DD289289A5 - METHOD FOR PRODUCING HYDROPHILIC POLYMER TRAINERS WITH AMINE OXIDE GROUPS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hydrophilen polymeren Traegern mit Aminoxidgruppen auf der Basis von vernetzten Acrylnitril-Vinylacetat-Copolymeren. Die Copolymeren werden mit Polyalkylendiaminen umgesetzt, wobei gleichzeitig der Polyvinylacetat-Anteil zum Polyvinylalkohol verseift wird. Die tertiaere Aminogruppe wird danach durch Behandlung mit Wasserstoffperoxid zum Aminoxid oxydiert. Die Traeger koennen zur chromatographischen Trennung von biologischen Zellen oder Proteinen eingesetzt werden.{hydrophile polymere Traeger; Aminogruppen; Acrylnitril-Vinylacetat-Copolymeren; Polyalkylendiamine; chromatographische Trennung}The invention relates to a process for the preparation of hydrophilic polymeric supports with amine oxide groups based on crosslinked acrylonitrile-vinyl acetate copolymers. The copolymers are reacted with polyalkylene diamines, at the same time the polyvinyl acetate portion is saponified to polyvinyl alcohol. The tertiary amino group is then oxidized to the amine oxide by treatment with hydrogen peroxide. The carriers can be used for the chromatographic separation of biological cells or proteins. {Hydrophilic polymeric carriers; amino groups; Acrylonitrile-vinyl acetate copolymers; polyalkylenediamines; chromatographic separation}
Description
Es wurde gefunden, daß die Aufgabe gelöst werden kann, wenn poröse Copolymerisate aus Acrylnitril und Vinylacetat sowie einem Vernetzer hergestellt werden, die dann mit einem Polyalkylondiamin der FormelIt has been found that the object can be achieved if porous copolymers of acrylonitrile and vinyl acetate and a crosslinker are prepared, which are then reacted with a polyalkylonediamine of the formula
η = 2-8 "η = 2-8 "
R, = HoderAlkylgruppewieCHj-oderCjHB-R, = H or alkyl group, such as CHj or CjHB-
R2 = AlkylgruppeR 2 = alkyl group
umgesetzt werden und das Reaktionsprodukt anschließend zum Aminoxid oxydiert wird. Die Umsetzung mit dem Polyalkylendiamin muß dabei so gesteuert werden, daß der Polyacrylnitrilanteil im Copolymerisat nur partiell mit dem Amin reagiert und der Polyvinylacetatanteil gleichzeitig zum Polyvinylalkohol verseift wird. Nach der Umsetzung mit Wasserstoffporoxid entsteht somit ein Träger mit den folgenden Strukturelementen (ohne Berücksichtigung des Vernetzers):are reacted and the reaction product is then oxidized to the amine oxide. The reaction with the polyalkylenediamine must be controlled so that the polyacrylonitrile in the copolymer reacts only partially with the amine and the Polyvinylacetatanteil is saponified simultaneously to polyvinyl alcohol. After the reaction with hydrogen peroxide, a carrier with the following structural elements thus results (without consideration of the crosslinker):
-CH2-CH- -CH2-PH- -CH2-CH--CH 2 -CH- -CH 2 -PH- -CH 2 -CH-
C ? 0^1 (CH)$'^20Q 0H C? 0 ^ 1 (CH) $ '^ 2 0 Q 0H
Die Matrix des Trägers besitzt demnach ausgeprägte hydrophile Eigenschaften.The matrix of the support thus has pronounced hydrophilic properties.
Ausgangspunkt für die erfindungsgemäße Lösung war die Feststellung, uaß geeignete poröse vernetzte Copolymerisate aus Acrylnitril und Vinylacetat, deren Polyvinylacetat-Anteil zum Polyvinylalkohol verseift wurde, kaum unspezifische Adsorption von Zellen und Proteinen aufweisen. Diese Eigenschaft bleibt erhalten, wenn der Acrylnitrilanteil partiell mit einem Polyalkylendiamin umgesetzt wird und das Reaktionsprodukt anschließend mit Wasserstoffperoxid zum Aminoxid oxydiertThe starting point for the solution according to the invention was the finding uaß suitable porous cross-linked copolymers of acrylonitrile and vinyl acetate whose polyvinyl acetate portion was saponified to polyvinyl alcohol, barely have non-specific adsorption of cells and proteins. This property is maintained when the acrylonitrile is partially reacted with a polyalkylene diamine and the reaction product then oxidized with hydrogen peroxide to the amine oxide
Überraschenderweise wurde gefunden, daß selbst bei Einsatz eines polyvinylaromatischen Vernetzers wie Divinylbenzen der Träger keine erhöhte unspezifische Adsorption aufweist, obwohl beispielsweise Styren-Divinylbenzen-Copolymerisate ausgeprägte hydrophobe Wechselwirkung mit biologischen Makromolekülen zeigen, die ihrer Natur nach unspezifisch sind.Surprisingly, it has been found that even with the use of a polyvinylaromatic crosslinker such as divinylbenzene, the support has no increased unspecific adsorption, although, for example, styrene-divinylbenzene copolymers show pronounced hydrophobic interaction with biological macromolecules which are unspecific in nature.
Als Vernetzer für die erfindungsgemäßen Polymeren können somit alle Polyvinylverbindungen eingesetzt werden, die mit Acrylnitril und Vinylacetat copolymerisieren. Neben den aromatischen Polyvinylverbindungen, wie Divinylbenzen, werden bevorzugt Derivate der Methacrylsäure wie Ethylenglykoldimethacrylat oder Trimethylolpropantrimethacrylat sowie Derivate der Acrylsäure wie Triacryolyl-S-trihydrotriazin angewendet. Es können jedoch auch Gemische dieser Vernetzer benutzt werden.As crosslinkers for the polymers according to the invention it is thus possible to use all polyvinyl compounds which copolymerize with acrylonitrile and vinyl acetate. In addition to the aromatic polyvinyl compounds, such as divinylbenzene, it is preferred to use derivatives of methacrylic acid, such as ethylene glycol dimethacrylate or trimethylolpropane trimethacrylate, and also derivatives of acrylic acid, such as triacryolyl-S-trihydrotriazine. However, it is also possible to use mixtures of these crosslinkers.
Der Vernetzeranteil kann in breiten Grenzen variiert werden. Bevorzugt werden 1-20Ma.-%, bezogen auf die polymerisationsfähige Phase, eingesetzt.The amount of crosslinker can be varied within wide limits. Preference is given to 1-20Ma .-%, based on the polymerizable phase used.
Die Porosität der Matrix kann in bekannter Weise durch Zusatz von Fäll- und/oder Quellmitteln bei der Polymerisation, die sich inert verhalten, erzeugt werden. Bewährt haben sich als Fällmittel aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Benzingemische oder längerkettige Alkohole, wie z. B. n-Octylalkohol sowie als Quellmittel aromatische Kohlenwasserstoffe wie z. B. Toluen.The porosity of the matrix can be produced in a known manner by addition of precipitants and / or swelling agents during the polymerization, which are inert. Have proven useful as precipitating aliphatic hydrocarbons, such as. As gasoline mixtures or longer-chain alcohols, such as. B. n-octyl alcohol and as swelling agent aromatic hydrocarbons such. B. toluene.
Die Menge des verwendeten Inertmittels beträgt bevorzugt 10 bis 60Ma.-%, bezogen auf die Gesamtölphase von Monomeren und Inertmittel. Die Porosität des Copolymerisates kann in weiten Grenzen durch Art und Menge des Inertmittels sowie durch den Vernetzeranteil gesteuert werden.The amount of inerting agent used is preferably 10 to 60% by mass, based on the total oil phase of monomers and inerting agent. The porosity of the copolymer can be controlled within wide limits by the nature and amount of the inert agent and by the Vernetzeranteil.
Durch die Anteile der eingesetzten Comonomeren Acrylnitril und Vinylacetat kann die Hydrophilie der Matrix sowie die Kapazität der fun' Onellen Aminoxidgruppen des Trägers variiert werden. Die polymerisationsfähige Phase enthält bevorzugt 20-89 Ma.-% Acrylnitril, 10-60Ma.-% Vinylacetat und 1-20Ma.-% Vernetzer. Im Falle des Einsatzes von technischem Divinylbenzen tritt als weiteres Comonomeres Ethylstyren auf. Die Polymerisation wird nach der Methode der Suspensionspolymerisation in bekannter Weise durchgeführt. Als Suspensionsstabilisatoren können beispielsweise Zellulosederivate eingesetzt werden. Das Polymerisationsverfahren wird so gesteuert, daß Polymerisatkugeln mit einem Durchmesser von 0,1-0,3 mm erhalten werden.By the proportions of the comonomers acrylonitrile and vinyl acetate used, the hydrophilicity of the matrix and the capacity of the fun 'Onellen amine oxide groups of the carrier can be varied. The polymerizable phase preferably contains 20-89% by weight of acrylonitrile, 10-60% by weight of vinyl acetate and 1-20% by weight of crosslinker. In the case of the use of technical divinylbenzene occurs as a further comonomer ethylstyrene. The polymerization is carried out by the suspension polymerization method in a known manner. For example, cellulose derivatives can be used as suspension stabilizers. The polymerization process is controlled so that polymer beads having a diameter of 0.1-0.3 mm are obtained.
Als Polyalkylendiamine zur Umsetzung des Copolymerisates kommen bevorzugt die Verbindungen 2-Dimethylamino-1-ethylamin bzw.As polyalkylenediamines for the reaction of the copolymer are preferably the compounds 2-dimethylamino-1-ethylamine or
2-Diethylamino-1-ethylamin oder2-diethylamino-1-ethylamine or
3-Dimethylamino-1-propylamin bzw.3-dimethylamino-1-propylamine or
3-Diethylamino-1 -propylamin zur Anwendung.3-diethylamino-1-propylamine for use.
Als Reaktionstemperaturen werden bevorzugt 90-140°C eingestellt. Die Reaktionszeit liegt in Abhängigkeit von Porosität, Vernetzungsgrad und eingesetztem Amin bei 2-20 Stunden.The reaction temperatures are preferably 90-140 ° C adjusted. The reaction time is dependent on porosity, degree of crosslinking and amine used at 2-20 hours.
Reaktionstemperatur und Zeit werden so gewählt, daß der Acrylnitrilanteil im Copolymerisat maximal nur bis zu 95% umgesetzt wird, d. h. im Infrarotspektrum ist in jedem Falle die C=N-Valenzschwingung bei der Wellenzahl von ca. 2 200cm"1 noch deutlich nachweisbar.Reaction temperature and time are chosen so that the acrylonitrile in the copolymer is reacted only a maximum of 95%, ie in the infrared spectrum in each case the C = N valence vibration at the wavenumber of about 2 200cm " 1 is still clearly detectable.
Zur Komplettierung der bei der Behandlung mit dem Polyalkylendiamin ablaufenden hydrolytischen Reaktionen wird das Harz ausgiebig mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen.To complete the hydrolytic reactions occurring in the treatment with the polyalkylenediamine, the resin is washed extensively with water until neutral.
Die Umsetzung der ternären Aminogruppen des Harzes, das sich wie ein schwach basischer Ionenaustauscher verhält, zum Aminoxid erfolgt nach der in der PS DD 131.859 angegebenen Vorschrift. Hierbei wird das Harz bei Zimmertemperatur mit ca.The reaction of the ternary amino groups of the resin, which behaves like a weakly basic ion exchanger, to give the amine oxide takes place according to the instructions given in PS DD 131.859. Here, the resin at room temperature with approx.
30%iger Wasserstoffperoxidlösung in Gegenwart von physiologischer Kochsalzlösung und Natronlauge behandelt.Treated 30% hydrogen peroxide solution in the presence of physiological saline and sodium hydroxide solution.
Auf Grund der guten hydrodynamischen Eigenschaften in Trennsäulen und der äußerst geringen unspezifischen Adsorption von Proteinen und biologischen Zellen ermöglicht das erfindungsgemäße Polymer die Durchführung von Protein- und Zelltrennungen nach der Methode der Patentschrift DD 131.721 mit wesentlich erhöhter Selektivität und Ausbeute.Due to the good hydrodynamic properties in separation columns and the extremely low unspecific adsorption of proteins and biological cells, the polymer according to the invention makes it possible to carry out protein and cell separations by the method of patent specification DD 131.721 with significantly increased selectivity and yield.
So gelingt es beispielsweise, vorgereinigte Glucoseoxidase aus Penicillium notatum mit einer spezifischen Aktivität von 180 bisThus, it is possible, for example, pre-purified glucose oxidase from Penicillium notatum with a specific activity of 180 bis
200 U/mg Protein mittels dieser Methode in Verbindung mit dem erflndungsgemäßen Polymer auf eine spezifische Aktivität von350 bis 400 U/mg Protein zu steigern und damit ein elektrophoretisch einheitliches Enzym zu gewinnen.200 U / mg of protein by means of this method in conjunction with the polymer according to the invention to increase to a specific activity of 350 to 400 U / mg protein and thus to obtain an electrophoretically uniform enzyme.
eingestellt. Die Polymerisation wird bei 600C durchgeführt und das Copolymerisat danach 8 Std. bei 85°C ausgehärtet.set. The polymerization is carried out at 60 0 C and the copolymer is then cured for 8 hrs. At 85 ° C.
Aminolyseaminolysis
75g des getrockneten Copolymerisates werden in einem Sulfierkolben mit 600ml 3-Dimethylamino-1 -propylamin, 9E%ig, 8 Std.75 g of the dried copolymer are in a sulphonation with 600ml of 3-dimethylamino-1-propylamine, 9E% ig, 8 hr.
bei 11C0C gerührt. Das überschüssige Amin wird anschließend abgesaugt und das Harz mit destilliertem Wasser bis zurstirred at 11C 0 C. The excess amine is then aspirated and the resin with distilled water to the
100ml des in physiologischer Kochsalzlösung gequollenen Harzes werden bei Raumtemperatur mit 100 ml physiologischer Kochsalzlösung und 100ml 30%iger Wasserstoffperoxidlösung verrührt und mit 0,1 N bis 0,2 N Natronlauge auf einen pH-Wert von etwa 11 titriert. Nach 25 Minuten wird der Überstand abgesaugt und die Umsetzung in gleicher Reihenfolge wiederholt. Anschließend wird das Harz mit destilliertem Wasser bis zur Neutralität gewaschen. Nach IR-spektroskopischen Befunden und Säure/Base-Titration wird das Harz nach dieser Vorschrift vollständig in die Aminoxidform überführt. Das Harzvolumen und die Anionenaustausch-Kapazität bleiben unverändert.100 ml of the salt swollen in physiological saline are stirred at room temperature with 100 ml of physiological saline and 100 ml of 30% hydrogen peroxide solution and titrated with 0.1 N to 0.2 N sodium hydroxide solution to a pH of about 11. After 25 minutes, the supernatant is filtered off with suction and the reaction is repeated in the same order. Subsequently, the resin is washed with distilled water to neutrality. According to IR spectroscopic findings and acid / base titration, the resin is fully converted according to this provision into the amine oxide form. The resin volume and the anion exchange capacity remain unchanged.
polymerisiert. 25g des getrockneten Copolymerisates werden mit 200ml 3-Diethylamino-1-propylamin 8 Std. bei 130°C gerührt.polymerized. 25 g of the dried copolymer are stirred for 8 hours at 130 ° C. with 200 ml of 3-diethylamino-1-propylamine.
erfindungsgemäßen Polymer aufgetragen und die Blastenzellen bei einer Fließgeschwindigkeit von 2 ml/min mit 34 m M HEPES-gepuffertem Eagle-MEM-Medium, pH 5,6, entfornt. Die Elution der Lymphozyten wurde mit Medium gleicherpolymer and the blast cells at a flow rate of 2 ml / min with 34 m M HEPES-buffered Eagle MEM medium, pH 5.6, entfornt. The elution of the lymphocytes was the same with medium
Kontrolle I.Fraktion 2. Fraktion (%) (%) (%)Control I.Fraction 2. Fraction (%) (%) (%)
andere Zellen 35 21 -other cells 35 21 -
(ohne Erythrozyten)(without erythrocytes)
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