII型が挙げられ、I型としては、Neu5Acα2−6(3)Galβ1−3GlcNAcβ1−及びNeu5Acα2−6(3)Galβ1−3GlcNAcβ1−3Galβ1が挙げられ、II型としては、Neu5Acα2−6(3)Galβ1−4GlcNAcβ1−、及びNeu5Acα2−6(3)Galβ1−4GlcNAcβ1−3Galβ1が挙げられる。なお、前記式中「2−6(3)」は、糖の結合位置が2−6結合でも2−3結合でもよいことを示し、目的により使い分ければよい。以下記載は同じである。
Polysaccharides (oligosaccharides) whose non-reducing terminal sugar is sialic acid are collectively referred to as “sialyl sugar chains”. Examples of sialyl sugar chains include sialyl lactose sugar chains, sialyl ganglio sugar chains, sialyl lactose sugar chains, and the like.
Examples of sialyllacto-type sugar chains include type I and type II, and examples of type I include Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-3GlcNAcβ1- and Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-3GlcNAcβ1-3Galβ1. Examples include Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-4GlcNAcβ1- and Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-4GlcNAcβ1-3Galβ1. In the above formula, “2-6 (3)” indicates that the linking position of the sugar may be a 2-6 bond or a 2-3 bond, and may be properly used depending on the purpose. The following description is the same.
シアリルガングリオ系糖鎖としては、Neu5Acα2−6(3)Galβ1−4GalNAcβ1−やNeu5Acα2−6(3)Galβ1−4GalNAcβ1−4Galβ1−や、Neu5Acα2−6(3)Galβ1−3GalNAcβ1−や、Neu5Acα2−6(3)Galβ1−3GalNAcβ1−4Galβ1−が挙げられる。
シアリルラクトース糖鎖としては、Neu5Acα2−6(3)Galβ1−4Glcβ1−やNeu5Acα2−6(3)Galβ1−3Glcβ1−が挙げられる。その他のシアリルラクト系糖鎖としては、9−O−NeuAcα2−6(3)Galβ1−や、Neu5Acα2−3Galβ1−4Glcβ1−や、5−N−グリコイルNeuα2−3Galβ1−4Glcβ1−が挙げられる。
Examples of sialylganglio sugar chains include Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-4GalNAcβ1-, Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-4GalNAcβ1-4Galβ1-, Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-3GalNAcβ1-, and Neu5Ac2- 3) Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1- is mentioned.
Examples of sialyllactose sugar chains include Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-4Glcβ1- and Neu5Acα2-6 (3) Galβ1-3Glcβ1-. Examples of other sialyllacto-based sugar chains include 9-O-NeuAcα2-6 (3) Galβ1-, Neu5Acα2-3Galβ1-4Glcβ1-, and 5-N-glycol Neuα2-3Galβ1-4Glcβ1-.
酸性オリゴ糖としては、HO3S−3Gal1−を非還元末端に持つものが挙げられ、スルファチドに含まれる糖鎖が該当する。
その他のオリゴ糖としては、Galβ1−3GalNAcβ1−4Glcβ1−や、GalNAcβ1−4Glcβ1−を有するものが挙げられる。
プロテオグリカン及びグリコサミノグリカンとしては、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、ヘパラン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸等が挙げられる。
上記糖類の中で、上述した単糖類、又は、20個以下の単糖類が直接結合してなる多糖を有するものが好ましく、シアル酸、ガラクトース、グルコース、フコース及びマンノースからなる群より選ばれる単糖若しくはその誘導体又はそれらを含む多糖を有するものがとりわけ好ましい。
Examples of the acidic oligosaccharide include those having HO3S-3Gal1- at the non-reducing end, and include sugar chains contained in sulfatides.
Other oligosaccharides include those having Galβ1-3GalNAcβ1-4Glcβ1- and GalNAcβ1-4Glcβ1-.
Examples of proteoglycan and glycosaminoglycan include hyaluronic acid, chondroitin sulfate, dermatan sulfate, heparan sulfate, heparin, and keratan sulfate.
Among the above saccharides, those having the above-mentioned monosaccharides or polysaccharides formed by directly binding 20 or less monosaccharides are preferred, and the monosaccharides selected from the group consisting of sialic acid, galactose, glucose, fucose and mannose Alternatively, those having derivatives thereof or polysaccharides containing them are particularly preferred.
<II−1−2.ポリエーテル>
本発明の固定化体に用いる糖化合物は、上記糖類(単糖類又は多糖類)と、ポリエーテルとからなり、これらが直接結合していることを特徴としている。固定化する糖化合物は、糖以外の部分で非特異吸着を起こさず、親水性の高いものを用いることが好ましく、この観点からポリエーテルが選択された。また、糖類に直接ポリエーテルを結合させることで、糖類の機能に影響を与える事なく非特異吸着の要因を排除し、かつ固定化の能力を有する化合物とすることが出来る。
<II-1-2. Polyether>
The saccharide compound used in the immobilized body of the present invention comprises the above saccharide (monosaccharide or polysaccharide) and polyether, and is characterized in that they are directly bonded. As the saccharide compound to be immobilized, it is preferable to use a non-specific adsorption at a portion other than the saccharide and a highly hydrophilic one. From this viewpoint, a polyether was selected. Further, by directly bonding a polyether to a saccharide, a nonspecific adsorption factor can be eliminated without affecting the function of the saccharide, and the compound can be immobilized.
本発明で用いられるポリエーテルとは、2価の炭化水素基が複数、酸素原子を介して交互に結合してなるものである(以下これらを「ポリエーテル基」と称することがある)。これを構成する2価の炭化水素基はアルキレン基又はアリーレン基から選ばれる少なくとも一種類の基を含むポリエーテル基が好ましく、これらの組み合わせよりなるものでもよい。特に、アルキレン基からなるものが好ましい。 The polyether used in the present invention is formed by alternately bonding a plurality of divalent hydrocarbon groups via oxygen atoms (hereinafter, these may be referred to as “polyether groups”). The divalent hydrocarbon group constituting this is preferably a polyether group containing at least one group selected from an alkylene group or an arylene group, and may be a combination thereof. In particular, an alkylene group is preferred.
ポリエーテル基の構成単位となる2価の炭化水素基の炭素数は、通常2以上が好ましく、また、通常12以下、中でも6以下、更には4以下、特に3以下が好ましく、炭素数2が最も好ましい。このような2価の炭化水素基としては、ヘキサデシレン基(−n−C16H32−)、ペンタデシレン基(−n−C15H30−)、テトラデシレン基(−n−C14H28−)、トリデシレン基(−n−C13H26−)、ドデシレン基(−n−C13H26−)、ウンデシレン基(−n−C11H22−)、デシレン基(−n−C10H20−)、ノニレン基(−n−C9H18−)、オクチレン基(−n−C8H16−)、ヘプチレン基(−n−C7H14−)、ヘキシレン基(−n−C6H12−)、ペンチレン基(−n−C5H10−)、ブチレン基(−n−C4H8−)、プロピレン基(−CH3CH6−)、エチレン基(−CH2CH4−)が好ましく、中でもブチレン基、プロピレン基、エチレン基が好ましく、特にはプロピレン基、エチレン基が好ましく、中でも特にエチレン基が好ましい。エチレン基は、親水性が最も高く、非特異吸着を起こしにくい場合が多いためである。
The number of carbon atoms of the divalent hydrocarbon group that is the structural unit of the polyether group is usually preferably 2 or more, and usually 12 or less, especially 6 or less, more preferably 4 or less, and particularly preferably 3 or less. Most preferred. Such divalent hydrocarbon groups include hexadecylene group (-n-C16H32-), pentadecylene group (-n-C15H30-), tetradecylene group (-n-C14H28-), tridecylene group (-n-C13H26-). ), Dodecylene group (-n-C13H26-), undecylene group (-n-C11H22-), decylene group (-n-C10H20-), nonylene group (-n-C9H18-), octylene group (-n-C8H16-) ), Heptylene group (-n-C7H14-), hexylene group (-n-C6H12-), pentylene group (-n-C5H10-), butylene group (-n-C4H8-), propylene group (-CH3CH6-), An ethylene group (—
また、ポリエーテル基の構成単位となる炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、炭化水素基、アミノ基、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノカルボニル基、ヒドロキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基が挙げられる。炭化水素基が有する置換基は1つであっても2つ以上であってもよく、2つ以上の置換基を有する場合には、それらの置換基は互いに同じものであってもよく、異なっていてもよい。なお、これらの置換基が糖化合物の固定化時に望ましくない副反応を起こしたりすることは避ける、或いは最小限にとどめるように選択することが好ましく、固定化条件や官能基との関係で選べばよい。経済的には、置換基の無いものが好ましい場合が多い。 Moreover, the hydrocarbon group which becomes a structural unit of a polyether group may have a substituent. Examples of the substituent include a hydrocarbon group, an amino group, a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an aminocarbonyl group, a hydroxycarbonyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkylcarbonyl group. The hydrocarbon group may have one or two or more substituents, and when having two or more substituents, these substituents may be the same as or different from each other. It may be. In addition, it is preferable that these substituents are selected so as to avoid or minimize undesirable side reactions at the time of immobilization of the sugar compound, and if selected in relation to immobilization conditions and functional groups. Good. Economically, those having no substituent are often preferred.
ポリエーテル基を構成する複数の炭化水素基は、置換基を有する場合にはその置換基も含め、互いに同じものであってもよく、異なっていてもよい。製造上の容易性の観点からは、構成単位が全て同じであることが好ましいが、検体との相互作用の強さ、親水性/疎水性の性質、非特異吸着、耐性などの目的とする機能との兼ね合いで選べばよい。経済的には、同じ物である方が好ましい場合が多い。 When having a substituent, the plurality of hydrocarbon groups constituting the polyether group may be the same as or different from each other including the substituent. From the viewpoint of ease of production, it is preferable that all the structural units are the same. However, the objective functions such as strength of interaction with the specimen, hydrophilic / hydrophobic properties, non-specific adsorption, resistance, etc. You should choose it with a balance. Economically, the same thing is often preferable.
ポリエーテル基を構成する炭化水素基の数(ポリエーテル基の繰り返し単位の数)は特に制限されず、炭化水素基の種類とポリエーテル全体の長さに応じて選択すればよいが、通常2以上、好ましくは3以上、特に好ましくは4以上、その中でも特に好ましくは5以上である。また、通常50以下、好ましくは20以下、更に好ましくは8以下、特に好ましくは6以下の範囲である。 The number of hydrocarbon groups constituting the polyether group (the number of repeating units of the polyether group) is not particularly limited, and may be selected according to the type of hydrocarbon group and the entire length of the polyether. Above, preferably 3 or more, particularly preferably 4 or more, and particularly preferably 5 or more. Further, it is usually 50 or less, preferably 20 or less, more preferably 8 or less, and particularly preferably 6 or less.
ポリエーテル基の長さについては、ポリエーテル基が長すぎると、機能性を有する糖類の部分がポリエーテル基に覆われてしまい、反応条件によっては検体との相互作用に支障をきたす場合がある。一方、ポリエーテル基が短すぎると、受容体と相互作用するに十分な長さとならない場合がある。ポリエーテルの長さは、主鎖の原子数で、通常8以上、更には11以上、特に14以上、通常60以下、中でも45以下、更には36以下、特に24以下の範囲とすることが好ましい。糖が単糖の場合は、多糖の場合に比べ、その大きさが小さいことから、長いポリエーテルが好ましく、主鎖の原子数で、通常11以上、更には14以上、特に17以上、通常60以下、中でも45以下、特に24以下の範囲とすることが好ましい。但し、本態様におけるポリエーテル基の長さとは、担体に結合する官能基の原子から糖類に結合するポリエーテル基末端の原子まで、共有結合を順に辿った場合における最短経路上の原子の数と定義する。 As for the length of the polyether group, if the polyether group is too long, the functional sugar moiety is covered with the polyether group, and depending on the reaction conditions, the interaction with the sample may be hindered. . On the other hand, if the polyether group is too short, it may not be long enough to interact with the receptor. The length of the polyether, in terms of the number of atoms in the main chain, is usually 8 or more, more preferably 11 or more, particularly 14 or more, usually 60 or less, especially 45 or less, more preferably 36 or less, and particularly preferably 24 or less. . When the sugar is a monosaccharide, the size thereof is smaller than that of a polysaccharide, and thus a long polyether is preferable. The number of atoms in the main chain is usually 11 or more, more preferably 14 or more, particularly 17 or more, usually 60. In the following, it is preferable that the range be 45 or less, particularly 24 or less. However, the length of the polyether group in this embodiment is the number of atoms on the shortest path when the covalent bond is sequentially traced from the atom of the functional group bonded to the carrier to the atom of the polyether group bonded to the saccharide. Define.
上記のうち、本発明の糖類固定化体には、繰返し単位が2以上のポリエチレングリコールが好ましく用いられ、その中でも繰返し単位が3以上のポリエチレングリコールが好ましく用いられ、その中でも繰返し単位が4以上のポリエチレングリコールが特に好ましく用いられ、繰返し単位が5以上のポリエチレングリコールが最も好ましく用いられる。ポリエチレングリコールの繰り返し単位は上限に制限は無いが、繰返し単位が200以下のポリエチレングリコールが好ましく用いられ、その中でも繰返し単位が100以下のポリエチレングリコールが好ましく用いられ、その中でも繰返し単位が50以下のポリエチレングリコールが特に好ましく用いられ、繰返し単位が14以下のポリエチレングリコールが最も好ましく用いられる。 Among the above, polyethylene glycol having 2 or more repeating units is preferably used for the saccharide-immobilized product of the present invention, among which polyethylene glycol having 3 or more repeating units is preferably used, and among them, 4 or more repeating units are used. Polyethylene glycol is particularly preferably used, and polyethylene glycol having 5 or more repeating units is most preferably used. The upper limit of the repeating unit of polyethylene glycol is not limited, but polyethylene glycol having a repeating unit of 200 or less is preferably used. Among them, polyethylene glycol having a repeating unit of 100 or less is preferably used, and among them, polyethylene having a repeating unit of 50 or less. Glycol is particularly preferably used, and polyethylene glycol having a repeating unit of 14 or less is most preferably used.
ポリエーテルは、一方の片末端において糖類と結合し、他方の片末端で担体もしくは後述するスペーサーと結合する。
糖類とポリエーテルの結合は、例えば、エーテル結合、グリコシド結合、硫黄グリコシド結合、N(窒素原子)グリコシド結合、C=N二重結合等により形成される。また、還元アミノ化反応生成物であってもよい。C=N二重結合および還元アミノ化反応生成物は、糖の還元末端と、末端にアミノ基を有するポリエーテルの反応により得られる。
The polyether is bonded to a saccharide at one end, and is bonded to a carrier or a spacer described later at the other end.
The bond between the saccharide and the polyether is formed by, for example, an ether bond, a glycoside bond, a sulfur glycoside bond, an N (nitrogen atom) glycoside bond, a C = N double bond, or the like. Moreover, a reductive amination reaction product may be sufficient. A C = N double bond and a reductive amination reaction product are obtained by reacting a reducing end of a sugar with a polyether having an amino group at the end.
ポリエーテルは、糖類のどの位置で結合していてもよい。糖化合物内で糖類−ポリエーテル結合が存在する位置は、機能発現に深くかかわる部位からは遠いほど目的にはかなうが、調製の容易さ等の観点も鑑みて選択すればよい。例としては、アノマー位と呼ばれる炭素原子や、それ以外の位置がありうるが、アノマー位でポリエーテルと結合(グリコシド結合)している事が好ましく、多糖の場合は、グリコシド結合もしくは還元的アミノ化反応により還元末端の糖が開環する形式で結合していることが好ましい。 The polyether may be bonded at any position of the saccharide. The position where the saccharide-polyether bond is present in the saccharide compound is more suitable for the purpose as it is farther from the site deeply involved in the function expression, but may be selected in view of the ease of preparation. As an example, there may be a carbon atom called anomer position, or other positions, but it is preferably bonded to a polyether (glycoside bond) at the anomeric position. In the case of a polysaccharide, it is a glycoside bond or a reductive amino acid. It is preferable that the reducing end sugar is bonded in such a manner that it is ring-opened by the reaction.
糖類とポリエーテルとがグリコシド結合している場合、糖類のアノマー位炭素に結合する原子が、ポリエーテルの末端の原子として共用されることになる。この原子(これを以下「結合原子」という。)の例としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、炭素原子が挙げられる。中でも、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましく、酸素原子、硫黄原子が特に好ましく、酸素原子が最も好ましい。この場合、糖化合物の構造は「糖類−[結合原子]−ポリエーテル−[官能基]」となる。 When the saccharide and the polyether are glycosidically bonded, the atom bonded to the anomeric carbon of the saccharide is shared as the terminal atom of the polyether. Examples of this atom (hereinafter referred to as “bonding atom”) include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and a carbon atom. Among these, an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom are preferable, an oxygen atom and a sulfur atom are particularly preferable, and an oxygen atom is most preferable. In this case, the structure of the sugar compound is “sugar- [bonding atom] -polyether- [functional group]”.
<II−1−3.スペーサー>
本発明の糖類固定化体においては、糖類とポリエーテルとからなる糖化合物が、該ポリエーテルを介して担体に固定化されているが、該糖化合物はさらにスペーサーを介して固定化されることが好ましい。すなわち、この場合、固定化体の構造は「糖類−ポリエーテル−スペーサー−担体」である。
<II-1-3. Spacer>
In the saccharide-immobilized product of the present invention, a saccharide compound comprising a saccharide and a polyether is immobilized on a carrier through the polyether, but the saccharide compound is further immobilized through a spacer. Is preferred. That is, in this case, the structure of the immobilized body is “saccharide-polyether-spacer-carrier”.
本明細書においてスペーサーとは、上記の構造においてポリエーテルと担体とを結合させる能力を有するもの全てを包含する。ここでいう結合とは、好ましくは共有結合もしくは生体関連物質間相互作用を利用する結合である。
共有結合とは、原子同士が電子を共有することによって、それぞれの原子が閉殻構造を取り安定化することにより生ずる結合である。したがってその原子同士の結合は非常に強固である。生体関連物質間相互作用とは、天然の生体内に存在する生体物質もしくはそれを原料とし合成されるものと、有機化合物との間に生じる強固な親和力であって、本明細書においては、その解離定数が1×10−8以下以下であるものを指す。該生体関連物質間相互作用を示す物質の組み合わせには多くの種類があるが、特に1×10−14以下のものが好ましく、例えば、ビオチン−アビジン結合等が挙げられる。
In the present specification, the spacer includes all those having the ability to bind a polyether and a carrier in the above structure. The term “bond” as used herein is preferably a bond that utilizes a covalent bond or an interaction between biological substances.
A covalent bond is a bond that is generated when atoms share a closed shell structure and stabilize when electrons share electrons. Therefore, the bond between the atoms is very strong. The interaction between biological substances is a strong affinity generated between an organic compound and a biological substance existing in a natural living body or a material synthesized from the biological substance. The dissociation constant is 1 × 10 −8 or less. There are many types of combinations of substances exhibiting the interaction between the biological substances, but those having 1 × 10 −14 or less are particularly preferable, and examples thereof include biotin-avidin bond and the like.
スペーサーとしては、例えば、二価の炭化水素基、−S(硫黄原子)−、−O(酸素原子)−、カルボニル基、アミノ基、−Si(珪素原子)−、マレイミド基、タンパク質及びこれらの組み合わせからなるもの等が挙げられる。このようなスペーサーを用いて形成されるスペーサーと担体との結合としては、例えば、金属−S結合、C−Si結合、O−Si結合、C(=O)−NH結合、C(=O)−O結合、NH−C(=O)結合、N=C結合、NH−CH結合、O−C(=O)結合及びトリアゾール等が挙げられる。また、二官能性チオール又は二官能性トリアルコキシシランの担体表面への結合により形成される構造を有するスペーサーも用いられる。 Examples of the spacer include a divalent hydrocarbon group, -S (sulfur atom)-, -O (oxygen atom)-, carbonyl group, amino group, -Si (silicon atom)-, maleimide group, protein and these The thing etc. which consist of a combination are mentioned. Examples of the bond between the spacer formed using such a spacer and the carrier include, for example, a metal-S bond, a C-Si bond, an O-Si bond, a C (= O) -NH bond, and C (= O). Examples include —O bond, NH—C (═O) bond, N═C bond, NH—CH bond, O—C (═O) bond, and triazole. In addition, a spacer having a structure formed by bonding a bifunctional thiol or a bifunctional trialkoxysilane to the support surface is also used.
より具体的には、共有結合による固定化に用いられるスペーサーとしては、官能基のみを使用する場合や、蛋白質、ジエノファイル等を利用する場合が挙げられる。例えば、該官能基としては、アミノ基、アジド基、メルカプト基、ジスルフィド基、ヒドロキシカルボニル基、マレイミド基、ホルミル基、アルコキシシリル基、水酸基、ビニル基、アセチレン基、ブタジエニル基、オキシエチレン基等が挙げられ、これらの中でもアミノ基、アジド基、メルカプト基、ビニル基等が好適であり、さらにはアミノ基、もしくはアジド基が好適であり、特にアミノ基が好適である。蛋白質としては、アビジン、アルブミン等が例示され、アビジンの場合は、その種類に制限は無いが、ストレプトアビジンが好ましい。アルブミンではウシ血清アルブミン(bovine serum albumin:以下「BSA」と略することがある。)、ブタ血清アルブミン(pig serum albumin:以下「PSA」と略することがある。)が好ましく、特にBSAが好ましい。また、ジエノフィルとしては、例えば、アセチレン基等が例示される。 More specifically, examples of the spacer used for the covalent immobilization include a case where only a functional group is used, and a case where a protein, a dienofile and the like are used. For example, the functional group includes amino group, azide group, mercapto group, disulfide group, hydroxycarbonyl group, maleimide group, formyl group, alkoxysilyl group, hydroxyl group, vinyl group, acetylene group, butadienyl group, oxyethylene group, etc. Among these, an amino group, an azide group, a mercapto group, a vinyl group, and the like are preferable, an amino group or an azide group is preferable, and an amino group is particularly preferable. Examples of the protein include avidin, albumin and the like. In the case of avidin, the type is not limited, but streptavidin is preferable. As albumin, bovine serum albumin (hereinafter sometimes abbreviated as “BSA”) and porcine serum albumin (hereinafter sometimes abbreviated as “PSA”) are preferable, and BSA is particularly preferable. . Moreover, as a dienophile, an acetylene group etc. are illustrated, for example.
例えば、スペーサーとして前記した2価の炭化水素基を選択し、これを担体と共有結合させる場合には、糖化合物の構造は、[糖類]−[ポリエーテル基]−[炭化水素基]−[共有結合のための官能基]という構造になる。このような糖化合物において炭化水素基として炭素数が多い2価の炭化水素基を用いれば、官能基と担体の材質との組み合わせを適切に選択することにより、糖化合物を担体と接触させるだけで、炭化水素基の部分が単分子膜を形成することになる。従って、後述のように担体表面に単分子膜を形成した後に糖化合物を固定化する工程に比較して、固定化の工程を簡素化することが可能となる。このような二価の炭化水素基の炭素数は4以上が好ましく、特に6以上が好ましく、その中でも特に10以上が好ましい。また、糖化合物が担体に固定化されたとき、[糖類]−[ポリエーテル基]−[炭化水素基]−[担体]という構造をとることとなり、炭化水素基はポリエーテル基で被われているのと同様の状態となる。従って、得られた本発明の固定化体をセンサー等に使用する場合に、非特異吸着をさらに低減することが可能となる。また、このような糖化合物は、水中ではリポソームを形成するので、それをそのまま担体に結合させてもよいし、担体と接触させて単分子膜を形成させることにより、担体に結合させてもよい。 For example, when the above-mentioned divalent hydrocarbon group is selected as the spacer and covalently bonded to the carrier, the structure of the sugar compound is [saccharide]-[polyether group]-[hydrocarbon group]-[ The structure is a functional group for covalent bonding]. In such a sugar compound, if a divalent hydrocarbon group having a large number of carbon atoms is used as the hydrocarbon group, the combination of the functional group and the material of the carrier can be selected appropriately to bring the sugar compound into contact with the carrier. The hydrocarbon group part forms a monomolecular film. Therefore, the immobilization process can be simplified compared to the process of immobilizing the sugar compound after forming a monomolecular film on the surface of the carrier as described later. Such a divalent hydrocarbon group preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more, and particularly preferably 10 or more. In addition, when the sugar compound is immobilized on the carrier, the structure is [saccharide]-[polyether group]-[hydrocarbon group]-[carrier], and the hydrocarbon group is covered with the polyether group. It will be in the same state as Therefore, when the obtained immobilized body of the present invention is used for a sensor or the like, nonspecific adsorption can be further reduced. Further, since such a sugar compound forms a liposome in water, it may be bound to the carrier as it is, or may be bound to the carrier by forming a monomolecular film by contacting with the carrier. .
また、この場合ポリエーテルに結合させる2価の炭化水素基の炭素数は、通常2以上であり、また、通常20以下、中でも16以下、更には12以下、特に6以下が好ましい。このような2価の炭化水素基としては、ヘキサデシレン基、ペンタデシレン基、テトラデシレン基、ドデシレン基、ウンデシレン基、デシレン基、ノニレン基、オクチレン基、ヘプチレン基、ヘキシレン基、ペンチレン基、ブチレン基、プロピレン基、エチレン基、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基などが挙げられる。中でもデシレン基、ブチレン基、プロピレン基、エチレン基、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基などが好ましく、その中でもデシレン基、ブチレン基、プロピレン基、エチレン基が特に好ましい。 In this case, the carbon number of the divalent hydrocarbon group to be bonded to the polyether is usually 2 or more, and usually 20 or less, particularly 16 or less, more preferably 12 or less, and particularly preferably 6 or less. Examples of such a divalent hydrocarbon group include a hexadecylene group, a pentadecylene group, a tetradecylene group, a dodecylene group, an undecylene group, a decylene group, a nonylene group, an octylene group, a heptylene group, a hexylene group, a pentylene group, a butylene group, and a propylene group. , Ethylene group, phenylene group, biphenylene group, naphthylene group and the like. Of these, a decylene group, a butylene group, a propylene group, an ethylene group, a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, and the like are preferable, and among them, a decylene group, a butylene group, a propylene group, and an ethylene group are particularly preferable.
メルカプト基又はジスルフィド基は、担体の表面に金、銀や白金等の金属が存在する場合の官能基として好適に用いられる。例えば、官能基としてメルカプト基又はジスルフィド基を有するスペーサーが担体表面の金と接触すると、金原子−硫黄原子結合が生じ、これによって糖化合物が担体表面に固定化される。
また、ビニル基、アセチレン基、ブタジエニル基、オキシエチレン基は、担体表面がシリコン等で形成されている場合の官能基として好適に用いられる。官能基としてこれらの基を有するスペーサーが担体表面のシリコンと接触すると、シリコン表面のSi−H基との反応によりSi−アルキル基が形成され、これによって糖化合物が担体表面に固定化される。
A mercapto group or disulfide group is suitably used as a functional group when a metal such as gold, silver or platinum is present on the surface of the support. For example, when a spacer having a mercapto group or a disulfide group as a functional group comes into contact with gold on the surface of the carrier, a gold atom-sulfur atom bond is generated, thereby immobilizing the sugar compound on the surface of the carrier.
In addition, a vinyl group, an acetylene group, a butadienyl group, and an oxyethylene group are suitably used as a functional group when the carrier surface is formed of silicon or the like. When a spacer having these groups as functional groups comes into contact with silicon on the support surface, a Si-alkyl group is formed by reaction with the Si—H group on the silicon surface, thereby immobilizing the sugar compound on the support surface.
生体関連物質間相互作用による固定化に用いられるスペーサーとしては、小分子もしくは蛋白質等が挙げられる。小分子としては、例えば、ビオチン、金属キレートポリアミン基、ポリヒスチジン、フラグタグ、グルタチオン等の、前記したような解離定数で蛋白質と強固に結合する分子が例示されるが、その中でもビオチンが好適である。蛋白質としては、アビジン、GST蛋白等が挙げられ、その中でもアビジンが好ましく、さらにその中でもストレプトアビジンが好ましい。ポリヒスチジン、フラグタグ、グルタチオンはオリゴペプチドであり、その中でもポリヒスチジンおよびグルタチオンが好ましく用いられる。
これらのスペーサーの例は、下記具体例及び固定化方法の説明において、さらに詳述する。
Examples of the spacer used for immobilization by the interaction between biological substances include small molecules or proteins. Examples of small molecules include molecules that bind strongly to proteins with dissociation constants as described above, such as biotin, metal chelate polyamine groups, polyhistidine, flag tags, and glutathione. Among these, biotin is preferred. . Examples of the protein include avidin, GST protein, etc. Among them, avidin is preferable, and streptavidin is more preferable among them. Polyhistidine, flag tag, and glutathione are oligopeptides. Among them, polyhistidine and glutathione are preferably used.
Examples of these spacers will be described in more detail in the following specific examples and description of the immobilization method.
<II−1−4.糖化合物及びスペーサーの具体例>
本発明の糖類固定化体に使用される糖化合物及びスペーサーの中でも特に好ましい具体例を以下に示す。これらは、スペーサーに含まれる官能基により担体表面に固定化される。但し、本発明はその要旨を超えない限り、以下の例によって限定されるものではない。また、以下の式中、「Me」はメチル基を表わし、「Et」はエチル基を表わし、「Ac」はアセチル基を表わす。
<II-1-4. Specific examples of sugar compounds and spacers>
Among the saccharide compounds and spacers used in the saccharide immobilization product of the present invention, particularly preferred specific examples are shown below. These are immobilized on the surface of the carrier by a functional group contained in the spacer. However, the present invention is not limited by the following examples unless it exceeds the gist. In the following formulae, “Me” represents a methyl group, “Et” represents an ethyl group, and “Ac” represents an acetyl group.
また、糖化合物を担体に固定化した状態における構造の具体例を以下に示す。なお、構造式の右端には担体表面の原子が表示されている(「Au」もしくは「Si−O」がそれに該当する)。 In addition, specific examples of the structure in a state where the sugar compound is immobilized on a carrier are shown below. Note that atoms on the support surface are displayed at the right end of the structural formula (“Au” or “Si—O” corresponds to this).
アビジンを金表面に作成された自己組織膜にアミド結合で固定化し、さらにビオチンアビジン相互作用にて糖化合物を固定化したものを示す。自己組織膜を構成する16−メルカプトパルミチン酸由来の部分は代表的に3つ例示した。 Avidin is immobilized on a self-organized membrane formed on a gold surface by an amide bond, and a sugar compound is immobilized by biotin-avidin interaction. Three representative examples of 16-mercaptopalmitic acid-derived portions constituting the self-assembled membrane are exemplified.
〔II−2.担体〕
本発明の固定化体に使用される担体の材料に特に制限はなく、上述の糖化合物を固定化できるものであれば、任意の材料を用いることが可能である。例としては、ガラス、水晶、シリコン、金属、金属酸化物、プラスチック等が挙げられる。これらの材料は、通常は固定化体の用途や糖化合物の種類、用いる結合方法等に応じて適宜使い分ければよい。
[II-2. Carrier
There are no particular limitations on the material of the carrier used in the immobilized body of the present invention, and any material can be used as long as it can immobilize the above-described sugar compound. Examples include glass, quartz, silicon, metal, metal oxide, plastic and the like. These materials may be properly used depending on the use of the immobilized body, the type of sugar compound, the binding method used, and the like.
例えば、本発明の固定化体をQCM(Quartz Crystal Microbalance:水晶発振子微量天秤)センサーに使用する場合であれば、担体材料としては水晶や金などが好適に使用される。
また、本発明の固定化体をFET(field-effect transistor:電界効果トランジスタ)センサーに使用する場合であれば、担体材料としては金やシリコンや官能基化されたカーボンナノチューブなどが好適に使用される。
For example, when the immobilized body of the present invention is used for a QCM (Quartz Crystal Microbalance) sensor, quartz or gold is preferably used as the carrier material.
In addition, when the immobilized body of the present invention is used for an FET (field-effect transistor) sensor, gold, silicon, functionalized carbon nanotubes, or the like is preferably used as the carrier material. The
また、本発明の固定化体をSPR(Surface Plasmon Resonance:表面プラズモン共鳴)センサーに使用する場合であれば、担体材料としては金などが好適に使用される。
また、本発明の固定化体をMEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)技術によるセンサーに使用する場合であれば、担体材料としてはシリコンなどが好適に使用される。
また、磁性粒子へ本発明の糖化合物を固定化して使用する場合であれば、担体材料としては金属酸化物などの磁性体が好適に使用される。
Further, when the immobilized body of the present invention is used for an SPR (Surface Plasmon Resonance) sensor, gold or the like is preferably used as the carrier material.
Further, when the immobilized body of the present invention is used for a sensor based on MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology, silicon or the like is preferably used as the carrier material.
In the case of using the sugar compound of the present invention immobilized on magnetic particles, a magnetic material such as a metal oxide is preferably used as the carrier material.
また、本発明の固定化体をELISA(enzyme-linked immunosorbent assay:酵素免疫検定法)用途に使用する場合であれば、担体材料としてはプラスチックやガラスなどが好適に使用される。
なお、以上列記した担体材料を、別の材質からなる支持体上に固定化し、これを担体として目的の糖化合物を固定化してもよい。例えば、SPRセンサー用途であれば、ガラスやプラスチックからなる支持体上に金薄膜を形成し、これを担体として用いることができる。また、QCMセンサー用途であれば、水晶からなる支持体上に金薄膜を成膜し、これを担体として使用できる。
In addition, when the immobilized body of the present invention is used for ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), plastic or glass is preferably used as the carrier material.
The carrier materials listed above may be immobilized on a support made of another material, and the target sugar compound may be immobilized using this as a carrier. For example, for SPR sensor applications, a gold thin film can be formed on a support made of glass or plastic and used as a carrier. For QCM sensor applications, a gold thin film can be formed on a support made of quartz and used as a carrier.
また、プラスチックを担体材料として使用する場合には、プラスチックの表面にアミノ基等の官能基を固定化する(官能基化する)ことにより、後述する方法で糖化合物を固定化することが可能である。このような例としては、M. Schwarz et al., Glycobiology, 2003年, Vol.13, No.11, pp.749-754に例示されている。
担体の形状については特に制限は無く、固定化体の機能や用途等に応じて適宜選択すれば良い。例としては、平板状、粒子状等が挙げられる。また、担体の寸法についても特に制限は無く、機能性や経済性などを加味して選択すればよい。例えば、支持体上に金を成膜し、これを担体として用いる場合には、金薄膜の厚さは通常1nm以上、中でも5nm以上、また、通常10μm以下、中でも1μm以下の範囲が好ましい。
When plastic is used as a carrier material, it is possible to immobilize a sugar compound by a method described later by immobilizing a functional group such as an amino group on the surface of the plastic (functionalization). is there. Such an example is illustrated in M. Schwarz et al., Glycobiology, 2003, Vol. 13, No. 11, pp. 749-754.
There is no restriction | limiting in particular about the shape of a support | carrier, What is necessary is just to select suitably according to the function of a fixed body, a use, etc. Examples include a flat plate shape and a particle shape. Further, the size of the carrier is not particularly limited, and may be selected in consideration of functionality and economy. For example, when gold is formed on a support and used as a carrier, the thickness of the gold thin film is usually 1 nm or more, preferably 5 nm or more, and usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less.
担体を粒子状とすると、糖化合物と特異的に結合する被検出物質の分離精製あるいはそれを応用した検出に有用な場合がある。このような粒子の材質としては、例えば、ポリマー、金属、金属酸化物、あるいはこれらの複合物等が挙げられる。ポリマーとしては、ラテックス、ポリエステル、ポリアミド等が挙げられる。金属としては、金、銀、白金、鉄、錫、希土類金属を含むものが挙げられる。強磁性を有するものとしては、鉄や希土類金属を含むものが好適であり、その中でも特に鉄を含む合金が好適である。強磁性を有しないものとしては、金、銀、白金が好適であり、中でも金を含むものが好適である。 When the carrier is in the form of particles, it may be useful for separation and purification of a substance to be detected that specifically binds to a sugar compound or for detection using the same. Examples of the material of such particles include polymers, metals, metal oxides, and composites thereof. Examples of the polymer include latex, polyester, polyamide and the like. Examples of the metal include those containing gold, silver, platinum, iron, tin, and a rare earth metal. As the material having ferromagnetism, one containing iron or a rare earth metal is preferable, and among them, an alloy containing iron is particularly preferable. Gold, silver, and platinum are preferred as those that do not have ferromagnetism, and those containing gold are particularly preferred.
抗原抗体反応の検出等に汎用される市販の不溶性担体を用いることもできる。例えば、磁性粒子、ポリスチレン等の高分子またはそのラテックス、ゼラチン、リポソーム等が好ましく用いられる。中でも、磁力を応用した迅速簡便な固液分離を実現する観点においては磁性粒子が特に好ましく、具体的には、例えば、四酸化三鉄(Fe3O4)、三酸化二鉄(Fe2O3)、種々のフェライト、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、クロムなどの金属、コバルト、ニッケル、マンガンなどの合金からなる微粒子等の磁性粒子が好ましく用いられる。また、これらの磁性粒子を、ポリスチレン等の高分子のラテックスや、ゼラチン、リポソーム等の内部に含まれる形で調製したり、表面に固定化したものを好ましく用いることができる。 Commercially available insoluble carriers widely used for detection of antigen-antibody reaction and the like can also be used. For example, magnetic particles, polymers such as polystyrene, or latex thereof, gelatin, liposomes and the like are preferably used. Among them, magnetic particles are particularly preferable from the viewpoint of realizing quick and simple solid-liquid separation using magnetic force, and specifically, for example, triiron tetroxide (Fe 3 O 4 ), diiron trioxide (Fe 2 O). 3 ) Magnetic particles such as fine particles made of various ferrites, metals such as iron, manganese, nickel, cobalt and chromium, and alloys such as cobalt, nickel and manganese are preferably used. In addition, it is possible to preferably use those magnetic particles prepared in a form contained in a polymer latex such as polystyrene, gelatin or liposome, or immobilized on the surface.
〔II−3.糖化合物の固定化の手法〕
以上説明した担体に本発明の糖化合物を固定化する手法としては、例えば以下の(i)〜(v)の手法が挙げられる。
(i)担体表面に糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法。
(ii)担体表面に形成された自己組織化膜に糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法。
(iii)担体表面に形成された自己組織化膜の表面に固定化された高分子等を用いて、糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法。
(iv)担体表面に蛋白質等を固定化し、この蛋白質等に糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法。
(v)その他。
[II-3. (Method of immobilizing sugar compounds)
Examples of the method for immobilizing the sugar compound of the present invention on the carrier described above include the following methods (i) to (v).
(I) A method of immobilizing a sugar compound directly or via the spacer on the carrier surface.
(Ii) A method of immobilizing a sugar compound directly or via the spacer on the self-assembled film formed on the surface of the carrier.
(Iii) A method of immobilizing a sugar compound directly or via the spacer using a polymer or the like immobilized on the surface of a self-assembled film formed on the surface of the carrier.
(Iv) A method of immobilizing a protein or the like on the surface of a carrier and immobilizing a sugar compound on the protein or the like directly or via the spacer.
(V) Other.
以下、(i)〜(v)の各手法について説明する。
(i)担体表面に糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法
本発明の糖化合物を担体表面に直接固定化する場合、使用できる結合及び反応としては、金属−硫黄原子結合、O−Si結合、エステル結合、アミド結合、ビオチン−アビジン結合、シッフ塩基化反応、還元アミノ化反応、ヒドロシリル化反応、ディールス・アルダー反応、アジド基とアセチレン基との反応等が挙げられる。この中でも、金属−硫黄原子結合、アミド結合、ビオチン−アビジン結合、シッフ塩基化反応が好適であり、その中でも特に金属−硫黄原子結合、アミド結合が好適であり、その中でもさらに特に金属−硫黄原子結合が好適である。
Hereinafter, each method (i) to (v) will be described.
(I) Method for Immobilizing a Sugar Compound on the Support Surface Directly or via the Spacer When immobilizing the sugar compound of the present invention directly on the support surface, usable bonds and reactions include metal-sulfur atom bonding, O Examples include -Si bond, ester bond, amide bond, biotin-avidin bond, Schiff basification reaction, reductive amination reaction, hydrosilylation reaction, Diels-Alder reaction, reaction of azide group and acetylene group. Among these, a metal-sulfur atom bond, an amide bond, a biotin-avidin bond, and a Schiff basification reaction are preferable, among which a metal-sulfur atom bond and an amide bond are particularly preferable, and among them, a metal-sulfur atom is particularly preferable. Bonding is preferred.
また、本発明の糖化合物を担体表面に固定化する手法としては、スペーサーに含まれる官能基としてメルカプト基を有する糖化合物を用い、金もしくは銀もしくは白金原子を有する担体表面に対して、金属原子−硫黄原子結合により固定化する手法や、官能基としてアルコキシシリル基を有する糖化合物を用い、ガラスや水晶等からなる担体表面のSi−OH基と反応させ、O−Si結合を形成させることにより固定化する手法や、官能基としてビニル基、アセチレン基、ブタジエニル基、オキシエチレン基等を有する糖化合物を用い、シリコンからなる担体表面に対して反応させ、Si−C結合を形成させることにより固定化する手法などが挙げられる。金属原子−硫黄原子結合により固定化する手法では、金原子−硫黄原子結合により固定化する手法が好適である。官能基としてアルコキシシリル基を有する糖化合物においては、官能基としてトリエトキシキシシリル基が好適である。 Further, as a technique for immobilizing the sugar compound of the present invention on the support surface, a sugar compound having a mercapto group as a functional group contained in the spacer is used, and a metal atom is formed on the support surface having gold, silver, or platinum atoms. -Immobilization by sulfur atom bonding, or by using a sugar compound having an alkoxysilyl group as a functional group and reacting with a Si-OH group on the surface of a carrier made of glass, quartz, etc. to form an O-Si bond Immobilization by immobilizing and reacting with the carrier surface made of silicon using a sugar compound having a vinyl group, acetylene group, butadienyl group, oxyethylene group, etc. as a functional group to form a Si-C bond For example. As a method of immobilizing by a metal atom-sulfur atom bond, a method of immobilizing by a gold atom-sulfur atom bond is preferable. In a sugar compound having an alkoxysilyl group as a functional group, a triethoxyxysilyl group is preferred as the functional group.
また、スペーサーとして2価の炭化水素基を選択した場合は、前記の通り糖化合物の構造は、[糖類]−[ポリエーテル基]−[炭化水素基]−[共有結合のための官能基]となり、特定の炭化水素数においては、2価の炭化水素基が自己組織化膜を形成することもありうる。このような炭化水素基を選択することにより、後述するような予め自己組織化膜を形成させておく工程を省くことができる。 In addition, when a divalent hydrocarbon group is selected as the spacer, the structure of the saccharide compound is [saccharide]-[polyether group]-[hydrocarbon group]-[functional group for covalent bond] as described above. Thus, for a specific number of hydrocarbons, a divalent hydrocarbon group may form a self-assembled film. By selecting such a hydrocarbon group, the step of forming a self-assembled film in advance as described later can be omitted.
また、アジド基とアセチレン基との反応を利用する場合には、官能基としてアジド基を有する糖化合物を用い、金、ガラス、シリコン、プラスチック等の担体表面に存在するアセチレン基に対して1,3−環化付加反応を生じさせ、対応するトリアゾールを形成させることにより、糖化合物の固定化が可能である。このような例としては、C-H. Wong et al., Journal of the American Chemical Society, 2002年, Vol.124, No.48, pp.14397-14402等に例示されている。
担体表面に固定化された糖化合物の固定化層の担体表面からの厚さに制限はないが、通常1nm以上、また、通常100μm以下、中でも10μm以下、更には1000nm以下、特に100nm以下の範囲が好ましい。
Further, when utilizing the reaction between an azide group and an acetylene group, a sugar compound having an azide group as a functional group is used, and 1, 1 with respect to an acetylene group present on the surface of a carrier such as gold, glass, silicon, or plastic. The sugar compound can be immobilized by causing a 3-cycloaddition reaction to form the corresponding triazole. Such an example is exemplified in CH. Wong et al., Journal of the American Chemical Society, 2002, Vol. 124, No. 48, pp. 14397-14402.
The thickness of the immobilization layer of the sugar compound immobilized on the carrier surface from the carrier surface is not limited, but is usually 1 nm or more, usually 100 μm or less, especially 10 μm or less, more preferably 1000 nm or less, particularly 100 nm or less. Is preferred.
(ii)担体表面に形成された自己組織化膜に糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法
担体表面に自己組織化膜(Self-Assembled Monolayer:以下「SAM」と略する場合がある。)を形成する方法としては、例えば、金もしくは銀もしくは白金原子を有する担体表面に対してチオールやジスルフィドを有する化合物を反応させる方法や、ガラスや金属酸化物からなる担体表面に対してアルコキシシリル基やクロロシリル基を有する化合物を反応させる方法などが挙げられる。これら自己組織化膜の作製に使用される化合物は、末端官能基を有していてもよく、このような末端官能基としては、ヒドロキシカルボニル基、スクシンイミドカルボニル基、アミノ基、水酸基が挙げられる。金属原子−硫黄原子結合により固定化する手法では、金原子−硫黄原子結合により固定化する手法が好適である。官能基としてアルコキシシリル基を有する糖化合物においては、官能基としてトリエトキシシリル基が好適である。
(Ii) A method of immobilizing a sugar compound directly or via a spacer on a self-assembled film formed on the surface of the carrier. Self-assembled monolayer (hereinafter referred to as “SAM”) on the surface of the carrier. As a method for forming the above, for example, a method in which a compound having thiol or disulfide is reacted with a support surface having gold, silver, or platinum atoms, or a method in which alkoxy is applied to the support surface made of glass or metal oxide. Examples thereof include a method of reacting a compound having a silyl group or a chlorosilyl group. The compounds used for the production of these self-assembled films may have a terminal functional group, and examples of such a terminal functional group include a hydroxycarbonyl group, a succinimide carbonyl group, an amino group, and a hydroxyl group. As a method of immobilizing by a metal atom-sulfur atom bond, a method of immobilizing by a gold atom-sulfur atom bond is preferable. In a sugar compound having an alkoxysilyl group as a functional group, a triethoxysilyl group is preferred as the functional group.
また、担体表面に形成された自己組織化膜に糖化合物を結合させる方法としては、例えば、金原子を有する担体表面にω−ヒドロキシカルボニルα−チオール又はビス(ω−ヒドロキシカルボニルアルキル)ジスルフィドを自己組織化し、得られた自己組織化膜のヒドロキシカルボニル基に対して、アミド結合やエステル結合、アジド基との反応等を用いて糖化合物を固定化する方法などが挙げられる。ω−ヒドロキシカルボニルα−チオールの例としては、16−メルカプトパルミチン酸、14−メルカプトミリスチン酸、12−メルカプトラウリン酸、11−メルカプトウンデカン酸、10−メルカプトカプリン酸、9−メルカプトペラルゴン酸、8−メルカプトカプリル酸、7−メルカプトエナント酸、6−メルカプトカプロン酸、5−メルカプト吉草酸、4−メルカプト酪酸、3−メルカプトプロピオン酸等が挙げられる。ビス(ω−ヒドロキシカルボニル)ジスルフィドの例としては、4,4’−ジチオ二酪酸(4,4'-Dithiodibutyric acid)等が挙げられる。 As a method for binding a sugar compound to the self-assembled film formed on the support surface, for example, ω-hydroxycarbonyl α-thiol or bis (ω-hydroxycarbonylalkyl) disulfide is self-attached to the support surface having a gold atom. Examples thereof include a method of immobilizing a sugar compound by using an amide bond, an ester bond, a reaction with an azide group, or the like with respect to the hydroxycarbonyl group of the self-assembled film obtained. Examples of ω-hydroxycarbonyl α-thiol include 16-mercaptopalmitic acid, 14-mercaptomyristic acid, 12-mercaptolauric acid, 11-mercaptoundecanoic acid, 10-mercaptocapric acid, 9-mercaptopelargonic acid, 8- Examples include mercaptocaprylic acid, 7-mercaptoenanthic acid, 6-mercaptocaproic acid, 5-mercaptovaleric acid, 4-mercaptobutyric acid, and 3-mercaptopropionic acid. Examples of bis (ω-hydroxycarbonyl) disulfide include 4,4′-dithiodibutyric acid and the like.
自己組織化膜への糖化合物の固定化時には、様々な縮合剤を使用することが可能であるが、中でも、自己組織化膜が有するヒドロキシカルボニル基を一旦N−ヒドロキシコハク酸イミド(N-hydroxysuccinimide:以下適宜「NHS」と略する。)化した後に、糖化合物のアミノ基と反応させアミド化する方法が好ましい。NHS化の際には、NHSに加え、縮合剤として1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimidehydrochloride:以下適宜「EDC」と略する。)を併用することが出来る。但し、自己組織化膜の作製時に、末端がNHS化されたカルボニル基を有するチオール若しくはジスルフィドを用いれば、このNHS化の工程は不要となる。 Various condensing agents can be used for immobilizing the sugar compound on the self-assembled membrane. Among them, the hydroxycarbonyl group of the self-assembled membrane is once converted to N-hydroxysuccinimide (N-hydroxysuccinimide). : The following is abbreviated as “NHS” as appropriate.) A method of amidation by reacting with an amino group of a sugar compound is preferred. In the NHS conversion, in addition to NHS, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide hydrochloride (1-Ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimidehydrochloride: Can be used in combination. However, if a thiol or disulfide having a carbonyl group whose terminal is NHS is used in the production of the self-assembled film, this NHS step is not necessary.
また、金原子を有する担体表面へω−アミノα−チオール若しくはビス(ω−アミノアルキル)ジスルフィドを自己組織化した場合は、担体表面がアミノ基となり、糖化合物のヒドロキシカルボニル基のアミド結合による固定化や、糖化合物のホルミル基のシッフ塩基結合や還元アミノ化反応による固定化が出来る。本アミド化においても様々な反応剤を使用することが可能であるが、糖化合物のヒドロキシカルボニル基を先にNHS化する方法も可能である。シッフ塩基で結合する場合は、脱水剤を使用してもよい。還元アミノ化反応は、生成したシッフ塩基を還元し炭素原子−窒素原子間を一重結合とするものであり、還元試薬としては水素化シアノホウ素ナトリウム、ジボラン、ピコリンボランなどが好適である。還元アミノ化反応時においては、還元試薬は最初から共存させても、シッフ塩基生成後に共存させてもよい。 In addition, when ω-amino α-thiol or bis (ω-aminoalkyl) disulfide is self-assembled on the surface of a carrier having a gold atom, the surface of the carrier becomes an amino group and is fixed by an amide bond of the hydroxycarbonyl group of the sugar compound. And can be immobilized by a Schiff base bond of a formyl group of a sugar compound or a reductive amination reaction. Various reactants can be used in this amidation, but a method in which the hydroxycarbonyl group of the sugar compound is first converted to NHS is also possible. In the case of binding with a Schiff base, a dehydrating agent may be used. In the reductive amination reaction, the generated Schiff base is reduced to form a single bond between the carbon atom and the nitrogen atom. Sodium cyanoborohydride, diborane, picoline borane and the like are preferable as the reducing reagent. In the reductive amination reaction, the reducing reagent may coexist from the beginning or after the Schiff base is formed.
担体上の自己組織化膜は、糖化合物と結合させる前に官能基変換を行なってもよい。このような方法として、アミノ基のホルミル基への変換や、ヒドロキシカルボニル基のNHSカルボニル基、アビジンへの変換や、水酸基のホルミル基への変換、NHSカルボニル基、アビジンへの変換などが挙げられる。これらの変換は、試薬を用いて行なってもよく、2官能性の化合物と反応させることにより実施してもよい。このような例としては、担体表面がアミノ基である自己組織化膜にグルタルアルデヒドを反応させるという手法が挙げられる。この場合、アミノ基と反応した部分はシッフ塩基又はアミノメチレン基となり、未反応官能基はホルミル基のまま残存するため、アミノ基を有する糖化合物の固定化に使用することが可能である。 The self-assembled film on the carrier may be subjected to functional group conversion before binding to the sugar compound. Examples of such methods include conversion of amino group to formyl group, conversion of hydroxycarbonyl group to NHS carbonyl group and avidin, conversion of hydroxyl group to formyl group, conversion to NHS carbonyl group and avidin, and the like. . These transformations may be performed using a reagent or may be performed by reacting with a bifunctional compound. As an example of this, there is a technique in which glutaraldehyde is reacted with a self-assembled film whose carrier surface is an amino group. In this case, the portion reacted with the amino group becomes a Schiff base or an aminomethylene group, and the unreacted functional group remains as a formyl group, so that it can be used for immobilizing a sugar compound having an amino group.
アルコキシシリル基やクロロシリル基を有する化合物を、ガラスや金属酸化物等からなる担体表面と反応させる方法においては、Si(ガラス)−O−Siや、金属原子−O−Siの形式で担体表面に固定化することが出来る。このような反応剤としては、アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。
糖化合物の末端の官能基としてジエンを使用した場合は、自己組織化膜に含まれるジエノファイルとディールス・アルダー反応させることにより、糖化合物の固定化が可能である。ジエンとしてはシクロペンタジエニル基が挙げられ、ジエノフィルとしてはキノンが挙げられる。このような例は、M. Mrksih et al., Chemistry & Biology, 2002年, Vol.9, pp.443-454に例示されている。
In a method of reacting a compound having an alkoxysilyl group or a chlorosilyl group with a support surface made of glass, metal oxide or the like, Si (glass) -O-Si or metal atom-O-Si is formed on the support surface. Can be fixed. Examples of such a reactive agent include aminopropyltriethoxysilane.
When a diene is used as the functional group at the terminal of the sugar compound, the sugar compound can be immobilized by reacting with Dienophile contained in the self-assembled film and Diels-Alder reaction. The diene includes a cyclopentadienyl group, and the dienophile includes a quinone. Such an example is illustrated in M. Mrksih et al., Chemistry & Biology, 2002, Vol. 9, pp. 443-454.
糖化合物の末端の官能基としてマレイミド基を使用した場合は、自己組織化膜に含まれるω−メルカプト基と糖化合物のマレイミド基の炭素−炭素間二重結合(C=C)とを反応させることにより、糖化合物の固定化が可能である。このような例は、I. Shin et al., Angewandte Chemie [International Edition], 2002年, Vol.41, No.17, pp.3180-3182に例示されている。 When a maleimide group is used as the terminal functional group of the sugar compound, the ω-mercapto group contained in the self-assembled film is reacted with the carbon-carbon double bond (C = C) of the maleimide group of the sugar compound. Thus, the sugar compound can be immobilized. Such an example is illustrated in I. Shin et al., Angewandte Chemie [International Edition], 2002, Vol. 41, No. 17, pp. 3180-3182.
糖化合物の末端の官能基としてジエンを使用した場合は、自己組織化膜に含まれるジエノファイルとディールス・アルダー反応させることにより、糖化合物の固定化が可能である。ジエンとしてはシクロペンタジエニル基が挙げられ、ジエノフィルとしてはキノンが挙げられる。このような例は、M. Mrksih et al., Chemistry & Biology, 2002年, Vol.9, pp.443-454に例示されている。 When a diene is used as the functional group at the terminal of the sugar compound, the sugar compound can be immobilized by reacting with Dienophile contained in the self-assembled film and Diels-Alder reaction. The diene includes a cyclopentadienyl group, and the dienophile includes a quinone. Such an example is illustrated in M. Mrksih et al., Chemistry & Biology, 2002, Vol. 9, pp. 443-454.
糖化合物の末端の官能基としてアジド基を使用した場合は、自己組織化膜に含まれるアセチレン基と反応させることにより、トリアゾールを形成し糖化合物の固定化が可能である。また、逆に糖化合物の末端の官能基としてアセチレン基を使用し、自己組織化膜の官能基をアジド基とすることも可能である。 When an azide group is used as the terminal functional group of a sugar compound, triazole can be formed by reacting with the acetylene group contained in the self-assembled film, and the sugar compound can be immobilized. Conversely, it is also possible to use an acetylene group as the terminal functional group of the sugar compound, and to make the functional group of the self-assembled film an azide group.
(iii)担体表面に形成された自己組織化膜の表面に固定化された高分子等を用いて、糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法
固体表面に作製された自己組織化膜に高分子を固定化し、その高分子に糖化合物を固定化する場合、使用できる高分子の種類に特に制限は無いが、例としては多糖類や有機ポリマーが挙げられる。多糖類の例としては、アガロース、デキストラン、カラゲナン、アルギン酸、セルロース等が挙げられる。有機ポリマーの例としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等が挙げられる。これらの官能基は、メチル化などの誘導体化処理をなされていてもよい。
(Iii) A method of immobilizing a sugar compound directly or via the spacer using a polymer or the like immobilized on the surface of a self-assembled film formed on the surface of the carrier Self-assembled on a solid surface When a polymer is immobilized on a membrane and a sugar compound is immobilized on the polymer, the type of polymer that can be used is not particularly limited, but examples include polysaccharides and organic polymers. Examples of polysaccharides include agarose, dextran, carrageenan, alginic acid, cellulose and the like. Examples of the organic polymer include polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide and the like. These functional groups may be subjected to derivatization treatment such as methylation.
高分子へ、糖化合物を固定化するための結合としては、一般的な結合が利用できる。例としては、エステル結合、アミド結合、シッフ塩基化反応、還元アミノ化反応、ディールス・アルダー反応、アジド基−アセチレン基反応等が挙げられる。このような手法の例として、糖化合物をニトロセルロース膜に固定化する手法が、T. Feizi et al., Nature Biotechnology, 2002年, Vol.20, pp.1011-1017に例示されている。 A general bond can be used as a bond for immobilizing the sugar compound to the polymer. Examples include ester bond, amide bond, Schiff basification reaction, reductive amination reaction, Diels-Alder reaction, azide group-acetylene group reaction, and the like. As an example of such a technique, a technique for immobilizing a sugar compound on a nitrocellulose membrane is exemplified in T. Feizi et al., Nature Biotechnology, 2002, Vol. 20, pp. 1011-1017.
(iv)担体表面に蛋白質等を固定化し、この蛋白質等に糖化合物を直接もしくは前記スペーサーを介して固定化する方法
担体表面の官能基を利用し、タンパク質を共有結合により固定化し、固定化されたタンパク質に糖化合物を固定化することも可能である。このような担体材料としては、プラスチック、金属、ガラスが挙げられるが、プラスチック若しくは金属が好ましい。プラスチックの中では、特にポリスチレンが好ましい。金属の中では、特に金が好ましい。
(Iv) A method of immobilizing a protein or the like on the surface of a carrier and immobilizing a sugar compound on the protein or the like directly or via the spacer The protein is immobilized and immobilized by covalent bonding using a functional group on the surface of the carrier. It is also possible to immobilize a sugar compound on the protein. Examples of such a carrier material include plastic, metal, and glass, and plastic or metal is preferable. Of the plastics, polystyrene is particularly preferable. Among metals, gold is particularly preferable.
タンパク質を共有結合により固定化する方法としては、前述の方法により、担体表面をヒドロキシカルボニル基とした後に、NHS化し、蛋白質中のアミノ基とアミド結合を形成する方法が挙げられる。担体表面は前述の方法により自己組織化膜により官能基変換されていてもよい。蛋白質としては、非特異吸着を起こしにくいものが好ましい。具体的にはアルブミンもしくはアビジンが好適である。固定化された蛋白質に糖化合物を固定化する方法としては、蛋白質上のヒドロキシカルボニル基をNHS基に変換した後に、糖化合物のアミノ基と反応させアミド結合とする方法が例示される。さらに蛋白質がアビジンの場合は、ビオチンを有する糖化合物の使用によりビオチンーアビジン結合により固定化することも出来る。アルブミンではウシ血清アルブミン(bovine serum albumin:以下適宜「BSA」と略する。)、ブタ血清アルブミン(pig serum albumin:以下適宜「PSA」と略する。)が好ましく、特にBSAが好ましい。アビジンの種類に制限は無いが、ストレプトアビジンが挙げられる。このような例としては、H. Seeberger, Angewandte Chemie [International Edition], 2002年, Vol.41, No.19, pp.3583-3586に例示されている。タンパク質の固定化の方法は緩衝溶液若しくは純水に溶かしたタンパク質を、適切な温度にて適切な時間、官能基された担体に接触させればよいが、緩衝溶液の使用が好ましい。このような方法としては、W. G. T. Willats et al., Proteomics, 2002年, Vol.2, pp.1666-1671に例示されている。また、アビジンは、担体表面をビオチン化した後にビオチンーアビジン相互作用により固定化してもよい。 Examples of a method for immobilizing a protein by a covalent bond include a method of forming an amide bond with an amino group in a protein by making the carrier surface a hydroxycarbonyl group and then NHS by the above-described method. The surface of the carrier may be functional group-converted by a self-assembled film by the method described above. As the protein, a protein that hardly causes nonspecific adsorption is preferable. Specifically, albumin or avidin is preferable. Examples of a method for immobilizing a sugar compound on an immobilized protein include a method in which a hydroxycarbonyl group on a protein is converted to an NHS group and then reacted with an amino group of the sugar compound to form an amide bond. Further, when the protein is avidin, it can be immobilized by a biotin-avidin bond by using a sugar compound having biotin. As albumin, bovine serum albumin (hereinafter abbreviated as “BSA” where appropriate) and porcine serum albumin (hereinafter abbreviated as “PSA” where appropriate) are preferable, and BSA is particularly preferable. Although there is no restriction | limiting in the kind of avidin, Streptavidin is mentioned. Such an example is exemplified in H. Seeberger, Angewandte Chemie [International Edition], 2002, Vol. 41, No. 19, pp. 3583-3586. The protein may be immobilized by contacting a protein dissolved in a buffer solution or pure water with a functionalized carrier at an appropriate temperature for an appropriate time, but the use of a buffer solution is preferred. Such a method is exemplified in W. G. T. Willats et al., Proteomics, 2002, Vol. 2, pp. 1666-1671. Avidin may be immobilized by biotin-avidin interaction after biotinylation of the carrier surface.
(v)その他:
その他の手法として、例えば、糖化合物を結合させたモノマーを用い、これを重合させて得られた重合体を担体表面に固定化する、という手法などが挙げられる。
(V) Other:
Other techniques include, for example, a technique of using a monomer to which a saccharide compound is bonded and immobilizing a polymer obtained by polymerizing the monomer on the surface of the carrier.
〔II−4.糖化合物の固定化の条件〕
センサー面に本発明の糖化合物の固定化を行なう際の反応条件としては、従来用いられてきた条件が使用できる。具体的に、反応温度は通常0℃以上、中でも4℃以上、更には10℃以上、特に20℃以上、通常100℃以下、中でも60℃以下、更には40℃以下、特に30℃以下の範囲が好ましい。反応圧力は、大気圧が好ましい。固定化に使用する溶媒としては、水系溶媒又は有機溶媒が使用できる。水系溶媒としては、水、緩衝溶液、希薄なDMSO水溶液等が使用できる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、アセトン等が好ましく、その中でもメタノール又はエタノールが好ましい。
[II-4. Conditions for immobilization of sugar compounds)
Conventionally used conditions can be used as the reaction conditions when the sugar compound of the present invention is immobilized on the sensor surface. Specifically, the reaction temperature is usually 0 ° C. or higher, especially 4 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, particularly 20 ° C. or higher, usually 100 ° C. or lower, especially 60 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or lower, especially 30 ° C. or lower. Is preferred. The reaction pressure is preferably atmospheric pressure. As a solvent used for immobilization, an aqueous solvent or an organic solvent can be used. As the aqueous solvent, water, buffer solution, dilute DMSO aqueous solution and the like can be used. As the organic solvent, methanol, ethanol, acetone and the like are preferable, and methanol or ethanol is preferable among them.
〔III.センサー〕
以上説明した本発明の固定化体は、各種の用途に用いることが可能であるが、特に好ましい用途として、バイオセンサー(以下、単に「センサー」と記すことがある。)への応用が挙げられる。バイオセンサーのセンサー面を担体表面として、上述の手順で本発明の糖化合物を固定化することにより、本発明の固定化体を有するバイオセンサー(以下、これを「本発明のセンサー」ということがある。)が得られる。
[III. sensor〕
The above-described immobilized body of the present invention can be used for various applications, and particularly preferable applications include application to biosensors (hereinafter sometimes simply referred to as “sensors”). . The biosensor having the immobilized body of the present invention (hereinafter referred to as “the sensor of the present invention”) by immobilizing the sugar compound of the present invention by the above-described procedure using the sensor surface of the biosensor as the carrier surface. Is obtained).
以下、本発明のセンサーの詳細について説明する。
〔III−1.センサーの種類〕
本発明が適用可能なバイオセンサーの種類としては、QCM、カンチレバー、FET、化学発光、SPR、磁性体、光導波路、表面弾性波等を利用したセンサーが挙げられる。
本発明のセンサーを水晶発振子微量天秤として構成する場合、センサー面となる水晶発振子表面に糖化合物を固定化し、又は、水晶発振子表面に金薄膜を形成してから、その金薄膜上に糖化合物を固定化する。或いは、水晶発振子表面又は金薄膜表面に高分子膜等を形成し、その上に糖化合物を固定化してもよい。これにより、糖化合物と検体との相互作用を、周波数の変化として観測することが可能となる。
Details of the sensor of the present invention will be described below.
[III-1. Sensor type)
Examples of biosensors to which the present invention can be applied include sensors using QCM, cantilevers, FETs, chemiluminescence, SPR, magnetic materials, optical waveguides, surface acoustic waves, and the like.
When the sensor of the present invention is configured as a quartz crystal microbalance, a sugar compound is immobilized on the surface of the quartz crystal serving as the sensor surface, or a gold thin film is formed on the surface of the quartz crystal, and then the gold thin film is formed on Immobilize the sugar compound. Alternatively, a polymer film or the like may be formed on the surface of the crystal oscillator or the gold thin film, and the sugar compound may be immobilized thereon. Thereby, the interaction between the sugar compound and the specimen can be observed as a change in frequency.
本発明のセンサーをカンチレバーセンサーとして構成する場合、センサー面となるカンチレバーの表面をシリコン、金、酸化シリコン等の材料で形成し、その表面に糖化合物を固定化する。これにより、糖化合物と検体との相互作用を、カンチレバーの反り等の形状変化として観測することができる。カンチレバーの形状変化を観測する手法としては、レーザー光を当ててその反射光の変化を検出する手法や、カンチレバーをピエゾ素子として構成し電気的に観測する手法などが挙げられる。また、カンチレバーを振動させた場合には、周波数の変化や振幅の変化として糖化合物と検体との相互作用を検出することも可能である。また、固体表面に固定化された検体を、糖化合物が固定化されたカンチレバーを用いて、原子間力顕微鏡(atomic force microscope:以下「AFM」と略する。)のように検出することも可能である。 When the sensor of the present invention is configured as a cantilever sensor, the surface of the cantilever serving as the sensor surface is formed of a material such as silicon, gold, or silicon oxide, and a sugar compound is immobilized on the surface. Thereby, the interaction between the sugar compound and the specimen can be observed as a shape change such as warpage of the cantilever. As a method for observing the change in the shape of the cantilever, there are a method in which a change in reflected light is detected by applying a laser beam, a method in which the cantilever is configured as a piezo element, and an electric observation is performed. In addition, when the cantilever is vibrated, the interaction between the sugar compound and the specimen can be detected as a change in frequency or a change in amplitude. It is also possible to detect a sample immobilized on a solid surface like an atomic force microscope (hereinafter abbreviated as “AFM”) using a cantilever on which a sugar compound is immobilized. It is.
本発明のセンサーをFETセンサーとして構成する場合、センサー面となるゲート電極上或いはその近傍に糖化合物を固定化することにより、糖化合物と検体との相互作用を、電位の変化として検出することができる。
本発明のセンサーをSPRセンサーとして構成する場合、センサー面となる金表面に糖化合物を直接、或いは高分子等を介して固定化することにより、糖化合物と検体との相互作用を、表面プラズモン共鳴による反射角の変化、若しくは特定の反射角における反射強度の変化等として検出することができる。
When the sensor of the present invention is configured as an FET sensor, the interaction between the sugar compound and the specimen can be detected as a change in potential by immobilizing the sugar compound on or near the gate electrode serving as the sensor surface. it can.
When the sensor of the present invention is configured as an SPR sensor, the interaction between the saccharide compound and the sample is determined by surface plasmon resonance by immobilizing the saccharide compound on the gold surface serving as the sensor surface directly or via a polymer. It can be detected as a change in reflection angle due to or a change in reflection intensity at a specific reflection angle.
本発明の糖化合物を磁性体へ固定化した場合、磁性体を磁性粒子や磁性ナノ粒子とし、その表面に糖化合物を固定化することにより、糖化合物と検体との相互作用を、超伝導量子干渉素子(superconducting quantum interference device:以下「SQUID」と略する。)やホール素子を用いた装置により検出することが出来る。
本発明のセンサーを光導波路センサーとして構成する場合、センサー面となる光路を2つに分けて、一方の表面に糖化合物を固定化する。糖化合物と検体との相互作用が生じると、光の速度又は位相の変化が生じるので、これを他方の光との干渉として検出することが出来る。
When the sugar compound of the present invention is immobilized on a magnetic substance, the magnetic substance is made into a magnetic particle or magnetic nanoparticle, and the sugar compound is immobilized on the surface thereof, so that the interaction between the sugar compound and the sample is superconducting quantum. It can be detected by a device using a superconducting quantum interference device (hereinafter abbreviated as “SQUID”) or a Hall element.
When the sensor of the present invention is configured as an optical waveguide sensor, the optical path serving as the sensor surface is divided into two and a sugar compound is immobilized on one surface. When an interaction between the sugar compound and the specimen occurs, a change in the speed or phase of light occurs, and this can be detected as interference with the other light.
本発明のセンサーを表面弾性波検出装置に適用する場合には、センサー面に糖化合物を固定化することにより、糖化合物と検体との相互作用を定常弾性波の変化として検出することが出来る。 When the sensor of the present invention is applied to a surface acoustic wave detection device, by immobilizing a sugar compound on the sensor surface, the interaction between the sugar compound and the specimen can be detected as a change in stationary acoustic waves.
〔III−2.検体〕
本発明のセンサーを用いて検出可能な物質(検体、被検出物質)としては、RNA、DNA、糖鎖、蛋白質、レクチン、原虫、ウイルス、細菌、毒素、糖脂質等、或いはそれらの断片や、これらの混合物が挙げられる。目的とする被検出物質に応じて糖化合物を選べばよい。
[III-2. (Sample)
Examples of substances (analytes, substances to be detected) that can be detected using the sensor of the present invention include RNA, DNA, sugar chains, proteins, lectins, protozoa, viruses, bacteria, toxins, glycolipids, etc., or fragments thereof, These mixtures are mentioned. A sugar compound may be selected according to the target substance to be detected.
・ウイルス:
本発明のセンサーの検体となり得るウイルスの例としては、肝炎ウイルス、HIV、インフルエンザウイルス、センダイウイルス、ニューカッスル病ウイルス、レオウイルス、ロタウイルス、コクサッキーウイルス、エコーウイルス、エンテロウイルス、日本脳炎ウイルス、ポリオウイルス、ライノウイルス、ヘルペスウイルスウイルス等が挙げられる。肝炎ウイルスとしては、B型肝炎ウイルス等が挙げられる。インフルエンザウイルスとしては、A型、B型、C型、或いはそれらの共存体が挙げられる。レオウイルスとしては、1型及び2型が挙げられる。HIVとしては、HIV−1型、HIV−2型、SIV等が挙げられる。ヘルペスウイルスとしては、ヘルペス1型ウイルス等が挙げられる。これらのウイルスのうち何れか一種類のみを検出対象としてもよいが、二種類以上のウイルスを検出対象としてもよい。
・ Virus:
Examples of viruses that can be samples of the sensor of the present invention include hepatitis virus, HIV, influenza virus, Sendai virus, Newcastle disease virus, reovirus, rotavirus, coxsackie virus, echovirus, enterovirus, Japanese encephalitis virus, poliovirus, rhinovirus. Examples include viruses and herpes virus viruses. Examples of the hepatitis virus include hepatitis B virus. Influenza viruses include type A, type B, type C, or their coexistence. Reovirus includes
・レクチン:
本発明のセンサーの検体となり得るレクチンの例としては、ニホンニワトコレクチン、コンカバナリンA等が挙げられる。
・細菌:
本発明のセンサーの検体となり得る細菌の例としては、大腸菌、ヘリコバクター・ピロリ菌等が挙げられる。
・ Lectin:
Examples of lectins that can serve as the sample of the sensor of the present invention include Japanese elder collectin, concavalin A and the like.
・ Bacteria:
Examples of bacteria that can be a sample of the sensor of the present invention include Escherichia coli and Helicobacter pylori.
・毒素:
毒素とは、生物の正常な代謝に影響を与え、その機能を停止させるものの総称である。本発明のセンサーの検体となり得る毒素の例としては、例えば、ベロ毒素、ボツリヌス毒素等が挙げられる。
・糖脂質
本発明のセンサーの検体となり得る糖脂質の例としては、糖鎖とセラミドが結合したスフィンゴ糖脂質や、糖鎖とジシアシログリセロールやアルキルアシルグリセロールが結合したグリセロ糖脂質が挙げられる。
·toxin:
A toxin is a general term for anything that affects the normal metabolism of an organism and stops its function. Examples of toxins that can be samples of the sensor of the present invention include, for example, verotoxin, botulinum toxin, and the like.
-Glycolipids Examples of glycolipids that can serve as a sample of the sensor of the present invention include glycosphingolipids in which a sugar chain and ceramide are bound, and glyceroglycolipids in which a sugar chain is bound with diciacylglycerol or alkylacylglycerol.
また、本発明の固定化体を有するセンサー(本発明のセンサー)を用いて分析を行なう際には、通常は各種の装置(検体の検出装置)を用いて分析を行なう。このような装置の構成は特に制限されず、使用する分析方法や検体の種類に応じて適当に選択すればよいが、代表的な装置の構成としては、上述した本発明のセンサーと、該センサーに糖類と特異的に相互作用しうる検体を接触させるために該検体を供給する検体供給部と、該センサーと該検体の相互作用を検出するための検出部とを有する構成が挙げられる。この場合、センサーを着脱可能に構成しても良い。 When analysis is performed using the sensor having the immobilized body of the present invention (sensor of the present invention), the analysis is usually performed using various devices (specimen detection devices). The configuration of such an apparatus is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the analysis method to be used and the type of specimen. As typical apparatus configurations, the sensor of the present invention described above and the sensor And a sample supply unit that supplies the sample to contact the sample that can specifically interact with the saccharide, and a detection unit that detects the interaction between the sensor and the sample. In this case, the sensor may be configured to be detachable.
〔IV.検体の解析方法〕
上記した本発明のセンサーを用いれば、前記糖化合物と特異的に相互作用しうる被検出物質を含む検体を接触させ、該センサーと該被検出物質との相互作用を検出することにより、検体の解析を行うことができる。
用いるセンサー及び検体については、上記のとおりである。検出の手法は、それ自体公知の通常用いられる手法を任意に選択しあるいは組み合わせて行うことができる。
本発明のセンサーは、本発明の糖類固定化体がセンサー表面を形成しているものであって、糖類の機能が高く維持された状態で安定的に固定化されている。従って、該糖化合物と特異的に相互作用しうる被検出物質を含む検体を接触させれば、該センサーと該被検出物質との相互作用を検出することができる。本発明の固定化体は非特異吸着が抑制されており、このような反応にも好ましく用いることができる。また、特に生体試料等を検体として用いた場合には、該検体中に存在する夾雑物質が非特異反応を起こすことがしばしば問題となるが、本発明の固定化体では糖化合物が安定的に固定化されていることから、洗浄、分離等の操作を行っても糖化合物が遊離する可能性が低く、さらに感度と特異性の高い検出を行うことができる。
[IV. (Sample analysis method)
By using the sensor of the present invention described above, a specimen containing a substance to be detected that can specifically interact with the sugar compound is brought into contact, and the interaction between the sensor and the substance to be detected is detected. Analysis can be performed.
The sensor and specimen used are as described above. The detection method can be performed by arbitrarily selecting or combining known methods known per se.
In the sensor of the present invention, the immobilized saccharide of the present invention forms the sensor surface, and is stably immobilized in a state where the function of the saccharide is maintained high. Therefore, the interaction between the sensor and the substance to be detected can be detected by contacting a specimen containing the substance to be detected that can specifically interact with the sugar compound. Non-specific adsorption is suppressed in the immobilized body of the present invention, and it can be preferably used for such a reaction. In particular, when a biological sample or the like is used as a specimen, it is often a problem that a contaminant present in the specimen causes a nonspecific reaction. However, in the immobilized body of the present invention, the sugar compound is stably present. Since it is immobilized, it is unlikely that the sugar compound is released even if operations such as washing and separation are performed, and detection with higher sensitivity and specificity can be performed.
〔V.被検出物質の精製方法〕
また、本発明の固定化体は、被検出物質の精製方法にも用いることができる。
前記固定化体と、前記糖化合物と特異的に相互作用しうる被検出物質を含有する検体とを接触させ、該固定化体と該検体とを分離した後、洗浄することにより前記糖化合物と特異的に結合した被検出物質を取得する。本発明の固定化体では糖化合物が安定的に固定化されているので、洗浄、分離等の操作を行っても糖化合物が遊離する可能性が低く、感度と特異性の高い精製を行うことができる。
[V. (Purification method of detected substance)
The immobilized body of the present invention can also be used in a method for purifying a substance to be detected.
Contacting the immobilized body with a specimen containing a substance to be detected that can specifically interact with the sugar compound, separating the immobilized body and the specimen, and then washing the sugar compound, Obtain the specifically bound substance to be detected. Since the saccharide compound is stably immobilized in the immobilized body of the present invention, it is unlikely that the saccharide compound will be released even if washing, separation, etc., and purification with high sensitivity and specificity is performed. Can do.
精製の手法は、それ自体公知の通常用いられる手法を任意に選択して行うことができる。
このような場合には、例えば、固定化体の調製に用いる担体として、前記したような粒子状の担体を用いることが好ましい。より具体的には、ラテックス等の樹脂よりなる粒子、さらには、該粒子中に金属を含む磁性粒子等が好ましく用いられる。一例として、その後該粒子を分離剤が含まれた液と接触させることや温度やpHなどの条件を変えることにより、被検出物質を解離させることも出来る。粒子を取り除けば、純粋に被検出物質のみが含まれた溶液を作成することが出来るため、被検出物質の精製が可能である。磁性粒子を担体として用いる場合、磁場により容易に搬送されると言う利点を有し洗浄や分離の工程が簡便化される。該磁性粒子等を用いた精製操作についても、公知の技術を応用して適宜行うことができる。
The purification method can be carried out by arbitrarily selecting a commonly used method known per se.
In such a case, for example, it is preferable to use the particulate carrier as described above as the carrier used for preparing the immobilized body. More specifically, particles made of a resin such as latex, and magnetic particles containing a metal in the particles are preferably used. As an example, the substance to be detected can also be dissociated by bringing the particles into contact with a liquid containing a separating agent and changing conditions such as temperature and pH. If the particles are removed, a solution containing only the substance to be detected can be prepared, so that the substance to be detected can be purified. When magnetic particles are used as a carrier, there is an advantage that they are easily transported by a magnetic field, and washing and separation processes are simplified. The purification operation using the magnetic particles and the like can also be appropriately performed by applying a known technique.
また、被検出物質が固定化された該固定化体を、分光学的手法や、質量分析法等により分析することにより、被検出物質を特定することや、濃度に関する情報を得る事が可能となる。また、固定化された被検出物質を遊離させた液を、診断などの検出に用いることが出来る。
被検出物質としては糖に結合するものであればよく、蛋白質、ウイルス、細菌、毒素などが挙げられるが、タンパク質が好適である。
In addition, by analyzing the immobilized body on which the substance to be detected is immobilized by spectroscopic techniques, mass spectrometry, etc., it is possible to identify the substance to be detected and obtain information on the concentration. Become. Moreover, the liquid which liberated the to-be-detected to-be-detected substance can be used for detections, such as a diagnosis.
The substance to be detected may be any substance that binds to sugar, and examples thereof include proteins, viruses, bacteria, and toxins. Proteins are preferred.
〔VI.検体の検出装置〕
本発明の検体の検出装置は、上記本発明のセンサーと、該センサーに検体を接触させるために該検体を供給する検体供給部と、該センサーと該検体の相互作用を検出するための検出部とを有することを特徴としている。
各部の構成及び機能は、公知の技術から任意に選択して用いることができる。
このような装置の構成を取ることにより、本発明の糖類固定化体を用いた自動解析等が可能になる。
[VI. (Sample detection device)
The specimen detection apparatus of the present invention includes a sensor according to the present invention, a specimen supply section that supplies the specimen to bring the specimen into contact with the sensor, and a detection section that detects an interaction between the sensor and the specimen. It is characterized by having.
The configuration and function of each part can be arbitrarily selected from known techniques.
By adopting such an apparatus configuration, automatic analysis using the saccharide immobilization product of the present invention becomes possible.
以下、本発明について、実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の記載では、反応式中に表される化合物について言及する際に、その化合物に付された番号を括弧つきで付記し、「化合物(1)」のように記すものとする。また、以下の式中、「Me」はメチル基を表わし、「Et」はエチル基を表わし、「Ac」はアセチル基を表わし、「Bn」はベンジル基を表わす。また、反応に用いられる試薬及び溶媒としては、全て市販品を使用した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.
In the following description, when referring to a compound represented in the reaction formula, the number attached to the compound is appended with parentheses, and is described as “compound (1)”. In the following formulae, “Me” represents a methyl group, “Et” represents an ethyl group, “Ac” represents an acetyl group, and “Bn” represents a benzyl group. Moreover, as a reagent and a solvent used for reaction, all the commercial items were used.
[実施例1:糖化合物の合成]
糖化合物の固定化状態と固定化量の経時変化を調査する目的で、末端がアミノ基で、かつフッ素原子が導入された単糖の糖化合物を2点合成し、その固定化反応および表面分析を行った。さらに末端がアミノ基の多糖を含む糖化合物、及び、末端がビオチンの単糖又は多糖を含む糖化合物の合成を行った。
[Example 1: Synthesis of sugar compound]
In order to investigate the immobilization state and the amount of immobilization of sugar compounds over time, two monosaccharide sugar compounds having amino groups at the ends and fluorine atoms introduced were synthesized, their immobilization reaction and surface analysis. Went. Furthermore, a sugar compound containing a polysaccharide having an amino group at the end and a sugar compound containing a monosaccharide or a polysaccharide having a terminal biotin were synthesized.
〔糖化合物の合成1〕
まず、以下の工程1〜13の通り、末端がアミノ基で、かつフッ素原子が導入された単糖の糖化合物として、化合物(9)及び(16)を合成した。
・工程1(フッ素化反応):
[Synthesis of sugar compounds 1]
First, as
-Step 1 (fluorination reaction):
まず、Ito et al., Tetrahedron, 1990年, Vol.46, pp.89-102に記載の方法により、出発化合物(化合物(1))を合成した。得られた化合物(1)1.02g(1.5mmol)を、窒素雰囲気下にて、脱水DMF(N,N‐dimethylformamide)13.5mlに溶解し、Selectfluor(登録商標:1-chloromethyl-4-fluoro-1,4-diazoniabicyclo-[2.2.2]-octane / bis-(tetrafluoro borate))2.17g(6.1mmol)及び水4.5mlを加え、60℃で1時間半撹拌した。室温に冷却した後、酢酸エチルで希釈し、水、続いて飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムを加えて乾燥した。溶媒を留去した後に、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=3/2)により、目的とするフッ素化体(化合物(2))を単離した。収量は739mgであり、収率は69%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHZ, CDCl3, J in Hz); 4.88 (dd, 1H, J = 2.1 & 50.0), 4.85 (d, 1H, J =11.8), 4.64 (d, 1H, J = 11.8), 4.64 (s, 2H), 4.59 (s, 2H), 4.55 (s, 1H, J = 11.8), 4.51 (d, 1H, J = 10.9), 4.42 (d, 1H, J = 11.8), 3.99 (dd, 1H, J = 2.2 & 10.8), 3.99 (m, 1H), 3.81 (t, 1H, J = 8.3), 3.80 (dd, 1H, J = 1.4 & 6.5), 3.77 (s, 3H), 3.72 (dd, 1H, J = 4.5 & 10.7), 1.60 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 94.22 (d, J = 24.7), 86.07 (d, J = 184.1), 78.47, 73.47 (d, J = 17.5), 70.09, 60.48, 53.26, 48.66, 23.60.
・工程2(TMS化反応):
First, a starting compound (compound (1)) was synthesized by the method described in Ito et al., Tetrahedron, 1990, Vol. 46, pp. 89-102. 1.02 g (1.5 mmol) of the obtained compound (1) was dissolved in 13.5 ml of dehydrated DMF (N, N-dimethylformamide) under a nitrogen atmosphere, and Selectfluor (registered trademark: 1-chloromethyl-4- 1) was dissolved. 2.17 g (6.1 mmol) of fluoro-1,4-diazoniabicyclo- [2.2.2] -octane / bis- (tetrafluoroborate)) and 4.5 ml of water were added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 1.5 hours. After cooling to room temperature, the mixture was diluted with ethyl acetate, washed with water and then with saturated brine, and dried by adding sodium sulfate. After the solvent was distilled off, the desired fluorinated product (compound (2)) was isolated by silica gel column chromatography (hexane / ethyl acetate = 3/2). The yield was 739 mg, and the yield was 69%. The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400MHZ, CDCl3, J in Hz); 4.88 (dd, 1H, J = 2.1 & 50.0), 4.85 (d, 1H, J = 11.8), 4.64 (d, 1H, J = 11.8), 4.64 (s , 2H), 4.59 (s, 2H), 4.55 (s, 1H, J = 11.8), 4.51 (d, 1H, J = 10.9), 4.42 (d, 1H, J = 11.8), 3.99 (dd, 1H, J = 2.2 & 10.8), 3.99 (m, 1H), 3.81 (t, 1H, J = 8.3), 3.80 (dd, 1H, J = 1.4 & 6.5), 3.77 (s, 3H), 3.72 (dd, 1H , J = 4.5 & 10.7), 1.60 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 94.22 (d, J = 24.7), 86.07 (d, J = 184.1), 78.47, 73.47 (d, J = 17.5), 70.09, 60.48, 53.26, 48.66, 23.60 .
Step 2 (TMS reaction):
窒素雰囲気下にて、前工程にて得られたフルオロヒドリン(化合物(2))550mg(0.8mmol)を塩化メチレン10mlに溶解し、−20℃に冷却した。トリメチルシリルジエチルアミン0.30ml(8.0mmol)を加え、1時間撹拌した。氷水で0.01Nに調整した塩酸に反応液を注ぎ、塩化メチレンで抽出した。硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後に、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=1/1)にて目的のメチル化体(化合物(3))を単離した。収量は470mgであり、収率は78%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 5.02 (dd, 1H, J = 1.5 & 51.2), 4.72 (d, 1H, J =10.9), 4.70 (d, 1H, J = 11.1), 4.67 (s, 2H), 4.05 (m, 1H), 3.95 (m, 1H), 3.79 (dd, 1H, J = 2.1 & 10.7), 3.72 (d, 1H, J = 8.7), 3.67 (dd, 1H, J = 3.4 & 10.7), 3.58 (s, 3H), 1.77 (s, 3H), 0.20 (s, 9H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 96.67 (d, J = 17.3), 86.95 (d, J = 187.5), 77.68, 74.46, 74.42 (d, J = 18.9), 73.65, 73.30, 72.20, 71.08, 72.28, 68.04, 52.44, 47.40, 21.04.
・工程3(アジド化反応):
Under a nitrogen atmosphere, 550 mg (0.8 mmol) of fluorohydrin (compound (2)) obtained in the previous step was dissolved in 10 ml of methylene chloride and cooled to -20 ° C. Trimethylsilyldiethylamine (0.30 ml, 8.0 mmol) was added and stirred for 1 hour. The reaction solution was poured into hydrochloric acid adjusted to 0.01 N with ice water and extracted with methylene chloride. Dried over sodium sulfate. After the solvent was distilled off, the desired methylated product (compound (3)) was isolated by silica gel column chromatography (hexane / ethyl acetate = 1/1). The yield was 470 mg and the yield was 78%. The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 5.02 (dd, 1H, J = 1.5 & 51.2), 4.72 (d, 1H, J = 10.9), 4.70 (d, 1H, J = 11.1), 4.67 (s , 2H), 4.05 (m, 1H), 3.95 (m, 1H), 3.79 (dd, 1H, J = 2.1 & 10.7), 3.72 (d, 1H, J = 8.7), 3.67 (dd, 1H, J = 3.4 & 10.7), 3.58 (s, 3H), 1.77 (s, 3H), 0.20 (s, 9H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 96.67 (d, J = 17.3), 86.95 (d, J = 187.5), 77.68, 74.46, 74.42 (d, J = 18.9), 73.65, 73.30, 72.20, 71.08 , 72.28, 68.04, 52.44, 47.40, 21.04.
Step 3 (azidation reaction):
窒素雰囲気下にて、テトラエチレングリコールジトシレート(化合物(4))5.0118g(9.97mmol)を、還流管を取り付けた50mlの2つ口フラスコに入れた脱水DMF10.0mlに加えて溶解させた。外部より氷水バスで0℃に冷却した。撹拌しながら、窒素雰囲気下にてアジ化ナトリウム0.3299g(5.07mmol)を加え、50分後に50℃に昇温した。適宜反応液のサンプリングを行ない、薄層クロマクロマトグラフィー(thin layer chromatography:以下「TLC」と略す。)(ヘキサン/酢酸エチル=1/1)にて反応を追跡した。50℃で1時間半反応させたところで室温に冷却し、反応液を水100ml/酢酸エチル200mlの混合溶媒に加えた。油水分離後に水相を酢酸エチル100mlで2回抽出し、全ての酢酸エチル抽出相を合わせ、飽和水酸化ナトリウム水溶液100mlで洗浄した。抽出液を硫酸ナトリウムで一晩乾燥した後に溶媒を留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=1/1)にて目的のモノアジド(化合物(5))を単離した。収量は1.0919g(2.92mmol)であり、収率は29.3%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.80 (dd, 2H, J = 8.20), 7.34 (dd, 2H, J = 8.20), 4.16 (t, 2H, J = 4.8), 3.69 (t, 6H, J = 5.0), 3.67 (t, 6H, J = 5.0), 3.60 (S, 4H), 3.38 (t, 2H, J = 5.1), 2.45 (S, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 144.78, 132.99, 129.79, 127.96, 70.74, 70.65, 70.58, 70.02, 69.21, 68.66, 50.65, 21.62.
・工程4(ヨード化反応):
Under a nitrogen atmosphere, 5.0118 g (9.97 mmol) of tetraethylene glycol ditosylate (compound (4)) was added to 10.0 ml of dehydrated DMF in a 50 ml two-necked flask equipped with a reflux tube and dissolved. I let you. It was cooled to 0 ° C. with an ice water bath from the outside. While stirring, 0.3299 g (5.07 mmol) of sodium azide was added under a nitrogen atmosphere, and the temperature was raised to 50 ° C. after 50 minutes. The reaction solution was appropriately sampled, and the reaction was followed by thin layer chromatography (hereinafter abbreviated as “TLC”) (hexane / ethyl acetate = 1/1). After reacting at 50 ° C. for 1.5 hours, the reaction solution was cooled to room temperature, and the reaction solution was added to a mixed solvent of
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.80 (dd, 2H, J = 8.20), 7.34 (dd, 2H, J = 8.20), 4.16 (t, 2H, J = 4.8), 3.69 (t, 6H , J = 5.0), 3.67 (t, 6H, J = 5.0), 3.60 (S, 4H), 3.38 (t, 2H, J = 5.1), 2.45 (S, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 144.78, 132.99, 129.79, 127.96, 70.74, 70.65, 70.58, 70.02, 69.21, 68.66, 50.65, 21.62.
Step 4 (iodination reaction):
窒素雰囲気下にて、前工程にて得られたモノアジド(モノトシレート、化合物(5))0.5069g(1.36mmol)を、還流管を取り付けた50mlの2つ口フラスコに入れた脱水アセトン5.0mlに加えた。室温にて、窒素雰囲気下、ヨウ化ナトリウム0.2987g(1.99mmol)を加え撹拌した。一旦溶解した後に、10分後に白色沈殿が生じてきた。ヨウ化ナトリウム添加15分後からオイルバスで加熱し、同22分後に還流が始まった。次第に沈殿の量が増えてきたが、1時間後に冷却し反応を停止した。溶媒流去後に、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=1/1)にて目的のヨード体(化合物(6))を単離した。収量は0.3512g(1.07mmol)であり、収率は79.7%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 3.76 (t, 2H, J = 7.0), 3.70-3.68 (m, 10H), 3.40 (t, 2H, J = 5.1), 3.27 (t, 2H, J = 6.8).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 71.95, 70.70, 70.66, 70.21, 70.04, 50.67, 2.90.
・工程5(カップリング反応):
4. Dehydrated acetone containing 0.5069 g (1.36 mmol) of the monoazide (monotosylate, compound (5)) obtained in the previous step in a 50 ml two-necked flask equipped with a reflux tube under a nitrogen atmosphere. Added to 0 ml. At room temperature, 0.2987 g (1.99 mmol) of sodium iodide was added and stirred in a nitrogen atmosphere. Once dissolved, a white precipitate formed after 10 minutes. The mixture was heated in an
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 3.76 (t, 2H, J = 7.0), 3.70-3.68 (m, 10H), 3.40 (t, 2H, J = 5.1), 3.27 (t, 2H, J = 6.8).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 71.95, 70.70, 70.66, 70.21, 70.04, 50.67, 2.90.
Step 5 (coupling reaction):
窒素雰囲気下にて、工程2で得られたシアル酸誘導体(OTMS体、化合物(3))0.3038g(0.39mmol)、工程4で得られたモノヨード体(化合物(6))0.2545g(0.77mmol)、及び、脱水DMF1.3mlを10mlフラスコに入れて溶解させた。溶解後に−10℃に冷却し、フッ化セシウム(CsF)0.1054g(0.69mmol)を加えた。15時間反応度に、氷水で0.01Nに調整した塩酸100mlに開け、酢酸エチル100mlで抽出した。有機相を分離後に再度酢酸エチル50mlで抽出した。有機相を合わせて、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒流去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=9/1〜4/6、目的物は5/5〜4/6)にて目的のカップリング体(化合物(7))を単離した。収量は0.1707g(0.1890mmol)であり、収率は48.1%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.4-7.2 (m, 20H), 5.12 (dd, 1H, J = 38.6 & 1.6), 4.74 (s, 2H), 4.70 (s, 1H), 4.64 (s, 2H), 4.58 (d, 2H, J = 3.9), 4.44 (m, 1H),4.35 (s, 1H), 4.33 (s, 1H), 4.24 (dd, 1H, J = 8.1 & 1.3), 4.00 (m, 1H), 3.91 (m, 2H), 3.80 (m, 1H), 3.66-3.52 (m, 15H), 3.62 (s, 3H), 3。36 (t, 2H, J = 3.8), 1.56 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 170.48, 166.52 (d, J = 3.3), 138.80, 138.40, 138.28, 137.64, 129.57, 128.52, 128.40, 128.17, 128.01, 127.97, 127.97, 127.84, 127.73, 127.61, 127.34, 127.29, 97.93 (d, J = 19.1), 89.00 (d, J = 170.0), 79.63,74.13, 73.31 (d, J = 17.1), 73.38, 72.73, 71.89, 71.63, 70.65, 70.50, 70.48, 70.29, 69.97, 69.50, 69.41, 52.59, 50.66, 48.62, 46.62, 23.57.
・工程6(加水分解反応):
Under nitrogen atmosphere, 0.3038 g (0.39 mmol) of the sialic acid derivative (OTMS form, compound (3)) obtained in
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.4-7.2 (m, 20H), 5.12 (dd, 1H, J = 38.6 & 1.6), 4.74 (s, 2H), 4.70 (s, 1H), 4.64 ( s, 2H), 4.58 (d, 2H, J = 3.9), 4.44 (m, 1H), 4.35 (s, 1H), 4.33 (s, 1H), 4.24 (dd, 1H, J = 8.1 & 1.3), 4.00 (m, 1H), 3.91 (m, 2H), 3.80 (m, 1H), 3.66-3.52 (m, 15H), 3.62 (s, 3H), 3. 36 (t, 2H, J = 3.8), 1.56 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 170.48, 166.52 (d, J = 3.3), 138.80, 138.40, 138.28, 137.64, 129.57, 128.52, 128.40, 128.17, 128.01, 127.97, 127.97, 127.84, 127.73, 127.61 , 127.34, 127.29, 97.93 (d, J = 19.1), 89.00 (d, J = 170.0), 79.63,74.13, 73.31 (d, J = 17.1), 73.38, 72.73, 71.89, 71.63, 70.65, 70.50, 70.48, 70.29, 69.97, 69.50, 69.41, 52.59, 50.66, 48.62, 46.62, 23.57.
Step 6 (hydrolysis reaction):
前工程で得られたカップリング体(メチルエステル、化合物(7))0.1601g(0.177mmol)を25mlフラスコに入れ、メタノール12.2mlを加えて溶解させ、0℃に冷却した。別途調製した、水酸化リチウム・1水和物0.0380g(0.91mmol)/水3.1mlの均一溶液を加えた。氷水バスを外し、徐々に室温まで自然昇温させた。1時間半後の時点では、TLC(ヘキサン/酢酸エチル=2/8)により反応の進行は確認されなかった。3日後に反応の終了を確認し、イオン交換樹脂(三菱化学(株)社製ダイアイオン(登録商標)SK1BH、H+型)を加えて、pHを4とした。室温で30分撹拌後に濾別し、溶媒留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/メタノール=1/1)にて目的の脱メチル体(化合物(8))を単離した。収量は118.6mg(0.13mmol)であり、収率は75.2%であった。 0.1601 g (0.177 mmol) of the coupling product (methyl ester, compound (7)) obtained in the previous step was placed in a 25 ml flask, dissolved by adding 12.2 ml of methanol, and cooled to 0 ° C. A separately prepared homogeneous solution of lithium hydroxide monohydrate 0.0380 g (0.91 mmol) / water 3.1 ml was added. The ice water bath was removed and the temperature was gradually increased to room temperature. At one and a half hours later, no progress of the reaction was confirmed by TLC (hexane / ethyl acetate = 2/8). After 3 days, the completion of the reaction was confirmed, and an ion exchange resin (Diaion (registered trademark) SK1BH, H + type, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added to adjust the pH to 4. After stirring at room temperature for 30 minutes, the mixture was filtered and the solvent was distilled off. The desired demethylated product (compound (8)) was isolated by silica gel column chromatography (ethyl acetate / methanol = 1/1). The yield was 118.6 mg (0.13 mmol), and the yield was 75.2%.
得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.4-7.2 (m, 20H), 5.18 (dd, 1H, J = 38.7 & 1.2), 4.69 (s, 2H), 4.67 (s, 1H), 4.64 (s, 2H), 4.55 (d, 2H, J = 3.6), 4.54-4.38 (m,4H), 4.31 (dd, 1H, J = 21.1 & 8.1), 4.03 (dt, 1H, J = 2.1 & 3.9), 3.93 (m, 2H), 3.73 (m, 1H), 3.67-3.51 (m, 15H), 3.35 (m, 2H), 1.53 (s, 3H)
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 171.17, 167.19 (d, J = 3.6), 138.67, 138.32, 138.16, 137.76, 129.32, 128.40, 128.34, 128.32, 128.24, 128.06, 127.97, 127.85, 127.81, 127.78, 127.57, 127.46, 97.72 (d, J = 16.0), 87.04 (d, J = 187.7), 79.01, 74.34, 73.98 (d, 17.5), 73.35, 73.01, 72.50, 71.7, 71.49, 70.53, 70.50, 70.27, 70.09, 69.95, 69.79, 69.71, 64.30, 50.45, 48.45, 23.28.
・工程7(還元脱保護反応):
The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.4-7.2 (m, 20H), 5.18 (dd, 1H, J = 38.7 & 1.2), 4.69 (s, 2H), 4.67 (s, 1H), 4.64 ( s, 2H), 4.55 (d, 2H, J = 3.6), 4.54-4.38 (m, 4H), 4.31 (dd, 1H, J = 21.1 & 8.1), 4.03 (dt, 1H, J = 2.1 & 3.9) , 3.93 (m, 2H), 3.73 (m, 1H), 3.67-3.51 (m, 15H), 3.35 (m, 2H), 1.53 (s, 3H)
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 171.17, 167.19 (d, J = 3.6), 138.67, 138.32, 138.16, 137.76, 129.32, 128.40, 128.34, 128.32, 128.24, 128.06, 127.97, 127.85, 127.81, 127.78 , 127.57, 127.46, 97.72 (d, J = 16.0), 87.04 (d, J = 187.7), 79.01, 74.34, 73.98 (d, 17.5), 73.35, 73.01, 72.50, 71.7, 71.49, 70.53, 70.50, 70.27, 70.09, 69.95, 69.79, 69.71, 64.30, 50.45, 48.45, 23.28.
Step 7 (reductive deprotection reaction):
前工程で得られた加水分解体(Bn保護アジド体、化合物(8))0.0824g(0.093mmol)を10mlフラスコに入れ、メタノール6.0mlを加えて溶解させた。別途調製した1N塩酸1.8mlを加え、更に10%パラジウムカーボン(Pd/C)触媒0.0158gを加え、内部を水素置換した。TLC(メタノールで展開)により反応をモニターした。28時間後に反応の終了を確認し、濾過後に溶媒留去した。ゲル濾過(Amersham社製LH−20、メタノール)により精製した。溶媒留去後に、メタノールに溶解し、等量の20mM酢酸ナトリウム/メタノール溶液(4.8ml)を加えて、30分室温にて撹拌した。ゲル濾過(Amersham社製LH−20、メタノール)により精製し、目的とする化合物(化合物(9))を得た。収量は48.7g(0.091mmol)であり、収率は97.7%であった。得られた化合物の同定はNMR及び質量分析により行なった。その結果を以下に示す。1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 5.06 (dd, 1H, J = 51.0 & 2.0), 5.23 (s, 1H), 5.10 (s, 1H), 4.18 (t, 1H, J = 10.7), 4.08 (t, 1H, J = 10.3), 3.98 (m, 2H), 3.39-3.67 (m, 16H), 3.54 (m, 2H), 2.02 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 175.89, 163.80 (d, J = 5.3), 99.88 (d, J = 46.4), 93.66 (d, J = 181.9), 75.04, 73.41, 71.81, 71.76, 71.46, 71.17 (d, J = 24.3), 70.82, 70.34, 68.21, 66.28, 64.92, 49.22, 41.00, 23.11.
質量分析:ESI−MS法(Micromass type-ZMD)
質量走査条件:50〜1500m/e、4.0sec/scan
印加電圧:2.0kV、Cone電圧:30V
ESI(+)法で、m/z503(M+H)が観測された。その後、m/z525(M+Na)、m/z541(M+K)が観測された。また、ESI(−)法 により、m/z501(M−H)が観測された。目的物質の質量数はMW502であり、合成目的物に相当する質量数と一致した。
・工程8(トシル化反応):
0.0824 g (0.093 mmol) of the hydrolyzate (Bn-protected azide, compound (8)) obtained in the previous step was placed in a 10 ml flask, and 6.0 ml of methanol was added and dissolved. 1.8 ml of 1N hydrochloric acid prepared separately was added, 0.0158 g of 10% palladium carbon (Pd / C) catalyst was added, and the inside was replaced with hydrogen. The reaction was monitored by TLC (developed with methanol). The completion of the reaction was confirmed after 28 hours, and the solvent was distilled off after filtration. Purified by gel filtration (Amersham LH-20, methanol). After the solvent was distilled off, the residue was dissolved in methanol, an equal amount of 20 mM sodium acetate / methanol solution (4.8 ml) was added, and the mixture was stirred for 30 minutes at room temperature. Purification by gel filtration (Amersham LH-20, methanol) gave the target compound (compound (9)). The yield was 48.7 g (0.091 mmol), and the yield was 97.7%. The obtained compound was identified by NMR and mass spectrometry. The results are shown below. 1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 5.06 (dd, 1H, J = 51.0 & 2.0), 5.23 (s, 1H), 5.10 (s, 1H), 4.18 (t, 1H, J = 10.7), 4.08 (t, 1H, J = 10.3), 3.98 (m, 2H), 3.39-3.67 (m, 16H), 3.54 (m, 2H), 2.02 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 175.89, 163.80 (d, J = 5.3), 99.88 (d, J = 46.4), 93.66 (d, J = 181.9), 75.04, 73.41, 71.81, 71.76, 71.46 , 71.17 (d, J = 24.3), 70.82, 70.34, 68.21, 66.28, 64.92, 49.22, 41.00, 23.11.
Mass spectrometry: ESI-MS method (Micromass type-ZMD)
Mass scanning conditions: 50-1500 m / e, 4.0 sec / scan
Applied voltage: 2.0 kV, Cone voltage: 30 V
M / z 503 (M + H) was observed by the ESI (+) method. Thereafter, m / z 525 (M + Na) and m / z 541 (M + K) were observed. In addition, m / z 501 (M−H) was observed by the ESI (−) method. The mass number of the target substance was MW502, which coincided with the mass number corresponding to the synthetic target product.
Step 8 (tosylation reaction):
四口丸底フラスコに5.2M水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液24mlを入れて、氷浴につけた。ヘキサエチレングリコール(Hexaethyleneglycol、化合物(10))10.00g(35.4mmol)のテトラヒドロフラン(以下「THF」と略す。)溶液24mlをゆっくりと加え、撹拌した。塩化トシル(TsCl)14.86g(78.0mmol)のTHF溶液36mlを1時間かけて滴下し、23時間撹拌した。10%塩酸(HCl)水溶液を加えpHを4にした後、トルエンで抽出した(100ml×3)。有機相を集め、水(100ml×2)、0.5N炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)水溶液(100ml)、水(100ml)の順で洗浄した。有機相を硫酸マグネシウム(MgSO4)で脱水し、ろ過した後、溶媒留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(球シリカ100g、n−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)により、ジトシル体(化合物(11)、収量8.84g、収率83%)を単離した。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.80 (d, J = 8.3, 4H), 7.34 (d, J = 7.8, 4H), 4.15 (t, J = 3.9, 4H), 3.68 (t, J = 4.8, 4H), 3.62 (s, 8H), 3.58 (s, 8H), 2.45 (s, 6H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 144.77, 133.04, 129.81, 127.97, 70.74, 70.60, 70.54, 70.50, 69.22, 68.67, 21.62.
・工程9(アジド化反応):
A four-neck round bottom flask was charged with 24 ml of an aqueous 5.2 M sodium hydroxide (NaOH) solution and placed in an ice bath. 24 ml of a tetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as “THF”) solution of 10.00 g (35.4 mmol) of hexaethylene glycol (Hexaethyleneglycol, compound (10)) was slowly added and stirred. 36 ml of a THF solution of 14.86 g (78.0 mmol) of tosyl chloride (TsCl) was added dropwise over 1 hour and stirred for 23 hours. A 10% hydrochloric acid (HCl) aqueous solution was added to adjust the pH to 4, followed by extraction with toluene (100 ml × 3). The organic phase was collected and washed with water (100 ml × 2), 0.5N sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) aqueous solution (100 ml) and water (100 ml) in this order. The organic phase was dehydrated with magnesium sulfate (MgSO 4 ), filtered, and evaporated. Ditosyl compound (compound (11), yield 8.84 g, yield 83%) was isolated by silica gel column chromatography (spherical silica 100 g, n-hexane: ethyl acetate = 4: 1). The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.80 (d, J = 8.3, 4H), 7.34 (d, J = 7.8, 4H), 4.15 (t, J = 3.9, 4H), 3.68 (t, J = 4.8, 4H), 3.62 (s, 8H), 3.58 (s, 8H), 2.45 (s, 6H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 144.77, 133.04, 129.81, 127.97, 70.74, 70.60, 70.54, 70.50, 69.22, 68.67, 21.62.
Step 9 (azidation reaction):
前工程で得られたジトシラート(化合物(11))8.00g(13.6mmol)を四口丸底フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した後、脱水DMF27mlを加えた。窒化ナトリウム(NaN3)0.882g(13.6mmol)をゆっくり加え、50℃に加熱し3時間撹拌した。室温まで冷やした後、トルエン200ml及び水100mlを加え有機相を抽出した。更に、水相からトルエンで抽出した(100ml×2)。有機相を集め、水(100ml×3)で洗浄し、硫酸ナトリウム(Na2SO4)で脱水しろ過した後、溶媒留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(球シリカ200g、n−ヘキサン:酢酸エチル=7:13)を2回行なうことにより、モノアジド体(化合物(12)、1.93g、収率31%)を単離した。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.80 (d, J = 8.3, 2H), 7.34 (d, J = 7.8, 2H), 4.16 (t, J = 6.1, 2H), 3.69 (t, J = 5.9Hz, 2H), 3.66 (s, 6H), 3.65 (s, 4H), 3.63 (m, 4H), 3.59 (s, 4H), 3.38 (t, J = 5.1Hz, 2H), 2.45 (s, 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 144.77, 133.04, 129.81, 127.98, 70.76, 70.70, 70.67, 70.63, 70.58, 70.56, 70.52, 70.02, 69.22, 68.69, 50.70, 21.62.
・工程10(ヨード化反応):
8.00 g (13.6 mmol) of ditosylate (compound (11)) obtained in the previous step was placed in a four-necked round bottom flask, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen. Then, 27 ml of dehydrated DMF was added. Sodium nitride (NaN 3 ) 0.882 g (13.6 mmol) was slowly added, heated to 50 ° C. and stirred for 3 hours. After cooling to room temperature, 200 ml of toluene and 100 ml of water were added to extract the organic phase. Further, the aqueous phase was extracted with toluene (100 ml × 2). The organic phase was collected, washed with water (100 ml × 3), dried over sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), filtered, and then the solvent was distilled off. Monoazide compound (compound (12), 1.93 g, yield 31%) was isolated by performing silica gel column chromatography (spherical silica 200 g, n-hexane: ethyl acetate = 7: 13) twice. The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 7.80 (d, J = 8.3, 2H), 7.34 (d, J = 7.8, 2H), 4.16 (t, J = 6.1, 2H), 3.69 (t, J = 5.9Hz, 2H), 3.66 (s, 6H), 3.65 (s, 4H), 3.63 (m, 4H), 3.59 (s, 4H), 3.38 (t, J = 5.1Hz, 2H), 2.45 (s , 3H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 144.77, 133.04, 129.81, 127.98, 70.76, 70.70, 70.67, 70.63, 70.58, 70.56, 70.52, 70.02, 69.22, 68.69, 50.70, 21.62.
Step 10 (iodination reaction):
前工程で得られたモノトシレート(モノアジド体、化合物(12))1.93g(4.19mmol)を四口丸底フラスコに入れ、窒素置換した後、脱水アセトン15mlを加えた。ヨウ化ナトリウム(NaI)0.753g(5.02mmol)を加えて50℃に加熱し、2時間撹拌した。反応液を溶媒留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=1:1)により、ヨウ素化体(化合物(13)、収量1.38g、収率79%)を単離した。 1.93 g (4.19 mmol) of monotosylate (monoazide compound, compound (12)) obtained in the previous step was placed in a four-necked round bottom flask, purged with nitrogen, and then 15 ml of dehydrated acetone was added. Sodium iodide (NaI) 0.753g (5.02mmol) was added, and it heated at 50 degreeC, and stirred for 2 hours. The reaction solution was evaporated. The iodinated product (compound (13), yield 1.38 g, yield 79%) was isolated by silica gel column chromatography (n-hexane: ethyl acetate = 1: 1).
得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 3.76 (t, J = 6.9, 2H), 3.68 (t, J = 5.8, 2H), 3.67-3.66 (m, 16H), 3.39 (t, J = 5.1, 2H), 3.26 (t, J = 6.9, 2H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 72.00, 70.69, 70.64, 70.61, 70.24, 70.03, 50.71, 2.87.
・工程11(カップリング反応):
The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400MHz, CDCl3, J in Hz); 3.76 (t, J = 6.9, 2H), 3.68 (t, J = 5.8, 2H), 3.67-3.66 (m, 16H), 3.39 (t, J = 5.1 , 2H), 3.26 (t, J = 6.9, 2H).
13C NMR (100MHz, CDCl3, J in Hz); 72.00, 70.69, 70.64, 70.61, 70.24, 70.03, 50.71, 2.87.
Step 11 (coupling reaction):
フッ化セシウム(CsF)208mg(1.37mmol)を四つ口丸底フラスコに入れ、−10℃のバスで冷却した。前工程で得られたモノヨウ素化体(化合物(13))1.35g(3.23mmol)の脱水DMF溶液1ml、及び、工程2で得られたシアル酸誘導体(化合物(3))502mg(0.65mmol)の脱水DMF溶液1.2mlを、何れも−10℃に冷却した状態で、上記のフッ化セシウムに加え、そのままの温度で5時間撹拌し、冷蔵庫(−20℃)中に一晩放置した。TLCより反応の進行は5時間後には終了していたと考えられる。反応開始から22時間後、氷冷した酢酸エチルを加えて反応液を希釈し、氷冷した0.01M塩酸(HCl)100mlを加えた。酢酸エチルで抽出し(150ml、100ml×2)、硫酸ナトリウム(Na2SO4)で脱水しろ過した後、溶媒留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(n−ヘキサン:酢酸エチル=5:95)によって、カップリング体(化合物(14))360mgを収率56%で得た。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, J in Hz); 7.39-7.26 (m, 20H), 5.07 (dd, J = 51.5&1.8, 1H), 4.74 (s, 2H), 4.70 (s, 1H), 4.63-4.57 (m, 4H), 4.38 (d, J = 10.6, 1H), 4.09 (m, 1H), 3.91 (m, 2H), 3.77-3.72 (m, 2H), 3.69-3.52 (m, 25H), 3.36 (t, J = 5.3, 2H), 1.56 (s, 3H).
13C NMR (100 MHz, CDCl3, J in Hz); 170.41, 166.46 (d, J = 3.6), 138.75, 138.23, 138.17, 137.58, 129.45, 128.44, 128.33, 128.29, 128.21, 128.10, 127.92, 127.89, 127.78, 127.65, 127.54, 127.38, 127.22, 97.78 (d, J = 16.0), 86.94 (d, J = 189.1), 78.61, 73.91, 73.32, 72.83, 72.66, 72.34, 71.59, 71.51, 70.59, 70.56, 70.53, 70.48, 70.44, 69. 92, 69.81, 69.44, 64.34, 52.52, 50.60, 48.50 (d, J = 3.6), 23.49.
・工程12(加水分解反応):
Cesium fluoride (CsF) 208 mg (1.37 mmol) was placed in a four-necked round bottom flask and cooled in a −10 ° C. bath. 1 ml of a dehydrated DMF solution of 1.35 g (3.23 mmol) of the monoiodide obtained in the previous step (compound (13)) and 502 mg (0) of the sialic acid derivative (compound (3)) obtained in
1H NMR (400 MHz, CDCl3, J in Hz); 7.39-7.26 (m, 20H), 5.07 (dd, J = 51.5 & 1.8, 1H), 4.74 (s, 2H), 4.70 (s, 1H), 4.63-4.57 (m, 4H), 4.38 (d, J = 10.6, 1H), 4.09 (m, 1H), 3.91 (m, 2H), 3.77-3.72 (m, 2H), 3.69-3.52 (m, 25H ), 3.36 (t, J = 5.3, 2H), 1.56 (s, 3H).
13C NMR (100 MHz, CDCl3, J in Hz); 170.41, 166.46 (d, J = 3.6), 138.75, 138.23, 138.17, 137.58, 129.45, 128.44, 128.33, 128.29, 128.21, 128.10, 127.92, 127.89, 127.78, 127.65, 127.54, 127.38, 127.22, 97.78 (d, J = 16.0), 86.94 (d, J = 189.1), 78.61, 73.91, 73.32, 72.83, 72.66, 72.34, 71.59, 71.51, 70.59, 70.56, 70.53, 70.48, 70.44, 69. 92, 69.81, 69.44, 64.34, 52.52, 50.60, 48.50 (d, J = 3.6), 23.49.
Step 12 (hydrolysis reaction):
前工程で得られたメチルエステル体(カップリング体、化合物(14))349mg(0.352mmol)を四口丸底フラスコに入れ、窒素置換した後、メタノール(MeOH)23mlを加えて撹拌した。反応容器を氷浴につけた後、60mM水酸化リチウム(LiOH)水溶液6mlをゆっくりと加えた。反応容器を室温に戻し、1.5時間撹拌した。14時間室温で放置した後、その温度のまま再び4.5時間撹拌した。反応容器を氷浴につけて、イオン交換樹脂(オルガノ社製Amberlite 120B、H+型)を加えpH=4とした後、室温で30分撹拌し、ろ過し溶媒を留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル:メタノール=85:15)によって、加水分解体(化合物(15))を単離した。収量は315mg、収率は92%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400 MHz, CDCl3, J in Hz); 7.45-7.19 (m, 20H), 5.43 (d, 53.3, 1H), 4.82 (t, J = 9.6), 4.69 (d, J = 10.4), 4.58 (d, J = 10.9), 4.53 (s, 4H), 4.00 (m, 1H), 3.94 (m, 2H), 3.91 (s, 1H), 3.88 (m, 1H), 3.75 (m, 2H), 3.56-3.45 (m, 21H), 3.30 (t, J = 4.8, 2H), 1.86 (s, 3H).
13C NMR (100 MHz, CDCl3, J in H); 170.47, 138.98, 138.71, 138.48, 138.41, 128. 65, 128.31, 128.13, 128.08, 128.03, 127.99, 127.56, 127.51, 127.26, 127.17, 99.51, 88.87 (d, J = 173.5), 78.95, 74.45, 73.14, 73.05, 71.16, 70.47, 69.68, 69.38, 69.01, 68.76, 68.53, 63.19, 50.22, 46.07, 23.46.
・工程13(還元脱保護反応):
349 mg (0.352 mmol) of the methyl ester product (coupling product, compound (14)) obtained in the previous step was placed in a four-necked round bottom flask, purged with nitrogen, and then 23 ml of methanol (MeOH) was added and stirred. After placing the reaction vessel in an ice bath, 6 ml of a 60 mM lithium hydroxide (LiOH) aqueous solution was slowly added. The reaction vessel was returned to room temperature and stirred for 1.5 hours. The mixture was allowed to stand at room temperature for 14 hours and then stirred again at that temperature for 4.5 hours. The reaction vessel was placed in an ice bath, an ion exchange resin (Amberlite 120B, Organo 120B, H + type) was added to adjust pH = 4, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, filtered and the solvent was distilled off. The hydrolyzate (compound (15)) was isolated by silica gel column chromatography (ethyl acetate: methanol = 85: 15). The yield was 315 mg, and the yield was 92%. The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400 MHz, CDCl3, J in Hz); 7.45-7.19 (m, 20H), 5.43 (d, 53.3, 1H), 4.82 (t, J = 9.6), 4.69 (d, J = 10.4), 4.58 (d, J = 10.9), 4.53 (s, 4H), 4.00 (m, 1H), 3.94 (m, 2H), 3.91 (s, 1H), 3.88 (m, 1H), 3.75 (m, 2H), 3.56-3.45 (m, 21H), 3.30 (t, J = 4.8, 2H), 1.86 (s, 3H).
13C NMR (100 MHz, CDCl3, J in H); 170.47, 138.98, 138.71, 138.48, 138.41, 128. 65, 128.31, 128.13, 128.08, 128.03, 127.99, 127.56, 127.51, 127.26, 127.17, 99.51, 88.87 (d , J = 173.5), 78.95, 74.45, 73.14, 73.05, 71.16, 70.47, 69.68, 69.38, 69.01, 68.76, 68.53, 63.19, 50.22, 46.07, 23.46.
Step 13 (reductive deprotection reaction):
四口丸底フラスコに、前工程で得られた加水分解体(Bn保護アジド体、化合物(15))310.4mg(0.320mmol)を入れて、メタノール64mlを加えた。氷浴下に、10%パラジウムカーボン(Pd/C)触媒40.8mg(0.291mmol)、1N塩酸19mlを加えた。反応容器を室温に戻し、水素置換した後に、7時間撹拌した。室温で一晩放置して窒素置換した。ろ過後、溶媒留去した。ゲル濾過(Amersham社製LH−20、メタノール)により精製した。溶媒留去後、メタノール10mlに溶解させ、0.1M水酸化リチウム(LiOH)水溶液3.2mlをゆっくりと加えた。氷浴中で、イオン交換樹脂(オルガノ社製Amberlite 120B、H+型)を加えpH=6とした後、室温で30分撹拌した後、ろ過し、溶媒を留去した。ゲル濾過(Amersham社製LH−20、メタノール)により精製し、脱保護還元体(化合物(16))を得た。収量は163.8mg、収率は87%であった。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR (400 MHz, CD3OD, J in Hz); 5.20 (dd, J = 52.3 & 2.3, 1H), 4.11 (t, J = 10.6, 1H), 3.99 (dt, J = 12.4 & 3.8, 1H), 3.88-3.79 (m, 5H), 3.77-3.60 (m, 22H), 3.51 (dd, J = 9.1 & 1.5, 1H), 3.25 (dt, J = 6.5 & 2.3, 2H), 2.01 (s, 3H).
13C NMR (100 MHz, CD3OD, J in Hz); 175.59, 174.25 (d, J = 2.9), 100.98 (d, J = 13.8), 93.03 (d, J = 183.3), 74.60, 73.02, 71.36, 71.32, 71.26, 71.17, 71.08, 70.96, 70.76, 70.68, 70.57, 70.52, 70.02, 68.12, 65.41, 64.51, 49.84, 22.68.
310.4 mg (0.320 mmol) of the hydrolyzate (Bn-protected azide, compound (15)) obtained in the previous step was placed in a four-necked round bottom flask, and 64 ml of methanol was added. Under an ice bath, 40.8 mg (0.291 mmol) of 10% palladium carbon (Pd / C) catalyst and 19 ml of 1N hydrochloric acid were added. The reaction vessel was returned to room temperature and purged with hydrogen, followed by stirring for 7 hours. It was left at room temperature overnight and purged with nitrogen. After filtration, the solvent was distilled off. Purified by gel filtration (Amersham LH-20, methanol). After the solvent was distilled off, the residue was dissolved in 10 ml of methanol, and 3.2 ml of 0.1 M lithium hydroxide (LiOH) aqueous solution was slowly added. In an ice bath, an ion exchange resin (Amberlite 120B manufactured by Organo Corporation, H + type) was added to adjust the pH to 6, followed by stirring at room temperature for 30 minutes, followed by filtration and evaporation of the solvent. Purification by gel filtration (Amersham LH-20, methanol) gave a deprotected reductant (compound (16)). The yield was 163.8 mg, and the yield was 87%. The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1H NMR (400 MHz, CD3OD, J in Hz); 5.20 (dd, J = 52.3 & 2.3, 1H), 4.11 (t, J = 10.6, 1H), 3.99 (dt, J = 12.4 & 3.8, 1H), 3.88-3.79 (m, 5H), 3.77-3.60 (m, 22H), 3.51 (dd, J = 9.1 & 1.5, 1H), 3.25 (dt, J = 6.5 & 2.3, 2H), 2.01 (s, 3H) .
13C NMR (100 MHz, CD3OD, J in Hz); 175.59, 174.25 (d, J = 2.9), 100.98 (d, J = 13.8), 93.03 (d, J = 183.3), 74.60, 73.02, 71.36, 71.32, 71.26, 71.17, 71.08, 70.96, 70.76, 70.68, 70.57, 70.52, 70.02, 68.12, 65.41, 64.51, 49.84, 22.68.
〔糖化合物の合成2〕
次に、以下の工程14〜19の通り、末端がアミノ基の多糖を含む糖化合物として、化合物(20)の合成を行った。
・工程14(ジアジド化)
[Synthesis of sugar compounds 2]
Next, compound (20) was synthesized as a saccharide compound containing a polysaccharide having an amino group at the end as in steps 14 to 19 below.
Step 14 (diazide formation)
テトラエチレングリコールから合成したジトシル化体(化合物(4))25.37g(50.5mmol)を四口丸底フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した後、脱水DMF150mlを加えた。窒化ナトリウム(NaN3)9.72g(150mmol)をゆっくり加え、50℃に加熱し2.5時間撹拌した。室温まで冷やした後、酢酸エチル250ml及び水350mlを加え有機相を抽出した。さらに、水相から酢酸エチル100mlで抽出した。有機相を集め水で洗浄し(400ml×3)、硫酸ナトリウム(Na2SO4)で脱水し、ろ過した後、溶媒留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(球シリカ 100g,酢酸エチル:n−ヘキサン=1:1)により、ジアジド体(化合物(17)、収量9.76g,収率79%)を単離した。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR(400MHz,CDCl3,J in Hz)δ 3.68(m,12H),3.39(t,J=5.1Hz,4H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 70.62,69.94,50.61.
・工程15(アジドの還元)
25.37 g (50.5 mmol) of a ditosylated compound (compound (4)) synthesized from tetraethylene glycol was placed in a four-necked round bottom flask, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen. Sodium nitride (NaN 3 ) 9.72 g (150 mmol) was slowly added, heated to 50 ° C., and stirred for 2.5 hours. After cooling to room temperature, 250 ml of ethyl acetate and 350 ml of water were added to extract the organic phase. Further, the aqueous phase was extracted with 100 ml of ethyl acetate. The organic phase was collected and washed with water (400 ml × 3), dehydrated with sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), filtered, and then the solvent was distilled off. The diazide compound (compound (17), yield 9.76 g, yield 79%) was isolated by silica gel column chromatography (spherical silica 100 g, ethyl acetate: n-hexane = 1: 1). The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , J in Hz) δ 3.68 (m, 12H), 3.39 (t, J = 5.1 Hz, 4H).
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 70.62, 69.94, 50.61.
Step 15 (reduction of azide)
前工程で得られたジアジド体(化合物(17))25.37g(50.5mmol)を四口丸底フラスコに入れ窒素置換した後、メタノール131mlを加えた。氷浴下で、10%パラジウムカーボン(Pd/C)232.4mg(0.165mmol)、1N塩酸39mlを加えた。反応容器を室温に戻し水素置換した後、7時間撹拌した。窒素置換した後、パラジウムカーボン(Pd/C)100.2mg(0.0714mmol)をさらに加え、水素置換し、17時間撹拌した。窒素置換した後、ろ過し、ろ液量が約30mlになるまで溶媒を留去した。1N−水酸化リチウム(LiOH)水溶液40mlをゆっくりと加え、室温で30分撹拌した後、溶媒を留去した。ゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)を二回行なうことで、ジアミン(化合物(18)、収量2.51g、収率100%)を得た。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR(400MHz,CDCl3,J in Hz)δ 3.66(brs,8H),3.58(t,J=5.1Hz,4H),3.35(s,4H),2.88(t,J=5.1Hz,4H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 71.67,69,44,69.08,40.56.
・工程16(還元的アミノ化)
25.37 g (50.5 mmol) of the diazide obtained in the previous step (compound (17)) was placed in a four-necked round bottom flask and purged with nitrogen, and then 131 ml of methanol was added. Under an ice bath, 232.4 mg (0.165 mmol) of 10% palladium carbon (Pd / C) and 39 ml of 1N hydrochloric acid were added. The reaction vessel was returned to room temperature and replaced with hydrogen, followed by stirring for 7 hours. After purging with nitrogen, 100.2 mg (0.0714 mmol) of palladium carbon (Pd / C) was further added, followed by purging with hydrogen and stirring for 17 hours. After purging with nitrogen, the mixture was filtered and the solvent was distilled off until the filtrate volume reached about 30 ml. After slowly adding 40 ml of 1N-lithium hydroxide (LiOH) aqueous solution and stirring at room temperature for 30 minutes, the solvent was distilled off. Gel filtration (Amersham LH-20, methanol) was performed twice to obtain diamine (compound (18), yield 2.51 g, yield 100%). The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , J in Hz) δ 3.66 (brs, 8H), 3.58 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.35 (s, 4H), 2.88 (T, J = 5.1 Hz, 4H).
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 71.67, 69, 44, 69.08, 40.56.
Step 16 (reductive amination)
前工程で得られたジアミン(化合物(18))0.531g(2.75mmol)を一口ナスフラスコに入れて窒素置換させた後、三糖(化合物(19))50mg(0.074mmol)、エタノール及び酢酸の混合溶媒(10:1)1.0mlを加えた。乳白色懸濁液を室温で17時間撹拌した。それから、2−ピコリンボラン37mg(0.349mmol)を加えて、50℃で8時間撹拌した。反応液をゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)を4回行なうことで、糖化合物(化合物(20))及びジアミン(化合物(18))の混合物を得た。同定はNMR及びESI−MSにより行った。
質量分析:ESI−MS法(Micromass type-ZMD)
質量走査条件:50〜2000m/e,4.0sec/scan
印加電圧:3.8kV、Cone電圧:30,80V
溶媒:メタノール
ESI(−)法で、m/z849(M−H)が観測された。目的物質の質量数はMW850であり、合成目的物に相当する質量数と一致した。
・工程17(還元)
After 0.531 g (2.75 mmol) of the diamine (compound (18)) obtained in the previous step was placed in a one-necked eggplant flask and purged with nitrogen, 50 mg (0.074 mmol) of trisaccharide (compound (19)), ethanol And 1.0 ml of a mixed solvent of acetic acid (10: 1) was added. The milky white suspension was stirred at room temperature for 17 hours. Then, 37 mg (0.349 mmol) of 2-picoline borane was added and stirred at 50 ° C. for 8 hours. The reaction solution was subjected to gel filtration (Amersham LH-20, methanol) four times to obtain a mixture of a sugar compound (compound (20)) and a diamine (compound (18)). Identification was performed by NMR and ESI-MS.
Mass spectrometry: ESI-MS method (Micromass type-ZMD)
Mass scanning conditions: 50 to 2000 m / e, 4.0 sec / scan
Applied voltage: 3.8 kV, Cone voltage: 30, 80 V
Solvent: m / z 849 (M−H) was observed by methanol ESI (−) method. The mass number of the target substance was MW850, which coincided with the mass number corresponding to the synthesis target product.
Step 17 (reduction)
前工程で得られたジアジド体(化合物(17))1.50g(6.17mmol)を100ml四口丸底フラスコに入れ、窒素置換した後、0.65Mリン酸水溶液14mlを加えて、撹拌した。トリフェニルホスフィン(PPh3)1.39g(5.30mmol)のジエチルエーテル(Et2O)溶液11mlを80分かけて滴下し、室温で18時間撹拌した。H2O(15ml)を加え、Et2O(50ml×3)で水相を洗浄した。水相に水酸化ナトリウム(NaOH)0.867g(21.7mmol)を加えて塩基性にした後、水相に含まれる残留Et2Oを留去した。水相を氷浴で冷やし、析出した白色結晶をろ過し、H2O(30ml×3)で洗浄した。ろ液に水酸化ナトリウム(NaOH)17.5g(438mmol)を加えて4M水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液にした後、塩化メチレンで抽出した(100ml×12)。塩化メチレン相を硫酸ナトリウム(Na2SO4)で乾燥させ、ろ過後に、溶媒を留去した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(球シリカ 10g,酢酸エチル:メタノール:NEt3=1:0:0〜45:50:5)により、モノアミン(化合物(21)、収量601mg、収率44%)を単離した。得られた化合物の同定はNMRにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR(400MHz,CDCl3,J in Hz)δ 3.68(m,8H),3.63(m,2H),3.51(t,J=5.3Hz,2H),3.39(t,J=5.1Hz,2H),2.86(t,J=5.3Hz,2H),1.39(s,2H)
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 73.41,70.61,70.56,70.53,70.18,69.92,50.57,41.71
・工程18(還元的アミノ化)
1.50 g (6.17 mmol) of the diazide obtained in the previous step (6.17 mmol) was placed in a 100 ml four-necked round bottom flask and purged with nitrogen, and then 14 ml of 0.65 M aqueous phosphoric acid solution was added and stirred. . 11 ml of a diethyl ether (Et 2 O) solution of 1.39 g (5.30 mmol) of triphenylphosphine (PPh 3 ) was added dropwise over 80 minutes, followed by stirring at room temperature for 18 hours. H 2 O (15 ml) was added and the aqueous phase was washed with Et 2 O (50 ml × 3). After adding 0.867 g (21.7 mmol) of sodium hydroxide (NaOH) to the aqueous phase to make it basic, residual Et 2 O contained in the aqueous phase was distilled off. The aqueous phase was cooled in an ice bath, and the precipitated white crystals were filtered and washed with H 2 O (30 ml × 3). 17.5 g (438 mmol) of sodium hydroxide (NaOH) was added to the filtrate to form a 4M sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution, followed by extraction with methylene chloride (100 ml × 12). The methylene chloride phase was dried over sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) and after filtration, the solvent was distilled off. Monoamine (compound (21), yield 601 mg, yield 44%) was isolated by silica gel column chromatography (spherical silica 10 g, ethyl acetate: methanol: NEt 3 = 1: 0: 0 to 45: 50: 5). . The obtained compound was identified by NMR. The results are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , J in Hz) δ 3.68 (m, 8H), 3.63 (m, 2H), 3.51 (t, J = 5.3 Hz, 2H), 3.39 (T, J = 5.1 Hz, 2H), 2.86 (t, J = 5.3 Hz, 2H), 1.39 (s, 2H)
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 73.41, 70.61, 70.56, 70.53, 70.18, 69.92, 50.57, 41.71
Step 18 (reductive amination)
三糖(化合物(19))86.8mg(0.129mmol)、モノアミン(化合物(21))25mg(0.115mmol)を10mlナスフラスコに入れて窒素置換した後、メタノール及び酢酸の混合溶媒(10:1)1mlを加えて、室温で45時間撹拌した。モノアミン(化合物(21))393mg(1.80mmol)を追加し、40℃で2.5時間、50℃で2.5時間加熱した。2−ピコリンボラン45.9mg(0.429mmol)を加え、50℃で6時間加熱した後、溶媒を留去した。ゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)を行なった。ベンズアルデヒドポリスチレン29.3g(31.6mmol)を加え、窒素置換した後、塩化メチレン28.0mlを加えた。40℃で15時間撹拌し、ろ過をした。レジンを塩化メチレン(30ml×5)、メタノール(30ml×5)で洗浄し、ろ液を溶媒留去することにより、糖化合物(化合物(22)、収率40mg、収量68%)を単離した。得られた化合物の同定はNMR及びESI−MSにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR(400MHz,CDCl3,J in Hz)δ 4.45(m,1H),4.17〜4.09(m,2H),3.87〜3.77(m,8H),3.74〜3.60(m,24H),3.53〜3.46(m,3H),3.39(t,J=4.9Hz,2H),3.16(q,J=7.3Hz,1H),2.82(brd,J=10.4Hz,1H),2.08(s,3H),2.04(s,3H),1.63(t,J=10.5Hz,1H)
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ 175.39,172.69,165.72,105.24,98.50,82.60,74.49,73.14,71.62,71.54,71.48,71.37,71.07,67.45,64.73,51.7747.66,22.66
質量分析:ESI−MS法(Micromass type-ZMD)
質量走査条件:50〜1500m/e,4.0sec/scan
印加電圧:3.8kV、Cone電圧:+/−50,−100V
溶媒:メタノール
ESI(+)法で、m/z877(M+H)が観測された。その後、m/z899(M+Na)、m/z921(M−H+2Na)が観測された。またESI(−)法で、m/z875(M−H)が観測された。目的物質の質量数はMW876であり、合成目的物に相当する質量数と一致した。
・工程19(還元)
Trisaccharide (compound (19)) 86.8 mg (0.129 mmol) and monoamine (compound (21)) 25 mg (0.115 mmol) were placed in a 10 ml eggplant flask and purged with nitrogen, and then a mixed solvent of methanol and acetic acid (10 1) 1 ml was added and stirred at room temperature for 45 hours. 393 mg (1.80 mmol) of monoamine (compound (21)) was added, and the mixture was heated at 40 ° C. for 2.5 hours and at 50 ° C. for 2.5 hours. 2-Picoline borane (45.9 mg, 0.429 mmol) was added and the mixture was heated at 50 ° C. for 6 hours, and then the solvent was distilled off. Gel filtration (Amersham LH-20, methanol) was performed. After adding 29.3 g (31.6 mmol) of benzaldehyde polystyrene and purging with nitrogen, 28.0 ml of methylene chloride was added. The mixture was stirred at 40 ° C. for 15 hours and filtered. The resin was washed with methylene chloride (30 ml × 5) and methanol (30 ml × 5), and the filtrate was evaporated to isolate a sugar compound (compound (22), yield 40 mg, yield 68%). . The obtained compound was identified by NMR and ESI-MS. The results are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , J in Hz) δ 4.45 (m, 1H), 4.17 to 4.09 (m, 2H), 3.87 to 3.77 (m, 8H), 3 .74 to 3.60 (m, 24H), 3.53 to 3.46 (m, 3H), 3.39 (t, J = 4.9 Hz, 2H), 3.16 (q, J = 7. 3 Hz, 1 H), 2.82 (brd, J = 10.4 Hz, 1 H), 2.08 (s, 3 H), 2.04 (s, 3 H), 1.63 (t, J = 10.5 Hz, 1H)
13 C NMR (100MHz, CDCl 3 ) δ 175.39,172.69,165.72,105.24,98.50,82.60,74.49,73.14,71.62,71.54, 71.48, 71.37, 71.07, 67.45, 64.73, 51.7747.66, 22.66
Mass spectrometry: ESI-MS method (Micromass type-ZMD)
Mass scanning conditions: 50-1500 m / e, 4.0 sec / scan
Applied voltage: 3.8 kV, Cone voltage: +/− 50, −100V
Solvent: m / z 877 (M + H) was observed by methanol ESI (+) method. Thereafter, m / z 899 (M + Na) and m / z 921 (M−H + 2Na) were observed. Further, m / z 875 (M−H) was observed by the ESI (−) method. The mass number of the target substance was MW876, which coincided with the mass number corresponding to the synthesis target product.
Step 19 (reduction)
100ml四口丸底フラスコに、糖化合物(化合物(22))21.4mg(0.0244mmol)を入れて、メタノール5mlを加えた。10%パラジウムカーボン(Pd/C)6.4mg(0.005mmol)を加え、氷浴下にて、1N塩酸1.3mlを加えた。反応容器を室温に戻し、水素置換した後、12時間撹拌した。窒素置換した後、ろ過をし、ろ液を溶媒留去した。ゲルろ過(ゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)をし、溶媒留去した。メタノール4.3mlに溶解させ、氷浴下で0.01M酢酸ナトリウムのメタノール溶液4.33mlをゆっくりと加えて、1時間撹拌した。溶媒を留去した後、ゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)によって、還元体(化合物(20)、収量19.9mg,収率96%)を得た。得られた化合物の同定はNMR及びESI−MSにより行なった。その結果を以下に示す。
1H NMR(400MHz,CDCl3,J in Hz)δ 4.53〜4.46(m,1H),4.17〜4.09(m,2H),3.87〜3.77(m,8H),3.74〜3.60(m,24H),3.53〜3.46(m,3H),3.22〜3.16(m,3H),2.82(brd,J=10.1Hz,1H),2.02(s,6H),1.60(m,1H),1.14(brs,2H)
質量分析:ESI−MS法(Micromass type-ZMD)
質量走査条件:50〜2000m/e,4.0sec/scan
印加電圧:3.8kV、Cone電圧:30,80V
溶媒:メタノール
ESI(−)法で、m/z849(M−H)が観測された。目的物質の質量数はMW850であり、合成目的物に相当する質量数と一致した。
In a 100 ml four-necked round bottom flask, 21.4 mg (0.0244 mmol) of a sugar compound (compound (22)) was added, and 5 ml of methanol was added. 6.4 mg (0.005 mmol) of 10% palladium carbon (Pd / C) was added, and 1.3 ml of 1N hydrochloric acid was added in an ice bath. The reaction vessel was returned to room temperature and purged with hydrogen, followed by stirring for 12 hours. After purging with nitrogen, the mixture was filtered and the filtrate was evaporated. Gel filtration (gel filtration (Amersham LH-20, methanol) was performed and the solvent was distilled off. Dissolve in 4.3 ml of methanol and slowly add 4.33 ml of 0.01M sodium acetate in methanol in an ice bath. After the solvent was distilled off, the reduced product (compound (20), yield 19.9 mg, yield 96%) was obtained by gel filtration (Amersham LH-20, methanol). The obtained compound was identified by NMR and ESI-MS, and the results are shown below.
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , J in Hz) δ 4.53 to 4.46 (m, 1H), 4.17 to 4.09 (m, 2H), 3.87 to 3.77 (m, 8H), 3.74 to 3.60 (m, 24H), 3.53 to 3.46 (m, 3H), 3.22 to 3.16 (m, 3H), 2.82 (brd, J = 10.1 Hz, 1 H), 2.02 (s, 6 H), 1.60 (m, 1 H), 1.14 (brs, 2 H)
Mass spectrometry: ESI-MS method (Micromass type-ZMD)
Mass scanning conditions: 50 to 2000 m / e, 4.0 sec / scan
Applied voltage: 3.8 kV, Cone voltage: 30, 80 V
Solvent: m / z 849 (M−H) was observed by methanol ESI (−) method. The mass number of the target substance was MW850, which coincided with the mass number corresponding to the synthesis target product.
〔糖化合物の合成3〕
最後に、以下の工程20及び21の通り、末端がビオチンの単糖又は多糖を含む糖化合物として、化合物(24)及び(25)の合成を行った。化合物(24)は前記化合物(16)のビオチン化体、化合物(25)は前記化合物(20)のビオチン化体である。
・工程20(ビオチン化)
[Synthesis of sugar compounds 3]
Finally, as in
Step 20 (biotinylation)
1mlのナスフラスコに、前工程で得られたシアル酸誘導体(化合物(16))1.6mg(2.7μmol)、市販のビオチン化剤(化合物(23))1.5mg(27μmol)を入れて、窒素雰囲気下でジメチルホルムアミド(DMF、0.25ml)、トリエチルアミン(0.020ml)を加えた。室温で6時間撹拌した後、溶媒留去した。ゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)による精製を行い、ビオチン化体(化合物(24)、収量2.5mg、収率101%)を単離した。
1H NMR(400MHz,CDCl3,J in Hz)δ 5.17(dd,J=52.3、2.0Hz,1H),4.50(dd,J=7.8,5.0Hz,1H),4.31(dd,J=7.8,4.3Hz,1H),4.10(t,J=10.5Hz,1H),3.98(m,1H),3.90〜3.81(m,4H),3.77〜3.62(m,30H),3.56〜3.50(m,3H),2.92(dd,J=12.9,5.0Hz,1H),2.70(d,J=12.9Hz,1H),2.21(t,J=6.9Hz,2H),2.19(t,J=7.1Hz,2H),2.00(s,3H),1.69〜1.59(m,4H),1.52(qn,J=7.3Hz,2H),1.46(q,J=7.6Hz,2H),1.38〜1.32(m,2H)1.27(t,J=7.3Hz,2H)
・工程21(ビオチン化)
Into a 1 ml eggplant flask, 1.6 mg (2.7 μmol) of the sialic acid derivative (compound (16)) obtained in the previous step and 1.5 mg (27 μmol) of a commercially available biotinylating agent (compound (23)) are placed. Under a nitrogen atmosphere, dimethylformamide (DMF, 0.25 ml) and triethylamine (0.020 ml) were added. After stirring at room temperature for 6 hours, the solvent was distilled off. Purification by gel filtration (Amersham LH-20, methanol) was performed to isolate a biotinylated compound (compound (24), yield 2.5 mg, yield 101%).
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , J in Hz) δ 5.17 (dd, J = 52.3, 2.0 Hz, 1H), 4.50 (dd, J = 7.8, 5.0 Hz, 1H) ), 4.31 (dd, J = 7.8, 4.3 Hz, 1H), 4.10 (t, J = 10.5 Hz, 1H), 3.98 (m, 1H), 3.90-3. .81 (m, 4H), 3.77 to 3.62 (m, 30H), 3.56 to 3.50 (m, 3H), 2.92 (dd, J = 12.9, 5.0 Hz, 1H), 2.70 (d, J = 12.9 Hz, 1H), 2.21 (t, J = 6.9 Hz, 2H), 2.19 (t, J = 7.1 Hz, 2H), 2. 00 (s, 3H), 1.69 to 1.59 (m, 4H), 1.52 (qn, J = 7.3 Hz, 2H), 1.46 (q, J = 7.6 Hz, 2H), 1.3 ~1.32 (m, 2H) 1.27 (t, J = 7.3Hz, 2H)
Step 21 (biotinylation)
5mlのナスフラスコに、前工程で得られた糖化合物(化合物(20))2.0mg(2.3μmol)、市販のビオチン化剤(化合物(23))1.3mg(2.3μmol)を入れて、窒素雰囲気下でDMF(0.25ml)、トリエチルアミン(0.020ml)を加えた。室温で4.5時間撹拌した後、溶媒留去した。ゲルろ過(Amersham社製LH−20、メタノール)による精製を行い、ビオチン化体(化合物(25)、収量0.9mg、収率32%)を得た。 In a 5 ml eggplant flask, 2.0 mg (2.3 μmol) of the saccharide compound (compound (20)) obtained in the previous step and 1.3 mg (2.3 μmol) of a commercially available biotinylating agent (compound (23)) are placed. Under a nitrogen atmosphere, DMF (0.25 ml) and triethylamine (0.020 ml) were added. After stirring at room temperature for 4.5 hours, the solvent was distilled off. Purification by gel filtration (Amersham LH-20, methanol) was performed to obtain a biotinylated compound (compound (25), yield 0.9 mg, yield 32%).
得られた化合物の同定はESI−MSにより行なった。その結果を以下に示す。
質量分析:ESI−MS法(Micromass type-ZMD)
質量走査条件:200〜1800m/e,4.0sec/scan
印加電圧:+/−3.8kV、Cone電圧:+/−30,+/−80V
溶媒:メタノール
ESI(−)法で、m/z1188(M−H)が観測された。目的物質の質量数はMW1189であり、合成目的物に相当する質量数と一致した。
The obtained compound was identified by ESI-MS. The results are shown below.
Mass spectrometry: ESI-MS method (Micromass type-ZMD)
Mass scanning conditions: 200 to 1800 m / e, 4.0 sec / scan
Applied voltage: +/- 3.8kV, Cone voltage: +/- 30, +/- 80V
Solvent: m / z 1188 (M−H) was observed by methanol ESI (−) method. The mass number of the target substance was MW1189, which coincided with the mass number corresponding to the synthesis target product.
[実施例2:糖類固定化体の作製]
ポリオレフィンの板に、Ni(80重量%)/Cr(20重量%)からなる合金を5nmの厚さとなるように蒸着させた後に、金を90nmの厚さで蒸着させた。得られた担体について、オゾンクリーナー((株)レーザーテクノ社製)により5分間清浄化処理を行なった後、室温にて直ちに16−メルカプトヘキサデカン酸/エタノール溶液(5.0mM)中に70時間浸漬した(SAM化工程)。浸漬後の担体をエタノールで十分に洗浄し、一晩乾燥させた。乾燥後の担体を、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)及び1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDC)がそれぞれ5.0mM及び20.0mMとなるように調製した水溶液に1時間浸漬した(NHS化工程)。浸漬後の担体を水で十分に洗浄し、乾燥してから、[実施例1]で得られた化合物(9)の10mMメタノール溶液に所定の時間(後述の表1−1の最左行に記載の時間)浸漬した(糖化合物固定化工程)。その後、メタノールで十分に洗浄し、乾燥することにより、糖化合物である化合物(9)が担体に固定化された固定化体を得た。
上述の各処理の内容を下記反応式に模式的に示す。
[Example 2: Production of immobilized saccharide]
An alloy composed of Ni (80 wt%) / Cr (20 wt%) was deposited on a polyolefin plate to a thickness of 5 nm, and then gold was deposited at a thickness of 90 nm. The obtained carrier was cleaned with an ozone cleaner (Laser Techno Co., Ltd.) for 5 minutes and then immediately immersed in a 16-mercaptohexadecanoic acid / ethanol solution (5.0 mM) at room temperature for 70 hours. (SAM conversion step). The carrier after immersion was thoroughly washed with ethanol and dried overnight. The dried carrier was prepared so that N-hydroxysuccinimide (NHS) and 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide hydrochloride (EDC) were 5.0 mM and 20.0 mM, respectively. It was immersed in the prepared aqueous solution for 1 hour (NHS process). The carrier after immersion is thoroughly washed with water and dried, and then is added to a 10 mM methanol solution of the compound (9) obtained in [Example 1] for a predetermined time (in the leftmost row of Table 1-1 described later). It was immersed for the stated time) (sugar compound immobilization step). Then, it fully washed with methanol and dried to obtain an immobilized body in which compound (9), which is a sugar compound, was immobilized on a carrier.
The contents of each treatment described above are schematically shown in the following reaction formula.
また、[実施例1]で得られた化合物(16)についても、10mM及び30mMの濃度のメタノール溶液を調製し、上記と同様の手順で固定化を行なった。浸漬の時間は、後述の表1−2の最左行に記載の通りである。 For the compound (16) obtained in [Example 1], methanol solutions having concentrations of 10 mM and 30 mM were prepared and immobilized in the same procedure as described above. The immersion time is as described in the leftmost row of Table 1-2 described later.
[実施例3:表面分析による糖類固定化体の評価]
・ToF−SIMSでの定量:
[実施例2]にて作製した固定化体について、飛行時間型二次イオン質量分析(ToF−SIMS)による表面分析を行なった。測定装置としてはION−TOF社製TOF−SIMS IVを使用し、一次イオンはAu+、加速エネルギーは25keV、照射電流は0.5pAであった。二次イオンは正及び負イオンを収集し、分析面積は200μm角、積算時間は150秒であった。上述の糖化合物固定化工程(実施例2)における浸漬時間(化合物(9)又は化合物(16)のメタノール溶液に担体を浸漬させた時間)とToF−SIMSにより測定されたフッ素イオン(F-)の強度との関係を、下記表1−1及び表1−2、並びに図1のグラフに示す。なお、図1のグラフにおいて、横軸は担体の浸漬時間を、縦軸はToF−SIMSにより測定されたフッ素イオン強度をそれぞれ示しており、また、Aは化合物(9)の10mMメタノール溶液を用いた場合、Bは化合物(16)の30mMメタノール溶液を用いた場合、Cは化合物(16)の10mMメタノール溶液を用いた場合のグラフをそれぞれ表わしている。表1及び図1から明らかなように、化合物(9)又は化合物(16)の固定化量の経時変化を明確に得ることが出来た。この実験条件下では、化合物(16)よりも化合物(9)の方が高い密度で固定化されたと考えられた。
[Example 3: Evaluation of immobilized saccharide by surface analysis]
・ Quantification with ToF-SIMS:
The immobilized body produced in [Example 2] was subjected to surface analysis by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). As a measuring device, TOF-SIMS IV manufactured by ION-TOF was used, the primary ions were Au +, the acceleration energy was 25 keV, and the irradiation current was 0.5 pA. Secondary ions were collected as positive and negative ions, the analysis area was 200 μm square, and the integration time was 150 seconds. Immersion time in the above-described sugar compound immobilization step (Example 2) (time in which the carrier was immersed in a methanol solution of compound (9) or compound (16)) and fluorine ions (F−) measured by ToF-SIMS Table 1-1 and Table 1-2 below, and the graph of FIG. In the graph of FIG. 1, the horizontal axis represents the carrier immersion time, the vertical axis represents the fluorine ion intensity measured by ToF-SIMS, and A represents a 10 mM methanol solution of compound (9). B represents a graph when a 30 mM methanol solution of the compound (16) was used, and C represents a graph when a 10 mM methanol solution of the compound (16) was used. As is clear from Table 1 and FIG. 1, the change with time in the amount of compound (9) or compound (16) immobilized could be clearly obtained. Under this experimental condition, it was considered that the compound (9) was immobilized at a higher density than the compound (16).
なお、浸漬時間が0とは、上述の糖化合物固定化工程における浸漬処理前の担体(SAM化工程及びNHS化工程後の担体)を指す。 The immersion time of 0 refers to the carrier before the immersion treatment in the sugar compound immobilization step (the carrier after the SAM formation step and the NHS conversion step).
・XPSでの定量:
[実施例2]にて作製した化合物(9)の固定化体について、XPS分析を行なった。測定装置としてはPHI社製Quantum2000を用いた。X線源は単色化Al−Kα,出力は16kV−30W(X線発生面積150μmφ)、分光系のパスエネルギーは187.85eV(ワイドスペクトル)及び58.7eV(ナロースペクトル)、測定領域は500μm角、取り出し角は45°(表面より)であった。[実施例2]の各工程(SAM化工程、NHS化工程、糖化合物固定化工程)における分析結果を表2に記載した。
・ Quantification with XPS:
XPS analysis was performed on the immobilized form of the compound (9) produced in [Example 2]. As a measuring device, Quantum 2000 manufactured by PHI was used. X-ray source is monochromatic Al-Kα, output is 16 kV-30 W (
[実施例4:糖類固定化体を用いたQCMセンサーチップの作成]
・センサーチップの作製:
測定装置は、水晶発振子微量天秤として、イニシアム社製Affinix−Qを使用した。共振周波数は27MHzである。センサーチップのセンサー部分は表面が金で形成されており、この金表面上に以下の工程で上述の化合物(9)を固定化した。
[Example 4: Production of QCM sensor chip using immobilized saccharide]
・ Production of sensor chip:
The measuring device used was Affinix-Q manufactured by Inicium as a quartz crystal microbalance. The resonance frequency is 27 MHz. The sensor portion of the sensor chip has a surface made of gold, and the above compound (9) was immobilized on the gold surface by the following steps.
センサーチップのセンサー部分を硫酸/過酸化水素水(=3/1)に5分間接触させる事により洗浄した。水にて十分に洗浄後、窒素気流により水分を吹き飛ばし、乾燥させた。その後、センサー部分を、16−メルカプトヘキサデカン酸/エタノール溶液(5.0mM)中に70時間浸漬した(SAM化工程)。浸漬後の担体をエタノールで十分に洗浄し、3時間乾燥させた。乾燥後、N−ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)及び1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDC)がそれぞれ5.0mM及び20mMとなるように調製した水溶液をセンサー部分に滴下し、高湿度条件下で15分間室温にて静置した。水で十分に洗浄し、窒素気流により水分を吹き飛ばし、乾燥させた。センサー部分を、[実施例1]で得られた化合物(9)の9.0mMメタノール溶液に23時間浸漬した(糖化合物固定化工程)。その後、メタノールで十分に洗浄し、乾燥した。その後エタノールアミン水溶液(1M)をセンサー部分に滴下し(エタノールアミン処理)、水で十分に洗浄した。続いて、センサーチップを測定装置にセットした。測定用のウェルにウイルス培養のための培地(0.3%BSAを含む)を7.2ml入れ、液の温度を25℃にコントロールし、600rpmで攪拌しながら1時間浸漬した(BSA処理)。なお、BSA処理は、非特異吸着の抑制を目的としたものである。 The sensor part of the sensor chip was cleaned by contacting with sulfuric acid / hydrogen peroxide solution (= 3/1) for 5 minutes. After thoroughly washing with water, moisture was blown off by a nitrogen stream and dried. Thereafter, the sensor portion was immersed in a 16-mercaptohexadecanoic acid / ethanol solution (5.0 mM) for 70 hours (SAM conversion step). The carrier after immersion was thoroughly washed with ethanol and dried for 3 hours. After drying, an aqueous solution prepared so that N-hydroxysuccinimide (NHS) and 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide hydrochloride (EDC) were 5.0 mM and 20 mM, respectively, was used as a sensor part. And left at room temperature for 15 minutes under high humidity conditions. It was thoroughly washed with water, dried with a nitrogen stream, and dried. The sensor part was immersed in a 9.0 mM methanol solution of the compound (9) obtained in [Example 1] for 23 hours (sugar compound immobilization step). Thereafter, it was thoroughly washed with methanol and dried. Thereafter, an ethanolamine aqueous solution (1M) was dropped onto the sensor part (ethanolamine treatment) and washed thoroughly with water. Subsequently, the sensor chip was set on the measuring device. 7.2 ml of a virus culture medium (containing 0.3% BSA) was placed in a well for measurement, and the temperature of the liquid was controlled at 25 ° C. and immersed for 1 hour while stirring at 600 rpm (BSA treatment). The BSA treatment is intended to suppress nonspecific adsorption.
また、同様の方法で化合物(16)を固定化したセンサーチップ、化合物(20)を固定化したセンサーチップも作製した。なお、化合物(16)のメタノール溶液を13.5mとし、浸漬時間を48時間とし、化合物(20)の13.6mMとし、浸漬時間を21時間とした以外は同様の条件で行った。
上述のエタノールアミン処理の内容を下記反応式に模式的に示す。
Moreover, the sensor chip which fix | immobilized the compound (16) and the sensor chip which fix | immobilized the compound (20) were also produced by the same method. In addition, it carried out on the same conditions except having made the methanol solution of the compound (16) into 13.5 m, making immersion time into 48 hours, setting it into 13.6 mM of compound (20), and making immersion time into 21 hours.
The contents of the above ethanolamine treatment are schematically shown in the following reaction formula.
[実施例5:QCMを用いた、糖類固定化体によるウイルスの検出]
上記手順で得られた、リガンドとして化合物(9)、化合物(16)、又は化合物(20)を固定化したセンサーチップを用いて、引き続き、以下の手順でウイルスの検出実験を行なった。
・ウイルス検体液の調製:
インフルエンザA型(H3N2)/Fukuoka/C29/85を用いて、ウイルスを以下の手順で培養した。まず、フラスコでイヌ腎臓由来細胞株(MDCK細胞)を37℃で3日間培養した後、細胞増殖培地を除去した。次に、ウイルスをMDCK細胞に接種して、室温で1時間吸着させた後、ウイルスを除去し、ウシ血清アルブミン(BSA)を0.3%の濃度で含有するインフルエンザ培地を加え、37℃で3日間培養した。細胞変性効果(CPE)3〜4+を示した感染細胞と培養上清とを回収し、4℃、3000rpmで10分間遠心処理をした。上清をウイルス液として0.5mlずつ小分け分注した。ウイルス力価を測定したところ、1.3×107[TCID/ml]であった。
[Example 5: Detection of virus by immobilized saccharide using QCM]
Using a sensor chip obtained by immobilizing compound (9), compound (16), or compound (20) as a ligand obtained by the above procedure, a virus detection experiment was subsequently performed according to the following procedure.
・ Preparation of virus specimen solution:
The virus was cultured using influenza A (H3N2) / Fukuoka / C29 / 85 according to the following procedure. First, a canine kidney-derived cell line (MDCK cell) was cultured in a flask at 37 ° C. for 3 days, and then the cell growth medium was removed. Next, after inoculating the virus into MDCK cells and adsorbing at room temperature for 1 hour, the virus was removed, and an influenza medium containing bovine serum albumin (BSA) at a concentration of 0.3% was added at 37 ° C. Cultured for 3 days. Infected cells and culture supernatants that showed cytopathic effect (CPE) 3-4 + were collected and centrifuged at 4 ° C. and 3000 rpm for 10 minutes. The supernatant was dispensed in 0.5 ml portions as a virus solution. The virus titer was measured and found to be 1.3 × 10 7 [TCID / ml].
・糖化合物とウイルスとの相互作用の測定:
上記実施例4で作製したQCMセンサーチップを装置にセットした後、ウイルス培養のための培地(7.2ml)に浸漬し、周波数の測定を開始した。周波数の変化がなくなり安定化したところで、ウイルス培養液(0.5ml)を滴下した。ウイルス培養液は培地と攪拌混合され、ウイルスの濃度は6.5%に薄まるため、その力価は、8.4×105[TCID/ml]と算出できる。温度は終始25℃であり、攪拌速度は600rpmであった。ウイルスの添加後に、周波数の減少を観測した。比較として、QCMセンサーに糖化合物を固定化しない以外は上記と同様に処理したセンサーチップ(即ち、センサー表面をNHS化した後にエタノールアミンのみを固定化したセンサーチップ)を用いて、上と同様の手順でウイルスの検出実験を行なった。
・ Measurement of interaction between sugar compound and virus:
After setting the QCM sensor chip produced in Example 4 above in the apparatus, it was immersed in a medium for culture of virus (7.2 ml), and frequency measurement was started. When there was no change in frequency and stabilization, a virus culture solution (0.5 ml) was added dropwise. Since the virus culture solution is stirred and mixed with the medium, and the virus concentration is diluted to 6.5%, the titer can be calculated as 8.4 × 10 5 [TCID / ml]. The temperature was 25 ° C. throughout and the stirring speed was 600 rpm. A frequency decrease was observed after the addition of virus. For comparison, a sensor chip treated in the same manner as above except that no sugar compound was immobilized on the QCM sensor (that is, a sensor chip in which only ethanolamine was immobilized after NHS was formed on the sensor surface) was the same as above. The virus detection experiment was performed according to the procedure.
測定結果を図2に示す。なお、図2のグラフにおいて、Aはエタノールアミンを固定化した比較用のセンサーチップを用いた場合、Bは化合物(9)を固定化したセンサーチップを用いた場合、Cは化合物(16)を固定化したセンサーチップを用いた場合、Dは化合物(20)を固定化したセンサーチップを用いた場合をそれぞれ示している。図2から、検体液中のインフルエンザウイルスと、糖化合物である化合物(9)、化合物(16)、化合物(20)との相互作用により、インフルエンザウイルスの吸着量が時間の経過と共に変化していることが分かる。比較のエタノールアミンのみを固定化したものでは、周波数に変化は認められなかった。 The measurement results are shown in FIG. In the graph of FIG. 2, A is a comparative sensor chip with ethanolamine immobilized, B is a sensor chip with compound (9) immobilized, and C is compound (16). When the immobilized sensor chip is used, D indicates the case where the sensor chip to which the compound (20) is immobilized is used. From FIG. 2, the amount of influenza virus adsorbed changes over time due to the interaction between the influenza virus in the sample liquid and the compounds (9), (16) and (20) which are sugar compounds. I understand that. No change was observed in the frequency when only the comparative ethanolamine was immobilized.
上記実施例3では、化合物(16)よりも化合物(9)の方が高い密度で固定化されると考えられたが、本測定の結果、化合物(9)を固定化したチップよりも化合物(16)を固定化したチップの方がウイルスの吸着量が多かった。ウイルスの吸着量は必ずしも糖化合物の固定化量と比例するとは限らず、糖類、糖化合物あるいは被検出物質によって至適な糖化合物の固定化量があると推察された。また、糖化合物に含まれるポリエーテルの長さや、糖類の相違が反応性に影響を与えることが明確に示された。すなわち、糖類と被検出物質との組み合わせや反応条件等により適宜糖化合物の構造や固定化量を調節することにより、目的に応じたセンサーを作製できることがわかった。 In Example 3 above, it was considered that the compound (9) was immobilized at a higher density than the compound (16). However, as a result of this measurement, the compound (9) was immobilized rather than the chip on which the compound (9) was immobilized. The chip to which 16) was immobilized had a larger amount of virus adsorption. The amount of adsorbed virus was not necessarily proportional to the amount of immobilized sugar compound, and it was assumed that there was an optimum amount of immobilized sugar compound depending on the sugar, sugar compound or substance to be detected. Moreover, it was clearly shown that the length of the polyether contained in the saccharide compound and the difference in saccharide affect the reactivity. That is, it was found that a sensor suited to the purpose can be produced by appropriately adjusting the structure and the amount of immobilization of the sugar compound according to the combination of saccharide and the substance to be detected, reaction conditions, and the like.
[実施例6:QCMを用いた、糖類固定化体によるレクチンの検出]
・レクチン検体液の調製:
ニホンニワトコレクチン(Jオイルミルズ社製、SSA、凍結乾燥粉末)をPBS緩衝液に溶解させ、2mg/mLの濃度の溶液を調製した。
[Example 6: Detection of lectin by immobilized saccharide using QCM]
-Preparation of lectin sample solution:
Japanese elder collectin (manufactured by J Oil Mills, SSA, freeze-dried powder) was dissolved in PBS buffer to prepare a solution having a concentration of 2 mg / mL.
・糖化合物とレクチンとの相互作用の測定:
上記実施例4で作成した化合物(20)を固定化したQCMセンサーチップを用いた。センサーチップを装置にセットした後、PBS緩衝溶液(7.95ml)に浸漬し、周波数の測定を開始した。周波数の安定化後に、液を0.3%BSA緩衝溶液に入れ替え、60分間攪拌した(ブロッキング)。プローブをPBS緩衝溶液で洗浄した後に、再びPBS中で60分間安定化させた。その後、Mouse IgGを100μL添加し、30分間周波数の挙動を観察したが、Mouse IgG添加による顕著なシグナルの変動は確認されなかった。その後、上述のニホンニワトコレクチン溶液を100μL添加したところ、周波数の変化が観測された。
測定結果を図3に示す。検体中のニホンニワトコレクチン(SSA)と化合物(20)との相互作用により、ニホンニワトコレクチンの吸着量が時間の経過と共に変化していることが分かった。
・ Measurement of interaction between sugar compounds and lectins:
The QCM sensor chip on which the compound (20) prepared in Example 4 was immobilized was used. After setting the sensor chip in the apparatus, the sensor chip was immersed in a PBS buffer solution (7.95 ml), and frequency measurement was started. After stabilizing the frequency, the liquid was replaced with a 0.3% BSA buffer solution and stirred for 60 minutes (blocking). The probe was washed with PBS buffer solution and then stabilized again in PBS for 60 minutes. Thereafter, 100 μL of Mouse IgG was added, and the behavior of the frequency was observed for 30 minutes, but no significant signal fluctuation due to the addition of Mouse IgG was confirmed. Thereafter, when 100 μL of the above-mentioned Japanese elder collectin solution was added, a change in frequency was observed.
The measurement results are shown in FIG. It was found that the amount of adsorbed Japanese elder collectin changed with time due to the interaction between Japanese elder collectin (SSA) and compound (20) in the sample.
[実施例7:ハイドロゲルへの糖化合物の固定化による糖類固定化体の作製]
次に、担体表面に形成された自己組織化膜の表面に固定化されたハイドロゲルへ糖化合物を固定化する方法を用いて固定化体を作製した。なお、ここで「蛋白質・高分子複合ハイドロゲル」とは、蛋白質と、水分を多く含むことの出来る親水性ポリマーとから作製された、その構造中に蛋白質を含むハイドロゲルを指す。
[Example 7: Production of saccharide-immobilized body by immobilization of saccharide compound to hydrogel]
Next, an immobilized body was prepared using a method of immobilizing a sugar compound on a hydrogel immobilized on the surface of a self-assembled film formed on the surface of the carrier. Here, the “protein / polymer composite hydrogel” refers to a hydrogel containing a protein in its structure and made from a protein and a hydrophilic polymer that can contain a large amount of water.
・ポリマーの調製
モノマーとして、N-アクリロイルモルホリン(KOHJIN社製、以下NAMと略すこともある)0.2834gとN-アクリロイロキシスクシンイミド(ACROS ORGANIC社製、以下NASと略すこともある)0.8457gと、脱水ジオキサン(和光純薬工業社製)20.8160gとをよく混合し、50mL四つ口フラスコにそそぎ入れ、室温で30分間窒素にて脱気を行い、モノマー溶液を調製した。このモノマー溶液をオイルバスにて60℃に昇温し、重合開始剤であるアゾビスイソブチロニトリル(AIBN、キシダ化学株式会社製)0.01231gを脱水ジオキサン0.5gに溶かした溶液を入れることにより、重合を開始した。重合は窒素雰囲気下、8時間行った。
-Preparation of polymer As monomers, N-acryloylmorpholine (manufactured by KOHJIN, hereinafter abbreviated as NAM) 0.2834 g and N-acryloyloxysuccinimide (manufactured by ACROS ORGANIC, sometimes abbreviated as NAS) 0. 8457 g and dehydrated dioxane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 20.8160 g were mixed well, poured into a 50 mL four-necked flask, and deaerated with nitrogen at room temperature for 30 minutes to prepare a monomer solution. The monomer solution was heated to 60 ° C. in an oil bath, and a solution obtained by dissolving 0.01231 g of azobisisobutyronitrile (AIBN, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) as a polymerization initiator in 0.5 g of dehydrated dioxane was added. The polymerization was started. The polymerization was performed for 8 hours under a nitrogen atmosphere.
重合後の反応溶液を、0.5Lのジエチルエーテル(国産化学株式会社製)に滴下することにより目的のポリマーを再沈殿させ、溶媒を除去することにより粉末化した。
得られたポリマーについて、標準ポリスチレンで校正されたSEC測定を行った結果、重合平均分子量(Mw)が約86,000と見積もられた。また、得られたポリマーに含まれるNASとNAMのモル比(NAS/NAM)は、NMR測定からNAS/NAM=30/70と見積もられた。
The reaction solution after polymerization was added dropwise to 0.5 L of diethyl ether (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd.) to reprecipitate the target polymer, and the solvent was removed to form a powder.
The obtained polymer was subjected to SEC measurement calibrated with standard polystyrene. As a result, the polymerization average molecular weight (Mw) was estimated to be about 86,000. The molar ratio of NAS to NAM (NAS / NAM) contained in the obtained polymer was estimated to be NAS / NAM = 30/70 from NMR measurement.
・蛋白質・高分子複合ハイドロゲルの作製と固定化、及び、化合物(25)の固定化
ストレプトアビジン(WAKO社製)を炭酸緩衝液(pH=9.0,100mM)に溶解させ、3.0, 1.0, 0.5, 0.25, 0.13 wt%の濃度の水溶液をそれぞれ調製した。ポリマーを水に溶解させ、3.0, 1.0, 0.5, 0.25, 0.13 wt%の濃度の水溶液をそれぞれ調製した。同じ濃度同士のポリマー水溶液とストレプトアビジン水溶液を1:10の量の割合で混合し、5種類の混合溶液とした。
-Preparation and immobilization of protein / polymer composite hydrogel and immobilization of compound (25) Streptavidin (manufactured by WAKO) was dissolved in carbonate buffer (pH = 9.0, 100 mM), 3.0, 1.0 , 0.5, 0.25 and 0.13 wt% aqueous solutions were prepared respectively. The polymer was dissolved in water to prepare aqueous solutions having concentrations of 3.0, 1.0, 0.5, 0.25, and 0.13 wt%, respectively. A polymer aqueous solution and a streptavidin aqueous solution having the same concentration were mixed at a ratio of 1:10 to obtain five types of mixed solutions.
樹脂製金蒸着基板(2.5cm×2.5cm)を16−メルカプトヘキサデカン酸のエタノール溶液(5.0mM)に16時間浸漬させた。その後、エタノールで洗浄、水にて洗浄し、窒素にて乾燥させた。続いて、上記実施例4と同様にEDC/NHS水溶液によりスクシンイミド基を導入した。これに、各濃度の前記混合溶液を3μLずつスポットした。室温にて30分静置し乾燥させ、蛋白質・高分子複合ハイドロゲルを形成させた。その後、エタノールアミン水溶液(pH=8.5、1M)に基板を浸漬させ、未反応のスクシイミド基をエタノールアミノ基へと変換した。続いて、BSA(SIGMA社製)のPBS水溶液(1M,pH=7.4)に金基板を30分間浸漬させた後、水にて洗浄し、窒素にて乾燥させた。 A resin gold vapor deposition substrate (2.5 cm × 2.5 cm) was immersed in an ethanol solution (5.0 mM) of 16-mercaptohexadecanoic acid for 16 hours. Thereafter, it was washed with ethanol, washed with water, and dried with nitrogen. Subsequently, a succinimide group was introduced with an EDC / NHS aqueous solution in the same manner as in Example 4. 3 μL of the mixed solution of each concentration was spotted on this. The mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes and dried to form a protein / polymer composite hydrogel. Then, the board | substrate was immersed in ethanolamine aqueous solution (pH = 8.5, 1M), and the unreacted succinimide group was converted into the ethanolamino group. Subsequently, the gold substrate was immersed in an aqueous PBS solution (1M, pH = 7.4) of BSA (manufactured by SIGMA) for 30 minutes, washed with water, and dried with nitrogen.
ポリマーとストレプトアビジンとからなる蛋白質・高分子複合ハイドロゲルのスポット上に、化合物(25)の緩衝溶液(1mM,3μL、pH=9.0)をスポットし、30分間、室温にて静置した。その後、水にて洗浄し、窒素にて乾燥させた。これにより、基板上に固定化された蛋白質・高分子複合ハイドロゲルに化合物(25)がビオチン−アビジン結合により結合した固定化体が作製された。 A buffer solution of compound (25) (1 mM, 3 μL, pH = 9.0) was spotted on a protein / polymer composite hydrogel spot consisting of a polymer and streptavidin and allowed to stand at room temperature for 30 minutes. . Thereafter, it was washed with water and dried with nitrogen. As a result, an immobilized body in which the compound (25) was bound to the protein / polymer composite hydrogel immobilized on the substrate by a biotin-avidin bond was produced.
[実施例8:ハイドロゲルを用いて作製された糖類固定化体によるレクチンの検出]
上記実施例7で作製した固定化体を用いて、蛍光によるレクチンの検出を行った。
・測定
上記で作製した金基板を、FITC(fluorescein isothiocyanate)ラベル化されたニホンニワトコレクチン(Jオイルミルズ社製、FITC−SSA)の緩衝溶液(pH=7.4、10μg/mL)に30分間、室温にて浸漬し、糖−レクチンの反応を行った。反応終了後、水にて洗浄し、窒素にて乾燥させた。最後に、蛍光測定装置FX PRO PLUS (BioRAD社製)を用いて、結合したニホンニワトコレクチンに由来する蛍光量を測定した。この時の励起光波長は547nmであり、検出波長は563nmであった。
[Example 8: Detection of lectin by immobilized saccharide prepared using hydrogel]
Using the immobilized body prepared in Example 7 above, lectin was detected by fluorescence.
Measurement The gold substrate prepared above was placed in a buffer solution (pH = 7.4, 10 μg / mL) of Japanese elder collectin (manufactured by J Oil Mills, FITC-SSA) labeled with FITC (fluorescein isothiocyanate) for 30 minutes. Then, it was immersed at room temperature to carry out a sugar-lectin reaction. After completion of the reaction, it was washed with water and dried with nitrogen. Finally, using a fluorescence measuring apparatus FX PRO PLUS (manufactured by BioRAD), the amount of fluorescence derived from the bound Japanese elder collectin was measured. The excitation light wavelength at this time was 547 nm, and the detection wavelength was 563 nm.
その結果を、図4に示す。なお、横軸の固形分濃度とは、蛋白質・高分子複合ハイドロゲルの調製時に使用した混合溶液に含まれるストレプトアビジンとポリマーを合わせた重量濃度である。固形分濃度の上昇に伴い、蛍光強度が増強することが見出された。すなわち、ストレプトアビジン量の増加に伴って化合物(25)の固定化量が増加し、化合物(25)と相互作用するニホンニワトコレクチンの吸着量が増加したことがわかった。
このように、様々な固定化方法や表面処理技術を組み合わせて用いて、本発明の糖類固定化体を作製できることが明らかになった。
The result is shown in FIG. The solid content concentration on the horizontal axis is the combined weight concentration of streptavidin and polymer contained in the mixed solution used in preparing the protein / polymer composite hydrogel. It has been found that the fluorescence intensity increases with increasing solids concentration. That is, it was found that as the amount of streptavidin increased, the amount of compound (25) immobilized increased, and the amount of adsorbed Japanese chick collectin interacting with compound (25) increased.
Thus, it was revealed that the saccharide-immobilized body of the present invention can be produced using a combination of various immobilization methods and surface treatment techniques.
糖類とポリエーテルとからなる糖化合物が固定化された本発明の固定化体は、固定化された糖類の安定度や非特異吸着の抑制の点で優れており、例えば、この担体表面をセンサー等として好適に利用することができる。本発明のセンサーは、検体中の被検出物質の検出、解析、精製等に好適に使用することが出来る。よって、本発明は産業上の任意の分野で用いることが可能であるが、中でも、診断、医療、製薬開発、食品分析、環境測定などの分野においてとりわけ好適に使用することが出来る。 The immobilized body of the present invention in which a saccharide compound composed of a saccharide and a polyether is immobilized is excellent in terms of the stability of the immobilized saccharide and the suppression of non-specific adsorption. Etc. can be suitably used. The sensor of the present invention can be suitably used for detection, analysis, purification and the like of a substance to be detected in a specimen. Therefore, the present invention can be used in any industrial field, but can be used particularly preferably in fields such as diagnosis, medical care, pharmaceutical development, food analysis, and environmental measurement.
Claims (24)
The number of monosaccharides constituting the saccharide is 1 or more and 20 or less, and the polyether is composed of any one of a divalent alkylene group, a divalent arylene group, and a combination thereof. The functional group of the spacer selected from the group is amino group, mercapto group, biotin, hydroxycarbonyl group, N-hydroxysuccinimide ester, maleimide group, formyl group, azide group, alkoxysilyl group, and metal chelate The molecule according to claim 23, wherein the molecule is at least one functional group selected from the group consisting of polyamines.
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