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»). 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 хроматографии белков, 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. Хорошо промытые и отсеянные обменники типа «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 полистирольной смолы толщиной около 1 мкм фиксирована на поверхности стеклянных шариков диаметром 4 мкм («Whatman-Pellionex»).