專利名稱：用于檢測分析物的支持物以及制造和利用該支持物的方法
相關(guān)申請的交叉參考資料
本申請要求2005年12月29日提交的，題為“用于檢測分析物的支持物以及制造和利用該支持物的方法”的美國申請系列號60/754,747的優(yōu)先權(quán)，該申請作為參考資料結(jié)合在本申請中。
背景技術(shù)：
利用標(biāo)記獨立檢出(LID)平臺(例如，表面等離子共振(SPR)或諧振波導(dǎo)光柵傳感器)的檢測，典型地采用兩步法來進(jìn)行(i)使結(jié)合伙伴中的一個(例如，蛋白質(zhì))固定在傳感器的表面上；和(ii)使一個配體(例如，藥，蛋白質(zhì)，寡核苷酸)與被固定的蛋白質(zhì)結(jié)合。傳統(tǒng)上，生物分子偶聯(lián)到表面上涉及羧酸基團(tuán)在表面上被活化成活性N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)酯類，然后，它們與所關(guān)心的蛋白質(zhì)上的氨基偶聯(lián)。該方法已被生物核心(Biacore)公司、親和生物傳感器(Affinity Biosensors)公司和人工傳感儀器(Artificial SensingInstruments)公司成功地用于它們各自的LID平臺并商業(yè)化。盡管有效，但該活化步驟不僅費時還涉及處理和使用帶一定毒性的化學(xué)品。
該方法的一種替代方法涉及利用”預(yù)激活”的化學(xué)過程。例如，提供醛基的表面已被用于結(jié)合生物分子。但是，在偶聯(lián)之后需要一個還原步驟以穩(wěn)定所生成的席夫堿。帶環(huán)氧化物和異氰酸酯官能團(tuán)的表面也已被利用；但是，環(huán)氧基反應(yīng)速度較慢，所以需要在很強的堿性條件下長時間孵育，而異氰酸酯基的反應(yīng)性極高，所以存在儲存穩(wěn)定性的問題。由于存在這些問題，幾乎沒有關(guān)于將預(yù)激活的化學(xué)過程用于LID平臺的報告。事實上，Biacore，Affinity Biosensors和ASI---這是提供最通用的LID平臺的三家公司，都不提供帶預(yù)激活化學(xué)過程的傳感器。
馬來酐容易與諸如氨基那樣的親核體反應(yīng)。雖然已經(jīng)描述了用馬來酐共聚物層對表面進(jìn)行修飾以固定小分子，DNA，糖類和肽類，但是由于馬來酐的水解穩(wěn)定性極差，所以并未獲得廣泛應(yīng)用。馬來酐的水解穩(wěn)定性可以通過與憎水側(cè)鏈(如苯乙烯)共聚而得到提高；但它導(dǎo)致生物分子與表面的非特異性結(jié)合。盡管這一點對某些應(yīng)用，例如質(zhì)譜是有益的，但對于LID來說是有問題的。
LID檢定有一個獨特的問題，通常它以嚴(yán)格需要生物專一性為條件。在分析物溶液中摻入“封端劑”(如牛血清白蛋白，BSA)是不合乎要求的，這是因為特異性(由于分析物)和非特異性(由于封端劑)結(jié)合都會導(dǎo)致界面折射率改變，從而不能區(qū)分它們。該問題在使用復(fù)雜的樣品或分析物不純時只會變得更嚴(yán)重。用酐類來固定例如蛋白質(zhì)這樣的生物分子時，擔(dān)心由于生成了剩余的負(fù)電荷以及聚合物中其他基團(tuán)(如苯乙烯，乙烯，甲基乙烯基醚等)的影響而造成的非特異性結(jié)合。因為這些原因，將酐聚合物用于LID的可行性存在潛在的擔(dān)憂。
本發(fā)明描述的支持物(support)和方法有諸多優(yōu)點。例如，該支持物毋須被活化，這就節(jié)省了使用者的時間，成本和減少了復(fù)雜性。本發(fā)明描述的支持物和方法允許負(fù)載大量的生物分子，這就使得分析物檢測的靈敏度更高。另外，生產(chǎn)支持物的方法允許大量制造該支持物。一般說來，該支持物是穩(wěn)定的，可以儲存較長時間(約6個月)而幾乎不或不損失它們的結(jié)合能力。此外，涂覆的基材(substrate)在酸性條件下水解緩慢，這樣就允許在采用以往針對例如酐類聚合物那樣的聚合物的技術(shù)尚未描述過的條件下結(jié)合各種各樣的生物分子。最后，該支持物和方法還以及時且經(jīng)濟(jì)的方式增加了陣列信號的強度，靈敏度和測定質(zhì)量，還進(jìn)一步改善了測定的特異性。
發(fā)明簡述 本發(fā)明描述了用于分析物測定的支持物以及制造和利用該支持物的方法。這里描述的材料，方法和制品的優(yōu)點將在以下的說明書中加以部分地陳述，或通過以下描述的各方面的實踐而認(rèn)識到。特別是通過在所附的權(quán)利要求書中指出的元素與組合，可以認(rèn)識到和獲知以下描述的優(yōu)點。需要理解的是，以下的一般描述和詳細(xì)描述只是示范性和說明性的，而非限制性的。
附圖的簡要說明 包括在本說明書中并構(gòu)成本說明書一部分的


了以下描述的幾個方面。要意識到這些附圖只是敘述了這里描述的材料、制品和方法的典型實施例，因此，不能認(rèn)為是限制了它們的范圍。
圖1為預(yù)封端(pre-block)步驟以及將該預(yù)封端馬來酐基聚合物附著到支持物的示意圖。
圖2為在涂覆有EMA的金芯片上的SA固定的SPR響應(yīng)曲線，該EMA用乙醇胺預(yù)封端(的程度)至0，10，15，20，25和30摩爾％。
圖3為與未預(yù)封端EMA相比較，4-fl生物素(Biotin)與固定的SA結(jié)合的結(jié)合曲線，其中支持物由用乙醇胺進(jìn)行不同程度預(yù)封端的EMA制成。
圖4顯示用甲氧基乙胺預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。
圖5顯示用異丙胺預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。
圖6顯示用丁胺預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。
圖7顯示用丙胺預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。
圖8顯示用己胺預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。
圖9顯示利用以不同預(yù)封端程度進(jìn)行乙醇胺預(yù)封端的馬來酐共聚物涂覆的平板(plate)、由康寧EpicTM系統(tǒng)(Corning EpicTM System)測定的fl-生物素的結(jié)合曲線。
圖10顯示利用以不同預(yù)封端程度進(jìn)行甲氧基乙胺預(yù)封端的馬來酐共聚物涂覆的平板、由Corning EpicTM System測定的fl-生物素的結(jié)合曲線。
圖11顯示采用Corning EpicTM System用乙醇胺和甲氧基乙胺預(yù)封端測定fl-生物素結(jié)合時的優(yōu)化曲線。
圖12顯示預(yù)封端劑對鏈霉抗生物素蛋白(Streptavidin)固定以及fl-生物素結(jié)合的影響。
圖13顯示部分水解的EMA和在140℃下真空干燥1小時的EMA的FTIR光譜圖。
發(fā)明詳述 在公開和描述目前的材料、制品和/或方法之前，應(yīng)該理解下述的情況并不限于具體的化合物、合成方法或用途，因為這些都可能變化。還應(yīng)該理解的是，這里使用的術(shù)語只是為了描述特殊的情況，而并不是為了限制。
在本說明書及后續(xù)的權(quán)利要求書中，會提到很多術(shù)語，這些術(shù)語定義為具有以下含義 在整個說明書中，除非上下文有另外的需要，“包括”或其變化形式應(yīng)被理解為包括所述的整數(shù)或步驟，或一組整數(shù)或步驟，而不排除任何其他的整數(shù)或步驟或一組整數(shù)或步驟。
需要指出的是，用于說明書和權(quán)利要求書中的單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)的被談到的事物，除非上下文另外明確指出。因此，例如提及“一種藥用的載體”包括兩種或多種這樣的載體的混合等。
“可選的”或“可選地”意味著其后描述的事件或情況可能發(fā)生或者可能不發(fā)生，描述包括了事件或情況發(fā)生的例子以及事件或情況不發(fā)生的例子。
范圍可以被表示為從“約”一個特定值，和/或至“約”另一個特定值。當(dāng)這樣的一個范圍被表示時，其它的情況包括從這一個特定值和/或至這另一個特定值。同樣，當(dāng)數(shù)值被表示為近似值時，通過采用先行詞“約”，應(yīng)該理解到該特定數(shù)值構(gòu)成另外一種情況。還要進(jìn)一步理解的是，每一個范圍的兩個端點的意義都與另一個端點有關(guān)，而不依賴于另一個端點。還要理解的是，公開了若干數(shù)值，除了該數(shù)值本身，還公開了“約”該特定數(shù)值。例如，若公開了數(shù)值“10”，那么，也公開了“約10”。還要理解的是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員恰當(dāng)?shù)乩斫獾哪菢樱?dāng)公開了一個數(shù)值時，也公開了“小于或等于”該數(shù)值，“大于或等于”該數(shù)值，以及數(shù)值之間可能的范圍。例如，若公開了數(shù)值“10”，那么，也公開了“小于或等于10”以及“大于或等于10”。還要理解的是，在整個申請中，數(shù)據(jù)以若干不同的格式提供，該數(shù)據(jù)表示終點和起點，以及數(shù)據(jù)點任意組合的范圍。例如，公開了一個特定的數(shù)據(jù)點“10”和一個特定的數(shù)據(jù)點“15”，可以理解大于、大于或等于、小于、小于或等于、等于10和15以及10和15之間被認(rèn)為公開了。還要理解的是，兩個特定單位之間的每個單位也被公開。例如，若10和15被公開，則11，12，13，和14也被公開。
所謂“接觸”指的是至少一種物質(zhì)通過與另一物質(zhì)緊密的物理接觸而暴露的情況。
這里使用的術(shù)語“附著的(attached)”是指兩個組分或兩個化合物之間的任何化學(xué)相互作用。可以形成的化學(xué)相互作用的類型因所選的起始物質(zhì)和反應(yīng)條件而異。這里描述的附著包括但不限于共價鍵，靜電作用，離子鍵，氫鍵，或疏水鍵合。
公開了化合物、組合物和組分，它們可被用于所公開的方法和組合物、與所公開的方法和組合物聯(lián)用、用于制備所公開的方法和組合物、或是所公開的方法和組合物的產(chǎn)品。本文公開了這些和其他的材料，要理解的是，當(dāng)這些材料的組合、亞組、相互作用、類組等被公開時，對于每個個別的或集合的組合和這些化合物的置換可能沒有明確地空開，(但)每種材料這里進(jìn)行了特定地仔細(xì)考慮和描述。例如，如果公開和討論了若干個不同的聚合物和生物分子，聚合物和生物分子的每個和所有組合和置換都被專門地仔細(xì)考慮，除非專門指出相反的意見。例如，一組分子A、B、和C以及一組分子D、E和F以及一個組合分子的例子A-D被公開了，盡管每一個分子組合并未個別地列舉，但每一個分子組合都被個別地和集合地仔細(xì)考慮了。因此，在這個例子中，組合A-E，A-F，B-D，B-E，B-F，C-D，C-E和C-F都被專門地仔細(xì)考慮過，根據(jù)公開了A，B，和C；以及D，E，F(xiàn)；以及作為例子的組合A-D，應(yīng)該被認(rèn)為是被公開了。同樣，任何亞組以及它們的組合也被專門地仔細(xì)考慮過和被公開。因此，例如，小組A-E，B-F，和C-E都被專門地仔細(xì)考慮過，根據(jù)公開了A，B，和C；以及D，E，F(xiàn)；以及作為例子的組合A-D，應(yīng)該被認(rèn)為是被公開了。這個概念適用于本發(fā)明公開的全部方面，包括但不限于制備和利用所公開的組合物的方法中的步驟。因此，若有大量附加的步驟可以實施，要理解的是，這些附加的步驟可以通過該被公開的方法的任何特定的實施方式或者實施方式的組合來加以實施，每個這樣的組合都被專門仔細(xì)考慮過，應(yīng)該認(rèn)為是被公開了。
I.支持物和制造支持物的方法 本文公開了用于檢測的支持物。一方面，本文公開了一種用于檢測的支持物，它包括基材和直接或間接地附著在該基材上的粘結(jié)(binding)聚合物，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)和多種可離子化基團(tuán)，其中，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為從0.5至10，其中，該粘結(jié)聚合物不含有光致激活基團(tuán)。
本文還公開了用于檢測的支持物的制造方法，它包括將粘結(jié)聚合物直接或間接地附著在基材上，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)和多種可離子化基團(tuán)，其中，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為從0.5至10.0，其中，該粘結(jié)聚合物不含有光致激活基團(tuán)。
另一方面，本文公開了用于檢測的支持物的制造方法，它包括 a.將粘結(jié)聚合物直接或間接地附著在基材上，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)，其中，該粘結(jié)聚合物不含有光致激活基團(tuán)，和 b.將該活性基團(tuán)轉(zhuǎn)化成可離子化基團(tuán)以使活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為從0.5至10.0。
a.基材 這里可用的基材包括但不限于微量培養(yǎng)板、載玻片、或者任何其他能與粘結(jié)聚合物附著的物質(zhì)。一方面，當(dāng)基材是一種微量培養(yǎng)板時，加樣孔的數(shù)量以及加樣孔的容積會根據(jù)分析的規(guī)模和范圍的不同而不同。其他可用的基材包括但不限于細(xì)胞培養(yǎng)表面，諸如384孔微量培養(yǎng)板，96孔微量培養(yǎng)板，24孔培養(yǎng)皿，8孔培養(yǎng)皿，10cm培養(yǎng)皿，或者T75培養(yǎng)瓶。
對于光或電檢測的應(yīng)用，基材可以是透明的，不透光的(impermeable)，或者反射的，導(dǎo)電的，半導(dǎo)體或者絕緣體。對于生物用途的基材材料可以是多孔的或無孔的，可以選自有機或無機的材料。
另一方面，基材包括塑料，聚合物或共聚物，陶瓷，玻璃，金屬，結(jié)晶材料，貴金屬或半貴金屬，金屬氧化物或非金屬氧化物，無機氧化物，無機氮化物，過渡金屬，或者任何它們的組合。此外，可構(gòu)建該基材以便能被置于任何的檢測儀中。一方面，傳感器可被整合到基材的底部/下側(cè)(underside)用于后續(xù)的檢測。這些傳感器可包括但不限于光柵，棱鏡，電極和石英晶體微量天平。檢測方法可包括熒光，磷光，化學(xué)發(fā)光，折射率，質(zhì)量，電化學(xué)。在一種情況下，該基材是一種諧振波導(dǎo)光柵傳感器。
另一方面，基材由無機材料組成。無機基材材料的例子包括但不限于金屬，半導(dǎo)體材料，玻璃，和陶瓷材料。可用于基材材料的金屬包括但不限于金，鉑，鎳，鈀，鋁，鉻，鋼，和砷化鎵。用于基材材料的半導(dǎo)體材料包括但不限于硅和鍺。用于基材材料的玻璃和陶瓷材料可包括但不限于石英，玻璃，瓷，堿土金屬鋁硼硅酸鹽(aluminoborosilicate)玻璃以及其他的混合氧化物。無機基材材料進(jìn)一步的例子包括石墨，硒化鋅，云母，二氧化硅，鈮酸鋰，以及無機單晶材料。另一方面，基材可以由金制成，例如金傳感器芯片。
另一方面，基材包括多孔的無機層。全部并入?yún)⒖假Y料的美國專利No.6,750,023中所公開的任何的多孔基材以及制備這樣的基材的方法都可以在這里使用。在一個情況下，基材上的該無機層包括玻璃或金屬氧化物。在另一種情況下，該無機層包括硅酸鹽，硅鋁酸鹽，硼硅鋁酸鹽(boroaluminosilicate)，硼硅酸鹽玻璃，或者它們的組合。在另一些情況下，該無機層包括TiO2，SiO2，Al2O3，Cr2O3，CuO，ZnO，Ta2O5，Nb2O5，ZnO2，或者它們的組合。另一方面，該基材包括SiO2以及含有Ta2O5，Nb2O5，TiO2，Al2O3，氮化硅或它們的混合物的層，其中，該層與SiO2的表面鄰接(adjacent)。氮化硅可用式SiNx示之，硅和氮的化學(xué)計量是可變的。
另一方面，該基材可由有機材料組成。這里有用的有機材料可以由聚合物材料制成，這是因為聚合物材料的尺寸穩(wěn)定性和耐溶劑的緣故。有機基材材料的例子包括但不限于聚酯，例如聚對苯二酸乙二酯和聚對苯二酸丁二酯；聚氯乙烯；聚偏氟乙烯；聚四氟乙烯；聚碳酸酯；聚酰胺；聚(甲基)丙烯酸酯；聚苯乙烯；聚乙烯；或者乙烯/醋酸乙烯酯共聚物。
另一方面，該基材可由一種具有能附著一種或多種生物分子的基團(tuán)的材料組成。例如，該基材可由這里描述的一種或多種粘結(jié)聚合物組成，再模制成任意的形狀。在這種情況下，生物分子和其他的組分可以直接附著在該基材上。
b.粘結(jié)聚合物 在各種情況下，包括一種或多種能將生物分子結(jié)合到基材上的活性基團(tuán)的粘結(jié)聚合物可以直接或間接地附著在基材上。粘結(jié)聚合物上的“活性基團(tuán)”使粘結(jié)聚合物可以附著生物分子?；钚曰鶊F(tuán)也能促進(jìn)粘結(jié)聚合物附著在基材上。另一方面，粘結(jié)聚合物可以共價地和/或通過靜電附著在基材上。粘結(jié)聚合物可以有一種或多種不同的活性基團(tuán)。也仔細(xì)考慮到可以有兩種或多種不同的粘結(jié)聚合物附著到基材上。
在各種情況下，活性基團(tuán)能與諸如胺或硫醇那樣的親核體形成共價鍵。該胺或硫醇可從附著在基材表面(即連接層(tie layer))的生物分子或分子那里獲得，用于間接地將粘結(jié)聚合物附著在基材上?；钚曰鶊F(tuán)的例子包括但不限于酐基，環(huán)氧基，醛基，活化的酯(例如，N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)，它是帶有離去基團(tuán)的酯)，異氰酸酯，異硫氰酸酯，磺酰氯，碳酸酯，鹵化芳基或鹵化烷基，氮丙啶，或者馬來酰亞胺。仔細(xì)考慮到粘結(jié)聚合物中存在兩種或多種不同的活性基團(tuán)。
多種可離子化基團(tuán)也存在于粘結(jié)聚合物中。這里，可離子化基團(tuán)被定義為在特殊的反應(yīng)條件下可轉(zhuǎn)化成帶電基團(tuán)(即，離子)的基團(tuán)。例如，羧酸(可離子化的基團(tuán))通過堿處理可轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的羧酸根(帶電基團(tuán))。帶電基團(tuán)可以帶正電也可帶負(fù)電。帶正電基團(tuán)的一個例子是銨基。帶負(fù)電基團(tuán)的例子包括羧酸根，磺酸根，和磷酸根。仔細(xì)考慮到粘結(jié)聚合物中可存在兩種或多種可離子化基團(tuán)。
根據(jù)將粘結(jié)聚合物附著在基材上所采用的技術(shù)，粘結(jié)聚合物可以是水溶的或水不溶的。粘結(jié)聚合物可以是線性的，也可以是非線性的。例如，當(dāng)粘結(jié)聚合物為非線性時，該粘結(jié)聚合物可以是分枝的，超分枝的，交聯(lián)的，或者樹枝狀的聚合物。粘結(jié)聚合物可以是均聚物或者是共聚物。
在一種情況下，粘結(jié)聚合物包括由馬來酐和第一單體獲得的共聚物。在這種情況下，粘結(jié)聚合物中的馬來酐含量為該第一單體化學(xué)計量(即摩爾量)的從5％至50％，從5％至45％，從5％至40％，從5％至35％，從5％至30％，從5％至25％，從10％至50％，從15％至50％，從20％至50％，從25％至50％，或從30％至50％。在一種情況下，所選擇的第一單體有助于粘結(jié)聚合物中馬來酐基的穩(wěn)定性。在另一種情況下，該第一單體減少了生物分子在基材上的非特異結(jié)合。在又一種情況下，粘結(jié)聚合物中的馬來酐含量約為該第一單體化學(xué)計量的50％。在另一種情況下，該第一單體包括苯乙烯，十四碳烯，十八碳烯，甲基乙烯基醚，三甘醇甲基乙烯基醚，丁基乙烯基醚，二乙烯基苯，乙烯，二甲基丙烯酰胺，乙烯基吡咯烷酮，可聚合的低聚(乙二醇)或者低聚(環(huán)氧乙烷)，丙烯，異丁烯，醋酸乙烯酯，甲基丙烯酸酯，丙烯酸酯，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，或者它們的組合。
在一種情況下，粘結(jié)聚合物包括聚(醋酸乙烯酯-馬來酐)，(苯乙烯-馬來酐)共聚物，(異丁烯-馬來酐)交替共聚物，(馬來酐-1-十八碳烯)，(馬來酐-1-十四碳烯)交替共聚物，(馬來酐-甲基乙烯基醚)交替共聚物，(三甘醇甲基乙烯基醚-馬來酐)共聚物，(乙烯-馬來酐)交替共聚物，或者它們的組合。
這里所用的粘結(jié)聚合物不含有光致激活基團(tuán)。光致激活基團(tuán)對特定的所施加的外部刺激作出響應(yīng)來產(chǎn)生活性形式，結(jié)果共價鍵合到例如，由同一分子或不同分子所提供的鄰接的化學(xué)結(jié)構(gòu)上去。光致激活基團(tuán)是分子中的那些在儲存條件下共價鍵維持不變、但是在受到外部能源的激活時與其他分子形成共價鍵的原子基團(tuán)。光致激活基團(tuán)在吸收電磁能量時形成活性形式，諸如自由基，尤其是氮賓，卡賓，和酮類的激發(fā)態(tài)。
c.活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例 在一種情況下，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為從0.5至5.0。在其他情況下，該比例的下限端點為0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，或5.0，上限端點為2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，或10.0，任何的下限端點和上限端點可形成比例范圍。在另一種情況下，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為從0.5至9.0，從0.5至8.0，從0.5至7.0，從0.5至6.0，從0.5至5.0，從0.5至4.0，從0.5至3.0，從0.6至3.0，從0.65至3.0，或從0.67至3.0。
存在于粘結(jié)聚合物中的活性基團(tuán)和可離子化基團(tuán)的生成和數(shù)量可通過幾種辦法來控制。在一種情況下，粘結(jié)聚合物可由具有活性基團(tuán)的單體和帶可離子化基團(tuán)的單體來合成。在這種情況下，所選擇的單體的化學(xué)計量可以控制活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例。在另一種情況下，可以處理只具有活性基團(tuán)的聚合物，從而在粘結(jié)聚合物附著在基材上之前使部分活性基團(tuán)轉(zhuǎn)化成可離子化基團(tuán)。起始聚合物可以是市售品或者是采用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)來合成。在另一種情況下，可將聚合物附著在基材上，采用各種試劑對該附著了的聚合物進(jìn)行處理，以增加活性基團(tuán)和可離子化基團(tuán)，或者把活性基團(tuán)轉(zhuǎn)化成可離子化基團(tuán)。在另一種情況下，可以將具有活性基團(tuán)的粘結(jié)聚合物附著在基材上，基材與活性基團(tuán)反應(yīng)生成可離子化基團(tuán)。
例如，參照圖1，當(dāng)具有重復(fù)單元R’-馬來酐的一聚合物與W-R反應(yīng)，酐開環(huán)生成羧酸(可離子化基團(tuán))，式中，R’可以是不飽和單體的殘基，所述單體選自能與馬來酐共聚的單體，諸如乙烯，丙烯，異丁烯，十八碳烯，十四碳烯，醋酸乙烯酯，苯乙烯，乙烯基醚類如甲基乙烯基醚，丁基乙烯基醚，三甘醇乙烯基醚，(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酰胺，乙烯基吡咯烷酮，可聚合的低聚(乙二醇)或低聚(環(huán)氧乙烷)；W是親核基團(tuán)，諸如NH2，OH或SH，R可以是氫或少于6的取代的或未取代的烷基(線性的或分枝的)，低聚(乙二醇)或低聚(環(huán)氧乙烷)，或者二烷基胺，諸如二甲氨基丙基或二乙氨基丙基。這個步驟稱之為預(yù)封端。然后，預(yù)封端了的聚合物可被涂覆到基材表面。參照圖1，若基材具有親核基團(tuán)Z，其中，Z可以是例如NH2，OH或SH，這些基團(tuán)可以與存在于預(yù)封端了的聚合物中的馬來酐基團(tuán)反應(yīng)，形成預(yù)封端聚合物與基材之間的共價鍵。
活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例可通過使用特定量的試劑來控制。粘結(jié)聚合物的其他性質(zhì)(如疏水性)可以通過控制用于制備粘結(jié)聚合物的起始物質(zhì)(如選擇疏水單體)或恰當(dāng)選擇衍生/封端試劑來按照需要加以改變。在某些情況下，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例可通過將一種或多種活性基團(tuán)轉(zhuǎn)化成非活性基團(tuán)來加以控制。在又一種情況下，存在于粘結(jié)聚合物上的約10％至約50％的活性基團(tuán)被封端或被失活。這里用的術(shù)語“封端的(blocked)”是指將存在于粘結(jié)聚合物中的活性基團(tuán)轉(zhuǎn)變成非活性基團(tuán)，此處的非活性基團(tuán)不與生物分子形成共價鍵。在各種情況中，被封端的活性基團(tuán)的數(shù)量約為10％，約為12％，約為14％，約為16％，約為18％，約為20％，約為22％，約為24％，約為26％，約為28％，約為30％，約為32％，約為34％，約為36％，約為38％，約為40％，約為42％，約為44％，約為46％，約為48％，或約為50％，任何一個數(shù)值可以構(gòu)成一范圍的上限和下限端點。在又一種情況下，從約10％至約45％，從約10％至約40％，從約10％至約35％，從約15％至約35％，從約20％至約35％，或從約25％至約35％的活性基團(tuán)被封端。
考慮可以在粘結(jié)聚合物附著在基材上之前封端劑就與粘結(jié)聚合物反應(yīng)，或者，另外的方式，粘結(jié)聚合物可以先被附著在基材上，接著，用封端劑進(jìn)行封端。在又一種情況下，封端劑至少包括一種親核基團(tuán)，粘結(jié)聚合物至少包括一種親電基團(tuán)，通過親核基團(tuán)與親電基團(tuán)之間的反應(yīng)，封端劑附著于粘結(jié)聚合物。在又一種情況下，封端劑以共價鍵形式被附著在粘結(jié)聚合物上。例如，當(dāng)封端劑包含胺基，羥基，或巰基，它能與存在于粘結(jié)聚合物中的親電基團(tuán)(例如，環(huán)氧基，酐基，活化的酯基)反應(yīng)形成共價鍵。
在又一種情況下，封端劑包括烷基胺，烷基羥胺，或烷氧基烷基胺。這里所用的術(shù)語“烷基”是指碳原子數(shù)為1至25的分枝的或不分枝的飽和烴基，諸如甲基，乙基，正丙基，異丙基，正丁基，異丁基，叔丁基，戊基，己基，庚基，辛基，癸基，十四烷基，十六烷基，二十烷基，二十四烷基等。長鏈烷基的例子包括但不限于油酸基(oleate group)或者十六烷酸基(palmitate group)。用于這里的“低級烷基”是指含有一個至六個碳原子的烷基。這里使用的術(shù)語“烷基羥基”是在如上定義的烷基中至少一個氫原子被羥基所取代。這里使用的術(shù)語“烷基烷氧基”是在如上定義的烷基中至少一個氫原子被烷氧基-OR所取代，其中R為如上定義的烷基。
在又一種情況下，封端劑包括氨，2-(2-氨基乙氧基)乙醇，N，N-二甲基乙二胺，乙醇胺，乙二胺，羥胺，甲氧基乙胺，乙胺，異丙胺，丁胺，丙胺，己胺，2-氨基2-甲基-1-丙醇，2-(2-氨乙基氨基)乙醇，2-(2-氨乙氧基)乙醇，二甲基乙醇胺，二丁基乙醇胺，1-氨基-2-丙醇，聚乙二醇，聚丙二醇、4，7，10-三氧雜(trioxa)-1，13-十三烷基二胺，聚乙二醇，或者胺封端的(terminated)聚乙二醇，鹽酸Trizma，或者它們的組合。在另一種情況下，封端劑包括水，H2S，醇(ROH)，或烷基硫醇(RSH)，式中R為如以上定義的烷基。
這里描述的具有存在于粘結(jié)聚合物上的活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)之比的支持物呈現(xiàn)出若干勝過現(xiàn)有技術(shù)傳感器的優(yōu)點?；钚曰鶊F(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例可使粘結(jié)聚合物增加對基材的加載與附著(直接或間接地利用連接層)。如以下將要討論的那樣，粘結(jié)聚合物附著在基材上是在溫和的條件下進(jìn)行，毋須用例如，EDC/NHS來預(yù)先激活。這最終節(jié)省了支持物制造的時間和成本。還可能在控制活性基團(tuán)/可離子化基團(tuán)比例的同時控制粘結(jié)聚合物的其他性質(zhì)，諸如疏水性/親水性，最終它能提高支持物的效率。
這里描述的支持物的另一種特性是支持物與生物分子之間更高的結(jié)合能力。相信如果加載在基材上的粘結(jié)聚合物越多，則有更多的生物分子能被附著在粘結(jié)聚合物上。另外，如果附著在基材上的生物分子越多，則支持物的性能也被增強了。在某些情況下，一旦有生物分子被附著在粘結(jié)聚合物上，被固定的生物分子更加可以用來結(jié)合。例如，固定的蛋白質(zhì)當(dāng)被固定在本發(fā)明的支持物上時，與不具有這里陳述的活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)之比的支持物相比，它的空間位阻較小。還有，這里描述的粘結(jié)聚合物具有更大的柔性(flexibility)，這也使粘結(jié)聚合物與生物分子之間的結(jié)合更多。最后，這里使用的粘結(jié)聚合物提供了增加的結(jié)合檢測靈敏度/信嘈比，當(dāng)進(jìn)行生物分子測定時這是一項非常令人滿意的特點。
d.支持物的制備 附著在基材上的粘結(jié)聚合物的數(shù)量，可以隨著粘結(jié)聚合物的選擇，生物分子，以及要檢測的分析物的不同而變化。在一種情況下，粘結(jié)聚合物至少包括一單分子層。在又一種情況下，粘結(jié)聚合物的厚度約為10

至約2,000

。在另一種情況下，粘結(jié)聚合物的厚度下限端點為10＇，20＇，40＇，60＇，80＇，100＇，150＇，200＇，300＇，400＇或500＇，上限端點為750＇，1,000＇，1,250＇，1,500＇，1,750＇，或2,000＇，任何的下限端點可與任何上限端點形成厚度范圍。
粘結(jié)聚合物可采用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)被附著在基材上。例如，基材可浸漬在粘結(jié)聚合物的溶液中。在另一種情況下，粘結(jié)聚合物可被噴涂，氣相淀積，絲網(wǎng)印刷，或機器人噴印針(pin)印刷或壓印在基材上。這可以在一全組裝的基材上進(jìn)行，或者可以在一底襯墊(bottom insert)上進(jìn)行(在底襯墊附著在一多洞的板上形成微量培養(yǎng)板之前)。
在又一種情況下，支持物可通過將粘結(jié)聚合物直接或間接地附著在基材上來制備，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)。當(dāng)粘結(jié)聚合物直接或間接地被附著在基材上，粘結(jié)聚合物可以共價鍵形式被附著或以非共價鍵形式(如靜電方式)被附著。圖1說明了粘結(jié)聚合物附著在基材上的一種情形，即親核基Z(如氨基，羥基，或巰基)與粘結(jié)聚合物的酐基反應(yīng)生成新的共價鍵。
在另一種情況下，當(dāng)粘結(jié)聚合物間接的被附著在基材上時，可利用連接層。連接層可以共價鍵形式或靜電形式被附著在基材的外表面上。術(shù)語基材的“外表面”是基材暴露并能進(jìn)行處理的區(qū)域。例如，與溶劑或試劑接觸時，基材上任何能與溶劑或試劑接觸到的表面都是認(rèn)為是基材的外表面。這樣，連接層就能被附著在基材和粘結(jié)聚合物上。
在各種情況下，這里描述的基材具有以共價形式與基材結(jié)合的連接層；但是，也考慮到可以將不同的連接層通過其它方式附著到基材，并與以共價鍵形式與基材結(jié)合的連接層相聯(lián)合。例如，一個連接層可以共價鍵形式與基材結(jié)合，而第二連接層可以靜電形式與基材結(jié)合。在又一種情況下，當(dāng)連接層是以靜電形式與基材結(jié)合時，用來制備連接層的化合物帶正電，基材的外表面被處理成帶凈負(fù)電，這樣，連接層化合物與基材外表面形成靜電結(jié)合。
在又一種情況下，基材的外表面可被衍生以便有能與連接層形成共價鍵的基團(tuán)。連接層可以共價鍵形式直接或間接地與基材結(jié)合。在連接層間接地與基材結(jié)合時，可以利用具有能共價附著于基材以及連接層的基團(tuán)的連接劑(linker)。連接劑的例子包括但不限于醚基，聚醚基，多胺基，或聚硫醚基。如不利用連接劑，連接層以共價形式與基材結(jié)合，這稱為直接共價附著。
在又一種情況下，連接層是從包括一個或多個能與粘結(jié)聚合物反應(yīng)的活性官能團(tuán)的化合物衍生出來的。這里關(guān)于連接層“衍生自”被定義為當(dāng)連接層被附著在基材上時所得到的連接層化合物的殘基或片段。官能團(tuán)使粘結(jié)聚合物與連接層附著。在又一種情況下，連接層化合物的官能團(tuán)包括氨基，巰基，羥基，羧基，丙烯酸，有機酸和無機酸，活化的酯，酐，醛，環(huán)氧化物，異氰酸酯，異硫氰酸酯，它們的衍生物或鹽類，或者它們的組合。
在一種情況下，基材用例如包括至少一個氨基的聚合物進(jìn)行胺修飾。這樣的聚合物的例子包括但不限于聚賴氨酸，聚乙烯亞胺，聚烯丙胺，或甲硅烷基化聚乙烯亞胺。在另一種情況下，基材用氨基硅烷進(jìn)行修飾。在又一種情況下，連接層從直鏈或支鏈的氨基硅烷，氨基烷氧基硅烷，氨基烷基硅烷，氨芳基硅烷，氨基芳氧基硅烷，或者它們的衍生物或鹽衍生出來。在又一種情況下，連接層衍生自3-氨丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷，N’-(β-氨乙基)-3-氨丙基甲氧基硅烷，或者氨丙基倍半硅氧烷(aminopropylsilsesquixoxane)。
在另一種情況下，當(dāng)基材由金組成，粘結(jié)聚合物通過氨基硫醇，例如鹽酸11-氨基-1-十一烷硫醇，被附著到基材上。
連接層可以采用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)被附著到這里描述的任何基材上。例如，基材可浸漬在粘結(jié)聚合物的溶液中。在另一種情況下，粘結(jié)聚合物可被噴涂，氣相淀積，絲網(wǎng)印刷，或機器人噴印針印刷或壓印在基材上。這可以在全組裝的基材上進(jìn)行，或者可以在底襯墊(bottom insert)上進(jìn)行(例如，在底襯墊附著在多洞的板上形成微量培養(yǎng)板之前)。
在一種情況下，基材包括金芯片，粘結(jié)聚合物包括(乙烯-馬來酐)交替共聚物，其通過氨基硫醇間接地附著在基材上，粘結(jié)聚合物中的活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例從0.67至3.0。在另一種情況下，基材包括玻璃基材，它帶有含Ta2O5，Nb2O5，TiO2，Al2O3，氮化硅，SiO2或它們的混合物的層，粘結(jié)聚合物包括(乙烯-馬來酐)交替共聚物，其通過連接層被間接地附著在基材上，其中，該連接層從氨丙基硅烷(例如，γ-氨丙基硅烷)衍生而來，粘結(jié)聚合物中的活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例從0.67至3.0。在上述各情況中，(乙烯-馬來酐)交替共聚物在聚合物附著在基材上之前用甲氧基乙胺預(yù)封端。
II.利用的方法 這里公開的是檢測分析物的方法。在一種情況下，該方法包括 a.令包含分析物的樣品與包含基材和粘結(jié)聚合物的支持物接觸，該粘結(jié)聚物直接或間接地附著在基材上，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)和多種可離子化基團(tuán)，其中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為從0.5至10，以及 b.對被結(jié)合的分析物進(jìn)行檢測。
考慮可將一種或多種不同的生物分子附著在基材上以產(chǎn)生各種各樣的生物傳感器。在又一個情況下，生物分子可以共價或靜電附著在粘結(jié)聚合物上。生物分子可能會通過共價的或非共價的鍵合對于另一分子顯示出特異性親和力。用于這里的生物分子的例子包括但不限于核酸分子，抗體，肽，小分子，外源凝集素，改性多糖，合成的復(fù)合大分子，功能化的納米結(jié)構(gòu)，合成聚合物，修飾過的/封端的核苷酸/核苷，修飾過的/封端的氨基酸，熒光團(tuán)，生色團(tuán)，配體，螯合物，適體，藥(例如小分子)，或者半抗原。
在又一種情況下，生物分子可以是蛋白質(zhì)。例如，該蛋白質(zhì)可包括肽，蛋白質(zhì)或肽的片段，膜結(jié)合的蛋白質(zhì)，或者核蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)可以是任意長度的，可以包括一個或多個氨基酸或它們的變體。在分析之前蛋白質(zhì)可以被諸如蛋白酶消化斷裂開。待分析的蛋白質(zhì)樣品可以經(jīng)分級或分離以降低樣品的復(fù)雜性。斷裂和分級可以在同一個檢測中一并使用。這樣的斷裂和分級可簡化和擴展蛋白質(zhì)的分析。
在又一種情況下，生物分子是一種病毒。病毒的例子包括但不限于1型單純皰疹病毒，2型單純皰疹病毒，巨細(xì)胞病毒，埃巴病毒，水痘帶狀皰疹病毒，人皰疹病毒6，人皰疹病毒7，人皰疹病毒8，天花病毒，皰疹性口腔炎病毒，甲肝病毒，乙肝病毒，丙肝病毒，丁肝病毒，戊肝病毒，鼻病毒，冠狀病毒屬，甲型流感病毒，乙型流感病毒，麻疹病毒，多瘤病毒，人乳頭瘤病毒，呼吸道合胞病毒，腺病毒，柯薩其病毒，登革病毒，腮腺炎病毒，脊髓灰質(zhì)炎病毒，狂犬病毒，勞斯肉瘤病毒，黃熱病毒，埃伯拉病毒，馬爾堡病毒，拉沙熱病毒，東方馬腦炎病毒，日本腦炎病毒，圣路易病毒性腦炎病毒，墨累山谷腦炎病毒，西尼羅腦炎病毒，裂谷熱病毒，A型輪狀病毒，B型輪狀病毒，C型輪狀病毒，辛德比斯病毒，猿猴免疫缺陷病毒，1型人類T細(xì)胞白血病病毒，漢坦病毒，風(fēng)疹病毒，猿猴免疫缺陷病毒，1型人類免疫缺陷病毒，痘苗病毒，SARS病毒，2型人類免疫缺陷病毒，慢病毒，桿狀病毒，腺伴隨病毒，或者它們的任何毒株或變體。
在又一種情況下，生物分子包括核酸。核酸可以是寡核苷酸，脫氧核糖核酸(DNA)或它們的片段，核糖核酸(RNA)或它們的片段，或者肽核酸(PNA)或它們的片段。該核酸可以是任何來源的核酸，諸如從存在于自然界中的細(xì)胞所獲得的核酸，重組產(chǎn)生的核酸，或化學(xué)合成的核酸。例如，該核酸可以是cDNA或基因組DNA或具有與天然存在的DNA相應(yīng)的核苷酸序列的合成DNA。該核酸也可以是從核酸突變或改變的(例如，通過改變，缺失，取代或添加至少一個核酸殘基，不同于自然界存在的DNA的一種DNA)或者自然界中不存在的DNA。
在又一種情況下，核酸可存在于諸如表達(dá)載體的載體中(例如，一種質(zhì)?；虿《净妮d體)。在又一種情況下，該載體是一種染色體整合的載體。用于這里的核酸可以是線性的或環(huán)狀的，大小任意。在又一種情況下，核酸可以是單鏈或雙鏈的DNA或RNA。
在又一種情況下，核酸可以是功能核酸。功能核酸是具有特定功能的核酸分子，諸如結(jié)合一靶分子或催化某一特定反應(yīng)。功能核酸可以被分成以下的幾類，但這并不意味著限制于此。例如，功能核酸包括反義分子，適體，核酶，三鏈結(jié)構(gòu)分子，RNAi，和外部指導(dǎo)序列。功能核酸分子可以起到對于靶分子具有的特定活性的影響劑，抑制劑，調(diào)節(jié)劑，和刺激劑的作用，或者，功能核酸能獨立于任何其他分子而具有全新的(de novo)活性。
一旦粘結(jié)聚合物已被附著在基材上，利用上述的技術(shù)可將一種或多種生物分子附著到粘結(jié)聚合物上。在又一種情況下，當(dāng)生物分子是核酸或蛋白質(zhì)時，可以利用本領(lǐng)域熟知的技術(shù)將核酸或蛋白質(zhì)印在粘結(jié)聚合物上。能附著在聚合物層上的生物分子的數(shù)量可以根據(jù)所選擇的生物分子和粘結(jié)聚合物，以及要檢測的分析物的不同而變化。在又一種情況下，一種或多種不同的生物分子可以被置于支持物上的不同位置。在使用不同的生物分子的情形下，生物分子可同時或不同時地被印跡。
在又一種情況下，生物分子可以這樣的被沉積(即附著)在支持物上，即，通過將針尖浸漬在含有生物分子的組合物中；將針尖從組合物中取出，其中，針尖就包括有該組合物；將該組合物轉(zhuǎn)移到支持物上。可以采用例如印針陣列來完成該階段的操作。該沉積步驟可利用一臺自動的機器人印刷機來進(jìn)行。這樣的機器人系統(tǒng)有市售產(chǎn)品，例如可購自智能自動化系統(tǒng)(IntelligentAutomation System(IAS))，Cambridge，Mass.。
針可以是實心的或空心的。實心針的針尖通常是扁平的，針的直徑?jīng)Q定了轉(zhuǎn)移到基材上的液體數(shù)量。也可以用具有凹底的實心針。在一種情況下，為了能經(jīng)一次加樣就能印上多個陣列，可以使用空心針，空心針比實心針能持有更大的樣品量，所以，一次加樣就能印上一個以上的陣列?？招尼槹ㄓ∷⒚?xì)管，夾子(tweezer)和開口針(split pins)。一個優(yōu)選的開口針的例子是通訊化學(xué)國際公司(TeleChem International)(Sunnyvale，Calif.)開發(fā)的一種微型點樣針(micro-spotting pin)。在一種情況下，可采用點科技公司(Point Tech)出品的針。這里描述的點樣溶液可用于多個市售的點樣儀，它包括但不限于Genetix和Biorobotics點樣儀。
這里描述的附著了一種或多種生物分子的任意一種支持物在分析物與支持物接觸時都可用來檢測分析物。在分析物與支持物接觸時，在生物分子與分析物之間發(fā)生了化學(xué)的相互作用，產(chǎn)生了結(jié)合的分析物，但在粘結(jié)聚合物與分析物之間某種程度上也有可能發(fā)生相互作用。生物分子與分析物之間的相互作用的性質(zhì)根據(jù)所選擇的生物分子和分析物而變化。在一種情況下，生物分子與分析物之間的相互作用會導(dǎo)致形成靜電鍵合，氫鍵，疏水鍵合，或者共價鍵。在另一種情況下，生物分子與分析物之間形成了靜電相互作用。
分析物可以是任何存在于自然界的或合成的化合物。能與基材上的生物分子結(jié)合的分析物的例子包括但不限于藥，寡核苷酸，核酸，蛋白質(zhì)，肽，抗體，抗原，半抗原，或者小分子(如醫(yī)藥)。任何上述的生物分子都能成為這里描述的各種方法的分析物。在一種情況下，制備有一種或多種分析物的溶液，將該溶液加到微量培養(yǎng)板的一個或多個加樣孔中，微量培養(yǎng)板的外表面已經(jīng)附著了生物分子。在此情況下，考慮到可將不同的生物分子附著到微量培養(yǎng)板的不同加樣孔上；這樣就有可能檢測到不同生物分子與分析物之間多個不同的相互作用。在一種情況下，蛋白質(zhì)可被固定在微量培養(yǎng)板上來研究該蛋白質(zhì)與第二種蛋白質(zhì)或小分子之間的相互作用。另一種方法是將小分子固定在微量培養(yǎng)板上，采用這里描述的技術(shù)來研究該小分子與第二種小分子或蛋白質(zhì)之間的相互作用。在又一種情況下，生物分子可以是寡核苷酸，其可雜交第二種寡核苷酸。在又一種情況下，當(dāng)基材是微量培養(yǎng)板時，檢測可以是高通量檢測。
在又一種情況下，在任何這里描述的方法中可利用陣列。在一種情況下，陣列包括在基材上的多種生物分子，其中，生物分子處于支持物上離散和確定的位置上。陣列已被廣泛用于各種用途，諸如基因發(fā)現(xiàn)，疾病診斷，新藥發(fā)現(xiàn)(基因組藥學(xué))，和毒理學(xué)研究(基因組毒理學(xué))。陣列是生物分子的有序排列。典型的方法涉及使生物分子陣列與一感興趣的靶接觸，來確認(rèn)陣列中那些與靶結(jié)合的化合物。陣列通常被描述成宏陣列或微陣列，區(qū)別在于樣品點的大小。在一種情況下，陣列包括至少96個或是384個不同的(distinct)、確定的位置。
產(chǎn)生陣列的方法是本領(lǐng)域所熟知的。例如，F(xiàn)odor等，1991，Science251:767-773描述了一種原位方法，它利用光防護(hù)的氨基酸和光刻掩模策略來合成微型化的，空間可尋址的肽陣列。這種原位方法最近已被擴展到寡核苷酸微型化陣列的合成(U.S.Pat.No.5,774,305)。另一種制備固定的寡核苷酸的空間可尋址陣列的原位合成方法由Southern，1992，Genimics 13:1008-1017，所描述；也見Southern & Maskos，1993，Nucl.Acids Res.21:4663-4669；Southern &Maskos，1992，Nucl.Acids Res.20:1679-1684；Southern & Maskos，1992，Nucl.Acids Res.20:1675-1678。在該方法中，常規(guī)的寡核苷酸合成試劑被分散在物理掩蔽的玻璃載物片上形成固定的寡核苷酸的陣列。美國專利號5,807,522描述了制備生物樣品微型陣列的沉積方法，它涉及通過在能有效地將給定量的液體引到基材上的條件下、在基材上吸打毛細(xì)管給料器，從而將已知量的試劑分散到陣列的每個地址上。
在一種情況下，核酸或蛋白質(zhì)的陣列可以被印到任何這里描述過的基材上。在授予Sabatini的美國公開的專利申請No.2003/0228601中描述的技術(shù)可以用于此，它被結(jié)合到參考有關(guān)能用于本文所述方法的不同的陣列和核酸庫中。
在另一種情況下，這里描述的支持物的表面有參比區(qū)和樣品區(qū)。有幾種不同的沉積技術(shù)(例如，觸針印刷，非接觸印刷，微接觸印刷，絲網(wǎng)印刷，噴印，印模，噴射)可用來在一個支持物上形成參比區(qū)和樣品區(qū)。樣品區(qū)容許檢測分析物與固定的生物分子之間的相互作用，而參比區(qū)容許消除會給檢測分析物與固定的生物分子之間的相互作用帶來不利影響的虛假變化。在一個實施方式中，樣品區(qū)和參比區(qū)被結(jié)合在微量培養(yǎng)板的一個加樣孔中。
在一種情況下，帶有粘結(jié)聚合物的支持物的一個預(yù)先確定的區(qū)域通過沉積封端劑/去活化劑被特異性失活。例如，當(dāng)粘結(jié)聚合物是胺活性涂層，如EMA，上述封端劑的任何一種都可用作去活化劑。另外一種辦法是用不含胺的試劑水解存在于粘結(jié)聚合物中的活性基團(tuán)使其失活。這樣一來，生物分子僅結(jié)合到傳感器上未用去活化劑處理過的區(qū)域。
在另一種情況下，生物分子被附著在粘結(jié)聚合物上，支持物被暴露于去活化劑使支持物的未印刷區(qū)域失活/封端，這樣可被用做參比區(qū)。
一旦帶有附著的生物分子的支持物與分析物接觸，就檢測結(jié)合的分析物。如上所述，在這里描述的基材的優(yōu)點之一是減少了分析物的非特異性結(jié)合。
在又一種情況下，為了檢測的目的，結(jié)合的分析物可被標(biāo)記。根據(jù)所用的檢測技術(shù)，在一種情況下，分析物在檢測之前用可檢測的示蹤劑進(jìn)行標(biāo)記。分析物與可檢測的示蹤劑之間的相互作用可包括任何化學(xué)或物理的相互作用，它包括但不限于共價鍵，離子相互作用，或者路易斯酸-路易斯堿相互作用。這里講的“可檢測的示蹤劑”被定義為任何的化合物，它(1)具有至少一種能與如上所述分析物發(fā)生相互作用的基團(tuán)，以及(2)具有至少一種能用本領(lǐng)域已知技術(shù)檢測出來的基團(tuán)。在又一種情況下，分析物可在與支持物接觸之前就被標(biāo)記。在另一種情況下，分析物可在與支持物接觸之后才被標(biāo)記?？蓹z測的示蹤劑包括但不限于熒光示蹤劑和酶示蹤劑。
在另一種情況下，結(jié)合的分析物的檢測可以采用其他技術(shù)來完成，它們包括但不限于熒光，磷光，化學(xué)發(fā)光，生物發(fā)光，拉曼光譜，光散射分析，質(zhì)譜等以及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。在又一種情況下，結(jié)合的分析物通過標(biāo)記獨立檢出，即LID來測定。LID的例子包括但不限于折射率傳感器(例如表面等離子共振，諧振波導(dǎo)光柵系統(tǒng)，或橢圓光度法)，聲波傳感器，或者質(zhì)量傳感器，諸如質(zhì)譜儀或者石英晶體微天平。
總之，這里描述的支持物和方法容許負(fù)載上大量的生物分子，對于分析物的檢測，這產(chǎn)生了更高的靈敏度。這里描述的支持物和方法還與許多其他的基材相容，具有廣泛的用途。支持物的制備條件溫和，所得到的支持物呈現(xiàn)出優(yōu)良的儲存穩(wěn)定性，而且生物分子能一貫地，可重現(xiàn)地附著在基材上。最后，該支持物和方法還以及時和經(jīng)濟(jì)的方式提高了陣列信號強度，靈敏度和檢測質(zhì)量，并進(jìn)一步提高了檢測的專一性。
實施例 給出以下的實施例以為本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地公開和描述本文所述并要求保護(hù)的材料、制品和方法是如何制備和評價的，這些完全是示范性的，而無意限制發(fā)明者認(rèn)為是他們的發(fā)明范圍。已努力確保數(shù)字(例如數(shù)量，溫度等)的準(zhǔn)確性，但還是會有一些錯誤和偏差。除非另外指出，份指重量份，溫度是℃或室溫，壓力是大氣壓或接近大氣壓。反應(yīng)條件有許多變更和組合，例如，組分濃度，理想的溶劑，溶劑混合物，溫度，壓力和其他的可用來優(yōu)化產(chǎn)品純度和從所述反應(yīng)過程中得到的產(chǎn)率的反應(yīng)范圍與條件。只需要合理的和常規(guī)的實驗來優(yōu)化這些反應(yīng)過程條件。
實施例1.制備用乙醇胺預(yù)封端的乙烯馬來酐共聚物 圖13顯示了部分水解的和在140℃下真空干燥1小時的(乙烯-馬來酐)交替共聚物(EMA)的FTIR圖譜。部分水解的EMA光譜圖清楚地顯示出羧酸基的存在(位于1790cm-1處的肩峰)，這是由于儲存時發(fā)生了水解的緣故。真空干燥后的EMA光譜圖表明所有的羧基都轉(zhuǎn)化成了酐(不見肩峰)。該無羧酸的EMA特別適合于作為原料以確保預(yù)封端反應(yīng)得到良好控制。
購自西格馬奧得瑞奇(Sigma Aldrich)(商品號(ref.)18,805-0)的干燥EMA0.2克在攪拌約1小時下溶于14.80克的無水1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中。同時，將239μl的純乙醇胺加入到50克的無水NMP中制備乙醇胺溶液。然后，將5克的乙醇胺/NMP溶液(根據(jù)原料組成它相當(dāng)于對25摩爾％的酐基進(jìn)行封端所需要的數(shù)量)，盡快加入到EMA溶液中。室溫下溫和攪拌3小時后，往18克的無水異丙醇(IPA)中加入2克的該溶液并攪拌。
除了加入適量的乙醇胺/NMP溶液以對15，20和30摩爾％的馬來酐基進(jìn)行封端外，重復(fù)同樣的步驟，維持溶液的固體含量恒定。采用同樣的步驟但不加乙醇胺以完成0％預(yù)封端。
實施例2.制備用于SPR檢測的金傳感器芯片 Biacore金傳感器芯片用乙醇和水清洗，然后在溫和氮氣流中干燥。將芯片浸在11-巰基十一烷基胺的1mM的乙醇溶液中1小時，用乙醇清洗，再用水清洗，最后在氮氣流中干燥。
在每個金芯片上貼上硅橡膠墊圈(Flexperm)，往每個加樣孔中加入100μl實施例1制得的預(yù)封端的EMA溶液。偶聯(lián)10分鐘后，芯片用乙醇清洗，在氮氣流中干燥。干燥之后將硅橡膠墊圈取走。此時，涂覆過的金芯片已準(zhǔn)備就緒，可固定生物分子而毋須任何活化步驟。
實施例3.LID涂覆板的制備 用去離子水由20重量％的市售溶液制備氨丙基倍半硅氧烷(APS)的5重量％溶液。往每個加樣孔中加入100μl的該稀釋過的溶液，然后孵育10分鐘。孵育導(dǎo)之后，移走APS溶液，板用水清洗三遍，用乙醇清洗三遍，然后用溫和氮氣流干燥。
干燥之后，往加樣孔中加入100μl由實施例1得到的預(yù)封端過的乙烯-馬來酐交替共聚物溶液，室溫下孵育10分鐘。移走多余的溶液，板用乙醇清洗三遍。清洗之后，用溫和氮氣流對板進(jìn)行干燥。此時，該板不需任何進(jìn)一步活化即可用。
實施例4.蛋白質(zhì)(鏈霉抗生物素蛋白)在金傳感器芯片上的固定 將由實施例2得到的涂覆過的金傳感器裝入一臺Biacore SPR裝置中。兩個流動池(flow cell)用5mM的醋酸鈉(pH 5.5)以5μl/分鐘的流量沖洗幾分鐘，然后往一個流動池中花7分鐘以5μl/分鐘的流量注入35μl的250μg/ml的鏈霉抗生物素蛋白(SA)在5mM醋酸鈉中的溶液。這兩個流動池用在50mM的硼酸鹽緩沖液(pH9)中的200mM乙醇胺封端，用PBS中的0.05％Tween20清洗。
圖2顯示在金芯片上的SA固定曲線，金芯片用分別在0，10，15，20，25，30摩爾％預(yù)封端的EMA涂覆過。預(yù)封端的強烈效果清晰可見。在20，25，和30％預(yù)封端過的EMA涂覆的傳感器表面與未封端的EMA相比，鏈霉抗生物素蛋白的固定高兩倍。
實施例5.結(jié)合到固定了的蛋白質(zhì)上的小分子SPR評價 為了評價生物素的結(jié)合能力，每個在實施例4中固定了SA的芯片被用來進(jìn)行結(jié)合檢測。生物素結(jié)合通過用100μl的4-熒光素-生物素在醋酸鹽緩沖液中的100nM溶液以10μl/分鐘的流量監(jiān)測10分鐘。一個無鏈霉抗生物素蛋白且用乙醇胺封端過的流動池被用來作為參比。圖3顯示4-fl-生物素與固定在傳感器表面上的SA結(jié)合的結(jié)合曲線，傳感器表面由不同封端程度的EMA構(gòu)成，在參比被減去之后，曲線對比了無預(yù)封端的EMA的情形。圖11顯示了采用康寧(Corning)公司的EpicTM系統(tǒng)檢測的fl-生物素結(jié)合測定時用乙醇胺預(yù)封端的優(yōu)化值。圖12顯示了乙醇胺作為預(yù)封端劑對比無預(yù)封端EMA對鏈霉抗生物素蛋白固定和fl-生物素結(jié)合的影響。
由實施例4和5獲得的結(jié)果證明了用本發(fā)明的支持物固定的蛋白質(zhì)的較好的“小分子結(jié)合的易接近性”。數(shù)據(jù)總結(jié)在下表中。數(shù)據(jù)表明，當(dāng)預(yù)封端增加時，結(jié)合在每個固定的蛋白質(zhì)上的小分子的比例提高了。
實施例6.制備用甲氧基乙胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物，SA固定以及小分子結(jié)合測定 重復(fù)如實施例2描述的同樣步驟，但用甲氧基乙胺替代乙醇胺，根據(jù)原料組成馬來酐共聚物的預(yù)封端程度為33，40，和55摩爾％。SA固定如實施例4那樣操作。結(jié)合在固定了的蛋白質(zhì)上的小分子的評價依照實施例5進(jìn)行。圖4顯示用甲氧基乙胺作預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。圖11顯示采用LID檢測來測定fl-生物素結(jié)合時用甲氧基乙胺作預(yù)封端的優(yōu)化值。圖12顯示了甲氧基乙胺作為預(yù)封端劑對比無預(yù)封端EMA對鏈霉抗生物素蛋白固定和fl-生物素結(jié)合的影響。
實施例7.制備用異丙胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物，SA固定以及小分子結(jié)合測定 重復(fù)如實施例1描述的同樣步驟，但用異丙胺替代乙醇胺，根據(jù)原料組成，乙烯-馬來酐交替共聚物的預(yù)封端程度為40和50摩爾％。SA固定如實施例4那樣操作。結(jié)合在固定了的蛋白質(zhì)上的小分子的評價依照實施例5進(jìn)行。圖5顯示用異丙胺作預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。圖12顯示了異丙胺作為預(yù)封端劑對比無預(yù)封端EMA對鏈霉抗生物素蛋白固定和fl-生物素結(jié)合的影響。
實施例8.制備用丁胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物，SA固定以及小分子結(jié)合測定 重復(fù)如實施例1描述的同樣步驟，但用丁胺替代乙醇胺，根據(jù)原料組成，乙烯-馬來酐交替共聚物的預(yù)封端程度為25和40摩爾％。SA固定如實施例4那樣操作。結(jié)合在固定了的蛋白質(zhì)上的小分子的評價依照實施例5進(jìn)行。圖6顯示用丁胺作預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。圖12顯示了丁胺作為預(yù)封端劑對比無預(yù)封端EMA對鏈霉抗生物素蛋白固定和fl-生物素結(jié)合的影響。
實施例9.制備用丙胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物，SA固定以及小分子結(jié)合測定 重復(fù)如實施例1描述的同樣步驟，但用丙胺替代乙醇胺，根據(jù)原料組成，乙烯-馬來酐交替共聚物的預(yù)封端程度為40和50摩爾％。SA固定如實施例4那樣操作。結(jié)合在固定了的蛋白質(zhì)上的小分子的評價依照實施例5進(jìn)行。圖7顯示用丙胺作預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。圖12顯示了丙胺作為預(yù)封端劑對比無預(yù)封端EMA對鏈霉抗生物素蛋白固定和fl-生物素結(jié)合的影響。
實施例10.制備用己胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物 重復(fù)如實施例1描述的同樣步驟，但用己胺替代乙醇胺，根據(jù)原料組成，乙烯-馬來酐交替共聚物的預(yù)封端程度為0，25，33，40，和50摩爾％。SA固定如實施例4那樣操作。結(jié)合在固定了的蛋白質(zhì)上的小分子的評價依照實施例5進(jìn)行。圖8顯示用己胺作預(yù)封端對4-fl生物素結(jié)合的影響。圖12顯示了己胺作為預(yù)封端劑對比無預(yù)封端EMA對鏈霉抗生物素蛋白固定和fl-生物素結(jié)合的影響。
實施例11.制備用乙醇胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物以及在康寧EpicTM微量培養(yǎng)板上進(jìn)行康寧EpicTM系統(tǒng)(fl-生物素與固定的鏈霉抗生物素蛋白結(jié)合)測定 用乙醇胺預(yù)封端的EMA的預(yù)封端程度為15，25，35，45摩爾％，除了EMA在120℃下真空干燥數(shù)小時以確保聚合物無任何水解產(chǎn)物之外，其制備依照實施例1描述的步驟進(jìn)行。實施例3描述的步驟被用來制備帶這些聚合物的板。鏈霉抗生物素蛋白的固定以50μg/ml流量無監(jiān)測進(jìn)行(離線固定)。小分子結(jié)合能力的評價是用75μl的在1XPBS中的200nM熒光素-生物素，將它加入到加樣孔中去，加樣孔先前已經(jīng)用75μl的1XPBS充滿以獲得最終100nM的熒光素-生物素濃度。結(jié)合信號在攪拌下記錄10分鐘以上，然后在無攪拌下記錄2分鐘。圖9顯示在參比孔被減去之后，從fl-生物素測定試驗中獲得的各預(yù)封端程度下的結(jié)合曲線。
實施例12.制備用甲氧基乙胺預(yù)封端的乙烯-馬來酐交替共聚物以及在康寧EpicTM微量培養(yǎng)板上進(jìn)行康寧EpicTM系統(tǒng)(fl-生物素與固定的鏈霉抗生物素蛋白結(jié)合)測定 重復(fù)實施例11的步驟，只是將乙醇胺換成甲氧基乙胺。圖10顯示測定fl-生物素時在參比孔被減去之后所獲得的各預(yù)封端程度下的結(jié)合曲線。
實施例13 該實施例描述了利用本發(fā)明以固定不同的蛋白質(zhì)?？祵?6孔EpicTM微量培養(yǎng)板用EMA或者用被35摩爾％甲氧基乙胺預(yù)封端過的EMA(EMA/MEA)涂覆。人血清白蛋白(HSA)，免疫球蛋白(IgG)，胰凝乳蛋白酶原，和溶菌酶被固定在各板上的多個孔內(nèi)，固定的數(shù)量在EpicTM儀器上監(jiān)測。固定HSA，IgG，胰凝乳蛋白酶原，和溶菌酶時的pH值分別為5.5，6.5，8.5，和9.2。如下表所示，對每種蛋白質(zhì)，在EMA/MEA上觀察到的固定水平高于EMA上的固定水平。固定水平的增量的變化從對于胰凝乳蛋白酶原有28％到對于HSA達(dá)175％。這些數(shù)據(jù)表明本發(fā)明適用于各種各樣的生物分子。
在本申請中參考了種種出版物。這些出版物的公開內(nèi)容通過參考整體并入本申請中以更完全地描述本文所述的化合物，組合物和方法。
可以對本文描述的材料，方法和制品進(jìn)行種種的改變和調(diào)整。根據(jù)對這里所公開的材料，方法，和制品的說明以及實施的討論，這里所描述的材料，方法和制品的其他方面是顯而易見的。這意味著，說明書和實施例被認(rèn)為是示范性的。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測的支持物，包括基材和直接或間接地附著在該基材上的粘結(jié)聚合物，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)和多種可離子化基團(tuán)，其中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.5-10，其中該粘結(jié)聚合物不含有光致激活的基團(tuán)。
2.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材包括塑料、聚合物或共聚物、陶瓷、玻璃、金屬、結(jié)晶材料、貴金屬或半貴金屬、金屬氧化物或非金屬氧化物、無機氧化物、無機氮化物、過渡金屬，或者它們的任何組合。
3.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材包括金。
4.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材包括玻璃，并帶有包含Ta2O5，Nb2O5，TiO2，Al2O3，SiO2、氮化硅或它們的混合物的層，其中，該層與玻璃的表面鄰接。
5.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材為微量培養(yǎng)板或載玻片。
6.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物直接附著于該基材。
7.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材是胺修飾的。
8.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材是用氨基硅烷或者包括至少一個氨基的聚合物修飾的。
9.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材是用聚賴氨酸，聚乙烯亞胺，聚烯丙基胺，或者甲硅烷基化的聚乙烯亞胺修飾的。
10.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物通過連接層間接地附著于該基材。
11.如權(quán)利要求10所述的支持物，其特征在于，該連接層共價附著于該基材的外表面。
12.如權(quán)利要求10所述的支持物，其特征在于，該連接層靜電附著于該基材的外表面。
13.如權(quán)利要求10所述的支持物，其特征在于，該連接層衍生自包括直鏈或支鏈的氨基硅烷、氨基烷氧基硅烷、氨基烷基硅烷、氨基芳基硅烷、氨基芳氧基硅烷的化合物或者它們的衍生物或鹽。
14.如權(quán)利要求10所述的支持物，其特征在于，該連接層衍生自包括3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N’-(β-氨乙基)-3-氨丙基甲氧基硅烷、或者氨丙基倍半硅氧烷的化合物。
15.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材是用氨基硫醇修飾的。
16.如權(quán)利要求15所述的支持物，其特征在于，該氨基硫醇包括鹽酸11-氨基-1-十一烷硫醇。
17.如權(quán)利要求10所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物共價附著于該連接層。
18.如權(quán)利要求10所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物靜電附著于該連接層。
19.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該活性基團(tuán)包括酐基、環(huán)氧基、醛基、活化的酯、異氰酸酯、異硫氰酸酯、磺酰氯、碳酸酯、鹵化芳基或鹵化烷基、氮丙啶、或者馬來酰亞胺。
20.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該可離子化基團(tuán)能夠被轉(zhuǎn)化成帶正電的基團(tuán)。
21.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該可離子化基團(tuán)能夠被轉(zhuǎn)化成帶負(fù)電的基團(tuán)。
22.如權(quán)利要求20所述的支持物，其特征在于，該帶正電的基團(tuán)包括銨基。
23.如權(quán)利要求21所述的支持物，其特征在于，該帶負(fù)電的基團(tuán)包括羧酸根、磺酸根、或者磷酸根。
24.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括共聚物。
25.如權(quán)利要求24所述的支持物，其特征在于，該共聚物來自馬來酐和第一單體。
26.如權(quán)利要求25所述的支持物，其特征在于，該第一單體包括苯乙烯、十四碳烯、十八碳烯、甲基乙烯基醚、三甘醇甲基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、二乙烯基苯、乙烯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、二甲基丙烯酰胺、可聚合的低聚(乙二醇)或者低聚(環(huán)氧乙烷)、丙烯、異丁烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯，甲基丙烯酰胺，或者它們的組合。
27.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括聚(醋酸乙烯酯-馬來酐)、(苯乙烯-馬來酐)共聚物、(異丁烯-馬來酐)交替共聚物、(馬來酐-1-十八碳烯)交替共聚物、(馬來酐-1-十四碳烯)交替共聚物、(馬來酐-甲基乙烯基醚)交替共聚物、(三甘醇甲基乙烯基醚-馬來酐)共聚物，或者它們的組合。
28.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括(乙烯-馬來酐)交替共聚物。
29.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，一種或多種生物分子被附著在粘結(jié)聚合物的活性基團(tuán)上。
30.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子包括天然的、合成的、或修飾過的寡核苷酸，天然的或修飾過的核苷酸或核苷，核酸(DNA)或(RNA)或它們的片段，肽包括天然的或修飾過的氨基酸、抗體、半抗原，生物配體，螯合物，適體，類酯，糖類，小分子，外源凝集素，改性多糖，合成的復(fù)合大分子，功能化的納米結(jié)構(gòu)，合成聚合物，熒光團(tuán)，生色團(tuán)，或者細(xì)胞。
31.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子包括寡核苷酸。
32.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子包括DNA或其片段。
33.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子包括RNA或其片段。
34.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子包括蛋白質(zhì)、肽、或它們的片段。
35.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子共價附著于粘結(jié)聚合物。
36.如權(quán)利要求29所述的支持物，其特征在于，該生物分子靜電附著于粘結(jié)聚合物。
37.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，多種生物分子存在于該支持物上且這些生物分子處于支持物離散和確定的位置上以形成陣列。
38.如權(quán)利要求37所述的支持物，其特征在于，該陣列包括至少96個不同和確定的位置。
39.如權(quán)利要求37所述的支持物，其特征在于，該陣列包括至少384個不同和確定的位置。
40.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.5-5.0。
41.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
42.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材包括金芯片，該粘結(jié)聚合物包括通過氨基硫醇間接地附著在該基材上的(乙烯-馬來酐)交替共聚物，該粘結(jié)聚合物中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
43.如權(quán)利要求1所述的支持物，其特征在于，該基材包括帶有包括Ta2O5、Nb2O5、TiO2、Al2O3、氮化硅、SiO2或它們的混合物的層的玻璃基材，該粘結(jié)聚合物包括通過連接層間接地附著在該基材上的(乙烯-馬來酐)交替共聚物，其中該連接層衍生自氨丙基硅烷，該粘結(jié)聚合物中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
44.一種對包含分析物的樣品進(jìn)行檢測的方法，該方法包括
a.令包含分析物的樣品與支持物接觸，所述支持物包括基材和粘結(jié)聚合物，該粘結(jié)聚物直接或間接地附著于基材，其中該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)和多種可離子化基團(tuán)，其中活性基團(tuán)對可離子化基團(tuán)的比例為0.5-10，以及
b.檢測被結(jié)合的分析物。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材包括塑料、聚合物或共聚物、陶瓷、玻璃、金屬、結(jié)晶材料、貴金屬或半貴金屬、金屬氧化物或非金屬氧化物、無機氧化物、無機氮化物、過渡金屬，或者它們的任何組合。
46.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材包括金。
47.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材包括SiO2，并帶有包含Ta2O5、Nb2O5、TiO2、Al2O3、氮化硅或它們的混合物的層，其中該層與SiO2的表面鄰接。
48.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材為微量培養(yǎng)板或載玻片。
49.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物直接附著在該基材上。
50.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材是胺修飾過的。
51.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材是氨基硅烷或至少包含一個氨基的聚合物修飾過的。
52.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材是用聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、聚烯丙基胺、或者甲硅烷基化的聚乙烯亞胺修飾過的。
53.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物通過連接層間接附著在該基材上。
54.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，該連接層共價附著于該基材的外表面。
55.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，該連接層靜電附著于該基材的外表面。
56.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，該連接層衍生自包括直鏈或支鏈的氨基硅烷、氨基烷氧基硅烷、氨基烷基硅烷、氨基芳基硅烷、氨基芳氧基硅烷的化合物或者它們的衍生物或鹽。
57.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，該連接層衍生自包括3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷、N’-(β-氨乙基)-3-氨丙基甲氧基硅烷、或者氨丙基倍半硅氧烷的化合物。
58.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材是用氨基硫醇修飾的。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其特征在于，該硫醇包括鹽酸11-氨基-1-十一烷硫醇。
60.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物以共價鍵形式附著于該連接層。
61.如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物以靜電形式附著于該連接層。
62.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該活性基團(tuán)包括酐基、環(huán)氧基、醛基、活化的酯、異氰酸酯、異硫氰酸酯、磺酰氯、碳酸酯、鹵化芳基或鹵化烷基、氮丙啶、或者馬來酰亞胺。
63.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該可離子化基團(tuán)能夠被轉(zhuǎn)化成帶正電的基團(tuán)。
64.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該可離子化基團(tuán)能夠被轉(zhuǎn)化成帶負(fù)電的基團(tuán)。
65.如權(quán)利要求第63項所述的方法，其特征在于，該帶正電的基團(tuán)包括銨基。
66.如權(quán)利要求64所述的方法，其特征在于，該帶負(fù)電的基團(tuán)包括羧酸根、磺酸根、或者磷酸根。
67.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括共聚物。
68.如權(quán)利要求68所述的支持物，其特征在于，該共聚物來自馬來酐與第一單體。
69.如權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，該第一單體包括苯乙烯、十四碳烯、十八碳烯、甲基乙烯基醚、三甘醇甲基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、二乙烯基苯、乙烯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、二甲基丙烯酰胺、可聚合的低聚(乙二醇)或者低聚(環(huán)氧乙烷)、丙烯、異丁烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺，或者它們的組合。
70.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括聚(醋酸乙烯酯-馬來酐)、(苯乙烯-馬來酐)共聚物、(異丁烯-馬來酐)交替共聚物、(馬來酐-1-十八碳烯)交替共聚物、(馬來酐-1-十四碳烯)交替共聚物、(馬來酐-甲基乙烯基醚)交替共聚物、(三甘醇甲基乙烯基醚-馬來酐)共聚物，或者它們的組合。
71.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括(乙烯-馬來酐)交替共聚物。
72.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，一種或多種生物分子被附著在粘結(jié)聚合物的活性基團(tuán)上。
73.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子包括天然的、合成的、或修飾過的寡核苷酸，天然的或修飾過的核苷酸或核苷，核酸(DNA)或(RNA)或其片段，肽包括天然的或修飾過的氨基酸、抗體、半抗原，生物配體，螯合物，適體，類酯，糖類，小分子，外源凝集素，改性多糖，合成的復(fù)合大分子，功能化的納米結(jié)構(gòu)，合成聚合物，熒光團(tuán)，生色團(tuán)，或者細(xì)胞。
74.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子包括寡核苷酸。
75.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子包括DNA或其片段。
76.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子包括RNA或其片段。
77.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子包括蛋白質(zhì)、肽，或其片段。
78.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子以共價鍵形式附著在粘結(jié)聚合物上。
79.如權(quán)利要求72所述的方法，其特征在于，該生物分子以靜電形式附著在粘結(jié)聚合物上。
80.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，多種生物分子存在于該支持物上且該生物分子處于支持物離散和確定的位置上以形成陣列。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，該陣列包括至少96個不同和確定的位置。
82.如權(quán)利要求80所述的方法，其特征在于，該陣列包括至少384個不同和確定的位置。
83.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.5-5.0。
84.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
85.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材包括金芯片，該粘結(jié)聚合物包括通過氨基硫醇間接地附著在該基材上的(乙烯-馬來酐)交替共聚物，該粘結(jié)聚合物中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
86.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該基材包括帶有包含Ta2O5、Nb2O5、TiO2、Al2O3、氮化硅、SiO2或它們的混合物的層的玻璃基材，該粘結(jié)聚合物包括通過連接層間接地附著在該基材上的(乙烯-馬來酐)交替共聚物，其中該連接層衍生自氨丙基硅烷，該粘結(jié)聚合物中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
87.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該檢測是高通量檢測。
88.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該分析物包括藥、寡核苷酸、核酸、蛋白質(zhì)、肽、抗體、抗原、半抗原、糖類、類酯、小分子，或者它們的混合物。
89.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該被結(jié)合的分析物通過熒光來檢測。
90.如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該被結(jié)合的分析物通過折射率傳感器、聲波傳感器、或者質(zhì)量傳感器，諸如質(zhì)譜儀或者石英晶體微天平來檢測。
91.一種制造用于檢測的支持物的方法，包括將粘結(jié)聚合物直接或間接地附著在基材上，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)和多種可離子化的基團(tuán)，其中所述活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.5-10.0，其中該粘結(jié)聚合物不含有光致激活的基團(tuán)。
92.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，在該粘結(jié)聚合物附著在基材上之前，利用封端劑使所述一種或多種活性基團(tuán)失活。
93.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該封端劑包括親核基團(tuán)。
94.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該封端劑包括烷基胺、烷基羥胺、烷氧基烷基胺、醇、烷基硫醇、水、或者H2S。
95.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該封端劑包括水、氨、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、N，N-二甲基乙二胺、乙醇胺、乙二胺，羥胺、甲氧基乙胺、乙胺，異丙胺、丁胺、丙胺、己胺、2-氨基2-甲基-1-丙醇、2-(2-氨乙基氨基)乙醇、2-(2-氨乙氧基)乙醇、二甲基乙醇胺、二丁基乙醇胺、1-氨基-2-丙醇、聚乙二醇、聚丙二醇，4，7，10-三氧雜-1，13-十三烷基二胺、聚乙二醇或者胺封端的聚乙二醇，鹽酸Trizma，或者它們的任何組合。
96.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該封端劑包括甲氧基乙胺。
97.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該基材包括塑料、聚合物或共聚物、陶瓷、玻璃、金屬、結(jié)晶材料、貴金屬或半貴金屬、金屬氧化物或非金屬氧化物、無機氧化物、無機氮化物、過渡金屬，或者它們的任何組合。
98.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該基材包括金。
99.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該基材包括SiO2，并帶有包含Ta2O5、，Nb2O5、TiO2、Al2O3、氮化硅或它們的混合物的層，其中該層與SiO2的表面鄰接。
100.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括聚(醋酸乙烯酯-馬來酐)、(苯乙烯-馬來酐)共聚物、(異丁烯-馬來酐)交替共聚物、(馬來酐-1-十八碳烯)交替共聚物、(馬來酐-1-十四碳烯)交替共聚物、(馬來酐-甲基乙烯基醚)交替共聚物、(三甘醇甲基乙烯基醚-馬來酐)共聚物，或者它們的任何組合。
如權(quán)利要求第91項所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)聚合物包括(乙烯-馬來酐)交替共聚物。
如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.5-5.0。
如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該基材包括金芯片，該粘結(jié)聚合物包括通過氨基硫醇間接地附著在該基材上的(乙烯-馬來酐)交替共聚物，該粘結(jié)聚合物中活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
如權(quán)利要求104所述的方法，其特征在于，在附著在該基材上之前，該粘結(jié)聚合物用甲氧基乙胺進(jìn)行封端處理。
如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該基材包括帶有包含Ta2O5、Nb2O5、TiO2、Al2O3、氮化硅、SiO2或它們的混合物的層的玻璃基材，該粘結(jié)聚合物包括通過連接層間接地附著在該基材上的(乙烯-馬來酐)交替共聚物，其中該連接層衍生自氨丙基硅烷，該粘結(jié)聚合物中的活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.67-3.0。
如權(quán)利要求106所述的方法，其特征在于，在附著在該基材上之前，該粘結(jié)聚合物用甲氧基乙胺進(jìn)行封端處理。
一種制造用于檢測的支持物的方法，包括
a.將粘結(jié)聚合物直接或間接地附著在基材上，其中，該粘結(jié)聚合物具有多種能附著生物分子的活性基團(tuán)，其中該粘結(jié)聚合物不含有光致激活的基團(tuán)，和
b.將所述活性基團(tuán)轉(zhuǎn)化成可離子化基團(tuán)以使活性基團(tuán)與可離子化基團(tuán)的比例為0.5-10.0。
一種用如權(quán)利要求44所述的方法制造的支持物。
110.一種用如權(quán)利要求108所述的方法制造的支持物。
全文摘要
描述了用于檢測分析物的支持物以及制造和利用該支持物的方法。
文檔編號G01N33/543GK101371139SQ200680049527
公開日2009年2月18日 申請日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者A·G·弗魯托斯, D·享利 申請人:康寧股份有限公司