SE455103B - CARRIER FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ORGANIC MATERIAL, WHICH IS MADE BY COMBINED PARTICLES OF A POROS SINTRAD GLASS FIBER MATERIAL - Google Patents
CARRIER FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ORGANIC MATERIAL, WHICH IS MADE BY COMBINED PARTICLES OF A POROS SINTRAD GLASS FIBER MATERIALInfo
- Publication number
- SE455103B SE455103B SE8500082A SE8500082A SE455103B SE 455103 B SE455103 B SE 455103B SE 8500082 A SE8500082 A SE 8500082A SE 8500082 A SE8500082 A SE 8500082A SE 455103 B SE455103 B SE 455103B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- particles
- carrier
- carrier according
- porous
- glass fiber
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
455 10 15 20 25 30 35 103 no~aau 2 Det kan i detta sammanhang nämnas att det vid bio- logisk avloppsvattenrening är känt att använda filter av mineralull, varvid exempelvis kan hänvisas till NO utläggningsskriften 147 639 och SE patentansökan 7308380-O. 455 10 15 20 25 30 35 103 no ~ aau 2 In this context, it may be mentioned that in the logical wastewater treatment is known to use filters of mineral wool, where for example reference can be made to NO application document 147,639 and SE patent application 7308380-O.
Det är härvid väsentligen fråga om mineralullsmattor av byggkvalitet med i föreliggande sammanhang alltför hög genomsläpplighet och otillfredsställande formstabilitet.These are essentially mineral wool mats construction quality but in the present context too high permeability and unsatisfactory dimensional stability.
Filterkroppar av glasfibrer är även kända inom tekniken, men härvid rör det sig inte om sintrade glas- fibermatriser, utan filterkroppen sammanhålles av ett polymerbindemedel, såsom ett akrylatharts. En sådan struktur är olämplig för den användning som avses vid uppfinningen, eftersom polymerbindemedlet dels kan på- verka det biologiskt aktiva materialet, dels vid fram- ställning av täta, sammanpressade filterkroppar kan flyta ut och blockera porerna så att en homogen och enhetlig porositet inte erhålles.Fiberglass filter bodies are also known within technology, but these are not sintered glass fiber matrices, without the filter body being held together by a polymeric binder, such as an acrylate resin. Such a structure is unsuitable for the intended use invention, since the polymeric binder can be act on the biologically active material, partly in the position of dense, compressed filter bodies can float out and block the pores so that a homogeneous and uniform porosity is not obtained.
Härutöver är det känt genom US patentet 4 404 291 och DE patentet 3 103 751 att för t ex högtemperaturfilt- rering, absorption av vätskor och såsom bärare för kata- lytiskt aktiva material, använda ett poröst, sintrat material med låg densitet. Enligt denna kända teknik sammansintras ett oporöst, pulverformigt utgångsmaterial bestående av glas, glaskeramiskt material eller konven- tionellt keramiskt material, för erhållande av det slut- liga, porösa, sintrade materialet. Materialets porositet utgöres härvid enbart av hålrummen mellan de sintrade pulverpartiklarna.In addition, it is known from U.S. Patent 4,404,291 and DE patent 3,103,751 that for e.g. absorption of liquids and as carriers for cataracts lytically active materials, use a porous, sintered low density material. According to this prior art a non-porous, powdered starting material is sintered together consisting of glass, glass-ceramic material or conventional ceramic material, in order to obtain the final porous, sintered material. Porosity of the material in this case only the cavities between the sintered ones the powder particles.
Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstad- komma en ny bärare för immobilisering av biologiskt aktivt material, vilken bärare är fast, inert, har god fofmstabilitet, hög inre totalyta, är enhetlig och helt öppen, har homogen och reglerbar porositet och en struk- tur, som kännetecknas av släta och mjukt avrundade inre ytor.The present invention has for its object to provide come a new carrier for immobilization of biological active material, which carrier is solid, inert, has good fofm stability, high internal total area, is uniform and complete open, has a homogeneous and adjustable porosity and a structural turn, which is characterized by smooth and softly rounded interior surfaces.
Ovanstående ändamål uppnås genom att bäraren en- ligt uppfinningen utgöres av en porös formkropp bestå- 10 15 20 25 30 35 455 103 3 ende av sammanfogade partiklar av en porös, sintrad glas- fibermatris med en densitet av 20-2000 kg/m3, varvid de sintrade glasfibrerna i partiklarna har en ursprunglig diameter av 0,3-100 um, och att partiklarna vid sina kon- taktpunkter med varandra sammanhålles med bindning erhål- len i samband med karbonisering av organiskt bindemedel.The above object is achieved by the carrier according to the invention consists of a porous shaped body consisting of 10 15 20 25 30 35 455 103 3 of joined particles of a porous, sintered glass fiber matrix with a density of 20-2000 kg / m3, whereby they the sintered glass fibers in the particles have an original diameter of 0.3-100 μm, and that the particles at their beat points with each other are held together by binding obtained in connection with the carbonization of organic binder.
Mellan de sammanfogade partiklarna bildas ett kanal- system, vilket tillåter vätskeströmning och därmed god vätskekontakt med de enskilda partiklarna. Partiklarnas inre porväggar bildas av solida glasfiber-"balkar" med väldefinierad diameter, vilka sammansintras i kontakt- punkterna. Genom sådan sammansintring erhålles en glas- fibermatris med tredimensionell galler- eller nätstruktur, som har släta, homogena och mjukt avrundade inre ytor, vil- ket ger hög styrka och styvhet och är synnerligen lämplig med hänsyn till transport av substrat och produkter. Glas- fibermatrisen kännetecknas vidare av att den låter sig utföras med extremt fina porer utan att därför den öppna porstrukturen går förlorad. Detta till skillnad från andra metoder att framställa poröst glas. Som exempel kan nämnas att vid de vanligaste metoderna erhåller porerna formen av sfäriska hàlrum, vilka är förbundna med varandra via för- trängda öppningar. Vid en annan framställningsprincip bildar porerna jämförelsevis slutna kanaler, vilka erhål- les genom selektiv syrautlösning av en fas i en flerfasig glasblandning. Vid gängse pulversintringsmetoder erhålles en låg volymandel porer. Vid fina pordimensioner blir dessutom en betydande del av porerna av sluten typ.Between the joined particles a channel is formed. system, which allows fluid flow and thus good liquid contact with the individual particles. The particles inner pore walls are formed by solid fiberglass "beams" with well-defined diameters, which are sintered in contact the points. By such sintering, a glassy fiber matrix with three-dimensional grid or mesh structure, which have smooth, homogeneous and softly rounded inner surfaces, which ket provides high strength and rigidity and is extremely suitable with regard to the transport of substrates and products. Glass- the fiber matrix is further characterized by being flexible performed with extremely fine pores without therefore opening it the pore structure is lost. This unlike others methods of producing porous glass. As an example can be mentioned that in the most common methods the pores take the form of spherical cavities, which are connected to each other via narrow openings. By a different production principle the pores form comparatively closed channels, which are obtained read by selective acid solution of a phase in a multiphase glass mixture. With common powder sintering methods are obtained a low volume pores. At fine pore dimensions becomes in addition, a significant portion of the closed type pores.
Med en sintrad glasfibermatris avses att de ursprung- liga glasfibrerna vid en förhöjd temperatur sammanpressats underftryck så att fibrerna vid sina kontaktpunkter sam- mansmälter till bildning av en enhetlig matris. Den sin- trade glasfibermatrisen bildar ett tredimensionellt nät- verk med en regelbunden öppen struktur med hög gas- och vätskegenomsläpplighet. Block bestående av sintrad glas- fibermatris sönderdelas därefter till partiklar eller skivor. 455 l0 15 20 25 30 35 103 4 _, På grund av det faktum att bäraren enligt'uppfin- ningen utgöres av sammanfogade, porösa partiklar erhålles så att säga dubbel porositet, nämligen dels en "yttre" porositet, dels en "inre" porositet. Med yttre porositet avses härvid förhållandet mellan den hàlrumsvolym som bildas mellan de sammanfogade partiklarna och bärarens totalvolym, medan med inre porositet avses förhållandet mellan porvolymen hos de sammanfogade, porösa partiklarna och dessas totalvolym.A sintered glass fiber matrix means that the original the glass fibers at an elevated temperature are compressed negative pressure so that the fibers at their points of contact melts to form a uniform matrix. The sin- The trade fiberglass matrix forms a three-dimensional network plants with a regular open structure with high gas and fluid permeability. Blocks consisting of sintered glass fiber matrix is then decomposed into particles or discs. 455 l0 15 20 25 30 35 103 4 _, Due to the fact that the wearer according to the composition consists of joined, porous particles are obtained so to speak double porosity, namely partly an "external" porosity, partly an "inner" porosity. With external porosity refers to the ratio between the cavity volume which formed between the joined particles and the carrier total volume, while internal porosity refers to the ratio between the pore volumes of the joined, porous particles and their total volume.
Det är ett viktigt och utmärkande faktum för bäraren enligt uppfinningen att den genom sin sammansättning uppvisar såväl en yttre porositet som en inre porositet, varvid den inre porositeten främst utnyttjas för en säker och störningsfri immobilisering av det biologiskt aktiva materialet, såsom t ex ett enzym, medan den yttre porositeten bidrar till en effektiv kontakt mellan det biologiskt aktiva materialet och det fluidum pà vilket det är avsett att verka för att därigenom uppnå en optimal reaktion och en effektiv borttransport av bildade produk- ter.This is an important and distinctive fact for the wearer according to the invention that it by its composition exhibits both an external porosity and an internal porosity, wherein the internal porosity is mainly used for one safe and interference-free immobilization of the biological active material, such as an enzyme, while the outer the porosity contributes to an effective contact between it biologically active material and the fluid on which it is intended to work to thereby achieve an optimal reaction and efficient removal of formed products ter.
Den inre porositeten hos de sintrade glasfiber- matrispartiklarna bestäms allmänt av matrisens densitet och.diametern hos de använda fibrerna. vid en densitet motsvarande den hos det använda glaset erhålles en helt kompakt och oporös matris, vilket ligger utanför ramen för föreliggande uppfinning. Allmänt gäller att partik- larna i bäraren enligt uppfinningen har en densitet i omrâdet 20-2000 kg/m3, företrädesvis 300-2000 kg/m3, varvid en densitet i området 1500-2000 kg/m3 är särskilt föredragen.The internal porosity of the sintered glass fibers the matrix particles are generally determined by the density of the matrix and.the diameter of the fibers used. at a density corresponding to that of the glass used, a whole is obtained compact and non-porous matrix, which is outside the frame for the present invention. In general, particulate matter The particles in the carrier according to the invention have a density in the range 20-2000 kg / m3, preferably 300-2000 kg / m3, wherein a density in the range 1500-2000 kg / m3 is particular preferred.
Medeldiametern hos de glasfibrer som används för att framställa de sintrade partiklarna i bäraren enligt uppfinningen ligger allmänt i området 0,3-100 um, före- trädesvis 0,5-5 pm, varvid en fiberdiameter av 0,5-3 um särskilt föredrages. Generellt gäller att de mindre fiberdiametrarna möjliggör erhållande av partiklar med fina porer samtidigt som den gynnsamma tredimensionella 10 15 20 25 30 35 455 103 5 nätstrukturen bibehàlles. I detta avseende är en fiber- diameter understigande ca S pm särskilt förmånlig. Par- tiklar med fina porer och öppen nätstruktur föredrages vid uppfinningen, eftersom de är särskilt väl ägnade att immobilisera biologiskt aktivt material med liten dimension, såsom enzymer och bakterier, samtidigt som effektiv transport av substrat och produkter möjlig- göres.The average diameter of the glass fibers used to prepare the sintered particles in the carrier according to the invention is generally in the range 0.3-100 μm, preferably 0.5-3 μm, with a fiber diameter of 0.5-3 μm particularly preferred. In general, they are smaller the fiber diameters make it possible to obtain particles with fine pores while maintaining the favorable three-dimensional 10 15 20 25 30 35 455 103 5 the network structure is maintained. In this respect, a fiber diameter less than about S pm particularly favorable. Couple- tickles with fine pores and open mesh structure are preferred in the invention, since they are particularly well suited to immobilize biologically active material with small dimension, such as enzymes and bacteria, while efficient transport of substrates and products possible is done.
Såsom antytts ovan, bestäms porstorleken hos de sintrade partiklarna i bäraren enligt uppfinningen av partiklarnas densitet och diametern hos de fibrer som utnyttjas för framställning av partiklarna. Genom lämp- ligt val av dessa parametrar kan således önskad porstor- lek erhållas hos partiklarna. Lämpligen har partiklarna enligt uppfinningen en porstorlek av högst ca 20 um, vanligen ca l-20 pm. Det föredrages att porstorleken ligger i området l-15 um, varvid en porstorlek av ca 5-10 pm är särskilt föredragen. För tydlighets skull skall här nämnas att med uttrycket “porstor1ek" avses diametern hos en cirkulär por, som har lika stor tvär- snittsarea som porerna hos de sintrade partiklarna.As indicated above, the pore size of them is determined the sintered particles in the carrier according to the invention of the density of the particles and the diameter of the fibers that used to produce the particles. By appropriate selection of these parameters, the desired pore size can thus be play is obtained in the particles. Conveniently have the particles according to the invention a pore size of at most about 20 μm, usually about 1-2 pm. It is preferred that the pore size is in the range 1-15 μm, with a pore size of approx 5-10 pm is especially preferred. For the sake of clarity it should be mentioned here that by the term "porstor1ek" is meant the diameter of a circular pore which has the same transverse incision area as the pores of the sintered particles.
Den angivna porstorleken avser vidare medelvärdet för partiklarnas samtliga porer. Spridningen kring detta medelvärde för de enskilda porernas porstorlek är dock ganska liten om fibrer med samma diameter används för framställning av partiklarna.The specified pore size further refers to the mean value of all the pores of the particles. The spread around this however, the mean value of the individual pore size is quite small if fibers of the same diameter are used for preparation of the particles.
Såsom angivits tidigare, utgöres partiklarna i bäraren enligt uppfinningen av en sintrad glasfiber- matris. Sammansättningen av det glas som utnyttjas är inte kritisk bortsett från att glaset givetvis måste vara sådant att det går att fibrera. Det är således möjligt att inom uppfinningens ram variera partiklarnas glassammansättning på màngahanda sätt. Även om formen hos den porösa, sintrade glasfiber- matrisen inte är kritisk och kan varieras på otaliga sätt, föredrages det dock att den ursprungligen fram- u 455 10 15 20 25 30 35 1.14;- 103 6 ställes i form av en plan skiva. En sådan skiva erhålles enkelt genom att genomföra sintringcn av glasfibermatrisen mellan två pressplattor vid förhöjt tryck och temperatur.As stated earlier, the particles in the carrier according to the invention of a sintered glass fiber matrix. The composition of the glass used is not critical except that the glass must of course be such that it is possible to fiber. It is thus possible within the scope of the invention to vary the particles ice cream composition in many ways. Although the shape of the porous, sintered glass fiber the matrix is not critical and can be varied on countless way, however, it is preferred that it be originally u 455 10 15 20 25 30 35 1.14; - 103 6 placed in the form of a flat disc. Such a disc is obtained simply by performing the sintering of the glass fiber matrix between two press plates at elevated pressure and temperature.
Den färdiga skivan kan ha valfri tjocklek, men företrä- desvis ligger tjockleken i området 0,05-5 cm, helst 0,05-2 cm. Den färdiga skivan sönderdelas därefter för erhållande av fragment eller regelbundna stycken med en genomsnittlig diameter av ca 0,005-5 cm, företrädesvis 0,005-0,05 cm. Med uttrycket "genomsnittlig diameter" avses härvid diametern hos en sfär med lika stor volym som det ifrågavarande fragmentet eller stycket. Frag- menten kan även ha formen av skivor med en tjocklek av 0,02-0,5 cm. Med diameter menas då genomsnittliga skivbredden.The finished board can be of any thickness, but preferably unfortunately, the thickness is in the range 0.05-5 cm, preferably 0.05-2 cm. The finished disc is then disassembled obtaining fragments or regular paragraphs with an average diameter of about 0.005-5 cm, preferably 0.005-0.05 cm. With the expression "average diameter" refers to the diameter of a sphere of equal volume as the fragment or paragraph in question. Frag- The elements can also have the shape of slices with a thickness of 0.02-0.5 cm. By diameter is meant average the disk width.
Glasfibermatrisen skall efter sintring till block således finfördelas till partiklar, vilka var och en består av en tredimensionell nätstruktur. Genom sin strukturella uppbyggnad får dessa hög mekanisk styrka.After sintering, the fiberglass matrix should form into blocks thus comminuted into particles, each of which consists of a three-dimensional network structure. Through his structural structure, these have high mechanical strength.
De har härigenom god tolerans mot att staplas i kolonn eller att utsättas för påkänningar vid mekanisk omröring.They thus have a good tolerance against stacking in a column or to be subjected to stresses by mechanical agitation.
Före användning enligt uppfinningen sammanfogas de till en tredimensionell nätverksstruktur i samband med karbo- nišering av ett organiskt bindemedel. Detta sker lämp- ligen så, att glasfibermatrispartiklarna sammanföres löst till den önskade strukturen, t ex i en form, var- efter det organiska bindemedlet tillsättes, t ex i form av flytande monomer för det organiska bindemedlet eller, vid termoplastiska bindemedel, i form av smält binde- medel. När strukturen impregnerats med bindemedel eller bindemedelsmonomer bringas detta att stelna respektive polymerisera så att en fast, självbärande struktur er- hålles. Den så erhållna strukturen upphettas därefter, företrädesvis i luft, för “karbonísering“ av det organiska bindemedlet, som därvid i huvudsak fullständigt bortgár från strukturens fria partikelytor, men förmedlar en bindande verkan vid partiklarnas angränsande eller an- liggande kontaktytor, så att den ursprungligen löst LT) 10 is 20 25 30 35 455 103 7 sammanförda strukturen bildar en fast sammanhållen enhet med öppen struktur, som består av sammanfogade partiklar av porös, sintrad glasfibermatris, vilka partiklar vid sina kontaktpunkter med varandra sammanhálles med karbo- niserat, organiskt bindemedel. Det skall således särskilt noteras att trots att strukturen i sin helhet indränkts med det organiska bindemedlet avlägsnas bíndemedlet vid karboniseringen i huvudsak fullständigt fràn partik- larnas fria ytor. Någon igensättning av partiklarnas porer förorsakas alltså inte av det organiska bindemedlet, utan den färdiga bäraren uppvisar den ovan antydda, fördelaktiga kombinationen av yttre och inre porositet.Before use according to the invention, they are joined together a three-dimensional network structure in connection with nisation of an organic binder. This is done appropriately so that the glass fiber matrix particles are brought together dissolved to the desired structure, for example in a form after the organic binder is added, eg in form of liquid monomer for the organic binder or, in the case of thermoplastic binders, in the form of molten binders average. When the structure has been impregnated with binder or binder monomer this is made to solidify respectively polymerize so that a solid, self-supporting structure is obtained held. The structure thus obtained is then heated, preferably in air, for "carbonization" of the organic the binder, which then essentially disappears completely from the free particle surfaces of the structure, but mediates one binding effect at the adjacent or adjacent particles horizontal contact surfaces, so that it is originally loose LT) 10 is 20 25 30 35 455 103 7 the joined structure forms a firmly cohesive unit with open structure, which consists of joined particles of porous, sintered glass fiber matrix, which particles at their points of contact with each other are related to organic binder. It must thus be special it is noted that despite the fact that the structure as a whole has been soaked with the organic binder the binder is removed during the carbonization, essentially completely from the particulate matter. the free surfaces of the larvae. Some clogging of the particles pores are thus not caused by the organic binder, without the finished carrier having the above indicated, advantageous combination of external and internal porosity.
Det organiska bindemedel som används vid uppfinningen utgöres lämpligen av ett organiskt polymerbindemedel.The organic binder used in the invention is suitably an organic polymeric binder.
Utan att därigenom begränsa uppfinningen härtill, kan såsom exempel pà föredragna polymerbindemedel nämnas akrylatplaster, såsom polymetakrylat och polymetylmet- akrylat, inbegripet monomerer för bildning av dessa polymerer; vinylacetatplast, såsom polyvinylacetat; och vinylacetalplast, såsom polyvinylacetal och poly- vinylbutyral.Without thereby limiting the invention thereto, as examples of preferred polymeric binders are mentioned acrylate plastics, such as polymethacrylate and polymethylmethyl acrylates, including monomers to form them polymers; vinyl acetate plastics such as polyvinyl acetate; and vinyl acetal plastics, such as polyvinyl acetal and vinyl butyral.
Mycket komplicerade former (rör, spiraler etc) kan erhållas genom ett alternativt och relativt enkelt framställningsförfarande. Härvid impregneras först par- tiklarna med högviskös vätskeformig polymer (t ex uretan- -dimetakrylat eller reaktionsprodukten av bisfenol-A och glycidylmetakrylat (BIS-GMA)) som klibbar samman partiklarna. Kornmassan kan nu ges önskvärd form. Formen kan initialt fixeras genom att åtminstone den ytligt belägna polymeren bríngas till härdning. Detta kan ske t ex genom upphettning eller bestràlning med UV-stràl- ning alternativt synligt ljus. Härdningssättet avgöres av vilka inítiatorer och acceleratorer som tillsatts enligt tidigare väl känd teknik. Den sålunda formade och (eventuellt) fixerade kroppen upphettas därefter, eventuellt efter inbäddning i eldfast material, till en temperatur som är tillräckligt hög för att åstadkomma e 455 105 10 15 20 25 30 35 8 en vidhäftning av kornen i deras kontaktpunkter.Very complicated shapes (tubes, spirals etc) can be obtained through an alternative and relatively simple manufacturing procedure. In this case, the par- the articles with highly viscous liquid polymer (e.g. urethane -dimethacrylate or the reaction product of bisphenol-A and glycidyl methacrylate (BIS-GMA)) which stick together the particles. The grain mass can now be given the desired shape. The shape can be initially fixed by at least the superficial the polymer is brought to cure. This can happen for example by heating or irradiating with UV radiation or visible light. The curing method is determined of which initiators and accelerators have been added according to prior art. It thus formed and (possibly) fixed body is subsequently heated, possibly after embedding in refractory material, to a temperature high enough to achieve e 455 105 10 15 20 25 30 35 8 an adhesion of the grains in their contact points.
Betingelserna för karbonisering av polymerbindemedlet är inte kritiska, bortsett från att temperaturen inte får vara så hög att glasfibermatrispartiklarnas mjuk- ningspunkt överskrides och partiklarna mjuknar med följd att partiklarnas porer faller ihop. Temperaturen vid karbonisering av bindemedlet skall alltid hållas vid en tillräckligt låg temperatur för att glasfibermatris- partiklarnas porer skall bibehållas intakta. Allmänt kan sägas att ett lämpligt temperaturområde ligger vid ca soo-7oo°c, företrädesvis vid ca sso-sso°c, varvid ca 600°C är en för närvarande särskilt föredragen tem- peratur.The conditions for carbonization of the polymer binder are not critical, except that the temperature does not may be so high that the softness of the glass fiber matrix particles point is exceeded and the particles soften as a result that the pores of the particles collapse. The temperature at carbonation of the binder must always be maintained a sufficiently low temperature for the glass fiber matrix to the pores of the particles must be kept intact. Generally can be said that a suitable temperature range is at about 50 ° C, preferably at about 50 ° C, wherein about 600 ° C is a currently particularly preferred temperature peratur.
Den atmosfär som används vid karboniseringen är inte kritisk och kan lämpligen utgöras av luft.The atmosphere used in the carbonation is not critical and may conveniently be air.
Tiden för genomförande av karboniseringen skall vara tillräcklig för att fullständigt karbonisera det organiska bindemedlet, och en tid av ca 15-60 min är i allmänhet tillfredsställande. I de flesta fall är en tid av ca 30 min tillräcklig.The time for carrying out the carbonation shall be: be sufficient to completely carbonize it organic binder, and a time of about 15-60 min is generally satisfactory. In most cases is a time of about 30 minutes is sufficient.
Såsom beskrivits tidigare, kan glasfibermatris- partiklarnas porositet, dvs bärarens inre porositet, regleras inom vida gränser genom reglering av fiber- diameter och sintringstryck. På motsvarande sätt kan bärarens yttre porositet regleras genom lämpligt val av glasfibermatrispartiklarnas dimensioner. Såsom nämnts, sönderdelas den sintrade, porösa glasfiberma- trisen i partiklar med en genomsnittlig diameter av ca 0,005-5 cm, företrädesvis ca 0,005-0,05 cm. Normalt föredrages att partiklarna uppvisar en relativt snäv kornstorleksfördelning, dvs alla partiklarna har i huvudsak samma genomsnittliga diameter, för att däri- genom skapa en bärare med i huvudsak homogen yttre porositet. Det är dock ingenting som hindrar, om så skulle önskas, att man blandar partiklar med olika genomsnittlig diameter för att därigenom åstadkomma 10 15 20 25 30 35 455 105 9 en bärare med varierad yttre porositet. Det är även möjligt att uppbygga bäraren skiktvis av olika lager med skiljaktig partikelstorlek så att den yttre poro- siteten är väsentligen homogen i varje enskilt skikt, men varierar från skikt till skikt.As previously described, fiberglass matrix the porosity of the particles, i.e. the internal porosity of the carrier, regulated within wide limits by regulating fiber diameter and sintering pressure. Correspondingly, can the external porosity of the carrier is controlled by appropriate choice of the dimensions of the glass fiber matrix particles. As mentioned, the sintered, porous glass fiber material tris in particles with an average diameter of about 0.005-5 cm, preferably about 0.005-0.05 cm. Normally it is preferred that the particles have a relatively narrow grain size distribution, ie all the particles have in essentially the same average diameter, in order to by creating a carrier with a substantially homogeneous exterior porosity. However, there is nothing to stop, if so it would be desirable to mix particles with different average diameter to thereby achieve 10 15 20 25 30 35 455 105 9 a carrier with varied external porosity. It is too possible to build up the carrier layer by layer with different particle sizes so that the outer porosity the density is substantially homogeneous in each individual layer, but varies from layer to layer.
Såsom angivits ovan, sker framställningen av bäraren lämpligen genom att glasfibermatrispartiklarna sammanfogas löst i en form, varefter det organiska bindemedlet tillsättes. Användningen av en form med- för möjlighet att variera bärarens form på mângahanda sätt, såsom t ex skivform, sfärisk form, cylindrisk form, kubisk form eller liknande.As stated above, the production of the carrier conveniently by the glass fiber matrix particles joined loosely in a form, after which the organic the binder is added. The use of a form med- for the possibility of varying the shape of the carrier in many ways methods such as disc shape, spherical shape, cylindrical shape, cubic shape or the like.
Vid användning av bäraren enligt uppfinningen immo- biliseras först det aktuella, biologiskt aktiva materi- alet, sàsom ett enzym, i bäraren, genom att exempelvis impregneras med en lösning eller dispersion av det aktiva materialet. Är denna en mikroorganismsuspension kommer den härvid att sugas upp såsom av en svamp och kan där- efter utvecklas genom bildandet av mikrokolonier i nät- strukturen. Bäraren med immobiliserat aktivt material är därefter färdig för användning, t ex för att genomföra en enzymkatalyserad kemisk reaktion. Bäraren kan därvid ha formen av aggregat eller stycken, som helt enkelt nedföres i reaktionsmediumet, vilket kan utgöras av en substratlösning för enzymet. När bäraren bringas i kon- takt med reaktionsmediumet startar reaktionen och för att underlätta och påskynda reaktionen kan reaktions- mediumet lämpligen omröras. När reaktionen avslutats eller förlöpt till önskat stadium separeras bäraren frán reaktionsmediumet genom filtrering eller genom att bärarstyckena helt enkelt upptages ur reaktions- mediumet.When using the carrier according to the invention first mobilizes the current, biologically active material alet, such as an enzyme, in the carrier, by e.g. impregnated with a solution or dispersion of the active the material. Is this a microorganism suspension coming it is then sucked up as by a sponge and can thereby after developing through the formation of microcolonies in the structure. The carrier with immobilized active material is then ready for use, eg to implement an enzyme-catalyzed chemical reaction. The carrier can thereby have the shape of aggregates or pieces, as simply down in the reaction medium, which may be a substrate solution for the enzyme. When the carrier is brought into rate of the reaction medium starts the reaction and leads to facilitate and accelerate the reaction, the reaction the medium is suitably stirred. When the reaction is complete or proceeded to the desired stage, the carrier is separated from the reaction medium by filtration or by that the carrier pieces are simply taken up from the reaction medium. the medium.
Vid en annan typ av användning av bäraren enligt uppfinningen har den formen av en skiva eller platta.In another type of use of the carrier according to the invention has the shape of a disc or plate.
Bärarskivans tjocklek kan varieras efter önskan, men ligger företrädesvis i området 0,05-2 cm. Bärarskivan "- 455 103 10 15 20 25 30 35 10 kan i övrigt ha valfri form, t ex cirkulär, elliptisk, eller polygonal, såsom rektangulär eller kvadratisk.The thickness of the carrier disc can be varied as desired, however is preferably in the range 0.05-2 cm. The carrier disc "- 455 103 10 15 20 25 30 35 10 can otherwise have any shape, eg circular, elliptical, or polygonal, such as rectangular or square.
På motsvarande sätt som beskrivits ovan, immobiliseras först det biologiskt aktiva materialet i bärarskivan genom att t ex impregnera skivan med en lösning eller dispersion av det aktiva materialet, varefter bärarskivan är färdig för användning, t ex för en analytisk uppgift.In a manner similar to that described above, immobilize first the biologically active material in the carrier plate by, for example, impregnating the board with a solution or dispersion of the active material, after which the carrier disk is ready for use, eg for an analytical task.
Det fluidum som skall påverkas av det immobiliserade biologiskt aktiva materialet bringas sedan i kontakt med bärarskivan, t ex genom att låta fluidumet strömma genom skivan. Ett exempel härpá är en substratlösning, som strömmar genom en bärarskiva, i vilken ett enzym är immobiliserat. Reaktionen kan utföras satsvis, men kan även utföras kontinuerligt genom att bärarskivan in- sättes över tvärsnittet i en rörreaktor, så att reagens- fluidumet (t ex en substratlösning) passerar skivans tjocklek. Vid lämplig kombination av vätskeövertryck och densitet hos bärarmaterialet kan betydande vätske- mängder forceras genom bäraren. Om reagensfluidumet skall utsättas för flera reaktioner efter varandra, såsom flera pâ varandra följande enzymatiska reaktioner, kan detta enkelt genomföras genom att anordna flera bärarskivor på lämpligt avstånd och i följd efter var- andra i rörreaktorn, varvid varje enskild bärarskiva är försedd med immobiliserat aktivt material (enzym) för respektive reaktion. På detta sätt kan synnerligen kompakta och effektiva biotekniska system skapas.The fluid to be affected by the immobilized the biologically active material is then brought into contact with the carrier plate, for example by allowing the fluid to flow through the disc. An example of this is a substrate solution, flowing through a carrier disk, in which an enzyme is immobilized. The reaction can be carried out batchwise, however can also be performed continuously by inserting the carrier plate over the cross section of a tubular reactor, so that the reagent the fluid (eg a substrate solution) passes through the disc thickness. With appropriate combination of fluid overpressure and density of the carrier material can significantly quantities are forced through the carrier. About the reagent fluid shall be subjected to several successive reactions, such as several consecutive enzymatic reactions, this can be easily done by arranging several carrier plates at a suitable distance and in succession after each others in the tubular reactor, each individual carrier plate is provided with immobilized active material (enzyme) for each reaction. In this way can extremely compact and efficient biotechnological systems are created.
Av den ovan givna beskrivningen inses att uppfin- ningen åstadkommer en för immobilisering av biologiskt aktivt material avsedd bärare med mycket önskvärda och fördelaktiga egenskaper, såsom stor formstabilitet och hållfasthet, en öppen, gallerartad struktur, med en väldefinierad och reproducerbar, enhetlig porositet och porstorlek. Bäraren är vidare inert gentemot ifråga- kommande biologiskt aktiva material och deras reaktions- 1: ., lll 10 15 20 25 30 35 ;4"v- Ü ß <5 455 103 ll produkter samtidigt som den har affinitet för immobili- sering av biologiskt aktiva material.From the above description it will be appreciated that the invention provides one for immobilization of biological active material intended carrier with highly desirable and advantageous properties, such as high dimensional stability and strength, an open, lattice-like structure, with a well-defined and reproducible, uniform porosity and pore size. Furthermore, the carrier is inert to the future biologically active materials and their reactive 1:., lll 10 15 20 25 30 35 ; 4 "v- Ü ß <5 455 103 ll products while having an affinity for real estate biologically active materials.
Glasets yta kan ges positiva grupper genom silani- sering. Glasets sammansättning kan varieras, spårelement kan inkorporeras vilka genom jonutbyte med omgivningen kan påverka mikroorganismernas levnadsbetingelser.The surface of the glass can be given positive groups by silane sering. The composition of the glass can be varied, trace elements can be incorporated which by ion exchange with the environment can affect the living conditions of microorganisms.
Andra fördelar hos glasstrukturen är dess hydrofila karaktär (underlättar substratabsorption mm) samt dess goda mekaniska och termiska egenskaper. Genom de goda mekaniska egenskaperna skyddas t ex härbärgerade celler mot påverkan under omröring eller vid stapling i kolonn.Other advantages of the glass structure are its hydrophilic character (facilitates substrate absorption, etc.) and its good mechanical and thermal properties. Through the good ones the mechanical properties are protected, for example, housed cells against influence during stirring or when stacking in column.
Bäraren sönderfaller ej heller genom påverkan av celler under delning eller inverkan av inre tryck i samband med gasbildande reaktioner. Den termiska stabiliteten ger tálighet mot höga processtemperaturer och sterili- serbarhet. Den angivna metoden för framställning av poröst glas i form av en tredimensionell nätstruktur har fördelen av att ge en helt öppen struktur med en hög porvolym och stor inre totalyta, vilken struktur inte innehåller sfäriska, helt eller delvis slutna rum.The carrier also does not decompose by the action of cells under the division or influence of internal pressure in connection with gas-forming reactions. The thermal stability provides resistance to high process temperatures and sterilization serbability. The specified method for producing porous glass in the form of a three-dimensional mesh structure has the advantage of providing a completely open structure with one high pore volume and large internal total area, which structure does not contain spherical, fully or partially enclosed spaces.
Härvid erhålles bästa förutsättningar för substrat- och produkttransport genom bärarmediet. Metoden möjlig- gör, under förutsättning av att fibrerna har en diameter understigande 5 um, dessutom framställning av extremt finporiga (finmaskiga) strukturer med porer, vars genom- snittsdíameter är mindre än 10 pm, med bibehållande av angivna fördelar. Detta är inte möjligt med någon annan tidigare beskriven metod. Ur effektivitetssynpunkt är det speciellt önskvärt att porstorleken är ca 5 ggr cellstorleken men ej större än 10 ggr densamma. Som bärare av mikroorganismer är därför finporiga strukturer médïporstorlekar mindre än 10 um, särskilt sådana med porer inom intervallet 3-10 pm, speciellt önskvärda.This provides the best conditions for substrate and product transport through the carrier medium. The method possible do, provided that the fibers have a diameter less than 5 μm, in addition to the production of extreme fine-pore (fine-mesh) structures with pores, the genome of which average diameter is less than 10 μm, with retention of stated benefits. This is not possible with anyone another previously described method. From an efficiency point of view it is especially desirable that the pore size is about 5 times cell size but not greater than 10 times the same. As carriers of microorganisms are therefore fine-pore structures médïpor sizes less than 10 μm, especially those with pores in the range of 3-10 μm, especially desirable.
Porstorlekar mindre än 3 um är à andra sidan optimala i samband med enzymprocesser medan porstorlekar större än 10 um är önskvärda i samband med odling av t ex dägg- dfiursceller. a »01014Pore sizes smaller than 3 μm, on the other hand, are optimal in connection with enzyme processes while pore sizes larger than 10 μm are desirable in connection with the cultivation of e.g. door cells. a »01014
Claims (8)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8500082A SE455103B (en) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | CARRIER FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ORGANIC MATERIAL, WHICH IS MADE BY COMBINED PARTICLES OF A POROS SINTRAD GLASS FIBER MATERIAL |
AU53147/86A AU5314786A (en) | 1985-01-09 | 1985-12-16 | Carrier for immobilising biologically active organic material |
EP19860900674 EP0213147A1 (en) | 1985-01-09 | 1985-12-16 | Carrier for immobilising biologically active organic material |
JP50059686A JPS62501678A (en) | 1985-01-09 | 1985-12-16 | Carrier for immobilizing biologically active organic materials |
PCT/SE1985/000524 WO1986004088A1 (en) | 1985-01-09 | 1985-12-16 | Carrier for immobilising biologically active organic material |
DK419686A DK419686A (en) | 1985-01-09 | 1986-09-02 | BEARING FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICAL ACTIVE AND ORGANIC MATERIAL |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8500082A SE455103B (en) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | CARRIER FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ORGANIC MATERIAL, WHICH IS MADE BY COMBINED PARTICLES OF A POROS SINTRAD GLASS FIBER MATERIAL |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8500082D0 SE8500082D0 (en) | 1985-01-09 |
SE8500082L SE8500082L (en) | 1986-07-10 |
SE455103B true SE455103B (en) | 1988-06-20 |
Family
ID=20358708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8500082A SE455103B (en) | 1985-01-09 | 1985-01-09 | CARRIER FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ORGANIC MATERIAL, WHICH IS MADE BY COMBINED PARTICLES OF A POROS SINTRAD GLASS FIBER MATERIAL |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0213147A1 (en) |
JP (1) | JPS62501678A (en) |
AU (1) | AU5314786A (en) |
DK (1) | DK419686A (en) |
SE (1) | SE455103B (en) |
WO (1) | WO1986004088A1 (en) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0267470A1 (en) * | 1986-11-03 | 1988-05-18 | Manville Corporation | Porous glass fiber mats for attachment of cells and biologically active substances |
DE3639153A1 (en) * | 1986-11-15 | 1988-05-26 | Schott Glaswerke | CARRIER MATERIAL FOR IMMOBILIZING MICROORGANISMS |
DE4239612A1 (en) † | 1992-11-25 | 1994-05-26 | Cultor Oy | Bioreactor with immobilized, lactic acid-producing bacteria and its use in fermentation processes |
US6675476B2 (en) | 2000-12-05 | 2004-01-13 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Slotted substrates and techniques for forming same |
WO2002087647A1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-11-07 | Eija Pirhonen | Bone grafting materials |
FI117963B (en) | 2001-04-26 | 2007-05-15 | Eija Marjut Pirhonen | Material that replaces bone |
PL373486A1 (en) * | 2002-05-23 | 2005-09-05 | Unilever N.V. | Article and process for cleaning fabrics |
US7189409B2 (en) | 2004-03-09 | 2007-03-13 | Inion Ltd. | Bone grafting material, method and implant |
GB0516157D0 (en) * | 2005-08-05 | 2005-09-14 | Imp College Innovations Ltd | Process for preparing bioglass scaffolds |
CA2767714C (en) * | 2009-07-10 | 2017-09-26 | Bio2 Technologies, Inc. | Resorbable three-dimensional tissue scaffold fabricated from bioactive glass fibers bonded by bioactive glass |
US9775721B2 (en) | 2009-07-10 | 2017-10-03 | Bio2 Technologies, Inc. | Resorbable interbody device |
WO2016136978A1 (en) * | 2015-02-26 | 2016-09-01 | 旭硝子株式会社 | Minute substance capturing filter, minute substance observation glass substrate, minute substance observation device, method for capturing minute substance, and method for observing minute substance |
WO2017154951A1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 国立大学法人名古屋大学 | Method for recovering extracellular vesicles |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1486305A (en) * | 1973-09-12 | 1977-09-21 | Carborundum Co | Porous cartridges with fixed enzymes |
IT1032907B (en) * | 1974-05-21 | 1979-06-20 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | COMPOSITE SINTERED MATERIAL OF GLASS AND METAL WITH COPPER CONTENT AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING |
US4008126A (en) * | 1976-03-15 | 1977-02-15 | Owens-Illinois, Inc. | Immobilization of proteins by in-situ polymerization |
DE3103749C2 (en) * | 1981-02-04 | 1985-01-10 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | Open-pored molded body with homogeneous pore distribution and low density |
DE3305854C1 (en) * | 1983-02-19 | 1984-09-06 | Schott Glaswerke, 6500 Mainz | Process for the production of porous sintered glass with a large open pore volume |
DE3410650A1 (en) * | 1984-03-23 | 1985-10-03 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | POROISE INORGANIC CARRIERS GROWN WITH MICRO-ORGANISMS, METHOD FOR IMMOBILIZING MICRO-ORGANISMS AND CARRIER BODIES SUITABLE FOR THIS |
-
1985
- 1985-01-09 SE SE8500082A patent/SE455103B/en not_active IP Right Cessation
- 1985-12-16 WO PCT/SE1985/000524 patent/WO1986004088A1/en not_active Application Discontinuation
- 1985-12-16 EP EP19860900674 patent/EP0213147A1/en not_active Ceased
- 1985-12-16 AU AU53147/86A patent/AU5314786A/en not_active Abandoned
- 1985-12-16 JP JP50059686A patent/JPS62501678A/en active Pending
-
1986
- 1986-09-02 DK DK419686A patent/DK419686A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE8500082L (en) | 1986-07-10 |
SE8500082D0 (en) | 1985-01-09 |
WO1986004088A1 (en) | 1986-07-17 |
DK419686A (en) | 1986-09-09 |
JPS62501678A (en) | 1987-07-09 |
AU5314786A (en) | 1986-07-29 |
DK419686D0 (en) | 1986-09-02 |
EP0213147A1 (en) | 1987-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE455103B (en) | CARRIER FOR IMMOBILIZATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ORGANIC MATERIAL, WHICH IS MADE BY COMBINED PARTICLES OF A POROS SINTRAD GLASS FIBER MATERIAL | |
AU2004261745B2 (en) | Cell cultivation and breeding method | |
US8906404B2 (en) | Three dimensional porous polymeric structure having a pore-size range of 1/10 to 10 times the average pore size | |
AU777290B2 (en) | Culture chamber | |
JPH07204495A (en) | Production of hollow porous small sphere | |
US20070042456A1 (en) | Porous ceramic, polymer and metal materials with pores created by biological fermentation | |
JPH022347A (en) | Biologically active system | |
EP1879995B1 (en) | Fermentation method and apparatus for its implementation | |
US4777069A (en) | Fluid-permeable fibre matrix and a method of producing said matrix | |
CN113278525B (en) | Stem cell ball or tumor ball culture device and culture method | |
CN112430565B (en) | Preparation method of culture substrate for mass production of 3D cell balls | |
EP1297106B1 (en) | Reactor module with capillary membranes | |
CN110917865B (en) | PDMS plate-shaped filler and preparation method thereof | |
EP0160681B1 (en) | Aerobic microbiological method | |
EP1272440A2 (en) | High density porous materials | |
US20020064781A1 (en) | Diagnostic devices containing porous material | |
GB2180852A (en) | Cells | |
JP2007519774A (en) | Bacterial carrier material | |
DE19531801C2 (en) | Process for the production of a porous support material for microbiological technology | |
WO2015010763A1 (en) | Encapsulating device and encapsulating method for encapsulating a sample in a polymer capsule | |
EP1673443A1 (en) | Cell cultivation and breeding method | |
DE102008004930B4 (en) | Method for the biological purification of water | |
JPS62134089A (en) | Bioreactor element and production thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 8500082-6 Effective date: 19891201 Format of ref document f/p: F |