專利名稱：改進的纖維素色譜載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進的未交聯(lián)纖維素色譜載體，特別涉及一種本體為球形的高密度纖維素顆粒的載體。本發(fā)明還涉及一種制備此類本體為球形的高密度纖維素顆粒的方法，特別涉及一種在含液體分散劑和乳化劑的穩(wěn)定的乳濁液中從粘膠制備球形纖維素顆粒的方法。
纖維素和纖維素衍生物已經(jīng)被用作色譜載體和聚合載體。在色譜學(xué)中通常的應(yīng)用包括在分析和制備色譜、薄層色譜、離子交換色譜、凝膠色譜中的應(yīng)用以及用作螯合和親合吸附劑。另外，纖維素顆粒也可用作藥物、化妝品和食品的填料和填充劑。盡管纖維素的天然儲量非常豐富而且容易得到，并且有大量的已知的衍生物系列，因而使得纖維素成為一種有吸引力的色譜載體，但它通常卻存在幾種缺陷，其中最明顯的就是機械不穩(wěn)定性和流動特性差。
纖維素是一種由葡萄糖單體聯(lián)結(jié)形成的天然聚合物。天然纖維素中，相鄰的聚合葡萄糖鏈在一些區(qū)域的氫鍵非常強，而在其他一些區(qū)域的氫鍵則比較弱。氫鍵相對較強的區(qū)域稱為“微晶區(qū)”，而氫鍵較弱的區(qū)域則稱為無定形區(qū)。對于色譜應(yīng)用來說，通常希望限制無定形區(qū)，而利用纖維狀或微粒狀的纖維。此類纖維狀和微粒狀的物質(zhì)通常是通過使大量纖維素進行有限的酸性水解來制備的，所述的有限酸性水解優(yōu)先使鏈間的無定形區(qū)破壞并使微晶區(qū)增加。纖維狀和微粒狀的纖維素組合物通常都稱為微晶纖維素。
用于制備微晶纖維素的經(jīng)典方法往往導(dǎo)致顆粒凝集，這種顆粒聚集物需要經(jīng)研磨和顆粒分級后才能成為適于色譜用途的物質(zhì)。而且，單個的微晶纖維素顆粒相對來說，形狀不規(guī)則而且易碎。這些特性不利于這類物質(zhì)作為色譜床或色譜柱的載體物質(zhì)使用。因為微晶纖維素有容易堵塞管路和容易被壓緊的傾向。另外，當(dāng)這些物質(zhì)受壓時將被破壞并產(chǎn)生細粉。這些缺陷可能導(dǎo)致其流動特性不能滿足要求以及低的色譜分離效果。
采用交聯(lián)的小球或球形顆粒形式的纖維素可能會部分克服微晶纖維素色譜載體流動特性差的缺陷。但是，當(dāng)采用已知方法將纖維素制成小球時，纖維素顆粒的孔隙率和其寬范圍的尺寸大小分布將引起所述的小球在用于填充床或填充柱時發(fā)生機械破碎。盡管機械穩(wěn)定性可通過加入交聯(lián)劑而得到改善。但這些交聯(lián)劑也許會使載體的成本增加、制備方法復(fù)雜化并限制其作為載體應(yīng)用時的通用性。
進一步地，當(dāng)將多孔的纖維素顆粒放置于水溶液中時，將產(chǎn)生非常明顯的溶脹。溶脹的多孔纖維素小球?qū)ο疵摼彌_液和洗脫溶劑中的離子強度的變化很敏感。因此，常用的可溶脹的纖維素載體必須在一特定的較窄的離子強度范圍內(nèi)使用。如果離子強度超出這一特定的范圍，溶脹的纖維素顆粒將會被壓緊或起皺，而這將導(dǎo)致其流動特性變差，并引起色譜分離效果變差或是根本就沒有分離效果。
已知有幾種制備球形纖維素顆粒的方法。纖維素小球的一種制備方法是將粘膠經(jīng)一噴嘴高速擠入一個旋轉(zhuǎn)著的酸性凝集池中。另一種方法是采用表面活性劑在有機溶劑中形成分散液，然后將該分散液傾入到一酸性溶液中以使其凝聚。由這些方法生產(chǎn)的多孔纖維素顆粒的尺寸大小分布易變且不能控制，同時還伴生一些不希望得到的凝聚物、附聚物以及形狀不規(guī)則及可變形的堆集物。這些問題被認為是由于纖維素的凝聚是在液體力學(xué)條件變化的情況下進行的。第三種方法是熱法形成纖維素顆粒，該方法是在攪拌著的、粘度相對較低且與水不混溶的液體中加熱低分子量的黃原酸纖維素鈉鹽的水基懸浮液。盡管該方法采用了相對穩(wěn)定的流體力學(xué)環(huán)境條件以成球，但是黃原酸纖維素鈉鹽的熱分解將導(dǎo)致形成尺寸大小分布范圍寬的多孔顆粒。
因此希望有一種球形高密度纖維素色譜載體，該載體的機械穩(wěn)定性優(yōu)異，能在很寬的PH值范圍以及很寬的離子強度范圍內(nèi)應(yīng)用，而且能用一可重復(fù)的通用方法很容易地制備，并且由該方法制得的顆粒的大小以及形狀均勻。
本發(fā)明的一個目的是為了克服如上所述的一個或多個問題。
本發(fā)明涉及一種本體為球形的高密度纖維素顆粒的纖維素色譜載體，這里，所述的顆粒的干堆積密度約為0.65至0.85g/ml，每一顆粒的平均直徑小于200微米，并且所述的顆粒在水溶液或有機溶液中基本上不溶脹，優(yōu)選是，所述的纖維素顆粒進一步地應(yīng)具有以下的特性ⅰ)在不同的離子強度以及氫鍵破壞能力的溶液中，包括分別在濃度高達至少3.0M的氯化鉀溶液和8M的尿素溶液中，有增強的穩(wěn)定性;ⅱ)在pH值為3至12的范圍內(nèi)穩(wěn)定，ⅲ)與水基溶劑及有機溶劑都具有相容性;ⅳ)能被色譜配位體改性;以及ⅴ)當(dāng)用作柱色譜載體時，具有優(yōu)異的流通性。
本發(fā)明的球形的纖維素顆?？捎糜晒矁r鍵鍵合的色譜配位體化學(xué)改性形成具有高承載率的顆粒。這里，所謂的“承載率”是指單位質(zhì)量的顆粒上配位體的摩爾數(shù)。合適的配位體包括氨乙基、二乙氨基乙基、表氯醇三乙醇胺、聚乙烯亞胺、甲基聚乙烯亞胺、芐基二乙胺乙基、二乙基-[2-羥丙基]-氨乙基、三乙氨基乙基、硫代丙基、羧甲基、磺酸鹽、季銨鹽乙基、抗原和抗體。一種特別優(yōu)選的配位體是聚乙烯亞胺，該配位體使得改性的載體可用作離子交換載體。
本發(fā)明還涉及一種制備本體為球形的高密度纖維素顆粒的方法，該方法包括下述步驟ⅰ)在至少一種乳化劑和一種液體分散劑的存在下，制備工業(yè)粘膠的穩(wěn)定乳濁液，這里，在乳濁液的形成過程中，所述的粘膠的溫度不會使其發(fā)生熱分解;ⅱ)在一定的時間范圍內(nèi)，在靜態(tài)流體力學(xué)條件下連續(xù)攪拌使所述的粘膠在無酸存在的條件下凝結(jié)或部分再生出纖維素以得到一種大小均勻、可變形的顆粒的分散液，ⅲ)使所述的可變形顆粒的分散液與一種溶劑混合，該溶劑能從所述的乳濁液中部分萃取出所述的液體分散劑，并使所述的可變形顆粒開始部分硬化，以及ⅳ)硬化可變形顆粒，例如，在一酸性醇溶液中通過攪拌使其硬化。形成所述的乳濁液并使其凝結(jié)或再生出纖維素的優(yōu)選溫度為30℃以下，更優(yōu)選的溫度是約20℃至30℃。使粘膠部分凝結(jié)或再生出纖維素的最佳時間范圍優(yōu)選是在6至18小時之間。合適的液體分散劑室溫下的粘度優(yōu)選是大于100cSt。
優(yōu)選的高粘度的液體分散劑在室溫下用標(biāo)準(zhǔn)方法測得的粘度應(yīng)大于150cSt;最優(yōu)選的液體分散劑是平均分子量約為1200、溫度在20至30℃之間的粘度約為160cSt的聚丙二醇。
在一酸性醇溶液中攪拌部分硬化的顆?？墒蛊溥M一步硬化，優(yōu)選的酸性醇溶液是含有30%醋酸的乙醇溶液，含有30%丙酸的丙醇溶液，或是含有20%磷酸的乙醇溶液。
本發(fā)明的其他目的以及優(yōu)點可從下面的詳細說明中很清楚地看出來，所述的詳細說明包括本發(fā)明顆粒的說明性的實施例。


圖1是直徑為25至45微米的球形纖維素顆粒的顯微照片(放大500倍)。圖2是單個纖維素顆粒機械地切成兩半時的顯微照片(放大2000倍)。圖3也是切成兩半的嵌鑲在一塊聚合物薄膜上的纖維素顆粒的SEM顯微照片(放大2000倍)。
本發(fā)明涉及一種本體為球形的高密度纖維素顆粒的纖維素色譜載體。本發(fā)明的顆粒的干堆積密度為0.65至0.85g/ml，每一顆粒的平均直徑小于200微米，而且所述的顆粒在水溶液或有機溶液中基本上不溶脹。
此處所使用的詞組“基本上不溶脹”是指當(dāng)纖維素顆粒與水基或有機溶劑或溶液接觸時，其體積并不發(fā)生明顯的變化。也就是說，本發(fā)明的纖維素顆粒被放置到介電常數(shù)或極化率不同的各種有機溶劑中時，它們既能防止溶脹又能防止收縮。在非極性溶劑中，例如己烷、甲苯以及苯或極性溶劑中，例如水、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中都不會發(fā)生明顯的體積變化。另外，能破壞氫鍵的溶劑，例如8M尿素也不會引起任何體積變化。這一性質(zhì)與已知的纖維素小球所具有的性質(zhì)形成鮮明對照，后者在水或其他溶劑中溶脹明顯。可以認為，本發(fā)明的球形顆粒的體積保持特性是由于該顆粒具有相對較高的密度以及相應(yīng)的較低的孔隙率。例如，10至25微米的顆粒的干堆積顯密度為0.8045g/ml;25至53微米的顆粒顯密度為0.7923g/ml;而53至177微米的顆粒的顯密度為0.6789g/ml。
如圖2和圖3所示，本發(fā)明的顆粒的孔隙率很低。用SEM放大2000倍進行顯微觀察，可以看到顆粒基本上為固體。圖1和圖2所示的顯微照片是用JEOL JSM-354型掃描電鏡拍攝的。圖3所示的顯微照片是用JEOL 840型掃描電鏡拍攝的。顯微照片中所示的纖維素顆粒是先將其嵌鑲在一塊硝棉膠聚合物薄膜上然后將其切成一半。
所述的纖維素顆粒也可以化學(xué)改性成共價鍵鍵合的色譜配位體顆粒。合適的配位體包括多種已知的極性或非極性配位中的任意一種。極性配位體可以是陽離子化合物，也可以是陰離子化合物，而非極性配位體可以是非荷電或中性化合物。特別地，共價鍵鍵合的聚乙烯亞胺使改性載體可用作離子交換載體。其他一些已知的配位體也可以得到一些適用于親合色譜，反相色譜以及疏水色譜的載體。合適的配位體可包括氨乙基、二乙氨基乙基、表氯醇三乙醇胺、聚乙烯亞胺、二乙基-[2-羥丙基]-氨乙基、三乙氨基乙基、硫代丙基、羧甲基、磺酸鹽、季銨鹽乙基、抗原和抗體。
已知的色譜配位體可利用雙官能團分子使其與顆粒的可及表面上的羥基基團發(fā)生共價鍵合，每一個雙官能團分子都有兩個反應(yīng)活性部位。已知的任一可與纖維素中的羥基進行反應(yīng)的雙官能團分子都可以被使用。特別優(yōu)選帶兩個反應(yīng)活性部位的聯(lián)接基團包括表氯醇、苯醌、以及烷基二醇的二環(huán)氧甘油醚。在進行這一鍵合步驟時，聯(lián)接基團典型地是在適合于使聯(lián)接分子的一個反應(yīng)活性部位與纖維素共價鍵鍵合的條件下與所述的纖維素顆粒接觸。然后使得到的中間體與一種已知的反應(yīng)活性的色譜配位體接觸，該配位體與聯(lián)接基團的第二反應(yīng)活性部位鍵合。合適的反應(yīng)活性色譜配位體是該領(lǐng)域中熟練技術(shù)人員公知的多種配位體中的任意一種。形成離子交換色譜載體的一種優(yōu)選配位體是一種反應(yīng)活性的聚乙烯亞胺。
本發(fā)明的纖維素顆粒具有幾種理想的特性。例如，本發(fā)明的纖維素顆粒具有機械穩(wěn)定性。在各種酸性水溶液或有機溶劑中用強的磁力攪拌5至12小時，顆粒不會發(fā)生機械破碎。
所述的纖維素顆粒用于色譜柱時，既使在加壓時也是穩(wěn)定的。球形纖維素顆粒在一定的壓力范圍內(nèi)及一定條件下，能保持優(yōu)異的流動速率。例如，當(dāng)所述的纖維素顆粒被填充到一柱子中并在由流度計泵提供的中等壓力，即在壓力至少為120psi的條件下持續(xù)一段時間后不會發(fā)生機械破碎，而且流速不會明顯降低或者說壓力增加時色譜床的體積不會明顯減小。
制備本發(fā)明的本體為球形的高密度纖維素顆粒的方法包括以下的步驟ⅰ)在不使工業(yè)粘膠發(fā)生熱分解的條件下，在一液體分散劑中制備工業(yè)粘膠的穩(wěn)定乳濁液;ⅱ)使纖維素再生以形成可變形的球形顆粒，以及ⅲ)進一步使所述的可變形顆粒硬化。
此處所使用的詞組“工業(yè)粘膠”是指從紙漿制得的一種水溶液，該溶液含有高分子量的纖維素、氫氧化鈉以及硫，硫是用黃原酸基團取代羥基而引入的。合適的工業(yè)粘膠可能含有約7.0%的高分子量纖維素，約50%氫氧化鈉以及約1.7%的硫。這種粘膠中約20%的羥基可能被黃原酸基團取代。U.S.Patent 4，778，639描述了從木材紙漿制備合適的粘膠的方法。
此處所使用的詞組“液體分散劑”指的是一種液體溶劑，該溶劑室溫下的粘度優(yōu)選是大于100cSt，更優(yōu)選地是在20至30℃之間的溫度范圍內(nèi)的粘度大于150cSt。該溶劑在乳化劑的存在下，能與粘膠形成穩(wěn)定的乳濁液。此處所使用的詞組“穩(wěn)定的乳濁液”指的是一種粘膠的乳濁液，該乳濁液是利用乳化劑在一種液體分散劑中形成的，以使得該乳濁液在從粘膠再生出纖維素所需要的時間范圍內(nèi)不會發(fā)生破乳現(xiàn)象。穩(wěn)定的乳濁液是重要的，因為這使得從粘膠再生出纖維素的過程可以一種有控制的方式進行。如果再生過程是無控制地進行或者是再生過程中二硫化碳的產(chǎn)生速度太快，則會形成多孔狀的產(chǎn)物。另外，如果再生過程中乳濁液發(fā)生破乳，隨后產(chǎn)生的顆粒可能會喪失其理想的球形狀并且可能會形成不希望有的不規(guī)則形狀的凝集物和附聚物。
經(jīng)驗上的觀察結(jié)果表明，典型的低粘度溶劑和高分子量粘膠的混合不會形成穩(wěn)定的乳濁液。例如，乳化劑和粘度相對較低的溶劑如二氯苯、氯仿、氯仿和鏈烷烴、鏈烷烴、己烷、環(huán)己烷、硅油、礦物油以及甲苯都不能與高分子量的粘膠形成穩(wěn)定的乳濁液。一般來說，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的乳濁液將會導(dǎo)致大量的不能使用的部分黃原酸鹽化的纖維素的塊狀物、而不是球形纖維素顆粒的產(chǎn)生。
還觀察到隨著溶劑的粘度增加，乳濁液的穩(wěn)定性也隨著增加。例如，Arcoprime(粘度約為78.5cSt)形成一穩(wěn)定性相對較差的乳濁液，從而得到尺寸大小和形狀不規(guī)則的顆粒。高粘度溶劑例如聚丙二醇1200(粘度約160cSt)，Polymeg650(粘度約650)以及Cargille B型浸漬油(粘度約1250cSt)當(dāng)與乳化劑共同使用時將得到穩(wěn)定的乳濁液，并進而得到滿意的球形顆粒。一種優(yōu)選的溶劑是聚丙二醇1200。
為了改變?nèi)闈嵋旱姆€(wěn)定性，乳化劑也可進行優(yōu)化選擇。與平均分子量約1200的聚丙二醇共同使用的優(yōu)選的乳化劑包括脫水山梨糖單油酸醇酯和吐溫-80
(聚氧乙烯(20)脫水山梨糖醇單油酸酯)和Trylox CO-5
。聚丙二醇中，脫水山梨糖醇單油酸酯與吐溫-80
的重量比優(yōu)選是75-98%的脫水山梨糖醇單油酸酯和2-25%的吐溫-80
。聚丙二醇中，脫水山梨糖醇單油酸酯與吐溫-80
特別優(yōu)選的重量比分別是80-20%和96.5-3.5%。聚丙二醇中，脫水山梨糖醇單油酸酯與Trylox CO-5
的重量比優(yōu)選是9-30%的脫水山梨糖醇單油酸酯和70-91%的Trylox CO-5
。其特別優(yōu)選的重量比是9.724%的脫水山梨糖醇單油酸酯和90.276%的Trylox CO-5
。
可以很容易地用合適的試驗來確定一種最優(yōu)的乳濁液系統(tǒng)，該試驗是通過將工業(yè)粘膠(0.3ml)加入到一預(yù)先已與不同的重量百分數(shù)的乳化劑(0.1ml)旋轉(zhuǎn)混勻后的、平均分子量約為1200的聚丙二醇中(1.5ml)而制得一種混合物樣品。該混合物樣品被旋轉(zhuǎn)混合1分鐘，然后將其注入到Wintrobe紅血球沉降管中。每種混合物裝二根管，然后將此管離心分離5分鐘。離心分離后得到仍然呈乳化狀的粘膠的量與沉降管中全部流體的體積之比的比值。一般認為，具有最高的乳化粘膠與總流體體積之比值的乳濁液，其乳化劑的濃度是最佳的。通常，乳濁液系統(tǒng)實驗必須重復(fù)進行而且實驗結(jié)果必須被平均比。粘膠的溫度、室溫、或者離心分離的準(zhǔn)確時間的細微差別可用早先按所控制的條件選定的最佳濃度來進行校正。
確定一種特定的乳濁液系統(tǒng)的一種方法是目視法實驗。該實驗是這樣進行的，首先，將一滴可見的粘膠乳液放置到一塊干凈的玻璃片上，而將另一塊玻璃片稍微偏置于此滴乳濁液的上面。然后將底部的玻璃片拿起并使其向下傾斜一定的角度，以使得上面一塊玻璃片慢慢向下滑動，這樣在原來的那塊玻璃片上形成一層乳濁液滴層。然后將該塊玻璃片垂直放置并干燥。干燥二天后，將該玻璃片放入裝有丙酮的科普林缸中約1至或2天以除去殘留的溶劑。待該玻璃片上的溶劑除去后，將其放置于一臺低功率的顯微鏡下直接觀察，這樣便可以觀察到在乳濁液形成時乳化粘膠的尺寸大小。
用這些簡單的試驗，可以千分之一左右的精度水平來確定液體分散劑中乳化劑的重量百分比濃度。為了獲得實施本發(fā)明的方法的最佳的乳濁液系統(tǒng)，這一準(zhǔn)確度是必須優(yōu)先保證的。
按照本發(fā)明，當(dāng)使用一種工業(yè)粘膠來制備纖維素顆粒時，優(yōu)選是將一種鹽溶液加到該粘膠中。由此便得到球形顆粒，而且這些球形顆粒的尺寸比采用同樣的方法、但是不往粘膠乳濁液中加鹽溶液時獲得的球形顆粒的尺寸要小。典型的鹽溶液可包括氯化鉀溶液。
另一種生產(chǎn)較小的球形顆粒的方法是在形成粘膠乳濁液時增加調(diào)合時間。
在無酸存在的條件下，理想的球形的纖維素顆粒的形成還有賴于形成乳濁液時的溫度以及粘膠再生出纖維素時所采用的溫度。溫度高于室溫時，隨溫度的增加，顆粒的尺寸大小分布范圍一般隨著增加，這種顆粒更容易形成凝集物和塊狀物，而且它們可能隨環(huán)境壓力的變化而變得更軟和更加多孔。優(yōu)選地，當(dāng)在大氣壓下實施本發(fā)明的方法時，必須使溫度保持在30℃以下;最優(yōu)選的乳化和再生溫度是在20℃至30℃之間。環(huán)境壓力的增加以及使溫度降至20℃以下可能形成孔隙率降低的顆粒;但是，相應(yīng)地也降低產(chǎn)率增加了再生時間。還觀察到當(dāng)所使用的溶劑是儲存于冷藏室中的溶劑時，所述的乳濁液的最終溫度比較低，而且調(diào)合器冷卻池的溫度亦低。
再生后獲得的顆粒相對較軟，而且如果處理不當(dāng)很易變形。因此，再生的纖維素顆粒優(yōu)選是被懸浮于一種非極性溶劑中，例如己烷或甲苯中，以萃取出液體分散劑并促使顆粒硬化。顆粒的進一步硬化的是在一酸性醇溶液中，例如在30%的醋酸乙醇溶液，30%的丙酸丙醇溶液，或20%的磷酸乙醇溶液中攪拌進行的。所述的顆粒在酸性醇溶液的進一步硬化優(yōu)選是在-30至30℃的低溫范圍內(nèi)進行的。
作為本發(fā)明方法的最后一個步驟，使顆粒在溫度為-30至30℃的范圍內(nèi)，與逐級梯度加入的二甲亞砜和特丁基甲基醚，二甲亞砜和二乙醚，或是二甲亞砜和丙醇溶液接觸可加速顆粒的硬化，溫度越高，反應(yīng)速度越快;溫度越低，得到的顆粒形狀越規(guī)則。
然后將硬化的顆粒洗滌、過濾，并用已知方法干燥即可得到能自由流動的干燥顆粒。
本發(fā)明所述的本體為球形的高密度纖維素顆粒有各種各樣的用途。當(dāng)所述的纖維素顆粒被一種極性色譜配位體改性后可用于高效薄層色譜吸附劑以分離生物物質(zhì)，例如核酸、低核苷酸或相應(yīng)的化合物。同一改性物質(zhì)可用于一小柱子中作為離子交換吸附劑以提純生物分子。當(dāng)所述的纖維素顆粒被一種非極性的色譜配位體改性后，得到的物質(zhì)可用于固相萃取，例如藥品檢驗的分析過程，或是從水溶液中萃取出難分離的有機物質(zhì)。本發(fā)明所述的纖維素顆粒的異常物理特性還可使這種顆粒以未改性的狀態(tài)作為化妝品、藥物和食品的基料或填充劑而使用。
以下的幾個例子描述了本發(fā)明的各種具體實例。這些實例僅僅是為了說明本發(fā)明而并非對本發(fā)明的內(nèi)容進行限制。
實施例1200ml、粘度為1250cSt的Cargille B型浸漬油與1.064g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80
(Tween-80
)的表面活性劑簡單調(diào)合并加入到用33.5ml水稀釋33.5ml工業(yè)粘膠形成的溶液中。采用Hamiton Beach摻合器，在其最高速度下將所述的混合物調(diào)合2分鐘，在38℃的恒溫下加熱并以377轉(zhuǎn)/分的速度攪拌過夜。將100ml環(huán)己烷加入到反應(yīng)混合物中;過濾出生成的顆粒并用乙醇洗滌。然后在40%的醋酸乙醇溶液中攪拌所述的顆粒物質(zhì)。攪拌1小時后，用丙醇-1洗滌所述的顆粒，然后再用如下所述的溶劑混合物浸漬該顆粒，每一種溶劑混合物的浸漬時間最長為1小時。所采用的第一種溶劑是100%的二甲亞砜(DMSO)，隨后是下述溶液75%DMSO/25%特丁基甲基醚(TBME)、50%DMSO/50%TBME、25%DMSO/75%TBME以及100%的TBME。最后一次用TBME洗滌后，小球在一玻璃漏斗中抽濾干燥。干燥過篩后，得到的顆粒大小分布為53～177微米-90%;25～53微米-10%。
實施例2將33.5ml工業(yè)粘膠加入到33.5水中，攪拌直至獲得均勻的粘膠溶液。200ml、粘度為78.9cSt的Arcoprime 350 與1.064g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80 (Tween-80 )的表面活性劑在一個分離燒瓶中調(diào)合10-15秒，并將所述的粘膠溶液加到其中，得到的混合物高速下攪拌調(diào)合2分鐘，然后轉(zhuǎn)移到一反應(yīng)容器中并在39℃的恒溫下，以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌過夜。按實施例1描述的方式洗滌得到的顆粒并將其浸漬到溶劑混合物中。經(jīng)干燥過篩后得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-61%;25～53微米-29%;大于177微米-10%。
實施例3將35ml工業(yè)粘膠加入到35ml水中，得到的溶液加入到由200ml MW為1200、粘度為160cSt的聚丙二醇1200(PPG)與1.064g(表面活性劑的總重)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80 的表面活性劑形成的溶液中。該混合物調(diào)合30秒，然后停止調(diào)合15秒。該同一程序重復(fù)四次，以使總的調(diào)合時間為2分鐘。將該混合物轉(zhuǎn)移到一個反應(yīng)容器中并在41℃的恒溫下、以330轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌過夜。得到的顆粒21℃時以2500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心分離2分半鐘。將液相從顆粒中潷去。潷去液相后的顆粒與己烷一起攪拌并潷去液相。該顆粒再次與己烷混合后攪拌并潷去液相，然后與乙醇混合后攪拌。在一玻璃過濾漏斗中過濾出所述的顆粒，并用30%的醋酸乙醇溶液處理。按實施例1所述的同一方式，將所得到的顆粒浸漬到溶劑混合物中并進行處理，只是用乙醇取代TBME。最后，將所述的顆粒與蒸餾水混合后攪拌，用一玻璃過濾器過濾并空氣干燥。硫的鉬酸鹽定性實驗以及硫的元素分析結(jié)果都表明無硫存在。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-97%;25～53微米-3%。
實施例4將100ml工業(yè)粘膠加入到100ml水中，得到的溶液加入到用600ml PPG 1200與1.064g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80 (Tween-80 )的表面活性劑調(diào)合后形成的溶液中。按實施例3所述的同一方式進行此實驗，只是攪拌過夜時的溫度保持在23℃。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-67%;25～53微米-32%，10～25微米-1%。
實施例5將550ml PPG 1200與1.064g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80 (Tween-80 )的表面活性劑調(diào)合后加入到100ml未稀釋的工業(yè)粘膠中。隨后按實施例3所述的同一方式繼續(xù)實施該方法，只是反應(yīng)溫度為24℃。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-97%;25～83微米-3%。
實施例6將600ml PPG 1200與1.064g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80 的表面活性劑調(diào)合后加入到100ml未稀釋的工業(yè)粘膠中。采用一活塞式流化器在高壓下使該混合物乳化，隨后在一反應(yīng)器中23℃時，以375轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌過夜。然后按照實施例3所述的同一方式繼續(xù)實施該方法。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-82%;25～53微米-18%。
實施例7300ml PPG 1200與1.064g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80 的表面活性劑調(diào)合后加入到100ml工業(yè)粘膠中。在22℃的恒溫下，以500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速在一反應(yīng)容器中攪拌該混合物。隨后按實施例3中描述的同一方式繼續(xù)實施該方法。干燥過篩得到的顆粒大小分布為53～177微米-82%;25～53微米-5%，大于177微米-13%。
實施例8將600ml PPG 1200與3.18g(表面活性劑的總重量)含80%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和20%(重量)的吐溫-80
的表面活性劑調(diào)合后加入到由100.5ml工業(yè)粘膠和100.5ml水形成的溶液中。該混合物采用Waring Commercial摻合器在高速下調(diào)合4分鐘，所述的摻合器裝備一個冷卻夾套和一根冷卻盤管，循環(huán)冷卻水的溫度為-10℃。該混合物在24℃時以200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌過夜。然后按實施例3所述的同一方式繼續(xù)實施該方法。干燥過篩得到的顆粒大小分布為53～177微米-11%;25～53微米-77%;10～25微米-8%;大于177微米-4%。
實施例9將600ml PPG 1200與24ml含96.5%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和3.5%(重量)的吐溫-80
的乳化劑調(diào)合后加入到200ml未稀釋的粘膠中。然后按實施例8所述的同一方式繼續(xù)實施該方法。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-72%;25～53微米-28%。
實施例10將300ml Polymeg 650
(聚亞丁基乙二醇醚)與12ml含96.5%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和3.5%(重量)的吐溫-80 的乳化劑調(diào)合后加入到100ml未稀釋的粘膠中。該混合物采用Waring Commercial摻合器在高速下調(diào)合7分鐘，所述的摻合器裝備有一個冷卻夾套和一根冷卻盤管，循環(huán)冷卻水的溫度為-10℃。上述混合物繼續(xù)在24℃條件下，以628轉(zhuǎn)/分的速度攪拌過夜。而后在21℃時，以2500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速離心分離2.5分鐘后，將液體部分潷析除去。將得到的顆粒與丙醇混合后攪拌并潷析除去液相部分，如此處理兩次。過濾出顆粒后將其加入到20%的醋酸乙醇溶液中。所述的顆粒用實施例3描述的方法洗滌。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為53～177微米-98%;25～53微米-2%。
實施例11將100ml工業(yè)粘膠用100ml 1M的氯化鉀溶液稀釋，然后將得到的溶液加入到由500ml PPG 1200和22ml(表面活性劑的總體積)含95.9%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和4.1%(重量)的吐溫-80 的表面活性劑調(diào)合后形成的溶液中。然后按上述實施例8所述的方法形成顆粒。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為25～53微米-80%;10～25微米-20%。顯微觀察結(jié)果表明在10～25微米大小范圍內(nèi)的顆粒中尺寸大小小于10微米的顆粒占相當(dāng)大的百分比，但是采用常規(guī)的過篩方法不能分離出這些質(zhì)量小的顆粒。
實施例12將100ml工業(yè)粘膠用5.56克氯化鉀在25ml水中形成的氯化鉀水溶液稀釋，使稀釋后的粘膠溶液中鉀鹽的濃度約為1M。得到的溶液加入到用275ml PPG 1200與12ml(表面活性劑的總體積)含95.9%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和4.1%(重量)的吐溫-80
的表面活性劑調(diào)合成的溶液中。所述的混合物按實驗8所述的同一方式采用Waring Commercial摻合器在6＃速度下調(diào)合10分鐘，隨后再在7＃速度下調(diào)合2分鐘，并按如上實施例4所述的方法形成顆粒。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為25～53微米-78%;10～25微米-22%。與過篩法得到的顆粒大小分布結(jié)果形成對照的是，顆粒的顯微觀察結(jié)果表明直徑在10～25微米范圍內(nèi)的顆粒中，有許多尺寸大小小于10微米的顆粒，但是采用常規(guī)的過篩方法不能分離出這些小質(zhì)量的顆粒。
實施例13將120ml工業(yè)粘膠加入到由300ml PPG 1200與22ml(表面活性劑的總體積)含9.724%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和90.276%(重量)的Trylox CO-5調(diào)合成的溶液中，TryloxCO-5 是由Emery公司制備的一種乙氧基化蓖麻油，其中，每摩爾的蓖麻油即含有5摩爾的環(huán)氧乙烷。采用Waring Commercial摻合器，按實施例8所述的同一方式在低速下將該混合物總共調(diào)合3分鐘，并按如上實施例4所述的方法形成顆粒。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為38～53微米-52%;25～38微米-37%;10～25微米-11%。
實施例14
600ml工業(yè)粘膠加入到由1500ml PPG 1200與110ml(表面活性劑的總體積)含30.0%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和70.0%(重量)的Trylox CO-5 的表面活性劑調(diào)合成的溶液中。采用Waring Commercial摻合器，按實施例8所述的同一方式在低速下將該混合物在低速下總共調(diào)合3分鐘，并按實施例4所述的方法形成顆粒。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為38～53微米-86%;25～38微米-14%。得到的顆粒主要是單個的球體，也有一些球體簇。
實施例15將125ml工業(yè)粘膠加入到由250ml PPG 1200與15ml(表面活性劑的總體積)含有9.725%(重量)的脫水山梨糖醇單油酸酯和90.275%(重量)的Trylox CO-5 調(diào)合成的溶液中。采用Waring Commercial摻合器，按照實施例8所述的同一方式在中速下將該混合物總共調(diào)合15分鐘，并按如上實施例4所描述的方式形成顆粒。干燥過篩得到的顆粒大小分布結(jié)果為38～53微米-11%;25～38微米-82%;10～25微米-7%。
實施例16采用Ace Michel-Miller公司的技術(shù)手冊上描述的勻漿法填充技術(shù)，將38～53微米的纖維素顆粒填充到一根0.5×0.8cm的Michel-Miller柱子中。采用一流體計量泵使該柱子在約120psi的反壓下裝填。然后在約100psi的反壓下用溶劑(水或2M KCl溶液)沖洗所述的填料床64小時以上。在一穩(wěn)定的床體積下，記錄到的流速為每小時370ml。所述的纖維素顆粒在顯微鏡(100×)下的檢驗結(jié)果表明顆粒沒有發(fā)生明顯的變形。
類似地，將38～53微米的纖維素顆粒干法填充到一根8.5×0.8cm的Michel-Miller柱子中，并使其與一流體計量泵相連，所述的泵在約40psi的反壓下操作。潤濕后，床體積增加了6%。將5升2M KCl溶液流經(jīng)此柱，在此實驗過程中，床體積保持為常數(shù)。
實施例17使20～38微米的纖維素顆粒在水中浸漬2小時，此后將其在一多孔玻璃過濾器上過濾，并在室溫下空氣干燥過夜。然后稱重(2.9917g)。隨后使經(jīng)空氣干燥后的顆粒在一真空烘干機中減壓(10-3mm Hg)干燥24小時，并再次稱重(2.7799g)。由于吸附在顆粒上的水而使其失重約7%。
實施例18采用苯醌使PEI與纖維素連接采用苯醌而使聚乙烯亞胺(PEI)與纖維素的連接方式如下。將0.417g纖維素放置于0.1M、pH值為5.4的醋酸鹽緩沖溶液中1小時然后過濾。將50ml由1.6215g苯醌溶解于60ml乙醇中形成的溶液以及240ml醋酸鹽緩沖液加入到纖維素濾液中，并使反應(yīng)容器緩緩轉(zhuǎn)動1小時。濾出纖維素，用0.5M氯化鈉水溶液和醋酸鹽緩沖液洗滌，直到洗出液不與堿反應(yīng)為止。然后將111.3mg PEI18在100ml乙醇中形成的溶液加入到該濕纖維素中。該混合物避光保存并使反應(yīng)容器緩緩轉(zhuǎn)動過夜。得到的固體用500ml醋酸鹽緩沖液、500ml氯化鈉、以及500ml甲醇洗滌。將醋酸(20%)-醋酸鹽緩沖液加入到該固體中，得到的混合物離心分離、潷去液體然后壓濾。這一過程重復(fù)四次。對該顆粒進行檢測胺的定性試驗，試驗結(jié)果是肯定的，表明PEI與纖維素顆粒發(fā)生了共價連接。
實施例19采用表氯醇使PEI與纖維素連接采用表氯醇使PEI與纖維素連接的方法如下。用0.1M、pH值為5.4的醋酸鹽緩沖液使1.0g的纖維素顆粒平衡1小時然后過濾。將5ml硼氫化鈉溶液加入到該平衡后的纖維素顆粒的溶液中(所述的硼氫化鈉溶液是按如下方法制備的2.5克硼氫化鈉與500ml 2N氫氧化鈉溶液混合，然后將該混合物與水以1∶2的比例稀釋)。將1.0ml表氯醇加入到所述的混合物中，并使反應(yīng)容器在60℃時緩緩轉(zhuǎn)動1小時?；旌衔镉?0℃的溫水洗滌并與4ml PEI18溶液(37mg PEI/ml)混合，反應(yīng)容器在60℃再緩緩轉(zhuǎn)動30分鐘。得到的產(chǎn)物用熱鹽水洗滌。元素分析結(jié)果為3.03%氮，相當(dāng)于每克纖維素鍵合了96.06mg的PEI。
實施例20采用二環(huán)氧甘油醚使PEI與纖維素連接將1ml含有2mg硼氫化鈉的0.6%的氫氧化鈉溶液加入到1.0ml 1，4-丁二醇二環(huán)氧甘油醚中，該混合物加入到1.0g纖維素中并使反應(yīng)容器在30℃轉(zhuǎn)動7小時。所述的纖維素用水洗滌并加入4ml含148.78mg PEI18的溶液，反應(yīng)容器在35℃轉(zhuǎn)動30分鐘，產(chǎn)物用80-90℃的溫水和1M NaCl/NaOH水溶液洗滌。元素分析結(jié)果為3.60%氮，相當(dāng)于每克纖維素鍵合了110.57mg的PEI。
權(quán)利要求
1.一種本體為球形的高密度纖維素顆粒的制備方法，包括在至少一種乳化劑和一種液體分散劑的存在下形成一種粘膠的穩(wěn)定乳濁液的步驟，其特征在于在所述的乳濁液的形成過程中，所述的粘膠的溫度不會使所述的粘膠熱分解；進一步還包括下述步驟無酸存在時，一定的時間范圍內(nèi)，在靜態(tài)流體力學(xué)條件下，經(jīng)連續(xù)攪拌使從所述的粘膠中再生出纖維素，得到一種大小均勻以及可變形的顆粒的分散液；以及用一種合適的溶劑與所述的可變形的顆粒的分散液混合以部分地從所述的乳濁液中將所述的分散劑萃取出來，其特征在于所述的可變形的顆粒部分硬化。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的溫度低于30℃。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述的溫度為20至30℃。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的分散劑的粘度大于150cSt。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述的分散體是平均分子量約為1200、溫度在20至30℃時的粘度約為160cSt的聚丙二醇。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的乳濁液是在至少二種乳化劑的存在下形成的。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述的乳化劑是從由脫水山梨糖醇、聚氧乙烯(20)脫水山梨糖醇單油酸酯以及一種乙氧基化蓖麻油組成的一組中選出的中性表面活性劑。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的顆粒硬化步驟包括在一酸性醇溶液中攪拌所述的可變形的顆粒。
9.一種本體為球形的高密度纖維素顆粒的制備方法，包括在至少一種乳化劑以及一種液體分散劑的存在下形成一種穩(wěn)定的粘膠乳濁液的步驟，其特征在于在所述的乳濁液的形成過程中保持所述的粘膠的溫度在所述的粘膠的熱分解溫度以下;進一步包括以下的步驟在無酸存在的條件下，一定時間范圍內(nèi)，在靜態(tài)流體力學(xué)條件下連續(xù)攪拌所述的乳濁液，從所述的粘膠中凝聚或部分再生出纖維素，得到一種可變形的顆粒的分散液;使所述的顆粒的分散液與一種合適的溶劑混合以從所述的乳濁液中部分萃取出所述的液體分散劑，其特征在于所述的顆粒被硬化。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于對所述的顆粒進行進一步的洗滌和干燥步驟以得到干燥的、自由流動的顆粒。
11.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于在一種溶劑的溶液中進一步硬化所述的顆粒的步驟。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述的溫度低于30℃。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其特征在于所述的溫度為20至30℃。
14.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述的液體分散劑在溫度為20至30℃時的粘度大于150cSt。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述的液體分散劑是平均分子量約為1200、溫度在20至30℃的粘度約為150cSt的聚丙二醇。
16.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述的乳濁液是在至少兩種乳化劑的存在下形成的。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于所述的乳化劑是從由脫水山梨糖醇、聚氧乙烯(20)脫水山梨糖醇單油酸酯以及一種乙氧基化蓖麻油組成的一組中選出的中性表面活性劑。
18.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述的顆粒硬化包括在一酸性醇溶液中攪拌所述的可變形的顆粒。
19.按照權(quán)利要求11的方法，進一步包括將一種鹽溶液加入到的所述的粘膠乳濁液中。
20.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于硬化所述的顆粒以提供一種在至少高達120psi的壓力下保持穩(wěn)定的色譜載體的進一步的步驟。
21.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于在一種酸性醇溶液中攪拌以使所述的顆粒硬化的進一步的步驟。
22.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述的顆粒的堆積密度超過每毫升0.8g。
23.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于使色譜配位體與所述的顆粒共價連接的進一步的步驟。
24.按照權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述的配位體是極性的。
25.按照權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述的配位體是非極性的。
26.按照權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述的配位體是由聚乙基亞胺組成的一組。
27.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的堆集密度至少為0.8045g/ml。
28.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的堆集密度至少為0.7923g/ml。
29.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的堆集密度至少為0.6789g/ml。
30.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的直徑為10至25微米。
31.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的直徑為25至53微米。
32.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的直徑為53至177微米。
33.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的直徑小于25微米。
34.按照權(quán)利要求27的方法，其特征在于得到的干燥后的顆粒的直徑小于25微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進的纖維素色譜載體，以及特別涉及一種本體為球形高密度的纖維素顆粒。本發(fā)明還涉及一種制備這些球形高密度纖維素顆粒的方法，以及特別涉及一種在一種液體分散劑和乳化劑形成的穩(wěn)定的乳濁液中，從高分子量的粘膠形成球形纖維素的方法。
文檔編號C08J3/16GK1062739SQ9011019
公開日1992年7月15日 申請日期1990年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月30日
發(fā)明者約安尼斯·斯卡帕, 阿妮塔·M·比維斯 申請人:精細聚合物有限公司