專利名稱：大孔離子交換樹脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供基于(甲基)丙烯酸共聚物的大孔離子交換樹脂。
背景技術(shù)：
離子交換樹脂廣泛地應(yīng)用于生物技術(shù)行業(yè)，用于大規(guī)模地分離或純化各種生命分子，比如蛋白質(zhì)，酶，疫苗，DNA和RNA。大多數(shù)的離子交換樹脂或者基于苯乙烯/二乙烯基苯共聚物或者基于交聯(lián)的瓊脂糖。苯乙烯/二乙烯基苯共聚物的疏水主鏈易于與許多材料非特異性相互作用，導(dǎo)致產(chǎn)品不純。盡管交聯(lián)的瓊脂糖樹脂一般對非特異性的相互作用較不敏感，但是這些材料往往為相當(dāng)軟的凝膠，通常不適合在色譜柱之內(nèi)使用高流速進行純化。
盡管一些已知的離子交換樹脂基于(甲基)丙烯酸共聚物，但是這些樹脂中的許多為凝膠或具有相對低的容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供離子交換樹脂，含有所述離子交換樹脂的色譜柱，含有所述離子交換樹脂的復(fù)合材料，含有所述離子交換樹脂的過濾元件，制備所述離子交換樹脂的方法，和使用所述離子交換樹脂分離或凈化帶電材料的方法。更具體地，所述離子交換樹脂為大孔的親水的交聯(lián)甲基丙烯酸系共聚物粒子。
一方面，提供離子交換樹脂，其為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體，和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均粒度至少20微米，表面積至少50m2/g。
第二方面中，提供制備離子交換樹脂的方法。所述方法包括形成基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的水相單體混合物，在非極性溶劑中懸浮所述水相單體混合物，和聚合所述單體混合物，以形成所述離子交換樹脂的大孔粒子。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N′-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均粒度至少20微米，表面積至少50m2/g。
第三方面中，提供分離或凈化帶電材料的方法。所述方法包括使含有帶第一電荷的帶電材料的樣品，與具有與第一電荷相反的第二電荷的離子交換樹脂接觸，和將所述帶電材料吸附在所述離子交換樹脂上。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N′-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均粒度至少20微米，表面積至少50m2/g。
第四方面中，提供色譜柱。所述色譜柱包括至少部分用離子交換樹脂填充的柱子。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均粒度至少20微米，表面積至少50m2/g。
第五方面中，提供過濾元件，包括過濾介質(zhì)和置于所述過濾層表面上的離子交換樹脂。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均粒度至少20微米，表面積至少50m2/g。
第六方面中，提供復(fù)合材料，其包括連續(xù)的多孔基體和引入所述多孔基體的離子交換樹脂。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均粒度至少20微米，表面積至少50m2/g。
上述發(fā)明內(nèi)容不意欲描述本發(fā)明的各公開的實施方式或每個具體的實現(xiàn)方式。隨后的詳細說明部分更詳細地舉例說明這些實施方式。
詳細說明提供親水的交聯(lián)(甲基)丙烯酸共聚物的離子交換樹脂。所述離子交換樹脂以大孔的形式，表面積至少50m2/g，平均粒度至少20微米。另外，本發(fā)明說明了含有所述離子交換樹脂的色譜柱，含有所述離子交換樹脂的復(fù)合材料，含有所述離子交換樹脂的過濾元件，制備所述離子交換樹脂的方法，和用所述離子交換樹脂分離或凈化帶電材料的方法。
本發(fā)明中，術(shù)語″(甲基)丙烯酸″表示丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸衍生物，或其組合的反應(yīng)產(chǎn)物的聚合物或共聚物。本發(fā)明中，術(shù)語″(甲基)丙烯酸酯″指丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯酸或甲基丙烯酸的衍生物，或其組合的單體。適當(dāng)?shù)难苌锇?，鹽，酰胺，腈等，其可以是未取代的或取代的。一些衍生物可包括離子基團。
本發(fā)明中，術(shù)語″聚合物″或″聚合物的″表示均聚物或共聚物材料。同樣地，所述術(shù)語″聚合″或″聚合反應(yīng)″表示生成均聚物或共聚物的方法。本發(fā)明中，術(shù)語″均聚物″指使用一種單體制備的聚合物材料。本發(fā)明中，術(shù)語″共聚物″指使用兩種或更多種不同的單體制備的聚合物材料。
本發(fā)明中，術(shù)語″帶電″指具有共價鍵連接的離子基作為其化學(xué)結(jié)構(gòu)一部分的材料。帶負電的材料為陰離子和帶正電荷的材料為陽離子。帶相反電荷的平衡離子通常與共價鍵連接的離子基相關(guān)。通過調(diào)節(jié)pH可以改變一些離子基的電荷。
所述離子交換樹脂以大孔粒子的形式。本發(fā)明中，術(shù)語″大孔的″指即使在干燥狀態(tài)也具有永久的多孔結(jié)構(gòu)的粒子。盡管所述樹脂與溶劑接觸的時候可溶脹，但是不需要溶脹，通過所述多孔結(jié)構(gòu)就可進入所述粒子的內(nèi)部。相反地，在干燥狀態(tài)沒有永久多孔結(jié)構(gòu)的凝膠型樹脂，必須通過適當(dāng)?shù)娜軇┤苊?，以允許進入所述粒子的內(nèi)部。大孔粒子進一步記載于Sherrington，Chem.Commun.，2275-2286(1998)。所述大孔離子交換樹脂通常孔徑為20～2000埃(即可以使用在各種的相對壓力在低溫的條件下使用氮吸附表征所述孔徑)。
所述離子交換樹脂粒子可具有不規(guī)則的形狀或可為球形的或粗糙的球形。一些離子交換樹脂中，所述粒子為珠。所述粒子通常平均粒度至少20微米。所述粒子的平均粒度可以使用比如光散射或具有圖像分析的電子顯微鏡技術(shù)確定。一些應(yīng)用中，離子交換樹脂的平均粒度為20～500微米，50～500微米，20～200微米，50～200微米，50～100微米，50～75微米，50～70微米，或60～70微米。
如果所述離子交換樹脂粒子的平均粒度小于約20微米，那么用所述粒子填充的色譜柱中的反壓力可變得大到不可接受的程度，特別是用于純化或分離生命大分子的大柱子。盡管平均粒度可以達2000微米，但是平均粒度通常不大于500微米。如果所述平均粒度大于約500微米，所述色譜方法的效率較低，特別是對于純化或分離生物大分子，比如蛋白質(zhì)，其擴散進入所述離子交換樹脂的孔的速率較低。例如，為用更大的離子交換樹脂實現(xiàn)使用20～500微米的離子交換樹脂可以得到的相同的分離度或純度，需要更大量的所述樹脂，更長的色譜柱，更低的流速，或其組合。
所述離子交換樹脂的表面積可以使用BET氮吸附方法確定。這些方法通常用于確定表面積，包括在低溫條件下，在離子交換樹脂的表面上，吸附單層的氮。吸附的氮的量與所述表面積成比例。氮的量通常為單層厚的。一些離子交換樹脂的表面積至少50m2/g(如至少75m2/g或至少100m2/g)。所述離子交換樹脂通常表面積不大于500m2/g。一些離子交換樹脂的表面積不大于400m2/g，不大于300m2/g，或不大于250m2/g。所述離子交換樹脂的表面積往往為50m2/g～500m2/g。一些離子交換樹脂的表面積為100m2/g～400m2/g，100m2/g～300m2/g，或100m2/g～250m2/g。
所述離子交換樹脂為包括各種親水單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。更具體地說，所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，含有大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體(即N，N-亞烷基雙丙烯酰胺或N，N’-亞烷基雙甲基丙烯酰胺)和至少35wt％的離子單體。
適當(dāng)?shù)腘，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體包括但不限于，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，N，N’-亞甲基雙甲基丙烯酰胺，N，N’-亞乙基雙丙烯酰胺，N，N’-亞乙基雙丙烯酰胺，N，N’-亞丙基雙丙烯酰胺，N，N’-亞丙基雙甲基丙烯酰胺，N，N’-六亞甲基雙丙烯酰胺，N，N’-六亞甲基雙甲基丙烯酰胺，N，N’-哌嗪雙丙烯酰胺，和N，N’-哌嗪雙甲基丙烯酰胺。所述N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺至少為雙官能的，并可使一個聚合鏈與另一個聚合鏈交聯(lián)，或可使聚合鏈的一部分與相同聚合鏈的另一部分交聯(lián)。
所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺。使用更低水平的交聯(lián)單體的時候，所述離子交換樹脂往往為凝膠，而不是以大孔粒子的形式。所述離子交換樹脂的剛性和機械強度往往隨包括于所述單體混合物的交聯(lián)單體的量增加。
所述單體混合物基于所述單體總的重量，往往含有高達65wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體。所述交聯(lián)單體的量超過65wt％的時候，所述離子交換樹脂的容量往往減少，這是因為存在于所述單體混合物的離子單體的量相應(yīng)減少。
由含有大于25到65wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體的單體混合物制備的離子交換樹脂往往為大孔的，并且往往具有大容量。一些離子交換樹脂基于單體混合物中單體的總重量，含有大于25到60wt％，30～60wt％，大于25到55wt％，30～55wt％，大于25到50wt％，30～50wt％，大于25到45wt％，30～45wt％，大于25到40wt％，30～40wt％，大于25到35wt％，或30～35wt％的交聯(lián)單體。
本發(fā)明中，術(shù)語″容量″指可以吸附在所述離子交換樹脂上的帶正電或負電的材料的最大量。該容量通常涉及包括于用于制備所述離子交換樹脂的單體混合物中的離子單體的濃度。所述容量可以通過測量可吸附在所述離子交換樹脂上帶電材料的量確定。例如，所述容量可以以其可以吸附的生命分子比如蛋白質(zhì)的的量表示。
所述陽離子交換樹脂的容量尤其可以以其可以吸附的所述溶菌酶蛋白質(zhì)的量表示。一些陽離子交換樹脂的溶菌酶容量至少為50mg/ml(即，每毫升陽離子交換樹脂50毫克的溶菌酶)。例如，一些陽離子交換樹脂的溶菌酶容量至少為75mg/ml，至少80mg/ml，至少90mg/ml，或至少100mg/ml。一些陽離子交換樹脂的溶菌酶容量為50mg/ml～250mg/ml，75mg/ml～250mg/ml，90mg/ml～250mg/ml，或90mg/ml～200mg/ml。
所述陰離子交換樹脂的容量可以以其能吸附的牛血清白蛋白蛋白質(zhì)的量表示。一些陰離子交換樹脂的牛血清白蛋白容量至少為10mg/ml(即，每毫升陰離子交換樹脂10毫克的牛血清白蛋白)。例如，一些陰離子交換樹脂的牛血清白蛋白容量至少為15mg/ml，至少20mg/ml，至少25mg/ml，至少30mg/ml，或至少40mg/ml。一些陰離子交換樹脂的牛血清白蛋白容量為10mg/ml～80mg/ml，10mg/ml～70mg/ml，20mg/ml～70mg/ml，20mg/ml～60mg/ml，30mg/ml～60mg/ml，或30mg/ml～50mg/ml。
用于制備所述離子交換樹脂的單體混合物基于所述單體的總重量，包括至少35wt％的離子單體。所述單體混合物往往包括高達75wt％的離子單體。所得到的離子交換樹脂的容量，往往隨包括于所述單體混合物的離子單體的更高水平而增加。然而，如果單體混合物中離子單體的量高于75％，交聯(lián)單體的量可減少到得到的離子交換樹脂會是凝膠而不是大孔粒子的程度。與凝膠相比較，大孔粒子往往有利地為更剛性的，并且可以例如在色譜柱中，在更高的流速條件下或在更高的壓力條件下使用。
一些離子交換樹脂從單體混合物制備，所述單體混合物基于單體總重量，含有35～75wt％，35～70wt％，35～60wt％，35～50wt％，40～75wt％，40～70wt％，40～60wt％，50～75wt％，50～70wt％，或50～60wt％的所述離子單體。
可以使用離子單體制備陽離子交換樹脂，所述離子單體包括弱酸、強酸、弱酸鹽、強酸鹽、或其組合。得到的離子交換樹脂具有能與帶正電荷的材料(即陽離子)相互作用的帶負電的基團。如果用于制備陽離子交換樹脂的離子單體包括弱酸鹽或強酸鹽，這些鹽的反離子可為，但是不局限于，堿金屬、堿土金屬、銨離子、或四烷基銨離子。
一些具有負電荷的示例性的離子單體(即適用于陽離子交換樹脂的基團)包括式I的(甲基)丙烯酰胺磺酸或其鹽。
式I中，Y為具有1～10個碳原子的直鏈的或支鏈的亞烷基，R為氫或甲基。式I的示例性材料，包括但不限于，N-丙烯?；被淄榛撬?，2-丙烯酰胺乙烷磺酸，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，和2-甲基丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸。也可以使用這些酸性單體的鹽。
其他的用于制備陽離子交換樹脂適當(dāng)?shù)碾x子單體，包括磺酸，比如乙烯基磺酸和4-苯乙烯磺酸；氨基膦酸，比如(甲基)丙烯酰胺烷基膦酸(例如，2-丙烯酰胺乙基膦酸和3-甲基丙烯酰胺丙基膦酸)；丙烯酸和甲基丙烯酸；和羧基烷基(甲基)丙烯酸酯，比如2-羧基乙基甲基丙烯酸酯，2-羧基乙基甲基丙烯酸酯，3-羧基丙基丙烯酸酯，和3-羧基丙基甲基丙烯酸酯。其他適當(dāng)?shù)乃嵝詥误w還包括(甲基)丙烯?；被?，比如記載于美國專利4,157,418(heilmann)的那些。示例性的(甲基)丙烯?；被岚ǖ幌抻冢琋-丙烯酰甘氨酸，N-丙烯酰天門冬氨酸，N-丙烯酰-β-丙氨酸，和2-丙烯酰胺羥基乙酸。也可以使用任何這些酸性單體的鹽。
可以使用離子單體制備陰離子交換樹脂，所述離子單體包括弱堿、強堿、弱堿鹽、強堿鹽、或其組合。得到的離子交換樹脂具有能與帶負電的材料(即陰離子)相互作用的帶正電的基團。如果所述陰離子交換樹脂的所述離子單體包括弱堿鹽或強堿鹽，所述這些鹽的反離子往往為鹵化物(例如，氯化物)，羧化物(例如，醋酸鹽或甲酸鹽)，硝酸鹽，磷酸鹽，硫酸鹽，硫酸氫鹽，甲基硫酸鹽，或氫氧化物。
具有正電荷的一些示例性離子單體包括氨基(甲基)丙烯酸酯。本發(fā)明中，術(shù)語″氨基(甲基)丙烯酸酯″指具有伯、仲叔或季氨基的甲基丙烯酸或丙烯酸的衍生物。所述氨基可為脂肪族基團(即直鏈的支鏈的或環(huán)狀的)或芳基的一部分，并且可以全部或部分地以質(zhì)子化的形式。所述氨基(甲基)丙烯酸酯可為鹽的形式。
示例性氨基(甲基)丙烯酸酯包括N，N-二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯比如，例如N，N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基丙基甲基丙烯酸酯，N，N-二甲基氨基丙基丙烯酸酯，N-叔丁基氨基丙基甲基丙烯酸酯，N-叔丁基氨基丙基丙烯酸酯等。其他的適當(dāng)?shù)陌被?甲基)丙烯酸酯包括，例如N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺，N-(3-氨基丙基)丙烯酰胺，N-(3-咪唑基丙基)甲基丙烯酰胺，N-(3-咪唑基丙基)丙烯酰胺，N-(2-咪唑基乙基)甲基丙烯酰胺，N-(1，1-二甲基-3-咪唑基丙基)甲基丙烯酰胺，和N-(1，1-二甲基-3-咪唑基丙基)丙烯酰胺，N-(3-苯并咪唑基丙基)丙烯酰胺，和N-(3-苯并咪唑基丙基)甲基丙烯酰胺。
其他的適當(dāng)?shù)陌被?甲基)丙烯酸酯單體包括例如，(甲基)丙烯酰胺烷基三甲基銨鹽(例如，3-甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨和3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨)和(甲基)丙烯酰氧烷基三甲基銨鹽(例如，2-丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨，3-甲基丙烯酰氧-2-羥基丙基三甲基氯化銨，3-丙烯酰氧-2-羥基丙基三甲基氯化銨，和2-丙烯酰氧乙基三甲基銨甲基硫酸鹽)。
可給離子交換樹脂提供帶正電荷的基團的其他單體包括亞烷基吖內(nèi)酯的二烷基氨基烷基胺加合物(例如，乙烯基二甲基吖內(nèi)酯的2-(二乙基氨)乙胺，(2-氨乙基)三甲基氯化銨，和3-(二甲基氨)丙胺加合物)，和二烯丙基胺單體(例如，二烯丙基氯化銨和二烯丙基二甲基氯化銨)。
可以通過聚合基本上沒有疏水單體的單體混合物制備所述離子交換樹脂。更具體地說，所述單體混合物基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體。本發(fā)明中，術(shù)語″基本上沒有″指即使有也含有很少的疏水單體的單體混合物。所述單體混合物基于所述單體的總重量，含有不大于2wt％，不大于1wt％，或不大于0.5wt％的疏水單體?；旧蠜]有疏水單體的離子交換樹脂對非離子材料往往具有低的非特異性的吸附。
本發(fā)明中，術(shù)語″親油性指數(shù)″或″LI″指表征單體的疏水或親水特性的指數(shù)。通過在相等體積(1∶1)的非極性溶劑(例如己烷)和極性溶劑(例如75∶25乙腈-水溶液)中分配單體確定親油性指數(shù)。親油性指數(shù)等于分配之后保持在非極性相中的單體的重量百分?jǐn)?shù)。更疏水的單體往往具有更高的親油性指數(shù)；類似地，更親水的單體往往具有更低的親油性指數(shù)。親油性指數(shù)的測量進一步記載于Drtina等人Macromolecules，29，4486-4489(1996)。
親油性指數(shù)大于20且通常不在單體混合物里的單體，包括，例如乙二醇二甲基丙烯酸酯(LI為25)，苯氧基乙基甲基丙烯酸酯(LI為32)，三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(LI為37)，甲基丙烯酸甲酯(LI為39)，甲基丙烯酸乙酯(LI為53)，甲基丙烯酸丁酯(LI為73)，甲基丙烯酸環(huán)己酯(LI為90)，甲基丙烯酸月桂酯(LI為97)等。
N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和離子單體兩者的親油性指數(shù)都不大于20。包括于單體混合物的任何另外的單體為親水的并且親油性指數(shù)不大于20。一些離子交換樹脂中，單體混合物中全部單體的親油性指數(shù)不大于15，不大于10，不大于5，不大于3，或不大于1。
可以將親水性但是非離子的單體加入所述單體混合物，以便調(diào)節(jié)所述離子交換樹脂的容量同時保持交聯(lián)單體的量恒定。即，可以改變?nèi)萘慷幻黠@地改變交聯(lián)的量，所述離子交換樹脂的剛性，或所述離子交換樹脂的孔隙度。另外，離子交換樹脂的親水特征可以通過使用這些非離子的單體改變。
適當(dāng)?shù)挠H水的、非離子的單體通常存在的量基于單體混合物中單體的總重量，不大于40％。一些離子交換樹脂中，基于所述單體的總重量，所述單體混合物含有不大于30wt％，不大于25wt％，不大于20wt％，不大于15wt％，不大于10wt％，或不大于5wt％的親水的非離子的單體。
具有足夠地低的親油性指數(shù)的非離子單體的例子包括但不限于，羥烷基(甲基)丙烯酸酯，比如2-羥基乙基丙烯酸酯，3-羥基丙基丙烯酸酯，2-甲基丙烯酸羥乙酯(例如，LI為1)，和3-羥丙基甲基丙烯酸酯(例如，LI為2)；丙烯酰胺(例如，LI為小于1)和甲基丙烯酰胺(LI為小于1)；甘油單甲基丙烯酸酯和甘油單丙烯酸酯；N-烷基(甲基)丙烯酰胺比如N-甲基丙烯酰胺(例如，LI為小于1)，N，N-二甲基丙烯酰胺(例如，LI為小于1)，N-甲基甲基丙烯酰胺，和N，N-二甲基甲基丙烯酰胺；N-乙烯基酰胺比如N-乙烯基甲酰胺，N-乙烯基乙酰胺，和N-乙烯基吡咯烷酮；乙酰氧基烷基(甲基)丙烯酸酯比如2-乙酰氧基乙基丙烯酸酯和2-乙酰氧基乙基甲基丙烯酸酯(例如，LI為9)；縮水甘油基(甲基)丙烯酸酯比如縮水甘油基丙烯酸酯和縮水甘油基甲基丙烯酸酯(例如，LI為11)；和乙烯基烷基吖內(nèi)酯比如乙烯基二甲基吖內(nèi)酯(例如，LI為15)。
所述離子交換樹脂為親水的并且通常具有低的非特異性吸附(即，由具有低LI的單體制備的離子交換樹脂往往具有低的非特異性吸附)。所述離子交換樹脂通常通過與所述離子交換樹脂上的帶電荷的基團相互作用吸附各種帶電材料，并且通常即使吸附的話，也吸附很少的在所述離子交換樹脂的非離子部分上的材料。低的非特異性吸附可有利地得到樣品中帶電材料與其他材料更好的分離或純化。
所述離子交換樹脂粒子往往具有相當(dāng)?shù)貏傂?即所述粒子不是凝膠)并且可以例如用于高流速色譜柱中。所述離子交換樹脂適合于在色譜柱中經(jīng)常遇到的壓降條件下使用。本發(fā)明中，術(shù)語″壓降″指整個色譜柱的壓力降低。例如，用于下游純化或分離治療蛋白質(zhì)的色譜柱可以以比如至少150cm/hr，至少250cm/hr，至少500cm/hr，或至少1000cm/hr的表面速度(例如流速)使用，以提高制備能力。
小色譜柱中(例如，直徑小于約5厘米的柱子)，所述離子交換樹脂的填充床很好地被所述柱壁支撐。這些柱中，具有相對寬范圍剛性的離子交換樹脂可經(jīng)得起超過200psi(1380kPa)的壓降。然而，大色譜柱中(例如直徑大于約5厘米的柱子)，所述離子交換樹脂的填充床從所述柱壁得到的支撐較小(例如更小部分的樹脂與所述柱的壁表面接觸)。這些柱子中，具有更高的剛性的離子交換樹脂往往能經(jīng)得起至少25psi(173kPa)的壓降。一些離子交換樹脂可經(jīng)得起50psi(345kPa)～200psi(1380kPa)的壓降。
本發(fā)明的另一個方面提供制備大孔離子交換樹脂的方法。所述方法包括形成基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的水相單體混合物，在非極性溶劑中懸浮所述水相單體混合物，和聚合所述單體混合物以形成所述離子交換樹脂的大孔粒子。所述水性單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂的平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
這些聚合反應(yīng)的方法為反聚合過程。水相單體混合物分散或懸浮在非極性溶劑中，所述非極性溶劑的體積大于所述水相的體積。所述非極性溶劑與所述水相不可混溶。一些實施方式中，非極性與水性相的體積比為2∶1～6∶1。所述水相單體混合物往往以相對小的微滴分散于所述非極性溶劑中。
所述水相可含有水加上與水可混溶的共溶劑。適當(dāng)?shù)墓踩軇┌ù?例如，甲醇，乙醇，正丙醇，和異丙醇)，二甲亞砜，二甲基甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，乙腈，四甲基脲等。所述共溶劑可改進一些單體在所述水相中的溶解度，比如N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體。
所述水相分散或懸浮在非極性溶劑中。除作為所述聚合材料分散體的惰性介質(zhì)的功能之外，所述懸浮介質(zhì)(即，非極性溶劑)的主要目的為消散在聚合反應(yīng)期間產(chǎn)生的熱。一些實施方式中，可以選擇所述懸浮液介質(zhì)的密度約與所述水相的相同。這些密度的大致相配往往導(dǎo)致形成更多球狀粒子和更均勻尺寸的粒子。
適當(dāng)?shù)姆菢O性溶劑通常為鏈烷，比如己烷，庚烷，正辛烷，異辛烷，異十二烷，和環(huán)己烷；鹵代烴，比如四氯化碳，氯仿，和二氯甲烷；芳香物，比如苯和甲苯；低粘度聚硅氧烷油；或其組合。例如，所述非極性溶劑可為庚烷和二氯甲烷或庚烷和甲苯的混合物。
懸浮劑(即，聚合穩(wěn)定劑)往往用于促進所述非極性溶劑中所述水相微滴的懸浮。所述懸浮劑通常具有疏水的和親水的部分。適當(dāng)?shù)膽腋┌ㄉ嚼婢厶潜栋胗退狨?，聚環(huán)氧乙烷(20)山梨聚糖三油酸酯，聚環(huán)氧乙烷(20)山梨聚糖單油酸酯，山梨聚糖三油酸酯，二-2-乙基己基磺基丁二酸鈉，異辛基丙烯酸酯和丙烯酸的共聚物，己基丙烯酸酯和丙烯酸鈉的共聚物，異辛基丙烯酸酯和2-丙烯?；被惗□０返墓簿畚锏?。懸浮劑的量可影響所述離子交換樹脂的尺寸(即，使用更大量的懸浮劑往往導(dǎo)致更小的離子交換樹脂粒子的形成)。所述懸浮劑的量基于單體混合物中單體的重量，通常為0.1～10wt％。例如，所述單體混合物基于所述單體的重量，可含有0.1～8wt％或0.5～5wt％的懸浮劑。
所述離子交換樹脂的尺寸在很大程度上取決于水相微滴的尺寸。所述微滴尺寸可以被變量比如攪拌速度，溫度，懸浮劑的量，懸浮劑的選擇，非極性溶劑的選擇，和任何水相共溶劑的選擇影響。攪拌速度，懸浮劑類型，和懸浮劑的量往往用來控制得到粒子的聚集或凝聚。通常優(yōu)選沒有聚集。
引發(fā)劑可以加入水相，以開始自由基聚合反應(yīng)。自由基引發(fā)劑通?？扇苡谒蛩踩軇┗旌衔铩Ｒ坏┬纬蓱腋∫?，可以熱、光化學(xué)、或通過氧化還原反應(yīng)活化自由基引發(fā)劑。所述自由基引發(fā)劑使用的量基于所述單體混合物的重量，往往為0.02～10wt％。在某些實施例中，所述自由基引發(fā)劑存在的量基于所述單體混合物的重量，為2～6wt％。
適當(dāng)?shù)乃苄詿嵋l(fā)劑包括，例如偶氮化合物，過氧化物或氫過氧化物，過硫酸鹽等。示例性偶氮化合物包括2，2′-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二氫氯化物，2，2′-偶氮二(2-脒基丙烷)二氫氯化物，和4，4′-偶氮二-(4-氰基戊酸)。可商業(yè)得到的熱偶氮化合物引發(fā)劑的例子包括得自DuPont Specialty Chemical(Wilmington，DE)的商標(biāo)為″VAZO″的材料，比如″VAZO 44″，″VAZO 56″，和″VAZO 68″。適當(dāng)?shù)倪^氧化物和氫過氧化物包括過氧化乙酰，叔-丁基氫過氧化物，異丙基苯過氧化氫，和過乙酸。適當(dāng)?shù)倪^硫酸鹽包括，例如過硫酸鈉和過硫酸銨。
其他的例子中，所述自由基引發(fā)劑是氧化還原對，比如過硫酸銨或過硫酸鈉和N，N，N’，N’-四甲基-1，2-二氨基乙烷；過硫酸銨或過硫酸鈉和硫酸亞鐵銨；過氧化氫和硫酸亞鐵銨；異丙基苯過氧化氫和N，N-二甲苯胺等。
聚合反應(yīng)溫度通常取決于選擇的具體的自由基引發(fā)劑和所述非極性溶劑的沸點。聚合反應(yīng)溫度對于熱引發(fā)的聚合反應(yīng)通常為約50℃～約150℃。一些方法中，所述溫度大約為55℃～約100℃。對于氧化還原作用或光化學(xué)引發(fā)的聚合反應(yīng)，如果需要溫度可以接近室溫或可以低于室溫。聚合時間可以為約30分鐘～約24小時或以上。通常，聚合時間為2～4小時是足夠的。
一旦自由基聚合反應(yīng)引發(fā)，所述(甲基)丙烯酸共聚物往往從所述水相中沉淀。一些水相可截留在所述共聚物中，導(dǎo)致形成孔。如果需要，例如通過過濾或傾析，并且可進行一系列洗滌步驟，可以分離得到的離子交換樹脂。如果需要可以使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ǜ稍镫x子交換樹脂。一些方法中，可以使用比如篩分，沉淀，和氣流分級的方法分級所述得到的離子交換樹脂。
另一個方面中，提供分離或凈化帶電材料的方法。所述方法包括使含有帶第一電荷的帶電材料的樣品與具有與第一電荷相反的第二電荷的離子交換樹脂接觸，和將所述帶電材料吸附在所述離子交換樹脂上。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
含有帶負電的材料的樣品可以與陰離子交換樹脂在以下的pH接觸，其中在該pH下陰離子交換樹脂具有帶正電荷的基團的(例如，pH2～7)。為從所述陰離子交換樹脂釋放所述吸附的材料，pH可以升到至少8(例如pH可為10～12)?？蛇x擇地，帶電荷材料是生物分子的時候，樣品可以與所述陰離子交換樹脂在低離子強度緩沖劑(例如5～20毫摩爾緩沖鹽)，在約3～10的pH或約6～8的pH接觸。為釋放所述吸附的生物分子，使所述陰離子交換樹脂和較高離子強度的緩沖液接觸。一些實施方式中，較高離子強度的緩沖液包括用于吸附所述材料的相同的緩沖液加上1摩爾氯化鈉。所述吸附和釋放過程通常在接近室溫的溫度進行。
含有帶正電荷的材料的樣品通常與陽離子交換樹脂在以下的pH接觸，其在該pH下陽離子交換樹脂具有帶負電荷的基團(例如在pH7～12)。為從所述陽離子交換樹脂釋放所述吸附的材料，pH可以低到至少6(例如pH可為2～5)?？蛇x擇地，帶電荷材料是生物分子的時候，樣品可以與所述陰離子交換樹脂，在低離子強度緩沖液(例如5～20毫摩爾緩沖鹽)中，在約3～10的pH或約6～8的pH接觸。為釋放所述吸附的生物分子，使所述陽離子交換樹脂和較高離子強度的緩沖液接觸。一些實施方式中，較高離子強度的緩沖液包括用于吸附所述材料的相同的緩沖液加上1摩爾氯化鈉。所述吸附和釋放過程通常在接近室溫的溫度進行。
用于控制pH的緩沖鹽包括但不限于磷酸鈉，碳酸鈉，碳酸氫鈉，硼酸鈉，醋酸鈉，和TRIS(三(羥甲基)氨基甲烷)。其他的適當(dāng)?shù)木彌_液包括″商品的″緩沖液比如MOPS(3-嗎啉丙烷磺酸)，EPPS(4-(2-羥乙基)哌嗪-1-丙烷磺酸)，MES(2-嗎啉乙烷磺酸)等。
一些樣品包括生物分子。所述生物分子可以與所述其他的樣品成分離或可以被純化。適當(dāng)?shù)纳锓肿影?，例如蛋白質(zhì)，酶，疫苗，DNA，和RNA。調(diào)節(jié)樣品的pH可改變一些生物分子的電荷。
還有另一個方面中，提供色譜柱。所述色譜柱包括至少部分用離子交換樹脂填充的柱子。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
適當(dāng)?shù)闹邮乾F(xiàn)有技術(shù)已知的，可以由這些材料如玻璃，聚合物材料，不銹鋼，鈦和其合金，或鎳和其合金構(gòu)成。填充所述柱以有效地在所述柱子中裝滿所述離子交換樹脂的方法是現(xiàn)有技術(shù)已知的。
所述色譜柱可以分析儀器比如液相色譜儀的一部分。所述離子交換樹脂裝滿的時候，所述色譜柱可用于從非離子的材料分離離子材料，或從一種具有不同的電荷密度的離子材料分離另一種離子材料。可以確定樣品中所述離子材料的量。
色譜柱可為制備液相色譜系統(tǒng)的一部分，以分離或凈化離子材料。所述制備液相色譜系統(tǒng)可為實驗室規(guī)模系統(tǒng)，試驗廠規(guī)模系統(tǒng)，或工業(yè)規(guī)模系統(tǒng)。
另一個方面中，提供過濾元件，包括過濾介質(zhì)和置于所述過濾介質(zhì)表面上的離子交換樹脂。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
過濾元件可以置于外殼中，以提供過濾器模塊。包括過濾器模塊的系統(tǒng)和適當(dāng)?shù)倪^濾介質(zhì)進一步記載于美國專利申請5,468,847(heilmann等人)。這些過濾器模塊可用于凈化或分離生物分子。
過濾介質(zhì)可具有單個過濾層或多個過濾層?？梢杂刹ＡЮw維或聚合物纖維(例如聚烯烴纖維比如聚丙烯纖維)制備所述過濾介質(zhì)。一些實施方式中，所述過濾介質(zhì)包括粗糙的預(yù)過濾層和一個或多個較細的過濾層。例如，所述過濾介質(zhì)可包括粗糙的預(yù)過濾層，然后是一系列平均孔徑逐漸變小的另外的過濾層。所述離子交換樹脂可以置于具有最小的平均孔徑的過濾介質(zhì)層上。
所述過濾介質(zhì)孔徑的選擇取決于離子交換樹脂的尺寸。通常選擇的過濾介質(zhì)的孔徑小于所述離子交換樹脂的平均直徑。然而，部分離子交換樹脂可滲入所述過濾介質(zhì)。
過濾介質(zhì)可以以垂直的褶皺過濾器的形式，比如那些記載于美國專利申請3,058,594的。在其他的實施方式中，所述過濾介質(zhì)以水平的，復(fù)合放射狀褶皺過濾器的形式，比如那些記載于美國專利申請4,842,739(Tang等人)的。在含有過濾介質(zhì)的過濾器模塊以垂直方向使用的應(yīng)用中，希望水平向所述褶狀物是水平排列的。這種排列可降低在使用和存儲期間所述離子交換樹脂從過濾元件的損失。
另一種方面中，提供復(fù)合材料，其包括連續(xù)的多孔基體和引入所述多孔基體的離子交換樹脂。所述離子交換樹脂為基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。所述單體混合物基于單體混合物中單體的總重量，包括大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和至少35wt％的離子單體。所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
所述連續(xù)的多孔基體通常是紡織或無紡纖維織物，多孔纖維，多孔薄膜，多孔膜，空心絲，或管。適當(dāng)?shù)倪B續(xù)的多孔基體進一步記載于美國專利申請5,993,935(rasmussen等人)。
纖維織物構(gòu)成的連續(xù)的多孔基體可提供這些優(yōu)勢，如大表面積，易于制造，低材料成本，和各種纖維織構(gòu)和密度。盡管很寬范圍的纖維直徑是適當(dāng)?shù)模隼w維往往具有0.05微米～50微米的平均直徑。可以改變織物厚度以適應(yīng)最終的使用(例如，約0.2微米～約100厘米)。
所述復(fù)合材料可以例如使用熔吹法制備。例如，可以擠出熔融聚合物材料以產(chǎn)生熔噴纖維束。離子交換樹脂可以被引入所述纖維束并與所述纖維混合?？梢栽诤Y子上收集纖維和離子交換樹脂的混合物，如此形成織物。離子交換樹脂可以分散于所述纖維織物之內(nèi)。一些實施方式中，離子交換樹脂可以均勻地分散于整個纖維織物。
復(fù)合材料也可以用有原纖維的聚合物基質(zhì)比如有原纖維的聚四氟乙烯(PTFE)制備。適當(dāng)?shù)姆椒ǜ耆赜涊d于美國專利4,153,661(Ree等人)；4,565,663(Errede等人)；4,810,381(Hagen等人)；和4,971,736(Hagen等人)。通常，這些方法包括混和離子交換樹脂和聚四氟乙烯分散體，以得到油灰狀物質(zhì)，在5℃～100℃的溫度下充分混合所述油灰狀物質(zhì)，以使得所述PTFE原纖化，雙軸拉伸(calendaring)所述油灰狀物質(zhì)，并干燥得到的片材。
制備所述復(fù)合材料的另一種方法中，離子交換樹脂可以分散在液體中，然后與熱塑性聚合物在足夠形成均質(zhì)混合物的溫度下混和。勻質(zhì)的混合物可以置于具有需要形狀的模具中。一旦所述混合物冷卻，液體可以相分離，留下含有分散的離子交換樹脂粒子的熱塑性聚合物基體。這些方法進一步記載于美國專利申請4,957,943(McAllister等人)。
引入連續(xù)的多孔基體的離子交換樹脂的量，基于得到的復(fù)合物的體積為至少1vol％，至少5vol％，至少10vol％，至少20vol％，至少30vol％，至少40vol％，或至少50vol％。引入連續(xù)的多孔基體的離子交換樹脂的量，基于得到的復(fù)合物的體積，可高達99vol％，高達95vol％，高達90vol％，高達85vol％，或高達80vol％。具有較高離子交換樹脂含量的復(fù)合物往往具有更高的離子交換容量。
以上根據(jù)發(fā)明人能預(yù)期的實施方式詳細說明了本發(fā)明，盡管如此，目前沒有記載的本發(fā)明的非實體性的變化方式仍然可代表本發(fā)明的等同方式。
實施例這些例子僅僅為說明性的目的，不意欲限制所附的權(quán)利要求的范圍。實施例中和說明書其余部分的所有的份數(shù)，百分比，比值等除非另外注明，都基于重量。除非另作說明，使用的溶劑及其他試劑得自Aldrich Chemical Company；Milwaukee，Wisconsin。
試驗方法陽離子交換容量0.8厘米×4厘米的聚丙烯可棄色譜柱(Poly-Prep Column，Bio-Rad Laboratories，Hercules，CA)用1mL的離子交換樹脂裝滿。所述柱床通過用10mL裝填的緩沖液即10mM pH 7.5的MOPS(4-嗎啉丙烷磺酸)溶液沖洗平衡。然后向柱床中加入在MOPS緩沖液中的30mL濃度為12mg/mL的蛋白質(zhì)溶液(雞蛋白溶菌酶，約95％純度，SigmaChemical Co.)。在去離子水中制備所有的緩沖液和蛋白質(zhì)溶液。用30mL MOPS緩沖液(三份10mL)洗掉任何未結(jié)合的溶菌酶。最后，用15mL MOPS緩沖液中的1M NaCl洗脫結(jié)合的蛋白質(zhì)。
通過使用Hewlett-Packard Diode Array Spectrophotometer，Model8452A測量280nm的UV吸光度，確定各部份中回收的蛋白質(zhì)的量。使用純的溶菌酶繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。NaCl洗出液中回收的蛋白質(zhì)的量等于負載的陽離子交換容量。
陰離子交換容量使用的方法類似于如上所述確定陽離子交換容量的方法，除了裝載的蛋白質(zhì)是牛血清白蛋白(BSA，部份V，96-99％純度，SigmaChemical Co.)。純的BSA(Albumi N Standard，Pierce Chemical Co.，Rockford，EL)用來構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)曲線。
縮寫表

合成實施例1VDM-DEEDA加合物的制備將庚烷(1000mL)和VDM(20.00克)加入配備頂部攪拌器的燒瓶。30分鐘時間內(nèi)，向所述燒瓶滴加二乙基乙二胺(16.69克)。然后另外攪拌混合物1小時。過濾得到的無色沉淀。靜置幾個小時之后，過濾形成的另外量的沉淀物。在真空烘箱中在室溫下干燥合并的產(chǎn)品。產(chǎn)率32.07克。11H和13C-NMR分析證實預(yù)期的丙烯酰胺加合物結(jié)構(gòu)，純度大于98.5％。沒有進一步純化而使用該單體。
實施例1通過反相懸浮聚合制備按重量計35∶65的AMPS/MBA共聚物。反相懸浮聚合方法進一步記載于美國專利申請5,403,902。將聚合穩(wěn)定劑(0.28克)，甲苯(132mL)，和庚烷(243mL)加入到配備有機械攪拌器(攪拌速度450rpm)，氮氣入口，溫度計，具有溫度控制器的加熱罩，和冷凝器的燒瓶。聚合穩(wěn)定劑是按重量計91.8∶8.2的異辛基丙烯酸酯和2-丙烯?；被惗□０返墓簿畚?如Rasmussen等人所述制備，Makromol.Chem.，Macromol.Symp.，54/55，535-550(1992))。攪拌下將燒瓶中的非水溶液加熱到35℃，氮氣鼓泡15分鐘。
制備含有MBA(9.10克)，AMPS(9.80克50wt％水溶液)，甲醇(50mL)，和去離子水(45.1mL)的水溶液。攪拌該第二溶液，并在30-35℃加熱，以溶解MBA。另外的攪拌下，將過硫酸鈉(0.5克)加入到第二溶液，以溶解所述過硫酸鹽。所述水溶液被加入含有非水溶液的反應(yīng)燒瓶。攪拌得到的混合物并氮氣鼓泡5分鐘。加入到TMEDA(0.5mL)引發(fā)聚合反應(yīng)。反應(yīng)溫度很快升到42.5℃，然后慢慢地降低。從加入TMEDA開始，共攪拌反應(yīng)混合物2.5小時，使用燒結(jié)玻璃漏斗過濾，丙酮(5×250mL)洗，在室溫下真空干燥，產(chǎn)生15.7克無色的粒子。
顯微鏡觀察顯示球狀粒子的直徑為約20-200微米。分級這些粒子以提供約40-110微米粒度范圍的粒子，然后裝入15mL可棄色譜柱，得到1mL的柱床。根據(jù)記載于試驗方法的方法，使用溶菌酶作為蛋白質(zhì)，測量蛋白質(zhì)的陽離子交換容量。通過使用Micromeritics ASAP2400儀器，根據(jù)制造商的說明書(Micromeritics Instrument Corp，Norcross，GA)通過氮吸附進行表面積和孔隙率的測定。尤其是，表面積通過BET法利用0.05和0.20之間的相對壓力的5個吸附點計算；通過BJH方法，由解吸等溫線，利用0.05和0.995之間的相對壓力間的23吸附點和23解吸點與一個飽和點確定所述平均孔徑。這些數(shù)據(jù)列于表1。
實施例2-7通過如實施例1所述的反相懸浮聚合制備MBA與AMPS的共聚物，如表1所示使用兩單體的不同比值。分析從合成物中分離的粒子的表面積，孔隙直徑，和對于蛋白質(zhì)溶菌酶的陽離子交換容量。所述結(jié)果是也如表1所示。
表1實施例1-7

實施例8-12通過如上述實施例1記載的反相懸浮聚合，使用含胺單體制備MBA與含胺單體的共聚物，MBA與含胺單體的比如表2所示。分析從合成物中分離的粒子的表面積，孔隙直徑，和對于BSA的離子交換容量。所述結(jié)果如表3所示。
表2實施例8-12的組成

表3實施例8-12的表征

權(quán)利要求
1.一種離子交換樹脂，包括基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述單體混合物包括(a)基于單體混合物中單體的總重量，大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體；和(b)基于單體混合物中單體的總重量，至少35wt％的離子單體，其中所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
2.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述單體混合物包括大于25到65wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和35～75wt％的離子單體。
3.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂是陽離子交換樹脂。
4.如權(quán)利要求3的離子交換樹脂，其中所述離子單體為式I或其鹽 其中Y是具有1～10個碳原子的直鏈的或支鏈的亞烷基；和R為氫或甲基。
5.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂是陰離子交換樹脂。
6.如權(quán)利要求5所述的離子交換樹脂，其中所述離子單體包括氨基(甲基)丙烯酸酯或其鹽。
7.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂的表面積為50～500m2/g。
8.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂的平均粒度為20～500微米。
9.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂為球形珠的形式。
10.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂是陽離子交換樹脂，其容量為每毫升離子交換樹脂至少50毫克溶菌酶。
11.權(quán)利要求10的離子交換樹脂，其中所述陽離子交換樹脂的容量為每毫升離子交換樹脂100～250毫克溶菌酶。
12.如權(quán)利要求1的離子交換樹脂，其中所述離子交換樹脂是一種陰離子交換樹脂，其容量為每毫升離子交換樹脂至少10毫克牛血清蛋白。
13.一種制備離子交換樹脂的方法，所述方法包括形成基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的水相單體混合物，所述單體混合物包括(a)基于單體混合物中單體的總重量，大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體；和(b)基于單體混合物中單體的總重量，至少35wt％的離子單體；將所述水相單體混合物懸浮于非極性溶劑中；和聚合所述單體混合物以形成所述離子交換樹脂的大孔粒子，所述粒子的平均粒度至少為20微米和表面積至少為50m2/g。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所述單體混合物包括大于25到65wt％的N，N-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和35～75wt％的離子單體。
15.如權(quán)利要求13的方法，其中所述離子交換樹脂是陽離子交換樹脂，和所述離子單體包括選自磺酸或磺酸鹽的基團。
16.如權(quán)利要求13的方法，其中所述離子交換樹脂是陰離子交換樹脂，和所述離子單體包括氨基(甲基)丙烯酸酯或其鹽。
17.如權(quán)利要求13的方法，其中所述聚合包括加入水溶性的自由基引發(fā)劑。
18.一種分離或凈化帶電荷材料的方法，所述方法包括使包括帶第一電荷的帶電荷材料的樣品與具有與第一電荷相反的第二電荷的離子交換樹脂接觸；和將所述帶電荷材料吸附在所述離子交換樹脂上，所述離子交換樹脂是基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述單體混合物包括(a)基于單體混合物中單體的總重量，大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體；和(b)基于單體混合物中單體的總重量，至少35wt％的離子單體，其中所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中所述單體混合物包括大于25到65wt％的N，N-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體和35～75wt％的離子單體。
20.如權(quán)利要求18的方法，其中所述帶電荷材料是生物分子。
21.一種色譜柱，包括至少部分用離子交換樹脂填充的柱子，所述離子交換樹脂是基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述單體混合物包括(a)基于單體混合物中單體的總重量，大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體；和(b)基于單體混合物中單體的總重量，至少35wt％的離子單體，其中所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
22.一種復(fù)合材料，包括連續(xù)的多孔基體和引入所述多孔基體的離子交換樹脂，所述離子交換樹脂是基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述單體混合物包括(a)基于單體混合物中單體的總重量，大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體；和(b)基于單體混合物中單體的總重量，至少35wt％的離子單體，其中所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
23.如權(quán)利要求22的復(fù)合制品，其中所述連續(xù)的多孔基體包括紡織或無紡的纖維織物。
24.如權(quán)利要求22的復(fù)合制品，其中所述連續(xù)的多孔基體包括有原纖維的聚四氟乙烯。
25.一種過濾元件，包括過濾介質(zhì)；和置于過濾層表面上的離子交換樹脂，所述離子交換樹脂是基本上沒有親油性指數(shù)大于20的單體的單體混合物的反應(yīng)產(chǎn)物，所述單體混合物包括(a)基于單體混合物中單體的總重量，大于25wt％的N，N’-亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺交聯(lián)單體；和(b)基于單體混合物中單體的總重量，至少35wt％的離子單體，其中所述離子交換樹脂以大孔粒子形式，平均尺寸至少20微米，表面積至少50m2/g。
全文摘要
本發(fā)明涉及離子交換樹脂，其為親水的交聯(lián)(甲基)丙烯酸共聚物。所述離子交換樹脂為大孔的，表面積至少50m
文檔編號B01J39/26GK1956785SQ200580016042
公開日2007年5月2日 申請日期2005年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者杰拉爾德·K·拉斯穆森, 詹姆斯·I·亨布里 申請人:3M創(chuàng)新有限公司