DE69018987T2 - Herstellung von permeablen hohlpartikeln. - Google Patents

Herstellung von permeablen hohlpartikeln.

Info

Publication number
DE69018987T2
DE69018987T2 DE69018987T DE69018987T DE69018987T2 DE 69018987 T2 DE69018987 T2 DE 69018987T2 DE 69018987 T DE69018987 T DE 69018987T DE 69018987 T DE69018987 T DE 69018987T DE 69018987 T2 DE69018987 T2 DE 69018987T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
hollow particles
outer shell
concentration
permeable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69018987T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69018987D1 (de
Inventor
Thorkild Bog-Hansen
Allan Lihme
Claus Nielsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Upfront Chromatography AS
Original Assignee
KEM EN TEC AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=8113545&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69018987(T2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by KEM EN TEC AS filed Critical KEM EN TEC AS
Publication of DE69018987D1 publication Critical patent/DE69018987D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69018987T2 publication Critical patent/DE69018987T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B01J20/28021—Hollow particles, e.g. hollow spheres, microspheres or cenospheres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/025—Applications of microcapsules not provided for in other subclasses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28026—Particles within, immobilised, dispersed, entrapped in or on a matrix, e.g. a resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
    • B01J20/282—Porous sorbents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54313—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being characterised by its particulate form
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/551—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals the carrier being inorganic
    • G01N33/552—Glass or silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von durchlässigen hohlen Teilchen mit einer äußeren Hülle aus einem porösen Material, das einen hohen Grad mechanischer Steifigkeit zeigt, mit der Maßgabe, daß dieses Material nicht ein Material ist, das aus metallischen Elementen und deren Legierungen ausgewählt ist, und Verfahrensweisen zur Herstellung entsprechender durchlässiger Verbundstoff-Teilchen, die ein zweites Material enthalten, das befähigt ist, wenigstens zeitweilig mit einer oder mehreren chemischen Species in Wechselwirkung zu treten. Die Erfindung betrifft auch Teilchen, die nach solchen Verfahrensweisen hergestellt sind, und die Verwendung solcher Teilchen in einer Vielfalt von Verfahren.
  • Durchlässige Verbundstoff-Teilchen gemäß der Erfindung sind besonders nützlich bei einer breiten Vielfalt von Verfahren, z.B. bei der Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC), bei der Gel-Filtration, beim Ionenaustausch und bei der Affinitäts-Chromatographie in Form von Trägern für das geeignete chromatographische Substrat, bei immunchemischen Arbeitsweisen in Form von in fester Phase vorliegenden Trägern für Antigene, bei der Festphasen-Peptid- und -Protein-Synthese in Form von Trägern für das Synthese-Substrat, z.B. ein Polymer-Substrat des traditionellen "Merrifield"-Typs, bei der Katalyse in Form von Trägern für immobilisierte Enzyme und andere Katalysatoren wie Edelmetalle, zur Verwendung bei chemischen Synthesen im kleinen oder großen Maßstab und bei mikrobiologischen Prozeduren in Form von Trägern, z.B. für Zellen oder Virus-Partikel. Erfindungsgemäße durchlässige hohle Teilchen sind von Vorteil, beispielsweise, bei chromatographischen Arbeitsweisen, als Filtrationshilfsmittel oder als Adsorptionsmittel oder Absorptionsmittel.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Durchlässige Teilchen mit einem solch hohen Grad mechanischer Steifigkeit ihrer äußeren Hülle, daß sie gegenüber einem Zusammenfallen und im wesentlichen gegen eine Verformung bei Einwirkung hoher Außen-/Innen-Druckdifferenzen beständig sind, sind von besonderem Wert bei Arbeitsweisen, die eine Anwendung hoher Drücke einschließen, besonders bei der HPLC, bei der äußere Drücke von 100 atm oder mehr häufig angewandt werden. Es gibt zahlreiche Offenbarungen im Stand der Technik, die hohle Teilchen betreffen, die aus anorganischen oder organischen Stoffen hergestellt sind. Zu relevanten Offenbarungen zählen die folgenden Patente: US 2 978 339, US 3 030 215, US 4 138 336 und US 4 257 799. Es gibt jedoch nur relativ wenige Offenbarungen, die hohle Teilchen betreffen, die infolge der Tatsache, daß sie durchgehende Poren oder Löcher in ihrer äußeren Hülle haben, oder aus anderen Gründen einen signifikanten Grad der Durchlässigkeit für Gase und/oder Flüssigkeiten zeigen.
  • US 4 698 317 offenbart, unter anderem, mikrosphärische Kordieritglas-Teilchen mit "offenen Poren" und ein Verfahren zu deren Herstellung unter sprüh-thermischer Zersetzung einer Lösung in einem wäßrigen organischen Lösungsmittel, vorzugsweise einem wäßrigen Alkohol, der ein Tetraalkylsilicat, ein Aluminium- Salz, ein Magnesium-Salz und gegebenenfalls andere Komponenten enthält, wobei der Wasser-Gehalt der Lösung so eingestellt wird, daß er die Bildung "offener Poren" fördert. Beispiele der in Frage stehenden, in der letzteren Patentschrift beschriebenen Teilchen sind folgende: (a) Größe unter 30 µm und mit 10 bis 350 Poren mit einem Durchmesser von 0,01 bis 6 µm; (b) Größe unter 12 µm und mit 50 bis 150 Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 µm; und (c) Größe unter 10 µm und mit Poren mit einem Durchmesser von weniger als 2 µm.
  • US 2 797 201 offenbart im wesentlichen kugelförmige hohle Teilchen mit einer "dünnen festen Haut", wobei diese Teilchen durch eine thermische Behandlung von Tröpfchen einer Lösung eines filmbildenden Materials, z.B. eines organischen Polymers, wie eines Phenol-Formaldehyd-Harzes, in einem geeigneten Lösungsmittel gebildet werden, wobei die Lösung gegebenenfalls weiterhin ein "Treibmittel" (manchmal als "latentes Gas" bezeichnet) enthält, d.h. eine Substanz, die bei der erhöhten Temperatur der thermischen Behandlung ein Gas erzeugt oder, in manchen Fällen, selbst gasförmig ist (wie etwa Kohlenstoffdioxid). In Abwesenheit eines Treibmittels sinken im wesentlichen sämtliche resultierenden Teilchen, wenn sie einem Flotations-Test in einem geeigneten flüssigen Medium unterworfen werden, was ihre Durchlässigkeit für das flüssige Medium anzeigt. Bei Einarbeiten eines Treibmittels wurde gefunden, daß in einem Flotations-Test höchstens 3 % der resultierenden Teilchen sinken. Beispiele hohler Teilchen, die unter einem besonderen Satz von Bedingungen unter Verwendung eines wasserlöslichen, partiell polymerisierten Phenol-Formaldehyd-Harzes (als Durez 14798 bekannt) als dem filmbindenden Material in Abwesenheit eines Treibmittels hergestellt worden waren, hatten Größen im Bereich von 2 bis 20 µm. Beispiele hohler Teilchen, die in Anwesenheit eines Treibmittels hergestellt worden waren, hatten Größen im Bereich von 2 bis 110 µm, wobei die genaue Größen-Verteilung von den Eedingungen, dem filmbildenden Material, dem Lösungsmittel und der Natur des Treibmittels abhängt.
  • GB 2 151 601 B betrifft poröse hohle Teilchen, einschließlich durchlässiger poröser hohler Teilchen, eines anorganischen Materials, wie Kieselgur und/oder eines anorganischen Oxids, und ein solche Teilchen umfassendes Verbundmaterial, bei dem eine ausgewählte Substanz, etwa ein chromatographisches organisches Gel, aufgezogen ist. Die porösen hohlen Teilchen können durch Beschichten eines flüchtigen Kern-Materials, z.B. organischer Harz-Perlen oder Alginat-Kugeln, mit einem-anorganischen Material und anschließendes Erhitzen zum Entfernen des flüchtigen Kern-Materials gebildet werden. Beispiele kugelförmiger, poröser, hohler Teilchen, die auf diese Weise hergestellt waren, hatten Durchmesser von etwa 500 µm bis etwa 4 000 µm.
  • GB 2 151 602 13, die mit GB 2 151 601 13 verwandt ist, offenbart, unter anderem, Teilchen, die denjenigen, die in dem letztgenannten Patent offenbart sind, sehr ähnlich sind, die jedoch ein magnetisches Material wie Eisen(III)-oxid, Nickeloxid oder Cobaltoxid in die anorganische Hülle der Teilchen eingebaut enthalten. Diese Teilchen können nach einer Arbeitsweise analog zu der oben in Verbindung mit dem letzteren Patent erwähnten hergestellt werden, wobei das zum Beschichten des flüchtigen Kern-Materials verwendete anorganische Material dann eine magnetische Komponente eingearbeitet enthält. Die offenbarten Peispiele magnetischer poröser hohler Teilchen, die auf diese Weise hergestellt wurden, hatten Durchmesser von 700 µm bis 1 500 µm.
  • WO 86/02093 offenbart, unter anderem, die Herstellung hohler poröser Mikrokugeln mit äußeren Durchmessern im Bereich, beispielsweise, von 200 bis 10 000 µm. Diese Mikrokugeln werden hergestellt, indem man von wäßrigen oder nicht-wäßrigen Suspensionen oder Dispersionen feinteiliger anorganischer oder organischer fester Partikel mit Teilchen-Durchmessern von etwa 0,01 bis 10 µm, einem Bindemittel, einem filmstabilisierenden Mittel, einem Dispergiermittel für die festen Teilchen und einer geschlossenen wäßrigen oder nicht-wäßrigen flüssigen Phase ausgeht. Die Suspension oder Dispersion der in Frage stehenden Teilchen wird zu Mikrokugeln geblasen, und die resultierenden Mikrokugeln werden zur Entfernung des Lösungsmittels erhitzt und dann weiter erhitzt oder gekühlt, um die Mikrokugeln zu härten. Diese Mikrokugeln werden dann der Einwirkung erhöhter Temperaturen ausgesetzt, um das Bindemittel sowie etwa vorhandenes restiches Lösungsmittel oder niedrig-schmelzende oder niedrig-siedende Stoffe zu zersetzen und zu entfernen. Schließlich werden die resultierenden porösen hohlen Mikrokugeln bei noch höheren erhöhten Temperaturen gebrannt, um zu veranlassen, daß die einzelnen Teilchen der Mikrokugeln an den Punkten der Berührung der einzelnen Teilchen miteinander sintern und/oder verschweißen, so daß die Teilchen koaleszieren und dadurch ein Netzwerk (eine Gitter-Struktur) zusammengesinterter Teilchen bilden.
  • Die Herstellung durchlässiger hohler Teilchen oder durchlässiger Verbundstoff-Teilchen gemäß den obenerwähnten Offenbarungen erfordert wenigstens entweder
  • (i) den Einsatz relativ kostspieliger, in manchen Fällen gefährlicher Ausgangsstoffe und Lösungsmittel und die Verwendung besonderer Einrichtungen zur Bildung von Tröpfchen eines flüssigen Mediums und zur thermischen Behandlung der Tröpfchen, wie in US 2 797 201 oder US 4 698 317, oder
  • (ii) den Einsatz einer langwierigen, mehrstufigen Arbeitsweise des Aufbauens und einer nachfolgende Sinter-Behandlung bei hoher Temperatur, wie in GB 2 151 601 13, GB 2 151 602 13 und WO 86/02093.
  • Wie bereits zuvor erwähnt wurde, gibt es im Stand der Technik zahlreiche Offenbarungen, die hohle, anscheinend im wesentlichen undurchlässige Teilchen betreffend die aus anorganischen oder organischen Stoffen hergestellt werden. In vielen Fällen bedient sich die Herstellung dieser Teilchen billiger, sicherer, leicht erhältlicher Ausgangsmaterialien und verläuft relativ geradlinig; dies ist z.B. in US 2 978 339, US 3 030 215 und US 4 257 799 der Fall, die sämtlich hohle Teilchen aus einem kieselhaltigen Glasmaterial offenbaren und die typischerweise eine wäßrige Lösung einsetzen, die hauptsächlich ein Alkalimetallsilicat als den grundlegenden Rohstoff umfaßt. Die in US 4 257 799 offenbarten Teilchen sind hohle Glaskugeln mit einem äußeren Durchmesser im Bereich von etwa 100 µm bis zu etwa 500 µm, mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Wandstärke im Bereich von etwa 0,5 bis 20 µm. Dijenigen, die in US 3 030 215 offenbart sind, sind hohle diskrete Kugeln aus synthetischem, geschmolzenen, wasserunlöslichen Glas auf der Basis von Alkalimetallsilicat mit Durchmessern von 5 µm bis 5 000 µm und Wandstärken von 0,5 bis 10 % ihrer Durchmesser.
  • Eine Anzahl von Typen im wesentlichen undurchlässiger, hohler Mikrokugeln aus kieselhaltigem Material sind im Handel erhältlich. Beispielsweise werden Mikrokugeln aus Soda-Kalk-Borosilicat-Glas von der 3 M Corporation (USA) in einer Vielfalt von Größen-Fraktionen auf dem Markt angeboten, etwa diejenigen, die unter den Codes D32/4500 (Größen-Fraktion < 74 µm) und B46/4000 vertrieben werden. Die beiden letztgenannten Typen von Teilchen sollen, so wie sie geliefert werden, nach Angaben des Herstellers Drücke von ca. 4 500 psi ( ca. 306 atm) bzw. ca. 4 000 psi ( ca. 272 atm) aushalten, ohne zusammenzufallen.
  • Zu anderen Typen kugelförmiger hohler Teilchen, die leicht erhältlich sind, gehören diejenigen, die unter dem Namen "Fillite" von Fillite (Runcorn) Ltd., Runcorn, Cheshire, U.K., vertrieben werden. Letztere sind kieselhaltige Mikro-Kugeln, die als eine Komponente aus der Flugasche stammen, die bei der Verbrennung aus bestimmten Kohle-Typen in einer Feuerungsanlage gebildet wird. Eine von den Schwedischen Vertretern für "Fillite"-Erzeugnisse (Nordiska Mineralprodukter AB, Malmö, Schweden) vertriebene technische Broschüre beschreibt diese Teilchen als "Aluminiumsilicat", und die gewichtsbezogene Zusammensetzung (berechnet als Oxide) der äußeren Hülle wird angegeben als
  • SiO&sub2; 55 - 65 %
  • Al&sub2;O&sub3; 27 - 33 %
  • Fe&sub2;O&sub3; 4 %.
  • Der Schmelzpunkt des Materials wird mit > 1200 ºC angegeben, und es wird mitgeteilt, daß die Kugeln ein Gemisch von 30 : 70 (Vol./Vol.) Stickstoff und Kohlenstoffdioxid unter einem Gesamt-Druck von 0,2 atm enthalten, was demonstriert, daß sie im wesentlichen für Gase undurchlässig sind. Der Hersteller beschreibt "Fillite"-Kugeln als nicht-absorbierend und als völlig undurchlässig für Flüssigkeiten, und das mittlere Verhältnis der Dicke der äußeren Hülle zu dem Außen-Durchmesser wird zu 1/10 angegeben. "Fillite"-Kugeln sind billig und in einer Vielfalt von Größen-Fraktionen erhältlich, z.B. "Fillite-75" (5 bis 85 µm), "Fillite 150" (< 150 µm) und "Fillite SG" (5 bis 540 µm)
  • Unter anderem im Hinblick auf den breiten Bereich der Teilchen-Größen und der Wandstärken der Teilchen, die Unlöslichkeit und die Inertheit in einer breiten Vielfalt von Medien und der erwarteten mechanischen Festigkeit oder Steifigkeit der hohlen Teilchen der obenerwähnten letzteren Typen wäre es eindeutig von Vorteil, wenn man solche Teilchen mittels einer einfachen, vorzugsweise billigen Behandlung durchlässig machen oder die Durchlässigkeit solcher Teilchen verbessern könnte, die anfangs einen gewissen Grad der Durchlässigkeit haben mögen, die jedoch für eine weitere Anwendung nicht adäquat durchlässig sind.
    • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG.
  • Unter einem Aspekt macht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung durchlässiger hohler Teilchen verfügbar, die eine äußere Hülle aus einem mechanisch steifen porösen Material besitzen, wobei wenigstens einige der Poren des porösen Materials durchgehende Poren sind, die durch die äußere Hülle hindurch verlaufen, wobei die Größe der Teilchen innerhalb des Bereichs von 1 µm bis 5000 µm liegt, wobei die Durchlässigkeit der Teilchen so ist, daß bestimmten chemischen Species das Durchqueren ihrer äußeren Hülle mittels der durchgehenden Poren ermöglicht wird;
  • dieses Verfahren umfaßt das Einsetzen hohler Teilchen mit einer äußeren Hülle aus einem mechanisch steifen Material, wobei die hohlen Teilchen ursprünglich undurchlässig sind oder einen Grad der Durchlässigkeit aufweisen, der niedriger als derjenige ist, der erreicht werden soll, wobei die Größe der Teilchen im Bereich von 1 µm bis 5000 µm liegt, und
  • das Behandeln der hohlen Teilchen mit einer oder mehreren Reagenzien, die befähigt sind, eine Komponente des mechanisch steifen Materials der Außenhülle durch chemisches Lösen oder Lösungsmittel/gelöster Stoff-Auflösen so aufzulösen, daß in der äußeren Hülle durchgehende Poren gebildet werden und/oder, sofern zutreffend, zuvor vorhandene durchgehende Poren in der äußeren Hülle vergrößert werden,
  • mit der Maßgabe, daß das mechanisch steife Material kein Material ist, das aus metallischen Elementen und Legierungen daraus ausgewählt ist.
  • Erfindungsgemäß hergestellte durchlässige Teilchen können, falls angebracht, einer Oberflächen-Behandlung unterworfen werden, um die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der äußeren und, möglicherweise, der inneren Oberfläche der äußeren Hülle und, möglicherweise der Wandungen der gebildeten und/oder der vergrößerten durchgehenden Poren zu modifizieren.
  • Unter einem weiteren Aspekt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird ein zweites Material im Inneren der durchlässigen Teilchen hergestellt durch Einführen des zweiten Materials in die Teilchen auf dem Wege über die durchgehenden Poren oder durch Bildung des zweiten Materials in situ im Inneren der durchlässigen hohlen Teilchen. Das in Frage stehende zweite Material, das ein Material ist, das zu einer wenigstens temporären chemischen und/oder physikalischen Wechselwirkung mit einer oder mehreren chemischen Species befähigt ist, kann einen Bestandteil umfassen, der aus der aus festen anorganischen Verbindungen; metallischen Elementen und deren Legierungen; nichtmetallischen Elementen; organischen Polymeren biologischen und synthetischen Ursprungs; membranumschlossenen, von biologischen Zellen abgeleiteten Strukturen und Virus-Teilchen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Wie im Falle der kein zweites Material enthaltenden, hergestellten durchlässigen hohlen Teilchen können die resultierenden, ein zweites Material enthaltenden, durchlässigen Teilchen, falls angebracht, einer Oberflächen-Behandlung unterworfen werden, um
  • (i) die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der äußeren Hülle und, möglicherweise der Wandungen der gebildeten und/oder der vergrößerten durchgehenden Poren zu modifizieren
  • und/oder
  • (ii) die Freisetzung eines zweiten Materials oder einer Substanz, die anschließend infolge einer chemischen Reaktion oder durch das Dazwischenkommen (z.B. eine katalytische Intervention) eines zweiten Materials, das im Inneren der Teilchen enthalten ist, gebildet wird, aus den durchlässigen Teilchen zu hindern und/oder zu regeln und/oder
  • (iii) den Zugang einer Substanz, die außerhalb der durchlässigen Teilchen vorhanden ist, zu einem zweiten Material, das im Inneren der Teilchen enthalten ist, zu hindern und/oder zu regeln.
  • Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird unter der Angabe, daß die Teilchen "durchlässig" sind, verstanden, daß bestimmte gasförmige und/oder flüssige Phasen fähig sind, durch die äußere Hülle der Teilchen hindurchzuwandern. Im Falle flüssiger Phasen können diese Phasen reine flüssige Verbindungen oder Lösungen einer oder mehrerer flüssiger oder fester Verbindungen in einer flüssigen Lösungsmittel-Phase sein. Die Wanderung gasförmiger und/oder flüssiger Phasen durch die äußere Hülle der Teilchen hindurch erfordert normalerweise die Anwesenheit von Durchgangswegen oder miteinander verbundenen Zwischenräumen mikroskopischer oder submikroskopischer Größe, die in demvorliegenden Kontext als "durchgehende Poren" bezeichnet werden. Durchgehende Poren, wie sie in einer Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet werden, können, wie bereits angegeben wurde, als Folge einer chemischen Reaktion und/oder einer Wechselwirkung zwischen Lösungsmittel/gelöstem Stoff (d.h. einem einfachen Auflöse-Vorgang) eines oder mehrerer Reagentien mit dem Material der äußeren Hülle der in Frage stehenden hohlen Teilchen gebildet werden. Die Bildung durchgehender Poren mittels einer chemischen Reaktion ist jedoch oft zu bevorzugen, da zu erwarten ist, daß ihre Bildungsgeschwindigkeit, ihre Dimensionen und die Zahl solcher Poren, bezogen auf die Flächeneinheit der Oberfläche, leichter in reproduzierbarer Weise zu regeln sind, als dies bei einfachen Auflöse-Vorgängen der Fall ist; diese Regulierung kann beispielsweise durch Variieren der Konzentrationen der eingesetzten Reagenzien, der Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet, und der Dauer der Behandlung erreicht werden.
  • Zweifellos hängen die genauen Einzelheiten des Verfahrens, mit dessen Hilfe die Bildung der durchgehenden Poren stattfindet, von der Natur sowie dem Grad der chemischen und physikalischen Homogenität des die äußere Hülle der Teilchen bildenden Materials ab. In den Fällen, in denen das Material der äußeren Hülle aus einem chemisch und physikalisch homogenen, kompakten, festen Material besteht, kann der Angriff eines chemisch reaktionsfähigen Reagenzes auf das Material mit einer ziemlich gleichmäßigen Geschwindigkeit und in solcher Weise stattfinden, daß im wesentlichen konische, trichterförmige Krater in dem Material bis zu dem Punkt geätzt werden, an dem die Tiefe jedes Kraters gleich der ursprünglichen Dicke der äußeren Hülle an dem Punkt des Angriffs ist; auf diese Weise werden trichterförmige Durchgangswege in dem Material der äußeren Hülle geschaffen. Bei im wesentlichen vollständiger Abwesenheit jeglicher mikroskopischer Brennpunkte oder Auslösepunkte, an denen ein örtlicher, punktweiser Angriff auf das Material der äußeren Hülle vorzugsweise erfolgen kann, kann man sich jedoch auch vorstellen, daß ein im wesentliches gleichmäßiges Ätzen oder Auflösen des Materials stattfinden kann, was zu einer allmählichen und im wesentlichen gleichmäßigen Abnahme der Dicke der äußeren Hülle führt, bis schließlich die äußere Hülle vollständig aufgelöst worden ist.
  • Jedoch in den Fällen, in denen das Material der äußeren Hülle chemisch und/oder physikalisch inhomogen ist - Beispiele hierfür sind ein chemisch im wesentlichen homogenes Material, das eine gekörnten Struktur und Korngrenzen-Zwischenräume hat, oder ein chemisch inhomogenes Material, das diskrete Domänen oder Körner unterschiedlicher chemischer Substanzen enthält und möglicherweise weiterhin Domänengrenzen- und Korngrenzen-Zwischenräume hat - , kann der Angriff eines chemisch reaktionsfähigen Reagenzes auf das Material in einer diskontinuierlichen Weise stattfinden, die zu unregelmäßig geformten, möglicherweise gewundenen durchgehenden Poren führt. In solchen Fällen wie den obenerwähnten, in denen das Material der äußeren Hülle Korngrenzen- oder Domänengrenzen-Zwischenräume hat, kann die Bildung der durchgehenden Poren die Perforation der Bereiche des Materials umfassen, die die Grenzen zwischen den benachbarten Zwischenräumen bilden; in gleicher Weise kann die Vergrößerung irgendwelcher zuvor existierender durchgehender Poren die Vergrößerung relativ kleiner Perforationen in solchen zuletztgenannten Bereichen des Materials umfassen.
  • Unter einem bevorzugten Aspekt des Verfahrens zur Herstellung der durchlässigen Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung sind die eingesetzten Teilchen vor der Behandlung mit dem Reagenz oder den Reagenzien undurchlässig.
  • Je nach der Verwendung, die die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten durchlässigen Teilchen finden sollen, kann es in bestimmten Fällen vorteilhaft oder wesentlich sein, daß das Material der äußeren Hülle der in Frage stehenden Teilchen (möglicherweise nach einer Oberflächen-Behandlung) Spezifität oder Selektivität in bezug auf seine Affinität zu-chemischen Species zeigt. Wenn beispielsweise durchlässige hohle Teilchen als Adsorptionsmittel und/oder Absorptionsmittel gewünschter Species verwendet werden sollen, kann es vorteilhaft sein, daß die äußere und/oder die innere Oberfläche der Teilchen und/oder die Wände der durchgehenden Poren eine spezifische oder selektive Wechselwirkung mit den in Frage stehenden Species zeigen. Als weiteres Beispiel können ein zweites Material enthaltende durchlässige Teilchen ins Auge gefaßt werden, in denen das zweite Material eine Substanz oder Substanzen umfaßt, die eine gewünschte Reaktion einer bestimmten interessierenden chemischen Species katalysiert (katalysieren), die aber auch eine unerwünschte Reaktion anderer chemischer Species katalysiert(katalysieren), die in dem die interessierende Species enthaltenden Medium anwesend sind; in einem solchen Fall ist es wünschenswert, daß das Material der äußeren Hülle eine positive Affinität zu der interessierenden chemischen Species zeigt und die Wanderung der Species durch die durchgehenden Poren begünstigt und möglicherweise sogar eine negative Affinität gegenüber anderen Species zeigt und in aktiver Weise deren entsprechende Wanderung beeinträchtigt, so daß ein bevorzugter Kontakt der interessierenden Species mit der (den) katalytischen Substanz(en) erzielt wird. In solchen Fällen ist es demnach erwünscht, daß das poröse Material der äußeren Hülle zu einer wenigstens zeitweiligen chemischen und/oder physikalischen Wechselwirkung mit einer oder mehreren chemischen Species befähigt ist.
  • Beispiele für eine chemische Wechselwirkung im vorliegenden Kontext sind
  • - eine Wasserstoff-Bindungs-Wechselwirkung zwischen, beispielsweise, den Gruppen -OH, -SH, -NHR (worin R z.B. ein H-Atom, eine Alkyl-Guppe wie CH&sub3;, C&sub2;H&sub5;, n-C&sub3;H&sub7; oder i-C&sub3;H&sub7;, eine Aralkyl-Gruppe wie CH&sub2;C&sub6;H&sub5; oder eine komplexere organische Gruppe ist) , -F oder -Cl einerseits, die auf der äußeren und/oder, möglicherweise, der inneren Oberfläche der Teilchen und/oder, möglicherweise, den Wandungen der durchgehenden Poren der Teilchen freiliegen, und andererseits einer relevanten, Wasserstoff bindenden Gruppe, normalerweise einer der oben aufgelisteten Gruppen, der in Wechselwirkung tretenden, fraglichen chemischen Species;
  • - eine Salz-Bildung zwischen einer sauren Gruppe wie -SO&sub3;H, -COOH oder -PO(OR¹) (OR²)OH (worin R¹ und R² z.B. eine der Gruppen ist, die oben in Verbindung mit einer GruPPe R in -NHR erwähnt sind) einerseits und einer basischen Gruppe wie -NH&sub2; oder -NHR (worin R z.B. eine Gruppe ist, wie sie bereits erwähnt wurde) andererseits;
  • - eine Acetal- oder Halbacetal-Bildung zwischen einer Aldehyd-Gruppe einerseits und einer alkoholischen Hydroxy- Gruppe andererseits.
  • Beispiele für eine physikalische Wechselwirkung im Kontext der vorliegenden Erfindung sind
  • eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung, eine Ion-Dipol-Wechselwirkung und eine elektostatische Ion-Ion-Wechselwirkung.
  • Beispielhaft umfassen bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung für die Herstellung durchlässiger Teilchen die Bildung/Vergrößerung durchgehender Poren in kieselhaltigen hohlen Teilchen, die Siliciumdioxid und oft Silicate umfassen. Es ist wohlbekannt, daß die negativ geladenen oder negativ polarisierten Sauerstoff-Atome von Silicat-Gruppen, die an einer Oberfläche vieler solcher kieselhaltiger Materialien, beispielsweise kieselhaltiger Gläser, freiliegen, bereitwillig an einer Wasserstoff-Bindung in der oben umrissenen Weise teilnehmen, entweder direkt oder in protonierter Form, d.h. in Form von -OH -Gruppen; so können beispielsweise hydroxylische Substanzen wie Zucker und andere Kohlenhydrate mit solchen kieselhaltigen Materialien relativ stark in Wechselwirkung treten, was möglicherweise die Retention solcher hydroxylischer Substanzen im Inneren der Hohlräume und/oder Poren durchlässiger Teilchen dieses Typs begünstigt. In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, daß freiliegende Silicat-Gruppen geeignete Substrate für eine chemische Anbindung bestimmter Typen von Oberflächen-Behandlungsmitteln, etwa organofunktionelle Silane, bilden, die eine gewünschte Modifizierung der Wechselwirkungs- oder Bindungs-Eigenschaften der kieselhaltigen Materialien hervorbringen können.
  • Im vorliegenden Kontext kann man sich vorstellen, daß andere Typen einer chemischen oder physikalischen Wechselwirkung bedeutsam sind. Weiterhin ist eine Unterscheidung zwischen einer chemischen und einer physikalischen Wechselwirkung in bestimmten Fällen diffus und soll im vorliegenden Kontext insofern nicht in einer zu starren Weise angewandt werden, als man bestimmte Formen der Wechselwirkung, z.B. eine Wasserstoff-Bindungs-Wechselwirkung, gerechtfertigterweise als zu beiden Kategorien gehörig einordnen kann.
  • Geeignetenfalls kann eine Oberflächen-Behandlung durchlässiger Teilchen, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, beispielsweise die Reaktion funktioneller Gruppen, die an der äußeren Oberfläche und möglicherweise auf den Wandungen der durchgehenden Poren der Teilchen vorhanden sind, mit einem geeigneten Reagens einschließen, um eine unerwünschte chemische und/oder physikalische Wechselwirkung dieser funktionellen Gruppen mit einer chemischen Species zu vermindern oder zu verhindern, die in dem Medium vorhanden sind, dem die Teilchen ausgesetzt werden, oder um eine weitere gewählte funktionelle Gruppe oder einen Substituenten, der eine solche funktionelle Gruppe trägt, die zu einer Bindung der gewünschten Substanzen führen kann (z.B. durch Ionenaustausch), zu binden. Ein Beispiel stellt die obenerwähnte Reaktion von Silicat-Gruppen, die an den freien Oberflächen kieselhaltiger Materialien freiliegen, mit organofunktionellen Silanen dar; ein solches organo-funktionelles Silan, das sich im Falle gewisser, gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellter Teilchen als nützlich erwiesen hat, ist 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, wobei die resultierenden Teilchen beispielsweise eine reduzierte nichtspezifische Bindung von Human-Serum-Proteinen relativ zu den unbehandelten durchlässigen hohlen Teilchen zeigen.
  • Alternativ kann eine Oberflächen-Behandlung das Beschichten der fraglichen Teilchen mit einem geeigneten beschichtenden (filmbildenden) Material umfassen (insbesondere in Fällen, in denen es erwünscht ist, die Freisetzung eines im Inneren der durchlässigen Teilchen vorhandenen zweiten Materials zu hindern und/ oder zu regulieren oder die Freisetzung eines Produkts, das auf dem Wege einer chemischen Reaktion oder des Dazwischentretens eines solchen zweiten Materials gebildet wurde, zu hindern und/ oder zu regulieren oder den Zugang einer Substanz zu dem Inneren durchlässiger hohler Teilchen oder zu einem innerhalb durchlässiger Teilchen enthaltenen zweiten Material zu hindern und/oder zu regulieren); ein geeignetes Material kann beispielsweise ein natürliches oder synthetisches organisches polymeres Material sein, durch das bestimmte erwünschte Typen von Substanzen allmählich diffundieren oder wandern oder das auf andere Weise (wie etwa einer pH-abhängigen oder enzymatischen Zerstörung des Beschichtungs-Materials, die Diffusion oder Migration der fraglichen Substanz(en) in die Teilchen hinein oder aus diesen heraus regeln kann.
  • Die Natur eines solchen Beschichtungs-Materials hängt ab von der Natur des Materials der äußeren Hülle der durchlässigen Teilchen und von der Funktion, die die Beschichtung erfüllen soll, und Beispiele für Beschichtungs-Materialien, die geeignet sein können, sind ein Acryl-Polymer oder -Copolymer, wie dasjenige, das als "Eudragit E 30 D" bekannt ist, oder ein Cellulose-Derivat wie das Ethylcellulose-Derivat, das als "Aquacoat ECD-30" bekannt ist; die letzteren beiden Beispiele können auf eine Oberfläche aus einer wäßrigen Dispersion aufgebracht werden. Andere relevante Beschichtungs-Materialien können, beispielsweise, aus denjenigen ausgewählt werden, die bei Patrick B. Deasy, Microencapsulation and Related Processes, Marcel Dekker, Inc., New York and Basel 1984, Tabelle 2.1, Seiten 24-25, aufgeführt sind.
  • Die optimalen Dimensionen durchlässiger Teilchen des mittels einer Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Typs hängen zum großen Teil von der Verwendung ab, der sie zugeführt werden, obwohl Einschränkungen, die durch die Natur des Materials der äußeren Hülle und/oder, zutreffendenfalls, durch die Natur des zweiten Materials im Inneren der Teilchen diktiert werden, ebenfalls eine Rolle spielen können. Vom Standpunkt des Erzielens der größten Rate einer Wechselwirkung chemischer Species mit einer gegebenen Masse von Teilchen eines speziellen Typs ist es im allgemeinen vorteilhaft, daß die gesamte spezifische Oberfläche der Teilchen en masse so groß wie möglich ist und damit die Größe der Teilchen so klein wie möglich ist. Wenn jedoch die in Frage stehenden Teilchen beispielsweise bei Arbeitsweisen der Säulenchromatographie verwendet werden sollen, ist ein hauptsächlicher Faktor, der die praktische untere Grenze der Teilchen definiert, der Widerstand gegenüber der Strömung des fließfähigen Mediums durch die dicht gepackten Teilchen hindurch. Die geeigneten normalen Größen-Bereiche, beispielsweise für traditionelle Anwendungen fester, teilchenförmiger chromatographischer Substrate sind dem Fachmann bekannt. Unter bevorzugten Aspekten des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung liegt die Größe der hohlen Teilchen, und damit der hergestellten durchlässigen Teilchen, innerhalb des Bereichs von 1 bis 5 000 µm, geeigneterweise von 1 bis 4 000 µm, vorteilhafterweise von 1 bis 3 000 µm, oft bevorzugt von 1 bis 2 000 µm, etwa von 1 bis 1 000 µm und für manche Zwecke von 1 bis 500 µm, beispielsweise 1 bis 100 µm, einschließlich 5 bis 85 µm.
  • Für durchlässige Teilchen innerhalb des Kontextes der vorliegenden Erfindung, die beispielsweise bei Verfahren der chromatographischen Trennung von Nutzen sein sollen, sollte der Zeit-Maßstab des Vorgangs der Migration der fließfähigen (d.h. der gasförmigen oder flüssigen) Phasen durch die äußere Hülle der Teilchen, sofern dies relevant ist, vorzugsweise kurz sein, um eine hinreichend rasche Einstellung des Gleichgewichts zwischen den Phasen außerhalb der Teilchen und innerhalb der Teilchen sicherzustellen; dieser Zeit-Maßstab liegt oft in einer Größenordnung von Sekunden-Bruchteilen. Unter Nichtbeachtung aller anderer Überlegungen beinhaltet dies eindeutig, daß die Dicke der äußeren Hülle der in Frage stehenden Teilchen so klein wie möglich ist. Das Erfordernis eines gewissen Grades an mechanischer Steifigkeit der Teilchen schreibt jedoch eine untere Grenze dieser Dicke vor (der Begriff der "mechanischen Steifigkeit", wie er im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird nicht nur einfach im Sinne einer Nichtbiegsamkeit allein, d.h. einer Beständigkeit gegen Verformung, verwendet, sondern er soll auch eine Nichtbiegsamkeit in Kombination mit mechanischer Festigkeit umfassen). Die mechanische Steifigkeit der Teilchen hängt deutlich von dem Verhältnis der Dicke der äußeren Hülle zu den äußeren Abmessungen der Teilchen und von der Gestalt der Teilchen ab. Unter diesen Gesichtspunkten sollte die optimale Gestalt der Teilchen zweifelsfrei kugelförmig sein, und die Dicke der äußeren Hülle sollte vorzugsweise im wesentlichen einheitlich sein; eine kugelförmige Gestalt ist normalerweise auch im Hinblick auf, zum Beispiel, die Packung solcher Teilchen in chromatographischen Säulen zu bevorzugen, um eine optimale Strömung des fraglichen fließfähigen Mediums durch die Säule zu erzielen.
  • Somit liegt unter einem bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung, das Verhältnis der mittleren Dicke der äußeren Hülle der verwendeten hohlen Teilchen zu der maximalen linearen Trennung zwischen zwei Punkten auf der äußeren Oberfläche der äußeren Hülle der hohlen Teil-chen im Bereich von 1/100 bis 1/3, vorzugsweise im Bereich von 1/50 bis 1/3, etwa im Bereich von 1/30 bis 1/5; beispielsweise bei 1/20 bis 1/10. Unter einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt definiert die äußere Oberfläche der äußeren Hülle der hohlen Teilchen im wesentlichen eine Kugel, und in diesem Fall wird besonders bevorzugt, daß die äußere Hülle der hohlen Teilchen von im wesentlichen gleichmäßiger Dicke ist.
  • Wie bereits früher erwähnt wurde, umfassen bestimmte Typen chromatographischer Arbeitsweisen den Einsatz ziemlich hoher Drücke; z.B. können im Falle der HPLC hydrostatische Drücke von 100 atm und mehr angewandt werden. Es ist klar, daß dann, wenn durchlässige Teilchen, die bis zu einem gewissen Grade hohl sind, als Festphasen-Trägermaterial verwendet werden sollen, die Teilchen in der Lage sein müssen, irgendeine Differenz auszuhalten, die zwischen einem höheren äußeren (z.B. hydrostatischen) Druck und einem niedrigeren inneren (Teilchen-Hohlraum) Druck auftreten kann (selbst dann, wenn diese nur von kurzer Dauer sein mag). Somit ist unter einem anderem bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung, wenn die in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Teilchen im wesentlichen kugelförmig sind, die mechanische Steifigkeit der äußeren Hülle der in der Arbeitsweise erzeugten hohlen Teilchen eine solche, daß sie gegenüber einem Zusammenfallen und einer äußeren Deformation bei einer Druckdifferenz Außendruck minus Innendruck von wenigstens 0,1 atm, etwa wenigstens 1 atm, vorzugsweise wenigstens 10 atm, mehr bevorzugt wenigstens 20 atm und meistbevorzugt wenigstens 50 atm beständig sind.
  • Bei der Auswahl hohler Teilchen zur Verwendung in einer Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit das Material der äußeren Hülle der Teilchen eindeutig unter bestimmten Typen natürlicher oder synthetischer organischer Polymerer, primär synthetischer organischer Polymerer, und bestimmten Typen fester anorganischer Substanzen zu suchen Zu den Typen synthetischer organischer Polymerer, die möglicherweise von Interesse sind, zählen Harze des Phenol-Formaldehyd-Typs und ABS-Harze, jedoch können auch andere Klassen synthetischer organischer Polymerer, wie Polyamide, Polyimide, Polyester, Polyether, polymere Vinyl-Verbindungen, Polyalkene und deren substituierte Derivate sowie Copolymere, die mehr als eine solche genannte Polymer-Funktionalität umfassen, und substituierte Derivate solcher Copolymerer sehr wohl geeignete Kandidaten bereitstellen. Gesehen vom Standpunkt der Preiswürdigkeit, der leichten Verfügbarkeit und, wie der vorangegangenen Diskussion weiter oben entnommen werden kann, der Bildung durchgehender Poren ist es jedoch vorteilhaft, hohle Teilchen aus einem anorganischen Material einzusetzen, insbesondere deshalb, weil Materialien mit der größeren mechanischen Steifigkeit im allgemeinen unter anorganischen Materialien zu finden sind.
  • Somit umfaßt das Material der äußeren Hülle, und damit das poröse Material der hohlen Teilchen, die in einer Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, einen Bestandteil, der aus der aus festen anorganischen Verbindungen und nichtmetallischen Elementen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Unter einem bevorzugten Gesichtspunkt umfaßt das letztere Material einen Bestandteil, der aus der aus
  • - wasserfreien Formen von Siliciumdioxid, darunter amorphem Siliciumoxid und Quarz,
  • - Metallsilicaten, darunter Silicaten von Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Aluminium und Eisen, und Metallborosilicaten, wie den Borosilicaten der genannten Metalle,
  • - Metallphosphaten, darunter Hydroxyapatit, Fluorapatit, Phosphorit und Autunit,
  • - Metalloxiden, darunter den Oxiden von Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Silber,
  • - festen Nichtmetall-Oxiden, darunter Boroxid,
  • - Metallsalzen, darunter Bariumsulfat, und
  • - kristallinen und amorphen Formen von Kohlenstoff, einschließlich Graphit, Ruß und Holzkohle
  • bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Wie zuvor erläutert wurde, offenbart der Stand der Technik eine Anzahl Beispiele hohler, anscheinend im wesentlichen undurchlässiger Teilchen aus kieselhaltigem, glasigen Material, von denen zu erwarten ist, daß sie als Ausgangsstoffe in einer Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung gut geeignet sind, wobei diese früher offenbarten Teilchen relativ billig und auf geradem Wege entweder durch gezielte Synthese oder als Flugasche-Nebenprodukt bestimmter Verbrennungsvorgänge erhalten werden. Unter einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung ist dementsprechend das Material der äußeren Hülle der in einem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten hohlen Teilchen und damit das poröse Material der äußeren Hülle der hergestellten durchlässigen Teilchen ein Glas, vorzugsweise ein synthetisches, Siliciumdioxid und/oder ein Silicat umfassendes Glas. Unter noch einem anderen bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung ist ein solches Material der äußeren Hülle ein Siliciumdioxid enthaltendes, sich von Flugasche ableitendes Material; in diesem Fall kann das Material amorph (z.B. glasig) oder kristallin oder bis zu einem gewissen Grade sowohl amorph als auch kristallin sein.
  • Für bestimmte Anwendungen der durchlässigen Teilchen kann es vorteilhaft sein, daß man die fraglichen Teilchen in einem bestimmten Gebiet, beispielsweise einem Verfahrens-Gefäß oder einer chromatographischen Säule, einschließen oder zurückhalten kann, ohne daß eine Notwendigkeit besteht, physikalische Mittel zum Einschließen oder Zurückhalten einzubauen, etwa ein Filter oder irgendeine andere Form einer Grenze, die den Kontakt zwischen den Teilchen und dem Medium ermöglicht, mit dem sie in Kontakt gebracht werden sollen. Die Einarbeitung einer geeigneten Menge einer magnetischen Komponente, spezieller einer paramagnetischen Komponente, in das Material der äußeren Hülle der Teilchen macht ein solches Einschließen oder Zurückhalten durch das Anlegen eines Magnetfeldes geeigneter Stärke möglich. Weiterhin ist es auch möglich, beispielsweise unter Einsatz einer elektromagnetisierten Sonde, solche Teilchen zu sammeln, beispielsweise zu dem Zweck, sie zu einer Behandlung wie dem Waschen oder der Isolierung einer besonderen chemischen Species, die an oder in den Teilchen gebunden ist, in ein anderes Gefäß zu überführen. Somit umfaßt unter einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung das Material, und damit das poröse Material, der äußeren Hülle der verwendeten hohlen Teilchen eine paramagnetische Komponente, die aus der aus
  • - paramagnetischen Metalloxiden, darunter Eisen(II)oxid, Eisen(III)-oxid, Cobalt(II)-oxid und Nickel(II)-oxid, und
  • - paramagnetischen Metallsalzen, darunter Cobalt(II)-salzen, z.B. Cobalt(II)-phosphat, Chrom(III)-salzen, z.B. Chrom(III)-fluorid, und Mangan(II)-salzen, z.B Mangan(II)- carbonat,
  • bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Die Mehrheit der Materialien fällt in zwei Klassen:
  • (i) Materialien, die nur schwachen Diamagnetismus zeigen, und
  • (ii) Materialien, die, netto, einen relativ starken Paramagnetismus besitzen (darunter "permanent" magnetisierte ferromagnetische Stoffe), der sich aus der kombinierten Wirkung eines schwachen diamagnetischen Beitrags und eines relativ starken paramagnetischen Beitrags ableitet.
  • Paramagnetische Stoffe, die als Komponenten im Kontext der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind, sind Materialien, die in die letztere Kategorie fallen. Stoffe mit nur schwachem Diamagnetismus sind allgemein im vorliegenden Kontext von geringem Interesse, da die magnetischen Feldstärken, die zur Erzeugung eines nutzbaren Grades des manipulierenden Einflusses auf die eine solche diamagnetische Komponente in der äußeren Hülle enthaltenden Teilchen benötigt werden, im allgemeinen von einer prohibitiven Größe sind.
  • Andere paramagnetische Stoffe als die obenerwähnten können ebenfalls als wertvoll ins Auge gefaßt werden, wobei Beispiele bestimmte Lanthanid-Verbindungen, etwa Verbindungen von Dysprosium(III), Erbium(III), Gadolinium(III), Holmium(III), Samarium(III), Terbium(III) oder Thulium(III) sind, und eine Verwendung von hohlen Teilchen, die solche Stoffe umfassen, in Verfahrensweisen, wie sie hierin beschrieben werden, ist ebenfalls eine Möglichkeit.
  • Wie dem Fachmann wohlbekannt ist, ist eine Anzahl zuvor, oben, erwähnter Materialien als Bestandteile des Materials der äußeren Hülle der in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten hohlen Teilchen empfindlich gegen einen Angriff durch Säuren und/oder Basen (Säuren und Basen im Kontext der vorliegenden Erfindung sind sogenannte "Br nsted-Säuren" und "Br nsted-Basen", d.h. Substanzen, die Protonendonatoren bzw. Protonenacceptoren sind). Zum Beispiel:
  • (i) Materialien auf Siliciumdioxid-Basis, wie kieselhaltige glasige Materialien, sind im allgemeinen gegen einen chemischen Angriff durch Flußsäure und durch bestimmte Basen, z.B. Alkalimetallhydroxide, etwa Natriumhydroxid, anfällig. Bestimmte Glas-Typen, z.B. bestimmte Typen von Borosilicat-Glas können ebenfalls z.B. durch Salz- oder Schwefelsäure angegriffen werden.
  • (ii) Zahlreiche Metalloxide sind chemisch reaktionsfähig gegenüber Säuren und/oder Basen. Beispielsweise haben Metalloxide wie Magnesiumoxid, Kupfer(II)oxid und Silber(I)oxid basischen Charakter, und sie reagieren mit starken Säuren unter Bildung von Salzen, von denen viele löslich sind, z.B. in wäßrigen Medien; andererseits sind Metalloxide wie Aluminiumoxid und Zinkoxid amphotere Oxide, die sowohl mit starken Säuren als auch Basen reagieren.
  • In GB 2 141 398 A, die ein Verfahren zur Herstellung nichtporöser hohler Metall-Mikrokugeln betrifft, wird sehr kurz die Möglichkeit erwähnt, Mikrokugeln für bestimmte Gase oder Flüssigkeiten dadurch porös zu machen, daß in die Metall-Zusammensetzung ein "spezifisches Metall" eingearbeitet wird, das selektiv chemisch aus der Metall-Mikrokugel herausgelöst werden kann, und als Beispiel wird die Möglichkeit zitiert, Kupfer selektiv aus einer Kupfer- und Silber-"Metallglas"-Legierung unter Verwendung von Salzsäure herauszulösen. Keine experimentellen Ergebnisse werden zu Begründung der vorgeschlagenen Möglichkeit angeführt; tatsächlich scheint bei Einsatz einer homogenen Metall-Legierung des vorgeschlagenen Typs nicht klar, daß eine Bildung durchgehender Poren ohne ein Zerkrümeln der äußeren Hülle stattfindet. Bei Verlust der mit Säure herauslösbaren Säure-Komponente scheint es wahrscheinlich zu sein, daß die kohäsive Unversehrtheit des verbleibenden Metalls verlorengeht, mit dem damit verbundenen Zerfall der äußeren Hülle.
  • Ganz abgesehen von dem Vorstehenden sind poröse hohle Teilchen aus einem metallischen Material, falls sie hergestellt werden können, in ihrer Herstellung ziemlich teuer und im Fall vieler Metalle oder Legierungen für viele Anwendungen ungeeignet, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung umrissen werden (siehe unten) , z.B. wenn sie mit mäßig sauren, basischen oder elektrochemisch aggressiven Medien in Kontakt gelangen.
  • Wie zuvor erwähnt wurde, kann die äußere Hülle der hohlen Teilchen innerhalb des Kontextes der vorliegenden Erfindung wohl chemisch und/oder physikalisch inhomogen sein. Beispielsweise kann sie, wie in den folgenden Figuren gezeigt wird (siehe unten) , eine Schichtenstruktur mit einer oder mehreren Schichten gleichartiger oder unterschiedlicher Materialien haben, z.B. verschiedener Typen kieselhaltiger Materialien, und in solchen Fällen kann es notwendig oder vorteilhaft sein, eine Folge unterschiedlicher Reagentien anzuwenden, um die Bildung durchgehender Poren herbeizuführen. Alternativ kann sie, beispielsweise, aus einem kieselhaltigen Material, etwa einem kieselhaltigen glasigen Material, bestehen, das Teilchen oder Gebiete mit einem hohen Gehalt an einem Metalloxid enthält, das gegenüber starken Säuren reaktionsfähig ist. In dem letzteren Fall führt eine Behandlung der Teilchen mit, z.B., Salzsäure, zu einem geringen Angriff, falls überhaupt, auf die kieselhaltige Matrix, sondern sie kann zu einer Auflösung der Oxid-Komponente führen; je nach dem Gehalt und der Verteilung solcher oxidhaltiger Teilchen oder Gebiete in dem Material der äußeren Hülle kann auf diese Weise die Bildung durchgehender Poren bewirkt werden.
  • Andere Materialien der äußeren Hülle, die anorganische und/oder organische Bestandteile umfassen und die örtlich oder allgemein reaktionsfähig gegenüber Säuren und/oder Basen sind und dadurch zur Bildung durchgehender Poren führen, können im Kontext der vorliegenden Erfindung ebenfalls ins Auge gefaßt werden.
  • Auf der Grundlage der obigen Diskussion ist klar, daß zu erwarten ist, daß das Auflöse-Verhalten, insbesondere gegenüber Säuren und/oder Basen, der Materialien der äußeren Hülle von hohlen Teilchen, die in besonders bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, nämlich kieselhaltigen hohlen Teilchen der bereits erörterten Typen, sich beträchtlich von demjenigen von Metallen und Legierungen unterscheidet, insbesondere im Hinblick auf die ziemlich unvorhersehbare strukturelle Inhomogenität oder Variabilität der äußeren Hülle solcher Teilchen, wie sie in den Figuren und Beispielen erläutert sind, die in der vorliegenden Beschreibung angegeben werden (siehe unten). In der Tat wurde überraschenderweise gefunden, wie in den Beispielen demonstriert wird, daß daß der Grad der Porosität, die in solchen kieselhaltigen hohlen Teilchen erzeugt wird, zur Erfüllung spezieller Erfordernisse durch den wohlüberlegten Einsatz einer Folge von Behandlungen mit verschiedenartigen sauren oder basischen Reagentien maßgeschneidert werden kann.
  • Dementsprechend umfassen unter einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Reagentien, die zur Behandlung der in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten hohlen Teilchen verwendet werden, eine Substanz, die aus der aus Säuren und Basen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, vorzugsweise eine Substanz, die aus der aus Fluorwasserstoff-, Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Iodwasserstoff-, Salpeter-, Schwefel-, Perchlor-, Orthophosphor-, Trifluor--
  • methansulfon- und Trifluoressigsäure und Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Calciumhydroxid bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Unter weiteren Gesichtspunkten der Erfindung umfassen ein oder mehrere dieser Reagentien eine wäßrige Säure, die aus der aus
  • - Flußsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 30 M, vorzugsweise von 1 bis 25 M,
  • - Salzsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 13 M, vorzugsweise von 1 bis 10 M,
  • - Orthophosphorsäure mit einer Konzentration 0,01 bis 18 M, vorzugsweise von 5 bis 15 M, und
  • - Salpetersäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 22 M, vorzugsweise von 1 bis 16 M
  • bestehenden Gruppe ausgewählt sind, oder eine wäßrige Base, die aus der aus
  • - Lithiumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 4,5 M, vorzugsweise von 0,2 bis 4,0 M,
  • - Natriumhydroxid mit einer Konzentration 0,01 bis 19 M, vorzugsweise von 0,2 bis 5 M,
  • - Kaliumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 14 M, vorzugsweise von 0,2 bis 5 M, und
  • - Calciumhydroxid mit einer Konzentration von 0,005 bis 0,015 M, vorzugsweise von 0,01 bis 0,15 M,
  • bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens setzen kieselhaltige, im wesentlichen kugelförmige hohle Teilchen als Ausgangsmaterialien ein und verwenden starke anorganische Säuren und/oder Basen als Reagentien, um die Teilchen durchlässig zu machen. Sehr geeignete hohle Teilchen sind im wesentlichen kugelförmige, anfangs undurchlässige Teilchen aus kieselhaltigem Glas, vorzugsweise Natron-Kalk-Borosilicat-Glas, wobei die Größe der Teilchen innerhalb des Bereichs von 1 bis 1 000 µm liegt, wobei das mittlere Verhältnis der Dicke der äußeren Hülle der hohlen Teilchen zu dem äußeren Durchmesser der hohlen Teilchen im Bereich von 1/30 bis 1/5 liegt, wobei die Reagens-Behandlung der hohlen Teilchen mit einem oder mehreren Reagentien zur Bildung der durchgehenden Poren in der äußeren Hülle die Einwirkung einer oder mehrerer der folgenden Behandlungen, in einer beliebigen gewählten Reihenfolge, wo dies relevant ist, einschließlich der unten angegebenen Reihenfolge, auf die im wesentlichen kugelförmigen hohlen Teilchen umfaßt:
  • (a) Wäßriges Natriumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 19 M, vorzugsweise 0,2 bis 5 M, mehr bevorzugt 0,2 bis 1 M, während eines Zeitraums von 0,5 h bis 60 d, etwa 0,5 h bis 30 d, beispielsweise 0,5 bis 72 h, vorzugsweise 12 bis 24 h, bei einer Temperatur von ca. 20 0C bis ca. 110 ºC, vorzugsweise beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
  • (b) wäßrige Salzsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 13 M, vorzugsweise 1 bis 10 M, mehr bevorzugt 1 bis 5 M, während eines Zeitraums von 0,5 h bis 60 d, etwa 0,5 h bis 30 d, beispielsweise 0,5 bis 72 h, vorzugsweise 0,5 bis 12 h, insbesondere 0,5 bis 5 h, bei einer Temperatur von ca. 20 ºC bis ca. 110 ºC, vorzugsweise beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
  • (c) wäßrige Flußsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 30 M, vorzugsweise 1 bis 25 M, mehr bevorzugt 10 bis 25 M, während eines Zeitraum von 0,5 bis 48 h, etwa 1 bis 24 h, vorzugsweise 1 bis 18 h, bei einer Temperatur von ca. 20 ºC bis ca. 40 ºC, vorzugsweise bei der Temperatur, die während der Behandlung entsteht, wenn die Behandlung bei Umgebungstemperatur begonnen wird,
  • mit der Maßgabe, daß die Behandlung (b) nicht als einzige Behandlung oder als erste Behandlung eingesetzt wird.
  • Unter einem weiteren bevorzugten Gesichtspunkt der Erfindung sind die eingesetzten hohlen Teilchen im wesentlichen kugelförmige, anfangs undurchlässige, kieselhaltige Teilchen, die als Komponente von Flugasche erhalten werden, die durch Verbrennung eines anorganische Komponenten, die für die Bildung der Flugasche geeignet sind, enthaltenden kohlenstoffhaltigen Brennstoffs in einem Sauerstoff enthaltenden Gas, wie Luft, in einer Verbrennungsanlage gebildet wird, wobei die Größe der Teilchen innerhalb des Bereichs von 1 bis 1 000 µm liegt, wobei das mittlere Verhältnis der Dicke der äußeren Hülle der hohlen Teilchen zu dem äußeren Durchmesser der hohlen Teilchen im Bereich von 1/30 bis 1/5 liegt, wobei die Reagens-Behandlung der hohlen Teilchen mit einem oder mehreren Reagentien zur Bildung der durchgehenden Poren in der äußeren Hülle die Einwirkung einer oder mehrerer der folgenden Behandlungen, in einer beliebigen gewählten Reihenfolge, wo dies relevant ist, einschließlich der unten angegebenen Reihenfolge, auf die im wesentlichen kugelförmigen hohlen Teilchen umfaßt:
  • (A) Wäßrige Salzsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 13 M, vorzugsweise 1 bis 10 M, mehr bevorzugt 5 bis 10 M, während eines Zeitraums von 0,5 h bis 60 d, etwa 0,5 h bis 30 d, beispielsweise 5 bis 72 h, vorzugsweise 12 bis 24 h, bei einer Temperatur von ca. 20 ºC bis ca. 110 ºC, vorzugsweise beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
  • (B) wäßrige Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 18 M, vorzugsweise 5 bis 15 M, mehr bevorzugt 10 bis 15 M, während eines Zeitraums von 0,5 h bis 60 d, etwa 0,5 h bis 30 d, beispielsweise 5 bis 72 h, vorzugsweise 12 bis 24 h, bei einer Temperatur von ca. 20 ºC bis ca. 160 ºC, vorzugsweise beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
  • (C) wäßrige Flußsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 30 M, vorzugsweise 1 bis 25 M, mehr bevorzugt 1 bis 5 M, während eines Zeitraums von 0,5 bis 48 h, vorzugsweise 12 bis 24 h, bei einer Temperatur von ca. 20 ºC bis ca. 40 ºC, vorzugsweise der Temperatur, die während der Behandlung entsteht, wenn die Behandlung bei Umgebungstemperatur begonnen wirdmit der Maßgabe, daß die Behandlung (13) nicht als einzige Behandlung oder als erste Behandlung eingesetzt wird.
  • Somit kann es möglich sein, falls dies aus einem gewissen Grunde erwünscht ist, unter Einsatz hohler Teilchen innerhalb der beiden letzteren genannten Kategorien Behandlungen durchzuführen, die wäßriges Natriumhydroxid, wäßrige Salzsäure oder wäßrige Orthophosphorsäure benutzen, ohne Wärme zuzuführen, sondern lediglich durch das Zulassen relativ langer Behandlungszeiten, z.B. der Größenordnung mehrerer Tage, Wochen oder sogar Monate.
  • Falls, in bezug auf die Ausführungsformen des Verfahrens der Erfindung unter Einsatz hohler Teilchen, die ihren Ursprung in Flugasche haben, die resultierenden durchlässigen hohlen Teilchen oder durchlässigen hohlen Verbundstoff-Teilchen dazu Verwendung finden sollen, ein Präparat oder eine Substanz herzustellen, zu reinigen oder anderweitig zu behandeln, das/die in der Human- oder Veterinärmedizin eingesetzt werden soll oder für die topische Anwendung oder eine Aufnahme mit der Nahrung bei Menschen und Tieren vorgesehen ist, kann der Einwand erhoben werden, daß Teilchen, die ihren Ursprung in Flugasche haben, möglicherweise Schwermetalle, deren Verbindungen oder andere unerwünschte Species enthalten, die zu einer Verunreinigung des Präparats oder der Substanz, die zur Diskussion stehen, führen könnte. Gewünschtenfalls könnte diesem Einwand im Prinzip dadurch begegnet werden, daß beispielsweise ein künstlich hergestellter Brennstoff bereitgestellft wird, der eine oder mehrere wohldefinierte verbrennungsfähige kohlenstoffhaltige Komponenten zusammen mit kieselhaltigen oder anderen chemischen Komponenten enthält, deren chemische Reinheit als angemessen für die Bildung einer geeigneten "Flugasche" bei Verbrennung des Brennstoffs in einem Sauerstoff enthaltenden Gas, wie Luft, spezifiziert ist. Es wird davon ausgegangen, daß die Verbrennung eines solchen Brennstoffs unter im wesentlichen den gleichen Bedingungen wie denjenigen für die Verbrennung solcher Typen von Kohle, die Anlaß zur Bildung des als "Fillite" bekannten (im Vorstehenden beschriebenen) Produkts geben, zur Bildung einer "Flugasche" führt, die kieselhaltige hohle Teilchen enthält, die den "Fillite"-Teilchen analog sind, die jedoch die Bedingungen hinsichtlich der Abwesenheit oder eines niedrigen Gehalts irgendeiner unerwünschten Species erfüllen und die -nach dem Sammeln der "Flugasche", dem Abtrennen der fraglichen Teilchen von anderen "Flugasche"-Komponenten, dem Abtrennen - falls erforderlich - der undurchlässigen hohlen Teilchen von irgendwelchen durchlässigen Teilchen, die gebildet worden sein können (z.B. durch Flotation in einem flüssigen Medium) und gegebenenfalls dem Fraktionieren der undurchlässigen hohlen Teilchen zu Fraktionen gewünschter Größen-Intervallen dann in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
  • Ein Verfahren zur Herstellung durchlässiger Teilchen kann ebenfalls ins Auge gefaßt werden, bei dem ein zweites Material in bestimmte Typen kieselhaltiger hohler Teilchen eingeführt oder in diesen in situ gebildet wird, die anfangs durchgehende Poren besitzen, die während der Bildung der Teilchen selbst gebildet worden sind. Geeignete Teilchen könnten beispielsweise diejenigen sein, die, wie zuvor erörtert, in US 4 698 317 offenbart sind; letztere umfassen hohle, mikrosphärische Cordierit-Glas-Teilchen mit "offenen Poren", wobei diese Teilchen durch sprüh-thermische Zersetzung einer Lösung in einem wäßrigen organischen Lösungsmittel hergestellt werden, vorzugsweise einem wäßrigen Alkohol, der ein Tetraalkylsilicat, ein Aluminium-Salz, ein Magnesium-Salz und gegebenenfalls andere Komponenten enthält, wobei der Wasser-Gehalt der Lösung so eingestellt wird, daß er die Bildung "offener Poren" fördert. Ein zweites Material könnte dann in diese Teilchen eingeführt oder im Inneren solcher Teilchen gebildet werden in einer Weise, wie sie in Verbindung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.
  • Was das zweite Material betrifft, das in die Teilchen gemäß bestimmten Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung eingeführt werden kann, kann dieses, beispielsweise im einzelnen einen Bestandteil umfassen, der aus der aus
  • - Lipid-Vesikeln,
  • - Virus-Teilchen, einschließlich geschwächter und inaktivierter Virus-Teilchen,
  • - natürlichen und synthetischen Polynucleotiden und Nucleinsäuren, darunter DNA, RNA, Poly-A, Poly-G, Poly-U, Poly-C und Poly-T,
  • - natürlichen und synthetischen Polysacchariden und anderen Polymeren auf der Basis von Kohlenhydraten, darunter Agarosen, Cellulosen, Pektinen, Mucinen, Dextranen und Stärken,
  • - natürlichen und synthetischen Polypeptiden und anderen Polymeren auf der Basis von Aminosäuren, darunter Albumine, Hämoglobuline, Immunoglobuline und Enzyme,
  • - synthetischen organischen Polymeren, darunter Polyamide, Polyimide, Polyester, Polyether, polymere Vinyl-Verbindungen, Polyalkene und deren substituierte Derivate sowie Copolymere, die mehr als eine solche organische Polymer-Funktionalität umfassen, und substituierte Derivate solcher Copolymeren,
  • - hydratisierten und wasserfreien Formen von Siliciumdioxid, darunter Silicagel, amorphes Siliciumdioxid und Quarz,
  • - Metallsilicaten, darunter Silicate von Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Aluminium und Eisen, einschließlich der Borosilicate dieser Metalle,
  • - Metallphosphaten, darunter Hydroxyapatit, Fluorapatit, Phosphorit und Autunit,
  • - Metalloxiden, darunter die Oxide von Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer und Silber, und paramagnetischen Metalloxiden, darunter Eisen(II)-, Eisen(III)-, Cobalt(II)- und Nickel(II)- oxid,
  • - Metallsalzen, darunter Bariumsulfat, und paramagnetischen Metallsalzen, darunter Cobalt(II)-, Chrom(III)- und Mangan(II)-Salze, und
  • - metallischen Elementen, darunter Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Indium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Platin, Ruthenium, Osmium, Rhodium und Iridium, und paramagnetischen metallischen Elementen, darunter Eisen, Cobalt und Nickel, und Legierungen von metallischen und paramagnetischen metallischen Elementen, darunter Legierungen, die aus diesen letzteren metallischen und paramagnetischen metallischen Elementen gebildet werden,
  • bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  • Materialien innerhalb mehrerer der obigen Kategorien, beispielsweise Lipid-Vesikel, Virus-Teilchen, bestimmte Polypeptide und bestimmte Metallsilicate und andere Metall-Salze können in die Hohlräume der durchlässigen hohlen Teilchen in Form von Lösungen, Suspensionen oder Dispersionen in geeigneten flüssigen Medien eingeführt werden, wonach das flüssige Medium vollständig oder teilweise entfernt wird, beispielsweise durch Verdampfen oder Gefriertrocknen.
  • Materialien innerhalb einiger der anderen Kategorien, beispielsweise zahlreiche Polymere und Copolymere, gewisse Metallphosphate, gewisse Metalloxide, z.B. Silberoxid, und gewisse metallische Elemente, z.B Silber, können in die Hohlräume durchlässiger hohler Teilchen dadurch eingeführt werden, daß sie in diesen in situ mittels einer Reihe von Schritten gebildet werden, die das Einführen einer Reihe von Reagens-Lösungen nacheinander in die Teilchen umfaßt; beispielsweise könnte Silberoxid in situ im Inneren durchlässiger hohler Teilchen dadurch abgeschieden werden, daß man in diese partiell eine wäßrige Lösung eines löslichen Silber(I)-Salzes, z.B. Silbernitrat, einfließen läßt, und dann in sie partiell eine wäßrige Lösung einer Base, z.B. Natriumhydroxid, einfließen läßt. Das/die flüssige(n) Lösungsmittel kann/können dann aus den Teilchen entfernt werden, beispielsweise dadurch, daß diese einer Vakuum-Behandlung unterworfen werden.
  • In manchen Fällen kann es möglich sein, ein zweites Material in situ innerhalb der durchlässigen hohlen Teilchen durch eine thermische Behandlung einer Substanz zu bilden, die zu Beginn in die Teilchen eingeführt oder im Inneren der Teilchen über die Einführung einer oder mehrerer Lösungen, Suspensionen oder Dispersionen in flüssigen Medien gebildet worden ist, obwohl dieses offenkundig erfordert, daß das Material der äußeren Hülle der Teilchen selbst als Folge der thermischen Behandlung keine nachteiligen Wirkungen erleidet; beispielsweise ist wohlbekannt, daß die Edelmetalle Platin und Rhodium in feinteiliger, hochgradig katalytisch aktiver Form durch Erhitzen nahezu jedes Komplexes oder binärer Verbindungen der Elemente, z.B. (NH&sub4;)&sub2;[PtCl&sub6;] oder (NH&sub4;)&sub3;[RhCl&sub6;], auf Temperaturen oberhalb von etwa 200 ºC in Gegenwart von Sauerstoff oder Luft gebildet werden können. Verwendet man beispielsweise durchlässige hohle Teilchen, die aus Borosilicat-Glas hergestellt sind, oder andere kieselhaltige durchlässige hohle Teilchen, etwa Teilchen auf "Fillite"-Basis, mit einer hohen Erweichungs-Temperatur, kann es auf diese Weise möglich sein, durchlässige Teilchen mit einem Gehalt an Edelmetall herzustellen; solche Teilchen können beispielsweise für die Hydrierung ungesättigter organischer Verbindungen in der Dampfphase von Nutzen sein.
  • Für die Verwendung durchlässiger, ein zweites Material enthaltender Teilchen bei verschiedenartigen chromatographischen Arbeitsweisen, z .B. der Ionenenaustausch-Chromatographie und bei anderen Arbeitsweisen, beispielsweise der Festphasen-Peptid-Synthese, können die Teilchen organische Polymere oder Copolymere, nennenswerterweise synthetische Polymere oder Copolymere, eingebaut enthalten. Beispielsweise erfordert die Anwendung durchlässiger Teilchen dieses Typs auf die Peptid-Synthese unter Einsatz der klassischen chemischen Methodik von Merrifield {siehe z.B. Barany et al., Int. J. Peptide Protein Res. 30 (1987) , Seiten 705-739} zu Beginn die in situ-Bildung eines vernetzten Styrol-Divinylbenzol-Copolymer-Harzes durch Polymerisation von Styrol-Monomer, das typischerweise etwa 1 bis 2 % Divinylbenzol enthält; das Harz kann dann durch eine nachfolgende Behandlung der das Harz enthaltenden Verbundstoff-Teilchen mit Lösungen der geeigneten Reagentien funktionalisiert werden.
  • Somit umfaßt, unter einem weiteren Gesichtspunkt eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung durchlässiger, ein zweites Material enthaltender Teilchen das zweite Material ein Polymer oder ein Copolymer, das in situ im Inneren der durchlässigen hohlen Teilchen mittels einer Arbeitsweise gebildet worden ist, die die Schritte
  • - des Eintauchens der durchlässigen hohlen Teilchen in eine Lösung, in ein flüssiges Lösungsmittel oder eine Lösungsmittel-Mischung einer oder mehrerer Komponenten, die polymerisieren oder copolymerisieren können, um ein Polymer oder ein Copolymer oder Mischungen davon zu bilden, wobei die Lösung wahlweise einen Polymerisations-Katalysator oder -Initiator enthält,
  • - des Ermöglichens, daß die Lösung, wenigstens teilweise, die durchlässigen hohlen Teilchen auf dem Wege über die durchgehenden Poren füllt,
  • - des Ermöglichens, daß die polymer-/copolymerbildenden Komponentenm die in der Lösung innerhalb der hohlen Teilchen vorhanden sind, polymerisieren/copolymerisieren, um darin ein festes Polymer/Copolymer (feste Polymere/Copolymere) zu bilden,
  • - gegebenenfalls des Entfernens einer etwa im Inneren des Teilchens verbleibenden flüssigen Lösung,
  • - gegebenenfalls weiterhin des Behandelns der polymer-/copolymer-haltigen Teilchen, um - (i) das (die) Polymer(en)/Copolymer(en) darin wenigstens partiell chemisch zu derivatisieren und/oder zu modifizieren und/oder
  • - (ii) weitere Komponenten in sie einzuführen.
  • Auch andere als die obenerwähnten Materialien können vorstellbarerweise als Komponenten poröser Teilchen eingebaut werden; beispielsweise kann es für gewisse biotechnische Anwendungen, wie etwa die Herstellung von Vakzinen, Antikörpern oder Toxinen oder eine Zellkultur zur Produktion von Metaboliten (z.B. der Produktion von Ethanol durch Hefe-Zellen) wünschenswert sein, bei einem erfindungsgemäßen Verfahren lebende oder tote Zellen menschlichen, tierischen, pflanzlichen oder fungalen Ursprungs oder aus Mikroorganismen oder Organellen (wie etwa Kerne, Mitochondrien, Chloroplasten oder Lysosomen) ähnlicher Herkunft in durchlässige hohle Teilchen einzuführen. Dies erfordert naturgemäß die Bereitstellung relativ großer durchlässiger hohler Teilchen mit durchgehenden Poren einer hinreichenden Größe {z.B. der Größenordnung von ca. 5 bis 20 µm im Fall mehrerer Typen von Human-Zellen, etwa Human-Erythrocyten (ca. 7 µm) und Human-Leber-Zellen (ca. 20 µm)}, und es wird dann oft notwendig oder erwünscht sein, nach der Einführung solcher Zellen oder Organellen die resultierenden Teilchen mittels einer geeigneten Behandlung zu beschichten, z.B. einer Behandlung des weiter oben erwähnten Typs, um die Zellen oder Organellen im Inneren der Zellen festzuhalten, dabei jedoch eine Wanderung kleinerer Species in die Teilchen hinein oder aus den Teilchen heraus zu ermöglichen.
  • Die optimale Größe oder der optimale Größen-Bereich der in einem erfindungsgemäßen Verfahren zu bildenden durchgehenden Poren variiert naturgemäß sehr beträchtlich in Abhängigkeit von der Verwendung, der die gebildeten durchlässigen Teilchen zugeführt werden sollen. Es ist schwierig, solche Poren-Größen quantitativ zu charakterisieren; im Hinblick auf die Größe der Moleküle, die fähig sein sollen, durch die Poren hindurchzutreten, ist eine realistische obere Ausschluß-Grenze für Makromoleküle, insbesondere für biologische Makromoleküle, wie Proteine, oft ein Molekulargewicht der Größenordnung 10&sup8;. Die praktische untere Grenze für die Poren-Größe wird im allgemeinen durch physikalisch-chemische Betrachtungen festgelegt, z.B. die detaillierte chemische Struktur der äußeren Hülle und die Art und Weise, in der das Material der äußeren Hülle während des Vorgangs der Poren-Bildung aufgelöst wird oder reagiert. Wenngleich möglicherweise ziemlich schwierig in einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wäre die Bildung durchgehender Poren mit Größen in der Größenordnung einiger Ängstrom-Einheiten insofern vorteilhaft, als zu erwarten wäre, daß die resultierenden fraglichen durchlässigen Teilchen als sogenannte "Molekularsiebe" anwendbar sein sollten; beispielsweise wäre eine typische Anwendung hohler Teilchen mit Poren dieser Größe diejenige als Materialien zur Entfernung von Spuren von Wasser aus organischen Lösungsmitteln, und das relativ große Volumen des inneren Hohlraums solcher Teilchen sollte eine hohe Trocknungs-Kapazität pro Teilchen liefern.
  • Erfindungsgemäß hergestellte hohle Teilchen sind als Festphasen-Matrix oder Substrat-Material bei Verfahrensweisen der folgenden Typen von Nutzen:
  • - Chromatographische Arbeitsweisen, darunter HPLC, Flüssigkeit-Chromatographie, Gaschromatographie, Ionenaustausch, Gelfiltration, Größenausschluß-Chromatographie und Affinitäts - Chromatographie,
  • - Filtration eines fließfähigen Mediums,
  • - Adsorption wenigstens einer ausgewählten, in einem fließfähigen Medium anwesenden Substanz,
  • - Absorption wenigstens einer ausgewählten, in-einem fließfähigen Medium anwesenden Substanz,
  • - heterogene Katalyse einer in einem fließfähigen Medium stattfindenden Reaktion,
  • - immunchemische Arbeitsweisen, einschließlich der Immunosorption,
  • - Festphasen-Synthese, einschließlich Festphasen-Peptid- und -Protein-Synthese und Festphasen-Oligonucleotid-Synthese,
  • - mikrobiologische Arbeitsweisen,
  • - Enzym-Reaktor-Arbeitsweisen und
  • - Beförderung lebender Zellen, die aus Zellen menschlichen, tierischen, pflanzlichen oder fungalen Ursprungs oder aus Mikroorganismen Zellen ausgewählt sind, auf der äußeren Oberfläche der Teilchen, gegebenenfalls nach einer geeigneten Oberflächen-Behandlung.
  • Der im vorliegenden Kontext verwendete Begriff "fließfähiges Medium" bezeichnet ein flüssiges oder gasförmiges Medium.
  • Gemäß der Erfindung hergestellte durchlässige hohle Teilchen können auch die Grundlage für einen Träger zum Befördern eines Materials im Inneren der Teilchen bilden, das aus einer der weiter oben für das zweite Material definierten Gruppen ausgewählt ist.
  • Gemäß der Erfindung hergestellte durchlässige und ein zweites Material enthaltende Teilchen sind von Nutzen als Festphasen-Matrix oder Substrat-Material bei Arbeitsweisen der folgenden Typen:
  • - Chromatographische Arbeitsweisen, darunter HPLC, Flüssigkeit-Chromatographie, Gaschromatographie, Ionenaustausch, Gelfiltration, Größenausschluß-Chromatographie und Affinitäts - Chromatographie,
  • - immunchemische Arbeitsweisen, einschließlich der Immunosorption,
  • - Festphasen-Synthese, einschließlich Festphasen-Peptid- und -Protein-Synthese und Festphasen-Oligonucleotid-Synthese,
  • - heterogene und homogene Katalyse,
  • - mikrobiologische Arbeitsweisen,
  • - Enzym-Reaktor-Arbeitsweisen und
  • - gesteuerte Freisetzung einer gewünschten Substanz.
  • Beispiele für Enzym-Reaktor-Arbeitsweisen sind:
  • (i) Arbeitsweisen der "Einschluß-Immobilisierung", die ein Enzym benutzen (z.B. in Form einer Enzym-Lösung), das im Inneren der durchgehenden Poren und/oder in den inneren Hohlräumen der durchlässigen Teilchen enthalten ist und, wie bereits weiter oben beschrieben ist, am Entweichen aus den Teilchen durch eine geeignete Oberflächen-Beschichtung gehindert wird, die solche Diffusions- oder Permeabilitäts-Kennwerte besitzt, daß das (die) gewünschte(n) Enzym-Substrat(e) und das (die) resultierende(n) Produkt (e) durch die Beschichtung hindurch wandern können;
  • (ii) Arbeitsweisen der "kovalenten Festphasen-Immobilisierung", die ein Enzym benutzen, das auf dem Wege über geeignete Funktionalitäten kovalent an die Wandungen der durchgehenden Poren und/oder der inneren Hohlräume der durchlässigen Teilchen an ein Material, das in diesen letzteren Poren und/oder inneren Hohlräumen abgeschieden oder enthalten ist, gebunden ist, wobei die resultierenden Teilchen gegebenenfalls einer Oberflächen-Behandlung unterworfen werden, um einen Überzug des oben in (i) erwähnten Typs zu erhalten.
  • Solche Arbeitsweisen könnten beispielsweise in der Herstellung von Sirupen mit hohem Fructose-Gehalt aus Saccharose-Melassen eingesetzt werden, wobei durchlässige Teilchen eingesetzt werden, die eine geeignete "Einschluß-immobilisierte" oder "kovalent Festphasen-immobilisierte" Saccharase -enthalten.
  • Die gesteuerte Freisetzung (auch als verzögerte Freisetzung, langsame Freisetzung oder "Retard"-Freisetzung bekannt) einer gewünschten Substanz aus Teilchen beinhaltet im allgemeinen die Anwesenheit einer geeigneten Oberflächen-Beschichtung (z.B. einer Beschichtung, die ein Material umfaßt, das aus den zuvor, oben, erwähnten Beschichtungs-Materialien ausgewählt ist) mit Diffusions- oder Permeabilitäts-Kennwerten, die der allmählichen Freisetzung der fraglichen Substanz aus den Teilchen angemessen ist.
  • Die vorliegende Efindung wird weiterhin anhand der nachstehend angegebenen Beispiele un der Figuren 1 bis 4 erläutert; die Figuren sind elektroneskopische Photographien behandelter und unbehandelter hohler, Natron-Kalk-Borosilicat-Glas-Kugeln "D32/4500" (3M Corporation, USA) und bedeuten folgendes:
  • Figur 1 (Vergrößerung 150-fach) zeigt eine Probe unbehandelter Teilchen, wie sie geliefert werden. Die Strecke im oberen Teil der Photographie bezeichnet eine Länge von 200 µm. Die ziemlich glatte Oberfläche und die hochgradig sphärische Form dieser Teilchen ist deutlich erkennbar.
  • Figur 2 (Vergrößerung 2 000-fach) zeigt ein einzelnes Teilchen, das in einer Probe aus Teilchen vorhanden war, die gemäß der Beschreibung im nachstehenden Beispiel 1(a) der Behandlung mit wäßrigem 0,4 M Natriumhydroxid und dann mit wäßriger 3 M Salzsäure unterworfen worden war. Die Strecke im oberen Teil der Photographie bezeichnet eine Länge von 20,0 µm. Das Teilchen scheint eine schichtartige Struktur zu haben, wobei eine Anzahl relativ großer, im wesentlichen kreisförmiger Krater in der darunter liegenden Schicht sichtbar ist.
  • Figur 3 (Vergrößerung 2 000-fach) zeigt eine Probe aus Teilchen, die gemäß der Beschreibung im nachstehenden Beispiel 1 (b) der Behandlung mit wäßrigem 0,4 M Natriumhydroxid, dann mit wäßriger 3 M Salzsäure und schließlich mit 38-40-proz. (Gew./Gew.) Flußsäure unterworfen worden waren. Die Strecke im oberen Teil der Photographie bezeichnet eine Länge von 20,0 µm. Die in hohem Maße Krater aufweisende Oberfläche einiger Teilchen ist deutlich sichtbar. Das sehr dünne, unten in der Mitte sichtbare Fragment ist wahrscheinlich der Rest eines Bruchstücks einer äußeren Schicht eines Teilchens (vgl. Fig. 2)
  • Figur 4 (Vergrößerung 20 000-fach) zeigt eine zehnfache Vergrößerung der Oberfläche des Teilchens, das im oberen rechten Teil des unteren linken Quadranten in Figur 3 zu sehen ist. Die Strecke im oberen Teil der Photographie bezeichnet eine Länge von 2,0 µm. Die Unterseiten einiger der Oberflächen-Krater zeigen deutliche Anzeichen der Anwesenheit weiterer, kleinerer Öffnungen.
    • BEISPIELE
  • Sämtliche in den folgenden Beispielen eingesetzten Lösungen sind wäßrige Lösungen, sofern nichts anderes angegeben ist.
    • BEISPIEL 1
  • Herstellung durchlässiger hohler Kugeln aus hohlen, Natron-Kalk-Borosilicat-Glas-Kugeln "D32/4500" (3M Corporation, USA; nach Hersteller-Angaben < 3 % Siebrückstand bei 74 µm)
    • (a) Herstellung von Teilchen, die Gelfiltrations-Eigenschaften zeigen
  • Ein Anteil von 160 g der obenerwähnten hohlen Glas-Kugeln wurde 24 h in 2 l 0,4 M Natriumhydroxid unter Rückfluß gekocht. Die Kugeln wurden auf einem S%nterglas-Filter abfiltriert, auf dem Filter mit 3 bis 4 Volumina 0,01 M Natriumhydroxid gewaschen und dann 1 bis 2 h in 1 l 3 M Salzsäure unter Rückfluß gekocht. Die Kugeln wurden dann wiederum durch Filtration isoliert und auf dem Filter gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen, und man ließ sie dann in 5 l destilliertem Wasser absitzen, um die Hauptmenge der Feinststoffe zu entfernen. Dekantieren und Verwerfen der Suspension der Feinststoffe hinterließ ca. 150 ml nasser, durchlässiger hohler Kugeln, von denen > 99 % einen Durchmesser von > 10 µm hatten.
    • Versuche der Gelfiltration
  • Modellversuche zeigten, daß die Porengröße dieser Kugeln für die Gelfiltration von Phenol aus einer wäßrigen Lösung geeignet war, die Phenol zusammen mit Human-Serum-Proteinen enthielt. Die Proteine zeigten jedoch einen beträchtlichen Grad der nicht spezifischen Bindung an die Kugeln, und aus diesem Grunde wurden die Kugeln der Behandlung mit einer 10-proz. wäßrigen Lösung von 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan (Janssen Chimica) 2 h bei pH 3 und 90 ºC unterworfen und dann gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen.
  • Die spektralphotometrische Überwachung der von einer Säule der so behandelten durchlässigen hohlen Kugeln ablaufenden Flüssigkeit deckte eine sehr gute Trennung des obenerwähnten Phenol/ Protein-Gemischs auf.
    • (b) Herstellung von Teilchen, die fur Phenol und Protein-Moleküle durchlässig sind
  • 100 ml der feuchten, durchlässigen hohlen Kugeln, die gemäß der vorstehenden Beschreibung unter (a) hergestellt [jedoch nicht der Behandlung mit 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan unterworfen] worden waren, wurden ohne Erwärmen in einem Polyethylen-Becher 1 h mit 15 ml 38-40-proz. (Gew./Gew.) ( ca. 22 M) Flußsäure gerührt. Nach der Isolierung auf einem Sinterglas-Filter und gründlichem Waschen auf dem Filter mit destilliertem Wasser wurden die Kugeln der Behandlung mit 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dem Waschen wie oben unter (a) unterzogen.
    • Versuche der Gelfiltration
  • Versuche der Gelfiltration zeigten, daß sowohl das Phenol als auch die Human-Serum-Proteine in der obenerwähnten Phenol/Protein-Lösung von einer Säule der so behandelten Kugeln mit einem Retentions-Volumen eluiert wurden, das 75 bis 85 % des Gesamt- Volumens des Säulen-Bettes entsprach, was die Durchlässigkeit dieser Kugeln für beide dieser hochgradig verschiedenen Typen von Molekülen anzeigte.
    • BEISPIEL 2
  • Herstellung durchlässiger hohler Kugeln aus hohlen, Natron-Kalk-Borosilicat-Glas-Kugeln "B46/4000" (3M Corporation, USA).
  • 200 g der obenerwähnten Glaskugeln wurden ohne Erwärmen in einem Polyethylen-Becher lä h in einer Lösung, die aus 1 l destilliertem Wasser und 500 ml 38-40-proz. (Gew./Gew.) Flußsäure bestand, gerührt. Nach dem Waschen und dem Sedimentieren/Dekantieren, wie in Beispiel 1(a) beschrieben ist, wurden die resultierenden Kugeln auf einem Sinterglas-Filter isoliert und gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen, was ca. 150 ml gepackter feuchter Kugeln ergab. Die Kugeln wurden dann der Behandlung mit 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und dem Waschen unterzogen, wie in Beispiel 1(a) beschrieben ist.
    • Versuche der Gelfiltration
  • Versuche der Gelfiltration zeigten, daß das Phenol und die Proteine in der obenerwähnten (Beispiel 1) Phenol/Protein- Lösung von einer Säule der so behandelten Kugeln mit Retentions-Volumen eluiert wurden, die ca. 93 % bzw. 85 % des Gesamt-Volumens des Säulen-Bettes entsprachen, was die Durchlässigkeit dieser Kugeln für beide dieser Typen von Molekülen anzeigte.
    • BEISPIEL 3
  • Herstellung durchlässiger hohler Kugeln aus kieselhaltigem Material ("Fillite 75"), das sich von Flugasche ableitete (Fillite Ltd., Runcorn, England; Teilchen-Größe nach Hersteller-Angaben: 5 bis 85 µm). (a) Mit Salzsäure behandelte Kugeln Ein Anteil von 1 l "Fillite 75" wurde 18 h in 1 l 30-proz. (Gew./Gew.) ( ca. 9,5 M) Salzsäure unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Kühlen auf Raumtemperatur wurden die Kugeln isoliert, gewaschen und dann dem Sedimentieren/Dekantieren (aus 5 l destilliertem Wasser), wie in Beispiel 1(a) beschrieben ist, unterworfen. Die verworfenen Feinststoffe beliefen sich auf ca. 5 % (Vol./Vol.) des Materials.
  • Im Anschluß an diese Behandlung wurden die Kugeln auf einem Sinterglas-Filter isoliert und mit 10 Volumina destilliertem Wasser gewaschen.
    • (b) Mit Salzsäure + Orthophosphorsäure behandelte Kugeln
  • Gewaschene Kugeln, hergestellt wie in (a) , oben, wurden auf einem Sinterglas-Filter mit 1 Volumen 85-proz. (Gew./Gew.) ( ca. 14,7 M) Orthophosphorsäure gewaschen und dann in 1 Volumen 1 Volumen 85-proz. (Gew./Gew.) Orthophosphorsäure 18 h unter Rückflußerhitzt. Nach dem Kühlen auf Raumtemperatur wurden die Kugeln auf einem Sinterglas-Filter isoliert und mit 10 Volumina destilliertem Wasser gewaschen.
  • Diese Behandlung ergibt Kugeln, die viel schwächer gefärbt sind als nach der Bahendlung (a), wahrscheinlich infolge einer Verminderung des Gehalts bestimmter, stark gefärbter Metall-Species (z.B. Eisensilicate).
    • (c) Mit Salzsäure + Orthophosphorsäure + Flußsäure behandelte Kugeln
  • Gewaschene Kugeln, hergestellt wie in (b) , oben, wurden in einem Polyethylen-Becher 18 h in 2 Volumina 5-proz. (Gew./Gew.) ca. 2,5 M) Flußsäure sanft gerührt. Die Kugeln wurden dann auf einem Sinterglas-Filter isoliert und gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen.
  • Ausgehend von 1 l "Fillite 75" und nach Durchführung der Behandlungen (a) , (b) und (c), wie sie oben beschrieben sind, nacheinander betrug die abschließende Ausbeute der feuchten, so behandelten Kugeln ca. 600 bis 700 ml.
    • Versuche der Gelfiltration
  • Zur Beurteilung des Grades der Durchlässigkeit der nach den verschiedenartigen Behandlungen erhaltenen Kugeln wurden jeweils Säulen mit den unbehandelten Kugeln und den gemäß (a), (b) und (c), wie oben beschrieben ist, behandelten Kugeln gepackt, und Versuche der Gelfiltration wurden durchgeführt, wobei eine Test-Lösung verwendet wurde, die Kaliumdichromat, Dextranblau und Human-Serum-Proteine enthielt. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
  • Unbehandelte Kugeln: Sämtliche Test-Verbindungen wurden als ein Peak mit einem Retentions-Volumen eluiert, das ca. 30 % bis 40 % des Gesamt-Volumens des Säulen-Bettes entsprach. Dies bedeutete daß die unbehandelten Kugeln im wesentlichen undurchlässig für alle drei Typen der Komponenten der Test-Lösung sind.
  • Gemäß (a) behandelte Kugeln: Die Test-Verbindungen wurden als zwei eng verbundene Peaks mit Retentions-Volumina eluiert, die ca. 50-% bis 60 % bzw. ca. 70 % bis 80 % des Gesamt-Volumens des Säulen-Bettes entsprachen. Dextranblau wurde im ersten Peak eluiert. Dies bedeutet, daß die Behandlung der Kugeln mit Salzsäure sie für hochmolekulare Species partiell durchlässig und für niedermolekulare Species beträchtlich mehr durchlässig macht.
  • Gemäß (b) behandelte Kugeln: Die Ergebnisse waren im wesentlichen die gleichen wie für Kugeln, die wie in (a) mit Salzsäure behandelt worden waren.
  • Gemäß (c) behandelte Kugeln: Sämtliche Test-Verbindungen wurden als ein Peak mit einem Retentions-Volumen eluiert, das ca. 85 % bis 90 % des Gesamt-Volumens des Säulen-Bettes entsprach. Dies bedeutet, daß die Kugeln nach dieser Behandlung für Species mit einem Molekulargewicht von ca. 2 x 10&sup6; oder möglicherweise höher vollständig durchlässig sind.
    • Versuche zur Strömungskapazität
  • Die Strömungskapazität der in (c), oben, behandelten Kugeln wurde unter Verwendung einer gepackten Säule von 10 mm innerem Durchmesser und 10 cm Länge untersucht. Eine Strömungsgeschwindigkeit von 20 ml/min (das mit der eingesetzten Versuchsanordnung erreichbare Maximum) verursachte keinen Zusammenbruch der Säule. Der hydrostatische Staudruck bei 20 ml/min lag zwischen 10 und 20 atm (d.h. zwischen 1 und 2 MPa).
    • BEISPIEL 4
  • Herstellung durchlässiger, polymerisiertes Acrylamid/Bisacrylamid enthaltender Kugeln auf der Basis von "Fillite 75".
    • (a) Herstellung durch Polymerisation "en masse"
  • Ein Anteil von 100 ml gepackter, feuchter Kugeln, die gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 (c) mit Salzsäure, Orthophosphorsäure und Flußsäure behandelt worden war, wurde auf einem Sinterglas-Filter mit 250 ml einer wäßrigen Lösung gewaschen, die 4 % (Gew./Vol.) Acrylamid, 4 % (Gew./Vol.) Bisacrylamid, 0,5 % (Gew./Vol.) Ammoniumpersulfat und 20 % (Vol./Vol.) Ethanol enthielt. Die Mischung wurde dann ablaufen gelassen, und die resultierende breiige Masse wurde in ein Becherglas überführt.
  • 250 ml N,N',N",N"'-Tetramethylethylendiamin (TMEDA) wurden unter kräftigem Rühren zu der Masse hinzugefügt. Nach einigen Minuten dickte das Material in seiner Konsistenz beträchtlich ein, was das Einsetzen der Polymerisation anzeigte. Das Material wurde dann 1 h ohne Rühren belassen, um die Vervollständigung der Polymerisation sicherzustellen, wonach der resultierende "welche Kuchen" vorsichtig zu einer homogenen Masse mit Haferbrei-artiger Konsistenz zerquetscht (diese Arbeitsweise des Zerquetschens erleichtert die anschließende Entfernung von äußerlich anhaftendem Monomer/Polymer-Material) und dann in destilliertem Wasser suspendiert wurde. Die Kugeln wurden mittels mehrerer Cyclen des Sedimentierens/Dekantierens unter Verwendung von destilliertem Wasser gewaschen.
  • Unter Einsatz verschiedener Konzentrationen von Acrylamid/Bisacrylamid in der zum "Waschen" der durchlässigen hohlen Kugeln verwendeten Lösung wurde die gleiche Arbeitsweise angewandt, um durchlässige Kugeln herzustellen, die Gele mit anderen Konzentrationen des polymerisierten Acrylamids/Bisacrylamids enthielten.
    • Versuche der Gelfiltration
  • Bei Versuchen zu Gel-Filtration, die gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 durchgeführt wurden, wurde kein Unterschied zwischen dem Verhalten durchlässiger, Polymer enthaltender Kugeln und demjenigen durchlässiger hohler Kugeln, die wie in Beispiel 3 (c) hergestellt worden waren, festgestellt, wenn die Konzentration von Acrylamid/Bisacrylamid in der zum "Waschen" der durchlässigen hohlen Kugeln verwendeten Lösung unter ca. 5 (Gew./Vol.) lag; bei Erhöhung der Konzentration der Monomeren und dadurch Erhöhung des relativen Polymer-Gehalts im Inneren der Kugeln wurde jedoch gefunden, daß die Durchlässigkeit der Kugeln für Dextranblau und Human-Serum-Proteine allmählich verringert wurde.
  • Somit besteht die Möglichkeit des "Maßschneiderns" von Kugeln dieses Typs, wie dies zur Lösung spezieller Aufgaben der Gel-Filtration nötig ist.
    • Versuche zur Strömungskapazität
  • Versuche, die gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 unter Einsatz der oben in (a) hergestellten Kugeln mit einer Vielfalt von Gel-Polymer-Konzentrationen durchgeführt wurden, zeigten, daß die Strömungskapazität dieser Kugeln noch höher als 20 ml/min war. Es wurde gefunden, daß der hydrostatische Staudruck im allgemeinen etwas höher als bei den hohlen Kugeln war, nämlich ca 20 atm (d.h. ca. 2 MPa) bei 20 ml/min.
    • (b) Herstellung durch Polymerisation in Suspension
  • Ein Anteil von 100 ml gepackter, feuchter Kugeln, die gemäß der Beschreibung in Beispiel 3 (c) mit Salzsäure, Orthophosphorsäure und Flußsäure behandelt worden war, wurde auf einem Sinterglas-Filter mit 250 ml einer 0,2 M Kaliumphosphat-Lösung (pH 6,0) gewaschen, die 4 % (Gew./Vol.) Acrylamid, 4 % (Gew./Vol.) Bisacrylamid, 0,5 % (Gew./Vol.) Ammoniumpersulfat und 20 % (Vol./Vol.) Ethanol enthielt. Die Mischung wurde dann ablaufen gelassen, und die resultierende breiige Masse wurde in ein Becherglas überführt, das 1 l Traubenkernöl und 10 ml "Cremophor" (ein im Handel erhältliches emulgierendes Mittel; BASF) enthielt. 10 ml TMEDA wurden unter Rühren hinzugefügt, und die Mischung wurde dann 1 h mit einem unter 500 Upm betriebenen Paddelrührer gerührt. Die resultierende Suspension wurde in 5 l destilliertes Wasser gegossen. Die Kugeln wurden mehrmals durch Sedimentieren/Dekantieren aus destilliertem Wasser gewaschen und schließlich auf einem Sinterglas-Filter gesammelt und gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen.
  • Versuche der celfiltration und Versuche zur Strömungskapazität lieferten Ergebnisse, die denjenigen vergleichbar waren, die in oben, beschrieben sind.
    • BEISPIEL 5
  • Herstellung durchlässiger, ein Copolymer aus Acrylamid und Allyl-Agarose enthaltender Kugeln auf der Basis von "Fillite 75" und nachfolgende Funktionalisierung mit Vinylsulfon- Gruppen.
  • Das obige copolymere Material wurde in situ im Inneren durchlässiger hohler Kugeln in einer Weise analog zu derjenigen gebildet, die in Beispiel 4 (a) beschrieben ist, wobei 100 ml Kugeln und 250 ml einer wäßrigen Lösung verwendet wurden, die 2 % (Gew./Vol.) Acrylamid, 2 % (Gew./Vol.) "Acryl Aide" (ein Allyl-Agarose-Derivat, das von FMC Marine Colloids, USA, erhalten wurde) und 0,5 % (Gew./Vol.) Ammoniumpersulfat enthielt.
  • Man ließ die resultierenden Kugeln 1 h mit 100 ml einer 1-proz. (Vol./Vol.) Lösung von Divinylsulfon in 0,1 M Kaliumphosphat (pH 11) reagieren; dann wurden sie eingehend mit Wasser gewaschen.
  • Vorläufige Versuche zeigten, daß die so behandelten, nunmehr an das Copolymer-Substrat gekuppelte Vinylsulfon-Gruppen enthaltenden Kugeln in der Lage waren, Proteine und andere, nucleophile Gruppen enthaltende Species kovalent zu immobilisieren.

Claims (30)

1. Verfahren zur Herstellung von durchlässigen Hohlteilchen mit einer Außenhülle aus einem mechanisch harten porösen Material, wobei wenigstens einige der Poren des porösen Materials durchgehende Poren sind, die die Außenhülle durchdringen, wobei die Größe der Teilchen im Bereich von 1 µm bis 5000 µm liegt, wobei die Durchlässigkeit der Teilchen so ist, daß chemischen Spezies das Durchqueren ihrer Außenhülle durch die durchgehenden Poren ermöglicht wird,
wobei das Verfahren
das Verwenden von hohlen Teilchen mit einer Außenhülle aus einem mechanisch harten Material, wobei die hohlen Teilchen ursprünglich undurchlässig sind oder einen Durchlässigkeitsgrad aufweisen, der niedriger als der zu erreichende ist, wobei die Größe der Teilchen im Bereich von 1 µm bis 5000 µm liegt, und
das Behandeln der hohlen Teilchen mit einer oder mehreren Reagenzien, die dazu in der Lage sind, eine Komponente des mechanisch harten Materials der Außenhülle durch chemisches Lösen oder Lösungsmittel/gelöster Stoff-Lösung zu lösen, so daß in der Außenhülle durchgehende Poren gebildet werden und/oder, wo anwendbar, zuvor bestehende durchgehende Poren in der Außenhülle vergrößert werden,
umfaßt mit der Maßgabe, daß das mechanisch harte Material kein Material ist, das aus metallischen Elementen und Legierungen daraus ausgewählt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend das Herstellen eines zweiten Materials in den durchlässigen hohlen Teilchen durch Einführen über die entstandenen durchgehenden Poren oder durch Bildung in situ in den durchlässigen hohlen Teilchen, wobei das zweite Material einen Bestandteil umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: festen anorganischen Verbindungen; metallischen Elementen und Legierungen davon; nichtmetallischen Elementen; organischen Polymeren biologischen und synthetischen Ursprungs; membranumschlossenen, von biologischen Zellen abstammenden Strukturen und Virus-Teilchen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das zweite Material einen Bestandteil umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Lipid-Vesicel,
Virus-Teilchen, umfassend geschwächte und inaktivierte Virus-Teilchen,
natürlichen und synthetischen Polynucleotiden und Nucleinsäuren einschließlich DNA, RNA, Poly-A, Poly-G, Poly-U, Poly-C und Poly-T,
natürlichen und synthetischen Polysacchariden und anderen Polymeren auf der Basis von Kohlehydraten, einschließlich Agarosen, Cellulosen, Pektinen, Mucinen, Dextranen und Stärken,
natürlichen und synthetischen Polypeptiden und anderen Polymeren auf der Basis von Aminosäuren, einschließlich Albuminen, Hämoglobulinen, Immunoglobulinen und Enzymen,
synthetischen organischen Polymeren, einschließlich Polyamiden, Polyimiden, Polyestern, Polyethern, polymeren Vinylverbindungen, Polyalkenen und substituierten Derivaten davon sowie Copolymeren, die mehr als eine solche organische Polymer-Funktionalität umfassen, und substituierten Derivaten solcher Copolymere,
hydratisierten und wasserfreien Formen von Siliciumdioxid, einschließlich Kieselgel, amorphem Siliciumdioxid und Quarz,
Metallsilikaten und Borosilikaten, einschließlich Silikaten und Borosilikaten von Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Aluminium und Eisen,
Metallphosphaten, einschließlich Hydroxyapatit, Fluorapatit, Phosphorit und Autunit,
Metalloxiden, einschließlich Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Silberoxiden, und paramagnetischen Metalloxiden, einschließlich Eisen(II)-, Eisen(III)-, Kobalt(II) - und Nickel(II) -Oxiden,
Metallsalzen, einschließlich Bariumsulfat, und paramagnetischen Metallsalzen einschließlich Kobalt (II)-, Chrom(III)- und Mangan(II)-salzen, und
metallischen Elementen, einschließlich Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Indium, Kupfer, Silber, Gold, Palladium, Platin, Ruthenium, Osmium, Rhodium und Iridium, und paramagnetischen metallischen Elementen, einschließlich Eisen, Kobalt und Nickel, und Legierungen von metallischen und paramagnetischen metallischen Elementen, einschließlich Legierungen, die aus den metallischen und paramagnetischen metallischen Elementen gebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das zweite Material ein Polymer oder ein Copolymer umfaßt, das in situ innerhalb der durchlässigen hohlen Teilchen durch ein Verfahren gebildet wird, umfassend:
Eintauchen der durchlässigen hohlen Teilchen in eine Lösung, in ein flüssiges Lösungsmittel oder eine Lösungsmittel-Mischung einer oder mehrerer Komponenten, die polymerisieren oder copolymerisieren können, um ein Polymer oder ein Copolymer oder Mischungen davon zu bilden, wobei die Lösung wahlweise einen Polymerisations-Katalysator oder -initiator enthält,
Füllenlassen der Lösung, wenigstens teilweise, der durchlässigen hohlen Teilchen durch die durchgehenden Poren, und
Polymerisieren/Copolymerisieren lassen der polymer-/copolymerbildenden Komponenten, die in der Lösung innerhalb der hohlen Teilchen vorhanden sind, um darin ein festes Polymer/Copolymer (feste Polymere/Copolymere) zu bilden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin umfassend das Entfernen von innerhalb der Teilchen verbliebener flüssiger Lösung.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, weiterhin umfassend das Behandeln der polymer-/copolymerhaltigen Teilchen, um das Polymer/Copolymer (die Polymere/Copolymere) darin wenigstens teilweise chemisch zu derivatisieren oder zu modifizieren.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, weiterhin umfassend das Behandeln der polymer-/copolymerhaltigen Teilchen, um weitere Komponenten in sie einzuführen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hohlen Teilchen vor der Behandlung mit dem Reagenz (den Reagenzien) undurchlässig sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Größe der hohlen Teilchen und dadurch der hergestellten durchlässigen Teilchen im Bereich von 1 bis 5000 µm liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Größe der hohlen Teilchen im Bereich von 1 bis 1000 µm liegt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis der durchschnittlichen Dicke der Außenhülle der hohlen Teilchen zur maximalen linearen Trennung zwischen zwei Punkten an der Außenfläche der Außenhülle der hohlen Teilchen im Bereich von 1/100 bis 1/3 liegt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verhältnis im Bereich von 1/30 bis 1/5 liegt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenfläche der Außenhülle der hohlen Teilchen im wesentlichen eine Kugel definiert.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Außenhülle der hohlen Teilchen eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die mechanische Härte der Außenhülle der durchlässigen Teilchen so ist, daß sie bei einem äußeren negativen Innendruck-Differential von wenigstens 1 atm gegenüber dem Zusammenfallen und Verformen beständig sind.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die durchlässigen Teilchen bei einem äußeren negativen Innendruck-Differential von wenigstens 10 atm gegenüber dem Zusammenfallen und Verformen beständig sind.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material der Außenhülle und dadurch das poröse Material einen Bestandteil umfassen, der aus der aus festen anorganischen Verbindungen und nichtmetallischen Elementen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Material der Außenhülle einen Bestandteil umfaßt, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
wasserfreien Formen von Siliciumdioxid, einschließlich amorphem Siliciumoxid und Quarz,
Metallsilikaten und -borosilikaten, einschließlich Silicaten und Borosilicaten von Lithium, Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Aluminium und Eisen,
Metallphosphaten, einschließlich Hydroxyapatit, Fluorapatit, Phosphorit und Aütunit,
Metalloxiden, einschließlich Magnesium, Aluminium, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Silberoxiden,
festen nichtmetallischen Oxiden, einschließlich Boroxid, Metallsalzen, einschließlich Bariumsulfat, und
kristallinen und amorphen Formen von Kohlenstoff, einschließlich Graphit, Ruß und Holzkohle.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Material der Außenhülle ein Glas ist, umfassend Siliciumdioxid und/oder ein Silicat.
20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Material der Außenhülle ein Siliciumdioxid enthaltendes Material ist, das von Flugasche abgeleitet ist.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei das Material der Außenhülle eine paramagnetische Komponente umfaßt, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
paramagnetischen Metalloxiden, einschließlich Eisen(II)- oxid, Eisen(III)-oxid, Kobalt(II)-oxid und Nickel(II)oxid, und
paramagnetischen Metallsalzen, einschließlich Kobalt (II)- salzen, Chrom(III)-salzen und Mangan(II)-salzen.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei eines oder mehrere der zum Behandeln der hohlen Teilchen verwendeten Reagenzien eine Säure oder eine Base umfaßt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei eines oder mehrere der zum Behandeln der hohlen Teilchen verwendeten Reagenzien eine Säure umfaßt, die ausgewählt ist aus: Fluorwasserstoff-, Chlorwasserstoff-, Bromwasserstoff-, Iodwasserstoff-, Salpeter-, Schwefel-, Perchlor-, Orthophosphor-, Trifluormethansulfon- und Trifluoressig-Säure; oder eine Base, die ausgewählt ist aus: Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Calciumhydroxid.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei eines oder mehrere der zum Behandeln der hohlen Teilchen verwendeten Reagenzien eine wässrige Säure umfaßt, die ausgewählt ist aus: Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 30 M; Chlorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 13 M; Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 18 M und Salpetersäure mit einer Konzentration von 0,01 bis 22 M.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei eines oder mehrere der zum Behandeln der hohlen Teilchen verwendeten Reagenzien eine wässrige Säure umfaßt, die ausgewählt ist aus: Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1 bis 25 M; Chlorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1 bis 10 M; Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 5 bis 15 M und Salpetersäure mit einer Konzentration von 1 bis 16 M.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, wobei eines oder mehrere der zum Behandeln der hohlen Teilchen verwendeten Reagenzien eine wässrige Base umfaßt, die ausgewählt ist aus: Lithiumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 4,5 M; Natriumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 19 M; Kaliumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 14 M und Calciumhydroxid mit einer Konzentration von 0,005 bis 0,015 M.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bfs 26, wobei eines oder mehrere der zum Behandeln der hohlen Teilchen verwendeten Reagenzien eine wässrige Base umfaßt, die ausgewählt ist aus: Lithiumhydroxid mit einer Konzentration von 0,2 bis 4 M; Natriumhydroxid mit einer Konzentration von 0,2 bis 5 M; Kaliumhydroxid mit einer Konzentration von 0,2 bis 5 M und Calciumhydroxid mit einer Konzentration von 0,01 bis 0,015 M.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei die hohlen Teilchen im wesentlichen kugelförmig sind, zu Beginn undurchlässige Teilchen aus Natronkalk-Borosilicat-Glas mit einer Größe im Bereich von 1 bis 1000 µm sind, wobei das durchschnittliche Verhältnis der Dicke der Außenhülle der hohlen Teilchen zum Außendurchmesser der hohlen Teilchen im Bereich von 1/30 bis 1/5 liegt, wobei die Behandlung der hohlen Teilchen mit einer oder mehreren Reagenzien, um durchgehende Poren in der Außenhülle zu bilden, das Anwenden einer oder mehrerer der folgenden Behandlungen in einer beliebig gewählten Reihenfolge, wo dies relevant ist, einschließlich der unten angegebenen Reihenfolge, umfaßt:
(a) wässriges Natriumhydroxid mit einer Konzentration von 0,2 bis 1 M für einen Zeitraum von 12 bis 24 Stunden beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
(b) wässrige Chorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1 bis 5 M für einen Zeitraum von 0,5 bis 5 Stunden beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
(c) wässrige Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentratio&von 10 bis 25 M für einen Zeitraum von 1 bis 18 Stunden bei der Temperatur, die während der Behandlung entsteht, wenn die Behandlung bei Raumtemperatur begonnen wird,
mit der Maßgabe, daß Behandlung (b) nicht als einzige Behandlung oder als erste Behandlung eingesetzt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei die hohlen Teilchen im wesentlichen kugelförmige, ursprünglich undurchlässige siliciumdioxidhaltige Teilchen sind, die als eine Komponente der Flugasche beim Verbrennen eines kohlenstoffreichen Brennstoffes, der zur Bildung der Flugasche geeignete anorganische chemische Komponenten enthält, in einem sauerstoffhaltigen Gas wie Luft in einer Verbrennungsanlage erhalten werden, wobei die Größe der Teilchen im Bereich von 1 bis 1000 µm liegt, das durchschnittliche Verhältnis von der Dicke der Außenhülle der hohlen Teilchen zum Außendurchmesser der hohlen Teilchen im Bereich von 1/30 bis 1/5 liegt, wobei die Reagenzien-Behandlung der hohlen Teilchen mit einem oder mehreren Reagenzien zur Bildung durchgehender Poren in der Außenhülle das Anwenden einer oder mehrerer Behandlungen in einer beliebig ausgewählten Reihenfolge, falls dies relevant ist, einschließlich der unten angegebenen Reihenfolge, umfaßt
(A) wässrige Chorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 5 bis 10 M für einen Zeitraum von 12 bis 24 Stunden beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
(B) wässrige Orthophosphorsäure mit einer Konzentration von 10 bis 15 M für einen Zeitraum von 12 bis 24 Stunden beim Siedepunkt, der unter Rückflußbedingungen bei Öffnung gegenüber der Atmosphäre erhalten wird,
(C) wässrige Fluorwasserstoffsäure mit einer Konzentration von 1 bis 5 M für einen Zeitraum von 12 bis 24 Stunden bei der Temperatur, die während der Behandlung entsteht, wenn die Behandlung bei Raumtemperatur begonnen wird,
mit der Maßgabe, daß Behandlung (13) nicht als einzige Behandlung oder als erste Behandlung eingesetzt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Material der Außenhülle und dadurch das poröse Material ein synthetisches organisches Polymer umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
(a) Phenol-Formaldehyd-Harzen und ABS-Harzen und
(b) Polyamiden, Polyimiden, Polyestern, Polyethern, polymeren Vinylverbindungen, Polyalkenen und substituierten Derivaten davon.
DE69018987T 1989-05-26 1990-05-28 Herstellung von permeablen hohlpartikeln. Expired - Fee Related DE69018987T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK259789A DK259789D0 (da) 1989-05-26 1989-05-26 Partikulaert materiale
PCT/DK1990/000131 WO1990014157A1 (en) 1989-05-26 1990-05-28 Particulate material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69018987D1 DE69018987D1 (de) 1995-06-01
DE69018987T2 true DE69018987T2 (de) 1995-09-21

Family

ID=8113545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69018987T Expired - Fee Related DE69018987T2 (de) 1989-05-26 1990-05-28 Herstellung von permeablen hohlpartikeln.

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0473699B1 (de)
AT (1) ATE121644T1 (de)
CA (1) CA2056397C (de)
DE (1) DE69018987T2 (de)
DK (1) DK259789D0 (de)
WO (1) WO1990014157A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK165090D0 (da) * 1990-07-09 1990-07-09 Kem En Tec As Konglomererede partikler
SE9101149D0 (sv) 1991-04-17 1991-04-17 Pharmacia Lkb Biotech Beads for down stream processing
US6706188B2 (en) 1993-05-03 2004-03-16 Amersham Biociences Ab Process and means for down stream processing
DE10155643A1 (de) * 2001-11-08 2003-05-28 Ipc Process Ct Gmbh Körper für die Separation einer in einem Gasgemisch enthaltenen Komponente
US9220997B2 (en) 2007-03-28 2015-12-29 Dpx Holdings B.V. Expanded bed column and disposable chromatography
AU2017246152B2 (en) * 2016-04-08 2020-06-11 W.L. Gore & Associates, Inc. Affinity chromatography devices

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4257799A (en) * 1979-07-26 1981-03-24 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method for producing small hollow spheres
ATE15378T1 (de) * 1980-06-27 1985-09-15 Akzo Nv Mit einer unbeweglichen organischen phase ueberzogenes anorganisches poroeses traegermaterial, anwendung fuer die chromatographie und sein herstellungsverfahren.
GB8333794D0 (en) * 1983-12-19 1984-01-25 Atomic Energy Authority Uk Materials
AU567374B2 (en) * 1984-10-03 1987-11-19 Leonard B. Torobin Hollow inorganic microspheres

Also Published As

Publication number Publication date
DE69018987D1 (de) 1995-06-01
AU647023B2 (en) 1994-03-17
ATE121644T1 (de) 1995-05-15
WO1990014157A1 (en) 1990-11-29
AU5747590A (en) 1990-12-18
EP0473699B1 (de) 1995-04-26
EP0473699A1 (de) 1992-03-11
CA2056397C (en) 1999-12-21
DK259789D0 (da) 1989-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69926060T2 (de) Anorganische verbundmetalloxidkugeln mit grossen porenvolumen, ihre herstellung und ihre verwendungen bei adsorption und chromatographie
US5770416A (en) Permeable hollow particles having an outer shell of mechanically rigid porous material
DE69923960T2 (de) Kleine dichte mikroporöse Feststoffträgermaterialien, ihre Herstellung und ihre Verwendung für die Reinigung von großen Makromolekülen und Biopartikeln
DE69226203T2 (de) Materialien mit niedriger dichte und hoher spezifischer oberflaeche und daraus geformte artikel zur verwendung in der metallrueckgewinnung
DE68906185T2 (de) Poröse Zirconiumoxid-Kügelchen mit hoher Stabilität.
DE3880273T2 (de) Poroese anorganische materialien.
DE69830999T2 (de) Verfahren zur adsorption/trennung
DE69316231T2 (de) Selektive, die porengrösse betreffende chemische modifikation poröser materialien
DE3536397C2 (de)
DE2365265C2 (de) Molekularsieb und dessen Herstellung
DE69716126T2 (de) Anorganisches, poröses material und verfahren zu dessen herstellung
DE69407295T2 (de) Anorganisches, poröses material und verfahren zu dessen herstellung
DE60035603T2 (de) Neue molekular geprägte und auf einen festen träger gepfropfte polymere
DE69623012T2 (de) Verfahren zur herstellung von einem ölsorbierendem polymer und daraus erhaltenes produkt
DE3880433T2 (de) Poröse anorganische Materialien.
EP0154246B1 (de) Phasenträger für die Verteilungschromatographie von Makromolekülen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE69815282T2 (de) Magnetischer Träger, seine Herstellung, und Verfahren zum Extrahieren von Nukleinsäuren
DE60217800T2 (de) Chromatographisches Sorptionsmittel aus Mineraloxidperlen deren Poren Hydroxylapatit enthalten
DE2727143C2 (de)
DE69018987T2 (de) Herstellung von permeablen hohlpartikeln.
EP1756573A1 (de) Säureaktiviertes schichtsilicat enthaltendes sorptionsmittel für nukleinsäuren
DE3934068A1 (de) Mit polymergelen gefuellte poroese partikel fuer die gelpermeationschromatographie und verfahren zu deren herstellung
WO2008058996A2 (de) Verfahren zur herstellung von magnetischen kieselsäurepartikeln
EP1960519A1 (de) Verfahren zur sorption von mindestens einem nukleinsäuremolekül unter verwendung säureaktivierter schichtsilicate
WO2006081932A1 (de) Schwermetalldekontamination durch hybride biofilter

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: UPFRONT CHROMOTOGRAPHY A/S, KOPENHAGEN, K(DURCHMES

8339 Ceased/non-payment of the annual fee