DE69119688T2

DE69119688T2 - Pfropfcopolymere und Pfropfcopolymer-/Protein- Zusammensetzungen

Info

Publication number: DE69119688T2
Application number: DE69119688T
Authority: DE
Inventors: Patrick L Coleman; Steven L Kangas; Thomas A Kotnour; Richard J Rolando
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2011-10-05
Also published as: US5364907A; HK1006845A1; US5466747A; EP0480643A3; JP3169999B2; EP0480643A2; DE69119688D1; JPH04264115A; US5466749A; EP0480643B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Pfropfcopolymere und Verfahren zu ihrer Darstellung. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Immobilisierung von Proteinen auf synthetischen Polymeren sowie Methoden des Immunoassays auf der Grundlage einer solchen Immobilisierung. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls Polymere mit auf deren Oberfläche immobilisierten Proteinen.

Ausgangssituation

Die Verarbeitung und/oder Herstellung von Polymeren unter Verwendung von Abstreif-Reaktoren ((auch genannt "selbstreinigender Reaktor")), wie beispielsweise Schneckenextruder und Zweischneckenextruder, ist gut bekannt (eine derartige Verarbeitung wird oftmals bezeichnet als "Reaktivextrusion"). Zweischneckenextruder und ihre Anwendung in Prozessen mit kontinuierlicher Arbeitsweise, wie beispielsweise der Pfropfpolymerisation, dem Legieren, der Massepolymerisation von Vinylmonomeren und Kondensations- und Additionsreaktionen, wurden allgemein beschrieben in "Plastics Compounding", Jan./Febr., 1986, S. 44...53 (Eise et al.), und in "Plastics Compounding", Sept./Okt., 1986, S. 24...39 (Frund et al.). Danach werden Pfropfreaktionen ausgeführt, indem in den Startzonen eines Extruders zunächst ein polymerer Vertreter geschmolzen wird, ein Peroxid-Katalysator in den Extruder eingespritzt wird und unter hohen Scherbedingungen ein Monomer eingemischt wird. Danach sollen die Vorteile des Zweischneckenextrusionsprozesses eine enge Verteilung der relativen Molekülmasse einschließen, verbesserte Schmelzflußeigenschaften, zuverlässige Prozeßsteuerung und einen kontinuierlich arbeitenden Prozeß.
Die Reaktionen der Pfropfpolymerisation von Polyolefinen mit verschiedenen Monomeren unter Anwendung von Abstreif-Reaktoren sind bekannt. Danach soll ein derartiges Pfropfen zur Schaffung eines Polymeradduktes mit Funktionalität anwendbar sein, um eine weitere Modifikation von Struktur und Eigenschaften zu ermöglichen. Allgemeine verfahrenstechnische Vorschläge im Zusammenhang mit der Erzeugung dieser Addukte durch "mechanochemische, synthetische Darstellung", um im Zusammenhang mit dem Pfropfen von Maleinsäureanhydrid an Polypropylen in "Polymer Prep.", 1986, 27, 89 (Al-Malaika), diskutiert. Es sind spezielle Reaktionen der radikalischen Pfropfpolymerisation veröffentlicht worden. Beispielsweise wird in der US-P-3 177 270 (Jones et al.) ein Verfahren zur Herstellung von Pfropfcopolymeren durch "Malaxieren" eines Olefinpolymers bei einer Temperatur zwischen 110 ºC ... 250 ºC, während das Polymer mit einem geringfügigen Anteil einer Mischung kontaktiert wird, die eine Monovinyl-aromatische Verbindung und wahlweise ein oder mehrere andere Monomere umfaßt, wie beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylnitril, Methylmethacrylat, Methacrylnitril oder Maleinsäureanhydrid, wobei die Mischung darin aufgelöst ein organisches Peroxid enthält. Die GB-P-1 393 693 (Steinkamp et al.) offenbart die Anwendung eines Einschneckenextruders zum Pfropfen von Monomeren, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid und Acrylsäure, an Polyolefine, wie beispielsweise Polypropylen, in Gegenwart eines geeigneten radikalischen Initiators, wie beispielsweise ein organisches Peroxid. Danach sollen die Produkt- Pfropfcopolymere einen Schmelzflußindex (MFI) haben, der mindestens um 50 % größer ist als der MFI des Grundpolymers.
Die US-P-4 003 874 (Ide et al.) offenbart modifizierte Polyolefine, die durch Zusetzen einer ungesättigten Carbonsäure oder eines Anhydrids davon und eines organischen Peroxids zu einem Polyolefin und Schmelzen dieser Komponenten in einem Extruder erhalten werden. Das so erhaltene Polyolefin haftet an Glasfasern.
Die US-P-4 146 529 (Yamamoto et al.) offenbart ein Verfahren zur Herstellung modifizierter Polyolefine durch Vereinigen eines Polyolefins mit einer oder mehreren Carbonsäuren oder ihren Anhydriden in Gegenwart eines Radikalerzeugers in einem Extruder und ingegenwart eines Organosilans.
Die US-P-4 228 255 (Fujimoto et al.) offenbart ein Verfahren zum Vernetzen eines Polyolefins, wobei das Polyolefin ein Polyethylen niedriger Dichte oder eine Polyolefin-Mischung ist, die ein Polyethylen niedriger Dichte enthält, umfassend das Umsetzen des Polyolefins mit einem organischen Silan und einem organischen radikalischen Initiator unter Erzeugung eines Silan-gepfropften Polyolefins, sodann Mischen des Silan-gepfropften Polyolefins mit einem Silanol-Kondensationskatalysators. Die Mischung wird sodann durch Erhitzen in einem Einschneckenextruder extrudiert, um ein vernetztes Polyethylen zu erhalten.
Die DE-A-3 741 342 (Japan Atomic Energy Research Institute) offenbart ein Verfahren zum Erzeugen eines medizinischen Materials mit einer starken antithrombotischen Fähigkeit, das zur Verwendung in Kathetern und anderen medizinischen Vorrichtungen in Kontakt mit Blut geeignet ist, das durch die zirkulatorischen Organe und andere Gewebe strömt. Das offenbarte Material wird erzeugt, wenn die Oberflächen der Substrate (z.B. Polyethylen-Folien mit einer Dicke von 50 Mikrometer) an Elektronenstrahlen exponiert und mit Monomerlösungen kontaktiert werden.
Der "World Patents Index" (Woche 8950) der Derwent Publications Ltd., AN 89-367 670 und JP-A-1 275 639 (Agency of Ind. Sci. Tech.), 6. November 1989, offenbart die Oberflächenmodifikation von Polymer-Oberflächen durch Plasmabehandlung.
Der "World Patents Index" (Woche 8646) der Derwent Publications Ltd., AN 86-302 861 und JP-A-61 225 653 (Nippon Medical Sup.), 7. Oktober 1986, offenbart, daß ein wasserlösliches und nichtionisches Polymer an der Oberfläche eines Mittels gebunden wird, welches Mittel aus synthetischem Harz erzeugt worden ist.
Eine unter der Vielzahl der Eigenschaften einiger synthetischer Polymere ist deren Fähigkeit zur reversiblen Bindung von Proteinen. Auf einem solchen Binden beruhen viele Assay-Methoden von Protein-enthaltenden Substraten. Das in "Biomedical Applications of Immobilized Enzyms", Bd. 2, T.M.S. Chang, Herausg., Plenum Publishing Corp., (Engvall), beschriebene Enzym-gekoppelte Immunosorbent-Assay ist nur eine dieser Methoden. ELISA und andere Enzymimmunoassay-Methoden, wie sie beispielsweise in Clin. Chem., 1976, 22, 1243 (Wisdom) beschrieben werden, verwenden in der Regel ein Material, wie beispielsweise Glas, Polycarbonat oder Polystyrol, als ein Festphasen-Immunadsorbent, welches einen der Vertreter eines immunologischen Paares immobilisiert. Der nachfolgende Assay beruht auf ein kompetitives Binden des anderen Vertreters des immunologischen Paares in einer markierten oder nichtmarkierten Form an dem immobilisierten Vertreter. Einer der festgestellten Nachteile der Anwendung derartiger Methoden besteht darin, daß das immobilisierte Protein lediglich physikalisch an dem Immunadsorbent adsorbiert wird, so daß das adsorbierte Protein durch Spülen oder Kontakt mit wäßrigen Pufferlösungen in unterschiedlichem Maße abgewaschen werden kann. Die Folge einer derartigen "Leckage" des adsorbierten Proteins ist eine Verringerung der Assay-Genauigkeit, Präzision und Empfindlichkeit.

Zusammenfassung

Die vorliegende Erfindung betrifft Pfropfcopolymere, umfassend ein ein Poly(α-olefin)-Grundpolymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und einer kompatiblen Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon, welches Pfropfcopolymer daran angepfropft ein olefinisches Monomer aufweist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: im Fall eines Polyethylen-Grundpolymers
1-Vinylimidazol, Hydroxyethylmethacrylat, N,N-Dimethylacrylamid, Polyethylenglykolmonomethacrylat, N-Vinylpyrrolidon und eine Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon;
im Fall eines Polypropylen-Grundpolymers
1-Vinylimidazol;
im Fall eines Polystyrol-Grundpolymers
1-Vinylimidazol;
wobei im Fall einer Grundpolymer-Mischung von beliebigen zwei oder mehreren von Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, 1-Vinylimidazol das angepfropfte Monomer in einer wirksamen Menge vorliegt, um die Proteinmenge, die am Pfropfcopolymer im Vergleich mit dem Grundpolymer gebunden wird, zu erhöhen, wobei das Pfropfcopolymer ein homogenes, gleichförmiges, thermoplastisches Pfropfcopolymer ist.
Die vorliegende Erfindung gewährt ebenfalls eine Polymer/Protein-Zusammensetzung, umfassend: ein Pfropfcopolymer, wie vorstehend ausgeführt, mit einem auf der Oberfläche der Zusammensetzung immobilisierten Protein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls Verfahren zum Herstellen eines Pfropfcopolymers, umfassend die Schritte:
(1) Zuführen von Materialien in ein Reaktionsgefäß, welche Materialien umfassen:
(a) das Poly(α-olefin)-Grundpolymer,
(b) eine wirksame Menge eines radikalischen Initiatorsystems mit einem oder mehreren freiradikalischen Initiatoren; sowie
(c) das olefinische Monomer, in welchem alle Substanzen weitgehend frei sind von Sauerstoff;
(2) Umsetzen der Materialien in dem Reaktionsgefäß zur Schaffung des Pfropfcopolymers; sowie
(3) Entnehmen des Pfropfcopolymers aus dem Reaktionsgefäß.
Die vorliegende Erfindung gewährt ebenfalls ein Verfahren zum Immobilisieren eines Proteins, umfassend den Schritt:
Kontaktieren des Proteins mit einer Pfropfcopolymer- Oberfläche, welches Pfropfcopolymer eines der vorgenannten Pfropfcopolymere ist, bei einer Temperatur und für eine Dauer, ausreichend, um ein Immobilisieren des Proteins auf der Oberfläche zu bewirken.
Ferner gewährt die Erfindung eine Immunoassay-Methode, umfassend die Schritte:
(1) Behandeln eines Artikels, der eine Oberfläche einer Polymer/Protein-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, mit einem immunologischen Paar;
(2) Inkubieren des behandelten Artikels mit einer Lösung, von der angenommen wird, daß sie den zweiten Vertreter des immunologischen Paares enthält; und
(3) Bestimmen der Menge des zweiten Vertreters des in der Lösung vorliegenden immunologischen Paares.
Mit Hilfe der gepfropften Monomere ermöglichen die erfindungsgemäßen Pfropfcopolymere in einem erhöhten Maße ein irreversibles Binden (d.h. Immobilisieren) der Proteine für Aufgaben wie beispielsweise den Immunoassay. Dementsprechend gewähren erfindungsgemäße Pfropfcopolymer/Protein- Zusammensetzungen eine Verbesserung der Bioassay-Genauigkeit, -Präzision und -Empfindlichkeit.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 ein exemplarisches Fließschema eines Prozesses zum Herstellen der erfindungsgemäßen Pfropfcopolymere und solcher, die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden. Dem Fachmann bekannte Ausrüstung, wie beispielsweise Pumpen und Ventile, wurden nicht dargestellt und Sekundär-Prozeßströme, wie beispielsweise Versorgungsleitungen (z.B. Kühlwasser) weggelassen;
Fig. 2 ein Fließschema eines zum Herstellen von Pfropfcopolymeren verwendbaren, gegenläufigen Doppelschneckenextruders.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Ein erfindungsgemäßes Pfropfcopolymer umfaßt ein Poly(a-olefin)-Grundpolymer und ein daran über eine Alkenyl- Gruppe angepfropftes Monomer. Die Doppelbindung liegt selbstverständlich in dem Produkt-Pfropfcopolymer nicht vor, sondern es wird in dem Prozeß des Pfropfens aus der Alkenyl- Gruppe eine gesättigte Verknüpfung (z.B. Alkylen) zwischen dem Grundpolymer und dem gepfropften Teil (("Teil" ... hierin verwendet als "nichtsubstituierte Gruppe")). In der vorliegenden Patentbeschreibung und den Patentansprüchen bezeichnet eine gepfropfte Alkenyl-Gruppe eine solche gesättigte Verknüpfung und bezeichnet nicht das Vorhandensein einer olefinischen ungesättigten Stelle in dem gepfropften Monomer, wie es in dem Pfropfcopolymer eingebaut wird.
Geeignete Grundpolymere schließen Poly(a-olefine) ein, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und einer Mischung von zwei oder mehreren davon. Geeignet sind Grundpolymere von nahezu jeder beliebigen relativen Molekülmasse. In ähnlicher Weise sind Grundpolymere und kompatible Mischungen davon mit einem großen Bereich von Schmelzindex-Werten geeignet (z.B. von etwa 0,1 bis etwa 1,500).
Das olefinische Monomer wird ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: im Fall eines Polyethylen (PE)-Grundpolymers 1 Vinylimidazol (VIm), Hydroxyethylmethacrylat, N,N- Dimethylacrylamid, ein Polyethylenglykolmonomethacrylat (Peg; geeignet sind: Polyethylenglykolmonomethacrylate mit nahezu jeder beliebigen relativen Molekülmasse, z.B. im Bereich von etwa 200 bis etwa 10.000), N-Vinylpyrrolidon (NVP) und eine Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon; im Fall eines Polypropylen (PP)-Grundpolymers: 1 Vinylimidazol; im Fall eines Polystyrol (PS)-Grundpolymers: 1 Vinylimidazol sowie im Fall einer Grundpolymermischung von beliebigen zwei oder mehreren von Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol: 1 Vinylimidazol.
Ein erfindungsgemäßes Pfropfcopolymer umfaßt eine wirksame Menge des gepfropften Monomers, um die Proteinmenge, die am Pfropfcopolymer im Vergleich mit dem Grundpolymer gebunden wird, zu erhöhen. Mit anderen Worten, bindet das Pfropfcopolymer Proteine in einem höheren Maße als das Grundpolymer. Die Menge, die eine wirksame Menge des gepfropften Teils ausmacht, hängt von den speziellen angepfropften Monomeren und dem speziellen Grundpolymer ab. In der Regel wird jedoch ein Pfropfcopolymer etwa 0,01 % bis etwa 20 Gewichtsprozent und vorzugsweise 0,5 % bis etwa 10 Gewichtsprozent des gepfropften Monomers ausmachen. Bei der Herstellung der (nachstehend im einzelnen beschriebenen) Pfropfcopolymere wird die Verwendung ähnlicher Monomermengen bevorzugt, d.h. vorzugsweise etwa 0,01 % bis etwa 20 Gewichtsprozent oder darüber und mehr bevorzugt 0,5 % bis etwa 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Grundpolymer.
In einer erfindungsgemäßen Pfropfcopolymer/Protein- Zusammensetzung sind verschiedene gepfropfte Monomere je nach dem speziellen Grundpolymer geeignet. Im Fall eines Polyethylen-Grundpolymers wird das gepfropfte Monomer ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus 1-Vinylimidazol, Hydroxyethylmethacrylat (HEMA), N,N-Dimethylacrylamid (DMA), Polyethylenglykolmonomethacrylat, N-Vinylpyrrolidon und einer Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon. Im Fall eines Polypropylen- oder Polystyrol-Grundpolymers und im Fall einer kompatiblen Mischung eines Grundpolymers von beliebigen zwei oder mehreren von Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol ist das gepfropfte Monomer 1-Vinylimidazol.
Ein in einer erfindungsgemäßen Pfropfcopolymer/Protein- Zusammensetzung verwendetes Pfropfcopolymer, ähnlich einem erfindungsgemäßen Pfropfcopolymer, umfaßt eine Menge des gepfropften Monomers, die wirksam ist, um die Menge des Proteins, welches an dem Pfropfcopolymer gebunden wird, im Vergleich zum Grundpolymer zu erhöhen. Die Menge, die eine wirksame Menge ausmacht, wurde vorstehend im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Pfropfcopolymeren diskutiert.
Zur Herstellung eines Pfropfcopolymers werden das Grundpolymer und das Monomer in Gegenwart eines Initiatorsystems umgesetzt, umfassend einen oder mehrere radikalische Initiatoren. Das Initiatorsystem dient zum Starten des radikalischen Pfropfens des Monomers. In einem Verfahren mit einem Grundpolymer, welches unter den Bedingungen einer Polymerschmelze in Gegenwart eines radikalischen Initiators keiner wesentlichen Vernetzung unterliegt, wird das Grundpolymer im Reaktionsgefäß abgebaut. Die Auswahl eines geeigneten Initiatorsystems führt jedoch zu einem Produkt- Pfropfcopolymer, welches die relative Molekülmasse des Grundpolymers besser bewahrt.
Es sind zahlreiche Initiatoren bekannt. Geeignete Initiatoren schließen ein: Hydroperoxide, wie beispielsweise Cumen, tert-Butyl- und tert-Amylhydroperoxide sowie 2,5- Dihydroperoxy-2,5-dimethylhexan; Dialkylperoxide, wie beispielsweise Di-tert-Butyl-, Dicumyl- und tert-Butylcumylperoxide, 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan sowie 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hex-3-in; Peroxyester, wie beispielsweise tert-Butylperbenzoat und Di-tert- butyldiperoxyphthalat; Diacylperoxide, wie beispielsweise Benzoylperoxid und Lauroylperoxid; Peroxyketale, wie beispielsweise n-Butyl-4,4-bis(tert-butylperoxy)-valerat und 1,1-Di-tert-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan; sowie Azo-Verbindungen, wie beispielsweise Azoisobutyronitril.
Die Reaktionsbedingungen, unter denen ein Pfropfcopolymer hergestellt wird, umfassen normalerweise das Erhitzen bei etwa 150 ºC bis etwa 250 ºC. Die Reaktanten haben normalerweise eine Verweildauer von etwa 1 bis etwa 20 Minuten. Es ist daher schwierig, einen einzelnen Initiator mit einer solchen Zersetzungsgeschwindigkeit zu wählen, daß die Initiatorradikale in einer ausreichenden Konzentration für eine längere Zeitdauer vorliegen, wenn eine relativ geringe Konzentration des Initiators verwendet wird. Daher wird die Verwendung einer Mischung von mindestens zwei Initiatoren als ein Initiatorsystem bevorzugt. Durch geeignete Wahl der Komponenten des Initiatorsystems wird die vorstehend erörterte Schwierigkeit bei einzelnen Initiatoren überwunden und die Kontrolle und Optimierung der physikalischen Eigenschaften des Produkt-Pfropfcopolymers ermöglicht. Im Allgemeinen hat jeder Initiator in einem Initiatorsystem vorzugsweise eine Zersetzunggeschwindigkeit, die weitgehend von denen der anderen Initiatoren im Initiatorsystem verschieden ist. In einem Prozeß mit einer Verweildauer von etwa 5 bis 10 Minuten bei einer Temperatur von etwa 200 ºC wurde ein Initiatorsystem als geeignet entdeckt, bei welchem der eine Initiator über eine Halbwertzeit von etwa 30 Sekunden und der andere Initiator über eine Halbwertzeit von etwa 2 Minuten verfügt.
Bevorzugte Initiatorsysteme schließen Mischungen ein, umfassend etwa 40 % bis etwa 60 Gewichtsprozent 2,5-Dimethyl- 2,5-di(tert-butylperoxy)hexan (wie beispielsweise das kommerziell verfügbare LUPERSOL 101 von der Petinwalt Corporation) und von etwa 60 % bis etwa 40 Gewichtsprozent eines Initiators, wie beispielsweise 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hex- 3-in (wie beispielsweise das kommerziell verfügbare LUPERSOL 130 von der Pennwalt Corporation), tert-Butylhydroperoxid oder Di-tert-butylperoxid. Die Zersetzungsgeschwindigkeiten des Initiators sind temperaturabhängig, und es können vom Durchschnittsfachmann zu der Temperatur der Reaktion und der Verweildauer der Reaktanten passende weitere spezielle Initiatorsysteme und bevorzugte Konzentrationen davon gewählt werden.
Die Initiatorgesamtkonzentration beträgt vorzugsweise von etwa 0,1 % bis etwa 1 Gewichtsprozent und mehr bevorzugt von etwa 0,25 % bis etwa 0,5 Gewichtsprozent bezogen auf das Grundpolymer.
Die Pfropfcopolymere können unter Verwendung zahlreicher gut bekannter Reaktionsgefäße hergestellt werden, wie beispielsweise Rührkesselreaktoren, Röhrenreaktoren und Extruder. Die Pfropfcopolymere werden vorzugsweise mit Hilfe eines Verfahrens mit einem Abstreif-Reaktor hergestellt. Ein Abstreif-Reaktor umfaßt einen Mantel oder Behälter, der mindestens einen Rotor mit einem abstreifenden Abschnitt enthält, der sich in der Nähe der Innenfläche des Mantels befindet, sowie einen Fußabschnitt, der von dem Mantel wesentlich weiter beabstandet ist, als der abstreifende Abschnitt. Wenn sich der Rotor dreht, läuft der abstreifende Abschnitt nahe genug an der Innenseite des Mantels vorbei, um die Oberfläche zu säubern und eine Dichtung zu bilden, wenn der Reaktor Monomer und/oder Polymer enthält, die jedoch nicht so dicht ist, daß sie eine dauerhafte Verformung entweder des Rotors oder des Mantels bewirkt. Es ist erforderlich, daß ebenfalls die Fußoberfläche des Rotors während des Reaktorbetriebs kontinuierlich abgestreift oder gesäubert wird.
Ineinandergreifende Zweischneckenextruder können als Abstreif-Reaktoren verwendet werden. Die Schnecken dienen als die Rotoren und die Schneckenstege als der abstreifende Abschnitt, während die Schneckenfußöberfläche zwischen den Schneckenstegen als die Fußfläche zwischen den Stegen als Fußoberfläche dient. Die Abstände zwischen der Innenseite der Trommelwandung des Extruders und der Schneckenstege der Schnecken liegen vorzugsweise im Bereich von etwa 0,25 mm ... 0,5 mm. Obgleich Gleichdrall-Doppelschneckenextruder verwendet werden können, werden gegenläufige Doppelschneckenextruder bevorzugt. Der gegenläufige Extruder wirkt als Verdrängerpumpe und fördert den Reaktantenstrom und verhält sich auch ähnlich wie eine Reihe kleiner Mischzonen oder als kontinuierliche Rührkesselreaktoren. Der gegenläufige Zweischneckenextruder ermöglicht auch eine gute Kontrolle des Schmelzens, des Mischens und der Reaktionstemperaturen.
Vorzugsweise sind die Schnecken eines gegenläufigen Zweischneckenextruders in Segmenten unterteilt, d.h. die Extruderschnecken können aus einer Reihe separater Schneckensegmente mit Hilfe einer Mitnehmernut zusammengesetzt sein, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle sitzen, und können in verschiedenen Anordnungen und Konfigurationen auseinandergenommen und wieder neu angeordnet werden. Es ist ebenfalls möglich, Schneckensegmente mit mehrfachen Gängen (z.B. 2 oder 3) und unterschiedlichen Teilungen einzusetzen, wobei eine oder mehrere Schneckensegmente zum verstärkten Mischen in der Reihenfolge umgekehrt werden können. Damit lassen sich Verweildauer der Reaktanten und somit die Eigenschaften des resultierenden Produkts durch Auswahl von Schneckenteilung ((Gangsteigung)) und/oder Schneckendrehzahl (d.h. die Zahl der Umdrehungen der Schnecke pro Minute) variieren. Außerdem kann jede einzelne Zone eines Doppelschneckenextruders durch externe Heiz- oder Kühlvorrichtungen unabhängig beheizt oder gekühlt werden, wodurch eine weitere Kontrolle der Reaktionsbedingungen ermöglicht wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Anwendung eines Abstreif-Reaktors in dem Verfahren der Erfindung diskutiert. Das Grundpolymer kann in einen Bereich des Reaktors zugeführt werden, der mit dem Bereich koinzidiert, in den das Initiatorsystem zugeführt wird. Beispielsweise kann das gewünschte Grundpolymer, vorzugsweise in Form von Pellets, mit einem Radikal-Initiatorsystem befeuchtet und mit einem inerten Gas, wie beispielsweise Stickstoff, Helium, Argon o.dgl., gespült werden, um das Material im wesentlichen frei von Sauerstoff zu machen (d.h. Sauerstoff liegt, wenn überhaupt, in einer solchen Menge vor, daß er die angestrebten Reaktionen der Radikalpolymerisation nicht wesentlich beeinträchtigt). Die Reaktion wird vorzugsweise unter wasserfreien Bedingungen ausgeführt.
Das Grundpolymer/Initiator-Gemisch kann mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in die Beschickungszone 1 des Abstreif-Reaktors eingeführt werden. Es wird jedoch bevorzugt, das Grundpolymer in einem Bereich des Reaktors vor oder gleichzeitig in den Bereich einzuführen, in den das Initiatorsystem eingespeist wird.
Vorzugsweise wird in Fällen, in denen das Grundpolymer ein Poly(α-olefin) ist, das unter den Bedingungen des Polymerschmelzens in Gegenwart eines radikalischen Initiators weitgehend keinem Vernetzen unterliegt, das Grundpolymer dem Reaktor in einem vorangehenden Reaktorbereich zugeführt oder gleichzeitig in den Bereich, in den das Initiatorsystem zugeführt wird, wobei das Monomer dem Reaktor in einen Reaktorbereich zugeführt wird, der dem Bereich folgt, in den der Initiator eingespeist wird. In Fällen, bei denen das Poly(a-olefin)-Grundpolymer unter den Bedingungen des Polymerschmelzens in Gegenwart eines radikalischen Initiators weitgehend einem Vernetzen unterliegt, werden das Grundpolymer und der Initiator vorzugsweise dem Reaktor in einem Bereich zugeführt, der dem Bereich vorangeht, in den das Monomer eingespeist wird, allerdings bei einer solchen Temperatur, daß das Vernetzen des Grundpolymers vor der Zugabe des Monomers auf ein Minimum herabgesetzt oder verhindert wird. Die Beschickungszone 1 umfaßt normalerweise eine Materialbeschickungsöffnung, in die das Grundpolymer einlaufseitig eingespeist werden kann und in die das Initiatorsystem auslaufseitig eingespeist werden kann. Eine weitere Alternative Methode der Beschickung des Grundpolymers und des Initiators umfaßt die Verwendung einer Zweikomponenten-Beschickungszone, bestehend aus einer Beschickungszone für ein Grundpolymer, in die das Grundpolymer eingespeist wird, gefolgt von einer separaten Beschickungszone für den Initiator, in die der Initiator eingespeist wird. Der Extruder wird vorzugsweise unterdosiert, d.h. das gesamte, in die Beschickungszone eingeführte Material wird in die Initiator/Schmelzzone 2 des Extruders befördert und nichts in der Beschickungszone 1 zurückgehalten. Die Beschickungsraten können von der Größe des Reaktors abhängen, wobei der Fachmann für die jeweilige Reaktorgröße die geeigneten Beschickungsraten bestimmen kann. Wenn beispielsweise ein LEISTRITZ 34 mm-gegenläufiger Zweischneckenextruder ver-wendet wird, betragen die Beschickungsraten vorzugsweise von etwa 0,4 kg/h bis etwa 9 kg/h. Die Beschickungszonenschnecke hat vorzugsweise eine hohe Gangsteigung (z.B. 20 mm), um Grundpolymer-Pellets aufzunehmen. Die Beschickungszone kann in Abhängigkeit von den Reaktanten, den Reaktionsbedingungen temperaturgeregelt gefahren werden. Je nach dem verwendeten Grundpolymer wird die Beschickungszone des Extruders normalerweise in einem Temperaturbereich von etwa 10 ºC bis etwa 50 ºC gehalten.
In der Start/Schmelzzone 2 werden das Initiatorsystem und das Grundpolymer gemischt und erhitzt. Wenn nicht- vernetzende Grundpolymere verwendet werden, wie beispielsweise Polypropylen und Polystyrol, ist die Temperatur vorzugs-weise so hoch, daß keine Radikalkettenreaktionen ausgelöst werden. Bevorzugte Temperaturen hängen von dem speziellen Grundpolymer und dem Initiatorsystem ab, geeignet sind im allgemeinen jedoch Temperaturen im Bereich zwischen 150 ºC und 250 ºC. Wenn vernetzende Grundpolymere verwendet werden, werden sowohl die Beschickungszone als auch die Start/Schmelz-zone vorzugsweise bei einer solchen Temperatur gehalten, daß der Initiator keine Initiator-Radikale mit signifikanter Rate erzeugt. Sofern die Verweildauer der Materialien in diesen Zonen lediglich ein kleiner Bruchteil der Gesamtverweildauer ist, wird dadurch das Vernetzen des Grundpolymers vor dem Zusatz des Azlacton-Monomers auf ein Minimum herabgesetzt oder verhindert. Wiederum werden die bevorzugten Tempe-raturen von dem speziellen Grundpolymer und Initiatorsystem abhängen. Normalerweise werden jedoch Temperaturen zwischen etwa 100 ºC und 150 ºC bevorzugt.
In der Monomer-Beschickungszone 3 wird ein Stickstoff- gespültes Monomer normalerweise mit Hilfe einer Hochdruckspeisepumpe und unter einer inerten Atmosphäre zugeführt. Das Monomer wird normalerweise als eine Flüssigkeit oder als eine Lösung in einem inerten Lösemittel zugeführt (z.B. Decan, Toluol, Tetrahydrofuran o.dgl.). Wiederum sind die Beschickungsraten variabel, wobei bei Verwendung eines LEISTRITZ 34 mm-gegenläufigen Zweischneckenextruders die Beschickungsrate vorzugsweise etwa 4 g/h bis etwa 180 g/h beträgt. Die Monomer-Beschickungszone wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 150 ºC bis etwa 250 ºC gehalten.
Das Pfropfen läuft in der Reaktionszone 4 ab. Die Reaktionszone ist beheizt. Die bevorzugte Temperatur hängt von dem speziellen Grundpolymer und dem Initiatorsystem ab, die verwendet werden. Die bevorzugte Temperatur der Reaktionszone hängt ferner von der vorgesehenen Verweildauer in der Reaktionszone ab. In der Regel sind die Temperaturen im Bereich von 150 ºC ... 250 ºC und Verweilzeiten im Bereich von 1 Minute ... 10 Minuten geeignet.
Bei Reaktionen, bei denen restliches Monomer zurückbleibt, wird die Entfernung des Restmonomers durch Belüften bevorzugt. Dieses kann in der Entgasungszone 5 erfolgen, wo ein Unterdruck (z.B. etwa ein absoluter Druck von 10 kPa) auf eine Entlüftungsleitung aufgegeben wird. Das resultierende Produkt wird durch eine Blockzone 6 geschickt, die in das Pfropfcopolymer-Produkt für eine gewünschte etwaige Weiterverarbeitung befördert, z.B. Formgebung in einem Gesenk, Extrudieren, Quenschen in einer geeigneten Abschreckflüssigkeit oder Pelletisieren zur leichteren Handhabung und/oder Lagerung.
In Fällen, bei denen ein Quenchen ((Abschrecken)) des Pfropfcopolymers der Erfindung in einer Abschreckflüssigkeit angestrebt wird, kann jede geeignete Abschreckflüssigkeit verwendet werden. Üblicherweise wird Wasser verwendet. Das Abschrecken in Wasser kann jedoch zu einer gewissen unerwünschten Hydrolyse der angepfropften hydrolytischen Teile führen (sofern vorhanden), wie beispielsweise Ester, die in Pfropfcopolymeren vorliegen, bei denen die Monomere Polyethylenglykolmonomethacrylat oder Hydroxyethylmethacrylat sind. Ferner kann das Abschrecken in Wasser dazu führen, daß das Pfropfcopolymer eine relativ hohe Feuchte enthält, die interne Hydrolyse von hydrolytisch Gruppen (sofern vorhanden) hervorrufen und ein schlechtes Verhalten des Pfropfcopolymers bei Formgebung bewirken kann. Daher wird bevorzugt, ein erfindungsgemäßes Pfropfcopolymer in einer Abschreckflüssigkeit abzuschrecken, die gegenüber den im Monomer eventuell vorhandenen funktionellen Gruppen inert ist. Bei einer derartigen Abschrecklösung wird ebenfalls angestrebt, daß sie eine geringe Flüchtigkeit und hohe spezifische Wärme aufweist. Geeignete Abschreckflüssigkeiten können vom Durchschnittsfachmann mühelos ausgewählt werden. Speziell bevorzugte Abschreckflüssigkeiten umfassen inerte flüssige Fluorkohlenstoffe.
Eine Pfropfcopolymer-Oberfläche kann Proteine binden (d.h. immobilisieren). Das Protein kann beispielsweise ein Antikörper sein, z.B. Antihuman-IgE, ein Protein, wie beispielsweise Protein A, oder ein Enzym. Bevorzugte Proteine zur Immobilisierung umfassen solche mit einer relativen Molekülmasse von mindestens 1.000 und am meisten bevorzugt mindestens 4.000.
Beispielsweise kann ein Pfropfcopolymer in Form eines Artikels hergestellt werden, wie beispielsweise eine Mikrotiterplatte oder ein Teströhrchen oder in Form von Kügelchen oder einer Folie. Zum Binden eines Proteins an der Oberfläche des Artikels, kann der Artikel mit einem Protein, z.B. einem Serum oder einer anderen Protein-enthaltenden Lösung, in Kontakt gebracht werden, d.h. inkubiert werden. Das Protein kann auch im Bedarfsfall eine Spurenkonzentration eines markierten (d.h. radiomarkierten oder fluoreszenzmarkierten) Proteins enthalten, um die Analyse des Proteins zu ermöglichen. Ein Artikel mit daran gebundenem Protein kann sodann weiter inkubiert werden, beispielsweise mit einer relativ konzentrierten zweiten Proteinlösung, z.B. Rinderserumalbumin, um jegliche verbleibende Oberfläche des Artikels zu blocken und von der Oberfläche des Artikels zu Anfang adsorbiertes Protein zu verdrängen.
Ein in der vorstehend beschriebenen Weise behandelter Artikel kann mit einem ein Protein denaturierenden Mittel behandelt (z.B. inkubiert) werden, wie beispielsweise Natriumdodecylsulfat (SDS), um adsorbiertes Protein von der Oberfläche zu entfernen. Die Analyse des resultierenden Artikels zeigt, daß die Menge des auf der Oberfläche des Pfropfcopolymers zurückgehaltenen Proteins durch den angepfropften Teil erhöht wird.
Das verstärkte irreversible Binden von Proteinen, wie beispielsweise Antikörpern, in den erfindungsgemäßen Pfropfcopolymer/Protein-Zusammensetzungen erklärt die Nützlichkeit bei Anwendungen, bei denen eine Protein-Immobilisierung angestrebt wird, z.B. bei diagnostischen Einsätzen, bei denen Proteine immobilisiert werden, einschließend Mikrotiter-Assayvorrichtungen, und Perlensuspensionen zur Verwendung in ELISA und anderen bekannten Immunoassay-Methoden, wie sie beispielsweise in Clin.Chem. (1976) 22, 1263 (Wisdom) beschrieben wurden. Ferner ist jedoch bekannt, daß eine proteinhaltige Schicht das Binden von Zellen fördert. Mit der vorliegenden Erfindung wird es möglich, Proteine zu binden, wie beispielsweise Albumine, Collagene, Grenzhautfraktionen oder spezifische Proteine, wie beispielsweise Fibronectin, Laminin, monoklonale Antikörper oder Adhäsionsproteine, die alle das Binden von Zellen an einer Polymeroberfläche fördern können.
Die Immobilisierung eines Proteins auf einem Pfropfcopolymer kann durch Kontaktieren des Proteins mit einer Pfropfcopolymer-Oberfläche bei einer Temperatur und für eine Zeitdauer ausgeführt werden, die ausreichend sind, u ein Binden des Proteins an der Pfropfcopolymer-Oberfläche zu bewirken. Es ist nicht möglich, die speziellen Bedingungen aufzuzählen, die für jede und alle nucleophile (Substanzen) geeignet sind, doch kann der Fachmann diese Bedingungen mühelos auswählen. In der Regel wird jedoch eine Exponierung einer Pfropfcopolymer-Oberfläche bei Raumtemperatur an einer Lösung des Proteins in einem geeigneten Lösemittel geeignet sein, um das Protein an der Oberfläche zu binden.
Die Menge der an der Oberfläche eines Pfropfcopolymers angepfropften Teile kann konventionell gemessen werden, wie beispielsweise mit Hilfe der Röntgenstrahlen-Photoelektronenspektroskopie, Fourier-Infrarotspektralphotometrie, Infrarot-Reflexionsspektralphotometrie.
Nachfolgend wird die Herstellung von Pfropfcopolymeren und Pfropfcopolymer/Protein-Zusammensetzungen beschrieben. Die Temperaturen werden in Grad Celsius angegeben und alle Anteile und Prozentangaben auf Gewicht bezogen. Die Pfropfcopolymere werden hierin durch Angabe des Grundpolymers und des gepfropften Monomers gekennzeichnet, wobei beispielsweise die Kennzeichnung PE/DMA für ein Pfropfcopolymer steht, das ein Polyethylen (PE)-Grundpolymer mit daran angepfropften N,N-Dimethylacrylamid (DMA) aufweist.

Zwischenprodukt A

Herstellung von Polyethylen (PE)/Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)

HEMA wurde an linearem PE niedriger Dichte (DOWLEX 2517, Schmelzflußindex: 25, Dow Chemical Co., Midland, MI) unter Einsatz eines gegenläufigen 34 mm-Zweischneckenextruders LEISTRITZ , Modell LSM 30.3466 (Nürnberg, Deutschland), mit einem Länge/Durchmesser-Verhältnis von 35:1 angepfropft, wobei der Aufbau des Extruders unter Bezugnahme auf Fig. 2 nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 2 zeigt einen Zweischneckenextruder mit einem Speisetrichter 10, Beschickungszone 12 und einem beheizten Gehäuse ((Trommel)), umfassend: Gehäuseschuß 14 als Start/Schmelzzone; eine Reaktionszone, umfassend eine Monomer- Beschickungszone (Gehäuseschuß) und die Gehäuseschüsse 18, 20, 22, 24 und 26; eine Entgasungszone, umfassend Gehäuseschuß 28; und eine Blockzone, umfassend Gehäuseschüsse 30 und 32. Jeder Gehäuseschuß ist 120 mm lang und die Gesamtlänge des Extruders 1.200 mm.
In jedem beheizten Gehäuseschuß sind bei 30 mm und/oder 90 mm Meßwandlerstutzen angeordnet (z.B. bedeutet T4 Meßwandler Nr. 4, der im Gehäuseschuß 20 angeordnet ist). In jedem beheizten Gehäuseschuß sind bei 60 mm Thermoelement- Stutzen angeordnet.
Das Polyethylen-Grundpolymer wurde direkt in die Materialbeschickungsöffnung gegeben. In die Materialbeschickungsöffnung wurden jeweils und jedes mit Hilfe einer separaten RUSKA -Pumpe mit Stickstoffspülung in einem Gemisch von 1:1 Gewichtsteilen LUPERSOL 101 und LUPERSOL 130 mit 4,1 ml/h und einem Gemisch von 1:1 Gewichtsanteilen LUPERSOL 500-Dicumylperoxid (Pennwalt) und Decan ebenfalls mit 4,2 ml/h zugeführt. Das HEMA wurde mit Stickstoff gespült und in die Stickstoff-gespülte RUSKA -Verdrängerpumpe mit einer Durchsatzrate von 160 ml/h in dem beheizten Gehäuseschuß 16 270 mm entfernt von dem Schneckengang zugesetzt. Die Gesamtdurchflußmenge betrug 40 g/min. Die Schneckendrehzahl betrug 103 U/min. Das Temperaturprofil war folgendes:
Gehäuseschuß 14: 253 º; Gehäuseschuß 16: 145 º; Gehäuseschuß 18: 181 º; Gehäuseschuß 20: 199 º; Gehäuseschuß 22: 201 º; Gehäuseschuß 24: 197 º; Gehäuseschuß 26: 205 º; Gehäuseschuß 30: 234 º; Gehäuseschuß 32: 205 º und Gehäuseschuß 202 º. Aus dem beheizten Gehäuseschuß 28 wurde das Restmonomer mit Hilfe von Unterdruck entfernt. Das Produkt-Pfropfcopolymer wurde von der Blockzone (Gehäuseschüsse 30 und 32) in ein Wasserbad und in einen Pelletisierer Conair Co. (Bay City, MI) überführt, um weitgehend zylindrische Formen von 3 ... 4 mm Länge und etwa 1 mm Durchmesser zu erhalten. Der Schmelzflußindex des Produkt-Pfropfcopolymers, gemessen nach ASTM D-1238, betrug 18, was darauf hinweist, daß im Verlaufe des Pfropfprozesses ein Vernetzen des Polyethylens erfolgte.

Zwischenprodukt B und Beispiele 1 bis 3

Herstellung von PE/NVP (Zwischenprodukt B), PE/VIm, PP/VIm und PE/PEG

PE (DOWLEX 2517) und PP (DYPRO 8771) wurden unabhängig als Grundpolymere und NVP, Polyethylenglykolmonomethacrylat (SIPOMER HEM-10 Alcolac) und VIm (Aldrich Chem. Co.) unabhängig als Monomere verwendet. Pfropfcopolymere wurden in einem 34 mm-Zweischneckenextruder LEISTRITZ entsprechend der vorstehenden allgemeinen Beschreibung im Zusammenhang mit dem Zwischenprodukt A hergestellt. Das Monomer wurde mit Stickstoffgas für 15 bis 30 Minuten vor seiner Verwendung gespült. Der Speisetrichter und die Materialbeschickungsöffnung des Extruders wurden ständig unter Stickstoff gehalten. Das Monomer wurde in den zweiten Schuß des Extruders über eine RUSKA -Einpumpenverdrängerpumpe mit einem Druck von 344,75 x 10³ Pa (50 psi) eingespritzt. Der Initiator (ein 1:1-Gemisch von LUPERSOL 101 und LUPERSOL 130) wurde in die offene Materialbeschickungsöffnung über eine RUSKA -Zweikolbenpumpe zugeführt. Das extrudierte Pfropfpolymer wurde zu einem Strang geformt, abgeschreckt und pelletisiert. Weitere Bedingungen sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Polymerisationsbedingungen

Zwischenprodukt C

Herstellung von PE/DMA

Es wurde ein Pfropfcopolymer in einem BRABENDER- "Plasti-corder Reactor" vom Typ EPL-V5501 (C.W. Brabender Co.) hergestellt, der mit einem Mischkopf vom Typ RE.E.6, einem Temperaturregler-Schaltpult vom Typ SP-T1002 und einem Drehmoment-Rheometer ausgestattet war. Der Reaktor wurde unter einer Stickstoffspülung auf 180 ºC vorgeheizt. Das PE (DOWLEX 2517) wurde als Grundpolymer verwendet. N,N- Dimethylacrylamid (DMA, Aldrich Chemical Co.) wurde als das Monomer verwendet. Das Grundpolymer (45 g) wurde dem Reaktor zugesetzt und mit 30 U/min bis zum vollständigen Schmelzen gemischt. Der Initiator (0,14 g einer 1:1-Mischung von LUPERSOL 101/LUPERSOL 130) wurde dem Polymer zugegeben und für etwa eine halbe Minute eingemischt. Dem Gemisch wurde DMA (2,4 g; 5 Gewichtsprozent) zugesetzt und für 3 Minuten reagieren gelassen. Das Gemisch wurde aus dem Reaktor entfernt und auf Außentemperatur gekühlt. Das PE/DMA enthielt 0,25 Gewichtsprozent DMA. Die gekühlten Proben wurden bis zur Verwendung in Plastikbeuteln aufbewahrt.

Beispiel 4

Herstellung von PS/VIm

Nach dem allgemeinen Verfahren für das Zwischenprodukt C wurden Polystyrol (39 g, Polysar 101-300, Schmelzflußindex 2,2; Polysar Inc., Leominster, MA) und 1-Vinylimidazol (1,0 g) umgesetzt, um PS/VIm zu ergeben.

Beispiele 5 bis 11

Die Immobilisierung von Protein an PE, PP, PS und ihren Pfropfcopolymeren

Es wurden Folienproben des Pfropfcopolymers mit einer Dicke von etwa 0,13 mm hergestellt, indem etwa 10 g des Pfropfcopolymers zwischen TEFLON -Platten bei etwa 200 ºC gepreßt wurden (bei einem Druck von etwa 41,4 kPa für 30 Sekunden unter Verwendung der beheizten Presse WABASH der Wabash, Inc.). Die gepreßten Proben wurden aus dem schmelzflüssigen Zustand zum festen Zustand in einem Wasserbad bei Raumtemperatur abgeschreckt und zu Scheiben mit einem Durchmesser von 8 mm unter Verwendung eines konventionellen Papierlochers ausgestanzt. Das von Repligen (Cambridge, MA) erworbene Rekombinationsprotein recA-Protein wurde unter Verwendung von Iodo-beads (Pierce Chemical Co., Rockford, IL) radioiodiert. recA-Protein (200 Mikroliter von 250 µg/ml) mit einer spezifischen Radioaktivität von 2.000 cpm/µg Protein (("cpm" ... Zählimpulse pro Minute)), wurde mit 3- fach-Proben von 8 mm-Folienscheiben in 25 mMol Natriumphosphat, pH 7,5, mit 150 mMol Natriumchlorid inkubiert. Die Inkubationen wurden nach 2 Stunden durch Entfernung aus der Lösung abgebrochen, gefolgt von einem Zusatz von 500 Mikroliter von 1,0 Mol Ethanolamin, pH 9,0, über 1 Stunde. Abschließend wurden die Folienscheiben dreimal mit dem Chlorid-Phosphat-Puffer für 45 Minuten gespült und sodann in ein Reinrohr zur Bestimmung der Radioaktivität unter Verwendung eines Gamma-Szintillationsspektrometers von Packard, Modell 5230 (Packard Instrument Co., Downers Grove, IL), gegeben. Die Folienscheiben wurden danach für 4 Stunden bei 37 º mit einer wäßrigen Lösung von 1 Gew.%/Volumen Natriumdodecylsulfat (SDS) inkubiert, dreimal mit der gleichen SDS-Lösung gespült, gefolgt von einer abschließenden Radioaktivitätsbestimmung.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Vergleich des Bindens von Protein an Kontrollpolymeren und Pfropfpolymeren
* ... Protein A-Lösung mit einer spezifischen Radioaktivität von 2.250 cpm/µg
Die Menge des an den Grundpolymeren gebundenen Proteins nahm in der Reihenfolge der zunehmenden Hydrophobie des Grundpolymers zu, d.h. PS > PP > PE. Im Vergleich zu den Grundpolymer-Oberflächen war das Protein bei allen gepfropften Monomeren verstärkt. Sämtliche Pfropfcopolymere hatten einen erhöhten SDS-Widerstand im Vergleich zum Grundpolymer.

Beispiele 12 bis 16

Stabilität des Adsorptionsvermögens von Protein in Gegenwart von Blutproteinen

Die Proteininkubation wurde entsprechend der Beschreibung in den Beispielen 5 bis 9 ausgeführt. Die spezifische Radioaktivität von recA-Protein betrug 1.360 cpm/µg. Nach der Bestimmung der Anfangsradioaktivität wurden die Folien für 7 Tage bei Außentemperatur mit 500 Mikroliter einer 1:1-Lösung Puffer:Humanserum inkubiert. Nach der Inkubation, der Beatmung der Serumlösung und nach 2 Pufferspülungen wurde die Restradioaktivität bestimmt. Entsprechend der Beschreibung in den Beispielen 5 bis 9 wurden die Folien der SDS-Behandlung unterzogen und die Bestimmung der Endradioaktivität vorgenommen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 Wirkung der Langzeitinkubation von Folien mit gebundenem Protein in Serum
Die Behandlung mit Plasmaproteinen, gefolgt von der SDS-Behandlung ist ein strenger Test für die Entfernung von Proteinen von einer Oberfläche. Überraschenderweise enthielten 3 Polymere (PE/VIm, PE/HEMA, PP/VIm) restliches, festgebundenes Protein.

Claims

1. Pfropfcopolymer, umfassend ein Poly(α-olefin)-Grundpolymer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und einer kompatiblen Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon, welches Pfropfcopolymer daran angepfropft ein olefinisches Monomer aufweist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: im Fall eines Polyethylen-Grundpolymers

1-Vinylimidazol, Hydroxyethylmethacrylat, N,N-Dimethylacrylamid, Polyethylenglykolmonomethacrylat, N-Vinylpyrrolidon und eine Mischung von beliebigen zwei oder mehreren davon;

im Fall eines Polypropylen- und Polystyrol-Grundpolymers 1- Vinylimidazol;

wobei im Fall einer Grundpolymer-Mischung von beliebigen zwei oder mehreren von Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, 1-Vinylimidazol das angepfropfte Monomer in einer wirksamen Menge vorliegt, um die Proteinmenge, die am Pfropfcopolymer im Vergleich mit dem Grundpolymer gebunden wird, zu erhöhen, wobei das Pfropfcopolymer ein homogenes, gleichförmiges, thermoplastisches Pfropfcopolymer ist.

2. Pfropfcopolymer nach Anspruch 1, umfassend etwa 0,01 % bis etwa 20 Gewichtsprozent angepfropftes Monomer.

3. Pfropfcopolymer nach einem der vorgenannten Ansprüche in Form einer Mikrotiterplatte, eines Teströhrchens, einer Perle oder einer Folie.

4. Polymer/Protein-Zusammensetzung, umfassend: ein Pfropfcopolymer nach einem der vorgenannten Ansprüche mit einem auf der Oberfläche der Zusammensetzung immobilisierten Protein.

5. Pfropfcopolymer/Protein-Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin das Pfropfcopolymer etwa 0,01 % bis etwa 20 Gewichtsprozent Pfropfcopolymer umfaßt.

6. Pfropfcopolymer/Protein-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 4 und 5 in Form einer Mikrotiterplatte, eines Teströhrchens, einer Perle oder einer Folie.

7. Verfahren zum Immobilisieren eines Proteins, umfassend die Schritte:

Kontaktieren des Proteins mit einer Pfropfcopolymer- Oberfläche bei einer Temperatur und für eine Dauer, ausreichend, um ein Immobilisieren des Proteins auf der Oberfläche zu bewirken, und zwar mit einem Pfropfcopolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

8. Verfahren für ein Immunoassay, umfassend die Schritte:

(1) Behandeln eines Artikels, der eine Oberfliche einer Polymer/Protein-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, mit einem immunologischen Paar;

(2) Inkubieren des behandelten Artikels mit einer Lösung, von der angenommen wird, daß sie den zweiten Vertreter des immunologischen Paares enthält; und

(3) Bestimmen der Menge des zweiten Vertreters des in der Lösung vorliegenden immunologischen Paares.

9. Verfahren zum Herstellen eines Pfropfcopolymers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die Schritte:

(1) Zuführen von Materialien in ein Reaktionsgefäß, welche Materialien umfassen:

(a) das Poly(α-olefin) -Grundpolymer,

(b) eine wirksame Menge eines radikalischen Initiatorsystems mit einem oder mehreren freiradikalischen Initiatoren; sowie

(c) das olefinische Monomer, in welchem alle Substanzen weitgehend frei sind von Sauerstoff;

(2) Umsetzen der Materialien in dem Reaktionsgefäß zur Schaffung des Pfropfcopolymers; sowie

(3) Entnehmen des Pfropfcopolymers aus dem Reaktionsgefäß.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem das Initiatorsystem zwei radikalische Initiatoren aufweist, die jeder eine Zersetzungsgeschwindigkeit haben, die von den Zersetzungsgeschwindigkeiten des/der anderen Initiatorsystems/Initiatorsysteme verschieden ist.