Полимеры, чувствительные к изменению температуры

термореактивные полимеры и гидрогели с НКТР ниже 40-45°C

- существует область, где полимерный раствор имеет НКТР. Синтезированы полимеры с самыми различными НКТР. В настоящее время активно изучается возможность применения некоторых из них в биотехнологии, в первую очередь это полиизопропилакриламид (поли-НИПАА) и другие поли-N-алкилакриламиды.

Полимерные комплексы

комплексы, образованные двумя различными полимерами или полимером и низкомо­лекулярным соединением, рас­творимость поликомплексов в воде зависит от доли заряженных ионогенных групп, от относительной длины противоположно заряженных полиионов, от рН и ионной силы раствора.

Кооперативный характер взаимодействия между поли­ионами делает такие поликомплексы исключительно ста­бильными, они обладают способностью к обмену полиионами. Нестехиометрические полиэлектролитные комплек­сы, образующиеся при взаимодействии поликатиона, например поли-А-этил-4-винилпиридинийбромида, и избыт­ка полианиона, например полиметакриловой кислоты, способны переходить количественно из раствора в осадок при изменении рН всего на 0.3 единицы.

Области применения сч- полимеров Концентрирование белковых растворов и обезвоживание суспензий

При коллапсе гидрогели сжимаются в объеме до 1000 раз. дегидратированный гель набухает в исходном растворе, «забирая» воду. высокомолекулярные вещества, не способные проникать в поры, остаются в сконцентрирован­ном виде в растворе. После отделения фильтрацией или центрифугирова­нием дегидратированный гель вновь готов для концен­трирования новой порции исходного раствора.

Мембраны с регулируемой проницаемостью

Способность СЧ- полимеров резко переходить из развернутой глобулы в компактный клубок использована для создания мембран с контролируемой проницаемостью. В развернутой конформации полимерные молекулы, иммоби­лизованные на поверхности, не препятствуют проникнове­нию растворенных веществ внутрь пор. В компактной конформации полимерные молекулы блокируют или сильно затрудняют доступ растворенных веществ внутрь пор.

Гидрогель сополимера акриламида и акриловой кис­лоты, иммобилизованный на пористом стекле, находится в изометрических условиях. Такая мембрана пропускает вод­ные растворы полиоксиэтилена только с М < 4000. Коллапс гидрогеля в 50%-ном ацетоне приводит к резкому увеличе­нию проницаемости мембраны: она уже способна пропускать полиоксиэтилен с М - 80000.

Выделение и очистка биомолекул

Способность СЧ-полимеров в водном растворе обра­зовывать отдельную фазу при незначительном изменении условий использована для выделения и очистки белков.

К исходной смеси, содержащей целевой белок, добав­ляют конъюгат «умного» полимера с лигандом, обладаю­щим сродством к данному белку, который образует комплекс с целевым белком. При изменении условий (изменение рН, температуры, ионной силы, добавление специфических ком- плексообразователей) полимерный конъюгат вместе с целе­вым белком выделяется в виде отдельной полимерной фазы, а примеси остаются в растворе. Полимерную фазу отделяют от супернатанта. Впервые подобный подход был использован в для выделения трипсина.

Иммобилизация биокатализаторов

Способность полимеров в водном растворе образовывать отдельную фазу при незначительном изменении внешних условий может быть использована для создания обратимо растворимых биокатализаторов, если молекула фермента ковалентно связана с полимером. Обратимо растворимый биокатализатор приобретает достоинства иммобилизован­ных ферментов (простота отделения от реакционной смеси и возможность многократного использования), но при этом позволяет преодолеть такие недостатки иммобилизованных в твердых матрицах ферментов, как диффузионные затруд­нения транспорта субстратов и продуктов (особенно высоко­молекулярных), невозможность использования в реакциях с нерастворимыми субстратами или продуктами. биокатализаторы, полученные при иммобилизации ферментов и клеток с помощью СЧ- полимеров, приобретают новые необычные свойства. Они могут сочетать достоинства гомогенных и гетерогенных катализаторов, служить удобными «химическими выключа­телями», чувствительными к небольшим изменениям внеш­них условий, отличаться более высокой производитель­ностью за счет работы «термического насоса».