[发明专利]用于改性金属氧化物表面的单层聚合物涂层

说明书

本发明涉及使用水溶性聚合物的组合物改性金属氧化物表面或羟基化聚合物表面的方法，所述水溶性聚合物吸附在这些表面上并含有直接改性这些表面而无需进一步加工的官能团。在一些实施方案中，在这些方法中使用的组合物包括氧化物吸附水溶性聚合物，其在指定的温度范围内具有水溶性，具有在水溶液中的指定的浓度和分子量范围，其中每种氧化物吸附水溶性聚合物包括线性共聚物，线性共聚物包含具有至少一个亲水部分的第一单体和具有至少一个亲脂性部分的第二单体，并且其中第一单体:第二单体分子比为至少3:1。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月7日提交的美国第62/455,747号临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

单层聚合物涂层，例如自组装单层(SAM)，是改变表面性质的有力手段，尤其是改变用于分析装置的材料的表面性质，用于分析装置的材料可具有有用的整体性质但具有与分析物或与其接触的其他反应物不利地相互作用的表面。许多生物分析装置使用微机械加工和半导体制造技术被有效地制造，并且可以具有或可以开发金属氧化物表面，其对于生物分子，特别是蛋白具有不利的吸附性质，或者缺乏分析过程所需的官能团。通常，这样的表面容易吸附和保留蛋白，这导致开发出各种特定目的的图层，包括SAM，其被设计成使这种吸附最小化。

鉴于上述情况，将通过获得能够在水溶液中在金属氧化物表面上形成单层的新的聚合物组合物而发展生物分析装置领域，其中这种组合物能够方便地将各种表面改性基团递送到这些表面。特别地，这种新的化合物能够更有效地制造包含固态和蛋白组分的混合纳米孔装置。

发明内容

本发明涉及金属氧化物表面改性水溶性聚合物及其应用。在许多实施和应用中举例说明了本发明，其中一些在下面和整个说明书中进行了总结。

一方面，本发明涉及一种在金属氧化物表面或羟基化聚合物表面上设置聚合物单层的方法，其包括使该表面与含有一种或多种氧化物吸附水溶性聚合物的有机-水溶液接触，该氧化物吸附水溶性聚合物具有以下特征：(i)在约20℃至约50℃的温度范围内具有水溶性，(ii)在约0.001％至约10％重量/体积的范围内的水溶液中的浓度，和(iii)在约5×10³至约1×10⁶道尔顿的范围内的分子量；其中每种氧化物吸附水溶性聚合物包括线性共聚物，该线性共聚物包含具有至少一个亲水部分的第一单体和具有至少一个受保护的官能团的第二单体，并且其中第一单体:第二单体分子比至少为3:1；并且其中在水性条件下吸附。

在另一方面，本发明涉及一种在金属氧化物表面或羟基化聚合物表面上设置亲脂性涂层的方法，包括使该表面与含有一种或多种氧化物吸附水溶性聚合物的有机-水溶液接触，该氧化物吸附水溶性聚合物具有以下特征：(i)在约20℃至约50℃的温度范围内具有水溶性，(ii)在约0.001％至约10％重量/体积的范围内的水溶液中的浓度，(iii)在约5×10³至约1×10⁶道尔顿的范围内的分子量；其中每种氧化物吸附水溶性聚合物包括线性共聚物，该线性共聚物包含具有至少一个亲水部分的第一单体和具有至少一个亲脂性部分的第二单体，并且其中第一单体:第二单体分子比至少为3:1。在一些实施方案中，至少一种亲脂性部分为C12-C20烷基，并且第一单体为(N,N-二烷基)丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮。