CZ2016361A3 - Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny - Google Patents
Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016361A3 CZ2016361A3 CZ2016-361A CZ2016361A CZ2016361A3 CZ 2016361 A3 CZ2016361 A3 CZ 2016361A3 CZ 2016361 A CZ2016361 A CZ 2016361A CZ 2016361 A3 CZ2016361 A3 CZ 2016361A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- carboxybetaine
- group
- substrate
- groups
- biological
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 title description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 36
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims abstract description 23
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000012092 media component Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 39
- GNRLUBOJIGSVNT-UHFFFAOYSA-N Aminoethoxyacetic acid Chemical compound NCCOCC(O)=O GNRLUBOJIGSVNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000012867 bioactive agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 8
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 6
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 102000015636 Oligopeptides Human genes 0.000 claims description 4
- 108010038807 Oligopeptides Proteins 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 4
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 4
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 3
- GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCCO GNSFRPWPOGYVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 claims description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 2
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 claims description 2
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 claims description 2
- 108090001030 Lipoproteins Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004895 Lipoproteins Human genes 0.000 claims description 2
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 claims description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims description 2
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 claims description 2
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 claims description 2
- 239000000427 antigen Substances 0.000 claims description 2
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 claims description 2
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 claims description 2
- 230000008512 biological response Effects 0.000 claims description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 claims description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 2
- VIBDJEWPNNCFQO-UHFFFAOYSA-N ethane-1,1,2-triol Chemical compound OCC(O)O VIBDJEWPNNCFQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 2
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 claims description 2
- 239000000122 growth hormone Substances 0.000 claims description 2
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 claims description 2
- 102000006495 integrins Human genes 0.000 claims description 2
- 108010044426 integrins Proteins 0.000 claims description 2
- 239000002523 lectin Substances 0.000 claims description 2
- 210000003463 organelle Anatomy 0.000 claims description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 claims description 2
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims 1
- OKPYIWASQZGASP-UHFFFAOYSA-N n-(2-hydroxypropyl)-2-methylprop-2-enamide Chemical compound CC(O)CNC(=O)C(C)=C OKPYIWASQZGASP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 claims 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 3
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical compound CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 14
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 13
- -1 carboxy betaine Chemical compound 0.000 description 13
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 9
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 5
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 5
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 4
- 229920002187 poly[N-2-(hydroxypropyl) methacrylamide] polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000013545 self-assembled monolayer Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 4
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O N,N,N-trimethylglycinium Chemical group C[N+](C)(C)CC(O)=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 3
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N Betaine Natural products C[N+](C)(C)CC([O-])=O KWIUHFFTVRNATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000008067 Cucumis sativus Species 0.000 description 2
- 235000010799 Cucumis sativus var sativus Nutrition 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- UCMIRNVEIXFBKS-UHFFFAOYSA-N beta-alanine Chemical compound NCCC(O)=O UCMIRNVEIXFBKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960003237 betaine Drugs 0.000 description 2
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 2
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 2
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 235000015220 hamburgers Nutrition 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 2
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- CLSIFQGHPQDTHQ-DTWKUNHWSA-N (2s,3r)-2-[(4-carboxyphenyl)methyl]-3-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](C(O)=O)CC1=CC=C(C(O)=O)C=C1 CLSIFQGHPQDTHQ-DTWKUNHWSA-N 0.000 description 1
- PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 16-Epiaffinine Natural products C1C(C2=CC=CC=C2N2)=C2C(=O)CC2C(=CC)CN(C)C1C2CO PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IZMVGEWQSBMVIU-UHFFFAOYSA-N 2-(2-azaniumyl-1-hydroxycyclobutyl)acetate Chemical compound NC1CCC1(O)CC(O)=O IZMVGEWQSBMVIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHSHLMUCYSAUQU-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropyl methacrylate Chemical compound CC(O)COC(=O)C(C)=C VHSHLMUCYSAUQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710141544 Allatotropin-related peptide Proteins 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100026735 Coagulation factor VIII Human genes 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000911390 Homo sapiens Coagulation factor VIII Proteins 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000007930 O-acyl isoureas Chemical class 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002965 anti-thrombogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010560 atom transfer radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229940000635 beta-alanine Drugs 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013592 cell lysate Substances 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- RPENMORRBUTCPR-UHFFFAOYSA-M sodium;1-hydroxy-2,5-dioxopyrrolidine-3-sulfonate Chemical compound [Na+].ON1C(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C1=O RPENMORRBUTCPR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54353—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals with ligand attached to the carrier via a chemical coupling agent
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Description
Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny s navázanými bioaktivními látkami, která zvyšuje rezistenci povrchu proti nežádoucí biologické depozici při kontaktu s biologickými médii.
Dosavadní stav techniky
Při styku prakticky všech běžných materiálů s biologickým médiem dochází na jejich povrchu k biologické depozici, tzv. „fouling“, začínající adsorpci biologických molekul, hlavně proteinů, na které podle složení daného média mohou adherovat buňky a mikroorganismy následované dalšími biologickými procesy( jako je koagulace krve, zánětlivé a imunitní reakce nebo tvorba bakteriálních biofílmů. Výsledné biologické depozity mohou zhoršovat funkci materiálů a zařízení, která pracují v biologických médiích, jako jsou tělní tekutiny, média obsahující buňky, potraviny a média z biologických výrob a z biologického prostředí obecně. Problém je zvláště kritický pro materiály používané v kontaktu s krevním sérem, plasmou nebo krví. Proto jsou povrchy, které v biologických médiích brání nespecifické tvorbě biologických depozitů a současně umožňují navázání bioaktivních prvků zprostředkujících specifickou interakci povrchu s cílovými složkami biologického prostředí, velmi důležité pro mnoho biotechnologických a lékařských aplikací, např. jako biosenzory, membrány a částice pro separaci a akumulaci biologických látek a buněk, nosiče léčiv a diagnostické částice aplikované do krevního oběhu, materiály přicházející do kontaktu s krví a nosiče buněk, tzv. scaffolds, pro tkáňové inženýrství.
Za nejvíce odolné proti biologické deposici (tzv. „antifouling“) jsou v současné době považovány povrchy připravené roubováním hydrofilních elektroneutrálních polymerů, jako jsou neionogenní poly(oligo(hydroxyethylen glykol) methakrylát)) (polyHOEGMA), poly(2•hydroxyethyl methakrylát) (polyHEMA), poly(3-hydroxypropyl methakrylát) (polyHPMA), poly(N-(2-hydroxypropyl) methakrylamid) (polyHPMAA) a zwitteriontové poly(karboxybetain methakrylát) (polyCBMA) a poly(karboxybetain akrylamid) (polyCBAA), z povrchu substrátů (tzv. „grafting from“) pomocí povrchem iniciované radikálové polymerizace s přenosem atomu (SI ATRP). Výsledný kartáč polymemích řetězců, tzv. „polymer brush“, je vrstva hustě uspořádaných polymemích řetězců navázaných jedním koncem k povrchu. Kartáče z * · * ’ 3 *9 9 • ♦ · * Λ ·· • ♦ · · · »> » ’· ··· 9 9 >» * · · « » 9· » » » · » · » * # φ
S < ♦ »
« polyCBAA, polyCBMA a polyHPMAA jako jediné účinně potlačují i depozici z neředěné krevní plasmy a séra.
Alternativní metodou je připojení polymemích řetězců připravených polymeraci v roztoku k povrchu (tzv. „grafting to“). Menší hustota polymemích řetězců dosahovaná v kartáčích připravených touto metodou oproti kartáčům připraveným metodou „grafting from“ poskytuje povrchu slabší odolnost proti biologické depozici.
Ještě slabší odolnost zejména proti depozici z krevní plasmy a séra poskytují často používané vrstvy karboxymetyldextranu nebo povlaky ze samoorganizovaných monovrstev (SAMs) ze směsi molekul (CH2)u(EO)4 a (CH2)u(EO)6OOH, kde EO je ethylenoxid, jejichž povrch je tvořen hustě uspořádanými oligoethylenoxidy obsahujícími v některých pozicích karboxylové skupiny používané pro navázání bioaktivních látek.
Pro navázání bioaktivních látek na neionogenní polymemí řetězce je používána aktivace hydroxylových skupin v jejich postranních řetězcích. Zbytkové produkty této aktivace, které zůstávají na polymerech po navázání bioaktivních látek, do velké míry zhoršují odolnost kartáčů proti biologické depozici. Povrchy s požadovanou biologickou aktivitou a lepší odolností proti depozici byly připraveny navázáním bioaktivních látek na kartáče z polyCBMA nebo polyCBAA, mající karboxybetainové zwitterionty jako postranní skupiny polymemích řetězců.
Kartáče z polyCBMA a polyCBAA s bioaktivními látkami navázanými na karboxybetainové / postranní skupiny polymerů jsou zahrnuty mimo jiné v dokumentech US2014p37d567 a
L / r’ ť A Λ <
---US^013u244Í249. Patentová přihláška PV 2015-313 popisuje kartáče z poly(HPMAA-co-CBMAA) roubované kopolymerizací monomerů HPMAA a karboxybetainakrylamidu (CBMAA) z povrchu různých substrátů včetně polymemích nanočástic a navázání bioaktivních WO 'Π-“!· .'a'4 látek na jejich aktivované karboxybetainové skupiny. Ř€T/€Z2ftt6/0500H, která navazuje na
- >PV 2015-313, zahrnuje i přípravu kartáčů z poly(HPMAA-co-CBMAA) připravených polymeraci v roztoku a kovalentně roubovaných na povrch substrátu. Ke stavu techniky patří i hydrogely z kopolymerů poly(HEMA-co-CBMAA) odolné proti biologické depozici (Kostina, et al., Biomacromolecules 2012, 13, 4164-4170) nebo sorbenty. jejichž povrch je modifikován ť ! f ' připojením karboxybetainových zwitteriontů (WO2014/165421 Al).
A < a
Bioaktivní látky obsahující jednu nebo více aminoskupin se na karboxybetainové skupiny navazují prakticky výhradně reakcí s karboxylem karboxybetainového zwitteriontů, který se napřed aktivuje na meziprodukt snadno reagující s nukleofílní aminoskupinou navazované bioaktivní látky. Tato aktivace se provádí převážně reakcí s různými N-substituovanými -«. karbodiimidy (DCI) za vzniku aktivního esteru O-acylisojt»©^. Tento meziprodukt však má ve vodném prostředí extrémně nízkou životnost a rychle se hydrolyzuje, takže vazebná reakce s aminoskupinou má nedostatečný výtěžek. Z tohoto důvodu se reakce provádí v přítomnosti N-hydroxysukcinimidu (NHS) nebo jeho derivátů, který rychle reaguje s O-acylisohreeuj za vzniku aktivního NHS-esteru. NHS-ester má vyšší reaktivitu vůči aminoskupině než O-acylisoUre^ a je stabilnější vůči hydrolýze, takže se lépe dosahuje požadovaného výtěžku. Reakce NHS-aktivního '•MCÍJvVl «γ esteru i O-acylisobr©^ s aminoskupinou vede v obou případech ke stejné vazbě bioaktivní látky na karboxybetainovou skupinu amidickou vazbou.
Nezreagované NHS-aktivní estery vytvořené aktivací l-ethyl-3-(3—dimethylaminopropyl)karbodiimid/N-hydroxysukcinimidem (EDC/NHS) pouze karboxylových skupin (nikoli karboxybetainů), např. na povrchu výše zmíněných SAMs, se ve vodném prostředí samovolně hydrolyzují zpět na karboxylové skupiny. Deaktivace NHS-aktivních esterů zlepšuje odolnost povrchu vůči depozici biologických látek, proto je často pro lepší zajištění deaktivace aktivních esterů, zbylých po navázání bioaktivních substancí na karboxylové skupiny v SAMs nebo karboxymethyldextranu, používána inkubace s roztokem ethanolaminu (US ^561^)69 A). Popsána byla také deaktivace aldehydových skupin na modifikovaném polyethylenglykolu, PEG-CH=O, reakcí s ethanolaminem a glycinem (Wildling et al. Bioconjugate Chem. 2011, 22, 1239-1248), nicméně deaktivace glycinem vedla v porovnání s ethanolaminem ke zvýšení nespecifické depozice, zřejmě v důsledku zavedení nadbytečného náboje karboxylu.
Přestože se obecně předpokládalo, že meziprodukty O-acylisofuře^ i NHS-aktivní estery, které nezreagovaly s aminoskupinou, se po vazebné reakci mohou kvantitativně hydrolyzovat zpět na karboxylové skupiny, k regeneraci karboxylových skupin karboxybetainových zwitteriontů po aktivaci metodou DCI/NHS samovolnou hydrolýzou nedochází. Naše studie založené na reflexní IČ spektroskopii ukázaly, že v případě po aktivaci karboxybetainů reakcí s l-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidem (EDC), který je nejčastěji používaným DCI, a NHS nedochází ke kvantitativní regeneraci karboxylových skupin, a to ani dlouhodobým působením vodných roztoků s různým složením elektrolytů, iontovou silou a pH.
Vzhledem k míře a šíři použití karboxybetainových skupin pro navázání biologicky aktivních látek na různé povrchy se regenerace nezreagovaných aktivních esterů na molekulu zakončenou • · · · · ♦
/] ··«··« ♦ · · karboxylovou skupinou jeví jako klíčová pro snížení biologické depozice (fouling) na těchto površích.
US 7 943 370 B2 popisuje přípravu povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové skupiny převedením karboxybetainu na aktivní ester, kovalentním navázáním bioaktivní látky a deaktivaci nezreagovaných aktivních esterů pomocí glycinu nebo β-alaninu. Dokumenty Chou Y.-N. a kol., Acta Biomaterialia 2016, 40, 31 - 37 a Vaisocherová H. a kol., Biosensors and Bioelectronics 2014, 51, 150 - 157 popisují přípravu povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové skupiny převedením karboxybetainu na aktivní ester, kovalentním navázáním bioaktivní látky a deaktivaci nezreagovaných aktivních esterů pomocí glycinu. WO 2009/130 233 Al popisuje přípravu halogenovaných povrchů s potenciálním obsahem karboxybetainových skupin převedením karboxylové skupiny na aktivní ester, kovalentní navázání bioaktivní látky a deaktivaci nezreagovaných aktivních esterů pomocí glycinu. Vaisocherová H. a kol., Biosensors and Bioelectronics 2014, 51, 150 - 157 popisují přípravu povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové skupiny převedením karboxybetainu na aktivní ester, kovalentní navázání bioaktivní látky a deaktivaci nezreagovaných aktivních esterů pomocí glycinu.
Podstata vynálezu
Předkládaný vynález se týká regenerace aktivních esterů karboxybetainových skupin způsobem přípravy povrchu substrátu, obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny, který vede k nahrazení nezreagovaných aktivních esterů, zbylých po navázání bioaktivní látky na některé z aktivovaných karboxybetainových zwitteriontů, kyselinou (2-aminoethoxy)octovou. Části výrobku nebo zařízení, jejichž povrch má vykonávat nějakou aktivní funkci v biologickém médiu, která by mohla být ovlivněna biologickou depozicí, a jejichž povrch obsahuje i..
karboxybetainové skupiny, mohou být z organických i anorganických mafriálů, mohou mít libovolnou morfologii, např. částice, membrány, trubky, hadičky, destičky, porézní materiál, sítě vláken, a různé použití v kontaktu s biologických médiem, např. jako biosenzory, afínitní částice a membrány pro separaci a akumulaci biologických látek, cílené nosiče pro dopravu léčiv, biomateriály pro tkáňové inženýrství, antitrombogenní materiály pro kontakt s krví.
Předkládaný vynález spočívá v tom, že ihned po aktivaci karboxybetainových skupin a navázání biologicky aktivních látek se povrch substrátu inkubuje s roztokem kyseliny (2- aminoethoxyjoctové. Během této inkubace koncová aminoskupina této molekuly reaguje s aktivními estery, které nebyly spotřebovány při předchozím navázání biologicky aktivních
J > 4 * · « » · ·« ♦ ·# 4 < ♦· · · · · »· • ♦ · · ·· » 9 9 · ·· * ·· látek. Volná karboxylová skupina v části molekuly, která nahradila aktivní ester, vytvoří nový zwitteriont s kationtem kvartemího dusíku zbylým po aktivaci původní karboxylové skupiny. Uvedeným postupem je neutralizována reaktivita zbytkových aktivních esterů a současně kompenzován kladný náboj kationtů kvartemího dusíku a tím opět zvýšena odolnost povrchu proti biologické depozici. Technický efekt způsobu přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny se projeví zejména (ale nikoliv pouze) u polymemích kartáčů s vysokou hustotou polymemích řetězců obsahujících karboxybetainové postranní skupiny. Malé molekuly aktivačních reagentů mohou pronikat mezi polymemí řetězce a reagovat s karboxybetainy v celém objemu kartáče, zatímco pro navázání velkých bioaktivních látek, např. proteinů, jsou dostupné pouze karboxybetainy blízko povrchu vrstvy.
Předmětem předkládaného vynálezu je způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové skupiny, se zvýšenou odolností proti nežádoucí depozici složek biologických médií na povrch substrátu, obsahující kroky:
a) chemická aktivace karboxybetainových skupin na povrchu substrátu převedením karboxylové skupiny karboxybetainů na aktivní ester;
b) kovalentní navázání bioaktivní látky reakcí její aminoskupiny s aktivním esterem připraveným v kroku a);
přičemž po kroku b) se provede krok c), ve kterém produkt z kroku b) reaguje s kyselinou (2-aminoethoxy)octovou, kdy s kyselinou (2-aminoethoxy)octovou reagují aktivní estery, na nichž nedošlo v kroku b) ke kovalentnímu navázání bioaktivní látky. S výhodou se krok c) provede při zásaditém pH, výhodněji při pH v rozmezí od 7,5 do 9, nejvýhodněji při pH 8.
Karboxybetainové skupiny mohou být buď přímo součástí materiálu substrátu, nebo mohou být připojeny k povrchu substrátu, např. jako součást molekul naroubovaných na povrch substrátu nebo substrát může být pokryt vrstvou obsahující tyto skupiny, např. polymemím kartáčem připraveným povrchem iniciovanou polymerací z povrchu substrátu (grafting from) nebo připraveným připojením polymemích řetězců připravených polymerací v roztoku k povrchu (grafting to).
Karboxybetainové skupiny jsou odborníkovi v oboru dobře známé a jsou obecně definované jako neutrální chemické skupiny obsahující kvartemí amoniový kationt, který nenese žádný vodíkový atom, a negativně nabitou karboxylovou skupinu, která nesousedí přímo s kvartemím amoniovým kationtem (IUPAC, Compendium of Chemical Terminology).
9 9 -> 4 » • 3 · 9 · • 9 » » ♦ * »99 · · · β »9*9*9 ♦ * ·
Substrátem se pro účely předkládaného vynálezu rozumí objekt, který je odolný proti depozici složek biologických médií, nebo který je třeba pokrýt polymemí vrstvou propůjčující mu odolnost proti depozici složek biologických médií (lze na něj naroubovat polymemí kartáč, nebo na něj lze nanést polymemí povlak).
Substrátem tak může být:
i (1) objekt, jehož povrch je pokryt vrstvou polymemího kartáče roubovanou z povrchu (grafting >-M> ' A r 3-í’q
7—> from) živou radikálovou polymerizací, viz< PV 2015-313 a (2) objekt, jehož povrch je pokryt vrstvou polymerů připravených v roztoku a následné' připojených k povrchu kovalentní vazbou nebo fyzikální adsorpcí (grafting to), vizy
-.'O Wt/
PGWZ2W6/0WH (3) objekt, jehož povrch je pokryt polymerací iniciovanou radikály vytvořenými chemickou nebo fyzikální aktivací povrchu objektu, (4) objekt, jehož povrch je povlečen adherující vrstvou polymerů nanesenou z roztoku (polymemí povlak), (5) objekt, jehož povrch lze modifikovat navázáním molekuly obsahující karboxybetainové zwitterionty, (6) objekt, který obsahuje karboxybetainové zwitterionty ve své struktuře, např. polymemí gel, kde některé monomemí jednotky obsahují karboxybetainové zwitterionty.
Polymemí vrstvy vytvořené na objektech (1), (2), (3) a (4) vždy obsahují alespoň jeden homopolymer nebo kopolymer obsahující karboxybetainové zwitterionty v bočních řetězcích. Ve vrstvách na objektech (2) a (4) mohou být polymery obsahující karboxybetainové zwitterionty ve směsi s hydrofilními polymery, s výhodou vybranými z polyHPMAA, polyHOEGMA, polyHEMA, a polyHPMA.
S výhodou jsou vrstvy na objektech (1), (2), (3) a (4) vytvořené z homopolymeru vybraného ze skupiny zahrnující polyCBMAA, polyCBMA a polyCBAA nebo z kopolymerů poly(A-co-B), kde A je monomemí jednotka vybraná ze skupiny obsahující HPMAA, HOEGMA, HEMA,
V
HPMA a B je monomemí jednotka v koncentraci 1 až 99 molýo, vybraná ze skupiny obsahující CBMAA, CBMA, CBAA.
Tvar, rozměry, morfologie a chemická povaha substrátu není rozhodující, může se jednat o planámí či různě tvarované objekty, trubice, vlákna, částice, membrány, mikročástice, nanočástice, porézní materiály, kovy, křemík, materiály na bázi křemičitanů či hlinitokřemičitanů (např. sklo), polymery, anorganické materiály, apod.
• · c ♦
Biologické medium je pro účely předkládaného vynálezu tekutina obsahující biologické látky, tj. biomolekuly a jejich asociáty (proteiny, sacharidy, polysacharidy lipidy, nukleové kyseliny, lipoproteiny, glykoproteiny, organely atd.), viry, buňky, mikroorganismy a jejich fragmenty. Biologickým médiem je tedy např. krev a ostatní tělní tekutiny, krevní plasma a sérum, tkáňové extrakty, buněčné lyzáty a suspense, potravinové extrakty.
Bioaktivní (biologicky aktivní) látkou v předkládaném vynálezu je látka, obsahující alespoň jednu NH2 skupinu, selektivně interagující s cílovou složkou biologického média. Bioaktivní látka může mít afinitu k cílové složce, typicky je bioaktivní látkou přírodní protilátka, antigen, lektin a buněčný receptor a jejich umělé analogy a části připravené rekombinantní technikou a syntetické oligopeptidové sekvence, nukleové kyseliny a jejich části a syntetické oligonukleotidové sekvence a aptamery. Bioaktivní látka může katalyzovat chemickou přeměnu cílové látky, např. enzym, koenzym a jejich syntetické analogy. Nebo může bioaktivní látka vyvolávat biologickou odezvu, jako např. antikoagulant, např. heparin, proteiny a oligopeptidové sekvence reagující s buněčnými integriny, růstové faktory, hormony, a deriváty léčiv a vitamínů. Bioaktivními látkami mohou být také například nanočástice funkcionalizované NH2 skupinou, zejména kovové, polymemí, silikonové nanočástice, nanočástice na bázi oxidů kovů či polymemí nanočástice s magnetickým jádrem.
Aktivní ester karboxybetainu je produkt reakce karboxylové skupiny karboxybetainu s N- substituovanými karbodiimidy, tj. O-acylůreá, a/nebo produkt reakce karboxylové skupiny karboxybetainu s N-substituovanými karbodiimidy a N-hydroxysukcinimidem (NHS) nebo jeho deriváty, s výhodou je aktivním esterem NHS-ester nebo sulfo NHS-ester.
Ve výhodném provedení se krok c) se provede tak, že se nejprve produkt z kroku b) opláchne pufrem, který byl použit jako rozpouštědlo v kroku b), následně se opláchne pufrem, který bude použit v následujícím kroku k inkubaci, s výhodou je takovým pufrem pufr o pH 8, následně se produkt inkubuje s roztokem kyseliny (2-aminoethoxy)octové v pufru, následně se opláchne pufrem předtím použitým k inkubaci, a následně se opláchne roztokem, do kterého je pak vložen pro skladování, nebo vodou a vysuší se.
V jednom provedení jsou karboxybetainové skupiny obsaženy v polymemí vrstvě na povrchu substrátu jako polymemí kartáč, připravený polymerací z povrchu nebo roubováním polymerů s » · · · « # ♦ ·
Λ 9 > 9 · *·
9 9 9 9 ··<
· «9 · · 3 ♦ * * * * * · · na povrch substrátu, nebo polymerní povlak, s výhodou má tato vrstva tloušťku v rozmezí od 5 nm do 5 pm.
Ve výhodném provedení je polymerní vrstvou obsahující karboxybetainové skupiny polymerní l· / kartáč z polyCBMAA, polyCBMA, polyCBAA nebo poly(HPMAA-co-CBMAA/x mol%), kde
V ť x (molámí koncentrace CBMAA) jev rozmezí od 1 mol% do 99 mol/ο. S výhodou má tato vrstva tloušťku v rozmezí od 5 nm do 5 pm.
V jednom provedení je substrát vybraný ze skupiny zahrnující částice, porézní membrány, nosiče buněk („scaffolds“) a biosenzory.
Částice jsou s výhodou z materiálu vybraného ze skupiny obsahující zlato, stříbro, magnetické materiály, křemík, SiO2, polymery, spadají do definice substrátu (1) až (6) a mají s výhodou průměr od 5 nm do 1 mm. Částice s bioaktivními látkami navázanými na aktivované karboxybetainové skupiny na povrchu částic včetně vnitřního povrchu porézních částic jsou aplikovatelné jako nosiče pro cílenou terapii a diagnostiku in_vivo. separaci a akumulaci biologických látek a enzymatickou katalýzu v bioreaktorech.
Porézní membrány jsou membrány určené pro afinitní separaci biologických látek z biologických médií.
Nosiče buněk („scaffolds“) jsou odborníkovi v oboru dobře známé, jejich využití je např. pro tkáňové inženýrství (viz např.
http://www.wikiskripta.eu/index.php/Tk%C3%Al%C5%88ov%C3%A9_in%C5%BEen%C3%B Drstv%C3%AD).
V jednom provedení je substrátem detekční povrch biosenzoru pro přímou detekci nebo vícestupňovou detekci analytů v komplexních biologických médiích, např. pomocí optických nebo hmotnostních biosenzorů. S výhodou je detekční povrch pokryt polymemím kartáčem z polyCBMAA, polyCBMA, polyCBAA nebo poly(HPMAA-co-CBMAA) s navázanými bioreceptory. Bioreceptory v této aplikaci jsou bioaktivní láky mající selektivní afinitu k cílovým složkám analyzovaného média.
V jednom provedení je substrát určený pro kontakt s krví in vitro, ex vivo a in vivo.
Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové skupiny podle předkládaného vynálezu, který má zvýšenou odolnost proti nežádoucí depozici složek biologických médií na • · · · povrch substrátu, poskytuje velmi rychlé, levné a efektivní zmírnění problémů s depozicí nežádoucích složek biologických médií oproti řešením nabízeným v dosavadním stavu techniky.
Příklady provedeni vynalezu
Příklad 1: Obecný způsob úpravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny
V kroku (a) dochází k chemické aktivaci přítomných karboxybetainových skupin tím, že se karboxylové skupiny karboxybetainu převedou na aktivní NHS-ester nebo sulfo-NHS-ester reakcí s l-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidem (EDC) a N-hydroxysukcinimidem (NHS) nebo sulfo-NHS. V kroku (b) dojde k inkubaci vzorku s roztokem obsahujícím bioaktivní látky (BAL), během které jsou tyto látky kovalentně navázány na některé z aktivních esterů vytvořených v kroku (a). V kroku (c) probíhá reakce těch aktivních NHS-esterů nebo sulfo-NHS-
- esterů, které nezreagovaly s bioaktivní látkou, s molekulami kyseliny (2-aminoethoxy)octové.
V průběhu inkubace vzorku s vodným roztokem kyseliny (2-aminoethoxy)octové jsou tyto molekuly kovalentně navázány na povrch stálou amidickou vazbou.
Příklad 2: Odolnost karboxybetainových polymemích kartáčů proti biologické depozici z neředěné krevní plazmy a potravinových vzorků po EDC/NHS aktivaci, a po reakci s deaktivačními činidly.
Zlatý povrch čipu pro měření rezonance povrchových plasmonů (SPR), skleněná destička s napařenou vrstvou zlata o tloušťce 50 nm, byl metodou SI ATRP pokryt kartáčem z y polyCBMAA nebo kartáčem z kopolymeru obsahujícího 15 molp CBMAA (poly(HPMAA-co- CBMAA/15 moljžó) s tloušťkou v rozsahu 19 4 31 nm dle protokolu popsaného v PV 2015-313. .
Následné byl čip opláchnut vodou a upevněn do komory SPR senzoru s 6 průtokovými
Mí mikrofluidními kanály. Karboxybetainové skupiny kartáče byly v 2./6. kanálu aktivovány reakcí svodným roztokem AMiydroxysuécinimidu (NHS; 0,1 M) a 1-ethy 1-3-(3ť λ 4* ~dimethylaminopropyl)karbodiimidu (EDC; 0,5 M) 20 min při 2C^|C (krok (a) v příkladu 1). Po oplachování vodou po dobu 5 min a PBS a vodou pH 8 (10 mM Na2HPO4, l,8mM KH2PO4, 137mM NaCl, 2,7mM KC1, pH 7,4) 10 min byl aktivovaný kartáč vystaven působení roztoku glycinu (1 M, voda pH 8) 30 min v 3. kanálu, roztoku kyseliny (2-aminoethoxy)octové (0,1 M, voda pH 8) 30 min v 4. kanálu, roztoku ethanolaminu (1 M, voda pH 8) 30 min v 5. kanálu a deaktivačnímu pufru (lOmM borát sodný + lOmM imidazol + lOmM NaCl, pH 8) 40 min v 6.
·» S · ♦ kanál obsahoval neaktivovaný kartáč, 2. kanál kartáč po aktivaci, 3. kanál kartáč po deaktivaci vy glycinemj,^. kanál kartáč po deaktivaci kyselinou (2-aminoethoxy)octovou, 5. kanál kartáč po deaktivaci ethanolaminem a 6. kanál kartáč po deaktivaci deaktivačním pufrem. Vždy po modifikaci kartáče provedené v příslušném kanále byl kartáč opláchnut vodou 5 min a PBS 10 min, změřena SPR resonanční vlnová délka (λι), povrch byl inkubován s neředěnou krevní plasmou po dobu 10 min, opláchnut PBS a opět změřena λ2. Velikost biologického depositu v ng/cm byla vypočtena z rozdílu λ2 - λι.
Stejným způsobem byly na dalších čipech změřeny biologické deposity z komplexních vzorků potravin připravený^homogenizací dle protokolu popsaného v ČSN ISO 7251 a ČSN EN ISO t
6579. Výsledky jsou uvedeny v Tabulce 1 a 2.
Tabulka 1: Depozice z komplexních biologických roztoků na kartáč z poly(HPMAA-co-CBMAA/15 mol^ý)) aktivovaný EDC/NHS a deaktivovaný deaktivačními činidly
| Deaktivační činidlo | Depozit [ng/cm ] | |||
| Krevní plazma | Mléko | Hamburger | Okurka | |
| Před aktivací | 4,9 ± 2,0 | 3,1 | 0,0 | 0,0 |
| Po aktivaci | 135,5 | 74,3 | 55,3 | 21,4 |
| Glycin’1 | 5,1 | 1,9 | 1,4 | 0,2 |
| Kyselina (2-aminoethoxy)octová | 5,9 | 1,9 | 0,7 | 1,4 |
| Ethanolamin’3 | 14,8 | 11,4 | 6,6 | 1,4 |
| Deaktivační pufr’4 | 12,5 ±3,1 | 5,8 | 2,4 | 3,4 |
*' 1M glycin, pH 8, 30 min *21 OOmM kyselina (2-aminoethoxy)octová, pH 5, 30 min *3 1M ethanolamin, pH 8, 30 min *4 lOmM borát sodný + lOmM imidazol + lOmM NaCl, pH 8, 40 min í ? >i ·♦ > » 9 ♦ ·* a 3 9 i ·· * · · · ·* • * · · · ·
H 4.4» í« »· ·
Tabulka 2 Depozice z komplexních biologických roztoků na kartáč z polyCBMAA aktivovaný
EDC/NHS a deaktivovaný deaktivačními činidly
| Deaktivační činidlo | ni - Depozit [ng/cm ] | |||
| Krevní plazma | Mléko | Hamburger | Okurka | |
| Před aktivací | 9,6 ± 1,3 | 10,7 | 4,1 | 10,9 |
| Ihned po aktivaci | 222,7 | 897,6 | 73,1 | 135,5 |
| Glycin’1 | 75,7 | 317,9 | 11,2 | 13,6 |
| Kyselina (2-aminoethoxy)octová ’2 | 71,9 | 316,1 | 14,6 | 11,1 |
| Ethanolamin’3 | 90,4 | 364,6 | 16,3 | 15,1 |
| Deaktivační pufr’4 | 92,9 | 380,8 | 63,9 | 43,4 |
* 1M glycin, pH 8, 30 min *2 lOOmM kyselina (2-aminoethoxy)octová, pH 5, 30 min *3 1M ethanolamin, pH 8, 30 min *4 1 OmM borát sodný + lOmM imidazol + lOmM NaCl, pH 8, 40 min
Tabulky 1 a 2 ukazují signifikantně sníženou depozici ze všech testovaných biologických vzorků na oba typy karboxybetainových polymemích kartáčů po deaktivaci kovalentním navázáním aminokyselinových činidel (glycin nebo NH2-CH2-CH2-O-CH2-COOH) oproti zavedené deaktivaci hydrolýzou v deaktivačním pufru nebo navázáním ethanolaminu.
Claims (9)
1. Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové skupiny, se zvýšenou odolností proti nežádoucí depozici složek biologických médií na povrch substrátu, obsahující kroky:
a) chemická aktivace karboxybetainových skupin na povrchu substrátu převedením karboxylové skupiny karboxybetainu na aktivní ester;
b) kovalentní navázání bioaktivní látky reakcí její aminoskupiny s aktivním esterem připraveným v kroku a)* vyznačený tím, že po kroku b) se provede krok c), ve kterém produkt z kroku b) reaguje s kyselinou (2-aminoethoxy)octovou, kdy s kyselinou (2-aminoethoxy)octovou reagují aktivní estery, na nichž nedošlo v kroku b) ke kovalentnímu navázání bioaktivní látky.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že krok c) se provede tak, že se nejprve produkt z kroku b) opláchne pufrem, který byl použit jako rozpouštědlo v kroku b), následně se opláchne pufrem, který bude použit v následujícím kroku k inkubaci, následně se produkt inkubuje s roztokem kyseliny (2-aminoethoxy)octové v pufru, následně se opláchne pufrem použitým k inkubaci, a následně se opláchne roztokem, do kterého je pak vložen pro skladování, nebo vodou a vysuší se.
3. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že bioaktivní látka je látka obsahující alespoň jednu NH2 skupinu a selektivně interagující s cílovou složkou biologického média, s výhodou je bioaktivní látkou látka s afinitou k cílové složce, vybraná ze skupiny zahrnující protilátku, antigen, lektin, buněčný receptor a jejich analogy, části připravené rekombinantní technikou, syntetické oligopeptidové sekvence, nukleové kyseliny a jejich části, syntetické oligonukleotidové sekvence, aptamery; látka katalyzující chemickou přeměnu cílové látky, vybraná ze skupiny zahrnující enzymy, koenzymy a jejich syntetické analogy; látka vyvolávající biologickou odezvu, vybraná ze skupiny zahrnující antikoagulanty, proteiny a oligopeptidové sekvence reagující s buněčnými integriny, růstové faktory, hormony a léčiva.
«9 ? > * /
4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že biologické medium je tekutina obsahující biomolekuly a jejich asociáty, vybrané ze skupiny zahrnující proteiny, sacharidy, polysacharidy, lipidy, nukleové kyseliny, lipoproteiny, glykoproteiny, organely; buňky, viry a mikroorganismy a/nebo jejich fragmenty.
5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že karboxybetainové skupiny jsou obsaženy v polymerní vrstvě na povrchu substrátu, vybrané ze skupiny obsahující polymerní kartáč, připravený polymerací z povrchu nebo roubováním polymerů na povrch substrátu, a polymerní povlak, přičemž s výhodou má tato vrstva tloušťku v rozmezí od 5 nm do 5 pm.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že polymerní vrstva obsahuje alespoň jeden polymer obsahující karboxybetainové skupiny.
7. Způsob podle nároku 5, vyznačený tím, že polymerní vrstvou obsahující karboxybetainové skupiny je polymerní kartáč z poly(karboxybetain methakrylamidju, poly(karboxybetain methakrylát)u, poly(karboxybetain akrylamidju nebo kopolymeru poly(A-co-B), kde A je monomemí jednotka ze skupiny N-(2-hydroxypropyl) methakrylamid, 2-hydroxyethyl methakrylát, 3-hydroxypropyl methakrylát a oligo(hydroxyethylen glykol) methakrylát a B je monomemí jednotka ze skupiny karboxybetain methakrylamid, karboxybetain methakrylát a karboxybetain akrylamid v koncentraci od 1 do
8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačený tím, že substrát je vybraný ze skupiny zahrnující částice s výhodou o velikosti v rozmezí od 5 nm do 1 mm, porézní membrány, nosiče buněk a biosenzory.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že substrátem je detekční povrch biosenzoru pro přímou detekci nebo vícestupňovou detekci analytů v komplexních biologických médiích.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-361A CZ2016361A3 (cs) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny |
| PCT/CZ2017/050025 WO2017215683A1 (en) | 2016-06-17 | 2017-06-16 | Method of preparation of a substrate containing carboxybetaine groups and bound bioactive substances which is resistant against undesirable deposition from biological media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-361A CZ2016361A3 (cs) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307026B6 CZ307026B6 (cs) | 2017-11-22 |
| CZ2016361A3 true CZ2016361A3 (cs) | 2017-11-22 |
Family
ID=59626407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-361A CZ2016361A3 (cs) | 2016-06-17 | 2016-06-17 | Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2016361A3 (cs) |
| WO (1) | WO2017215683A1 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309305B6 (cs) * | 2021-03-22 | 2022-08-10 | Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. | Postup pro zvýšení odolnosti funkcionalizovaného substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny vůči nežádoucí depozici z biologických médií |
| CZ309314B6 (cs) * | 2020-05-14 | 2022-08-17 | Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. | Polymerní kartáč obsahující terpolymer pro použití proti nespecifické adsorpci látek z biologických médií |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020027097A1 (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 富士フイルム株式会社 | 固相担体およびキット |
| CN116003710B (zh) * | 2021-10-22 | 2025-04-08 | 中国海洋大学 | 一种聚丙烯酸类聚合物修饰基底及其制备方法和在用于制备生物芯片中的应用 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5395587A (en) | 1993-07-06 | 1995-03-07 | Smithkline Beecham Corporation | Surface plasmon resonance detector having collector for eluted ligate |
| AU2002367825A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-10-13 | Sts Biopolymers, Inc. | Graft polymer matrices |
| EP2104846A2 (en) | 2006-12-29 | 2009-09-30 | The University of Washington | Dual-functional nonfouling surfaces and materials |
| US7943370B2 (en) * | 2007-08-23 | 2011-05-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Structure, target substance detection element and target substance detection kit |
| WO2009130233A1 (en) * | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Basf Se | Modified halogenated polymer surfaces |
| US10031138B2 (en) | 2012-01-20 | 2018-07-24 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Hierarchical films having ultra low fouling and high recognition element loading properties |
| CA2908202A1 (en) | 2013-04-01 | 2014-10-09 | Cytosorbents Corporation | Hemocompatibility modifiers for cross-linked polymeric material |
-
2016
- 2016-06-17 CZ CZ2016-361A patent/CZ2016361A3/cs not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-06-16 WO PCT/CZ2017/050025 patent/WO2017215683A1/en not_active Ceased
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ309314B6 (cs) * | 2020-05-14 | 2022-08-17 | Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. | Polymerní kartáč obsahující terpolymer pro použití proti nespecifické adsorpci látek z biologických médií |
| CZ309305B6 (cs) * | 2021-03-22 | 2022-08-10 | Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I. | Postup pro zvýšení odolnosti funkcionalizovaného substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny vůči nežádoucí depozici z biologických médií |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307026B6 (cs) | 2017-11-22 |
| WO2017215683A1 (en) | 2017-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Baggerman et al. | Romantic surfaces: a systematic overview of stable, biospecific, and antifouling zwitterionic surfaces | |
| Badv et al. | Lubricant-infused surfaces with built-in functional biomolecules exhibit simultaneous repellency and tunable cell adhesion | |
| Roeven et al. | PLL–poly (HPMA) bottlebrush-based antifouling coatings: three grafting routes | |
| CZ2015313A3 (cs) | Polymerní kartáče odolné proti depozici složek biologických médií, způsob jejich přípravy a jejich použití | |
| Khan et al. | Covalent attachment of proteins to functionalized polypyrrole-coated metallic surfaces for improved biocompatibility | |
| US7807750B2 (en) | Thermally-reactive polymers | |
| US20180326118A1 (en) | Immobilised biological entities | |
| JP5042820B2 (ja) | 生物活性表面を有する物品およびそれらの無溶媒調製法 | |
| CN105664252A (zh) | 固定的生物实体的改进 | |
| CZ2016361A3 (cs) | Způsob přípravy povrchu substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny | |
| Coad et al. | Immobilized streptavidin gradients as bioconjugation platforms | |
| JP2022525305A (ja) | 双性イオンコポリマーコーティングとその方法 | |
| JP6788796B2 (ja) | 抗血栓性金属材料 | |
| Thalla et al. | A versatile star PEG grafting method for the generation of nonfouling and nonthrombogenic surfaces | |
| Lin et al. | [Retracted] Loading Gentamicin and Zn2+ on TiO2 Nanotubes to Improve Anticoagulation, Endothelial Cell Growth, and Antibacterial Activities | |
| Kitano et al. | Polymer brush with pendent glucosylurea groups constructed on a glass substrate by RAFT polymerization | |
| Thierry et al. | Biomimetic hemocompatible coatings through immobilization of hyaluronan derivatives on metal surfaces | |
| CA2392080C (en) | Blood-compatible polymer surfaces | |
| CZ2021142A3 (cs) | Postup pro zvýšení odolnosti funkcionalizovaného substrátu obsahujícího karboxybetainové funkční skupiny vůči nežádoucí depozici z biologických médií | |
| Livanovich et al. | Layer-by-Layer Films of Polysaccharides Modified with Poly (N-vinylpyrrolidone) and Poly (vinyl alcohol) | |
| US12435170B2 (en) | Terpolymer and polymer brushes for use against non-specific adsorption of substances from biological media | |
| Salloum | Surfaces modified with polyelectrolyte multilayers for bio-interface applications | |
| WO2008041930A1 (en) | Molecular assembly on a substrate | |
| HK1159530B (en) | Immobilised biological entities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20240617 |