Способ получения полиакриламидного гидрогеля


 


Владельцы патента RU 2499003:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) (RU)

Настоящее изобретение относится к способу получения полиакриламидного гидрогеля, который применяется в качестве разделяющей среды в жидкостной хроматографии, в качестве носителя иммобилизованных биологически активных веществ, а также для изготовления эндопротезов мягких тканей. Данный способ осуществляют путем полимеризации водного раствора, содержащего 7-15% мас. акриламида и 0,5-1,5% мас. N,N′-метиленбисакриламида, под действием окислительно-восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин, причем полимеризацию проводят в присутствии 0,01-0,12% мас. меркаптоуксусной кислоты. Технический результат - повышение структурной однородности гидрогеля. 2 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к области химии полимеров, биохимии и медицины, а именно к способу получения полиакриламидного гидрогеля, который благодаря высокой пористости применяется в качестве разделяющей среды в жидкостной хроматографии, в качестве носителя иммобилизованных биологически активных веществ, а также для изготовления эндопротезов мягких тканей.

Известен способ получения полиакриламидного гидрогеля путем γ-облучения дозой 0,5-5,0 Мрад порошкообразного полиакриламида с последующим добавлением воды и механической гомогенизацией полученной смеси [патент РФ 2114867, C08F 120/56, 1998].

Недостатком этого способа является неоднородная структура получаемого гидрогеля, обусловленная наличием пор разного размера. Все поры гидрогеля доступны для молекул инсулина с молекулярной массой (ММ) 6000 и молекул сывороточного альбумина с ММ 67000, 70-80% пор доступны для молекул алкогольдегидрогеназы с ММ 141000 и 40-50% пор доступны для молекул фибриногена с ММ 340000.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения полиакриламидного гидрогеля путем полимеризации водного раствора, содержащего 7-15% мас. акриламида и 0,5-1,5% мас. N,N′-метиленбисакриламида, под действием окислительно восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин [Методы исследования в иммунологии, под ред. И.Лефковитса и Б.Перниса, Мир, Москва, с.99-107].

Недостатком этого способа является структурная неоднородность получаемого гидрогеля, обусловленная широким разбросом пор по размерам. В зависимости от количества акриламида и N,N′-метиленбисакриламида, получаемые гидрогели в набухшем состоянии содержат 80-95% воды, все поры гидрогелей доступны для молекул инсулина, 90-95% пор доступны для молекул овомукоида с ММ 31000, 80-90% пор доступны для молекул сывороточного альбумина, 50-60% пор доступны для молекул алкогольдегидрогеназы и 30-40% пор доступны для молекул фибриногена.

Задачей изобретения является повышение структурной однородности гидрогеля.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение структурной однородности гидрогеля.

Технический результат достигается тем, что в способе получения полиакриламидного гидрогеля путем полимеризации водного раствора, содержащего 7-15% мас. акриламида и 0,5-1,5% мас. N,N′-метиленбисакриламида, под действием окислительно-восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин, полимеризацию проводят в присутствии 0,01-0,12% мас. меркаптоуксусной кислоты.

Меркаптоуксусная кислота является передатчиком цепи при радикальной полимеризации и при гомополимеризации ненасыщенных мономеров обеспечивает снижение их молекулярной массы без изменения скорости полимеризации. В реакциях сополимеризации с образованием пористых гидрогелей это соединение не использовалось.

Пример 1

При комнатной температуре и перемешивании в 89 мл дистиллированной воды растворяют 10 г акриламида (АА) и 0,5 г N,N-метиленбисакриламида (БИС). После полного растворения в раствор добавляют 0,08 г персульфата аммония (ПА) и 0,04 г меркаптоуксусной кислоты (МУК). Раствор вакуумируют при 10-12 мм рт.ст., к нему добавляют 0,08 мл N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамина (ТЕМЕД). Раствор вакуумируют при 10-12 мм рт.ст. и выдерживают при комнатной температуре (18-21°С) в течение 5 часов. Об окончании реакции полимеризации свидетельствует образование бесцветного геля. Полученный гель извлекают из сосуда, измельчают продавливанием через сито с диаметром пор 1 мм и промывают 10-ти кратным избытком дистиллированной воды. Содержание воды в гидрогеле оценивают взвешиванием набухшего в воде гидрогеля и лиофильно высушенного гидрогеля. Для оценки содержания в гидрогеле пор различного размера к 2 мл геля добавляют 4 мл раствора белка и смесь выдерживают 48 часов при 4°С. Концентрацию исходного раствора белка и раствора белка после контакта с гидрогелем измеряют спектрофотометрически при 280 нм, используя предварительно построенную калибровочную зависимость. Учитывая соотношения объемов используемых фаз, рассчитывают количество пор, доступных для каждого белка, принимая за 100% количество пор, доступных для воды. Свойства гидрогеля приведены в таблице 2.

Примеры 2-4

Процесс проводят по примеру 1, используя различные количества компонентов. Составы реакционной смеси приведены в таблице 2

Пример 5 (контрольный)

Процесс проводят по примеру 1 без использования меркаптоуксусной кислоты.

Таблица 1
№ примера Вода, мл АА, г БИС, г ПС, г ТЕМЕД, мл МУК, г
1 89 10 0,5 0,08 0,08 0,04
2 92 7 0,5 0,06 0,08 0,01
3 86 12 1,5 0,08 0,08 0,12
4 84 15 1,0 0,10 0,10 0,08
5 (конт.) 89 10 0,5 0,04 0,04 -
Таблица 2
№ примера Содержание воды в гидрогеле, % Содержание пор в гидрогеле (%), доступных для белка с молекулярной массой
6000 31000 67000 141000 340000
1 84 100 77 62 30 7
2 86 100 80 72 37 14
3 95 95 84 70 23 6
4 93 97 82 75 28 12
5 (конт.) 89 100 91 82 51 38

Видно, что использование меркаптоуксусной кислоты в процессе радикальной полимеризации акриламида N,N′-метиленбисакриламида приводит к получению более однородных мелкопористых гидрогелей с низким содержанием пор большого размера. Так, если в гидрогеле, полученном по способу-прототипу, все поры имеют размеры, обеспечивающие доступность для молекул воды и молекул белка с ММ 6000, а из них 38% доступны для молекул белка с ММ 340000, то в гидрогелях, полученных по предлагаемому способу, количество пор, доступных для молекул белка с ММ 340000, сокращено в 2,8-5,4 раза.

Предельные количества вводимой в реакцию меркаптоуксусной кислоты (0,01-0,12% мас.) определяются следующим. При концентрации ниже 0,01% мас. эффект изменения структуры гидрогеля практически отсутствует, а при концентрации выше 0,12% мас. гидрогель не образуется.

Способ получения полиакриламидного гидрогеля путем полимеризации водного раствора, содержащего 7-15 мас.% акриламида и 0,5-1,5 мас.% N,N′-метиленбисакриламида, под действием окислительно-восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии 0,01-0,12 мас.% меркаптоуксусной кислоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству и способу полимеризации и применимо для осуществления реакции газофазной полимеризации в псевдоожиженном слое. Устройство включает первую секцию, которая представляет собой вертикальную цилиндрическую секцию, имеющую диаметр D1 и площадь A1 поперечного сечения, и вторую секцию, смонтированную в вертикальном направлении над первой секцией и расположенную по центру относительно вертикальной оси, общей с вертикальной цилиндрической первой секцией, при этом основание второй секции имеет цилиндрическое поперечное сечение диаметром D1, который сотставляет более 4,5 м, и соединено с верхней частью первой секции, а максимальная площадь А2 горизонтального поперечного сечения второй секции над ее основанием в 3,2-6 раз больше площади A1 поперечного сечения первой секции.

Изобретение относится к способу катионной (со)полимеризации изоолефинового мономера с использованием инициатора на основе цинка. Способ включает стадии а) получения раствора изоолефинового мономера в галогенуглеродном растворителе, б) прибавления к полученному на стадии а) раствору алкилгалогенидного активатора, в) добавления к полученному на стадии б) раствору инициатора на основе цинка и г) проведения реакции в полученном на стадии в) растворе, с образованием полимера, в состав которого входит изоолефин.

Изобретение относится к способу получения полимеров на основе олефинов. Описан способ получения полимеров на основе олефинов, включающий полимеризацию, по меньшей мере, одного мономера в газовой фазе, в присутствии, по меньшей мере, следующих компонентов: A) катализатора, включающего металлы Mg, Ti, Hf и необязательно Zr; B) сокатализатора, представляющего собой триалкилалюминий; С) композиции, включающей, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из соединений формулы (1), и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из соединений формулы (II): (R1CO2)2AlOH (I), (R2)xN(R3OH)y (II); где R1 представляет углеводородный радикал, содержащий от 13 до 25 атомов углерода; R2 представляет углеводородный радикал, содержащий от 14 до 26 атомов углерода; R3 представляет углеводородный радикал, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, и x+y=3, и x имеет значение 1 или 2.
Изобретение относится к водной полимерной дисперсии, способу ее получения, ее применению и способу получения бумаги. Водная полимерная дисперсия для использования в качестве флоккулянта при изготовлении бумаги или для очистки воды содержит анионный растворимый в воде дисперсионный полимер, включающий в полимеризованной форме мономерную смесь, содержащую (i) один или несколько анионных мономеров, (ii) первый неионный винильный мономер, который представляет собой акриламид, и (iii) по меньшей мере, один второй неионный винильный мономер; растворимую в воде соль и стабилизатор, где растворимая в воде соль присутствует в количестве, равном, по меньшей мере, 2,0% мас.
Изобретение относится к упакованной композиции, способу хранения и/или транспортировки смеси, содержащей соединение, подверженное экзотермическому разложению, способу получения полимера, способу модификации (со)полимера.
Изобретение относится к способу полимеризации и, в частности, к способу сополимеризации этилена с высшими α-олефинами. Описан способ сополимеризации этилена и α-олефинового сомономера, содержащего от 7 до 10 атомов углерода в газофазном реакторе с псевдоожиженным слоем.
Настоящее изобретение относится к способу получения бисера, обладающего однородным распределением частиц по размерам. Описан способ изготовления монодисперсною сшитого полимерного бисера, включающий следующие стадии: (а) введение капелек, обладающих гармоническим средним размером от 50 до 1500 мкм и включающих по меньшей мере один мономер, по меньшей мере один сшивающий агент и инициатор свободнорадикальной полимеризации, в водную среду в формирующую колонну через отверстия с получением водной суспензии капелек, обладающей объемной долей капелек от 35 до 64%, где эти капельки не инкапсулированы; в котором мономеры выбраны из группы, включающей моноэтиленовоненасыщенные соединения и полиэтиленовоненасыщенные соединения, моноэтиленовоненасыщенные мономеры выбирают из группы, включающей (мет)акриловые кислоты и их сложные эфиры, метилзамещенные стиролы, винилпиридины и виниловые сложные эфиры, простые эфиры и кетоны; (б) принуждение водной суспензии капелек двигаться вниз по трубе нисходящего потока таким образом, что: (I) значение отношения гармонического среднего размера капелек к внутреннему диаметру трубы нисходящего потока составляет от 0,001 до 0,035; (II) средняя линейная скорость нисходящего потока в трубе нисходящего потока составляет от 0,5 до 2,5 фута/с (от 0,15 до 0,75 м/с) и (III) температуру в трубе нисходящего потока поддерживают на уровне по меньшей мере на 20°С ниже температуры, при которой инициатор полимеризации проявляет период полураспада 1 ч; в котором капельки нагнетают вверх в формирующей колонне, затем перенаправляют в нисходящий поток в трубу нисходящего потока, с последующим перенаправлением, в восходящий поток в реактор; и (в) полимеризация капелек в реакторе.

Изобретение относится к вариантам способа очистки распределительной тарелки в полимеризационной реакторной системе с псевдоожиженным слоем. Один из вариантов включает: в первом режиме осуществление работы при примерно нормальном базовом значении приведенной скорости газа в полимеризационной реакторной системе с псевдоожиженным слоем, включающей реакторный сосуд, циркуляционный контур и распределительную тарелку, расположенную в реакторном сосуде рядом с его входным отверстием; во втором режиме приведенную скорость газа увеличивают до значений, превышающих базовое значение в первом режиме, до уровня, достаточного для повышения температуры циркулирующего газа во входном отверстии до значений, превышающих среднюю температуру циркулирующего газа во входном отверстии в первом режиме, и до уровня, достаточного для вытеснения засора из отверстий распределительной тарелки.

Изобретение относится к бимодальной полиэтиленовой композиции, предназначенной для получения труб. Композиция содержит высокомолекулярный полиэтиленовый компонент и низкомолекулярный полиэтиленовый компонент, имеет плотность 0,940 г/см3 или более и прочность расплава 18 сН или более.
Настоящее изобретение относится к способам, пригодным для производства полимерного порошка, и конкретно к способу перехода от первого способа получения первого полимера ко второму способу получения второго полимера во время операции переходной полимеризации в установке для полимеризации.
Настоящее изобретение относится к способу получения полиакриламидного гидрогеля, который применяется в качестве разделяющей среды в жидкостной хроматографии, в качестве носителя иммобилизованных биологически активных веществ, а также для изготовления эндопротезов мягких тканей.
Изобретение относится к системе реагентов для извлечения из оборотной воды лакокрасочных материалов (ЛКМ) на основе акриловых, меламиновых, полиуретановых, нитроцеллюлозных, эпоксидных и алкидных пленкообразующих и может быть использовано в деревообрабатывающей, машиностроительной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к получению полимеров с высоким водопоглощением на основе акриламида и может быть использовано в производстве предметов санитарии и гигиены, водоотнимающих средств для угольной промышленности, водоудерживающих агентов для сельского хозяйства.

Изобретение относится к водному раствору акриламида, содержащему сахарид и к способу его получению, к полиакриламиду и к способу его получения. .

Изобретение относится к водорастворимому, порошковому, полимерному составу, и такой состав может найти применение в качестве флокулянта для обезвоживания содержащих твердые вещества суспензий или шламов.

Изобретение относится к составу и способу получения неионных и анионных водорастворимых полимеров в форме тонкодисперсных частиц полимера в водной солевой среде. .

Изобретение относится к изготовлению бумаги, и более конкретно, к способу изготовления бумаги, при котором в бумажную массу добавляют катионный органический полимер, содержащий гидрофобную группу, и анионный микроизмельченный материал.
Настоящее изобретение относится к способу получения полиакриламидного гидрогеля, который применяется в качестве разделяющей среды в жидкостной хроматографии, в качестве носителя иммобилизованных биологически активных веществ, а также для изготовления эндопротезов мягких тканей.
Наверх