CS196077B1 - Způsob přípravy hydrofilních makroporézních ionexů - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přípravy hydrofilních polymerních gelů, které ve své struktuře obsahují současně kationické i anionické funkční skupiny.

Ionexové hydrofilní polymerní gely s regulovatelnou porositou, připravené podle čs. AO Č. 171 962, 171 963 a 137 563, obsahují ve své struktuře funkční skupiny buá anionické /měniče kationtů/, nebo kationické /měniče aniontů/. Bylo prokázáno, že tyto materiály předčí svými fyzikálními i chemickými vlastnostmi dosavadní běžně užívané katexy a anexy s celulózovou nebo polydextranovou matricí při sorpci a chromatografii různých biopo1ymerů.

Kromě běžných katexu a anexů byly však jíž dříve připraveny syntetické organické polystyren-div inylbenzenové ionexy, které ve své struk túře obsahovaly současně bazické i kyselé funkční, skupiny. Na polystyrénový anex se iontovou výměnou sorbovala kyselá složka /například kyselina akrylová/, která po průniku do zrnka anexu byla potom do jeho sítě zápolymerována, většinou vklíněním jejího makromolekulárního řetězce. Podobně je možno vázat bazické složky na katex. Těmito postupy byly vyrobeny komerční amfoterní ionexy, např. typu Retardion, které se uplatnily především v procesu nazývaném iontové zbrzdění. Tento separační postup se uplatňuje jak v laboratorním, tak ve výrobním měřítku.

Současný rozvoj chromatografie biopolymerů ukazuje na velký význam amfoterních ionexů, jsou-li jejich funkční skupiny vázány na matrici dovolující penetraci makromolekul, jako je například polydextran [/J, Porath, L. Fryklund: Nátuře 226 /1970/

169; J. Porath, N. Fornstedt: J. Chromarogr . 51 / 1 970/ 479 j. Vzhledem k výhodným chemickým i mechanickým vlastnostem hydrofilních hydroxyakrylátových a hydroxymethakrylátových gelů připravených podle čs. patentu č. 148 828 a autor, osvědčení č. 150 819, které v mnoha ohledech předčí deriváty póly sa c har id ov é , je tento syntetický polymerní gel velmi vhodným nosičem i pro arafoterní nebo dipolární ionogenní skupiny.

Předmětem vynálezu je způsob přípravy hydrofilních makroporézních ionexů amfoterního charakteru, určených zvláště pro izolaci a separaci biologických materiálů, který spočívá v tom, že se raakroporézní hydrofilní katex, tvořený fosforý1ovaným kopolymerera 2-hydroxyalkyImethakrylátu nebo -akrylátu obsahujícím 2 až 3 atomy uhlíku v alkylu a ethy1englykoldimethakryláťu nebo -akrylátu, neutralizuje bazicky reagujícími monomery ze skupiny zahrnující vinylpyridin, amínoalkylmethakryláty a amínoalkylakryláty, obsahující 1 až .3 atomy uhlíku v alkylu, a poté se reaktivní dvojné vazby produktu neutralizace radikálově kopolymerizují s dvojnými vazbami v postranních řetězcích původního katexu.

Kopo 1ymerizaci lze s výhodou provést tak, že se nejprve připraví makroporézní katex suspenzní kopolymer i zac í. ani ono genn í ho monomeru s větším množstvím /více než 10 7 mol./ sítovadla, takže po provedené polymerízaci obsahuje polymer určitou část nezreagovaných akry1oy1ových nebo raethakryloylových dvojných vazeb. Přídá-li se nyní k takovému katexu monomer vybraný ze skupiny vinylpyridinů, arainoalky1 akrylátů , aminoalkylraethakrylátů, aminoalkylakrylamidů nebo aminoalkylmethakrylamidů nebo jejich kvartérních amoniových sloučenin, mohou zbylé dvojné vazby základního katexu kopolymerizovat s dvojnými vazbami nového bazického monomeru, který je v prvé fázi pouze katexera sorbován. Vzniká tak roubovaný kopolymér s amfoterními vlastnostmi,

K přípravě makroporézního hydrofilního katexu se s výhodou používá sítujících monomerů akrylového nebo methakrylového typu vybraných ze skupiny sloučenin diakrylátů a diraethakrylátů, jako jsou dialkylakryláty, dialkylmethakryláty, oligoglykol a polyglykoldiakry1áty, oligoglykol a polyglykoImethakryláty, bisakrylamidy, bismethakrylamídy a dívinylbenzen. Sítovadla mohou obsahovat též větší počet akryloylových nebo methakryloylových kopolymerizace schopných skupin. Radikálová kopolymérizace se provádí v přítomnosti inertních organických rozpouštědel, vybraných ze skupiny organických kyselin, alkoholů, aminů nebo nítrilů ve vodné disperzní fázi.

Při syntéze amfoterního ionexu hraje často rolí významný požadavek, aby opačně nabité skupiny byly nejen ve stechiometrické ekvivalenci, nýbrž aby byly stericky tak situovány, aby dovolovaly v důsledku volné otáČivosti řetězců jejich nezávislé kroužení v roztoku a zaujímání polohy v prostoru určeném délkou jejich ramen. Přitom je žádoucí, aby se mohly v jednom místě setkat a vytvořit iontovou vazbu.

Amfoterní ionexové hydrofilní gely mají veliký význam pro rozvoj jemných frakcionačních metod. Dělí se na nich směsi bílkovin a nukleových kyselin již při lineární chromatografii, aniž se vylučuje možnost použití elučních gradientů. Dosaženými výsledky předčí separace na amfoterních ionexech dělení dosažená na obvyklých mónofunkcních ionexových derivátech. £j. Porath: Chromatographic Methods in Fractionation of Enzymes /in Biotechnology and Bioengineering Symp. No. 3 , 145-1 66, 1 972/.J K těmto účelům dosud používané deriváty polydextranů Sephadexu nebo Sepharosy /chráněné slovní známky/ mají ve srovnání s hydrofilními deriváty hydroxyakrylátových a hydroxymethakrylátových gelů podstatně menší chemickou a mechanickou stabilitu.

Nové ionexy připravené podle tohoto vynálezu navíc jen velmi málo botnají, při vyšších průtocích nedochází k ucpání kolon naplněných těmito materiály. Gely jsou vzdorné vůči mikrobiální infekci a v případě potřeby je lze sterilovat var em.

Dále uvedené příklady ilustrují metodu přípravy amfoterních ionexů podle tohoto vynálezu, aniž však jimi je předmět vynálezu omezován. Monomery uvedené nahoře lze např. doplnit i dalšími známými kationaktivními a anionaktivními monomery, jako jsou soli kyseliny ethylensulfonové, styrensulfonové, kvarterizované aminoalkylstyreny apod.

Příklad 1

Kopolymér 2-hydroxyethylmethakrylátu a ethy1endimethakrylátem s vylučovací mezí molekulové váhy 300 000 /5 g/ byl zbotnán v ethylacetátu /100 ml/, směs byla poté vychlazena na -20 °C , V trojhrdlé bařice, opatřené míchadlem, teploměrem, kapačkou s vnějším chlazením, byla při teplote -20 °C provedena reakce. K ochlazené suspenzi gelu bylo za míchání a chlazení během 30 minut přikapáno 20 ml roztoku /3 ml POCI3 * 17 ml suchého ethylacetátu/. Roztok byl dále míchán za této teploty ještě 10 minut. Pak byl gel odfiltrován, promyt ethylacetátem, acetonem, methanolem, vodou, methanolem a vysušen z etheru. 2 g fosforylovaného produktu s kapacitou asi 2,5 mekv/g bylo převedeno na pH formu promytím 20% HC1. Přebytek kyseliny byl vymyt vodou. Gel byl prolit 4-vinylpyridinem, přebytek monomeru byl odsát a vymyt směsí methano1-voda 2:1, Gel byl promíchán s minimálním objemem roztoku aceton-voda 15 : 1 s 10 hmot. % azobisizobutyronitrilu. Nádoba s gelem byla vymrazena, evakuována a propláchnuta dusíkem. Tento postup byl opakován ještě 3x, pak byla ampule zatavena a umístěna do termostatu s teplotou 70 °C. Gel byl zahříván 10 hodin. Pak byla nádoba otevřena, gel promyt methanolem, směsí aceton-voda 10 : 1, acetonem, etherem. Gel byl vysušen na vzduchu, dosušen za vakua a obsah dusíku stanoven elementární analýzou a podle Kjehldala /1,75% N/.

Příklad 2

Modifikace byla provedena stejně jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že místo 4-vinylpyridinu byl použit N,N-diethylaminomethakrylát. Stanovený obsah dusíku podle Kjehldala činil 1,1 %.

Claims (1)

1. Způsob přípravy hydrofilních makroporézních ionexů amfoterního charakteru, určených zvláště pro izolaci a separaci biologických materiálů, vyznačený tím, že se makroporézní hydrofilní katex tvořený fosforylovaným kopolymerem 2-hydroxyalkylmethakrylátu nebo -akrylátu obsahujícím 2 až 3 atomy uhlíku v alkylu a ethylenglykoldimethakry1átu nebo -akrylátu neutraVYNÁLEZU lizuje bazicky reagujícími monomery ze skupiny zahrnující vinylpyridin, aminoalkylmethakryláty a amínoalkylakryláty, obsahující 1 až 3 atomy uhlíku v alkylu a poté se reaktivní dvojné vazby produktu neutralizace radikálově kopolymerizují s dvojnými vazbami v postranních řetězcích původního katexu.