способ получения полиакриламидного гидрогеля

Классы МПК:C08F2/10 водный растворитель
C08F120/56 акриламид; метакриламид
C08F20/56 акриламид; метакриламид
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-03-22
публикация патента:

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, в присутствии инициатора полимеризации, причем в качестве инициатора полимеризации используют смесь 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты) и аммонийной соли 4-S-дитиобензоата 4-цианопентановой кислоты при их содержании в водном растворе 0,03-0,07 мас.% и 0,07-0,35 мас.%, соответственно, и полимеризацию проводят при температуре 70-80°C и pH 3,0-4,0. Технический результат - повышение структурной однородности гидрогеля. 2 табл., 5 пр.

Формула изобретения

Способ получения полиакриламидного гидрогеля путем полимеризации водного раствора, содержащего 7-15 мас.% акриламида и 0,5-1,5 мас.% N,N'-метиленбисакриламида, в присутствии инициатора полимеризации, отличающийся тем, что в качестве инициатора полимеризации используют смесь 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты) и аммонийной соли 4-S-дитиобензоата 4-цианопентановой кислоты при их содержании в водном растворе 0,03-0,07 мас.% и 0,07-0,35 мас.%, соответственно, а полимеризацию проводят при температуре 70-80°C и pH 3,0-4,0.

Описание изобретения к патенту

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 способ получения полиакриламидного гидрогеля, патент № 2493173 -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, в присутствии инициатора полимеризаци [Методы исследования в иммунологии, под ред. И. Лефковитса и Б. Перниса, Мир, Москва, с.99-107].

В качестве инициатора полимеризации используют окислительно-восстановительную систему: персульфат аммония и N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин, и полимеризацию проводят при комнатной температуре.

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, в присутствии инициатора полимеризации, в качестве инициатора полимеризации используют смесь 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты) и аммонийной соли 4-S-дитиобензоата 4-цианопентановой кислоты при их содержании в водном растворе 0,03-0,07 мас.% и 0,07-0,35 мас.% соответственно, а полимеризацию проводят при температуре 70-80°С и pH 3,0-4,0.

Пример 1.

В 89,5 мл воды при pH 3,6 растворяют 10 г акриламида (АА), 0,5 г N,N'-метиленбисакриламида (БИС), 0,065 г 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты) (ЦПК) и 0,07 г аммонийной соли 4-S-дитиобензоата 4-цианопентановой кислоты (ДТБ). Раствор вакуумируют при 10-3 мм рт.ст. и выдерживают 20 часов при 78°C. Полученный гель измельчают продавливанием через сито с диаметром пор 1 мм и промывают 10-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°C. Концентрацию исходного раствора белка и раствора белка после контакта с гидрогелем измеряют спектрофотометрически при 280 нм, используя предварительно построенную калибровочную зависимость. Учитывая соотношения объемов гидрогеля и раствора белка, 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 и условия полимеризации приведены в таблице 1.

Пример 5 (контрольный, по прототипу).

При комнатной температуре и перемешивании в 89 мл дистиллированной воды растворяют 10 г акриламида и 0,5 г N,N-метиленбисакриламида. После полного растворения в раствор добавляют 0,08 г персульфата аммония. Раствор вакуумируют при 10-12 мм рт.ст., к нему добавляют 0,08 мл N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина и выдерживают при комнатной температуре (18-21°C) в течение 5 часов. Полученный гель извлекают из сосуда, измельчают продавливанием через сито с диаметром пор 1 мм и промывают 10-кратным избытком дистиллированной воды.

Таблица 1
№ примераВода, мл АА, гБИС, гЦПК, гДТБ, гТемпература, °CpH
189,510 0,50,0650,07 783,6
292 70,50,06 0,1075 4,0
3 86101,0 0,030,1580 3,0
4 8415 1,50,070,35 703,5

Таблица 2
№ примераСодержание воды в гидрогеле, %Содержание пор в гидрогеле (%), доступных для белка с молекулярной массой
600031000 67000141000 340000
1 9410081 60245
296 1008474 2110
39595 806124 8
496 9768 58195
89 1009182 5138

Видно, что использование в качестве инициатора полимеризации смеси 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты) и аммонийной соли 4-S-дитиобензоата 4-цианопентановой кислоты в процессе сополимеризации акриламида и N,N'-метиленбисакриламида приводит к получению более однородных мелкопористых гидрогелей, в которых крайне мало содержание 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 360000, то в гидрогелях, полученных по предлагаемому способу, количество пор, доступных для молекул белка с MM 360000, сокращено в 3,8-7,6 раза.

Предельные значения компонентов инициатора обусловлены тем, что при концентрациях ниже указанных значений полимеризация протекает с крайне низкой скоростью, а при концентрациях выше указанных значений гидрогель не образуется. Только при значении pH 3,0-4,0 удается получать гомогенный раствор всех используемых соединений. При температуре выше 80°C полимеризация носит взрывной характер, а при температуре ниже 70°C она не протекает.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2493173

patent-2493173.pdf

Класс C08F2/10 водный растворитель

способ получения полиакриламидного гидрогеля -  патент 2499003 (20.11.2013)
способ получения сшитого гидрофильного полимера, проявляющего свойства суперабсорбента -  патент 2467017 (20.11.2012)
водорастворимая полимерная дисперсия и способ получения водорастворимой полимерной дисперсии -  патент 2336281 (20.10.2008)
дисперсия -  патент 2320680 (27.03.2008)
сополимеры для предотвращения отложений в водоносных системах, их получение и применение -  патент 2315060 (20.01.2008)
процесс полимеризации водных эмульсий для получения фторполимеров -  патент 2265616 (10.12.2005)
водная дисперсия водорастворимого полимера и способ ее получения -  патент 2218355 (10.12.2003)
способ получения полиакриламида (варианты) -  патент 2196780 (20.01.2003)
способ получения полимера в водной системе, сополимер, комплекс и реакционная смесь -  патент 2177953 (10.01.2002)
способ получения гидрофильного полимера -  патент 2052466 (20.01.1996)

Класс C08F120/56 акриламид; метакриламид

Класс C08F20/56 акриламид; метакриламид

композиции для доведения до кондиции грязевых отходов -  патент 2514781 (10.05.2014)
способ получения полиакриламидного гидрогеля -  патент 2499003 (20.11.2013)
способ получения серосодержащих производных полиакриламида -  патент 2465287 (27.10.2012)
поликомпонентные флокулирующие системы для очистки оборотной воды от лакокрасочных материалов -  патент 2430930 (10.10.2011)
способ получения полимерного гидрогеля -  патент 2378290 (10.01.2010)
порошкообразная водорастворимая катионная полимерная композиция, способ ее получения и ее применение -  патент 2352590 (20.04.2009)
порошкообразная водорастворимая катионная полимерная композиция, способ ее получения и ее применение -  патент 2351614 (10.04.2009)
флокулянт на основе полиакриламида -  патент 2350635 (27.03.2009)
водный раствор акриламида, содержащий сахарид -  патент 2343161 (10.01.2009)
способ получения водорастворимых полимеров на основе солей n,n,n,n-триметилметакрилоилоксиэтиламмония и акриламида -  патент 2290415 (27.12.2006)
Наверх