DE69027439T2 - Vernetztes copolymerteilchen und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Vernetztes copolymerteilchen und verfahren zu dessen herstellung

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Description

  • Diese Erfindung betrifft hydrophile, vernetzte Copolymerteilchen, die aus Glycerinmonomethacrylat als einem Monomer erhalten werden, hydrophobe, vernetzte Copolymerteilchen, umfassend diese hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen als eine Grundstruktur, mit adsorptiv wirksamen Stellen in der Seitenkette davon, sowie Verfahren zur Herstellung dieser Polymerteilchen. Insbesondere betrifft sie hydrophobe, vernetzte Copolymerteilchen und hydrophile, vernetzte Copolymerteilchen, die zur Abtrennung von wasserlöslichen Biopolymeren, wie Proteinen, geeignet sind, sowie Verfahren zu deren Herstellung.
  • Wichtige Anforderungen an Träger zur Adsorptionstrennung von wasserlöslichen Biopolymeren, wie Proteinen (nachstehend als "Proteine usw." bezeichnet), sind, daß der Träger eine derartige chemische Struktur besitzt, damit er ausreichende hydrophile Eigenschalten aufzuweist, wirksame Stellen hat, damit eine hydrophobe Wechselwirkung mit den Proteinen, usw. herbeigeführt wird, und die passende Skelettstruktur sowie eine passende spezifische Oberfläche für einen wirksamen Kontakt mit den Proteinen usw. aufweist.
  • Ein vernetztes und unlösliches Polysaccharid, z.B. Agarose, als ein Träger mit einem eingeschobenen Alkylrest, ist als ein solches Adsorptionsmittel bekannt. Mit einem Saccharidkettengerüst weist ein solches Adsorptionsmittel jedoch ungenügende physikalische Festigkeit für die industrielle Verwendung auf. Ein Adsorptionsmittel, umfassend einen porösen Körper, z.B. Kieselgel, mit einer darin eingeschobenen hydrophoben, funktionellen Gruppe wurde vorgeschlagen, aber es ist, aufgrund des Mangels der chemischen Stabilität gegen Säuren und Laugen, für die industrielle Verwendung ebenfälls ungeeignet.
  • FR-A-2 197 906 beschreibt ein Verfähren, in dem ein Copolymer, hergestellt durch Umsetzen des (Meth)acrylats eines einwertigen Alkohols oder von Oligo- oder Polyethylenglykol, für die Chromatographie, z.B. durch Alkylierung, modifiziert wird. FR-A-2 259 850 offenbart einen Ionenaustauscher, der durch Copolymerisieren eines hydrophilen, nichtionischen Monomers mit einem ionischen Monomer in Gegenwart eines Vernetzungsmittels hergestellt wird.
  • Ein Polymer, das durch Umsetzen von Glycidylmethacrylat mit einem Vernetzungsmittel, Hydrolysieren der Glycidylgruppe des entstandenen, vernetzten Copolymers und dann Umsetzen des Copolymers mit einem Fettsäurechlorid erhalten wird, ist bekannt für die Verwendung als Träger für die Umkehrphasenchromatographie, wie in JP-A-2-36 351 offenbart (Die Begriff "JP-A", wie hier verwendet, bedeutet eine "ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung"). Ferner ist ein kugelförmiges, poröses, hydrophiles, vernetztes Polymer, das durch Suspensionspolymerisation eines wenigstens eine Etherbindung je Molekül aufweisenden, hydrophilen Methacrylesters mit einem Vernetzungsmittel erhalten wird, als für die Gelchromatographie nützlicher Träger bekannt, wie in JP-A-60-55 009 offenbart.
  • Im Verfahren, in dem das Glycidylmethacrylat als Monomer polymerisiert wird, gefolgt von der Hydrolyse der Glycidylgruppe in Gegenwart einer Mineralsäure usw. als Katalysator, erfolgt die Hydrolyse jedoch nicht nur an der Glycidylgruppe sondern auch an der Estereinheit, wodurch eine Carboxylgruppe erzeugt wird, so daß es dem entstandenen Polymer an ausreichenden Leistungsmerkmalen als chromatographisches Adsorptionsmittel für Proteine usw. mangelt. Bei der Verwendung eines hydrophilen Methacrylesters mit der spezifischen Strukur besteht das Problem, daß spezielle Polymerisationsbedingungen gewählt werden müssen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue vernetzte Copolymerteilchen bereitzustellen, die hydrophile Eigenschaften und ebenso gemäßigte hydrophobe Eigenschaften besitzen und die daher als Träger zur Adsorptionstrennung von Proteinen usw. nützlich sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Die erfindungsgemäßen, vernetzten Copolymerteilchen umfassen hydrophile, vernetzte Copolymerteilchen, die aus Glycerinmonomethacrylat mit äußerst hohen hydrophilen Eigenschaften als einem Hauptbestandteil und einer vernetzenden Polyvinylverbindung erhalten werden, mit einer hydrophoben, funktionellen Gruppe, die 4 oder mehr Kohlenstoffatome enthält, welche über ein Sauerstoffatom, das von einer Hydroxylgruppe dieses hydrophilen, vernetzten Copolymers stammt, daran gebunden ist.
  • Die hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen, umfassend Glycerinmonomethacrylat, werden durch Suspensionspolymerisation von Glycerinmonomethacrylat und einer vernetzen den Polyvinylverbindung in Gegenwart wenigstens eines organischen Lösungsmittels, gewählt aus den folgenden (A) und (B), hergestellt:
  • (A) Ein einwertiger Alkohol mit 5 bis 14 Kohlenstoffätomen,
  • (B) Ein ein- oder mehrwertiger Ester mit einem Löslichkeitsparameter von 8 bis 11 (cal/cm³)1/2.
  • Der Löslichkeitsparameter wird durch die folgende Formel definiert
  • [ΔE (molare Verdampfungswärme)/V (Molvolumen)]1/2.
  • Die erfindungsgemäßen, vernetzten Copolymerteilchen werden durch Umsetzen der demgemäß erhaltenen, hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen von Glycerinmonomethacrylat mit einem Reagenz zur Einführing einer funktionellen Gruppe in einem organischen Lösungsmittel, das diese hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen quellen lassen kann und mit diesem Reagenz zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe mischbar ist, hergestellt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich erläutert.
  • Die erfindungsgemäßen, vernetzten Copolymerteilchen werden aus hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen, umfassend als Hauptbestandteil Glycerinmonomethacrylat, hergestellt. Die hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen können durch Suspensionspolymerisation von Glycerinmonomethacrylat und einer vernetzenden Polyvinylverbindung (nachstehend in einschließender Weise als "polymerisierbare Monomere" bezeichnet) in einem wäßrigen Dispersionsmedium hergestellt werden.
  • Die vernetzende Polyvinylverbindung ist eine Verbindung, die wenigstens zwei polymerisationsaktive Doppelbindungen enthält, und schließt diejenigen ein, welche im allgemeinen zur Vernetzungsreaktion nützlich sind, wie Ethylenglykoldimethacrylat und Divinylbenzol. Von diesen Verbindungen sind Polyacryl- oder Polymethacrylester eines mehrwertigen Alkohols besonders nützlich. Beispiele solcher Esterverbindungen sind Ethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Glycerindimethacrylat und Trimethylolpropan trimethacrylat sowie die entsprechenden Acrylate.
  • Die Menge der als Vernetzungsmittel verwendeten Polyvinylverbindung liegt, wenngleich sie in Abhängigkeit von der Art der Polyvinylverbindung schwanken kann, üblicherweise im Bereich von 15 bis 80% und vorzugsweise von 15 bis 70%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Monomeren. Wenn der Anteil des Vernetzungsmittels zu klein ist, weisen die entstandenen, vernetzten Copolymerteilchen eine zu hohe Quellfähigkeit auf und leiden daher unter einem beträchtlichen Druckverlust, wenn sie im industriellen Maßstab bei der Chromatographie eingesetzt werden. Wenn die Menge größer als notwendig ist, besitzen die entstandenen Copolymerteilchen andererseits, aufgrund einer geringeren Wasserretention, eine ungenügende Kapazität zur Behandlung der Proteine, und es werden auch die den vernetzten Bereichen zugewiesenen, hydrophoben Eigenschaften größer als nötig, was zu einer Zunahme der nichtspezifischen Adsorption von Proteinen führt.
  • Die hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen können gemäß der nachstehend beschriebenen Auswahl an Reaktionsbedingungen entweder in Form eines Gels oder eines porösen Körpers hergestellt werden. Wenn poröse Teilchen hergestellt werden, besteht die Neigung, daß ein spezifischer Oberflächenbereich des entstandenen Copolymers, entsprechend der Zunahme der Menge an Vernetzungsmittel. Das Auftreten eines solchen spezifischen Oberflächenbereichs wird der Phasentrennung innerhalb von Monomertröpfchen zugeschrieben, und eine solche Phasentrennung tritt nicht auf, sofern die Menge eines Vernetzungsmittels nicht einen gegebenen Gehalt, welcher der einzelnen Art des verwendeten Vernetzungsmittels eigen ist, übersteigt. Während die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Vernetzungsmittel Polymethacrylester eines mehrwertigen Alkohols einschließen, kann der vorstehend erwähnte Gehalt gemäß dem einzelnen Vernetzungsmittel experimentell bestimmt werden. Beispielsweise wird es im Fall eines Ethylenglykolesters in einer Menge von 25%, bezogen auf die polymerisierbaren Monomeren insgesamt, eingesetzt. Entsprechend wird, in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften der entstandenen, hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen, Ethylenglykoldimethacrylat üblicherweise in einer Menge im Bereich von 20 bis 70 Gew.-% verwendet, und Glycerindimethacrylat wird üblicherweise in einer Menge im Bereich von 40 bis 80 Gew.-% eingesetzt.
  • Im Suspensionspolymerisationssystem ist es notwendig, daß die Phase des polymerisierbaren Monomers ein organisches Lösungsmittel enthalten sollte, das mit den Monomeren eine einheitliche, flüssige Phase erzeugen kann, aber in der Phase des wäßrigen Dispersionsmediums nur spärlich löslich ist. Solch ein organisches Lösungsmittel schließt einwertige Alkohole, die 5 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, und ein- oder mehrwertige Ester mit einem Löslichkeitsparameter von 8 bis 11 (cal/cm³)1/2, wie durch die vorstehende Formel definiert, ein. Einwertige Alkohole mit 4 oder weniger Kohlenstoffatomen sind in Wasser leichtlöslich, und diejenigen mit 15 oder mehr Kohlenstoffatomen lösen eine zu heftige Phasentrennung aus, was zu einem Scheitern der sanften Suspensionspolymerisation führt. Lösungsmittel mit einem Löslichkeitsparameter von weniger als 8 verursachen ebenfalls eine heftige Phasentrennung. Diejenigen, bei welchen der Löslichkeitsparameter 11 übersteigt, sind wasserlöslich, wobei nicht nur keine kugelförmigen Teilchen erhalten werden, sondern was manchmal auch zur Verfestigung des gesamten Reaktionsbads führt. Spezielle Beispiele der organischen Lösungsmittel, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, schließen einwertige Alkohole mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen ein, z.B. 1-Hexanol, Cyclohexanol, 1-Octanol, Decanol, Dodecanol und Tetradecanol; sowie ein- oder mehrwertige Ester, z.B. Glycerinmonobutyrat, Glycerintributyrat, Glycerintripropionat und Dimethylphthalat.
  • Unter diesen organischen Lösungsmitteln werden einwertige Alkohol, insbesondere Cyclohexanol, bevorzugt.
  • Die organischen Lösungsmittel können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Die Menge des einzusetzenden, organischen Lösungsmittels schwankt üblicherweise von 30 bis 300% und vorzugsweise von 50 bis 200%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymerisierbaren Monomeren. Wenn die Menge des organischen Lösungsmittels unterhalb des vorstehenden Bereichs liegt, können durch die Zugabe ausreichende Wirkungen kaum erzeugt werden. Wenn die Menge des organischen Lösungsmittel oberhalb des vorstehenden Bereichs liegt, besitzen die entstandenen, vernetzten Copolymerteilchen eine verringerte Festigkeit, die manchmal für die Verwendung als chromatographischer Träger ungeeignet ist.
  • Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte, organische Lösungsmittel dient dazu, daß sehr stark hydrophile, polymerisierbare Monomere in einem wäßrigen Medium verteilt werden, und dadurch ermöglicht es, daß Copolymerteilchen durch gewöhnliche Suspensionspolymerisation erzeugt werden. Gleichzeitig können verschiedene Eigenschaften der entstandenen Copolymerteilchen, wie eine Gelform oder eine poröse Form, durch geeignete Kombinationen von Menge und Art der verwendeten Lösungsmittel gesteuert werden.
  • Die Polymerisationsreaktion ist nicht besonders begrenzt, und herkömmliche Suspensionspolymerisationsverfahren können angewandt werden. Das heißt, die Suspensionspolymerisation kann in einem wäßrigen Medium, das einen geeigneten Dispersionsstabilisator enthält, durchgeführt werden.
  • Dispersionsstabilisatoren, die verwendet werden können, umfassen bekannte Verbindungen, die bei diesem Reaktionstyp eingesetzt werden, wie Gelatine, Natriumpolyacrylat, Carboxymethylcellulose und Polyvinylalkohol.
  • Das wäßrige Medium enthält vorzugsweise ein gelöstes Salz, um die polymerisierbaren Monomeren davor zu schützen, im wäßrigen Medium gelöst zu werden. Beispiele nützlicher Salze schließen anorganische Salze, z.B. Natriumchlorid, Calciumchlorid und Natriumsulfat, ein. Da Glycerinmonomethacrylat in Wasser in hohem Maß löslich ist, wird das Salz vorzugsweise in hohen Konzentrationen zugegeben. Beispielsweise wird Calciumchlorid vorzugsweise in einer Konzentration von 20 bis 40 Gew.-% zugegeben.
  • Wenn das Gewichtsverhältnis der Phase des wäßrigen Dispersionsmediums zur Phase der polymerisierbaren Monomeren, in der das organische Lösungsmittel enthalten ist, (d.h. das Badverhältnis) zu hoch ist, werden die polymerisierbaren Monomeren überall im wäßrigen Dispersionsmedium verteilt, was zu einer Verringerung der Ausbeute führt. Wenn das Badverhältnis zu gering ist, wird die Suspension der Phase der polymerisierbaren Monomeren im wäßrigen Medium instabil, was dazu führt, daß es mißlingt die Polymerteilchen zu erhalten. Dementsprechend liegt das wirksame Badverhältnis in einem Bereich von 3:1 bis 10:1.
  • Die Polymerisationsreaktion wird in Gegenwart eines geeigneten Polymerisationsstarters durchgeführt. Im allgemeinen eingesetzte Polymerisationsstarter schließen organische Peroxide, z.B. Benzoylperoxid, und organische Azobisverbindungen, z.B. Azobisisobutyronitril, ein.
  • Eine geeignete Konzentration des Polymerisationsstarters beträgt 0,01 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-%.
  • Die Polymerisationsreaktion wird üblicherweise innerhalb von 6 bis 20 Stunden bei einer Temperatur von 50 bis 90ºC unter Rühren beendet. Das entstandene, hydrophile, vernetzte Copolymer wird aus dem Reaktionsbad gewonnen und mit einem geeigneten Mittel gewaschen, und nachfolgend wird die Umsetzung zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Grüppe durchgeführt. Die so erhaltenen, hydrophilen, vernetztem Copolymerteilchen weisen üblicherweise einen Teilchendurchmesser von 5 bis 2.000 µm auf. Für die besondere Verwendung als Träger in der industriellen Chromatographie wird ein Teilchendurchmesser von 30 bis 500 µm bevorzugt. Diese besitzen üblicherweise einen spezifischen Oberflächenbereich von 30 bis 500 m²/g. Die so erhaltenen, hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen als solche können der Verwendung als Träger unter einigen chromatographischen Bedingungen genügen.
  • Die Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe wird in einem Lösungsmittel durchgeführt, welches das vernetzte Copolymer quellen lassen kann. Das zu vewendende Lösungsmittel muß mit einem Reagenz zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe mischbar sein und außerdem gegenüber der Einführungsreaktion inert sein. Ein solches Lösungsmittel schließt aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel, beispielsweise Toluol, Ether, z.B. 1,4-Dioxan, Tetrahydrofuran und (Di)Ethylenglykoldimethylether, N- (Alkyl-substituierte)formamide, z.B. N,N-Dimethylformamid, und Alkylsulfoxide, z.B. Dimethylsulfoxid, ein. Das Lösungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen je Gewichtsteil des hydrophilen, vernetzten Copolymers eingesetzt.
  • Die Reaktion zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe wird unter Verwendung eines Reagenz durchgeführt, das eine hydrophobe, funktionelle Gruppe, die gegenüber der Hydroxylgruppe in der Seitenkette des hydrophilen, vernetzten Copolymers reaktiv ist, erzeugen kann und das eine hydrophobe, funktionelle Gruppe, wie einem Alkyl- oder Acylrest mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen und vorzugsweise mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen erzeugen kann. Beispiele eines solchen Reagenz schließen organische Halogenverbindungen, wie Alkylhalogenide, z.B. Butylchlorid und Octylchlorid, und Aralkylhalogenide, z.B. Phenethylchlorid, ein. Carbonsäurederivate, einschließlich Halogeniden und Anhydriden, sind besonders nützlich. Octadecanoylchlorid, Octanoylchlorid und Benzoylchlorid werden besonders bevorzugt. Das vorstehend beschriebene Reagenz wird mit der Hydroxylgruppe in der Seitenkette des hydrophilen, vernetzten Copolymers umgesetzt, wobei eine hydrophobe, funktionelle Gruppe über ein Sauerstoffatom, das vom hydrophilen, vernetzten Copolymer stammt, erzeugt wird. Daher ist die hydrophobe, funktionelle Gruppe im allgemeinen über eine Etherbindung oder eine Esterbindung an das vernetzte Copolymer gebunden.
  • Die Hydroxylgruppe in der Seitenkette, auf die vorstehend hingewiesen wurde, schließt nicht nur die Hydroxylgruppe der Glycerineinheit des Glycerinmonomethacrylats ein, sondern, wo Glycerindimethacrylat als vernetzende Polyvinylverbindung eingesetzt wird, auch die Hydroxylgruppe, die in der Glycerineinheit des Glycerindimethacrylats verbleibt. Das Reagenz wird in einer Menge von 0,01 bis 3 Äquivalenten und vorzugsweise von 0,05 bis 1 Äquivalent zur aus dem Glycerin zurückbleibenden Gruppe (Hydroxylgruppe) des Glycerinmonomethacrylat-vernetzten Copolymers eingesetzt.
  • Es wird bevorzugt, daß eine basische Substanz im Reaktionssystem zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe vorhanden ist. Eine basiche Substanz ist zur Beschleunigung der Reaktion zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe wirksam und kann auch eine als Nebenprodukt hergestellte, saure Substanz neutralisieren. Beispiele der besonders nützlichen, basischen Substanzen schließen tertiäre Amine, z.B. Pyridin und Trialkylamine, ein. Die basische Substanz wird üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 3 Äquivalenten und vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 Äquivalenten zum Reagenz zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe eingesetzt.
  • Die Reaktion zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe wird bei einer Temperatur von 10 bis 50ºC durchgeführt und ist innerhalb eines Zeitraums von 0,5 bis 5 Stunden beendet. Die entstandenen, vernetzten Copolymerteilchen werden zur Verwendung in geeigneter Weise gewaschen.
  • Die vernetzten Copolymerteilchen besitzen nach der Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe üblicherweise einen Teilchendurchmesser von 5 bis 2.000 µm. Zur besonderen Verwendung als Träger in der industriellen Chromatographie ist ein Teilchendurchmesser von 30 bis 500 µm besonders erwünscht.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlich unter Bezug auf die Beispiele illustriert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht so auszulegen, daß sie auf diese begrenzt ist.
    • I. Herstellung des hydrophilen, vernetzten Copolymers Beispiel 1
  • In 100 g Cyclohexanol wurden 85 g Glycerinmonomethacrylat, 15 g Glycerindimethacrylat und 0,5 g 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) gelöst. Die entstandene Lösung wurde zu 1.200 ml einer wäßrigen Lösung, die 300 g Calciumchlorid, 12 g Polyvinylalkohol und 0,012 g Natriumnitrit enthielt, gegeben und darin suspendiert. Man ließ die Suspension etwa 6 Stunden bei 65ºC ablaufen, wobei weiße, kügelförmige und poröse Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 250 µm erhalten wurden.
  • Unter Verwendung der demgemäß hergestellten Teilchen wurde nach dem folgenden Verfahren eine Gelfiltration durchgeführt, wobei eine Ausschlußgrenze des Molekulargewichts erhalten wurde.
  • Eine Glassäule mit einem Innendurchmesser von 0,8 cm und einer Höhe von 30 cm wurde verwendet. Entsalztes Wasser wurde als Entwicklungslösung eingesetzt und mit einer Fließgeschwlndigkeit von 0,5 ml/min durchgeleitet. Als Probe wurden 0,1 ml einer Lösung mit 1 Gew./Vol.-% von Polyethylenglykol oder Dextran mit bekanntem Molekulargewicht eingesetzt. Das Eluat wurde mittels eines Differentialrefraktometers analysiert, und eine Ausschlußgrenze des Molekulargewichts wurde aus der Beziehung zwischen der Elutionsdauer und dem Molekulargewicht erhalten. Die Ausschlußgrenze des Molekulargewichts wurde zu etwa 1.000.000 festgestellt.
    • Beispiel 2
  • Eine Suspensionspolymerisation wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, ausgenommen, daß 70 g Glycerinmonomethacrylat und 30 g Glycerindimethacrylat eingesetzt wurden. Es wurden weiße, kugelförmige und poröse Teilchen erhalten. Als Ergebnis der Gelfiltration wurde die Ausschlußgrenze des Molekulargewichts zu etwa 500.000 festgestellt. Die entstandenen Teilchen wiesen einen spezifischen Oberflächenbereich von 2 m²/g auf, gemessen nach dem BET-Verfahren unter Verwendung von Stickstoffgas.
    • Beispiel 3
  • Weiße, kugelförmige und poröse Polymerteilchen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten, ausgenommen, daß Cyclohexanol als organisches Lösungsmittel durch das gleiche Gewicht an 1-Decanol ersetzt wurde.
  • Als Ergebnis der Gelfiltration betrug die Ausschlußgrenze des Molekulargewichts etwa 100.000.
    • Beispiel 4
  • Weiße, kugelförmige und poröse Polymerteilchen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten, ausgenommen, daß Cyclohexanol als organisches Lösungsmittel durch das gleiche Gewicht an Glycerintributyrat (Löslichkeitsparameter 8,2) ersetzt wurde. Die Ausschlußgrenze des Molekulargewichts betrug etwa 30.000.
    • Beispiel 5
  • Weiße, kugelförmige und poröse Polymerteilchen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten, ausgenommen, daß Cyclohexanol als organisches Lösungsmittel durch das gleiche Gewicht an Glycerintripropionat (Löslichkeitsparameter 8,7) ersetzt wurde. Die Ausschlußgrenze des Molekulargewichts betrug etwa 30.000.
    • Beispiel 6
  • Weiße, kugelförmige und poröse Polymerteilchen wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten, ausgenommen, daß Cyclohexanol als organisches Lösungsmittel durch das gleiche Gewicht an 1-Tetradecanol ersetzt wurde. Die Ausschlußgrenze des Molekulargewichts betrug etwa 50.000.
    • Vergleichsbeispiel 1
  • Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde befolgt, ausgenommen, daß Cyclohexanol als organisches Lösungsmittel durch das gleiche Gewicht an 1-Butanol ersetzt wurde. In der Folge verfestigte sich das gesamte Polymerisationsbad, was dazu führte, daß es mißlang kugelförmige Teilchen zu erhalten.
    • Vergleichsbeispiel 2
  • Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde befolgt, ausgenommen, daß Ethyl-n- caprylat (Löslichkeitsparameter 7,3) als organisches Lösungsmittel eingesetzt wurde. In der Folge nahm die Viskosität des gesamten Bads zu, und die Teilchen konnten nicht gewonnen werden.
    • Beispiel 7
  • In 100 g Cyclohexanol wurden 70 g Glycerinmonomethacrylat, 30 g Ethylenglykoldimethacrylat und 1,0 g 2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril) gelöst. Die entstandene Lösung wurde zu 600 ml entsaltztem Wasser, in dem 150 g Calciumchlorid, 6 g Polyvinylalkohol und 0,006 g Natriumnitrit gelöst waren, gegeben und darin suspendiert. Man ließ die Suspension etwa 6 Stunden bei 65ºC ablaufen, wobei 89 g weiße, kugelförmige und poröse Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 150 µm erhalten wurden.
  • Die Teilchen wiesen einen spezifischen Oberflächenbereich von 48,3 m²/g auf, gemessen durch das Stickstoffabsorptionsverfahren (BET-Verfahren).
  • Das entstandene Harz wurde in eine Glassäule gepackt, und eine Gelfiltrationschromatographie unter Verwendung von entsalztem Wasser als Eluenten wurde durchgeführt. Als Ergebnis betrug das Molekulargewicht des ausgeschlossenen Dextrans etwa 500.000.
    • Beispiel 8
  • Eine Suspensionspolymerisation wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 durchgeführt, ausgenommen, daß 50 g Glycerinmonomethacrylat und 50 g Glycerindimethacrylat eingesetzt wurden. Es wurden weiße, kugelförmige und poröse Teilchen erhalten. Die entstandenen Teilchen wiesen einen spezifischen Oberflächenbereich von 65,5 m²/g auf.
    • Beispiel 9
  • Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 7 wurde befolgt, ausgenommen, daß 30 g Glycerinmonomethacrylat, 70 g Ethylenglykoldimethacrylat und 150 g Cyclohexanol eingesetzt wurden, wobei weiße, kugelförmige und poröse Teilchen erhalten wurden. Die entstandenen Teilchen wiesen einen spezifischen Oberflächenbereich von 257 m²/g auf.
    • II. Einführung der hydrophoben Gruppe Beispiel 10
  • Die in Beispiel 7 erhaltenen Polymerteilchen wurden getrocknet, und 30 g des Aliquots davon wurden zu 120 g 1,4-Dioxan gegeben. Dem Gemisch wurden 13,5 g Triethylamin hinzugefügt, gefolgt von einstündigem Rühren bei 25ºC. Eine Lösung von 40,5 g Octadecanoylchlorid in 33,3 g 1,4-Dioxan wurde dann tropfenweise dazugegeben, und man ließ das Gemisch eine Stunde bei 25ºC reagieren, wobei weiße, poröse Teilchen erhalten wurden. Der Wassergehalt der Teilchen betrug 46,0%.
  • Die entstandenen Teilchen wurden in einem 0,1 M Tris/Salzsäure-Puffer (pH-Wert = 7,5) gepuffert, und 5 ml des Aliquots davon wurden zentrifugiert, um den anhaftenden Puffer zu entfernen. Die Teilchen wurden dann mit 100 ml des gleichen Puffers, der 0,2 g Rinderserum-γ-Globulin und 7,5 g Ammoniumsulfat enthielt, 6 Stunden bei 10ºC in Kontakt gebracht. Die γ-Globulin-Konzentrationen vor und nach dem Kontakt wurden aus der Absorption bei 280 nm bestimmt. Wie aus der Differenz berechnet, betrug die Fähigkeit der Teilchen zur Absorption von γ-Globulin 24,8 mg/ml-Teilchen.
    • Vergleichsbeispiel 3
  • Die Polymerisation wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 7 durchgeführt, wobei ein Copolymer erhalten wurde. Das entstandene Copolymer wies einen Wassergehalt von 59,9% auf. Die Fähigkeit der Teilchen zur Adsorption von Rinderserum-γ-Globulin betrug 4,4 mg/ml-Teilchen, wie in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 bestimmt wurde.
  • Die in der vorliegenden Erfindung erhaltenen, vernetzten Teilchen weisen im allgemeinen einen Teilchendurchmesser von 5 bis 2.000 µm auf, sie zeigen für Polyethylenglykol oder Dextran ein zur Eliminierung kritisches Molekulargewicht von mehreren Zehntausend bis zu etwa einer Million, und sie besitzen sowohl gemäßigte hydrophile als auch hydrophobe Eigenschaften. Daher können die Teilchen als Träger bei der Gelfiltration wasserlöslicher Biopolymerer, wie Proteinen, Peptiden, Nukleinsäuren und Polysacchariden, eingesetzt werden. Die Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 30 bis 500 µm sind als Träger für die Chromatographie im industriellen Maßstab besonders nützlich.

Claims (18)

1. Vernetzte Copolymerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie hydrophile, vernetzte Copolymerteilchen, die aus Glycerinmonomethacrylat und einer vernetzenden Polyvinylverbindung erhalten werden, mit einer hydrophoben, funktionellen Gruppe, die 4 oder mehr Kohlenstoffätome enthält, welche über eine Ether- oder Esterbindung, wobei das Sauerstoffatom von einer Hydroxylgruppe des hydrophilen, vernetzten Copolymers stammt, daran gebunden ist, umfassen.
2. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 1, wobei die vernetzende Polyvinylverbindung ein Polymethacrylester eines mehrwertigen Alkohols ist.
3. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 1, wobei die vernetzende Polyvinylverbindung aus der Gruppe, bestehend aus Ethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykoldimethacrylat, Glycerindimethacrylat und Trimethylolpropantrimethacrylat gewählt wird.
4. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 1, wobei diese hydrophobe, funktionelle Gruppe ein Alkyl- oder Acylrest mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen ist.
5. Verfahren zur Herstellung von vernetzten Copolymerteilchen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Umsetzen von hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen, die aus Glycerinmonomethacrylat und einer vernetzenden Polyvinylverbindung erhalten werden, mit einem Reagenz zur Einführung einer hydrophoben, funktionellen Gruppe in einem organischen Lösungsmittel, das diese hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen quellen lassen kann und das mit diesem Reagenz zum Einführen einer hydrophoben, funktionellen Gruppe mischbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das organische Lösungsmittel, das die vernetzten Copolymerteilchen quellen lassen kann, aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ethern, N-(Alkyl-substituierten)formamiden und Alkylsulfoxiden gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Reagenz, das eine hydrophobe, funktionelle Gruppe erzeugen kann, aus Alkylhalogeniden, Aralkylhalogeniden, Carbonsäurehalogeniden und Carbonsäureanhydriden, die jeweils 4 bis 20 Kohlenstoffätome besitzen, gewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Reagenz, das eine hydrophobe, funktionelle Gruppe erzeugen kann, in einer Menge von 0,01 bis 3 Äquivalenten zur verbliebenen Glykolgruppe der hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen mit dem Reagenz umgesetzt werden, das in Gegenwart einer basischen Substanz eine hydrophobe, funktionelle Gruppe erzeugen kann.
10. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die basische Substanz aus tertiären Aminen gewählt wird und in einer Menge von 0,1 bis 3 Äquivalenten zum Reagenz, das eine hydrophobe, funktionelle Gruppe erzeugen kann, eingesetzt wird.
11. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 1, wobei die hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen durch Suspensionspolymerisation von Glycerinmonomethacrylat und einer vernetzenden Polyvinylverbindung in Gegenwart wenigstens eines organischen Lösungsmittels, gewählt aus den folgenden (A) und (B) hergestellt werden:
(A) einem einwertigen Alkohol mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen,
(B) einem ein- oder mehrwertigen Ester mit einem Löslichkeitsparameter von 8 bis 11 (cal/cm³)1/2, wobei der Löslichkeitsparameter durch die folgende formel definiert ist
[ΔE (molare Verdampfungswärme)/V (Molvolumen)]1/2.
12. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei das organische Lösungsmittel aus 1-Hexanol, Cyclohexanol, 1-Octanol, Decanol, Dodecanol und Tetradecanol gewählt wird.
13. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei das organische Lösungsmittel Cyclohexanol ist.
14. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei das organische Lösungsmittel in einer Menge von 30 bis 300 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glycerinmonomethacrylats und der vernetzenden Polyvinylverbindung, eingesetzt wird.
15. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei die vernetzende Polyvinylverbindung ein Polymethacrylester eines mehrwertigen Alkohols ist und in einer Menge von 15 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glycerinmonomethacrylats und der vernetzenden Polyvinylverbindung, eingesetzt wird.
16. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei die vernetzende Polyvinylverbindung Ethylenglykoldimethacrylat ist und in einer Menge von 20 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glycerinmonomethacrylats und der vernetzenden Polyvinylverbindung, eingesetzt wird.
17. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei die vernetzende Polyvinylverbindung Glycerindimethacrylat ist und in einer Menge von 40 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glycerinmonomethacrylats und der vernetzenden Polyvinylverbindung, eingesetzt wird.
18. Vernetzte Copolymerteilchen nach Anspruch 11, wobei die hydrophilen, vernetzten Copolymerteilchen einer spezifischen Oberfläche von 30 bis 500 m²/g aufweisen.
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