CZ307111B6 - A sorbent with incorporated hydroxylapatite and a method of its production - Google Patents
A sorbent with incorporated hydroxylapatite and a method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307111B6 CZ307111B6 CZ2016-36A CZ201636A CZ307111B6 CZ 307111 B6 CZ307111 B6 CZ 307111B6 CZ 201636 A CZ201636 A CZ 201636A CZ 307111 B6 CZ307111 B6 CZ 307111B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- hydroxylapatite
- sorbent
- cellulose
- beads
- viscose
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu výroby sorbentu a chromatografického nosiče kulových částic makroporézní perlové celulózy s hydroxylapatitem vestavěným do celulózových perel, čímž jsou celulózové částice výrazně zpevněny a lze je proto využít pro separace ve velkých průmyslových kolonách.The invention relates to a process for the production of sorbent and chromatographic carrier of macroporous pearl cellulose spherical particles with hydroxylapatite embedded in cellulose beads, whereby the cellulosic particles are significantly strengthened and can therefore be used for separations in large industrial columns.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Oblast biotechnologických separací a chromatografie jako dynamicky se rozvíjející odvětví potřebuje chromatografické nosiče a sorbenty vhodných vlastností. Vedle chemických vlastností, které lze různě modifikovat navázáním vhodných funkčních skupin, jsou důležité měrné vlastnosti samotného nosiče. Jedná se o makropórozitu umožňující sorpci a dělení makromolekulámích látek jako jsou proteiny, enzymy, sekvence DNA apod. Dalším důležitým parametrem je mechanická pevnost a pružnost matrice sorbentu zejména při použití ve velkých kolonách, aby v důsledku tlakových ztrát nedocházelo ke zhoršení průtokových vlastností kolon.As a dynamically developing industry, biotechnology separation and chromatography needs chromatographic carriers and sorbents of suitable properties. In addition to the chemical properties that can be modified in various ways by linking suitable functional groups, the specific properties of the carrier itself are important. It is a macroporosity allowing sorption and separation of macromolecular substances such as proteins, enzymes, DNA sequences, etc. Another important parameter is the mechanical strength and elasticity of the sorbent matrix, especially when used in large columns, so as to avoid deterioration of the flow properties of the columns.
Klasickým sorbentem a nosičem pro gelovou permeační chromatografii je dextran zesítěný epichlorhydrinem. Dále existuje řada chromatografických nosičů na bázi styren-divinylbenzenových kopolymerů, akrylamidu, hydroxymetylmethakrylátu, ale též silikagelu a porézních skel.The classic sorbent and carrier for gel permeation chromatography is dextran cross-linked with epichlorohydrin. Furthermore, there are a number of chromatographic supports based on styrene-divinylbenzene copolymers, acrylamide, hydroxymethyl methacrylate, but also silica gel and porous glasses.
Mezi často používané chromatografické nosiče patří také agaróza. Zesítěný agarózový gel se už léta vyrábí pod chráněnou značkou Sepharose.Agarose is also a frequently used chromatographic carrier. Crosslinked agarose gel has been manufactured for years under the trademark Sepharose.
Jedním z novějších patentovaných postupů je příprava agarózového sorbentu vstřikováním kapek agarózového gelu do olejového disperzního prostředí [Gazda L, Laramore M, Hamilton T, Smith B, AU 2013/202026] z roku 2013. Podobný patent z téhož roku se týká rovněž přípravy mikrokuliček agarózového gelu perlením v oleji [Ma Guanghui, Zhao Xi, Wu Xie, Su Zhiguo, Cui Jinmei, Zhou Weiqing, CN 103055773].One of the more recent patented processes is the preparation of an agarose sorbent by injecting drops of agarose gel into an oil dispersion medium [Gazda L, Laramore M, Hamilton T, Smith B, AU 2013/202026] from 2013. A similar patent of the same year also concerns the preparation of agarose microspheres. gel by pearl in oil [Ma Guanghui, Zhao Xi, Wu Xie, Su Zhiguo, Cui Jinmei, Zhou Weiqing, CN 103055773].
Další patent z roku 2013 popisuje přípravu zesítěné agarózy 4B [Xia Haifeng, Zheng Mengjie, Wu Puqiang, CN 102989400], Zesítění probíhá ve dvou krocích pentaerytritol-glycidyletherem a epoxychlorpropanem.Another 2013 patent describes the preparation of cross-linked agarose 4B [Xia Haifeng, Zheng Mengjie, Wu Puqiang, CN 102989400]. Crosslinking takes place in two steps with pentaerythritol-glycidyl ether and epoxychloropropane.
Mezi chromatografické nosiče a sorbenty patří rovněž makromolekulami perlová celulóza (česká autorská osvědčení CS 172640 a CS 210701). Její makropórozita ji předurčuje k biotechnologickým separacím, čištění a dělení proteinů, enzymů apod. Její mechanická pevnost je lepší než pevnost agarózy,je možněji také zesílit například epichlorhydrinem. Makroporézní perlová celulóza se vyrábí s různým objemem pórů, přičemž při nejvyšší porozitě (obchodní značení MT 500) je díky velmi vysokému obsahu vody (až 95 %) méně pevná, což činí potíže při aplikacích v průmyslových kolonách v důsledku tlakových ztrát. Pro potřeby biotechnologických separací, dělení a čištění proteinů, enzymů a podobných biologických materiálů se jeví velmi vhodný sorbent, který by při vysokém objemu makropórů dosahoval potřebné mechanické pevnosti a minimálních tlakových ztrát. Takové vlastnosti nabízí řešení podle vynálezu.Chromatographic carriers and sorbents also include macromolecules pearl cellulose (Czech Copyright Certificates CS 172640 and CS 210701). Its macroporosity predetermines it for biotechnological separations, purification and separation of proteins, enzymes, etc. Its mechanical strength is better than that of agarose, it is also possible to strengthen it with epichlorohydrin. Macroporous pearl cellulose is produced with different pore volumes and is less rigid at the highest porosity (trade mark MT 500) due to its very high water content (up to 95%), making it difficult to apply in industrial columns due to pressure drop. For the needs of biotechnological separations, separation and purification of proteins, enzymes and similar biological materials, a sorbent seems to be very suitable, which would achieve the required mechanical strength and minimum pressure losses at high macropore volume. The solution according to the invention offers such properties.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky alespoň zčásti odstraňuje sorbent na bázi makroporézní perlové celulózy charakterizovaný tím, že obsahuje zabudované částice hydroxylapatitu a je ve formě celulózových perel.These drawbacks are at least partially overcome by a macroporous bead cellulose sorbent characterized in that it contains incorporated hydroxylapatite particles and is in the form of cellulose beads.
- 1 CZ 307111 B6- 1 GB 307111 B6
Je výhodné, když obsah částic hydroxylapatitu v sušině je od 5 do 40 % hmotn.Preferably, the content of hydroxylapatite particles in the dry matter is from 5 to 40% by weight.
Podstatou vynálezu je také způsob výroby tohoto sorbentu, který spočívá v tom, že se do suspenze viskózy v destilované/demineralizované vodě před jejím nalitím do disperzních prostředí přidá hydroxylapatit s výhodou ve formě prášku nebo vodné suspenze.The present invention also provides a process for the preparation of this sorbent, which comprises adding hydroxylapatite, preferably in the form of a powder or an aqueous suspension, to a suspension of viscose in distilled / demineralized water prior to pouring it into dispersed media.
Sorbent může s výhodou také obsahovat větší objem pórů než samotná makroporézní perlová celulóza. Tyto póry vznikají tehdy, když se hydroxylapatit, původně zabudovaný v perlách makroporézní perlové celulózy, po dokončení perlení a promytí celulózových perel od reakčního prostředí vymyje kyselinou, kterou je s výhodou anorganická kyselina, výhodněji kyselina chlorovodíková.Preferably, the sorbent may also contain a larger pore volume than macroporous pearl cellulose alone. These pores are formed when the hydroxylapatite initially incorporated in the macroporous bead cellulose beads is washed out of the reaction medium after completion of the beading and washing of the cellulose beads with an acid, preferably an inorganic acid, more preferably hydrochloric acid.
Podle konkrétního provedení vynálezu je výhodným sorbentem sorbent mající objem pórů v perlách od 9 do 12 ml/g.According to a particular embodiment of the invention, the preferred sorbent is a sorbent having a pore volume in the beads of from 9 to 12 ml / g.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Obr. 1 uvádí grafické znázornění závislosti tlaku na průtoku kolonou s původní celulózou připravenou podle příkladu 3 a celulózou s hydroxylapatitem připravenou podle příkladu 2Giant. 1 is a graphical representation of the pressure versus flow rate of the original cellulose prepared according to Example 3 and the hydroxylapatite cellulose prepared according to Example 2
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Do skleněného reakčního kotlíku PZL 100, neduplikátorového provedení, obsahu 1000 ml (ČJK 032 449 651 940) osazeného víkem (ČJK 011 426 610 100) s teflonovým vodičem hřídele míchadla, míchadlem (ČJK 032 443 116 300), zábrusovým teploměrem (NZ 14/23) do 100 °C, vytápěného pomocí laboratorního topného hnízda LTHS 1000, bylo předloženo 750 ml lakového benzínu. Za stálého míchání při 560 otáčkách/min byla pomalu přilévána směs 176 gramů viskózy s obsahem 7 % hmotn. «//(z-celulózy, 1,3 gramů práškového hydroxylapatitu a 16,10 gramů destilované vody. Po 5 minutách míchání při teplotě místnosti kvůli ustálení disperze byla směs pomalu vytápěna na 75 °C. Po dosažení této teploty byla směs míchána ještě dalších 20 minut. Poté byla disperzní kapalina odsáta pomocí nuče S2 a kuličky celulózy byly na nuči promyty 800 ml acetonu a poté hydrolyzovány destilovanou vodou do neutrální reakce filtrátu.For reaction glass PZL 100, non-duplicator, 1000 ml (CJK 032 449 651 940) fitted with lid (CJK 011 426 610 100) with teflon stirrer shaft guide, stirrer (CJK 032 443 116 300), ground-glass thermometer (NZ 14 / 23) 750 ml of white spirit was added to 100 ° C, heated with a laboratory heating nest LTHS 1000. While stirring at 560 rpm, a mixture of 176 grams of viscose containing 7 wt% was slowly added. (Z-cellulose, 1.3 grams of hydroxylapatite powder and 16.10 grams of distilled water. After stirring at room temperature for 5 minutes to stabilize the dispersion, the mixture was slowly heated to 75 ° C. The dispersion liquid was then aspirated with suction pad S2, and the cellulose beads were washed on the suction pad with 800 ml of acetone and then hydrolyzed with distilled water to neutralize the filtrate.
Bylo získáno 155 ml makroporézní perlové celulózy s obsahem 82,67 % hmotn. vody a 10,75 % hmotn. hydroxylapatitu v sušině o velikosti částic 30 až 800 μιη.155 ml of macroporous pearl cellulose with a content of 82.67% by weight were obtained. % water and 10.75 wt. hydroxylapatite in dry matter with a particle size of 30 to 800 μιη.
Příklad 2Example 2
Do skleněného reakčního kotlíku PZL 100 popsaného v příkladu 1 bylo předloženo 810 ml toluenu. Za stálého míchání při 602 otáčkách/min byla pomalu přilévána směs 195 gramů viskózy obsahující 7 % «//a-celulózy, 6,8 gramů práškového hydroxylapatitu a 68,0 gramů destilované vody. Po 5 minutách míchání při teplotě místnosti kvůli ustálení disperze byla směs pomalu vytápěna na 90 °C. Po dosažení této teploty byla směs míchána ještě dalších 30 minut. Další zpracování je stejné jak uvedeno v příkladu 1.To the PZL 100 glass reaction vessel described in Example 1 was charged with 810 mL of toluene. While stirring at 602 rpm, a mixture of 195 grams of viscose containing 7% α-cellulose, 6.8 grams of hydroxylapatite powder and 68.0 grams of distilled water was slowly added. After stirring at room temperature for 5 minutes to stabilize the dispersion, the mixture was slowly heated to 90 ° C. After reaching this temperature, the mixture was stirred for an additional 30 minutes. Further processing is the same as in Example 1.
Bylo získáno 270 ml makroporézní perlové celulózy s obsahem 84,40 % hmotn. vody a 33,21 % hmotn. hydroxylapatitu v sušině o velikosti částic 20 až 500 μιη.270 ml of macroporous pearl cellulose containing 84.40 wt. % water and 33.21 wt. hydroxylapatite in dry matter with a particle size of 20 to 500 μιη.
-2CZ 307111 B6-2GB 307111 B6
Z takto připravené celulózy s hydroxylapatitem bylo odebráno 25 ml, zalito 50 ml kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 2 mol/1, vzniklá suspenze byla doplněna demineralizovanou vodou na celkový objem 150 ml, promíchána a ponechána stát 24 hodin. Potom byla tato suspenze zfiltrována a promyta vodou do neutrální reakce.From the hydroxylapatite cellulose thus prepared, 25 ml was removed, 50 ml of 2 mol / l hydrochloric acid were poured in, and the suspension was made up to 150 ml with demineralized water, mixed and allowed to stand for 24 hours. The suspension was then filtered and washed with water until neutral.
V tabulce 1 jsou údaje o měrném povrchu a objemu pórů o několika různých průměrech v rozmezí 15 až 35 nm pro celulózu s hydroxylapatitem připravenou podle tohoto příkladu bez další úpravy a pro tuto celulózu po úpravě kyselinou chlorovodíkovou. U údajů pro objem pórů a měrný povrch u pórů o velikosti 15 až 30 nm je vždy v závorce uvedeno pro produkt bez úpravy 100 %, zatímco pro produkt po úpravě s kyselinou chlorovodíkovou je uveden údaj v procentech ve srovnání s produktem bez úpravy. Z těchto údajů je vidět, že objem pórů i měrný povrch u pórů o velikosti 15 a 20 nm po úpravě HC1 vzrostl na 1,75 až dvojnásobek. U pórů o velikosti 30 nm objem i povrch po úpravě HC1 klesl na třetinu, ale vznikly větší póry o velikosti 35 nm, které v původním produktu bez úpravy vůbec nebyly, přičemž objem i povrch těmto pórům příslušející je srovnatelný s hodnotami pro póry o velikosti 30 nm u vzorků bez úprav. Toto měření tedy prokazuje, že dodatečné vymytí hydroxylapatitu zvyšuje celkový objem pórů a způsobuje vznik pórů větší velikosti, než byly před úpravou přítomné.Table 1 shows specific surface area and pore volume data of several different diameters in the range of 15 to 35 nm for hydroxylapatite cellulose prepared according to this example without further treatment and for this cellulose after treatment with hydrochloric acid. For pore volume and surface area for pore sizes of 15 to 30 nm, the brackets are always 100% for the untreated product, while for hydrochloric acid treated products the percentage is compared to the untreated product. From these data, it can be seen that both the pore volume and specific surface area of the pore size of 15 and 20 nm increased after treatment with HCl to 1.75 to double. For 30 nm pores, both the volume and surface area after HCl treatment decreased to one-third, but larger pores of 35 nm were formed that were not present in the original product at all, and the volume and surface corresponding to these pores was comparable to 30 pore values. nm for untreated samples. Thus, this measurement demonstrates that the additional elution of hydroxylapatite increases the total pore volume and results in larger pore sizes than were present prior to treatment.
Tabulka 1: Vliv úpravy perlové celulózy s hydroxylapatitem na objem pórů a měrný povrchTable 1: Effect of hydroxylapatite pearl cellulose treatment on pore volume and surface area
CPV znamená celkový objem pórů, CSS celkový měrný povrch, SPP střední průměr pórůCPV means total pore volume, CSS total specific surface area, SPP mean pore diameter
Příklad 3: Příprava původní celulózy bez hydroxylapatituExample 3: Preparation of parent cellulose without hydroxylapatite
Do skleněného reakčního kotlíku PZL 100 popsaného v příkladu 1 bylo předloženo 810 ml toluenu. Za stálého míchání při 602 otáčkách/min byla pomalu přilévána směs 195 gramů viskózy obsahující 7 % tzZ/ú-celulózy a 68,0 gramů destilované vody. Po 5 minutách míchání při teplotě místnosti kvůli ustálení disperze byla směs pomalu vytápěna na 90 °C. Po dosažení této teploty byla směs míchána ještě dalších 30 minut. Další zpracování je stejné jak uvedeno v příkladu 1.To the PZL 100 glass reaction vessel described in Example 1 was charged with 810 mL of toluene. With stirring at 602 rpm, a mixture of 195 grams of viscose containing 7% T 2 /--cellulose and 68.0 grams of distilled water was slowly added. After stirring at room temperature for 5 minutes to stabilize the dispersion, the mixture was slowly heated to 90 ° C. After reaching this temperature, the mixture was stirred for an additional 30 minutes. Further processing is the same as in Example 1.
Bylo získáno 260 ml makroporézní perlové celulózy s obsahem 83,50 % hmotn. vody a o velikosti částic 20 až 500 pm.260 ml of macroporous pearl cellulose containing 83.50 wt. water and a particle size of 20 to 500 µm.
Tabulka 2: Závislost tlaku na průtoku kolonou s původní celulózou připravenou podle příkladu 3 a celulózou s hydroxylapatitem připravenou podle příkladu 2Table 2: Dependence of pressure on column flow with the original cellulose prepared according to Example 3 and the hydroxylapatite cellulose prepared according to Example 2
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Sorbent na bázi makroporézní perlové celulózy se zabudovaným hydroxylapatitem je využitelný k separacím, dělení a čištění biologických materiálů v průmyslovém měřítku.A sorbent based on macroporous pearl cellulose with built-in hydroxylapatite is useful for the separation, separation and purification of biological materials on an industrial scale.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016-36A CZ307111B6 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | A sorbent with incorporated hydroxylapatite and a method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2016-36A CZ307111B6 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | A sorbent with incorporated hydroxylapatite and a method of its production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ201636A3 CZ201636A3 (en) | 2017-08-02 |
CZ307111B6 true CZ307111B6 (en) | 2018-01-17 |
Family
ID=59519927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2016-36A CZ307111B6 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | A sorbent with incorporated hydroxylapatite and a method of its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ307111B6 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CS210701B1 (en) * | 1977-01-12 | 1982-01-29 | Jiri Stamberg | Manufacturing process of spherical cellulose particles |
US20120285880A1 (en) * | 2009-09-28 | 2012-11-15 | Hoya Corporation | Powder, method of producing powder and adsorption apparatus |
WO2015134469A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | Bioway Scientific Llc | Spherical porous hydroxyapatite sorbent and methods thereof |
-
2016
- 2016-01-26 CZ CZ2016-36A patent/CZ307111B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CS210701B1 (en) * | 1977-01-12 | 1982-01-29 | Jiri Stamberg | Manufacturing process of spherical cellulose particles |
US20120285880A1 (en) * | 2009-09-28 | 2012-11-15 | Hoya Corporation | Powder, method of producing powder and adsorption apparatus |
WO2015134469A1 (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | Bioway Scientific Llc | Spherical porous hydroxyapatite sorbent and methods thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ201636A3 (en) | 2017-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5643747B2 (en) | Chromatographic media | |
Stone et al. | Separating proteins with activated carbon | |
Hardick et al. | Nanofiber adsorbents for high productivity downstream processing | |
JP6138116B2 (en) | Novel chromatographic media based on allylamine and allylamine derivatives for protein purification | |
JP7497891B2 (en) | Large pore agarose | |
Huong et al. | Highly efficient dye removal and lysozyme purification using strong and weak cation-exchange nanofiber membranes | |
Magalhães Jr et al. | Separation of itaconic acid from aqueous solution onto ion-exchange resins | |
Yu et al. | Improving stability of virus-like particles by ion-exchange chromatographic supports with large pore size: advantages of gigaporous media beyond enhanced binding capacity | |
Almodóvar et al. | Protein adsorption and transport in cation exchangers with a rigid backbone matrix with and without polymeric surface extenders | |
KR102405382B1 (en) | Robust antibody purification | |
US20100047904A1 (en) | Materials, methods and systems for purification and/or separation | |
JP3963822B2 (en) | Separating agent for optical isomers | |
Cheng et al. | Eco-friendly polylactic acid/rice husk ash mixed matrix membrane for efficient purification of lysozyme from chicken egg white | |
EP2113769A1 (en) | Optical isomer separating filler | |
Yang et al. | Performance of agarose and gigaporous chromatographic media as function of pore-to-adsorbate size ratio over wide span from ovalbumin to virus like particles | |
yousri Eweida et al. | Fabrication and simulation studies of high-performance anionic sponge alginate beads for lysozyme separation | |
Teepakorn et al. | Effect of geometry and scale for axial and radial flow membrane chromatography—Experimental study of bovin serum albumin adsorption | |
CN108676685A (en) | Using application of the clarification process and macroporous absorbent resin of macroporous absorbent resin in wine liquid clarification process | |
Lei et al. | Preparation and characterization of titanium oxide‐densified cellulose beads for expanded bed adsorption | |
CZ307111B6 (en) | A sorbent with incorporated hydroxylapatite and a method of its production | |
Alzahrani et al. | Design and evaluation of synthetic silica-based monolithic materials in shrinkable tube for efficient protein extraction | |
Kadoi et al. | Fabrication and characterization of a cellulose monolith-like particle for virus purification | |
Conti et al. | Porous platform inks for fast and high‐resolution 3D printing of stationary phases for downstream processing | |
Ren et al. | Three-dimensional porous wood monolithic columns for efficient purification of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 | |
WO2013048330A1 (en) | Method for purification of cleaved pro-insulin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20220126 |