СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК C12N11/04 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при получении иммобилизованных ферментов, коэнзимов, клеток, в качестве хроматографического материала, при электрофоретических методах выделения и очистки биологически активных веществ, а также может быть использовано в косметологии, ветеринарии, медицине в качестве основы композиционных лечебно-профилактических форм: мазей, паст, кремов и т.д.

Известны способы получения гидрогелей, основанные на набухании в воде различных природных и синтетических полимеров. Такие гели нашли широкое применение в различных хроматографических и электрофоретических методах очистки белков и нуклеиновых кислот. К природным полимерам, способным образовывать устойчивые гидрогели, следует отнести декстраны и агарозу.

В ряду синтетических полимеров для получения гидрогелей наибольшее распространение получили производные акриловой кислоты [1].

Наиболее близким к заявляемому прототипом является способом получения полиакриламидного геля, включающий полимеризацию акриламида в водном растворе, содержащем бис-акриламид. Соотношение исходных компонентов в растворе определяется требуемой величиной пористости геля и его физическими свойствами. Полимеризацию инициируют фотохимически или в присутствии следующих химических систем катализаторов:
- персульфатаммония - N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамин;
- персульфат аммония-3-диметиламинопропионинитрил;
- перекись водорода-сульфат железа-акскорбиновая кислота. Молекулярный кислород препятствует проведению полимеризации. Для устранения влияния кислорода проводят дезаэрацию исходных растворов или полимеризацию геля проводят в среде инертного газа. Полимеризацию обычно заканчивают через 45 мин [2]. Полученный в результате полимеризации акриламида полиакриламидный гель биологически индиферентен и используется для иммобилизации клеток и ферментов, а также в медицине.

Основные недостатки способа-прототипа заключаются в следующем:
1) Получение полиакриламидного геля связано с использованием методов защиты от высокотоксичного акриламида, который обладает выраженным нейро-, нефро- и гепатотоксическим действием и способен накапливаться в организме.

2) Акриламид, а также и другие используемые при получении геля реагенты, неустойчивы при хранении в растворах, поэтому, как правило, их готовят непосредственно перед получением геля.

3) Необходимость устранения влияния молекулярного кислорода связана с использованием оборудования для дезаэрации или проведения полимеризации в среде инертного газа.

Указанные недостатки способа-прототипа значительно усложняют технологию получения геля за счет использования средства защиты от токсичных реагентов и оборудования для дезаэрации или проведения полимеризации в среде инертного газа.

Целью данного изобретения является упрощение способа получения геля.

Цель достигается тем, что на водный раствор полиэтиленоксида с концентрациями 1-50% воздействуют ионизирующим излучением в дозе 40-420 кГр.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем: потоком ускоренных электронов с энергией 2 МэВ в дозе 40-420 кГр при мощности дозы 5 кГр/с воздействуют на водный раствор полиэтиленоксида с мол.м. 1500-4000 Да и концентрациями 1-50% распределенным тонким слоем (0,5 см). Для облучения растворов используют ускорители электронов типа ИЛУ-6. При облучении раствора в ходе радиационно-химических реакций образуются макрорадикалы полимера, которые сшиваются с образованием геля.

Биологические свойства полученного геля полиэтиленоксида исследованы в опытах по определению острой и подострой токсичности. Как показали исследования красной и белой крови, поведенческих и вегетативных реакций, а также морфологическая оценка жизненно важных органов, при внутрибрюшинном введении геля полиэтиленоксида 35 мышам гель показал себя биологически индиферентным.

Определяющим существенным отличием заявляемого способа от способа-прототипа является использование вместо высокотоксичного акриламида полиэтиленоксида в виде водного раствора с концентрациями 1-50%, на который воздействуют ионизирующим излучением в дозах 40-420 кГр, что позволяет упростить способ получения геля за счет исключения токсичных и нестабильных при хранении реагентов, исключить стадии дезаэрации при сохранении биологической индифферентности целевого продукта.

Зависимость дозы ионизирующего излучения, необходимая для получения геля, от концентрации раствора полиэтиленоксида представлена в таблице.

Из таблицы видно, что при концентрации полиэтиленоксида ниже 1% гель не образуется. Раствор полиэтиленоксида с концентрацией выше 50% также не может быть использован для получения геля, так как такая концентрация полимера выше предела его растворимости. При дозах менее 40 кГр гель не образуется. Верхняя граница 420 кГр обусловлена предельно допустимой концентрацией раствора полиэтиленоксида.

П р и м е р 1. Для получения геля готовят водный раствор полиэтиленоксида с мол.м. 4000 Да (Харьковский химико-фармацевтический завод) с концентрацией 1% . Раствор облучают потоком ускоренных электронов с энергией 2 МэВ на ускорителе электронов ИЛУ-6. Облучение проводят в ячейках из полистерола диаметром 1 см при толщине слоя раствора 0,5 см. При облучении в дозе 40 кГр в ячейках образуется гель, представляющий собой прозрачную бесцветную стекловидную массу, растворимость геля в воде за 24 ч при 18-20^оС не более 1%, проницаемость для УФ-света с длиной волны 280 нм при толщине слоя 1 см не более 0,5. Гель обладает биологической индифферентностью.

П р и м е р 2. Способ получения геля осуществляют аналогично примеру 1 за исключением того, что используют раствор полиэтиленоксида с концентрацией 15%. При облучении в дозе 280 кГр образуется гель со свойствами, аналогичными описанными в примере 1.

П р и м е р 3. Способ получения геля осуществляют аналогично примеру 1 за исключением того, что используют раствор полиэтиленоксида с концентрацией 50%. При облучении в дозе 420 кГр образуется гель со свойствами, аналогичными описанным в примере 1.

П р и м е р 4. Способ получения геля осуществляют аналогично примеру 1, за исключением того, что используют раствор полиэтиленоксида с мол.м. 1.500 Да с концентрацией 10%. При облучении в дозе 240 кГр образуется гель, обладающий биологической индифферентностью.

П р и м е р 5. Способ получения геля осуществляют аналогично примеру 1, за исключением того, что используют раствор полиэтиленоксида с мол.м. 1.500 Да и концентрацией 15%, который облучают в дозе 320 кГр. Полученный гель обладает биологической индифферентностью.

Использование: получение иммобилизованных ферментов, коферментов, клеток, носителей для хроматографии и электрофореза, наполнителей для мазей, паст, кремов. Сущность изобретения: водный раствор полиэтиленоксида с концентрациями 1 - 50 мас.% подвергают воздействию ионизирующего излучения в дозе 40 - 420 кГр. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕЛЯ, включающий полимеризацию исходного органического вещества в водном растворе, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, в качестве органического вещества используют полиэтиленоксид в концентрации 1 - 50% и полимеризацию осуществляют воздействием ионизирующего излучения в дозе 40 - 420 кГр.