专利名称：可官能化整体材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及多孔整体(monolithiques )有机材料的领域。本发明 还涉及制备这些材料的各种方法。
背景技术：
这些整体材料与更传统的大孔材料相比具有某些优点，这尤其与 在致密形式中不存在间隙空间有关。
在所希望的元件中在简单空腔(柱、毛细管)或微系统(通道、 储器、室、分支点)内制备多孔整体有机材料的一种通用方法是以在 致孑L溶剂(solvants porog6nes )的混合物中溶解的单体通过热、光 化学或放射化学途径原位聚合为基础的。
在文献中已经描述了分析微系统用的各种整体材料以及它们的 制备方法。在这些方法当中，使用热途径的方法的特征是相对长的聚 合时间(16-26小时)和高聚合温度(60-90°C)。另外，所获得的多 孔相最常见地针对单一类型的应用进行优化。更具体地，已知整体材 料没有官能化能力，或者它们的可官能化基团的含量太低。此外，目 前使用的可官能化基团(环氧、二氢唑酮)的反应性是弱的，并且需 要长的处理和/或在严苛条件下的处理。
发明内容
本发明的目的一方面在于提供在调节孔隙率-渗透性特性之后非 常适合的新型可官能化整体材料，另一方面在于提供以实施简单为特 征的制备这些整体材料的方法。
根据第一个方面，本发明的主题涉及包含能够被官能化的马来酸 酐官能团的聚合物整体材料。
根据第二个方面，本发明涉及制备可官能化整体材料的方法，所
述方法包括充当所述整体材料的载体的壁的表面预处理步骤，其特征
在于，该方法在于包含基础组合物的組合物的热、光化学或放射化学
自由基聚合反应，该基础组合物包含
- 作为基础单体的马来酸酐，以其有利于与具有电子给体性 质的单体形成电荷转移络合物的电子受体性质而著称，其 与具有电子给体性质的烯属共聚单体和/或与其它具有电 子给体或受体性质的烯属单体结合，
- 致孔溶剂的混合物， 所述基础组合物任选地添加有光引发剂或热引发剂。
根据第三个方面，本发明涉及用于制备本发明整体材料的包含马 来酸酐、共聚单体和/或其它单体和致孔溶剂的组合物。
根据第四个方面，本发明涉及其中马来酸酐官能团通过与亲核化
合物反应而被官能化的整体材料。由这种官能化所得到的性质是极其 多样的可调节的亲水/疏水平衡，存在正或负电荷，任选光学活性的 多样化的官能有机基团，特定的基底，人工(artificiels)或酶催化 部位等。
这种可获得性能的多样性使得能够调节多孔材料的官能性能，以 作为疏水相互作用、亲合、离子色谱法，电色镨法，毛细管电泳中的 相，作为反应器，作为化合物吸收和分析用的载体，作为检测装置中 的传感器。根据第五个方面，本发明因而涉及官能化的整体材料在分 析微系统中的各种用途。
下面将详细地描述本发明。
根据第一个方面，本发明的主题是具有可官能化基团的聚合物整 体材料，其特征在于这些基团是马来酸酐单元。
申请人的选择着重于具有高马来酸酐含量的整体材料，因为其具 有两个特别的特性
- 倾向于通过与具有电子给体性质的烯属单体(乙烯基醚， N-乙烯基衍生物)的自由基反应形成交替共聚物，
- 引发其与具有电子给体性质的烯属单体(乙烯基醚，N-乙烯基衍生物)的光化学共聚的能力，而不需要求助于特
定的自由基光引发剂。
不同的应用最通常地需要制备具有最佳官能和流体特性的多孔 整体相。经验表明，整体材料的微结构和多孔性强烈地取决于前体反 应混合物的组成(单体的类型和用量，致孔混合物的类型和组成)并 取决于制备条件(温度，引发反应的类型和动力学，热、光化学或放 射化学处理时间)。
这两种特性是相互依赖的，通过改变前体反应混合物组成来进行 化学性能的每种变化是需要调整处理条件的，以便获得最佳的官能和 流体性能。
为了克服传统制备方法中的这种固有困难，申请人已经研究了一 种以制备具有高数量反应活性部位的整体材料为基础的方法，在其制 备之后，该反应活性部位可以被化学改性，这是通过与提供一些所希 望的官能性能的化合物的反应来进行的。
为此目的，并且根据第二个方面，本发明涉及一种用于制备可官 能化整体材料的方法，所述方法包括充当所述整体材料的载体的壁的 表面预处理步骤，其特征在于，该方法在于包含基础组合物的组合物
的热、光化学或放射化学自由基聚合反应，该基础组合物包含
- 作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属 共聚单体和/或与其它具有电子给体或电子受体性质的烯
属单体结合，
- 致孔溶剂的混合物， 所述基础组合物任选地还包含光引发剂或热引发剂。
该整体材料在各种尺寸和形状的中空体或物品中制备，该中空体 或物品包括由各种材料构成的表面所界定的空腔，其在下文以"容器 物品(objets contenants)"来表示。所述容器物品的实例是
- 玻璃或熔融二氧化珪管子或毛细管(直径50 n m至10mm )， 适合于通过热、光化学或放射化学聚合制备整体材料；
- 由玻璃、二氧化硅、硅、金属、聚合物材料(热塑性聚合 物材料，网状聚合物材料，光刻树脂)或这些各种类型材
料的组合所构成的各种几何形状的系统和装置，包括直径
为100nm至5cm的通道或室。
这些容器物品当在其表面之一上由对可见光-UV辐射透明的材料 来界定空腔时更特别地适合于制备整体材料。在其它情况下，整体材 料的制备可使用热或放射化学聚合来实现。
在实施方案的一种变化形式中，制备整体材料的方法包括组合物 A的热聚合反应，该组合物A除了该基础组合物之外还包含热引发剂， 所述反应在40-90°C的温度下进行1-6小时。
在实施方案的另一种变化形式中，用于制备整体材料的方法包括 组合物B的光化学聚合反应，该组合物B除了该基础组合物之外还包 含光引发剂。
添加到配制剂中的引发剂的类型和用量、所釆用的光谱范围以及 光源功率的选择对于所希望的形态和流体特性的获得是非常重要的。 单体和溶剂与光引发剂的配制剂在氮气中脱气5分钟。容器物品随后
用该溶液充填并且在可变紫外辐射源(0. 01-100mW/cm2)下放置最佳 的时间(取决于载体和应用)。通常，这个时间在大约1分钟至60 分钟之间变化。随后用惰性有机溶剂将该整体材料洗涤与大约100个 柱容积相对应的时间。用于洗涤整体材料的合适的惰性有机溶剂是例 如烷烃，或者C广C8烷经的混合物，曱苯，四氢吹喃，醋酸乙酯。
另外，可以不使用添加到基础组合物的光引发剂来进行聚合反应 的光引发这是马来酸酐和具有电子给体性质的单体(如乙烯基醚) 的混合物的特殊特性；在近UV吸收的电荷转移络合剂的形成看来是这 种性能的原因。这些配制剂可以在UV下聚合，随后是与如上所述相同 的操作程序，但不添加光引发剂。聚合时间在大约20分钟至2小时 30分钟之间变化。随后用惰性有机溶剂将该整体材料洗涤与大约100 个柱容积相对应的时间。
在实施方案的另一变化形式中，用于制备整体材料的方法包括在 基础组合物的电离辐射作用下尤其是在电子束下(放射化学引发)的 聚合反应。充填有前体的容器物品在没有引发剂的情况下被照射，其
中剂量为10至1000kGy，可变的剂量率为0. 01-100kGy/s。随后用 惰性有机溶剂将该整体材料洗涤与大约100个柱容积相对应的时间。
希望形成整体材料的部位的壁的表面预处理是实现整体材料令 人满意的锚定(ancrage)的基本要素，并且其通过用亲核化合物接枝 这些表面来进行。另外，整体材料中马来酸酐官能团的存在保证了利 用亲核试剂的表面的特别有效的接枝，如固定到玻璃或二氧化硅基底 的表面上的Y-氨丙基三甲氧基硅烷(Y-APS)的胺官能团，或者引入 到聚合物材料基底的表面上的胺官能团，尤其是在分析微系统中使用 的那些，例如，在用氨或有机氨基化合物处理之后的光刻相容的SU-8 树脂。
对包含马来酸酐的整体材料的聚合有影响的参数进行了研究，下 面给出其结果。
聚合时间和剂量的影响
附
图1示出了聚合时间的增加对整体材料透渗性的影响。该图示 出了在利用正己胺改性马来酸酐单元之前(点A)和之后(点B),聚 合时间对由于在毛细管中在UV辐射作用下聚合的马来酸酐整体材料 的存在所导致的压力损失(perte de charge)的影响。类似地，含马 来酸酐的整体材料前体混合物的聚合在电子束作用下以10-500kGy和 可变的剂量率0. 01-100kGy/s来进行；随着与所施加的剂量相关的 所导致的压力损失的增加而观察到整体材料的形成。
单体百分比对聚合的影响
在具有含10-40%单体的相的可变直径50nm-lmm的柱中进行聚合。
柱直径下降对聚合的影响
在直径S0ym-lmm的柱中进行聚合。形态研究并没有显示出降低 的直径对我们的整体材料的形态的任何显著影响。附图2示出了通过 扫描电子显微镜所拍摄的图象，其示出了在改性之前(图2a，直径lmm) 和在改性之后(图2b，直径75pm)，在不同直径的毛细管中马来酸 酐整体材料的形态(较大的内径lmm,较小的内径75ym,在UV辐射
下聚合)。
根据第三个方面，本发明涉及用于制备本发明整体材料的包含马 来酸酐、共聚单体和/或其它单体和致孔溶剂的组合物。
通常，制备整体材料的方法使用包含以下物质的基础组合物
- 作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属 共聚单体和/或其它具有电子给体或电子受体性质的烯属
单体结合，
- 致孔溶剂的混合物， 所述基础组合物可添加或不添加热引发剂或光引发剂。
在本发明的某些实施方案中，制备整体材料的方法使用组合物A， 该组合物A除了基础组合物之外还包含热引发剂。在这种情况下，相 对于单体混合物中可聚合官能团的摩尔数计算的马来酸酐的摩尔含量
为0. 1至0. 5，优选0. 2至0. 5，而单体致孔溶剂之比为10-90重量 %至40-60重量°/。；热引发剂以0. 05至5重量°/。的比例存在。
在本发明的其它实施方案中，用于制备整体材料的方法使用组合 物B，该组合物B除了基础组合物之外还包含光引发剂。在这种情况 下，相对于单体混合物中可聚合官能团的摩尔数计算的马来酸酐的摩 尔含量为0. 1至0. 5，优选0. 2至0. 5，而单体致孔溶剂之比为10-90 重量％至40-60重量％，并且光引发剂以0. 2至5重量％的比例存在。
优选地，在这些组合物中包含的共聚单体选自苯乙烯和单或多 官能苯乙烯衍生物，单或多官能乙烯基醚(环己基乙烯基醚，1，4-环 己烷二曱醇二乙烯基醚)，N-乙烯基衍生物(N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基呼唑)，单或多官能丙烯酸和曱基丙烯酸酯(丙烯酸丁酯，甲 基丙烯酸甲酯，己二醇二丙烯酸酯，三丙二醇二丙烯酸酯)，单或多 官能丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺，单和多官能N-烷基或N-芳基马来酰亚 胺。
在本发明组合物中包含的致孔溶剂的混合物包含至少两种优选 选自以下的溶剂戊烷，己烷，环己烷，石油醚，曱苯，二噁烷，四 氢呋喃，二氯甲烷，醋酸乙酯，醇。
优选地，热引发剂选自偶氮二异丁腈，盐酸-2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)，2，2-偶氮双(异丁酰胺)二水合物，过氧化苯曱酰，二 丙基过氧二碳酸盐。
马来酸酐在某些溶剂中有限的溶解性和在某些溶剂中或在其它 单体存在下其酸酐官能团的反应性要求确定适合于适当地实施该方法 的组合物。通过明智的选择反应物，并且在各种的引发条件下(热， 光化学或放射化学(电子束))，可以获得具有所希望的渗透性的整 体材料。在被系统评价的各种组合物中，可选择在所希望的数值范围 内具有孔隙率特性(即在给定流速下的压力损失)的几种整体材料前 体配制剂。
用以形成具有乙烯基醚的马来酸酐凝胶的基本配制剂之一包含 与三甘醇二乙烯基醚(DVE3)或与1，4-环己烷二曱醇二乙烯基醚 (CHVE)结合的马来酸酐(MA)，其中在溶剂混合物(醋酸乙酯环己 烷(50-50重量％))中马来酸酐与乙烯基不饱和度的摩尔比为1: 1。
通过对这些二醚类型之一使用两分子马来酸酐可以确保比其它 已知可官能化整体材料更高的酸酐官能团数。共聚是交替的并且将可 官能化基团隔开。
在内径为75 jum并且四氢吠喃(THF )流速为1 |i 1/min至4 p 1/min 的毛细管或微系统的通道中研究这些整体材料的流体性能。在附图3 中给出的压力测量表明在柱中以线性方式发生的压力损失随流速的增 加，该柱由含马来酸酐和三甘醇二乙烯基醚的整体材料构成，其在内 径为75jam的毛细管中通过暴露于UV辐射2分钟(图3a )和3分钟 (图3b)而聚合。在使用或不使用光引发剂的情况下，这些相在UV 辐射下可容易地聚合。
对于单体与溶剂的每个比例(重量百分比)40%-60%; 25°/。-75°/。；
20%-80%; 10%-90%，研究致孔溶剂的各种配制剂。马来酸酐整体材料 的渗透性可通过配制剂组成的变化(在前体混合物中单体的比例以及 致孔溶剂混合物的组成方面)进行调节。附图4显示了在UV辐射下聚 合之后(3分钟，毛细管内径75jam)，在1 p 1/min的流速下，整体
材料前体混合物中单体(马来酸酐和乙烯基二醚，具有等摩尔不饱和 官能团)以及醋酸乙酯的重量含量方面的组成对每单位长度的压力损 失的影响。
其它被检验的配制剂包含马来酸酐和己二醇二丙烯酸酯作为单
体，单体的分子之间的摩尔比为2: 1，而重量比为1:1.15。利用这些 配制剂可以获得具有高马来酸酐含量、合适的渗透性和均匀形态的另 一种类型的相。
研究了下面的配制剂，以用于通过添加与乙烯基醚结合的丙烯酸 丁酯类型的单丙烯酸酯或二丙烯酸酯来获得具有比前述实例更大的渗 透性
-MA:TPGDA，单体分子之间的摩尔比为2: 1，而重量比为1: 1. 53， -MA: BMA: DVE3,单体分子之间的摩尔比为1:1:1，而重量比为 1: 1. 45: 1. 7，
-MA:BMA:CHVE，单体分子之间的摩尔比为1:1:1，而重量比为 1: 1. 45: 1. 7，
-MA:DVE3:HDDA，单体分子之间的摩尔比为4:1:1，而重量比为 2: 1: 1. 13，
-MA:DVE3:TPGDA，单体分子之间的摩尔比为4: 1: 1 ，而重量比为 2: 1: 1. 5,
-MA:CHVE:HDDA，单体分子之间的摩尔比为4:1:1，而重量比为 2. 3: 1: 1. 3，
-MA:BMA:HDDA，单体分子之间的摩尔比为4:1:1，而重量比为 1: 1. 45: 2. 3，
- MA:BMA:TPGDA，单体分子之间的摩尔比为1: 1: 1 ，而重量比为 1: 1. 45: 3，
-MA:BMA:DVE3:HDDA，单体分子之间的摩尔比为2:2:1:1，而重 量比为1: 1. 45: 1: 1. 15，
-MA: BMA: DVE3: TPGDA,单体分子之间的摩尔比为2: 2: 1: 1,而重 量比为1: 1. 45: 1: 1. 5，
- MA:BMA:CHVE:HDDA，单体分子之间的摩尔比为2:2:1:1，而重 量比为1. 17: 1. 7: 1: 1. 3，
-MA:BMA:CHVE:TPGDA，单体分子之间的摩尔比为2: 2: 1: 1 ，而重 量比为1. 17: 1. 7: 1: 1. 8。
使用的缩写是MA为马来酸酐，BMA为甲基丙烯酸丁酯，CHVE 为1，4-环己烷二甲醇二乙烯基醚，DVE3为三甘醇二乙烯基醚，HDDA 为1， 6-己二醇二丙烯酸酯，TPGDA为三丙二醇二丙烯酸酯。
通过将前体混合物的组成与聚合条件进行明智的组合可以获得 具有明确限定的渗透性的整体材料。因而，在这些条件下针对色谱法 而制备的柱(THF以1 in 1/min的速率经过该柱)对于20cm的长度和 75 jum的内径来说导致3bar至150bar的压力损失。
根据第四个方面，本发明涉及整体材料，在该整体材料中，马来 酸酐官能团通过与亲核化合物反应进行官能化。
通过灌注的方式或者以水溶液、有机溶液、水-有才几溶液，或者 乳液或细小乳液(mini纽ulsion)或孩i乳液的形式添加亲核试剂来进 行官能化。这些化合物的化学性质可以非常多样化带有至少一个亲 核官能团的简单有机化合物(如脂族或芳族胺，醇，酚，膦，以及具 有活化氢的化合物)、具有更为复杂的烃骨架和/或带有多个中性或离 子化学官能团的化合物、低聚物和合成聚合物、蛋白质、酶、抗体、 核酸等。
由这种官能化产生的性能因而是极其多样化的可调节的亲水/ 疏水平衡，存在正或负电荷，任选光学活性的官能有机基团，特定的基 底，识别部位，人工或酶催化部位等。
包含马来酸酐官能团的整体材料还具有拥有羧酸类型的离子官 能团的优点，这是通过与官能亲核试剂偶合或者通过马来酸酐官能团 的整体或残基的水解而产生的。这些离子化的官能团可被证明是高度 有用于进行毛细管电色谱法或者产生电渗流以用于在微系统中传送溶 剂或溶液。
检验包含马来酸酐官能团的不同整体材料的化学改性的条件浓
度、溶剂类型(含水或非含水溶剂)、pH值的影响。特别地，可以在 某些pH值条件下非常有效地在水溶液中实现亲核试剂的偶合。
本领域技术人员可以考虑同时偶合不同的亲核试剂例如，活性 生物化合物和带有胺官能团的聚乙二醇(peg-NHj ，以调节官能化的 多孔材料的亲水性质。随后的水解能够使可能还未反应的任何马来酸 酐官能团去活化。
利用具有4-18个碳原子的脂族胺官能化
在温和的条件下，通过灌注可变浓度(0.5重量％-50重量％)的 胺在THF、甲苯或乙腈(取决于胺的类型)中的溶液经过柱1小时至4 小时的时间，从而动态地进行官能化。 一旦完成改性，该柱用THF洗 涤，然后通过灌注pH为8的三(羟甲基)氨基乙烷(TRIS)的緩冲溶 液将剩余的马来酸酐官能团中和大约1小时。
利用酶(胰蛋白酶)的官能化
根据所选的温度，最通常为4°C-25°C，利用胰蛋白酶的改性动态 地进行1小时至4小时的时间。为了固定胰蛋白酶而选择的浓度范围 根据反应器的容积被确定为在磷酸盐緩冲液中0. 02mg/ml至lmg/ml 的胰蛋白酶。然后用磷酸盐緩冲溶液(PBS)洗涤反应器，然后用TRIS 緩冲液洗涤，以调理该柱。
利用肽(抗生蛋白链菌素)的官能化
固定操作程序类似于在胰蛋白酶固定的实施例中所述的操作程 序；抗生蛋白链菌素的浓度是0. 01mg/ml，其中固定时间为1-8小时， 温度为环境温度。
利用合成聚合物(具有末端伯胺官能团)的官能化
通过用聚合物在THF中的溶液灌注整体材料来进行改性，该聚合 物具有伯胺末端(聚(N-异丙基丙烯酰胺)或聚乙二醇)和叔胺如三 亚乙基二胺，时间为1小时到4小时，取决于要接枝的官能聚合物的 浓度，取决于其聚合程度并取决于叔胺的浓度。
本发明的官能化的马来酸酐整体材料通过下面例举的几种方法 来表征。
通过红外光语法的表征
利用脂族胺和聚合物官能化的整体材料在洗涤和干燥之后通过
红外光谱法(IR)来表征。在利用KBr改性之前和之后，在制备整体 材料粉末的球粒之后以透射模式进行分析。在改性整体材料的光谱中， 在1654cnT'和1556cm—4见察到酰胺带的起始点，并且酸酐官能团的特 征带在1855cnfi和1780cnf"肖失。附图5示出了一个实例，其示出了 在利用正十二烷基胺进行改性之前和之后由马来酸酐整体材料制备的 粉末的IR光镨的变化。 通过荧光法的表征
利用特定相互作用的受体改性的整体材料通过在580nm激发的抗 生蛋白链菌素-Cy3所携带的标示物在532nm的荧光来表征。利用抗生 蛋白链菌素改性的样品观察到清晰的荧光，而参考整体材料则没有荧 光。
通过氮元素分析的表征
利用各种分子(如胰蛋白酶)改性的整体材料通过氮元素分析进 行表征。
压力损失的测量
由化学官能化导致的结构改变伴随有对整体材料渗透性的有限 改变。多孔结构的堵塞被避免。在不同溶剂流速下的压力测量显示出 压力损失的有限增加。图1所示结果示出了在利用正己胺处理之后获 得的改进的变化。
在胰蛋白酶反应器上BAEE的水解
利用胰蛋白酶官能化的整体材料相的酶活性通过研究N-苯甲酰 精氨酸乙基酯(BAEE)的水解动力学来测量。由以下的不同操作程序 制备的胰蛋白酶反应器通过注射器驱动器提供底物溶液，并且被连接 在放置于紫外光镨仪中的循环池的下游。通过在253nm测量吸光率来 连续监测水解的效力。
本发明马来酸酐整体材料的流体性能使用下面所述的不同方法 表征。
在低压下的流体表征
通过热、光化学或放射化学聚合由一些马来酸酐配制剂制备的具
有高渗透性的整体材料在低压下进行流速测量(THF、曱苯，在小于 0. 05bar的恒定压力下)。附图6示出了曱苯经过相的流动性能，该 相由在UV辐射下在lmm柱中聚合1小时并且未改性的MA/BMA/CHVE 单体构成(低压力损失，在长度20cm和75jLim内径的柱上3bar )。 在高压下的流体表征
通过在内径为75 Mm-lmm的毛细管中热、光化学或放射化学聚合 由一些马来酸酐配制剂制备的具有较低渗透性的马来酸酐整体材料进 行压力损失测量。溶剂的流速由HPLC泵(水)保证为lyl/min至几 十ju 1/min的速率，或者通过高压注射器驱动器(Harvard Instrumentation)保证。对于在长度20cm和75 "内径的毛细管中 以1 p 1/min的速率流动的THF测得可达到150bar的压力。
微系统的流体表征
在用派热克斯玻璃封盖的SU-8光刻树脂的通道内制备的包含马 来酸酐整体材料的孩i系统的流体表征在1 ju l/min-10ju 1/min的THF 流速下进行。附图1中所示出的标记为C和D的曲线示出了在利用正 己胺官能化之前(C点)和之后(D点)聚合时间对微系统的流体性能 的影响，该微系统具有宽100jum且高150jam的通道，在4cm的长度 上含有马来酸酐整体材料。
整体材料的形态学表征
根据本发明制备的马来酸酐整体材料通过扫描电子显微镜来表 征。附图7示出了具有高马来酸酐含量的四种整体材料相图7a: MA/CHVE/BMA单体的混合物，其28%的可聚合官能团源自马来酸酐，致 孔剂包含醋酸乙酯；图7b: MA/CHVE/BMA单体的混合物，其28°/。的可 聚合官能团源自马来酸酐，致孔剂包含曱苯；图7c: MA/CHVE单体的 混合物，其50°/。的可聚合官能团源自马来酸酐，致孔剂包含醋酸乙酯； 图7d: MA/DVE3单体的混合物，其50%的可聚合官能团源自马来酸酐， 致孔剂包含醋酸乙酯。使用SCION图象分析软件进行大孔性
寸分析。
根据第五个方面，本发明涉及官能化的整体材料用于分析微系统
的各种用途。优选地，本发明的官能化的整体材料被用作
-通过色镨法分离分子用的相，该色谱法选自亲合，疏水相互
作用，离子，电色谱，毛细管电泳；
-承载酶或化学反应的反应物或催化剂的反应器， -化合物的吸收、分析和检测用的载体。
具体实施例方式
通过阅读下述非限定性的实施例可以更好地理解本发明。 实施例1:通过用正己胺官能化获得的分离反应器 进行纳米液相色i普类型(nano-LC)的分析来评价柱的色i普性能， 所述柱由在毛细管中制备并通过与烷基胺反应官能化的马来酸酐整体 材料获得。通过将0. 1 ja 1至1 ju 1的浓度为80 fmo1/ n 1至800 fmo1/ 4 1的消化物Uigestats)溶液注入到内径为75lam且长为5至20cm 的柱中来进行细胞色素C和P-牛乳糖的消化物中所含的肽的分离试 验，通过水-乙腈线性梯度进行洗脱。
利用含20重量y。单体和由曱苯和环己烷构成的致孔剂的溶液充填
玻璃毛细管，该玻璃毛细管长为20cm，涂覆有聚酰亚胺，内径为75 jum，其内表面利用硅烷如Y-氨丙基三甲氧基硅烷(Y-APS)改性。 这个柱然后在电子束作用下聚合，剂量为100kGy，剂量率为0.68 kGy/s，通量(passages )为25kGy。在聚合之后，用THF以1 |u 1/min 将该柱洗涤1小时，然后通过在THF中的C6胺(10重量％)改性2小 时，通过灌注THF 1小时和TRIS緩沖液1小时进行洗涤。在分离之前， 通过灌注水乙腈混合物(50-50重量％ )稳定该柱。对于长度为20cm 的柱来说，进行的压力分析不超过49bar。
在含有正己胺官能化的整体材料的长5cm的柱中显示出分离主要 肽的可行性。附图8示出了在长8cm且内径75jam的柱上分离细胞色 素C消化物(8Gfmol/|il)的过程中，由与液相纳米色谱联用的质i普 仪所获得的示踪曲线。细胞色素C的最疏水的肽被分离，并且显示出
大于15分钟的驻留时间。
实施例2:胰蛋白酶消化反应器
在长8cm且内径75 n m的柱上进行胰蛋白酶消化。整体材料在UV 辐射下聚合10分钟，然后洗涤l小时，并且在4。C下用0. Olmg/ml在 PBS磷酸盐緩冲液中的胰蛋白酶对其进行改性1小时。该柱然后用PBS 緩沖液然后用TRIS緩冲液洗涤。在含有用胰蛋白酶官能化的马来酸酐 整体材料的长8cm且内径75Mm的毛细管上以3. 5 ju 1/min的流速连续 进行20pmo1细胞色素C的消化。附图9给出了由50pl的消化物溶液 获得的MALDI TOF质谱。通过数据检验可以确认具有65%序列重叠的
蛋白质。
实施例3:消化反应器
在长10cm且内径lmm的柱上进行N-苯曱酰精氨酸乙基酯(BAEE) 的水解。整体材料进行UV聚合1小时，然后使用THF洗涤，并且通过 在4°C下灌注4小时，用0. Olmg/ml在PBS緩冲液中的胰蛋白酶进行 改性。该柱然后用PBS緩冲液然后用TRIS緩冲液洗涤。利用在253nm 的UV光谱检测通过动态灌注进行BAEE (0.25mM)的水解。如附图10 中的图所示，当恰当选择在柱中的停留时间时，BAEE的水解得到接近 91°/。的收率(长10cm且内径lmm的毛细管，含有通过胰蛋白酶官能化 的马来酸酐整体材料)。
实施例4:亲合反应器
抗生蛋白链菌素被固定在通过UV辐射聚合制备的马来酸酐整体 材料上。利用生物素标记的荧光团进行特定的相互作用。通过生物素 化的标示物Cy5的荧光成象来显示偶合效力。
实施例5:热阀
在包含通道的流体微系统中制备多孔相，该通道经过相同截面且 充填有通过具有末端胺官能团的聚(NIPAM)官能化的整体材料的100 ym长度的室。室的温度可以使用插入到微系统结构中的加热电阻进 行改变。在可变温度下在通道中通过水流试验显示了通过受控升温所 模拟的响应和官能化效力；根据所进行的改性的条件，当施加lbar的压力时，测量的流速在20。C是6n 1/min，并且在40°C下升高到20 至40 m 1/min的数值。
权利要求
1.具有可官能化基团的聚合物整体材料，其特征在于这些基团是马来酸酐单元。
2. 权利要求1的整体材料，其特征在于，它包含通过作为基础 单体的马来酸酐与具有电子给体性质的烯属共聚单体之间的自由基反 应所形成的交替共聚物。
3. 权利要求1和2之一的整体材料，其中马来酸酐官能团以每 十个可聚合官能团之一直至每两个可聚合官能团之一而存在。
4. 权利要求1-3中任一项的整体材料的制备方法，其特征在于， 该方法在于包含基础组合物的组合物的自由基聚合反应，该基础组合 物包含- 作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属 共聚单体和/或与其它具有电子给体或受体性质的烯属单体结合；- 致孔溶剂的混合物， 所述基础组合物任选地添加有热引发剂或光引发剂。
5. 权利要求4的方法，其特征在于，该方法包括组合物A的热 聚合反应，该组合物A包含添加有热引发剂的基础组合物，所述反应 在40-90°C的温度下进行1-6小时。
6. 权利要求4的方法，其特征在于，该方法包括预先脱气的基 础组合物的光化学聚合反应，所述反应包括以下步骤i. 利用均化和脱气的基础组合物充填容器物品；ii. 将充填的管子在强度为0. 01-100mW/cm2的UV灯下放置大约 20分钟至2小时30分钟的时间，直到获得整体材料。
7. 权利要求4的方法，其特征在于，该方法包括组合物B的光 化学聚合反应，该组合物B包含添加有光引发剂的基础组合物，所述 反应包括以下步骤i.利用脱气和均化的组合物B充填容器物品； ii.将容器物品在强度为0. 01-100mW/cm2的UV灯下放置大约1 分钟至60分钟的时间，直到获得整体材料。
8. 权利要求4的方法，其特征在于，该方法包括基础组合物的 放射化学聚合反应，所述反应包括以下步骤i. 利用均化和脱气的基础组合物充填容器物品；ii. 利用10-1000kGy的剂量，以约0. 01至100kGy/s的剂量率 照射充填的容器物品，直到获得整体材料。
9. 权利要求5-8中任一项的方法，其特征在于，该方法包括另 外的步骤iii，该步骤iii用于利用惰性有机溶剂将在步骤ii获得的 整体材料洗涤与大约IOO个柱容积相对应的时间。
10. 权利要求5-8中任一项的方法，其特征在于，所述方法包括 通过利用亲核化合物接枝来进行充当所述整体材料的载体的壁的表面 预处理步骤。
11. 权利要求6-8中任一项的方法，其特征在于，容器物品包括 由玻璃、二氧化硅、硅、聚合物材料(热塑性聚合物材料，网状聚合 物材料，光刻树脂)或由这些各种类型材料的组合构成的各种几何形 状的系统和装置，其包括直径为100nm至5cm的通道或室。
12. 在权利要求4-11中任一项的整体材料的制备方法中使用的 基础组合物，其特征在于该基础组合物包含- 作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属 共聚单体和/或与其它具有电子给体或受体性质的烯属单体结合；- 致孔溶剂的混合物， 并且- 相对于单体混合物中可聚合官能团的摩尔数计算的马来 酸酐的摩尔含量为0. 1至0. 5，优选0. 2至0. 5;- 单体致孔溶剂之比为10-90重量％至25-75重量％。
13. 在权利要求5的方法中使用的组合物A，其特征在于该组合 物A包含添加有热引发剂的权利要求12的基础组合物，并且该热引发 剂以0. 05-5重量％的浓度存在。
14. 在权利要求7的整体材料的制备方法中使用的组合物B，其 特征在于，该组合物B包含添加有光引发剂的权利要求12的基础组合 物，并且该光引发剂以0. 2至0. 5重量％的浓度存在。
15. 权利要求12-14中任一项的组合物，其特征在于，共聚单体 选自苯乙烯和单或多官能苯乙烯衍生物，单或多官能乙烯基醚，N-乙烯基衍生物，单或多官能丙烯酸和甲基丙烯酸酯，单或多官能丙烯 酰胺和甲基丙烯酰胺，单和多官能N-烷基或N-芳基马来酰亚胺。
16. 权利要求12-15中任一项的组合物，其特征在于，致孔溶剂 的混合物包含至少两种选自以下的溶剂戊烷，己烷，环己烷，石油 醚，甲苯，二喁烷，四氢呋喃，二氯曱烷，醋酸乙酯，醇。
17. 权利要求12-16中任一项的组合物，其特征在于，该组合物 包含马来酸酐和三甘醇二乙烯基醚，其中在50-50重量％醋酸乙酯环 己烷溶剂混合物中马来酸酐与乙烯基不饱和度的摩尔比为1: 1。
18. 权利要求12-15中任一项的组合物，其特征在于，该组合物 包含马来酸酐和1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚，其中在50-50重量％ 醋酸乙酯环己烷溶剂混合物中马来酸酐与乙烯基不饱和度的摩尔比 为1: 1。
19. 权利要求1-3中任一项的整体材料，其特征在于，马来酸酐 官能团通过与亲核化合物反应进行官能化。
20. 权利要求19的整体材料，其特征在于，亲核化合物通过灌 注的方式或者以水溶液、有才几溶液、水-有机溶液，乳液或细小乳液或 微乳液的形式添加。
21. 权利要求19和20之一的整体材料，其特征在于亲核化合物 选自带有至少一个亲核官能团的简单有机化合物(如脂族或芳族胺， 醇，酚，膦，以及具有活化氢的化合物)、具有更为复杂的烃骨架和/ 或带有多个中性或离子化学官能团的化合物、低聚物和合成聚合物、 蛋白质、酶、抗体、核酸。
22. 权利要求19-21中任一项的整体材料的用途，用作通过色谱 法分离分子用的相，该色i普法选自亲合，疏水相互作用，离子，电 色i脊，毛细管电泳。
23. 权利要求19-21中任一项的整体材料的用途，作为承栽酶或 化学反应的反应物或催化剂的反应器。
24. 权利要求19-21中任一项的整体材料的用途，作为化合物的 吸收、分析和检测用的载体。
全文摘要
本发明涉及聚合物整体材料，该材料包含通过作为基础单体的马来酸酐与具有电子给体性质的烯属共聚单体之间的自由基反应所形成的交替共聚物。本发明还涉及所述整体材料的制备方法，该方法在于包含基础组合物的组合物的自由基聚合反应，该基础组合物包含作为基础单体的马来酸酐，其与具有电子给体性质的烯属共聚单体和/或与其它具有电子给体或受体性质的烯属单体结合；致孔溶剂的混合物，所述基础组合物任选地添加有热引发剂或光引发剂。
文档编号B01J20/26GK101171075SQ200680014829
公开日2008年4月30日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年4月8日
发明者K·许达, X·科克雷 申请人:里尔科学技术大学