專利名稱：配體接枝官能化基材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配體官能化基材以及用于制備該基材的方法。該官能化基材可用于從生物樣品中選擇性結(jié)合和除去生物材料，例如病毒。
背景技術(shù)：
靶標(biāo)生物材料，例如病毒和生物大分子(包括活細(xì)胞的組分或產(chǎn)物，例如蛋白質(zhì)、 碳水化合物、脂質(zhì)和核酸)的檢測、定量、分離和純化一直以來都是研究人員的目標(biāo)。從診斷上來講，檢測和定量是重要的，例如，作為各種生理狀況(例如疾病)的指示。對于治療和在生物醫(yī)學(xué)研究中，生物大分子的分離和純化是重要的。生物大分子例如酶(其為特殊的一類能催化化學(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì))在工業(yè)上也是有用的；已對酶進(jìn)行了分離、純化，然后用于制備甜味劑、抗生素和多種有機(jī)化合物(例如乙醇、乙酸、賴氨酸、天冬氨酸和生物有用的產(chǎn)品，例如抗體和類固醇)。
在其體內(nèi)天然狀態(tài)下，這些生物大分子的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的生物活性一般來講保持在相當(dāng)窄的PH和離子強(qiáng)度范圍內(nèi)。因此，任何分離和純化操作必須考慮這些因素以便所得的處理后的生物大分子具有效力。
根據(jù)溶質(zhì)在流動(dòng)相(其可以是氣體或液體)和固定相之間的交換，可對生物產(chǎn)物混合物進(jìn)行色譜分離和純化操作。由于各溶質(zhì)與固定相的結(jié)合相互作用不同，溶液混合物中各種溶質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)分離。當(dāng)受到流動(dòng)相的離解和置換作用時(shí)，與相互作用不太強(qiáng)的溶質(zhì)相比，較強(qiáng)的結(jié)合相互作用一般導(dǎo)致保留時(shí)間較長，從而可以實(shí)現(xiàn)分離和純化。
大多數(shù)當(dāng)前的捕獲或純化色譜法是通過常規(guī)的柱色譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。這些技術(shù)在下游純化中具有嚴(yán)重的瓶頸問題，因?yàn)槭褂眠@種技術(shù)的通過量比較低。緩解這些問題的嘗試包括增加色譜柱的直徑，但這繼而由于有效且可重復(fù)性裝柱的困難而面臨挑戰(zhàn)。較大的色譜柱直徑還會增加難以解決的溝流發(fā)生。另外，在常規(guī)的色譜柱中，當(dāng)檢測到所需要產(chǎn)物的漏過量高于某一水平時(shí)，所述吸收操作會被停止。這會引起吸附介質(zhì)的動(dòng)態(tài)吸附或有效吸附容量將顯著小于總吸附或靜態(tài)吸附容量。鑒于一些色譜樹脂成本較高，這種有效性的縮減會導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)后果。
聚合物樹脂被廣泛用于各種靶標(biāo)化合物的分離和純化。例如，基于離子基團(tuán)的存在、基于靶標(biāo)化合物的尺寸、基于疏水相互作用、基于特定的受體-配體親和相互作用，或基于共價(jià)鍵的形成或前述相互作用的組合，聚合物樹脂可用于純化或分離靶標(biāo)化合物。在本領(lǐng)域中，需要對病毒具有增強(qiáng)的親和力的聚合物基材，以使得能從生物樣品有效除去病毒。在本領(lǐng)域中還需要配體官能化膜，該膜可克服擴(kuò)散和結(jié)合的局限性，并且可以在高通過量和較低壓降下操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及配體官能化基材(優(yōu)選多孔基材)和制備該基材的方法。更具體地講， 該官能化基材包括基礎(chǔ)基材，優(yōu)選多孔基礎(chǔ)基材，其已被改性以提供接枝配體基團(tuán)，該接枝配體基團(tuán)具有用于結(jié)合帶電生物材料(例如病毒)的必要特異性結(jié)合能力。所述配體官能化基材可描述為基材與式I或II的配體化合物的接枝反應(yīng)產(chǎn)物
權(quán)利要求
1.一種制品，包括基材和從其表面伸出的接枝聚乙烯亞胺配體基團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述聚乙烯亞胺配體基團(tuán)為下式中的一者或多者
其中“ ”為接枝至所述基材的表面和所述聚乙烯亞胺配體基團(tuán)的二價(jià)連接基團(tuán)， χ可為0，y至少為1，且x+y為2至50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，還包括在所述基材的表面上的接枝的季銨基團(tuán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述基材為多孔基材。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制品，其中所述多孔基材選自多孔膜、多孔非織造網(wǎng)或多孔纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述基材選自熱塑性聚合物和多糖聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制品，其中所述聚乙烯亞胺基團(tuán)包含y個(gè)由式-(CH2CH2NH)y-表示的重復(fù)單元，其中y至少為2。
8.一種制品，包括a)具有從基材表面伸出的接枝的親電官能團(tuán)的經(jīng)取代的基材與b) 如下配體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
9.一種制品，包括具有間隙表面和外表面的多孔基礎(chǔ)基材；和從所述多孔基礎(chǔ)基材的表面伸出的接枝的配體基團(tuán)，其中所述接枝的配體基團(tuán)包含接枝的親電官能團(tuán)與如下配體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述接枝的親電官能團(tuán)選自(i)環(huán)氧基團(tuán)或開環(huán)的環(huán)氧連接基團(tuán)、(ii)吖內(nèi)酯基團(tuán)或開環(huán)的吖內(nèi)酯連接基團(tuán)、(iii)異氰酸基或(iv)鹵素基團(tuán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，還包括接枝的離子基團(tuán)或親水性基團(tuán)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制品，其中所述接枝的離子基團(tuán)為接枝的季銨基團(tuán)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述多孔基礎(chǔ)基材為微孔的。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述制品還包括接枝的親水性基團(tuán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述多孔基礎(chǔ)基材包括多孔膜、多孔非織造網(wǎng)或多孔纖維。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制品，其中所述接枝物質(zhì)包括(a)包含環(huán)氧基團(tuán)、異氰酸基或吖內(nèi)酯基團(tuán)的第一接枝的親電官能團(tuán)與(b)如下配體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
17.一種制備配體官能基材的方法，包括1)提供熱塑性聚合物或多糖聚合物基材；2)將官能團(tuán)接枝至所述基材的表面以制備具有從其表面伸出的接枝的親電官能團(tuán)的基材；和3)使所述接枝的親電官能團(tuán)與如下配體化合物反應(yīng)
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000 ；從而制得具有從所述基材的表面伸出的接枝配體基團(tuán)的基材。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括1)提供具有間隙表面和外表面的多糖基材；2)使所述基礎(chǔ)多糖基材與具有可與所述多糖基材的羥基反應(yīng)的第一官能團(tuán)并具有第二親電官能團(tuán)的接枝化合物接觸，以制得具有接枝的親電基團(tuán)的表面改性多糖基材；3)使所述表面改性多糖基材與如下配體化合物接觸
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
19.一種制備配體官能基材的方法，包括1)提供多孔的多糖基材；2)使所述多糖基材與具有可與所述多糖基材的羥基反應(yīng)的第一官能團(tuán)并具有第二烯鍵式不飽和基團(tuán)的接枝化合物接觸，以制得具有接枝的烯鍵式不飽和基團(tuán)的基材；3)使所述具有接枝的烯鍵式不飽和基團(tuán)的基材與溴化試劑接觸，以制得具有接枝的溴基團(tuán)的基材；4)使所述具有接枝的溴基團(tuán)的基材與如下配體化合物接觸 H2N—(CH2CH2N)x-(CH2CH2NH)y——H
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述接枝化合物為縮水甘油基烯丙基醚。
21.一種制備配體官能基材的方法，包括1)提供熱塑性聚合物基材；2)通過電離輻射將官能團(tuán)接枝至所述基材的表面，以制備具有從其表面伸出的接枝的親電官能團(tuán)的基材；和3)使所述接枝的官能團(tuán)與如下配體化合物反應(yīng)
其中χ和y至少為1，且x+y為2至2000 ；從而制得具有從所述基材的表面伸出的接枝的配體基團(tuán)的基材。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，包括如下步驟a)提供多孔熱塑性聚合物基礎(chǔ)基材；b)使所述多孔熱塑性聚合物基礎(chǔ)基材吸入第一溶液以形成吸液的多孔基礎(chǔ)基材，所述第一溶液包含至少一種具有(a)可自由基聚合的基團(tuán)和(b)另外的親電官能團(tuán)的接枝單體；c)使所述吸液的多孔基礎(chǔ)基材暴露于控制量的電子束輻射以形成具有接枝的親電官能團(tuán)的第一官能化基材，d)使所述具有接枝的親電官能團(tuán)的官能化基材與如下配體化合物反應(yīng)
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述吸入溶液還包含具有(a)可自由基聚合的基團(tuán)和(b)離子基團(tuán)或親水性基團(tuán)的第二接枝單體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括如下步驟使所述第一官能化基材吸入第二溶液以形成第一吸液的官能化基材，所述第二溶液包含具有(a)可自由基聚合的基團(tuán)和(b)第二季銨基團(tuán)的第二接枝單體，以及使所述第一吸液的官能化基材暴露于控制量的電子束輻射以形成第二官能化基材，所述第二官能化基材包含連接至所述多孔基礎(chǔ)基材的表面的接枝的季銨基團(tuán)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述接枝的聚乙烯亞胺配體基團(tuán)為下式中的一者或多者
其中“ ”為接枝至所述基材的表面和所述聚乙烯亞胺配體基團(tuán)的二價(jià)連接基團(tuán)， χ可為0，y至少為1，且x+y為2至50。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括在所述基材的表面上的接枝的季銨基團(tuán)。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述基材為多孔基材。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述多孔基材選自多孔膜、多孔非織造網(wǎng)或多孔纖維。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述聚乙烯亞胺基團(tuán)包含y個(gè)由式-(CH2CH2NH)y-表示的重復(fù)單元，其中y至少為2。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括接枝的親水性基團(tuán)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述接枝的親水性基團(tuán)為接枝的聚氧化烯基團(tuán)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述多孔基材為微孔基材。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述熱塑性聚合物包括聚(偏二氟乙烯)。
34.一種通過權(quán)利要求21所述的方法制備的制品。
35.一種制品，包括具有間隙表面和外表面的多孔熱塑性基礎(chǔ)基材；和從所述多孔基礎(chǔ)基材的表面伸出的輻射接枝的配體基團(tuán)，其中所述接枝的配體基團(tuán)包含接枝的親電官能團(tuán)與如下配體化合物的反應(yīng)產(chǎn)物
其中χ可為0，y至少為1，且x+y為2至2000。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其中所述接枝的親電官能團(tuán)選自(i)環(huán)氧基團(tuán)或開環(huán)的環(huán)氧連接基團(tuán)、(ii)吖內(nèi)酯基團(tuán)或開環(huán)的吖內(nèi)酯連接基團(tuán)、(iii)異氰酸基或(iv)鹵素基團(tuán)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其中所述多孔基礎(chǔ)基材為微孔的。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其中所述制品為親水性的。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其中所述多孔基礎(chǔ)基材包括多孔膜、多孔非織造網(wǎng)或多孔纖維。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其中所述電離輻射接枝的親電官能團(tuán)包括環(huán)氧基團(tuán)、開環(huán)的環(huán)氧基團(tuán)、異氰酸根基團(tuán)、嚇內(nèi)酯基團(tuán)或開環(huán)的嚇內(nèi)酯基團(tuán)。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，還包括接枝的離子基團(tuán)或親水性基團(tuán)。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其中所述熱塑性聚合物包括聚(偏二氟乙烯)。
全文摘要
本發(fā)明公開了聚乙烯亞胺配體官能化基材、制備配體官能化基材的方法以及使用官能化基材的方法。
文檔編號G01N33/566GK102186908SQ200980140807
公開日2011年9月14日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者卡納安·塞莎德里, 杰拉爾德·K·拉斯穆森, 克林頓·P·沃勒, 道格拉斯·E·韋斯, 何毅, 馬克·R·埃策爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司, 威斯康星大學(xué)