专利名称：固液联合致孔制备两类孔型pgdt分离介质的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用固体颗粒和液体有机溶剂联合作为致孔剂制备具有两类孔型PGDT，即聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-二乙烯基苯-三聚异氰尿酸三烯丙酯)分离介质的方法，属于用于生物大分子分离纯化的层析介质的制备技术。
液相层析是二十世纪初发展起来的分离分析技术，广泛应用于生物物质的制备分离和纯化。而层析介质的发展是制约液相层析技术提高和改进的关键。Van Kreveld等人在1987年《Journal of Chormatography》第397卷发表的论文中指出，如果在层析填料颗粒上有横穿粒子的超大对流传质孔，能明显加快溶质，尤其是蛋白质等生物大分子的传质速度。因此，合成新型的具有对流传质孔的分离介质成为研究者们的重点。
灌注层析分离介质是最早最成功应用于生物物质分离的两类孔型聚合物分离介质。Afeyan等人于1991年申请了灌注层析的美国专利US Pat5019270。此种层析分离介质骨架由苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物构成，其中含有贯穿整个颗粒的对流孔和较小的扩散孔。灌注层析中对流传质的存在，减小了蛋白质等生物物质在介质内的滞流，缩短了分离时间，在其分析型和制备型分离中，产品的纯度、产量和产率都有明显的提高。灌注层析分离介质制备过程是首先合成微球，然后将其进一步聚集形成聚集体，聚集体再聚集合成所需粒径的分离介质。而且，因介质骨架结构的疏水性强，对蛋白质等生物物质的非特异性吸附强，在其分离中，除了可直接用于反相模式外，在其它模式，如离子交换、亲和和疏水相互作用模式中运用时，一般需对介质表面进行改性，通常采用涂层法。可见，其制备过程非常复杂，成本高。
Svec等人在1997年《Biotechnology Progress》第13卷中发表的论文表明以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体，双甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，液体有机溶剂环己醇和十二烷醇为致孔剂，通过一步原位聚合反应难以制备对流孔和扩散孔的孔径可以同时调节的两类孔型聚甲基丙烯酸缩水甘油酯分离介质。
针对以上两类孔型聚合物分离介质制备中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种以固体颗粒和有机溶剂联合作为致孔剂，通过一步原位聚合反应制备两类孔型聚甲基丙烯酸缩水甘油酯分离介质的方法。此方法具有制备过程简单、对流孔和扩散孔孔径同时可控、柱容量高和传质速度快的优点。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的。先将单体甲基丙烯酸缩水甘油酯，交联剂二乙烯基苯和三聚异氰尿酸三烯丙酯，液体致孔剂环己醇和十二烷醇，以及引发剂偶氮二异丁腈混合均匀，再加入固体致孔剂混合均匀，然后，通过原位聚合反应合成聚合物单块。将其粉碎，抽提，乙醇水溶液冲洗，干燥，即可得到两类孔型PGDT分离介质，其特征在于，固体致孔剂为硫酸钠，其颗粒的粒径为0.5～5μm，密度为2.68g/ml，用量占反应混合物体积含量的20～40％；固体致孔剂与液体致孔剂体积比为0.4～2；致孔剂用量占反应混合物体积含量的50～70％；交联剂二乙烯基苯与三聚异氰尿酸三烯丙酯的的物质的量的比为0.5～4，交联剂用量与单体甲基丙烯酸缩水甘油酯的物质的量的比为0.2～0.7；在常压下，聚合温度控制在65～85℃之间。
下面对本发明进行详细说明。
本发明的关键技术有六点一是固体致孔剂的选择。加入固体致孔剂的目的是在分离介质中生成100nm以上的对流孔，用于致孔的固体颗粒应具有适当的粒径和密度，本发明中采用硫酸钠为固体致孔剂，其密度为2.68g/ml，粒径为0.5～5μm，可用于制备结构均一的两类孔型分离介质。关键技术之二是有机致孔剂的选择。根据单体和交联剂的类型，选择适宜的有机致孔剂，以便合成具有大的比表面积的两类孔型分离介质。本发明采用环己醇和十二烷醇为液体致孔剂，可以使合成的分离介质比表面积大，吸附容量大。关键技术之三是调节固体致孔剂和液体致孔剂的配比，可以实现对所制备的分离介质的传质和吸附性能的控制。关键技术之四是交联剂的选择。所制备的分离介质的骨架结构应具有良好的机械强度和非特异性吸附弱的优点，本发明中采用二乙烯基苯和三聚异氰尿酸三烯丙酯为交联剂，有利于合成机械强度好和非特异性吸附弱的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯型分离介质。关键技术之五是聚合方法的选择。目前应用的大多数分离介质是采用悬浮聚合法制备而成的，本发明中采用原位聚合方法，有利于进一步简化制备过程。关键技术之六是聚合温度的选择。本发明中将反应温度控制在65～85℃之间，可以使合成的分离介质具有比较均一的结构。
图1为以本发明方法所制备的两类孔型PGDT分离介质的微观结构示意图。由图可见，在分离介质中即存在微孔区，又存在大孔区。
本发明制备的两类孔型PGDT分离介质同现有的两类孔型分离介质相比较，其明显的优点是制备过程简单、操作方便、成本低；可以实现两类孔型分离介质中对流孔和扩散孔的孔径同时可控，改变交联剂的配比和用量，有机溶剂的配比和用量可以调节扩散孔的孔径，改变固体颗粒的粒径可以调节对流孔的孔径；此分离介质的骨架结构为聚甲基丙烯酸缩水甘油酯型聚合物，其亲水性好，非特异性吸附弱；骨架结构中含有大量的环氧基，易于修饰配基，例如，离子交换基团，亲和配基等，用在蛋白质等生物大分子的分离中，吸附容量大，洗脱条件温和；在大规模的生物大分子制备型分离中具有良好的应用前景。
下面的实例将对本发明提供的方法予以进一步的说明。
实施例1称取5.00克甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，1.24克二乙烯基苯(DVB)，0.62克三聚异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)，7.00克环己醇，1.08克十二烷醇，0.15克偶氮二异丁睛加入到50ml锥形瓶中，混合均匀，加入20.80克硫酸钠(粒径1～2μm)，混合均匀。反应混合物装入100×4.6mm玻璃管中，将其密封，于70℃反应12小时。取出聚合物单块，粉碎，乙醇抽提24小时，脱除有机致孔剂。然后，将粉未浸泡在30％乙醇水溶液中，去除固体致孔剂，真空干燥后，得到两类孔型PGDT分离介质6.0克。利用二乙胺修饰分离介质，取5.0克分离介质与25ml二氧六环和25ml二乙胺混合后，于60℃下反应6.5小时。待反应结束后，蒸馏水充分洗涤，真空干燥，得到可用于阴离子交换模式下分离蛋白质等生物物质的两类孔型PGDT分离介质。其扩散孔的孔径分布在10～100nm，于55nm处出现一极大值；而对流孔的孔径分布在180～590nm，于340nm处出现一极大值，实际应用中经乙醇溶胀后，其孔径约为1μm。此分离介质的比表面积为37.2m2/g。通过筛分得到大小分布于37～74μm的粒子，重力沉降法装柱，在72.0cm/h的流速下，动态吸附容量高达57.0mgBSA/ml柱体积(95.0mgBSA/g湿分离介质)，和静态吸附容量基本相当。
实施例2称取5.00克GMA，1.24克DVB，0.62克TAIC，6.22克环己醇，1.80克十二烷醇，0.15克偶氮二异丁睛加入到50ml锥形瓶中，混合均匀，加入12.8克硫酸钠(粒径1～2μm)，混合均匀。按实施例1中的方法合成可用于阴离子交换模式下吸附蛋白的PGDT两类孔分离介质6.0克。其比表面积为45.0m2/g。实际应用中经乙醇溶胀后，在缓冲液中的分离介质中含有相互贯通的孔径约为1μm的大孔。通过筛分得到大小分布于10-37μm的粒子，重力沉降法装柱。在72.0cm/h的流速下，动态吸附容量高达65.0mgBSA/ml柱体积(103.0mgBSA/g湿分离介质)，与静态吸附容量基本相当。
实施例3称取5.00克GMA，1.01克DVB，0.85克TAIC，4.82克环己醇，3.02克十二烷醇，0.15克偶氮二异丁睛加入到50ml锥形瓶中，混合均匀，加入12.8克硫酸钠(粒径1～2μm)，混合均匀。按实施例1中的方法合成可用于阴离子交换模式下吸附蛋白的PGDT两类孔分离介质6.0克。实际应用中经乙醇溶胀后，在缓冲液中的分离介质中含有相互贯通的孔径约为1μm的大孔。其比表面积为47.4m2/g，静态吸附容量为91.2mgBSA/g湿分离介质。
权利要求
1.一种固液联合致孔制备两类孔型PGDT分离介质的方法，该方法先将单体甲基丙烯酸缩水甘油酯，交联剂二乙烯基苯和三聚异氰尿酸三烯丙酯，液体致孔剂环己醇和十二烷醇，以及引发剂偶氮二异丁腈混合均匀，再加入固体致孔剂混合均匀，然后，通过原位聚合反应合成聚合物单块，将其粉碎，抽提，乙醇水溶液冲洗，干燥，即可得到两类孔型PGDT分离介质，其特征在于固体致孔剂为硫酸钠，其颗粒的粒径为0.5～5μm，密度为2.68g/ml，用量占反应混合物体积含量的20～40％；固体致孔剂与液体致孔剂体积比为0.4～2；致孔剂用量占反应混合物体积含量的50～70％；交联剂二乙烯基苯与三聚异氰尿酸三烯丙酯的的物质的量的比为0.5～4，交联剂用量与单体甲基丙烯酸缩水甘油酯的物质的量的比为0.2～0.7；在常压下，聚合温度控制在65～85℃之间。
全文摘要
本发明公开了一种固液联合致孔制备两类孔型PGDT分离介质的方法。该方法将甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯基苯和三聚异氰尿酸三烯丙酯、环己醇和十二烷醇、引发剂偶氮二异丁腈均混后,再加入固体致孔剂均混,经原位反应聚合成单块,再经粉碎等过程得到两类孔型PGDT分离介质。本发明的特征在于选择硫酸钠固体致孔剂以及致孔剂、交联剂的用量比。本发明所制备的分离介质易于修饰配基,在生物大分子的制备型分离过程中有着良好的应用前景。
文档编号C08L33/00GK1318588SQ0111823
公开日2001年10月24日 申请日期2001年5月23日 优先权日2001年5月23日
发明者孙彦, 张敏莲, 白姝, 董晓燕 申请人:天津大学