Спосіб одержання полімерної мембрани для адсорбції низькомолекулярних біоорганічних сполук

Спосіб одержання полімерної мембрани для адсорбції низькомолекулярних біоорганічних сполук за принципом молекулярного імпринтингу полімеризацією N,N'-метиленбісакриламіду з ненасиченими мономерами в присутності ініціатора, матриці і розчинника при опроміненні УФ-світлом, який відрізняється тим, що беруть як ненасичений мономер 2-акриламідо-2-метил-1пропансульфонову кислоту, як ініціатор - бензофенон, як матрицю - креатинін, як розчинник - воду і формують полімерну композиційну мембрану полімеризацією мономерів на поверхні промислової полівініліденфторидної мембрани. Корисна модель відноситься до способів одержання полімерних мембран на основі ненасичених кислот і їх похідних та призначених для селективної адсорбції речовин і застосування в медицині, аналітичній і біохімії та ін. галузях. Відомі способи одержання креатинінселективних мембран для адсорбції креатиніну і визначення його з допомогою хроматографічних, мас-спекрометричних, потенціометричних методів з використанням, в основному, біосенсорів [1,2]. Відомі також способи одержання за принципом молекулярного імпринтингу креатинін-селективних мембран на основі сополімеру поліетилену з вініловим спиртом і визначення креатиніну за допомогою високоефективної рідинної хроматографії [3], або креатинін-імиринтованого полімеру на основі ненасичених кислот і їх похідних, шар якого наносять на золоті електроди спеціальної геометрії, оброблені і покриті моношаром аліфатичної тіосполуки і проводять аналіз потенціометричним методом [4]. Вказані способи здійснюють із застосуванням біосенсорів, які мають обмежений термін зберігання, малодоступні і високовартісні, та стаціонарного високовартісного обладнання. Всі на ведені способи не дозволяють використовувати їх як тест-системи на простих портативних приладах в позалаболаторних оперативних умовах. Найбільш близьким до заявляемого є спосіб одержання за принципом молекулярного імпринтингу полімерної мембрани (МІП-мембрани) для адсорбції низькомолекулярного біотоксину, згідно якого готують суміш ненасичених мономерів олігоуретанакрилату, три(етиленгліколь)диметакрилату, N,N'-метиленбісакриламіду з ініціатором полімеризації кеталем, поліетиленгліколем MM 20000, матрицею біотоксином і розчинником диметилформамідом, після розчинення всіх компонентів суміші мембрану одержують полімеризацією ненасичених мономерів при опроміненні УФсвітлом [5]. Одержана мембрана із достатньою механічною міцністю і стабільністю при зберіганні адсорбує біотоксин (що був матрицею в складі мембрани) із задовільною продуктивністю тільки при високому надлишковому тиску.Спосіб її одержання не дозволяє адсорбувати креатинін із розчинів та використовувати мембрану в тест-системі при (19) UA (11) 58819 (13) U (21) u201011800 (22) 05.10.2010 (24) 26.04.2011 (46) 26.04.2011, Бюл.№ 8, 2011 р. (72) БРОВКО ОЛЕКСАНДР ОЛЕКСАНДРОВИЧ, СЛІНЧЕНКО ОЛЕНА АНАТОЛІВНА, ГОРБАЧ ЛАРИСА АНАТОЛІВНА, СТЕПАНЕНКО ЛЮДМИЛА ВАСИЛІВНА, СЕРГЕЄВА ЛЮДМИЛА МИХАЙЛІВНА, ЄЛЬСЬКА ГАННА ВАЛЕНТИНІВНА, СЕРГЕЄВА ТЕТЯНА АНАТОЛІВНА (73) ІНСТИТУТ ХІМІЇ ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНИХ СПОЛУК НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ, ІНСТИТУТ МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ І ГЕНЕТИКИ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ 3 58819 пропусканні його розчинів з високою продуктивністю при малому тиску. Завданням пропонуємої корисної моделі є розробка способу одержання полімерної мембрани за принципом молекулярного імпринтингу, який би забезпечував високу продуктивність мембрани при малому тиску для адсорбції креатиніну при пропусканні його розчинів через мембрану та використання мембрани в тест-системах з такою метою. Поставлена задача вирішується тим, що за способом одержання полімерної мембрани для адсорбції низькомолекулярних біоорганічних сполук за принципом молекулярного імпринтингу шляхом полімеризації N, N -метиленбісакриламіду (МБАА) з ненасиченими мономерами в присутності ініціатора, матриці і розчинника при опроміненні УФ-світлом, згідно запропонованої корисної моделі беруть як ненасичений мономер 2-акриламідо-2метил-1-пропансульфонову кислоту (АПСК), як ініціатор-бензофенон, як матрицю-креатинін, як розчинник-воду і формують полімерну композиційну мембрану полімеризацією мономерів на поверхні промислової полівініліденфторидної (ПВДФ) мембрани. Суть корисної моделі підтверджується прикладами одержання і застосування полімерних мембран і наведеними в таблиці величинами продуктивності і тиску при прокачуванні розчинів креатиніну через мембрани. Приклад 1. Одержання полімерної композиційної мембрани по запропонованому способу Готують суміш 308,3 мг МБАА, 165,8 мг АПСК, 22,6 мг креатиніну, розчину бензофенону з концентрацією 100мМ в метанолі, 20 мл води, і після розчинення всіх компонентів в суміш занурюють промислову мікрофільтраційну ПВДФ-мембрану (зразок площею 5см2 з номінальним діаметром пор 0,22мкм) і формують полімерну композиційну мембрану полімеризацією мономерів при опроміненні УФ-світлом протягом 10 хв на поверхні ПВДФ-мембрани ( лампа Philips TL 8w/08*4 при = 365 нм). Далі одержану мембрану просушують і екстрагують метанолом в апараті Сокслета протя№/№ прикладів Тип мембрани 1 Полімерна композиційна мембрана по запропонованому способу МІП-мембрана (без ПВДФмембрани) Мембрана по прототипу 2к 3 4 гом 8 год., а потім відмивають у воді при температурі 60°Сдля видалення мономерних сполук і матриці. Після висушування полімерну композиційну мембрану, стабільну за властивостями при тривалому зберіганні, використовують для подальших випробувань. Приклад 2к. Одержання МІП-мембрани без ПВДФмембрани Суміш 308,3мг МБАА, 165,8мг АПСК, 22,6мг креатиніну, розчину бензофенону з концентрацією 100мМ в метанолі, 20 мл води ретельно перемішують до розчинення всіх компонентів. Далі полімеризують мономери при опроміненні УФ-світлом за допомогою люмінісцентної лампи (вказаної в прикладі №1) на протязі 30 хв. Одержані плівки мембрани просушують і екстрагують метанолом протягом 8 год, промивають водою і висушують. Використання мембран, вище наведених в прикладах 1 і 2к, для тест-систем адсорбування креатиніну із його розчинів Зразки мембран розміром (1x1 )см занурюють у розчини креатиніну концентрації від 250 до 2000мкМ на 3 год. Далі зразки промивають сумішшю води з ацетонітрилом (95:5)%, рештки якої видаляють з поверхні мембран фільтровальним папером. Потім мембрани обробляють сумішшю водних розчинів пікринової кислоти (2%-й) та NaOH (10%-й) у співвідношенні 3:1 відповідно. Адсорбований креатинін під дією пікринової кислоти в лужному середовищі забарвлює мембрани в помаранчево-червоний колір. Відносну інтенсивність забарвлення визначають за алгоритмом програми Bio-Rad "Quantity One". Інтенсивність забарвлення мембрани пропорційна концентрації адсорбованого креатиніну, величину якої визначають за відповідним калібрувальним графіком. Продуктивність мембран Продуктивність мембран визначали за допомогою фільтраційної комірки Security Guard Cartridge System, Phenomenex (Великобританія), яка приєднана до насосу LC20AD, Shimadzy (Японія). Адсорбція біоорганічнрї сполуки (матриці) Матриця Продуктив ність Тиск, МПа Відносна інтенмембран, м2/год сивність забарвлення, відн.од. Креатинін 12000 0,1 215 Креатинін 7200 40,7 160 Біотоксин 5180 42,3 Експериментальні дані таблиці свідчать, що полімерна композиційна мембрана адсорбує креатинін доволі високих концентрацій (відн. інтенсивність забарвлення більше 200 од.). Високу продуктивність мембрани (12000лм2/год) забезпечує тиск 0,1 Мпа (приклад№1). Прокачування розчинів креатиніну через МІП-мембрану без ПВДФ-мембрани (приклад 2к) з продуктивністю понад 7000 лм2/год забезпечується тільки при надлишковому тиску, величина якого в 407 разів більша, ніж за прикладом №1. Отже, запропоноване рішення дає змогу поєднати при низькому тиску високу продуктивність, властиву промисловим мікрофільтраційним мембранам, із селективністю до креатиніну, притаманну МІП-мембранам, а також дозволяє використо 5 58819 вувати полімерні композиційні мембрани для тестсистем адсорбування креатиніну при прокачуванні його розчинів через мембрани з високою продуктивністю без підвищеного тиску, обходячись, напр., стандартним шприцем при застосуванні в портативних апаратах і позалабораторних умовах. Джерела інформації: 1. Adcock J.L., Francis P.S., Agg K.M.at al. A hybrid FIA/HPLC system incorporating monolithic column chromatography // Analytica Chimica Acta.2007.-V.600.-№l-2.-P.136-141. 2. Berberich J.A., Yang L.W., Madura J.at al. A stable three-enzyne creatinine biosensor // Acta Biomaterialia.-2005.-V. 1. -№2.-P. 173-181. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 3. Mei-Hwa Lee, Tain-Chin Tsai, James L.T. at al. Recognition of creatinine by poly(ethylene-co-vinylalcohol) molecular imprinting membrane // Desalination.-2008.V.234.-P. 126-133. 4. Panasyuk-Delaney Т., Mirsky V.M., Wolfbeis O.S. Capacitive creatinine sensor based on a photografted molecularly imprinted polymer // Electroanalysis.-2002.- V. 14.- №3 .-p.221 -224. 5. Сергеева Т.А., Пілецька О.В., Бровко О.О. та ін. Афлатоксин-селективні мембрани на основі акрилатполіуретанових напів-ВПС// Укр.біохім.ж. 2ОО7.Т.79.№5. С.109-115.-прототип. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601