CN1032473C - 含有断面水凝胶的凝胶基体制品，及其生产方法和用途 - Google Patents

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Abstract

一种三维多孔基体，如一种网状的开孔泡沫，在其基体结构中具有一种含有断面通道的网络的机械断裂水凝胶。该机械断裂水凝胶可以是一种凝胶，该凝胶可通过凝胶原处加压缩部分脱水。
凝胶基体的多孔性使其在色谱应用和生物活性组份的固定方面是有用的，其中该水凝胶液体介质的有效的密切的接触是重要的。

Description

含有断面水凝胶的凝胶基体制品，及其生产方法和用途
本发明涉及一种三维基体，如多孔泡沫，它在其多孔结构中具有一种机械断面的水凝胶，该水凝胶含有一断面通道的网络。更进一步讲，该凝胶基体可含有一种机械断面水凝胶，它已部分脱水而产生断面通道的多孔网络。
众所周知，形成凝胶的物质如水凝胶在电泳分析和色谱分析，及在生物活性物质的固定方面是很有用的。水凝胶的微孔率使得它们可以根据尺寸(大小)通过以不同的速率扩散经过该硅胶而用于大分子断片的电泳分离。但是，这些水凝胶的渗透性是由在该凝胶中的微孔的小尺寸和由在这些微孔中的扩散经控制的流动来限制的。凝胶多孔性可通过应用低浓度形成凝胶的物质而增加至一定限度，但所产生的凝胶通常是脆性的且难以处理(控制)。
在Rosevear上公开的美国专利4,452,892涉及在一种形成凝胶的物质中的生物活性组份的固定，该组份残留在象布纹布或薄切片海绵的载体之上或之中。该载体材料在胶凝作用之前，或胶凝作用期间起着抑制生物活性组份的沉积的作用，并起着加强所形成的凝胶组成的作用。
显然，在这种凝胶组成中所用的凝胶的渗透性在该凝胶组成的反应性或活性方面是一种控制因素，当后者(该凝胶)暴露在一含有可与固定在该凝胶中的生物活性组份相互作用的物质的液体中时。
在Winson上公开的英国专利1,570,485和在Laszlo上公开的欧洲专利41,934没有涉及生物活性物质的固定，但却描述了含有聚合物颗粒的泡沫结构，该颗粒是凝胶形成的，且是能吸入大量的水。该泡沫结构为该形成凝胶的颗粒提供了一种载体，该颗粒仅占有该泡沫的空隙体积的一小部分，且通过与泡沫物质干混合或通过有机溶剂载体，它被独特地引入泡沫结构。
这些凝胶组成有限制它们用途的缺点。该聚合物颗粒可从该泡沫结构中移去，除非用一种粘合材料固定。确保贯穿该开孔泡沫结构的聚合物颗粒的均匀分布的困难是在该泡沫结构中安排最大的有用尺寸的聚合物颗粒和最小的有用的微孔尺寸颗粒上。
本发明涉及一种含凝胶基体结构，它不仅具有现有技术的凝胶组成所显示的优点，而且也避免了它们的许多缺点。
本发明所制备的制品的特征在于在三维多孔基体，其结构中具有一机械断面的水凝胶，该水凝胶含有一断面通道的网络。该机械断面水凝胶较好地是一部分脱水的水凝胶，它是通过机械方法在原位脱水以产生断面通道的网络。
该三维多孔基体可为刚性的或柔性的。该基体较好地为一网状的开孔的柔性泡沫。
该水凝胶较好地是一种多糖水凝胶，且更好是选自藻酸盐、角叉胶、琼脂和琼脂糖凝胶一组的凝胶。
该水凝胶断面通道为本发明的凝胶基体产生一种相应的多孔结构，允许可与凝胶基体接触的液体介质的相对自由的进和出。该凝胶基体的孔隙度或孔隙体积可在从约10至90％，但较好的是从50至90％的范围内。在该凝胶中的断面通道最合适地是具有一平均特性尺寸即，与多孔直径相应的尺寸，从0.1微米至1000微米，较好地是在1—100微米范围内。
本发明的该凝胶基体较好地是为一种机械断面水凝胶，其断面通道是在该凝胶原位部分脱水时，通过在该基体中对水凝胶的加压或减压而产生。在该凝胶基体中的脱水水凝胶在脱水前典型地含有原凝胶重量的10至90％。
另一方面，在该凝胶基体中的水凝胶可以是一种机械断面的凝胶，它是通过在该基体中的凝胶原位冻结和融化而得到，通常可导致凝胶中部分脱水。用于在该水凝胶中形成断面通道的其他机械方法也可运用，如下进一步所描述，存在或不存在伴随的部分脱水。
本发明的凝胶基体可用于色谱分析。其它方面的应用为在用于制备该凝胶基体的凝胶中的生物活性物质的固定或截留，因为由断面通道所产生的多孔性便于液体介质在该凝胶基体中与生物活性组份的充分的紧密接触。
本发明的凝胶基体显示异常好的凝胶(表观)强度，由于由该基体结构所提供的对凝胶破裂或皱缩的支承和保护。脆性凝胶不易被处理成一般的切片或珠粒形式，却可用作凝胶基体中的水凝胶。这种凝胶基体可利用或运用于由于该凝胶的固有缺点一般不给于考虑的应用。
本发明的该凝胶基体的特征还在于既具有高多孔性又具有大的微孔或断面通道。该凝胶基体的水凝胶中的断面通道的网络可产生较好的水力渗透性，即其多孔性和微孔尺寸为这种以允许水介质自由流动通过该凝胶基体。该凝胶基体的多孔性的范围为10—90％，但较好地为约50至90％。
应该知道该凝胶基体的水凝胶也含有通常在这种水凝胶中可发现的微孔。参照在这揭示中的凝胶断面通道不涉及这种微孔，由于该断面通道的尺寸实质上大于该水凝胶的微孔的尺寸。
该凝胶基体的断面通道具有一平均特性尺寸，从约0.1微米至约1000微米。这特性尺寸，该通道的宽度或直径的一指示器，较好地是在约1—100微米的范围内。该凝胶基体的断面通道网络明显地增大了水凝胶的有效表面面积，与一般的切片水凝胶相比。由该基体结构所提供的支承物，在应用凝胶基体时，也可确保贯穿该水凝胶的断面通道网络的连续生命力。
本发明的凝胶基体中的断面通道是通过机械方法产生。这一般通过首先在基体结构中形成一水凝胶，且然后在原位处理水凝胶，通过较好的机械方法断裂该凝胶来实现的。基体中的一水凝胶的形成典型地说是用一般的方法，即通过用含有形成凝胶的组份的水溶液使基体饱和，然后通过冷却或其他方法诱导水凝胶形成来实现的。这就导致在该三维基体结构中完全充满孔隙空间、空腔、和/或间隙的水凝胶的产生。
在基体结构中的这种完整的水凝胶的机械处理是用于产生在该凝胶基体水凝胶中产生的断面通道的网络的方法。很显然，基体结构的多孔性特性定是可在水凝胶中产生的断面通道的尺寸的上限。例如，在应用作为基体结构的网状开孔泡沫的凝胶基体中的断面通道不能超过在该泡沫中的孔的尺寸。
用于在该凝胶基体中产生断面通道网络的较好的机械处理方法是为在原处使水凝胶部分脱水。
本发明的部分脱水凝胶基体是基于意想不到的发现：当对三维多孔基体结构中所形成的完整的水凝胶进行压缩或挤压时，只挤出水。有人希望，水凝胶自已的切片通过这种挤压处理而被挤压，因为当受挤压时，完整的水凝胶，无一基体结构支承凝胶，通常破碎成为凝胶的碎片和断片。应该知道发明者不希望受这种理论的限制，因为本发明的物理基础还未完全了解。
部分脱水处理较好地是作为用于形成断面通道的机械方法进行，但也可通过与其他机械处理一起来实现而产生该断面通道，其中有些将在下面描述。同样，这些可替换的机械处理方法也可能是为用于形成断面通道网络的唯一的方法。
该机械脱水处理按需要足以产生脱水的断面水凝胶，它含有其原凝胶重量，即脱水前的约10至90％。较好地是，该断面脱水水凝胶含有其原重量的15至50％，与脱水前的水凝胶重量比较。
该部分脱水是通过对在一个柔性的、有弹性的基体中含有完整的水凝胶进行加压，然后减压，可易于实现，从而在该水凝胶中产生一断面通道的网络网。离心力也是用于对含有凝胶的基体结构的部分脱水的一种有效的机械方法。该技术对于具有通过加压/解除压力方法不易处理的刚性基体结构特别有用。
必须强调，该在水凝胶中形成断面通道的部分脱水处理必须通过机械方法，如加压/解除压力或上述其他机械方法之一来实现。当在一基体中含有的水凝胶，在室温或较高的温度下，通过一般的干燥脱水时，所产生的部分脱水凝胶将不显示本发明的凝胶基体的良好特性，即当暴露至水中时迅速再水化。
本发明的部分脱水的断面凝胶基体可暴露至含水介质，并在相对短时期内将显示出凝胶的部分再水化。但是，这种再水化并不完全，所以它不会导致该凝胶基体的多孔性的完全失去；通过这种再水化，该断面通道不会闭合或合拢。当暴露至水介质时不失去其所需要的多孔性特性的情况，而一断面部分脱水凝胶基体的再水化其自己的能力，是为凝胶基体创造许多最终用途，如色谱分离口的一个方面。该部分脱水、断面凝胶的再水化可典型地产生一种至少含有脱水前原凝胶重量的80至90％(但少于100％)的再水化凝胶。
该部分脱水处理较好地是以用于形成断面通道的机械方法进行，但也可通过与产生该断面通道的其他机械处理一起来实现，其中有些在下面描述。同样，这些可用代用的机械处理方法也是可用于形成该断面通道网络的唯一的方法。
这些用于在该凝胶基体中，形成断面通道的其他机械方法包括以一次或多次冻结-融化循环使水凝胶原处冻结和融化。对有弹性的基体结构如柔性泡沫塑料是用的，另一技术包括含有完整的水凝胶的基体结构的拉伸，还有可得出令人满意的结果的另一方法为在压力下，将水凝胶原处暴露至一气体中，以诱使该气体扩散进基体结构内凝胶之中，然后迅速降低气压而引起凝胶的断裂。最初的气体扩散可在该基体结构内的水凝胶的胶凝前或胶凝后发生。
本发明的用于凝胶基体的水凝胶可从已知的水凝胶物质中选择。
该水凝胶是所希望的热可逆的。另一方面，该水凝胶可以是不易从其凝胶状态逆转一种凝胶。通过水可溶的聚合物的交联所得到的凝胶，例如，交联的聚丙烯酰胺凝胶为后者的几个实例。
该水凝胶可从凝胶形成组份的一种混合物得到。除了凝胶形成组份之外，其他的水溶性组份或添加物也可存在于该水凝胶之中。这些组份包括一般用于水凝胶的缓冲剂和其他添加物。
该水凝胶也可含有有些有机组份，这些有机组份在该含水凝胶中可溶于水或水介质或与水或水介质是可混的。用于形成该水凝胶的含水介质可含有有机溶剂，象低级烷基醇，如甲醇或乙醇，或多元醇，如丙二醇或丙三醇，或低级烷基酮和低级烷基醛，其数量是与该含水介质可混溶，并不过分干扰该凝胶的形成。
该凝胶形成组份可以以较宽的浓度范围存在于该凝胶中，精确的数量取决于打算用于该凝胶基体的用途、所探索的凝胶的物理特性、所用的形成凝胶组份的胶凝性质和其他类似因素。该形成凝胶组份可以很低的浓度存在，如果有的话，其量可低到0.05重量％或更低，以断裂和脱水前的原水凝胶重量为基础。如果有的话，该形成凝胶组份的数量较好地是从0.1至10重量％，更好地为0.5至4重量％存在，以断裂和脱水前的原水凝胶重量的基础。
在许多对该凝胶基体有用的合适的形成凝胶物质中，多糖凝胶特别好，较好的多糖水凝胶包括藻酸盐、角叉胶、琼脂和琼脂糖凝胶；其他多糖，例如，乳凝、出芽短梗孢糖和胶凝等作为水凝胶形成组份也是有用的。
琼脂糖凝胶特别好，该低胶凝/融熔温度的琼脂糖凝胶在包含生物活性物质的凝胶基体应用中特别有用。所应用的琼脂糖的量可以少于约1重量％琼脂糖可产生较好的结果；以少于0.1重量％琼脂糖的某种基体结构量还可产生一种有用的凝胶基体，如果有的话，所有重量是以断裂和脱水前的原水凝胶重量为基础的。
该形成凝胶组份，琼脂糖特别好，可用一衍生剂(derivatizingagent)处理以提供在亲合色谱法、离子交换色谱法、疏水相互作用色谱法或凝胶渗透色谱法中有用的衍生基团。该凝胶形成组份最好在把水凝胶浇铸在基体结构中之前用一衍生剂处理。在某种情况下，可以想象，该形成凝胶组份的衍生作用可通过该凝胶基体中其形成之后处理该水凝胶而产生。
凝胶基体中的水凝胶不仅含有如上所述的已溶的组份或添加物，而且或另一方面，也含有在该凝胶内固定的、截留的或密封的未溶的组份。这种在该水凝胶中固定的未溶的组份可以是固体组份或甚至可以是不溶混的液体，以扩散的微滴的形式等存在。
生物活性组份也可用该凝胶基体的凝胶固定。这种组份可包括多细胞结构、细胞、病毒、蛋白质、酶和核酸如DNA等。凝胶基体的这具体实例是显示出在许多领域，例如，细胞培养和生物反应等中有用途的一个实例。
该凝胶基体的基体为一个三维多孔结构，它为该断面凝胶提供支承。该基体结构起着骨架的作用，它保持着作为本体的该断面水凝胶的完整性，该水凝胶的表面尺寸相当于该基体结构的尺寸，即与该基体结构的大小和形状共同扩张。用于凝胶基体的该基体结构的性质明显影响在该凝胶基体中的断面通道的网络的多孔性和其他特性。因此，该多孔三维基体结构的骨架必须考虑到该凝胶基体的所需要的功能。
该基体也可为一有序的、规则的结构，例如，网格物品，或它可在其结构中为无规的，例如，大量的布纹布纤维。很显然，多种多样的基体结构将提供必需的功能，对在本发明的凝胶基体中应用是必需的，即，支承、保护作用和多孔性。为了提供该必需的支承功能，该基体应具有微孔或开孔，其平均特性尺寸，例如，直径小于约2毫米。基体结构的混合，即，叠层等也可用。
用于该基体的物质相对于该凝胶基体的水凝胶应基本上是惰性的。同样该基体材料希望是惰性的，和不与存在于该水凝胶内的任何添加物或非凝胶组份相反应。
该基体物质通常选自水不溶的物质，因为该水凝胶需要在来自形成水凝胶的水溶液的基体结构内形成。但是，该基体结构可以是由一水可胀的物质制成。
除了这些限制之外，对该基体物质不存在其他重要的限制。
该基体物质较好地是亲水的，因为这特性有利于该形成凝胶水溶液引入多孔基体结构。这可以是该基体物质的一固有特性，或可通过该基体结构、其物质或表面的处理而实现。
该基体结构和其特性对该凝胶基体的形状也有影响，该凝胶基体可以一厚片或薄片、单纤维或多纤维、一孔塞或圆片、一圆柱形环形扬和小珠形式存在。
该凝胶基体可以通过在具有所需的特殊形状的预制基体结构中浇铸和断裂该凝胶，从具有最终凝胶基体所需的形状的基体结构中制备。很显然，该凝胶基体的形状和厚度和基体弹性变形在决定将用于引起该凝胶的断裂的机械方法中是重要条件。另一方面，该凝胶基体所需的形状可通过从一大块或一大堆凝胶基体切割或成形一特殊形状而得到。
该基体结构可为刚性的或柔性的。柔性结构有利于通过机械加压的该断面通道的形成。刚性结构可为在该凝胶基体中的断面凝胶提供了特别好的支承。
多孔泡沫用作为该基体结构特别好。泡沫多孔塑料是较好的，特别是聚氨酯泡沫。其他塑料泡沫如聚烯烃泡沫和聚氯乙烯泡沫也是令人满意的。多孔纤维素泡沫也可用作为该基体结构。
该泡沫可为刚性的或柔性的，如上所述。该泡沫必须是多孔的，因此应该是开孔泡沫，或者对它浇铸或者下列浇铸处理。网状的、开孔泡沫特别好，特别是聚亚氨酯泡沫，而且这些泡沫为较好的柔性的、有弹性的泡沫。
含有每25.4毫米约20至200个微孔，相当于一微孔直径约1.27至0.127毫米的泡沫具有通常本发明的凝胶基体所需的特性。具有每英寸约30至150个微孔(ppi)的泡沫是非常好的。一种30ppi泡沫常被认为是一种粗糙的泡沫，然而，100ppi泡沫常被认为是一精制的泡沫。
粗泡沫也是柔性的，可典型地显示较好的弹性，而且在与完整的水凝胶原处压缩后将恢复它们的原尺寸和形状。这种所需的特性与精制的泡沫形成对照，精制的泡沫与完整的水凝胶原处压缩和解除压缩后，不易于恢复它们的原尺寸和形状。
具有互连的内部多孔性的多孔非泡沫塑料、多孔陶瓷或多孔金属也可用作为该基体结构。另一方面，该基体结构也可以是许多由一塑料的、纤维素的或其他的适合的物质制成的非布纹布纤维。
其他三维基体结构，如单层或多层的织造纤维、或编织的或合股的纤维，也可应用。叠片结构，如在开孔泡沫层之间夹有的非布纹布或布纹布基体，在某一范围内也是可用的。
本发明制备的该凝胶基体制品具有许多用途和应用，延伸至各种各样完全无关领域。
该凝胶基体具有很大的应用范圈，是由于其特别的多孔性和高结构强度(即，其明显的凝胶强度)特性，通常是互相排斥的。
下列实施例不仅以许多具体实例描述本发明的该凝胶基体，而且提出在某些领域中也可应用本发明。
                        实施例1
二块网状的、糙的开孔(每英寸30个微孔)柔性聚氨酯泡沫块(1×1/2×1/2英寸尺寸)用一含有1重量％Seakem_M E琼脂糖(FMC生物产品、Rockland、Maine)和1重量％KaopoliteTM瓷土的热的水溶液进行饱和以充满在该泡沫中的全部有效的小室，然后该凝胶水溶液通过冷却而使其能在该泡沫块中胶凝。应用该瓷土添加剂有利于以下列方法对琼脂糖凝胶进行目视观察。
一块该含凝胶的泡沫块然后小心地切割为两半。该泡沫块不进行挤压或进行粗加工。当在40倍的显微镜下观察该切割表面时，该表面显示为一琼脂糖凝胶的连续表面。在该表面的泡沫基体的可见部分显示为由琼脂糖凝胶所包围。该琼脂糖凝胶表面显示出在该凝胶中无孔隙或通道的标志。
第二块含凝胶的泡沫在两块丙烯酸塑料板之间人工挤压，在该过程中挤压出约75至80％原来凝胶中的水。在该被挤出的液体中，不存在琼脂糖断片或切片的痕迹。当降低加压压力和除去该丙烯酸塑料片时，部分脱水凝胶基体再膨胀和基本上再恢复为金部其原体积和形状。
该块然后在垂直于该块的挤压表面方向上切割为两半。当在40倍的显微镜下观察解除压力的泡沫块的切割表面时，该表面显示出在该凝胶基体的可见部分中含有的琼脂糖凝胶的外观稠密的小颗粒。在该被观察的凝胶基体表面上，在该琼脂糖颗粒间明显可见孔隙和通道，这就证明部分脱水凝胶基体的断面通道的网络的存在。
为说明用水再水化，用蒸馏水充满部分脱水的凝胶泡沫块的切割表面约1分钟，然后测定。在这时间期间，该含有凝胶的泡沫块保持了它接近原尺寸。当在40倍的显微镜下观察时，在切割表面可见的琼脂糖颗粒显示出已膨胀至球形珠状颗粒，它似有相对均匀的尺寸。该可见的显微测试也证实了在该琼脂糖的珠状颗粒间的通道的存在。
                        实施例2
代替前面的实施例的聚氨酯泡沫，本实施例采用一片非布纹布纤维塑料净化垫片作为三维基体材料。该片非布纹布塑料垫片的尺寸为1″×2″×1/4″的块状物。一种含有1重量％Seakem_M E琼脂糖的热溶液与该非布纹布垫片接触以充满基体中的全部存在的孔隙空间。让该醇脂糖凝胶溶液冷却以在该基体中形成凝胶，然后，对该基体中的凝胶进行整理以除去在该基体外表面上的琼脂糖。
然后，将该凝胶基体放在两片丙烯酸塑料之间，并在一小长条台钳中缓慢地挤压。在挤压时挤出的该液体是清洁的，而且显示出无琼脂糖杂质的可见痕迹。在挤压前后的该基体材料和凝胶基体的重量测定表明该脱水凝胶基体仅含有25％挤压前存在于该原凝胶中的水。该部分脱水凝胶基体在挤压压力解除后实际上再恢复为全部原体积和形状。这就证明了在该部分脱水凝胶基体中的约75％的孔隙体积可被认为是通过机械处理所产生的断面通的网络所有。
                        实施例3
这实施例3描述部分脱水凝胶基体，它已通过含有凝胶的泡沫基体的离心作用而脱水，该实施例还表明一种部分脱水凝胶基体，其中生物活性组份在脱水过程中仍被截留在该凝胶之中。
在约55℃下，全部人血(含有乙二胺四乙酸(EDTA)以防止该血液的凝结)与一含有1重量％Seakem_M E琼脂糖和0.7重量％含水氯化钠的热溶液(以防止在水溶液中的全部血细胞的溶解)等量混合。用于这实施例的基体是刚性的、多孔的(介质微孔，约70毫微米)聚乙烯塑料。该多孔聚乙烯塑料的一个小塞子状切片用该含血的热琼脂糖溶液饱和，而且含有该凝胶溶液的刚性塑料基体冷却以导致凝胶形成。
将该含有凝胶的多孔塑料基体放在一试管中，该试管装有一个隔离物以使该凝胶基体与试管底部保持一定距离。将试管放在一实验室离心器中，并以约2000转/分的速度旋转约5分钟。该离心处理导致在该孔塞基体中的凝胶中通常所含有的液体的约30—40％被挤至在该试管底部的蓄水池中。
经挤出的液体显示出淡黄色，且证明只有少量血红细胞杂质。尽管挤压大部分的凝胶液(体)，但该血红细胞仍以基本上完整的形式固定在该部分脱水凝胶基体结构上。因为该刚性孔塞在离心作用后保持其原体积和形状，所以这就表明它为多孔孔塞中的孔隙体积的约1/3。
                        实施例4
在这个实施例4中所述的方法表明将脆性细胞截留或固定在泡沫基体中所含有的该凝胶之中使得细胞可经受得住通过压缩或挤压凝胶的部分脱水而不会使细胞的明显的断裂。
网状的开孔(100ppi)柔性聚氨酯泡沫的孔塞状断片在这实施例中用作为基体。含有10％含有EDTA的全部人血和0.7重量％NaCl，还含有1重量％SeaPlaque_琼脂糖的热溶液可被用于饱和该泡沫切片。然后该凝胶切片在4℃温度下冷冻几小时，以冷却在该凝胶切片中的该溶液，因此形成凝胶。
一个这些含有凝胶的泡沫孔塞之一，直径约为2″×1/2″的圆柱形孔塞，沿着其纵轴人工拉伸以断裂在该泡沫基体中的凝胶。在该拉伸处理期间，液体从在该泡沫基体中的凝胶中被挤出。在该拉伸处理后，该含有部分脱水的凝胶的孔塞恢复其原尺寸和形状。
然后，将该经拉伸的含凝胶的孔塞插入5毫升注射器的圆柱体内。一个含0.7重量％NaCl的水洗液然后通过该注射器以洗涤含凝胶的孔塞，为了清洗，来自柱的松散的血红细胞和凝胶颗粒。该洗涤流过该柱阻力很小，几分钟后，来自注射器出口的该洗液是清洁的，实际上不含任何可见的固体杂质。
在该洗涤步骤之后，该部分脱水凝胶基体就适合于可证明在该部分脱水凝胶基体中的断面通道的网络的存在的方法。在用盐水溶液洗涤处理后，然后使蒸馏水流动穿过注射器。几乎刚刚在该处理开始后，该出口的液体显示出鲜红色，这就表明全部血红细胞已由该蒸馏水所溶解。使细胞可在部分脱水凝胶泡沫中溶解的快速度(当与蒸馏水接触时)表明，该经截留的细胞通过在该部分脱水凝胶基体中的断面通道易于达到与一含水的或其它的液体介质接触。
                        实施例5
这个实施例描述作为产生在多孔基体中的机械断面水凝胶方法的冻结/融化处理。
小块网状的开孔(100ppi)柔性聚氨酯泡沫，约1″×1/2″×1/2″尺寸，可用作为该三维基体。一种含有重量％Seakem_ME琼脂糖的热溶液用于饱和该泡沫块，它然后冷却以引起凝胶的形成。将该含凝胶的泡沫块放在-20℃温度下的制冷器中过夜，然后取去，并让它在室温下融化。
这种冻结/融化循环可引起含凝胶的泡沫块显示出良好多孔性，因为水将易于流动穿过该经处理的含凝胶的泡沫块。水在泡沫块顶部倒入，自由流过泡沫块，并从其底部流出，这就证明在凝胶基体存在着断面通道的网络。
                        实施例6
本实施例描述采用部分脱水凝胶泡沫基体固定酵母细胞，然后将酵母细胞从与在该凝胶基体中的固定细胞接触的葡萄糖供料溶液制备酒精。
在45℃下，将干的发面酵母(14克)，溶解于一种含有1重量％Seakem_LE琼脂糖的琼脂糖水溶液(120毫升)中。一个网状开孔(100ppi)柔性聚氨酯泡沫的圆柱形孔塞(2″×9/16″)用琼脂糖溶液饱和，然后放在冰箱中通过冷冻引起该溶液的胶凝。
将含凝胶的泡沫孔塞从冰箱中取出，并在两片丙烯酸塑料之间人工挤压以断裂在泡沫中的凝胶，并挤出水。在断裂后，该部分脱水凝胶泡沫与蒸馏水接触；然后对含凝胶的孔塞进行挤压，并再与蒸馏水接触两次以上。
然后，将再水化了的凝胶泡沫孔塞插入10毫升注射器的圆柱体中，它设有进口和出口管以让一液体介质穿过注射器圆柱体中的含凝胶的孔塞。蒸馏水流过注射器中的含凝胶的孔塞，直至观察到出口液体是清洁的，和没有任何可见的酵母细胞为止。这需要大约150毫升蒸馏水。
无菌葡萄糖溶液(10重量％)以约2.2毫升/分速率流过注射器圆柱体的含凝胶的孔塞。气体的形成几乎立即可证实。在300毫升蓄水池含有的葡萄糖溶液再循环穿过注射器圆柱体中的含凝胶的孔塞约3-3/4小时。定期地收集出口液体的样品，并测定这些样品的酒精浓度。
       时间(分)           酒精浓度(克/升)
          10                      1
          120                     1.8
          225                     3.4
10分钟后所取的样品接近于从葡萄糖溶液单次穿过注射器圆柱体的凝胶泡沫所预期的结果。
                        实施例7
本实施例描述部分脱水凝胶基体用作为离子交换介质的应用。
含有0.25重量％羧甲基琼脂糖和0.75重量％Seakem_ME琼脂糖的热的水溶液用于饱和一小块网状的开孔(100ppi)柔性聚氨酯泡沫。泡沫中的溶液可通过冷却胶凝，然后在两片丙烯酸塑料之间人工挤压，以断裂在泡沫基体中含有的凝胶，并挤出水。然后，部分脱水的含有凝胶的泡沫基体与水接触，以使含凝胶的泡沫再水化。
然后在环境温度下，一种含有1％细胞色素C的蛋白质溶液滴下穿过该凝胶泡沫，直至含凝胶的泡沫基体已被用这红色蛋白质溶液所饱和。然后，水滴下穿过，以洗涤该凝胶泡沫，并除去不受琼脂糖离子束缚的蛋白质，这一步骤继续进行直至观察从含有凝胶泡沫流出的液体是清洁的为止。
然后让盐水溶液(1摩尔/升NaCl)通过含有凝胶的泡沫，以释放蛋白质。在这一步骤开始后不久，观察到流出的液体为红色，从而表明    离子束缚的蛋白质易于用该流过部分脱水的凝胶基体离子交换介质的断面通道网络的盐水溶液进行洗脱。
                        实施例8
本实施例描述在凝胶渗透色谱法所用的泡沫基体中的部分脱水凝胶。
含有4重量％Seakem_LE琼脂糖的热溶液用于饱和网状的开孔(100ppi)柔性聚氨酯泡沫的圆柱形泡沫孔塞，长150毫米，直径12毫米。该琼脂糖溶液可通过冷却在该泡沫中胶凝，然后，泡沫孔塞在两片丙烯酸塑料之间人工挤压，以断裂在该泡沫基体中含有的凝胶，并挤出水。部分脱水凝胶泡沫基体用蒸馏水再水化。用水挤压/压缩/再水化过程重复两次以上。然后，含有凝胶的固柱形泡沫孔塞是通过给该孔塞装上进口和出口短接管，并在该孔塞和短接管中装入防水的环氧树脂装入柱中。
凝胶渗透色谱方法是在下列条件下进行的。
样品      -0.1毫升0.1％的蓝色葡聚糖(blue dextan)和
Figure C8810753400201
          苷三磷酸(ATP)
洗脱液    -0.2重量％NaCl
洗脱液流速-16毫升/小时
柱顶      -160厘米
在这过程期间，流动和流速观察表明该柱含有约6％的孔隙体积。凝胶渗透色谱实验可以导致从腺苷三磷酸中纯净地分离出蓝色葡聚特。

Claims (25)

1.一种凝胶基体，使多孔断裂水凝胶固定位于三维多孔支承基体上，其特征在于，所述凝胶基体具有：(a)孔隙体积为10—90％；和(b)许多包含有一平均特征尺寸为0.1—1000微米通道的多孔断面。
2.如权利要求1的凝胶基体，其特征在于，所述凝胶基体的孔隙体积为50—90％。
3.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述凝胶基体断面通道具有一平均特征尺寸为1—100微米。
4.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶受热可逆成为一液体。
5.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶为一多糖水凝胶。
6.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶为藻酸盐，角叉胶，琼脂，琼脂糖，乳凝，出芽短梗孢糖，胶凝，上述任一的衍生组合物，或它们的混合物。
7.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶为藻酸盐，角叉胶，琼脂，琼脂糖，上述任一的衍生组合物，或它们的混合物。
8.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶为琼脂糖或衍生的琼脂糖。
9.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，以断裂和脱水前原水凝胶重量为基准，所述水凝胶包含0.05—10％(w/w)的形成凝胶组份。
10.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，以断裂和脱水前原水凝胶重量为基准，所述水凝胶包含0.5—4％(w/w)的形成凝胶组份。
11.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述基体含相对于水凝胶是惰性的物质，具有平均特征尺寸小于2mm的微孔。
12.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述基体为亲水的。
13.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述多孔支承基体含塑料，陶瓷，金属，柔性塑料泡沫，刚性塑料泡沫，或许多非布纹布纤维。
14.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述基体含网状的开孔多孔塑料泡沫。
15.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述基体包含聚氨酯泡沫。
16.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述基体包含每25.4毫米20—200个微孔。
17.如权利要求1或2所述所述的凝胶基体，其特征在于，所述基体包含许多非布纹布纤维。
18.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，其以薄片、单纱、圆柱形孔塞、圆柱形环形物、圆片或小珠的形式存在。
19.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶进一步包含至少一种以可与从形成所述水凝胶而产生的含水介质溶混的量和/或种类的缓冲剂，常用水凝胶添加剂，或有机溶剂。
20.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶进一步含有固定于其中的固体或不溶混的液体。
21.如权利要求1或2所述的凝胶基体，其特征在于，所述水凝胶进一步含至少一种固定于其中的生物活性组份。
22.一种制备如权利要求1—21任一凝胶基体的方法，其特征在于，所述断面是在所述基体中，通过部分脱水所述水凝胶，在所述凝胶中以机械方法产生的。
23.如权利要求22的方法，其特征在于，所述水凝胶脱水至含有脱水前其原重量的10—90％。
24.如权利要求22或23的方法，其特征在于，所述水凝胶脱水至含有脱水前其原重量的15—50％。
25一种凝胶基体的应用，其特征在于，将凝胶基体用于凝胶渗透色谱法。
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