一种三维生物表面及其制备方法和一种三维生物芯片及其用图_2

文档序号:9215845阅读:来源:国知局
(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐;所述有 机碱类催化剂是三乙胺或者4-二甲氨基吡啶,所述有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋 喃或者二甲基亚砜;所述单边保护的双氨基末端试剂是N-叔丁氧羰基-2- [2- (2-氨基-乙 氧基)-乙氧基]-乙醇胺或者N-叔丁氧羰基-2-(2-氨基-乙氧基)-乙醇胺;步骤(c)和 (g)中的纯化方法是柱层析、重结晶或者过滤。
[0053] 根据本发明的具体实施方案,步骤(4)和(4 ')的功能化方法是酸化或者酯化。
[0054] 优选地,所述酸化方法是将酸酐类酸化剂和碱性催化剂溶解在有机溶剂中,然后 铺在所述抗非特异性吸附材料的表面上,室温反应1~50h,优选10~40h,优选15~30h, 更优选20h。
[0055] 优选地,所述酯化方法是将步骤(3)或者(3 ')得到的固定了抗非特异性吸附材 料的链霉亲和素包被的基底放入含小分子光交联剂、有机碱类催化剂和脱水剂的溶液中, 在18~32°C的反应温度下反应1~40小时。优选温度和反应时间,温度优选20~25°C, 更优选22°C,反应时间优选1~30h,优选5~20h,更优选10小时。
[0056] 本文所述的"小分子光交联剂"是指带有羧基末端和可光交联官能团的能够通过 酯化反应键合到所述抗非特异性吸附材料上的小分子。
[0057] 根据本发明的优选实施方案,合成该生物素化的引发剂的方法为:
[0058] (A)将N,N' -二琥珀酰亚胺基碳酸醋,三乙胺分别加入生物素的N,N-二甲基甲酰 胺溶液中,室温搅拌反应1~20h。
[0059] 作为优选,步骤(A)中的N,N'_二琥珀酰亚胺基碳酸酯与N,N_二甲基甲酰胺的配 比为0? 01~10M,优选0? 01~1M,更优选0? 1228M。
[0060] 作为优选,步骤(A)中的生物素与N,N-二甲基甲酰胺的配比为0.01~10M,优选 0? 01 ~1M,更优选 0? 1228M。
[0061] 作为优选,步骤(A)中三乙胺的用量为0.01~10mL,优选0.01~lmL,更优选 0? lmL〇
[0062] 作为优选,步骤(A)中室温搅拌时间为1~20h,优选1~10h,更优选8h。
[0063] (B)将N_叔丁氧幾基_2_[2_(2_氛基-乙氧基)_乙氧基]-乙醇胺(CAS号: 153086-78-3)加入(A)所得溶液中,室温搅拌反应1~100h。
[0064] 作为优选,步骤⑶中N_叔丁氧幾基_2_ [2_ (2_氛基-乙氧基)_乙氧基]-乙醇 胺与步骤A所得溶液的比例为0. 01~10M,优选0. 01~1M,更优选0. 2456M。
[0065] 作为优选,步骤(B)中的反应时间为1~100h,优选地为1~50h,更优选24h。(C) 将步骤(B)中的试剂旋蒸干溶剂,加入二氯甲烷,搅拌2分钟,再抽滤,取滤渣。
[0066] 作为优选,步骤(C)中旋蒸温度为1~100°C,优选地为50~100°C,更优选80°C。
[0067] 作为优选,步骤(C)中加入二氯甲烷的量与步骤(B)中N,N_二甲基甲酰胺的量的 比例为(0~20) :1,优选地为(0~10) :1,更优选4:1。
[0068] (D)将步骤(C)中的滤渣加入三氟乙酸溶液,反应1~20h,之后旋蒸干溶剂。
[0069] 作为优选,步骤(D)中三氟乙酸溶液的溶剂为N,N_二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、二 氯甲烷、三氯甲烷或者四氢呋喃,优选地为二氯甲烷。
[0070] 作为优选,步骤(D)中三氟乙酸溶液的浓度为1 %~90%体积比,优选地为1 %~ 50 %体积比,更优选30 %体积比。
[0071] 作为优选,步骤(D)中反应时间为1~20h,优选地为1~10h,更优选3h。
[0072] 作为优选,步骤(D)中的旋蒸温度为1~50°C,更优选1~30°C,优选25°C。
[0073] (E)将N,N' -二琥珀酰亚胺基碳酸醋,三乙胺分别加入引发剂的N,N-二甲基甲酰 胺溶液中,室温搅拌反应1~20h。
[0074] 作为优选,步骤(E)中N,N'_二琥珀酰亚胺基碳酸酯,三乙胺与N,N_二甲基甲酰 胺的优选配比和步骤(A)中该试剂的优选配比一致。
[0075] 作为优选,步骤(E)中反应时间为1~20h,优选地为1~10h,更优选8h。
[0076] (F)将步骤(E)所得物质加入步骤(D)所得溶液中,反应1~50h。
[0077] 作为优选,步骤(F)中的反应时间为1~50h,优选地为1~30h,更优选24h。
[0078] (G)将步骤(F)所得物质过硅胶色谱柱分离,取滤液旋蒸,既得引发剂。
[0079] 关于步骤(G)中所述的过硅胶色谱柱分离,可以使用本领域技术人员已知的所有 方式。作为优选,洗脱剂为二氯甲烷/甲醇、三氯甲烷/甲醇或者水/乙腈;更优选二氯甲 烷/甲醇。作为优选,洗脱剂比例为(1~50) : 1,优选地为(1~20) :1,更优选5:1。
[0080] 作为优选,步骤(G)中的旋蒸温度为1~80°C,优选地为1~50°C,更优选45°C。
[0081] 将制备的引发剂做电喷雾质谱(ESI-MS)表征。
[0082] 在上述三维生物表面的制备方法中,步骤(2)和步骤(3)统称为"表面引发方法", 本文所述的"表面引发方法"是指在SA基底表面引发聚合,即先在表面上固定生物素化的 引发剂以及生物素,再利用引发剂引发单体聚合,从而获得抗非特异性吸附的高分子刷状 表面。
[0083] 在上述三维生物表面的制备方法中,步骤(2 ')和步骤(3 ')统称为"表面接枝 方法",本文所述的"表面接枝方法"是指在SA基底上接枝,即先在溶液中利用生物素化的 引发剂合成具有抗非特异性吸附的高分子刷状表面,再利用引发剂末端的生物素基团与SA 基底发生特异性结合,从而使高分子接枝到SA基底上。其中,还要加入生物素,使之与生物 素化的高分子发生竞争接枝,以达到调控高分子刷密度的目的。
[0084] 在优选的实施方案中,所述抗非特异性吸附材料为刷状PEG,在SA基底上修饰刷 状PEG的方法为表面引发:
[0085] (1〃)使用一定比例混合的生物素化的引发剂溶液和生物素溶液处理链霉亲和 素包被的基底。
[0086] 优选地,步骤(1〃)中所述生物素化的引发剂为
[0087]
[0088] ,进一步优选地,所述生物素化的引发剂溶液的浓度为0. 1~50mM,优选0. 1~ 10mM,更优选ImM。
[0089] 在优选实施方案中,所述生物素化的引发剂溶液的浓度为0. lmM、lmM、2mM、5mM、 1OmM、2OmM、3OmM、40mM、5OmM。
[0090] 优选地,步骤a")中所述一定比例的生物素化的引发剂和生物素的比例为i: (0 ~12500),优选 1 :(0 ~5000),更优选 1:1000。
[0091] 在优选的实施方案中,所述生物素化的引发剂和生物素的比例为1 :1〇、1:1〇〇、 1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:12500。
[0092] 优选地,使用一定比例混合的生物素化的引发剂溶液和生物素溶液处理SA基底 的方法如下:将相同浓度且各为0. 1~50mM,优选0.1 mM~10mM,更优选ImM的生物素化的 引发剂和生物素的乙醇溶液以1 :(〇~12500),优选1 : (0~5000),更优选1:1000的体 积比均匀混合,铺到所述基底表面上。
[0093] 在优选的实施方案中,所述生物素化的引发剂和生物素的乙醇溶液浓度相同, 且均为 0? lmM、lmM、2mM、5mM、10mM、20mM、30mM、40mM、50mM,二者的体积比为 1 :10、1:100、 1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:12500。
[0094] (2")在无氧环境中,将步骤(1")中所得产物浸泡在含有还原剂,金属有机配位 催化剂和带有PEG侧链的烯类单体的溶液中,进行高分子聚合反应。
[0095] 作为优选,步骤(2")中所述还原剂为辛酸亚锡,抗坏血酸或者葡萄糖;更优选抗 环血酸。
[0096] 作为优选,步骤(2〃)中所述还原剂的含量为InM~ImM、优选地,为InM~0? ImM、 更优选为〇. 〇4mM。
[0097] 作为优选,步骤(2")中所述金属有机配位催化剂为金属无机盐和有机螯合剂 的混合物;优选地,所述金属无机盐为亚铁盐或铜盐;优选地,所述有机螯合剂为二联吡 啶;进一步优选地,所述金属无机盐的浓度为InM~ImM、优选地为InM~0.1 mM、更优选为 0. 04mM ;进一步优选地,所述有机螯合剂的浓度为InM~ImM、优选地为InM~0.1 mM、更优 选为 0. 08mM。
[0098] 作为优选,步骤(2")中所述带有PEG侧链的烯类单体为甲基丙烯酸聚乙二醇酯; 进一步优选地,所述带有PEG侧链的烯类单体含量为ImM~1M,优选地为ImM~lOOmM,更 优选5mM。
[0099] 作为优选,所述高分子刷状聚合物生长时间为1~40h,优选地,为1~20h,更优 选18小时。
[0100] 在另一个优选的实施方案中,所述抗非特异性吸附材料为刷状PEG,在SA基底上 修饰刷状PEG的方法为表面接枝:
[0101] (1〃 ')在无氧环境中,将生物素化的引发剂溶液加入含有还原剂,金属有机配 位催化剂和带有PEG侧链的烯类单体的溶液中,进行高分子聚合反应,得到生物素化的高 分子。
[0102] 作为优选,步骤(1〃 中所述生物素化的引发剂为
[0103]
[0104] 进一步优选地,所述生物素化的引发剂溶液的浓度为0.1~50mM,优选0.1~ 10mM,更优选ImM。
[0105] 在具体的实施方案中,所述生物素化的引发剂溶液的浓度为0.lmM、lmM、2mM、5mM、 1OmM、2OmM、3OmM、40mM、5OmM。
[0106] 作为优选,步骤a"')中所述还原剂为辛酸亚锡,抗坏血酸或者葡萄糖;更优选 抗环血酸。
[0107] 作为优选,步骤(1 "')中所述还原剂的含量为InM~ImM、优选地为InM~ 0.1 mM、更优选为 0. 04mM。
[0108] 作为优选,步骤(1"')中所述金属有机配位催化剂为金属无机盐和有机螯合 剂的混合物;优选地,所述金属无机盐为亚铁盐或铜盐;优选地,所述有机螯合剂为二联吡 啶;进一步优选地,所述金属无机盐的浓度为InM~ImM、优选地,为InM~0.1 mM、更优选为 0. 04mM ;进一步优选地,所述有机螯合剂的浓度为InM~ImM、优选地为InM~0.1 mM、更优 选为 0. 08mM。
[0109] 作为优选,步骤(I'm)中所述带有PEG侧链的烯类单体为甲基丙烯酸聚乙二醇 酯;进一步优选地,所述带有PEG侧链的烯类单体含量为ImM~1M,优选地,为ImM~lOOmM, 更优选5mM。
[0ii0] 作为优选,步骤a"')中所述生物素化的高分子聚合物的生长时间为i~4〇h, 优选地,为1~20h,更优选18小时。
[0111] (2"')将步骤(1"')中所得生物素化的高分子提纯,并制备成生物素化的高 分子溶液,与生物素溶液混合
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