[发明专利]三维聚合物网络及其应用

说明书

本公开内容提供了三维交联聚合物网络传输通道、包含网络的阵列、用于制造网络的方法以及网络和阵列的用途。

1.背景

US 2008/0293592描述了一种借助于光反应性交联剂将探针-生物分子共价固定在有机表面上的方法。实践中已证明该方法是特别有利的，因为该方法允许将探针生物分子固定在未反应的表面(例如硅烷化的玻璃载体和由标准商用塑料制成的基底)上。在US2008/0293592中描述的方法中使用了一种聚合物以形成一种类型的三维网络，在其上可以键合探针生物分子(在网络的表面或网络内部)。与仅将探针生物分子以二维形式固定在其上的有机表面相比，生物分子在聚合物和/或共聚物网络中的三维固定允许探针生物分子在有机表面上的更高的密度。这增加了有机表面的每个表面单元可以键合的分析物的量。因此，将表面用作生物传感器产生了更高的测量精度和高测量动态。

然而，在US 2008/0293592中描述的方法和聚合物网络的缺点在于，与布置在聚合物网络的表面上或附近的探针生物分子结合的分析物分子或分析物组分可阻塞网络。然后，其他分析物分子或分析物成分将不再与布置在网络表面内部中距其较远的位置处的尚未结合的探针生物分子结合。

因此，存在对改进的聚合物网络需要。

2.概述

本公开内容提供了三维聚合物网络，其包含交联的聚合物链例如水溶性聚合物链和一个或多个传输通道。传输通道允许溶液中的分子(例如分析物分子)接近网络中的聚合物链。在某些方面，聚合物链交联至探针分子，并且传输通道提供了更大的表面积用于分析物与探针分子的结合。

网络适当地共价附着至表面。如前一段所提及的，可以将一种或多种探针(例如生物分子)固定在网络表面以及网络的整个内部，从而提供用于检测样品中分析物的存在和/或测量样品中分析物的量的传感器。例如，核酸探针可用于检测样品中存在的互补核酸，抗体探针可用于检测样品中存在的抗原。与缺少传输通道的网络相比，本公开内容的网络允许给定量的分析物更快地杂交，因为传输通道可以有效地增加网络的表面积，从而在给定的时间内将更多的探针暴露于样品。另外，与相同体积的无传输通道的网络相比，本公开内容的网络可以结合更多的分析物，因为传输通道减少或消除了结合到网络表面处或附近的探针的样品分析物或其他成分阻止接近位于网络内部的探针的问题。与无传输通道的网络相比，本公开内容的网络的另一个优点是通过传输通道可以实现的大量分析物负载允许更灵敏地检测分析物，即与无传输通道的网络相比信噪比可以得到改善，因为可以将给定量的分析物集中在较小的网络体积中。与无传输通道的网络相比，本公开内容的网络的另一个优点是通过传输通道可以实现的高分析物负载允许定量更宽范围的分析物浓度。

本公开内容还提供了包含本公开内容的多个三维网络和基底的阵列。本公开内容的阵列可以用于同时检测和/或测量一种或多种样品中的一种或多种分析物。本公开内容的阵列可以被洗涤和重复使用，从而与一次性阵列相比提供了显著的成本优势。本公开内容的阵列的另一个优点是它们可以以简单的方式制造，因为制造单个网络所需的所有组分都可以在制造过程中作为单一混合物被施加到基底的表面上。

本公开内容还提供了用于制造本公开内容的三维网络和阵列的方法。本公开内容的三维网络可以通过在至少两种类型的盐晶体(优选针状盐晶体和致密盐晶体)的存在下交联聚合物，然后溶解盐晶体以在交联聚合物网络中留下传输通道来制备。不受理论的束缚，本发明人认为，在交联过程中紧密盐晶体的存在导致具有短通道的海绵状聚合物，所述短通道被在交联期间由于存在针状盐晶体而产生的长通道穿透。

本公开内容还提供了使用本公开内容的三维网络和阵列来检测和/或测量样品优选液体样品中的分析物的方法。

3.附图简要说明

图1显示了溶解在盐水溶液中的混合物的示意图，该混合物具有探针生物分子(1)和每分子包含两个光反应性基团(4)的聚合物(3)(如第4.3.1节所述)。