Носители на основе сополимеров стирола и дивинил бензол а выпускаются в промышленном масштабе в виде ионообменников марок Дауэкс и Амберлит

В последние годы стали применяться также носители, имеющие макросетчатую, изопористую и гетеропор истую структуры. Макросетчатые полистиролы подобны стеклам, они имеют стабильную структуру пор, не набухают в воде, отличаются повышенной механической прочностью. Получают их эмульсионной «►полимеризацией стирола с дивинил бензолом в присутствии осадителя.

Изопористый макросетчатый полистирол не обладает пористостью в сухом виде, образуется он при сшивании стирола в дн-хлорэтане, содержащем я-ксилилендихлорид.

Под действием монохлордиметилового эфира и порообразо-вателя можло получить гетеропор истый полистирол с диаметром пор ~ 1 мкм. Применение гетеропористых носителей обеспечивает для различных по размерам ферментов сохранение высокой

остаточной активности» по-видимому, за счет структурного соответствия молекулы белка и матрицы.

Немодифицированные полистиролыше носители гидрофобны. Присоединением ионогенных групп в параположение бензольных радикалов можно придать ему некоторую гидрофильность, хотя, в целом, сохраняется склонность полимера к гидрофобным взаимодействиям. Это свойство может оказаться полезным при хроматографии гидрофобных белков мембран.

Широкие возможности для разработки новых видов носителей открывает введение реакционноспособных ангидридных групп н состав синтетических полимеров. П этой свя;чи отметим новый тип носителя, полученного сополимеризацией эквимолярных количеств стирола и малеииового ангидрида:

Как правило, используют сополимер, сшитый гексаметилендиа-мином. В присутствии избыточного количества диметилендиамина получают носитель, содержащий аминогруппы:

с* Hi с

НС

с ,с=

С NH НН С

кг

С С —СН_а—СНС

QH

,

Такие носители обладают довольно высокой вместимостью по отношению к белкам, могут применяться как для нековалентной, так и ковалентнок иммобилизации ферментов;

Другие способы активации носителей, в том числе модификация бензольного ядра матрицы, будут рассмотрены ниже.

Полимеры на основе производных акриловой кислоты. Одним из многочисленных производных акриловой кислоты, широко применяющихся для получения полимерных гидрофильных носителей, является акрилсшид. Широкое распространение получил метод включения ферментов и клеток в полиакриламидный гель (ПААГ), получающийся при сополимеризации акриламида со сшивающим агентом N, N'-метилен-бис-акриламидом (МБАА).

Нити линейного полимера акриламнда, сшитые МБАА, образуют пространственную сетку геля, относительно жесткую, стойкую к химическим воздействиям. Процентное содержание полимера определяет пористость и жесткость геля.

ПААГ выпускается рядом фирм, например, «Bio-Rad Labs» (США) производит ПААГ и его производные под названием «биогели» типа Р, «Koch-Light» (Англия) - «энзакрилыз», «ReanaJ» (ВНР) — «акрилексы». Ниже приведены функциональные производные на основе энзакрила:

Функциональная группа Название

— CONH— ^ ^V-NH, Эизакрнл АА

—CONHNHs JlBjg* ^con, Энзакрнл АН

—CONHCH{OCH₃)_S Энзакрилполиацеталь (сополимер N-акри-

лоиламиноацетальдегнддиметиланеталя н МБАА)

—CONHCHjSH Энзакрилнолитиол (сополимер акрнлэмы-

да и акрнлонлцнстеина)

—CONH О Энзакрнлполитнолактон

I I

!

Фирмы «LKB» (Швеция) н «IBF» (Франция) выпускают также носители смешанного типа на основе ПААГ н агарозы под названием «ультрогели» типа АсА. Они представляют собой жесткую матрицу, создаваемую агарозой, с контролируемой пористостью, обеспечиваемой ПААГ. Носители выпускаются в виде водной суспензии сферических гранул, применяются для синтеза аффинных сорбентов и нековалентной иммобилизации ферментов.

Для целей ковалентной иммобилизации ферментов полиакри-ламндный носитель активируют одним из способов: либо в готовый полимер вводят функциональные группы методом химической модификации, либо полимеризуют соответствующее функциональное производное мономера.

В качестве примера приведем реакцию сополимеризации ак-риламида и я-нитрофенилакрилата:

—СНа—СН—СН,-

N0,

Способ полимеризации соединений, содержащих реакционноспо-собные группы, более удобен, так как позволяет избежать нежелательного изменения свойств (набухаемости, проницаемости) геля, возможного при модификации готового полимера.

В настоящее время создано большое число носителей на основе сополимеров акриламида с различными функциональными

Таблица 4. Мономеры, применяемые для получения сополимеров акркламнда

Мономеры	Активирующий агент	Функциональная группа а ктнвнрованного носителя
2-Ок еиэтил мета к рила т Q	BrCN	—CL >С=!МН ___ С\/
СНэ! OH Акриловая кислота KjI Xj/^^j rl—vX X)H Мегакрнловая кислота JO		—соо—с/ И ■ 1. m\_
СН_Эл-Am и нофен и л а кр и п а м и д	HNO₂	■ —CONH—^~^"
W - Акрилоксису кциниммд		—N=NCI
Глнцмднлакрнлат или метакрнлат
Мал ен новый а и гидрид
НС-С^
НС—G^
1- Акрилонламино-2- (4 -ннтробеи-эонламнно)этаи >СН—CH-i— 1 1	1.NasSjO,, КОН 2. HNOs	+ -
NH_a NH_a

реакционноспособнымн группами. Некоторые примеры представлены в табл. 4.

Из других производных акриловой кислоты, применяющихся для получения полимерных носителей, следует назвать хлоран-гидрид метакриловой кислоты. При его взаимодействии, например, с ванилином образуется мономер, дающий при полимеризации соединение с высокореакционноспособными альдегидными Группами (так называемый «ванакрил»};

:—coci + на

сно

=С—СОО

осн_э

оси

Большинство полимеров на основе акриловой кислоты не отличаются устойчивостью к воздействию многих химических реагентов, а также сильно набухают в воде и органических растворителях. Поэтому в некоторых случаях возникает необходимость в полимерных материалах, имеющих более жесткую структуру. Примером жесткого носителя смешанного типа на основе гните тического и природного полимеров является ультрогель типа АсА; к синтетическим полимерам с жесткой структурой относятся сополимеры производных акриловой кислоты, в частности

СНз

2-окснэг кл м*т в к р«л ата

-сн₂

он

СН₂=С

СНз

эти я е иди м ета крнл ата

С—С=СН_гСНз

Макропористые полимерные гели на основе мономеров такого типа получаются обычно в виде сферических гранул. Важными характеристиками этих материалов служат их гидрофиль-ность, механическая прочность, химическая и биологическая стойкость, возможность использования органических растворителей. Такие носители под названием «сферой» выпускаются фирмами «Lachema» (ЧССР) и «Realco Chem. Co» (США). Сфероны можно получить гетерогенной суспензионной сополнмеризацией мономеров акрилата или метакрилата, содержащих гидроксильные группы» с диакрилатамн и диметилметакрнлатамн в присутствии инертного растворителя. Схематически фрагмент структуры сополимера 2-оксиэтил метакрилата, сшитого этилендимета-крилатом, можно представить следующим образом:

СН₃

СНэ COOCHjCHiOH СН₃

С —СН_а—С—СН_а—С(СН,)—СНа—С^

С=О СН₃ COOCHjCH^OH

Изменяя соотношение концентраций исходных мономеров, можно в широких пределах изменять пористость, удельную поверхность и число активных гидроксильных групп сферона, Структура твердого макросетчатого геля сферона похожа на структуру силикаге-ля (гидрофобные углеводородные группы обращены внутрь полимера). В то же время наличие гидроксильных групп на поверхности придает матрице сходство с сефарозой и позволяет не пол ь-зонатъ разработанные для сефарозы методы активации носителя. Типы гелей «сферой», содержащих различные функциональные группы, выпускаемые фирмой «Lachema» (ЧССР), приведены ниже:

Название (тип геля)

NH₉ Сферой ArA 1000

СОО

Сферой CNP

Функциональная группа ОН

Название (тип геля)

Сферой 40. 100. 300, 1000, 100000

СООН

Сферой С 1000

<abbN(QH₅)₂ Сферой ДЭАЭ 10Ш

Функциональная группа

ООН

OSO_SOH Сферой S 1000

OPO(OH)s Сферои Fostal 1000

CONHNHs Сферои СН

Сферой Salkyl 1000

Сферой OxinlOOO

Полиамидные носители. Это группа различных гетероцепных полимеров с повторяющейся амидной группой —С (О)—NH—. Один из способов их получения основан на гомополиконденсацик аминокарбоновых кислот, например е-аминокапроновой кислоты или ее лактама (найлон-6, капрон):