[发明专利]通过交联制备分子印迹聚合物

说明书

发明领域

本发明涉及具有高的结合能力和特异性的分子印迹聚合物(MIP)的制备。特别地，本发明的方法提供一种制备不溶的(即：高分子量)MIP的组合物的方法，该MIP全部是特定靶试剂的结合剂。本发明还涉及制备由不溶的MIP组成的物品的方法，其中所述物品能够具有几乎任何期望的形状和结构。

发明背景

合成聚合物的分子印迹是一种其中能够聚合的官能化的和交联的试剂(通常为单体)在担当分子模板的靶分子的存在下共聚的方法。在聚合前，官能化单体通过非共价相互作用与模板形成络合物或者共价结合形成模板的可聚合衍生物。在聚合后，单体的官能团通过高度交联的聚合结构保持在合适位置。随后通过溶剂萃取和/或化学分裂除去模板露出大小和形状与靶分子互补的结合位点。以这种方式，分子记忆被引入该聚合物中(现称为“分子印迹聚合物”或“MIP”)，现该聚合物能够以非常高度的特异性重新结合靶。

最初，MIP在HPLC中用作固定相，显著地用于手性拆分。随后，它们的使用被扩展到其他分析技术，诸如薄层色谱法、毛细管电泳、固相萃取以及免疫测定型结合实验。该结合位点通常具有接近那些抗体-抗原系统的亲和性和选择性。这些模拟物显示了优于用于传感器技术的抗体的一些明显的优势。由于他们的高度交联性质，MIP本质上是稳定的且坚固的，便于它们应用在极端环境中，诸如在酸、碱或金属离子的存在下，在有机溶剂中或高温和高压下。而且，MIP生产相对便宜且能够长时间在室温下以干燥状态存储。

因此，原则上所有的MIP以下面的方式制备：混合单体(或可聚合的试剂)和靶(或模板)分子，进行自组装，添加交叉结合剂且能够开始聚合。在聚合后，聚合物通常(但不是总是，参见下面)被分解成小的片段且靶分子被萃取。如果MIP被放入到靶分子的溶液中，它们将与MIP重新结合(还参见：Yu Cong；Leif Schweitz和Ioana -Surugiu)。

MIP的历史

MIP制备的第一实例中的一个是在早在1949年的时候(Dickey)描述的，他使用一种用于染料选择识别的二氧化硅(水玻璃)。很久以后，描述了建立网络的其他种类的自组织系统，其中特定地结合靶/分析物是可能的(等人，Schweitz等人，以及Vlatakis等人)。

单体和聚合的选择

在20世纪70年代和80年代(参见1986年的Shea、1990年的Shea以及1987年的Wulff)描述了将模板/靶分子直接与用于建立支架的聚合物共价结合的概念。该权利要求是直接结合会导致结合位点更均匀分布遍布聚合物。然而，同时这留下了在聚合后除去模板的问题。为了除去模板，聚合物的微粉化和化学键断裂两者是需要的。

制备MIP而不将模板束缚于在聚合期间使用的单体中的一个通常产生良好的MIP，但是在文献中的经验是许多MIP粒子将包含趋向以分子的较少特异性部分结合模板/分析物的结合位点且因此未给予所得的MIP期望的特异性。对于用于分析目的特别地如果靶是分离分子的立体异构体的形式的MIP这是非常重要的，然而在主要目的是加强所得的MIP的全部结合能力的情况下，这是不太重要的。

在某些分析情况下，已被证明，模板必须具有不同的身份，即而不是使用实际的模板，产生的MIP为了不污染待分析的样品被建立覆盖模板的“模拟物”。明确地，能够确保在分析物和MIP之间特异性结合的模板模拟物的识别可能构成艰巨的任务。

制备MIP的完全不同的方法是通过聚合混合物，同时单体、交叉结合剂和模板(或模板模拟物)以微粒形式保持在乳状液中，因此直接将生成的MIP作为颗粒留下(Funke等人)。以此方法制备的MIP颗粒的大小将取决于单体的浓度和搅拌速度(测定在乳状液中的液滴尺寸)以及类似的。(为了让粒径下降到1μm，需要在超过1000rpm下搅拌溶液)。根据文献，这类方法的缺点是长的制备时间和低产率。

通常，现有技术通常描述了制备可再生的MIP的难点，其中能力和特异性两者未受损害(因此低于期望的)。

美国专利4,111,863描述了“一种非可膨胀的三维聚合物，其具有光学活性化合物的残基的成分，该残基是以化学方法从所述聚合物可除去的以在所述聚合物的物理结构中留下与光学活性化合物的所述残基的大小与形状相一致的空腔，以及在与光学活性化合物的所述残基的化学结构相一致的所述聚合物的空腔内的官能团的特定空间排列……”，该光学活性化合物作为随后MIP应该能够特意结合的模板。