DE3900272A1

DE3900272A1 - Synthetisches polymeres traegermaterial fuer chromatographische trennverfahren, verfahren zu seiner herstellung und verwendung

Info

Publication number: DE3900272A1
Application number: DE19893900272
Authority: DE
Inventors: Detlef Dr Mueller-Schulte
Original assignee: MUELLER SCHULTE DETLEF DR
Current assignee: MUELLER SCHULTE DETLEF DR
Priority date: 1989-01-07
Filing date: 1989-01-07
Publication date: 1990-07-12

Description

Die Erfindung betrifft ein synthetisches polymeres Trägermaterial für chromatographische Trennverfahren, welches erhältlich ist durch Umsetzung eines OH-Grup pen enthaltenden Polymeren mit einem bi- oder tri-fun ktionellen Vernetzer in heterogener Phase in einem Lösungsmittel, welches den Vernetzer gut, den Polymer träger jedoch kaum löst oder quellt, und anschließen de Derivatisierung des erhaltenen Produkts zu Affini tätsmedien oder Ionaustauschergruppen, oder durch Plasmabeschichtung eines kugel- oder perlförmigen, mechanisch stabilen Matrixkörpers mit mindestens einem, eine oder mehrere Epoxy-, Isocyanat-, Hydroxy gruppen oder zu Hydroxygruppen verseifbare Gruppen tragenden, verdampfbaren monomeren Grundkörper und Derivatisierung des erhaltenenen Produkts zu Affini tätsmedien oder Ionenaustauschergruppen.

Für den Einsatz zu chromatographischen Zwecken werden nach dem Stand der Technik drei unterschiedliche Gruppen von Trägermaterialien eingesetzt:

a) Träger auf anorganischer Basis wie Silikate, Gläser,
b) abgewandelte natürliche Produkte (Cellu lose, Agar, Dextrene) und
c) synthetische Polymere (z.B. Acrylate).

Die Auswahl dieser Trägermaterialien erfolgt je nach Verwendungszweck unter Berücksichtigung der material spezifischen Vor- und Nachteile.

So sind beispielsweise die anorganischen Träger zwar sehr druckstabil, weshalb sie vor allem in der Hoch druckflüssigkeitschromatographie eingesetzt werden, jedoch sind sie unbeständig gegenüber alkalischen Medien und nur eingeschränkt derivatisierbar, so daß Ihr Einsatz auf den laboranalytischen Bereich be grenzt ist. Infolge der im Vergleich zu synthetischen Polymeren geringen Beladungsdichte mit funktionellen Gruppen ist eine sehr kleine Teilchengröße (5-10 µm) erforderlich, um ausreichende Trennkapazitäten zu erzielen.

Die Polymerträger auf der Basis abgewandelter Natur produkte finden heute vor allem im Laborbereich und teilweise im technischen Sektor die breiteste Anwen dung. Bereits die ersten chromatographischen Protein aufreinigungen wurden mit Dextranmedien durchgeführt (Porath, Flodin, 1959), später wurden abgewandeltes Agar und Cellulose in entsprechend derivatisierter Form erfolgreich in die Chromatographie eingeführt. Vorteil dieser Materialien sind ihre hydrophilen Eigenschaften, während sich ihre mangelnde Druckstabi lität und insbesondere ihre Anfälligkeit gegenüber Mikroorganismen als Hindernis für den technischen Einsatz herausgestellt hat.

Mit Medien auf rein synthetischer Basis versuchte man, die günstigen Eigenschaften der zuvor beschrie benen Trägermedien zu vereinen. Bis heute ist dies nicht völlig zufriedenstellend gelungen. Die meisten synthetischen Träger sind noch zu hydrophob und nicht ausreichend druckstabil, so daß sie insbesondere im Hinblick auf die Ionenaustausch- und Affinitätschro matographie weiterer Verbesserungen bedürfen.

Eine den Trägermedien nach allen drei beschriebenen Arten gemeinsame Eigenschaft ist ihre zum Teil sehr ausgeprägte Porosität. Bisher war es die überwiegende Lehrmeinung und Auffassung von Herstellern von Chroma tographiemedien, daß die Porosität und die damit einhergehende Vergrößerung der zugänglichen Träger oberfläche Grundvoraussetzung für gute Trennqualität sei.

Auf der Grundlage dieses Standes der Technik lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Träger materialien, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung und unter ihrer Verwendung bereitzustellen, die verbes serte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Trennleis tungen, Druckstabilität und Störanfälligkeit auf weisen.

Überraschend wurde nun gefunden, daß unporöse Medien, wie sie in der vorliegenden Anmeldung be schrieben werden, gegenüber den herkömmlichen Medien wesentlich bessere Auftrennleistungen aufweisen. Als unporös werden in diesem Sinne solche Medien bezeich net, die eine Eindiffusion von Proteinen mit einem Molekulargewicht über 6000 in das Innere des Polyme ren nicht mehr ermöglichen. Für die technisch-indus trielle Anwendung bedeutet dies, daß bei gleicher Trennleistung höhere Flußraten und bei gleicher Fluß rate höhere Trennleistungen erzielbar sind und somit für entsprechende Anwendungszwecke ein wesentlich wirtschaftlicheres Arbeiten ermöglicht wird. Bei hohen Flußraten sind insbesondere die Trennqualitäten und Trennkapazitäten bei Affinitäts- und Ionenaus tauschchromatographie deutlich besser als bei herkömm lichen Medien. Voraussetzung zur Erzielung dieser Trennleistungen sind hohe Beladungsdichten der Ober fläche mit kupplungsfähigen oder geladenen Gruppen.

Erfindungsgemäß werden Hydroxylgruppen tragende Poly mere, wie z.B. Polyhydroxyethylmethacrylat, Polyhy droxyethylacrylat oder Polyvinylalkohol, die in bestimmter Teilchengröße vorliegen und ein mittleres Molekulargewicht zwischen 15 000 und 300 000 aufweisen, in heterogener Phase mit bi- oder trifunktionellen Vernetzern umgesetzt. Das hydroxygruppenhaltige Polymer entspricht dabei der allgemeinen Formel I

R-OH (I)

wobei R einen hochmolekularen aliphatischen Kohlen wasserstoffrest bedeutet, der durch Sauerstoff und/ oder Stickstoff substituiert sein kann oder sauer stoff- und/oder stickstoffhaltige Substituenten tra gen kann,
der bi- oder trifunktionelle Vernetzer entspricht der allgemeinen Formel II

wobei R - ein gegebenenfalls durch Sauerstoff substi tuierter aliphatischer Rest mit 1 bis 30 C-Atomen ist, und X, Y - sowie im Fall des trifunktionellen Vernetzers - Z entweder für Halogenatome und/oder Epoxygruppen stehen oder Isocyanatgruppen bedeuten. Vorzugsweise werden als Vernetzer isocyanatgruppen haltige Verbindungen, wie Hexamethylendiisocyanat, 3,5,5-Trimethyl-1-isocyanato-3-isocyanatomethylcyclo hexan, 4,4′-Diisocyanatodicyclohexylmethan, oder Epoxyverbindungen wie Epichlorhydrin, Epibromhydrin, Dichlorhydrin, Dibromhydrin, Ethylenglykoldiglycidyl ether, Triethylenglykoldiglycidylether eingesetzt.

Der erforderliche Vernetzungsgrad und die gewünschten Porengrößen werden dadurch eingestellt, daß man die Vernetzungsreaktion in solchen Lösungsmitteln durchführt, die den Vernetzer gut, den Polymerträger jedoch kaum lösen oder quellen. Hier werden vorzugsweise Dimethylformamid, Formamid, Acetamid, Piperazin, Acetonitril sowie Aceton für die Umsetzung mit Isocyanaten einerseits sowie starke Basen wie Natronlauge oder Kalilauge, vorzugsweise in 2 bis 6 normaler Konzentration oder tertiäre Amine, wie Trimethylamin oder Triethylamin für die Vernetzung mit Epoxiden andererseits eingesetzt. Eine genaue Einstellung des Quellungsgrades und damit der Porenweite des Gels ist dadurch möglich, daß man der organischen Phase Aceton oder niedermolekulare Alkohole wie Methanol oder Ethanol oder den Basen Dimethylformamid, Formamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid oder Piperazin, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,5-20 Vol.-% zusetzt.

Die Umsetzungen erfolgen vorzugsweise bei Tempera turen zwischen 40 und 60°C während 1 bis 3 Stunden. Isocyanate werden in Gegenwart metallorganischer Verbindungen, wie sie üblicherweise zur Polyurethan herstellung verwendet werden, wie Zinnoctoat, Butyl-zinn-(IV)-chlorid, Zinn-(II)-chlorid, Zinn-oleat, Dibutyl-zinn-dioctyl-maleat, oder Tetra butyltitanat oder von zu dem gleichen Zweck gebräuch lichen Stickstoffbasen wie Triethylendiamin, Tri ethylentetramin, Dimethylbenzylamin durchgeführt. Die Konzentration der genannten Katalysatoren beträgt üblicherweise zwischen 0,05 und 1 Mol-%, bezogen auf das eingesetzte Isocyanat.

Durch Umsetzung der gewählten Polymeren in heteroge ner Phase werden im Vergleich zu nach herkömmlichen Verfahren erhaltenen Polymeren chemisch und biolo gisch sehr stabile vernetzte Grundpolymere erhalten. Durch die Wahl eines polymeren Ausgangsmaterials und dessen anschließende Derivatisierung nach Vernetzung wird gegenüber der Herstellung rein synthetischer Polymermaterialien eine weitaus größere Variations breite ermöglicht.

Die anschließenden Derivatisierungen können infolge der chemischen Stabilität des vernetzten Grundpoly meren unter Reaktionsbedingungen durchgeführt werden, die im Vergleich zu herkömmlichen Medien sehr hohe Beladungsdichten mit funktionellen Gruppen ergeben. Die Porosität der Trägermaterialien kann schließlich in weiten Grenzen variiert werden, vorzugsweise bieten sie jedoch die Möglichkeit, die Porengröße so zu beschränken, daß Proteine mit einem Molekular gewicht über 6000 nicht in den polymeren Träger ein dringen können.

Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile stehen im Gegensatz zu der bisher allgemein vertre tenen Auffassung, eine ausreichende Porosität sei Voraussetzung für gute chromatographische Trenn leistungen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen synthetischen polymeren Trägermaterialien ermöglicht es erstmals, die Dichte der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des Trägers über das bekannte Maß hinaus so zu steigern, daß eine genügend hohe Bin dungskapazität für jede Art von Biomolekül gewährleis tet ist. Bei herkömmlichen Trägern, wie Polysaccharid derivaten, Silikaten oder synthetischen Medien müssen die Biomoleküle zur Auftrennung zunächst in die Poren eindiffundieren, wo sie mit den funktionellen Gruppen in Wechselwirkung treten können. Dieser notwendige Diffusionsprozeß begrenzt die Durchfluß- bzw. Elu tionsraten auf niedrige Werte. Bei der Verwendung der Trägermedien gemäß vorliegender Erfindung hingegen findet die Molekül-Träger-Interaktion vorwiegend bzw. ausschließlich auf der unmittelbar zugänglichen Polymeroberfläche statt, was zu einer wesentlichen Steigerung der Durchflußraten bei der Chromotographie verglichen mit den bei herkömmlichen Verfahren erziel baren führt. Dies ist insbesondere für einen wirt schaftlichen technischen Einsatz der Medien von gro ßer Bedeutung.

Als Folge der besonders funktionellen Oberfläche der neuen Medien gestaltet sicn darüber hinaus auch das Elutionsverhalten, insbesondere bei der Ionenaus tauschchromatographie, gegenüber herkömmlichen Chroma tographietechniken als vorteilhaft. Während für die Elution der verschiedenen Protein- bzw. Biomolekül fraktionen basische oder saure Gradienten mit hohen Salzkonzentrationen (bis zu 1-Molar) benötigt werden, bietet die Verwendung der erfindungsgemäßen Medien bereits bei Salzkonzentrationen unter 0,1 Mol/Liter ein ausgezeichnetes Elutionsverhalten. Dies ermög licht durch den Wegfall der sonst notwendigen Entsal zung nicht nur einen ökonomischen und ökologischen Nutzen, es ermöglicht auch ein rasches und unproble matisches Weiterverarbeiten der verschiedenen Molekül fraktionen.

Die Vernetzung hydroxylgruppenhaltiger Träger kann zur Derivatisierung für Ionenaustauscher- oder andere Chromatographiemedien direkt ausgenutzt werden. Bei der Vernetzungsreaktion mit Isocyanaten oder Epoxiden wird vorzugsweise ein 1,5-4facher molarer Überschuß des Vernetzers, bezogen auf die Polymermenge, einge setzt. Die Verwendung des Überschusses an Vernetzungs mittel führt dazu, daß sich nach der Vernetzungs reaktion ausreichend nicht umgesetzte Gruppen auf der Polymeroberfläche befinden, deren Konzentration über raschenderweise so hoch ist, daß eine weitere direkte Derivatisierung der Träger möglich wird.

Zur Darstellung von Affinitätsmedien können Liganden in Form von Peptiden, Proteinen, Zuckern oder Nucleo tiden etc. direkt an die vorhandenen Epoxy- bzw. Isocyanatgruppen nach an sich bekannten Methoden gekoppelt werden. In analoger Weise können geladene Gruppen, wie sie für die unterschiedlichen Ionenaus tauscher benötigt werden, in das Polymer eingeführt werden. Durch Reaktion der Epoxygruppen mit sekun dären oder tertiären Aminen lassen sich stark oder schwach basische Medien herstellen.

In ähnlicher Weise können durch Reaktionen mit Sulfi ten stark saure Gruppen erhalten werden. Die Deri vatisierungsreaktionen werden vorzugsweise in wäß rigem Milieu oder in Lösungsmittelgemischen aus Wasser und Alkohol bei 40 bis 50°C während 3 bis 12 Stunden durchgeführt. Das Derivatisierungsagens wird allgemein dabei in einem 2 bis 10fachen Überschuß, bezogen auf die Molmengen der vorhandenen Epoxygrup pen eingesetzt.

Besondere Bedeutung wird der Geometrie von Träger medien zugemessen. Die allgemein in der Literatur vertretene Meinung ist, daß eine ideal-kugelförmige Ausbildung der Medien Voraussetzung für gute Trenn eigenschaften sei. Daher werden kommerziell erhält liche Träger für den rein analytischen Bereich auch fast ausschließlich in Kugel- bzw. Perlform angeboten. In den letzten Jahren ist man sogar dazu übergegan gen, für die "high performance liquid chromatography" (HPLC) im Milliliter-Maßstab "monosized beads", d.h. Träger mit einer völlig einheitlichen Partikelgröße von 5-20 µm anzubieten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde nun über raschend gefunden, daß die Trennqualität nicht in dem bisher angenommenen Maße von der Geometrie des Träger materials abhängt, sondern bei gegebener Teilchen größe vor allem von der Oberflächenbeschaffenheit sowie der vorhandenen Beladungsdichte mit funktionel len Gruppen.

Die vorliegend beschriebenen Trennmedien können auf grund ihrer hohen Oberflächenkapazität in unregel mäßiger Granulatform als "fast-flow"-Medien im ana lytischen Bereich eingesetzt werden.

Vergleichbare Trennleistungen, wie sie nur mit "mono sized microbeads" (5-10 µm) erzielt werden, können mit den erfindungsgemäßen Trägern mit einer um den Faktor 5-10 höheren Teilchengröße erreicht werden. Dies bietet einerseits den Vorteil, daß zum Erreichen hoher Durchflußgeschwindigkeiten nur ein minimaler Druck aufgewendet werden muß, zum anderen ergeben sich derartige Verbesserungen des Herstellungs verfahrens, daß die Medien wirtschaftlich auch für den technischen Bereich eingesetzt werden können. Bei den bisher handelsüblichen "monosized beads" ist dies wegen der damit verbundenen Kosten ausgeschlossen.

Im folgenden werden auch Herstellungsverfahren spezi ell für die technische Anwendung beschrieben, bei der Säulenfüllungen im kg-Maßstab eingesetzt werden, die teilweise erhebliche Kompressionsdrucke zur Folge haben.

Hierzu werden Polymere mit funktionellen oder kup plungsfähigen Seitengruppen entweder durch Plasma polymerisation oder durch Beschichtung aus Lösung auf kugelförmige Matrices aufgebracht.

Als Substrat für beide Verfahrenswege können grund sätzlich alle in Kugel- bzw. in Perlform vorliegenden Materialien, wie Glas, Kunststoff, Keramik, Silikate oder metallische Werkstoffe verwendet werden. Beson ders geeignet sind solche Substrate, die sich durch mechanische Stabilität auszeichnen.

Die Beschichtung mittels eines Plasmas ist grund sätzlich in Anlagen möglich, die Gase zu ionisieren in der Lage sind. Im allgemeinen werden hierzu Hoch frequenzgeneratoren verwendet, die bei einer Leistung von 100 bis 600 Watt im KHz-, MHz- oder GHz-Bereich arbeiten. Anstelle von Lösungsverfahren werden hier bei Gase als Reaktionspartner eingesetzt.

In einer als Prozeßkammer dienenden Vakuumkammer (Fassungsvermögen 1 l) werden Monomere oder Monomer gemische bei Drucken von vorzugsweise 0,5-2 mbar eingespeist, die nach der induktiven Zündung mit der Substratoberfläche reagieren. Dabei wird ein zusam menhängender Polymerfilm auf der Matrix gebildet, der je nach Konzentration der Monomeren sowie der Reak tionsgeschwindigkeit zwischen 0,1 und 2 µm dick ist. Nach diesem Verfahren kann vorteilhaft eine Be schichtung unter milden Reaktionsbedingungen durch geführt werden, wobei durch Variation der Prozeß parameter wie Verweilzeit, Gasdruck, Gaszusammenset zung eine breite Palette von Oberflächenmodifizierun gen möglich ist.

Grundsätzlich sind Plasmen im KHz- und MHz-Bereich möglich. Es wurde jedoch festgestellt, daß mit zu nehmender Frequenz der Wirkungsgrad der Gasentladung stark ansteigt. Aus diesem Grund wird aus Gründen der Praktikabilität mit Mikrowellen (2,45 GHz) angeregt, da auch die Abscheidungsraten um den Faktor 100 höher liegen als bei Niederfrequenzen.

Um eine gleichmäßige Ausbildung der Beschichtung zu erhalten, wird die zu beschichtende Probe vorzugs weise im Plasma mit 40-100 Umdrehungen pro Minute gedreht.

Für die Beschichtung mittels eines Plasmas eignen sich alle verdampfbaren Monomeren mit entsprechenden funktionellen Seitengruppen wie Glycidylmethacrylat, Glycidylacrylat, Allylglycidylether, Hydroxyethyl methacrylat, Hydroxyethylacrylat oder Vinylacetat. Die anschließende Derivatisierung zu Ionenaus tauschern oder Affinitätsmedien geschieht, wie zuvor bei den Polymergranulaten beschrieben, über die Epoxy gruppe, entweder durch zuvorige Umsetzung mit einer Epoxy-Verbindung der allgemeinen Formel II oder durch direkte Umsetzung der epoxyhaltigen Polymerschicht mit Aminen oder Sulfiten.

Die Beschichtung mittels Plasmapolymerisation bietet sich insbesondere für kleine Chargen mit geringen Teilchengrößen (unter 100 µm) an.

Für die Beschichtung aus Lösung eignen sich insbeson dere solche Polymere, die in bestimmten Lösungsmit teln nur in der Hitze löslich sind wie Polyvinyl alkohol Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxyethyl acrylat, wobei als Lösungsmittel beispielsweise Di methylformamid, Ethylenglykol oder Glycerin verwendet werden können.

Als Matrix dienen die bei der Plasmabeschichtung beschriebenen kugelförmigen Substrate.

Im ersten Verfahrensschritt werden die hydroxy gruppenhaltigen Polymeren in einem der Lösungsmittel in der Hitze , vorzugsweise bei 85-110°C, gelöst. Die perlförmige Matrix, die zuvor auf -10°C abgekühlt wurde, wird nun mit der heißen Polymerlösung in Kon takt gebracht und anschließend rasch abgesaugt. Hier bei schlägt sich das Polymere auf der Oberfläche der Matrix nieder und bildet so einen zusammenhängenden Film, dessen Schichtdicke von der Konzentration der Polymerlösung, der Kontaktzeit sowie der Temperatur des Substrates abhängt. Die Konzentration der Polymer lösung beträgt vorzugsweise 1-10 Gew.-%. Nach dem Trocknen der beschichteten Medien erfolgt mittels der zuvor beschriebenen Epoxy- oder Isocyanatverbindungen die Vernetzung sowie die Derivatisierung.

Die Beschichtung aus Lösung ist vor allem für solche Medien geeignet, die für den technischen Einsatz in Frage kommen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele veranschaulicht:

Beispiel 1

10 Teile Hydroxyethylacrylat-Granulat mit einer mittleren Teilchengröße von 100 µm und einem mittleren Molgewicht von 55 000 werden in 80 Teilen wasserfreiem Dimethylformamid suspendiert. Dieser Mischung werden 8 Teile Hexamethylendiisocyanat und 0,1 Teile Zinn-octoat zugefügt. Das Gemisch wird 60 Minuten bei 45°C unter starkem Rühren (800 U/min) umgesetzt. Nach der Reaktion wird abgesaugt und mit Aceton 5mal gewaschen. Das Produkt wird anschließend im Vakuum getrocknet und im Exsikkator aufbewahrt.

Beispiel 2

50 Teile Polyvinylalkohol-Granulat mit einer mittleren Teilchengröße von 150 µm und einem mittleren Molgewicht von 127 000 werden in einer Lösung aus 150 Teilen Wasser und 15 Teilen Natriumhydroxyd unter starkem Rühren (900 U/min) suspendiert, anschließend werden 130 Teile Epichlorhydrin zugefügt. Die Umsetzung erfolgt bei 58°C für 2 Stunden, anschließend wird abgesaugt und 10mal mit 300 Teilen Wasser gewaschen. Das Produkt wird im Vakuum getrocknet und im Kühlschrank bei -15°C aufbewahrt.

Beispiel 3

30 Teile des vernetzten Polyvinylalkohol-Granulats gemäß Beispiel 2 werden mit 70 Teilen 3n-Salzsäure versetzt und bei 30°C 24 Stunden gerührt. An schließend wird abgesaugt und 5mal mit je 300 ml Wasser nachgewaschen. Das Produkt wird in Wasser aufbewahrt; es ist so für ein Gelfiltrationsexperiment direkt gebrauchsfertig.

Beispiel 4

10 Teile des Polyhydroxyethylacrylats gemäß Beispiel 1 werden mit einer Lösung aus 32 Teilen Dimethyl formamid und 1,2 Teilen Maltose 24 Stunden bei 45°C im Wasserbad unter Schütteln umgesetzt. Anschließend wird abgesaugt und 6mal mit 200 Teilen Wasser ge waschen. Das so erhaltene Kupplungsprodukt wird in einem 0,1-molaren Kaliumphosphatpuffer bei pH 7,0 aufbewahrt und ist so für eine affinitätschromato graphische Auftrennung gebrauchsfertig.

Beispiel 5

20 Teile Polyvinylalkohol gemäß Beipiel 2 werden mit einer Lösung aus 37 Teilen Trimethylamin, 15 Teilen Methanol und 10 Teilen Wasser versetzt und 12 Stunden bei 35°C umgesetzt. Das Produkt wird abgesaugt und 10mal mit 200 Teilen Wasser gewaschen. Anschließend wird mit 200 ml 0,5 n-Natriumhydroxydlösung, 500 ml Wasser, 300 ml 1n-Salzsäure und 500 ml Wasser ge waschen. Das Produkt wird in Wasser aufbewahrt und ist als stark basischer Ionenaustauscher direkt ge brauchsfertig.

Beispiel 6

In einer Plasmaanlage mit einem 2,45 GHz-Hochfrequenz generator und einer Leistung von 600 Watt werden 2 Teile perlförmiges Polystyrol mit einer mittleren- Teilchengröße von 70 µm mit einem Plasma aus Glycidyl methacrylat und N-Vinylpyrrolidon 25 Minuten behan delt. Glycidylmethacrylat und N-Vinylpyrrolidon werden bei einem Gasdruck von 0,9 und 0,2 mbar mit tels eines Dosierventils eingespeist. Nach dem Ver such wird das Produkt 30 Minuten im Hochvakuum eva kuiert und bei -15°C unter Feuchtigkeitsausschluß aufbewahrt.

Beispiel 7

30 Teile perlförmiges Polystyrol mit einer mittleren Teilchengröße von 80 µm werden auf -10°C abgekühlt. Sodann wird das Polymermaterial in eine 90°C heiße Lösung aus 125 Teilen Glycerin und 7,5 Teilen Polyvin ylalkohol eines mittleren Molgewichts von 127 000 eingebracht und sofort danach abgesaugt. Anschließend wird mit 300 ml Methanol und 300 ml Aceton nachge waschen und das Material an der Luft getrocknet. Es wird ein perlförmiger Träger mit einem festhaftenden Polymerüberzug gewonnen. Das Produkt wird mit 125 Teilen Epichlorhydrin und einer Lösung aus 150 Teilen Wasser und 18 Teilen Natriumhydroxyd versetzt. Die Mischung wird 2 Stunden bei 55°C unter starkem Rühren zur Reaktion gebracht. Das Produkt wird anschließend abgesaugt und mit 2 Litern Wasser portionsweise ge waschen. Trocknung und Aufbewahrung geschieht ent sprechend Beispiel 6.

Beispiel 8

20 Teile des nach Beispiel 7 hergestellten Polymer trägers werden mit einer Lösung aus 150 Teilen Was ser, 15 Teilen Natriumsulfit und 10 Teilen Natriumhydrogensulfit versetzt und 20 Stunden bei 50°C im Wasserbad unter Schütteln umgesetzt. Das Material wird abgesaugt und mit 1,5 Litern Wasser portionsweise nachgewaschen. Das erhaltene Produkt wird in Wasser aufbewahrt und ist als stark saurer Ionenaustauscher direkt gebrauchsfertig.

Beispiel 9

20 Teile Polyvinylalkohol gemäß Beispiel 3 werden in eine Chromatographiesäule (Innendurchmesser 1 cm) eingefüllt und anschließend mit Wasser equilibriert. Eine wäßrige Lösung aus 50 µg Ovalbumin, 45 µg Ribo nuclease, 800 µg Natriumcitrat und 900 µg Ammonium hydrogencyrbonat wird auf die Säule aufgetragen und mit einer Flußgeschwindigkeit von 1 ml/min mit Wasser eluiert. Es wird eine vollständige Trennung der Pro tein- und Salzfraktionen erhalten.

Beispiel 10

10 Teile mit Trimethylamin derivatisierten Polyvinyl alkohols gemäß Beipiel 5 werden in eine Chromato graphiesäule (Innendurchmesser 1 cm) gefüllt und mit 2,5 mM Tris-Puffer, pH 8,0, 20 Minuten equilibriert. 300 µl Humanserum (33% verdünnt) werden auf die Säule aufgetragen. Nach 5 Minuten wird mit einem 0,5 mola ren Natriumacetat-Gradienten eluiert. Die Elutions geschwindigkeit beträgt 2,4 ml/min. Es resultiert eine Auftrennung mit mindestens 10 verschiedenen Proteinfraktionen, deren Chromatogramm in Fig. 1 dargestellt ist.

Beispiel 11

10 Teile des mit Maltose gekoppelten Affinitäts trägers gemäß Beispiel 5 werden in eine Chromato graphiesäule (Innendurchmesser 1 cm) gefüllt und mit 0,01 molaren Natriumcitrat-Puffer, pH 6,0, equilibriert. Anschließend werden 10 ml 0,01 M Natri umcitrat-Puffer, in dem 50 mg α-Amylase und 50 mg Ribonuclease gelöst sind, auf die Säule aufgetragen. Es wird mit 20 ml/Stunde eluiert. Die Ribonuclease- Fraktion läuft dabei vollständig durch die Säule, während die α-Amylase quantitativ auf dem Affinitäts träger zurückgehalten wird. Die vollständige Elution der α-Amylase geschieht durch Anlegen eines 0,25 molaren Natriumcitrat-Gradienten.

Claims

1. Synthetisches polymeres Trägermaterial für chroma tographische Trennverfahren, erhältlich durch

a) Umsetzung eines OH-Gruppen enthaltenden Polyme ren eines mittleren Molekulargewichts zwischen 15 000 und 300 000 der Formel I, R-OH (I)wobei R einen hochmolekularen aliphatischen Kohlen wasserstoffrest bedeutet, der durch Sauerstoff und/oder Stickstoff substituiert sein oder sauer stoff- und/oder stickstoffhaltige Substituenten tragen kann,
mit einem bi- oder trifunktionellen Vernetzer der allgemeinen Formel II wobei R′ ein ggfs. durch Sauerstoff substituierter aliphatischer Rest mit 1 bis 30 C-Atomen ist, und X, Y - sowie im Fall eines trifunktionellen Vernetzers - Z entweder für Halogenatome und/oder Epoxygruppen stehen oder Isocyanatgruppen bedeu ten,
in heterogener Phase in einem Lösungsmittel, das den Vernetzer gut, den Polymerträger jedoch kaum löst oder quellt, und Derivatisierung des erhalte nen Produkts zu Affinitätsmedien oder Ionenaus tauschergruppen,
oder
b) Plasmabeschichtung eines kugel- oder perlförmi gen, mechanisch stabilen Matrixkörpers mit minde stens einem eine oder mehrere Epoxy-, Isocyanat-, Hydroxygruppen oder zu Hydroxygruppen verseifbare Gruppen tragenden, verdampfbaren monomeren Grund körper und Derivatisierung des erhaltenen Produkts zu Affinitätsmedien oder Ionenaustauschergruppen.

2. Trägermaterial nach Anspruch 1, wobei bei der Herstellung nach a) die Vernetzung in Gegenwart einer in dem Lösungsmittel gut löslichen Base, vorzugsweise einem Alkali- oder Erdalkalihydroxid oder einem ali phatischen Amin durchgeführt wird.

3. Trägermaterial nach Anspruch 1, wobei bei der Herstellung nach a) die Umsetzung mit einem Isocyanat gruppen enthaltenden Vernetzer in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird, der in dem Lösungsmit tel gut löslich ist und der entweder eine der übli cherweise zur Polyurethanherstellung verwendeten metallorganischen Verbindungen, vorzugsweise der Metalle Zinn oder Titan, oder eine der zu dem gleichen Zweck üblicherweise verwendeten Stickstoffbasen sein kann.

4. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1-3, wobei bei der Herstellung nach a) als Lösungsmittel Dime thylformamid, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid, Formamid, Piperazin, Wasser allein oder als Mischung verwendet werden können.

5. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1-4, da durch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung nach a) die Porenweite so eingestellt wird, daß Proteine mit einem Molekulargewicht über 6000 nicht in den polyme ren Träger eindringen können.

6. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1-5, da durch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung nach a) Porenweite und Quellungsgrad des Gels durch Zugabe von Aceton oder niedermolekularen Alkoholen zur orga nischen Phase oder von Dimethylformamid, Formamid, N-Methylpyrrolidon, Dimethylacetamid, Piperazin zu den Basen, vorzugsweise in einer Menge zwischen 0,5 und 20 Vol.-% eingestellt werden.

7. Trägermaterial nach Anspruch 1, wobei bei der Herstellung nach b) als kugel- oder perlförmige Ma trix ein aus Kunststoff, Glas, Keramik, Silikat oder Metall bestehendes Material verwendet wird.

8. Trägermaterial nach Anspruch 1 oder 7, wobei bei der Herstellung nach b) ein Prozeßgas, insbesondere Sauerstoff, Stickstoff, ein Edelgas, Luft oder Fluor kohlenwasserstoffe in reiner Form oder im Gemisch miteinander verwendet wird.

9. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1-6, wobei bei der Herstellung nach a) die Derivatisierung di rekt durch Umsetzung mit einem Überschuß an Vernet zungsmittel, insbesondere dem 1,5- bis 4fachen Über schuß durchgeführt wird.

10. Trägermaterial nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Beschichtung eines kugel- oder perlförmigen Substrats mittels eines gemäß Anspruch 1a) herstell baren Polymeren aus einer Lösung des Polymeren in einem Lösungsmittel erfolgt.

11. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen polymeren Trägermaterials für chromatographische Trennverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß OH-Grup pen enthaltende Polymere eines mittleren Molekularge wichts zwischen 15 000 und 300 000 der Formel I R-OH (I)wobei R einen hochmolekularen aliphatischen Kohlen wasserstoffrest bedeutet, der durch Sauerstoff und/oder Stickstoff substituiert sein oder sauer stoff- und/oder stickstoffhaltige Substituenten tragen kann,
mit einem bi- oder trifunktionellen Vernetzer der allgemeinen Formel II wobei R′ ein ggfs. durch Sauerstoff substituierter aliphatischer Rest mit 1 bis 30 C-Atomen ist, und X, Y - sowie im Fall eines trifunktionellen Vernetzers - Z entweder für Halogenatome und/oder Epoxygruppen stehen oder Isocyanatgruppen bedeu ten,
in heterogener Phase in einem Lösungsmittel, das den Vernetzer gut, den Polymerträger jedoch kaum löst oder quellt, umgesetzt werden und daß das erhaltene Produkt zu Affinitätsmedien oder Ionenaustauscher gruppen derivatisiert wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen polymeren Trägermaterials für chromatographische Trennverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß ein ku gel- oder perlförmgier, mechanisch stabiler Matrixkör per mit mindestens einem eine oder mehrere Epoxy-, Isocyanat-, Hydroxygruppen oder zu Hydroxygruppen verseifbare Gruppen tragenden, verdampfbaren monome ren Grundkörper ggfs. in Anwesenheit eines Prozeßga ses plasmabeschichtet wird.

13. Verwendung des Trägermaterials nach einem der Ansprüche 1-11 oder des Verfahrensproduktes gemäß Ansprüchen 12 und 13 zur Herstellung von Ionenaustau schern oder zu einem für die Reversed-Phase-Chromato graphie geeigneten Träger.