CS272491B1 - Kopolyméry alylderivátov oligo a/alebo po^ysacharidov β vinylovými monomérmi a sposob ich přípravy - Google Patents

Abstract

Riešenie.sa týká nových látok - kopolymérov álylderivatov oligo a/alabo polysacharidov a vinylovými monomérmi, pripravitelných kopolymerizáciou roztoku zo zmasí alyldarivátu oligo a/alobo polysácharidu, vinylovóho monoméru a sietovadla za přítomnosti iniciátora polymerizácio a připadne atabilizátora suspenzie, pri teplote max. 80 °C. t Riešenie nájde uplatnenle v biotechnologiách najma pri izolácii a purifikácii sacharid viažúcich bielkovin typu lektinov, oligo a polysacharid hydroláz, ako i protilátok voči sacharidickým antigónom, ako i v medicine pri identifikácii týchto bielkovin pomocou gélovsj elgktroforózy alebo afinitnaj chromatografie. Okrem toho o,a možu použit, ako nosiče biologicky aktivnycn látok, onzymov a iných bielkovin.

Description

Vynález sa týká kopolymérov alylderivátov oligo a/alebo polysacharidov s vinylovými monomérmi, ako aj sposobov ich přípravy. Předmětné kopolyméry sú vhodné najma akó afinitné sorbenty pře bielkoviny s afinitou k příslušnému oligo alebo polysacharidu, zakomponovanému v kopolymére (lektíny, protilátky, čligo alebo polysacharid hydrolázy).

V oblasti nových polymérnych materiálov na. báze kopolymérov polysacharidov s monomérmi obsahujúcimi dvojitú vazbu sa vývoj doposial uberal smerom k vytváraniu kopolymérov čiastočne alebo úplné rozpustných vo vodě, tj. nepoužívali sa monoméry, umožňujúce zvýšené sieťovanie polysacharidických a polymérnych retazcov navzájom, t.j. monoméry s vacerými dvojitými vazbami v jednej molekule /A. A. Berlin, Chim. Dřev. 2, 3 (1985)/. V tejto súvislosti sa rozpracovávajú aj rožne spísoby ich přípravy. Najviac je rozpracovaný sposob získania takýčhto kopolymérov radikálovou očkovacou polymerizáciou pře celulózu a jej deriváty /Z. A. Rogovin, Vysokomol. soed. 13,~ 437, (1971)/.

Polyméry tohto druhu sa vo všeobecnosti pripravujú tak, že k vodnému roztoku polysacharidu s příslušnými monomérmi, obsahujúcimi dvojitú vazbu, sa přidá definované množstvo iniciátora radikálovej polymerizácie, ktorým može byt manganistan draselný, ceričité soli, peroxidy alebo sa polymerizácia iniciuje ultrafialovým alebo rentgenovým žiarením. Vplyvom iniciátorov sa na polysacharide vytvárajú radikálové očká /(E. N. Zilberman, A. A. Starkov, E. V. Alexandrovová Vysokomol. soed. 17, 744-746, (1975)/ vhodné pre radikálové polymerizáciu příslušného monoméru s polysacharidom.

Vzniknuté polyméry polysacharidov s monomérmi, obsahujúcimi dvojité vazby sa využívajú ako emulgátory, oleje a vlákna (OP 558), koagulanty pri čistění Spadových vod (OP 16635), flokulanty /BG 15198/, alebo ako materiály eo zvýšenou sorbčnou schopnostou /5B 1503198, DE 252 6501/.

Teraz boli připravené kopolyméry oligo a/alebo polysacharidov e vinylovými monomérmi podlá vynálezu a to kopolymerizáciou 0,01 až 99,98 % hmot, alylderivátu oligo a/alebo polysacharidu so stupňom substitúcie 0,01 až 3,0, 0,01 až 99,98 % hmot, vinylového, monoméru a 0,01 až 90,0 % hmot, sietovadla všeobecného vzorca I, II alebo III

R¹ - C - OOC - R² - COO - C - R¹ IIII ch₂ch

R³ - OOC - R² - COO - R³

R³ - C - CONH - R² - NHCO - C - R³ IIII ch₂ch kde R je vodík, alkyl s počtom uhlíkov 1 až 8 alebo halogén, R je alkylén s počtom uhlíkov 1 až 8, fenylén alebo hydroxyalkylén všeobecného vzorca ^c _n ^H2n-m°n' ^v k^topoin £ je celé číslo 2 až 6 a m je celé číslo 1 až n-2 a R³ je vinyl alebo alylskupina, za přítomnosti iniciátora polymerizácie a připadne stabilizátore suspenzie, pri teplote maximálně 80 °C. ’

V případe radikálovej kopolymerizácie zložiek v bloku sa příslušné zložky - alylderivát oligo a/alebo polysacharidu, vinylový monomér a sietovadlo sa rozpustia vo voda, alebo ak alylderivát sacharidu nie je rozpustný vo voda tak v organickou: rozpúštadle, rozpúštajúcom aj ostatné homonoméry, ktorým može byt např. metylalkohol, etylalkohol, dioxán ap. Získaný roztok sa evakuuje na tlak 150 až 10 OOO Pa, přidá sa iniciátor radikálovej polymerizácie /anpr. N,N,N',N^z-tetrametyletyléndiamín/ a reakčná zmes sa inkubuje bez miešania pri teplote max. 80 °C.

(I) (IX) (III)

CS 272 491 Bl 2

Pri radikálovej kopolymerizácii v suspenzi!. sa jednotlivé zložky najskór rozsuspendujú vo voda a takto připravená suspenzia sa zmiaša s nevodnou fázou, ktorú tvor! inertně organické rozpúšťadlo napr. n-heptán, oktán, izooktán, benzin, chloroform, toluén alebo zmee rozpúšťadiel. K suspenzi! sa přidá stabilizátor suspenzie, kterým je organická látka, s výhodou oxyetylované estery sorbitolu /TWEEN/, alkylaminooxidy /ETOXÓNY/, polyvinylpyrolidon, polyvinylalkohol, kvapalný pri teplote polymerizácie v zmesi s monomérom a alylderivátom sacharidu, potom iniciátor polymerizácie, s výhodou peroxodvojeíran amonný a suspenzia aa polymerizuje za miešania pri teplota maximálně 80 °C. Može sa postupovat aj tak, že zložky sú rozpuštěné vo voda nerozpustnáj inertnej fáze, ktorou je organické rozpúšťadlo, kvapalné pri teplota polymerizácie, majúce vlastnosti dobrého rozpúštadla pře kopolymér, ako je napr. cyklohexanol, n-oktanol alebo cyklohexylamin. Stabilizátor suspenzie je v tomto případe organické zlúčenina, s výhodou n-oktán, heptán, alebo uhlovodíky s 10 až 16 atómami uhlíka, ktorá je kvapalné pri teplota polymerizácie v zmesi s monomérom alylderivátom sacharidu a inertnou zložkou a ktorá je zlým rozpúštadlom pre kopolymér. K suspenzi! sa přidá iniciátor polymerizácie, s výhodou azobisbutyronitril v množstvo 0,001 až 0,01 % hmotnostných a suspenzia sa polymerizuje za miešania pri teplote max. 80 ^eC.

Kopolyméry alylderivátov oligo a/alebo polysacharidov s vinylovými monomérmi podlá vynálezu sa možu použit predovšetkým ako sorbenty s afinitou pre oligo a polysacharid hydrolázy, lektíny a protilátky v rozličnom usporiadaní /vsádkovým usporiadanim, kolonovou chromatografiou elektroforézou a pod./. Okrem toho sa možu použit ako nosiče biologicky aktivnych látok, enzýmov a iných bielkovin.

Polyméry doposial připravené nie sú vhodné ako afinitné sorbenty preseparáciu biomolekúl typu bielkovin so špecifícitou k příslušnému polysacharidu, zakomponovanému do polyméru a to hlavně z toho dovodu, že sú vačšinou vo vodě rozpustné. Naviac dochádza k náhodnému charakteru vytvárania radikálových očiek na retazci polysacharidu a je potom obtiažne definovat stupeň zosietenia polysacharidu s monomérmi v kopolymére.

Množstvo sacharidu v predmetnom kopolymére možno regulovat vzájemným pomerom alylovaného sacharidu a vinylového monoméru. Stupeň sietovania, od ktorého závisí poréznost vzniknutého polyméru, priepustnosť aj degradovatalnosť Specifickými sacharid hydrolázami, sa dá zase regulovat jednak počtom alylskupín na molekulu sacharidu a jednak přídavkem bifunkčných siatovadiel.

Vhodnou volbou prostredia, poměru jeho komponentov, teplotou a množstva iniciátorov je možné viest přípravu tak, aby vznikali požadované definované kopolyméry vo forme homogénnych částic. Hydrofóbnoet, resp. hydrofilnost ich povrchu je možné regulovat výběrem vhodného typu vinylového monoméru. Velkost častíc je určená rýchloetou miešania suspenzie, množstvem stabilizátorov suspenzie, iniciátorem a teplotou.

Uvedené příklady ilustrujú, ale neobmedzujú predmet vynálezu.

Přiklad 1

V 46 dieloch (hmotnostných) vody sa rozpustilo 6 dielov akrylamidu, 2 dialy metylénbisakrylamidu a 0,05 dielov mananu, izolovaného z Candida albicans, alyloveného do stupňa substitúcie 0,01. Roztok sa evakuoval 5 min na vodnej výveve a po přidaní 0,02 dielu N,N,N,^Z N*-tetramstylstyléndiamínu a 0,08 dielu pereíranu amonného sa na vodnej lázni, zohrietej ne 40 °C inkuboval 20 min. Vznikol blokový polymér, ktorý sa rozmixoval s vodou na mixér! a po viacnásobnej dekantácii sa premyl atanolom a vysušil. Castica boli priemernej velkosti 0,05 až 0,15 mm. Možno však použit aj celistvý blokový polymér (napr. na elektroforetické delania sacharid viažúcich bielkovin).

Přiklad 2

Do reakčnej nádoby, opatrenej miešadlomspatným chladičom a kontrolou teploty sa

CS 272 491 Bl naliala organická fáza v zložení toluén 52 hmotnostných dielov, chloroform 20 dielov, polyoxyetylovaný ester sorbitolu /TWEEN 40/ Z diely. Do nej sa za miešania přidala po- lymerizačná zmos v zložsni 9 dielov akrylamidu, 4 diely metylénbisakrylamidu, 1 diel alylovaného škrobu o stupni substitúcie 0,1 a 13 dielov 0,05 mol.l”^ tlmivého roztoku trietanolamín - kyselina chlorovodíková, pH 7,0. Suspenzia sa miešala v dusíkovéj atmosféře 15 min a po zvýšení teploty na 40 °C sa pridalc 0,5 dielu Ν,Ν,Νί N*-tetrametyletyléndiamínu a 0,01 dielu persíranu amonného. Za intanzívnaho miešania 200 ot. min sa zmes inkubovala 5 hod. Získaný polymér sa rozmixoval v mixér! s metanolem, přefiltroval sa/ znovu premyl metánolom, vodou a vysušil sa. Částice bolí v rozmedzí 0,1 až 0,3 mm, dobré filtrovatelné, konverzia 90 %.

Příklad 3 '

Do reakčnej nádoby, opatrenej miešadlom, spatným chladičom a teplomerom sa nalialo 75 dislov vody (hmotnostných) v ktorých sa rozsuspendovalo 14,3 dialov n-oktanolu, 4,8 dielov glycidylmetakrylátu, 2,5 dielov styléndimetakrylátu, 1 diel alylškrobu o stupni substitúcie 3,0 a 0,1 dielov azidobisbutyronitrilu. Zmea sa prebublávala 15 min dusíkem a reakčná nádoba sa uzavřela spatným chladičom, spustilo sa miešanie na 300 ot/min a pri teplote 50 °C sa miešala 12 hodin. Reakčná premena za týchto podmienok bola 90 % a prismerná velkost častíc 200 až 500 ^um. Vzniknutý polymér sa spracoval filtráciou a premývaním metanolem a vodou. Nakoniec sa vysušil.

Příklad 4

Postupovalo sa ako v příklade 3 s tým rozdielom, že ako inertná fáza sa použil cyklohexanol (13,3 dielu) a stabilizátor suspenzie laurylalkohol (1 diel). Koncentrácia iniciátorov; vody a reakčné podmienky boli ako v příklade 3. Konverzia bola 93 %, velkost častíc 0,1’ až 0,3 mm. , .

♦

Příklad 5

Kopolymér alylmananu s akrylamidom, připravený postupom podlá příkladu 1 sa naplnil do kolonky o priemere 1 cm. Kolona sa premyla 0,05 mol.l^ fosfátovým tlmivým roztokem, pH 7,0 a nanioslo sa na ňu 5 ml krvného séra králikov, imunizovaných stěnovými mananmi Candida albicans. Protilátky, zachytené na polymérnom nosiči sa eluovali 50%-ným stylénglýkolom. Titer protilátek sa stanovil ELISA-testom, pomocou #-galaktozidá~ zy. Výtažek protilátek bol 92 %. Purifikované protilátky vykazovali 1 pás pri elektroforézs podia Laemli, U. K.,. Nature (London), 227 680 (1970).

Vynález nájde uplatnenie v biotechnológiách najma pri izolácii a purifikácii sacharid viažucich bielkovín typu lektínov, oligo a polysacharid hydroláz, ako i protilátek voči sacharídickým antigénom, ako i v medicine pri identifikácii týchto bielkovín prostredníctvom gélovej elektroforézy alebo afinitnej chromatografie.

Claims (5)

1. Kopolyméry alylderivátov oligo a/alsbo polysacharidov s vinylovými monomérmi pripravitelné kopolymerizáciou roztoku zmesi 0,01 až 99,98 % hmot, alyldsrivátu oligo a/alebe polysaeharidu so stupňom substitúcie Ο,ΌΙ až 3,0, 0,01 až 99,98 % hmot, vinylového monoméru a

0;01 až 90 % hmot, sisťovadla všeobecného vzorca I; II, alebo III

RÍ - C - OOC - R² - COO - C - R¹ ii n ch₂ ch₂ (I)

CS 272 491 Bl

R³ - OOC - R² - COO - R³ q o2

R - C - CONH - R —HNCO - C - R* nII ch₂ch (II) (III)

1 / 2’ kde R je vodík, alkyl s počtom 1 až 8 atomov uhlika alebo halogén, R je alkylén a počtom uhlíkov 1 až 8,' fenylén alebo hydroxyalkylén všeobecného vzorca C_nH_2n__>n)0_m, v ktorom n, je celé číslo 2 až 6 a jn je celé číslo 1 až n-2 a R³ je vinyl alebo alkylskupina za přítomnosti iniciátora polymerizácie a připadne stabilizátore suspenzie, pri teplote maximálně 80 °C.

2. Sposob priprevy kopolymérov podlá bodu 1 vyznačujúci ee tým, že ako iniciátor radikálovej kopolymerizácie sa použije peroxodvojsíran amonný s Ν,Ν,Ν','Ν'-tetrametyléndiaminom,

3. Sposob přípravy kopolymérov podía bodu 1 vyznačujúci sa tým, že ako stabilizátor suspenzie sa použije oxystylovaný estar sorbitolu.

4. Sposob přípravy kopolymérov podía bodu 1 vyznačujúci sa tým, že ako stabilizátor suspenzie sa použije n-alkán s počtom 8 až 16 atómov uhlíka.

5. Sposob přípravy kopolymérov podía bodu 1 vyznačujúci aa tým, že ako iniciátor polymerizácie se použije ezobisbutyronitril·