DE60304184T2

DE60304184T2 - Oberflächenpfropfmodifizierte harze und deren herstellung

Info

Publication number: DE60304184T2
Application number: DE60304184T
Authority: DE
Inventors: Arthur Playa Del Rey DIXON; Emmet Aliso Viejo WELCH; Shahana Cerritos HUQ
Original assignee: Phenomenex Inc
Current assignee: Phenomenex Inc
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2023-01-25
Also published as: DE60304184D1; EP1506239A2; US20030144421A1; JP2005516088A; WO2003064478A2; AU2003216108A1; EP1506239B1; ATE321078T1; WO2003064478A3; JP4312605B2; US7119145B2

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Harze für die Verwendung bei der Chromatographie und insbesondere verbesserte durch Pfropfen oberflächenmodifizierte Harze, die insbesondere daran angepasst sind, eine verbesserte chromatographische Leistung während chromatographischen Anwendungen bereitzustellen.
Die Verwendung von Chromatographie in der forschenden pharmazeutischen, biotechnologischen und Umweltindustrie ist wohlbekannt. Chromatographie ist ein grundlegendes Verfahren in diesen Industrien, dass in vielen Bereichen ihrer Geschäfte verwendet wird. Zum Beispiel kann Chromatographie verwendet werden, um Wirkstoffproben herzustellen und zu analysieren, verschiedene essentielle Chemikalien zu reinigen, und sie findet großtechnische Anwendung wie bei der Reinigung von wässrigen Lösungen von toxischen Materialien.
Die am häufigsten verwendeten Harze basierten bisher auf Kieselsäuren. Da Kieselsäureharze so weit verbreitet verwendet wurden, sind V erfahren und Chemikalien für ihre Modifizierung auf dem Fachgebiet gut dokumentiert und kommerziell erhältlich. In den letzten Jahren haben jedoch auf Polymeren basierende Harze an Popularität gewonnen, aufgrund vorteilhafter chromatographischer Eigenschaften gegenüber auf Kieselsäuren basierenden Harzen, wie eine große Oberfläche und pH-Stabilität.
Die meisten auf Polymeren basierenden Harze werden durch Copolymerisation aus zwei oder mehr Monomeren gebildet. Ein Monomer ist eine Substanz, aus welcher jedes ihrer Moleküle ein oder mehrere Baueinheiten zur Struktur eines Makromoleküls beitragen können. In diesem Zusammenhang ist die Copolymerisation eine chemische Reaktion, die zwei oder mehr verschiedene Monomer miteinander verknüpft, um ein Copolymer zu bilden.
In diesen Harzen werden Monomere mit verschiedenen erwünschten Eigenschaften in Gegenwart eines Starters und eines porogenen Lösungsmittels copolymerisiert, um eine Kettenreaktion zu starten. In Abhängigkeit von einer Anzahl an Faktoren (z. B. Verhältnis von verwendeten Monomeren, Starter, porogenem Lösungsmittel, Temperatur und dergleichen) weisen die resultierenden Harze variierende physikalische Strukturen oder Morphologien wie auch variierende chemische Eigenschaften auf. Beispielhafte Arten dieser Harze sind (Poly)styrol-Divinylbenzol und (Poly)methacrylate. Unglücklicherweise haben die meisten dieser „von-der-Stange"-Varianten dieser Harze einen eingeschränkten Bereich an chemischen Eigenschaften, was die Anzahl an chromatographischen Anwendungen, für die sie verwendet werden könnten, einschränkt.
Ein Ansatz diesen Mangel zu beheben, besteht in der Veränderung der Monomere, die während der Copolymerisation verwendet werden, um Harze mit einzigartige Eigenschaften herzustellen. Ein derartiger Ansatz hat jedoch den Nachteil, dass durch die Veränderung der Copolymerisationsbedingungen (z. B. Monomere, Temperatur, Starter usw.) die physikalische Struktur des resultierenden Harzes auf unerwünschte Weise verändert werden kann, so dass es für die gewünschte chromatographische Anwendung nicht länger passend ist. So kann die Bildung von Harzen mit den geeigneten physikalischen und chemischen Vorzügen auf die oben beschriebene Weise intensive und zermürbende Forschung erforderlich machen.
Einige Harze werden auch unter Verwendung von Merrifield-Harzen und Friedel-Crafts-Reaktionen hergestellt. Diese Verfahren modifizieren die existierenden Harze chemisch auf ihrer Oberfläche. Merrifield-Harze sind jedoch häufig unerwünscht, da sie eine zweistufige Reaktion benötigen, um die geeignete derivatisierte Oberfläche zu erhalten, und ist daher zeitaufwändig. Darüber hinaus erfordern Friedel-Crafts-Reaktionen die Verwendung von Metallkatalysatoren, welche in vielen chromatographischen Verfahren unerwünschte Adsorption von metall-chelatisierenden Verbindungen verursachen können. Außerdem erfordern Friedel-Crafts-Reaktionen weiterhin eine rigorose Kontrolle der Reaktionsbedingungen, was die Reproduzierbarkeit von Harzen zu einer Herausforderung macht.
Angesichts der oben beschriebenen Nachteile der Harze nach dem Stand der Technik besteht ein Bedarf an einem verbesserten, chemisch modifizierten Harz, das die gewünschten chromatographischen Eigenschaften durch eine einstufige Reaktion erreicht, ohne dass dabei dessen ideale physikalisch/chemischen Eigenschaften verändert werden. Darüber hinaus besteht Bedarf an einem verbesserten, chemisch-modifizierten Harz, das einfach auf eine zeitlich effiziente Art hergestellt werden kann, wobei es stets gut reproduzierbar ist.
Kurze Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft und verbessert insbesondere die oben genannten Nachteile, die mit Harzen nach dem Stand der Technik verbunden sind. Demzufolge werden ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 5 und ein Harz mit verbesserten chromatographischen Eigenschaften gemäß Anspruch 9 verwendet. Mehr bevorzugt wird ein Polymerpartikel ausgewählt, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu haben. Es wird ein Monomer ausgewählt, dass die gewünschten chromatographischen Eigenschaften aufweist, und das Polymer wird dann chemisch an seiner Oberfläche mittels einer auf Lösungsmittel basierenden, radikalisch initiierte Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen modifiziert, um das Monomer mit dem Polymerpartikel zu verknüpfen, um das gewünschte Harz herzustellen. Dieses spezifische Harz ist besonders angepasst, um eine verbesserte chromatographische Leistung bei chromatographischen Trennungen zu gewährleisten. Das Harz kann in Form von porösen/nicht-porösen Perlen, Pellets, Membranen oder monolithischen Trägern/Strukturen mit 10 % bis 100 % Vernetzung verwendet werden. Vorzugsweise beträgt dieser Bereich 45 % bis 100 %, und noch mehr bevorzugt, 70 % bis 100 %. Der Polymerpartikel wird aufgrund verschiedener physikalischer Eigenschaften ausgewählt, die der Anwender für wünschenswert hält, einschließlich eines oder mehrere Polymermaterialien, Polymergröße, Polymerform, Oberfläche, Porendichte, Porengröße, Porenform, Porenvolumen und anderen physikalischen oder Materialeigenschaften, von denen derzeit bekannt ist oder von denen in Zukunft bekannt werden wird, dass sie die chromatographische Leistung der Harze oder die Gesamtlebensdauer und Leistung des Harzes bei der Verwendung in chromatographischen Anwendungen beeinflussen.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform kann das Harz gebildet werden, indem zuerst ein Polymerpartikel wie (Poly)styrol-Divinylbenzol oder vernetztes (Poly)methacrylat erhalten wird. Vorzugsweise wird der Polymerpartikel „von-der-Stange" gekauft, um Zeit zu sparen und das gesamte Herstellungsverfahren zu erleichtern. Für einen normalen Fachmann auf diesem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass der für das Harz verwendete Polymerpartikel aus Schrott geformt werden kann.
In der bevorzugten Ausführungsform wird der erhaltene Polymerpartikel in ein flüssiges Medium gegeben. Der Polymerpartikel wird dann durch ein chemisches Modifizierungsmittel mittels Pfropfen auf der Oberfläche modifiziert. Das chemische Modifizierungsmittel kann ein Alkenreagenz wie N-Vinylpyrrolidon, Acrylamid, N,N-Dimethylacrylamid oder Maleinsäureanhydrid sein. Nach der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen ist das Harz in der Lage, die gewünschte chromatographische Leistung zu zeigen.
Das Verfahren der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen hat gegenüber den vorher beschriebenen Verfahren (z. B. Copolymerisation, Friedel-Crafts-Reaktion, Merrifield-Harzen) viele Vorteile, da es ein einfaches und wirksames Mittel für die chemische Modifizierung eines Harzes darstellt. Die Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen arbeitet im Allgemeinen so, das ein existierender Polymerpartikel chromatographisch verbessert wird, ohne dessen spezifische physikalische Morphologie und/oder chemischen Eigenschaften deutlich zu beeinträchtigen. Insbesondere kann ein leicht erhältlicher Polymerpartikel mit spezifischen physikalischen Eigenschaften/Morphologie (z. B. Porengröße, Oberfläche, Porenvolumen) ausgewählt werden, auf welchem ein gewünschtes chemisches Modifizierungsmittel die Oberfläche mittels Pfropfen modifizieren kann. Dieses Verfahren erfordert viel weniger Zeit und Forschung, um ein optimales chromatographisches Harz zu erschaffen, während gleichzeitig die Nachteile, die mit den oben beschriebenen Verfahren nach dem Stand der Technik verbunden sind, vermieden werden.
In Abhängigkeit von dem verwendeten chemischen Modifizierungsmittel kann das Harz für viele chromatographische Verfahren eingesetzt werden. Diese Verfahren umfassen, sind aber nicht darauf begrenzt, Festphasenextraktionen (SPE), Flash-Chromatographie, Flüssigchromatographie (LC), und verschiedene Formen von Flüssigchromatographie einschließlich Umkehrphasenchromatographie, Normalphasenchromatographie, Gelfiltrationschromatographie, Ionenaustauschchromatographie und Affinitätschromatographie.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die Abbildungen deutlicher werden, wobei:
1 eine beispielhafte Darstellung eines Polymerpartikels „von-der-Stange" ist, der in Form einer porösen Perle dargestellt ist;
2 eine teilweise Querschnittansicht des in 1 gezeigten Polymerpartikels ist, der die auf seiner Oberfläche befindlichen unregierten Alkengruppen darstellt.
3 eine teilweise Querschnittansicht des in 2 gezeigten Polymerpartikels ist, der konzeptuell die chemischen Modifizierungsmittel darstellt, welche die auf der Oberfläche befindlichen Alkengruppen vor der Ausführung der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen umgeben; und
4 eine teilweise Querschnittansicht des in 3 gezeigten Polymerpartikels ist, der konzeptuell die kovalente Bindung zwischen den chemischen Modifizierungsmitteln und den auf der Oberfläche befindlichen Alkengruppen nach Vollzug der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf die Abbildungen, deren Darstellungen nur zur Erläuterung von bevorzugten Ausführungsformen erfolgt, nicht aber, um die Erfindung einzuschränken, stellt 1 einen Polymerpartikel 10 dar, der auf seiner Oberfläche 12 mittels einer radikalisch initiierten Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen in einer Lösung chemisch modifiziert werden kann. Indem der Polymerpartikel 10 mit einer Oberfläche 12 dem Verfahren einer Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen unterzogen wird, kann er in ein optimales chromatographisches Harz 14 übergehen, wie es vom Verwender ausgewählt wird (wie in 4 konzeptartig dargestellt).
Mit Bezug insbesondere auf die 1, 2 und 4 wird das Harz 14 chromatographisch verbessert, so dass es eine verbesserte chromatographische Leistung bei chromatographischen Trennungen aufweisen kann. Der Begriff „chromatographisch verbessert", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine chemische Modifizierung eines Polymerpartikels 10, um seine ursprünglichen chromatographischen Eigenschaften zu verändern und zu verbessern. Zum Beispiel kann eine chromatographische Verbesserung ermöglichen, dass ein im allgemeinen nicht-polarer oder hydrophober (wasserabstoßender) (Poly)stryrol-Divinylbenzol-Polymerpartikel 10 polarer oder hydrophiler (wasserliebend) wird. Dies verbessert die chromatographische Retention des Harzes von polaren gelösten Stoffen im chromatographischen System und verbessert die Fähigkeit des Harzes, während der chromatographischen Extraktionen „befeuchtet" zu bleiben. Die chromatographische Verbesserung kann auch eine Modifizierung der Oberfläche 12 des Polymerpartikels von einem neutralen (nicht-geladenen) Zustand in einen kationischen (positiv geladenen) Zustand ermöglichen, was die chromatographische Retention in einem Anionenaustausch-Chromatographiesystem verbessert.
Vorzugsweise, aber nur optional, umfasst der Partikel 10 entweder ein (Poly)styrol-Divinylbenzol- oder vernetztes (Poly)acrylat- oder (Poly)methacrylatmaterial. Weiterhin kann der Polymerpartikel 10 jegliche poröse/nicht-poröse Polymerperle, -membran oder monolithische Träger/Struktur mit 10 % bis 100 % Vernetzung sein. Vorzugsweise beträgt dieser Bereich 45 % bis 100 %, und noch mehr bevorzugt, 70 % bis 100 %. Der Polymerpartikel 10 kann, zum Beispiel, in Form von porösen oder nicht-porösen Perlen mit einem Durchmesser zwischen 1 bis etwa 500 μm, und vorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen 1 bis 300 μm vorliegen. Der Polymerpartikel 10 kann auch, zum Beispiel, in Form einer flachen porösen oder nicht-porösen Membran oder eines festen porösen monolithischen Stab- oder Zylinderträgers vorliegen. Membranpolymere haben vorzugsweise eine Dicke von 0,1 mm bis 50 mm und vorzugsweise eine Dicke von 0,25 mm bis 2 mm. Monolithische Partikel haben vorzugsweise eine zylindrische Konfiguration. Es können verschiedene geometrische Formen verwendet werden. Welche Form auch immer er einnimmt, der Polymerpartikel 10 hat vorzugsweise eine Oberfläche zwischen etwa 1 bis 1200 Quadratmeter pro Gramm. Darüber hinaus liegt der bevorzugte Polymerpartikel 10 im Bereich von nicht-porösen Partikeln bis zu Partikeln mit mittleren Porengrößen von etwa 10 Ångström bis etwa 5000 Ångström, und vorzugsweise mit Porengrößen zwischen etwa 50 Ångström und etwa 4000 Ångström.
Bevorzugte Arten von Polymerpartikeln 10 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, (Poly)styrol-Divinylbenzol und (Poly)ethylbenzol-Divinylbenzol. Andere verwendbare Arten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Polystyrole wie (Poly)styrol-Ethylenglykoldimethacrylat und (Poly)styrol-Ethylenglykoldiacrylat. Sie können alternativ, aber nicht beschränkt auf, Polyethylbenzole wie (Poly)ethylbenzol-Ethylenglykoldimethacrylat und (Poly)ethylbenzol-Ethylenglykoldiacrylat umfassen. Andere verwendbare Arten von Polymerpartikeln 10 können weiterhin alternativ umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Polymethacrylate wie (Poly)methylmethacrylat-Divinylbenzol, (Poly)methylmethacrylat-Ethylenglykoldimethacrylat, (Poly)methylmethacrylat-Ethylenglykoldiacrylat, (Poly)butylmethacrylat-Ethylenglykoldimethacrylat, (Poly)butylmethacrylat-Ethylenglykoldiacrylat und (Poly)butylmethacrylat-Divinylbenzol. Ebenso können sie alternativ, aber nicht darauf beschränkt, Polyacrylate wie (Poly)acrylonitril-Divinylbenzol, (Poly)acrylonitril-Ethylenglykoldimethacrylat, (Poly)acrylonitril-Ethylenglykoldiacrylat, (Poly)acrylamid-Ethylenglykoldimethacrylat, (Poly)acrylamid-Ethylenglykoldiacrylat und (Poly)acrylamid-Divinylbenzol umfassen.
Diese Polymerpartikel 10 sind aus vielen verschiedenen Quellen wie der Mitsubishi Chemical Corporation of Tokyo, Japan, zum Beispiel, erhältlich und so werden hier keine spezifischen Beschreibungen gegeben. Die Zeit und Ausgaben, die für die Erschaffung von Polymerpartikeln 10 einer spezifischen Größe und Oberfläche erforderlich sind, können durch Kauf eines existierenden Polymerpartikels 10 mit den gewünschten Spezifikationen wie Porengröße, Oberfläche oder Porenvolumen vermieden werden. Alternativ kann jedoch ein Fachmann auf diesem Gebiet in Erwägung ziehen, dass der Polymerpartikel 10 aus Schrott hergestellt werden kann, im Gegensatz zum Kauf „von-der-Stange".
Die Oberflächen 12 der vernetzten Polymerpartikeln 10 weisen freie, unreagierte Alkengruppen 16 auf. Die vernetzenden Monomer, die bei der Bildung der vernetzten Polymerpartikel 10 verwendet werden, enthalten mindestens zwei Alkengruppen 16, was den Monomeren ermöglich, kovalent an zwei oder mehr getrennte Polymerketten zu binden. Zur Verdeutlichung: Vernetzung bedeutet im Allgemeinen, die Polymerketten dauerhaft miteinander zu verknüpfen. Ein Alken ist ein Molekül, das ein oder mehrere ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthält. Während der Bildung von vernetzten Polymerpartikeln 10, reagieren einige der Alkengruppen 16 des vernetzenden Monomers nicht mit einer Polymerkette und bleiben „frei". Diese unreagierten Alkengruppen 16 sind sehr wahrscheinlich überall auf dem Polymerpartikel 10 anwesend, aber von besonderem Interesse sind die, die auf der Oberfläche 12 des Polymerpartikels 10 (überall auf der anwendbaren Oberfläche) anwesend sind.
Wie weiter unten diskutiert wird, haben diese Alkengruppen 16 eine gleichbleibende, nach Außen gewandte Orientierung auf der Oberfläche 12 des Polymerpartikels 10 und sind erwünschte Anknüpfungspunkte für chemische Modifizierungsmittel 18 über eine radikalisch initiierte Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen. Vorzugsweise gibt es etwa 0,01 μmol pro Quadratmeter bis etwa 8 μmol pro Quadratmeter unreagierter Alkengruppen auf der Oberfläche der Partikel.
Bevor eine Oberflächenmodifzierung durch Pfropfen durchgeführt wird, kann die Anwesenheit und Konzentration von unreagierten Alkengruppen 16 gemessen werden, indem die Polymerpartikel 10 mit einem Monomer oder chemischen Reagenz zur Reaktion gebracht werden, die ein Element enthalten, das nicht im ursprünglichen Polymer zu finden ist. Schwefel ist nützlich, da er eins-zu-eins reagiert. Schwefel kann aus einem Reagenz wie 2-Mercaptoethanol bereitgestellt werden. Der Schwefel in diesem Reagenz wird eins-zu-eins mit freien Oberflächenalkengruppen 16 reagieren. Nach der Reaktion kann der Schwefelgehalt durch eine Elementaranalyse bestimmt werden, was eine Konzentration von reagiertem 2-Mercaptoethanol liefert. So kann die Anzahl an Oberflächenalkengruppen 16 herausgefunden werden. Es ist festzuhalten, dass das gerade in diesem Absatz beschriebene Verfahren optional ist und wenn gewünscht, ausgelassen werden kann.
Nach der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen kann das resultierende Harz 14 gegebenenfalls analysiert werden, um die Menge an auf dem Harz befindlichen ausgewählten Elements zu bestimmen, um das Ausmaß des Pfropfens zu untersuchen. Insbesondere kann das oben beschriebenen Detektionsverfahren wiederholt werden, um die Anzahl an freien Oberflächenalkengruppen 16, die nicht einer Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen unterzogen wurden, zu bestimmen. Durch Vergleich der Anzahl an freien Alkengruppen 16 vor und nach dem Verfahren der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen, kann das Ausmaß des Pfropfens untersucht werden. Die Zugabe eines Elements und die spätere Detektion dieses Elements, um die Menge an Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen zu untersuchen, ist optional und kann, wenn gewünscht, ausgelassen werden.
Experiment #1 - Konzentration der Alkengruppen: 1,3 g eines porösen (Poly)styrol-Divinylbenzol-Polymerpartikel (50 % Divinylbenzol) mit 500 m²/g wurden in 10 ml Methanol gegeben und es wurden 1,5 ml 2-Mercaptoethanol zugegeben. Diese Lösung wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur gehalten und dann gründlich mit Methanol gewaschen, um unreagiertes 2-Mercaptoethanol zu entfernen. Die Elementaranalyse ergab 2,3 % Schwefel, was mit einer zugänglichen Oberflächenkonzentration von etwa 1,5 μmol/m² an Alkengruppen korreliert. Dies bedeutet, dass wohl eine effiziente Beschichtung auf die Oberfläche gepfropft werden kann.
Aufgrund der Anwesenheit von unreagierten Oberflächenalkengruppen 16 kann die Oberfläche 12 des Polymerpartikels 10 mittels einer radikalisch initiierten Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen chemisch modifiziert werden. Die radikalisch initiierte Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen ist ein Verfahren, das die Verknüpfung eines chemischen Modifizierungsmittels 18, das über eigene freie Alkengruppen 20 verfügt, mit einer freien Alkengruppe 16 auf der Oberfläche 12 des Polymerpartikels 10 ermöglicht. Diese Verbindung zwischen den beiden jeweiligen Alkengruppen 16 und 20 entsteht durch die Schaffung einer kovalenten Bindung. Einfach gesagt, stellt die Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen ein einfaches und effizientes Mittel zur chemischen Modifizierung eines vorher existierenden Polymerpartikels 10 dar. Wie hier beschrieben, tritt diese Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen vorzugsweise in Lösung und nicht in der Schmelze auf. Auch wenn sie in einer Schmelze auftritt, unterscheiden sich die physikalischen Eigenschaften des Polymerpartikel, der aus Lösung stammt, vermutlich von denen, die aus einer Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen, die in einer Schmelze auftritt, erhalten werden, und diese Eigenschaften sind vermutlich sehr viel mehr erwünscht als die, die in einer Schmelze auftreten.
Mit Bezug auf die 3 und 4, wird der Polymerpartikel 10 in ein flüssiges Medium oder ein Lösungsmittel (nicht abgebildet) gegeben. Das Medium oder das Lösungsmittel wird so ausgewählt, dass es nicht mit den Partikeln 10 reagiert, und enthält daher keine Alkengruppen. Das Medium oder Lösungsmittel muss auch die Monomere oder Reagenzien lösen können, welche die chromatographischen Eigenschaften liefern sollen. Wie hier verwendet, bedeutet der Begriff „Lösungsmittel" vorzugsweise, dass 60 Gew.-% oder mehr des Modifizierungsmittels 18 in dem Lösungsmittel gelöst werden können, und mehr bevorzugt mehr als 95 Gew.-% gelöst werden können, und am meisten bevorzugt kann das gesamte Modifizierungsmittel 18 in dem ausgewählten Lösungsmittel bei der Reaktionstemperatur gelöst werden, bei welcher die Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen ausgeführt wird.
Das Lösungsmittel kann auch so ausgewählt werden, dass es einen Siedepunkt hat, der verwendet werden kann, um die Geschwindigkeit der Oberflächenmodifizierungsreaktion durch Pfropfen erhöht, aber es können auch Temperaturkontrollmittel für Reaktionen verwendet werden, die unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels auftreten. Wenn eine Reaktion am Siedepunkt des Lösungsmittels auftritt, kann eine Reaktion bei Rückfluss vorzugsweise verwendet werden, um das Lösungsmittel zu recyceln und zu bewahren. Beispielhafte flüssige Lösungsmittel oder Medien umfassen Methanol, 1,4-Dioxan oder Tetrahydrofuran. Es kann eine Vielzahl anderer Lösungsmittel verwendet werden.
Die chemischen Modifizierungsmittel 18 werden in das flüssige Medium gegeben, nachdem der Polymerpartikel 10 hineingegeben wurde. Die chemischen Modifizierungsmittel werden so ausgewählt, dass sie über eine freie Alkengruppe verfügen. Die Modifizierungsmittel 18 sind typischerweise Monomere, die nur eine Art von freien Alkengruppen enthalten. Vermutlich ist es möglich, Modifizierungsmittel zu verwenden, die einige wenige unterschiedliche Alkengruppen aufweisen, aber diese unterschiedlichen Gruppen werden miteinander vernetzen und die Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen über die gewünschte Menge hinaus steigern, was zu verstopften Poren führen kann.
Die chemischen Modifizierungsmittel 18 liefern einen Punkt, um die freie Alkengruppe auf der Oberfläche des Partikels 10 anzuknüpfen. Die chemischen Modifizierungsmittel werden so gewählt, dass sie dem Partikel 10 chromatographischen Eigenschaften verleihen. Die chemischen Modifizierungsmittel werden ausgewählt wegen ihrer Fähigkeit, das Molekül oder die Moleküle anzuziehen, die mittels chromatographischer Mittel analysiert werden sollen, und das ausgewählte Molekül oder die ausgewählten Moleküle auf der Oberfläche der Partikel für eine gewünschte Dauer zu halten, die für eine chromatographische Trennung ausreichend ist.
Das chemische Modifizierungsmittel 18 kann jegliches chemische Reagenz sein. Styrole, Acrylate und Methacrylate sind bevorzugte Klassen von Modifizierungsmitteln 18. Obwohl N-Vinylpyrrolidon (eine alternative Schreibweise ist N-Vinylpyrrolidinon) bevorzugt ist, können auch andere chemische Alkenreagenzien verwendet werden. Diese umfassen Acrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, Maleinsäureanhydrid, 2-Hydroxyethylmethacrylat, Ethylenglykolphenylether-methacrylat, Glycidylmethacrylat, Methylmethacrylat, Butylacrylat, tert.-Butylacrylat, Octylacrylat, Phenylmethacrylat, N,N-Dimethylacrylamid, N-Butylacrylamid, N-Vinylacrylamid, N,N-Methylvinylacrylamid, Acrylsäurenitril oder Kombinationen davon.
Gleichzeitig mit oder kurz nach der Zugabe des chemischen Modifizierungsmittels 18 wird auch der radikalische Starter zu dem flüssigen Medium oder dem Lösungsmittel gegeben, um die radikalische Reaktion zu stimulieren, die im Harz 16 resultiert. 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) ist der bevorzugte radikalische Starter. Jedoch können auch andere Arten wie Wasserstoffperoxid, Benzoylperoxid oder Di-tert.-butylperoxid verwendet werden. Wie oben erwähnt ist die radikalische Reaktion eine Reaktionsart, die es ermöglicht, zwei Alkengruppen miteinander zu verknüpfen, wobei die resultierenden Bindung zwischen ihnen eine kovalente Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindung ist. Es sollte festgehalten werden, dass die spezifische Reihenfolge der Zugabe von chemischem Modifizierungsmittel 18, radikalischem Starter und Partikeln 10 zu dem flüssigen Medium nicht streng gefolgt zu werden braucht. Es ist ausreichend, dass die Bestandteile einfach vorliegen, da die Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen nicht beginnt, bevor das flüssige Medium mit einer kontrollierten Intensität erhitzt wird. Die verwendete Temperatur kann durch ein Temperaturkontrollmittel eingestellt werden, auf welche das Lösungsmittel eingestellt wird, oder es kann der Siedepunkt des Lösungsmittels verwendet werden.
In einer ersten Ausführungsform wurde ein (Poly)styrol-Divinylbenzol (PSDVB)-Partikel einer radikalisch initiierten Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen mit N-Vinylpyrrolidon als chemischem Modifizierungsmittel unterzogen. Das resultierende Harz 16 weist chemische Eigenschaften auf, die es ihm ermöglichen, leicht „Wasser-befeuchtbar" zu sein. Die chemischen Eigenschaften dieses Harzes ermöglichen der Oberfläche ihren konditionierten Charakter beizubehalten, auch nachdem es mittels Vakuum sichtlich getrocknet wurde.
Experiment #2 - Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen mit N-Vinylpyrrolidon: 50 g eines PSDVB-Polymersorbens mit 30 μm, 800 m²/g Oberfläche und 1 ml/g Porenvolumen, hergestellt aus 80 % Divinylbenzol und 20 % Ethylstyrol wurde zu 300 ml 1,4-Dioxan gegeben. Zu dieser Lösung wurden 25 ml des modifizierenden Alkenreagenzes N-Vinylpyrrolidon und 0,5 g des radikalischen Starters 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) gegeben. Diese Lösung wurde zum Sieden erhitzt (etwa 100 °C) für 3 Stunden und mit 1,4-Dioxan gewaschen, um jegliche unreagierten Monomere oder in Lösung gebildete Polymere zu entfernen. Diese modifizierte Oberfläche auf Harz 14 enthielt Stickstoff, der mit 1,3 Gew.-% der Polymerpartikels mit Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen gemessen wurde. Dies entspricht einem Pfropfniveau von 1,2 Mikromol an auf der Oberfläche gepfropftem Monomer pro Quadratmeter (μmol/m²) auf der Oberfläche des Polymerpartikels 14.
Experiment #3 - Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen mit N-Vinylpyrrolidon: 50 g eines PSDVB-Polymersorbens mit 30 μm, 800 m²/g Oberfläche und 1 ml/g Porenvolumen, hergestellt aus 80 % Divinylbenzol und 20 % Ethylstyrol wurde zu 300 ml 1,4-Dioxan gegeben. Zu dieser Lösung wurden 8,4 ml des modifizierenden Alkenreagenzes N-Vinylpyrrolidon und 0,5 g des radikalischen Starters 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) gegeben. Diese Lösung wurde 3 Stunden zum Sieden erhitzt (etwa 100 °C) und mit 1,4-Dioxan gewaschen, um jegliche unreagierten Monomere oder in Lösung gebildete Polymere zu entfernen. Diese modifizierte Oberfläche auf Harz 14 enthielt Stickstoff, der mit 1,1 Gew.-% des Polymerpartikels mit Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen gemessen wurde. Dies entspricht einem Pfropfniveau von 1,0 Mikromol an auf der Oberfläche gepfropftem Monomer pro Quadratmeter (μmol/m²) auf der Oberfläche des Polymerpartikels.
Jedes der durch Pfropfen oberflächenmodifizierten Harze 14, die aus den oben beschriebenen Experimenten resultieren, wurden dann in ein geeignetes Gehäuse gepackt, wie einer Standardkartusche, Säule, Zylinder oder dergleichen. Die Fähigkeit dieser Harze 14, polare organische gelöste Stoffe nach einer vorherigen Befeuchtung und Trocknung zurückzuhalten, wurde mit der von herkömmlichen nicht durch Pfropfen oberflächenmodifizierten (Poly)styrol-Divinylbenzol-Harzen und auf Kieselsäure basierenden C18-Harzen verglichen. Nur wenige Minuten nachdem sie trocken gelaufen waren, war die Fähigkeit der nicht durch Pfropfen oberflächenmodifizierten (Polystyrol-Divinylbenzol-Harze und der auf Kieselsäure basierenden C18-Harze, polare organische gelöste Stoffe zu extrahieren, drastisch vermindert. Die durch Pfropfen oberflächenmodifizierten Harze andererseits bewahrten über 90 % ihrer Extraktionsfähigkeit, sogar nach 10-minütigem Trocknen unter Vakuum, einer Bedingung, welche die Extraktionsfähigkeit der oben beschriebenen Harze nach dem Stand der Technik deutlich verminderte.
In einer zweiten Ausführungsform ist festzuhalten, dass mit Nitril modifizierte chromatographische Harze nützlich sind, um den üblicherweise verwendeten alkylderivatisierten Phasen alternative chromatographische Selektivitäten zu verleihen. Während mit Nitril modifizierte Phasen üblicherweise auf Kieselsäure basieren, kann eine Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen eines Polymerpartikels einfach erreicht werden. Ein mit Nitril modifiziertes Harz 14 kann so bereitgestellt werden.
Experiment #4 - Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen mit Acrylsäurenitril: 50 g eines PSDVB-Polymersorbens mit 70 μm, 500 m²/g Oberfläche und 1,1 ml/g Porenvolumen, hergestellt aus 50 % Divinylbenzol und 50 % Styrol wurde zu 300 ml Tetrahydrofuran gegeben. Zu dieser Lösung wurden 25 ml des modifizierenden Alkenreagenzes Acrylsäurenitril und 0,5 g des radikalischen Starters 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) gegeben. Diese Lösung wurde für 18 Stunden zum Sieden erhitzt (etwa 66 °C) und mit Tetrahydrofuran gewaschen, um jegliche unreagierten Monomere oder in Lösung gebildeten Polymere zu entfernen. Diese modifizierte Oberfläche enthielt Stickstoff, der mit 2,8 Gew.-% des Polymerpartikels oder Harzes 14 mit Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen gemessen wurde. Dies entspricht einem Pfropfniveau von 4,1 Mikromol an auf der Oberfläche gepfropftem Monomer pro Quadratmeter (μmol/m²) auf der Oberfläche des Polymerpartikels, was ähnlich wie Konzentrationen auf einem modifizierten auf Kieselsäure basierenden Harz ist.
In einer dritten Ausführungsform, kann die Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen auch angewandt werden, um eine Polymerpartikeloberfläche zu modifizieren, um alternierende funktionelle Gruppen wie Carbonsäureanhydride aufzubringen. Der Polymerpartikel kann weiterhin mit Reagenzien mit Aminfunktion zur Reaktion gebracht werden. Amingruppen werden häufig verwendet, um Ionenaustauschchromatographie zu erleichtern.
Experiment #5 - Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen mit Maleinsäureanh gefolgt von einer zusätzlichen Derivatisierung: 50 g eines Polymerpartikels mit 30 μm, 800 m²/g Oberfläche und 1 ml/g Porenvolumen, hergestellt aus 80 % Divinylbenzol und 20 % Ethylstyrol wurde zu 300 ml 1,4-Dioxan gegeben. Zu dieser Lösung wurden 25 g des modifizierenden Alkenreagenzes Maleinsäureanhydrid und 0,5 g des radikalischen Starters 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN) gegeben. Diese Lösung wurde für 3 Stunden zum Sieden erhitzt (etwa 100 °C) und mit 1,4-Dioxan gewaschen, um jegliche unreagierten Monomere oder in Lösung gebildeten Polymere zu entfernen. Diese modifizierte Oberfläche enthielt die reaktive Carbonsäureanhydridgruppe, die im Modifizierungsreagenz zu finden war. Diese reaktiven Carbonsäureanhydridgruppen wurden verwendet, um die Oberfläche weiter zu modifizieren. Die Polymerpartikel wurden dann in 300 ml 1,4-Dioxan gegeben, es wurden 15 ml Pentaethylenhexamin zugegeben und dies wurde bei Raumtemperatur über Nacht zur Reaktion gebracht.
Der Polymerpartikel wurden dann mit 1,4-Dioxan gewaschen, um jegliches unreagiertes Pentaethylenhexamin zu entfernen und bei 90 °C im Ofen getrocknet, um 1,4-Dioxan zu entfernen. Die ergab ein festes Harz 14 mit 4,7 % Stickstoff. Dies entspricht einer Oberflächenbedeckung von 4,4 μmol/m² Amin- und Amidgruppen, die für die Verwendung in der Ionenaustauschchromatographie geeignet sind.
Wie dargestellt, können Polymerpartikel 10 durch Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen verändert werden, um ein Harz 14 zu liefern, dass eine Vielzahl von chromatographischen Anwendungen hat. Der Vorteil der Anwendung von Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen zur chromatographischen Verbesserung eines existierenden Polymerpartikels 10 im Gegensatz zur vollkommenen Neuherstellung eines Harzes durch Copolymerisation ist, dass dies ohne große Beeinflussung der physikalischen Struktur/Morphologie des Polymerpartikels 10 ausgeführt werden kann. Wie oben erwähnt, kann ein einfach erhältlicher vernetzter Polymerpartikel 10 mit den gewünschten physikalischen Spezifikationen (z. B. Porengröße, Oberfläche oder Porenvolumen) einfach „von-der-Stange" gewählt werden oder spezifisch mit den gewünschten Eigenschaften hergestellt werden. Dieser ausgewählte Polymerpartikel 10 kann dann durch Pfropfen mit dem gewünschten chemischen Modifizierungsmittel oberflächenmodifiziert werden, ohne dass die physikalische Struktur/Morphologie des Polymerpartikels 10 stark beeinflusst wird. Dieses Verfahren zum Erreichen eines chromatographisch verbesserten Harzes 14 ist sehr effizient, verglichen mit den Schwierigkeiten, die mit der Bildung eines neuen Harzes durch Copolymerisation verbunden sind.
So wird vorteilhaft ein Harz mit verbesserten chromatographischen Eigenschaften für die Verwendung in chromatographischen Anwendungen bereitgestellt. Der Harz 14 hat einen Polymerpartikel 10, der eine Oberfläche definiert, die mindestens eine unreagierte Alkengruppen darauf gebildet hat. Das Harz hat auch ein Monomer mit mindestens einer unreagierten Alkengruppe, die mit der mindestens einen unreagierten Alkengruppe auf der Oberfläche des Polymerpartikels durch eine Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen verknüpft wurde, die in einer Lösung ausgeführt wurde, welche das Monomer löst, aber nicht chemisch mit dem Monomer oder dem Partikel reagiert. Einer oder beide, der Polymerpartikel und/oder das Monomer, werden ausgewählt, um eine gewünschte chromatographische Eigenschaft des resultierenden Harzes zu verbessern. Vorzugsweise, aber optional gibt es nur eine Alkengruppe in dem Monomer. Vorzugsweise, aber optional, ist der Polymerpartikel (Poly)styrol-Divinylbenzol und das Monomer ist N-Vinylpyrrolidon.
Weiterhin wird das Harz 14 in ein Gehäuse gefüllt, das die chromatographisch verbesserten Polymerpartikel darin enthält. Dieses Gehäuse kann verschiedene Formen annehmen. Üblicherweise werden zylindrische Röhren von verschiedenen Durchmessern und Längen verwendet. Die Gehäuse werden so konfiguriert, dass sie an eine vorbestimmte Chromatographieapparatur während der Verwendung des Polymers befestigt werden. Üblicherweise werden Gewindeteile verwendet, wobei das Harz 15 in Röhren, Kartuschen, „Guard"-Kartuschen, Gehäuse mit Dünnschichtmembranen, SPE-Gehäusen oder anderen Gehäusen enthalten ist, die für die bestimmte chromatographische Anwendung geeignet sind. Röhrenartige Gehäuse, einschließlich Gehäuse mit Verbindungsstücken von der Art wie sie in der U.S. Patentanmeldung Nr. 6 162 362, von Qi Feng, Ma, gefunden werden, sind wohl besonders geeignet, und der gesamte Inhalt des Patents ist hiermit durch Nennung eingeschlossen.
Die Verwendung des Harzes 14 liefert neue und unerwartete Vorteile bei chromatographischen Anwendungen und Verfahren unter Verwendung des Harzes, insbesondere solche, welche die Trennung von mindestens einem gelösten Zielstoff aus einer Lösung umfassen. Dies Verfahren umfasst die Bestimmung von mindestens einem gelösten Zielstoff, der aus der Lösung abgetrennt werden soll. Dann wird ein Polymerpartikel erhalten, wo der Partikel eine unreagierte Alkengruppe auf seiner Oberfläche aufweist; der Polymerpartikel wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten und Polystyrolen. Dann wird eine monomere Alkengruppe ausgewählt, welche die Fähigkeit hat, den gelösten Zielstoff anzuziehen und den gelöste Zielstoff temporär an die monomere Alkengruppe für einen Zeitraum zu binden, der für eine chromatographische Anwendung ausreichend ist. Die temporäre Bindung resultiert in der Retention, welche die chemischen Substanzen trennt, damit sie chromatographisch identifiziert werden können. Schließlich wird eine auf Lösungsmittel basierende, durch radikalisch initiierte Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen verwendet, um die monomere Alkengruppe an die unreagierten Alkengruppe auf dem Polymerpartikel zu binden. Der gelöste Zielstoff wird dann mit dem Harz in Kontakt gebracht, welches den gelösten Zielstoff während der chromatographischen Anwendung absorbiert.
Die chromatographische Anwendung kann Harze verwenden, die eine Vielzahl von Perlen mit einem Durchmesser von etwa 1 μm bis etwa 500 mm aufweisen, oder es kann eine Membran mit einer Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 50 mm verwendet werden, oder es kann als ein Monolith (vorzugsweise ein zylindrischer Monolith) verwendet werden.
Vorzugsweise, aber optional, wird der Polymerpartikel so ausgewählt, dass er mindestens zwei gewünschte physikalischen Eigenschaften aufwiest, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Porengröße, Porenvolumen, Oberfläche, Partikelform und Partikelgröße. Andere physikalischen Eigenschaften des Partikels 10 können als Auswahlkriterien verwendet werden, in Abhängigkeit von der beabsichtigten Anwendung und den gewünschten Eigenschaften des Harzes 14.
So wird hier vorzugsweise ein Verfahren bereitgestellt, zur Bereitstellung oder Herstellung von chromatographischen Medien, durch das eine Person einen Polymerpartikel 10 auswählen kann, der solche physikalischen Eigenschaften hat, dass er für eine bestimmte chromatographische Anwendung geeignet ist oder ihr Vorteile bietet. Zum Beispiel die Verwendung von porösen oder nicht-porösen Perlen 10, oder bestimmten Größen oder bestimmten geometrischen Formen der Partikel 10. Es ist eine viel größere Bandbreite von Polymerpartikeln 10 erhältlich, als bei Kieselsäurepartikeln erhältlich sind. Diese ausgewählten Partikel 10 werden dann modifiziert, um verschiedene chromatographische Leistungsmerkmale unter Verwendung der Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen bereitzustellen. Das resultierende Harz 14 kann so nach spezifischen Bedürfnissen geschneidert werden und kann chromatographische und Leistungsmerkmale bereitstellen, die denen von auf Kieselsäure basierenden chromatographischen Medien überlegen sind. Weiterhin ist es wohl möglich, den Starter fortzulassen, während die oben beschriebenen Harze so beschrieben werden, dass sie mit einem radikalischen Starter hergestellt werden.
Darüber hinaus kann das Harz 14, das aus der hier beschriebenen Oberflächenmodifizierung durch Pfropfen resultiert, für eine weitere Selektivität modifiziert werden. Zum Beispiel kann das Harz 14 sulfoniert werden, um die Retentionsmerkmale für bestimmte gelöste Zielstoffe weiter zu verändern.
Zusätzliche Modifizierungen und Verbesserungen können für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich sein. So dient die bestimmte Kombination von Teilen, wie sie hier beschrieben und dargestellt ist, nur der Darstellung von bestimmten bevorzugten Ausführungsformen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines polymeren Chromatographieträgers, umfassend die nicht aufeinanderfolgenden Schritte: Auswahl einer Vielzahl von Polymerpartikeln, die eine Quervernetzung von 10 bis 100 % aufweisen und eine Oberfläche zwischen etwa 1 bis 1200 Quadratmeter pro Gramm der Polymerpartikel definieren, wobei die Partikel eine Anzahl von 0,01 μmol/m² bis 8 μmol/m² unreagierten Alkengruppen auf deren Oberfläche haben; Auswahl eines chemischen Modifizierungsmittels, umfassend ein Monomer mit freien Alkengruppen, welche eine chromatographische Leistung bieten; Auswahl eines Lösungsmittels, in welchem das chemische Modifizierungsmittel löslich ist und welches mit dem ausgewählten Polymerpartikel nicht reagiert; Geben des Polymerpartikels und des Modifizierungsmittels in das Lösungsmittel; und Zugabe eines freien Radikalstarters zu dem Lösungsmittel und Erhöhen der Temperatur soweit wie nötig, um eine lösungsbasierte Oberflächenpfropfmodifizierungsreaktion herbeizuführen, welche das Modifizierungsmittel mit dem Polymerpartikel verknüpft, um einen chromatographisch verbesserten Harz herzustellen, der für die Verwendung in chromatographischen Anwendungen geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend die Auswahl der Polymerpartikel aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten und Polystyrolen; vorzugsweise: – umfassen die Polymerpartikel eine Vielzahl von Partikeln mit einem Durchmesser von etwa 1 bis etwa 500 μm, oder – der freie Radikalstarter ist AIBN.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Polymerpartikel eine Vielzahl von Partikel mit einem Durchmesser von etwa 1 bis etwa 500 μm umfassen, die Polymerpartikel einen Durchmesser von 1 – 300 μm aufweisen, oder genanntes Lösungsmittel Methanol, 1,4-Dioxan oder Tetrahydrofuran ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der freie Radikalstarter AIBN ist; vorzugsweise umfassen die Polymerpartikel eine Vielzahl von Partikel mit einem Durchmesser von etwa 1 bis etwa 500 μm.
Verfahren zur Herstellung eines polymeren Chromatographieträgers, umfassend die nicht aufeinanderfolgenden Schritte: Auswahl von Polymermembranpartikeln, die eine Quervernetzung von 10 % bis 100 % aufweisen und eine Oberfläche zwischen etwa 1 bis 1200 Quadratmeter pro Gramm der Membran definieren, wobei die Membran eine Anzahl von 0,01 μmol/m² bis 8 μmol/m² unreagierten Alkengruppen auf deren Oberfläche hat; Auswahl eines chemischen Modifizierungsmittels, das ein Monomer mit freien Alkengruppen umfasst, welche eine chromatographische Leistung bieten; Auswahl eines Lösungsmittels, in welchem das chemische Modifizierungsmittel löslich ist und welches mit den ausgewählten Polymerpartikeln nicht reagiert; Geben des Polymerpartikels und des Modifizierungsmittels in das Lösungsmittel; und Zugabe eines freien Radikalstarters zu dem Lösungsmittel und Erhöhen der Temperatur soweit wie nötig, um eine lösungsbasierte Oberflächenpfropfmodifizierungsreaktion herbeizuführen, welche das Modifizierungsmittel mit der Polymermembran verknüpft, um eine chromatographisch verbesserte Membran herzustellen, die für die Verwendung in chromatographischen Anwendungen geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei: – die Membran eine Dicke von etwa 0,25 mm bis etwa 2 mm aufweist, wobei die Polymermembran weiterhin ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten und Polystyrolen; oder – der freie Radikalstarter AIBN ist.
Verfahren zur Herstellung eines polymeren Chromatographieträgers, umfassend die nicht aufeinanderfolgenden Schritte: Auswahl eines zylindrischen Polymermonolithen, der eine Quervernetzung von 10 % bis 100 % aufweist und eine Oberfläche zwischen etwa 1 bis 1200 Quadratmeter pro Gramm des zylindrischen Polymermonolithen definiert, wobei der Monolith eine Anzahl von 0,01 μmol/m² bis 8 μmol/m² unreagierten Alkengruppen auf deren Oberfläche hat; Auswahl eines chemischen Modifizierungsmittels, das ein Monomer mit freien Alkengruppen umfasst, welche eine chromatographische Leistung bieten; Auswahl eines Lösungsmittels, in welchem das chemische Modifizierungsmittel löslich ist und welches mit dem ausgewählten zylindrischen Polymermonolithen nicht reagiert; Geben der Polymerpartikel und des Modifizierungsmittels in das Lösungsmittel; und Zugabe eines freien Radikalstarters zu dem Lösungsmittel und Erhöhen der Temperatur soweit wie nötig, um eine lösungsbasierte Oberflächenpfropfmodifizierungsreaktion herbeizuführen, welche das Modifizierungsmittel mit dem zylindrischen Polymermonolithen verknüpft, um einen chromatographisch verbesserten zylindrischen Polymermonolithen herzustellen, der für die Verwendung in chromatographischen Anwendungen geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei: – das Polymer ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten und Polystyrolen; oder – der freie Radikalstarter AIBN ist.
Ein Harz mit verbesserten chromatographischen Eigenschaften für die Verwendung in chromatographischen Anwendungen, umfassend: einen Polymerpartikel, der eine Quervernetzung von 10 % bis 100 % aufweist und eine Oberfläche definiert, die zwischen 0,01 μmol/m² bis 8 μmol/m² unreagierte Alkengruppen darauf gebildet hat; und ein Monomer mit mindestens einer unreagierten Alkengruppe daran, die mit einer entsprechenden der unreagierten Alkengruppen auf der Oberfläche des Polymerpartikels durch eine Oberflächenpfropfmodifizierung verknüpft wurde, die in einer Lösung ausgeführt wurde, welche das Monomer löst, aber nicht chemisch mit dem Monomer oder dem Partikel reagiert, um ein Harz zu bilden, wobei das Monomer so ausgewählt wird, um die chromatographischen Eigenschaften des Polymerpartikels bei Verknüpfung mit dem Partikel zur Bildung eines Harzs zu verbessern.
Das Harz nach Anspruch 9, wobei in dem Monomer nur eine einzige Alkengruppe ist, vorzugsweise ist der Polymerpartikel Polystyrol-divinylbenzol); mehr bevorzugt – ist das Monomer N-Vinylpyrrolidon, wobei das Polymer und das Harz eine Vielzahl von Perlen mit einem Durchmesser von etwa 1 μm bis etwa 500 μm und einer Oberfläche zwischen etwa 1 bis 1200 Quadratmeter pro Gramm Perlen umfassen; – umfassen das Polymer und das Harz eine Membran mit einer Dicke von etwa 0,1 mm bis etwa 50 mm, wobei das Polymer und das Harz einen Monolithen mit einer zylindrischen Form umfassen; oder – wird der Partikel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten und Polystyrolen.
Das Harz nach Anspruch 9, wobei der Polymerpartikel Polystyrol-divinylbenzol) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei genannte Polymerpartikel eine Quervernetzung von 45–100 % aufweisen, vorzugsweise von 70–100 % Quervernetzung.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei genannte Polymerpartikel porös sind und eine mittlere Porengröße von etwa 100 Ångström bis etwa 5.000 Ångström aufweisen; vorzugsweise haben die genannten Polymerpartikel eine Porengröße zwischen etwa 50 Ångström und etwa 4.000 Ångström.