專利名稱：用于結(jié)合各種靶如病毒的印跡聚合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分子印跡的聚合材料。
背景 分離和/或純化病毒的能力在醫(yī)學(xué)、公共衛(wèi)生和生物技術(shù)中具有巨大的潛在利 益。例如，制造疫苗的方法涉及從原始制劑中分離和純化病毒(例如，從感染的雞蛋或細(xì)胞 培養(yǎng)物中收獲的病毒)。事實(shí)上，這個(gè)分離和純化的過程可以占疫苗制造中生產(chǎn)成本的大百 分比。在許多情況下，病毒的純化涉及多個(gè)步驟(可能需要數(shù)天)，包括下述步驟順次執(zhí) 行的提取、沉淀、離心、懸浮、超速離心和重懸浮，以獲得適合于在疫苗生產(chǎn)中使用的病毒制 劑。因此，用于分離和純化病毒的更有效技術(shù)可以降低成本且減少與疫苗制造相關(guān)的時(shí)間。
在另一個(gè)例子中，在被HIV病毒感染的患者中，減少病毒量是治療的重要方面。常 規(guī)地，給HIV感染患者施用抗病毒藥療法以減少病毒量。然而，許多此種抗病毒藥療法具有 嚴(yán)重的不利副作用。同樣，從患者的血流中分離和提取病毒的能力可以提供治療HIV感染 的可替代方式。
概述 在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了包含具有能夠選擇性結(jié)合模板物品的結(jié)合腔的交聯(lián)聚 合物基質(zhì)的印跡聚合材料，其中聚合物基質(zhì)包含聚兩性電解質(zhì)聚合物。 在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了形成印跡聚合材料的方法，其包括(a)提供在水溶 液中的模板物品；(b)向水溶液中加入第一種單體單元，其中第一種單體單元在水溶液中 顯示出靜電電荷；(c)向水溶液中加入第二種單體單元，其中第二種單體單元與第一種單 體單元不同；(d)形成包含模板物品的聚合物基質(zhì)，其中形成聚合物基質(zhì)的步驟包括使單 體單元聚合；和(e)從聚合物基質(zhì)處取出模板物品。在一些情況下，該方法進(jìn)一步包括向水 溶液中加入第三種單體單元，其中第三種單體單元與第一種單體單元和第二種單體單元都 不相同。 在其他方面，本發(fā)明提供了關(guān)于印跡聚合材料的各種用途。
附圖簡述

圖1A-1F顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，產(chǎn)生印跡聚合材料的模板指導(dǎo)的合成 方法的示意圖示。
圖2顯示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，具有包含病毒衣殼蛋白的結(jié)合腔的聚合物基質(zhì)。
圖3A和3B顯示根據(jù)另外一個(gè)實(shí)施方案的層析柱。
詳述 本發(fā)明提供了設(shè)計(jì)為與模板物品選擇性結(jié)合的印跡聚合材料。各種類型的模板物 品可以由印跡聚合材料靶向，包括微生物(例如病毒或細(xì)菌)或生物大分子(例如蛋白質(zhì) 或DNA)。 在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了通過模板指導(dǎo)的合成形成此種印跡聚合材料的方法。 該方法涉及使在水溶液(例如緩沖溶液)中的模板物品和單體單元混合，所述單體單元與 模板物品上的官能團(tuán)相互作用。單體單元可以通過各種類型鍵合機(jī)制中的任何一種與模板 物品相互作用，所述鍵合機(jī)制包括離子、親水/疏水、空間、靜電、氫鍵合、范德華力、金屬配 位、或其他類型的相互作用。在一些情況下，單體單元可具有參與這種相互作用的官能團(tuán)， 包括此種官能團(tuán)如胺、羥基、羧基、硫氫基、金屬螯合物、以及這些中任何一種的多重組合 (例如二羧酸根、二胺等)。 在特定實(shí)施方案中，單體單元能夠在水溶液中顯示出靜電電荷。在一些情況下，單 體單元可以是酸性或堿性的，在合適的pH條件下時(shí)，其各自顯示出負(fù)或正靜電電荷。酸性/ 堿性單體單元可具有不同水平的酸度/堿度，這將決定單體單元在水溶液的pH水平下將以
陰離子/陽離子形式存在的程度。就酸性單體單元而言，單體單元可以是強(qiáng)酸(其中它顯 示出負(fù)電荷的能力在很大程度上是pH不依賴性的)或弱酸(其中它顯示出負(fù)電荷的能力 是pH依賴性的)。就堿性單體單元而言，單體單元可以是強(qiáng)堿(其中它顯示出正電荷的能 力在很大程度上是pH不依賴性的)或弱堿(其中它顯示出正電荷的能力是pH依賴性的)。
其為強(qiáng)酸的單體單元例子包括具有膦酸或磺酸基團(tuán)的那些，例如2-丙烯酰胺丙 基-2-甲基丙磺酸(AMPSA)。其為弱酸的單體單元例子包括具有羧基的那些，例如丙烯酸、 馬來酸、2-氨基甲基丙烯酸酯鹽酸鹽(AMA)、和甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯(DMAEMA)。其為 強(qiáng)堿的單體單元例子包括具有銨基的那些，例如3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨(AMPTAC)。 其為弱堿的單體單元例子包括具有氨基的那些，例如3-N-氨丙基甲基丙烯酰胺和甲基丙 烯酸二甲氨基乙酯。單體單元還可以是在溶液中不顯示出靜電電荷的中性單體。此種單體 的例子包括丙烯酰胺(Am)、N-叔丁基丙烯酰胺(NTBAAm)、N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、和 N-N' _ 二甲基丙烯酰胺(DMAAm)。 單體單元也可能具有將決定其與模板物品相互作用的能力的其他特征，例如其親 水性/疏水性或空間結(jié)構(gòu)。因此，可以基于這些不同特征就與模板物品有利的相互作用選 擇單體單元。例如，在水溶液中顯示出正電荷的親水性單體單元可就其與親水(通過親水 相互作用)和帶負(fù)電荷(通過靜電引力)的模板物品部分有利地相互作用的能力進(jìn)行選 擇。 包含模板物品和單體單元的水溶液的pH水平可以根據(jù)具體應(yīng)用而改變。因?yàn)樵?模板物品上的電荷和單體單元攜帶電荷的能力可以根據(jù)水溶液的pH水平而改變(特別對 于具有弱酸或弱堿官能團(tuán)的單體單元)，所以可以調(diào)整pH水平，以達(dá)到關(guān)于模板物品和/或 單體單元的所需靜電電荷特征。 在特定實(shí)施方案中，組合中可使用一種或多種不同類型的單體單元。例如，組合中 可使用酸性單體單元、堿性單體單元和中性單體單元。這個(gè)特征可在合成印跡聚合材料中有用，用于結(jié)合在溶液中通常顯示出不同電荷的混合物的生物材料(例如微生物，例如病 毒，或大分子，例如蛋白質(zhì))。在這種情況下，酸性單體單元(在溶液中以陰離子形式存在) 可以與顯示出正靜電電荷的模板物品部分相互作用；堿性單體單元(在溶液中以陽離子形 式存在)可以與顯示出負(fù)靜電電荷的模板物品部分相互作用；并且中性單體單元可以與無 電荷的模板物品部分相互作用。 此外，在一些情況下，每種不同類型的單體單元的摩爾比率可與溶液中模板物品 上的電荷比率基本上互補(bǔ)。對于許多病毒，病毒衣殼或包膜蛋白的氨基酸結(jié)構(gòu)是已知的。 同樣，可以確定病毒衣殼或包膜蛋白上中性、負(fù)和正電荷的比率(對于給定pH)，并且可以 提供基本互補(bǔ)病毒衣殼蛋白上的這個(gè)電荷比率的摩爾比率的不同單體單元。同樣，許多其 他類型蛋白質(zhì)的氨基酸結(jié)構(gòu)是已知的，并且同樣，可以確定蛋白質(zhì)上中性、負(fù)和正電荷的比 率(對于給定PH)，并且可以提供基本互補(bǔ)蛋白質(zhì)上的這個(gè)電荷比率的摩爾比率的不同單 體單元。 當(dāng)組合中使用不同類型的單體單元時(shí)，不同單體單元可以同時(shí)或順次與模板物品 混合在一起。不同單體單元的順次添加在避免不同單體單元之間(例如，具有相反電荷的 單體單元之間)的相互作用中可以是有用的，所述相互作用可以干擾單體單元和模板物品 之間的相互作用。 通過其與模板物品的不同部分的相互作用，單體單元分布在模板物品的周圍。一 旦以這種方式組構(gòu)，單體單元就通過聚合固定到位(如果涉及不同單體單元，那么聚合包 括共聚合)，并且在一些情況下，通過所得到的聚合物的進(jìn)一步交聯(lián)。單體單元的聚合可以 使用本領(lǐng)域已知的各種技術(shù)中的任何一種來達(dá)到，所述技術(shù)包括化學(xué)過程(例如使用自由 基引發(fā)劑和/或催化劑)、光化學(xué)過程(例如暴露于紫外光照射)、或電化學(xué)過程。同樣，交 聯(lián)可以使用本領(lǐng)域已知的各種技術(shù)中的任何一種來達(dá)到，所述技術(shù)包括向溶液中加入交聯(lián) 劑。在一些情況下，聚合可以通過加入作為聚合引發(fā)劑的過硫酸銨(APS)和作為催化劑的 N， N， N' ， N' _四甲基乙二胺(TEMED)來實(shí)現(xiàn)。在一些情況下，交聯(lián)劑是雙功能單體，N， N'-亞甲雙丙烯酰胺(BIS)、表氯醇(EPI)、或乙二醇二縮水甘油醚(EDGE)。聚合和交聯(lián)可 以同時(shí)或以任何順序順次發(fā)生。同樣，聚合引發(fā)劑、催化劑和/或交聯(lián)劑可以同時(shí)或以任何 順序順次加入溶液中。 在使用具有不同電荷性質(zhì)的單體單元組合的情況下，所得到的聚合物可以是聚兩 性電解質(zhì)聚合物。如本文所使用的，"聚兩性電解質(zhì)聚合物"指具有酸性和堿性官能團(tuán)(以 及中性單體單元)的荷電聚合物，從而使得在合適的pH條件下，該聚合物將具有正和負(fù)電 荷。同樣，如上文所解釋的，聚兩性電解質(zhì)聚合物可以用于與在溶液中顯示出不同電荷的混 合物的模板物品(例如生物材料，包括微生物例如病毒，或大分子例如蛋白質(zhì))相互作用。 同樣，如上文所解釋的，聚兩性電解質(zhì)聚合物上的每種類型的電荷(正、負(fù)或中性)比率可 以與溶液中的模板物品上的電荷比率基本上互補(bǔ)。 在單體單元的聚合(以及在一些情況下的交聯(lián))后，聚合物基質(zhì)在模板物品周圍 形成。結(jié)果，模板物品周圍的聚合物基質(zhì)具有這樣的官能團(tuán)，所述官能團(tuán)位于在其中它們與 模板物品上的互補(bǔ)官能團(tuán)對齊的位置處。然后使用各種萃取技術(shù)中的任何一種從聚合物基 質(zhì)取出模板物品，所述技術(shù)包括溶劑洗滌(例如用酸、堿、表面活性劑、緩沖劑或離子溶液) 或化學(xué)切割。
例如，圖1A-1F顯示了通過模板指導(dǎo)的合成用于形成印跡聚合材料的本發(fā)明的一 個(gè)實(shí)施方案。參考圖1A，病毒IO具有嵌以衣殼蛋白14的病毒衣殼20。每個(gè)衣殼蛋白14可 以具有許多不同的官能團(tuán)，但為了簡化起見，對于每個(gè)衣殼蛋白14只顯示單個(gè)官能團(tuán)(22、 24或26)。每個(gè)官能團(tuán)22、24和26具有不同的電化學(xué)性質(zhì)(此處通過其不同形狀在概念 上表示)。病毒10在具有這樣的pH水平的水溶液中提供，從而使得官能團(tuán)22具有負(fù)電荷， 官能團(tuán)24具有正電荷，并且官能團(tuán)26無電荷(中性)。 提供3種不同類型的單體單元，以與病毒10相互作用在水溶液的pH中顯示正電 荷的堿性單體單元30 ;在水溶液的pH中顯示負(fù)電荷的酸性單體單元34 ;以及無電荷的中 性單體單元32。如果病毒衣殼蛋白14的氨基酸結(jié)構(gòu)已知，那么可以確定病毒衣殼蛋白14上 的中性、負(fù)和正電荷比率(在水溶液的pH下)。同樣，可以選擇不同單體單元的摩爾比率， 以互補(bǔ)病毒衣殼蛋白14上的這個(gè)電荷比率。例如，如果確定病毒衣殼蛋白14具有電荷比率
5(中性)3(正)2(負(fù))，那么單體單元的摩爾比率可以是5(中性)3(負(fù))2(正)。 參考圖1B，將帶正電(堿性)的單體單元30加入包含病毒10的溶液中。帶正電 的單體單元30隨后與病毒衣殼蛋白14上帶負(fù)電的官能團(tuán)22結(jié)合。接下來，參考圖1C，將 中性單體單元32加入溶液混合物中。中性單體單元32隨后與病毒衣殼蛋白14上的中性 官能團(tuán)24結(jié)合。接下來，參考圖1D，將帶負(fù)電(酸性)的單體單元34加入溶液混合物中。 帶負(fù)電的單體單元34隨后與病毒衣殼蛋白14上帶正電的官能團(tuán)26結(jié)合。結(jié)果，單體單元 30、32和34以互補(bǔ)病毒10的衣殼20上的電荷分布的方式圍繞病毒10組構(gòu)。
接下來，參考圖1E，將聚合引發(fā)劑和交聯(lián)劑39加入溶液混合物中。聚合引發(fā)劑引 起單體單元的聚合(經(jīng)由共價(jià)鍵38)，以形成聚兩性電解質(zhì)聚合物鏈。交聯(lián)劑39用于交聯(lián) 聚合物鏈(在聚合物鏈內(nèi)部，在外部與其他聚合物鏈，或兩者)。 在聚合和交聯(lián)之后，通過溶劑洗滌取出病毒10。結(jié)果，參考圖1F，形成了具有交聯(lián)
聚合物基質(zhì)12的印跡聚合材料。聚合物基質(zhì)12具有腔18(現(xiàn)在由病毒10空出)。腔18
具有與病毒10的幾何結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的幾何結(jié)構(gòu)(包括其尺寸和形狀)。同樣，聚合物基質(zhì)具有
這樣的官能團(tuán)，所述官能團(tuán)位于腔18周圍在其中它們與病毒IO上的互補(bǔ)官能團(tuán)對齊的位
置處。因此，所得到的印跡聚合材料能夠選擇性且可逆地結(jié)合病毒10。 在另一個(gè)方面，本發(fā)明的實(shí)施方案提供了包含具有能夠選擇性結(jié)合模板物品的結(jié)
合腔的交聯(lián)聚合物基質(zhì)的印跡聚合材料，其中交聯(lián)聚合物基質(zhì)包含聚兩性電解質(zhì)聚合物。
這種印跡聚合材料可以使用包括上述那些的各種技術(shù)中的任何一種合成。 結(jié)合腔可以具有與模板物品互補(bǔ)的幾何結(jié)構(gòu)(包括其尺寸和形狀)。結(jié)合腔的形
狀將依賴于模板物品而改變。例如，已知病毒具有各種形狀，包括球狀、二十面體或桿狀。同
樣，當(dāng)模板物品是病毒時(shí)，結(jié)合腔的形狀可以是球狀、二十面體或桿狀。結(jié)合腔的尺寸也將
依賴于模板物品而改變。在一些情況下，結(jié)合腔的尺寸(如沿著其最長軸測量的)可以是
lnm-l ii m。在一些情況下，結(jié)合腔的尺寸(如沿著其最長軸測量的)可以是10nm-500nm ;
具有在這個(gè)范圍內(nèi)尺寸的結(jié)合腔可以用于選擇性結(jié)合通常也具有在這個(gè)范圍內(nèi)尺寸的病
毒。結(jié)合腔可以包含在聚合物基質(zhì)中各種位置中的任何一種處，包括在聚合物基質(zhì)內(nèi)(例
如，完全包圍在聚合物基質(zhì)內(nèi))或在聚合物基質(zhì)的表面上(例如由聚合物基質(zhì)部分包圍)。 結(jié)合腔周圍的聚合物基質(zhì)具有這樣的官能團(tuán)，所述官能團(tuán)位于在其中它們可以與
模板物品上的互補(bǔ)官能團(tuán)對齊的位置處。聚合物基質(zhì)上的官能團(tuán)可以通過各種機(jī)制與模板物品相互作用、配位或以其他方式鍵合，所述機(jī)制包括離子、親水/疏水、空間、靜電、氫鍵合或其他類型的相互作用。例如，圖2顯示了具有結(jié)合腔42的聚合物基質(zhì)40。病毒衣殼蛋白50(在病毒上)延伸到結(jié)合腔42內(nèi)。結(jié)合腔42具有互補(bǔ)病毒衣殼蛋白50的幾何結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)。此外，聚合物基質(zhì)40上帶負(fù)電的羧基44位于結(jié)合腔42周圍，在其中它們與病毒衣殼蛋白50上帶正電的胺基團(tuán)54對齊的位置處。 如上文所解釋的，聚兩性電解質(zhì)聚合物可以具有強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿、弱堿或中性部分作為其組成部分單體的各種組合中的任何一種。同樣，可以選擇聚兩性電解質(zhì)聚合物的組成，以最優(yōu)化其與模板物品的相互作用。例如，當(dāng)模板物品是病毒時(shí)，可以設(shè)計(jì)聚兩性電解質(zhì)聚合物，以顯示以與溶液中(在給定pH下)模板物品上的電荷比率基本上互補(bǔ)的比率的電荷(正、負(fù)和中性)混合物。因?yàn)榻宦?lián)聚合物基質(zhì)包含聚兩性電解質(zhì)聚合物，所以在一些情況下，聚合材料可以是水凝膠。在此種情況下，結(jié)合腔可以足夠剛性，以保留它的選擇結(jié)合能力，盡管聚合物基質(zhì)的水溶脹。這個(gè)性質(zhì)可以通過選擇聚兩性電解質(zhì)聚合物的合適組成或在制備聚合材料中使用的反應(yīng)條件(例如交聯(lián)的量和類型)來達(dá)到。
印跡聚合材料可以對于模板物品具有各種結(jié)合能力。例如，印跡聚合材料對于模板物品的結(jié)合能力可以為對照聚合材料的結(jié)合能力的至少2倍；并且在一些情況下，至少4倍；并且在一些情況下，至少6倍，所述對照聚合材料具有缺乏能夠與模板物品選擇性結(jié)合的結(jié)合腔的交聯(lián)聚兩性電解質(zhì)聚合物基質(zhì)(即，在不存在模板物品的情況下合成的"空白"聚合材料)。"選擇性結(jié)合"指與具有不同幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的非模板物品相比較，由印跡聚合材料顯示的對于模板物品的優(yōu)先結(jié)合。當(dāng)模板物品是病毒時(shí)，與具有不同幾何學(xué)(包括其尺寸和形狀)結(jié)構(gòu)的另一種病毒相比較，印跡聚合材料將優(yōu)先結(jié)合靶病毒。例如，當(dāng)模板物品是煙草花葉病毒(TMV)時(shí)，與具有不同幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的煙草壞死病毒(TNV)相比較，印跡聚合材料將優(yōu)先結(jié)合TMV。在另一個(gè)例子中，當(dāng)模板物品是蛋白質(zhì)時(shí)，與具有不同氨基酸序列和三級結(jié)構(gòu)的另一種類型的蛋白質(zhì)相比較，印跡聚合材料將優(yōu)先結(jié)合靶蛋白質(zhì)。選擇性結(jié)合包括印跡聚合材料對于模板物品的親和力和特異性。 印跡聚合材料可以具有對于模板物品不同程度的結(jié)合選擇性。測量結(jié)合選擇性的一種方法是與其對于具有不同幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的非模板物品的結(jié)合能力相比較，印跡聚合材料對于模板物品的結(jié)合能力中的差異。同樣，當(dāng)模板物品是病毒時(shí)，可以通過與具有不同幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的另一種病毒相比較，印跡聚合材料對于靶病毒的結(jié)合能力中的差異測量結(jié)合選擇性。例如，印跡聚合材料可以具有這樣的對于靶病毒的結(jié)合能力，所述結(jié)合能力是其對于具有不同幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的另一種病毒的結(jié)合能力的至少2倍；并且在一些情況下，至少4倍；并且在一些情況下，至少6倍。 本發(fā)明的印跡聚合材料可以有各種用途。此種用途包括分離/純化模板物品，或感知/檢測(例如在醫(yī)學(xué)診斷中)樣品中的模板物品。同樣，在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了關(guān)于印跡聚合材料的各種可能用途。 在特定的實(shí)施方案中，印跡聚合材料可以用于分離和/或純化生物材料，例如蛋白質(zhì)或病毒。例如，參考圖3A和3B中顯示的實(shí)施方案，將印跡聚合材料包裝到層析柱內(nèi)用于在病毒純化中使用。參考圖3A，吸收珠60具有聚苯乙烯核62(或在層析柱中常規(guī)使用的其他基質(zhì))，并且印跡聚合材料作為樹脂層64應(yīng)用于聚苯乙烯核62的表面上。將多個(gè)珠60裝填到具有入口 72和出口 74的層析柱70內(nèi)。經(jīng)由入口 72將包含靶病毒的細(xì)胞或組織提取液裝載到層析柱70上。在這個(gè)設(shè)置中，在珠60上的印跡聚合材料在層析柱中充當(dāng)靶病毒的吸收劑。同樣，印跡聚合材料將優(yōu)先結(jié)合靶病毒，以便排除提取液中的其他細(xì)胞或組織成分。通過使用合適的緩沖溶液洗滌，從層析柱70洗掉殘留的細(xì)胞或組織組分，從而留下在覆蓋珠60的印跡聚合材料上吸附的所需靶病毒。然后通過使用具有與洗滌緩沖液不同的pH或離子強(qiáng)度的第二種緩沖液洗滌層析柱70，可以洗脫靶病毒。包含純化病毒的洗脫溶液78可以收集到瓶76中。 值得注意的是，使用這種方法的病毒純化可以消除在其他常規(guī)病毒純化技術(shù)中要求的許多步驟。事實(shí)上，在一些情況下，使用本發(fā)明方法的病毒純化可以在大約數(shù)小時(shí)內(nèi)完成(與其他病毒純化技術(shù)可能需要幾天相比較)。純化的病毒制劑具有許多可能的用途。例如，特定應(yīng)用，例如基因療法或者疫苗制備，經(jīng)常需要大規(guī)模量的純化病毒。同樣，這種病毒純化方法在減少疫苗制備所需的時(shí)間和費(fèi)用中可以是有利的。 在特定實(shí)施方案中，印跡聚合材料可以用于各種血液加工處理，例如血液濾過、血液透析、透析、血液透析濾過、血漿去除術(shù)或單采血液成分術(shù)。在一些情況下，印跡聚合材料可以包裝到用于各種常規(guī)治療性血液加工系統(tǒng)中的藥液筒內(nèi)(例如作為濾器或者透析膜)。例如，印跡聚合材料可以包裝到血液/血漿過濾藥液筒內(nèi)，用于在血液濾過裝置中使用，以吸收且消除患者的血液/血漿中的病毒。此種治療可以用于減少感染有病毒例如HIV的患者中的病毒量。 如上所述，本發(fā)明可以與各種類型的模板物品一起使用。模板物品的進(jìn)一步例子包括生物材料，例如蛋白質(zhì)、糖蛋白、脂蛋白、酶、抗體、糖、肽、多核苷酸、多肽、全細(xì)胞和病毒。病毒的例子包括甲型肝炎、乙型肝炎、丙型肝炎、HIV、流感、細(xì)小病毒B19、口蹄疫病毒、桿狀病毒、人乳頭瘤病毒和水痘帶狀皰疹病毒。 通過不定冠詞"一個(gè)(a)"或"一種(an)"提及成分不排除存在超過一種成分的可能性。相反，冠詞"一個(gè)(a)"或"一種(an)"意指一種或多種(或至少一種)，除非正文另有明確說明。當(dāng)提及成分時(shí)，術(shù)語"第一種"、"第二種"等不意欲暗示成分的位置或排序。相反，該術(shù)語用作標(biāo)志以便于成分彼此的討論和區(qū)別。 已闡述前述說明書和例子，僅用于舉例說明本發(fā)明，并且不意欲是限制性的。本發(fā)明所公開的方面和實(shí)施方案各自可以單獨(dú)或與本發(fā)明的其他方面、實(shí)施方案和變化組合加以考慮。并入本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的所公開實(shí)施方案的修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是可想到的，并且此種修飾在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種包含具有能夠選擇性結(jié)合模板物品的結(jié)合腔的交聯(lián)聚合物基質(zhì)的印跡聚合材料，其中所述聚合物基質(zhì)包含聚兩性電解質(zhì)聚合物。
2. 權(quán)利要求1的印跡聚合材料，其中所述結(jié)合腔的幾何結(jié)構(gòu)與所述模板物品的幾何結(jié) 構(gòu)互補(bǔ)。
3. 權(quán)利要求1的印跡聚合材料，其中所述聚合物基質(zhì)包含這樣的官能團(tuán)，所述官能團(tuán) 在空間上排列在所述結(jié)合腔周圍與所述模板物品上的官能團(tuán)互補(bǔ)的位置處。
4. 權(quán)利要求3的印跡聚合材料，其中所述聚合物基質(zhì)上的官能團(tuán)能夠與所述模板物品 上的互補(bǔ)官能團(tuán)相互作用。
5. 權(quán)利要求1的印跡聚合材料，其中當(dāng)沿著所述結(jié)合腔的最長軸測量時(shí)，所述結(jié)合腔 的尺寸是lnm-l ii m。
6. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中當(dāng)沿著所述結(jié)合腔的最長軸測量時(shí)，所述結(jié)合腔 的尺寸是10nm-500nm。
7. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述聚兩性電解質(zhì)聚合物包括其為強(qiáng)酸的單體單元。
8. 權(quán)利要求7的印跡聚合材料，其中所述單體單元是2-丙烯酰胺丙基-2-甲基丙磺酸 (AMPSA)。
9. 權(quán)利要求1的印跡聚合材料，其中所述聚兩性電解質(zhì)聚合物包括其為弱酸的單體單元。
10. 權(quán)利要求9的印跡聚合材料，其中所述單體單元是丙烯酸，馬來酸、2-氨基甲基丙 烯酸酯鹽酸鹽(AMA)或甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯(DMAEMA)。
11. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述聚兩性電解質(zhì)聚合物包括其為強(qiáng)堿的單體 單元。
12. 權(quán)利要求ll的印跡聚合材料，其中所述單體單元是3-丙烯酰胺丙基三甲基氯化銨 (AMPTAC)。
13. 權(quán)利要求1的印跡聚合材料，其中所述聚兩性電解質(zhì)聚合物包括其為弱堿的單體 單元。
14. 權(quán)利要求13的印跡聚合材料，其中所述單體單元是3-N-氨丙基甲基丙烯酰胺或甲 基丙烯酸二甲氨基乙酯。
15. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述聚兩性電解質(zhì)聚合物包括其為中性的單體 單元。
16. 權(quán)利要求15的印跡聚合材料，其中所述單體單元是丙烯酰胺(Am)、N-叔丁基丙烯 酰胺(NTBAAm) 、 N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)或N-N' -二甲基丙烯酰胺(DMAAm)。
17. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述印跡聚合材料對于所述模板物品的結(jié)合能 力是對照印跡聚合材料的結(jié)合能力的至少2倍，所述對照印跡聚合材料具有缺乏能夠與所 述模板物品選擇性結(jié)合的結(jié)合腔的交聯(lián)聚兩性電解質(zhì)聚合物基質(zhì)。
18. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述模板物品是病毒。
19. 權(quán)利要求18的印跡聚合材料，其中所述印跡聚合材料對于所述病毒的結(jié)合能力是 所述印跡聚合材料對于具有不同幾何學(xué)結(jié)構(gòu)的另一種病毒的結(jié)合能力的至少4倍。
20. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述模板物品是微生物。
21. 權(quán)利要求l的印跡聚合材料，其中所述模板物品是生物大分子。
22. —種形成印跡聚合材料的方法，其包括 提供在水溶液中的模板物品；向所述水溶液中加入第一種單體單元，其中所述第一種單體單元在所述水溶液中顯示 出靜電電荷；向所述水溶液中加入第二種單體單元，其中所述第二種單體單元與所述第一種單體單 元不同；形成包含所述模板物品的聚合物基質(zhì)，其中形成所述聚合物基質(zhì)的步驟包括使所述單 體單元聚合；禾口從所述聚合物基質(zhì)取出所述模板物品。
23. 權(quán)利要求22的方法，其中所述第二種單體單元是中性的，或顯示出與所述第一種 單體單元的那種相反的靜電電荷。
24. 權(quán)利要求22的方法，其中所述第一種和第二種單體單元順次加入所述水溶液中。
25. 權(quán)利要求24的方法，其中所述第一種單體單元在所述第二種單體單元之前加入。
26. 權(quán)利要求24的方法，其中所述第二種單體單元在所述第一種單體單元之前加入。
27. 權(quán)利要求22的方法，其中所述第一種和第二種單體單元同時(shí)加入所述水溶液中。
28. 權(quán)利要求22的方法，其進(jìn)一步包括向所述水溶液中加入第三種單體單元的步驟， 其中所述第三種單體單元與所述第一種單體單元和所述第二種單體單元都不相同。
29. 權(quán)利要求28的方法，其中所述3種單體單元中的一種在所述水溶液中顯示出正電 荷，所述3種單體單元中的另一種在所述水溶液中顯示出負(fù)電荷，并且所述3種單體單元中 的另外一種在所述水溶液中是中性的。
30. 權(quán)利要求29的方法，其中所述帶正電帶負(fù)電中性單體單元的摩爾比率與所述模板物品的暴露表面上帶負(fù)電帶正電中性官能團(tuán)的比率基本上等同。
31. 權(quán)利要求22的方法，其中所述水溶液處于這樣的pH水平下，其允許所述第一種單 體單元顯示出靜電電荷，并且允許所述模板物品顯示出與所述第一種單體單元上的靜電電 荷相反的至少一種靜電電荷。
32. 權(quán)利要求22的方法，其中所述形成所述聚合物基質(zhì)的步驟進(jìn)一步包括使由所述單 體單元聚合產(chǎn)生的所述聚合物交聯(lián)。
33. 權(quán)利要求22的方法，其中所述取出所述模板物品的步驟在所述聚合物基質(zhì)內(nèi)形成 結(jié)合腔，其中所述結(jié)合腔能夠與所述模板物品選擇性結(jié)合。
34. 權(quán)利要求22的方法，其中所述取出所述模板物品的步驟通過溶劑萃取來進(jìn)行。
35. —種制造物品，其包括權(quán)利要求l的印跡聚合材料。
36. 權(quán)利要求35的制造物品，其進(jìn)一步包括用于在血液或血漿加工中使用的藥液筒， 并且其中所述藥液筒包含所述印跡聚合材料。
37. 權(quán)利要求36的制造物品，其中所述藥液筒是透析藥液筒。
38. 權(quán)利要求36的制造物品，其中所述藥液筒是血液或血漿過濾藥液筒。
39. 權(quán)利要求35的制造物品，其進(jìn)一步包括層析柱，其中所述層析柱包含所述印跡聚 合材料。
40. 權(quán)利要求35的制造物品，其進(jìn)一步包括用于感知與所述印跡聚合材料結(jié)合的所述模板物品的存在的傳感器。
41. 權(quán)利要求40的制造物品，其進(jìn)一步包括包含所述傳感器的醫(yī)學(xué)診斷裝置。
42. —種純化病毒提取液的方法，其包括 提供從細(xì)胞或組織來源中提取的病毒； 提供包含權(quán)利要求1的印跡聚合材料的層析柱； 將所述病毒提取液裝載到所述層析柱上； 洗滌所述層析柱；禾口 從所述層析柱中洗脫所述病毒。
43. —種生產(chǎn)疫苗的方法，其包括 根據(jù)權(quán)利要求42的方法純化病毒；禾口 使用所述純化病毒生產(chǎn)針對所述病毒的疫苗。
全文摘要
與模板物品選擇性結(jié)合的印跡聚合材料。各種類型的模板物品可以由印跡聚合材料靶向，包括微生物(例如病毒或細(xì)菌)或生物大分子(例如蛋白質(zhì)或DNA)。印跡聚合材料可以通過模板指導(dǎo)的合成來形成，其中使用與模板物品相互作用的單體單元。單體單元用于形成圍繞模板物品的聚合物基質(zhì)。隨后，從聚合物基質(zhì)取出模板物品。還公開了包含交聯(lián)聚合物基質(zhì)的印跡聚合材料，所述交聯(lián)聚合物基質(zhì)包括聚兩性電解質(zhì)聚合物。聚合物基質(zhì)具有與模板物品選擇性結(jié)合的結(jié)合腔。還公開了關(guān)于此種印跡聚合材料的各種用途。
文檔編號C08F220/00GK101702911SQ200880017831
公開日2010年5月5日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者D·賈尼亞克, P·科菲納斯 申請人:馬里蘭州大學(xué)學(xué)院園