KR20100111681A - 정밀-성형된 다공성 입자 - Google Patents

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스콧 알 쿨러
제럴드 케이 라스무센
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

정밀-성형된 복합물 및 이러한 복합물의 제조 방법이 기재된다. 본원의 방법은, 전구체 조성물을, 적어도 하나의 연속적 표면 및 다수의 공동을 갖는 생산 장비 상에 도입하여 전구체 조성물로 적어도 일부의 공동을 채우고, 여기서 경화시 전구체 조성물이 공동에 상응하는 모양을 갖는 조성물을 형성하여, (a) 10 ㎡/g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나를 포함하는 다공도를 갖는 다수의 낱낱의 정밀-성형된 입자를 생성하는 단계를 포함한다. 정밀-성형된 입자는 적어도 하나의 본질적으로 편평한 면을 갖는다. 정밀-성형된 입자를 용기에 가두고 크로마토그래피 적용에 사용할 수 있다.

Description

정밀-성형된 다공성 입자{PRECISELY-SHAPED POROUS PARTICLES}
본 출원은 경화성 조성물을 포함하는 다공성 미립자 재료 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 다공성 미립자 재료를 튜브 또는 컬럼과 같은 용기에 가두면, 이를 크로마토그래피 적용에 사용할 수 있다.
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2007년 12월 19일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/014,825호에 대해 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다
현탁 중합은, 플라스틱 몰딩을 위한 입자, 수성 공급스트림으로부터 금속 이온을 제거하기 위한 입자의 제조에 사용되고, 특히 크로마토그래피 분리 매체를 위한 입자의 제조에 사용된다. 현탁 중합에는, 분산액 매질 내에 분산된 단량체 액적 상이 포함되며, 여기서 분산된 단량체는 분산액 매질 내에 낮은 용해도를 가지는데, 이는 예를 들어 연속적 유기상 (분산액 매질) 내의 비연속적 수성상 (액적 상)이다. 현탁 중합에서, 중합은 입자 크기에 영향을 줄 수 있는 액적 상 중에서 수행된다. 따라서, 액적을 안정화시키고 응집을 방해하기 위하여 보통 소량의 안정화제가 첨가된다. 중합 후, 입자를 (예, 여과하여) 수집하고 세척한다.
현탁 중합에서의 입자 크기는, 예를 들어 교반 속도, 단량체 상의 분획 및 사용되는 안정화제의 유형 및 양을 비롯한 요인들에 의해 조절된다. 현탁 중합은 넓은 분포의 입자 크기 범위를 야기할 수 있고, 통상적으로 분산액 매질로부터 현탁된 입자를 제거하기 위하여 부가적인 단계가 필요하다. 또한, 목적하는 크기 범위로 입자를 분별하기 위하여 종종 분류 단계가 요구된다. 두 개별적이고 비혼화성인 상의 존재로 인하여, 단량체 상으로 혼입할 수 있는 성분의 관점에서 종종 제약이 있다. 예를 들어, 분산액 매질 안으로 분할되어 들어가는 단량체 또는 다른 첨가제, 예컨대 포로젠 (porogen)을 효과적으로 사용할 수 없다. 이러한 이유로 인해, 입자 크기를 조절하고 보다 적은 공정 단계를 갖는 것 (즉, 단일 상 중합)이 바람직하다.
한 측면에서 본원은, (i) 적어도 하나의 본질적으로 편평한 표면 및 (ii) (a) 10 ㎡/g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나를 포함하는 다공도를 갖는, 다수의 성형된-입자를 제공한다.
또 다른 측면에서 본원은, 적어도 하나의 연속적 표면 및 다수의 공동을 갖는 생산 장비 상에 전구체 조성물을 도입함으로써 다수의 정밀-성형된 입자를 제조하는 방법을 제공한다. 전구체 조성물로 적어도 일부의 공동을 채운다. 그 후, 경화시 전구체 조성물은 공동에 상응하는 모양을 갖는 고체화 조성물을 형성하여 다수의 정밀-성형된 입자를 생성한다. 정밀-성형된 입자는 (a) 10 ㎡/g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나의 다공도를 갖는다.
또 다른 측면에서 본원은, 용기 및 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 다수의 입자를 갖는 물품을 제공한다: 전구체 조성물을, 적어도 하나의 연속적 표면 및 다수의 공동을 갖는 생산 장비 상에 도입하여 전구체 조성물로 적어도 일부의 공동을 채우고, 여기서 경화시 전구체 조성물이 공동에 상응하는 모양을 갖는 고체화 조성물을 형성하여 다수의 정밀-성형된 입자를 생성하고, 다수의 입자를 용기 내에 가두는 단계가 기재된다.
상기 개요는 본원의 각각의 개시된 실시양태 또는 모든 구현예를 기술하고자 하는 것은 아니다. 하기 발명의 상세한 설명이 예시적인 실시 형태를 보다 구체적으로 예시한다.
<도 1 내지 3>
도 1 내지 3은 본원의 방법을 수행하는 다양한 방법을 예시하는 측면도이다.
<도 4>
도 4는 생산 장비의 단편의 투시도이다.
<도 5>
도 5는 한 예시적인 입자 모양을 예시하는 도식 측면도이다.
<도 6 내지 8>
도 6 내지 8은 각각 실시예 1, 3 및 7에 따라 제조한 정밀-성형된 입자의 현미경 사진이다.
<도 9>
도 9는 실시예 8에 따라 제조한 정밀-성형된 입자의 현미경사진이다.
정밀한 모양을 갖는 입자의 생산에 대한 요구가 존재한다. 또한, 단순하고 빠르며 경제적인 방법을 사용하는 입자의 생산에 대한 요구가 존재한다. 또한, 다양한 조성물을 사용하는 정밀-성형된 입자의 생산에 대한 요구가 존재한다. 본원은 정밀-성형된 입자 및 이러한 입자의 제조 방법을 제공한다. 부가적으로, 본원에 기재되는 방법은 각 회분마다 동일한 치수를 갖는 다공성 입자를 정확하게 제조할 수 있게 하며, 이는 예를 들어 보다 일관된 크로마토그래피 매체를 야기할 수 있다.
본원은 정밀-성형된 입자 및 이러한 정밀-성형된 입자의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 적어도 하나의 연속적 표면 및 다수의 공동을 갖는 생산 장비에 전구체 조성물을 채워서 적어도 일부의 공동이 채워지게 한다. 경화시, 전구체 조성물은 공동의 모양에 상응하는 모양을 갖는 고체화된 조성물을 형성하여, (a) 10 ㎡ /g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나의 다공도를 갖는, 다수의 정밀-성형된 입자를 생성한다. 부가적으로, 정밀-성형된 입자를 용기, 예컨대 튜브 또는 컬럼 내에 가두는 것을 포함하는 물품이 기재된다.
본원에 사용되는, 표현 "전구체 조성물"은 정합가능 (conformable)하거나 열 또는 압력 또는 둘 다에 의해 정합가능하게 만들어 질 수 있으며, 방사선 에너지또는 열 에너지 또는 둘 다를 수단으로 비-정합가능하게 할 수 있는 임의의 재료를 의미한다. 본원에 사용되는, 표현 "고체화된 취급가능 조성물"은 어느 정도로 중합되거나 경화되어 실질적으로 유동하지 않거나 모양의 실질적인 변화를 겪지 않을 전구체 조성물을 의미한다. 표현 "고체화된 취급가능 조성물"은 전구체 조성물이 항상 완전히 중합되거나 경화되어 있음을 의미하는 것이 아니라, 전구체 조성물이 충분히 중합되거나 경화되어 생산 장비로부터, 심지어 생산 장비가 계속 움직이는 동안에도, 조성물 모양의 실질적인 변화를 야기하지 않으면서 조성물을 제거할 수 있음을 의미한다. 조성물을 생산 장비로부터 제거한 후, 조성물을 부가적인 에너지 원에 노출시켜 조성물의 부가적인 경화 또는 중합을 제공할 수 있다. 본원에 사용되는, 용어 "조성물"은 표현 "고체화된 취급가능 조성물"과 동의어이다.
한 실시양태는 정밀-성형된 입자의 제조 방법에 관한 것이다. 또 다른 실시양태에서, 본원은 고체화된 취급가능 조성물을 포함하는 정밀-성형된 입자에 관한 것이다. 또 다른 측면에서, 본원은 정밀-성형된 입자를 함유하는 용기, 예컨대 튜브 또는 컬럼에 관한 것이다.
도 1은 본원의 정밀-성형된 입자를 제조하기 위한 본원의 방법을 수행할 수 있는 장치 (10)를 예시한다. 장치 (10)에서, 전구체 조성물 (12)은 중력에 의해 호퍼 (hopper) (14)로부터, 고리모양으로 이어진 벨트 형태인 생산 장비 (16) 상으로 공급된다. 생산 장비 (16)는 두 개의 롤 (18), (20)을 거쳐 이동하며, 두 롤 중 적어도 하나는 구동된다. 도 4는 생산 장비 (16)의 단편의 투시도이다. 도 4에 예시되는 단편은 도 1, 2 및 3의 생산 장비의 단편과 실질적으로 유사하다. 도 4에 묘사된 실시양태에 보여지는 바와 같이, 생산 장비 (16)는 개구부 (22)를 함유하는 연속적 표면 (21)을 갖는 3차원 몸체로서, 상기 개구부는 3차원 몸체 내의 공동 (23)으로의 접근을 제공한다. 다시 도 1을 참고하여 보면, 전구체 조성물 (12)로 적어도 일부의 공동 (23)을 채운다. 그 후, 전구체 조성물 (12)이 에너지 원 (25)에 노출되는 경화 구역 (24)을 통과하여 이동함으로써, 전구체 조성물 (12)이 적어도 부분적으로 경화되어 고체화된 취급가능 조성물이 형성된다. 정밀-성형된 재료 (26)의 입자를 생산 장비 (16)로부터 제거하고 컨테이너 (28) 내에 수집한다. 외부 수단 (29)을 사용하여 정밀-성형된 재료의 입자 (또는 정밀-성형된 입자) (26)의 생산 장비 (16)로부터의 이형을 도울 수 있다. 생산 장비 (16)에 남겨진 잔해는, 임의의 새로운 전구체 조성물 (12)이 생산 장비 (16)에 공급되기 이전에 소제해낼 수 있다.
도 2는 본원의 방법을 수행할 수 있는 장치 (30)의 또 다른 실시양태를 예시한다. 장치 (30)는 언와인드 (unwind) 스테이션 (34)으로부터 공급되는 캐리어 웹 (32)을 포함한다. 언와인드 스테이션 (34)은 롤 형태이다. 캐리어 웹 (32)은 종이, 천, 중합체 필름 (예, 폴리에스테르 필름), 부직조 웹, 경화 섬유, 이의 조합 및 이의 처리된 형태와 같은 재료로 제조할 수 있다. 도 2에서, 캐리어 웹 (32)은 방사선에 대해 투명하다. 전구체 조성물 (12)은 중력에 의해 호퍼 (14)로부터 캐리어 웹 (32)의 표면 상으로 공급된다. 전구체 조성물 (12)을 함유하는 캐리어 웹 (32)은 닙 (nip) 롤 (42)에 의해 생산 장비 (16)의 연속적 표면 (21)에 대하여 힘이 가해진다. 캐리어 웹 (32)과 접촉하는 생산 장비 (16)의 연속적 표면 (21)은 구부러져 있지만, 그 외에는 도 4에 보여지는 생산 장비의 단편과 동일하다. 다시 도 2를 참고하여 보면, 닙 롤 (42)은 또한 전구체 조성물 (12)을 생산 장비 (16)의 공동 (23) 안으로 힘을 가하는 것을 돕는다. 그 후, 전구체 조성물 (12)은 에너지 원 (25)에 노출되는 경화 구역 (24)을 통과하여 이동함으로써, 전구체 조성물 (12)이 적어도 부분적으로 경화되어 고체화된 취급가능 조성물이 형성된다. 다음으로, 고체화된 취급가능 조성물을 함유하는 캐리어 웹 (32)이 닙 롤 (46)을 넘어 전달된다. 후속하여 생산 장비 (16)의 공동으로부터 조성물을 제거하기 위하여 캐리어 웹 (32)과 고체화된 취급가능 조성물 사이에 충분한 부착력이 있어야 한다. 정밀-성형된 재료 (26)를 캐리어 웹 (32)으로부터 제거하고 컨테이너 (28) 안에 수집한다. 외부 수단 (29)을 사용하여 캐리어 웹 (32)으로부터 정밀-성형된 입자 (48)를 떨어뜨리는 것을 도울 수 있다. 그 후, 캐리어 웹 (32)을 재사용할 수 있도록 리와인드 (rewind) 스테이션 (52)에서 캐리어 웹을 회수한다. 리와인드 스테이션 (52)은 롤 형태이다.
도 3은 본원의 방법을 수행할 수 있는 장치의 또 다른 변형예를 예시한다. 장치 (70)에서, 전구체 조성물 (12)은 호퍼 (14)로부터 생산 장비 (16) 상에 나이프 코팅된다. 생산 장비 (16)는 원기둥 드럼 형태이고 축 (78)을 갖는다. 생산 장비 (16)의 연속적 표면은 구부러져 있지만, 그 외에는 도 4에 보여지는 생산 장비의 단편과 동일하다. 다시 도 3을 참조하여 보면, 생산 장비 (16)가 축 (78)을 중심으로 회전함으로써, 전구체 조성물 (12)은, 전구체 조성물 (12)이 에너지 원 (25)에 노출되는 경화 구역 (24)을 통과하여 이동함으로써, 전구체 조성물 (12)이 적어도 부분적으로 경화되어 고체화된 취급가능 조성물이 형성된다. 다음으로, 본 방법의 경화 단계로부터 생성되는 정밀-성형된 재료 (26)의 입자를 생산 장비 (16)로부터 제거하고 컨테이너 (28) 내에 수집한다. 제거는 바람직하게는 기계적 수단, 예를 들어 워터 젯 (water jet)에 의해 수행된다. 생산 장비 (16)에 남겨진 모든 잔해는, 임의의 새로운 전구체 조성물이 도입되기 이전에 제거하는 것이 바람직하다. 잔해 제거는 브러쉬, 에어 젯 (air jet) 또는 임의의 다른 통상적인 기술에 의해 달성할 수 있다. 도 3에 보여지지는 않았지만, 생산 장비 (16)로부터의 입자 제거를 돕기 위해 부가적인 수단을 사용할 수 있다.
마스터 장비 (master tool)를 사용하여 생산 장비 (16)를 제작할 수 있다. 생산 장비의 표면 상에 패턴이 요구되면, 마스터 장비는 그 표면 상에 생산 장비의 패턴의 역상을 가질 것이다. 마스터 장비는 통상적으로 금속, 예컨대 니켈로 제작된다. 마스터 장비는 임의의 통상적인 기술, 예컨대 조각, 호빙 (hobbing), 널링 (knurling), 전기주조, 다이아몬드 터닝, 레이저 절삭, 리쏘그래피 및 당업계에 공지된 다른 기술로 제작할 수 있다. 금속 생산 장비 또는 마스터 장비를 제조하는 바람직한 방법은 다이아몬드 터닝이다.
생산 장비 (16)에 바람직한 재료는 중합체, 예컨대 폴리올레핀 (예, 폴리프로필렌), 또는 금속, 예컨대 니켈이다. 생산 장비는 또한 세라믹 재료로 형성할 수 있다.
금속 생산 장비는, 금속 마스터 장비를 제조하는데 사용되는 것과 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 또한 본원의 범주 내에는, 바람직하게는 금속으로 제조되는 가열된 생산 장비의 사용이 포함된다. 가열된 생산 장비는 보다 용이한 가공, 보다 빠른 경화 및 생산 장비로부터의 정밀-성형된 입자의 용이한 이형을 가능하게 할 수 있다.
일부 예에서, 중합체성 생산 장비를 본래의 마스터 장비로부터 복제할 수 있다. 이는 생산 장비가 벨트 또는 웹 형태일 때 특히 바람직하다. 금속 생산 장비와 비교하여 중합체성 생산 장비의 한 장점은 비용이다. 중합체성 생산 장비의 또 다른 장점은, 방사선 원으로부터의 방사선이 생산 장비를 통과하여 전구체 조성물로 전달될 수 있다는 점이다.
생산 장비 (16)를 구성하는데 사용할 수 있는 열가소성 재료에는 다음이 포함된다: 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리(에테르 설폰), 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리올레핀, 폴리스티렌 또는 이의 조합. 열가소성 재료는 첨가제, 예컨대 가소제, 자유 라디칼 소거제 또는 안정화제, 열 안정화제, 항산화제 및 자외선 흡수제를 포함할 수 있다. 열가소성 재료는 자외선 및 가시광선에 실질적으로 투명하다. 생산 장비가 열가소성 재료로 제조되면, 정밀-성형된 입자의 제조 방법의 조건은, 경화 구역에서 발생된 어떠한 열도 생산 장비에 악영향을 주지 않도록 설정될 것이다.
중합체성 생산 장비는 용융된 열가소성 재료, 예컨대 폴리프로필렌을 마스터 장비 상에 코팅함으로써 제조할 수 있다. 그 후, 용융된 재료를 켄칭시켜 마스터 장비의 열가소성 복제물을 제공할 수 있다. 그 후, 상기 중합체성 복제물을 생산 장비로서 사용할 수 있다. 열가소성 생산 장비는 또한, 패턴을 형성하기 위해 마스터 장비를 사용하여 열가소성 재료를 양각새김함으로써 제조할 수 있다. 양각새김은 열가소성 재료가 유동성 상태일 때 수행할 수 있다. 양각새김한 후, 열가소성 재료를 고체화시키기 위해 냉각시킬 수 있다.
온도에 의해 경화되는 열경화성 재료를 사용하여 생산 장비 (16)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 경화되지 않은 열경화성 재료를 상기한 유형의 마스터 장비에 적용한다. 경화되지 않은 열경화성 재료가 마스터 장비의 표면 상에 있는 동안, 열경화성 재료가 마스터 장비의 표면의 패턴의 역상 모양으로 고정되도록, 열경화성 재료를 경화 또는 중합시킬 수 있다. 그 후, 경화된 열경화성 재료를 마스터 장비의 표면으로부터 제거한다. 생산 장비는 경화된 방사선 경화성 재료, 예컨대 아크릴화 우레탄 올리고머로 제조할 수 있다. 열경화성 재료로 제조되는 방사선 경화된 생산 장비는 방사선, 예를 들어 자외선에 노출시킴으로써 경화된다.
탄성중합체 재료 또한 생산 장비 (16)를 구성하는데 사용할 수 있다. 예를 들어, 니켈로 제조되고 편평한 뒷 표면 및 생산 장비의 목적하는 표면 지형의 역상을 갖는 앞 표면을 갖는 마스터 장비를 앞 표면이 위로 가도록 레벨 표면 상에 위치시킬 수 있다. 마스터 장비의 모서리 둘레에 적절한 길이의 약 6.4 밀리미터 (¼-인치) 정사각형 강철 스탁을 놓음으로써 마스터 장비의 앞 표면을 에워싸는 둑을 형성할 수 있다. 상표명 "쓰리엠 에스페 익스프레스 (3M ESPE EXPRESS)" (쓰리엠 사 (3M Co.), 미국 미네소타 주 세인트 폴 소재)로 시판되는 비닐 폴리실록산 압흔 재료의 비드를 사용하여 둑을 마스터 장비에 결합시킬 수 있다. 생산자의 권고에 따라 촉매된 탄성중합체 (상표명 "실가드 (SYLGARD) #184"로 시판됨, 다우 코닝 사 (Dow Corning Corp)., 미국 미시간주 미들랜드 소재)를, 약 1.5 밀리미터 (1/16-인치) 내지 약 3 밀리미터 (1/8-인치)의 깊이를 갖는 층을 제공하기에 충분한 양으로 마스터 장비의 앞 표면에 부을 수 있다. 이러한 조합물을 실온에서 8시간 동안 정치시켜 공기 방울이 흩어지고 젤이 형성되도록 할 수 있다. 그 후, 이러한 조합물을 49℃ 온도의 오븐에서 24시간 동안 가열시켜 탄성중합체의 치수를 고정시킬 수 있다. 204℃의 온도에서 4시간 동안의 경화를 제공할 수 있다. 냉각 후, 탄성중합체성 생산 장비를 마스터 장비로부터 분리하고 탄성중합체성 생산 장비의 모서리를 정돈할 수 있다.
생산 장비의 표면은 당업계에서 공지된 바와 같이, 공동으로부터의 조성물의 제거를 용이하게 하고 생산 장비 (16)의 마모를 최소화하기 위하여 이형 코팅을 함유할 수 있다. 통상적인 이형제에는 실리콘-기재 재료 및 플루오로케미칼-기재 재료가 포함된다. 우수한 이형 특징을 지니는 중합체로부터의 생산 장비의 제조도 본원의 범주 내에 있다.
생산 장비 (16)는 적어도 하나의 연속적 표면을 갖는 3차원 몸체이다. 연속적 표면 (21)은 연속적 표면 상에 형성된 적어도 하나의 개구부, 바람직하게는 다수의 개구부를 함유한다. 각각의 개구부는 3차원 몸체 내에 형성된 공동 (23)으로의 접근을 제공한다. 본원의 맥락에서 사용되는, 용어 "연속적"은 공간의 중단되지 않은 연장을 특징으로 함을 의미하며; 개구부 및 공동은 연속적 표면에 나타나지만, 표면을 다수의 개별적 표면으로 절단시키지 않는다. 생산 장비는 웹, 벨트, 예를 들어 고리모양으로 이어진 벨트, 시트, 코팅 롤 또는 코팅 롤 상에 장착되는 슬리브 형태일 수 있다. 생산 장비는 회분식 공정 또는 연속적 공정에 사용할 수 있다. 연속적 제작에서, 예를 들어 고리모양으로 이어진 벨트 또는 원기둥 코팅 롤은 축을 중심으로 회전한다. 통상적으로, 원기둥 코팅 롤은 직 원기둥 형태이고, 약 25 cm 내지 약 45 cm의 직경을 가지고, 경질 재료로 구성된다. 또한 2-말단 웹을 사용하는 장치를 적합시켜 연속적 제작을 제공할 수 있다.
생산 장비의 적어도 하나의 연속적 표면은 적어도 하나의 공동 (23), 바람직하게는 다수의 공동을 함유한다. 고체화된 취급가능 조성물은 공동의 모양에 상응하는 모양을 획득할 것이다. 공동 (23)은 임의의 기하학적 모양을 가질 수 있다. 주어진 생산 장비가 상이한 모양, 상이한 크기의 다양한 공동 및 이의 조합을 포함할 수 있는 것 또한 본원의 범주 내에 있다. 공동은 생산 장비 전체에 걸쳐 연장되어 있지 않을 수도 있다. 공동들은 접경하거나 그들 사이에 공간이 있을 수 있다. 생산 장비로부터 입자를 용이하게 제거할 수 있게 하는, 경사가 공동의 측면에 있는 것이 바람직하다.
공동의 한 표면은 열려있어서 공동을 채울 수 있어야 한다. 따라서, 공동을 채우기 위한 이러한 하나의 열린 표면은, 본질적으로 편평한 적어도 하나의 면을 갖는 정밀-성형된 입자를 생성할 수 있다. 본질적으로 편평하다는 것은 경화 또는 중합 이전에 전구체 조성물이 편평했다는 것을 (즉, 표면 장력에 의해 유도될 수 있는 것 이외에는 수평적 경사를 갖지 않았음을) 의미한다. 그러나, 경화 및/또는 중합 및/또는 수축 (예, 수축 응력)은 정밀-성형된 입자 (26)가 경사 또는 굴곡 또는 기울어짐을 가지도록 야기할 수 있다. 부가적으로, 전달 매체 내에서의 저장으로 인하여 정밀-성형된 입자의 부피 및/또는 편평도가 변할 수 있다.
전구체 조성물 (12)은 공동 (23) 내에 유지되고 공동의 모양에 정합되어 정밀-성형된 입자를 생성한다. 본원에 적합한 전구체 조성물은 방사선 에너지 또는 열 에너지에 의해 "경화"될 수 있는 재료를 포함한다. 전구체 조성물에는, 단순한 젤화 또는 상분리 현상으로 인하여 비-정합가능성을 부여할 수 있거나, 축합 경화 기작 또는 첨가 기작을 통해 중합시킬 수 있다. 전구체 조성물은 첨가 기작을 통해 중합시킬 수 있다. 전구체 조성물은 자유 라디칼 기작 또는 양이온성 기작 또는 두 기작 모두를 통해 중합시킬 수 있다.
전구체 조성물 (12)은 유기 또는 무기 재료로부터 유도할 수 있다. 유기 전구체 조성물의 대표적 예에는 다음이 포함된다: 다당류, 에틸렌성 불포화 화합물, 아미노플라스트 유도체, 페놀계 수지, 에폭시 수지 및 이의 조합; 바람직하게는, 다당류 및 에틸렌성 불포화 화합물 및 이의 조합.
다당류에는, 예를 들어 아가로오스 및 셀룰로오스 및 그의 유도체가 포함된다. 아가로오스는 강한 수소 결합에 의해 결합된 다중 2차 및 3차 구조로 꼬인 다당류 사슬로 이루어지는 하이드로젤이다. 아가로오스는 다양한 공급자에 의해 시판된다.
에틸렌성 불포화 화합물에는 자유 라디칼 중합성 단량체, 예컨대 비닐 방향족 화합물 (예, 스티렌, 다이비닐벤젠, 비닐 피리딘 등) 및 (메트)아크릴레이트 유도체가 포함된다. (메트)아크릴레이트 유도체는 단량체, 예컨대 아크릴산 또는 메타크릴산, 아크릴산 또는 메타크릴산의 유도체, 또는 그의 조합일 수 있다. 적합한 유도체에는 비치환되거나 치환될 수 있는 에스테르, 염, 아미드, 니트릴 등이 포함된다. 비닐 방향족 단량체 및 (메트)아크릴레이트 유도체는 당업계에 널리 공지되어 있고, 다양한 공급자에 의해 시판된다.
무기 전구체 조성물의 대표적 예에는 다음이 포함될 수 있다: 금속 산화물 졸 및/또는 준금속 산화물 졸. 졸의 예에는 지르코늄, 티탄, 크롬, 알루미늄, 세륨, 주석, 뵘석, 규소로부터 유도되는 것, 당업계에 공지된 다른 무기 졸 및 그의 조합이 포함된다. 바람직하게는, 실리케이트, 실리카 졸 및 지르코늄 졸 및 그의 조합이다.
한 실시양태에서, 관능성 단량체를 전구체 조성물 (12)에 첨가하여 정밀-성형된 입자에 상이한 관능성을 제공한다. 관능성 단량체에는, 예를 들어 하전된 단량체, 예컨대 음이온 또는 양이온 및 반응성 단량체, 예컨대 하이드록실기, 아즐락톤기 및 에폭시기를 함유하는 단량체를 포함할 수 있다. 관능성 단량체는 전구체 조성물에 직접 첨가되거나 정밀-성형된 입자로 경화된 후 첨가될 수 있다.
음전하를 갖는 일부 예시적인 이온성 단량체에는 하기 화학식 1의 (메트)아크릴아미도설폰산 또는 그의 염이 포함된다.
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화학식 1에서, Y는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 직쇄 또는 분지쇄 알킬렌이고, Rb는 수소 또는 메틸이다. 화학식 1에 따른 예시적인 이온성 단량체에는, 비제한적으로 N-아크릴아미도메탄설폰산, 2-아크릴아미도에탄설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산 및 2-메타크릴아미도-2-메틸프로판설폰산이 포함된다.
산성 단량체의 염 또한 사용할 수 있다. 적합한 이온성 단량체에는 또한 다음이 포함된다: 설폰산, 예컨대 비닐설폰산 및 4-스티렌설폰산; (메트)아크릴아미도포스폰산, 예컨대 (메트)아크릴아미도알킬포스폰산 (예, 2-아크릴아미도에틸포스폰산 및 3-메타크릴아미도프로필포스폰산); 아크릴산 및 메타크릴산; 및 2-카르복시에틸아크릴레이트, 2-카르복시에틸메타크릴레이트, 3-카르복시프로필아크릴레이트 및 3-카르복시프로필메타크릴레이트와 같은 카르복시알킬(메트)아크릴레이트. 또 다른 적합한 산성 단량체에는 미국 특허 제4,157,418호 (헤일만 (Heilmann))에 기재된 것과 같은 (메트)아크릴로일아미노산이 포함된다. 예시적인 (메트)아크릴로일아미노산에는, 비제한적으로 N-아크릴로일글라이신, N-아크릴로일아스파르트산, N-아크릴로일-β-알라닌 및 2-아크릴아미도글라이콜산이 포함된다. 임의의 이러한 산성 단량체의 염을 또한 사용할 수 있다.
양전하를 갖는 일부 예시적인 이온성 단량체는 에틸렌성 불포화기뿐만 아니라 아미노기 또는 그의 염을 갖는다. 이러한 단량체에는 다음이 포함된다: 아미노(메트)아크릴레이트 및 아미노(메트)아크릴아미드. 아미노기는 1차 아미노기, 2차 아미노기, 3차 아미노기 또는 4차 암모늄기일 수 있다. 통상적 예에는 다음이 포함된다: N,N-다이메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-다이에틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-다이메틸아미노프로필(메트)아크릴레이트, N-tert-부틸아미노프로필(메트)아크릴레이트, N-(3-아미노프로필)(메트)아크릴아미드, N-[3-(다이메틸아미노)프로필](메트)아크릴아미드, (메트)아크릴아미도프로필트라이메틸암모늄 클로라이드, 2-(메트)아크릴옥시에틸트라이메틸암모늄 클로라이드 및 2-(메트)아크릴옥시에틸트라이메틸암모늄 메틸 설페이트.
전구체 조성물은 분배 수단, 예컨대 호퍼 (14)에 의해 생산 장비의 공동으로 도입될 수 있다. 분배 수단은 임의의 통상적인 기술, 예컨대, 중력 공급, 펌핑, 다이 코팅 또는 진공 적하 다이 코팅을 사용할 수 있다. 전구체 조성물은 또한 캐리어 웹, 예컨대 캐리어 웹 (32)을 통한 수송에 의해 생산 장비의 공동으로 도입될 수 있다. 전구체 조성물의 점도를 낮추기 위하여, 전구체 조성물을 혼합 단계 도중에 또는 코팅 단계 직전에 초음파 에너지 처리할 수 있다.
전구체 조성물 (12)이 공동의 단지 일부만을 채우는 것이 요구되지만, 전구체 조성물이 생산 장비의 공동 (23)을 완전히 채워서, 생성된 정밀-성형된 입자가 적은 빈공간 또는 결함을 함유하는 것이 바람직하다. 특정 적용에서는 결함이 문제를 야기하지 않을 수 있지만, 이러한 결함은 정밀-성형된 입자의 모양이 목적하는 정밀한 모양과 멀어지게 한다.
일부 실시양태에서, 전구체 조성물 (12)을 생산 장비 (16)로 도입하기 전에, 통상적으로 약 40℃ 내지 90℃의 온도 범위에서 가열할 수 있다. 전구체 조성물을 가열하는 경우, 그의 점도가 감소되어 생산 장비의 공동으로 보다 용이하게 흘러들어 갈 수 있다. 다당류, 예컨대 아가로오스를 사용하는 경우, 수성 혼합물을 가열하면 2차 및 3차 구조의 붕괴가 야기되어 아가로오스 젤이 용해되게 한다. 가열된 전구체 조성물을 생산 장비에 도입한 후, 수성 혼합물을 냉각시킴으로써, 2차 및 3차 아가로오스 구조가 재형성되어 생산 장비의 공동 내에서 아가로오스의 고체화된 취급가능 조성물이 생성되도록 한다.
전구체 조성물 (12)의 생산 장비의 공동 (23)으로의 도입 이후에, 생산 장비의 공동 내에 존재하는 동안 전구체 조성물을 방사선 에너지 또는 열 에너지에 노출시켜 적어도 부분적으로 경화시킬 수 있다. 대안적으로, 생산 장비의 공동 내에 존재하는 동안 전구체 조성물을 적어도 부분적으로 경화시킨 후, 생산 장비의 공동으로부터 제거한 후 후-경화시킬 수 있다. 후-경화 단계는 생략할 수 있다. 경화 정도는 생성된 고체화된 취급가능 조성물을 생산 장비로부터 제거할 때 모양을 유지할 정도면 충분하다.
열 경화를 위한 조건은, 아가로오스의 젤화 경우에서와 같이 온도를 낮추는 것을 포함할 수 있거나, 중합 경화 반응 경우에서와 같이 온도를 높이는 것을 포함할 수 있다. 온도를 높이는 경우, 조건은 약 50℃ 내지 약 200℃의 온도 범위일 수 있고, 시간은 수분의 1초 내지 수천 분일 수 있다. 실제로 요구되는 열의 양은 일반적으로 전구체 조성물의 화학적 성질에 크게 좌우된다.
경화 구역 (24)에 사용하기 위한 에너지 원 (25)의 예에는 다음이 포함된다: 열 에너지 원, 예컨대 스팀, 고온수, 고온 오일, 유도 가열, 저항 가열, 적외선, 마이크로웨이브 방사선, 경화 오븐 등; 및 방사선 에너지 원, 예컨대 전자 빔, 자외선 광, 가시광 및 레이저 광.
이온화 방사선으로도 공지된 전자 빔 방사선은, 약 0.1 내지 약 20 Mrad의 에너지 레벨, 바람직하게는 약 1 내지 약 10 Mrad의 에너지 레벨에서 사용할 수 있다. 자외선은 약 200 내지 약 400 ㎚ 범위 또는 약 250 내지 약 400 ㎚ 범위의 파장을 갖는 비-미립자 방사선을 지칭한다. 방사선의 조사량은 약 50 mJ/㎠ 내지 약 1000 mJ/㎠, 바람직하게는 약 100 mJ/㎠ 내지 약 400 mJ/㎠범위일 수 있다. 상기 조사량을 제공하기에 적합한 램프 원의 예는 약 39 내지 약 236watts/cm (약 100 내지 약 600 watts/인치), 바람직하게는 약 118 내지 약 236 watts/cm (약 300 내지 약 600 watts/인치)를 제공한다. 가시광선은 약 400 내지 약 800 ㎚ 범위 또는 약 400 내지 약 550 ㎚ 범위의 파장을 갖는 비-미립자 방사선을 지칭한다. 전구체 조성물을 충분히 경화시키는데 필요한 방사선 에너지의 양은, 전구체 조성물이 공동 내에 존재할 때의 깊이 및 전구체 조성물의 화학적 특성과 같은 요소에 좌우된다.
자외선 또는 가시광을 사용하는 경우, 광개시제가 전구체 조성물 (12)내에 포함되는 것이 바람직하다. 자외선 또는 가시광에 노출시, 광개시제는 자유 라디칼 원 또는 양이온성 원을 발생시킨다. 이러한 자유 라디칼 원 또는 양이온성 원은 전구체 조성물의 중합을 개시한다. 감마 방사선 원 또는 전자 빔 에너지 원이 사용되는 경우 광개시제는 선택적이다.
자외선 광에 노출되었을 때 자유 라디칼 원을 발생시키는 광개시제의 예에는, 비제한적으로 유기 퍼옥사이드, 아조 화합물, 퀴논, 벤조페논, 니트로소 화합물, 아실 할라이드, 하이드로존, 머캅토 화합물, 피릴륨 화합물, 트라이아크릴이미다졸, 비스이미다졸, 클로로알키트라이아진, 벤조인 에테르, 벤질 케탈, 티옥잔톤 및 아세토페논 유도체, 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 포함된다.
적어도 부분적으로 경화된 후, 생성된 고체화된 취급가능 조성물은 바람직하게는 생산 장비에 강하게 부착되지 않을 것이다. 상기 두 경우 중 어느 경우라도, 이 시점에서 고체화된 전구체 조성물을 생산 장비로부터 제거한다.
고체화된 취급가능 조성물을 생산 장비로부터 제거하기 위하여 외부 수단 (29)을 사용할 수 있다. 고체화된 취급가능 조성물 즉, 조성물을 제거하는 여러 대안적인 방법이 존재한다. 이러한 기술에는, 비제한적으로 초음파 에너지, 기계적인 힘, 워터 젯, 에어 젯 또는 그의 조합, 또는 다른 기계적 수단이 포함된다. 한 방법에서는, 조성물이 생산 장비로부터 수집기, 예, 컨테이너 (28)로 직접 수송된다. 이 방법에서, 생산 장비가 중합체 재료로 제조된 경우, 조성물은 공동으로부터 초음파 에너지, 진공, 에어 나이프 (air knife) 또는 그의 조합 또는 다른 통상적인 기계적 수단에 의해 제거될 수 있다. 생산 장비가 금속으로 제조된 경우, 조성물은 공동으로부터 워터 젯 또는 에어 젯의 수단에 의해 제거될 수 있다.
또 다른 방법에서, 조성물은 생산 장비로부터 수집기로 간접적으로 수송될 수 있다. 한 실시양태에서, 조성물은 생산 장비로부터 평활 롤로 수송될 수 있다. 조성물은 생산 장비 보다 평활 롤에 대해 더 큰 부착력을 지닌다. 그 후, 수송된 조성물은 평활 롤로부터 스카이빙, 진공, 워터 젯, 에어 젯 또는 다른 기계적인 수단으로 제거할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 조성물을 생산 장비로부터 캐리어 웹으로 수송할 수 있다. 조성물은 생산 장비 보다 캐리어 웹의 표면에 대해 더 큰 부착력을 지닌다. 조성물이 수송되는 캐리어 웹의 표면은 물 또는 유기 용매에 가용성인 재료의 층을 얹고 있을 수 있다. 조성물은, 가용성 층을 형성하는 재료를 단지 용해시킴으로써 캐리어 웹으로부터 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 기계적 수단, 예를 들어, 스카이빙, 진공 또는 초음파를 사용하여 조성물을 제거할 수 있다. 초음파 에너지를 웹의 주요 표면 상에 직접 또는 웹의 주요 표면의 옆으로 벗어나서 적용할 수 있다.
조성물을 생산 장비로부터 직접 또는 간접적인 수단으로 제거한 후, 낱낱의 입자로 전환시킨다. 한 전환 방식에서는, 조성물은 입자 형태로 생산 장비로부터 이형된다. 주어진 입자는, 입자가 그 안에서 적어도 부분적으로 경화되는 생산 장비의 공동 부분의 모양과 본질적으로 동일한 모양을 가질 것이다 (즉, 정밀-성형됨) . 이러한 방식의 장점은, 입자가 이미 후속 용도, 예를 들어 크로마토그래피 매체에 사용하기에 적절한 입자 크기 분포를 가진다는 것이다. 크로마토그래피 매체를 제조하는 통상적인 방식에서, 적절한 입자 크기 분포를 수득하기 위해 입자를 선별할 수 있다. 한 실시양태에서, 깨진 모서리 또는 지면 퇴적물을 제거하기 위하여 본 발명의 입자를 선별해야 한다.
두 번째의 전환 방식에서, 조성물은, 조성물 재료의 박층으로 서로연결된 정밀-성형된 조성물 재료를 포함하는 재료의 시트로서 생산 장비로부터 이형된다. 그 후 재료의 시트를 서로연결하는 얇은 부분을 따라 부러뜨리거나 파쇄하여 낱낱의 (즉, 개별적) 정밀-성형된 입자를 형성할 수 있다.
생산 장비 (16)는 축을 중심으로 회전하는 드럼 또는 벨트일 수 있다. 생산 장비가 축을 중심으로 회전할 때, 공정은 연속적을 수행될 수 있다. 대안적으로, 생산 장비 (16)가 고정되어 공정이 회분식으로 수행될 수 있다. 본원의 연속적 공정이 회분식 공정보다 더 효율적이고 경제적일 것이다.
후-경화 단계에 대한 필요성 및 바람직함은 전구체 조성물의 화학적 특성 및 생산 장비의 공동 내에서 경화시키기 위해 사용되는 조건에 좌우될 것이다. 예를 들어, 전구체 조성물이 에틸렌성 불포화 화합물을 포함하는 경우, 생산 장비내 체류 시간 동안 모든 단량체가 자유 라디칼 중합되지 않을 수도 있다. 따라서, 나머지 단량체를 중합체로 전환시키기 위하여, 생산 장비로부터 제거 한 후 입자에 부가적인 열 또는 방사선 에너지를 적용하는 것이 요구될 수 있다. 이러한 부가적인 에너지는 고체화된 취급가능 조성물의 입자 자체에 직접 적용할 수 있거나, 또는 에너지 적용 이전에 고체화된 취급가능 조성물의 입자를 불활성 유체 내에 슬러리로서 분산시킬 수 있다. 전구체 조성물을 유기 재료, 예컨대 다당류 (예, 아가로오스)로부터 유도한 경우, 구조적 안정성을 증강시키고, 40℃ 초과의 온도에서의 재용해를 방지하기 위하여 후-경화가 필요할 수 있다. 이러한 후-경화는, 문헌에 널리 공지된 기술에 따라 에피클로로하이드린 또는 다이비닐 설폰을 사용하여 화학적 가교결합시킴으로써 가장 용이하게 수행된다. 무기 재료를 사용하는 경우, 형성된 정밀-성형된 입자에 최종 크기 및 강도를 부여하기 위하여, 후-경화에는 약 1650℃ 이상까지의 온도에서의 발포 및 건조가 포함될 수 있다.
정밀-성형된 입자가 약 2000 ㎛ (마이크로미터) 초과의 치수를 갖지 않는 것이 바람직하다. 정밀-성형된 입자가 최장 방향에서의 치수가 1 ㎛ 내지 500 ㎛, 30 ㎛ 내지 500 ㎛, 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 또는 심지어 30 ㎛ 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 정밀한 모양은 생산 장비의 표면의 부분, 예를 들어 생산 장비의 표면에 형성된 공동과 상응한다. 본원의 입자는 정밀한 모양을 갖는다. 이러한 정밀한 모양은 생산 장비의 공동 내에서 적어도 부분적으로 경화되는 전구체 조성물에 기인한다. 그러나 입자에는, 공동으로부터 입자를 제거할 때 생기는 사소한 결함이 있을 수 있다. 전구체 조성물이 공동 내에서 충분히 경화되지 않으면, 전구체 조성물이 유동할 것이고 생성된 모양은 공동의 모양에 상응하지 않을 것이다. 이러한 상응성 부족은 입자에 정밀하지 않고 불규칙적인 모양을 제공한다. 정밀한 모양은 임의의 기하학적 모양, 예컨대 피라미드 (기저면이 3 또는 4면을 갖는 것이 바람직함), 프리즘, 반구, 원기둥, 원뿔 또는 양쪽에 다각형의 면이 일정한 또는 가변적인 거리 만큼 떨어져 있는 얇은 몸체, 즉 다각형의 소판 (platelet)일 수 있다. 기하학적 모양은 상기한 모양의 절단된 형태일 수 있고, 구 또는 타원체 또는 상기의 임의의 조합을 포함할 수 있다 (예, 반구-원기둥).
정밀-성형된 입자 (26)는 크기가 실질적으로 균일할 수 있다. 크기가 실질적으로 균일하다는 것은 95% 신뢰 구간에서 정밀-성형된 입자가 평균의 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10% 또는 심지어 5% 이내에 특징적 치수 (즉, 각 입자에서 동일한 기하학적 치수)를 가짐을 의미한다. 정밀-성형된 입자는 모양이 균일할 수 있다 (즉, 모양이 동일할 수 있다). 대안적으로, 정밀-성형된 입자는 크기와 모양이 실질적으로 균일할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다수의 정밀-성형된 입자는 2가지 이상의 모양 분포를 포함한다. 일부 실시양태에서, 다수의 정밀-성형된 입자는 2가지 이상의 실질적으로 균일한 크기 분포를 포함한다. 정밀-성형된 입자의 크기 및/또는 모양은 입자 크기 분석기, 예컨대 광 산란 또는 반사율을 이용하는 분석기를 사용하여; 시각적으로, 예컨대 현미경으로 사용하여; 또는 당업계에 공지된 입자의 크기 또는 부피를 측정하는 임의의 기술을 사용하여 측정할 수 있다. 그러나, 제대로 고려하지 않으면, 비-구형 정밀-성형된 입자는, 정밀-성형된 입자의 어느 부분 (예, 피라미드의 기저면 대 피라미드의 정상)이 분석기에 제시되는지에 따라 부정확한 균일성 데이터를 제공할 수 있다.
정밀-성형된 입자를 생산 장비로부터 제거할 때, 모서리가 부러져서 결함을 발생시키고 모양의 정밀함으로부터 어긋나게 할 수 있다. 이러한 결함을 최소화 하기 위하여 공정 동안 계속 주의하는 것이 바람직하다. 또한, 전구체 조성물이 생산 장비의 연속적 표면의 면을 실질적으로 넘어 연장되지 않고, 생산 장비의 공동의 개구부를 실질적으로 넘어 연장되지 않는 것이 바람직하다.
정밀-성형된 입자 (26)가 다공성인 것이 바람직하다. 다공도는, 다수의 적용분야, 예컨대 이온 교환 또는 단백질 정제에 있어서 중요하다. 다공성 정밀-성형된 입자는 매크로다공성 중합체 재료 또는 젤-유형 중합체 재료 형태일 수 있다. 본원에 사용되는, 용어 "매크로다공성"은 심지어 건조 상태에서도 영구적인 다공성 구조를 갖는 중합체성 수지를 지칭한다. 중합체성 수지가 용매와 접촉되면 팽윤될 수 있지만, 다공성 구조를 통과하여 중합체성 수지의 내부로 접근하기 위하여 팽윤이 필요한 것은 아니다. 본원에 사용되는, 용어 "젤-유형" 또는 "젤"은 건조 상태에서 영구적인 다공성 구조를 갖지는 않지만 적합한 용매에 의해 팽윤되어 중합체성 수지의 내부로 확산 접근이 가능하게 되는 중합체성 수지를 지칭하는데에 호환가능하게 사용된다. 매크로다공성 및 젤-유형 중합체 재료 둘 다 문헌 [Sherrington, Chem. Commun., 2275-2286 (1998) and Macintyre 등, Macromolecules, 37, 7628-7636 (2004)]에서 추가로 기술된다. 용어 "매크로다공성" 및 "젤-유형"은 특정 공극 크기 또는 공극 크기의 범위를 나타내고자 함이 아니다.
중합체 재료에서의 공극 형성 또는 다공도는 문헌 [Sherrington, Chem. Commun., 2275-2286 (1998)]에 상세히 기술된다. 일부 재료, 특히 젤-유형 재료를 사용하면, 다공성은 중합체 사슬의 얽힘 및/또는 가교결합의 결과로 중합 또는 경화 공정 중에 형성된다. 통상적으로 이러한 다공도는 매우 낮거나 중합체 망상조직이 용매에 의해 고도로 팽윤되지 않는 한, 존재하지 않는다. 대안적으로, 영구적인 공극을 생성하기 위하여 포로젠을 조성물에 첨가할 수 있다. 첨가된 포로젠은 통상적으로, 단량체 상 혼합물의 휴지기로부터 중합체 망상조직을 형성하는 상 분리의 시기에 영향을 준다. 포로젠의 예에는 다음이 포함된다: 물, 통상적 유기 용매 (예, 톨루엔, 사이클로헥산, 아세토니트릴, 에틸 아세테이트), 알코올 (예, 메탄올, 아이소프로판올, 사이클로헥산올, 4-메틸-2-펜탄올, 데실 알코올), 에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 적어도 3개의 하이드록시기를 갖는 폴리올 (예컨대, 글라이세롤, 이노시톨, 글루코오스, 수크로오스, 말토오스, 덱스트란, 펜타에리트리톨, 트라이메틸올에탄, 트라이메틸올프로판, 다이펜타에리트리톨 및 트라이펜타에리트리톨), 및 중합체성 포로젠 (예컨대, 폴리스티렌, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리프로필렌글라이콜, 폴리다이메틸실록산, 폴리아크릴산 등) 및 그의 조합.
한 실시양태에서, 전구체 조성물은 공극 크기를 조절할 수 있는 가교결합 단량체를 포함할 수 있다. 가교결합 단량체는 2개 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체이며, 예를 들어 다이비닐벤젠, 알킬렌비스(메트)아크릴아미드, 예컨대 메틸렌비스아크릴아미드, 1,2-에틸렌비스아크릴아미드 및 1,6-헥실렌비스아크릴아미드, 알킬렌비스(메트)아크릴레이트, 예컨대 에틸렌글라이콜다이아크릴레이트 및 다이메타크릴레이트, 헥산다이올 다이아크릴레이트 및 다이메타크릴레이트, 트라이메틸올프로판트라이아크릴레이트 및 트라이메타크릴레이트 등이 포함된다.
매크로다공성 재료 (예컨대, 실리카 또는 매크로다공성 중합체 재료)의 경우 다공도는 질소 흡착법을 사용하고 BET 이론을 적용하여 측정할 수 있다. 상기 방법은 표면적을 측정하기 위해 통상적으로 사용되고, 극저온 조건 하에서 정밀-성형된 입자의 표면상에 질소의 단일층을 흡착시키는 것을 포함한다. 흡착된 질소의 양은 표면적에 비례한다. 필요한 경우, 공극 크기와 관련한 정보는, 전체 공극 구조가 액체 질소로 채워질 때까지 극저온 조건 하에서 질소의 흡착을 계속하고 BJH 이론 (또는 다른 이론)을 적용하여 평균 공극 직경을 계산함으로써 수득할 수 있다. 상기 방법으로는 일반적으로 평균 직경이 약 2000 옹스트롬 이하인 공극을 측정할 것이다. 보다 큰 공극 크기를 갖는 재료에 있어서는, 평균 공극 직경을 측정하기 위해 수은 압입 공극측정을 이용할 수 있다.
매크로다공성 정밀-성형된 입자는 10 ㎡/g 이상, 25 ㎡/g 이상, 50 ㎡/g 이상, 100 ㎡/g 이상, 200 ㎡/g 이상, 500 ㎡/g 이상 또는 심지어 1000 ㎡/g 이상의 다공도를 가질 수 있다.
젤-유형 재료의 경우, 건조 상태에서는 다공성을 지니지 않으므로 다공도는 질소 흡착법 또는 수은 압입법과 같은 기술을 사용하여 측정할 수 없다. 젤-유형 재료에서 다공도는 사용된 재료의 농도 (예, 아가로오스의 양)에 역으로 비례한다. 다공도는 젤 공극으로부터 겨우 나올 수 있는 중합체의 분자 크기의 함수로서 측정할 수 있다. 대신에 다공도는 용매-팽윤 상태에서 짐작할 수 있다. 관심 분석물에 따라, 다공도는 킬로달톤 (단백질 및 다당류) 또는 염기 쌍 (핵산)으로 표현할 수 있다. 재료 조성, pH 및 이온 강도를 비롯한 다른 요인들과 함께 관심 분석물의 크기 및 모양은 다공도에 영향을 줄 것이다.
젤-유형 정밀-성형된 입자는 5 킬로달톤 이상, 10 킬로달톤 이상, 50 킬로달톤 이상, 100 킬로달톤 이상, 500 킬로달톤 이상, 1000 킬로달톤 이상 또는 심지어 10,000 킬로달톤 이상의 다공도를 가질 수 있다. 매크로다공성 정밀-성형된 입자의 다공도는, 상기 젤-유형 재료와 관련하여 설명한 바와 같이 측정할 수 있다. 따라서, 매크로다공성 정밀-성형된 입자는 5 킬로달톤 이상, 10 킬로달톤 이상, 50 킬로달톤 이상, 100 킬로달톤 이상, 500 킬로달톤 이상, 1000 킬로달톤 이상 또는 심지어 10,000 킬로달톤 이상의 다공도를 가질 수 있다.
한 실시양태에서, 정밀-성형된 입자 (26)는 개질되지 않은 (예, 노출된 실리카) 표면을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 정밀-성형된 입자의 표면은, 예를 들어 화합물을 공유결합시킴으로써 (예를 들어, 실리카는 실란 반응, 예컨대 C8 및 C18 실란을 사용하여 공유 결합시킬 수 있고, 에폭시 또는 아즐락톤기를 갖는 단량체로부터 제조된 정밀-성형된 입자는 친핵성 기 함유 화합물과 반응시킬 수 있음), 정밀-성형된 입자 상에 단량체를 중합시킴으로써 (예, 지르코니아는 폴리부타디엔을 사용하여 개질시킬 수 있음), 또는 중합체성 유기층을 사용하여 코팅함으로써 (예, 아즐락톤-관능성 공중합체 용액을 가교결합제를 이용하여 제형화하고 미국 특허 제7,101,621호 (하닷 (Haddad) 등)에 기재된 바와 같이 코팅하여 아즐락톤기를 포함하는 활성화 코팅을 제공함) 개질된다. 중합체성 유기층을 이용하여 미립자를 코팅하는 다른 방법은 당업계에 널리 공지되어 있다. 정밀-성형된 입자의 표면 개질은 다음을 함유하는 표면을 포함할 수 있다: 친화성 리간드 (예컨대, 단백질 A, 렉틴 및 펩타이드 리간드), 항체 (예컨대, 이뮤노글로불린 G (IgG)), 소수성 리간드, 예컨대 탄화수소 사슬 (예컨대, C18 및 C8) 및 방향족 (예컨대, 페닐 및 펜에틸), 알코올, 아민 (예컨대, NH2), 시아노 (예컨대, CN) 및 그의 조합.
한 실시양태에서, 다수의 정밀-성형된 입자를 가둔다. 예를 들어, 정밀-성형된 입자를 용기 (예컨대, 튜브)내에 넣고, 프리트로 용기의 적어도 한쪽 말단을 봉하여 크로마토그래피 컬럼을 제조할 수 있다. 정밀-성형된 입자의 특성 (예, 조성 및 코팅) 및 사용되는 이동상 (예, 용매, 용매 대 수성 비, pH, 완충제 및 첨가제, 예컨대 이온-쌍 시약 및 아민 개질제)에 따라, 상기 컬럼을 흡착, 분할, 이온 교환, 크기 배제 및 친화성 크로마토그래피에 사용할 수 있다. 흡착 크로마토그래피에서, 분석물 또는 표적 분자는 고정상의 표면 상에 흡착된다. 분할 크로마토그래피에서, 박막이 고정상의 표면 상에 형성되고 분석물은 고체 지지체 상의 액체상과 상호작용한다. 이온 교환 크로마토그래피에서, 반대 전하의 분석물 이온이 정전기력에 의해 고정상으로 유인된다. 크기 배제 크로마토그래피에서, 분석물은 고정상 공극과의 상호작용을 통해 크기를 기준으로 분리된다. 친화성 크로마토그래피에서, 분자를 고정상 상에 고정, 예를 들어 항체를 고정상에 부착시켜 관심 분석물 또는 표적 분자, 예컨대 단백질을 선택적으로 결합시킨다.
적합한 컬럼은 당업계에 공지되어 있고, 유리, 중합체 재료, 스테인레스 강, 티탄 및 이의 합금 또는 니켈 및 이의 합금과 같은 재료로 구성할 수 있다. 컬럼 내에 입자를 효과적으로 패킹하여 컬럼을 채우는 방법은 당업계에 공지되어 있다.
정밀-성형된 입자의 크기가 약 20 ㎛ 미만이고/이거나 정밀-성형된 입자의 모양이 인접 입자와의 사이의 약간의 공간이 생기는 모양이면, 정밀-성형된 입자로 채워진 크로마토그래피 컬럼, 특히 큰 생체분자의 정제 또는 분리에 유용한 큰 컬럼 내의 배압이 허용할 수 없을 정도로 커질 것이다. 그러나, 이러한 제약사항은, 직경이 1 내지 2 ㎛이고 매우 높은 이동상 압력이 통상적으로 가해지는, HPLC 장비를 사용한 분석용 분리 경우와 같은 소규모 분리에는 적용되지 않을 것이다. 크로마토그래피 내의 평균 입자 크기는 2000 ㎛ 정도로 클 수 있지만, 평균 입자 크기는 통상적으로 500 ㎛ 이하이다. 평균 입자 크기가 약 500 ㎛를 초과하면, 크로마토그래피 과정의 효율성이 낮을 수 있는데, 특히 크로마토그래피 입자의 공극 사이로 종종 낮은 확산 속도를 갖는 큰 생체거대분자, 예컨대 단백질의 정제 또는 분리의 경우에 그러하다.
정밀-성형된 입자 (26)로 패킹된 경우 크로마토그래피 컬럼은, 이온 교환, 크기 배제, 친화성, 정상상 및 역상 크로마토그래피를 수행하는데 사용할 수 있다. 크로마토그래피 컬럼은 제조용 (예, 목적하는 분석물을 분리하거나 정제하는데 사용됨)일 수 있고/있거나 분석용 (예, 목적하는 분석물을 정량하는데 사용됨)일 수 있다. 크로마토그래피 컬럼은 장비, 예컨대 액체 크로마토그래피의 일부일 수 있다.
다른 실시양태에서, 정밀-성형된 입자 (26)는 여과 매체의 표면 상에 배치된다. 분석물 또는 표적 화합물과의 반응 또는 상호작용에 이용가능한 관능기를 바꾸기 위해 개질제로 정밀-성형된 입자를 처리하는 경우, 개질은 여과 매체의 표면 상에 배치하기 이전 또는 이후에 수행할 수 있다. 여과기 요소를 틀 내에 위치시켜 여과기 카트리지를 제공할 수 있다. 적합한 여과 매체 및 여과기 카트리지를 포함하는 시스템은, 예를 들어 미국 특허 제5,468,847호 (헤일만 등)에 추가적으로 기술된다. 예를 들어, 생체분자를 정제 또는 분리하기 위하여 이러한 여과기 카트리지를 사용할 수 있다. 통상적으로, 여과기 카트리지 시스템에 내재적인 보다 적은 압력 강하로 인하여, 크로마토그래피 컬럼내에서보다 여과기 카트리지내에 덜 경질인 입자 또는 더 작은 다공성 입자를 사용할 수 있다.
다른 실시양태에서, 다공성 정밀-성형된 입자는 연속적 다공성 매트릭스 내로 혼입된다. 표적 화합물과의 반응 또는 상호작용에 이용가능한 관능기를 바꾸기 위해 개질제로 정밀-성형된 입자를 처리하는 경우, 개질은 연속적 다공성 매트릭스 내로의 혼입 이전 또는 이후에 수행할 수 있다. 연속적 다공성 매트릭스는 통상적으로 직조 또는 부직조 섬유질 웹, 다공성 섬유, 다공성 막, 다공성 필름, 중공 섬유 또는 튜브이다. 유용한 매트릭스에는 직조 및 부직조 웹 (예컨대, 섬유질 웹 및 미소섬유화 중합체 재료, 예컨대 미소섬유화 폴리테트라플루오로에틸렌), 마이크로다공성 섬유 및 마이크로다공성 막이 포함된다.
본원의 장점 및 실시양태는 하기 실시예에 의해 추가로 예시되며, 본 실시예에 인용되는 특정 재료 및 그의 양, 및 또한 다른 조건 및 세부내용은 본원을 부당하게 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 모든 재료는 다르게 언급되거나 명백하지 않다면, 시판되거나 당업자에게 공지되어 있다.
<실시예>
하기 구체적이나 비제한적인 실시예는 본원을 예시하는 역할을 할 것이다. 실시예 내의 모든 부, 백분율, 비율 등은 다르게 언급되지 않는 한 중량을 기준으로 한다.
피라미드-모양의 생산 장비의 일반적인 생산 공정
폴리프로필렌으로 제조되는 주조 장비를 구리 또는 니켈 마스터 장비로부터 주조하였다. 주조 장비 표면을 피라미드-모양의 특징으로 패턴화하였다. 주조 장비를 폴리프로필렌으로 제조하였고, 본질적으로 시트 형태였다. 패턴의 피라미드는 3면을 가졌고, 그의 기저면이 인접 피라미드 기저면과 닿도록 배치하였다 (근접 패킹). 피라미드의 기저면은 한 면의 길이가 약 63 ㎛인 삼각형이었다. 피라미드의 높이는 약 63 ㎛이었다. 다음으로, 폴리에스테르 필름 (폴리에틸렌 테레프탈레이트; 130 ㎛ 두께; 미국 미네소타주 세이트 폴 소재의 쓰리엠 사에서 입수함)의 표면을 주조 장비에 대해 롤러를 수단으로 압착시켰다. 생성된 필름 표면은 그 안에 형성된 공동을 가졌다. 공동은 뒤집어진 피라미드로 특징지을 수 있다. 이러한 뒤집어진 피라미드는 길이가 약 63 ㎛인 기저면을 갖고 피라미드의 높이는 약 63 ㎛이었다.
검드롭 (Gumdrop)-모양의 생산 장비의 일반적인 생산 공정
주조 장비를 검드롭-모양 특징의 패턴을 갖는 표면으로 이루어지도록 제조하였다. 주조 장비를 폴리이미드로 제조하였고, 본질적으로 시트 형태였다. 패턴의 뒤집어진 검드롭을 인접 구조와의 사이에 2-마이크로미터 간격이 있도록 6각형 배열로 근접 패킹되도록 배치하였다. 검드롭-모양은, 직경이 약 69 ㎛이고 높이가 약 34 ㎛인 원기둥 부분과 원기둥 부분에 겹쳐진 반경 약 34 ㎛인 반구로 이루어졌다. 패턴의 유형은 도 5에 예시되었다. 다음으로, 폴리에스테르 필름 (폴리에틸렌 테레프탈레이트; 130 ㎛ 두께)의 표면을 주조 장비에 대하여 롤러를 수단으로 압착하였다. 생성된 필름 표면은 그 안에 형성된 공동을 가졌고, 공동은 높이가 약 69 ㎛이고 기저면 직경이 약 69 ㎛인 뒤집어진 검드롭으로 특징지을 수 있다.
실시예 1
2.5 ㎖ 분취량의 콜로이드성 실리카 (상표명 "날코 (NALCO) 2329" (40% 고형분), 미국 일리노이주 나퍼빌 소재의 날코에서 입수함)를 0.5 ㎖의 2-프로판올 (말린크로트 케미칼즈 (Mallinckrodt Chemicals) , 미국 뉴저지주 필립스버그 소재)과 혼합하였다. 상기 혼합물을 피라미드-모양의 생산 장비에 적용하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 (Loparex) 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 액체 혼합물을 분배하기 위하여 수동 롤러를 사용하였다. 라이너를 제거하고, 혼합물을 함유하는 생산 장비를 경화시키고 60℃에서 30분 동안 건조시켰다. 입자의 일부를 생산 장비로부터 테이프를 사용하여 제거하고, 광학 현미경 (64x, 라이카 마이크로시스템즈 (Leica Microsystems), 미국 일리노이주 배넉번 소재)으로 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 도 6에 보여지는 바와 같이 관찰되었다.
실시예 2
5 ㎖ 분취량의 40-42
Figure pct00002
나트륨 실리케이트 (EMD 케미칼즈 (EMD Chemicals) 사, 미국 뉴저지주 깁스타운 소재)를 20 ㎖의 탈이온수 및 2.5 ㎖의 2-프로판올 (말린크로트 케미칼즈, 미국 뉴저지주 필립스버그 소재)과 혼합하였다. 상기 혼합물에 0.5 ㎖의 진한 염산 (J.T. 베이커 (J.T. Baker), 미국 뉴저지주 필립스버그 소재)을 혼합하면서 첨가하였다. 산성화된 혼합물을 바로 피라미드-모양의 생산 장비에 적용하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 액체를 분배하기 위하여 수동 롤러를 사용하였다. 초기 혼합물이 젤화되면, 라이너를 제거하고 전구체 조성물을 갖는 생산 장비를 추가로 시키고 60℃에서 1시간 동안 건조되도록 하였다. 일부의 정밀-성형된 입자를 테이프로 수송하고 광학 현미경 아래에서 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 관찰되었다.
실시예 3
2 g 분취량의 아가로오스 (카탈로그 번호 A-9793, 시그마 케미칼 (Sigma Chemical), 미국 미주리주 세인트루이스 소재)를 플라스크 내의 100 ㎖의 탈이온수에 첨가하고 비등시켰다. 현미경 아래에서의 후속 시각화를 보조하기 위하여, 0.1 g의 이산화티탄 (알드리치 (Aldrich), 미국 위스콘신주 밀워키 소재)을 첨가하였다. 그 후 플라스크를 47℃ 수조 내에서 냉각시켰다. 혼합물 일부를 피라미드-모양의 생산 장비에 첨가하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮고, 혼합물을 수동 롤러로 펼쳤다. 아가로오스가 대략 5분 안에 젤화되었다. 정밀-성형된 입자의 일부를 테이프로 수송하고 광학 현미경 아래에서 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 도 7에 보여지는 바와 같이 관찰되었다.
실시예 4
다음을 함께 혼합하였다: 2.0 g의 에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트 (알드리치, 미국 위스콘신주 밀워키 소재), 1.2 g의 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 (알드리치, 미국 위스콘신주 밀워키 소재), 6.0 g의 데실 알코올 (알드리치, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 및 0.1 g의 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴) (상표명 "바조 (VAZO) 67", 미국 웨스트버지니아주 벨 소재의 듀퐁에서 입수함). 혼합물을 피라미드-모양의 생산 장비에 첨가하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 혼합물을 펼치기 위해 수동 롤러를 사용하였다. 상기 조합물을 두 석영 유리판 사이에 끼우고, 45분 동안 라이너를 통과시켜 자외선 광 (모델 B100 AP, 상표명 "블랙-레이 (BLAK-RAY)"로 입수함, 미국 캘리포니아주 업랜드 소재)에 노출시켰다. 정밀-성형된 입자의 일부를 테이프로 수송하고 광학 현미경 아래에서 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 관찰되었다.
실시예 5
다음을 함께 혼합하였다: 1.5 g의 다이비닐 벤젠 (알드리치, 미국 위스콘신주 밀워키 소재), 1.5 g의 스티렌 (알드리치 미국 위스콘신주 밀워키 소재), 2.4 g의 4-메틸-2-펜탄올 (알드리치, 미국 위스콘신주 밀워키 소재) 및 0.1 g의 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴) (상표명 "바조 67", 미국 웨스트버지니아주 벨 소재의 듀퐁에서 입수함). 혼합물을 피라미드-모양의 생산 장비에 첨가하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 라이너 하에서 생산 장비 상에 액체를 펼치기 위해 수동 롤러를 사용하였다. 상기 조합물을 두 석영 유리판 사이에 끼우고, 2시간 동안 라이너를 통과시켜 자외선 광에 단량체를 노출시켰다. 정밀-성형된 입자의 일부를 테이프로 수송하고 광학 현미경 아래에서 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 관찰되었다.
실시예 6
다음을 함께 혼합하였다: 1.54 g의 메틸렌-비스-아크릴아미드 (리서치 오가닉스 (Research Organics), 미국 오하이오주 클리블랜드 소재), 2.54 g의 AMPS 용액 (루브리졸 (Lubrizol) (미국 오하이오주 위클리프 소재)에서 입수한 물 중의 1-프로판설폰산, 2-메틸-2 (1-옥소-2-프로페닐) 아미노 모노나트륨 염 용액 50%), 8.5 ㎖의 2-프로판올 (말린크로트 베이커 사, 미국 뉴저지주 필립스버그 소재), 3.74 ㎖의 탈이온수, 0.060 g의 나트륨 퍼설페이트 (말린크로트 베이커사, 미국 뉴저지주 필립스버그 소재) 및 60 ㎕의 테트라메틸에틸렌다이아민 (아보카도 오가닉스 (Avocado Organics), 영국 헤이셤 소재). 혼합물을 피라미드-모양의 생산 장비에 첨가하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 라이너 하에서 장비의 표면 상에 액체를 펼치기 위해 수동 롤러를 사용하였다. 상기 조합물을 두 석영 유리판 사이에 끼웠다. 1시간 후, 정밀-성형된 입자의 일부를 세척을 통해 제거하고 광학 현미경하에서 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 관찰되었다.
실시예 7
5 g 분취량의 폴리에틸렌 글라이콜 6,000 (다우 케이컬, 미국 미시간주 미들랜드 소재)을 37.4 ㎖의 여과된 탈이온수 중에 용해시켰다. 그 후, 15.4 g의 메틸렌-비스-아크릴아미드 (리서치 오가닉스, 미국 오하이오주 클리블랜드 소재), 85 ㎖의 아이소프로필 알코올 (말린크로트 케미칼즈, 미국 뉴저지주 필립스버그 소재), 20 ㎖의 에틸렌 글라이콜 (J.T. 베이커, 미국 뉴저지주 필립스버그 소재) 및 25.5 g의 AMPS 용액 (50%, 미국 오하이오주 위클리프 소재의 루브리졸로부터 입수함)을 폴리에틸렌 글라이콜 용액에 첨가하고 혼합하였다. 그 후, 1 g의 2,2 -아조비스-(2-메틸프로피온아미딘)(HCl)2 (알드리치 케미칼, 미국 위스콘신주 밀워키 소재)를 첨가하고 혼합하였다. 혼합물을 피라미드-모양의 생산 장비에 첨가하고, 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 라이너 하에서 생산 장비 상에 액체를 펼치기 위해 수동 롤러를 사용하였다. 석영 유리 한 조각을 라이너 상부 그리고 피라미드-모양의 생산 장비 아래에 놓고, 상기 조합물을 자외선 광에 20분 동안 노출시켰다. 정밀-성형된 입자의 일부를 광학 현미경 아래에서 시각화하자, 피라미드-모양의 입자가 도 8에 보여지는 바와 같이 관찰되었다. 철저한 세척 및 진공하에서의 건조 후, 정밀-성형된 입자의 다공도를 질소 흡착법 (트라이스타 (TriStar) 3000 기체 흡착 분석기, 마이크로메리틱스 인스트루먼트 사 (Micromeritics Instrument Corp.), 미국 조지아주 노크로스 소재)을 이용하여 측정하였다. 정밀-성형된 입자의 단일 점 BET 표면적이 112.2 ㎡/g으로 측정되었다.
비교예 1
입자를 미국 특허 제6,475,253호 (쿨러 (Culler) 등)에 기재된 일반적인 공정 1에 따라 하기의 슬러리를 사용하여 제조하였다: 32%의 TMTPA/TATHEIC의 60/40 블렌드 (사토머 (Satomer), 미국 펜실베니아주 엑스턴 소재), 0.32%의 광개시제 (에사큐어 (Esacure) KB1로서 사토머 사 (미국 펜실베니아주 엑스턴 소재)로부터 입수가능한 벤질 다이메틸 케탈), 입자 크기가 약 125 ㎛인 45.86%의 분쇄 보조제 KBF4 및 입자 크기가 약 10 ㎛인 21.82%의 분쇄 보조제 KBF4. 정밀-성형된 입자의 다공도를 질소 흡착법 (트라이스타 3000 기체 흡착 분석기, 마이크로메리틱스 인스트루먼트 사, 미국 조지아주 노크로스 소재)을 이용하여 측정하였다. 연마 제품에 사용되는 정밀-성형된 분쇄 보조제의 단일 점 표면적은 0.5 ㎡/g의 단일 점 BET 표면적을 가졌다.
실시예 8
실시예 7에서 제조한 바와 같은 아크릴아미드 혼합물을 검드롭-모양의 생산 장비에 첨가하였다. 혼합물을 장비에 첨가하고 플루오로중합체 이형 라이너 (로파렉스 그레이드 10256, 로파렉스, 미국 일리노이주 윌로우브룩 소재)로 덮었다. 라이너 하에서 생산 장비 상에 액체를 펼치기 위해 수동 롤러를 사용하였다. 석영 유리 한 조각을 라이너 상부 그리고 피라미드-모양의 생산 장비 아래에 놓고, 상기 조합물을 자외선 광에 5 내지 20분 동안 노출시켰다. 정밀-성형된 입자의 일부를 광학 현미경 아래에서 시각화하자, 검드롭-모양의 입자가 도 9에 보여지는 바와 같이 관찰되었다.
실시예 9
실시예 8로부터의 정밀-성형된 입자를 물로 세척하고, 바이오-켐 밸브 (Bio-Chem Valve) (미국 뉴저지주 분타운 소재)에서 생산된 0.3 cm x 5 cm 유리 컬럼에 수성 슬러리로서 패킹하였다. 다공성 테플론 프리트 (25 ㎛ 평균 공극 크기, 스몰 파츠 사 (Small Parts, Inc.), 미국 플로리다주 마이아미 레이크 소재)를 튜브의 양 말단에 위치시켜 액체 크로마토그래피 컬럼을 형성하였다. 컬럼을 FPLC (고속 단백질 액체 크로마토그래피) (상표명 "아크타 익스플로러 (AKTA EXPLORER) 10", 스웨덴 웁살라 소재의 GE 헬쓰케어 (GE Healthcare)에서 입수함)로 조합하고, 50 mM의 아세테이트, pH=4.5의 40 mM의 NaCl의 이동상을 이용하여 0.088 ㎖/min의 유속에서 평형시켰다. 5㎎/㎖의 IgG (이퀴텍 (Equitech), 미국 텍사스주 커빌 소재), 50 mM의 아세테이트, pH=4.5의 40 mM의 NaCl의 용액을 컬럼을 통과해 펌핑시켰다. UV 검출을 이용하여, 용리물을 280 ㎚ 파장에서 모니터링하였다. 280 ㎚ 흡수율을 IgG 농도와 상호연관시켰다. 컬럼으로부터의 IgG 돌파를 시간에 걸쳐 모니터링하였다. 입자가 10% 돌파에서, 1 ㎖의 매체 당 68 ㎎의 IgG을 결합할 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 범주 및 주제에서 벗어나지 않는 한, 본 발명의 예상가능한 개질 및 변경은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명은 예시 목적으로서, 본 출원에서 설명된 실시양태로 제한되어서는 안된다.

Claims (17)

  1. (i) 적어도 하나의 본질적으로 편평한 표면 및
    (ii) (a) 10 ㎡/g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나를 포함하는 다공도
    를 갖는 다수의 정밀-성형된 입자를 포함하는 물품.
  2. 제1항에 있어서, 다공도가 100 ㎡ /g 이상인 물품.
  3. 제1항에 있어서, 다공도가 50 킬로달톤 이상인 물품.
  4. 제1항에 있어서, 정밀-성형된 입자가 유기 재료 또는 무기 재료로부터 유도되는 전구체 조성물로부터 유도되는 것인 물품.
  5. 제4항에 있어서, 무기 재료가 실리케이트, 티탄 졸 및 실리카 졸 중 적어도 하나를 포함하는 물품.
  6. 제4항에 있어서, 유기 재료가 다당류 및 에틸렌성 불포화 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 물품.
  7. 제4항에 있어서, 전구체 조성물이 포로젠을 추가로 포함하는 물품.
  8. 제7항에 있어서, 포로젠이 알코올, 에틸렌 글라이콜, 폴리에틸렌글라이콜 및 프로필렌 글라이콜 중 적어도 하나를 포함하는 물품.
  9. 제1항에 있어서, 정밀-성형된 입자가 관능기를 포함하는 물품.
  10. 제9항에 있어서, 관능기가 친화성 리간드, 양이온, 음이온 및 소수성 리간드 중 적어도 하나인 물품.
  11. 제1항에 있어서, 정밀-성형된 입자의 크기가 실질적으로 균일한 물품.
  12. 제1항에 있어서, 정밀-성형된 입자의 모양이 균일한 물품.
  13. 제11항에 있어서, 정밀-성형된 입자의 모양이 균일한 물품.
  14. 제1항에 있어서, 다수의 정밀-성형된 입자가 2가지 이상의 모양 분포를 포함하는 물품.
  15. 제1항에 있어서, 다수의 정밀-성형된 입자가 2가지 이상의 실질적으로 균일한 크기 분포를 포함하는 물품.
  16. (I) 용기 및
    (II) (i) 적어도 하나의 본질적으로 편평한 표면 및 (ii) (a) 10 ㎡/g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나를 포함하는 다공도를 포함하는 다수의 정밀-성형된 입자
    를 포함하는 물품.
  17. 전구체 조성물을, 적어도 하나의 연속적 표면 및 다수의 공동을 갖는 생산 장비 상에 도입하여 전구체 조성물로 적어도 일부의 공동을 채우고, 여기서 경화시 전구체 조성물이 공동에 상응하는 모양을 갖는 조성물을 형성하여, (a) 10 ㎡/g 이상 또는 (b) 5 킬로달톤 이상 중 적어도 하나를 포함하는 다공도를 갖는 다수의 정밀-성형된 입자를 생성하는 단계를 포함하는 다수의 정밀-성형된 입자의 제조 방법.
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