可降解的阳离子型表面活性剂及其在增强化学发光中的用图
【专利说明】可降解的阳离子型表面活性剂及其在增强化学发光中的用 途
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年5月14日提交的美国临时申请序列号61/823, 162的优先权，其通 过引用以其整体并入本文。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于增强吖啶鑰化合物的化学发光的环境友好、可降解的阳离子型表 面活性剂。还提供了相关方法和试剂盒。
【背景技术】
[0003] 化学发光的吖啶鑰二甲基苯基酯是用于在自动化免疫检测(诸如Siemens Healthcare Diagnostics的ADVIA :Centaur?系统)中测量广泛的临床上重要的分析物的高 灵敏度的标记物（图1B)。在每个检测结束时，来自吖啶鑰酯标记物的光发射通过依次加入 两种试剂来引发。采用〇. 3毫升的0. 1摩尔硝酸(还含有0. 5%过氧化氢）的初始处理将所 述吖啶鑰酯的非化学发光的假碱（图1A)转化成所述标记物的化学发光的吖啶鑰形式。随 后加入0. 3毫升的0. 25摩尔氢氧化钠(还含有7毫摩尔的阳离子型表面活性剂十六烷基三 甲基氯化铵（CTAC))使过氧化氢离子化并引发光发射。所述表面活性剂CTAC在吖啶鑰酯 的化学发光过程中起着非常重要的作用（Natrajan等人，（5/芯CAeva, 2011，9， 5092-5103)。CTAC将所述标记物的发射时间从约60秒压缩至〈5秒。CTAC还使来自吖啶 鑰酯标记物及其缀合物的整体光输出增强了 3-4倍。更快的光发射和增强的光输出实现了 在自动化仪器(诸如Siemens Healthcare Diagnostics的ADVIA :Centaur?系统）中的快速 且灵敏的检测。
[0004] 在所述ADVIA :Centaur?系统上执行的每个免疫检测试验消耗约0. 7毫克的CTAC。 世界范围内在所述ADVIA :Centaur?系统上执行的非常大量的免疫检测试验(在仅2012年 基于一项估量就有>500, 000, 000次试验）导致这种阳离子型表面活性剂的相当大的年使 用量（>350 kg)。当阳离子型表面活性剂(诸如CTAC)被排放到环境中时，人们认为其对 水生生物的毒性是相当大的（Naiecz-Jawecki 等人，備 Safety, 2003, 54, 87-91 ;Pantani 等人，Bull. Environ. Contamin. Toxicol., 1995, 55, 179-186 ;KUmmurer 等人，J 1997, 774, 281-286 ;SUtterlin 等人，Ecotoxicology and Environmental Safety, 2008, 71, 498-505 !Roberts 和 Costello, (6(?/?, 2003,之名 220-225 ;Leeuwen 等人，1992, 24， 629-639)。虽然阳离子型表面活性剂在有氧条件下通过微生物降解，但是在缺氧条件下 它们是持久存在的，并显示出极少的生物降解，从而给水生生物带来了严重的环境风险 (Ying, Environment International, 2006, 32, 417-431 ；Maden Biodegradability and Toxicity of Surfactants^ , Handbook of Detergents Part B: Environmental Impact, U. Zoller, Editor, Marcel Dekker, 2004, 第 211-248 页；Ying 在 Distribution, Behavior, Fate and Effects of Surfactants and their Degradation Products in the Environment^ , Handbook of Detergents Part B: Environmental Impact, U. Zoller，Editor, Marcel Dekker，2004，第 77-109 页）〇
[0005] 因此，一直以来都保有对采用可降解且环境友好("绿色"）的表面活性剂来替代 CTAC，同时保持增强化学发光效率的需要。因此，本发明的一个目的是提供在增强化学发光 方面至少与CTAC同样有效的绿色表面活性剂。
【发明内容】
[0006] 根据上述和其它目的，已经令人惊讶地发现，通过将可降解的表面活性剂并入 光引发试剂中以将化学发光的吖啶鑰化合物的化学发光增强至与常规表面活性剂(诸如 CTAC)的化学发光至少相当的程度。在针对广泛使用的吖啶鑰标记物的光引发试剂中使用 这些环境友好的表面活性剂是对常规阳离子型表面活性剂CTAC的绿色替代，且在一些实 施方案中是意外地更有效的替代。
[0007] 在一个方面，提供了一种增强来自化学发光标记物的化学发光的方法，所述方法 包括在具有式I的可降解的阳离子型表面活性剂的存在下使化学发光标记物与酸和过氧 化氢接触：
其中： X是氮或磷； R1、R2和R 3各自独立地选自氢和烷基、烯基、炔基、环烷基或芳烷基，其任选地具有一个 或多个杂原子； R4和R5各自独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基或芳烷基，其任选地具有一个或多个 杂原子； Y是可分裂的键；和 A是对X+的抗衡阴离子。
[0008] 在一些实施方案中，所述化学发光标记物可以是吖啶鑰二甲基苯基酯、叮啶鑰磺 酰胺、或其衍生物或缀合物。所述酸可以是硝酸。
[0009] 在某些实施方案中，所述方法可以进一步包括压缩所述化学发光标记物的光发射 时间，从而提供相比不存在表面活性剂的标准发射时间得以压缩的发射时间，其中所述压 缩的发射时间与十六烷基三甲基氯化铵的压缩的发射时间相当。例如，所述压缩的发射时 间可以短于(例如，短约20%、约30%或约50%)十六烷基三甲基氯化铵的压缩的发射时间。在 一个实施方案中，本发明的表面活性剂在增强所述化学发光标记物的总光产额方面与十六 烷基三甲基氯化铵同样有效。
[0010] 在一些实施方案中，所述方法可以进一步包括增强所述化学发光标记物的化学发 光，从而提供比不存在表面活性剂的标准光发射增强的光发射，其中所述增强的光发射与 十六烷基三甲基氯化铵的增强的光发射相当。例如，所述增强的光发射相比于不存在表面 活性剂的标准光发射可以增强至少约2. 5倍。在某些实施方案中，所述增强可以是十六烷 基三甲基氯化铵的增强的至少约70%、至少约80%或至少约90%。在一个实施方案中，本发 明的表面活性剂在压缩所述化学发光标记物的发射时间方面与十六烷基三甲基氯化铵至 少同样有效。
[0011] 在各种实施方案中，R1、R2和R 3可以各自独立地为C i i。烷基、C 2 i。烯基、C 2 i。炔基、 C3 i。环烷基或C 4 i。芳烷基，其任选地具有一个或多个杂原子。R 4可以是C i 2。烷基、C 2 2。烯 基、C2 2。炔基、C 3 2。环烷基或C 4 2。芳烷基，其任选地具有一个或多个杂原子。R 5可以是C i 3。 烷基、C2 3。烯基、C 2 3。炔基、C 3 3。环烷基或C 4 3。芳烷基，其任选地具有一个或多个杂原子。
[0012] 在某些实施方案中，Y在水解条件下可以是可降解的。例如，Y可以选自碳酸酯键、 酰胺键、酯键、或其任意组合。
[0013] 在一些实施方案中，A可以是氯根、溴根、碘根、硫酸根、磺酸根或氢氧根离子。
[0014] 在一些情况下，本发明的表面活性剂可以是化合物1或化合物2或其混合物：
[0015] 在本发明的另一个方面，提供了一种免疫检测试剂盒，所述试剂盒包含： a) 化学发光标记物，其具有吖啶鑰二甲基苯基酯、叮啶鑰磺酰胺、或其衍生物或缀合 物； b) 酸化试剂，其包括酸、过氧化氢和具有式I的可降解的阳离子型表面活性剂：
其中：R1、R2、R3、R4、R5、Y和A基团如本文中描述来定义；和 c) 碱性试剂，其包括碱性氢氧化物。
[0016] 在一些实施方案中，所述化学发光标记物可以是吖啶鑰二甲基苯基酯、叮啶鑰磺 酰胺、或其衍生物或缀合物。
[0017] 在各种实施方案中，当使用时，本发明的表面活性剂可以提供相比不存在表面活 性剂的标准发射时间得以压缩的所述化学发光标记物的发射时间，其中所述压缩的发射 时间与十六烷基三甲基氯化铵的压缩的发射时间相当（例如大致相同、或比其短约20%、约 30% 或约 50%)。
[0018] 在某些实施方案中，当使用时，本发明的表面活性剂可以展现出相比于不存在表 面活性剂的标准光发射增强的所述化学发光标记物的光发射，其中所述增强的光发射与 十六烷基三甲基氯化铵的增强的光发射相当(例如，至少约70%、至少约80%或至少约90%)。
[0019] 在一些实例中，所述酸可以是硝酸。所述碱性氢氧化物可以是氢氧化钠。
[0020] 参考以下详细描述(包括所附权利要求）将更好地理解本发明的这些和其它方面。
【附图说明】
[0021] 图IA :N-磺丙基吖啶鑰二甲基苯基酯的吖啶鑰-假碱平衡。
[0022] 图 IB :用于 Siemens Healthcare Diagnostics 的 ADVIA :Centaur?系统中自动化 免疫检测中的在P「陡鐵环中含有N-横丙基基团的化学发光P「陡鐵二甲基苯基醋标记物的 结构。
[0023] 图2A :含有可分裂的键的示例性阳离子型表面活性剂（1和2)的结构（CMC =临 界胶束浓度)。
[0024] 图2B :在当前的研究中用于制备抗TSH抗体缀合物的示例性吖啶鑰酯（3a、3b和 3c)的结构（TSH =促甲状腺激素)。
[0025] 图3 :针对具有可分裂的酰胺键的阳离子型表面活性剂1的示例性合成方案。
[0026] 图4 :针对具有可分裂的碳酸酯键的阳离子型表面活性剂2的示例性合成方案。
[0027] 图5 :在不存在和存在阳离子型表