BR102020004927A2

BR102020004927A2 - Adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, seu processo de obtenção e aplicação.

Info

Publication number: BR102020004927A2
Application number: BR102020004927-5A
Authority: BR
Inventors: Rafael Da Costa Ilhéu Fontan; Rui Gomes Nascimento
Original assignee: Autarquia Universidade Do Sudoeste
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-21

Abstract

adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, seu processo de obtenção e aplicação. a presente invenção descreve um adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, obtido a partir de um processo que se dá em duas fases, tendo em vista que a funcionalização do material se dá a posteriori: a primeira corresponde à síntese do criogel (i), a qual, se dá a partir da preparação de uma matriz base a partir da criogeleificação de uma mistura de acrilamida (1), n,n- metilenobisacrilamida (2) e alil glicidil éter (3) em meio aquoso, com o processo de polimerização catalisado pela adição de persulfato de amônio (5) e n,n,n,n- tetrametiletilenodiamina (6); e a segunda, que é a fase de funcionalização da matriz (ii), a qual, se dá a partir da formação de bases de schiff sequencias, inicialmente, entre os radicais epóxi existentes na matriz base devido ao uso de alil glicidil éter (3) e radicais amino de etilenodiamina (11) em solução, posteriormente, entre radicais amino da etilenodiamina (11) e radicais carbonila de glutaraldeído em solução (13) e, finalmente, entre os radicais carbonila do glutaraldeído e os radicais amino de moléculas de anilina em solução (sa). sendo o adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina (cf) útil para aplicação em processos de separação debiomoléculas, baseada em interações hidrofóbicas.

Description

ADSORVENTE MONOLÍTICO MACROPOROSO POLIMÉRICO FUNCIONALIZADO COM ANILINA, SEU PROCESSO DE OBTENÇÃO E APLICAÇÃO.

BREVE DESCRIÇÃO

[001] Trata a presente solicitação de patente de invenção de um inédito “ADSORVENTE MONOLÍTICO MACROPOROSO POLIMÉRICO FUNCIONALIZADO COM ANILINA, SEU PROCESSO DE OBTENÇÃO E APLICAÇÃO” que se refere a um adsorvente monolítico macroporoso, obtido por criogeleificação e, posteriormente, funcionalizado a partir de imobilização de anilina, a fim de promover maior aplicabilidade em processos de separação de biomoléculas, tais como o uso na captura, separação e/ou purificação de compostos baseado em interações hidrofóbicas.

CAMPO DE APLICAÇÃO

[002] A presente invenção pertence a operações de processamento, ao setor de processos físicos ou químicos, mais especificamente ao de composições sorventes e seu processo de preparação, por descrever um adsorvente monolítico macroporoso, obtido por criogeleificação que é posteriormente funcionalizado a partir da imobilização de anilina.

CONVENCIMENTO

[003] O desenvolvimento de novas estratégias de separação de biomoléculas e purificação de compostos é uma necessidade crescente de diversas indústrias. A demanda, em especial das indústrias de alimentos e a farmacêutica por biocompostos ativos é contínua, o que gera a necessidade de novas técnicas e materiais capazes de manter ao máximo a bioatividade desses compostos (GUIOCHON; BEAVER, 2011).

[004] Nesse contexto, se inserem os adsorventes e trocadores iônicos. Entre os adsorventes existentes estão os monólitos poliméricos, que são estruturas porosas altamente interconectadas, formadas em corpo único e que são considerados a quarta geração dos materiais cromatográficos (JUNGBAUER; HAHN, 2008).

[005] O uso de estruturas monolíticas poliméricas com poros altamente interconectados na purificação de biocompostos é crescente e seu desenvolvimento é constante.

[006] Dentre as estruturas monolíticas, destacam-se os criogéis poliméricos, obtidos a partir do congelamento de uma mistura reativa em polimerização e, que, podem ter seu uso melhorado a partir de sua transformação para afinidade específica. (SILVA, J. F., 2018)

[007] Os criogéis são matrizes de géis formadas a partir de soluções de polímeros submetidas a temperaturas inferiores ao ponto de cristalização do solvente, gerando macroporos interconectados que permitem que não ocorra problemas de difusão de solutos, na ordem de micrômetros à nanômetros (SANTOS, C. M. S., 2016). Esses géis monolíticos poliméricos apresentam inúmeras aplicações em diferentes áreas da biotecnologia, incluindo o uso em materiais cromatográficos, matrizes para eletroforese/imuno-difusão, assim como suportes de imobilização de moléculas e células.

[008] A baixa resistência ao escoamento através de um leito monolítico dos criogéis possibilita a purificação de soluções mais viscosas, sem afetar a eficiência de purificação, o que é considerado uma grande vantagem, tendo em vista se poder utilizar soluções pré-concentradas ou menos diluídas, otimizando o tempo de processo (LOZINSKY et al., 2003; GUIOCHON, 2007). Tais vantagens têm aumentado o uso de criogéis poliméricos para a purificação de macromoléculas (BILLAKANTI e FEE, 2009; YAN et al., 2011; ÇIMEN e DENIZLI, 2012; SRIVASTAVA et al., 2012; SUN et al., 2012; UYGUN et al., 2012; YUN et al., 2012).

[009] Dentre os monólitos utilizados como colunas cromatográficas, os criogéis poliméricos de poliacrilamida vêm se destacando devido as suas características de: elevada porosidade, obtida por grande poros interconectados; baixa resistência ao escoamento, o que possibilita o uso de soluções mais viscosas; e, baixo custo, se comparados a matrizes tradicionais utilizadas em cromatografia. Além disso, eles ainda apresentam alta estabilidade química e mecânica, e resistência aos ciclos de secagem, umedecimento e esterilização (GUIOCHON, 2007; ERTÜRK; MATTIASSON, 2014; YAVUZ; DENIZLI, 2015), características que fazem com que os criogéis poliméricos sejam uma boa alternativa para processos de purificação cromatográficos.

[010] No entanto, apesar das vantagens anteriormente citadas, os criogéis, em geral, possuem área superficial menor do que as tradicionais colunas cromatográficas, o que reduz sua capacidade de ligação, diminuindo a eficiência da purificação. Diante disso, modificações podem ser realizadas na estrutura dos criogéis visando aumentar sua capacidade de purificação (DRAGAN et al., 2012; WANG et al., 2014; CARVALHO et al., 2014; YUN et al., 2014; UYGUN et al., 2015). Em geral, tais modificações são realizadas por meio da circulação de soluções, contendo os reagentes de ativação (grupos ligantes), ou por imersão do suporte na referida solução, tornando consequentemente, o monólito em uma estrutura quimicamente ativada (KIM; HAGE, 2005). Essas modificações são realizadas objetivando-se alcançar maiores índices adsortivos quando soluções aquosas são difundidas sobre as superfícies macroporosas, para retenção dos compostos de interesse.

[011] Nesse sentido, alguns métodos de imobilização de ligantes têm sido adotados. A imobilização de um ligante específico tem como objetivo potencializar a interação das biomoléculas com a matriz suporte, mantendo sua atividade biológica. Essa tecnologia tem por finalidade facilitar a separação entre a biomolécula e os demais constituintes da solução aquosa, além de melhorar a estabilidade do suporte para seu reuso em aplicações contínuas, com efeito positivo no processo econômico (QIU et al., 2010; JÁRZEBSKI et al., 2007). Entre os métodos de imobilização atualmente conhecido estão: Método Epóxi, Método da Base de Schiff, Método do Carbonildiimidazol, Método do Dissuccinimidil Carbamato, Método de Troca Catiônica, Método do Glutaraldeído (LUO et al., 2002; MALLIK; JIANG; HAGE, 2004; HAGE; RUHN, 2005).

[012] Nos processos de purificação de compostos em que um elevado grau de pureza é requerido, técnicas adsortivas são empregadas em pelo menos uma etapa, nesse contexto, se insere a presente invenção. Diversos princípios podem ser usados para a separação de compostos por técnicas adsortivas, sendo um deles a interação hidrofóbica (IH). A IH é especialmente útil na purificação de macromoléculas como proteínas, mas não se restringe a elas. Assim, o adsorvente monolítico macroporoso, obtido por criogeleificação e posteriormente funcionalizado, a partir de sua imobilização com anilina, proposto na presente invenção pode ser empregado em processos de purificação em que se faça necessária a separação baseada em interações hidrofóbicas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[013] No atual estado da técnica estão presentes algumas anterioridades que descrevem adsorvente macroporos em criogel monolítico. No entanto, nenhuma delas, descreve um adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado a posteriori com anilina, obtido a partir de um processo de criogelificação.

[014] A anterioridade US20060021939, intitulada “Porous materials for solid phase extraction and chromatography and processes for preparation and use thereof”, descreve um material poroso polimérico monolítico, constituído de monômeros hidrofílicos e hidrofóbicos, a ser empregado em cromatografias, em fase sólida. Assim, trata-se de um material para uso em SPE, uma técnica de concentração de amostras, preparatória para técnicas de identificação ou quantificação, em geral de microanalitos.

[015] Atualmente, se utiliza muito a microextração em fase sólida (SPME), tanto a SPE quanto SPME são técnicas em geral usadas para retirar compostos em quantidades muitos reduzidas (em geral, picogramas ou nanogramas) de gases ou líquidos para identificação e quantificação por cromatografia líquida (HPLC ou UHPLC), gasosa (CG), espectrometria de massas (MS) ou combinações. A anterioridade não traz informações quanto à natureza porosa (dimensão de poros) do material produzido, apesar de se inferir que, pelas técnicas usadas, o material não possui macroporos. A presente invenção trata de materiais macroporosos funcionalizados a posteriori (por enxertia) para a captura de compostos, em especial macromoléculas, visando à purificação para posterior aplicação dos mesmos em escala preparativa (da ordem de miligramas ou mais). É importante ressaltar que o produto descrito na anterioridade é obtido por copolimerização tribloco de três grupos de compostos (um hidrofóbico, um hidrofílico e um iônico), envolvendo diversas possibilidades de combinações de reagentes e com a síntese sempre em temperatura acima do congelamento da água, em todos os exemplos apresentados acima de 40°C. Portanto, trata-se de um produto com funcionalidade obtida por síntese direta, não havendo inclusão posterior dos radicais hidrofóbicos, como na presente invenção, que envolve a funcionalização posterior (enxertia) de um esqueleto polimérico com um radical epóxi, obtido por criogeleificação, em temperaturas abaixo do congelamento da água, em torno de -12°C a -16°C, dessa maneira, a presente invenção consiste de uma matriz funcionalizada.

[016] A anterioridade WO2003041830, intitulada “Macroporous gel, its preparation and its use”, relata a produção de adsorventes poliméricos monolíticos macroporosos obtidos por criogeleificação, sua modificação e aplicação. A anterioridade descreve uma série de reagentes que podem ser usados para a produção dos monólitos, incluindo os usados na presente invenção, a acrilamida, N,N’-metileno bisacrilmida e o alil glicidil éter, sendo abordados três aspectos da funcionalização da matriz polimérica para o seu uso: i) copolimerização direta do agente funcional (síntese direta já com o ligante de interesse), ii) funcionalização posterior em uma ou mais etapas e iii) utilizar um agente externo à polimerização do monólito (que os inventores se referem como ‘filler’) que já está funcionalizado ou que nele ocorrerá a funcionalização (similar à i ou ii), para tanto destacam que o monólito macroporoso pode ser funcionalizado com radicais iônicos, açúcares, substratos de enzimas, metais e radicais hidrofóbicos entre outros, com a possibilidade de uso de agentes químicos que se polimerizam quando a funcionalização posterior (item ii) ocorre, como é o caso do etilenodiamina e do glutaraldeído. É importante destacar que, apesar dos inventores apresentarem o uso de etilenodiamina em um processo de funcionalização, o componente foi empregado para a produção de uma matriz para purificação por metal quelato imobilizado (IMAC) e não por interação hidrofóbica. Além disso, o modo de inclusão do etilenodiamina (EDA) foi diferente da utilizada na presente invenção, na anterioridade, é feita a inclusão direta na matriz de poliacrilamida, mantendo-se a solução de EDA em contato com a matriz em temperatura elevada (90°C) por longo tempo (etapa em que o EDA se liga aos radicais hidroxila da poliacrilamida). Na presente invenção, o EDA é ligado à matriz polimérica nos radicais epóxi existentes devido ao uso de alil glicidil éter e o processo de ligação do EDA ocorre à temperatura ambiente. Assim, não é mencionado diretamente o uso combinado de EDA com glutaraldeído, nem quais categorias de ligantes hidrofóbicos seriam abrangidos nos processos de funcionalização.

[017] A anterioridade WO2006121396, intitulada “Process for adsorption-based separation of bioparticles from an aqueous suspension”, descreve um adsorvente macroporoso em criogel monolítico a ser utilizado na separação de biopartículas de suspensões aquosas, nos processos de purificação de bioparticulas (células, vírus, organelas e bactérias), na captura e eluição das mesmas. Ainda que a anterioridade descreva o uso de EDA e glutaraldeído, os protocolos adotados tais como, concentrações, tipos de soluções, tempo de contato são diferentes dos descritos no presente pedido. Além disso, cabe ressaltar que o agente ligante final de funcionalização é uma proteína para uso por afinidade e não um ligante hidrofóbico como o empregado na presente invenção.

[018] A anterioridade WO2007108770, intitulada “Composite sorbent material, its preparation and its use”, descreve a obtenção e o emprego de um material compósito insolúvel com resistência mecânica ao cisalhamento como envoltório protetor de adsorventes monolíticos, produzido a partir de criogeleificação ou não, a ser utilizado, por exemplo, na remoção de partículas poluentes de gases e líquidos, no enriquecimento ou separação de moléculas em culturas celulares. Para tanto, é apresentado o processo de produção de monólitos dentro de envoltórios resistentes, que incluem os processos de produção de criogéis de poliacrilamida com alil glicidil éter. Também são mencionadas diferentes possibilidades de funcionalização, mas em nenhum momento é mencionado funcionalização com ligantes hidrofóbicos, apenas com outros tipos, como afinidade, troca iônica e produção de biorreatores, e nenhum exemplo dado trata de ligantes hidrofobóbicos ou do uso de EDA e glutaraldeído no processo de funcionalização, como descrito na presente invenção.

[019] A anterioridade WO2018200838, intitulada “Highly branched non-crosslinked aerogel having macropores, methods of making, and uses thereof”, descreve a formação de aerogéis a partir da formação de poliimidas com baixo ou nenhum teor de agentes de ligações cruzadas. Trata da produção de materiais porosos a partir da reação de diaminas diversas para produzir poliimidas, sempre em temperaturas acima da de congelamento da água (em geral sempre acima de 30°C), utilizando-se solventes orgânicos e envolvendo processos posteriores de secagem. O material descrito encontra ampla aplicação na área de filtração e não de purificação, portanto trata-se de um material totalmente distinto do proposto na presente invenção.

[020] Também estão presentes no atual estado da técnica, as anterioridades JP2008540761, intitulada “Macroporous hydrogels, their preparation and use thereof”, a preparação de criogéis macroporosos de acrilamida que transportam grupos amino quaternários e terciários, a serem empregados em cromatografia de gDNA; e a WO2003031014, intitulada “Separation medium, its preparation and its use” relata um processo de obtenção de criogel macroporoso, a ser empregado na separação de misturas.

[021] Ainda estão presentes no atual estado da técnica alguns documentos científicos que discorrem sobre matrizes monolíticas, sua obtenção e uso para purificação de espécimes de interesse. Os artigos “Development of supermacroporous monolithic adsorbents for purifying lectins by affinity with sugars” (Gonçalves et al., 2016) e “Immobilization of sugars in supermacroporous cryogels for the purification of lectins by affinity chromatography” (Gonçalves et al., 2016); as dissertações “Desenvolvimento de adsorventes monoliticos macroporosos com concanavalina a imobilizada para a purificação de lectinas” (Santos, 2016); “Desenvolvimento de adsorventes supermacroporosos para a purificação de lectinas por afinidade com açúcares” (Gonçalves, 2016) e “Otimização da imobilização de carboidratos em matrizes macroporosas para a purificação de lectinas por afinidade” (Silva, 2018), descrevem monólitos macroporosos (criogeis) constituídos da poliacrilamida com alil glicidil éter como na presente invenção, no entanto em proporções diferentes, quanto ao modo de funcionalização, elas descrevem o emprego de EDA e glutaraldeído previamente à inclusão do ligante funcional, no entanto, o uso de tais reagentes se dá sob diferentes condições de concentração, pH, temperatura e tempo, o que influencia totalmente nas características do produto obtido. Destaca-se ainda que nos artigos e dissertações mencionadas os monólitos foram funcionalizados com ligantes para o uso em técnicas de afinidade, a saber: açúcares aminados e uma lectina, a concanavalina A, cujos princípios de atuação diferem enormemente daqueles da interação hidrofóbica da presente invenção, o que associado aos ajustes de parâmetros, corrobora com a patenteabilidade da matéria do presente pedido.

[022] Fontan (2018), em “Alternatives for Characterizing Macroporous Polyacrylamide Monolithic Ion Exchanger Columns”, descreve um criogel constituído de poliacrilamida e alil glicidil éter, cuja funcionalização se deu por ativação com diperiodato cuprato de potássio, um princípio diferente do empregado na presente invenção, além de ser aplicado para outro grupo ligante, de natureza iônica e não hidrofóbica, como o descrito no presente pedido.

[023] Perçin e colaboradores (2012), em “Mannose-Specific Lectin Isolation From Canavalia Ensiformis Seeds by PHEMA Based Cryogel” e Nascimento (2017) em “Purificação de lectinas de sementes de jaca utilizando trocadores iônicos monoliticos supermacroporosos” relatam sobre criogéis de poliacrilamida (sem uso de alil glicidil éter) funcionalizados por ativação com diperiodato cuprato de potássio, em que houve a inclusão de quatro diferentes tipos de agentes iônicos, dois aniônicos e dois catiônicos, produto bastante distante do pleiteado no presente pedido.

[024] Em “Concanavalin A immobilized poly(ethylene glycol dimethacrylate) based affinity cryogel matrix and usability of invertase immobilization”, Uygun e colaboradores (2012) preparam um monólito polimérico macroporoso por criopolimerização e depois fazeram a sal funcionalização. Em vez de um polímero de poliacrilamida (com ou sem alil glicidil éter) os autores prepararam o criogel a partir de etileno glicol dimetacrilato (EGDMA), de natureza bem distinta do monólito usado na presente invenção. Além disso, apesar de nesse trabalho os autores utilizarem glutaraldeído no processo de funcionalização, a etapa prévia de aminação é feita com amônia e não com EDA, também diferindo bastante da presente proposta. Por fim, o agente ligante funcional nesse trabalho é a proteína concanavalina A para aplicação em técnicas de afinidade, muito distinto dos radicais hidrofóbicos utilizados na presente invenção.

[025] Em “Mannose-Specific Lectin Isolation From Canavalia Ensiformis Seeds by PHEMA Based Cryogel” (Perçin et. al, 2012) foram produzidos criogéis com hidroxietil metacrilato (HEMA), diferentemente dos criogéis da presente invenção que são de acrilamida. Além disso, os criogéis propostos na anterioridade foram funcionalizados com a imobilização de manose utilizando-se uma pré-ativação com carbodiimida, utilizando-se agentes bem distintos dos usados na presente invenção. Por fim, o uso de manose como agente funcional presta-se para o uso na purificação de lectinas por técnica de afinidade, em nada se assemelhando aos princípios de interações hidrofóbicas com os ligantes propostos na presente invenção.

[026] Em “Composite cryogel with immobilized concanavalin A for affinity chromatography of glycoproteins” (Hajizadeh et. al, 2012) os autores fizeram adsorvente de polivinil álcool (PVA) usando emulsões prévias para os processos de polimerização, com técnicas e agentes de polimerização bem distintas das empregadas na presente invenção. Além disso também foram produzidas matrizes incluindo-se partículas de divinilbenzeno-co-vinilimidazol modificadas com polietilenoimina. Os autores funcionalizaram suas matrizes com a inclusão da proteína concanavalina A, após ativação com epicloridrina para inclusão de radicais epóxi. Como pode ser visto, foram usadas técnicas diferentes de ativação e funcionalização para modificar um criogel com constituição diferente das empregadas na presente invenção; a finalidade de uso também é diferente, uma vez que, essa matriz deve ser usada para a separação/purificação por técnicas de afinidade, diferente dos ligantes hidrofóbicos propostos.

[027] Diante do exposto, nota-se o caráter inovativo da presente invenção tendo em vista que, apesar do grande número de anterioridades recuperadas, nenhuma delas envolve a produção de adsorventes monolíticos macroporosos por criogeleificação e posterior funcionalização para o uso na captura, separação e/ou purificação de compostos baseado em interações hidrofóbicas a partir da imobilização de anilina, como o presente pedido, assim, é nítida sua contribuição à arte.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[028] A presente invenção tem como objetivo disponibilizar um adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, para aplicação em processos de separação de biomoléculas, baseada em interações hidrofóbicas.

DA INVENÇÃO

[029] A presente invenção descreve um adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, para aplicação em processos de separação de biomoléculas, baseada em interações hidrofóbicas. O adsorvente é obtido a partir da funcionalização, empregando-se solução de anilina, de uma base constituída de N,N’- metilenobisacrilamida, alil glicidil éter, persulfato de amônio e N,N,N’,N’- tetrametiletilenodiamina, previamente produzida por criogelificação.

VANTAGENS DA INVENÇÃO

[030] A presente invenção apresenta como principais vantagens:

✓ Disponibilizar um adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, para aplicação em processos de separação de biomoléculas, baseada em interações hidrofóbicas;
✓ Disponibilizar um adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado a posteriori com anilina para a captura de compostos, em especial macromoléculas, visando à purificação para posterior aplicação dos mesmos em escala preparativa (da ordem de miligramas ou mais).

DESCRIÇÃO DA FIGURAS

[031] A invenção será descrita em uma realização preferencial, assim, para melhor entendimento, serão feitas referências às figuras:

✓ FIG 1: Fluxograma do processo de obtenção do adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[032] A obtenção do adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina se dá em duas fases: a primeira corresponde à síntese do criogel (I), a qual, resumidamente, se dá a partir da preparação de uma matriz base a partir da criogeleificação de uma mistura de acrilamida, N,N’-metilenobisacrilamida e alil glicidil éter em meio aquoso, com o processo de polimerização catalisado pela adição de persulfato de amônio e N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamina; e a segunda, que é a fase de funcionalização da matriz (II), a qual, resumidamente se dá a partir da formação de bases de Schiff sequencias, inicialmente, entre os radicais epóxi existentes na matriz base devido ao uso de alil glicidil éter e radicais amino de etilenodiamina em solução, posteriormente, entre radicais amino da etilenodiamina e radicais carbonila de glutaraldeído em solução e, finalmente, entre os radicais carbonila do glutaraldeído e os radicais amino de moléculas de anilina em solução.

[033] O uso de etilenodiamina e glutaraldeído visa à formação de braços espaçadores para a funcionalização com anilina, para evitar o impedimento espacial ao se purificar/separar macromoléculas. Por fim, radicais epóxi residuais que não tenham reagido são bloqueados pela reação com a etanolamina, para se evitar interações indesejáveis nos processos de separação.

[034] Assim, o processo de obtenção do adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina (Fig. 1) se inicia com a pesagem (E1) de acrilamida (1), N,N'-metilenobisacrilamida (2) e de alil glicidil éter (3), na proporção de 3,67:1:1,17, respectivamente, para a obtenção de uma solução com 7% de solutos. Para exemplificar, para 100mL de solução pesa-se 4,4g de acrilamida (1); 1,2g de N,N'- metilenobisacrilamida (2); e, 1,4g de alil glicidil éter (3). Em seguida, esses componentes são solubilizados (E2) com água destilada (A), 80% do volume final desejado, à temperatura ambiente, homogeneizados por 15 minutos utilizando-se uma barra magnética para agitação a 150 rotações por minuto, completando-se com água destilada (A) o volume final desejado em um balão volumétrico; em seguida, à solução (4) em banho de gelo são adicionados (E3): 0,14% em relação ao volume da solução (4), ou 2% em relação à massa de solutos da solução (4), de uma solução 0,5 g/mL de persulfato de amônio (5) e 0,091%, em relação ao volume da solução (4) ou 1,3% em relação à massa de solutos da solução (4), de N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamino (6), sendo, novamente homogeneizada por 30 segundos, em banho de gelo utilizando-se um bastão de vidro para agitação manual (E4) e, então, vertida (E5) em seringas de 5 mL, sendo essas fechadas e colocadas em banho termostático (E6), à -12°C, por 24h.

[035] Após esse período, a vedação das seringas é aberta (E7) e as mesmas são deixadas (E8) à 4°C, pelo período de 4h, e depois são levadas para secagem (E9), em estufa à 60°C até peso constante (cerca de 72h), obtendo-se um material monolítico sólido de aspecto branco e poroso. Após a secagem (E9), o material é removido das seringas e as extremidades são cortadas com uma lâmina fina para padronização do formato cilíndrico dos monólitos e retirada de defeitos (E10). Então os monólitos são recolocados nas seringas e lavados (E11) com 600 mL de água destilada (A) para cada grama de material sintetizado e desidratado, utilizando-se uma bomba peristáltica. O material dentro das seringas (7) é novamente levado para secagem (E12), em estufa à 60°C (cerca de 72h), sendo o criogel monolítico (C) obtido, sendo, assim, finalizada a fase de síntese do criogel (I).

[036] Para a funcionalização da matriz (II), nas etapas de contato (de E13 até E26), pra cada grama de criogel monolítico (C), desidratado e obtido na fase I, são utilizados 80mL de solução (descritas individualmente para cada etapa), com a qual são colocados em contato, mantendo-se agitação a 25 rotações por minuto (rpm), com exceção da etapa de contato (E23) com uma solução borohidreto de sódio (12), a qual ocorre sem agitação. É importante ressaltar que, entre uma etapa e outra, a solução anterior é drenada, mantendo-se no recipiente apenas o criogel hidratado (úmido).

[037] Para tanto, o criogel monolítico (C) é colocado em contato (E13) com álcool metílico (8), à temperatura ambiente (25°C), sob agitação constante, por 2h, sendo, em seguida, colocado em contato (E14) com água destilada (A) à temperatura ambiente (25°C), por 1h, sob agitação. Após esse período, é colocado em contato (E15) com tampão fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6, à temperatura ambiente (25°C), por 1h, sob agitação. Em seguida, o material é colocado em contato (E16) com uma solução de etilenodiamina (10), 0,5 mol/L em tampão fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6 à temperatura ambiente (25°C), por 14h, sob agitação; após esse período, o criogel é mantido em contato (E17) com água destilada (A), à temperatura ambiente (25°C), por 1h, sob agitação e, em seguida, mantido em contato (E18) com tampão fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6, à temperatura ambiente (25°C), por 1h, sob agitação.

[038] Depois desse período, o material é posto em contato (E19) com uma solução de glutaraldeído (11), com concentração de 5% em tampão fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6, à 12°C, por 5h, sob agitação; após esse período, o material foi mantido em contato (E20) com água destilada (A), à temperatura ambiente (25°C), por 1h, sob agitação; e, em seguida, mantido em contato (E21) com solução de anilina (SA), 10mg/mL em tampão de fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6 à temperatura ambiente (25°C), por 14h, sob agitação. Após esse período, o material é mantido em contato (E22) com uma solução de tampão de fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6, à temperatura ambiente (25°C), por 1h, sob agitação e, em seguida, mantido em contato (E23) com uma solução borohidreto de sódio (12), 0,1 mol/L em tampão de fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6 à temperatura ambiente, por 1h sem agitação e em frasco aberto (sem tampa). Depois disso, o material é mantido em contato (E24) com água destilada (A) à temperatura ambiente (25°C), por uma hora, sob agitação; e, em seguida, mantido em contato (E25) com uma solução de etanolamina (13), 0,1 mol/L no tampão de fosfato de fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6, à temperatura ambiente, por 1h, sob agitação; após esse período, é feito contato do material (E26) com água destilada (A), à temperatura ambiente, por 1h, sob agitação. Em seguida, o material é colocado em estufa para secagem (E27) a 60°C, até que esteja totalmente seco (cerca de 72h), sendo assim finalizada a fase de funcionalização da matriz (II) e o adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina (CF) obtido, estando pronto para ser empregado em processos de separação de biomoléculas, baseada em interações hidrofóbicas.

[039] A partir do descrito, nota-se que o processo de obtenção do adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado com anilina, bem como o produto obtido e sua aplicação, são merecedores do privilégio de patente de invenção.

Claims

PROCESSO DE OBTENÇÃO DE ADSORVENTE MONOLÍTICO MACROPOROSO POLIMÉRICO FUNCIONALIZADO COM ANILINA que se inicia com a pesagem (E1) de acrilamida (1), N,N'-metilenobisacrilamida (2) e de alil glicidil éter (3), na proporção de 3,67:1:1,17, respectivamente, para a obtenção de uma solução com 7% de solutos; em seguida, esses componentes são solubilizados (E2) com água destilada (A), 80% do volume final desejado, à temperatura ambiente, homogeneizados por 15 minutos utilizando-se uma barra magnética para agitação a 150 rotações por minuto, completando-se com água destilada (A) o volume final desejado em um balão volumétrico; em seguida, à solução (4) em banho de gelo são adicionados (E3): 0,14% em relação ao volume da solução (4), ou 2% em relação à massa de solutos da solução (4), de uma solução 0,5 g/mL de persulfato de amônio (5) e 0,091%, em relação ao volume da solução (4) ou 1,3% em relação à massa de solutos da solução (4), de N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamino (6), sendo, novamente homogeneizada por 30 segundos, em banho de gelo utilizando-se um bastão de vidro para agitação manual (E4) e, então, vertida (E5) em seringas de 5 mL, sendo essas fechadas e colocadas em banho termostático (E6), à -12°C, por 24h; após esse período, a vedação das seringas é aberta (E7) e as mesmas são deixadas (E8) a 4°C, pelo período de 4h, e depois são levadas para secagem (E9), em estufa a 60°C até peso constante, cerca de 72h, obtendo-se um material monolítico sólido de aspecto branco e poroso; após a secagem (E9), o material é removido das seringas e as extremidades são cortadas com uma lâmina fina para padronização do formato cilíndrico dos monólitos e retirada de defeitos (E10); então os monólitos são recolocados nas seringas e lavados (E11) com 600 mL de água destilada (A) para cada grama de material sintetizado e desidratado, utilizando-se uma bomba peristáltica; então, o material dentro das seringas (7) é novamente levado para secagem (E12), em estufa a 60°C, sendo o criogel monolítico (C) obtido, sendo, assim, finalizada a fase de síntese do criogel (I) e, estando pronto para ser funcionalizado, na segunda fase de processamento, a qual caracterizada pelo criogel monolítico (C) ser colocado em contato (E13) com álcool metílico (8), à 25°C, sob agitação constante de 25rpm, por 2h, sendo, em seguida, colocado em contato (E14) com água destilada (A), a 25°C, por 1h, sob agitação de 25rpm; após esse período, ser colocado em contato (E15) com tampão fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6, a 25°C, por 1h, sob agitação; em seguida, o material é colocado em contato (E16) com uma solução de etilenodiamina (10), 0,5 mol/L em tampão fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6, a 25°C, por 14h, sob agitação de 25 rpm; após esse período, o criogel é mantido em contato (E17) com água destilada (A), a 25°C, por 1h, sob agitação de 25rpm e, em seguida, mantido em contato (E18) com tampão fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6 a 25°C, por 1h, sob agitação de 25rpm; depois desse período, o material é posto em contato (E19) com uma solução de glutaraldeído (11), com concentração de 5% em tampão fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6, a 12°C, por 5h, sob agitação de 25 rpm; após esse período, o material foi mantido em contato (E20) com água destilada (A), a 25°C, por 1h, sob agitação de 25rpm; e, em seguida, mantido em contato (E21) com solução de anilina (SA), 10mg/mL em tampão de fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6, a 25°C, por 14h, sob agitação de 25rpm; após esse período, o material é mantido em contato (E22) com uma solução de tampão de fosfato de sódio (9), 0,05 mol/L, pH 6, a 25°C, por 1h, sob agitação e, em seguida, mantido em contato (E23) com uma solução borohidreto de sódio (12), 0,1 mol/L em tampão de fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6, a 25°C, por 1h sem agitação e em frasco aberto; depois disso, o material é mantido em contato (E24) com água destilada (A), a 25°C, por uma hora, sob agitação de 25 rpm; e, em seguida, mantido em contato (E25) com uma solução de etanolamina (13), 0,1 mol/L no tampão de fosfato de fosfato de sódio (9) 0,05 mol/L, pH 6, a 25°C, por 1h, sob agitação de 25rpm; após esse período, é feito contato do material (E26) com água destilada (A) à temperatura ambiente, por 1h, sob agitação de 25rpm; em seguida, o material é colocado em estufa para secagem (E27) a 60°C, até que esteja totalmente seco, cerca de 72h, sendo, assim finalizada a fase de funcionalização da matriz (II) e o adsorvente monolítico macroporoso polimérico funcionalizado (CF) obtido.
PROCESSO DE OBTENÇÃO DE ADSORVENTE MONOLÍTICO MACROPOROSO POLIMÉRICO FUNCIONALIZADO COM ANILINA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, nas etapas de contato, de E13 até E26, com exceção de E23, pra cada grama de criogel monolítico (C), obtido na fase I, serem utilizados 80mL de solução, mantendo-se agitação a 25 rpm, e que entre uma etapa e outra, a solução anterior é drenada, mantendo-se no recipiente apenas o criogel hidratado.
ADSORVENTE MONOLÍTICO MACROPOROSO POLIMÉRICO FUNCIONALIZADO COM ANILINA obtido de acordo com o descrito na reivindicação 1, caracterizado por se constituir de uma matriz base, o criogel (C), preparada a partir da criogeleificação de mistura de acrilamida (1), N,N’-metilenobisacrilamida (2) e alil glicidil éter (3) em meio aquoso, com o processo de polimerização catalisado pela adição de persulfato de amônio (5) e N,N,N’,N’-tetrametiletilenodiamina (6), funcionalizada a posteriori com solução de anilina (SA).
APLICAÇÃO DE ADSORVENTE MONOLÍTICO MACROPOROSO POLIMÉRICO FUNCIONALIZADO COM ANILINA, definido conforme reivindicação 3, caracterizada por se dar em processos de separação de biomoléculas, baseada em interações hidrofóbicas.