FR2653034A1 - Process for the preparation of a regiospecific porous particulate product, products obtained and application especially to chromatographic separations - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé de préparation d'un produit particulaire poreux régiospécifique. The invention relates to a method for preparing a porous regiospecific particulate product.
Par "régiospécifique", ont entend un produit dans lequel chaque particule poreuse possède sur sa surface interne des propriétés physicochimiques spécifiques différentes de celles de sa surface externe ; la surface interne d'une particule est constituée par la surface des pores qui s'étendent dans son volume interne, cependant que sa surface externe est constituée par la surface périphérique de la particule, qui forme l'interface avec le milieu extérieur. L'invention s'étend à des produits particulaires préparés par mise en oeuvre du procédé et aux applications du procédé pour la préparation de produits de séparation chromatographique.By "regiospecific" means a product in which each porous particle has on its internal surface specific physicochemical properties different from those of its external surface; the internal surface of a particle is constituted by the surface of the pores which extend in its internal volume, while its external surface is constituted by the peripheral surface of the particle, which forms the interface with the external medium. The invention extends to particulate products prepared by carrying out the process and to applications of the process for the preparation of chromatographic separation products.
Les produits particulaires poreux régiospécifiques ont des applications intéressantes pour extraire, séparer ou purifier certains composés présents dans des mélanges de composés de tailles hétérogènes. La surface interne des particules peut en effet être adaptée pour exercer une rétention sur les composés de petites tailles à piéger, tandis que leur surface externe est adaptée pour ne pas interagir avec les composés de grosses tailles. Ainsi on évite les fixations parasites des composés de grosse taille sur la surface externe, écartant de la sorte, d'une part, les phénomènes de colmatage irréversible qui apparaissent avec les produits particulaires non régiospécifiques, d'autre part, la dénaturation d'une certaine proportion des composés de grosses tailles (suite à l'interaction avec la surface externe). Regiospecific porous particulate products have interesting applications for extracting, separating or purifying certain compounds present in mixtures of compounds of heterogeneous sizes. The internal surface of the particles can in fact be adapted to exert a retention on the compounds of small sizes to be trapped, while their external surface is adapted so as not to interact with the compounds of large sizes. This avoids parasitic fixations of large compounds on the external surface, thereby eliminating, on the one hand, the irreversible clogging phenomena which appear with non-regiospecific particulate products, on the other hand, the denaturation of a certain proportion of large compounds (due to interaction with the external surface).
La préparation des produits particulaires poreux sus-visés consiste à greffer des ligands rétentifs sur des particules poreuses inertes ; ces ligands se retrouvent aussi bien sur la surface interne que sur la surface externe, de sorte qu'apparaît une difficulté technique pour rendre le produit régiospécifique. Actuellement, deux procédés existent pour résoudre cette difficulté. L'un de ces procédés, dit "par effet bouclier (shîeld)" est décrit dans la publication suivante : "DARYL J. GISCH, BRIANT. HUNTER and BINYAMIN
FEIBUSH, Journal of Chromatogr. Biomed. Appl. 433, 1988, 264, 268". Il consiste, après greffage des ligands rétentifs (généralement hydrophobes), à enrober chaque particule au moyen d'une couche non rétentîve (généralement hydrophile) pour masquer la réactivité des ligands fixés sur la surface externe.Mais cette couche modifie le calibrage des pores des particules de départ et le produit particulaire obtenu possède seulement la propriété d'éviter la pénétration des protéines à l'intérieur de la particule et ne peut pas être utilisé pour séparer des protéines entre elles par suite de l'absence de pores de tailles définies au niveau de la couche d'enrobage.The preparation of the above-mentioned porous particulate products consists in grafting retentive ligands onto inert porous particles; these ligands are found both on the internal surface and on the external surface, so that there appears a technical difficulty in making the product regiospecific. Currently, two methods exist to resolve this difficulty. One of these methods, called "by shield effect (shîeld)" is described in the following publication: "DARYL J. GISCH, BRIANT. HUNTER and BINYAMIN
FEIBUSH, Journal of Chromatogr. Biomed. Appl. 433, 1988, 264, 268 ". It consists, after grafting of the retentive ligands (generally hydrophobic), in coating each particle by means of a non-retentive layer (generally hydrophilic) to mask the reactivity of the ligands attached to the external surface. However, this layer modifies the pore size of the starting particles and the particulate product obtained only has the property of preventing the penetration of proteins inside the particle and cannot be used to separate proteins from each other as a result of the absence of pores of defined sizes at the level of the coating layer.
L'autre procédé, d'application plus large, est décrit dans le brevet US 4.544.483 (PINKERTON) ; il consiste à greffer un ligand de nature particulière sur les surfaces des particules, ce ligand étant un ligand peptidique apte à être hydrolysable par une peptidase ; les particules sont ensuite traitées au moyen de peptidases de tailles supérieures à celles des pores de façon à hydrolyser et éliminer uniquement les ligands de la surface externe, ceux de la surface interne non accessibles par les enzymes restant intacts. Toutefois, de par son principe même, ce procédé limite la nature des ligands rétentifs utilisables qui sont nécessairement des ligands peptidiques ; dans les applications chromatographiques, ces ligands sont inhabituels et conduisent à des comportements difficiles à prévoir et à optimiser (réactions parasites, caractère ionique partiel...).En outre, les ligands peptidiques font appel à des méthodes de synthèse onéreuses, d'un coût beaucoup plus élevé que la synthèse des ligands habituellement utilisés en chromatographie, tels que les octadécyles qui correspondent à 80 y des applications analytiques ; une des conséquences graves de ce coût élevé est qu'il limite le procédé PINKERTON à des applications analytiques et exclut les applications préparatives de produits courants. De plus dans la chromatographie de protéines, les mélanges contiennent fréquemment des protéases de petite taille qui dénatureraient le ligand de la surface interne si elles y accédaient, de sorte que le procédé
PINKERTON doit se limiter, pour ce type d'applications, à des porosités très faibles (inférieure à 10 nanomètres), interdisant aux protéases l'accès aux surfaces internes.Il est à noter au surplus que dans le cas de surfaces externes très irrégulières, l'hydrolyse par la peptidase est incomplète et laisse des ligands rétentifs sur certains sites desdites surfaces.The other method, of wider application, is described in US Patent 4,544,483 (PINKERTON); it consists in grafting a ligand of a particular nature onto the surfaces of the particles, this ligand being a peptide ligand capable of being hydrolyzable by a peptidase; the particles are then treated using peptidases of sizes larger than those of the pores so as to hydrolyze and eliminate only the ligands on the external surface, those on the internal surface not accessible by the enzymes remaining intact. However, by its very principle, this process limits the nature of the retentive ligands which can be used which are necessarily peptide ligands; in chromatographic applications, these ligands are unusual and lead to behaviors which are difficult to predict and to optimize (parasitic reactions, partial ionic character, etc.). In addition, peptide ligands use expensive synthetic methods, a cost much higher than the synthesis of ligands usually used in chromatography, such as octadecyls which correspond to 80 y analytical applications; one of the serious consequences of this high cost is that it limits the PINKERTON process to analytical applications and excludes preparative applications of current products. In addition, in protein chromatography, mixtures frequently contain small proteases which would denature the ligand from the inner surface if they accessed it, so that the process
PINKERTON must be limited, for this type of application, to very low porosities (less than 10 nanometers), preventing proteases from accessing the internal surfaces. It should also be noted that in the case of very irregular external surfaces, hydrolysis by peptidase is incomplete and leaves retentive ligands on certain sites of said surfaces.
L'invention se propose de fournir un nouveau procédé de préparation de produits particulaires poreux régiospécifiques. The invention proposes to provide a new process for the preparation of porous regiospecific particulate products.
Un objectif essentiel de l'invention est de permettre d'utiliser des natures de ligands très variées et notamment les ligands chromatographiques classiques (par exemple ligands à chaînes hydrocarbonées en C4, C8, C18...) en vue d'éliminer les inconvénients du procédé PINKERTON dus au ligand peptidique. An essential objective of the invention is to allow the use of very varied types of ligands and in particular the conventional chromatographic ligands (for example ligands with C 4, C 8, C 18 hydrocarbon chains) in order to eliminate the drawbacks of the PINKERTON process due to the peptide ligand.
Un autre objectif est d'étendre la plage de porosité des produits particulaires obtenus, et ce quelle que soit l'application. Another objective is to extend the porosity range of the particulate products obtained, whatever the application.
Un autre objectif est d'obtenir un produit particulaire poreux à caractère régiospécifique très marqué, c'est-à-dire dans lequel les surfaces internes et externes ont des propriétés physicochimiques très différenciées (désignés par la suite par "pit pour les propriétés des surfaces internes et par "Pe" pour celles des surfaces externes). Another objective is to obtain a porous particulate product with a very marked regiospecific character, that is to say in which the internal and external surfaces have very different physicochemical properties (designated hereafter by "pit for the properties of surfaces internal and by "Pe" for those of external surfaces).
A cet effet, le procédé de préparation visé par l'invention est du type consistant (a) à greffer sur des particules à porosité calibrée un ligand apte à pénétrer dans les pores desdites particules et à se fixer sur la totalité de leurs surfaces en vue de leur conférer les propriétés physicochimiques (Pi) ; le procédé conforme à la présente invention se caractérise en ce que, après ledit greffage ::
(b) l'on remplit les pores des particules au moyen d'un composé protecteur liquide, enzymatiquement hydrolysable et possédant une affinité pour le ligand lui permettant de pénétrer dans les pores et d'occuper le volume disponible,
(c) l'on réalise une hydrolyse enzymatique du composé protecteur présent à la surface externe des particules au moyen d'une enzyme de taille supérieure à la taille des pores en vue d'éliminer sélectivement le composé protecteur sur ladite surface externe,
(d) l'on réalise une attaque des particules au moyen d'un agent réactif vis à vis du ligand et non miscible avec le composé protecteur en vue d'éliminer sélectîvement le ligand de la surface externe,
(e) et l'on élimine le composé protecteur encore présent dans les particules.To this end, the preparation process targeted by the invention is of the type consisting in (a) grafting onto particles of calibrated porosity a ligand capable of penetrating into the pores of said particles and of fixing themselves on all of their surfaces in view to give them physicochemical properties (Pi); the process according to the present invention is characterized in that, after said grafting:
(b) the pores of the particles are filled with a liquid protective compound, enzymatically hydrolysable and having an affinity for the ligand allowing it to penetrate into the pores and occupy the available volume,
(c) an enzymatic hydrolysis of the protective compound present on the external surface of the particles is carried out by means of an enzyme of size larger than the pore size in order to selectively remove the protective compound on said external surface,
(d) an attack on the particles is carried out by means of a reactive agent with respect to the ligand and immiscible with the protective compound with a view to selectively eliminating the ligand from the external surface,
(e) and the protective compound still present in the particles is eliminated.
Ainsi dans l'invention, le dégreffage s'effectue par une attaque notamment chimique qui peut s'appliquer à tout type de ligands ; les ligands internes sont préservés par le composé protecteur, ceiui-ci restant confiné dans le volume interne après action de l'hydrolyse enzymatique destinée à débarrasser les surfaces externes dudit composé protecteur. Il est à noter que cette hydrolyse enzymatique vise le composé protecteur et est donc adaptée à celui-ci (contrairement au procédé PINKERTON où l'hydrolyse enzymatique vise le ligand lui-même avec les défauts déjà développés). Thus in the invention, the de-grafting is carried out by a chemical attack in particular which can be applied to any type of ligand; the internal ligands are preserved by the protective compound, which remains confined in the internal volume after the action of the enzymatic hydrolysis intended to rid the external surfaces of said protective compound. It should be noted that this enzymatic hydrolysis targets the protective compound and is therefore suitable for it (unlike the PINKERTON process where the enzymatic hydrolysis targets the ligand itself with the defects already developed).
Le procédé de l'invention est donc compatible avec le greffage préalable de n importe quel ligand et en particulier des liqands hydrophobes classiques : méthyle, propyle, butyle, hexyle, octyle, octadécyle, phényle, cyanopropyle, ces ligands étant préférentiellement greffés sur des particules à squelette poreux silicique, qui donnent avec ceux-ci des liaisons siloxanes. Le greffage de ces ligands peut être réalisé sur place lors de la mise en oeuvre du procédé ; il est également possible d'utiliser des particules préalablement greffées par le fabricant, le procédé (b-e) étant mis en oeuvre sur lesdites particules greffées (le greffage du ligand est de toute façon une opération préalable nécessaire, qu'il soit effectué sur place ou par une opération antérieure). The process of the invention is therefore compatible with the prior grafting of any ligand and in particular of conventional hydrophobic ligands: methyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, octadecyl, phenyl, cyanopropyl, these ligands being preferably grafted onto particles with porous silicic backbone, which give siloxane bonds with them. The grafting of these ligands can be carried out on site during the implementation of the process; it is also possible to use particles previously grafted by the manufacturer, the process (be) being implemented on said grafted particles (the grafting of the ligand is in any case a necessary prior operation, whether it is carried out on site or by a previous operation).
Dans le cas des ligands sus-évoqués, le composé protecteur peut être choisi parmi le groupe suivant triglycé ride, per-ester de mono ou droligosaccharide, polypeptide hydrophobe ou leurs dérivés acylés ; l'hydrolyse enzymatique est alors effectuée au moyen d'une hydrolase adaptée au composé protecteur utilisé : lipase, esterase ou peptidase. L'attaque chimique peut être effectuée au moyen d'une solution acide non miscible avec le composé protecteur, en particulier solution acide de pH inférieur à 1, dont le solvant a été choisi non miscible avec le composé protecteur. In the case of the above-mentioned ligands, the protective compound may be chosen from the following group, triglyceride wrinkle, per-ester of mono or droligosaccharide, hydrophobic polypeptide or their acylated derivatives; the enzymatic hydrolysis is then carried out by means of a hydrolase adapted to the protective compound used: lipase, esterase or peptidase. The chemical attack can be carried out by means of an acid solution immiscible with the protective compound, in particular acid solution of pH less than 1, the solvent of which has been chosen immiscible with the protective compound.
Le procédé de l'invention supprime tous les défauts afférents à l'utilisation de ligands peptidiques du procédé PINKERTON et notamment leur coût élevé. Il préserve la porosité des particules de départ puisque l'effet protecteur n'entraîne pas de modifications de la porosité celle-ci sera choisie en fonction de l'application, en particulier diamètre de pores égal ou inférieur à 30 nanomètres pour la séparation chromatographique des protéines. The method of the invention eliminates all the defects relating to the use of peptide ligands of the PINKERTON method and in particular their high cost. It preserves the porosity of the starting particles since the protective effect does not lead to modifications of the porosity, this will be chosen according to the application, in particular pore diameter equal to or less than 30 nanometers for the chromatographic separation of the proteins.
Il convient de souligner que l'hydrolyse enzymatique du composé protecteur peut être réalisée aussi bien avec des enzymes naturelles qu'avec des enzymes polymérisées ou fixées sur des macromolécules ; les techniques de polymérisation et de fixation sont connues en elles-mêmes et permettent d'obtenir des tailles désirées pour les enzymes, en particulier enzymes de grosse taille dans le cas de pores de gros calibres. Dans le cas de pores de diamètre supérieur à 10 nanomètres, on utilisera notamment des enzymes polymérisées ou fixées sur une macromolécule, ayant un poids moléculaire supérieur à 80 000 leur interdisant toute pénétration dans lesdits pores. It should be emphasized that the enzymatic hydrolysis of the protective compound can be carried out both with natural enzymes and with enzymes polymerized or fixed on macromolecules; the polymerization and fixing techniques are known in themselves and make it possible to obtain the desired sizes for the enzymes, in particular large enzymes in the case of large pores. In the case of pores with a diameter greater than 10 nanometers, use will in particular be made of enzymes polymerized or fixed on a macromolecule, having a molecular weight greater than 80,000 preventing them from penetrating into said pores.
De plus, l'attaque chimique des surfaces externes totalement débarrassées du composé protecteur conduit à une élimination totale des ligands externes et donc à un caractère régiospécifique très marqué. Les propriétés physicochimiques spécifiques (Pe) des surfaces externes peuvent être ajustées soit en choisissant des particules de départ qui possèdent déjà sur leurs surfaces ces propriétés, soit par un greffage ultérieur d'un autre ligand sur la surface externe ; il est à noter que ce greffage ultérieur peut être complet puisque tous les sites sont disponibles (l'autre liqand ayant été totalement éliminé sur les surfaces externes). In addition, the chemical attack on the external surfaces completely rid of the protective compound leads to a total elimination of the external ligands and therefore to a very marked regiospecific character. The specific physicochemical properties (Pe) of the external surfaces can be adjusted either by choosing starting particles which already have these properties on their surfaces, or by a subsequent grafting of another ligand on the external surface; it should be noted that this subsequent grafting can be complete since all the sites are available (the other liqand having been completely eliminated on the external surfaces).
Par ailleurs, l'élimination du composé protecteur encore présent à l'intérieur des particules peut facilement être effectuée par plusieurs processus connus en eux-mêmes, et en particulier par un lavage au moyen d'un liquide volatil présentant une affinité pour le ligand au moins égale à celle dudit composé protecteur, ledit liquide étant ensuite éliminé par évaporation. Dans le cas des composés protecteurs cités plus haut, on peut notamment choisir comme liquide de lavage un composé du groupe suivant alcane, organochloré, cétone, éther, alcool volatil. Furthermore, the removal of the protective compound still present inside the particles can easily be carried out by several processes known in themselves, and in particular by washing with a volatile liquid having an affinity for the ligand to less equal to that of said protective compound, said liquid then being eliminated by evaporation. In the case of the protective compounds mentioned above, it is possible in particular to choose as washing liquid a compound from the following group alkane, organochlorine, ketone, ether, volatile alcohol.
Le procédé de l'invention s'applique dans tous les cas où il est intéressant de disposer d'un produit particulaire poreux régiospécifique, et en particulier pour la préparation de produit de séparation chromatographique permettant de séparer deux groupes de composés qui présentent des tailles différentes. Dans ce cas, le procédé est mis en oeuvre, d'une part, en choisissant des particules ayant une porosité calibrée pour permettre la pénétration d'un groupe de composés et interdire celle de l'autre groupe, lesdites particules possédant la propriété physicochimique (Pe) de ne pas interagir avec les composés à séparer et, d'autre part, en greffant sur ces particules un ligand possédant la propriété physicochimique (Pi) de retenir les composés à séparer. The process of the invention is applicable in all cases where it is advantageous to have a porous regiospecific particulate product, and in particular for the preparation of chromatographic separation product making it possible to separate two groups of compounds which have different sizes . In this case, the method is implemented, on the one hand, by choosing particles having a calibrated porosity to allow the penetration of a group of compounds and to prohibit that of the other group, said particles having the physicochemical property ( Pe) not to interact with the compounds to be separated and, on the other hand, by grafting onto these particles a ligand having the physicochemical (Pi) property of retaining the compounds to be separated.
Le procédé de l'invention permet de fabriquer des produits particulaires particulièrement bien adaptés pour la séparation chromatographique des protéines : par exemple séparation dans un plasma des protéines de grosses tailles des molécules de petites tailles en vue d'isoler ces dernières notamment dans un but analytique, ou de purification des protéines de grosses tailles d'un plasma (notamment Ig.M.) vis-à-vis des autres protéines et autres composés de tailles plus petites. The process of the invention makes it possible to manufacture particulate products which are particularly well suited for the chromatographic separation of proteins: for example separation in a plasma of proteins of large sizes from molecules of small sizes in order to isolate the latter in particular for an analytical purpose. , or purification of proteins of large sizes from a plasma (in particular Ig.M.) vis-à-vis other proteins and other compounds of smaller sizes.
L'invention s'étend à certains produits particulaires poreux régiospécifiques préparés par le procédé de l'invention et que ne permettent pas d'obtenir les procédés antérieurs ; ces produits sont composés de particules poreuses siliciques se caractérisant
par la présence sur leur surface interne d'un ligand hydrophobe possédant au moins l'un des groupements suivants : méthyle, propyle, butyle, hexyle, octyle, octadécyle, phényle, cyanopropyle, en vue de présenter la propriété (Pi) de retenir les composés hydrophobes,
par la présence sur leur surface externe d'un ligand hydrophile, en particulier glycéropropyle, en vue de présenter la propriété (Pe) de ne pas interagir avec les composés hydrophobes.The invention extends to certain porous regiospecific products prepared by the process of the invention and which do not make it possible to obtain the previous processes; these products are composed of porous silicic particles characterized
by the presence on their internal surface of a hydrophobic ligand having at least one of the following groups: methyl, propyl, butyl, hexyl, octyl, octadecyl, phenyl, cyanopropyl, in order to present the property (Pi) of retaining the hydrophobic compounds,
by the presence on their external surface of a hydrophilic ligand, in particular glyceropropyl, in order to present the property (Pe) of not interacting with the hydrophobic compounds.
Ces produits peuvent avoir une large plage de porosité en vue de s'appliquer à des séparations de molécules de tailles très variées. Dans le cas d'une séparation de protéines de grosses tailles, on choisira généralement un diamètre de pores égal ou inférieur à 30 nanomètres en fonction du point de coupure désiré. These products can have a wide porosity range in order to apply to separations of molecules of very varied sizes. In the case of a separation of large proteins, a pore diameter equal to or less than 30 nanometers will generally be chosen as a function of the desired cut point.
La description qui suit fournit plusieurs exemples de mise en oeuvre du procédé de préparation de l'invention et des exemples d'application ; la mise en oeuvre de l'exemple 1 est illustrée par les dessins annexés ; sur ces dessins
- les figures 1 à 12 illustrent les étapes du procédé de préparation conforme à l'invention,
- les figures 13 et 14 sont des chromatogrammes obtenus au terme des séparations décrites respectivement à l'exemple 2 et à l'exemple 4.The description which follows provides several examples of implementation of the process for preparing the invention and examples of application; the implementation of Example 1 is illustrated by the accompanying drawings; on these drawings
FIGS. 1 to 12 illustrate the steps of the preparation process according to the invention,
FIGS. 13 and 14 are chromatograms obtained at the end of the separations described respectively in Example 2 and in Example 4.
EXEMPLE 1
Préparation d'un produit poreux régiospécifique bifonctionnalisé C18 et diol
a) Greffage de ligands octadecyles sur des particules de silice
On utilise 5 g de silice "NucléosilR" (diamètre des particules 15-25 micromètres, diamètre des pores 100 Angstrom, "Macherey-Nagel n0 712-32") ; une particule est symbolisée à la fiqure 1 avec ses pores 1, sa surface externe 2, sa surface interne 3 ; ces surfaces portent à l'origine des groupements silanols 4.EXAMPLE 1
Preparation of a bifunctionalized C18 and diol regiospecific porous product
a) Grafting of octadecyl ligands on silica particles
5 g of "NucléosilR" silica are used (particle diameter 15-25 micrometers, pore diameter 100 Angstrom, "Macherey-Nagel n0 712-32"); a particle is symbolized in Figure 1 with its pores 1, its external surface 2, its internal surface 3; these surfaces originally carry silanol groups 4.
Ces particules préalablement séchées 15 h à 1100 C sont mises en suspension dans 50 ml de toluène anhydre contenant 0,75 g de diméthyloctadécylchlorosilane et 1 ml de pyridine anhydre. Après 24 h de réaction à 1100 C (reflux du toluène) et sous agitation (agitation magnétique 500 tr/min), la silice est filtrée, lavée successivement avec 30 ml de toluène et 30 ml d'éther éthylique puis séchée 15 h à 450 C. These particles, dried beforehand for 15 h at 1100 ° C., are suspended in 50 ml of anhydrous toluene containing 0.75 g of dimethyloctadecylchlorosilane and 1 ml of anhydrous pyridine. After 24 h of reaction at 1100 ° C. (reflux of toluene) and with stirring (magnetic stirring 500 rpm), the silica is filtered, washed successively with 30 ml of toluene and 30 ml of ethyl ether and then dried for 15 h at 450 vs.
On obtient 4,5 g de silice modifiée octadécyle (C18), telle que symbolisée à la figure 2. Les ligands hydrophobes octadecyle 5 sont fixés sur les surfaces internes et externes par des liaisons siloxanes.4.5 g of modified octadecyl silica (C18) are obtained, as symbolized in FIG. 2. The hydrophobic octadecyle 5 ligands are fixed to the internal and external surfaces by siloxane bonds.
b) Remplissage des pores de la silice C18 par le composé protecteur
La silice C18 greffée précédemment obtenue (1 g) est dispersée dans une solution de tridécanoate de glycérol (1,5 g) dans 10 ml de chloroforme. Le chloroforme est évaporé à l'évaporateur rotatif. Comme le symbolise la figure 3, chaque particule est imbibée de tridécanoate de glycérol 6 qui remplit ses pores et couvre sa surface externe.b) Filling the pores of silica C18 with the protective compound
The grafted C18 silica previously obtained (1 g) is dispersed in a solution of glycerol tridecanoate (1.5 g) in 10 ml of chloroform. The chloroform is evaporated on a rotary evaporator. As symbolized in Figure 3, each particle is soaked in glycerol tridecanoate 6 which fills its pores and covers its outer surface.
c) Hydrolyse enzymatique
On ajoute au résidu précédemment obtenu, 50 mi de tampon tris-maléate 0,2 M puis la suspension est soniquée 15 minutes au bain pour obtenir une bonne dispersion.c) Enzymatic hydrolysis
50 ml of 0.2 M tris-maleate buffer are added to the residue previously obtained, then the suspension is sonicated for 15 minutes in the bath to obtain good dispersion.
La suspension est alors placée dans une enceinte thermostatée à 450 C et agitée à 500 rpm. Le pH est maintenu à 7 par l'intermédiaire d'un pH stat qui permet grâce à un enregistrement de suivre l'état d'avancement de la réaction.The suspension is then placed in an enclosure thermostatically controlled at 450 C and stirred at 500 rpm. The pH is maintained at 7 by means of a pH stat which allows, thanks to a recording, to monitor the progress of the reaction.
On ajoute alors 100 mg de lipase extraite de Candida cvlindracae et possédant une activité enzymatique de 2 unités par mg. Une unité enzymatique correspond à la quantité d'enzyme nécessaire pour produire une m icromole d'acide gras par minute à 370 C à pH7. La lipase de C. cylindracae, symbolisée en 7 à la figure 4, a un poids moléculaire d'environ 67 000 et n'a donc pas la possibilité de pénétrer à l'intérieur des pores de la silice C18. Lorsqu'on n'observe plus de production d'acide gras (la quantité d'acide gras produite correspond à l'hydrolyse de 900 mg de triglycéride) on décante la silice, on la lave avec 10 ml d'eau puis avec 2 X 10 ml d'un mélange Methanol/ H20, 50/50 (V/V). On obtient une particule dont la surface externe 2 est totalement débarrassée du composé protecteur comme le symbolise la figure 5.100 mg of lipase extracted from Candida cvlindracae and having an enzymatic activity of 2 units per mg are then added. One enzymatic unit corresponds to the quantity of enzyme necessary to produce one micromole of fatty acid per minute at 370 ° C. at pH7. The C. cylindracae lipase, symbolized at 7 in FIG. 4, has a molecular weight of approximately 67,000 and therefore does not have the possibility of penetrating inside the pores of C18 silica. When no more fatty acid production is observed (the quantity of fatty acid produced corresponds to the hydrolysis of 900 mg of triglyceride) the silica is decanted, washed with 10 ml of water and then with 2 X 10 ml of a Methanol / H2O mixture, 50/50 (V / V). A particle is obtained, the external surface 2 of which is completely free of the protective compound as symbolized in FIG. 5.
d) Attaque chimique
La silice est alors resuspendue dans un mélange Methanol/ H2S04 2N, 50/50 (V/V) (comme le symbolise la figure 6) et est maintenue agitée au moyen d'un agitateur à plateaux à 370 C pendant 24 H. Les particules obtenues sont symbolisées à la figure 7, leur surface externe étant totalement débarrassée des ligands.d) Chemical attack
The silica is then resuspended in a Methanol / H2SO4 2N, 50/50 (V / V) mixture (as symbolized in FIG. 6) and is kept stirred by means of a plate stirrer at 370 C for 24 hours. The particles obtained are symbolized in Figure 7, their outer surface being completely free of ligands.
e) Elimination du composé protecteur
La silice hydrolysée est alors décantée, lavée avec 3 X 20 ml de Methanol puis avec 2 X 30 ml de chloroforme et 2 X 30 mi d'hexane (e). Le solvant est symbolisé en 8 aux figures 8 et 9 qui illustrent la dissolution du composé protecteur. Après évaporation du solvant, on obtient 0,8 g de silice C18 hydrolysée régiosélectivement. Les particules sont symbolisées à la figure 10 : elles portent des ligands hydrophobes uniquement sur leur surface interne, tous les sites de la surface externe étant disponibles. Au niveau macroscopique, cette silice ne présente plus le caractère de non mouillabilité de la silice
C18 de départ. Elle se disperse, au contraire, parfaitement dans l'eau. e) Removal of the protective compound
The hydrolyzed silica is then decanted, washed with 3 X 20 ml of Methanol then with 2 X 30 ml of chloroform and 2 X 30 ml of hexane (e). The solvent is symbolized at 8 in Figures 8 and 9 which illustrate the dissolution of the protective compound. After evaporation of the solvent, 0.8 g of regioselectively hydrolyzed silica C18 is obtained. The particles are symbolized in FIG. 10: they carry hydrophobic ligands only on their internal surface, all the sites on the external surface being available. At the macroscopic level, this silica no longer has the character of non-wettability of silica
C18 of departure. On the contrary, it disperses perfectly in water.
f) Fixation de greffons diols sur la surface externe
1 g de silice hydrolysée régiosélectivement est mis en suspension dans 20 ml d'une solution aqueuse de glycidoxypropyltriméthoxysilane ajustée à pH 3,5. Le mélange est chauffé à 900 C sous agitation pendant 2 H. La silice est ensuite filtrée et lavée avec 20 ml d'eau, 20 ml d'acétone et 20 ml d'éther éthylique successivement. Les conditions moyennement acides utilisées lors du couplage sont suffisantes pour convertir l'oxirane en glycol. Les particules obtenues sont symbolisées à la figure 11 ; elles se caractérisent par la présence sur leur surface interne des ligands 5 hydrophobes
C18 et la présence sur leur surface externe des ligands 9 hydrophiles diol, leur conférant un caractère régiospécifique très marqué.Ce caractère a été mis en évidence par des mesures de rétention, d'une part, du naphtalène (petite molécule hydrophobe) qui rentre dans les pores et est retenu de façon similaire à ce qui se passe avec une silice C18 connue, d'autre part, de protéines de tailles supérieures à celles des pores (poids moléculaire 67 000) qui ne sont pas retenues par la surface externe (mesure "Break Through"). f) Attachment of diol grafts on the external surface
1 g of regioselectively hydrolyzed silica is suspended in 20 ml of an aqueous solution of glycidoxypropyltrimethoxysilane adjusted to pH 3.5. The mixture is heated to 900 ° C. with stirring for 2 hours. The silica is then filtered and washed with 20 ml of water, 20 ml of acetone and 20 ml of ethyl ether successively. The moderately acidic conditions used during coupling are sufficient to convert the oxirane to glycol. The particles obtained are symbolized in Figure 11; they are characterized by the presence on their internal surface of hydrophobic ligands 5
C18 and the presence on their outer surface of hydrophilic ligands 9 diol, giving them a very marked regiospecific character. This character was demonstrated by retention measures, on the one hand, of naphthalene (small hydrophobic molecule) which enters the pores and is retained in a similar manner to what happens with a known C18 silica, on the other hand, proteins of sizes larger than those of the pores (molecular weight 67,000) which are not retained by the external surface (measurement "Break Through").
EXEMPLE 2
séparation chromatographique au moyen du produit obtenu à lrexemple 1
On réalise une chromatographie d'un mélange de deux principes actifs, le nesdonal (0,1 mg/ml) et le phénobarbital (0,3 mg/ml) et d'une protéine plasmatique l'albumine bovine sérique (BSA) (5 mg/ml). On injecte 10 du mélange précédent sur une colonne 30 X 4,6 mm remplie avec le produit C18/diol préparé plus haut. Cette chromatographie est symbolisée à la figure 12 (albumine en 10 et petites molécules en 11). Phase mobile : méthanol/ tampon acétate 0,lM pH 5, 40/60. Débit 1 ml/minute, détection UV 265 nm.On observe sur le chromatogramme correspondant (figure 13) un pic très important d'albumine bovine élué avant t (temps de rétention correspondant au volume mort) suivi des pics correspondant au nesdonal et au phénobarbital. La rétention de ces composés est analogue sur la phase C18/diol à celle sur une phase C18 conventionnelle. Toute l'albumine a été éluée, sans interaction avec le produit poreux.EXAMPLE 2
chromatographic separation using the product obtained in Example 1
Chromatography is carried out of a mixture of two active ingredients, nesdonal (0.1 mg / ml) and phenobarbital (0.3 mg / ml) and a plasma protein serum bovine albumin (BSA) (5 mg / ml). 10 of the above mixture is injected into a 30 × 4.6 mm column filled with the product C18 / diol prepared above. This chromatography is symbolized in FIG. 12 (albumin in 10 and small molecules in 11). Mobile phase: methanol / acetate buffer 0, 1M pH 5, 40/60. Flow rate 1 ml / minute, UV detection 265 nm. We observe on the corresponding chromatogram (Figure 13) a very significant peak of bovine albumin eluted before t (retention time corresponding to the dead volume) followed by the peaks corresponding to nesdonal and phenobarbital . The retention of these compounds is similar on the C18 / diol phase to that on a conventional C18 phase. All the albumin was eluted, without interaction with the porous product.
EXEMPLE 3 Préparation d'un produit t poreux réqiospécifique bifonctionnalisé à partir de silice 5 C4, 300 Angström
a) La silice C4 n'a pas été synthétisée mais a été obtenue auprès de la société "Macherey-Nagei" ("Nucléosil 300-5C4 réf 71262").EXAMPLE 3 Preparation of a bifunctional reqiospecific t porous product from silica 5 C4, 300 Angström
a) Silica C4 was not synthesized but was obtained from the company "Macherey-Nagei"("Nucleosil 300-5C4 ref 71262").
Cette silice à larges pores possède un point de coupure à 250 000 daltons pour les protéines. This large pore silica has a cutoff point of 250,000 daltons for proteins.
b) Remplissage des pores de la silice C4 avec l'agent protecteur. b) Filling the pores of silica C4 with the protective agent.
1 g de silice C4 est dispersé dans une solution de tridécanoate de glycérol (2 g) dans 20 mI de chloroforme qui est évaporé à l'évaporateur rotatif. 1 g of C4 silica is dispersed in a solution of glycerol tridecanoate (2 g) in 20 ml of chloroform which is evaporated on a rotary evaporator.
c) Hydrolyse enzymatique
La lipase de C. cylindracae ayant un poids moléculaire de 67 000 a donc la possibilité de pénétrer à l'intérieur des pores du produit. Pour la maintenir à l'extérieur, on effectue une polymérisation préalable. c) Enzymatic hydrolysis
C. cylindracae lipase having a molecular weight of 67,000 therefore has the possibility of penetrating inside the pores of the product. To keep it outside, a prior polymerization is carried out.
Polymérisation de la lipase de
C. cylindracae
1 g de lipase est dissous dans 50 ml d'une solution à 5 a de glutaraldéhyde dans un tampon phosphate O,lM à pH 8. Après une nuit à température ambiante, les sites non bloqués sont saturés par une solution de glycine (0,1 M concentration finale). Le mélange réactionnel est dialysé puis purifié par chromatographie sur une colonne de perméation de gel Nucléosil 300-70H. Les fractions correspondant au volume mort de la colonne et contenant les aggrégats de lipase de taille supérieure à celle des pores du support sont récupérées, dialysées et lyophilisées. On obtient 200 mg d'enzyme polymérisée possédant une activité enzymatique d'l unité/mg.Lipase polymerization
C. cylindracae
1 g of lipase is dissolved in 50 ml of a 5 a solution of glutaraldehyde in 0.1 M phosphate buffer at pH 8. After overnight at room temperature, the unblocked sites are saturated with a glycine solution (0, 1 M final concentration). The reaction mixture is dialyzed and then purified by chromatography on a Nucleosil 300-70H gel permeation column. The fractions corresponding to the dead volume of the column and containing the lipase aggregates of size larger than that of the pores of the support are recovered, dialyzed and lyophilized. 200 mg of polymerized enzyme are obtained having an enzymatic activity of 1 unit / mg.
Hydrolyse
On ajoute au résidu 50 ml de tampon trismaleate 0,2 M. Le mélange est soniqué 15 mn au bain, puis placé dans une enceinte agitée, chauffée à 450 C et dont le pH est maintenu à 7 par un pH stat. On ajoute 200 mg de lipase polymérisée obtenue précédemment que l'on laisse agir jusqutà ce que l'on n'observe plus de production d'acide gras. La silice C4 est alors décantée, lavée à l'eau (20 ml) puis avec un mélange Methanol/ H20, 50/50 (v/v), (2 x 20 ml).Hydrolysis
50 ml of 0.2 M trismaleate buffer is added to the residue. The mixture is sonicated for 15 min in the bath, then placed in a stirred chamber, heated to 450 ° C. and whose pH is maintained at 7 by a pH stat. 200 mg of polymerized lipase obtained above are added and left to act until no more fatty acid production is observed. The C4 silica is then decanted, washed with water (20 ml) then with a Methanol / H2O mixture, 50/50 (v / v), (2 x 20 ml).
d) Attaque chimique
La silice C4 est ensuite resuspendue dans un mélange Methanol/ H2S04 2N, 50/50 (v/v) et agitée sur un agitateur à plateaux à 370 C pendant 24 H. La silice est alors décantée, lavée avec 20 ml d'eau, 2 x 20 ml de Methanol, 2 x 20 ml de chloroforme et 2 x 20 mI d'hexane puis séché(e). On obtient 0,8 g de silice C4 hydrolysée qui est regreffée diol selon le même protocole que précédemment (f).d) Chemical attack
The silica C4 is then resuspended in a mixture of Methanol / H2SO4 2N, 50/50 (v / v) and stirred on a plate stirrer at 370 C for 24 hours. The silica is then decanted, washed with 20 ml of water, 2 x 20 ml of Methanol, 2 x 20 ml of chloroform and 2 x 20 mI of hexane then dried. 0.8 g of hydrolyzed silica C4 is obtained which is regrafted diol according to the same protocol as above (f).
EXEMPLE 4
Chromatographie d'un mélange de deux protéines plasmatiques de poids moléculaire différent, la BSA (67 000) et l'Ig.M. (900 000)
La chromatographie est effectuée sur une colonne de 30 x 4,6 mm remplie de produit préparé à l'exemple 3, dans un tampon acétate pH 5, 0,1 M avec une détection UV à 280 nm et un débit de 1 ml/minute. On injecte 10 1 d'une solution de BSA (5 mg/ml) et d'Ig.M. (0,1 mg/ml).EXAMPLE 4
Chromatography of a mixture of two plasma proteins of different molecular weight, BSA (67,000) and Ig.M. (900,000)
Chromatography is carried out on a 30 x 4.6 mm column filled with product prepared in Example 3, in an acetate buffer pH 5, 0.1 M with UV detection at 280 nm and a flow rate of 1 ml / minute . 10 l of a solution of BSA (5 mg / ml) and of Ig.M are injected. (0.1 mg / ml).
On n'observe sur le chromatogramme (figure 14) qu'un seul pic correspondant à l'Ig.M. et élué avant tos la BSA est piégée sur le support. Only one peak corresponding to Ig.M is observed on the chromatogram (FIG. 14). and eluted before all the BSA is trapped on the support.
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FR8913873A FR2653034A1 (en) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | Process for the preparation of a regiospecific porous particulate product, products obtained and application especially to chromatographic separations |
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