[发明专利]官能化载体材料以及制备和使用官能化载体材料的方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及适用于色谱柱或色谱筒的官能化载体材料。本发明还涉及包含官能化载体材料的色谱柱或色谱筒、制备官能化载体材料的方法以及使用官能化载体材料，例如作为色谱柱或色谱筒中的分离介质的方法。

背景技术

阳离子和阴离子交换色谱材料是已知的。阳离子交换色谱材料通常包含表面上连接有阴离子基团如磺酸基团(例如，S强阳离子交换剂)和/或羧酸基团(例如，CM弱阳离子交换剂)的介质。阴离子交换色谱材料通常包含表面上连接有阳离子基团如季铵离子(例如，Q强阴离子交换剂)和/或二乙氨基乙基(例如，DEAE弱阴离子交换剂)的介质。

在分离过程诸如蛋白质纯化中，由于生物分子的极高分子量(MW)和缓慢移动，所以高MW生物分子向介质表面的扩散非常慢且受限。为了解决这一问题，开发了“触须”概念，发现其非常有用并广泛采用。在“触须”概念中，包含接枝聚合物链的触须被接枝到介质的表面上。所述接枝聚合物链包含从聚合物的端部连接到介质表面的离子基团的重复单元。这些聚合物链可自由旋转，从而使蛋白质分子和聚合物固定相之间相互作用，而不需要生物分子扩散到介质的表面上，并因此实现高蛋白载荷。

触须涂布概念中所涉及的最常见的化学过程利用“接枝自”概念。在这类化学过程中，自由基聚合从介质颗粒的表面开始。对于阳离子交换介质，利用Ce(IV)盐(例如，授予E.Merck的美国专利No.5,453,186)使表面二醇基团(例如，在聚合反应之前，通过连接的环氧基团的水解制备)发生氧化还原化学过程，生成表面自由基，所述表面自由基使含磺酸的单体如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)聚合。就原材料(单体、Ce盐)和工艺(例如，过程控制、清洁和处理过程中的废物生成等)而言，这种化学过程非常昂贵。

在过去的20至25年间已经开发出生成聚合物的其他方式，包括一些新开发的活性聚合技术。这类技术包括例如原子转移自由基聚合(ATRP)或可逆加成-裂解链转移(RAFT)等。但是，这类技术具有高成本，并未能实现大规模商业生产。

人们继续努力开发适用作阳离子和/或阴离子交换色谱材料的经济有效的介质，以及制备这类介质的经济有效的方法。

发明内容

本发明涉及适用作例如阳离子和/或阴离子交换色谱材料的经济有效的介质。在本文中称为“官能化载体材料”、“官能化颗粒状载体材料”和/或“色谱材料”的所公开的介质适用于例如色谱柱或色谱筒中，诸如用于高压液相色谱(HPLC)柱或快速蛋白质液相色谱(FPLC)柱中。本发明还涉及制备官能化载体材料诸如官能化颗粒状载体材料的方法。

本发明涉及官能化载体材料。在一个示例性实施方案中，本发明涉及官能化载体材料，其包含载体材料；以及自载体材料表面延伸的聚合物链，该聚合物链通过二价硫键-S-共价键合到该表面，其中(1)该聚合物链包括：(i)其上的一个或多个正电荷，(ii)其上的一个或多个负电荷，(iii)可通过原子(如氢)或离子(如质子)的解离或缔合形成正电荷或负电荷的一个或多个可电离官能团，或(iv)：(i)至(iii)的任意组合；或者(2)该聚合物链也通过(i)第二个二价硫键-S-，(ii)二价氧键-O-和二价硅键-Si-，其中二价氧键-O-位于二价硅键-Si-和聚合物链之间，或(iii)：(i)和(ii)两者共价键合到该表面；或者(3)载体材料还包含自载体材料的表面延伸的至少一种双官能第二化合物，所述至少一种双官能第二化合物各自包含(i)能够将双官能化合物键合到该表面的一个或多个官能团，以及(ii)一个或多个亲水基团；或者(4)：(1)至(3)的任意组合。