专利名称：配体接枝官能化基材的制作方法
技术领域：
本发明涉及配体官能化基材以及用于制备该基材的方法。该官能化基材可用于从生物样品中选择性结合和除去生物材料，例如病毒。
背景技术：
靶标生物材料，例如病毒和生物大分子(包括活细胞的组分或产物，例如蛋白质、 碳水化合物、脂质和核酸)的检测、定量、分离和纯化一直以来都是研究人员的目标。从诊断上来讲，检测和定量是重要的，例如，作为各种生理状况(例如疾病)的指示。对于治疗和在生物医学研究中，生物大分子的分离和纯化是重要的。生物大分子例如酶(其为特殊的一类能催化化学反应的蛋白质)在工业上也是有用的；已对酶进行了分离、纯化，然后用于制备甜味剂、抗生素和多种有机化合物(例如乙醇、乙酸、赖氨酸、天冬氨酸和生物有用的产品，例如抗体和类固醇)。
在其体内天然状态下，这些生物大分子的结构和相应的生物活性一般来讲保持在相当窄的PH和离子强度范围内。因此，任何分离和纯化操作必须考虑这些因素以便所得的处理后的生物大分子具有效力。
根据溶质在流动相(其可以是气体或液体)和固定相之间的交换，可对生物产物混合物进行色谱分离和纯化操作。由于各溶质与固定相的结合相互作用不同，溶液混合物中各种溶质得以实现分离。当受到流动相的离解和置换作用时，与相互作用不太强的溶质相比，较强的结合相互作用一般导致保留时间较长，从而可以实现分离和纯化。
大多数当前的捕获或纯化色谱法是通过常规的柱色谱技术实现的。这些技术在下游纯化中具有严重的瓶颈问题，因为使用这种技术的通过量比较低。缓解这些问题的尝试包括增加色谱柱的直径，但这继而由于有效且可重复性装柱的困难而面临挑战。较大的色谱柱直径还会增加难以解决的沟流发生。另外，在常规的色谱柱中，当检测到所需要产物的漏过量高于某一水平时，所述吸收操作会被停止。这会引起吸附介质的动态吸附或有效吸附容量将显著小于总吸附或静态吸附容量。鉴于一些色谱树脂成本较高，这种有效性的缩减会导致严重的经济后果。
聚合物树脂被广泛用于各种靶标化合物的分离和纯化。例如，基于离子基团的存在、基于靶标化合物的尺寸、基于疏水相互作用、基于特定的受体-配体亲和相互作用，或基于共价键的形成或前述相互作用的组合，聚合物树脂可用于纯化或分离靶标化合物。在本领域中，需要对病毒具有增强的亲和力的聚合物基材，以使得能从生物样品有效除去病毒。在本领域中还需要配体官能化膜，该膜可克服扩散和结合的局限性，并且可以在高通过量和较低压降下操作。
发明内容
本发明涉及配体官能化基材(优选多孔基材)和制备该基材的方法。更具体地讲， 该官能化基材包括基础基材，优选多孔基础基材，其已被改性以提供接枝配体基团，该接枝配体基团具有用于结合带电生物材料(例如病毒)的必要特异性结合能力。所述配体官能化基材可描述为基材与式I或II的配体化合物的接枝反应产物
权利要求
1.一种制品，包括基材和从其表面伸出的接枝聚乙烯亚胺配体基团。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述聚乙烯亚胺配体基团为下式中的一者或多者
其中“ ”为接枝至所述基材的表面和所述聚乙烯亚胺配体基团的二价连接基团， χ可为0，y至少为1，且x+y为2至50。
3.根据权利要求1所述的制品，还包括在所述基材的表面上的接枝的季铵基团。
4.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材为多孔基材。
5.根据权利要求4所述的制品，其中所述多孔基材选自多孔膜、多孔非织造网或多孔纤维。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述基材选自热塑性聚合物和多糖聚合物。
7.根据权利要求1所述的制品，其中所述聚乙烯亚胺基团包含y个由式-(CH2CH2NH)y-表示的重复单元，其中y至少为2。
8.一种制品，包括a)具有从基材表面伸出的接枝的亲电官能团的经取代的基材与b) 如下配体化合物的反应产物
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
9.一种制品，包括具有间隙表面和外表面的多孔基础基材；和从所述多孔基础基材的表面伸出的接枝的配体基团，其中所述接枝的配体基团包含接枝的亲电官能团与如下配体化合物的反应产物
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
10.根据权利要求9所述的制品，其中所述接枝的亲电官能团选自(i)环氧基团或开环的环氧连接基团、(ii)吖内酯基团或开环的吖内酯连接基团、(iii)异氰酸基或(iv)卤素基团。
11.根据权利要求9所述的制品，还包括接枝的离子基团或亲水性基团。
12.根据权利要求11所述的制品，其中所述接枝的离子基团为接枝的季铵基团。
13.根据权利要求9所述的制品，其中所述多孔基础基材为微孔的。
14.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品还包括接枝的亲水性基团。
15.根据权利要求9所述的制品，其中所述多孔基础基材包括多孔膜、多孔非织造网或多孔纤维。
16.根据权利要求9所述的制品，其中所述接枝物质包括(a)包含环氧基团、异氰酸基或吖内酯基团的第一接枝的亲电官能团与(b)如下配体化合物的反应产物
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
17.一种制备配体官能基材的方法，包括1)提供热塑性聚合物或多糖聚合物基材；2)将官能团接枝至所述基材的表面以制备具有从其表面伸出的接枝的亲电官能团的基材；和3)使所述接枝的亲电官能团与如下配体化合物反应
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000 ；从而制得具有从所述基材的表面伸出的接枝配体基团的基材。
18.根据权利要求17所述的方法，包括1)提供具有间隙表面和外表面的多糖基材；2)使所述基础多糖基材与具有可与所述多糖基材的羟基反应的第一官能团并具有第二亲电官能团的接枝化合物接触，以制得具有接枝的亲电基团的表面改性多糖基材；3)使所述表面改性多糖基材与如下配体化合物接触
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
19.一种制备配体官能基材的方法，包括1)提供多孔的多糖基材；2)使所述多糖基材与具有可与所述多糖基材的羟基反应的第一官能团并具有第二烯键式不饱和基团的接枝化合物接触，以制得具有接枝的烯键式不饱和基团的基材；3)使所述具有接枝的烯键式不饱和基团的基材与溴化试剂接触，以制得具有接枝的溴基团的基材；4)使所述具有接枝的溴基团的基材与如下配体化合物接触 H2N—(CH2CH2N)x-(CH2CH2NH)y——H
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述接枝化合物为缩水甘油基烯丙基醚。
21.一种制备配体官能基材的方法，包括1)提供热塑性聚合物基材；2)通过电离辐射将官能团接枝至所述基材的表面，以制备具有从其表面伸出的接枝的亲电官能团的基材；和3)使所述接枝的官能团与如下配体化合物反应
其中χ和y至少为1，且x+y为2至2000 ；从而制得具有从所述基材的表面伸出的接枝的配体基团的基材。
22.根据权利要求21所述的方法，包括如下步骤a)提供多孔热塑性聚合物基础基材；b)使所述多孔热塑性聚合物基础基材吸入第一溶液以形成吸液的多孔基础基材，所述第一溶液包含至少一种具有(a)可自由基聚合的基团和(b)另外的亲电官能团的接枝单体；c)使所述吸液的多孔基础基材暴露于控制量的电子束辐射以形成具有接枝的亲电官能团的第一官能化基材，d)使所述具有接枝的亲电官能团的官能化基材与如下配体化合物反应
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述吸入溶液还包含具有(a)可自由基聚合的基团和(b)离子基团或亲水性基团的第二接枝单体。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括如下步骤使所述第一官能化基材吸入第二溶液以形成第一吸液的官能化基材，所述第二溶液包含具有(a)可自由基聚合的基团和(b)第二季铵基团的第二接枝单体，以及使所述第一吸液的官能化基材暴露于控制量的电子束辐射以形成第二官能化基材，所述第二官能化基材包含连接至所述多孔基础基材的表面的接枝的季铵基团。
25.根据权利要求21所述的方法，其中所述接枝的聚乙烯亚胺配体基团为下式中的一者或多者
其中“ ”为接枝至所述基材的表面和所述聚乙烯亚胺配体基团的二价连接基团， χ可为0，y至少为1，且x+y为2至50。
26.根据权利要求21所述的方法，还包括在所述基材的表面上的接枝的季铵基团。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述基材为多孔基材。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述多孔基材选自多孔膜、多孔非织造网或多孔纤维。
29.根据权利要求21所述的方法，其中所述聚乙烯亚胺基团包含y个由式-(CH2CH2NH)y-表示的重复单元，其中y至少为2。
30.根据权利要求21所述的方法，还包括接枝的亲水性基团。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述接枝的亲水性基团为接枝的聚氧化烯基团。
32.根据权利要求27所述的方法，其中所述多孔基材为微孔基材。
33.根据权利要求21所述的方法，其中所述热塑性聚合物包括聚(偏二氟乙烯)。
34.一种通过权利要求21所述的方法制备的制品。
35.一种制品，包括具有间隙表面和外表面的多孔热塑性基础基材；和从所述多孔基础基材的表面伸出的辐射接枝的配体基团，其中所述接枝的配体基团包含接枝的亲电官能团与如下配体化合物的反应产物
其中χ可为0，y至少为1，且x+y为2至2000。
36.根据权利要求35所述的制品，其中所述接枝的亲电官能团选自(i)环氧基团或开环的环氧连接基团、(ii)吖内酯基团或开环的吖内酯连接基团、(iii)异氰酸基或(iv)卤素基团。
37.根据权利要求35所述的制品，其中所述多孔基础基材为微孔的。
38.根据权利要求35所述的制品，其中所述制品为亲水性的。
39.根据权利要求35所述的制品，其中所述多孔基础基材包括多孔膜、多孔非织造网或多孔纤维。
40.根据权利要求35所述的制品，其中所述电离辐射接枝的亲电官能团包括环氧基团、开环的环氧基团、异氰酸根基团、吓内酯基团或开环的吓内酯基团。
41.根据权利要求35所述的制品，还包括接枝的离子基团或亲水性基团。
42.根据权利要求35所述的制品，其中所述热塑性聚合物包括聚(偏二氟乙烯)。
全文摘要
本发明公开了聚乙烯亚胺配体官能化基材、制备配体官能化基材的方法以及使用官能化基材的方法。
文档编号G01N33/566GK102186908SQ200980140807
公开日2011年9月14日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月19日
发明者卡纳安·塞莎德里, 杰拉尔德·K·拉斯穆森, 克林顿·P·沃勒, 道格拉斯·E·韦斯, 何毅, 马克·R·埃策尔 申请人:3M创新有限公司, 威斯康星大学