DD274434A1

DD274434A1 - Getrocknete produkte von makroporoesen polymeren auf polysaccharidbasis und ein verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DD274434A1
Application number: DD31847588A
Authority: DD
Inventors: Hans-Friedrich Boeden; Christian Rupprich; Manfred Becker; Dieter Bertram; Reinhard Mueller
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1989-12-20

Abstract

Die Erfindung betrifft getrocknete Produkte von makroporoesen Polymeren auf Polysaccharidbasis und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Erfindungsgemaess werden in Wasser oder organischen Loesungsmitteln aufgequollene Polymere vor der Trocknung mit Loesungen von Polyolen oder partiell veretherten Polyolen behandelt und nach Abtrennen der Loesung oder Verdampfen des Loesungsmitttels entweder lyophylisiert oder bei Temperaturen bis 110C getrocknet. Anwendungsgebiete sind Verfahrensentwicklungen in der chemischen, pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie, die chemische und biowissenschaftliche Forschung und die Biotechnologie.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Trocknung gequollener makroporöser Polymerer auf Polysaccharidbasis mit hoher Porosität (Gesamtporenvolumen > 75%) führt häufig zu einer mehr oder weniger starken, irreversiblen Schrumpfung des Porensystems, d. h. zu Produkten mit einer geringeren Wiederaufquellung in Wasser oder organischen Lösungsmitteln. Das Ausmaß der Schrumpfung ist u. a. von der Art des Lösungsmittels, das für die Quellung der zu trocknenden Polymeren eingesetzt wurde, von der Art der Trocknung und in besonders starkem Maße von der Porosität und der Anzahl und Größe der Makroporen des Polymeren abhängig. Umfangreiche Untersuchungen wurden zur Trocknung makroporöser Perlcellulose von I. Peska, J. Stamberg et al. durchgeführt (DD-PS 118887; J.Chromatogr. 125 (1976) 455; Cellulose Chem. Technol. 12 [1978] 419; in Chromatography of Synthetic and Biological Polymers, [R. Ep^on Edit.), Ellis Horwood Ltd., Chichoster 1978, Vol.1,109; Acta Polymerica 30 (1979] 734). Dabei wurde festgestellt, daß makroporöse Perlcellulose mit einer Porosität <30% ohne Veränderung der Porosität getrocknet werden kann. Dagegen sinken die Wiederaufquellung und die Porosität erheblich, wenn makroporöse Perlcellulose mit einer Porosität von 75-90% aus dem wassergequollenen Produkt bzw. aus der in Ether, Aceton oder Methanol gequollenen Form bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur getrocknet wird. Die Wiederaufquellung der getrockneten Cellulose beträgt etwa 57% des ursprünglichen Volumens vor der Trocknung. In keinem Fall wird eine 90-100%ige Wiederaufquellung erreicht, und es wird empfohlen, Partikel mit einem großen Porenvolumen nicht zu trocknen, sondern in Wasser in Gegenwart eines Stabilisators (z. B. 0,01 % NaN₃) aufzubewahren.

Um die bei Trocknung der makroporösen Perlcellulose auftretende irreversible Schrumpfung zu verringern, sind modifizierte Polymerisationsverfahren für die Herstellung von r.iakroporöser Perlcellulose, z. B. aus technischer Viskoselösung oder speziell hergestellten Cellulosexanthogenat-Lösungen unter Zusatz von ganz oder teilweise in Wasser oder Alkali löslichen Polysacchariden oder Polysaccharidderivaten (DD-PS 206679), entwickelt worden. Die nach DD-PS 206679 hergestellte Perlcellulose läßt sich ohne irreversiblen Verlust ihres makroporösen Charakters in einfacher Weise trocknen und zeigt nach der Trocknung eine hohe Wassersorption. Nachteilig ist, daß die Mischungskomponenten (Stärke, Dextran, Agar, Carboxymethylcellulose, Cellulosesulfat u.a.) nach der Wiederaufquellung der getrockneten Perlcellulose-Produkte zum größten Teil als unlöslicher Anteil in der Cellulose verbleiben. Dadurch ist diese leicht zu trocknende makroporöse Perlcellulose in ihrer chemischen Zusammensetzung uneinheitlich und als Trägermaterial für viele chromatographische Anwendungen ungeeignet.

In der DD-Patentschrift 218378 wird der Erhalt der hochporösen sphärischen Ceilulosepartikel (Porosität 75-90%) durch die Herstellung von Polymerkompositen, die durch Beladung der makroporösen Cellulosematrix mit polymerisierbaren, C=C-Doppelbindungen enthaltenden Verbindungen und deren anschließende Polymerisation erfolgt, erreicht. Dabei v/erden zwar Produkte mit einer guten Festigkeit und Volumenbeständigkeit erhalten, jedoch ist deren Einsatz für chromatographische Zwecke, insbesondere in der Biochemie, äußerst begrenzt. Die in den Poren der Cellulose befindlichen Polymernetzwerke verändern die Eigenschaften der Cellulosematrix erheblich.

Häufig wird auch der Zusatz hydrophiler Verbindungen zu den verschiedenartigsten Polymeren beschrieben, um die Eigenschaften der Polymermatrix in gewünschter Weise zu verändern. So wird z. B. zur Standzeitverbesserung von Chtmiesorptionsmassen zur Luftreinhaltung durch Ummantelung der Polymerpartikel mit Glycerin oder Ethylenglykol ein Verkleben der Träger verhindert (DE 3608721). Von W. Müller (Eur. J. Biochem. 155 [1986] 213) wird die Reinigung und chromatographische Trennung von Biomakromolekülen an makroporösen sphärischen Trägern auf Basis von Vinyl-Polymeren (LiParGel®), die mit einer Dextran/Polyethylenglykol 6000- oder 8000-Pnase beladen sind, beschrieben. Diese Träger sind speziell für die Flüssig-Flüssic-Verteilungschromatographie in wäßrigen 2-Phasen-Systemen entwickelt worden. Ein Verfahren, bei dem polymerisationsfähige Verbindungen mit C=C-Doppelbindungen auf Polymere radikalisch aufgepfropft und Polyalkylenglykole bzw. deren Derivate auf die Polymeren aufgebracht werden, wird zur Herstellung hydrophiler antistatischer und schmutzabweisender Polymere, insbesondere von synthetischen Polymeren, in der DD-Patentschrift 251688 beschrieben.

Die Behandlung von Cellulosepolymeren mit einem festen aliphatischen Alkohol, wie z.B. Cetyl- oder Stearylalkohol, führt zu Produkten, in denen ein Teil des für die Quellung der Cellulosepolymere verwendeten flüchtigen polaren Lösungsmittels (z. B. Wasser, Aceton, Ethanol usw.) durch den aliphatischen Alkohol ersetzt wird. Daduich wird eine Kontraktion des Cellulosepolymerstranges bei Trocknung der erhaltenen Produkte verhindert (DE 3048028). Die Herstellung dieser Alkohol-Cellulose-Komplexprodukte orfolgt zum Beispiel durch Umsetzung von einem Teil des Cellulosepolymers, das in 4 Teilen 'Wasser zu einer kornförmigen Paste angerührt wird, mit 4 Teilen geschmolzenem Stearylalkohol und anschließender Abkühlung und Trocknung. Von Nachteil ist, daß eine Wiederaufqueliung der trockenen Produkte in Wasser aufgrund der ungenügenden Löslichkeit der verwendeten festen aliphatischen Alkohole nicht direkt möglich ist.

Die Herstellung von geeigneten Mischungen aus hochporöser Cellulose und Natriumcarboxymethylcellulose und gogebenenfalls Glycerin oder Polyethylenglykol in Form partikulärer Celluloseprodukte mit einem hohen Wasseraufnahmevermögen für den Einsatz als atoxischon, gewebeverträglichen Wundverband wird in der DD-Patentechrift 211923 beschrieben. Die in Puderform erhaltenen Produkte aus Cellulose und Carboxymethylcellulose zeigen auch ohne Glycerin- oder Polyethylenglykol-Zusatz eine hohe Wassersorption (vgl. DD-PS 206679). Für die Anwendung als Wundverband ist es jedoch nicht notwendig, makroporöse, sphärische Partikel einzusetzen. Eine vollständige Wiederaufquellung der getrockneten Celluloseprodukte ist nicht erforderlich. Der Zusatz von Glycerin oder Polyethylenglykol dient einerseits zur Herstellung von pastenförmigen Wundverbänden und andererseits erweist sich ihr Zusatz als günstig für die Vermeidung von Strahlenschädigung (Gelbfärbung) bei der strahlenchemischen Sterilisation der getrockneten Celluloseprodukte.

Die kommerziell erhältlichen, makroprorösen Polymero auf Basis von Agarose (z. B. Sepharose*) werden zum Teil in Form von pulverförmigom Material angeboten. Zwecks Wiederherstellung der Makroporosität nach Wiederaufquelliing in Wasser wird die Herstellung der getrockneten Produkte durch Zusatz von Lactose und Dextran zur wäßrigen Suspension der Träger und anschließende Lyophilisierjng durchgeführt (Firmenschriften der Firma „Pharmacia" für BrCN-Sepharose 4B₁AH- und CH-Sepharose 4 B). Ein Nachteil ist, daß die trockenen Produkte nur bei 4-8⁰C gelagert werden können. Die Lagerung bei Temperaturen von 2ö-30"C ist wegen des mikrowellen Abbaus sowohl der Agarose als auch der zugesetzten Lactose bzw. des Dextrans nicht empfehlenswert.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein einfaches und ökonomisches Verfahren zur Herstellung getrockneter Produkte aus wassergequollenen makroporösen Polymeren auf Polysaccharidbasis zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete und einfache Behandlung der Polymere durchzuführen, die ein irreversibles Kollabieren der Makroporen beim Trocknen der Polymere verhindert und zu Trockonprodukten führt, bei denen eine 90-100%ige Wiederherstellung der Porosität nach Wisderaufquellung gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die in Wasser und/odei einem organischen Losungsmittel aufgequollenen Polymere mit Lösungen von Polyolen und/oder deren partiell veretherten Verbindungen in Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln bis zu 24 Stunden bei Temperaturen von 0-100⁰C behandelt werden, die Lösung abgetrennt oder das Lösungsmittel verdampft und anschließend das Polymerprodukt entweder lyophilisiert oder bei Temperaturen bis 11O⁰C unter Normaldruck bzw. vermindertem Druck getrocknet wird. Gegebenenfalls wird die Trocknung in Gegenwart eines Trockenmittels durchgeführt.

Die erfindungsgemäßen getrockneten Polymerprodukte auf Polysaccharidbasis bestehen aus hydrophilen, sphärischen Polymeren auf Basis von Cellulose und Agarose mit einem Partikeldurchmesser bis 1000 pm und einer Porosität nach Wiederaufquellung von 75-95% (Gesamtporenvolumen) und einem Polyol und/oder einem partiell veretherten Polyol mit einem Molekulargewicht s=6000, wobei die Produkte 0,1-10, vorzugsweise 0,5 bis 3 Masseteile Polyol und/oder partiell verethertes Polyol und 1 Masseteil Polymer enthalten.

Als Polymere sind alle makroporösen, in Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln aufquellbaren Polymere auf Polysaccharidbasis oder die aus diesen Polymeren hergestellten Formkörper einsetzbar. Bevorzugt werden hydrophile, sphärische Polymerformkörper mit einem Partikeldurchmesser bis 1000 pm und einer Porosität (Gesamtporenvolumen) von 75-95% auf Basis von Cellulose und Agarose eingesetzt. So können z. B. unmodifiziertd Perlcellulose oder deren Derivate, wie teilweise veretherte oder veresterte Perlcellulosederivate, verschiedene aktive Gruppen enthaltende Perlcellulose, wie z. B. mit Bromcyan, Epichlorhydrin, Natriumperiodat, Glutaraldehyd oder Chlorameisensäureestern aktivierte Cellulose oder Cellulosederivate und deren Kopplungsprodukte mit NH₂-, SH-, OH- und COOH-gruppenhaltigen Verbindungen sowie basische (H₂N-, RHN-, R₂N-, R₃N⁺-, DEAE- usw.) oder saure (HOOC-, HO₃S-, H₂O₃P- usw.) funktioneile Gruppen tragende Perlcellulosederivate, eingesetzt worden. Ebenso sind die entsprechenden perlförmigen Agarosen bzw. deren Derivate, z. B. kommerziell erhältliche makroporöse Träger wie Sepharose·, CM-Sepharose·, DEAE-Sepharose® (Firma: Pharmacia) u. a., Aminohexyl- oder Octylagarose, Carbonyldiimidazol-, Epoxy- oder Chlorameisensäureester-aktivierte Agarosen einsetzbar. Werden makroporöse Polymere, die hydrolyseempfindliche Aktive Gruppen tragan, wie z. B. mit Bromcyan oder Chlorameisensäureestern aktivierte Träger, eingesetzt, erfolgt eine Überführung dieser Träger in ein inertes, wasserfreies organisches Lösungsmittel, um die Hydrolyse der aktiven Gruppen weitestgehend zu vermeiden.

Als Polyole und partiell veretherte Polyole werden sowohl flüssige als auch wachsartige oder feste Verbindungen eingesetzt." werden z. B. Alkandiole wie Propan-1,3-diol, Butan-1,3- oder Butan-1,4-diol, Pentandiole u. a., mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Erythrit, Pentaerythrit, Pentite u.a., Alkylenglykole wie Ethylen-, Propylen-, Butylen-, Diethylen-, Triethylen-, Tetraethylen-, Dipropylenglykol u.a., Polyalkylenglykole wie Polyethylenglykol 200,400,600,1000,1500,2000,4000,60J0, Polypropylenglykol400,600 u.a., lineare und verzweigte Polyetherpolyole bzw. Poiyesterpolyole wie die vom VEB Syn.tiiesework Schwarzheide hergestellten SYStole (z.B. SYStol T107, T114, T121, T122, SYStol S239, S241, S249 u. a.) sowie Alkylenglykolmonoether wie Ethylen- oder Propylenglykol-monomethyi-, monoethvl-, monopropylether, monophenylether u. a. und Polyalkylen-monoether wie Polyethylenglykolmonomethyl-, monoethyl-, monododecylether, Polypropylenglykolmonomethylei.ier u.a. eingesetzt.

Diese Verbindungen werden allein oder in Form ihrer Gemische eingesetzt. Bevorzugt werden Polyole oder partiell veretherte Polyole mit einem Molekulargewicht«1000, einer Hydroxylzahl & 50 und einer Viskosität (25⁰C) s£ 500 mPa s verwendet, wie z. B. Polyethylenglykol 200,400,600, Polypropylenglykol 400, SYStol T107, T122 usw. Die Behandlung der in Wasser oder organischen Lösungsmitteln aufgequollenen Polymere oder deren Lösungen der Polyole, partiell veretherten Polyole oder deren

Gemische in Wasser oder polaren Lösungsmitteln wie Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Dioxan, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, Methylenchlorid, Methylenbromid, Chloroform u. a. Es können aber auch Gemische dieser Lösungsmittel bzw. Wasser-Lösungsmittel-Gemische eingesetzt werden. Der Umfang der zu verwendenden Lösungsmittel wird durch die Löslichkeit der Polyole oder partiell veretherten Polyole und durch die A-t der zu trocknenden makroporösen Polymere bestimmt.

So werden bei Einsatz von niedermolekularen Polyolen mit mohr als 2 Hydroxylgruppen im Molekül, wie z. B. Glycerin, Erythrit usw., vorzugsweise Wasser, Alkohole oder Gemische organischer Lösungsmittel mit Wasser verwendet. Werden aktivierte Polymere, wie z. B. Aldehyd-, Epoxy- oder Chlorameisensäuretister-aktivierte, mit Polyollösungen behandelt, dürfen keine Lösungsmittel mit nucleophilen, kopplungsfähigen Gruppen wie -NH₂, -NHR, -SH oder -COOH eingesetzt werden. Für die Behandlung von Polymeren, die aktive, hydrolyseempfindliche Gruppen tragen, wie Bromcyan- oder Chlorameisensäureesteraktivierte Polysaccharid-Träger, werden mit Molekularsieb (z.B. Zeosorb 3A) getrocknete Polyollösungen eingesetzt. Bevorzugt wird trockenes Aceton, Dioxan, Tetrahydrofuran, Chloroform und Isopropanol verwendet.

Die Behandlung der Polymere mit Lösungen von Polyolen oder partiell veretherten Polyolen erfolgt im allgemeinen durch Zugabe von einem oder zwei Volumen dieser Lösungen zu einem Volumen der in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel sedimentierten makroporösen Polymere und leichtem Schütteln, langsamem Rotieren oder vorsichtigem Rühren der « ispondierten Polymere für 30 Minuten bis 24 Stunden, vorzugsweise 1-2 Stunden, bei Temperaturen von 0-100°C, vorzugsweise bei 20-25⁰C.

Die Konzentration der Polyole oder partiell veretherten Polyole in den verwendeten Lösungen beträgt 1-50VoI. bzw. Gew.-%, vorzugsweise 10-30%.

Die Abtrennung der Polyol-Lösungen vom Polymar wird durch einfaches Abtropfen, Absaugen, Filtrieren oder Zentrifugieren durchgeführt. Die danach anfallenden Lösungen können nach Zugabe entsprechender Mengen Polyol für eine erneute Behandlung von Polymeren eingesetzt werden bzw. durch Destillation in Lösungsmittel und das im Rückstand verbleibende Restpolyol getrennt und einzeln wiederverwendet werden. Das Lösungsmittel kann auch von den mit Polyol-Lösungen behandelten Polymeren direkt unter Normdruck bzw. vermindertem Druck bis zu Temperaturen von 100⁰C verdampft bzw. abdestilliert werden.

Die nach Abtrennung der Polyol-Lösungen oder der Hauptmenge des Lösungsmittels erhaltenen Polymerprodukte werden anschließend entweder lyophilisiert, vorzugsweise, wenn Wasser oder wasserhaltige Lösungsmittel-Gemische eingesetzt wurrian, oder bei Temperaturen bis 110⁰C, gegebenenfalls in Gegenwart eines Trockenmittels wie NaOH, KOH, Na₂SO₄, CuSO₄, CaCI₂, P₂Oe, Silicagel oder Molekularsieb getrocknet bzw. das anhaftende organische Lösungsmittel entfernt. Die Trocknung erfolgt bis zur Gewichtskonstanz des erhaltenen Trockenproduktus in Trockenschränken, Vakuumtrockenschränken, Exsikkatoren oder auch an dor Luft. Sie wird vorzugsweise 16-20 Stunden bei 20-3O⁰C und 10"¹ bis 10"² Torr in Gegenwart von Zeosorb 3 A durchgeführt.

Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Trockenprodukte enthalten je nach der verwendeten Menge von Polyol und/oder partiell verethertem Polyol 0,1-10 Masseteile Polyol und 1 Masseteil Polysaccharid. Im allgemeinen sind die erfindungsgemäß hergestellten, getrockneten Polymerprodukte mit einem Gehalt von >3 Masseteile eines flüssigen Polyols auf 1 Masseteil Polysaccharid in Abhängigkeit von der Porosität und der Größe der Makroporen im Polymer und der Art des eingesetzten Polyols mehr oder weniger zusammenbackende bzw. breiige Massen von Polymerpartikeln. Die Wiederaufquellung dieser getrockneten, stark polyolhaltigen Polymerprodukte in Wasser fühlt zu makroporösen Polymeren mit einer vollständig wiederhergestellten Porenstruktur.

Zur Herstellung rieselfähiger, getrockneter Produkte mit einer Wiedaraufquellung des Polymers von 90-110% in Wasser, bezogen auf das Volumen des in Wasser sedimentierten unbeh^ndelten Polymers vor der Trocknung, sind in der Regel geringere Polyolmengen ausreichend, vorzugsweise 0,5-3 Masseteile auf 1 Masseteil Polysaccharid im Trockenprodukt. Die so hergestellten getrockneten Produkte aus Perlcellulose und perlförmiger Agarose besitzen ein durchschnittliches Schüttvolumen von etwa 1,5-3 ml pro g Trocken produkt und nach Wiederaufquellung in Wasser werden etwa 3-7 ml sedimentiertes Gel pro g Trockenprodukt erhalten. Die Größe dieser Werte kann durch die eingesetzte Pnlyolmenge in Abhängigkeit vom Quellvermögen der eingesetzten makroporösen Polymere eingestellt werden.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu bekannten Verfahren besteht darin, daß aus gequollenen makroporösen Polymeren auf Polysaccharidbasis oder aus diesen Polymeren hergestellten Formkörpern auf technisch einfache und ökonomische Weise getrocknete Polymerprodukte hergestellt werden können. Diese zeigen in Wasser eine 90-100%ige Wiederaufquellung, d. h. ihre Porenstruktur wird nach Wiederaufquellung weitestgehend wiederhergestellt. Ein weiterer Vorteil ist, daß die dafür notwendige Behandlung der Polymere vor der Trocknung mit Lösungen von Polyolen oder deren partiell veretherten Verbindungen erfolgt, die meistens leicht zugängliche und relativ billige Vor-, Zwischen- oder Endprodukte der chemischen Industrie sind. Außerdem sind die erfindungsgemäß hergestellten Trockenproiiukte überwiegend gut handhabbare, rieselfähige Prod'ikte, für deren Herstellung in den meisten Fällen 0,5-3 Masseteile auf 1 Massoteil Polysaccharid ausreichen. So haben die Trockenprodukte erhebliche Vorteile beim Transport gegenüber den sonst üblichen Polymersuspensionen in Wasser oder organischen Lösungsmitteln sowohl im Hinblick auf das wesentlich gnringere Gewicht, bezogen auf die gleiche Polymermenge im gequollenen Zustand, als auch hinsichtlich des gefahrlosen Transportes wegen der Vermeidung leicht brennbarer, wasserfreier organischer Lösungsmittel für hydrolyseempfindliche aktive Gruppen enthaltende Polymere. Sie können mehrere Jahre ohne Veränderung ihrer Eigenschaften bei Temperaturen bis 3O⁰C gelagert werden. Ein mikrobieller Abbau der Polysaccharide erfolgt dabei nicht. Der Zusatz eines Stabilisators wie Natriumazid ist überflüssig. Die Herstellung und Lagerung von Trockenprodukten aus aktivierten, hydrolyseempfindliche aktive Gruppen enthaltenden Polymeren verläuft ohne nennenswerte Abnahme des Gehaltes an aktiven Gruppen.

Die im getrockneten Polymerprodukt enthaltenen Polyole können auf einfache Weise aus dem Trockenprodukt entfernt werden. Die Polymere werden bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Trockenprodukte chemisch nicht verändert, sie enthalten nach Wiederaufquellung und Waschsn keine zusätzlichen funktioneilen Gruppen bzw. Verbindungen. Die aus den getrockneten Polymerprodukten nach Wiederaufqueliung erhaltenen Polymere können ohne jegliche Nachteile, z. B. für die Kopplung von nieder- oder makromolekularen biologisch aktiven Verbindungen, für chromatographische Trenn- und Reinigungsverfahren, für chemische, pharmazeutische, biochemische, medizinische und biotechnologische Zwecke usw., eingesetzt werden.

Die Reproduzierbarkeit der Herstellung der wiederaufquellbaren Trockenprodukte soll anhand der Behandlung von makroporöser Perlcellulose, sedimentiert in Aceton, mit einer Lösung von 15 Vol.-% Polyethylenglykol 400 (PEG 400) in Aceton und anschließende Abtrennung und Trocknung des Polymerproduktes gemäß Beispiel 1 demonstriert werden. Die Werte für den Gehalt an PEG 400 und für die Wiederaufqueilung der Perlcellulose im Trockenprodukt sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle: Reproduzierbarkeit der Herstellung von Perlcellulose-Trockenprodukten

Versuch	1000 mg	Trockenprodukt	enthalten:	Wiederaufqueilung	%
Nr.	mg	mg		mlsedim.
	Cellulose	PEG	CeILPEG	Gel/g Trok-
				kenprodukt	94,8
1.	538	462	1:0,86	5,9	96
2.	573	427	1:0,75	6,3	96,5
3.	560	440	1:0,79	6,2	100
4.	525	475	1:0,90	6,0	100
5.	574	426	1:0,74	6,6
Mittel
werte aus					97,4
1.-5.:	554	446	1:0,81	6,2

Die Menge an PEG 400 im getrockneten Polymerprodukt schwankt dabei von etwa 430-480 mg PEG/1000 mg Trockenprodukt. Das entspricht einem Gehalt an trockener Cellulose von 52-57% und an PEG 400 von 43-48%. Die Unterschiede im PEG-Gehalt bewirken keine nennenswerte Veränderung der Wiederaufqueilung der getrockneten Perlcellulose im Trockenprorlukt. Die Wiederaufqueilung beträgt etwa 95-100%, bezogen auf dao Quellvermögen der unbehandelten, makroporösen Parlcellulose. Die Wiederaufquellung der in den hergestellten Trockenprodukten enthaltenen getrockneten Polymere dient als Maß für den Erhalt der Porosität bzw. der Porenstruktur der Polymere. Die in den meisten Fällen ermittelte Wiederaufquellung (Bestimmungsmethode vgl. Beispiel 1,2.) bei Einsatz der verschiedenartigsten Polyole von mehr als 90% beweist, daß durch die Behandlung der Polymere mit Polyollösungen ein irreversibles Kollabieren der Makroporen beim Trocknungsprozeß weitestgehend verhindert wird. Ohne diese Vorbehandlung der Polymere wird z. B. bei der Trocknung von mnkroporöser Perlcellulose gemäß Beispiel 1-4 in Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmittel sowie Anzahl und Grrißo der Makroporen nur eine Wiederaufquellung von etwa 40-70% erreicht.

Zur Charakterisierung der getrockneten Polymerprodukte kann auch die Menge an Polyol oder partiell verethcrtem Polyol im Trockenprodukt herangezogen werden. Sie kann aus den angegebenen Werten für die prozentuale Wiederaufquellung und der ml-Anzahl des sedimentierten Gels nach Wiederaufquellung von 1 g Trockenprodukt unter Berücksichtigung des Quellvermögens des Polymers (Volumen des in Wasser sedimentierten Polymers pro 1 g trockenes Polysaccharid) in einfacher Weise berechnet werden (vgl. Beispiel1,4.).

Neben der Bestimmung des Quellvermögens von makroporösen Polymeren dient auch die Ermittlung der Ausschlußgrenze zur Überprüfung der Porenstruktur, insbesondere von makroporösen Trägermaterialien, die für die Reinigung und Trennung von Biomakromolekülen mit Hilfe chromatographischer Methoden eingesetzt werden. Die Ausschlußgrenzen werden z. B. durch die Chromatographie von Dextranblau bestimmt (vgl. Beispiel 1,3.). Ein Vergleich der so ermittelten Ausschlußgrenzen für die unbehandelten Polymere mit denen für die Polymere, die aus den erfindungsgemäß hergestellten getrockneten Polymerprodukten nach Wiederaufquellung in Wasser erhalten wurden, zeigt nur unwesentliche Unterschiede. In der folgenden Tabelle sind die Ausschlußgrenzen an 3 ausgewählten Beispielen mit sphäi ischen Polymeren unterschiedlicher Makroporosität vor und nach der Behandlung mit Poiyollösungen sowie Trocknung aufgeführt. Die Ausschlußgrenze der direkt aus wasserfreiem Aceton getrockneten aktivierten Perlcellulose nach Ethanolaminkopplung beträgt nur 4 χ 10⁶ Dalton und zeigt, daß ohne vorherige Polyolbehandlung ein erhebliches irreversibles Schrumpfen der Makroporen eintritt.

Tabelle: Ausschlußgrenzen von makroporösen Polymeren auf Polysaccharidbasis

Polymere	Ausschlußgrenze in Dalton	mit Polyol* behandelt,
	unbehandelt, nichtge-	nach Wiederaufquellung
	getrocknet, wasserge	mitWasser
	quollen	3,5 χ 10⁵
Sopharose6B^e	4x10⁶	10x10⁶
Perlcellulose	1Ox 10"
aktivierte		21x10»
Perlcellulose⁺⁺	20x10"

* 15Vol.-%PEG400inAceton ⁴ * Aktiviert mit N-Chlorcarbonyloxy-B-norbornen^.a-dicarboximid (CI-CO-ONB), bestimmt nach Kopplung von Ethanolamin

Die getrockneten Polymerprodukte können in der Regel mehrere Jahre ohne Veränderung ihrer Eigenschaften bei Temperaturen bis 30^cC gelagert werden. Sie besitzen dann z. B. die gleichen Werte für die Wiederaufquellung und die Ausschlußgrenze wie die Polymere unmittelbar nach ihrer Herstellung.

Die Trockenprodukte besitzen eine unverminderte Rieselfähigkeit, ihr Schüttvolumen bleibt während der Lagerung konstant. Ein mikrobieller Abbau der Polysaccharide im Trockenprodukt tritt auch nach mehrjähriger Lagerung bei Raumtemperatur nicht auf.

Werden Trockenprodukte von aktivierten Polymeren, die hydrolysempfindliche aktive Gruppen enthalten, über einen längeren Zeitraum gelagert, muß der Ausschluß von Feuchtigkeit durch die Verwendung gut verschließbarer Behälter bzw. den Einsatz von Trockenmitteln wie Calciumchlorid, Silicagel, Molekularsieb u. a. gewährleistet werden. Bei 1-2jähriger Lagerung von Trockenprodukten (über Zeosorb 3A), die z. B. von Chlorameisensäureester-aktivlerter Porlcellulose mit relativ leicht hydrolysierbaren aktiven Carbonatgruppen (-O-CO-ONB-Gruppen) nach Behandlung mit Lösungen von PEG 403 oder 600 hergestellt wurden, nimmt die Kopplungskapazität der Perlcellulose (Gehalt an -O-CO-ONB-Gruppen) nur unwesentlich ab. Sie beträgt dann noch 90-98% der Menge an aktiven Carbonatgruppen, die direkt nach der Aktivierung am Träger gebunden waren. Der Einsatz der getrockneten Polymerprodukte von aktivierten sphärischen Polymeren für die Kopplung von Veroindungen mit nucleophilen Gruppen wie NH₂-, SH-, OH-, COOH-Gruppen usw. kann entweder durch direktes Eintragen des Trockenproduktes in die Kopplungslösung oder nach vorherigem Entfernen des Polyols durch Wiederaufquellung in Wasser oder oinem organischen Lösungsmittel und anschließendes Waschen mit Wasser auf einer Glasfritte bzw. durch gründliches Waschen mit organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Dioxan, Tetrahydrofuran, Ethanol, Isopropanol u. a. und nachfolgende Wäsche mit Wasser-Lösungsmittel-Gemischen (1:1) und schließlich mit Wasser auf einer Glasfritte erfolgen.

Die Kopplung von Aminen, Aminosäuren und Proteinen an die nach Wiederaufquellung der getrockneten Polymere erhaltenen, aktivierten makroporösen Polymere, z. B. im die mit Chlorameisensäureester (CI-CO ONB) aktivierte Perlcellulosj, verläuft unter den gleichen Kopplungsbedingungen mit den gleichen Kopplungsausbeuten wie bei Einsatz der frisch hergestellten, aktivierten Träger.

Die erfindungsgemäße Herstellung der getrockneten Polymerprodukte auf Polysaccharidbasis wird anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert.

Ausführungsbelspiele Beispiel 1 Unmodifizierte makroporöse Perlcellulose mit folgenden charakteristischen Merkmalen: Korngröße: 80-200pm Cellulosegehalt: 87mg/ml sedimentierte Perlcellulose

Quellvermögen: 11,5ml in Wasser sedimentierte Perlcellulose pro g trockene Cellulose Porosität: Gesamtporenvolumen: etwa 90% Ausschlußgrenze: 10 x 10⁶ Dalton

wird durch Behandlung mit Wasser-Aceton-Gemischcn steigenden Aceton-Gehaltes und schließlich mit reinem Acetonentwässert.

Ein Volumen in Aceton sedimsntierte Perlcellulose wird mit einem Volumen einer Lösung von etwa 15 Vol.- Vo Polyethylenglykol 400 (PEG 400) in Aceton gemischt. Diese Perlcelluiose-Suspension wird bei Raumtemperatur 1 Stunde leicht

geschüttelt oder vorsichtig gerührt. Danach wird die Cellulose auf einer Glasfritto (G 2 oder G 3) abgesaugt und 16 Stunden bei20-25⁰C und 10"'-10"² Torr das restliche Lösungsmittel entfernt. Man erhält dann ein trockenes, rieselfähifies Produkt, dasmehrere Jahre bei Raumtemperatur ohne Veränderung seiner Eigenschaften gelagert werden kann.

1 g getrocknete, PEG-haltige Cellulose ergibt nach der Wiederaufquellung in Wasser etwa 6,2 ml sedimenticrtes Gel.

Die Charakterisierung des Perlcellulose-Trockenproduktes erfolgt durch folgende Standardmethoden bzw. -bestimmungen:

1. Mikroskopie-Test

Dazu wird eine kleine Menge des getrockneten Trägermaterials auf einen Objektträger gebracht und nach Zugabe von einem Tropfen destilliertem Wasser der Wiederaufquellungs-Prozeß mit dem Mikroskop (Vergrößerung: 150fach) betrachtet. Auf einen hohen Wiederaufquellungsgrad kann geschlossen werden, weil die trockenen Partikel vom zugesetzten Wasser innerhalb weniger Minuten zu vollständig aufgequollenen, kugelförmigen Partikeln ohne wesentliche Veränderung ihres Durchmessers im Vergleich zur unbehandelten Trägerprobe umgewandelt werden.

2. Bestimmung des Quellvermögens

Die getrocknete Porlcellulose wird 12-16 Stunden in der 10fachen Menge destilliertem Wasser wieder aufgequollen. Danach

wi/d der Träger auf einer Glasfritte (G 2 oder G 3) gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen (mit der etwa 50fachen Mengedes Trägervolumens) und abgesaugt.

Ein Teil des abgesaugten Trägers wird zur Bestimmung des Celluiosegehaltes (Trockensubstanzgehalt) eingesetzt. Dazu wird

etwa 1 g Träger in eine Petrischale eingewogen und 16 Stunden bei 11O⁰C getrocknet.

Der andere Teil dos abgesaugten Trägers dient zur Ermittlung des Feuchtgewichtes der in Wasser sedimentierten Perlcellulose. Eine definierte Menge der abgesaugten Perlcellulose (etwa 1-2g) wird in einem kalibrierten Schliffröhrchen in Wasser

segmentiert und das Volumen des Trägers bestimmt. ,

Die Bestimmungen ergaben einen Trockensubstanzgehalt von 102,4 10~³mg/mg abgesaugte Perlcellulose und ein Feuchtgewicht von 870mg/ml sedimentierte Perlcellulose. Daraus errechnet sich der Cellulosegehalt des sedimentierten Trägers aus Trockensubstanzgehalt (mg/mg feucht) x Feuchtgewicht (mg/ml)

zu 89,09mg/ml sedimentierte Perlcellulose.

Demzufolge erhält man für das Quellvermögen einen Wert von 11,2 ml sedimentierte Perlcellulose. Das entspricht einer Wiederaufquellung in Wasser von 97,4%, bezogen auf das Quellvermögen der unmodifizierten

makroporösen Perlcellulose.

3. Porositäts-Test

Dieser Test wird zur Charakterisierung der Porosität der getrockneten makroporösen Träger nach Wiederaufquetlung in Wasser angewendet. Es werden Aussagen über die Porosität durch die Ermittlung der Ausschlußgrenzen erhalten

Hierbei wird die breite Molmassen-Verteilung von Dextranblau (durchschnittliche Molmasse 2 x 10^e, Hersteller: Pharmacia) ausgenutzt. Chromatographien man Hextranblau (ΊΟΟμΙ, 0,2%) über Sepharosen bekannter Ausschlußgrenzen (Sepharose 60: 4 x 10^e; Sepharose 4B: 20 χ 10^s; Sepharose 2B: 40 κ 10^β), werden bei Aufzeichnung mit einem Recorder 2 Elutionspeaks unterschiedlicher Größe bzw. Fläche erhalten. Der erste Peak stellt die ausgeschlossene, der zweite die durch die Poren des Trägers penetrierende Fraktion des Dextranblaus dar. Das Verhältnis der Flächen beider Peaks zeigt eine lineare Abhängigkeit von der Ausschlußgrenze und kann aiii Eichkurve benutzt werden. Zur Bestimmung der Ausschlußgrenze werden etwa 10 ml sedimentierter Träger, eine Schlauchpumpe, eine Chromatographiesäule 9x150mm und ein Uv-Durchflußrecorder (Messung der optischen Dichte der eluierten Fraktionen bei 280mm) benötigt.

Die Bestimmung der Ausschlußgrenze der nach Wiederaufquellung des getrockneten, rieselfähigen Produktes erhaltenen Perlcellulose ergab einen Wert von 10 χ 10^eDalton.

4. Bestimmung der Menge des im Trockenprodukt enthaltenen PEG

1 g Trockenprodukt wird mit der 10fachen Menge Wasser in einem kalibrierten Schliffröhrchen aufgequollen und das Volumen des sedimentierten Trägers ermittelt. Der Cellulosegehalt des sedimentierten Trägers win¹ wie zur Bestimmung des Quellvermögens beschrieben, bestimmt und vom Gewicht des eingesetzten Trockenprodukies s , ahiert

Die Bestimmung des PEG-Gehaltes bzw. der Menge an Polyol im Trockenproduk; kann auch aus. ri ermittelten Werten für die Wiederaufquellung nach folgender Gleichung berechnet werden:

mg PEG/Tp = Tp - C_lr. x V„_d. x

Wq

TP = Trockenprodukt in mg C„. = trockene Cellulose in mg/mi sedimentierte, unbehandelte Perlcellulose V„d. = ml sedimentierte Perlcellulose/Tp nach Wiederaufquellung Wq = Wiederaufquellung in Wasser in %, bezogen auf das Quellvermögen der unbehandelten Pericellulose.

Danach erhalt man für Beispiel 1 einen PEG-Gehalt für 1000mg Trockenprodukt von 446 mg. Somit enthält das Trockenprodukt 44,6% PEG 400 und 55,4% trockene Perlcellulose.

Beispiel 2-4 Die Behandlung von Perlcellulose mit einer Lösung von Polyethylenglykol (PEG) 400 <n Aceton erfolgt gemäß Beispiel 1. Die Abtrennung der Perlcellulose von der PEG-Lösung und/oder die Art der Trocknung (Entfernung des am Träger anhaftenden Lösungsmittels) wird variiert. Die Unterschiede in der Durchführung der Versuche und die Werte für die W'oderaufquellung der

getrockneten Träger sind aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Tabelle 1

Beisp.	PEG-400-Lösung	Abtrennung	Trocknung der	Wiederaufquellung	%	97,4
	Konzentration		Perlcellulose	mlsedimentier-		100
			bei2O-25°C	tes Gel/g Trok-		95
		Absaugen		kenprodukt		100
1	15Vol.-%	Absaugen	10-'-10-²Torr	6,2
2	15Vol.-%	Abtropfen	an der Luft	6,1
3	15Vol.-%	Abtropfen	an der Luft	5,9
4	15Vol.-%	10"'-10"²Τογγ	6,6

Beispiel 5-11

Gemäß Beispiel 1 wird in Aceton sedimentierte Perlcollulose mit dem gleichen Volumen in Aceton gelöster, verschiedenartiger Polyethylenglykole unterschiedlicher Konzentration behandelt. Die Beispiele sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2

Beisp.	zugesetztes Poly	Trocknung	Wioderaufquellung	%
	ethylenglykol	gem. Beisp.	misedimentier-
			tes Gel/g Trok-
			kenprodukt
5	PEG 400 1,5 Vol.-%	4	6,6	70
6	PEG 400 7,5 Vol.-%	4	6,7	95
7	PEG 40037,5 Vol.-%	1	4,1	107
8	PEG 600 7,5 Vol.-%	1	7,1	100
9	PEG 60015 Vol.-%	1	6,0	100
10	PEG 1500 8 Gew.-%	1	6,8	101
11	PEG 6 000 3,75Gew.-%	1	6,5	91

-8- 27Λ434

Beispiel 12-21

Die Behandlung der Perlcellulose mit Lösungen verschiedenartignr Zusätze wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt.

Die Beispiele sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Beispiel 32

Kommerzielle Sepharose 6B* (Hersteller: Pharmacia; mit einem Gehalt von 6% Agarose und einer Ausschlußgrenze von 4 χ 10'Dalton) wird stufenweise in Aceton überführt und analog Beispiel 1 mit einer Lösung von 15 Vol.-% Polyexhylenglykol 400 in Aceton behandelt und getrocknet. Die Wiäderaufquellung der getrockneten, rieselfähigen Sepharose in Wasser bnträgt etwa 87% des Quellvermögens der unbehandelte ι Sepharose 6B. 1 g Trockenprodukt ergibt ntwa 7ml sedimentieiie Sepharose 6B. Die Ausschlußgrenze der getrockneten Sepharose nach Wiederaufquellung in Wasser, analog Beispiel 1 bestimmt, liegt bei 3,5 χ 10⁶ Dalton.

Beispiel 23

Ir: wasserfreiem Aceton suspendierte aktivierte Perlcellulose (aktiviert durch Umsetzung von Perlcellulose mit N-Chlorcarbonyloxy-5-norbornGn-2.3-dicarboximid(CI-oO-ONB) nach EP 0134041) mit einer Kopplungskapazität von 880μΜοΙ aktiven Carbonatgruppen (-Q-CO-ONB-Gruppen) pro g trockene Cellulose wird mit dem gleichen Volumen einer Lösung von 15 Vo!.-% PEG 400 in wasserfreiem Aceton, die 2 Tage mit Zeosorb 3 A getrocknet wurde, gemischt. Die Suspension wird 1 Stunde bei Raumtemperatur in einem verschlosst nen Gefäß leicht geschüttelt. Danach gibt man die Mischung auf eine Glasfritte (G 2 oder Q 3) und läßt die Flüssigkeit abtropfen. Anschließend wird vom Träger das anhaftende Aceton durch 16stüno^;qe Trocknung bei 20-25⁰C und 10"' bis IQ"² Torr in Gegenwart von Zeosorb 3A entfernt.

Es wird ei.i trockenes, rhselfähiges Produkt erhalten. Zur Bestimmung des Quellverrnögens wird die getrocknete Perlcellulose mit dem 10fvchen Volumen 0,1 M Natriumtetraborat-Huffer pH8,3 versetzt und 20 Stunden bei Raumtemperatur leicht geschüttelt. Dnr Träger wird auf einer Glasfritte (G 2 oder G 3) abgesaugt und gründlich mit destilliertem Wassor gewaschen. Die Bestimmung das Trockensubstanzgehaltes und des Feuchtgewichts wird, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Der Wert für die Wiederaufquellung der Perlcelluloso im Trockenprodukt beträgt 82%. 1 g Trockenprodukt ergibt 5,1 ml sedimentierte Perlcellulose.

Tabelle 3

Beispiel	Zusatz	Art	Konzentration	Lösungs	Trocknung	Wiederaufquellung	%
			mittel	gemäß	mlsedimentier-
				Beispiel	tesGelprog
	Ethylenglykol	30Vol.-%			Trockenprodukt
12	Butan-1,4-diol	?0Vol.-%	Aceton	2	4,4	90
13	Glycerin	15Vol.-%	Wasser	3"	4,6	92
14	Ethylenglykol-	15Vo!.-%	Eihanol	_·»	4,3	97
15	monomethylether		Tetrahydro	2	7,0	97
	Polypropylenglykol	15Vol.-%	furan
Ί6	425		Dioxan	1	7,2	98
	PEG400-mono-	15Gew.-%
17	dodecylether		Aceton	1	5,9	105^c)
	PEG 400	15Vol.-%
18	PEG 600	30Vol.-%	Wasser	_<"	5,7	100
19	PEG600/Ethylenglykol-	30Vol.-%	Wasser	1"	5,6	117
20	monomethylether 1:1		Methanol/	4"	4,7	115
	SYStol T107·'	30Vol.-%	Wasser 1:1
21		Aceton	1	5,2	109

a) Trocknung in Gegenwart von Molekularsieb (z.B. Zeosorb 3A)

b) Trocknung durch Entfernen des Lösungsmittels mit einem Rotationsverdampfer bei 30-4O⁰C

c) Bestimmung nach gründlichem Waschen mit Aceton. Aceton-Wasser-Gemischen mit steigendem Wassnrgehalt und Wasser

d) Trocknung durch Lyophilisieren bei -20°C und 10~³ Torr

e) Hersteller: VEB Synthesewerk Scharzheide; trifunktionelles Standardpolyol mittleres Molekulargewicht 400

Zur Bestimmung der Kopplungskapazität der getrockneten, aktivierten Perlcellulose wird das rieselfähige Produkt in wasserfreiem Aceton aufgenommen und auf einer Glasfritte (G 2 oder G 3) gründlich mit wasserfreiem Aceton gewaschen (mit etwa dem 20fachen Volumen). Danach erfolgt die stufenweise Überführung mit Aceton-Wasser-Gemischen steigenden Wassergehaltes ins wäßrige Milieu. Der Gehalt der am Träger befindlichen aktiven Carbonatgruppen wird durch Hydrolyse einer exakt eingewogenen, abgesaugten Trägermenge mit 0,1 N NH«OH und spektralphotometrische Bestimmung des abgespaltenen N-Hydroxy-B-norbornen^S-dicarboximids (H-ONB) bei 270nm (ε = 6,4 x 10³MoI"¹ cm"¹) ermittelt. Die Kopplungskapazität des getrockneten Trägers nach Überführung ins wäßrige Milieu beträgt 860μΜοΙ aktive Carbonatgruppen pro g trockene Cellulose. Nach einjähriger Lagerung des Trockenproduktes bei Raumtemperatur unter Feuchtigkeitsausschluß wurde eine Kopplungskapazität von 844μΜοΐ aktiven Carbonatgruppen pro g trockene Cellulose (etwa 95% des Wertes, der unmittelbar nach der Aktivierung der Perlcellulose ermittelt wurde) bestimmt.

Beispiel 24

In wasserfreiem Acetonitril sedimentierte aktivierte Perlcellulose mit 880μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose wird 24 Stunden bei Raumtemperatur mit einer Lösung von 15% PEG 400 in wasserfreiem Acetonitril analog Beispiel 23 behandelt und getrocknet. Nach Trocknung wird ein rieselfähiger aktivierter Träger erhalten, der nach einmonatiger Lagerung bei Raumtemperatur unter Feuchtigkeitsausschluß einen Gehalt an aktiven -O-CO-ONB-Gruppen von 860 μΜοΙ pro g trockene Cellulose (etwa 98% des Wertes, direkt nach der Aktivierung bestimmt) besitzt.

Dor Wert für die Wiederaufquellung der Perlcellulose im Trockenprodukt beträgt 83%. 1 ο Trockenprodukt ergibt 5,1 ml sedimentierte Perlcellulose.

Beispiel 25 In wasserfreiem Dioxan suspendierte aktivierte Perlcellulose mit 880μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose

(Aunschlußgrenze gemäß Beispiel 1 nach Überführung ins wäßrige Milieu und Kopplung von Ethanolamin: 20 χ 10⁶ Dalton)wird 1 Stunde bei 6O⁰C analog Beispiel 23 mit einer Lösung von 15Vol.-% PEG 400 in wasserfreiem Dioxan behandelt undgetrocknet. Die trockene aktivierte Perlcellulose enthält 865μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose. 1 g

Trockenprodukt ergibt 5,3ml sedimentierte Perlcellulose. Kopplung von Ethanolamin Das erhaltene Trockenprodukt wird ohne Vorbehandlung direkt in einer Kopplungslösung (0,1 M Natriumtetraborat pH 8,3 mit

10 Vol.-% Ethanolamin) suspendiert. Nach 12- bis 16stündigem Schütteln bei Rnumtempertur wird die Kopplung beendet. Aktive

Carbonatgruppen sind nicht mehr am Träger nachweisbar. Die Wiederaufquellung der Perlcellulose nach Ethanolamin-Kopplung beträgt 86%. Der Porositäts-Test analog Beispiel 1 gibt für die Ausschlußgrenze einen Wert von 21 χ 10⁶DaItOn. Beispiel 26 In wasserfreiem Aceton suspendierte aktivierte Perlcellulose mit 880μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Celulose wird

gemäß Beispiel 23 mit einer Lösung von 30 Vol.-% PEG 400 in wasserfreiem Aceton behandelt und getrocknet.

Die Bestimmung der Kopplungskapazität der Perlcellulose im Trockenprodukt nach einer Lagerung von 3 Monaten im Exsikkator

über Calciumchlorid ergab einen Wert von 865μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose. 1 g Trockenprodukt ergibt3,8ml sedimentierte Perlcellulose.

Kopplung von Concanavalin A Das trockene aktivierte Trägermaterial wird auf oiner Glasfritto (G 2 oder G 3) gründlich mit wasserfreiem Aceton gewaschen (mit

etwa dem ?.0fachen des Trägervolumens). Anschließend wird das Aceton durch Waschen mit Wasser-Aceton-Gemischensteigenden Wassergehaltes und mit Wasser aus dem Träger entfernt.

1 ml in Wasser sedimentierter Träger wird in einem Milliliter Concanavalin Α-Lösung (10mg Con A pro ml 0,1 M

Natriumtetraborat-Puffer pH8,3) suspendiert. Die Kopplungsreaktion wird etwa 16 Stunden bei Raumtemperatur unter leichtem Schütteln durchgeführt. Nach dem Entfernen des nichtgebundenen Con A durch Waschen mit etwa 20ml 0,1 M Natriumtetraborat-Puffer pH 8,3,30ml 0,1 M Natriumacetat-Puffer mit 1M NaCI pH4,1 und 50ml Wasser wird an 50-100mg

feuchtem Gel das immobilisierte Con A durch Behandlung mit 5ml 1N NaOH (20 Stunden bei Raumtemperatur) hydrolysiert.

Hieraus wird die Proteinbestimmung nach O. M. Lowry et al. (J. Biol. Chem. 193 [1951 ] 265) durchgeführt. Die konvalentgebundene Con Α-Menge beträgt 7mg pro ml sedimentierte Perlcellulose. Die Wiederaufquellung der Perlcellulose, bestimmt nach der Kopplung von Con A. beträgt 90%. Beispiel 27

Aktivierte Perlcellulose mit einer Kopplungskapazität von 880μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose, segmentiert in wasserfreiem Aceton, wird in trockenes IsopropanoJ überführt, mehrmals mit trockenem Isopropanol gewaschen und mit einer Lösung von 30VoI.-% PEG 600, gelöst in trockenem Isopropanol, analog Beicpiel 23 behandelt und getrocknet. Nach einer Lagerung des erhaltenen Trockenproduktes von etwa 4 Monaten beträgt die Kopplungskapazität 820μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose. 1 g Trockenprodukt ergibt 3,3ml sedimentierte Perlcellulose. Kopplung von Glycin

Das trockene Trägermaterial wird, wie in Beispiel 24 beschrieben, mit Aceton gewaschen und ins wäßrige Milieu überführt. 2 ml des in Wasser sedimentierten Trägers werden mit einem Überschuß an Glycin (etwa 0,BmMoI), gelöst in 10 ml 0,1 M Natriumtetraborat-Puffer pH8,3, etwa 16 Stunden bei Raumtemperatur leicht geschüttelt. Die Ermittlung der Menge des am Träger kovalent gebundenen Glycins wird nach G.Antoni et al. (Anal. Biochem. 129 [1983] 60) durch Bestimmung des nicht umgesetzten Glycins mit Trinitrobenzolsulfonsäure durchgeführt. Danach enthält der Träger 800μΜοΙ immobilisiertes Glycin pro g trockene Cellulose. Die Wiederaufquellung der getrockneten Perlcellulose, gemessen nach der Kopplung von Glycin, beträgt 80%.

Beispiel ?8 In wasserfreiem Aceton sedimentierte aktivierte Perlcellulose mit 880μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose wird

analog Beispiel 23 mit einer Lösung von 30 Vol.-% PEG 200 in Aceton behandelt und getrocknet.

Die Kopplungskapazität der Perlcelluloso im Trockenprodukt beträgt 880μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose

und die Wiederaufquellung der Perlcellulose 74%. 1 g Trockenprodukt ergibt 3,8 ml sedimentierte Perlcellulose.

Beispiel 29 Die Trocknung von in wasserfreiem Aceton sedimentierter aktivierter Perlcellulose mit 60 μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g

trockene Cellulose wird nach Behandlung mit einer Lösung von 15Vol.-% PEG 600 in wasserfreiem Aceton gemäß Beispiel 23durchgeführt.

Nach einmonatiger Lagerung des erhaltenen Trockenproduktes bei Raumtemperatur unter Feuchtigkeitsausschluß beträgt die Kopplungskapazität 60μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose und die Wiederaufquellung der Perlcellulose 98%.

1 g Trockenprodukt ergibt 6,2 ml sedimentierte Perlcellulose.

Beispiel 30

lh wasserfreiem Methylenchlorid sedimentierte aktivierte Perlcellulose mit 580μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene

Cellulose wird mit einer Lösung von 30VoI.-% PEG 600 in wasserfreiem Methylenchlorid gemäß Beispiel 23 behandelt und

getrocknet.

Nach liner Lagerung von einem Monat unter Ausschluß von Feuchtigkeit beträgt die Kopplungskapazität der Perlcellulose im Trockenprodukt 572 μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose und die Wiederaufquellung 88%. 1 g Trockenprodukt ergibt 3,5ml sedimentierte Perlceliulose

Kopplung von Allylamln

1 g Trockenprodukt wird gemäß Beispiel 24 mit Aceton gewaschen und ins wäßrige Milieu überführt. Die wiederaufgequollene, aktivierte Perlcellulose wird auf einer Glasfritte (G 2 oder G3) abgesaugt und in die Kopplungslösung gegeben, die 0,5g (8,7 mMol) Allylamin in DmI 0,1 M Natriumtetr&borat-Puffer pH 10 enthält. Die Suspension wird etwa 16 Stunden bei Raumtemperatur leicht geschüttelt. Danach wird der Träger auf einer Glasfritte abgesaugt und mit etwa 100 ml 0,1 M Natriumtetraborat-Puffer pH 10 und 100ml destilliertem Wasser gründlich gewaschen. Das am Träger kovalent gebundene Allylamin wird nach Waschen des Trägers mit Aceton, Trocknung bei 70°C und Zersetzen des getrockneten Trägers in etwa 10 ml 6N HCI und nachfolgender Addition von überschüssigem IBr in Eisessig an die Doppelbindung des Allylamine durch Titration des nicht umgesetzten IBr bestimmt

Die am Träger gebundene Allylamin-Menge beträgt 560μΜοΙ pro g trockene Cellulose.

Beispiel 31

Die Trocknung von in wasserfreiem Aceton sedimentierter aktivierter Perlcellulose mit 580 μΜοΙ -O-CO- ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose wird nach Behandlung mit einer Lösung von 30 Vol.-% Ethylenglykolmonomethylether in wasserfreiem Aceton analog Beispiel 23 durchgeführt. Das am Träger anhaftende Aceton wird unter Fouchtigkeitsausschluß bei Raumtemperatur im Wasserstrahlpumpen-Vakuum verdampft. Danach beträgt die Kopplungskapazität der Perlcellulose im Trockenprod'ikt 540μΜΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose und die Wiederaufquellung 81 %. 1 g Trockenprodukt ergibt 4,3ml sedimentierte Perlcellulose.

Beispiel 32

In wasserfreiem Aceton sedimentierte aldehydgruppenhaltige Perlcellulose, hergestellt durch Aktivierung von Perlcellulose mit NaIO₄ nach L. Petrus et al. (Collect. Czech. Chem. Commun. 49 [1984] 621), wird mit einer Lösung von 30VoI.-% PEG 400 in Aceton gemäß Beispiel 1 behandelt und getrocknet. Die Perlcellulose im Trockenprodukt zeigt eine Wiederaufquellung von 93%. 1 g Trockenprodukt ergibt 3,8ml sedimentierte Perlcellulose.

Beispiel 33

In Wasser sedimentierte Aminohexyl-Perlcellulose, hergestellt durch Kopplung von 1,8-Diaminohexan an oino aktivierte Perlcellulose mit 80μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen p/o ml sedimentierte Cellulose, mit einem Gehalt an primären Aminogruppen von 15,5μΜοΙ pro ml sedimentierte Perlcellulose wird stufenweise in Dioxan überiührt. Die Behandlung mit PEG 400 (15 Vol.-%) in Dioxan und die anschließende Trocknung wird anaiog Beispiel 1 durchgeführt.

Nach einer Lagerung von 2 Monaten bei Raumtemperatur beträgt die Wiederaufquellung der Perlcellulosn im Trockenprodukt 95%. Der Gehalt an primären Aminogruppen, bestimmt nach G. Antoni et al. (Anal. Biochem. 129 (1983) 60), beträgt 15,9μΜοΙ pro ml sedimentierte Cellulose.

Beispiel 34

In Wasser sedimentierte epoxidgruppenhaltige Perlcellulose, hergestellt durch Aktivierung von Perlcellulose mit Epichlorhydrin in Analogie zur Aktivierung vor. Sepharose nach I.Matsumoto et al. (J. Biochem. 85 (1979] 1091) mit einem Gehalt von 20μΜοΙ Epoxidgruppen pro ml sedimentierte Perlcellulose (bestimmt nach L. Sundberg et al. (J. Chromatcgr. 90 [1974] 87), wird stufenweise in Aceton überführt. Die Trocknung das in Aceton sedimentierten Trägors wird nach Behandlung mit einer Lösung von 30Vol.-% PEG 400 in Aceton gemäß Beispiel 1 durchgeführt.

Die Perlcellulose im erhaltenen Trockenprodukt zeigt eine Wiederaufquellung von 100%. 1 g Trockenprodukt ergibt 4ml sedimontierte Perlcellulose. Der Gehalt an Epoxidgruppen beträgt 21 μΜοΙ pro ml sedimentierten Träger.

Beispiel 35

In Wasser sedimentierte, mit Epochlorhydrin aktivierte Sepharose 6B mit einem Gehalt an Epoxidgruppen von 32 μΜοΙ pro ml sedimentierte Sepharose wird stufenweise in Aceton überführt. Die Trocknung des in Aceton sedimentierten Trägers wird nach Behandlung mit einer Lösung von 30Vol.-% PEG 400 in Aceton gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Der Wert für die Wiederaufquelliing der Sepharose im Trockenprodukt beträgt 92%. 1 g Trockenprodukt ergibt 5,1 ml sedimentierte Sepharose. Der Gehalt an (fpoxidgruppen beträgt 35 uMol pro ml sedimentierten Träger.

Beispiel 36

Die Trocknung von in wasserfreiem Aceton sedimentierter aktivierter Perlcellulose mit 566μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose wird nach 2stündiger Behandlung mit einer Lösurig von 30Vol.-% SYStol T107 (Hersteller: VEB Synthesewerk Schwarzheide,TrifunktionellesStendardpolyol-mittleres Molekulargewicht 400; Viskosität I25"C): 350-45OmPa · s) in wasserfreiem Aceton analog Beispiel 23 durchgeführt.

Danach wird ein trockener, rieselfähiger Träger erhalten, dessen Wiederaufquellung 98% beträgt. 1 g Trockenprodukt ergibt 3,0ml sedimentierte Perlcellulose. Die Kopplungskapazität der Perlcellulose im Trockenprodukt beträgt 570μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose.

Beispiel 37

in wasserfreiem Aceton sedimentierte aktivierte Perlcellulose mit 566μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose wird gemäß Beispiel 23 mit einer Lösung von 30Vol.-% SYStol T122 (Hersteller: VEB Synthesevverk Schwarzheide, Difunktionelles Polyetherpolyol-mittleres Molekulargewicht etwa 600; Hydroxylzahl: 180-195; Viskosität [(25'C]: 125-145mPa · s) in wasserfreiem Aceton behandelt und getrocknet.

Das erhaltene Trockenprodukt besitzt eine Wiederaufquellung von 94%. Die Kopplungskapazität beträgt 550μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose. 1 g Trockenprodukt ergibt 3,5ml sedimentierte Perlceliulose.

Beispiel 38 Die Trocknung von in wasserfreiem Aceton sedimentierter aktivierter Perlcellulose mit 566μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppin pro g

trockene Cellulose wird nach 2s>1ündiger Behandlung mit einer Lösung von 15 Vol.-% SYStol S 249 (Hersteller: VEB Synthesewßrk

Schwarzholde, verzweigtes Poiyesterpolyol - mittleres Molekulargewicht 450; Hydroxylzahl: 360-400; Viskosität U5°C]: 250-

45OmPa · s) in wasserfreiem Aceton analog Beispiel 23 durchgeführt.

Die Perlcellulose im erhaltenen Trockenprodukt zeigt eine Wiederaufqueilung von 91 %. Die Kopplungskapazi;ät beträgt 545 μΜοΙ

-O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose. 1 g Trockonprodukt ergibt 6,1 ml sedimentierte Perlcellulose.

Beispiel 39

in wasserfreiem Aceton sedimentierte aktivierte Perlcellulose mit 566μΜοΙ -O-CO-ONB-Gruppen pro g trockene Cellulose wirdgemäß Beispiel 23 mit einer Lösung von 10Gew.-% SYStol S241 (Hersteller: VFB Synthesowerk Schwarzheide, lineares

Poiyesterpolyol-mittleres Molekulargewicht 2500; Hydroxylzahl: 107-117; Viskosität 175⁰C]: 50-45OmPa · s) in wasserfreiem Aceton behandelt und get ro-knot. Der Wert für die Wiedoraufquellung dor Perlcellulose im Trockenprodukt beträgt 88%, die Kopplungskapazität 535μΜοί -O-CO-ONB-Grupp^n pro g trockene Cellulose. 1 g TrGckenprodukt ergibt 0,6ml sedimentierte Perlcellulose.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung getrockneter Produkte von makroporösen Polymeren auf Polysaccharidbasis unter Wiederherstellung ihrer Porosität nach Wiederaufquellung, dadurch gekennzeichnet, daß man in Wasser und/oder einem organischen Lösungsmittel aufgequollene Polymere mit Lösungan von Polyolen und/oder deren partiell veretherten Verbindungen in Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln bis zu 24 Stunden bei Temperaturen von 0-100^cC behandelt, die Lösungen abtrennt oder das Lösungsmittel verdampft, anschließend das Polymerprodukt entweder lyophilisiert oder bei Temperaturen bis 110⁰C unter Normaldruck bzw. vermindertem Druck, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Trockenmittels, trocknet,

2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere makroporöse Materialien auf Polysaccharidbasis, wie z. B. hydrophile, sphärische Polymere mit einem Partikeldurchmesser bis 1000μιη und einer Porosität (Gesamtporenvolumen) von 75-95% auf Basis von Cellulose und Agarose eingesetzt werden, insbesondere Perlcellulose und deren Derivate sowie perlförmige Agarose und deren Derivate.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyol und partiell verethertes Polyol sowohl flüssige als auch wachsartige oder feste Verbindungen, z. B. Alkandiole wie Propan-1,3-diol, Butan-1,3-diol, Butan-1,4-diol, Pentan.dioleusw.; mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Erythrit, Pentaerythrit u.a.; Alkylenglykole wie Ethylen-, Propylen-, Butylen-, Diethylen-, Triethylen-, Dipropylenglykol usw.; Polyalkylenglykole wie Polyethylenglykol 200,400,600,1000, 1500,2000,4000,6000, Polypropylenglykol 400,600 u.a.; lineare und verzweigte Polyetherpolyole und Polyesterpolyole; Ethen- oder Propylenglykolmono-sther sowie Polyalkylenglykol-monoether eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Polyole und partiell veretherte Polyole mit einem Molekulargewicht 1000, einer Hydroxylzahl 50 und einer Viskosität (25°C) 500 mPa s verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel bevorzugt Wasser oder polare organische Lösungsmittel wie Methanol, Ethanol, Isopropanol, Aceton, Dioxan, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Dimethylformamid, Methylenchlorid, Chloroform u.a. oder Gemische dieser Lösungsmittel bzw. Wasser-Lösungsmittel-Gemische eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Polymere mit Lösungen von Polyolen oder partiell veretherten Polyolen vorzugsweise 1-2 Stunden bei 20-25⁰C unter leichtem Schütteln, langsamen Rotieren oder vorsichtigem Rühren erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Polyol-Lösungen vom Polymeren durch einfaches Abtropfen, Absaugen, Filtrieren oder Zentrifugieren erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung vorzugsweise

16-20 Stunden bei 20-30⁰C und 10~¹-10~² Torr in Gegenwart von Zeosorb 3A durchgeführt wird.

9. Makroporöse getrocknete Polymerprodukte auf Polysaccharidbasis, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

a) hydrophilen, sphärischen Polymeren mit einem Partikeldurchmesser bis 1000Mm und einer

Porosität nach Wiederaufquellung von 75-95% auf Basis von Cellulose und Agarose und " b) einem Polyol und/oder deren partiell veretherten Verbindungen mit einem Molekulargewicht 6000

in einer Zusammensetzung von 0,1-10 Masseteilen Polyol und/oder partiell verethertem Polyo!

auf 1 Masseteil Polymer bestehen.

10. Makroporöse getrocknete Polymerprodukte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophiles Polymer sphärische Polymere, wie Perlcellulose und deren Derivate sowie perlförmige Agarose und deren Derivate eingesetzt werden.

11. Makroporöse getrocknete Polymerprodukte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie Polyole und partiell veretherte Polyole wie flüssige, wachsartige und feste Verbindungen, z. B. Alkandiole wie Propan-1,3-diol, Butan-1,3-diol, Butan-1,4-diol, Pentandiole usw.; mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Erythrit, Pentaerythrit u.a.; Alkylenglykole wie Ethylen-, Propylen-, Butylen-, Diethylen-, Triethylen-, Dipropylenglykol usw.; Polyethylenglykol 200, 400, 600, 1000, 1500,2000,4000,6000, Polypropyle.iglykol 400,600 u.a.; lineare und verzweigte Polyetherpolyole oder Polyesterpolyole; Ethylen- oder Propylenglykol-monoether sowie Polyalkylenglykolmonoether enthalten.

12. Makroporöse getrocknete Polymerprodukte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 0,5-3 Masseteilen Polyol und 1 Masseteil Polymer bestehen.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft getrocknete Produkte von Polymeren auf Polysaccharldbasis und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, wie

zum Beispiel auf Basis von Cellulose oder Agarose, bei dem das Quellvermögen der Polymere sowie die Kopplungskapazität deraktivierten Polymere durch den Trocknungsprozeß nicht oder nur unwesentlich verändert wird.

Die erfindungsgemäßen Trockenprodukte werden nach Wiederaufquellung in Wasser oder organischen Lösungsmitteln

insbesondere bei der Filtration, für Trenn- und Reinigungsverfahren, für die Immobilisierung biologisch aktiver Stoffe und die

Chromatographie eingesetzt.

Anwendungsgebiete sind Verfahrensentwicklungen in der chemischun, pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie,

die chemische und biowissenschaftliche Forschung und die Biotechnologie.