Полиакриламидный гель

Нити линейного полимера акриламида, сшитые N.N'-метиленбисакриламидом, образуют относительно жесткую и химически инертную пространственную сетку геля, хорошо удерживающую воду. Пористость и жесткость геля определяется процентным содержанием в нем полимера. Гранулированные матрицы полиакриламидного геля (ПААГ) используются только для гель-фильтрации. Рабочий диапазон рН — 3-8. Гель можно автоклавировать; он выдерживает контакт с разбавленными органическими кислотами, 8 М мочевиной, 6 М гуанпдинхлоридом,   детергентами.   В  отличие   от  агарозы ПААГ  «не боится» высушивания. Матрицы поставляются и виде сухих сферичес­ких гранул нескольких диапазонов диаметров в интервале от 40 до 300 мкм. При замачивании они сильно набухают и могут связывать, в зависимости от содержания ПААГ, от 3 до 30 мл воды на 1 г су­хих гранул. Полиакриламидпые патрицы выпускают фирмы «Bio-Rad» (под общим названием «Bio-Gel P») и «Roanal» (под названием «Акрилекс»). На основе полиакриловой кислоты выпускают также ионообменники — «Trisacryl» (фирма  «LKI3») и «Bio-Rex 70» (фирма «Bio-Rad»). В целях объединения достоинств описанных выше материалов было создано два новых типа комбинированных матриц — «Sephacryl» и «Ultrogel AcA».

Сефакрилы

Структура полиэтиленбисакриламида.

Торговое название «Sephacryl» получила разработанная фирмой «Pharmacia» матрицадля гель-фильтрации на основе декстрана и N,N'-метиленбисакриламида. В ней удачно сочетаются качества сефадексов и ПААГ — нити декстрана и полимерные нити метилеп-бисакриламида (он способен полимеризоваться в нити подобно акрил-амиду химически связаны друг с другом). Получается очень жесткий гель, пористость которого легко контро­лировать. Он гидрофилен, химически инертен, выдерживает контакт с 8 М мочевиной, 6 М гуанидинхлоридом, детергентами и органиче­скими растворителями; его можно автоклавировать при 120^oС. Рабо­чий диапазон рН — 2-11. Благодаря своей жесткости сефакрил мо­жет быть использован при значительно больших скоростях элюции, чем сефадекс с такой же пористостью. Адсорбция здесь несколько более заметна, чем у сефадексов, особенно при кислых значениях рН (ее подавляет 0,05 М NaCl). Сефакрил поставляется в виде сус­пензии набухших гранул с размерами 40—105 мкм.

Ультрагели типа АсА

«Ultrogel AcA» — еще один вариант жесткой матрицы, обеспечи­вающей широкие возможности выбора размера пор. Здесь контроли­руемая пористость ПААГ сочетается с жесткостью агарозы — сетка ПААГ полимеризуется внутри жесткого каркаса агарозы. Химической связи между ними нет, но агароза придает жесткость сфери­ческим гранулам ультрогеля, в то время как их пористость опреде­ляет ПААГ. По химической и термической стойкости эта матрица сходна с агарозой; диапазон диаметров гранул — 60—140 мкм. Мат­рицы типа «Ultrogel AcA» с различным содержанием агарозы и ПААГ в виде водных суспензий поставляют фирмы «LKB» и «113F». Эти матрицы нашли применение не только для гель-филь­трации, но и для синтеза аффинных сорбентов на их основе.

Полистирольные смолы

Нити линейного полимера полистирола, химически «сшитые» мо­лекулами дивинилбензола в жесткую пространственную сетку, вы­пускаются в виде сухих сферических гранул под торговым названием «смол» («resins»).

Структура полистирола

Содержание дивинилбензола варьирует от 2 до 12%, определяя сред­ние размеры пор сетки. Эти размеры обычно малы, так что внутрен­ний объем гранул полистирола доступен только для низкомолеку­лярных соединений (нуклеотидов, аминокислот, коротких пептидов и др.). Впрочем, имеются и «макроретикулярные» типы смол на осно­ве полистирола; при их изготовлении микрогранулы смолы спе­каются в гранулы обычных размеров (30—300 мкм). Внутренний объем таких гранул, представленный свободным пространством, остающимся между микрогранулами, доступен для биологических макромолекул. Немодифицированные полистирольные смолы гидрофобны. Моди­фикация осуществляется присоединением ионогенных групп по остат­кам бензола в пара-положении. Это придает смоле в целом гидрофильность, хотя возможность и склонность к гидрофобным взаимо­действиям с фракционируемым материалом сохраняется. Для хрома­тографии компонентов белков и нуклеиновых кислот в водных элюентах смолы на основе полистирола применяются только в качестве матриц ионообменников. Благодаря частоте расположения в про­странстве остатков бензола эти матрицы отличаются высоким содер­жанием ионогенных групп. Химически они очень устойчивы (можно промывать 4 н. НС1 и 2 н, NaOH) и выдерживают нагревание до 120°C. При замачивании гранулы набухают, связывая (в зависимости от пористости) от 1 до 3 мл воды на 1 г сухой смолы. Макроретикулярные ионообменники на основе полистирола можно, вообще говоря, использовать для хроматографиибелков, но при этом следует опа­саться денатурации за счет гидрофобных взаимодействий белковых глобул с материалом матрицы.

Для липофильных белков мембран такое взаимодействие, по-видимому, опасности не представляет. Наиболее популярные ионообменники на основе полистирола вы­пускаются под торговыми названиями «Dowex» (фирма «Dow Che­mical Со») и «Amberlyte» (фирма «Rohm and Haas») и перепродаются большинством фирм, торгующих биохимическими реактивами. Хоро­ню промытые и отсеянные обменники тина «Dowex» для аналитичес­ких целей поставляет фирма «Bio-Rad» под наименованием «Bio-Rad AG». Повышенные требования, предъявляемые к ионообменникам для современных аминокислотных анализаторов, привели к разра­ботке специальных полистирольных смол («Aminex», «Durrum» и др.) с малым разбросом размеров около номинальных значений порядка 10—20 мкм. Для высокоэффективной хроматографии при высоких давлениях (ЖХВД) производят так называемые «пленочные ионообменники, у которых пленка полистпрольной смолы толщиной около 1 мкм фиксирована на поверхности стеклянных шариков диаметром 4 мкм («Whatman-Pellionex»).