專利名稱：固相的糖類感測化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的在于新的、基于雙硼酸的糖類感測器。該感測器屬于熒光誘導電子轉(zhuǎn)移(PET)類型。感測器能被固定在聚合物基體上，并制成用于監(jiān)視患者糖含量的醫(yī)療設(shè)備中的糖類感測器。
背景技術(shù)：
糖類是大自然的能量輸送者，是細胞存活所必需的。James，T.D.等人，J.Am.Chem.Soc.，117，8982-8987(1995)(引用Robertson，R.N.，The Lively Memebranes，牛津大學出版社，紐約，1983)。葡萄糖傳輸?shù)娜毕菖c各種疾病狀態(tài)有關(guān)，而且葡萄糖含量的波動能作為癥候，或者可預測急癥和慢性狀況。出處同上(Id.)。因此，檢測和監(jiān)視動物體、特別是人體內(nèi)葡萄糖含量的能力極為重要。
已經(jīng)證明，諸如葡萄糖的糖類或糖的分子識別是一種可靠的檢測機制。對此類檢測而言，可能最可靠和最有效的系統(tǒng)是那些采用分子間電子轉(zhuǎn)移，也稱為光誘導電子轉(zhuǎn)移(PET)的系統(tǒng)。
能完成此類分子識別的系統(tǒng)顯示出與糖類結(jié)合相關(guān)的結(jié)構(gòu)和熒光變化。熒光變化與樣品中的糖類濃度成正比，因此這些感測器或染料能用于定量測量。
這些感測器中較流行的一種是基于硼酸(boronic acid)的糖類感測器。硼酸感測器實現(xiàn)了與環(huán)酯形式糖類的二醇官能度之間強共價鍵的可逆形成。這些感測器優(yōu)于包括較弱的非共價或氫結(jié)合相互作用在內(nèi)的其它感測器系統(tǒng)。
硼酸感測器并非沒有自己的缺點。設(shè)計基于硼酸-糖類相互作用的熒光感測器已證明是困難的，因為硼酸部分或糖類部分中缺少足夠的電子變化。J.Am.Chem.Soc.，117，第8983頁。Shinkai的小組指出，通過改變硼酸的結(jié)合位置，例如通過加入能與硼酸部分形成分子間五員環(huán)的一種叔胺，從而在硼酸片段周圍創(chuàng)建一個富電子中心，就可以克服這些缺點。出處同上(Id.)。他們隨后指出，9，10-雙(氨甲基)-蒽骨架通過在分子內(nèi)部產(chǎn)生一個理想的、對葡萄糖具有選擇性的裂縫，從而提供了一種對葡萄糖具有選擇性的感測器。出處同上(Id.)。這些效果導致了所謂的“Shinkai染料”(

圖1A)。
在Shinkai小組工作的基礎(chǔ)上，Norrild的小組試圖創(chuàng)建出不僅較之其它糖類而言更專用于葡萄糖分子，而且能在中性pH條件下結(jié)合葡萄糖的染料。Eggert等人，J.Org.Chem.，64，3846-3852，1999。為了在中性pH條件下結(jié)合葡萄糖，硼酸必須pKa≤7。設(shè)計這樣一種硼酸感測器染料已證明是一個主要的問題，因為大多數(shù)染料至多達到pKa在8～10范圍內(nèi)。
Norrild和其同事因其特別低的pKa而選擇了3-吡啶硼酸，并生產(chǎn)出一種含有接枝在蒽部分上的兩個3-吡啶硼酸部分的雙硼酸。所產(chǎn)生的“Norrild”染料(圖1B)具有需要的低pKa值和水溶性，以及用于選擇性結(jié)合葡萄糖的結(jié)構(gòu)最佳設(shè)計。與果糖和半乳糖相比，這些染料據(jù)稱具有對葡萄糖的選擇性熒光響應。
Shinkai和Norrild型染料都是溶液基系統(tǒng)。溶液基系統(tǒng)為標志糖類結(jié)合的分子間變化提供了非常大的自由度。但是，某些應用要求固相的染料。固定將可能減少分子自由度并改變電化學。這將反過來影響分子的熒光性，并可能減少它的實用性。即，固定能減少熒光強度，或減少生理測試區(qū)的熒光響應。
現(xiàn)有技術(shù)中的糖類感測器通常有一個或多個缺點。例如，已知的感測器能響應于糖類結(jié)合而產(chǎn)生可識別信號，但并不能提供葡萄糖相對于其它糖類的理想專一性。
此外，已知的糖類感測器缺乏理想的定量響應。即，當糖類濃度增加時，熒光僅適度增強。優(yōu)選地，作為糖類濃度的函數(shù)，相對熒光強度的斜率較高，而且在具有生理重要性的糖類濃度全部范圍內(nèi)保持為較高。顯示出作為濃度函數(shù)的高強度斜率的感測器將產(chǎn)生更可靠、更易于識別的信號，從而顯著減少生產(chǎn)的成本。
進一步地，熒光作為檢測或診斷設(shè)備的應用受益于一個重要的Stokes’頻移。該Stokes’頻移源自經(jīng)驗法則，即熒光材料的發(fā)射波長比用來激發(fā)熒光的輻射發(fā)射波長更長。如果Stokes’頻移小，則激發(fā)和發(fā)射峰緊鄰，必須借助復雜的光學和過濾設(shè)備才能分辨二者。隨著Stokes’頻移的增加，激發(fā)峰的波長進一步移動離開發(fā)射峰，減少了對用以分辨二者的濾波器的依賴。這再次促進了更經(jīng)濟的設(shè)備。
試圖改善硼酸基糖類感測器的葡萄糖專一性，和/或改善感測器的熒光性能，和/或?qū)⒛切﹤鹘y(tǒng)溶液基系統(tǒng)固定在聚合基體上的努力僅取得了有限的成功。例如Arimori，S.等人，Chem.Commun.，2001，1836-1837。
設(shè)計一種糖類染料時的主要目的之一是創(chuàng)建一種在相對強度對糖類濃度的曲線上顯示出陡斜率的染料。Shinkai和Norrild已經(jīng)指出可能創(chuàng)建出在溶液基系統(tǒng)中具有陡斜率的糖類染料。但是，后續(xù)的工作已經(jīng)示出，這些染料與固體基體的共價連接能引起該斜率的顯著減小。至今為止，現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開任何不導致斜率顯著損失或消除、且共價連接到固相上的糖類染料。
某些研究者試圖將Shinkai和Norrild的工作延伸到獲取固相結(jié)構(gòu)，但未能產(chǎn)生一個用于直接血液接觸、或血液在體外循環(huán)的體外方法中的系統(tǒng)。WO 01/74968 A2和WO 01/20334 A1。該工作集中在用其敘述的Shinkai型固相糖類染料插入患者皮下，以測量間質(zhì)流體空間的糖類。還可參見US 6,002,954和US 6,011,984。
現(xiàn)有技術(shù)中需要糖類染料具有高的葡萄糖專一性。理想地，這樣高專一性的葡萄糖感測器將具有改良的熒光性能?，F(xiàn)有技術(shù)中還需要染料在其通過與固體基體的共價連接而固定時，保持這樣的專一性和熒光性能。
附圖概述圖1A是Shinkai染料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B是Norrild染料。
圖2A是固定Shinkai型染料的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B是固定Norrild型染料。
圖3是用于本發(fā)明組分的各種熒光團的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明含蒽Shinkai型單苯基硼酸酯(monophenylboronate)化合物的合成圖，包括用于將其固定在固相上的方法。
圖5是用一個單獨的連接臂合成本發(fā)明含芘Shinkai型單苯基硼酸酯化合物的合成圖。
圖6是如圖5所示合成并固定的化合物的葡萄糖響應曲線。
圖7是用于制備并固定雙-苯基硼酸酯(Bis-phenylboronate)含蒽Shinkai型染料的合成圖。
圖8～10是用于固定雙-苯基硼酸酯含蒽Shinkai型染料的合成。
圖11是表示多種雙-苯基硼酸酯含蒽shinkai型染料的相對強度的曲線。
圖12是使含氨基末端連接臂前體的雙-苯基硼酸酯含蒽Shinkai型染料，與用于固定的尼龍固相材料反應的示意圖。
圖13是用染料和間隔基之間的聚丙二醇間隔基，將雙-苯基硼酸酯Shinkai型染料固定在固相材料上的合成圖。
圖14圖解說明了通過含氨基端連接臂前體的Shinkai型染料與雙-NCO封端丙二醇反應而進行的固定，以及后續(xù)與乙二胺的交聯(lián)，以產(chǎn)生固定的固相Shinkai型染料。
圖15圖解說明了用直接和熒光團共價連接的單連接臂在固相材料上制備和固定雙-苯基硼酸酯Shinkai型染料的圖。
圖16圖解說明了圖15的單臂熒光團的熒光性能。
圖17示出圖15的單臂熒光團的葡萄糖響應曲線。
圖18圖解說明了制備并固定具有雙臂固定和乙?；療晒鈭F的雙-苯基硼酸酯Shinkai型染料的圖。
圖19示出圖18的染料的熒光性能。
圖20示出圖18的染料的葡萄糖響應曲線。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供固相的糖類染料，及其制備方法。本發(fā)明進一步提供包括這些染料的設(shè)備。該設(shè)備包括含本發(fā)明固相染料，用來檢測和監(jiān)視流體糖含量的液體導管。示例性的流體是血液、血液成分、血漿、尿和其它生物流體或生物組分的萃取物。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“糖類染料”用來指能夠可逆結(jié)合糖類，從而顯示出與糖類結(jié)合和/或糖類釋放相關(guān)的可識別物理化學變化的分子。在優(yōu)選實施方式中，該物理化學變化易于被光譜學方法如熒光、磷光、比色等識別。因此能通過信號分子或部分如熒光團或磷光物質(zhì)的變化來控制物理化學變化。
術(shù)語“固相糖類染料”用來指共價連接到固體基體或固相材料上的糖類染料。示例性的基體為天然或合成的有機聚合物，和無機基體如陶瓷和玻璃。
優(yōu)選已知生物相容的聚合物。通常認為生物相容的聚合物包括纖維素(如Cuprophan)，聚苯乙烯，聚酰胺，聚醚砜，聚乙二醇，聚丙二醇，聚乙烯醇，聚硅氧烷，尼龍(如Biodyne)，以及它們的共聚物。特別優(yōu)選已知高度生物相容的聚合物，如纖維素，聚醚砜，聚乙二醇，聚丙二醇，和聚乙烯醇。
還優(yōu)選具有便于共價連接到葡萄糖感測器的官能化烴連接臂上的可獲取官能團的聚合物。優(yōu)選的聚合物基體上的官能團為羥基、羧基、醛、酮、胺、酰胺和氰。
糖類染料與之共價結(jié)合的固相能制為多種不同形式，如薄膜、平片、丸劑、薄片、顆粒、微顆粒、微膠囊等。固相的優(yōu)選物理形狀和尺寸很大程度地取決于最終產(chǎn)品。
在一個實施方式中，糖類染料固定在固體基體上。固體基體接觸所研究的流體。流體可以是氣體、蒸汽或液體。流體接觸可通過任何常規(guī)手段獲得，如流體床、柱或?qū)Ч?。?yōu)選地，流體是諸如血液、血液組分、血漿、尿等的液體。當流體接觸固體基體上的糖類染料時，染料發(fā)出信號，標志被分析物如葡萄糖的存在與否，以及優(yōu)選地被分析物的數(shù)量。信號可由比色或光譜手段檢測到。信號可輸入常規(guī)設(shè)備中，作為實時讀數(shù)、或者作為記錄和顯示累積結(jié)果顯示為圖表、表格或曲線圖。
在另一個實施方式中，產(chǎn)品是用于監(jiān)視血液中糖類特別是葡萄糖含量的導管。糖類染料固定在聚合基體上。聚合基體包括在導管中，從而糖類染料和流過導管的流體接觸。該導管可包括在用于血液或某些其它生物流體的、體外或體內(nèi)的在線流動路徑中。對染料進行掃描或監(jiān)視，以檢測血液或其它生物流體中的被分析物含量。
在優(yōu)選的實施方式中，糖類染料包括一種芳族多環(huán)熒光團。特別優(yōu)選的是蒽。染料能以圖2所示的方式，通過在熒光團的氮、吡啶或芳環(huán)上的連接而結(jié)合到固相上。
染料的熒光性能如激發(fā)和發(fā)射波長取決于熒光團，特別是芳環(huán)的排列和環(huán)上的取代。延長芳族共軛雙鍵體系，或者將鹵素、酰基、烷氧基、硝基、羧酸或羧酸酯引入環(huán)中，能改善染料的熒光性能，并產(chǎn)生紅移或Stokes’頻移。例如，我們的結(jié)果示出，用芘作為Shinkai型染料的熒光團、或者乙酰取代Shinkai型染料的蒽，將帶來比原始或者可溶的Shinkai染料更大的熒光性(相對強度)。這些改善增加了感測器性能的增加敏度和精度。
更特別地，此處所述操作提供了固相糖類染料，其中該共軛(coniugated)染料的激發(fā)-發(fā)射差為大約40nm或更大。如此處所用，術(shù)語“共軛染料”是指染料的糖類結(jié)合部分被一種糖占據(jù)從而引起信號的染料。在熒光染料的情況下，共軛染料將發(fā)熒光指示糖類的存在。本發(fā)明優(yōu)選的固相糖類染料具有在大約45nm或更大糖類共軛處的激發(fā)-發(fā)射差。本發(fā)明特別優(yōu)選的固相糖類染料具有大約70nm或更大共軛的激發(fā)-放射差。
此外，本發(fā)明的固相糖類染料具有在糖類結(jié)合時的增加熒光性。優(yōu)選的實施方式具有在生理學范圍內(nèi)大約1.5或更大的相對強度。為了本發(fā)明的目的，葡萄糖的生理學范圍為血液、血液組分或血漿中大約50～大約500mg/dl。更優(yōu)選的實施方式能夠顯示在葡萄糖生理學范圍內(nèi)大約2.0或更大的相對強度。
參考圖2，單(苯硼酸)或雙(苯硼酸)都是能固定在基體上的有用的糖類感測分子。分子的糖類結(jié)合和信號部分通過連接臂結(jié)合在固相上。該連接臂和非連接的取代基是飽和或不飽和的烴，它們能以其它方式官能化。烴鏈可為接枝或直鏈，而且長度能廣泛改變。優(yōu)選地，鏈長為大約C30或更少?？杀３只虮Ｗo官能團，以用于固相和染料的共價連接?？蛇x地，能采用其它官能團，以在固相和染料二者共價連接之前衍生該固相和/或染料。
盡管連接臂和非連接的取代基此處描述為烴鏈，但如此處所用，該術(shù)語包括官能化的烴，包括至少烷基、烯基、炔基、醛、酮、醚、酯、胺、酰胺、羧基、鹵素、芳基、?；皖愃频牟糠?。各種官能團能在一個烴連接臂內(nèi)相結(jié)合地出現(xiàn)，而且能在烴鏈內(nèi)部，或者在烴鏈終端或終端附近。本發(fā)明的連接臂和非連接烴可為直鏈烷基，或者它們可在烴鏈的各種點處被官能化或接枝。
優(yōu)選地，連接臂的烴為烷基、胺、酰胺、酮、醚、酯和/或它們的混合物。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括式1的化合物 根據(jù)式1，R1、R2和R3中的至少一個或多個是用于和固相共價連接的連接臂；剩余其它基團是非連接的取代基，選自能被各種官能團進一步活化的氫、飽和和不飽和烴。非連接取代基R1、R2和R3的烴鏈長度也能改變，但類似地，優(yōu)選為大約C30或更低。
取代基R4、R5、R5、R7選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、取代烷基、?；⑼檠趸望u素。取代基R4、R5、R6、R7能一起形成稠合的芳環(huán)，如萘、蒽和類似物。在優(yōu)選實施方式中，雙硼酸化合物繞Q對稱，含有芳環(huán)或稠合的多環(huán)芳環(huán)。
Q是發(fā)信號部分，它提供一個可測信號用于監(jiān)視糖類結(jié)合和/或釋放。優(yōu)選Q是熒光團、磷光部分、比色部分或發(fā)光部分。
Q優(yōu)選是稠合多環(huán)的芳族熒光團。優(yōu)選實例為萘、蒽、芘、1，2-苯并蒽和2，3-苯并蒽，如圖3所示。任何環(huán)都可被一個或多個官能團取代。在一個優(yōu)選實施方式中，Q是含乙?；斓臒晒馕镔|(zhì)。
本發(fā)明的其它實施方式圖解示于圖2中，其中一個或多個連接臂選自-X-Y，-X-O-Y，-X-NH-Y，-X-N＝Y(jié)，-X-NR-Y，X-CO-Y，-X-COO-Y，-X-OCO-Y，-X-NHCO-Y，-X-CONH-Y，-X-N＝C(O-Y)2，-X-NHCH(NH2)-O-Y，-X-S-Y，-X-S-S-Y，-X-SO2NH-Y和-X-NHSO2-Y；其中R是烷基、烯基、芳基、芳烷基或酰基；X是飽和或不飽和烴鏈；Y是由生物相容聚合物如纖維素、聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚砜、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚硅氧烷形成的固相。
在優(yōu)選實施方式中，R1和R2是前述由可變長度烴形成的連接臂。這兩個連接臂可相同或不同，盡管為了合成方便，它們通常相同。
在中間階段，也就是在染料化合物共價結(jié)合到固體支撐體上之前，將染料化合物改性，以包括至少一個官能團如羧基、羥基、氨基、氰或鹵素取代基，以便于共價結(jié)合到固相上?？蛇x地，連接臂可首先結(jié)合固相或染料化合物?？蛇x地，可用待形成在染料化合物和固相之間某處的共價結(jié)合引出染料化合物和固相。
類似地，其它優(yōu)選實施方式中，R3是一端共價結(jié)合Q、另一端共價結(jié)合固體支持物的一個單獨連接臂。如上，R3連接臂優(yōu)選是可被其它方式官能化的飽和或不飽和烴鏈。如上，烴鏈的長度可廣泛地變化，但優(yōu)選為大約C30或更低。烴可為直鏈烷基，或者它們可在烴鏈的各種點處被官能化或接枝。如上，連接臂將優(yōu)選通過羧基、羥基、氨基、氰或鹵素取代基官能化，以允許與固相材料的共價連接。
該R3連接臂可在各種位置處共價結(jié)合到熒光團、發(fā)色團或分子的磷光部分上。優(yōu)選地，它被置于最少干擾硼酸取代基的位置處。
當R3是唯一的連接臂時，R1和R2優(yōu)選為較低級的烷基取代基。如此處所用，術(shù)語“較低級的烷基”是指C1～12。
本發(fā)明的實施方式包括式1的化合物，其中Q是熒光團、發(fā)色團或磷光或發(fā)光部分；R1、R2和R3各自選自連接臂和非連接取代基；R4、R5、R6和R7相同或不同，選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、取代烷基、?；?、烷氧基和鹵素。取代基R4和R5和R6和R7能一起形成稠合芳環(huán)如萘、蒽和類似物。如上述，連接臂為飽和或不飽和烴，該烴能被其它官能團衍生，為大約C30或更低，而且共價結(jié)合到固相材料上。非連接取代基是氫或大約C20或更低的飽和或不飽和烴，任選地進一步被其它官能團衍生。
生物相容聚合物可為均聚物，或者它可為兩種或更多聚合物的共聚物。染料能共價連接到已有聚合物上，或者，由反應性單體和染料一個或多個連接臂上的官能團的反應形成染料-聚合物復合體。
固定化的固相染料可形成各種感測器產(chǎn)品，如容器、導管或床。固相染料可通過常規(guī)機制或化學手段固定化在產(chǎn)品中。例如，固相-染料復合體的聚合固相部分可固定在結(jié)構(gòu)材料上，如金屬，玻璃，或者形成殼體、容器、導管或類似物，且待檢測流體從中流過的聚合物部分。取決于材料的選擇，這些部分可膠粘、熔化、共擠出、澆鑄、模制，或者通過如咬合、螺旋、滑動-定位等的機械手段進行組合。
此外，本發(fā)明是有多種變化，因為染料可在固相材料制成整體組成產(chǎn)品、或者產(chǎn)品子部分之前或之后，共價連接到固相材料上。
與感測器的本發(fā)明方法相關(guān)，接觸感測器的溶液可含有至少一種多元醇。含多元醇的溶液可用于在消毒和儲存期間保護該感測器設(shè)備。
實施例1.Shinkai單-苯基硼酸酯/單臂型命名為PZ-3x的染料、其合成、以及將其固定化在Cuprophan基體上的方法示于圖4中。
PZ-33被制備為具有一個連接在苯部分和蒽部分之間氮橋上的連接臂。該可溶性染料感測生理學范圍內(nèi)的糖類，但略對pH和離子強度敏感。無論是固相還是可溶形式的染料，在其暴露于消毒、高濕和高溫下時，都有有限的穩(wěn)定性。
當通過連接臂連接到再生纖維素薄膜(Cuprophan)上時，染料保持糖類敏感性。但是，范圍小于溶液中的相應分子。用于響應結(jié)合葡萄糖的時間非?？欤儆?分鐘，但釋放非常慢。對存儲期和消毒力的敏感表現(xiàn)與可溶分子類似。
還合成了具有芘熒光團的類似化合物(G47)。具有單獨間隔基或連接臂的染料(G47)被合成，并隨后被固定化在再生纖維素薄膜(Cuprophan)上。圖5。所產(chǎn)生感測器的葡萄糖響應曲線示于圖6中。
2.Shinkai雙-苯基硼酸酯/雙臂型這些染料被制備為具有連接在苯部分和蒽部分之間氮橋上的兩個連接臂。圖7。
具有氨基端臂的染料是由作為連接臂部分的鹵代甲基蒽、苯基硼酸和單保護烷二胺合成的。具有羧基端臂的染料是利用氨基酸叔丁基酯作為連接臂合成的。
與Shinkai單-苯基硼酸酯單臂型染料相比，這些染料的葡萄糖響應得以大大提高。這些染料的固定圖解示于圖8～10中。
這些感測器中某些的葡萄糖響應曲線好于單-苯基硼酸酯/單臂型。圖11。
固相并不局限于再生纖維素。例如，雙-苯基硼酸酯/雙臂型染料能通過共價連接到尼龍膜如UltrabindR或BiodyneR(Pall Corp.)上而有效固定化。圖12。這些固定糖類感測器膜具有良好的葡萄糖響應。
染料和固相之間的距離可通過利用間隔基的不同長度而得以控制。此距離影響染料對固相上糖類的響應。聚丙二醇(PPG)作為間隔基的應用圖解示于圖13。
染料能被制成圖14所示的聚合物。異氰酸酯封端的PPG被染料標識，然后被乙二胺交聯(lián)，最后形成染料固定后的聚合物。
作為一個可替換的方法，氨基封端的PPG被異氰酸酯封端的交聯(lián)基交聯(lián)，再被染料加以標識，然后反應因加入乙二胺而終止。此后者方法的一個優(yōu)點就是固相能模制為任一形狀或形式。所形成的染料-聚合物復合體可成型為薄膜、膜或成型顆粒，或者，它能通過流入或輕拍而涂敷在感測器壁或纖維尖端上。此方法形成的染料-聚合物復合體具有良好的葡萄糖響應。圖15。
3.Shinkai雙-苯基硼酸酯/單臂型這一類的染料具有雙-苯基硼酸酯染料的一個單臂連接。該染料具有一個直接共價結(jié)合熒光團的芳環(huán)的連接臂。在一個實施方式中，染料具有可用的羧基，通過該羧基實現(xiàn)共價固定。蒽羧酸衍生自乙?；?。染料的羧基通過利用carbodiilide的縮合反應而連接到氨活化的固相上。圖16。這一單臂熒光團連接的感測器固定在膜上，并表現(xiàn)出如圖17所示的可取熒光性能。該固定在膜上的單臂熒光團連接感測器的葡萄糖響應曲線示于圖18中。
4.改善熒光性能在蒽熒光團上引入?；纳屏斯潭ㄈ玖系臒晒庑阅?。乙酰基通過Friedel-Crafts反應而加入取代蒽中。后續(xù)步驟以與上述相同的方式產(chǎn)生了具有兩個氨基端臂的雙-苯基硼酸酯類型染料。在Cuprophan上通過氨基端連接臂的固定是通過溴化氰活化法實現(xiàn)的。圖19。
產(chǎn)生的固定感測器具有比無乙?；南鄳袦y器更好的熒光性能。激發(fā)和發(fā)射峰被移至更長的波長和更大的Stokes’頻移?？紤]到目前商業(yè)可獲得的LED、光纖或圖像檢測器，有著大約500nm的發(fā)射峰和大約400nm的激發(fā)峰的固定感測器化合物適用于光學檢測系統(tǒng)。圖20。
此感測器還在血液的生理學范圍內(nèi)給出良好的葡萄糖曲線。圖21。
權(quán)利要求
1.下面通式的化合物 其中Q是熒光團；R1、R2和R3獨立地選自連接臂和非連接取代基；其中連接臂是飽和或不飽和、取代或未取代的大約C30或更低的烴，且共價結(jié)合到一種固相材料上；其中非連接取代基是氫，或者飽和或不飽和、取代或未取代的大約C20或更低的烴；和R4、R5、R6、R7相同或不同，選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、取代烷基、?；?、烷氧基和鹵素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中Q選自下面的基團 其中，Rn是獨立選自氫、鹵素、酰基、烷氧基、硝基、羧酸和羧酸酯的多個取代基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中糖類共軛時的激發(fā)峰和發(fā)射峰的差為至少約40nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中分子的熒光相對強度在葡萄糖濃度的生理學范圍內(nèi)為大于約1.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的化合物，其中所述?；鶠橐阴；?。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中Q是
7.根據(jù)權(quán)利要求1的化合物，其中所述連接臂選自-X-Y，-X-O-Y，-X-NH-Y，-X-N＝Y(jié)，-X-NR-Y，X-CO-Y，-X-COO-Y，-X-OCO-Y，-X-NHCO-Y，-X-CONH-Y，-X-N＝C(O-Y)2，-X-NHCH(NH2)-O-Y，-X-S-Y，-X-S-S-Y，-X-SO2NH-Y和-X-NHSO2-Y；其中R是烷基、烯基、芳基、芳烷基或酰基；X是飽和或不飽和烴鏈；和Y是固相材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的化合物，其中固相材料為生物相容聚合物，選自纖維素、聚苯乙烯、聚酰胺、聚醚砜、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、尼龍和它們的共聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的化合物，其中固相材料是再生纖維素或尼龍。
10.下面通式的化合物 其中Q是熒光團；R1和R2相同或不同，選自羧基烷基和烷基氨基取代基，而且共價結(jié)合到固相支撐材料上；和R3選自氫、鹵素、烷基、酰基、烷氧基、硝基、羧酸和羧酸酯；和R4、R5、R6、R7相同或不同，選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、酰基、烷氧基和鹵素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的化合物，其中R1和R2是-CH2-C(O)-OH或-C6H12-NH2。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的化合物，其中R1和R2都包括在糖類染料和固相材料之間的聚乙二醇間隔基。
13.下面通式的化合物 其中Q是熒光團；R1和R2是共價結(jié)合固相材料的C1～C12烴；和R3是乙酰基；和R4、R5、R6、R7或者都為氫，或者兩對分別形成稠合的芳環(huán)結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的化合物，其中糖類共軛時化合物的激發(fā)峰和發(fā)射峰的差為約40nm或更大。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的化合物，其中化合物具有糖類共軛時至少約1.4的熒光相對強度。
16.下面通式的化合物 其中Q是熒光團；R1和R2是C1～C12的非連接烴；和R3是含有共價結(jié)合聚合固相支撐體的烴連接臂的酰胺；和R4、R5、R6、R7或者都為氫，或者兩對分別形成稠合的芳環(huán)結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的化合物，其中糖類共軛時染料的激發(fā)-發(fā)射差為約70nm或更大。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的化合物，其中染料的熒光相對強度在葡萄糖的生理學范圍內(nèi)為大約2.0。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的化合物，其中聚合固相支撐體為再生纖維素或活化尼龍。
20.一種用于檢測生物流體中糖類濃度的感測器，包括一個流體導管，其中，權(quán)利要求1的化合物共價連接到該導管的內(nèi)壁上，從而該化合物接觸流過導管的流體。
21.一種檢測生物流體中糖類濃度的反嘎發(fā)，包括使生物流體接觸已固定的權(quán)利要求1的化合物，而且測量化合物的熒光相對強度。
22.一種用于固定權(quán)利要求1的化合物的方法，包括使下面通式的化合物反應 其中Q是熒光團；R1、R2和R3獨立地選自氫，約C30或更低的氨基封端的烴，和約C30或更低的烴，以使R1、R2和R3至少之一為氨基封端的烴；R4、R5、R6和R7相同或不同，選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、?；?、烷氧基和鹵素；和使氨基封端的烴與被選自羧基、羰基、氰溴、環(huán)氧和異氰酸酯的官能團活化的聚合物反應。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中活化聚合物是與乙二胺交聯(lián)。
24.一種用于固定權(quán)利要求1的化合物的方法，包括使下面通式的化合物反應 其中Q是熒光團；R1、R2和R3獨立地選自氫，約C30或更低的羧基封端的烴，和約C30或更低的烴，以使R1、R2和R3至少之一為羧基封端的烴；R4、R5、R6和R7相同或不同，選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、?；?、烷氧基和鹵素；和使羧基封端的烴與氨基活化的固相聚合物反應。
25.一種用于固定權(quán)利要求1的化合物的方法，包括使下面通式的化合物反應 其中Q是熒光團；R1、R2和R3獨立地選自氫，約C30或更低的氨基封端的烴，和約C30或更低的烴，以使R1、R2和R3至少之一為氨基封端的烴；R4、R5、R6和R7相同或不同，選自氫、烷基、烯基、芳基、芳烷基、酰基、烷氧基和鹵素；和使羧基封端的烴與異氰酸酯活化的聚丙二醇反應；和用乙二胺交聯(lián)該聚丙二醇。
全文摘要
本發(fā)明提供固相的糖類染料。該染料是以共價鍵結(jié)合在固體基體上的雙硼酸。染料選擇性地與糖類、特別是葡萄糖軛合，并記錄一個信號。該信號與糖類的量成正比。因此，本發(fā)明的染料適用于測量和監(jiān)視糖類的含量，特別用在諸如血液的生物流體中。
文檔編號C07H15/18GK1720250SQ03825758
公開日2006年1月11日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者川西徹朗, 馬修·艾伯特·羅梅, 馬克·Z·霍洛迪, 彼得·C·朱, 新海征治 申請人:泰爾茂株式會社