KR20070015430A - 마크로다공성 이온교환수지 - Google Patents

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KR20070015430A
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제랄드 케이. 라스무쎈
제임스 아이. 헴브리
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 친수성의 교차결합된 (메트)아크릴릭 코폴리머인 이온교환수지를 제공한다. 이온교환수지는 마크로다공성이며, 적어도 50 ㎡/g의 표면적 및 적어도 20 마이크로미터의 평균 입자크기를 갖는다. 본 발명에는 추가로, 이온교환수지를 함유하는 크로마토그라피 칼럼, 이온교환수지를 함유하는 복합 재료, 이온교환수지를 함유하는 여과 부재, 이온교환수지를 제조하는 방법, 및 이온교환수지를 사용하여 음으로 또는 양으로 하전된 물질을 분리 또는 정제하는 방법이 기술되어 있다.
이온교환수지, 친수성의 교차결합된 (메트)아크릴릭 코폴리머, 마크로다공성, N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 이온성 모노머.

Description

마크로다공성 이온교환수지{MACROPOROUS ION EXCHANGE RESINS}
본 발명은 (메트)아크릴릭 코폴리머를 기초로 하는 마크로다공성 (macroporous) 이온교환수지를 제공한다.
이온교환수지는 단백질, 효소, 백신, DNA 및 RNA와 같은 다양한 생체분자의 대규모 분리 또는 정제를 위해서 생물공학산업 분야에서 광범하게 사용된다. 대부분의 이온교환수지는 스티렌/디비닐벤젠 코폴리머 또는 교차결합된 아가로즈를 기초로 한다. 스티렌/디비닐벤젠 코폴리머의 소수성 골격은 다수의 물질과 비특이적인 상호작용을 하여 불순한 생성물을 야기하는 경향이 있을 수 있다. 교차결합된 아가로즈 수지는 일반적으로 비특이적 상호작용에 대해서 덜 민감하지만, 이들 물질은 상당히 연질의 젤이 되고, 고유속을 사용하는 크로마토그라피 칼럼 내에서 수행되는 정제에 일반적으로 부적합한 경향이 있다.
일부의 공지된 이온교환수지가 (메트)아크릴릭 코폴리머를 기초로 하지만, 이들 수지의 대부분은 젤이거나, 비교적 작은 용량 (capacity)을 갖는다.
요약
이온교환수지, 이온교환수지를 함유하는 크로마토그라피 칼럼, 이온교환수지를 함유하는 복합 재료, 이온교환수지를 함유하는 여과 부재, 이온교환수지를 제조하는 방법, 및 이온교환수지를 사용하여 하전된 물질을 분리 또는 정제하는 방법이 제공된다. 더욱 특히, 이온교환수지는 친수성의 교차결합된 (메트)아크릴릭 코폴리머의 마크로다공성 입자이다.
한가지 관점에서는, 20보다 큰 친유성 지수 (lipophilicity index)를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물인 이온교환수지가 제공된다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
두번째 관점에서는 이온교환수지를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 수성상 모노머 혼합물을 형성시키고, 수성상 모노머 혼합물을 비-극성 용매에 현탁시키고, 모노머 혼합물을 중합시켜 이온교환수지의 마크로다공성 입자를 형성시키는 단계를 포함한다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형 태이다.
세번째 관점에서는 하전된 물질을 분리 또는 정제하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제 1 전하를 갖는 하전된 물질을 함유하는 샘플을 제 1 전하와 반대의 제 2 전하를 갖는 이온교환수지와 접촉시키고, 하전된 물질을 이온교환수지 상에 흡착시키는 단계를 포함한다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
네번째 관점에서는 크로마토그라피 칼럼이 제공된다. 크로마토그라피 칼럼은 이온교환수지에 의해서 적어도 부분적으로 충진된 칼럼을 포함한다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
다섯번째 관점에서는 여과 매질, 및 여과층의 표면상에 배치된 이온교환수지를 포함하는 여과 부재가 제공된다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖 는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
여섯번째 관점에서는 연속상 다공성 매트릭스, 및 다공성 매트릭스 내에 혼입된 이온교환수지를 포함하는 복합 재료가 제공된다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
본 발명의 상기한 요약은 본 발명의 각각의 기술된 구체예 또는 모든 이행을 기술하고자 하는 것은 아니다. 이하의 상세한 설명은 이들 구체예를 더 상세히 예시한다.
친수성의 교차결합된 (메트)아크릴릭 코폴리머인 이온교환수지가 제공된다. 이온교환수지는 적어도 50 ㎡/g의 표면적 및 적어도 20 마이크로미터의 평균 입자크기를 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다. 추가로, 이온교환수지를 함유하는 크로마토그라피 칼럼, 이온교환수지를 함유하는 복합 재료, 이온교환수지를 함유하는 여과 부재, 이온교환수지를 제조하는 방법, 및 하전된 물질을 이온교환수지에 의해서 분리 또는 정제하는 방법이 기술된다.
본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "(메트)아크릴릭"은 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 또는 메타크릴산의 유도체, 또는 이들의 배합물의 반응생성물인 폴리머 또는 코폴리머를 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산 또는 메타크릴산의 유도체, 또는 이들의 배합물인 모노머를 나타낸다. 적합한 유도체에는 비치환되거나 치환될 수 있는 에스테르, 염, 아미드, 니트릴 등이 포함된다. 이들 유도체 중의 일부는 이온성 기를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "폴리머" 또는 "폴리머성"은 호모폴리머 또는 코폴리머인 물질을 의미한다. 마찬가지로, 용어 "중합하다" 또는 "중합반응"은 호모폴리머 또는 코폴리머를 제조하는 방법을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 것으로서 용어 "호모폴리머"는 하나의 모노머를 사용하여 제조된 폴리머성 물질을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 것으로 용어 "코폴리머"는 두개 또는 그 이상의 상이한 모노머를 사용하여 제조된 폴리머성 물질을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 것으로서 용어 "하전된"은 그의 화학적 구조의 일부분으로서 공유적으로 부착된 이온성 기를 갖는 물질을 의미한다. 음으로 하전된 물질은 음이온이며, 양으로 하전된 물질은 양이온이다. 반대로 하전된 반대이온은 일반적으로 공유적으로 부착된 이온성 기와 회합된다. 일부의 이온성 기의 전하는 pH를 조정함으로써 변화될 수 있다.
이온교환수지는 마크로다공성 입자의 형태이다. 본 명세서에서 사용된 것으로 용어 "마크로다공성"은 건조 상태에서 조차도 영구적인 다공성 구조를 갖는 입자를 의미한다. 수지는 용매와 접촉하면 팽윤할 수 있지만, 팽윤은 다공성 구조를 통해서 입자가 내부에 접근하는 것을 허용할 필요는 없다. 반대로, 젤-타입 수지는 건조 상태에서도 영구적인 다공성 구조를 갖지 않지만, 입자의 내부에 대한 접근을 허용하도록 용매의 의해서 팽윤되어야 한다. 마크로다공성 입자는 문헌 (Sherrington, Chem . Commun., 2275-2286)에 더 상세히 기술되어 있다. 마크로다공성 이온교환수지는 일반적으로 20 내지 2000 옹스트롬의 크기를 갖는다 (즉, 공극 크기는 저온조건 하에 다양한 상대적 압력에서 질소 흡착을 사용하여 특정화될 수 있다).
이온교환수지 입자는 불규칙적인 형상을 가질 수 있거나, 구형 또는 대략적으로 구형일 수 있다. 입자는 일반적으로 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기를 갖는다. 입자의 평균 크기는 영상분석에 의한 광산란 또는 전자 현미경검사와 같은 기술을 사용하여 측정될 수 있다. 일부의 적용분야에서 이온교환수지는 20 내지 500 마이크로미터, 50 내지 500 마이크로미터, 20 내지 200 마이크로미터, 50 내지 200 마이크로미터, 50 내지 100 마이크로미터, 50 내지 100 마이크로미터, 50 내지 75 마이크로미터, 50 70 마이크로미터, 또는 60 내지 70 마이크로미터의 평균 입자크기를 갖는다.
이온교환수지 입자의 평균 크기가 약 20 마이크로미터 미만이라면, 이 입자로 충진된 크로마토그라피 칼럼 내에서 배압 (back pressure)는 특히 큰 생체분자의 정제 또는 분리에 유용한 큰 칼럼의 경우에 허용할 수 없게 커질 수 있다. 비록 평균 입자크기가 2000 마이크로미터 정도로 클 수 있지만, 평균 입자크기는 일반적으로 500 마이크로미터보다 더 크다. 평균 입자크기가 약 500 마이크로미터보다 크다면, 크로마토그라피 공정의 효율은 특히, 종종 이온교환수지의 공극 내로의 작은 확산율을 갖는 단백질과 같은 큰 생체마크로분자 (biomacromolecules)의 정제 또는 분리를 위해서는 작을 수 있다. 예를 들어, 큰 이온교환수지에 의해서 20 내지 500 마이크로미터의 이온교환수지를 사용하여 수득될 수 있는 것과 동일한 분리도 또는 순도를 달성하기 위해서는 더 큰 양의 수지, 더 긴 크로마토그라피 칼럼, 더 느린 유속 또는 이들의 조합이 필요할 수 있다.
이온교환수지의 표면적은 BET 질소 흡착방법을 사용하여 측정될 수 있다. 이 방법은 통상적으로 표면적을 측정하기 위해서 사용되며, 저온조건 하에서 이온교환수지의 표면상에 질소의 단일층을 흡착시키는 것으로 이루어진다. 흡착된 질소의 양은 표면적에 비례한다. 질소의 양은 일반적으로 두께로 단일층이다. 일부의 이온교환수지는 적어도 50 ㎡/g (예를 들어, 적어도 75 ㎡/g 또는 적어도 100 ㎡/g)의 표면적을 갖는다. 이온교환수지는 일반적으로 500 ㎡/g 이하의 표면적을 갖는다. 일부의 이온교환수지는 400 ㎡/g 이하, 300 ㎡/g 이하, 또는 250 ㎡/g 이하의 표면적을 갖는다. 이온교환수지의 표면적은 종종 50 ㎡/g 내지 500 ㎡/g의 범위이다. 일부의 이온교환수지는 100 ㎡/g 내지 400 ㎡/g, 100 ㎡/g 내지 300 ㎡/g, 또는 100 ㎡/g 내지 250 ㎡/g의 표면적을 갖는다.
이온교환수지는 다양한 친수성 모노머를 포함하는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 더욱 특히, 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머 (즉, N,N'-알킬렌비스아크릴아미드 또는 N,N'-알킬렌비스메타크릴아미드), 및 적어도 35 중량%의 이온성 모노머를 포함한다.
적합한 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머에는 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-메틸렌비스메타크릴아미드, N,N'-에틸렌비스아크릴아미드, N,N'-에틸렌비스메타크릴아미드, N,N'-프로필렌비스아크릴아미드, N,N'-프로필렌비스메타크릴아미드, N,N'-헥사메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-헥사메틸렌비스메타크릴아미드, N,N'-피페라진비스아크릴아미드, 및 N,N'-피페라진비스메타크릴아미드가 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드는 적어도 이작용성이며, 하나의 폴리머 쇄를 또 다른 폴리머 쇄와 교차결합시킬 수 있거나, 폴리머 쇄의 일부분을 동일한 폴리머 쇄의 또 다른 부분과 교차결합시킬 수 있다.
모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드를 포함한다. 더 낮은 레벨의 교차결합성 모노머가 사용되는 경우에, 이온교환수지는 마크로다공성 입자의 형태라기보다는 젤로 되는 경향이 있다. 이온교환수지의 강성 (rigidity) 및 기계적 강도는 모노머 혼합물 내에 포함된 교차결합성 모노머의 양에 따라서 증가하는 경향이 있다.
모노머 혼합물은 종종 총 모노머 중량을 기준으로 하여 65 중량% 이하의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머를 함유한다. 교차결합성 모노머의 양이 65 중량%를 초과한다면, 모노머 혼합물 내에 존재하는 이온성 모노머의 양에 있어서의 상응하는 감소가 있기 때문에 이온교환수지는 종종 감소된 용량을 갖는다.
25 초과 내지 65 중량%의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머를 함유하는 모노머 혼합물로부터 제조된 이온교환수지는 마크로다공성이 되는 경향이 있고, 큰 용량을 갖는 경향이 있다. 일부의 이온교환수지는 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 초과 내지 60 중량%, 30 내지 60 중량%, 25 초과 내지 55 중량%, 30 초과 내지 55 중량%, 25 초과 내지 50 중량%, 30 내지 50 중량%, 25 초과 내지 45 중량%, 30 내지 45 중량%, 25 초과 내지 40 중량%, 30 내지 40 중량%, 25 초과 내지 35 중량%, 또는 30 내지 35 중량%의 교차결합성 모노머를 함유한다.
본 명세서에서 사용된 것으로서 용어 "용량"은 이온교환수지상에 흡착될 수 있는 양으로 또는 음으로 하전된 물질의 최대량을 의미한다. 용량은 일반적으로 이온교환수지를 제조하기 위해서 사용된 모노머 혼합물 내에 포함된 이온성 모노머의 농도와 연관된다. 용량은 이온교환수지상에 흡착될 수 있는 하전된 물질의 양을 측정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 용량은 흡착될 수 있는 단백질과 같은 생체분자의 양에 의하여 제시될 수 있다.
특히, 양이온교환수지의 용량은 흡착될 수 있는 단백질 라이소자임의 양에 의하여 제시될 수 있다. 일부의 양이온교환수지는 적어도 50 ㎎/㎖의 라이소자임 용량 (즉, 양이온교환수지의 밀리리터당, 50 밀리그람의 라이소자임)을 갖는다. 예를 들어, 일부의 양이온교환수지는 적어도 75 ㎎/㎖, 적어도 80 ㎎/㎖, 적어도 90 ㎎/㎖, 또는 적어도 100 ㎎/㎖의 라이소자임 용량을 가질 수 있다. 일부의 양이온교환수지는 50 ㎎/㎖ 내지 250 ㎎/㎖, 75 ㎎/㎖ 내지 250 ㎎/㎖, 90 ㎎/㎖ 내지 250 ㎎/㎖, 또는 90 ㎎/㎖ 내지 200 ㎎/㎖의 라이소자임 용량을 갖는다.
음이온교환수지의 용량은 흡착될 수 있는 단백질 소혈청 알부민의 양에 의하여 제시될 수 있다. 일부의 음이온교환수지는 적어도 10 ㎎/㎖의 소혈청 알부민 용량 (즉, 음이온교환수지의 밀리리터당, 10 밀리그람의 소혈청 알부민)을 갖는다. 예를 들어, 일부의 음이온교환수지는 적어도 15 ㎎/㎖, 적어도 20 ㎎/㎖, 적어도 25 ㎎/㎖, 적어도 30 ㎎/㎖, 또는 적어도 40 ㎎/㎖의 소혈청 알부민 용량을 가질 수 있다. 일부의 음이온교환수지는 10 ㎎/㎖ 내지 80 ㎎/㎖, 10 ㎎/㎖ 내지 70 ㎎/㎖, 20 ㎎/㎖ 내지 70 ㎎/㎖, 20 ㎎/㎖ 내지 60 ㎎/㎖, 30 ㎎/㎖ 내지 60 ㎎/㎖, 또는 30 ㎎/㎖ 내지 50 ㎎/㎖의 소혈청 알부민 용량을 갖는다.
이온교환수지를 제조하기 위해서 사용된 모노머 혼합물은 모노머의 총중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 이온성 모노머를 포함한다. 모노머 혼합물은 종종 75 중량% 이하의 이온성 모노머를 포함한다. 생성된 이온교환수지의 용량은 모노머 혼합물 내의 이온성 모노머의 레벨이 커짐에 따라서 증가하는 경향이 있다. 그러나, 모노머 혼합물 내의 이온성 모노머의 양이 75% 이상이면, 교차결합성 모노머의 양은 생성된 이온교환수지가 마크로다공성 입자보다는 젤이 될 수 있을 정도로 감소할 수 있다. 마크로다공성 입자는 유리하게는 젤보다는 더 강성이 되는 경향이 있으며, 예를 들어, 크로마토그라피 칼럼 내에서 더 큰 유속조건 하에 또는 더 고압조건 하에 사용될 수 있다.
일부의 이온교환수지는 모노머의 총중량을 기준으로 하여 35 내지 75 중량%, 35 내지 70 중량%, 35 내지 60 중량%, 35 내지 50 중량%, 40 내지 75 중량%, 40 내지 70 중량%, 40 내지 60 중량%, 50 내지 75 중량%, 50 내지 70 중량%, 또는 50 내지 60 중량%의 이온성 모노머를 함유하는 모노머 혼합물로부터 제조된다.
양이온교환수지는 약산, 강산, 약산의 염, 강산의 염, 또는 이들의 배합물을 포함하는 이온성 모노머를 사용하여 제조될 수 있다. 생성된 이온교환수지는 양으로 하전된 물질 (즉, 양이온)과 상호작용할 수 있는 음으로 하전된 기를 갖는다. 양이온교환수지를 제조하기 위해서 사용된 이온성 모노머가 약산의 염 또는 강산의 염을 포함한다면, 이들 염의 반대이온은 알칼리금속, 알칼리토금속, 암모늄 이온, 또는 테트라알킬암모늄 이온일 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다.
음전하 (즉, 양이온교환수지에서 사용하기에 적합한 기)를 갖는 일부의 예시적 이온성 모노머에는 화학식 I의 (메트)아크릴아미도설폰산 또는 그의 염이 포함된다:
Figure 112006084236957-PCT00001
화학식 I에서, Y는 1 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이며, R은 수소 또는 메틸이다. 화학식 I에 따르는 물질의 예로는 N-아크릴로일아미노메탄설폰산, 2-아크릴아미도에탄설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산, 및 2-메타크릴아미도-2-메틸프로판 설폰산이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 이들 산성 모노머의 염이 사용될 수도 있다.
양이온교환수지를 제조하는데 적합한 그 밖의 다른 이온성 모노머에는 비닐설폰산 및 4-스티렌설폰산과 같은 설폰산; (메트)아크릴아미도알킬포스폰산 (예를 들어, 2-아크릴아미도에틸포스폰산 및 3-메타크릴아미도프로필포스폰산)과 같은 아미노 포스폰산; 아크릴산 및 메타크릴산; 및 2-카복시에틸아크릴레이트, 2-카복시에틸메타크릴레이트, 3-카복시프로필아크릴레이트 및 3-카복시프로필메타크릴레이트와 같은 카복시알킬(메트)아크릴레이트가 포함된다. 또 다른 적합한 산성 모노머에는 미국특허 제 4,157,418 호 (Heilmann)에 기술된 것과 같은 (메트)아크릴로일아미노산이 포함된다. (메트)아크릴로일아미노산의 예로는 N-아크릴로일글리신, N-아크릴로일아스파르트산, N-아크릴로일-β-알라닌 및 2-아크릴아미도글리콜산이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 이들 산성 모노머 중의 어떤 것의 염이라도 또한 사용될 수 있다.
음이온교환수지는 약염기, 강염기, 약염기의 염, 강염기의 염, 또는 이들의 배합물을 포함하는 이온성 모노머를 사용하여 제조될 수 있다. 생성된 이온교환수지는 음으로 하전된 물질 (예를 들어, 음이온)과 상호작용할 수 있는 양으로 하전된 기를 갖는다. 음이온교환수지를 위한 이온성 모노머가 약염기의 염 또는 강염기의 염을 포함한다면, 이 염의 반대이온은 종종 할라이드 (예를 들어, 클로라이드), 카복실레이트 (예를 들어, 아세테이트 또는 포르메이트), 니트레이트, 포스페이트, 설페이트, 비설페이트, 메틸설페이트 또는 하이드록사이드이다.
양전하를 갖는 이온성 모노머의 일부의 예로는 아미노 (메트)아크릴레이트가 포함된다. 본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "아미노 (메트)아크릴레이트"는 일급, 이급, 삼급 또는 사급 아미노기를 갖는 메타크릴산 또는 아크릴산의 유도체를 의미한다. 아미노기는 지방족기 (즉, 선형이거나, 분지되거나 사이클릭) 또는 방향족기의 부분일 수 있으며, 전체적으로 또는 부분적으로 양자화된 형태일 수 있다. 아미노 (메트)아크릴레이트는 염의 형태일 수 있다.
아미노 (메트)아크릴레이트의 예로는 예를 들어, N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필아크릴레이트, N-삼급-부틸아미노프로필메타크릴레이트 등과 같은 N,N-디알킬아미노알킬(메트)아크릴레이트가 포함된다. 그 밖의 다른 적합한 아미노 (메트)아크릴레이트에는 예를 들어, N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드, N-(3-아미노프로필)아크릴아미드, N-(3-이미다졸릴프로필)메타크릴아미드, N-(3-이미다졸릴프로필)아크릴아미드, N-(2-이미다졸릴에틸)메타크릴아미드, N- (1,1-디메틸-3-이미다졸릴프로필)메타크릴아미드, 및 N-(1,1-디메틸-3-이미다조일프로필)아크릴아미드, N-(3-벤조이미다졸릴프로필)아크릴아미드 및 N-(3-벤조이미디졸릴프로필)메타크릴아미드가 포함된다.
그 밖의 다른 적합한 아미노 (메트)아크릴레이트 모노머에는 예를 들어, (메트)아크릴아미도알킬트리메틸암모늄염 (예를 들어, 3-메타크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드 및 3-아크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드) 및 (메트)아크릴옥시알킬트리메틸암모늄염 (예를 들어, 2-아크릴옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드, 2-메타크릴옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드, 3-메타크릴옥시-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드, 3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드 및 2-아크릴옥시에틸트리메틸암모늄 메틸 설페이트)이 포함된다.
이온교환수지에 양으로 하전된 기를 제공할 수 있는 그 밖의 다른 모노머에는 알케닐아즈락톤의 디알킬아미노알킬아민 부가물 (예를 들어, 비닐디메틸아즈락톤의 2-(디에틸아미노)에틸아민, (2-아미노에틸)트리메틸암모늄 클로라이드, 및 3-(디메틸아미노)프로필아민 부가물) 및 디알릴아민 모노머 (예를 들어, 디알릴암모늄 클로라이드 및 디알릴디메틸암모늄 클로라이드)가 포함된다.
이온교환수지는 소수성 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물을 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 더욱 구체적으로, 모노머 혼합물은 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는다. 본 명세서에서 사용된 것으로서 용어 "실질적으로 함유하지 않는"은 존재한다고 하더라도 소량의 소수성 모노머를 함유하는 모노머 혼합물을 의미한다. 모노머 혼합물은 모노머의 총중량을 기준으로 하여 2 중량% 이하, 1 중량% 이하, 또는 0.5 중량% 이하의 소수성 모노머를 함유한다. 소수성 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 이온교환수지는 비-이온성 물질의 적은 비특이적 흡착을 갖는 경향이 있다.
본 명세서에서 사용된 것으로, 영어 "친유성 지수" 또는 "LI"는 모노머의 소수성 또는 친수성 성질을 특정화하는 지수를 의미한다. 친유성 지수는 모노머를 동용적 (1:1)의 비극성 용매 (예를 들어, 헥산)와 극성 용매 (예를 들어, 75:25 아세토니트릴-수용액)에 분배시킴으로써 결정된다. 친유성 지수는 분배시킨 후에 비극성 상에 잔류하는 모노머의 중량%와 동등하다. 더 소수성인 모노머가 더 큰 친유성 지수를 갖는 경향이 있으며; 마찬가지로 더 친수성인 모노머는 더 작은 친유성 지수를 갖는 경향이 있다. 친유성 지수의 측정은 문헌 (Drtina et al., Macromolecules, 29, 4486-4489 (1996))에 더 상세히 기술되어 있다.
20보다 큰 친유성 지수를 가지며, 일반적으로 모노머 혼합물 내에 존재하지 않는 모노머에는 예를 들어, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 (LI는 25), 페녹시에틸메타크릴레이트 (LI는 32), 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트 (LI는 37), 메틸메타크릴레이트 (LI는 39), 에틸메타크릴레이트 (LI는 53), 부틸메타크릴레이트 (LI는 73), 사이클로헥실메타크릴레이트 (LI는 90), 라우릴메타크릴레이트 (LI는 97) 등이 포함된다.
N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머 및 이온성 모노머 둘 다는 20 이하의 친유성 지수를 갖는다. 모노머 혼합물 내에 포함된 추가의 모노머 는 친유성이며, 20 이하의 친유성 지수를 갖는다. 일부의 이온교환수지에서 모노머 혼합물 내의 모든 모노머는 15 이하, 10 이하, 5 이하, 3 이하, 또는 1 이하의 친유성 지수를 갖는다.
친유성이지만 비-이온성인 모노머가 교차결합성 모노머의 양은 일정하게 유지시키면서 이온교환수지의 용량을 조정할 목적으로 모노머 혼합물에 첨가될 수 있다. 즉, 용량은 교차결합성 모노머의 양, 이온교환수지의 강성 또는 이온교환수지의 다공성을 유의적으로 변화시키지 않으면서 변형될 수 있다. 추가로, 이온교환수지의 친수성 성질은 이들 비-이온성 모노머의 사용에 의해서 변형될 수 있다.
적합한 친수성 비-이온성 모노머는 일반적으로 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 40% 이하의 양으로 존재한다. 일부의 이온교환수지에서 모노머 혼합물은 모노머의 총중량을 기준으로 하여 30 중량% 이하, 25 중량% 이하, 20 중량% 이하, 15 중량% 이하, 10 중량% 이하, 또는 5 중량% 이하의 친수성 비-이온성 모노머를 함유한다.
충분히 작은 친유성 지수를 갖는 비-이온성 모노머의 예로는 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 3-하이드록시프로필아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 (예를 들어, LI는 1) 및 3-하이드록시프로필메타크릴레이트와 같은 하이드록시알킬(메트)아크릴레이트; 아크릴아미드 (예를 들어, LI는 1 미만) 및 메타크릴아미드 (LI는 1 미만); 글리세롤 모노메타크릴레이트 및 글리세롤 모노아크릴레이트; N-메틸아크릴아미드 (예를 들어, LI는 1 미만), N,N-디메틸아크릴아미드 (예를 들어, LI는 1 미만), N-메틸메타크릴아미드 및 N,N-디메틸메타크릴아미드와 같은 N- 알킬(메트)아크릴아미드; N-비닐포름아미드, N-비닐아세트아미드, 및 N-비닐피롤리돈과 같은 N-비닐아미드; 2-아세톡시에틸아크릴레이트 및 2-아세톡시에틸메타크릴레이트 (예를 들어, LI는 9)와 같은 아세톡시알킬(메트)아크릴레이트; 글리시딜아크릴레이트 및 글리시딜메타크릴레이트 (예를 들어, LI는 11)와 같은 글리시딜(메트)아크릴레이트; 및 비닐디메틸아즈락톤 (예를 들어, LI는 15)과 같은 비닐알킬아즈락톤이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다.
이온교환수지는 친수성이며, 일반적으로 작은 비특이적 흡착을 갖는다 (즉, 작은 LI를 갖는 모노머로부터 제조된 이온교환수지는 작은 비특이적 흡착을 갖는 경향이 있다). 이온교환수지는 일반적으로 이온교환수지상의 하전된 기와의 상호작용을 통해서 다양한 하전된 물질을 흡착하며, 일반적으로 이온교환수지의 비-이온성 부분 상에는 존재한다면 소량의 물질을 흡착한다. 이러한 작은 비특이적 흡착은 유리하게는 샘플 내의 다른 물질로부터 하전된 물질의 더 우수한 분리 또는 정제를 제공할 수 있다.
이온교환수지 입자는 상당히 강성인 경향이 있으며 (즉, 입자는 젤이 아니다), 예를 들어, 고유속을 갖는 크로마토그라피 칼럼에서 사용될 수 있다. 이온교환수지는 크로마토그라피 칼럼에서 통상적으로 경험하는 차등압력 조건 하에서 사용하기에 적합하다. 본 명세서에서 사용된 것으로, 용어 "차등압력 (differential pressure)"은 크로마토그라피 칼럼을 가로지른 압력 강하를 의미한다. 예를 들어, 치료학적 단백질의 하류 (downstream) 정제 또는 분리에 사용된 크로마토그라피 칼럼은 생산성을 증가시키기 위해서 적어도 150 ㎝/hr, 적어도 250 ㎝/hr, 적어도 500 ㎝/hr, 또는 적어도 1000 ㎝/hr과 같은 표면속도 (즉, 유속)로 사용될 수 있다.
작은 크로마토그라피 칼럼 (예를 들어, 약 5 ㎝ 미만의 직경을 갖는 칼럼)에서 이온교환수지의 충전된 베드 (packed bed)는 칼럼 벽에 의해서 잘 지지된다. 이러한 칼럼에서, 비교적 광범한 강성을 갖는 이온교환수지는 200 psi (1380 kPa)를 초과하는 차등압력을 견뎌낼 수 있다. 그러나, 큰 크로마토그라피 칼럼 (예를 들어, 약 5 ㎝보다 큰 직경을 갖는 칼럼)에서는 이온교환수지의 충전된 베드가 칼럼 벽으로부터 더 작은 지지를 받는다 (예를 들어, 이온교환수지의 더 적은 분획이 칼럼의 벽 표면과 접촉한다). 이러한 칼럼에서, 더 큰 강성을 갖는 이온교환수지는 적어도 25 psi (173 kPa)의 차등압력을 견딜 수 있는 경향이 있다. 일부의 이온교환수지는 50 psi (345 kPa) 내지 200 psi (1380 kPa)의 차등압력을 견뎌낼 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 마크로다공성 이온교환수지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 수성 모노머 혼합물을 형성시키고, 이 수성 모노머 혼합물을 비극성 용매에 현탁시키고, 모노머 혼합물을 중합시켜 이온교환수지의 마크로다공성 입자를 형성시키는 단계를 포함한다. 수성 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 마크로다공성 입자는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는다.
이 중합방법은 역중합방법이다. 수성상 모노머 혼합물을 비극성 용매에 분산 또는 현탁시키는데, 여기에서 비극성 용매의 용적은 수성상의 용적보다 크다. 비극성 용매는 수성상과 비혼화성이다. 일부의 구체예에서, 수성상에 대한 비극성 용매의 용적비는 2:1 내지 6:1의 범위이다. 수성상 모노머 혼합물은 종종 비극성 용매 내에 비교적 작은 소적 (droplet)으로 분산된다.
수성상은 물과 함께 물과 혼화성인 공용매를 함유할 수 있다. 적합한 공용매에는 알콜 (예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 및 이소프로판올), 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, 테트라메틸우레아 등이 포함된다. 공용매는 수성상 중에서 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머와 같은 일부의 모노머의 용해도를 개선시킬 수 있다.
수성상은 비극성 용매 내에 분산 또는 현탁된다. 중합된 물질의 분산을 위한 불활성 매질로서 작용하는 이외에, 현탁화 매질 (즉, 비극성 용매)의 일차적인 목적은 중합반응 중에서 생성된 열을 방산시키는 것이다. 일부의 구체예에서, 현탁매질의 밀도는 수성상의 밀도와 대략 동일하게 되도록 선택될 수 있다. 이들 밀도를 대략적으로 맞추는 것은 더 구형인 입자 및 더 균일한 크기의 입자의 형성을 야기하는 경향이 있다.
적합한 비극성 용매는 일반적으로 헥산, 헵탄, n-옥탄, 이소옥탄, 이소도데칸, 및 사이클로헥산과 같은 알칸; 사염화탄소, 클로로포름 및 메틸렌 클로라이드와 같은 할로겐화 탄화수소; 벤젠 및 톨루엔과 같은 방향족 화합물; 저점도 실리콘 오일; 또는 이들의 배합물이다. 예를 들어, 비극성 용매는 헵탄과 메틸렌 클로라 이드, 또는 헵탄과 톨루엔의 혼합물일 수 있다.
종종 현탁화제 (즉, 폴리머 안정화제)를 사용하여 비극성 용매 내에서 수성상 소적의 현탁을 촉진시킬 수 있다. 현탁화제는 통상적으로 소수성 및 친수성 부분 둘 다를 갖는다. 적합한 현탁화제에는 소르비탄 세스퀴올리에이트, 폴리에틸렌 옥사이드 (20) 소르비탄 트리올리에이트, 폴리옥시에틸렌 옥사이드 (20) 소르비탄 모노올리에이트, 소르비탄 트리올리에이트, 나트륨 디-2-에틸헥실설포석시네이트, 이소옥틸아크릴레이트와 아크릴산의 코폴리머, 헥실아크릴레이트와 나트륨 아크릴레이트의 코폴리머, 이소옥틸아크릴레이트와 2-아크릴아미도이소부티르아미드의 코폴리머 등이 포함된다. 현탁화제의 양은 이온교환수지의 크기에 영향을 미칠 수 있다 (즉, 더 다량의 현탁화제를 사용하면 더 작은 이온교환수지 입자의 형성이 제공된다). 현탁화제의 양은 일반적으로 모노머 혼합물 내의 모노머의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 10 중량%이다. 예를 들어, 모노머 혼합물은 모노머의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 8 중량% 또는 0.5 내지 5 중량%의 현탁화제를 함유할 수 있다.
이온교환수지의 크기는 대부분 수성상 소적의 크기에 의해서 결정된다. 소적 크기는 교반속도, 온도, 현탁화제의 양, 현탁화제의 선택, 비극성 용매의 선택, 및 수성상 공용매의 선택과 같은 변수들에 의해서 영향을 받을 수 있다. 종종 교반속도, 현탁화제의 타입, 및 현탁화제의 양을 사용하여 생성된 입자의 집합 또는 응집을 조절할 수 있다. 집합이 결여되는 것이 통상적으로 바람직하다.
개시제를 수성상에 첨가하여 유리래디칼 중합반응을 개시시킬 수 있다. 유 리래디칼 개시제는 통상적으로 물 또는 물-공용매 혼합물 중에서 가용성이다. 일단 현탁액이 형성되면, 유리래디칼 개시제는 열에 의해서, 광화학적으로, 또는 산화-환원반응을 통해서 활성화될 수 있다. 유리래디칼 개시제는 종종 모노머 혼합물의 중량을 기준으로 하여 0.02 내지 10 중량%의 양으로 사용된다. 일부의 예에서, 유리래디칼 개시제는 모노머 혼합물의 중량을 기준으로 하여 2 내지 6 중량%의 양으로 존재한다.
적합한 수용성 열개시제에는 예를 들어, 아조 화합물, 퍼옥사이드 또는 하이드로퍼옥사이드, 퍼설페이트 등이 포함된다. 아조 화합물의 예로는 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드 및 4,4'-아조비스-(4-시아노펜타노산)이 포함된다. 시판품으로 이용할 수 있는 열개시제 아조 화합물에는 "바조 (VAZO) 44", "바조 56" 및 "바조 68"과 같은 "바조 (VAZO)" 상품명으로 듀퐁 스페샬티 케미칼 (DuPont Specialty Chemical, Wilmington, DE)로부터 입수할 수 있는 물질이 포함된다. 적합한 퍼옥사이드 및 하이드로퍼옥사이드에는 아세틸 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 및 퍼옥시아세트산이 포함된다. 적합한 퍼설페이트에는 예를 들어, 나트륨 퍼설페이트 및 암모늄 퍼설페이트가 포함된다.
그 밖의 다른 예에서, 유리래디칼 개시제는 암모늄 또는 나트륨 퍼설페이트 및 N,N,N',N'-테트라메틸-1,2-디아미노에탄; 암모늄 또는 나트륨 퍼설페이트 및 페로우스 암모늄 설페이트; 과산화수소 및 페로우스 암모늄 설페이트; 큐멘 하이드로퍼옥사이드 및 N,N-디메틸아닐린 등과 같은 산화환원 쌍 (redox couple)이다.
중합반응 온도는 일반적으로 선택된 특이적 유리래디칼 개시제 및 비극성 용매의 비점에 따라서 좌우된다. 중합반응 온도는 통상적으로, 열개시된 중합반응의 경우에 약 50℃ 내지 약 150℃이다. 일부의 방법에서, 온도는 약 55℃ 내지 약 100℃이다. 산화환원 또는 광화학적으로 개시된 중합반응의 경우에 온도는 필요에 따라서 실온 또는 그 이하에 근접할 수 있다. 중합반응 시간은 약 30분 내지 약 24시간 또는 그 이상일 수 있다. 일반적으로 2 내지 4시간의 중합반응 시간이 충분하다.
일단 유리래디칼 중합반응이 개시되면, (메트)아크릴릭 코폴리머는 수성상으로부터 침전하는 경향이 있다. 수성상 중의 일부는 코폴리머 내에 트랩 (trap)되어 공극의 형성을 야기할 수 있다. 생성된 이온교환수지는 예를 들어, 여과 또는 경사시킴으로써 분리하고, 필요에 따라서 일련의 세척단계에 적용될 수 있다. 이온교환수지는 필요에 따라서 어떤 적합한 방법을 사용하여서라도 건조시킬 수 있다. 일부의 방법에서, 생성된 이온교환수지는 스크리닝 (screening), 침강 (sedimentation) 및 공기 분류 (air classification)와 같은 기술을 사용하여 분별할 수 있다.
또 다른 관점에서는, 하전된 물질을 분리 또는 정제하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제 1 전하를 갖는 하전된 물질을 함유하는 샘플을 제 1 전하와반대되는 제 2 전하를 갖는 이온교환수지와 접촉시키는 단계를 포함한다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준 으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
음으로 하전된 물질을 함유하는 샘플은 음이온교환수지가 양으로 하전된 기를 갖는 pH에서 (예를 들어, 2 내지 7의 pH에서) 음이온교환수지와 접촉시킬 수 있다. 음이온교환수지로부터 흡착된 물질을 방출시키기 위해서는 pH를 적어도 8로 상승시킬 수 있다 (예를 들어, pH는 10 내지 12일 수 있다). 대신으로, 하전된 물질이 생체분자인 경우에, 샘플은 약 3 내지 10의 pH 또는 약 6-8의 pH에서 저이온강도 완충액 (예를 들어, 5 내지 20 밀리몰 완충액 염) 중에서 음이온교환수지와 접촉시킬 수 있다. 흡착된 생체분자를 방출시키기 위해서는 고이온강도 완충액을 음이온교환수지와 접촉시킨다. 일부의 구체예에서, 고이온강도 완충액은 물질을 흡착시키는데 사용된 것과 동일한 완충액 조성물과 함께 1 몰 염화나트륨을 포함한다. 흡착 및 방출방법은 일반적으로 실온에 가까운 온도에서 수행된다.
양으로 하전된 물질을 함유하는 샘플은 일반적으로 양이온교환수지가 음으로 하전된 기를 갖는 pH에서 (예를 들어, 7 내지 12의 pH에서) 양이온교환수지와 접촉시킨다. 양이온교환수지로부터 흡착된 물질을 방출시키기 위해서는 pH를 적어도 6으로 저하시킬 수 있다 (예를 들어, pH는 2 내지 5일 수 있다). 대신으로, 하전된 물질이 생체분자인 경우에, 샘플은 약 3 내지 10의 pH 또는 약 6-8의 pH에서 저이온강도 완충액 (예를 들어, 5 내지 20 밀리몰 완충액 염) 중에서 음이온교환수지와 접촉시킬 수 있다. 흡착된 생체분자를 방출시키기 위해서는 고이온강도 완충액을 양이온교환수지와 접촉시킨다. 일부의 구체예에서, 고이온강도 완충액은 물질을 흡착시키는데 사용된 것과 동일한 완충액 조성물과 함께 1 몰 염화나트륨을 포함한다. 흡착 및 방출방법은 일반적으로 실온에 가까운 온도에서 수행된다.
pH를 조절하는데 유용한 완충제 염에는 인산나트륨, 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 붕산나트륨, 나트륨 아세테이트, 및 TRIS (트리스(하이드록시메틸)아미노메탄)이 포함되나, 이들로 제한되지는 않는다. 그 밖의 다른 적합한 완충제는 MPOS (3-모르폴리노프로판설폰산), EPPS (4-(2-하이드록시에틸)피페라진-1-프로판설폰산), MES (2-모르폴리노에탄설폰산) 등과 같은 "굿즈 (Good's)" 완충제이다.
일부의 샘플은 생체분자를 포함한다. 생체분자는 다른 샘플 구성성분들로부터 분리될 수 있거나 정제될 수 있다. 적합한 생체분자에는 예를 들어, 단백질, 효소, 백신, DNA 및 RNA가 포함된다. 샘플의 pH를 조정하여 일부 생체분자의 전하를 변화시킬 수 있다.
또 다른 관점에서는, 크로마토그라피 칼럼이 제공된다. 크로마토그라피 칼럼은 이온교환수지에 의해서 적어도 부분적으로 충진된 칼럼을 포함한다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖 는 마크로다공성 입자의 형태이다.
적합한 칼럼은 본 기술분야에서 공지되어 있으며, 유리, 폴리머성 물질, 스테인레스 스틸, 티타늄 및 그의 합금, 또는 니켈 및 그의 합금과 같은 물질로 제작될 수 있다. 칼럼을 충진하여 칼럼에 이온교환수지를 효과적으로 충전시키는 방법은 본 기술분야에서 공지되어 있다.
크로마토그라피 칼럼은 액체 크로마토그라프와 같은 분석기기의 일부분일 수 있다. 이온교환수지로 충전된 경우에는, 크로마토그라피 칼럼을 사용하여 비-이온성 물질로부터 이온성 물질을 분리시키거나, 하나의 이온성 물질을 상이한 전하밀도를 갖는 또 다른 이온성 물질로부터 분리시킬 수 있다. 샘플 내의 이온성 물질의 양을 측정할 수 있다.
크로마토그라피 칼럼은 이온성 물질을 분리 또는 정제하기 위한 정제용 액체 크로마토그라피 시스템의 일부분일 수 있다. 정제용 액체 크로마토그라피 시스템은 실험실 스케일 시스템, 파일롯 플랜트 (pilot plant) 스케일 시스템, 또는 산업적 스케일 시스템일 수 있다.
또 다른 관점에서는 여과 매질, 및 여과 매질의 표면상에 배치된 이온교환수지를 포함하는 여과 부재가 제공된다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터 의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
여과 부재는 하우징 (housing) 내에 배치되어 여과 카트리지를 제공할 수 있다. 여과 카트리지를 포함하는 적합한 여과 매질 및 시스템은 예를 들어, 미국특허 제 5,468,847 호 (Heilmann et al.)에 더 상세히 기술되어 있다. 이러한 여과 카트리지를 사용하여 생체분자를 정제 또는 분리할 수 있다.
여과 매질은 단일 여과층 또는 다수의 여과층을 가질 수 있다. 여과 매질은 유리 또는 폴리머 섬유 (예를 들어, 폴리프로필렌 섬유와 같은 폴리올레핀 섬유)로부터 제조될 수 있다. 일부의 구체예에서, 여과 매질은 조악한 전-여과층 및 하나 또는 그 이상의 미세 여과층을 포함한다. 예를 들어, 여과 매질은 조악한 전-여과층 및 그 다음에, 점진적으로 더 작은 평균 공극크기를 갖는 일련의 추가의 여과층을 포함할 수 있다. 이온교환수지는 가장 작은 평균 공극크기를 갖는 여과 매질의 층 상에 배치될 수 있다.
여과 매질의 공극 크기의 선택은 이온교환수지의 크기에 따라 좌우된다. 일반적으로, 여과 매질의 공극 크기는 이온교환수지의 평균 직경보다 더 작도록 선택된다. 그러나, 이온교환수지의 일부분은 여과 매질 내로 침투할 수 있다.
여과 매질은 미국특허 제 3,058,594 호에 기술된 것과 같은 수직 플리트화 여과장치 (vertical pleated filters)의 형태일 수 있다. 그 밖의 다른 구체예에서, 여과 매질은 미국 특허 제 4,842,739 호 (Tang et al.)에 기술된 것과 같은 수평식, 복합 방사상 플리트화 여과장치 (horizontal, compound radially pleated filters)의 형태이다. 플리트 (pleats)의 수평식 배열은 여과 매질을 함유하는 여 과 카트리지가 수직 방향으로 사용되는 적용분야에서 바람직할 수 있다. 이러한 배열은 사용 및 저장 중에 여과 부재로부터 이온교환수지의 손실을 감소시킬 수 있다.
또 다른 관점에서는 연속상 다공성 매트릭스, 및 다공성 매트릭스 내에 혼입된 이온교환수지를 포함하는 복합 재료가 제공된다. 이온교환수지는 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이다. 모노머 혼합물은 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함한다. 이온교환수지는 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태이다.
연속상 다공성 매트릭스는 일반적으로 직조 또는 부직 섬유상 웹 (web), 다공성 섬유, 다공성 막, 다공성 필름, 중공섬유 또는 튜브이다. 적합한 연속상 다공성 매트릭스는 미국특허 제 5,993,935 호 (Rasmussen et al.)에 더 상세히 기술되어 있다.
섬유상 웹인 연속상 다공성 매트릭스는 예를 들어, 큰 표면적, 제조의 용이성, 낮은 원료가격 및 다양한 섬유 조직 및 밀도와 같은 이점을 제공할 수 있다. 광범한 섬유 직경이 적합하지만, 섬유는 종종 0.05 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 평균 직경을 갖는다. 웹 두께는 최종 사용분야에 적합하도록 변화될 수 있다 (예를 들어, 약 0.2 마이크로미터 내지 약 100 ㎝).
복합 재료는 예를 들어, 용융-취입방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 용융된 폴리머성 물질을 압출하여 용융취입된 섬유의 스트림을 생성시킬 수 있다. 이온교환수지를 섬유의 스트림 내에 도입시키고, 섬유와 혼합시킬 수 있다. 섬유와 이온교환수지의 혼합물을 웹이 형성되도록 스크린 상에 수집할 수 있다. 일부의 구체예에서, 이온교환수지는 섬유상 웹을 통해서 균일하게 분산될 수 있다.
복합 재료는 또한 피브릴화 (fibrillated) 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTEE)과 같은 피브릴화 폴리머 매트릭스에 의해서 제조될 수도 있다. 적합한 방법은 미국특허 제 4,153,661 (Ree et al.); 4,565,663 (Errede et al.); 4,810,381 (Hagen et al.); 및 4,971,736 호 (Hagen et al.)에 더 상세하게 기술되어 있다. 일반적으로, 이들 방법은 이온교환수지를 폴리테트라플루오로에틸렌 분산액을 블렌딩하여 퍼티형 매스 (putty-like mass)를 수득하고, 퍼티형 매스를 5℃ 내지 100℃의 온도에서 강력한 혼합에 적용하여 PTFE의 피브릴화를 야기하고, 퍼티형 매스를 이축으로 칼렌다링 (calendaring)하고, 생성된 쉬트 (sheet)를 건조시키는 단계를 포함한다.
복합 재료를 제조하는 또 다른 방법에서는, 이온교환수지를 액체 내에 분산시킨 다음에, 균질의 혼합물을 형성시키기에 충분한 온도에서 열가소성 폴리머와 블렌딩할 수 있다. 균질의 혼합물을 원하는 형상을 갖는 주형 내에 배치시킬 수 있다. 혼합물을 냉각시키면 액체는 상분리되고, 분산된 이온교환수지 입자를 함유하는 열가소성 폴리머 매트릭스가 남게 될 수 있다. 이 방법은 미국특허 제 4,957,943 호 (McAllister et al.)에 더 상세히 기술되어 있다.
연속상 다공성 매트릭스 내에 혼입되는 이온교환수지의 양은 생성된 복합체의 용적을 기준으로 하여 적어도 1 용적%, 적어도 5 용적%, 적어도 10 용적%, 적어도 20 용적%, 적어도 30 용적%, 적어도 40 용적%, 또는 적어도 50 용적%이다. 연속상 다공성 매트릭스 내에 혼입된 이온교환수지의 양은 생성된 복합체의 용적을 기준으로 하여 99 용적% 이하, 95 용적% 이하, 90 용적% 이하, 85 용적% 이하, 또는 80 용적% 이하로 함유될 수 있다. 더 많은 양의 이온교환수지를 함유하는 복합체는 더 큰 이온교환용량을 갖는 경향이 있다.
전술한 사항은 가능성이 있는 기술내용을 이용할 수 있는, 발명자에 의해서 예견된 구체예의 관점에서 본 발명을 기술한 것이지만, 그럼에도 불구하고 현재 예견되지 않는 본 발명의 비실질적인 구체예도 이에 대한 등가물을 나타낼 수 있다.
이들 실시예는 단지 설명을 목적으로 하는 것이며, 첨부된 특허청구범위의 범주를 제한하는 것을 의미하지는 않는다. 실시예 및 명세서의 나머지 부분에서 모든 부, 백분율, 비율 등은 다른 식으로 언급되지 않는 한은 중량을 기준으로 한다. 사용된 용매 및 그 밖의 다른 시약들은 다른 식으로 언급되지 않는 한은 앨드리히 케미칼 컴패니 (Aldrich Chemical Company, 위스콘신 밀워키 소재)로부터 입수되었다.
시험방법
양이온 교환용량
0.8 센티미터×4 센티미터 폴리프로필렌 일회용 크로마토그라피 칼럼 (Poly-Prep Column, Bio-Rad Laboratories, Hercules, CA)을 1 ㎖의 이온교환수지로 충전하였다. 칼럼 베드를 pH 7.5에서 10 ㎖의 로딩 완충액 (loading buffer), 10 mM MOPS (4-모르폴리노프로판설폰산)의 용액으로 세척함으로써 평형화시켰다. 그 후, 칼럼 베드에 MPOS 완충액 중에서 12 ㎎/㎖의 농도를 갖는 30 ㎖의 단백질 용액 (계란의 흰자위 (chicken egg white) 라이소자임 약 95% 순도, Sigma Chemical Co.)을 로딩하였다. 모든 완충액 및 단백질 용액은 탈이온수 중에서 제조되었다. 비결합된 모든 라이소자임을 30 ㎖의 MOPS 완충액 (10 ㎖씩 3 개의 분획)으로 세척하였다. 마지막으로, 결합된 단백질을 MOPS 완충액 중의 1 M NaCl 15 ㎖로 용출시켰다.
다양한 분획에서 회수된 단백질의 양은 휴렛-팩카드 다이오드 어레이 (Hewlett-Packard Diode Array) 분광광도계 모델 8452A를 사용하여 280 nm에서 UV 흡광도를 측정함으로써 결정되었다. 표준곡선은 순수한 라이소자임을 사용하여 작성되었다. NaCl 용출액에서 회수된 단백질의 양은 지지물에 대한 양이온 교환용량에 대래서 보정되었다.
음이온 교환용량
사용된 방법은 로딩된 단백질이 소혈청 알부민 (BSA, 분획 V, 96-99% 순도, Sigma Chemical Co.)인 것을 제외하고는 양이온 교환용량에 대해서 상술한 것과 유사하였다. 순수한 BSA (알부민 표준품, Pierce Chemical Co., 일리노이 록포드 ㅅ 소재)를 사용하여 표준곡선을 작성하였다.
약어의 표
약어 또는 상품명 설명
MBA N,N'-메틸렌비스아크릴아미드
VDM 4,4-디메틸-2-비닐-1,3-옥사졸린-4-온 (비닐디메틸아즈락톤)
DEEDA N,N-디에틸에틸렌디아민
AMPS 나트륨염의 50% 수용액으로 시판되E는 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산, AMPS 2405 모노머, 루브리졸 코포레이션 (Lubrizol Corp., 오하이오 위클리프 소재)
MAPTAC 물 중의 50% w/w 용액으로 사용된 [3-(메타크릴로일아미노)프로필]트리메틸암모늄 클로라이드
DEAEMA 2-(디에틸아미노)에틸 메타크릴레이트
TMAEA 물 중의 80% w/w 용액으로 사용된 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 메틸 설페이트
TMEDA N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민
BSA 소혈청 알부민
VDM-DEEDA 부가물 이하의 합성실시예 참조
합성실시예 1
VDM - DEEDA 부가물의 제조
헵탄 (1000 ㎖) 및 VDM (20.00 그람)을 오버헤드 교반기가 장치된 플라스크에 첨가하였다. 디에틸레틸렌디아민 (16.69 그람)을 30분에 걸쳐서 플라스크에 적가하였다. 그 후, 혼합물을 추가로 1시간 동안 교반하였다. 생성된 무색 침전물을 여과하였다. 몇시간 동안 정치시킨 후에, 형성된 추가량의 침전물을 여과하였다. 생성물을 합하여 진공오븐 중의 실온에서 건조시켰다. 수율: 32.07 그람. 1H 및 13C-NMR 분석은 98.5%보다 큰 순도를 갖는 예상되는 아크릴아미드 부가물의 구조를 확실히 하였다. 이 모노머는 더 정제하지 않고 이용되었다.
실시예 1
중량 기준으로 35:65의 AMPS/MBA 코폴리머를 역상 현탁중합반응에 의해서 제조하였다. 역상 현탁중합방법은 미국특허 제 5,403,902 호에 더 상세히 기술되어 있다. 폴리머성 안정화제 (0.28 그람), 톨루엔 (132 ㎖) 및 헵탄 (243 ㎖)을 기계적 교반기 (교반속도 450 rpm), 질소 유입구, 온도계, 온도조절기가 있는 가열 맨틀 (heating mantel), 및 콘덴서가 장치된 플라스크에 첨가하였다. 폴리머성 안정화제는 중량 기준으로 91.8:8.2인 이소옥틸아크릴레이트와 2-아크릴아미도이소부티르아미드의 코폴리머였다 (문헌 (Rasmussen, et al., Makromol . Chem ., Macromol . Symp., 54/55, 535-550 (19992)에 기술된 바와 같이 제조됨). 플라스크 내의 비수성 용액을 교반하면서 35℃로 가열하고, 15분 동안 질소로 살포하였다.
MBA (9.10 그람), AMPS (50 중량% 수용액 9.80 그람), 메탄올 (50 ㎖) 및 탈이온수 (45.1 ㎖)를 함유하는 수용액을 제조하였다. 이 두번째 용액을 교반하고 30-35℃로 가열하여 MBA를 용해시켰다. 추가로 교반하면서 두번째 용액에 나트륨 퍼설페이트 (0.5 그람)를 첨가하여 퍼설페이트를 용해시켰다. 이 수용액을 비-수성 용액을 함유하는 반응 플라스크에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 교반하고 5분 동안 질소 살포하였다. TMEDA (0.5 ㎖)를 첨가하여 중합반응을 개시시켰다. 반응온도는 빠르게 42.5℃로 상승하였으며, 그 다음에 서서히 저하하였다. 반응혼합물을 TMEDA를 첨가하는 시점부터 총 2.5시간 동안 교반하고, 소결된 유리 깔때기를 사용하여 여과하고, 아세톤 (5×250 ㎖)으로 세척하고, 진공하에 실온에서 건조시 켜 15.7 그람의 무색 입자를 수득하였다.
현미경 검사는 직경이 약 20-200 마이크로미터 범위인 구형 입자를 나타내었다. 이들 입자를 약 40-110 마이크로미터의 크기 범위를 제공하도록 분류한 다음에, 15 ㎖ 일회용 크로마토그라피 칼럼에 충전하여 1 ㎖의 칼럼 베드를 제공하였다. 단백질 양이온 교환용량은 단백질로서 라이소자임을 사용하여 시험방법에 기술된 방법에 따라서 측정되었다. 표면적 및 다공성 측정은 제조자의 지침 (Micromeritics Instrument Corp., 조지아 노르크로스 소재)에 따라 마이크로메리틱스 (Micromeritics) ASAP 2400 기기를 사용하여 질소 흡착에 의해서 수행되었다. 특히, 표면적은 0.05 및 0.20의 상대압력 사이의 5 개의 흡착점을 사용하여 BET 방법에 의해서 계산되었으며; 평균 공극크기는 하나의 포화점을 가지고 0.05 내지 0.995 사이의 상대압력에서 23 개의 흡착점 및 23 개의 탈착점을 사용하여 탈착 등온곡선 (desorption isotherm)으로부터 BJH 방법에 의해서 결정되었다. 이들 데이타는 표 1에 제시하였다.
실시예 2-7
MBA와 AMPS의 코폴리머는 표 1에 나타낸 바와 같이 다양한 비의 두개의 모노머를 사용하여 실시예 1에 기술된 바와 같은 역상 현탁중합반응에 의해서 제조하였다. 합성방법으로부터 분리된 입자는 표면적, 공극 직경, 및 단백질 라이소자임에 대한 양이온 교환용량에 대해서 분석되었다. 결과는 또한 표 1에 나타내었다.
실시예 1-7
실시예 MBA 중량% AMPS 중량% BET 에 의한 표면적 (㎡/g) 평균 공극직경 ( 옹스트롬 ) 라이소자임에 대한 양이온 교환용량 (㎎/㎖)
1 65 35 143 46 99
2 60 40 146 39 117
3 50 50 98 41 123
4 40 60 199 116 161
5 35 65 154 176 175
6 30 70 113 176 163
7 25 75 22 163 153
실시예 8-12
MBA와 아민-함유 모노머의 코폴리머는 표 2에 나타낸 아민-함유 모노머 및 아민-함유 모노머와 MBA의 비율을 사용하여 실시예 1에 기술된 바와 같은 역상 현탁중합반응에 의해서 제조하였다. 합성방법으로부터 분리된 입자는 표면적, 공극 직경, 및 BSA에 대한 이온 교환용량에 대해서 분석되었다. 결과는 표 3에 나타내었다.
실시예 8-12 조성물
실시예 MBA 중량% 아민-함유 모노머의 종류 아민-함유 모노머 중량%
8 50 MAPTAC 50
9 50 DEAEMA 50
10 30 DEAEMA 70
11 60 TMAEA 40
12 50 VDM-DEEDA 50
실시예 8-12 특성화
실시예 BET 에 의한 표면적 (㎡/g) 평균 공극직경 ( 옹스트톰 ) BSA 에 대한 음이온 교환용량 (㎎/㎖)
8 131 103 10
9 248 133 33
10 156 63 20
11 80 40 33
12 83 71 47

Claims (25)

  1. (a) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 (b) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함하며, 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물을 포함하며, 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태인 이온교환수지.
  2. 제 1 항에 있어서, 모노머 혼합물이 25 초과 내지 65 중량%의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머 및 35 내지 75 중량%의 이온성 모노머를 포함하는 이온교환수지.
  3. 제 1 항에 있어서, 양이온교환수지인 이온교환수지.
  4. 제 3 항에 있어서, 이온성 모노머가 하기 화학식 I의 화합물 또는 그의 염인 이온교환수지:
    [화학식 I]
    Figure 112006084236957-PCT00002
    상기 식에서,
    Y는 1 내지 10 개의 탄소원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이며;
    R은 수소 또는 메틸이다.
  5. 제 1 항에 있어서, 음이온교환수지인 이온교환수지.
  6. 제 5 항에 있어서, 이온성 모노머가 아미노 (메트)아크릴레이트 또는 그의 염을 포함하는 이온교환수지.
  7. 제 1 항에 있어서, 50 내지 500 ㎡/g의 표면적을 갖는 이온교환수지.
  8. 제 1 항에 있어서, 20 내지 500 마이크로미터의 평균 입자크기를 갖는 이온교환수지.
  9. 제 1 항에 있어서, 구형 비드의 형태인 이온교환수지.
  10. 제 1 항에 있어서, 이온교환수지의 ㎖당, 적어도 50 밀리그람의 라이소자임의 용량을 갖는 양이온교환수지인 이온교환수지.
  11. 제 10 항에 있어서, 양이온교환수지가 이온교환수지의 ㎖당, 100 내지 250 밀리그람의 라이소자임의 용량을 갖는 이온교환수지.
  12. 제 1 항에 있어서, 이온교환수지의 ㎖당, 적어도 10 밀리그람의 소혈청 알부민의 용량을 갖는 음이온교환수지인 이온교환수지.
  13. (a) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 (b) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함하며, 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 수성상 모노머 혼합물을 형성시키고;
    수성상 모노머 혼합물을 비-극성 용매에 현탁시키고;
    모노머 혼합물을 중합시켜 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 이온교환수지의 마크로다공성 입자를 형성시키는 단계를 포함하는, 이온교환수지의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 모노머 혼합물이 25 초과 내지 65 중량%의 N,N'-알킬렌 비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머 및 35 내지 75 중량%의 이온성 모노머를 포함하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 이온교환수지가 양이온교환수지이고, 이온성 모노머가 설폰산 또는 설폰산의 염으로부터 선택된 기를 포함하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 이온교환수지가 음이온교환수지이고, 이온성 모노머가 아미노 (메트)아크릴레이트 또는 그의 염을 포함하는 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 중합반응이 수용성 유리래디칼 개시제를 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  18. 제 1 전하를 갖는 하전된 물질을 포함하는 샘플을, 제 1 전하와 반대되는 제 2 전하를 가지며 (a) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 (b) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함하며, 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이며, 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태인 이온교환수지와 접촉시키고;
    하전된 물질을 이온교환수지상에 흡착시키는 단계를 포함하는, 하전된 물질의 분리 또는 정제 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 모노머 혼합물이 25 초과 내지 65 중량%의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머 및 35 내지 75 중량%의 이온성 모노머를 포함하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 하전된 물질이 생체분자인 방법.
  21. (a) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 (b) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함하며, 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이며, 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태인 이온교환수지에 의해서 적어도 부분적으로 충진된 칼럼을 포함하는 크로마토그라피 칼럼.
  22. 연속상 다공성 매트릭스, 및 다공성 매트릭스 내에 혼입된 (a) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 (b) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총 중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함하며, 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이며, 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태인 이온교환수지를 포함하는 복합 재료.
  23. 제 22 항에 있어서, 연속상 다공성 매트릭스가 직조 또는 부직 섬유상 웹을 포함하는 복합 재료.
  24. 제 22 항에 있어서, 연속상 다공성 매트릭스가 피브릴화 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 복합 재료.
  25. 여과 매질; 및
    여과층의 표면상에 배치되며, (a) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 25 중량%보다 많은 양의 N,N'-알킬렌비스(메트)아크릴아미드 교차결합성 모노머, 및 (b) 모노머 혼합물 내의 모노머의 총중량을 기준으로 하여 적어도 35 중량%의 양의 이온성 모노머를 포함하며, 20보다 큰 친유성 지수를 갖는 모노머를 실질적으로 함유하지 않는 모노머 혼합물의 반응생성물이며, 적어도 20 마이크로미터의 평균 크기 및 적어도 50 ㎡/g의 표면적을 갖는 마크로다공성 입자의 형태인 이온교환수지를 포함하는 여과 부재.
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