專利名稱：光化學(xué)基因識(shí)別材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特殊材料，具體地說(shuō)是一種光化學(xué)-基因識(shí)別材料。
目前用于防偽技術(shù)的化學(xué)材料很多，如熱敏變色材料、光致變色材料、激光材料及熒光材料等，雖然它們能起到一定的防偽作用，但偽造者終能較快地將它們復(fù)制，從而降低了防偽的可靠性。對(duì)于未知編碼的基因，就現(xiàn)今的科技水平而言是很難復(fù)制的，如果采用嘗試法合成復(fù)制它，其成功的可能性僅為4300-400分之一。因此，有人提出過(guò)將基因用于防偽技術(shù)的設(shè)想。然而，由于基因的檢測(cè)方法(生物化學(xué)的分子配對(duì)法或PCR擴(kuò)增法)非常繁瑣，只能作為專家進(jìn)行基因檢測(cè)時(shí)使用，而對(duì)于既需要準(zhǔn)確，又需要快速方便檢測(cè)真?zhèn)蔚姆纻渭夹g(shù)應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，這些方法就不實(shí)用了，故上述設(shè)想一直未能付諸實(shí)施。經(jīng)過(guò)天津市科學(xué)技術(shù)信息研究所的查新檢索(報(bào)告編號(hào)97-162)，至今尚未見到有關(guān)光化學(xué)基因識(shí)別材料、制備及將基因和光化學(xué)-基因識(shí)別材料用于防偽技術(shù)領(lǐng)域的文獻(xiàn)報(bào)道。
本發(fā)明的目的是提供一種既可快速方便進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別，又比基因更難以破譯、很難加以復(fù)制的光化學(xué)-基因識(shí)別材料，以及該材料的制備方法和在防偽技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的光化學(xué)-基因識(shí)別材料是一種組成為[B]-[L]-[A]-[G]或[B]-[L]-[G]的化合物，其中[B]為熒光類或光致變色類化學(xué)功能基團(tuán)，[L]為能夠連接[B]和[A]或[G]的連接臂，[A]為能連接基因的基團(tuán)，[G]為基因?？梢圆捎脟f唑類、苯并噁唑類、或稀土配位化合物等熒光類光化學(xué)基團(tuán)，也可以采用螺吡喃、螺噁嗪、俘精酸酐、或二雜芳基乙烯等光致變色類光化學(xué)基團(tuán)；[L]可以采用直鏈多胺、寡聚酰胺、聚乙二醇或稀土金屬離子(如銪、釓、鋱)；[A]為
本發(fā)明的光化學(xué)-基因識(shí)別材料采用以下A法或B法中的一種方法進(jìn)行制備A法第一步，光化學(xué)識(shí)別材料的合成制備，可以選用以下三種合成路線中的一種
以上三種合成路線反應(yīng)的溫度均為室溫，反應(yīng)時(shí)間在8～48小時(shí)。此處L為直鏈多胺、寡聚酰胺、或聚乙二醇。
第二步，光化學(xué)-基因識(shí)別材料的合成制備，按以下反應(yīng)式進(jìn)行將第一步操作中制得的光化學(xué)識(shí)別材料[A]-[L]-[B]溶于C1～C2的醇類、丙酮、DMSO、或DMF有機(jī)溶劑中，直至飽和，再按重量比10～100∶1的比例與基因緩沖溶液混合(其比值大小取決于所用基因的種類)，在365nm紫外光下照射10分鐘，經(jīng)沉降分離即制得光化學(xué)-基因識(shí)別材料。B法基因G+L+B——→光化學(xué)-基因識(shí)別材料[B]-[L]-[G]此處L為稀土金屬離子，如銪、釓、鋱。
將光化學(xué)識(shí)別化合物B溶于乙醇、或環(huán)己烷、或苯、或石油醚有機(jī)溶劑中，濃度0.01～0.5mol/l，將其與稀土金屬離子水溶液(濃度為0.1～0.4mol/l)及基因以1∶4～7∶4～6(溶質(zhì)重量比)的比例混合，可得具備熒光和/或光致變色性能的光化學(xué)-基因識(shí)別材料。
光化學(xué)-基因識(shí)別材料的檢測(cè)其方法是將上述制得的光化學(xué)-基因識(shí)別材料經(jīng)電泳分離后，在紫外光或太陽(yáng)光照射下可觀察到紅色、藍(lán)色或紫色斑點(diǎn)或在紫外光照射下可觀察到熒光斑點(diǎn)。
本發(fā)明的光化學(xué)-基因識(shí)別材料被應(yīng)用于防偽技術(shù)領(lǐng)域中，具體的應(yīng)用方法是這樣的將用上述方法制得的光化學(xué)-基因識(shí)別材料，按重量比4～25∶75～96的比例混配到油墨或印油連結(jié)料中，制成光化學(xué)-基因防偽油墨或印油，再用印刷機(jī)將防偽油墨印制成隱形光化學(xué)-基因防偽標(biāo)記；或?qū)⒎纻斡∮妥⑷霛B透型原子印章中，蓋出隱形(無(wú)色)印跡。用紫外燈可以檢測(cè)出它的熒光防偽性能，或用日光或在紫外燈照射下可以檢測(cè)出它的光致變色防偽性能，進(jìn)一步用PCR儀可以對(duì)特定基因進(jìn)行檢測(cè)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是由于在防偽標(biāo)記的印制或蓋印中采用了特定編碼的光化學(xué)-基因識(shí)別材料，偽造者幾乎不可能仿制出這種特定編碼的光化學(xué)-基因識(shí)別材料(仿制成功的可能性小于4300-400分之一)，這就杜絕了假冒的防偽標(biāo)記的產(chǎn)生。另一方面由于在基因上連接了特定的光化學(xué)功能基團(tuán)，不僅使本材料具有了雙重防偽功能，而且使防偽標(biāo)記的檢測(cè)識(shí)別變得快速方便和準(zhǔn)確，即只需將用本材料印制的防偽標(biāo)記在日光或紫外光照射下就可觀察到它的光致變色效應(yīng)，或在紫外燈照射下可觀察到它的熒光效應(yīng)。
實(shí)施例1第一步，合成光化學(xué)識(shí)別材料SPGGP。
1-(2-(N-氧丁二酰亞胺基)羧乙基)-3’，3’-二甲基-6-硝基-螺[吲哚啉-2，2’[2H-1]苯并吡喃](SPCOONHS)的合成
將1-羧乙基-3’，3’-二甲基-6-硝基-螺[吲哚啉-2，2’[2H-1]苯并吡喃]SPCOOH0.76g(2mmole)溶于20mlDMF中，冷卻后，加入0.29g N-羥基丁二酰亞胺(2.5mmole)和0.52gDCC(2.5mmole)，在室溫下攪拌24h。濾除固體，減壓除去溶劑，殘留物用乙酸乙酯溶解，用飽和Na2CO3水溶液洗滌，水洗后，用無(wú)水MgSO4干燥，放置得淡黃色固體產(chǎn)物0.9g。MP140～141℃。
根據(jù)上述方法，可將氟化芳基用作起始物質(zhì)，簡(jiǎn)單、且廉價(jià)地制得分離、除去了副產(chǎn)物鹵化鎂的四[氟化芳基]衍生物。
再有，本發(fā)明的第三個(gè)目的是由將反應(yīng)工序作成實(shí)質(zhì)性的一個(gè)階段(即，所謂的1pot)，提供一種可有效、且簡(jiǎn)單、廉價(jià)地制造四[氟化芳基]衍生物的方法。
本發(fā)明者們就四[氟化芳基]衍生物的制造方法進(jìn)行了刻意的研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)使氟化芳基氟和鹵化烴、鎂在醚類溶劑(e)中反應(yīng)，或在醚類溶劑(e)與烴類溶劑的混合溶劑中反應(yīng)，得到氟化芳基鎂衍生物。然后，使該氟化芳基鎂衍生物與鹵化硼或三[氟化芳基]硼反應(yīng)，由此將反應(yīng)工序作成實(shí)質(zhì)性的一個(gè)階段，由此本發(fā)明達(dá)到了可有效、簡(jiǎn)單、廉價(jià)地制造四[氟化芳基]衍生物。
即，為達(dá)到本發(fā)明的上述第三個(gè)目的，本發(fā)明有關(guān)的四[氟化芳基]硼衍生物制造方法系關(guān)于用如下通式(11)所表示的四[氟化芳基]衍生物的制造方法，
除所加入的待標(biāo)記DNA為大腸桿菌質(zhì)粒P11 DNA(0.5μg/μl)10μl、光化學(xué)識(shí)別材料為10μL(10μg/μl)SPGGA溶液之外，其他均與實(shí)施例1中的第二步相同。
第三步，檢測(cè)光化學(xué)-基因識(shí)別材料DNA-SPGGA經(jīng)電泳分離后，在紫外光或太陽(yáng)光照射下可直接觀察到紫紅色斑點(diǎn)。實(shí)施例3第一步，合成光化學(xué)識(shí)別材料OZGGP。
1-(2-(N-丁二酰亞胺基)羧乙基)-3，3-二甲基螺[吲哚啉-萘并惡嗪]OZCOONHS的合成
將1-(羧乙基)-3，3-二甲基螺[吲哚啉-萘并噁嗪]OZCOOH 0.77g(2mmole)溶于20mlDMF中，冷卻后，加入0.29g N-羥基丁二酰亞胺(2.5mmole)和0.52g DCC(2.5mmole)，在室溫下攪拌24h.。濾除固體，減壓除去溶劑，殘留物用乙酸乙酯溶解，用飽和Na2CO3水溶液洗滌，水洗后，用無(wú)水MgSO4干燥，放置析出固體產(chǎn)物0.9g(93.2％)。MP184～185℃。
1-(2-(甘氨酸甘氨酰)羰乙基)-3’，3’-二甲基螺[吲哚啉-萘并噁嗪]OZGGOH的合成
將483mg(1mmole)OZCOONHS溶于30mlDMF中，攪拌下滴加溶有132mg(1mmole)甘氨酰甘氨酸的1M NaHCO3溶液(40ml)。然后，室溫下攪拌24h.，減壓蒸除溶劑，殘留物中加入20ml 10％的檸檬酸水溶液，析出固體，濾出沉淀，用水洗滌，真空干燥，得496mg產(chǎn)物(99％)。MP100～101℃，1-(2-(N-(8-(1-氨乙基)-4，5’二甲基補(bǔ)骨脂素)甘氨酰甘氨酰)羰乙基)-3’，3’-二基-螺[吲哚啉-萘并噁嗪]OZGGP的合成
將240mg(0.48mmole)OZGGOH、126mg(0.49mmole)8-(1-氨乙基)-4，5’-二甲基補(bǔ)骨質(zhì)素、150mg(0.75mmole)DCC溶于15mlCH2Cl2中，室溫?cái)嚢?4h.，濾出生成的脲，溶液用飽和Na2CO3水溶液洗滌，無(wú)水Na2SO4干燥，經(jīng)硅膠柱色譜分離(丙酮-石油醚)，得360mg淺天藍(lán)色固體產(chǎn)物(94.7％)，MP177～178℃。1HNMR1.21，1.25(2s，6H)，1.50，1.54(d，J＝8.0，3H)，2.44，2.48(2s，6H)，2.58～2.63(m，2H)，3.33～4.11(m，6H)，5.85～6.05(m，1H)，6.10～6.12(d，1H)，6.40(s，1H)，6.57～7.78(m，11H)，8.45(m，1H)。元素分析(計(jì)算值)C69.90(69.81)，H 5.70(5.59)，N 9.32(9.47)。UV(丙酮)λmax光照前339nm，光照后576nm；丙酮溶液光照前為無(wú)色，紫外光或太陽(yáng)光照射后呈藍(lán)紫色。
第二步，合成光化學(xué)-基因識(shí)別材料DNA-OZGGP。
除所加入的待標(biāo)記DNA為枯草芽孢桿菌載體質(zhì)粒PNQ402 DNA(0.1μg/μl)10μl、光化學(xué)識(shí)別材料為10μL(10μg/μl)OZGGP溶液之外，其他均與實(shí)施例1中的第二步相同。
第三步，檢測(cè)。
光化學(xué)-基因識(shí)別材料DNA-OZGGP經(jīng)電泳分離后，在紫外光或太陽(yáng)光照射下可直接觀察到藍(lán)紫色斑點(diǎn)。實(shí)施例4第一步，合成光化學(xué)識(shí)別材料OZGGA。
用前二步反應(yīng)與實(shí)施例3相同的方法合成1-(2-(N-(4’-胺甲基-4，5’二甲基異補(bǔ)骨脂素)甘氨酰甘氨酰)羰乙基)-3’，3’-二甲螺[吲哚-萘并噁嗪]OZGGA，其第三步反應(yīng)過(guò)程為
將240mg(0.48mmole)OZGGOH、119mg(0.49mmole)4’-胺甲基-4，5’二甲基異補(bǔ)骨脂素、150mg(0.75mmole)DCC溶于15mlCH2Cl2中，室溫?cái)嚢?4h.，濾出生成的脲，溶液用飽和Na2CO3水溶液洗滌，無(wú)水Na2SO4干燥，經(jīng)硅膠柱色譜分離(丙酮-石油醚)，得244mg淡藍(lán)色固體，產(chǎn)率70％。MP168～170℃。1HNMR1.16，1.21(2s，6H)，2.46，2.50(2s，6H)，3.48～3.96(m，8H)，4.46～4.51(d，2H)，5.90～6.02(m，1H)，6.17(s，1H)，6.68～7.76(m，11H)，8.50(m，1H)。元素分析(計(jì)算值)C 69.21(69.50)，H 5.61(5.42)，N 9.70(9.65)。UV(丙酮)λmax光照前344.5nm，光照后578nm；丙酮溶液光照前無(wú)色，紫外光或太陽(yáng)光照射后為藍(lán)紫色。第二步，合成光化學(xué)-基因識(shí)別材料DNA-OZGGA。
除所加入的DNA為枯草芽孢桿菌載體質(zhì)粒PNQ219 DNA(0.1μg/μl)10μl、光化學(xué)識(shí)別材料為10μL(10μg/μl)OZGGA溶液之外，其他均與實(shí)施例1中的第二步相同。第三步，檢測(cè)光化學(xué)-基因識(shí)別材料DNA-OZGGA經(jīng)電泳分離后，在紫外光或太陽(yáng)光照射下可直接觀察到藍(lán)紫色斑點(diǎn)。實(shí)施例5第一步，光化學(xué)識(shí)別材料I的合成。
向溶有0.5g(2.22mmole)的5-羥基-6-亞硝基-1，10-菲羅啉的20ml乙醇溶液中加入溶有0.39g(2.22mmole)的1，3，3-三甲基-2-亞甲叉基吲哚啉的15ml乙醇液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流2小時(shí)，待冷卻后減壓除去溶劑，殘留物用柱層析分離(丙酮-石油醚1∶3)得0.20g產(chǎn)物(I)，MP175℃。反應(yīng)過(guò)程如下
第二步，合成光化學(xué)-基因識(shí)別材料II。
向4ml EuCl3水溶液(0.2M)中，加入0.8ml NaAc-HAc緩沖溶液(pH＝5～6)，然后加入0.566g(I)、0.456g的小牛胸腺DNA(G)，8ml環(huán)己烷，攪拌3～4小時(shí)，即得光化學(xué)-基因識(shí)別材料(II)。反應(yīng)過(guò)程如下
第三步，檢測(cè)。
用UV照射前，(II)的丙酮溶液為無(wú)色，用UV照射時(shí)，則呈紅色熒光，并且變?yōu)樽仙?。?shí)施例6將上述實(shí)施例1所得光化學(xué)-基因識(shí)別物質(zhì)DNA-SPGGP 25份與75份膠印墨連結(jié)料相混合，在三輥研磨機(jī)上研磨，得均勻的光化學(xué)-基因膠印防偽油墨。將該油墨在膠印機(jī)上，印制到發(fā)票專用紙上，得隱形防偽標(biāo)記。在紫外光或太陽(yáng)光照射時(shí)呈紫紅色，避光時(shí)顏色復(fù)原；用PCR擴(kuò)增儀檢測(cè)出其特定的基因。實(shí)施例7將上述實(shí)施例2所得的光化學(xué)-基因識(shí)別物質(zhì)DNA-SPGGA 4份溶于96份絲網(wǎng)墨連結(jié)料中，溶解分散均勻，得光化學(xué)-基因絲網(wǎng)防偽油墨。將該油墨在絲網(wǎng)印刷機(jī)上，印制到不干膠銅版紙上，得隱形防偽標(biāo)記。在紫外光或太陽(yáng)光照射時(shí)呈紫紅色，避光時(shí)顏色復(fù)原；用PCR擴(kuò)增儀檢測(cè)出其特定的基因。實(shí)施例8將上述實(shí)施例3所得光化學(xué)-基因識(shí)別物質(zhì)DNA-OZGGP 8份溶于92份凹印墨連結(jié)料中，溶解分散均勻，得光化學(xué)-基因凹印防偽油墨。將該油墨在凹印機(jī)上，印制到BOPP塑料薄膜上，得隱形防偽標(biāo)記。在太陽(yáng)光照射時(shí)呈藍(lán)紫色，避光時(shí)顏色復(fù)原；用PCR擴(kuò)增儀檢測(cè)出其特定的基因。實(shí)施例9將上述實(shí)施例4所得的光化學(xué)-基因識(shí)別物質(zhì)DNA-OZGGA 6份與滲透型原子印章的印油連結(jié)料94份相混合，經(jīng)研磨、攪拌，得均勻的光化學(xué)-基因防偽印油。將該印油注入貯墨墊中，制得新型防偽印章。蓋在公文紙上的印鑒在自然狀態(tài)下為隱形(無(wú)色)。在太陽(yáng)光照射時(shí)呈藍(lán)紫色，避光時(shí)，顏色復(fù)原；用PCR擴(kuò)增儀檢測(cè)出其特定的基因。實(shí)施例10將上述實(shí)施例5所得的光化學(xué)-基因識(shí)別材料II6份按與實(shí)施例9類同的方式制成光化學(xué)-基因防偽印油，并用此印油注入印章中，蓋出隱形(無(wú)色)印跡，在紫外光照射下，產(chǎn)生鮮艷紅色熒光，同時(shí)變?yōu)樽仙?；避光后熒光消失，紫色變?yōu)闊o(wú)色。用PCR擴(kuò)增儀檢測(cè)出其特定的基因。
權(quán)利要求
1.一種光化學(xué)-基因識(shí)別材料，是組成為[B]-[L]-[A]-[G]或[B]-[L]-[G]的化合物，其中[B]為熒光類或光致變色類化學(xué)功能基團(tuán)，[L]為能夠連接[B]和[A]或[G]的連接臂，[A]為能連接基因的基團(tuán)，[G]為基因。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化學(xué)-基因識(shí)別材料，其特征在于[B]所指的熒光類光化學(xué)基團(tuán)，包括噁唑類、苯并噁唑類、或稀土配位化合物類化合物，或所指的光致變色類光化學(xué)基團(tuán)，包括螺吡喃、螺噁嗪、俘精酸酐、或二雜芳基乙烯類化合物；[L]為直鏈多胺、寡聚酰胺、聚乙二醇、或稀土金屬離子(如銪、釓、鋱)；[A]為
3.一種制備權(quán)利要求1所述光化學(xué)-基因識(shí)別材料的方法，其特征在于采用以下A法或B法中的一種方法進(jìn)行合成制備A法第一步，光化學(xué)識(shí)別材料的合成，可以選用以下三種合成路線中的一種
以上三種合成路線反應(yīng)的溫度均為室溫，反應(yīng)時(shí)間在8～48小時(shí)，此處L為直鏈多胺、寡聚酰胺、或聚乙二醇；第二步，光化學(xué)識(shí)別材料的合成制備，按以下反應(yīng)式進(jìn)行；將第一步操作中制得的光化學(xué)識(shí)別材料[A]-[L]-[B]溶于C1～C2的醇類、丙酮、DMSO、或DMF有機(jī)溶劑中，直至飽和，再按重量比10～100∶1的比例與線性化的基因緩沖溶液混合(其比值大小取決于所用基因的種類)，在365nm紫外光下照射10分鐘，經(jīng)沉降分離即制得光化學(xué)-基因識(shí)別材料；B法基因G+L+B——→光化學(xué)-基因識(shí)別材料[B]-[L]-[G]此處L為稀土金屬離子，如銪、釓、鋱，將光化學(xué)識(shí)別化合物B溶于乙醇、或環(huán)己烷、或苯、或石油醚有機(jī)溶劑中，濃度0.01～0.5mol/l，將其與稀土金屬離子水溶液(濃度為0.1～0.4mol/l)及基因以1∶4～7∶4～6(溶質(zhì)重量比)的比例混合，經(jīng)分離可得同時(shí)具備熒光和光致變色性能的光化學(xué)-基因識(shí)別材料；光化學(xué)-基因識(shí)別材料的檢測(cè)其方法是將上述制得的光化學(xué)-基因識(shí)別材料經(jīng)電泳分離后，在紫外光或太陽(yáng)光照射下可觀察到紅色、藍(lán)色或紫色斑點(diǎn)，或在紫外燈照射下可觀察到熒光斑點(diǎn)。
4.一種權(quán)利要求1所述的光化學(xué)-基因識(shí)別材料的應(yīng)用，其特征在于該材料被應(yīng)用于防偽技術(shù)領(lǐng)域中，具體的應(yīng)用方法是這樣的將用權(quán)利要求2所述制備方法制得的光化學(xué)-基因識(shí)別材料，按重量比4～25∶75～96的比例混配到油墨或印油連結(jié)料中，制成光化學(xué)-基因防偽油墨或印油，再用印刷機(jī)將防偽油墨印制成隱形光化學(xué)-基因防偽標(biāo)記；或?qū)⒎纻斡∮妥⑷霛B透型原子印章中，蓋出隱形(無(wú)色)印跡，用紫外燈可以檢測(cè)出它的熒光防偽性能，或用日光或在紫外燈照射下可以檢測(cè)出它的光致變色防偽性能，進(jìn)一步用PCR儀可以對(duì)特定基因進(jìn)行檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種特殊光化學(xué)—基因識(shí)別材料,它是一種組成為[B]－[L]－[A]－[G]或[B]－[L]－[G]的化合物,其中[B]為熒光類或光致變色類化學(xué)功能基團(tuán),[A]為能連接基因的基團(tuán),[L]為能夠連接[B]和[A]或[G]的連接臂,[G]為基因。將本發(fā)明的光化學(xué)一基因識(shí)別材料與油墨或印油連結(jié)料混配印制成的防偽標(biāo)記,被偽造者仿造的可能性小于文檔編號(hào)C09D11/00GK1180708SQ9712027
公開日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1997年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月12日
發(fā)明者孟繼本, 李曉陸, 王淑芳, 王詠梅, 趙莉莉, 董軼望, 李明智 申請(qǐng)人:南開大學(xué)戈德防偽技術(shù)公司