CN103252218A - 混合式整体晶胶介质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体超大孔晶胶分离介质及其制备方法，所述晶胶介质孔径为1～300μm，孔隙率85～96%，水相渗透率2×10-12～6×10-12m2，所述晶胶介质带有式（Ⅰ）所示疏水苄基-阴离子交换叔氨基的功能基团；本发明提供的晶胶介质聚合物链中同时含有氨基型离子交换基团及一定疏水功能的苄基，有助于与蛋白质等生物大分子形成多点吸附，改善其分离性能，具有其它晶胶介质的优良基础性能，如孔隙率高，孔道连通性好，具有一定的机械强度，干燥后重新吸水迅速恢复原来的形状等，在生化分离领域具有广阔的应用前景；

Description

混合式整体晶胶介质及其制备方法
（一）技术领域
本发明涉及一种超大孔混合式整体晶胶分离介质及其制备方法，特别涉及一种具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质及其制备方法。
（二）背景技术
晶胶分离介质具有尺寸从数微米至数百微米的超大孔隙，允许含有微生物细胞碎片的复杂发酵液、培养液或转化液等复杂流体直接穿过床层，可以实现对生物大分子物质的快速分离，在生物下游领域有重要应用前景。研究和发展具有不同功能基团的新型离子交换晶胶介质具有重要意义。
目前国内外关于混合式晶胶分离介质鲜有报道，对于离子交换型晶胶分离介质的报道也较少。文献资料中（Hanora等,Journal of Biotechnology,2006,123(3):343-355）报道了两种氨基功能基团的阴离子交换晶胶介质，骨架材料为聚丙烯酰胺。但是，现有文献中的阴离子交换型晶胶介质功能基团单一，对于具有一定疏水功能、以离子交换功能为主的混合式整体晶胶介质，则很缺乏。
（三）发明内容
本发明目的是提供一种具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式功能基团的整体晶胶分离介质及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质，所述晶胶介质孔径为1～300μm，孔隙率85～96%，水相渗透率2×10-12～6×10-12m2，所述晶胶介质带有式（Ⅰ）所示疏水苄基-阴离子交换叔氨基的功能基团：
Figure BDA00003109106400021
式（Ⅰ）中n为正整数。
本发明还提供一种所述具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质的方法，所述方法为：将可与晶胶介质基质发生接枝反应的单体在催化剂的作用下，通过接枝反应固载在晶胶介质基质内，即获得所述具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质；所述单体为N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵；所述晶胶介质基质为聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸羟乙酯；所述催化剂为浓度0.037～0.056mol/L的Cu3+的水溶液（优选K5[Cu(HIO6)2]水溶液），所述催化剂体积用量是晶胶介质基质体积的3～5倍；所述单体以0.25～1mol/L单体水溶液的形式加入，所述单体水溶液的体积用量是晶胶介质基质体积的1～5倍。
进一步，所述接枝反应的温度为40～55℃，反应时间为0.5～4h。
进一步，所述单体以0.5mol/L单体水溶液的形式加入，所述单体水溶液的体积用量是晶胶介质基质体积的3倍。
本发明所述单体与晶胶介质基质通过接枝聚合反应，从而固载在晶胶介质基质内。
本发明提供的具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质及其制备方法具有如下特点：
（1）本发明提供的具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶分离介质与现有阴离子交换型晶胶介质不同，本发明提供的晶胶介质聚合物链中同时含有氨基型离子交换基团及一定疏水功能的苄基，有助于与蛋白质等生物大分子形成多点吸附，改善其分离性能。
（2）本发明提供的具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶分离介质具有其它晶胶介质的优良基础性能，如孔隙率高，孔道连通性好，具有一定的机械强度，干燥后重新吸水迅速恢复原来的形状等，在生化分离领域具有广阔的应用前景。
（四）附图说明
图1实施例1制备的晶胶介质的扫描电镜图。
（五）具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
取直径10mm、高度69mm的聚丙烯酰胺基整体晶胶基质，以27mL浓度为0.056M的K5[Cu(HIO6)2]水溶液为催化剂，用27mL浓度为0.25M的N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵水溶液为反应液，于40℃下接枝反应4h，得到超大孔混合式整体晶胶分离介质（即具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质），有效孔隙率87%，最大孔隙率94%，孔径大小约1～270μm，其微观结构的扫描电镜图见图1；水相渗透率6×10-12m2；流速2cm/min下对牛血清蛋白的动态吸附容量（穿透浓度/上样液浓度>0.9，下同）达0.8mg/mL，对牛血清蛋白的静态吸附容量达2.1mg/mL。该介质具有弹性，机械强度较好，在高流速下（如10～15cm/min，20mM pH7.2磷酸盐缓冲液）无明显变形；干燥后吸水3～5秒可恢复原状。
实施例2
取直径10mm、高度76mm的聚丙烯酰胺基整体晶胶基质，以17.9mL浓度为0.056M的K5[Cu(HIO6)2]水溶液为催化剂，用16mL浓度为1M的N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵水溶液为反应液，于50℃下接枝反应2h，得到具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体超大孔晶胶分离介质，有效孔隙率85%，最大孔隙率94%，水相渗透率2×10-12m2；孔径大小约1～300μm，流速1cm/min下对牛血清蛋白的动态吸附容量达2.3mg/mL，对牛血清蛋白的静态吸附容量达3.5mg/mL。该介质具有弹性，机械强度较好，在高流速下（如10～15cm/min，20mM pH7.2磷酸盐缓冲液）无明显变形；干燥后吸水3～5秒可恢复原状。
实施例3
取直径10mm、高度80mm的聚甲基丙烯酸羟乙酯整体晶胶基质，以19mL浓度为0.037M的K5[Cu(HIO6)2]水溶液为催化剂，用6.3mL浓度为0.5M的N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵水溶液为反应液，于55℃下接枝反应0.5h，得到具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体超大孔晶胶分离介质，有效孔隙率86%，最大孔隙率96%，孔径大小约20～210μm，水相渗透率3×10-12m2；流速2cm/min下对牛血清蛋白的动态吸附容量达1.2mg/mL，对牛血清蛋白的静态吸附容量达2.8mg/mL。该介质具有弹性，机械强度较好，在高流速下（如10～15cm/min，20mM pH7.2磷酸盐缓冲液）无明显变形；干燥后吸水3～5秒可恢复原状。

Claims (4)

1.一种具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质，其特征在于所述晶胶介质孔径为1～300μm，孔隙率85～96%，水相渗透率2×10-12～6×10-12m2，所述晶胶介质带有式（Ⅰ）所示疏水苄基-阴离子交换叔氨基的功能基团：
Figure FDA00003109106300011
式（Ⅰ）中n为正整数。
2.一种制备权利要求1所述具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质的方法，其特征在于所述方法为：将可与晶胶介质基质发生接枝反应的单体在催化剂的作用下，通过接枝反应固载在晶胶介质基质内，即获得所述具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质；所述单体为N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵；所述晶胶介质基质为聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酸羟乙酯；所述催化剂为浓度0.037～0.056mol/L的Cu3+的水溶液，所述催化剂体积用量是晶胶介质基质体积的3～5倍；所述单体以0.25～1mol/L单体水溶液的形式加入，所述单体水溶液的体积用量是晶胶介质基质体积的1～5倍。
3.如权利要求2所述制备具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质的方法，其特征在于所述接枝反应的温度为40～55℃，反应时间为0.5～4h。
4.如权利要求2所述制备具有疏水苄基-阴离子交换叔氨基的混合式整体晶胶介质的方法，其特征在于所述单体以0.5mol/L单体水溶液的形式加入，所述单体水溶液的体积用量是晶胶介质基质体积的3倍。
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