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由二乙炔材料構(gòu)成的比色傳感器的制作方法

文檔序號:63802閱讀:471來源:國知局
專利名稱:由二乙炔材料構(gòu)成的比色傳感器的制作方法
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及利用聚二乙炔組裝體中可觀察到的光譜變化來檢測分析物的技術(shù)。更具體而言,本發(fā)明涉及一種包括聚二乙炔組裝體的比色傳感器和利用該傳感器檢測分析物的方法。
發(fā)明背景二乙炔通常是無色的,并且經(jīng)加熱或光化學(xué)輻射可發(fā)生加成聚合。當(dāng)聚合時(shí),這些化合物發(fā)生對比色變化,變成藍(lán)或紫色。當(dāng)受外部刺激時(shí),如加熱、物理壓力,或者溶劑或相反電荷離子變化時(shí),聚二乙炔因平面骨架構(gòu)象的變形表現(xiàn)出進(jìn)一步的顏色變化。公知的是隨著溫度升高,或由于共軛骨架中構(gòu)象變化而pH發(fā)生變化,聚二乙炔組裝體顏色從藍(lán)變到紅色,這公開于下面文獻(xiàn)中,Mino等人,Langmuir,Vol.8,p.594,1992;Chance等人,Journal of Chemistry andPhysics,Vol.71,206,1979;Shibutag,Thin Solid Films,Vol.179,p.433,1989;Kaneko等人,Thin Solid Films,Vol.210,548,1992;及美國專利5,672,465。利用這類化合物作為生物生色指示劑是公知的,公開于美國專利5,622,872和公開號WO 02/00920中。
聚二乙炔用于檢測分析物的建議應(yīng)用公開于美國專利6,395,561B1;6,306,598B1;6,277,652;6,183,722;6,080,423和公開WO 01/71317中。特別地,已嘗試構(gòu)造帶有受體的生物傳感器,其中受體特別地可與聚二乙炔膜中的致病細(xì)菌、病毒、毒素等反應(yīng),當(dāng)受體與其特定分析物(致病細(xì)菌、病毒、毒素等)反應(yīng)時(shí),發(fā)生顏色變化(藍(lán)變化到紅色)。這種方法要求受體和分析物的結(jié)合結(jié)構(gòu)是公知的,并且受體是可識別的。合成受體和聚二乙炔膜是復(fù)雜和困難的。
當(dāng)與分析物結(jié)合時(shí),聚二乙炔膜表現(xiàn)出不充分的顏色變化,這就需要促進(jìn)結(jié)構(gòu)變化或增強(qiáng)分析設(shè)備以觀察顏色變化的其他物質(zhì)。
發(fā)明概述持續(xù)需要利用二乙炔制備更精確的傳感裝置,其更適于特定應(yīng)用,不復(fù)雜,且更適于非技術(shù)人員在更多種環(huán)境中的應(yīng)用。特別需要能夠方便運(yùn)輸、對于特定應(yīng)用能夠單獨(dú)使用然后棄掉的裝置。
本發(fā)明提供一種比色傳感器,其用于通過因分析物與聚二乙炔組裝體的特定結(jié)合而發(fā)生光譜變化(顏色變化可用裸眼或色度計(jì)觀察)來檢測分析物的存在。聚二乙炔組裝體以簡單但高度敏感的方式指示分析物的存在。
本發(fā)明提供一種比色傳感器,其包括受體及聚合反應(yīng)產(chǎn)物,該聚合反應(yīng)產(chǎn)物包括至少一種下式的化合物 其中R1是C1-C20烷基,


R2是 或
R3,R8,R13,R21,R24,R31和R33獨(dú)立地是烷基;R4,R5,R7,R14,R16,R19,R20,R22,R25和R32獨(dú)立地是亞烷基;R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是亞烷基,亞烯基,或亞芳基;R9是亞烷基或-NR34-;R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是亞烷基或亞烷基-亞芳基;R11和R28獨(dú)立地是炔基;R17是酯活化基團(tuán);R23是亞芳基;R30是亞烷基或-NR36-;R34和R36獨(dú)立地是H或C1-C4烷基;p是1-5;及n是1-20;及其中R1和R2不相同。
本發(fā)明也提供易于從溶液中制備并沉積在基底上的聚二乙炔組裝體及其用途。
本發(fā)明也提供一種裝置和方法,用于檢測小分子、致病和非致病有機(jī)體、毒素、膜受體和片段、揮發(fā)性有機(jī)化合物、酶和酶基底、抗體、抗原、蛋白、肽、核酸和肽核酸。
本發(fā)明也提供一種可簡單使用、價(jià)廉的測試盒,其可靠性在廣范圍的環(huán)境條件下且當(dāng)分析物與多種其他材料混合時(shí)相對穩(wěn)定。
本發(fā)明也提供一種使用比色傳感器通過使該比色傳感器與分析物接觸并觀察顏色變化來檢測分析物的方法。
本發(fā)明也提供通過使比色傳感器與對分析物和受體具有親合力的探針接觸并觀察到?jīng)]有顏色變化來間接檢測分析物的方法。
上面本發(fā)明的概述不意圖用于說明本發(fā)明每個(gè)公開的實(shí)施方案或各種實(shí)施方式。下面的詳細(xì)說明更特別地闡明了這些實(shí)施方案。
附圖簡要說明
圖1示意性地表明本發(fā)明的比色傳感器。
圖2示意性地表明本發(fā)明的比色傳感器陣列。
圖3示意性地表明用于傳感器與分析物接觸的比色傳感器。
圖4示意性地表明用于傳感器與分析物接觸的可折疊的比色傳感器。
圖5示意性地表明本發(fā)明具有一種類型分析物傳輸方式的比色傳感器。
圖6示意性地表明本發(fā)明具有一種類型分析物傳輸方式的比色傳感器陣列。
圖7是表明涂覆和干燥的聚二乙炔薄膜顏色作為基底接觸角的函數(shù)的相圖。
圖8是表明涂覆和干燥的聚二乙炔薄膜顏色作為基底表面張力的函數(shù)的相圖。
詳細(xì)說明本發(fā)明提供一種比色傳感器包括二乙炔材料及使用該傳感器檢測分析物的方法。可以通過討論下面的實(shí)施例理解本發(fā)明的各方面,盡管本發(fā)明不限于此。
對于下面所定義的術(shù)語,除了在權(quán)利要求
書和說明書中有不同的定義,應(yīng)使用下面這些定義本文中,術(shù)語″烷基″指具有特定碳原子數(shù)的直鏈或支鏈或環(huán)狀單價(jià)烴基。烷基包括具有1~20個(gè)碳原子的烷基。本文中″烷基″實(shí)例包括但不限于甲基,乙基,正-丙基,正-丁基,正-戊基,異丁基和異丙基等。應(yīng)該理解,當(dāng)是環(huán)狀部分時(shí),在所述烷基中必須存在至少三個(gè)碳原子。這種環(huán)狀部分包括環(huán)丙基,環(huán)丁基,環(huán)戊基,環(huán)己基和環(huán)庚基。
本文中,術(shù)語″亞烷基″指具有特定碳原子數(shù)的直鏈或支鏈或環(huán)狀二價(jià)烴基。亞烷基包括具有1~14個(gè)碳原子的亞烷基。本文中″亞烷基″實(shí)例包括但不限于亞甲基,亞乙基,亞丙基,亞丁基等。應(yīng)該理解,當(dāng)是環(huán)狀部分時(shí),在所述亞烷基中必須存在至少三個(gè)碳原子。這種環(huán)狀部分包括亞環(huán)丙基,亞環(huán)丁基,亞環(huán)戊基,亞環(huán)己基和亞環(huán)庚基。
本文中,術(shù)語″亞烯基″指具有特定碳原子數(shù)和一個(gè)或多個(gè)碳-碳雙鍵的直鏈或支鏈或環(huán)狀二價(jià)烴基。亞烯基包括具有2~8個(gè)碳原子的亞烯基。本文中″亞烯基″實(shí)例包括但不限于1,2-亞乙烯基,1,3-亞丙烯基等。
本文中,術(shù)語″亞芳基″指二價(jià)不飽和芳香羧基,可具有一個(gè)單環(huán)如亞苯基或多個(gè)稠合環(huán)如萘或蒽。亞芳基包括具有6~13個(gè)碳原子的亞芳基。本文中″亞芳基″實(shí)例包括但不限于1,2-亞苯基,1,3-亞苯基,1,4-亞苯基,1,8-亞萘基等。
本文中,術(shù)語″亞烷基-亞芳基″指與上述的亞芳基部分結(jié)合的上述亞烷基部分。本文中″亞烷基-亞芳基″實(shí)例包括但不限于-CH2-亞苯基,-CH2CH2-亞苯基,及-CH2CH2CH2-亞苯基。
本文中,術(shù)語″炔基″指具有2~30個(gè)碳原子和至少一個(gè)碳-碳三鍵的直鏈或支鏈或環(huán)狀單價(jià)烴基。本文中″炔基″包括但不限于乙炔基,丙炔基和丁炔基。
本文中,術(shù)語″分析物″指能夠通過本發(fā)明傳感器檢測的任何材料。這種材料包括但不限于檢測小分子、致病和非致病有機(jī)體、毒素、膜受體和片段、揮發(fā)性有機(jī)化合物、酶和酶基底、抗體、抗原、蛋白、肽、核酸和肽核酸。
本文中,術(shù)語″細(xì)菌″指被認(rèn)為是細(xì)菌的各種形式微生物,包括球菌,桿菌,螺旋菌,sheroplasts,原生質(zhì)等。
本文中,術(shù)語″受體″指對于相關(guān)分析物具有結(jié)合力的任何分子。受體包括但不限于天然受體,如表面膜蛋白,酶,血凝素,抗體,重組蛋白等;合成蛋白;核酸;c-配糖;碳水化合物;神經(jīng)節(jié)苷脂;及螯合劑。
本文中,術(shù)語″組裝″或″自組裝″指在聚合前二乙炔分子的任何自排序。J.Israelachvili,Intermolecular and Surface Forces(2ndEd.),Academic Press,New York(1992),pp.321-427。
本文中,術(shù)語″自組裝單層″(SAMs)指通過自發(fā)自排序形成在給定基底上的任何有序超薄有機(jī)薄膜。A.Ulman,An Introduction to UltrathinOrganic Films,Academic Press,New York(1991),pp.237-301。
本文中,術(shù)語″轉(zhuǎn)導(dǎo)物″指能夠?qū)⒎肿铀降淖R別行為轉(zhuǎn)化成可觀察信號的材料。
本文中所有的數(shù)值被認(rèn)為可通過術(shù)語″約″來改變。端點(diǎn)的數(shù)值范圍包括此范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如1~5包括1,1.5,2,2.75,3,3.80,4和5)。
本發(fā)明提供一種用于檢測分析物的比色傳感器,其包括新的聚二乙炔組裝體及受體。該聚二乙炔組裝體是下式的聚合化合物 其中R1是C1-C20烷基,


R2是

R3,R8,R13,R21,R24,R31和R33獨(dú)立地是烷基;R4,R5,R7,R14,R16,R19,R20,R22,R25和R32獨(dú)立地是亞烷基;R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是亞烷基,亞烯基,或亞芳基;R9是亞烷基或-NR34-;R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是亞烷基或亞烷基-亞芳基;R11和R28獨(dú)立地是炔基;R17是酯活化基團(tuán);R23是亞芳基;R30是亞烷基或-NR36-;R34和R36獨(dú)立地是H或C1-C4烷基;p是1-5;及n是1-20;及其中R1和R2不相同。
當(dāng)R1是烷基時(shí)的R1實(shí)例包括C1-C20烷基,C6-C18烷基和C12-C16烷基。當(dāng)R1是烷基時(shí)的R1其他實(shí)例包括十二烷基和十六烷基。
R3實(shí)例包括C1-C20烷基和C6-C18烷基。R3其他實(shí)例包括十一烷基和十五烷基。
R4實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C4亞烷基。R4其他實(shí)例包括亞甲基(-CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-)和亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-)。
R5實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基。R5其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-)和亞丙基(-CH2CH2CH2-)。
當(dāng)R6是亞烷基時(shí)的R6實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基。當(dāng)R6是亞烷基時(shí)的R6其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-)和亞丙基(-CH2CH2CH2-)。當(dāng)R6是亞烯基時(shí)的R6實(shí)例包括C2-C8亞烯基和C2-C4亞烯基。當(dāng)R6是亞烯基時(shí)的R6其他實(shí)例包括亞乙烯基(-C=C-)。當(dāng)R6是亞芳基時(shí)的R6實(shí)例包括C6-C13亞芳基和亞苯基。當(dāng)R6是亞芳基時(shí)的R6其他實(shí)例是1,2-亞苯基。
R7實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C2-C9亞烷基。R7其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),亞戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-),亞己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞庚基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞辛基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)和亞壬基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)。
R8實(shí)例包括C1-C16烷基和C1-C8烷基。R8其他實(shí)例包括丁基,戊基和己基。
R9獨(dú)立地是亞烷基或-NR34-,其中R34是H或C1-C4烷基。
當(dāng)R9是亞烷基時(shí)R9實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基,如亞甲基(-CH2-)。當(dāng)R9是-NR34-時(shí)R9實(shí)例包括-NH-,-N(CH2CH3)-,和-N(CH3)-。
當(dāng)R10是亞烷基時(shí)R10實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C8亞烷基。當(dāng)R10是亞烷基時(shí)R10其他實(shí)例包括亞甲基(-CH2-),亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),-C(CH3)2-,和-CH((CH2)1-4CH3)-。當(dāng)R10是亞烷基-亞芳基時(shí)R10實(shí)例包括(C1-C14亞烷基)-亞芳基和(C1-C14亞烷基)-亞苯基。當(dāng)R10是亞烷基-亞芳基時(shí)R10其他實(shí)例包括-CH2-亞苯基。
R11實(shí)例包括C2-C30炔基和C20-C25炔基。R11其他實(shí)例包括具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵(-C≡C-)的C2-C30炔基和具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C20-C25炔基。R11的其他實(shí)例包括具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C22炔基,具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C24炔基。R11的其他實(shí)例包括-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)9CH3和-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)11CH3。
當(dāng)R12是亞烷基時(shí)R12實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C8亞烷基。當(dāng)R12是亞烷基時(shí)R12其他實(shí)例包括亞甲基(-CH2-),亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),-C(CH3)2-,和-CH((CH2)1-4CH3)-。當(dāng)R12是亞烷基-亞芳基時(shí)R12實(shí)例包括(C1-C14亞烷基)-亞芳基和(C1-C14亞烷基)-亞苯基。當(dāng)R12是亞烷基-亞芳基時(shí)R12其他實(shí)例包括-CH2-亞苯基。
R13實(shí)例包括C1-C4烷基,如甲基。
R14實(shí)例包括C1-C4亞烷基,如亞乙基(-CH2CH2-)。
當(dāng)R15是亞烷基時(shí)R15實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基。當(dāng)R15是亞烷基時(shí)R15其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-)和亞丙基(-CH2CH2CH2-)。當(dāng)R15是亞烯基時(shí)R15實(shí)例包括C2-C8亞烯基和C2-C4亞烯基。當(dāng)R15是亞烯基時(shí)R15其他實(shí)例包括亞乙烯基(-C=C-)。當(dāng)R15是亞芳基時(shí)R15實(shí)例包括C6-C13亞芳基和亞苯基。當(dāng)R15是亞芳基時(shí)R15其他實(shí)例是1,4-亞苯基。
R16實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C2-C9亞烷基。R16其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),亞戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-),亞己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞庚基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞辛基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)和亞壬基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)。
R17實(shí)例包括將鄰近酯基活化成?;幕鶊F(tuán)。這種酯活化基團(tuán)例如包括五氟苯酚,五氯苯酚,2,4,6-三氯苯酚,3-硝基苯酚,N-羥基琥珀酰亞胺,N-羥基鄰苯二甲酰亞胺,及公開于M.Bodanszky,″Principlesof Peptide Synthesis,″(Springer-Verlag 1984)中的那些。R17的其他實(shí)例是2,5-二氧-1-吡咯烷基。
當(dāng)R18是亞烷基時(shí)R18實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基。當(dāng)R18是亞烷基時(shí)R18其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-)和亞丙基(-CH2CH2CH2-)。當(dāng)R18是亞烯基時(shí)R18實(shí)例包括C2-C8亞烯基和C2-C4亞烯基。當(dāng)R18是亞烯基時(shí)R18其他實(shí)例包括亞乙烯基(-C=C-)。當(dāng)R18是亞芳基時(shí)R18實(shí)例包括C6-C13亞芳基和亞苯基。當(dāng)R18是亞芳基時(shí)R18其他實(shí)例是1,2-亞苯基。
R19實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C2-C9亞烷基。R19其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),亞戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-),亞己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞庚基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞辛基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)和亞壬基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)。
R20實(shí)例包括C1-C14亞烷基,C1-C9亞烷基和C1-C4亞烷基。R20其他實(shí)例包括亞甲基(-CH2-),亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),亞戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-),亞己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞庚基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞辛基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)和亞壬基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)。
當(dāng)R21是烷基時(shí)R21實(shí)例包括C1-C20烷基,C6-C18烷基和C10-C17烷基。當(dāng)R21是烷基時(shí)R21其他實(shí)例包括癸基,十一烷基,十三烷基,十四烷基,十五烷基,十七烷基。
R22實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C2-C9亞烷基。R22其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-)和亞丁基。
R23實(shí)例包括C6-C13亞芳基和亞苯基。當(dāng)R23是亞芳基時(shí)R23其他實(shí)例是1,4-亞苯基。
R24實(shí)例包括C1-C20烷基和C6-C18烷基。R24其他實(shí)例包括甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基,庚基,辛基,壬基和十二烷基。
R25實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C2-C9亞烷基。R25其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),亞戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-),亞己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞庚基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-),亞辛基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)和亞壬基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)。
當(dāng)R26是亞烷基時(shí)R26實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基。當(dāng)R26是亞烷基時(shí)R26其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-)和亞丙基(-CH2CH2CH2-)。當(dāng)R26是亞烯基時(shí)R26實(shí)例包括C2-C8亞烯基和C2-C4亞烯基。當(dāng)R26是亞烯基時(shí)R26其他實(shí)例包括亞乙烯基(-C=C-)。當(dāng)R26是亞芳基時(shí)R26實(shí)例包括C6-C13亞芳基和亞苯基。當(dāng)R26是亞芳基時(shí)R26其他實(shí)例是1,2-亞苯基。
當(dāng)R27是亞烷基時(shí)R27實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C8亞烷基。當(dāng)R27是亞烷基時(shí)R27其他實(shí)例包括亞甲基(-CH2-),亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),-C(CH3)2-,和-CH((CH2)1-4CH3)-。當(dāng)R27是亞烷基-亞芳基時(shí)R27實(shí)例包括(C1-C14亞烷基)-亞芳基和(C1-C14亞烷基)-亞苯基。當(dāng)R27是亞烷基-亞芳基時(shí)R27其他實(shí)例包括-CH2-亞苯基。
R28實(shí)例包括C2-C30炔基和C20-C25炔基。R28其他實(shí)例包括具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵(-C≡C-)的C2-C30炔基和具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C20-C25炔基。R28的其他實(shí)例包括具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C22炔基,具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C24炔基。R28的其他實(shí)例包括-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)9CH3和-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)11CH3。
當(dāng)R29是亞烷基時(shí)R29實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C8亞烷基。當(dāng)R29是亞烷基時(shí)R29其他實(shí)例包括亞甲基(-CH2-),亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),-C(CH3)2-,和-CH((CH2)1-4CH3)-。當(dāng)R29是亞烷基-亞芳基時(shí)R29實(shí)例包括(C1-C14亞烷基)-亞芳基和(C1-C14亞烷基)-亞苯基。當(dāng)R29是亞烷基-亞芳基時(shí)R29其他實(shí)例包括-CH2-亞苯基。
R30獨(dú)立地是亞烷基或-NR36-,其中R36是H或C1-C4烷基。
當(dāng)R30是亞烷基時(shí)R30實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C1-C3亞烷基,如亞甲基(-CH2-)。當(dāng)R30是-NR36-時(shí)R30實(shí)例包括-NH-,-N(CH2CH3)-,和-N(CH3)-。
R31實(shí)例包括C1-C16烷基和C1-C8烷基。R31其他實(shí)例包括丁基,戊基和己基。
R32實(shí)例包括C1-C14亞烷基和C2-C9亞烷基。R32其他實(shí)例包括亞乙基(-CH2CH2-),亞丙基(-CH2CH2CH2-),亞丁基(-CH2CH2CH2CH2-),亞戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-)和亞己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)。
R33實(shí)例包括C1-C20烷基,C6-C18烷基和C10-C16烷基。R33其他實(shí)例包括十二烷基,十四烷基,十六烷基和十八烷基。
本發(fā)明化合物也包括其中p可以是1或2及n可以是1-20、3-17、6-14或9-11的那些。
本發(fā)明包括本文所述的化合物,包括異構(gòu)體,如結(jié)構(gòu)異構(gòu)體和幾何異構(gòu)體,鹽,溶劑化物,多晶型物等。
制備二乙炔化合物式XXIII的二乙炔可用方案1來制備,其中n通常是1~4,m通常是10~14。
方案1式XXIII化合物可通過在適合溶劑如DMF中使式XXII化合物與適合氧化劑反應(yīng)來制備。適合氧化劑例如包括Jones試劑和重鉻酸吡啶鹽。上述反應(yīng)通常進(jìn)行1小時(shí)~48小時(shí),通常8小時(shí),溫度0℃~40℃,通常0℃~25℃。
式XXII化合物可通過使適合?;扰c式XXI化合物反應(yīng)來制備。適合?;劝商峁┧璁a(chǎn)物的任何?;?,如月桂酰氯,1-十二烷酰氯,1-十四烷酰氯,1-十六烷酰氯和1-十八烷酰氯。適合溶劑例如包括醚,四氫呋喃,二氯甲烷和氯仿。上述反應(yīng)通常在堿如三烷基胺或吡啶堿存在下進(jìn)行1小時(shí)~24小時(shí),通常3小時(shí),溫度0℃~40℃,通常0℃~25℃。
式XXI化合物可從商業(yè)上購得(例如其中n是1-4),或者可通過方案1的化合物XIX和XX從式XVIII化合物制備,這例如公開于Abrams,Suzanne R.;Shaw,Angela C.″Triple-bond isomerizations2-to9-decyn-l-ol,″Org.Synth.(1988),66,127-31和Brandsma,L.″Preparative Acetylenic Chemistry,″(Elsevier Pub.Co.New York,1971)中。
本文所述二乙炔化合物也可通過式XXII化合物在適合溶劑如甲苯存在下與酸酐如琥珀酸酐、戊二酸酐或鄰苯二甲酸酐反應(yīng)來制備。上述反應(yīng)通常進(jìn)行1小時(shí)~24小時(shí),通常15小時(shí),溫度50℃~125℃,通常100℃~125℃。
本文所述二乙炔化合物在溶液中可自組裝形成有序組裝體,其可使用任何光活化輻射聚合,例如電磁光譜在UV或可見光范圍內(nèi)的電磁輻射。二乙炔化合物的聚合生成聚合反應(yīng)產(chǎn)物,其顏色在可見光譜內(nèi)為小于570nm,570nm~600nm,或大于600nm,這取代決于其構(gòu)象及所接觸的外部因素。通常,本文所述的二乙炔化合物聚合生成包括聚二乙炔骨架的亞穩(wěn)定的藍(lán)色相聚合物網(wǎng)絡(luò)。這些亞穩(wěn)定的藍(lán)色相聚合物網(wǎng)絡(luò)因外部因素發(fā)生從藍(lán)到桔紅色的顏色變化,如加熱,溶劑變化或帶相反電荷,或者如果需要時(shí)物理壓力。
本文所述的二乙炔化合物的某些聚合產(chǎn)物能夠表現(xiàn)出可逆的顏色變化和/或三態(tài)顏色變化。例如,聚合后生成的藍(lán)-相聚合物經(jīng)加熱、溶劑變化或帶相反電荷、或者物理壓力顏色可變到桔紅態(tài)。這種桔紅聚合物網(wǎng)絡(luò)經(jīng)進(jìn)一步加熱、溶劑變化或帶相反電荷、或者物理壓力顏色可變到桔黃態(tài)。此外,本文所述的聚合物網(wǎng)絡(luò)以可逆方式在這些桔紅態(tài)和桔黃態(tài)之間循環(huán)。
本文所述的二乙炔化合物及其聚合產(chǎn)物具有經(jīng)物理壓力發(fā)生可見顏色變化的能力,這使它們成為制備用于檢測分析物的傳感裝置的理想候選物。從所述的二乙炔化合物形成的聚二乙炔組裝體可在生物傳感應(yīng)用中用作轉(zhuǎn)導(dǎo)物。
對于給定傳感應(yīng)用而言,二乙炔分子的結(jié)構(gòu)需求通常具有應(yīng)用特異性。對于進(jìn)一步分子修飾而言,各種特征如鏈全長、溶解度、極化度、結(jié)晶度及官能團(tuán)的存在共同決定二乙炔分子用作有用的傳感材料的能力。例如,在生物檢測水性介質(zhì)中的分析物的情況下,二乙炔化合物的結(jié)構(gòu)應(yīng)該能夠在水中形成穩(wěn)定的分散體,能夠有效地聚合成帶色材料,能夠使適宜的受體與分析物結(jié)合,并能夠通過顏色變化轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)合相互作用。這些能力取決于二乙炔化合物的結(jié)構(gòu)特征。
本發(fā)明的二乙炔化合物具有上述能力,并且能夠容易有效地聚合成發(fā)生所需顏色變化的聚二乙炔組裝體。此外,二乙炔化合物允許含有大大過量的未聚合材料,如下述的受體,而仍形成穩(wěn)定的聚合溶液。
所述的二乙炔化合物可以快速高產(chǎn)率的方式來合成,包括高產(chǎn)量合成方法。在二乙炔化合物骨架中可存在官能團(tuán),如雜原子,這提供了容易形成精細(xì)結(jié)構(gòu)的可能,從而可滿足特定傳感應(yīng)用的需求。通過將二乙炔加到適合溶劑如水中,聲波處理混合物,然后用通常波長為254nm的紫外光輻射溶液,二乙炔化合物可聚合成所需的含有網(wǎng)絡(luò)的聚二乙炔骨架。經(jīng)聚合,溶液顏色變化到藍(lán)紫色。
包括聚二乙炔組裝體的比色傳感器本發(fā)明包括所述二乙炔化合物的比色傳感器在溶液中或涂覆在基底上可以用作比色檢測分子識別行為的基礎(chǔ)。這種分子識別裝置可通過在聚合之前或之后將受體加到二乙炔單體系統(tǒng)中來制備。經(jīng)聚合或其后,受體有效地結(jié)合到聚合物網(wǎng)絡(luò)中,從而受體與分析物的相互作用擾亂共軛的烯-炔聚合物骨架引起可見的顏色變化。
在一個(gè)實(shí)施方案中,受體物理混合并分散在聚二乙炔組裝體中。在一個(gè)可選擇的實(shí)施方案中,受體與聚二乙炔組裝體共價(jià)結(jié)合。有用的受體實(shí)例包括但不限于表面膜蛋白,酶,血凝素,抗體,重組蛋白等;合成蛋白;核酸;c-配糖;碳水化合物;神經(jīng)節(jié)苷脂;及螯合劑。在一個(gè)實(shí)施方案中,受體是磷脂。在一個(gè)可選擇的實(shí)施方案中,受體是通過公知方法加到二乙炔組裝體中的甘油,如公開于Alcaraz,Marie-Lyne;Peng,Ling;Klotz,Phillipe;Goeldner,Maurice,J.Org.Chem.1996,61,192-201中。
從所述二乙炔化合物形成的本發(fā)明比色傳感器適于在實(shí)驗(yàn)室外各種要求成本效益、穩(wěn)定、精確、一致和快速診斷的應(yīng)用中。應(yīng)用包括醫(yī)療點(diǎn)測試,家庭測試診斷,空氣或水生病原體和VOC的軍用和工業(yè)用檢測,及食物處理。
在一個(gè)實(shí)施方案中,比色傳感器可用于檢測生物流體中的革蘭氏陰性菌,以診斷傳染的存在。例如,在尿中存在革蘭氏陰性菌是尿感染的指示。包括本發(fā)明聚二乙炔組裝體的比色傳感器可以通過溶液中或基底上的涂層的顏色變化指示尿或其他生物流體中革蘭氏陰性菌的存在。
在某些實(shí)施方案中,本發(fā)明的比色傳感器可與其他公知診斷方法配合使用,以對細(xì)菌或其他分析物的存在提供多次檢測。例如,在檢測尿樣品時(shí),按美國專利4,299,917所述用比色測試檢測白細(xì)胞(白血球或WBC)酯酶活性,這可指示膿尿(尿中的膿汁),并且解釋為傳染存在的指示?;诒景l(fā)明的聚二乙炔組裝體,組合對白細(xì)胞(整體或溶解形式的)測試及對革蘭氏陰性菌測試的傳感器不僅可用于推斷傳染的存在,而且可推斷傳染是由革蘭氏陰性菌或革蘭氏陽性菌所引起的。在這種組合傳感器上,在傳感器聚二乙炔部分觀察到對革蘭氏陰性菌檢測的負(fù)性結(jié)果及對傳感器白細(xì)胞部分的正性結(jié)果可以解釋為存在革蘭氏陽性菌傳染。相反,對革蘭氏陰性菌檢測的正性結(jié)果表明是革蘭氏陰性菌傳染。用于檢測白細(xì)胞的其他可能方法可使用熒光分析以直接分析這些細(xì)胞的存在,如Peyman,Khoobehi B..″Fluorescent labelingof blood cells for evaluation of retinal and choroidal circulation,″Ophthaalmic Surg.Lasers(Feb.1999),30(2)140-5中所述的;或檢測從活化的白細(xì)胞釋放的過氧化物,如Mohanty,J.G.,Jaffe,Jonathan S.,Schulman,Edward S.,Raible,Donald G.″A highly sensitive fluorescentmicro-assay of H2O2release from activated human leukocytes using adihydroxyphenoxazine derivative,″J.Immunological Methods(1997),202,133-141中所述的。
目前尿樣品分析中的快速(即小于15分鐘)診斷能力限于使用白細(xì)胞測試與硝酸鹽測試組合的細(xì)菌檢測,如美國專利5,434,235中所公開的硝酸鹽測試。硝酸鹽測試以能夠檢測作為細(xì)菌代謝副產(chǎn)物的硝酸鹽的比色分析為基礎(chǔ)。由于這種測試不能直接檢測細(xì)菌的存在,而且并不是所有細(xì)菌都產(chǎn)生硝酸鹽,因而一些細(xì)菌不能被檢測,所以這種測試嚴(yán)重受限。
為快速診斷革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌,本發(fā)明的比色傳感器和白細(xì)胞測試可涂覆在同一基底上,以按上述檢測存在或不存在革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌。這樣可使為得到尿樣品培養(yǎng)物結(jié)果需要等待16-24小時(shí),以在抗生素處理開始之前識別這類細(xì)菌。在得到培養(yǎng)物結(jié)果之前用抗生素治療的那些情況下,可以基于傳感器測試結(jié)果,將抗生素以這類細(xì)菌為目標(biāo)。
在一個(gè)可選擇的實(shí)施方案中,本發(fā)明的比色傳感器可與創(chuàng)傷敷料結(jié)合使用,以檢測傳染的存在。傳感器可直接與敷料結(jié)合成一層,或間接與創(chuàng)傷接觸。在使用時(shí),傳感器也可插入敷料中??蛇x擇地,可以設(shè)計(jì)一種敷料結(jié)構(gòu),其中創(chuàng)傷分泌液可通過如美國專利US 6,420,622B1所述的微流體通道從創(chuàng)傷導(dǎo)向一部分敷料,而不與放置傳感器的創(chuàng)傷處接觸。在通過分析從創(chuàng)傷藥簽提取的分析物來分析創(chuàng)傷傳染時(shí),傳感器也可單獨(dú)用于診斷。
可以得到包括聚二乙炔組裝體的傳感器,而不需要在將其轉(zhuǎn)移到適合支撐物上之前,通過常規(guī)LB(Langmuir-Blodgett)方法形成薄膜??蛇x擇地,聚二乙炔組裝體可利用A.Ulman,An Introduction toUltrathin Organic Films,Academic Press,New York(1991),pp.101-219中所述的公知LB方法形成在基底上。
本發(fā)明在可棄粘合產(chǎn)物中提供生物傳感能力。這種傳感器是自給的,不需要額外儀器來傳輸測量結(jié)果。可選擇地,可以與其他分析儀器一起使用以進(jìn)一步增強(qiáng)靈敏度,如具有在檢測分析物之后顯現(xiàn)出熒光″紅″相的熒光。當(dāng)需要檢測特定分析物的存在極限時(shí),傳感器用于提供快速篩選裝置,即小于30分鐘,優(yōu)選小于15分鐘。此外,本發(fā)明的傳感器是可棄的,并且相對便宜。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中,比色傳感器包括在溶液中復(fù)合到聚二乙炔組裝體中的受體形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)物。溶液可置于簡單的小瓶系統(tǒng)中,分析物可直接加到含有對相關(guān)分析物具有轉(zhuǎn)導(dǎo)特異性的溶液的小瓶中??蛇x擇地,比色傳感器可包括多個(gè)置于試劑盒中的小瓶,每個(gè)小瓶含有轉(zhuǎn)導(dǎo)物,包括聚二乙炔組裝體與針對不同分析物特別加入的受體。對于分析物不能直接加到聚二乙炔轉(zhuǎn)導(dǎo)物的那些應(yīng)用而言,可以使用兩部分小瓶系統(tǒng)。小瓶的一個(gè)分隔間可以含有用于制備分析物樣品的試劑,并且與含有從聚二乙炔組裝體形成的轉(zhuǎn)導(dǎo)物的第二個(gè)分隔間物理分離。一旦完成樣品制備,那么移除分離兩個(gè)分隔間的物理障礙物,以使分析物與轉(zhuǎn)導(dǎo)物混合而進(jìn)行檢測。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中,如圖1所示,比色傳感器是帶狀或標(biāo)簽狀形式的快速指示器。圖1表示用壓敏粘合劑20和涂覆的帶子或標(biāo)簽10和涂覆在基底40上的轉(zhuǎn)導(dǎo)物30。壓敏粘合劑20可將帶子或標(biāo)簽10固定到表面上,以直接檢測分析物。壓敏粘合劑20與含有聚二乙炔組裝體的轉(zhuǎn)導(dǎo)物30分離,以可能使不利影響最小化。在圖1中,壓敏粘合劑20包圍位于帶子或標(biāo)簽10中心的轉(zhuǎn)導(dǎo)物30。在一個(gè)可選擇的實(shí)施方案中(圖未示),壓敏粘合劑和轉(zhuǎn)導(dǎo)物結(jié)合在一起。
可選擇地,在帶子或標(biāo)簽10的側(cè)面上,帶子或標(biāo)簽10包括不含有壓敏粘合劑20的窗口。窗口可以位于轉(zhuǎn)導(dǎo)物30的中心,以允許使用者觀察顏色變化,而不用從含有分析物的表面上除去帶子或標(biāo)簽10。
在圖2中,帶子或標(biāo)簽110表示為由多個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)物112、113、114、115和116構(gòu)成的陣列111。轉(zhuǎn)導(dǎo)物112、113、114、115和116中的每一個(gè)可從相同或不同的聚二乙炔組裝體形成,而每個(gè)聚二乙炔組裝體包括相同或不同的受體。通過改變轉(zhuǎn)導(dǎo)物112、113、114、115和116,陣列111可被設(shè)計(jì)成檢測各種濃度水平的不同分析物。可選擇地,轉(zhuǎn)導(dǎo)物112、113、114、115中的任一個(gè)可用可選擇的診斷測試來代替,如白細(xì)胞測試。
在圖3所示的另一個(gè)實(shí)施方案中,帶子或標(biāo)簽100包括可折疊基底101,壓敏粘合劑102置于可折疊基底101的一側(cè),轉(zhuǎn)導(dǎo)物103置于可折疊基底101另一側(cè)并朝向壓敏粘合劑102。含有目標(biāo)分析物的表面可與壓敏粘合劑102接觸以收集樣品。一旦收集到含有分析物的樣品,那么可折疊基底101將被折疊,以使壓敏粘合劑102接觸轉(zhuǎn)導(dǎo)物103,如圖4所示??蛇x擇地,可折疊基底101可以允許穿孔,以允許將可折疊基底101分成兩個(gè)或多個(gè)部分,其中一個(gè)部分含有壓敏粘合劑102,而另一個(gè)部分含有轉(zhuǎn)導(dǎo)物103??烧郫B基底101的可折疊特征和/或穿孔允許使用者防止轉(zhuǎn)導(dǎo)物接觸樣品表面,而對于需要那種功能的應(yīng)用而言,樣品表面含有分析物。
可選擇地,圖3中的可折疊基底101也可包括圖2所示和上述的多個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)物。此外,可折疊基底101可以在轉(zhuǎn)導(dǎo)物103相對側(cè)包括透明窗口,以在可折疊基底101被折疊而使轉(zhuǎn)導(dǎo)物103與壓敏粘合劑102接觸后觀察任何顏色變化。
可選擇的實(shí)施方案表明在圖5和圖6中,這些允許通過如美國專利6,375,871和6,451,191所述的微流體元件將流體樣品輸送到轉(zhuǎn)導(dǎo)物。在圖5中,帶子或標(biāo)簽301包括用于將分析物輸送到轉(zhuǎn)導(dǎo)物303的微流體元件302。在一種應(yīng)用中,壓敏粘合劑可以供應(yīng)在轉(zhuǎn)導(dǎo)物303相對側(cè)的帶子或標(biāo)簽301上,以允許帶子或標(biāo)簽粘附在表面上,實(shí)現(xiàn)保存或固持作用,如粘附到壁或容器上。
在圖6中,微流體元件401設(shè)在帶子或標(biāo)簽402上。微流體元件401將分析物輸送到含有相同或不同轉(zhuǎn)導(dǎo)物的多個(gè)孔403、404、405和406中。多個(gè)孔403、404、405和406中的每一個(gè)中的轉(zhuǎn)導(dǎo)物可從相同或不同的聚二乙炔組裝體形成,每個(gè)聚二乙炔組裝體包括相同或不同的受體。通過改變轉(zhuǎn)導(dǎo)物,多個(gè)孔403、404、405和406可被設(shè)計(jì)成檢測各種濃度水平的多種分析物。
對于那些需要制備分析物樣品的應(yīng)用而言,試劑盒可以包括用于保存試劑并在與涂覆在二維基底上的比色傳感器接觸之前混合分析物的小瓶。在一個(gè)實(shí)施方案中,試劑盒可以包括用于保存試劑及制備分析物的小瓶,其蓋子系統(tǒng)包括涂覆在基底上的本發(fā)明轉(zhuǎn)導(dǎo)物。
本發(fā)明也提供分析分析物的方法,其包括使上述比色傳感器與含有分析物的溶液樣品或表面接觸,及利用吸收測量或利用裸眼視覺觀察以檢測比色傳感器中的顏色變化。
在一個(gè)可選擇的實(shí)施方案中,本發(fā)明提供通過選擇對結(jié)合進(jìn)聚二乙炔組裝體中的受體和分析物具有親合力的探針間接檢測分析物的方法。選擇的探針對分析物具有競爭性的親合力。當(dāng)存在相關(guān)分析物時(shí),探針與分析物結(jié)合,而不與聚二乙炔骨架上的受體結(jié)合,因此沒有顏色變化。如果沒有分析物,那么探針與結(jié)合在聚二乙炔骨架上的受體結(jié)合,從而產(chǎn)生從藍(lán)到紅色的顏色變化。探針可以在分析物與轉(zhuǎn)導(dǎo)物接觸后接觸轉(zhuǎn)導(dǎo)物,或者在混合物接觸轉(zhuǎn)導(dǎo)物之前與分析物混合。
探針可與溶液中或涂覆在基底上的轉(zhuǎn)導(dǎo)物接觸。探針可以是對目標(biāo)分析物和受體具有親合力的任何分子。可能用于本發(fā)明中的探針包括膜中斷肽,如丙甲菌素,蛙皮素,短桿菌肽,硫酸多粘菌素B和蜂毒素。
使用間接檢測方法,基于所用探針濃度,提供低水平檢測的高靈敏度是可能的。為進(jìn)行檢測,探針濃度可被選擇成相應(yīng)于檢測所需的濃度水平。對于特定應(yīng)用中所需的靈敏度而言,使用探針的間接檢測方法允許在探針類型和濃度周圍設(shè)計(jì)系統(tǒng)。這使得轉(zhuǎn)導(dǎo)物可通用于多種相關(guān)分析物。例如,通過根據(jù)探針對分析物的親合力改變與轉(zhuǎn)導(dǎo)物接觸的探針,單個(gè)轉(zhuǎn)導(dǎo)物(聚二乙炔/受體組合)可用于檢測多個(gè)分析物。
基底特性本發(fā)明的基底其特征在于使用milli-Q(Millipore)水和二碘甲烷(Aldrich)探針液體進(jìn)行接觸角測量。為進(jìn)行接觸角測量,從Rame-Hart得到的測角器被用于測量在基底上形成的一滴探針液體形成的接觸角。盡管這滴液體覆蓋大面積的基底,但是液體和表面的相互作用僅探查表面最外面的1-5埃。因此,接觸角分析提供了表征表面力能學(xué)的精確和靈敏技術(shù),這公開于A.Ulman,An Introduction to UltrathinOrganic Films,Academic Press,New York(1991),pp.48-58中。
用于本發(fā)明中的涂層基底可以被認(rèn)為包括兩大類。第一類包括高平坦基底,如在原子級平坦硅(111)晶片或浮法玻璃上的蒸發(fā)金,其是裸露的,并可以用自組裝單層(SAMs)修飾而按系統(tǒng)方式改變其表面能。第二類表面包括具有高網(wǎng)紋形狀的表面,其包括多種不同類材料,從紙質(zhì)基底到聚合油墨吸收涂層,再到結(jié)構(gòu)聚合物薄膜,微孔薄膜,及膜材料。這些基底的共有特性是大表面粗糙度和/或多孔性。在這些高網(wǎng)紋形狀的表面中,接觸角的測量及從這些接觸角測量對極性和分散表面力能學(xué)的檢測不能被認(rèn)為是其真正熱力學(xué)能量的平衡特征。在本發(fā)明中,接觸角表明可用于為進(jìn)行比較分類這些基底的″有效″或″實(shí)際″表面能量。
表1總結(jié)了用聚二乙炔組裝體涂覆的基底,其用作本發(fā)明的比色傳感器。用于改變基底的SAM與使用的基底一起列出。用水和二碘甲烷測量基底接觸角,通過幾何平均方法計(jì)算表面能量的分散和極性組成,如在S.Wu;Polymer Interface and Adhesion;Marcel Dekker,New York(1982)中所示的。最后欄列出干PDA涂層的顏色。
表1
圖6和圖7表明基于干燥涂層的比色觀察和涂覆的基底的接觸角分析得到的相圖。圖6表明涂覆的基底生成顏色作為水的前進(jìn)接觸角及二碘甲烷的前進(jìn)接觸角的函數(shù)的相圖。圖7表明涂覆的基底生成顏色作為基底表面能的極性組成及表面能的分散組成的函數(shù)的相圖,這通過幾何平均方法從水和二碘甲烷的前進(jìn)接觸角計(jì)算出,公開于S.Wu;Polymer Interface and Adhesion;Marcel Dekker,New York(1982)。聚二乙炔涂層保持在其原始藍(lán)色的表面由各圖中填充的圓表示。圓所代表的表面是經(jīng)過干燥″藍(lán)″相轉(zhuǎn)化成紅色相的表面。最后,三角點(diǎn)代表其上干燥涂層表明藍(lán)色相和紅色相混合物的表面。
分配到各基底上的表1中的數(shù)值與圖6和圖7中的符號相應(yīng)。
在本發(fā)明經(jīng)干燥保持聚二乙炔組裝體的原始″藍(lán)″相的一個(gè)實(shí)施方案中,如圖6所示,涂覆的基底對于二碘甲烷而言,其前進(jìn)接觸角低于50°。這種條件相應(yīng)于以圖7中表面能大于40dynes/cm的分散組分為特征的基底。對于需要保持原始″藍(lán)″相的應(yīng)用而言,形狀和表面能對于基底上的轉(zhuǎn)導(dǎo)物特性具有有效的影響,如在檢測和保存時(shí)的顏色對比。
在一個(gè)可選擇的實(shí)施方案中,具有這些性能并且對于水而言前進(jìn)接觸角小于90°的基底可生成包括如圖6所示的藍(lán)色相和紅色相的混合物。該條件相應(yīng)于圖7中分散表面能組分小于40dynes/cm但是極性表面能組分大于至少10dynes/cm的表面。
實(shí)施例本發(fā)明不應(yīng)該被認(rèn)為限于下面所述的特定實(shí)施例,而是應(yīng)該理解成包括在所附權(quán)利要求
中所述的本發(fā)明所有方面。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員在閱讀本說明書之后,各種修改、等價(jià)過程及多種結(jié)構(gòu)是顯然的。在說明書的實(shí)施例和其余部分中,除非別有所指,所有的份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比例等都按摩爾計(jì)。沒有列出供應(yīng)商的溶劑和試劑都是購于AldrichChemical;Milwaukee,WI。水利用U-V Milli-Q水純化器來純化,電阻為18.2兆歐/cm。(Millipore,Bedford MA)
對于那些進(jìn)行探針聲波處理的二乙炔混合物而言,在一定范圍能量和時(shí)間內(nèi)檢測引起二乙炔單體成功自組裝的設(shè)置,通過將原始二乙炔溶液分進(jìn)幾個(gè)小瓶中來制備樣品。盡管在下面實(shí)施例中,在能量設(shè)置為5時(shí)進(jìn)行1分鐘的探針聲波處理,但是本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)該知道,在經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)能量和時(shí)間可以產(chǎn)生同樣的結(jié)果。
通過藍(lán)色的百分?jǐn)?shù)變化按下面方程式測定比色響應(yīng)(CR),CR=[(PB原始-PB樣品/PB原始)×100,其中PB=樣品中的藍(lán)色,使用AdobePhotoshop,版本5,圖像軟件。
略語表
實(shí)施例1制備HO(O)C(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3步驟1制備HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3在玻璃反應(yīng)容器中,混合600毫克5,7-十二烷基二炔-1,12-二醇(HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH),0.275毫升吡啶和10毫升THF。向溶液中加入676毫克月桂酰氯,生成的混合物攪拌15小時(shí)。然后混合物用乙醚稀釋,用0.1N HCl和鹽水洗滌。分離有機(jī)層,用MgSO4干燥,過濾,除去溶劑,得到白色固體。固體用硅膠純化(乙酸乙酯在己烷中,按體積計(jì)梯度從25%~50%),得到570毫克HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3,白色固體。
步驟2制備HO(O)C(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3在玻璃反應(yīng)容器中,將步驟1制得的377毫克HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3溶解在3毫升DMF中,加入1.32克PDC。攪拌生成的混合物8小時(shí),然后用水和乙醚處理。合并醚層,用MgSO4干燥,過濾,除去溶劑,得到白色固體。固體用硅膠純化,用按體積計(jì)25/74/1的乙酸乙酯/己烷/甲酸洗脫,得到0.21克HO(O)C(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3,白色固體。
實(shí)施例2-5制備HO(O)C(CH2)a-1C≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3步驟1中使用表2中所示的二醇和?;冗M(jìn)行實(shí)施例1所述的相同過程,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)a-1C≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3的化合物(a和b按表2中所定義的)。
表2
實(shí)施例6制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3步驟1制備HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3在玻璃反應(yīng)容器中,混合4.99克5,7-十二烷基二炔-1,12-二醇(HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH),2.2克吡啶和50毫升THF。向溶液中加入6.34克肉豆寇醇氯化物,生成的混合物攪拌15小時(shí)。然后混合物用乙醚稀釋,用0.1N HCl和鹽水洗滌。分離有機(jī)層,用MgSO4干燥,過濾,除去溶劑,得到白色固體。固體用硅膠純化(乙酸乙酯在二氯甲烷中占15體積%到100%乙酸乙酯的梯度),得到5.0克HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3,白色固體。
步驟2制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3在可密封試管中,混合步驟1中制得的1.41克HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3,0.435克琥珀酸酐,13毫升甲苯和0.106克DMAP,并密封該試管。混合物加熱至105℃達(dá)14.5小時(shí),反應(yīng)冷卻至室溫,加入0.15毫升水,再次密封試管,再加熱至105℃達(dá)30分鐘。然后混合物用乙醚稀釋,用0.1N HCl和鹽水洗滌。分離有機(jī)層,用MgSO4干燥,過濾,除去溶劑,得到白色固體。固體用硅膠純化,用按體積計(jì)10/89/1的乙酸乙酯/二氯甲烷/甲酸洗脫,得到1.70克HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3,白色固體。
實(shí)施例7-17制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3步驟1中使用表3中所示的二醇和?;冗M(jìn)行實(shí)施例6所述的相同過程,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3的化合物(a和b按表3中所定義的)。
表3
實(shí)施例18制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)10CH3步驟1制備HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH通過KAPA-催化異構(gòu)化根據(jù)Miller,J.G.;Oehlschlager,A.C.J.Org.Chem.1984,49,2332-2338制備的HOCH2C≡C(CH2)3CH3或HO(CH2)2C≡C(CH2)2CH3(可從GFS Chemicals;Powell,OH得到)來制備HO(CH2)5C≡CH。通過在玻璃反應(yīng)容器中將6.95克HO(CH2)5C≡CH溶解在吡啶/甲醇(2.0mL/6.2mL)中,并加入307克CuCl,然后在氧存在下攪拌,直至所有原料消耗完,由此來進(jìn)行HO(CH2)5C≡CH的氧化偶聯(lián)。反應(yīng)混合物用乙醚和4N HCl處理,結(jié)合的有機(jī)層用MgSO4干燥,過濾,濃縮。用1/1己烷/叔丁基甲基醚重結(jié)晶殘?jiān)?,得?.35克HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH。
步驟2制備HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)10CH3進(jìn)行實(shí)施例6步驟1的相同過程,除了代替5,7-十二烷基二炔-1,12-二醇,而使用上面步驟1中制備的二醇。
步驟3制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)10CH3
進(jìn)行實(shí)施例6步驟2中所述的相同過程。
實(shí)施例19-21制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)bCH3步驟2中使用表4中所示的二醇和?;冗M(jìn)行實(shí)施例18所述的相同過程,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)bCH3的化合物(b按表4中所定義的)。
表4
實(shí)施例22-25制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6O(O)C(CH2)bCH3進(jìn)行實(shí)施例18步驟1中所述的相同過程,以從1-庚炔制備二醇HO(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6OH。步驟2中使用表5中所示的二醇和?;冗M(jìn)行實(shí)施例18的其余步驟,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6O(O)C(CH2)bCH3的化合物(b按表5中所定義的)。
表5
實(shí)施例26-29制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7O(O)C(CH2)bCH3
進(jìn)行實(shí)施例18步驟1中所述的相同過程,以從1-辛炔制備二醇HO(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7OH。步驟2中使用表6中所示的二醇和酰基氯進(jìn)行實(shí)施例18的其余步驟,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7O(O)C(CH2)bCH3的化合物(b按表6中所定義的)。
表6
實(shí)施例29-32制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9O(O)C(CH2)bCH3進(jìn)行實(shí)施例18步驟1中所述的相同過程,以從1-癸炔制備二醇HO(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9OH。步驟2中使用表7中所示的二醇和?;冗M(jìn)行實(shí)施例18的其余步驟,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9O(O)C(CH2)bCH3的化合物(b按表7中所定義的)。
表7
實(shí)施例33制備HO(O)C(CH2)3C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3進(jìn)行實(shí)施例6中所述的相同過程,除了步驟2中用戊二酸酐代替琥珀酸酐。
實(shí)施例34制備HO(O)CHC=CHC(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)14CH3進(jìn)行實(shí)施例6中所述的相同過程,除了步驟1中用CH3(CH2)14C(O)Cl代替CH3(CH2)12C(O)Cl,步驟2中馬來酸酐代替琥珀酸酐。
實(shí)施例35制備HO(O)C(1,2-C6H4)C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3進(jìn)行實(shí)施例6中所述的相同過程,除了步驟2中用鄰苯二甲酸酐代替琥珀酸酐。
實(shí)施例36制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3步驟1制備HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3在玻璃反應(yīng)容器中加入,在10mL干DMF中制備120毫克氫化鈉的懸浮液,加入972毫克5,7-十二烷基二炔-1,12-二醇(HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH)。攪拌5分鐘后,加入1.31克CH3(CH2)11Br,生成的混合物攪拌15小時(shí)。然后通過加入飽和NH4Cl溶液猝滅混合物,用100毫升乙醚稀釋。分離有機(jī)層,用鹽水洗滌3次,用MgSO4干燥,過濾,除去溶劑,得到黃色油。油用硅膠純化(梯度為在己烷中按體積計(jì)25%-35%的乙酸乙酯),得到606毫克HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3,白色固體。
步驟2制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3在可密封試管中,混合步驟1中制得的181毫克HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3,63毫克琥珀酸酐,2毫升甲苯和15毫克DMAP,并密封該試管?;旌衔锛訜嶂?10℃達(dá)16小時(shí),反應(yīng)冷卻至室溫,加入3滴水,再次密封試管,再加熱至110℃達(dá)30分鐘。然后混合物用乙醚稀釋,用0.1N HCl和鹽水洗滌。分離有機(jī)層,用MgSO4干燥,過濾,除去溶劑,得到白色固體。固體用硅膠純化,用按體積計(jì)10/89/1的乙酸乙酯/二氯甲烷/甲酸洗脫,得到HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3,白色固體。
實(shí)施例37-41制備HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(CH2)bCH3步驟1中使用表8中所示的二醇和酰基氯進(jìn)行實(shí)施例37所述的相同過程,得到通式結(jié)構(gòu)為HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(CH2)bCH3的化合物(a和b按表8中所定義的)。
表8
實(shí)施例42實(shí)施例6中制得的10.1毫克化合物樣品置于玻璃容器中,并懸浮在5毫升異丙醇中?;旌衔锛訜嶂练序v,加入10毫升70℃的水。煮沸生成的溶液,直到溫度到達(dá)95℃,這表明幾乎所有的異丙醇都沸騰掉。溶液冷卻至室溫,然后冷卻至4℃達(dá)16小時(shí)。2毫升溶液樣品接觸254納米光達(dá)10分鐘,產(chǎn)生暗藍(lán)色,表明發(fā)生了聚合。
實(shí)施例43檢測溶液中的膜肽在玻璃容器的Tris緩沖液(2mM,pH=8.5)中制備二乙炔單體(實(shí)施例6制備的)和DMPC(6∶4)的1.0毫摩爾濃度的樣品,在BronsonModel#1510聲波處理室中(可從VWR Scientific Products;WestChester,PA得到)聲波處理30分鐘,并放在4℃冷藏室中約16小時(shí)。然后樣品通過1.2μm針筒過濾器過濾,通過在254nm UV燈(可從VWRScientific Products;West Chester,PA得到)下以3cm的距離照射樣品10分鐘來聚合。聚合后觀察到明顯的藍(lán)紫色。
通過向樣品中加入~80μL的硫酸多粘菌素B溶液(10,050單位/mL)來測定溶液的檢測性能。這樣產(chǎn)生快的比色響應(yīng),由于從藍(lán)變化到紅色,因此容易目視測定,并且在室溫下1小時(shí)后,由于光譜中從640nm的峰吸收遷移至540nm的峰吸收,所以可用UV-vis光譜法定量。
實(shí)施例44檢測基底上的膜肽實(shí)施例43中制備的聚合的PDA/DMPC混合物被涂覆在一片逆相C-18硅膠板上。溶液涂在板上,并允許干燥至室溫,從而在測試板上生成藍(lán)點(diǎn)。為測試傳感器的固體狀態(tài)形式,硫酸多粘菌素B(10,050單位/mL)的測試溶液(40μL)加到樣品點(diǎn)上。這產(chǎn)生從藍(lán)到粉紅色的立即(<15秒)顏色變化。僅使用milli-Q水(50μL)的對照測試沒有表現(xiàn)出顏色變化。
實(shí)施例45檢測溶液中的肽-膜相互作用稱重實(shí)施例6的二乙炔單體和DMPC(6∶4)的混合物,加到小瓶中,并懸浮在Tris緩沖液(2mM,pH=8.5)中,得到1mM濃度溶液,按實(shí)施例43制備聚合的檢測溶液。
通過向樣品中加入~50μL的1mM蜂毒素溶液來測定溶液的檢測性能。這樣產(chǎn)生快的比色響應(yīng),由于從藍(lán)變化到紅色,因此容易目視測定,并且在室溫下1小時(shí)后,由于光譜中從640nm的峰吸收遷移至540nm的峰吸收,所以可用UV-vis光譜法定量。
實(shí)施例46檢測基底上的肽-膜相互作用按實(shí)施例44的相同過程,使用實(shí)施例45聚合檢測方案制備測試板。聚合溶液的幾個(gè)點(diǎn)(每個(gè)40μL)被置于一片逆相C-18硅膠板上。溶液允許干燥至室溫,從而生成藍(lán)點(diǎn)。為測試基底檢測肽的能力,含有15和30納摩爾蜂毒素的兩個(gè)樣品分別加到測試板上的不同點(diǎn)上。這產(chǎn)生從藍(lán)到紅色的立即(<15秒)顏色變化。滴在不同測試點(diǎn)上的milli-Q水的對照樣品沒有表現(xiàn)出顏色變化。
實(shí)施例47檢測溶液中磷脂酶A2的界面酶催化作用按實(shí)施例45制備檢測溶液。通過向每個(gè)樣品中加入~50μL的75μM磷脂酶A2溶液來測定溶液的檢測性能。這樣產(chǎn)生快的比色響應(yīng),由于從藍(lán)變化到紅色,因此容易目視測定,并且在室溫下1小時(shí)后,由于光譜中從640nm的峰吸收遷移至540nm的峰吸收,所以可用UV-vis光譜法定量。
實(shí)施例48使用商業(yè)上可得到的二乙炔單體試圖檢測基底上的肽-膜相互作用商業(yè)上可得到的10,12-二十三烷基二炔酸(從GFS Chemicals;Powell,OH得到)和DMPC的混合物(6∶4)被用來制備實(shí)施例44中的檢測溶液和測試板。聚合后觀察到明顯的藍(lán)紫色。經(jīng)將檢測溶液點(diǎn)在測試板上,一些溶液干燥發(fā)生顏色變化,變成紅點(diǎn),而其他樣品干燥變成藍(lán)點(diǎn)。
為測試基底上的聚合組裝體肽-膜相互作用檢測性能,30納摩爾蜂毒素(商業(yè)上可從Sigma Aldrich;St.Louis,MO得到)被加到干燥成藍(lán)色的點(diǎn)上。取決于溶液的制備,表現(xiàn)為或者沒有顏色變化,或者是反映出CR小于5%的帶污點(diǎn)外觀。
實(shí)施例49使用商業(yè)上可得到的二乙炔單體試圖檢測2-D基底上的肽-膜相互作用重復(fù)實(shí)施例48,除了為測試基底上的聚合組裝體肽-膜相互作用的檢測性能,50μL硫酸多粘菌素B溶液(10,050單位/mL)被加到測試板式的每一點(diǎn)上。取決于溶液的制備,表現(xiàn)為反映出CR小于5%顏色變化的帶污點(diǎn)外觀。
實(shí)施例50間接檢測基底上的E.Coli按實(shí)施例46制備測試板。
為測試E.coli的檢測,硫酸多粘菌素B溶液(10,050單位/mL)被加到僅含有milli-Q水的小瓶中及含有E.coli[ATCC25922,在milli-Q水中~109細(xì)菌/mL]懸浮液的小瓶中。使兩個(gè)樣品靜置30分鐘后,通過0.45μm針筒過濾器過濾,每種洗提液40μL放在傳感器混合物的干燥點(diǎn)上。15分鐘后,除去液體,檢測各板。不含E.coli而僅含多粘菌素B的樣品顏色變化到紅色,而含有E.coli和多粘菌素B的那些樣品沒有明顯顏色變化。
實(shí)施例51檢測基底上的生物流體中的E.coli稱重實(shí)施例6中制備的二乙炔單體和DMPC的混合物(6∶4),加到小瓶中,并懸浮在HEPES緩沖液(5mM,pH=7.2)中,得到1mM溶液,然后使用Model XL2020探針聲波處理器(商業(yè)上可從Misonix,Inc.;Farmington,NY得到)將能量設(shè)置在5,探針聲波處理溶液1分鐘,并放在4℃冷藏室中過夜(~16小時(shí))。然后樣品通過1.2μm針筒過濾器過濾,通過在254nm UV燈下以3cm的距離照射樣品20分鐘來聚合攪拌的溶液,生成可觀察到的藍(lán)色。使用注射器,聚合溶液的幾個(gè)點(diǎn)(每個(gè)40μL)被置于一片逆相C-18硅膠板上。各點(diǎn)允許干燥至室溫,從而生成藍(lán)點(diǎn)。為測試E.coli的檢測性能,硫酸多粘菌素B溶液(10,050單位/mL)被加到人尿溶液中及摻有E.coli[ATCC25922,在milli-Q水中~109細(xì)菌/mL]的人尿溶液中。使樣品在37℃孵育30分鐘后,樣品冷卻至室溫,每種洗提液40μL放在PDA/DMPC溶液的干燥點(diǎn)上。40分鐘后,除去液體,檢測各板。不含E.coli而僅含多粘菌素B的樣品各點(diǎn)有明顯的顏色變化,而含有E.coli和多粘菌素B的樣品顏色有較小的變化。
實(shí)施例52檢測基底上的脂多糖稱重實(shí)施例6中制備的二乙炔單體和DMPC的混合物(6∶4),加到小瓶中,并懸浮在HEPES緩沖液(5mM,pH=7.2)中,得到1mM溶液。然后按實(shí)施例43在逆相C-18硅膠板上制備測試板。為測試脂多糖的檢測,1000μL硫酸多粘菌素B溶液(628單位/mL)被加到不含內(nèi)毒素水的1mL溶液和不含內(nèi)毒素水但摻有脂多糖(10,000單位/mL)的1mL溶液中。使樣品在37℃孵育30分鐘后,樣品冷卻至室溫,每種溶液40μL放在PDA/DMPC溶液的干燥點(diǎn)上。60分鐘后,除去液體,檢測各板。不含脂多糖的樣品顏色變化至紅色,而含有脂多糖和多粘菌素B的溶液沒有顏色變化。
實(shí)施例53使用甘油檢測2-D基底上的脂多糖稱重實(shí)施例6中制備的二乙炔單體和十四酸12-(4,4-二羥基-丁酰氧基)-十二烷基-5,7-二炔酯的混合物(1∶1),加到小瓶中,并懸浮在HEPES緩沖液(5mM,pH=7.2)中,得到1mM溶液。然后使用ModelXL2020探針聲波處理器(商業(yè)上可從Misonix,Inc.;Farmington,NY得到)將能量設(shè)置在5,探針聲波處理溶液1分鐘,并放在4℃冷藏室中過夜(~16小時(shí))。然后樣品通過1.2μm針筒過濾器過濾,通過在254nmUV燈下以3cm的距離照射樣品60秒來聚合攪拌的溶液,生成可觀察到的深藍(lán)色。使用注射器,聚合溶液的幾個(gè)點(diǎn)(每個(gè)40μL)被置于一片逆相C-18硅膠板上。各點(diǎn)允許干燥至室溫,從而生成藍(lán)點(diǎn)。為測試脂多糖的檢測,為測試脂多糖的檢測,硫酸多粘菌素B溶液(5025單位/mL)被加到不含內(nèi)毒素水的溶液和不含內(nèi)毒素水但摻有脂多糖的溶液中。使樣品在37℃孵育30分鐘后,樣品冷卻至室溫,每種溶液500μL放在PDA/DMPC溶液的干燥點(diǎn)上。緩慢搖動(dòng)15分鐘后,除去液體,檢測各板。這樣產(chǎn)生快的比色響應(yīng),在不含脂多糖時(shí)由于從藍(lán)變化到紅色,因此容易目視測定。
實(shí)施例54適于保持聚二乙炔組裝體活性相的基底的特征為測試表1所示的基底的特征,以下面的方法制備表面,以進(jìn)行評估。通過將金蒸發(fā)到涂鉻并拋光的硅晶片上來制備金表面。生成的表面具有高度反射性,根據(jù)Nanoscope Command Reference ManualVersion 4.42;Digital Instruments;Sections 12.5和12.6,使用原子力顯微鏡(AFM)測得其均方根表面粗糙度小于15埃。在使用之前,利用干燥氮?dú)饬魅サ艚鸨砻嫔系幕覊m。
通過在氧化浴(商業(yè)上從Nochromix得到)中清洗過夜,然后在milli-Q水中漂洗多次,直到漂洗水能夠在玻璃表面保持均勻而沒有反潤濕,由此制備玻璃表面。在使用之前,利用干燥氮?dú)饬魅サ舨AП砻嫔系幕覊m。
使用標(biāo)準(zhǔn)的硅晶片表面,并在使用之前,利用干燥氮?dú)饬魅サ艄杈砻嫔系幕覊m。通過將表面浸漬在SAM濃度為1mM的溶液中來形成用SAM改性的表面。乙醇或氯仿用作溶劑。浸漬時(shí)間至少為24小時(shí),然后用自組裝中所用的純凈溶劑漂洗多次。然后在測量接觸角之前,在干燥箱中干燥樣品過夜。
所有使用的其他表面都是標(biāo)準(zhǔn)的。在制備和處理后,每種樣品都切成幾小片,其中一些用于接觸角測量,另一些用PDA溶液涂覆。為涂覆基底,稱重實(shí)施例6的二乙炔單體和DMPC的混合物(6∶4),加到小瓶中,并懸浮在HEPES緩沖液(5mM,pH=7.2)中,得到1mM溶液,然后使用Model XL2020探針聲波處理器(商業(yè)上可從Misonix,Inc.;Farmington,NY得到)將能量設(shè)置在5,探針聲波處理溶液1分鐘,然后放在4℃冷藏室中過夜(~16小時(shí))。然后樣品通過1.2μm針筒過濾器過濾,通過在254nm UV燈下以3cm的距離照射樣品20分鐘來聚合攪拌的溶液,生成可觀察到的藍(lán)色。使用注射器,聚合溶液的幾個(gè)點(diǎn)(每個(gè)40μL)被置于表1中所述的一系列基底上。溶液允許干燥至室溫,記錄各點(diǎn)生成的顏色。
在不脫離本發(fā)明范圍和精神內(nèi),本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員顯然可以對本發(fā)明做出各種修改和變化。應(yīng)該理解,本發(fā)明不意圖限制于所述的示例性實(shí)施方案,而這些實(shí)施方案僅是作為例子使用,本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求
書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測分析物的比色傳感器,包括受體;及聚合組合物,包括至少一種下式的化合物 其中R1包括C1-C20烷基,

R2包括 或
R3,R8,R13,R21,R24,R31和R33獨(dú)立地是C1-C20烷基;R4,R5,R7,R14,R16,R19,R20,R22,R25和R32獨(dú)立地是C1-C14亞烷基;R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是C1-C14亞烷基,C2-C8亞烯基,或C6-C13亞芳基;R9是C1-C14亞烷基或-NR34-;R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是C1-C14亞烷基或(C1-C14亞烷基)-(C2-C8亞芳基);R11和R28獨(dú)立地是C2-C30炔基;R17是酯活化基團(tuán);R23是C6-C13亞芳基;R30是C1-C14亞烷基或-NR36-;R34和R36是C1-C4烷基;p是1-5;n是1-20;其中R1和R2不相同;其中所述受體加到所述聚合組合物中形成轉(zhuǎn)導(dǎo)物;及其中當(dāng)所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物與分析物接觸時(shí),其表現(xiàn)出顏色變化。
2.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R1是十二烷基或十六烷基。
3.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R3是十一烷基或十五烷基。
4.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R24是甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基,庚基,辛基,壬基或十二烷基。
5.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R33是十二烷基,十四烷基,十六烷基或十八烷基。
6.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R4是亞甲基,亞丙基或亞丁基。
7.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R5是亞乙基或亞丙基。
8.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R7,R16,R19,R20和R25獨(dú)立地是亞乙基,亞丙基,亞丁基,亞戊基,亞己基,亞庚基,亞辛基或亞壬基。
9.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R20是亞甲基,亞丙基或亞丁基。
10.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R22是亞乙基,亞丙基或亞丁基。
11.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R32是亞乙基,亞丙基,亞丁基,亞戊基或亞己基。
12.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是亞乙基,亞丙基,亞乙烯基或亞苯基。
13.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R8和R31獨(dú)立地是C1-C14烷基。
14.如權(quán)利要求
15所述的傳感器,其中R8和R31獨(dú)立地是丁基,戊基或己基。
15.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R9和R30獨(dú)立地是亞甲基,-NH-,-N(CH2CH3)-或-N(CH3)-。
16.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是亞甲基,亞乙基,亞丙基,亞丁基,-C(CH3)2-,-CH((CH2)1-4CH3)-或-CH2-亞苯基。
17.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R11和R28獨(dú)立地是具有至少兩個(gè)碳-碳三鍵的C2-C30炔基。
18.如權(quán)利要求
19所述的傳感器,其中R11和R28獨(dú)立地是-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)9CH3或-(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)11CH3。
19.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R13是C1-C4烷基。
20.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R14是C1-C4亞烷基。
21.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R17是2,5-二氧-1-吡咯烷基。
22.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R23是亞苯基。
23.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中n是1-20,3-17,6-14或9-11。
24.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中p是1或2。
25.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中R1是 其中R7是亞乙基,亞丙基,亞丁基,亞戊基,亞己基,亞庚基,亞辛基或亞壬基,及R6是亞乙基,亞丙基,亞乙烯基或亞苯基;及其中R2是 其中R20是亞乙基,亞丙基,亞丁基,亞戊基,亞己基,亞庚基,亞辛基或亞壬基,及其中R21是十一烷基,十三烷基,十五烷基,十七烷基;及其中p是1。
26.如權(quán)利要求
25所述的傳感器,其中R1是 R7是亞乙基;及R2是 R20是亞丁基,及其中R21是十三烷基;及p是1。
27.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中所述受體選自磷脂和甘油。
28.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物分散在水溶液中。
29.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物涂覆在基底上。
30.如權(quán)利要求
29所述的傳感器,其中在使用二碘甲烷時(shí)所述基底接觸角小于50度。
31.如權(quán)利要求
30所述的傳感器,其中所述基底選自硅膠板,紙,玻璃,網(wǎng)紋照相用紙,光澤照相用紙和微孔薄膜。
32.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中所述受體通過物理混合與所述聚合組合物形成一體。
33.如權(quán)利要求
1所述的傳感器,其中所述受體與所述聚合組合物共價(jià)結(jié)合。
34.一種檢測分析物的方法,包括形成比色傳感器,所述比色傳感器包括受體和下式的聚合組合物 其中R1包括C1-C20烷基,

R2包括 或
R3,R8,R13,R21,R24,R31和R33獨(dú)立地是C1-C20烷基;R4,R5,R7,R14,R16,R19,R20,R22,R25和R32獨(dú)立地是C1-C14亞烷基;R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是C1-C14亞烷基,C2-C8亞烯基或C6-C13亞芳基;R9是C1-C14亞烷基或-NR34-;R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是C1-C14亞烷基或(C1-C14亞烷基)-(C2-C8亞芳基);R11和R28獨(dú)立地是C2-C30炔基;R17是酯活化基團(tuán);R23是C6-C13亞芳基;R30是C1-C14亞烷基或-NR36-;R34和R36是C1-C4烷基;p是1-5;n是1-20;其中R1和R2不相同;其中所述受體加到所述聚合組合物中形成能夠表現(xiàn)出顏色變化的轉(zhuǎn)導(dǎo)物;使所述傳感器與分析物接觸;及如果所述分析物存在,那么觀察顏色變化。
35.如權(quán)利要求
34所述的方法,其中所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物分散在水溶液中。
36.如權(quán)利要求
34所述的方法,其中所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物涂覆在基底上。
37.如權(quán)利要求
36所述的方法,其中在使用二碘甲烷時(shí)所述基底接觸角小于50度。
38.如權(quán)利要求
30所述的傳感器,其中所述基底選自硅膠板,紙,玻璃,網(wǎng)紋照相用紙,光澤照相用紙和微孔薄膜。
39.如權(quán)利要求
34所述的傳感器,其中所述受體通過物理混合與所述聚合組合物形成一體。
40.如權(quán)利要求
34所述的傳感器,其中所述受體與所述聚合組合物共價(jià)結(jié)合。
41.一種檢測分析物的方法,包括形成比色傳感器,所述比色傳感器包括受體和下式的聚合組合物 其中R1包括C1-C20烷基,

R2包括 或
R3,R8,R13,R21,R24,R31和R33獨(dú)立地是C1-C20烷基;R4,R5,R7,R14,R16,R19,R20,R22,R25和R32獨(dú)立地是C1-C14亞烷基;R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是C1-C14亞烷基,C2-C8亞烯基或C6-C13亞芳基;R9是C1-C14亞烷基或-NR34-;R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是C1-C14亞烷基或(C1-C14亞烷基)-(C2-C8亞芳基);R11和R28獨(dú)立地是C2-C30炔基;R17是酯活化基團(tuán);R23是C6-C13亞芳基;R30是C1-C14亞烷基或-NR36-;R34和R36是C1-C4烷基;p是1-5;n是1-20;其中R1和R2不相同;及其中所述受體加到所述聚合組合物中形成能夠表現(xiàn)出顏色變化的轉(zhuǎn)導(dǎo)物;使所述傳感器與分析物接觸;使所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物與對所述分析物和所述受體具有親合力的探針接觸;及如果所述分析物存在,那么觀察沒有顏色變化。
42.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中在接觸所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物之前,所述探針和分析物混合形成混合物。
43.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物分散在水溶液中。
44.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物涂覆在基底上。
45.如權(quán)利要求
44所述的方法,其中在使用二碘甲烷時(shí)所述基底接觸角小于50度。
46.如權(quán)利要求
45所述的方法,其中所述基底選自硅膠板,紙,玻璃,網(wǎng)紋照相用紙,光澤照相用紙和微孔薄膜。
47.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中所述受體通過物理混合與所述聚合組合物形成一體。
48.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中所述受體與所述聚合組合物共價(jià)結(jié)合。
49.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中所述探針包括膜中斷肽。
50.如權(quán)利要求
49所述的方法,其中所述探針選自丙甲菌素,蛙皮素,短桿菌肽,硫酸多粘菌素B和蜂毒素。
51.如權(quán)利要求
41所述的方法,其中所述分析物選自革蘭氏陰性菌和內(nèi)毒素。
52.一種用于檢測分析物存在的可棄試劑盒,包括一種或多種轉(zhuǎn)導(dǎo)物,包括受體和下式的聚合組合物 其中R1包括C1-C20烷基,

R2包括 或
R3,R8,R13,R21,R24,R31和R33獨(dú)立地是C1-C20烷基;R4,R5,R7,R14,R16,R19,R20,R22,R25和R32獨(dú)立地是C1-C14亞烷基;R6,R15,R18和R26獨(dú)立地是C1-C14亞烷基,C2-C8亞烯基或C6-C13亞芳基;R9是C1-C14亞烷基或-NR34-;R10,R12,R27和R29獨(dú)立地是C1-C14亞烷基或(C1-C14亞烷基)-(C2-C8亞芳基);R11和R28獨(dú)立地是C2-C30炔基;R17是酯活化基團(tuán);R23是C6-C13亞芳基;R30是C1-C14亞烷基或-NR36-;R34和R36是C1-C4烷基;p是1-5;n是1-20;其中R1和R2不相同;及其中所述受體加到所述聚合組合物中形成能夠表現(xiàn)出顏色變化的轉(zhuǎn)導(dǎo)物;及用于使所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物與分析物接觸的裝置。
53.如權(quán)利要求
52所述的試劑盒,還包括對所述受體和一種或多種分析物具有親合力的一種或多種探針;其中所述探針與所述轉(zhuǎn)導(dǎo)物物理分離,直到所述試劑盒被使用時(shí)。
54.如權(quán)利要求
52所述的試劑盒,其中一種或多種轉(zhuǎn)導(dǎo)物分散在水溶液中。
55.如權(quán)利要求
52所述的試劑盒,其中一種或多種轉(zhuǎn)導(dǎo)物涂覆在基底上形成陣列。
56.如權(quán)利要求
55所述的方法,其中在使用二碘甲烷時(shí)所述基底接觸角小于50度。
57.如權(quán)利要求
56所述的傳感器,其中所述基底選自硅膠板,紙,玻璃,網(wǎng)紋照相用紙,光澤照相用紙和微孔薄膜。
58.如權(quán)利要求
52所述的試劑盒,其中所述受體通過物理混合與所述聚合組合物形成一體。
59.如權(quán)利要求
52所述的試劑盒,其中所述受體與所述聚合組合物共價(jià)結(jié)合。
60.一種檢測體液中細(xì)菌存在的方法,包括使如權(quán)利要求
1所述的傳感器與體液接觸的步驟。
61.如權(quán)利要求
60所述的方法,其中所述體液選自尿,粘液,創(chuàng)傷分泌液和血液。
62.如權(quán)利要求
1所述的比色傳感器,還包括用于檢測白細(xì)胞的診斷測試。
63.一種檢測體液中細(xì)菌存在的方法,包括使如權(quán)利要求
62所述的傳感器與體液接觸的步驟。
64.如權(quán)利要求
63所述的方法,其中所述體液選自尿,粘液,創(chuàng)傷分泌液和血液。
65.一種醫(yī)用制品,包括創(chuàng)傷敷料和如權(quán)利要求
1所述的比色傳感器。
66.如權(quán)利要求
65所述的醫(yī)用制品,其中所述比色傳感器通過流體控制系統(tǒng)與所述創(chuàng)傷層連接。
67.如權(quán)利要求
66所述的醫(yī)用制品,其中所述流體控制系統(tǒng)是微流體系統(tǒng)。
68.一種檢測細(xì)菌存在的方法,所述方法包括在創(chuàng)傷敷料中插入如權(quán)利要求
1所述的比色傳感器的步驟。
專利摘要
本發(fā)明公開了比色傳感器,其包括混合在聚二乙炔組裝體內(nèi)的受體,以形成當(dāng)與分析物接觸時(shí)能夠表現(xiàn)顏色變化的轉(zhuǎn)導(dǎo)物。本發(fā)明也公開了使用比色傳感器和試劑盒比色檢測分析物的方法。
文檔編號C12Q1/04GKCN1820198SQ200380107097
公開日2006年8月16日 申請日期2003年12月19日
發(fā)明者里安·B·普林斯, 戴維·S·海斯, 安哥拉·K·迪洛, 蘭德爾·P·布朗, G·馬可·博馬里托, 約翰·L·巴蒂斯特 申請人:3M創(chuàng)新有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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