專利名稱：表面張力測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種測量表面張力的方法，具體地，本發(fā)明涉及通過用探針接觸孔板(well plate)的孔(well)中的樣品表面來進(jìn)行表面張力測量的孔板的設(shè)計(jì)。本發(fā)明能用來測量物質(zhì)的表面化學(xué)性質(zhì)，例如藥物。
背景技術(shù)：
例如藥物等物質(zhì)的兩親性和表面活性性質(zhì)與其在胃腸道中的吸收性、其在組織中的分布、特別是其血-腦屏障(BBB)滲透性、肝臟代謝性和排尿作用，即所謂的ADME性質(zhì)相關(guān)。兩親性和去污性(detergent properties)傳統(tǒng)上通過測量物質(zhì)對水表面張力的影響來確定。另一種傳統(tǒng)使用的估計(jì)ADME性質(zhì)的方法是確定物質(zhì)在辛醇/水中的分配系數(shù)(log P)。
當(dāng)將兩親物質(zhì)加入含水溶液(aqueous solution)中時(shí)，物質(zhì)分配到空氣/水交界面中，引起表面張力的減小(表面壓力的增大)。表面張力例如能通過測量施加到空氣/水交界面中的探針上的力來進(jìn)行測量，這種探針能呈薄鉑板的形式，例如Wilhelmy板，其放置在空氣/水交界面中。探針的另一種構(gòu)造呈小直徑金屬線的形式。
當(dāng)粘附到探針上的液體量改變時(shí)，就證明了表面張力的改變。當(dāng)液體的表面張力減小時(shí)，粘附到探針的數(shù)量線性減小，反之亦然。粘附的液體對探針施加垂直力，能用微量天平檢測該力。
通常，表面張力測量技術(shù)需要很大的試劑體積和很長的試驗(yàn)時(shí)間，然而，新候選藥物的篩選的巨大增長需要適用于廣泛表面張力范圍的迅速而可靠的技術(shù)。另外，由于經(jīng)濟(jì)原因，對于例如候選藥物等昂貴物質(zhì)來說，試劑體積的小型化是特別希望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用來測量樣品表面張力的方法，包括提供孔板，該孔板包含至少一個(gè)由孔壁確定的孔，所述孔壁確定孔口，孔壁形成用來容納被試驗(yàn)的樣品的空間，使探針與所述孔中的樣品的表面接觸，和測量樣品施加到探針上的力，該方法特征在于孔壁相對于由孔口確定的平面傾斜，使得孔的橫截面在從孔口到孔底部的方向上減小，以便提供一種幾何結(jié)構(gòu)，該幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在所述孔中樣品的液面的平的或凸的形狀，并且，至少面對樣品空間的孔壁表面包括抗靜電材料，以及提供用來從所述孔耗散靜電的手段。
需要抗靜電材料帶走或放掉可能出現(xiàn)在樣品孔中的可能的靜電，否則靜電可能干擾測量。用來從樣品孔耗散可能的靜電的手段可以由包括或覆蓋有抗靜電材料的孔板的選定部分提供。因而，手段可包括提供以抗靜電材料制成的整個(gè)孔板、或提供以抗靜電材料制成的孔板的整個(gè)表面，和使孔板接地以從樣品孔帶走可能的電荷。除了樣品孔或其例如呈覆層形式的表面之外，孔板的與其相關(guān)或連接到其上的特定部分或區(qū)域也能形成多個(gè)區(qū)域或通道，這些區(qū)域或通道包括與孔相通的抗靜電材料，通過這些區(qū)域或通道，電荷能被帶走或排出。因而，除了孔的部分之外，本發(fā)明中使用的術(shù)語孔板的“選定部分”還打算包括整個(gè)孔板，例如包括一個(gè)層，譬如這種選定部分的表面層。
前述橫截面指的是孔的一橫截面，該橫截面平行于由孔口確定或包含孔口的平面。這也意味著孔的該橫截面的直徑在從孔口到孔底部的方向上減小。優(yōu)選地，孔成形為錐形或截頭圓錐形。本發(fā)明還涉及一種孔板，其適用于上述方法?？装迦鐧?quán)利要求中所述的那樣定義。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，孔板由抗靜電材料、即導(dǎo)電材料或耗散材料作出，以防止測量期間的靜電干擾。
試驗(yàn)樣品優(yōu)選地是物質(zhì)，例如藥品，的含水溶液，其ADME性質(zhì)將被確定。
發(fā)明的詳細(xì)說明導(dǎo)致本發(fā)明的試驗(yàn)已經(jīng)顯示，為了在測量小孔中的樣品的表面張力時(shí)獲得可靠和可再現(xiàn)的結(jié)果，必需由樣品形成凸的或平的液面(meniscus)。相反，如果樣品形成凹液面，則插入樣品中的探針將被拉向孔的側(cè)部，測量結(jié)果將不可靠。根據(jù)本發(fā)明，通過在所述方法中使用一種孔形狀，該問題能得到解決，所述孔形狀能使樣品具有凸的或平的液面。液面的凸或平的形狀將使探針保持在樣品表面的中心。即使例如在對藥品溶液使用所述測量方法時(shí)的情況下，使用小體積的樣品流體，這仍給出了精確的測量值。
根據(jù)本發(fā)明，帶有所確定的傾斜收縮壁的孔將導(dǎo)致樣品液面的凸或平的形狀，而不管樣品體積和溶液的表面張力。樣品流體和孔壁之間的接觸角α是固有量，其由孔-流體、孔-空氣和流體-空氣的交界面的性質(zhì)確定。根據(jù)本發(fā)明，如果孔的頂角，即孔壁或孔壁的延長部分之間的角表示為β，那么為了提供凸或平的液面，頂角β必須小于或等于180-α，或換句話說，樣品的接觸角α是90°-β/2≤α＜180°。壁的傾斜度能夠改變，但試驗(yàn)顯示，形成于壁或壁的延長部分之間的頂角β應(yīng)該處于30°到150°之間的間隔內(nèi)，優(yōu)選地70°到90°。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于孔和孔板的材料應(yīng)該是抗靜電的。靜電的存在影響測量，導(dǎo)致失真的測量值，在測量小體積樣品的表面張力時(shí)，尤其必需避免靜電或電荷的存在，其中在小體積樣品的場合，探針和小池的壁之間的距離很短。在這種測量中，即使小電荷也能導(dǎo)致重大的測量誤差。由于含水樣品溶液被廣泛使用，所以材料優(yōu)選地是疏水的，以進(jìn)一步便于形成樣品液面的凸起形狀。為了獲得材料的抗靜電性質(zhì)，能使用導(dǎo)電材料或固有耗散性的材料。這種材料可以是聚烯烴，優(yōu)選地是帶有碳或金屬顆粒添加物的聚丙烯。碳或金屬應(yīng)該結(jié)合到孔板的材料中以給出最好的結(jié)果。所用的材料還應(yīng)該盡可能的純，例如沒有可以溶解在流體中的軟化劑和潤滑劑的任何微量。至少面對樣品空間的壁表面用所述疏水材料覆蓋里層，上述材料是公知的，通常用來避免各種設(shè)備中的靜電。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，孔板的壁高度必須至少是1mm深，以便探針配合到所述孔中?？椎纳疃韧ǔＪ谴蠹s3mm，探針在測量期間通常深入孔的樣品表面中1mm，探針和孔本身之間的接觸必然導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量值。
有利于樣品表面和孔的上表面即孔口之間的小距離的幾何結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，以便能減少探針必需的移動。當(dāng)然能使用這樣一種孔板，其中孔的邊緣垂直延伸于孔的樣品空間上方，但這導(dǎo)致探針的移動增加，這是不可取的。關(guān)于垂直延伸壁的另一個(gè)問題是，填充所述孔達(dá)到垂直部分的高度的樣品流體量可能導(dǎo)致樣品流體液面的凹入形狀，如上所述，這又導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量值。
附圖簡要說明

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的孔1和在孔中由樣品3形成的接觸角α。α能變化的限度是90°-β/2≤α＜180°，其中β是壁2或壁的延長部分之間的頂角。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的孔板的兩個(gè)相鄰孔1的橫截面，頂角β被示出。圖3a表示從下面看的優(yōu)選實(shí)施方式的孔板，圖3b表示該孔板的橫截面A-A，圖3c表示從上面看的孔板。在本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施方式中，孔板具有便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)著陸點(diǎn)(footprint)和板尺寸。圖4以圖解形式表示在四個(gè)不同孔板中測量的表面壓力導(dǎo)電的丙烯(●)，丙烯(■)，鋁()和標(biāo)準(zhǔn)的96孔板(◇)。
將通過下面的例子證明本發(fā)明。
在MultiPi HTS儀器(Kibron Inc.)上，通過Du Nuoy環(huán)技術(shù)對四個(gè)不同的板類型測量水的表面張力，該試驗(yàn)證明材料和形狀對于精確的表面張力測量是重要的。板中的材料是聚丙烯、導(dǎo)電的聚丙烯、鋁和標(biāo)準(zhǔn)的市場上可買到的聚苯乙烯96孔板(Nunc)。在前兩者中，孔的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成給出凸的液面形狀，這兩者僅僅在它們的導(dǎo)電率上不同，鋁板的形狀沒有進(jìn)行最優(yōu)化，獲得了凹入的液面形狀。
試驗(yàn)結(jié)果在圖1中示出。導(dǎo)電的聚丙烯板(●)在整個(gè)孔系列中展示了正確值。聚丙烯板(■)因靜電而變略，靜電很明顯，特別是在孔系列的開始，表現(xiàn)出非常低且可變的表面張力值。減小的誤差是由于通過探針放出靜電。用鋁板()獲得的試驗(yàn)結(jié)果依據(jù)液面形狀使測量探針怎樣變形而隨機(jī)改變。標(biāo)準(zhǔn)的96孔板(◇)因靜電以及差的孔形狀而變略。
權(quán)利要求
1.一種用來測量樣品表面張力的方法包括提供孔板，該孔板包含至少一個(gè)由孔壁確定的孔，所述孔壁確定孔口，孔壁形成用來容納被試驗(yàn)的樣品的空間，使探針與所述孔中的樣品的表面接觸，和，測量所述樣品施加到探針上的力，其特征在于所述孔壁相對于由所述孔口確定的平面傾斜，使得所述孔的橫截面在從孔口到孔底部的方向上減小，以便提供一種幾何結(jié)構(gòu)，該幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)致所述孔中樣品的液面的平的或凸的形狀，并且，至少面對所述樣品空間的孔壁表面包括抗靜電材料，和提供用來從所述孔耗散靜電的手段。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述孔具有圓錐形狀或截頭圓錐的形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述圓錐的頂角β在30°到150°之間，優(yōu)選地是70°到90°。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用來從所述孔耗散靜電的手段由包括或覆蓋有抗靜電材料的孔板的選定部分提供。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其中整個(gè)孔板由抗靜電材料制成或覆蓋有抗靜電材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述抗靜電材料是疏水材料，優(yōu)選地是聚烯烴。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所用的疏水材料是導(dǎo)電的、固有耗散性的材料，例如包括碳或金屬顆粒的高純度聚丙烯。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中從含水溶液測量所述表面張力。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述樣品是藥品的含水溶液，用于測試所述藥品的AMDE性質(zhì)。
10.一種孔板，包含至少一個(gè)由孔壁確定的孔和一孔口，孔壁形成用來容納被試驗(yàn)的樣品的空間，其特征在于所述孔壁相對于由孔口確定的平面傾斜，使得孔的橫截面在從孔口到孔底部的方向上減小，以便提供一種幾何結(jié)構(gòu)，該幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)致樣品在所述孔中時(shí)的液面的平的或凸的形狀，并且，至少面對所述樣品空間的孔壁表面包括抗靜電材料，和包括用來從所述孔耗散靜電的手段。
11.如權(quán)利要求10所述的孔板，其中所述孔具有圓錐形狀或截頭圓錐的形狀。
12.如權(quán)利要求11所述的孔板，其中所述圓錐的頂角β在30°到150°之間，優(yōu)選地是70°到90°。
13.如權(quán)利要求10所述的孔板，其中用來從所述孔耗散靜電的手段由包括或覆蓋有抗靜電材料的孔板的選定部分提供。
14.如權(quán)利要求10所述的孔板，其中整個(gè)孔板由抗靜電材料制成或覆蓋有抗靜電材料。
15.如權(quán)利要求10所述的孔板，其中所述抗靜電材料是疏水材料，優(yōu)選地是聚烯烴。
16.如權(quán)利要求15所述的孔板，其中所用的疏水材料是導(dǎo)電的、固有耗散性的材料，例如包括碳或金屬顆粒的高純度聚丙烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來測量樣品表面張力的方法，包括提供孔板，該孔板包含至少一個(gè)由孔壁確定的孔和一孔口，孔壁形成用來容納被試驗(yàn)的樣品的空間，使探針與所述孔中的樣品的表面接觸，并測量樣品施加到探針上的力，其特征在于孔壁相對于由孔口確定的平面傾斜，使得孔的橫截面在從孔口到孔底部的方向上減小，以便提供一種幾何結(jié)構(gòu)，該幾何結(jié)構(gòu)導(dǎo)致樣品在所述孔中時(shí)的液面的平的或凸的形狀，并且，至少面對樣品空間的孔壁表面包括抗靜電材料，和提供用來從所述孔耗散靜電的手段。本發(fā)明還涉及在該方法中使用的孔板。
文檔編號B01L3/00GK1695052SQ03825018
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者克里斯托弗·約翰斯, 皮卡·斯沃馬萊恩, 帕沃·金紐恩 申請人:基布羅恩公司