CN109499550B - 一种半疏水性纳晶胶介质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半疏水性纳晶胶介质及其制备方法，所述晶胶介质为有疏水性纳凝胶的部分疏水性连续床晶胶介质，所述晶胶介质内含有疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团，所述晶胶介质的基质骨架材料为疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶和亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯，所述疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶被包埋在亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯内。本发明提供的半疏水性纳晶胶介质中同时含有疏水性的纳凝胶、疏水性苄基‑叔氨基阴离子交换双功能基团，更有利于对不同疏水性生物大分子的选择性吸附，实现高纯度的分离与纯化。
Description
技术领域
本发明属于生物分离技术领域，具体涉及一种半疏水性纳晶胶介质及其制备方法。
背景技术
晶胶连续床介质是通过天然或合成高分子在低温下冷冻结晶致孔而成的一种新型分离材料，其内部具有高达70~90%的超大孔隙，孔径介于几微米至几百微米。晶胶介质具有海绵状般的性质，机械强度和复原能力较好，适用于从微生物发酵液、细胞培养液、微生物转化液等不同料液流体中高速分离生物大分子，具有传质阻力小、生物相容性好等优点，在生物技术领域有广阔的应用前景。
虽然晶胶介质在传质性能方面表现出了显著优点，但是，其在生化分离过程中的选择性吸附功能主要通过化学修饰接枝功能基团得到，吸附模式比较单一；另外，内部的超大孔隙也会导致其比表积较小，从而产生吸附点位少吸附容量小的问题。对疏水性生物大分子的选择性分离一直是生化分离和色谱层析过程的难点，常规的晶胶介质一般都是基于亲水性聚合物介质，在具有一定疏水性的生物大分子的分离方面具有局限性。将疏水性纳凝胶包埋到晶胶介质骨架内部以提高晶胶介质的比表面积，同时提高对不同疏水性生物大分子的选择性吸附尚未见文献报道。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的是提供一种半疏水性纳晶胶介质及其制备方法。
一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于所述晶胶介质为有疏水性纳凝胶的部分疏水性连续床晶胶介质，所述晶胶介质内含有疏水性苄基-叔氨基阴离子交换双功能基团。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于所述晶胶介质的基质骨架材料为疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶和亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯，所述疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶被包埋在亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯内。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于所述纳晶胶介质孔隙率79%~89%，水相渗透率3.5×10-13~1.8×10-12 m2，等板高度0.1~0.45 cm，对牛血清白蛋白的吸附容量3.9~5.4 mg/mL。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于包括以下步骤：
1）将疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶、亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯和水混合均匀，形成可聚合反应悬浮液；向所得可聚合反应悬浮液中加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，进行结晶致孔和聚合反应，得到半疏水性纳晶胶基质；
2）含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体和水混合均匀，形成接枝溶液；将所得接枝溶液加入到步骤1）所得半疏水性纳晶胶基质中，进行接枝反应，得到所述半疏水性纳晶胶介质。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤1）可聚合反应悬浮液中，疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶的质量浓度为2~6%，亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯的质量浓度为14~18%。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤1）中，进行结晶致孔和聚合反应的温度为-20~-10℃，优选为-15℃。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）枝接溶液中，含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体的浓度为0.8~1.2mol/L，优选为1mol/L；所述含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体为N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化氨。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）中，枝接溶液的体积为半疏水性纳晶胶基质的体积的3~8倍。
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）中，进行枝接反应的温度为40~50℃，进行枝接反应的时间为1~3h，优选为2h。
通过采用上述技术，本发明具有如下有益效果：
1）本发明提供的半疏水性纳晶胶介质中同时含有疏水性的纳凝胶、疏水性苄基-叔氨基阴离子交换双功能基团，更有利于对不同疏水性生物大分子的选择性吸附，实现高纯度的分离与纯化。
2）本发明提供的一种新型半疏水性纳晶胶介质，基质材料为临床和医学诊断中广泛应用的生物相容性好的聚合物，具有很好的生物相容性和安全性。
3）本发明提供的一种新型半疏水性纳晶胶介质及制备方法简单易行，放大制备容易，在生化分离领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶（平均粒径36nm、多分散系数0.1、Zeta电位在40-50 mV）和甲基丙烯酸羟乙酯在水中混合均匀，配制形成聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶质量浓度为2%和甲基丙烯酸羟乙酯质量浓度为18%的可聚合反应悬浮液。取5mL可聚合反应悬浮液置于内径10 mm的层析柱内，加入40 mg过硫酸铵与40 mg四甲基乙二胺，于温度-15℃下进行结晶致孔和聚合反应，得到纳晶胶基质。
将N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵分散在水中，配制N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵浓度为1.0mol/L的枝接溶液；取15mL枝接溶液加入到上述制备的纳晶胶基质中，控制温度为40～50℃，对纳晶胶基质骨架进行接枝反应，反应时间为2 h，得到半疏水性纳晶胶介质产品，其有效孔隙率82.5%，最大孔隙率为88%，水相渗透率1.8×10-12 m2，等板高度为0.28 cm，孔径分布在5~200 μm，对模型蛋白－牛血清白蛋白的吸附容量3.9 mg/mL。
实施例2
聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶（平均粒径36nm、多分散系数0.1、Zeta电位在40-50 mV）和甲基丙烯酸羟乙酯在水中混合均匀，配制形成聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶质量浓度为4%和甲基丙烯酸羟乙酯质量浓度为16%的可聚合反应悬浮液。取5mL可聚合反应悬浮液置于内径10 mm的层析柱内，加入50 mg过硫酸铵与50 mg四甲基乙二胺，于温度-15℃下进行结晶致孔和聚合反应，得到纳晶胶基质。
将N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵分散在水中，配制N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵浓度为1.0mol/L的枝接溶液；取30mL枝接溶液加入到上述制备的纳晶胶基质中，控制温度为40～50℃，对纳晶胶基质骨架进行接枝反应，反应时间为2 h，得到半疏水性纳晶胶介质产品，其有效孔隙率81.2%，最大孔隙率为89%，水相渗透率1.3×10-12 m2，等板高度为0.26 cm，孔径约5~250 μm，对模型蛋白－牛血清白蛋白的吸附容量4.4 mg/mL。
实施例3
聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶（平均粒径36nm、多分散系数0.1、Zeta电位在40-50 mV）和甲基丙烯酸羟乙酯在水中混合均匀，配制形成聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶质量浓度为6%和甲基丙烯酸羟乙酯质量浓度为14%的可聚合反应悬浮液。取4mL可聚合反应悬浮液置于内径10 mm的层析柱内，加入50 mg过硫酸铵与50 mg四甲基乙二胺，于温度-15℃下进行结晶致孔和聚合反应，得到纳晶胶基质。
将N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵分散在水中，配制N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化铵浓度为1.0mol/L的枝接溶液；取32mL枝接溶液加入到上述制备的纳晶胶基质中，控制温度为40～50℃，对纳晶胶基质骨架进行接枝反应，反应时间为2 h，得到半疏水性纳晶胶介质产品，其有效孔隙率79%，最大孔隙率为84.9%，水相渗透率3.5×10-13 m2，等板高度为0.14 cm，孔径约5~300 μm，对模型蛋白－牛血清白蛋白的吸附容量5.4 mg/mL。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (9)
1.一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于所述纳晶胶介质为有疏水性纳凝胶的部分疏水性连续床纳晶胶介质，所述纳晶胶介质内含有疏水性苄基-叔氨基阴离子交换双功能基团；
所述纳晶胶介质的基质骨架材料为疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶和亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯，所述疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶被包埋在亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯内；
所述纳晶胶介质孔隙率79%~89%，水相渗透率3.5×10-13~1.8×10-12 m2，等板高度0.1~0.45 cm，对牛血清白蛋白的吸附容量3.9~5.4 mg/mL；
所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其制备方法包括以下步骤：
1）将疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶、亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯和水混合均匀，形成可聚合反应悬浮液；向所得可聚合反应悬浮液中加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，进行结晶致孔和聚合反应，得到半疏水性纳晶胶基质；
2）含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体和水混合均匀，形成接枝溶液；将所得接枝溶液加入到步骤1）所得半疏水性纳晶胶基质中，进行接枝反应，得到所述半疏水性纳晶胶介质。
2.根据权利要求1所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤1）可聚合反应悬浮液中，疏水性聚甲基丙烯酸丁酯纳凝胶的质量浓度为2~6%，亲水性聚甲基丙烯酸羟乙酯的质量浓度为14~18%。
3.根据权利要求1所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤1）中，进行结晶致孔和聚合反应的温度为-20~-10℃。
4.根据权利要求3所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤1）中，进行结晶致孔和聚合反应的温度为-15℃。
5.根据权利要求1所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）接枝溶液中，含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体的浓度为0.8~1.2mol/L；所述含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体为N,N,N-三甲基乙烯基苯甲氯化氨。
6.根据权利要求5所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）接枝溶液中，含疏水苄基和阴离子交换叔氨基功能基团的接枝反应单体的浓度为1mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）中，接枝溶液的体积为半疏水性纳晶胶基质的体积的3~8倍。
8.根据权利要求1所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）中，进行接枝反应的温度为40~50℃，进行接枝反应的时间为1~3h。
9.根据权利要求8所述的一种半疏水性纳晶胶介质，其特征在于步骤2）中，进行接枝反应的时间为2h。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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