2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of sustainable HSCCC system with 3D printing for the purification of natural components

Research Project

Project/Area Number	22K06557
Research Institution	Ritsumeikan University
Principal Investigator	井之上浩一立命館大学, 薬学部, 教授 (30339519)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	高速向流クロマトグラフィー / 3Dプリンティング / 毒きのこ / 単離精製 / 抗生物質 / ASAP-MS
Outline of Annual Research Achievements	初年度において、高速向流クロマトグラフ（HSCCC）装置の効率化及び持続可能性を目指して、基盤研究を実施した。本目的にある通り、天然活性物質（毒きのこ成分、抗生物質など）を対象とするため、本年度は異性体を含み単離精製の望まれるミルベメクチンを用いた検討を行った。HSCCC分離のため、最適な２相溶媒系を決定するため、in silico系となる実験計画で行った結果、n-hexane/ethyl acetate/methanol/water, 9/1/7/3, v/v/v/vを決定した。その後、本溶媒をHSCCCに利用し、持続可能性を目指した固定相リサイクルシステムを構築し、少なくとも5回以上の再現性を得ることができた。その際の溶媒保持率も良好な結果(88％)を得た（試料の注入量　100 mg/1回）。HSCCC分精製後、ミルベメクチンA3及びA4はいずれもHPLCによる98%以上の高純度のものが得られた（残留農薬試験法の標準品純度95%以上達成）。よって、目的である液-液分配溶媒をリサイクルできるサスティナブルな分離精製システムを構築できた。次に、脱溶媒（脱酸素）を目指した構造同定法として、off-line atmospheric pressure solid analysis probe-high resolution mass spectrometry（ASAP-MS）を用いて直接分析（移動相などの溶媒を用いない）した結果、m/z528.29及びm/z542.32が検出され、いずれもミルベメクチンA3及びA4として同定することができた。以上の研究結果より、初年度の基礎的な検討が実施されたと判断した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 初年度として、既存のHSCCC装置を用いた液-液分配溶媒をリサイクルできるサスティナブルな分精製システムの構築と脱溶媒（脱炭素）を目指した単離精製物の同定を実施した。今回、抗生物質であるミルベメクチンのA3及びA4を高純度に単離精製することができた。また、溶媒削減率としては80%以上を達成できた。
Strategy for Future Research Activity	2年目は、具体的な3Dプリンターなどを用いたHSCCC装置開発と毒きのこ成分の単離精製への応用を目指す。初年度に、HSCCCの問題とされていた有機溶媒を多量に使用・廃棄することへの解決策が示され、それに準ずる装置を検討する。これにより、持続可能な開発目標（SDGs）へ貢献できるものと考える。