光交联的水凝胶共混物表面涂层的制作方法

专利名称：光交联的水凝胶共混物表面涂层的制作方法
背景技术：
术语“水凝胶”通常表示在水中溶胀和含有水的亲水性交联有机聚合物材料(也就是亲水性聚合物网络)(例如参见Ciphergen Biosystems的WO00/66265和US6,613,234(Voute))。水凝胶具有多种商业应用，例如用于隐形眼镜、传感器、组织粘合剂、药物递送、敷料和表面涂层。例如，参见Hostettler等的US 6,017,577。特别地，水凝胶表面涂层用于生物医学装置，如导液管、导液管球和支架，如Demm的US 5,601,538所述。水凝胶可作为连续层或离散区域图案而施用到表面上(例如凝胶“碎片”或“衬垫”)。
水凝胶在水中深度溶胀、形成结构稳定但是与液体相容的结构的独特性能，源于它们轻度交联的特性，该特性又源于其制备方法。一种此类制备方法是分别通过光聚合和光交联制备，其公开于US 5,567,435和6,156,478中。’478专利描述了基于吖内酯官能单体的可光交联和可光图案化的水凝胶组合物。这些水凝胶可以通过光掩膜或激光诱导热成像而在基质上图案化，并且吖内酯官能团可以用于将生物分子结合于该基质。根据’478专利，所描述的水凝胶组合物可以用于制备“微芯片”，如低-或高-密度DNA芯片或者含有酶的凝胶衬垫微阵列。
制备水凝胶材料的另一方法是，将单体溶液沉积在基质表面上，并且使用热引发剂或光引发剂原位聚合和交联单体混合物，其公开于PCT申请WO 00/66265中。改变单体和交联剂的用量，可以影响所获水凝胶层的厚度和孔径。
Guire等的US 5,512,329和5,002,582公开了具有用于共价键合于基质表面的潜在反应性官能团的聚合物。当通过外部刺激如光化辐射使潜在的反应性基团激化时，这些聚合物共价键合于基质表面。但是，这些聚合物通常设计为排斥蛋白质而不是吸收蛋白质，或者通过官能团化学的特定控制使其选择性地与蛋白质相互作用或者结合蛋白质。而且，这些聚合物不是通过可控的共聚方法来制备的，可控的共聚方法能够形成合适的水凝胶结构和获得与蛋白质和其它生物分子的合适的化学结合选择性。
尽管在这些文献中描述了多功能性和适用性，但是在蛋白质检测的生物芯片基方法中，尤其是质谱技术例如蛋白质分析中越来越流行的基质辅助激光解吸/电离(MALDI)和表面增强激光解吸/电离(SELDI)质谱中，仍未完全开发出水凝胶的潜力。而且，用于制备水凝胶的常用方法通常不能获得有利于MALDI或SEDLI质谱的均匀和均质涂层。例如，采用原位聚合单体混合物通常不提供可控的聚合过程。聚合和表面附着通常在各个点上同时发生，并且每个点代表单独的反应器。所获水凝胶材料可以因点到点和芯片到芯片的变化而受到损失。常用的方法通常也不提供具有用于俘获宽分子量范围蛋白质和生物分子的足够表面积、可控孔隙率和配体密度的三维聚合结构。具有足够表面积的水凝胶可以赋予探针高结合容量和敏感度，其在可用于分析的试样量非常小和有限时是具有吸引力的。具有可控孔径和/和配体密度的水凝胶可以赋予探针所期望的选择性和结合容量，以满足特定生物应用的需要。而且，常用的方法通常不提供应有利于MALDI或SEDLI质谱的涂层均匀性和均质性。例如，水凝胶表面涂层的均匀可以提供试样更精确的飞行时间(time of flight)分析，这是因为所有吸收在探针表面上的分析物与气相离子光谱仪的能量源等距离。而且，探针材料的现有配方可能与所期望的处理方法(旋涂、浸涂、光图案化、或其适用的组合)不相容。低分子量成分的存在会导致问题。例如，参见PCT申请WO00/66265和US专利申请20020060290A1。其它文献包括US 6,579,719(Hutchens)、6,610,630(Schwarz)和6,675,104(Paulse)。
存在的需要是，改进检测生物分子如蛋白质的生物芯片方法，包括通过使用更高均匀性和结构稳定性特征的探针材料、更好地控制涂层厚度、水凝胶孔隙率和点变化的MALDI、SELDI和其它质谱分析的检测。本发明提供的优点包括使用于SELDI和MALDI分析的水凝胶表面值最大化，包括但并不限于下列因素(1)水凝胶的完全覆盖、(2)水凝胶厚度和溶胀度的控制、(3)水凝胶涂层的均匀性、(4)表面上水凝胶的稳定性、(5)控制选择性结合官能团的密度、(6)容易且连贯地制备水凝胶和(7)基本上不存在低分子量组分分，其可以扩散开并且通过产生信号噪声而干扰该分析。
水凝胶共混物是公知的，包括描述于US 6,586,493(Massia)、6,211,296(Frate)和4,693,887(Shah)中的共混物。但是，水凝胶共混物通常不发展用于质谱方法例如SELDI和MALDI中。存在的需要是，改进对水凝胶体系的控制，包括改进的加工性、合成多样性、经济性和便利性。但是存在挑战，因为有时水凝胶体系中一种有用官能团的存在可以干扰对另一官能团的使用和合成策略。
发明概述在该部分中概述本发明的几个非限定的方面。本发明中证实对于水凝胶体系来说，共混提供一种有用的手段，以提供一种其它方法如共聚反应更难以提供的制备有用水凝胶共混物所需的合成化学反应的独立控制方法。共混物制备容许使用有限数量的原料聚合物来制备多种材料，其缩短了研究和开发的时间，以及所需合成工作量。而且，可以实现对聚合物能的更好控制。
在第一实施方案中，本发明提供一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包括(a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团和(b)第二聚合物，其包含选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同，且其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团及选择性结合生物分子分析物的官能团的量分别赋予该水凝胶前体聚合物共混组合物光交联成水凝胶的性能和使水凝胶选择性结合生物分子分析物的性能。在优选的实施方案中，第一聚合物中存在选择性结合生物分子分析物的官能团，并且可以与第二聚合物中选择性结合生物分子分析物的官能团相同。在优选的实施方案中，第一聚合物可以包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包含可光交联官能团；并且第二聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括选择性结合生物分子分析物的官能团。在优选的实施方案中，选择性结合官能团可以有效地与生物分子分析物共价结合或非共价结合。此外，选择性结合官能团可以是色谱的或生物特异性的结合官能团。根据需要，该水凝胶组合物可以进一步包含能量吸收部分或者一个或多个荧光基团。优选该水凝胶组合物基本不含光引发剂。
在第二实施方案中，本发明还提供一种水凝胶聚合物共混组合物，其制备如下(A)交联水凝胶聚合物共混前体组合物，该组合物包括(i)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团和(ii)第二聚合物，其可进行合成改性以包含选择性结合生物分子分析物的官能团，由此形成交联的水凝胶；(B)合成改性该交联水凝胶，使其包含选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一和第二聚合物的量和可光交联官能团及选择性结合官能团的量赋予该水凝胶前体聚合物共混物光交联成水凝胶的性能和使水凝胶选择性结合生物分子分析物的性能。
第三实施方案是一种基质，其包括基质表面和在基质表面上的水凝胶聚合物共混组合物，其中该组合物包括(i)包含交联的官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(ii)包含选择性结合生物分子分析物的官能团的第二聚合物，该官能团与第一聚合物的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同。
在第四实施方案中还提供一种使用水凝胶组合物使表面官能化的方法，该方法包括(A)提供(i)具有表面的基质，和(ii)根据本概述部分中上述第一和第二实施方案的水凝胶共混前体组合物，(B)接触根据本概述部分中上述第一和第二实施方案的水凝胶共混前体组合物，以在表面上形成该组合物的层，(C)使表面上的至少一些组合物交联，以形成与表面接触的水凝胶。
其它实施方案包括一种制备根据本概述中上述第一和第二实施方案的水凝胶共混前体组合物的方法，其包括混合第一和第二聚合物以形成该水凝胶前体聚合物共混物的步骤。
此外，本发明提供一种颗粒，其包含根据本概述部分中上述第一和第二实施方案的交联形式水凝胶组合物的水凝胶。
更进一步，本发明提供一种用于检测生物分子分析物的方法，其包括(i)使根据本概述部分中上述第三实施方案的基质与含有生物分子分析物的试样接触，并且随后(ii)通过生物分子分析物与选择性结合官能团的结合来检测该生物分子分析物另一实施方案是一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包括(a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二聚合物，其包含能量吸收官能团，且其中第一和第二聚合物的量和可光交联官能团及能量吸收官能团的量分别赋予该水凝胶前体聚合物共混组合物光交联成水凝胶的性能和水凝胶促进相关分析物在受到高能源如激光轰击时解吸附进入气相的性能。
另一实施方案是一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包括(a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二聚合物，且其中该水凝胶还包含能够与生物分子形成共价键的反应性基团，并且其中第一和第二聚合物的量和可光交联官能团及能量吸收官能团的量赋予该水凝胶前体聚合物共混组合物光交联成水凝胶的性能。
本发明还提供一种水凝胶聚合物共混组合物，其包括(a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，和(b)第二聚合物，其包括(i)一个或多个通过非共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团、(ii)一个或多个通过共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团、(iii)一个或多个能量吸收部分，或其组合。在优选的实施方案中，第二聚合物包含(i)一个或多个通过非共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团。在另一优选实施方案中，第二聚合物包括(ii)一个或多个通过共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团。在另一优选实施方案中，第二聚合物包括(iii)一个或多个能量吸收部分。在该实施方案中，第二聚合物不必具有选择性结合生物分子分析物的官能团，无论共价或非共价结合。在该实施方案中，根据需要，第一聚合物也可以包含共价或非共价结合的选择性结合官能团或能量吸收部分。对于特定的应用，可以控制第一和第二聚合物的量和选择性结合的官能团及能量吸收部分的量，使得形成有用的水凝胶。
本发明也提供一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包含(a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二聚合物，其包含能量吸收官能团，且其中第一和第二聚合物的量和可光交联官能团及能量吸收官能团的量分别赋予该水凝胶前体聚合物共混组合物光交联成水凝胶的性能和水凝胶促进相关分析物在受到高能源如激光轰击时解吸附进入气相的性能。
本发明还提供一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包括(a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二聚合物，且其中该水凝胶还包含能够与生物分子形成共价键的反应性基团，并且其中第一和第二聚合物的量和可光交联官能团及能量吸收官能团的量赋予该水凝胶前体聚合物共混组合物光交联成水凝胶的性能。
还提供一种水凝胶涂层套件，其包括(a)第一组合物，其包含含有可光交联官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二组合物，其包还第二聚合物，该第二聚合物包含(i)选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同，或(ii)一个或多个能量吸收部分。
另一种水凝胶涂层套件包括(a)第一组合物，其包括含有可光交联官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二组合物，其包含第二聚合物，该第二聚合物可进行合成改性以包含选择性结合生物分子分析物的官能团。
本发明的其它非限定性的基本和新特征非限定性地包括光引发剂不需要作为单独的成分。而且，即使聚合物分子可以不具有可光交联的基团，聚合物分子中也会发生交联反应。例如，二苯甲酮基团可以转移多个C-H键。许多交联反应要求通过沿聚合物主链连接的不饱和基团例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的自由基聚合或者通过光二聚作用来进行反应。


图1聚合物共混方法的示意图。
图2[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基](4-苯甲酰基苯甲基)二甲基溴化铵单体的合成。
图3SAX单体与可光交联单体的共聚物的制备。
图4通过共混制备的SAX芯片的血清检测图。
图5葡聚糖与4-苯甲酰基苯甲酸的反应。
图64-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮的合成。
图7葡聚糖与4-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮的反应。
图8(a)葡聚糖水凝胶、(b)Al芯片上CDI活化的葡聚糖水凝胶的发射FTIR光谱。
图9用于抗体-抗原识别研究的CDI-葡聚糖芯片的SELDI光谱。
图10共混制备的DEAE葡聚糖芯片的血清检测图。
图11用丽春红S染色的MEP。
图12MEP上IgG的选择性结合/洗涤。
图13除去白蛋白的血清检测图。
图14除去白蛋白的血清检测图。
图15除去白蛋白的血清检测图。
详细说明I.引言在该申请中，具体描述了改进的水凝胶材料和方法以及在蛋白分析(proteomic)与质谱分析中的应用，其中使用了下列术语“表面增强激光解吸/电离”或“SELDI”指的是一种解吸/电离气相离子光谱法(例如质谱)，其中分析物被俘获在SELDI探针的表面上，该SELDI探针接合气相离子光谱仪的探针界面。在“SELDI MS”中，气相离子光谱仪为质谱仪。SELDI技术描述在例如US 5,719,060(Hutchens and Yip)和US 6,225,047(Hutchens andYip)中。“表面增强亲合俘获”(“SEAC”)或“亲合气相离子光谱法”(例如“亲合质谱法”)是一种使用含有吸附表面的探针(“SEAC探针”)的SEDLI法版本。“吸附表面”是指试样存在附着有吸附剂(也称为“俘获试剂”或“亲合试剂”)的探针表面。吸附剂为任意能够结合分析物(例如目标多肽或核酸)的材料。“色谱吸附剂”指的是色谱法中通常使用的材料。色谱吸附剂包括，例如，离子交换材料，金属螯合剂(例如次氮基乙酸或亚氨基二乙酸)、固定的金属鳌合物(例如Cu、Fe、Ni、Zn、镓)、憎水性相互作用吸附剂、亲水性相互作用吸附剂、染料、简单生物分子(例如核苷酸、氨基酸、单糖和脂肪酸)和混合模式吸附剂(例如憎水性吸引/静电排斥吸附剂)。“生物特异性吸附剂”指的是包含生物分子(例如核酸分子(例如aptamer)、多肽、多糖、脂类、类固醇或这些分子的共轭物(例如糖蛋白、脂蛋白、醣脂类(例如DNA)-蛋白质共轭物))的吸附剂。在某些情形中，生物特异性吸附剂可以是大分子结构，如多蛋白质络合物、生物膜或病毒。生物特异性吸附剂的实例为抗体、受体蛋白质和核酸。生物特异性吸附剂通常比色谱吸附剂对目标分析物具有更高的特异性。如果吸附剂结合分析物的亲合力为至少10-8M、10-9M、10-10M、10-11M或10-12M时，则该吸附剂对分析物是“生物选择性”的。用于SEDLI的吸附剂的其它实例可以在US 6,225,047(Hutchens and Yip，″Use of retentate chromatography togenerate difference maps，″May1，2001)中找到。
在一些实施方案中，将SEAC探针作为预活化表面提供，可以对该表面进行改性以提供吸附剂选择。例如，对某些探针提供具有能够通过共价键结合生物分子的反应性部分。环氧化物和碳化二咪唑(carbodiimidizole)是用于共价结合生物特异性吸附剂例如抗体或细胞受体的有用反应性部分。
在优选实施方案中，亲合质谱法包括将含有分析物的液体试样施加到SELDI探针的表面。对吸附剂具有亲合力的分析物如多肽结合在探针表面上。通常，随后清洗表面，以除去未结合的分子，并且留下保留的分子。分析物保留的程度与所采用的清洗的严格性相关。随后，将能量吸收材料(例如基质)施加到吸附剂表面。随后通过激光解吸/电离质谱法来检测保留的分子。
SELDI适用于蛋白质检测，其中使用一个或几个不同的SELDI表面来检测试样中的蛋白质。相反，蛋白质检测适用于偏差对照，其中将不同试样的蛋白质检测图进行比较，以检测试样之间蛋白质表达的差异。
“表面增强净解吸附”或“SEND”为一种SELDI类型，其包括使用包含附着于探针表面的能量吸收分子层的探针(“SEND探针”)。附着可以例如通过共价或非共价的化学键实现。与传统的MALDI不同，SEND中的分析物不需要被收集在用于解吸/电离的能量吸收分子的结晶基质之内。“能量吸收分子(“EAM”)”指的是能够从激光解吸/电离源中吸收能量并且随后促进与其接触的分析物分子的解吸和电离的分子。该短语包括用于MALDI的分子，通常称其为“基质”，并且明确地包括肉桂酸衍生物、芥子酸(“SPA”)、氰基-羟基-肉桂酸(“CHCA”)和双羟基苯甲酸、阿魏酸、羟基苯乙酮衍生物等。其还包括用于SELDI的EAM。在某些实施方案中，将能量吸收分子结合到线性或交联聚合物(例如聚甲基丙烯酸酯)中。例如，组合物可以是α-氰基-4-甲基丙烯酰氧基肉桂酸和丙烯酸酯的共聚物。在另一实施方案中，组合物为α-氰基-4-甲基丙烯酰氧基肉桂酸、丙烯酸酯和3-(三甲氧基)甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯的共聚物。在另一实施方案中，组合物为包含α-氰基-4-甲基丙烯酰氧基肉桂酸和甲基丙烯酸十八烷酯的共聚物(“C18 SEND”)。SEND还描述在美国专利US 5,719,060和WO03/64594(Kitagawa，″Monomers And Polymers Having EnergyAbsorbing Moieties Of Use In Desorption/Ionization Of Analytes″，August 7，2003)中。
SEAC/SEND是一种类型的SELDI，其中同时将俘获试剂和能量吸收分子附着在试样存在的表面上。因此，SEAC/SEND探针能够通过亲合俘获和解吸附来俘获分析物，而不需要使用外部基质。C18SEND生物芯片为一种类型的SEAC/SEND，其包括起俘获剂作用的C18部分，和起能量吸收部分作用的CHCA部分。
“表面增强的光不稳定附着和释放”或“SEPAR”为一种类型的SELDI，其包括使用具有附着于表面的部分的探针，该表面可以共价结合分析物，并且随后通过在暴露于光线例如激光之后打断该部分中对光不稳定的键而释放分析物。SEPAR进一步描述于US 5,719,060中。
“吸附”指的是分析物与吸附剂或俘获剂之间可检测的非共价结合。
“洗提液”或“洗液”指的是通常为溶液的试剂，其用于影响或改变分析物与吸附剂表面的吸附，和/或从表面上除去未结合的材料。洗提液的洗提特性可以取决于例如pH、离子强度、疏水性、无序(chaotropism)程度、洗涤剂浓度和温度。
“分析物”指的是期望被检测的试样的任意组分分。该术语可指试样中的单一组分或多个组分。
“生物芯片”指的是具有附着俘获试剂(吸附剂)的通常为平面表面的固体基质。通常，生物芯片的表面包括多个可编址的位置，每个位置具有结合其上的俘获剂。可以使生物芯片适用于接合探针界面，并且由此起探针的作用。
关于水凝胶共混物的说明本发明一般涉及水凝胶共混物，并且水凝胶和共混物在聚合物领域中是公知的。例如参见(1)Contemporary Polymer Chemistry，Allcock and Lamp，Prentice Hall，1981，和(2)Textbook of Polymer Science，3rdEd.，Billmeyer，Wiley-Interscience，1984。
在本发明中，可以通过将两种或多种聚合物混合在一起来制备聚合物共混物，包括二元和三元共混。有时，可以使用更低分子量的聚合物或低聚物，但是通常制备共混物优选的是更高分子量的、成膜的、自支撑的聚合物。可以在本发明中配制共混物，以获得高质量的薄膜或层。聚合物可以是各种形式的，包括例如均聚物、共聚物、交联聚合物、网络聚合物、短链或长链支化聚合物、互穿聚合物网络和聚合物领域公知的其它类型混合体系。该聚合物共混物当暴露于水性环境时可以溶胀，并且形成特征在于孔径和高水含量的水凝胶状态。用于质谱应用的水凝胶描述于例如Boschetii等于2003年4月14日提交的美国专利申请文献2003/0218130中，其具体描述了一系列基于多糖、尤其是基于葡聚糖的材料，包括互穿网络，并且要求2002年5月2日提交的临时申请No.60/376,837的优先权，这两篇文献在此全部引入作为参考。
一种共混聚合物包括可光交联的官能团，该官能团可以用于将该聚合物与其它聚合物和其自身交联。另一聚合物包括可以落入几种类别之一的官能团。一类为结合官能团。结合官能团可以包括用于非共价结合分析物的基团，如色谱吸附剂或生物特异性吸附剂。结合官能团也可以具有共价结合分子的方法，所述分子又可以结合分析物。例如，环氧化物或咪唑可以结合蛋白质，蛋白质又可以结合另一蛋白质或小分子如药物。另一类为能量吸收官能团。能量吸收官能团在用于激光解吸/电离方法中的能量源的波长处具有优先的吸收性。如此，它们在激光解吸方法中促进分析物向气相的解吸和电离。在一些实施方案中，共混聚合物可以在共混物的一种或多种聚合物中同时包括结合和能量吸收官能团。
更具体地，本发明考察了下列交联的水凝胶。在一个实施方案中，该水凝胶为包含可以进行交联反应的光反应性部分如二苯甲酮的第一聚合物和包含用于与分析物非共价键结合的部分的第二聚合物如色谱吸附剂或生物特异性吸附剂之间交联的产物。在另一实施方案中，该水凝胶为含有光反应性部分的第一聚合物和含有能量吸收部分的第二聚合物之间交联的产物，该能量吸收部分可以吸收高能源如激光的光，并且促进与水凝胶相连的分析物分子向气相的解吸附。在另一实施方案中，该水凝胶为含有光反应性部分的第一聚合物和不含有光反应性基团的第二聚合物之间交联的产物，其中在交联之后，可利用一种或多种可以共价偶联生物分子如自身可用于结合分析物分子的蛋白质的吸附官能团、能量吸收官能团或反应性官能团如环氧化物或咪唑来衍生化该水凝胶。在另一实施方案中，这些水凝胶涂覆在至少一部分基质如生物芯片表面上。
图1提供本发明所提供的共混策略的综述。图1描述了使用基于葡聚糖的材料的优选实施方案，但是本发明并不限定于葡聚糖材料。在图1中，“光连接剂改性的葡聚糖”为第一聚合物的实施方案，以下基于可光交联的官能团进行进一步描述；“配体官能化的葡聚糖”为第二聚合物的实施方案，以下基于可以选择性结合生物分子分析物的官能团进行进一步描述。图1还示出其它组分，其可以为未改性的聚合物，例如未改性的葡聚糖和标记的聚合物例如可以为荧光标记的葡聚糖。该未改性的聚合物可以用于例如配体官能化葡聚糖和/或光交联剂改性葡聚糖的稀释剂，使得可以控制配体和/或交联剂密度。荧光标记的葡聚糖可以用于例如双重检测质量控制。
本发明共混物可以包含含有可光交联官能团的单体亚单元，其已经描述于2004年02月20日提交的PCT申请No.PCT/US04/04887(attny docket no.035394-0252)中，其在此全部引入作为参考。该共混物也可以包括含有选择性结合官能团的单体亚单元，其也已经描述于2004年02月20日提交的PCT申请No.PCT/US04/04887(attny docket no.035394-0252)中，其在此全部引入作为参考。
水凝胶共混物的实施方案也描述于2003年09月12日提交的在先美国专利申请10/660,738(″Preparation and Use of Mixed Mode Solid Substrates forChromatography Adsorbents and Biochip Arrays″；attny docket no.035394-0245)中，其全部公开内容在此引入作为参考并且依赖于其公开内容。在该’738专利申请中，描述了一种固体载体，可以通过共价键涂层例如甲硅烷基层来对其改性，其又可以共价键地结合交联的多糖。如’738专利申请的实施例10中所示，该多糖优选为两种多糖的共混物，包括第一多糖和由一种或多种交联基团取代的第二多糖。优选地，根据’738专利申请，在此多糖包括葡聚糖、羟乙基纤维素、淀粉、淀粉酶和琼脂糖，并且最优选为葡聚糖。适宜的交联剂包括但是并不限定于二苯甲酮类。交联时，根据’738专利申请，多糖交联同时也共价结合于载体。在本说明书中，水凝胶共混物进一步描述为包括第一和第二聚合物的混合物。
副实施方案A一个副实施方案(实施方案A)包括所附权利要求的主题，包括其等价物，其相对于’738专利申请的具体公开内容是新的。在该副实施方案A中，排除了’738专利申请的特定主题，其包括基于多糖的水凝胶共混物的描述、二苯甲酮的使用、实施例10(第35-37页)和权利要求68。
II.第一聚合物可光交联的聚合物本发明提供包含可光交联官能团的第一聚合物，其中该第一聚合物还任选包括选择性结合生物分子分析物的官能团。第一聚合物可以通过均聚或共聚一种或多种单体来制备。例如，第一聚合物可以通过使单体共聚以形成包含可光交联官能团和选择性结合生物分子分析物的官能团的共聚物来制备。例如，第一聚合物可以是例如描述于PCT申请(指定美国)序号No.PCT/US04/04887(2004年02月20日，在此全部引入作为参考)的可光交联聚合物。该PCT申请描述了采用共聚反应来控制共聚物和最终水凝胶前体中可光交联基团的数量和密度，其控制最终水凝胶中的交联密度。其也描述了多种生物分子分析物。但是在本发明中，单一的聚合物或共聚物可以与各种用量的第二聚合物组合使用，以控制水凝胶前体中可光交联基团的数量和密度以及最终水凝胶中的交联密度。
第一聚合物也可以如PCT申请PCT/US04/04887中所述那样，通过改性现有聚合物来制备，例如，通过将可光交联基团偶联到聚合物链的侧基上以引入可光交联的官能团，由此使第一预官能化聚合物具有光交联基团。这种实施方案在用于制备非离子多糖基的水凝胶包括葡聚糖水凝胶时是特别感兴趣的。
第一聚合物可以包括也结合生物分子分析物的官能团，但是这点并不是必须的。相反，第二聚合物可以提供结合官能团。当第一聚合物中存在选择性结合的官能团时，它们可以与第二聚合物的选择性结合官能团相同或不同。可以使用混合模式的操作。
通常包括第一和第二聚合物的聚合物水凝胶前体的结构类型和聚合物主链的类型并不特别限制，但是可以例如为线型聚合物、支化聚合物、或者甚至为树枝状聚合物。优选其为线型的。虽然包括第一和第二聚合物的聚合物水凝胶前体在交联条件下转化为水凝胶之前通常不被交联，但是其仍然可以在某些情形中仅仅为水溶胀性的且非水溶性的。换句话说，包括第一和/或第二聚合物的聚合物水凝胶前体可以是水溶性的或水溶胀性的。本领域中公知的是可以使用单体和预聚物来提供水凝胶。优选地，聚合物水凝胶前体包括由碳组成的线型聚合物主链，该主链带有具有可光交联官能团的第一侧基，和任选带有具有选择性结合官能团的第二侧基。
包括第一聚合物的聚合物水凝胶前体可以通过各种非特别限制的合成方法来制备。合成时，聚合物水凝胶前体可以是具有聚合物主链和至少两种共价键结合于聚合物主链的官能团即可光交联官能团和可选择性结合的官能团的聚合物链。选择性结合官能团能够基于本领域中公知的化学相互作用(包括例如共价键结合、非共价键结合、静电结合、和本文中进一步描述的其它模式)来优先选择目标。这些官能团可以规整地或无规地沿聚合物主链分布。无规分布可以有助于改善聚合物材料的均一性，这可以有助于质谱应用如SELDI的精确性。在交联水凝胶时，选择性结合官能团可以选择性地与蛋白质和其它生物分子分析物和目标反应，包括共价键或非共价键结合反应。
在优选的实施方案中，包括第一和第二聚合物的聚合物水凝胶前体为多糖(例如葡聚糖)或聚烯烃组合物。在优选的实施方案中，包括第一和第二聚合物的聚合物水凝胶前体包含由下列单体亚单元表示的线型碳主链-(CH2-CHR1)-和-(CH2-CHR2)-、-[CH2-C(CH3)R1]-和-[CH2-C(CH3)R2]-；其中R1和R2分别包括具有可光交联和选择性结合的官能团的基团。通常单体或是提供可光交联官能团或是提供选择性结合官能团。但是，在该聚合物水凝胶前体中也可以存在其它单体。可使用存在的这些单体来控制聚合物组合物中所期望的结合官能团的密度。合适地选择单体，可以使所得聚合物水凝胶前体具有改进的水溶性、生物相容性、并且具有降低的非特异性吸附。优选的单体提供了这些性能的最佳组合。
在第一聚合物的优选实施方案中，聚合物水凝胶前体基本上由具有侧基的线型共聚主链组成，该侧基包括可光交联的官能团和选择性结合的官能团，其中该共聚物中的其它结构单元不会影响被光交联的性能以及交联时在水性条件下与蛋白质选择性反应的性能。通常，共聚物的结构设计成选择性结合蛋白质，而不排斥蛋白质。
包含可光交联官能团的第一单体亚单元并不特别限制。这些第一单体亚单元可以在可光交联聚合物组合物中起光引发剂的作用。换句话说，由于这些单体亚单元，使得在该组合物中不必须、且优选不添加用于光交联的光引发剂。例如，可光交联的官能团可以是UV-可固化的官能团。可光交联的官能团对光子足够敏感，其暴露于光交联条件下时变为高反应性，使得不需要光引发剂来产生光交联。例如，该可光交联的官能团在暴露于光交联条件下时能够进行夺氢反应。可光交联官能团的实例包括二苯甲酮、重氮甲酸酯、芳基叠氮化物和重氮甲烷(diazirine)，包括其衍生物如二苯甲酮衍生物。二苯甲酮类型化合物的夺氢反应公开于例如US 5,856,066中。其它可光交联官能团或所谓的“潜在的反应性基团”描述于例如US 5,002,582中。
在优选实施方案中，可光交联的官能团为酮官能团或有机羰基官能团，例如包括芳族酮官能团，如取代的二苯甲酮和其衍生物。羰基碳可以具有至少一个与其键合的取代或未取代的芳环。优选实施方案中，可以使用可光交联的乙烯基单体。优选实例为丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺体系。可以使用例如羟基与羧酸或者氨基与羧基之间的传统偶联反应来形成具有可光交联基团以及本文中所述其它基团(包括选择性结合官能团和能量吸收部分)的单体。
优选二苯甲酮和其衍生物，因为它们具有多种优点，包括化学稳定性；在避免蛋白质受损的波长如350～360nm下活化；优先与无反应性的C-H键反应，甚至在存在水和大量亲核试剂下也是如此。这类化合物也可以与其自己的聚合物主链或者与其它聚合物链在链上的多个位置反应，而不只是在另一可光交联基团上反应。
第一聚合物优选通过光交联来交联。可以使用其它交联方法，例如热交联或化学交联。例如，可以将相互反应的多种聚合物一起共混。可以控制该反应，使得在诱发聚合物之间的反应之前，一开始就形成高质量的薄膜。而且，可以将共混的聚合物膜溶胀，并且将交联剂引入溶胀的基质中来进行交联。
III.第二聚合物功能聚合物本发明也提供一种用于与第一聚合物共混的第二聚合物。在优选实施方案中，第二聚合物可以包括用于选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同。例如，第二聚合物可以与选择性结合官能团偶联，并且选择性结合官能团可以是第二单体单元的一部分。该偶联可以在将第二聚合物与第一聚合物混合之前或之后进行。通常，第二聚合物不必具有可光交联的官能团，尽管其应具有沿其聚合物链分布的如C-H键或其它反应性基团的官能团，该官能团可以与第一聚合物的可光交联官能团反应。作为有用的色谱吸附剂的选择性结合官能团也可以用于本中文所述的涂层生物芯片应用。
包括用于结合生物分子分析物特别是蛋白质的选择性结合官能团第二单体亚单元并未特别限定，并且一些实例在上面涉及第一聚合物时已经进行了描述。选择性结合和反应可以基于共价或非共价相互作用，并且结合部分可以是共价键结合部分或非共价键结合部分。例如，在上面引用的美国专利申请No.2002/0060290A1和WO00/66265中描述了多种选择性结合官能团。因而，’290专利文献从第70段开始公开了多种选择性结合分析物的吸附剂。这些吸附剂包括基于盐促进的相互作用的吸附剂(第73段)、亲水性相互作用的吸附剂(第80段)、静电相互作用的吸附剂(第84段)，配位共价相互作用的吸附剂(第93段)、酶活性位点相互作用的吸附剂(第98段)、可逆共价相互作用的吸附剂(第100段)，糖蛋白相互作用的吸附剂(第102段)和生物特异性相互作用的吸附剂(第104段)。其它相互作用包括疏水性相互作用。可以使用这些相互作用的组合。
此外，WO 00/66265公开了系列选择性结合官能团或结合官能团，包括在第13～15页中所列的那些。
作为替代方案，第二聚合物可以包含用于附着自身为选择性结合官能团的生物分子的反应性官能团。
作为替代方案，第二聚合物可以包含能量吸收部分，该部分有助于在激光解吸/电离方法中分析物向气相的解吸/电离。
官能团进一步描述结合官能团和EAM官能团。
1.结合官能团结合官能团通常可以分成包括下列两类的多种类型可以与目标形成共价键的反应性官能团和可以与目标形成非共价键的吸附官能团。
a.反应性官能团反应性官能团适用于将其它分子附着于水凝胶。例如，可以将生物分子例如多肽、核酸、碳水化合物或脂类附着于水凝胶。示例性的反应性官能团包括(a)羧基衍生物，如N-羟基琥珀酰亚胺酯、N-羟基苯并三唑酯、酰基卤、酰基咪唑、硫酯、p-硝基苯基酯、烷基、烯基、炔基和芳酯；(b)卤代烷基，其中卤化物随后可以被亲核基团例如溴代乙酰基代替；(c)醛或酮基，使得能够通过形成羰基衍生物例如亚胺、腙、缩氨基脲、或肟或者通过如Grignard加成或烷基锂加成这样的机理进行随后的衍生作用；(d)磺酰基卤化物基团，用于随后与胺反应，例如形成磺酰胺；(e)反应性硫醇基团，其可以与蛋白质上的二硫化物反应，包括2-巯基吡啶和邻吡啶基二硫化物；(f)巯基，其可以例如是酰基化的或烷基化的；(g)烯基，其可以例如进行Michael加成等(如马来酰亚胺)；(h)环氧化物，其可以与亲核试剂例如胺和羟基化合物反应；(i)肼基，其与糖类和糖蛋白反应；(j)乙烯基砜；(k)活化羰基。
可以选择反应性官能团，使得它们不参予、或者不影响它们不需要参予其中的反应。作为替代方案，可以通过保护基团的存在保护该反应性基团免于参予到反应中。本领域技术人员将理解如何去保护特定的官能团而不影响所选的反应条件设置。对于有用的保护基团的实例，参见Greene等的Protective Groups In OrganicSynthesis，John Wiley & Sons，New York，1991。
本领域技术人员理解，本文中所讨论的反应性官能团只是代表了适用于组装本发明芯片的官能团的一小部分。
示例性的反应性官能单体为咪唑、苯基羧基乙醇、N-羟基琥珀酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、胱胺/DTT、缩水甘油、对-硝基苯基羟甲基碳酸酯、苯并三唑基羟甲基碳酸酯、MeSCH2CH2OH、Ellman′s试剂(4-硝基-3-羧酸)二硫化物和O-吡啶基-二硫化物。
b.吸附官能团结合官能团(其也可以通过反应性官能团来附着)适用于从试样中俘获分析物，用于进一步分析。结合官能团可以分成两类-生物特异性结合官能团和色谱结合官能团。
结合官能团可以是色谱的或生物特异性的。色谱结合官能团通过电荷-电荷、亲水性-亲水性、疏水性-疏水性、范德华相互作用和其组合来结合物质。
生物特异性结合官能团通常包含互补的三维结构，涉及一种或多种上述相互作用。生物特异性相互作用组合的实例包括但是不限定于抗原与相应抗体分子、核酸序列与其互补序列、效应体分子与受体分子、酶与抑制剂、含糖链的化合物与外源凝集素、抗体分子与对于前者抗体具有特异性的另一抗体分子、受体分子与相应的抗体分子等组合。特异性结合物质的其它实例包括化学生物素改性的抗体分子或多核苷酸与抗生物素蛋白、键合抗生物素蛋白的抗体分子与生物素等组合。如上所述，生物特异性官能团通常通过反应性部分附着生物特异性部分来制备。
在示例性实施方案中，结合官能团单体包括选自以下的结合官能团带正电的部分、带负电的部分、阴离子交换部分、阳离子交换部分、金属离子络合部分、金属络合物、极性部分、疏水性部分。其它示例性结合官能团包括氨基酸、染料、碳水化合物、核酸、多肽、脂类(例如磷脂基胆碱)和糖类。
用作本发明聚合物中结合官能团的离子交换部分为例如二乙基氨基乙基，三乙基胺，磺酸盐，四烷基铵盐和羧酸盐。
在示例性实施方案中，结合官能团为聚氨基羧酸盐螯合剂，如乙二胺四乙酸(EDTA)或.二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)，通过使用商购的二酸酐(Aldrich ChemicalCo.，Milwaukee，WI)将其附着至基体或间隔臂上的胺。当与金属离子络合时，该金属鳌合物结合于标记的物质，如聚组氨酰基(polyhistidyl)标记的蛋白质，其可以用于识别和结合目标物质。作为替代方案，金属离子自身或者络合金属离子的物质可以为目标物。
金属离子络合部分包括但是不限定于N-羟基乙基乙二胺三乙酸(NTA)、N，N-双(羧甲基)-L-赖氨酸、亚氨基二乙酸、氨基异羟肟酸、水杨醛、8-羟基喹啉、N，N，N′-三(羧基三甲基)乙醇胺和N-(2-吡啶基甲基)氨基乙酸酯。金属离子络合剂可以络合任意有用的金属离子，例如铜、铁、镍、钴、镓和锌。
有机官能团可以是具有特异性识别分析物分子的能力的有机小分子的一种成分。示例性的有机小分子包括但是不限定于氨基酸、肝素、生物素、抗生物素蛋白、抗生物素蛋白链菌素、碳水化合物、谷胱甘肽、核苷酸和核酸。
在另一示例性实施方案中，结合官能团为生物分子，例如天然的或合成的肽、抗体、核酸、糖类、凝集素、受体/配体结合对的成员、抗原、细胞或其组合。这样，在示例性实施方案中，结合官能团为针对目标物或针对结构上类似于目标物的物质的抗体。在另一示例性实施方案中，结合官能团为抗生物素蛋白或其衍生物，其与目标物的生物素化(biotinylated)的类似物结合。在另一示例性实施方案中，结合官能团为核酸，其结合至单股或双股核酸目标物，该目标物具有与结合官能团的序列互补的序列。
在另一示例性实施方案中，本发明的芯片为低聚核苷酸阵列，阵列中每个可编址的位置上的结合官能团都包含具有特定核苷酸序列的核酸。具体而言，该阵列可以包含低聚核苷酸。例如，可选择低聚核苷酸，使其覆盖感兴趣的特定基因的序列。作为替代方案，该阵列可以包括适用于表达谱的cDNA或EST序列。
在另一实施方案中，该结合官能团选自核酸物质，如识别特异目标物的适配子(aptamer)和适配核酸酶(aptazyme)。
在另一示例性实施方案中，该结合官能团为药物部分或衍生自药物部分的药效团。该药物部分可以是临床使用已经接受的试剂，或者它们可以是其应用是实验性的或它们的活性或作用机理处于研究中的药物。该药物部分可以在给定的病状中具有验证作用，或者可以仅仅假设其在给定的病状中显示期望的作用。在优选的实施方案中，该药物部分为已对于它们与所选目标物的相互作用能力进行筛分的化合物。因而，适用于实施本发明的药物部分包括具有各种药理活性的宽范围药物类别中的药物。
示例性的疏水性吸附功能单体包括CH3(CH2)17OH、1-十八烷醇、1-二十二烷醇、全氟聚乙二醇(Sovay，USA)。
示例性的亲水性吸附功能单体包括聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。
示例性的阴离子交换吸附功能单体包括3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵和2-羟基-N-甲基氯化吡啶鎓(pyridium)。
示例性的阳离子交换吸附功能单体包括1，4-丁二醇-2-磺酸、3，5-二羟甲基苯磺酸、二羟基苯甲酸和二羟甲基乙酸。
示例性的金属螯合吸附功能单体包括N-羟基乙基乙二胺三乙酸(NTA)、N，N-双(羧甲基)-L-赖氨酸、亚氨基二乙酸、氨基异羟肟酸、水杨醛、8-羟基喹啉、N，N，N′-三(羧基三甲基)乙醇胺和N-(2-吡啶基甲基)氨基乙酸酯。添加金属离子如铜、镍、锌、铁和镓的溶液来使凝胶功能化。
2.EAM官能团在一些实施方案中，EAM(能量吸收分子)官能团可以在激光解吸/电离过程期间有助于促进分析物向气相的解吸和电离。EAM单体包括作为官能团的光反应性部分。该光反应性部分优选包括特异性吸收来自激光源的光辐射的核或辅基。该光反应性基团吸收来自高通量源的能量以产生热能，并且将热能转化以促进与凝胶有效接触的分析物的解吸和电离。在UV激光解吸附的情况下，EAM单体优选包括电子性吸收UV光辐射的芳基核。在IR激光解吸附的情况下，EAM单体优选包括通过优选直接振动共振或以轻微的非共振模式吸收IR辐射的芳基核或辅基。UV光反应性部分可以选自苯甲酸(例如2，5-二羟基苯甲酸)、肉桂酸(例如α-氰基-4-羟基肉桂酸)、苯乙酮、苯醌、香草酸、咖啡酸、烟酸、芥子酸吡啶、阿魏酸(ferrulic acid)、3-氨基-喹啉和其衍生物。IR光反应性部分可以选自苯甲酸(例如2，5-二羟基苯甲酸)、肉桂酸(例如α-氰基-4-羟基肉桂酸)、苯乙酮(例如2，4，6-三羟基苯乙酮和2，6-二羟基苯乙酮)、咖啡酸、阿魏酸、烟酸、芥子酸3-氨基-喹啉和其衍生物。
IV.共混条件共混条件并无特别限定，并且可以如本领域人员所公知的那样对其进行功能性控制，以获得所期望的结果。例如，在Concise Encyclopediaof Polymer Science andEngineering，Ed.J.I.Kroschwitz(Wiley)，1990，″Polymer Blends″，830-835页和参考书目中所引用的参考文献例如包括D.R.Paul等的Polymer Blends，Vol.I and II，Academic Press，New York，1978中描述了聚合物的共混。通常，优选溶液共混和铸膜方法来获得所期望厚度的膜和层。例如，可以过滤溶液以提高质量。可以控制干燥速率。本领域技术人员可以调整试剂添加的顺序、使用保护基团和本领域公知的其它方法来保护官能团，使得在最终水凝胶共混物中获得所期望的官能团。
第一和第二聚合物的量和光交联官能团和选择性结合生物分子分析物的官能团的量分别赋予水凝胶前体聚合物共混组合物以被光交联到水凝胶中的性能和水凝胶选择性结合生物分子分析物的性能。例如，第一聚合物可以包含约0.5摩尔％～约15摩尔％的含有可光交联官能团的单体亚单元，或者更具体为约1摩尔％～约7摩尔％的单体亚单元。第一聚合物的重量分数可以例如为约5wt％～约60wt％，更具体为约15wt％～约45wt％。第二聚合物的重量分数可以例如为约40wt％～约95wt％，更具体为约55wt％～约85wt％。但是，如果例如第一和第二聚合物与稀释聚合物(例如未改性的葡聚糖)一起使用时，第二聚合物的重量分数可以例如为约25wt％～约80wt％，更具体为约40wt％～约60wt％。下面描述了特定的实施例，并且对于特定应用，可以进一步控制第一和第二聚合物的量、光交联官能团的量和选择性结合官能团的量。
可以控制以实现所期望的共混性能的另一参数为分子量，所述共混性能包括溶液粘度和形成高品质涂层的能力。例如。第一聚合物和第二聚合物的重均分子量分别可以为约1,000～约10,000,000，具体为约10,000～约1,000,000，且更具体为约20,000～约100,000。
除了第一和第二聚合物之外，可以使用的共混剂包括，例如荧光改性的聚合物或通过荧光基团改性的聚合物(如上关于图1的记载)。通常，优选的聚合物改性共混剂为具有与第一和第二聚合物相同的聚合物主链的试剂。例如，对于基于葡聚糖的第一和第二聚合物来说，可以使用的荧光改性的葡聚糖例如为荧光素葡聚糖。葡聚糖可以使用荧光指示剂如荧光团、染料等来改性或共轭，并且这样的产品可市购或者可以定制合成。可以选择与光交联基团相容的荧光基团。例如，可以使用吸收和发射光谱来选择适宜的荧光聚合物。
另一类型共混剂是，使用具有与第一和第二聚合相同的聚合物主链、但是未对其进行改性成具有选择性结合生物分子分析物或可光交联的官能团的聚合物。这些共混剂可以是官能团的稀释剂，并且实现对交联和结合密度的更好控制。
V.功能化表面和制备基质的方法为了使用根据本发明的水凝胶共混物来功能化表面，可以使用四步法。第一步，可以制备支撑表面，任选具有底涂层。在另一步中，可以本体制备聚合物水凝胶共混前体。在另一步中，可以将本体聚合物水凝胶共混前体作为均匀的聚合物涂层物理附着于基质表面上。最后，可以实施光交联条件，例如暴露于UV光下，以形成水凝胶表面涂层，促使表面结合和/或固定，并且生成聚合物网络。
为了使用水凝胶来功能化表面，可以首先将聚合物水凝胶前体溶解或悬浮于单一的或混合的溶剂体系中。溶剂体系可以是水性的或有机的。在使用光交联条件之前，可以部分或全部除去溶剂体系。随后，可以将聚合物水凝胶前体与表面接触，以在表面上形成层。
在基质表面上形成聚合物水凝胶前体的层和膜的方法并无特别限定。例如，为了获得均匀的层，可以使用的方法包括旋涂、浸涂、辊涂、喷雾、丝网印刷、喷墨印刷、化学气相沉积和其它公知的涂层方法。可以对单个的芯片基质施用涂层过程。作为替代方案，单个的芯片基质可以组成在其上实施涂层过程的大表面积固定物。在另一实施方案中，可以使用通用的半导体工艺可以在大的平坦表面上涂布涂层溶液以形成均匀涂层，并且随后可以将涂覆的晶片切割成多个适当尺寸的小片。所切割的片可以直接用作芯片，或者转移和安装在芯片载体基质上。晶片材料可以例如是塑料、玻璃、硅、金属或金属氧化物。当所有吸附在探针表面上的分析物与气相离子光谱仪的能量源等距离时，均匀的水凝胶表面涂层可以获得更精确的试样飞行时间分析。共聚的水凝胶前体与用于沉积、原位聚合与交联的单体溶液相比，前者具有使沉积水凝胶层与建立的涂层方法更相容的足够粘度，这有助于形成均匀且一致的水凝胶表面。
可以以不连续的离散点或连续层的形式，将聚合物水凝胶前体涂覆在表面上。可以使用公知的构图方法，包括光刻法和掩模法。
如本领域公知的那样，可以使用光掩模来局部控制光聚合以形成图案。可以清洗掉未曝光的区域而留下交联的水凝胶。这可以是点的形式。例如，可以形成侧向尺寸为约100nm～约3mm、且更具体为约500nm～约500μm的点。
基质一般性描述于WO 00/66265的15～17页中。基质可以由任意能够支撑水凝胶材料的适宜材料制成。该基质可以具有各种性能，包括多孔或非多孔的、刚性的或柔性的。基质表面可以是各种形状，包括平面。但是，具有平坦表面的基质将更好地提供均匀的聚合涂层。
可以使用复合材料或多组分基质，例如双组分基质。在双组分基质中，例如，可以将硅或玻璃的固体碎片嵌入铝质框架内。可以在铝基质上加工出长的条纹，以适应载玻片或硅晶片的嵌入。可以使用粘合剂来附着。
在铝基质上涂覆是特别优选的实施方案。
可以对基质进行物理或化学改性，以提高水凝胶共混物与基质的粘附力。在化学改性中，例如，基质表面可以是由支撑层支撑的底涂层的表面。该底涂层并无特别限定，但是可以例如为疏水性底涂层。优选疏水性底涂层，因为其也可以起到钝化层的作用，以保护基质表面免受水溶液的影响。例如，其可以为硅烷底涂层、烃硅烷底涂层、氟化硅烷底涂层、混合的氟化/烃硅烷底涂层或聚合物底涂层。当使用氧化物基质时，可以使用烷氧基硅烷和氯化硅烷化学来形成底涂层。当使用贵金属例如金和银的基质时，可以使用烷硫醇或二硫化物来形成底涂层。
物理改性基质表面的实例包括调节表面以使其粗糙、微孔、或多孔。
底料层的厚度并未特定限定，但是可以例如为约4～约10μm、且更具体为约5nm～约10μm、且更具体为约10nm～约10μm。
支撑层的类型并无特别限定，但是可以为无机的或有机的。例如，其可以为铝、硅、玻璃、金属氧化物、金属、聚合物、或复合材料。当水凝胶用作SELDI探针时，可以使用导电性载体。可以使用塑料材料作为载体。可以通过将不同类型的聚合物一起混合或共混和通过添加其它材料来进一步改变塑料材料的特性。例如，可以引入颗粒填料例如碳粉、二氧化硅、陶瓷、和粉末金属以调节复合材料的模量和电导率。可以使用其它添加剂，以改进抗化学品性能和热稳定性。
基质表面，无论是否涂有底层，都可以通过可光交联的官能团来调整，使水凝胶涂层可光化学固定。例如，二苯甲酮类型的可光交联官能团可以与C-H基团结合。基质表面可以包括光反应性官能团，以促进光交联期间与水凝胶的结合。
光交联可以是选择性的，使得一些聚合物水凝胶前体被光交联，一些聚合物水凝胶前体未被光交联。可以形成交联水凝胶的离散点。例如通过在水中清洗来除去残留物。结果为图案形式的表面。可以使用传统的光刻法，包括光掩模法。如果基质表面是疏水性的，则亲水性水凝胶之间的区域可以是疏水性的。因此，在特定点上可以保留水溶液的液滴。
在优选实施方案中，交联的聚合物水凝胶前体为基质表面上基本均匀层，并且平均层厚为约5nm～约50μm、且更具体为约5nm～约10μm、且更具体为约10nm～约10μm、且更具体为约100nm～约10μm、且更具体为约100nm～约2μm。
这些水凝胶涂层的厚度可以是本发明的重要方面。通常通过本领域公知的方法来估计水凝胶涂层的厚度，例如通过反射测定法和反射FTIR的组合测量。厚度可以例如为约1μm～约10μm、且更具体为约2μm～约5μm。
本发明不受理论限制，但是相对厚的水凝胶涂层可以赋予探针表面更大的表面积和可用于俘获试样的更高数量的结合官能团。因此，更高结合容量将是期望的。但是，在SELDI过程中，对于结合蛋白质来说重要的是，在通过激光激发而被解吸附和电离之前，从水凝胶层中提取出来并与EAM共结晶。对于厚的水凝胶来说，可能难以在试样提取步骤中完全释放出俘获的分析物，而薄的水凝胶能更有效地提取和使用所俘获的分析物。
因此，水凝胶涂层的厚度不仅影响结合容量，而且也影响提取效率。通过平衡结合容量和提取效率来获得最佳的厚度。
基质可以是用于生物芯片的基质。在这点上，水凝胶可以共价结合至基质表面。
VI.使用共混的水凝胶可以使用根据本发明的水凝胶共混物来制备一种或多种套件。例如，在一种实施方案中，提供一种水凝胶涂层套件，其包括(a)第一组合物，其包括含有可光交联官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二组合物，其包括第二聚合物，该第二聚合物包含(i)选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同，或(ii)一个或多个能量吸收部分。可以将两种组分包装在单独的容器内，并且提供关于例如套件的组成和混合组分的指导(包括组分的用量)的说明书来销售。该说明书可以进一步描述该组合物可以选择性结合的生物分子分析物的类型。如果需要，可以随该套件提供基质，包括用于质谱分析的基质。利用该套件，可以制备生物芯片。
在另一套件中，水凝胶涂层套件包括(a)第一组合物，其包括含有可光交联官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二组合物，其包括第二聚合物，该第二聚合物可被合成改性以包含选择性结合生物分子分析物的官能团。可以提供另外的试剂来合成改性第二聚合物，使其包含选择性结合生物分子分析物的官能团。此外，可以提供说明书。
可以使用本发明的共混水凝胶涂覆的生物芯片，通过本领域公知的各种方法来检测施加到该凝胶上的分析物。当使用结合基团官能化该水凝胶时，该芯片将俘获结合至特定基团的表面分析物。可以洗掉未结合的材料。可以通过任意合适的方法来检测分析物，包括气相离子光谱法、光学方法、电化学方法、原子力显微法和无线电频率法。气相离子光谱法包括，例如质谱、离子迁移光谱和全离子电流测量。光学方法包括显微法(共焦的和非共焦的)、成像法和非成像法。光学检测可以包括检测荧光、发光、化学发光、吸收、反射、透射和双折射或折射率(例如表面等离子体振子共振(″SPR″)、椭圆偏光法、石英晶体微量天秤、共振镜法、光栅耦合器波导法(例如波长询问光学体系(″WIOS″))和干涉度量法)。电化学法包括，例如伏安法和电流分析法技术。无线电频率法包括，例如多极共振光谱法。这些方法的一些可以实时地检测分析物和俘获分子之间的结合作用。其它方法，如激光解吸附质谱法，包括基于表面的分析工具(SBAT)，该工具需要与在其上俘获分析物的基质表面直接物理连通。
试样并未特别限定，但是可以含有选自于以下流体的生物流体如唾液、痰液、血液、血清、尿、淋巴流体、前列腺流体、精液、乳、细胞提取物、细胞培养介质和其衍生物。一些实施方案中，可以在与吸附表面接触之前，通过粒度排除色谱法和/或离子交换色谱法预先分级试样。
试样可以与探针基质上的水凝胶吸附剂接触。在这一点上的处理方法取决于检测方法。例如，在SELDI的情况中，可以使试样在水凝胶吸附剂上干燥。这样可以导致试样中的分析物被水凝胶吸附剂特异性和非特异性吸附，而不用洗掉未结合于水凝胶吸收剂的分析物。通常，含有几个10-18摩尔～100×10-12摩尔分析物的约1μL～约500μL的试样容积足以用来结合水凝胶吸附剂。
在一些实施方案中，除去液体试样之后，可以将能量吸收材料施加到探针上。能量吸收材料的实例包括但是并不限定于肉桂酸衍生物、芥子酸和二羟基苯甲酸。
在将分析物施加到探针上并干燥之后，采用气相离子光谱法对其进行检测。可以使用气相离子光谱仪来分析与探针上的吸附剂结合的分析物或其它物质。可以采用气相离子光谱法来测量分析物的数量和特性。也可以采用气相离子光谱法例如激光解吸电离质谱法来检测感兴趣的分析物之外的其它物质。
气相离子光谱法检测质谱中数据的生成始于通过离子探测器探测离子。典型的激光解吸质谱仪可以使用337.1nm的氮气激光。适用的脉冲宽度为约4纳秒。通常，使用约1～25μJ的输出功率。撞击探测器的离子产生电位，通过数字式俘获模拟信号的高速时间-阵列(time-array)记录设备将该电位数字化。Ciphergen′s ProteinChip系统采用了模拟-数字转换器(ADC)来实现该过程。ADC将规律分隔的时间间隔处的探测器输出积分成依赖于时间的块(bin)。时间间隔通常为1～4纳秒长。此外，最后分析的飞行时间光谱通常不代表针对试样的电离能的单个脉冲信号，而是多个脉冲信号的和。这样降低了噪声，并且增加了动态范围。随后对飞行时间数据进行数据处理。在Ciphergen′s ProteinChip软件中，数据处理通常包括TOF到M/Z的转化、基线消减(baseline subtraction)、高频噪声过滤。
TOF到M/Z的转化包括使用将飞行时间转为质量与电荷(mass-to-charge)的比(M/Z)的运算法则。在该步骤中，将信号从时间域转化为质量域。就是说，将每个飞行时间转化为质量与电荷的比或M/Z。可以在内或在外进行校准。在内校准中，所分析的试样含有一个或多个已知M/Z的分析物。将在代表这些集合分析物的飞行时间处的信号峰指定为已知的M/Z。基于这些指定的M/Z比，计算用于将飞行时间转化为M/Z的数学函数的参数。在外校准时，将飞行时间转化为M/Z的函数(如由先前内校准而建立的)被用于飞行时间光谱，而不使用内校准。
基线消减通过消除干扰光谱的人为、可再现的仪器偏差来提高数据的定量评价。其包括使用算法来计算光谱基线，该算法结合了参数如峰宽；并且随后从质谱中减除基线。
通过使用平滑函数来消除高频噪声信号。典型的平滑函数将平均移动函数施加到每个依赖于时间的块中。在改进的方案中，平均移动过滤器为可变宽度的数字过滤器，其中过滤器的带宽随着例如峰带宽的变化而变化，通常随着飞行时间的增加而变得更宽。例如参见WO 00/70648，2000.11.23(Gavin等″Variable Width DigitalFilter for Time-of-flight Mass Spectrometry″)。
计算机可以将所获得的光谱转换为用于显示的各种格式。在一种格式中，其被称为“光谱图或保留图”，可以显示标准光谱图，其中视图示出到达检测器的每个特定分子量的分析物的数量。在另一种格式中，其被称为“峰值图”，只是从光谱图中保留了峰高度和质量信息，形成更清楚的图像，并且能够更容易地发现具有几乎相同分子量的分析物。在另一种格式中，其被称为“凝胶图”，可以将峰图中的每个质量转换为基于每个峰高的灰度图像，获得类似于电泳凝胶上的波带的外形。在另一种格式中，其被称为“3D层叠图”，可以将几个光谱层叠，以研究相对峰高上的细微改变。在另一种格式中，其被称为“偏差对照图”，可以比较两个或多个光谱，便利地显示独特的分析物和试样之间被向上或向下调节的分析物。
分析通常包括辨认代表来自分析物的信号的光谱中的峰。当然，可以通过眼睛来进行峰选择。但是，可以获得可以自动检测峰的软件，其为Ciphergen′sProteinChip软件的一部分。一般而言，该软件通过辨别信号与噪声的比在所选的阈值之上的信号，并且标记在峰信号中心的峰质量。在一种有用的应用中，将多个光谱进行比较，以辨别在某些所选百分比的质谱中存在的相同峰。一种版本的该软件聚集了所定义质量范围内出现在各种光谱中的所有峰，并且将质量(M/Z)指定给靠近质量(M/Z)簇的中点的所有峰。
可以对一个或多个光谱中的峰数据进行进一步分析，例如，建立电子数据表，其中每行代表了特定的质谱，每列代表了质量限定的光谱中的峰，并且每格包括在特定光谱中峰的强度。各种统计或模式识别方法可以应用于该数据。
在本发明实施方案中生成的光谱，可以使用采用分类模型的模式识别方法来对其进行分类。通常，光谱将代表来自至少两种不同集合的试样，对其寻找分类算法。例如，该集合可以是病理的对非病理的(例如肿瘤或非肿瘤)、药物应答器对药物非应答器、中毒反应对非中毒反应、病状源对非病状源、存在表型条件对不存在表型条件。
在一些实施方案中，随后可以将利用诸如“已知试样”的试样产生的来自光谱(例如质谱或飞行时间光谱)的数据来“训练”分类模型。“已知试样”是被预先分类的试样。从光谱中获得的且用于形成分类模型的数据，可以被称为“训练数据集”。一旦被训练，该分类模型就可以识别从使用未知试样生成的光谱中获得的数据中的图案。该分类模型随后可以用于将未知试样进行分类。这点可以用于例如预报特定的生物试样是否与某些生物条件(例如患病的或非患病的)相关。
用于形成分类模型的训练数据集可以包括原始数据或预处理数据。在一些实施方案中，可以从飞行时间光谱或质谱中直接获得原始数据，并且随后可以任选地如上所述对其进行“预处理”。
可以使用任意适宜的统计分类(或“学习”)方法来形成分类模型，这些方法尝试将数据体隔离为基于数据中存在的客观参数的类别。可以监视或不监视分类模型。监视的和不监视的分类方法的是来描述于Jain，″Statistical Pattern RecognitionAReview″，IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，Vol.22，No.1，January 2000。
在监视的分类中，将含有已知类型试样的训练数据提供给学习机理，其学习一组定义每个已知类别的相关性。随后可以将新数据提供给学习机理，其随后使用学习的相关性来分类该新数据。监视的分类方法的实例包括线性回归法(例如多线性回归(MLR)、部分最小二乘方(PLS)回归和主成分回归(PCR))、二元判定树(例如递归划分法，如CART-分类和回归树)、人工神经网络如后向传播网络、判别式分析(例如Bayesian分类器、或Fischer分析)、逻辑分类器和支持矢量分类器(支持矢量机器)。
优选的监视分类方法为递归划分法。递归划分法使用递归划分树来分类从未知试样中获得的光谱。关于递归划分法的其它详细内容描述于US 6,675,104。
在其它实施方案中，建立的分类模型可以使用不监视的学习方法来形成。不监视的分类尝试学习基于训练数据集中相似性的分类，而不预先分类从中获得训练数据集的光谱。不监视的学习方法包括簇分析。簇分析尝试将数据分为“簇”或组，该簇或组理论上应具有彼此非常类似的组分，并且与其它簇的组分截然不同。随后使用一些距离米制来测量相似性，其测量数据项之间的距离，并且将彼此更接近的数据项集合在一起。群集技术包括MacQueen′s K-means运算法则和Kohonen′sSelf-Organizing Map算法。
可以在任意适宜的数字计算机上形成和使用该分类方法。适宜的数字计算机包括使用任意标准或特定操作系统(如基于Unix、WindowsTM或LinuxTM的操作系统)的微型、小型或大型计算机。所使用的数字计算机可以与建立感兴趣的光谱的质谱仪物理隔离，或者其可以连接至质谱仪。
根据本发明实施方案的训练数据集和分类模型可以通过由数字计算机执行的或使用的计算机代码来体现。计算机代码可以存储在任意适宜的计算机可读介质上，包括光学或磁性的盘、棒、带等；并且该计算机代码可以以任意适宜的计算机程序语言来撰写，包括C、C++、visual basic等。
最后，本发明也包括含有上述聚合物水凝胶前体和水凝胶的颗粒和珠粒。颗粒的平均直径或尺寸可以例如为约0.01μm～约1,000μm、更具体为约0.1μm～约100μm、且更具体为约1μm～约10μm。为了提供一致的质量分辨率和强度，优选该颗粒的尺寸或直径是均一的。例如，颗粒的直径偏差系数可以小于约5％、优选小于约3％、更优选小于约1％。在一个实施方案中，该颗粒可以由水凝胶制成，并且该颗粒基本上不含非凝胶材料。在另一实施方案中，该可以将颗粒制备在涂覆有水凝胶的非水凝胶颗粒之上。
实施例使用下列非限制性的实施例来进一步描述本发明。
1.可光交联的Sax共聚物共混物实施例1概述在第一组实验中，通过将10摩尔％二苯甲酮(BP)改性的聚(3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵)共聚物与聚(3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵)均聚物共混，由此制备一组可光交联的SAX共聚物共混物。该共混的共聚物的BP摩尔分数在1～10摩尔％之间变化。此外，也通过共聚方法制备了3摩尔％二苯甲酮改性的SAX共聚物，并且将其用于制备用作比较研究的水凝胶涂层。
实验1制备[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基](4-苯甲酰基苯甲基)二甲基溴化铵单体(可光交联的单体)根据图2，将132mL甲苯/丙酮(5∶1，V/V)与15.45克4-(溴甲基)二苯甲酮(Aldrich)一起添加到装有磁力搅拌器的250mL干燥圆底烧瓶中。在室温下往该溶液中逐滴添加20mL甲苯中的10.59克甲基丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯。2小时之后，过滤沉淀物，并用丙酮洗涤四次。随后在真空下干燥产物粉末。产率为约90％。1H NMR证实形成了所期望的产物。
实验23-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵(SAX)单体和[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基](4-苯甲酰基苯甲基)二甲基溴化铵单体的共聚物的制备制备具有10摩尔％[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基](4-苯甲酰基苯甲基)二甲基溴化铵的SAX可光交联共聚物。如图3中所示，将44.0克3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵溶液(Aldrich，50wt％水溶液)与60克蒸馏水混合，随后与4.79克[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基](4-苯甲酰基苯甲基)二甲基溴化铵和0.36克V-50(WakoChemical，一种水溶性、阳离子偶氮引发剂)混合。用氩气流净化该溶液5分钟。密封容器，并且随后在58℃下加热40小时。聚合之后溶液变得非常粘。使用去离子水稀释该聚合物溶液，并且在真空下冷冻干燥，获得白色固体产物。
实验33-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵(SAX)均聚物的制备将180.0克3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵溶液(Aldrich，50wt％水溶液)与400克蒸馏水混合，随后与0.17克V-50(Wako Chemical，一种水溶性、阳离子偶氮引发剂)混合。用氩气流净化该溶液5分钟。密封容器，并且随后在58℃下加热40小时。聚合之后溶液变得非常粘。使用去离子水稀释该聚合物溶液，并且在真空下冷冻干燥，获得白色固体产物。
实验4通过共混来制备3摩尔％BP-改性的SAX共聚物将1.665克10摩尔％二苯甲酮改性的SAX共聚物与3.886克SAX均聚物在37mL去离子H2O/2-异丙醇(7/3，W/W)中混合，获得透明的溶液。将该溶液过滤，并且用于涂层实验。使用相同的步骤来制备具有1摩尔％BP-改性的SAX共聚物的共混共聚物。
实验5通过共聚反应来制备3摩尔％BP-改性的SAX共聚物也通过共聚反应来制备3摩尔％BP-改性的SAX共聚物作为比较研究。
将70克3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基三甲基氯化铵溶液(Aldrich，50wt％水溶液)与93克蒸馏水混合，随后与2.04克[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基](4-苯甲酰基苯甲基)二甲基溴化铵和0.30克V-50(Wako Chemical，一种水溶性、阳离子偶氮引发剂)混合。用氩气流净化该溶液5分钟。密封容器，并且随后在58℃下加热40小时。聚合之后溶液变得非常粘。使用去离子水稀释该聚合物溶液，并且在真空下冷冻干燥，获得白色固体产物。
实验6涂覆SiO2的铝基质上SAX水凝胶涂层的制备将具有3摩尔％可光交联基团的共混共聚物溶液分散在涂覆甲基丙烯酸酯的铝基质的表面上。随后对该基质进行3000RPM的旋涂工艺1分钟。随后将涂覆聚合物的芯片在波长为约360nm的UV光(Hg短弧灯，365nm下20mW/cm2)下曝光20分钟。FTIR结果证实在铝基质表面上形成了SAX水凝胶涂层。
为了进行对比研究，也使用通过共聚方法制备的3摩尔％BP-改性SAX共聚物来形成水凝胶。
为了检查铝基质表面上SAX水凝胶涂层的稳定性，将SAX聚合物水凝胶涂覆的芯片浸渍在去离子水中，并且使用了表面反射FTIR来进行该实验。所有情形中FTIR光谱显示，在水中浸渍几个小时之后水凝胶涂层的IR峰强度并未降低。该结果证实，由共混共聚物制备的水凝胶涂层与共聚反应制备的一样稳定。由此，共混方法提供了调节BP平均含量的路径，而且不需要进行单独的聚合试验以对每个特定共聚物调节最佳的BP含量。
而且在SEDLI分析时，通过共混方法和通过共聚方法制备的SAX芯片具有基本上相同的特征。均牢固地结合了在50mM pH9.0的Tris-HCl缓冲溶液中的乳蛋白质。对于使用蛋白质芯片的规定，例如参见WO 00/66265(Rich等″Probes for a GasPhase Ion Spectrometer，″November 9，2000)。图4显示了在低和高分子量蛋白质识别测验时通过共混方法制备的SAX芯片的复合质谱图。该图示出残留在SAX探针上的蛋白质。
2.葡聚糖基材料实验7使用4-苯甲酰基苯甲酸来衍生化葡聚糖如图5中所示，通过使用1，3-二环己基碳化二亚胺(DCC)作为偶联剂，使4-苯甲酰基苯甲酸与葡聚糖反应，制备BP-改性的葡聚糖。该合成步骤如下将300mL DMSO与17.54克葡聚糖(MW约70,000，Sigma；使用之前在100℃下真空干燥过夜)、8.57克4-苯甲酰基苯甲酸、11.72克1，3-二环己基碳化二亚胺(DCC)、和6.94克二甲基氨基吡啶一起加入到装有磁力搅拌器的500mL干燥圆底烧瓶中。溶液通过冰浴冷却，并搅拌1小时。移除冰浴，并且在室温下搅拌该溶液过夜。然后，过滤掉沉淀的副产物，将滤液倒入丙酮中以沉淀聚合物。将聚合物沉淀物再次溶解于去离子水中，并且通过无缝纤维素管(截取分子量12,000)将该溶液混合物相对于去离子水进行渗析。将渗析的聚合物溶液在真空下冷冻干燥，获得白色固体产物。1H NMR证实形成了所期望的产物。改性程度为5摩尔％(相当于用一个BP单元改性10个糖单元)。
使用4-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮来衍生化葡聚糖一种BP改性葡聚糖的替换方法是，使4-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮与葡聚糖反应。
实验84-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮的合成如图6中所示，将100mL干燥的丙酮与15.05克4-羟基二苯甲酮、32.1克表氯醇和6.2克碳酸钾一起加入装有磁力搅拌器的250mL干燥圆底烧瓶中。将该溶液加热回流6小时，并且随后冷却到室温。过滤掉沉淀的氯化钾，并且蒸发该溶液以除去过量的表氯醇。从乙醇中重结晶粗产物。1H NMR证实形成了所期望的产物。
实验94-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮与葡聚糖的反应根据图7，将100mLDMSO与23.85克葡聚糖(MW约70,000，Sigma；使用之前在100℃下真空干燥过夜)、6.04克4-(缩水甘油醚氧基)二苯甲酮和3.96克1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)一起加入到装有磁力搅拌器的250mL干燥圆底烧瓶中。在室温下搅拌该溶液过夜。然后，将滤液倒入丙酮中以沉淀聚合物。将聚合物沉淀物再次溶解于去离子水中，并且通过无缝纤维素管(截取分子量12,000)将该溶液混合物相对于去离子水进行渗析。将渗析的聚合物溶液在真空下冷冻干燥，获得白色固体产物。1H NMR证实形成了所期望的产物。改性程度为约3摩尔％。
实验101，1’-羰基二咪唑(CDI)-预活化的葡聚糖芯片的制备通过共混制备BP-改性的葡聚糖溶液将一份5摩尔％BP改性的葡聚糖与一份天然的葡聚糖(MW约70,000，Sigma)在去离子水/异丙醇溶剂混合物中混合，以获得2.5摩尔％BP改性的共混葡聚糖溶液。
还通过将一份5摩尔％BP改性的葡聚糖与四份天然的葡聚糖(MW约70,000，Sigma)在去离子水/异丙醇溶剂混合物中共混，制备1摩尔％BP改性的共混葡聚糖溶液。
BP的浓度与水凝胶涂层的溶胀性能相关，其影响重要的参数如结构、力学性能和表面附着网络的渗透性。
实验11Al表面上葡聚糖水凝胶涂层的制备将BP含量为2.5摩尔％的共混葡聚糖溶液分散在涂覆甲基丙烯酸酯的铝基质的表面上，随后对该基质进行3000RPM的旋涂工艺1分钟。随后将涂覆聚合物的芯片在波长为约360nm的UV光(Hg短弧灯，365nm下20mW/cm2)下曝光20分钟。FTIR结果(参见图8(a))证实在铝基质表面上形成了葡聚糖水凝胶涂层。所获涂层对于在水中浸渍24小时是稳定的。
使涂覆葡聚糖的芯片与1，1’-羰基二咪唑(CDI，Aldrich)反应，以制备预活化的表面。该合成步骤如下将涂覆葡聚糖的芯片浸渍在DMSO中的1，1’-羰基二咪唑(CDI)5wt％溶液中1小时。随后从溶液中取出芯片，并用DMSO洗涤，随后用丙酮洗涤，在氮气流中干燥。反射FTIR光谱(参见图8(b))证实，羟基几乎定量转化为咪唑羧酸酯，其表现为羟基峰(3500-3300cm-1)几乎完全消失并且在1771cm-1处形成强的羰基吸收峰。
这些CDI活化的芯片用来与游离的伯胺基团共价结合。典型的应用包括免疫分析、受体-配体结合研究和转录因子分析。对于使用蛋白质芯片的规定，例如参见WO 00/66265(Rich等″Probes for a Gas Phase Ion Spectrometer，″November 9，2000)。图9显示了典型的抗体-抗原识别测验的SELDI光谱。该SELDI光谱结果表明，CDI-葡聚糖芯片具有良好的特异性结合和较低程度的非特异性结合。
实验12二乙基氨基乙基-葡聚糖(DEAE-葡聚糖)芯片的制备通过共混来制备BP-改性的DEAE葡聚糖溶液将38.4mg的DEAE葡聚糖(MW＞500,000，Aldrich)与9.6mg的5摩尔％BP-改性葡聚糖混合，以获得1摩尔％BP-改性的DEAE葡聚糖共混溶液。
为了制备DEAE水凝胶涂层，将3wt％上述溶液分散在涂覆甲基丙烯酸酯的铝基质的表面上，干燥之后，随后将涂覆聚合物的芯片在波长为约360nm的UV光(Hg短弧灯，365nm下20mW/cm2)下曝光20分钟。FTIR结果证实在铝基质表面上形成了DEAE葡聚糖水凝胶涂层。
为了评价该水凝胶涂层的化学稳定性，将DEAE芯片浸渍在各种溶剂体系中，随后使用反射FTIR来检查表面上化学保持。使用了四种溶剂条件去离子水、0.2MNaCl缓冲溶液、乙腈和DMSO。将该芯片在室温下浸渍在溶剂中2～20小时。使用反射FTIR来检查浸渍溶剂之前和之后的化学变化。IR结果显示，DEAE水凝胶对于0.2M NaCl缓冲溶液、乙腈和DMSO的稳定性高达20小时浸渍。该水凝胶对去离子水的稳定性也高达40小时浸渍。
而且在SEDLI分析时，DEAE芯片牢固地结合50mM pH7.5的Tris-HCl缓冲溶液中的将除去白蛋白的人血清蛋白。对于使用蛋白质芯片的规定，例如参见WO00/66265(Rich等″Probes for a Gas Phase Ion Spectrometer，″November 9，2000)。图10显示了在低和高分子量的除去白蛋白的人血清蛋白识别测验时的复合质谱图。该测验图显示了保留在DEAE葡聚糖探针之上的血清蛋白质。
实验13葡聚糖硫酸盐芯片的制备葡聚糖硫酸钠盐为葡聚糖的多阴离子衍生物。
通过共混来制备BP-改性的葡聚糖硫酸盐溶液将12.8mg葡聚糖硫酸盐(MW＞500,000，Aldrich)、25.6mg天然葡聚糖(MW500,000，Aldrich)与9.6mg的5摩尔％BP改性葡聚糖混合，以获得共混1摩尔％BP的葡聚糖硫酸盐水溶液。使用天然葡聚糖作为稀释剂来调节结合官能团的密度。
为了制备葡聚糖硫酸盐水凝胶涂层，将3wt％上述溶液分散在涂覆甲基丙烯酸酯的铝基质的表面上，干燥之后，随后将涂覆聚合物的芯片在波长为约360nm的UV光(Hg短弧灯，365nm下20mW/cm2)下曝光20分钟。FTIR结果证实在铝基质表面上形成了葡聚糖硫酸盐水凝胶涂层。
实验14制备MEP/MBI芯片阵列的规定-基质制备*使用二氧化硅涂覆的平坦铝基质，随后采用CVD(化学气相沉积)涂覆甲基丙烯酰基氧基丙基-三甲氧基硅烷。
-二苯甲酮-改性的葡聚糖参见实验7-葡聚糖改性MEP*烯丙基化，随后MEP改性*烯丙基化·将20g葡聚糖(Sigma，MW70,000)溶解在100mL去离子水中。
·添加200mg硼氢化钠以防止氧化。
·随后添加12.5mL氢氧化钠。
·5分钟之后，添加2mL烯丙基溴。
·搅拌16小时之后，使用200mL丙酮将产物(烯丙基-葡聚糖)沉淀出来。
·为了纯化，将该固体再次溶剂在100mL水中，随后倒入200mL丙酮中。重复该过程一次。
·最后，将该固体再次溶解在200mL去离子水中，随后冷冻干燥。
*MEP改性·将该烯丙基化的葡聚糖(2g)溶解于20mL去离子水中。
·将1.0g巯基乙基吡啶-HCl(Biosepra)和20mg AZAP(2，2’-偶氮二(2-甲基丙酰胺)二盐酸)依次添加到溶液中。
·随后用氮气净化该溶液，并盖上盖子。
·将该溶液保持在85℃下搅拌2小时。
·使用50mL丙酮沉淀出产物，随后将产物再次溶解于20mL去离子水中。
·通过使用MWCO 5000纤维素膜渗析进一步纯化该产物，随后冷冻干燥。
-葡聚糖改性MBI*烯丙基化，溴化，随后MBI改性*烯丙基化·将10g葡聚糖(Sigma，MW70,000)溶解在500mL去离子水中。
·添加100mg硼氢化钠以防止氧化。
·随后添加12.5mL氢氧化钠。
·5分钟之后，添加3mL烯丙基溴。
·搅拌16小时之后，使用100mL丙酮将产物(烯丙基-葡聚糖)沉淀出来。
·为了纯化，将该固体再次溶剂在500mL水中，随后倒入100mL丙酮中。重复该过程一次。
·最后，将该固体再次溶解在200mL去离子水中，随后冷冻干燥。
*溴化·将该烯丙基化的葡聚糖(5g)溶解在100mL去离子水中。
·将1.5g N-溴化琥珀酰亚胺(Aldrich)和2.5g溴化钾依次添加到该溶液中。
·随后使用磷酸(用去离子水稀释为1/3)将pH调节在3.7～3.9之间。
·在防护罩下(因为生成溴)，室温搅拌该溶液1小时。
*MBI改性·将2.7g巯基苯并咪唑磺酸(Aldrich)添加到该溶液中。
·使用10M NaOH将pH调节在11～11.5之间。
·检查pH一小时，并根据需要进行调节。
·16小时之后，将200mL丙酮添加到该溶液中以将产物沉淀出来。
·使用100mL水溶解产物，随后实验MWCO 5000纤维素渗析膜进行渗析。
·冷冻干燥之后获得白色粉末状的产物(MBI-葡聚糖)。
*二苯甲酮改性葡聚糖参见实验7-将MEP/MBI聚合物涂覆到基质上*在去离子水中制备2％改性葡聚糖溶液*制备使用的溶液*对于MEP·将900μL 2％MEP-葡聚糖、100μL 2％二苯甲酮-葡聚糖、400μL10％甘油、和100μL去离子水添加到4mL琥珀小瓶中。
*对于MBI阵列
·将900μL 2％MBI-葡聚糖和100μL 2％二苯甲酮-葡聚糖添加到4mL琥珀小瓶中。
*将1μL上述葡聚糖溶液和1μL乙醇依次沉积到硅烷化的基质上。
*该表面在烘箱中干燥，并且通过近UV照射辐射20分钟固化。
*辐射之后，用去离子水清洗表面，并干燥。
下列实施例已经描述于US专利申请序号NO.10/660,738(2003.09.12提交)中，并且在实施方案A的描述中已记录。
实验15制备MBISA生物芯片阵列通过溅射法用二氧化硅涂覆平坦的铝基质(“芯片”)。涂覆数水性聚合物(Cytonix，Beltsville，MD)，以在芯片上形成可编址的位点。将这种方式制备的芯片在等离子体清洁器中清洗，并且将其引入化学气相沉积(CVD)炉中。通过CVD将甲基丙烯酰基氧基丙基-三甲氧基硅烷沉积在芯片上，施加真空，并且随后在60℃下固化涂覆的芯片。
葡聚糖改性烯丙基化将10g葡聚糖(Sigma，MW-75,000)与100mg硼氢化钠(以抑止氧化)一起溶解在50mL去离子水中。将氢氧化钠溶液(12.5mL)添加到该葡聚糖混合物中，5分钟之后添加烯丙基溴(3mL)。搅拌16小时之后，通过添加100mL丙酮来沉淀产物(烯丙基-葡聚糖)。通过添加丙酮(100mL)以从水溶液(50mL)中两次沉淀粗产物，由此纯化烯丙基化的葡聚糖。最后，将纯化的产物再次溶解于200mL去离子水中，随后冷冻干燥。
溴化和巯基苯并咪唑磺酸改性使用1.5g N-溴化琥珀酰亚胺(Aldrich)和2.5g溴化钾依次处理烯丙基化葡聚糖(5g)的水溶液(100mL)。随后使用磷酸(用去离子水稀释为1/3)将pH添加到3.7～3.9之间。在室温下搅拌所获的溶液1小时(由于形成溴，因此在通风橱下进行)。
将2.7g巯基苯并咪唑磺酸(Aldrich)添加到该溶液中。使用10M NaOH(水溶液)将pH调节在11～11.5之间，核对pH一小时，并进行必要的调节。16小时之后，将200mL丙酮添加到该溶液中以将粗产物沉淀出来，随后将产物再次溶解于100mL，随后使用MWCO 5000纤维素渗析包进行渗析。冷冻干燥之后获得白色粉末状的产物(MBI-葡聚糖)。
二苯甲酮葡聚糖在250mL圆底烧瓶中添加2.26g 4-苯甲酰基苯甲酸(Aldrich，二苯甲酮4-羧酸)、2.26g二环己基碳化二亚胺(Aldrich，DCC)和50mL干燥DMSO。
通过另一漏斗将8.1g葡聚糖(Sigma，MW～75,000)和0.12g二甲基氨基吡啶(DMAP)在100mL DMSO中的溶液逐滴添加到搅拌的二苯甲酮溶液中。搅拌16小时之后，过滤所获的沉淀物，随后在旋转蒸发器中除去滤液中的溶剂。有时，可以通过重结晶来进一步纯化粗产物。
MBI聚合物在基质上的涂覆将如上制备的1.35g MBI葡聚糖和0.15g二苯甲酮葡聚糖溶解在100mL去离子水中。将1μL该葡聚糖溶液和1μL乙醇依次沉积到硅烷化的芯片上。在烘箱中干燥涂覆的芯片，并且辐射(近UV)20分钟，以固化。辐射之后，使用去离子水洗涤芯片，并干燥。
虽然已经参照优选的实施方案和其优选的应用描述和阐述了本发明，但是其并不限于此，因为在如所附权利要求中陈述的本发明全部范围之内，可以在此进行改进和改变。
权利要求
1.一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包含a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和b)第二聚合物，其包含选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同，且其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团和选择性结合生物分子分析物的官能团的量，分别赋予该水凝胶前体聚合物共混组合物被光交联成水凝胶的性能和水凝胶选择性结合生物分子分析物的性能。
2.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物通过均聚或共聚一种或多种单体来制备。
3.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物通过使单体共聚以形成包含可光交联官能团和选择性结合生物分子分析物的官能团的共聚物来制备。
4.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物通过合成改性第一预官能化聚合物以引入可光交联官能团来制备。
5.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物、第二聚合物或者二者为水溶性聚合物。
6.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括可光交联官能团，第二聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括选择性结合生物分子分析物的官能团。
7.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物包含约0.5摩尔％～约15摩尔％的包含可光交联官能团的单体亚单元。
8.根据权利要求1的组合物，其中第一聚合物和第二聚合物各自的重均分子量为约1,000～约10,000,000。
9.根据权利要求1的组合物，其中可光交联官能团为UV-可固化官能团。
10.根据权利要求1的组合物，其中可光交联官能团为二苯甲酮、重氮甲酸酯、芳基叠氮化物和重氮甲烷中的至少一种或其衍生物。
11.根据权利要求1的组合物，其中可光交联官能团包括二苯甲酮基团或其衍生物。
12.根据权利要求1的组合物，其中选择性结合官能团与生物分子分析物共价结合。
13.根据权利要求1的组合物，其中选择性结合官能团与生物分子分析物非共价结合。
14.根据权利要求1的组合物，其中水凝胶组合物还包含能量吸收部分。
15.根据权利要求1的组合物，其中选择性结合官能团为色谱的或生物特异性的结合官能团。
16.根据权利要求1的组合物，其中所述水凝胶组合物基本不含光引发剂，并且另外包含荧光基团。
17.根据权利要求16的组合物，其中第一聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括可光交联官能团，并且第二聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括选择性结合官能团，其中第一和第二聚合物为水溶性聚合物。
18.根据权利要求16的组合物，其中第一和第二聚合物为水溶性多糖聚合物，并且第一聚合物通过合成改性第一预官能化共聚物以引入可光交联官能团来制备。
19.根据权利要求1的组合物，其中所述交联为光交联。
20.根据权利要求1的组合物，其中所述交联为热交联。
21.一种水凝胶聚合物共混组合物，其制备如下A)使水凝胶聚合物共混前体组合物交联，该前体组合物包含i)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和ii)第二聚合物，其可以进行合成改性以包含选择性结合生物分子分析物的官能团，由此形成交联的水凝胶；B)通过合成改性所述交联的水凝胶，使其包含选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团和选择性结合官能团的量，赋予所述水凝胶前体聚合物共混物被光交联成水凝胶的性能和水凝胶选择性结合生物分子分析物的性能。
22.根据权利要求21的水凝胶聚合物共混组合物，其中所述交联为光交联。
23.根据权利要求21的水凝胶聚合物共混组合物，其中所述交联为热交联。
24.根据权利要求21的组合物，其中所述组合物基本不含光引发剂。
25.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物、第二聚合物或者二者为水溶性聚合物或水溶胀性聚合物。
26.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物通过均聚或共聚一种或多种单体来制备。
27.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物通过使单体共聚以形成包含可光交联官能团和选择性结合生物分子分析物的官能团的共聚物来制备。
28.根据权利要求21的共混组合物，其中第一聚合物通过合成改性第一预官能化聚合物以引入可光交联官能团来制备。
29.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括可光交联官能团，并且第二聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括选择性结合官能团。
30.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物包含约0.5摩尔％～约15摩尔％的含有可光交联官能团的单体亚单元。
31.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物和第二聚合物各自的重均分子量为约1,000～约10,000,000。
32.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物和第二聚合物均为水溶性的。
33.根据权利要求21的组合物，其中可光交联官能团为UV-可固化官能团。
34.根据权利要求21的组合物，其中可光交联官能团为二苯甲酮、重氮甲酸酯、芳基叠氮化物和重氮甲烷中的至少一种或其衍生物。
35.根据权利要求21的组合物，其中所述组合物还包含荧光基团。
36.根据权利要求21的组合物，其中所述组合物还包含能量吸收部分。
37.根据权利要求21的组合物，其中选择性结合官能团与生物分子分析物共价结合。
38.根据权利要求21的组合物，其中选择性结合官能团与生物分子分析物非共价结合。
39.根据权利要求21的组合物，其中选择性结合官能团为生物特异性结合官能团或色谱结合基团。
40.根据权利要求21的组合物，其中选择性结合官能团为吸收基团。
41.根据权利要求21的组合物，其中第一聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括可光交联官能团，并且第二聚合物包含具有侧基的线性聚合物主链，该侧基包括选择性结合官能团，其中第一和第二聚合物为水溶性聚合物。
42.根据权利要求21的组合物，其中第一和第二聚合物为水溶性聚合物，并且第一聚合物通过合成改性第一预官能化共聚物以引入第一单体亚单元的可光交联官能团来制备。
43.根据权利要求21的组合物，其中第一和第二聚合物包含羟基。
44.根据权利要求21的组合物，其中第一和第二聚合物为多糖。
45.根据权利要求21的组合物，其中第一和第二聚合物包含羟基。
46.根据权利要求21的组合物，其中第一和第二聚合物为多糖。
47.根据权利要求21的组合物，其中第一和第二聚合物为改性的葡聚糖。
48.根据权利要求45的组合物，其中所述组合物基本不含光引发剂。
49.根据权利要求46的组合物，其中所述组合物基本不含光引发剂。
50.根据权利要求47的组合物，其中所述组合物基本不含光引发剂。
51.一种基质，其包含基质表面和在基质表面上的水凝胶聚合物共混组合物，其中所述组合物包括(i)包含交联的官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(ii)包含选择性结合生物分子的官能团的第二聚合物，该官能团与第一聚合物的选择性结合生物分子的官能团可以相同或不同。
52.根据权利要求51的基质，其中基质表面为底涂层表面。
53.根据权利要求51的基质，其中基质表面为平面。
54.根据权利要求53的基质，其中基质表面为底涂层表面，并且其中水凝胶为均匀层。
55.根据权利要求53的基质，其中基质表面为底涂层表面，并且其中水凝胶为离散点形式。
56.根据权利要求53的基质，其中水凝胶与基质表面共价结合。
57.根据权利要求51的基质，其中第一和第二聚合物包括多糖，并且第一聚合物包括交联的二苯甲酮官能团。
58.根据权利要求51的基质，其中水凝胶基本不含光引发剂。
59.根据权利要求52的基质，其中水凝胶基本不含光引发剂。
60.根据权利要求56的基质，其中水凝胶基本不含光引发剂。
61.根据权利要求51的基质，其中选择性结合生物分子的官能团用于共价结合生物分子分析物。
62.根据权利要求51的基质，其中选择性结合生物分子的官能团用于非共价结合生物分子分析物。
63.根据权利要求51的基质，其中水凝胶聚合物共混组合物是膜厚为约1微米～约10微米的薄膜。
64.根据权利要求51的基质，其中水凝胶聚合物共混组合物还包含荧光聚合物。
65.根据权利要求51的基质，其中水凝胶聚合物共混组合物还包含荧光基团。
66.根据权利要求51的基质，其中水凝胶聚合物共混组合物还包含能量吸收部分。
67.根据权利要求51的基质，其中所述基质为生物芯片。
68.根据权利要求51的基质，其中生物分子分析物为蛋白质。
69.根据权利要求51的基质，其中所述基质为生物芯片，生物分子分析物为蛋白质，并且其中水凝胶聚合物共混组合物是膜厚为约1微米～约10微米的薄膜。
70.根据权利要求69的基质，其中基质表面为底涂层表面。
71.一种使用水凝胶组合物使表面官能化的方法，该方法包括(A)提供(i)具有表面的基质，和(ii)根据权利要求75或76的组合物，(B)接触根据权利要求85或86的组合物，以在表面上形成所述组合物的层，(C)使表面上的至少一些组合物交联，以形成与表面接触的水凝胶。
72.根据权利要求71的方法，其中基质表面为底涂层表面，该底涂层由支撑层支撑。
73.根据权利要求71的方法，其中所述交联为光交联并且是选择性的，使得一些组合物被交联而一些组合物未被交联。
74.根据权利要求73的方法，其中选择性光交联提供光交联水凝胶的离散点。
75.根据权利要求71的方法，其中交联的组合物为基质表面上基本均匀的层，并且平均层厚为约5纳米～约10微米。
76.根据权利要求71的方法，其中所述基质为用于生物芯片的基质。
77.根据权利要求71的方法，其中所述组合物基本不含光引发剂。
78.根据权利要求72的方法，其中所述组合物基本不含光引发剂。
79.根据权利要求73的方法，其中所述组合物基本不含光引发剂。
80.根据权利要求75的方法，其中所述组合物基本不含光引发剂，并且所述基质为用于生物芯片的基质。
81.制备根据权利要求85或86的组合物的方法，其包括混合第一和第二聚合物以形成水凝胶前体聚合物共混物的步骤。
82.一种颗粒，其包括根据权利要求1或21的水凝胶聚合物共混组合物。
83.一种用于检测生物分子分析物的方法，其包括(i)使根据权利要求51的基质与含有生物分子分析物的试样接触，并且随后(ii)根据其与选择性结合官能团的结合来检测该生物分子分析物。
84.第一多糖和第二多糖的交联共混物，其中第二多糖被一个或多个交联基团所取代。
85.一种水凝胶前体聚合物共混组合物，其包含a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和b)第二聚合物，其包含(i)选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同，或(ii)一个或多个能量吸收部分，其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团和选择性结合生物分子分析物的官能团的用量，分别赋予所述水凝胶前体聚合物共混组合物被光交联成水凝胶的性能和水凝胶选择性结合生物分子分析物的性能。
86.一种水凝胶前体聚合物共混组合物，其包含a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和b)第二聚合物，其可以进行合成改性以包含选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团的量，赋予所述水凝胶前体聚合物共混物被光交联成水凝胶的性能。
87.一种水凝胶聚合物共混组合物，其包含a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，和b)第二聚合物，其包含(i)一个或多个通过非共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团，(ii)一个或多个通过共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团，或(iii)一个或多个能量吸收部分，或其组合。
88.根据权利要求87的水凝胶聚合物共混组合物，其中第二聚合物包含(i)一个或多个通过非共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团。
89.根据权利要求87的水凝胶聚合物共混组合物，其中第二聚合物包含(ii)一个或多个通过共价结合方式选择性结合生物分子分析物的官能团。
90.根据权利要求87的水凝胶聚合物共混组合物，其中第二聚合物包含(iii)一个或多个能量吸收部分。
91.一种水凝胶涂层套件，其包括(a)第一组合物，其包括含有可光交联官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二组合物，其包括第二聚合物，所述第二聚合物包含(i)选择性结合生物分子分析物的官能团，其中第一聚合物和第二聚合物中的选择性结合生物分子分析物的官能团可以相同或不同，或(ii)一个或多个能量吸收部分。
92.一种水凝胶涂层套件，其包括(a)第一组合物，其包括含有可光交联官能团的第一聚合物，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和(b)第二组合物，其包括第二聚合物，所述第二聚合物可进行合成改性以包含选择性结合生物分子分析物的官能团。
93.一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包括a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和b)第二聚合物，其包含能量吸收官能团，其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团和能量吸收官能团的量，分别赋予所述水凝胶前体聚合物共混组合物被光交联成水凝胶的性能和水凝胶促进相关分析物在受到高能源如激光轰击时向气相解吸附的性能。
94.一种水凝胶聚合物共混组合物，其通过交联水凝胶聚合物共混前体组合物来制备，该前体组合物包括a)第一聚合物，其包含可光交联官能团，其中第一聚合物任选还包含选择性结合生物分子分析物的官能团，和b)第二聚合物，并且其中所述水凝胶还包含能够与生物分子形成共价键的反应性基团，和其中第一和第二聚合物的量以及可光交联官能团和能量吸收官能团的量，赋予所述水凝胶前体聚合物共混组合物被光交联成水凝胶的性能。
全文摘要
本发明涉及一种包含前体和交联形式组合物的水凝胶聚合物共混物。该共混物提供相对于包括共聚的其它方法更经济可行的改进方法，以实现高品质、均匀的涂层。本申请包括生物分子分析物如蛋白质的质谱分析。优选为葡聚糖和丙烯酰胺体系。可以使用二苯甲酮基团作为光交联基团。无需光引发剂。包括可以选择性结合生物分子分析物的官能团。
文档编号C08L5/02GK101052672SQ200480042905
公开日2007年10月10日 申请日期2004年3月17日 优先权日2004年3月17日
发明者黄文溪, 严笔第 申请人:伯乐实验室有限公司