RU2499003C1 - Способ получения полиакриламидного гидрогеля - Google Patents
Способ получения полиакриламидного гидрогеля Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 title claims description 7
- CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N thioglycolic acid Chemical compound OC(=O)CS CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 7
- KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine Chemical compound CN(C)CCN(C)C KWYHDKDOAIKMQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- PKZCRWFNSBIBEW-UHFFFAOYSA-N 2-n,2-n,2-trimethylpropane-1,2-diamine Chemical compound CN(C)C(C)(C)CN PKZCRWFNSBIBEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000004160 Ammonium persulphate Substances 0.000 abstract 1
- 235000019395 ammonium persulphate Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012460 protein solution Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 102000007698 Alcohol dehydrogenase Human genes 0.000 description 2
- 108010021809 Alcohol dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 102000008946 Fibrinogen Human genes 0.000 description 2
- 108010049003 Fibrinogen Proteins 0.000 description 2
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 2
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 2
- 102000007562 Serum Albumin Human genes 0.000 description 2
- 108010071390 Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 229940012952 fibrinogen Drugs 0.000 description 2
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011837 N,N-methylenebisacrylamide Substances 0.000 description 1
- 108010064983 Ovomucin Proteins 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- OCQZXMCGTAWGEQ-UHFFFAOYSA-N prop-2-enamide;n-[(prop-2-enoylamino)methyl]prop-2-enamide Chemical compound NC(=O)C=C.C=CC(=O)NCNC(=O)C=C OCQZXMCGTAWGEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к способу получения полиакриламидного гидрогеля, который применяется в качестве разделяющей среды в жидкостной хроматографии, в качестве носителя иммобилизованных биологически активных веществ, а также для изготовления эндопротезов мягких тканей. Данный способ осуществляют 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, причем полимеризацию проводят в присутствии 0,01-0,12% мас. меркаптоуксусной кислоты. Технический результат - повышение структурной однородности гидрогеля. 2 табл., 5 пр.
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.
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].
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.
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].
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.
Задачей изобретения является повышение структурной однородности гидрогеля.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышение структурной однородности гидрогеля.
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.
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.
Пример 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.
Примеры 2-4
Процесс проводят по примеру 1, используя различные количества компонентов. Составы реакционной смеси приведены в таблице 2
Пример 5 (контрольный)
Процесс проводят по примеру 1 без использования меркаптоуксусной кислоты.
| Таблица 1 | ||||||
| № примера | Вода, мл | АА, г | БИС, г | ПС, г | ТЕМЕД, мл | МУК, г |
| 1 | 89 | 10 | 0,5 | 0,08 | 0,08 | 0,04 |
| 2 | 92 | 7 | 0,5 | 0,06 | 0,08 | 0,01 |
| 3 | 86 | 12 | 1,5 | 0,08 | 0,08 | 0,12 |
| 4 | 84 | 15 | 1,0 | 0,10 | 0,10 | 0,08 |
| 5 (конт.) | 89 | 10 | 0,5 | 0,04 | 0,04 | - |
| Таблица 2 | ||||||
| № примера | Содержание воды в гидрогеле, % | Содержание пор в гидрогеле (%), доступных для белка с молекулярной массой | ||||
| 6000 | 31000 | 67000 | 141000 | 340000 | ||
| 1 | 84 | 100 | 77 | 62 | 30 | 7 |
| 2 | 86 | 100 | 80 | 72 | 37 | 14 |
| 3 | 95 | 95 | 84 | 70 | 23 | 6 |
| 4 | 93 | 97 | 82 | 75 | 28 | 12 |
| 5 (конт.) | 89 | 100 | 91 | 82 | 51 | 38 |
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.
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.
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110806/04A RU2499003C1 (ru) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Способ получения полиакриламидного гидрогеля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012110806/04A RU2499003C1 (ru) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Способ получения полиакриламидного гидрогеля |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012110806A RU2012110806A (ru) | 2013-09-27 |
| RU2499003C1 true RU2499003C1 (ru) | 2013-11-20 |
Family
ID=49253676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012110806/04A RU2499003C1 (ru) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Способ получения полиакриламидного гидрогеля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2499003C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104356268A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-18 | 福建师范大学 | 一种含镁离子改性聚丙烯酰胺制备方法 |
| RU2652126C1 (ru) * | 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) | Способ получения глюкозочувствительных полимерных гидрогелей |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2071965C1 (ru) * | 1992-02-11 | 1997-01-20 | Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева РАН | Способ получения полимерных термочувствительных гидрогелей |
| RU2104675C1 (ru) * | 1995-05-19 | 1998-02-20 | Александр Робертович Коригодский | Способ получения мягкой контактной линзы |
| RU2122438C1 (ru) * | 1998-02-25 | 1998-11-27 | ООО "Космогель" | Способ получения полимерного гидрогеля |
| RU2205034C1 (ru) * | 2001-09-28 | 2003-05-27 | Биофарма Девелопмент Лтд. | Полифункциональный биосовместимый гидрогель и способ его получения |
| EP1418188B1 (en) * | 2000-08-25 | 2009-11-11 | Contura A/S | Polyacrylamide hydrogel and its use as an endoprosthesis |
-
2012
- 2012-03-22 RU RU2012110806/04A patent/RU2499003C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2071965C1 (ru) * | 1992-02-11 | 1997-01-20 | Институт нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева РАН | Способ получения полимерных термочувствительных гидрогелей |
| RU2104675C1 (ru) * | 1995-05-19 | 1998-02-20 | Александр Робертович Коригодский | Способ получения мягкой контактной линзы |
| RU2122438C1 (ru) * | 1998-02-25 | 1998-11-27 | ООО "Космогель" | Способ получения полимерного гидрогеля |
| EP1418188B1 (en) * | 2000-08-25 | 2009-11-11 | Contura A/S | Polyacrylamide hydrogel and its use as an endoprosthesis |
| RU2205034C1 (ru) * | 2001-09-28 | 2003-05-27 | Биофарма Девелопмент Лтд. | Полифункциональный биосовместимый гидрогель и способ его получения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Методы исследований в иммунологии. / Под ред. Лефковитса И., Перниса Б. изд. "МИР", 1981, с.99-107. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104356268A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-02-18 | 福建师范大学 | 一种含镁离子改性聚丙烯酰胺制备方法 |
| RU2652126C1 (ru) * | 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) | Способ получения глюкозочувствительных полимерных гидрогелей |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012110806A (ru) | 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 | |
| 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) | |
| Chen et al. | Effects of additives on the photo-induced grafting polymerization of N-isopropylacrylamide gel onto PET film and PP nonwoven fabric surface | |
| JP2012502924A (ja) | タンパク質分離処理における温度応答性重合体粒子 | |
| Aslıyüce et al. | Ion-imprinted supermacroporous cryogel, for in vitro removal of iron out of human plasma with beta thalassemia | |
| JPS6352053B2 (ru) | ||
| CN104356319A (zh) | 一种以改性明胶为交联剂的多孔性生物材料及其制备方法 | |
| 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 (ru) | Способ получения полиакриламидного гидрогеля | |
| Wang et al. | Chiral, thermal-responsive hydrogels containing helical hydrophilic polyacetylene: preparation and enantio-differentiating release ability | |
| Yildiz et al. | Thermoresponsive poly (N-isopropylacrylamide-co-acrylamide-co-2-hydroxyethyl methacrylate) hydrogels | |
| CN101857666A (zh) | 一种纤维素醚接枝改性温敏性水凝胶及其制备方法 | |
| CN105295077A (zh) | 一种温敏型聚离子液体凝胶及其制备方法 | |
| Ju et al. | Effects of internal microstructures ofpoly (N-isopropylacrylamide) hydrogels on thermo-responsive volume phase-transition andcontrolled-release characteristics | |
| CN108864366A (zh) | Hema/nvp二元共聚多孔水凝胶的制备方法 | |
| RU2493173C1 (ru) | Способ получения полиакриламидного гидрогеля | |
| CN106084116B (zh) | 水凝胶及其制备方法，水凝胶的应用 | |
| Kikuchi et al. | Temperature‐responsive, polymer‐modified surfaces for green chromatography | |
| JP2015530433A (ja) | 多孔質ゲルおよびその使用 | |
| CN111978567A (zh) | 聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯/n-乙烯基吡咯烷酮二元共聚水凝胶及其制备方法 | |
| Kemal et al. | Phosphate based 2-hydroxyethyl methacrylate hydrogels for biomedical applications | |
| Tuncel et al. | Thermally reversible VPBA–NIPAM copolymer gels for nucleotide adsorption | |
| 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 | |
| CN109971001B (zh) | 一种大孔温敏两亲性水凝胶材料及其制备方法 |