[发明专利]二甲胺基丙基丙烯酰胺接枝琼脂糖凝胶色谱介质及制备方法和应用

说明书

本发明涉及二甲胺基丙基丙烯酰胺接枝琼脂糖凝胶色谱介质及制备方法和应用。将溴化介质悬浮于N,N′‑二甲基甲酰胺与水的混合溶液中，再向该悬浮液中加入单体二甲胺基丙基丙烯酰胺、溴化铜和2,2′‑联吡啶，通氮气除氧，再向悬浮液中加入溴化亚铜，继续通氮气反应；之后置于水浴摇床中恒温反应，将反应液暴露于空气中使溴化亚铜被氧化以终止反应,用EDTA清洗除去铜离子，用乙醇和大量去离子水清洗介质，得到二甲胺基丙基丙烯酰胺接枝琼脂糖凝胶色谱介质；对牛血清白蛋白的静态饱和吸附容量可高达365mg/mL，传质速率(D_e/D₀)高达2.45。该介质制备方法简单，成本低，在蛋白质高效分离纯化中将有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种二甲胺基丙基丙烯酰胺接枝琼脂糖凝胶色谱介质及制备方法和应用，显著提高蛋白质的吸附容量和传质速率，获得较高的动态结合容量，属于生物技术领域中的蛋白质色谱技术。

背景技术

离子交换色谱作为一种高效的分离技术，被广泛应用于蛋白质的分离纯化中。近年来，接枝型离子交换色谱通过在基础介质上进行聚合物接枝能提高蛋白质的吸附容量和传质速率，成为研究的热点。

通过在传统介质表面接枝上带有活性基团的聚合物长链，可以使吸附行为从介质表面扩展到三维空间，形成多层吸附,从而达到提高色谱介质吸附容量的目的。虽然,葡聚糖、聚乙烯亚胺等接枝修饰介质的开发,大幅度提高了蛋白质的吸附容量和传质速率。但是葡聚糖、聚乙烯亚胺等接枝介质为聚合物直接接枝,聚合物分子的分子量不均一，且其在基质介质上的接枝为多位点结合,因此接枝过程难以控制和优化,进而限制了其在工业上的应用。

针对聚合物接枝色谱介质的上述问题,发展链结构规整、聚合物链可控的琼脂糖离子交换色谱介质成为当务之急。研究者们采用多种接枝方法应用于离子交换色谱介质的制备。其中,原子转移自由基聚合技术是一种表面引发的自由基聚合方法,具有聚合工艺简单,聚合过程易控制,接枝链分子量分布窄,以及聚合实施方法多样等显著优点,是目前为止最具工业化应用前景的聚合方法之一。近年来,ATRP技术逐渐被用于色谱介质的制备，先前利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术在琼脂糖色谱介质表面接枝单体化合物制备得到链结构可控的聚(3-磺酸丙基甲基丙烯酸酯)接枝介质(Biochemical EngineeringJournal,2016,113:19-29)、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝介质(Journal ofChromatography A,2016,1443:118-125)对蛋白质具有良好的吸附容量，但传质速率没有明显的升高。

发明内容

本发明的目的在于开发一种接枝型阴离子交换色谱介质。本发明利用ATRP技术在琼脂糖凝胶介质表面接枝单体化合物二甲胺基丙基丙烯酰胺合成具有高蛋白吸附容量和传质速率的色谱介质，用于蛋白质吸附和分离纯化。通过控制反应条件合成不同接枝链长的阴离子交换介质。

所述的分离纯化色谱介质兼具吸附容量大与吸附速率快的特征，其制备方法过程简单，接枝链长度可调节。

本发明的技术方案概述如下：

一种二甲胺基丙基丙烯酰胺接枝琼脂糖凝胶色谱介质；该色谱介质是平均粒径为40-165μm的琼脂糖凝胶颗粒，接枝链为聚二甲胺基丙基丙烯酰胺，示意结构式如下：

本发明的接枝型阴离子交换色谱介质,该色谱介质是在琼脂糖凝胶多孔介质表面接枝聚二甲胺基丙基丙烯酰胺长链，n的长度是由离子交换容量(接枝量)除以溴化密度估算得来的，离子交换容量在60-900mmol/L。

本发明的二甲胺基丙基丙烯酰胺接枝琼脂糖凝胶色谱介质的制备方法，包括以下过程：