CN101273079A - 具有胺键合基团的交联聚合物 - Google Patents

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Abstract

本文描述了包含胺捕获侧基的交联聚合材料。所述胺捕获基团包含可通过开环反应与含胺材料发生反应的N－磺酰基二羧酰亚胺基。本文还描述了用于制备所述交联聚合材料的反应混合物、包含所述交联聚合材料的制品、制备制品的方法、以及固定含胺材料的方法。

Description

具有胺键合基团的交联聚合物
技术领域
本文描述了具有胺捕获侧基的交联聚合材料、包含所述交联聚合材料的制品、以及固定含胺材料的方法。
背景技术
诸如含胺的分析物、氨基酸、DNA、RNA、蛋白、细胞、组织、细胞器、免疫球蛋白、或其固定在表面上的片段之类的含胺材料可用于众多应用。例如，固定的生物胺可用于疾病或遗传缺陷的医学诊断、生物分离、或各种生物分子的检测。含胺材料的固定是通过胺基与胺活性官能团的反应实现的，所述胺活性官能团共价连接到基底表面上。
例如，可通过将聚合材料的溶液涂布在基底表面上的方法制备上述胺活性表面，所述聚合材料可由诸如N-[(甲基)丙烯酰]琥珀酰亚胺或乙烯基吖之类的内酯胺活性单体制得。含胺材料可与N-酰氧基琥珀酰亚胺基反应，致使取代N-羟基琥珀酰亚胺并形成酰胺。含胺材料可与环状吖内酯反应，致使打开环状结构。
虽然包含诸如N-酰氧基琥珀酰亚胺基或吖内酯基之类的活性官能团的聚合物表面易于与含伯胺或仲胺的材料反应，但是上述活性官能团可能招致许多缺点。例如，与生物胺的许多反应是在稀释的水溶液中实施的。已知在这些条件下，N-酰氧基琥珀酰亚胺官能团将发生快速水解。这种竞争反应可导致含胺材料不能完全或有效地固定在基底上。
虽然吖内酯官能团对水解更加稳定，但是难以合成与除乙烯基之外的任何可聚合基团键合的吖内酯。这得到胺活性官能团直接连接到聚合物主链上的聚合材料。这会使含胺材料难以达到胺活性基团附近足以有效地固定的位置。
存在对具有选择性胺活性官能团的聚合材料的需求，所述聚合材料可被用作固定含胺材料的涂层并且具有与基底良好的附着性。
发明内容
描述了反应混合物和由所述反应混合物形成的交联聚合材料。更具体地讲，所述反应混合物和所述交联聚合材料包含胺捕获基团。所述胺捕获基团包含可通过开环反应与含胺材料发生反应的N-磺酰基二羧酰亚胺基。还描述了包含所述交联聚合材料的制品、制备所述制品的方法、以及固定含胺材料的方法。
在第一方面，描述了一种反应混合物，所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200141
和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。化学式I的胺捕获单体可以是未被或者被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的。在化学式I中，
L为氧基或-NR6-；
R1和R2与和它们连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或者两个R5基团和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基；以及
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团。
在第二个方面，描述了一种包含反应混合物的反应产物的交联聚合材料，所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体，和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。
在第三个方面，描述了一种制品，所述制品包含基底和设置在所述基底表面上的交联聚合材料。所述交联聚合材料包含反应混合物的反应产物，所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。所述交联聚合材料具有包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺捕获侧基。
在第四个方面，描述了一种制备所述制品的方法。所述方法包括提供基底，将反应混合物设置在所述基底的表面上，以及固化所述反应混合物，形成交联聚合材料。所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。所述交联聚合材料具有包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺捕获侧基。
在第五个方面，描述了一种固定含胺材料的方法。所述方法包括提供基底，并且将反应混合物设置在所述基底的表面上。所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体，和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。所述方法还包括固化所述反应混合物，形成具有包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺捕获侧基的交联聚合材料，并且使含胺材料与所述N-磺酰基二羧酰亚胺基反应。
在第六个方面，提供了一种聚合材料，所述聚合材料包含具有化学式II
Figure A20068003557200161
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或者两个R5基团均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
星号(*)表示侧基与聚合材料主链的连接位点；
具有化学式II的侧基是未被或是被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的；以及
所述聚合材料是交联的。
在第七个方面，提供了一种包含具有化学式III的侧基聚合材料
Figure A20068003557200162
其中
L为氧基或-NR6-；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或者两个R5基团均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基；
R7为具有1至5个碳原子的亚烷基、芳族基团、饱和或不饱和环基、饱和或不饱和二环基、或它们的组合；
T等于减去-NH2基团的含伯胺的生物材料；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
星号(*)表示侧基与聚合材料主链的连接位点；
化学式II的侧基是未被或者被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的；以及
所述聚合材料是交联的。
术语“一个”和“所述”可与“至少一个”互换使用，表示一个或多个所述成分。
术语“酰基”指化学式为-(CO)R的单价基团，其中R为烷基，并且本文用(CO)表示碳以双键与氧连接。
术语“烷氧基”指化学式为-OR的单价基团，其中R为烷基。
术语“烷基”指形式为烷烃基的单价基团，并且包括直链、支链、环状基团、或它们的组合。所述烷基通常具有1至30个碳原子。在一些实施例中，所述烷基包含1至20个碳原子、1至10个碳原子、1至6个碳原子、或1至4个碳原子。烷基的实例包括，但不限于，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、环己基、正庚基、正辛基、和乙基己基。
术语“亚烷基”指形式为烷烃基的二价基团。所述亚烷基可为直链的、支链的、环状的、或它们的组合。所述亚烷基通常具有1至30个碳原子。在一些实施例中，所述亚烷基包含1至20个、1至10个、1至8个、1至6个、或1至4个碳原子。亚烷基的基团中心可位于同一碳原子(即，亚烷基)或不同碳原子上。
术语“烷基磺酰基”指化学式为-SO2R的单价基团，其中R为烷基。
术语“胺捕获单体”指具有胺捕获基团的单体。术语“胺捕获”指单体或聚合材料中能够与含胺材料反应的基团。所述胺捕获基团通常包含N-磺酰基二羧酰亚胺基。
术语“含胺材料”指具有伯胺基、仲胺基、或它们组合的材料。所述含胺材料可为生物材料或非生物材料。所述含胺材料通常具有与伯胺基、仲胺基、或它们组合相连的亚烷基。
术语“芳烷基”指成为化合物R-Ar的一个基的单价基团，其中Ar是芳族碳环基团和R是烷基。
术语“芳基”指芳环和碳环状的单价基团。所述芳基可具有一至五个与芳环相连或稠合的环。其它环结构可为芳环的、非芳环的、或它们的组合。芳基的实例包括，但不限于，苯基、联苯基、三联苯基、蒽基、萘基、苊基、蒽醌基、菲基、蒽基、芘基、苝基、和芴基。
术语“芳基磺酰基”指化学式为-SO2Ar的单价基团，其中Ar为芳基。
术语“亚芳基”指碳环和芳环的二价基团。所述基团具有一至五个相连的、稠合的或它们组合的环。其它环可为芳环的、非芳环的、或它们的组合。在一些实施例中，所述亚芳基具有最多5个环、最多4个环、最多3个环、最多2个环、或一个芳环。例如，所述亚芳基可为亚苯基。
术语“羰基”指化学式为-(CO)-的二价基团。
术语“羰基亚胺基”指化学式为-(CO)NRb-的二价基团，其中Rb为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、芳基磺酰基、或烷基磺酰基。
术语“羰氧基”指化学式为-(CO)O-的二价基团。
术语“二羧酰亚胺基”指化学式如下的三价基团
Figure A20068003557200191
术语“卤素”指氟、溴、氯或碘。
术语“杂亚烷基”指具有一个或多个被a硫代、氧化或-NRa-取代的-CH2-基团的二价亚烷基，其中Ra为氢或烷基。所述杂亚烷基可为直链、支链、环状、或它们的组合，并且可包含最多60个碳原子和最多15个杂原子。在一些实施例中，所述杂亚烷基包含最多50个碳原子、最多40个碳原子、最多30个碳原子、最多20个碳原子、或最多10个碳原子。
术语“(甲基)丙烯酸酯”指是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的单体。同样，术语“(甲基)丙烯酰胺”指是丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的单体。
术语“(甲基)丙烯酰”基团指化学式为CH2＝CRc-(CO)-的烯键式不饱和基团，其中Rc为氢或甲基。
术语“N-磺酰基二羧酰亚胺基”指化学式如下的三价实体
Figure A20068003557200201
术语“氧基”指化学式为-O-的二价基团。
当提及聚合材料时，术语“侧基”指连接到所述聚合材料主链上，但不是聚合材料主链组成部分的基团。侧基不参与聚合反应。例如，基团Q是反应混合物的自由基聚合反应形成的聚合物的侧基，所述反应混合物包含化学式为CH2＝C(Rx)-Q的烯键式不饱和单体。在此单体化学式中，Rx为氢、烷基或芳基，而Q为连接到烯键式不饱和基团上的基团。
术语“聚合物”指由一种单体制得的两种诸如均聚物之类材料，或由两种或更多种单体制得的诸如共聚物、三元共聚物等，和类似材料的材料。同样，术语“聚合”指制备聚合材料的工艺，所述聚合材料可为均聚物、共聚物、三元共聚物等。
术语“硫基”指化学式为-S-的二价基团。
术语“室温”指约20℃至约25℃，或约22℃至约25℃的温度。
化学式中连接两个基团的曲线表示所述两个基团一起形成环状结构的一部分。也就是说，所述两个基团连接在一起。与此曲线相交的直线表示与所述结构中原子形成的共价键。
本发明的以上发明内容无意于描述本发明公开的每个实施例或每个具体实施。以下描述更具体地举例说明示例性实施例。在本申请全文的若干地方，通过实例列表提供指导，可以以多种组合使用实例。在每种情况下，描述的清单均仅用作代表性的群组，不应该被解释为排他的清单。
具体实施方式
描述了用于制备交联聚合材料的反应混合物、由所述反应混合物形成的交联聚合材料、包含所述交联聚合材料的制品、制备所述制品的方法、以及固定含胺材料的方法。更具体地讲，所述反应混合物包含(a)具有胺捕获基团的单体和(b)交联单体。所述交联聚合材料具有胺捕获侧基，所述胺捕获侧基包含能够通过开环反应与含胺材料反应的N-磺酰基二羧酰亚胺基。
提供了一种反应混合物，所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200211
和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。具有化学式I结构的单体可以是未被或者被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的。在化学式I中，
L为氧基或-NR6-；
R1和R2与和其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或与和它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基；以及
Y为单键或选自亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团。
在如化学式I(a)所示的L为氧基时，具有化学式I的胺捕获单体可为(甲基)丙烯酸酯单体。
一些示例单体为丙烯酸酯(即，在R3为氢时)或甲基丙烯酸酯(即，在R3为甲基时)。
在如化学式I(b)所示的L为-NR6-时，具有化学式I的胺捕获单体可为(甲基)丙烯酰胺单体。
Figure A20068003557200231
一些示例单体为丙烯酸丙烯酰胺(即，在R3为氢时)或甲基丙烯酰胺(即，在R3为甲基时)。
基团Y可为单键或可为包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团。二价基团Y可以另外包括可选的，选自羰基、羰基亚胺基、羰氧基、氧基、硫基、NR6-、或它们的组合的基团。基团Y和组合基团-Y-L-通常不包含过氧化物基团(即键合在一起的两个氧基基团)。
基团Y可为亚烷基，或者Y可包含连接至少一个其它基团的亚烷基，所述其它基团选自另一个亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基、-NR3-、或它们的组合。在其它实例中，Y可为杂亚烷基，或Y可包含连接至少一个其它基团的亚烷基，所述其它基团选自另一个杂亚烷基、亚烷基、亚芳基、羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基、-NR6-、或它们的组合。在另外的其他实例中，Y还可为亚芳基，或Y可包含连接至少一个其它基团的亚芳基，所述其它基团选自另一个亚芳基、亚烷基、杂亚烷基、羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基、-NR6-、或它们的组合。
在具有化学式I的一些示例单体中，基团Y可包括羰氧基，或连接诸如符合以下化学式的单体中的亚烷基的羰基亚胺基，
Figure A20068003557200232
其中n为1至30的整数。基团R1、R2、R3、R4和L的说明与用于化学式I的说明相同。在一些单体中，n不大于20、不大于10、不大于8、不大于6、或不大于4。所述单体可以是未被或者被卤素、烷基、烷氧基、或者它们的组合取代的。
在其它实例中，Y包括第一亚烷基，所述第一亚烷基连接第二亚烷基或连接具有选自碳酰基、羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基或-NR6-的基团的第一杂亚烷基。其它亚烷基或杂亚烷基可连接第二亚烷基或具有选自碳酰基；羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基、或-NR6-的基团的第一杂亚烷基。
基团Y可为符合如以下化学式的杂亚烷基，
Figure A20068003557200241
或者基团Y可为符合以下化学式的连接另一个诸如羧基或羰基亚胺基之类的基团的杂亚烷基，
在这些化学式中，q为1至1 5的整数；x为2至4的整数；而D为氧基、硫基或-NH-。基团R1、R2、R3、R4和L的定义与上文用于化学式I的定义相同。示例化合物包含q为不大于12、不大于10、不大于8、不大于6、不大于4、或不大于2的整数，而x不大于3、或等于2的那些化合物。所述化合物可以是未被或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的。
在具有化学式I结构的其它示例单体中，基团Y包括第一杂亚烷基，所述第一杂亚烷基连接第二杂亚烷基或具有选自羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫代或-NR6-的基团的第一亚烷基。其它亚烷基或杂亚烷基连接第二杂亚烷基或具有选自羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基、或-NR6-的第一亚烷基。
化学式I中的R4基团可为烷基、芳基或芳烷基。合适的烷基通常包含不多于30个的碳原子、不多于20个的碳原子、不多于10个的碳原子、不多于6个的碳原子、或不多于4个的碳原子。在一些化合物中，所述烷基为甲基、乙基、或丙基。合适的芳基通常包含6至30个碳原子、6至24个碳原子、6至1 8个碳原子、6至12个碳原子、或6个碳原子。在一些化合物中，所述芳基为苯基。合适的芳烷基通常包含具有6至30个碳原子的芳基和具有不多于30个碳原子的烷基。芳烷基的实例为4-甲基苯基。
在化学式II的其它实施例中，R4为基团-N(R5)2，其中每个R5为具有不多于30个碳原子、不多于20个碳原子、不多于10个碳原子、不多于6个碳原子、或不多于4个碳原子的烷基。作为另外一种选择，两个R5基团可以和与它们连接的氮原子一起形成4至8元环结构。例如，两个R5基团可结合，形成具有氮杂原子的五元或六元杂环基团。
在化学式I中，R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；示例结构包括，但不限于，以下结构：
或
Figure A20068003557200262
基团R3、R4、L和Y的说明与上文用于化学式I的说明相同。在这些化学式中，如在环状结构内基团CH2＝CR3-CO-L-Y-的方位所指示，这一基团可连接到环状结构的不同位置。所述单体可以是未被或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的。
有若干因素可影响具体应用中基团Y的选择。这些因素包括，例如，胺捕获单体合成的难易性、胺捕获单体与交联单体的相容性或反应性、以及胺捕获基团与含胺材料的反应性或选择性。例如，基团Y的尺寸和极性可影响胺捕获基团与含胺材料的反应性。也就是说，改变基团Y的长度和组成可改变胺捕获基团的反应性。此外，包含二羧酰亚胺基的环状结构的尺寸和性质可影响表面浓度和与含胺材料的反应性。如果需要，可在胺捕获单体中选择不同的基团，提供在环境条件下为液态的单体。液态单体趋于用在环境可接受的无溶剂涂层组合物中。
所述反应混合物通常在聚合之前经由溶液涂布并干燥(例如，近似100％固体)。胺捕获单体在溶剂中的溶解度以及与交联单体的可混合性是获得适宜涂层的重要变量。可通过选择基团Y控制这些因素。杂亚烷基趋于提高在极性溶剂和单体中的溶解度；亚烷基趋于提高在非极性溶剂和单体中的溶解度。
具有化学式I的示例胺捕获单体包括，但不限于：
Figure A20068003557200271
Figure A20068003557200281
所述胺捕获单体可以是未被或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代的。
所述胺捕获单体包含两个活性官能团：包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺活性基团和可发生自由基聚合反应的(甲基)丙烯酰基团。合成策略必须产生这两种活性官能团，但是必须容忍它们不同的反应性。例如，可通过具有含氮基团的第一化合物与包含羧酸酐的第二化合物的反应制备具有化学式I的化合物。更具体地讲，第一化合物的含氮基团包括直接与磺酰基和与两个氢原子键合的氮原子。第二化合物还可包括基团-Y-L-CO-CR3＝CH2。一种典型合成方法见反应方案A。
反应方案A
Figure A20068003557200291
其中R1、R2、R3、R4、Y、和L的与前述上文用于化学式I的定义相同。
以反应混合物中的单体重量为基准，所述反应混合物通常包含0.1％至90重量％的化学式I的胺捕获单体。如果反应混合物中包含的胺捕获单体小于0.1重量％，所得交联聚合材料就可能没有足量的胺捕获侧基用于和含胺材料的反应。然而，如果胺捕获单体量大于90重量％，由于反应混合物中的交联单体含量低，所述交联聚合物就可能不是高机械强度的或尺度稳定的。
所述反应混合物通常包含至少0.1重量％、至少0.5重量％、至少1重量％、至少2重量％、至少5重量％、或至少10重量％的具有化学式I的胺捕获单体。所述反应混合物通常包含最多90重量％、最多80重量％、最多70重量％、最多60重量％、最多50重量％、最多40重量％、最多30重量％、或最多20重量％的胺捕获单体。例如，所述反应混合物可包含0.2％至90重量％、0.5％至90重量％、1％至90重量％、2％至80重量％、2％至60重量％、2％至40重量％、2％至20重量％、或2％至10重量％的胺捕获单体。
除了具有化学式I的单体以外，所述反应混合物还包括含有至少两个(甲基)丙烯酰基团的交联单体。合适的交联单体包括二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸酯、五(甲基)丙烯酸酯、和类似单体。例如，可通过(甲基)丙烯酸与链烷二醇、链烷三醇、链烷四醇、或链烷五醇的反应生成这些(甲基)丙烯酸酯。
示例交联单体包含1，2-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯；1，12-十二烷二醇二(甲基)丙烯酸酯；1，4丁二醇二(甲基)丙烯酸酯；1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(例如，可以商品名TMPTA-N从Surface Specialties，Smyrna，GA和以商品名SR-351从Sartomer，Exton，PA商购获得)；季戊四醇三丙烯酸酯(例如，可以商品名SR-444从Sartomer商购获得)；三(2-羟乙基异氰尿酸酯)三丙烯酸酯(可以商品名SR-368从Sartomer商购获得)；季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物(例如，可以商品名PETIA(四丙烯酸酯与三丙烯酸酯比率大约是1∶1)，和以商品名PETA-K(四丙烯酸酯与三丙烯酸酯比率大约是3∶1)从Surface Specialties商购获得)；季戊四醇四丙烯酸酯(例如，可以商品名SR-295从Sartomer商购获得)；二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯(例如，可以商品名SR-355从Sartomer商购获得)；乙氧基化的季戊四醇四丙烯酸酯(例如，可以商品名SR-494从Sartomer商购获得)；和二季戊四醇五丙烯酸酯(例如，可以商品名SR-399从Sartomer商购获得)。可使用交联单体的混合物。
以反应混合物中的单体重量为基准，所述反应混合物可包含10％至99.9重量％的交联单体。如果反应混合物含有的交联单体小于此量，所得交联聚合材料就可能不是高机械强度的或尺度稳定的。另一方面，如果使用更大量的交联单体，交联聚合材料的胺捕获侧基数就可能太低，以致无法有效地与含胺材料反应。
交联单体的量可为至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、至少30重量％、至少40重量％、至少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、或至少90重量％。例如，交联单体的量可在10％至99重量％、20％至90重量％、30％至90重量％、30％至80重量％、30％至70重量％、或30％至60重量％的范围内。
所述反应混合物可包含其它可选的诸如(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酰胺之类的稀释剂单体。合适的稀释剂单体包括不具有胺捕获基团并且仅具有一个(甲基)丙烯酰基团的单体。以反应混合物中的单体重量为基准，所述反应混合物可包含最多20重量％的稀释剂单体。如果反应混合物包含的稀释剂单体大于约20重量％，交联聚合材料就可能没有足够的机械强度或尺度稳定性，或者胺捕获侧基数不足以有效地与含胺化合物反应。在一些反应混合物中，不含稀释剂单体。稀释剂单体的量通常在0至20重量％、0至15重量％、0至10重量％、或0至5重量％的范围内。
一些示例性(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体是诸如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸3，3，5-三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸2-甲基丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸4-甲基-2-戊酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸正癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异十三烷酯、和(甲基)丙烯酸山嵛酯之类的(甲基)丙烯酸烷酯。
其它示例性的(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体是诸如(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、和(甲基)丙烯酸苄酯之类的(甲基)丙烯酸芳酯。其它示例性的(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体还有诸如(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯和(甲基)丙烯酸3-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、和类似物质的(甲基)丙烯酸羟烷酯。其它示例性的(甲基)丙烯酸酯稀释剂单体是诸如(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、聚(甲基)丙烯酸乙二醇酯、和类似物质的含醚的(甲基)丙烯酸酯。所述稀释剂单体可为诸如N，N-二甲基氨乙基(甲基)丙烯酸酯，N，N-二甲基氨丙基(甲基)丙烯酸酯、卤化2-三甲基铵甲基(甲基)丙烯酸酯、和类似物质的含氮的(甲基)丙烯酸酯。所述稀释剂单体还可为(甲基)丙烯酰胺、N，N-二烷基(甲基)丙烯酰胺、和类似物质。
一些反应混合物包含溶剂。合适的溶剂包括，但不限于，水、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、氯化和氟化烃、氟化醚、或它们的组合。其它反应混合物可为无溶剂的。示例性的无溶剂反应混合物包括其中胺捕获单体为液体的那些物质，或其中反应混合物为除去溶剂的涂层组合物的那些物质。
可制备一种交联聚合材料，所述交联聚合材料包含上述反应混合物的反应产物。所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体和(b)交联单体。通常利用自由基聚合的方法聚合这些反应混合物。所述反应混合物通常包含引发剂。所述引发剂可为热引发剂、光引发剂或这二者。以所述反应混合物中单体的重量为基准，所述引发剂的使用浓度通常为0.1％至5重量％、0.1％至3重量％、0.1％至2重量％、或0.1％至1重量％。
在将热引发剂加入反应混合物时，可在室温(即，20至25摄氏度)或高温下形成所述交联聚合物。聚合反应所需的温度通常取决于所用的具体热引发剂。热引发剂的实例包括有机过氧化物或偶氮化合物。
在将光引发剂加入反应混合物时，通过施加光化学辐射，直至组合物胶凝或硬化的方法形成交联聚合材料。合适的光化学辐射包括红外光区域、可见光区域、紫外光区域内的电磁辐射、或它们的组合。
适用于紫外光区域内的光引发剂的实例包括，但不限于，安息香、安息香烷基醚(例如，安息香甲基醚，和诸如二甲氧基安息香甲基醚之类的取代的安息香烷基醚)、苯酮(例如，诸如2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮之类的取代苯乙酮，和诸如2-甲基-2-羟基苯丙酮之类的取代α-酮醇)、氧化膦、聚合物光引发剂、和类似物质。
可商购获得的光引发剂包括，但不限于，2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮(例如，可以商品名DAROCUR 1173从Ciba SpecialtyChemicals商购获得)、2，4，6-三甲基苯甲酰-二苯基-氧化膦与2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的混合物(例如，可以商品名DAROCUR 4265从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基乙-1-酮(例如，可以商品名IRGACURE 651从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、二(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦与1-羟基环己基苯基酮的混合物(例如，可以商品名IRGACURE 1800从CibaSpecialty Chemicals商购获得)、二(2，6-二甲氧基苯甲酰)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦(例如，可以商品名IRGACURE 1700从Ciba SpecialtyChemicals商购获得)、2-甲基-1[4-(甲巯基)苯基]-2-吗啉丙-1-酮(例如，可以商品名IRGACURE 907从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、1-羟基环己基苯基酮(例如，可以商品名IRGACURE 184从CibaSpecialty Chemicals商购获得)、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮(例如，可以商品名IRGACURE 369从Ciba SpecialtyChemicals商购获得)、二(2，4，6-三甲基苯甲酰)-苯基氧化膦(例如，可以商品名IRGACURE 819从Ciba Specialty Chemicals商购获得)、2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基亚膦酸乙酯(例如，可以商品名LUCIRINTPO-L从BASF，Charlotte，NC商购获得)、以及2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦(例如，可以商品名LUCIRIN TPO从BASF，Charlotte，NC商购获得)。
适用于可见光区域内的光引发剂通常包含电子供体，和诸如碘鎓盐之类的电子受体，和诸如α-二酮之类的可见光敏化合物，。这些光引发剂的进一步描述见，例如，美国专利公布2005/0113477A1(Oxman等人)和2005/0070627A1(Falsafi等人)；以及美国专利No.6,765,036B2(Dede等人)。
可制备一种制品，所述制品包含基底和设置在所述基底表面上的交联聚合材料。通常用在基底表面涂布反应混合物后形成所述交联聚合材料，所述反应混合物包含(a)具有化学式I的含胺单体和(b)具有至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。
所述基底可具有任何可用形式，其中包括，但不限于，薄膜、薄片、隔膜、滤片、非织造或织造纤维、中空或实心小珠、瓶子、板块、管子、棒子、导管、或晶片。所述基底可为多孔的或无孔的、刚性的或柔性的、透明的或不透明的、无色的、或着色的、以及反光的或不反光的。所述基底可具有平坦或相对平坦的表面，或者可具有诸如凹阱、凹陷、凹槽、隆起、或者类似纹理的的表面。所述基底可具有单层或多层材料合适的基底材料包括，例如，聚合材料、玻璃、陶瓷、金属、金属氧化物、水合金属氧化物、或它们的组合。
合适的聚合物基底材料包括，但不限于，聚烯烃(例如，聚乙烯和聚丙烯)、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氧甲烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氨酯、酚醛塑料、聚胺、氨基-环氧树脂、聚酯、硅氧烷、基于纤维素的聚合物、多醣、或它们的组合。
合适的玻璃和陶器基底材料可包括，例如，硅、铝、铅、硼、磷、锆、镁、钙、砷、镓、钛、铜、或它们的组合。玻璃通常包括多种类别的含硅酸盐的材料。
在一些实施例中，所述基底包含一层如美国专利No.6,696,157B1(David等人)公开的金刚石状玻璃。金刚石状玻璃为非晶态材料，其包含碳、硅以及一种或多种选自氢、氧、氟、硫、钛或铜的元素。一些金刚石状玻璃材料可通过离子工艺利用四甲基硅烷前体生成。可生产疏水材料，在氧等离子体中进一步处理所述疏水材料，调节表面硅烷醇浓度。
适用于基底的金属、金属氧化物或水合金属氧化物可包含例如金、银、铂、钯、铝、铜、铬、铁、钴、镍、锌等。含金属的材料可为诸如不锈钢、氧化铟锡、和类似材料的合金。在一些实施例中，含金属材料为多层基底的顶层。例如，所述基底可具有聚合的第二层和含金属的第一层。在一个实例中，第二层为聚合物薄膜，并且第一层为金薄膜。在其它实例中，多层基底包括涂布含钛层，接着涂布含金层的聚合物薄膜。也就是说，钛层可起粘结层或底层作用，将金层粘结到聚合物薄膜上。在多层基底的其它实例中，利用一层铬，接着利用一层金覆盖硅支承层。铬层可改善金层对硅层的附着性。
通过提供基底，将反应混合物设置在所述基底表面上并固化所述反应混合物，形成交联聚合材料的方法制备制品。如上所述，所述反应混合物包含(a)具有化学式I的胺捕获单体，和(b)交联单体。可通过，例如，施加热量(即，使用热引发剂)或施加光化学辐射(即，使用光引发剂)的方法固化所述反应混合物。
所述反应混合物通常可以润湿基底表面并且所得交联聚合物粘附在所述基底表面上。所述交联聚合物通常实现粘附，在所述聚合物的活性基团和所述基底表面的互补基团之间不形成共价键。更确切地说，所述聚合物通过与基底的表面缺陷连锁实现粘附。
在一些制品中，所述交联聚合材料在基底上形成图案。可形成任何合适的交联聚合材料图案。例如，所述图案可为文字、图样、影像，或者类似的形式。所述图案可为，例如，点、正方形、矩形、圆、线、或波纹(例如，方波、正弦波和锯齿形波)形式。
一种图案化的交联聚合物层形成方法包括通过丝网印刷、喷射印刷(例如，喷雾器喷射、阀门喷射或喷墨印刷)、和类似的方法将反应混合物图案设置在基底表面上。可用于喷射印刷的装置描述见，例如，美国专利No.6,513,897(Tokie)和美国专利公布2002/0128340(Young等人)。在将图案施加在基底表面上后，可以固化所述反应混合物。例如，如果反应混合物包含热引发剂，就可通过施加热量的方法固化反应混合物，或者如果反应混合物包含光引发剂，就可通过施加光化学辐射的方法固化反应混合物。
另一种图案化的交联聚合物层形成方法包括：在基底上形成反应混合物层，固化第一部分的反应混合物，在基底上形成交联聚合材料图案，并且除去未固化的第二部分反应混合物。可以使用任何适宜的诸如，例如，刷涂、喷涂、凹板印刷涂布、转移辊涂、刮涂、淋幕式涂布、漆包线式涂布和刮粉刀涂布之类的技术制备基底反应混合物层。
一种使一部分反应混合物聚合的方法涉及在反应混合物中使用光引发剂以及使用遮光物。所述遮光物包含开口图案，并且可以位于反应混合物层与光化学辐射源之间。光化学辐射可通过遮光物的开口。在曝露于光化学辐射后，与遮光物开口相应的第一部分反应混合物可聚合，而被遮光物阻隔光化学辐射的第二部分反应混合物层保持未固化或未反应的状态。也就是说，未固化的反应混合物是未胶凝或硬化形成交联聚合材料的单体组合物。通过使用适用于具有化学式I的单体、交联单体和任何可选稀释剂单体的溶剂，可除去未固化的反应混合物。由于广泛的交联，所述溶剂通常不溶解固化的交联聚合材料。因此，可除去未固化的反应混合物，在基底表面上留下交联聚合材料图案。
适用于除去未反应的反应混合物的溶剂包括，但不限于，水、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、氯化和氟化烃、氟化醚、或它们的组合。所述交联聚合材料通常不溶于这些溶剂中。在用于本文时，不溶解的聚合物是室温下在诸如水、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、氯化和氟化烃、氟化醚、或它们的组合之类的溶剂中溶解度小于0.01重量％的聚合物。
适用于此成图案方法的遮光物包括聚合材料(例如，聚酯诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯或聚苯乙烯)、金属箔材料(例如，不锈钢、其它钢材、铝或铜)、纸、机织物或非织造材料、或它们的组合。聚合物遮光物以及这些遮光物的开口的进一步描述见美国专利No.6,897,164B2(Baude等人)。遮光物的开口可以是任何合适尺寸的。
所述交联聚合材料具有胺捕获侧基。因此，基底表面上具有交联聚合材料层或图案的制品可具有能够与含胺材料反应的胺捕获基团。聚合材料的胺捕获侧基具有化学式II的连接交联聚合材料主链。
Figure A20068003557200371
基团L、Y、R1、R2和R4在上文对化学式I的说明中有所描述。化学式II中的星号表示胺捕获侧基与交联聚合材料主链连接的位置。所述胺捕获侧基包含N-磺酰基二羧酰亚胺基。
与已知的可与含胺材料反应的基团N-羟基琥珀酰亚胺的衍生物相比，具有化学式II的侧基通常具有改善的水解稳定性。由于具有化学式II的侧基具有改善的水解稳定性，所述交联聚合材料和包含所述交联聚合材料的制品通常可用于水性体系中。
胺捕获基团可与含胺材料反应，致使固定含胺材料。一种固定含胺材料的方法包括提供基底，并且将反应混合物设置在基底表面。所述反应混合物包含(a)具有化学式I的单体，和(b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。所述方法还包括固化所述反应混合物，形成具有胺捕获侧基的交联聚合材料，和使含胺材料与交联聚合材料的胺捕获侧基反应。在此方法中，胺捕获侧基的N-磺酰基二羧酰亚胺基可与含胺材料反应。在一些实施例中，所述含胺材料为诸如氨基酸、肽、DNA、RNA、蛋白、酶、细胞器、细胞、组织、免疫球蛋白、或它们的片段之类的生物材料。在其它实施例中，所述含胺材料为诸如含胺的分析物之类的非生物胺。
所述含胺材料可通过与N-磺酰基二羧酰亚胺基的开环反应与胺捕获侧基反应。所述含胺材料可具有伯胺基或仲胺基。例如，所述含胺材料可为具有化学式H2N-T的含伯胺生物材料，其中T为含伯胺生物材料的残基(即，基团T等于化学式为H2N-T的含伯胺生物材料减去-NH2基团)。基团T通常具有直接连接-NH2基团的亚烷基。含伯胺的生物材料与包含具有化学式II的侧基的交联聚合材料反应，生成包含具有化学式III的反应性侧基的交联聚合材料：
Figure A20068003557200381
在化学式III中，R7为具有1至5个碳原子的亚烷基、芳族基团、饱和或不饱和环基、饱和或不饱和二环基、或它们的组合。R7相当于化学式I和II中的组合基团R1和R2。基团L、Y、R4和*的定义与上文用于化学式I和II的定义相同。例如，可以使用质谱分析、接触角测量、红外光谱以及椭圆光度法测定固定的胺的存在。此外，如果含胺材料为生物活性材料，就可使用多种免疫测定和光学显微技术。
含胺材料与化学式II的胺捕获侧基中N-磺酰基二羧酰亚胺基的反应速率通常比N-磺酰基二羧酰亚胺基的水解速率快。也就是说，以比水解反应更快的速率发生含胺材料固定。由于形成了共价羰基亚胺键，因此一旦含胺材料固定于交联聚合材料侧基，就不易置换它。
固定的生物含胺材料可用于疾病或遗传缺陷的医学诊断。固定的含胺材料还可用于生物分离或用于各种生物分子存在的检测。另外，固定的含胺材料可用于生物反应器中或用作制备其它材料的生物催化剂。具有N-磺酰胺基羰基的侧基还可用于检测不是生物材料的含胺的分析物。所述含胺的分析物可具有伯胺基团、仲胺基团、或它们的组合。
其它材料可进一步与固定的含胺材料键合。这种进一步键合的材料可在含胺材料固定之前与含胺材料相连，或可在含胺材料固定之后与含胺材料相键合。所述含胺材料和进一步键合的材料可为互补RNA片段、互补DNA片段、抗原-抗体组合、免疫球蛋白-细菌组合、和类似物质。
生物含胺材料在与交联聚合材料侧基连接后仍可保留活性(即，具有化学式III的侧基可包含生物活性含胺材料)。例如，固定的抗体可随后与抗原连接，或固定的抗原可随后与抗体连接。同样地，具有可与细菌键合部分的固定的含胺生物材料可随后与细菌键合(例如，固定的免疫球蛋白可随后与诸如金黄色葡萄球菌之类的细菌键合)。
具有化学式II和化学式III的侧基与交联聚合材料主链相连。通过(甲基)丙烯酰基的自由基聚合反应形成所述交联聚合材料。通过与具有至少两个伯胺基、仲胺基或它们组合的含伯胺材料反应，可进一步交联包含具有化学式II的侧基的交联聚合材料。就是说，具有多于一个伯胺或仲胺基团的含胺材料可与多于一个的具有化学式II的侧基反应。
实施例
这些实例仅仅是说明性的，并且无意于限制所附权利要求书的范围。除非另外指明，否则本说明书的实例和其余部分的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所用溶剂和其它试剂均得自Sigma-Aldrich Chemical Company，Milwaukee，Wisconsin。
缩写表
  缩写或商品名   描述
  ACN   乙腈
  DMF   二甲基甲酰胺
  NMP   N-甲基吡咯烷酮
  THF   四氢呋喃
  TMPTA   三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
  光引发剂   DAROCUR 1173光固化剂2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，可得自Ciba；Hawthorne，NJ
  DI水   去离子水
  PEI   聚乙烯亚胺
  IPA   异丙醇
  TWEEN-25   聚氧乙烯山梨醇酐月桂酸酯，可得自Sigma(St Louis，MO)
制备实例1：制备
Figure A20068003557200411
在装配有磁力搅拌棒、附加漏斗和连接氮气源的软管衔接子的3-颈圆底烧瓶中装入矿物油中的60重量％NaH(9.45g)分散体和己烷(20mL)。搅拌所述混合物大约15分钟以后，将DMF(100mL)加入所述烧瓶中。通过附加漏斗缓慢地将对甲苯磺酰胺(15.7g)和5-降冰片烯-2，3-二羧基酸酐(16.2g)的DMF(100mL)混合物加入所述烧瓶中。在室温下彻夜搅拌所述混合物。将另外的5-降冰片烯-2，3-二羧基酸酐(1.6g)的DMF(10mL)溶液逐滴加入烧瓶，然后搅拌所述混合物大约6小时。接着将乙酸酐(28.14g)加入烧瓶和彻夜搅拌所述混合物。随后将NaHCO3水溶液加入烧瓶，接着加入HCl水溶液。过滤混合物，并且使用真空烘箱干燥过滤后的固体。然后利用甲醇再结晶固体，得到14.8g产物。
制备实例2：制备
用氮气清洗2-巯基乙醇(1.69克)、制备实例1的N-(4-甲基苯磺酰基)琥珀酰亚胺产物(7.0克)、VAZO 64(0.2克)和乙酸乙酯(8.7克)的混合物大约15分钟，然后持续24小时在氮气气氛下加热至55℃。使所述溶液冷却至室温，在此期间沉淀出白色晶体。通过过滤分离，用乙酸乙酯洗涤，然后干燥所述晶体，得到3.2克产物。
制备实例3：制备
Figure A20068003557200421
在约15分钟期间将烯丙酰氯(1.25克)缓慢加入位于圆底烧瓶内的制备实例2的一元醇产物(5.0克)、NMP(20毫升)和三乙胺(1.5克)的磁力搅拌混合物。在氮气气氛中在室温下彻夜搅拌所述混合物，此后，将混合物倒入烧杯内的0.1N的HCl水溶液(100毫升)中。利用乙酸乙酯提取此混合物，然后利用硫酸钠干燥所述乙酸乙酯混合物。然后使用旋转蒸发器除去挥发性组分，获得产物。
制备实例4：制备
Figure A20068003557200422
用氮气清洗位于3-颈圆底烧瓶中的制备实例1的N-(4-甲基苯磺酰基)二羧酰亚胺产物(25.0g)和巯基乙酸(7.63g)的乙酸乙酯(161g)溶液10分钟。所述烧瓶装配有回流冷凝器和磁力搅拌棒。将偶氮二(异丁腈)(0.0484g)加入所述烧瓶，然后搅拌所述混合物和加热至55℃十六小时。当混合物冷却到室温后，使用旋转蒸发器除去溶剂。利用苯/乙腈再结晶褐色固体，得到11.9g产物。
制备实例5：制备
Figure A20068003557200423
在100mL圆底烧瓶中制得制备实例4的含羧基产物(5.06g)、亚硫酰氯(1.62g)、DMF(1滴)、和氯仿(61.8g)的混合物。所述烧瓶装配有磁力搅拌棒和回流冷凝器，然后搅拌所述混合物并利用回流加热两小时。使混合物冷却至室温，然后将庚烷加入烧瓶，直到产物沉淀。过滤所述混合物，然后在真空烘箱中干燥产物，得到4.8g产物。
制备实例6：制备
Figure A20068003557200431
在装配有磁力搅拌器的圆底烧瓶中加入乙酸乙酯(0.25毫升)、2-甲基丙烯酸羟乙酯(0.10克)和N-乙基二异丙胺(0.12克)。将制备实例5的产物(0.30克)溶于乙酸乙酯(1.75毫升)并在氮气气氛中加入烧瓶中，然后在室温下彻夜搅拌。此后，加入乙酸乙酯(10毫升)。将所述混合物倒入烧杯中的0.1N HCl水溶液(10毫升)中。分离含水层，然后用0.1N HCl水溶液(10毫升)，接着用饱和氯化钠溶液(10毫升)洗涤有机相。利用硫酸镁干燥所述乙酸乙酯混合物。在Analogix Flash Chromatography系统中利用35∶63至85∶15的乙酸乙酯和己烷梯度提纯所述混合物20分钟，使用旋转蒸发器浓缩提纯产物。收集包含所需产物的馏分，然后使用旋转蒸发器除去挥发性组分，得到0.2178克产物，收率为59％。
制备实例7：制备
在约15分钟的期间将异丁烯酸酐(2.12克)缓慢加入位于圆底烧瓶内的制备实例2的一元醇产物(5.0克)、NMP(20毫升)和三乙胺(1.5克)的磁力搅拌混合物。在氮气气氛中在室温下彻夜搅拌所述混合物，此后将所述混合物倒入烧杯内的0.1N HCl水溶液(100毫升)中。用乙酸乙酯提取此混合物，然后利用硫酸钠干燥所述乙酸乙酯混合物。接着使用旋转蒸发器除去挥发性组分，获得产物。
制备实例8：制备
Figure A20068003557200442
在氮气气氛中在室温下彻夜磁力搅拌甲烷磺酚胺(10克)、1，2，4-苯三甲酸酐(26.3克)、三乙胺(37.2克)和DMF(84.6克)的混合物。然后将所述混合物加热至50℃并在此温度下搅拌30分钟，此后使其冷却至室温和过滤它。利用冰醋酸再结晶固体，然后过滤，用二乙醚洗涤，干燥白色的结晶固体，得到5.4克产物。
制备实例9：制备
Figure A20068003557200443
在氮气气氛中在回流时磁力搅拌位于装配有回流冷凝器的圆底烧瓶内的制备实例8的羧酸产物(3.0克)、亚硫酰二氯(1.72克)、DMF(1滴)和ACN(18.9克)的混合物1小时。然后使用旋转蒸发器除去挥发性组分，利用二乙醚洗涤烧瓶中的部分残余固体，将洗涤液倒入烧结玻璃漏斗。利用二乙醚洗涤，然后在氮气流中干燥固体，得到2.9克产物。
制备实例10：制备
Figure A20068003557200451
在氮气气氛中在室温下彻夜磁力搅拌位于圆底烧瓶中的制备实例9的羰基氯产物(5.0克)、NMP(20毫升)、2-羟基乙基丙烯酸酯(1.97克)、和三乙胺(1.89克)的混合物。然后将混合物倒入烧杯中的0.1N HCl水溶液(100毫升)中。用乙酸乙酯提取此混合物，然后利用硫酸钠干燥乙酸乙酯混合物。接着使用旋转蒸发器除去挥发性组分，得到产物。
制备实例11：制备
Figure A20068003557200452
在氮气气氛中在室温下彻夜磁力搅拌位于圆底烧瓶中的制备实例9的羰基氯产物(1.06克)、乙腈(5.5毫升)、2-甲基丙烯酸羟乙酯(0.51克)和乙基二异丙胺(0.62克)的混合物。利用旋转蒸发器浓缩混合物。利用氯仿(25毫升)吸收，然后用0.1N HCl(25毫升)洗涤，并且利用硫酸镁干燥所得的油。除去氯仿，得到溶解在热甲醇中的油。冷却时深色的油沉降，滗析澄清的溶液，利用旋转蒸发器浓缩所述油。将所得的油溶解在热异丙醇中，在冷却至室温时，白色晶体沉淀，过滤，用冷却的IPA洗涤，然后在烘箱中干燥所述白色晶体，得到81毫克必需的产物。
制备实例12：制备
Figure A20068003557200461
在氮气气氛中在室温下彻夜磁力搅拌位于圆底烧瓶中的制备实例9的羰基氯产物(5.0克)、NMP(20毫升)、N-苯乙醇胺(2.34克)、和三乙胺(1.89克)的混合物。然后将混合物倒入烧杯中的0.1N HCl水溶液(100毫升)。用乙酸乙酯提取此混合物，然后利用硫酸钠干燥所述乙酸乙酯混合物。接着使用旋转蒸发器除去挥发性组分，得到产物。
制备实例13：制备
Figure A20068003557200462
在氮气气氛中在室温下彻夜磁力搅拌位于圆底烧瓶中的制备实例12的一元醇产物(5.0克)、NMP(20毫升)、烯丙酰氯(1.18克)和三乙胺(1.45克)的混合物。然后将混合物倒入烧杯中的0.1N HCl水溶液(100毫升)中。用乙酸乙酯提取此混合物，然后利用硫酸钠干燥所述乙酸乙酯混合物。接着使用旋转蒸发器除去挥发性组分，获得产物。
制备实例14：制备
Figure A20068003557200471
在氮气气氛中在室温下彻夜磁力搅拌位于圆底烧瓶中的制备实例12的一元醇产物(5.0克)、NMP(20毫升)、异丁烯酸酐(2.00克)、和三乙胺(1.45克)的混合物。然后将混合物倒入烧杯中的0.1N HCl水溶液(100毫升)。用乙酸乙酯提取此混合物，然后利用硫酸钠干燥所述乙酸乙酯混合物。接着使用旋转蒸发器除去挥发性组分，获得产物。
制备实例15：制备：
Figure A20068003557200472
将乙酸乙酯(0.25mL)、2-甲基丙烯酸羟乙酯(0.10g)和N-乙基二异丙胺(0.12g)加入装配有磁力搅拌器的圆底烧瓶。将制备实例5的产物(0.30g)溶于乙酸乙酯(1.75mL)，并在氮气气氛中加入所述烧瓶中，然后在环境中彻夜搅拌。此后加入乙酸乙酯(10mL)。将所述混合物倒入烧杯中的0.1N HCl水溶液(10mL)中。分离水层，利用0.1N HCl水溶液(10mL)，接着利用饱和氯化钠溶液(10mL)洗涤有机相。利用硫酸镁干燥乙酸乙酯混合物。在Analogix FlashChromatography系统中利用35∶63至85∶15的乙酸乙酯和己烷梯度提纯所述混合物20分钟，使用旋转蒸发器浓缩提纯产物。收集包含所需产物的馏分，然后使用旋转蒸发器除去挥发性组分，得到0.2178g产物，收率为59％。
制备PEI涂布载玻片矩阵
使玻璃显微镜载片在5摩尔NaOH浴中浸泡两小时；用去离子水、乙醇和甲醇冲洗；然后在氮气流中干燥玻璃显微镜载片。将干净的载玻片保存在80℃烘箱中，直至需要时。
将八个载玻片排列成2列4行的矩阵。在矩阵中将载玻片固定在位，方法是使用胶带固定每个载玻片背面中部。使用12号Mayer棒，将2重量％的PEI的IPA溶液涂布在矩阵上。使涂层在空气中干燥。
制备用Cy5标记的IgG
将三个Cy5染料(3H-吲哚鎓，2-[5-[1-[6-[(2，5-二氧-1-吡咯烷基)氧代]-6-氧己基]-1，3-二氢-3，3-二甲基-5-磺基-2H-亚吲哚-2-基]-1，3-戊二烯基]-1-乙基-3，3-二甲基-5-磺基-，内盐(9CI))小瓶中的内容物溶解在二甲基亚砜(DMSO)中，至总体积为100微升。Cy5染料小瓶得自gE-Amersham Biosciences，Piscataway，NJ。将所得的染料溶液加入1毫升的5毫克/毫升小鼠IgG的0.1M碳酸钠溶液(pH 9.0)。小鼠IgG得自Sigma，St.Louis，MO)。避免所得溶液曝露于光线，并且在室温下和缓的摇晃45分钟。此溶液包含Cy5-标记的抗体和未反应的Cy5。
使用凝胶过滤色谱法分离Cy5-标记的抗体(Cy5-IgG)和未反应的Cy5标记物。将包含Cy5-IgG和未反应Cy5的溶液加入PD-10柱，利用磷酸盐缓冲溶液(PBS)将所述PD-10柱平衡在pH 7.4。PD-10柱得自gE-Amersham Biosciences，Piscataway，NJ。收集Cy5-IgG馏分，方法是利用pH 7.4的PBS洗涤，。通过测定Cy5-IgG馏分中IgG的浓度(280nm)和Cy5的浓度(650nm)的方法计算Cy5/IgG比率。依照Cy5和IgG制造商提供的产品说明书规定，获得IgG和Cy5的消光系数值，以及共价键合Cy5贡献的对280nm波长的吸光度。最终的Cy5-IgG溶液具有的Cy5-IgG浓度为1.3毫克/毫升，Cy5/IgG比率为2.2。利用这一储备溶液，制备测试溶液，所述测试溶液包含位于pH 9.6的10毫摩尔碳酸盐缓冲剂中的130、50、13和5毫克/毫升Cy5-IgG。使用可得自Sigma，St.Louis，MO的碳酸钠/碳酸氢钠缓冲剂胶囊制备缓冲剂。
比较实例C1
制备光引发剂(0.01克)和TMPTA(0.6克)的ACN(5克)溶液。以所述溶液的重量为基准，此溶液包含11重量％的TMPTA和0.18重量％的光引发剂。使用12号Mayer棒，将此溶液涂布到如上所述的PEI涂布载玻片基质上。在空气中干燥涂层。使所涂布的基质以50英尺/分钟(15米/分钟)的速率，两次通过固化装置。所述固化装置得自Fusion Systems(Gaithersburg，MD)，并且配备有F300灯。用金属刮刀摩擦所得的固化涂层，确保不会擦去所述涂层。
将5微升按上文所述制备的Cy5-IgG测试溶液和不含Cy5-IgG的样本逐滴施加到涂层表面上，并且使其静置30分钟。用0.25重量％的TWEEN-25 DI水溶液，然后用DI水冲洗所述表面。在氮气中干燥所述载玻片，并将它们置于荧光测读器中，可以商品名LS SERIESTECAN从Tecangroup LTD，Research Triangle Park，NC市购所述荧光测读器。进行单扫描测定，这时将焦点高度调节至1002微米，将分辨率调节至40微米，将过采样度调节至3微米，将增益调节至160，并且将针孔聚焦深度调节至±150微米。使用以商品名GenePixPro市购自Molecular Devices Corp，Sunnyvale，CA的软件分析形式为16位像素TIFF文件的数据。数据示于表1中。
实例1
用将得自制备实例6的物质(0.031克)、光引发剂(0.009克)和TMPTA(0.54克)溶解在ACN(5.2克)中的方法制备溶液。以所述溶液的重量为基准，所得的溶液包含0.5重量％的制备实例1物质，0.18重量％的光引发剂，和10重量％的TMPTA。使用12号Mayer棒，将此溶液涂布到如上所述的PEI涂布载玻片基质上。在空气中干燥所得的涂层。使所涂布的基质以50英尺/分钟(15米/分钟)的速率，两次通过配备F300灯的Fusion Systems固化装置。用金属刮刀摩擦所得的固化涂层，确保不会擦去所述涂层。
将五微升Cy5-IgG测试溶液和不含Cy5-IgG的样本逐滴施加到涂层表面上，并且使其静置30分钟。用0.25重量％的TWEEN-25DI水溶液，然后用DI水冲洗所述表面。在氮气中干燥所述载玻片，并将它们置于荧光测读器中，可以商品名LS SERIES TECAN从Tecangroup LTD，Research Triangle Park，NC市购所述荧光测读器。进行单扫描测定，这时将焦点高度调节至1002微米，并且使用40微米分辨率，160增益，3微米过采样度，和±150微米针孔聚焦深度。使用以商品名GenePix Pro市购自Molecular Devices Corp，Sunnyvale，CA的软件分析形式为16位像素TIFF文件的数据。数据示于表1中。
实例2
用将制备实例11的物质(0.032克)、光引发剂(0.009克)和TMPTA(0.56克)溶解在ACN(5.3克)中的方法制备溶液。以所述溶液的重量为基准，所得的溶液包含0.5重量％的制备实例2的物质，0.18重量％的光引发剂，和10重量％的TMPTA。使用12号Mayer棒，将此溶液涂布到如上所述的PEI涂布载玻片基质上。在空气中干燥所得的涂层。
使所涂布的基质以50英尺/分钟(15米/分钟)的速率两次通过配备F300灯的Fusion Systems固化装置。用金属刮刀摩擦所得的固化涂层，确保不会擦去所述涂层。
将五微升Cy5-IgG测试溶液和不含Cy5-IgG的样本逐滴施加到涂层表面上，并且使其静置30分钟。用0.25重量％的TWEEN-25DI水溶液，然后用DI水冲洗所述表面。在氮气中干燥所述载玻片，并将它们置于荧光测读器中，所述荧光测读器可以商品名LS SERIESTECAN市购自Tecangroup LTD，Research Triangle Park，NC。进行单扫描测定，这时将焦点高度调节至1002微米，并且使用40微米分辨率，160增益，3微米过采样度，和±150微米针孔聚焦深度。使用以商品名GenePix Pro市购自Molecular Devices Corp，Sunnyvale，CA的软件分析形式为16位像素TIFF文件的数据。数据示于表1中。
表1
  Cy5-IgG的浓度(微克/毫升)   荧光测量值实例C1   荧光测量值实例1   荧光测量值实例2
  130   34108   65535   65535
  50   17295   58371   36596
  13   8135   42565   13915
  5   1270   18540   4079
  0   1266   288   1400
*注意：值65535是可以利用16位荧光测读器测量的最大像素值。
对于本领域技术人员而言，不偏离本发明范围和精神的本发明各种修改和更改是显而易见的。应当理解，本文所述的示例性实施例和实例无意于不当地限制本发明，并且这些实例和实施例仅以举例的方式提出，本发明的范围旨在仅由本文提出的如下权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种反应混合物，包含：
a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200021
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或者两个R5基团均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
所述胺捕获单体未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。
2.根据权利要求1所述的反应混合物，其中所述胺捕获单体具有化学式I(a)
Figure A20068003557200031
3.根据权利要求1所述的反应混合物，其中所述胺捕获单体具有化学式I(b)
Figure A20068003557200032
4.根据权利要求1所述的反应混合物，其中所述胺捕获单体具有化学式
Figure A20068003557200033
其中n为1至30的整数。
5.根据权利要求1所述的反应混合物，其中所述胺捕获单体具有化学式
Figure A20068003557200034
或
Figure A20068003557200041
其中
q为1至15的整数；
x为2至4的整数；并且
D为氧基、硫基、或-NH-。
6.根据权利要求1所述的反应混合物，其中所述胺捕获单体具有化学式
Figure A20068003557200042
Figure A20068003557200051
7.根据权利要求1所述的反应混合物，其中所述胺捕获单体包含
Figure A20068003557200052
8.根据权利要求1所述的反应混合物，还包含光引发剂、热引发剂、或它们的组合。
9.根据权利要求1所述的反应混合物，其中Y还包含羰基、羰氧基、羰基亚胺基、氧基、硫基、-NR6-、或它们的组合。
10.根据权利要求1所述的反应混合物，其中以所述反应混合物中单体的重量为基准，所述反应混合物包含0.1重量％至50重量％的具有化学式I的所述胺捕获单体。
11.一种包含反应混合物的反应产物的交联聚合材料，所述反应混合物包含：
a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200062
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-NR5，其中每个R5均为烷基或两个R5均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
所述胺捕获单体未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。
12.一种制品，包括：
基底；和
设置在所述基底表面上的交联聚合材料，所述交联聚合材料具有包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺捕获侧基，并且所述交联聚合材料是这样反应混合物的反应产物，所述反应混合物包含：
a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200071
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-NR5，其中每个R5均为烷基或两个R5基团均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
所述胺捕获单体未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体。
13.一种将含胺材料固定在基底上的方法，所述方法包括
提供基底；
将反应混合物设置在所述基底表面上，所述反应混合物包含：
a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200081
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-NR5，其中每个R5均为烷基或两个R5基团均和与它们连接的所述氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基；
Y为单键或二价基团，其包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合；
所述胺捕获单体未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体；
固化所述反应混合物，形成交联聚合材料，所述交联聚合材料具有包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺捕获侧基；以及
将含胺材料与所述N-磺酰基二羧酰亚胺基反应。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述含胺材料为含胺的分析物、含氨基酸的分析物、氨基酸、肽、DNA、RNA、蛋白、酶、细胞器、细胞、组织、免疫球蛋白、或它们的片段。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述含胺材料为抗体，并且所述抗体进一步与抗原键合。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述含胺材料为抗原，并且所述抗原进一步与抗体键合。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述含胺材料为免疫球蛋白，并且所述免疫球蛋白进一步与细菌键合。
18.一种制备制品的方法，所述方法包括
提供基底；
将反应混合物设置在所述基底表面上，所述反应混合物包含：
a)具有化学式I的胺捕获单体
Figure A20068003557200101
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R3为氢或甲基；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-NR5，其中每个R5均为烷基或两个R5基团均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
所述胺捕获单体未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
b)包含至少两个(甲基)丙烯酰基的交联单体；以及
固化所述反应混合物，以形成交联聚合材料，所述交联聚合材料具有包含N-磺酰基二羧酰亚胺基的胺捕获侧基。
19.一种聚合材料，其包含具有化学式II的侧基
其中
L为氧基或-NR6-；
R1和R2和与其连接的二羧酰亚胺基一起形成四元至八元杂环或杂二环基团，所述杂环或杂二环基团可与可选的芳族基团、可选的饱和或不饱和环基、或可选的饱和或不饱和二环基稠合；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或者两个R5基团均和与它们连接的所述氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团；
星号(*)表示侧基与聚合材料主链的连接位点；
具有化学式II的侧基未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
所述聚合材料是交联的。
20.一种包含具有化学式III的侧基的聚合材料
Figure A20068003557200111
其中
L为氧基或-NR6-；
R4为烷基、芳基、芳烷基或-N(R5)2，其中每个R5均为烷基或者两个R5基团均和与它们连接的氮原子一起形成四元至八元杂环基团；
R6为氢、烷基、芳基、芳烷基、酰基、烷基磺酰基、或芳基磺酰基；
R7为具有1至5个碳原子的亚烷基、芳族基团、饱和或不饱和环基、饱和或不饱和二环基、或它们的组合；
T等于减去-NH2基团的含伯胺的生物材料；
Y为单键或包括亚烷基、杂亚烷基、亚芳基、或它们的组合的二价基团。
星号(*)表示侧基与聚合材料主链的连接位点；
化学式III的侧基未被取代或被卤素、烷基、烷氧基、或它们的组合取代；以及
所述聚合材料是交联的。
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