DE2719723B2

DE2719723B2 - Verfahren zur Herstellung von Carboxylkationenaustauschem

Info

Publication number: DE2719723B2
Application number: DE19772719723
Authority: DE
Inventors: Galina Vladimirovna Bilibina Geb. Merinova; Nadeschda Nikolaevna Kuznecova Geb. Butylina; Nina Petrovna Kuznecova; Klavdia Pavlovna Popukova; Georgij Vasiljevitsch Samsonov; Larisa Konstantinovna Schataeva; Aida Aleksandrovna Selezneva
Original assignee: INSTITUT VYSOKOMOLEKULJARNYCH SOEDINENIJ AKADEMII NAUK SSR LENINGRAD (SOWJETUNION)
Current assignee: INSTITUT VYSOKOMOLEKULJARNYCH SOEDINENIJ AKADEMII NAUK SSR LENINGRAD (SOWJETUNION)
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1980-07-31
Also published as: DE2719723A1; DE2719723C3

Description

Kunstharz-Ionenaustauscher verwendet man in der medizinischen, mikrobiologischen und der Nahrungsmittelindustrie als Sorbe ns der biologischen Wirkstoffe aus natürlichen Quellen, verschiedenen mikrobiologischem Rohstoff und physiologischen Flüssigkeiten.

Es sind gegenwärtig Sorptions- und chromatographische Methoden bekannt, in denen man Ionenaustauschcellulosen und makroporöse Carboxylkationenaustauschcr verwendet, vorzugsweise in Kombination mit dem Aussalzen der Eiweißstoffe und Fermente oder dem Ausfällen derselben mit organischen Lösungsmitteln.

Die Ionenaustauschcellulosen besitzen jedoch eine geringe Sorptionskapazität gegenüber den Eiweißstoffen und Fermenten bei deren Abtrennung aus der Kühlflüssigkeit. Im allgemeinen übersteigt die Sorptionskapazität der Ionenaustauschcellulosen mg/g Ionenaustauscher nicht trotz ihres großen Volumens in aufgequollenem Zustand, welches 10 bis ml/g Ionenaustauscher erreicht. Dieser Umstand sowie die unregelmäßige Form der Teilchen bedingen niedrige hydrodynamische Eigenschaften, die die Durchflußgeschwindigkeit der biologische Wirkstoffe enthaltenden Lösung in den Kolonnen auf 60 ml/St./ cnr begrenzen.

Deshalb gelangten die Sorptionsmethoden unter Ver>vendun^o von !oncnsustiiuschcenulo^ ih

einer industriellen Verbreitung und werden hauptsächlich in der laboratoriumsmäßigen Praxis angewandt.

Die bekannten makroporösen Carboxylkationenaustauscher, die für die Sorption von Eiweißstoffen und Fermenten angewandt werden, besitzen gute hydrodynamische Eigenschaften und eine höhere Sorptionskapazität gegenüber den Eiweißstoffen und Fermenten ais die Ionenaustauschcellulosen (siehe Journal Polymer Science, part C, Nr. 16, 1967, Seiten 1457-1469; Werbeschrift der Firma B^;.o-Rad Laboratories, 1972, Seite 7). Die genannten Katione.iaustauscher verändern aber bedeutend ihr Volumen in aufgequollenem Zustand beim Übergang aus der Wasserstoff- in die Wasserstoff-Natrium-Form, was den Prozeß der Desorption der Eiweißstoffe und Fermente von dem Kationenaustauscher in dem Falle erschwert, wenn der Prozeß der Sorption-Desorption bei verschiedenen pH-Werten durchgeführt wird (letzteres ist eine besonders verbreitete Variante bei der Abtrennung von Eiweißstoffen und Fermenten).

Es ist zur Zeit ein Verfahren zur Herstellung von Carboxy Ikationenaustauschem in Form eines Blocks bekannt, welches in der Auflösung der Comonomere, der Methacrylsäure und eines vinylhaltigen Amids (Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin oder N,N'-Methylendiacrylamid oder Ν,Ν'-Hexamethylendimethacrylamid) sowie eines Initiators der radikalischen Polymerisation in verdünnter Essigsäure und der anschließenden Copolymerisation in der Masse bei einer Temperatur von 20 bis 100° C besteht (siehe SU-PS 322332. SU-PS 168427).

Der nach dem genannten Verfahren erhaltene Carboxylkationeiiaustauscher auf der Basis der Methacrylsäure und des Hexahydro-1,3,5-triacryltriazins besitzt nach der Größe bedeutende Poren im gequollenen Zustand in der Wasserstoff-Form, was eine hohe Sorptionskapazität gegenüber den Eiweißstoffen und Fermenten in einem pH-Bereich von 4 bis 5, das heißt unter den Bedingungen der Existenz nativer Formen der Eiweißstoffe und der Fermente, bedingt. Dabei wird der Kationenaustauscher durch unbedeutende Veränderungen des Volumens im gequollenen Zustand unter den Dcsorptionsbedingungen (beim Übergang des Kationenaustauschers aus der Wasserstoff- in die Wasserstoff-Natrium-Form, und zwar bei der Veränderung des pH-Wertes von 4 bis 7) gekennzeichnet. Dadurch wird es möglich, eine hohe Ausbeute an biologischen Wirkstoffen bei der Desorption (90 bis 100%) zu erzielen. Somit besitzt der Kationcnaustauscher eine hohe umkehrbare Sorptionsfähigkeit.

Die nach dem beschriebenen Verfahren erhaltenen Carboxylkationena islauschers auf der Basis von Methacrylsäure und Ν,Ν'-Alkylendimethacrylamiden besitzen nicht die für die Sorption der Makromoleküle der Eiweißstoffe und Fermente notwendige Porosität. Diese Kationenaustauscher sind nur für die Sorption organischer Stolle mit geringem Molekulargewicht, beispielsweise von Antibiotika, geeignet.

Das genannte bekannte Verfahren zur Herstellung von Carboxylkationenaustauschern auf der Basis der Methacrylsäure und des Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazins macht es nicht möglich, Kationenaustauscher mit reproduzierbaren Eigenschaften und reproduzierbarer Struktur selbst bei der Synthese des Kationenaustauschers in geringen Mengen zu erhalten. Das ist dadurch bedingt, daß die Copolymerisa-

tion durch Jen Effekt der Selbstbeschleunigung begleitet wird, der zu einem steilen Anwachsen der Temperatur in der Reaktionsmasse im Copolymerisationsprozeß führt. Außerdem weist der Kationenaustauscher nach der Zerkleinerung des Blocks Körner unregelmäßiger Form auf, was zu einem raschen Verreiben der Körner in gequollenem Zustand in den Sorptionskolonnen und zu einer Verlangsamung der Durchflußgeschwindigkeit in den Kolonnen der biologische Wirkstoffe enthaltenden Lösung führt.

Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Carboxylkationenaustauschern durch Copolymerisation der Methacrylsäure mit Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin in Suspension in Gegenwart von Initiatoren der radikalischen Polymerisation bekannt, wo man als Dispersionsmedium eine gesättigte wäßrige Salzlösung verwendet (,siehe SU-PS 114020).

Der nach dem bekannten Verfahren erhaltene Gelkationenaustauscher eignet sich nur für die Sorption der Ionen von anorganischen Stoffen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, in dem Verfahren zur Herstellung von Carboxylkationenaustauschern solche Bedingungen für die Durchführung der Copolymerisation zu wählen, die es möglichmachen, Kationenaustauscher mit reproduzierbaren Eigenschaften und reproduzierbarer Struktur in Form sphärischer Granalien zu erhalten, die eine hohe umkehrbare Sorptionsfähigkeit gegenüber den Eiweißstoffen und Fermenten im Verein mit hohen hydrodynamischen Eigenschaften besitzen.

Diese Aufgabe wird, wie aus den vorstehenden Ansprüchen ersichtlich, gelöst, wobei man in dem Verfahren zur Herstellung von Carboxykationenaustauschern durch Polymerisation von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit einem vinylhaltigen Amid aus der Gruppe Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin, N₁N'-Methylendiacrylamid, Ν,Ν'-Äthylendimetharrylamid oder N.N'-Hexamethylendimethacrylamid in Gegenwart eines Initiators für die radikalische Polymerisation in 5- bis 50%iger Essigsäure bei einer Temperatur von 20 bis 100° C so vorgeht, daß man die Acrylsäure oder Methacrylsäure mit dem vinylhaltigen Amid in einem Gewichtsverhältnis von 3:1 bis 12:1 in 5- bis 50%iger Essigsäure bis zu einer Monomerenkonzentration von 10 bis 30% auflöst, dieses Reaktionsgemisch, gegebenenfalls nach einer Vorpolymerisation bei 20 bis 25° C, in einer Polyalkylsiloxan- oder einer Polymethylphenylsiloxanflüssigkeit bei einem Gewichtsverhältnis des genannten Reaktionsgemisches zu der genannten siliziumorganischen Flüssigkeit von 1:3 bis 1:5 dispergiert und danach die Polymerisation in der Suspension durchführt.

Durch die Durchführung der Copolymerisation unter den genannten Bedingungen wurde es möglich, Carboxylkationenaustauscher mit reproduzierbaren Eigenschaften und reproduzierbarer Struktur in Form von 5 bis 500 Mikrometer großen sphärischen Granalien zu erhalten, die hohe hydrodynamische Eigenschaften aufweisen, die es gestatten, die Abtrennung und Reinigung der Eiweißstoffe und der Fermente aus natürlichen Quellen nicht nur im laboratoriumsmäßigen und präparativen, sondern auch in technischem ^Maßstab durchzuführen. Die Geschwindigkeit des Durchflusses der biologische Wirkstoffe enthaltenden Lösungen durch die mit dem Carboxylkationenaustauscher in der Wasserstoff-Form it; aufgequollenem Zustand gefüllten Kolonnen liegt in einem Bereich von 100 bis 300 ml/St/cnr in Abhängigkeit von den Herstellungsbedingungen des Kaiionenaustauschers und der Granaliengröße. Die erhaltenen Kationenaustauscher werden durch hohe Sorptionskapazitat und praktisch 100%ige Ausbeute an sorbierten Eiweißstoffen und Fermenten bei der Desorption gekennzeichnet.

Man verwendet die Methacryl- oder die Acrylsäure und das vinylhaltige Amid zweckmäßig in einem Gewichtsverhältnis von 6:1 bis 8:1.

Zur Herstellung von Carboxylkationenaustauschern mit maximaler Porengröße unter Erhaltung der notwendigen hydrodynamischen Eigenschaften verwendet man zweckmäßig 5 bis 20%ige Essigsäure bei einer Konzentration der Monomeren in der letzteren von 20%. Außerdem macht es die Verwendung von Essigsäure 5- bis 20%iger Konzentration als Lösungsmittel für die Ausgangsmonomeren möglich, Carboxylkationenaustauscher zu erhalten, welche unbedeutende Veränderung des Volumens in aufgequollenem Zustand (um 1,2 bis 1,8 Male) beim Übergang aus der Wasserstoff-Form in die Wasserstoff-Natrium-Form bei der Veränderung des pH-Wertes von 4 bis 7, d. h. unter den Bedingungen des Prozesses der Sorption-Desorption, zeigen.

Zur Verhinderung der möglichen Wanderung der Comonomere aus der Lösung der verdünnten Essigsäure in die siliziumorganische Flüssigkeit (Dispersionsmedium) sowie zur Herstellung von 100 bis 500 Mikrometer großen Granalien unterwirft man zweckmäßig vor der Dispergierung das Reaktionsgemisch einer Vorpolymerisation bei einer Temperatur von 20 bis 25° C.

Von den Initiatoren der radikalischen Polymerisation verwendet man zweckmäßig das Oxydations-Reduktions-System Ammoniumpersulfat- Ascorbinsäure, das unter den genannten Bedingungen der Durchführung der Polymerisation besonders wirksam ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Carboxylkationenaustauscher stellen Granalien sphärischer Form dar, deren Größe im lufttrokkenen Zustand von 5 bis 500 Mikrometer schwankt. Die Granalien des Kationenaustauschers weisen eine hohe Porosität und eine bedeutende innere Grenzfläche (bis 200 ην/ml des aufgequollenen Kationenaustauschers) in gequollenem Zustand in Wasser auf, was eine hohe Sorptionskapazität gegenüber den Eiweißstoffen und Fermenten bedingt. Zu gleicher Zeit verändern die erhaltenen Granalien unbedeutend ihr gequollenes Volumen beim Übergang aus der Wasserstoff-Form in die Wasserstoff-Natrium-Form, wodurch ein umkehrbares Abbinden der Eiweißstoffe und Fermente in einem pH-Bereich von 4 bis 7 ermöglicht wird.

Die erhaltenen Carboxylkationenaustauscher, die durch hohe Sorptionskapazität und umkehrbares Abbinden der biologischen Wirkstoffe gekennzeichnet werden, machten es möglich, wirksame Methoden zur Abtrennung und Reinigung folgender Eiweißstoffe und Fermente zu entwickeln:

1) Terrilitin aus der Kühlflüssigkeit Aspergillus terricola (Sorptionskapazitat 200 mg Eiweißstoff je 1 Gramm Kationenaustauscher; Umkehrbarkeit der Sorption 100%; Wirksamkeit der Reinigung 16 Male);

2) neutrale Proteasen aus der Kulturflüssigkeit

Bacillus subtiles (Sorptionskapazität 300 mg Eiweißstoff je 1 Gramm Kationenaustausch^; Ausbeute nach der proteolytisrhen Aktivität 100%; Wirksamkeit der Reinigung 35 Male);

3) Levansaccharose aus der Kulturflüssigkeit Acetobacter suboxydans (Sorptionskapazität 60 mg Eiweißstoff je 1 Gramm Kationenaustauscher; Ausbeute nach der Aktivität 100%; Wirksamkeit der Reinigung 20 Male);

4) Immunoglobuline des Blutserums (Sorptionskapazität 20 mg Eiweißstoff je 1 Gramm Kationenaustauscher; Umkehrbarkeit der Sorption 100%; durch Gradienteluieren wird Trennung der Immunoglobuline in Fraktionen erreicht);

5) Toxine aus dem Kobragift (Sorptionskapazität 260 mg Eiweißstoff je 1 Gramm Kationenaustauscher; Umkehrbarkeit der Sorption 100%; durch Gradienteluieren ist die Trennung der Neuro- und Kardiotoxine möglich);

6) Urokinasen aus dem Harn des Menschen (Sorptionskapazität 200 bis 300 mg Eiweißstoff je 1 Gramm Kationenaustauscher).

Die Abtrennung und Reinigung der Eiweißstoffe und Fermente auf dem Kationenaustauscher führt zur Herstellung hochgereinigter Präparate, wodurch die zusätzliche Reinigung, beispielsweise die liuomatographische Trennung, entfällt.

Die hohe Sorptionskapazität des Kationenaustauschers macht es möglich. Eiweißstoffe und Fermente bei der Desorption auf das hundert- bis tausend^fache gegenüber ihrer Konzentration in natürlichen Quellen zu konzentrieren.

Einer der Vorteile des erfindungsgemäß erhaltenen Carboxylkationenaustauschers ist es. daß der Kationenaustauscher in der Wasserstoff-Form selektiv und umkehrbar Eiweißstoffe und Fermente mit verschiedenen Molekulargewichten aus Salzlösungen sorbiert. Durch diese Besonderheit entfällt die Dialyse der Ausgangsgemische vor der Ionenaustauschtrennung.

Die Besonderheit der Struktur des Carboxylkationenaustauschers macht es möglich, die Trennung der Eiweißstoffe und Fermente in einem breiten pH-Bereich der Elutionslösung durchzuführen. Dabei gewährleisten die hydrodynamischen Eigenschaften des Carboxylkationenaustauschers eine beliebige spezifische Geschwindigkeit des Durchflusses der Lösungen durch die Kolonne ohne Hochdruck, wodurch es möglich wird, die Abtrennung und Reinigung der Eiweißstoffe und Fermente unter technischen Bedingungen durchzuführen.

Eine bevorzugte Variante der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die folgende.

Man löst Methacrylsäure und Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin in 15- bis 20%iger Essigsäure in der Atmosphäre von Inertgas auf und gibt den Initiator der radikalischen Polymerisation, Ammoniumpersulfat-Ascorbinsäure. zu. Die Konzentraten der Comonomere in der verdünnten Essigsäure beträgt 20%. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird entweder sofort in der Polyäthylsiloxanflüssigkeit dispergiert oder zunächst einer Vorpolymerisation bei einer Temperatur on 20 bis 25" C während 1 bis 1(1 Minuten bis zur irzielung eines Vorpolymerisates erfoiderlicher Viskosität unterworfen und dann d'is gebildete VorpoW-■ nerisat in der Polyäthylsiloxanflüssigkeit dispergiert. ')ann wird die Copolymerisation in der Suspension !•■ei einet Temperatur mim 20 bis 25 C unter Rühren λ alirend 5 Stunden bis /ur Er/ielunp \on in organischen Lösungsmitteln und wäßrigen Alkalilösungen unlöslichen Granalien durchgeführt. Dann hält man die Suspension des Copolymerisates bei einer Temperatur von 2Ü bis 25° C weitere 10 bis 15 Stunden, ' ohne zu rühren, wonach man sie auf eine Temperatur von 80° C erhitzt und bei dieser Temperatur während 60 Minuten hält. Nach der Abkühlung auf eine Temperatur von 20 bis 25° C trenni man die Granalien des Kationenaustauschers von der Polyäthylsiloxan-

i" flüssigkeit ab und wäscht nacheinander mit Petroläther. Aceton, Wasser, 0,5 n-wäßriger Ätznatronlösung, 1 η-wäßriger Salzsäurelösung und Wasser.

Die Ccrboxylkationenaustauscher werden empfohlen zur Abrennung aus natürlichen Quellen und

¹'· Reinigung von keine Metallionen enthaltendenden Eiweißstoffen und Fermenten unter technischen Bedingungensowie für analytische und präparative Arbeiten mit Oligopeptiden, Eiweißstoffen und Fermenten.

-" Zum besseren Verstehen der vorliegenden Erfindung werden folgende Beispiele für die Herstellung von Carboxylkationenaustauschern angeführt.

Beispiel 1

In einen Kolben von 1000 ml Fassungvennögen. versehen mit Rührer. Rohren zum Einleiten von Argon und Tropftrichter, gießt :nan 500 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit ein und durchperlt Argon während 30 Minuten. Gleichzeitig bringt man im Argonstrom in

■ den Trichter 16.N ml Methacrylsäure. 2,06 g Hexahydro- 1,3.5-triacryloyltriazin und 77 ml 20%ige wäßrige Essigsäurelösung ein. Man erhält eine Lösung der Monomeren in verdünnter Essigsäure einer Konzentration von 20%. Nach der Auflösung der Monomeren bringt man in den Trichter im Argonstrom den Initiator, O.2NX9 g Ammoniumpersulfat und 0,2222 g Ascorbinsäure, ein. Die Lösung der Monomeren und des Initiators in 20^riiger Essigsäure (das Reaktionsgemisch) hält man im Trichter bei einer Temperatur von

^:i 22° C während 5 Minuten. Nach Ablauf der genannten Zeit gießt man das erhaltene Vorpolymerisat in einem dünnen Strahl in die Polyäthylsiloxanflüssigkeit unter Rühien (das heißt man führ! die Dispcrgicrung des Vorpolymerisates in der genannten Flüssigkeit

^; · durch). Dann führt man die Copolymerisation in der Suspension bei einer Temperatur von 22° C unter Rühren (Drehzahl des Rührers in der Minute 150 his 200) während 5 Stunden durch, wonach man das Rühren unterbricht und die Suspension des Copolymcri-

'" sates weitere 10 Stunden bei derselben Temperatur hält. Dann erhöht man die Temperatur im Kolben auf XO C und hält die Suspension des Copolymcrisales bei dieser Temperatur unter Rühren während I Stunde. Nach det Abkühlung auf eine Temperatur von

"·"> 25° C trennt man die Kationenaustauschcrgranalien von der Polyäthylsiloxanflüssigkeit ab und wäscht nacheinander mit Petroläther, Aceton, Wasser, 0,5 η-wäßriger Ätznatronlösung. 1 n-wäßriger Salzsäureläsung und Wasser.

mi Die Ausbeute an Kationenaustauscher im lufttrokkcnen Zustand beträgt 17.5g (91%), die überwiegende Ginnaliengröße 100 bis 20OjIm. Die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion betragt 9.5 mVal.'g. Der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der H-Fomi im Wasser beträgt 5,6. Der Quellungskocffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) beträgt S.4. das spezifische Volumen im gequollenen Zustand

6,75 ml/g, die Sorptionskapazität gegenüber dem proteolytischen Ferment Terrilitin (Molekulargewicht des Fermentes 28000) 200 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher. Die Ausbeute an Terrilitin bei der Desorption beträgt 100%, die Sorptionskapazität gegenüber den neutralen Proteasen aus der Kulturflüssigkeit Bacillus subtilis 300 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher, die Ausbeute an neutralen Proteasen bei der Desorption 100%.

Beispiel 2

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 1 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man eine Lösung der Monomeren in 20%iger Essigsäure bei einer Konzentration von 15 % erhält. Die Ausbeute an Kationenaustauscher im lufttrockenen Zustand beträgt 90%. Der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser beträgt 8,2, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 10,8, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 9,20 mVal/g, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 11,9 ml/g, die Sorptionskapazität gegenüber Terrilitin 250 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher, die Ausbeute an Terrilitin bei der Desorption 90%.

Beispiel 3

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 1 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man eine Lösung der Monomeren in 20%iger Essigsäure bei einer Konzentration von 25 % erhält. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 87%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 4,8, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 6,8, die Austauschkapazitat gegenüber dem Natriumion 9,36 mVal/g, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 6,4 ml/g, die Sorptionskapazität gegenüber Terrilitin ! 75 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher, die Ausbeute an Terrilitin bei der Desorption 95%.

Beispiel 4

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 1 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man eine Lösung der Monomeren in 20%iger Essigsäure bei einer Konzentration von 30% erhält und die Copolymerisation bei einer Temperatur von 22° C während 5 Stunden unter Rühren, dann bei derselben Temperatur, ohne zu rühren, während 10 Stunden durchführt, wonach man die Temperatur auf 100° C erhöht und die Copolymerisation bei dieser Temperatur während 0,5 Stunden durchführt. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 93%, der Quellungskceffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 4,4, der Quellungskoeffizient in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 4,5, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 9,5 mVal/g, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 7,7 ml/g, die Sorptionskapazität gegenüber der Urokinase 3,6¹⁰' CTA/ml gequollener Kationenaustauscher, die Ausbeute an Urokinase bei der Desorption 100%, Die Konzentration der Urokinase in der Lösung nach der Desorption von dem Kationenaustauscher steigt gegenüber der Ausgangskonzentration im Harnstoff des Menschen auf das 1500fache. Die spezifische Aktivität nach dem Präparat beträgt 10600 Streptokinaseeinheiten/ml Eiweißstoff. Die Sorptionskapazität gegenüber der Neuraminidase beträgt 6000 PU/ml gequollener Kationenaustauscher ■ (PU-Aktivität nach dem Substrat Ovomuzin). Die Ausbeute an Neuraminidase bei der Desorption beträgt 80%.

Beispiel 5

i" Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel i durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man eine 5%ige wäßrige Lösung von Essigsäure und 1,548 g Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin verwendet. Die Ausbeute an Kationenaustau- > scher beträgt 90%, der Queiiungskoeffizienl des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 6,9, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 11,0, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 9,5

:» mVal/g, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 8,9 ml/g, die Sorptionskapazität gegenüber dem Terrilitin 200 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher und die Ausbeute an Terrilitin bei der Desorption 90%.

Beispiel 6

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 1 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man 50%ige wäßrige Lösung von Es-

SU sigsäure bei einem Gewichtsverhältnis der Methacrylsäure zum Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin von 4:1 verwendet. Das Reaktionsgemisch wird aus dem Tropftrichter ohne Halten sofort der Polyäthylsiloxanflüssigkeit zugegeben. Die Ausbeute an Kationen-

i". austauscher beträgt 75%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 4,5, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 6,9, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 8,5 mVal/g und das spezifische Volumen im gequoiienen Zustand 6,0 mi/g.

Beispiel 7

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedin-⁴' gungen wie auch in Beispiel 1 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man eine 30%ige wäßrige Lösung von Essigsäure verwendet und eine Lösung der Monomeren einer Konzentration von 30% bereitet. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 100%, der

" Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 3,4, der Quellungskoeffizient des Kat Ionenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 4,5, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 5,15 ml/g und die Austauschkapa-

" zität gegenüber dem Natriumion 10,3 mVal/g.

Beispiel 8
In einen Kolben, versehen mit Rührer, Rohren zum

bo Einleiten von Argon und Tropftrichter, gießt man 437 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit ein und durchperlt Argon während 30 Minuten. Gleichzeitig bringt man in den Trichter im Argonstrom 14,4 g Acrylsäure, 2,6 g Hexahydro-l,3,5-triacryloyltriazin und 70 ml

bi 20%ige Essigsäure ein. Man erhält eine Lösung der Monomeren in verdünnter Essigsäure (Konzentration der Monomeren in der Lösung 20%). Nach der Auflösung der Monomeren bringt man in den Trichter

im Argonstrom den Initiator, 0,1305 g Ammoniumpersulfat und 0,1087 g Natriummetabisulfit, ein. Nach der Auflösung des Initiators gießt man das Reaktionsgemisch aus dem Trichter in einem dünnen Strahl in die Polyäthylsiloxanflüssigkeit unter Rühren (das heißt man führt die Dispcrgicrung des Reaktionsgemisches in der genannten Flüssigkeit durch). Dann führt man die Copolymerisation in der Suspension bei einer Temperatur von 20° C unter Rühren während 5 Stunden durch, wonach man das Rühren unterbricht und die Suspension des Copolymerisates weitere 10 Stunden bei derselben Temperatur hält. Dann erhöht man die Temperatur im Kolben auf 80° C und hält die Suspension des Copolymerisates bei dieser Temperatur unter Rühren während 1 Stunde. Nach der Abkühlung auf eine Temperatur von 20° C trennt man die Kationenaustauschergranalien von der Polyäthylsiloxanflüssigkeit ab und wäscht nacheinander mit Petroläther, Aceton, Wasser, 0,5 η-wäßriger Ätznatronlösung, 1 η-wäßriger Salzsäurelösung und Wasser. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 90%, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 10,1 mVal/g, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 5,8, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 9, und das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 7,7 ml/g.

Beispiel 9

In einen Kolben, versehen mit Rührer, Rohren zum Einleiten von Argon und Tropftrichter, gießt man 250 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit ein und durchperlt Argon während 30 Minuten. Gleichzeitig bringt man in den Trichter im Argonstrom 8,6 g Methacrylsäure, 0,81 g Ν,Ν'-Äthylendimethacrylamid und 38 ml 15%ige Essigsäure ein. Man erhält eine Lösung der Monomeren in verdünnter Essigsäure (Konzentration der Monomeren in der Lösung 20%). Nach der Auflösung der Monomerem bringt man in den Trichter im Argonstrom den Initiator, 0,093 g Ammoniumpersulfat und 0,072 g Ascorbinsäure, ein. Die Lösung der Comonomeren und des Initiators in 15%iger Essigsäure (das Reaktionsgemisch) hält man in dem Trichter bei einer Temperatur von 20°C während 5 Minuten. Nach Ablauf der genannten Zeit gießt man das erhaltene Vorpolymerisat in einem dünnen Strahl unter Rühren in die Polyäthylsiloxanflüssigkeit (das heißt man führt die Dispergierung des Vorpolymerisates in der genannten Flüssigkeit durch). Dann führt man die Copolymerisation in der Suspension bei einer Temperatur von 20° C unter Rühren (Drehzahl des Rührers in der Minute 200 bis 300) während 5 Stunden und dann bei einer Temperatur von 80° C unter Rühren während 2 Stunden durch. Nach der Abkühlung auf eine Temperatur von 20° C wäscht man die Granalien nacheinander mit Petroläther, Aceton, Wasser, 0,5 n-wäßriger Ätznatronlösung, 1 n-wäßriger Salzsäurelösung und Wasser. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 98%, die Größe der Granalien 80 bis 300 Mikrometer, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 7,0, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 11,3, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 9,2 ml/g, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 9,6 mVal/g und die Sorptionskapazität gegenüber der L- Asparaginase 50 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher.

Beispiel 10

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 9 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man eine Losung der Monomeren in 15 %iger Essigsäure mit einer Konzentration von 30% bereitet; die Lösung der Monomeren und des Initiators in 15%iger Essigsäure (das Reaktionsgemisch) hält man im Tropftrichter (vor der Zugabe der Lösung zur Polyäthylsiloxanflüssigkeit) bei einer Temperatur von 25 ° C während 1 Minute. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 85%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 4,0 im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 6,2, das spezifische Volumen im aufgequollenen Zustand 5,4 ml/g, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 9,4 mVal/g, die Sorptionskapazität gegenüber dem Terrilitin 275 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher und die Ausbeute an Terrilitin bei der -'" Desorption 90%.

Beispiel 11

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 9 durchgeführt mit einer

-' Ausnahme, daß man als Lösungsmittel 30%ige Essigsäure verwendet das Ν,Ν'-Äthyldimethacrylamid in einer Menge von 3,46 g nimmt und eine Lösung der Monomeren in 30 %iger Essigsäure mit einer Konzentration von 15% bereitet. Die Ausbeute an Kationen-

^!" austauscher beträgt 95%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 3,8, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 5,1, das spezifische Volumen im aufgequollenen Zustand 8,8 ml/g und die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 7,8

'"' mVal/g.

Beispiel 12
Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedin-

Hi g^ung^{en w}<^e auch in Beispiel 9 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man 30%ige Essigsäure verwendet und das Ν,Ν'-Äthylendimethacrylamid in einer Menge von 1,71 g nimmt. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 94%, der Quellungskoeffizient

,. des Kationenaustauschers in der Η-Form im Wasser 5,2, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 8,2, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 6.8 ml/g und die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 9.6 mVäl/g.

Beispiel 13

In einen Kolben, versehen mit Rührer, Rohren zum Einleiten von Argon und Tropf trichter, gießt man 250 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit ein und durchperlt

ν, Argon während 30 Minuten. Gleichzeitig bringt man in den Trichter im Argonstrom 8,6 g Methacrylsäure, 20 ml 30%ige Essigsäure und 0,05 g Ammoniumpersulfat ein. Das Reaktionsgemisch hält man während 7 Minuten bei einer Temperatur von 25 ° C, wonach

w) man noch 0,187 g Ammoniumpersulfat und 0,143 g Ascorbinsäure zugibt. Nach 2 Minuten gibt man dem Reaktionsgemisch, welches das Vorpolymerisat enthält, 0,81 gN.N'-Äthylendimethylacrylamid, gelöst in 18 ml 30%iger Essigsäure, zu. Das Reaktionsgemisch

μ hält man noch während 1 Minute bei einer Temperatur von 25° C und gießt danach in einem dünnen Strahl unter Rühren in die Polyäthylsiloxanflüssigkeit. Dann führt man die Copolymerisation in der Suspen-

sion bei einer Temperatur von 25° C unter Rühren während 5 Stunden und danach bei einer Temperatur von 80° C unter Rühren während 2 Stunden durch. Nach der Abkühlung auf eine Temperatur von 20° C trennt man die Kationenaustauschergranalien von der Polyäthylsiloxanflüssigkeit ab und wäscht nacheinander mit Petroläther, Aceton, Wasser, 0,5 n-wäßriger Ätznatronlösung, 1 η-wäßriger Salzsäurelösung und Wasser. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 7,6 g (80%), die Granaliengröße 50 bis 200 Mikrometer, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 10 mVal/g der Quellungskoeffizient in der Η-Form in Wasser 7,2, im Phosphatpuffe. (pH = 6,8) 16,0, das spezifische Volumen im gequollenen Zustand 10,6 ml/g und die Sorption.skapazität gegenüber der L-Asparaginase 275 mg Eiweißstoff/g Kationenaustauscher.

Beispiel 14

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 9 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man 8,4 g Methacrylsäure, 1,62 g Ν,Ν'-Äthylendimethacrylamid, 37,4 ml 30%ige Essigsäure, 0,2802 g Ammoniumpersulfat, 0,2151g Ascorbinsäure und 234 ml Polymethylphenylsiloxanflüssigkeit verwendet und die Drehzahl des Rührers in e'er Minute 1000 bis 1500 ist. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 85 %, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 7,5, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 13,8 und die Größe der erhaltenen Granalien 5 bis 50 Mikrometer mit überwiegender Fraktion von 5 bis 20 Mikrometer.

Beispiel 15

Die Copolymerisation wird unter gleichen Bedingungen wie auch in Beispiel 14 durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man 15 %ige Essigsäure verwendet. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 75%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 8,5, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 11,0, die Größe der erhaltenen Granalien 10 bis 100 Mikrometer mit überwiegender Fraktion von 20 bis 50 Mikrometer.

Beispiel 16

Die Copolymerisation wird unter den in Beispiel 13 beschriebenen analogen Bedingungen durchgeführt. Der Unterschied besteht darin, daß man 5 ml Methacrylsäure, 0,48 g Ν,Ν'-Methylendiacrylamid, 22 ml 5%ige Essigsäure, 0,0555 g Ammoniumpersulfat, 0,0427 g Ascorbinsäure und 140 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit verwendet. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 90%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 5,8, im Phosphatpuffer (pH = 6,8), 9,0, das spezifische Volumen im aufgequollenen Zustand 7,5 ml/g und die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 10,3 mVal/g.

Beispiel 17

Die Copolymerisation wird unter den in Beispiel 13 beschriebenen analogen Bedingungen durchgeführt. Der Unterschied besteht darin, daß man 5 ml ^xAcrylsäure, 0,76 g Ν,Ν'-Äthylendimethacrylamid, 24,3 ml 5%ige Essigsäure, 0,01515 g Ammoniumpersulfat, 0,0117 g Ascorbinsäure und 150 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit verwendet.

Beispiel 18

Die Copolymerisation wird unter den in Beispiel 13 beschriebenen analogen Bedingungen durchgeführt. Der Unterschied besteht darin, daß man 5.2 ml Methacrylsäure, 0,4 g N,N'-Hexamethylendimethacry! amid, 0,0224 g Ammoniumpersulfat, 0,5 ml n-wäßrigc AgNOj-Lösung, 11 ml 30%ige Essigsäure und 100 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit verwendet. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 5,5 g, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der H-Form in Wasser 4, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 8 und die Austausch kapazität gegenüber dem Natriumion 9.S mVal/g.

Beispiel 19

Die Copolymerisation wird unter den in Beispiel 1 beschriebenen analogen Bedingungen durchgeführt mit einer Ausnahme, daß man 10%ige Essigsäure verwendet und eine Lösung der Monomeren in 10%iger Essigsäure mit einer Konzentration von 10% bereitet. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 92%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 7,9, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 12,1, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 8,9 mVal/g und das spezifische Volumen im aufgequollenen Zustand 10,8 ml/g.

Beispiel 20

In einen zylindrischen Kolben, versehen mit Lamellenrührer, Rohren zum Einleiten von Argon und Tropftrichter, bringt man 255 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit und durchperlt Argon während 30 Minuten ein. Gleichzeitig bringt man in den Trichter im Argonstrom 8,4 ml Methacrylsäure, 2,73 g N,N'-Äthylendimethyacrylamid, 49,3 ml 50%ige Essigsäure, 0,1868 g Ammoniumpersulfat, 0,1437 g Ascorbinsäure ein. Die in dem Trichter gebildete Lösung der Monomeren und des Initiators dispergiert man in 308 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit. Dann führt man die Copolymerisation unter Rühren im Argonstrom bei einer Temperatur von 20° C während 5 Stunden und bei einer Temperatur von 40° C während 2 Stunden durch. Nach der Abkühlung wäscht man die Granalien nacheinander mit Petroläther, Aceton, Wasser, 0,5 η-wäßriger Ätznatronlösung, 1 η-wäßriger Salzsäurelösung, Wasser und trocknet danach. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 75%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 4,0, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 7,0, das spezifische Volumen im aufgequollenen Zustand 5,35 ml/g, die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 8,1 mVal/g und die überwiegende Granaliengröße 20 bis 100 Mikrometer.

Beispiel 21

Die Copolymerisation wird unter den in Beispiel 1 beschriebenen analogen Bedingungen durchgeführt. Der Unterschied besteht darin, daß man 5 ml Methacrylsäure, 0,395 g Ν,Ν'-Methylendiacrylamid, 22 ml 5%ige Essigsäure, 0,0555 g Ammoniumpersulfat, 0,0427 g Ascorbinsäure und 140 ml Polyäthylsiloxanflüssigkeit verwendet. Die Ausbeute an Kationenaustauscher beträgt 87%, der Quellungskoeffizient des Kationenaustauschers in der Η-Form in Wasser 4,3, im Phosphatpuffer (pH = 6,8) 8,0, das spezifische Volumen im aufgequollenen Zustand 6,23 ml/g und die Austauschkapazität gegenüber dem Natriumion 10,1 mVal/g.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Hc.stellung von Carboxylkationenaustauschern durch Polymerisation von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit einem vinylhaltigen Amid aus der Gruppe Hexahydro-1,3,5-triacryloyltriazin. N,N'-Methylendiacrylamid, N.N'-Äthylendimethacrylamid oder N,N'-Hexamethylendimethacrylamid in Gegenwart eines Initiators für die radikalische Polymerisation in 5-bis 5O9ciger Essigsäure bei einer Temperatur von 20 bis 100° C, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acrylsäure oder Methacrylsäure mit dem vinylhaltigcn Amid in einem Gewichtsverhältnis von 3:1 bis 12:1 in 5- bis SO^iger Essigsäure bis zu einer Monomerenkonzentration von 10 bis 30% auflöst, dieses Reaktionsgemisch gegebenenfalls nach einer Vorpolymerisation bei 20 bis 25° C, in einer Polyäthylsiloxan- oder Polymethylphenylsiloxanflüssigkeit bei einem Gewichtsverhältnis des genannten Reaktionsgemisches zu der genannten siliziumorganischen Flüssigkeit von 1:3 bis 1:5 dispergiert und danach die Polymerisation in der Suspension durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Methacryl- oder Acrylsäure mit vinylhaltigem Amid in einem Gewichtsverhältnis von 6:1 bis 8:1 nimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation in 5-bis 20%iger Essigsäure bei einer Monomerenkonzentration von 20% durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Initiator für die radikalische Polymerisation das Oxydalions-Reduktions-System Ammoniumpersulfat- Ascorbinsäure verwendet.