專利名稱：用于物品光致變色標(biāo)記和/或保護(hù)物品真實性的方法和制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過在物品上施加光致變色油墨來保護(hù)物品真實性的方法。
用于保護(hù)單據(jù)或物品真實性的安全措施包括使用合適的安全特征或鑒定標(biāo)記。在安全措施中使用的光致變色材料在例如US 4927180中已有描述。在已知實例中，通過使用紫外光(UV)可以使光致變色辨別特征可見。但如果僅使用這種難以進(jìn)行檢測的辨別特征，則存在這樣一種危險，即用戶沒有發(fā)現(xiàn)缺少辨別特征。由于用UV光，進(jìn)行真實性檢測的檢測者的眼睛需要合適的保護(hù)。因此認(rèn)為使用UV光辨別安全特征是不利的。US5807625中描述了類似的現(xiàn)有技術(shù)。在本文UV光也用來顯現(xiàn)安全特征。
在所述文件中披露的有機(jī)光致變色材料具有一般的104-105的轉(zhuǎn)換周期數(shù)(switching cycle number)。這限制了用于辨認(rèn)安全特征的檢測方法的可能次數(shù)。如果完全使用該材料的話，在例如自動識別機(jī)器或入口控制設(shè)備中使用所述安全特征所進(jìn)行的自動測試也因此受到限制。
人們還希望能夠辨認(rèn)出特定批次的標(biāo)記制品，例如當(dāng)處于安全目的制備的制品丟失或被非法移動時，能夠確定其具體來源。在所述現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中所公開的安全特征不能用于這類應(yīng)用。
此外，傳統(tǒng)光致變色材料具有以下缺點(diǎn)，其兩種轉(zhuǎn)換狀態(tài)之一沒有顯著的固有著色。
本發(fā)明的一個目的是提供一種漂白過程和消光過程均可使用可見波長范圍的光來進(jìn)行的、視覺可檢測的安全特征。以該方式可以使用廉價和普遍可獲得的光源，如發(fā)光二極管來引發(fā)色變。即使使用簡單的燈光也可能進(jìn)行測試，并可用肉眼進(jìn)行檢測。此外，理想地將提供一種安全特征，其轉(zhuǎn)換周期數(shù)大于104-105。
本發(fā)明的另一目的是提供結(jié)構(gòu)上類似但在著色和/或色變方面不同的各種光致變色材料。
由于不需要過多的技術(shù)來證實，故從現(xiàn)有技術(shù)已知的安全特征可被定義為低級安全特征，因此本發(fā)明的另一目的是提供附加的高級安全特征，而證實這些特征是需要一定技術(shù)的，因此對非技術(shù)人員來說是不可能的。
WO 98/06084公開了使用核酸分子，尤其是DNA分子，作為不可見的高級安全特征，該分子可用合適的擴(kuò)增反應(yīng)，例如使用特異引物的PCR反應(yīng)檢測。
依據(jù)本發(fā)明，已成功發(fā)現(xiàn)一種材料，即細(xì)菌視紫紅質(zhì)(BR)，其中例如光致變色的低級安全特征可與高級安全特征，如可辨認(rèn)各批次的特征組合在一起，該材料已成功用于標(biāo)記物品和鑒定物品。
權(quán)利要求1陳述了依據(jù)本發(fā)明通過使用含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的油墨保護(hù)物品真實性的方法，在其從屬權(quán)利要求中描述了該方法的優(yōu)選改進(jìn)方法。
依據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過將光致變色油墨施加到物品上，以保護(hù)物品真實性的方法實現(xiàn)的，該方法包括使用一種含有作為光致變色部分的至少一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的光致變色油墨，在用可見波長的光照射時，其中的變體發(fā)生視覺上可檢測的并可逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)變化，尤其是色變，這可在真實性檢測中作為低級安全特征，且在該油墨中除了該低級安全特征，還具有一種或多種不能用視覺檢測，只能用儀器分析檢測的高級安全特征。
因此本發(fā)明涉及光致變色油墨在保護(hù)物品真實性方法中的用途。依據(jù)本發(fā)明所用的油墨含有至少一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)作為光致變色部分。這種BR變體提供在真實性檢測中視覺可檢測的低級安全特征，和其固有的僅能用儀器分析方法檢測的附加高級安全特征。
光致變色現(xiàn)象指的是物質(zhì)的一種光引發(fā)的可逆狀態(tài)變化(尤其是顏色變化)，在該過程中起始物質(zhì)的顏色(吸收光譜)改變。因此可用例如不同波長的光或用熱引發(fā)反轉(zhuǎn)反應(yīng)。依據(jù)本發(fā)明使用細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體作為光致變色部分，當(dāng)用可見光范圍的光照射時其發(fā)生狀態(tài)變化，因此本發(fā)明不需要用UV光照射。其結(jié)果是可以免除使用UV光帶來的不利因素，尤其是免除了與其相關(guān)的設(shè)備需求和保護(hù)措施。
本發(fā)明所用的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體優(yōu)選是那些兩種變換狀態(tài)，特別優(yōu)選所有變換狀態(tài)，均帶色的變體。
因而本發(fā)明的一方面包括一種保護(hù)物品真實性的方法，在該方法中將含有作為光致變色部分的細(xì)菌視紫紅質(zhì)和/或細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的油墨形式的光致變色制品施加到物品上，用可見光波長范圍內(nèi)的光對該光致變色制品照射時可導(dǎo)致在檢測真實性時可檢測的狀態(tài)變化，尤其是色變?？蓹z測的狀態(tài)變化，尤其是色變，優(yōu)選是可反轉(zhuǎn)的，本發(fā)明所用的細(xì)菌視紫紅質(zhì)特別具有＞105的轉(zhuǎn)換周期數(shù)(即用于檢測目的的顏色變化)，更優(yōu)選＞106，尤其優(yōu)選＞107。其結(jié)果是，在常用手段框架內(nèi)，可基于低級安全特征重復(fù)進(jìn)行已作真實性保護(hù)的物品的安全驗證。如果使?fàn)顟B(tài)變化不可反轉(zhuǎn)，例如破壞細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色活性部分，低級安全特征將被取消或使之無效。
真實性檢測優(yōu)選用可見光照射光致變色油墨來實施，其目的是將細(xì)菌視紫紅質(zhì)漂白，然后用第二波長范圍內(nèi)的光照射該光致變色油墨，其目的是使細(xì)菌視紫紅質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，使其反轉(zhuǎn)回到初始狀態(tài)，或發(fā)生熱松弛，回復(fù)到未漂白狀態(tài)?？梢杂萌庋刍蚴褂霉鈱W(xué)儀器觀察在漂白和/或消光過程中的光學(xué)特性的變化。
術(shù)語“低級安全特征”指的是這樣一種特征，非專業(yè)技術(shù)人員不用技術(shù)性輔助設(shè)備，而可以以簡單方式或用技術(shù)復(fù)雜性低的方法檢驗其存在或不存在。
另一方面術(shù)語“高級安全特征”指的是這樣的特征，非專業(yè)技術(shù)人員不可能檢測出其存在或不存在，通常只能由專家用技術(shù)復(fù)雜性高的方法檢驗其存在或不存在。
因此低級安全特征是這樣一種特征，用小的便宜裝置(幾個芬尼)對其進(jìn)行分析，并且任何人都能實施，而高級安全特征是那樣一種特征，其分析費(fèi)用可達(dá)幾十萬德國馬克，并且是由專家在實驗室中實施的。由于不能用已知技術(shù)復(fù)制光致變色現(xiàn)象，低級安全特征提供對“普通人”偽造技術(shù)的保護(hù)。高級安全特征包括針對應(yīng)用或用戶的特殊安全顏色的差別，直到批次編碼級別。
例如，細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的光致變色現(xiàn)象，即，用可見光照射時發(fā)生的色變，是容易被觀察者檢測到的，其代表一種低安全特征。視覺可檢測的低級安全特征的其它例子有含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色油墨的各種初始著色，各種光循環(huán)或/和變更的動力學(xué)行為。
與任何人都能以簡單方式發(fā)覺的可視的低級安全特征相反，高級安全特征僅在技術(shù)復(fù)雜的分析儀器的幫助下，即通過儀器分析才能驗證。因此驗證高級安全特征需要技術(shù)輔助設(shè)備。因此，例如由于細(xì)菌視紫紅質(zhì)序列中的氨基酸替代所產(chǎn)生的變體，其質(zhì)量與其野生型的偏離可用質(zhì)譜分析方法進(jìn)行檢測。但也可以通過連上原子或/和分子形成細(xì)菌視紫紅質(zhì)的變體，例如由于其不同的質(zhì)量、碎裂方式或其它不同特性，例如可以用ESR或NMR檢測。
氨基酸取代可以提供以下高級安全特征。在利用液相色譜質(zhì)譜/質(zhì)譜(例如ESI)的檢測中，質(zhì)譜可測量分子質(zhì)量的變化或/和碎裂方式中的特征性變化。利用HPLC的檢測和吸收或熒光的檢測可檢測出肽切割的特征性變化，例如使片段數(shù)目增加或減少的切割位點(diǎn)的缺失或增加。使用這些方法還可以檢測芳香氨基酸數(shù)目的變化。可用ELISA或類似方法檢測特異單克隆抗體與細(xì)菌視紫紅質(zhì)序列或其部分的結(jié)合。
通過連接得到的高級安全特征的例子有可用ESR方法檢測的自旋標(biāo)記(spinlabel)，以及通過用穩(wěn)定同位素(例如13C，15N)標(biāo)記的蛋白質(zhì)修飾試劑引入的修飾。
本發(fā)明使用的光致變色油墨給物品提供例如光致變色等的低級安全特性和諸如所用細(xì)菌視紫紅質(zhì)的序列信息等的高級安全特征保護(hù)，例如細(xì)菌視紫紅質(zhì)的序列信息可分辨各個批次。
因此本發(fā)明的方法給被標(biāo)記物品提供雙重安全保護(hù)。低級安全保護(hù)容易辨認(rèn)，因此可容易和快速地進(jìn)行驗證，而高級安全特性是隱藏的安全特征，僅能用復(fù)雜的分析方法對其進(jìn)行檢測，且潛在的仿造者和偽造者根本不可能對其進(jìn)行辨認(rèn)。由于有極多的高級安全特征可與細(xì)菌視紫紅質(zhì)組合，因此潛在的仿造者一開始就不知道是否必須包括或不包括一種特定特征。
該附加安全性能有助于提供針對仿造者的高級保護(hù)，同時有利于對物品進(jìn)行編碼，例如具體到制造者或批次的編碼。由于是由相同分子提供的，使用細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體還將低級安全特征和高級安全特征互相不可分地聯(lián)系在一起。
依據(jù)本發(fā)明標(biāo)記的物品可用各種方式進(jìn)行驗證。對于常規(guī)驗證，如可以在銀行實施的驗證任何收入鈔票，例如可以用簡單的方法僅檢測低級安全特征。還可以同時驗證兩種或多種低級安全特征。更詳細(xì)的檢驗可驗證細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的一種或多種高級安全特征。使用兩種不同的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體或使用一種兩次修飾的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體可獲得至少存在兩種高級安全特征。此外，還可以對低級安全特征和高級安全特征進(jìn)行組合驗證。
細(xì)菌視紫紅質(zhì)是嗜鹽細(xì)菌的膜蛋白質(zhì)。從鹽桿菌屬(Halobacterium)的微生物可獲得大量細(xì)菌視紫紅質(zhì)蛋白質(zhì)。由于其基本的光化學(xué)和物理性能，野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)是本領(lǐng)域技術(shù)人員共知的光致變色材料，其受光激發(fā)連續(xù)通過中間物的循環(huán)系列。在本文中用高度簡化的光循環(huán)作為光致變色性能的模型，其中僅保留被稱作B和M的兩種狀態(tài)。用568nm波長的光照射紫色的B狀態(tài)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色的M狀態(tài)，而該M狀態(tài)通過吸收412nm波長的光轉(zhuǎn)變?yōu)锽狀態(tài)。因此可以用黃綠光漂白細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料，使紫顏色消失并出現(xiàn)黃顏色。然后可以一直等到由于熱松弛而重建紫色，或使用藍(lán)光使細(xì)菌視紫紅質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，使其重新轉(zhuǎn)變到B狀態(tài)。在以下出處可以找到所述細(xì)菌視紫紅質(zhì)性能的概述N.N.Vsevolodov，Biomolecular ElectronicsAn Introduction via Photosensitive Proteins，Birkhuser，Boston，1998和D.Oesterhelt，C.Bruchle，N.Hampp，細(xì)菌視紫紅質(zhì)用于信息處理的生物學(xué)材料(BacteriorhodopsinA BiologicalMaterial for Information Processing)，Quarterly Review of Biophysics，24(1991)425-478。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已公知的是大量細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體具有野生型相同的初始顏色，但是在其光循環(huán)的某些動力學(xué)中相差卻很大。優(yōu)選的實例是BR-D96N變體，其性能在各種公開出版物中有所描述，例如在A.Miller，D.Oesterhelt，Kinetic Optimization of Bacteriorhodopsin By Aspartic Acid 96 as anInternal Proton Donor，Biochim.Biophys.Acta 1020(1990)57-64。
依據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用可方便地被可見光漂白的細(xì)菌視紫紅質(zhì)。已證實波長在500-600nm的范圍內(nèi)是有利的。該細(xì)菌視紫紅質(zhì)熱松弛后，或被第二波長范圍的光照射后可轉(zhuǎn)化到初始狀態(tài)。所用第二波長范圍的有利范圍是400到450nm。
M狀態(tài)的壽命越長，越容易在照射下檢測細(xì)菌視紫紅質(zhì)可見的漂白。典型地，用在523nm處光輸出量小于100mW/cm2的光可使約90％的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料漂白。
迄今為止，還沒有文獻(xiàn)曾描述到如下通過印刷方式應(yīng)用的和/或在安全性領(lǐng)域中應(yīng)用的制品，例如涂料，油墨或印刷油墨，其配方中含有細(xì)菌視紫紅質(zhì)作為光致變色組份。與所述的傳統(tǒng)光致變色材料相比，細(xì)菌視紫紅質(zhì)提供以下優(yōu)點(diǎn)1.可用可見波長的光進(jìn)行色變，2.兩種變換狀態(tài)都具有可檢測的固有著色。
3.可用遺傳方法，通過替換氨基酸制備細(xì)菌視紫紅質(zhì)的變體。用該方法獲得的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)在其動力學(xué)(BR-D96N)和/或其初始吸收和其光循環(huán)(BR-D85N)方面不同。
4.可能的轉(zhuǎn)換周期數(shù)大于105。
在鹽桿菌屬微生物中細(xì)菌視紫紅質(zhì)以“紫膜”形式存在。制備和分離紫膜形式細(xì)菌視紫紅質(zhì)是本領(lǐng)域公知的(參考，例如EP 0 406 850 B1)。
在野生型中發(fā)現(xiàn)以細(xì)胞膜二維部分存在的細(xì)菌視紫紅質(zhì)，該部分僅由細(xì)菌視紫紅質(zhì)和脂質(zhì)組成。該部分被稱作紫膜。在該結(jié)構(gòu)中，細(xì)菌視紫紅質(zhì)在熱力學(xué)方面尤其穩(wěn)定，對于蛋白質(zhì)來說，甚至超常地穩(wěn)定。這對于本發(fā)明將細(xì)菌視紫紅質(zhì)作為顏料使用的多種技術(shù)應(yīng)用和制品領(lǐng)域是先決條件。因此，依據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選的是使用紫膜形式的BR或/和BR變體。
可以使用野生型的細(xì)菌視紫紅質(zhì)，但依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的是光致變色油墨含有至少一種作為光致變色部分的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的區(qū)別在于至少有一個修飾。優(yōu)選從以下變體中選擇細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體功能性變體，序列變體，衍生變體，發(fā)色變體，同位素變體或/和自旋標(biāo)記變體。
細(xì)菌視紫紅質(zhì)序列變體還可是細(xì)菌視紫紅質(zhì)功能性變體，其可在鹽沼鹽桿菌(Halobacterium salinarum)中表達(dá)。就此而言，將細(xì)菌視紫紅質(zhì)摻入到可被分離的細(xì)胞膜中。在某些情況下，所得材料不是二維晶狀的，而是細(xì)菌視紫紅質(zhì)與膜結(jié)合。
通過將各氨基酸進(jìn)行特定變換來產(chǎn)生細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體時，可通過在光致變色功能不重要的區(qū)域變換氨基酸來制備序列變體。可通過細(xì)菌視紫紅質(zhì)編碼基因的定位誘變來變換氨基酸。
但現(xiàn)在這就使高級安全特征得以發(fā)展，原因在于細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子中的特定氨基酸變換可用于辨認(rèn)的目的，因此可成為安全特征。例如通過用20個生物來源氨基酸替換僅4個氨基酸位置，可制備420≈1012可區(qū)分的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料。
結(jié)果是可以不用復(fù)雜性高的技術(shù)就可制備大量如下的細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子，其包括具有相同光致變色功能的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料，但是互相之間有明顯不同，也即是說其氨基酸序列不同。
不用復(fù)雜的分析不能檢測該附加的高級安全特征。現(xiàn)有技術(shù)描述的各種方法仍然能夠可靠地檢測具有所述修飾的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的組成。在此首先和最主要的可提到質(zhì)譜分析(參考K.L.Schey，D.I.Papac，D.R.Knapp和R.K.Crouch，Matrix-Assisted Laser Desorption Mass Spectrometry of Rhodopsinand Bacteriorhodopsin，Biophys.，J.63(1992)，1240-1243，P.Hufnagel，U.Schweiger，C.Eckerskorn和D.Oesterhelt，Electrospray Ionization MassSpectrometry of Genetically and Chemically modified Bacteriorhodopsins，Anal.Biochem.243(1996)No.1，46-54，L.E.Ball，J.E.Jr.Oatis，K.Dharmasiri，M.Busman，J.Wang，L.B.Cowde，A.Galijatovic，N.Chen，R.K.Crouch和D.R.Knapp，Mass Spectrometric Analysis of Integral MembraneProteinsApplication to Complete mapping of Bacteriorhodopsins andRhodopsin，Protein Sic.7(1998)No.3，758-764)。優(yōu)選的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料組合了低級安全特征，即用視力容易檢測的光致變色，和高級安全特征，例如細(xì)菌視紫紅質(zhì)本身氨基酸序列的序列變化。
本發(fā)明包括的低級安全特征包括1.細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的各種初始顏色，2.各種光循環(huán)，3.改變的動力學(xué)行為。
本發(fā)明的低級安全特征可優(yōu)選通過使用細(xì)菌視紫紅質(zhì)的功能性變體得到，但是也可以用其它的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，例如，細(xì)菌視紫紅質(zhì)衍生變體和/或細(xì)菌視紫紅質(zhì)發(fā)色變體來獲得。
術(shù)語“細(xì)菌視紫紅質(zhì)功能性變體”的含義應(yīng)當(dāng)理解為尤其是如下變體，其與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的區(qū)別在于其吸收光譜和/或其光循環(huán)。
已知的一種功能性變體的例子有變體D96N，其中位于第96位的天冬氨酸被天冬酰胺替代。這種功能性細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體和一些其它的變體在H.Otto，T.Marti，M.Holz，T.Mogi，M.Lindau，H.G.Khorana和M.P.Heyn，Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.86(1989)第9228-9232頁和T.E.Thorgeirsson，S.J.Milder，L.J.W.Miercke，M.C.Betlach，R.F.Sband，R.M.Stroud和D.S.Kliger，Biochemistry 30(1991)，第9133-9142頁有描述。
術(shù)語“細(xì)菌視紫紅質(zhì)衍生變體”的含義應(yīng)當(dāng)理解為尤其是如下變體，其與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的區(qū)別在于其與分子的共價連接。這種分子具有例如增加細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子量的任務(wù)，目的是在質(zhì)譜分析中能夠鑒定該類的分子，或者這種分子可以是一種有色分子，從而用該方式改變細(xì)菌視紫紅質(zhì)的吸收光譜，或者這種分子可以是發(fā)熒光的分子，目的是能用該方式觀察與細(xì)菌視紫紅質(zhì)偶聯(lián)的熒光。類似地，細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料還可以共價偶聯(lián)到聚合物上。這種偶聯(lián)反應(yīng)可以依據(jù)例如Chignell & Chignell，Biophys.Biochem.Res.Commun.62(1975)，第136-143頁和Renthal等，Biochemistry 22(1983)，第5-12頁實施。
將合適的染料共價偶聯(lián)到細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子上或/和簡單地混合被動式染料或顏料(passive dyes or pigments)可以大大影響細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料或光致變色油墨的初始顏色印象(color impression)，以及漂白狀態(tài)的顏色印象。在CIE圖中可清楚地看見顯色混合物的視覺印象。用這種已知方法，技術(shù)人員可以確定顏色效果。
可以將連接分子偶聯(lián)到細(xì)菌視紫紅質(zhì)上，反過來又允許進(jìn)一步將化合物偶聯(lián)到所述連接分子上。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，可連接的分子要達(dá)到的目的是增加細(xì)菌視紫紅質(zhì)的分子量，由此在質(zhì)譜分析中能夠鑒定該種類的分子。
術(shù)語“細(xì)菌視紫紅質(zhì)發(fā)色變體”的含義應(yīng)當(dāng)理解為尤其是細(xì)菌視紫紅質(zhì)的如下變體，其與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的區(qū)別在于其中發(fā)色亞視黃基(retinylidene)被除去或替換為另一分子，尤其是“視黃醛類似物”。該視黃醛類似物可通過第216位賴氨酸共價鍵合到細(xì)菌視紫紅質(zhì)上。
因此可通過替換發(fā)色亞視黃基進(jìn)一步制備細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。這樣獲得光物理性能的改變，并可優(yōu)選使用二氫視黃醛或4-酮視黃醛。
術(shù)語“細(xì)菌視紫紅質(zhì)同位素變體”的含義應(yīng)當(dāng)理解為尤其是如下細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，這些細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體中的一些或全部氨基酸部分或完全被13C或15N標(biāo)記。這些變體可通過向生長培養(yǎng)基中加入一些標(biāo)記了的氨基酸得到，或使用整個分子被標(biāo)記的胨獲得。用這種方式標(biāo)記的化合物可用高分辨率的NMR鑒定。
術(shù)語“細(xì)菌視紫紅質(zhì)自旋標(biāo)記變體”的含義應(yīng)當(dāng)理解為尤其是如下細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其含有共價鍵合到細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子上的自旋標(biāo)記。這些變體可這樣獲得，例如將TEMPO(2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧基)或DOXYL(4，4-二甲基噁唑烷-N-氧基)或PROXYL(2，2，5，5-四甲基吡咯烷-N-氧基)的衍生物共價連接到細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料上。用ESR可檢測自旋標(biāo)記的存在和類型。
術(shù)語“細(xì)菌視紫紅質(zhì)序列變體”的含義應(yīng)當(dāng)理解為尤其是如下細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的區(qū)別在于其中失去或變換或添加一個或多個氨基酸，但基本上不影響光循環(huán)。細(xì)菌視紫紅質(zhì)序列變體的例子有D36C或氨基酸附在N端或C端的變體。
將以上所述變體的修飾組合可產(chǎn)生新的優(yōu)選變體，其結(jié)果是可得到大量不同的細(xì)菌視紫紅質(zhì)制品。結(jié)果獲得高級安全特征，因為分析變得非常復(fù)雜，同時，基于大量變化可清楚地鑒別各獨(dú)立批次。
細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體優(yōu)選從D36X，D96X和D85X中選取，其中X代表自然界中存在的一種氨基酸。尤其優(yōu)選的是從D36C，D96N和D85N中選取的BR變體。
尤其優(yōu)選的是光敏性增加的突變體，尤其是在全息照相中也使用的材料。
除了細(xì)菌視紫紅質(zhì)，細(xì)菌視紫紅質(zhì)制品還可進(jìn)一步含有傳統(tǒng)的非光致變色顏料或/和熒光染料或/和共價鍵合到細(xì)菌視紫紅質(zhì)上的顏料或/和其它光致變色顏料。通過混合非光致變色顏料或熒光染料與細(xì)菌視紫紅質(zhì)，所述顏料或熒光染料可隱藏在安全性標(biāo)記中。在這樣的實施方案中，除了可見光還可進(jìn)一步有利地使用UV光。
此外，還可以將熒光或磷光分子偶聯(lián)到細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子上，由此導(dǎo)致作為附加特征的發(fā)射。合適地選擇發(fā)射位置可在細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料處于未漂白狀態(tài)時抑制熒光。如果初始細(xì)菌視紫紅質(zhì)吸收位置和熒光或磷光材料的發(fā)射位置有很強(qiáng)的重疊，則可以獲得以上效果。在該情況下，細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料吸收發(fā)射出的光子，因此不可能用肉眼感受到任何熒光。僅在細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料被光化學(xué)漂白之后才能見到該熒光。
通過例如用微量分析測序完全或部分地確定細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的氨基酸序列，或用免疫學(xué)方法測定與特定抗體的反應(yīng)，可以檢測所用細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的組成。
包括高級安全特征的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料優(yōu)選含有具有如下性質(zhì)的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體1、具有特定修飾的氨基酸序列，該序列變化不影響光物理性能，2、具有共價偶聯(lián)分子，以及3、具有標(biāo)記有13C和/或15N和/或其它同位素的氨基酸尤其優(yōu)選的是兩種或多種上述細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體類型的組合。
在本發(fā)明的方法中，尤其優(yōu)選的是使用至少一種具有以下特征的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體；a)與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)相比，形成紫膜形式的蛋白質(zhì)所需的區(qū)域不變，和b)與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)相比，多肽鏈的環(huán)或/和C端或/和N端包含至少一個氨基酸變換，其中變換包括缺失，添加，插入或/和替代，這種氨基酸變換不改變細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色性能，該性能是由光致變色區(qū)域決定的。
與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)相比，在形成紫膜形式蛋白質(zhì)所需要的區(qū)域中這些細(xì)菌視紫紅質(zhì)不變。為了本發(fā)明的目的，如果細(xì)菌視紫紅質(zhì)仍然能夠形成紫膜，盡管在該區(qū)域中有小的變化也同樣是足夠的。
在氨基酸序列中本發(fā)明的變化包括在整個多肽鏈中任何位置處的氨基酸變換，例如缺失，插入，替代和/或添加。尤其優(yōu)選的是將氨基酸添加到N端或/和C端或/和尤其是位于膜外的多肽鏈環(huán)上。依據(jù)本發(fā)明所實施的變化用于對高級安全特征進(jìn)行編碼，因此優(yōu)選不在影響光致變色性能的細(xì)菌視紫紅質(zhì)區(qū)域?qū)嵤?。?dāng)用合適方式實施時，在多肽鏈的環(huán)和/或C端或/和N端處進(jìn)行的氨基酸變換不改變起始細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色性能。在此應(yīng)當(dāng)注意的是可以使用野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)和已經(jīng)經(jīng)過修飾的細(xì)菌視紫紅質(zhì)作為起始細(xì)菌視紫紅質(zhì)，尤其是BR-D96N。
可用于分析的氨基酸變換優(yōu)選使細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子的質(zhì)量改變至少1道爾頓，更優(yōu)選的是至少10道爾頓，最優(yōu)選的是多于100道爾頓。為進(jìn)行分析，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的儀器和離子化方法，例如FTMS(傅里葉變換質(zhì)譜儀)和/或T0F(飛行時間質(zhì)譜儀)和/或MALDI(基體輔助的激光解吸離子化)和/或ESI(電子噴霧離子化)。
氨基酸的添加/插入尤其包含不超過1000個附加氨基酸，優(yōu)選不超過100個氨基酸，特別優(yōu)選的是不超過50個氨基酸，并且至少是一個氨基酸，最優(yōu)選的是3到20個氨基酸?？梢栽贑端添加至少6個組氨酸，以便用XRF或TXRF通過金屬結(jié)合檢測細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的存在。
缺失或替代影響尤其是1到10個氨基酸，尤其優(yōu)選的是1到4個氨基酸。
優(yōu)選使用的替代變體是這樣的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其36位上的天冬氨酸殘基已被半胱氨酸殘基替代(BR變體D36C)。
可用ESI或MALDI-TOF用質(zhì)譜法確定細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子的氨基酸序列變體的分子量。在重新計算質(zhì)譜之后，所研究的物質(zhì)的摩爾質(zhì)量可由小到一個質(zhì)量數(shù)的分辨率得到。這種氨基酸序列的變化，例如缺失或插入產(chǎn)生的變化，導(dǎo)致質(zhì)量數(shù)有相當(dāng)大的改變，可較容易地分析檢測到。即使僅有少量的氨基酸被其它的氨基酸替代，所得質(zhì)量變化也是足以用來分析的。
優(yōu)選使用這樣的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其中至少一個氨基酸被加到C端。進(jìn)一步優(yōu)選的是使用含有至少一個半胱氨酸的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。在另一優(yōu)選的實施方案中使用至少一種這樣的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其所具有的光循環(huán)不同于野生型或/和其初始顏色不同于野生型。
最優(yōu)選使用這樣的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其具有降低的亮/暗適應(yīng)性。最大吸收在570nm處(B狀態(tài))的細(xì)菌視紫紅質(zhì)在暗處緩慢松弛，其半衰期為約10到20分鐘，部分成為最大吸收在548nm處的狀態(tài)，“D”狀態(tài)。在野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)中，在暗處建立的平衡是B狀態(tài)和D狀態(tài)之比為約50∶50。在B狀態(tài)視黃醛具有全反構(gòu)型。在D狀態(tài)為13-順式構(gòu)型。在曝光時，細(xì)菌視紫紅質(zhì)先100％地轉(zhuǎn)化成B狀態(tài)，從B狀態(tài)開始光循環(huán)，由此產(chǎn)生所需的強(qiáng)色變(吸收峰移動到412nm)。
如果本發(fā)明含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色油墨或用此標(biāo)記的物品在相當(dāng)長的時間存儲在暗處，則細(xì)菌視紫紅質(zhì)變化到其“暗處適應(yīng)狀態(tài)”。如果第一次用光照射將被檢查的區(qū)域，以此漂白細(xì)菌視紫紅質(zhì)，則所述區(qū)域看起來象是具有降低的感光性或降低的漂白速率。這是由于部分所用照射光使細(xì)菌視紫紅質(zhì)從D狀態(tài)轉(zhuǎn)化到B狀態(tài)造成的。如果曾經(jīng)產(chǎn)生的漂白再次反轉(zhuǎn)，例如用藍(lán)光反轉(zhuǎn)，即，如果紫色的初始狀態(tài)重新建立，則在緊接此后的進(jìn)一步曝光中該材料顯示出理想的高光敏性。但是，理想的是即使在暗處存儲后，光致變色性能在第一次循環(huán)中已經(jīng)出現(xiàn)。為此，具有降低的或完全沒有亮/暗適應(yīng)性的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體是優(yōu)選的用于本發(fā)明的材料。
具有降低的或完全沒有亮/暗適應(yīng)性的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體可通過使用視黃醛類似物或由具有修飾氨基酸序列的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體得到。尤其合適的例子有具有化學(xué)修飾發(fā)色團(tuán)的細(xì)菌視紫紅質(zhì)，例如13-去甲基-11，14-環(huán)氧細(xì)菌視紫紅質(zhì)(M.Muradin-Szweykowska等，Rec.J.R.Neth.Chem.Soc.102(1983)，42-46)。進(jìn)一步優(yōu)選的變體是含有13-取代視黃醛，尤其是在13位帶有H原子、乙基或丙基的視黃醛的細(xì)菌視紫紅質(zhì)(W.Gaertner等，Biochemistry 27(1988)，3497-3502)。在此同樣優(yōu)選使用具有降低光適應(yīng)性的Arg-82，Asp-85和Asp-212突變體，這在例如M.P.Krebs等的Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90(1993)1987-1991中有描述。進(jìn)一步優(yōu)選的突變體是Y185F(P.Rath等Biochemistry32(1993)，2272-2281)，和在S.P.Balashow等Biochemistry 32(1993)，10331，10343中及K.Ihara等，Biophys.J.67(1994)，1187，1191中描述的突變體，尤其是Arg-82-Ala和Met-145。一般地，優(yōu)選使用這樣的變體，其在暗處中仍然保持在B狀態(tài)，并且不改變到D狀態(tài)。
共價偶聯(lián)到細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子上的分子提供高級安全特征的另一種選擇。這種分子偶聯(lián)使得另一種分析方法可行，例如通過檢測所連分子的特殊性能或通過檢測其質(zhì)量。所連分子可以是例如生物素和/或抗生物素蛋白或/和洋地黃毒苷。還可以連接可用質(zhì)譜分別檢測的分子。自旋標(biāo)記分子的偶聯(lián)，例如TEMPO，DOXYL或PROXYL，可用ESR分析確定，這也可通過用固體有限制地進(jìn)行。標(biāo)記有穩(wěn)定同位素13C和15N的氨基酸可用NMR分析檢測。(M.Engelhard，B.Hess，G.Metz，W.Kreutz，F(xiàn).Siebert，J.Soppa和D.Oesterhelt，High resolutioncarbon-13-solid state NMR of bacteriorhodopsinassignment of specificaspartic acids and structural implication of single site mutations，Eur.Biophys.J.18(1990)，17-24)。
令人驚訝的是，用于真實性檢測的高級安全特征還可以通過使用單體序列已知的聚合分子，并適當(dāng)?shù)貙⑵渑悸?lián)至細(xì)菌視紫紅質(zhì)分子來獲得。在此可使用的聚合分子有例如寡肽，多肽，蛋白質(zhì)，核酸，肽核酸(PANs)或其它合成的，而不是自然界存在的聚合物。該多肽和蛋白質(zhì)可含有非蛋白質(zhì)部分，核酸可含有非核酸部分。該非蛋白質(zhì)部分和非核酸部分可包括例如糖苷部分，生物素或/和洋地黃毒苷或/和抗生物素蛋白。
因此除了BR之外，還可以將一種或多種別的聚合物與油墨混合，該聚合物提供載有信息的組分，作為另外的高級安全特征，或例如其作用僅是調(diào)節(jié)標(biāo)記粘度和其它機(jī)械性能。
作為高級安全特征偶聯(lián)到細(xì)菌視紫紅質(zhì)的聚合分子，例如DNA或/和RNA或/和PNA分子或/和所述分子類型的雜合物，可以通過適當(dāng)?shù)臄U(kuò)增反應(yīng)，例如用特異的引物進(jìn)行的PCR反應(yīng)進(jìn)行檢測。此處的檢測包括凝膠電泳大小分析，以及直接的核酸堿基序列測定?？捎妙愃频奈⒘糠治鲂蛄袦y定方法分析和檢測多肽。由于核酸和多肽的有機(jī)合成提供的可能性，還可以使用自然界不存在的序列。
將低級安全特征和高級安全特征組合可提供引人注意的優(yōu)點(diǎn)。這種組合可以通過例如將作為低級安全特征的細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色性能與以上所述的一種高級安全特征組合得到。為此目的，尤其有利的是將細(xì)菌視紫紅質(zhì)與聚合分子組合使用。但是，細(xì)菌視紫紅質(zhì)或細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體本身也可以作為可分析的聚合分子。雖然存在著大量的變異性，但安全特征仍是不可分的相互連接到一起。此外，除了用細(xì)菌視紫紅質(zhì)作為光致變色材料之外，還可使用與其不同的聚合物，其偶聯(lián)到BR上或/和是一種游離的形式。
本發(fā)明保護(hù)物品真實性的方法包括將油墨形式或印刷油墨形式的光致變色制品施加到特定的物品上。就此而言，本發(fā)明的光致變色制品除了含有作為光致變色部分的野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)或/和至少一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體之外，在合適的情況下，還含有合適的輔助物質(zhì)和/或合適的基材(matix materials)。
輔助物質(zhì)用在本發(fā)明的涂覆過程中用于避免起泡和改進(jìn)使用性能，或/和用于穩(wěn)定用于使制品材料微囊化和用于保護(hù)其不受到紫外線的損害，或/和用于改進(jìn)可見的光學(xué)印象用于影響例如在細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的未漂白和漂白狀態(tài)中的吸收光譜。這些輔助物質(zhì)的例子有與油墨簡單混合的被動式染料或顏料，目的是獲得理想的初始或最終顏色。通過該方式還可以產(chǎn)生混色或/和移動光譜。
使用合適的基材通過物理摻雜或/和共價偶聯(lián)到基材上或/和隨后用化學(xué)或光化學(xué)方法交聯(lián)制品材料或基材的方式固定制品材料料。在此，其中的交聯(lián)包括用戊二醛、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、(自由基)聚合或/和光化學(xué)交聯(lián)處理。
本發(fā)明的光致變色制品可用已知的印刷方法涂覆，例如膠印，絲網(wǎng)印刷，噴墨或打印(pad printing)，通過刷子，噴涂，浸涂或電泳方法進(jìn)行機(jī)械涂覆。本發(fā)明的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料可被隨后的干燥過程固化，且通過后處理可使合成的或生物學(xué)的基材不溶。可以應(yīng)用該制品本身或已經(jīng)施加了該制品的輔助底材。細(xì)菌視紫紅質(zhì)制品可以以微囊化的形式存在。微囊化的顏料制品對于印刷過程尤其適合。
在本發(fā)明方法特別優(yōu)選的實施例中，為了用光致變色油墨標(biāo)記物品，光致變色油墨被施加到物品上，然后干燥使其固化，并用基材將其固定，通過曝光可以使光致變色制品產(chǎn)生色變。產(chǎn)生色變所需的最小光量可優(yōu)選通過光致變色制品的pH設(shè)定。
此外，優(yōu)選在物品的尤其是相鄰的兩個區(qū)域A和B進(jìn)行標(biāo)記，在其第一區(qū)域A用含細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的油墨標(biāo)記，在第二區(qū)域B提供一種非光致變色染料，其在未曝光狀態(tài)下的光譜發(fā)射與第一區(qū)域相同，但是在曝光后，其顯示出的發(fā)射與第一區(qū)域相比是不同的。此外，還可以在物品的尤其是相鄰的兩個區(qū)域A和B上進(jìn)行如下標(biāo)記，用含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的第一光致變色制品標(biāo)記第一區(qū)域。而在第二區(qū)域提供第二光致變色制品，該第二光制變色制品的光敏性與第一制品的不同，因此在未曝光狀態(tài)下第二區(qū)域的光譜發(fā)射與第一區(qū)域的相同，但是在曝光后，第二區(qū)域顯示出的發(fā)射與第一區(qū)域的相比是不同的。第二光致變色制品優(yōu)選含有野生型的細(xì)菌視紫紅質(zhì)或/和不同于第一制品中使用的BR變體的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，并尤其用作為參考色。
本發(fā)明還進(jìn)一步涉及一種光致變色油墨，其含有至少一種，優(yōu)選至少兩種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。優(yōu)選的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體如以上所述，這種類型的光致變色油墨尤其適合于用于保護(hù)物品真實性所進(jìn)行的標(biāo)記。
本發(fā)明的油墨可與本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)的染料組合使用，例如熒光染料，顏料或/和其它光致變色顏料。本發(fā)明的含細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的油墨可象傳統(tǒng)油墨一樣使用，除了保護(hù)物品的真實性，還可用于裝飾和其它特殊效果。
術(shù)語“油墨”在此還表示任何書寫液體/印刷液體和，當(dāng)合適時，研細(xì)了的應(yīng)用介質(zhì)。術(shù)語油墨還包括印刷油墨和可用于在物品上印刷的，或一般周于產(chǎn)生印刷物的其它顏料組合物。當(dāng)用細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料作油墨時，可以用水或其它溶劑，例如基于醇的溶劑作為溶劑。該油墨優(yōu)選包含至少兩種BR變體。使用至少兩種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體或使用一種具有至少兩個修飾的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體給分析提供了有利的效果，所基于的事實是該分析可以是二維的。除了優(yōu)選的紫膜形式的細(xì)菌視紫紅質(zhì)，本發(fā)明的油墨還可以包含溶解形式的細(xì)菌視紫紅質(zhì)。
溶解形式的細(xì)菌視紫紅質(zhì)可由以下方式獲得通過在宿主例如大腸桿菌(E.coli)中表達(dá)細(xì)菌視紫紅質(zhì)基因，并用加入視黃醛重新構(gòu)建。還可以從紫膜除去脂類得到細(xì)菌視紫紅質(zhì)。為達(dá)到該目的，例如將紫膜懸浮液(OD570＜5)與1％在水中或緩沖液中的Triton-X100混合，并用超聲波儀微探針連續(xù)進(jìn)行超聲處理1小時。離心后所得的上清液含溶解形式的細(xì)菌視紫紅質(zhì)。
含BR的光致變色制品可以應(yīng)用到任何物品上。尤其令人感興趣的物品的例子有單據(jù)，證券，鈔票，藝術(shù)作品，身份證，衣物，機(jī)動車，檢驗記號，質(zhì)量封貼等。
因此本發(fā)明的另一實施方案涉及具有標(biāo)記的物品，該標(biāo)記含有至少一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。優(yōu)選用本發(fā)明的方法制備所述標(biāo)記。該標(biāo)記優(yōu)選含有如上所述的光致變色油墨。
從以上所解釋的內(nèi)容可知，野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)具有低光敏性，因此在通常強(qiáng)度的光源(如日光)下實際上是不可能產(chǎn)生容易被肉眼檢測的漂白現(xiàn)象。低光敏性的原因是M狀態(tài)的半衰期短。但是用合適的手段可以增加野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)M狀態(tài)的半衰期。因此本發(fā)明還涉及一種通過將光致變色油墨施加到物品上保護(hù)物品真實性的方法，其中包括使用一種光致變色油墨，該油墨含有作為光致變色部分的野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)，當(dāng)用可見光波長范圍的光照射時，其發(fā)生視覺上可檢測的、并可逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)變化，在真實性檢測中可作為低級安全特征使用，該油墨進(jìn)一步含有結(jié)合水或/和降低質(zhì)子利用率(proton availability)的輔助物質(zhì)。增加野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)低光敏性的輔助物質(zhì)，使得在用于保護(hù)真實性的方法中也可以使用野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)。在油墨中作為添加劑使用的這些輔助物質(zhì)的作用是增加野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)M狀態(tài)的半衰期。如果水被幾乎完全消除的話，野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)M狀態(tài)的半衰期會增加。因此輔助物質(zhì)基本上具有結(jié)合水和降低質(zhì)子利用率的目的。合適的輔助物質(zhì)的例子有含伯氨基或仲氨基的化合物。尤其優(yōu)選的是用精氨酸或鹽酸胍(guanidiniumx HCl)作為輔助物質(zhì)。這些輔助物質(zhì)也可以用在細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體中，以用于增加光敏性。
在本發(fā)明用于保護(hù)物品真實性的方法中，所用的光致變色油墨優(yōu)選含有BR變體或BR突變體，該突變體用作高級安全特征信息和/或用于增加光敏性。尤其優(yōu)選使用含有至少二個修飾的變體，即，其中一個修飾用于增加細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光敏性，另一修飾是用已知方法可檢測到的高級安全特征。
由于低光敏性(在普通照明水平，野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的顏色變化不明顯)，單獨(dú)使用野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)的適用性僅是有限的，而且由于野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)是普遍可得的，在真實性保護(hù)中僅能引起較低的興趣。但是使用野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)和以上所述用于增加光敏性的添加劑的組合可以開發(fā)出令人感興趣的應(yīng)用。在另一優(yōu)選實施方案中，以上所述用于增加光敏性的添加劑或其它例如用于調(diào)整初始顏色的添加劑、標(biāo)記等與一種或多種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體或細(xì)菌視紫紅質(zhì)突變體一起使用。
以下與
圖1和2相關(guān)聯(lián)的實施例更詳細(xì)地闡述了本發(fā)明。
圖1描述了一種真實性檢測方法的過程。
圖2描述了利用安全特征的復(fù)制過程。
實施例1低級安全特征的檢測用戶可容易地檢測細(xì)菌視紫紅質(zhì)或BR變體的光致變色性能(圖1)。被施加到單據(jù)1(例如鈔票，證券，藝術(shù)品或其它有價值的物品)上，并用含有細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體D96N的制品制備的特征2可根據(jù)例如如下事實來檢測當(dāng)用最大發(fā)射在綠光和黃光范圍的發(fā)光二極管發(fā)出的光3照射時，其顏色從紫色變化到黃色。當(dāng)未完全照射該區(qū)域時，在4中尤其容易辨認(rèn)出來。不進(jìn)行進(jìn)一步操作，根據(jù)所用制品，在幾秒鐘到幾分鐘后重新顯現(xiàn)出紫色，并重新建立初始狀態(tài)。或者，可用最大發(fā)射在藍(lán)光范圍的發(fā)光二極管發(fā)出的光5照射，可立刻重現(xiàn)紫色。檢測的技術(shù)復(fù)雜性可以忽略。用戶可用肉眼觀察色變，也可以用機(jī)器進(jìn)行測量。
實施例2防止復(fù)制單據(jù)1含本發(fā)明特征2，在該特征中使用了特定量的光敏細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料(例如野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì))與更高光敏性細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料(例如細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體D96N)的組合，該單據(jù)在未曝光狀態(tài)下具有相同顏色的均勻區(qū)域(圖2)。替代不敏感的細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的，還可以使用具有相同顏色的合適染料。如果借助照相復(fù)印機(jī)3復(fù)制所述單據(jù)，由于在復(fù)制過程中用光照射，光敏性細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料比周圍具有更低感光度的材料更強(qiáng)地被漂白。結(jié)果是復(fù)制品4將顯示低級安全特征5，在該特征中將永久保持其不同顏色。由此可以清楚地辨認(rèn)出該復(fù)制品是復(fù)制品。
實施例3后處理，輔助物質(zhì)和應(yīng)用方法a)其后的交聯(lián)底材帶有干燥的由基材和細(xì)菌視紫紅質(zhì)組成的光致變色層，在此底材上施加40％的戊二醛溶液15分鐘。然后用水沖洗該戊二醛溶液。通過這樣的處理光致變色層被賦予不溶于水的性能。
b)光化學(xué)反應(yīng)將10mg紫膜(BR-D96N)細(xì)細(xì)地分散到4ml可紫外固化的油墨(Schmitt公司的IFS3000)中。用刮刀涂覆該混合物之后，在紫外光下進(jìn)行過夜固化。
c)應(yīng)用絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷的原理是多孔印刷(porous printing)，類似于掩膜技術(shù)。印刷板由設(shè)有油墨不能滲透的阻擋層的網(wǎng)眼織物組成。印刷花紋一直是開敞的狀態(tài)。用刮刀刷涂充滿油墨的絲網(wǎng)來進(jìn)行印刷。在該過程中，油墨被轉(zhuǎn)移到以下的底材上。在一整在攪拌下，將100mg/ml顏料(野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì))加入到7.2％PVA溶液(Mowiol 56-98型)中制備絲網(wǎng)印刷油墨。當(dāng)其流變學(xué)性能與標(biāo)準(zhǔn)樣品一致時，可以在傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷中用所得混合物進(jìn)行印刷。
膠印在50℃，將1g紫膜(BR-D96N)攪拌加入到5ml無顏料的油墨(Schmitt，IUF01)中。可用由此獲得的混合物進(jìn)行通常的膠印技術(shù)印刷。
d)機(jī)械保護(hù)層壓含細(xì)菌視紫紅質(zhì)并被施加到底材上的光致變色混合物被一種帶有GHQ-120TR型薄膜腔(film pouch)的熱層壓機(jī)(GPM，Mylam9)層壓，所用溫度范圍是90-140℃。
e)輔助物質(zhì)防止起泡在50℃下將PVA(型號Mowiol 56-98，68mg/ml)溶于水中。將凍干形式的紫膜加入到該混合物中，由此獲得11mg/ml的濃度。在室溫下，將1-辛醇(1％v/v)攪拌加入到該混合物中。在涂覆油墨時形成氣泡方面，這樣獲得的混合物具有改進(jìn)的性能。
防止紫外輻射為了保護(hù)光致變色顏料，將混合物與以下一種濃度為1-30％，優(yōu)選3-10％W/W的紫外吸收劑或其衍生物混合二苯甲酮，羥基萘醌，苯基苯并噁唑，肉桂酯，磺酰胺，氨基苯甲酸酯。
實施例4一種使用的單據(jù)，例如鈔票，已設(shè)有含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的安全性標(biāo)記。在曝光時，安全性標(biāo)記的顏色從紫色變?yōu)辄S色。短時間后(約30-60秒)和/或用藍(lán)光波長范圍的光曝光后，原有的紫色重新出現(xiàn)。這種類型的使用單據(jù)將可防止被違法復(fù)制或偽造。
實施例5類似于實施例4。但是用藍(lán)光波長范圍的光曝光，使顏色從黃色變?yōu)樽仙Ｆ毓夂?，由于環(huán)境光使原有顏色重現(xiàn)。
實施例6設(shè)有紫色帶的單據(jù)，如合同。用兩種掩膜雙重印刷得到該色帶，這兩種掩膜的表現(xiàn)類似于正性和負(fù)性。使用兩種掩膜使得可以使用兩種光敏性不同的油墨制品。當(dāng)用白光曝光時，光敏性更強(qiáng)的層的顏色從紫色變?yōu)辄S色，而另一層的顏色如果不是不變，也就是僅稍微改變。這就導(dǎo)致一種顏色反差。由此可以從原先均一區(qū)域突出一個單詞(例如原始的)或任何其它符號和/或圖標(biāo)順序。
實施例7類似于6，但是在此后可被層壓的普通紙上或相紙上印刷。將其附著到具有品牌的物品(衣物，如牛仔或類似的)或?qū)⑵涮砑拥骄哂衅放频奈锲飞希梢杂盟鰡螕?jù)保證所述具有品牌的物品的真實性，因此防止被盜版。
實施例8為了防止單據(jù)被非法復(fù)制，用如6的方式，用兩種掩膜產(chǎn)生表面上同色的區(qū)域。在復(fù)制中，一部分同色區(qū)域發(fā)生色變，因此通過不同色區(qū)域標(biāo)記出復(fù)制品。
權(quán)利要求
1.一種將光致變色油墨施加到物品上保護(hù)物品真實性的方法，該方法包括使用這樣的光致變色油墨，該油墨含有至少一種作為光致變色部分的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，當(dāng)用可見光波長范圍的光照射時，該變體發(fā)生視覺上可檢測的并可逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)變化，可用作真實性檢測的低級安全特征，而且除了該低級安全特征之外，該油墨還具有一種或多種僅能通過儀器分析檢測而不能用視覺檢測的高級安全特征。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體從以下變體中選取；功能性變體，序列變體、衍生變體，發(fā)色變體，同位素變體或/和自旋標(biāo)記變體。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所用的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體具有以下特征a)與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)相比，形成紫膜形式的蛋白質(zhì)所需要的區(qū)域不變，b)與野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)相比，多肽鏈的環(huán)或/和C端或/和N端含有至少一個氨基酸變換，其中變換包含缺失，添加，插入或/和替代，這些氨基酸變換不改變細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色性能，該性能是由光致變色區(qū)域決定的。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于使用這樣的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，在該變體中在C端添加了至少一個氨基酸。
5.如權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體含有至少一個半胱氨酸。
6.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于所用細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體的光循環(huán)不同于野生型的光循環(huán)，且其初始顏色也不同于野生型的初始顏色。
7.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于所用BR變體從D36C，D96N和D85N中選取。
8.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于光致變色油墨包含另一聚合分子。
9.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于使用這樣的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體，其中聚合分子偶聯(lián)到細(xì)菌視紫紅質(zhì)上。
10.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于聚合分子是多肽，在合適的情況下，該多肽具有非肽部分。
11.如權(quán)利要求9的方法，其特征在于聚合分子包含核酸或/和其衍生物，在合適的情況下，它們具有非核酸部分。
12.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于用合適的擴(kuò)增反應(yīng)檢測與細(xì)菌視紫紅質(zhì)偶聯(lián)的核酸和/或其衍生物。
13.如權(quán)利要求12的方法，其特征在于確定了擴(kuò)增產(chǎn)物的序列。
14.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于光致變色制品包含至少兩種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體或/和一種具有至少兩個修飾的細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。
15.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于進(jìn)一步使用輔助物質(zhì)a)用于防止起泡和改進(jìn)潤濕性能?；?和b)用于使油墨材料微囊化和保護(hù)其不受到紫外線的損害，以改進(jìn)其穩(wěn)定性，或/和c)用于影響細(xì)菌視紫紅質(zhì)材料的吸收光譜，以改進(jìn)可視的光學(xué)印象。
16.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于進(jìn)一步使用基材通過如下方式連接光致變色材料a)物理摻雜，或/和b)共價偶聯(lián)到基材上，或/和d)交聯(lián)。
17.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體被細(xì)細(xì)地分散在可用紫外光固化的顏料中，并且用紫外光輻射進(jìn)行交聯(lián)。
18.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于光致變色制品本身或已涂覆了油墨的輔助底材被施加到物品上。
19.如上述任一權(quán)利要求的方法，其特征在于兩個尤其是相鄰的區(qū)域A和B被施加到待被標(biāo)記的物品上，第一區(qū)域A用含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的光致變色制品標(biāo)記，在第二區(qū)域B提供有非光致變色染料，該染料在未曝光狀態(tài)下的光譜發(fā)射與第一區(qū)域相同，但是在曝光后，該染料顯示出的發(fā)射與第一區(qū)域相比是不同的。
20.如上述任一權(quán)利要求的方法，其中兩個尤其是相鄰的區(qū)域A和B被施加到待被標(biāo)記的物品上，用含細(xì)菌視紫紅質(zhì)的第一光致變色制品標(biāo)記第一區(qū)域。而在第二區(qū)域提供有第二光致變色制品，該第二光致變色制品的光敏性與第一光致變色制品的不同，使得在未曝光狀態(tài)下第二區(qū)域的光譜發(fā)射與第一區(qū)域的相同，但是在曝光后，第二區(qū)域顯示出的發(fā)射與第一區(qū)域的相比是不同的。
21.一種光致變色油墨，其特征在于其含有至少一種細(xì)菌視紫紅質(zhì)變體。
22.依據(jù)權(quán)利要求1到20之任一項的方法標(biāo)記的物品。
23.一種將光致變色油墨施加到物品上保護(hù)物品真實性的方法，該方法包括使用這樣的光致變色油墨，其含有作為光致變色部分的野生型細(xì)菌視紫紅質(zhì)，當(dāng)用可見光波長范圍的光照射時，該細(xì)菌視紫紅質(zhì)發(fā)生視覺上可檢測的并可逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)變化，可用作為真實性檢測的低級安全特征，而且該油墨還含有結(jié)合水或/和降低質(zhì)子利用率的輔助物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于物品光致變色標(biāo)記和/或保護(hù)物品真實性的方法和制品。根據(jù)本發(fā)明,細(xì)菌視紫紅質(zhì)和由其得到的制品被施加到物品上。優(yōu)選在所述制品中將低級安全特征和高級安全特征組合使用。
文檔編號B44F1/12GK1347371SQ00805663
公開日2002年5月1日 申請日期2000年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者諾貝特·漢普, 阿訥·瑟茨 申請人:諾貝特·漢普