CN114729084B - 含生物素的单体及由其形成的制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了含生物素的单体、由该含生物素的单体形成的聚合物材料、含有该聚合物材料的制品、制备该制品的方法以及使用该制品的方法。该制品可用于例如亲和捕获生物素结合蛋白，包括生物素结合融合蛋白(即，与另一种生物材料融合的生物素结合蛋白)。含有所捕获的生物素结合蛋白的制品还可用于亲和捕获各种含生物素的生物材料诸如生物素化蛋白。该制品也可用于例如亲和捕获生物素结合融合蛋白，其中该融合蛋白包含例如酶或抗体。

Description

含生物素的单体及由其形成的制品
背景技术
已知生物素强烈地甚至不可逆地与蛋白诸如抗生物素蛋白、链霉亲和素和tamavidin相互作用。例如，解离常数(Kd)可以在10-14摩尔/升至10-15摩尔/升的范围内。由于这种高度稳定的相互作用，可以从样品中分离感兴趣的生物素化蛋白或生物素结合蛋白。生物素已被附接到各种色谱树脂，以将生物素结合蛋白与其他生物材料分离。然后可以进一步使用具有结合的蛋白(例如，结合的生物素结合蛋白诸如抗生物素蛋白、链霉亲和素和tamavidin)的所得色谱树脂从各种样品捕获和/或去除生物素化生物材料。这为研究人员提供了用于免疫测定、受体研究、免疫细胞化学染色和蛋白分离的强大工具。
生物素化色谱树脂的一个问题是，尤其是对于分离生物大分子诸如生物素结合蛋白而言，色谱树脂上的含生物素的基团与生物素结合蛋白之间的相互作用受到扩散限制，因为大部分含生物素的基团位于多孔树脂的内部结构内。这导致需要长停留时间(即，长接触时间)来捕获靶生物素结合蛋白。
扩散限制可通过将生物素分子结合到多孔片状基底诸如膜或非织造物来大幅度减轻。这可以例如通过选择具有可用于与生物素分子缀合的官能团的基底来实现。另选地，基底可经受化学活化以提供这些官能团。随后，生物素分子必须偶联到基底。这可以使用本领域众所周知的多种缀合/活化化学物质来完成，或者可通过使用本领域已知的“生物素化剂”来实现。另选方法是使合成或生物大分子(例如，蛋白、酶、抗体、抗原、核酸等)生物素化，然后将该生物素化大分子不可逆地附接到载体。然而，这些方法通常是涉及昂贵试剂的多步反应，并且不适合扩大或卷对卷处理。
发明内容
本发明提供了含生物素的单体、具有衍生自该含生物素的单体的单体单元的聚合物材料、含有该聚合物材料的制品、制备该制品的方法以及使用该制品的方法。该制品可例如用于亲和捕获生物素结合蛋白并将其与其他生物大分子分离。
在第一方面，提供了一种聚合物材料，基于聚合物材料中单体单元的总摩尔数计，该聚合物材料包含其量在1摩尔％至100摩尔％的范围内的衍生自式(I)的含生物素的单体的单体单元。
在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-或-NH-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。如果聚合物材料是均聚物并且Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子。
在第二方面，提供了一种制品。该制品包括基底和设置在该基底上的聚合物材料，其中聚合物材料在上文的第一方面有所描述。在大多数实施方案中，聚合物材料不可逆地附接到基底。
在第三方面，提供了一种制备制品的方法。该方法包括提供基底，并且形成可聚合组合物，基于可聚合组合物中单体单元的总摩尔数计，该可聚合组合物包含其量在1摩尔％至100摩尔％的范围内的式(I)的含生物素的单体。
在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-或-NH-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。该方法还包括使基底与可聚合组合物接触，并且使可聚合组合物聚合以形成聚合物材料。在许多实施方案中，聚合步骤导致聚合物材料不可逆地附接到基底。
在第四方面，提供了一种将生物素结合蛋白与其他生物材料分离的方法。该方法包括提供如第二方面所述的制品。该方法还包括使制品与包含生物素结合蛋白(包括生物素结合融合蛋白)和非生物素结合生物材料诸如生物大分子的混合物接触。该方法还包括将生物素结合蛋白结合到制品。
在第五方面，提供了一种式(I)的含生物素的单体。
在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。当Y等于-NH-(CO)-时，基团R2具有多于两个碳原子。
附图说明
图1A是未改性聚醚砜膜的制品的扫描电子显微图。
图1B是使用图1A的膜制备的比较例1的制品的扫描电子显微图。
图1C是使用图1A的膜制备的比较例2的制品的扫描电子显微图。
具体实施方式
本发明提供了含生物素的单体、由该含生物素的单体形成的聚合物材料、含有该聚合物材料的制品、制备该制品的方法以及使用该制品的方法。所述制品可用于例如亲和捕获生物素结合蛋白，包括生物素结合融合蛋白(即，与另一种生物材料诸如另一种生物大分子融合的生物素结合蛋白)。含有所捕获的生物素结合蛋白的制品还可用于亲和捕获各种含生物素的生物材料诸如生物素化蛋白。该制品也可用于例如亲和捕获生物素结合融合蛋白，其中该融合蛋白包含例如酶或抗体。
该制品包括基底和设置在该基底上的聚合物材料。聚合物材料通常不可逆地附接到基底，并且在许多实施方案中，接枝到基底。聚合物材料含有多个含生物素的单体单元。虽然含生物素的载体先前已被用于分离生物素结合蛋白，但生物素尚未存在于由含生物素的单体制备的聚合物材料中。含生物素的聚合物材料有利地具有多个含生物素的单体单元，所述单体单元可用于亲和捕获生物素结合蛋白(包括生物素结合融合蛋白)诸如抗生物素蛋白、链霉亲和素和tamavidin。
制品可以简单的一步方法制备。另外，包含在聚合物材料中的含生物素的单体单元在聚合物主链与含生物素的基团之间具有间隔基团，该间隔基团具有足够长度以确保与生物素结合蛋白的有效相互作用。在本领域中众所周知的是，生物素结合蛋白的生物素结合位点通常位于蛋白表面下方的口袋内。因此，载体与含生物素的基团之间需要间隔物以实现有效结合。另外，含生物素的聚合物材料可以是优化可能发生的亲和捕获量的共聚物材料。
术语“一个”、“一种”和“所述”可互换使用并且意指一个或多个。
术语“和/或”意指任一者或两者。例如，表述A和/或B表示单独的A、单独的B或A和B两者。
如本文所用，“生物素”是指式(1)的化合物
其中Q为氧或NH，并且R4为(杂)烷亚基。在一些实施方案中，R4为具有4个碳原子的烷亚基，并且式(1)的生物素具有式(1-1)。
如本文所用，术语“生物素基团”是指式(2)的化合物
其中Q为氧或NH，R4为(杂)烷亚基，并且星号(*)为化合物(例如，单体或聚合物)中与另一基团附接的位置。在一些实施方案中，式(2)的生物素基团具有式(2-1)。
如本文所用，术语“生物素结合蛋白”是指可与生物素基团形成强键的蛋白。生物素结合蛋白的示例包括但不限于抗生物素蛋白、链霉亲和素和tamavidin。生物素结合蛋白可包括融合蛋白，所述融合蛋白包含例如与另一种生物材料诸如生物大分子融合的抗生物素蛋白、链霉亲和素或tamavidin。在一些实施方案中，其他生物材料是抗体或酶。
如本文所用，术语“生物素化”是指具有一个或多个生物素基团的制品或化合物(包括各种生物学感兴趣的化合物)。
术语“生物材料”是指生物来源或生物学感兴趣的材料。生物材料可存在于自然界中或自然界中存在的材料的合成型式或变型中。生物材料包括但不限于各种生物大分子，诸如蛋白、核酸、碳水化合物、酶、抗体和抗原以及细胞碎片和细胞物质。
如本文所用，相对于聚合物材料和基底的术语“不可逆地结合”和“不可逆地附接”可互换使用，意指聚合物材料共价结合(例如，接枝)至基底或物理交联到基底上(或与基底缠结)，使得当含有聚合物材料的复合材料和基底在去离子水中浸泡至少30分钟时，聚合物材料保持牢固地附接到基底。
如本文所用，术语“聚合物”和“聚合物材料”可互换使用以指含有至少三个单体单元的混合物。聚合物材料可为均聚物、共聚物、三元共聚物等。术语“均聚物”用于指仅含有一种类型的单体单元的聚合物材料。术语“共聚物”用于指含有至少2个不同类型的单体单元的聚合物材料。
如本文所用，术语“单体单元”是指具有烯键式不饱和基团的单体的聚合产物。例如，式CH3-O-(CO)-CH＝CH2的单体甲基丙烯酸酯具有下式的单体单元
其中星号(*)为聚合物材料中与另一单体单元附接的位置。
术语“烷亚基”是指烷烃的二价基团，该烷烃为饱和烃。烷亚基可具有至多20个碳原子、至多16个碳原子、至多12个碳原子、至多10个碳原子、至多6个碳原子、或至多4个碳原子。烷亚基可为至少一个碳原子、至少2个碳原子、至少3个碳原子、或至少4个碳原子。烷亚基可为直链的、支链的、环状的或它们的组合。
术语“杂烷亚基”是指其中一个或多个碳原子被氧(即，氧基)、氮(即，-NR6-，其中R6为氢、烷基或芳基；通常R6为氢)或硫(即，硫基)替代的烷亚基。每个杂原子直接附接到两个碳原子。杂烷亚基可具有至多20个碳原子、至多16个碳原子、至多12个碳原子、至多10个碳原子、至多6个碳原子或至多4个碳原子，以及至多10个杂原子、至多8个杂原子、至多6个杂原子、至多4个杂原子或至多2个杂原子。在许多实施方案中，杂烷亚基具有式–[(CnH2n)-O-(CnH2n)]x-，其中变量n为2或3，并且变量x为1至10或更大、1至8、1至6、1至4、或1至3范围内的整数。(杂)烷亚基可为直链的、支链的、环状的或它们的组合。
单体
本发明提供了式(I)的含生物素的单体。
在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-或-NH-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。如果Y等于-NH-(CO)-，则基团R2具有多于两个碳原子。
在许多实施方案中，Q为氧，并且式(I)的单体具有式(I-A)。
式(I)或(I-A)中的基团R4为烷亚基或杂烷亚基。基团R4通常为烷亚基。在大多数实施方案中，R4为具有四个碳原子的烷亚基(-CH2CH2CH2CH2-)，并且式(I)的单体具有式(I-B)。
式(I-B)的单体通常具有式(I-B-1)
其中Q为氧。
式(I)、(I-A)、(I-B)和(I-B-1)中的基团R3为烷亚基或杂烷亚基。在许多实施方案中，R3为具有1至10个碳原子、2至10个碳原子、1至6个碳原子、2至6个碳原子、1至4个碳原子、或2至4个碳原子的烷亚基。在一些具体实施方案中，R3为亚乙基。
式(I)、(I-A)、(I-B)和(I-B-1)中的基团R2可为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。在一些实施方案中，R2为具有1至10个碳原子、2至10个碳原子、3至10个碳原子、1至6个碳原子、2至6个碳原子、3至6个碳原子、1至4个碳原子、或2至4个碳原子的烷亚基。烷亚基可以任选地被芳基取代。在烷亚基R2基团上取代的芳基通常为苯基，但是也可为具有6至12个碳原子或6至10个碳原子的其他芳基基团。在其他实施方案中，R2为具有2至10个碳原子、3至10个碳原子、2至6个碳原子、3至6个碳原子、或2至4个碳原子以及至多5个杂原子、至多4个杂原子、至多3个杂原子、至多2个杂原子、或具有一个杂原子的杂烷亚基。如果R2为杂烷亚基，杂原子通常为氧。如果Y为-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子，诸如3至10个碳原子。
式(I)、(I-A)、(I-B)和(I-B-1)中的基团Z通常为氧基(-O-)。
式(I)的含生物素的单体可以任何合适的方式制备。在一些实施方案中，式(3)的生物素烷基酯
通过在酸催化剂的存在下使式(1)的生物素与式(4)的醇反应来合成。
R5-OH
(4)
式(4)中的基团R5为烷基。烷基通常具有1至10个碳原子、1至6个碳原子、1至4个碳原子、或1至3个碳原子。在许多实施方案中，式(4)的醇为甲醇，式(1)的生物素化合物具有式(1-1)，并且式(3)的生物素烷基酯具有式(3-1)。
生物素烷基酯的制备在Sundberg等人，《美国化学会志》，第117卷，第12050-12057页(1995年)(Sundberg et al.,J.Am.Chem.Soc.,117,12050-12057(1995))中有所描述。式(3)的生物素烷基酯可以与烷亚基二胺诸如式(5)的二胺反应
H2N-R3-NH2
(5)
以形成式(6)的胺化合物。
式(5)和(6)中的基团R3与上文在式(I)中所述相同。在许多实施方案中，式(6)的化合物具有式(6-1)。
然后，式(6)或(6-1)的胺化合物可以与各种化合物反应以引入式CH2＝CHR1-(CO)-的(甲基)丙烯酰基基团，以形成式(I)的化合物。
在制备式(I)的化合物的一些实施方案中，式(6)或(6-1)的胺化合物与式(7)的烯基吖内酯反应以引入(甲基)丙烯酰基基团。
基团R1和R2与上文针对式(I)所述相同。式(7)的化合物的合适示例包括4,4-二甲基-2-乙烯基-4H-噁唑-5-酮(乙烯基二甲基吖内酯，VDM)、4,4-二甲基-2-异丙烯基-4H-噁唑-5-酮、4,4-二甲基-2-乙烯基-4,5-二氢-[1,3]噁嗪-6-酮、4,5-二甲基-2-乙烯基-4,5-二氢-[1,3]噁嗪-6-酮、4-甲基-4-苯基-2-乙烯基-4H-噁唑-5-酮等以及它们的组合。反应产物为式(I-C)的单体。
在许多实施方案中，基于合成过程中使用的初始生物素化合物，式(I-C)的单体具有式(I-C-1)。
在形成式(I-C)的单体单元的许多实施方案中，与式(6)的化合物反应的式(7)的烯基吖内酯为4,4-二甲基-2-乙烯基-4H-噁唑-5-酮(VDM)，并且所得的式(I-C)的化合物具有式(I-C-2)，其中R2为-C(CH3)2-。
基于合成过程中使用的初始生物素化合物，式(I-C-2)的单体通常具有式(I-C-3)。
在式(I-C-3)的一些更具体的实施方案中，基团R3为亚乙基，如式(I-C-4)的化合物所示。
其他含生物素的单体可通过式(6)的胺化合物与含异氰酸根的单体的反应来制备。含异氰酸酯的单体可具有式(8)。
OCN-R2-Z-(CO)-CR1＝CH2
(8)
基团R1、R2和Z与上文针对式(I)所定义的相同。式(8)的含异氰酸根的单体的示例包括(甲基)丙烯酸2-异氰酸根乙酯、(甲基)丙烯酸3-异氰酸根丙酯、(甲基)丙烯酸4-异氰酸根环己酯和(甲基)丙烯酸2-(2-异氰酸根乙氧基)乙酯。反应产物具有式(I-D)。
在许多实施方案中，基于合成过程中使用的初始生物素化合物，式(I-D)的单体具有式(I-D-1)或(I-D-2)。
在式(I-D)、(I-D-1)和(I-D-2)的一些具体实施方案中，基团R3为具有1至10个碳原子、2至10个碳原子、2至6个碳原子、或2至4个碳原子的烷亚基。基团R2为具有2至10个碳原子(例如，2至6个碳原子或2至4个碳原子)的烷亚基基团或式–[(CH2)n-O-(CH2)n]x-的杂烷亚基，其中变量n为2或3，并且变量x为1至10或更大、1至8、1至6、1至4、或1至3范围内的整数。
在式(I-D)的许多实施方案中，基团Z为-O-，并且单体具有式(I-D-1)。一些更具体的式(I-D-1)的化合物为式(I-D-3)、(I-D-4)或(I-D-5)的单体，其中R1为氢或甲基，其中R2分别为-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-或-CH2CH2-O-CH2CH2-，并且其中R3为亚乙基。
聚合物材料
本发明提供了通过使式(I)的含生物素的单体聚合而制备的聚合物材料。基于聚合物材料中单体单元的总摩尔数计，聚合物材料可包含1摩尔％至100摩尔％的衍生自式(I)的单体的单体单元。这等同于基于可聚合组合物中单体的总摩尔数计，用于形成聚合物材料的可聚合组合物包含1摩尔％至100摩尔％的式(I)的单体。基于可聚合组合物中单体的总摩尔数计，可聚合组合物中的式(I)的单体的量可为至少1摩尔％、至少2摩尔％、至少3摩尔％、至少4摩尔％、至少5摩尔％、至少10摩尔％、至少15摩尔％、至少20摩尔％、至少25摩尔％、至少30摩尔％、至少35摩尔％、至少40摩尔％、至少45摩尔％或至少50摩尔％，并且至多100摩尔％、至多99摩尔％、至多98摩尔％、至多95摩尔％、至多90摩尔％、至多80摩尔％、至多75摩尔％、至多70摩尔％、至多60摩尔％、至多50摩尔％、至多40摩尔％、至多30摩尔％、至多25摩尔％、至多20摩尔％或至多10摩尔％。
换句话说，以重量为基础，基于聚合物材料中单体单元的总重量计，聚合物材料可包含4重量％至100重量％的衍生自式(I)的单体的单体单元。这等同于基于可聚合组合物中单体的总重量计，用于形成聚合物材料的可聚合组合物包含4重量％至100重量％的式(I)的单体。如果含生物素的单体的量过低，则可能与生物素结合蛋白没有足够的结合。基于可聚合组合物中单体的总重量计，可聚合组合物中的式(I)的单体的量可为至少4重量％、至少5重量％、至少6重量％、至少8重量％、至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％、至少40重量％、至少45重量％或至少50重量％，并且至多100重量％、至多99重量％、至多95重量％、至多90重量％、至多80重量％、至多75重量％、至多70重量％、至多60重量％、至多50重量％、至多40重量％、至多30重量％、至多20重量％或至多10重量％。
如果聚合物材料是均聚物并且Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子。如果聚合物材料是共聚物并且如果Y等于-NH-(CO)，则R2可具有至少一个、至少2个或至少3个碳原子。
虽然聚合物材料可以是均聚物，但聚合物材料通常由可聚合组合物形成，所述可聚合组合物包含含有式(I)的含生物素的单体加上具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体和/或具有多个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体的单体混合物。烯键式不饱和基团可为乙烯基基团或式CH2＝CR1-(CO)-Z1-的含(甲基)丙烯酰基的基团，其中Z为-O-或-NR6-。基团R6为氢、烷基或芳基。在其中Z1等于-NR6的大多数实施方案中，基团R6等于氢。
当聚合物材料用于亲和力捕获目的时，通常选择具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体以增加可捕获的生物素结合蛋白的量。也就是说，聚合物材料中的亲水性第二单体单元可以使含生物素的官能团彼此分离，从而允许与捕获的生物素结合蛋白的相互作用增加。除了具有单个烯键式不饱和基团之外，亲水性第二单体通常含有非离子亲水性基团诸如羟基基团、伯酰氨基基团、仲酰氨基基团、叔酰氨基基团或醚基团(即，含有至少一个式-R-O-R-的烷亚基-氧基-烷亚基基团的基团，其中每个R为具有1至4个碳原子的烷亚基)。烷亚基-氧基-烷亚基基团的数目可为1至10或更大、1至8、1至6、1至4、或1至3。
示例性含羟基的第二单体包括但不限于：(甲基)丙烯酸羟烷基酯(例如，(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸3-羟丙酯和(甲基)丙烯酸4-羟丁酯)、羟烷基(甲基)丙烯酰胺(例如，2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺或3-羟丙基(甲基)丙烯酰胺)、乙氧基化(甲基)丙烯酸羟乙酯(例如，可以商品名CD570、CD571和CD572从美国宾夕法尼亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer(Exton,PA,USA))商购获得的单体)和芳氧基取代的(甲基)丙烯酸羟烷基酯(例如，(甲基)丙烯酸2-羟基-2-苯氧基丙酯)。
具有伯酰氨基基团的示例性第二单体包括(甲基)丙烯酰胺。具有仲酰氨基基团的示例性第二单体包括但不限于N-烷基(甲基)丙烯酰胺，诸如N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-叔辛基(甲基)丙烯酰胺或N-辛基(甲基)丙烯酰胺。具有叔酰氨基基团的示例性第二单体包括但不限于N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、(甲基)丙烯酰基吗啉和N,N-二烷基(甲基)丙烯酰胺，诸如N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二丙基(甲基)丙烯酰胺和N,N-二丁基(甲基)丙烯酰胺。
具有醚基团的示例性第二单体包括但不限于烷氧基化(甲基)丙烯酸烷基酯，诸如(甲基)丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯和(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯；以及聚(环氧烷烃)(甲基)丙烯酸酯，诸如聚(环氧乙烷)(甲基)丙烯酸酯和聚(环氧丙烷)(甲基)丙烯酸酯。聚(环氧烷烃)丙烯酸酯常常被称为聚(烷亚基二醇)(甲基)丙烯酸酯。这些第二单体可具有任何合适的端基，诸如羟基基团或烷氧基基团。例如，当端基为甲氧基基团时，单体可被称为甲氧基聚(乙二醇)(甲基)丙烯酸酯。
就摩尔数而言，基于可聚合组合物中单体材料的总摩尔数计，亲水性第二单体的量可以在0摩尔％至99摩尔％的范围内。该量可为至少0.1摩尔％、至少0.2摩尔％、至少0.5摩尔％、至少1摩尔％、至少2摩尔％、至少5摩尔％、至少10摩尔％、至少20摩尔％、至少25摩尔％、至少30摩尔％、至少40摩尔％、至少50摩尔％、至少60摩尔％、至少70摩尔％或至少75摩尔％，并且至多99摩尔％、至多98摩尔％、至多97摩尔％、至多96摩尔％、至多95摩尔％、至多90摩尔％、至多85摩尔％、至多80摩尔％、至多75摩尔％、至多70摩尔％、至多65摩尔％、至多60摩尔％、至多55摩尔％、至多50摩尔％或至多40摩尔％。
用于形成聚合物材料的可聚合组合物可任选地包含具有至少两个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体。示例性亲水性交联单体包括乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、N,N'-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、乙烯双丙烯酰胺、六亚甲基双丙烯酰胺、二丙烯酰基哌嗪、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯等。
所用的交联单体的量取决于聚合物材料的期望最终用途。如果聚合物材料的最终用途是作为亲和色谱颗粒(例如，珠粒)，则基于可聚合组合物中单体的总摩尔数计，交联单体的量可为至多99摩尔％。例如，该量可为至少0.01摩尔％、至少0.05摩尔％、至少0.1摩尔％、至少0.2摩尔％、至少0.5摩尔％、至少1摩尔％、至少2摩尔％、至少5摩尔％、至少10摩尔％、至少20摩尔％、至少25摩尔％、至少30摩尔％、至少40摩尔％、至少50摩尔％、至少60摩尔％、至少70摩尔％或至少75摩尔％，并且至多99摩尔％、至多98摩尔％、至多97摩尔％、至多96摩尔％、至多95摩尔％、至多90摩尔％、至多85摩尔％、至多80摩尔％、至多75摩尔％、至多70摩尔％、至多65摩尔％、至多60摩尔％、至多55摩尔％、至多50摩尔％或至多40摩尔％。
如果聚合物材料将被用作基底上的涂层，则基于可聚合组合物中单体的总摩尔数计，交联单体的量可以较小并且可以在例如至多20摩尔％、至多15摩尔％、至多10摩尔％或至多5摩尔％的范围内。当聚合物材料接枝到基底时，交联剂的量可以甚至更低，诸如至多5摩尔％、至多4摩尔％、至多2摩尔％、至多1摩尔％、至多0.5摩尔％或至多0.1摩尔％。在一些实施方案中，诸如当聚合物材料接枝到基底时，可聚合组合物中不存在交联单体。这些量均基于可聚合组合物中单体的总摩尔数计。
总体而言，可聚合组合物通常包含1摩尔％至100摩尔％的式(I)的单体和0摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体。这等同于基于可聚合组合物中单体的总摩尔数计，用于形成聚合物材料的可聚合组合物包含1摩尔％至100摩尔％的式(I)的单体和0摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体。在一些实施方案中，可聚合组合物包含1摩尔％至90摩尔％的式(I)的单体和10摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、1摩尔％至80摩尔％的式(I)的单体和20摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、1摩尔％至70摩尔％的式(I)的单体和30摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、1摩尔％至60摩尔％的式(I)的单体和40摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、或1摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体。
在一些示例中，可聚合组合物包含2摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至98摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、3摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至97摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、5摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至95摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、10摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至90摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、15摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至85摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、20摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至80摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、或25摩尔％至50摩尔％的式(I)的单体和50摩尔％至75摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体。在其他示例中，可聚合组合物包含1摩尔％至40摩尔％的式(I)的单体和60摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、5摩尔％至40摩尔％的式(I)的单体和60摩尔％至95摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、1摩尔％至30摩尔％的式(I)的单体和70摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、5摩尔％至30摩尔％的式(I)的单体和70摩尔％至95摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、1摩尔％至20摩尔％的式(I)的单体和80摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体、或1摩尔％至10摩尔％的式(I)的单体和90摩尔％至99摩尔％的亲水性第二单体和/或亲水性交联单体。在一些实施方案中，可聚合组合物中不存在交联单体。
除单体之外，可聚合组合物通常包含光引发剂(I型或II型)或热引发剂。合适的热引发剂的示例包括过氧化物诸如过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二月桂酰、过氧化环己烷、过氧化甲基乙基酮、氢过氧化物(例如叔丁基氢过氧化物和枯烯氢过氧化物)、过氧化二碳酸二环己酯、过苯甲酸叔丁酯；等等；以及它们的组合物。可商购获得的热引发剂的示例包括可以商品名VAZO(包括VAZO 67(2,2'-偶氮-双(2-甲基丁腈))、VAZO 64(2,2'-偶氮-双(异丁腈))和VAZO52(2,2'-偶氮-双(2,2-二甲基戊腈))得自美国特拉华州威尔明顿的杜邦精细化工公司(DuPont Specialty Chemical(Wilmington,DE))，以及以商品名LUCIDOL 70(过氧化苯甲酰)得自美国宾夕法尼亚州费城的北美埃尔夫阿托化学公司(ElfAtochem North America(Philadelphia,PA))的引发剂。
I型光引发剂通过形成两种自由基物质的α-裂解起作用。自由基物质中的至少一种引发单体的聚合。示例性I型光引发剂包括苯偶姻醚，诸如苯偶姻甲醚和苯偶姻异丙醚；取代的苯乙酮，诸如以IRGACURE651光引发剂(汽巴特殊化学品公司(Ciba SpecialtyChemicals))购得的2,2-二甲氧基苯乙酮、以ESACURE KB-1光引发剂(宾夕法尼亚州威彻斯特的沙多玛公司(Sartomer Co.,West Chester,PA))购得的2,2-二甲氧基-2-苯基-l-苯乙酮、以IRGACURE 2959(汽巴特殊化学品公司(Ciba Specialty Chemicals))购得的1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮以及二甲氧基羟基苯乙酮；取代的α-酮醇，诸如2-甲基-2-羟基苯丙酮；芳香族磺酰氯，诸如2-萘-磺酰氯；光敏肟，诸如1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基-羰基)肟；等等；以及它们的组合物。这些中特别优选的是取代的苯乙酮，(尤其是1-[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮，IRGACURE 2959，由于其水中溶解度)。另一种可用的可聚合光引发剂为2-乙烯基-4,4-二甲基吖内酯和IRGACURE2959的1:1加合物，该加合物可基本上如美国专利5,506,279(Babu等人)的实施例1中所述进行制备。
其他可用的光引发剂包括夺氢(类型II)光引发剂，如二苯甲酮、4-(3-磺丙基氧)二苯酮钠盐、米氏酮、苯偶酰、蒽醌、5,12-萘并萘醌、醋蒽醌(aceanthracenequinone)、苯甲(A)蒽-7,12-二酮、1,4-屈醌、6,13-并五苯醌、5,7,12,14-并五苯四酮、9-芴酮、蒽酮、氧杂蒽酮、噻吨酮、2-(3-磺丙基氧)噻吨-9-酮、吖啶酮、二苯并环庚酮、苯乙酮、色酮等以及它们的组合。
引发剂可以能有效地引发单体的自由基聚合的量使用。此量将根据例如所使用的引发剂的类型和聚合条件而变化。基于可聚合组合物中单体的总重量计，引发剂通常可以0.01重量％至5重量％范围内的量使用。该量可为至少0.01重量％、至少0.05重量％、至少0.1重量％、至少0.2重量％、至少0.5重量％、至少1重量％，并且至多5重量％、至多3重量％或至多2重量％。
可聚合组合物中通常包含溶剂。可为水、有机溶剂或水/有机溶剂混合物的溶剂被选择为使得其可以基本上溶解(或就乳液或悬浮聚合而言，分散或悬浮)可聚合组合物中的单体和引发剂。然而，溶剂不应当对在制备制品的方法中可聚合组合物所靠近定位的任何基底产生负面影响(例如，降低基底的柔性或孔隙率)。
在多个实施方案中，溶剂可为水或水/水混溶性有机溶剂的混合物。水与有机溶剂的比率可以是广泛变化的，具体取决于单体溶解度和被选择用于制备制品的任何基底。对于一些单体和/或一些基底，比率通常大于1:1(体积/体积)水:有机溶剂。在一些可聚合组合物中，比率大于3:1、大于5:1、大于6:1或大于7:1。对于其他单体，可使用更大比例的有机溶剂(甚至高达100％)，诸如当有机溶剂为醇时。任何此类水混溶性有机溶剂优选地不具有将延迟聚合反应的基团。在一些实施方案中，水混溶性有机溶剂可为含有质子基团的有机液体，诸如具有1至4个碳原子的低级醇、具有2至6个碳原子的低级二醇以及具有3至6个碳原子和1至2个醚键的低级二醇醚。在一些实施方案中，可以使用高级二醇，诸如聚(乙二醇)。可使用的含有质子基团的水混溶性有机溶剂的具体示例包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙二醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、丙氧基乙醇、丁氧基乙醇、甲基卡必醇、乙基卡必醇等以及它们的组合。
在其他实施方案中，可使用非质子水混溶性有机溶剂。此类溶剂包括脂族酯(例如，甲氧基乙基乙酸酯、乙氧基乙基乙酸酯、丙氧基乙基乙酸酯、丁氧基乙基乙酸酯和三乙基磷酸酯)、酮(例如，丙酮、甲基乙基酮和甲基丙基酮)，和亚砜(例如，二甲基亚砜)。然而，必须小心，因为这些溶剂可溶解或损坏某些基底。对于一些基底，水与非质子有机溶剂的比率通常大于3:1(体积/体积)水:有机溶剂。
溶剂中的单体浓度可以是变化的，具体取决于多种因素，包括但不限于所用的单体的结构、期望的聚合程度、单体的反应性、基底的组成以及所选择的溶剂。通常，溶剂中的单体浓度可以在0.1重量％至60重量％的范围内。例如，基于溶剂的总重量中的单体的总重量计，溶剂中的单体浓度可为至少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％、至少10重量％或至少20重量％，并且至多60重量％、至多50重量％、至多40重量％、至多30重量％或至多20重量％。
水性单体混合物可以在非极性不混溶性有机溶剂中，任选地在添加的成孔剂的存在下作为悬浮液或分散体聚合，以制备含有衍生自式(I)的单体的单体单元的交联多孔颗粒。此类方法是熟知的并在例如美国专利7,098,253(Rasmussen等人)、7,674,835(Rasmussen等人)、7,647,836(Rasmussen等人)和7,683,100(Rasmussen等人)中有所描述。
制品
如果需要，聚合反应可在基底的存在下进行，以形成包括承载所得聚合物材料的基底的制品。例如，可聚合组合物可被吸收或涂覆(或以其他方式沉积)在基底上以形成经处理的基底。术语“经处理的基底”是指吸收或涂覆可聚合组合物之后的基底。然后使经处理的基底经受将导致可聚合组合物聚合的条件。
也就是说，提供了一种制品，该制品包括基底和设置在基底上的聚合物材料，其中聚合物材料与上述相同。在许多实施方案中，聚合物材料不可逆地结合到基底。
基底可呈任何期望的形式，诸如颗粒(例如，珠粒)、纤维、膜、网、薄膜、海绵或片材。合适的基底可为有机的、无机的或它们的组合。在许多实施方案中，基底为聚合物基底。基底通常被选择为多孔的。示例性基底可呈多孔颗粒、多孔薄膜、多孔非织造纤维网、多孔织造纤维网、多孔海绵、多孔纤维等以及它们的组合的形式。在许多实施方案中，优选的基底包括多孔薄膜(更优选地，多孔聚合物薄膜)及其组合。
在许多实施方案中，诸如当基底为多孔薄膜时，在接触可聚合组合物之前，在吸收或涂覆可聚合组合物之后，并且在使可聚合组合物反应以形成聚合物材料之后，基底是柔性的。如本文所用，术语“柔性”是指基底和/或制品可经历弯曲半径为5毫米或更小、2毫米或更小、或1毫米或更小的卷起动作，而没有失效或可见缺陷，诸如分层、开裂、裂纹或断裂。
聚合物基底可由任何合适的热塑性聚合物材料形成。合适的热塑性聚合物材料包括例如聚烯烃、聚(异戊二烯)、聚(丁二烯)、氟化聚合物、氯化聚合物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚、聚(醚砜)、聚(砜)、聚(乙酸乙烯酯)、聚酯如聚(乳酸)、乙酸乙烯酯的共聚物如聚(乙烯)-共-聚(乙烯醇)、聚(磷腈)、聚(乙烯酯)、聚(乙烯醚)、聚(乙烯醇)、聚(碳酸酯)等以及它们的组合。
在一些实施方案中，热塑性聚合物可进行表面处理(诸如通过等离子体放电或通过使用底漆)以向基底表面提供合适功能性。表面处理可提供可通过可聚合组合物改善润湿的官能团，诸如羟基基团。一种此类可用的等离子处理在美国专利7,125,603(David等人)中有所描述。
合适的聚烯烃包括聚(乙烯)、聚(丙烯)、聚(1-丁烯)、乙烯和丙烯的共聚物、α烯烃共聚物(诸如乙烯或丙烯与1-丁烯、1-己烯、1-辛烯和1-癸烯的共聚物)、聚(乙烯-共-1-丁烯)、聚(乙烯-共-1-丁烯-共-1-己烯)等以及它们的组合。
合适的氟化聚合物包括聚(乙烯基氟化物)、聚(偏二氟乙烯)、偏二氟乙烯的共聚物(诸如聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯))、三氟氯乙烯的共聚物(诸如聚(乙烯-共-三氟氯乙烯))等以及它们的组合。
合适的聚酰胺包括聚(亚氨基己二酰亚氨基六亚甲基)、聚(亚氨基己二酰亚氨基十亚甲基)、聚己内酰胺等以及它们的组合。合适的聚酰亚胺包括聚(均苯四酰亚胺)等，以及它们的组合。
合适的聚(醚砜)包括聚(二苯基醚砜)、聚(二苯砜-共-氧化二亚苯基砜)等以及它们的组合。在一些实施方案中，包含聚(醚砜)的基底是优选的，因为可制备具有大容量以亲和捕获生物素结合蛋白或其他类型的生物素结合生物材料的制品。
合适的乙酸乙烯酯的共聚物包括聚(乙烯-共-乙酸乙烯酯)、其中乙酸酯基团中的至少一些已被水解以提供多种聚(乙烯醇)的那些共聚物等以及它们的组合。
基底可为例如微孔膜，诸如热致相分离(TIPS)膜。通常通过形成热塑性材料和具有超出该热塑性材料的熔点的第二材料的溶液来制备TIPS膜。当冷却时，该热塑性材料结晶并与该第二材料发生相分离。经常拉伸结晶的材料。任选地在拉伸之前或之后去除第二材料。大孔膜还描述于美国专利4,539,256(Shipman)、4,726,989(Mrozinski)、4,867,881(Kinzer)、5,120,594(Mrozinski)、5,260,360(Mrozinski)和5,962,544(Waller,Jr.)中。一些示例性的TIPS膜包含聚(偏二氟乙烯)(PVDF)、聚烯烃诸如聚(乙烯)或聚(丙烯)、含乙烯基的聚合物或共聚物诸如乙烯-乙烯基醇共聚物、以及含丁二烯的聚合物或共聚物、和含丙烯酸酯的聚合物或共聚物。对于一些应用，包含PVDF的TIPS膜可为特别所需的。包含PVDF的TIPS膜还描述于美国专利7,338,692(Smith等人)中。
在许多实施方案中，基底为多孔的并且具有通常大于0.1微米或0.2微米的平均孔径，以便最小化尺寸排阻分离、最小化扩散约束并最大化表面积。孔径可以在0.1微米至10微米的范围内、0.2微米至10微米的范围内、0.5微米至10微米的范围内、1微米至10微米的范围内、0.1微米至5微米的范围内、0.5微米至5微米的范围内、或1微米至5微米的范围内。优选地，在用可聚合组合物处理并且使可聚合组合物聚合以形成聚合物材料之后，基底保持多孔。
在一个示例性实施方案中，基底可包含尼龙微孔膜或片材(例如，微孔薄膜)，诸如美国专利6,056,529(Meyering等人)、6,267,916(Meyering等人)、6,413,070(Meyering等人)、6,776,940(Meyering等人)、3,876,738(Marinaccio等人)、3,928,517(Knight等人)、4,707,265(Barnes,Jr.等人)和5,458,782(Hou等人)中所述的那些。
在其他实施方案中，基底可为非织造纤维网，其可包括通过任何众所周知的用于制备非织造纤维网的方法制造的非织造纤维网。如本文所用，术语“非织造纤维网”是指这样的织物，该织物具有以毡状方式随机和/或单向插入的单纤维或细丝的结构。
例如，可通过湿法成网技术、梳理成网技术、气纺技术、射流喷网技术、纺粘技术或熔喷技术或它们的组合制备该纤维非织造网。纺粘纤维通常为小直径纤维，它们是通过经由喷丝头的多个细小的、通常为圆形的毛细管将熔融的热塑性聚合物以细丝形式挤出而形成的，其中挤出的纤维的直径迅速减小。熔喷纤维通常通过经由多个细小的、通常圆形的模头毛细管将熔融的热塑性材料以熔融的线或细丝挤出到高速的通常被加热的气体(例如空气)流中而形成，该气体流使熔融的热塑性材料的细丝细化以减小它们的直径。此后，熔喷纤维由高速气流运送并沉积在收集面上，以形成随机分散的熔喷纤维网。任何非织造纤维网均可由单一类型的纤维或在热塑性聚合物的类型和/或厚度方面不同的两种或更多种纤维制成。可用的非织造纤维网的制造方法的更多细节已描述于Wente的“超细热塑性纤维”，《工业与工程化学》，第48卷，第1342页，1956年(“Superfine Thermoplastic Fibers,”48Indus.Eng.Chem.1342(1956))以及Wente等人的“超细有机纤维的制造”，《美国海军研究实验室第4364号报告》，1954年(“Manufacture of Superfine Organic Fibers,”NavalResearch Laboratories Report No.4364(1954))中。
在另一方面，本发明提供了一种形成制品的方法。该方法包括提供基底，形成如上文在第一方面所述的包含式(I)的单体的可聚合组合物，使基底与可聚合组合物接触，并且在基底的存在下使可聚合组合物聚合。在许多实施方案中，所得聚合物材料不可逆地结合到基底(例如，共价键合到基底或与基底缠结，使得其无法分离)。在一些实施方案中，聚合物材料接枝到基底。
聚合组合物通常不含将溶解基底、将不利地影响基底的柔性或将不利地影响基底的孔隙率的有机溶剂。在许多实施方案中，溶剂为水或上述适于可聚合组合物的反应的水/水混溶性有机溶剂混合物。
为了形成制品，使基底与可聚合组合物接触。可使用常规技术使基底吸收或涂覆可聚合组合物，所述常规技术诸如例如浸涂、辊涂、喷涂、刮涂、凹面涂布、挤出、模涂等。在用可聚合组合物处理基底之后，期望从可聚合组合物中去除任何过量的流体。当将在非织造纤维网(例如，非织造膜)或泡沫材料的表面上形成聚合物材料的薄涂层时，这种去除过程可能是特别期望的。过量的流体可例如通过使经处理的基底通过在两个辊(例如，橡胶辊或经橡胶涂覆的辊)之间形成的辊隙来去除，从而通过施加真空以去除挥发性材料，或通过用诸如纸、毛巾布等吸收介质吸取经处理的基底，从而挤压基底。
然后可以使涂覆或吸收有可聚合组合物的经处理的基底经受活化能量以使单体聚合并且/或者将单体接枝到基底上。活化能量在溶液中(通过裂解I型光引发剂分子中的至少一些以形成自由基)或基底表面上(通过激发II型光引发剂分子，其然后从基底提取原子)产生自由基。I型光引发剂通常当在基底上制备交联涂层时使用，而II型光引发剂通常在接枝到基底时使用。电子束或γ辐照也可用于提供在溶液中或基底表面上产生自由基所需的活化能量(在这些情况下，添加光引发剂不是必需的)。然后自由基在溶液中或在通过接收活化能量形成的基底的表面自由基位点处开始引发单体的聚合。
活化能量可以通过本领域已知的方法提供，诸如通过接收紫外线辐射、电子束辐射或γ辐射。进行辐照的条件(诸如辐射强度和时间)可根据所用的基底的类型、施加到基底的单体的量、辐照类型等而有所不同。
可使用常规紫外线(UV)辐射来施加辐射，诸如可由准分子灯或另一类型的UV发射灯或LED装置提供。辐照通常使用强度在100瓦/英寸至700瓦/英寸(“W/in”)的范围内、优选地在400W/in至600W/in范围内的UV灯进行0.1秒至15分钟或更长，其中UV灯与基底之间的距离为2厘米至30厘米。
电子束聚合和/或接枝可以使用可商购获得的电子束加速器来完成，诸如以商品名ELECTOCURTAIN CB 175获得的那些(美国马萨诸塞州威尔明顿的能量科学公司(EnergySciences,Inc.,Wilmington,Ma.))。在150千伏特至300千伏特范围内工作的加速器是可接受的。可调整此类系统上的电子束电流，通常为1毫安至10毫安，以获得期望剂量的电离辐射。一般来讲，期望用约1兆拉德至16兆拉德、更优选地2兆拉德至8兆拉德的剂量辐照经涂覆的基底。特别是当使用较低剂量时，期望清除可聚合溶液中的氧(通过将氮气鼓泡通过溶液)。最大剂量将为基底的劣化开始的剂量。
有利地，经处理的基底在低氧环境或非氧化环境中经受活化能量，诸如通过将经处理的基底置于反应容器中或者使经处理的基底通过反应室，在单体的能量活化之前，已清除所述反应室中的空气。可通过用惰性气体诸如氩气或氮气进行清除来清除此类反应容器或反应室中的空气。这是期望的，因为大气氧可通过与由基底表面上的自由基形成基团形成的表面自由基位点组合而充当反应终止剂，并且由此减少可用于单体的初始化位点的数量。在许多情况下，可通过将经处理的基底定位在两片热塑性聚合物膜诸如聚酯或聚烯烃膜之间来使大气氧接触最小化。辐照期间的温度并非关键，并且可以在室温下进行。
尽管出于溶剂挥发性的原因，热方法不是优选的，但是经处理的基底的热聚合或固化是可能的。对于热固化，使用任何合适的反应容器。对于分批聚合，经喷涂的纤维网可以在空气或惰性气氛中的烘箱中并且任选地在真空下固化。就连续方法而言，可以使纤维网通过干燥器诸如红外(“IR”)干燥器、通过空气等。聚合温度可根据基底的厚度、单体的浓度、所用的溶剂的类型以及共混物中使用的热引发剂的类型和量而变化。聚合通常在0℃至150℃的范围内，并且优选地在10℃至100℃的范围内，并且更优选地在20℃至50℃的范围内。聚合时间取决于聚合温度和引发剂的类型，但通常为若干秒至2小时，并且优选地若干秒至10分钟。
关于制品的制备的更多细节提供于以下参考文献中。例如，美国专利9,616,394(Bothof等人)描述了在II型光引发剂的存在下单体的自由基聚合和与基底表面接枝。国际专利申请公布WO 2014/052215(Rasmussen等人)描述了交联聚合物材料的形成，该交联聚合物材料被自由基聚合并且接枝到包括交联共聚物层的基底。可聚合组合物含有含光引发剂的单体单元。此外，美国专利申请公布2012/0252091A1(Rasmussen等人)描述了自由基聚合和接枝到具有交联聚合物底漆层的基底。美国专利申请公布2011/0100916A1(Shannon等人)描述了用于自由基聚合和接枝到多孔颗粒的示例性方法。
辐照后，如果需要，可以任选地洗涤所得制品以去除未聚合的单体、未交联聚合物和/或未接枝聚合物。在辐照和任选的洗涤之后，可以将其上具有不可逆地结合的共聚物的基底进行干燥以通过鼓风烘箱、红外灯等方式去除任何剩余的溶剂。
在聚合、洗涤和干燥过程之后，基底的典型总重量增益通常可以在0.5重量％至30重量％的范围内。该量可为至少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％，并且至多30重量％、至多25重量％、至多20重量％、至多15重量％或至多10重量％。聚合物材料通常不可逆地附接到基底。对于亲和捕获，聚合物材料通常接枝到基底。如果需要，可单独进行聚合反应，然后将所得聚合物涂覆(任选地在合适的交联剂的存在下)或接枝或以其他方式施加到基底，但这通常不太优选。
具有侧接含生物素基团的聚合物材料可以改变基底的初始性质。制品可以保留初始基底的许多优点(例如，机械和热稳定性、孔隙率等)，但是侧接生物素基团可以与生物素结合蛋白或其他生物素结合生物材料相互作用并结合。制品还可包括常规部件，诸如外壳、保持器、适配器等以及它们的组合。
如果需要，可通过使用多个堆叠的或分层的官能化基底(例如，官能化多孔膜)作为过滤元件来改善结合和亲和捕获的效率。因此，过滤元件可包括一层或多层的官能化基底。过滤元件的单个层可为相同的或不同的。层的孔隙率、接枝度等可以是变化的。过滤元件还可以包括上游预过滤层和/或下游支撑层。根据需要，各个层可为平面的或折叠的。
合适的预过滤器和支撑层材料的示例包括聚丙烯、聚酯、聚酰胺、树脂粘合的或无粘合剂的纤维(例如玻璃纤维)以及其他合成材料(织造和非织造羊毛结构)的任何合适的多孔膜；烧结的材料，例如聚烯烃、金属和陶瓷；纱线；专用滤纸(例如，纤维、纤维素、聚烯烃和粘合剂的混合物)；聚合物膜；等等；以及它们的组合物。
可用制品通常包括具有一个或多个上述过滤元件的滤筒、具有一个或多个上述过滤元件和过滤器外壳的过滤器组件等。其他可用的制品可以是样品容器阵列(例如96孔板)的形式，其中每个容器包括具有接触表面(例如，上游或上表面)的过滤元件。
包括具有不可逆地附接的含侧接生物素基团的聚合物材料的基底的制品可用于将生物素结合蛋白与其他蛋白或生物材料进行分离。也就是说，分离方法包括使制品与包含生物素结合蛋白和非生物素结合生物材料的混合物接触。生物素结合蛋白通过结合到聚合物材料的侧接生物素基团而分离。
例如，可以用过量的生物素结合蛋白溶液处理制品，以便通过与侧接生物素基团相互作用来将生物素结合蛋白固定到制品。由于大多数生物素结合蛋白具有多个生物素结合位点，因此不与制品的生物素基团结合的额外位点可用于捕获生物素化生物大分子以进行分析、检测、去除或其他应用。
最近，已制备与其他生物材料结合的生物素结合蛋白的融合蛋白。例如，所述其他生物材料可以是另一种蛋白(例如，蛋白A)、酶或抗体。已建议将这些融合蛋白用于标记蛋白，作为诊断标志物，用于亲和分离，用于靶向特异性细胞如癌细胞，或作为用于检测诸如ELISA测定中的固定方式。
本发明提供了各种实施方案，包括含生物素的单体、由该含生物素的单体形成的聚合物材料、含有该聚合物材料的制品、制备该制品的方法以及使用该制品的方法。
实施方案1A为一种聚合物材料，该聚合物材料含有衍生自式(I)的含生物素的单体的单体单元
所述单体单元的量基于所述聚合物材料中单体单元的总摩尔数计在1摩尔％至100摩尔％的范围内。在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-或-NH-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。如果聚合物材料是均聚物并且Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子。
实施方案2A为根据实施方案1A所述的聚合物材料，其中聚合物材料包含1摩尔％至100摩尔％的衍生自式(I)的单体的单体单元和0摩尔％至99摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体的单体单元。摩尔％量基于聚合物材料中单体单元的总摩尔数计。
实施方案3A为根据2A所述的聚合物材料，其中聚合物材料包含1摩尔％至50摩尔％的衍生自式(I)的单体的单体单元和50摩尔％至99摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体的单体单元。摩尔％量基于聚合物材料中单体单元的总摩尔数计。
实施方案4A为根据2A或3A所述的聚合物材料，其中聚合物材料包含5摩尔％至50摩尔％的衍生自式(I)的单体的单体单元和50摩尔％至95摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体的单体单元。摩尔％量基于聚合物材料中单体单元的总摩尔数计。
实施方案5A为根据实施方案2A或3A所述的聚合物材料，其中亲水性第二单体具有选自羟基基团、伯酰氨基基团、仲酰氨基基团、叔酰氨基基团或醚基团的亲水性基团。
实施方案6A为根据实施方案1A至5A中任一项所述的聚合物材料，其中式(I)的单体具有式(I-B-1)。
实施方案7A为根据实施方案1A至6A中任一项所述的聚合物材料，其中式(I)的单体具有式(I-C-3)
实施方案8A为根据实施方案1A至6A中任一项所述的聚合物材料，其中式(I)的单体具有式(I-D-1)或式(I-D-2)。
实施方案9A为根据实施方案8A所述的聚合物材料，其中式(I)的单体具有式(I-D-1)。
实施方案10A为根据实施方案9A所述的聚合物材料，其中式(I-D-1)的单体具有式(I-D-3)、式(I-D-4)或式(I-D-5)。
/>
实施方案1B为一种制品，该制品包括基底和设置在基底上的聚合物材料。聚合物材料含有衍生自式(I)的含生物素的单体的单体单元
所述单体单元的量基于所述聚合物材料中单体单元的总摩尔数计在1摩尔％至100摩尔％的范围内。在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-或-NH-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。
实施方案2B为根据实施方案1B所述的制品，其中基底为多孔的。
实施方案3B为根据实施方案1B或2B所述的制品，其中聚合物材料不可逆地附接到基底。
实施方案4B为根据实施方案1B至3B中任一项所述的制品，其中聚合物材料接枝到基底的表面。
实施方案5B为根据实施方案1B至4B中任一项所述的制品，其中聚合物材料为根据实施方案2A至10A中任一项所述的聚合物材料。
实施方案6B为根据实施方案1B至5B中任一项所述的制品，其中基底为膜并且制品为柔性的。
实施方案1C为一种制备制品的方法。该方法包括提供基底，并且形成含有式(I)的单体的可聚合组合物
该单体的量基于可聚合组合物中单体单元的总摩尔数计在1摩尔％至100摩尔％的范围内。在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-或-NH-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。该方法还包括使基底与可聚合组合物接触，并且使可聚合组合物聚合以形成聚合物材料。在许多实施方案中，聚合步骤导致聚合物材料不可逆地附接到基底。
实施方案2C为根据实施方案1C所述的方法，其中聚合步骤导致聚合物材料不可逆地附接到基底。
实施方案3C为根据实施方案1C或2C所述的方法，其中聚合步骤导致聚合物材料接枝到基底。
实施方案4C为根据实施方案1C至3C中任一项所述的方法，其中基底为多孔的。
实施方案5C为根据实施方案1C至4C中任一项所述的方法，其中基底为聚(醚砜)。
实施方案6C为根据实施方案1C至5C中任一项所述的方法，其中可聚合组合物包含溶剂，该溶剂为水或水/水混溶性有机溶剂混合物，其中水与水混溶性有机溶剂的体积比大于1:1。
实施方案7C为根据实施方案1C至6C中任一项所述的方法，其中式(I)的单体具有式(I-B-1)。
实施方案8C为根据实施方案1C至7C中任一项所述的方法，其中式(I)的单体具有式(I-C-3)
实施方案9C为根据实施方案1C至7C中任一项所述的方法，其中式(I)的单体具有式(I-D-1)或(I-D-2)。
实施方案10C为根据实施方案9C所述的方法，其中式(I)的单体具有式(I-D-1)。
实施方案11C为根据实施方案10C所述的方法，其中式(I-D-1)的单体具有式(I-D-3)、式(I-D-4)或式(I-D-5)。
/>
实施方案12C为根据实施方案1C至11C中任一项所述的方法，其中基底为膜并且制品为柔性的。
实施方案1D为一种将生物素结合蛋白与其他蛋白分离的方法。该方法包括提供如实施方案1B所述的制品。该方法还包括使制品与包含生物素结合蛋白和非生物素结合生物材料的混合物接触。该方法包括将生物素结合蛋白结合到制品。
实施方案1E为提供式(I)的含生物素的单体。
在式(I)中，基团Q为氧或NH，基团X为-(CO)-O-或-(CO)-NH-，基团Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-，并且基团Z为-O-。基团R1为氢或甲基，并且基团R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基。每个基团R3和R4独立地为(杂)烷亚基。如果Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子。
实施方案2E为根据实施方案1E所述的单体，其中式(I)的单体具有式(I-D-1)。
实施方案3E为根据实施方案2E所述的单体，其中式(I)的单体具有式(I-D-3)、式(I-D-4)或式(I-D-5)。
实施例
材料
生物素购自印度孟买的A.S.Joshi公司(A.S.Joshi Company,Mumbai,India)。
4,4-二甲基-2-乙烯基-4H-噁唑-5-酮(乙烯基二甲基吖内酯，VDM，CAS号29513-26-6)购自美国新泽西州普林斯顿的SNPE公司(SNPE Incorporated,Princeton,NJ)。
甲基丙烯酸2-异氰酸根乙酯(IEM)以商品名Karenz MOI购自日本福岛的昭和电工株式会社(Showa Denko,Fukushima,Japan)。
丙烯酸2-异氰酸根乙酯(IEA)以商品名Karenz AOI购自日本福岛的昭和电工株式会社。
甲基丙烯酸2-(2-异氰酸根乙氧基)乙酯(IEM-EG)以商品名Karenz MOI-EG购自日本福岛的昭和电工株式会社。
4-(3-磺基丙氧基)二苯甲酮钠盐(S-BP)光引发剂如美国专利号10,039,856(Rasmussen等人)中所述制备。
生物素甲酯如Sundberg,S.A.等人，《美国化学会志》，1995年，第117卷，第12050-12057页(Sundberg,S.A.,et al,Journal of the American Chemical Society,1995,117,12050-12057)所述制备。
N-(2-氨基乙基)生物素酰胺如Tao,L.等人，《化学通讯》，2007年，第3441-3443页(Tao,L.,et al.,Chemical Communications,2007,3441-3443)所述由生物素甲酯和乙二胺制备。
二甲基丙烯酰胺(DMA)、丙烯酰胺、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)和苯醌购自美国威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,Milwaukee,WI)，并且按原样使用。
单体制备
单体实施例1(单体A)：N-(2-(2-丙烯酰氨基-2-甲基丙酰氨基)乙基)-5-(2-氧代 六氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑-4-基)戊酰胺
在磁力搅拌下，将N-(2-氨基乙基)生物素酰胺(2.70克)溶解于去离子水(13.3mL)中。将经搅拌的混合物在冰水浴中冷却5分钟。通过注射器添加4,4-二甲基-2-乙烯基-4H-噁唑-5-酮(VDM)(1.39g)。继续搅拌30分钟，然后从冰浴中取出反应混合物。通过1H NMR进行的反应分析确认形成单体A(23.5重量％水溶液)。1H-NMR(500MHz,D2O)δ1.24&1.28(m&s,8H),1.44(m,4H),2.06(t,2H),2.59(d,1H),2.81(dd,1H),3.14(m,4H),4.23(m,1H)4.42(m,1H),5.58(m,1H),6.01(m,1H),6.09(m,1H)。
单体制备例1(单体B)：N-(1-((2-羟乙基)氨基)-2-甲基-1-氧代丙-2-基)丙烯酰 胺
将4,4-二甲基-2-乙烯基-4H-噁唑-5-酮(乙烯基二甲基吖内酯(VDM)(58.38g，0.42摩尔)溶解于配备有顶置式搅拌器的圆底烧瓶中的叔丁基甲基醚(250mL)中。将乙醇胺(24.4g，0.4摩尔)逐滴添加到搅拌溶液中。反应产物以无色固体形式分离并且通过过滤分离。从丙酮中重结晶提供了单体B。1H-NMR(500MHz,D2O)δ1.29(s,6H),3.14(t,2H),3.43(t,2H),5.57(d,1H),6.01(d,1H),6.08(dd,1H)。制备10重量％的去离子水溶液，用于涂层实验。
单体实施例2(单体C)：甲基丙烯酸2-(3-(2-(5-(2-氧代六氢-1H-噻吩并[3,4-d] 咪唑-4-基)戊酰氨基)乙基)脲基)乙酯的制备
可重复单体A制备的过程，不同的是使用甲基丙烯酸2-异氰酸根乙酯(IEM)代替VDM来制备单体C。单体C的水溶液可用于根据实施例1-7的一般过程制备官能化膜。
单体实施例3(单体D)：丙烯酸2-(3-(2-(5-(2-氧代六氢-1H-噻吩并[3,4-d]咪唑- 4-基)戊酰氨基)乙基)脲基)乙酯
可重复单体A的过程，不同的是使用丙烯酸2-异氰酸根乙酯(IEA)代替VDM来制备单体D。单体D的水溶液可用于根据实施例1-7的一般过程制备官能化膜。
单体实施例4(单体E)：甲基丙烯酸7,12-二氧代-16-(2-氧代六氢-1H-噻吩并[3, 4-d]咪唑-4-基)-3-氧杂-6,8,11-三氮杂十六烷基酯
可重复用于制备单体A的过程，不同的是使用甲基丙烯酸2-(2-异氰酸根乙氧基)乙酯(IEM-EG)代替VDM来制备单体E。单体E的水溶液可用于根据实施例1-7的一般过程制备官能化膜。
制品制备
实施例1A至1E：由包含单体A和DMA的可聚合组合物制备生物素官能化尼龙膜
在具有不同的单体A和二甲基丙烯酰胺(DMA)单体摩尔比的含有4-(3-磺基丙氧基)二苯甲酮钠盐(S-BP)光引发剂(125微升的0.10g/mL去离子水溶液)的去离子水中制备涂料溶液(5g总质量)，如表1中针对实施例1A至1E所示。每种涂料溶液的总单体浓度为0.75M。
对于每种涂料溶液，将聚酰胺膜(9cm×12cm；尼龙66，单增强层三区膜，标称孔径为1.8微米，#080ZN，购自美国康涅狄格州梅里第恩的3M分离和纯化科学分公司(3MSeparation and Purification Science Division,Meridan,CT))置于一片透光聚酯膜(约0.25mm厚)上，并且将约4.5mL涂料溶液移取到膜的顶部表面上。使涂料溶液浸入膜内约1分钟，然后将第二片聚酯膜置于该基底的顶部上。用2.28kg圆柱砝码在所得的三层夹心结构的顶部上辊压，以挤出过量的涂料溶液。通过使用紫外置物台(美国明尼苏达州奥克代尔的经典制造公司(Classic Manufacturing,Inc.,Oakdale,MN))辐照夹心结构来进行紫外线(UV)引发的接枝，该紫外置物台配备有18个灯泡[Sylvania RG2 40W F40/350BL/ECO，10个灯泡位于膜上方并且8个灯泡位于膜下方，1.17米(46英寸)长，中心间距5.1cm(2英寸)]，并且辐照时间为15分钟。将夹置的膜置于玻璃板上，在辐照期间灯泡到膜的距离为3.5cm。在辐照时间结束时，除去聚酯片，并且将所得官能化膜置于250mL聚乙烯瓶中。用去离子水填充瓶，密封，并摇动30分钟，以洗掉任何残余的单体或未接枝聚合物。将水倒出，并且用新鲜的去离子水将官能化膜再洗涤30分钟，然后用去离子水第三次洗涤并使其干燥。
官能化膜为柔性的，并且易于操纵(诸如，例如冲压或折叠)而不会损坏。从每片官能化膜冲压出单个圆盘(12mm直径)。通过将每个圆盘在HEPES缓冲液(50mM，pH 7.5)中的1mg/mL抗生物素蛋白(美国密苏里州圣路易斯的密理博西格玛公司(Millipore Sigma,St.Louis,MO))溶液中温育，分析圆盘的静态结合容量。将每个圆盘置于具有1.0mL抗生物素蛋白溶液的1.5mL离心管中。将管加盖，并在旋转混合器上转动过夜(通常14小时)。使用AGILENT 8453紫外可见光分光光度计(美国加利福尼亚州圣克拉拉的安捷伦科技公司(Agilent Technologies,Santa Clara,CA))在280nm处分析所得上清液溶液(针对无抗生物素蛋白的缓冲液设置空白，并且在325nm处施加背景校正)。将每个上清液溶液的UV吸光度与在与圆盘接触之前测量的吸光度进行比较，以确定官能化膜对抗生物素蛋白的静态结合容量。基于针对1mg/mL抗生物素蛋白标准溶液测量的吸光度值计算上清液和起始溶液中的抗生物素蛋白浓度。在表1中，以mg/mL(mg结合的抗生物素蛋白/mL膜体积)报告静态结合容量。基于所测量的膜厚度和所测试的圆盘的直径计算膜体积。
表1：
实施例 单体A/DMA比率(mol/mol) 生物素官能化尼龙膜的静态结合容量(mg/mL)
1A 2.5/97.5 11.4
1B 5/95 10.4
1C 10/90 10.3
1D 20/80 10.2
1E 30/70 7.6
实施例2：静态结合容量
使用10个单独的膜重复实施例1A，所述膜用具有2.5/97.5的单体A/DMA比率(mol/mol)的相同涂料溶液制备，不同的是使用两倍的光引发剂溶液。官能化膜为柔性的。平均(n＝10)静态结合容量被测定为16.96+0.78mg/mL。
实施例3A至3D：由包含单体A和丙烯酰胺(单体浓度0.75M)的可聚合组合物制备生 物素官能化尼龙膜
根据实施例1中所述的过程制备和分析生物素官能化膜，不同的是使用丙烯酰胺代替DMA作为涂料溶液中的共聚单体。官能化膜为柔性的。表2中报告了实施例3A至3D的生物素官能化膜对抗生物素蛋白的静态结合容量。
表2：
实施例4：由包含单体A和丙烯酰胺(单体浓度0.5M)的可聚合组合物制备生物素官 能化尼龙膜
在具有不同的单体A和丙烯酰胺单体摩尔比的含有4-(3-磺基丙氧基)二苯甲酮钠盐(S-BP)光引发剂(3.9微升的0.05g/mL去离子水溶液)的去离子水中制备涂料溶液(5g总质量)。每种涂料溶液的总单体浓度为0.5M。根据实施例1中所述的过程制备和分析官能化膜。官能化膜为柔性的。表3中报告了实施例4A至4D的官能化膜对抗生物素蛋白的静态结合容量。
表3：
实施例5：用包含单体A和丙烯酰胺的可聚合组合物制备生物素官能化PES膜
在具有不同的单体A和丙烯酰胺单体摩尔比的去离子水中制备涂料溶液(5g总质量)。每种涂料溶液的总单体浓度为0.5M。
对于每种涂料溶液，将聚(醚砜)(PES)膜(9cm×12cm，MicroPES8F平片，标称孔径0.8微米，购自美国康涅狄格州梅里第恩的3M分离和纯化科学分公司)置于一片透光聚酯膜(约0.25mm厚)上，并且将约4.5mL涂料溶液移取到膜的顶部表面上。使涂料溶液浸入膜内约1分钟，然后将第二片聚酯膜置于该基底的顶部上。用2.28kg圆柱砝码在所得的三层夹心结构的顶部上辊压，以挤出过量的涂料溶液。通过使用紫外置物台(美国明尼苏达州奥克代尔的经典制造公司(Classic Manufacturing,Inc.,Oakdale,MN))辐照夹心结构来进行紫外线(UV)引发的接枝，该紫外置物台配备有18个灯泡[Sylvania RG2 40W F40/350BL/ECO，10个灯泡位于膜上方并且8个灯泡位于膜下方，1.17米(46英寸)长，中心间距5.1cm(2英寸)]，并且辐照时间为15分钟。将夹置的膜置于玻璃板上，在辐照期间灯泡到膜的距离为3.5cm。在辐照时间结束时，除去聚酯片，并且将所得官能化膜置于250mL聚乙烯瓶中。用去离子水填充瓶，密封，并摇动30分钟，以洗掉任何残余的单体或未接枝聚合物。将水倒出，并且用新鲜的去离子水将官能化膜再洗涤30分钟，然后用去离子水第三次洗涤并使其干燥。
将官能化膜制成圆盘，并且根据实施例1中所述的过程进行分析。官能化膜为柔性的。表4中报告了实施例5A至5F的官能化膜对抗生物素蛋白的静态结合容量。
表4：
实施例6：用单体A和HEMA制备生物素官能化尼龙膜
根据实施例1中所述的过程制备和分析官能化膜，不同的是使用甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)代替DMA作为涂料溶液中的共聚单体。官能化膜为柔性的。表5中报告了实施例6A至6D的官能化膜对抗生物素蛋白的静态结合容量。
表5：
实施例 单体A/HEMA比率(mol/mol) 官能化尼龙膜的静态结合容量(mg/mL)
6A 2.5/97.5 3.8
6B 5/95 4.5
6C 10/90 5.2
6D 20/80 4.9
实施例7：用单体A和单体B制备生物素官能化PES膜
根据实施例5中所述的过程制备和分析官能化膜，不同的是使用单体B代替丙烯酰胺作为涂料溶液中的共聚单体，并且每种涂料溶液的总单体浓度为0.35M。官能化膜为柔性的。表6中报告了实施例7A至7F的官能化膜对抗生物素蛋白的静态结合容量。
表6：
比较例1：在二氧杂环己烷中含有生物素单体和DMA的可聚合溶液
在含有0.1重量％单体A、10重量％二甲基丙烯酰胺(DMA)单体和25ppm苯醌的二氧杂环己烷中制备涂料溶液(10g总质量)，如WO2020/127311(Kyhse-Andersen等人)的实施例10中所述。基于单体的总重量计，溶液含有1重量％的单体A和99重量％的DMA。将该溶液涂覆到MicroPES 8F膜上，并且UV辐照10分钟，如上文的实施例5中所述。辐照后，用二氧杂环己烷洗涤膜，然后用去离子水洗涤三次(每次洗涤30分钟)，并且如实施例5中所述风干。干燥后，膜缩小并卷曲成其初始尺寸的至多约一半，并且变得极其脆弱(即，膜不是柔性的)。当切割圆盘以进行抗生物素蛋白结合测定时，其破碎成三块。当如实施例1中所述测试时，圆盘表现出可忽略的抗生物素蛋白结合容量。未改性的基底示于图1A中，而最终制品示于图1B中。
比较例2：在水中含有生物素单体和DMA的可聚合组合物
在含有0.1重量％单体A和10重量％的二甲基丙烯酰胺(DMA)单体的去离子水中制备涂料溶液(10g总质量)。基于单体的总重量计，溶液含有1重量％的单体A和99重量％的DMA。将该溶液涂覆到MicroPES 8F膜上，并且UV辐照10分钟，如实施例5中所述。辐照后，用去离子水洗涤膜三次(每次洗涤30分钟)，并且如实施例5中所述风干。干燥后，膜看起来很正常并且是柔性的。当如实施例1中所述测试时，膜表现出可忽略的抗生物素蛋白结合容量。未改性的基底示于图1A中，而最终制品示于图1C中。

Claims (17)

1.一种聚合物材料，所述聚合物材料包含衍生自式(I)的单体的单体单元
所述单体单元的量基于所述聚合物材料中单体单元的总摩尔数在1摩尔％至100摩尔％的范围内，
其中
Q为氧或NH；
X为-(CO)-O-或–(CO)-NH-；
Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-；
Z为-O-或-NH-；
R1为氢或甲基；并且
R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基，条件是如果所述聚合物材料是均聚物并且Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子；并且
每个R3和R4各自独立地为烷亚基或杂烷亚基。
2.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中所述聚合物材料包含1摩尔％至99摩尔％的衍生自所述式(I)的单体的单体单元和1摩尔％至99摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体的单体单元，其中每个量都是基于所述聚合物材料中单体材料的总摩尔数计。
3.根据权利要求2所述的聚合物材料，其中所述聚合物材料包含1摩尔％至50摩尔％的衍生自所述式(I)的单体的单体单元和50摩尔％至99摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的所述亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的所述亲水性交联单体的单体单元，其中每个量都是基于所述聚合物材料中单体材料的总摩尔数计。
4.根据权利要求1所述的聚合物材料，其中Z为-O-。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚合物材料，其中所述式(I)的单体具有式(I-D-1)
其中
R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基，条件是如果所述聚合物材料是均聚物并且Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子；并且
R3为烷亚基或杂烷亚基。
6.一种制品，所述制品包括：
基底；以及
设置在所述基底上的聚合物材料，所述聚合物材料包含衍生自式(I)的单体的单体单元
所述单体单元的量基于所述聚合物材料中单体单元的总摩尔数在1摩尔％至100摩尔％的范围内，
其中
Q为氧或NH；
X为-(CO)-O-或–(CO)-NH-；
Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-；
Z为-O-或-NH-；
R1为氢或甲基；
R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基；并且
每个R3和R4各自独立地为烷亚基或杂烷亚基。
7.根据权利要求6所述的制品，其中Z为-O-。
8.根据权利要求6所述的制品，其中所述基底为多孔的。
9.根据权利要求6所述的制品，其中所述基底是膜，并且其中具有设置于其上的所述聚合物材料的所述膜为柔性的。
10.根据权利要求6所述的制品，其中所述聚合物材料不可逆地附接到所述基底。
11.根据权利要求6所述的制品，其中所述聚合物材料包含1摩尔％至99摩尔％的衍生自所述式(I)的单体的单体单元和1摩尔％至99摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的亲水性交联单体的单体单元，其中每个量都是基于所述聚合物材料中单体材料的总摩尔数计。
12.根据权利要求11所述的制品，其中所述聚合物材料包含1摩尔％至50摩尔％的衍生自所述式(I)的单体的单体单元和50摩尔％至99摩尔％的衍生自具有单个烯键式不饱和基团的所述亲水性第二单体和/或衍生自具有多个烯键式不饱和基团的所述亲水性交联单体的单体单元，其中每个量都是基于所述聚合物材料中单体材料的总摩尔数计。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的制品，其中所述式(I)的单体具有式(I-D-1)
其中
R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基，条件是如果所述聚合物材料是均聚物并且Y等于-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子；并且
R3为烷亚基或杂烷亚基。
14.一种将生物素结合蛋白与其他蛋白分离的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求6至13中任一项所述的制品；
使所述制品与包含生物素结合蛋白和非生物素结合生物材料的混合物接触；以及
将所述生物素结合蛋白结合到所述制品。
15.一种式(I)的单体
其中
Q为氧或NH；
X为-(CO)-O-或–(CO)-NH-；
Y为-NH-(CO)-、-NH-(CO)-NH-、-O-(CO)-NH-或-O-(CO)-；
Z为-O-；
R1为氢或甲基；
R2为烷亚基、被芳基取代的烷亚基、或杂烷亚基，条件是如果Y为-NH-(CO)-，则R2具有多于2个碳原子；并且
每个R3和R4各自独立地为烷亚基或杂烷亚基。
16.根据权利要求15所述的单体，其中所述式(I)的单体具有式(I-D-1)
17.根据权利要求16所述的单体，其中所述式(I-D-1)的单体具有式(I-D-3)、式(I-D-4)或式(I-D-5)
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