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Dokumentenidentifikation DE69110049T2 18.01.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0549706
Titel DURCH KATIONISCHE LADUNGEN MODIFIZIERTE MIKROPORÖSE MEMBRANEN.
Anmelder Gelman Sciences, Inc., Ann Arbor, Mich., US
Erfinder HU, Ho-Pin, Ann Arbor, MI 48103, US;
KATSNELSON, Inessa, Ann Arbor, MI 48104, US;
SELLINGER, Alan, Ann Arbor, MI 48103, US;
TAMASHIRO, Wesley, Ypsilanti, MI 48197, US
Vertreter Patentanwälte Schönherr & Serwe, 54290 Trier
DE-Aktenzeichen 69110049
Vertragsstaaten AT, BE, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.09.1991
EP-Aktenzeichen 919178335
WO-Anmeldetag 11.09.1991
PCT-Aktenzeichen US9106584
WO-Veröffentlichungsnummer 9204971
WO-Veröffentlichungsdatum 02.04.1992
EP-Offenlegungsdatum 07.07.1993
EP date of grant 24.05.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.01.1996
IPC-Hauptklasse B01D 69/02
IPC-Nebenklasse G01N 33/545   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft neuartige, kationisch geladene semihydrophobe Polyethersulfonmembranen (CSHP-Membranen), die sowohl hydrophile als auch semihydrophobe Eigenschaften aufweisen. Die CSHP-Membranen sind zur Filtration von Fluiden, für makromolekulare Transfers, zur Elektrophorese, für Blotting-Verfahren und dergleichen verwendbar. In dieser Hinsicht weisen die CSHP-Membranen im Vergleich zu herkömmlichen hydrophilen Membranen und hydrophoben Membranen hervorragende Eigenschaften auf und sind hinsichtlich der Empfindlichkeit für die Immobilisierung von Biomolekülen, hinsichtlich der Vermeidung des Verlusts des Biomoleküls beim Ablösen und hinsichtlich der Anzahl der ausführbaren Hybridisierungs- und Ablösezyklen wesentlich besser. Insbesondere betrifft die Erfindung durch kationische Ladungen modifizierte mikroporöse Membranmedien des Typs, der in der medizinischen, genetischen und biochemischen Forschung und in der Nahrungsmittel- und Weinindustrie, der kosmetischen Industrie, der Biotechnologie, der pharmazeutischen und der elektronischen Industrie verwendet wird.

Die Fähigkeit zur Trennung von Proteinen durch Anlegen eines elektrischen Stroms wurde vor annähernd sechzig Jahren beschrieben. Diese frühen Experimente wurden vollständig in flüssigen Puffersystemen durchgeführt, und Proteine wurden als schlecht isolierte Konzentrationsgradienten sichtbar. Seit damals sind verschiedene poröse Materialien (z. B. Papier und Gele) mit Erfolg für die Elektrophorese von Proteinen eingesetzt worden und ergaben wesentliche Verbesserungen der Auflösung. Die vielleicht bemerkenswerteste dieser Verbesserungen ergab sich durch die Einführung von Polyacrylamidgelen. Bei Verwendung in Verbindung mit Natriumdodecylsulfat als Protein-Denaturierungsmittel ergab die Elektrophorese von Proteinen durch Polyacrylamidgele eine hohe Auflösung von Proteinen unterschiedlicher Molekulargewichte.

In Gelen elektrophoretisierte Biomoleküle (z. B. Proteine, Nucleinsäuren, Kohlenwasserstoff) können durch die verschiedensten Farbstoffe angefärbt werden. Anhand ihrer Lage im Gel relativ zu bekannten Standards können bestimmte Merkmale der Biomoleküle, wie z. B. das Molekulargewicht und der isoelektrische Punkt des Biomoleküls, festgestellt werden.

Hydrophobe Polymere können benetzbar gemacht werden, beispielsweise durch Beimengen von Polyethylenglycol, wie in der EP-0228072 und der US-P-4964990 beschrieben.

Ladungsmodifizierte mikroporöse Membranen können für den makromolekularen Transfer (z. B. DNA-Southern-Blot) verwendet werden und sind in der US-P-4 512 896 und in den EP-P-0 050 864 und 0 347 755 vorgeschl agen worden.

Der Transferprozeß, auch als "Blotting" (Übertragung auf eine immobilisierende Matrix) bekannt, ist hier als die Gesamtheit der Schritte definiert, die mit dem physischen Transport von Biomolekülen von einer Gelmatrix auf eine mikroporöse Membran verbunden sind, auf der sie immobilisiert werden. Zu den Gelmatrizen gehören Agar, Agarose, Polyacrylamid oder Kombinationen dieser Substanzen. Das biomolekülhaltige Gel wird, kurz gesagt, in direkten Kontakt mit einer mikroporösen Membran gebracht. Die Moleküle werden durch elektrischen Strom oder durch Fluidströmung gezwungen, sich von dem Gel zur Membran zu bewegen. Der Transfer durch Fluidströmungsverfahren kann passiv (durch Kapillarität) oder durch einen angelegten Druck erfolgen. Eine erzwungene Fluidströmung kann positiv oder negativ (Unterdruck) sein.

Der Begriff "makromolekularer Transfer", wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf Prozesse zur Übertragung biologischer Makromoleküle, wie z. B. Nucleinsäuren und Proteine, von Elektrophoresegelen auf einen bestimmten Typ einer immobilisierenden Matrix. Von besonderer Bedeutung ist das Nucleinsäure-Blotting, wie z. B. das DNA-Blotting. In der Vergangenheit sind eine Vielzahl von DNA-Blotting-Verfahren entwickelt worden. Das gebräuchlichste dieser Verfahren wird als "Southern Blotting" bezeichnet, bei dem DNA-Fragmente durch chromatografische Verfahren getrennt und dann denaturiert werden, wobei sie sich noch in dem Gel befinden. Das Gel wird neutralisiert und auf Fließpapiere aufgebracht, die sich in Kontakt mit einer Pufferlösung befinden, welche in einem Pufferbehälter enthalten ist. Die Blotting-Membran wird dann auf das Gel aufgelegt. Während die Pufferlösung in das Gel fließt, wird die DNA eluiert und lagert sich an die Blotting-Membran an, wodurch das DNA-Fragmentmuster auf die Blotting- Membran übertragen wird. Das DNA-Fragmentmuster kann schließlich unter Anwendung von Hybridisierungsverfahren mit markierten Nucleinsäuren, die zu den spezifischen gebundenen Fragmenten komplementär sind, nachgewiesen werden.

Derzeit verfügbare DNA-Blotting-Membranen sind auf Cellulosenitrat, geladenes Nylon, geladenes Polyvinylidendifluorid und aktivierte, mit diazo-haltigen Verbindungen derivatisierte Papiere beschränkt. Die handelsüblichen geladenen Blotting-Membranen gehören zu zwei Typen, wobei der eine Typ hydrophob, der andere hydrophil ist. Als Beispiel für den ersten Typ läßt sich eine hydrophobe, geladene Polyvinylidendifluorid- (PVDF-)Membran angeben, die durch ein einfaches Beschichtungsverfahren auf einem hydrophilen oder hydrophoben PVDF-Membransubstrat hergestellt wird, wie in der EP-P-0 347 755 beschrieben. Als Beispiel für den zweiten Typ läßt sich eine hydrophile, geladene Membran angeben, die durch Behandlung einer hydrophilen Membran mit einer ladungshaltigen Polymerlösung unter geeigneten Bedingungen hergestellt wird, wie in der US-P-4512896 beschrieben. Somit werden nach den bekannten Verfahren die geladenen Polymere direkt auf die Hauptpolymermatrix im Membransubstrat aufgetragen, und diese Verfahren befassen sich nicht mit einer Aufladung durch Reaktion mit Zusätzen, die in einem Membransubstrat vorhanden sind.

Die vorliegende Erfindung schafft eine durch kationische Ladungen modifizierte, semihydrophobe mikroporöse Membran, die aufweist: ein mikroporöses Membransubstrat mit Polyethersulfon und mindestens einem nicht auslaugbaren polymeren Zusatzstoff, der unter Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglycol ausgewählt ist, wobei der Zusatzstoff die Hydrophilie verstärkt und funktionelle Gruppen aufweist, die mit reaktiven Gruppen ladungsmodifizierender Mittel latent reaktionsfähig sind; ein primäres ladungsmodifizierendes Mittel mit Polyethylenimin-Epichlorhydrin-Harz, das Polyamine enthält, mit elektrophilhaltigen Verbindungen chemisch reagieren und auf diese Weise eine positive Nettoladung erteilen kann und chemisch an den polymeren Zusatzstoff anpolymerisiert wird; und ein sekundäres ladungsmodifizierendes Mittel, das eine Funktionalität enthält, die mit dem primären ladungsmodifizierenden Mittel reaktionsfähig ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus partiell phosphiniertem Polyvinylbenzylchlorid, Ammonium- und Sulfonium-Analogen davon und quaternisiertem Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin) besteht, wobei das sekundäre Mittel mit dem primären Mittel in einem Anteil zur Reaktion gebracht wird, der entweder so bemessen ist, daß die Größe der endgültigen positiven Formalladung über den Wert erhöht wird, der auf seine Reaktion mit dem primären Mittel zurückzuführen ist, oder so, daß die Empfindlichkeit des primären Mittels gegenüber der Abweichung des Umgebungs-pH-Werts verringert wird.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer durch kationische Ladungen modifizierten mikroporösen Membran mit den Schritten:

A. Bereitstellen eines mikroporösen Membransubstrats mit Polyethersulfon und mindestens einem nicht auslaugbaren polymeren Zusatzstoff, der unter Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglycol ausgewählt ist, wobei der Zusatzstoff Hydrophilie verleiht und funktionelle Gruppen aufweist, die mit Gruppen von ladungsmodifizierenden Mitteln latent reaktionsfähig sind;

B. Reaktion des Membransubstrats mit einem primären ladungsmodifizierenden Mittel mit Polyethylenimin-Epichlorhydrin-Harz in einem Anteil, welcher dem Membransubstrat eine bestimmte positive Ladung verleiht;

c. Reaktion des primären ladungsmodifizierenden Mittels mit einem sekundären ladungsmodifizierenden Mittel, das eine Funktionalität enthält, die mit dem primären ladungsmodifizierenden Mittel reaktionsfähig ist, ausgewählt unter partiell phosphiniertem Polyvinylbenzylchlorid, Ammonium- und Sulfonium-Analogen des phosphinierten Benzylchlorids und quaternisiertem Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin), wobei das sekundäre Mittel mit dem primären Mittel in einem Anteil zur Reaktion gebracht wird, der entweder so bemessen ist, daß die Größe der endgültigen positiven Formalladung über den Wert erhöht wird, der auf seine Reaktion mit dem primären Mittel zurückzuführen ist, oder so, daß die Empfindlichkeit des primären Mittels gegenüber der Abweichung des Umgebungs-pH-Werts verringert wird; und

D. Waschen und Trocknen der entstandenen ladungsmodifizierten Membran.

Fig. 1 zeigt ein Autoradiogramm, in dem eine geladene Nylonmembran (Genescreen Plus , DuPont) mit einer geladenen Polyethersulfonmembran (einer CSHP-Membran, hergestellt gemäß der Beschreibung im untenstehenden Beispiel 9) unter optimalen Bedingungen für jede Membran beim DNA-Blotting verglichen wird.

Fig. 2 zeigt ein Autoradiogramm, in dem eine geladene Nylonmembran (Genescreen Plus ) unter Transfer-Bedingungen beim Southern Blotting mit einer CSHP-Membran verglichen wird.

Fig. 3 zeigt ein Autoradiogramm, in dem eine geladene Nylonmembran (Genescreen Plus ) in DNA-Hybridisierungs-/Resondierungs-Anwendungen mit einer CSHP-Membran verglichen wird.

Fig. 4 zeigt ein Autoradiogramm in dem eine nicht gealterte CSHP- Membran und eine gealterte CSHP-Membran in ihrer Southern-Blot-Leistung miteinander verglichen werden.

Fig. 5 zeigt ein Autoradiogramm, in dem die Leistungen einer geladenen hydrophilen Membran (Genescreen Plus ), einer geladenen hydrophoben Membran (Immobilon N , Millipore Corp.) und einer CSHP-Membran beim Kapillartransfer (Feld A) bzw. beim Vakuumtransfer (Feld B) von DNA miteinander verglichen werden.

Fig. 6 zeigt ein Autoradiogramm von Southern-Blots, das die Retention von DNA durch eine geladene hydrophile Membran (Hybond N , Amersham Corp.), eine geladene hydrophobe Membran (Immobilon N ) bzw. durch eine CSHP- Membran nach 5 Hybridisierungs- und Ablösezyklen darstellt.

Fig. 7 zeigt ein Autoradiogramm der Leistung einer geladenen hydrophilen Membran (Genescreen Plus ), einer geladenen hydrophoben Membran (Immobilon N ) und einer CSHP-Membran für den Western-Blot-Transfer und die Immobilisierung von E. coli-Proteinen mit anschließender Immunfärbung unter Verwendung eines Meerrettichperoxidase/4-Chlor-1-Naphthol-Systems.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm, das die Retention von DNA durch eine CSHP- Membran im Verlauf mehrerer Hybridisierungs-und Ablösezyklen darstellt.

Die erfindungsgemäßen kationisch geladenen Substrate weisen mikroporose Membranen auf hier manchmal als mikroporöse kationische hydrophil-semihydrophobe Membranen oder als mikroporöse kationische semihydrophobe Polyethersulfonmembranen (CSHP Membranen) bezeichnet die mit festen formalen Ladungsgruppen, welche eine positive Nettoladung enthalten, ladungsmodifiziert worden sind.

In dieser Hinsicht wurden die Hydrophilie und die Hydrophobie einer typischen erfindungsgemäßen Membran relativ zu denjenigen herkömmlicher hydrophiler und hydrophober Membranen durch Flachmaterialbenetzungs- und Kapillarbenetzungsverfahren (Wassersaugtest) bestimmt. Geladene Membranen, die gegenwärtig als "hydrophob" bezeichnet werden, wie z. B. Immobilon N (Millipore Corp.), sind weder in Wasser (Oberflächenspannung = 72 10&supmin;&sup5; N/cm [72 Dyn/cm]) noch in einer 23%-igen NaCl-Lösung (81 10&supmin;&sup5; N/cm [81 Dyn/cm]) benetzbar. Membranen, die als "hydrophil" klassifiziert werden, wie z. B. Hybond-N (Amersham Corp.) und Genescreen Plus (DuPont), sind in beiden Flüssigkeiten benetzbar. Die vorliegende kationisch geladene Polyethersulfonmembran ist in Wasser benetzbar, daher die Einstufung als hydrophil jedoch nicht in 23%-igem NaCl, daher die Einstufung als semihydrophob (vergleiche die untenstehende Tabelle I).

Die Semihydrophobie der vorliegenden Membran ist in dem Wassersaugtest deutlicher erkennbar. Die beiden im Test verwendeten hydrophilen Membranen hatten Sauggeschwindigkeiten von 4-5 Sekunden/13 mm, während die erfindungsgemäßen Membranen in typischen Fällen Sauggeschwindigkeiten von 22 Minuten/13 mm zeigten.

TABELLE I TRÄNK- UND SAUGBENETZBARKEITEN HYDROPHOBER, HYDROPHILER UND SEMIHYDROPHOBER MEMBRANEN
Tränkbenetzbarkeit (s) Saugbenetzbarkeit (min) Membran hydrophoba hydrophil 1b hydrophil 2c semihydrophobd nw nicht benetzbar a Immobilon-N (Millipore Corp.) b Genescreen Plus (DuPont/NEN) c Hybond-N (Amersham Corp.) d CSHP-Membran

Gegenwärtig im Handel erhältliche geladene Membranen für Transfer-/Immobilisierungs-Anwendungen zeigen mit zunehmendem Alter eine Abnahme der Empfindlichkeit und der Resondierungsleistung. Infolgedessen empfehlen die meisten Hersteller, eine Membran innerhalb von 1-2 Jahren nach dem Einkaufsdatum zu verwenden. Im Gegensatz dazu zeigten DNA- Bindungsexperimente mit der erfindungsgemäßen kationisch geladenen Polyethersulfonmembran typischerweise eine Zunahme der Leistung mit dem Alter (Fig. 4). Durch Vergleich mit der Geltransfer-und Resondierungsleistung frisch hergestellter erfindungsgemäßer Membranen zeigten die Ergebnisse eine verbesserte Leistung der gleichen Membranen, die 8 Monate bei Zimmertemperatur bzw. 6 Monate bei 50ºC gelagert worden waren.

Der Begriff "mikroporöse Membran", wie er hier verwendet wird, definiert eine Membran, deren Porengrößenbereich so bemessen ist, daß die Membran keine gelösten Proteine oder Salze aus wäßrigen Einsatzlösungen zurückhält oder nicht durchläßt. Vorzugsweise hat die mikroporöse Membran eine mittlere Porengröße von 0,05 um bis 10 um und einen Wasserdurchblaspunkt (WBP) von weniger als 8,44 kg/cm² (120 psi).

Die Herstellung der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen kationisch geladenen mikroporösen Membranen beruht auf einem Nachbehandlungsverfahren. Das für die Nachbehandlung geeignete Membransubstrat muß mindestens einen nicht auslaugbaren polymeren Zusatzstoff enthalten (vorzugsweise mindestens 2 Gew.-%, bezogen auf das Hauptmatrix-Polymer in der mikroporösen Membran). Der Zusatzstoff verstärkt die Hydrophilie und weist funktionelle Gruppen auf, die mit Epoxidgruppen (oder dem Vorläufer von Epoxidgruppen) latent reaktionsfähig sind. Ein bevorzugtes Beispiel für eine geeignete Substratmembran ist eine Membran mit Polyethersulfon, die in der US-P-4900449 beschrieben wird, mit der Formel:

wobei n vorzugsweise eine ganze Zahl von 50 bis 150 ist. Diese Membran enthält die Zusätze Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglycol als nicht auslaugbare, innere Benetzungsmittel. Das chemische Verfahrensprinzip bei der vorliegenden Erfindung basiert auf dem chemischen Anpolymerisieren eines primären ladungsmodifizierenden Mittels an den oder die polymeren Zusatzstoff(e) im Membransubstrat. Das primäre ladungsmodifizierende Mittel muß Epoxidgruppen und/oder den Vorläufer von Epoxidgruppen oder eine andere Funktionalität, die mit Hydroxy- und Amingruppen chemisch reagieren kann, sowie andere direkt reaktionsfähige Gruppen und latent reaktionsfähige funktionelle Gruppen enthalten, und es muß Polyamine enthalten, die mit anderen elektrophilhaltigen Verbindungen chemisch reagieren können und die positive Ladung erteilen. Polyethylenimin-epichlorhydrin-modifiziertes Harz, im Handel erhältlich als SC-86X (Warenzeichen der Morton-Thiokol, Chicago, Illinois), ist das bevorzugte primäre ladungsmodifizierende Mittel. Dieses Harz hat die unten dargestellte chemische Strukturformel I,

wobei R unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Fortsetzung der Polyaminkette darstellt und R' gleich -OH oder -Cl ist. Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete, bevorzugte primäre ladungsmodifizierende Mittel ist ein wasserlösliches Polymer von geeigneter Viskosität in Wasser, vorzugsweise mit einer Viskosität im Bereich von etwa 10 10&supmin;³ bis 100 10&supmin;³ Pa s (10 bis 100 cP) bei einer Konzentration von 17% in Wasser. Andere Polymere mit ähnlichen chemischen Eigenschaften wie das bevorzugte primäre ladungsmodifizierende Mittel können gleichfalls verwendet werden.

Da die protonierte Aminogruppe im primären ladungsmodifizierenden Mittel keine fixierte quaternisierte Aminogruppe und gegenüber der Veränderung des Umgebungs-pH-Wertes empfindlich ist, wird ein sekundäres ladungsmodifizierendes Mittel - das eine fixierte formale positive Ladung und funktionelle Gruppen enthält, die mit dem primären ladungsmodifizierenden Mittel chemisch reagieren können - zugesetzt, um die Ladungskapazität zu erhöhen und die pH-Abhängigkeit der endgültigen, kationisch geladenen Membran zu verringern. Vorzugsweise ist das sekundäre ladungsmodifizierende Mittel a) ein partiell phosphiniertes Polyvinylbenzylchlorid, das durch die Reaktion von Polyvinylbenzylchlorid mit geeignetem Molekulargewicht (z. B. 55000) mit Trialkyl- (oder Triaryl-) phosphin synthetisiert wird, oder b) quaternisiertes Poly(dimethylamin-co- epichlorhydrin) von geeigneter Viskosität in Wasser. Die letztere Substanz, die eine Viskosität von 40 10&supmin;³ Pa s (40 cP) bei einer Konzentration von 39% in Wasser aufweist, ist von der Scientific Polymer Products, Inc., Ontario, New York, beziehbar. Die chemischen Strukturen II und III des bevorzugten sekundären ladungsmodifizierenden Mittels sind die folgenden:

wobei m, n ganze Zahlen sind, welche die Länge der Polymers angeben, und R" unabhängig davon eine niedere Alkylgruppe (vorzugsweise eine C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppe) oder eine Arylgruppe (vorzugsweise eine Phenylgruppe) darstellt; und

wobei R''' eine Fortsetzung der Polymerkette ist.

Andere sekundäre ladungsmodifizierende Mittel, die ein ähnliches chemisches Verhalten wie die obenerwähnten sekundären ladungsmodifizierenden Mittel aufweisen, können gleichfalls bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel sind in dem partiell phosphinierten Polyvinylbenzylchlorid andere Ionenarten als Phosphonium- Ionen, wie z. B. Ammonium, Sulfonium oder dergleichen, die feste formale positive Ladungsgruppen bilden, in der vorliegenden Erfindung ebenfalls geeignet.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der beschriebenen, durch kationische Ladungen modifizierten mikroporösen Membran, mit den Schritten:

A. Bereitstellen eines mikroporösen Membransubstrats mit Polyethersulfon und mindestens einem nicht auslaugbaren polymeren Zusatzstoff, der unter Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglycol ausgewählt ist, wobei der Zusatzstoff Hydrophilie verleiht und funktionelle Gruppen aufweist, die mit reaktiven Gruppen von ladungsmodifizierenden Mitteln direkt oder latent reaktionsfähig sind;

B. Reaktion des Membransubstrats mit einem primären ladungsmodifizierenden Mittel mit Polyethylenimin-Epichlorhydrin-Harz, vorzugsweise mit der Strukturformel I, unter anderem mittels Wärmebehandlung bzw. Backen, wobei das Mittel in einem Anteil zur Reaktion gebracht wird, welcher dem Membransubstrat eine positive Ladung verleiht;

C. Reaktion funktioneller Gruppen des primären ladungsmodifizierenden Mittels mit einem sekundären ladungsmodifizierenden Mittel, das eine Funktionalität enthält, die mit dem primären ladungsmodifizierenden Mittel reaktionsfähig ist, wobei das sekundäre Mittel, wie weiter oben beschrieben, unter anderem mittels Wärmebehandlung bzw. Backen zur Reaktion gebracht wird, wobei das sekundäre Mittel mit dem primären Mittel in einem Anteil zur Reaktion gebracht wird, der entweder so bemessen ist, daß die Größe der endgültigen formalen positiven Ladung über den Wert erhöht wird, der auf seine Reaktion mit dem primären Mittel zurückzuführen ist, oder so, daß die Empfindlichkeit des primären Mittels gegenüber der Abweichung des Umgebungs-pH-Werts verringert wird; und

D. Waschen und Trocknen der entstandenen ladungsmodifizierten Membran.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen kationisch geladenen Membran schließt die folgenden Schritte ein:

1. Tränken der mikroporösen Membran mit einer wäßrigen Lösung (oder einer Ethanol/Wasser-Lösung im Verhältnis von 10 Gew.-% zu 30 Gew.-%), die vorzugsweise 3 bis 7 Gew.-% eines primären ladungsmodifizierenden Mittels, 0 bis 6 Gew.-% eines sekundären ladungsmodifizierenden Mittels, 0,5 bis 3 Gew.-% Kaliumhydroxid (pH = 9 bis 11) und 0 bis 2 Gew.-% Tetrabutylammoniumbromid enthält, bei Umgebungstemperatur über eine ausreichend lange Zeit, z. B. über einige Sekunden, um die Membranen vollständig zu durchfeuchten;

2. Entnahme der Membranen aus der Behandlungslösung, Abwischen der überschüssigen Behandlungslösung, z. B. durch "Ausquetschen" mit Abstreiferstäben, und ausreichend lange Wärmebehandlung bzw. Backen bei ausreichenden Temperaturen, um die Nachbehandlungsreaktion abzuschließen (so daß die entstehende Membran semihydrophob wird, wie hier beschrieben), vorzugsweise über eine Dauer von 20 bis 40 Minuten bei 110ºC bis 140ºC;

3. Waschen der Membranen, vorzugsweise in deionisiertem Wasser von 90ºC über eine Dauer von 20 Minuten, und schließlich Trocknen, vorzugsweise bei 60ºC bis 80ºC über eine Dauer von 15 bis 20 Minuten.

Nach der obigen Nachbehandlung verlieren die mikroporösen Membranen typischerweise einen gewissen Hydrophiliegrad im Vergleich zu den nativen unbehandelten Membranen und verhalten sich wie semihydrophobe Membranen.

Die vorliegenden semihydrophoben Membranen weisen eine hervorragende Hydrolysebeständigkeit auf. Zum Beispiel bleiben nach einer 3-tägigen Ethanol-Soxhlet-Extraktion, einer 40-minütigen Behandlung bei 120ºC im Autoklaven oder nach 1-stündigem Kochen in deionisiertem Wasser typischerweise ihre Ladungskapazität und Membranfestigkeit erhalten.

Der Reaktionsmechanismus des oben beschriebenen bevorzugten Nachbehandlungsverfahrens unter Verwendung des bevorzugten Membransubstrats und der bevorzugten primären und sekundären ladungsmodifizierenden Mittel läßt sich wie folgt vorschlagen:

Zunächst durchläuft unter alkalischen Bedingungen bei erhöhter Temperatur das im Membransubstrat vorhandene, nicht auslaugbare Polyvinylpyrrolidon einen ringöffnenden Hydrolyseprozeß zur Bildung freier Amin- und Carboxylgruppen, die an Ort und Stelle mit Epoxidgruppen des aus den Epichlorhydrinanteilen abgeleiteten primären ladungsmodifizierenden Mittels reagieren. Gleichzeitig reagieren die Hydroxygruppen des im Membransubstrat vorhandenen, nicht auslaugbaren Polyethylenglycols auch chemisch mit den Epoxygruppen des modifizierenden Mittels, um die Etherbindung zu erzeugen. Diese beiden Reaktionen führen dazu, daß die ladungsmodifizierenden Mittel an das Membransubstrat anpolymerisiert werden. Weitere Reaktionen, zu denen die Selbstvernetzung des primären ladungsmodifizierenden Mittels unter alkalischen Bedingungen und die Reaktion des primären ladungsmodifizierenden Mittels mit dem sekundären ladungsmodifizierenden Mittel gehören, können ebenfalls gleichzeitig auftreten. Im Ergebnis entsteht durch diesen komplizierten Anpolymerisations-/Vernetzungs-Prozeß eine kationisch geladene Membran. Der obige Mechanismus ist zwar als Mechanismus für die Anpolymerisation plausibel, aber noch nicht streng bewiesen, so daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese oder irgendeine andere Theorie beschränkt ist.

Nach diesem Mechanismus spielt das Hauptpolymer (d. h. Polyethersulfon) im Membransubstrat bei der Anpolymerisationsreaktion keine Rolle. Dies ist durch Kontrollversuche nachgewiesen worden, in denen eine hydrophobe Polyethersulfonmembran, die aus einem Polymergemisch hergestellt wurde, das keine aktiven polymeren Zusatzstoffe (Polyethylenglycol und Polyvinylpyrrolidon) enthielt, im Nachbehandlungsverfahren eingesetzt wurde. Das Ergebnis zeigte deutlich, daß nach der Nachbehandlung auf der Membran keine nachweisbare Ladung vorhanden war. Dies zeigt, daß für die Herstellung kationisch geladener Membranen mit Hilfe des in der vorliegenden Erfindung offenbarten Nachbehandlungsverfahrens die Gegenwart aktiver Zusatzstoffe in der Membran wesentlich ist.

Die nach dem beschriebenen Verfahren unter Verwendung von quaternisiertem Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin) als sekundärem ladungsmodifizierendem Mittel hergestellten kationisch geladenen mikroporösen Membranen sind in Wasser benetzbar. Dagegen sind die geladenen Membranen, die aus der Behandlungslösung hergestellt werden, die partiell phosphiniertes Polyvinylchlorid enthält (wobei auf der Grundlage des stöchiometrischen Verhältnisses bei der Umsetzungsreaktion eine 90%-ige Umsetzung von Polyvinylbenzylchlorid in phosphiniertes Polyvinylbenzylchlorid angenommen wird), beim Eintauchen in eine wäßrige Lösung nicht benetzbar. Daher müssen diese letzteren Membranen vor der Verwendung (wie z. B. der Verwendung in makromolekularen Blotting-Anwendungen) in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel befeuchtet werden, das entweder unverdünnt oder in wäßriger Lösung vorliegen kann. Das mit Wasser mischbare Lösungsmittel kann irgendein geeignetes, mit Wasser mischbares Lösungsmittel sein, wie z. B. ein Alkohol (beispielsweise Methanol, Ethanol oder Isopropanol).

TESTVERFAHREN

Im folgenden werden Tests beschrieben, die in den Beispielen ausgeführt werden.

WASSERDURCHBLASPUNKT

Dieser übliche Test für mikroporöse Membranen ist eine Messung der größten Poren in einer Membran. Er besteht im Herauspressen von Wasser mittels Luftdruck aus einer mit Wasser benetzten Membran. Die Porengröße und der Druck, der zum Entfernen von Wasser aus dieser Pore erforderlich ist, sind durch die folgende Beziehung verknüpft:

wobei P der Druck, θ der Flüssigkeits-Festkörper-Kontaktwinkel zwischen dem Membranmaterial und Wasser, γ die Oberflächenspannung zwischen der Flüssigkeit und der Luft, D der Porendurchmesser und B eine Konstante ist.

WASSERDURCHFLUßGESCHWINDIGKEIT

Die Wasserdurchflußgeschwindigkeit ist die Durchflußgeschwindigkeit von Wasser, das durch eine Membran von vorgegebenen Abmessungen fließt, und wird gewöhnlich in Sekunden/100 ml Wasser bei vorgegebenem Druck ausgedrückt.

FARBSTOFFADSORPTION

Membranoberflächen mit positivem Zeta-Potential adsorbieren negativ geladene organische Farbstoffe. Dies kann zur halbquantitativen Bestimmung des Ladewirkungsgrads einer geladenen Membran benutzt werden.

IONENAUSTAUSCHKAPAZITÄT

Die Ionenaustauschkapazität wird in Milliäquivalent (mval) pro Gramm der geladenen Membran nach dem Titrationsverfahren bestimmt.

EXTRAHIERBARE SUBSTANZEN

Der Anteil extrahierbarer Substanzen wird bestimmt, indem die Membran in Wasser eine Stunde lang gekocht und der Gewichtsverlust gemessen wird.

LATEXKUGEL-RETENTION

Die Retention von Latexkugeln ist ein Maß für die Feststoffteilchen- Entfernungsleistung von mikroporösen Membranen. Es wird, kurz gesagt, eine monodisperse Suspension von Polystyrollatex mit gut charakterisierter Teilchengröße unter Vakuum durch eine Membran filtriert. Die Aliquoten des Filtrats werden dann durch ein Spektrometer für UV-Licht und sichtbares Licht bei einer spezifischen Wellenlänge analysiert.

TRÄNKBENETZBARKEIT

Die Tränkbenetzbarkeit einer mikroporösen Membran wurde bestimmt, indem eine Membranscheibe von 47 mm bei Umgebungstemperatur flach auf die Oberfläche einer Flüssigkeit aufgelegt wurde. Die Daten werden als die Zeit (in Sekunden) ausgedrückt, welche die gesamte Scheibe benötigt, um überall gleichmäßig und vollständig durchfeuchtet zu werden, z. B. < 1 s oder > 1 s.

WASSERSAUGBENETZBARKEIT

Die Saugbenetzbarkeit einer mikroporösen Membran wurde bestimmt, indem ein Streifen der Membran bei Umgebungstemperatur vertikal in eine Flüssigkeit eingetaucht und die Geschwindigkeit gemessen wurde, mit der die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung in der Membran nach oben steigt. Die Daten werden durch die Zeit (in Minuten) ausgedrückt, die das Wasser benötigt, um eine Strecke von 13 mm senkrecht nach oben zu steigen.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung. Da die nachstehenden Beispiele zur Erläuterung der Erfindung dienen, sind sie auf keine Weise als Beschränkung der Erfindung auszulegen.

ERLÄUTERUNGSBEISPIELE BEISPIEL 1 - HERSTELLUNG EINER 0,2 um-POLYETHERSULFONMEMBRAN

Polyethersulfon (Victrex TM 5200, beziehbar von ICI), Dimethylformamid und Polyethylenglycol 400 wurden im Verhältnis von 13:18:69 gemischt. Das Gemisch wurde bis zur Homogenität gerührt und in einer Schichtdicke von 0,25-0,30 mm (10-12 Millizoll) auf Glas oder rostfreien Stahl gegossen. Dann wurde die Polymerlösung der Umgebungsluft mit einer relativen Feuchtigkeit von 60-70% ausgesetzt, bis sie undurchsichtig wurde. Die Membran wurde 2-12 Stunden in Wasser getaucht, um die Koagulation abzuschließen und überschüssiges Lösungsmittel auszulaugen, und schließlich bei 70ºC getrocknet.

Die erhaltene Membran war sofort wasserbenetzbar und zeigte bei einer Probe mit 10&sup7;/cm² Pseudomonas diminuta eine 100%-ige Bakterienretention. Die Membran hatte die folgenden Kennwerte:

Wasserdurchblaspunkt: Wasserdurchflußgeschwindigkeit:

Die Elementaranalyse der erhaltenen Membran nach dem Verbrennungsverfahren zeigte das Fehlen von Dimethylformamid in der Membran. Die NMR- Untersuchung der gelösten Membran zeigte, daß sie 5 Gew.-% Polyethylenglycol 400 enthielt. Nach einer zweitägigen Soxhlet-Extraktion mit Ethanol verlor diese Membran ihre Hydrophilie. Die NMR-Untersuchung einer derartigen gelösten Membran zeigte, daß sie immer noch 2 Gew.-% Polyethylenglycol 400 enthielt.

BEISPIEL 2 - HERSTELLUNG EINER HYDROPHOBEN 0,2 um-POLYETHER- SULFONMEMBRAN

Polyethersulfon, Dimethylformamid und Natriumbicarbonat wurden in einem Verhältnis von 13,3:53,4:33,3 gemischt. Die Membran wurde dann nach einem ähnlichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Die so erhaltene Membran war jedoch vollständig hydrophob. Die Kennwerte der Membran waren:

Wasserdurchblaspunkt*: Wasserdurchflußgeschwindigkeit*: * Die Membranprobe wurde vor den Wasserdurchblaspunkt- und Wasserdurchflußgeschwindigkeits-Tests in Ethanol vorbefeuchtet.

BEISPIEL 3 - HERSTELLUNG EINER INNERLICH HYDROPHILEN 0,2 um- POLYETHER-SULFONMEMBRAN

Durch Mischen von Polyethersulfon, Polyvinylpyrrolidon (beziehbar von der GAF Corporation, Cincinnati, Ohio), Polyethylenglycol und Dimethylformamid im Verhältnis von 13:0,2:66,8:20 wurde eine Gießlösung hergestellt. Die Membran wurde gegossen und wie in Beispiel 1 zum Aushärten gebracht. Die so erhaltene Membran war spontan wasserbenetzbar. Nach einer dreitägigen Soxhlet-Extraktion mit Ethanol, 30-minütigem Kochen in Wasser bei 100ºC oder 45-minütiger Behandlung im Autoklaven bei 121ºC verlor die Membran ihre sofortige Wasserbenetzbarkeit und Leistungsfähigkeit nicht. Die Kennwerte der Membran waren:

Wasserdurchblaspunkt: Wasserdurchflußgeschwindigkeit:

Bei einer Probe mit 10&sup7;/cm² Pseudomonas diminuta zeigte die Membran eine 100%-ige Bakterienretention. Die Elementaranalyse einer derartigen Membran zeigte, daß sie 1% Polyvinylpyrrolidon enthielt.

BEISPIEL 4 - HERSTELLUNG EINER INNERLICH HYDROPHILEN 0,2 um-MEMBRAN

Durch Mischen von Polyethersulfon, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol und Dimethylformamid im Verhältnis von 13:2:65:20 wurde eine Polymer-Gießlösung hergestellt. Die Membran wurde gegossen und wie in Beispiel 1 zum Aushärten gebracht. Die so hergestellte Membran war sofort wasserbenetzbar, und ihre Hydrophilie und Membranleistung änderten sich nicht nach einer dreitägigen Soxhlet-Extraktion. Die Elementaranalyse der hergestellten Membran zeigte, daß sie 2% Polyvinylpyrrolidon enthielt, was etwa um 1% höher war als bei der im Beispiel 3 hergestellten Membran.

BEISPIEL 5 - HERSTELLUNG EINER INNERLICH HYDROPHILE 0,45 um- POLYETHER-SULFONMEMBRAN

Eine hydrophile Polyethersulfonmembran wurde in einem Verfahren hergestellt, das im wesentlichen mit dem in Beispiel 3 beschriebenen identisch war, mit der Ausnahme, daß zur Herstellung der Gießlösung Polyethersulfon, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglycol und Dimethylformamid im Verhältnis von 13:0,2:58,8:28 verwendet wurden. Die so hergestellte Membran hatte die folgenden Kennwerte:

Wasserdurchblaspunkt: Wasserdurchflußgeschwindigkeit:

Bei einer Probe mit 10&sup7;/cm² Serratia marcescens zeigte die Membran eine Bakterienretention von 100%.

BEISPIEL 6 - HERSTELLUNG EINES TEILWEISE PHOSPHINIERTEN POLYVINYLBENZYL-CHLORIDHARZES

In einen 1000 ml-Rundkolben, der mit einem mechanischen Rührwerk und einem Kondensator ausgestattet war, wurden 76 g Polyvinylbenzylchloridharz (0,5 val), 118 g Triphenylphosphin (0,45 val) und 600 ml Dimethylformamid gegeben. Diese Lösung wurde 16 Stunden bei 75ºC gerührt. Nach dem Abkühlen wurde die Lösung unter kräftigem Rühren in reichlich bemessene Mengen Aceton gegossen, um das entstandene Polymer auszufällen. Das pulverförmige Polymer wurde durch einfache Filtration isoliert und mit Aceton gewaschen und schließlich 2 Tage bei 40ºC im Vakuum getrocknet.

Das entstandene Harz war nicht in Wasser löslich. Es war jedoch in unverdünntem Methanol oder 10%-igem Methanol-Wasser-Gemisch leicht löslich.

BEISPIEL 7 - HERSTELLUNG EINER KATIONISCH GELADENEN 0,2 um-MEMBRAN

Die wie in Beispiel 3 hergestellte Membran wurde einige Sekunden lang in eine wäßrige Lösung eingelegt, die 4% Polyethylenimin- Epichlorhydrin (SC-86X, beziehbar von der Morton-Thiokol), 2% Kaliumhydroxid und 1% Tetrabutylammoniumbromid enthielt, und dann aus der Behandlungslösung entfernt. Überschüssige Polymerlösung wurde mit Quetschstäben von der Membran abgewischt. Die Membran wurde dann 20 Minuten bei 140ºC in einem Entgasungsofen ausgeheizt. Nach dem Ausheizen wurde die Membran 20 Minuten bei 90ºC mit deionisiertem Wasser (DI-Wasser) gewaschen und schließlich 20 Minuten bei 70ºC getrocknet. Die so hergestellte Membran war eine geladene semihydrophobe Polyethersulfonmembran (CSHP-Membran) und hatte eine kationische Ladung, die durch Adsorption eines anionischen Farbstoffs nachgewiesen wurde. Die Farbstoffadsorptionsfähigkeit und die Membraneigenschaften, wie z. B. der Wasserdurchblaspunkt und die Wasserdurchflußgeschwindigkeit, zeigten nach einer Soxhlet-Extraktion mit Ethanol und einer Behandlung im Autoklaven keine Veränderung.

BEISPIEL 8 - HERSTELLUNG EINER KATIONISCH GELADENEN 0,2 um-MEMBRAN

Die in Beispiel 3 hergestellte Polyethersulfonmembran wurde einige Sekunden lang in einer wäßrigen Lösung getränkt, die 2% Polyethylenimin- Epichlorhydrin (SC-86X, beziehbar von der Morton-Thiokol), 2% Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin) (beziehbar von der Scientific Polymer Products, Inc.), 2% Kaliumhydroxid und 1% Tetrabutylammoniumbromid enthielt, um die Membran vollständig zu befeuchten, und dann wurde die Membran aus der Behandlungslösung entfernt. Die überschüssige Harzlösung wurde durch "Ausquetschen" mit Abstreiferstäben entfernt. Die Membran wurde dann 15 Minuten bei 140ºC in einem Entgasungsofen ausgeheizt. Nach dem Aushärten wurde die Membran 20 Minuten bei 90ºC mit DI-Wasser gewaschen und schließlich mindestens 15 Minuten lang bei 70ºC getrocknet. Die so hergestellte geladene semihydrophobe Polyethersulfonmembran (CSHP Membran) zeigte deutliche Anzeichen fur das Vorhandensein einer kationischen Ladung. Die Kennwerte der so hergestellten kationisch geladenen Membran (Wasserdurchblaspunkt, Wasserdurchflußgeschwindigkeit, Farbstoffadsorption u. a.) zeigten nach einer Soxhlet-Extraktion mit Ethanol, Behandlung im Autoklaven und nach Behandlungen durch Kochen keine Veränderung und demonstrierten damit, daß die Membran permanent geladen war.

BEISPIEL 9 - HERSTELLUNG EINER KATIONISCH GELADENEN 0,45 um-MEMBRAN

Das Nachbehandlungsverfahren wurde auf die gleiche Weise ausgeführt, wie in Beispiel 8 beschrieben, außer daß die in Beispiel 5 hergestellte 0,45 um-Polyethersulfonmembran als Membransubstrat zur Herstellung der entsprechenden CSHP-Membran verwendet wurde.

BEISPIEL 10 - HERSTELLUNG EINER KATIONISCH GELADENEN 0,2 um-MEMBRAN

In diesem Beispiel wurde das in Beispiel 3 hergestellte Polyethersulfon-Membransubstrat verwendet. Außerdem wurde als Lösungsmittel zur Herstellung der Behandlungslösung ein Ethanol-Wasser-Gemisch (Gewichtsverhältnis 20:80) verwendet. Die Behandlungslösung bestand aus 2% Polyethylenimin-Epichlorhydrin, 2% teilweise phosphiniertem Polyvinylbenzylchlorid, 2% Kaliumhydroxid und 1% Tetrabutylammoniumbromid. Die eigentlichen Nachbehandlungsverfahren wurden auf die gleiche Weise ausgeführt, wie in Beispiel 8 beschrieben, um die entsprechende CSHP-Membran herzustellen.

BEISPIEL 11 - HERSTELLUNG EINER KATIONISCH GELADENEN 0,45 um-MEMBRAN

Eine Nachbehandlung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 10 ausgeführt, außer daß die in Beispiel 5 hergestellte 0,45 um-Polyethersulfonmembran als Membransubstrat zur Herstellung der entsprechenden CSHP-Membran verwendet wurde.

BEISPIEL 12 - KONTROLLVERSUCHE ZUR BESTÄTIGUNG DER NOTWENDIGKEIT AKTIVER ZUSATZSTOFFE IN DEM MEMBRANSUBSTRAT ZUR HERSTELLUNG EINER KATIONISCH GELADENEN MEMBRAN KONTROLLVERSUCH 12-A

Eine wäßrige Lösung, die 15% Polyvinylpyrrolidon und 2% Kaliumhydroxid enthielt, wurde zunächst 40 Minuten lang gekocht, um die basische Hydrolyse von Polyvinylpyrrolidon zu erzielen. Die gekochte Polymerlösung hatte eine hellbraune Farbe und zeigte eine merklich höhere Viskosität als die nicht gekochte Polymerlösung, was mit größter Wahrscheinlichkeit auf das Auftreten der Hydrolyse von Polyvinylpyrrolidon nach einer solchen Behandlung schließen läßt. Das gekochte Polymer wurde dann auf eine Glasplatte gegossen und 30 Minuten bei 140ºC ausgehärtet und bildete einen braunen, durchsichtigen Film. Der entstandene Film war jedoch ebenso wie der unbehandelte Polyvinylpyrrolidonfilm leicht in Wasser löslich. Dieses Ergebnis bewies, daß unter den obigen Bedingungen keine Selbstvernetzung von hydrolisiertem Polyvinylpyrrolidon (oder unbehandeltem Polyvinylpyrrolidon) auftrat.

KONTROLLVERSUCH 12-B

Eine wäßrige Lösung, die 10% Polyethylenimin-Epichlorhydrin und 3% Kaliumhydroxid enthielt, wurde auf eine Glasplatte gegossen und dann 30 Minuten bei 140ºC ausgehärtet. Der so gebildete Film wurde nach dem Eintauchen in Wasser bei Umgebungstemperatur vollständig in Bruchstücke zersetzt. Dies bestätigt, daß das selbstvernetzte Polyethylenimin- Epichlorhydrin nicht hydrolysebeständig ist.

KONTROLLVERSUCH 12-C

Eine wäßrige Lösung, die 8,8% Polyvinylpyrrolidon und 1% Kaliumhydroxid enthielt, wurde zunächst 1 Stunde gekocht, um die basische Hydrolyse von Polyvinylpyrrolidon auszuführen. Nach dem Abkühlen der Lösung auf Umgebungstemperatur wurden unter mäßigem Rühren 7% Polyethylenimin- Epichlorhydrin (bezogen auf das Gesamtgewicht der fertigen Lösung) zugegeben. Die fertige Polymerlösung wurde dann auf eine Glasplatte gegossen und 30 Minuten bei 140ºC ausgehärtet, um einen Film zu bilden. Im Gegensatz zu den Filmen, die im Kontrollversuch 12-A und im Kontrollversuch 12-B erhalten wurden, blieben die so gebildeten Filme auch nach 24-stündigem Einweichen in Wasser bei Umgebungstemperatur unversehrt. Dies zeigte, daß die Reaktion zwischen Polyethylenimin-Epichlorhydrin und hydrolsiertem Polyvinylpyrrolidon auftrat und daß der entstandene Film hydrolysebeständig war.

KONTROLLVERSUCH 12-D

Die in Beispiel 1 hergestellte, Soxhlet-extrahierte Membran wurde unter ähnlichen Bedingungen wie den in Beispiel 8 beschriebenen nachbehandelt. Nach der Nachbehandlung zeigte die Membran auch nach 24- stündiger Soxhlet-Extraktion mit Ethanol kationische Ladungseigenschaften. Dies ließ darauf schließen, daß die nicht auslaugbaren aktiven Zusatzstoffe (Polyethylenglycol 400) im Membransubstrat tatsächlich mit ladungsmodifizierenden Mitteln in der Behandlungslösung reagierten.

KONTROLLVERSUCH 12-E

Die in Beispiel 2 hergestellte hydrophobe Membran wurde dem in Beispiel 8 beschriebenen Nachbehandlungsverfahren unterworfen, mit der Ausnahme, daß sie vorher mit Ethanol befeuchtet wurde. Infolgedessen war die behandelte Membran noch hydrophob und zeigte kein Anzeichen für das Vorhandensein einer kationischen Ladung.

KONTROLLVERSUCH 12-F

Die in Beispiel 4 hergestellte Membran wurde nach den in Beispiel 8 beschriebenen Verfahren nachbehandelt. Die so hergestellte CSHP-Membran hatte jedoch eine etwas höhere Ladungskapazität als die in Beispiel 8 hergestellte CSHP-Membran. Dies ist eine weitere Bestätigung dafür, daß der Erfolg bei der Herstellung kationisch geladener Membranen unter Anwendung des hier offenbarten Verfahrens tatsächlich von den aktiven Zusatzstoffen im Membransubstrat abhängig ist. In einem gewissen Bereich ist die Ladungskapazität der kationisch geladenen Membranen eine Funktion von der Menge aktiver Zusatzstoffe im Membransubstrat.

BEISPIEL 13 - ADSORPTION VON ANIONISCHEM FARBSTOFF DURCH DIE MEMBRAN

Farbstoffadsorptionstests wurden mit einer verdünnten wäßrigen Lösung (11 ppm) von negativ geladenem Metanilgelb ausgeführt. Die Lösung wurde durch die Probekörper (47 mm Durchmesser) unter einem Druck von 0,70 kg/cm² (10 psi) filtriert, und der Endpunkt der Prüfung wurde visuell bestimmt und durch das Volumen der Farbstofflösung ausgedrückt, wenn das durch die Membranproben durchdringende Filtrat eine stark hellgelbe Färbung annahm. Die in diesem und den folgenden Tests verwendeten Membranproben hatten eine Dicke von 0,137 ± 0,015 mm (5,4 ± 0,6 Millizoll). Die Genauigkeit dieses Farbstoffadsorptionstests betrug ± 15 ml Farbstofflösung. Die Farbstoffadsorptionskapazitäten der Membranproben sind in der nachfolgenden Tabelle II angegeben.

TABELLE II
Membranprobe von Beispiel Nr. Farbstoffadsorption von 11 ppm Metanilgelb (ml) Hydrophile Membran, Genescreen Plus Hydrophobe Membran, Immobilon N * Hydrophile Membran, Hybond N * Diese Membran wurde vor dem Farbstoffadsorptionstest in Ethanol vorbefeuchtet.

BEISPIEL 14 - MESSUNG DER EXTRAHIERBAREN BESTANDTEILE VON MEMBRANEN

Der Gehalt an extrahierbaren Bestandteilen hydrophiler Membranen wurde durch vorheriges Wägen der trockenen Membranproben und anschließendes einstündiges Kochen der Proben in DI-Wasser bestimmt. Nach dem vollständigem Trocknen wurden die Membranproben nochmals gewogen. Der Anteil der extrahierbaren Bestandteile einer Membran wird als Gewichtsverlust in Prozent ausgedrückt und ist in der untenstehenden Tabelle III angegeben.

TABELLE III
Membranprobe von Beispiel Nr. extrahierbare Bestandteile

BEISPIEL 15 - IONENAUSTAUSCHKAPAZITÄT EINER KATIONISCH GELADENEN MEMBRAN

Zur Messung der Ionenaustauschkapazität wurden Scheiben von 47 mm Durchmesser der Membranproben in 100 ml 0,1 M HCl 5 Minuten lang eingeweicht und anschließend mit DI-Wasser ausgelaugt, bis das Wasser einen pH-Wert von etwa 7 hatte. Nach 2-stündigem Trocknen bei 70ºC wurden die Membranproben 10 Minuten in 100 ml DI-Wasser gelegt, dem 2 ml 5 M NaNO&sub3;- Lösung zugesetzt wurde. Dann wurden 51 ml dieser Lösung entnommen und mit 0,014 M AgNO&sub3; titriert, wobei eine Indikatorlösung benutzt wurde, die 10 Tropfen 0,1%-iges Dichlorfluorescein und 3 Tropfen Polyethylenglycol 400 zur Stabilisierung des kolloidalen Silberchloridniederschlags enthielt. Der Endpunkt dieses Tests wurde durch Beobachten des Farbumschlags von Gelbgrün nach Rosa bestimmt. Die Ionenaustauschkapazität wird schließlich durch eine einfache Berechnung abgeschätzt und ist in Milliäquivalent (mval)/Gramm der Membranprobe in der untenstehenden Tabelle IV angegeben.

TABELLE IV
Membranprobe von Beispiel Nr. Ionenaustauschkapazität (mval/g)

BEISPIEL 16 - BESTIMMUNG DES BENETZBARKEITSGRADES VERSCHIEDENER MEMBRANEN

Zur Messung der Tränkbenetzbarkeit mikroporöser Membranen wurden 47 mm-Scheiben von Membranproben bei Umgebungstemperatur auf eine Flüssigkeitsoberfläche (Wasser oder 23%-ige NaCl-Lösung) aufgelegt, und es wurde die Zeit registriert, die zum vollständigem Durchtränken jeder gesamten Membranprobe benötigt wurde. Zur Messung der Wassersaugbenetzbarkeit von Membranen wurden die Membranstreifen (2 x 3/4 Zoll) bei Umgebungstemperatur senkrecht in Wasser eingetaucht, und es wurde die Zeit registriert, die zum Durchfeuchten eines 13 mm langen Stücks der Membranstreifen durch Dochtwirkung benötigt wurde. Die Daten wurden in Tabelle I angegeben.

BEISPIEL 17 - LATEXKUGEL-RETENTION VON MEMBRANEN

Die Feststoffteilchen-Entfernungsleistung von Membranen wurde bestimmt, indem 30 ml monodisperse Latexkugeln (33,3 ppm), die in einer wäßrigen Lösung suspendiert waren, welche 0,1% Triton X-100 enthielt, bei 68,9 kPa (10 psi) filtriert wurden. Jede 10 ml-Teilmenge des Filtrats wurde aufgefangen, und ihr Adsorptionsvermögen wurde mit einem Spektrophotometer für UV-Licht und sichtbares Licht bei 238 nm analysiert. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der untenstehenden Tabelle V dargestellt.

TABELLE V
Latexkugel-Retention (%) Membranprobe von Beispiel Nr Kugeldurchmesser (um)

BEISPIEL 18 - SOUTHERN-BLOT-ANALYSE KATIONISCH GELADENER MEMBRANEN

Die Southern-Blot-Analyse wurde an der in Beispiel 9 hergestellten CSHP-Membran und an einer vergleichbaren kationisch geladenen Nylonmembran (Genescreen Plus -Nylonmembran, beziehbar von DuPont NEN) ausgeführt. Es wurde festgestellt, daß der DNA-Transfer auf die in Beispiel 9 hergestellte Membran unter alkalischen Bedingungen besonders effizient war, während für die vergleichbare Membran der neutrale Transfer von DNA besonders effizient war. Daher wurden die Membranen unter den für die jeweilige Membran idealen Bedingungen miteinander verglichen.

Für Southern-Blots mit Verwendung alkalischer Transfers wurden 1,0, 0,1 und 0,01 ug Lambda-DNA, Hind III-Aufschluß (Life Technologies, Gaithersburg, MD), auf einem 0,8%-igen Agarosegel unter Verwendung eines TAE-Puffersystems elektrophoretisiert, wie von Sambrook u.a. (Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Press, 1989) beschrieben. Anschließend an die Depurinierung mit 250 mm HCl wurde durch Kapillarwirkung unter Verwendung von 0,4 N NaOH als Transferpuffer DNA auf die Membranproben übertragen. Die DNA wurde dann durch eine 30-minütige Wärmebehandlung bei 80ºC auf den Membranproben fixiert.

Für neutrale Transfers wurden 1,0, 0,1 und 0,01 ug Lambda-DNA, Hind III-Aufschluß, auf einem 0,8%-igen Agarosegel elektrophoretisiert, wie oben beschrieben. Die DNA wurde depuriniert und anschließend 30 Minuten lang einer Mischung aus 0,4 N NaOH/0,6 N NaCl und 30 Minuten lang einer Mischung aus 1,5 M NaCl/0,5 M Tris, pH 7,5, ausgesetzt. Der Transfer der DNA auf die Membranproben erfolgte durch Kapillarwirkung unter Verwendung von 1,5 M NaCl/0,15 M Natriumcitrat als Transferpuffer.

Durch Markieren von Lambda-DNA mit Desoxycytidin-5'-[a-³²P]- triphosphat (Amersham Corp., Arlington Hts., Illinois) unter Verwendung eines Zufalls-Primer-Extension-Kits (Life Technologies) wurde eine Sonde hergestellt. Die Hybridisierung ließ man über Nacht bei 65ºC ablaufen. Die zur Hybridisierung und zum Waschen verwendeten Puffer wurden bereits früher beschrieben (Church und Gilbert, PNAS 81 1991, 1984). Die Southern-Blots wurden schließlich unter Verwendung von Lightening Plus -Verstärkerfolien über Nacht auf Kodak X-Omat AR-Film aufgenommen. Die Ergebnisse zur Leistung geladener Membranen sind in Fig. 1 dargestellt. Diese Ergebnisse, die typisch sind, zeigen, daß die CSHP-Membran empfindlicher war als die geladene Nylonmembran.

BEISPIEL 19 - SOUTHERN-BLOT-ANALYSE KATIONISCH GELADENER MEMBRANEN

Die in Beispiel 9 hergestellte CSHP-Membran und eine geladene Nylonmembran (Genescreen Plus ) wurden unter Anwendung neutraler Transferbedingungen verglichen, die für die geladene Nylonmembran, jedoch nicht für die geladene Polyethersulfonmembran optimal waren. Versuchsweise wurden 1,0 ug Lambda-DNA, Hind III-Aufschluß, auf einem 1,0%-igen Agarosegel elektrophoretisiert, wie in Beispiel 18 beschrieben. Dann wurde die DNA depuriniert und durch Kapillarwirkung unter Verwendung eines neutralen Puffersystems auf die Membranproben übertragen. Die Bedingungen für den neutralen Transfer, die Probenherstellung, die Hybridisierung und die Autoradiographie waren mit den in Beispiel 18 beschriebenen identisch. Die DNA-Blotting-Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt. Diese Ergebnisse bestätigen, daß bei Anwendung neutraler Transferbedingungen beide Membranen zufriedenstellend arbeiten, auch wenn für die CSHP-Membran ein alkalischer Transfer bevorzugt wird.

BEISPIEL 20 - EIGNUNG KATIONISCH GELADENER MEMBRANEN IN RESONDIERUNGSANWENDUNGEN

Da die Fähigkeit einer Membran zum Zurückhalten von DNA beim Sondenablöseprozeß entscheidend ist, wurde in diesem Beispiel die "Resondierbarkeit" der in Beispiel 9 hergestellten CSHP-Membran und der geladenen Nylonmembran (Genescreen Plus ) abgeschätzt. Der Resondierungsprozeß wurde wie folgt ausgeführt: (1) Lambda-DNA, Hind III- Aufschluß (0,1 ug/Bahn) wurde auf einem 0,8%-igem Agarosegel elektrophoretisiert, wie in Beispiel 18 beschrieben. Die DNA wurde depuriniert, wie zuvor beschrieben, und mit Hilfe eines Vakuumblotters (Transvac, Hoefer Scientific, San Francisco, CA) auf die Membranproben übertragen. Die Verfahren zur Sondenherstellung, Hybridisierung, zum Waschen und zur Autoradiographie waren mit den in Beispiel 18 beschriebenen identisch; (2) Das Entfernen oder "Ablösen" der Sonde wurde nach dem alkalischen Verfahren durchgeführt. Ein typisches Ablöseverfahren schließt eine 30-minütige Inkubation der Membranproben in 0,4 N NaOH bei 42ºC ein. Um 14 Ablösezyklen zu simulieren, wurden die Membranproben in diesem Test 7 Stunden bei 42ºC in 0,4 N NaOH inkubiert. Im Anschluß an den verlängerten Ablösezyklus wurden die Membranproben auf Kodak AR-Film aufgenommen, um den Verlust der Sonde nachzuweisen, und anschließend mit einer radioaktiv markierten Sonde rehybridisiert, um DNA nachzuweisen, die an die Membranproben gebunden geblieben war. Die aus den oben beschriebenen Tests erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 3 dargestellt und zeigen, daß das Verhalten der CSHP-Membran dem der geladenen Nylonmembran im Hinblick auf den Verlust der Sonde beim Ablösen und auf den Wirkungsgrad bei mehreren Ablösezyklen überlegen ist.

BEISPIEL 21 - AUSWIRKUNGEN DER ALTERUNG AUF DAS DNA-BLOUING-VERHALTEN DER KATIONISCH GELADENEN POLYETHERSULFONMEMBRAN

In diesem Beispiel wurden die in Beispiel 9 hergestellte CSHP-Membran und die gleiche, 60 Tage bei 56ºC wärmebehandelte Membran in der Southern- Blot-Analyse verwendet, um das Blotting-Verhalten zu vergleichen. Es wurden, kurz gesagt, 0,1 ug Lambda-DNA, Hind III-Aufschluß, auf einem 1%-igem Agarosegel unter Verwendung des gleichen TAE-Puffersystems, wie in Beispiel 18 beschrieben, elektrophoretisiert. Die DNA wurde dann depuriniert und unter alkalischen Bedingungen unter Verwendung einer Vakuum-Apparatur auf die Membranproben übertragen. Die nachfolgenden Prozesse, wie z. B. die Probenherstellung, Hybridisierung, das Waschen und die Autoradiographie, waren ähnlich wie die in Beispiel 18 beschriebenen. Die Ergebnisse des DNA-Blottings für kationisch geladene semihydrophobe Polyethersulfonmembranen sind in Fig. 4 dargestellt und zeigen, daß die Alterung eine günstige Wirkung auf das Southern-Blot-Verhalten hatte.

BEISPIEL 22 - DNA-GELTRANSFER AUF DIE CSHP-MEMBRAN

Dieses Beispiel beschreibt den Transfer von DNA von Agarosegelen auf die CSHP-Membran mit anschließender Hybridisierung der an die Membran gebundenen DNA mit einer radioaktiv markierten Sonde.

1. Ein submarines Gel mit den Abmessungen 15 x 15 cm wurde mit 1%-iger Agarose hergestellt, die in TAE-Pufferlösung aufgelöst war. Dabei wurde eine Wabe mit 30 Vertiefungen verwendet.

2. Benachbarte Bahnen wurden mit 0,5, 0,25, 0,1, 0,05, 0,01 und 0,001 ug Lambda-DNA, Hind III-Aufschluß, in einem Endvolumen von 5 ul beladen.

3. Die Vorrichtung wurde mit TAE-Pufferlösung gefüllt und 3 Stunden mit 70 V elektrophoretisiert.

4. Die DNA wurde depuriniert, indem das Gel 15 Minuten lang oder bis zur Gelbfärbung des Bromphenolblau-Streifens in 250 mM HCl eingeweicht wurde.

5. Die gemäß der Beschreibung in Beispiel 9 hergestellte CSHP-Membran wurde durch vorheriges Befeuchten in Methanol mit anschließender Äquilibrierung in 0,4 N NaOH konditioniert.

6. Das Gel und die Membran wurden für den Kapillar-Transfer angeordnet, wie von Sambrook u.a. (Molecular Cloning, 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press) beschrieben. Es wurde, kurz gesagt, ein Stück Fließpapier (Gelman Sciences, Inc.) in 0,4 N NaOH angefeuchtet und auf eine Glasplatte gelegt, die erhöht in einer Glasschale angeordnet war. Die Enden des Fließpapiers hingen über die Glasplatte herab und wirkten als Dochte. Das depurinierte Gel wurde auf das Fließpapier aufgebracht. Die äquilibrierte Membran wurde auf das Gel aufgelegt. Auf die Membran wurde ein Stapel Fließpapier gelegt. Die Schale wurde mit 0,4 N NaOH-Transferpuffer gefüllt. Den Transfer ließ man über Nacht bei 25ºC ablaufen.

7. Die Membran wurde von dem Gel entfernt und bei Raumtemperatur getrocknet.

8. Die DNA wurde durch Wärmebehandlung bei 80ºC von 30-60 Minuten Dauer auf der Membran fixiert.

9. Die Membran wurde in einen luftdicht verschließbaren Beutel ("seal a meal" bag) eingebracht und durch Inkubation in BEPS-Puffer (0,5 M Phosphat, 1% BSA, 7% SDS, 1 mM EDTA, pH 7,2) über 15 Minuten bei 65ºC vorhybridisiert. Der Vorhybridisierungsschritt dient dazu, locker gebundene DNA abzuwaschen sowie eine unspezifische Bindung der markierten Sonde im nächsten Schritt zu verhindern.

10. Abgießen des BEPS-Puffers und Zugabe von frischem BEPS-Puffer, der eine denaturierte, radioaktiv markierte Lambda-DNA-Sonde, Hind III- Aufschluß, enthält. Die Sonde wurde durch eine 10-minütige Inkubation bei 100ºC denaturiert.

60 ng Lambda-DNA, Hind III-Aufschluß, wurden unter Verwendung eines Zufalls-Primer-Extension-Kits (BRL, Katalog-Nr. 81875A) mit ³²P-dCTP markiert. Freie Isotope wurden von gebundenen Isotopen getrennt, indem die Reaktionsmischung durch eine Sephadex G-SO-Säule geleitet wurde.

11. Die Hybridisierung erfolgte über Nacht in einem Schüttelwasserbad bei 65ºC.

12. Waschen der Membranen in 3 x 100 ml (jeweils 20 min) Waschlösung I (40 mM Phosphat, 0,5% BSA, 5% SDS, 1 mM EDTA, pH 7,2) bei 65ºC.

13. Waschen der Membranen in 3 x 100 ml (jeweils 20 min) Waschlösung II (20 mM Phosphat, 1% SDS, 1 mM EDTA, pH 7,2) bei 65ºC.

14. Einhüllen der Membranen in eine Saran-Umhüllung und Aufnahme auf X-Omat AR-Film (Kodak) unter Verwendung von Verstärkerfolien. Anmerkung: Membran nicht trocknen lassen, wenn eine Resondierung (siehe Beispiel 23) ausgeführt werden soll. Die Zeitdauer für die Aufnahme variiert in Abhängigkeit von der Aktivität der Sonde und der Markierungsausbeute.

Die Ergebnisse sind in Fig. 5A dargestellt. Ein ähnlicher Vergleich unter Anwendung des Vakuumtransfers ist in Fig. 58 dargestellt.

BEISPIEL 23 - ENTFERNEN DER SONDEN

Dieses Beispiel beschreibt das Entfernen von Sonden, die mit DNA hybridisiert worden sind, welche an die in Beispiel 9 hergestellte CSHP- Membran gebunden ist.

1. Inkubieren der feuchten Membran in 0,4 N NaOH über 30-60 Minuten bei 42ºC auf einer Schüttelvorrichtung.

2. Dekantieren der Lösung und Ausspülen mit 0,4 N NaOH zum Entfernen restlicher Sonden.

BEISPIEL 24 - RNA-GELTRANSFER AUF EINE CSHP-MEMBRAN

Dieses Beispiel beschreibt die Übertragung von RNA auf eine CSHP- Membran und ihre Immobilisierung auf der Membran, gefolgt von einer Hybridisierung mit einer radioaktiv markierten DNA-Sonde.

1. 1%-iges horizontales Agarosegel, das 10 mM Natriumphosphat und 10 mM Natriumiodacetat enthält, pH 7,0, ist unter Verwendung einer Wabe mit 30 Vertiefungen in eine Gießmulde von 15 x 15 cm zu gießen.

2. Die folgenden Bestandteile sind in einem sterilen, mit DEPC behandelten Mikrozentrifugenglas zu mischen:

40% Glyoxal 1 ul

DMSO 3 ul

50 mM Phosphat, pH 7,0 1,1 ul

RNA (bis zu 10 ug) 1 ul

Bei 50ºC ist 1 Stunde zu inkubieren. Sofort auf Eis bis zum Gebrauch kühlen.

3. Jeder Probe ist 1 ul 6X-Farbstoffzusatz zuzugeben. Kurz zentrifugieren.

4. Probe in das Gel eintragen und in 10 mM Phosphatpuffer, pH 7,0, bei 60-70 V elektrophoretisieren, bis der Bromphenolfarbstoff etwa 6-8 cm gewandert ist.

5. Die CSHP-Membran in Methanol vorbefeuchten und in 7,5 mM NaOH äquilibrieren.

6. Gel, Membran und Fließpapier für einen Kapillartransfer zusammensetzen, wie in Beispiel 22 beschrieben. Unter Verwendung von 7,5 mM NaOH als Transferpuffer ist über Nacht bei Raumtemperatur ein Kapillartransfer auszuführen.

7. Membran vom Gel entfernen und an der Luft trocknen. 30-60 Minuten bei 80ºC wärmebehandeln.

8. Membran in BEPS-Puffer 10 Minuten bei 65ºC vorhybridisieren.

9. Puffer dekantieren und frischen BEPS-Puffer zugeben, der eine denaturierte, radioaktiv markierte DNA-Sonde enthält. Über Nacht bei 65ºC inkubieren.

10. Membranen in 3 x 100 ml (jeweils 20 min) Waschlösung I (40 mM Phosphat, 0,5% BSA, 5% SDS, 1 mM EDTA, pH 7,2) bei 65ºC waschen.

11. Membranen in 3 x 100 ml (jeweils 20 min) Waschlösung II (20 mM Phosphat, 1% SDS, 1 mM EDTA, pH 7,2) bei 65ºC waschen.

12. Membranen in Saran-Umhüllung einhüllen und unter Verwendung von Verstärkerfolien auf X-Omat AR-Film (Kodak) aufnehmen. Anmerkung: Membran nicht trocknen lassen, wenn eine Resondierung (siehe Beispiel 23) ausgeführt werden soll. Die Zeitdauer für die Aufnahme variiert in Abhängigkeit von der Aktivität der Sonde und der Markierungsausbeute.

BEISPIEL 25 - PROTEINTRANSFER AUF EINE CSHP-MEMBRAN

Dieses Beispiel beschreibt die Übertragung von Proteinen auf eine CSHP-Membran, wie sie in Beispiel 9 hergestellt wird, und ihre Immobilisierung auf der Membran. Die an die Membran gebundenen Proteine wurden durch einen Enzym-Immunoassay unter Verwendung eines Meerrettichperoxidase/4-Chlor-1-naphthol-Systems sichtbar gemacht.

1. 5-20%-iges Polyacrylamid-Gradientengel (14 x 16 cm, Hoefer Scientific) mit einem 3%-igen Sammelgel herstellen.

2. Es sind E. coli-Extrakte mit einem Gehalt von 100, 75, 50, 25 und 10 ug Protein je 15 ul in SDS-PAGE-Probenpufferlösung anzusetzen, die 1,25% Mercaptoethanol enthält. Die Präparate sind auf das Gel aufzubringen.

4. Gel aus der Vorrichtung entfernen und in 2 x 200 ml Tris-Glycin- Puffer äquilibrieren (15 min pro Waschung).

5. CSHP-Membranen in Methanol anfeuchten und 15 min in Tris-Glycin- Puffer äquilibrieren. Saugfähige Unterlagen in der gleichen Pufferlösung anfeuchten.

6. Proteine mit Hilfe einer halbtrockenen Transfervorrichtung (Biotrans, Gelman Sciences, Inc.) mit 0,8 mA/cm² im Verlauf von 2 h vom Gel auf die CSHP-Membran übertragen.

7. Membran bei Raumtemperatur völlig trocknen lassen.

8. Membran in Methanol vorbefeuchten und in 20 mM Phosphatpufferlösung, die 0,85% NaCl und 0,05% Tween 20 (PBS-T20) enthält, anfeuchten.

9. Membran in PBS-T20, das 0,2% Ziegen-Normalserum (Blockierlösung) enthält, 1h bei 37ºC inkubieren.

10. Blockierlösung dekantieren und ohne Waschen Kaninchen-anti-E. coli- Antiserum in einer Verdünnung von 1/200 in frischer Blockierlösung zugeben. 1h bei 37ºC inkubieren.

11. Membran in 3 x 200 ml PBS-T20 waschen.

12. Ziegen-anti-Kaninchen-IgG, HRP-konjugiert, in einer Verdünnung von 1/500 in frischer Blockierlösung zugeben. 1h bei 37ºC inkubieren.

13. Waschen in 3 x 200 ml PBS-T20 und in 3 x 200 ml PBS.

14. Membranen in 4-Chlor-1-naphthol-Substratlösung inkubieren, bis die Banden eine optimale Intensität haben (im allgemeinen 1-2 Minuten).

15. An der Luft trocknen und fotografieren.

Die Ergebnisse sind in Fig. 7 dargestellt.

Einige der obigen Beispiele beziehen sich auf den Transfer von Biomolekülen (DNA, RNA und Proteinen) von Gelen auf die CSHP-Membran. In jedem derartigen Beispiel wird gewöhnlich, in Abhängigkeit von dem zu untersuchenden Biomolekül, ein anderer Puffer zur Ausführung des Transfers verwendet. Zu beachten ist, daß das spezifische Biomolekül, wenn keine Angabe oder Erläuterung durch Beispiele gegeben wird, in seinem entsprechenden Transferpuffer verdünnt und, statt des Transfers von einem Gel, mit Hilfe eines Pipettiergeräts oder einer anderen Vorrichtung direkt auf die Membran aufgebracht werden kann. Daher schließt die Erfindung sowohl den Geltransfer als auch die direkte Immobilisierung von Biomolekülen an der CSHP-Membran ein.

Tris EDTA SDS BSA dCTP CAPS DMSO Beladefarbstoff HRP Tween 20 Hind III TAE DEPC Tris(hydroxymethyl)aminoethan Ethylendiamintetraessigsäure Natriumdodecylsulfat Rinderserumalbumin Desoxycytidintriphosphat (3-[Cyclohexylamino]-1-propansulfonsäure Dimethylsulfoxid (6X-Ansatz: 25 mg Bromphenolblau, 25 mg Xylencyanol FF, 1,5 g Ficoll 400 in 10 ml Wasser) Meerrettichperoxidase Polyoxyethylen-Sorbitanmonolaurat Restriktionsenzym von Haemophilus influenzae 40 mM Tris, 1 mM EDTA, 20 mM Essigsäure, pH 8,0 Diethylpyrocarbonat

Nach der Beschreibung der Erfindung werden die Ausführungsformen der Erfindung, für die ein ausschließliches Eigentumsrecht oder Privileg beansprucht wird, wie folgt definiert:


Anspruch[de]

1. Durch kationische Ladungen modifizierte, semihydrophobe mikroporöse Membran, die aufweist:

ein mikroporöses Membransubstrat mit Polyethersulfon und mindestens einem nicht auslaugbaren polymeren Zusatzstoff, der unter Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglycol ausgewählt ist, wobei der Zusatzstoff die Hydrophilie verstärkt und funktionelle Gruppen aufweist, die mit reaktiven Gruppen ladungsmodifizierender Mittel latent reaktionsfähig sind;

ein primäres ladungsmodifizierendes Mittel mit Polyethylenimin- Epichlorhydrin-Harz, das Polyamine enthält, mit elektrophilhaltigen Verbindungen chemisch reagieren und auf diese Weise eine positive Nettoladung erteilen kann und chemisch an den polymeren Zusatzstoff anpolymerisiert wird; und

ein sekundäres ladungsmodifizierendes Mittel, das eine Funktionalität enthält, die mit dem primären ladungsmodifizierenden Mittel reaktionsfähig ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus partiell phosphiniertem Polyvinylbenzylchlorid, Ammonium- und Sulfonium-Analogen davon und quaternisiertem Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin) besteht, wobei das sekundäre Mittel mit dem primären Mittel in einem Anteil zur Reaktion gebracht wird, der entweder so bemessen ist, daß die Größe der endgültigen positiven Formalladung über den Wert erhöht wird, der auf seine Reaktion mit dem primären Mittel zurückzuführen ist, oder so, daß die Empfindlichkeit des primären Mittels gegenüber der Abweichung des Umgebungs-pH-Werts verringert wird.

2. Membran nach Anspruch 1, wobei das sekundäre ladungsmodifizierende Mittel ein partiell phosphiniertes Polyvinylbenzylchlorid mit der Formel

wobei m und n ganze Zahlen sind, welche die Länge des Polymers angeben, und R" unabhängig davon eine niedere Alkylgruppe oder eine Arylgruppe bedeutet; oder ein Ammonium- oder Sulfonium-Analoges des phosphinierten Benzylchlorids aufweist.

3. Membran nach Anspruch 1, wobei das sekundäre ladungsmodifizierende Mittel ein quaternisiertes Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin) mit der Formel

aufweist, wobei R''' eine Fortsetzung der Polymerkette ist.

4. Verfahren zur Herstellung einer durch kationische Ladungen modifizierten, semihydrophoben mi kroporösen, Membran, mit den Schritten:

A. Bereitstellen eines mikroporösen Membransubstrats mit Polyethersulfon und mindestens einem nicht auslaugbaren polymeren Zusatzstoff, der unter Polyvinylpyrrolidon und Polyethylenglycol ausgewählt ist, wobei der Zusatzstoff Hydrophilie verleiht und funktionelle Gruppen aufweist, die mit reaktiven Gruppen von ladungsmodifizierenden Mitteln latent reaktionsfähig sind;

B. Reaktion des Membransubstrats mit einem primären ladungsmodifizierenden Mittel mit Polyethylenimin-Epichlorhydrin-Harz in einem Anteil, welcher dem Membransubstrat eine positive Ladung verleiht;

C. Reaktion des primären ladungsmodifizierenden Mittels mit einem sekundären ladungsmodifizierenden Mittel, das eine Funktionalität enthält, die mit dem primären ladungsmodifizierenden Mittel reaktionsfähig ist, ausgewählt unter partiell phosphiniertem Polyvinylbenzylchlorid, Ammonium- und Sulfonium-Analogen des phosphinierten Benzylchlorids und quaternisiertem Poly(dimethylamin-co-epichlorhydrin), wobei das sekundäre Mittel mit dem primären Mittel in einem Anteil zur Reaktion gebracht wird, der entweder so bemessen ist, daß die Größe der endgültigen positiven Formalladung über den Wert erhöht wird, der auf seine Reaktion mit dem primären Mittel zurückzuführen ist, oder so, daß die Empfindlichkeit des primären Mittels gegenüber der Abweichung des Umgebungs-pH-Werts verringert wird; und

D. Waschen und Trocknen der entstandenen ladungsmodifizierten Membran.

5. Blotting-Zusammensetzung, die ein Probensubstrat aufweist, das auf eine semihydrophobe ladungsmodifizierte Membran nach Anspruch 1 mit einer Innenfläche und einer Außenfläche aufgebracht wird, wobei die Innenfläche und die Außenfläche der Membran ladungsmodifiziert sind.

6. Blotting-Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Probensubstrat ein Gel aufweist.

7. Blotting-Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Probensubstrat eine biologische Probe aufweist, die direkt als Punkt-Blot auf die Membran aufgebracht wird.

8. Blotting-Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Probensubstrat eine biologische Probe aufweist, die direkt als angefeuchteter Blot auf die Membran aufgebracht wird.







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