DE68920126T2

DE68920126T2 - Poröse Polymerperlen und Verfahren.

Info

Publication number: DE68920126T2
Application number: DE68920126T
Authority: DE
Inventors: Michael Timothy Cooke; Laura Jean Hiscock
Original assignee: Cytec Technology Corp
Current assignee: Cytec Technology Corp
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1995-05-11
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: ATE115982T1; JPH02238032A; ES2064417T3; JP2769000B2; GR3015202T3; CA2003450A1; EP0370260B1; US5314923A; EP0370260A3; DE68920126D1; EP0370260A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochporösen Polymerperlen, wobei die Perlen ein thermoplastisches, organisches Polymer oder Copolymer enthalten, isotrop sind, um weniger als 5 Prozent in Wasser quellen, Poren mit einem Durchmesser von nicht mehr als 5 um (Mikron) und ein Porenvolumen von nicht weniger als 1,5 ml/g aufweisen. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Perlen, welche wenigstens teilweise keine Oberflächenhaut aufweisen, und bei welchen das Verhältnis des Zelldurchmessers zum Porendurchmesser 1,0 beträgt.
Die Perlen werden aus Polymer- oder Copolymerlösungen durch ein durch Wärme ausgelöstes Phasentrennungsverfahren hergestellt. Durch ihre Morphologie sind die Perlen auf ideale Weise für den Einsatz bei chromatographischen Anwendungen, insbesondere bei biomolekularen Trennungsverfahren wie beispielsweise Proteintrennungen geeignet

Hintergrund der Erfindung

Phasentrennungsverfahren von Polymerlösungen waren zur Herstellung von porösen, mikrozellularen Schaumkunststoffen geringer Dichte, vorwiegend in Form von Fasern, Folien und Blöcken oder Platten, sehr nützlich.
In der U. K.-Patentschrift Nr. 938,694 wird ein mikroporöses Material durch Vermischen eines feinzerteilten thermoplastischen Harzes mit einem gelbildenden Lösemittel, Erhöhen der Temperatur der Mischung über deren Gelierungspunkt, Senken der Temperatur zur Bildung eines Gels und Entfernen des gelbildenden Lösemittels von der Mischung durch Behandlung mit einem Lösemittel für das gelbildende Lösemittel, jedoch nicht für das thermoplastische Harz, hergestellt. Bei dem Beispiel dieses U. K.-Patents wurden 35 Vol% Polyethylenharz mit 65 Vol% Xylen bei 140 ºC erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt, worauf sich eine gelierte Masse bildete. Die Masse wurde in Folien geschnitten und das Xylen mit Ethanol extrahiert. Nach der Enfernung des Ethanols mit Wasser wurden mikroporöse Schaumfolien mit einer Porengröße unter etwa 1,0 um und einer Porosität von insgesamt etwa 65 Prozent erhalten, wobei die Folien beispielsweise als Scheider in einer Akkumulatorenbatterie verwendet werden können.
In dem U. S.-Patent Nr. 4,430,451 von Young, et al. wurde ein solches Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen geringer Dichte aus Poly(4-methyl-pent-1-en)-Harz und einem Lösemittel mit Bibenzyl unter Verwendung von beispielsweise Methanol zur Entfernung des Bibenzyls eingesetzt, wobei das Harz in Form eines brüchigen, mikroporösen Schaumstoffs von geringer Dichte mit einem allgemein offenbarten Porenvolumen von 90 bis 99 Prozent und einem spezifisch veranschaulichten Porenvolumen von etwa 94 Prozent zurückblieb. Solche Schaumstoffe wurden maschinell zu Blöcken zu Laserfusionszwecken verarbeitet.
In den U. S.-Patenten Nr. 4,247,498 und 4,519,909 von Castro wurde das Verfahren der durch Wärme ausgelösten Phasentrennung zur Herstellung mikroporöser Schaumstoffe eingesetzt, deren Formen von Folien bis hin zu Blöcken und komplizierten Formen reichten. In dem Patent '909 wird in Spalte 6, Zeile 34 - 35 dargelegt, daß, wenn die Lösung auf die gewünschte Form abgekühlt wird, man keine Misch- oder andere Scherkraft einwirken läßt, während sich die Lösung in der Abkühlphase befindet. Dies legt äußerst nahe, daß Perlen nicht berücksichtigt wurden. Das Patent '909 von Castro, Spalte 27 - 28, offenbart ebenso mikroporöse Polymere mit Prozeßflüssigkeiten. Es heißt, die Polymere hätten entweder eine zellulare oder eine nichtzellulare Struktur, in welcher sich die Flüssigkeit befindet. In Spalte 7 wird eine zellulare Struktur als eine Reihe von eingeschlossenen Zellen mit im wesentlichen kugelförmigen Gestalten mit Poren oder Durchgängen definiert, welche benachbarte Zellen miteinander verbinden, wobei der Durchmesser der Zellen mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser der Poren ist. Eine solche Morphologie ist zum Adsorbieren großer Moleküle nicht ideal, da die Durchmesser der Durchgänge nicht gleich sind, und dies stellt einen schwerwiegenden Nachteil in bezug auf die Adsorption und Desorption großer Moleküle dar.
In dem U. S.-Patent Nr. 4,110,529 offenbart Stoy kugelförmige Polyacrylnitrilperlen, die durch ein Verfahren gebildet werden, bei welchem eine Polymerlösung in einem Flüssigdispersionsmittel, welches für das Polymermaterial ein Nichtlösemittel ist und nicht mit dem Lösemittel mischbar ist, dispergiert wird. Die Emulsion wird durch Einrühren in eine übermäßig große Menge einer Koagulierungsflüssigkeit, welche das Polymermaterial koaguliert und ein Nichtlösemittel für das Polymermaterial ist, mit dem Lösemittel mischbar und mit dem Dispersionsmittel nicht mischbar ist, zugegeben. Durch Übernehmen des klassischen Verfahrens zur Herstellung von Perlen können die Anmelder hierin beispielsweise eine heiße Emulsion einer Polymerlösung in Mineralöl bilden und diese durch Zugabe zu Mineralöl mit einer niedrigeren Temperatur abkühlen. Die Anmelder verwenden somit kein mit der Polymerlösung nicht mischbares und mit dem Dispersionsmittel mischbares "Koagulation"-Bad. Der Hauptnachteil des Stoy-Verfahrens ist jedoch, daß, obwohl ein Porenvolumen von bis zu oder mehr als 95 Prozent erhalten wird, wie in Spalte 3, Zeile 39 - 41 dargelegt, ganz am Anfang der Koagulierung sich auf der Oberfläche der Tröpfchen eine nichthaftende Haut bildet. Eine derartige Haut kann durch ein solches Verfahren nicht kontrolliert werden und ist nur teilweise durchlässig, wodurch sie die Absorption und Desorption großer Moleküle wesentlich behindert und somit die Herstellung mikroporöser Perlen ohne Haut oder mit einer kontrollierbaren Hautbildung sehr wünschenswert macht. Des weiteren weisen, wie in den hierin folgenden Vergleichsbeispielen gezeigt, die unter Verwendung des in dem Patent von Stoy offenbarten Verfahrens hergestellten Perlen nichtisotrope Poren auf, wobei große Poren sich innen konzentrieren und somit weiter zu ihrer Wirkungslosigkeit in bezug auf Anwendungen der Größenausschlußchromatographie und die Desorption großer Moleküle beigetragen wird.
In dem U. S.-Patent Nr. 4,486,549 offenbart Matsumoto im allgemeinen poröse Fasern und Filamente, lehrt jedoch in Beispiel 1 des Patents auch die Bildung von Polyacrylnitrilpartikeln mit einer Porenstruktur durch tröpfchenweise Zugabe der Polymerlösung in ein Feinstzerstäubergefäß. In diesem Verfahren hergestellte Perlen weisen jedoch ein geringes Porenvolumen, nämlich 0,90 ml/g, wie in Vergleichsbeispiel 1A dieser Anmeldung gezeigt, auf; dies ist der Grund für eine geringe Kapazität. Die Partikel tendieren dazu, abgeflacht und nicht kugelförmig zu sein, wie in FIGUR 8 gezeigt, und dies führt zu überhöhten Druckverlusten.
Von allgemeinem Interesse ist das U. S.-Patent Nr. 4,594,207 von Josefiak et al., bei welchem das Verfahren zur Herstellung poröser Körper, wie beispielsweise Fasern, Hohlfilamenten, Rohren, Schläuchen, Stangen, Blöcken und pulverigen Körpern aus Polyolefinen, Poly(vinylestern), Polyamiden, Polyurethanen und Polycarbonaten eingesetzt wird. Durch Variieren der Lösemittelverhältnisse wurden das gesamte Porenvolumen, die Porengröße und die Porenwände reguliert; die aufgezeigten Porenvolumen liegen im Bereich von 75 - 77,5 Prozent. Josefiak offenbart eine Formung der viskosen Lösung durch Verfahren, bei denen während der Abkühlung kein Scheren notwendig ist. Die Beispiele 1 - 5 des Patents von Josefiak beschreiben das Formen von Hohlfilamenten, indem die Lösung durch eine Hohlfilamentdüse geschickt und anschließend abgekühlt wird; und Beispiele 5 - 7 beschreiben das Formen von Membranen durch Beschichten eines Spiegelglases mit der Lösung und anschließendem Abkühlen. Ebenso wird in Josefiaks U. S.-Patent Nr. 4,666,607, Spalte 2, Zeile 43 bis Spalte 3, Zeile 14 darauf eingegangen, wobei Josefiaks Lehre von der Anwendung von starken Scherkräften während des Abkühlens wegführt. An keiner Stelle der Offenbarung berücksichtigt Josefiak den Einsatz von Turbulenz während des Kühlens, wodurch sehr nahegelegt wird, daß Perlen nicht berücksichtigt wurden. Bei der vorliegenden Erfindung hingegen wird in der Lösung vor und während des Kühlens eine Scherung eingesetzt, um Tröpfchen zu bilden, welche zu Perlen abkühlen. Diese Perlen schaffen überraschenderweise ein hohes Maß an Trennfähigkeit bei chromatographischen Verwendungen, einen geringen Widerstand gegenüber chromatographischen Durchflußraten und hervorragende morphologische Vorteile für Kolonnenpackungseinsätze, wie beispielsweise eine gute Druckfestigkeit sowie eine im wesentlichen kugelförmige Gestalt. In dem "Applied Polymer Symposia" nach Zwick, Nr. 6,190-149, 1967, wurde ein ähnliches Verfahren zur Herstellung mikroporöser Fasern unter Verwendung von Polymerkonzentrationen im Naßspinnbereich, 10 - 25 Prozent, verwendet, wobei mikroporöse Strukturen mit Porenvolumen von 75 - 90 Prozent entstanden.
In dem U. S.-Patent Nr. 3,983,001 von Coupek et al. ist ein Verfahren der Isolierung biologisch wirksamer Verbindungen durch Affinitätschromatographie beschrieben. Die isolierten Verbindungen enthielten Enzyme, Coenzyme, Enzyminhibitoren, Antikörper, Antigene, Hormone, Kohlenhydrate, Lipide, Peptide und Proteine sowie Nucleotide, Nucleinsäuren und Vitamine, wie beispielsweise Vitamin B. Die porösen Träger sind makroporös, erfordern sekundäre Formverfahren zur Bildung von Partikeln aus dem durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung erhaltenen Gel und sind in bezug auf andere chromatographische Verfahren, insbesondere in der Größenausschlußchromatographie, minderwertig.
Der derzeitige Stand der Technik auf dem Gebiet mikroporöser Perlen zur Reinigung, Chromatographie und Enzymbindung wird durch die hochporösen, hydrophilen Harze verkörpert, welche unter dem Warenzeichen SEPABEADS von der Firma Mitsubishi Chemical Industries Limited erhältlich sind. Diese sollen kugelförmige, harte Gelperlen aus hochporösem hydrophilen Vinylpolymer enthalten. Ihr durchschnittlicher Durchmesser beträgt 120 um (Mikron) und ihr Porenvolumen weniger als 1,6 ml/g. Es sollte auch erwähnt werden, daß dieselbe Firma aus mit Divinylbenzol vernetztem Styrol zusammengesetzte hochporöse Polymerperlen mit dem Namen DIAION herstellt. Derartige Perlen können eine enge Porengrößenverteilung aufweisen; ihr Porenvolumen liegt unter 1,2 ml/g.
Es ist somit aus dem oben aufgeführten Stand der Technik offensichtlich, daß ein Hauptnachteil vieler mikroporöser Polymerstrukturen darin lag, daß das Poren- oder Hohlraumvolumen geringer als erwünscht war, charakteristischerweise zwischen 20 und 75 Prozent der Polymerstruktur, oder bis zu 90 Prozent, wobei jedoch, wie durch Castro gezeigt, Probleme in bezug auf die mechanische Festigkeit entstehen. Ein geringeres Poren- oder Hohlraumvolumen verbessert die mechanische Festigkeit, schafft jedoch eine geringe Kapazität bei der Verwendung in Strukturen wie beispielsweise Chromatographieadsorptionsmitteln. Andere Strukturen nach dem Stand der Technik sind in Form von Fasern, Filamenten oder Membranen und können nicht wirksam zum Füllen von Chromatographiesäulen verwendet werden, wodurch sie eine teure Einrichtung zur weiteren Formung erforderlich machen.
Viele der Strukturen nach dem Stand der Technik sind nicht starr und können mit Veränderungen in der Ionenstärke oder des Lösemittels quellen, wodurch die Kolonnenpackung und Kontrolle schwierig wird.
Man hat nun herausgefunden, daß mikroporöse Perlen mit kugelförmiger Gestalt, einem sehr hohen Hohlraumvolumen, mit zumindest teilweise keiner Oberflächenhaut, mit großen Porendurchmessern und hoher mechanischer Festigkeit in durch Wärme ausgelösten Phasentrennungsverfahren durch überlegte Auswahl von Verfahrenstechniken hergestellt werden können. Derartige Perlen sind neuartig, und ihre wertvollen Eigenschaften sind hinsichtlich des Standes der Technik sowie der besten bis zum jetzigen Zeitpunkt kommerziell erhältlichen Materialien völlig unerwartet. Die erfindungsgemäßen Perlen ohne Haut ermöglichen es großen Molekülen, an ihre inneren Oberflächen zu gelangen. Sie werden durch ein Verfahren hergestellt, welches hinsichtlich der Kontrolle chemischer Reaktionen, wie beispielsweise der Bildung poröser Perlen von Monomeren, keine Schwierigkeiten bereitet. Aufgrund ihrer Morphologie sind die Perlen ideal geeignet für die meisten chromatographischen Verwendungszwecke, insbesondere für die Chromatographie von Proteinen. Sie können ebenso für Enzymimmobilisierung sowie für viele andere Verwendungszwecke eingesetzt werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann durch Bezugnahme auf die Zeichnungen verstanden werden, bei denen:
Fig. 1 eine 500fach vergrößerte Mikroaufnahme erfindungsgemäßer mikroporöser, kugelförmiger Polymer- Copolymer-Perlen zeigt und eine Oberfläche ohne Haut darstellt;
Fig. 2 eine 2000fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Querschnitts einer mikroporösen Perle von Fig. 1 zeigt, die ein hohes Porenvolumen von 97 Prozent und eine gleichmäßige, nichtzellulare Morphologie darstellt;
Fig. 3 eine 1440fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Schnitts einer erfindungsgemäßen Polymer-Copolymer-Perle zeigt, die eine nichtzellulare Porenmorphologie mit gleichmäßigen Durchmessern, ein Porenvolumen von 97 Prozent und eine wesentliche Matrixgleichmäßigkeit darstellt; und
Fig. 4 eine 2000fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Schnitts eines Polypropylenschaumstoffes nach dem Stand der Technik (Castro, U. S. 4,519,909, Fig. 67) darstellt, die eine mikroporöse, nichtzellulare Struktur mit einem Porenvolumen von 75 Prozent zeigt. Die Struktur ist keine Perle.
Fig. 5 eine 111fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Schnitts eines Polyacrylnitrilpartikels nach dem Stand der Technik (Stoy, U. S. 4,110,529, Beispiel 1) darstellt, das eine nicht kugelförmige, "scheiben"-förmige Perle mit einer Haut auf der Außenoberfläche zeigt.
Fig. 6 eine 442fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Schnitts eines Polyacrylnitrilpartikels nach dem Stand der Technik (Stoy, U. S. 4,110,529, Beispiel 2) darstellt, die eine Perle mit extrem großen Innenporen mit einem Durchmesser von 20 bis 40 um zeigt.
Fig. 7 eine 50fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Schnitts eines Polyacrylnitrilpartikels nach dem Stand der Technik (Stoy, U. S. 4,110,529, Beispiel 2) darstellt, die eine ungleichmäßige Porenstruktur zeigt.
Fig. 8 eine 347fach vergrößerte Mikroaufnahme eines Polyacrylnitrilpartikels nach dem Stand der Technik (Matsumoto, U. S. 4,486,549) darstellt, die eine ungleichmäßige, scheibenförmige Struktur zeigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von hochporösen Polymerperlen geschaffen, wobei die Perlen ein thermoplastisches, organisches Polymer oder Copolymer enthalten, isotrop sind, um weniger als 5 Prozent in Wasser quellen, Poren mit einem Durchmesser von nicht mehr als 5um (Mikron) und ein Porenvolumen von nicht weniger als 1,5 ml/g aufweisen, wobei das Verfahren umfaßt:
(i) Erwärmen und Vermischen des thermoplastischen organischen Polymers oder Copolymers mit einer Mischung, die ein Lösemittel, welches das Polymer oder Copolymer ohne bleibende chemische Umwandlung auflöst, und ein flüssiges Nichtlösemittel enthält, welches nicht mit dem Polymer oder Copolymer mischbar ist, um eine homogene Lösung zu bilden;
(ii) Aufbrechen der homogenen Lösung in Tröpfchen
und dabei
(iii) Abkühlen der Tröpfchen, wahlweise in Gegenwart einer inerten, nicht koagulierenden Flüssigkeit, welche weder mit dem Polymer oder Copolymer noch mit der heißen Polymerlösung mischbar ist, um eine Phasentrennung und Erstarren des Polymers in den Tröpfchen zu bewirken;
(iv) Trennen der Tröpfchen von jeglicher inerten Flüssigkeit und der Mischung aus dem Lösemittel und dem Nichtlösemittel, um die isotropen, porösen Perlen herzustellen.
Die Erfindung berücksichtigt auch das Produkt dieses Verfahrens, bei dem die Perlen zumindest teilweise keine Oberflächenhaut aufweisen, und bei dem das Verhältnis des Zelldurchmessers zum Porendurchmesser der Perlen 1,0 beträgt.
Die Erfindung berücksichtigt des weiteren poröse Polymerperlen dieser Art, bei denen die Poren zumindest teilweise mit einer Verbindung mit hohem Molekulargewicht gefüllt sind und die Perlen kugelförmig sind.
Bei einer bevorzugten Art der Herstellung der Perlen wird ein Polymer oder Copolymer in einem Lösemittelgemisch aufgelöst, welches das Polymer nur bei erhöhten Temperaturen löslich machen kann. Das Lösemittelgemisch enthält ein gutes Lösemittel für das Polymer, das mit mindestens einem Zusatz vermischt ist, welcher die Solvatationsfähigkeit des Lösemittels vermindert. Bei diesem Zusatz kann es sich um ein Nichtlösemittel für das Polymer handeln. Die homogene Polymerlösung wird dann in einer heißen, inerten, dispergierenden Flüssigkeit suspendiert. Das flüssige Zweiphasengemisch wird dann schnell gerührt, um Tröpfchen der Polymerlösung zu bilden. Die Tröpfchen werden unter Rühren in eine kalte, inerte, nicht koagulierende Flüssigkeit eingebracht. Anschließend werden die Tröpfchen gesammelt, und die Polymerlösung wird extrahiert, um die erfindungsgemäßen porösen Perlen herzustellen. Die Perlen sind isotrop und weisen Poren mit einem Durchmesser von 0,002 - 5 um (Mikron) auf. Es sind keine die Poren verbindenden Zellen zu sehen, wie häufig im Stand der Technik beschrieben. Das Verhältnis C/P des Zelldurchmessers zum Porendurchmesser würde folglich 1,0 betragen, wodurch sie sich von den bevorzugten Ausführungsformen der oben genannten Castro-Patente hervorheben. Es wird angenommen, daß die gleichmäßige Mikroporosität auf die Auswahl einer geeigneten Lösemittel/Nichtlösemittel-Zusammensetzung zurückzuführen ist. Die Zugabe des Nichtlösemittels erhöht die Geschwindigkeit der Phasentrennung. Die Verwendung von weniger als 10 Gew.% Polymer in der Lösung ist für die Schaffung eines Porenvolumens von über 90 Prozent bevorzugt. Die Tatsachen, daß die Perlen zumindest teilweise keine Oberflächenhaut aufweisen, daß sie nicht aneinanderhaften, und daß sie eine gute Gebrauchsfestigkeit besitzen, selbst wenn das Porenvolumen hoch ist, sind völlig unerwartet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäßen porösen Perlen können aus vielen verschiedenen thermoplastischen, organischen Polymeren einschließlich Vinyladditionspolymeren, Kondensationspolymeren und Oxidationspolymeren hergestellt sein. Die einzige Bedingung ist, daß die Polymere in einem verflüssigbaren Medium löslich sind und bei den Temperaturen, bei welchen die Perlen verwendet werden, Strukturen mit normaler Starrheit bilden. Es wäre daher überflüssig, alle verwendbaren Additions- und Kondensationspolymere aufzuzählen, welche beispielsweise aus Vinyl- und Acrylestern und -ethern oder anderen Estern von ungesättigten Säuren und Alkoholen, wie beispielsweise Polyacetalen, Polyamiden, Polyestern, Polyurethanen, Polysiloxanen, Polyoxiranen und Polydienen hergestellt sind, da kein Polymer, welches als solches physikalisch löslich ist, ausgenommen werden kann. Wie aus dem oben besonders erwähnten Stand der Technik hervorgeht, sind illustrative Polymere wohlbekannt. Vorzugsweise enthalten die Polymere jedoch ein Vinyladditionspolymer oder -copolymer, wobei die Bezeichnung "Copolymer" Terpolymere ebenso einschließt wie jene aus vier oder mehr Comonomeren, und noch bevorzugter ein Vinyladditionspolymer oder -copolymer mit einem (C&sub2;-C&sub6;)- Monoolefin, einem Vinylaromat, einem Vinylaminoaromat, einem Vinylhalogen, einem (C&sub1;-C&sub6;)-Alkyl(meth)acrylat, einem (Meth)acrylamid, einem Vinylpyrrolidon, einem Vinylpyridin, einem (C&sub1;-C&sub6;)-Hydroxyalkyl(meth)acrylat, einer (Meth)acrylsäure, einer Acrylamidmethylpropylsulfonsäure, einem N-Hydroxy enthaltenden (C&sub1;-C&sub6;)-Alkyl(meth)acrylamid, Acrylnitril oder einer Mischung aus einem der vorhergenannten, oder einer Mischung aus einem der vorhergenannten Polymere von Polyolefinen, wie beispielsweise Poly(ethylen), Poly(propylen); Poly(styrol), Poly(vinylchlorid) und Poly(methylmethacrylat). Polyacrylnitril oder Copolymere davon können in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Als Lösemittel für die Polymere kann jede organische oder anorganische Flüssigkeit verwendet werden, die die Polymere ohne bleibende chemische Umwandlung auflöst. Dazu können in dem Fall, in dem Polyacrylnitril als Polymer verwendet wird, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dimethylsulfon, wäßrige Lösungen aus Zinkchlorid und Natriumthiocyanat gehören.
Nichtlösemittel können jedes flüssige Medium, welches nicht mit den Polymeren oder Copolymeren mischbar ist, umfassen. Falls Polyacrylnitril als Polymer verwendet wird, können Nichtlösemittel wäßrigen Harnstoff, Wasser, Glycerin, Propylenglycol, Ethylenglycol oder Mischungen davon umfassen. Nichtlösende Dispergiermittel können jedes flüssige Medium umfassen, das nicht mit den Polymeren oder Copolymeren und dem Polymerlösemittel mischbar ist. Normalerweise umfassen sie Flüssigkeiten niedriger Polarität, wie beispielsweise aliphatische, aromatische oder hydroaromatische Kohlenwasserstoffe und deren Halogenderivate, Polysiloxane von geringer Molekülmasse, Olefine und Ether.
Die Auswahl der Lösemittel und Nichtlösemittel kann hierin nicht ohne weiteres beschrieben werden, da diese sowohl voneinander als auch von der Auswahl des verwendeten Polymers oder Copolyiners abhängen. Falls Polyacrylnitril als Polymer verwendet wird, umfassen Lösemittel/Nichtlösemittel-Systeme bevorzugt ein Lösemittelgemisch aus Dimethylsulfon/Harnstoff/Wasser oder Dimethylsulfoxid oder Dimethylsulfon mit einer Zugabe von entweder Wasser, Ethylenglycol oder Propylenglycol, und bei den heißen, inerten Flüssigkeiten handelt es sich bevorzugt um niedrigere aliphatische, aromatische, hydroaromatische Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Mineralöl, geruchsarme Lösemittel auf Erdölbasis oder Kerosin. Als Extraktionslösemittel sind niedrigere Alkanole wie beispielsweise Methanol oder Ethanol oder niedrigere Ketone wie beispielsweise Aceton und Wasser bevorzugt.
Die Morphologie der vorliegenden Erfindung ist ferner durch herkömmliche Lösemittelphasentrennungsverfahren schwer zu erhalten. In diesen Fällen führt die Lösemitteldiffusion entweder zur Bildung assymetrischer Morphologien oder zu viel kleineren Poren, wie aus U. S.-Patent Nr. 4,486,549, Beispiel 1 hervorgeht, bei welchem poröse Polyacrylnitrilpartikel, welche von einem Feinstzerstäubergefäß gebildet und in wäßrigem Dimethylformamid abgekühlt wurden, wobei ein Lösemittelphasenumkehrverfahren verwendet wurde, zu geringen Porenvolumen und nicht kugelförmigen Partikeln führten.
Bei einer herkömmlichen Vorgehensweise wird ein Polymer oder Copolymer in einer heißen Lösemittel/Nichtlösemittel-Mischung aufgelöst, in welcher das Polymer nur bei erhöhten Temperaturen löslich ist. Die Zusammensetzung der zur Erfüllung dieser Bedingung benötigten Mischung wird durch die Durchführung von Trübungspunktexperimenten zur Bestimmung der Temperatur, bei welcher Phasentrennung auftritt, bestimmt. Wenn Polyacrylnitril als das Polymer verwendet wird, so ist das Lösemittel vorzugsweise entweder Dimethylsulfoxid oder Dimethylsulfon, und das Nichtlösemittel ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, wäßrigem Harnstoff, Glycerin, Ethylenglycol, Propylenglycol oder einer Kombination davon ausgewählt. Vorzugsweise variieren charakteristische Gesamtverhältnisse des Lösemittels zu dem Nichtlösemittel gewichtsmäßig zwischen 95/5 und 65/35. Charakteristische Polymerkonzentrationen liegen im Bereich von 0,5 bis 20 Prozent, vorzugsweise unter 10 Gew.% an gesamten Polymerfeststoffen in der Mischung aus dem Lösemittel und dem Nichtlösemittel.
Die heiße Polymerlösung wird unter Rühren in einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Mineralöl, welches nicht mit der Lösung mischbar ist, dispergiert. Charakteristischerweise wird 1 Volumen Polymerlösung in 4 Volumen Mineralöl dispergiert. Die Tröpfchen werden anschließend auf eine Temperatur, welche unter der jener der Phasentrennung liegt, abgekühlt. Die Polymerphase trennt sich von der Lösung aus dem Lösemittel und dem Nichtlösemittel und bildet anschließend einen Niederschlag in Form von Tröpfchen aus festem Polymer und Lösemittel. Die festen Tröpfchen werden dann von dem Mineralöl getrennt.
Die gesammelten Tröpfchen werden dann mit einem Material extrahiert, das mit der Mischung aus dem Lösemittel und dem Nichtlösemittel mischbar ist, jedoch nicht einem Lösemittel für das Polymer, um poröse Perlen herzustellen. Die extrahierten Perlen werden zur Herstellung eines mikroporösen Produkts getrocknet. Die Porengröße der Perle kann durch Variieren der Copolymerzusammensetzung oder der Konzentration und Art des Nichtlösemittels von 0,002 um (Mikron) bis 5 um (Mikron) variiert werden. Das gesamte Porenvolumen wird durch die ursprüngliche Konzentration des Polymers in der Lösung aus dem Lösemittel und dem Nichtlösemittel bestimmt. In der vorliegenden Erfindung wird auch die Trennung des Lösemittelmaterials von den erstarrten Perlen mittels jeglicher anderer Verfahten berücksichtigt, wie beispielsweise einfachem Spülen im Falle von flüssigen Lösemitteln.
Spezifische Einsatzmöglichkeiten dieses Verfahrens werden hierin im folgenden durch Beispiele detailliert erläutert.
Die Bezeichnung "Porenvolumen", wie sie hierin und in den anhängigen Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf Milliliter an Hohlraum pro Gramm Polymer. Das Porenvolumen hängt direkt von der Polymerkonzentration ab. Perlen mit einem Porenvolumen von über 1,5 ml/g sind besonders bevorzugt. Das Porenvolumen wird durch herkömmliche Mittel, wie beispielsweise Quecksilberporosimetrie, gemessen.
Die Perlen wachsen durch Quellen um weniger als 5 Prozent. Quellfeste Perlen sind bevorzugt, da bei säulenchromatographischen Anwendungen das Schüttvolumen im wesentlichen konstant bleibt, was zu beständigen Durchflußraten und zu zu vernachlässigenden Ausstoßdruckverlusten führt. Die Bezeichnung "ohne Haut" soll poröse Partikel definieren, welche keine Oberflächenhaut aufweisen und dadurch wirkungsvoll Moleküle von hoher relativer Molekülmasse direkt absorbieren können. Die Schüttdichte der Polymerperlen wird durch herkömmliche Mittel, wie beispielsweise durch das Ablassen auf ein konstantes Volumen, bestimmt. Die Perlen der vorliegenden Erfindung weisen vorzugsweise eine Schüttdichte über 5 ml/g auf. Niedrigere Schüttdichten sind nicht wünschenswert, da diese eher niedrigere Kapazitäten aufweisen. Die obere Grenze der Schüttdichte liegt bei etwa 15 ml/g. Bei höheren Werten sind keine wirtschaftlichen Vorteile festzustellen, und außerdem ist die mechanische Festigkeit geringer. Der durchschnittliche Porendurchmesser kann abhängig von dem Verwendungszweck stark variieren. Vorzugsweise liegt er zwischen 5 um (Mikron) und 2 Millimetern, noch bevorzugter zwischen 5 um (Mikron) und 150 um (Mikron). Besonders erwähnt werden sollen Perlendurchmesser von 5 um (Mikron); diese sind besonders für analytische Hochdruckflüssigkeitschromatographie geeignet. Für andere chromatograpphische Verwendungszwecke sind im allgemeinen Porengrößen von 5 bis 150 um (Mikron) bevorzugt, insbesondere von 5 bis 20 um (Mikron), und besonders bevorzugt von 20 bis 100 um (Mikron). Perlengrößen können durch herkömmliche Mittel, beispielsweise durch die Verwendung eines Teilchengrößeanalysators, gemessen werden. Auch wenn die Porengrößen stark variieren können und durch herkömmliche Mittel gemessen werden, beispielsweise durch Stickstoffadsorption oder Quecksilberintrusion, liegt der durchschnittliche Porendurchmesser vorzugsweise zwischen 0,002 und 5 um (Mikron), und besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 1 um (Mikron). Ebenso bevorzugt sind Perlen mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 0,002 bis 0,1 um (Mikron). Wenn die Poren zum Einschließen einer Verbindung verwendet werden, umfaßt die Verbindung bevorzugt ein Protein, ein Enzym, ein Peptid, eine Nucleinsäure, ein Polysaccharid, einen Farbstoff, ein Pigment oder eine Mischung aus einem der vorhergenannten, insbesondere jedoch ein Protein. Die Perlen können abhängig von der Verbindung mit einem derartigen physischen Einschluß, physischer Adsorption oder chemischer Bindung gefüllt sein. In jedem Fall ist die verwendete Perle vorzugsweise eine Perle mit einem Porendurchmesser, welcher mindestens das Dreifache des Durchmessers der Verbindung beträgt.
Zur Ausnutzung der Adsorptionsfähigkeit der erfindungsgemäßen porösen Perlen werden herkömmliche Verfahren eingesetzt. Die Perlen können beispielsweise zur Adsorption von Vitaminen, Antibiotika, Enzymen, Steroiden und anderen bioaktiven Substanzen von Fermentationslösungen verwendet werden. Sie können zum Entfärben verschiedenen Zuckerlösungen verwendet werden. Sie können zum Entfärben verzuckerter Holzlösungen verwendet werden. Sie können als Kolonnenpackung für Gaschromatographie, Größenausschlußchromatographie, Affinitätschromatographie oder Ionenaustauschchromatographie, Umkehrphasen- oder hydrophobe Wechselwirkungsanwendungen verwendet werden. Sie sind nützlich zur Entfernung von Phenol und zur Entfernung verschiedener oberflächenaktiver Stoffe. Sie können eine Vielzahl von Duftstoffen adsorbieren. Sie können Abwässer bei der Papierherstellung entfärben, sie entfärben und reinigen eine Vielzahl von Chemikalien.
Besonders nützlich sind die erfindungsgemäßen Perlen für Proteintrennung. Besonders geeignete Proteine für die Reinigung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Perlen sind Alpha-Lactoalbumin, Albumin, Gamma-Globulin und Albumin- Interferon.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung. Die Ansprüche dürfen nicht als darauf beschränkt angesehen werden. Die Porengrößen wurden in den Beispielen 4 - 8 durch Auswertung von SEM (surface electron microscope = Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen)-Mikroaufnahmen bestimmt.

Beispiel 1

Fünf Gramm eines naßen Copolymers mit 99 Molprozent Polyacrylnitril und 1 Molprozent Dimethylsulfoxid (gewichtsmäßig 1:1 Copolymer:Wasser) wurden mit 5 Gramm Harnstoff und 30 Gramm Dimethylsulfon zerkleinert, um eine pulverisierte Mischung zu bilden. Die Mischung wurde in einen Einliterkolben mit 100 ml Mineralöl gegeben, welches auf 160ºC erhitzt war. Die Mischung wurde gerührt, bis zwei flüssige Phasen vorhanden waren, wobei eine Phase eine homogene Polymerlösung, die andere Mineralöl war. Durch heftiges Rühren der Mischung mit einem Hängeschaufelrührer entstand eine Suspension aus Tröpfchen der heißen (etwa 120ºC) Polymerlösung in Mineralöl. Die Tröpfchen wurden durch Leiten der Suspension mittels einer Kanüle zu einer zweiten gerührten Mischung bestehend aus 500 ml Mineralöl, 6 Gramm Dimethylsulfon und 1 Gramm Harnstoff, welche auf 70ºC gehalten wurde, abgekühlt. Bei Kontakt mit dem kühleren Mineralöl erstarrten die Tröpfchen. Die Mischung wurde unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend zur Verringerung der Viskosität des Öls mit Methylenchlorid verdünnt. Die Tröpfchen wurden auf einem Büchner-Trichter gesammelt und mit Methylenchlorid gewaschen. Anschließend wurde das Lösemittel mit 200 ml Aceton 1 1/2 Stunden lang bei Raumtemperatur extrahiert. Die resultierenden Perlen wurden durch Rasterelektronenmikroskopie geprüft und als hochporös befunden, wobei die Porendurchmesser relativ gleichmäßig waren und etwa 0,5 um (Mikron) betrugen. Die Poren erstreckten sich durch die äußeren Oberflächen der Perlen. Die Größe der Perlen lag zwischen 10 um (Mikron) und wenigen Millimetern Durchmesser. Eine SEM-Aufnahme eines Querschnitts dieser Perlen ist als FIGUR 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1A

Es wurden Partikel durch die in Beispiel 1 des U. S.-Patents Nr. 4,486,549 von Matsumoto gelehrte Verfahrensweise hergestellt. 120 Gramm Polyacrylnitril-Homopolymer wurden in 1800 ml Dimethylformamid aufgelöst und die entstandene Lösung tröpfchenweise durch einen Drehzerstäuber (Modell PPH 306 OOD von der Firma Sames Electrostatic Inc.) mit einer Geschwindigkeit von 20 ml pro Minute einer 20%igen wäßrigen Dimethylformamidlösung zugegeben, wodurch Polyacrylnitrilpartikel erhalten wurden. Eine SEM- Photographie (FIGUR 8) zeigt eine Form und eine Morphologie, welche sich von denen durch die Verfahren der hierin aufgezeigten Beispiele erhaltenen unterscheiden.

Veraleichsbeispiele 1B - 1C

Es wurden Perlen gemäß den Lehren nach Stoy, U. S. Patent Nr. 4,110,529, hergestellt. Gemäß dem allgemeinen Verfahren von Beispiel 1 nach Stoy wurde Polyacrylnitril in in Paraffinöl dispergiertem Dimethylsulfoxid aufgelöst und in einem dünnen Strahl in Wasser mit einer Temperatur von 15ºC eingegossen. Der Vorgang wurde dann gemäß Beispiel 2 nach Stoy (Eingießen der Emulsion in Wasser mit einer Temperatur von 60ºC) wiederholt. Die kugelförmigen porösen Perlen wurden getrennt und mit einem Rasterelektronenmikroskop photographiert. Die Photographien sind als FIGUREN 5 und 6 dargestellt. Die Perlen weisen ein poröses Äußeres sowie extrem große, miteinander verbundene Poren im Inneren auf, im Gegensatz zu denen der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Perlen isotrop sind.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit Poly(sulfon) und Dimethylformamid; Dimethylformamid, Wasser; und N- Methylpyrrolidon, Wasser als Lösemittelgemischbestandteile zur Bildung erfindungsgemäßer mikroporöser Perlen wiederholt.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von 9% des Polymers von Beispiel 2 und 21% Wasser wiederholt. Es wurde eine mikroporöse Perle mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,8 um (Mikron) erhalten.

Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde im allgemeinen unter Verwendung von 15% des Polymers von Beispiel 2 und 15% Wasser wiederholt. Die Polymerdispersion wurde jedoch stattdessen in einen Kolben mit Mineralöl mit Raumtemperatur pipettiert. Es wurden mikroporöse, teilweise eine Haut aufweisende Perlen mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,7 um (Mikron) erhalten.

Beispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde unter Verwendung von 15% eines Polymers bestehend aus 95,5 Molprozent Acrylnitril, 3,4 Molprozent Methylmethacrylat und 1,1 Molprozent Acrylamidmethylpropylsulfonsäure und 15% Wasser als Nichtlösemittel wiederholt; es wurden mikroporöse, teilweise eine Haut aufweisende Perlen mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,2 - 0,3 um (Mikron) erhalten.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde unter Verwendung von 15% des Polymers von Beispiel 5 und 20% Wasser als Nichtlösemittel wiederholt; es wurden mikroporöse, teilweise eine Haut aufweisende Perlen mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,7 um (Mikron) erhalten.

Beispiel 7

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde unter Verwendung von 15% eines Copolymers mit 90 Molprozent Acrylnitril und 10 Molprozent Methylmethacrylateinheiten wiederholt, und es wurden mikroporöse, teilweise eine Haut aufweisende Perlen mit einer durchschnittlichen Porengröße von 3,5 - 6,5 um (Mikron) erhalten.

Vergleichsbeispiel 1D

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde unter Verwendung von 15% eines Copolymers mit 50 Molprozent Acrylnitril und 50 Molprozent Methylmethacrylateinheiten sowie 15% Wasser als Nichtlösemittel wiederholt. Es wurden mikroporöse Perlen mit einer durchschnittlichen Porengröße von etwa 10 um (Mikron) erhalten.

Beispiel 8

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von 3% eines 99 Molprozent-Acrylnitrils - 1% Methylacrylatcopolymer und 11% Wasser als Nichtlösemittel wiederholt. Es wurden erfindungsgemäße mikroporöse Polymerperlen ohne Haut erhalten, wie in Fig. 1 dargestellt.

Beispiel 9

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei 3% eines 99 Molprozent Acrylnitrils - 1 Molprozent Methylacrylatcopolymer und 4% Wasser und 13% Harnstoff substituiert wurden. Es wurden erfindungsgemäße mikroporöse Perlen erhalten, von denen ein charakteristischer Querschnitt in 1440facher Vergrößerung in Fig. 3 gezeigt ist.

Beispiel 10

Das thermische Phasentrennungsverfahren von Beispiel 1 wurde mit Polyacrylnitrilcopolymeren mit 50 bis 98 Molprozent Acrylnitril und unter Verwendung von Dimethylsulfoxid, Dimethylsulfon, Wasser, Harnstoff, Glycerin, Ethylenglycol und Propylenglycol als Lösemittelgemischbestandteile zur Herstellung erfindungsgemäßer mikroporöser Perlen wiederholt.

Beispiel 11

Ein Gramm aus 99 Molprozent Acrylnitril und 1 Molprozent Methylacrylat bestehendem trockenen Copolymer wurde in einem Mörser und Stößel mit 1 Gramm deionisiertem Wasser, 2 Gramm Harnstoff und 12 Gramm Dimethylsulfon zerkleinert. Die Mischung wurde zur Bildung einer homogenen Polymerlösung auf 125ºC erwärmt. Heißes Mineralöl (60 ml, 150ºC) wurde in einem Branson Sonifier, Modell S75, auf Stufe 7 (auf 4 A (Ampere) eingestellt) bewegt. Die heiße Polymerlösung wurde langsam zugegeben, wodurch sich der Strom auf 6 A (Ampere) erhöht. Die Suspension wurde einige Minuten lang gemischt und anschließend mit 180 ml Mineralöl (120ºC), welches 2,4 Gramm Dimethylsulfon und 0,4 Gramm Harnstoff enthielt, verdünnt. Der Kolben wurde zur Kühlung der Suspension in ein Wasserbad gegeben. Als die Suspension 110ºC erreichte, wurde der Sonifier abgeschaltet. Nach der Kühlung auf Raumtemperatur wurde das Öl mit Methylenchlorid verdünnt, und die Perlen wurden auf einem Büchner-Trichter gesammelt und anschließend mit Methylenchlorid gewaschen. Die Perlen wurden mit 60 ml Aceton 16 Stunden lang bei Raumtemperatur extrahiert, anschließend erneut gesammelt, diesmal jedoch mit Methanol gewaschen. Die Perlen wurden bei Raumtemperatur unter Vakuum getrocknet. Die Perlen wurden durch Rasterelektronenmikroskopie untersucht, wobei ein hohes Porenvolumen, Porendurchmesser von etwa 1 um (Mikron) und eine hohe Oberflächenporosität festgestellt wurden. Der durchschnittliche Perlendurchmesser beträgt etwa 50 um (Mikron).

Beispiel 12

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von 9% des Polymers von Beispiel 11 und 21% Wasser wiederholt. Es wurde ein mikroporöses Produkt mit einer durchschnittlichen Porengröße von 0,8 um (Mikron) erhalten.
Im Hinblick auf die obige detaillierte Beschreibung bieten sich für den Fachmann auf diesem Gebiet viele Variationen an. Beispielsweise können Glucose- und Sucroselösungen durch Berührung mit den erfindungsgemäßen mikroporösen Perlen entfärbt werden; Fettsäuren wie beispielsweise Butansäure, Propionsäure und Essigsäure können mit ihnen von wäßrigen Lösungen adsorbiert werden. Seifen und Detergenzien können unter ihrer Verwendung von Lösungen adsorbiert werden. Enzyme können in ihnen adsorbiert und dann zum Katalysieren von Reaktionen in Substraten benutzt werden, wie beispielsweise Fermentationsbrühen, welche durch die Perlen mit solchen angelagerten Enzymen geleitet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von hochporösen Polymerperlen, wobei die Perlen ein thermoplastisches, organisches Polymer oder Copolymer enthalten, isotrop sind, um weniger als 5 Prozent in Wasser quellen, Poren mit einem Durchmesser von nicht mehr als 5um (Mikron) und ein Porenvolumen von nicht weniger als 1,5 ml/g aufweisen, wobei das Verfahren umfaßt:

(i) Erwärmen und Vermischen des thermoplastischen organischen Polymers oder Copolymers mit einer Mischung, die ein Lösemittel, welches das Polymer oder Copolymer ohne bleibende chemische Umwandlung auflöst, und ein flüssiges Nichtlösemittel enthält, welches nicht mit dem Polymer oder Copolymer mischbar ist, um eine homogene Lösung zu bilden;

(ii) Aufbrechen der homogenen Lösung in Tröpfchen

und dabei

(iii) Abkühlen der Tröpfchen, wahlweise in Gegenwart einer inerten, nicht koagulierenden Flüssigkeit, welche weder mit dem Polymer oder Copolymer noch mit der heißen Polymerlösung mischbar ist, um eine Phasentrennung und Erstarren des Polymers in den Tröpfchen zu bewirken;

(iv) Trennen der Tröpfchen von jeglicher inerten Flüssigkeit und der Mischung aus dem Lösemittel und dem Nichtlösemittel, um die isotropen, porösen Perlen herzustellen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das thermoplastische organische Polymer oder Copolymer ein (C&sub2;-C&sub6;)-Monoolefin, ein Vinylaromat, ein Vinylaminoaromat, ein Vinylhalogen, ein (C&sub1;-C&sub6;)-Alkyl(meth)acrylat, ein (Meth)acrylamid, ein Vinylpyrrolidon, ein Vinylpyridin, ein (C&sub1;-C&sub6;)- Hydroxyalkyl(meth)acrylat, eine (Meth)acrylsäure, eine Acrylamidmethylpropylsulfonsäure, ein N-Hydroxy enthaltendes (C&sub1;-C&sub6;)-Alkyl(meth)acrylamid, Acrylnitril oder eine Mischung aus einem der vorhergenannten enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das thermoplastische organische Polymer polymerisiertes Methylmethacrylat, Acrylnitril oder Polysulfon enthält.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem das thermoplastische organische Copolymer von 45 bis 99,5 Molprozent polymerisiertes Methylmethacrylat oder Polysulfon enthält.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Lösemittel Dimethylsulfon enthält, das Nichtlösemittel wäßrigen Harnstoff, Wasser, Propylenglycol, Ethylenglycol oder eine Mischung daraus enthält, und Schritt (i) bei einer Temperatur von mindestens 130ºC ausgeführt wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die inerte, nicht koagulierende Flüssigkeit Mineralöl, Heptan oder eine Mischung daraus enthält.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem die Perlen mit einem Nichtlösemittel für das Polymer extrahiert werden, wobei das Nichtlösemittel Aceton, Methanol, Wasser oder eine Mischung aus einem der vorhergenannten enthält.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die homogene Lösung weniger als 10 Gewichtsprozent Polymer oder Copolymer enthält.

9. Produkt des Verfahrens gemäß Anspruch 1, bei dem die Perlen wenigstens teilweise keine Oberflächenhaut aufweisen, und wobei das Verhältnis des Zelldurchmessers zum Porendurchmesser der Perlen 1,0 beträgt.

10. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem die Perlen kugelförmig sind.

11. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem die Poren überall in den Perlen isotrop sind.

12. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem das Porenvolumen weniger als 5 ml/g beträgt.

13. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem der durchschnittliche Perlendurchmesser zwischen 5um (Mikron) und 2 Millimeter liegt.

14. Produkt gemäß Anspruch 13, bei dem der durchschnittliche Perlendurchmesser zwischen 5 und 150 um (Mikron) liegt.

15. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem der durchschnittliche Porendurchmesser zwischen 0,002 um (Mikron) und 5 um (Mikron) liegt.

16. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem der durchschnittliche Porendurchmesser zwischen 0,002 um (Mikron) und 0,1 um (Mikron) liegt.

17. Produkt gemäß Anspruch 14, bei dem der durchschnittliche Porendurchmesser zwischen 0,1 um (Mikron) und 1 um (Mikron) liegt.

18. Produkt gemäß Anspruch 9, bei dem die Poren wenigstens teilweise mit einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Protein, einem Enzym, einem Peptid, einem Polysaccharid, einer Nucleinsäure, einem Farbstoff, einem Pigment oder einer Mischung aus einem der vorhergenannten gefüllt sind.

19. Produkt gemäß Anspruch 18, bei dem die Verbindung ein Protein enthält.

20. Produkt gemäß Anspruch 18, bei dem der Porendurchmesser mindestens dreimal so groß ist wie der Durchmesser der Verbindung.