专利名称：配体官能化的聚合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及配体-官能化聚合物，和用于制备其的方法。该官能化聚合物可用于从生物样品中选择性结合和除去生物材料，例如病毒。
背景技术：
靶标生物材料，例如病毒和生物大分子(包括活细胞的组分或产物，例如蛋白质、碳水化合物、脂质和核酸)的检测、定量、分离和纯化一直以来都是研究人员的目标。从诊断 上来讲，检测和量化是重要的，例如，作为各种生理状况诸如疾病的指示。生物大分子的分离和纯化对治疗性使用和生物医学研究十分重要。生物大分子例如酶(其为特殊的一类能催化化学反应的蛋白质)在工业上也是有用的；已对酶进行了分离、纯化，然后用于制备甜味剂、抗生素和多种有机化合物(例如乙醇、乙酸、赖氨酸、天冬氨酸和生物有用的产品，例如抗体和类固醇)。在活的有机体内的天然状态下，这些生物大分子的结构和相应的生物活性一般来讲保持在相当窄的PH和离子强度范围内。因此，任何分离和纯化操作必须考虑这些因素以得到具有效力的处理后生物大分子。使用某些离子聚合物，尤其是阳离子聚合物来使细胞和/或细胞碎片絮凝，以及使蛋白质沉淀是已知的。相似地，已经使用离子聚合物来改变过滤介质以在深度过滤或膜吸收体类型应用中提高从工艺液流中移除杂质。随着被处理介质的传导率增加(即，随着含盐量增加)，这些絮凝剂的效能通常降低。本领域需要在高离子强度条件下对生物物质具有提高的亲和力的聚合物材料。根据溶质在流动相(其可以是气体或液体)和固定相之间的交换，可对生物产物混合物进行色谱分离和纯化操作。溶液混合物中各种溶质实现分离，是由于改变了各溶质与固定相的结合相互作用；当受到流动相的解离和置换作用时，与相互作用不太强的溶质相t匕，较强的结合相互作用一般导致保留时间较长，以该方式，可以实现分离和纯化。当前的捕获或纯化色谱法是通过传统的柱色谱技术实现的。这些技术在下游纯化中具有严重的瓶颈问题，因为使用这种技术的通过量比较低。对于缓解这些问题的尝试包括增加色谱柱的直径，但这继而会由于装柱有效性和再生性困难而面临挑战。较大的色谱柱直径还会增加难以解决的沟流发生率。同样，在传统的色谱柱中，当检测到可取产物的漏过量高于某一水平时，所述吸收操作会被停止。这会引起吸附介质的动态吸附或有效吸附容量将显著小于总吸附或静态吸附容量。鉴于一些色谱树脂成本较高，这种有效性的缩减会导致严重的经济后果。聚合物树脂被广泛用于各种目标化合物的分离和纯化。例如，可根据离子基团的存在、根据靶标化合物的大小、根据疏水相互作用、根据亲和相互作用或根据共价键的形成而将聚合物树脂用于纯化或分离靶标化合物。在本领域中，需要对病毒具有增强亲和力的聚合物基底，以使得能从生物样品选择性除去病毒。在本领域中还需要配体官能化膜，该膜可克服扩散和结合的限制，并且可以在高通过量和较低压降下操作。
发明内容
本发明涉及配体官能化的聚合物，和制备其的方法。更具体地讲，配体官能化的聚合物包括基体聚合物，具有羰基官能团，其已被改性以提供具有用于结合电中性或带负电的生物材料如细胞、细胞碎片、细菌、孢子、病毒、核酸和蛋白质的必要亲和力的接枝配体基团。 在一些实施例中，配体官能化的聚合物可以用作絮凝剂，从而生物样品(例如细胞培养流体)被接触，导致带负电和/或中性物种结合到所述聚合物并从溶液或悬浮液中沉淀。在另一个实施例中，基础基底(例如微孔膜或粒子)可以由所述配体官能化的聚合物涂布。在另一个实施例中，所述配体官能化的聚合物可以接枝到基础基底的表面。 可以将所述配体官能化的聚合物描述为羰基官能化聚合物的反应产物，例如二丙酮(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物，和式I的配体化合物
R3 R3 KR3
I .,丨 Il ,R
HN—R—N—Nv
R4 I其中R2为共价键、C2至C12亚烷基、C5-C12 (杂)亚芳基、
R3 NRR3 KR3
~ 或-R9-N J~ ·
-".Ai R9为C2至C12亚烷基或C5-C12 (杂)亚芳基，各R3独立地为H、-OH、C1-C12烷基或C5-C12 (杂)芳基，优选为H或C1-C4烷基，R4 为 H、C1-C12 烷基、C5-C12 (杂)芳基或-N (R3)2，优选为 H 或 C1-C4 烷基。提供了制备配体官能化基底的方法。在一些实施例中，所述方法包括任选地在存在酸催化剂的情况下使羰基官能化聚合物与式I的配体化合物反应。提供具有接枝侧配体基团的官能化聚合物，所述配体基团具有式II
ff f3 /R3
— j\[-U-Jsf
、R4 II其中R1为H、C1-C12烷基或C5-C12 (杂)芳基，优选为C1-C12烷基；R2为共价键、C2至C12亚烷基或C5-C12 (杂)亚芳基权利要求
1.一种配体官能化的聚合物，其包含经侧胍基官能化的羰基-官能化(共)聚合物。
2.根据权利要求I所述的配体官能化的聚合物，其中所述侧胍基具有下式
3.根据权利要求I所述的配体官能化的聚合物，其中所述侧胍基具有下式
4.根据权利要求I所述的配体官能化的聚合物，其中所述羰基官能化(共)聚合物选自丙烯醛、乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮、乙烯基异丁基酮、双丙酮(甲基)丙烯酰胺、丙烯酸丙酮酯、一氧化碳共聚物、和双丙酮(甲基)丙烯酸酯(共)聚合物。
5.根据权利要求2所述的配体官能化的聚合物，其包含聚合的下式的单体单元
6.根据权利要求2所述的配体官能化的聚合物，其包含聚合的下式的单体单元
7.根据权利要求4所述的配体官能化的聚合物，其还包括亲水单体单元。
8.根据权利要求2所述的配体官能化的聚合物，其具有下式
9.一种聚合物絮凝剂，其包含权利要求I所述的配体官能化的聚合物。
10.一种官能化的基底，其包含基础基底，所述基础基底在其表面上具有权利要求I所述配体官能化的聚合物。
11.根据权利要求10所述的官能化的基底，其中所述配体官能化的聚合物被涂布在所述基底上。
12.根据权利要求10所述的官能化的基底，其中所述配体官能化的聚合物被接枝在所述基底上。
13.根据权利要求10所述的官能化的基底，其中所述基础基底是多孔的。
14.根据权利要求13所述的官能化的基底，其中所述多孔的基础基底为微孔的基础基。
15.根据权利要求13所述的官能化的基底，其中所述多孔的基础基底为非织造幅材。
16.一种从流体中分离生物物质的方法，其包括使所述流体与权利要求10所述的官能化的基底接触从而形成包含所述官能化的基底和所述生物物质的络合物，和分离所述络合物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述生物物质选自细胞、细胞碎片、病毒、蛋白质、核酸和内毒素。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述官能化基底选自粒子、纤维、膜或片。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述官能化的基底为织造或非织造幅材。
20.一种从流体中分离生物物质的方法，其包括使所述流体与权利要求I所述的聚合物接触从而形成包含所述聚合物和所述生物物质的沉淀或络合物，和分离所述沉淀或络合物。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述生物物质选自细胞、细胞碎片、病毒、蛋白质、核酸和内毒素。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述细胞选自古细菌、细菌和真核生物。
23.根据权利要求20所述的方法，其中所述生物流体衍生于细胞培养或发酵过程。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述流体在分离所述沉淀之后包含纯化的蛋白或酶的溶液。
25.根据权利要求20所述的方法，其中所述分离的沉淀包含纯化的蛋白或酶。
26.根据权利要求20所述的方法，其中所述流体的含盐量为至少50mM。
27.根据权利要求20所述的方法，其中所述流体的含盐量为至少lOOmM。
全文摘要
本发明公开了配体官能化基底、制备配体官能化基底的方法以及使用官能化基底的方法。
文档编号G01N33/543GK102893152SQ201180010195
公开日2013年1月23日 申请日期2011年2月16日 优先权日2010年2月18日
发明者杰拉尔德·K·拉斯穆森, 凯瑟琳·A·博托夫, 凯南·塞沙德里, 埃林·A·赛特怀特, 小罗伯特·T·菲茨西蒙斯, 詹姆斯·I·亨布里, 马赫福扎·B·阿里 申请人:3M创新有限公司