CS225369B1 - Hydrofilní latexové částice obsahující aminoskupiny a způsob jejich přípravy - Google Patents

Description

Hydrofilní latexové částice nacházejí široké uplatnění v nejrůznějších oblastech biochemie zejména jako nosiče biochemicky či immunologicky aktivních látek. Dosavadní způsoby synthesy latexových částic schopných vázat na svém povrchu biochemicky či immunologicky aktivní látky spočívají zejména ve standardní emulšní polymerizaci. Princip běžné emulsní polymerizace je obecně znám a spočívá v dispergování ve vodě omezeně rozpustného monomeru nebo směsi ve vodě omezeně rozpustných monomerů ve vodním roztoku emulgátoru a iniciátoru, zahřátí směsi na teplotu, při níž jsou generovány radikály, zahajující řetězovou polymerizaci a udržování této směsi při požadované teplotě za míchání po dobu potřebnou k dosazení určité konverse. Samotná polymerizace probíhá zpočátku v koloidních útvarech zvaných micely (v nichž je monomer rozpustný) tvořených vhodně sféricky uspořádanými molekulami povrchově aktivní látky. Po skončené polymerizaci zůstává povrchově aktivní látka i nadále na povrchu vzniklých polymerních latexových částic a stabilizuje je tak proti koagulaci. Odstranění emulgátoru je sice z větší části možné, leč dochází buď k nevratné ztrátě individuálního charakteru diskrétních polymerních částic jejich agregací při koagulaci nebo alespoň k nemožnosti uvedení částic resuspendováním do původního stavu. Tato nevýhoda klasických latexů je odstranitelná použitím techniky tzv. bezemulgátorové emulsní polymerizace, kdy částice jsou autostabilizovány ionogenními skupinami, jež jsou součástí polymerního řetězce, vzniklou při iniciační reakci. Nejnovějším: příkladem této polymerizace je způsob podle Cs. autorského osvědčení 225010 popisující synthesu latexových hydrofilních částic homo- či kopolymerizaci monomerů obecného vzorce

CH₂ = CR-j—X—CH₂—CH—CH₂, \ Z

O kde R_t je Vodík nebo methyl a X je — O— nebo — CO—O— v nepřítomnosti emulgátoru vedoucí’ ke sférickým polymerním částicím stejné velikosti. Tyto částice nesou jisté množství reaktivních skupin epoxidových, které lze použít k navázání biologicky či immunologicky aktivních látek na povrch částic. Epoxidová skupina nesporně splňuje řadu požadavků kladených na synthesu konjugátů polymer — aktivní látka, leč její nevýhodou je, že samotná reakce probíhá relativně pomalu. Dlouhá inkubace pak může v některých případech vést ke ztrátě biologické či immunologické aktivity. Tomu lze zabránit použitím nosičů, jejichž funkční skupiny jsou v porovnání s epoxidovou reaktivnější, tzn. že za podmínek, při nichž se immobilizace může z důvodů stability immobilizovaných látek realizovat, reagují rychleji.

Jednou z takových skupin je skupina aminová, jež bývá pro účely immobilizace často používána a která může být do latexových částic synthetizovaných podle shora uvedeného Čs. autorského osvědčení 225010 zavedena jednoduchou polymeranalogickou reakcí podle tohoto vynálezu.

Předmětem vynálezu jsou hydrofilní latexové částice obsahující aminoskupiny, vyznačené tím, že sestávají ze spolymerizovaných jednotek obecného vzorce I —CH,—CR¹— ¹ x-ch₂-ch-ch₂-n<^_{3 (i)}

OH kde R¹ je vodík nebo methyl, X je —O— nebo —CO—O— a R² a R³ jsou vodík, alkyl C| až C₄, hydroxyalkyl Ci až C₃, aminoalkyl C₂ až Οβ a cykloalkyl nebo ze zpolymerizované směsi jednotek obecného vzorce I a jednotek vzniklých polymerizací monomerů vybraných ze skupiny obsahující glycidylakrylát, glycidylmethakrylát, styren, divinylbenzen, hydroxyalkylendiakryláty a alkyldiakryláty či methakryláty, hydroxyalkylakryláty a alkylakryláty či methakryláty, akrylamidy či methakrylamidy, N-vlnylpyrrolidon, vinylacetát, butadien, isopren a glycidylvinylether v množství 1 až 99 % hm.

Dále je předmětem vynálezu způsob přípravy hydrofilních latexových částic obsahujících aminoskupiny, který spočívá v tom, že se latexové částice sestávající z homopolymeru glycidylakrylátu, glycidylmethakrylátu nebo glycidylvinyletheru nebo jejich kopolymerů s 1 až 99 °/o hm. monomerů vybraných ze skupiny obsahující styren, divinylbenzen, hydroxyalkylendiakryláty a alkylendiakryláty či methakryláty, hydroxyalkylakryláty a alkylakryláty či methakryláty, akrylamidy či methakrylamidy, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát, butadien a isopren nebo jejleh směsi ponechají reagovat s aminem obecného vzorce II /'R^{2 H}-ⁿ<r³ (II), kde R² a R³ jsou vodík, alkyl Cj až C₄, hydroxyalkyl C₄ až C₃ , aminoalkyl C₂ až C₆ a cykloalkyl při teplotě do 100 °C po dobu 0,1 až 100 hodin.

Hydrofilní částice obsahující aminoskupiny podle vynálezu jsou opět ve formě stabilní disperse zpravidla ve vodě a mohou být takto transportovány i skladovány, aniž by došlo ke změně žádaných vlastností. Částice po skončení modifikační reakce se mohou zbavit nezreagovaných aminů, pokud jsou přidány v přebytku dekantací s pomocí centrifugy nebo tlakovou filtrací vhodnou membránou separující latexové monodispersní částice či dialýzou.

Kromě biochemické aplikace popsané výše je vhodné uvést i široké možnosti použití modifikovaných latexů pro sorpci iontů kovů včetně radionuklidů umožňujících jejich značení.

V dalším je vynález blíže objasněn v příkladech provedení.

Příklad 1 ml latexových částic připravených homopolymerizací glycidylmethakrylátu podle Čs. autorského osvědčení 225010 o velikosti částic 0,44 μία bylo smícháno s 10 ml 25% roztoku amoniaku ve vodě a při teplotě místnosti ponecháno reagovat 20 hodin. Poté byla směs dialyzována proti tekoucí vodě 48 hodin a získaná suspenze odstředěna. Obsah dusíku v suché substanci činil 1 % hm., což reprezentuje 0,71 mmol/g skupin obecného vzorce I s R² a R³ je vodík, a tedy zhruba každá glycidylmethakrylátová jednotka je zreagovaná. Přitom z pochopitelných důvodů reagují zejména skupiny blízké povrchu částic, které jsou pro reakci nejpřístupnější.

Příklad 2 1 ml latexových částic připravených kopolymerizací glycidylakrylátu a isoprenu (15 ku 85 % hm.) podle Čs. autorského osvědčení 225010 o velikosti částic 0,25 μια bylo smícháno s 1 ml 2,2'-dihydroxydiethylamlnem a při teplotě 35 °C ponecháno za míchání 30 minut. Po odstranění nezreagovaného aminu byl získán produkt obsahující 0,50 mmol/ /g aminoskupin.

Příklad 3 ml latexových částic připravených kopolymerizací glacidylmethakrylátu, styrenu a divinylbenzenu 5 : 90 : 5 % hm podle Čs. autorského osvědčení 225010 o velikosti částic 0,30 μια bylo mícháno 95 hodin při teplotě 10 °C s 0,5 ml butylaminu. Po 60hodinové dialýze proti tekoucí vodě byl vysušením získán práškovitý produkt obsahující 0,35 mmol/g skupin obecného vzorce I, kde R² je vodík a R³ butyl, tzn. že došlo k reakční přeměně všech přítomných epoxidových skupin.

Příklad 4 ml latexových částic připravených kopolymerizací glycidylvinylethsru, vinylacetátu a ethylendimethakrylátu (15 : 80 : 5 % hm.) podle Čs. autorského osvědčení 225010 bylo smíseno s 1 ml piperidinu a při teplotě 30 °C ponecháno za míchání reagovat 6 hodin. Produkt po separaci a vysušení obsahoval 0,15 mmol/g aminoskupin.

Příklad 5 ml latexových částic připravených kopolymerizací glycidylmethakrylátu a akrylamidu (98:2% hm.) podle Čs. autorského osvědčení 225010 bylo smíseno s 4 m] ethylendiaminu a ponecháno při teplotě místnosti po dobu 50 hodin. Po skončení reakce, odseparování nezreagovaného diaminu a vysušení byl získán produkt obsahující 1,40 % hmot. dusíku, což znamená, že obsahuje 0,50 mmol/g skupin obecného vzorce I, v němž R² je vodík a R³ 2-aminoethyl.

Claims (2)

1. Hydrofilní latexové částice obsahující aminoskupiny, vyznačené tím, že sestávají ze zpolymerizovaných jednotek obecného vzorce I —CH₂—CR¹—

X-CH₂-CH-CH₂-N<^

OH kde R¹ je vodík nebo methyl, X je —O— nebo —CO—O— a R² a R³ jsou vodík, alkyl C_t až C₄, hydroxyalkyl Ci až C₃, aminoalkyl nebo ze zpolymerizované směsi jednotek obecného vzorce I a jednotek vzniklých polymsrizací monomerů vybraných ze skupiny obsahující glycidenakrylát, glycidylmethakrylát, styren, divinylbenzen, hydroxyalkylendiakryláty a alkylendiakryláty či methakryláty, hydroxyalkylakryláty a alkylakryláty či methakryláty, akrylamidy či methakrylamidy, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát, butadien, isopren a glycidylvinylether v množství 1 až 99 % hmot.

2. Způsob přípravy hydrofilních latexových částic obsahujících aminoskupiny, vyznačený tím, že se latexové částice sestávající z homopolymeru glycidylakrylátu, glycidylmethakrylátu nebo glycidylvínyletheru nebo jejich kopolymerů s 1 až 99 % hm. monomerů vybraných ze skupiny obsahující styren, divinylbenzen, hydroxyalkylendiakryláty a alkylendiakryláty či methakryláty, hydroxyalkylakryláty a alkylalkryláty či methakryláty, akryl- či methakrylamidy, N-vinylpyrrolidon, vinylacetát, butadien a isopren nebo jejich směsi ponechají reagovat s aminem obecného vzorce II /''R^{2 H}-^N<R3 (II), kde R² a R³ jsou vodík, alkyl C₄ až C₄, hydroxyalkyl C₄ až C₃, aminoalkyl C₂ až C₆ a cykloalkyl při teplotě do 100 °C po dobu 0,1 až 100 hodin.