專利名稱：固液聯(lián)合致孔制備兩類孔型pgdt分離介質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用固體顆粒和液體有機(jī)溶劑聯(lián)合作為致孔劑制備具有兩類孔型PGDT，即聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-二乙烯基苯-三聚異氰尿酸三烯丙酯)分離介質(zhì)的方法，屬于用于生物大分子分離純化的層析介質(zhì)的制備技術(shù)。
液相層析是二十世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的分離分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生物物質(zhì)的制備分離和純化。而層析介質(zhì)的發(fā)展是制約液相層析技術(shù)提高和改進(jìn)的關(guān)鍵。Van Kreveld等人在1987年《Journal of Chormatography》第397卷發(fā)表的論文中指出，如果在層析填料顆粒上有橫穿粒子的超大對(duì)流傳質(zhì)孔，能明顯加快溶質(zhì)，尤其是蛋白質(zhì)等生物大分子的傳質(zhì)速度。因此，合成新型的具有對(duì)流傳質(zhì)孔的分離介質(zhì)成為研究者們的重點(diǎn)。
灌注層析分離介質(zhì)是最早最成功應(yīng)用于生物物質(zhì)分離的兩類孔型聚合物分離介質(zhì)。Afeyan等人于1991年申請(qǐng)了灌注層析的美國(guó)專利US Pat5019270。此種層析分離介質(zhì)骨架由苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物構(gòu)成，其中含有貫穿整個(gè)顆粒的對(duì)流孔和較小的擴(kuò)散孔。灌注層析中對(duì)流傳質(zhì)的存在，減小了蛋白質(zhì)等生物物質(zhì)在介質(zhì)內(nèi)的滯流，縮短了分離時(shí)間，在其分析型和制備型分離中，產(chǎn)品的純度、產(chǎn)量和產(chǎn)率都有明顯的提高。灌注層析分離介質(zhì)制備過(guò)程是首先合成微球，然后將其進(jìn)一步聚集形成聚集體，聚集體再聚集合成所需粒徑的分離介質(zhì)。而且，因介質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)的疏水性強(qiáng)，對(duì)蛋白質(zhì)等生物物質(zhì)的非特異性吸附強(qiáng)，在其分離中，除了可直接用于反相模式外，在其它模式，如離子交換、親和和疏水相互作用模式中運(yùn)用時(shí)，一般需對(duì)介質(zhì)表面進(jìn)行改性，通常采用涂層法?？梢?，其制備過(guò)程非常復(fù)雜，成本高。
Svec等人在1997年《Biotechnology Progress》第13卷中發(fā)表的論文表明以甲基丙烯酸縮水甘油酯為單體，雙甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑，液體有機(jī)溶劑環(huán)己醇和十二烷醇為致孔劑，通過(guò)一步原位聚合反應(yīng)難以制備對(duì)流孔和擴(kuò)散孔的孔徑可以同時(shí)調(diào)節(jié)的兩類孔型聚甲基丙烯酸縮水甘油酯分離介質(zhì)。
針對(duì)以上兩類孔型聚合物分離介質(zhì)制備中存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種以固體顆粒和有機(jī)溶劑聯(lián)合作為致孔劑，通過(guò)一步原位聚合反應(yīng)制備兩類孔型聚甲基丙烯酸縮水甘油酯分離介質(zhì)的方法。此方法具有制備過(guò)程簡(jiǎn)單、對(duì)流孔和擴(kuò)散孔孔徑同時(shí)可控、柱容量高和傳質(zhì)速度快的優(yōu)點(diǎn)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。先將單體甲基丙烯酸縮水甘油酯，交聯(lián)劑二乙烯基苯和三聚異氰尿酸三烯丙酯，液體致孔劑環(huán)己醇和十二烷醇，以及引發(fā)劑偶氮二異丁腈混合均勻，再加入固體致孔劑混合均勻，然后，通過(guò)原位聚合反應(yīng)合成聚合物單塊。將其粉碎，抽提，乙醇水溶液沖洗，干燥，即可得到兩類孔型PGDT分離介質(zhì)，其特征在于，固體致孔劑為硫酸鈉，其顆粒的粒徑為0.5～5μm，密度為2.68g/ml，用量占反應(yīng)混合物體積含量的20～40％；固體致孔劑與液體致孔劑體積比為0.4～2；致孔劑用量占反應(yīng)混合物體積含量的50～70％；交聯(lián)劑二乙烯基苯與三聚異氰尿酸三烯丙酯的的物質(zhì)的量的比為0.5～4，交聯(lián)劑用量與單體甲基丙烯酸縮水甘油酯的物質(zhì)的量的比為0.2～0.7；在常壓下，聚合溫度控制在65～85℃之間。
下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)有六點(diǎn)一是固體致孔劑的選擇。加入固體致孔劑的目的是在分離介質(zhì)中生成100nm以上的對(duì)流孔，用于致孔的固體顆粒應(yīng)具有適當(dāng)?shù)牧胶兔芏龋景l(fā)明中采用硫酸鈉為固體致孔劑，其密度為2.68g/ml，粒徑為0.5～5μm，可用于制備結(jié)構(gòu)均一的兩類孔型分離介質(zhì)。關(guān)鍵技術(shù)之二是有機(jī)致孔劑的選擇。根據(jù)單體和交聯(lián)劑的類型，選擇適宜的有機(jī)致孔劑，以便合成具有大的比表面積的兩類孔型分離介質(zhì)。本發(fā)明采用環(huán)己醇和十二烷醇為液體致孔劑，可以使合成的分離介質(zhì)比表面積大，吸附容量大。關(guān)鍵技術(shù)之三是調(diào)節(jié)固體致孔劑和液體致孔劑的配比，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所制備的分離介質(zhì)的傳質(zhì)和吸附性能的控制。關(guān)鍵技術(shù)之四是交聯(lián)劑的選擇。所制備的分離介質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和非特異性吸附弱的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明中采用二乙烯基苯和三聚異氰尿酸三烯丙酯為交聯(lián)劑，有利于合成機(jī)械強(qiáng)度好和非特異性吸附弱的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯型分離介質(zhì)。關(guān)鍵技術(shù)之五是聚合方法的選擇。目前應(yīng)用的大多數(shù)分離介質(zhì)是采用懸浮聚合法制備而成的，本發(fā)明中采用原位聚合方法，有利于進(jìn)一步簡(jiǎn)化制備過(guò)程。關(guān)鍵技術(shù)之六是聚合溫度的選擇。本發(fā)明中將反應(yīng)溫度控制在65～85℃之間，可以使合成的分離介質(zhì)具有比較均一的結(jié)構(gòu)。


圖1為以本發(fā)明方法所制備的兩類孔型PGDT分離介質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，在分離介質(zhì)中即存在微孔區(qū)，又存在大孔區(qū)。
本發(fā)明制備的兩類孔型PGDT分離介質(zhì)同現(xiàn)有的兩類孔型分離介質(zhì)相比較，其明顯的優(yōu)點(diǎn)是制備過(guò)程簡(jiǎn)單、操作方便、成本低；可以實(shí)現(xiàn)兩類孔型分離介質(zhì)中對(duì)流孔和擴(kuò)散孔的孔徑同時(shí)可控，改變交聯(lián)劑的配比和用量，有機(jī)溶劑的配比和用量可以調(diào)節(jié)擴(kuò)散孔的孔徑，改變固體顆粒的粒徑可以調(diào)節(jié)對(duì)流孔的孔徑；此分離介質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)為聚甲基丙烯酸縮水甘油酯型聚合物，其親水性好，非特異性吸附弱；骨架結(jié)構(gòu)中含有大量的環(huán)氧基，易于修飾配基，例如，離子交換基團(tuán)，親和配基等，用在蛋白質(zhì)等生物大分子的分離中，吸附容量大，洗脫條件溫和；在大規(guī)模的生物大分子制備型分離中具有良好的應(yīng)用前景。
下面的實(shí)例將對(duì)本發(fā)明提供的方法予以進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1稱取5.00克甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)，1.24克二乙烯基苯(DVB)，0.62克三聚異氰尿酸三烯丙酯(TAIC)，7.00克環(huán)己醇，1.08克十二烷醇，0.15克偶氮二異丁睛加入到50ml錐形瓶中，混合均勻，加入20.80克硫酸鈉(粒徑1～2μm)，混合均勻。反應(yīng)混合物裝入100×4.6mm玻璃管中，將其密封，于70℃反應(yīng)12小時(shí)。取出聚合物單塊，粉碎，乙醇抽提24小時(shí)，脫除有機(jī)致孔劑。然后，將粉未浸泡在30％乙醇水溶液中，去除固體致孔劑，真空干燥后，得到兩類孔型PGDT分離介質(zhì)6.0克。利用二乙胺修飾分離介質(zhì)，取5.0克分離介質(zhì)與25ml二氧六環(huán)和25ml二乙胺混合后，于60℃下反應(yīng)6.5小時(shí)。待反應(yīng)結(jié)束后，蒸餾水充分洗滌，真空干燥，得到可用于陰離子交換模式下分離蛋白質(zhì)等生物物質(zhì)的兩類孔型PGDT分離介質(zhì)。其擴(kuò)散孔的孔徑分布在10～100nm，于55nm處出現(xiàn)一極大值；而對(duì)流孔的孔徑分布在180～590nm，于340nm處出現(xiàn)一極大值，實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)乙醇溶脹后，其孔徑約為1μm。此分離介質(zhì)的比表面積為37.2m2/g。通過(guò)篩分得到大小分布于37～74μm的粒子，重力沉降法裝柱，在72.0cm/h的流速下，動(dòng)態(tài)吸附容量高達(dá)57.0mgBSA/ml柱體積(95.0mgBSA/g濕分離介質(zhì))，和靜態(tài)吸附容量基本相當(dāng)。
實(shí)施例2稱取5.00克GMA，1.24克DVB，0.62克TAIC，6.22克環(huán)己醇，1.80克十二烷醇，0.15克偶氮二異丁睛加入到50ml錐形瓶中，混合均勻，加入12.8克硫酸鈉(粒徑1～2μm)，混合均勻。按實(shí)施例1中的方法合成可用于陰離子交換模式下吸附蛋白的PGDT兩類孔分離介質(zhì)6.0克。其比表面積為45.0m2/g。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)乙醇溶脹后，在緩沖液中的分離介質(zhì)中含有相互貫通的孔徑約為1μm的大孔。通過(guò)篩分得到大小分布于10-37μm的粒子，重力沉降法裝柱。在72.0cm/h的流速下，動(dòng)態(tài)吸附容量高達(dá)65.0mgBSA/ml柱體積(103.0mgBSA/g濕分離介質(zhì))，與靜態(tài)吸附容量基本相當(dāng)。
實(shí)施例3稱取5.00克GMA，1.01克DVB，0.85克TAIC，4.82克環(huán)己醇，3.02克十二烷醇，0.15克偶氮二異丁睛加入到50ml錐形瓶中，混合均勻，加入12.8克硫酸鈉(粒徑1～2μm)，混合均勻。按實(shí)施例1中的方法合成可用于陰離子交換模式下吸附蛋白的PGDT兩類孔分離介質(zhì)6.0克。實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)乙醇溶脹后，在緩沖液中的分離介質(zhì)中含有相互貫通的孔徑約為1μm的大孔。其比表面積為47.4m2/g，靜態(tài)吸附容量為91.2mgBSA/g濕分離介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種固液聯(lián)合致孔制備兩類孔型PGDT分離介質(zhì)的方法，該方法先將單體甲基丙烯酸縮水甘油酯，交聯(lián)劑二乙烯基苯和三聚異氰尿酸三烯丙酯，液體致孔劑環(huán)己醇和十二烷醇，以及引發(fā)劑偶氮二異丁腈混合均勻，再加入固體致孔劑混合均勻，然后，通過(guò)原位聚合反應(yīng)合成聚合物單塊，將其粉碎，抽提，乙醇水溶液沖洗，干燥，即可得到兩類孔型PGDT分離介質(zhì)，其特征在于固體致孔劑為硫酸鈉，其顆粒的粒徑為0.5～5μm，密度為2.68g/ml，用量占反應(yīng)混合物體積含量的20～40％；固體致孔劑與液體致孔劑體積比為0.4～2；致孔劑用量占反應(yīng)混合物體積含量的50～70％；交聯(lián)劑二乙烯基苯與三聚異氰尿酸三烯丙酯的的物質(zhì)的量的比為0.5～4，交聯(lián)劑用量與單體甲基丙烯酸縮水甘油酯的物質(zhì)的量的比為0.2～0.7；在常壓下，聚合溫度控制在65～85℃之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固液聯(lián)合致孔制備兩類孔型PGDT分離介質(zhì)的方法。該方法將甲基丙烯酸縮水甘油酯、二乙烯基苯和三聚異氰尿酸三烯丙酯、環(huán)己醇和十二烷醇、引發(fā)劑偶氮二異丁腈均混后,再加入固體致孔劑均混,經(jīng)原位反應(yīng)聚合成單塊,再經(jīng)粉碎等過(guò)程得到兩類孔型PGDT分離介質(zhì)。本發(fā)明的特征在于選擇硫酸鈉固體致孔劑以及致孔劑、交聯(lián)劑的用量比。本發(fā)明所制備的分離介質(zhì)易于修飾配基,在生物大分子的制備型分離過(guò)程中有著良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08L33/00GK1318588SQ0111823
公開日2001年10月24日 申請(qǐng)日期2001年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者孫彥, 張敏蓮, 白姝, 董曉燕 申請(qǐng)人:天津大學(xué)