專利名稱：基底及結合到該基底上的化合物的制作方法
領域本發(fā)明涉及包括基底的制品，在該基底上具有附著其上的系鏈基團；以及將含親核基團的物質通過所述系鏈基團固定到基底上的方法。
背景將生物學活性分子共價連接到基底的表面上可以用于許多不同的場合，如診斷設備、親合性分離、高處理能力的DNA測序應用、聚合酶鏈式反應(PCR)的凈化等。固定的生物學胺，例如，可以用于疾病或遺傳缺陷的內(nèi)科診斷或者用于檢測各種生物分子。
通過引入用于固定化各種配體中的任何配體的反應性官能團而對載體(如顆?；纳V載體)進行改性是已知的。將親核基團(如，NH2、SH、OH等)連接到基底上可以通過使用系鏈化合物實現(xiàn)。系鏈化合物具有至少兩個被連接基分離的反應性官能團。所述官能團之一通過與基底表面上的互補官能團反應而用于將所述系鏈化合物錨定到基底或載體上。對第二個反應性官能團可以選擇性地與含親核基團的物質反應。含有羥基的載體(如纖維素、交聯(lián)的右旋糖酐、羊毛、和聚乙烯醇)可以用氰尿酰氯(三氯代三嗪)處理以連接酶、抗原、和抗體。含羥基的載體，如瓊脂糖，可以與三氯代三嗪(TCT)反應，其隨后可以與一種或多種親核基團結合。用氰尿酰氯衍生的固體尼龍珠已經(jīng)用于低聚核苷酸基的雜混試驗。TCT涂覆的紙張和尼龍膜也已經(jīng)表明，可用于DNA、RNA、和蛋白質的轉移雜混實驗。
已知的系鏈化合物通常對含親核基團的物質，包括生物材料，具有高度的反應活性。但是，系鏈化合物與含親核基團的物質之間的反應可能會與其他反應發(fā)生競爭，如當與親核基團的反應在水溶液中進行時，系鏈化合物可能會發(fā)生水解。水解可能導致含親核基團的物質在基底上的固定化不完全或者無效。
需要改進的固定化基底和與這種基底相容的系鏈化合物。因此，希望提供可用于任何各種不同場合的配體固定化的載體和系鏈化合物。
概述本發(fā)明提供可用作固定化基底的制品和用于將含親核基團的物質固定到基底上的方法。在一個方面，本發(fā)明提供一種制品，其包括具有第一表面和第二表面的基底；附著到所述基底第一表面上的三嗪系鏈基團，所述三嗪系鏈基團包括在基底第一表面上的官能團與三嗪系鏈化合物的反應產(chǎn)物。
在另一方面，本發(fā)明提供一種將含親核基團的物質固定到基底上的方法，所述方法包括選擇三嗪系鏈化合物；提供具有能夠與所述三嗪系鏈化合物反應的互補官能團的基底；通過使三嗪系鏈化合物與基底上的互補官能團反應形成離子鍵、共價鍵、或其組合，而制備與基底連接的三嗪系鏈基團；和使與基底連接的三嗪系鏈基團與含親核基團的物質反應，而將所述含親核基團的物質系鏈到基底上。
本發(fā)明的說明書中使用的某些術語將被理解為具有以下含義這里使用的，術語″酰基″是指式-(CO)R表示的一價基團，其中R是烷基，這里使用的(CO)表示碳通過雙鍵連接到氧上。
這里使用的，術語″酰氧基″是指式-O(CO)R表示的一價基團，其中R是烷基。
這里使用的，術語″酰氧基甲硅烷基″是指具有連接到Si的酰氧基的一價基團(即，Si-O(CO)R，其中R是烷基)。例如，酰氧基甲硅烷基可以為式-Si[O(CO)R]3-nLn，其中n是0-2的整數(shù)，L是鹵素或烷氧基。具體的實例包括-Si[O(CO)CH3]3，-Si[O(CO)CH3]2Cl，或-Si[O(CO)CH3]Cl2。
這里使用的，術語″烷氧基″是指式-OR表示的一價基團，其中R是烷基。
這里使用的，術語″烷氧羰基″是指式-(CO)OR表示的一價基團，其中R是烷基。
這里使用的，術語″烷氧基甲硅烷基″是指具有連接到Si的烷氧基的一價基團(即，Si-OR，其中R是烷基)。例如，烷氧基甲硅烷基可為式-Si(OR)3-n(La)n，其中n是0-2的整數(shù)，La是鹵素或酰氧基。具體的實例包括-Si(OCH3)3，-Si(OCH3)2Cl，或-Si(OCH3)Cl2。
這里使用的，術語″烷基″是指烷烴的一價基團，包括直鏈、支鏈、環(huán)狀、或其組合的基團。烷基通常具有1-30個碳原子。在某些實施方案中，烷基包含1-20個碳原子，1-10個碳原子，1-6個碳原子，或1-4個碳原子。烷基的實例包括，但是不局限于，甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，異丁基，叔丁基，正戊基，正己基，環(huán)己基，正庚基，正辛基，和乙基己基。
這里使用的，術語″烷基化二硫″是指化學式-SSR表示的一價基團，其中R是烷基。
這里使用的，術語″亞烷基″是指烷烴的二價基團。所述亞烷基可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的、或其組合。所述亞烷基通常具有1-200個碳原子。在某些實施方案中，所述亞烷基包含1-100、1-80、1-50、1-30、1-20、1-10、或1-4個碳原子。亞烷基的基團中心可以在相同的碳原子上(即，次烷基)或在不同的碳原子上。
這里使用的，術語″芳烷基″是指化合物R-Ar的一價基團，其中Ar是芳族碳環(huán)基團，R是烷基。
這里使用的，術語″芳亞烷基″是指式-R-Ar-表示的二價基團，其中Ar是亞芳基，R是亞烷基。
這里使用的，術語″芳基″是指一價芳族碳環(huán)基團。芳基可以具有一個芳香環(huán)或可以包括連接到或與所述芳香環(huán)稠合的高達5個碳環(huán)結構。其他的環(huán)狀結構可以是芳族的、非芳族的、或其組合。芳基的實例包括，但是不局限于，苯基，聯(lián)苯基，三聯(lián)苯基，蒽基，萘基，苊基，蒽醌基，菲基，蒽基，芘基，二萘嵌苯基和芴基。
這里使用的，術語″亞芳基″是指具有1-5個相連的、稠合的、或其組合的環(huán)的碳環(huán)芳族化合物的二價基團。在某些實施方案中，亞芳基具有高達5個環(huán)，高達4個環(huán)，高達3個環(huán)，高達2個環(huán)，或1個芳香環(huán)。例如，所述亞芳基可以是亞苯基。
這里使用的，術語″疊氮基″是指式-N3的基團。
這里使用的，術語″氮丙啶基″是指具有下式的氮丙啶的一價基團 其中，Rd是氫或烷基。
這里使用的，術語″苯并三唑基″是指具有稠合到三唑基上的苯基的一價基團。苯并三唑基的化學式為C6H4N3-。
這里使用的，術語″羰基″是指式-(CO)表示的二價基團。
這里使用的，術語″羰基亞胺基″是指式-(CO)NR4-表示的二價基團，其中R4是氫、烷基、或芳基。
這里使用的，術語″羰氧基″是指式-(CO)O-表示的二價基團。
這里使用的，術語″羰基氧羰基″是指式-(CO)O(CO)-表示的二價基團。這種基團屬于酸酐化合物的一部分。
這里使用的，術語″羰基硫″是指式-(CO)S-表示的二價基團。
這里使用的，術語″羧基″是指式-(CO)OH表示的一價基團。
這里使用的，術語″氯代烷基″是指至少一個氫原子被氯原子替換的烷基。
這里使用的，術語″氰基″是指式-CN的基團。
這里使用的，術語″二硫化物″是指式-S-S-表示的二價基團。
這里使用的，術語″鏈烯基不飽和″是指式-CY＝CH2的具有碳-碳雙鍵的一價基團，其中Y是氫、烷基、或芳基。
這里使用的，術語″氟代烷基″是指至少一個氫原子被氟原子取代的烷基。
這里使用的，術語″鹵代烷基″是指至少一個氫原子被選自F、Cl、Br、或I的鹵素替換的烷基。全氟烷基是鹵代烷基的子集合。
這里使用的，術語″鹵代羰基氧″是指式-O(CO)X的一價基團，其中X是選自F、Cl、Br、或I的鹵素原子。
這里使用的，術語″鹵代羰基″是指式-(CO)X的一價基團，其中X是選自F、Cl、Br、或I的鹵素原子。
這里使用的，術語″鹵代甲硅烷基″是指具有連接到鹵素上的Si的基團(即，Si-X，其中X是鹵素)。例如，所述鹵代甲硅烷基可以是式-SiX3-n(Lb)n，其中n是0-2的整數(shù)，Lb選自烷氧基或酰氧基。某些具體的實例包括基團-SiCl3，-SiCl2OCH3，和-SiCl(OCH3)2。
這里使用的，術語″雜亞烷基″是指一個或多個碳原子被硫、氧或NRd替換的二價亞烷基，其中Rd是氫或烷基。雜亞烷基可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的、或其組合，并且可以包括高達400個碳原子和高達30個雜原子。在某些實施方案中，雜亞烷基包括高達300個碳原子，高達200個碳原子，高達100個碳原子，高達50個碳原子，高達30個碳原子，高達20個碳原子，或高達10個碳原子。
這里使用的，術語″羥基″是指式-OH的基團。
這里使用的，術語″異氰酸酯基″是指式-NCO的基團。
這里使用的，術語″巰基″是指式-SH的基團。
這里使用的，″親核基團″或″含親核基團的物質″是指具有反應性的含氧、硫和/或氮的基團，如取代氨基的片斷。含親核基團的物質的實例包括具有如氨基、或芳基取代的氨基、烷氨基、芳氨基、氧烷基、氧芳基、硫烷基、和硫芳基片斷的那些物質，含氨基的染料殘余物，如硝基染料、偶氮染料，包括噻唑染料，吖啶-、氧吖嗪-、噻嗪-和吖嗪染料，靛藍類染料，氨基蒽醌，芳族二胺，氨基酚，氨基萘酚以及這些物質的N-和O-酸基或烷基、芳烷基或芳基衍生物，硝胺，苯硫酚，或氨基硫醇的殘余物。示范性的含親核基團的物質包括以下片斷OCH2COOH；NHCH2COOH；SCH2COOH；NHC2H4SO3H；OC4H8N(C2H5)3；NHC6H4SO3H；OC6H4COOH；SC6H4COOH；NHC2H4OH；OC2H4OH；和NHC3H6NH(C2H4OH)2。
這里使用的，術語″氧″是指式-O-表示的二價基團。
這里使用的，術語″全氟代烷基″是指其中所有的氫原子都被氟原子取代的烷基。全氟烷基是氟烷基的子集合。
這里使用的，術語″磷酸酯基″是指式-OPO3H2的一價基團。
這里使用的，術語″膦?；迨侵甘?PO3H2的一價基團。
這里使用的，術語″膦酰胺基″是指式-NHPO3H2的一價基團。
這里使用的，術語″伯芳族氨基″是指式-ArNH2表示的一價基團，其中Ar是芳基。
這里使用的，術語″仲芳族氨基″是指式ArNRhH表示的一價基團，其中Ar是芳基，Rh是烷基或芳基。
這里使用的，術語″叔氨基″是指式-NR2表示的基團，其中R是烷基。
這里使用的，術語″系鏈化合物″是指具有至少兩個反應性基團的化合物。反應性基團之一可以與基底表面上的互補官能團反應以保證該化合物固定到基底上并因此形成系鏈基團。所述化合物上的另一個反應性基團可以與含親核基團的物質反應，或者與另一種系鏈化合物(或其衍生物或低聚物)或另一種能夠與含親核基團的物質結合的片斷反應。系鏈化合物上兩個反應性基團的反應導致在基底和被固定在基底上的含親核基團的物質(如，含胺物質)之間形成系鏈基團。
這里使用的，術語″系鏈基團″是指由系鏈化合物與基底表面上的互補官能團反應而產(chǎn)生的與基底連接的基團。
這里使用的，″三嗪基團″或″三嗪片斷″是指下式所示的結構 這里使用的，″三嗪系鏈基團″或″三嗪系鏈化合物″是指包括至少一個三嗪基團的系鏈基團或系鏈化合物。
以上概述不打算包括本發(fā)明所有可能的實施方案。在公開內(nèi)容的其余部分，包括優(yōu)選實施方案的詳細說明、各種實施例和附加權利要求的討論中，本領域技術人員將會更全面地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。
詳細說明本發(fā)明提供用如這里所描述的三嗪系鏈基團將含親核基團的物質固定到基底上的結構和方法。具有反應性官能團的化合物被描述用作基底與含親核基團的至少一種物質之間的系鏈化合物。
三嗪系鏈化合物上的第一反應性官能團用于將所述三嗪系鏈化合物連接到基底表面上。第二反應性官能團可以與含親核基團的物質，如胺功能蛋白、酶、其他生物分子等反應。另外的官能團可以與含親核基團的基團反應或者可以形成另外的與其他片斷，如其他三嗪基團或其他反應性片斷的連接，所述其他的反應性片斷結構可以簡單，也可以復雜(如，支鏈的、直鏈的等)并且通常包括另外的能夠與含親核基團的基團結合的反應性基團。
在本發(fā)明的實施方案中，用于使生物分子結合到基底表面上的三嗪系鏈化合物可以具有式I所示的一般組成 其中X、Y和Z可以相同或不同，并且可以包括(1)無機基團或(2)能夠與含親核基團的物質，如包括另外的式I化合物的其他三嗪化合物。在某些實施方案中，X、Y和Z是相同的。
在某些實施方案中，用于本發(fā)明的三嗪系鏈化合物包括三氯代三嗪(TCT)，其中式I的X、Y和Z配體全都是氯。在TCT系鏈到基底的過程中，至少一個氯(如，X配體)與基底表面上的片斷反應，將三嗪片斷結合到基底上。當一個氯配體與基底反應時，系鏈化合物的其余部分包括取代的二氯三嗪(DCT)，其中將三嗪片斷通過化學鍵連接到基底上的這種連接用來將三嗪片斷錨定到基底上形成三嗪系鏈基團。TCT片斷上未反應的其余的氯保持能夠與含親核基團的物質，如生物學活性物質、TCT的衍生物、其他的有機或無機片斷等反應的狀態(tài)。
在本發(fā)明的某些實施方案中，三嗪系鏈基團可以僅僅由TCT分子衍生。在某些實施方案中，三嗪系鏈基團源自于可以被認為是TCT的低聚物、TCT的衍生物、衍生的TCT的低聚物等的那些化合物。關于式I，僅僅由TCT衍生的三嗪系鏈基團是其中每一個X、Y、和Z都是氯的式I化合物。
適合于包括在本發(fā)明的三嗪系鏈基團中的TCT的衍生物包括以下的式I化合物，其中至少一個X、Y或Z是可以選自各種單官能基團、雙官能基團或其他多官能基團的片斷，其中所述官能團通常是親核基團。這種官能團可以是有機片斷，其可以完全或部分是脂肪族的(直鏈或支鏈)或芳族的。在某些實施方案中，所述單官能的、雙官能的和/或多官能的基團可以在三嗪部分連接到基底上之前，結合到三嗪片斷上。在某些實施方案中，所述單官能的、雙官能的和/或多官能的基團可以在三嗪片斷已經(jīng)連接到基底上之后，(如，通過化學鍵連接)結合到三嗪片斷上。
在其中三嗪片斷源自于TCT的實施方案中，氯(式I中的X、Y和Z是氯)的反應通常是順序反應，每一個氯的反應性取決于留在TCT分子上的氯的數(shù)目、與TCT反應的片斷的性質(如，其親核性、位阻因素)以及反應條件(溫度、水的存在、反應物的化學計量等)。當式I的基團，例如基團X，與基底表面上的片斷反應以將三嗪片斷結合到基底上時，其余未反應的基團Y和Z通常保持能夠與含親核基團的物質，如單官能的、雙官能的和/或多官能的片斷反應。
單官能基團包括能夠與式I化合物的X、Y、或Z基團之一反應的反應性基團(如親核基團)，但是通常不包括另外的反應性基團。在某些實施方案中，單官能基團可以包括具有一種或多種本發(fā)明的基底或系鏈基團中需要或希望的所需性能的基團。示范性的適當?shù)膯喂倌芑鶊F包括能夠使反應產(chǎn)物為親水性或疏水性的基團，能增進在某些溶劑中的溶解度的基團，能增進分子間相互作用的基團等。實例包括單官能的有機醇、胺和硫醇。
雙官能基團可以是連接基，其中它們包括可以與三嗪片斷反應的第一反應性基團，和可以與另一種化合物或片斷，包括另一種式I化合物，例如TCT反應的第二反應性基團。在某些實施方案中，雙官能基團包括可以使三嗪片斷彼此連接形成由至少兩個通過雙官能的連接基彼此連接的三嗪片斷所組成的系鏈基團的連接基。在這種結構中，三嗪片斷將包括能夠與含親核基團的物質，如生物學活性分子結合的未反應的基團(如，根據(jù)式I的未反應的X、Y或Z基團)。在某些實施方案中，所述未反應的基團可以包括在一個、兩個或更多個通過一個或多個雙官能的連接基系鏈或連接在一起的三嗪片斷上的氯。至少某些適當?shù)碾p官能片斷包括具有兩個反應性基團，如兩個親核基團的化合物。某些具體的雙官能基團包括，例如，4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺，1，6-己二胺，甲基環(huán)氧乙烷，對苯二胺，乙醇胺，4，4-硫代雙苯硫醇，二甲基-1，6-己二胺。其他的雙官能片斷對本領域技術人員來說是公知的，且本發(fā)明不應局限于上述特定的片斷。
多官能的片斷也可以包括這樣的連接基，其中，它們包括可以與結合到基底上的第一三嗪片斷反應的第一反應性基團，和可以與其他化合物或片斷，包括其他的式I所示的三嗪片斷或化合物(如，TCT)反應的第二、第三和可能其他另外的反應性基團。在某些實施方案中，多官能基團包括可以使兩個或更多個三嗪片斷彼此連接形成由兩個或更多個通過三官能的連接基連接在一起的三嗪片斷所組成的帶支鏈的系鏈基團的連接基。在這種結構中，三嗪片斷將包括能夠與其他含親核基團的物質，如一種或多種生物學活性分子結合的未反應的基團(如，根據(jù)式I的未反應的X、Y或Z基團)。在某些實施方案中，所述未反應的基團可以包括在一個、兩個或更多個通過一個或多個多官能的連接基系鏈的或連接在一起的三嗪片斷上的氯。適當?shù)亩喙倌艿钠瑪喟ň哂袃蓚€以上反應性基團的(如，親核基團)化合物。在某些實施方案中，多官能的片斷可以是低聚物或聚合物片斷。某些具體的多官能的片斷包括，例如，水解的聚2-乙基-2-噁唑啉(″Peox″)，水解的2-乙基-4，5-二氫-噁唑均聚物，聚亞乙基亞胺(包括直鏈和支鏈結構)，聚甲基丙烯酸的羥基取代的酯，聚丙烯酸的羥基取代的酯，聚乙烯醇，以及普通技術人員公知的其他片斷。
很清楚，以上描述不應該被解釋為局限于在這里所述的特定的單官能的、雙官能的或其他多官能的基團。本發(fā)明旨在包含包括至少一個三嗪片斷的系鏈化合物和系鏈基團。
本發(fā)明提供包括，如在這里所描述的，與基底連接的三嗪系鏈基團的制品。所述三嗪系鏈基團是三嗪系鏈化合物與基底表面上互補官能團的反應產(chǎn)物。所述三嗪系鏈基團可以由式I表示，其中三嗪系鏈基涉及包括基底表面上的互補官能團與式I化合物中基團X、Y和Z中至少一個基團之間的反應。一旦連接到了基底上，所述三嗪系鏈基團就具有至少一個，通常是兩個或更多個可以與含親核基團的物質反應以俘獲該物質并將其系鏈到基底上的反應性基團。
所述基底是三嗪系鏈化合物可以連接到其上的固相物質。所述基底不溶于在把三嗪系鏈化合物連接到基底表面上時可能使用的溶液或溶劑。通常，系鏈化合物只連接到基底的外面部分(如，在基底的表面上或接近于其表面處或者在基底中的孔內(nèi))，與此同時，在系鏈基團連接到基底上的過程中不改性基底的其余部分。如果基底具有分布在整個基底中的基團″G″，則只有在最外面的部分中的那些基團通常能夠與三嗪片斷反應(如，通過與式I化合物的基團X、Y或Z反應)。
所述基底可以具有任何有用的形式，其包括但不限于，薄膜，薄片，膜，濾料，無紡或紡織纖維，空心或固體珠粒或顆粒，熔和或燒結的珠?；蝾w粒，瓶，板，管，棒，管道，或圓片。所述基底可以是多孔的或無孔的，剛性的或柔性的，透明的或不透明的，清澈的或有顏色的，以及有反射能力的或無反射能力的。適當?shù)幕孜镔|包括，例如，聚合物材料，玻璃，陶瓷，金屬，金屬氧化物，水合金屬氧化物，或其組合。
基底可以是一層物質或者可以具有多層的一種或多種物質。例如，所述基底可以具有一個或多個能為第一層提供支撐的第二層，其中基底的第一層包括能夠與三嗪片斷反應的互補官能團(如，式I的X、Y或Z基團)。第一層是基底的最外層。在某些實施方案中，第一層的表面可以被化學改性或者涂有另一種物質以提供能夠與三嗪片斷反應的互補官能團。
適當?shù)木酆衔锘孜镔|包括，但是不局限于，聚烯烴，聚苯乙烯，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯腈，聚(乙酸乙烯酯)，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺，聚酰亞胺，聚氨酯，酚醛塑料，聚胺，氨基環(huán)氧樹脂，聚酯，聚硅氧烷，纖維素基聚合物，多糖，或其組合。在某些實施方案中，聚合物是用具有能夠通過與式I化合物的基團X、Y或Z反應而與三嗪片斷反應的互補官能團的共聚單體制備的共聚物。例如，所述共聚單體可以包含羧基，巰基，羥基，氨基，或烷氧基甲硅烷基。
在某些實施方案中，適當?shù)木酆衔锬の镔|包括由熱引發(fā)的相分離(″TIPS″)產(chǎn)生的那些物質，所述熱引發(fā)的相分離是一種相轉化方法，其中起初均勻的聚合物溶液被澆鑄并暴露于較冷的界面(如，水浴或急冷的澆鑄輪)上，并通過降溫而在溶液膜中引發(fā)相分離。適當?shù)腡IPS薄膜和膜可能具有很大范圍的物理膜性能和顯微孔徑尺寸。它們可以是由任何的各種不同聚合物制備的相對剛性或非剛性的基底。根據(jù)美國專利4,539,256、5,120,594、以及5,238,623的教導制備的TIPS膜適合用于本發(fā)明中。TIPS膜可以包括，例如，高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙烯，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚乙烯-乙烯醇共聚物(如，可以商品名EVALF101A從德克薩斯州休斯敦的美國EVAL公司獲得的物質)。TIPS膜可以包括組合材料，如涂有親水性聚合物(如，聚乙烯-乙烯醇共聚物或EVAL)的上述HDPE或聚丙烯膜，或者，TIPS膜可以包括涂有親水性的、強堿性的、帶正電荷的涂層，如涂有聚二烯丙基二甲基氯化銨的聚丙烯載體，或者導入了季化的二甲基氨基乙基丙烯酸酯的聚合物。TIPS技術可以提供孔徑尺寸在微米至超濾范圍內(nèi)的很大范圍內(nèi)的物理膜性能。組合材料可以用作固體支撐件，且以上描述應被理解為包括單獨的上述物質和其與其他物質的組合。
TIPS膜通常形成多微孔結構，其中所述膜具有貫穿整個膜的、孔徑在約80nm-約0.5微米范圍內(nèi)的孔。用于本發(fā)明的適當?shù)氖惺跿IPS膜的一個實例是由MN圣保羅的3M公司市售的HDPE膜，該膜的特征在于孔徑約0.09微米，厚度約0.9密耳(0.023毫米)。在某些實施方案中，在TIPS基底上可以施加鉆石狀的玻璃(DLG)涂層。DLG涂層可以通過通用的或已知的技術涂覆，如通過如EP 1 266 045B1(David等人)描述的等離子沉積方法涂覆。在涂層過程中，DLG涂層通常施加到TIPS膜的整個表面上，以便DLG擴散到TIPS物質的孔內(nèi)。如所提及的，其他的物質也可以用于制造TIPS膜，且DLG涂層可以類似地施用于這種其他的物質上，以形成用于本發(fā)明的適當?shù)幕住?br> 在本發(fā)明的制品中用作基底的適當?shù)牟ＡШ吞沾刹牧习?，例如，鈉，硅，鋁，鉛，硼，磷，鋯，鎂，鈣，砷，鎵，鈦，銅，或其組合。玻璃通常包括各種類型的含硅酸鹽的物質。在某些實施方案中，基底包括一層如國際性專利申請WO 01/66820A1描述的鉆石狀玻璃，其公開內(nèi)容在此全文引入作為參考。鉆石狀玻璃是一種無定形物質，其通常包括碳，硅，和一種或多種選自氫、氧、氟、硫、鈦、或銅的元素。某些鉆石狀玻璃物質是由四甲基硅烷前體通過等離子體方法形成的。質在氧的等離子體中被進行進一步的處理以控制表面上的硅烷醇的濃度，可以生成疏水性物質。
鉆石狀玻璃在基底內(nèi)可以呈薄膜狀或為在另一層或另一種物質上的涂層形式。在某些場合中，所述鉆石狀玻璃可以呈具有至少30重量％碳、至少25重量％硅、和最高達45重量％氧的薄膜形式。這種膜可以是柔性的和透明的。在某些實施方案中，所述鉆石狀玻璃是多層基底的最外層。在具體的實例中，基底的第二層(如，載體層)是聚合物材料(如，TIPS膜)，第一層是薄膜形式的鉆石狀玻璃。所述系鏈基團連接到鉆石狀玻璃的表面上。
在某些實施方案中，所述鉆石狀玻璃沉積在一層鉆石狀碳上。例如，第二層(如，載體層)可以是在聚合物表面上具有一層沉積的鉆石狀碳的聚合物膜。一層鉆石狀玻璃沉積在鉆石狀碳層的上方。在某些實施方案中，所述鉆石狀碳在多層基底中起到在聚合物層與鉆石狀玻璃之間的粘結層或底層的作用。例如，多層基底可以包括聚酰亞胺或聚酯層，沉積在聚酰亞胺或聚酯上的鉆石狀碳，和沉積在所述鉆石狀碳上的鉆石狀玻璃。在另一個實例中，所述多層基底包括許多個按以下順序排列的堆疊的層鉆石狀玻璃，鉆石狀碳，聚酰亞胺或聚酯，鉆石狀碳，和鉆石狀玻璃。
鉆石狀碳膜可以，例如，在等離子體反應器中由乙炔制備得到。其他的用于制備這種膜的方法參見專利5,888,594和5,948,166，以及M.David等人在AlChE Journal，37(3)，367-376(1991年3月)中的文章，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
金屬、金屬氧化物、或水合金屬氧化物也可以適合用于基底。適當?shù)挠糜诒景l(fā)明的物質包括，例如，金，銀，鉑，鈀，鋁，銅，鉻，鐵，鈷，鎳，鋅等。含金屬的物質可以是合金，如不銹鋼，氧化銦錫等。在某些實施方案中，含金屬的物質用于形成多層基底的最上或最頂層。例如，所述基底可以具有聚合物性質的第二層和含金屬的第一層。在一個實例中，第二層是聚合物膜，而第一層或最上層是金膜。在其他的實例中，多層基底包括涂有含鈦層的聚合物膜，這種含鈦層反過來表面上又涂有含金層。即，所述鈦層可以起到粘結層或底層的作用，用于將金層附著到聚合物膜上。
在用于本發(fā)明的多層基底的其他實施方案中，硅載體層上覆蓋著一層鉻然后又覆蓋著一層金。鉻層可以改進金層對硅層的附著。
基底的外表面通常將包括能夠與那些包括反應性基團的系鏈化合物反應的片斷或反應性基團，所述系鏈化合物的反應性基團包括鹵素，羧基，鹵代羰基，鹵代羰基氧，氰基，羥基，巰基，異氰酸酯基，鹵代甲硅烷基，烷氧基甲硅烷基，酰氧基甲硅烷基，疊氮基，氮丙啶基，鹵代烷基，叔氨基，伯芳族氨基，仲芳氨基，二硫化物，烷基化二硫，苯并三唑基，膦?；?，膦酰胺基，磷酸根合，鏈烯基不飽和基團等。
換句話說，基底能夠與式I化合物中的一個或多個X、Y或Z反應(即，基底包括基團X、Y或Z的互補官能團)?；卓梢园ㄒ呀?jīng)被處理形成包括有互補官能團的外層的載體材料?；卓梢杂扇魏我阎哂心軌蚺c三嗪片斷(如，式I的X、Y或Z)反應的固相物質制備，且不局限于以下舉例說明的適當物質。
羧基或鹵代羰基可以與具有羥基的基底反應形成含羰氧基的連接基團。具有羥基的基底材料的實例包括，但是不局限于，聚乙烯醇，電暈處理的聚乙烯，聚甲基丙烯酸的羥基取代的酯，聚丙烯酸的羥基取代的酯，和涂在如玻璃或聚合物膜等載體材料上的聚乙烯醇。
羧基或鹵代羰基也可以與具有巰基的基底反應形成含羰基硫的連接基團。具有巰基的基底材料的實例包括，但是不局限于，聚丙烯酸的巰基取代的酯，聚甲基丙烯酸的巰基取代的酯，和用巰基烷基硅烷處理的玻璃。
另外，羧基或鹵代羰基可以與伯芳族氨基、仲芳族氨基、或仲脂肪族氨基反應形成含羰基亞胺基的連接基團。具有芳族伯或仲氨基的基底材料的實例包括，但是不局限于，聚胺，聚甲基丙烯酸的胺取代的酯，聚丙烯酸的胺取代的酯，聚亞乙基亞胺，和用氨烷基硅烷處理的玻璃。
鹵代羰基氧可以與具有羥基的基底反應形成含氧羰基氧的連接基團。具有羥基的基底材料的實例包括，但是不局限于，聚乙烯醇，電暈處理的聚乙烯，羥基取代的聚甲基丙烯酸的酯，羥基取代的聚丙烯酸的酯，和涂在如玻璃或聚合物膜等載體材料上的聚乙烯醇。
鹵代羰基氧基也可以與具有巰基的基底反應形成含氧羰基硫基的連接基團。具有巰基的基底材料的實例包括，但是不局限于，巰基取代的聚甲基丙烯酸的酯，巰基取代的聚丙烯酸的酯，和用巰基烷基硅烷處理的玻璃。
另外，鹵代羰基氧可以與具有伯芳族氨基、仲芳族氨基、或仲脂肪族氨基的基底反應形成含氧羰基亞氨基的連接基團。具有芳族伯或仲氨基的基底材料的實例包括，但是不局限于，聚胺，胺取代的聚甲基丙烯酸的酯，胺取代的聚丙烯酸的酯，聚亞乙基亞胺，和用氨烷基硅烷處理的玻璃。
氰基可以與具有疊氮基的基底反應形成含四嗪二基的連接基團。具有疊氮基的基底的實例包括，但是不局限于，在玻璃或聚合物載體上的聚(4-疊氮基甲基苯乙烯)涂層。適當?shù)木酆衔镙d體物質包括聚酯，聚酰亞胺等。
羥基可以與具有異氰酸酯基的基底反應形成含氧羰基亞胺基的連接基團。適當?shù)木哂挟惽杷狨セ幕装ǎ遣痪窒抻?，在載體物質上的2-異氰酸根合乙基甲基丙烯酸酯聚合物涂層。適當?shù)妮d體物質包括玻璃和聚合物材料如聚酯，聚酰亞胺等。
羥基可以與具有羧基、羰基氧羰基、或鹵代羰基的基底反應形成含羰氧基的連接基團。適當?shù)幕装?，但是不局限于，在載體物質上的丙烯酸聚合物或共聚物涂層，或在載體物質上的甲基丙烯酸聚合物或共聚物涂層。適當?shù)妮d體物質包括玻璃和聚合物材料如聚酯，聚酰亞胺等。其他適當?shù)幕装ň垡蚁┡c聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、或其組合的共聚物。
巰基可以與具有異氰酸酯基的基底反應。巰基與異氰酸酯基之間的反應形成含硫代羰基亞胺基的連接基團。適當?shù)木哂挟惽杷狨セ幕装ǎ遣痪窒抻?，在載體物質上的2-異氰酸根合乙基甲基丙烯酸酯共聚物涂層。適當?shù)妮d體物質包括玻璃和聚合物材料如聚酯，聚酰亞胺等。
巰基也可以與具有鹵代羰基的基底反應形成含羰基硫基的連接基團。具有鹵代羰基的基底包括，例如，氯代羰基取代的聚乙烯。
巰基也可以與具有鹵代羰基氧基的基底反應形成含氧羰基硫基的連接基團。具有鹵代羰基的基底包括聚乙烯醇的氯甲酰酯。
另外，巰基可以與具有鏈烯基不飽和基團的基底反應形成含硫醚的連接基團。適當?shù)木哂墟溝┗伙柡突鶊F的基底包括，但是不局限于，源自于丁二烯的聚合物和共聚物。
異氰酸酯基可以與具有羥基的基底反應形成含氧羰基亞胺基的連接基團。具有羥基的基底材料的實例包括，但是不局限于，聚乙烯醇，電暈處理的聚乙烯，羥基取代的聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的酯，和涂在如玻璃或聚合物膜上的聚乙烯醇。
異氰酸酯基也可以與巰基反應形成含硫代羰基亞氨基的連接基團。有巰基的基底材料的實例包括，但是不局限于，巰基取代的聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的酯，和用巰基烷基硅烷處理的玻璃。
另外，異氰酸酯基可以與伯芳族氨基、仲芳族氨基、或仲脂肪族氨基反應形成含脲的連接基團。適當?shù)木哂胁蛑俜甲灏被幕装?，但是不局限于，聚胺，聚亞乙基亞胺，和在載體物質如玻璃上或在聚合物材料如聚酯或聚酰亞胺上的氨烷基硅烷涂層。
異氰酸酯基也可以與羧基反應形成含O-?；被柞；倪B接基團。適當?shù)木哂恤然幕装?，不局限于，在玻璃或聚合物載體上的丙烯酸聚合物或共聚物涂層或甲基丙烯酸聚合物或共聚物涂層。共聚物包括，但是不局限于，含聚乙烯和聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的共聚物。適當?shù)木酆衔镙d體物質包括聚酯，聚酰亞胺等。
鹵代甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、或酰氧基甲硅烷基可以與具有硅烷醇基的基底反應形成含二硅氧烷的連接基團。適當?shù)幕装ㄓ筛鞣N玻璃、陶瓷材料、或聚合物材料制備的那些基底。這些基團也可以與表面上具有金屬氫氧化物基團的各種物質反應形成含硅烷的連接。適當?shù)慕饘侔?，但是不局限于，銀，鋁，銅，鉻，鐵，鈷，鎳，鋅等。在某些實施方案中，所述金屬是不銹鋼或其它合金。聚合物材料可以制成具有硅烷醇基。例如，市售的具有硅烷醇基的單體包括可以從Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI獲得的甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基酯和3-氨丙基三甲氧基硅烷。
疊氮基可以與，例如，具有碳-碳三鍵的基底反應形成含三唑二基的連接基團。疊氮基也可以與具有腈基的基底反應形成含四氮烯二基的連接基團。具有腈基的基底包括，但是不局限于，在載體物質如玻璃或聚合物材料上的聚丙烯腈涂層。適當?shù)木酆衔镙d體物質包括，例如聚酯和聚酰亞胺。具有腈基的其他適當?shù)幕装ū╇婢酆衔锘蚬簿畚镆约?-氰基丙烯酸酯聚合物或共聚物。
疊氮基也可以與扭曲的(strained)的烯烴基團反應形成含三唑二基的連接基團。適當?shù)木哂信で南N基團的基底包括具有降冰片烯基官能側基的涂層。適當?shù)妮d體物質包括，但是不局限于，玻璃和聚合物材料如聚酯和聚酰亞胺。
氮雜環(huán)丙烯基可以與巰基反應形成含β-氨烷基硫醚的連接基團。具有巰基的基底材料的實例包括，但是不局限于，巰基取代的聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的酯，和用巰基烷基硅烷處理的玻璃。
另外，氮雜環(huán)丙烯基可以與羧基反應形成含β-氨烷氧基羰基的連接基團。適當?shù)木哂恤然幕装?，不局限于，在玻璃或聚合物載體上的丙烯酸聚合物或共聚物涂層或甲基丙烯酸聚合物或共聚物涂層。共聚物包括，但是不局限于，含聚乙烯和聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的共聚物。適當?shù)木酆衔镙d體物質包括聚酯，聚酰亞胺等。
鹵代烷基可以與，例如，具有叔氨基的基底反應形成含季銨的連接基團。適當?shù)木哂惺灏被幕装?，但是不局限于，聚二甲氨基苯乙烯或聚甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯?br> 同樣，叔氨基可以與，例如具有鹵代烷基的基底反應形成含季銨的連接基團。適當?shù)木哂宣u代烷基的基底包括，例如，在載體物質上的鹵代烷基硅烷涂層。載體物質可以包括，但是不局限于，玻璃和聚合物材料如聚酯和聚酰亞胺。
伯芳族氨基或仲芳族氨基可以，例如，與具有異氰酸酯基的基底反應形成含氧羰基亞氨基的連接基團。適當?shù)木哂挟惽杷狨セ幕装?，但是不局限于，在玻璃或聚合物載體上的2-異氰酸酯基乙基甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物。適當?shù)木酆衔镙d體包括聚酯，聚酰亞胺等。
伯芳族氨基或仲芳族氨基也可以與含羧基或鹵代羰基的基底反應形成含羰基亞氨基的連接基團。適當?shù)幕装?，但是不局限于，在載體物質上的丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物涂層。載體物質可以是，例如，玻璃或聚合物材料如聚酯或聚酰亞胺。其他適當?shù)幕装ň垡蚁┖途奂谆┧峄蚓郾┧岬墓簿畚铩?br> 二硫化物或烷基化二硫基團可以，例如，與金屬表面反應形成含金屬硫化物的連接基團。適當?shù)慕饘侔?，但是不局限于，金，鉑，鈀，鎳，銅，和鉻?；滓部梢允呛辖鹑缪趸熷a或介電材料。
苯并三唑基可以，例如，與具有金屬或金屬氧化物表面的基底反應。適當?shù)慕饘倩蚪饘傺趸锇?，例如，銀，鋁，銅，鉻，鐵，鈷，鎳，鋅等。金屬或金屬氧化物可以包括合金，如不銹鋼，氧化銦錫等。
膦?；㈧Ⅴ０坊?、或磷酸根可以，例如，與具有金屬或金屬氧化物表面的基底反應。適當?shù)慕饘倩蚪饘傺趸锇ǎ?，銀，鋁，銅，鉻，鐵，鈷，鎳，鋅等。金屬或金屬氧化物可以包括合金，如不銹鋼，氧化銦錫等。
鏈烯基不飽和基團可以，例如，與具有被巰基取代的烷基的基底反應。反應形成含雜亞烷基的連接基團。適當?shù)幕装?，例如，巰基取代的聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的烷基酯。
鏈烯基不飽和基團也可以與具有硅表面的基底，如用化學蒸汽沉積方法形成的硅基底反應。這種硅表面可以包含-SiH基團，它們在鉑催化劑的存在下可以與鏈烯基不飽和基團反應形成具有結合到亞烷基上的硅的連接基團。
另外，鏈烯基不飽和基可以與具有碳-碳雙鍵的基底反應形成含亞烷基的連接基團。這種基底包括，例如，源自于丁二烯的聚合物。
三嗪片斷如TCT可以與含親核基團的物質，包括具有親核基團官能度的玻璃、鉆石狀玻璃、金屬和聚合物基底反應。聚合物基底可以包括，例如，氨接枝的燒結聚乙烯，胺化聚酯熔噴的纖維膜，羥基化的聚丙烯，聚酯，和聚乙烯熔噴的纖維膜，以及氨甲基化的苯乙烯二乙烯基苯。
式I的化合物當與基底接觸時可以經(jīng)歷自組裝過程。這里使用的，術語″自組裝″是指其中當物質與基底接觸時，該物質可以自發(fā)地形成系鏈基團單層的過程。
根據(jù)本發(fā)明的制品通常包括基底和與基底連接的系鏈基團，所述系鏈基團包括基底表面上的互補的基底官能團與三嗪片斷，如式I化合物的反應產(chǎn)物，其中與基底連接的官能團是能夠與式I的X、Y或Z基團之一反應形成離子鍵、共價鍵、或其組合的基團。
通常，如果在基底上有一個以上的反應性基團的話，一個以上的系鏈基團連接到基底上。此外，基底在其表面上可以具有過量的沒有與系鏈化合物反應的反應性基團。
基底上能夠與三嗪基團如TCT或式I化合物中的X、Y或Z基團反應的基團包括，但是不局限于，羥基，巰基，伯芳族氨基，仲芳族氨基，仲脂肪族氨基，疊氮基，羰基，羰基氧羰基，異氰酸酯基，鹵代羰基，鹵代羰基氧基，硅烷醇，和腈。
系鏈化合物與基底表面的連接(即，形成)可以用以下方法檢測比如，在連接三嗪系鏈化合物前后，基底上的液體的接觸角測定法(如，在系鏈基團連接到基底表面上時接觸角可能會變化)、橢圓光度法(如，可以測定連接層的厚度)、飛行時間質譜法(如，在系鏈基團連接到基底上時表面濃度可能會變化)、和傅里葉變換紅外光譜法(如，在系鏈基團連接到基底上時反射率和吸光率可能會變化)。
在本發(fā)明制品的其他實施方案中，系鏈基團中含鹵素的片斷已經(jīng)與含胺物質發(fā)生了反應，導致含胺物質固定到了基底上。在某些實施方案中，含胺物質是生物分子，比如，氨基酸，肽，核苷或核苷酸，DNA或RNA低聚核苷酸，DNA，RNA，PNA(肽核酸)，蛋白質，酶，細胞器，免疫球蛋白，或其片段。在其他實施方案中，含胺物質是非生物學胺，比如含胺的分析物。，例如，用質譜法、接觸角測定法、紅外光譜法、和橢圓光度法可以測定固定的胺的存在。另外，如果含胺物質是生物學活性物質的話，可以使用各種免疫測定法和光學顯微鏡技術。
其他的物質可以結合到含胺物質上。例如，互補RNA或DNA片段可以與固定的RNA或DNA片段混雜。在另一個實例中，抗原可以結合到固定的抗體上或者抗體可以結合到固定的抗原上。在更具體的實例中，細菌包括革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌。在某些實施方案中，金黃色葡萄球菌(staphylococcus aureus)可以結合到固定的生物分子上。
本發(fā)明的另一個方面，提供用于將含親核基團的物質固定到基底上的方法。所述方法包括，通過使基底表面上的互補官能團與式I化合物中的至少一個反應性基團X、Y或Z反應而形成與基底連接的系鏈基團；和使與基底連接的系鏈基團中的至少一個或多個殘留的反應性基團X、Y或Z與含親核基團的物質反應，而在基底和含親核基團的物質之間形成三嗪連接基團。在一個實施方案中，所述含親核基團的物質是含胺物質，固定含胺物質的方法由反應路線A表示反應路線A 其中，U1是式I化合物中的X與基底表面上的互補官能團G反應形成的連接基團；T是含胺物質的其余部分(即，基團T代表含胺物質中除胺基之外的所有部分)?；鶊FY和Z同先前對式I所定義，上述反應路線將被理解為包括其中X、Y和Z可以相同并且同樣可能與基底表面上的官能團G反應的那些反應。H2N-T是任何適當?shù)暮肺镔|。在某些實施方案中，H2N-T是生物分子。
上述反應路線A的變化也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在其中單官能團片斷結合到三嗪片斷上的實施方案中，方法包括，通過使基底表面上的互補官能團與式I化合物中的至少一個反應性基團X、Y或Z反應而形成與基底連接的系鏈基團，并使與基底連接的系鏈基團中的至少一個或多個殘留的反應性基團X、Y或Z與一個或多個單官能團片斷反應而形成系鏈基團，該系鏈基團包括結合到基底上的三嗪片斷，在該基底上還具有也結合到三嗪片斷上的單官能團片斷。含親核基團的物質可以結合到三嗪片斷上以將含親核基團的物質系鏈到基底上。
在具有雙官能片斷的實施方案中，所述雙官能片斷結合到系鏈在基底表面上的第一三嗪片斷上。雙官能片斷也可以結合到第二三嗪片斷上，且所述第二三嗪片斷可以結合到含親核基團的物質上，以將所述親核基團的物質系鏈到基底上。在包括多官能片斷的實施方案中，多官能片斷可以結合到系鏈在基底表面上的第一三嗪片斷上，且所述多官能片斷也結合到第二、第三、或其他另外的三嗪片斷上。反過來，第二或第三或其他三嗪片斷可以與含親核基團的物質反應并結合到含親核基團的物質上，以將所述含親核基團的物質系鏈到基底上。
因此，方法包括選擇式I的三嗪化合物；提供具有能夠與式I的三嗪化合物的X、Y或Z反應的互補官能團的基底；通過使式I的三嗪化合物的至少一個X、Y或Z與基底上的互補官能團反應，形成離子鍵、共價鍵、或其組合以形成含三嗪的連接基團，而制備與基底連接的三嗪片斷；和，使含三嗪連接基團的至少一個未反應的基團X、Y或Z與含親核基團的物質(如，含胺物質)反應，以將含親核基團的物質系鏈到基底上。
另一方面，方法包括選擇三嗪化合物(如，式I的化合物)；提供具有能夠與所述三嗪化合物(如，與式I的X、Y或Z基團)反應的互補官能團的基底；通過使三嗪片斷(如，式I的至少一個X、Y或Z)與基底上的互補官能團反應形成離子鍵、共價鍵、或其組合，而制備與基底連接的三嗪片斷；和，使所述與基底連接的三嗪片斷(如，式I的至少一個未反應的基團X、Y或Z)與單官能的、雙官能的和/或多官能的片斷反應，以形成含三嗪的連接基團；使所述含三嗪的連接基團(如，式I的未反應的基團X、Y或Z)與含親核基團的物質(如，含胺物質)反應，以將所述含親核基團的物質系鏈到基底上。
另一方面，方法包括選擇第一三嗪化合物(如，第一式I的化合物)；提供具有能夠與所述第一三嗪化合物(如，式I的X、Y或Z)反應的互補官能團的基底；通過使第一三嗪化合物(如，式I中X、Y或Z中的一個)與基底上的互補官能團反應形成離子鍵、共價鍵、或其組合，而制備與基底連接的三嗪片斷；使所述與基底連接的三嗪片斷(如，式I中X、Y或Z中的一個)與雙官能的和/或多官能的片斷反應；使所述雙官能的和/或多官能的片斷與第二三嗪化合物(如，第二式I化合物)反應以提供含三嗪的系鏈基團；使所述含三嗪的連接基團(如，式I的未反應的基團X、Y或Z)與含親核基團的物質(如，含胺物質)反應，以將所述含親核基團的物質系鏈到基底上。
本發(fā)明的化合物可以用于，例如，固定含親核基團的物質比如含胺物質。在某些實施方案中，含胺物質是含胺的分析物。在其他實施方案中，含胺物質是生物分子，比如，氨基酸，肽，DNA，RNA，蛋白質，酶，細胞器，免疫球蛋白，或其片段。固定的含生物學胺的物質可以用于疾病或遺傳缺陷的內(nèi)科診斷。固定的含胺物質也可以用于生物學分離或用于檢測各種生物分子的存在。另外，固定的含胺物質也可用于生物反應器或作為生物催化劑用于制備其他物質。與基底連接的系鏈基團可用于檢測含胺的分析物。
含生物學胺的物質往往在連接到基底上后仍保持其活性，使得固定的抗體可以與抗原結合或者固定的抗原可以與抗體結合。含胺物質可以結合到細菌上。在更具體的實例中，固定的含胺物質可以結合到金黃色葡萄球菌上(如，固定的含胺物質可以是具有特異性結合細菌的部分的生物分子)。
在如下非限定性實施例中將描述本發(fā)明另外的實施方案。
實施例在如下的實施例中，基底被用于與三嗪系鏈化合物連續(xù)發(fā)生反應。
實施例1制備TCT官能化的DLG-涂層的多孔膜。通過如美國專利申請出版物2003/0138619(David等人)的實施例1所述的等離子體方法，用鉆石狀玻璃(DLG)上)涂覆5cm2孔徑約0.09微米、厚度約0.9密耳(22.86微米)的熱引發(fā)的高密度聚乙烯的相分離(HDPE TIPS)膜(3M公司，St.Paul，MN)，以使DLG涂層擴展到TIPS膜的孔內(nèi)。將DLG-涂層的TIPS膜置于含有2體積％ 3-氨基丙基三乙氧基硅烷(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)、1毫升水和幾滴0.1N乙酸的50毫升乙醇中。在該溶液中10分鐘之后，將膜取出并用乙醇洗滌、干燥。
使該膜與TCT或TCT低聚物在室溫下反應1小時。用含0.2克TCT和36克THF的20毫升溶液制備樣品A。然后用THF將膜洗滌5次，在N2下干燥并儲存。用在THF中的固體含量約7％的20毫升TCT低聚物制備樣品B，其中用膜在室溫下在管瓶中滾動1小時。TCT低聚物由4/3的TCT和4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺(TOTDDA)的反應產(chǎn)物組成。在4℃下與K2CO3(29％的水溶液)反應7小時后，預計生成平均分子量約1180的低聚物。然后將膜用THF洗滌5次，在N2下干燥并儲存。用20毫升在THF中的固體含量約為9％的TCT低聚物制備樣品C，其中用膜在室溫下在管瓶中滾動過夜。該TCT低聚物基于與K2CO3反應的TCT和TOTDDA，該反應在4℃下、以2/1的TCT/TOTDDA摩爾比、在THF中進行4小時。
實施例2按如下所述制備樣品，作為TCT官能化的NH3接枝的POREX聚乙烯珠粒使5(5)顆洗滌過的POREX聚乙烯珠粒(PorexCorporation-Fairburn，GA)與TCT或者TCT低聚物在室溫下反應1小時。用1毫升含0.2克TCT和36克THF的溶液制備樣品A。然后將珠粒用THF洗滌5次，在N2下干燥并儲存。樣品B由1毫升在THF中的固體含量約7％的TCT低聚物制成，其中用5塊玻璃料在管瓶中在室溫下滾動1小時。TCT低聚物是TCT/TOTDDA的摩爾比為4/3的TCT和4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺(TOTDDA)的反應產(chǎn)物。在4℃下與K2CO3(29％的水溶液)反應7小時后，預計生成平均分子量約1180的低聚物。然后用THF將珠粒洗滌5次，在N2下干燥并儲存。用2毫升在THF中的固體含量約為9％的TCT低聚物制備樣品C，其中用5塊玻璃料在室溫下在管瓶中滾動過夜。該TCT低聚物源于與K2CO3反應的TCT和4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺(TOTDDA)，該反應在4℃下、以2/1的TCT/TOTDDA摩爾比、在THF中進行4小時。
然后，以1/3的摩爾比將雙(六亞甲基)三胺加入到上述樣品C的TCT/TOTDDA中，并使其與K2CO3在23℃反應2小時，生成平均分子量約1219的TCT低聚物。然后用THF將珠粒洗滌5次，在N2下干燥并儲存。
實施例3由胺化的聚酯熔噴纖維制備TCT官能化的膜。將聚酯無紡膜(3M公司，St.Paul，MN)用3，3′-亞氨基二丙胺(BASF，Mount Olive，NJ)胺化。每一種膜都用TCT和二異丙基乙胺(DIPEA)在室溫下處理2小時，其中TCT和二異丙基乙胺的量為膜中胺量的14倍。然后將膜用THF洗滌5次，在N2下干燥并儲存。
實施例4由羥基化的熔噴纖維制備TCT官能化的膜。將聚酯、聚乙烯、和聚丙烯無紡織物(3M公司，St.Paul，MN)在過硫酸鉀(KPS)的水溶液中氧化形成羥基化的載體。同樣通過本體膜的堿性水解制備羥基化的聚酯膜。每一種膜都用TCT和NaOH(23℃/45分鐘，在20/80的水/丙酮中)或DIPEA(50℃/30分鐘，在丙酮中)處理。然后，將所有的膜在丙酮中洗滌5次并風干。
實施例5將一部分含有氨甲基化的苯乙烯二乙烯基苯(SDB)珠粒的、負載有EMPORETM顆粒的聚四氟乙烯(PTFE)膜(3M公司，St.Paul，MN)用TCT或TCT低聚物處理。將SBD珠粒分兩步氨甲基化。用N-羥甲基苯鄰二甲酰亞胺進行親電芳族取代(Tscherniak-Einhorn反應)后，用醇的水合肼對改性的珠粒進行處理。所述方法如下把SDB珠粒(50克)懸浮在500毫升1/1(v/v)的二氯甲烷與三氟乙酸的混合物中。加入三氟甲烷磺酸(4.65毫升)，并把整個混合物在室溫下輕輕攪拌14小時。懸浮的珠粒通過離心法分離并用100毫升以下溶劑中的每一種洗滌1/1(v/v)的二氯甲烷和三氟乙酸混合物、二氯甲烷、乙醇、和甲醇，之后真空干燥。通過FT-IR光譜檢測反應。所得產(chǎn)物在100毫升5％的水合肼乙醇溶液中回流14小時。將珠粒再一次用離心法分離，之后用1升水、乙醇、和甲醇中的每一種溶劑洗滌。所述珠粒在50℃下真空干燥到恒重。通過茚三酮試驗一式三份測定氨甲基化的程度。樣品D是用TCT對膜進行三次處理，其中TCT的量是膜中胺量的3倍，處理在3℃下，在冷的THF和K2CO3中進行3小時。樣品E使用TCT低聚物，該TCT低聚物由TCT和TOTDDA以2/1的TCT/TOTDDA摩爾比組成，在2℃下處理2.5小時后，將其在2℃下與雙(六亞甲基)三胺以1/3的摩爾比混合到上述TCT/TOTDDA產(chǎn)物中，并在23℃下反應過夜。與膜的反應在23℃下進行3.5小時，用THF洗滌5次，在N2下干燥并儲存。樣品F使用的TCT濃度是膜中胺量的10倍，在23℃下處理2小時，用THF沖冼5次，在N2下干燥并儲存。
實施例63′-NH2封端的DNA低聚核苷酸捕捉探針的共軛可以直接在TCT衍生的物質上進行。在胺封端的DNA低聚核苷酸偶合之前不需要另外的活化步驟。共軛反應在6毫米的實施例5中制備的EMPORE膜片上進行。對于POREX固體載體來說，在每一共軛反應中使用1塊玻璃料。將膜轉移到在0.1M Na2HPO4中含有20-2000pmol 3′-NH2封端的DNA低聚核苷酸的DNA共軛溶液(pH值8.5)中。所述膜在4℃下共軛過夜，從共軛溶液中將其取出，并用以下系列的洗滌液沖洗H2O、0.1M NaCI、H2O、0.1M NaOH、H2O。洗滌后的膜(或玻璃料)在4℃下儲存?zhèn)溆?。接著用乙醇胺?或牛血清清蛋白(BSA)對膜進行預混雜。阻斷(Blocking)溶液的目的是最小化發(fā)生非特異性DNA結合的可能性。
實施例7使用兩種序列底物進行雙重序列反應，其中在每一底物上附著有特定的標記物。如實施例6所述，用低聚核苷酸補體將根據(jù)實施例6制備的膜共軛到序列底物標記物之一。所述雙重序列反應通過整個膜進行，只由所述序列底物中的一個選擇性地俘獲生成的測序梯。接著，分離所述測序梯，并在ABI 377或310測序儀(Applera，F(xiàn)osterCity，CA)上測序。
實施例8
將處于14微升雜混緩沖劑中的6微升雙重序列反應負載到如實施例7中制備的每一個膜片上，并在42℃下培養(yǎng)10分鐘。雜混后，將樣品離心，除去過量的序列反應，并用75％的異丙醇水溶液洗滌兩次，用100％的異丙醇洗滌兩次。用30微升濃氫氧化銨洗脫雜混的測序梯。將洗脫液真空干燥，然后根據(jù)測序儀的不同而將其再懸浮在適當?shù)呢撦d緩沖劑中。在ABI 377測序儀上得到優(yōu)質的序列數(shù)據(jù)。
實施例9根據(jù)實施例1制備的DLG涂層的TIPS膜作為基底。將DLG/TIPS基底浸在含有45毫升乙醇、2毫升水、3毫升3-氨丙基三甲氧基硅烷(Sigma-Aldrich，St.Louis，Mo.)和幾滴乙酸的溶液中。浸泡10分鐘之后，將膜用100毫升等分量的乙醇洗滌3次，然后在45℃的烘箱中干燥1小時。把一部分干燥后的膜浸在1％的茚三酮溶液中，并在45℃下烘干，以便通過存在紫色染色情況而證明在載體表面上存在伯胺。
用分子量為5000的″PeOx″(聚2-乙基-2-噁唑啉)聚合物(PolymerChemistry Innovations，Tucson，Arizona)制備多官能片斷。將PeOx(摩爾量為5000)在三頸瓶中溶解于水中，使固體含量為25％。加入固體含量為38％的鹽酸溶液，使得鹽酸的摩爾數(shù)等于聚合物中酰胺摩爾數(shù)的22％。燒瓶在100℃下加熱4.5小時。在反應的最后1.5小時，使用冷凝器將蒸汽截留到分離燒瓶中。把剩余的反應內(nèi)容物傾入到分子量為3000的中止?jié)B析膜(Spectrum Labs，Rancho Dominquez，CA)中，末端用夾鉗夾住，并在充滿去離子水的大燒杯中攪拌72小時。用NaOH將pH值保持在9-10范圍內(nèi)，去離子水要替換若干次。從滲析膜移出20％的水解的PeOx聚合物溶液，旋轉蒸發(fā)后在60℃下真空烘干，形成固態(tài)聚合物。將1克所得的含胺聚合物溶于10克冷的THF(四氫呋喃)與0.43克DIPEA(二異丙基乙胺)中，并緩慢地滴入含有2.09克TCT(溶于15克冷THF)的燒瓶中。用庚烷將所得反應性的低聚物從溶液中沉淀出來，用甲苯?jīng)_冼然后再溶解到3倍的THF中。
然后，使反應產(chǎn)物與3-氨丙基三甲氧基硅烷(在四氫呋喃中的固體含量為13.8％)反應，在TIPS/DLG基底的表面上形成反應性的懸垂配體。然后，把基底用THF洗滌若干次，并在氮氣和室溫下在手套箱中干燥。然后，通過將基底放置在葡萄糖氧化酶溶液(10毫克葡萄糖氧化酶在5毫升磷酸鹽緩沖液中)中3小時而把蛋白質固定到基底上。取出膜，并用水洗滌若干次。葡萄糖氧化酶試驗證實基底上確實結合有酶并且是活性的。
上述試驗的反應路線如下 實施例10在以下條件下用DLG處理載玻片。每一載玻片都在氧等離子體中蝕刻10秒，然后暴露于四甲基硅烷與氧等離子體的混合物20秒鐘，隨后再暴露于氧等離子體中10秒鐘。之后，把有DLG涂層的載玻片放在1％的3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，放置10分鐘。此后，取出載玻片，用乙醇洗滌并在氮氣流下干燥。接著，使載玻片與TCT的甲苯溶液(Sigma Aldrich，St.Louis，MO)反應。
變化反應時間。
胺具有20度的低接觸角，其在與TCT反應時增加到55度。然后，使樣品與1mM的賴氨酸溶液反應。在與賴氨酸(Sigma Aldrich)反應時，接觸角由于賴氨酸的氨基與TCT的反應而降低。監(jiān)測該反應隨著時間的進行情況。接觸角降低并在10分鐘的反應時間內(nèi)穩(wěn)定。用于TCT連接的接觸角數(shù)據(jù)參見表1。
表1
實施例11通過電子束蒸發(fā)將金沉積到聚酰亞胺薄膜上。用金屬文具夾，將10厘米X15厘米的聚酰亞胺薄膜樣品(可以商品名″KAPTONE″從E.I.DuPont de Nemours & Co.，Wilmington，DE獲得)固定到型號為Mark 50的高真空沉積系統(tǒng)(可以從CHA Industries，F(xiàn)remont，CA獲得)的軌道系統(tǒng)盤上。將容器抽空大約2小時，在此過程中，容器壓力降低到大約6.7×104(5×10-6毫米汞柱)。把金屬金以大約1埃每秒的速度沉積到聚酰亞胺薄膜上，達到總厚度約為2000埃。停止金的沉積，并使體系冷卻大約30分鐘，之后將容器壓力升高到大氣壓，取下樣品。將涂覆有金的聚酰亞胺基底置于濃度為1mM的氨基苯硫酚的甲苯溶液中。沖冼樣品并在10分鐘后將其干燥。接觸角測定法顯示，68度的接觸角在進一步與TCT的甲苯溶液反應時增加到75度。將樣品置于1mM的賴氨酸溶液中不同的時段，沖冼、干燥并進行另外的接觸角測定程序。接觸角測定結果示于表2。
表2
類似的樣品與1mM半胱氨酸氨基酸溶液反應。半胱氨酸與TCT的反應通過硫醇基進行。該反應結束后，進行接觸角測定法，結果列于表3。
表權利要求
1.一種制品，其包括具有第一表面和第二表面的基底；附著到基底的第一表面上的三嗪系鏈基團，所述三嗪系鏈基團包括在基底第一表面上的官能團與三嗪系鏈化合物的反應產(chǎn)物。
2.根據(jù)權利要求1的制品，其中基底的第一表面包括鉆石狀玻璃。
3.根據(jù)權利要求2的制品，其中所述鉆石狀玻璃在熱引發(fā)的相分離膜上。
4.根據(jù)權利要求3的制品，其中所述熱引發(fā)的相分離膜包括選自高密度聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-乙烯基醇共聚物和上述兩種或多種的組合的物質。
5.根據(jù)權利要求2的制品，其中所述鉆石狀玻璃在玻璃上。
6.根據(jù)權利要求1的制品，其中基底的第一表面包括聚乙烯。
7.根據(jù)權利要求6的制品，其中所述聚乙烯包括氨甲基化的聚乙烯珠粒。
8.根據(jù)權利要求1的制品，其中基底的第一表面包括熔噴的纖維膜，所述纖維膜包括選自聚酯、聚丙烯、聚乙烯和上述兩種或多種的組合的物質。
9.根據(jù)權利要求1的制品，其中基底的第一表面包括引入到聚四氟乙烯膜中的氨甲基化的苯乙烯二乙烯基苯珠粒。
10.根據(jù)權利要求1的制品，其中基底的第一表面是金屬或金屬氧化物，其選自金、銀、鈦、鉑、鈀、鋁、銅、鉻、鐵、鈷、鎳、鋅、不銹鋼、氧化銦錫和上述兩種或多種的組合。
11.根據(jù)權利要求10的制品，其中基底進一步包括負載金屬的載體層。
12.根據(jù)權利要求11的制品，其中所述載體層包括聚合物。
13.根據(jù)權利要求10的制品，其中所述載體層包括硅。
14.根據(jù)權利要求13的制品，其進一步包括在硅和金屬之間的粘結層。
15.根據(jù)權利要求1的制品，其中所述三嗪系鏈化合物包括根據(jù)式I的結構 其中X、Y和Z可以相同或不同，并且是能夠與含親核基團的物質結合的基團或有機或無機片斷。
16.根據(jù)權利要求15的制品，其中X、Y和Z是氯。
17.根據(jù)權利要求1的制品，其中所述三嗪系鏈化合物包括第一三嗪片斷和至少一個附著于所述第一三嗪片斷上的單官能的、雙官能的或多官能的片斷，所述系鏈基團能夠與含親核基團的物質結合。
18.根據(jù)權利要求17的制品，其中所述單官能的片斷選自單官能有機醇、胺、硫醇和上述兩種或多種的組合。
19.根據(jù)權利要求17的制品，其中所述雙官能的片斷結合到所述第一三嗪片斷和第二三嗪片斷，所述雙官能的片斷在第一和第二三嗪片斷之間形成連接基。
20.根據(jù)權利要求19的制品，其中所述雙官能的片斷選自4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺、1，6-己二胺、甲基環(huán)氧乙烷、對苯二胺、2-氨基乙醇、4，4-硫代雙苯硫醇、二甲基-1，6-己二胺和上述兩種或多種的組合。
21.根據(jù)權利要求19的制品，其中所述多官能的片斷結合到所述第一三嗪片斷和一個或多個另外的三嗪片斷上，所述多官能的片斷在第一三嗪片斷和一個或多個另外的三嗪片斷之間形成連接基。
22.根據(jù)權利要求21的制品，其中所述多官能的片斷選自水解的聚2-乙基-2-噁唑啉、雙(六亞甲基)三胺、聚亞乙基亞胺、羥基取代的聚甲基丙烯酸的酯、羥基取代的聚丙烯酸的酯、聚乙烯醇和上述兩種或多種的組合。
23.一種將含親核基團的物質固定到基底上的方法，所述方法包括選擇三嗪系鏈化合物；提供具有能夠與所述三嗪系鏈化合物反應的互補官能團的基底；通過使三嗪系鏈化合物與基底上的互補官能團反應形成離子鍵、共價鍵、或其組合，而制備與基底連接的三嗪系鏈基團；和使與基底連接的三嗪系鏈基團與含親核基團的物質反應，而將含親核基團的物質系鏈到基底上。
24.根據(jù)權利要求23的方法，其中所述三嗪系鏈化合物是根據(jù)式I的化合物 其中X、Y和Z可以相同或不同，并且是能夠與含親核基團的物質結合的基團或有機或無機片斷。
25.根據(jù)權利要求24的方法，其中使三嗪系鏈化合物與基底上的互補官能團反應包括使式I化合物的至少一個X、Y或Z與互補官能團反應，以形成與基底連接的三嗪系鏈基團。
26.根據(jù)權利要求25的方法，其中使與基底連接的三嗪系鏈基團與含親核基團的物質反應包括使與基底連接的系鏈基團中的至少一個未反應的基團X、Y或Z與含親核基團的物質反應，以將所述含親核基團的物質系鏈到所述基底上。
27.權利要求23的方法，其中所述含親核基團的物質是含胺的分析物、氨基酸、肽、DNA、RNA、蛋白質、酶、細胞器、免疫球蛋白、或其片段。
28.權利要求23的方法，其中所述含親核基團的物質是含胺物質。
29.權利要求28的方法，其中所述含胺物質是抗原，且該抗原進一步結合到抗體上。
30.權利要求28的方法，其中所述含胺物質是免疫球蛋白。
31.權利要求28的方法，其中所述含胺物質進一步結合到細菌上。
32.權利要求31的方法，其中所述細菌選自革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌、和上述的組合。
33.權利要求31的方法，其中所述細菌是金黃色葡萄球菌。
34.根據(jù)權利要求23的方法，進一步包括使與基底連接的三嗪系鏈基團與單官能的、雙官能的和/或多官能的片斷反應，所述單官能的、雙官能的或多官能的片斷能夠與含親核基團的物質結合以將所述含親核基團的物質系鏈到所述基底上。
35.根據(jù)權利要求34的方法，其中所述單官能的片斷選自單官能的有機醇、胺、硫醇和上述兩種或多種的組合。
36.根據(jù)權利要求34的方法，其中所述雙官能的片斷選自4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷二胺、1，6-己二胺、甲基環(huán)氧乙烷、對苯二胺、2-氨基乙醇、4，4-硫代雙苯硫醇、二甲基-1，6-己二胺和上述兩種或多種的組合。
37.根據(jù)權利要求34的方法，其中所述多官能的片斷選自水解的聚2-乙基-2-噁唑啉、雙(六亞甲基)三胺、聚亞乙基亞胺、羥基取代的聚甲基丙烯酸的酯、羥基取代的聚丙烯酸的酯、聚乙烯醇和上述兩種或多種的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了基底和與這種基底相容的系鏈化合物的固定。在一個方面，本發(fā)明提供一種制品，其包括具有第一表面和第二表面的基底；附著于基底第一表面上的三嗪系鏈基團，所述三嗪系鏈基團包括在基底第一表面上的官能團與三嗪系鏈化合物的反應產(chǎn)物。也公開將含親核基團的物質固定到基底上的方法。
文檔編號G01N33/543GK1902492SQ200480039369
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月28日 優(yōu)先權日2003年12月30日
發(fā)明者馬克·S·沙伯格, 卡倫·B·蓋爾西甘, 卡里·A·基普克, 布林達·B·拉克希米, 詹姆斯·K·楊 申請人:3M創(chuàng)新有限公司