專利名稱：含疊氮的聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含疊氮聚合物，特別是涉及一種用于生物分子固定化的含疊氮聚合物。
背景技術(shù)：
將生物分子固定在水膠上的技術(shù)用來控制水膠本身的物理及化學(xué)特性，同時(shí)提供各種生物活性物質(zhì)在生物技術(shù)上的應(yīng)用，例如細(xì)胞粘附(celladhesion)、親和性層析吸附(affinity chromatography sorbents)或固相生物催化劑(solid-phase biocatalysts)等。過去有以光照驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的方式，由于具有相當(dāng)?shù)谋憷约皽?zhǔn)確性，因此進(jìn)一步應(yīng)用到生物分子的固定化技術(shù)上。
在水膠中添加具有光敏特性的光交聯(lián)劑(photo crosslinker)，當(dāng)光線照射后，光交聯(lián)劑會(huì)與活性生物分子交聯(lián)而將其固定在特定基材上(immobilization)，進(jìn)行各種生化應(yīng)用。目前，常使用的光交聯(lián)劑為芳香族疊氮化合物，其末端為疊氮分子，主體結(jié)構(gòu)為包含共軛雙鍵的化學(xué)鏈段。
由于共軛雙鍵在吸收特定光線后會(huì)放出熒光，在生物檢測(cè)過程中，將造成相當(dāng)程度的干擾，使訊號(hào)變?nèi)趸蚺凶x失誤，影響檢測(cè)結(jié)果。
由已知的開發(fā)的光交聯(lián)劑可知，疊氮結(jié)構(gòu)具有極佳的光敏特性，因此，如何設(shè)計(jì)出一種具有疊氮分子結(jié)構(gòu)在光照后能具有交聯(lián)性又不會(huì)放出熒光的光交聯(lián)劑，以有效降低熒光干擾，提升檢測(cè)品質(zhì)，是現(xiàn)今值得努力研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種含疊氮的聚合物，具有下列化學(xué)式(I)或(II)
其中X為包括氫、甲基、CH2n1OH(n1為0～10)、CH2CH2On1H(n1為1～10)、CH2n1N3(n1為1～10)或CH2CH2On1CH2CH2-N3(n1為0～10)，Y為包括丙烯酸(MA)或甲基丙烯酸(MMA)、或丙烯酸或甲基丙烯酸的殘基，Z為CH2CH2On1(n1為0～1,000)，以及n為1～10,000。
為使本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖
式，作詳細(xì)說明如下具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種含疊氮的聚合物，具有下列化學(xué)式(I)或(II) 在化學(xué)式(I)中，X例如為氫、甲基、CH2n1OH(n1為0～10)、CH2CH2On1H(n1為1～10)、CH2n1N3(n1為1～10)或CH2CH2On1CH2CH2-N3(n1為0～10)。n例如為1～10,000。在化學(xué)式(II)中，Y可包括其它高分子鏈，例如甲基丙烯酸(methacrylic acid，MMA)或丙烯酸(acrylic acid，MA)。Z可為CH2CH2On1(n1為0～1,000)。n例如為1～10,000?；瘜W(xué)式(I)及(II)中的n值優(yōu)選3～1,000，最優(yōu)選為3～100。
上述含疊氮聚合物可為光交聯(lián)劑(photo-crosslinker)，在光線照射下，可與例如蛋白質(zhì)或勝肽的生物分子形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。此含疊氮聚合物在水中的溶解度可大于1％。
本發(fā)明含疊氮聚合物的基本結(jié)構(gòu)包括末端的疊氮分子及乙二醇衍生物主鏈。由于乙二醇衍生物屬于單鍵結(jié)構(gòu)，非已知的共軛雙鍵，當(dāng)進(jìn)行光照時(shí)，此含疊氮聚合物僅會(huì)有具有光敏特性的疊氮分子與活性生物分子產(chǎn)生的交聯(lián)作用，而不會(huì)放出干擾檢測(cè)結(jié)果的熒光。此通過單鍵與共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，可大幅改善生物檢測(cè)品質(zhì)。
化學(xué)式(I)可由下述方式合成，首先，在堿環(huán)境下，例如三乙基胺(triethylamine)存在下，混合例如三甘醇(triethylene glycol，TEG)或聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)和甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)或甲苯磺酰氯(toluenesulfonyl chloride，TsCl)進(jìn)行取代反應(yīng)，以將羥基取代為Ts或Ms，形成末端含Ts或Ms的三甘醇衍生物或聚乙二醇衍生物。之后，同樣在堿環(huán)境下，例如碳酸氫鈉存在下，混合上述三甘醇衍生物或聚乙二醇衍生物與例如疊氮化鈉(sodium azide)的疊氮鹽類進(jìn)行反應(yīng)，以最終獲得化學(xué)式(I)的雙疊氮化合物。
化學(xué)式(II)可由下述方式合成，首先在堿環(huán)境下，例如三乙基胺(triethylamine)存在下，混合例如含-(CH2CH2O)n(聚乙二醇，PEG)支鏈的聚丙烯酸(PMA-graft-PEG)、聚甲基丙烯酸(PMMA-graft-PEG)、雙糖(sucrose)或多糖(polysaccharide)和甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)或甲苯磺酰氯(toluenesulfonyl chloride，TsCl)進(jìn)行取代反應(yīng)，以將羥基取代為Ts或Ms，形成末端含Ts或Ms的含-(CH2CH2O)n(聚乙二醇，PEG)支鏈的聚丙烯酸(PMA-graft-PEG)、聚甲基丙烯酸(PMMA-graft-PEG)、雙糖(sucrose)或多糖(polysaccharide)衍生物。之后，同樣在堿環(huán)境下，例如碳酸氫鈉存在下，混合上述含-(CH2CH2O)n(聚乙二醇，PEG)支鏈的聚丙烯酸(PMA-graft-PEG)、聚甲基丙烯酸(PMMA-graft-PEG)、雙糖(sucrose)或多糖(polysaccharide)衍生物與例如疊氮化鈉(sodium azide)的疊氮鹽類進(jìn)行反應(yīng)，以最終獲得化學(xué)式(II)的雙疊氮化合物。
本發(fā)明含疊氮的聚合物(azide-containing polymer)可通過下列數(shù)種方式對(duì)生物分子進(jìn)行固定化。例如(1)制作含疊氮聚合物溶液并將其涂布于特定基材上，之后，將例如蛋白質(zhì)或勝肽的生物分子分布于基材上并進(jìn)行光照，以形成雙疊氮化合物與生物分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。
(2)制作含疊氮聚合物與例如蛋白質(zhì)或勝肽的生物分子的混合溶液并將其涂布于特定基材上，之后，進(jìn)行光照，以形成含疊氮聚合物與生物分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。
(3)制作含疊氮聚合物與生物高分子的混合溶液并將其涂布于特定基材上，之后，將例如蛋白質(zhì)或勝肽的生物分子分布于基材上并進(jìn)行光照，以形成含疊氮聚合物與生物分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。上述與含疊氮聚合物混合的生物高分子可包括聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚甘醇酸(polyglycolic acid，PGA)、聚己內(nèi)酯(polycaprolactone，PCL)、明膠(gelatin)、瓊脂(agar)、糖類(saccharide)、聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)、聚丙二醇(polypropylene glycol，PPG)或其共聚物。
(4)制作含疊氮聚合物、生物高分子與例如蛋白質(zhì)或勝肽的生物分子的混合溶液并將其涂布于特定基材上，之后，進(jìn)行光照，以形成含疊氮聚合物與生物分子的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。上述與含疊氮聚合物及生物分子混合的生物高分子可包括聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚甘醇酸(polyglycolic acid，PGA)、聚己內(nèi)酯(polycaprolactone，PCL)、明膠(gelatin)、瓊脂(agar)、糖類(saccharide)、聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)、聚丙二醇(polypropylene glycol，PPG)或其共聚物。
實(shí)施例實(shí)施例1化合物1的合成 化合物1合成步驟首先，將17.5毫升的三甘醇(triethylene glycol，TEG)(0.13摩爾)溶于200毫升的四氫呋喃中，以制備三甘醇溶液。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethyl amine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得13.7克的化合物1，產(chǎn)率為52％。化合物1的1H NMR數(shù)據(jù)如下δ3.68(m，8H)，3.40(m，4H)，IR(neat)數(shù)據(jù)如下2915，2109cm-1。
實(shí)施例2化合物2的合成(分子量約400) 化合物2合成步驟首先，將52克的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG 400)(0.13摩爾)溶于200毫升的四氫呋喃中，以制備聚乙二醇溶液。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethyl amine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得17.7克的化合物2，產(chǎn)率為30％?；衔?的1H NMR數(shù)據(jù)如下δ3.66(m，～30H)，3.38(t，4H)，IR(neat)數(shù)據(jù)如下2955(s)，2900(s)，2856(sh)，2095(s)cm-1。
實(shí)施例3化合物3的合成(分子量約600) 化合物3合成步驟
首先，將78克的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG 600)(0.13摩爾)溶于300毫升的四氫呋喃中，以制備聚乙二醇溶液。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethyl amine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得23.9克的化合物3，產(chǎn)率為27％。化合物3的1H NMR數(shù)據(jù)如下δ3.66(m，～45H)，3.38(t，4H)，IR(neat)數(shù)據(jù)如下2956(s)，2902(s)，2092(s)cm-1。
實(shí)施例4化合物4的合成(分子量約900) 化合物4合成步驟首先，將117克的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG 900)(0.13摩爾)溶于500毫升的四氫呋喃中，以制備聚乙二醇溶液。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethyl amine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得36.0克的化合物4，產(chǎn)率為28％?；衔?的1H NMR數(shù)據(jù)如下δ3.66(m，～66H)，3.38(t，4H)，IR(neat)數(shù)據(jù)如下2955(s)，2900(s)，2089(s)cm-1。
實(shí)施例5化合物5的合成(分子量約1500)
化合物5合成步驟首先，將188克的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG 1500)(0.13摩爾)溶于600毫升的四氫呋喃中，以制備聚乙二醇溶液。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethyl amine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得34.4克的化合物5，產(chǎn)率為24.3％。化合物5的1H NMR數(shù)據(jù)如下δ3.66(m，～106H)，3.38(t，4H)，IR(neat)數(shù)據(jù)如下2948(s)，2900(s)，2087(s)cm-1。
實(shí)施例6化合6的合成(分子量約3000) 化合物6合成步驟首先，將370克的聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG 3000)(0.13摩爾)溶于800毫升的四氫呋喃中，以制備聚乙二醇溶液。之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethyl amine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得64.4克的化合物6，產(chǎn)率為22.7％?；衔?的1H NMR數(shù)據(jù)如下δ3.66(m，～200H)，3.38(t，4H)，IR(neat)數(shù)據(jù)如下2954(s)，2907(s)，2095(s)cm-1。
實(shí)施例7化合物7的合成 化合物7合成步驟首先，將36.0克含聚乙二醇側(cè)鏈的聚丙烯酸酯(PMA-graft-PEG)溶于300毫升的四氫呋喃中，之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethylamine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得12.3克的化合物7，產(chǎn)率為34.2％?；衔?的IR(neat)數(shù)據(jù)如下2959(s)，2912(s)，2093(s)，1789(s)cm-1。
實(shí)施例8化合物8的合成 化合物8合成步驟
首先，將52.6克含聚乙二醇側(cè)鏈的聚丙烯酸酯(PMA-graft-PEG)溶于300毫升的四氫呋喃中，之后，在氮?dú)猸h(huán)境下，依次加入22.5毫升的甲磺酰氯(methanesulfonyl chloride，MsCl)(0.26摩爾)與40.5毫升的三乙基胺(triethylamine)(0.26摩爾/50mL THF)并攪拌。持續(xù)攪拌上述混合溶液3.5小時(shí)后，加入70毫升的純水，以溶解固體并形成兩液層。之后，加入17.44克的疊氮化鈉(sodium azide)(0.165摩爾)并攪拌。加熱溶液并回流24小時(shí)。接著，以100毫升的乙醚萃取水層5次，合并乙醚層后，以硫酸鈉干燥并過濾、濃縮，待真空移除剩余溶劑后，即可獲得16.3克的化合物8，產(chǎn)率為31.0％?；衔?的IR(neat)數(shù)據(jù)如下2958(s)，2910(s)，2090(s)，1792(s)cm-1。
實(shí)施例9蛋白質(zhì)的固定化(1)首先，制作化合物8的水溶液并將其涂布于塑料基材上，之后，將Octreotide蛋白質(zhì)點(diǎn)印于基材上并進(jìn)行光照，以形成化合物8與Octreotide蛋白質(zhì)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。
實(shí)施例10蛋白質(zhì)的固定化(2)首先，制作化合物8與Octreotide蛋白質(zhì)的混合溶液并將其點(diǎn)印于塑料基材上，之后，進(jìn)行光照，以形成化合物8與Octreotide蛋白質(zhì)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。
實(shí)施例11蛋白質(zhì)的固定化(3)首先，制作化合物2與聚己內(nèi)酯(polycaprolactone，PCL)的混合溶液并將其涂布于塑料基材上，之后，將Octreotide蛋白質(zhì)點(diǎn)印于基材上并進(jìn)行光照，以形成化合物2與Octreotide蛋白質(zhì)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。
實(shí)施例12蛋白質(zhì)的固定化(4)首先，制作化合物2、聚己內(nèi)酯(polycaprolactone，PCL)與Octreotide蛋白質(zhì)的混合溶液并將其點(diǎn)印于塑料基材上，之后，進(jìn)行光照，以形成化合物2與Octreotide蛋白質(zhì)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成固定化步驟。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例描述如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以所附權(quán)利要求界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種含疊氮的聚合物，具有下列化學(xué)式(I)或(II) 其中X為包括氫、甲基、CH2n1OH(n1為0～10)、CH2CH2On1H(n1為1～10)、CH2n1N3(n1為1～10)或CH2CH2On1CH2CH2-N3(n1為0～10)，Y為包括丙烯酸(MA)或甲基丙烯酸(MMA)，Z為CH2CH2On1(n1為0～1,000)，以及n為1～10,000。
2.權(quán)利要求1所述的含疊氮的聚合物，其中n為3～1,000。
3.權(quán)利要求1所述的含疊氮的聚合物，其中n為3～100。
4.權(quán)利要求1所述的含疊氮的聚合物，其中該含疊氮的聚合物在水中的溶解度大于1％。
5.權(quán)利要求1所述的含疊氮的聚合物，其中該含疊氮的聚合物為光交聯(lián)劑。
6.權(quán)利要求5所述的含疊氮的聚合物，其中該含疊氮的聚合物是通過光照交聯(lián)生物分子。
7.權(quán)利要求6所述的含疊氮的聚合物，其中該生物分子包括蛋白質(zhì)或勝肽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含疊氮的聚合物，具有下列化學(xué)式(I)或(II)，其中X為包括氫、甲基、CH
文檔編號(hào)C07K17/08GK101070381SQ20061008184
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
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