專利名稱：包括梯度的人工受體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及人工受體或結構單元的梯度，制備該梯度的方法，和使用該梯度的方法。該梯度可以包括一種或多種結構單元。所述梯度可以包括所述人工受體或結構單元的多種特性中的任一種的變化。
背景人工受體的制備是研究的活躍領域，所述人工受體以高靈敏度和特異性結合配體如蛋白質(zhì)，肽，糖，微生物，污染物，藥物等。常規(guī)的方法沒有特別成功的，主要由于低結合親合力而僅取得了有限的靈敏度和特異性。
抗體、酶和天然受體通常具有108-1012范圍內(nèi)的結合常數(shù)，其導致納摩爾級靈敏度和靶向特異性。與此相比，常規(guī)人工受體典型地具有約103-105的結合常數(shù)，可預測的結果為毫摩爾級靈敏度和有限的特異性。
正在進行幾種常規(guī)方法試圖獲得高靈敏和特異性的人工受體。這些方法包括，例如，親合性分離、分子印跡，以及對合成的或半合成受體的理性(rational)和/或組合設計和合成。
這些理性或組合方法已經(jīng)受較少數(shù)量的評估的受體和/或它們對僅集中在一種結構單元上的設計策略，均勻設計策略的依賴的限制。常規(guī)組合方法在標準顯微鏡載玻片上形成包括10,000或100,000個離散的點的微陣列。然而，這些用于組合合成的常規(guī)方法每個點提供單個分子。在每個點使用單個結構單元每個點僅提供單個可能的受體。制備數(shù)千個可能的受體將需要合成數(shù)千個結構單元。
另外，當前對導致有效結合原理的有限理解和受體的大量可能結構阻礙了這些常規(guī)方法，使該方法有問題。
仍然需要檢測配體和檢測破壞一個或多個結合相互作用的化合物的方法。
概述本發(fā)明涉及人工受體或結構單元的梯度，產(chǎn)生所述梯度的方法，和使用所述梯度的方法。所述梯度可以包括一種或多種結構單元。該梯度可以包括所述人工受體或結構單元的多種特性中的任一種的變化，包括人工受體或結構單元的濃度的變化；人工受體或結構單元的同一性的變化；人工受體或結構單元的拓撲結構(topography)的變化；人工受體或結構單元與支持體的結合模式的變化；平層或平層修飾劑(modifier)的變化；人工受體或結構單元的電荷，體積，親脂性，或親水性中的變化；或人工受體或結構單元的分子描述符(descriptor)中的變化。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及結構單元梯度。所述結構單元梯度可以包括支持體。支持體的一部分可以包括至少一種結構單元。結構單元與支持體偶聯(lián)并且結構單元形成梯度。在一個實施方案中，結構梯度包括表面。該表面包括區(qū)域，該區(qū)域包括至少一種結構單元。所述結構單元與支持體偶聯(lián)并且所述結構單元形成梯度。所述梯度可以包括多種結構單元。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及產(chǎn)生結構單元梯度的方法。所述方法可以包括在固體支持體上形成區(qū)域。所述區(qū)域可以包括至少一種結構單元，所述結構單元形成梯度。所述方法還包括將所述結構單元與區(qū)域中的固體支持體偶聯(lián)。所述方法可以包括將多個結構單元與區(qū)域中的固體支持體進行偶聯(lián)。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及使用結構單元(building block)梯度的方法。該方法可以包括使結構單元梯度與測試配體接觸并且監(jiān)視所述梯度與測試配體的結合。所述測試配體可以是蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組。
附圖簡述

圖1示意性地舉例說明按照本發(fā)明的受體的實施方案的二維表示，所述受體使用4種不同結構單元來組成配體結合位點。
圖2示意性地舉例說明一種4個結構單元的分子構型的實施方案的二維和三維表示，每個結構單元包含識別元件、構架、和與支持體偶聯(lián)的接頭(固定/錨定)。
圖3示意性地舉例說明使用重排(shuffling)和交換結構單元的本發(fā)明方法和人工受體的一個實施方案。
圖4示意性地舉例說明沿支持體，諸如載玻片或平板以一個方向進行延伸的梯度。
圖5示意性地舉例說明沿支持體，諸如載玻片或平板以兩個相反方向進行延伸的梯度。
圖6示意性地舉例說明沿支持體，諸如載玻片或平板以兩個相反方向中的每個進行延伸的多個梯度。
圖7示意性地舉例說明在支持體，諸如載玻片或平板上以不同方向進行延伸的兩個梯度。
圖8示意性地舉例說明在支持體，諸如載玻片或平板上以不同方向進行延伸的三個梯度。
圖9示意性地舉例說明在支持體，諸如載玻片或平板上以不同方向進行延伸的四個梯度。
圖10也示意性地舉例說明在支持體，諸如載玻片或平板上以不同方向進行延伸的四個梯度。
圖11示意性地舉例說明橫跨支持體，諸如載玻片或平板延伸的分級梯度。
圖12示意性地舉例說明包括分級梯度A和第二梯度B的板。
圖13示意性地舉例說明產(chǎn)生和使用梯度來評價分析物或分析物的混合物的方法的實施方案。
圖14示意性地舉例說明按照本發(fā)明的實施方案被標記的微陣列的偽彩熒光圖。
圖15示意性地舉例說明對于與藻紅蛋白接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的二維標繪圖。
圖16示意性地舉例說明對于與藻紅蛋白接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的三維標繪圖。
圖17示意性地舉例說明對于與卵清蛋白的熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的二維標繪圖。
圖18示意性地舉例說明對于與卵清蛋白的熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的三維標繪圖。
圖19示意性地舉例說明對于與牛血清白蛋白的熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的二維標繪圖。
圖20示意性地舉例說明對于與牛血清白蛋白的熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的三維標繪圖。
圖21示意性地舉例說明對于與乙?；睦备^氧化物酶接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的二維標繪圖。
圖22示意性地舉例說明對于與乙?；睦备^氧化物酶接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的三維標繪圖。
圖23示意性地舉例說明對于與辣根過氧化物酶的TCDD衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的二維標繪圖。
圖24示意性地舉例說明對于與辣根過氧化物酶的TCDD衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的三維標繪圖。
圖25示意性地舉例說明在圖16中舉例說明的數(shù)據(jù)的子集。
圖26示意性地舉例說明在圖16中舉例說明的數(shù)據(jù)的子集。
圖27示意性地舉例說明在圖16中舉例說明的數(shù)據(jù)的子集。
圖28示意性地舉例說明藻紅蛋白的結合數(shù)據(jù)與組成人工受體的結構單元的logP的相關性。
圖29示意性地舉例說明藻紅蛋白的結合數(shù)據(jù)與組成人工受體的結構單元的logP的相關性。
圖30示意性地舉例說明比較對于與藻紅蛋白接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)和對于與牛血清白蛋白的熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體獲得的數(shù)據(jù)的二維標繪圖。
圖31，32，和33示意性地舉例說明分別來自圖16，20，和18的數(shù)據(jù)的子集，并且證明按照本發(fā)明的人工受體的陣列產(chǎn)生在三種分析物，藻紅蛋白，牛血清白蛋白和卵清蛋白之間區(qū)分的受體。
圖34示意性地舉例說明對照板掃描熒光信號的灰度圖，所述對照板通過在與測試配體一起溫育前用有機溶劑洗脫結構單元來進行制備。
圖35示意性地舉例說明來自實驗板的掃描的熒光信號的灰度圖，所述實驗板在23℃下與1.0μg/ml的霍亂毒素B一起溫育。
圖36示意性地舉例說明來自實驗板的掃描的熒光信號的灰度圖，所述實驗板在3℃下與1.0μg/ml的霍亂毒素B一起溫育。
圖37示意性地舉例說明來自實驗板的掃描的熒光信號的灰度圖，所述實驗板在43℃下與1.0μg/ml的霍亂毒素B一起溫育。
圖38-40示意性地舉例說明來自在圖35-37中舉例說明的候選人工受體的熒光信號的標繪圖。
圖41示意性地舉例說明，當在本發(fā)明的研究中使用的結構單元與支持體共價結合時，獲自那些結構單元的組合的熒光信號的標繪圖。結合在23℃下進行。
圖42示意性地舉例說明熒光信號的變化，所述熒光信號來自4℃、23℃或44℃下共價固定的結構單元的各種組合。
圖43示意性地舉例說明熒光信號的變化的曲線圖，所述熒光信號來自4℃、23℃或44℃下結構單元的各種組合。
圖44示意性舉例說明在圖42中表示的數(shù)據(jù)(用A標記的線)和在圖43中表示的數(shù)據(jù)(用B標記的線)。
圖45示意性地舉例說明44℃的熒光信號與23℃的熒光信號相除后對獲自含可逆固定受體的人工受體在23℃的結合的熒光信號的曲線圖。
圖46舉例說明在實施例4中報道的實驗中通過將霍亂毒素與本發(fā)明的候選人工受體的微陣列結合隨后用緩沖液進行洗滌產(chǎn)生的熒光信號。
圖47舉例說明實施例4所報告的實驗中在與GM1 OS(0.34μM)的競爭后所檢測到的、由于霍亂毒素結合而產(chǎn)生的熒光信號。
圖48舉例說明在實施例4中所報道的實驗中，在缺乏GM1 OS情況下結合的量與在與GM1 OS(0.34μM)競爭時結合的量的比率。
圖49舉例說明實施例4所報告的實驗中的熒光信號，所述熒光信號產(chǎn)生于將霍亂毒素結合于本發(fā)明的候選人工受體微陣列后用緩沖液洗滌，為了與競爭實驗相比較，使用了5.1μM GM1 OS。
圖50舉例說明實施例4所報告的實驗中在與GM1 OS(5.1μM)的競爭后所檢測到的，由于霍亂毒素結合而產(chǎn)生的熒光信號。
圖51舉例說明在實施例4所報道的實驗中，在缺乏GM1 OS情況下結合的量與在與GM1 OS(5.1μM)競爭后結合的量的比率。
圖52舉例說明在實施例5中報道的實驗中通過霍亂毒素單獨與候選人工受體的微陣列結合和與三種濃度的GM1的每一個競爭時所產(chǎn)生的熒光信號。
圖53舉例說明在沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與對于實施例5中所用低濃度GM1與GM1競爭時的結合數(shù)量的比率。
圖54舉例說明實施例6所報告的實驗中的熒光信號，所述熒光信號產(chǎn)生于不用GM1預處理時霍亂毒素與候選人工受體微陣列的結合。
圖55-57舉例說明在實施例6所報告的實驗中的熒光信號，所述熒光信號產(chǎn)生于經(jīng)GM1預處理后(分別為100μg/ml、10μg/ml和1μg/ml的GM1)霍亂毒素與候選人工受體微陣列的結合。
圖58舉例說明在實施例6所報告的實驗中，在1μg/ml GM1存在時的結合數(shù)量和沒有GM1時的結合數(shù)量的比率。
圖59表示從藻紅蛋白在增加濃度的結構單元TyrA3B3的分級梯度上流動獲得的圖像。圖60顯示對于結構單元梯度的第3，第4，第5和第6梯度的熒光的增加的峰值。
圖61表示從藻紅蛋白在增加濃度的結構單元TyrA4B4的分級梯度上流動獲得的圖像。圖62顯示結構單元梯度的第5和第6個梯度的熒光的增加的峰值。
圖63表示從藻紅蛋白在增加濃度的結構單元TyrA5B5的分級梯度上流動獲得的圖像。圖64舉例說明藻紅蛋白沒有與該結構單元的任何梯度分級結合，沒有獲得熒光的峰值。
圖65表示獲自霍亂毒素在增加濃度的結構單元TyrA3B3的分級梯度上流動的圖像。圖66顯示對于結構單元梯度的第2，第3，第4，第5和第6分級的熒光的增加的峰值。圖67表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA4B4的分級梯度上流動的的圖像。圖68顯示對于結構單元梯度的至少第2，第3，第4，第5和第6級，并且可能也針對第1級熒光的增加的峰值。
圖69表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA5B5的分級梯度上流動的圖像。圖70舉例說明霍亂毒素沒有與任何級的該結構單元的梯度結合，沒有獲得熒光的峰值。
圖71表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動的圖像。圖72顯示對于結構單元梯度的第3，第4，第5和第6級的熒光的增加的峰值。
圖73表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動的的圖像。圖74顯示對于至少第6，第5，第4，第3和第2級結構單元梯度的熒光的峰值。
圖75表示獲自霍亂毒素和藻紅蛋白的混合物在增加的濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動的圖像。圖76顯示針對霍亂毒素(上面的線)和藻紅蛋白(下面的線)獲得的熒光強度。
圖77表示獲自霍亂毒素和藻紅蛋白的混合物在增加的濃度的結構單元TyrA4B4和TyrA4B6(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動的圖像。圖78顯示針對霍亂毒素(上面的線)和藻紅蛋白(下面的線)獲得的熒光強度。
圖79表示獲自霍亂毒素在增加濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的連續(xù)梯度上流動的熒光圖像。圖80舉例說明增加的熒光，其顯示霍亂毒素以增加的量結合到梯度的更高濃度的部分。
詳細描述定義用于本文時，術語“肽”是指一種化合物，所述化合物包含兩種或更多通過酰胺鍵相連的氨基酸殘基。
用于本文時，術語“多肽”和“蛋白質(zhì)”是指肽，所述肽含有約20個以上的通過肽鍵相連的氨基酸殘基。
用于本文時，術語“蛋白質(zhì)組”是指生物、組織、器官或細胞的蛋白質(zhì)的表達圖譜。所述蛋白質(zhì)組可具體至生物、組織、器官或細胞的具體的狀態(tài)(例如，發(fā)育，健康等)。
結構單元在支持體上的可逆固定將結構單元通過一種機制與支持體偶聯(lián)，所述機制允許結構單元從支持體上解偶聯(lián)而不對結構單元或支持體造成破壞或不可接受的降解。即，固定可被逆轉(zhuǎn)而不對結構單元或支持體造成破壞或不可接受的降解。在一個實施方案中，固定可以在被逆轉(zhuǎn)時僅伴隨可忽略的或無效的結構單元或支持體的降解水平?？赡婀潭扇菀椎乩每赡娴墓矁r鍵或非共價相互作用。適宜的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫健、范德華相互作用等。易可逆的共價鍵是指可在不對結構單元或支持體造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或斷裂的共價鍵。
被固定在例如支持體上的結構單元的組合可以是候選人工受體、先導人工受體、或工作人工受體。即，載玻片上的異質(zhì)結構單元點或包被于管或孔上的多種結構單元可以是候選人工受體、先導人工受體、或工作人工受體。候選人工受體可以成為先導人工受體，其可以成為工作人工受體。
用于本文時，短語“候選人工受體”是指被固定的結構單元組合，所述組合能夠被檢測以確定特定的測試配體是否與所述組合結合。在一個實施方案中，所述組合包含一個或多個被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，候選人工受體可以是載玻片上的異質(zhì)結構單元點或包被于管或孔上的多個結構單元。
用于本文時，短語“先導人工受體”是指被固定的結構單元的組合，其與測試配體在測試配體的預定濃度，例如10、1、0.1、或0.01μg/ml，或1、0.1、或0.01ng/ml下結合。在一個實施方案中，該組合包含一個或多個被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，先導人工受體可以是載玻片上的異質(zhì)結構單元點或包被于管或孔上的多個結構單元。
用于本文時，短語“工作人工受體”是指結構單元的組合，其以有效分類或鑒定測試配體的選擇性和/或靈敏度與測試配體結合。即，與該結構單元組合的結合表示所述測試配體屬于某一類測試配體或是一種特定的測試配體。工作人工受體可以，例如，結合濃度為例如100、10、1、0.1、0.01、或0.001ng/ml的配體。在一個實施方案中，所述組合包含一種或多種被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，工作人工受體可以是載玻片上的異質(zhì)結構單元點或包被于管、孔、載玻片、或其它支持體上或支架上的多種結構單元。
用于本文時，短語“工作人工受體復合體”是指多種人工受體，每種為結構單元的組合，其以有效分類或鑒定測試配體的選擇性和/或靈敏度的模式與測試配體結合。即，與復合體幾種受體的結合表示所述測試配體屬于某一類測試配體或是一種特定的測試配體。復合體的各種受體可以各自以不同的濃度或不同的親合力與所述配體結合。例如，復合體的各種受體各自以100、10、1、0.1、0.01、或0.001ng/ml的濃度與配體結合。在一個實施方案中，所述組合包含一種或多種被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，工作人工受體復合體可以是載玻片上的多個異質(zhì)結構單元點或區(qū)域；每個包被有不同的結構單元組合的多個孔；或每個包被有不同的結構單元組合的多個管。
用于本文時，短語“顯著數(shù)量的候選人工受體”是指對于提供發(fā)現(xiàn)工作人工受體、工作人工受體復合體、或先導人工受體的機會的足夠多的候選人工受體。如少到約100種到約200種候選人工受體可以成為發(fā)現(xiàn)適于區(qū)分兩種蛋白質(zhì)(例如，霍亂毒素和藻紅蛋白)的工作人工受體復合體的顯著數(shù)量。在其它的實施方案中，候選人工受體的顯著數(shù)量可包含約1,000種候選人工受體，約10,000種候選人工受體，約100,000種候選人受體，或更多。
盡管不對本發(fā)明進行限制，認為提供機會以發(fā)現(xiàn)工作人工受體所需的候選人工受體的顯著數(shù)量可能比發(fā)現(xiàn)工作人工受體復合體所需的顯著數(shù)量大。盡管不對本發(fā)明構成限制，認為提供機會以發(fā)現(xiàn)先導人工受體所需的候選人工受體的顯著數(shù)量可能比發(fā)現(xiàn)工作人工受體所需的顯著數(shù)量大。盡管不對本發(fā)明構成限制，認為提供機會以發(fā)現(xiàn)用于具有較少特性的測試配體的工作人工受體的機會所需的候選人工受體的顯著數(shù)量可能比用于有許多特性的測試配體的多。
用于本文時，術語“結構單元”是指人工受體的分子元件，所述元件包含可以被預見的部分或包含一種或多種接頭、一種或多種構架、和一種或多種識別元件的部分。在一個實施方案中，結構單元包括接頭、構架、和一種或多種識別元件。在一個實施方案中，接頭包含適于將結構單元可逆固定于例如支持體、表面或平層(lawn)上的部分。結構單元與配體相互作用。
用于本文時，術語“接頭”是指結構單元上的一部分或官能團，其被使用于或其(例如，可逆地)，例如，通過共價連接、離子相互作用、靜電相互作用或疏水相互作用，將結構單元與支持體偶聯(lián)。
用于本文時，術語“構架”是指包括接頭或與接頭偶聯(lián)和與一種或多種識別元件偶聯(lián)的結構單元的一部分。
用于本文時，術語“識別元件”是指與構架偶聯(lián)但不與支持體共價偶聯(lián)的結構單元的一部分。盡管不對本發(fā)明限制，識別元件可以提供或形成一種或多種與配體相互作用的基團，表面，或空間。
用于本文時，短語“多種結構單元”是指在混合物，試劑盒中，或在支持體或支架(scaffold)上的兩種或多種不同結構的結構單元。每種結構單元具有特定結構，且復合的結構單元，或多種結構單元的使用是指多于一種的這些特定結構。結構單元或多種結構單元不是意指各自具有相同結構的多個分子。
用于本文時，短語“結構單元組合”是指一起在點，區(qū)域或候選人工受體、先導人工受體或工作人工受體中的多個結構單元。結構單元組合可以是一組結構單元的子集。例如，結構單元的組合可以是一組N(例如N＝10-200)個結構單元中的2，3，4，5，或6個結構單元的可能組合中的一種。
用于本文時，短語“同質(zhì)固定結構單元”和“多個同質(zhì)固定結構單元”是指其上或內(nèi)部僅已經(jīng)固定單一一種結構單元的支持體或點。
用于本文時，短語“活化的結構單元”是指例如在支持體上活化使其容易與官能團形成共價鍵的結構單元?？梢詫然慕Y構單元轉(zhuǎn)化為包括活化的酯基的結構單元，其為活化的結構單元。包括活化酯基的活化結構單元可以例如與胺反應形成共價鍵。
用于本文時，關于一種或多種結構單元的術語“首次用于實驗的(naive)”是指之前從未被確定或已知與感興趣的測試配體結合的結構單元。例如，在首次用于實驗的結構單元上的識別元件先前從未被確定或已知與感興趣的測試配體結合。本身就是或包含對于感興趣(例如，霍亂毒素)的特定蛋白質(zhì)(測試配體)的已知配體(例如，GM1)的結構單元不是關于所述蛋白質(zhì)(配體)首次用于實驗的。
用于本文時，關于與支持體偶聯(lián)的結構單元所用的術語“固定的”是指被穩(wěn)定定位在支持體上以致它們在支持體上不遷移或不從支持體上釋放的結構單元?？梢酝ㄟ^共價偶聯(lián)，通過離子相互作用，或通過靜電相互作用，如離子配對或通過疏水相互作用諸如范德華相互作用將結構單元進行固定。
用于本文時，支持體，管，孔，或表面的“區(qū)域”是指支持體，管，孔，或表面的連續(xù)部分。與區(qū)域偶聯(lián)的結構單元可以指在該區(qū)域彼此接近的結構單元。
用于本文時，分子上的“大(bulky)”基團大于包括7或8個碳原子的部分。
用于本文時，分子上的“小”基團是氫，甲基，或另一小于包括4個碳原子的部分的基團。
用于本文時，術語“平層(lawn)”是指支持體上官能團的層，點，或區(qū)域，其密度為例如，足以將偶聯(lián)的結構單元彼此接近地放置。官能團可以包括能與結構單元形成共價的、離子的、靜電的或疏水相互作用的基團。
如本文所用，術語“烷基”是指飽和脂族基團，包括直鏈烷基，支鏈烷基，環(huán)烷(脂環(huán))基，烷基取代的環(huán)烷基，和環(huán)烷基取代的烷基。在某些實施方案中，直鏈或支鏈烷基在它的主鏈中含有30個或更少的碳原子(例如對于直鏈C1-C12，對于支鏈C1-C6)。同樣，環(huán)烷基在它們的環(huán)結構中可以含有3-10個碳原子，例如在環(huán)結構中含有5，6，或7個碳。
本文所用的術語“烷基”是指“未取代的烷基”和“取代的烷基”，后者是指含有取代基的烷基部分，所述取代基替代烴主鏈的一個或多個碳上的氫。這些取代基可以包括例如鹵素，羥基，羰基(諸如羧基，酯，甲?；?，或酮)，硫代羰基(如硫酯，硫代乙酸酯，或硫代甲酸酯)，烷氧基，磷?；姿狨?，亞膦酸酯(phosphinate)，氨基，酰氨基，脒，亞胺，氰基，硝基，疊氮基，硫羥基，烷硫基，硫酸酯，磺酸酯，氨磺酰基，亞磺酰氨基，磺?；?，雜環(huán)基，芳烷基，或芳族或雜芳族部分。如果合適，在烴鏈上取代的部分本身可以被取代。例如，取代烷基的取代基可以包括取代和未取代形式的上面所列的基團。
用于本文時，術語“芳烷基”是指用芳基(例如芳基或雜芳基)取代的烷基。
用于本文時，術語“鏈烯基”和“炔基”是指不飽和脂族基，其在長度和任選的取代方面類似于上述烷基，但分別包含至少一個雙鍵或三鍵。
本文所用的術語“芳基”包括5-，6-和7-元單環(huán)芳基，其可以包括0-4個雜原子，例如苯，吡咯，呋喃，噻吩，咪唑，噁唑，噻唑，三唑，吡唑，吡啶，吡嗪，噠嗪和嘧啶等。那些在環(huán)結構中含有雜原子的芳基也可以稱為“芳雜環(huán)化合物”或“雜芳族化合物”。芳環(huán)可以在一個或多個環(huán)位點被諸如上述關于烷基的這些取代基所取代。術語“芳基”還包括含有兩個或多個環(huán)狀環(huán)的多核環(huán)系統(tǒng)，其中兩個或更多碳為兩個鄰接環(huán)所共有(環(huán)為“稠合環(huán)”)，其中至少一個環(huán)是芳環(huán)，例如，另一環(huán)狀環(huán)可以是環(huán)烷基，環(huán)烯基，環(huán)炔基，芳基和/或雜環(huán)基。
用于本文時，術語“雜環(huán)”或“雜環(huán)基”是指3-12元環(huán)狀結構，例如3-7元環(huán)，其環(huán)狀結構包括1-4個雜原子。雜環(huán)基包括，例如噻吩、噻蒽、呋喃、吡喃、異苯并呋喃、苯并吡喃、夾氧雜蒽、氧硫雜環(huán)己二烯、吡咯、咪唑、吡唑、異噻唑、異噁唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、中氮茚、異吲哚、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、異喹啉、喹啉、酞嗪、1，5-二氮雜萘、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、咔唑、咔啉、菲啶、吖啶、嘧啶、菲咯啉、吩嗪、吩吡嗪、吩噻嗪、呋咱、吩噁嗪、吡咯烷、oxolane、thiolane、噁唑、哌啶、哌嗪、嗎啉、內(nèi)酯、內(nèi)酰胺如β-丙內(nèi)酰胺和吡咯烷酮、磺內(nèi)酰胺、磺酸內(nèi)酯等。雜環(huán)可以在一個或多個位點被諸如關于烷基所述的這些取代基取代。
用于本文時，此處所用的術語“雜原子”是指除了碳或氫以外的任何元素的原子，如氮，氧，硫和磷。
人工受體總述圖1示意性地舉例說明了一個實施方案，其在微陣列上的點中使用4個不同的結構單元來構成配體結合位點。此圖舉例說明一組處于形成單元格子(unit cell)的正方形角上的4個結構單元。一組四個結構單元可被視為任何四邊形的頂點。圖1舉例說明結構單元的多個點或區(qū)域可被視為多種單元格子，在此例中是正方形單元格子。也可在支持體上形成其它四邊形形狀的四結構單元的單元格子組。
每個被固定的構件分子可提供從“構架”上伸出的一條或多條“臂”并且每條可包含與配體或另一個被固定的結構單元的部分相互作用的基團。圖2舉例說明四結構單元的組合，每個結構單元包含有兩條臂(稱為“識別元件”)的構架，為結構單元提供一個形成配體結合位點的分子構型。由象那些下面例舉的結構單元形成的這樣的位點可以結合小分子，如藥物、代謝物、污染物、或類似物質(zhì)，和/或可以結合更大的配體如大分子或微生物。
本發(fā)明的人工受體可包含被可逆固定于支持體或表面上的結構單元。逆轉(zhuǎn)結構單元的固定可允許結構單元移動到支持體或表面的不同位置，或?qū)⒔Y構單元交換到表面上和從表面上交換下來。例如，當可逆地偶聯(lián)于或固定于支持體上時，結構單元的組合可與配體結合。逆轉(zhuǎn)結構單元的偶聯(lián)或固定提供了重排這些結構單元的機會，這可以促進對配體的結合。另外，本發(fā)明可允許加入額外的或不同的結構單元，這可進一步提高對配體的結合。
圖3示意性地舉例說明一個實施方案，利用在表面上有四個不同的結構單元的初始人工受體表面(A)，所述結構單元用陰影形狀表示。這個初始人工受體表面(A)經(jīng)歷(1)將配體與人工受體的結合和(2)重排受體表面上的結構單元以產(chǎn)生先導人工受體(B)。重排是指逆轉(zhuǎn)結構單元的偶聯(lián)或固定并允許它們在受體表面上重新排列。形成先導人工受體后，另外的結構單元可被(3)交換到受體表面上和/或從表面上交換下來(C)。交換是指結構單元離開表面而進入與所述表面接觸的溶液中和/或結構單元離開與所述表面接觸的溶液而成為人工受體的一部分。另外的結構單元可為了結構多樣性而被選擇(例如，隨機地)或基于先導人工受體中結構單元的結構而被選擇以提供促進結合的另外方法。然后，原始的和另外的結構單元可被(4)重排和交換以在表面上提供更高親合力的人工受體(D)。
人工受體和結構單元的梯度本發(fā)明包括作為在支持體上的梯度被配置的人工受體，結構單元或結構單元的組合。所述梯度可以由人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化組成。所述梯度可以由人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化組成。所述梯度可以由人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化組成。所述梯度可以由人工受體或結構單元與支持體的結合方式(例如，不可逆或可逆)的變化組成。所述梯度可以由平層或平層修飾劑的變化組成。所述梯度可以是多種類型的梯度，諸如分級的(step)，連續(xù)的等的任何一種。
可以將一種或多種按照本發(fā)明的結構單元固定在區(qū)域中的支持體上。這些區(qū)域可以在不同亞區(qū)域中包括不同濃度的一種或多種結構單元。例如，一種或多種結構單元可以以不同濃度在區(qū)域之上或貫穿區(qū)域的帶中。例如，一種或多種結構單元可以以在區(qū)域的一側(例如，邊緣或角)從0或低濃度到該區(qū)域的相對側(例如，邊緣或角)的更高濃度的梯度存在。這些區(qū)域可以在不同的亞區(qū)域中包括不同的結構單元或結構單元的組合。例如，一種或多種結構單元可以在一個亞區(qū)域中而不在另一個亞區(qū)域中。例如，一種或多種結構單元可以在一個亞區(qū)域中是第一濃度，在另一個亞區(qū)域中是另一個(例如，第二)濃度。例如，一種或多種結構單元可以在每個亞區(qū)域中。例如，一種或多種結構單元可以僅在亞區(qū)域的一個子集中。
圖4到9舉例說明包括人工受體或結構單元的梯度的支持體或區(qū)域的實施方案。圖4到6一般涉及在支持體上在單一維度(即，沿線)上的梯度的數(shù)量和方向。圖7到9一般涉及支持體上兩個維度的梯度的方向。當然，具有在圖7-9中顯示的方向的每個梯度可以具有在圖4-6中舉例說明的數(shù)量和方向上的變化。另外，盡管一般舉例說明梯度為直線，按照本發(fā)明的梯度可以沿多種軌道中的任一種變化。沿所述梯度發(fā)生的變化可以發(fā)生為從梯度的開始或沿梯度的點開始的距離的線性或其它函數(shù)。例如，濃度可以作為從該梯度的開始的距離的線性或指數(shù)函數(shù)而變化。
圖4示意性地舉例說明沿支持體，諸如載玻片或平板以一個方向延伸的梯度。如上所述，這樣的梯度可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化；人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化；人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化；人工受體或結構單元與支持體的結合方式(例如，不可逆或可逆)的變化；和平層或平層修飾劑的變化。所述梯度可以提供或由在人工受體或結構單元的多種特性中的至少一個的變化組成，所述特性諸如電荷，體積，親脂性，親水性。所述梯度可以通過在人工受體或結構單元的多種分子描述符中的至少一個的變化進行描述或由其組成。
圖5示意性地舉例說明沿支持體，諸如載玻片或平板以兩個相反的方向延伸的梯度。梯度A可以如上關于圖4所述。梯度B可以由在關于圖4所述的特性的變化的任一種組成。梯度B將一般不被選擇成與梯度A相同而是與其方向相反的梯度，這將正好導致取消其它的一個梯度并且產(chǎn)生一般均一的受體表面。在一個實施方案中，梯度B可以被選擇成具有不同于梯度A的特性。
例如，如果梯度A由第一人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成第二人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化；人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化；人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化；人工受體或結構單元與支持體結合方式(例如，不可逆的或可逆的)的變化；和平層或平層修飾劑的變化。
例如，如果梯度A由第一人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化；第二人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化；人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化；人工受體或結構單元與支持體結合方式(例如，不可逆的或可逆的)的變化；和平層或平層修飾劑的變化。
例如，如果梯度A由第一人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化；人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化；第二人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化；人工受體或結構單元與支持體結合方式(例如，不可逆的或可逆的)的變化；和平層或平層修飾劑的變化。
例如，如果梯度A由第一人工受體或結構單元與支持體的結合方式(例如，不可逆的或可逆的)的變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化；人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化；第二人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化；第二人工受體或結構單元與支持體結合方式(例如，不可逆的或可逆的)的變化；和平層或平層修飾劑的變化。
例如，如果梯度A由平層或平層修飾劑的第一次變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的濃度(例如，密度)的變化；人工受體或結構單元的同一性(例如，結構)的變化；第二人工受體或結構單元的拓撲結構(例如，大小，形狀或柔性)的變化；第二人工受體或結構單元與支持體結合方式(例如，不可逆的或可逆的)的變化；和平層或平層修飾劑中的第二次變化。
例如，如果梯度A由人工受體或結構單元中的電荷的第一次變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的電荷的第二次變化；人工受體或結構單元的體積的變化；人工受體或結構單元的親脂性的變化；或人工受體或結構單元的親水性的變化。
例如，如果梯度A由人工受體或結構單元中的體積的第一次變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的電荷的變化；人工受體或結構單元的體積的第二次變化；人工受體或結構單元的親脂性的變化；或人工受體或結構單元的親水性的變化。
例如，如果梯度A由人工受體或結構單元中的親脂性的第一次變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的電荷的變化；人工受體或結構單元的體積的變化；人工受體或結構單元的親脂性的第二次變化；或人工受體或結構單元的親水性的變化。
例如，如果梯度A由人工受體或結構單元的親水性的第一次變化組成，那么梯度B可以由下列至少一個組成人工受體或結構單元的電荷的變化；人工受體或結構單元的體積的變化；人工受體或結構單元的親脂性的變化；或人工受體或結構單元的親水性的第二次變化。
例如，如果梯度A由人工受體或結構單元的第一分子描述符的變化組成，那么梯度B可以由人工受體或結構單元的第二分子描述符的變化組成。
圖6示意性地舉例說明沿支持體，諸如載玻片或平板以兩個相反方向的每個延伸的多個梯度。多個梯度的每個可以是參考圖4和5如上所述的。在圖6中舉例說明的第一個梯度可以以上述梯度A和B的關系的方式與第二個梯度相關。例如，梯度AA可以以圖5中的梯度B與圖5中的梯度A相關的方式與梯度A相關。梯度n可以以圖5中的梯度B與梯度A相關的方式與梯度A相關。一般而言，梯度n將不與梯度A相同，因為這將只是導致梯度A的另外的增加。在一個實施方案中，梯度B可以被選擇具有不同于梯度A的特性。使用在圖6中的AA...nn和A...n每個都描述了多個梯度。
圖7示意性地舉例說明在支持體諸如載玻片或平板上以不同的方向延伸的兩個梯度。梯度A和B的每個可以是參考圖4和5的如上所述的。典型地，梯度A將在特性上不同于梯度B，如參考圖5上述?？梢詫⑷缟纤龅奶荻華和B的不同特性的實例應用于圖7中的梯度A和B，其在定向上不同，但不是必須在方向上相反。梯度A和B的任一或兩者可以由如上所述參考圖6的多個梯度組成。例如，在圖7中的梯度A可以是或包括梯度A-n。例如，圖7中的梯度B可以是或包括梯度AA到nn。圖7中顯示的人工受體或結構單元的梯度的方向可以被視為提供與2-維電泳相似的方法的支持。
圖8示意性地舉例說明在支持體，諸如載玻片或平板上以不同的方向延伸的三個梯度。梯度A，B，C的每個可以是參考圖4和5如上所述的。可以將如上所述在圖5的實施方案的描述中的梯度A和B的不同特性的實例應用于圖8中的梯度A，B，和C，其定向不同，但是不是必須以相反的方向。典型地，梯度A將在特性上不同于梯度B，梯度A將在特性上不同于梯度C，并且梯度B將在特性上不同于梯度C，如上關于在圖5中的梯度A和B所述。梯度A，B或C的一個或多個可以由如上參考圖6所述的多個梯度組成。例如，圖8中的梯度A，B或C可以是或包括梯度A到n或梯度AA到nn。圖8中顯示的人工受體或結構單元的梯度的定向可以被視為提供對于與2維電泳類似的方法的支持，但是該方法包括以三個方向提供分析物的表征的三個特征的梯度。
圖9示意性地舉例說明在支持體，諸如載玻片或平板上以不同的方向延伸的四個梯度。梯度A，B，C和D的每個可以是如上參考圖4和5所述的?？梢詫⑷缟纤鲈趫D5的實施方案的描述中的梯度A和B的不同特性的實例應用于圖9中的梯度A，B，C和D，其定向不同，但是不是必須以相反的方向。典型地，梯度A將在特性上不同于梯度B，梯度A將在特性上不同于梯度C，梯度A將在特性上不同于梯度D，梯度B將在特性上不同于梯度C，梯度B將在特性上不同于梯度D，并且梯度C將在特性上不同于梯度D，如上關于在5中的梯度A和B所述。梯度A，B，C或D的一個或多個可以由如上參考圖6所述的多個梯度組成。例如，圖9中的梯度A，B，C或D可以是或包括梯度A到n或梯度AA到nn。圖9中顯示的人工受體或結構單元的梯度的定向可以被視為提供對于與2維電泳類似、但是包括以四個方向提供分析物的表征的四個特征的梯度的方法的支持。
圖10也示意性地舉例說明在支持體諸如載玻片或平板上以不同方向延伸的四個梯度。梯度A，B，C和D的每個可以是如上關于圖9所述的。在該實施方案中，梯度A和B以相反的方向定向，梯度C和D也是如此。在一個實施方案中，圖10可以示意性地舉例說明具有1，2，3，4或更多結構單元的直角板，其梯度從多到所述板的邊緣的每個到相對邊緣。
在一個實施方案中，按照本發(fā)明的結構單元的個體或組合可以被固定在區(qū)域中的支持體上。每個區(qū)域可以包括每個在單一濃度上的一種或多種結構單元。所述濃度隨區(qū)域不同而不同。在一個實施方案中，當區(qū)域變得與邊緣或起點更遠時，結構單元的濃度可以增加。所述區(qū)域可以彼此鄰近或彼此分開。在分開的結構單元之間的區(qū)域可以包括，例如，平層或修飾的平層?？梢詫⑦@種結構單元的梯度視為在不同的亞區(qū)域中包括不同濃度的一種或多種結構單元的區(qū)域。例如，一種或多種結構單元可以在區(qū)域之上或穿過區(qū)域的帶中以不同濃度存在。例如，一種或多種結構單元可以在區(qū)域的在一個邊緣以0或低濃度存在，在所述區(qū)域的相對邊緣以較高濃度存在。
圖11示意性地舉例說明跨越支持體，諸如載玻片或平板延伸的分級梯度。分級梯度A包括a-i梯級。所述分級可以是連續(xù)的或是被平層或修飾的平層分開的。梯度A可以如關于上面圖4所述。分級梯度還可以按照上面關于圖5-10的任一個所述進行配置。
圖12示意性地舉例說明包括分級梯度A和第二梯度B的板。分級梯度A包括a-j梯級。分級可以是連續(xù)的或被平層或修飾的平層所分開。梯度B可以是分級梯度，連續(xù)的梯度，或任何其它類型的梯度。梯度A和B可以獨立地如上關于圖4所述。梯度A和B還可以獨立地按照上面關于圖5-10的任一個所述進行配置。在一個實施方案中，圖12的板可以在沿著，例如區(qū)域的一個邊緣的帶中包括不同的結構單元或不同濃度的結構單元。所述區(qū)域的第二維度可以特征在于濃度的梯度或結構單元的同一性。
產(chǎn)生結構單元的表面-結合的分子梯度的方法本發(fā)明涉及產(chǎn)生結構單元的表面結合的分子梯度的方法。在一個實施方案中，該方法包括在支持體上制備點或區(qū)域，所述點或區(qū)域包括多個以梯度被固定在支持體上的結構單元。所述方法可以包括在固體支持體上形成多個點或區(qū)域，每個點或區(qū)域包括多個被固定的結構單元，其中結構單元的密度，濃度，和數(shù)量橫跨支持體而變化。在一個實施方案中，結構單元的濃度穿過支持體上的區(qū)域或在固體支持體上的多個點或區(qū)域之間變化。
在一個實施方案中，結構單元的梯度通過本文描述的固定反應的動力學而在支持體上形成。固定化的動力學可以被許多變量所影響，所述變量包括，但不限于改變結構單元的濃度；改變在表面、支持體或平層上的點或區(qū)域內(nèi)或之間的反應位點的濃度；和改變反應時間。另外的因素，諸如溫度，pH，溶劑化作用和催化作用也可以用于影響固定化條件(例如，固定的比率)和固定的結構單元或平層修飾劑的密度。
在一個實施方案中，可以將一種方法用于產(chǎn)生固體支持體，所述固體支持體在其表面上具有多個區(qū)域或點，每個區(qū)域或點包括結構單元的不同濃度或同一性并且形成橫跨固體支持體的梯度。在一個實施方案中，所述固體支持體以受控的比率與結構單元接觸。在一個實施方案中，所述固體支持體具有反應基團(例如，胺類)的平層以固定結構單元。
在一個實施方案中，將所述固體支持體非水平地(例如，以大于0°的角，典型地在約30°和90°之間的角放置)放置在容器中從而使支持體的一個末端放靠著容器(例如，燒杯)的壁上。包含一種或多種結構單元的組合物(例如，溶液)以預定的速度被遞送到容器中。例如，使用滴定管或泵可以將所述溶液引入。在一個實施方案中，在被遞送的組合物中的結構單元的同一性隨時間而變化。在一個實施方案中，被遞送的組合物中的結構單元的濃度隨時間而變化。當溶液達到固體支持體的頂部時，溶液的流動停止并且隨后固體支持體被從與溶液的接觸中移開。在一個實施方案中，沖洗固體支持體從而去除任何殘余的游離結構單元。在一個實施方案中，任選地將猝滅劑或終止劑應用于固體支持體以限制進一步的固定。
在一個實施方案中，接近容器的底部的固體支持體的部分具有與結構單元溶液反應的最長的時間，并且因此具有固定的結構單元的最高濃度或密度。接近固體支持體的頂部的固體支持體的部分將具有最少的反應時間，并且因此具有較低濃度或密度的被固定的結構單元。溶液暴露的時間結合固定反應的速度決定了被固定在跨過固體支持體的區(qū)域或點內(nèi)的結構單元的濃度或密度。
在一個實施方案中，結構單元溶液的持續(xù)流動產(chǎn)生橫跨固體支持體的線性密度梯度。在一個實施方案中，流動速率可以變化由此改變梯度的斜率。在一個實施方案中，通過及時指數(shù)地改變流動速率，或簡單地通過使用，例如錐形瓶容納組合物中的支持體來產(chǎn)生指數(shù)梯度。錐形瓶越到頂部越窄從而使溶液接觸固體支持體的次數(shù)從底部到頂部指數(shù)性減少。在一個實施方案中，例如，將支持體關于第一梯度轉(zhuǎn)過90°或180°，并重復步驟產(chǎn)生了2維或多方向的梯度。
可以將多種已知方法的任一種用于產(chǎn)生穿過在支持體，諸如板或載玻片的表面上的區(qū)域的結構單元的梯度。例如，一種或多種結構單元可以穿過所述區(qū)域流出或擴散從而形成梯度。例如，一種或多種結構單元可以使用移動的篩子進行施用以形成梯度。例如，一種或多種結構單元可以被傾入?yún)^(qū)域的中心并且穿過區(qū)域流出或擴散從而形成梯度。在一個實施方案中，結構單元的溶液可以通過液體或蒸氣相擴散來穿過固體基底進行分散。在一個實施方案中，結構單元可以通過經(jīng)過基質(zhì)擴散穿過固體表面進行分布。
在一個實施方案中，可以使用能量催化(例如，輻射催化或引發(fā))的化學原理來將結構單元固定在表面，支持體或平層上來形成表面結合的分子梯度。在一個實施方案中，表面可以接觸游離的結構單元(例如，在溶液中)。接著，表面可以接觸能量源從而催化固定反應。在一個實施方案中，游離結構單元的溶液或表面的任一包括能量活化的反應物(例如，可見光，UV引發(fā)劑)。
在一個實施方案中，能量可以非均一地進行施加以產(chǎn)生橫跨(across)表面的梯度(例如，高能量到低能量)。差異能量暴露可以例如，通過相對于樣品的來源定位或通過使用掩蔽物(靜止的或移動的)來獲得?？梢允褂玫亩喾N能源包括，但不限于UV，IR，可見光，電暈放電，等離子處理，射頻輝光放電，和具有增加的電流的離子沉積。已知化學原理和能源的各種組合。
在一個實施方案中，引發(fā)劑與支持體，表面或平層相關。在另外的實施方案中，能量-活化的反應物(例如，UV引發(fā)劑)以跨過固體支持體的濃度梯度存在。當能量活化的反應物以濃度梯度存在時，固體支持體與能源均一地接觸。在另外的實施方案中，能量活化的反應物以濃度梯度存在并且所述能量非均一地施加從而產(chǎn)生1D或2D梯度。
使用人工受體或結構單元的梯度的方法本發(fā)明人工受體或結構單元的梯度可以通過多種已知方法的任一種來與分析物或分析物的混合物接觸。例如，分析物或分析物的混合物可以穿過支持體流動。例如，分析物或分析物的混合物可以被放置與支持體的邊緣接觸并且擴散可以將分析物或混合物吸引到支持體和/或梯度之中，之上和/或橫跨支持體和/或梯度。在與分析物或分析物的混合物接觸的過程中或之后，一種或多種LE wins可以流動或擴散到支持體和/或梯度之中或之上和/或橫跨支持體/或梯度。
可以將本發(fā)明的人工受體或結構單元的梯度用于以橫跨板或載玻片的多種方向的任一種來分離分析物諸如蛋白質(zhì)，核酸，天然產(chǎn)物，或類似物?？梢詫⒈景l(fā)明的人工受體或結構單元的梯度用于分離或表征蛋白質(zhì)的混合物，諸如蛋白質(zhì)組，例如血漿蛋白質(zhì)組。
在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括結合或檢測蛋白質(zhì)，多種蛋白質(zhì)的一種或多種，或蛋白質(zhì)組的方法和/或梯度。檢測的方法和系統(tǒng)可以包括用于臨床化學，環(huán)境分析，診斷測定和蛋白質(zhì)組分析的方法和系統(tǒng)。例如，梯度可以與包括至少一種蛋白質(zhì)或一種蛋白質(zhì)組的樣品接觸。組成人工受體的結構單元可以對于測試配體是首次用于實驗的。接著，可以檢測一種或多種蛋白質(zhì)與人工受體的結合。接下來，可以解釋結合的結果從而提供關于樣品，例如蛋白質(zhì)組的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中的蛋白質(zhì)的方法，所述方法包括將適合于表征蛋白質(zhì)的梯度與被懷疑含有所述蛋白質(zhì)的樣品接觸。所述方法還可以包括檢測或量化蛋白質(zhì)與梯度的結合。
圖13示意性地舉例說明制備和使用評價分析物或分析物的混合物的梯度的方法的實施方案。該方法可以包括用已知包含目標分析物或分析物的混合物的樣品探測受體陣列。分析物或其混合物可以是蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)的混合物。探測后可以選擇適合于結合目的分析物或在目的分析物的混合物中進行區(qū)分的受體。可以將來自選定的受體的結構單元用于產(chǎn)生在支持體上的一種或多種梯度。在一個實施方案中，支持體上的第一梯度可以是分級梯度。在一個實施方案中，每一級可以是適合于結合特定分析物或目標分析物的受體表面。在一個實施方案中，第二梯度可以一般與第一梯度成直角。所述第二梯度可以包括在結構單元的特性上的變化諸如上面關于圖4-9所述。接著，支持體上的梯度可以被探測以檢測結合于梯度的一種或多種分析物。
在一個實施方案中，每種分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)可以提供與梯度結合的模式。結合的模式可以是分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)或包括分析物或分析物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)的混合物的樣品的特性。所述方法可以包括將結合模式的表示儲存為圖像或數(shù)據(jù)結構。結合模式的表示可以通過操作或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來進行評價。所述方法可以包括這樣的評價。來自未知樣品的結合模式與特定蛋白質(zhì)的結合模式匹配則可表征該未知樣品包含分析物或分析物的混合物(蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)。來自未知樣品的結合模式與特定蛋白質(zhì)組的結合模式匹配則可鑒定該未知樣品包括或是該蛋白質(zhì)組或包括或是具有該蛋白質(zhì)組的生物或細胞。類似地，來自未知樣品的結合模式可以針對多種特定分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)的模式進行評價并且所述樣品可以被表征為包含一種或多種分析物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)?？梢詫⒍喾N結合模式存儲為數(shù)據(jù)。
舉例說明的方法的一個實施方案可以包括產(chǎn)生梯度。該實施方案還可以包括通過，例如用多種單個分析物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)探測陣列來編譯特定分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)的結合模式。使陣列與未鑒定的分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)接觸可以產(chǎn)生測試結合模式。接著，所述方法可以比較測試結合模式與數(shù)據(jù)庫已知分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)的結合模式從而表征或分類未鑒定的分析物，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組，或細胞或生物。在一個實施方案中，已經(jīng)構建了數(shù)據(jù)庫和梯度并且所述方法包括用未知的分析物或分析物的混合物(例如，蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組)探測該梯度從而產(chǎn)生測試結合模式，并接著比較該結合模式與在數(shù)據(jù)庫中的結合模式從而表征或分類未鑒定的分析物，蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)組，或細胞或生物。
蛋白質(zhì)組梯度可以與來自目標生物，細胞，或組織的樣品接觸。結合蛋白質(zhì)組梯度的蛋白質(zhì)可以鑒定或檢測生物，細胞或組織；可以指示由生物所導致的或影響細胞或組織的疾??；可以指示由生物導致或影響細胞或組織的疾病的成功治療；表征疾病過程；鑒定治療先導或策略；等。
分子描述符可以將多種分子描述符的任一種用于描述或表征組成梯度的變化。適合的分子描述符包括構造描述符，靜電學描述符，幾何描述符，物理化學描述符，拓撲學描述符等。已知這些描述符并且可以使用商購軟件包對其進行計算。
適合的構造描述符包括形式電荷，可旋轉(zhuǎn)鍵的分數(shù)，分子式，分子量，芳香鍵的數(shù)量，雙鍵的數(shù)量，h-鍵受體的數(shù)量，h-鍵供體的數(shù)量，可帶負電荷基團的數(shù)量，帶負電荷基團的數(shù)量，可帶正電荷基團的數(shù)量，帶正電荷基團的數(shù)量，剛性鍵的數(shù)量，環(huán)的數(shù)量，可旋轉(zhuǎn)鍵的數(shù)量，單鍵的數(shù)量，總原子數(shù)，三鍵的數(shù)量，供體與受體的比率，帶負電荷基團的數(shù)量，可帶正電荷基團的數(shù)量，帶正電荷基團的數(shù)量，官能團。已知這些描述符并且可以使用商購軟件包進行計算。
適合的靜電學描述符包括電荷極性，局部偶極指數(shù)，最大負電荷，最大正電荷，最大正氫電荷，極性參數(shù)，相對負電荷，相對正電荷，總絕對原子電荷，總負電荷，總正電荷，電荷部分表面積描述符。這些描述符是已知的并且可以使用可商購的軟件包對其進行計算。
適合的電荷部分表面積描述符包括ACGD，在受體原子上的電荷第一型(CHAA1)，在受體原子上的電荷第二型(CHAA2)，在受體原子上的電荷第三型(CHAA3)，在可供氫上的電荷第一型(CHDH1)，在可供氫上的電荷第二型(CHDH2)，在可供氫上的電荷第三型(CHDH3)，CHGD，在帶電荷的部分表面積中的差異(DPSA1)，在總電荷加權表面積中的差異(DPSA2)，在原子電荷加權(weithed)表面積中的差異(DPSA3)，帶分數(shù)電荷的部分負表面積第一型(FNSA1)，帶分數(shù)電荷的部分負表面積第二型(FNSA2)，帶分數(shù)電荷的部分負表面積第三型(FNSA3)，帶分數(shù)電荷的部分正表面積第一型(FPSA1)，帶分數(shù)電荷的部分正表面積第二型(FPSA2)，帶分數(shù)電荷的部分正表面積第三型(FPSA3)，HRNCG，HRNCS，HRPCG，HRPCS，疏水SA-MPEOE，帶負電荷的極性SA？MPEOE，部分負表面積第一型(PNSA1)，部分負表面積第二型(PNSA2)，部分負表面積第三型(PNSA3)，帶正電荷的極性SA-MPEOE，部分正表面積第一型(PPSA1)，部分正表面積第二型(PPSA2)，部分正表面積第三型(PPSA3)，相對負電荷表面積(RNCS)，相對正電荷表面積(RPCS)，在受體原子上的表面積第一型(SAAA1)，在受體原子上的表面積第二型(SAAA2)，在受體原子上的表面積第三型(SAAA3)，在供體氫上的表面積第1型(SADH1)，在供體氫上的表面積第2型(SADH2)，在供體氫上的表面積第3型(SADH3)，在受體原子上的表面加權帶電區(qū)域第一型(SCAA1)，在受體原子上的表面加權帶電區(qū)域第二型(SCAA2)，在受體原子上的表面加權帶電區(qū)域第三型(SCAA3)，在供體氫上的表面加權帶電區(qū)域第一型(SCDH1)，在供體氫上的表面加權帶電區(qū)域第二型(SCDH2)，在供體氫上的表面加權帶電區(qū)域第三型(SCDH3)，在受體原子上的表面加權帶電區(qū)域第一型(SCAA1)，在受體原子上的表面加權帶電區(qū)域第二型(SCAA2)，在受體原子上的表面加權帶電區(qū)域第三型(SCAA3)，在供體氫上的表面加權帶電區(qū)域第一型(SCDH1)，在供體氫上的表面加權帶電區(qū)域第二型(SCDH2)，在供體氫上的表面加權帶電區(qū)域第三型(SCDH3)，表面加權帶電荷部分負表面積第一型(WNSA1)，表面加權帶電荷部分負表面積第二型(WNSA2)，表面加權帶電荷部分負表面積第三型(WNSA3)，表面加權帶電荷部分正表面積第一型(WPSA1)，表面加權帶電荷部分正表面積第二型(WPSA2)，表面加權帶電荷部分正表面積第三型(WPSA3)。已知這些描述符并且可以使用商購的軟件包對其進行計算。
適合的幾何學描述符包括2D范德華表面積(VSA)，2D范德華體積，2D-VSA可帶電基團的分數(shù)，2D-VSA疏水性的分數(shù)，2D-VSA極性的分數(shù)，拓撲結構極性表面積，2D范德華化學特征表面積。已知這些描述符并且可以使用商購軟件包對其進行計算。
適合的2D范德華化學特征表面積描述符包括2D-VSA氫鍵受體，2D-VSA氫鍵全部，2D-VSA氫鍵供體，2D-VSA疏水性，2D-VSA疏水性sat，2D-VSA疏水性unsat，2D-VSA可帶負電荷的基團，2D-VSA其它，2D-VSA極性，2D-VSA可帶正電荷的基團。已知這些描述符并且可以使用商購軟件包對其進行計算。
適合的物理化學描述符包括AlogP98值，AMR值，緩沖溶解度，可極化性_Miller，可極化性_MPEOE，SK_BP，SK_MP，SKlogP值，SklogPvp，SklogS值，SKlogS_緩沖，溶劑化自由能量，蒸汽壓，水溶解度，AlogP98原子類型。已知這些描述符并且可以使用商購軟件包對其進行計算。
適合的拓撲學描述符包括自相關描述符(AlogP98)(例如，ATSGeary 1～10 AlogP98，ATS Moran 0～10 AlogP98，ATS Moreau-Bruto 0～10AlogP98，ATS Moreau-Bruto 0～10 AlogP98平均)；自相關描述符(質(zhì)量)(例如，ATS Geary 1～10質(zhì)量，ATS Moran 0～10質(zhì)量，ATS Moreau-Bruto0～10質(zhì)量，ATS Moreau-Bruto 0～10質(zhì)量平均)；自相關描述符(可極化性)(例如，ATS Geary 1～10可極化性，ATS Moran 0～10可極化性，ATSMoreau-Bruto 0～10可極化性，ATS Moreau-Bruto 0～10可極化性平均)；基于鄰接和距離矩陣的描述符(例如，第一Zagreb，2-MTI，2-MTI prime，第二Zagreb，Balaban指數(shù)JX，Balaban指數(shù)JY，集中_距離_矩陣，復雜度，分散_距離_矩陣，偏心鄰接指數(shù)，偏心連接指數(shù)，邊緣連接指數(shù)，邊緣Gutman MTI，邊緣Hyper Wiener指數(shù)，邊緣MTI，邊緣Wiener指數(shù)，Graph直徑，Graph距離復雜性，Graph距離指數(shù)，Graph Petitjean，Graph半徑，Graph頂點復雜性，Gutman MTI，Harary指數(shù)Hyper Wiener指數(shù)，平均值距離偏差，平均值平方距離指數(shù)，奇數(shù)-偶數(shù)指數(shù)，Platt數(shù)量，Pogliani指數(shù)，Quadratic指數(shù)，分歧指數(shù)，環(huán)程度-距離指數(shù)，Rouvray指數(shù)，Superpendentic指數(shù)，單極性_距離_矩陣，變化_距離_矩陣，頂點程度-距離指數(shù)，Wiener指數(shù)，Xu)；原子類型電拓撲結構狀態(tài)指數(shù)，E-狀態(tài)；原子-類型AI拓撲結構指數(shù)(AI)；自相關描述符(電荷)(例如，ATSGeary 1～10電荷，ATS Moran 0～10電荷，ATS Moreau-Bruto 0～10電荷，ATS Moreau-Bruto 0～10電荷平均)；自相關描述符(電負性)(例如，ATSGeary 1～10電負性，ATS Moran 0～10電負性，ATS Moreau-Bruto 0～10電負性，ATS Moreau-Bruto 0～10電負性平均)；自相關描述符(E-狀態(tài))(例如，ATS Geary 1～10 E-狀態(tài)ATS Moran 0～10 E-狀態(tài)ATS Moreau-Bruto0～10 E-狀態(tài)ATS Moreau-Bruto 0～10E-狀態(tài)平均)；自相關描述符(VDW半徑)(例如，ATS Geary 1～10VDW半徑ATS Moran 0～10 VDW半徑ATS Moreau-Bruto 0～10 VDW半徑ATS Moreau-Bruto 0～10 VDW半徑平均)；BCUT描述符(電荷)(例如，BCUT最高特征值1～5MPEOE電荷BCUT最低特征值1～5MPEOE電荷)；BCUT描述符(電負性)(例如，BCUT最高特征值，1～5電負性，BCUT最低特征值1～5電負性)；BCUT描述符(AlogP98)(例如，BCUT最高特征值1～5 AlogP98，BCUT最低特征值1～5 AlogP98)；BCUT描述符(質(zhì)量)(例如，BCUT最高特征值1～5質(zhì)量BCUT最低特征值1～5質(zhì)量)；BCUT描述符(可極化性)(例如，BCUT最高特征值1～5可極化性，BCUT最低特征值1～5可極化性)；BCUT描述符(VDW半徑)(例如，BCUT最高特征值1～5 VDW半徑，BCUT最低特征值1～5 VDW半徑)；BCUT描述符(E-狀態(tài))(例如，BCUT最高特征值1～5 E-狀態(tài)，BCUT最低特征值1～5 E-狀態(tài))；δ連接指數(shù)(例如，δChi 0，δChi 1，δChi 2，δChi 3簇，δChi 3路徑，δChi 4簇，δChi 4路徑，δChi 4路徑/簇，δChi 5路徑)；差異連接指數(shù)(例如，差異chi 0，差異chi 1，差異chi 2，差異chi 3，差異chi 4，差異chi 5)；Galvez拓撲結構電荷指數(shù)(例如，結合電荷指數(shù)0～10，電荷指數(shù)0～10，電荷轉(zhuǎn)移指數(shù)代數(shù)，整體拓撲結構電荷指數(shù)，化合價結合電荷指數(shù)0～10，化合價電荷指數(shù)0～10)；原子類型氫電拓撲結構狀態(tài)指數(shù)，HE-狀態(tài)；信息內(nèi)容相關描述符(例如，BIC，CIC，I_adj_deg_equ，I_adj_deg_mag，I_adj_equ，I_adj_mag，I_dist_equ，I_dist_mag，I_edge_adj_deg_equ，I_edge_adj_deg_mag，I_edge_adj_equ，I_edge_adj_mag，I_edge_dist_equ，I_edge_dist_mag，總IAC，IC，SIC)；Kappa指數(shù)(例如，Kierα1，Kieα2，Kierα3，Kier柔性，Kier形狀1，Kier形狀2，Kier形狀3，Kier位阻描述符，Kier對稱指數(shù))；Kier & Hall分子連接指數(shù)(例如，Chi 0，Chi 1，Chi 2，Chi 3簇，Chi 3路徑，Chi 4簇，Chi 4路徑，Chi 4路徑/簇，Chi 5路徑，總結構連接指數(shù))；Kier & Hall化合價連接指數(shù)(例如，VChi 0，VChi 1，VChi 2，VChi 3簇，VChi 3路徑，VChi 4簇，VChi 4路徑，VChi 4路徑/簇，VChi 5路徑)；分子步道計數(shù)(例如，分子步道計數(shù)2分子步道計數(shù)3分子步道計數(shù)4分子步道計數(shù)5路徑/步道2路徑/步道3路徑/步道4路徑/步道5)；Narumi拓撲結構指數(shù)(例如，NarumiATI，Narumi GTI，Narumi HTI)；Subgraph計數(shù)指數(shù)(例如，SC-0，SC-1，SC-10路徑，SC-2，SC-3簇，SC-3路徑，SC-4簇，SC-4路徑，SC-4路徑/簇，SC-5路徑，SC-6路徑，SC-7路徑，SC-8路徑，SC-9路徑)；溶劑化分子連接指數(shù)(例如，溶劑化作用chi 0，溶劑化作用chi 1，溶劑化作用chi 2，溶劑化作用chi 3簇，溶劑化作用chi 3路徑，溶劑化作用chi 4簇，溶劑化作用chi 4路徑，溶劑化作用chi 4路徑/簇，溶劑化作用chi 5路徑)；價電子層計數(shù)(例如，VS-0，VS-1，VS-2，VS-3，VS-4，VS-5)。這些描述符是已知的并且可以使用商購的軟件包對其進行計算。
檢測方法使人工受體或結構單元的梯度與測試配體接觸可以鑒定或表征測試配體。測試配體與梯度的結合可以產(chǎn)生可檢測的信號?？蓹z測的信號可以例如通過，機制和性質(zhì)諸如散射，吸收或發(fā)射光，產(chǎn)生或猝滅熒光或發(fā)光，產(chǎn)生或猝滅電信號等來產(chǎn)生。光譜檢測方法包括使用標記或酶來產(chǎn)生光以用于通過光學傳感器或光學傳感器梯度進行檢測。所述光可以是紫外線，可見光或紅外光，其可以通過熒光，熒光偏振，化學發(fā)光，生物發(fā)光，或化學生物發(fā)光來產(chǎn)生和/或檢測。
檢測電導和電導變化的系統(tǒng)和方法包括橢圓光度法，表面等離子共振，電容法，電導測定法，表面聲波，石英晶體微量天平，勒夫波法，紅外衰減波，電化學檢測酶標法，納米線場效應晶體管，MOSFET-金屬氧化物半導體場效應晶體管，CHEMFETS-有機膜金屬氧化物半導體場效應晶體管，ICP-內(nèi)導聚合物，F(xiàn)RET-熒光共振能量轉(zhuǎn)移。
可以檢測這種與梯度的結合或梯度的信號的儀器包括UV，可見的、或紅外的光譜儀，熒光或發(fā)光光譜儀，表面等離子共振，表面聲波或石英晶體微量天平檢測器，pH，電壓計或電流計，放射性同位素檢測儀等。
可檢測的信號可以起源自，例如，結合到梯度中的信號傳導部分或被添加到梯度的信號傳導部分。所述信號也可以是對于梯度或?qū)τ跍y試配體所固有的。信號可以來自，例如測試配體與梯度的相互作用或測試配體與已經(jīng)結合到梯度中的發(fā)信號部分的相互作用。在一個實施方案中，本發(fā)明的方法可以包括選擇梯度，對于所述梯度結合誘導在來自發(fā)信號部分，例如，熒光部分的信號的變化。這樣的變化可以顯示與梯度的結合。
本發(fā)明的梯度可以是用于下列用途的產(chǎn)品的部分分析基因組和/或蛋白質(zhì)組；藥物開發(fā)；對于測試配體的任一種的檢測器；濫用藥物的診斷或治療；危險廢棄物分析或補救；毒性試劑預警或干涉；疾病診斷或治療；癌癥診斷或治療；食物鏈污染分析或補救；等。
測試配體測試配體可以是與陣列或表面的結合可以被檢測的任何配體。測試配體可以是純化合物，混合物，或包含天然產(chǎn)物或污染物的“污”混合物。這些污混合物可以是組織勻漿，生物流體，土壤樣品，水樣，等。
測試配體包括前列腺特異性抗原，其它癌癥標記，胰島素，華法林，其它抗凝劑，可卡因，其它濫用藥，大腸桿菌(E.coli)標記，沙門氏菌屬(Salmonella sp.)標記，其它食媒(food-borne)毒素標記，食媒毒素，天花病毒標記，炭疽標記，其它可能的有毒生物試劑的標記，藥物和藥品，污染物和有害廢物的化學物，有毒化學試劑，疾病標記，藥物，污染物，生物學上重要的陽離子(例如，鉀或鈣離子)，多核苷酸，肽，碳水化合物，酶，細菌，病毒，它們的混合物等。在某些實施方案中，測試配體可以是至少一種小有機分子、無機/有機復合物、金屬離子、蛋白質(zhì)混合物、蛋白質(zhì)、核酸、核酸混合物，它們的混合物等。
適合的測試配體包括本文其它地方所述作為測試配體的任何化合物或化合物類別，包括，例如，前文所述的微生物、蛋白、癌細胞、濫用藥等。
制備人工受體的方法本發(fā)明涉及制備人工受體或被固定的結構單元的組合的方法。在一個實施方案中，該方法包括在支持體上制備點或區(qū)域，所述點或區(qū)域包括多種固定在支持體上的結構單元。所述方法可以包括在固體支持體上形成多個區(qū)域，每個區(qū)域包括多個結構單元，并在每個區(qū)域中將多個結構單元固定(例如，可逆地)在固體支持體上。
所述方法可以包括混合多個結構單元并將混合物用于形成區(qū)域?；蛘?，所述方法可以包括將各個結構單元固定(例如，可逆地)在支持體上。將結構單元偶聯(lián)于支持體可以采用共價鍵合或非共價相互作用。適合的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫鍵、范德華相互作用等。在一個實施方案，所述支持體可以被能參與共價鍵合或非共價相互作用的部分所官能化。形成區(qū)域可以產(chǎn)生異質(zhì)結構單元組合的梯度。所述方法可以以2、3、4、或更多結構單元的組合形式將結構單元涂布或點到支持體上。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法可以被用于產(chǎn)生在其表面上有多個區(qū)域的固體支持體，每個區(qū)域包含多種結構單元。例如，所述方法可以包括將多種結構單元固定在載玻片上多個區(qū)域的每個中?？梢詫⑦@些區(qū)域當作包括異質(zhì)結構單元。
在一個實施方案中，本發(fā)明方法包括制備受體表面。制備受體表面可以包括在固體支持體上形成區(qū)域，所述區(qū)域包括多個結構單元，和在區(qū)域內(nèi)將所述多個結構單元固定(例如，可逆地)在固體支持體上。所述方法可以包括混合多個結構單元并將混合物用于形成一個或多個區(qū)域。或者，所述方法可以包括將單個結構單元用于支持體上的區(qū)域。例如通過用結構單元溶液浸漬支持體的一部分可以完成在支持體上形成區(qū)域。所得到的含有結構單元的涂層可被稱為含有異質(zhì)結構單元。
包含多個結構單元的區(qū)域可以獨立于和區(qū)別于其它包含多個結構單元的區(qū)域。在一個實施方案中，一個或多個包含多個結構單元的區(qū)域可以重疊以產(chǎn)生包含合并的多個結構單元的區(qū)域。在一個實施方案中，包含有單個結構單元的兩個或更多區(qū)域可以重疊以形成一個或多個區(qū)域，每個區(qū)域都含有多個結構單元。重疊的區(qū)域可以被想象為，例如，Ven氏圖表中的重疊部分，或方格花紋或斜紋軟呢樣圖案中的重疊部分。
在一個實施方案中，所述方法產(chǎn)生具有一定密度的結構單元的點或表面，所述密度足以提供多于一個的結構單元和配體相互作用。即，所述結構單元可以是互相接近的。不同結構單元的接近可以通過測定測試配體與含多個結構單元的點或表面相對于與只含一個結構單元的點或表面的不同(例如，更大的)結合而檢測。
在一個實施方案中，該方法包括形成包含一個或多個區(qū)域的陣列，其功能是作為確認或評價與本發(fā)明的梯度的結合的對照。在一個實施方案中，該方法包括形成一個或多個區(qū)域，其功能是作為確認或評價與本發(fā)明的梯度的結合的對照。這種對照區(qū)域可以不包括結構單元，只包括單個結構單元，只包括官能化平層，或只包括其組合。
所述方法可以采用已知的方法將結構單元固定(例如，可逆地)在支持體上，所述方法用于固定被用作結構單元的類型的化合物。將結構單元偶聯(lián)于支持體可以采用共價鍵合或非共價相互作用。適合的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫鍵、范德華相互作用等。在一個實施方案中，所述支持體可以被能參與可逆共價鍵合的部分、能參與非共價相互作用的部分、這些部分的混合物，等所官能化。
在一個實施方案中，可以用能參與共價鍵合，例如可逆共價鍵合的部分使支持體官能化。本發(fā)明可以應用多種大量已知官能團、試劑、和反應中的任何一種來形成可逆共價鍵。適合的用于形成可逆共價鍵的試劑包括在Green，TW；Wuts，PGM(1999)，Protective Groups in Organic SynthesisThird Edition，Wiley-Interscience，New York，779 pp.中描述的那些。例如，支持體可以包括官能團如羰基，羧基，硅烷基，硼酸或酯，胺基(例如，伯、仲或叔胺，羥胺，肼，等)，硫羥基，醇基(例如伯、仲或叔醇)，二醇基(例如，1，2二醇或1，3二醇)，酚基，鄰苯二酚基等。這些官能團可以形成含可逆共價鍵的基團，如醚(例如烷基醚，甲硅烷基醚，硫醚等)，酯(例如，烷基酯，酚酯，環(huán)狀酯，硫酯等)，縮醛(例如，環(huán)狀縮醛)，縮酮(例如，環(huán)狀酮)，甲硅烷基衍生物(例如，甲硅烷基醚)，硼酸酯(如環(huán)狀硼酸酯)，酰胺，肼，亞胺，氨基甲酸酯等。這樣的官能團可以被稱為共價鍵合部分，例如，第一共價鍵合部分。
支持體上的羰基和結構單元上的胺基可形成亞胺或席夫堿。這對支持體上的胺基和結構單元上的羰基也同樣正確。支持體上的羰基和結構單元上的醇基可形成縮醛或縮酮。這對支持體上的醇基和結構單元上的羰基也同樣正確。支持體上的硫羥基(例如，第一硫羥基)和結構單元上的硫羥基(例如，第二硫羥基)可形成二硫化物。
支持體上的羧基和結構單元上的醇基可形成酯。這對支持體上的醇基和結構單元上的羧基也同樣正確。多種醇類和羧酸中的任何一種都能形成提供共價鍵合的酯，所述共價鍵合可以在本發(fā)明的背景中可以被逆轉(zhuǎn)。例如，可逆酯鍵可形成于醇類，如芳環(huán)上有吸電子基團的酚類，其它有在羥基碳上起作用的吸電子基團的醇類，其它醇類等；和/或羧基基團，如有在酰基碳上起作用的吸電子基團的那些(例如，硝基芐酸，R-CF2-COOH，R-CCl2-COOH等)，其它羧酸等。
在一個實施方案中，可以用能參與非共價相互作用的部分來使支持體、基質(zhì)或平層官能化。例如，所述支持體可以包含官能團，諸如離子基團、能氫鍵鍵合的基團或能參與范德華相互作用或其它疏水相互作用的基團。這類官能團可以包括陽離子基團、陰離子基團、脂族基團、兩性基團等。
在一個實施方案中，所述支持體、基質(zhì)或平層包括帶電荷部分(例如，第一帶電部分)。適合的帶電部分包括帶正電的部分和帶負電的部分。適合的帶正電的部分(例如，在中性pH的水性組合物中)包括胺，季銨部分，二茂鐵等。適合的帶負電的部分(例如，在中性pH的水性組合物中)包括羧酸鹽，被強吸電子基團取代的酚類(例如，四氯酚)，磷酸鹽，膦酸鹽，亞膦酸鹽，硫酸鹽，磺酸鹽，硫代羧酸鹽，異羥肟酸或類似物。
在一個實施方案中，所述支持體、基質(zhì)或平層包含能形成氫鍵的基團(例如，第一氫鍵基團)，所述基團作為供體或是受體。所述支持體、基質(zhì)或平層可包含能形成氫鍵鍵合的基團的表面或區(qū)域。例如，所述支持體、基質(zhì)或平層可以包括含有一個或多個羧基、胺基、羥基、羰基等的表面或區(qū)域。離子基團還可以參與氫鍵鍵合。
在一個實施方案中，所述支持體、基質(zhì)或平層包含親脂部分(例如，第一親脂部分)。適合的親脂部分包括支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基，等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，具有例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代環(huán)烷部分，其具有如關于鏈所述數(shù)目的碳；其組合或混合物；等。所述烷基、鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸酯等；等等。所述親脂部分如季銨親脂部分也可以包含正電荷。
人工受體候選人工受體、先導人工受體或工作人工受體包括固定(例如，可逆地)在例如支持體上的結構單元的組合。單個的人工受體可以是載玻片上的異質(zhì)結構單元區(qū)域或被包被于載玻片、管或孔上的多個結構單元?？梢酝ㄟ^多種相互作用諸如共價的、靜電的或疏水的相互作用的任何一種來固定結構單元。例如，所述結構單元和支持體或平層可以每個都包含一個或多個能形成共價的、靜電的、氫鍵鍵合、范德華或類似相互作用的官能團或部分。
候選人工受體的梯度可以是出售給某些團體的商品化的產(chǎn)品，所述團體對將這些梯度作為開發(fā)用于檢測或表征目標測試配體的方法中的用具感興趣。在一個實施方案中，有用的候選人工受體的梯度包括至少一個玻璃載玻片，所述至少一個玻璃載玻片包括包含梯度的區(qū)域。
可以從多種候選人工受體中開發(fā)一種或多種先導人工受體。在一個實施方案中，一種先導人工受體包含結構單元的組合并在暴露于例如幾個皮摩爾的測試配體下時與可檢測數(shù)量的測試配體結合，所述測試配體的濃度在1、0.1、或0.01μg/ml，或在1、0.1、或0.01ng/ml測試配體；在0.01μg/ml，或在1、0.1、或0.01ng/ml測試配體；或在1、0.1、或0.01ng/ml測試配體。
在一個實施方案中，按照本發(fā)明的梯度包括結構單元的組合，并且在暴露于例如幾個皮摩爾的測試配體下時與分類或鑒定數(shù)量的測試配體結合，所述測試配體的濃度是100、10、1、0.1、0.01或0.001ng/ml測試配體，或10、1、0.1、0.01或0.001ng/ml測試配體；或1、0.1、0.01或0.001ng/ml測試配體。
人工受體，特別是候選或先導人工受體，可以是人工受體的陣列的形式。每個點是候選人工受體和結構單元的組合。所述陣列還可以被構建從而包括先導人工受體。例如，人工受體的陣列可以包括更少結構單元的組合和/或結構單元的子集。在一個實施方案中，候選人工受體的陣列包含通式2(如下所示)的結構單元，其中RE1是B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，或B9(如下所示)并且其中RE2是A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，或A9(如下所示)。在一個實施方案中，所述構架是酪氨酸。
在一個實施方案中，本發(fā)明的人工受體包含多種偶聯(lián)于支持體的結構單元。在一個實施方案中，多種結構單元可以包含或本身就是式2的結構單元(下面顯示)。包含接頭、酪氨酸構架和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。在一個實施方案中，候選人工受體可以包含下式結構單元的組合TyrA1B1，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA2B8，TyrA3B3，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA4B8，TyrA5B5，TyrA6B2，TyrA6B4，TyrA6B6，TyrA6B8，TyrA7B7，TyrA8B2，TyrA8B4，TyrA8B6或TyrA8B8。
本發(fā)明的人工受體可以使用多種支持體中的任何一種，結構單元或其它陣列物質(zhì)可以被偶聯(lián)于所述支持體上。例如，所述支持體可以是玻璃的或塑料的；載玻片，管或孔；光纖，等。
本發(fā)明包括使用按照本發(fā)明的梯度獲得結果，傳遞或傳送該結果。此外，可以配置獲自可以被處理的梯度的結果從而提供模式或結論。傳遞或傳送這些模式或結論也是本發(fā)明的部分。傳遞或傳送可以包括在第一和第二位置之間的傳送或傳遞，它們可以彼此遠離。傳送和傳遞可以包括發(fā)送和/或接收。在一個實施方案中，本發(fā)明包括將獲自使用按照本發(fā)明的梯度，結構單元或人工受體的方法的結果傳送到遠距離位置。在一個實施方案中，本發(fā)明包括傳遞代表使用按照本發(fā)明的梯度，結構單元，或人工受體獲得的結果或讀物的數(shù)據(jù)。
遠距離目標可以被分開，例如，在兩個不同的結構單元之間，一英里或更多英里的間隔，10英里或更多英里的間隔，或100英里或更多英里的間隔。傳遞可以包括傳遞數(shù)據(jù)或其它信息，例如作為在多種傳遞系統(tǒng)的任一種中的電信號。傳送可以包括改變項目諸如數(shù)據(jù)或其它信息從一個位置到另一個位置的位置的任何機制。傳遞可以包括物理運輸或傳遞項目，數(shù)據(jù)或信息。
結構單元本發(fā)明涉及制備或形成候選人工受體的結構單元。設計，制備和選擇結構單元以在少量化合物之間提供多種結構特性。結構單元可以提供一種或多種結構特性，如正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。結構單元可以是龐大的或者它可以是小的。
結構單元可以視為包括數(shù)個元件，如一個或多個構架，一個或多個接頭，和/或一個或多個識別元件。構架可以與其它結構單元組件中的每一個共價偶聯(lián)。所述接頭可以與構架共價偶聯(lián)。所述接頭可以通過共價，靜電，氫鍵鍵合，范德華，或類似的相互作用的一種或多種而偶聯(lián)于支持體。識別元件可以與構架共價偶聯(lián)。在一個實施方案中，結構單元包括構架，接頭，和識別元件。在一個實施方案中，結構單元包括構架，接頭，和兩個識別元件。
關于多種結構單元一般性的和特異性的特征和功能以及它們的合成的描述可見于共同未決的提交于2002年9月16日的美國專利申請?zhí)?0/244,727，和提交于2004年3月29日的10/813,568，以及提交于2003年2月19日的申請?zhí)朠CT/US03/05328，其每個都題為“ARTIFICIALRECEPTORS，BUILDING BLOCKS，AND METHODS”；每個都提交于2004年3月29日并且每個都題為“ARTIFICIAL RECEPTORSINCLUDING REVERSIBLY IMMOBILIZED BUILDING BLOCKS，THEBUILDING BLOCKS，AND METHODS”的美國專利申請?zhí)?0/812,850和10/813,612，以及申請?zhí)朠CT/US2004/009649；和提交于2003年9月3日的美國臨時專利申請?zhí)?0/499,965和提交于2003年12月2日的60/526,699，其每個都題為BUILDING BLOCKS FOR ARTIFICIALRECEPTORS。這些專利文檔包含，特別地，詳細的書面描述關于結構單元、構架部分、識別元件的功能、結構和構型，結構單元的合成，結構單元的具體實施方案，識別元件的具體實施方案，和結構單元組。
結構單元的實施方案結構單元可包含一個或多個形成識別部分的官能團、結構特征，或部分。例如，結構單元可包含一個或多個羧基、胺、羥基、酚、羰基和硫羥基團，它們可以成為一個識別部分。例如，結構單元可包含一個或多個部分，它們具有正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。結構單元可包含兩個、三個或四個這樣的官能團，結構特性，或部分。
結構單元可包含一個或多個形成全部或部分連接部分的官能團，結構特征，或部分。例如，結構單元可包含一個或多個羧基、胺、羥基、酚、羰基和硫羥基團，它們可以成為一個連接部分。例如，結構單元可包含一個或多個部分，它們具有正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。連接部分是為偶聯(lián)(例如，可逆地)到支持體上而配置的。
結構單元可以是或可以包含任何的多種化合物或亞結構。例如，結構單元可以是或可以包含氨基酸(天然的或合成的)、二肽、單糖、二糖、另一糖類、它們的混合物或組合等；催化部分例如輔酶、金屬、金屬絡合物等；大至2000個碳原子(例如，多至48個碳原子)的聚合物，例如，聚醚、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、或類似的聚合物；α-羥酸，硫代酸；酶抑制劑(例如，蛋白酶抑制劑(如胃蛋白酶抑制劑)、抑制素等)，受體拮抗劑(例如，苯并二氮雜)，受體激動劑，藥物，肽激素；天然產(chǎn)物，代謝途徑(例如，糖酵解、檸檬酸循環(huán)、光合作用、糖生成、線粒體電子轉(zhuǎn)運、氧化磷酸化、生物合成途徑、分解代謝途徑等)的初始原料、中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物；它們的混合物或組合等。結構單元可以是天然存在的或合成的化合物；可以是外消旋，旋光的，或手性的；可以包括任何被明確描述過的結構的位置異構體；或可以包含在構象上被限制的官能團。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種單糖。任何多種天然存在或合成的單糖都可被用作結構單元。適合的單糖包括吡喃糖和呋喃糖，如葡萄糖、果糖、核酮糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖等；赤癬糖，蘇糖等；肌醇等；氨基糖，如鼠李糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺等；醛糖酸和糖醛酸，如葡糖酸、葡糖醛酸、葡糖二酸等；包含這些單糖的糖苷；包含這些單糖的二糖或寡糖，如蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種二糖。多種天然存在或合成的二糖中的任一種都可被用作結構單元。適合的二糖包括含有以上所列單糖的二糖或寡糖。這些二糖包括蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種糖類。多種天然存在或合成的糖的任一種都可被用作結構單元。適合的糖包括纖維素、幾丁質(zhì)、淀粉、糖原、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)、肝素、糖蛋白等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一個催化部分。多種天然存在或合成的催化部分的任一種都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的催化部分包括輔酶、金屬、金屬絡合物、原親核體、原親電子體、原還原劑、原氧化劑、普通酸性催化劑、普通堿性催化劑，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含一個與金屬結合或絡合的部分。任何多種天然存在或合成的與金屬結合或絡合的部分都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的與金屬結合或絡合的部分包括合成的和天然存在的卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉、四苯卟啉、八乙基卟啉等)，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、鈷胺素諸如甲基鈷胺素，或類似物質(zhì))，硒代半胱氨酸，硒代甲硫氨酸，鐵蛋白；天然存在或合成的鎂、鋅、銅、鉻、鐵、鈷、鋁(例如，Al3+)、鈦(例如，Ti4+)等的復合物；它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含輔酶(也可以稱為輔基或輔因子)。多種天然存在或合成的輔酶的任一種都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的輔酶包括煙酰胺輔酶(例如，NAD、NADH、NADP、NADPH等)，黃素化合物(例如，F(xiàn)AD、FADH2、FMN、FMNH2)，硫辛酸(例如，氧化的或還原的硫辛酸)，谷胱甘肽(例如，氧化的或還原的谷胱甘肽)，抗壞血酸，醌(例如，泛醌、維生素K等)，卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素或正鐵血紅素)、糞卟啉等)，核苷(例如，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶)，核苷酸(例如AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、TMP、TDP、TTP、UMP、UDP、UTP)，磷酸甘油酯，生物素(例如，生物素或羧基生物素)，吡哆醛(例如磷酸吡哆醛、吡哆醛、吡哆胺、磷酸吡哆胺或它們的希夫堿)，氧代戊二酸(例如，2-氧代戊二酸)，輔酶A，肉堿，葉酸(例如，四氫葉酸、5-甲酰四氫葉酸、10-甲酰四氫葉酸、5，10-次甲基四氫葉酸、5，10-亞甲基四氫葉酸、5-羥甲基四氫葉酸、5-亞胺甲基四氫葉酸等)，腺苷高半胱氨酸，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、鈷胺素諸如甲基鈷胺素，或類似物質(zhì))，3’，5’-二磷酸腺苷，二磷酸硫胺素，鐵蛋白，它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含多至2000碳原子(例如，多至48碳原子)的聚合物。這樣的聚合物可以是天然存在的或合成的。適合的聚合物包括聚醚或類似聚合物，諸如PEG、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸酯(例如，取代的聚丙烯酸酯)，它們的鹽，它們的混合物或組合等。適合的PEGs包括PEG 1500直至PEG 20,000，例如，PEG 1450、PEG 3350、PEG 4500、PEG 8000、PEG 20,000等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的結構單元可以是或可以包含親脂部分。適合的親脂部分包括一個或多個支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈中所述；它們的組合或混合物等。烷基、鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸鹽(酯)等；或類似物質(zhì)。
適合的結構單元包括羧酸(例如，單羧酸鹽(酯)和二羧酸鹽(酯))，其羧酸鹽(酯)附加在親脂部分，如一個或多個支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；或類似物質(zhì)。這些羧酸包括花生四烯酸、亞油酸、亞麻酸、油酸等。這些羧酸可通過之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
適合的結構單元包括羧酸(例如，單羧酸鹽(酯)和二羧酸鹽(酯))，其羧酸鹽(酯)添加在有機基上，如一個或多個支鏈或直鏈C2-8烷基、芳烷基、鏈烯基、炔基等。這些羧酸可包含取代的芳基部分(例如苯基或萘基部分)。這些羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、苯甲酸等。這些羧酸可通過羧酸(鹽/酯)與支持體或平層之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
在一個實施方案中，結構單元是或包含氨基酸。適合的氨基酸包括天然或合成的氨基酸。氨基酸包括羧基和胺官能團。在它們的側鏈上，氨基酸還可以包含一個部分，所述部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或疏水性中的一個或多個。適合的氨基酸包括側鏈上有官能團的那些。側鏈官能團可包括，對于天然氨基酸，胺(例如，烷基胺、雜芳胺)、羥基、酚、羧基、硫羥基、硫醚基或脒基基團。
任何天然氨基酸都可被用作結構單元。天然氨基酸包括脂族氨基酸(例如，丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、和異亮氨酸)，羥基氨基酸(例如，絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸)，二羧酸(例如，谷氨酸和天冬氨酸)，酰胺(例如，谷氨酰胺和天冬酰胺)，具有堿性側鏈的氨基酸(例如賴氨酸、羥賴氨酸、組氨酸、和精氨酸)，芳香族氨基酸(例如，組氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、和四碘甲腺原氨酸)，含硫氨基酸(例如，半胱氨酸、胱氨酸和甲硫氨酸)，亞氨基酸(例如脯氨酸和羥脯氨酸)。適合用作結構單元的天然氨基酸包括，例如，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。
合成的氨基酸可包括天然存在的側鏈官能團或合成的側鏈官能團，后者用烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基和類似部分和羧基、胺、羥基、酚、羰基或硫羥官能團來修飾或延伸天然氨基酸。適合的合成氨基酸包括N-取代的甘氨酸和N-取代甘氨酸的低聚物。適合的合成氨基酸包括β-氨基酸和天然氨基酸的同型(homo)或β相似物。
在一個實施方案中，結構單元是或包含二肽。以任意順序含有20種天然氨基酸的400個二肽的任一種都可用作結構單元。適合的二肽包括胞壁酰二肽等。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含治療性或藥理學活性劑。適合的治療性或藥理學活性劑包括硝酸鹽、氧化氮、氧化氮促進劑、氧化氮供體、雙嘧達莫、或另一種血管舒張劑；HYTRIN或另一種抗高血壓劑；糖蛋白IIb/IIIa抑制劑(阿昔單抗)或另一種表面糖蛋白受體抑制劑；阿斯匹林，噻氯匹定，氯吡格雷或另一種抗血小板劑；秋水仙素或另一種抗有絲分裂劑或另一種微管抑制劑；類視黃醇或另一種抗分泌劑；松胞素或另一種肌動蛋白抑制劑；甲氨喋呤或另一種抗代謝或抗增殖劑；檸檬酸他莫昔芬，TAXOL，紫杉醇，或其衍生物，雷帕霉素，長春堿，長春新堿，長春瑞濱，鬼臼乙叉甙，替尼泊苷(tenopiside)，更生霉素(放線菌素D)，柔紅霉素，多柔比星，伊達比星，蒽環(huán)霉素，米托蒽醌，博來霉素，普卡霉素(普卡霉素)，絲裂霉素，氮芥，環(huán)磷酰胺及其相似物，苯丁酸氮芥，氮丙定，甲基密胺，烷基磺酸鹽(例如，白消安)，亞硝基脲(卡莫司汀等)，鏈佐星，甲氨喋呤(用于許多適應征)，氟尿嘧啶，5-氟脫氧尿苷，阿糖胞苷，巰嘌呤，硫鳥嘌呤，噴司他丁，2-氯脫氧腺苷，順鉑，卡鉑，丙卡巴肼，羥基脲，或其它抗癌化療劑；環(huán)孢菌素，他克莫司(FK-506)，硫唑嘌呤，麥考酚酸莫酯，mTOR抑制劑，或其它免疫抑制劑；氫化可的松，可的松，地塞米松，地塞米松磷酸鈉，醋酸地塞米松，地塞米松衍生物，倍他米松，氟氫可的松，潑尼松，潑尼松龍，6U-甲潑尼龍，曲安西龍(例如曲安奈德)，或另一種類固醇藥劑；曲匹地爾(PDGF拮抗劑)；多巴胺，甲磺酸溴隱亭，甲磺酸培高利特，或另一種多巴胺激動劑；卡托普利，依那普利或另一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制劑；血管緊張素受體阻斷劑；抗壞血酸，α生育酚，去鐵胺，21-氨基類固醇(lasaroid)或另一種自由基清除劑，鐵螯合劑或抗氧化劑；雌激素或另一種性激素；AZT或另一種抗聚合酶；阿昔洛韋，泛昔洛韋，鹽酸金剛乙胺，更昔洛韋鈉，諾韋，佳西患，α-甲基-1-金剛烷甲胺，羥基-乙氧基甲基鳥嘌呤，金剛烷胺，5-碘代-2’-脫氧尿苷，三氟胸苷，阿糖腺苷，或另一種抗病毒劑；5-氨基乙酰丙酸，間-四羥基苯基二氫卟酚，十六氟鋅酞菁，四甲基血卟啉，羅丹明123或其它光動力學治療劑；PROSCAR，HYTRIN或其它治療良性前列腺增生(BHP)的試劑；米托坦，氨魯米特，breveldin，乙酰氨基苯酚，依托度酸(etodalac)，托美丁，酮咯酸，布洛芬及衍生物，甲芬那酸，甲氯芬那酸，吡羅昔康，替諾昔康，保泰松，羥布宗，萘丁美酮，金諾芬，金硫葡糖，金硫丁二鈉，這些中任何的混合物，或這些中任何的衍生物。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含抗生素?？股氐膶嵗ㄇ嗝顾?，四環(huán)素，氯霉素，二甲胺四環(huán)素，多西環(huán)素，萬古霉素，桿菌肽，卡那霉素，新霉素，慶大霉素，紅霉素和頭孢菌素類。頭孢菌素類的實例包括頭孢噻吩，頭孢匹林，頭孢唑林，頭孢氨芐，頭孢拉定，頭孢羥氨芐，頭孢孟多，頭孢西丁，頭孢克洛，頭孢呋辛，頭孢尼西，頭孢雷特，頭孢噻肟，拉氧頭孢，頭孢唑肟，頭孢曲松，和頭孢哌酮。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含酶抑制劑。適合的酶抑制劑包括依酚氯銨，N-甲基毒扁豆堿，溴新斯的明，硫酸毒扁豆堿，鹽酸他克林，他克林，1-羥基馬來酸鹽(酯)，碘代殺結核菌素，對-溴四咪唑，10-(α-二乙基氨基丙酰)-吩噻嗪鹽酸鹽，卡米達佐氯，宓膽堿-3，3，5二硝基鄰苯二酚-1，二酰基甘油激酶抑制劑I，二?；视图っ敢种苿㊣I，3-苯基炔丙基胺(aminie)，N-一甲基-L-醋酸精氨酸，卡比多巴，3-羥基芐基肼鹽酸，鹽酸肼屈嗪，鹽酸氯吉蘭，L(-)鹽酸司來吉蘭，D(+)鹽酸司來吉蘭，鹽酸羥胺，磷酸異丙煙肼，6-MeO-四氫-9H-吡啶并-吲哚，尼亞拉胺，鹽酸帕吉林，鹽酸米帕林，鹽酸氨基脲，鹽酸反苯環(huán)丙胺，N，N-二乙基氨基乙基-2，2-二-苯基戊酸鹽(酯)鹽酸鹽，3-異丁基-1-甲基蒼耳烷(xanthne)，鹽酸罌粟堿，吲哚美辛(indomethacind)，2-環(huán)辛基-2-羥乙胺鹽酸鹽，2，3-二氯-α-甲基芐胺(DCMB)，8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并氮雜鹽酸鹽，p-氨魯米特，p-氨魯米特酒石酸鹽R(+)，p-氨魯米特酒石酸鹽S(-)，3-碘代酪氨酸，α-甲基酪氨酸L(-)，α-甲基酪氨酸D(-)，cetazolamide，雙氯非那胺，6-羥基-2-苯并噻唑氨磺酰，別嘌呤醇等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含信號元件，該信號元件在測試配體與受體結合時產(chǎn)生可檢測的信號。在一個實施方案中，信號元件可產(chǎn)生光信號或電化學信號。適合的光信號包括化學發(fā)光或熒光。該信號元件可以是熒光部分。熒光分子可以是通過結合人工受體而被猝滅的熒光分子。例如，信號元件可以是只有當結合發(fā)生時才發(fā)熒光的分子。適合的電化學信號元件包括產(chǎn)生電流或電壓的那些。適合的電化學信號元件包括酚類和苯胺類，如相互間鄰位或?qū)ξ欢ㄏ蛉〈哪切?，多核芳烴，硫化物-二硫化物，硫化物-亞砜-砜，多烯，聚烯炔等。適合的電化學信號元件包括醌類和二茂鐵類。
在一個實施方案中，結構單元包含提供正電荷(例如，在中性pH下在水性組合物中)的部分或被該部分取代。適合的帶正電的部分包括一個或多個基團如胺、季銨部分，锍，磷鎓，二茂鐵等。適合的胺包括烷基胺，烷基二胺，雜烷胺，芳胺，雜芳胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有氮或無)，脒類，肼類等。烷基胺通常有1-12個碳原子，優(yōu)選1-8個，環(huán)類可以有3-12個碳原子，優(yōu)選3-8個。任何一種胺都作為季銨化合物而被應用。另外適合的季銨部分包括三甲基烷基季銨部分，二甲基乙基烷基季銨部分，二甲基烷基季銨部分，芳基烷基季銨部分，吡啶鎓季銨部分等。
在一個實施方案中，結構單元包含提供負電荷(例如，在中性pH下在水性組合物中)的部分或被該部分取代。適合的帶負電部分包括一個或多個基團如羧酸鹽(酯)，被強吸電子基團取代的酚類(例如，取代的四氯酚)，磷酸鹽(酯)類，膦酸鹽(酯)類，亞膦酸鹽(酯)類，硫酸鹽(酯)類，磺酸鹽(酯)類，硫代羧酸鹽(酯)類和異羥肟酸類等。適合的羧酸鹽(酯)包括烷基羧酸鹽(酯)，芳基羧酸鹽(酯)，和芳烷基羧酸鹽(酯)。適合的磷酸酯包括磷酸單-、二-、和三-酯，和磷酸單-、二-、三-酰胺。適合的膦酸酯包括膦酸單-和二-酯，和膦酸單-和二-酰胺(例如，膦酸酰胺)。適合的亞膦酸酯包括亞膦酸酯類和酰胺類。
在一個實施方案中，結構單元包含提供負電荷和正電荷(例如，在中性pH下在水性組合物中)的部分或被該部分取代，如亞砜、甜菜堿和氧化胺。
在一個實施方案中，結構單元包含酸性部分或被該部分取代。適合的酸性部分包括一個或多個基團如羧酸鹽(酯)，磷酸鹽(酯)，硫酸鹽(酯)，和酚類。適合的酸性羧酸鹽(酯)包括硫代羧酸鹽(酯)。適合的酸性磷酸鹽(酯)包括以上所列的鹽(酯)。
在一個實施方案中，結構單元包含堿性部分或被該部分取代。適合的堿性部分包括一個或多個基團如胺類。適合的堿性胺類包括烷基胺類，芳基胺類，芳烷基胺類，吡啶類，雜環(huán)胺類(飽和的或不飽和的，環(huán)上有氮或沒有)，脒類，和任何以上所列其它胺類。
在一個實施方案中，結構單元包含氫鍵供體或被該氫鍵供體取代。適合的氫鍵供體包括一個或多個基團如胺類，酰胺類，羧基類，質(zhì)子化磷酸鹽(酯)，質(zhì)子化膦酸鹽(酯)，質(zhì)子化亞膦酸鹽(酯)，質(zhì)子化硫酸鹽(酯)，質(zhì)子化亞硫酸鹽(酯)，醇類，和硫羥。適合的胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷基胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，尿素，和以上所列任何其它胺類。適合的質(zhì)子化羧酸鹽(酯)、質(zhì)子化磷酸鹽(酯)包括以上所列的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，和芳香醇(例如，酚類)。
在一個實施方案中，結構單元包含氫鍵受體或具有一個或多個自由電子對的部分，或被該氫鍵受體或該部分取代。適合的基團可以包括一個或多個基團如胺類，酰胺類，羧酸鹽(酯)類，羧基，磷酸鹽(酯)類，膦酸鹽(酯)類，亞膦酸鹽(酯)類，硫酸鹽(酯)類，磺酸鹽(酯)類，醇類，醚類，硫醇類和硫醚類。適合的胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷基胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，尿素，和如上所列的胺類。適合的羧酸鹽(酯)類包括以上所列的那些。適合的磷酸鹽(酯)類、膦酸鹽(酯)類和亞膦酸鹽(酯)類包括以上所列的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，芳香醇和以上所列那些。適合的醚類包括烷基醚類，芳烷基醚類。
在一個實施方案中，結構單元包含不帶電的極性或親水基團或被該不帶電的極性或親水基團所取代。適合的基團包括一個或多個基團如酰胺類，醇類，醚類，硫醇類，硫醚類，酯類，硫酯類，硼烷類，硼酸鹽(酯)，和金屬絡合物。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，芳香醇和以上所列那些。適合的醚類包括以上所列的那些。
在一個實施方案中，結構單元包含不帶電的疏水基團或被該疏水基團取代。適合的基團包括一個或多個基團如烷基(取代的和未取代的)，烯烴(共軛的和非共軛的)，炔(共軛的和非共軛的)，芳烴。適合的烷基基團包括低級烷基，取代烷基，環(huán)烷基，芳烷基和雜芳烷基。適合的烯基包括低級烯烴和芳基烯烴。適合的芳香族基團包括未取代的芳基，雜芳基，取代的芳基，芳烷基，雜芳烷基，烷基取代的芳基，和聚芳烴類。
在一個實施方案中，結構單元包含間隔基(例如，小的)部分或被該部分取代，所述間隔基部分諸如氫、甲基、乙基等。
構架可以選擇構架以用于官能團，其提供與識別部分偶聯(lián)和與連接部分偶聯(lián)或為連接部分。所述構架可以作為人工受體的部分與配體相互作用。在一個實施方案中，所述構架包括多個反應位點，具有正交和可靠的官能團及可控立體化學。具有正交和可靠化學原理的適當官能團包括例如，羧基，胺，羥基，酚，羰基，和硫羥基，其可以單獨被保護，脫保護，和衍生化。在一個實施方案中，所述構架含有兩個，三個，或四個具有正交和可靠化學原理的官能團。在一個實施方案中，所述構架具有三個官能團。在這樣的實施方案中，所述三個官能團可以獨立地選擇自，例如，羧基、胺、羥基、酚、羰基或硫羥基。所述構架可以包括烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)，取代的雜環(huán)，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳基烷基，和類似部分。
含三個官能團的構架的一般結構可通過式1a表示 含四個官能團的構架的一般結構可通過式1b表示 在這些通式中R1可以是1-12、1-6或1-4個碳的烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代的雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、或類似的基團；并且F1、F2、F3或F4可以獨立地是羧基、胺、羥基、酚、羰基、或硫羥基。F1、F2、F3或F4可以獨立地是1-12、1-6或1-4個碳的烷基、取代的烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代的雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基，或被羧基、胺、羥基、酚、羰基、或硫羥基基團取代的無機基團。F3和/或F4可以缺失。
多種化合物符合描述構架的式和結構，包括氨基酸，和天然存在或合成化合物，這些化合物包括，例如，氧和硫官能團。所述化合物可以是外消旋的，旋光的或手性的。例如，所述化合物可以是天然的或合成的氨基酸，α-羥酸，硫代酸等。
用作構架的適合的分子包括天然或合成氨基酸，特別是在其側鏈上具有官能團(例如，第三官能團)的氨基酸。氨基酸包括羧基和胺官能團。對于天然氨基酸而言，側鏈官能團可以包括胺(例如，烷基胺，雜芳基胺)，羥基，酚，羧基，硫羥基，硫醚，或脒基基團。適合于用作構架的天然氨基酸包括，例如，絲氨酸，蘇氨酸，酪氨酸，天冬氨酸，谷氨酸，天冬酰胺，谷氨酰胺，半胱氨酸，賴氨酸，精氨酸，組氨酸。合成的氨基酸可包括天然存在的側鏈官能團或合成的側鏈官能團，其用烷基、取代的烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代的雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基和類似部分作為構架和用羧基、胺、羥基、酚、羰基或硫羥基官能團來修飾或延伸天然氨基酸。適合的合成氨基酸包括β-氨基酸和天然氨基酸的同型(homo)或β相似物。在一個實施方案中，所述構架氨基酸可以是絲氨酸，蘇氨酸，或酪氨酸，例如，絲氨酸或酪氨酸，例如酪氨酸。
盡管不對本發(fā)明構成限制，一個構架氨基酸，如絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸，和一個接頭和兩個識別元件可被看作，相對于構架的延伸碳鏈，一個識別元件在垂直方向而另一個在平伏方向。
所有天然存在和許多合成的氨基酸是可商購的。另外，這些氨基酸衍生化或被保護以適于與識別元件和/或接頭偶聯(lián)的反應的形式可以購買或通過已知方法制備(參見例如，Green，TW；Wuts，PGM(1999)，ProtectiveGroups in Organic Synthesis Third Edition，Wiley-Interscience，紐約，第779頁；Bodanszky，M.；Bodanszky，A.(1994)，The Practice of Peptide Synthesis第二版，Springer-Verlag，紐約，第217頁)。
構架的實施方案構架可以是或可以包含多種化合物或亞結構的任一種。例如，構架可以是或可以包含氨基酸(天然的或合成的)、二肽、單糖、二糖、另一糖類、它們的混合物或組合等；催化部分諸如輔酶、金屬、金屬絡合物等；多至2000個碳原子(例如，多至48個碳原子)的聚合物，例如，聚醚、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、或類似的聚合物；α-羥酸，硫代酸；酶抑制劑(例如，蛋白酶抑制劑(諸如胃蛋白酶抑制劑)、抑制素等)，受體拮抗劑(例如，苯二氮雜)，受體激動劑，藥物，肽激素；天然產(chǎn)物，代謝途徑(例如，糖酵解、檸檬酸循環(huán)、光合作用、糖生成、線粒體電子轉(zhuǎn)運、氧化磷酸化、生物合成途徑、分解代謝途徑等)的初始原料、中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物；它們的混合物或組合等。構架可以是天然存在的或合成的化合物；可以是外消旋的，旋光的，或手性的；可以包括任何被明確描述過的結構的位置異構體；或可以包含在構象上被限制的官能團。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種單糖。任何多種天然存在或合成的單糖都可被用作結構單元。適合的單糖包括吡喃糖和呋喃糖，如葡萄糖、果糖、核酮糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖等；赤癬糖，蘇糖等；肌醇等；氨基糖，如鼠李糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺等；醛糖酸和糖醛酸，如葡糖酸、葡糖醛酸、葡糖二酸等；包含這些單糖的糖苷；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種二糖。多種天然存在或合成的二糖中的任一種都可被用作結構單元。適合的二糖包括含有以上所列單糖的二糖或寡糖。這些二糖包括蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種糖類。多種天然存在或合成的糖的任一種都可被用作結構單元。適合的糖包括纖維素、幾丁質(zhì)、淀粉、糖原、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)、肝素、糖蛋白等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一個催化部分。多種天然存在或合成的催化部分的任一種都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的催化部分包括輔酶、金屬、金屬絡合物、原親核體、原親電子體、原還原劑、原氧化劑、普通酸性催化劑、普通堿性催化劑，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含一個與金屬結合或絡合的部分。任何多種天然存在或合成的與金屬結合或絡合的部分都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的與金屬結合或絡合的部分包括合成的和天然存在的卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉、四苯卟啉、八乙基卟啉等)，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、鈷胺素諸如甲基鈷胺素，或類似物質(zhì))，硒代半胱氨酸，硒代甲硫氨酸，鐵蛋白；天然存在或合成的鎂、鋅、銅、鉻、鐵、鈷、鋁(例如，Al3+)、鈦(例如，Ti4+)等的復合物；它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含輔酶(也可以稱為輔基或輔因子)。多種天然存在或合成的輔酶的任一種都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的輔酶包括煙酰胺輔酶(例如，NAD、NADH、NADP、NADPH等)，黃素化合物(例如，F(xiàn)AD、FADH2、FMN、FMNH2)，硫辛酸(例如，氧化的或還原的硫辛酸)，谷胱甘肽(例如，氧化的或還原的谷胱甘肽)，抗壞血酸，醌(例如，泛醌、維生素K等)，卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素或正鐵血紅素)、糞卟啉等)，核苷(例如，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶)，核苷酸(例如AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、TMP、TDP、TTP、UMP、UDP、UTP)，磷酸甘油酯，生物素(例如，生物素或羧基生物素)，吡哆醛(例如磷酸吡哆醛、吡哆醛、吡哆胺、磷酸吡哆胺或它們的希夫堿)，氧代戊二酸(例如，2-氧代戊二酸)，輔酶A，肉堿，葉酸(例如，四氫葉酸、5-甲酰四氫葉酸、10-甲酰四氫葉酸、5，10-次甲基四氫葉酸、5，10-亞甲基四氫葉酸、5-羥甲基四氫葉酸、5-亞胺甲基四氫葉酸等)，腺苷高半胱氨酸，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、鈷胺素諸如甲基鈷胺素，或類似物質(zhì))，3’，5’-二磷酸腺苷，二磷酸硫胺素，鐵蛋白，它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含多至2000個碳原子(例如，多至48個碳原子)的聚合物。這樣的聚合物可以是天然存在的或合成的。適合的聚合物包括聚醚或類似聚合物，諸如PEG、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸酯(例如，取代的聚丙烯酸酯)，它們的鹽，它們的混合物或組合等。適合的PEGs包括PEG 1500直至PEG 20,000，例如，PEG 1450、PEG 3350、PEG 4500、PEG 8000、PEG 20,000等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含二肽。以任意順序含有20種天然氨基酸的400個二肽的任一種都可用作結構單元。適合的二肽包括胞壁酰二肽等。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含治療性或藥理學活性劑。適合的治療性或藥理學活性劑包括硝酸鹽、氧化氮、氧化氮促進劑、氧化氮供體、雙嘧達莫、或另一種血管舒張劑；HYTRIN或另一種抗高血壓劑；糖蛋白IIb/IIIa抑制劑(阿昔單抗)或另一種表面糖蛋白受體抑制劑；阿斯匹林，噻氯匹定，氯吡格雷或另一種抗血小板劑；秋水仙素或另一種抗有絲分裂劑或另一種微管抑制劑；類視黃醇或另一種抗分泌劑；松胞素或另一種肌動蛋白抑制劑；甲氨喋呤或另一種抗代謝或抗增殖劑；檸檬酸他莫昔芬，TAXOL，紫杉醇，或其衍生物，雷帕霉素，長春堿，長春新堿，長春瑞濱，鬼臼乙叉甙，替尼泊苷(tenopiside)，更生霉素(放線菌素D)，柔紅霉素，多柔比星，伊達比星，蒽環(huán)霉素，米托蒽醌，博來霉素，普卡霉素(普卡霉素)，絲裂霉素，氮芥，環(huán)磷酰胺及其相似物，苯丁酸氮芥，氮丙定，甲基密胺，烷基磺酸鹽(例如，白消安)，亞硝基脲(卡莫司汀等)，鏈佐星，甲氨喋呤(用于許多適應征)，氟尿嘧啶，5-氟脫氧尿苷，阿糖胞苷，巰嘌呤，硫鳥嘌呤，噴司他丁，2-氯脫氧腺苷，順鉑，卡鉑，丙卡巴肼，羥基脲，或其它抗癌化療劑；環(huán)孢菌素，他克莫司(FK-506)，硫唑嘌呤，麥考酚酸莫酯，mTOR抑制劑，或其它免疫抑制劑；氫化可的松，可的松，地塞米松，地塞米松磷酸鈉，醋酸地塞米松，地塞米松衍生物，倍他米松，氟氫可的松，潑尼松，潑尼松龍，6U-甲潑尼龍，曲安西龍(例如曲安奈德)，或另一種類固醇藥劑；曲匹地爾(PDGF拮抗劑)；多巴胺，甲磺酸溴隱亭，甲磺酸培高利特，或另一種多巴胺激動劑；卡托普利，依那普利或另一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制劑；血管緊張素受體阻斷劑；抗壞血酸，α生育酚，去鐵胺，21-氨基類固醇(lasaroid)或另一種自由基清除劑，鐵螯合劑或抗氧化劑；雌激素或另一種性激素；AZT或另一種抗聚合酶；阿昔洛韋，泛昔洛韋，鹽酸金剛乙胺，更昔洛韋鈉，諾韋，佳西患，α-甲基-1-金剛烷甲胺，羥基-乙氧基甲基鳥嘌呤，金剛烷胺，5-碘代-2’-脫氧尿苷，三氟胸苷，阿糖腺苷，或另一種抗病毒劑；5-氨基乙酰丙酸，間-四羥基苯基二氫卟酚，十六氟鋅酞菁，四甲基血卟啉，羅丹明123或其它光動力學治療劑；PROSCAR，HYTRIN或其它治療良性前列腺增生(BHP)的試劑；米托坦，氨魯米特，breveldin，乙酰氨基苯酚，依托度酸(etodalac)，托美丁，酮咯酸，布洛芬及衍生物，甲芬那酸，甲氯芬那酸，吡羅昔康，替諾昔康，保泰松，羥布宗，萘丁美酮，金諾芬，金硫葡糖，金硫丁二鈉，這些中任何的混合物，或這些中任何的衍生物。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含抗生素?？股氐膶嵗ㄇ嗝顾?，四環(huán)素，氯霉素，二甲胺四環(huán)素，多西環(huán)素，萬古霉素，桿菌肽，卡那霉素，新霉素，慶大霉素，紅霉素和頭孢菌素類。頭孢菌素類的實例包括頭孢噻吩，頭孢匹林，頭孢唑林，頭孢氨芐，頭孢拉定，頭孢羥氨芐，頭孢孟多，頭孢西丁，頭孢克洛，頭孢呋辛，頭孢尼西，頭孢雷特，頭孢噻肟，拉氧頭孢，頭孢唑肟，頭孢曲松，和頭孢哌酮。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含酶抑制劑。適合的酶抑制劑包括依酚氯銨，N-甲基毒扁豆堿，溴新斯的明，硫酸毒扁豆堿，鹽酸他克林，他克林，1-羥基馬來酸鹽(酯)，碘代殺結核菌素，對-溴四咪唑，10-(α-二乙基氨基丙酰)-吩噻嗪鹽酸鹽，卡米達佐氯，宓膽堿-3，3，5二硝基鄰苯二酚-1，二?；视图っ敢种苿㊣，二?；视图っ敢种苿㊣I，3-苯基炔丙基胺(aminie)，N-一甲基-L-醋酸精氨酸，卡比多巴，3-羥基芐基肼鹽酸，鹽酸肼屈嗪，鹽酸氯吉蘭，L(-)鹽酸司來吉蘭，D(+)鹽酸司來吉蘭，鹽酸羥胺，磷酸異丙煙肼，6-MeO-四氫-9H-吡啶并-吲哚，尼亞拉胺，鹽酸帕吉林，鹽酸米帕林，鹽酸氨基脲，鹽酸反苯環(huán)丙胺，N，N-二乙基氨基乙基-2，2-二-苯基戊酸鹽(酯)鹽酸鹽，3-異丁基-1-甲基蒼耳烷(xanthne)，鹽酸罌粟堿，吲哚美辛(indomethacind)，2-環(huán)辛基-2-羥乙胺鹽酸鹽，2，3-二氯-α-甲基芐胺(DCMB)，8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并氮雜鹽酸鹽，p-氨魯米特，p-氨魯米特酒石酸鹽R(+)，p-氨魯米特酒石酸鹽S(-)，3-碘代酪氨酸，α-甲基酪氨酸L(-)，α-甲基酪氨酸D(-)，cetazolamide，雙氯非那胺，6-羥基-2-苯并噻唑氨磺酰，別嘌呤醇等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含信號元件，該信號元件在測試配體與受體結合時產(chǎn)生可檢測的信號。在一個實施方案中，信號元件可產(chǎn)生光信號或電化學信號。適合的光信號包括化學發(fā)光或熒光。該信號元件可以是熒光部分。熒光分子可以是通過結合人工受體而被猝滅的熒光分子。例如，信號元件可以是只有當結合發(fā)生時才發(fā)熒光的分子。適合的電化學信號元件包括產(chǎn)生電流或電壓的那些。適合的電化學信號元件包括酚類和苯胺類，如相互間鄰位或?qū)ξ欢ㄏ蛉〈哪切嗪朔紵N，硫化物-二硫化物，硫化物-亞砜-砜，多烯，聚烯炔等。適合的電化學信號元件包括醌類和二茂鐵類。
識別元件可以選擇識別元件以便為結構單元提供一種或多種結構特性。識別元件作為人工受體一部分可以與配體相互作用。例如，所述識別元件可以提供一種或多種結構特性，如正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。識別元件可以是小基團或者它可以是龐大的。
在一個實施方案中，識別元件可以是1-12，1-6，或1-4個碳原子的烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)，取代的雜環(huán)，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳烷基或類似基團。所述識別元件可以被包括或賦予正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等的基團取代。
識別元件的實施方案(例如，在水性組合物中的中性pH下)具有正電荷的識別元件包括胺類，季銨部分，锍，磷鎓，二茂鐵等。適當?shù)陌钒ㄍ榛?，烷基二胺，雜烷基胺，芳基胺，雜芳基胺，芳烷基胺，吡啶，雜環(huán)基胺(飽和或不飽和，環(huán)中有氮或無氮)，脒類，肼等。烷基胺通常含有1-12個碳，優(yōu)選1-8個，環(huán)可以含有3-12個碳，優(yōu)選3-8個。適當?shù)耐榛钒ㄊ紹9的烷基胺。適當?shù)碾s環(huán)基或烷基雜環(huán)基胺包括式A9的那些。適當?shù)倪拎ぐㄊ紸5和B5的那些。任何一種胺可以用作季銨化合物。另外的適當?shù)募句@部分包括三甲基烷基季銨部分，二甲基乙基烷基季銨部分，二甲基烷基季銨部分，芳烷基季銨部分，吡啶鎓季銨部分等。
(例如在水性組合物中的中性pH下)具有負電荷的識別元件包括羧酸酯，被強吸電子基團取代的酚類(例如，取代的四氯酚)，磷酸酯，膦酸酯，亞膦酸酯，硫酸酯，磺酸酯，硫代羧酸酯和異羥肟酸。適當?shù)聂人狨グ人嵬榛?，羧酸芳基酯，和羧酸芳烷基酯。適當?shù)牧姿狨グ姿釂?、二和三酯，和磷酸單、二和三酰胺。適當?shù)撵⑺狨グ⑺釂魏投?，和膦酸單和二酰?例如膦酸酰胺)。適當?shù)膩嗢⑺狨グ▉嗢⑺狨ズ王０贰?br> (在水性組合物中的中性pH下)具有負電荷和正電荷的識別元件包括亞砜，甜菜堿，和氧化胺。
酸性識別元件可以包括羧酸酯，磷酸酯，硫酸酯，和酚類。適當?shù)乃嵝贼人狨グ虼人狨?。適當?shù)乃嵝粤姿狨グㄒ陨纤辛姿狨ァ?br> 堿性識別元件包括胺類。適當?shù)膲A性胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷基胺，吡啶，雜環(huán)基胺(飽和或不飽和，環(huán)中有氮或無氮)，脒類，和以上所列的任何另外的胺。適當?shù)耐榛钒ㄊ紹9的烷基胺。適當?shù)碾s環(huán)基或烷基雜環(huán)基胺包括式A9的那些。適當?shù)倪拎ぐㄊ紸5和B5的那些。
包括氫鍵供體的識別元件包括胺類，酰胺，羧基，質(zhì)子化的磷酸酯，質(zhì)子化的膦酸酯，質(zhì)子化的亞膦酸酯，質(zhì)子化的硫酸酯，質(zhì)子化的亞磺酸酯，醇類和硫醇類。適當?shù)陌钒ㄍ榛罚蓟?，芳烷基胺，吡啶，雜環(huán)基胺(飽和或不飽和，環(huán)中有氮或無氮)，脒類，脲和以上所列的任何其它胺。適當?shù)耐榛钒ㄊ紹9的那些。適當?shù)碾s環(huán)基或烷基雜環(huán)基胺包括式A9的那些。適當?shù)倪拎ぐㄊ紸5和B5的那些。適當?shù)馁|(zhì)子化的羧酸酯，質(zhì)子化的磷酸酯包括以上所列那些。適當?shù)孽０钒ㄊ紸8和B8的那些。適當?shù)拇及ú迹俅?，叔醇，和芳香?例如酚類)。適當?shù)拇及ㄊ紸7(伯醇)和B7(仲醇)的那些。
包括氫鍵受體或一個或多個自由電子對的識別元件包括胺類，酰胺，羧酸酯，羧基，磷酸酯，膦酸酯，亞膦酸酯，硫酸酯，磺酸酯，醇類，醚類，硫醇類和硫醚。適當?shù)陌钒ㄍ榛?，芳基胺，芳烷基胺，吡啶，雜環(huán)基胺(飽和或不飽和，環(huán)中有氮或無氮)，脒類，脲和以上所列胺。適當?shù)耐榛钒ㄊ紹9的那些。適當?shù)碾s環(huán)基或烷基雜環(huán)基胺包括式A9的那些。適當?shù)倪拎ぐㄊ紸5和B5的那些。適當?shù)聂人狨グㄒ陨纤心切＿m當?shù)孽０钒ㄊ紸8和B8的那些。適當?shù)牧姿狨?，膦酸酯和亞膦酸酯包括以上所列的那些。適當?shù)拇及ú?，仲醇，叔醇，和芳香醇，和以上所列的那些。適當?shù)拇及ㄊ紸7(伯醇)和B7(仲醇)的那些。適當?shù)拿寻ㄍ榛?，芳烷基醚。適當?shù)耐榛寻ㄊ紸6的那些。適當?shù)姆纪榛寻ㄊ紸4的那些。適當?shù)牧蛎寻ㄊ紹6的那些。
包括不帶電的極性或親水基團的識別元件包括酰胺類，醇類，醚類，硫醇類，硫醚類，酯類，硫酯類，硼烷類，硼酸鹽，和金屬絡合物。適當?shù)孽０钒ㄊ紸8和B8的那些。適當?shù)拇及ú?，仲醇，叔醇，和芳香醇，和以上所列的那些。適當?shù)拇及ㄊ紸7(伯醇)和B7(仲醇)的那些。適當?shù)拿寻ㄉ鲜鏊械哪切＿m當?shù)拿寻ㄊ紸6的那些。適當?shù)姆纪榛寻ㄊ紸4的那些。
包括不帶電的疏水基團的識別元件包括烷基(取代和未取代的)，鏈烯烴(共軛和非共軛)，炔烴(共軛和非共軛)，芳香族。適當?shù)耐榛ǖ图壨榛〈榛?，環(huán)烷基，芳烷基，和雜芳烷基。適當?shù)牡图壨榛ㄊ紸1，A3，A3a和B1的那些。適當?shù)姆纪榛ㄊ紸3，A3a，A4，B3，B3a和B4的那些。適當?shù)耐榛h(huán)烷基包括式B2的那些。適當?shù)逆溝┗ǖ图夋溝┗头蓟溝┗?。適當?shù)姆蓟溝┗ㄊ紹4的那些。適當?shù)姆甲寤鶊F包括未取代的芳基，雜芳基，取代的芳基，芳烷基，雜芳烷基，烷基取代的芳基，和多芳香烴。適當?shù)姆纪榛ㄊ紸3，A3a和B4的那些。適當?shù)耐榛s芳基包括式A5和B5的那些。
間隔(例如，小)識別元件包括氫，甲基，乙基等。大體積的識別元件包括7個或更多碳或雜原子。
式A1-A9和B1-B9為CH2CH3A1CH2CH(CH3)2A2
CH2CH2-O-CH3A6CH2CH2-OH A7CH2CH2-NH-C(O)CH3A8 CH3B1
CH2-S-CH3B6CH2CH(OH)CH3B7CH2CH2C(O)-NH2B8CH2CH2CH2-N-(CH3)2B9按照標準參考，這些A和B識別元件可以稱為以下各項的衍生物A1，乙胺；A2，異丁胺；A3，苯乙胺；A4，4-甲氧基苯乙胺；A5，2-(2-氨乙基)吡啶；A6，2-甲氧基乙胺；A7，乙醇胺；A8，N-乙?；叶罚籄9，1-(2-氨乙基)吡咯烷；B1，乙酸，B2，環(huán)戊基丙酸；B3，3-氯苯乙酸；B4，肉桂酸；B5，3-吡啶丙酸；B6，(甲硫基)乙酸；B7，3-羥丁酸；B8，琥珀酰胺酸；和B9，4-(二甲氨基)丁酸。
在一個實施方案中，識別元件包括一種或多種由式A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，和/或A9(A識別元件)和/或B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，和/或B9(B識別元件)表示的結構。在一個實施方案中，每個結構單元包括A識別元件和B識別元件。在一個實施方案中，一組81個這種結構單元包括81種A識別元件與B識別元件獨特的(unique)組合的每一個。在一個實施方案中，A識別元件在懸垂位置與構架連接。在一個實施方案中，B識別元件在平伏位置與構架連接。在一個實施方案中，A識別元件在懸垂位置與構架連接，B識別元件在平伏位置與構架連接。
盡管不對本發(fā)明限制，認為A和B識別元件代表多肽受體所采用的官能團和幾何構型的分類。盡管不對本發(fā)明限制，認為A識別元件代表6個有利的官能團或構型，將官能團增加至數(shù)個芳基增加了可能的結合相互作用的范圍。盡管不對本發(fā)明限制，認為B識別元件代表6個有利的官能團，但處于不同于A識別元件所采用的構型。盡管不對本發(fā)明限制，另外認為這增加了結合相互作用的范圍和進一步擴展了結構單元分子構型所用的官能團和構型的范圍。
在一個實施方案中，包括A和B識別元件的結構單元可以視為占有由親脂性/親水性和體積限定的結合空間。對于每個包括不同A和B識別元件的結構單元可以(使用已知方法)計算體積。對于包括不同A和B識別元件的每個結構單元可以(使用已知方法)計算親脂性/親水性(logP)的大小。LogP負值顯示對水的親合性優(yōu)于非極性有機溶劑，顯示親水的性質(zhì)。然后將體積對logP作圖可以顯示結構單元在整個由大小和親脂性/親水性限定的結合空間內(nèi)的分布。
形成許多識別元件的試劑可商購。例如，形成識別元件A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，A9B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，和B9的試劑可商購。
識別元件的另外的實施方案識別元件可以是或可以包含多種化合物或亞結構的任一種。例如，識別元件可以是或可以包含氨基酸(天然的或合成的)、二肽、單糖、二糖、另一糖類、它們的混合物或組合等；催化部分諸如輔酶、金屬、金屬絡合物等；多至2000個碳原子(例如，多至48個碳原子)的聚合物，例如，聚醚、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、或類似的聚合物；α-羥酸，硫代酸；酶抑制劑(例如，蛋白酶抑制劑(如胃蛋白酶抑制劑)、抑制素等)，受體拮抗劑(例如，苯并二氮雜)，受體激動劑，藥物，肽激素；天然產(chǎn)物，代謝途徑(例如，糖酵解、檸檬酸循環(huán)、光合作用、糖生成、線粒體電子轉(zhuǎn)運、氧化磷酸化、生物合成途徑、分解代謝途徑等)的初始原料、中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物；它們的混合物或組合等。結構單元可以是天然存在的或合成的化合物；可以是外消旋的，旋光的，或非手性的；可以包括任何被明確描述過的結構的位置異構體；或可以包含構象限制性官能團。
在一個實施方案中，識別元件是或包含一種單糖。多種天然存在或合成的單糖的任一種都可被用作識別元件。適合的單糖包括吡喃糖和呋喃糖，如葡萄糖、果糖、核酮糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖等；赤癬糖，蘇糖等；肌醇等；氨基糖，如鼠李糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺等；醛糖酸和糖醛酸，如葡糖酸、葡糖醛酸、葡糖二酸等；包含這些單糖的糖苷；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含二糖。多種天然存在或合成的二糖中的任一種都可被用作結構單元。適合的二糖包括含有以上所列單糖的二糖或寡糖。這些二糖包括蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含糖類。多種天然存在或合成的糖的任一種都可被用作識別元件。適合的糖包括纖維素、幾丁質(zhì)、淀粉、糖原、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸角質(zhì)、肝素、糖蛋白等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或包含催化部分。多種天然存在或合成的催化部分的任一種都可被用作識別元件或可以是識別元件上的一部分。適合的催化部分包括輔酶、金屬、金屬絡合物、原親核體、原親電子體、原還原劑、原氧化劑、普通酸性催化劑、普通堿性催化劑，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或包含與金屬結合或絡合的部分。多種天然存在或合成的與金屬結合或絡合的部分的任一種都可被用作識別元件或可以是識別元件上的一部分。適合的與金屬結合或絡合的部分包括合成的和天然存在的卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素或正鐵血紅素)、糞卟啉、四苯卟啉、八乙基卟啉等)，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、鈷胺素諸如甲基鈷胺素，或類似物質(zhì))，硒代半胱氨酸，硒代甲硫氨酸，鐵蛋白；天然存在或合成的鎂、鋅、銅、鉻、鐵、鈷、鋁(例如，Al3+)、鈦(例如，Ti4+)等的絡合物；它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或包含輔酶(也可以稱為輔基或輔因子)。多種天然存在或合成的輔酶的任一種都可被用作識別元件或可以是識別元件上的一部分。適合的輔酶包括煙酰胺輔酶(例如，NAD、NADH、NADP、NADPH等)，黃素化合物(例如，F(xiàn)AD、FADH2、FMN、FMNH2)，硫辛酸(例如，氧化的或還原的硫辛酸)，谷胱甘肽(例如，氧化的或還原的谷胱甘肽)，抗壞血酸，醌(例如，泛醌、維生素K等)，卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素或正鐵血紅素)、糞卟啉等)，核苷(例如，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶)，核苷酸(例如AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、TMP、TDP、TTP、UMP、UDP、UTP)，磷酸甘油酯，生物素(例如，生物素或羧基生物素)，吡哆醛(例如磷酸吡哆醛、吡哆醛、吡哆胺、磷酸吡哆胺或它們的希夫堿)，氧代戊二酸(例如，2-氧代戊二酸)，輔酶A，肉堿，葉酸(例如，四氫葉酸、5-甲酰四氫葉酸、10-甲酰四氫葉酸、5，10-次甲基四氫葉酸、5，10-亞甲基四氫葉酸、5-羥甲基四氫葉酸、5-亞胺甲基四氫葉酸等)，腺苷高半胱氨酸，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、鈷胺素諸如甲基鈷胺素，或類似物質(zhì))，3，5-二磷酸腺苷，二磷酸硫胺素，鐵蛋白，它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的識別元件可以是或可以包含親脂部分。適合的親脂部分包括一個或多個支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；聚芳香烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈中所述；它們的組合或混合物等。烷基、鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸鹽(酯)等；或類似物質(zhì)。
適合的識別元件包括羧酸(例如，單羧酸鹽(酯)和二羧酸鹽(酯))，其羧酸鹽(酯)添加在親脂部分，如一個或多個支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；或類似物質(zhì)。這些羧酸包括花生四烯酸、亞油酸、亞麻酸、油酸等。這些羧酸可通過與支持體之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
適合的識別元件包括羧酸(例如，單羧酸鹽(酯)和二羧酸鹽(酯))，其羧酸鹽(酯)添加在有機基上，如一個或多個支鏈或直鏈C2-8烷基、芳烷基、鏈烯基、炔基等。這些羧酸可包含取代的芳基部分(例如苯基或萘基部分)。這些羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、苯甲酸等。這些羧酸可通過羧酸(鹽/酯)與支持體或平層之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
在一個實施方案中，識別元件是或包含氨基酸。適合的氨基酸包括天然或合成的氨基酸。氨基酸包括羧基和胺官能團。在它們的側鏈上，氨基酸還可以包含一個部分，所述部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或疏水性中的一個或多個。適合的氨基酸包括側鏈上有官能團的那些。側鏈官能團可包括，對于天然氨基酸而言，胺(例如，烷基胺、雜芳胺)、羥基、酚、羧基、硫羥基、硫醚基或脒基基團。
任何天然氨基酸都可被用作識別元件。天然氨基酸包括脂族氨基酸(例如，丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、和異亮氨酸)，羥基氨基酸(例如，絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸)，二羧酸(例如，谷氨酸和天冬氨酸)，酰胺(例如谷氨酰胺和天冬酰胺)，具有堿性側鏈的氨基酸(例如賴氨酸、羥賴氨酸、組氨酸、和精氨酸)，芳香族氨基酸(例如，組氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、和四碘甲腺原氨酸)，含硫氨基酸(例如，半胱氨酸、胱氨酸和甲硫氨酸)，亞氨基酸(例如脯氨酸和羥脯氨酸)。適合用作識別元件的天然氨基酸包括，例如，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。
合成的氨基酸可包括天然存在的側鏈官能團或合成的側鏈官能團，后者用作為構架的烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基和類似部分和羧基、胺、羥基、酚、羰基或硫羥官能團來修飾或延伸天然氨基酸。優(yōu)選的合成氨基酸包括β-氨基酸和天然氨基酸的同型或β相似物。
在一個實施方案中，結構單元是或包含二肽。以任意順序含有20種天然氨基酸的400個二肽的任一種都可用作結構單元。適合的二肽包括胞壁酰二肽等。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含治療性或藥理學活性劑。適合的治療性或藥理學活性劑包括硝酸鹽、氧化氮、氧化氮促進劑、氧化氮供體、雙嘧達莫、或另一種血管舒張劑；HYTRIN或另一種抗高血壓劑；糖蛋白IIb/IIIa抑制劑(阿昔單抗)或另一種表面糖蛋白受體抑制劑；阿斯匹林，噻氯匹定，氯吡格雷或另一種抗血小板劑；秋水仙素或另一種抗有絲分裂劑或另一種微管抑制劑；類視黃醇或另一種抗分泌劑；松胞素或另一種肌動蛋白抑制劑；甲氨喋呤或另一種抗代謝或抗增殖劑；檸檬酸他莫昔芬，TAXOL，紫杉醇，或其衍生物，雷帕霉素，長春堿，長春新堿，長春瑞濱，鬼臼乙叉甙，替尼泊苷(tenopiside)，更生霉素(放線菌素D)，柔紅霉素，多柔比星，伊達比星，蒽環(huán)霉素，米托蒽醌，博來霉素，普卡霉素(普卡霉素)，絲裂霉素，氮芥，環(huán)磷酰胺及其相似物，苯丁酸氮芥，氮丙定，甲基密胺，烷基磺酸鹽(例如，白消安)，亞硝基脲(卡莫司汀等)，鏈佐星，甲氨喋呤(用于許多適應征)，氟尿嘧啶，5-氟脫氧尿苷，阿糖胞苷，巰嘌呤，硫鳥嘌呤，噴司他丁，2-氯脫氧腺苷，順鉑，卡鉑，丙卡巴肼，羥基脲，或其它抗癌化療劑；環(huán)孢菌素，他克莫司(FK-506)，硫唑嘌呤，麥考酚酸莫酯，mTOR抑制劑，或其它免疫抑制劑；氫化可的松，可的松，地塞米松，地塞米松磷酸鈉，醋酸地塞米松，地塞米松衍生物，倍他米松，氟氫可的松，潑尼松，潑尼松龍，6U-甲潑尼龍，曲安西龍(例如曲安奈德)，或另一種類固醇藥劑；曲匹地爾(PDGF拮抗劑)；多巴胺，甲磺酸溴隱亭，甲磺酸培高利特，或另一種多巴胺激動劑；卡托普利，依那普利或另一種血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)抑制劑；血管緊張素受體阻斷劑；抗壞血酸，α生育酚，去鐵胺，21-氨基類固醇(lasaroid)或另一種自由基清除劑，鐵螯合劑或抗氧化劑；雌激素或另一種性激素；AZT或另一種抗聚合酶；阿昔洛韋，泛昔洛韋，鹽酸金剛乙胺，更昔洛韋鈉，諾韋，佳西患，α-甲基-1-金剛烷甲胺，羥基-乙氧基甲基鳥嘌呤，金剛烷胺，5-碘代-2’-脫氧尿苷，三氟胸苷，阿糖腺苷，或另一種抗病毒劑；5-氨基乙酰丙酸，間-四羥基苯基二氫卟酚，十六氟鋅酞菁，四甲基血卟啉，羅丹明123或其它光動力學治療劑；PROSCAR，HYTRIN或其它治療良性前列腺增生(BHP)的試劑；米托坦，氨魯米特，breveldin，乙酰氨基苯酚，依托度酸(etodalac)，托美丁，酮咯酸，布洛芬及衍生物，甲芬那酸，甲氯芬那酸，吡羅昔康，替諾昔康，保泰松，羥布宗，萘丁美酮，金諾芬，金硫葡糖，金硫丁二鈉，這些中任何的混合物，或這些中任何的衍生物。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含抗生素。抗生素的實例包括青霉素，四環(huán)素，氯霉素，二甲胺四環(huán)素，多西環(huán)素，萬古霉素，桿菌肽，卡那霉素，新霉素，慶大霉素，紅霉素和頭孢菌素類。頭孢菌素類的實例包括頭孢噻吩，頭孢匹林，頭孢唑林，頭孢氨芐，頭孢拉定，頭孢羥氨芐，頭孢孟多，頭孢西丁，頭孢克洛，頭孢呋辛，頭孢尼西，頭孢雷特，頭孢噻肟，拉氧頭孢，頭孢唑肟，頭孢曲松，和頭孢哌酮。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含酶抑制劑。適合的酶抑制劑包括依酚氯銨，N-甲基毒扁豆堿，溴新斯的明，硫酸毒扁豆堿，鹽酸他克林，他克林，1-羥基馬來酸鹽(酯)，碘代殺結核菌素，對-溴四咪唑，10-(α-二乙基氨基丙酰)-吩噻嗪鹽酸鹽，卡米達佐氯，宓膽堿-3，3，5二硝基鄰苯二酚-1，二?；视图っ敢种苿㊣，二?；视图っ敢种苿㊣I，3-苯基炔丙基胺(aminie)，N-一甲基-L-醋酸精氨酸，卡比多巴，3-羥基芐基肼鹽酸，鹽酸肼屈嗪，鹽酸氯吉蘭，L(-)鹽酸司來吉蘭，D(+)鹽酸司來吉蘭，鹽酸羥胺，磷酸異丙煙肼，6-MeO-四氫-9H-吡啶并-吲哚，尼亞拉胺，鹽酸帕吉林，鹽酸米帕林，鹽酸氨基脲，鹽酸反苯環(huán)丙胺，N，N-二乙基氨基乙基-2，2-二-苯基戊酸鹽(酯)鹽酸鹽，3-異丁基-1-甲基蒼耳烷(xanthne)，鹽酸罌粟堿，吲哚美辛(indomethacind)，2-環(huán)辛基-2-羥乙胺鹽酸鹽，2，3-二氯-α-甲基芐胺(DCMB)，8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并氮雜鹽酸鹽，p-氨魯米特，p-氨魯米特酒石酸鹽R(+)，p-氨魯米特酒石酸鹽S(-)，3-碘代酪氨酸，α-甲基酪氨酸L(-)，α-甲基酪氨酸D(-)，cetazolamide，雙氯非那胺，6-羥基-2-苯并噻唑氨磺酰，別嘌呤醇等。
在一個實施方案中，結構單元是或包含信號元件，該信號元件在測試配體與受體結合時產(chǎn)生可檢測的信號。在一個實施方案中，信號元件可產(chǎn)生光信號或電化學信號。適合的光信號包括化學發(fā)光或熒光。該信號元件可以是熒光部分。熒光分子可以是通過結合人工受體而被猝滅的熒光分子。例如，信號元件可以是只有當結合發(fā)生時才發(fā)熒光的分子。適合的電化學信號元件包括產(chǎn)生電流或電壓的那些。適合的電化學信號元件包括酚類和苯胺類，如相互間鄰位或?qū)ξ欢ㄏ蛉〈哪切?，多核芳烴，硫化物-二硫化物，硫化物-亞砜-砜，多烯，聚烯炔等。適合的電化學信號元件包括醌類和二茂鐵類。
接頭選擇接頭以提供結構單元與支持體的適合偶聯(lián)。構架可以作為人工受體的部分與配體相互作用。接頭還可以提供體積，距支持體的距離，疏水性，親水性，和類似結構特性給結構單元。將結構單元與支持體偶聯(lián)可以采用共價結合或非共價相互作用。適合的非共價相互作用包括離子間的相互作用，氫鍵鍵合，范德華相互作用等。在一個實施方案中，所述接頭包括可以參與共價鍵合或非共價相互作用的部分。在一個實施方案中，所述接頭包括可以參與共價鍵合的部分。適合的用于形成共價鍵和可逆的共價鍵的基團在上文描述。
用于可逆地固定結構單元的接頭可以選擇接頭以提供支持體或平層上結構單元的適合的可逆的固定。在一個實施方案中，接頭與構架上的官能團形成共價鍵。在一個實施方案中，接頭還包含能夠例如，通過可逆共價鍵合或非共價相互作用，可逆地與支持體或平層相互作用的官能團。
在一個實施方案中，所述接頭包含一個或多個能參與可逆共價鍵合的部分。對于可逆共價鍵合的適合基團包括以上所述的那些。人工受體可以包含通過，例如，亞胺、乙縮醛、縮酮、二硫化物、酯或類似的鍵可逆固定于支持體或平層上的結構單元。這些官能團能夠參與可逆的共價鍵合。這些官能團可稱作共價鍵合部分，例如，第二共價鍵合部分。
在一個實施方案中，所述接頭可以被能參與非共價相互作用的部分所官能化。例如，所述接頭可以包含官能團諸如離子基團、能形成氫鍵的基團、或能參與范德華或其它疏水相互作用的基團。這些官能團可以包括陽離子基團、陰離子基團、脂族基團、兩性基團等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可以應用含帶電荷部分(例如，第二帶電荷部分)的接頭。適合的帶電荷部分包括帶正電荷的部分和帶負電荷的部分。適合的帶正電荷的部分包括胺、季銨部分，锍，磷鎓，二茂鐵等。適合的帶負電荷的部分(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括羧酸鹽，被強吸電子基團取代的酚(例如，四氯酚)，磷酸鹽，膦酸鹽，亞膦酸鹽，硫酸根，磺酸酯，硫代羧酸酯和異羥肟酸。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組成可應用含可以進行氫鍵結合的基團(例如，第二氫鍵結合基團)作為供體或受體的接頭。例如，所述接頭可以包含一個或多個羧基、胺基、羥基、羰基，等。離子基團也可參與氫鍵結合。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組成可以應用包含親脂部分(例如，第二親脂部分)的接頭。適合的親脂部分包括一個或多個支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，含有例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，含有例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如對于鏈所述；它們的組合或混合物；等。烷基、鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸酯等；等等。在一個實施方案中，所述接頭包括或就是脂質(zhì)，諸如磷脂。在一個實施方案中，親脂部分包括或就是12個碳原子的脂族部分。
在一個實施方案中，接頭包含親脂部分(例如，第二親脂部分)和共價鍵合部分(例如，第二共價鍵合部分)。在一個實施方案中，接頭包含親脂部分(例如，第二親脂部分)和帶電荷部分(例如，第二帶電荷部分)。
在一個實施方案中，所述接頭與構架上的醇、酚、硫羥基、胺、羰基或類似基團形成或被視作形成共價鍵。在與構架結合的鍵和參與與支持體或平層可逆相互作用的或由其形成的基團之間，接頭可以包括烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)基，取代的雜環(huán)基，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳基烷基，乙氧基或丙氧基低聚物，糖苷，或類似部分。
例如，適合的接頭可以包括參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團，參與和支持體或平層可逆相互作用的或由其形成的官能團或基團，和接頭主鏈部分。所述接頭主鏈部分可以包含約4到約48個碳或雜原子，約8到約14個碳或雜原子，約12到約24個碳或雜原子，約16到約18個碳或雜原子，約4到12個碳或雜原子，約4到約8個碳或雜原子，等。接頭主鏈可以包含烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧低聚物、糖苷、它們的混合物或類似部分。
在一個實施方案中，接頭包含親脂部分，參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團，和任選地，一個或多個形成可逆共價鍵、氫鍵、或離子相互作用的部分。在這樣的實施方案中，所述親脂部分可以含有約4到約48個碳原子、約8到約14個碳原子、約12到約24個碳原子、約16到約18個碳原子等。在這樣的實施方案中，接頭可以包含約1到約8個可逆的鍵/相互作用部分或約2到約4個可逆的鍵/相互作用部分。適合的接頭具有如(CH2)nCOOH的結構，其中n＝12-24，n＝17-24，或n＝16-18。
接頭的另外的實施方案可以選擇接頭以提供結構單元與支持體的適當共價偶聯(lián)。構架作為人工受體一部分可以與配體相互作用。接頭還可以為結構單元提供體積、與支持體的距離、疏水性、親水性和類似的結構特性。在一個實施方案中，所述接頭與構架上的官能團形成共價鍵。在一個實施方案中，在與支持體連接之前，所述接頭還包括可以激活與或?qū)⑴c支持體上官能團反應的官能團。在一個實施方案中，一旦連接到支持體上，接頭與支持體和構架形成共價鍵。
在一個實施方案中，接頭與構架上的醇，酚，硫羥基，胺，羰基或類似基團形成或可以視為形成共價鍵。接頭可以包括羧基，醇，酚，硫羥基，胺，羰基，馬來酰亞胺，或，類似基團，其可以與支持體反應或被活化與支持體反應。在與構架結合的鍵和通過與支持體連接形成的基團之間，所述接頭可以包括烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)，取代的雜環(huán)，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳基烷基，乙氧基或丙氧基低聚物，糖苷，或類似部分。
所述接頭可以包括良好的離去基團，其例如與烷基或芳基結合。所述離去基團足夠“良好”而被構架上的醇，酚，硫羥基，胺，羰基，或類似基團所替代。這樣的接頭可以包括由式R-X表示的部分，其中X為離去基團，如鹵素(例如，-Cl，-Br或-I)，甲苯磺酸鹽(酯)，甲磺酸鹽(酯)，三氟甲磺酸鹽(酯)，且R為烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)基，取代的雜環(huán)基，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳烷基，乙氧基或丙氧基低聚物，糖苷，或類似部分。
適合的接頭基團包括式(CH2)nCOOH的那些，其中n＝1-16，n＝2-8，n＝2-6，n＝3。形成適當接頭的試劑可商購并包括多種具有正交官能度的試劑中的任何一種。
結構單元的另外的實施方案在一個實施方案中，結構單元可以由式2表示 其中RE1是識別元件1，RE2是識別元件2，而L是接頭。X是缺失的，C＝O，CH2，NR，NR2，NH，NHCONH，SCONH，CH＝N，或OCH2NH。在某些實施方案中，X是缺失的或C＝O。Y是缺失的，NH，O，CH2，或NRCO。在某些實施方案中，Y是NH或O。在一個實施方案中，Y是NH。Z1和Z2可以獨立地是CH2，O，NH，S，CO，NR，NR2，NHCONH，SCONH，CH＝N或OCH2NH。在一個實施方案中，Z1和/或Z2可以獨立地是O。Z2是任選的。R2是H，CH3，或另一個能給予結構單元手性且大小與甲基相似或比其小的基團。R3是CH2；CH2-苯基；CHCH3；(CH2)n其中n＝2-3；或環(huán)烷基，其含有3-8個碳，例如，5-6個碳，苯基，萘基。在某些實施方案中，R3是CH2或CH2-苯基。
RE1是B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，B9，A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，或者A9。在某些實施方案中，RE1是B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，或者B9。RE2是A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，A9，B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，或者B9。在某些實施方案中，RE2是A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，或者A9。在一個實施方案中，RE1可以是B2，B3a，B4，B5，B6，B7，或者B8。在一個實施方案中，RE2可以是A2，A3a，A4，A5，A6，A7，或者A8。
在一個實施方案中，L是參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團(本文描述了這樣的基團)，參與和構架或平層可逆相互作用或由其形成的官能團或基團(本文描述了這樣的基團)，和接頭主鏈部分。在一個實施方案中，接頭主鏈部分是約4到約48個碳或雜原子的烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧低聚物、糖苷、或其混合物；或約8到約14個碳或雜原子，約12到約24個碳或雜原子，約16到約18個碳或雜原子，約4到12個碳或雜原子，約4到約8個碳或雜原子。
在一個實施方案中，L是參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團(本文描述了這樣的基團)和約4到約48個碳原子、約8到約14個碳原子、約12到約24個碳原子、約16到約18個碳原子的親脂部分(本文描述了這樣的基團)。在一個實施方案中，L還包含約1到約8個可逆的鍵/相互作用部分(本文描述了這樣的基團)或約2到約4個可逆的鍵/相互作用部分。在一個實施方案中，L是(CH2)nCOOH，其中n＝12-24，n＝17-24，或n＝16-18。
在一個實施方案中，L是(CH2)nCOOH，其中n＝1-16，n＝2-8，n＝4-6，或n＝3。
可以通過一般方案1所舉例說明的方法來制備包含A和/或B識別元件，接頭和氨基酸構架的結構單元。
包括系鏈(tether)的結構單元可將結構單元視為包括數(shù)種組分，諸如一種或多種構架，一種或多種接頭，一種或多種識別元件，和/或一種或多種系鏈。所述構架可以共價偶聯(lián)于其它結構單元組分的每一個。所述接頭可以共價偶聯(lián)于構架。所述接頭可以通過共價，靜電，氫鍵結合，范德華或類似相互作用的一個或多個偶聯(lián)于支持體。識別元件可以共價偶聯(lián)于構架。系鏈可以共價偶聯(lián)于接頭和構架。
在一個實施方案中，結構單元包括構架，接頭，識別元件和系鏈。在一個實施方案中，結構單元包括構架，接頭，系鏈和兩種識別元件。可以選擇構架用于官能團，其提供偶聯(lián)于識別部分和偶聯(lián)于或作為系鏈和/或接頭部分。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及包括系鏈部分的結構單元。所述系鏈可以包括構架。所述系鏈部分可以提供在識別元件和固定結構單元的支持體或支架之間的間隔或距離。系鏈部分可以具有多種特性或性質(zhì)中的任一種，所述特性或性質(zhì)包括柔性，剛性或勁度，與另一個系鏈部分結合的能力等。所述系鏈部分可以包括接頭。所述構架部分可以被想象為形成系鏈部分的全部或部分。
適合的系鏈部分可以包括聚乙二醇，聚酰胺，線性聚合物，肽，多肽，寡糖，多糖，半官能化的寡或聚甘氨酸。在一個實施方案中，所述系鏈是或包括多至2000個碳原子(例如，多至48個碳原子)的聚合物。這種聚合物可以是天然存在的或合成的。適合的聚合物包括聚醚或類似聚合物，諸如PEG，聚乙烯亞胺，聚丙烯酸酯(例如，取代的聚丙烯酸酯)，其鹽，其混合物或組合等。適合的PEGs包括PEG 1500直至PEG 20,000，例如，PEG 1450，PEG 3350，PEG 4500，PEG 8000，PEG 20,000，等。
適合的系鏈部分可以包括一種或多種支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，含有例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，含有例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；聚芳香烴部分；環(huán)烷或取代的烷部分，其所含碳原子數(shù)如對于鏈所述；它們的組合或混合物；等。烷基、鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸鹽(酯)等；等等。在一個實施方案中，親脂部分包括或就是12個碳原子的脂族部分。
剛性系鏈部分可以包括構象限制性基團諸如亞胺，芳香族和聚芳香族基團。剛性系鏈部分可以包括一種或多種支鏈或直鏈C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，其含有例如，2到8個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，其含有例如，1到8個三鍵；含3到8個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；聚芳香烴部分；等。鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸鹽(酯)等；等。剛性系鏈部分可以包括甾族化合物部分，諸如膽甾醇，咕啉或另一種卟啉，聚核芳香族部分，以金屬離子固定的極性聚合物，等。
在一個實施方案中，剛性系鏈部分可以包括超過一種系鏈部分。例如，剛性系鏈部分可以包括多個疏水鏈，諸如在上面的段落和下面的段落中描述的那些。疏水鏈如果在支持體或支架上保持足夠接近將，在疏水溶劑中，形成足夠剛性的組以將一個或多個組的識別元件保持在適當?shù)奈恢?。在另一個實施方案中，剛性系鏈部分可以或者包括多種彼此交聯(lián)的柔性系鏈部分。所述交聯(lián)可以包括，例如共價結合，靜電相互作用，氫鍵結合，或疏水相互作用。用于形成這些相互作用的基團在本文進行了公開。
柔性系鏈部分可以包括一種或多種支鏈或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36鏈烯基、C8-24鏈烯基、C12-24鏈烯基、C12-18鏈烯基等，其含有例如，1到2個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，其含有例如，1到2個三鍵；含1到2個雙鍵或三鍵的鏈；包含1-2個芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基部分)；環(huán)烷或取代的烷部分，其所含碳原子數(shù)如對于鏈所述；它們的組合或混合物；等。烷基、鏈烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內(nèi)官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸鹽(酯)等；等。在一個實施方案中，親脂部分包括或就是12個碳原子的脂族部分。
在一個實施方案中，系鏈與構架上的醇，酚，硫羥基，胺，羰基，或類似基團形成或可以被視為形成共價鍵。在與構架結合的鍵和參與或通過與支持體或平層的相互作用形成的基團之間，所述接頭可以包括烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)，取代的雜環(huán)，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳烷基，乙氧基或丙氧基低聚物，糖苷或類似部分。
適合的系鏈可以包括，例如參與或通過與構架的結合形成的官能團，官能團或參與或通過與支持體或平層的相互作用形成的基團，和系鏈主鏈部分。系鏈主鏈部分可以包括約8到約200個碳或雜原子，約12到約150個碳或雜原子，約16到約100個碳或雜原子，約16到約50個碳或雜原子，等。系鏈主鏈可以包括烷基，取代的烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)，取代的雜環(huán)，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳烷基，乙氧基或丙氧基低聚物，糖苷，其混合物，或類似部分。適合的系鏈具有結構諸如(CH2)nCOOH，其中n＝12-24，n＝17-24，或n＝16-18。
系鏈可以作為人工受體的部分與配體相互作用。系鏈還可以提供體積，距支持體的距離，疏水性，親水性，和類似結構特性給結構單元。在一個實施方案中，系鏈形成與構架上的官能團之間的共價鍵。在一個實施方案中，所述系鏈還包括可以，例如通過共價結合或非共價相互作用與系鏈或支持體或平層偶聯(lián)的官能團。
在一個實施方案中，所述系鏈包括一種或多種用于與，例如另一個系鏈部分形成可逆共價鍵，氫鍵或離子相互作用的部分。例如，所述系鏈可以包括約1到約20個可逆鍵合/相互作用的部分或約2-約10個可逆鍵合/相互作用的部分。
在一個實施方案中，所述系鏈包括一種或多種可以參與可逆共價鍵合的部分。用于可逆共價鍵合的適合基團包括上面描述的那些。用于可逆共價鍵合的這些基團可以是在系鏈部分之間的連接的部分。所述系鏈-系鏈連接可以包括，例如，亞胺，縮醛，縮酮，二硫化物，酯或類似鍵。這些官能團可以參與可逆共價鍵合。這些官能團可以被稱為共價鍵合部分。
在一個實施方案中，所述系鏈可以用可以參與非共價相互作用的部分進行官能化。例如，所述系鏈可以包括官能團諸如離子基團，可以氫鍵鍵合的基團，或可以參與范德華或其它疏水相互作用的基團。這些官能團可以包括陽離子基團，陰離子基團，親脂性基團，兩親性基團等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可以使用包含帶電部分的系鏈。適合的帶電部分包括帶正電荷的部分和帶負電荷的部分。適合的帶正電荷的部分包括質(zhì)子化的胺，季銨部分，锍，氧化锍，磷鎓，二茂鐵等。適合的帶負電荷的部分(例如，在中性pH在水性組合物中)包括糖，用強吸電子基團取代的酚(例如，四氯酚)，磷酸鹽，膦酸鹽，亞磷酸鹽，硫酸鹽，磺酸鹽，硫代羧酸鹽和異羥肟酸。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可以使用包含可以氫鍵鍵合的基團的系鏈，作為供體或受體(例如，第二氫鍵鍵合基團)。例如，所述系鏈可以包括一個或多個羧基基團，胺基團，羥基基團，羰基基團，等。離子基團還可以參與氫鍵鍵合。
在一個實施方案中，結構單元可以由式3表示 其中RE1是識別元件1，RE2是識別元件2，T是任選的系鏈，而L是接頭。X是缺失的，C＝O，CH2，NR，NR2，NH，NHCONH，SCONH，CH＝N，或OCH2NH。在某些實施方案中，X是缺失的或C＝O。Y是缺失的，NH，O，CH2，或NRCO。在某些實施方案中，Y是NH或O。在一個實施方案中，Y是NH。Z1和Z2可以獨立地是CH2，O，NH，S，CO，NR，NR2，NHCONH，SCONH，CH＝N或OCH2NH。在一個實施方案中，Z1和/或Z2可以獨立地是O。Z2是任選的。R2是H，CH3，或另一個能給予結構單元手性且大小與甲基相似或比其小的基團。R3是CH2；CH2-苯基；CHCH3；(CH2)n其中n＝2-3；或環(huán)烷基，其含有3-8個碳，例如，5-6個碳，苯基，萘基。在某些實施方案中，R3是CH2或CH2-苯基。
RE1是B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，B9，A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，或者A9。在某些實施方案中，RE1是B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，或者B9。RE2是A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，A9，B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，或者B9。在某些實施方案中，RE2是A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，或者A9。在一個實施方案中，RE1可以是B2，B3a，B4，B5，B6，B7，或者B8。在一個實施方案中，RE2可以是A2，A3a，A4，A5，A6，A7，或者A8。
T可以是上面描述的系鏈部分的任一種。
在一個實施方案中，L是參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團(本文描述了這樣的基團)，參與和支持體或平層可逆相互作用或由其形成的官能團或基團(本文描述了這樣的基團)，和接頭主鏈部分。在一個實施方案中，接頭主鏈部分是約4到約48個碳或雜原子的烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧低聚物、糖苷、或其混合物；或約8到約14個碳或雜原子，約12到約24個碳或雜原子，約16到約18個碳或雜原子，約4到12個碳或雜原子，約4到約8個碳或雜原子。
在一個實施方案中，L是參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團(本文描述了這樣的基團)和約4到約48個碳原子、約8到約14個碳原子、約12到約24個碳原子、約16到約18個碳原子的親脂部分(本文描述了這樣的基團)。在一個實施方案中，該L還包含約1到約8個可逆的鍵/相互作用部分(本文描述了這樣的基團)或約2到約4個可逆的鍵/相互作用部分。在一個實施方案中，L是(CH2)nCOOH，其中n＝12-24，n＝17-24，或n＝16-18。
在一個實施方案中，L是(CH2)nCOOH，其中n＝1-16，n＝2-8，n＝4-6，或n＝3。
可以通過一般方案1所舉例說明的方法來制備包含A和/或B識別元件，接頭和氨基酸構架的結構單元。
參考下列實施例可以更好地理解本發(fā)明。這些實施例意味著本發(fā)明具體實施方案的體現(xiàn)，但不意味著限制本發(fā)明的范圍。
實施例實施例1-結構單元的合成合成了代表結構單元實施方案的烷基-芳族-極性范圍的選定的結構單元，并證明了這些結構單元在制備候選人工受體中的有效性。這些結構單元是基于可以由酪氨酸代表的構架而制備的，并包括大量識別元件對。這些識別元件對包括從烷基到芳族、到極性的足夠范圍，以代表一整組81個這樣的結構單元的顯著程度的相互作用和官能團。
合成結構單元的合成采用圖解1所概述的通用方法進行，其特別地舉例說明了結構單元在具有識別元件對A4B4的酪氨酸構架上的合成。該通用方法用于合成結構單元，所述結構單元分別包括TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA2B8，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA4B8，TyrA6B2，TyrA6B4，TyrA6B6，TyrA6B8，TyrA8B2，TyrA8B4，TyrA8B6，TyrA8B8，和TyrA9B9。
圖解1結果所需結構單元的合成證明通常是簡單直接的。這些合成說明，一旦具有相應識別元件(例如A2B2，A4B4，等)的結構單元已經(jīng)通過它們的XBOC中間體制備，制備含2個具有不同結構特性或結構(例如A4B2，A6B3等)的識別元件的結構單元相對簡單。
可以通過使活化的結構單元與例如十二烷基胺反應來實現(xiàn)這些結構單元之一向含親脂性接頭的結構單元的轉(zhuǎn)化。
實施例2-候選人工受體微陣列的制備和評價制備候選人工受體微陣列并評價其與幾個蛋白質(zhì)配體的結合。所得結果表明1)候選人工受體微陣列可以被制備的簡單性，2)結合親合力和結合模式的可重現(xiàn)性，3)與各自同質(zhì)對照相比，對于結構單元異質(zhì)受體環(huán)境的結合的顯著改善，和4)配體區(qū)別性結合模式(例如，工作受體復合體)。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。該實施例所用結構單元是TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA6B2，TyrA6B4，和TyrA6B6。包含接頭、酪氨酸構架、和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。
通過對已知方法的改進，如下制備用于評價130n＝2和n＝3，和273n＝2，n＝3，和n＝4，候選受體環(huán)境的微陣列。用于本文時，“n”是用在受體環(huán)境中的不同結構單元的數(shù)目。簡而言之胺修飾的(胺“平層”；超級胺微陣列板)微陣列板購自Telechem Inc.，Sunnyvale，CA(www.arrayit.com)。按照制造商，這些板是為微陣列制備而特別制造的并具有每平方納米2-4個胺的標稱胺載量。CAM微陣列是用Telechem Inc.(SpotBotTM Arrayer)的針式微陣列點樣儀(spotter)儀器制備的，所述儀器典型地具有來自Telechem Inc.(Stealth Micro Spotting Pins，SMP6)的200μm直徑點樣針和400-420μm點樣間距。
如上所述在水性二甲基甲酰胺(DMF)溶液中活化這9個結構單元。對于制備384-孔供應板(feed plate)，用DMF/H2O/PEG400(90/10/10，v/v/v；PEG400是標稱400FW的聚乙二醇，Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI)溶液將活化的結構單元溶液稀釋10倍。把這些貯存液等分(10μl/份)到384-孔微孔板(Telechem Inc.)的孔中。通過用10μl或20μl活化的[1-1]溶液等分10μl結構單元來制備單獨的對照系列。用鋁箔覆蓋所述板并將其置于旋轉(zhuǎn)搖床上，1,000RPM，15分鐘。當不使用時用鋁箔覆蓋這塊樣板并儲存于-20℃。
對于制備384孔SpotBotTM板，用4μl移液器執(zhí)行從供應板向第二塊384孔板的孔到孔轉(zhuǎn)移(例如，A-1到A-1，A-2到A-2，等)。當不用時，這塊板用鋁箔牢固覆蓋保存于-20℃。SpotBotTM用于用4μl微孔板制備每輪多達13個微陣列板。對SpotBotTM編程從每個微孔中以4次重復點樣。SpotBotTM上的洗滌工作站使用EtOH/H2O(20/80，v/v)洗滌溶液。所述洗滌溶液還被用于SpotBotTM打印過程完成后來漂洗所述微陣列。用去離子(DI)水對所述板進行最后的洗滌，用壓縮氣流干燥，并將其貯存于室溫。
通過用琥珀酐與殘留的胺反應以形成羧酸酯平層代替胺平層而對某些微陣列作進一步修飾。
下列測試配體和標記物被用于這些實驗1)r-藻紅蛋白，一種可商購的和內(nèi)在熒光蛋白，F(xiàn)W為2,000,000。
2)用AlexaTM熒光團(Molecular Probes Inc.，Eugene，OR)標記的卵清蛋白。
3)BSA，牛血清白蛋白，使用已知的活化羧基方法用活化的羅丹明(Pierce Chemical，Rockford，IL)標記。BSA具68,000的FW；用于本研究的材料每BSA含大約1.0羅丹明。
4)可通過已知方法得到辣根過氧化物酶(HRP)，其用過量的胺進行修飾或被標記為乙酰胺衍生物，或用2，3，7，8-四氯二苯并二噁烯(dioxin)衍生物進行修飾。這些HRP綴合物的熒光檢測基于可購自Molecular Probes，Eugene，OR的Alexa 647-酪酰胺(tyramide)試劑盒進行。
5)用AlexaTM熒光團標記的霍亂毒素(Molecular Probes Inc.，Eugene，OR)。
如下進行微陣列的溫育和分析對于測試配體與微陣列溫育，將10，1.0和0.1μg/ml的典型濃度的在PBS-T(含20μl/L吐溫-20的PBS)中的靶蛋白溶液(例如，500μl)置于微陣列的表面上并允許反應，例如，30分鐘。用PBS-T和DI水漂洗微陣列并用壓縮氣流進行干燥。
用Axon Model 4200A熒光微陣列掃描儀(Axon Instruments，Union City，CA)掃描溫育后的微陣列。Axon掃描儀和其關聯(lián)軟件產(chǎn)生該板熒光密度的偽彩16位圖像。用Axon軟件整合該16位數(shù)據(jù)以給出微陣列上每個點的熒光單位值(范圍0-65,536)。接著該數(shù)據(jù)被導出到Excel文檔(微軟)作進一步分析，所述分析包括平均值、標準偏差和變化系數(shù)的計算。
結果使用微陣列格式已經(jīng)證明了CARATM組合的人工受體陣列TM的概念。制備基于N＝9結構單元的CARA微陣列并評價其與幾個蛋白質(zhì)和被取代蛋白質(zhì)配體的結合。該微陣列包含144個候選受體(18個n＝1對照加6個空白；36個n＝2候選受體；84個n＝3候選受體)。該微陣列表明1)CARA微陣列制備的簡單性，2)結合親合性和結合模式的可重現(xiàn)性，3)與各自的同質(zhì)對照相比，對于結構單元異質(zhì)受體環(huán)境結合的顯著改善，和4)配體區(qū)別性結合模式。
閱讀陣列圖14顯示了與2.0μg/ml r-藻紅蛋白共同溫育的微陣列的典型偽彩/灰度圖像。該圖像說明制備微陣列并用蛋白質(zhì)測試配體探測微陣列的過程產(chǎn)生了預期的結合范圍，正如從暗點到亮點的相對熒光可見范圍中所見到的。
數(shù)據(jù)分析中的起始點為取這些點的陣列的整合的熒光單位數(shù)據(jù)并將其相對于[1-1]結構單元對照所觀察到的值進行標準化。隨后的分析包括平均值、標準偏差和變化系數(shù)計算。另外，從結構單元加上[1-1]數(shù)據(jù)獲得同質(zhì)結構單元的對照值。
第一組實驗評價了下列蛋白質(zhì)配體對微陣列中候選人工受體的結合。所得熒光單位相對于候選受體環(huán)境的數(shù)據(jù)以2D和3D形式給出，其中在2D形式中候選受體沿X軸排列而熒光單位顯示于Y軸上，在3D形式中候選受體以X-Y形式排列并且熒光單位顯示于Z軸。形成了每個點組成的特征(key)(未顯示)。還形成了結果的每個2D和3D表示中結構單元的特征。給出的數(shù)據(jù)針對1-2μg/ml的蛋白質(zhì)濃度。
圖15和16顯示了對r-藻紅蛋白(固有熒光)的結合數(shù)據(jù)。圖17和18顯示了對卵清蛋白(具有熒光標記的可商購產(chǎn)品)的結合數(shù)據(jù)。圖19和20顯示了對牛血清白蛋白(羅丹明標記)的結合數(shù)據(jù)。圖21和22顯示了對HRP-NH-Ac(熒光酪酰胺讀出)的結合數(shù)據(jù)。圖23和24顯示了對HRP-NH-TCDD(熒光酪酰胺讀出)的結合數(shù)據(jù)。
這些結果不僅證明了CARA微陣列對候選人工受體評價的應用，還示范了許多讀出方法中的一些(例如，固有熒光，熒光標記，原位熒光標記)，它們可以用于高通量候選受體評價。
候選受體的評價從可重現(xiàn)性中獲得益處。下列結果說明本發(fā)明的微陣列提供可重現(xiàn)的配體結合。
用以四次重復點樣的結構單元的每個組合印刷微陣列。對一個直接標繪圖(圖25)的視覺觀察說明候選受體環(huán)境“點”顯示出對測試配體可重現(xiàn)的結合，所述標繪圖是針對r-藻紅蛋白獲得的一個單元結合數(shù)據(jù)的原始(raw)熒光數(shù)據(jù)(來自圖14說明所進行的)。r-藻紅蛋數(shù)據(jù)(圖14)的進一步分析導致768個點中只有9個(1.2％)被作為非正常值除去。對整個陣列r-藻紅蛋四次重復數(shù)據(jù)的分析給出每個實驗四次重復組的938個熒光單位的平均標準偏差，其平均變化系數(shù)為19.8％。
盡管這些值是可接受的，更實際的比較應用了更強結合、更多熒光受體的標準偏差和變化系數(shù)?？偲骄鶚藴势畈徽鎸嵉胤糯罅巳踅Y合、較少熒光受體的變化系數(shù)。對于19個具有大于10,000結合靶熒光單位的受體的變化系數(shù)是11.1％，該數(shù)據(jù)完全落在產(chǎn)生有意義的結合數(shù)據(jù)所需的范圍之內(nèi)。
CARA方法的一個目的是通過結構簡單的結構單元組合實現(xiàn)顯著量的候選受體的容易制備。下列結果確定個體結構單元和結構單元組合都對測試配體的結合有顯著的、正向的影響。
圖23-24顯示的結合數(shù)據(jù)說明結構單元的異質(zhì)組合(n＝2，n＝3)顯著優(yōu)于從單一結構單元(n＝1)制備的候選受體。例如，圖16顯示對n＝2，n＝3候選受體觀察的結合多樣性，其熒光單位范圍從0到約40,000。這些數(shù)據(jù)還顯示從同質(zhì)(n＝1)到異質(zhì)(n＝2，n＝3)受體環(huán)境后，所得結合親合力改善了約10倍。
異質(zhì)結構單元的效果最易通過比較包含1或2個那些結構單元(它們的n＝2和n＝1子集)選定的n＝3受體環(huán)境候選受體而觀察到。圖26和27用r-藻紅蛋白數(shù)據(jù)顯示了對于兩種不同的n＝3受體環(huán)境的這種比較。在這些實例中，清楚的是從同質(zhì)系統(tǒng)(n＝1)到異質(zhì)系統(tǒng)(n＝2，n＝3)的發(fā)展產(chǎn)生了顯著增強的結合。
盡管范德華相互作用是分子識別的一個重要部分，確定所觀察到的結合不是疏水/親水分配的簡單情況是重要的。即，所觀察到的結合是個體結構單元與靶間特異性相互作用的結果。評價疏水性和親水性效果的最簡單辦法是將結構單元logP值和所觀測到的結合進行比較。LogP是已知的并且被接受的親脂性的衡量，其可通過已知方法針對每個結構單元進行測量或計算。圖28和29確定通過熒光單位所測量的觀察到的靶向結合，不與結構單元的logP成正比。圖28和29中的標繪圖顯示了結合(熒光單位)和結構單元logP間的非線性關系。
本發(fā)明的方法和陣列的一個優(yōu)點是篩選巨大數(shù)量候選受體環(huán)境的能力將導致有用的靶親合性的組合和顯著的靶向結合多樣性。高度的靶親合性有效用于特異性靶向結合、分離等，而結合的多樣性可以提供多重靶向檢測系統(tǒng)。本實施例使用相對小量的結構單元來產(chǎn)生約120種結合環(huán)境。下面對本發(fā)明數(shù)據(jù)的分析清楚地說明即使相對少量的結合環(huán)境也能產(chǎn)生多樣性和有用的人工受體。
為本研究而進行的靶結合實驗所用的蛋白質(zhì)濃度包括0.1到10μg/ml。以BSA的數(shù)據(jù)作為代表，清楚的是一些易于結合1.0μg/ml BSA濃度的受體環(huán)境接近熒光單位的飽和值(見，例如，圖20)?；谶@些數(shù)據(jù)和BSA的分子量為68,000，幾個受體環(huán)境在約15皮摩爾/ml或15納摩爾的濃度下易結合BSA。其它用較低濃度的蛋白質(zhì)的實驗(數(shù)據(jù)未顯示)表明，即使用候選受體環(huán)境的小量選擇，也獲得了法摩爾(femptomole)/ml或皮摩爾級的檢測范圍。
人工受體開發(fā)的一個目標是特定靶的特異性識別。圖30比較所觀察到的對于r-藻紅蛋白和BSA的結合。對所有結合模式的比較表明了一些一般性的相似。然而，對每種受體環(huán)境結合的具體特征的比較說明這兩個靶具有區(qū)別性的識別特征，如圖30中(*)所示。
人工受體開發(fā)的一個目標是開發(fā)可以用于特定靶的多重檢測的受體。對本研究中r-藻紅蛋白、BSA和卵清蛋白數(shù)據(jù)(圖16，18，和20)的比較被用于選擇對于每個靶的代表性人工受體。圖31、32和33應用獲自本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)以顯示通過其區(qū)別性的結合模式對這三種靶中的每一種進行鑒定。
結論針對特定靶的最佳受體需要大于單個親水、疏水、離子等相互作用的預期總和的分子識別。因此，從本原型研究中所用的有限候選受體庫中鑒定最佳(特異的、靈敏的)人工受體，不是預期的或是不可能的。相反地，所述目標是證明CARA組合人工受體陣列概念的所有關鍵成分可以組合形成功能性受體微陣列。此目標已經(jīng)被成功證實。
本研究結論性地確定CARA微陣列可以易于制備，并且與候選受體環(huán)境的靶向結合可以用于鑒定人工受體和測試配體。另外，這些結果證明與其同質(zhì)(n＝1)對應物相比，異質(zhì)(n＝2，n＝3，或n＝4)候選受體的結構單元具有顯著的結合增強。當結合以結合模式識別結果和異質(zhì)受體元件和異質(zhì)結構單元被證明的重要性時，這些結果清楚地證明CARA候選人工受體-＞先導人工受體-＞工作人工受體策略的重要性。
實施例3-包含可逆固定的結構單元的候選人工受體微陣列的制備和評價制備包含通過范德華相互作用被固定的結構單元的候選人工受體的微陣列并評價其與蛋白質(zhì)配體的結合。評價在數(shù)個溫度，在平層相變溫度之上和之下(參見下頁)進行。
材料與方法如實施例1所述制備的結構單元2-2、2-4、2-6、4-2、4-4、4-6、6-2、6-4、6-6。用前述碳二亞胺激活羧基后加入十二烷基胺來制備C12酰胺。這在C18平層中產(chǎn)生了一個帶有用于可逆固定的12個碳烷基鏈接頭的結構單元。
采用實施例2中所通述的平層修飾方法，通過在A)二甲基甲酰胺/PEG 400溶液(90∶10，v/v，PEG 400是平均分子量400的聚乙二醇(AldrichChemical Co.)或B)二氯甲烷/TEA溶液(100ml二氯甲烷，200μl三乙胺)中使硬酯酰氯(Aldrich Chemical Co.)反應來修飾氨基平層微陣列板(Telechem)來產(chǎn)生C18平層。
用實施例2中所述SpotBot標準方法印跡C18平層板。所述結構單元在印跡溶液中，所述溶液通過將約10mg每種結構單元溶于300μl二氯甲烷和100μl甲醇中進行制備。向此貯存液中加入900μl二甲基甲酰胺和100μl PEG 400。每次在9個結構單元中的36種組合(N9:n2，36種組合)中取兩個，其中制備于384孔微孔板中，其隨后被用于SpotBot來以四次重復印跡微陣列。隨機選取的印跡位置只包含印跡溶液。
使用下列變量1)用二氯甲烷、乙醇和水洗滌微陣列以產(chǎn)生對照板；和2)微陣列在4℃、23℃、或44℃下溫育，將選定的微陣列和1.0μg/ml的測試配體，用AlexaTM熒光團標記的霍亂毒素亞基B(Molecular ProbesInc.，Eugene，OR)的溶液一起溫育。溫育之后，用水漂洗板，干燥并掃描(AXON 4100A)。數(shù)據(jù)分析述于實施例2。
結果已用有機溶劑洗滌去除了結構單元的對照陣列不與霍亂毒素結合(圖34)。圖35-37顯示了來自同樣印跡，但分別與霍亂毒素在4℃、23℃、或44℃下溫育的陣列的熒光信號。在每個陣列上都可以見熒光的點，其中在44℃下的溫育產(chǎn)生非常顯著的點。這三個陣列中每個點的熒光值示于圖38-40。熒光信號通常隨溫度升高，在44℃下溫育后觀察到有許多幾乎同樣大的信號。隨溫度的線性增加可以反映出所期望的隨著溫度的結合改善。非線性增加反映結構單元在表面的重排以獲得結合的改善，重排發(fā)生在脂質(zhì)表面相變以上(下頁)。
可以將圖41與圖39相比較。標繪于圖39的熒光信號來自在23℃下與支持體上可逆固定的結構單元的結合。繪于圖41的熒光信號來自23℃下與支持體上共價固定的結構單元的結合。這些圖比較了在相同相對位置上，但以兩種不同的方式被固定的相同的結構單元組合。
還在4℃、23℃、或44℃下評價了與被共價固定的結構單元的結合。圖42舉例說明了在4℃、23℃或44℃下共價固定結構單元各個組合的熒光信號的變化。結合隨溫度適當升高。結合的平均增加是1.3倍。對每個被共價固定的人工受體在23℃下的熒光信號針對其在44℃下的信號(未顯示)所作的標繪圖產(chǎn)生相關系數(shù)為0.75的線性相關性。此線性相關性表明在結合中的平均1.3倍的增加是熱動力學效應而不是結合的優(yōu)化。
圖43舉例說明了在4℃、23℃或44℃來自被可逆固定的結構單元各個組合的熒光信號的變化。此圖顯示至少一個結構單元組合(候選人工受體)顯示出這樣的信號，所述信號在溫度增加時保持不變。當溫度升高時，至少一個候選人工受體顯示出信號的大致線性升高。這種線性增加表示對結合的正常溫度影響。在4℃下具有最低結合信號的候選人工受體成為44℃下最好的結合物之一。這表明了此受體的結構單元在平層相變以上的重排，產(chǎn)生了增強的結合，所述重排增加了結構單元的移動性。其它由在23℃和44℃之間(與4℃與23℃之間相比較)結合的更大變化所表征的受體也經(jīng)歷了動態(tài)親合力優(yōu)化。
圖44舉例說明了圖42所示數(shù)據(jù)(用A標記的線)和圖43所示數(shù)據(jù)(用B標記的線)。關于被可逆固定的結構單元中所觀察到的結合的增加顯著大于關于共價結合的結構單元中所觀察到的結合的增加。與被可逆地固定的結構單元的結合從23℃到44℃，中位值增加了6.1倍，平均值增加了24倍。這證實了受體內(nèi)被可逆固定的結構單元的移動增加了結合(即，受體經(jīng)歷了動態(tài)親合力優(yōu)化)。
對每個可逆固定的人工受體在23℃下的熒光信號針對其在44℃的信號(未顯示)的所作的標繪圖未產(chǎn)生相關性(相關系數(shù)0.004)。對每個可逆固定的人工受體在44℃的熒光信號針對相應的共價固定的受體在44℃的信號(未顯示)所作的標繪圖也未產(chǎn)生相關性(相關系數(shù)0.004)。這種相關性的缺失提供了進一步的證據(jù)，即可逆固定的結構單元在受體內(nèi)的移動增加了結合。
圖45舉例說明了在44℃的熒光信號被在23℃的熒光信號相除后對比對于人工受體在23℃的結合所得到的熒光信號的圖，所述人工受體含被可逆固定的受體。該比較說明結合的增強獨立于受體對測試配體的初始親合力。
表1鑒別了組成每一個人工受體的被可逆固定的結構單元，列出了在44℃和23℃上的熒光信號(結合強度)，以及在這兩個溫度上所觀察到的結合的比率。這些數(shù)據(jù)表明，相對于每個個體結構單元的作用，每個人工受體反映了結構單元的每個組合的獨特屬性。
表1
結論本實驗證明包含被可逆地固定的結構單元的陣列與蛋白質(zhì)底物的結合，與含被共價固定的結構單元的陣列相似。結合非線性地隨溫度的上升而增加，表明結構單元的移動增加了結合。許多候選人工受體證明了在結構單元移動后的結合的改善。
實施例4-GM1的寡糖部分與人工受體競爭結合于霍亂毒素制備候選人工受體的微陣列并評價其與霍亂毒素的結合。還對所述陣列評價了對于結合的干擾。對結合的干擾使用了與霍亂毒素結合的化合物，來自GM1的寡聚部分(GM1OS)。所得結果證明蛋白質(zhì)的配體特異性地干擾蛋白質(zhì)與微陣列的結合。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。用于本實施例的結構單元是TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA2B8，TyrA3B3，TyrA3B5，TyrA3B7，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA4B8，TyrA5B3，TyrA5B5，TyrA5B7，TyrA6B2，TyrA6B4，TyrA6B6，TyrA6B8，TyrA7B3，TyrA7B5，TyrA7B7，TyrA8B2，TyrA8B4，TyrA8B6，和TyrA8B8。包含接頭，酪氨酸構架和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。
通過對已知方法的改進，如下制備用于對171n＝2候選受體環(huán)境進行評價的微陣列?！皀＝2”受體環(huán)境包括兩個不同的結構單元。簡而言之胺修飾的(胺“平層”；超級胺微陣列板)微陣列板購自Telechem Inc.，Sunnyvale，CA。按照生產(chǎn)商，這些板是為微陣列制備所特別制造的并具有每平方納米2-4個胺的標稱胺載量。所述微陣列是用來自Telechem Inc.(SpotBotTMArrayer)的針式微陣列點樣儀儀器制備的，所述儀器典型地具有來自Telechem Inc.(Stealth Micro Spotting Pins，SMP6)的200μm直徑的點樣針和400-420μm的點間距。
如上所述將19個結構單元在二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中活化。對于制備384孔供應板，用DMF/H2O/PEG400(90/10/10，v/v/v；PEG400是標稱分子量400的聚乙二醇，Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI)溶液將活化的結構單元溶液稀釋10倍。將這些貯存液等分(每份10μl)到384孔微孔板(Telechem Inc.)中。對照點包括結構單元[1-1]。用鋁箔覆蓋所述板并將其置于旋轉(zhuǎn)搖床上在1,000RPM上達15分鐘。當不用時將此樣板用鋁箔覆蓋置于-20℃儲存。
對于制備384孔SpotBotTM板，用4μl移液器進行從供應板向第二塊384孔板的孔到孔轉(zhuǎn)移(例如，A-1到A-1，A-2到A-2，等)。當不用時，這塊板用鋁箔牢固覆蓋保存于-20℃。SpotBotTM用于用4μl微孔板制備每批多達13個微陣列板。對SpotBotTM編程以從每個微孔中點以四次重復來點樣。SpotBotTM上的洗滌工作站使用EtOH/H2O(20/80，v/v)洗滌液。所述洗滌液用1M鹽酸調(diào)至pH 4并被用于在SpotBotTM印跡過程結束后漂洗所述微陣列。最后一次用去離子(DI)水洗滌所述板，用壓縮氣流進行干燥，并將其貯存于室溫。通過使剩余的胺與乙酸酐反應來形成取代胺平層的乙酰胺平層來進一步地修飾所述微陣列。
用在這些實驗中的測試配體是用AlexaTM熒光團(Molecular ProbesInc.，Eugene，OR)標記的霍亂毒素。這些實驗中所用的候選干擾物是GM1OS(GM1寡糖)，霍亂毒素的已知配體。
如下進行微陣列的溫育和分析對于對照與微陣列一起溫育，將濃度1.7pmol/ml(0.1μg/ml)的霍亂毒素的PBS-T(含20μl/L Tween-20的PBS)溶液(例如，500μl)置于微陣列的表面上并允許反應30分鐘。對于干擾物與微陣列一起溫育，將霍亂毒素(1.7pmol/ml，0.1μg/ml)和所需濃度的GM1 OS的PBS-T(含20μl/L Tween-20的PBS)溶液(例如，500μl)置于微陣列的表面上并允許反應30分鐘。在單獨的實驗中，以0.34和5.1μM加入GM1 OS。在這些溫育的任一之后，用PBS-T和DI水漂洗所述微陣列并用壓縮氣流進行干燥。
用Axon Model 4200A熒光微陣列掃描儀(Axon Instruments，Union City，CA)掃描溫育后的微陣列。Axon掃描儀和其關聯(lián)軟件產(chǎn)生該板熒光密度的偽彩16位圖像。用Axon軟件整合該16位數(shù)據(jù)以給出微陣列上每個點的熒光單位值(范圍0-65,536)。該數(shù)據(jù)隨后被導出到Excel文檔(微軟)作進一步分析，所述分析包括平均值、標準偏差和變異系數(shù)的計算。
表2鑒別了171個受體環(huán)境的每個中的結構單元。
表2
結果低濃度的GM1 OS圖46舉例說明了霍亂毒素結合于候選人工受體的微陣列然后用緩沖液洗滌產(chǎn)生的熒光信號。這些熒光信號證明霍亂毒素與某些受體環(huán)境牢固結合，與其它的結合較弱，與某些的結合則檢測不到。與包括實施例2所報告那些的實驗的比較表明霍亂毒素的結合在陣列到陣列和月到月之間是可重現(xiàn)的。
還在來自GM1 OS(0.34μM)的競爭下進行了霍亂毒素的結合。圖47舉例說明了在這種競爭之后檢測到的由霍亂毒素結合產(chǎn)生的熒光信號。值得注意的是，示于圖47中的許多信號顯著小于圖46中所記錄的相應信號。在圖47中觀測到的小信號代表著較少的霍亂毒素結合到所述陣列上。GM1 OS顯著干擾了霍亂毒素與許多受體環(huán)境的結合。
可以將由GM1 OS所導致的霍亂毒素結合中的干擾視作在缺乏GM1 OS時的結合的量與在與GM1 OS競爭時結合的量的比率。此比值示于圖48。比值越大，與GM1 OS競爭后仍與人工受體結合的霍亂毒素就越少。所述比值可以大至約30。所述比值與在對照中結合的數(shù)量無關。
高濃度的GM1 OS圖49舉例說明了霍亂毒素結合于候選人工受體微陣列然后用緩沖液洗滌所產(chǎn)生的熒光信號。如前，霍亂毒素是可重現(xiàn)的，它與某些受體環(huán)境牢固結合，與其它的結合較弱，與某些的結合則檢測不到。圖50舉例說明了在與5.1μM GM1 OS競爭下檢測到的霍亂毒素結合所產(chǎn)生的被檢測到的熒光信號。再一次地，GM1 OS顯著干擾了霍亂毒素與許多受體環(huán)境的結合。
將這種破壞表示為圖51中的在缺乏GM1 OS時的結合的量與和GM1 OS接觸后的結合的量的比值。所述比值范圍大到約18并與在對照中結合的數(shù)量無關。
結論本實驗證明測試配體與本發(fā)明中的人工受體的結合可被候選干擾物分子減少(例如，競爭)。在該情形中，所述測試配體是蛋白質(zhì)霍亂毒素而候選干擾物是已知與霍亂毒素結合的蛋白，GM1 OS。測試配體的結合被干擾的程度與其在人工受體上結合的程度無關。
實施例5-GM1與人工受體競爭結合于霍亂毒素制備候選人工受體的微陣列并評價其與霍亂毒素的結合。還對所述陣列評價了對于結合的干擾。對結合的干擾使用了一種與霍亂毒素結合的化合物，脂糖(liposaccharide)GM1。所得結果證明蛋白質(zhì)的配體特異性地干擾所述蛋白與微陣列的結合。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。用于本實施例的結構單元是TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA6B2，TyrA6B4，和TyrA6B6，所述結構單元以每個人工受體4個結構單元的組進行使用。包含接頭、酪氨酸構架、和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。
如以上實施例4所述制備用于評價126n＝4候選受體環(huán)境的微陣列。這些實驗中所用測試配體是用AlexaTM熒光團(Molecular ProbesInc.，Eugene，OR)標記的霍亂毒素。在對照和競爭實驗中所用的霍亂毒素均為5.3nM。用在這些實驗中的候選干擾物是GM1，一種霍亂毒素的已知配體，其在0.042、0.42和8.4μM的濃度上競爭。微陣列的溫育和分析如實施例4所述進行。
表3鑒別了每個受體環(huán)境中的結構單元。
表3
結果圖52舉例說明了通過霍亂毒素單獨和在與三種濃度GM1中的每種競爭之下與候選人工受體微陣列結合所產(chǎn)生的熒光信號。隨著GM1濃度升高，熒光信號的量穩(wěn)步減少。對于所有的受體而言，減少的數(shù)量在數(shù)量上不是都相同的，但每種受體都經(jīng)歷了霍亂毒素結合的減少。這些減少表明GM1與人工受體競爭與霍亂毒素的結合。
這種減少顯示出對于在霍亂毒素上的結合位點的相對競爭的模式。這可以通過對在GM1的特定濃度下所獲得的熒光信號針對缺乏GM1時的熒光信號(未顯示)的圖而證實。當GM1濃度增加時，某些受體在這些測繪圖上以相似的相對位置出現(xiàn)。
可以將由GM1所導致的在霍亂毒素結合中的干擾視作在缺乏GM1OS時結合的量與在與GM1競爭后所結合的量的比值。此比值示于圖53。比值越大，與GM1競爭后仍與人工受體結合的霍亂毒素就越多。該比值可以大到約14。該比值與在對照中結合的數(shù)量無關。
有趣的是，在一些情況中，人工受體結構中的微小變化導致所述比值的顯著變化。例如，包含結構單元24、26、46和66的人工受體與包含24、42、46和66的人工受體差別僅在于替換了單個的結構單元(xy表示結構單元TyrAxBy)。結構單元42替換為26使GM1存在時的結合增加了約14倍。
作為進一步的實例，包含結構單元22、24、46和64的人工受體與包含22、46、62、64的人工受體的差別只是替換了一個結構單元。結構單元24替換為62使GM1存在情況下的結合增加了約3倍。
即使是替換單一的識別元件也影響結合。包含結構單元22、24、42和44的人工受體與包含22、24、42和46的人工受體差別只是替換了一個識別元件。結構單元44替換為46(將識別元件B6換為B4)使在GM1存在情況下的結合增加了約3倍。
結論本實驗證明測試配體與本發(fā)明中人工受體的結合可被候選干擾物分子減弱(例如，競爭)。在該情形中，所述測試配體是蛋白質(zhì)霍亂毒素而候選干擾物是已知與霍亂毒素結合的化合物，GM1。組成人工受體的結構單元結構上的微小變化導致競爭時的顯著變化。
實施例6-用作結構單元的GM1改變霍亂毒素與本發(fā)明人工受體的結合制備了候選人工受體的微陣列，GM1結合于所述陣列，并且評價它們對霍亂毒素的結合。所得結果證明在人工受體的陣列中加入GM1作為結構單元可以增加與某些受體的結合。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。用在本實施例中的結構單元是實施例4中所述那些。如以上實施例4所述制備用于評價171 n＝2候選受體環(huán)境的微陣列。這些實驗所用測試配體是用AlexaTM熒光團(Molecular ProbesInc.，Eugene，OR)所標記的霍亂毒素。以0.01μg/ml(0.17pM)或0.1μg/ml(1.7pM)，在對照和競爭實驗中應用霍亂毒素。GM1被用作人工受體的測試配體并成為用于結合霍亂毒素的受體的結構單元。如以上關于霍亂毒素所述將陣列與100μg/ml、10μg/ml或1μg/ml的GM1接觸，接著用去離子水漂洗。然后在上述條件下，將陣列與霍亂毒素接觸。微陣列分析如實施例4中所述進行。表2鑒別了每種受體環(huán)境中的結構單元。
結果圖54舉例說明了霍亂毒素與未經(jīng)GM1預處理的候選人工受體微陣列結合所產(chǎn)生的熒光信號。GM1與候選人工受體的微陣列結合后再與霍亂毒素結合所產(chǎn)生的熒光信號示于圖55、56和57(分別為100μg/ml、10μg/ml和1μg/ml GM1)。
由用GM1預處理所導致的霍亂毒素結合的增加可以被視作在GM1存在時結合的量與在缺乏GM1時結合的量的比率。對于1μg/ml GM1，此比值示于圖58。所述比值越大，GM1預處理后結合于人工受體的霍亂毒素越多。所述比值可以大到約16。
在一些情況中，人工受體結構中的微小變化導致所述比率的顯著變化。例如，包含結構單元46和48的人工受體與包含46和88的人工受體的不同僅在于替換了單一結構單元上的單一識別元件。(xy表示結構單元TyrAxBy)。結構單元48替換88(識別元件A8改變成A4)使表示GM1結構單元存在的結合增加的比值從約0.5增加到約16。相似地，包含結構單元42和77的人工受體與包含24和77的人工受體的不同僅在于替換了單一結構單元。結構單元42替換24使表示GM1結構單元存在的結合增加的比值從約2增加到約14。
有趣的是，一些顯示高水平霍亂毒素結合(45,000到65,000熒光單位的信號)和包含結構單元33的結構單元作為結構單元沒有被GM1的存在所強烈影響。
結論本實驗證明GM1與本發(fā)明中人工受體的結合可以顯著增加霍亂毒素的結合。組成人工受體的結構單元的結構中的微小變化導致GM1增加了霍亂毒素結合的程度的顯著變化。
實施例4-6的討論我們之前證明工作人工受體的陣列以一種與蛋白質(zhì)表面拓撲結構的每個區(qū)域所呈現(xiàn)的特定環(huán)境互補的方式結合蛋白靶。因此蛋白靶點與工作人工受體陣列的結合模式描述了蛋白質(zhì)表面的拓撲結構；包括參與了例如蛋白質(zhì)～小分子、蛋白質(zhì)～肽、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)～糖類、蛋白質(zhì)～DNA等的相互作用的表面結構。因此可能利用選定的蛋白質(zhì)與工作人工受體陣列的結合來表征這些蛋白質(zhì)～小分子、蛋白質(zhì)～肽、蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)～糖類、蛋白質(zhì)～DNA等的相互作用。而且，利用蛋白質(zhì)與陣列的相互作用來限定干擾這些相互作用的“先導物”是可能的。
霍亂毒素B亞基與細胞表面上的GM1結合。鑒定對于該結合事件的競爭者的研究顯示霍亂毒素GM1結合相互作用(結合位點)的競爭者可以利用糖和烷基/芳族官能度(Pickens，等Chemistry and Biology，vol.9，pp215-224(2002))。我們之前已經(jīng)證明熒光標記的霍亂毒素B亞基與本發(fā)明的人工受體的陣列結合以給出確定的結合模式，所述模式反映了霍亂毒素B的表面拓撲結構。對于該研究，我們試圖證明可以用霍亂毒素的天然配體，GM1，干擾霍亂毒素與所述陣列的至少一些成員的結合。
圖中所示結果清楚地證明這些目標已經(jīng)成功實現(xiàn)。具體地，GM1 OS五糖或GM1與人工受體陣列之間對霍亂結合的競爭清楚地給出與霍亂結合模式對照所不同的結合模式。而且，這些結果證明當與只含苯基官能度的工作人工受體相比時，在一些含萘基部分的工作人工受體之間的互補性。這些結果與Pickens等人研究中的活性位點競爭保持一致并表明萘基和苯基衍生物代表了霍亂與GM1相互作用的良好模擬物/探針。這些相互作用的特異性被這樣的觀察所具體證實，所述觀察即在4結構單元系統(tǒng)組合中4個結構單元之一的變化改變了對顯著競爭性環(huán)境的非競爭性。這些結果還表明選定的工作人工受體可以用于開發(fā)用于進一步評價霍亂GM1相互作用的高通量篩選。
此外，我們嘗試證明可以通過用GM1對人工受體的陣列進行預溫育來制備親合性支持體/膜的模擬物，所述人工受體的陣列接著以某種結合模式結合/捕獲霍亂毒素，所述結合模式可以用于選擇工作人工受體以用于例如高通量的篩選將干擾“霍亂膜～GM1模擬物”的先導化合物。GM1預溫育研究清楚地證明，可能是通過霍亂毒素與固定的GM1五糖部分和工作人工受體結構單元環(huán)境之間的親和性相互作用，一些本是弱霍亂結合物的工作人工受體顯著增強了其與霍亂的結合。
實施例7-結構單元的梯度結合和區(qū)分霍亂毒素和藻紅蛋白制備人工受體的梯度并且蛋白質(zhì)沿著梯度流動。評價梯度與霍亂毒素和/或藻紅蛋白之間的結合。所得的結果證明人工受體的梯度結合和區(qū)分蛋白質(zhì)，諸如霍亂毒素和藻紅蛋白。
材料與方法使用沿表面制備分子的梯度的已知方法來構建本發(fā)明的人工受體的梯度。制備兩種類型的梯度，分級梯度和連續(xù)梯度。
通過用于將結構單元和區(qū)域或陣列中的表面進行偶聯(lián)的方法制備分級梯度。簡而言之，在DMF/H2O/PEG400(90/10/10，v/v/v)中，以15mg/ml制備每種結構單元或結構單元的混合物的貯存液，一些還包括二甲基氨基吡啶。將該貯存液稀釋1/10，1/20，1/40，1/80，1/160，和1/320以施用于胺官能化的載玻片(ArrayIt SuperAmine)。橫跨載玻片的較短尺寸，以條帶(級)將結構單元的稀釋液施用于載玻片。將結構單元施用于載玻片后，所述載玻片容許在室溫保持60分鐘。接著，用EtOH/H2O(20/80 v/v，用1N HCl將pH調(diào)整到約2)，隨后用去離子水洗滌所述載玻片，使用壓縮的空氣流將其進行干燥并儲存于室溫。通過用乙酸酐與剩余的胺反應形成乙酰胺平層來取代胺平層來進一步修飾所述載玻片。在該實施例所報道的實驗中，載玻片上的結構單元的條帶(級)被乙酰胺平層的條帶所分離。在其它的實驗中，結構單元的分級是連續(xù)的。
通過用于制備表面結合的分子梯度的已知方法(Kramer等，J.Amer.Chem.Soc.1265388-5395(2004)及其中的參考文獻)來制備連續(xù)的梯度。簡而言之，將胺官能化的載玻片置于150ml的燒杯中從而使其一個末端靠放在燒杯的壁上。將如上所述的以1/80或1/120稀釋的結構單元的溶液以2ml/分鐘的速率在60分鐘的時期內(nèi)引入燒杯中。以該方式，載玻片的下部與結構單元的溶液接觸的時間比載玻片的頂部與結構單元的溶液接觸的時間更長。因此，載玻片的下部包括的偶聯(lián)的結構單元的密度比上部更高。
蛋白質(zhì)(例如霍亂毒素和/或藻紅蛋白)通過將蛋白質(zhì)溶液在小的槽或流動-柱體中沿著的載玻片的長度方向流動接觸梯度。用AlexaTM熒光團(Molecular Probes Inc.，Eugene，OR)標記霍亂毒素。流動-柱體在一端包括蛋白質(zhì)溶液的入口而在另一個端包括出口。在室溫，總共2ml的蛋白質(zhì)溶液在5或120分鐘內(nèi)流過具有約1.8ml的體積的流動-柱體，隨后用2ml的PBS-T和10ml的去離子水進行漂洗。藻紅蛋白為0.2或2μg/ml?；魜y毒素為0.01或0.1μg/ml。
結果圖59，61，63，65，67，69，71，73，75，77，和79顯示在蛋白質(zhì)已經(jīng)流動經(jīng)過所述梯度載玻片后，它們的熒光圖像。在這些圖像的每個中，結構單元的濃度從每個載玻片的上部到下部逐級增加。盡管載玻片在流動中是水平的，蛋白質(zhì)以圖中顯示的從頂部到底部的方向流動。
圖60，62，64，66，68，70，72，74，76，78，和80顯示對應于圖像的熒光強度標繪圖。在這些圖像的每個中，結構單元的濃度從右邊到左邊逐步增加。蛋白質(zhì)從左邊流動到右邊(除非另外描述)。
圖59表示獲自藻紅蛋白在增加的濃度的結構單元TyrA3B3的分級梯度上流動的圖像。該圖像作為再現(xiàn)顯示了獲自藻紅蛋白與至少包括該結構單元的三個最高濃度(第4，第5和第6)級的受體表面的結合的熒光。圖60顯示對于結構單元梯度的第3，第4，第5和第6個級的熒光的增加的峰值。藻紅蛋白與由結構單元TyrA3B3組成的受體結合并在更大程度上與包括更高濃度的該結構單元的受體結合。
圖61表示獲自藻紅蛋白在增加的濃度的結構單元TyrA4B4的分級梯度上流動的圖像。該圖像作為再現(xiàn)顯示了獲自藻紅蛋白與至少包括該結構單元的最高濃度(第6)級的受體表面的結合的熒光。圖62顯示對于結構單元梯度的第5和第6個級的熒光的增加的峰值。藻紅蛋白與由結構單元TyrA4B4組成的受體結合并在更大程度上與包括更高濃度的該結構單元的受體結合。
圖63表示獲自藻紅蛋白在增加的濃度的結構單元TyrA5B5的分級梯度上流動的圖像。該圖像作為再現(xiàn)顯示藻紅蛋白沒有與任何級別的該結構單元的梯度結合。圖64的標繪圖也舉例說明藻紅蛋白沒有與任何級的該結構單元的梯度結合。
圖65表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA3B3的分級梯度上流動的圖像。該圖像作為再現(xiàn)顯示了獲自霍亂毒素與至少包括該結構單元的四個最高濃度(第3，第4，第5和第6)級的受體表面的結合的熒光。圖66顯示對于結構單元梯度的第2，第3，第4，第5和第6級的熒光的增加的峰值?；魜y毒素與由結構單元TyrA3B3組成的受體結合并在更大程度上與包括更高濃度的該結構單元的受體結合。
圖67表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA4B4的分級梯度上流動的圖像。該圖像作為再現(xiàn)顯示了獲自霍亂毒素與至少包括該結構單元的三個最高濃度(第4，第5和第6)級的受體表面的結合的熒光。圖68顯示對于結構單元梯度的至少第2，第3，第4，第5和第6級，并且可能也針對第1級的熒光的增加的峰值?；魜y毒素與由結構單元TyrA4B4組成的受體結合并在更大程度上與包括更高濃度的該結構單元的受體結合。
圖69表示獲自霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA5B5的分級梯度上流動的圖像。該圖像作為再現(xiàn)顯示霍亂毒素沒有與任何級的該結構單元的梯度結合，但是可以與這些梯度中的一些的邊緣結合。這種與邊緣的結合可以與有時在微陣列的點中觀察到的“環(huán)流(doughnut)”效應類似。圖70中的標繪也舉例說明霍亂毒素沒有與任何級的該結構單元的梯度結合。
圖71表示從霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動獲得的圖像?；魜y毒素穿過載玻片從較低的濃度級流到較高的濃度級。該圖像作為再現(xiàn)顯示了獲自霍亂毒素與至少包括這些結構單元的三個最高濃度(第4，第5和第6)級的受體表面的結合的熒光。圖72顯示對于結構單元梯度的第3，第4，第5和第6級的熒光的增加的峰值。霍亂毒素與由結構單元TyrA3B3和TyrA4B4組成的受體結合并在更大程度上與包括更高濃度的這些結構單元的受體結合。
圖73表示從霍亂毒素在增加的濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動獲得的圖像?；魜y毒素穿過載玻片從較高的濃度級流到較低的濃度級。該圖像作為再現(xiàn)顯示了獲自霍亂毒素與至少包括該結構單元的三個最高濃度(第6，第5和第4)級的受體表面的結合的熒光。圖74顯示對于至少第6，第5，第4，第3和第2級結構單元梯度的熒光的峰值。
獲自蛋白質(zhì)從高到低濃度級的流動的這種標繪圖在外觀上與獲自蛋白質(zhì)從低到高濃度流動的那些不同。在圖74中的標繪顯示該霍亂毒素首先遇到并使最高的濃度級飽和，隨后遇到并使下一個最高濃度(第5)級飽和，隨后遇到并使下一個最高濃度(第4)級飽和，并且也與第3和第2級結合。
評價霍亂毒素和藻紅蛋白與候選人工受體的陣列的結合鑒定優(yōu)先結合霍亂毒素而不是藻紅蛋白的受體(例如，包括結構單元TyrA4B4和TyrA4B6)。這些測試也鑒定結合霍亂毒素和藻紅蛋白兩者的受體(例如，包括結構單元TyrA3B3和TyrA4B4的受體)。將這些受體用于分級梯度中以證明與人工受體的梯度上的另一個的比較，一種蛋白質(zhì)的選擇性結合。
圖75表示由霍亂毒素和藻紅蛋白的混合物在增加的濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動獲得的圖像。該梯度包括5個級別的結構單元的增加的濃度。該混合物包括0.1μg/ml的霍亂毒素和2μg/ml的藻紅蛋白。該混合物穿過該載玻片從更低的濃度級到更高的濃度級流動。該圖像作為再現(xiàn)顯示獲自這些蛋白質(zhì)與至少包括四個最高濃度(第2，第3，第4和第5)級的這些結構單元的受體表面結合的熒光。
圖76顯示針對霍亂毒素(上面的線)和藻紅蛋白(下面的線)獲得的熒光強度。該標繪圖顯示對于霍亂毒素與至少第2，第3，第4和第5級的結構單元梯度結合的熒光的增加的峰值。該標繪圖顯示對于藻紅蛋白與至少第3，第4，和第5級的結構單元梯度結合的熒光的增加的峰值。
由已知與霍亂毒素和藻紅蛋白兩者結合的受體組成的梯度，事實上，結合這些蛋白質(zhì)中的兩種。
圖77表示由霍亂毒素和藻紅蛋白的混合物在增加的濃度的結構單元TyrA4B4和TyrA4B6(以1∶1摩爾比率)的分級梯度上流動獲得的圖像。該梯度包括5個級別的結構單元的增加的濃度。該混合物包括如上濃度的霍亂毒素和藻紅蛋白。該混合物穿過該載玻片從更低的濃度級到更高的濃度級流動。該圖像作為再現(xiàn)顯示獲自霍亂毒素與至少包括三個最高濃度(第3，第4和第5)級的這些結構單元的受體表面結合的熒光。
圖78顯示針對霍亂毒素(上面的線)和藻紅蛋白(下面的線)獲得的熒光強度。該標繪圖顯示對于霍亂毒素與至少包括第3，第4和第5級的結構單元梯度結合的熒光的增加的峰值。該標繪顯示如所預期的，藻紅蛋白沒有與任何級的這種結構單元梯度結合。
由已知結合霍亂毒素但是不結合藻紅蛋白的受體組成的梯度，事實上，結合霍亂毒素而不結合藻紅蛋白。
圖79表示由霍亂毒素在增加濃度的結構單元TyrA3B3和TyrA4B4(以1∶1摩爾比率)的連續(xù)梯度上流動獲得的熒光圖像。結構單元的更低濃度在圖像的上部而更高濃度在圖像的下部。本發(fā)明的結構單元在衍生化的載玻片上形成連續(xù)的梯度?；魜y毒素以增加的量與梯度的更高濃度的部分結合(圖80)。
應當理解，如本說明書和后附權利要求所用，除非內(nèi)容另外清楚地指出，單數(shù)形式“一種(a)”，“一種(an)”和“該(the)”包括復數(shù)對象。因此，例如，對含有“一種化合物”的組合物的引用包括兩種或多種化合物的混合物。還應當理解，術語“或者”通常以其包括“和/或”的含義使用，除非內(nèi)容另外清楚地指出。
還應當理解，如本說明書和后附權利要求所用，短語“配置的”描述系統(tǒng)，裝置，或構建或配置以執(zhí)行特定任務或采用特定構型的其它結構。短語“配置的”可以與其它類似短語交換使用，如安排和配置，構建和安排，修改，修改和配置，構建，制備和安排等。
本說明書中的所有出版物和專利申請顯示本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員的水平。
已經(jīng)參考各種特定的和優(yōu)選實施方案和技術描述了本發(fā)明。然而，應當理解在保持在本發(fā)明實質(zhì)和范圍內(nèi)的同時可以進行許多變化和修改。
權利要求
1.一種結構單元梯度，其包括支持體；和所述支持體的一部分包含至少一種結構單元；所述結構單元與所述支持體偶聯(lián)；所述結構單元形成梯度。
2.權利要求1的梯度，其中所述結構單元包含多種結構單元。
3.權利要求1的梯度，其包括所述結構單元的濃度的變化；所述結構單元的同一性的變化；所述結構單元的拓撲結構的變化；所述結構單元與所述支持體的結合方式的變化；或平層或平層修飾劑的變化。
4.權利要求1的梯度，其包括所述結構單元的電荷的變化；所述結構單元的體積的變化，所述結構單元的親脂性的變化，或所述結構單元的親水性的變化。
5.權利要求1的梯度，其包括所述結構單元的分子描述符的變化。
6.權利要求1的梯度，其中所述梯度包括2，3，4，5，或6種不同的結構單元。
7.權利要求1的梯度，其中所述支持體包括固體支持體。
8.權利要求1的梯度，其包括與支持體偶聯(lián)的官能化的平層和在點中與所述平層偶聯(lián)的結構單元。
9.權利要求8的梯度，其包括官能化的玻璃支持體。
10.權利要求1的梯度，其包括所述支持體上的多個區(qū)域；所述區(qū)域包括多種結構單元；所述結構單元與所述支持體偶聯(lián)；和所述結構單元在所述區(qū)域中形成梯度。
11.權利要求10的梯度，其中所述區(qū)域包括2，3，4，5，或6種結構單元。
12.權利要求10的梯度，其中所述支持體包括固體支持體。
13.權利要求12的梯度，其包括在所述固體支持體的表面上的多個區(qū)域。
14.權利要求11的梯度，其包括與所述支持體偶聯(lián)的官能化的平層和與所述平層偶聯(lián)的所述結構單元。
15.權利要求14的平層，其包括官能化的玻璃支持體。
16.權利要求1的梯度，所述多種結構單元獨立地包括構架，接頭，第一識別元件，和第二識別元件。
17.權利要求16的梯度，其中至少一種所述結構單元包括系鏈。
18.權利要求16的梯度，其中所述構架包括氨基酸。
19.權利要求18的梯度，其中所述氨基酸包括絲氨酸，蘇氨酸，或酪氨酸。
20.權利要求18的梯度，其中所述氨基酸包括酪氨酸。
21.權利要求16的梯度，其中所述接頭具有下式結構(CH2)nC(O)-，其中n＝1-16。
22.權利要求16的梯度，其中所述第一識別元件和第二識別元件獨立地是式B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7，B8，B9，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，或A9。
23.權利要求16的梯度，其中所述支持體包括支持體基質(zhì)并且所述支持體基質(zhì)包括胺類的平層。
24.一種結構單元梯度，其包括表面；和所述表面上的區(qū)域包含至少一種結構單元；所述結構單元與所述支持體偶聯(lián)；所述結構單元形成梯度。
25.一種制備結構單元梯度的方法，所述方法包括在固體支持體上形成區(qū)域，所述區(qū)域包括至少一種結構單元，所述結構單元提供梯度；將所述結構單元在所述區(qū)域中與所述固體支持體偶聯(lián)。
26.權利要求25的方法，其包括在所述區(qū)域中將多種結構單元與所述固體支持體偶聯(lián)。
27.權利要求25的方法，其包括形成所述結構單元的濃度的變化；所述結構單元的同一性的變化；所述結構單元的拓撲結構的變化；所述結構單元與所述支持體的結合方式的變化；或平層或平層修飾劑的變化。
28.權利要求25的梯度，其包括形成所述結構單元的電荷的變化；所述結構單元的體積的變化，所述結構單元的親脂性的變化，或所述結構單元的親水性的變化。
29.權利要求25的梯度，其包括形成所述結構單元的分子描述符的變化。
30.權利要求25的方法，其還包括將多種活化的結構單元混和，并且將所述混合物用在形成所述梯度中。
31.權利要求25的方法，其包括將單獨活化的結構單元用在所述支持體上。
32.權利要求25的方法，其中所述固體支持體包括玻璃板或顯微鏡載玻片。
33.一種使用結構單元梯度的方法，其包括使所述結構單元梯度與測試配體接觸；所述結構單元梯度包括支持體；和支持體的一部分包含至少一種結構單元；所述結構單元與所述支持體偶聯(lián)；所述結構單元形成梯度；監(jiān)測所述梯度與所述測試配體的結合。
34.權利要求33的方法，其中所述測試配體包含蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)組。
35.權利要求33的方法，其中接觸包括將包含所述測試配體的組合物在所述結構單元梯度上流動。
36.權利要求33的方法，其中接觸包括將包含所述測試配體的組合物穿過所述結構單元梯度的至少一部分而流出。
37.權利要求33的方法，其中所述結構單元梯度包括所述結構單元的濃度的變化；所述結構單元的同一性的變化；所述結構單元的拓撲結構的變化；所述結構單元與所述支持體結合方式的變化；或平層或平層修飾劑的變化。
38.權利要求33的梯度，其中所述結構單元梯度包括所述結構單元的電荷的變化；所述結構單元的體積的變化；所述結構單元的親脂性的變化，或所述結構單元的親水性的變化。
39.權利要求33的梯度，其中所述結構單元梯度包括所述結構單元的分子描述符的變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及人工受體或結構單元的梯度，制備這些梯度的方法，和使用這些梯度的方法。所述梯度可以包括一種和多種結構單元。所述梯度可以包括人工受體或結構單元的多種特性中任一種的變化，包括人工受體或結構單元的濃度的變化；人工受體或結構單元同一性的變化；人工受體或結構單元的拓撲結構的變化；所述人工受體或結構單元與支持體結合的方式的變化；平層或平層修飾劑的變化；人工受體或結構單元的電荷，體積，親脂性，或親水性的變化；或人工受體或結構單元的分子描述符的變化。
文檔編號G01N33/543GK1890565SQ200480035762
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月2日 優(yōu)先權日2003年12月2日
發(fā)明者R·E·卡爾森 申請人:受體有限責任公司