[go: up one dir, main page]

RU2499003C1 - Method of producing polyacrylamide hydrogel - Google Patents

Method of producing polyacrylamide hydrogel Download PDF

Info

Publication number
RU2499003C1
RU2499003C1 RU2012110806/04A RU2012110806A RU2499003C1 RU 2499003 C1 RU2499003 C1 RU 2499003C1 RU 2012110806/04 A RU2012110806/04 A RU 2012110806/04A RU 2012110806 A RU2012110806 A RU 2012110806A RU 2499003 C1 RU2499003 C1 RU 2499003C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogel
pores
available
molecules
acrylamide
Prior art date
Application number
RU2012110806/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012110806A (en
Inventor
Людмила Витальевна Ванчугова
Юрий Афанасьевич Талызенков
Иван Львович Валуев
Лев Иванович Валуев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН)
Priority to RU2012110806/04A priority Critical patent/RU2499003C1/en
Publication of RU2012110806A publication Critical patent/RU2012110806A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2499003C1 publication Critical patent/RU2499003C1/en

Links

Landscapes

  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method is realised by polymerising an aqueous solution containing 7-15 wt % acrylamide and 0.5-1.5 wt % N,N'-methylene bisacrylamide under the action of a redox system: ammonium persulphate and N;N,N',N'-tetramethyl ethylenediamine, wherein polymerisation is carried out in the presence of 0.01-0.12 wt % mercaptoacetic acid.
EFFECT: high structural homogeneity of the hydrogel.
2 tbl, 5 ex

Description

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.The invention relates to the field of polymer chemistry, biochemistry and medicine, and in particular to a method for producing polyacrylamide hydrogel, which due to its high porosity is used as a separating medium in liquid chromatography, as a carrier of immobilized biologically active substances, and also for the manufacture of soft tissue endoprostheses.

Известен способ получения полиакриламидного гидрогеля путем γ-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].A known method of producing a polyacrylamide hydrogel by γ-irradiation with a dose of 0.5-5.0 Mrad of powdered polyacrylamide followed by the addition of water and mechanical homogenization of the mixture [RF patent 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.The disadvantage of this method is the heterogeneous structure of the resulting hydrogel, due to the presence of pores of different sizes. All pores of the hydrogel are available for insulin molecules with a molecular mass (MM) of 6000 and serum albumin molecules with an MM of 67,000, 70-80% of the pores are available for alcohol dehydrogenase molecules with an MM of 141,000, and 40-50% of the pores are available for fibrinogen molecules with an MM of 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, под действием окислительно восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин [Методы исследования в иммунологии, под ред. И.Лефковитса и Б.Перниса, Мир, Москва, с.99-107].The closest in technical essence and the achieved results is a method for producing a polyacrylamide hydrogel by polymerization of an aqueous solution containing 7-15% wt. acrylamide and 0.5-1.5% wt. N, N′-methylenebisacrylamide, under the action of a redox system: ammonium persulfate and N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine [Research Methods in Immunology, ed. I. Lefkovits and B. Pernis, Mir, Moscow, pp. 99-107].

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.The disadvantage of this method is the structural heterogeneity of the resulting hydrogel, due to the wide pore size spread. Depending on the amount of acrylamide and N, N′-methylenebisacrylamide, the resulting hydrogels in the swollen state contain 80-95% water, all the pores of the hydrogels are available for insulin molecules, 90-95% of the pores are available for ovomucoid molecules with MM 31000, 80-90% pores are available for serum albumin molecules, 50-60% of the pores are available for alcohol dehydrogenase molecules, and 30-40% of the pores are available for fibrinogen molecules.

Задачей изобретения является повышение структурной однородности гидрогеля.The objective of the invention is to increase the structural uniformity of the hydrogel.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение структурной однородности гидрогеля.The technical result achieved by using the invention is to increase the structural uniformity of the hydrogel.

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, под действием окислительно-восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин, полимеризацию проводят в присутствии 0,01-0,12% мас. меркаптоуксусной кислоты.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a polyacrylamide hydrogel by polymerization of an aqueous solution containing 7-15% wt. acrylamide and 0.5-1.5% wt. N, N′-methylenebisacrylamide, under the action of a redox system: ammonium persulfate and N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, polymerization is carried out in the presence of 0.01-0.12% wt. mercaptoacetic acid.

Меркаптоуксусная кислота является передатчиком цепи при радикальной полимеризации и при гомополимеризации ненасыщенных мономеров обеспечивает снижение их молекулярной массы без изменения скорости полимеризации. В реакциях сополимеризации с образованием пористых гидрогелей это соединение не использовалось.Mercaptoacetic acid is a chain transmitter in radical polymerization and in the homopolymerization of unsaturated monomers provides a decrease in their molecular weight without changing the polymerization rate. In copolymerization reactions with the formation of porous hydrogels, this compound was not used.

Пример 1Example 1

При комнатной температуре и перемешивании в 89 мл дистиллированной воды растворяют 10 г акриламида (АА) и 0,5 г N,N-метиленбисакриламида (БИС). После полного растворения в раствор добавляют 0,08 г персульфата аммония (ПА) и 0,04 г меркаптоуксусной кислоты (МУК). Раствор вакуумируют при 10-12 мм рт.ст., к нему добавляют 0,08 мл N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамина (ТЕМЕД). Раствор вакуумируют при 10-12 мм рт.ст. и выдерживают при комнатной температуре (18-21°С) в течение 5 часов. Об окончании реакции полимеризации свидетельствует образование бесцветного геля. Полученный гель извлекают из сосуда, измельчают продавливанием через сито с диаметром пор 1 мм и промывают 10-ти 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°С. Концентрацию исходного раствора белка и раствора белка после контакта с гидрогелем измеряют спектрофотометрически при 280 нм, используя предварительно построенную калибровочную зависимость. Учитывая соотношения объемов используемых фаз, рассчитывают количество пор, доступных для каждого белка, принимая за 100% количество пор, доступных для воды. Свойства гидрогеля приведены в таблице 2.At room temperature and stirring in 89 ml of distilled water, 10 g of acrylamide (AA) and 0.5 g of N, N-methylenebisacrylamide (BIS) are dissolved. After complete dissolution, 0.08 g of ammonium persulfate (PA) and 0.04 g of mercaptoacetic acid (MUA) are added to the solution. The solution was evacuated at 10-12 mmHg, 0.08 ml of N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (TEMED) was added to it. The solution is evacuated at 10-12 mm Hg. and incubated at room temperature (18-21 ° C) for 5 hours. The completion of the polymerization reaction is indicated by the formation of a colorless gel. The resulting gel is removed from the vessel, crushed by forcing through a sieve with a pore diameter of 1 mm and washed with a 10-fold excess of distilled water. The water content of the hydrogel is estimated by weighing the water-swollen hydrogel and freeze-dried hydrogel. To evaluate the content of pores of various sizes in the hydrogel, 4 ml of a protein solution is added to 2 ml of the gel and the mixture is incubated for 48 hours at 4 ° C. The concentration of the initial protein solution and the protein solution after contact with the hydrogel is measured spectrophotometrically at 280 nm using a previously constructed calibration dependence. Given the ratio of the volumes of the phases used, the number of pores available for each protein is calculated, taking as 100% the number of pores available for water. The hydrogel properties are shown in table 2.

Примеры 2-4Examples 2-4

Процесс проводят по примеру 1, используя различные количества компонентов. Составы реакционной смеси приведены в таблице 2The process is carried out as in example 1, using various amounts of components. The composition of the reaction mixture are shown in table 2

Пример 5 (контрольный)Example 5 (control)

Процесс проводят по примеру 1 без использования меркаптоуксусной кислоты.The process is carried out as in example 1 without the use of mercaptoacetic acid.

Таблица 1Table 1 № примераExample No. Вода, млWater ml АА, гAA g БИС, гBis, g ПС, гPS, g ТЕМЕД, млTEMED, ml МУК, гMUK, g 1one 8989 1010 0,50.5 0,080.08 0,080.08 0,040.04 22 9292 77 0,50.5 0,060.06 0,080.08 0,010.01 33 8686 1212 1,51,5 0,080.08 0,080.08 0,120.12 4four 8484 15fifteen 1,01,0 0,100.10 0,100.10 0,080.08 5 (конт.)5 (cont.) 8989 1010 0,50.5 0,040.04 0,040.04 --

Таблица 2table 2 № примераExample No. Содержание воды в гидрогеле, %The water content in the hydrogel,% Содержание пор в гидрогеле (%), доступных для белка с молекулярной массойThe pore content of the hydrogel (%) available for protein with molecular weight 60006000 3100031000 6700067000 141000141000 340000340000 1one 8484 100one hundred 7777 6262 30thirty 77 22 8686 100one hundred 8080 7272 3737 14fourteen 33 9595 9595 8484 7070 2323 66 4four 9393 9797 8282 7575 2828 1212 5 (конт.)5 (cont.) 8989 100one hundred 9191 8282 5151 3838

Видно, что использование меркаптоуксусной кислоты в процессе радикальной полимеризации акриламида N,N′-метиленбисакриламида приводит к получению более однородных мелкопористых гидрогелей с низким содержанием 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 340000, то в гидрогелях, полученных по предлагаемому способу, количество пор, доступных для молекул белка с ММ 340000, сокращено в 2,8-5,4 раза.It can be seen that the use of mercaptoacetic acid in the process of radical polymerization of N, N′-methylenebisacrylamide acrylamide leads to the production of more uniform finely porous hydrogels with a low pore content of large size. So, if in the hydrogel obtained by the prototype method, all the pores are sized to provide accessibility for water molecules and protein molecules with MM 6000, and 38% of them are available for protein molecules with MM 340000, then in hydrogels obtained by the proposed method , the number of pores available for protein molecules with MM 340000, reduced by 2.8-5.4 times.

Предельные количества вводимой в реакцию меркаптоуксусной кислоты (0,01-0,12% мас.) определяются следующим. При концентрации ниже 0,01% мас. эффект изменения структуры гидрогеля практически отсутствует, а при концентрации выше 0,12% мас. гидрогель не образуется.The limiting amounts of mercaptoacetic acid introduced into the reaction (0.01-0.12% by weight) are determined as follows. At a concentration below 0.01% wt. the effect of changing the structure of the hydrogel is practically absent, and at a concentration above 0.12% wt. hydrogel does not form.

Claims (1)

Способ получения полиакриламидного гидрогеля путем полимеризации водного раствора, содержащего 7-15 мас.% акриламида и 0,5-1,5 мас.% N,N′-метиленбисакриламида, под действием окислительно-восстановительной системы: персульфат аммония и N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин, отличающийся тем, что полимеризацию проводят в присутствии 0,01-0,12 мас.% меркаптоуксусной кислоты. A method of producing a polyacrylamide hydrogel by polymerization of an aqueous solution containing 7-15 wt.% Acrylamide and 0.5-1.5 wt.% N, N′-methylenebisacrylamide, under the action of a redox system: ammonium persulfate and N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, characterized in that the polymerization is carried out in the presence of 0.01-0.12 wt.% Mercaptoacetic acid.
RU2012110806/04A 2012-03-22 2012-03-22 Method of producing polyacrylamide hydrogel RU2499003C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110806/04A RU2499003C1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Method of producing polyacrylamide hydrogel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012110806/04A RU2499003C1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Method of producing polyacrylamide hydrogel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012110806A RU2012110806A (en) 2013-09-27
RU2499003C1 true RU2499003C1 (en) 2013-11-20

Family

ID=49253676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012110806/04A RU2499003C1 (en) 2012-03-22 2012-03-22 Method of producing polyacrylamide hydrogel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2499003C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104356268A (en) * 2014-11-24 2015-02-18 福建师范大学 Preparation method for magnesium ion-containing modified polyacrylamide
RU2652126C1 (en) * 2017-10-17 2018-04-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method of obtaining glucose-sensitive polymer hydrogels

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2071965C1 (en) * 1992-02-11 1997-01-20 Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева РАН Method of polymeric thermosensitive hydrogel preparing
RU2104675C1 (en) * 1995-05-19 1998-02-20 Александр Робертович Коригодский Method of soft contact lens making
RU2122438C1 (en) * 1998-02-25 1998-11-27 ООО "Космогель" Method of preparing polymer hydrogel
RU2205034C1 (en) * 2001-09-28 2003-05-27 Биофарма Девелопмент Лтд. Polyfunctional biocompatible hydrogel and method for its preparing
EP1418188B1 (en) * 2000-08-25 2009-11-11 Contura A/S Polyacrylamide hydrogel and its use as an endoprosthesis

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2071965C1 (en) * 1992-02-11 1997-01-20 Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева РАН Method of polymeric thermosensitive hydrogel preparing
RU2104675C1 (en) * 1995-05-19 1998-02-20 Александр Робертович Коригодский Method of soft contact lens making
RU2122438C1 (en) * 1998-02-25 1998-11-27 ООО "Космогель" Method of preparing polymer hydrogel
EP1418188B1 (en) * 2000-08-25 2009-11-11 Contura A/S Polyacrylamide hydrogel and its use as an endoprosthesis
RU2205034C1 (en) * 2001-09-28 2003-05-27 Биофарма Девелопмент Лтд. Polyfunctional biocompatible hydrogel and method for its preparing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Методы исследований в иммунологии. / Под ред. Лефковитса И., Перниса Б. изд. "МИР", 1981, с.99-107. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104356268A (en) * 2014-11-24 2015-02-18 福建师范大学 Preparation method for magnesium ion-containing modified polyacrylamide
RU2652126C1 (en) * 2017-10-17 2018-04-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Method of obtaining glucose-sensitive polymer hydrogels

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012110806A (en) 2013-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yanfeng et al. Swelling kinetics and stimuli-responsiveness of poly (DMAEMA) hydrogels prepared by UV-irradiation
JP5715953B2 (en) Temperature-responsive polymer particles in protein separation treatment
Zhang et al. Preparation and characterization of pH‐and temperature‐responsive semi–interpenetrating polymer network hydrogels based on linear sodium alginate and crosslinked poly (N‐isopropylacrylamide)
Aslıyüce et al. Ion-imprinted supermacroporous cryogel, for in vitro removal of iron out of human plasma with beta thalassemia
CN104356319A (en) Porous biological material using modified gelatin as crosslinking agent and preparation method of porous biological material
NO148674B (en) HUGE GELLS.
Biswas et al. Synthesis and study of the properties of stereocontrolled poly (N-isopropylacrylamide) gel and its linear homopolymer prepared in the presence of a Y (OTf) 3 Lewis acid: effect of the composition of methanol–water mixtures as synthesis media
RU2499003C1 (en) Method of producing polyacrylamide hydrogel
Wang et al. Chiral, thermal-responsive hydrogels containing helical hydrophilic polyacetylene: preparation and enantio-differentiating release ability
CN101857666A (en) Cellulose ether grafted and modified temperature-sensitive hydrogel and preparation method thereof
CN105295077A (en) Temperature sensitive type polyion liquid gel and preparation method thereof
Ju et al. Effects of internal microstructures ofpoly (N-isopropylacrylamide) hydrogels on thermo-responsive volume phase-transition andcontrolled-release characteristics
CN101633711A (en) Temperature-sensitive hydrogel containing adamantyl and preparation method and application thereof
CN108864366A (en) The preparation method of HEMA/NVP binary copolymerization porous aquagel
RU2493173C1 (en) Method to produce polyacrylamide hydrogel
CN106084116B (en) Hydrogel and preparation method thereof, application of hydrogel
Kikuchi et al. Temperature‐responsive, polymer‐modified surfaces for green chromatography
JP2015530433A (en) Porous gel and use thereof
CN111978567A (en) Poly (2-hydroxyethyl methacrylate)/N-vinyl pyrrolidone binary copolymer hydrogel and preparation method thereof
Kemal et al. Phosphate based 2-hydroxyethyl methacrylate hydrogels for biomedical applications
Neamtu et al. Characterization of poly (acrylamide) as temperature-sensitive hydrogel
Zhang et al. A new class of starch-based hydrogels incorporating acrylamide and vinyl pyrrolidone: effects of reaction variables on water sorption behavior
Senel Boronic acid carrying (2-hydroxyethylmethacrylate)-based membranes for isolation of RNA
Biswas et al. Synthesis and characterization of stereoregular poly (N-ethylacrylamide) hydrogel by using Y (OTf) 3 Lewis acid
WO2002050143A1 (en) Polymer gels and methods for their preparation