極性官能基を持つ重合体で修飾された固相抽出用の多孔性基質
【課題】従来の重合体からなる収着媒は、粒子状をしているため収着媒用ベッド中に加えるか、または繊維からなる個状組織に絡ませることが必要であった。しかし、このような収着媒は高価であり、固相抽出に使用するのに不便であり、検体に対して良好な保持率を示さず、少量の溶離剤ではうまく検体を回収できない。そこでこれらの欠点を改良した収着媒を提供する。
【解決手段】多孔性基質を特定構造で表わされる重合体によって修飾して一体としたものを収着媒として提供する。とくに極性官能基を持った重合体で多孔性基質を修飾してなる一体物を収着媒として提供する。またその収着媒の製造方法を提供する。
【解決手段】多孔性基質を特定構造で表わされる重合体によって修飾して一体としたものを収着媒として提供する。とくに極性官能基を持った重合体で多孔性基質を修飾してなる一体物を収着媒として提供する。またその収着媒の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に分析分離および準備分離などのための装置と方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この出願は２００５年５月２日に出願された「重合体で修飾された固相抽出用の多孔性基質」と題する米国特許出願第１１／１２０，００３号に関連するものである。
【０００３】
重合体の一体物を使用することは、分析分離および製造分離の領域で知られている。１つの普通に使用されている重合体の一体物は、スチレンとジビニルベンゼンとのフリーラジカル重合によって作られている。その多孔構造は、単量体の選択、橋かけ結合をする共重合体の量、重合温度、および普通はドデカノールのような気孔発生溶剤の量と種類によって制御できる。これらのパラメーターと、一体物の気孔構造に与えるパラメーターの影響は、下記非特許文献１によりさらに詳しく説明されており、その中では巨大分子（蛋白質）の混合物を分離するのに代表的な重合体の一体物からなるディスクが用いられた。
【０００４】
同様に、一体物からなるクロマトグラフィーベッドの性能が、微小薄膜重合体ビーズを充填したカラムと比較された（下記非特許文献２）。ポリ（スチレン−ジビニルベンゼン）の一体物が毛管中で作られ、電気噴霧イオン化質量分析に備えて二重螺旋状の核酸を分離するのに用いられた。一体物のカラムは重合体ビーズを充填したカラムに比べてカラムの性能では進歩を示した。重合体吸着剤の使用は分析分離と調製分離の分野では知られている。多孔性構造は単量体の選択、橋かけ結合をしている共重合体の量、重合温度、および気孔発生溶剤の量と種類によって制御できる。これらのパラメーターと、一体物の気孔構造に及ぼすこれらパラメーターの影響は下記非特許文献３に詳しく検討されている。
【０００５】
一般に用いられている重合体の一体物は、スチレンとジビニルベンゼンとのフリーラジカル重合によって作られている。スチレン／ジビニルベンゼンの重合体の多くの例が当業界では知られており、固相抽出およびクロマトグラフィーの分野で用いられて来た。例えば、下記非特許文献２はポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）からなる一体物のクロマトグラフィーベッドの性能を記載し、微小薄膜状のポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）重合体ビーズを充填したカラムと比較した。一体物のポリ（スチレン−ジビニルベンゼン）は、毛管中で作られ、電気噴霧イオン化質量分析の準備のために二重螺旋状の核酸を分離するのに用いられた。その一体物のカラムは、重合体ビーズを充填したカラムに比べてカラム性能において進歩を示した。
【０００６】
Xieの下記特許文献１は、カラムケーシングに入れる透過性重合体の一体物材料の調製を記載しており、そこでは圧力の適用が壁の影響と膨潤を避けると説明されている。或る具体例では、重合体の棒またはシリカのビーズのような充填材が重合体のための骨組として用いられ、より大きな機械的な力を与えると説明されている。
【０００７】
さらに、重合体のビーズは分析方法と製造方法において多くの使用を見出した。例えばKalluryの下記特許文献２は、双極性相互作用と疎水性相互作用からなる群から選ばれた１または２以上の相互作用を容易にするに適した重合体の背骨と、重合体背骨に関連し、プロトン受容、プロトン供与および双極性相互作用からなる群から選ばれた１または２以上の相互作用を受けるに適し、また極性分子の保持に対して強い能力を示すアミド官能基とを含んだ重合体収着媒を記載している。その収着媒は、試料の前処理のためのディスク、膜、注射器筒のカートリッジを含んだ支持物に関連している。
【０００８】
Bouvierの下記特許文献３は、溶液から有機溶質を取り出す方法を記載しており、その方法は疎水性単量体と１または２以上の親水性単量体で作られたビーズまたはペレットの形をした重合体に溶液を接触させることからなり、そこでは溶質が重合体に吸着される。その疎水性単量体はジビニルベンゼンであり、その親水性単量体はビニルピリジンまたはＮ−ビニルピロリドンのような複素環式単量体である。
【０００９】
Fritzの下記特許文献４は、検体を吸着するためのイオン性官能基を含んだ官能基を持つ大気孔性のポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）粒子を記載している。同様に、Fritzの下記特許文献５は、繊維状母体と収着性粒子とからなり、収着性粒子と繊維状母体とは単量比で４０：１から１：４の割合で存在し、収着性粒子が母体の網に絡まっている上記大気孔性のポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）粒子の固相抽出媒体中での使用を記載している。下記特許文献６はＰＴＦＥフィブリル母体と、母体中に絡んでいる収着性粒子とからなる固相抽出媒体の製造方法と、検体の単離方法とを記載している。その固相抽出媒体は粒子をＰＴＦＥエマルジョンと混合し、撹拌してＰＴＦＥ粒子の繊維組織を形成させ、カレンダーにかけてシートとすることによって作られている。粒子は互いに離れているものとして記載され、粒子を捕捉しているＰＴＦＥフィブリルケージ中に単離されている。
【００１０】
Hagenの下記特許文献７はＰＴＦＥと風に吹かれた微小繊維とからなる多孔性の不織布繊維母体と、収着性または反応性疎水性シリカ質の分子篩とが４０：１から１：４０の重量比で母体中に粒子が絡んでいる固相抽出媒体を記載している。
【００１１】
重合体収着剤の製造に用いられる単量体についての変更が調査された。例えば下記特許文献８およびTakahashiの下記特許文献９は、報告によると疎水性とイオン交換基とを持った疎水性イオン性物質からなる固相抽出用充填材を記載している。その充填材は、疎水性単量体（Ａ）と親水性単量体（Ｂ）とを共重合させ、その中にイオン交換基を導入することによって作られ、その場合説明によると、イオン交換基は疎水性基の場所を損なうことなく導入される。
【００１２】
Leeの下記特許文献１０は、固相抽出のためチャンネルによって入り込んだ橋かけ結合された重合体粒子からなる多孔性樹脂を記載している。その重合体粒子は疎水性成分と、少なくとも１種の親水性成分と、少なくとも１種のイオン交換性の官能基とからなることを特徴としている。或る具体例では、疎水性単量体はジビニルベンゼンであり、親水性単量体はＮ−ビニルピロリドンであり、共重合体はスルホン化されたポリ（ジビニルベンゼン−ｃｏ−Ｎ−ビニルピロリドン）である。
【００１３】
Kataoka, H.は繊維と重合体固定相で被覆された毛管とを用いる微小抽出技術を記載している（下記非特許文献４）。
下記特許文献１１と下記非特許文献５において、Tsudaほかは低濃度のガス状トルエンを吸着させるために、シリカ微小粒子を付着させた一種の繊維吸着剤の調製を記載している。そのシリカ微小粒子は、報告によれば、アルカリ性の条件下でシリカのオリゴマーを重合させ、ガラス繊維上にそれを固定し、その繊維をガラス繊維中に織り込んで作られた。シリカの微小粒子の表面はＣ18相を結合させることによって化学的に修飾された。
【００１４】
下記特許文献１２は吸着剤粒子、細かいプラスチック粒子および強化繊維の混合物からなる吸着剤成形体を記載している。その吸着剤は活性炭素、シリカ、アルミナまたはゼオライトである。Crowderの下記特許文献１３は２相間の差別的分布を行うための分子分離カラム、すなわち、母体中に微粒子を不動にしている多孔性母体からなる実質的に均一な固定相を含むカラムを記載している。
【００１５】
しかし、当業界で記載されている多くの重合体収着媒は、収着媒ベッド中に添加されるか、または繊維の網状組織中に絡める粒子として提供されている。こうして作られている粒子は便利なものでなくて製造するに高価となり、またはその粒子は固相抽出の用途に使用するに容易でない。その固相抽出特性は限定されており、収着媒は極性検体に対しても非極性検体に対しても良好な保持率を示さない。さらに、その固相抽出媒体はすぐれた流速でも、少量の溶離剤では検体を回収させないで、分析の用途では時間と、労力と溶剤との迅速で有効な使用を与えない。
【特許文献１】米国特許第６，７４９，７４９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９２６，８２３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７２６，８４２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６１６，４０７号明細書
【特許文献５】米国特許第５，６１８，４３８号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第４９８５５７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７３８，７９０号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１１５９９９５号明細書
【特許文献９】米国特許第６，７５９，４４２号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，３２２，６９５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，７２３，１５７号明細書
【特許文献１２】欧州特許出願公開第０４３２４３８号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，５１２，８９７号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，３２８，７５８号明細書
【特許文献１５】米国特許出願第１１／０１８１６８号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，０１７，５２８号明細書
【特許文献１７】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６９０４号明細書
【特許文献１８】米国特許第５，９０６，７９６号明細書
【特許文献１９】米国特許第６，２００，５３３号明細書
【非特許文献１】Merhar, M., et al. (2002) Materiali in Tehnologije, 36:163
【非特許文献２】Premstaller, A., (2000) Anal. Chem., 72:4386
【非特許文献３】Okay, O., (2000) Prog. Polym. Sci., 25:711-779
【非特許文献４】Kataoka, H., (2005) Current Pharm. Analysis 1, 65-84
【非特許文献５】Tsuda, et al. (2003) Analytical Sciences 20, 1061
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、この発明の主たる目的は、固相抽出用の重合体で修飾された多孔性基質を提供して、当業界における上述の必要を満足させることである。
この発明のさらなる目的は、固相抽出のための改良された方法を提供することである。
この発明のさらなる目的は、固相抽出媒体を調製するための改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
従って、固相抽出用又はクロマトグラフィー用の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が提供され、その基質は、多孔性基質とその上に形成された極性官能基を持つ重合体との一体物からなり、その重合体の一体物は、式
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m
｜ ｜
Ｌ Ｌ
｜ ｜
Ａ Ｑ
｜ ｜
Ｐr Ｒ
｜
Ｐr
で表わされる。式中、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロによって置換されたものであり、式中ｎ／ｍは約０．００１から約１０００までであり、式中ｒは０または１であり、式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−，および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−，および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはそれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビル、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
Ｌ
｜
Ｐは −ＣＨ2−ＣＲ− であり
ここでは[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]との順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。その多孔性基質は一体物、凝集粒子、または織布または不織布の形であることが好ましい。好ましい具体例では多孔性基質はガラス繊維の一体物である。こうして提供される極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、少なくとも４０ｍＬ／分の流速を示す。
【００１８】
追加の具体例では、重合体の一体物は次式で表わされる。
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m [ＣＨ2−ＣＲ−]o
｜ ｜ ｜
Ｌ Ｌ Ｌ
｜ ｜ ｜
Ａ Ｑ Ａ
｜ ｜ ｜
Ｐr Ｒ Ｌ
｜ ｜
Ｐr Ｑp
｜
Ｒq
式中、ｑは０−３であり、ｐは０−５であり、ｏ／ｍは０．００１から１００までであり、またここでは[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。この重合体の一体物は、多孔性基質上に作られたあとで、さらに極性官能基を用いて官能基を与えることができる。
【００１９】
また、重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法が提供されたが、その方法は（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上の親水性単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤からなる溶液に多孔性基質を接触させ、（ｂ）酸素の存在しないところで多孔性基質と含有溶剤とを加熱して多孔性基質上で単量体を重合させることから成るものである。疎水性単量体と親水性単量体とは橋かけ結合をすることのできる単量体であっても、橋かけ結合をできない単量体であっても、またはそれらの組み合わせであってもよい。疎水性単量体は次式を持つことが好ましい。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
式中、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式のヒドロカルビル、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、これらは場合によっては、Ｃ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであってもよく、ｒは０または１である。親水性単量体は次式を持つことが好ましい。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
式中、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されていてもよく、ｒは０または１である。
【００２０】
追加の具体例では、親水性単量体は次式を持つことができる。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ
式中、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここではｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはそれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビル、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであってもよく、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖ヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであってもよく、ｒは０または１である。その方法はさらに、重合体で修復された多孔性基質を加熱して追加の極性官能基を導入することを含んでいる。多孔性基質は一体物、凝集粒子、または織布または不織布の形であることが好ましく、多孔性基質はガラス繊維の一体物であることがさらに好ましい。
【００２１】
追加の具体例では、アミドの官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法が提供され、その方法は、（ａ）多孔性基質を１または２以上の疎水性単量体、１または２以上のアミド化された単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤を含んだ溶液に接触させ、（ｂ）多孔性基質とそれに含まれている溶液とを酸素の存在しないところで加熱して上記１または２以上の単量体を重合させて重合体で修飾された多孔性基質を生成することから成る。アミド化された単量体は、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−アリルアセトアミド、Ｎ−メチルビニルアセトアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルベンズアミド、Ｎ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンズアミド、ｎ−ビニルピロリドン、またはビニルベンゼンスルホンアミドから選ばれることが好ましい。
【００２２】
追加の具体例では極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が提供されるが、それは上で述べた方法で調製されている。
追加の具体例では検体を単離する方法が提供されるが、その方法は（ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を有機溶剤と場合によっては水溶性溶剤、またはそれらの混合物でコンディショニングし、（ｂ）分析すべき試料中に存在する検体をコンディショニングした重合体で修飾された多孔性基質を吸着させ、（ｃ）重合体で修飾された多孔性基質から有機溶剤、水溶性溶剤、またはそれらの混合物を用いて吸着された検体を溶離させることから成るものである。
【００２３】
また、検体のクロマトグラフィーによる分離を行う方法が提供されるが、その方法は、ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をクロマトグラフィー装置に入れ、ｂ）この重合体で修飾された多孔性基質を有機溶剤、水溶液またはそれらの混合物でコンディショニングし、ｃ）この重合体で修飾された多孔性基質を１または２以上の検体が含まれている溶液と接触させ、ｄ）有機溶剤、水溶液、またはそれらの混合物を含んだ移動相を上記重合体で修飾された多孔性基質に通し、ｅ）重合体で修飾された多孔性基質から１または２以上の検体を溶離することから成るものである。
【００２４】
或る具体例では、固相抽出またはクロマトグラフィーを実施するための装置が提供されるが、その装置は支持物に関連する極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質から成るものである。好ましくは支持物は注射器筒のカートリッジ、クロマトグラフィーカラム、微細流体素子工学プラットフォーム、１または２以上の追加膜、ピペットチップまたはマルチウエルドプレートである。
【００２５】
この発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は以下に述べる記載の中で一部説明され、一部は以下の記載を検討すると当業者には明白であり、またはこの発明の実施によって知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
I．定義と概要
この発明を詳しく説明する前に、特別のことわりがなければ、この発明は特別な検体、溶剤、化合物に限定されるものでなく、それらは変わるものであることが理解されなければならない。また、ここで使用される用語は特定の具体例を説明するだけのためであって、この発明の範囲を限定する積りのないことが理解されなければならない。
【００２７】
この中でまたクレームの中で使用されているように、単数形の「ａ」、「ａｎｄ」、および「ｔｈｅ」は前後関係が明らかにそうでないと記載しているのでなければ、複数の指示物を含むということに注意しなければならない。従って、例えば「１つの溶剤」というのは、２つ以上の溶剤を含み、「１つの検体」というのは「２つ以上の検体」を含み、以下同様である。
【００２８】
或る値の範囲が与えられている場合には、前後関係が明らかにそうでないと記載しているのでなければ、その範囲の上限と下限との間にある値はすべて下限値の単位の１０分の１までこの発明の中に包含され、またその説明されている範囲の中のそのほかの値または中間の値はこの発明の中に含まれる。これらのより小さい範囲の上限と下限とは、独立してそのより小さい範囲内に含まれ、またその説明されている範囲内から特別に除外されているもの以外は、この発明の中に含まれる。説明されている範囲が限界に一方または双方を含む場合には、これら含まれる限界の一方または双方を除外する範囲はまたこの発明に含まれる。
【００２９】
この中で用いられているように、「吸着」という用語とその文法上の派生語は、検体が重合体からなる吸着剤の表面の分子と物理的に相互に作用することによって、重合体表面と可逆的に関連を持つに至る表面現象を意味している。その関連は、例えばヴァンデルワース力、双極子−双極子相互作用、双極子誘導双極子、または分散力のような何等かの非共有結合機構により、疎水性の相互作用または水素供与のまたは受容の相互作用によるものである。
【００３０】
この中で用いられているように、「検体」という用語は、生物、有機、合成、天然または無機の起源の資料中で特徴とし、確認しまたは定量されるべき分子をすべて意味している。例えば健康に良いとされる化合物またはその代謝生成物は検体となり得るし、例えば血漿のサンプル、唾液、尿、飲料水、合成物または天然物の混合物、または環境資料中に存在するものも検体である。検体は無極から極性まで何等かの極性を示す。
【００３１】
この中で用いられているように、「一体物」という用語は連続構造物を意味し、例えば蜂の巣構造、発泡体および繊維を含み、繊維は織物に織られたもの、不織布マットまたは薄い紙のようなシートとされたものを含んでいる。発泡体は一般にスポンジのような構造を示している。
この中で用いられているように、「基質」という用語は、一般に洗濯または反応条件下で安定な多孔性の水不溶性材料を言うのであって、例えば溶剤抽出工程および現場での反応段階を含む試料調製および／または合成操作中に遭遇する物である。
【００３２】
「有極性」「無極性」および「極性」という用語は、一般に関心のある化合物の分配係数Ｐを指しており、それは水性相（例えば水）に対する有機相（例えばオクタノール）中のその化合物の平衡濃度の比率である。ここで用いられているように、有極性化合物は一般に２．０より小さいｌｏｇ Ｐの値を持つことが特徴とされるが、無極性化合物は一般に約２．０より大きいｌｏｇ Ｐ値を持つことが特徴とされる。
【００３３】
「極性官能基」という用語は、一般に次の化学的な基を指している：−ＮＲＣ(Ｏ)−(アミド)，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−(カルバミル)，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−(カルバメート)，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ−(アルキルオキシ)，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−(ウレタン)，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−(カルバミドまたは尿素)，−ＮＣＯ(イソシアネート)，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−(ジオール)，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−(グリシドキシ)，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−(エトキシ)，−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−(プロポキシ)，−Ｃ(Ｏ)−(カルボニル)，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−(カルボキシ)，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−(アセトニル)，−Ｓ−(チオ)，−ＳＳ−(ジチオ)，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−(エーテル)，−ＳＯ−(スルフィニル)，−ＳＯ2−(スルホニル)，−ＳＯ3−(スルホン酸)，−ＯＳＯ3(サルフェート)，−ＳＯ2ＮＭｅ−(スルホンアミド)，−ＮＲq−(アミン)および−ＮＲq+−、ここでＲはＨ(第四級アミン)，−ＣＮ(ニトリル)，−ＮＣ(イソニトリル)，−ＣＨＯＣＨ−(エポキシ)，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−(グアニジノ)，−ＮＯ2(ニトロ)，−ＮＯ(ニトロソ)，−ＯＰＯ3−(ホスフェート)，−ＯＨ(ヒドロキシ)ではなくて、ここでｓは１より大きく、好ましくは１−１２であり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルである。
【００３４】
「ヒドロカルビル」という用語は、従来の意味で炭素と水素とを含む炭化水素基を指しており、直鎖または分枝鎖状の脂肪族、脂環族化合物であり、脂肪族と脂環族部分の組み合わせ物を含むこともある。脂肪族および脂環族のヒドロカルビルは飽和であってもよく、または１または２以上の不飽和結合、普通は二重結合を含んでいてもよい。特定数の炭素原子を持ったヒドロカルビル残基が命名されるときには、その数の炭素原子を持っているすべての幾何学的異性体が含まれる積りであり、従って、例えば「ブチル」はノルマルブチル、第二級ブチル、イソブチルおよび第三級ブチルを含む意味であり、「プロピル」はノルマルプロピルおよびイソプロピルを含んでいる。
【００３５】
この発明者は、驚くべきことに、極性官能基を持つ重合体で修飾された基質は、すぐれた固相抽出媒体を提供するものであり、極性検体のすぐれた保持率を提供でき、また無極性検体の保持率も提供するものであることを見出した。さらに、その重合体で修飾された基質は使用と製造が簡単であり、検体の固相抽出の技術で著しい進歩を提供するものである。さらに、その重合体が１または２以上の極性成分を持った官能基を与えられるときには、極性検体のすぐれた保持率と、特定の極性を持った検体を選択的に回収する方法が提供される。
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の成分と利点とを以下に詳しく記載する。
【００３６】
II．重合体
重合体で修飾された多孔性基質上に形成されている重合体の一体物は、無極性化合物を吸着するために疎水性成分を含んでおり、極性化合物のすぐれた保持率を提供するために、１または２以上の極性官能基を含んでいる。その重合体の一体物は一般に次式で表わされる。
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m
｜ ｜
Ｌ Ｌ
｜ ｜
Ａ Ｑ
｜ ｜
Ｐr Ｒ
｜
Ｐr
式中、ＡはＣ5-10の単環式又は二環式アリールまたはヘテロアリールから選ばれ、ｎ／ｍは約０．００１から約１０００までであり、ｒは０または１であり、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，−ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−，および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−，および−ＮＲq+−（ここではＲはＨではない），−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビル、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
Ｌ
｜
Ｐは −ＣＨ2−ＣＲ− であり、
式中、[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]との順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。[−ＣＨ2−ＣＬ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]に対してｒが１であるときには、Ｒは水素ではないということは理解されよう。
【００３７】
成分Ｐは、２つの異なった重合体の背骨で結合された橋かけ結合を持った重合体を提供している。その重合体の一体物は１または２以上の疎水性単量体と、１または２以上の親水性単量体とを重合させることによって作られ、それらの単量体は橋かけ結合ができる単量体、橋かけ結合のできない単量体、またはそれらの組み合わせ物である。ｎ／ｍは約０．００１から約１０００までであることが好ましく、約０．０１から約１００までであることがさらに好ましい。或る具体例ではｎ／ｍは約０．１から約１０までである。従って、好ましい具体例では重合体は単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]とを約０．１と約１０との間のモル比で含んでいる。
【００３８】
単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]は重合体に疎水性の特徴を与えて、無機性検体、または極性検体の無極性部分との相互作用を高めている。また、重合体はジビルベンゼンのような橋かけ結合をする単量体から作ることができ、その単量体は重合体に構造強度を追加している。重合体は、例えばポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）、ハロまたはアルキルのような置換基を持ったスチレンまたはヘテロ環状体のような、官能基を持つアリールまたはヘテロアリール部分を持ったスチレンまたはジビニルベンゼンの共重合体を含むことができる。従って、多孔性基質を修飾するための重合体として使用することのできる代表的な、しかしそれに限定するものではない重合体のリストはこれに限定するのではないが、ポリスチレン、ポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）、スチレンまたはジビニルベンゼンと、ハロゲン化またはアルキル化されたスチレン、ピリジン、チオフェン、フラン、イミダゾール等からなる共重合体である。単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]中のＬ−Ａ−Ｐrは普通ＣＨ2Ｃ6Ｈ5，ＣＨ2Ｃ6Ｈ5ＣＨ2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ5Ｃ6Ｈ5ＣＨ2，ＣＨ2Ｃ5Ｈ5Ｎである。
【００３９】
極性化合物のすぐれた保持率は、疎水性相互作用だけでなく親水性相互作用（例えばプロトン受容、プロトン供与、双極性、静電引力、イオン交換など）の能力を持った重合体の一体物を使用することによって達成することができる。極性化合物のすぐれた吸着性を表わすために重合体は極性官能基を含み、疎水性相互作用を加えて親水性相互作用を提供している。従って、重合体一体物は単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]中のＬ−Ｑ−Ｒ−Ｐrが極性官能基を与えて、検体と親水性相互作用をする能力を提供している。好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ジビニルベンゼンとｎ−ビニルアセトアミドとの重合によって作られる。こうして提供された重合体の一体物は、検体と疎水性相互作用のほかに双極性相互作用の能力を持っている。極性検体のすぐれた保持率は極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が用いられたこの中の実施例中で具体的に示されている。好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体一体物に対する比率ｎ／ｍは約１から約５の間にある。
【００４０】
追加の具体例では、重合体一体物は次式で表わされる。
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m [ＣＨ2−ＣＲ−]o
｜ ｜ ｜
Ｌ Ｌ Ｌ
｜ ｜ ｜
Ａ Ｑ Ａ
｜ ｜ ｜
Ｐr Ｒ Ｌ
｜ ｜
Ｐr Ｑp
｜
Ｒq
式中、ｑは０−３であり、ｐは０−５であり、ｏ／ｍは０．００１から１００までであり、[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]に対してｒが１のときは、Ｒは水素でないことは言うまでもない。
【００４１】
単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]は任意であり、一般にｏ／ｍは０から約１００までであり、さらに好ましくは約０．１から約１０までである。当業者は単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の相対的な割合を変えると、特定検体の最大保持率が得られるようにすることができる特定の吸着特性を持った重合体が結果として得られるということが認められよう。一般に、単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]とは、どのような整数割合ででも存在することができる。或る具体例では、その単量体単位は例えば約１：１：１，２：１：１，１０：１：０，１：１０：０，１：２：５の比率で存在し、制限がない。
【００４２】
さらに仕込んだ化合物のすぐれた吸着性は、イオン交換能力を持った重合体によって達成される。イオン交換能力を持った重合体で修飾された多孔性基質を得るために、重合体にイオン交換官能基を導入することができる。好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ジビニルベンゼン、ｎ−ビニルアセトアミドおよびビニルベンゼンスルホン酸の重合によって作られる。こうして作られた重合体の一体物はカチオン交換能力と、検体との双極性相互作用と、また検体との疎水性相互作用とを持っている。他の好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、スチレンと、１，６−ヘキサンジオールジビニルエーテルと、ビニルピリジニウムとの重合によって作られ、アニオン交換能力と、電子供与（プロトン受容）性で検体との疎水性相互作用とを持った重合体一体物が得られる。
【００４３】
従って、重合体の一体物は単量体単位Ｌ−Ｑ−ＲまたはＬ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒとして際限がなく、例えばＮＨＣ(Ｏ)ＣＨ3，ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＮＣ6Ｈ5Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ5，ＮＣＨ2ＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ2ＣＨ3，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ4ＮＯ2，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ4Ｈ3Ｏ(フロイルアミド)，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ4ＮＨＣ(Ｏ)ＣＨ3；Ｃ(Ｏ)ＮＨ2，ＣＨ2ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＮＨ2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｃ(Ｏ)ＮＨ2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｃ(Ｏ)Ｎ(ＣＨ3)2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｃ(Ｏ)ＮＨ2；ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＮＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＮＨ3，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｎ(ＣＨ3)3+，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-；ＯＣ(Ｏ)ＮＨＣＨ2ＣＨ3，ＯＣ(Ｏ)ＮＣ6Ｈ5ＣＨ2ＣＨ3；ＯＣ(Ｏ)ＣＨ2ＣＨ3，ＯＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ5；ＯＣ(Ｏ)ＣＨ2Ｃ6Ｈ5；ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＯＣＨ3，ＮＣ6Ｈ5Ｃ(Ｏ)ＯＣＨ3，ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＯＣ6Ｈ5；ＮＣＨ2ＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＮＨＣＨ2ＣＨ3，ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＮＨＣ6Ｈ5，Ｃ6Ｈ4ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＮＨＣＨ2ＣＨ3；ＣＨ2ＮＣＯ，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＮＣＯ；ＣＨ2ＯＨ，ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＯＨ，ＣＨ2ＣＨＯＨＣＨＯＨＣＨ3，ＣＨ2ＣＨＯＨＣＨ2ＯＨ；ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ；(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)4，(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)2，(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)3；ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＣＨ2Ｃ(Ｏ)Ｃ6Ｈ5；ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＯＣＨ3，ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＯＣ6Ｈ5；ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＳＣＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＳＣＨ2Ｃ6Ｈ5；ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＳＳＣＨ3；ＣＨ2ＯＣ6Ｈ5；ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3；ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-，ＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3；ＣＨ2ＳＯ2ＮＣＨ3，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＳＯ2ＮＣＨ3；ＣＨ2ＣＨ2Ｎ(ＣＨ3)2，ＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｎ(ＣＨ3)2；ＣＨ2ＣＨ2Ｎ(ＣＨ3)3+，ＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｎ(ＣＨ3)3；ＣＨ2ＣＨ2ＮＣＨ2，ＣＨ2ＣＨ2ＣＮ；ＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＮＯ2，Ｃ6Ｈ4ＮＯ2，ＣＨ2ＣＨＯＣＨ；またはＣＨ2ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ2を含んでいる。好ましい具体例では、Ｌ−Ｑ−Ｒ−ＰrはＮＨＣ(Ｏ)ＣＨ3またはＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ3から選択される。
【００４４】
アリールまたはヘテロアリール成分は検体と疎水性相互作用として無機性検体の保持率を高める。さらに、重合体の一体物が多孔性基質上に生成された後で、必要によりアリールまたはヘテロアリール成分を−Ｌ−Ｑp−Ｒqで置換することによって、アリールまたはヘテロアリール成分は極性官能基で官能化される。そこではｑは０−３であり、ｐは０−５であり、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−（ここでｎは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−であり、ここでＲはＨ，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−または−ＯＨでなくて、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルである。
【００４５】
こうして提供された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、親水性相互作用のほかに疎水性相互作用を利用して検体を吸着するが、それはプロトン受容、プロトン供与、双極性、静電気引力およびイオン交換相互作用から選ばれた少なくとも１つの相互作用を含んでいる。
【００４６】
III．多孔性基質
多孔性基質は、溶剤と検体への充分な接近と、気孔率（例えば約１ｃｃ／ｇより大きくない密度）を与えれば、どのような多孔性固体構造であってもよい。また、多孔性基質は実質的な不活性を示し、従って多孔性基質は重合体が生成されまたは検体が単離される条件下で溶解も腐食もしないことが好ましい。多孔性基質は一体物、凝集粒子または織布または不織布の形であることが好ましく、不織物は上記特許文献１４とその中に引用された参考文献に記載されているような、メルトブロウンウェブ、スパンボンデェッドまたはエアレイドウェブおよびブロウンファイバーウェブのような大繊維および微小繊維のウェブを含むことが好ましい。多孔性基質は無機材料、例えば金属またはメタロイドオキサイド（例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、バナジア、ゼオライト、ムライト、ガラス等）、金属（例えばステンレススチール）または有機材料、例えば炭素繊維、セルロース材料（例えばニトロセルロース、セルロースアセテート）、ポリ（ビニルクロライド）、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））、ポリ（４−メチルブテン）、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリシロキサン、ナイロン、ポリ（ビニルブチレート）等または上記のものの何れかの混合物または複合物を含んだ合成重合体から作ることもできる。多孔性基質は、多孔性基質の表面と内部の全体にわたって単量体が重合しているために、それ自身相当量の検体を吸着しない。多孔性基質はガラスファイバーの一体物であることが好ましい。
【００４７】
或る具体例では、多孔性基質は不活性である。「不活性」とは、重合体で修飾された多孔性基質の下部にある多孔性基質が使用（例えば溶剤、酸、塩基、塩または緩衝剤等を用いて検体の単離と調製）の条件下で充分に安定であって、重合体で修飾された多孔性基質が検体溶液を汚染しないで使用できる程であることを意味している。特定の具体例では、多孔性基質は充分に不活性であって、アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を、その構造の完全性を失うことなく、例えば強酸または強塩基の使用を含めて、製造するのに使用することができる。代表的な不活性基質は、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ＰＴＦＥ）、ポリシロキサン、ポリスチレン等のような重合体基質を含み、またシリカ、ジルコニア、バナジアおよびアルミナのような材料から作られた無機基質で、ガラスまたはセラミック繊維等および金属（例えばステンレススチール網）の形をしたものを含んでいる。基質はガラス繊維の一体物であることが好ましい。使用できるガラス繊維のタイプについてはとくに制限がない。例えば大きさが約０．０１０と０．０５０インチの間のガラス繊維を用いて良い結果が得られた。しかし、他の太さの繊維を使用することができる。
【００４８】
多孔性基質は、たとえば２００４年１２月２０日に出願され共有になっている上記特許文献１５に記載された、超多孔性の一体的な基質を含んでいる。さらに不活性な多孔性基質は、シリカ粒子を合着させて多孔性構造にし成形することによって作ることができる。１つの変異がUngerの上記特許文献１６に記載されており、その特許はアルキル官能基をシリカの骨格構造と表面とに結合させて、ハイブリッドシリカを製造する方法を記載している。その方法は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とオルガノトリエトキシシランとの混合物を作り、酸触媒の存在下にシランを加水分解してポリアルキルエトキシシランのオリゴマーを作り、その後このオリゴマーを塩基触媒の存在下にゲル化して、多孔性のハイブリッド粒子とすることを含んでいる。
多孔性基質は検体の固相抽出を実施するに適した形状であることが好ましい。以下に応用を説明する。
【００４９】
IV．気孔発生溶剤
多孔性基質上に生成される重合体は、それ自身が多孔性である。気孔率は以下の特性を示す気孔発生溶剤によって与えられる。気孔発生溶剤は、単量体混合物中に溶解し、重合反応に不活性であって、生成される重合体を溶解しない。適当な気孔発生溶剤はこれに限定されるのではないが、トルエン、キシレン、エチルベンゼンおよびジエチルベンゼンのような芳香族炭化水素；ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよびデカンのような飽和炭化水素、イソアミルアルコール、オクタノール、デカノール、ドデカノールおよび２−エチルヘキシルアルコールのようなアルコール類；ジクロロメタン、ジクロロエタンおよびトリクロロエタンのような脂肪族ハロゲン化炭化水素；エチルアセテート、ブチルアセテート、ジメチルフタレートおよびジエチルフタレートのような脂肪族または芳香族エステル；トリアセチン、トリブチリンおよびトリカプリンのようなグリセロールトリエステルを含んでいる。気孔発生溶剤は個別にまたは２以上のものを組み合わせて用いることができる。気孔発生溶剤の添加量は、単量体の全量を基準として約１０から３００質量％の範囲内で変えることができる。
【００５０】
V．重合開始剤
重合開始剤は、ベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシジイソブチレート、ラウロイルパーオキサイド、ジメチル２，２’−アゾビスイソブチレート（ＭＡＩＢ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）およびアゾビスシクロヘキサンカルボニトリル（ＣＡＮ）のようなラジカル重合開始剤を含んでいる。
【００５１】
VI．重合体で修飾された基質へ極性官能基の付与
重合体の一体物は、１または２以上の疎水性単量体と、１または２以上の親水性単量体との重合によって作られる。従って、重合体の一体物は、極性官能基の追加を必要としないで、極性官能基とともに疎水性官能基を含んでいる。好ましい具体例では極性官能基はアミド、アミン、カルバミド、カルバメート、ウレタン、アルキルオキシ、ヒドロキシまたはニトロである。他の好ましい具体例では、極性官能基はカチオン交換官能基（例えばスルホン酸）である。さらに好ましい具体例では、極性官能基はアニオン交換官能基（例えば第四級アミノ）である。追加の具体例では、極性官能基の２以上の組み合わせが存在し、例えば重合体一体物がアミド＋スルホン酸、アミド＋ヒドロキシ、アミド＋アミン、アミド＋ニトリル等である。
【００５２】
或る追加の具体例では、多孔性基質上に形成された重合体一体物中のアリールまたはヘテロアリール成分は、重合体一体物が多孔性基質上に形成されたあとで−Ｌ−Ｑp−Ｒqのような極性官能基を導入するために、重合体を処理することによって、追加の極性官能基を与えることができる。この場合ｑは０−３であり、ｐは０−５であり、さらに好ましくはｐは０−２であり、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ−，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲqおよび−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨであり、ここでｎは１より大きく、好ましくは１−１２であり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルである。こうして作られた極性官能基質を持ち修飾された多孔性基質は、親水性相互作用のほかに疎水性相互作用を利用して検体を吸着し、その相互作用はプロトン受容、プロトン供与、双極性、静電気引力およびイオン交換相互作用から選ばれた少なくとも１つの相互作用を含んでいる。
【００５３】
VII．装置
追加の側面では固相抽出を実施するための装置が提供される。例えば、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、さらに支持体または支持フォーマットと関連させられる。代表的な支持体と支持フォーマットのリストは、それに限るものではないが、注射器筒のカートリッジ、クロマトグラフィーカラム、追加の重合体膜またはガラス繊維膜、微細流体素子工学のプラットフォーム、ピペットチップおよび多数の井戸のある板を含み、ディスクおよびその他の支持体もまた用いることができる。極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、支持フォーマットの表面上で、例えば多数の井戸のある板上で処分されるかまたはその重合体で修飾された多孔性基質は支持フォーマット中に例えば重合体の膜またはガラス繊維膜の間に埋め込まれる。従って「関連」とは一般的に吸着剤が支持体または支持フォーマットと接触していることを意味している。
【００５４】
他面では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、支持物と関連して溶剤による検体のローディングおよび／または溶離を容易にする。支持体または支持フォーマットは、紐、板、円盤、中空チューブ、棒等のような多くの構造または形のうちのどの１つをも取ることができる。支持体または支持フォーマットは疎水性、親水性であり、また親水性にされることもできる。代表的な支持体および支持フォーマットは制限がないが、注射器筒カートリッジ、ピペットチップ、多数の井戸のある板、微細流体素子工学のプラットフォーム、集団試料調製、注入および検地装置等を含み、支持装置の表面上で処理され、または装置内のチャンネルまたはチューブ内に埋め込まれる。
【００５５】
好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、例えば２００４年５月２８日に出願された上記特許文献１７に記載されている固相抽出ピペットのような固相抽出装置内で使用されるものであり、上記の出願はシランと反応することができる反応性の金属酸化物含有の金属酸化物またはメタロイド酸化物からなる結合相で埋め込まれたガラス繊維マトリックスからなる官能基を持つ一体の収着媒を含む固相抽出装置の製造と使用とに関するものである。固相抽出ピペットは、１つの広い方の開口と、ピペット先端として機能する１つの狭い方の開口とを持った中空チューブからなるのが普通である。固相抽出ピペットを作る１つの方法は、一般に次の工程によってピペットの小さい方の開口内に重合体で修飾された多孔性基質を入れることから成る。すなわち、重合体で修飾された多孔性基質をピペットの大きい方の開口から挿入し、ピペットの小さい方の開口に減圧を適用して重合体で修飾された多孔性基質を移動させ、ピペットの大きい方の開口に加圧を適用して重合体で修飾された多孔性基質をピペット先端に挿入し、重合体で修飾された多孔性基質を圧密にする工程からなるものである。固相抽出ピペットを製造するための追加方法では、多孔性基質をピペット内へ挿入して後、疎水性単量体を多孔性基質上で重合させる。或る好ましい具体例では、重合体で修飾された多孔性基質はピペット内へ挿入される以前または後に、極性官能基を与えられる。
【００５６】
追加の具体例では、Blevinsの上記特許文献１８に記載されているように、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質はディスクの形で用いられて、部屋の側壁間に嵌められた１または２個以上の固相抽出ディスクプレスを使用して固相抽出板中に加えられる。
追加の具体例では、重合体で修飾された多孔性基質が固相抽出カートリッジまたは多数の井戸のある板内で用いられる。そのようなカートリッジ（例えば注射器筒のカートリッジ）や多数の井戸のある板は例えば上記特許文献１９に記載されている。
【００５７】
VIII．極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の製造方法
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ビニル、アリル、プロペニル、ブテニル等のような重合性オレフィン成分からなる疎水性単量体と、親水性単量体とのフリーラジカル反応を用いて、多孔性基質上に形成される。重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法は一般に、（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上の親水性単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤を含んだ溶液を多孔性基質に接触させ、（ｂ）酸素の存在しない中で多孔性基質と保持された溶液とを加熱して１または２以上の単量体を多孔性基質上で重合させることから成るものである。その方法はさらに（ｃ）加熱前に多孔性基質から過剰の溶液を取り除くことを含んでいる。好ましい具体例では、多孔性基質はガラス繊維の一体物であり、その上に形成される極性官能基を持つ重合体の一体物は橋かけ結合できるか、またはできない単量体が１：１０００から１０００：１、さらに好ましくは１：１００から１００：１のモル比で含まれている疎水性単量体と親水性単量体とで構成されている。しかし、使用できる橋かけ結合できる単量体または橋かけ結合できない単量体の量には特に制限がなく、一般原則として何れか一方を１００％用いて良い結果を得ることができる。
【００５８】
疎水性単量体と親水性単量体との相対的な量は、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が所望の吸着特性を持つように選択される。さらに、検体を保持するのに有効であるとともに、重合体が水に濡れるに充分なように疎水性単量体と親水性単量体との比を選択することが望ましい。特定の具体例では、疎水性単量体と親水性単量体とがそれぞれ１：１０００から１０００：１まで、またはさらに好ましくは１：１００から１００：１までのモル比で存在している。好ましい具体例では、疎水性単量体と親水性単量体とが約１：１から約５：１までのモル比で存在している。実施例中に示されているように、３：１と１：１の比を用いて極性検体のすぐれた保持率を達成することができる。
【００５９】
疎水性単量体はＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール基、場合によってはこれらは例えばＣ1-12の分枝または直鎖ヒドロカルビル、またはハロを含む無極性置換基で置換されたものであってもよいアリール成分を含んでいることが好ましい。疎水性単量体は次式を持つことが好ましい。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
式中、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、場合によってはこれらはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、ｒは０または１である。代表的なアリール成分は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレンであり、他方ヘテロアリール成分としてはチオフェン、チアゾール、フラン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾフラン、ピリジン、ピリミジン、ピラゾール、ピロール、ピラジン、プリン等でより一層親水性の大きい性格を与えるものを用いることができる。特定の具体例では、アリール成分は１つの環がアリールであり、他の環がアリールではない二環式リングを含むことができる。
【００６０】
代表的な単量体はビニル、アリル、プロペニル、ブテニル等で一または二置換されたものである。重合可能なオレフィン基をただ１個持つだけの単量体は、橋かけ結合をすることができず、従ってビニル、またはアリルで置換されたＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールを普通含んでおり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロ、またはそれらの組み合わせ物で置換されているものを含んでいる。橋かけ結合できない単量体の或る例は、スチレン、ビニルピリジン（例えば２−ビニルピリジン、３−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン）、ビニルナフタレン、ビニルキシレン、アリルトルエン、ビニルチオフェン、ビニルチアゾール、アリルフラン、アリルイミダゾール、ビニルベンズイミダゾール、ビニルピラゾール、アリルピロール、ビニルピラジンまたはこれらの組み合わせ物を含んでいる。
【００６１】
少なくとも２個の重合可能なオレフィン基を持つ単量体は、橋かけ結合することができ、ジビニルまたはジアリルで置換されたＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールを普通含んでおり、これらのものは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロ、またはそれらの組み合わせ物で置換されていることもあるものを含んでいる。橋かけ結合のできる単量体は、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジアリルナフタレン、ジビニルピリジン（例えば２，４−ジビニルピリジン）、ジアリルチオフェン、ジビニルチアゾール、ジビニルフラン、ジアリルイミダゾール、ジビニルベンズイミダゾール、ジアリルピリジン、ジビニルピラゾール、ジアリルピロール、ジビニルピラジンまたはそれらの組み合わせ物を含んでいる。
【００６２】
親水性単量体は、１または２以上の極性官能基を含んでいて、極性検体と親水性相互作用をすることが好ましい。親水性単量体は式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
を持つことが好ましい。式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせ物であり、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビル、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されているものであり、ｒは０または１である。親水性単量体はビニル、ジビニル、アリルまたはジアリルで置換されたアセトアミド、アルキルアセトアミド、アクリルアミド、アルキルアクリルアミド、アクリル酸、アルキルアクリル酸、アルコール、アミン、ウレタン、カルバミド、カルバメート、イソシアネート、シアネート、ニトリル、イソニトリル、ジオール、チオール、ジチオール、ピロリドン、アセテート、スルホンアミドまたはそれらの組み合わせ物から選ばれることが好ましい。典型的な親水性単量体は、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、２−シアノ−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−アリルアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−アリルアセトアミド、ｎ−ビニルピロリドンのようなＮ−ビニルアミド類およびジアクリレート、ジメタクリレート、ジアクリルアミド、ジメタクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレートおよびジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレートまたはアクリレートを含んでいる。
【００６３】
アリールまたはヘテロアリール成分を含む追加の親水性単量体は、式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ
を持つものを用いることができる。式中、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせ物であり、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであって、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されていることもあり、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されていることもあり、ｒは０または１である。アリールまたはヘテロアリール成分を含んだ親水性単量体は、ビニル、ジビニル、アリルまたはジアリルで置換されたベンズアミド（例えばＮ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンズアミド）、ベンズアミン類、安息香酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホンアミド、ニトロベンゼン、ビニルピリジニウム等から選ばれることが好ましい。
【００６４】
重合体の一体物は一段階の反応で多孔性基質上に形成されるのが好ましいけれども、重合体の吸着特性を変えるために必要ならば、重合体を多孔性基質上に形成されたあとで重合体に極性官能基を持たせることができる。従って重合体の一体物が多孔性基質上に形成されたあとで、アリールまたはヘテロアリール成分を処理して極性置換基−Ｌ−Ｑp−Ｒqを導入することによって、アリールまたはヘテロアリール成分に極性官能基を持たせることができる。ここでＱは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ−，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＭｅ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨであり、ここでｎは１より大きく、１−１２であることが好ましく、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、ｑは０−３で、ｐは０−５であり、さらに好ましくはｐは０−２であり、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルである。好ましい具体例では導入される極性官能基はアミド、ニトロ、カルバミド、ウレタン、カルバミル、カルバメート、カルボキシルまたはヒドロキシルであり、また第四級アミンおよびスルホネートのようなイオン交換官能基またはすべての極性官能基の混合物を含むことができる。
【００６５】
好ましいカチオン交換官能基は、スルホネートであり、これは極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質上に、ビニルベンゼンスルホン酸のようなスルホン酸を含んだ単量体を含ませることにより、またはスルホン化することによって導入することができる。重合体をスルホン化する典型的な方法は、Leeの上記特許文献１０に記載されている。簡単に説明すると、スルホン化されて極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質（例えばポリ（ｎ−ビニルアセトアミド−ジビニルベンゼン）またはポリ（ジビニルベンゼン−ｃｏ−Ｎ−ビニルピロリドン）共重合体で修飾されたガラス繊維）は、次のようにしてスルホン酸で誘導体にすることによって作ることができる。温度計、撹拌器、凝縮器、および反応温度制御システムが付設されたフラスコ内へ硫酸と重合体で修飾された多孔性基質とを約５対１００の硫酸（９５−９８％）対重合体の質量比で入れ、選んだ温度で、確実に適度な混合が起こるように撹拌を調整して反応させる。一定の温度で或る時間混合物を撹拌し、次いで重合体で修飾された多孔性基質を水で洗浄し、その後乾燥する。スルホン化の程度は、硫黄元素の分析（例えばAtlantic Microlab Inc., Norcross, Ga）によって決定することができる。反応温度と反応時間は、適当に選んで希望のイオン交換能力を持った重合体を作ることができる。
【００６６】
好ましいアニオン交換官能基はアミノであり、それは重合中にアミノ部分を含んだ親水性単量体（例えばビニルアミノベンゼンまたはビニルピリジニウム）を含ませるかまたはアミノ化によって、重合体で修飾された多孔性基質上に導入することができる。重合体で修飾された多孔性基質をアミノ化する典型的な方法は、実施例３に記載されている。簡単に説明すると、その方法は濃硝酸（約３０モル当量）を用いて撹拌しながら、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をニトロ化することを含んでいる。冷水中で混合物を冷却する間、濃硫酸（１８モル当量）を１から１．５時間にわたって一滴ずつ加えて撹拌を続ける。次いでニトロ化された重合体で修飾された多孔性基質を取り出し、水に浸漬し、放置し、その後２．０ＭのＮａＯＨ、脱イオン水およびアセトンで洗浄し、乾燥する。その後、ニトロ化された重合体で修飾された多孔性基質を次のように実施する還元工程に付する。すなわち、その後、ニトロ化された重合体で修飾された多孔性基質を氷酢酸中に懸濁し、機械的に撹拌している間は、塩酸の１：１塩化第一錫の溶液で処理し、混合物を室温で撹拌する。アミノ化重合体で修飾された多孔性基質を反応から取り出し、脱イオン水中に浸漬し、すべての錫の痕跡が洗出されるまで１．０Ｍの水酸化ナトリウムで数回洗浄する。その後、洗浄水のｐＨが中性になるまでアミノ化された重合体で修飾された多孔性基質を洗浄し、その後、アセトンで洗浄し乾燥する。
【００６７】
重合反応中にアミド官能基を持つ単量体（例えば、ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンズアミド、ｎ−ビニルピロリドン）を含ませることによって、または重合体をアミド化することによって、アミド官能基を重合体の一体物中に導入することができる。疎水性単量体の単位にアミド成分を導入する典型的な方法は、実施例３に記載されている。簡単に説明すると、その方法は、上述のように、重合体で修飾された多孔性基質をニトロ化し、アミノ化し、さらにアミノ化された重合体を酸、酸塩化物または酸無水物のような適当な反応物と反応させることを含んでいる。アミノ化された重合体で修飾された多孔性基質を過剰の塩基（例えば、トリエチルアミンまたはビリジン）中に懸濁し、撹拌しながら、室温で酸、酸塩化物または酸無水物（アミノ化された重合体中の窒素１モルに対して１．５モル当量）を一滴ずつ加えて処理する。アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を反応混合物から取り出し、数回０．１Ｍの塩酸で洗浄し、次いで脱イオン水、メタノールおよびアセトンで洗浄する。最後に、アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を乾燥する。
【００６８】
IX．検体を分離する方法
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、クロマトグラフィーのような分析用化合物を分離する方法で使用される。適当なクロマトグラフィーの利用または分離方法は、例えば薄層クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、逆相クロマトグライフィー、順相クロマトグラフィー、イオンクロマトグラフィー、イオン対クロマトグラフィー、逆相イオン対クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、疎水相互作用クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、キラルレコグニションクロマトグラフィー、パーフュージョンクロマトグラフィー、通電クロマトグラフィー、分配クロマトグラフィー、ミクロカラム液体クロマトグラフィー、毛管クロマトグラフィー、液・固クロマトグラフィー、準備クロマトグラフィー、親水相互作用クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、プレシピテイション液体クロマトグラフィー、結合相クロマトグラフィー、ファスト液体クロマトグラフィー、フラッシュクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー・マススペクトロメトリー、ガスクロマトグラフィー、微細流体素子工学に基づく分離、固相抽出分離、または一体物を基礎とした分離等を含み、際限がない。重合体で修飾された多孔性基質の好ましいクロマトグラフィーの応用は、例えばＳＰＥカートリッジまたはイオン交換クロマトグラフィーを用いて実施する固相抽出である。
【００６９】
液体分離技術をナノの尺度まで小さくすることは、（＜内径１００ミクロン）の小さなカラム内径と（＜３００ｎＬ／分）の遅い移動相速度に関係している。毛管クロマトグラフィー、毛管領域電気泳動（ＣＺＥ）、ナノ−ＬＣ、オープンチューブラー液体クロマトグラフィー（ＯＴＬＣ）および毛管電気クロマトグラフィー（ＣＥＣ）のような技術は、従来の尺度の高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）よりも多くの利益を与える。これらの利益はより高い分離効率、高速分離、少量試料分析、および２次元技術の結合を含んでいる。
【００７０】
検体をクロマトグラフィーによって分離するための方法は、一般に、ａ）クロマトグラフィー装置（例えばカラム、カートリッジ、ミクロチップ上のチャンネル、ピペットチップ等）に入れられた極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を用意し、ｂ）１または２以上の移動相（例えば有機溶剤、アセトニトリル／蟻酸／水または溶剤混合物からなる勾配溶剤のような任意の緩衝液または塩の水溶液）を用いて上記の重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングし、ｃ）１または２以上の検体（例えばプラズマ、環境水試料、合成反応物の混合物、生成物および中間物等）を含んだ溶液を上記の重合体で修飾した多孔性基質に接触させ、ｄ）有機溶剤、水溶液、またはそれらの混合物を含んだ移動相を上記重合体で修飾された多孔性基質中に通し、ｅ）１または２以上の検体を上記重合体で修飾された多孔性基質から溶離する（例えば対イオン、有機溶剤等を含む適当な移動相を用いて）ことから成るものである。重合体は多孔性基質上で直接生成されるから、クロマトグラフィー装置内の収着剤（重合体で修飾された多孔性基質）のチャンネリングと収縮は、ガラス繊維の一体物のような非膨潤性多孔性基質を用いたときには最小にすることができる。
【００７１】
X．固相抽出の実施方法
一面では、固相抽出を利用して試料から検体を単離する方法が開示される。重合体で修飾された多孔性基質と、ここに記載する方法は、生物、環境、合成および薬剤的な試料等から検体を単離するのにとくに適しているが、試料はどのような出所からも得ることができる。例えば、試料は問題の検体（例えば薬剤）を含む生物学的母体（例えば血液全体または血漿または唾液または尿）を含むことができる。その代わり、試料は環境試料、例えば飲料水または公知の水または汚染の疑がある水を含むことができる。他の例では、試料は治療上の活性剤または前駆体またはその代謝生成物である検体を含むことができる。
【００７２】
検体を単離するための方法は一般に次の４工程からなるものである。（ａ）有機溶剤、場合によっては水性溶剤、またはそれらの混合物を用いて、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングし、（ｂ）分析されるべき試料中に存在する検体を上記のコンディショニングされた重合体で修飾された多孔性基質に吸着させ、（ｃ）有機溶剤、水性溶剤、またはそれらの混合物で上記重合体で修飾された多孔性基質から吸着された検体を溶離させることから成るものである。この方法は、さらに工程（ｃ）を実施する前に、重合体で修飾された多孔性基質と吸着された検体とを洗浄する工程を含むことができ、さらに何等かの適当な分析方法または装置を用いて、検体を分析することを含むことができる。
【００７３】
コンディショニング工程は、一般に極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を、表面特性を向上させる溶剤で処理することを含んでいる。好ましい具体例では、その方法は重合体で修飾された多孔性基質を有機コンディショニング溶剤（例えばメタノール）で洗浄し、次いで水で洗浄し、例えば何れも約１ｍＬで洗浄することによって重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングすることを含んでいる。重合体で修飾された多孔性基質は、カートリッジまたはカラムのような支持体と関連することがあり、その場合にはコンディショニングの工程はカートリッジまたはカラムに有機溶剤を通し、次いでカートリッジまたはカラムに水性溶剤を通すことを含むことになる。メタノールは重合体で修飾された多孔性基質を膨潤させて、有効な表面積を増大させる。水処理は過剰のメタノールを除き重合体表面を水和物にする。次いで、コンディショニングされた表面は過剰の溶剤を除くために真空にかけられ、この処理の後で重合体で修飾された多孔性基質は完全に水和されたままになっている。検体を含んでいる試料は、重合体で修飾された多孔性基質に接触せしめられて、重合体で修飾された多孔性基質と検体との複合物を作る。この工程は時には試料ローディングと言われ、１または２以上の検体が、もし存在するとすれば重合体で修飾された多孔性基質上に検体を吸着させる。検体の吸着は従って検体の保持率は、多孔性基質の上に形成された重合体と検体との親水性（例えば双極子、プロトン受容、プロトン供与、静電引力等の）相互作用は勿論、疎水性相互作用の関数である。従って、検体と親水性相互作用は勿論、疎水性相互作用を容易にする極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、色々な極性と化学的特性を持った検体を保持する。その後、検体の脱離と回収は、検体と重合体収着媒との疎水性および親水性相互作用を破壊することのできる溶剤を用いて行うことができる。
【００７４】
従って、好ましい具体例では極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、固相抽出フォーマットにおいて用いられ、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を含んでいる。多孔性基質上に形成される典型的な極性官能基を持つ重合体の一体物は、ポリ（ビニルアセトアミド−ジビニルベンゼン）、スチレン、アリルベンゼン、ジビニルまたはジアリルベンゼン、ヒドロカルビルまたはハロ置換スチレン、ビニルフラン、ビニルピリジン等のような疎水性単量体と、ｎ−ビニルアセトアミド、アクリルアミド、アクリル酸、ビニルピロリドンのような親水性単量体、またはこれらの組み合わせ物の共重合体を含んでいる。そのような極性官能基を持つ重合体の一体物は、極性検体を非常に好都合に保持することができ、検体の極性と直線的な相関関係さえも示す。追加の好ましい具体例では重合体で修飾された多孔性基質は、アミノ、第四級アミノ、ニトロ、スルホン酸等のような他の極性基で官能性を持つものとなり、極性検体に対して追加の保持特性を与えることができる。
【００７５】
試料が血漿を含むときには、試料は希薄な水溶液として（少なくとも１：１希釈度）導入される。動物および人間からの血漿試料は粘度が高いため、希釈して粘度を下げなければ自由な流れが妨げられるので、この慣習は望ましいことである。しかし、重合体で修飾された多孔性基質はすぐれた流れ特性を持つために、試料の粘度は固相抽出に用いられた従来の収着媒で行うよりも問題が少なくなっている。この工程で有機溶剤の使用を避けることは通常望ましい。なぜならば、これらの溶剤は血漿溶液から蛋白質を沈殿させ、沈殿した蛋白質が収着媒の表面を汚すからである。また、重合体で修飾された多孔性基質のすぐれた流れ特性はこの困難の幾らかを取り除く。重合体が検体を吸着するのを助けるような条件下で、重合体で修飾された多孔性基質に試料を接触させることは望ましいことである。同時に、これらの条件は、収着媒の表面に望ましくない蛋白質や他の不純物を保持するのに都合が悪くて望ましい。そのような条件は大よそ室温と中性ｐＨで接触させることを含んでいる。
【００７６】
１つの具体例では、試料は１：１の水溶液で入れられ、検体（例えば薬剤）は１ミリリットルあたり１ナノグラムから１０ミクログラムの割合で存在している。約１００から約１０００ミクロリットルの容量で試料が入れられる。但し、約４００から約５００ミクロリットルの容量が好ましい。重合体で修飾された多孔性基質と試料との複合物は、その後水で洗浄され、次いで有機洗浄溶剤で洗浄される。１つの具体例では、試料を吸着している収着媒が水で洗浄され、その後約１０から約３０％のアセトニトリル水溶液（約２００から約１０００ミクロリットルの体積が好ましいが、どのような体積をも用いることができる）で洗浄する。水による洗浄は、蛋白質系物質に加えて試料中に存在する塩とその他の水溶性母体成分を除去する。水と有機の二成分洗浄は、収着媒表面に接着している水に不溶性の母材成分を含んだ有機不純物を除去することができる。この洗浄は、重合体からなる収着媒表面への検体の結合を破壊しないように構成することが望ましい。多くの公知のシリカを基材とし、また重合体からなる収着媒を分離に用いるときには、そのような二成分洗浄によると、収着媒から多くの極性検体を取り除くことができる。
【００７７】
次いで、重合体で修飾された多孔性基質と検体との複合物から溶離剤で検体を溶離することができる。溶離は吸着された検体を含んでいる重合体で修飾された多孔性基質上に或る量の溶離用溶剤を通すことによって行うことができる。代表的な溶離用溶剤は水性成分と有機成分とからなる二成分溶剤を含んでいる。有機成分は溶剤の少なくとも約８０〜９０％を占めていることが好ましい。代表的な有機成分はアセトニトリルとメタノールを含んでいるが、それに限定されない。トリフルオロ酢酸のような同伴するイオンを溶離剤の一成分として用いて、極性薬剤と収着媒との間の極性相互作用を破壊するのに役立たせることができる。１つの具体例では６０：３０：１０のメタノール／アセトニトリル／０．１％のトリフルオロ酢酸は、広範囲の極性を持った薬剤に対して大よそ９０％の定量的回収物を与えることが判明している（図８参照）。約４００ミクロリットルから約１０００ミクロリットル量の溶離剤を使用することができ、或る場合には約４００から約５００ミクロリットルの量が好ましい。
【００７８】
溶離剤は集めて回収された検体の正体を、例えば質量分光測定、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーまたはこれらと当業者に公知の他の技術との組み合わせによって確かめることができる。問題の検体（例えば薬剤）が血漿中にピコグラム程度に存在するときには、溶離剤を蒸発させて、残留する検体をＬＣまたはＬＣ／ＭＳに用いられる約４０から約１００ミクロリットルの移動相に再び溶解する（即ち再構成する）。
【００７９】
この発明に係る極性官能基を持つ重合体からなる収着媒とそれに関連する方法の利点は、検体確認用の装置に直接溶離剤を通すことができることである。分析装置に直接多くの先行技術の収着媒を用いると、一部では先行技術の収着媒がイオン抑制効果を持つためと、これらの収着媒が極性の強い検体に対して穏当な極性を保持することができないために、分析装置に直接通すことができない。これらの欠点は溶離剤中に希望しない成分が存在することとなり、このことは検体確認操作を複雑にし、まずいＭＳスペクトルを与える。例えば、この発明に係る収着媒は、収着媒とＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステムからなるシステムの一成分を形成することができる。試料をこの収着媒に送ることができ、溶離される検体と溶離剤の流れを直接ＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステム、ＨＰＬＣシステムまたは或る範囲のどのような分析装置にも直接供給することができる。
【００８０】
XI．極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の利点
ここに記載された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、実施例８に示したように、すぐれた流速を示し、より迅速な試料調製時間と試料調製の効率上昇とをもたらす。重合体で修飾された多孔性基質は、５％のメタノール水溶液からなる溶剤を用いて、約４７ｍｍの直径のディスクに通して試験をすると、少なくとも４０ｍＬ／分の流速、約４０ｍＬ／分から約１Ｌ／分の間の流速、さらに普通は少なくとも１００ｍＬ／分の流速を示す。このすぐれた流動特性はチャンネル効果を減少または消滅させる結果をもたらすとともに、検体の抽出過程で多孔性基質の詰まりを減少させ、検体回収の一貫性を増大させ、時間と費用のさらなる節約を提供するものである。
【００８１】
ここに記載された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、検体回収と回収効率を改善する。ここに記載された基質は、極性官能基を持ち、分析のために回収しようと努める極性検体含有の試料とともに用いるときには、とくに有利である。さらに、ここに記載された基質は処理量の多い用途で用いることができ、高い生産性を与える。
【００８２】
さらに、検体を少量の溶離剤を用いて収着媒から溶離することができ、分析用試料濃度の一層の向上と溶剤量の減少と、溶剤蒸発工程の省略と、その後の時間の節約とが提供される。これらの特徴は、材料だけでなく、時間と労力の節約を提供する。
【００８３】
ここに記載された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、色々な極性を持った検体に対して異なった保持率を与え、このことは所望の極性を持った検体を単離するのに有利となる。ここで提供された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、極性検体の保持率の改善を示し、極性官能基を持たない重合体の一体物に比べて、極性検体に対してすぐれた保持率を示す。また、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、極性検体に対してすぐれた吸着能力を与える。この重合体で修飾された多孔性基質は、検体保持率と或る範囲内のｌｏｇ Ｐ値との間に直線的な相関関係を与え、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ｌｏｇ Ｐ値のより広い範囲にわたって直線的相関関係を与える。或る具体例では、極性検体の保持率がイオン交換官能基を使用しないで改善される。
【００８４】
実施例５に示しているように、重合体で修飾された多孔性基質、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維による各検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値の範囲内で約２．５から５まで直線状であった。しかし、約１．７５のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対して８０％より少ない相対的保持率を示し、約１．６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対して６０％より小さい相対的保持率を示し、２．５のｌｏｇ Ｐ値以下では保持率は減少した。従って、相対的に無極性の検体（例えば２．５より大きいｌｏｇ Ｐ値を持つ検体）は、ＰＳＤＶＢで修飾された多孔性基質により保持することが好ましい。
【００８５】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維による検体の相対的保持率は、約１．６から５までの試験されたｌｏｇ Ｐ値の範囲内で直線状であって大抵の検体の相対的保持率はノルトリプチリンの保持率の９０％内であった。従って、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を用いての検体の保持率は、検体の保持率によって僅かに変わるだけである。
【００８６】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質で、ＮＶＡ−ＤＶＢで「高い」に修飾されたガラス繊維は、約１．７から５までのｌｏｇ Ｐ値の範囲内で直線状であって、大抵の検体の相対的保持率が９０％以内であった。しかし、１．６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対しては保持率が上昇し、ノルトリプチリンに対して１２０％以上の高い保持率を示した。
【００８７】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質で、ＮＶＡ−ＤＶＢで「低い」に修飾されたガラス繊維は、約１．６から５までの試験されたｌｏｇ Ｐ値の全範囲内で直線状であって、試験されたすべての検体に対して相対的保持率が９０％以内であった。従って、ＮＶＡ−ＤＶＢの「低い」収着媒は、試験された検体の範囲では最も直線状で一貫した保持率を与えた。
【００８８】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の使用は、少量の溶離溶剤中で広い範囲のｌｏｇ Ｐ値内で吸着された検体の回収を可能にし、あとの分析のために試料を濃縮する必要を最小にしている。図７に示したように、ＮＶＡ−ＤＶＢで「高い」に修飾されたガラス繊維からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて広く変化する極性を持った検体を非常によく回収したことを示している。大抵の極性検体は比較的少量の溶離溶剤を用いて溶離された。そのほかの検体は非常によく似た回収を示した。４００μＬの溶離溶剤を用いてすべての検体に対して９５％より大きい回収を観測した。
【００８９】
図８に示したように、ＮＶＡ−ＤＶＢで「低い」に修飾したガラス繊維からの検体の溶離は、また少量の溶離溶剤を使用して、広範囲の極性基を持った検体について非常に良好な回収率を実証した。検体は非常によく似た溶離性をもって回収された。すべての検体に対して９５％より大きい回収率が４００μＬの溶離溶剤を用いて観察され、試験されたすべての検体に対して僅か２５０μＬで８５％より大きい回収率が達成された。
【００９０】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の検体に対する能力は高く、従って所望の極性を持った検体を保持するように選択することができる。ＮＶＡ−ＤＶＢで「高い」に修飾された多孔性基質の極性検体に対する能力は相当に比較的高く、保持される検体の量は検体によって異なり、４と６５μｇの間で変化した。ＮＶＡ−ＤＶＢで「低い」に修飾された多孔性基質の極性検体に対する能力は最大であった。保持された検体の量は約８と８０μｇの間で変化し、極性検体のさらに一層大量の吸着量を実証した。追加の能力が望まれる場合には、例えば一層大量の重合体で修飾された多孔性基質を用いることにより、または追加の装置を加えることによって、追加の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を用いることができる。好ましい実施態様では、重合体で修飾された多孔性基質はガラス繊維ディスクの形をしており、追加のディスクを積み重ねて、より大きい検体吸着能力を与えることができる。
【００９１】
さらに、ここに記載した極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の製造方法は効率がよく簡単であり、製造過程における費用と労力を節約する。ここに記載した極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、また流速が早いだけでなく、色々な極性基を持つ検体の保持率が高いために、効率がよくて使用に簡単であり、検体分析のために必要な時間と溶剤とを節約する。
【００９２】
この発明を好ましい特定の具体例に関連させてここに説明して来たが、その説明は以下に述べる実施例とともに、この発明を具体的に説明することを意図するものであって、発明の範囲を限定するものではない。この発明の実施は、特別の指示がなければこの業界の技術の範囲内にある有機化学、重合体化学、生化学等の従来技術を使用するものである。この発明の範囲内にあるその他の見方、利点および変更は、この発明に関連している当業者に明らかであろう。そのような技術は文献に詳しく説明されている。
【００９３】
以下の実施例では、使用されている数字（例えば、量、温度など）について正確さを確実にするように努力して来たが、或る程度の誤りと偏差は斟酌されなければならない。特別のことわりがなければ、温度は℃、圧力は気圧または概略気圧で示す。溶剤はすべてＨＰＬＣグレードとして購入したものであり、反応はすべて特別のことわりがなければ、通常通りアルゴンの不活性気圧の下で行った。特別のことわりがなければ、試薬は次の販売元から入手した。ＮＶＡ，ドデカノール，ＴＨＦ，スチレン，ＤＶＢ，ＡＩＢＮおよびデカノールはSigma Aldrichから入手した。
省略記号
ＮＶＡ Ｎ−ビニルアセトアミド
ＤＶＢ ジビニルベンゼン
ＡＩＢＮ アゾビスイソブチロニトリル
ＴＨＦ テトラヒドロフラン
ＳＴ スチレン
【実施例１】
【００９４】
アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物の製造
Ｎ−ビニルアセトアミド（３．４ｇｍ）（ＮＶＡ）、ジビニルベンゼン（１７．１４ｍＬ）、１−ドデカノール（２６．１ｇｍ）、テトラヒドロフラン（４ｍＬ）およびアゾビスイソブチロニトリル（２００ｍｇ）（ＡＩＢＮ）の混合物を作り、ＮＶＡとＡＩＢＮが溶解するまでビーカー内で撹拌し、その後広い容器（プラスチックトレイ）内に注いだ。ガラス繊維の約４．５”×３．０”大の塊を媒体と決定し、記録し、このガラス繊維を上記の調製した単量体混合物中に約７分間浸漬した。飽和したガラス繊維をトレイから取り出し、約１．５分間放置して滴下させ、過剰の反応混合物を除去した。ガラス繊維を支える器具（例えばテフロン（登録商標）ラック）を備えた適当な容器（乾燥剤なしで、通気口を備えてデシケーター）内に飽和したガラス繊維を入れた。容器を乾燥した窒素で約３０分間換気して、デシケーターから空気を取り除き、その後換気具を取り除きデシケーターの通気口を閉じた。重合反応を行わせるために、デシケーターを７０℃のオーブン中に２４時間入れた。反応期間のあとで、アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（低いＮＶＡ−ＤＶＢ）を取り出し、メタノール、水およびアセトンでよく洗浄し、その後７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。その反応は図１に模型的に描かれている。
【実施例２】
【００９５】
アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物の製造
大量のＮ−ビニルアセトアミドを含む重合体形成溶液を次のようにして調製した。Ｎ−ビニルアセトアミド（７．７ｇｍ）（ＮＶＡ）と、ジビニルベンゼン（１０ｍＬ）と、１−デカノール（４６ｍＬ）と、テトラヒドロフラン（４ｍＬ）と、アゾビスイソブチロニトリル（２００ｍｇ）（ＡＩＢＮ）の混合物を作り、ＮＶＡとＡＩＢＮとが溶解するまでビーカー内で撹拌し、その後混合物を広い容器（プラスチックトレイ）中に注いだ。ガラス繊維の約４．５”×３．０”大の塊を媒体と決定し、記録し、その後上述のようにして調製した単量体混合物中に約７分間浸漬した。飽和したガラス繊維をトレイから取り出し、約１．５分間放置して滴下させ、過剰の反応混合物を除去した。ガラス繊維を支える器具を備えた適当な容器（乾燥剤なしで、通気口を備えたデシケーター）内に飽和したガラス繊維を入れた。容器を乾燥した窒素で約３０分間換気して、デシケーターから空気を取り除いた。換気具を取り除き、デシケーターの通気口を閉じた。その後、重合反応を行わせるために、デシケーターを７０℃のオーブン中に２４時間入れた。反応期間のあとで、アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（高いＮＶＡ−ＤＶＢ）を取り出し、メタノール、水およびアセトンでよく洗浄し、その後７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【実施例３】
【００９６】
アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物の製造
ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物を作り、次の操作によってアミド化した。その反応は図２中で模型的に描かれている。
【００９７】
Ａ．スチレン（１０ｍＬ）、ジビニルベンゼン（１０ｍＬ）、１−デカノール（２６ｍＬ）、テトラヒドロフラン（４ｍＬ）およびアゾビスイソブチロニトリル（２００ｍｇ）（ＡＩＢＮ）を含む重合体生成溶液を作り、ビーカー内で溶解するまで撹拌し、その後混合物を広い容器（プラスチックトレイ）中に注いだ。ガラス繊維の約４．５”×３．０”大の塊を媒体と決定し、記録し、その後上記の調製した単量体混合物中に約７分間浸漬した。飽和したガラス繊維をトレイから取り出し、約１．５分間放置して滴下させ、過剰の反応混合物を除去した。ガラス繊維を支える器具を備えた適当な容器（乾燥剤なしで、通気口を備えたデシケーター）内に溶液で飽和したガラス繊維を入れた。容器を乾燥した窒素で約３０分間換気して、デシケーター内から空気を取り除いた。換気具を取り除き、デシケーターの通気口を閉じた。その後重合反応を行わせるために、デシケーターを７０℃のオーブン中に２４時間入れた。反応期間のあとで、重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（ＰＳＤＶＢ）を取り出し、メタノール、水およびアセトンでよく洗浄し、その後７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【００９８】
Ｂ．次のようにしてニトロ化工程を行った。工程Ａで作られたＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物を濃硝酸（３０モル相当）中に懸濁し、混合物を機械的に撹拌した。混合物を冷水中で冷却している間に、濃硫酸（１８モル相当）を１から１．５時間にわたって滴下して加え同時に撹拌を継続した。混合物をさらに室温で３時間以上撹拌した。修飾されたガラス繊維の一体物を取り出し、水中に浸漬し、２時間放置し、その後２．０ＭのＮａＯＨ、脱イオン水およびアセトンで洗浄し、７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【００９９】
Ｃ．次のようにして還元工程を行った。ニトロ化されたＰＳＤＶＢガラス繊維の一体物を氷酢酸中に懸濁させ、機械的に撹拌している間に、一体物を第一塩化スズ（３７５ｇ）の１：１塩酸（９５１ｍＬ）溶液で処理した。混合物を室温で約６０時間撹拌した。重合体で修飾されたガラス繊維の一体物を反応から取り出し、脱イオン水中に浸漬し、スズの痕跡がすべて洗い出されるまで一体物を１．０Ｍの水酸化ナトリウムで数回洗浄した。その後に洗浄水のｐＨが中性になるまで一体物を水で洗浄し、その後アセトンで洗浄した。その後、一体物を７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【０１００】
Ｄ．次のようにしてアシル化工程を行った。アミノ化されたＰＳＤＶＢガラス繊維の一体物を塩基（トリエチルアミンまたはピリジン、過剰）中に懸濁し、ゆっくりと機械的に撹拌し、無水酢酸（アミノ化した重合体の窒素のモル数の１．５モル相当）を滴下して無水酢酸で処理した。撹拌を室温で３．５時間続けた。アミド基の官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物（ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3）を反応容器から取り出し、０．１Ｍの塩酸で数回洗浄し、その後脱イオン水、メタノールおよびアセトンで洗浄した。最後に一体物を７０℃で乾燥した。
【実施例４】
【０１０１】
アミド官能基を持つ重合体で修飾された一体物の元素分析
実施例１〜３に記載したアミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（低いＮＶＡ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、およびＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3）、および実施例３に従って作られアミド官能基付与（ＰＳＤＶＢ）前のＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維の一体物（すなわちニトロ化、還元およびアセチル化工程以前）を元素分析に付した。結果を表１に示す。
【０１０２】
実施例１の重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（低いＮＶＡ−ＤＶＢ）は、実施例２と３の重合体で修飾されたガラス繊維一体物に比べて、Ｎ含有量の低いことが特徴とされている。ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維膜だけは窒素含有量が無視できる少量である（Ｎ＜０．０２％）。Ｎの最大量は実施例３で作られた重合体で修飾されたガラス繊維一体物中に存在している（ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3）。炭素、水素および窒素に対する結果だけが示されている。
【０１０３】
【表１】
【実施例５】
【０１０４】
重合体で修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率
検体の下記混合物を含む２％メタノール溶液を作った。各検体の最終濃度をアンフェタミン（２５００ｎｇ／ｍＬ）、エフェドリン（５９００ｎｇ／ｍＬ）、ノルトリプチリン（２２８０ｎｇ／ｍＬ）、ミアンセリン（２１７０ｎｇ／ｍＬ）、クロルフェニラミンマレエート（４５００ｎｇ／ｍＬ）、ノルフルオキセチン（４０００ｎｇ／ｍＬ）、ブロムフェニラミン（３０００ｎｇ／ｍＬ）およびキニジン（４４００ｎｇ／ｍＬ）とした。各検体のｌｏｇ Ｐ値は下記表２に示すとおりである。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
４種の収着媒、すなわち低いＮＶＡ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3およびＰＳＤＶＢのうちの１種を使用して、９６の井戸固相抽出板を作った。各収着媒は、４００μＬのメタノールと４００μＬの脱イオン水を使用してコンディショニングを行った。その後、各井戸内の収着媒に２００μＬの検体混合物を適用した。６：３：１：の割合のメタノール／アセトニトリル／１％蟻酸の２×１００μＬアリコートを使用して（全部で２００μＬ）、検体を各収着媒から溶離した。溜まった溶離剤の５０μＬアリコートを追加の１％蟻酸５０μＬで薄め（全量１００μＬ）、１０μＬの薄められた溶離液を分析し、下記の表に記載した移動相勾配を持ったPURSUIT（登録商標）Ｃ１８カラム（５０×２．０ｍｍ、３μｍ粒子大）を使用し、ＬＣ−ＭＳ（Varian１２００Ｌ質量分光計）によって定量した。各収着媒に対しＮ＝５。
【０１０７】
【表３】
【０１０８】
各検体の保持率は検体のｌｏｇ Ｐ値対収着媒からの回収率％の関数としてプロットされた。ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率だけは、ｌｏｇ Ｐ値が約２．５から５までの範囲内で直線状であり、この範囲の内のｌｏｇ Ｐ値を持つ各検体は約６７％が溶離画分内で回収された。しかしｌｏｇ Ｐ値が２．５以下では回収率は減少し、１．７６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対しては回収率５１％であり、１．６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対しては回収率４０％であり、従って疎水性のＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維の一体物によれば、高いｌｏｇ Ｐ値を持つ検体だけでなく、低いｌｏｇ Ｐ値を持つ検体が保持されることが示されている。これに対して、実施例３のＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの範囲内で直線状であって、この範囲内でｌｏｇ Ｐ値を持つ各検体は６３％から７３％が回収された。
【０１０９】
実施例２の「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．７から５までの範囲内で直線状であり、検体の回収率は約６５％であった。しかし、ｌｏｇ Ｐ値が１．６の検体に対しては回収率が高かった（８２％）。
【０１１０】
「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの、試験をしたｌｏｇ Ｐ値の全範囲内で直線状であり、検体の回収率は試験をしたすべての検体で約６２％から７０％の範囲内にあった。
【０１１１】
ノルトリプチリンに基準を合わせて相対的な保持率として表現すると、図３に示したように、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による各検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約２．５から５までの範囲内で直線状であった。また、ｌｏｇ Ｐ値が２．５より低いと、保持率は減少しｌｏｇ Ｐ値が約１．７５の検体に対しては相対的保持率が８０％より小さく、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６の検体に対しては相対的保持率が６０％より小さかった。これに対して、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの範囲内で直線状であり、大抵の検体の相対的保持率はノルトリプチリンの保持率の９０％内であった。
【０１１２】
「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．７から５までの範囲内で直線状であり、大抵の検体の相対的保持率は９０％内であった。しかし、ｌｏｇ Ｐ値が１．６の検体に対しては、保持率が高く、ノルトリプチリンに比較して１２０％以上の高い保持率を示した。
【０１１３】
「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの試験をした全範囲にわたって直線的であり、試験をしたすべての検体に対して相対的保持率は９０％内であった。従って、「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾された収着媒は、試験をした検体に対して最も直線的で一貫した保持率を与えた。
【実施例６】
【０１１４】
重合体で修飾したガラス繊維一体物の検体に対する能力
下記の極性検体混合物の高、中、低の濃度の異なる３種類の元溶液を作った。各元溶液中の検体の濃度は次のとおりである。アテノロール（８４０，４２，２μｇ／ｍＬ）、ラニチジンＨＣｌ（８０６，４０，２μｇ／ｍＬ）、サルブタモール（８１０，４０，２μｇ／ｍＬ）、バマサンヘミサルフェート（８０６，４０，２μｇ／ｍＬ）、チモロールマレエート（８２３，４１，２μｇ／ｍＬ）、カリソプロドール（８４０，４２，２μｇ／ｍＬ）のそれぞれ異なる３つの濃度のものである。各検体のｌｏｇ Ｐ値は下記表４に示したとおりである。
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
９６個の井戸固相抽出板を作り、４種の収着媒、低いＮＶＡ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3およびＰＳＤＶＢのうちの１種を装填した。各収着媒は１ｍＬのメタノールと１ｍＬの脱イオン水でコンディショニングをした。その後、５００μＬの検体溶液を各井戸内の収着媒に適用した。溶離剤を集めた。別の５００μＬを適用し、その後に溶離剤を集めた。その後１５００μＬのアリコート（部分）を収着媒に適用し、溶離剤を集めた。最後の１５００μＬのアリコートを収着媒に適用し、溶離剤を集めた。
【０１１７】
適用された各濃度において各収着媒から得られた溶離剤中に回収された検体（吸着されない検体）をPURSUIT（登録商標）Ｃ18カラム（５０×２．０ｍｍ、３μｍ粒子大）を用い、また４０％メタノール／６０％の０．１％蟻酸を用い、移動相アイソクラチック法を用いてＬＣ−ＭＳ（Varian１２００Ｌ）により定量した。各収着媒と濃度に対しＮ＝３。
【０１１８】
異なる極性基を持った検体に対する各収着媒の容量を下記表５に示し、図４にグラフとして示す。各収着媒の容量は３０％突破時（即ち、適用された検体の３０％が吸着されないで収着媒から溶出する時）の吸着された各検体の重量として表わされる。
【０１１９】
【表５】
【０１２０】
図４に示し、表５に提示したように、チモロールおよびアテノロールのような極性検体に対し、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物だけは容量が１μｇより小さく、または測定不可能で、吸着された検体は検索されなかったので、極性検体はこの疎水性収着媒によってよく保持されないことが示されている。
ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3によって修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量も、全く小さく、少量のラニチジン、バマサン、チモロール、およびカリソプロドールが保持された（１−２μｇ）。ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3によって修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は全く小さく、１．２μｇのチモロールを保持しアテノロールを保持しなかった。
【０１２１】
「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は、かなり高く検体によって異なっていた。保持される検体の量は、４と６５μｇの間で変化し、極性検体の非常に大きな保持率を示している。「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は、６５μｇのチモロールを保持し、７μｇのアテノロールを保持していたので、極性検体に対し大きな保持率と容量とを持つことが示されている。
「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は最大であった。保持される検体の量は、約８と８０μｇの間で変化し、８０μｇのチモロールと１２．５μｇのアテノロールが吸着され、試験された収着媒の中で極性検体の最大吸着量を示した。
【実施例７】
【０１２２】
ＰＳＤＶＢで修飾された一体物からの溶離特性の比較分析
４種の異なる重合体で修飾されたガラス繊維一体物から種々の検体の回収率を調査した。エフェドリン、ノルトリプチリン、ミアンセリン、クロルフェニラミンマレエート、ブロムフェニラミン、およびキニジンを含む検体混合物を調製した。各検体は０．１μｇ／ｍＬの最終濃度であった。
【０１２３】
９６の井戸固相抽出板を準備し、４種の収着媒、低いＮＡＶ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3およびＰＳＤＶＢのうちの１種を装填した。各収着媒を最初１ｍＬのメタノール、次いで１ｍＬの脱イオン水でコンディショニングを行った。その後各一体物に０．４ｍＬの検体混合物を適用し溶離剤を捨てた。低いＮＶＡ−ＤＶＢ以外のすべての収着媒に対し６：３：１の割合でメタノール／アセトニトリル／１％蟻酸の溶液２５μＬ，５０μＬ，１００μＬ，２００μＬおよび１０００μＬの全溶離量で各収着媒からの画分中の検体を溶離した。低いＮＶＡ−ＤＶＢに対しては、６：３：１の割合のメタノール／アセトニトリル／１％蟻酸の溶液２５μＬ，５０μＬ，１５０μＬ，２５０μＬおよび１０００μＬの全溶離量で分画した。すべての分画を蒸発させ、１５％メタノール、残余が０．１％蟻酸の溶液１００μＬの中で戻した。
【０１２４】
上記表３に記載した移動相勾配を用いて、PURSUIT（登録商標）Ｃ18カラム（５０×２．０ｍｍ，３μｍ粒子大）を使用したＬＣ−ＭＳ（Varian１２００Ｌ）によって各検体の定量を決定した。各収着媒に対してＮ＝５。
【０１２５】
図５に示したように、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、収着媒が広範囲の極性にわたって検体を吸着し、極性化合物（エフェドリン）と無極性化合物（キニジン）に対して同じような回収率が観測された。他の検体はより長く保持されたが同じような溶剤量で溶離された。しかし、検体の回収割合は変化を示した。或る検体を溶離するのに大量の溶離剤が必要とされて回収率は種々であり、４００μＬの溶離剤で溶離したあとで、吸着された検体の７５％から９５％が回収された。
【０１２６】
図６に示したように、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて色々な極性基を持つ検体について非常に良好な回収率を示した。９５％より大きい回収率が、４００μＬの溶離溶剤ですべての検体に対して観測された。
【０１２７】
図７に示したように「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて色々な極性基を持つ検体について非常に良好な回収率を示した。極性が最大の検体は一層少量の溶離溶剤で溶離された。その余の検体は極めて類似した回収率を示した。９５％より大きい回収率が４００μＬの溶離溶剤を用いてすべての検体に対して観測された。
【０１２８】
図８に示したように、「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて色々な極性基を持った検体について非常に良好な回収率を示した。検体は非常によく似た溶離の側面をもって回収された。９５％より大きい回収率が４００ｍＬの溶離溶剤を用いてすべての検体に対して観測され、８５％より大きい回収率が僅か２５０μＬで試験されたすべての検体に対して達成された。従って、この収着媒は、ｌｏｇ Ｐ値の広い範囲にわたって少量の溶離溶剤中に吸着された検体を回収させており、あとでの分析のために試料を濃縮する必要を最も少なくしている。
【実施例８】
【０１２９】
ＰＳＤＶＢで修飾された一体物と、市販の固相抽出濾過ディスクからの流動特性の比較
下記の表６に示したように、色々な量のジビニルベンゼン、スチレンおよびｎ−ビニルアセトアミドを用いて、実施例１〜３に記載した重合体で修飾された多孔性基質を作った。市販の固相抽出ディスク、商品名：商標「エンポール」（Empore）、高速抽出ディスク、ＳＤＢ−ＸＣ，Part＃１２１４５０１０を購入し、比較器として使用した。
【０１３０】
ディスクはすべて同じ大きさであった（直径４７ｍｍ）。流速はディスクをディスクホルダー内に入れスクリーン側を下方にし、真空程度を水銀柱の１０インチに設定した。ディスクホルダーと真空源との間にバルブを設置した。試料の体積は５ｍＬのメタノールを含む脱イオン水１Ｌであった。試験を実施するために、約３ｍＬのメタノールをディスクに加えて試料を加える前にディスクをコンディショニングした。試料をディスクホルダーの漏斗に加え、真空を適用し、時間を開始してディスクから試料を引き出すに必要な時間を記録した。試験の結果は下記表６に示している。
【０１３１】
【表６】
【０１３２】
これらの結果は、ここに記載した重合体で修飾された多孔性基質を用いてすぐれた流速が得られることを示している。そのすぐれた流速は一層迅速な試料調製時間と向上した能率を与える。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法の概略を示している。
【図２】重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法の別の概略を示している。
【図３】種々の重合体で修飾された多孔性基質の持つ極性の変化による検体の相対的保持率を示している。
【図４】変化する極性を持った検体に対し、種々の重合体で修飾された多孔性基質の能力を示している。
【図５】１つの重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【図６】第２の重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【図７】第３の重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【図８】第４の重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に分析分離および準備分離などのための装置と方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この出願は２００５年５月２日に出願された「重合体で修飾された固相抽出用の多孔性基質」と題する米国特許出願第１１／１２０，００３号に関連するものである。
【０００３】
重合体の一体物を使用することは、分析分離および製造分離の領域で知られている。１つの普通に使用されている重合体の一体物は、スチレンとジビニルベンゼンとのフリーラジカル重合によって作られている。その多孔構造は、単量体の選択、橋かけ結合をする共重合体の量、重合温度、および普通はドデカノールのような気孔発生溶剤の量と種類によって制御できる。これらのパラメーターと、一体物の気孔構造に与えるパラメーターの影響は、下記非特許文献１によりさらに詳しく説明されており、その中では巨大分子（蛋白質）の混合物を分離するのに代表的な重合体の一体物からなるディスクが用いられた。
【０００４】
同様に、一体物からなるクロマトグラフィーベッドの性能が、微小薄膜重合体ビーズを充填したカラムと比較された（下記非特許文献２）。ポリ（スチレン−ジビニルベンゼン）の一体物が毛管中で作られ、電気噴霧イオン化質量分析に備えて二重螺旋状の核酸を分離するのに用いられた。一体物のカラムは重合体ビーズを充填したカラムに比べてカラムの性能では進歩を示した。重合体吸着剤の使用は分析分離と調製分離の分野では知られている。多孔性構造は単量体の選択、橋かけ結合をしている共重合体の量、重合温度、および気孔発生溶剤の量と種類によって制御できる。これらのパラメーターと、一体物の気孔構造に及ぼすこれらパラメーターの影響は下記非特許文献３に詳しく検討されている。
【０００５】
一般に用いられている重合体の一体物は、スチレンとジビニルベンゼンとのフリーラジカル重合によって作られている。スチレン／ジビニルベンゼンの重合体の多くの例が当業界では知られており、固相抽出およびクロマトグラフィーの分野で用いられて来た。例えば、下記非特許文献２はポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）からなる一体物のクロマトグラフィーベッドの性能を記載し、微小薄膜状のポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）重合体ビーズを充填したカラムと比較した。一体物のポリ（スチレン−ジビニルベンゼン）は、毛管中で作られ、電気噴霧イオン化質量分析の準備のために二重螺旋状の核酸を分離するのに用いられた。その一体物のカラムは、重合体ビーズを充填したカラムに比べてカラム性能において進歩を示した。
【０００６】
Xieの下記特許文献１は、カラムケーシングに入れる透過性重合体の一体物材料の調製を記載しており、そこでは圧力の適用が壁の影響と膨潤を避けると説明されている。或る具体例では、重合体の棒またはシリカのビーズのような充填材が重合体のための骨組として用いられ、より大きな機械的な力を与えると説明されている。
【０００７】
さらに、重合体のビーズは分析方法と製造方法において多くの使用を見出した。例えばKalluryの下記特許文献２は、双極性相互作用と疎水性相互作用からなる群から選ばれた１または２以上の相互作用を容易にするに適した重合体の背骨と、重合体背骨に関連し、プロトン受容、プロトン供与および双極性相互作用からなる群から選ばれた１または２以上の相互作用を受けるに適し、また極性分子の保持に対して強い能力を示すアミド官能基とを含んだ重合体収着媒を記載している。その収着媒は、試料の前処理のためのディスク、膜、注射器筒のカートリッジを含んだ支持物に関連している。
【０００８】
Bouvierの下記特許文献３は、溶液から有機溶質を取り出す方法を記載しており、その方法は疎水性単量体と１または２以上の親水性単量体で作られたビーズまたはペレットの形をした重合体に溶液を接触させることからなり、そこでは溶質が重合体に吸着される。その疎水性単量体はジビニルベンゼンであり、その親水性単量体はビニルピリジンまたはＮ−ビニルピロリドンのような複素環式単量体である。
【０００９】
Fritzの下記特許文献４は、検体を吸着するためのイオン性官能基を含んだ官能基を持つ大気孔性のポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）粒子を記載している。同様に、Fritzの下記特許文献５は、繊維状母体と収着性粒子とからなり、収着性粒子と繊維状母体とは単量比で４０：１から１：４の割合で存在し、収着性粒子が母体の網に絡まっている上記大気孔性のポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）粒子の固相抽出媒体中での使用を記載している。下記特許文献６はＰＴＦＥフィブリル母体と、母体中に絡んでいる収着性粒子とからなる固相抽出媒体の製造方法と、検体の単離方法とを記載している。その固相抽出媒体は粒子をＰＴＦＥエマルジョンと混合し、撹拌してＰＴＦＥ粒子の繊維組織を形成させ、カレンダーにかけてシートとすることによって作られている。粒子は互いに離れているものとして記載され、粒子を捕捉しているＰＴＦＥフィブリルケージ中に単離されている。
【００１０】
Hagenの下記特許文献７はＰＴＦＥと風に吹かれた微小繊維とからなる多孔性の不織布繊維母体と、収着性または反応性疎水性シリカ質の分子篩とが４０：１から１：４０の重量比で母体中に粒子が絡んでいる固相抽出媒体を記載している。
【００１１】
重合体収着剤の製造に用いられる単量体についての変更が調査された。例えば下記特許文献８およびTakahashiの下記特許文献９は、報告によると疎水性とイオン交換基とを持った疎水性イオン性物質からなる固相抽出用充填材を記載している。その充填材は、疎水性単量体（Ａ）と親水性単量体（Ｂ）とを共重合させ、その中にイオン交換基を導入することによって作られ、その場合説明によると、イオン交換基は疎水性基の場所を損なうことなく導入される。
【００１２】
Leeの下記特許文献１０は、固相抽出のためチャンネルによって入り込んだ橋かけ結合された重合体粒子からなる多孔性樹脂を記載している。その重合体粒子は疎水性成分と、少なくとも１種の親水性成分と、少なくとも１種のイオン交換性の官能基とからなることを特徴としている。或る具体例では、疎水性単量体はジビニルベンゼンであり、親水性単量体はＮ−ビニルピロリドンであり、共重合体はスルホン化されたポリ（ジビニルベンゼン−ｃｏ−Ｎ−ビニルピロリドン）である。
【００１３】
Kataoka, H.は繊維と重合体固定相で被覆された毛管とを用いる微小抽出技術を記載している（下記非特許文献４）。
下記特許文献１１と下記非特許文献５において、Tsudaほかは低濃度のガス状トルエンを吸着させるために、シリカ微小粒子を付着させた一種の繊維吸着剤の調製を記載している。そのシリカ微小粒子は、報告によれば、アルカリ性の条件下でシリカのオリゴマーを重合させ、ガラス繊維上にそれを固定し、その繊維をガラス繊維中に織り込んで作られた。シリカの微小粒子の表面はＣ18相を結合させることによって化学的に修飾された。
【００１４】
下記特許文献１２は吸着剤粒子、細かいプラスチック粒子および強化繊維の混合物からなる吸着剤成形体を記載している。その吸着剤は活性炭素、シリカ、アルミナまたはゼオライトである。Crowderの下記特許文献１３は２相間の差別的分布を行うための分子分離カラム、すなわち、母体中に微粒子を不動にしている多孔性母体からなる実質的に均一な固定相を含むカラムを記載している。
【００１５】
しかし、当業界で記載されている多くの重合体収着媒は、収着媒ベッド中に添加されるか、または繊維の網状組織中に絡める粒子として提供されている。こうして作られている粒子は便利なものでなくて製造するに高価となり、またはその粒子は固相抽出の用途に使用するに容易でない。その固相抽出特性は限定されており、収着媒は極性検体に対しても非極性検体に対しても良好な保持率を示さない。さらに、その固相抽出媒体はすぐれた流速でも、少量の溶離剤では検体を回収させないで、分析の用途では時間と、労力と溶剤との迅速で有効な使用を与えない。
【特許文献１】米国特許第６，７４９，７４９号明細書
【特許文献２】米国特許第６，９２６，８２３号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７２６，８４２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６１６，４０７号明細書
【特許文献５】米国特許第５，６１８，４３８号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第４９８５５７号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７３８，７９０号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１１５９９９５号明細書
【特許文献９】米国特許第６，７５９，４４２号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，３２２，６９５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，７２３，１５７号明細書
【特許文献１２】欧州特許出願公開第０４３２４３８号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，５１２，８９７号明細書
【特許文献１４】米国特許第５，３２８，７５８号明細書
【特許文献１５】米国特許出願第１１／０１８１６８号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，０１７，５２８号明細書
【特許文献１７】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０１６９０４号明細書
【特許文献１８】米国特許第５，９０６，７９６号明細書
【特許文献１９】米国特許第６，２００，５３３号明細書
【非特許文献１】Merhar, M., et al. (2002) Materiali in Tehnologije, 36:163
【非特許文献２】Premstaller, A., (2000) Anal. Chem., 72:4386
【非特許文献３】Okay, O., (2000) Prog. Polym. Sci., 25:711-779
【非特許文献４】Kataoka, H., (2005) Current Pharm. Analysis 1, 65-84
【非特許文献５】Tsuda, et al. (2003) Analytical Sciences 20, 1061
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、この発明の主たる目的は、固相抽出用の重合体で修飾された多孔性基質を提供して、当業界における上述の必要を満足させることである。
この発明のさらなる目的は、固相抽出のための改良された方法を提供することである。
この発明のさらなる目的は、固相抽出媒体を調製するための改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
従って、固相抽出用又はクロマトグラフィー用の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が提供され、その基質は、多孔性基質とその上に形成された極性官能基を持つ重合体との一体物からなり、その重合体の一体物は、式
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m
｜ ｜
Ｌ Ｌ
｜ ｜
Ａ Ｑ
｜ ｜
Ｐr Ｒ
｜
Ｐr
で表わされる。式中、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロによって置換されたものであり、式中ｎ／ｍは約０．００１から約１０００までであり、式中ｒは０または１であり、式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−，および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−，および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはそれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビル、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
Ｌ
｜
Ｐは −ＣＨ2−ＣＲ− であり
ここでは[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]との順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。その多孔性基質は一体物、凝集粒子、または織布または不織布の形であることが好ましい。好ましい具体例では多孔性基質はガラス繊維の一体物である。こうして提供される極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、少なくとも４０ｍＬ／分の流速を示す。
【００１８】
追加の具体例では、重合体の一体物は次式で表わされる。
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m [ＣＨ2−ＣＲ−]o
｜ ｜ ｜
Ｌ Ｌ Ｌ
｜ ｜ ｜
Ａ Ｑ Ａ
｜ ｜ ｜
Ｐr Ｒ Ｌ
｜ ｜
Ｐr Ｑp
｜
Ｒq
式中、ｑは０−３であり、ｐは０−５であり、ｏ／ｍは０．００１から１００までであり、またここでは[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。この重合体の一体物は、多孔性基質上に作られたあとで、さらに極性官能基を用いて官能基を与えることができる。
【００１９】
また、重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法が提供されたが、その方法は（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上の親水性単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤からなる溶液に多孔性基質を接触させ、（ｂ）酸素の存在しないところで多孔性基質と含有溶剤とを加熱して多孔性基質上で単量体を重合させることから成るものである。疎水性単量体と親水性単量体とは橋かけ結合をすることのできる単量体であっても、橋かけ結合をできない単量体であっても、またはそれらの組み合わせであってもよい。疎水性単量体は次式を持つことが好ましい。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
式中、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式のヒドロカルビル、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、これらは場合によっては、Ｃ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであってもよく、ｒは０または１である。親水性単量体は次式を持つことが好ましい。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
式中、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されていてもよく、ｒは０または１である。
【００２０】
追加の具体例では、親水性単量体は次式を持つことができる。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ
式中、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここではｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはそれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビル、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであってもよく、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖ヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであってもよく、ｒは０または１である。その方法はさらに、重合体で修復された多孔性基質を加熱して追加の極性官能基を導入することを含んでいる。多孔性基質は一体物、凝集粒子、または織布または不織布の形であることが好ましく、多孔性基質はガラス繊維の一体物であることがさらに好ましい。
【００２１】
追加の具体例では、アミドの官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法が提供され、その方法は、（ａ）多孔性基質を１または２以上の疎水性単量体、１または２以上のアミド化された単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤を含んだ溶液に接触させ、（ｂ）多孔性基質とそれに含まれている溶液とを酸素の存在しないところで加熱して上記１または２以上の単量体を重合させて重合体で修飾された多孔性基質を生成することから成る。アミド化された単量体は、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−アリルアセトアミド、Ｎ−メチルビニルアセトアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルベンズアミド、Ｎ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンズアミド、ｎ−ビニルピロリドン、またはビニルベンゼンスルホンアミドから選ばれることが好ましい。
【００２２】
追加の具体例では極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が提供されるが、それは上で述べた方法で調製されている。
追加の具体例では検体を単離する方法が提供されるが、その方法は（ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を有機溶剤と場合によっては水溶性溶剤、またはそれらの混合物でコンディショニングし、（ｂ）分析すべき試料中に存在する検体をコンディショニングした重合体で修飾された多孔性基質を吸着させ、（ｃ）重合体で修飾された多孔性基質から有機溶剤、水溶性溶剤、またはそれらの混合物を用いて吸着された検体を溶離させることから成るものである。
【００２３】
また、検体のクロマトグラフィーによる分離を行う方法が提供されるが、その方法は、ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をクロマトグラフィー装置に入れ、ｂ）この重合体で修飾された多孔性基質を有機溶剤、水溶液またはそれらの混合物でコンディショニングし、ｃ）この重合体で修飾された多孔性基質を１または２以上の検体が含まれている溶液と接触させ、ｄ）有機溶剤、水溶液、またはそれらの混合物を含んだ移動相を上記重合体で修飾された多孔性基質に通し、ｅ）重合体で修飾された多孔性基質から１または２以上の検体を溶離することから成るものである。
【００２４】
或る具体例では、固相抽出またはクロマトグラフィーを実施するための装置が提供されるが、その装置は支持物に関連する極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質から成るものである。好ましくは支持物は注射器筒のカートリッジ、クロマトグラフィーカラム、微細流体素子工学プラットフォーム、１または２以上の追加膜、ピペットチップまたはマルチウエルドプレートである。
【００２５】
この発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は以下に述べる記載の中で一部説明され、一部は以下の記載を検討すると当業者には明白であり、またはこの発明の実施によって知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
I．定義と概要
この発明を詳しく説明する前に、特別のことわりがなければ、この発明は特別な検体、溶剤、化合物に限定されるものでなく、それらは変わるものであることが理解されなければならない。また、ここで使用される用語は特定の具体例を説明するだけのためであって、この発明の範囲を限定する積りのないことが理解されなければならない。
【００２７】
この中でまたクレームの中で使用されているように、単数形の「ａ」、「ａｎｄ」、および「ｔｈｅ」は前後関係が明らかにそうでないと記載しているのでなければ、複数の指示物を含むということに注意しなければならない。従って、例えば「１つの溶剤」というのは、２つ以上の溶剤を含み、「１つの検体」というのは「２つ以上の検体」を含み、以下同様である。
【００２８】
或る値の範囲が与えられている場合には、前後関係が明らかにそうでないと記載しているのでなければ、その範囲の上限と下限との間にある値はすべて下限値の単位の１０分の１までこの発明の中に包含され、またその説明されている範囲の中のそのほかの値または中間の値はこの発明の中に含まれる。これらのより小さい範囲の上限と下限とは、独立してそのより小さい範囲内に含まれ、またその説明されている範囲内から特別に除外されているもの以外は、この発明の中に含まれる。説明されている範囲が限界に一方または双方を含む場合には、これら含まれる限界の一方または双方を除外する範囲はまたこの発明に含まれる。
【００２９】
この中で用いられているように、「吸着」という用語とその文法上の派生語は、検体が重合体からなる吸着剤の表面の分子と物理的に相互に作用することによって、重合体表面と可逆的に関連を持つに至る表面現象を意味している。その関連は、例えばヴァンデルワース力、双極子−双極子相互作用、双極子誘導双極子、または分散力のような何等かの非共有結合機構により、疎水性の相互作用または水素供与のまたは受容の相互作用によるものである。
【００３０】
この中で用いられているように、「検体」という用語は、生物、有機、合成、天然または無機の起源の資料中で特徴とし、確認しまたは定量されるべき分子をすべて意味している。例えば健康に良いとされる化合物またはその代謝生成物は検体となり得るし、例えば血漿のサンプル、唾液、尿、飲料水、合成物または天然物の混合物、または環境資料中に存在するものも検体である。検体は無極から極性まで何等かの極性を示す。
【００３１】
この中で用いられているように、「一体物」という用語は連続構造物を意味し、例えば蜂の巣構造、発泡体および繊維を含み、繊維は織物に織られたもの、不織布マットまたは薄い紙のようなシートとされたものを含んでいる。発泡体は一般にスポンジのような構造を示している。
この中で用いられているように、「基質」という用語は、一般に洗濯または反応条件下で安定な多孔性の水不溶性材料を言うのであって、例えば溶剤抽出工程および現場での反応段階を含む試料調製および／または合成操作中に遭遇する物である。
【００３２】
「有極性」「無極性」および「極性」という用語は、一般に関心のある化合物の分配係数Ｐを指しており、それは水性相（例えば水）に対する有機相（例えばオクタノール）中のその化合物の平衡濃度の比率である。ここで用いられているように、有極性化合物は一般に２．０より小さいｌｏｇ Ｐの値を持つことが特徴とされるが、無極性化合物は一般に約２．０より大きいｌｏｇ Ｐ値を持つことが特徴とされる。
【００３３】
「極性官能基」という用語は、一般に次の化学的な基を指している：−ＮＲＣ(Ｏ)−(アミド)，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−(カルバミル)，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−(カルバメート)，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ−(アルキルオキシ)，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−(ウレタン)，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−(カルバミドまたは尿素)，−ＮＣＯ(イソシアネート)，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−(ジオール)，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−(グリシドキシ)，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−(エトキシ)，−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−(プロポキシ)，−Ｃ(Ｏ)−(カルボニル)，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−(カルボキシ)，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−(アセトニル)，−Ｓ−(チオ)，−ＳＳ−(ジチオ)，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−(エーテル)，−ＳＯ−(スルフィニル)，−ＳＯ2−(スルホニル)，−ＳＯ3−(スルホン酸)，−ＯＳＯ3(サルフェート)，−ＳＯ2ＮＭｅ−(スルホンアミド)，−ＮＲq−(アミン)および−ＮＲq+−、ここでＲはＨ(第四級アミン)，−ＣＮ(ニトリル)，−ＮＣ(イソニトリル)，−ＣＨＯＣＨ−(エポキシ)，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−(グアニジノ)，−ＮＯ2(ニトロ)，−ＮＯ(ニトロソ)，−ＯＰＯ3−(ホスフェート)，−ＯＨ(ヒドロキシ)ではなくて、ここでｓは１より大きく、好ましくは１−１２であり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルである。
【００３４】
「ヒドロカルビル」という用語は、従来の意味で炭素と水素とを含む炭化水素基を指しており、直鎖または分枝鎖状の脂肪族、脂環族化合物であり、脂肪族と脂環族部分の組み合わせ物を含むこともある。脂肪族および脂環族のヒドロカルビルは飽和であってもよく、または１または２以上の不飽和結合、普通は二重結合を含んでいてもよい。特定数の炭素原子を持ったヒドロカルビル残基が命名されるときには、その数の炭素原子を持っているすべての幾何学的異性体が含まれる積りであり、従って、例えば「ブチル」はノルマルブチル、第二級ブチル、イソブチルおよび第三級ブチルを含む意味であり、「プロピル」はノルマルプロピルおよびイソプロピルを含んでいる。
【００３５】
この発明者は、驚くべきことに、極性官能基を持つ重合体で修飾された基質は、すぐれた固相抽出媒体を提供するものであり、極性検体のすぐれた保持率を提供でき、また無極性検体の保持率も提供するものであることを見出した。さらに、その重合体で修飾された基質は使用と製造が簡単であり、検体の固相抽出の技術で著しい進歩を提供するものである。さらに、その重合体が１または２以上の極性成分を持った官能基を与えられるときには、極性検体のすぐれた保持率と、特定の極性を持った検体を選択的に回収する方法が提供される。
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の成分と利点とを以下に詳しく記載する。
【００３６】
II．重合体
重合体で修飾された多孔性基質上に形成されている重合体の一体物は、無極性化合物を吸着するために疎水性成分を含んでおり、極性化合物のすぐれた保持率を提供するために、１または２以上の極性官能基を含んでいる。その重合体の一体物は一般に次式で表わされる。
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m
｜ ｜
Ｌ Ｌ
｜ ｜
Ａ Ｑ
｜ ｜
Ｐr Ｒ
｜
Ｐr
式中、ＡはＣ5-10の単環式又は二環式アリールまたはヘテロアリールから選ばれ、ｎ／ｍは約０．００１から約１０００までであり、ｒは０または１であり、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，−ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−，および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−，および−ＮＲq+−（ここではＲはＨではない），−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビル、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
Ｌ
｜
Ｐは −ＣＨ2−ＣＲ− であり、
式中、[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]との順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。[−ＣＨ2−ＣＬ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]に対してｒが１であるときには、Ｒは水素ではないということは理解されよう。
【００３７】
成分Ｐは、２つの異なった重合体の背骨で結合された橋かけ結合を持った重合体を提供している。その重合体の一体物は１または２以上の疎水性単量体と、１または２以上の親水性単量体とを重合させることによって作られ、それらの単量体は橋かけ結合ができる単量体、橋かけ結合のできない単量体、またはそれらの組み合わせ物である。ｎ／ｍは約０．００１から約１０００までであることが好ましく、約０．０１から約１００までであることがさらに好ましい。或る具体例ではｎ／ｍは約０．１から約１０までである。従って、好ましい具体例では重合体は単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]とを約０．１と約１０との間のモル比で含んでいる。
【００３８】
単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]は重合体に疎水性の特徴を与えて、無機性検体、または極性検体の無極性部分との相互作用を高めている。また、重合体はジビルベンゼンのような橋かけ結合をする単量体から作ることができ、その単量体は重合体に構造強度を追加している。重合体は、例えばポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）、ハロまたはアルキルのような置換基を持ったスチレンまたはヘテロ環状体のような、官能基を持つアリールまたはヘテロアリール部分を持ったスチレンまたはジビニルベンゼンの共重合体を含むことができる。従って、多孔性基質を修飾するための重合体として使用することのできる代表的な、しかしそれに限定するものではない重合体のリストはこれに限定するのではないが、ポリスチレン、ポリ（スチレン、ジビニルベンゼン）、スチレンまたはジビニルベンゼンと、ハロゲン化またはアルキル化されたスチレン、ピリジン、チオフェン、フラン、イミダゾール等からなる共重合体である。単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]中のＬ−Ａ−Ｐrは普通ＣＨ2Ｃ6Ｈ5，ＣＨ2Ｃ6Ｈ5ＣＨ2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ5Ｃ6Ｈ5ＣＨ2，ＣＨ2Ｃ5Ｈ5Ｎである。
【００３９】
極性化合物のすぐれた保持率は、疎水性相互作用だけでなく親水性相互作用（例えばプロトン受容、プロトン供与、双極性、静電引力、イオン交換など）の能力を持った重合体の一体物を使用することによって達成することができる。極性化合物のすぐれた吸着性を表わすために重合体は極性官能基を含み、疎水性相互作用を加えて親水性相互作用を提供している。従って、重合体一体物は単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]中のＬ−Ｑ−Ｒ−Ｐrが極性官能基を与えて、検体と親水性相互作用をする能力を提供している。好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ジビニルベンゼンとｎ−ビニルアセトアミドとの重合によって作られる。こうして提供された重合体の一体物は、検体と疎水性相互作用のほかに双極性相互作用の能力を持っている。極性検体のすぐれた保持率は極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が用いられたこの中の実施例中で具体的に示されている。好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体一体物に対する比率ｎ／ｍは約１から約５の間にある。
【００４０】
追加の具体例では、重合体一体物は次式で表わされる。
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m [ＣＨ2−ＣＲ−]o
｜ ｜ ｜
Ｌ Ｌ Ｌ
｜ ｜ ｜
Ａ Ｑ Ａ
｜ ｜ ｜
Ｐr Ｒ Ｌ
｜ ｜
Ｐr Ｑp
｜
Ｒq
式中、ｑは０−３であり、ｐは０−５であり、ｏ／ｍは０．００１から１００までであり、[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の順序はランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]に対してｒが１のときは、Ｒは水素でないことは言うまでもない。
【００４１】
単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]は任意であり、一般にｏ／ｍは０から約１００までであり、さらに好ましくは約０．１から約１０までである。当業者は単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の相対的な割合を変えると、特定検体の最大保持率が得られるようにすることができる特定の吸着特性を持った重合体が結果として得られるということが認められよう。一般に、単量体単位[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]とは、どのような整数割合ででも存在することができる。或る具体例では、その単量体単位は例えば約１：１：１，２：１：１，１０：１：０，１：１０：０，１：２：５の比率で存在し、制限がない。
【００４２】
さらに仕込んだ化合物のすぐれた吸着性は、イオン交換能力を持った重合体によって達成される。イオン交換能力を持った重合体で修飾された多孔性基質を得るために、重合体にイオン交換官能基を導入することができる。好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ジビニルベンゼン、ｎ−ビニルアセトアミドおよびビニルベンゼンスルホン酸の重合によって作られる。こうして作られた重合体の一体物はカチオン交換能力と、検体との双極性相互作用と、また検体との疎水性相互作用とを持っている。他の好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、スチレンと、１，６−ヘキサンジオールジビニルエーテルと、ビニルピリジニウムとの重合によって作られ、アニオン交換能力と、電子供与（プロトン受容）性で検体との疎水性相互作用とを持った重合体一体物が得られる。
【００４３】
従って、重合体の一体物は単量体単位Ｌ−Ｑ−ＲまたはＬ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒとして際限がなく、例えばＮＨＣ(Ｏ)ＣＨ3，ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＮＣ6Ｈ5Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ5，ＮＣＨ2ＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ2ＣＨ3，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ4ＮＯ2，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ4Ｈ3Ｏ(フロイルアミド)，ＮＨＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ4ＮＨＣ(Ｏ)ＣＨ3；Ｃ(Ｏ)ＮＨ2，ＣＨ2ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＮＨ2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｃ(Ｏ)ＮＨ2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｃ(Ｏ)Ｎ(ＣＨ3)2，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｃ(Ｏ)ＮＨ2；ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＮＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＮＨ3，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｎ(ＣＨ3)3+，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-；ＯＣ(Ｏ)ＮＨＣＨ2ＣＨ3，ＯＣ(Ｏ)ＮＣ6Ｈ5ＣＨ2ＣＨ3；ＯＣ(Ｏ)ＣＨ2ＣＨ3，ＯＣ(Ｏ)Ｃ6Ｈ5；ＯＣ(Ｏ)ＣＨ2Ｃ6Ｈ5；ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＯＣＨ3，ＮＣ6Ｈ5Ｃ(Ｏ)ＯＣＨ3，ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＯＣ6Ｈ5；ＮＣＨ2ＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＮＨＣＨ2ＣＨ3，ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＮＨＣ6Ｈ5，Ｃ6Ｈ4ＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＮＨＣＨ2ＣＨ3；ＣＨ2ＮＣＯ，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＮＣＯ；ＣＨ2ＯＨ，ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＯＨ，ＣＨ2ＣＨＯＨＣＨＯＨＣＨ3，ＣＨ2ＣＨＯＨＣＨ2ＯＨ；ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ；(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)4，(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)2，(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)3；ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ3，ＣＨ2Ｃ(Ｏ)Ｃ6Ｈ5；ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＯＣＨ3，ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＯＣ6Ｈ5；ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＳＣＨ3，ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＳＣＨ2Ｃ6Ｈ5；ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＳＳＣＨ3；ＣＨ2ＯＣ6Ｈ5；ＣＨ2ＯＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3；ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-，ＣＨ2ＣＨ2ＳＯ3；ＣＨ2ＳＯ2ＮＣＨ3，ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＳＯ2ＮＣＨ3；ＣＨ2ＣＨ2Ｎ(ＣＨ3)2，ＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｎ(ＣＨ3)2；ＣＨ2ＣＨ2Ｎ(ＣＨ3)3+，ＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ4Ｎ(ＣＨ3)3；ＣＨ2ＣＨ2ＮＣＨ2，ＣＨ2ＣＨ2ＣＮ；ＣＨ2ＣＨ2Ｃ6Ｈ4ＮＯ2，Ｃ6Ｈ4ＮＯ2，ＣＨ2ＣＨＯＣＨ；またはＣＨ2ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ2を含んでいる。好ましい具体例では、Ｌ−Ｑ−Ｒ−ＰrはＮＨＣ(Ｏ)ＣＨ3またはＮＣＨ3Ｃ(Ｏ)ＣＨ3から選択される。
【００４４】
アリールまたはヘテロアリール成分は検体と疎水性相互作用として無機性検体の保持率を高める。さらに、重合体の一体物が多孔性基質上に生成された後で、必要によりアリールまたはヘテロアリール成分を−Ｌ−Ｑp−Ｒqで置換することによって、アリールまたはヘテロアリール成分は極性官能基で官能化される。そこではｑは０−３であり、ｐは０−５であり、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−（ここでｎは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−であり、ここでＲはＨ，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−または−ＯＨでなくて、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖、または環式ヒドロカルビルである。
【００４５】
こうして提供された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、親水性相互作用のほかに疎水性相互作用を利用して検体を吸着するが、それはプロトン受容、プロトン供与、双極性、静電気引力およびイオン交換相互作用から選ばれた少なくとも１つの相互作用を含んでいる。
【００４６】
III．多孔性基質
多孔性基質は、溶剤と検体への充分な接近と、気孔率（例えば約１ｃｃ／ｇより大きくない密度）を与えれば、どのような多孔性固体構造であってもよい。また、多孔性基質は実質的な不活性を示し、従って多孔性基質は重合体が生成されまたは検体が単離される条件下で溶解も腐食もしないことが好ましい。多孔性基質は一体物、凝集粒子または織布または不織布の形であることが好ましく、不織物は上記特許文献１４とその中に引用された参考文献に記載されているような、メルトブロウンウェブ、スパンボンデェッドまたはエアレイドウェブおよびブロウンファイバーウェブのような大繊維および微小繊維のウェブを含むことが好ましい。多孔性基質は無機材料、例えば金属またはメタロイドオキサイド（例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、バナジア、ゼオライト、ムライト、ガラス等）、金属（例えばステンレススチール）または有機材料、例えば炭素繊維、セルロース材料（例えばニトロセルロース、セルロースアセテート）、ポリ（ビニルクロライド）、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））、ポリ（４−メチルブテン）、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリシロキサン、ナイロン、ポリ（ビニルブチレート）等または上記のものの何れかの混合物または複合物を含んだ合成重合体から作ることもできる。多孔性基質は、多孔性基質の表面と内部の全体にわたって単量体が重合しているために、それ自身相当量の検体を吸着しない。多孔性基質はガラスファイバーの一体物であることが好ましい。
【００４７】
或る具体例では、多孔性基質は不活性である。「不活性」とは、重合体で修飾された多孔性基質の下部にある多孔性基質が使用（例えば溶剤、酸、塩基、塩または緩衝剤等を用いて検体の単離と調製）の条件下で充分に安定であって、重合体で修飾された多孔性基質が検体溶液を汚染しないで使用できる程であることを意味している。特定の具体例では、多孔性基質は充分に不活性であって、アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を、その構造の完全性を失うことなく、例えば強酸または強塩基の使用を含めて、製造するのに使用することができる。代表的な不活性基質は、ポリオレフィン（例えばポリエチレン、ＰＴＦＥ）、ポリシロキサン、ポリスチレン等のような重合体基質を含み、またシリカ、ジルコニア、バナジアおよびアルミナのような材料から作られた無機基質で、ガラスまたはセラミック繊維等および金属（例えばステンレススチール網）の形をしたものを含んでいる。基質はガラス繊維の一体物であることが好ましい。使用できるガラス繊維のタイプについてはとくに制限がない。例えば大きさが約０．０１０と０．０５０インチの間のガラス繊維を用いて良い結果が得られた。しかし、他の太さの繊維を使用することができる。
【００４８】
多孔性基質は、たとえば２００４年１２月２０日に出願され共有になっている上記特許文献１５に記載された、超多孔性の一体的な基質を含んでいる。さらに不活性な多孔性基質は、シリカ粒子を合着させて多孔性構造にし成形することによって作ることができる。１つの変異がUngerの上記特許文献１６に記載されており、その特許はアルキル官能基をシリカの骨格構造と表面とに結合させて、ハイブリッドシリカを製造する方法を記載している。その方法は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とオルガノトリエトキシシランとの混合物を作り、酸触媒の存在下にシランを加水分解してポリアルキルエトキシシランのオリゴマーを作り、その後このオリゴマーを塩基触媒の存在下にゲル化して、多孔性のハイブリッド粒子とすることを含んでいる。
多孔性基質は検体の固相抽出を実施するに適した形状であることが好ましい。以下に応用を説明する。
【００４９】
IV．気孔発生溶剤
多孔性基質上に生成される重合体は、それ自身が多孔性である。気孔率は以下の特性を示す気孔発生溶剤によって与えられる。気孔発生溶剤は、単量体混合物中に溶解し、重合反応に不活性であって、生成される重合体を溶解しない。適当な気孔発生溶剤はこれに限定されるのではないが、トルエン、キシレン、エチルベンゼンおよびジエチルベンゼンのような芳香族炭化水素；ヘキサン、ヘプタン、オクタンおよびデカンのような飽和炭化水素、イソアミルアルコール、オクタノール、デカノール、ドデカノールおよび２−エチルヘキシルアルコールのようなアルコール類；ジクロロメタン、ジクロロエタンおよびトリクロロエタンのような脂肪族ハロゲン化炭化水素；エチルアセテート、ブチルアセテート、ジメチルフタレートおよびジエチルフタレートのような脂肪族または芳香族エステル；トリアセチン、トリブチリンおよびトリカプリンのようなグリセロールトリエステルを含んでいる。気孔発生溶剤は個別にまたは２以上のものを組み合わせて用いることができる。気孔発生溶剤の添加量は、単量体の全量を基準として約１０から３００質量％の範囲内で変えることができる。
【００５０】
V．重合開始剤
重合開始剤は、ベンゾイルパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシジイソブチレート、ラウロイルパーオキサイド、ジメチル２，２’−アゾビスイソブチレート（ＭＡＩＢ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）およびアゾビスシクロヘキサンカルボニトリル（ＣＡＮ）のようなラジカル重合開始剤を含んでいる。
【００５１】
VI．重合体で修飾された基質へ極性官能基の付与
重合体の一体物は、１または２以上の疎水性単量体と、１または２以上の親水性単量体との重合によって作られる。従って、重合体の一体物は、極性官能基の追加を必要としないで、極性官能基とともに疎水性官能基を含んでいる。好ましい具体例では極性官能基はアミド、アミン、カルバミド、カルバメート、ウレタン、アルキルオキシ、ヒドロキシまたはニトロである。他の好ましい具体例では、極性官能基はカチオン交換官能基（例えばスルホン酸）である。さらに好ましい具体例では、極性官能基はアニオン交換官能基（例えば第四級アミノ）である。追加の具体例では、極性官能基の２以上の組み合わせが存在し、例えば重合体一体物がアミド＋スルホン酸、アミド＋ヒドロキシ、アミド＋アミン、アミド＋ニトリル等である。
【００５２】
或る追加の具体例では、多孔性基質上に形成された重合体一体物中のアリールまたはヘテロアリール成分は、重合体一体物が多孔性基質上に形成されたあとで−Ｌ−Ｑp−Ｒqのような極性官能基を導入するために、重合体を処理することによって、追加の極性官能基を与えることができる。この場合ｑは０−３であり、ｐは０−５であり、さらに好ましくはｐは０−２であり、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ−，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲqおよび−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨであり、ここでｎは１より大きく、好ましくは１−１２であり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルである。こうして作られた極性官能基質を持ち修飾された多孔性基質は、親水性相互作用のほかに疎水性相互作用を利用して検体を吸着し、その相互作用はプロトン受容、プロトン供与、双極性、静電気引力およびイオン交換相互作用から選ばれた少なくとも１つの相互作用を含んでいる。
【００５３】
VII．装置
追加の側面では固相抽出を実施するための装置が提供される。例えば、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、さらに支持体または支持フォーマットと関連させられる。代表的な支持体と支持フォーマットのリストは、それに限るものではないが、注射器筒のカートリッジ、クロマトグラフィーカラム、追加の重合体膜またはガラス繊維膜、微細流体素子工学のプラットフォーム、ピペットチップおよび多数の井戸のある板を含み、ディスクおよびその他の支持体もまた用いることができる。極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、支持フォーマットの表面上で、例えば多数の井戸のある板上で処分されるかまたはその重合体で修飾された多孔性基質は支持フォーマット中に例えば重合体の膜またはガラス繊維膜の間に埋め込まれる。従って「関連」とは一般的に吸着剤が支持体または支持フォーマットと接触していることを意味している。
【００５４】
他面では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、支持物と関連して溶剤による検体のローディングおよび／または溶離を容易にする。支持体または支持フォーマットは、紐、板、円盤、中空チューブ、棒等のような多くの構造または形のうちのどの１つをも取ることができる。支持体または支持フォーマットは疎水性、親水性であり、また親水性にされることもできる。代表的な支持体および支持フォーマットは制限がないが、注射器筒カートリッジ、ピペットチップ、多数の井戸のある板、微細流体素子工学のプラットフォーム、集団試料調製、注入および検地装置等を含み、支持装置の表面上で処理され、または装置内のチャンネルまたはチューブ内に埋め込まれる。
【００５５】
好ましい具体例では、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、例えば２００４年５月２８日に出願された上記特許文献１７に記載されている固相抽出ピペットのような固相抽出装置内で使用されるものであり、上記の出願はシランと反応することができる反応性の金属酸化物含有の金属酸化物またはメタロイド酸化物からなる結合相で埋め込まれたガラス繊維マトリックスからなる官能基を持つ一体の収着媒を含む固相抽出装置の製造と使用とに関するものである。固相抽出ピペットは、１つの広い方の開口と、ピペット先端として機能する１つの狭い方の開口とを持った中空チューブからなるのが普通である。固相抽出ピペットを作る１つの方法は、一般に次の工程によってピペットの小さい方の開口内に重合体で修飾された多孔性基質を入れることから成る。すなわち、重合体で修飾された多孔性基質をピペットの大きい方の開口から挿入し、ピペットの小さい方の開口に減圧を適用して重合体で修飾された多孔性基質を移動させ、ピペットの大きい方の開口に加圧を適用して重合体で修飾された多孔性基質をピペット先端に挿入し、重合体で修飾された多孔性基質を圧密にする工程からなるものである。固相抽出ピペットを製造するための追加方法では、多孔性基質をピペット内へ挿入して後、疎水性単量体を多孔性基質上で重合させる。或る好ましい具体例では、重合体で修飾された多孔性基質はピペット内へ挿入される以前または後に、極性官能基を与えられる。
【００５６】
追加の具体例では、Blevinsの上記特許文献１８に記載されているように、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質はディスクの形で用いられて、部屋の側壁間に嵌められた１または２個以上の固相抽出ディスクプレスを使用して固相抽出板中に加えられる。
追加の具体例では、重合体で修飾された多孔性基質が固相抽出カートリッジまたは多数の井戸のある板内で用いられる。そのようなカートリッジ（例えば注射器筒のカートリッジ）や多数の井戸のある板は例えば上記特許文献１９に記載されている。
【００５７】
VIII．極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の製造方法
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ビニル、アリル、プロペニル、ブテニル等のような重合性オレフィン成分からなる疎水性単量体と、親水性単量体とのフリーラジカル反応を用いて、多孔性基質上に形成される。重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法は一般に、（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上の親水性単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤を含んだ溶液を多孔性基質に接触させ、（ｂ）酸素の存在しない中で多孔性基質と保持された溶液とを加熱して１または２以上の単量体を多孔性基質上で重合させることから成るものである。その方法はさらに（ｃ）加熱前に多孔性基質から過剰の溶液を取り除くことを含んでいる。好ましい具体例では、多孔性基質はガラス繊維の一体物であり、その上に形成される極性官能基を持つ重合体の一体物は橋かけ結合できるか、またはできない単量体が１：１０００から１０００：１、さらに好ましくは１：１００から１００：１のモル比で含まれている疎水性単量体と親水性単量体とで構成されている。しかし、使用できる橋かけ結合できる単量体または橋かけ結合できない単量体の量には特に制限がなく、一般原則として何れか一方を１００％用いて良い結果を得ることができる。
【００５８】
疎水性単量体と親水性単量体との相対的な量は、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質が所望の吸着特性を持つように選択される。さらに、検体を保持するのに有効であるとともに、重合体が水に濡れるに充分なように疎水性単量体と親水性単量体との比を選択することが望ましい。特定の具体例では、疎水性単量体と親水性単量体とがそれぞれ１：１０００から１０００：１まで、またはさらに好ましくは１：１００から１００：１までのモル比で存在している。好ましい具体例では、疎水性単量体と親水性単量体とが約１：１から約５：１までのモル比で存在している。実施例中に示されているように、３：１と１：１の比を用いて極性検体のすぐれた保持率を達成することができる。
【００５９】
疎水性単量体はＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール基、場合によってはこれらは例えばＣ1-12の分枝または直鎖ヒドロカルビル、またはハロを含む無極性置換基で置換されたものであってもよいアリール成分を含んでいることが好ましい。疎水性単量体は次式を持つことが好ましい。
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
式中、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、場合によってはこれらはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、ｒは０または１である。代表的なアリール成分は、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレンであり、他方ヘテロアリール成分としてはチオフェン、チアゾール、フラン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾフラン、ピリジン、ピリミジン、ピラゾール、ピロール、ピラジン、プリン等でより一層親水性の大きい性格を与えるものを用いることができる。特定の具体例では、アリール成分は１つの環がアリールであり、他の環がアリールではない二環式リングを含むことができる。
【００６０】
代表的な単量体はビニル、アリル、プロペニル、ブテニル等で一または二置換されたものである。重合可能なオレフィン基をただ１個持つだけの単量体は、橋かけ結合をすることができず、従ってビニル、またはアリルで置換されたＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールを普通含んでおり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロ、またはそれらの組み合わせ物で置換されているものを含んでいる。橋かけ結合できない単量体の或る例は、スチレン、ビニルピリジン（例えば２−ビニルピリジン、３−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン）、ビニルナフタレン、ビニルキシレン、アリルトルエン、ビニルチオフェン、ビニルチアゾール、アリルフラン、アリルイミダゾール、ビニルベンズイミダゾール、ビニルピラゾール、アリルピロール、ビニルピラジンまたはこれらの組み合わせ物を含んでいる。
【００６１】
少なくとも２個の重合可能なオレフィン基を持つ単量体は、橋かけ結合することができ、ジビニルまたはジアリルで置換されたＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールを普通含んでおり、これらのものは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロ、またはそれらの組み合わせ物で置換されていることもあるものを含んでいる。橋かけ結合のできる単量体は、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジアリルナフタレン、ジビニルピリジン（例えば２，４−ジビニルピリジン）、ジアリルチオフェン、ジビニルチアゾール、ジビニルフラン、ジアリルイミダゾール、ジビニルベンズイミダゾール、ジアリルピリジン、ジビニルピラゾール、ジアリルピロール、ジビニルピラジンまたはそれらの組み合わせ物を含んでいる。
【００６２】
親水性単量体は、１または２以上の極性官能基を含んでいて、極性検体と親水性相互作用をすることが好ましい。親水性単量体は式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
を持つことが好ましい。式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせ物であり、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビル、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されているものであり、ｒは０または１である。親水性単量体はビニル、ジビニル、アリルまたはジアリルで置換されたアセトアミド、アルキルアセトアミド、アクリルアミド、アルキルアクリルアミド、アクリル酸、アルキルアクリル酸、アルコール、アミン、ウレタン、カルバミド、カルバメート、イソシアネート、シアネート、ニトリル、イソニトリル、ジオール、チオール、ジチオール、ピロリドン、アセテート、スルホンアミドまたはそれらの組み合わせ物から選ばれることが好ましい。典型的な親水性単量体は、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、２−シアノ−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−アリルアセトアミド、Ｎ−メチル−Ｎ−アリルアセトアミド、ｎ−ビニルピロリドンのようなＮ−ビニルアミド類およびジアクリレート、ジメタクリレート、ジアクリルアミド、ジメタクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレートおよびジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレートまたはアクリレートを含んでいる。
【００６３】
アリールまたはヘテロアリール成分を含む追加の親水性単量体は、式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ
を持つものを用いることができる。式中、Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせ物であり、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであって、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されていることもあり、ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されていることもあり、ｒは０または１である。アリールまたはヘテロアリール成分を含んだ親水性単量体は、ビニル、ジビニル、アリルまたはジアリルで置換されたベンズアミド（例えばＮ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンズアミド）、ベンズアミン類、安息香酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンスルホンアミド、ニトロベンゼン、ビニルピリジニウム等から選ばれることが好ましい。
【００６４】
重合体の一体物は一段階の反応で多孔性基質上に形成されるのが好ましいけれども、重合体の吸着特性を変えるために必要ならば、重合体を多孔性基質上に形成されたあとで重合体に極性官能基を持たせることができる。従って重合体の一体物が多孔性基質上に形成されたあとで、アリールまたはヘテロアリール成分を処理して極性置換基−Ｌ−Ｑp−Ｒqを導入することによって、アリールまたはヘテロアリール成分に極性官能基を持たせることができる。ここでＱは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ−，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)n−，−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＭｅ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨであり、ここでｎは１より大きく、１−１２であることが好ましく、Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、ｑは０−３で、ｐは０−５であり、さらに好ましくはｐは０−２であり、Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルである。好ましい具体例では導入される極性官能基はアミド、ニトロ、カルバミド、ウレタン、カルバミル、カルバメート、カルボキシルまたはヒドロキシルであり、また第四級アミンおよびスルホネートのようなイオン交換官能基またはすべての極性官能基の混合物を含むことができる。
【００６５】
好ましいカチオン交換官能基は、スルホネートであり、これは極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質上に、ビニルベンゼンスルホン酸のようなスルホン酸を含んだ単量体を含ませることにより、またはスルホン化することによって導入することができる。重合体をスルホン化する典型的な方法は、Leeの上記特許文献１０に記載されている。簡単に説明すると、スルホン化されて極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質（例えばポリ（ｎ−ビニルアセトアミド−ジビニルベンゼン）またはポリ（ジビニルベンゼン−ｃｏ−Ｎ−ビニルピロリドン）共重合体で修飾されたガラス繊維）は、次のようにしてスルホン酸で誘導体にすることによって作ることができる。温度計、撹拌器、凝縮器、および反応温度制御システムが付設されたフラスコ内へ硫酸と重合体で修飾された多孔性基質とを約５対１００の硫酸（９５−９８％）対重合体の質量比で入れ、選んだ温度で、確実に適度な混合が起こるように撹拌を調整して反応させる。一定の温度で或る時間混合物を撹拌し、次いで重合体で修飾された多孔性基質を水で洗浄し、その後乾燥する。スルホン化の程度は、硫黄元素の分析（例えばAtlantic Microlab Inc., Norcross, Ga）によって決定することができる。反応温度と反応時間は、適当に選んで希望のイオン交換能力を持った重合体を作ることができる。
【００６６】
好ましいアニオン交換官能基はアミノであり、それは重合中にアミノ部分を含んだ親水性単量体（例えばビニルアミノベンゼンまたはビニルピリジニウム）を含ませるかまたはアミノ化によって、重合体で修飾された多孔性基質上に導入することができる。重合体で修飾された多孔性基質をアミノ化する典型的な方法は、実施例３に記載されている。簡単に説明すると、その方法は濃硝酸（約３０モル当量）を用いて撹拌しながら、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をニトロ化することを含んでいる。冷水中で混合物を冷却する間、濃硫酸（１８モル当量）を１から１．５時間にわたって一滴ずつ加えて撹拌を続ける。次いでニトロ化された重合体で修飾された多孔性基質を取り出し、水に浸漬し、放置し、その後２．０ＭのＮａＯＨ、脱イオン水およびアセトンで洗浄し、乾燥する。その後、ニトロ化された重合体で修飾された多孔性基質を次のように実施する還元工程に付する。すなわち、その後、ニトロ化された重合体で修飾された多孔性基質を氷酢酸中に懸濁し、機械的に撹拌している間は、塩酸の１：１塩化第一錫の溶液で処理し、混合物を室温で撹拌する。アミノ化重合体で修飾された多孔性基質を反応から取り出し、脱イオン水中に浸漬し、すべての錫の痕跡が洗出されるまで１．０Ｍの水酸化ナトリウムで数回洗浄する。その後、洗浄水のｐＨが中性になるまでアミノ化された重合体で修飾された多孔性基質を洗浄し、その後、アセトンで洗浄し乾燥する。
【００６７】
重合反応中にアミド官能基を持つ単量体（例えば、ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンズアミド、ｎ−ビニルピロリドン）を含ませることによって、または重合体をアミド化することによって、アミド官能基を重合体の一体物中に導入することができる。疎水性単量体の単位にアミド成分を導入する典型的な方法は、実施例３に記載されている。簡単に説明すると、その方法は、上述のように、重合体で修飾された多孔性基質をニトロ化し、アミノ化し、さらにアミノ化された重合体を酸、酸塩化物または酸無水物のような適当な反応物と反応させることを含んでいる。アミノ化された重合体で修飾された多孔性基質を過剰の塩基（例えば、トリエチルアミンまたはビリジン）中に懸濁し、撹拌しながら、室温で酸、酸塩化物または酸無水物（アミノ化された重合体中の窒素１モルに対して１．５モル当量）を一滴ずつ加えて処理する。アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を反応混合物から取り出し、数回０．１Ｍの塩酸で洗浄し、次いで脱イオン水、メタノールおよびアセトンで洗浄する。最後に、アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を乾燥する。
【００６８】
IX．検体を分離する方法
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、クロマトグラフィーのような分析用化合物を分離する方法で使用される。適当なクロマトグラフィーの利用または分離方法は、例えば薄層クロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、逆相クロマトグライフィー、順相クロマトグラフィー、イオンクロマトグラフィー、イオン対クロマトグラフィー、逆相イオン対クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、疎水相互作用クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、キラルレコグニションクロマトグラフィー、パーフュージョンクロマトグラフィー、通電クロマトグラフィー、分配クロマトグラフィー、ミクロカラム液体クロマトグラフィー、毛管クロマトグラフィー、液・固クロマトグラフィー、準備クロマトグラフィー、親水相互作用クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、プレシピテイション液体クロマトグラフィー、結合相クロマトグラフィー、ファスト液体クロマトグラフィー、フラッシュクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー・マススペクトロメトリー、ガスクロマトグラフィー、微細流体素子工学に基づく分離、固相抽出分離、または一体物を基礎とした分離等を含み、際限がない。重合体で修飾された多孔性基質の好ましいクロマトグラフィーの応用は、例えばＳＰＥカートリッジまたはイオン交換クロマトグラフィーを用いて実施する固相抽出である。
【００６９】
液体分離技術をナノの尺度まで小さくすることは、（＜内径１００ミクロン）の小さなカラム内径と（＜３００ｎＬ／分）の遅い移動相速度に関係している。毛管クロマトグラフィー、毛管領域電気泳動（ＣＺＥ）、ナノ−ＬＣ、オープンチューブラー液体クロマトグラフィー（ＯＴＬＣ）および毛管電気クロマトグラフィー（ＣＥＣ）のような技術は、従来の尺度の高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）よりも多くの利益を与える。これらの利益はより高い分離効率、高速分離、少量試料分析、および２次元技術の結合を含んでいる。
【００７０】
検体をクロマトグラフィーによって分離するための方法は、一般に、ａ）クロマトグラフィー装置（例えばカラム、カートリッジ、ミクロチップ上のチャンネル、ピペットチップ等）に入れられた極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を用意し、ｂ）１または２以上の移動相（例えば有機溶剤、アセトニトリル／蟻酸／水または溶剤混合物からなる勾配溶剤のような任意の緩衝液または塩の水溶液）を用いて上記の重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングし、ｃ）１または２以上の検体（例えばプラズマ、環境水試料、合成反応物の混合物、生成物および中間物等）を含んだ溶液を上記の重合体で修飾した多孔性基質に接触させ、ｄ）有機溶剤、水溶液、またはそれらの混合物を含んだ移動相を上記重合体で修飾された多孔性基質中に通し、ｅ）１または２以上の検体を上記重合体で修飾された多孔性基質から溶離する（例えば対イオン、有機溶剤等を含む適当な移動相を用いて）ことから成るものである。重合体は多孔性基質上で直接生成されるから、クロマトグラフィー装置内の収着剤（重合体で修飾された多孔性基質）のチャンネリングと収縮は、ガラス繊維の一体物のような非膨潤性多孔性基質を用いたときには最小にすることができる。
【００７１】
X．固相抽出の実施方法
一面では、固相抽出を利用して試料から検体を単離する方法が開示される。重合体で修飾された多孔性基質と、ここに記載する方法は、生物、環境、合成および薬剤的な試料等から検体を単離するのにとくに適しているが、試料はどのような出所からも得ることができる。例えば、試料は問題の検体（例えば薬剤）を含む生物学的母体（例えば血液全体または血漿または唾液または尿）を含むことができる。その代わり、試料は環境試料、例えば飲料水または公知の水または汚染の疑がある水を含むことができる。他の例では、試料は治療上の活性剤または前駆体またはその代謝生成物である検体を含むことができる。
【００７２】
検体を単離するための方法は一般に次の４工程からなるものである。（ａ）有機溶剤、場合によっては水性溶剤、またはそれらの混合物を用いて、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングし、（ｂ）分析されるべき試料中に存在する検体を上記のコンディショニングされた重合体で修飾された多孔性基質に吸着させ、（ｃ）有機溶剤、水性溶剤、またはそれらの混合物で上記重合体で修飾された多孔性基質から吸着された検体を溶離させることから成るものである。この方法は、さらに工程（ｃ）を実施する前に、重合体で修飾された多孔性基質と吸着された検体とを洗浄する工程を含むことができ、さらに何等かの適当な分析方法または装置を用いて、検体を分析することを含むことができる。
【００７３】
コンディショニング工程は、一般に極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を、表面特性を向上させる溶剤で処理することを含んでいる。好ましい具体例では、その方法は重合体で修飾された多孔性基質を有機コンディショニング溶剤（例えばメタノール）で洗浄し、次いで水で洗浄し、例えば何れも約１ｍＬで洗浄することによって重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングすることを含んでいる。重合体で修飾された多孔性基質は、カートリッジまたはカラムのような支持体と関連することがあり、その場合にはコンディショニングの工程はカートリッジまたはカラムに有機溶剤を通し、次いでカートリッジまたはカラムに水性溶剤を通すことを含むことになる。メタノールは重合体で修飾された多孔性基質を膨潤させて、有効な表面積を増大させる。水処理は過剰のメタノールを除き重合体表面を水和物にする。次いで、コンディショニングされた表面は過剰の溶剤を除くために真空にかけられ、この処理の後で重合体で修飾された多孔性基質は完全に水和されたままになっている。検体を含んでいる試料は、重合体で修飾された多孔性基質に接触せしめられて、重合体で修飾された多孔性基質と検体との複合物を作る。この工程は時には試料ローディングと言われ、１または２以上の検体が、もし存在するとすれば重合体で修飾された多孔性基質上に検体を吸着させる。検体の吸着は従って検体の保持率は、多孔性基質の上に形成された重合体と検体との親水性（例えば双極子、プロトン受容、プロトン供与、静電引力等の）相互作用は勿論、疎水性相互作用の関数である。従って、検体と親水性相互作用は勿論、疎水性相互作用を容易にする極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、色々な極性と化学的特性を持った検体を保持する。その後、検体の脱離と回収は、検体と重合体収着媒との疎水性および親水性相互作用を破壊することのできる溶剤を用いて行うことができる。
【００７４】
従って、好ましい具体例では極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、固相抽出フォーマットにおいて用いられ、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を含んでいる。多孔性基質上に形成される典型的な極性官能基を持つ重合体の一体物は、ポリ（ビニルアセトアミド−ジビニルベンゼン）、スチレン、アリルベンゼン、ジビニルまたはジアリルベンゼン、ヒドロカルビルまたはハロ置換スチレン、ビニルフラン、ビニルピリジン等のような疎水性単量体と、ｎ−ビニルアセトアミド、アクリルアミド、アクリル酸、ビニルピロリドンのような親水性単量体、またはこれらの組み合わせ物の共重合体を含んでいる。そのような極性官能基を持つ重合体の一体物は、極性検体を非常に好都合に保持することができ、検体の極性と直線的な相関関係さえも示す。追加の好ましい具体例では重合体で修飾された多孔性基質は、アミノ、第四級アミノ、ニトロ、スルホン酸等のような他の極性基で官能性を持つものとなり、極性検体に対して追加の保持特性を与えることができる。
【００７５】
試料が血漿を含むときには、試料は希薄な水溶液として（少なくとも１：１希釈度）導入される。動物および人間からの血漿試料は粘度が高いため、希釈して粘度を下げなければ自由な流れが妨げられるので、この慣習は望ましいことである。しかし、重合体で修飾された多孔性基質はすぐれた流れ特性を持つために、試料の粘度は固相抽出に用いられた従来の収着媒で行うよりも問題が少なくなっている。この工程で有機溶剤の使用を避けることは通常望ましい。なぜならば、これらの溶剤は血漿溶液から蛋白質を沈殿させ、沈殿した蛋白質が収着媒の表面を汚すからである。また、重合体で修飾された多孔性基質のすぐれた流れ特性はこの困難の幾らかを取り除く。重合体が検体を吸着するのを助けるような条件下で、重合体で修飾された多孔性基質に試料を接触させることは望ましいことである。同時に、これらの条件は、収着媒の表面に望ましくない蛋白質や他の不純物を保持するのに都合が悪くて望ましい。そのような条件は大よそ室温と中性ｐＨで接触させることを含んでいる。
【００７６】
１つの具体例では、試料は１：１の水溶液で入れられ、検体（例えば薬剤）は１ミリリットルあたり１ナノグラムから１０ミクログラムの割合で存在している。約１００から約１０００ミクロリットルの容量で試料が入れられる。但し、約４００から約５００ミクロリットルの容量が好ましい。重合体で修飾された多孔性基質と試料との複合物は、その後水で洗浄され、次いで有機洗浄溶剤で洗浄される。１つの具体例では、試料を吸着している収着媒が水で洗浄され、その後約１０から約３０％のアセトニトリル水溶液（約２００から約１０００ミクロリットルの体積が好ましいが、どのような体積をも用いることができる）で洗浄する。水による洗浄は、蛋白質系物質に加えて試料中に存在する塩とその他の水溶性母体成分を除去する。水と有機の二成分洗浄は、収着媒表面に接着している水に不溶性の母材成分を含んだ有機不純物を除去することができる。この洗浄は、重合体からなる収着媒表面への検体の結合を破壊しないように構成することが望ましい。多くの公知のシリカを基材とし、また重合体からなる収着媒を分離に用いるときには、そのような二成分洗浄によると、収着媒から多くの極性検体を取り除くことができる。
【００７７】
次いで、重合体で修飾された多孔性基質と検体との複合物から溶離剤で検体を溶離することができる。溶離は吸着された検体を含んでいる重合体で修飾された多孔性基質上に或る量の溶離用溶剤を通すことによって行うことができる。代表的な溶離用溶剤は水性成分と有機成分とからなる二成分溶剤を含んでいる。有機成分は溶剤の少なくとも約８０〜９０％を占めていることが好ましい。代表的な有機成分はアセトニトリルとメタノールを含んでいるが、それに限定されない。トリフルオロ酢酸のような同伴するイオンを溶離剤の一成分として用いて、極性薬剤と収着媒との間の極性相互作用を破壊するのに役立たせることができる。１つの具体例では６０：３０：１０のメタノール／アセトニトリル／０．１％のトリフルオロ酢酸は、広範囲の極性を持った薬剤に対して大よそ９０％の定量的回収物を与えることが判明している（図８参照）。約４００ミクロリットルから約１０００ミクロリットル量の溶離剤を使用することができ、或る場合には約４００から約５００ミクロリットルの量が好ましい。
【００７８】
溶離剤は集めて回収された検体の正体を、例えば質量分光測定、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーまたはこれらと当業者に公知の他の技術との組み合わせによって確かめることができる。問題の検体（例えば薬剤）が血漿中にピコグラム程度に存在するときには、溶離剤を蒸発させて、残留する検体をＬＣまたはＬＣ／ＭＳに用いられる約４０から約１００ミクロリットルの移動相に再び溶解する（即ち再構成する）。
【００７９】
この発明に係る極性官能基を持つ重合体からなる収着媒とそれに関連する方法の利点は、検体確認用の装置に直接溶離剤を通すことができることである。分析装置に直接多くの先行技術の収着媒を用いると、一部では先行技術の収着媒がイオン抑制効果を持つためと、これらの収着媒が極性の強い検体に対して穏当な極性を保持することができないために、分析装置に直接通すことができない。これらの欠点は溶離剤中に希望しない成分が存在することとなり、このことは検体確認操作を複雑にし、まずいＭＳスペクトルを与える。例えば、この発明に係る収着媒は、収着媒とＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステムからなるシステムの一成分を形成することができる。試料をこの収着媒に送ることができ、溶離される検体と溶離剤の流れを直接ＬＣ／ＭＳ／ＭＳシステム、ＨＰＬＣシステムまたは或る範囲のどのような分析装置にも直接供給することができる。
【００８０】
XI．極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の利点
ここに記載された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、実施例８に示したように、すぐれた流速を示し、より迅速な試料調製時間と試料調製の効率上昇とをもたらす。重合体で修飾された多孔性基質は、５％のメタノール水溶液からなる溶剤を用いて、約４７ｍｍの直径のディスクに通して試験をすると、少なくとも４０ｍＬ／分の流速、約４０ｍＬ／分から約１Ｌ／分の間の流速、さらに普通は少なくとも１００ｍＬ／分の流速を示す。このすぐれた流動特性はチャンネル効果を減少または消滅させる結果をもたらすとともに、検体の抽出過程で多孔性基質の詰まりを減少させ、検体回収の一貫性を増大させ、時間と費用のさらなる節約を提供するものである。
【００８１】
ここに記載された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、検体回収と回収効率を改善する。ここに記載された基質は、極性官能基を持ち、分析のために回収しようと努める極性検体含有の試料とともに用いるときには、とくに有利である。さらに、ここに記載された基質は処理量の多い用途で用いることができ、高い生産性を与える。
【００８２】
さらに、検体を少量の溶離剤を用いて収着媒から溶離することができ、分析用試料濃度の一層の向上と溶剤量の減少と、溶剤蒸発工程の省略と、その後の時間の節約とが提供される。これらの特徴は、材料だけでなく、時間と労力の節約を提供する。
【００８３】
ここに記載された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、色々な極性を持った検体に対して異なった保持率を与え、このことは所望の極性を持った検体を単離するのに有利となる。ここで提供された極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、極性検体の保持率の改善を示し、極性官能基を持たない重合体の一体物に比べて、極性検体に対してすぐれた保持率を示す。また、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、極性検体に対してすぐれた吸着能力を与える。この重合体で修飾された多孔性基質は、検体保持率と或る範囲内のｌｏｇ Ｐ値との間に直線的な相関関係を与え、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、ｌｏｇ Ｐ値のより広い範囲にわたって直線的相関関係を与える。或る具体例では、極性検体の保持率がイオン交換官能基を使用しないで改善される。
【００８４】
実施例５に示しているように、重合体で修飾された多孔性基質、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維による各検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値の範囲内で約２．５から５まで直線状であった。しかし、約１．７５のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対して８０％より少ない相対的保持率を示し、約１．６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対して６０％より小さい相対的保持率を示し、２．５のｌｏｇ Ｐ値以下では保持率は減少した。従って、相対的に無極性の検体（例えば２．５より大きいｌｏｇ Ｐ値を持つ検体）は、ＰＳＤＶＢで修飾された多孔性基質により保持することが好ましい。
【００８５】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維による検体の相対的保持率は、約１．６から５までの試験されたｌｏｇ Ｐ値の範囲内で直線状であって大抵の検体の相対的保持率はノルトリプチリンの保持率の９０％内であった。従って、極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を用いての検体の保持率は、検体の保持率によって僅かに変わるだけである。
【００８６】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質で、ＮＶＡ−ＤＶＢで「高い」に修飾されたガラス繊維は、約１．７から５までのｌｏｇ Ｐ値の範囲内で直線状であって、大抵の検体の相対的保持率が９０％以内であった。しかし、１．６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対しては保持率が上昇し、ノルトリプチリンに対して１２０％以上の高い保持率を示した。
【００８７】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質で、ＮＶＡ−ＤＶＢで「低い」に修飾されたガラス繊維は、約１．６から５までの試験されたｌｏｇ Ｐ値の全範囲内で直線状であって、試験されたすべての検体に対して相対的保持率が９０％以内であった。従って、ＮＶＡ−ＤＶＢの「低い」収着媒は、試験された検体の範囲では最も直線状で一貫した保持率を与えた。
【００８８】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の使用は、少量の溶離溶剤中で広い範囲のｌｏｇ Ｐ値内で吸着された検体の回収を可能にし、あとの分析のために試料を濃縮する必要を最小にしている。図７に示したように、ＮＶＡ−ＤＶＢで「高い」に修飾されたガラス繊維からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて広く変化する極性を持った検体を非常によく回収したことを示している。大抵の極性検体は比較的少量の溶離溶剤を用いて溶離された。そのほかの検体は非常によく似た回収を示した。４００μＬの溶離溶剤を用いてすべての検体に対して９５％より大きい回収を観測した。
【００８９】
図８に示したように、ＮＶＡ−ＤＶＢで「低い」に修飾したガラス繊維からの検体の溶離は、また少量の溶離溶剤を使用して、広範囲の極性基を持った検体について非常に良好な回収率を実証した。検体は非常によく似た溶離性をもって回収された。すべての検体に対して９５％より大きい回収率が４００μＬの溶離溶剤を用いて観察され、試験されたすべての検体に対して僅か２５０μＬで８５％より大きい回収率が達成された。
【００９０】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の検体に対する能力は高く、従って所望の極性を持った検体を保持するように選択することができる。ＮＶＡ−ＤＶＢで「高い」に修飾された多孔性基質の極性検体に対する能力は相当に比較的高く、保持される検体の量は検体によって異なり、４と６５μｇの間で変化した。ＮＶＡ−ＤＶＢで「低い」に修飾された多孔性基質の極性検体に対する能力は最大であった。保持された検体の量は約８と８０μｇの間で変化し、極性検体のさらに一層大量の吸着量を実証した。追加の能力が望まれる場合には、例えば一層大量の重合体で修飾された多孔性基質を用いることにより、または追加の装置を加えることによって、追加の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を用いることができる。好ましい実施態様では、重合体で修飾された多孔性基質はガラス繊維ディスクの形をしており、追加のディスクを積み重ねて、より大きい検体吸着能力を与えることができる。
【００９１】
さらに、ここに記載した極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の製造方法は効率がよく簡単であり、製造過程における費用と労力を節約する。ここに記載した極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質は、また流速が早いだけでなく、色々な極性基を持つ検体の保持率が高いために、効率がよくて使用に簡単であり、検体分析のために必要な時間と溶剤とを節約する。
【００９２】
この発明を好ましい特定の具体例に関連させてここに説明して来たが、その説明は以下に述べる実施例とともに、この発明を具体的に説明することを意図するものであって、発明の範囲を限定するものではない。この発明の実施は、特別の指示がなければこの業界の技術の範囲内にある有機化学、重合体化学、生化学等の従来技術を使用するものである。この発明の範囲内にあるその他の見方、利点および変更は、この発明に関連している当業者に明らかであろう。そのような技術は文献に詳しく説明されている。
【００９３】
以下の実施例では、使用されている数字（例えば、量、温度など）について正確さを確実にするように努力して来たが、或る程度の誤りと偏差は斟酌されなければならない。特別のことわりがなければ、温度は℃、圧力は気圧または概略気圧で示す。溶剤はすべてＨＰＬＣグレードとして購入したものであり、反応はすべて特別のことわりがなければ、通常通りアルゴンの不活性気圧の下で行った。特別のことわりがなければ、試薬は次の販売元から入手した。ＮＶＡ，ドデカノール，ＴＨＦ，スチレン，ＤＶＢ，ＡＩＢＮおよびデカノールはSigma Aldrichから入手した。
省略記号
ＮＶＡ Ｎ−ビニルアセトアミド
ＤＶＢ ジビニルベンゼン
ＡＩＢＮ アゾビスイソブチロニトリル
ＴＨＦ テトラヒドロフラン
ＳＴ スチレン
【実施例１】
【００９４】
アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物の製造
Ｎ−ビニルアセトアミド（３．４ｇｍ）（ＮＶＡ）、ジビニルベンゼン（１７．１４ｍＬ）、１−ドデカノール（２６．１ｇｍ）、テトラヒドロフラン（４ｍＬ）およびアゾビスイソブチロニトリル（２００ｍｇ）（ＡＩＢＮ）の混合物を作り、ＮＶＡとＡＩＢＮが溶解するまでビーカー内で撹拌し、その後広い容器（プラスチックトレイ）内に注いだ。ガラス繊維の約４．５”×３．０”大の塊を媒体と決定し、記録し、このガラス繊維を上記の調製した単量体混合物中に約７分間浸漬した。飽和したガラス繊維をトレイから取り出し、約１．５分間放置して滴下させ、過剰の反応混合物を除去した。ガラス繊維を支える器具（例えばテフロン（登録商標）ラック）を備えた適当な容器（乾燥剤なしで、通気口を備えてデシケーター）内に飽和したガラス繊維を入れた。容器を乾燥した窒素で約３０分間換気して、デシケーターから空気を取り除き、その後換気具を取り除きデシケーターの通気口を閉じた。重合反応を行わせるために、デシケーターを７０℃のオーブン中に２４時間入れた。反応期間のあとで、アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（低いＮＶＡ−ＤＶＢ）を取り出し、メタノール、水およびアセトンでよく洗浄し、その後７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。その反応は図１に模型的に描かれている。
【実施例２】
【００９５】
アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物の製造
大量のＮ−ビニルアセトアミドを含む重合体形成溶液を次のようにして調製した。Ｎ−ビニルアセトアミド（７．７ｇｍ）（ＮＶＡ）と、ジビニルベンゼン（１０ｍＬ）と、１−デカノール（４６ｍＬ）と、テトラヒドロフラン（４ｍＬ）と、アゾビスイソブチロニトリル（２００ｍｇ）（ＡＩＢＮ）の混合物を作り、ＮＶＡとＡＩＢＮとが溶解するまでビーカー内で撹拌し、その後混合物を広い容器（プラスチックトレイ）中に注いだ。ガラス繊維の約４．５”×３．０”大の塊を媒体と決定し、記録し、その後上述のようにして調製した単量体混合物中に約７分間浸漬した。飽和したガラス繊維をトレイから取り出し、約１．５分間放置して滴下させ、過剰の反応混合物を除去した。ガラス繊維を支える器具を備えた適当な容器（乾燥剤なしで、通気口を備えたデシケーター）内に飽和したガラス繊維を入れた。容器を乾燥した窒素で約３０分間換気して、デシケーターから空気を取り除いた。換気具を取り除き、デシケーターの通気口を閉じた。その後、重合反応を行わせるために、デシケーターを７０℃のオーブン中に２４時間入れた。反応期間のあとで、アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（高いＮＶＡ−ＤＶＢ）を取り出し、メタノール、水およびアセトンでよく洗浄し、その後７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【実施例３】
【００９６】
アミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物の製造
ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物を作り、次の操作によってアミド化した。その反応は図２中で模型的に描かれている。
【００９７】
Ａ．スチレン（１０ｍＬ）、ジビニルベンゼン（１０ｍＬ）、１−デカノール（２６ｍＬ）、テトラヒドロフラン（４ｍＬ）およびアゾビスイソブチロニトリル（２００ｍｇ）（ＡＩＢＮ）を含む重合体生成溶液を作り、ビーカー内で溶解するまで撹拌し、その後混合物を広い容器（プラスチックトレイ）中に注いだ。ガラス繊維の約４．５”×３．０”大の塊を媒体と決定し、記録し、その後上記の調製した単量体混合物中に約７分間浸漬した。飽和したガラス繊維をトレイから取り出し、約１．５分間放置して滴下させ、過剰の反応混合物を除去した。ガラス繊維を支える器具を備えた適当な容器（乾燥剤なしで、通気口を備えたデシケーター）内に溶液で飽和したガラス繊維を入れた。容器を乾燥した窒素で約３０分間換気して、デシケーター内から空気を取り除いた。換気具を取り除き、デシケーターの通気口を閉じた。その後重合反応を行わせるために、デシケーターを７０℃のオーブン中に２４時間入れた。反応期間のあとで、重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（ＰＳＤＶＢ）を取り出し、メタノール、水およびアセトンでよく洗浄し、その後７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【００９８】
Ｂ．次のようにしてニトロ化工程を行った。工程Ａで作られたＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物を濃硝酸（３０モル相当）中に懸濁し、混合物を機械的に撹拌した。混合物を冷水中で冷却している間に、濃硫酸（１８モル相当）を１から１．５時間にわたって滴下して加え同時に撹拌を継続した。混合物をさらに室温で３時間以上撹拌した。修飾されたガラス繊維の一体物を取り出し、水中に浸漬し、２時間放置し、その後２．０ＭのＮａＯＨ、脱イオン水およびアセトンで洗浄し、７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【００９９】
Ｃ．次のようにして還元工程を行った。ニトロ化されたＰＳＤＶＢガラス繊維の一体物を氷酢酸中に懸濁させ、機械的に撹拌している間に、一体物を第一塩化スズ（３７５ｇ）の１：１塩酸（９５１ｍＬ）溶液で処理した。混合物を室温で約６０時間撹拌した。重合体で修飾されたガラス繊維の一体物を反応から取り出し、脱イオン水中に浸漬し、スズの痕跡がすべて洗い出されるまで一体物を１．０Ｍの水酸化ナトリウムで数回洗浄した。その後に洗浄水のｐＨが中性になるまで一体物を水で洗浄し、その後アセトンで洗浄した。その後、一体物を７０℃のオーブン中で２４時間乾燥した。
【０１００】
Ｄ．次のようにしてアシル化工程を行った。アミノ化されたＰＳＤＶＢガラス繊維の一体物を塩基（トリエチルアミンまたはピリジン、過剰）中に懸濁し、ゆっくりと機械的に撹拌し、無水酢酸（アミノ化した重合体の窒素のモル数の１．５モル相当）を滴下して無水酢酸で処理した。撹拌を室温で３．５時間続けた。アミド基の官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維一体物（ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3）を反応容器から取り出し、０．１Ｍの塩酸で数回洗浄し、その後脱イオン水、メタノールおよびアセトンで洗浄した。最後に一体物を７０℃で乾燥した。
【実施例４】
【０１０１】
アミド官能基を持つ重合体で修飾された一体物の元素分析
実施例１〜３に記載したアミド官能基を持つ重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（低いＮＶＡ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、およびＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3）、および実施例３に従って作られアミド官能基付与（ＰＳＤＶＢ）前のＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維の一体物（すなわちニトロ化、還元およびアセチル化工程以前）を元素分析に付した。結果を表１に示す。
【０１０２】
実施例１の重合体で修飾されたガラス繊維の一体物（低いＮＶＡ−ＤＶＢ）は、実施例２と３の重合体で修飾されたガラス繊維一体物に比べて、Ｎ含有量の低いことが特徴とされている。ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維膜だけは窒素含有量が無視できる少量である（Ｎ＜０．０２％）。Ｎの最大量は実施例３で作られた重合体で修飾されたガラス繊維一体物中に存在している（ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3）。炭素、水素および窒素に対する結果だけが示されている。
【０１０３】
【表１】
【実施例５】
【０１０４】
重合体で修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率
検体の下記混合物を含む２％メタノール溶液を作った。各検体の最終濃度をアンフェタミン（２５００ｎｇ／ｍＬ）、エフェドリン（５９００ｎｇ／ｍＬ）、ノルトリプチリン（２２８０ｎｇ／ｍＬ）、ミアンセリン（２１７０ｎｇ／ｍＬ）、クロルフェニラミンマレエート（４５００ｎｇ／ｍＬ）、ノルフルオキセチン（４０００ｎｇ／ｍＬ）、ブロムフェニラミン（３０００ｎｇ／ｍＬ）およびキニジン（４４００ｎｇ／ｍＬ）とした。各検体のｌｏｇ Ｐ値は下記表２に示すとおりである。
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
４種の収着媒、すなわち低いＮＶＡ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3およびＰＳＤＶＢのうちの１種を使用して、９６の井戸固相抽出板を作った。各収着媒は、４００μＬのメタノールと４００μＬの脱イオン水を使用してコンディショニングを行った。その後、各井戸内の収着媒に２００μＬの検体混合物を適用した。６：３：１：の割合のメタノール／アセトニトリル／１％蟻酸の２×１００μＬアリコートを使用して（全部で２００μＬ）、検体を各収着媒から溶離した。溜まった溶離剤の５０μＬアリコートを追加の１％蟻酸５０μＬで薄め（全量１００μＬ）、１０μＬの薄められた溶離液を分析し、下記の表に記載した移動相勾配を持ったPURSUIT（登録商標）Ｃ１８カラム（５０×２．０ｍｍ、３μｍ粒子大）を使用し、ＬＣ−ＭＳ（Varian１２００Ｌ質量分光計）によって定量した。各収着媒に対しＮ＝５。
【０１０７】
【表３】
【０１０８】
各検体の保持率は検体のｌｏｇ Ｐ値対収着媒からの回収率％の関数としてプロットされた。ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率だけは、ｌｏｇ Ｐ値が約２．５から５までの範囲内で直線状であり、この範囲の内のｌｏｇ Ｐ値を持つ各検体は約６７％が溶離画分内で回収された。しかしｌｏｇ Ｐ値が２．５以下では回収率は減少し、１．７６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対しては回収率５１％であり、１．６のｌｏｇ Ｐ値を持つ検体に対しては回収率４０％であり、従って疎水性のＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維の一体物によれば、高いｌｏｇ Ｐ値を持つ検体だけでなく、低いｌｏｇ Ｐ値を持つ検体が保持されることが示されている。これに対して、実施例３のＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの範囲内で直線状であって、この範囲内でｌｏｇ Ｐ値を持つ各検体は６３％から７３％が回収された。
【０１０９】
実施例２の「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．７から５までの範囲内で直線状であり、検体の回収率は約６５％であった。しかし、ｌｏｇ Ｐ値が１．６の検体に対しては回収率が高かった（８２％）。
【０１１０】
「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの、試験をしたｌｏｇ Ｐ値の全範囲内で直線状であり、検体の回収率は試験をしたすべての検体で約６２％から７０％の範囲内にあった。
【０１１１】
ノルトリプチリンに基準を合わせて相対的な保持率として表現すると、図３に示したように、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による各検体の保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約２．５から５までの範囲内で直線状であった。また、ｌｏｇ Ｐ値が２．５より低いと、保持率は減少しｌｏｇ Ｐ値が約１．７５の検体に対しては相対的保持率が８０％より小さく、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６の検体に対しては相対的保持率が６０％より小さかった。これに対して、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの範囲内で直線状であり、大抵の検体の相対的保持率はノルトリプチリンの保持率の９０％内であった。
【０１１２】
「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．７から５までの範囲内で直線状であり、大抵の検体の相対的保持率は９０％内であった。しかし、ｌｏｇ Ｐ値が１．６の検体に対しては、保持率が高く、ノルトリプチリンに比較して１２０％以上の高い保持率を示した。
【０１１３】
「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物による検体の相対的保持率は、ｌｏｇ Ｐ値が約１．６から５までの試験をした全範囲にわたって直線的であり、試験をしたすべての検体に対して相対的保持率は９０％内であった。従って、「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾された収着媒は、試験をした検体に対して最も直線的で一貫した保持率を与えた。
【実施例６】
【０１１４】
重合体で修飾したガラス繊維一体物の検体に対する能力
下記の極性検体混合物の高、中、低の濃度の異なる３種類の元溶液を作った。各元溶液中の検体の濃度は次のとおりである。アテノロール（８４０，４２，２μｇ／ｍＬ）、ラニチジンＨＣｌ（８０６，４０，２μｇ／ｍＬ）、サルブタモール（８１０，４０，２μｇ／ｍＬ）、バマサンヘミサルフェート（８０６，４０，２μｇ／ｍＬ）、チモロールマレエート（８２３，４１，２μｇ／ｍＬ）、カリソプロドール（８４０，４２，２μｇ／ｍＬ）のそれぞれ異なる３つの濃度のものである。各検体のｌｏｇ Ｐ値は下記表４に示したとおりである。
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
９６個の井戸固相抽出板を作り、４種の収着媒、低いＮＶＡ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3およびＰＳＤＶＢのうちの１種を装填した。各収着媒は１ｍＬのメタノールと１ｍＬの脱イオン水でコンディショニングをした。その後、５００μＬの検体溶液を各井戸内の収着媒に適用した。溶離剤を集めた。別の５００μＬを適用し、その後に溶離剤を集めた。その後１５００μＬのアリコート（部分）を収着媒に適用し、溶離剤を集めた。最後の１５００μＬのアリコートを収着媒に適用し、溶離剤を集めた。
【０１１７】
適用された各濃度において各収着媒から得られた溶離剤中に回収された検体（吸着されない検体）をPURSUIT（登録商標）Ｃ18カラム（５０×２．０ｍｍ、３μｍ粒子大）を用い、また４０％メタノール／６０％の０．１％蟻酸を用い、移動相アイソクラチック法を用いてＬＣ−ＭＳ（Varian１２００Ｌ）により定量した。各収着媒と濃度に対しＮ＝３。
【０１１８】
異なる極性基を持った検体に対する各収着媒の容量を下記表５に示し、図４にグラフとして示す。各収着媒の容量は３０％突破時（即ち、適用された検体の３０％が吸着されないで収着媒から溶出する時）の吸着された各検体の重量として表わされる。
【０１１９】
【表５】
【０１２０】
図４に示し、表５に提示したように、チモロールおよびアテノロールのような極性検体に対し、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物だけは容量が１μｇより小さく、または測定不可能で、吸着された検体は検索されなかったので、極性検体はこの疎水性収着媒によってよく保持されないことが示されている。
ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3によって修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量も、全く小さく、少量のラニチジン、バマサン、チモロール、およびカリソプロドールが保持された（１−２μｇ）。ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3によって修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は全く小さく、１．２μｇのチモロールを保持しアテノロールを保持しなかった。
【０１２１】
「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は、かなり高く検体によって異なっていた。保持される検体の量は、４と６５μｇの間で変化し、極性検体の非常に大きな保持率を示している。「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は、６５μｇのチモロールを保持し、７μｇのアテノロールを保持していたので、極性検体に対し大きな保持率と容量とを持つことが示されている。
「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物の極性検体に対する容量は最大であった。保持される検体の量は、約８と８０μｇの間で変化し、８０μｇのチモロールと１２．５μｇのアテノロールが吸着され、試験された収着媒の中で極性検体の最大吸着量を示した。
【実施例７】
【０１２２】
ＰＳＤＶＢで修飾された一体物からの溶離特性の比較分析
４種の異なる重合体で修飾されたガラス繊維一体物から種々の検体の回収率を調査した。エフェドリン、ノルトリプチリン、ミアンセリン、クロルフェニラミンマレエート、ブロムフェニラミン、およびキニジンを含む検体混合物を調製した。各検体は０．１μｇ／ｍＬの最終濃度であった。
【０１２３】
９６の井戸固相抽出板を準備し、４種の収着媒、低いＮＡＶ−ＤＶＢ、高いＮＶＡ−ＤＶＢ、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3およびＰＳＤＶＢのうちの１種を装填した。各収着媒を最初１ｍＬのメタノール、次いで１ｍＬの脱イオン水でコンディショニングを行った。その後各一体物に０．４ｍＬの検体混合物を適用し溶離剤を捨てた。低いＮＶＡ−ＤＶＢ以外のすべての収着媒に対し６：３：１の割合でメタノール／アセトニトリル／１％蟻酸の溶液２５μＬ，５０μＬ，１００μＬ，２００μＬおよび１０００μＬの全溶離量で各収着媒からの画分中の検体を溶離した。低いＮＶＡ−ＤＶＢに対しては、６：３：１の割合のメタノール／アセトニトリル／１％蟻酸の溶液２５μＬ，５０μＬ，１５０μＬ，２５０μＬおよび１０００μＬの全溶離量で分画した。すべての分画を蒸発させ、１５％メタノール、残余が０．１％蟻酸の溶液１００μＬの中で戻した。
【０１２４】
上記表３に記載した移動相勾配を用いて、PURSUIT（登録商標）Ｃ18カラム（５０×２．０ｍｍ，３μｍ粒子大）を使用したＬＣ−ＭＳ（Varian１２００Ｌ）によって各検体の定量を決定した。各収着媒に対してＮ＝５。
【０１２５】
図５に示したように、ＰＳＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、収着媒が広範囲の極性にわたって検体を吸着し、極性化合物（エフェドリン）と無極性化合物（キニジン）に対して同じような回収率が観測された。他の検体はより長く保持されたが同じような溶剤量で溶離された。しかし、検体の回収割合は変化を示した。或る検体を溶離するのに大量の溶離剤が必要とされて回収率は種々であり、４００μＬの溶離剤で溶離したあとで、吸着された検体の７５％から９５％が回収された。
【０１２６】
図６に示したように、ＰＳＤＶＢ−ＮＨＣＯＣＨ3で修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて色々な極性基を持つ検体について非常に良好な回収率を示した。９５％より大きい回収率が、４００μＬの溶離溶剤ですべての検体に対して観測された。
【０１２７】
図７に示したように「高い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて色々な極性基を持つ検体について非常に良好な回収率を示した。極性が最大の検体は一層少量の溶離溶剤で溶離された。その余の検体は極めて類似した回収率を示した。９５％より大きい回収率が４００μＬの溶離溶剤を用いてすべての検体に対して観測された。
【０１２８】
図８に示したように、「低い」ＮＶＡ−ＤＶＢで修飾されたガラス繊維一体物からの検体の溶離は、少量の溶離溶剤を用いて色々な極性基を持った検体について非常に良好な回収率を示した。検体は非常によく似た溶離の側面をもって回収された。９５％より大きい回収率が４００ｍＬの溶離溶剤を用いてすべての検体に対して観測され、８５％より大きい回収率が僅か２５０μＬで試験されたすべての検体に対して達成された。従って、この収着媒は、ｌｏｇ Ｐ値の広い範囲にわたって少量の溶離溶剤中に吸着された検体を回収させており、あとでの分析のために試料を濃縮する必要を最も少なくしている。
【実施例８】
【０１２９】
ＰＳＤＶＢで修飾された一体物と、市販の固相抽出濾過ディスクからの流動特性の比較
下記の表６に示したように、色々な量のジビニルベンゼン、スチレンおよびｎ−ビニルアセトアミドを用いて、実施例１〜３に記載した重合体で修飾された多孔性基質を作った。市販の固相抽出ディスク、商品名：商標「エンポール」（Empore）、高速抽出ディスク、ＳＤＢ−ＸＣ，Part＃１２１４５０１０を購入し、比較器として使用した。
【０１３０】
ディスクはすべて同じ大きさであった（直径４７ｍｍ）。流速はディスクをディスクホルダー内に入れスクリーン側を下方にし、真空程度を水銀柱の１０インチに設定した。ディスクホルダーと真空源との間にバルブを設置した。試料の体積は５ｍＬのメタノールを含む脱イオン水１Ｌであった。試験を実施するために、約３ｍＬのメタノールをディスクに加えて試料を加える前にディスクをコンディショニングした。試料をディスクホルダーの漏斗に加え、真空を適用し、時間を開始してディスクから試料を引き出すに必要な時間を記録した。試験の結果は下記表６に示している。
【０１３１】
【表６】
【０１３２】
これらの結果は、ここに記載した重合体で修飾された多孔性基質を用いてすぐれた流速が得られることを示している。そのすぐれた流速は一層迅速な試料調製時間と向上した能率を与える。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法の概略を示している。
【図２】重合体で修飾された多孔性基質を製造する方法の別の概略を示している。
【図３】種々の重合体で修飾された多孔性基質の持つ極性の変化による検体の相対的保持率を示している。
【図４】変化する極性を持った検体に対し、種々の重合体で修飾された多孔性基質の能力を示している。
【図５】１つの重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【図６】第２の重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【図７】第３の重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【図８】第４の重合体で修飾された多孔性基質から検体の溶離を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性基質と、その上に形成された極性官能基を持つ重合体との一体物からなり、上記重合体の一体物は式
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m
｜ ｜
Ｌ Ｌ
｜ ｜
Ａ Ｑ
｜ ｜
Ｐr Ｒ
｜
Ｐr
で表わされることを特徴とする、固相抽出またはクロマトグラフィー用の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
式中ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、
式中ｎ／ｍは約０．００１から１０００までであり、
式中ｒは０または１であり、
式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−，および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−，および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、
式中Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロまたはアルキルで置換されたものであり、
Ｌ
｜
式中Ｐは −ＣＨ2−ＣＲ− であり
式中[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]の順序はランダム、ブロックまたはこれらの組み合わせである。
【請求項２】
前記多孔性基質が、一体物、集塊粒子、または織布または不織布の形となっている、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項３】
前記多孔性基質がガラス繊維の一体物である、請求項２に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項４】
前記重合体で修飾された多孔性基質が、直径約４７ｍｍのディスクを通って少なくとも４０ｍＬ／分の流速を示す、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項５】
前記重合体の一体物が式
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m [ＣＨ2−ＣＲ−]o
｜ ｜ ｜
Ｌ Ｌ Ｌ
｜ ｜ ｜
Ａ Ｑ Ａ
｜ ｜ ｜
Ｐr Ｒ Ｌ
｜ ｜
Ｐr Ｑp
｜
Ｒq
で表わされる、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
式中ｑは０−３であり、
式中ｐは０−５であり、
式中ｏ／ｍは０．００１から１００であり、
式中[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の順序は、ランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。
【請求項６】
前記重合体の一体物が多孔性基質上に形成されたあとで、重合体の一体物がさらに極性官能基を与えられる、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項７】
（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上の親水性単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤に多孔性基質を接触させ、
（ｂ）酸素の存在しないところで前記多孔性基質と保持された溶液とを加熱して、多孔性基質上で単量体を重合させることからなる、重合体で修飾された多孔性基質の製造方法。
【請求項８】
前記疎水性単量体と親水性単量体とが、橋かけ結合できる単量体、橋かけ結合できない単量体またはそれらの組み合わせからなる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記疎水性単量体が式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
で表わされる、請求項７に記載の方法。
式中Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、
式中ｒは０または１である。
【請求項１０】
前記親水性単量体が式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
で表わされる、請求項７に記載の方法。
式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはそれらの組み合わせであり、
式中Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
式中ｒは０または１である。
【請求項１１】
前記親水性単量体が式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ
で表わされる、請求項７に記載の方法。
式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、
式中Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
式中ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、
式中ｒは０または１である。
【請求項１２】
前記重合体で修飾された多孔性基質をさらに処理して、追加の極性官能基を導入することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記多孔性基質が一体物、集塊粒子、または織布または不織布の形をしている、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記多孔性基質がガラス繊維一体物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上のアミド基を持つ単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤に多孔性基質を接触させ、
（ｂ）酸素の存在しないところで多孔性基質と保持された溶液とを加熱し、多孔性基質上で１または２以上の単量体を重合させて重合体で修飾された多孔性基質を作ること、
からなる、アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の製造方法。
【請求項１６】
前記アミド基を持つ単量体が、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−アリルアセトアミド、Ｎ−メチルビニルアセトアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルベンザミド、Ｎ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンザミド、ｎ−ビニルピロリドン、またはビニルベンゼンスルホンアミドから選ばれる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項７に記載の方法によって作られた極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法によって作られたアミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項１９】
（ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を、有機溶剤および場合によっては水性溶剤、またはこれらの混合物でコンディショニングをし、
（ｂ）コンディショニングをした重合体で修飾された多孔性基質に、分析すべき試料中に存在する検体を吸着させ、
（ｃ）有機溶剤、水性溶剤、またはこれらの混合物で、重合体で修飾された多孔性基質から吸着された検体を溶離することからなる検体を単離する方法。
【請求項２０】
（ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をクロマトグラフィー装置に設置し、
（ｂ）有機溶剤、水性溶剤、またはこれらの混合物で上記の重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングし、
（ｃ）上記の重合体で修飾された多孔性基質に１または２以上の検体を含む溶液を接触させ、
（ｄ）上記の重合体で修飾された多孔性基質中に、有機溶剤、水性溶剤、またはこれらの混合物からなる移動相を通過させ、
（ｅ）上記の重合体で修飾された多孔性基質から１または２以上の検体を溶離することからなる、検体のクロマトグラフィー分離方法。
【請求項２１】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を支持体と関連させたものからなる、固相抽出またはクロマトグラフィーを実施するための装置。
【請求項２２】
支持体が注射器筒のカートリッジ、クロマトグラフィーカラム、微細流体素子工学のプラットホーム、１または２以上の追加膜、ピペットチップまたは多くの井戸を持った板である、請求項２１に記載の装置。
【請求項１】
多孔性基質と、その上に形成された極性官能基を持つ重合体との一体物からなり、上記重合体の一体物は式
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m
｜ ｜
Ｌ Ｌ
｜ ｜
Ａ Ｑ
｜ ｜
Ｐr Ｒ
｜
Ｐr
で表わされることを特徴とする、固相抽出またはクロマトグラフィー用の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
式中ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、
式中ｎ／ｍは約０．００１から１０００までであり、
式中ｒは０または１であり、
式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−，および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−，および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、
式中Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロまたはアルキルで置換されたものであり、
Ｌ
｜
式中Ｐは −ＣＨ2−ＣＲ− であり
式中[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]と[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]の順序はランダム、ブロックまたはこれらの組み合わせである。
【請求項２】
前記多孔性基質が、一体物、集塊粒子、または織布または不織布の形となっている、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項３】
前記多孔性基質がガラス繊維の一体物である、請求項２に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項４】
前記重合体で修飾された多孔性基質が、直径約４７ｍｍのディスクを通って少なくとも４０ｍＬ／分の流速を示す、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項５】
前記重合体の一体物が式
[ＣＨ2−ＣＲ−]n [ＣＨ2−ＣＲ−]m [ＣＨ2−ＣＲ−]o
｜ ｜ ｜
Ｌ Ｌ Ｌ
｜ ｜ ｜
Ａ Ｑ Ａ
｜ ｜ ｜
Ｐr Ｒ Ｌ
｜ ｜
Ｐr Ｑp
｜
Ｒq
で表わされる、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
式中ｑは０−３であり、
式中ｐは０−５であり、
式中ｏ／ｍは０．００１から１００であり、
式中[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｐr]，[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｐr]および[−ＣＨ2−ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ]の順序は、ランダム、ブロックまたはそれらの組み合わせである。
【請求項６】
前記重合体の一体物が多孔性基質上に形成されたあとで、重合体の一体物がさらに極性官能基を与えられる、請求項１に記載の極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項７】
（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上の親水性単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤に多孔性基質を接触させ、
（ｂ）酸素の存在しないところで前記多孔性基質と保持された溶液とを加熱して、多孔性基質上で単量体を重合させることからなる、重合体で修飾された多孔性基質の製造方法。
【請求項８】
前記疎水性単量体と親水性単量体とが、橋かけ結合できる単量体、橋かけ結合できない単量体またはそれらの組み合わせからなる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記疎水性単量体が式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
で表わされる、請求項７に記載の方法。
式中Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、
式中ｒは０または１である。
【請求項１０】
前記親水性単量体が式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ｑ−Ｒ−Ｌr[−ＣＲ＝ＣＨ2]r
で表わされる、請求項７に記載の方法。
式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはそれらの組み合わせであり、
式中Ｌは結合、またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
式中ｒは０または１である。
【請求項１１】
前記親水性単量体が式
ＣＨ2＝ＣＲ−Ｌ−Ａ−Ｌ−Ｑ−Ｒ
で表わされる、請求項７に記載の方法。
式中Ｑは−ＮＲＣ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＯＣ(Ｏ)Ｒ，−ＮＲＣ(Ｏ)Ｏ−，−ＮＲＣ(Ｏ)ＮＲ−，−ＮＣＯ，−ＣＨＯＨＣＨＯＨ−，ＣＨ2ＯＣＨＣＨ2Ｏ−，−(ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−および−(ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2Ｏ)s−（ここでｓは１−１２），−Ｃ(Ｏ)−，−Ｃ(Ｏ)Ｏ−，−ＣＨ2Ｃ(Ｏ)ＣＨ2−，−Ｓ−，−ＳＳ−，−ＣＨＯＨ−，−Ｏ−，−ＳＯ−，−ＳＯ2−，−ＳＯ3−，−ＯＳＯ3−，−ＳＯ2ＮＲ−，−ＮＲq−および−ＮＲq+−，−ＣＮ，−ＮＣ，−ＣＨＯＣＨ−，−ＮＨＣ(ＮＨ)ＮＨ−，−ＮＯ2，−ＮＯ，−ＯＰＯ3−，−ＯＨまたはこれらの組み合わせであり、
式中Ｌは結合またはＣ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、
式中Ｒは水素、Ｃ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリール、Ｃ1-12の分枝、直鎖または環式ヒドロカルビルであり、これらは場合によってはハロ、ニトロ、またはアルキルで置換されたものであり、
式中ＡはＣ5-10の単環式または二環式アリールまたはヘテロアリールであり、これらは場合によってはＣ1-12の分枝または直鎖のヒドロカルビル、またはハロで置換されたものであり、
式中ｒは０または１である。
【請求項１２】
前記重合体で修飾された多孔性基質をさらに処理して、追加の極性官能基を導入することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記多孔性基質が一体物、集塊粒子、または織布または不織布の形をしている、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記多孔性基質がガラス繊維一体物である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
（ａ）１または２以上の疎水性単量体、１または２以上のアミド基を持つ単量体、気孔発生溶剤および重合開始剤に多孔性基質を接触させ、
（ｂ）酸素の存在しないところで多孔性基質と保持された溶液とを加熱し、多孔性基質上で１または２以上の単量体を重合させて重合体で修飾された多孔性基質を作ること、
からなる、アミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質の製造方法。
【請求項１６】
前記アミド基を持つ単量体が、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−アリルアセトアミド、Ｎ−メチルビニルアセトアミド、アクリルアミド、メタクリルアミド、ビニルベンザミド、Ｎ−ビニル−２−クロロ−４−ニトロベンザミド、ｎ−ビニルピロリドン、またはビニルベンゼンスルホンアミドから選ばれる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項７に記載の方法によって作られた極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法によって作られたアミド官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質。
【請求項１９】
（ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を、有機溶剤および場合によっては水性溶剤、またはこれらの混合物でコンディショニングをし、
（ｂ）コンディショニングをした重合体で修飾された多孔性基質に、分析すべき試料中に存在する検体を吸着させ、
（ｃ）有機溶剤、水性溶剤、またはこれらの混合物で、重合体で修飾された多孔性基質から吸着された検体を溶離することからなる検体を単離する方法。
【請求項２０】
（ａ）極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質をクロマトグラフィー装置に設置し、
（ｂ）有機溶剤、水性溶剤、またはこれらの混合物で上記の重合体で修飾された多孔性基質をコンディショニングし、
（ｃ）上記の重合体で修飾された多孔性基質に１または２以上の検体を含む溶液を接触させ、
（ｄ）上記の重合体で修飾された多孔性基質中に、有機溶剤、水性溶剤、またはこれらの混合物からなる移動相を通過させ、
（ｅ）上記の重合体で修飾された多孔性基質から１または２以上の検体を溶離することからなる、検体のクロマトグラフィー分離方法。
【請求項２１】
極性官能基を持つ重合体で修飾された多孔性基質を支持体と関連させたものからなる、固相抽出またはクロマトグラフィーを実施するための装置。
【請求項２２】
支持体が注射器筒のカートリッジ、クロマトグラフィーカラム、微細流体素子工学のプラットホーム、１または２以上の追加膜、ピペットチップまたは多くの井戸を持った板である、請求項２１に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２００８−５４００８４（Ｐ２００８−５４００８４Ａ）
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１００４５（Ｐ２００８−５１００４５）
【出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１５７１８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１８８８７
【国際公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（５９９０６０９２８）バリアン・インコーポレイテッド (81)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０１５７１８
【国際公開番号】ＷＯ２００６／１１８８８７
【国際公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【出願人】（５９９０６０９２８）バリアン・インコーポレイテッド (81)
【Ｆターム（参考）】
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