DE3779513T2

DE3779513T2 - Verfahren zur herstellung von poroesen vernetzter polyvinylalkohol-partikeln.

Info

Publication number: DE3779513T2
Application number: DE8787109862T
Authority: DE
Inventors: Takaharu Itagaki; Hiroshi Kusano; Eiji Miyata; Takayuki Tashiro
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2007-07-09
Also published as: EP0256293A2; EP0256293A3; DE3779513D1; JPS6317904A; EP0256293B1; AU7539387A; NZ220992A; AU598830B2; US4863972A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln, wobei man zur Herstellung von Kugeln aus einer Polyvinylalkohollösung zuerst eine wäßrige Polyvinylalkohollösung in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, die Dispersion in einem solchen Zustand hält, daß sich spontan ein Gel bildet, und anschließend das Gel mit einem Vernetzungsmittel umsetzt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln, die zur Verwendung als Füllmaterialien in der Chromatographie, im besonderen bei der Gelpermeationschromatografie in waßriger Phase, geeignet sind.
Wasserunlösliche vernetzte Polyvinylalkoholpartikel, die durch Umsetzung von Polyvinylalkohol mit einem Vernetzungsmittel hergestellt werden, sind bekannt, jedoch befindet sich der so erhaltene Polyvinylalkohol in einem Gelzustand. Daher wurde ein Verfahren zur Herstellung eines porösen vernetzten Polyvinylalkohols vorgeschlagen, in dem der Polyvinylalkohol mit einem Vernetzungsmittel in Wasser, in dem ein Salz gelöst oder fein suspendiert ist, umgesetzt wird (JP-A-90804/81).
Ferner offenbaren Chemical Abstracts 97, 164009p und 99, 195632g ein Gel aus porösem, kugelförmigem Polyvinylalkohol, das durch Suspendieren eines Gemisches aus Polyvinylacetat, einem organischen Lösungsmittel und einem Verdünnungsmittel in einem Nichtlösungsmittel und, in einem Endschritt, durch Erzeugung der Vernetzung in den Partikeln hergestellt wird.
US-A 4,104,208 betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von harten und porösen Polyvinylalkoholgelen für wäßrige Gelpermeationschromatographie, umfassend Suspensionspolymerisieren von Vinylacetat mit Diethylenglykoldimethacrylat oder Glycidylmethacrylat in Gegenwart eines Verdünnungsmittels, das als Vernetzungsmittel die Porengröße des Produktes regelt, Verseifen des entstandenen porösen Polyvinylacetatgels mit einem Alkali und Nachvernetzen des entstandenen porösen Polyvinylalkoholgels mit Epichlorhydrin.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von makroporösen Polyvinylalkoholpartikeln mit einer hohen Ausschlußgrenze der Molekülmasse, die hergestellt werden, indem man zuerst eine wäßrige Lösung eines Gemisches aus Polyvinylalkohol und einem Salz zur Herstellung von Kugeln aus einer Polyvinylalkohollösung in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, die Dispersion in einem solchen Zustand hält, daß sich spontan ein Gel bildet und anschließend das Gel mit einem Vernetzungsmittel umsetzt.
Abb. 1 ist ein Diagramm, das den Druckverlust gegen das Durchlaufgeschwindigkeitsprofil für jedes Füllmaterial (1) zeigt, das aus den vernetzten, in Beispiel 1 hergestellten Polyvinylalkoholpartikeln zusammengesetzt ist, und für ein vernetztes Vergleichsagarosegel (2);
Abb. 2 und 3 sind Eichkurven, die bei der Durchführung einer Gelpermeationschromatografie mit Proben der vernetzten, in den Beispielen 1 und 3 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellten Polyvinylalkoholpartikel aufgestellt wurden.
Die hier verwendete Bezeichnung "spontane Gelbildung" bedeutet das Phänomen, bei dem in Wasser gelöster Polyvinylalkohol in Abwesenheit eines beliebigen, als dritte Komponente verwendeten Vernetzungsmittels unlöslich wird. Beim Stehenlassen nimmt die Viskosität einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung mit der Zeit zu, bis sich spontan ein Gel bildet. Man nimmt an, daß dieses Phänomen auf Grund der Wasserstoffbrückenbindung zwischen einzelnen Vinylalkoholmolekülen auftritt. Je höher die Konzentration der wäßrigen Polyvinylalkohollösung ist, und je niedriger die Temperatur, bei der sie stehengelassen wird, ist, umso schneller beginnt die Gelbildung. Der genaue Grund, warum die Partikel der vorliegenden Erfindung, die unter Verwendung der spontanen Gelbildung einer wäßrigen Polyvinylalkohollösung hergestellt werden, Makroporen enthalten, ist nicht klar, aber sehr wahrscheinlich nimmt der Polyvinylalkohol, der aus dem Reaktionsmedium ausfällt und auf Grund der spontanen Gelbildung eine Phasentrennung durchmacht, eine heterogene und poröse Struktur an. Die so gebildeten Makroporen unterscheiden sich wesentlich von den Poren in einer Netzwerkstruktur, die durch einfache Umsetzung von Polyvinylalkohol mit einem Vernetzungsmittel gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln, wobei man zuerst eine wäßrige Lösung eines Gemisches aus Polyvinylalkohol und einem Salz in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, die Dispersion in einem solchen Zustand hält, daß sich spontan ein Gel bildet, und anschließend das Gel mit einem Vernetzungsmittel umsetzt.
Der zur Verwendung als Ausgangssubstanz in der vorliegenden Erfindung geeignete Polyvinylalkohol weist einen Polymerisations grad im Bereich von mehreren 10 bis mehreren 1000, bevorzugt von 200 bis 2000, und einen Verseifungsgrad von mindestens 90 mol %, bevorzugt mindestens 95 mol % auf. Ein solcher Polyvinylalkohol wird bis zu einer Konzentration von 2 bis 30 %, bevorzugt 5 bis 15 %, in Wasser gelöst und solchen Bedingungen ausgesetzt, daß sich spontan ein Gel bildet. Mit der wäßrigen Polyvinylalkohollösung allein dauert es jedoch bis zur spontanen Gelbildung eine so viel längere Zeit, daß zur Beschleunigung der spontanen Gelbildung ein Salz zu der wäßrigen Polyvinylalkohollösung gegeben wird. Ein geeignetes Salz ist Natriumchlorid, Natriumsulfat oder ein beliebiges anderes Salz, das Polyvinylalkohol koagulieren und ausfällen kann.
Die Menge, in der das Salz zugegeben wird, variiert mit der speziellen verwendeten Salzart, es wird jedoch in der Regel in einer Menge innerhalb des Bereiches von 3 % bis zu der Konzentration zugegeben, bei der Polyvinylalkohol vor der spontanen Gelbildung nicht ausfällt. Wird Natriumchlorid als Salz verwendet, variiert die Menge seiner Zugabe mit dem Polymerisations- und Verseifungsgrad des Polyvinylalkohols und seiner Konzentration. Wird zum Beispiel eine 10 %ige wäßrige Polyvinylalkohollösung mit einem Polymerisationsgrad von 500 und einem Verseifungsgrad von mindestens 98 mol % verwendet, sollte Natriumchlorid in einer Menge von 1 bis 12 %, bevorzugt 3 bis 10 %, zugegeben werden. Wird derselbe Polyvinylalkohol als 5 %ige wäßrige Lösung verwendet, sollte Natriumchlorid in einer Menge von 1 bis 15 %, bevorzugt 5 bis 13 %, zugegeben werden. Eine weitere Beschleunigung der spontanen Gelbildung kann durch Zugabe von Alkali, wie Natriumhydroxid, zu der wäßrigen Polyvinylalkohollösung erreicht werden, zu der das Salz gegeben wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die mit dem Salz versetzte, wäßrige Polyvinylalkohollösung nach dem Dispergieren zu Partikeln in einem organischen Lösungsmittel spontan geliert. Verwendbare organische Lösungsmittel umfassen aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Benzol, Chlorbenzol, Dichlorbenzol und deren halogenierte Derivate; und aliphatische und alicyclische Kohlenwasserstoffe, wie n-Heptan, n-Hexan, flüssiges Paraffin, Cyclohexan, Dichlormethan, Dichlorethan und deren halogenierte Derivate. Diese organischen Losungsmittel werden typischerweise einzeln verwendet, können jedoch als Gemisch verwendet werden.
Die organischen Lösungsmittel werden in Mengen verwendet, die mindestens das Zweifache, bevorzugt das Drei- bis Sechsfache, des Volumens der wäßrigen Polyvinylalkohollösung sind. Die organischen Lösungsmittel enthalten bevorzugt Dispersionsstabilisatoren, wie öllösliche Celluloseverbindungen (z.B. Ethylcellulose, Celluloseacetatbutyrat und Ethylhydroxyethylcellulose), und weitere öllösliche Verbindungen, wie sie durch Gummi arabicum, Sorbitansesquioleat, Sorbitanmonooleat und Sorbitanmonostearat veranschaulicht werden. Diese Dispersionsstabilisatoren werden typischerweise in Mengen von 0,05 bis 10 %, bevorzugt 0,1 bis 5 %, des organischen Lösungsmittels verwendet.
Nach dem Dispergieren zu Partikeln in dem organischen Lösungsmittel wird die wäßrige Polyvinylalkohollösung bei einer Temperatur von 0 bis 50ºC, bevorzugt 3 bis 30ºC, für eine Zeit von 2 bis 200 Stunden, bevorzugt 5 bis 100 Stunden, spontan geliert.
Nach der spontanen Gelbildung unter diesen Bedingungen wird es mit einem Vernetzungsmittel umgesetzt. Verwendbare Vernetzungsmittel sind die, die mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen zwischen Vinylalkoholmolekülen vernetzte Anteile bilden können, die Dialdehydverbindungen, wie Glyoxal, Glutaraldehyd und Terephthalaldehyd; Diepoxyverbindungen, wie 1,2,3,4-Diepoxybutan; Glycidyletherverbindungen, wie Ethylenglykoldiglycidylether und 1,4-Butandioldiglycidylether; und Epihalohydrinverbindungen, wie Epichlorhydrin und Epibromhydrin, umfassen. Vorteilhafte Beispiele sind Dialdehydverbindungen, die durch Acetalbindungen zwischen Vinylalkoholmolekülen Vernetzungen bilden. Das Vernetzungsmittel wird typischerweise in einer Menge von mindestens 4 mol % der gesamten Hydroxylgruppen im Polyvinylalkohol verwendet.
Die Vernetzungsreaktion wird durch Zugabe der vorstehend aufgeführten Vernetzungsmittel zu dem Gel, das sich spontan gebildet hat, durchgeführt. In einer anderen Ausführungsform können die kugelförmigen Partikel, die sich durch die spontane Gelbildung ergeben, zur Abtrennung vom organischen Losungsmittel filtriert werden, und die auf dem Filter zurückgehaltenen Partikel werden anschließend mit Aceton oder Methanol gewaschen und der Vernetzungs reaktion in Wasser unterzogen.
Die Vernetzungsreaktion, die der spontanen Gelbildung folgt, wird bei einer Temperatur von 0 bis 100ºC, bevorzugt 30 bis 80ºC, für eine Zeit von 1 bis 20 Stunden, bevorzugt 2 bis 8 Stunden, durchgeführt. Die Vernetzungsreaktion kann durch eine Säure, wie Chlorwasserstoff- oder Schwefelsäure, oder ein Alkali, wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, katalysiert werden, wobei deren Auswahl vom speziellen Typ des verwendeten Vernetzungsmittels abhängt. Bei der Verwendung einer Dialdehydverbindung als Vernetzungsmittel wird eine Säure als Katalysator verwendet. Die Säure wird bevorzugt in einer solchen Menge zugegeben, daß ihre Konzentration in der wäßrigen Lösung mindestens 0,5 N ist. Ist das Vernetzungsmittel eine Epihalohydrinverbindung wird als Katalysator ein Alkali verwendet. Die Menge des Alkalimittels wird bevorzugt so zugegeben, daß die Konzentration in der wäßrigen Lösung mindestens 2 N ist.
Die Vernetzungsreaktion, einschließlich des Falles, bei dem sie in Wasser durchgeführt wird, wird bevorzugt in Gegenwart eines Salzes, wie Natriumsulfat, Natriumchlorid, etc., durchgeführt. Die Menge, in der das Salz zugegeben wird, variiert mit der speziellen verwendeten Salzart, es wird jedoch in der Regel in einer Menge von mindestens 6 % zugegeben, oder mit der Konzentration, bei der die wäßrige Polyvinylalkohollösung während der spontanen Gelbildung koaguliert und ausfällt. Zum Beispiel wird Natriumchlorid in einer Menge von mindestens 20 % und Natriumsulfat von mindestens 6 % zugegeben.
Die so hergestellten, vernetzten Polyvinylalkoholpartikel werden durch Filtration vom Reaktionsmedium abgetrennt. Danach werden die zurückgewonnenen Partikel mit organischen, mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln, wie Aceton und Methanol, gewaschen und anschließend sorgfältig mit Wasser gewaschen. Zur vollständigen Entfernung des organischen Lösungsmittels werden die abgetrennten, vernetzten Polyvinylalkoholpartikel bevorzugt in Wasser erhitzt, so daß das organische Lösungsmittel durch azeotrope Destillation entfernt wird.
Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikel können als Füllmaterialien in der Chromatografie, im besonderen bei der Gelpermeationschromatografie in wäßriger Phase verwendet werden. Wird ein wasserlösliches Polymer, wie Dextran und Polyethylenglykol, das eine hohe Kompatibilität zu Polyvinylalkohol besitzt, zu der wäßrigen Ausgangslösung des Polyvinylalkohols gegeben, können makroporöse vernetzte Polyvinylalkoholpartikel mit einer noch höheren Ausschlußgrenze der Molekülmassen erhalten werden. Wenn gewünscht, können Füllmaterialien zur Verwendung bei verschiedenen Chromatografiearten, wie Ionenaustauschchromatografie, Hydrophobchromatografie und Affinitätschromatografie, durch Einführung verschiedener funktioneller Gruppen oder Liganden an die Hydroxylgruppen in dem Polyvinylalkohol hergestellt werden.
Bei der Verwendung als Trennmittel in den verschiedenen, vorher aufgeführten Anwendungsgebieten werden die porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikel der vorliegenden Erfindung in der Regel auf eine mittlere Partikelgröße von 20 bis 1000 um, bevorzugt 50 bis 200 um, einen Wassergehalt von 50 bis 95 %, bevorzugt 60 bis 90 %, und einen Quellungsgrad von 3 bis 20 ml/g, bevorzugt 5 bis 15 ml/g, des trockenen Harzes eingestellt. Unter diesen physikalischen Eigenschaften kann die mittlere Partikelgröße leicht durch geeignete Auswahl der Dispergierungsbedingungen des Polyvinylalkohols zu Partikeln in einem organischen Lösungsmittel, wie der Menge und Art des jeweiligen verwendeten organischen Lösungsmittels und Dispersionsstabilisators, eingestellt werden, und der gewünschte Wassergehalt und der Quellungsgrad können leicht durch geeignete Auswahl der Bedingungen für spontane Gelbildung, wie der Molekülmasse und der Menge des verwendeten Polyvinylalkohols und der Gelbildungstemperatur, erreicht werden.
Die aus den porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln der vorliegenden Erfindung zusammengesetzten Trennmittel sind stark hydrophil und besitzen daher den Vorteil, daß sie eine geringere, unspezifische Adsorption von Proteinen zeigen. Aus diesem Grund können die Mittel zum Zweck der Trennung einer Anzahl von Proteinen, wie Globulin, Ferritin, Albumin und Myoglobin, verwendet werden. Ferner zeigen diese Trennmittel auf Grund der vernetzten Struktur der Polyvinylalkoholpartikel, aus denen sie zusammengesetzt sind, eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit.
Die folgenden Beispiele werden zum Zweck der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, wobei jedoch davon ausgegangen wird, daß verschiedene Änderungen dieser Beispiele möglich sind, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. In den Beispielen wurden der Wassergehalt und der Quellungsgrad, die beide ein Maß für die Porosität sind, durch die folgenden Verfahren gemessen.

Messung des Wassergehaltes und des Quellungsgrades:

Ein sorgfältig mit Wasser gewaschenes Harz wird in einen 10 ml Meßzylinder gegeben, und genau 10 ml des Harzes werden durch leichtes Klopfen am Boden des Zylinders abgemessen. Das Harz wird mit einer Zentrifuge bei 350 g 5 Minuten lang entwässert, und sein Gewicht (a&sub1; g) wird genau gemessen. Das Harz wird anschließend bei 60ºC und 10 mmHg 24 Stunden lang im Vakuum getrocknet, und sein Gewicht (a&sub2; g) wird nochmals genau gemessen. Der Wassergehalt und der Quellungsgrad des Harzes können durch folgende Formeln berechnet werden:
Wassergehalt = a&sub1; - a&sub2;/a&sub1; x 100 (%)
Quellungsgrad = 10/a&sub2; (ml/g)

BEISPIEL 1

Ein 0,5 l Dreihalskolben mit einem Rührer und einem Rückflußkühler wurde mit 250 ml Dichlorethan beschickt, in dem 0,5 g Celluloseacetatbutyrat (CAB 381-20 von Eastman Kodak Company) gelöst waren.
In einem getrennten Schritt wurde ein 200 ml Dreihalskolben mit einem Rührer und einem Rückflußkühler mit 5 g Natriumchlorid und 50 ml Wasser beschickt. Nach der Bildung einer Lösung durch Rühren wurden 5 g Polyvinylalkoholpulver (Gosenol NL05 von Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.) zu der Lösung gegeben, und zur Herstellung einer Lösung wurde die entstandene Dispersion 1 Stunde lang auf 98ºC erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung in dem vorstehend hergestellten organischen Lösungsmittel dispergiert. Die Dispersion wurde 97 Stunden lang unter Rühren bei Raumtemperatur belassen, bis sich spontan ein Gel bildete. 50 ml einer 20 %igen wäßrigen NaCl-Lösung und 12 ml eines Vernetzungsmittels (25 %iger Glutaraldehyd) wurden zu dem Gel gegeben, und 1 ml 1 N HCl wurde unter Rühren zu dem Gemisch gegeben. Das entstandene Gemisch wurde 2 Stunden lang unter Rühren auf 65ºC erhitzt. Nach der Zugabe von 10 ml 5 N HCl wurde das Gemisch zur Beendigung der Vernetzungsreaktion 2 Stunden lang weiter auf 65ºC erhitzt.
Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert und zuerst mit Methanol, anschließend mit Wasser gewaschen. Das gewaschene Produkt wurde in einen mit einem Rührer ausgestatteten 1 l Dreihalskolben überführt. Nach der Zugabe von 700 ml Wasser wurde der Kolbeninhalt 1 Stunde lang auf 95ºC erhitzt, wobei das restliche Dichlorethan von den vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln abdestillierte, die anschließend aus dem Kolben isoliert und sorgfältig mit Wasser gewaschen wurden.
Die schließlich erhaltenen Partikel des vernetzten Polyvinylalkohols waren von milchig-weißer Farbe und kugelförmig; der Wassergehalt und der Quellungsgrad dieser Partikel sind in Tabelle 1 gezeigt.

Messung des Druckverlustes:

Eine Glassäule (Innendurchm. 8 mm) mit einem Wassermantel wurde mit einem Trennmittel bepackt, das aus den in Beispiel 1 hergestellten Partikeln zusammengesetzt war. Die Partikel waren in einen Korngrößenbereich von 63 bis 149 um eingeteilt. Die gepackte Schicht war 50 cm hoch. Vom Säulenkopf aus wurde destilliertes Wasser mit einer konstanten Durchlaufgeschwindigkeit aufgegeben, wobei die Säule durch im Mantel zirkulierendes Wasser bei 25ºC gehalten wurde. Nach dem Stabilisieren der gepackten Schicht und dem Einpegeln des Manometerstandes am Säulenkopf wurde der letztere aufgezeichnet. Dieselben Verfahren wurden mit der leeren Säule (d.h. nicht mit dem Trennmittel bepackt) durchgeführt. Zur Bestimmung des Druckverlustes (Δp in kg/cm²/50 cm- Bett) wurde der Stand des Manometers in diesem Fall vom Wert der gepackten Säule abgezogen.
Die Ergebnisse der Messung des Druckverlustes (Δp) für verschiedene Werte der Durchlaufgeschwindigkeit (LG: lineare Geschwindigkeit; Einheit: m/h) sind in Abb. 1 durch Linie (1) gezeigt. Innerhalb des gemessenen Bereiches der Durchlaufgeschwindigkeiten (LG ≤ 10 m/h) zeigte sich mit dem Trennmittel der vorliegenden Erfindung eine lineare Beziehung zwischen Δp und LG, und der Durchfluß mit einer so hohen Durchlaufgeschwindigkeit wie LG = 10 m/h war möglich, ohne Deformation oder Zerfall der Trägerpartikel zu verursachen.
Derselbe Versuch wurde mit einem vernetzten Agarosegel durchgeführt, und das entstandene Profil Δp gegen LG ist in Abb. 1 durch Kurve (2) gezeigt. Wurde das vernetzte Agarosegel als Medium verwendet, trat eine deutliche Zunahme von Δp auf, wenn die Durchlaufgeschwindigkeit LG = 1 m/h erreichte, und man stieß beim Durchfluß durch die Säule bei LG ≥ 2,5 m/h auf viele Schwierigkeiten.

BEISPIEL 2

Vernetzte Polyvinylalkoholpartikel wurden durch Wiederholung der Verfahren von Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Menge des verwendeten Polyvinylalkohols und die Dauer, für die die wäßrige Lösung des Polyvinylalkohols zur Erzeugung spontaner Gelbildung belassen wurde, auf die in Tabelle 1 gezeigten Werte geändert wurde. Der Wassergehalt und der Quellungsgrad der erhaltenen Partikel sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.

BEISPIEL 3

2,5 g Polyvinylalkohol wurden unter denselben, wie in Beispiel 1 angewendeten Bedingungen, in wäßriger Natriumchloridlösung gelöst. 3 ml 5 N NaOH wurden zu der Lösung gegeben, und das Gemisch wurde gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Gemisch in demselben, wie in Beispiel 1 verwendeten, organischen Lösungsmittel dispergiert, und die entstandene Dispersion wurde 19 Stunden lang unter Rühren bei Raumtemperatur belassen, bis sich spontan ein Gel bildete. 50 ml 20 %ige wäßrige NaCl-Lösung wurden zu dem Gel gegeben, und das Gemisch wurde 5 Stunden lang gerührt. Das Gemisch wurde filtriert, zuerst mit Methanol, anschließend mit Wasser gewaschen und in einen mit einem Rührer ausgestatteten 200 ml Dreihalskolben überführt. Nach der Zugabe von 20 g NaCl und 100 ml Wasser wurden unter Rühren 6 ml einer 25 %igen wäßrigen Glutaraldehydlösung in den Kolben gefüllt. Danach wurde 1 ml 1 N HCl zugegeben, und der Kolbeninhalt wurde unter Rühren 2 Stunden lang auf 65ºC erhitzt. Anschließend wurden 10 ml 5 N HCl zugegeben, und das Gemisch wurde 2 Stunden lang auf 65ºC erhitzt, bis die Vernetzungsreaktion beendet war. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch filtriert und sorgfältig mit Wasser gewaschen.
Die schließlich erhaltenen Partikel des vernetzten Polyvinylalkohols waren milchig-weiß und kugelförmig; der Wassergehalt und der Quellungsgrad dieser Partikel sind in Tabelle 1 gezeigt.

BEISPIEL 4

Vernetzte Polyvinylalkoholpartikel wurden durch Wiederholung der Verfahren aus Beispiel 3 hergestellt, außer daß die Art und Menge des verwendeten Polyvinylalkohols und die Menge der zugegebenen 5 N NaOH, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert wurden. Der Wassergehalt und der Quellungsgrad der erhaltenen Partikel sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.

BEISPIEL 5

Eine Polyvinylalkohollösung wurde wie in Beispiel 3 hergestellt, außer daß die Art und Menge des verwendeten Polyvinylalkohols, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert wurden. Diese Lösung wurde in einem organischen Lösungsmittel dispergiert, in dem 1,13 g Ethylcellulose (EC-T100 von Hercules Incorporated) in 125 ml Toluol gelöst waren. Die nachfolgenden Verfahren waren dieselben wie in Beispiel 3, außer daß die Menge der 25 %igen wäßrigen Glutaraldehydlösung auf den in Tabelle 1 gezeigten Wert geändert wurde. Der Wassergehalt und der Quellungsgrad der erhaltenen vernetzten Polyvinylalkoholpartikel sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Polyvinylalkohol wurde unter denselben, wie in Beispiel 1 angewendeten Bedingungen, in wäßriger Natriumchloridlösung gelöst. Die Lösung wurde auf 0ºC gekühlt, und 6 ml einer 25 %igen wäßrigen Glutaraldehydlösung und 1 ml 1 N HCl wurden zu der Lösung gegeben und anschließend wurde kräftig gerührt. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur in demselben, wie in Beispiel 1 verwendeten, organischen Lösungsmittel dispergiert, und die Dispersion wurde 15 Minuten lang bei Raumtemperatur gerührt. Unmittelbar danach wurden die Vernetzungsreaktion und der Waschvorgang wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Der Wassergehalt und der Quellungsgrad der schließlich erhaltenen Polyvinylalkoholpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.

VERGLElCHSBElSPlEL 2

Vernetzte Polyvinylalkoholpartikel wurden wie im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, außer daß die Menge der 25 %igen wäßrigen Glutaraldehydlösung auf den in Tabelle 1 gezeigten Wert geändert wurde. Der Wassergehalt und der Quellungsgrad der Partikel sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Beispiel Vergleichsbeispiel Bedingungen und Ergebnisse Polyvinyalkohol* Menge des zugegebenen Polyvinylalkohols (g) Menge des zugegebenen 5 N NaOH (ml) Zugelassene Standzeit zur sponaten Gelbindung (h) Menge der zugegebenen 25 %igen wäßrigen Glutaraldehydlösung (ml) Wassergehalt (%) Quellungsgrad (ml/g) * GOSENOL-Reihe der Japan Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.

ANWENDUNGSBEISPIEL 1

4 Glassäulen (10 mm x 500 mmH) wurden mit den in den Beispielen 1 und 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 hergestellten Proben der vernetzten Polyvinylalkoholpartikel gefüllt. Nach sorgfältigem Waschen mit Wasser wurden Eichkurven erhalten, und das Leistungsverhalten der Partikel als Füllmaterialien zur Verwendung bei der Gelpermeationschromatografie wurde durch die folgenden Verfahren bestimmt.
Jede Säule wurde mit 100 ul einer 5 %igen (w/v) wäßrigen Dextranlösung mit einer bekannten Molekülmasse und 300 ul einer 2 %igen (w/v) wäßrigen Polyethylenglykollösung mit einer bekannten Molekülmasse beschickt; danach wurde zum Eluieren des Dextrans und Polyethylenglykols destilliertes Wasser mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 0,4 ml/min durch die Säule geleitet; das Dextran und Polyethylenglykol in der ablaufenden Flüssigkeit wurden mit einem Differentialrefraktometer nachgewiesen, und die Elutionslage (die Lage des Peakmaximums) wurde für jede Probe bestimmt. Die erhaltenen Eichkurven sind in Abb. 2 gezeigt.

ANWENDUNGSBEISPIEL 2

Die in Beispiel 5 hergestellten, vernetzten Polyvinylalkoholpartikel wurden gesiebt, wobei Partikelgrößen innerhalb des Bereiches von 63 bis 105 um erhalten wurden. Die klassierten Partikel wurden in eine Glassäule (Innendurchm. 8,2 mm; Höhe 500 mm) gefüllt, und sorgfältig mit einer 50 mM Phosphatpufferlösung (pH 7,40), die 150 mM NaCl enthielt, äquilibriert. Es wurde eine Eichkurve für die Verteilung der Molekülmassen von Proteinen erhalten, und das Leistungsverhalten der Partikel zur Verwendung als Füllmaterial bei der Gelpermeationschromatografie wurde durch die folgenden Verfahren bestimmt.
Sechs Proteine (Thyroglobulin, Ferritin, Rinderserum-γ-globulin, Rinderserumalbumin, Ovalbumin und Myoglobin) mit verschiedenen Molekülmassen wurden in einem 50 mM Phosphatpuffer (pH 7,40), der 150 mM NaCl enthielt, gelöst, wobei Lösungen mit einer jeweiligen Konzentration von 0,1 % gebildet wurden. Ein Teil (150 ul) jeder dieser Lösungen wurde auf die vorstehend beschriebene Säule gegeben, und die entsprechenden Proteine wurden eluiert, indem man eine 50 mM Phosphatpufferlösung, die 150 mM NaCl enthielt, mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 0,2 ml/min durch die Säule laufen ließ. Der Proteinnachweis wurde mit einem UV-Monitor (280 nm) durchgeführt.
Basierend auf den Elutionslagen der entsprechenden Proteine wurden ihre Kav-Werte durch die folgende Gleichung berechnet und gegen die Molekülmasse aufgetragen, wobei eine Eichkurve erhalten wurde:
in der Vt: das Gesamtvolumen des Trennmittels (ml);
Ve: das Elutionsvolumen (ml);
Vo: das auf Blaudextran mit einer ungefähren Molekülmasse von 2 x 10&sup6; gemessene Ruhevolumen (ml) bedeuten.
Die konstruierte Eichkurve ist in Abb. 3 gezeigt. Ihre Linearität zeigt, daß das aus den vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln zusammengesetzte, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Trennmittel zur Verwendung als Füllmaterial bei der Gelpermeationschromatographie geeignet ist. Die Molekülmassen und die isoelektrischen Punkte der eluierten Proteine sind nachstehend angegeben: Protein Molekülmasse (x 10³) Isoelektrischer Punkt Thyroglobulin Ferritin Rinderserum-γ-Globulin Rinderserumalbumin Ovalbumin Myoglobin
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten, vernetzten Polyvinylalkoholpartikel sind makroporös und besitzen eine hohe Ausschlußgrenze der Molekülmassen. Trotz ihres hohen Wassergehaltes besitzen die Partikel eine hohe mechanische Festigkeit und können speziell als Füllmaterial bei der Gelpermeationschromatografie in wäßriger Phase von Substanzen mit hohen Molekülmassen wie Proteinen, verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von porösen vernetzten Polyvinylalkoholpartikeln, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung einer Mischung von Polyvinylalkohol und eines Salzes in einem organischen Lösungsmittel dispergiert und nach der spontanen Bildung eines Geles aus der Dispersion das Gel mit einem Vernetzungsmittel umsetzt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel eine Dialdehydverbindung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit dem Vernetzungsmittel in Gegenwart eines sauren Katalysators durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit dem Vernetzungsmittel in einem wäßrigen Medium durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel ein halogenierter Kohlenwasserstoff ist.