CN110730784A - 用于制造生物分子阵列的可旋涂的胺反应性多用途表面涂层的制备 - Google Patents

用于制造生物分子阵列的可旋涂的胺反应性多用途表面涂层的制备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用聚甲基倍半硅氧烷薄膜的共价结合薄膜衍生化基底表面的方法，其可作为生物分子阵列合成的平台。这些方法还可用于制备生物分子阵列原位固相合成的基底表面。

Description

用于制造生物分子阵列的可旋涂的胺反应性多用途表面涂层 的制备
交叉引用
本发明主张于2017年3月17日申请的美国62/472,680号临时专利申请的权利，该文献全篇引入本文作为参考。
背景
在固体支持物表面固定化有生物分子的生物分子阵列在分子生物学领域有着广泛的用途。固定化的生物分子可以提供许多优势，如允许对样品进行多重化以及通过追溯位置识别靶标分子的信号。在平的固体表面制作生物分子阵列，包括寡核苷酸阵列的方法吸引了许多的科学研究。M.E.Southern et al.,Nucleic Acids Res.(1994)22(8):1368-73.
具体而言，微阵列(DNA芯片)，是用于高通量分析生物分子的重要工具。制造微阵列的关键之一，是用于固定DNA探针的化学成分。其他需要考虑的因素包括表面的亲水性，表面结合探针的可接近性，探针的密度，化学过程的可重复性等。A.Sassolas et al.,Chem.Rev.(2008)108(1):109-39。制作寡核苷酸微阵列的一种方法，是用光刻法或者化学沉积法在芯片表面原位合成寡核苷酸。D.Sethi et al.Bioconjugate Chem.(2008)19(11):2136-43。可以使用自组装的单层涂层在金表面控制探针的横向间隔。K.Kim etal.Angew,Chem.Int.Ed.(2003)42(20):2293-6。已报道通过共价附着固定DNA以依赖于具有表面官能化基团的官能化DNA芯片表面。S.B.Nimse et al.Sensors(2014)14:22208-29.
固定化寡核苷酸的横向间隔，非特异性结合的干扰，和杂交效率等问题目前仍是微阵列制造中存在的问题。因此，很有必要寻找制备用于制造生物分子阵列的固体支持物表面的方法。
概述
本发明的一个方面提供一种固体支持物，其包含聚(甲基倍半硅氧烷)结合的多聚物，所述多聚物包含以下分子式I所述的化合物：
其中接头是–L1–L2–L3–；
L1与L3，在每次出现时，独立地为C1-C6亚烷基或C2-C6亚烷氧基(alkoxylene)，其中所述在C1-C6亚烷基与C2-C6亚烷氧基可以是未取代的或使用选自下组的1-3个基团取代的：C1-C3烷基，C1-C3烷氧基，卤化物，氰化物以及–N(R20)–；
L2是亚芳基；
R1从以下基团中独立选择：
Figure BDA0002278039250000022
假设至少有一个R1是
Figure BDA0002278039250000023
T1可以是无基团，氢，C1-C6烷基，或者引发剂残基；
X独立地为受保护的，或者未保护的-OH，受保护的，或者未保护的-NHR21，受保护的，或者未保护的-SH，受保护的，或者未保护的-CO2H，受保护的，或者未保护的-CHO，受保护的，或者未保护的-ONH2，受保护的，或者未保护的-NHNH2，-N3，-C≡CR22，或卤化物；
R2独立地为H，-CH3，或者-CH2OCH3；
R20，R21和R22分别独立地为C1-C3烷基；
该捕获探针(Capture Probe)包含至少一种选自下组的分子：肽，蛋白质，糖基化蛋白质，糖缀合物，适体，糖类，多核苷酸，寡核苷酸和多肽；
p是2到200之间的整数；
a是1到5之间的整数；
b是0到10之间的整数；
c是1到5之间的整数；且
d是0到10之间的整数。
在本文所述的一些实施例中，聚甲基倍半硅氧烷包括多个式(CH3SiO3/2)的重复单元，与分子式I中的化合物的接头共价结合的一组所述多个式(CH3SiO3/2)的重复单元。
在本文所述的一些实施例中，捕获探针是寡核苷酸。在本文所述的一些实施例中，捕获探针是DNA。
在本文所述的一些实施例中，固体支持物包含基底，所述基底包含玻璃、二氧化硅、硅、熔融石英基底、金属或多聚物基底，基底上结合了聚甲基倍半硅氧烷。在本文所述的一些实施例中，基底是熔融石英基底。在此处提供的一些施例中，多聚物基底包含选自下组的至少一种：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，环烯烃多聚物，环烯烃共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯(Polystyrole)，聚丙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯，聚对苯二甲酸，聚四氟乙烯，聚甲醛，热塑弹性体，热塑聚氨酯，聚酰亚胺，聚醚醚酮，聚乳酸，聚甲基戊烯。
在本文所述的一些实施例中，所述多个式(CH3SiO3/2)的重复单元和所述一组多个(CH3SiO3/2)重复单元的比例为大约15到大约27。在本文所述的一些实施例中，该比例为大约18到大约24。在本文所述的一些实施例中，该比例为大约20到大约22。
本发明的另一个方面提供衍生化基底表面的方法，包括：
(a)使基底表面与第一试剂接触，所述第一试剂包含含有分子式I所述化合物的聚甲基倍半硅氧烷结合的多聚物：
Figure BDA0002278039250000031
其中接头是–L1–L2–L3–；
L1与L3，在每次出现时，独立地为C1-C6亚烷基，或C2-C6亚烷氧基(alkoxylene)，其中所述C1-C6亚烷基与C2-C6亚烷氧基可以是未取代的或使用选自下组的1-3个基团取代的：C1-C3烷基，C1-C3烷氧基，卤化物，氰化物以及–N(R20)–；
L2是亚芳基；
R1是五氟苯氧基；
R20是C1-C3烷基；
T1可以是无基团，氢，C1-C6烷基，或者引发剂残基；以及
p是2到200之间的整数；和
(b)使多聚物中的第一组R1与包含以下的第二试剂反应：
Figure BDA0002278039250000041
其中捕获探针(Capture Probe)包含至少一种选自下组的分子：肽，蛋白质，糖基化蛋白质，糖缀合物，适体，糖类，多核苷酸，寡核苷酸和多肽；
a是1到5之间的整数；且
b是0到10之间的整数；
在本文所述的一些实施例中，所述聚甲基倍半硅氧烷包括多个式(CH3SiO3/2)的重复单元，和与分子式I中的化合物的接头共价结合的一组多个式(CH3SiO3/2)的重复单元。
在本文所述的一些实施例中，其方法进一步包括在(a)以前，干燥或清洗基底表面，或处理表面以提供多个羟基基团。
在本文所述的一些实施例中，基底表面包含了多个羟基基团，且在(a)以后，将一组所述多个羟基基团与聚甲基倍半硅氧烷共价结合。
在本文所述的一些实施例中，在(a)中的接触为涂层或旋转涂层。
在本文所述的一些实施例中，所述方法进一步包括：在(b)以前，用第一试剂退火所述基底。在本文所述的一些实施例中，退火处理在约130℃进行大约1到大约3小时。
在本文所述的一些实施例中，所述方法进一步包括在(b)步骤之后，使所述多聚物中的第二组R1与选自下组的第三试剂反应：
Figure BDA0002278039250000051
其中X独立地是受保护的，或者未保护的羟基，是受保护的，或者未保护的-NHR21，是受保护的，或者未保护的-SH，是受保护的，或者未保护的-CO2H，是受保护的，或者未保护的-CHO，是受保护的，或者未保护的-ONH2，是受保护的，或者未保护的-NHNH2,-N3,-C≡CR22,或卤化物；
R2从H，-CH3，或者-CH2OCH3中独立选择；
R21和R22独立地为C1-C3烷基；
a是1到5之间的整数；
b是0到10之间的整数；
c是1到5之间的整数；且
d是0到10之间的整数。
在本文所述的一些实施例中，基底是玻璃、二氧化硅、硅、熔融石英基底、金属或多聚物基底，其包含选自下组的至少一种：：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，环烯烃多聚物，环烯烃共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯(Polystyrole)，聚丙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯，聚对苯二甲酸，聚四氟乙烯，聚甲醛，热塑弹性体，热塑聚氨酯，聚酰亚胺，聚醚醚酮，聚乳酸，聚甲基戊烯。在本文所述的一些实施例中，基底是熔融石英基底。在本文所述的一些实施例中，基底是环烯烃共聚物或环烯烃多聚物。
在本文所述的一些实施例中，全部所述式(CH3SiO3/2)的重复单元和与式I所述化合物的接头共价结合的式(CH3SiO3/2)的重复单元的比例为大约15到大约27。
在本文所述的一些实施例中，第一部分的多个式(CH3SiO3/2)的重复单元跟全部式(CH3SiO3/2)的重复单元的比例是大约15到大约27。
在本文所述的一些实施例中，捕获分子包含第一寡核苷酸。在本文所述的一些实施例中，在步骤(b)以后，通过检测第一寡核苷酸与第二寡核苷酸的之间的杂交确认所述第一寡核苷酸在所述表面上的固定，所述第二寡核苷酸包含标记物和具有与所述第一寡核苷酸互补的序列。在本文所述的一些实施例中，所述标记物是荧光基团。
本发明中的其他特点和优势，对于本领域的专业人士来说，通过阅读本发明的实施例中详细的描述是显而易见的。正如将要实现的那样，本发明也能被用于不同的实施例，并且发明披露中的一些细节可以在不偏离本发明的情况下，在一些显而易见的方面进行修改。因此，附图和描述因被认为在本质上是说明性的，而不是限制性的
参考文献的并入
本发明中所有提及的出版物、专利和专利申请，在本文中以引用的方式纳入，其程度与每一篇出版物、专利或专利申请被具体和单独地指明以引用的方式纳入的程度相同。
附图简述
本发明中的创新特点，都在所附的权利要求中有具体阐述。通过参考以下详细描述中说明性的实施例，将更好的理解本发明的特征和优势。这些实例中应用了本发明的原理，并配有以下图示：
图1展示了本发明固体支持物的示例性实施例及其制备方法；
图2展示了实验5中在有聚倍半硅氧烷涂层的熔融石英上固定化寡核苷酸的示例性实施例；
图3展示了使用按照图2制备的基底并用CY-3标记的靶标寡核苷酸处理的杂交图像；
图4展示了图3中使用的基底在冲洗后，并进一步用CY-3标记的靶标寡核苷酸处理以测试其稳定性的杂交图像；
图5展示了实验9中在环烯烃多聚物(COP)基底上固定化寡核苷酸的示例性实施例；
图6展示了按照图5制备的使用COP基底并用CY-3标记的靶标寡核苷酸处理的杂交的图像；
图7展示了图6中使用的COP基底，在冲洗后，并进一步用CY-3标记的寡核苷酸处理以测试其稳定性的杂交图像；
图8展示了图7中使用的基底，在冲洗后，并进一步用CY-3标记的寡核苷酸(250nM)处理以测试其稳定性的杂交图像。
详细描述
为了寻求控制支持物表面探针密度的方法，以便检测目标分子，申请人试验并且研发了本发明的主要内容。本发明提供了用于执照生物分子阵列的具有可旋涂的胺反应性表面涂层的固体基底。如本发明所述，该固体基底包含了一个可旋涂的、胺反应性表面涂层，其既可以为探针附着提供一个锚点，又可以提供一种探针密度的受控机制。本发明也提供一些衍生化多种固体支持物表面以允许可旋涂的胺反应性表面涂层的多种方法和工艺，其使得探针阵列能够附着至具有羟基基团和受控探针密度的多个表面。。可旋涂的、胺反应性表面涂层，是带有胺反应性的活性基团的聚倍半硅氧烷膜，这种膜可以与功能化的探针反应并且使探针附着，并能够进一步与淬灭剂反应以控制探针的密度。。因此，可旋涂的、胺反应性表面涂层可以为合成包括核酸阵列、多肽阵列、寡核苷酸阵列的生物分子阵列合成提供平台。本发明中的可旋涂的、胺反应性表面涂层，赋予了核酸合成附着点的可控密度并可应用于任何带有表面羟基的基底的优点。
芯片实验室(lab-on-chip)的概念，涉及了在一个微型的平台整合多种分析操作，比如微全分析系统((μTAS).D.J.Harrison et al.,Anal.Chem.(1992)64(17):1926-32。这些微芯片系统包括了如微流体系统、传感器、阵列或生物芯片，以及芯片上化学合成等。在多种分析领域和新型材料上开发芯片实验室的研究已有报道D.R.Reyes et al.,Anal.Chem.(2002)74(12):2623-36；P.A.Auroux et al.,Anal.Chem.(2002)74(12):2637-52。
这些微系统芯片，微流体芯片、微芯片或生物芯片的固态基底，由如玻璃、硅、二氧化硅、熔融石英、氧化钛、氧化铝、氧化铟锡和多种多聚物材料、钛、金、其他金属、或其他合适的材料制备。使用的多聚物材料包括如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸(PETG)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺(PI)，包括聚甲基戊烯(PMP)和
Figure BDA0002278039250000082
等在内的聚烯烃，以及如
Figure BDA0002278039250000081
等环烯烃共聚物，因为这些材料具有低价、生物分子可兼容性、光学透明、复制策略多样以及可处置性等优点。H.Becker et al.,Talanta(2002)56(2):267-87。
环烯烃共聚物(COC)和环烯烃多聚物(COP)包括无定形热塑性多聚物，二者之间具有相似的结构，只是COP在生成时只使用单一种类的单体分子。两种多聚物都以其光学透明，吸水性和机械性能著称。这些多聚物具有生物兼容性，并且具有所有硬塑料中最低的自体荧光。因为他们优良的光学特性，COC和COP常被用于微流体和微量滴定板。COC和COP可以抵抗许多生命科学研究中常用的溶剂。
多聚物表面可以通过氧化方法处理，例如氧-等离子体，氧化火焰处理等，以产生表面羟基/酮/羧基。R.A.Ryntz,Painting of Plastics,Fed.Soc.Coat.Tech.,Blue Bell,Pa,USA(1994)；S.Farris et al.,Polymer(2010)51(16):2591-3605。
由于有许多固体基底可供选择用于阵列或生物芯片，因此需要寻找一种可以应用于任何基底表面的通用组合物，并提供具有统一表面密度的锚定位点，以便稍后引入生物分子探针。本发明提供了有如此性质的组合物和制造方法，可以作为固体基底和探针分子之间的中间层。这个中间层可以利用玻璃、金属和多聚物表面的羟基/羰基/羧基，在中间层与基底表面之间形成共价键的优势。此外，中间层携带的功能基团可以与胺发生反应，以便引入生物分子探针。
本文中的寡核苷酸是指核苷酸链。在一些场合下，寡聚核酸少于200个残基长，比如15到100个核苷酸长。寡核苷酸可以包含至少或约1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，15，20，25，30，35，40，45，或50个碱基。寡核苷酸的长度可为约3到约5个碱基，可为约1到约50个碱基，可为约8到约12个碱基，可为约15到约25个碱基，可为约25到约35个碱基，可为约35到约45个碱基，可为约45到约55个碱基。寡核苷酸(也被称为“Oligo”)可以是任何种类的寡核苷酸(如引物)。寡核苷酸可以包括天然核苷酸，非天然核苷酸或其组合。
本文中的“引发剂”是指用于引发聚合反应的分子。用于制备多聚物的引发剂在本领域中属于常识。代表性的引发剂包括但不限于：原子转移自由基聚合引发剂、活性聚合引发剂、AIBN系列引发剂和二苯甲酮引发剂。引发剂残基，是引发剂可以通过自由基或者其他机理和多聚物发生附着的部分。在一些实施例中，引发物残基附着在发明披露的多聚物的末端。在本发明中，当描述留在多聚物分子上的引发剂分子时，“引发剂”和“引发剂残基”可以是可互换使用的。
本文所用的术语“基底”是指具有刚性，半刚性或凝胶状表面的材料。典型的实例包括上述固体基底，包括玻璃或合适的多聚物材料。在本发明的一些实施例中，基底的至少一个表面将基本上是平的，但在一些实施例中，对于不同的聚合物，可能需要物理分离的合成区域，例如，孔、凸起区域、蚀刻沟槽等。在一些实施例中，基底本身含有孔、沟槽、流过区域等结构，其可以形成部分或全部的合成区域。根据其他实施例，可在表面上提供小珠子，且在其上合成的化合物任选可在合成完成时释放。表面的实例包括流动池，测序流动池，流动通道，微流体通道，毛细管，压电表面，孔，微孔，微孔阵列，微阵列，阵列，晶片，非磁珠，磁珠，铁磁珠，顺磁珠，超顺磁珠和多聚物凝胶。基底是本领域中公所周知的，并可以从USPG,PPG工业,AFG工业等供应商处购得。在某些实施例中，本发明中使用的基底是易于硅烷化的基底，例如玻璃，石英，熔融石英和硅晶片。D.Cuschin et al.,Anal.Biochem.(1997)250(2):203-11。
如本文所用，单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确说明。例如，术语“一种试剂”也包括多种试剂，包括其混合物。
如本文所用的术语“约”是指+/-所指数量的15％，10％，9％，8％，7％，6％，5％，4％，3％，2％或1％。
如本文所用的术语“膜”是指具有一种或多种成分的层或涂层，其以如旋涂等方式基本均匀的方式施加在基底的整个表面上。例如，根据按照本发明中所指，膜可以所选多聚物的溶液，悬浮液，分散液，乳液或其他可接受形式。膜可以包括与成膜多聚物组合的其他化学试剂。成膜多聚物是指经过熔融，或者溶解于相容的溶剂后可在基底上形成均匀的膜的多聚物。多聚物膜可以通过化学键，例如酰胺键，酯键，烷基氨基键和烷氧基键，共价合到基底表面。
本文所用的术语“反应性基团”是指对另一个靶标官能团具有反应性的官能团，此种反应性使得反应性基团优先与目标官能团反应。例如，一个胺反应性基团可以指如包括酯和酰胺在内的活性碳机化合物的官能团，这些化合物可以优先与胺基反应。
本文所用的术语“分析物”或“分析物分子”是指作为分析对象的化合物或分子。例如，分析物分子可以具有未知结构，并且分析包括对结构的识别。分析物分子包括任何数量的常见分子，包括DNA，蛋白质，肽和碳水化合物，有机和无机分子，金属(包括放射性同位素)等。分析物包括病毒，细菌，疟原虫，真菌，以及金属和生物武器、生物危害和化学武器材料。在一些实施例中，分析物被处理以包含荧光标记物，如荧光基团标记或者淬灭剂。分析物上的标记物可以与探针上的标记物相互作用，以指示分析物-探针之间相互作用的存在与否。
本文所用的术语“探针”是指用于间接识别分析物分子的分子。例如，探针可以带有可特异性识别分析物分子的序列信息。探针的例子包括碳水化合物，寡核苷酸和多肽等，可以带有或不带有接头。
本文所用的术语“捕获探针”是指能够与分析物分子相互作用的分子，例如通过氢键(例如DNA杂交)，螯合，共价键合，离子相互作用等。捕获探针的例子包括可以和寡核苷酸探针或侧翼序列特异性结合(杂交)的寡核苷酸、低聚糖(如凝集素)，以及蛋白质。在一些实施例中，捕获探针包含荧光基团标记。例如，捕获探针可以包含荧光基团标记，并且分析物分子可以包含猝灭基团，分析物分子的存在可以通过来自捕获探针的荧光信号不存在检测到(因为荧光在与猝灭基团相互作用时被猝灭)。相关实施例中，捕获探针包含猝灭基团。在这些实施例中，带有荧光标记的分析物分子的荧光在被捕获探针捕获时被猝灭。探针的例子包括肽，蛋白质，糖基化蛋白质，糖缀合物，适体，碳水化合物，多核苷酸，寡核苷酸和多肽。
本文中关于化学基团使用的术语“保护的”或“保护”或“保护基团”是指在特定的化学基团(包括例如-OH，-NH-，-CO2H，-SH，和-CHO等)与另一个化学基团(保护基团)之间形成共价键，以掩盖特定的化学基团，并且/或者改变特定化学基团的反应性。在一些实施例中，保护基团可以在稍后的合成过程中除去，以还原原本的特定化学基团。保护基团对特定化学集团的保护，保护基团本身，已经除去保护基团的方法，在以下文献中有论及，例如：R.Larock,Comprehensive Organic Transformations,VCH Publishers(1989)；T.W.Greene and P.G.M.Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis,3rd edition,John Wiley and Sons(1999)；L.Fieser and M.Fieser,Fieser and Fieser's Reagentsfor Organic Synthesis,John Wiley and Sons(1994)；A.Katritzky and A.Pozharski,Handbook of Heterocyclic Chemistry,2nd edition(2001)；M.Bodanszky,A.Bodanszky,The Practice of Peptide Synthesis,Springer-Verlag,Berlin Heidelberg(1984)；J.Seyden-Penne,Reductions by the Alumino-and Borohydrides in OrganicSynthesis,2nd edition,Wiley-VCH,(1997)；L.Paquette,editor,Encyclopedia ofReagents for Organic Synthesis,John Wiley and Sons(1995)。当合成本文所述的式I-IV所对应的化合物时，保护基团可用于保护特定的化学基团。如本文所用的术语“未保护的”是特点的化学基团或裸露的、未与保护基团形成共价键的化学基团。
本发明中涉及到的有机化学，多聚物技术，分子生物学(包括重组核酸技术)，细胞生物，生物化学技术和免疫学技术，对于相关领域拥有普通技能的人员来说是可以理解的。这些技术包括杂交、连接和使用标记检测杂交。对合适的技术的具体描述，可以在下文中披露的实施例中找到。但是，也可以使用其他等效的传统方法。这些传统技术和描述可以在标准实验室手册中找到，例如：Genome Analysis:A Laboratory Manual Series(Vols.I-IV),Using Antibodies:A Laboratory Manual,Cells:A Laboratory Manual,PCRPrimer:A Laboratory Manual,and Molecular Cloning:A Laboratory Manual(all fromCold Spring Harbor Laboratory Press)；Stryer,L.(1995)Biochemistry(4th Ed.)Freeman,New York；Gait,“Oligonucleotide Synthesis:A Practical Approach”1984,IRL Press,London；Nelson and Cox(2000),Lehninger,Principles of Biochemistry3rd Ed.,W.H.Freeman Pub.,New York,N.Y.；Brinker and Scherer(1990),Sol-GelScience,Academic Press,San Diego,CA；and Berg et al.(2002)Biochemistry,5thEd.,W.H.Freeman Pub.,New York,N.Y.。所有这些文献都通过引用整体并入本文。
此处开始解释图1，图1展示了一项关于本发明中固体支持物的制备的实施例。在步骤1中对基底的表面进行了清洗。此处的基底可以是任何表面带有活性基团的基底。在一些实施例中，活性基团可以是羟基，羰基或羧基。在一些实施例中，活性基团应优选为羟基。在一些实施例中，清洗包括在室温或升温下，在有或没有溶剂的情况下浸泡，搅拌，漂洗，洗涤，干燥或其组合，反应时间可以是从约5分钟至超过24小时。在一些实施例中，清洗还包括在基底表面上引入活性基团的表面处理，例如引入氧等离子体和氧化火焰处理等。
在清洗基底表面之后，在一些实施例中，将第一试剂，即聚倍半硅氧烷试剂如图示1的步骤2所示旋涂到表面上。聚倍半硅氧烷(PSQ)是由三官能有机硅烷化合物(X3SiR，X为烷氧基或卤化物，R为烷基或芳基)合成的硅树脂，并且因其硅氧烷键(构成主链的Si-O-Si)代表的无机特征，和由构成侧链的有机官能团(R)代表的有机特征，是一种有机/无机杂交材料。以有机三氯硅烷和/或有机三烷氧基硅烷为原料，可合成各种聚倍半硅氧烷产品。三官能团有机硅烷化合物的有机结构可以是骨架部分的简单甲基，也可以是生物分子探针部分的复合功能链。在一些实施例中，具有不同有机基团的混合三官能有机硅烷化合物可用于产生如下所示的功能化PSQ。在一些实施例中，嵌入在PSQ中的功能性基团可以是胺反应基团，这些基团通过接头共价连接到PSQ。在一些实施例中，连接剂的长度从一个碳到二十个碳，其中一些可以被从选自-S-,-O-或-N(R20)-的杂原子替代，其中R20是C1-C3烷基。在一些实施例中，胺反应基团可以是如图1所示的五氟苯(PFP)酯。因此，在一些实施例中，图1的步骤2中的第一试剂可以包含PSQ-接头-PFP分子。
在一些实施例中，为了合成第一试剂，例如如图1所示的PSQ-接头-PFP，需要采用溶胶-凝胶化学方法。在一些实施例中，使用两种类型的三官能有机硅化合物来合成第一试剂。一类是三甲氧基(甲基)硅烷。另一类是3-(2-(三甲氧基硅基)乙基)苯并二酸苄酯或4-(2-(三甲氧基硅基)乙基)苯并二酸苄酯或其混合物。在一些实施例中，在酸存在的情况下将这两种类型的有机硅烷化合物混合，可以使方案1所示的有机硅烷试剂之间的酸催化的水解缩聚反应得以进行，从而得到化学式II的缩聚多聚物:
Figure BDA0002278039250000131
其中m是0到60的整数；
n是1到3的整数；
q是0到60的整数；
w是2到100的整数；且
(m+q)/n的比值为约15至约25。
应当指出，虽然在分子式II中，二硫代苯甲酸苄酯部分的n个单体被呈现为连续的单体，但在一些实施例中，分子式II中的二硫代苯甲酸苄酯部分的n个单体在每个重复单元内也可以是非连续的，这在共聚物中是常见的。在一些实施例中，分子式II的凝聚多聚物中的单体和
Figure BDA0002278039250000142
单体之间的比值约为15到25，无论二硫代苯甲酸苄酯部分是否连续。
二硫代苯甲酸酯是一种已知的链转移剂，用于可逆加成-碎裂链转移(RAFT)反应，该反应采用加成-碎裂链转移过程来为自由基聚合反应提供丙烯酸酯等单体，从而在PSQ网络中接上新的多聚物链。在一些实施例中，分子式II的化合物与五氟苯基丙烯酸酯在自由基引发剂例如AIBN的存在下发生反应，形成胺反应化合物分子式III，如图2所示:
Figure BDA0002278039250000143
其中R1为五氟苯氧基；
T1可以为无基团，H，C1-C6烷基或引发剂残基；
m是0-60的整数；
n是1到3的整数；
p是2到200的整数；
q是0到60的整数；
w是2到100的整数；且
(m+q)/n的比值约为约15至约25。
值得注意的是，虽然分子式III中所示的胺反应化合物中使用五氟苯酯基团，但式III的胺反应化合物中也可以使用其他活性酯。例如，分子式III中的R1可以是以下任意一个基团:
Figure BDA0002278039250000151
待分子式III的胺反应化合物形成后，在图1的步骤2中将它旋涂到带有羟基的、被清洁过的表面上。
在一些实施例中，如图1的步骤3所示，带有旋涂的聚倍半硅氧烷膜的基底在升高的温度下退火，例如在大约130℃下退火大约1小时至大约3小时。该热处理可诱导聚倍半硅氧烷膜进一步交联，从而使聚倍半硅氧烷膜与基底表面共价键合。退火后，在基底表面将形成枝接有胺反应基团的聚倍半硅氧烷疏水膜。
在一些实施例中，在步骤4中，用第二试剂处理交联有带有胺反应基团的聚倍半硅氧烷膜疏水膜的基底，以引入捕获探针。捕获探针与第二试剂中的氨基共价键合，氨基可与底物表面的上枝接的胺反应基团反应。在一些实施例中，上述捕获获探针包括至少一种选自以下分子：肽、蛋白质、糖基化蛋白、糖缀合物、适体、碳水化合物、多核苷酸、寡核苷酸和多肽。在一些实施例中，第二试剂包括与官能团X连接的伯氨基。官能团X独立地是受保护或未保护的-OH，受保护或未保护的-NHR21，受保护或未保护的-SH，受保护或未保护的-CO2H，受保护或未保护的-CHO，受保护或未保护的-ONH2，受保护或未保护的-NHNH2,-N3,-C≡CR22或卤化物，其中R21和R22分别独立地为C1-C3烷基。这些官能团是引入包括寡核苷酸、蛋白质、多肽等生物分子探针的锚定位点。官能团的主要作用是与特定的生物分子发生反应，在生物分子和基底表面交联的聚倍半硅氧烷膜之间形成共价键。如前所述，受保护的化学基团是指与适当的保护基团共价结合的化学基团。适当的保护基团改变了化学基团的化学反应性，并且可以在以后的步骤中去除，以还原原来的化学基团。
在一些实施例中，可以控制第二试剂与表面上枝接的胺反应基团之间的相对数量。因此可以控制结合在表面的捕获探针的最终密度/浓度，或将其设置在预定的水平。例如，俘获探针的最终密度/浓度可以为从约0.1pmole/cm2到约100nmole/cm2，从约0.1pmole/cm2到约10nmole/cm2，从约0.1pmole/cm2到约1nmole/cm2，从约0.1pmole/cm2到约100pmole/cm2，或从约1.0pmole/cm2到约10pmole/cm2。在一些实施例中，捕获探针的密度/浓度可根据所需的信号与背景的比值而改变。如图1所示，对于所有基底，探针的最终浓度可以在通过控制步骤3退火过程后表面枝接的胺反应基团的浓度以及这些胺反应基团中进一步与第二试剂反应的百分比来控制。
本发明中的支持物表面的许多特性都可以被改变。在一些实施例中，本发明中的固体支持物的两种表面性质可被改变。一是通过探针密度/浓度优化的信噪比。二是带有探针的表面的亲水性或疏水性。增加有机多聚物相对于硅醇/硅氧烷的比例可以增加疏水性。而增加硅醇/硅氧烷的比例可以增加亲水性。探针本身也会影响表面的相对亲水性或疏水性。
在一些实施例中，在第5步中，当枝接的胺反应基团与第4步中的第二试剂反应后，剩余的未反应的胺反应基团被从以下组中选出的第三试剂处理：
第三试剂与剩余的胺反应基团反应并使它们失活。这个淬灭步骤去除了先前未反应的胺反应基团，这些基团可能干扰以后对目标分析物的检测。例如，剩余的未反应的活性胺反应基团可能与目标分析物反应，并与目标分析物上的氨基或其他活性基团形成共价键。这种不可逆共价键结合可能会导致在基底表面附近检测目标分析物的问题。通过添加第三试剂时使用不同的第三试剂，可改变表面相对的亲水性或疏水性。例如，通过使用含有更多杂原子和/或更多羟基的第三试剂，可以提高固体支持物的表面亲水性。
在一些实施例中，在步骤5之后，固体支持物包括了分子式IV的结构:
Figure BDA0002278039250000173
其中R1从以下基团中独立选择：
Figure BDA0002278039250000171
假设至少有一个R1是
Figure BDA0002278039250000172
T1可以为无基团，氢原子，C1-C6烷基或引发剂残基；
S1到S6分别独立地为H，基底的部分表面，或者连接在基底表面的接头；
m是0到60的整数；
n是1到3的整数；
p是2到200的整数；
q是0到60的整数；
w是2到100的整数；且
(m+q)/n的比值为约15至约25。
步骤2和步骤3中的胺反应活性丙烯酸酯多聚物涂层可以包含特定长度或长度范围的多聚物分子。多聚物分子的长度至少有2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800个主链原子或分子(例如碳)。多聚物分子可以包含至少2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750个单体单元(例如，丙烯酸酯和/或丙烯酰胺分子)。
在步骤4中枝接的胺反应基团与第二试剂反应，在多聚物和捕获探针的接头之间形成酰胺键。在一个实施例中，一部分的胺反应基团在步骤4中与捕获探针形成酰胺键而消耗，另一部分的胺反应基团在步骤5中与第三试剂反应。第一部分和第二部分的胺反应基团的比例可以是大约1:100，大约1:190，大约1:180，大约1:170，大约1:160，大约1:150，大约1:140，大约1:130，大约1:120，大约1:110，大约1:90，大约1:80，大约1:70，大约1:60,大约1:50，大约1:40，大约1:30，大约1:20，大约1:19，大约1:18，大约1:17，大约1:16，大约1:15，大约1:14，大约1:13，大约1:12，大约1:11，大约1:10，大约1:9，大约1:8，大约1:7，大约1:6,大约1:5，大约1:4，大约1:3，大约1:2，大约1:1，大约2:1，大约3:1，大约4:1，大约5:1，大约6:1，大约7:1；大约8:1，大约9:1，大约10:1，大约11:1，大约12:1，大约13:1，大约14:1，大约15:1，大约16:1，大约17:1，大约18:1，大约19:1，大约20:1大约30:1，大约40:1，大约50:1，大约60:1，大约70:1，大约80:1，大约90:1，大约100:1，大约110:1，大约120:1，大约130:1，大约140:1，大约150:1，大约160:1，大约170:1，大约180:1，大约190:1，大约200:1。
当捕获探针是寡核苷酸时，这些寡核苷酸可以包含引物。寡核苷酸可以包含可裂解的连接基团。可裂解的连接基团可以使酶可裂解的。寡核苷酸可以包含至少1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,25,30,35,40,45,50,55，或60个碱基。寡核苷酸的长度可以不同，如3至5个碱基，1至50个碱基，6至12个碱基，8至12个碱基，15至25个碱基，25至35个碱基，35至45个碱基，或45至55个碱基。偶联到涂层上的各个寡核苷酸的长度或组成可能彼此不同。
生物分子(如寡核苷酸)可以由可控的方式被整合进多聚物涂层，使特定的生物分子位于多聚物涂层的特定区域。生物分子可以被随机整合进多聚物涂层中，使特定的生物分子在多聚物涂层中随机分布。
在一些实施例中，本发明的组合物包含基底表面、枝接有聚合化合物的表面上旋涂的聚倍半硅氧烷膜；以及至少一种偶联至在基底表面上枝接有多聚化合物的聚倍半硅氧烷膜涂层的寡核苷酸。在其他情况下，基底表面包括至少1,10,100,100,100,100,100,100,000,000，或1,000,000,000,000，或1,000,000,000个偶联至枝接有多聚化合物的聚倍半硅氧烷膜涂层的寡核苷酸。
本发明中描述的枝接有聚合化合物的聚倍半硅氧烷膜涂层可以是稳固的。枝接有聚合化合物的聚倍半硅氧烷膜涂层的稳固性表现在其耐久性，耐降解性，以及在特定条件下涂层附着的强度上。枝接有聚合化合物的聚倍半硅氧烷膜涂层的稳固性，可以通过在用特定条件处理涂层后，仍然偶联在涂层上的生物分子(如寡核苷酸)的数量或比例体现。条件可以包括但不限于持续时间、温度或一组温度、化学品(如酸、碱、还原剂、氧化剂)的存在、机械力(如应力、应变、振动、高压、真空)，条件的组合，或条件及条件组合的重复循环(如包括温度和化学品使用的反应循环)。持续时间可以包括至少1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,20,30,40，或50分钟，至少1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22，或23小时，至少1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12，或13天，或至少2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,40,50，或60周。温度可包括最高达0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,105,110,115,120,125，或130℃。化学品可包括强酸、弱酸、强碱、弱碱、强氧化剂、弱氧化剂、强还原剂、弱还原剂、酶、单体、多聚物、缓冲剂、溶剂或其他试剂。循环条件可包括至少1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,125,150,175,200,250,300,350,400,450,500,600,700,800,900,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,9000，或10,000个循环。在一些实施例中，本发明的多聚物涂层可用于进行至少10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900或1000个条件循环，并且其中至少有50,60,70,80,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,99.5或者99.9％的多聚物链在循环之后仍然保持完全完整并结合至所述表面。
本发明使用的起始原料，或者是已知的，可商业化采购的，或者可以按照或者类比本领域已知的方法合成。许多起始原料可以按照已知的工艺制备，特别是可以按照示例中描述的工艺制备。在合成起始原料的过程中，有时需要用适当的保护基团来保护功能基团。保护基团，以及引入和除去它们的方法在上文中有描述。
例1：链转移剂(化合物1)的制备
Figure BDA0002278039250000201
向装有苯基溴化镁溶液(总量32mmol，32ml 1.OM的四氢呋喃溶液)的，在N2条件下带有回流冷凝器的250ml圆底烧瓶中边搅拌边按滴加二硫化碳(50mmol；3.83g；3.0mL)，滴加时间至少五分钟。滴加快要结束时，一个快速的放热反应会使溶液自然沸腾大约10-15秒。所得到的深橙红色溶液在室温、N2条件下搅拌过夜。第二天，滴加32mmol(8.80g；8.1ml)的(氯甲基)苯乙基)三甲氧基硅烷混合物(邻位和对位异构体的混合物，可从Gelest公司处购买，SIC2295.5)，滴加时间超过20分钟。加热溶液至50℃，搅拌3小时。然后将反应混合物倒入150毫升冰水混合物中，并用150毫升乙醚萃取。将合并的提取物用水洗涤三次，在无水硫酸镁上干燥，过滤。滤液经浓缩得到3/4-(2-三甲氧基硅烷基乙基)二硫代苯甲酸苄酯(化合物1)，其为橙色液体(10.7克，收率85％)。
例2：聚倍半硅氧烷(化合物2)的制备
Figure BDA0002278039250000211
将化合物1(1.25mmol，0.500g)和MeSi(OMe)3(25mmol，3.40g，3.56mL)加入放有25mL的四氢呋喃的100ml烧瓶中，用冰水浴冷却。在搅拌时加水(250mmol，4.5ml)，然后加HCl(0.82mmol，67μL)。在0-4℃下继续搅拌3小时。用乙醚(75ml)稀释，用水(40ml，2次)、盐水与20x SSC缓冲液(40ml，体积/体积3:1,1x)的混合液洗涤，在无水MgSO4上干燥，滤入蒸发瓶。过滤后的溶液在室温下放置过夜，然后在旋转蒸发仪(28mm Hg/40℃)浓缩，得到聚(甲基－共－2(3/4－二硫代苯甲酰甲基)苯基)乙基倍半硅氧烷(poly(methyl-co-2-((3/4-dithiobenzoylmethyl)phenyl)ethyl)silsesquioxane)，化合物2),其为橙红色油，收率约为80％。化合物2溶于二恶烷、TNF、丙酮、DCM，不溶于正己烷或CCl4。在蒸发后，化合物2可立即溶于11.5mL干二恶烷中以得到均一稳定的溶液(终浓度约100mg/ml)以便保存。
实验3：枝接有聚五氟苯基丙烯酸酯的聚倍半硅氧烷(化合物3)的合成
Figure BDA0002278039250000221
向约4mL二恶烷边搅拌边加入化合物2(0.043mmol，125mg溶于1.25mL二恶烷)，五氟苯基丙烯酸酯(2.1mmol，500mg)，偶氮二异丁腈(AIBN,0.015mmol，2.5mg)。对溶液进行脱气(6X,泵净化N2)以产生均一溶液，在N2条件下80℃加热4小时。待冷却到室温后，将正己烷(10ml)滴加到反应混合物中，大力搅拌，得到粗聚(甲基-共-2-(3/4-二硫代苯甲酰甲基)苯基)乙基倍半硅氧烷)接枝聚(五氟苯基丙烯酸酯)(化合物3)，其为淡橙色固体。滴加完成十分钟后，倒出溶剂，用正己烷冲洗固体(1x)。收集固体，重新溶解于二恶烷(1.0mL)，然后用正己烷(10mL)重新沉淀。倒出溶剂，过滤收集固体，高真空干燥，得到淡橙色玻璃状化合物3(约0.34g)。如此便得到化合物3，储存于2.5mL二恶烷中。
实验4：清洗熔融石英基底(由ESCO产品公司提供)
熔融石英基底(ESCO，2”×3”×0.03”)在Nanostrip中(加利福尼亚州弗里蒙特市Cyantek公司)通过浸泡/搅拌清洗4小时。然后用去离子水彻底冲洗石英玻璃基底，在35℃的N2气流中旋干5分钟。新清洗完的基底在N2下储存，并在24小时内进行涂层(如实验5所示)。
实验5：在聚倍半硅氧烷涂层石英基底上固定化寡核苷酸
步骤一：基底涂层
将化合物3(300mg)溶于1.2mL二恶烷中，施加于处理实验4清洗所得熔融石英基底，在4000rpm下搅动和旋转15秒。将涂覆好的熔融石英在130℃烘烤3小时。
步骤二:寡核苷酸引物溶液的制备
将5'－氨基－“Comp SP2”寡核苷酸引物(10μL，1mM引物溶液，从爱荷华州IDT DNA技术公司购得)加入40μL，pH为9的6×SSPE，制成第一引物溶液(“SSPE”)。
将5'－氨基－“Comp SP2”寡核苷酸引物(10μL，1mM引物储备溶液，从爱荷华州IDTDNA技术公司购得)加入40μL，pH为8.5的硼酸钠缓冲溶液(10mM)，制成第二引物溶液(“硼酸盐”)
步骤三：基底偶联
将第一引物溶液(20μL,SSPE)点在化合物3涂覆熔融石英基底上的第一位置(图2，左图)上，并如图2右图所示用一片盖玻片(22×22mm)铺开。
将第二引物溶液(20μL,硼酸盐)点在化合物3涂覆熔融石英基底上的第二位置(图2，左图)上，并如图2右图所示用一片盖玻片(22×22mm)铺开。
将经过引物处理的熔融石英衬基底放在湿润、封闭的载玻片架中，在室温、黑暗环境下放置至少16小时。次日，盖玻片下的硼酸盐溶液应已蒸发。去除盖玻片后，用水冲洗经引物处理的熔融石英基底，并吹干。
步骤四：用乙醇胺淬灭表面胺反应基团
将上述步骤三中获得的经过引物处理的熔融石英基底被放置在一个盛有乙醇胺溶液(10％体积/体积乙醇溶液)的容器中。将容器放在摇床上，在室温下摇2小时。然后对经过引物处理和淬灭处理的熔融石英基底用大量水洗，并吹干。
实验6：与CY3-QC-SP2互补靶标核苷酸杂交
通过在pH7的4×SSC(1.0mL)中加入250μLCY3-QC-SP2互补靶标核苷酸(5’–GTGACTGGAGTTCAGACG TGT GCT CTT CCG ATCT–3’,从IDT购得)，制备成CY3-QC-SP2互补靶标核苷酸杂交溶液。将经过引物处理和淬灭处理的熔融石英基底浸入装有上述杂交溶液中的容器中。容器被放置在一个在置于45℃恒温箱中的摇床上，孵育2.5小时。待处理后的熔融石英基底冷却至室温后，用6×SSPE缓冲液冲洗。
将在6×SSPE溶液中，已经与CY-3标记的靶标分子杂交的熔融石英基底盖上盖玻片并在显微镜下成像。所得的图像如图3所示。图像显示了无论硼酸盐还是SSPE样品都获得了高信号/低背景的杂交图像。
实验7：熔融石英基底的稳定性测试
基底在pH值为7的6×SSPE缓冲液50℃孵育过夜(12小时)。然后基底经过漂洗，重新在含100nM CY3-QC-SP2互补靶标核苷酸(购自IDT)的6×SSPE杂交缓冲液中杂交，与实验6描述的过程类似。基底被容器中的杂交溶液浸没。容器被放置在置于55℃恒温箱的摇床上，孵育2小时。待处理后的熔融石英基底冷却至室温后，用6×SSPE缓冲液漂洗。杂交后的样品在显微镜下成像，所得的图像如图4所示。杂交图像显示样品保持了高信号/低背景。然而，与图3相比信号强度有所下降。
实验8：清洗
Figure BDA0002278039250000241
环状烯烃多聚物基底
用异丙醇洗涤ZEONOR环烯烃多聚物(“COP”)基底，干燥后然用O2-等离子体处理(Harrick等离子体，中等功率持续30秒；然后高功率持续15秒)。
实验9：聚倍半硅氧烷涂覆的COP支持物上固定寡核苷酸
步骤1：基底涂覆
本步骤与实验5的步骤1类似。
步骤2：寡核苷酸引物溶液的制备
本步骤与实验5的步骤2类似。
步骤3：基底偶联
将第一引物溶液(5μL,SSPE)点在化合物3涂覆的基底上的两个位置(图5)。
将第二引物溶液(5μL,硼酸盐)点在同一块化合物3涂覆的基底上的另外两个位置(图5)。
然后将经过引物处理的COP基底放在湿润、封闭的载玻片架中，在室温、黑暗环境下放置过夜达至少16小时。次日，盖玻片下的第一引物(硼酸盐)溶液已蒸发。用水漂洗引物处理的COP基底并吹干。COP基底上的全部四个点都非常疏水。
步骤4：用乙醇胺淬灭表面胺反应基团
本步骤与实验5的步骤4类似。
实验10与CY-3-QC-SP2互补靶标寡核苷酸的杂交
本步骤与实验6的杂交步骤类似。
在6×SSPE溶液中，将已经与CY-3标记的靶标分子杂交的COP基底盖上盖玻片，在显微镜下成像。所得的图像如图6所示。图像显示了无论硼酸盐还是SSPE样品都获得了高信号/低背景的杂交图像。
实验11：COP基底上的探针稳定性测试
本实验的过程与实验7中的稳定性测试类似。杂交样品的显微镜成像如图7。该实验同样获得了高信号/低背景的杂交图像。然而获得的信号强度比图6低。
实验12：在更高的靶标浓度下杂交
为了检验实验11中观察到的低信号强度是否与杂交溶液中的靶标分子浓度低有关，将实验11中的COC基底用去离子水冲洗，然后再用4×SSE中的250nM CY3-QC-SP2互补靶标寡核苷酸重新进行杂交，如实验6所述。容器被放置在置于55℃恒温箱的摇床上，孵育2小时。0.5h内靶标处理的熔融石英基底冷却至室温后，用6×SSPE缓冲液漂洗。杂交样品在显微镜下成像，所得的图像如图8所示。在图7和图8中，每个剧院共价连接的探针的点的读书几乎相同。所以，较高的浓度(250nM比100nM)并没有增加观察到的杂交靶标的强度，较低的浓度(100nM)的靶标在杂交实验中已经足以饱和COP基底上可用的探针。
优势
通过比较图2-8，本发明中的聚倍半硅氧烷涂层基底体现出了如下的特性:
·本发明中的聚倍半硅氧烷表面涂层可应用于许多不同的基底表面。
·本发明中的聚倍半硅氧烷表面涂层可被施加于，并且黏附至许多无机基底和有机多聚物基底。
虽然本发明披露中只选择了部分实施例用于展示，这些实施例仅是作为示例提供的，对于本领域的技术人员来说这是显而易见的。本领域的技术人员将可以在不偏离本发明的前提下对其进行许多的变化、改变和替换。应当理解的是，在实施本发明时可以选择许多与此处提供的实施例不同的方案。以下权利要求旨在定义本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构。

Claims (25)

1.固体支持物，其包含聚(甲基倍半硅氧烷)结合的多聚物，所述多聚物包含以下分子式I所述的化合物：
Figure RE-FDA0002314478000000011
其中接头是-L1-L2-L3-；
L1与L3，在每次出现时，独立地为C1-C6亚烷基或C2-C6亚烷氧基(alkoxylene)，其中所述C1-C6亚烷基与C2-C6亚烷氧基可以是未取代的或使用选自下组的1-3个基团取代的：C1-C3烷基，C1-C3烷氧基，卤化物，氰化物以及-N(R20)-；
L2是亚芳基；
R1从以下基团中独立选择：
假设至少有一个R1是
T1可以是无基团，氢，C1-C6烷基，或者引发剂残基；
X独立地为受保护的，或者未保护的羟基，受保护的，或者未保护的-NHR21，受保护的，或者未保护的-SH，受保护的，或者为保护的-CO2H，受保护的，或者为保护的-CHO，受保护的，或者未保护的-ONH2，受保护的，或者未保护的-NHNH2，-N3，-C≡CR22，或卤化物；
R2独立地为H，-CH3，或者-CH2OCH3；
R20，R21和R22分别独立地为C1-C3烷基；
该捕获探针(Capture Probe)包含至少一种选自下组的分子：肽，蛋白质，糖基化蛋白质，糖缀合物，适体，糖类，多核苷酸，寡核苷酸和多肽；
p是2到200之间的整数；
a是1到5之间的整数；
b是0到10之间的整数；
c是1到5之间的整数；且
d是0到10之间的整数。
2.权利要求1中的固体支持物，其中所述聚甲基倍半硅氧烷包括多个式(CH3SiO3/2)的重复单元，与分子式I中的化合物的接头共价结合的一组所述多个式(CH3SiO3/2)的重复单元。
3.权利要求1中的固体支持物，其中所述捕获探针是寡核苷酸。
4.权利要求3中的固体支持物，其中所述捕获探针是DNA。
5.权利要求1中的固体支持物，进一步包含玻璃基底、二氧化硅、硅、熔融石英基底、金属或多聚物基底，所述基底上结合了所述聚甲基倍半硅氧烷。
6.权利要求5中的固体支持物，其中基底是熔融石英基底。
7.权利要求5中的固体支持物，其中所述多聚物基底包含选自以下的至少一种：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，环烯烃多聚物，环烯烃共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯(Polystyrole)，聚丙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯，聚对苯二甲酸，聚四氟乙烯，聚甲醛，热塑弹性体，热塑聚氨酯，聚酰亚胺，聚醚醚酮，聚乳酸，聚甲基戊烯。
8.权利要求2中的固体支持物，其中所述多个式(CH3SiO3/2)的重复单元和所述一组多个(CH3SiO3/2)重复单元的比例为大约15到大约27。
9.权利要求8中的固体支持物，其中所述比例为大约18到大约24。
10.权利要求8中的固体支持物，其中所述比例为大约20到大约22。
11.一个衍生化基底表面的方法，包括：
(a)使基底表面与第一试剂接触，所述第一试剂包含含有分子式I的化合物的聚甲基倍半硅氧烷结合的多聚物
Figure RE-FDA0002314478000000031
其中接头是-L1-L2-L3-；
L1与L3，在每次出现时，独立地为C1-C6亚烷基，或C2-C6亚烷氧基(alkoxylene)，其中所述C1-C6亚烷基与C2-C6亚烷氧基可以是未取代的或使用选自下组的1-3个基团取代的：C1-C3烷基，C1-C3烷氧基，卤化物，氰化物以及-N(R20)-；
L2是亚芳基；
R1是五氟苯氧基；
R20是C1-C3烷基；
T1可以是无基团，氢，C1-C6烷基，或者引发剂残基；以及
p是2到200之间的整数；和
(b)使多聚物中的第一组R1与包含以下化合物的第二试剂反应：
Figure RE-FDA0002314478000000041
其中捕获探针(Capture Probe)包含至少一种选自下组的分子：肽，蛋白质，糖基化蛋白质，糖缀合物，适体，糖类，多核苷酸，寡核苷酸和多肽；
a是1到5之间的整数；且
b是0到10之间的整数。
12.权利要求11的方法，其中所述聚甲基倍半硅氧烷包括多个式(CH3SiO3/2)的重复单元，和与分子式I中的化合物的接头共价结合的一组多个式(CH3SiO3/2)的重复单元。
13.权利要求11的方法，其进一步包括在(a)以前，干燥或清洗所述基底表面，或处理所述表面以提供多个羟基基团。
14.权利要求11的方法，其中所述基底的所述表面包含了多个羟基基团，且在(a)以后，将一组所述多个羟基基团与所述聚甲基倍半硅氧烷共价结合。
15.权利要求11的方法，在(a)中的接触为涂层或旋转涂层。
16.权利要求11的方法，其进一步包括在(b)以前，用所述第一试剂退火所述基底。
17.权利要求16的方法，其中所述退火在约130℃进行大约1到大约3小时。
18.权利要求11的方法，在(b)步骤之后，进一步包括使所述多聚物中的第二组R1与选自下组的第三试剂反应：
Figure RE-FDA0002314478000000042
其中X独立地是受保护的，或者未保护的羟基，是受保护的，或者未保护的-NHR21，是受保护的，或者未保护的-SH，是受保护的，或者未保护的-CO2H，是受保护的，或者未保护的-CHO，是受保护的，或者未保护的-ONH2，是受保护的，或者未保护的-NHNH2，-N3，-C≡CR22，或卤化物；
R2独立地为H，-CH3，或者-CH2OCH3；
R21和R22独立地为C1-C3烷基；
a是1到5之间的整数；
b是0到10之间的整数；
c是1到5之间的整数；且
d是0到10之间的整数。
19.权利要求11的方法，其中所述基底是玻璃、二氧化硅、硅、熔融石英基底、金属或多聚物基底，其包含选自下组的至少一种：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，环烯烃多聚物，环烯烃共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯(Polystyrole)，聚丙烯，聚氯乙烯，聚酰胺，聚乙烯，聚对苯二甲酸，聚四氟乙烯，聚甲醛，热塑弹性体，热塑聚氨酯，聚酰亚胺，聚醚醚酮，聚乳酸，聚甲基戊烯。
20.权利要求19的方法，其中所述基底是熔融石英基底。
21.权利要求19的方法，其中所述基底是环烯烃共聚物或环烯烃多聚物。
22.权利要求11的方法，其中全部所述式(CH3SiO3/2)的重复单元和与式I所述化合物的接头共价结合的式(CH3SiO3/2)的重复单元的比例为大约15到大约27。
23.权利要求11的方法，其中所述捕获分子包含第一寡核苷酸。
24.权利要求23的方法，其进一步包括在步骤(b)以后，通过检测所述第一寡核苷酸与第二寡核苷酸的之间的杂交确认所述第一寡核苷酸在所述表面上的固定，所述第二寡核苷酸包含标记物和具有与所述第一寡核苷酸互补的序列。
25.权利要求23的方法，其中所述标记物是荧光基团。
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