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用于組裝兩個(gè)表面、或一個(gè)表面與感興趣的分子的方法

文檔序號(hào):3767000閱讀:503來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:用于組裝兩個(gè)表面、或一個(gè)表面與感興趣的分子的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及預(yù)粘附表面的領(lǐng)域以及涉及組裝和粘合方法。它使得能夠通過(guò)在兩種 材料之間或在一種材料和分子之間的直接接觸來(lái)進(jìn)行組裝。在兩種材料的情況下,涂層材 料通過(guò)直接接觸(沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的“粘接劑”)而與第一材料起反應(yīng)。本發(fā)明尤其可以用于在給定表面上粘合或固定通過(guò)剝離加以分離的碳或石墨烯 納米管。本發(fā)明還能夠?qū)崿F(xiàn)在給定表面上固定金屬顆粒、聚合物、有機(jī)分子、大分子、以及尤 其是生物分子。在后一種情況下,本發(fā)明提出新型生物傳感器,該生物傳感器包括如利用本 發(fā)明的方法獲得的粘附面,其上固定有一種或多種相同或不同的成分,所述成分選自肽、多 肽、蛋白質(zhì)如酶、核酸、抗體或抗體片段、多糖、細(xì)胞和細(xì)胞碎片。本發(fā)明還涉及各種表面的使用,以及尤其是適當(dāng)選擇的涂飾劑(coating finishes)的應(yīng)用,以便能夠在經(jīng)涂布的表面上容易地和重現(xiàn)地組裝各種材料或分子。
背景技術(shù)
微電子學(xué)涉及在微米尺度的電子元件的研究和制造。這些元件制造自半導(dǎo)體材料 和礦物質(zhì),例如硅,其中借助于各種技術(shù),包括光刻法。此技術(shù)能夠?qū)⒃S多電子功能低成本 集成到同一片硅(或任何其它半導(dǎo)體)上。如此制得的電路稱作“芯片”或“集成電路”。然 而,隨著制造技術(shù)的發(fā)展,元件的尺寸持續(xù)減小。在亞微米尺度上,大大擴(kuò)增了以前不重要 的人工制品。信號(hào)傳輸延遲基本上是由于有源元件的寄生(spurious)互連能力而不是由 于在越過(guò)這些元件時(shí)的延遲。因此研究人員和工程師的目標(biāo)是使用新的設(shè)計(jì)方法以通過(guò)改 善元件的大小和成本、傳輸速度以及電力消耗來(lái)限制這些作用。因此,有必要發(fā)現(xiàn)新的制造材料和技術(shù),以減小元件的尺寸并從而覆蓋納米范圍。 此范圍是有機(jī)分子的范圍。分子電子學(xué)的主要例證是碳納米管。這種材料近年來(lái)已是相當(dāng) 多的科學(xué)出版物的來(lái)源。碳納米管是一種特定的晶體結(jié)構(gòu)、具有中空和偶爾封閉的管狀,并 由以六角點(diǎn)陣規(guī)則排列的碳原子構(gòu)成。碳納米管能夠在迄今從未達(dá)到的微型化水平上生產(chǎn)晶體管。不幸的是,在它們的 制造期間,獲得了導(dǎo)電納米管和半導(dǎo)體納米管,而僅后者具有有利的性能。將獲得的納米管 分類以回收半導(dǎo)體納米管的需要已揭示了對(duì)碳納米管的選擇。這涉及使用石墨薄片或石墨 烯。這種新途徑處于全面發(fā)展中。石墨烯通常被描述為開(kāi)口式納米管。石墨烯原來(lái)是高組 織相石墨(HOPG)的僅有成分,其可以表示為石墨烯多片結(jié)構(gòu)。困難在于從一塊HOPG或包 含數(shù)千薄片的石墨成功獲得石墨烯。最常用的技術(shù)示出在圖1中,其包括通過(guò)粘合劑裂解 來(lái)剝落或剝離HOPG或石墨的塊。石墨烯是特別有利的,因?yàn)樗谝粋€(gè)方向是導(dǎo)電的而在另一個(gè)方向則是半導(dǎo)電 的。因此所有石墨烯是潛在可用的。于是,僅剩下沿著正確的軸插入電氣接線。此方法已 經(jīng)被掌握。然而,必須將石墨烯固定在表面上以加以使用。目前,商業(yè)粘接劑用于這種固 定。這些方法導(dǎo)致形成厚度可變和厚度控制不佳的粘接劑層。除此之外,在剝離過(guò)程中遇 到的強(qiáng)機(jī)械約束經(jīng)常反映為石墨烯薄片中的撕裂或折疊。還易于發(fā)生與表面的完全分離。5另外,石墨烯的粘附是借助于本身不良受控的物理吸附機(jī)制。粘接劑被定義為一種產(chǎn)品,其尤其通過(guò)粘附能夠?qū)⒉牧线B在一起。因此粘附是這 樣的狀態(tài),其中借助于界面力將兩個(gè)表面保持在一起。通過(guò)配制若干種組分來(lái)獲得粘接劑, 其中上述組分各自提供一種或多種技術(shù)功能,并且基體樹脂影響粘接劑的命名。粘接劑的使用條件(流變性、表面的潤(rùn)濕性等)和組裝體的最終性能尤其與粘接 劑的固有特性有關(guān),但還與配方助劑如增塑劑、表面活性劑、填料等;組裝體的設(shè)計(jì)(接頭 的幾何形狀);表面的制備和實(shí)施參數(shù)有關(guān)。并不存在通用粘接劑,但確實(shí)存在幾十種粘接 劑家族。為了克服此問(wèn)題,在國(guó)際專利申請(qǐng)WO 03/080748中已提出了使用電接枝。該方法 使得能夠通過(guò)電接枝將宏觀物體固定到導(dǎo)電或半導(dǎo)電的表面上,其中使用電解液,該電解 液包含溶解的顆粒或乳化形式的至少一種由宏觀結(jié)構(gòu)部分構(gòu)成的宏觀物體,其中宏觀結(jié)構(gòu) 部分用至少一種電活性基團(tuán)加以功能化,其中電活性基團(tuán)能夠?qū)е滤龊暧^物體電接枝到 表面上。通過(guò)溶液的電解來(lái)進(jìn)行接枝,其中使用涂布的導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的表面作為工作電 極,以通過(guò)所述溶液的電解還原或電解氧化,在所述表面上產(chǎn)生宏觀物體或其縮合產(chǎn)物的 接枝涂層。然而,此方法仍然限于導(dǎo)電或半導(dǎo)電的表面并且它還需要在待接枝的物體的表 面上存在特定基團(tuán)。在微電子學(xué)領(lǐng)域,硅烷通常借助于雙官能團(tuán)分子的化學(xué)接枝用于改變表面,其導(dǎo) 致表面和物質(zhì)之間的強(qiáng)鍵。然而,這些化合物的化學(xué)反應(yīng)性較低并且需要通常超過(guò)100°c的 退火以首先在表面上固定硅烷,同時(shí)形成然而仍容易水解的硅氧烷鍵,以及隨后的涂層。通過(guò)電子絡(luò)合,然后光反應(yīng),重氮樹脂已用于在各種材料的表面上形成多層的 酶或多層的聚金屬氧酸鹽[Materials Letters, 58, 2004, 3441-3446 以及 Electrochim. Acta. 49,2004,4777-4786]。此方法仍然是受到限制的,因?yàn)樗枰谝练e在表面上的物 質(zhì)和重氮樹脂之間存在電子相互作用。此外,它似乎并不允許與表面接枝。在生物傳感器領(lǐng)域,已開(kāi)發(fā)了各種各樣的分析系統(tǒng)。這些生物傳感器可以使用酶、 蛋白質(zhì)、抗體、核酸、多糖或活細(xì)胞,并連同電化學(xué)、光學(xué)、壓電、磁或熱傳感器(transducer, 變換器)。生物傳感器是測(cè)量?jī)x器,其旨在檢測(cè)經(jīng)常為復(fù)雜樣品中的分子。借助于生物受 體,進(jìn)行分子識(shí)別的關(guān)鍵階段,其中生物受體通常是固定的生物成分,并形成敏感層。在分 子識(shí)別期間,信號(hào)會(huì)直接或間接反映靶分子的存在。信號(hào)可以是光子的發(fā)射、反應(yīng)產(chǎn)物的出 現(xiàn)、或質(zhì)量、PH或電性能的變化。第二階段(稱作轉(zhuǎn)導(dǎo)/擴(kuò)增階段)的作用是收集并將信 號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電流。于是,可以以數(shù)值形式來(lái)獲取和處理數(shù)據(jù),其是數(shù)據(jù)采集與處理的 第三階段。生物傳感器的運(yùn)作的成功密切與構(gòu)成生物傳感器的各組成部分(載體、固定方 法以及檢測(cè)/轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng))之間的令人滿意的協(xié)同作用密切相關(guān)。通用術(shù)語(yǔ)“生物芯片”包括一組分析裝置,其技術(shù)部分地來(lái)自針對(duì)生物傳感器作出 的開(kāi)發(fā)研究。生物芯片包括若干識(shí)別組件,通常并排排列,并具有或多或少的高密度。因 此,少量的生物分子被固定在小尺寸的表面上(從幾毫米至幾厘米),從而能夠測(cè)量小容積 的樣品(從幾納升至幾微升)。具體地說(shuō),生物芯片的工作原理是基于生物傳感器的工作 原理,并且除集成系統(tǒng)方法以外還涉及微型化和并行化的概念。通常,生物成分以點(diǎn)的形式 排列,并平行于載體表面加以排列。存在各種類別的生物芯片,包括DNA生物芯片和蛋白質(zhì) 生物芯片,并補(bǔ)充以肽和糖生物芯片。在每個(gè)類別中,所期望的用途可以是不同的。可以設(shè)6想,定量檢測(cè)在復(fù)雜樣品中靶分子的存在(測(cè)定),或研究生物分子與以點(diǎn)形式固定的一組 分子的相互作用(篩查)。載體以及待固定的生物分子的性質(zhì)會(huì)影響要使用的固定方法。通常,將使用的檢 測(cè)方法會(huì)影響載體本身的選擇。因此,相對(duì)于檢測(cè),可以區(qū)分“主動(dòng)”載體和“被動(dòng)”載體。 “主動(dòng)”載體是導(dǎo)電材料,用于電化學(xué)檢測(cè)和/或固定(安培法、阻抗、電化學(xué)發(fā)光),或是旋 光的(CCD, [Mallard et al.,2005,Biosensors&Bioelectronics,20,1813-1820])??梢园凑账婕暗南嗷プ饔玫奶匦詠?lái)分類已描述和證實(shí)的固定方法。在現(xiàn)有方法 中有(i)固定而沒(méi)有涉及吸附的共價(jià)接枝,( )截留在凝膠或聚合物中,并涉及低能鍵(疏 水或靜電型、或機(jī)械保留在網(wǎng)絡(luò)中),(iii) “共價(jià)”固定,其中“耦合”化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致在生物 分子和載體之間形成共價(jià)鍵。吸附是用于固定生物成分的最簡(jiǎn)單的方法。它涉及載體和生物分子之間的低能量 相互作用。用化合物如甲基硅烷、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚酰亞胺、硫代硅烷、環(huán)氧硅 烷、聚乙二醇硅烷、氨基硅烷、瓊脂糖以及烷硫醇表面改性的許多載體的吸附能力取決于待 固定的蛋白質(zhì)的疏水性程度。其它材料也可以直接用于通過(guò)吸附的固定,如聚偏氯乙烯、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚二甲基硅氧烷、尼龍、帶電尼龍、硝化纖維素或納米多孔硅。表面 經(jīng)聚賴氨酸、聚烯丙基胺鹽酸鹽或聚苯乙烯磺酸鈉加以改性的載體的使用使得能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng) 由靜電力的吸附。以各種方式使用了這些截留方法,這些方法包括封裝、保留在凝膠或聚合物中或 共交聯(lián)。使用的聚合物可以是聚乙烯衍生物、聚乙二醇、葡聚糖或氨基葡聚糖。它們可以是 可光聚合的、或可替換地可電聚合的,如聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺。通過(guò)在感興趣的蛋白質(zhì) 和中性蛋白質(zhì)(通常為BSA(牛血清白蛋白))之間并在存在偶聯(lián)劑(通常為戊二醛)的條 件下進(jìn)行共交聯(lián)。這些截留方法通常使得可以增加每單位面積的帶電蛋白質(zhì)。親和固定利用了識(shí)別的自然屬性和某些分子相互作用的自然屬性。鏈霉親合素/ 生物素耦合主要用于這種類型的非共價(jià)固定,這是由于在上述兩種物質(zhì)之間非常強(qiáng)的親和 力(Kd = I(T15M)。此方法包括在載體表面上固定鏈霉親合素(同源四聚體蛋白)或生物 素。然后借助于接觸預(yù)先已用生物素或用鏈霉親合素標(biāo)記的蛋白質(zhì)或另一種分子來(lái)間接進(jìn) 行上述固定。還可以利用這種鏈霉親合素/生物素耦合的強(qiáng)親和力以固定較大尺寸的顆粒 (直徑為Iym的聚苯乙烯珠)。后一種技術(shù)使得可以借助于結(jié)合至載體并用生物素活化 的鏈霉親合素珠,來(lái)增加每單位面積固定的生物材料的量??梢允褂闷渌鞍踪|(zhì)如A和G 蛋白,這是由于例如它們具有與抗體的特異性相互作用的性能。這種類型的生物劑通常被 吸附到聚二甲基硅氧烷的表面上或通過(guò)與戊二醛的預(yù)耦合被吸附在各種親水性聚合物中 (聚乙烯亞胺、葡聚糖、聚乙烯醇、氨基葡聚糖以及3-氨基丙基三乙氧基硅烷)。用于改性表面的化學(xué)方法用來(lái)共價(jià)固定蛋白質(zhì)和核酸。在這種情況下,載體應(yīng)在 表面上具有反應(yīng)化學(xué)基團(tuán)如羥基基團(tuán)、胺基團(tuán)、醛基團(tuán)、環(huán)氧基團(tuán)、羧基基團(tuán)、疊氮基團(tuán)、炔 基團(tuán)、腙基團(tuán)或硫醇基團(tuán),以進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。導(dǎo)致在載體和生物分子之間共價(jià)偶聯(lián)的方法基 本上取決于所使用的基質(zhì)的性質(zhì)。根據(jù)用作載體的材料,存在各種方法。通常通過(guò)使用硅烷化學(xué)性能來(lái)改性玻璃。導(dǎo)致形成自組裝單層(SAM)的方法是優(yōu) 選的。這些技術(shù)包括產(chǎn)生單層的烷基硅烷化合物,其會(huì)功能化玻璃表面。這些硅烷在它們的 末端具有能夠與生物劑產(chǎn)生共價(jià)鍵的官能團(tuán),這樣的官能團(tuán)可以是例如胺、羧酸、醛、羥基、硫醇、馬來(lái)酰亞胺或琥珀酰亞胺酯官能團(tuán)。在金屬中,在用氨基硅烷進(jìn)行化學(xué)改性以前,鉬可以被預(yù)氧化。為了使用金表面,導(dǎo)致形成自組裝單層(SAM)的方法是優(yōu)選的。這些技術(shù)包括產(chǎn) 生單層的硫醇化合物,其會(huì)功能化金表面。于是功能化的金表面具有一些性能,其取決于鏈 長(zhǎng)和取決于在它們的末端可獲得的官能團(tuán)。因此,根據(jù)所期望性能來(lái)選擇沉積的脂質(zhì)通 過(guò)吸附、共價(jià)偶聯(lián)或電化學(xué)傳導(dǎo)來(lái)固定。為了開(kāi)發(fā)用于SI^R測(cè)量的載體,主要使用了兩種技 術(shù)單獨(dú)硫醇的化學(xué)作用,以及攜帶葡聚糖型聚合物的硫醇的化學(xué)作用。在硫醇化學(xué)作用的 情況下,化學(xué)處理金表面以用單層的胺-烯烴硫醇加以功能化,然后其用來(lái)將生物分子共 價(jià)固定于載體。這種技術(shù)已使得能夠開(kāi)發(fā)通過(guò)sra成像(srai)來(lái)檢測(cè)的生物芯片,其中使 用固定的寡核苷酸、固定的低分子量蛋白質(zhì)以及固定的碳水化合物。涉及葡聚糖型聚合物 的固定還廣泛用于在金載體上固定生物分子,以用于SPR。此技術(shù)是由Biacore 公司使用 的一種技術(shù)。此技術(shù)包括使用胺化的或氧化的(羧酸)葡聚糖聚合物以借助于與其的共價(jià) 偶聯(lián)來(lái)固定生物分子。碳基的表面,更特別地基于玻璃化碳的表面,可以被電化學(xué)氧化,以在表面上產(chǎn)生 活性氧化的官能團(tuán)。所需要的條件是酸性介質(zhì)、以及氧化電位(+1.6V vs-SCE)。于是出現(xiàn) 在表面上的羧基官能團(tuán)可以參與羰基/伯胺型的偶聯(lián)反應(yīng),尤其是借助于交聯(lián)劑單獨(dú)的 乙二胺,或乙二胺之后接著使用戊二醛。這些方法已用于固定DNA鏈、寡核苷酸探針以及 酶。Affymetrix 公司使用了光刻技術(shù),其能夠原位合成共價(jià)固定于石英芯片 (IXlcm)表面的核苷酸探針。要做到這一點(diǎn),順序地進(jìn)行化學(xué)偶聯(lián)反應(yīng)步驟,以及連同去保 護(hù)步驟。借助于光刻技術(shù),這些去保護(hù)步驟靶向芯片的區(qū)具有適當(dāng)孔徑的掩模使得能夠?qū)?所選的寡核苷酸進(jìn)行去保護(hù)以便于耦合。該方法使得可以產(chǎn)生攜帶多達(dá)1. 3百萬(wàn)個(gè)鏈(總 計(jì))的芯片,其可以表示多達(dá)10000個(gè)不同的序列點(diǎn)。聚二甲基硅氧烷(PDMS)型的載體也可以用于共價(jià)固定。所使用的化學(xué)作用涉及 與用于玻璃上的相同方法在氧化步驟以后,借助于氧等離子體法、或借助于在酸性介質(zhì)中 使用過(guò)氧化氫的方法,將硅烷化學(xué)性能施加于PDMS。這種類型的改性載體已能夠最終用一 層生物素加以功能化。在PDMS氧化(在酸性介質(zhì)中)和硅烷化以后,使得PDMS已能夠共 價(jià)接枝分子諸如蛋白質(zhì)、肽或寡核苷酸。稱作生物分子的“電尋址”的技術(shù)是近年來(lái)的固定方法。首先,用可電聚合單元改 性生物分子。通過(guò)將電化學(xué)勢(shì)施加于絲網(wǎng)印刷石墨電極微陣列的點(diǎn),將改性的生物分子電 尋址到點(diǎn)。歷史上,借助于電尋址的固定是隨著對(duì)導(dǎo)電聚合物進(jìn)行的研究而出現(xiàn)的最近技 術(shù)。根據(jù)定義,這些導(dǎo)電聚合物是通過(guò)電解還原或電解氧化產(chǎn)生自溶液中的單體的聚合物 結(jié)構(gòu)。聚合膜具有來(lái)自電子高遷移率的導(dǎo)電性能,這是由于沿著聚合鏈的C = C鍵的共軛。 使用聚吡咯膜的第一生物傳感器是基于在溶液中在吡咯電聚合的過(guò)程中酶的截留。此技術(shù) 利用吡咯和/或其衍生物形成不溶性膜、并吸附到電極表面上的能力。在這種類型的系統(tǒng) 中,聚合物不僅作為酶的固定基質(zhì),而且使得能夠?qū)㈦娮訌拿缚焖賯鬏數(shù)诫姌O。目前,使用 這些導(dǎo)電聚合物(eletropolymers)的固定系統(tǒng)基本上伴隨電流檢測(cè)。所使用的聚合物具 有不同性質(zhì)聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔、聚亞苯基(polyphenylene)或聚噻吩。
在這些系統(tǒng)中,可以區(qū)分兩種主要類型的涉及導(dǎo)電聚合物的固定。首先,在電聚合 過(guò)程中生物分子的“機(jī)械”截留,其可有效用于高分子量分子如蛋白質(zhì),以及第二,吡咯型的 單體與用吡咯單元功能化的生物分子的共聚合。后一種固定更有效用于固定“小”生物分 子如寡核苷酸或多肽,但也可以用于高分子量分子。借助于這種技術(shù),已將氧化酶型的酶固定在導(dǎo)電聚合物膜中聚苯胺、聚吲 哚、聚吡咯以及聚(鄰苯二胺)。通過(guò)電尋址,已將酶,尤其是轉(zhuǎn)化酶,固定在聚吡咯/ PMMA-共-PMMT的共聚物(聚甲基丙烯酸甲酯-共-聚甲基噻吩基甲基丙烯酸酯的共聚物) 的混合膜中。類似地,通過(guò)截留在玻璃碳電極表面的電生成的聚噻吩膜中,固定酪氨酸酶。 這種在電聚合期間截留生物分子的方法還已描述用于生產(chǎn)免疫受體。最近,這種類型的固 定已用于在叉指式微電極表面上的聚吡咯中產(chǎn)生若干種電尋址抗體的點(diǎn)。還涉及這些導(dǎo)電聚合物的第二固定方法是基于單體和用該單體的衍生物功能化 的生物分子的共電聚合。此方法更常用于小分子,并且導(dǎo)致生物分子共價(jià)固定在聚合物中, 其可以避免釋放問(wèn)題(解吸...)。因此,用吡咯功能化的氨基酸和二肽已被共電聚合在吡 咯膜中。利用這種相同的共電聚合方式,生物素衍生物已被電尋址在玻璃碳電極表面上的 聚二咔唑膜中。于是,該載體能夠固定抗生物素蛋白-多酚氧化酶復(fù)合物,從而能夠通過(guò)安 培法來(lái)檢測(cè)L-和D-去甲腎上腺素。此外,50 μ mX 50 μ m的48個(gè)金電極的網(wǎng)絡(luò)各自用作 共聚寡核苷酸和吡咯的電尋址的基礎(chǔ),其中使用5’ -修飾有吡咯的鏈。這種直接固定方法 還用于生產(chǎn)DNA生物芯片?;谶@種固定方法并借助于吡咯衍生物的共電聚合,也已獲得 用多肽改性的微電極。這種經(jīng)由電尋址進(jìn)行固定的方法還用于在金表面上產(chǎn)生點(diǎn),用于通 過(guò)表面等離子體共振成像(SPRi)進(jìn)行的測(cè)量。因此,寡核苷酸的吡唑衍生物已被共電聚合 在Icm2的用于SPRi的金芯片的表面上。然后借助于“針-電測(cè)定點(diǎn)位”系統(tǒng),進(jìn)行沉積各 種敏感層的步驟。相同方式還開(kāi)發(fā)用于蛋白質(zhì)的固定。這些用于在金上通過(guò)“針-電測(cè)定點(diǎn)位”進(jìn)行電尋址的系統(tǒng)已使得可以形成吡 咯-蛋白質(zhì)、卩比咯-寡核苷酸以及吡咯-肽的不溶性膜的點(diǎn),使得可以進(jìn)行SPRi測(cè)量,并且 性能相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)固定系統(tǒng)的性能。在金上間接電尋址的新方法使用了用暴露對(duì)苯二酚單酯 官能團(tuán)的單層功能化的金電極的網(wǎng)絡(luò)。在溶液中,通過(guò)電解氧化來(lái)觸發(fā)氨基-生物素接枝 到這些官能團(tuán)上。也已使用了絲網(wǎng)印刷電極的網(wǎng)絡(luò),以開(kāi)發(fā)用于固定電化學(xué)尋址的蛋白質(zhì) 的方法。因此,借助于電聚合膜可以獲得的敏感層的調(diào)色板相當(dāng)大,并且可以用于蛋白質(zhì)、 抗體或寡核苷酸的固定。如此制得的生物傳感器/生物芯片還使得能夠進(jìn)行光學(xué)和電化學(xué) 檢測(cè)。目前,幾乎沒(méi)有開(kāi)發(fā)通過(guò)基于重氮鹽的電解還原的生物分子的電尋址來(lái)進(jìn)行的 生物分子固定。這種方法是基于[Delamar,M. et al.,1992,Journal of The American Chemical Society, 114, 5883-5884]介紹的芳基重氮鹽的特定接枝性能(a)重氮鹽可以在NaNO2的酸性溶液中由苯胺衍生物形成;(b)然后這種重氮鹽可以被電還原以導(dǎo)致氮的釋放并導(dǎo)致形成高反應(yīng)性的芳基自 (c)這種自由基被接枝到電極的表面,這提供了其電解還原所需要的電子。C-X型 的共價(jià)鍵形成,其中X可以是金、鈷、鎳、鋅、ITO(氧化銦錫膜)、鉬、銅、石墨、金剛石或硅。 最近,通過(guò)電沉積用馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)預(yù)改性的重氮鹽,已獲得一種活化層。如此獲得的層可9以隨后用包含自由硫醇官能團(tuán)的生物劑或分子加以功能化。重氮鹽的電尋址首次用于玻璃碳電極上,以間接固定酶。然后使用電接枝反應(yīng)以 功能化整個(gè)玻璃化碳表面,從而獲得一層乙酸苯酯。此方法用來(lái)使得表面衍生化以通過(guò)葡 萄糖氧化酶的化學(xué)偶聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)共價(jià)接枝。因此,這是電尋址的間接方法。還使用了對(duì)苯胺衍 生物的重氮化反應(yīng),以接枝生物素單層。然后重氮化生物素-苯胺共軛物以形成生物素-芳 基重氮衍生物,接著通過(guò)電解還原被接枝到絲網(wǎng)印刷碳電極的表面上。因此,電極的表面變 成鏈霉親合素的共價(jià)附著的點(diǎn)。此表面使得能夠固定生物素化堿性磷酸酶。已開(kāi)發(fā)了用于 辣根過(guò)氧化物酶(HRP)的直接電尋址方法。經(jīng)由碳二亞胺,進(jìn)行4-羧基苯基重氮和HRP之 間的耦合,然后將HRP-芳基重氮能手(ad印t)電尋址到玻璃碳電極上。這導(dǎo)致形成共價(jià)固 定的HRP的敏感層,其使得能夠通過(guò)循環(huán)伏安法來(lái)檢測(cè)過(guò)氧化氫??梢栽O(shè)想,將該方法擴(kuò)展 到各種各樣的載體,在其上,已表明,芳基重氮可以被接枝,如鐵、鉬、鈷、鎳、鋅、銅、金、ITO 以及硅。最近,用馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)預(yù)改性的重氮鹽已用DNAss加以功能化[Harper,J. C. et al.,2008,Langmuir,24,2206-2211],然后成功地被電尋址。通過(guò)吸附進(jìn)行固定的主要缺點(diǎn)是生物分子的實(shí)質(zhì)上的系統(tǒng)的和不受控制的解吸, 其原因在于,在分子和載體之間相互作用的能量對(duì)介質(zhì)的PH和離子強(qiáng)度的變化是敏感的。 例如,在對(duì)復(fù)雜介質(zhì)如天然樣品進(jìn)行測(cè)定期間,可以發(fā)生這種現(xiàn)象。在固定在載體上之前,經(jīng)由預(yù)改性表面的活化、或經(jīng)由生物物體或生物活性分子 的修飾,來(lái)進(jìn)行生物物體或生物活性分子的共價(jià)固定。通常在不相容于生物媒介的介質(zhì)中 進(jìn)行這些活化步驟,并導(dǎo)致副產(chǎn)物的形成,其可以導(dǎo)致在測(cè)量期間的偏差。通常,若干成本 高的純化步驟是必要的,以獲得可使用的生物芯片。生物物體或生物活性分子的修飾可以 導(dǎo)致后者活性的喪失。另外,修飾通常并不以受控方式發(fā)生并且它們的研究仍然是漫長(zhǎng)且 成本高的,尤其是在有大量待修飾物體存在的條件下。用于共價(jià)固定的方案的類型還取決 于用于生物芯片和用于設(shè)想的檢測(cè)模式的基質(zhì)或載體。因此真正需要一種有效方法,其基于共價(jià)型的結(jié)合來(lái)粘附任何類型的表面和物質(zhì) 如另一表面,如石墨烯或碳納米管的表面、或分子如可以用于生物傳感器中的分子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以解決上述技術(shù)問(wèn)題和缺點(diǎn),因?yàn)樗婕巴匡梽┩扛驳谋砻?(finish-coated surfaces)、用于制備它們的方法以及它們用于任何其它表面的應(yīng)用,因 而使得可以實(shí)現(xiàn)兩種材料之間的粘附,其中之一具有活性表面,或?qū)崿F(xiàn)這樣的活性表面和 感興趣的分子之間的粘附,以固定它們。更具體地說(shuō),本發(fā)明涉及用于組裝第一表面的至少一個(gè)區(qū)與第二表面的至少一個(gè) 區(qū)或與感興趣的分子的方法,該方法包括這樣的步驟,該步驟包括使所述第一表面的所述 區(qū)接觸所述第二表面的所述區(qū)或接觸所述感興趣的分子,所述第一表面的所述區(qū)具有至少 一種自由基(radical)和/或離子物質(zhì)。在本發(fā)明的范圍內(nèi),第一表面可以稱作“活性表面”。因此,術(shù)語(yǔ)“第一表面”和“活 性表面”是等效術(shù)語(yǔ)。在本發(fā)明的范圍內(nèi),第二表面可以稱作“涂層表面”。因此,術(shù)語(yǔ)“第二表面”和“涂 層表面”是等效術(shù)語(yǔ)。10
對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō),“組裝”對(duì)應(yīng)于化學(xué)組裝兩種物質(zhì)的方法,其后通過(guò)強(qiáng)化 學(xué)相互作用,所述物質(zhì)被保持為組裝狀態(tài)。這種組裝或粘附通常對(duì)應(yīng)于共價(jià)鍵的形成,即, 在屬于兩種物質(zhì)的原子之間共享或傳輸電子。有利地,根據(jù)本發(fā)明的組裝方法包括以下連續(xù)步驟a)可選地,使攜帶至少一種粘附底涂劑(primer,底漆)前體的所述第一表面的區(qū) 經(jīng)受這樣的條件,其適合于從所述粘附底涂劑前體獲得至少一種粘附底涂劑,b)使攜帶至少一種粘附底涂劑(可選地在步驟(a)中獲得)的所述第一表面的所 述區(qū)經(jīng)受非電化學(xué)條件,以在所述區(qū)上獲得至少一種自由基和/或離子物質(zhì);c)使攜帶在步驟(b)中獲得的至少一種自由基和/或離子物質(zhì)的所述第一表面的 所述區(qū)接觸所述第二表面的所述區(qū)或接觸所述感興趣的分子。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“感興趣的分子”是指一種分子,以及更特別地是指有機(jī) 性質(zhì)的分子,其能夠與自由基物質(zhì)或與離子物質(zhì)反應(yīng)。作為在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用的 感興趣的分子的實(shí)例,尤其可以提及-有機(jī)分子,包括弱有機(jī)堿如C02_、S032_、胺以及含氮芳族分子;-有機(jī)高分子如卟啉、酞菁以及樹狀大分子;-生物分子如肽、蛋白質(zhì)如酶、抗體或抗體片段、細(xì)胞或膜受體、多糖、細(xì)胞或細(xì)胞 部分如細(xì)胞器(cell organites)或細(xì)胞膜以及核酸如DNA和RNA。圖2示出一些感興趣的 分子以及它們?cè)诟鶕?jù)本發(fā)明方法范圍內(nèi)的應(yīng)用;-如下文所定義的疏水性分子。圖2示出一些感興趣的分子以及它們?cè)诒景l(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施。對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō),術(shù)語(yǔ)“表面”應(yīng)理解為意指物體或固體載體的外部,其在 任何方向限制它。對(duì)于相同物體(或相同固體載體),可以在概念上定義不同表面,當(dāng)然, 活性表面和涂層表面可以屬于相同物體(或固體載體)或?qū)儆趦煞N不同的物體(或固體載 體)。本發(fā)明適用于任何類型的表面而與它的幾何形狀無(wú)關(guān)。幾何形狀可以是簡(jiǎn)單的,如完 全平坦的表面,或復(fù)雜的,如粗糙表面,或可以帶有不阻塞的腔,而與構(gòu)成表面的材料無(wú)關(guān) 以及與它所依賴的物體或固體載體的其余部分無(wú)關(guān)。第二表面的尺寸是可變的并且可以具有厘米尺度。它通常在微米尺度與納米尺度 之間變化。因此,它們可以是納米級(jí)物體、或納米對(duì)象(NB)的表面,如納米顆粒(NP)的表 面、碳納米管(CNT)的表面、單壁碳納米管(SWCNT)或多壁碳納米管(MWCNT)的表面、石墨 烯薄片或硅納米線的表面,或微米尺度的表面,如在工業(yè)上所使用的生物芯片的表面或金 屬顆粒的表面。本發(fā)明適用于各種各樣感興趣的表面(第一和第二表面),其成分可以選自各種 各樣的材料,因?yàn)樵摲椒ɡ秒x子和/或自由基性質(zhì)(通常為自由基性質(zhì))的組裝機(jī)制。因 此,該第一和第二表面可以具有有機(jī)或無(wú)機(jī)(礦物)性質(zhì)、或具有復(fù)合性質(zhì),并可選地具有 非均勻組成。本發(fā)明尤其涉及任何這樣的表面,該表面攜帶可以參與自由基加成或取代反應(yīng)的 一種或多種原子或原子的基團(tuán),如CH,羰基(酮、酯、酸或醛),0H,SH,醚,胺,鹵素,如F、Cl 以及Br。具有無(wú)機(jī)性質(zhì)的表面可以尤其選自導(dǎo)電材料如金屬、貴金屬、金屬氧化物、過(guò)渡金屬、金屬合金,例如Ni、Zn、Au、Pt、Ti或鋼。它們還可以是半導(dǎo)體材料,如Si、SiC、AsGa, ( 等。還可以將上述方法應(yīng)用于非導(dǎo)電表面如非導(dǎo)電氧化物如Si02、Al203以及MgO。更一 般地,無(wú)機(jī)表面可以例如由非晶態(tài)材料構(gòu)成,如通常包含硅酸鹽的玻璃,或可替換地陶瓷, 或同樣地晶體材料如金剛石、石墨,其可以或多或少被有機(jī)化,例如石墨烯或高組織相石墨 (HOPG),或碳納米管。尤其可以提及的具有有機(jī)性質(zhì)的表面包括天然聚合物,如膠乳或橡膠,或人造聚 合物如聚酰胺或聚乙烯衍生物,尤其是攜帶η型鍵的聚合物,如攜帶乙烯鍵或羰基或亞胺 基團(tuán)的聚合物。還可以將上述方法應(yīng)用于更加復(fù)雜的有機(jī)表面如包含多糖(例如用于木材 或紙的纖維素)、人造或天然纖維(例如棉花、作為碳?xì)值臍?、以及氟化聚合物(如聚四氟 乙烯(PTFE))的表面,或可替換地應(yīng)用于攜帶堿性基團(tuán)(如叔胺或仲胺)的聚合物,例如吡 啶,例如聚-4-乙烯基吡啶和聚-2-乙烯基吡啶(P4VP和P2VP)或更一般地?cái)y帶芳族和硝 基-芳族基團(tuán)的聚合物。有利地,在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的第一和第二表面由相同或不同材料構(gòu)成,上述 材料選自由金屬,金屬合金,木材,紙,棉花,碳?xì)郑?,納米管如CNT,石墨材料,例如煤、石墨 烯、富勒烯和H0PG,有機(jī)材料如有機(jī)聚合物、氟化或非氟化聚合物,以及金剛石構(gòu)成的組。第一表面(即活性表面)的性質(zhì)對(duì)本發(fā)明的方法幾乎沒(méi)有影響。具體地說(shuō),在下 文描述的各種實(shí)施形式中,粘附底涂劑的自由基和/或離子物質(zhì)或粘附底涂劑前體的自由 基和/或離子物質(zhì)的存在通常會(huì)使得構(gòu)成這個(gè)表面的材料與系統(tǒng)的其余部分分離。優(yōu)選的是,第二表面(即涂層表面)攜帶可以參與自由基和/或離子化學(xué)反應(yīng)的 至少一種原子。有利地,構(gòu)成涂層表面的材料將選自這樣材料,其能夠與苯基自由基或苯基 陽(yáng)離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。尤其可以提及石墨材料如H0PG、石墨烯、CNT以及富勒烯;有機(jī)材料, 如有機(jī)聚合物,如聚-4-乙烯基吡啶(P4VP)、或聚丙烯酸;以及金屬和金屬合金;后者可能 具有金屬顆粒或聚集體的形式。在根據(jù)本發(fā)明的組裝方法中所涉及的第一表面的區(qū)和第二表面的區(qū)可以具有相 同或不同的大小和/或形狀。這些區(qū)的形狀可以是簡(jiǎn)單或復(fù)雜的。這些區(qū)可以占有第一或 第二表面的總表面的0.01%至100%。通常,與組裝有關(guān)的第一表面(活性表面)的區(qū)大 于與組裝有關(guān)的第二表面(涂層表面)的區(qū)。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“粘附底涂劑(或稱“粘附底漆”)”對(duì)應(yīng)于任何有機(jī)分子, 其在一定條件下能夠形成自由基或離子,以及更特別地陽(yáng)離子,從而能夠參與化學(xué)反應(yīng)。上 述化學(xué)反應(yīng)尤其可以是化學(xué)吸附并且特別是化學(xué)接枝。術(shù)語(yǔ)“化學(xué)接枝”尤其是指使用極具活性的分子物質(zhì)(自由基或離子以及尤其是 陽(yáng)離子物質(zhì)),其能夠與感興趣的表面形成共價(jià)鍵合型的鍵,所述分子物質(zhì)的產(chǎn)生獨(dú)立于它 們要接枝于其上的表面。因此,接枝反應(yīng)導(dǎo)致在所涉及的涂層表面的區(qū)和粘附底涂劑衍生 物之間形成共價(jià)鍵。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“粘附底涂劑衍生物”是指,在底涂劑已與感興趣的分子 發(fā)生反應(yīng)或通過(guò)化學(xué)接枝與涂層表面起反應(yīng)以后,來(lái)自粘附底涂劑的化學(xué)單元。有利地,粘附底涂劑是可裂解的芳基鹽,該芳基鹽選自由芳基重氮鹽、芳基銨鹽、 芳基磷鐺鹽、芳基碘鐺鹽以及芳基锍鹽組成的組。在這些鹽中,上述芳基基團(tuán)是這樣的芳基 基團(tuán),其可以由如下文所定義的R來(lái)表示。
在本發(fā)明的第一變化例中,粘附底涂劑直接結(jié)合(bond,鍵合)于第一表面。在此 變化例中,借助于共價(jià)鍵,將粘附底涂劑有利地結(jié)合于與組裝方法有關(guān)的第一表面的區(qū)。因 此,此共價(jià)鍵將與組裝方法有關(guān)的第一表面的區(qū)的原子與粘附底涂劑的原子鍵合。在本發(fā)明的第二變化例中,將粘附底涂劑間接結(jié)合(bond,鍵合)于與組裝方法 有關(guān)的第一表面的區(qū)。在此變化例中,將粘附底涂劑和與組裝方法有關(guān)的第一表面的區(qū)各 自結(jié)合于粘合劑,該粘合劑維持所述底涂劑和所述區(qū)之間的結(jié)合。這種粘合劑可以具有單 一物質(zhì)的形式,其一部分結(jié)合于粘附底涂劑而另一部分則結(jié)合于與組裝方法有關(guān)的第一表 面。有利地,一方面,在粘附底涂劑和粘合劑之間所涉及的各種鍵,以及在粘合劑和與組裝 方法有關(guān)的第一表面的區(qū)之間所涉及的各種鍵均是共價(jià)鍵??商鎿Q地,粘合劑包含結(jié)合在一起的至少兩種物質(zhì),所述兩種物質(zhì)可以是相同或 不同的,一種物質(zhì)結(jié)合于粘附底涂劑而另一種物質(zhì)則結(jié)合于與組裝方法有關(guān)的第一表面的 區(qū)。粘合劑可以攜帶多于兩種的彼此結(jié)合的相同或不同的物質(zhì),這些物質(zhì)的第一種結(jié)合于 粘附底涂劑而最后一種則結(jié)合于與組裝方法有關(guān)的第一表面的區(qū)。有利地,在粘附底涂劑 和粘合劑的一種物質(zhì)之間、在粘合劑的各種物質(zhì)之間以及在粘合劑的一種物質(zhì)和與組裝方 法有關(guān)的第一表面的區(qū)之間所涉及的各種鍵是共價(jià)鍵。通過(guò)舉例,粘合劑可以具有聚合物 或共聚物的形式,其中上述聚合物或共聚物來(lái)自相同或不同的化學(xué)物質(zhì)的若干單體單元。在此變化例中,粘合劑可以具有涂飾劑(finish,末道漆)的形式。對(duì)于本發(fā)明的 目的來(lái)說(shuō),術(shù)語(yǔ)“涂飾劑”是指具有有機(jī)性質(zhì)的任何膜,尤其來(lái)自有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的若干單元, 其優(yōu)先共價(jià)鍵合于與根據(jù)本發(fā)明的組裝方法有關(guān)的第一表面的區(qū)。它們特別是這樣的薄 膜,其共價(jià)鍵合于此區(qū)并且包含至少一個(gè)具有類似性質(zhì)的若干結(jié)構(gòu)單元的層。取決于薄膜 的厚度,它的附著性是由在各單元之間產(chǎn)生的共價(jià)鍵來(lái)提供。此變化例尤其使得可以獲得與根據(jù)本發(fā)明的方法有關(guān)的第一表面的區(qū)的明確定 位。具體地說(shuō),在導(dǎo)電或半導(dǎo)電表面的范圍內(nèi),可以按照以下步驟,將涂飾劑制備在上 述表面的所選區(qū)上i)靠近所選區(qū)的表面,定位微電極ME (即電極),其至少特征尺寸(圓盤的直徑) 之一最多為約幾十微米的級(jí)別;ii)使包含至少一種粘附底涂劑(如在本發(fā)明中所定義的)和至少一種可自由基 聚合單體(其與所述粘附底涂劑相同或不同)的液體溶液接觸所述所選區(qū);iii)極化所述微電極并極化所述基質(zhì)的表面,該表面的電位比在步驟(ii)中所 使用的有機(jī)粘附底涂劑的還原電位更加陰極的(cathodic)。通常,步驟的順序是⑴、(ii)、(iii),或⑴、(iii)、(ii)。選擇用于進(jìn)行上述方法的工作距離(S卩,ME和載體表面之間的距離)是這樣的距 離,其中在工作距離處測(cè)得的電流強(qiáng)度值和在無(wú)窮遠(yuǎn)處(即,遠(yuǎn)離表面)測(cè)得的電流強(qiáng)度值 之間的比率為1. 2至2. 5。通常,這樣的值對(duì)應(yīng)于一定距離,以致工作距離和ME半徑之間的 比率為0.2至2。在用于制備涂飾劑(finish)的方法中所使用的可自由基聚合單體對(duì)應(yīng)于在自由 基條件下并在通過(guò)自由基化學(xué)實(shí)體引發(fā)以后能夠聚合的單體。通常,它們是包含至少一 個(gè)乙烯型鍵的分子。特別涉及乙烯基單體,尤其是在專利申請(qǐng)F(tuán)R 05/02516中和在專利FR03/11491中所描述的單體。有利地,可自由基聚合單體選自由以下組成的組,該組包括丙烯酸、醋酸乙烯酯、 丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙 酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯、以及它們的衍生物; 丙烯酰胺類以及尤其是氨基乙基甲基丙烯酰胺,丙基甲基丙烯酰胺,丁基甲基丙烯酰胺,戊 基甲基丙烯酰胺和己基甲基丙烯酰胺,氰基丙烯酸酯,二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯,三丙 烯酸酯和三甲基丙烯酸酯,四丙烯酸酯和四甲基丙烯酸酯(如季戊四醇四甲基丙烯酸酯), 苯乙烯以及其衍生物,對(duì)氯苯乙烯,五氟苯乙烯,N-乙烯基吡咯烷酮,4-乙烯基吡啶,2-乙 烯基吡啶,乙烯基鹵化物、丙烯酰鹵化物或甲基丙烯酰鹵化物,二乙烯基苯(DVB),以及更一 般地乙烯基交聯(lián)劑或基于丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的交聯(lián)劑,以及它們的衍生物。包含至少一種粘附底涂劑和至少一種可自由基聚合單體的液體溶液還可以包含 質(zhì)子溶劑,有利地,該質(zhì)子溶劑選自由水、乙酸、羥基化的溶劑如甲醇和乙醇、和低分子量的 液體二醇類如乙二醇、以及它們的混合物組成的組。包含粘附底涂劑和可自由基聚合單體的液體溶液還可以包含至少一種支持電解 質(zhì),該支持電解質(zhì)尤其選自季銨鹽如高氯酸鹽、甲苯磺酸鹽、四氟硼酸鹽、六氟磷酸鹽、短鏈 季銨鹵化物、硝酸鈉以及氯化鈣。包含粘附底涂劑和可自由基聚合單體的液體溶液還可以包含至少一種表面活性 劑,尤其用來(lái)改善可自由基聚合單體的可溶性。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用的表面活性劑 的精確描述在專利申請(qǐng)F(tuán)R 2897876中給出,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參見(jiàn)上述專利申請(qǐng)??梢?使用單一表面活性劑或若干種表面活性劑的混合物。因此,不論直接地還是間接地將粘附底涂劑結(jié)合于與組裝方法有關(guān)的第一表面的 區(qū),有利地,將粘附底涂劑共價(jià)鍵合于第一表面的所述區(qū)。由活性表面攜帶的可裂解芳基鹽(即,共價(jià)鍵合于與組裝方法有關(guān)的第一表面的 區(qū)的可裂解芳基鹽)在本文中還稱作“被負(fù)載的可裂解芳基鹽”。本文中術(shù)語(yǔ)“被負(fù)載的” 的任何使用對(duì)應(yīng)于上述定義。在被負(fù)載的可裂解芳基鹽中,尤其可以提及以下式(I)的化合物(第一表面)_(B)n-R-N2+,All)其中-(B)n表示粘合劑,-η 等于 0 或 1,-A表示單價(jià)陰離子,以及-R表示芳基基團(tuán)。如先前定義的,B可以表示單一物質(zhì)、至少兩種相同或不同的物質(zhì)、或甚至如上所 述的涂飾劑。作為在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用的芳基基團(tuán)R,尤其用于被負(fù)載的可裂解芳基鹽, 以及更特別地用于上述式(I)的化合物,有利地,可以提及可選單取代或多取代的芳族或 雜芳族碳基結(jié)構(gòu),由一個(gè)或多個(gè)芳環(huán)或雜芳環(huán)構(gòu)成,上述環(huán)各自包含3至8個(gè)原子,其中雜 原子可能是N、0、P或S。取代基可以包含一種或多種雜原子,如N、0、F、Cl、P、Si、Br或S 以及烷基基團(tuán),尤其是C1-C6的烷基基團(tuán)。14
在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的粘附底涂劑中,尤其是被負(fù)載的可裂解的芳基鹽,以及 更特別地上述式(I)的化合物,芳基基團(tuán)R有利地選自用吸電子基團(tuán)取代的芳基基團(tuán),吸電 子基團(tuán)例如而2、0)!1、酮丄10)2!1、朋2(以NH3+的形式)、酯以及鹵素。特別優(yōu)選的芳基基團(tuán)R是硝基苯基和苯基自由基。在上述式(I)的化合物中,A可以尤其選自無(wú)機(jī)陰離子如鹵化物,例如Γ、Br—和 cr,鹵代硼酸鹽如四氟硼酸鹽、高氯酸鹽和磺酸鹽,以及有機(jī)陰離子如醇鹽和羧酸鹽。作為在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用的粘附底涂劑,特別有利的是,使用一種底涂劑, 其選自由被負(fù)載的苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的4-硝基苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的 4-溴苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的氯化4-氨基重氮苯、被負(fù)載的氯化2-甲基-4-氯重 氮苯、被負(fù)載的4-苯甲酰基苯重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的4-氰基苯基重氮四氟硼酸鹽、被 負(fù)載的4-羧基苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的4-乙酰氨基苯基重氮四氟硼酸銨、被負(fù)載的 4-苯基乙酸重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的2-甲基-4-[ 甲基苯基)二氮烯基]重氮苯硫酸 鹽、被負(fù)載的氯化9,10- 二氧-9,10- 二氫-1-蒽重氮、被負(fù)載的4-硝基萘重氮四氟硼酸鹽 以及被負(fù)載的萘重氮四氟硼酸鹽組成的組??商鎿Q地,反離子可以是氯化物。很明顯,在根據(jù)本發(fā)明的組裝方法中所使用的第一表面的區(qū)可以攜帶如先前定義 的具有相同或不同性質(zhì)的若干種可裂解芳基鹽。
在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“非電化學(xué)條件”是指不存在外部電壓。因此,在根據(jù)本發(fā) 明的方法中以及尤其在上述方法的步驟(b)中所使用的非電化學(xué)條件是這樣的條件,其能 夠在沒(méi)有對(duì)活性表面施加任何電壓的條件下從粘附底涂劑形成自由基和/或離子物質(zhì)。這 些條件涉及一些參數(shù)如,例如,溫度、溶劑性質(zhì)、特定添加劑的存在、攪拌或壓力,而在形成 自由基物質(zhì)期間電流不干預(yù)。能夠形成自由基物質(zhì)的非電化學(xué)條件有許多,且這種類型的 反應(yīng)是已知的并在現(xiàn)有技術(shù)中已得到詳細(xì)研究(Rempp and Merrill, PolymerSynthesis, 1991,65-86, Huthig and W印f)。因此,例如,可以改性粘附底涂劑的熱、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)、光化學(xué)或輻射化學(xué)環(huán)境,以 對(duì)它進(jìn)行去穩(wěn)定化,以致它形成自由基和/或離子物質(zhì)。顯然可以同時(shí)改性這些參數(shù)中的 若干參數(shù)。在本發(fā)明的范圍內(nèi),能夠形成自由基和/或離子物質(zhì)的非電化學(xué)條件通常選自由 熱條件、動(dòng)力學(xué)條件、化學(xué)條件、光化學(xué)條件和輻射化學(xué)條件、以及它們的組合組成的組。有 利地,非電化學(xué)條件選自熱條件、化學(xué)條件、光化學(xué)和輻射化學(xué)條件以及彼此和/或與動(dòng)力 學(xué)條件的組合。在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的非電化學(xué)條件更特別地是化學(xué)條件。熱環(huán)境取決于溫度。借助于本領(lǐng)域技術(shù)人員通常使用的加熱裝置,可以容易對(duì)它 加以控制。保持恒溫環(huán)境的使用受到特別關(guān)注,因?yàn)樗阌诜磻?yīng)條件的精確控制。動(dòng)力學(xué)環(huán)境基本上對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的攪拌和對(duì)應(yīng)于摩擦力。在這里,不是分子本身的 攪動(dòng)(鍵的伸長(zhǎng)等)問(wèn)題,而是分子的整體位移問(wèn)題。壓力的施加尤其使得可以向系統(tǒng)供 應(yīng)能源,以對(duì)粘附底涂劑進(jìn)行去穩(wěn)定化并且能夠形成自由基和/或離子活性物質(zhì)。最后,不同輻射如電磁輻射、Y輻射、紫外線或電子或離子束的作用也可以足夠地 使粘附底涂劑去穩(wěn)定化,以便它形成自由基和/或離子。將根據(jù)所使用底涂劑來(lái)選擇所使 用的波長(zhǎng)。例如,約306nm的波長(zhǎng)將用于被負(fù)載的4-己基重氮苯。在化學(xué)條件的范圍內(nèi),在反應(yīng)介質(zhì)中使用了一種或多種化學(xué)引發(fā)劑。化學(xué)引發(fā)劑的存在經(jīng)常與非化學(xué)的環(huán)境條件(如上所述)相聯(lián)系。通常,在所選環(huán)境條件下,穩(wěn)定性低 于粘附底涂劑的化學(xué)引發(fā)劑將發(fā)展成不穩(wěn)定形式,其將作用于粘附底涂劑并將導(dǎo)致從其形 成自由基和/或離子物質(zhì)。還可以使用這樣的化學(xué)引發(fā)劑,其作用基本上與環(huán)境條件不相 關(guān)并且其可以在寬范圍的熱或動(dòng)力學(xué)條件下起作用。底涂劑將優(yōu)選適合于反應(yīng)環(huán)境,例如 適合于溶劑(如果使用了溶劑)。存在多種化學(xué)引發(fā)劑。根據(jù)所使用環(huán)境條件,通常區(qū)分三類類型-熱引發(fā)劑,其中最常用的是過(guò)氧化物或偶氮化合物。在熱的作用下,這些化合物 離解成游離自由基。在這種情況下,在對(duì)應(yīng)于由引發(fā)劑形成自由基所需要的最低溫度下進(jìn) 行反應(yīng)。通常在一定溫度范圍內(nèi)(作為它們的分解動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物的函數(shù))特定使用這種類型 的化學(xué)引發(fā)劑;-光化學(xué)引發(fā)劑或輻射化學(xué)引發(fā)劑,其利用通過(guò)照射觸發(fā)的輻射加以激發(fā)(通常 借助于UV,但還利用Y輻射或利用電子束),能夠經(jīng)由或多或少?gòu)?fù)雜的機(jī)制來(lái)產(chǎn)生自由基。 Bu3SnH和I2屬于光化學(xué)引發(fā)劑或輻射化學(xué)引發(fā)劑;-基本上化學(xué)性質(zhì)的引發(fā)劑,在正常溫度和壓力條件下這種類型的引發(fā)劑快速作 用于粘附底涂劑以使它能夠形成自由基和/或離子。上述底涂劑通常具有比在反應(yīng)條件下 使用的粘附底涂劑的還原電位更低的氧化還原電位。取決于引發(fā)劑的性質(zhì),因此,它可以 是,例如,還原金屬,如鐵、鋅或鎳;茂金屬;有機(jī)還原劑,如次磷酸(H3PO2)或抗壞血酸;有機(jī) 或無(wú)機(jī)堿,以足以對(duì)粘附底涂劑進(jìn)行去穩(wěn)定化的比例。有利地,用作化學(xué)引發(fā)劑的還原金屬 具有精細(xì)劃分的形式(in finely divided form),例如金屬棉(通常還稱作“草(straw) ”) 或金屬屑(filings)。通常,當(dāng)有機(jī)或無(wú)機(jī)堿用作化學(xué)引發(fā)劑時(shí),大于或等于4的pH通常是 足夠的。自由基儲(chǔ)蓄器型的結(jié)構(gòu),例如預(yù)先用電子束或用重離子束和/或用先前提及的所 有照射裝置輻射的聚合物基質(zhì),也可以用作化學(xué)引發(fā)劑,用來(lái)去穩(wěn)定化粘附底涂劑并導(dǎo)致 從其形成自由基和/或離子物質(zhì)。取決于在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(b)期間所使用的條件,顯然可以使用溶劑。 因此,例如,當(dāng)使用化學(xué)條件時(shí)和當(dāng)使用引發(fā)劑時(shí),有利的是,使溶液接觸活性表面,以便于 粘附底涂劑的去穩(wěn)定化和活性物質(zhì)的形成。有利地,將選擇溶劑,以便它并不顯著地和活性 表面起反應(yīng)。因此,例如,如果粘附底涂劑是重氮鹽,則建議使用非質(zhì)子溶劑。關(guān)于活性物質(zhì)的形成,參考[Chem. Mater. 2007,19,6323-6330]是有用的。在本發(fā)明方法的步驟(c)中,可以以不同方式來(lái)進(jìn)行第一表面(活性表面)與第 二表面(涂層表面)或與感興趣的分子的接觸。根據(jù)第一種實(shí)施方式,直接進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(C)的接觸。因此,使活性 表面直接接觸涂層表面或感興趣的分子。例如,可以將由石墨烯或由聚合物膜構(gòu)成的涂層 表面直接放置在活性表面上。類似地,可以將感興趣的分子直接放置在表面上。根據(jù)該實(shí)施方式,可以施加壓力于與活性表面接觸的涂層表面以使底涂劑去穩(wěn)定 化。還可以加熱系統(tǒng),例如至100°c,或?qū)⑺┞队谡彰?,例如UV照明(在重氮化合物的情 況下),尤其當(dāng)組裝涉及感興趣的分子時(shí)。以下實(shí)施例II. 1.1對(duì)應(yīng)于此第一種實(shí)施方式。根據(jù)第二種實(shí)施方式,在溶液中進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明方法的步驟(c)的接觸。通常,將 涂層表面或感興趣的分子放置在溶液中,然后使溶液直接接觸活性表面。然后可以蒸發(fā)溶 液的溶劑,由此使涂層表面或分子直接接觸活性表面。此實(shí)施方式便于實(shí)施各種各樣的涂布方法(旋涂機(jī)、浸涂、噴霧、刷涂等)。以下實(shí)施例II. 2對(duì)應(yīng)于此實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何溶劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知 道,根據(jù)所涉及的感興趣的分子、涂層表面、自由基和/或離子物質(zhì)以及活性表面來(lái)確定使 用何種溶劑。作為可以使用的溶劑的實(shí)例,可以提及二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮。有利地,在有機(jī)介質(zhì)中、在水性介質(zhì)中或在緩沖介質(zhì)中,將生物分子固定在第一表 面的區(qū)上,上述介質(zhì)可以是但不限于TRIS緩沖液(三(羥乙基)氨基甲烷)、磷酸鹽緩沖 液、乙酸鹽緩沖液等。通常,有機(jī)介質(zhì)優(yōu)選用于固定生物活性合成產(chǎn)物,諸如但不限于半保 護(hù)的合成肽(由于對(duì)親水基團(tuán)的保護(hù),因此通常具有疏水特性)、脫保護(hù)合成肽(由于在所 述肽的主要序列中存在較大比例的烷基氨基酸或疏水型的氨基酸,因此是疏水的)、或疏水 性生物分子,諸如但不限于膠原纖維、跨膜蛋白質(zhì)、以及幾丁質(zhì)和它的衍生物。通常,在涉及 生物或生物活性分子作為感興趣的分子的步驟(c)中所使用的有機(jī)溶劑選自由乙腈、二甲 基甲酰胺以及二甲基亞砜(DMSO)組成的組。DMSO是優(yōu)選的,這是因?yàn)樗牡投拘砸约八?允許并常用于生物學(xué)。然而,如果待固定的分子在水性介質(zhì)或緩沖溶液中顯示可溶性,即使 溶解度較低,也傾向于使用水性介質(zhì)或緩沖溶液。在本發(fā)明方法的第一變化例中,同時(shí)進(jìn)行上述方法的步驟(b)和(C)。在此變化例 中,相當(dāng)于同時(shí)進(jìn)行步驟(b)和(c)的步驟包括同時(shí)將攜帶至少一種粘附底涂劑的所述第 一表面的所述區(qū)放置在非電化學(xué)條件下以在所述區(qū)上獲得至少一種自由基和/或離子物 質(zhì),以及放置在與第二表面接觸或與所述感興趣的分子接觸的條件下。于是反應(yīng)可以是自 發(fā)的或被激活。
在此變化例中,第二表面或感興趣的分子可以直接與存在于第一表面上的粘附底 涂劑反應(yīng),第二表面和感興趣的分子作為如先前定義的化學(xué)引發(fā)劑,即一種化學(xué)引發(fā)劑,其 激活(活化)粘附底涂劑以產(chǎn)生自由基和/或離子形式,且其可選地與這種自由基和/或 離子形式反應(yīng)。有利地,在此變化例中,將涂層表面或感興趣的分子放置在如先前所定義的 溶液中。在本發(fā)明的方法的第二變化例中,并不同時(shí)進(jìn)行上述方法的步驟(b)和(C)。在此 變化例中,如果使用反應(yīng)溶液,則該溶液被脫氣是有利的。根據(jù)一種特定實(shí)施方式,上述方法還包括制備攜帶用在根據(jù)本發(fā)明方法的步驟 (b)中的粘附底涂劑的活性表面的一個(gè)步驟底涂劑。這個(gè)另外的步驟對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明方 法的步驟(a)。攜帶粘附底涂劑的活性表面通常制備自攜帶粘附底涂劑前體的表面。該 表面尤其可以通過(guò)涂布第一表面、以及更特別地通過(guò)涂布與組裝有關(guān)的第一表面的區(qū)來(lái)制 備,以在其上形成包含粘附底涂劑前體的涂飾劑。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“粘附底涂劑前體”應(yīng)理解為意指經(jīng)由容易進(jìn)行的單一操 作步驟而從粘附底涂劑分離的分子。通常,在相同環(huán)境條件下,前體具有比粘附底涂劑更高 的穩(wěn)定性。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道各種“粘附底涂劑前體”/”粘附底涂劑”對(duì)。因此,例如, 芳基胺是芳基重氮鹽的前體。具體地說(shuō),借助于例如與酸性水性介質(zhì)中的NaNO2的簡(jiǎn)單氧 化反應(yīng)、或與有機(jī)介質(zhì)中的NOBF4的簡(jiǎn)單氧化反應(yīng),可以形成相應(yīng)的芳基重氮鹽。在這些條 件下,從包含前體的涂飾劑變化到包含相應(yīng)底涂劑的涂飾劑是容易的。如先前針對(duì)粘合劑 給出的術(shù)語(yǔ)“涂飾劑”的定義,原則上也適用于粘附底涂劑前體。因此,攜帶至少一種粘附 底涂劑前體的所述第一表面的所述區(qū)是優(yōu)先共價(jià)鍵合至攜帶至少一種粘附底涂劑前體的有機(jī)膜的所述第一表面的區(qū)。尤其可以提及的粘附底涂劑前體包括被負(fù)載的芳基重氮鹽的前體,如以下式(II) 的被負(fù)載的胺(第一表面)_(B)n-R-NH2 (II)其中B、R以及η是如針對(duì)式(I)所定義。作為在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用的粘附底涂劑前體,特別有利的是使用一種 前體,該前體選自由被負(fù)載的苯胺、被負(fù)載的4-硝基苯胺、被負(fù)載的4-溴苯胺、被負(fù)載 的4-氨基苯胺、被負(fù)載的2-甲基-4-氯苯胺、被負(fù)載的4-芐基苯胺、被負(fù)載的4-氰基 苯胺、被負(fù)載的4-羧基苯胺、被負(fù)載的4-乙酰氨基苯胺、4-氨基苯甲酸、被負(fù)載的2-甲 基-4-Κ2-甲基苯基)二氮烯基]胺、被負(fù)載的9,10-二氧_9,10-二氫-1-蒽胺、被負(fù)載 的4-硝基萘胺以及被負(fù)載的萘胺組成的組。各種涂布方法在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域是已知的,并且可以按照第一表面的性質(zhì)加以使 用,以獲得這樣的表面,該表面的至少一個(gè)區(qū)攜帶至少一種粘附底涂劑前體,其可以用于根 據(jù)本發(fā)明方法的步驟(a)中。這些方法可以是化學(xué)方法或電化學(xué)方法。這些方法,例如, 可以涉及浸涂、旋涂、通過(guò)涂漆或通過(guò)噴涂沉積、或通過(guò)加壓和直接接觸(如果被涂材料是 固體)。通常,當(dāng)使用者希望涂飾劑共價(jià)鍵合于底面時(shí),可以借助于接枝有機(jī)膜的方法來(lái)進(jìn) 行涂布操作。不論所使用表面的類型如何,所使用的接枝可以是如在[Chem. Mater. 2007, 19,6323-6330]中所描述的化學(xué)接枝。當(dāng)?shù)酌鎸?dǎo)電或半導(dǎo)電時(shí),上述接枝可以有利地由如 在[Chem. Mater. 2006,18,4755-4763]中所描述的電接枝或涉及如前所述的微電極的電接 枝組成。該涂層方法通常導(dǎo)致包含粘附底涂劑前體的涂飾劑的形成。因此,例如,通過(guò)使用 芳基二胺的化學(xué)接枝,能夠形成涂飾劑,在這種情況下為有機(jī)膜,其表面包含以被負(fù)載的芳 基胺形式的粘附底涂劑前體。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何確定在上述方法的步驟(a)中所使用的適宜條件,其 取決于所使用前體的類型和要獲得的粘附底涂劑。因此,可以經(jīng)由簡(jiǎn)單的氧化反應(yīng)并以單 一步驟將胺官能團(tuán)轉(zhuǎn)化成芳基重氮鹽,其中使用在酸性水性介質(zhì)中的NaNO2、或使用有機(jī)介 質(zhì)中的N0BF4。涂飾劑的使用使得能夠尤其可以精確選擇粘附底涂劑在表面上的定位。在這些條 件下,可以實(shí)現(xiàn)總控制在組裝中所使用的表面區(qū)的定位。原因在于,使用者僅在所期望的區(qū) 進(jìn)行涂層操作。涂飾劑的使用還使得能夠增加表面的平整度。具體地說(shuō),當(dāng)?shù)酌娲植跁r(shí),可以通過(guò) 涂布一定量的涂飾劑來(lái)使它平整,其中涂飾劑是足夠大以增加所獲得的表面的平整度。如 果需要的話,涂層操作可以填充底面的不均勻性。因此本發(fā)明使得能夠適合活性表面的形 態(tài),從而增加與涂層表面的可能的接觸。涂飾劑的厚度可以為單層分子至若干納米的厚度以及高達(dá)微米的尺度。因此可以 改變涂飾劑的導(dǎo)電性,因?yàn)樵趲准{米以及高于幾納米時(shí)有機(jī)膜變成絕緣的。因?yàn)檎掣降淄縿┦翘貏e活性的分子,所以當(dāng)它包含粘附底涂劑前體而不是粘附底 涂劑本身時(shí),它可以更容易地保存活性表面。粘附底涂劑,如重氮鹽,是使得物質(zhì)如石墨烯能夠被固定在表面上的方法的化學(xué) 關(guān)鍵。本發(fā)明使得能夠?qū)崿F(xiàn)用非常低反應(yīng)性的材料如石墨烯(熱力學(xué)非常穩(wěn)定的平面石墨晶格)難以進(jìn)行的化學(xué)作用。還可以使用具有顯著點(diǎn)陣曲率的石墨材料如CNT或富勒烯。 除此之外,所使用的底涂劑,如重氮鹽,能夠和大量的親核化合物(有機(jī)堿COO—、S032—、NH2, 吡啶等)反應(yīng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的方法的不同之處尤其在于以下事實(shí)不同于傳統(tǒng)的粘合,對(duì) 其來(lái)說(shuō),用于粘附的化學(xué)官能團(tuán)是由粘附劑提供,用于粘附的化學(xué)官能團(tuán)已經(jīng)存在于表面 上,在這種情況下為活性表面,其可以稱作預(yù)粘附劑。另外,根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括另外的步驟構(gòu)造所使用的第一表面的區(qū)。上述 構(gòu)造包括改變活性表面,以及更特別地包括減小活性表面的尺寸和/或減少在表面上的自 由基和/或離子物質(zhì)的數(shù)目。因此,可以使活性表面在紫外線燈(光譜300-500nm,200W)下經(jīng)受UV照射幾分 鐘。通常,對(duì)于攜帶重氮鹽的2nm層,3至10分鐘的UV曝光時(shí)間就能夠破壞存在于表面上 的所有重氮鹽。此結(jié)果能夠通過(guò)頂光譜測(cè)定法加以監(jiān)測(cè),其中在2270CHT1處的峰完全消 失。如此獲得的層稱作“死層”并且不再允許組裝或固定另外的表面或感興趣的分子。為獲得“死層”所需要的UV照射時(shí)間取決于它的厚度。作為一種變化例,可以控 制照射時(shí)間和/或照射強(qiáng)度(低功率)、在第一表面的區(qū)中自由基和/或離子物質(zhì)的密度, 從而能夠改變每單位面積的活性部位的數(shù)目。此方法使得能夠改變每單位面積載體的感興 趣的分子的密度。作為一種變化例,在本發(fā)明方法中所使用的第一表面的區(qū)的構(gòu)造(structuring) 可以在制備活性表面以前進(jìn)行。該變化例可以涉及利用如前所述的微電極來(lái)電接枝涂飾劑,或使用待施加于載體 的模印(stamp)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟(a)和(b)之前,施加上述模印(其可以比作掩模)。 它通常對(duì)應(yīng)于既未接枝到表面也未與其共價(jià)鍵合的物理物質(zhì)。它尤其可以是沉積在表面上 的松散(bulk)材料或薄層材料,通常幾埃至幾微米并通常具有有機(jī)性質(zhì)。對(duì)于在過(guò)程中產(chǎn)生的自由基,模印使得能夠局部“遮蔽”表面的化學(xué)反應(yīng)性,因而 導(dǎo)致僅在暴露于溶液的表面的部分上受控形成薄膜,而裝備有掩模的載體表面的區(qū)則避免 形成有機(jī)膜。因而,與液體溶液(如先前所定義的)接觸放置的固體載體的表面通常包括 至少一個(gè)覆蓋有掩模的區(qū)。在操作結(jié)束時(shí)除去掩模以后,受到保護(hù)的表面不同于未裝備有 掩模的表面,受到保護(hù)的表面并不包含任何接枝膜。優(yōu)選地,掩模由作為低附著性層的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料薄層構(gòu)成,該低附著性層可以 在溫和條件下容易被除去。一層材料被認(rèn)為是這樣的,只要不需要使用對(duì)接枝膜有害的極 端條件來(lái)除去它。通常,溫和條件相當(dāng)于簡(jiǎn)單的化學(xué)清洗,通常利用掩??扇苡谄渲械娜?劑、在掩??扇苡谄渲械娜軇┲谐暡ㄌ幚怼⒒蛏邷囟葋?lái)進(jìn)行。不用說(shuō),期望掩模不溶于 在液體溶液中存在的溶劑,即在接枝反應(yīng)中所使用的溶劑。因此,建議使用這樣的掩模,其 對(duì)于表面的親和力高于它對(duì)于反應(yīng)溶劑的親和力。因此可以在廣泛的范圍內(nèi)選擇構(gòu)成掩模的材料。通常取決于固體載體的性質(zhì)來(lái)進(jìn) 行選擇。掩模可以和在過(guò)程中產(chǎn)生的自由基或離子反應(yīng)。在任何情況下,可以除去它以展 示受保護(hù)而未接枝的固體載體表面的區(qū),在其上將觀測(cè)不到有機(jī)膜(好像石印術(shù)中的“提升”方法)。掩模沉積技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的。上述技術(shù)尤其可以是涂布、蒸發(fā)或 浸漬。因此,可以沉積具有薄層材料形式的掩模,例如,通過(guò)使用浸漬有所選材料的氈(鉛 筆型)的直接拉伸。在玻璃上,例如,可以使用標(biāo)識(shí)物如在文具店出售的那些標(biāo)識(shí)物,或可 替換地油脂物質(zhì)如蠟作為掩模。還可以使用“沖壓”方法。此技術(shù)尤其適用于固體載體具 有絡(luò)合于硫原子的表面例如金表面的情況;在這種情況下,掩模將通常由烷基硫醇構(gòu)成,尤 其是通常為C15-C20的長(zhǎng)鏈烷基硫醇以及典型為C18的長(zhǎng)鏈烷基硫醇(稱作“微接觸印刷” 的技術(shù))。更一般地,標(biāo)準(zhǔn)石印技術(shù)可以用來(lái)形成掩模旋涂,接著通過(guò)物理掩模或借助于 光束或可引導(dǎo)顆粒束進(jìn)行暴露,然后顯示。本發(fā)明可特別有利地用于生物學(xué)領(lǐng)域。具體地說(shuō),在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的載體 可以具有各種形式、具有不同的尺寸以及可用于生物學(xué)。作為非詳盡的實(shí)例,它可以具有以 下形式載玻片(slide),微板,尤其是12孔、M孔或96孔微板,顆粒,珠,微珠,纖維,氈,管 如毛細(xì)管型的溶血作用管或微通道管,柱或微柱如SPIN 柱,以及用于生物傳感器或生物 芯片的載體。這些不同類型的載體可以具有幾百微米至若干厘米的尺寸。在生物學(xué)的這些 應(yīng)用中,待組裝或待固定的感興趣的分子,其在下文稱作“生物或生物活性分子”,將有利地 選自由肽;蛋白質(zhì)如明膠、A蛋白、G蛋白、鏈霉親合素、生物素或酶;抗體或抗體片段;細(xì)胞 或膜受體;多糖如糖氨聚糖(glycoaminoglycans)以及尤其是肝素;細(xì)胞或細(xì)胞部分如細(xì) 胞器或細(xì)胞膜;以及核酸如DNA和RNA組成的組。因此,如前所述,本發(fā)明可以用于生物芯片或生物傳感器的制備。這種制備可以具 有不同的實(shí)施方式-在具有有機(jī)或無(wú)機(jī)性質(zhì)的導(dǎo)電或絕緣載體上形成一層重氮型的粘附底涂劑前 體,并激活(活化)該層以形成自由基和/或離子物質(zhì);然后-將生物或生物活性分子沉積在載體的總表面上,或-借助于微米或納米流體系統(tǒng)以逐滴形式直接或順序地沉積生物或生物活性分 子,于是,借助于逐滴沉積,能夠引入另一種分子,等等(and so on),或-將活化的載體浸漬在包含生物分子或生物活性分子的溶液中。重氮型的粘附底涂劑前體的實(shí)例尤其是聚苯結(jié)構(gòu)化合物。所有先前定義的變體均可以進(jìn)行以下步驟構(gòu)造在根據(jù)本發(fā)明的方法中所使用的 載體的表面。這種構(gòu)造可以包括在沉積或固定生物分子或生物活性分子之前的中間步驟沉積 掩模,接著UV照射。因此,沉積在活化載體上的網(wǎng)格或掩模(具有特定幾何形狀)使得能 夠獲得點(diǎn)(正方形、圓形等),然后使組裝體經(jīng)受UV照射持續(xù)一預(yù)定時(shí)間。于是UV照射的 粘附底涂劑的區(qū)將被看作非活性的。未經(jīng)UV照射的粘附底涂劑的區(qū)將仍然被看作是活性 的。它們將優(yōu)先定位于期望產(chǎn)生的點(diǎn)的表面。這種構(gòu)造的一種變化例可以包括,在實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法之前,使用墊片,該墊 片用來(lái)遮蔽如先前定義的表面的某些區(qū)。對(duì)于所有先前定義的變體,均可以獲得重氮型的粘附底涂劑前體的層-通過(guò)在導(dǎo)電或絕緣載體上用電化學(xué)方式形成上述前體的層,并且尤其如在國(guó)際 專利申請(qǐng)WO 2008/078052中所描述的,載體可能具有有機(jī)或無(wú)機(jī)性質(zhì);
-在具有有機(jī)或無(wú)機(jī)特性的導(dǎo)電或絕緣載體上以逐滴形式的包含化學(xué)活化二 胺的沉積物,經(jīng)由納米或微米流體系統(tǒng)產(chǎn)生圖案,因而產(chǎn)生重氮型粘附底涂劑前體的點(diǎn) (spot);-在具有有機(jī)或無(wú)機(jī)性質(zhì)的導(dǎo)電載體上,借助于納米或微米流體系統(tǒng)并借助于反 電極,以逐滴形式的包含電化學(xué)活化二胺的沉積物,經(jīng)由納米或微米流體系統(tǒng)產(chǎn)生圖案,因 而產(chǎn)生重氮型粘附底涂劑前體的點(diǎn);-經(jīng)由電化學(xué)方法,在芯片(例如,其具有用點(diǎn)構(gòu)造的表面)上直接形成一層重氮 鹽,芯片的每個(gè)金屬點(diǎn)覆蓋有一層重氮鹽。然后每個(gè)金屬點(diǎn)覆蓋有限定容積的包含感興趣 的生物分子的滴。本發(fā)明還涉及一種固體載體,該固體載體的表面攜帶至少一個(gè)如先前所定義的 區(qū),即具有至少一種自由基和/或離子物質(zhì)、具有至少一種粘附底涂劑、或具有至少一種粘 附底涂劑前體的區(qū)。可以將所述物質(zhì)、底涂劑和前體直接或間接鍵合于所述表面,并且可以 用先前設(shè)想的各種實(shí)施方式來(lái)進(jìn)行。先前針對(duì)表面所定義的一切(形狀、性質(zhì)、尺寸等)原 則上適用于本發(fā)明的固體載體。本發(fā)明還涉及如前面定義的固體載體用于制備生物芯片或生物傳感器的應(yīng)用,以 及涉及包括固體載體的生物芯片或生物傳感器,其表面攜帶至少一個(gè)具有至少一種自由基 和/或離子物質(zhì)(如前面定義)的區(qū),其中該自由基和/或離子物質(zhì)已與生物成分反應(yīng),該 生物成分選自由肽;蛋白質(zhì)如明膠、A蛋白、G蛋白、鏈霉親合素、生物素或酶;抗體和抗體片 段;細(xì)胞或膜受體;多糖如糖胺多糖以及尤其是肝素;細(xì)胞或細(xì)胞部分如細(xì)胞器或膜;以及 核酸如DNA和RNA組成的組。本發(fā)明還涉及成分的試劑盒,其可以在實(shí)施如前面定義的方法中應(yīng)用。這樣的試 劑盒尤其包括-在第一區(qū)室中的固體載體,其表面攜帶至少一個(gè)如前面定義的區(qū),即具有至少一 種自由基和/或離子物質(zhì)、具有至少一種粘附底涂劑、或具有至少一種粘附底涂劑前體的 區(qū);-可選地,在第二區(qū)室中,用于從粘附底涂劑前體產(chǎn)生粘附底涂劑所需要的至少一 種成分(例如在酸性水性介質(zhì)中的NaNO2溶液、或在有機(jī)介質(zhì)中的NOBF4溶液)和/或用于 從粘附底涂劑產(chǎn)生自由基和/或離子物質(zhì)所需要的至少一種成分,如化學(xué)引發(fā)劑。-可選地,在第三區(qū)室中,另一種固體載體或納米對(duì)象,其表面對(duì)應(yīng)于待固定的如 前面定義的第二表面或如前面定義的感興趣的分子。本發(fā)明還涉及固體載體的應(yīng)用,上述固體載體表面的至少一個(gè)區(qū)包含至少一種自 由基和/或離子物質(zhì),用于在其上固定另一種固體載體或納米對(duì)象,其表面對(duì)應(yīng)于如前面 定義的第二表面。因此,本發(fā)明涉及固體載體的應(yīng)用,上述固體載體的表面的至少一個(gè)區(qū)包 括至少一種自由基和/或離子物質(zhì),用于在其上固定單壁或多壁碳納米管、石墨烯薄片或 硅納米薄膜。更特別地,本發(fā)明涉及如前所述的方法的應(yīng)用或固體載體的應(yīng)用,上述固體載體 的表面的至少一個(gè)區(qū)包括至少一種如所定義的自由基和/或離子物質(zhì),用于剝離石墨烯薄 片。另外,本發(fā)明涉及如前所述方法的應(yīng)用或固體載體的應(yīng)用,上述固體載體的表面的至少一個(gè)區(qū)包括至少一種如所定義的自由基和/或離子物質(zhì),用于金屬化所述第一表面 的區(qū)。具體地說(shuō),當(dāng)所使用的第二表面是納米對(duì)象(NB)并且尤其是納米顆粒(NP)時(shí),則可 以使用包含一種或多種金屬鹽的溶液,在實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法以后,可以通過(guò)固定在第 一表面上的NB來(lái)還原上述金屬鹽。通常,將在其上固定有NB的載體直接浸入包含一種或 多種金屬鹽的溶液,其中金屬鹽可以通過(guò)NB加以還原。本發(fā)明還可以應(yīng)用于表面處理領(lǐng)域。具體地說(shuō),它可以用于持久處理一種材料以 及尤其用于改變(改性)其至少一個(gè)表面的性能如表面能,還稱作“表面張力”、“表面的張 力”、“界面能”或“界面張力”,從而用于改變上述表面的潤(rùn)濕性。本發(fā)明使得尤其可以改變 所述材料和液體之間的界面性能。在本發(fā)明的范圍內(nèi),術(shù)語(yǔ)“改變表面能”是指增加或降低表面能,尤其相對(duì)于給定 液體,不管它是親水的或疏水的。,根據(jù)本發(fā)明的方法可以使得放置在經(jīng)處理表面上的液體 接觸角相對(duì)于放置在所述未處理表面上的相同液體的接觸角發(fā)生改變(即增加或降低)。 有利地,根據(jù)本發(fā)明的方法是這樣一種方法,其使得可以改變(即增加或降低)所述表面的 潤(rùn)濕性。在本申請(qǐng)中,期望改變其表面能的表面是如前面定義的“活性表面”。它可以具有 先前設(shè)想的任何性質(zhì)(有機(jī)的、無(wú)機(jī)的、絕緣的、導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的)。更特別地,上述表面 是玻璃表面如尤其用于建筑業(yè)、建筑、機(jī)動(dòng)車輛、罩光和制鏡、玻璃缸、眼鏡或光學(xué)玻璃的平 板玻璃。此外,在組裝有感興趣分子的活性表面上有機(jī)涂層的厚度是容易控制的,其并不改 變材料的光學(xué)性質(zhì)。疏水性分子通常不溶于質(zhì)子溶劑以及特別不溶于水。這些分子的溶解度是有限的 并且它們可以形成不溶混于質(zhì)子溶劑如水的相。它們通常包括至少一種疏水性的化學(xué)基 團(tuán)。該疏水基團(tuán)參與改變表面能。該疏水基團(tuán)有利地選自由以下組成的組-直鏈、支鏈或環(huán)狀C3至C50、尤其是C6至C30以及特別是ClO至C20烷基,其可 以可選地包含至少一個(gè)不飽和鍵(雙鍵或三鍵)、至少一個(gè)雜原子和/或至少一個(gè)取代基,-C3至C50、尤其是C6至C30以及特別是ClO至C20芳基,其可以可選地包含至少 一個(gè)取代基,這樣的取代基可以是直鏈的、支鏈的或環(huán)狀C3至C50、尤其是C6至C30以及特 別是ClO至C20烷基,該烷基可以可選地包含至少一個(gè)不飽和鍵(雙鍵或三鍵)和/或至 少一個(gè)雜原子,-C6至C50、尤其是C6至C30以及特別是ClO至C20 (多)環(huán),該(多)環(huán)可以可 選地包含至少一個(gè)不飽和鍵(雙鍵或三鍵)、至少一個(gè)雜原子和/或至少一個(gè)取代基。所述取代有利地是用Cl至C6烷基取代和/或用鹵素取代以及尤其是用氟進(jìn)行取 代??梢杂糜诖擞猛镜母信d趣的分子尤其是表面活性劑,以及特別是含氟表面活性劑 如在由DuPont以商標(biāo)名稱hnyl出售的組合物中包含的那些含氟表面活性劑。因此本發(fā)明涉及用于改變固體的至少一個(gè)表面的表面能的一種方法,該方法包括 按照如前面定義的組裝方法利用如前面定義的疏水性分子來(lái)組裝所述表面。有利地,改變表面能的方法包括在組裝之后的另外步驟,該步驟包括使組裝有所 述分子的所述表面經(jīng)受熱處理。具體地說(shuō),上述熱處理使得可以改善表面能的改變(改 性)。所述熱處理包括使所述接枝膜經(jīng)受一定溫度通常1小時(shí)至3天、尤其是6小時(shí)至2天以及特別是12至M小時(shí),其中上述溫度可以為60至180°C、尤其是90至150°C以及特別 是約120°C (即120°C 士 10°C )??梢栽诟稍餇t或在烘箱中進(jìn)行上述熱處理步驟。通過(guò)閱讀以下非限制性實(shí)施例并參照附圖,本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易 見(jiàn)的。


圖1是石墨烯剝離的示意圖。圖2示出了在粘附底涂劑和涂層之間產(chǎn)生共價(jià)鍵的化學(xué)反應(yīng)的實(shí)例。圖3示出了化學(xué)沉積粘附底涂劑前體膜的ATR4R譜圖,40分鐘(聚氨基苯 (polyaminophenylene)型)(a)用水沖洗接著在丙酮中超聲波處理5分鐘之前,以及(b) 用水沖洗接著在丙酮中超聲波處理5分鐘之后。圖4示出了電化學(xué)沉積粘附底涂劑膜的ATR4R譜圖,在_0. 6V下30mCb (聚氨基 苯型)(a)用水沖洗接著在丙酮中超聲波處理5分鐘之前,以及(b)用水沖洗接著在丙酮 中超聲波處理5分鐘之后。圖5示出了頂譜圖(a)涂布有芳香胺薄層的表面,稱作化學(xué)制備的粘附底涂劑 前體表面,(b)在CH3CN中用N0BF4(10_2M)處理30秒以后成為粘附底涂劑的相同表面。圖6示出了頂譜圖(a)涂布有芳香胺薄層的表面,此表面被稱作電化學(xué)制備的 粘附底涂劑前體,以及(b)在CH3CN中用N0BF4(10_2M)處理30秒以后成為粘附底涂劑的相 同表面。圖7示出了在水性介質(zhì)中的再重氮化(因而缺少BF4-譜帶)(a)前體表面的頂 譜圖,(b)底涂劑表面的頂譜圖。圖8示出了石墨烯多片接枝到重氮化表面上。圖8A、8B、8C以及8D以不同放大率 顯示不同區(qū)。圖9示出了 CNT接枝到重氮化表面上。圖9A、9B、9C以及9D對(duì)應(yīng)于接枝表面的不 同放大率,分別為 80000 X、20000 X、50000 X 以及 35000 X。圖10示出了頂譜圖(a)表面涂布有聚氨基苯型的底涂劑前體、(b)表面涂布有 聚氨基苯型的底涂劑,以及(c)在與乙酰吡啶反應(yīng)之后。圖11示出了頂譜圖(a)表面涂布有聚氨基苯型的底涂劑前體、(b)表面涂布有 聚氨基苯型的底涂劑,以及(c)在與4-乙烯基吡啶GVP)反應(yīng)之后。圖12示出了頂譜圖(a)表面涂布有聚氨基苯型的底涂劑前體、(b)表面涂布有 聚氨基苯型的底涂劑,以及(c)在和4-吡啶基乙酸乙酯反應(yīng)之后。圖13示出了頂譜圖(a)表面涂布有聚氨基苯型的底涂劑前體、(b)表面涂布有 聚氨基苯型的底涂劑,以及(c)在與聚4-乙烯基吡啶(P4VP)反應(yīng)之后。圖14示出了頂譜圖(a)表面涂布有聚氨基苯型的底涂劑前體、(b)表面涂布有 聚氨基苯型的底涂劑,以及(c)在和PAMAM反應(yīng)之后。圖15示出了通過(guò)自由基化學(xué)接枝180分鐘的金覆蓋顯微鏡載玻片的頂譜圖分析 結(jié)果,(1211081)接枝有被負(fù)載的苯胺型底涂劑前體的薄膜、(121108 接枝有被負(fù)載的苯 基重氮型底涂劑的薄膜,以及(1211083)在上述底涂劑和疏水性分子(即Zonyl )反應(yīng)之后。
圖16示出了一滴水在玻璃載玻片上測(cè)得的接觸角(5次獨(dú)立的測(cè)量結(jié)果),按照在 位置III-3中所描述的方法,在上述玻璃載玻片上已接枝來(lái)自Zonyl 的全氟鏈,空白玻 璃載玻片用作對(duì)照。圖17是在空白玻璃載玻片上一滴水的照片(圖17A)以及按照在位置III-3中所 描述的方法已接枝來(lái)自Zonyl 的全氟鏈的玻璃載玻片上一滴水的照片(圖17B)。
具體實(shí)施例方式除非另有說(shuō)明,以下實(shí)施例是在環(huán)境空氣中并在正常溫度和壓力條件下(約 25°C,在約Iatm下)進(jìn)行。除非另有說(shuō)明,所使用的試劑是直接商業(yè)獲得的,而沒(méi)有進(jìn)一步 純化。利用通過(guò)真空蒸發(fā)覆蓋有5nm鉻以及隨后的200nm金的7. 5X1. 2cm顯微鏡載玻片 (玻璃載玻片)進(jìn)行反應(yīng)。關(guān)于大氣的組成沒(méi)有采取預(yù)防措施,并且溶液未被脫氣。I-第一表面的制備I-I粘附底涂劑前體的制備1-1-1化學(xué)方案按照在[Chem. Mater. 2007,19,6323-6330]中所描述的方案來(lái)制備涂飾劑。在包含2ml 的 NH2-Ph-NH2 水性溶液(5X IO^3M,在 0. 5M HCl 中)、2ml 的 NaNO2 水 性溶液(5X 10_3M)以及80mg鐵屑的混合物中浸漬顯微鏡載玻片持續(xù)40分鐘。與Chem. Mater. 2007,19,6323-6330的方案相比,這里是在35°C下進(jìn)行反應(yīng)以獲得較厚的薄膜。在 反應(yīng)40分鐘以后分析的樣品的紅外(IR)光譜示出在圖3中。在乙腈中成功測(cè)試了所形成層的超聲波處理耐受性。在超聲波處理前后獲得的紅 外光譜(分別為圖3中的光譜(a)和(b))是類似的,因此表明,沒(méi)有損失材料以及薄膜被 穩(wěn)固地接枝。將聚偏氯乙烯(PVDF) β (lcmXkm以及25μπι厚)條狀膜浸漬在包含2ml的 NH2-Ph-NH2 水性溶液(5 X IO^3M,在 0. 5M HCl 中)、2ml 的 NaNO2 水性溶液(5 X I(T3M)以及 80mg鐵屑的混合物中持續(xù)120分鐘。與Chem. Mater. 2007,19,6323-6330的方案相比,本文 是在35°C下進(jìn)行反應(yīng)以獲得較厚的薄膜。1-1-2電化學(xué)方案所使用的電化學(xué)方案類似于在[Chem. Mater. 2006,18,4755-4763]中所描述的方 案。在包含IOml電化學(xué)溶液的電化學(xué)電池中進(jìn)行反應(yīng),其中該電化學(xué)溶液對(duì)應(yīng)于1,4_苯 二胺(I(T2M)和NaNO2 (5XlOD在0. 5M HCl中的水性溶液。恒電位地(所選電位是在重氮鹽的電活性勢(shì)壘內(nèi))或動(dòng)電位地(循環(huán)伏安法),其 中掃描速率為20mV · s—1,進(jìn)行薄膜的沉積。在乙腈中超聲波處理前后獲得的薄膜的頂譜圖(分別為圖4中的譜圖(a)和(b)) 是類似的。因而沒(méi)有損失物質(zhì),并且形成的薄膜被穩(wěn)固地接枝。1-2粘附底涂劑的形成可以在有機(jī)介質(zhì)或水性介質(zhì)中對(duì)在I-I中獲得的涂布有涂飾劑(化學(xué)和電化學(xué) 的)的基質(zhì)進(jìn)行處理以產(chǎn)生重氮官能團(tuán)。1-2-1有機(jī)介質(zhì)
將涂布有涂飾劑(源自化學(xué)或電化學(xué)的芳香胺形式)的表面浸漬在包含 N0BF4(10_2M)的乙腈溶液中持續(xù)30秒。在此步驟期間,NOBF4濃度并不需要是精確的,因?yàn)?相對(duì)于在表面上存在的胺官能團(tuán)總是過(guò)量的??梢酝ㄟ^(guò)紅外光譜測(cè)定法來(lái)監(jiān)測(cè)重氮鹽的形成出現(xiàn)了在2270CHT1處對(duì)應(yīng)于重 氮的峰以及在lOSOcnT1處對(duì)應(yīng)于它的反離子BF4-的峰,如在圖5中針對(duì)源自化學(xué)的薄膜 (1-1-1)所說(shuō)明的、以及在圖6中針對(duì)源自電化學(xué)的薄膜(1-1-2)所說(shuō)明的。在實(shí)施例1-2-1中進(jìn)行的反應(yīng)可以按照以下方式圖解表示
權(quán)利要求
1.一種用于組裝第一表面的至少一個(gè)區(qū)與第二表面的至少一個(gè)區(qū)或與感興趣的分子 的方法,所述方法包括一步驟,其中所述步驟包括使所述第一表面的所述區(qū)接觸所述第二 表面的所述區(qū)或接觸所述感興趣的分子,所述第一表面的所述區(qū)攜帶至少一種自由基和/ 或離子物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組裝方法,其特征在于,所述方法包括以下連續(xù)步驟a)可選地使攜帶至少一種粘附底涂劑前體的所述第一表面的區(qū)經(jīng)受適合于從粘附底 涂劑前體獲得至少一種粘附底涂劑的條件,b)使攜帶在步驟(a)中可選獲得的至少一種粘附底涂劑的所述第一表面的所述區(qū)經(jīng) 受非電化學(xué)條件,以在所述區(qū)上獲得至少一種自由基和/或離子物質(zhì);c)使攜帶在步驟(b)中獲得的至少一種自由基和/或離子物質(zhì)的所述第一表面的所述 區(qū)接觸所述第二表面的所述區(qū)或接觸所述感興趣的分子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一所述的組裝方法,其特征在于,所述感興趣的分子選自由包 括弱有機(jī)堿的有機(jī)分子、有機(jī)高分子、生物分子以及疏水性分子組成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述第一表面和第二表 面由相同或不同材料構(gòu)成,所述材料選自由金屬、金屬合金、木材、紙、棉花、碳?xì)帧⒐?、納米 管、石墨材料、有機(jī)材料、氟化或非氟化聚合物、以及金剛石組成的組。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述第二表面攜帶至少 一種原子,所述原子能夠參與自由基和/或離子化學(xué)反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述粘附底涂劑直接結(jié) 合于所述第一表面的所述區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述粘附底涂劑間接結(jié) 合于所述第一表面的所述區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述粘附底涂劑共價(jià)鍵 合于所述第一表面的所述區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述粘附底涂劑是可裂 解的芳基鹽,其中所述芳基鹽選自由芳基重氮鹽、芳基銨鹽、芳基磷鐺鹽、芳基碘鐺鹽以及 芳基锍鹽組成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組裝方法,其特征在于,所述芳基基團(tuán)選自被吸電子基團(tuán)取 代的芳基基團(tuán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述粘附底涂劑選 自由被負(fù)載的苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的4-硝基苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的4-溴 苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的氯化4-氨基重氮苯、被負(fù)載的氯化2-甲基-4-氯重氮苯、 被負(fù)載的4-苯甲?;街氐姆鹚猁}、被負(fù)載的4-氰基苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的 4-羧基苯基重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的4-乙酰氨基苯基重氮四氟硼酸銨、被負(fù)載的4-苯基 乙酸重氮四氟硼酸鹽、被負(fù)載的2-甲基-4-[ 甲基苯基)-二氮烯基]苯重氮硫酸鹽、被 負(fù)載的氯化9,10- 二氧-9,10- 二氫-1-蒽重氮、被負(fù)載的4-硝基萘重氮四氟硼酸鹽以及 被負(fù)載的萘重氮四氟硼酸鹽組成的組。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述非電化學(xué)條件 選自由熱條件、動(dòng)力學(xué)條件、化學(xué)條件、光化學(xué)條件、輻射化學(xué)條件、以及它們的組合組成的組。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,直接進(jìn)行所述接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,在溶液中進(jìn)行所述接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求2至14中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,同時(shí)進(jìn)行所述步驟 (b)和(c)。
16.根據(jù)權(quán)利要求2至15中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,攜帶至少一種粘附底 涂劑前體的所述第一表面的所述區(qū)是優(yōu)先共價(jià)地結(jié)合有機(jī)膜的所述第一表面的區(qū),其中所 述有機(jī)膜攜帶至少一種粘附底涂劑前體。
17.根據(jù)權(quán)利要求2至16中任一項(xiàng)所述的組裝方法,其特征在于,所述粘附底涂劑前體 選自由被負(fù)載的苯胺、被負(fù)載的4-硝基苯胺、被負(fù)載的4-溴苯胺、被負(fù)載的4-氨基苯胺、 被負(fù)載的2-甲基-4-氯苯胺、被負(fù)載的4-芐基苯胺、被負(fù)載的4-氰基苯胺、被負(fù)載的4-羧 基苯胺、被負(fù)載的4-乙酰氨基苯胺、被負(fù)載的4-氨基苯甲酸、被負(fù)載的2-甲基-4-K2-甲 基苯基)二氮烯基]胺、被負(fù)載的9,10- 二氧-9,10- 二氫-1-蒽胺、被負(fù)載的4-硝基萘胺 以及被負(fù)載的萘胺組成的組。
18.一種固體載體,所述固體載體的表面攜帶至少一個(gè)區(qū),所述區(qū)具有至少一種自由基 和/或離子物質(zhì)、具有至少一種粘附底涂劑、或具有至少一種粘附底涂劑前體,如在權(quán)利要 求1、2、4、6至11以及15至17中任一項(xiàng)所述的。
19.如在權(quán)利要求18中所述的固體載體的應(yīng)用,用于制備生物芯片或生物傳感器。
20.生物芯片或生物傳感器,包括固體載體,所述固體載體的表面攜帶至少一個(gè)區(qū),所 述區(qū)具有至少一種如在權(quán)利要求1、2或4中任一項(xiàng)所述的自由基和/或離子物質(zhì),所述自 由基和/或離子物質(zhì)已與生物成分起反應(yīng),其中所述生物成分選自由肽、蛋白質(zhì)、抗體和抗 體片段、細(xì)胞或膜受體、多糖、細(xì)胞或細(xì)胞部分以及核酸組成的組。
21.在實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的組裝方法期間能夠使用的成分的試劑 盒,包括在第一區(qū)室中,根據(jù)權(quán)利要求18所述的固體載體,可選地,在第二區(qū)室中,用于從粘附底涂劑前體產(chǎn)生所述粘附底涂劑所需要的至少一 種成分和/或用于從所述粘附底涂劑產(chǎn)生自由基和/或離子物質(zhì)所需要的至少一種成分,可選地,在第一區(qū)室中,另一種固體載體或納米對(duì)象,所述另一種固體載體或納米對(duì)象 的表面對(duì)應(yīng)于待固定的根據(jù)權(quán)利要求4和5中任一項(xiàng)所述的第二表面、或根據(jù)權(quán)利要求3 所述的感興趣的分子。
22.固體載體的應(yīng)用,所述固體載體的表面的至少一個(gè)區(qū)包含至少一種自由基和/或 離子物質(zhì),用于在其上固定另一種固體載體或納米對(duì)象,其中所述另一種固體載體或納米 對(duì)象的表面對(duì)應(yīng)于根據(jù)權(quán)利要求4和5中任一項(xiàng)所述的第二表面、或根據(jù)權(quán)利要求3所述 的感興趣的分子。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的組裝方法的應(yīng)用或固體載體的應(yīng)用,所述固 體載體的表面的至少一個(gè)區(qū)包含至少一種自由基和/或離子物質(zhì),用于剝離石墨烯薄片。
24.一種用于改變固體的至少一個(gè)表面的表面能的方法,所述方法包括根據(jù)權(quán)利要求 1至3和6至17中任一項(xiàng)所述的組裝方法組裝所述表面與疏水性分子。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法,其特征在于,所述方法包括在所述組裝以后的另外 的步驟,所述另外的步驟包括使組裝有所述分子的表面經(jīng)受熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于組裝第一表面的至少一個(gè)區(qū)與第二表面的至少一個(gè)區(qū)或與感興趣的分子的方法,該方法包括一步驟,該步驟包括使所述第一表面的所述區(qū)接觸所述第二表面的所述區(qū)或接觸所述感興趣的分子,其中所述第一表面的所述區(qū)攜帶至少一種自由基和/或離子物質(zhì)。本發(fā)明還涉及固體載體,其表面具有至少一個(gè)區(qū),該區(qū)具有至少一種自由基和/或離子物質(zhì)、具有至少一種粘附底涂劑、或具有至少一種粘附底涂劑前體,以及涉及其各種應(yīng)用。
文檔編號(hào)C09J5/00GK102046744SQ200980120364
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·魯塞爾, 居伊·德尼奧, 帕斯卡爾·維爾, 托馬斯·貝特洛, 文森特·胡克, 法比安·內(nèi)克爾松, 黎玄端 申請(qǐng)人:法國(guó)原子能及替代能源委員會(huì)
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