专利名称：基底及结合到该基底上的化合物的制作方法
领域本发明涉及包括基底的制品，在该基底上具有附着其上的系链基团；以及将含亲核基团的物质通过所述系链基团固定到基底上的方法。
背景将生物学活性分子共价连接到基底的表面上可以用于许多不同的场合，如诊断设备、亲合性分离、高处理能力的DNA测序应用、聚合酶链式反应(PCR)的净化等。固定的生物学胺，例如，可以用于疾病或遗传缺陷的内科诊断或者用于检测各种生物分子。
通过引入用于固定化各种配体中的任何配体的反应性官能团而对载体(如颗粒化的色谱载体)进行改性是已知的。将亲核基团(如，NH2、SH、OH等)连接到基底上可以通过使用系链化合物实现。系链化合物具有至少两个被连接基分离的反应性官能团。所述官能团之一通过与基底表面上的互补官能团反应而用于将所述系链化合物锚定到基底或载体上。对第二个反应性官能团可以选择性地与含亲核基团的物质反应。含有羟基的载体(如纤维素、交联的右旋糖酐、羊毛、和聚乙烯醇)可以用氰尿酰氯(三氯代三嗪)处理以连接酶、抗原、和抗体。含羟基的载体，如琼脂糖，可以与三氯代三嗪(TCT)反应，其随后可以与一种或多种亲核基团结合。用氰尿酰氯衍生的固体尼龙珠已经用于低聚核苷酸基的杂混试验。TCT涂覆的纸张和尼龙膜也已经表明，可用于DNA、RNA、和蛋白质的转移杂混实验。
已知的系链化合物通常对含亲核基团的物质，包括生物材料，具有高度的反应活性。但是，系链化合物与含亲核基团的物质之间的反应可能会与其他反应发生竞争，如当与亲核基团的反应在水溶液中进行时，系链化合物可能会发生水解。水解可能导致含亲核基团的物质在基底上的固定化不完全或者无效。
需要改进的固定化基底和与这种基底相容的系链化合物。因此，希望提供可用于任何各种不同场合的配体固定化的载体和系链化合物。
概述本发明提供可用作固定化基底的制品和用于将含亲核基团的物质固定到基底上的方法。在一个方面，本发明提供一种制品，其包括具有第一表面和第二表面的基底；附着到所述基底第一表面上的三嗪系链基团，所述三嗪系链基团包括在基底第一表面上的官能团与三嗪系链化合物的反应产物。
在另一方面，本发明提供一种将含亲核基团的物质固定到基底上的方法，所述方法包括选择三嗪系链化合物；提供具有能够与所述三嗪系链化合物反应的互补官能团的基底；通过使三嗪系链化合物与基底上的互补官能团反应形成离子键、共价键、或其组合，而制备与基底连接的三嗪系链基团；和使与基底连接的三嗪系链基团与含亲核基团的物质反应，而将所述含亲核基团的物质系链到基底上。
本发明的说明书中使用的某些术语将被理解为具有以下含义这里使用的，术语″酰基″是指式-(CO)R表示的一价基团，其中R是烷基，这里使用的(CO)表示碳通过双键连接到氧上。
这里使用的，术语″酰氧基″是指式-O(CO)R表示的一价基团，其中R是烷基。
这里使用的，术语″酰氧基甲硅烷基″是指具有连接到Si的酰氧基的一价基团(即，Si-O(CO)R，其中R是烷基)。例如，酰氧基甲硅烷基可以为式-Si[O(CO)R]3-nLn，其中n是0-2的整数，L是卤素或烷氧基。具体的实例包括-Si[O(CO)CH3]3，-Si[O(CO)CH3]2Cl，或-Si[O(CO)CH3]Cl2。
这里使用的，术语″烷氧基″是指式-OR表示的一价基团，其中R是烷基。
这里使用的，术语″烷氧羰基″是指式-(CO)OR表示的一价基团，其中R是烷基。
这里使用的，术语″烷氧基甲硅烷基″是指具有连接到Si的烷氧基的一价基团(即，Si-OR，其中R是烷基)。例如，烷氧基甲硅烷基可为式-Si(OR)3-n(La)n，其中n是0-2的整数，La是卤素或酰氧基。具体的实例包括-Si(OCH3)3，-Si(OCH3)2Cl，或-Si(OCH3)Cl2。
这里使用的，术语″烷基″是指烷烃的一价基团，包括直链、支链、环状、或其组合的基团。烷基通常具有1-30个碳原子。在某些实施方案中，烷基包含1-20个碳原子，1-10个碳原子，1-6个碳原子，或1-4个碳原子。烷基的实例包括，但是不局限于，甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，叔丁基，正戊基，正己基，环己基，正庚基，正辛基，和乙基己基。
这里使用的，术语″烷基化二硫″是指化学式-SSR表示的一价基团，其中R是烷基。
这里使用的，术语″亚烷基″是指烷烃的二价基团。所述亚烷基可以是直链的、支链的、环状的、或其组合。所述亚烷基通常具有1-200个碳原子。在某些实施方案中，所述亚烷基包含1-100、1-80、1-50、1-30、1-20、1-10、或1-4个碳原子。亚烷基的基团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。
这里使用的，术语″芳烷基″是指化合物R-Ar的一价基团，其中Ar是芳族碳环基团，R是烷基。
这里使用的，术语″芳亚烷基″是指式-R-Ar-表示的二价基团，其中Ar是亚芳基，R是亚烷基。
这里使用的，术语″芳基″是指一价芳族碳环基团。芳基可以具有一个芳香环或可以包括连接到或与所述芳香环稠合的高达5个碳环结构。其他的环状结构可以是芳族的、非芳族的、或其组合。芳基的实例包括，但是不局限于，苯基，联苯基，三联苯基，蒽基，萘基，苊基，蒽醌基，菲基，蒽基，芘基，二萘嵌苯基和芴基。
这里使用的，术语″亚芳基″是指具有1-5个相连的、稠合的、或其组合的环的碳环芳族化合物的二价基团。在某些实施方案中，亚芳基具有高达5个环，高达4个环，高达3个环，高达2个环，或1个芳香环。例如，所述亚芳基可以是亚苯基。
这里使用的，术语″叠氮基″是指式-N3的基团。
这里使用的，术语″氮丙啶基″是指具有下式的氮丙啶的一价基团 其中，Rd是氢或烷基。
这里使用的，术语″苯并三唑基″是指具有稠合到三唑基上的苯基的一价基团。苯并三唑基的化学式为C6H4N3-。
这里使用的，术语″羰基″是指式-(CO)表示的二价基团。
这里使用的，术语″羰基亚胺基″是指式-(CO)NR4-表示的二价基团，其中R4是氢、烷基、或芳基。
这里使用的，术语″羰氧基″是指式-(CO)O-表示的二价基团。
这里使用的，术语″羰基氧羰基″是指式-(CO)O(CO)-表示的二价基团。这种基团属于酸酐化合物的一部分。
这里使用的，术语″羰基硫″是指式-(CO)S-表示的二价基团。
这里使用的，术语″羧基″是指式-(CO)OH表示的一价基团。
这里使用的，术语″氯代烷基″是指至少一个氢原子被氯原子替换的烷基。
这里使用的，术语″氰基″是指式-CN的基团。
这里使用的，术语″二硫化物″是指式-S-S-表示的二价基团。
这里使用的，术语″链烯基不饱和″是指式-CY＝CH2的具有碳-碳双键的一价基团，其中Y是氢、烷基、或芳基。
这里使用的，术语″氟代烷基″是指至少一个氢原子被氟原子取代的烷基。
这里使用的，术语″卤代烷基″是指至少一个氢原子被选自F、Cl、Br、或I的卤素替换的烷基。全氟烷基是卤代烷基的子集合。
这里使用的，术语″卤代羰基氧″是指式-O(CO)X的一价基团，其中X是选自F、Cl、Br、或I的卤素原子。
这里使用的，术语″卤代羰基″是指式-(CO)X的一价基团，其中X是选自F、Cl、Br、或I的卤素原子。
这里使用的，术语″卤代甲硅烷基″是指具有连接到卤素上的Si的基团(即，Si-X，其中X是卤素)。例如，所述卤代甲硅烷基可以是式-SiX3-n(Lb)n，其中n是0-2的整数，Lb选自烷氧基或酰氧基。某些具体的实例包括基团-SiCl3，-SiCl2OCH3，和-SiCl(OCH3)2。
这里使用的，术语″杂亚烷基″是指一个或多个碳原子被硫、氧或NRd替换的二价亚烷基，其中Rd是氢或烷基。杂亚烷基可以是直链的、支链的、环状的、或其组合，并且可以包括高达400个碳原子和高达30个杂原子。在某些实施方案中，杂亚烷基包括高达300个碳原子，高达200个碳原子，高达100个碳原子，高达50个碳原子，高达30个碳原子，高达20个碳原子，或高达10个碳原子。
这里使用的，术语″羟基″是指式-OH的基团。
这里使用的，术语″异氰酸酯基″是指式-NCO的基团。
这里使用的，术语″巯基″是指式-SH的基团。
这里使用的，″亲核基团″或″含亲核基团的物质″是指具有反应性的含氧、硫和/或氮的基团，如取代氨基的片断。含亲核基团的物质的实例包括具有如氨基、或芳基取代的氨基、烷氨基、芳氨基、氧烷基、氧芳基、硫烷基、和硫芳基片断的那些物质，含氨基的染料残余物，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，靛蓝类染料，氨基蒽醌，芳族二胺，氨基酚，氨基萘酚以及这些物质的N-和O-酸基或烷基、芳烷基或芳基衍生物，硝胺，苯硫酚，或氨基硫醇的残余物。示范性的含亲核基团的物质包括以下片断OCH2COOH；NHCH2COOH；SCH2COOH；NHC2H4SO3H；OC4H8N(C2H5)3；NHC6H4SO3H；OC6H4COOH；SC6H4COOH；NHC2H4OH；OC2H4OH；和NHC3H6NH(C2H4OH)2。
这里使用的，术语″氧″是指式-O-表示的二价基团。
这里使用的，术语″全氟代烷基″是指其中所有的氢原子都被氟原子取代的烷基。全氟烷基是氟烷基的子集合。
这里使用的，术语″磷酸酯基″是指式-OPO3H2的一价基团。
这里使用的，术语″膦酰基″是指式-PO3H2的一价基团。
这里使用的，术语″膦酰胺基″是指式-NHPO3H2的一价基团。
这里使用的，术语″伯芳族氨基″是指式-ArNH2表示的一价基团，其中Ar是芳基。
这里使用的，术语″仲芳族氨基″是指式ArNRhH表示的一价基团，其中Ar是芳基，Rh是烷基或芳基。
这里使用的，术语″叔氨基″是指式-NR2表示的基团，其中R是烷基。
这里使用的，术语″系链化合物″是指具有至少两个反应性基团的化合物。反应性基团之一可以与基底表面上的互补官能团反应以保证该化合物固定到基底上并因此形成系链基团。所述化合物上的另一个反应性基团可以与含亲核基团的物质反应，或者与另一种系链化合物(或其衍生物或低聚物)或另一种能够与含亲核基团的物质结合的片断反应。系链化合物上两个反应性基团的反应导致在基底和被固定在基底上的含亲核基团的物质(如，含胺物质)之间形成系链基团。
这里使用的，术语″系链基团″是指由系链化合物与基底表面上的互补官能团反应而产生的与基底连接的基团。
这里使用的，″三嗪基团″或″三嗪片断″是指下式所示的结构 这里使用的，″三嗪系链基团″或″三嗪系链化合物″是指包括至少一个三嗪基团的系链基团或系链化合物。
以上概述不打算包括本发明所有可能的实施方案。在公开内容的其余部分，包括优选实施方案的详细说明、各种实施例和附加权利要求的讨论中，本领域技术人员将会更全面地理解本发明的特征和优点。
详细说明本发明提供用如这里所描述的三嗪系链基团将含亲核基团的物质固定到基底上的结构和方法。具有反应性官能团的化合物被描述用作基底与含亲核基团的至少一种物质之间的系链化合物。
三嗪系链化合物上的第一反应性官能团用于将所述三嗪系链化合物连接到基底表面上。第二反应性官能团可以与含亲核基团的物质，如胺功能蛋白、酶、其他生物分子等反应。另外的官能团可以与含亲核基团的基团反应或者可以形成另外的与其他片断，如其他三嗪基团或其他反应性片断的连接，所述其他的反应性片断结构可以简单，也可以复杂(如，支链的、直链的等)并且通常包括另外的能够与含亲核基团的基团结合的反应性基团。
在本发明的实施方案中，用于使生物分子结合到基底表面上的三嗪系链化合物可以具有式I所示的一般组成 其中X、Y和Z可以相同或不同，并且可以包括(1)无机基团或(2)能够与含亲核基团的物质，如包括另外的式I化合物的其他三嗪化合物。在某些实施方案中，X、Y和Z是相同的。
在某些实施方案中，用于本发明的三嗪系链化合物包括三氯代三嗪(TCT)，其中式I的X、Y和Z配体全都是氯。在TCT系链到基底的过程中，至少一个氯(如，X配体)与基底表面上的片断反应，将三嗪片断结合到基底上。当一个氯配体与基底反应时，系链化合物的其余部分包括取代的二氯三嗪(DCT)，其中将三嗪片断通过化学键连接到基底上的这种连接用来将三嗪片断锚定到基底上形成三嗪系链基团。TCT片断上未反应的其余的氯保持能够与含亲核基团的物质，如生物学活性物质、TCT的衍生物、其他的有机或无机片断等反应的状态。
在本发明的某些实施方案中，三嗪系链基团可以仅仅由TCT分子衍生。在某些实施方案中，三嗪系链基团源自于可以被认为是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。关于式I，仅仅由TCT衍生的三嗪系链基团是其中每一个X、Y、和Z都是氯的式I化合物。
适合于包括在本发明的三嗪系链基团中的TCT的衍生物包括以下的式I化合物，其中至少一个X、Y或Z是可以选自各种单官能基团、双官能基团或其他多官能基团的片断，其中所述官能团通常是亲核基团。这种官能团可以是有机片断，其可以完全或部分是脂肪族的(直链或支链)或芳族的。在某些实施方案中，所述单官能的、双官能的和/或多官能的基团可以在三嗪部分连接到基底上之前，结合到三嗪片断上。在某些实施方案中，所述单官能的、双官能的和/或多官能的基团可以在三嗪片断已经连接到基底上之后，(如，通过化学键连接)结合到三嗪片断上。
在其中三嗪片断源自于TCT的实施方案中，氯(式I中的X、Y和Z是氯)的反应通常是顺序反应，每一个氯的反应性取决于留在TCT分子上的氯的数目、与TCT反应的片断的性质(如，其亲核性、位阻因素)以及反应条件(温度、水的存在、反应物的化学计量等)。当式I的基团，例如基团X，与基底表面上的片断反应以将三嗪片断结合到基底上时，其余未反应的基团Y和Z通常保持能够与含亲核基团的物质，如单官能的、双官能的和/或多官能的片断反应。
单官能基团包括能够与式I化合物的X、Y、或Z基团之一反应的反应性基团(如亲核基团)，但是通常不包括另外的反应性基团。在某些实施方案中，单官能基团可以包括具有一种或多种本发明的基底或系链基团中需要或希望的所需性能的基团。示范性的适当的单官能基团包括能够使反应产物为亲水性或疏水性的基团，能增进在某些溶剂中的溶解度的基团，能增进分子间相互作用的基团等。实例包括单官能的有机醇、胺和硫醇。
双官能基团可以是连接基，其中它们包括可以与三嗪片断反应的第一反应性基团，和可以与另一种化合物或片断，包括另一种式I化合物，例如TCT反应的第二反应性基团。在某些实施方案中，双官能基团包括可以使三嗪片断彼此连接形成由至少两个通过双官能的连接基彼此连接的三嗪片断所组成的系链基团的连接基。在这种结构中，三嗪片断将包括能够与含亲核基团的物质，如生物学活性分子结合的未反应的基团(如，根据式I的未反应的X、Y或Z基团)。在某些实施方案中，所述未反应的基团可以包括在一个、两个或更多个通过一个或多个双官能的连接基系链或连接在一起的三嗪片断上的氯。至少某些适当的双官能片断包括具有两个反应性基团，如两个亲核基团的化合物。某些具体的双官能基团包括，例如，4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺，1，6-己二胺，甲基环氧乙烷，对苯二胺，乙醇胺，4，4-硫代双苯硫醇，二甲基-1，6-己二胺。其他的双官能片断对本领域技术人员来说是公知的，且本发明不应局限于上述特定的片断。
多官能的片断也可以包括这样的连接基，其中，它们包括可以与结合到基底上的第一三嗪片断反应的第一反应性基团，和可以与其他化合物或片断，包括其他的式I所示的三嗪片断或化合物(如，TCT)反应的第二、第三和可能其他另外的反应性基团。在某些实施方案中，多官能基团包括可以使两个或更多个三嗪片断彼此连接形成由两个或更多个通过三官能的连接基连接在一起的三嗪片断所组成的带支链的系链基团的连接基。在这种结构中，三嗪片断将包括能够与其他含亲核基团的物质，如一种或多种生物学活性分子结合的未反应的基团(如，根据式I的未反应的X、Y或Z基团)。在某些实施方案中，所述未反应的基团可以包括在一个、两个或更多个通过一个或多个多官能的连接基系链的或连接在一起的三嗪片断上的氯。适当的多官能的片断包括具有两个以上反应性基团的(如，亲核基团)化合物。在某些实施方案中，多官能的片断可以是低聚物或聚合物片断。某些具体的多官能的片断包括，例如，水解的聚2-乙基-2-噁唑啉(″Peox″)，水解的2-乙基-4，5-二氢-噁唑均聚物，聚亚乙基亚胺(包括直链和支链结构)，聚甲基丙烯酸的羟基取代的酯，聚丙烯酸的羟基取代的酯，聚乙烯醇，以及普通技术人员公知的其他片断。
很清楚，以上描述不应该被解释为局限于在这里所述的特定的单官能的、双官能的或其他多官能的基团。本发明旨在包含包括至少一个三嗪片断的系链化合物和系链基团。
本发明提供包括，如在这里所描述的，与基底连接的三嗪系链基团的制品。所述三嗪系链基团是三嗪系链化合物与基底表面上互补官能团的反应产物。所述三嗪系链基团可以由式I表示，其中三嗪系链基涉及包括基底表面上的互补官能团与式I化合物中基团X、Y和Z中至少一个基团之间的反应。一旦连接到了基底上，所述三嗪系链基团就具有至少一个，通常是两个或更多个可以与含亲核基团的物质反应以俘获该物质并将其系链到基底上的反应性基团。
所述基底是三嗪系链化合物可以连接到其上的固相物质。所述基底不溶于在把三嗪系链化合物连接到基底表面上时可能使用的溶液或溶剂。通常，系链化合物只连接到基底的外面部分(如，在基底的表面上或接近于其表面处或者在基底中的孔内)，与此同时，在系链基团连接到基底上的过程中不改性基底的其余部分。如果基底具有分布在整个基底中的基团″G″，则只有在最外面的部分中的那些基团通常能够与三嗪片断反应(如，通过与式I化合物的基团X、Y或Z反应)。
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，滤料，无纺或纺织纤维，空心或固体珠粒或颗粒，熔和或烧结的珠粒或颗粒，瓶，板，管，棒，管道，或圆片。所述基底可以是多孔的或无孔的，刚性的或柔性的，透明的或不透明的，清澈的或有颜色的，以及有反射能力的或无反射能力的。适当的基底物质包括，例如，聚合物材料，玻璃，陶瓷，金属，金属氧化物，水合金属氧化物，或其组合。
基底可以是一层物质或者可以具有多层的一种或多种物质。例如，所述基底可以具有一个或多个能为第一层提供支撑的第二层，其中基底的第一层包括能够与三嗪片断反应的互补官能团(如，式I的X、Y或Z基团)。第一层是基底的最外层。在某些实施方案中，第一层的表面可以被化学改性或者涂有另一种物质以提供能够与三嗪片断反应的互补官能团。
适当的聚合物基底物质包括，但是不局限于，聚烯烃，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，聚酰亚胺，聚氨酯，酚醛塑料，聚胺，氨基环氧树脂，聚酯，聚硅氧烷，纤维素基聚合物，多糖，或其组合。在某些实施方案中，聚合物是用具有能够通过与式I化合物的基团X、Y或Z反应而与三嗪片断反应的互补官能团的共聚单体制备的共聚物。例如，所述共聚单体可以包含羧基，巯基，羟基，氨基，或烷氧基甲硅烷基。
在某些实施方案中，适当的聚合物膜物质包括由热引发的相分离(″TIPS″)产生的那些物质，所述热引发的相分离是一种相转化方法，其中起初均匀的聚合物溶液被浇铸并暴露于较冷的界面(如，水浴或急冷的浇铸轮)上，并通过降温而在溶液膜中引发相分离。适当的TIPS薄膜和膜可能具有很大范围的物理膜性能和显微孔径尺寸。它们可以是由任何的各种不同聚合物制备的相对刚性或非刚性的基底。根据美国专利4,539,256、5,120,594、以及5,238,623的教导制备的TIPS膜适合用于本发明中。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从德克萨斯州休斯敦的美国EVAL公司获得的物质)。TIPS膜可以包括组合材料，如涂有亲水性聚合物(如，聚乙烯-乙烯醇共聚物或EVAL)的上述HDPE或聚丙烯膜，或者，TIPS膜可以包括涂有亲水性的、强碱性的、带正电荷的涂层，如涂有聚二烯丙基二甲基氯化铵的聚丙烯载体，或者导入了季化的二甲基氨基乙基丙烯酸酯的聚合物。TIPS技术可以提供孔径尺寸在微米至超滤范围内的很大范围内的物理膜性能。组合材料可以用作固体支撑件，且以上描述应被理解为包括单独的上述物质和其与其他物质的组合。
TIPS膜通常形成多微孔结构，其中所述膜具有贯穿整个膜的、孔径在约80nm-约0.5微米范围内的孔。用于本发明的适当的市售TIPS膜的一个实例是由MN圣保罗的3M公司市售的HDPE膜，该膜的特征在于孔径约0.09微米，厚度约0.9密耳(0.023毫米)。在某些实施方案中，在TIPS基底上可以施加钻石状的玻璃(DLG)涂层。DLG涂层可以通过通用的或已知的技术涂覆，如通过如EP 1 266 045B1(David等人)描述的等离子沉积方法涂覆。在涂层过程中，DLG涂层通常施加到TIPS膜的整个表面上，以便DLG扩散到TIPS物质的孔内。如所提及的，其他的物质也可以用于制造TIPS膜，且DLG涂层可以类似地施用于这种其他的物质上，以形成用于本发明的适当的基底。
在本发明的制品中用作基底的适当的玻璃和陶瓷材料包括，例如，钠，硅，铝，铅，硼，磷，锆，镁，钙，砷，镓，钛，铜，或其组合。玻璃通常包括各种类型的含硅酸盐的物质。在某些实施方案中，基底包括一层如国际性专利申请WO 01/66820A1描述的钻石状玻璃，其公开内容在此全文引入作为参考。钻石状玻璃是一种无定形物质，其通常包括碳，硅，和一种或多种选自氢、氧、氟、硫、钛、或铜的元素。某些钻石状玻璃物质是由四甲基硅烷前体通过等离子体方法形成的。质在氧的等离子体中被进行进一步的处理以控制表面上的硅烷醇的浓度，可以生成疏水性物质。
钻石状玻璃在基底内可以呈薄膜状或为在另一层或另一种物质上的涂层形式。在某些场合中，所述钻石状玻璃可以呈具有至少30重量％碳、至少25重量％硅、和最高达45重量％氧的薄膜形式。这种膜可以是柔性的和透明的。在某些实施方案中，所述钻石状玻璃是多层基底的最外层。在具体的实例中，基底的第二层(如，载体层)是聚合物材料(如，TIPS膜)，第一层是薄膜形式的钻石状玻璃。所述系链基团连接到钻石状玻璃的表面上。
在某些实施方案中，所述钻石状玻璃沉积在一层钻石状碳上。例如，第二层(如，载体层)可以是在聚合物表面上具有一层沉积的钻石状碳的聚合物膜。一层钻石状玻璃沉积在钻石状碳层的上方。在某些实施方案中，所述钻石状碳在多层基底中起到在聚合物层与钻石状玻璃之间的粘结层或底层的作用。例如，多层基底可以包括聚酰亚胺或聚酯层，沉积在聚酰亚胺或聚酯上的钻石状碳，和沉积在所述钻石状碳上的钻石状玻璃。在另一个实例中，所述多层基底包括许多个按以下顺序排列的堆叠的层钻石状玻璃，钻石状碳，聚酰亚胺或聚酯，钻石状碳，和钻石状玻璃。
钻石状碳膜可以，例如，在等离子体反应器中由乙炔制备得到。其他的用于制备这种膜的方法参见专利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，其公开内容在此引入作为参考。
金属、金属氧化物、或水合金属氧化物也可以适合用于基底。适当的用于本发明的物质包括，例如，金，银，铂，钯，铝，铜，铬，铁，钴，镍，锌等。含金属的物质可以是合金，如不锈钢，氧化铟锡等。在某些实施方案中，含金属的物质用于形成多层基底的最上或最顶层。例如，所述基底可以具有聚合物性质的第二层和含金属的第一层。在一个实例中，第二层是聚合物膜，而第一层或最上层是金膜。在其他的实例中，多层基底包括涂有含钛层的聚合物膜，这种含钛层反过来表面上又涂有含金层。即，所述钛层可以起到粘结层或底层的作用，用于将金层附着到聚合物膜上。
在用于本发明的多层基底的其他实施方案中，硅载体层上覆盖着一层铬然后又覆盖着一层金。铬层可以改进金层对硅层的附着。
基底的外表面通常将包括能够与那些包括反应性基团的系链化合物反应的片断或反应性基团，所述系链化合物的反应性基团包括卤素，羧基，卤代羰基，卤代羰基氧，氰基，羟基，巯基，异氰酸酯基，卤代甲硅烷基，烷氧基甲硅烷基，酰氧基甲硅烷基，叠氮基，氮丙啶基，卤代烷基，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，膦酰基，膦酰胺基，磷酸根合，链烯基不饱和基团等。
换句话说，基底能够与式I化合物中的一个或多个X、Y或Z反应(即，基底包括基团X、Y或Z的互补官能团)。基底可以包括已经被处理形成包括有互补官能团的外层的载体材料。基底可以由任何已知具有能够与三嗪片断(如，式I的X、Y或Z)反应的固相物质制备，且不局限于以下举例说明的适当物质。
羧基或卤代羰基可以与具有羟基的基底反应形成含羰氧基的连接基团。具有羟基的基底材料的实例包括，但是不局限于，聚乙烯醇，电晕处理的聚乙烯，聚甲基丙烯酸的羟基取代的酯，聚丙烯酸的羟基取代的酯，和涂在如玻璃或聚合物膜等载体材料上的聚乙烯醇。
羧基或卤代羰基也可以与具有巯基的基底反应形成含羰基硫的连接基团。具有巯基的基底材料的实例包括，但是不局限于，聚丙烯酸的巯基取代的酯，聚甲基丙烯酸的巯基取代的酯，和用巯基烷基硅烷处理的玻璃。
另外，羧基或卤代羰基可以与伯芳族氨基、仲芳族氨基、或仲脂肪族氨基反应形成含羰基亚胺基的连接基团。具有芳族伯或仲氨基的基底材料的实例包括，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，聚亚乙基亚胺，和用氨烷基硅烷处理的玻璃。
卤代羰基氧可以与具有羟基的基底反应形成含氧羰基氧的连接基团。具有羟基的基底材料的实例包括，但是不局限于，聚乙烯醇，电晕处理的聚乙烯，羟基取代的聚甲基丙烯酸的酯，羟基取代的聚丙烯酸的酯，和涂在如玻璃或聚合物膜等载体材料上的聚乙烯醇。
卤代羰基氧基也可以与具有巯基的基底反应形成含氧羰基硫基的连接基团。具有巯基的基底材料的实例包括，但是不局限于，巯基取代的聚甲基丙烯酸的酯，巯基取代的聚丙烯酸的酯，和用巯基烷基硅烷处理的玻璃。
另外，卤代羰基氧可以与具有伯芳族氨基、仲芳族氨基、或仲脂肪族氨基的基底反应形成含氧羰基亚氨基的连接基团。具有芳族伯或仲氨基的基底材料的实例包括，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，聚亚乙基亚胺，和用氨烷基硅烷处理的玻璃。
氰基可以与具有叠氮基的基底反应形成含四嗪二基的连接基团。具有叠氮基的基底的实例包括，但是不局限于，在玻璃或聚合物载体上的聚(4-叠氮基甲基苯乙烯)涂层。适当的聚合物载体物质包括聚酯，聚酰亚胺等。
羟基可以与具有异氰酸酯基的基底反应形成含氧羰基亚胺基的连接基团。适当的具有异氰酸酯基的基底包括，但是不局限于，在载体物质上的2-异氰酸根合乙基甲基丙烯酸酯聚合物涂层。适当的载体物质包括玻璃和聚合物材料如聚酯，聚酰亚胺等。
羟基可以与具有羧基、羰基氧羰基、或卤代羰基的基底反应形成含羰氧基的连接基团。适当的基底包括，但是不局限于，在载体物质上的丙烯酸聚合物或共聚物涂层，或在载体物质上的甲基丙烯酸聚合物或共聚物涂层。适当的载体物质包括玻璃和聚合物材料如聚酯，聚酰亚胺等。其他适当的基底包括聚乙烯与聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、或其组合的共聚物。
巯基可以与具有异氰酸酯基的基底反应。巯基与异氰酸酯基之间的反应形成含硫代羰基亚胺基的连接基团。适当的具有异氰酸酯基的基底包括，但是不局限于，在载体物质上的2-异氰酸根合乙基甲基丙烯酸酯共聚物涂层。适当的载体物质包括玻璃和聚合物材料如聚酯，聚酰亚胺等。
巯基也可以与具有卤代羰基的基底反应形成含羰基硫基的连接基团。具有卤代羰基的基底包括，例如，氯代羰基取代的聚乙烯。
巯基也可以与具有卤代羰基氧基的基底反应形成含氧羰基硫基的连接基团。具有卤代羰基的基底包括聚乙烯醇的氯甲酰酯。
另外，巯基可以与具有链烯基不饱和基团的基底反应形成含硫醚的连接基团。适当的具有链烯基不饱和基团的基底包括，但是不局限于，源自于丁二烯的聚合物和共聚物。
异氰酸酯基可以与具有羟基的基底反应形成含氧羰基亚胺基的连接基团。具有羟基的基底材料的实例包括，但是不局限于，聚乙烯醇，电晕处理的聚乙烯，羟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。
异氰酸酯基也可以与巯基反应形成含硫代羰基亚氨基的连接基团。有巯基的基底材料的实例包括，但是不局限于，巯基取代的聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的酯，和用巯基烷基硅烷处理的玻璃。
另外，异氰酸酯基可以与伯芳族氨基、仲芳族氨基、或仲脂肪族氨基反应形成含脲的连接基团。适当的具有伯或仲芳族氨基的基底包括，但是不局限于，聚胺，聚亚乙基亚胺，和在载体物质如玻璃上或在聚合物材料如聚酯或聚酰亚胺上的氨烷基硅烷涂层。
异氰酸酯基也可以与羧基反应形成含O-酰基氨基甲酰基的连接基团。适当的具有羧基的基底包括，不局限于，在玻璃或聚合物载体上的丙烯酸聚合物或共聚物涂层或甲基丙烯酸聚合物或共聚物涂层。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。适当的聚合物载体物质包括聚酯，聚酰亚胺等。
卤代甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、或酰氧基甲硅烷基可以与具有硅烷醇基的基底反应形成含二硅氧烷的连接基团。适当的基底包括由各种玻璃、陶瓷材料、或聚合物材料制备的那些基底。这些基团也可以与表面上具有金属氢氧化物基团的各种物质反应形成含硅烷的连接。适当的金属包括，但是不局限于，银，铝，铜，铬，铁，钴，镍，锌等。在某些实施方案中，所述金属是不锈钢或其它合金。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单体包括可以从Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI获得的甲基丙烯酸3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基酯和3-氨丙基三甲氧基硅烷。
叠氮基可以与，例如，具有碳-碳三键的基底反应形成含三唑二基的连接基团。叠氮基也可以与具有腈基的基底反应形成含四氮烯二基的连接基团。具有腈基的基底包括，但是不局限于，在载体物质如玻璃或聚合物材料上的聚丙烯腈涂层。适当的聚合物载体物质包括，例如聚酯和聚酰亚胺。具有腈基的其他适当的基底包括丙烯腈聚合物或共聚物以及2-氰基丙烯酸酯聚合物或共聚物。
叠氮基也可以与扭曲的(strained)的烯烃基团反应形成含三唑二基的连接基团。适当的具有扭曲的烯烃基团的基底包括具有降冰片烯基官能侧基的涂层。适当的载体物质包括，但是不局限于，玻璃和聚合物材料如聚酯和聚酰亚胺。
氮杂环丙烯基可以与巯基反应形成含β-氨烷基硫醚的连接基团。具有巯基的基底材料的实例包括，但是不局限于，巯基取代的聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的酯，和用巯基烷基硅烷处理的玻璃。
另外，氮杂环丙烯基可以与羧基反应形成含β-氨烷氧基羰基的连接基团。适当的具有羧基的基底包括，不局限于，在玻璃或聚合物载体上的丙烯酸聚合物或共聚物涂层或甲基丙烯酸聚合物或共聚物涂层。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。适当的聚合物载体物质包括聚酯，聚酰亚胺等。
卤代烷基可以与，例如，具有叔氨基的基底反应形成含季铵的连接基团。适当的具有叔氨基的基底包括，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。
同样，叔氨基可以与，例如具有卤代烷基的基底反应形成含季铵的连接基团。适当的具有卤代烷基的基底包括，例如，在载体物质上的卤代烷基硅烷涂层。载体物质可以包括，但是不局限于，玻璃和聚合物材料如聚酯和聚酰亚胺。
伯芳族氨基或仲芳族氨基可以，例如，与具有异氰酸酯基的基底反应形成含氧羰基亚氨基的连接基团。适当的具有异氰酸酯基的基底包括，但是不局限于，在玻璃或聚合物载体上的2-异氰酸酯基乙基甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物。适当的聚合物载体包括聚酯，聚酰亚胺等。
伯芳族氨基或仲芳族氨基也可以与含羧基或卤代羰基的基底反应形成含羰基亚氨基的连接基团。适当的基底包括，但是不局限于，在载体物质上的丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物涂层。载体物质可以是，例如，玻璃或聚合物材料如聚酯或聚酰亚胺。其他适当的基底包括聚乙烯和聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的共聚物。
二硫化物或烷基化二硫基团可以，例如，与金属表面反应形成含金属硫化物的连接基团。适当的金属包括，但是不局限于，金，铂，钯，镍，铜，和铬。基底也可以是合金如氧化铟锡或介电材料。
苯并三唑基可以，例如，与具有金属或金属氧化物表面的基底反应。适当的金属或金属氧化物包括，例如，银，铝，铜，铬，铁，钴，镍，锌等。金属或金属氧化物可以包括合金，如不锈钢，氧化铟锡等。
膦酰基、膦酰胺基、或磷酸根可以，例如，与具有金属或金属氧化物表面的基底反应。适当的金属或金属氧化物包括，例如，银，铝，铜，铬，铁，钴，镍，锌等。金属或金属氧化物可以包括合金，如不锈钢，氧化铟锡等。
链烯基不饱和基团可以，例如，与具有被巯基取代的烷基的基底反应。反应形成含杂亚烷基的连接基团。适当的基底包括，例如，巯基取代的聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的烷基酯。
链烯基不饱和基团也可以与具有硅表面的基底，如用化学蒸汽沉积方法形成的硅基底反应。这种硅表面可以包含-SiH基团，它们在铂催化剂的存在下可以与链烯基不饱和基团反应形成具有结合到亚烷基上的硅的连接基团。
另外，链烯基不饱和基可以与具有碳-碳双键的基底反应形成含亚烷基的连接基团。这种基底包括，例如，源自于丁二烯的聚合物。
三嗪片断如TCT可以与含亲核基团的物质，包括具有亲核基团官能度的玻璃、钻石状玻璃、金属和聚合物基底反应。聚合物基底可以包括，例如，氨接枝的烧结聚乙烯，胺化聚酯熔喷的纤维膜，羟基化的聚丙烯，聚酯，和聚乙烯熔喷的纤维膜，以及氨甲基化的苯乙烯二乙烯基苯。
式I的化合物当与基底接触时可以经历自组装过程。这里使用的，术语″自组装″是指其中当物质与基底接触时，该物质可以自发地形成系链基团单层的过程。
根据本发明的制品通常包括基底和与基底连接的系链基团，所述系链基团包括基底表面上的互补的基底官能团与三嗪片断，如式I化合物的反应产物，其中与基底连接的官能团是能够与式I的X、Y或Z基团之一反应形成离子键、共价键、或其组合的基团。
通常，如果在基底上有一个以上的反应性基团的话，一个以上的系链基团连接到基底上。此外，基底在其表面上可以具有过量的没有与系链化合物反应的反应性基团。
基底上能够与三嗪基团如TCT或式I化合物中的X、Y或Z基团反应的基团包括，但是不局限于，羟基，巯基，伯芳族氨基，仲芳族氨基，仲脂肪族氨基，叠氮基，羰基，羰基氧羰基，异氰酸酯基，卤代羰基，卤代羰基氧基，硅烷醇，和腈。
系链化合物与基底表面的连接(即，形成)可以用以下方法检测比如，在连接三嗪系链化合物前后，基底上的液体的接触角测定法(如，在系链基团连接到基底表面上时接触角可能会变化)、椭圆光度法(如，可以测定连接层的厚度)、飞行时间质谱法(如，在系链基团连接到基底上时表面浓度可能会变化)、和傅里叶变换红外光谱法(如，在系链基团连接到基底上时反射率和吸光率可能会变化)。
在本发明制品的其他实施方案中，系链基团中含卤素的片断已经与含胺物质发生了反应，导致含胺物质固定到了基底上。在某些实施方案中，含胺物质是生物分子，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)，蛋白质，酶，细胞器，免疫球蛋白，或其片段。在其他实施方案中，含胺物质是非生物学胺，比如含胺的分析物。，例如，用质谱法、接触角测定法、红外光谱法、和椭圆光度法可以测定固定的胺的存在。另外，如果含胺物质是生物学活性物质的话，可以使用各种免疫测定法和光学显微镜技术。
其他的物质可以结合到含胺物质上。例如，互补RNA或DNA片段可以与固定的RNA或DNA片段混杂。在另一个实例中，抗原可以结合到固定的抗体上或者抗体可以结合到固定的抗原上。在更具体的实例中，细菌包括革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌。在某些实施方案中，金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus)可以结合到固定的生物分子上。
本发明的另一个方面，提供用于将含亲核基团的物质固定到基底上的方法。所述方法包括，通过使基底表面上的互补官能团与式I化合物中的至少一个反应性基团X、Y或Z反应而形成与基底连接的系链基团；和使与基底连接的系链基团中的至少一个或多个残留的反应性基团X、Y或Z与含亲核基团的物质反应，而在基底和含亲核基团的物质之间形成三嗪连接基团。在一个实施方案中，所述含亲核基团的物质是含胺物质，固定含胺物质的方法由反应路线A表示反应路线A 其中，U1是式I化合物中的X与基底表面上的互补官能团G反应形成的连接基团；T是含胺物质的其余部分(即，基团T代表含胺物质中除胺基之外的所有部分)。基团Y和Z同先前对式I所定义，上述反应路线将被理解为包括其中X、Y和Z可以相同并且同样可能与基底表面上的官能团G反应的那些反应。H2N-T是任何适当的含胺物质。在某些实施方案中，H2N-T是生物分子。
上述反应路线A的变化也在本发明的范围内。在其中单官能团片断结合到三嗪片断上的实施方案中，方法包括，通过使基底表面上的互补官能团与式I化合物中的至少一个反应性基团X、Y或Z反应而形成与基底连接的系链基团，并使与基底连接的系链基团中的至少一个或多个残留的反应性基团X、Y或Z与一个或多个单官能团片断反应而形成系链基团，该系链基团包括结合到基底上的三嗪片断，在该基底上还具有也结合到三嗪片断上的单官能团片断。含亲核基团的物质可以结合到三嗪片断上以将含亲核基团的物质系链到基底上。
在具有双官能片断的实施方案中，所述双官能片断结合到系链在基底表面上的第一三嗪片断上。双官能片断也可以结合到第二三嗪片断上，且所述第二三嗪片断可以结合到含亲核基团的物质上，以将所述亲核基团的物质系链到基底上。在包括多官能片断的实施方案中，多官能片断可以结合到系链在基底表面上的第一三嗪片断上，且所述多官能片断也结合到第二、第三、或其他另外的三嗪片断上。反过来，第二或第三或其他三嗪片断可以与含亲核基团的物质反应并结合到含亲核基团的物质上，以将所述含亲核基团的物质系链到基底上。
因此，方法包括选择式I的三嗪化合物；提供具有能够与式I的三嗪化合物的X、Y或Z反应的互补官能团的基底；通过使式I的三嗪化合物的至少一个X、Y或Z与基底上的互补官能团反应，形成离子键、共价键、或其组合以形成含三嗪的连接基团，而制备与基底连接的三嗪片断；和，使含三嗪连接基团的至少一个未反应的基团X、Y或Z与含亲核基团的物质(如，含胺物质)反应，以将含亲核基团的物质系链到基底上。
另一方面，方法包括选择三嗪化合物(如，式I的化合物)；提供具有能够与所述三嗪化合物(如，与式I的X、Y或Z基团)反应的互补官能团的基底；通过使三嗪片断(如，式I的至少一个X、Y或Z)与基底上的互补官能团反应形成离子键、共价键、或其组合，而制备与基底连接的三嗪片断；和，使所述与基底连接的三嗪片断(如，式I的至少一个未反应的基团X、Y或Z)与单官能的、双官能的和/或多官能的片断反应，以形成含三嗪的连接基团；使所述含三嗪的连接基团(如，式I的未反应的基团X、Y或Z)与含亲核基团的物质(如，含胺物质)反应，以将所述含亲核基团的物质系链到基底上。
另一方面，方法包括选择第一三嗪化合物(如，第一式I的化合物)；提供具有能够与所述第一三嗪化合物(如，式I的X、Y或Z)反应的互补官能团的基底；通过使第一三嗪化合物(如，式I中X、Y或Z中的一个)与基底上的互补官能团反应形成离子键、共价键、或其组合，而制备与基底连接的三嗪片断；使所述与基底连接的三嗪片断(如，式I中X、Y或Z中的一个)与双官能的和/或多官能的片断反应；使所述双官能的和/或多官能的片断与第二三嗪化合物(如，第二式I化合物)反应以提供含三嗪的系链基团；使所述含三嗪的连接基团(如，式I的未反应的基团X、Y或Z)与含亲核基团的物质(如，含胺物质)反应，以将所述含亲核基团的物质系链到基底上。
本发明的化合物可以用于，例如，固定含亲核基团的物质比如含胺物质。在某些实施方案中，含胺物质是含胺的分析物。在其他实施方案中，含胺物质是生物分子，比如，氨基酸，肽，DNA，RNA，蛋白质，酶，细胞器，免疫球蛋白，或其片段。固定的含生物学胺的物质可以用于疾病或遗传缺陷的内科诊断。固定的含胺物质也可以用于生物学分离或用于检测各种生物分子的存在。另外，固定的含胺物质也可用于生物反应器或作为生物催化剂用于制备其他物质。与基底连接的系链基团可用于检测含胺的分析物。
含生物学胺的物质往往在连接到基底上后仍保持其活性，使得固定的抗体可以与抗原结合或者固定的抗原可以与抗体结合。含胺物质可以结合到细菌上。在更具体的实例中，固定的含胺物质可以结合到金黄色葡萄球菌上(如，固定的含胺物质可以是具有特异性结合细菌的部分的生物分子)。
在如下非限定性实施例中将描述本发明另外的实施方案。
实施例在如下的实施例中，基底被用于与三嗪系链化合物连续发生反应。
实施例1制备TCT官能化的DLG-涂层的多孔膜。通过如美国专利申请出版物2003/0138619(David等人)的实施例1所述的等离子体方法，用钻石状玻璃(DLG)上)涂覆5cm2孔径约0.09微米、厚度约0.9密耳(22.86微米)的热引发的高密度聚乙烯的相分离(HDPE TIPS)膜(3M公司，St.Paul，MN)，以使DLG涂层扩展到TIPS膜的孔内。将DLG-涂层的TIPS膜置于含有2体积％ 3-氨基丙基三乙氧基硅烷(Sigma-Aldrich，St.Louis，MO)、1毫升水和几滴0.1N乙酸的50毫升乙醇中。在该溶液中10分钟之后，将膜取出并用乙醇洗涤、干燥。
使该膜与TCT或TCT低聚物在室温下反应1小时。用含0.2克TCT和36克THF的20毫升溶液制备样品A。然后用THF将膜洗涤5次，在N2下干燥并储存。用在THF中的固体含量约7％的20毫升TCT低聚物制备样品B，其中用膜在室温下在管瓶中滚动1小时。TCT低聚物由4/3的TCT和4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺(TOTDDA)的反应产物组成。在4℃下与K2CO3(29％的水溶液)反应7小时后，预计生成平均分子量约1180的低聚物。然后将膜用THF洗涤5次，在N2下干燥并储存。用20毫升在THF中的固体含量约为9％的TCT低聚物制备样品C，其中用膜在室温下在管瓶中滚动过夜。该TCT低聚物基于与K2CO3反应的TCT和TOTDDA，该反应在4℃下、以2/1的TCT/TOTDDA摩尔比、在THF中进行4小时。
实施例2按如下所述制备样品，作为TCT官能化的NH3接枝的POREX聚乙烯珠粒使5(5)颗洗涤过的POREX聚乙烯珠粒(PorexCorporation-Fairburn，GA)与TCT或者TCT低聚物在室温下反应1小时。用1毫升含0.2克TCT和36克THF的溶液制备样品A。然后将珠粒用THF洗涤5次，在N2下干燥并储存。样品B由1毫升在THF中的固体含量约7％的TCT低聚物制成，其中用5块玻璃料在管瓶中在室温下滚动1小时。TCT低聚物是TCT/TOTDDA的摩尔比为4/3的TCT和4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺(TOTDDA)的反应产物。在4℃下与K2CO3(29％的水溶液)反应7小时后，预计生成平均分子量约1180的低聚物。然后用THF将珠粒洗涤5次，在N2下干燥并储存。用2毫升在THF中的固体含量约为9％的TCT低聚物制备样品C，其中用5块玻璃料在室温下在管瓶中滚动过夜。该TCT低聚物源于与K2CO3反应的TCT和4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺(TOTDDA)，该反应在4℃下、以2/1的TCT/TOTDDA摩尔比、在THF中进行4小时。
然后，以1/3的摩尔比将双(六亚甲基)三胺加入到上述样品C的TCT/TOTDDA中，并使其与K2CO3在23℃反应2小时，生成平均分子量约1219的TCT低聚物。然后用THF将珠粒洗涤5次，在N2下干燥并储存。
实施例3由胺化的聚酯熔喷纤维制备TCT官能化的膜。将聚酯无纺膜(3M公司，St.Paul，MN)用3，3′-亚氨基二丙胺(BASF，Mount Olive，NJ)胺化。每一种膜都用TCT和二异丙基乙胺(DIPEA)在室温下处理2小时，其中TCT和二异丙基乙胺的量为膜中胺量的14倍。然后将膜用THF洗涤5次，在N2下干燥并储存。
实施例4由羟基化的熔喷纤维制备TCT官能化的膜。将聚酯、聚乙烯、和聚丙烯无纺织物(3M公司，St.Paul，MN)在过硫酸钾(KPS)的水溶液中氧化形成羟基化的载体。同样通过本体膜的碱性水解制备羟基化的聚酯膜。每一种膜都用TCT和NaOH(23℃/45分钟，在20/80的水/丙酮中)或DIPEA(50℃/30分钟，在丙酮中)处理。然后，将所有的膜在丙酮中洗涤5次并风干。
实施例5将一部分含有氨甲基化的苯乙烯二乙烯基苯(SDB)珠粒的、负载有EMPORETM颗粒的聚四氟乙烯(PTFE)膜(3M公司，St.Paul，MN)用TCT或TCT低聚物处理。将SBD珠粒分两步氨甲基化。用N-羟甲基苯邻二甲酰亚胺进行亲电芳族取代(Tscherniak-Einhorn反应)后，用醇的水合肼对改性的珠粒进行处理。所述方法如下把SDB珠粒(50克)悬浮在500毫升1/1(v/v)的二氯甲烷与三氟乙酸的混合物中。加入三氟甲烷磺酸(4.65毫升)，并把整个混合物在室温下轻轻搅拌14小时。悬浮的珠粒通过离心法分离并用100毫升以下溶剂中的每一种洗涤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。通过FT-IR光谱检测反应。所得产物在100毫升5％的水合肼乙醇溶液中回流14小时。将珠粒再一次用离心法分离，之后用1升水、乙醇、和甲醇中的每一种溶剂洗涤。所述珠粒在50℃下真空干燥到恒重。通过茚三酮试验一式三份测定氨甲基化的程度。样品D是用TCT对膜进行三次处理，其中TCT的量是膜中胺量的3倍，处理在3℃下，在冷的THF和K2CO3中进行3小时。样品E使用TCT低聚物，该TCT低聚物由TCT和TOTDDA以2/1的TCT/TOTDDA摩尔比组成，在2℃下处理2.5小时后，将其在2℃下与双(六亚甲基)三胺以1/3的摩尔比混合到上述TCT/TOTDDA产物中，并在23℃下反应过夜。与膜的反应在23℃下进行3.5小时，用THF洗涤5次，在N2下干燥并储存。样品F使用的TCT浓度是膜中胺量的10倍，在23℃下处理2小时，用THF冲冼5次，在N2下干燥并储存。
实施例63′-NH2封端的DNA低聚核苷酸捕捉探针的共轭可以直接在TCT衍生的物质上进行。在胺封端的DNA低聚核苷酸偶合之前不需要另外的活化步骤。共轭反应在6毫米的实施例5中制备的EMPORE膜片上进行。对于POREX固体载体来说，在每一共轭反应中使用1块玻璃料。将膜转移到在0.1M Na2HPO4中含有20-2000pmol 3′-NH2封端的DNA低聚核苷酸的DNA共轭溶液(pH值8.5)中。所述膜在4℃下共轭过夜，从共轭溶液中将其取出，并用以下系列的洗涤液冲洗H2O、0.1M NaCI、H2O、0.1M NaOH、H2O。洗涤后的膜(或玻璃料)在4℃下储存备用。接着用乙醇胺和/或牛血清清蛋白(BSA)对膜进行预混杂。阻断(Blocking)溶液的目的是最小化发生非特异性DNA结合的可能性。
实施例7使用两种序列底物进行双重序列反应，其中在每一底物上附着有特定的标记物。如实施例6所述，用低聚核苷酸补体将根据实施例6制备的膜共轭到序列底物标记物之一。所述双重序列反应通过整个膜进行，只由所述序列底物中的一个选择性地俘获生成的测序梯。接着，分离所述测序梯，并在ABI 377或310测序仪(Applera，FosterCity，CA)上测序。
实施例8
将处于14微升杂混缓冲剂中的6微升双重序列反应负载到如实施例7中制备的每一个膜片上，并在42℃下培养10分钟。杂混后，将样品离心，除去过量的序列反应，并用75％的异丙醇水溶液洗涤两次，用100％的异丙醇洗涤两次。用30微升浓氢氧化铵洗脱杂混的测序梯。将洗脱液真空干燥，然后根据测序仪的不同而将其再悬浮在适当的负载缓冲剂中。在ABI 377测序仪上得到优质的序列数据。
实施例9根据实施例1制备的DLG涂层的TIPS膜作为基底。将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.)和几滴乙酸的溶液中。浸泡10分钟之后，将膜用100毫升等分量的乙醇洗涤3次，然后在45℃的烘箱中干燥1小时。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，以便通过存在紫色染色情况而证明在载体表面上存在伯胺。
用分子量为5000的″PeOx″(聚2-乙基-2-噁唑啉)聚合物(PolymerChemistry Innovations，Tucson，Arizona)制备多官能片断。将PeOx(摩尔量为5000)在三颈瓶中溶解于水中，使固体含量为25％。加入固体含量为38％的盐酸溶液，使得盐酸的摩尔数等于聚合物中酰胺摩尔数的22％。烧瓶在100℃下加热4.5小时。在反应的最后1.5小时，使用冷凝器将蒸汽截留到分离烧瓶中。把剩余的反应内容物倾入到分子量为3000的中止渗析膜(Spectrum Labs，Rancho Dominquez，CA)中，末端用夹钳夹住，并在充满去离子水的大烧杯中搅拌72小时。用NaOH将pH值保持在9-10范围内，去离子水要替换若干次。从渗析膜移出20％的水解的PeOx聚合物溶液，旋转蒸发后在60℃下真空烘干，形成固态聚合物。将1克所得的含胺聚合物溶于10克冷的THF(四氢呋喃)与0.43克DIPEA(二异丙基乙胺)中，并缓慢地滴入含有2.09克TCT(溶于15克冷THF)的烧瓶中。用庚烷将所得反应性的低聚物从溶液中沉淀出来，用甲苯冲冼然后再溶解到3倍的THF中。
然后，使反应产物与3-氨丙基三甲氧基硅烷(在四氢呋喃中的固体含量为13.8％)反应，在TIPS/DLG基底的表面上形成反应性的悬垂配体。然后，把基底用THF洗涤若干次，并在氮气和室温下在手套箱中干燥。然后，通过将基底放置在葡萄糖氧化酶溶液(10毫克葡萄糖氧化酶在5毫升磷酸盐缓冲液中)中3小时而把蛋白质固定到基底上。取出膜，并用水洗涤若干次。葡萄糖氧化酶试验证实基底上确实结合有酶并且是活性的。
上述试验的反应路线如下 实施例10在以下条件下用DLG处理载玻片。每一载玻片都在氧等离子体中蚀刻10秒，然后暴露于四甲基硅烷与氧等离子体的混合物20秒钟，随后再暴露于氧等离子体中10秒钟。之后，把有DLG涂层的载玻片放在1％的3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液中，放置10分钟。此后，取出载玻片，用乙醇洗涤并在氮气流下干燥。接着，使载玻片与TCT的甲苯溶液(Sigma Aldrich，St.Louis，MO)反应。
变化反应时间。
胺具有20度的低接触角，其在与TCT反应时增加到55度。然后，使样品与1mM的赖氨酸溶液反应。在与赖氨酸(Sigma Aldrich)反应时，接触角由于赖氨酸的氨基与TCT的反应而降低。监测该反应随着时间的进行情况。接触角降低并在10分钟的反应时间内稳定。用于TCT连接的接触角数据参见表1。
表1
实施例11通过电子束蒸发将金沉积到聚酰亚胺薄膜上。用金属文具夹，将10厘米X15厘米的聚酰亚胺薄膜样品(可以商品名″KAPTONE″从E.I.DuPont de Nemours & Co.，Wilmington，DE获得)固定到型号为Mark 50的高真空沉积系统(可以从CHA Industries，Fremont，CA获得)的轨道系统盘上。将容器抽空大约2小时，在此过程中，容器压力降低到大约6.7×104(5×10-6毫米汞柱)。把金属金以大约1埃每秒的速度沉积到聚酰亚胺薄膜上，达到总厚度约为2000埃。停止金的沉积，并使体系冷却大约30分钟，之后将容器压力升高到大气压，取下样品。将涂覆有金的聚酰亚胺基底置于浓度为1mM的氨基苯硫酚的甲苯溶液中。冲冼样品并在10分钟后将其干燥。接触角测定法显示，68度的接触角在进一步与TCT的甲苯溶液反应时增加到75度。将样品置于1mM的赖氨酸溶液中不同的时段，冲冼、干燥并进行另外的接触角测定程序。接触角测定结果示于表2。
表2
类似的样品与1mM半胱氨酸氨基酸溶液反应。半胱氨酸与TCT的反应通过硫醇基进行。该反应结束后，进行接触角测定法，结果列于表3。
表权利要求
1.一种制品，其包括具有第一表面和第二表面的基底；附着到基底的第一表面上的三嗪系链基团，所述三嗪系链基团包括在基底第一表面上的官能团与三嗪系链化合物的反应产物。
2.根据权利要求1的制品，其中基底的第一表面包括钻石状玻璃。
3.根据权利要求2的制品，其中所述钻石状玻璃在热引发的相分离膜上。
4.根据权利要求3的制品，其中所述热引发的相分离膜包括选自高密度聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯-乙烯基醇共聚物和上述两种或多种的组合的物质。
5.根据权利要求2的制品，其中所述钻石状玻璃在玻璃上。
6.根据权利要求1的制品，其中基底的第一表面包括聚乙烯。
7.根据权利要求6的制品，其中所述聚乙烯包括氨甲基化的聚乙烯珠粒。
8.根据权利要求1的制品，其中基底的第一表面包括熔喷的纤维膜，所述纤维膜包括选自聚酯、聚丙烯、聚乙烯和上述两种或多种的组合的物质。
9.根据权利要求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.根据权利要求1的制品，其中基底的第一表面是金属或金属氧化物，其选自金、银、钛、铂、钯、铝、铜、铬、铁、钴、镍、锌、不锈钢、氧化铟锡和上述两种或多种的组合。
11.根据权利要求10的制品，其中基底进一步包括负载金属的载体层。
12.根据权利要求11的制品，其中所述载体层包括聚合物。
13.根据权利要求10的制品，其中所述载体层包括硅。
14.根据权利要求13的制品，其进一步包括在硅和金属之间的粘结层。
15.根据权利要求1的制品，其中所述三嗪系链化合物包括根据式I的结构 其中X、Y和Z可以相同或不同，并且是能够与含亲核基团的物质结合的基团或有机或无机片断。
16.根据权利要求15的制品，其中X、Y和Z是氯。
17.根据权利要求1的制品，其中所述三嗪系链化合物包括第一三嗪片断和至少一个附着于所述第一三嗪片断上的单官能的、双官能的或多官能的片断，所述系链基团能够与含亲核基团的物质结合。
18.根据权利要求17的制品，其中所述单官能的片断选自单官能有机醇、胺、硫醇和上述两种或多种的组合。
19.根据权利要求17的制品，其中所述双官能的片断结合到所述第一三嗪片断和第二三嗪片断，所述双官能的片断在第一和第二三嗪片断之间形成连接基。
20.根据权利要求19的制品，其中所述双官能的片断选自4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺、1，6-己二胺、甲基环氧乙烷、对苯二胺、2-氨基乙醇、4，4-硫代双苯硫醇、二甲基-1，6-己二胺和上述两种或多种的组合。
21.根据权利要求19的制品，其中所述多官能的片断结合到所述第一三嗪片断和一个或多个另外的三嗪片断上，所述多官能的片断在第一三嗪片断和一个或多个另外的三嗪片断之间形成连接基。
22.根据权利要求21的制品，其中所述多官能的片断选自水解的聚2-乙基-2-噁唑啉、双(六亚甲基)三胺、聚亚乙基亚胺、羟基取代的聚甲基丙烯酸的酯、羟基取代的聚丙烯酸的酯、聚乙烯醇和上述两种或多种的组合。
23.一种将含亲核基团的物质固定到基底上的方法，所述方法包括选择三嗪系链化合物；提供具有能够与所述三嗪系链化合物反应的互补官能团的基底；通过使三嗪系链化合物与基底上的互补官能团反应形成离子键、共价键、或其组合，而制备与基底连接的三嗪系链基团；和使与基底连接的三嗪系链基团与含亲核基团的物质反应，而将含亲核基团的物质系链到基底上。
24.根据权利要求23的方法，其中所述三嗪系链化合物是根据式I的化合物 其中X、Y和Z可以相同或不同，并且是能够与含亲核基团的物质结合的基团或有机或无机片断。
25.根据权利要求24的方法，其中使三嗪系链化合物与基底上的互补官能团反应包括使式I化合物的至少一个X、Y或Z与互补官能团反应，以形成与基底连接的三嗪系链基团。
26.根据权利要求25的方法，其中使与基底连接的三嗪系链基团与含亲核基团的物质反应包括使与基底连接的系链基团中的至少一个未反应的基团X、Y或Z与含亲核基团的物质反应，以将所述含亲核基团的物质系链到所述基底上。
27.权利要求23的方法，其中所述含亲核基团的物质是含胺的分析物、氨基酸、肽、DNA、RNA、蛋白质、酶、细胞器、免疫球蛋白、或其片段。
28.权利要求23的方法，其中所述含亲核基团的物质是含胺物质。
29.权利要求28的方法，其中所述含胺物质是抗原，且该抗原进一步结合到抗体上。
30.权利要求28的方法，其中所述含胺物质是免疫球蛋白。
31.权利要求28的方法，其中所述含胺物质进一步结合到细菌上。
32.权利要求31的方法，其中所述细菌选自革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、和上述的组合。
33.权利要求31的方法，其中所述细菌是金黄色葡萄球菌。
34.根据权利要求23的方法，进一步包括使与基底连接的三嗪系链基团与单官能的、双官能的和/或多官能的片断反应，所述单官能的、双官能的或多官能的片断能够与含亲核基团的物质结合以将所述含亲核基团的物质系链到所述基底上。
35.根据权利要求34的方法，其中所述单官能的片断选自单官能的有机醇、胺、硫醇和上述两种或多种的组合。
36.根据权利要求34的方法，其中所述双官能的片断选自4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺、1，6-己二胺、甲基环氧乙烷、对苯二胺、2-氨基乙醇、4，4-硫代双苯硫醇、二甲基-1，6-己二胺和上述两种或多种的组合。
37.根据权利要求34的方法，其中所述多官能的片断选自水解的聚2-乙基-2-噁唑啉、双(六亚甲基)三胺、聚亚乙基亚胺、羟基取代的聚甲基丙烯酸的酯、羟基取代的聚丙烯酸的酯、聚乙烯醇和上述两种或多种的组合。
全文摘要
本发明公开了基底和与这种基底相容的系链化合物的固定。在一个方面，本发明提供一种制品，其包括具有第一表面和第二表面的基底；附着于基底第一表面上的三嗪系链基团，所述三嗪系链基团包括在基底第一表面上的官能团与三嗪系链化合物的反应产物。也公开将含亲核基团的物质固定到基底上的方法。
文档编号G01N33/543GK1902492SQ200480039369
公开日2007年1月24日 申请日期2004年12月28日 优先权日2003年12月30日
发明者马克·S·沙伯格, 卡伦·B·盖尔西甘, 卡里·A·基普克, 布林达·B·拉克希米, 詹姆斯·K·杨 申请人:3M创新有限公司