Способ получения силикагеля Советский патент 1992 года по МПК C01B33/152 

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении силикагелей, применяемых в ионообменных и сорбционных технологиях, биотехнологии, преимущественно при разделении очистке и выделении белков и других биосубстратов.

Известен способ получения сорбента для выделения биосубстратов на основе фосфорсодержащего силикагеля, заключающийся в том, что силикагель соединяют с органотрихлорсиланом и обрабатывают трехвалентным фосфором в среде органического растворителя после конденсации.

Также известен способ приготовления мелких сферических гранул силикагеля, по которому водный раствор силиката натрия эмульгируют в дисперсионной среде, состоящей из смеси полярного и неполярного

растворителя, а затем вводят кислоту, проводят поликонденсацию при интенсивном перемешивании в смесителе закрытого типа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения микросферического силикагеля, включающий диспергирование раствора силиката щелочного металла в дисперсионной среде, состоящей из двух растворителей, при этом суммарная плотность дисперсионной среды равняется плотности раствора силиката щелочного металла, в дисперсионной среде дополнительно растворен полимер, с последующим добавлением к смеси органической кислоты, поликонденсацией силиката щелочного металла и отделением силикагеля.

XI XJ Сл 00

о

00

Однако получаемые данным способом гранулированные силмкагели поглощают биосубстрзты и белки иеизбирательно.

Цель изобретения - повышение селективности к биосубстратам и расширение функциональных возможностей за счет регулирования избирательности.

В способе получения силикагеля, выключающем диспергирование раствора си- ликата щелочного металла в неполярной органической среде и последующую поликонденсацию, перед диспергированием в реакционную смесь вводят белок, а после диспергирования полифункциональное вещество, сшивающее белок, и поликонденсацию ведут в присутствии вещества слабокислотного характера. Используют вещества, сшивающие белок, из ряда: гли- оксаль, глутаровый альдегид, хинон. В каче- стве вещества слабокислотного характера используют углекислый газ или сероводород. Количество вводимых полифункциональных веществ, сшивающих белок, определяется химической структурой белка и равняется не менее 2 моль на 1 моль белка и не более количества, нарушающего вторичную структуру белка, активные центры в белке, используемые для конкретного применения силикагеля. Расчет количества ре- агентбв производится следующим образом: количество белка выбирают в соответствии с функциональным назначением сорбента, в частности для силикагеля хроматографи- ческого назначения 1-1, мас.%, при исполь- зовании для иммобилизации белка от 10 до б7об.%.

Пример.В трехгорлый стеклянный реактор, снабженный трубкой для подачи га- за и делительной воронкой, помещают 200 мл 1 %-ного раствора сополимера стирола и метилметакрилата в соотношении 67:33 в бензоле {мол.масса 50 тыс.). Вводят в реактор смесь из 10 г силиката натрия, 15 г воды, 1 г.фибрина, диспергируют ее при скорости оборотов мешалки 500 об./мин до размера капель 80 мкм. Добавляют 0,01 г тонкоизмельченного хинона, перемешивают 30 мин и вводят углекислый газ со скоростью 1,3 см/мин в течении 2 ч. Получают гранульный сорбент с размерами гранул 70-10 мкм, аф- финно селективный к белкам крови, т.е. селективно извлекающий белки крови.

Пример 2. В реактор вводят 200 мл вазелинового масла, раствор, состоящий из 10 г силиката натрия, 20 г воды, 5 г трипсина, Диспергируют раствор до размера капель 30-60 мкм, добавляют 0,1 г глутарового альдегида, перемешивают 30 мин. затем пропускают углекислый газ до полного отверждения гранул со скоростью газа 2 см/мин в течении 4 ч. Получают гранулы 30-60 мкм, добавляют 0,1 г с иммобилизованным трипсином в количестве 32 мае. % от сухой массы с ферментативной активностью, сохраняющейся при обработке автолизата дрожжей в реакторе колоночного типа при ламинарном течении со скоростью 1 мм/мин в течение 108 ч непрерывной работы при 37°С.

П р и м е р 3. Отличающийся от примера 1 тем, что в качестве полифункционального вещества используют глиоксаль в количестве 0,1 г.

П р и м е р 4. Отличающийся от примера 1 тем, что вместо углекислого газа используют сероводород, получают сорбент с аналогичными примеру 1 свойствами.

П р и м е р 5. Отличающийся от примера 1 тем, что вместо углекислого газа вводят карбонат аммония в количестве 1,3 г. Получают гранульный сорбент с размерами гранул 80-12 мкм, аффинно селективный к белкам крови.

Примерб, В плоскодонный термостатированный сосуд вносят 1 г силикагеля, полученного по примеру 2, 10 мл 0,1 %-ного раствора неочищенного желатина со средней мол.массой 50 тыс. и фракционным составом от 470 до 150 тыс., обрабатывают при температуре 36,6°С в течение 5 ч, получают фракцию 10 тыс.-150 тыс., средняя мол,масса 70 тыс., в смеси с аминокислотами как продуктами разрушения, низкомолекулярной фракции 470-10 тыс. Отделяют очищенный белок от аминокислот осаждением в этанол после отделения от силикагеля.

П р и м е р 7 (контрольный). Вносят 0,32 г нативного трипсина и обрабатывают, как в примере 6, получают раствор аминокислот и пептидов, белок отсутствует, Эти вышеприведенные два примера иллюстрируют возможность избирательного гидролиза субстрата путем повышения селективности взаимодействия фермент - субстрат за счет наличия силикагеля как матрицы, избирательно пропускается низкомолекулярные фракции биосубстрата.

П р и м е р 8. По примеру 2 и 6, но скорость углекислого газа 1 см/мин, время 8 ч. При гидролизе избирательно гидролизуется фракция 470-5000, получается очищенный препарат белка с мол.массой 62 тыс., с разбросом по размеру молекул от 50 тыс. до 15 тыс.

Заявляемый способ получения силикагеля по сравнению с прототипом:

повышает селективность, так как в структуре сорбента присутствует белок, обладающий высокой избирательностью:

увеличивает прочность соединения белка с силикагелем так, что унос белка с раствором исключается,

увеличивается избирательность взаимодействия с биосубстратами самого белка за счет его жесткой фиксации в структуре силикагеля и снижения конформационной адаптивности белка;

позволяет проводить введение белка в структуру силикагеля в щелочной среде, в которой белок более устойчив, чем в кислотной;

позволяет иммобилизовать высокомолекулярные белки, что нельзя сделать другими способами;

позволяет иммобилизовать белок с разветвленной его конформации в матрицу силикагеля;

позволяет регулировать селективность взаимодействия белка с биосубстратом за счет наличия избирательно пропускающей матрицы.

Формула изобретения

1,Способ получения силикагеля, включающий диспергирование раствора силикагеля щелочного металла в неполярной

органической среде и последующую поликонденсацию, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и биосубстратам и расширения функциональных возможностей за счет регулирования

0 избирательности, перед диспергированием в реакционную смесь вводят белок, а после диспергирования - полифункциональное вещество, сшивающее белок, поликонденсацию ведут в присутствии вещества слабо5 кислотного характера.

2,Способ по п. 1, отличающийся тем, что вещество, сшивающее белок, берут из ряда: глиоксаль, глутаровый альдегид, хинон.

3,Способ по п.1,отличающийся 0 тем, что в качестве вещества слабокислотного характера используют углекислый газ или сероводород.

Использование: в ионообменных и сорбционных технологиях, биотехнологии, преимущественно при разделении, очистке и выделении белков и других биосубстратов. Сущность изобретения: в реакционную смесь - раствор силиката щелочного металла в неполярной органической среде, вводят белок, диспергируют, затем вводят полифункциональное вещество, сшивающее белок, и ведут поликонденсацию в присутствии вещества слабокислотного характера. Вещество, сшивающее белок, берут из ряда: глиоксаль, глутаровый альдегид, хинон. В качестве вещества слабокислотного характера используют углекислый газ или сероводород. 2 з.п ф-лы