含氨基的分子的共價固定化制造技術

本發明專利技術公開了一種共價固定包含至少一個氨基的至少一個分子的方法，所述方法包括以下步驟：a)提供一包含-SH基團的表面，b)在貴金屬離子存在的情況下，使用氧化還原反應將包含-SH基團的所述表面氧化，和c)將包含至少一個氨基的至少一個分子與所述表面接觸，以將所述至少一個分子共價連接到所述表面上，其中所述至少一個氨基包含在獲得的所述共價鍵中。固定化分子通過穩定的共價鍵固定。因為這種方法可以一步完成，因此它更加通用。所有的反應步驟都在水溶液中進行。所有的步驟都可以在室溫下進行。相對于現有技術，所使用的化學制品毒性更少，成本更低。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術主要涉及包含至少一個氨基的分子的共價固定化。
技術介紹
將分子在表面共價固定化的技術在表面科學中是至關重要的。例如，固定化酶擁有很多優勢，其中包括，在反應中沒有或只有極少量的固定化酶溶解(dissolve)。反應完成后，反應混合物中通常只包含溶劑和反應產物。固定化酶可以很容易地從反應中去掉，使其易于回收。這些例子包括但不限于，例如催化劑、生物傳感器、微接觸印刷、色譜分析和分析設備等領域。目前有多種固定化技術，例如基于硅烷醇化學、點擊化學和一個常用的生物分子固定方法，就是所謂的NHS (N-羥基琥珀酰亞胺)法。所有這些技術的缺點包括固定分子和表面之間不穩定的化學鍵、昂貴有毒的化學品或在表面上引入活性結構期間必備的有機溶劑。目前，最常用的技術是所謂的NHS(N_羥基琥珀酰亞胺)偶聯法。而這種技術的若干缺點中的一個已經被，例如，Wilchek說明過。根據后一作者的描述，已知這種方法會產生不穩定的化學鍵，尤其是對于單點連接的分子。例如，據報道，50%通過這種方法固定的丙氨酸會在40天內失去(Cuatrecasas等，生物化學，1972,卷11,第2291頁)(Cuatrecasaset al.1n Biochemistry, vol.11, p.2291, 1972)。根據 Wilchek 等人在 1987 年的生物化學第26卷第2155頁中描述，通過標準方法來制備NHS酯(即N-羥基琥珀酰亞胺和碳化二亞胺)的情況下，會在同樣含有羥基的聚合物中形成不穩定的固定化合物。這種現象的原因是，形成了連接到含羥基的聚合物上的P-丙氨酸衍生物，導致了不穩定化學鍵的形成。NHS技術的其他不足之處包括，例如，用于共價固定丙氨酸或IgG等分子的酯鍵將會與酯在水介質中水解的反應形成競爭，并且在這一最終酯鍵制備的多個步驟中，必須采用無水的條件，由此會涉及到二惡烷的使用。這一過程中的第I步是將二胺(3’ 3- 二氨基二丙基碳二亞胺)(3’3-diaminodipropylcarbodiimide)固定到基質,然后在第2步通過用二惡烷劇烈的沖洗，為第3步創造無水的條件。在第3步中，N-羥基琥珀酰亞胺加入到基質和3’ 3- 二氨基二丙基碳二亞胺中，3’ 3- 二氨基二丙基碳二亞胺在二惡烷中與引入的氨基在表面上反應。存在NHS法的替代方法，但反應條件都涉及使用有機溶劑和昂貴的化學制品。Pavlovic等人使用電接觸印刷將蛋白質按模式地固定到巰基化的硅平面上，通過位點的選擇性氧化將硫醇氧化成硫代亞磺酸酯(thiolsulphinates) (Nanolettersvol.3, N0.6，779-781，2003)。WO 2009/074692公開了將弧形表面部分地衍生化的方法，包含電氧化步驟。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是減少現有技術的至少一些缺點，并提供一種改進的方法，將包含至少一個氨基的分子固定化，以及提供包含這種固定化分子的客體。本專利技術的第一個方面是提供一種方法，將包含至少一個氨基的至少一個分子共價固定，所述方法包括以下一系列的步驟:a.提供一包含-SH基團的表面；b.在至少一個貴金屬離子存在的情況下，通過氧化還原反應將包含-SH基團的表面氧化；和c.將包含至少一個氨基的至少一個分子與所述表面接觸，以將所述至少一個分子共價連接(covalent binding)到所述表面上,其中所述至少一個氨基包含在獲得的所述共價鍵中。本專利技術的第二個方面是提供了一包括至少一個表面的客體，其中包含至少一個氨基的至少一個分子共價連接到所述表面，其中至少一個分子通過上面的方法固定到所述表面上。專利技術者進行了廣泛的研究，結果發現，在貴金屬離子(如金離子或鉬離子)存在的情況下，在表面上通過氧化還原反應形成的帶有巰基的基團會導致形成硫-金簇(suIphur-Au clusters)或硫-鉬簇,其在下一步中可以與分子上的巰基和氨基反應。本專利技術的優點包括，它是一種更為通用的分子固定化技術，這是因為可以省略在分子上引入巰基的額外步驟，并且所有的反應步驟可以在水溶液中進行。另一個優點是，所有的步驟可以在室溫(約20_25°C )進行。另一個優點是，在氧化還原反應中形成的包括表面上的基團和氨基的共價鍵是穩定的，即使是對于單點連接的分子。另一個優勢是，這種方法執行很少的步驟。如果在開始的時候，巰基在表面上是可利用的，那么整個過程則是一單一步驟的過程。與現有技術的方法相比，這種方法更容易執行。但進一步的優點是，與現有技術相比，使用的化學制品的毒性更少，成本更低。 快速的氧化還原過程使得納米簇在幾秒內形成。附圖說明本專利技術結合以下附圖作為參考進行描述，其中:圖1顯示了一在表面上電氧化包含-SH的分子的實施例；圖2顯示了在一個實施例中電氧化磁珠所使用的裝置；通過使用安裝在電極底部永磁鐵，磁珠被吸引到工作電極(W);在工作電極和參考電極(R)之間采用一恒電勢器施加一電勢，恒電勢器還測量工作電極和反電極(C)之間的電流。具體實施例方式在公開并詳細描述本專利技術之前，應該理解的是，本專利技術并不限于此處公開的特定化合物、結構、方法步驟、基質和材料，這些化合物、結構、方法步驟、基質和材料可以有所不同。也應該理解的是，本文所用的名詞術語僅用于描述特定的實施例，并不是用于限制，本專利技術的范圍僅由所附權利要求及其等效體限定。必須注意的是，本說明書及附帶的權利要求中使用的“一(a)”、“一(an)”和“所述(the)”包括復數形式，除另有明確說明外。如果沒有另外定義，本文中使用的詞語和科學術語的含義是本專利
技術人員所理解的一般含義。在說明書和權利要求中，與一數字值連接的詞語“大約”表示一區間準確度，這是本領域技術人員所熟悉并可接受的。所述區間為±10%。在說明書和權利要求中，與分子連用的詞語“固定(化)”表示連接到一材料。本專利技術涉及分子共價連接到一基體材料。在說明書和權利要求中，詞語“電氧化”表示通過施加外部電勢或電流進行的氧化。本專利技術提供了一種固定包含至少一個氨基的至少一個分子的方法，所述方法包括以下一系列步驟:a)提供一包含-SH基團的表面，b)在貴金屬離子(如金離子或鉬離子)存在的情況下，將包含-SH基團的表面氧化成包含-SH基團的表面，和c)將包含至少一個氨基的至少一個分子與所述表面接觸，以將所述至少一個分子共價連接到所述表面上，其中所述至少一個氨基包含在獲得的共價鍵中。在一個實施例中，開始就使用包含-SH基團的表面，而在另一個實施例中，-SH基團是被引入到表面上的。在一個實施例中，所述氧化包括電氧化。氧化后，所述表面與包括至少一個氨基的至少一個分子接觸。因此，在至少一個分子上的氨基發生反應并與所述表面形成共價連接，從而使至少一個分子共價連接到表面上。在一第二實施例中，開始就使用包含-SH基團的表面，而在另一個實施例中，-SH基團是被引入到表面上的。隨后，所述表面進行電氧化處理。電氧化后，所述表面與包括至少一個氨基的至少一個分子接觸。因此，在至少一個分子上的氨基發生反應并與所述表面形成一共價連接，從而使至少一個分子共價連接到表面上。不受任何特定的科學理論限制，專利技術者認為，當存在貴金屬離子(例如金或鉬離子)時，在例如金-硫納米簇形成的過程中，氧化還原反應將表面上的巰基氧化成二硫本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.27 SE 1050833-1;2010.07.27 US 61/368,0761.一種將包含至少一個氨基的至少一個分子共價固定的方法，所述方法包括以下一系列的步驟: a)提供一包含-SH基團的表面； b)在至少一個貴金屬離子存在的情況下，通過氧化還原反應將包含-SH基團的表面氧化；和 c)將包含至少一個氨基的至少一個分子與所述表面接觸，以將所述至少一個分子共價連接到所述表面上，其中所述至少一個氨基包含在獲得的所述共價鍵中。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述至少一個貴金屬離子選自由金和鉬組成的組。3.根據權利要求1-2中任一項所述的方法，其中所述氧化還原反應在所述表面生成至少一個官能團，并且其中所述至少一個官能團選自由巰基、二硫化物、硫代亞磺酸酯基和硫代磺酸基組成的組。4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其中在所述表面上的官能團與貴金屬離子反應。5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其中使用氧化還原反應氧化所述表面的步驟之前，-SH基團的至少一部分相互發生反應。6.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其中使用氧化還原反應氧化所述表面的步驟之前，基本所有的-SH基團相互發生反應。7.根據權利要求1- 6中任一項所述的方法，其中所述包含至少一個氨基的至少一個分子選自以下組，所述組由包含碳原子、氨基酸、多肽、蛋白質、抗體、適體、病毒、病毒片段、細菌、細菌片段、細胞和細胞碎片的分子組成。8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其中所述包含至少一個氨基的至少一個分子選自由蛋白質和抗體組成的組。9.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其中所述氧化還原反應是在水溶液中進行的。10.根據權利要求1-9中任一項所述的方法，其中所述氧化還原反應是在溶劑混合物中進行的。11.根據權利要求1-10中任一項所述的方法，其中所述表面與包含至少一個氨基的至少一個分子接觸的步驟在水溶液中進行。12.根據權利要求1-11中任一項所述的方法，其中所述表面與包含至少一個氨基的至少一個分子接觸的步驟在溶劑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·奧斯卡森，K·艾里克森，L·尼霍姆，
申請(專利權)人：微球實驗公司，
類型：
國別省市：