RU2540312C1 - Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins - Google Patents

Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins Download PDF

Info

Publication number
RU2540312C1
RU2540312C1 RU2013147129/05A RU2013147129A RU2540312C1 RU 2540312 C1 RU2540312 C1 RU 2540312C1 RU 2013147129/05 A RU2013147129/05 A RU 2013147129/05A RU 2013147129 A RU2013147129 A RU 2013147129A RU 2540312 C1 RU2540312 C1 RU 2540312C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microspheres
hours
carried out
magnetic
boiling
Prior art date
Application number
RU2013147129/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Александровна Верещагина
Ольга Михайловна Шаронова
Марина Анатольевна Федорчак
Людмила Алексеевна Франк
Александр Николаевич Кудрявцев
Александр Георгиевич Аншиц
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2013147129/05A priority Critical patent/RU2540312C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2540312C1 publication Critical patent/RU2540312C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: claimed is method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins. Method includes application of porous silica layer on the surface of magnetic microspheres of volatile ashes from coal combustion and impregnation with solution, containing ions of transition metals. As microspheres fraction of magnetic microspheres, containing 40-41 wt % of glass phase, is used. Application of porous silica layer is realised in hydrothermal conditions. Magnetic microspheres contact with liquid reaction mixture, containing tetraethoxysilane and hexadecyltriammonium bromide as structure-forming agent. After application of silica layer solid phase is separated, washed, thermally processed and activated by boiling in water medium.
EFFECT: invention makes it possible to increase strength of silica envelope on the surface of microspheres without reduction of sorption capacity by medium-size proteins.
7 cl, 2 dwg, 3 tbl, 9 ex

Description

Заявляемое техническое решение относится к аффинным сорбентам, полученным на основе техногенного сырья, в частности магнитных микросфер летучих энергетических зол, и может быть использовано в биохимии, медицинской диагностике и биотехнологии для выделения и детекции рекомбинантных белков, содержащих полигистидиновые последовательности.The claimed technical solution relates to affinity sorbents obtained on the basis of technogenic raw materials, in particular magnetic microspheres of volatile energy ashes, and can be used in biochemistry, medical diagnostics and biotechnology for the isolation and detection of recombinant proteins containing polyhistidine sequences.

Экспрессия рекомбинантных белков, меченных полигистидиновыми фрагментами (от 6 остатков гистидина и более), широко применяется для упрощения их выделения из различных прокариотических и эукариотических систем. Для этого используют металл-ионные аффинные сорбенты, содержащие на своей поверхности хелатносвязанные ионы переходных металлов (Cu2+, Ni2+, Zn2+, Со2+) [Porath J., Carlsson J., Olsson I., Belfrage G. Metal chelate affinity chromatography, a new approach to protein fractionation, Nature 258 (1975) 598-599; Schmitt J., Hess H., Stunnenberg H.G. Affinity purification of histidine-tagged proteins, Mol. Biol. Rep. 18 (1993) 223-230; Gabert-Porecar V., Menart V. Perspectives of immobilized-metal affinity chromatography, J. Biochem. Biophys. Methods 49 (2001) 335-360]. Адсорбция белков на металл-хелатных сорбентах протекает за счет образования координационной связи между иммобилизованным ионом металла и электронодонорными атомами азота, входящими в состав имидазольного кольца гистидина в молекуле белка.The expression of recombinant proteins labeled with polyhistidine fragments (from 6 histidine residues or more) is widely used to simplify their isolation from various prokaryotic and eukaryotic systems. For this, metal-ionic affinity sorbents containing chelate-bound transition metal ions (Cu 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Co 2+ ) are used on their surface [Porath J., Carlsson J., Olsson I., Belfrage G. Metal chelate affinity chromatography, a new approach to protein fractionation, Nature 258 (1975) 598-599; Schmitt J., Hess H., Stunnenberg HG Affinity purification of histidine-tagged proteins, Mol. Biol. Rep. 18 (1993) 223-230; Gabert-Porecar V., Menart V. Perspectives of immobilized-metal affinity chromatography, J. Biochem. Biophys. Methods 49 (2001) 335-360]. The adsorption of proteins on metal-chelate sorbents occurs due to the formation of a coordination bond between the immobilized metal ion and electron-donating nitrogen atoms that make up the imidazole histidine ring in the protein molecule.

Усовершенствование аффинных сорбентов с координационно-связанными ионами металлов ведется в направлении придания им магнитных свойств, что обеспечивает возможность манипулирования сорбентами с использованием магнитного поля и таким образом упрощает процедуру извлечения рекомбинантных белков из гетерогенных смесей. Так, известны такие коммерчески доступные магнитоуправляемые аффинные сорбенты, как Ni2+-NTA MABs (Qiagen, Германия) [Schafer F., Romer U., Emmerlich M., Blumer J., Steinert K. Automated high-throughput purification of 6xHis-tagged proteins, J. Biomol. Tech. 13 (2002) 131-142], которые состоят из магнитного ядра на основе оксидов железа и полисахаридной оболочки на основе поперечно-сшитой агарозы с ковалентно привитыми остатками нитрилотриуксусной кислоты (NTA), хелатирующей ионы Ni2+. Частицы сорбента Ni2+-NTA MABs представляют собой микросферы размером 45-165 мкм с емкостью по 6His-меченным белкам (~20 кДа) 5-10 мг/мл. Известны также наноразмерные (~10 нм) металл-хелатные сорбенты с магнитным ядром на основе FePt [Xu С., Xu K., Gu H., Zhong X., Guo Z., Zheng R., Zhang X., Xu B. Nitrilotriacetic Acid-Modified Magnetic Nanoparticles as a General Agent to Bind Histidine-Tagged Proteins, J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 3392-3393], в которых ионы Ni2+ закреплены на поверхности наночастиц FePt также посредством связи с нитрилотриуксусной кислотой. К недостаткам такого рода сорбентов можно отнести многостадийность и сложность их синтеза, требующего применения широкого набора органических реагентов, а также низкую химическую устойчивость в условиях высоких концентраций денатурирующих и хелатирующих реагентов, используемых на стадии сорбции (ЭДТА, мочевина) и регенерации сорбента (имидазол). В частности, при совместном присутствии с Ni2+-NTA MABs допустима концентрация ЭДТА не выше 10-3 М. Более высокие концентрации ЭДТА, благоприятные для выделения белков, чувствительных к присутствию в растворе двухвалентных катионов металлов, вызывают вымывание ионов Ni2+ с поверхности носителя и инактивацию сорбента. Кроме того, инактивация сорбента происходит также на стадии десорбции в процессе элюирования His-меченных белков в условиях высокой концентрации имидазола, что делает необходимым введение ионов Me2+ после каждого цикла адсорбции-десорбции.The improvement of affinity sorbents with coordinatively bound metal ions is carried out in the direction of imparting magnetic properties to them, which makes it possible to manipulate the sorbents using a magnetic field and thus simplifies the procedure for the extraction of recombinant proteins from heterogeneous mixtures. Thus, commercially available magnetically controlled affinity sorbents such as Ni 2+ -NTA MABs (Qiagen, Germany) [Schafer F., Romer U., Emmerlich M., Blumer J., Steinert K. Automated high-throughput purification of 6xHis- tagged proteins, J. Biomol. Tech. 13 (2002) 131-142], which consist of a magnetic core based on iron oxides and a polysaccharide shell based on cross-linked agarose with covalently grafted residues of nitrilotriacetic acid (NTA) chelating Ni 2+ ions . Particles of the sorbent Ni 2+ -NTA MABs are microspheres with a size of 45-165 μm with a capacity of 5-10 mg / ml for 6His-labeled proteins (~ 20 kDa). Also known are nanoscale (~ 10 nm) metal chelating sorbents with a magnetic core based on FePt [Xu C., Xu K., Gu H., Zhong X., Guo Z., Zheng R., Zhang X., Xu B. Nitrilotriacetic Acid-Modified Magnetic Nanoparticles as a General Agent to Bind Histidine-Tagged Proteins, J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 3392-3393], in which Ni 2+ ions are attached to the surface of FePt nanoparticles also by bonding with nitrilotriacetic acid. The disadvantages of such sorbents are the multi-stage and complexity of their synthesis, which requires the use of a wide range of organic reagents, as well as low chemical stability under conditions of high concentrations of denaturing and chelating reagents used at the sorption stage (EDTA, urea) and sorbent regeneration (imidazole). In particular, when combined with Ni 2+ -NTA MABs, an EDTA concentration of not higher than 10 -3 M is acceptable. Higher concentrations of EDTA, which are favorable for the isolation of proteins sensitive to the presence of divalent metal cations in the solution, cause the leaching of Ni 2+ ions from the surface media and inactivation of the sorbent. In addition, inactivation of the sorbent also occurs at the stage of desorption during the elution of His-labeled proteins under conditions of high imidazole concentration, which makes it necessary to introduce Me 2+ ions after each adsorption-desorption cycle.

Для повышения устойчивости магнитных твердофазных систем с иммобилизованным ионом Me2+ к воздействию более высоких концентраций комплексообразователей (>10-3 М) в ряде работ предложены магнитоуправляемые сорбенты, состоящие из магнитного ядра на основе синтетического магнетита или маггемита и кремнеземной оболочки, в которую без участия хелатирующего полидентатного лиганда инкорпорированы ионы Ni2+ (Ni2+ -SiMAG, Chemicell, Berlin, Germany) [Frenzel A., Bergemann C., Kohl G., Reinard T. Novel purification system for 6His-tagged proteins by magnetic affinity separation // J. Chromatogr. В 793 (2003) 325-329] или Zn2+ [Bele M., Hribar G., Campelj S., Macovec D., Gabert-Porecar V., Zorko M., Gaberscek M., Jamnik J., Venturini P. Zn-decorated silicacoated magnetic nanoparticles for protein binding and controlled release // J. Chromatogr. В 867 (2008) 160-164]. Полученный сорбент характеризуется прочным связыванием ионов Ni2+ в кремнеземной матрице, что позволяет многократное использование сорбента без промежуточной реактивации. Однако сложность процесса получения магнитного компонента удорожает стоимость сорбента.To increase the stability of magnetic solid-phase systems with immobilized Me 2+ ion to the effects of higher concentrations of complexing agents (> 10 -3 M), a number of works have proposed magnetically controlled sorbents consisting of a magnetic core based on synthetic magnetite or maghemite and a silica shell, in which chelating polydentate ligand, Ni 2+ ions (Ni 2+ SiMAG, Chemicell, Berlin, Germany) are incorporated [Frenzel A., Bergemann C., Kohl G., Reinard T. Novel purification system for 6 His-tagged proteins by magnetic affinity separation / / J. Chromatogr. B 793 (2003) 325-329] or Zn 2+ [Bele M., Hribar G., Campelj S., Macovec D., Gabert-Porecar V., Zorko M., Gaberscek M., Jamnik J., Venturini P Zn-decorated silicacoated magnetic nanoparticles for protein binding and controlled release // J. Chromatogr. In 867 (2008) 160-164]. The resulting sorbent is characterized by strong binding of Ni 2+ ions in the silica matrix, which allows multiple use of the sorbent without intermediate reactivation. However, the complexity of the process of obtaining a magnetic component increases the cost of the sorbent.

В работе [Л.А. Франк, В.В. Борисова, Т.А. Верещагина, Е.В. Фоменко, А.Г. Аншиц, И.И. Гительзон. Выделение рекомбинантных белков с использованием аффинных магнитных сорбентов на основе микросфер энергетических зол // Прикладная биохимия и микробиология 45 (2009) 237-242] получен магнитный сорбент Ni2+-SiO2/MM на основе магнитных микросфер энергетических зол от сжигания угля с иммобилизованным ионом Ni2+ на поверхности кремнеземного слоя, синтезированного золь-гель методом. Отсутствие стадии синтеза магнитного компонента существенно упрощает процедуру получения композитного сорбента, а относительно невысокие затраты на выделение узкой фракции микросфер из магнитных концентратов, являющихся фактически отходами производства электроэнергии, и низкая стоимость являются достоинствами сорбента.In the work of [L.A. Frank, V.V. Borisova, T.A. Vereshchagina, E.V. Fomenko, A.G. Anshits, I.I. Gitelzon. Isolation of recombinant proteins using affine magnetic sorbents based on microspheres of energy sols // Applied Biochemistry and Microbiology 45 (2009) 237-242] obtained magnetic sorbent Ni 2+ -SiO 2 / MM based on magnetic microspheres of energy scars from burning coal with an immobilized ion Ni 2+ on the surface of the silica layer synthesized by the sol-gel method. The absence of the stage of synthesis of the magnetic component greatly simplifies the procedure for producing a composite sorbent, and the relatively low cost of isolating a narrow fraction of microspheres from magnetic concentrates, which are actually waste products of electricity production, and low cost are the advantages of the sorbent.

Согласно данному способу на первой стадии получают кремнеземный компонент в виде гидрогеля при взаимодействии жидкого силикатного стекла с раствором азотнокислого аммония при выбранном соотношении NH4+/Na+=1,2 в присутствии азотной кислоты с целью поддерживания в суспензии заданного постоянного значения pH=1. Затем осадок отфильтровывают, тщательно промывают дистиллированной водой, подвергают катионному обмену с солями аммония для освобождения от хемосорбированных ионов натрия, затем снова отфильтровывают и промывают. На следующей стадии осуществляют нанесение кремнеземного компонента на поверхность магнитных микросфер путем смешивания полученного гидрогеля с магнитными микросферами в соотношении 1:3, тщательно перемешивают, затем сушат в сушильном шкафу при 120°C в течение 6 часов. Из сухого образца методом магнитной сепарации отбирают магнитную фракцию, которую многократно подвергают процедуре очистки от немагнитного кремнеземного компонента промывкой дистиллированной водой и последующей мокрой магнитной сепарацией. Выделенный магнитный продукт отфильтровывают и сушат при 120°C. Для модифицирования поверхности композитных микросфер введением ионов никеля микросферы пропитывают 10%-ным раствором ацетата никеля в соотношении 0,6 г микросфер на 2 мл раствора Ni(CH3COO)2. Образцы сушат при комнатной температуре, затем прокаливают при 500°C в течение 6 часов, после чего подвергают мокрой магнитной сепарации и сушке при 120°C.According to this method, at the first stage, a silica component is obtained in the form of a hydrogel by the interaction of liquid silicate glass with a solution of ammonium nitrate at a selected ratio of NH 4 + / Na + = 1.2 in the presence of nitric acid in order to maintain a predetermined constant value of pH = 1 in the suspension. Then the precipitate is filtered off, washed thoroughly with distilled water, subjected to cation exchange with ammonium salts to release from chemisorbed sodium ions, then it is again filtered off and washed. In the next stage, the silica component is applied to the surface of the magnetic microspheres by mixing the obtained hydrogel with magnetic microspheres in a ratio of 1: 3, mix thoroughly, then dry in an oven at 120 ° C for 6 hours. A magnetic fraction is taken from a dry sample by magnetic separation, which is repeatedly subjected to the procedure of purification of a non-magnetic silica component by washing with distilled water and subsequent wet magnetic separation. The isolated magnetic product is filtered off and dried at 120 ° C. To modify the surface of composite microspheres, the introduction of nickel ions impregnates the microspheres with a 10% solution of nickel acetate in the ratio of 0.6 g of microspheres to 2 ml of a solution of Ni (CH 3 COO) 2 . The samples are dried at room temperature, then calcined at 500 ° C for 6 hours, and then subjected to wet magnetic separation and drying at 120 ° C.

В качестве магнитного ядра композитного сорбента используют узкую фракцию магнитных микросфер, выделенную из летучих зол от сжигания ирша-бородинского угля, которая характеризовалась следующим составом (мас.%):SiO2 - 4,30; Fe2O3 - 83,17. Содержание феррошпинельной фазы в микросферах составляло 76,4 мас.%, а силикатной стеклофазы - 16,5 мас.%.As the magnetic core of the composite sorbent, a narrow fraction of magnetic microspheres isolated from flying ashes from burning Irsha-Borodino coal is used, which was characterized by the following composition (wt.%): SiO 2 - 4.30; Fe 2 O 3 - 83.17. The content of the ferrospinel phase in the microspheres was 76.4 wt.%, And silicate glass phase - 16.5 wt.%.

В случае тестового выделения рекомбинантного зеленого флуоресцентного белка, имеющего в своем составе фрагмент из 6 повторяющихся гистидиновых остатков по NH2-концу (6His-CLGFP), адсорбционная специфическая емкость указанного аффинного сорбента составила 1-3,5 мг на грамм сорбента.In the case of a test isolation of a recombinant green fluorescent protein containing a fragment of 6 repeating histidine residues at the NH 2 end (6His-CLGFP), the adsorption specific capacity of the indicated affinity sorbent was 1-3.5 mg per gram of sorbent.

К недостаткам данного способа получения следует отнести многостадийность создания кремнеземного слоя на поверхности магнитных микросфер и низкую адгезионную прочность силикатного покрытия, вызывающую снижение адсорбционной емкости сорбента в многоцикловом процессе сорбции-десорбции белка. Способ принят за прототип.The disadvantages of this method of obtaining include the multi-stage creation of a silica layer on the surface of magnetic microspheres and the low adhesive strength of the silicate coating, which causes a decrease in the adsorption capacity of the sorbent in the multi-cycle process of protein sorption-desorption. The method adopted for the prototype.

Поставлена задача упростить синтез сорбента и повысить адгезионную прочность кремнеземной оболочки на поверхности магнитных микросфер без ухудшения сорбционной емкости в отношении белков среднего размера (20-30 кДа).The task is to simplify the synthesis of the sorbent and increase the adhesive strength of the silica shell on the surface of magnetic microspheres without deterioration of the sorption capacity in relation to medium-sized proteins (20-30 kDa).

Эта задача решена следующим образом. Для достижения поставленного технического результата при получении сорбента в качестве магнитного компонента используют магнитные микросферы летучих зол от сжигания углей, содержащие аморфную силикатную фазу. На поверхность микросфер нанесят пористый кремнеземный слой, в который вводят ионы Ni2+ методом пропитки солью никеля с последующим ее термическим разложением. В отличие от прототипа содержание силикатной стеклофазы в магнитных микросферах составляет около 40 мас.%, а создание пористого кремнеземного покрытия проводят методом гидротермального синтеза при совместном присутствии в реакционной среде микросфер, гексадецилтриметиламмония бромида и тетраэтоксисилана с последующей высокотемпературной обработкой продукта. Затем продукт синтеза подвергают активации кипячением в водных средах с различным pH. Гидротермальный синтез проводят в динамических или статических условиях, в кислой или аммиачно-спиртовой среде при температурах 60-120°C в течение 2-120 часов.This problem is solved as follows. To achieve the technical result when obtaining a sorbent, magnetic microspheres of fly ash from burning coal containing an amorphous silicate phase are used as a magnetic component. A porous silica layer is applied to the surface of the microspheres, into which Ni 2+ ions are introduced by impregnation with a nickel salt, followed by its thermal decomposition. In contrast to the prototype, the content of silicate glass phase in the magnetic microspheres is about 40 wt.%, And the creation of a porous silica coating is carried out by hydrothermal synthesis with the combined presence of microspheres, hexadecyltrimethylammonium bromide and tetraethoxysilane in the reaction medium followed by high-temperature processing of the product. Then the synthesis product is subjected to activation by boiling in aqueous media with different pH. Hydrothermal synthesis is carried out in dynamic or static conditions, in an acidic or ammonia-alcohol medium at temperatures of 60-120 ° C for 2-120 hours.

Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем. Разделение концентратов магнитных микросфер энергетических зол с использованием комбинированной схемы, включающей стадии гранулометрической классификации, гравитационной и магнитной сепарации, позволяет получать магнитные микросферические продукты стабилизированного состава и морфологии [Шаронова О.М., Аншищ Н.Н., Оружейников А.И., Акимочкина Г.В., Саланов А.Н., Низовский А.И., Семенова О.Н., Аншиц А.Г. Состав и морфология магнитных микросфер энергетической золы каменных углей Экибастузского и Кузнецкого бассейнов // Химия в интересах устойчивого развития 11 (2003) 673-682]. Текстура магнитных микросфер образована кристаллитами феррошпинели с примесью минорных фаз, капсулированных в силикатном стекле разного состава. Различия в содержании железа, стеклофазы и других компонентов приводят к формированию магнитных глобул различной морфологии. Стеклофаза служит своего рода защитной оболочкой, препятствующей окислению магнитного компонента и его потенциально возможному растворению в случае контактирования с водными средами. Наряду с этим, силикатное стекло содержит на своей поверхности реакционноспособные силанольные группы ≡Si-OH, которые могут служить якорными группами для закрепления катионов d-металлов по типу координационного взаимодействия или, в случае их невысокого содержания, для связывания дополнительного функционального слоя SiO2 высокой поверхности. Учитывая, что ионы никеля имеют 6 центров связывания лигандов в своей координационной сфере, которые могут быть полностью насыщены взаимодействием с атомами кислорода ОH-групп при их высокой плотности, важным является обеспечение ненасыщенности как минимум 2-х координационных связей Me2+ для сохранения величины связывания белков на уровне сорбентов-аналогов (до 3,5 мг/г). Как показано в способе получения сорбента-прототипа, координационная ненасыщенность связей инкорпорированных ионов Ni2+ может быть обеспечена при введении избытка ионов Ni2+ методом пропитки поверхности водным раствором соли никеля с последующим ее термическим разложением.The essence of the proposed technical solution is as follows. Separation of concentrates of magnetic microspheres of energy ashes using a combined scheme, including the stages of particle size classification, gravitational and magnetic separation, allows to obtain magnetic microspherical products of stabilized composition and morphology [Sharonova OM, Anshishch NN, Oruzheinikov AI, Akimochkina G.V., Salanov A.N., Nizovsky A.I., Semenova O.N., Anshits A.G. Composition and morphology of magnetic microspheres of coal power ash of the Ekibastuz and Kuznetsk basins // Chemistry for Sustainable Development 11 (2003) 673-682]. The texture of the magnetic microspheres is formed by ferrospinel crystallites with an admixture of minor phases encapsulated in silicate glass of different compositions. Differences in the content of iron, glass phase, and other components lead to the formation of magnetic globules of various morphologies. Glass phase serves as a kind of protective shell that prevents the oxidation of the magnetic component and its potential dissolution in case of contact with aqueous media. Along with this, silicate glass contains on its surface reactive silanol groups ≡ Si-OH, which can serve as anchor groups for fixing d-metal cations according to the type of coordination interaction or, in case of their low content, for bonding an additional functional SiO 2 layer of a high surface . Considering that nickel ions have 6 ligand binding centers in their coordination sphere, which can be completely saturated by interaction with oxygen atoms of OH groups at their high density, it is important to ensure the unsaturation of at least 2 Me 2+ coordination bonds to preserve the binding proteins at the level of sorbent analogues (up to 3.5 mg / g). As shown in the prototype sorbent preparation method, coordination unsaturation of bonds of incorporated Ni 2+ ions can be achieved by introducing an excess of Ni 2+ ions by impregnating the surface with an aqueous solution of nickel salt followed by its thermal decomposition.

Достижение заявленных преимуществ обеспечивается выбором магнитных микросфер с высоким содержанием силикатной составляющей, способа получения силикатного покрытия с оптимальными пористой структурой и концентрацией поверхностных гидроксильных групп и способом нанесения ионов Ni2+.Achieving the claimed benefits is ensured by the choice of magnetic microspheres with a high content of silicate component, a method for producing a silicate coating with optimal porous structure and concentration of surface hydroxyl groups, and a method for depositing Ni 2+ ions .

На рисунке 1 приведен электронно-микроскопический снимок магнитных микросфер фракции -0,063+0,05 мм.Figure 1 shows an electron microscopic image of the magnetic microspheres of the fraction -0.063 + 0.05 mm.

На рисунке 2 приведены рентгенограммы эталонного МСМ-41 (1) и модифицированных микросфер (2).Figure 2 shows the X-ray diffraction patterns of the reference MCM-41 (1) and modified microspheres (2).

Сущность изобретения демонстрируется следующими примерами.The invention is demonstrated by the following examples.

ПРИМЕР 1. Для получения аффинного сорбента используют узкую фракцию магнитных микросфер (Рис.1), выделенную из летучих зол от сжигания экибастузского угля, характеристики которой приведены в таблице 1. Условия получения сорбента приведены в таблице 2.EXAMPLE 1. To obtain an affinity sorbent, a narrow fraction of magnetic microspheres is used (Fig. 1), isolated from flying ashes from burning Ekibastuz coal, the characteristics of which are shown in Table 1. The conditions for producing the sorbent are shown in Table 2.

Таблица 1Table 1 Характеристики исходной фракции магнитных микросферCharacteristics of the initial fraction of magnetic microspheres Фракция, мм/насыпная плотностьFraction, mm / bulk density Содержание элементов (в расчете на оксиды), мас.%The content of elements (calculated on oxides), wt.% Содержание феррошпинельной фазы, мас.%The content of the ferrospin phase, wt.% Содержание стеклофазы, мас.%The content of glass phase, wt.% Удельная поверхность, м2Specific surface, m 2 / g SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 -0,063+0,05/1,5 г/см3 -0.063 + 0.05 / 1.5 g / cm 3 26,4826.48 9,449.44 59,8259.82 48,848.8 41,241.2 1,01,0

Синтез пористого кремнеземного покрытия на поверхности магнитных микросфер проводят «темплатным» методом в водной кислой среде в стационарном режиме при 80°C в течение 120 часов. Использовались реагенты в следующем мольном соотношении: 100 H2O:0,9 HCl:0,11 гексадецилтриметиламмония бромид (HTABr):0,13 тетраэтоксисилан (TEOS) при объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза = 1:20. По окончании синтеза микросферы отделяют и промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлорид-ионы раствором 0,1 н AgNO3, сушат при 80°C, прокаливают в течение 4 часов при 540°C. По данным рентгенофазового анализа (Рис.2) и низкотемпературной адсорбции азота в составе модифицированных микросфер присутствует фаза мезопористого силиката с диаметром пор 36 Å, аналогичная материалу МСМ-41 [Meynen, V., Cool, Р., Vansant, E.F. Verified syntheses of mesoporous materials // Micropor. Mesopor. Mater. 125 (2009) 170-223]. Слабовыраженный рефлекс в области основного пика МСМ-41 на дифрактограмме полученного материала (Рис.2, рентгенограмма 2) свидетельствует о низком содержании синтезированного силикатного компонента и/или низкой упорядоченности его структуры по сравнению с эталонным образцом МСМ-41. Исходя из сопоставления величин удельной поверхности полученного материала (~10 м2/г) и МСМ-41 (~1000 м2/г), оценочное содержание мезопористого SiO2 в составе микросферического композитного материала составило около 1 мас.%.The synthesis of a porous silica coating on the surface of magnetic microspheres is carried out by the "template" method in an aqueous acidic medium in a stationary mode at 80 ° C for 120 hours. The reagents were used in the following molar ratio: 100 H 2 O: 0.9 HCl: 0.11 hexadecyltrimethylammonium bromide (HTABr): 0.13 tetraethoxysilane (TEOS) with a volume ratio of solid phase (microspheres): liquid phase = 1:20. At the end of the synthesis, the microspheres are separated and washed with distilled water until a negative reaction to chloride ions with a solution of 0.1 n AgNO 3 , dried at 80 ° C, calcined for 4 hours at 540 ° C. According to x-ray phase analysis (Fig. 2) and low-temperature nitrogen adsorption, the modified microspheres contain a phase of mesoporous silicate with a pore diameter of 36 Å, similar to MCM-41 [Meynen, V., Cool, P., Vansant, EF Verified syntheses of mesoporous materials // Micropor. Mesopor. Mater. 125 (2009) 170-223]. A weakly expressed reflex in the region of the main peak of the MCM-41 in the diffractogram of the obtained material (Fig. 2, X-ray diffraction pattern 2) indicates a low content of the synthesized silicate component and / or low ordering of its structure in comparison with the reference sample MCM-41. Based on a comparison of the specific surface area of the obtained material (~ 10 m 2 / g) and MCM-41 (~ 1000 m 2 / g), the estimated content of mesoporous SiO 2 in the composition of the microspherical composite material was about 1 wt.%.

Активацию поверхности мезопористого покрытия микросфер проводят при кипячении в воде в течение 4 часов.The surface activation of the mesoporous coating of the microspheres is carried out by boiling in water for 4 hours.

Магнитный сорбент тестируют на примере выделения рекомбинантного белка размером 27 кДа, имеющего в своем составе фрагмент из шести повторяющихся гистидиновых остатков по NH2-концу - зеленого флуоресцентного белка медузы Clytia gregaria (6His-CLGFP). Рекомбинантные клетки E.coli BL21-gold, экспрессирующие этот белок, суспендируют в трис-HCl - солевом буфере (0,02М ТрисНСl, pH 7, 0,15М NaCl - TBS) и разрушают с помощью ультразвукового дезинтегратора UD-20 (Techpan, Польша) (6 импульсов по 20 сек, 0°C). Смесь центрифугируют и полученный супернатант («лизат»), содержащий 6His-CLGFP, используют для тестирования образцов сорбента.The magnetic sorbent is tested using the example of isolating a recombinant protein of 27 kDa in size, which contains a fragment of six repeating histidine residues at the NH 2 end - the green fluorescent protein of the jellyfish Clytia gregaria (6His-CLGFP). Recombinant E. coli BL21-gold cells expressing this protein are suspended in Tris-HCl saline buffer (0.02 M Tris HCl, pH 7, 0.15 M NaCl - TBS) and destroyed using a UD-20 ultrasonic disintegrator (Techpan, Poland ) (6 pulses of 20 sec, 0 ° C). The mixture was centrifuged and the resulting supernatant (“lysate”) containing 6His-CLGFP was used to test samples of the sorbent.

В пробирку с навеской частиц сорбента вносят 1 мл «лизата» и перемешивают в течение 2 минут. Частицы сорбента фиксируют у стенки пробирки с помощью магнита, а раствор белка удаляют пипеткой и записывают спектр поглощения на спектрофотометре UVIKON 943 («Kontron Instruments», Италия). Оценку сорбционной емкости сорбента проводят по разнице оптических плотностей растворов при длине волны 485 нм до и после поглощения с использованием значения молярной экстинкции 6His-CLGFP в зеленой области (Е485=63·103 M-1 см-1) [S.V. Markova, L.P. Burakova, L.A. Frank, S. Golz, K.A. Korostileva, E.S. Vysotski. Green-fluorescent protein from the bioluminescent jellyfish Clytia gregaria: cDNA cloning, expression, and characterization of novel recombinant protein // Photochem. Photobiol Sci. 9 (2010) 757-765].Into a test tube with a weighed portion of sorbent particles add 1 ml of “lysate” and mix for 2 minutes. Sorbent particles are fixed to the wall of the tube using a magnet, and the protein solution is removed with a pipette and the absorption spectrum is recorded on a UVIKON 943 spectrophotometer (Kontron Instruments, Italy). The sorption capacity of the sorbent is estimated by the difference in the optical densities of the solutions at a wavelength of 485 nm before and after absorption using the molar extinction value of 6His-CLGFP in the green region (E 485 = 63 · 10 3 M -1 cm -1 ) [SV Markova, LP Burakova, LA Frank, S. Golz, KA Korostileva, ES Vysotski. Green-fluorescent protein from the bioluminescent jellyfish Clytia gregaria: cDNA cloning, expression, and characterization of novel recombinant protein // Photochem. Photobiol Sci. 9 (2010) 757-765].

Сорбент без введения катионов Ni2+ характеризуется сорбционной активностью в отношении белка, не превышающей 0,6 мг/г, которая, скорее всего, связана с участием ионов железа, вошедших в структуру мезопористого силиката в процессе синтеза в кислых условиях, способствующих выщелачиванию железа из магнитных микросфер в жидкую фазу. Для сравнения в таблице 2 приведены результаты сорбционной емкости сорбента, взятого за прототип.The sorbent without the introduction of Ni 2+ cations is characterized by protein sorption activity not exceeding 0.6 mg / g, which is most likely associated with the participation of iron ions, which entered the structure of mesoporous silicate during synthesis under acidic conditions, which contribute to the leaching of iron from magnetic microspheres in the liquid phase. For comparison, table 2 shows the results of the sorption capacity of the sorbent taken as a prototype.

После модифицирования поверхности образца нанесением катионов Ni2+ пропиткой 10%-ным раствором Ni(CH3COO)2 при соотношении 0,3 г микросфер: 1 мл раствора Ni(CH3COO)2 с последующим прокаливанием при 500°C в течение 4 часов (как в прототипе), адсорбционная емкость полученного сорбента ЕМТ1-H2O-Ni2+ составила 1,3 мг/г.After surface modification of the sample by applying Ni 2+ cations by impregnation with a 10% solution of Ni (CH 3 COO) 2 at a ratio of 0.3 g of microspheres: 1 ml of a solution of Ni (CH 3 COO) 2 , followed by calcination at 500 ° C for 4 hours (as in the prototype), the adsorption capacity of the obtained sorbent EMT1-H 2 O-Ni 2+ was 1.3 mg / g

ПРИМЕР 2. Условия получения сорбента (EMT1-H2O-S, Ni2+) и тестирования те же, что и в примере 1, за исключением того, что модифицирование силикатного покрытия катионами Ni2+ проводят сорбцией из 10% водного раствора Ni(CH3COO)2 при перемешивании при 50°C в течение 8 часов с последующей сушкой и прокалкой при 500°C в течение 4 часов. Как следует из приведенных в таблице 2 данных, сорбент характеризуется низкой адсорбционной емкостью в отношении белка (0,7 мг/г), близкой к величине адсорбционной емкости композитного носителя без нанесения ионов никеля. Вероятно, это связано с низкой сорбцией катионов Ni2+ на поверхности микросфер и/или с инактивацией сорбированных форм Ni2+ за счет полного насыщения координационных связей Ni2+ при взаимодействии с силанольным покрытием.EXAMPLE 2. The conditions for obtaining the sorbent (EMT1-H 2 OS, Ni 2+ ) and testing are the same as in example 1, except that the modification of the silicate coating with cations of Ni 2+ is carried out by sorption from a 10% aqueous solution of Ni (CH 3 COO) 2 with stirring at 50 ° C for 8 hours, followed by drying and calcination at 500 ° C for 4 hours. As follows from the data in table 2, the sorbent is characterized by a low adsorption capacity for protein (0.7 mg / g), close to the adsorption capacity of the composite carrier without the deposition of nickel ions. This is probably due to the low sorption of Ni 2+ cations on the surface of microspheres and / or to the inactivation of the sorbed forms of Ni 2+ due to the complete saturation of the coordination bonds of Ni 2+ upon interaction with the silanol coating.

ПРИМЕР 3. Получение сорбента (EMT1-HCl-Ni2+) и его тестирование проводят как в примере 1, кроме того, что активацию поверхности мезопористого покрытия осуществляют кипячением в 1М растворе HCl в течение 4-х часов.EXAMPLE 3. Obtaining a sorbent (EMT1-HCl-Ni 2+ ) and its testing is carried out as in example 1, except that the activation of the surface of the mesoporous coating is carried out by boiling in a 1M HCl solution for 4 hours.

ПРИМЕР 4. Получение сорбента EMT1-NH4+-Ni2+, модифицирование поверхности и его тестирование проводили, как в примере 1, за исключением того, что активацию поверхности мезопористого покрытия микросфер осуществляют кипячением в 1М растворе NH4OH в течение 4 часов.EXAMPLE 4. Obtaining the sorbent EMT1-NH 4 + -Ni 2+ , surface modification and testing was performed as in example 1, except that the surface activation of the mesoporous coating of the microspheres is carried out by boiling in a 1M solution of NH 4 OH for 4 hours.

ПРИМЕР 5. Синтез мезопористого силикатного покрытия на поверхности микросфер проводят в аммиачно-спиртовом растворе в динамическом режиме в тефлоновом автоклаве в течение 2 часов при температуре 120°C с использованием реагентов в следующем мольном соотношении: 1 TEOS:0,2 HTABr:22 NH3:52 EtOH:475 H2O, при объемном соотношении твердая фаза:жидкая фаза = 1:20. Вращение автоклава, закрепленного перпендикулярно оси вала, осуществлялось со скоростью 30 об/мин. После проведения синтеза отделенную твердую фазу промывают, сушат при 80°C, затем прокаливают при 540°C в течение 4 часов. Активацию, модификацию SiO2-оболочки катионами Ni и тестирование проводят по методу, приведенному в примере 1.EXAMPLE 5. The synthesis of the mesoporous silicate coating on the surface of the microspheres is carried out in an ammonia-alcohol solution in a dynamic mode in a Teflon autoclave for 2 hours at a temperature of 120 ° C using reagents in the following molar ratio: 1 TEOS: 0.2 HTABr: 22 NH 3 : 52 EtOH: 475 H 2 O, with a volume ratio of solid phase: liquid phase = 1:20. The rotation of the autoclave, fixed perpendicular to the axis of the shaft, was carried out at a speed of 30 rpm After the synthesis, the separated solid phase is washed, dried at 80 ° C, then calcined at 540 ° C for 4 hours. Activation, modification of the SiO 2 shell with Ni cations and testing are carried out according to the method described in example 1.

ПРИМЕР 6. Получение сорбента (EMT4-H2O-Ni2+) включает те же стадии, что и в примере 5, за исключением того, что синтез мезопористого покрытия проводят в статическом режиме при температуре 80°C в течение 120 часов, а активацию, модификацию кремнеземной оболочки и тестирование проводят, как в примере 1.EXAMPLE 6. Obtaining a sorbent (EMT4-H 2 O-Ni 2+ ) includes the same stages as in example 5, except that the synthesis of the mesoporous coating is carried out in a static mode at a temperature of 80 ° C for 120 hours, and activation, modification of the silica shell and testing are carried out, as in example 1.

ПРИМЕР 7. Получение сорбента (EMT-7-NH4+-Ni2+) проводят, как в примере 5, но при температуре 60°C в течение 72 часов. Активацию и модификацию кремнеземной оболочки проводят, как в примере 4, а тестирование сорбента, как в примере 1.EXAMPLE 7. Obtaining a sorbent (EMT-7-NH 4+ -Ni 2+ ) is carried out, as in example 5, but at a temperature of 60 ° C for 72 hours. The activation and modification of the silica shell is carried out, as in example 4, and the testing of the sorbent, as in example 1.

ПРИМЕР 8. Получение сорбента (EMT5-NH4+-Ni2+) проводят, как в примере 5, только при температуре 80°C в течение 15 часов. Активацию и модификацию кремнеземной оболочки осуществляют по методу, описанному в примере 4. Тестирование сорбента проводят, как в примере 1.EXAMPLE 8. Obtaining a sorbent (EMT5-NH 4 + -Ni 2+ ) is carried out, as in example 5, only at a temperature of 80 ° C for 15 hours. The activation and modification of the silica shell is carried out according to the method described in example 4. Testing of the sorbent is carried out as in example 1.

ПРИМЕР 9. Получение сорбента (EMT8-NH4+-Ni2+) проводят, как в примере 5, только при температуре 60°C в течение 15 часов. Активацию и модификацию силикатного покрытия проводят, как в примере 4, а тестирование - как в примере 1. Для элюирования адсорбированного белка, частицы промывают фосфатным буфером, содержащим 0,25 М имидазола. В результате целевой белок элюировался практически полностью. После обработки сорбента раствором имидазола количество белка, перешедшего в раствор, составило 4,3 мг/г сорбента. Наблюдаемые потери белка (0,1 мг/г) находятся в пределах ошибки определения.EXAMPLE 9. Obtaining a sorbent (EMT8-NH 4 + -Ni 2+ ) is carried out, as in example 5, only at a temperature of 60 ° C for 15 hours. Activation and modification of the silicate coating is carried out as in example 4, and testing as in example 1. To elute the adsorbed protein, the particles are washed with phosphate buffer containing 0.25 M imidazole. As a result, the target protein was eluted almost completely. After processing the sorbent with an imidazole solution, the amount of protein transferred to the solution was 4.3 mg / g of sorbent. The observed protein loss (0.1 mg / g) is within the limits of the determination error.

Была исследована стабильность сорбционных свойств сорбента при многократном использовании, результаты приведены в таблице 3. Установлено, что адсорбционная емкость магнитного сорбента EMT8-NH4+-Ni2+ сохранялась при 3-кратном использовании. После 7-кратного использования емкость снижалась в 1,5 раза. В аналогичных условиях адсорбционная емкость сорбента-прототипа уменьшалась в 5 раз. Стабильность сорбционных свойств в отношении зеленого флуоресцентного белка в многоцикловом сорбционном процессе свидетельствует о повышенной прочности силикатного покрытия по сравнению с сорбентом, полученным по способу-прототипу.The stability of the sorption properties of the sorbent during repeated use was investigated, the results are shown in Table 3. It was found that the adsorption capacity of the magnetic sorbent EMT8-NH 4 + -Ni 2+ was maintained during 3-fold use. After 7-fold use, the capacity decreased by 1.5 times. Under similar conditions, the adsorption capacity of the sorbent prototype decreased by 5 times. The stability of the sorption properties in relation to the green fluorescent protein in a multi-cycle sorption process indicates an increased strength of the silicate coating in comparison with the sorbent obtained by the prototype method.

Приведенные примеры подтверждают возможность получения магнитного аффинного сорбента с иммобилизованными ионами Ni2+ в процессе синтеза, содержащем меньшее число стадий по сравнению со способом-прототипом. Достигнутым техническим результатом является также повышенная прочность силикатного покрытия и сопоставимая с сорбентом-прототипом адсорбционная емкость в отношении рекомбинантного белка размером 20-30 кДа (1,3-4,4 мг/г).The above examples confirm the possibility of obtaining a magnetic affinity sorbent with immobilized Ni 2+ ions in the synthesis process containing a smaller number of stages compared to the prototype method. The technical result achieved is also an increased strength of the silicate coating and an adsorption capacity with respect to the recombinant protein of 20-30 kDa (1.3-4.4 mg / g) size comparable with the sorbent prototype.

Реализация заявленного технического решения не ограничивается приведенными примерами. В качестве магнитного компонента могут быть использованы ферросферы других источников с высоким содержанием аморфной силикатной фазы. Высокое сродство сорбента к белкам, имеющим полигистидиновые последовательности, может быть обеспечено введением не только катионов никеля, но и других катионов переходных металлов, таких как Fe3+, Cu2+, Со2+, Zn2+. Гидротермальный синтез пористого силикатного покрытия может проводиться с использованием других органических структуроформирующих реагентов, требующих применения близких условий синтеза и последующей термической обработки.The implementation of the claimed technical solution is not limited to the given examples. Ferrospheres of other sources with a high content of amorphous silicate phase can be used as a magnetic component. A high affinity of the sorbent for proteins having polyhistidine sequences can be achieved by introducing not only nickel cations, but also other transition metal cations, such as Fe 3+ , Cu 2+ , Co 2+ , Zn 2+ . Hydrothermal synthesis of a porous silicate coating can be carried out using other organic structure-forming reagents that require the use of similar synthesis conditions and subsequent heat treatment.

Таблица 2table 2 Условия получения кремнеземного покрытия на магнитных микросферах и характеристики сорбентовConditions for obtaining silica coating on magnetic microspheres and characteristics of sorbents Пример (№ образца)Example (Sample No.) Маркировка образцаSample marking Условия синтезаSynthesis Conditions Sуд, м2S beats , m 2 / g D пор, ÅD then Å Адсорбционная емкость, мг/гAdsorption capacity, mg / g Состав реакционной смеси в жидкой фазе, мольThe composition of the reaction mixture in the liquid phase, mol T, °СT, ° С τ, часτ, hour РежимMode прототипprototype Ni2+ -SiO2/MMNi 2+ -SiO 2 / MM «золь-гель» методSol-gel method 6161 н/оbut 1,01,0 прототипprototype Ni2+ -SiO2/MMNi 2+ -SiO 2 / MM «золь-гель» методSol-gel method 6161 н/оbut 3,53,5 1one EMT1-H2O-Ni2 EMT1-H 2 O-Ni 2 100 H2O : 0.9 HCl : 0.11 HTABr : 0.13 TEOS100 H 2 O: 0.9 HCl: 0.11 HTABr: 0.13 TEOS 8080 120120 СтатическийStatic 10,610.6 3636 1,31.3 22 EMT1-H2O-S, Ni2+ EMT1-H 2 OS, Ni 2+ 100 H2O : 0.9 HCl : 0.11 HTABr : 0.13 TEOS100 H 2 O: 0.9 HCl: 0.11 HTABr: 0.13 TEOS 8080 120120 СтатическийStatic 10,610.6 3636 0,70.7 33 EMT1-HCl-Ni2+ EMT1-HCl-Ni 2+ 100 H2O : 0.9 HCl : 0.11 HTABr : 0.13 TEOS100 H 2 O: 0.9 HCl: 0.11 HTABr: 0.13 TEOS 8080 120120 СтатическийStatic 10,610.6 3636 1,61,6 4four EMT1-NH4+-Ni2+ EMT1-NH 4 + -Ni 2+ 100 H2O : 0.9 HCl : 0.11 HTABr : 0.13 TEOS100 H 2 O: 0.9 HCl: 0.11 HTABr: 0.13 TEOS 8080 120120 СтатическийStatic 10,610.6 3636 2,02.0 55 EMT2-H2O-Ni2 EMT2-H 2 O-Ni 2 1 TEOS : 0,2 HTABr : 22 NH3 : 52 EtOH :475 H2O1 TEOS: 0.2 HTABr: 22 NH 3 : 52 EtOH: 475 H 2 O 120120 22 ДинамическийDynamic 0,80.8 полимодальныйpolymodal 1,31.3 66 EMT4-H2O-Ni2 EMT4-H 2 O-Ni 2 1 TEOS :0,2 HTABr : 22 NH3 : 52 EtOH : 475 H2O1 TEOS: 0.2 HTABr: 22 NH 3 : 52 EtOH: 475 H 2 O 8080 120120 СтатическийStatic 3,23.2 2525 2,32,3 77 EMT7-NH4+-Ni2+ EMT7-NH 4+ -Ni 2+ 1 TEOS :0,2 HTABr : 22 NH3 : 52 EtOH : 475 H2O1 TEOS: 0.2 HTABr: 22 NH 3 : 52 EtOH: 475 H 2 O 6060 7272 СтатическийStatic 7,67.6 н/оbut 2,62.6 88 EMT5-NH4+-Ni2+ EMT5-NH 4 + -Ni 2+ 1 TEOS : 0,2 HTABr : 22 NH3 : 52 EtOH : 475 H2O1 TEOS: 0.2 HTABr: 22 NH 3 : 52 EtOH: 475 H 2 O 8080 15fifteen ДинамическийDynamic 2,82,8 3333 2,42,4 99 EMT8-NH4+-Ni2+ EMT8-NH 4 + -Ni 2+ 1 TEOS : 0,2 HTABr : 22 NH3 : 52 EtOH : 475 H2O1 TEOS: 0.2 HTABr: 22 NH 3 : 52 EtOH: 475 H 2 O 6060 15fifteen ДинамическийDynamic 8,28.2 2929th 4,44.4

Таблица 3Table 3 Адсорбционные свойства сорбента EMT8-NH4+-Ni2+ в 7 циклах адсорбции-десорбции белкаAdsorption properties of the sorbent EMT8-NH 4 + -Ni 2+ in 7 cycles of protein adsorption-desorption ЦиклCycle Адсорбционная емкость, мг/гAdsorption capacity, mg / g Количество десорбированного белка, мг/гThe amount of desorbed protein, mg / g II 4,44.4 4,34.3 IIII 4,34.3 4,24.2 IIIIII 4,34.3 4,24.2 IVIV 4,04.0 4,14.1 VV 4,34.3 3,53,5 VIVI 3,93.9 3,33.3 VIIVII 3,03.0 2,82,8

Claims (7)

1.Способ получения магнитного аффинного сорбента для выделения рекомбинантных белков, включающий нанесение пористого кремнеземного слоя на поверхность магнитных микросфер летучих зол от сжигания угля и последующую пропитку раствором, содержащим ионы переходных металлов, отличающийся тем, что в качестве микросфер используют фракцию магнитных микросфер, содержащую 40-41 мас.% стеклофазы, а нанесение пористого кремнеземного слоя осуществляют в гидротермальных условиях, подвергая микросферы контактированию с жидкой реакционной смесью, содержащей тетраэтоксисилан и гексадецилтриаммоний бромид в качестве структуроформирующего агента, с последующим выделением полученной твердой фазы, ее промывкой, термообработкой и активацией кипячением в водной среде.1. A method of obtaining a magnetic affinity sorbent for the isolation of recombinant proteins, including applying a porous silica layer on the surface of the magnetic microspheres of fly ash from coal combustion and subsequent impregnation with a solution containing transition metal ions, characterized in that the fraction of magnetic microspheres containing 40 is used as microspheres -41 wt.% Glass phase, and the application of the porous silica layer is carried out under hydrothermal conditions, exposing the microspheres to contact with the liquid reaction mixture, with containing tetraethoxysilane and hexadecyltriammonium bromide as a structure-forming agent, followed by isolation of the obtained solid phase, washing, heat treatment and activation by boiling in an aqueous medium. 2. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что гидротермальный синтез проводят в водной кислой среде в статическом режиме при температуре 80°С в течение 120 часов при соотношении реагентов (мол.): 100 H2O:0,9 HCl:0,11 гексадецилтриметиламмоний бромид: 0,13 тетраэтоксисилан и объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза = 1:20, а активацию поверхности микросфер проводят при кипячении в воде в течение 4 часов, либо в 1 М растворе соляной кислоты, либо в 1 М растворе гидроксида аммония.2. The production method according to claim 1, characterized in that the hydrothermal synthesis is carried out in an aqueous acidic medium in a static mode at a temperature of 80 ° C for 120 hours at a ratio of reagents (mol.): 100 H 2 O: 0.9 HCl: 0.11 hexadecyltrimethylammonium bromide: 0.13 tetraethoxysilane and a solid to volume ratio (microspheres): liquid phase = 1:20, and the surface of the microspheres is activated by boiling in water for 4 hours, either in a 1 M hydrochloric acid solution or in 1 M solution of ammonium hydroxide. 3. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что гидротермальный синтез проводят в аммиачно-спиртовой среде в динамическом режиме при температуре 120°С в течение 2 часов при соотношении реагентов (мол.): 1 тетраэтоксисилан:0,2 гексадецилтриметиламмоний бромид:22 NH3:52 этиловый спирт:475 H2O и объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза = 1:20, а активацию поверхности микросфер проводят при кипячении в воде в течение 4 часов.3. The production method according to claim 1, characterized in that the hydrothermal synthesis is carried out in an ammonia-alcohol medium in a dynamic mode at a temperature of 120 ° C for 2 hours at a reagent ratio (mol.): 1 tetraethoxysilane: 0.2 hexadecyltrimethylammonium bromide: 22 NH 3 : 52 ethyl alcohol: 475 H 2 O and a volume ratio of solid phase (microspheres): liquid phase = 1:20, and the surface activation of the microspheres is carried out by boiling in water for 4 hours. 4. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что гидротермальный синтез проводят в аммиачно-спиртовой среде в статическом режиме при температуре 80°С в течение 120 часов при соотношении реагентов (мол.): 1 тетраэтоксисилан:0,2 гексадецилтриметиламмоний бромид:22 NH3:52 этиловый спирт:475 Н2О и объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза = 1:20, а активацию поверхности микросфер проводят при кипячении в воде в течение 4 часов.4. The production method according to claim 1, characterized in that the hydrothermal synthesis is carried out in an ammonia-alcohol medium in a static mode at a temperature of 80 ° C for 120 hours at a ratio of reagents (mol.): 1 tetraethoxysilane: 0.2 hexadecyltrimethylammonium bromide: 22 NH 3 : 52 ethyl alcohol: 475 N 2 O and a volume ratio of solid phase (microspheres): liquid phase = 1:20, and the surface activation of the microspheres is carried out by boiling in water for 4 hours. 5. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что гидротермальный синтез проводят в аммиачно-спиртовой среде в статическом режиме при температуре 60°С в течение 72 часов при соотношении реагентов (мол.): 1 тетраэтоксисилан:0,2 гексадецилтриметиламмоний бромид:22 NH3:52 этиловый спирт: 475 H2O и объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза=1:20, а активацию поверхности микросфер проводят при кипячении в 1 М растворе NH4OH в течение 4 часов.5. The production method according to claim 1, characterized in that the hydrothermal synthesis is carried out in an ammonia-alcohol medium in a static mode at a temperature of 60 ° C for 72 hours at a ratio of reactants (mol.): 1 tetraethoxysilane: 0.2 hexadecyl trimethylammonium bromide: 22 NH 3 : 52 ethyl alcohol: 475 H 2 O and a volume ratio of solid phase (microspheres): liquid phase = 1: 20, and surface activation of the microspheres is carried out by boiling in a 1 M NH 4 OH solution for 4 hours. 6. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что гидротермальный синтез проводят в аммиачно-спиртовой среде в динамическом режиме при температуре 80°С в течение 15 часов при соотношении реагентов (мол.): 1 тетраэтоксисилан:0,2 гексадецилтриметиламмоний бромид:22 NH3:52 этиловый спирт:475 Н2О и объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза = 1:20, а активацию поверхности микросфер проводят при кипячении в 1 М растворе NH4OH в течение 4 часов.6. The production method according to claim 1, characterized in that the hydrothermal synthesis is carried out in an ammonia-alcohol medium in a dynamic mode at a temperature of 80 ° C for 15 hours at a ratio of reactants (mol.): 1 tetraethoxysilane: 0.2 hexadecyltrimethylammonium bromide: 22 NH 3 : 52 ethyl alcohol: 475 N 2 O and a volume ratio of solid phase (microspheres): liquid phase = 1:20, and the surface activation of the microspheres is carried out by boiling in a 1 M solution of NH 4 OH for 4 hours. 7. Способ получения по п.1, отличающийся тем, что гидротермальный синтез проводят в аммиачно-спиртовой среде в динамическом режиме при температуре 60°С в течение 15 часов при соотношении реагентов (мол.):1 тетраэтоксисилан:0,2 гексадецилтриметиламмоний бромид:22 NH3:52 этиловый спирт:475 Н2О и объемном соотношении твердая фаза (микросферы):жидкая фаза = 1:20, а активацию поверхности микросфер проводят при кипячении в 1 М растворе NH4OH в течение 4 часов. 7. The production method according to claim 1, characterized in that the hydrothermal synthesis is carried out in an ammonia-alcohol medium in a dynamic mode at a temperature of 60 ° C for 15 hours at a ratio of reagents (mol.): 1 tetraethoxysilane: 0.2 hexadecyltrimethylammonium bromide: 22 NH 3 : 52 ethyl alcohol: 475 N 2 O and a volume ratio of solid phase (microspheres): liquid phase = 1:20, and the surface activation of the microspheres is carried out by boiling in a 1 M solution of NH 4 OH for 4 hours.
RU2013147129/05A 2013-10-22 2013-10-22 Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins RU2540312C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147129/05A RU2540312C1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013147129/05A RU2540312C1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2540312C1 true RU2540312C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53286828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013147129/05A RU2540312C1 (en) 2013-10-22 2013-10-22 Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2540312C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794889C1 (en) * 2022-10-07 2023-04-25 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Magnetic affinity sorbent for isolation of recombinant proteins

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6296937B2 (en) * 1997-01-21 2001-10-02 W. R. Grace & Co.-Conn. Silica adsorbent on magnetic substrate
US20050261479A1 (en) * 2004-04-29 2005-11-24 Christian Hoffmann Method for purifying and recovering silk proteins using magnetic affinity separation
US7304015B2 (en) * 2002-10-18 2007-12-04 Promega Corporation Compositions for separating molecules
US8129118B2 (en) * 1995-06-08 2012-03-06 Roche Diagnostics Gmbh Magnetic glass particles, method for their preparation and uses thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8129118B2 (en) * 1995-06-08 2012-03-06 Roche Diagnostics Gmbh Magnetic glass particles, method for their preparation and uses thereof
US6296937B2 (en) * 1997-01-21 2001-10-02 W. R. Grace & Co.-Conn. Silica adsorbent on magnetic substrate
US7304015B2 (en) * 2002-10-18 2007-12-04 Promega Corporation Compositions for separating molecules
US20050261479A1 (en) * 2004-04-29 2005-11-24 Christian Hoffmann Method for purifying and recovering silk proteins using magnetic affinity separation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФРАНК Л.А. и др. "Выделение рекомбинантных белков и использованием аффинных магнитных сорбентов на основе микросфер энергетических зол", Прикладная биохим. микробиол., 2009, т.45, с. 237-242; . КЕЛЬЦИЕВА О.А. и др. "Металл-аффинная хроматография. Основы и применение", Научное приборостроение, 2013, т. 23, т.23, N1б стр.74-85. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794889C1 (en) * 2022-10-07 2023-04-25 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" Magnetic affinity sorbent for isolation of recombinant proteins

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sprynskyy et al. The separation of uranium ions by natural and modified diatomite from aqueous solution
Yuan et al. Surface silylation of mesoporous/macroporous diatomite (diatomaceous earth) and its function in Cu (II) adsorption: The effects of heating pretreatment
Yoshitake Design of functionalization and structural analysis of organically-modified siliceous oxides with periodic structures for the development of sorbents for hazardous substances
JP7005515B2 (en) Analytical method for glycans modified with amphipathic strong bases using charged surface reverse phase chromatography material
JP2007532477A5 (en)
Vereshchagina et al. Ni 2+-zeolite/ferrosphere and Ni 2+-silica/ferrosphere beads for magnetic affinity separation of histidine-tagged proteins
Ma et al. Polyethyleneimine-facilitated high-capacity boronate affinity membrane and its application for the adsorption and enrichment of cis-diol-containing molecules
Hashemian Removal of Acid Red 151 from water by adsorption onto nano-composite MnFe 2O 4/kaolin
CN103170304A (en) Method for preparing 5A molecular sieve for straight-chain paraffin adsorption through adopting attapulgite
Wan et al. TiO2‐modified macroporous silica foams for advanced enrichment of multi‐phosphorylated peptides
Yang et al. Enhanced removal of U (VI) from aqueous solution by chitosan-modified zeolite
Vieira et al. Study on determination and removal of metallic ions from aqueous and alcoholic solutions using a new POSS adsorbent
Zhang et al. Facile synthesis of boronic acid‐functionalized magnetic mesoporous silica nanocomposites for highly specific enrichment of glycopeptides
Moghimi Selective Pre‐concentration and Solid Phase Extraction of Mercury (II) from Natural Water by Silica Gel‐loaded (E)‐N‐(1‐Thien‐2′‐ylethylidene)‐1, 2‐phenylenediamine Phase
RU2540312C1 (en) Method of obtaining magnetic affinity sorbent for separation of recombinant proteins
Hanzel et al. Sorption of cobalt on modified silica gel materials
JP2017128499A (en) Amorphous aluminum silicate and manufacturing method therefor
Bruzzoniti et al. MCM41 functionalized with ethylenediaminetriacetic acid for ion-exchange chromatography
Maharani et al. Preparation and characterization of silica-carrageenan adsorbent for Pb2+ and Cd2+ as interfering ion
He et al. Preparation of a novel Zr4+-immobilized metal affinity membrane for selective adsorption of phosphoprotein
JPS61500078A (en) Modified silica-based chromatography support with additives
JP2011255331A (en) High performance water vapor adsorbent having alminosilicate compound material as base material
Kanoh et al. Chromatographic purification of histidine-tagged proteins using zirconia particles modified with phosphate groups
EP0157549A2 (en) Silica gel linked to a phthalocyanine compound and a method for treating polycyclic organic substances therewith
Stechynska et al. Preconcentration of Lutetium from Aqueous Solution by Transcarpathian Clinoptilolite.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181023