DE60314290T2 - Aus polydiacetylen hergestellte kolorimetrische sensoren. - Google Patents

Aus polydiacetylen hergestellte kolorimetrische sensoren. Download PDF

Info

Publication number
DE60314290T2
DE60314290T2 DE60314290T DE60314290T DE60314290T2 DE 60314290 T2 DE60314290 T2 DE 60314290T2 DE 60314290 T DE60314290 T DE 60314290T DE 60314290 T DE60314290 T DE 60314290T DE 60314290 T2 DE60314290 T2 DE 60314290T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
analyte
transducer
alkylene
sensor
receptor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60314290T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60314290D1 (de
Inventor
Ryan B. Saint Paul PRINCE
David S. Saint Paul HAYS
Angela K. Saint Paul DILLOW
Randall P. Saint Paul BROWN
G. Marco Saint Paul BOMMARITO
John L. Saint Paul BATTISTE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US10/325,801 external-priority patent/US20040126897A1/en
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of DE60314290D1 publication Critical patent/DE60314290D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60314290T2 publication Critical patent/DE60314290T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56911—Bacteria
    • 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
    • G01N33/531—Production of immunochemical test materials
    • G01N33/532—Production of labelled immunochemicals
    • 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
    • G01N33/52—Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
    • G01N33/521—Single-layer analytical elements

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Nachweis von Analyten, bei der beobachtbare spektrale Änderungen an Polydiacetylenaggregaten verwendet werden. Genauer gesagt betrifft diese Erfindung einen kolorimetrischen Sensor, umfassend Polydiacetylenaggregate, und ein Verfahren, bei dem der Sensor verwendet wird, um einen Analyten nachzuweisen.
  • Diacetylene sind typischerweise farblos und machen entweder thermisch oder mittels aktinischer Strahlung eine Additionspolymerisation durch. In dem Maße, wie die Polymerisation fortschreitet, machen diese Verbindungen eine kontrastierende Farbänderung nach blau oder purpurrot durch. Wenn die Polydiacetylene äußeren Reizen, wie Hitze, physikalische Belastung oder eine Änderung der Lösemittel oder Gegenionen, ausgesetzt werden, zeigen sie eine weitere Farbänderung, die durch die Verzerrung der planaren Konformation des Grundgerüsts hervorgerufen wird. Von Polydiacetylenaggregaten ist bekannt, dass sie bei einem Anstieg der Temperatur oder Änderungen des pH-Werts auf Grund von Konformationsänderungen im konjugierten Grundgerüst die Farbe von blau nach rot ändern, wie in Mino, et al., Langmuir, Bd. 8, S. 594, 1992; Chance, et al., Journal of Chemistry and Physics, Bd. 71, 206, 1979; Shibutag, Thin Solid Films, Bd. 179, S. 433, 1989; Kaneko, et al., Thin Solid Films, Bd. 210, 548, 1992; und US-Patentschrift Nr. 5,672,465 beschrieben. Die Nutzung dieser Klasse von Verbindungen ist zur Verwendung als biochrome Indikatoren bekannt, wie in US-Patentschrift Nr. 5,622,872 und Veröffentlichung WO 02/00920 erläutert.
  • Vorgeschlagene Anwendungen von Polydiacetylenen zum Nachweis von Analyten werden in den US-Patentschriften Nrn. 6,395,561 B1 ; 6,306,598 B1 ; 6,277,652 ; 6,183,722 ; 6,080,423 und Veröffentlichung WO 01/71317 erläutert. Insbesondere sind Versuche unternommen worden, Biosensoren mit Rezeptoren aufzubauen, die spezifisch mit pathogenen Bakterien, Viren, Toxinen und dergleichen reagieren, die in Polydiacetylenmembranen eingearbeitet sind, und die Farbänderung (blau nach rot) wird induziert, wenn die Rezeptoren an ihre spezifischen Analyten (pathogene Bakterien, Viren, Toxine usw.) binden. Solche Verfahren erfordern, dass die bindende Struktur des Rezeptors und Analyten bekannt und der Rezeptor identifiziert ist. Die Synthese sowohl der Rezeptoren als auch der Polydiacetylenmembranen kann kompliziert und schwierig sein. Die Polydiacetylenmembranen können ungenügende Farbänderung beim Binden mit einem Analyten zeigen, was weitere Substanzen zur Unterstützung der strukturellen Änderung oder die Verbesserung der analytischen Ausrüstung, um die Farbänderung zu beobachten, erforderlich macht.
  • S. Kolusheva et al. beschreiben in Nature 2000, 18, 225–227, ein kolorimetrisches Assay zum raschen Screening von antimikrobiellen Peptiden.
  • Es besteht weiterhin ein Bedarf, Messwandler herzustellen, die Diacetylene einsetzen, die präziser, besser an eine gegebene Anwendung angepasst, weniger komplex und für nicht-technisches Personal in vielen Umgebungen besser verfügbar sind. Vorrichtungen, die bequem transportiert und einzeln für eine spezielle Anwendung verwendet, dann weggeworfen werden, sind besonders wünschenswert.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen kolorimetrischen Sensor bereit, um das Vorhandensein von Analyten durch spektrale Änderungen (Farbänderungen, die mit bloßem Auge oder mit einem Kolorimeter sichtbar sind) nachzuweisen, die als eine Folge des spezifischen Bindens der Analyten an Polydiacetylenaggregate auftreten. Die Polydiacetylenaggregate zeigen das Vorhandensein eines Analyten auf eine einfache, aber hochgradig empfindliche Weise an.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen kolorimetrischen Sensor bereit, umfassend einen Rezeptor und das Polymerisationsreaktionsprodukt, umfassend mindestens eine Verbindung der Formel
    Figure 00030001
    wobei R1
    Figure 00030002
    ist;
    R2
    Figure 00030003
    ist;
    R3, R8, R13, R21, R24, R31 und R33 unabhängig voneinander Alkylreste sind; R4, R5, R7, R14, R16, R19, R20, R22, R25 und R32 unabhängig voneinander Alkylenreste sind; R6, R15, R18 und R26 unabhängig voneinander Alkylenreste, Alkenylenreste oder Arylenreste sind; R9 ein Alkylenrest oder -NR34- ist; R10, R12, R27 und R29 unabhängig voneinander Alkylenreste oder Alkylen-arylenreste sind; R11 und R28 unabhängig voneinander Alkinylreste sind; R17 ein Rest ist, der einen Ester aktiviert; R23 ein Arylenrest ist; R30 ein Alkylenrest oder -NR36- ist; R34 und R36 unabhängig voneinander H oder ein C1-C4-Alkylrest sind; p 1 bis 5 ist; und n 1 bis 20 ist; und wobei R1 und R2 nicht gleich sind.
  • Es wird auch eine einfachere Herstellung und Verwendung von Polydiacetylenaggregaten in Lösung und zur Abscheidung auf einem Substrat bereitgestellt.
  • Es wird auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Nachweis von kleinen Molekülen, pathogenen und nicht pathogenen Organismen, Toxinen, Membranrezeptoren und -fragmenten, flüchtigen organischen Verbindungen, Enzymen und Enzymsubstraten, Antikörpern, Antigenen, Proteinen, Peptiden, Nukleinsäuren und Peptidnukleinsäuren bereitgestellt.
  • Es wird auch ein einfach zu verwendendes, kostengünstiges Testkit bereitgestellt, dessen Zuverlässigkeit in einem weiten Bereich von Umweltbedingungen und wenn der Analyt mit vielen anderen Materialien gemischt ist, verhältnismäßig stabil ist.
  • Es wird auch ein Verfahren zum Verwenden des kolorimetrischen Sensors, um einen Analyten nachzuweisen, bereitgestellt, indem der kolorimetrische Sensor mit einem Analyten in Kontakt gebracht wird und eine Farbänderung beobachtet wird.
  • Es wird auch ein Verfahren zum indirekten Nachweis eines Analyten bereitgestellt, indem der kolorimetrische Sensor mit einer Sonde in Kontakt gebracht wird, die eine Affinität sowohl zum Analyten als auch zum Rezeptor aufweist, und keine Farbänderung beobachtet wird.
  • Die vorstehende Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung soll nicht jede einzelne offenbarte Ausführungsform oder jede Implementierung der vorliegenden Erfindung beschreiben. Die ausführliche Beschreibung, die folgt, veranschaulicht diese Ausführungsformen in besonderer Weise.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines kolorimetrischen Sensors der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines kolorimetrischen Sensorarrays der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines kolorimetrischen Sensors, um den Sensor mit einem Analyten in Kontakt zu bringen.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines faltbaren kolorimetrischen Sensors, um den Sensor mit einem Analyten in Kontakt zu bringen.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines kolorimetrischen Sensors der vorliegenden Erfindung mit einer Art der Zuführung des Analyten.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung eines kolorimetrischen Sensorarrays der vorliegenden Erfindung mit einer Art der Zuführung des Analyten.
  • 7 ist ein Phasendiagramm, das die Farben des beschichteten und getrockneten Polydiacetylenfilms als eine Funktion des Kontaktwinkels des Substrats zeigt.
  • 8 ist ein Phasendiagramm, das die Farben des beschichteten und getrockneten Polydiacetylenfilms als eine Funktion des Oberflächenspannung des Substrats zeigt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen kolorimetrischen Sensor, umfassend Diacetylenmaterialien, und ein Verfahren der Verwendung des Sensors, um einen Analyten nachzuweisen, bereit.
  • Auf die folgenden definierten Begriffe sollen diese Definitionen angewendet werden, wenn nicht eine unterschiedliche Definition in den Ansprüchen oder anderswo in dieser Beschreibung angegeben ist:
    Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Alkylrest" auf einen gerad- oder verzweigt-kettigen oder cyclischen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit einer angegebenen Anzahl von Kohlenstoffatomen. Alkylreste schließen diejenigen mit einem bis zwanzig Kohlenstoffatomen ein. Beispiele für „Alkylrest", wie es hier verwendet wird, schließen Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, n-Pentyl, Isobutyl und Isopropyl und dergleichen ein, sind aber nicht darauf begrenzt. Es versteht sich, dass, wo cyclische Einheiten beabsichtigt sind, mindestens drei Kohlenstoffe in dem Alkylrest vorhanden sein müssen. Diese cyclischen Einheiten schließen Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl und Cycloheptyl ein.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Alkylenrest" auf einen gerad- oder verzweigt-kettigen oder cyclischen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit einer angegebenen Anzahl von Kohlenstoffatomen. Alkylenreste schließen diejenigen mit einem bis vierzehn Kohlenstoffatomen ein. Beispiele für „Alkylenrest", wie es hier verwendet wird, schließen Methylen, Ethylen, Trimethylen, Tetramethylen und dergleichen ein, sind aber nicht darauf begrenzt. Es versteht sich, dass, wo cyclische Einheiten beabsichtigt sind, mindestens drei Kohlenstoffe in dem Alkylenrest vorhanden sein müssen. Diese cyclischen Einheiten schließen Cyclopropylen, Cyclobutylen, Cyclopentylen, Cyclohexylen und Cycloheptylen ein.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Alkenylenrest" auf einen gerad- oder verzweigtkettigen oder cyclischen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit einer angegebenen Anzahl von Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. Alkenylenreste schließen diejenigen mit zwei bis acht Kohlenstoffatomen ein. Beispiele für „Alkenylenrest", wie es hier verwendet wird, schließen Ethen-1,2-diyl oder Propen-1,3-diyl ein, sind aber nicht darauf begrenzt.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Arylenrest" auf zweiwertige ungesättigte aromatische Carboxylreste mit einem einzelnen Ring, wie Phenylen, oder mehreren annelierten Ringen, wie Naphthylen oder Anthrylen. Arylenreste schließen diejenigen mit sechs bis dreizehn Kohlenstoffatomen ein. Beispiele für „Arylenrest", wie es hier verwendet wird, schließen Benzol-1,2-diyl, Benzol-1,3-diyl, Benzol-1,4-diyl oder Naphthalin-1,8-diyl ein, sind aber nicht darauf begrenzt.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Alkylen-Arylenrest" auf eine Alkyleneinheit, wie vorstehend definiert, die an eine Aryleneinheit, wie vorstehend definiert, gebunden ist. Beispiele für „Alkylenarylenrest", wie es hier verwendet wird, schließen -CH2-Phenylen, -CH2CH2-Phenylen und -CH2CH2CH2-Phenylen ein, sind aber nicht darauf begrenzt.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Alkinylrest" auf einen gerad- oder verzweigt-kettigen oder cyclischen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit zwei bis dreißig Kohlenstoffen und mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung. Beispiele für „Alkinylrest", wie es hier verwendet wird, schließen Ethinyl, Propinyl und Butinyl ein, sind aber nicht darauf begrenzt.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Analyt(en)" auf jedes Material, das mit dem Sensor der vorliegenden Erfindung nachgewiesen werden kann. Diese Materialien schließen kleine Moleküle, pathogene und nicht pathogene Organismen, Toxine, Membranrezeptoren und -fragmente, flüchtige organische Verbindungen, Enzyme und Enzymsubstrate, Antikörper, Antigene, Proteine, Peptide, Nukleinsäuren und Peptidnukleinsäuren ein, sind aber nicht darauf begrenzt.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Bakterien" auf alle Formen von Mikroorganismen, die als Bakterien angesehen werden, einschließlich Kokken, Bazillen, Spirochäten, Sphaeroplasten, Protoplasten usw.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Rezeptor" auf jedes Molekül mit einer Bindungsaffinität für einen Analyten von Interesse. Rezeptor schließt natürlich vorkommende Rezeptoren, wie Oberflächenmembranproteine, Enzyme, Lektine, Antikörper, rekombinante Proteine usw.; synthetische Proteine; Nukleinsäuren; c-Glykoside; Kohlenhydrate; Ganglioside; und Chelatbildner ein, ist aber nicht darauf begrenzt.
  • Wie hier verwendet, beziehen sich die Begriffe „Aggregat" oder „Selbstorganisation" auf jede Selbstanordnung von Diacetylenmolekülen vor der Polymerisation. J. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (2. Aufl.), Academic Press, New York (1992), S. 321–427.
  • Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „selbstorganisierende Monoschicht(en)" (SAMs) auf jeden geordneten ultradünnen organischen Film, der aus einem gegebenen Substrat durch spontane Selbst-Anordnung gebildet wird. A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films, Academic Press, New York (1991), S. 237–301.
  • Wie hier verwendet, beschreibt der Begriff „Messwertwandler" ein Material, das in der Lage ist, ein Erkennungsereignis auf molekularem Niveau in ein beobachtbares Signal zu wandeln.
  • Von allen Zahlen wird hierin angenommen, dass sie mit dem Begriff „etwa" modifiziert sind. Die Aufzählung der numerischen Bereiche durch Endpunkte schließt alle Zahlen ein, die innerhalb dieses Bereichs eingeschlossen sind (z. B. schließt 1 bis 5 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4 und 5 ein).
  • Die vorliegende Erfindung stellt einen kolorimetrischen Sensor, umfassend neue Polydiacetylenaggregate, in die ein Rezeptor zum Nachweis eines Analyten eingebracht ist, bereit. Die Polydiacetylenaggregate sind polymerisierte Verbindungen der Formel
    Figure 00090001
    wobei R1
    Figure 00090002
    ist;
    R2
    Figure 00090003
    ist;
    R3, R8, R13, R21, R24, R31 und R33 unabhängig voneinander Alkylreste sind; R4, R5, R7, R14, R16, R19, R20, R22, R25 und R32 unabhängig voneinander Alkylenreste sind; R6, R15, R18 und R26 unabhängig voneinander Alkylenreste, Alkenylenreste oder Arylenreste sind; R9 ein Alkylenrest oder -NR34- ist; R10, R12, R27 und R29 unabhängig voneinander Alkylenreste oder Alkylen-arylenreste sind; R11 und R29 unabhängig voneinander Alkinylreste sind; R17 ein Rest ist, der einen Ester aktiviert; R23 ein Arylenrest ist; R30 ein Alkylenrest oder -NR36- ist; R34 und R36 unabhängig voneinander H oder ein C1-C4-Alkylrest sind; p 1 bis 5 ist; und n 1 bis 20 ist; und wobei R1 und R2 nicht gleich sind.
  • Beispiele für R1, wenn R1 ein Alkylrest ist, schließen C1-C20-Alkylreste, C6-C18-Alkylreste und C12-C16-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R1, wenn R1 ein Alkylrest ist, schließen Dodecyl und Hexadecyl ein.
  • Beispiele für R3 schließen C1-C20-Alkylreste und C6-C18-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R3 schließen Undecyl und Pentadecyl ein.
  • Beispiele für R4 schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C4-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R4 schließen Methylen (-CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-) und Tetramethylen (-CH2CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R5 schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R5 schließen Ethylen (-CH2CH2-) und Trimethylen (-CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R6, wenn R6 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R6, wenn R6 ein Alkylenrest ist, schließen Ethylen (-CH2CH2-) und Trimethylen (-CH2CH2CH2-) ein. Beispiele für R6, wenn R6 ein Alkenylenrest ist, schließen C2-C8-Alkenylenreste und C2-C4-Alkenylenreste ein. Ein zusätzliches Beispiel für R6, wenn R6 ein Alkenylenrest ist, schließt Ethenylen (-C=C-) ein. Beispiele für R6, wenn R6 ein Arylenrest ist, schließen C6-C13-Arylenreste und Phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R6, wenn R6 ein Arylenrest ist, ist Benzol-1,2-diyl.
  • Beispiele für R7 schließen C1-C14-Alkylenreste und C2-C9-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R7 schließen Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), Pentamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2-), Hexamethylen (-CH2CH2CH2 CH2CH2CH2-), Heptamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-), Octamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) und Nonamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R8 schließen C1-C16-Alkylreste und C1-C8-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R8 schließen Butyl, Pentyl und Hexyl ein.
  • R9 ist unabhängig voneinander ein Alkylenrest oder -NR34-, wobei R34 H oder ein C1-C4-Alkylrest ist.
  • Beispiele für R9, wenn R9 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste, wie beispielsweise Methylen (-CH2-), ein. Beispiele für R9, wenn R9 -NR34- ist, schließen -NH-, -N(CH2CH3)- und -N(CH3)- ein.
  • Beispiele für R10, wenn R10 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C8-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R10, wenn R10 ein Alkylenrest ist, schließen Methylen (-CH2-), Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), -C(CH3)2- und -CH((CH2)1-4CH3)- ein. Beispiele für R10, wenn R10 ein Alkylen-arylenrest ist, schließen (C1-C14-Alkylen)-arylenreste und (C1-C14-Alkylen)-phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R10, wenn R10 ein Alkylen-arylenrest ist, schließt -CH2-Phenylen ein.
  • Beispiele für R11 C2-C30-Alkinylreste und C20-C25-Alkinylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R11 schließen C2-C30-Alkinylreste mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen (-C≡C-) und C20-C25-Alkinylreste mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen ein. Weitere Beispiele für R11 schließen C22-Alkinyl mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen, C24-Alkinyl mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen ein. Noch weitere Beispiele für R11 schließen -(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)9CH3 und -(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)11CH3 ein.
  • Beispiele für R12, wenn R12 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C8-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R12, wenn R12 ein Alkylenrest ist, schließen Methylen (-CH2-), Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), -C(CH3)2- und -CH((CH2)1-4CH3)- ein. Beispiele für R12, wenn R12 ein Alkylen-arylenrest ist, schließen (C1-C14-Alkylen)-arylenreste und (C1-C14-Alkylen)-phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R12, wenn R12 ein Alkylen-arylenrest ist, schließt -CH2-Phenylen ein.
  • Beispiele für R13 schließen C1-C4-Alkylreste, wie beispielsweise Methyl, ein.
  • Beispiele für R14 schließen C1-C4-Alkylenreste, wie beispielsweise Ethylen (-CH2CH2-), ein.
  • Beispiele für R15, wenn R15 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R15, wenn R15 ein Alkylenrest ist, schließen Ethylen (-CH2CH2-) und Trimethylen (-CH2CH2CH2-) ein. Beispiele für R15, wenn R15 ein Alkenylenrest ist, schließen C2-C8-Alkenylenreste und C2-C4-Alkenylenreste ein. Ein zusätzliches Beispiel für R15, wenn R15 ein Alkenylenrest ist, schließt Ethenylen (-C=C-) ein. Beispiele für R15, wenn R15 ein Arylenrest ist, schließen C6-C13-Arylenreste und Phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R15, wenn R15 ein Arylenrest ist, ist Benzol-1,4-diyl.
  • Beispiele für R16 schließen C1-C14-Alkylenreste und C2-C9-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R16 schließen Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), Pentamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2-), Hexamethylen (-CH2CH2CH2 CH2CH2CH2-), Heptamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-), Octamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) und Nonamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R17 Reste ein, die die benachbarte Estergruppe für den Acyltransfer aktivieren. Solche Reste, die einen Ester aktivieren, schließen beispielsweise Pentafluorphenol, Pentachlorphenol, 2,4,6-Trichlorphenol, 3-Nitrophenol, N-Hydroxysuccinimid, N-Hydroxyphthalimid und diejenigen, die in M. Bodanszky, „Principles of Peptide Synthesis", (Springer-Verlag 1984), offenbart werden, ein. Ein zusätzliches Beispiel für R17 ist 2,5-Dioxo-1-pyrrolidinyl.
  • Beispiele für R18, wenn R18 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R18, wenn R18 ein Alkylenrest ist, schließen Ethylen (-CH2CH2-) und Trimethylen (-CH2CH2CH2-) ein. Beispiele für R18, wenn R18 ein Alkenylenrest ist, schließen C2-C8-Alkenylenreste und C2-C4-Alkenylenreste ein. Ein zusätzliches Beispiel für R18, wenn R18 ein Alkenylenrest ist, schließt Ethenylen (-C=C-) ein. Beispiele für R18, wenn R18 ein Arylenrest ist, schließen C6-C13-Arylenreste und Phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R18, wenn R18 ein Arylenrest ist, ist Benzol-1,2-diyl.
  • Beispiele für R19 schließen C1-C4-Alkylenreste und C2-C9-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R19 schließen Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), Peptamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2-), Hexamethylen (-CH2CH2CH2 CH2CH2CH2-), Heptamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-), Octamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) und Nonamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R20 schließen C1-C14-Alkylenreste, C1-C9-Alkylenreste und C1-C4-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R20 schließen Methylen (-CH2-), Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), Pentamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2-), Hexamethylen (-CH2CH2CH2 CH2CH2CH2-), Heptamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-), Octamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) und Nonamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R21, wenn R21 ein Alkylrest ist, schließen C1-C20-Alkylreste, C6-C18-Alkylreste und C10-C17-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R21, wenn R21 ein Alkylrest ist, schließen Decyl, Undecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Heptadecyl ein.
  • Beispiele für R22 schließen C1-C14-Alkylenreste und C2-C9-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R22 schließen Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-) und Tetramethylen ein.
  • Beispiele für R23 schließen C6-C13-Arylenreste und Phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R23, wenn R23 ein Arylenrest ist, ist Benzol-1,4-diyl.
  • Beispiele für R24 schließen C1-C20-Alkylreste und C6-C18-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R24 schließen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl und Dodecyl ein.
  • Beispiele für R25 schließen C1-C14-Alkylenreste und C2-C9-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R25 schließen Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), Pentamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2-), Hexamethylen (-CH2CH2CH2 CH2CH2CH2-), Heptamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-), Octamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) und Nonamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R26, wenn R26 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R26, wenn R26 ein Alkylenrest ist, schließen Ethylen (-CH2CH2-) und Trimethylen (-CH2CH2CH2-) ein. Beispiele für R26, wenn R26 ein Alkenylenrest ist, schließen C2-C8-Alkenylenreste und C2-C4-Alkenylenreste ein. Ein zusätzliches Beispiel für R26, wenn R26 ein Alkenylenrest ist, schließt Ethenylen (-C=C-) ein. Beispiele für R26, wenn R26 ein Arylenrest ist, schließen C6-C13-Arylenreste und Phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R26, wenn R26 ein Arylenrest ist, ist Benzol-1,2-diyl.
  • Beispiele für R27, wenn R27 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C8-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R27, wenn R27 ein Alkylenrest ist, schließen Methylen (-CH2-), Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), -C(CH3)2- und -CH((CH2)1-4CH3)- ein. Beispiele für R27, wenn R27 ein Alkylen-arylenrest ist, schließen (C1-C14-Alkylen)-arylenreste und (C1-C14-Alkylen)-phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R27, wenn R27 ein Alkylen-arylenrest ist, schließt -CH2-Phenylen ein.
  • Beispiele für R28 schließen C2-C30-Alkinylreste und C20-C25-Alkinylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R28 schließen C2-C30-Alkinylreste mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen (-C≡C-) und C20-C25-Alkinylreste mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen ein. Weitere Beispiele für R28 schließen C22-Alkinyl mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen, C24-Alkinyl mit mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen ein. Noch weitere Beispiele für R28 schließen -(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)9CH3 und -(CH2)8-C≡C-C≡C-(CH2)11CH3 ein.
  • Beispiele für R29, wenn R29 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C8-Alkylenreste ein.
  • Zusätzliche Beispiele für R29, wenn R29 ein Alkylenrest ist, schließen Methylen (-CH2-), Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), -C(CH3)2- und -CH((CH2)1-4CH3)- ein. Beispiele für R29, wenn R29 ein Alkylen-arylenrest ist, schließen (C1-C14-Alkylen)-arylenreste und (C1-C14-Alkylen)-phenylen ein. Ein zusätzliches Beispiel für R29, wenn R29 ein Alkylen-arylenrest ist, schließt -CH2-Phenylen ein.
  • R30 ist unabhängig voneinander ein Alkylenrest oder -NR36-, wobei R36 H oder ein C1-C4-Alkylrest ist.
  • Beispiele für R30, wenn R30 ein Alkylenrest ist, schließen C1-C14-Alkylenreste und C1-C3-Alkylenreste, wie beispielsweise Methylen (-CH2-), ein. Beispiele für R30, wenn R30 -NR36- ist, schließen -NH-, -N(CH2CH3)- und -N(CH3)- ein.
  • Beispiele für R31 schließen C1-C16-Alkylreste und C1-C8-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R31 schließen Butyl, Pentyl und Hexyl ein.
  • Beispiele für R32 schließen C1-C14-Alkylenreste und C2-C9-Alkylenreste ein. Zusätzliche Beispiele für R32 schließen Ethylen (-CH2CH2-), Trimethylen (-CH2CH2CH2-), Tetramethylen (-CH2CH2 CH2CH2-), Pentamethylen (-CH2CH2CH2CH2CH2-) und Hexamethylen (-CH2CH2CH2 CH2CH2CH2-) ein.
  • Beispiele für R33 schließen C1-C20-Alkylreste, C6-C18-Alkylreste und C10-C16-Alkylreste ein. Zusätzliche Beispiele für R33 schließen Dodecyl, Tetradecyl, Hexadecyl und Octadecyl ein.
  • Verbindungen der vorliegenden Erfindung können auch diejenigen einschließen, bei denen p 1 oder 2 sein kann und n 1 bis 20, 3 bis 17, 6 bis 14 oder 9 bis 11 sein kann.
  • Die Erfindung schließt die hier beschriebenen Verbindungen, einschließlich der Isomeren, wie Strukturisomere und geometrische Isomere, Salze, Solvate oder Polymorphe, ein.
  • Herstellung der Diacetylenverbindungen
  • Diacetylene der Formel XXIII können hergestellt werden, wie in Schema 1 dargestellt, wobei n typischerweise 1 bis 4 beträgt und m typischerweise 10 bis 14 beträgt.
  • Figure 00170001
    Schema 1
  • Verbindungen der Formel XXIII können mittels Oxidation aus Verbindungen der Formel XXII durch Reaktion mit einem geeigneten Oxidationsmittel in einem geeigneten Lösemittel, wie beispielsweise DMF, hergestellt werden. Geeignete Oxidationsmittel schließen beispielsweise das Jones-Reagenz und Pyridiniumdichromat ein. Diese Reaktion wird typischerweise für eine Zeitdauer von 1 Stunde bis 48 Stunden, im Allgemeinen 8 Stunden, bei einer Temperatur von 0°C bis 40°C, im Allgemeinen 0°C bis 25°C ablaufen gelassen.
  • Verbindungen der Formel XXII können aus Verbindungen der Formel XXI durch Reaktion mit einem geeigneten Säurechlorid hergestellt werden. Geeignete Säurechloride schließen jedes Säurechlorid ein, das das gewünschte Produkt ergibt, wie beispielsweise Lauroylchlorid, 1-Dodecanoylchlorid, 1-Tetradecanoylchlorid, 1-Hexadecanoylchlorid und 1-Octadecanoylchlorid. Geeignete Lösemittel schließen beispielsweise Ether, Tetrahydrofuran, Dichlormethan und Chloroform ein. Diese Reaktion wird typischerweise für eine Zeitdauer von 1 Stunde bis 24 Stunden, im Allgemeinen 3 Stunden, bei einer Temperatur von 0°C bis 40°C, im Allgemeinen 0°C bis 25°C in Gegenwart einer Base, wie Trialkylamin- oder Pyridinbase, ablaufen gelassen.
  • Verbindungen der Formel XXI sind entweder im Handel erhältlich (z. B. wenn n 1 bis 4 ist) oder können aus Verbindungen der Formel XVIII über Verbindungen XIX und XX hergestellt werden, wie in Schema 1 dargestellt und beispielsweise in Abrams, Suzanne R.; Shaw, Angela C. „Triple-bond isomerizations: 2- to 9-decyn-1-ol", Org. Synth. (1988), 66, 127–31 und Brandsma, L. „Preparative Acetylenic Chemistry", (Elsevier Pub. Co.: New York, 1971), offenbart.
  • Diacetylenverbindungen, wie sie hier offenbart werden, können auch durch Umsetzen von Verbindungen der Formel XXII mit einem Säureanhydrid, wie Bernstein-, Glutar-, oder Phthalsäureanhydrid, in Gegenwart eines geeigneten Lösemittels, wie Toluol, hergestellt werden. Diese Reaktion wird typischerweise für eine Zeitdauer von 1 Stunde bis 24 Stunden, im Allgemeinen 15 Stunden, bei einer Temperatur von 50°C bis 125°C, im Allgemeinen 100°C bis 125°C ablaufen gelassen.
  • Die Diacetylenverbindungen, wie sie hier offenbart werden, organisieren sich in Lösung selbst, wodurch sich Aggregate bilden, die unter Verwendung jeder aktinischen Strahlung, wie beispielsweise elektromagnetische Strahlung im UV- oder sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums, polymerisiert werden können. Die Polymerisation der Diacetylenverbindungen führt zu Produkten der Polymerisationsreaktion, die eine Farbe im sichtbaren Spektrum von weniger als 570 nm, zwischen 570 nm und 600 nm oder von größer als 600 nm in Abhängigkeit von ihrer Konformation und dem Ausgesetztsein an äußeren Faktoren aufweisen. Typischerweise führt die Polymerisation der hier offenbarten Diacetylenverbindungen zu Polymernetzwerken der metastabilen blauen Phase, die ein Polydiacetylengrundgerüst einschließen. Diese Polymernetzwerke der metastabilen blauen Phase machen eine Farbänderung von bläulich zu rötlich-orange durch, wenn sie beispielsweise äußeren Faktoren, wie Hitze, einer Änderung des Lösemittels oder Gegenions, falls verfügbar, oder physikalischer Belastung ausgesetzt werden.
  • Die Polymerisationsprodukte von einigen der hier offenbarten Diacetylenverbindungen können eine reversible Farbänderung und/oder eine Farbänderung mit drei Zuständen zeigen. Beispielsweise kann nach der Polymerisation das resultierende Polymernetzwerk der blauen Phase die Farbe zu einem rötlich-orangen Zustand ändern, wenn es der Hitze, einer Änderung des Lösemittels oder Gegenions oder physikalischer Belastung ausgesetzt wird. Dieses rötlich-orange Polymernetzwerk kann dann die Farbe zu einem gelblich-orangen Zustand ändern, wenn es weiter der Hitze, einer Änderung des Lösemittels oder Gegenions oder physikalischer Belastung ausgesetzt wird. Außerdem können die hier offenbarten Polymernetzwerke auf reversible Weise zwischen diesen rötlich-orangen und gelblich-orangen Zuständen hin- und herwechseln.
  • Die Fähigkeit der Diacetylenverbindungen und ihrer Polymerisationsprodukte, die hier offenbart werden, eine sichtbare Farbänderung durchzumachen, wenn sie physikalischer Belastung ausgesetzt werden, machen sie zu idealen Kandidaten für die Herstellung von Messwandlern zum Nachweis eines Analyten. Die Polydiacetylenaggregate, die aus den offenbarten Diacetylenverbindungen gebildet werde, können in Biosensoranwendungen als ein Messwertwandler fungieren.
  • Die strukturellen Anforderungen an ein Diacetylenmolekül sind bei einer gegebenen Sensoranwendung typischerweise anwendungsspezifisch. Merkmale, wie Gesamtkettenlänge, Löslichkeit, Polarität, Kristallinität und Vorhandensein von funktionellen Gruppen zur weiteren molekularen Modifikation bestimmen alle zusammenwirkend die Fähigkeit eines Diacetylenmoleküls, als ein verwendbares Sensormaterial zu dienen. Beispielsweise sollte im Fall des Bionachweises eines Analyten in wässrigen Medien die Struktur der Diacetylenverbindung in der Lage sein, eine stabile Dispersion in Wasser zu bilden, in wirksamer Weise zu einem gefärbten Material zu polymerisieren, die passende Rezeptorchemie zum Binden eines Analyten einzuarbeiten und diese Bindungswechselwirkung mittels einer Farbänderung zu einem Messwert umzuwandeln. Diese Fähigkeiten sind von den strukturellen Merkmalen der Diacetylenverbindungen abhängig.
  • Die Diacetylenverbindungen der vorliegenden Erfindung besitzen die vorstehend beschriebenen Fähigkeiten und können leicht und wirksam zu Polydiacetylenaggregaten polymerisiert werden, die die erwünschten Farbänderungen durchmachen. Außerdem ermöglichen die Diacetylenverbindungen die Einarbeitung großer Überschüsse an nicht polymerisierbarem Material, wie ein nachstehend beschriebener Rezeptor, während sie immer noch eine stabile, polymerisierbare Lösung bilden.
  • Die offenbarten Diacetylenverbindungen können auf schnelle, hoch ergiebige Weise synthetisiert werden, einschließlich den Syntheseverfahren mit hohem Durchsatz. Das Vorhandensein von Funktionalität in den Grundgerüsten der Diacetylenverbindungen, wie beispielsweise Heteroatome, stellt die Möglichkeit zur leichten strukturellen Ausarbeitung bereit, um die Erfordernisse einer gegebenen Sensoranwendung zu erfüllen. Die Diacetylenverbindungen können zu dem gewünschten Netzwerk, das ein Polydiacetylengrundgerüst enthält, polymerisiert werden, indem das Diacetylen in ein geeignetes Lösemittel, wie beispielsweise Wasser, gegeben wird, das Gemisch beschallt wird und dann die Lösung mit ultraviolettem Licht, typischerweise bei einer Wellenlänge von 254 nm, bestrahlt wird. Nach der Polymerisation macht die Lösung eine Farbänderung nach bläulich-purpurn durch.
  • Kolorimetrische Sensoren, umfassend Polydiacetylenaggregate
  • Die kolorimetrischen Sensoren der vorliegenden Erfindung, umfassend die offenbarten Diacetylenverbindungen, können als die Grundlage für den kolorimetrischen Nachweis eines molekularen Erkennungsereignisses in Lösung oder beschichtet auf einem Substrat dienen. Eine solche molekulare Erkennungsvorrichtung kann hergestellt werden, indem ein Rezeptor entweder vor oder nach der Polymerisation zu dem Diacetylen-Monomersystem gegeben wird. Bei der Polymerisation oder danach wird der Rezeptor wirksam in das Polymernetzwerk eingebracht, so dass die Wechselwirkung des Rezeptors mit einem Analyten zu einer sichtbaren Farbänderung auf Grund der Störung des konjugierten En-In-Polymergrundgerüsts führt.
  • In einer Ausführungsform wird der Rezeptor physikalisch unter die Polydiacetylenaggregate gemischt und dispergiert. In einer alternativen Ausführungsform wird der Rezeptor kovalent an die Polydiacetylenaggregate gebunden. Beispiele für verwendbare Rezeptoren schließen Oberflächenmembranproteine, Enzyme, Lektine, Antikörper, rekombinante Proteine usw.; synthetische Proteine; Nukleinsäuren; c-Glykoside; Kohlenhydrate; Ganglioside; und Chelatbildner ein, sind aber nicht darauf begrenzt. In einer Ausführungsform ist der Rezeptor ein Phospholipid. In einer alternativen Ausführungsform ist der Rezeptor ein Glycerin, das mit bekannten Verfahren, wie dem in Alcaraz, Marie-Lyne; Peng, Ling; Klotz, Phillipe; Goeldner, Maurice, J. Org. Chem. 1996, 61, 192–201, erläuterten, in das Diacetylenaggregat eingebracht wird.
  • Die kolorimetrischen Sensoren der vorliegenden Erfindung, die aus den offenbarten Diacetylenverbindungen gebildet werden, sind für viele Anwendungen geeignet, die nach kostengünstiger, stabiler, präziser, konsistenter und schneller Diagnostik außerhalb der Laborumgebung verlangen. Die Anwendungen schließen Point-of-Care-Testing, durch den Patienten selbst durchführbare Diagnostik, militärischen und industriellen Nachweis von Pathogenen und VOCs, die in Luft oder Wasser übertragen werden, und Lebensmittelverarbeitung ein.
  • In einer Ausführungsform können die kolorimetrischen Sensoren zum Nachweis von gramnegativen Bakterien in biologischen Flüssigkeiten verwendet werden, um das Vorhandensein einer Infektion zu diagnostizieren. Beispielsweise zeigt das Vorhandensein von gramnegativen Bakterien im Urin eine Infektion des Urin an. Ein kolorimetrischer Sensor, umfassend die Polydiacetylenaggregate der vorliegenden Erfindung, kann das Vorhandensein von gramnegativen Bakterien im Urin oder anderen biologischen Flüssigkeiten durch Farbänderung entweder in einer Lösung oder als eine Beschichtung auf einem Substrat anzeigen.
  • In bestimmten Ausführungsformen können die kolorimetrischen Sensoren der vorliegenden Erfindung mit anderen bekannten diagnostischen Verfahren zusammengebracht werden, wodurch eine mehrgleisige Bestimmung des Vorhandenseins von Bakterien oder anderen Analyten bereitgestellt wird. Beispielsweise lässt beim Testen von Urinproben ein kolorimetrischer Test, der Aktivität von Leukozyten- (weiße Blutkörperchen oder WBKs) Esterase nachweist, wie in US-Patentschrift Nr. 4,299,917 beschrieben, auf Pyurie (Eiter im Urin) schließen und kann als ein Anzeichen für das Vorhandensein einer Infektion interpretiert werden. Ein Sensor, der sowohl einen Test auf Leukozyten in ganzer oder lysierter Form als auch einen Test auf gramnegative Bakterien kombiniert, der auf den Polydiacetylenaggregaten der vorliegenden Erfindung basiert, kann verwendet werden, um nicht nur auf das Vorliegen einer Infektion zu schließen, sondern auch ob die Infektion durch gramnegative oder grampositive Bakterien verursacht wird. Ein negatives Ergebnis an diesem kombinierten Sensor zum gramnegativen Nachweis, das am Polydiacetylenabschnitt des Sensors beobachtet wird, in Verbindung mit einem positiven Ergebnis am Leukozytenabschnitt des Sensors kann als das Vorliegen einer grampositiven bakteriellen Infektion interpretiert werden. Umgekehrt deutet ein positives Ergebnis beim gramnegativen Test auf eine gramnegative bakterielle Infektion hin. Weitere potenzielle Verfahren zum Nachweisen von Leukozyten können fluorometrische Assays verwenden, um direkt das Vorliegen dieser Zellen abzuschätzen, wie beispielsweise in Peyman, Khoobehi B., „Fluorescent labeling of blond cells for evaluation of retinal and choroidal circulation", Ophthaalmic Surg. Lasers (Feb. 1999), 30(2): 140–5 beschrieben; oder um die Peroxidfreisetzung aus aktivierten Leukozycten nachzuweisen, wie in Mohanty, J. G., Jaffe, Jonathan S., Schulman, Edward S., Raible, Donald G. „A highlysensitive fluorescent micro-assay of H2O2 release from activated human leukocytes using a dihydroxyphenoxazine derivative", J. Immunological Methods (1997), 202, 133–141, offenbart.
  • Die aktuelle rasche diagnostische Fähigkeit, d. h. weniger als 15 Minuten, bei der Analyse von Urinproben ist auf den bakteriellen Nachweis unter Verwendung der Kombination eines Leukozytentests mit einem Test auf Nitrate begrenzt, wie der Test auf Nitrate, der in der US-Patentschrift Nr. 5,434,235 beschrieben wird. Der Test auf Nitrat beruht auf einem kolorimetrischen Assay, das in der Lage ist, Nitrate als das Nebenprodukt des Bakterienmetabolismus nachzuweisen. Der Test ist durch seine Unfähigkeit, das Vorliegen der Bakterien direkt nachzuweisen, und die Tatsache, dass nicht alle Bakterien Nitrate produzieren, stark eingeschränkt, und somit werden einige Gruppen von Bakterien nicht nachgewiesen.
  • Zur raschen Diagnose von sowohl gramnegativen als auch grampositiven Bakterien können der kolorimetrische Sensor der vorliegenden Erfindung und der Leukozytentest auf dasselbe Substrat aufgetragen werden, um das Vorliegen oder Fehlen von gramnegativen und grampositiven Bakterien, wie vorstehend beschrieben, zu bestimmen. Dies kann die Notwendigkeit minimieren, 16 bis 24 Stunden auf die Ergebnisse einer Kultur der Urinprobe zu warten, um die Klasse von Bakterien zu identifizieren, bevor die antibiotische Behandlung beginnt. In denjenigen Fällen, bei denen ein Antibiotikum verschrieben wird, bevor die Ergebnisse der Kultur erhalten werden, kann das Antibiotikum auf die Klasse von Bakterien auf der Basis der Ergebnisse des Sensortests abgezielt werden.
  • In einer alternativen Ausführungsform können die kolorimetrischen Sensoren der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit Wundverbänden verwendet werden, um das Vorliegen einer Infektion nachzuweisen. Der Sensor kann in den Verband als eine Schicht, die direkt oder indirekt mit der Wunde in Kontakt ist, integriert werden. Der Sensor kann auch während der Verwendung in den Verband eingefügt werden. In einer anderen Ausführungsform kann man sich einen Verbandaufbau vorstellen, bei dem ein Wundexsudat von der Wunde zu einem Abschnitt des Verbands, der nicht mit der Wunde in Kontakt ist, wo der Sensor angebracht ist, durch mikrofluidische Kanäle geleitet wird, wie diejenigen, die in US-Patentschrift Nr. US 6,420,622 B1 beschrieben werden. Der Sensor kann auch als eine eigenständige Diagnostik bei der Beurteilung einer Wundinfektion verwendet werden, indem der Analyt analysiert wird, der von einem Wundentupfer extrahiert wurde.
  • Ein Sensor, umfassend die Polydiacetylenaggregate, kann ohne die Notwendigkeit, einen Film mit dem herkömmlichen LB-(Langmuir-Blodgett)Verfahren zu bilden, erhalten werden, bevor er auf einen passenden Träger übertragen wird. In einer anderen Ausführungsform können die Polydiacetylenaggregate auf einem Substrat unter Verwendung des bekannten LB-Verfahrens erzeugt werden, wie in A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films, Academic Press, New York (1991), S. 101–219, beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt Biosensorfähigkeiten in einem Einmal-Klebstoffprodukt bereit. Die Sensoren sind in sich abgeschlossen und erfordern keine zusätzliche Instrumentierung, um ein messbares Ergebnis zu übertragen. In einer anderen Ausführungsform ist die Verwendung mit weiterer analytischer Instrumentierung möglich, um die Empfindlichkeit weiter zu erhöhen, wie Fluoreszenz bei der fluoreszenten „roten" Phase, die sich nach dem Nachweis des Analyten entwickelt. Die Sensoren dienen dazu, eine Vorrichtung zum schnellen Screening, d. h. weniger als 30 Minuten und vorzugsweise weniger als 15 Minuten, bereitzustellen, wenn der Nachweis des Vorliegens eines Schwellenwerts eines spezifischen Analyten gewünscht ist. Außerdem sind die Sensoren der vorliegenden Erfindung wegwerfbar und verhältnismäßig kostengünstig.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der kolorimetrische Sensor einen Messwertwandler, der aus einem Rezeptor gebildet wird, der in die Polydiacetylenaggregate in Lösung eingebracht ist. Die Lösung kann in einem einfachen Ampullensystem bereitgestellt werden, wobei der Analyt direkt zu einer Ampulle gegeben wird, die eine Lösung mit dem Messwertwandler enthält, der für den Analyten von Interesse spezifisch ist. In einer anderen Ausführungsform kann der kolorimetrische Sensor mehrere Ampullen in einem Kit umfassen, wobei jede Ampulle einen Messwertwandler enthält, umfassend Polydiacetylenaggregate mit eingearbeiteten Rezeptoren, die für unterschiedliche Analyten speziell sind. Für diejenigen Anwendungen, bei denen der Analyt nicht direkt zum Polydiacetylen-Messwertwandler gegeben werden kann, kann ein zweiteiliges Ampullensystem verwendet werden. Ein Teilraum der Ampulle kann Reagenzien zur Probenvorbereitung des Analyten physikalisch getrennt vom zweiten Teilraum enthalten, der den Messwertwandler, der aus den Polydiacetylenaggregaten gebildet ist, enthält. Sobald die Probenvorbereitung abgeschlossen ist, wird die physikalische Sperre, die die Teilräume trennt, entfernt, wodurch ermöglicht wird, dass sich der Analyt mit dem Messwertwandler zum Nachweis mischt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der kolorimetrische Sensor ein schneller Indikator im Band- oder Etikettenformat, wie in 1 dargestellt. 1 zeigt ein Band oder Etikett 10, das mit einem Haftkleber 20 beschichtet ist, und einen Messwertwandler 30, der auf ein Substrat 40 aufgetragen ist. Der Haftkleber 20 kann Band oder Etikett 10 zum direkten Nachweis eines Analyten an einer Oberfläche befestigen. Der Haftkleber 20 ist von Messwertwandler 30, der die Polydiacetylenaggregate enthält, isoliert, um schädliche Wirkungen potenziell zu minimieren. In 1 umgibt der Haftkleber 20 den Messwertwandler 30, der in der Mitte von Band oder Etikett 10 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) sind der Haftkleber und der Messwertwandler vereinigt.
  • Gegebenenfalls enthält Band oder Etikett 10 ein transparentes Fenster auf der Seite von Band oder Etikett 10, die nicht den Haftkleber 20 enthält. Das Fenster ist mittig unter dem Messwertwandler 30 angeordnet, um dem Anwender zu ermöglichen, die Farbänderung zu sehen, ohne das Band oder Etikett 10 von der Oberfläche, die den Analyten enthält, zu entfernen.
  • In 2 wird das Band oder Etikett 110 als eine Anordnung 111 gezeigt, die aus mehreren Messwertwandlern 112, 113, 114, 115 und 116 besteht. Jeder der Messwertwandler 112, 113, 114, 115 und 116 kann aus denselben oder unterschiedlichen Polydiacetylenaggregaten gebildet sein, wobei jedes Polydiacetylenaggregat denselben oder unterschiedlichen Rezeptor einarbeitet. Durch Variation der Messwertwandler 112, 113, 114, 115 und 116 kann die Anordnung 111 so gestaltet werden, dass sie mehrere Analyte bei verschiedenen Konzentrationsniveaus nachweist. In einer anderen Ausführungsform kann jeder der Messwertwandler 112, 113, 114, 115 durch einen alternativen diagnostischen Test, wie der Leukozytentest, ersetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform, die in 3 gezeigt wird, umfasst Band oder Etikett 100 ein faltbares Substrat 101 mit Haftkleber 102 auf einer Seite des faltbaren Substrats 101 und Messwertwandler 103, der auf der gegenüber liegenden Seite von faltbarem Substrat 101, die zum Haftkleber 102 zeigt, angeordnet ist. Die Oberfläche, die einen Zielanalyten enthält, kann mit Haftkleber 102 in Kontakt gebracht werden, um die Probe zu sammeln. Sobald die Probe, die den Analyten enthält, gesammelt ist, wird das faltbare Substrat 101 gefaltet, dass der Haftkleber 102 mit dem Messwertwandler 103 in Kontakt kommt, wie in 4 gezeigt. Gegebenenfalls kann das faltbare Substrat 101 perforiert sein, um die Trennung von faltbarem Substrat 101 in zwei oder mehr Teile zu ermöglichen, wobei ein Teil Haftkleber 102 enthält und ein anderer Teil den Messwertwandler 103 enthält. Beides, das faltbare Merkmal und/oder die Perforationen des faltbaren Substrats 101, ermöglichen dem Anwender, bei Anwendungen, die jene Funktionalität erfordern, zu verhindern, dass der Messwertwandler mit der Probenoberfläche, die den Analyten enthält, in Kontakt kommt.
  • Gegebenenfalls kann das faltbare Substrat 101 in 3 auch mehrere Messwertwandler einschließen, wie in 2 gezeigt und vorstehend beschrieben. Ferner kann das faltbare Substrat 101 ein transparentes Fenster auf der Seite einschließen, die dem Messwertwandler 103 gegenüber liegt, um jede Farbänderung zu sehen, nachdem das faltbare Substrat 101 gefaltet ist, damit Messwertwandler 103 mit Haftkleber 102 in Kontakt kommt.
  • Alternative Ausführungsformen sind in den 5 und 6 gezeigt, die die Zuführung einer Flüssigkeitsprobe zu dem Messwertwandler über ein mikrofluidisches Element ermöglichen, wie diejenigen, die in den US-Patentschriften Nrn. 6,375,871 und 6,451,191 beschrieben werden. In 5 enthält Band oder Etikett 301 ein mikrofluidisches Element 302, das den Analyten dem Messwertwandler 303 zuführt. Bei einer Anwendung kann der Haftkleber auf Band oder Etikett 301 auf der Seite, die dem Messwertwandler 303 gegenüber liegt, bereitgestellt sein, um zu ermöglichen, dass das Band oder Etikett an einer Oberfläche zu Lagerungs- oder Haltezwecken befestigt wird, wie Befestigen an einer Wand oder einem Behälter.
  • In 6 wird ein mikrofluidisches Element 401 auf Band oder Etikett 402 bereitgestellt. Das mikrofluidische Element 401 führt den Analyten mehreren Vertiefungen 403, 404, 405 und 406 zu, die denselben oder unterschiedliche Messwertwandler enthalten. Jeder der Messwertwandler in den mehreren Vertiefungen 403, 404, 405 und 406 kann aus denselben oder unterschiedlichen Polydiacetylenaggregaten gebildet sein, wobei jedes Polydiacetylenaggregat denselben oder unterschiedlichen Rezeptor einarbeitet. Durch Variation der Messwertwandler können die mehreren Vertiefungen 403, 404, 405 und 406 so gestaltet werden, dass sie den Nachweis für mehrere Analyte bei verschiedenen Konzentrationsniveaus bereitstellen.
  • Für diejenigen Anwendungen, die Probenvorbereitung des Analyten erfordern, kann ein Kit eine Ampulle zur Lagerung des Reagans und zum Mischen des Analyten enthalten, bevor der kolorimetrische Sensor, der auf einem zweidimensionalen Substrat aufgetragen ist, damit in Kontakt gebracht wird. In einer Ausführungsform kann der Kit eine Ampulle zur Lagerung des Reagens und Analytenvorbereitung mit einem Deckelsystem, das den Messwertwandler der vorliegenden Erfindung, der auf ein Substrat aufgetragen ist, enthält, umfassen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Analyse eines Analyten bereit, welches das In Kontakt Bringen des vorstehend erwähnten kolorimetrischen Sensors mit einer Lösungsprobe oder Oberfläche, die einen Analyten enthält, und Ausnutzen einer Absorptionsmessung oder einer visuellen Beobachtung mit dem bloßen Auge, um Farbänderung am kolorimetrischen Sensor nachzuweisen, umfasst.
  • In einer alternativen Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum indirekten Nachweis eines Analyten durch Auswahl einer Sonde mit einer Affinität, mit sowohl dem Rezeptor, der in die Polydiacetylenaggregate eingearbeitet ist, und dem Analyten zu binden. Die gewählte Sonde zeigt eine kompetitive Affinität zum Analyten. Wenn der Analyt von Interesse vorhanden ist, bindet die Sonde eher mit den Analyten als dem Rezeptor am Polydiacetylengrundgerüst, was zu keiner Farbänderung führt. Wenn der Analyt fehlt, bindet die Sonde an den Rezeptor, der am Polydiacetylengrundgerüst eingebracht ist, was zu einer Farbänderung von blau nach rot führt. Die Sonde kann mit dem Messwertwandler in Kontakt kommen, nachdem der Analyt mit dem Messwertwandler in Kontakt kommt, oder kann mit dem Analyten gemischt werden, bevor das Gemisch mit dem Messwertwandler in Kontakt kommt.
  • Die Sonde kann mit dem Messwertwandler in Lösung oder aufgetragen auf einem Substrat in Kontakt gebracht werden. Die Sonde kann jedes Molekül mit einer Affinität zu sowohl dem Zielanalyten als auch dem Rezeptor sein. Mögliche Sonden zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen Membranen spaltende Peptide, wie Alamethicin, Magainin, Gramicidin, Polymyxin-B-Sulfat und Melittin ein.
  • Unter Verwendung des indirekten Verfahrens zum Nachweis ist eine hohe Empfindlichkeit, die für niedrige Nachweisniveaus sorgt, auf der Grundlage der Konzentration der verwendeten Sonde möglich. Als Nachweisstrategie können Sondenkonzentrationen gewählt werden, die gewünschten Nachweisniveaus der Konzentration entsprechen. Das Verfahren des indirekten Nachweises unter Verwendung der Sonde ermöglicht den Entwurf des Systems um die Art und Konzentration der Sonde für die gewünschte Empfindlichkeit in einer gegebenen Anwendung herum. Dies ermöglicht, dass der Messwertwandler für mehrere Analyten von Interesse universal ist. Beispielsweise kann ein einziger Messwertwandler (Polydiacetylen/Rezeptor-Kombination) dazu dienen, mehrere Analyten nachzuweisen, indem die Sonde in Kontakt mit dem Messwertwandler gemäß der Affinität der Sonde zum Analyten variiert wird.
  • Substrateigenschaften
  • Die Substrate der vorliegenden Erfindung können durch Kontaktwinkelmessungen unter Verwendung von milli-Q (Millipore) Wasser und Methyleniodid (Aldrich) als Testflüssigkeiten gekennzeichnet werden. Für eine Kontaktwinkelmessung wird ein Goniometer von Rare-Hart verwendet, um den Kontaktwinkel zu messen, den ein Tropfen einer Testflüssigkeit bildet, wenn er auf ein Substrat aufgebracht wird. Auch wenn der Tropfen ein makroskopisches Gebiet des Substrats bedeckt, testet die Wechselwirkung der Flüssigkeit und der Oberfläche lediglich die äußersten 1 bis 5 Ångstrom der Oberfläche. Somit stellt die Analyse des Kontaktwinkels eine präzise und empfindliche Technik bereit, um die Oberflächenenergetik zu kennzeichnen, wie in A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films, Academic Press, New York (1991), S. 48–58, erläutert.
  • Von den Beschichtungssubstraten, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann angenommen werden, dass sie zwei weite Kategorien umfassen. Die erste dieser Kategorien schließt hochgradig ebene Substrate, wie aufgedampftes Gold auf atomar ebenen Silicium-(111)-wafern, atomar ebene Silicium-(111)-wafer oder Floatglas ein, die nackt und mit selbstorganisierenden Monoschichten (SAMs) modifiziert sind, um ihre Oberflächenenergie auf systematische Weise zu ändern. Die zweite Klasse von Oberflächen umfasste Oberflächen mit einer hochgradig texturierten Topographie, die viele verschiedene Klassen von Materialien einschloss, welche von Papiersubstraten bis zu Beschichtungen, die für polymere Tinten aufnahmefähig sind, zu strukturierten polymeren Filmen, mikroporösen Filmen und Membranmaterialien reichte. Gemeinsame Eigenschaften unter diesen Substraten sind die große Oberflächenrauheit und/oder Porosität. Bei diesen hochgradig texturierten Oberflächen können die Messungen der Kontaktwinkel und die Bestimmung der polaren und dispersiven Oberflächenenergien aus diesen Kontaktwinkelmessungen nicht als eine Gleichgewichtscharakterisierung ihrer wahren thermodynamischen Energien angesehen werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geben die Kontaktwinkel eine „effektive" oder „praktische" Oberflächenenergie an, die verwendet werden kann, um diese Substrate zu Vergleichszwecken zu klassifizieren.
  • Die Tabelle 1 fasst die Substrate zusammen, die mit den Polydiacetylenaggregaten zur Verwendung als ein kolorimetrischer Sensor der vorliegenden Erfindung beschichtet sind. Die SAMs, die verwendet werden, um das Substrat zu modifizieren, werden mit dem Substrat aufgeführt, wenn sie verwendet werden. Die Substrat-Kontaktwinkel, wie mit Wasser und Methyleniodid gemessen, werden aufgeführt, ebenso wie die dispersiven und polaren Komponenten der Oberflächenenergie, die mit dem Verfahren des geometrischen Mittels berechnet wurden, wie in S. Wu; Polymer Interface and Adhesion; Marcel Dekker, New York (1982), gezeigt. In der letzten Spalte ist die Farbe der trockenen PDA-Beschichtung aufgelistet. Tabelle 1
    Num mer Substrat Herstel ler Ft.-schr . θ (Was ser) (°) Ft.-schr. θ (MI) (°) γ (disper siv) (dyn/cm ) γ (pol ar) (dyn / cm) Farb e der troc kene n Besc hich tung
    1 Umkehrchr omatograp hie-Si-Gelplatte Aldrich ; Milwauk ee, WI 158 ± 3,0 < 5 101,7 39,5 Blau
    2 Manila-Broschüre npapier Smead, Nr. 2-153L-2, Hasting s, MN 115 ± 5,0 < 5 76,2 7,9 Blau
    3 Sauberes Floatglas Corning Glass Works; Corning , NY 90 ± 3 ,8 42 ± 2, 4 39,6 0,9 Blau
    4 Texturier tes Photopapi er 3M Teile-Nr. 34-8506-6373-2; St. Paul, MN 123 ± 5,4 < 5 82,1 13,3 Blau
    5 Glanz-Photopapi er 3M Teile-Nr. 34-8506-6378-I; St. Paul, MN 105 ± 8,0 30 ± 1, 3 58,1 1,5 Blau
    6 PE-IR-Karte 3M Typ 61-100-12; St. Paul, MN 144 ± 0,6 < 5 95,4 30,0 Blau
    7 PTFE-IR-Karte 3M Typ 62; St. Paul, MN 133 ± 2,3 66 ± 2, 5 44,0 7,6 Blau
    8 Octadecyl tri-chlorsila n-SAM auf Si (111) Gelest, Inc.; Morrisv ille, PA 112 ± 1,1 69 ± 1, 9 28,3 0,1 Rot
    9 Perfluord ecyl-1H,1H,2H, 2H-trichlors ilan auf Si-(111)-Wafer Gelest, Inc.; Morrisv ille, PA 113 ± 1,6 91 ± 1, 3 11,7 0,7 Rot
    10 Octadecyl tri-chlorsila n-SAM auf Si (111) Gelest, Inc.; Morrisv ille, PA 112 ± 2,2 65 ± 1, 8 31,9 0,3 Rot
    11 Dodecanth iol-SAM auf aufgedamp ftem Au Aldrich ; Milwauk ee, WI 108 ± 3,0 65 ± 4, 4 30,0 0 Rot
    12 Octadecan thiol-SAM auf aufgedamp ftem Au Aldrich ; Milwauk ee, WI 107 ± 0,6 67 ± 2, 7 27,7 0 Rot
    13 Mikrostru kturierte s PP 3M Probe Nr. PP-3445; St. Paul, MN 155 ± 4,5 110 ± 6 ,0 9,8 2,5 Rot
    14 FC-TIPS-Membran 3M Probe; St. Paul, MN 112 ± 5,5 127 ± 1 1,5 0,1 8,7 Rot
    15 PVDF-Membran Millipo re Corpora tion XF1J076 T8; Bedford , MA 86 ± 2 ,9 61 ± 1, 1 22,8 5,4 Rot
    16 Nackte Si-(111)-Wafer Siltec Corpora tion; Salem, OR 52 ± 2 ,6 47 ± 2, 8 18,7 29,2 Gemi scht
    17 Nacktes aufgedamp ftes Au 3M Probe; St. Paul, MN 97 ± 4 ,5 48 ± 0, 6 38,9 0,1 Gemi scht
    18 11-Mercapto-1-undecanol auf aufgedamp ftem Au Aldrich ; Milwauk ee, WI 58 ± 1 ,6 38 ± 1, 7 26,0 19,8 Gemi scht
    19 16-Mercaptohexadecan oic auf aufgedamp ftem Au Aldrich ; Milwauk ee, WI 40 ± 1 ,6 35 ± 6, 0 21,4 35,7 Gemi scht
  • Die 6 und 7 zeigen das Phasendiagramm auf Basis der kolorimetrischen Beobachtungen an den getrockneten Beschichtungen und der Kontaktwinkelanalyse der beschichteten Substrate. 6 zeigt die resultierende Farbe des beschichteten Substrats als eine Funktion des Fortschreit-Kontaktwinkels von Wasser gegen den Fortschreit-Kontaktwinkel von Methyleniodid. 7 zeigt die resultierende Farbe des beschichteten Substrats als eine Funktion der polaren Komponente der Oberflächenenergie des Substrats gegen die dispersive Komponente der Oberflächenenergie, wie mit dem Verfahren des geometrischen Mittels aus den Fortschreit-Kontaktwinkeln von Wasser und Methyleniodid berechnet, wie in S. Wu; Polymer Interface and Adhesion; Marcel Dekker, New York (1982), bereitgestellt. Die Oberflächen, bei denen die Polydiacetylenbeschichtung bei ihrer anfänglichen blauen Farbe blieb, sind in jedem Diagramm durch einen ausgefüllten Kreis gekennzeichnet. Die Oberflächen, die mit einem Kreis gekennzeichnet sind, sind diejenigen, deren anfängliche „blaue" Phase sich beim Trocknen zu der roten Phase umwandelte. Schließlich kennzeichnen die dreieckigen Punkte die Oberflächen, bei denen die trockene Beschichtung ein Gemisch aus den blauen und roten Phasen zeigte.
  • Die Nummern in Tabelle 1, die den verschiedenen Substraten zugewiesen sind, entsprechen den Symbolen in den 6 und 7.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung, die beim Trocknen die ursprüngliche „blaue" der Polydiacetylenaggregate beibehält, zeigen die beschichteten Substrate Fortschreit-Kontaktwinkel mit Methyleniodid von unter 50°, wie in 6 dargestellt. Dieser Zustand entspricht den Substraten, die durch eine dispersive Komponente ihrer Oberflächenenergie von mehr als 40 dyn/cm in 7 gekennzeichnet sind. Für Anwendungen, die den Erhalt der ursprünglichen „blauen" Phase erfordern, beeinflussen die Topographie und Oberflächenenergie die Effektivität des Messwertwandlers auf dem Substrat in Eigenschaften, wie Farbkontrast beim Nachweis und Lagerstabilität.
  • In einer alternativen Ausführungsform führen Substrate mit diesen Eigenschaften, die einen Fortschreit-Kontaktwinkel mit Wasser von weniger als 90° aufweisen, zu trockenen Beschichtungen, die ein Gemisch aus den blauen und roten Phasen enthalten, wie in 6 dargestellt. Dieser Zustand entspricht Oberflächen, bei denen die dispersive Komponente der Oberflächenenergie weniger als 40 dyn/cm betragen kann, aber mit einer polaren Komponente der Oberflächenenergie von mehr als mindestens 10 dyn/cm in 7.
  • Beispiele
  • Alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse usw. in den Beispielen und dem Rest der Beschreibung beziehen sich auf Mol, wenn nicht anders angegeben. Alle Lösemittel und Reagenzien ohne einen genannten Lieferanten wurden von Aldrich Chemical; Milwaukee, WI, gekauft. Wasser wurde unter Verwendung eines UV-Milli-Q-Wasserreinigungsgeräts mit einem spezifischen Widerstand von 18,2 MΩ/cm gereinigt. (Millipore, Redford MA)
  • Für diejenigen Diacetylengemische, die mit einer Sonde beschallt wurden, wurde eine Reihe von Proben hergestellt, indem die anfängliche Diacetylenlösung auf mehrere Ampullen zur Beschallung mit Sonden über einen Bereich von Leistung und Dauern getrennt wurde, um die Einstellungen zu bestimmen, die eine erfolgreiche Selbstorganisation bei den Diacetylenmonomeren induzieren. Auch wenn in den folgenden Beispielen die Beschallung mit einer Sonde 1 Minute lang bei einer Leistungseinstellung von 5 erfolgte, weiß ein Fachmann, dass passende Regulierung der Leistung und Dauer empirisch dasselbe Ergebnis ergeben können.
  • Die kolorimetrische Antwort (CR) wurde durch die prozentuale Änderung der blauen Farbe bestimmt, die durch die Gleichung CR = [(PBanfangs – PBProbe/PBanfangs] × 100 dargestellt wird, wobei PB = blaue Farbe in der Probe, wie unter Verwendung der Bildbearbeitungssoftware Adobe Photoshop, Version 5, bestimmt. Tabelle der Abkürzungen
    Abkürzung oder Handelsname Beschreibung
    11-Brom-1-undecanol Br(CH2)11OH
    11-Bromundecansäure Br(CH2)10C(O)OH
    TBDMSCl tert-Butyldimethylsilylchlorid
    Diin-1 Bis(trimethylsilyl)butadiin, im Handel von Gelest; Tullytown, PA, erhältlich
    THF Tetrahydrofuran
    1-Bromdodecan Br(CH2)11CH3
    TRAF Tetrabutylammoniumfluorid
    HMPA Hexamethylphosphoramid
    1-Bromhexadecan Br(CH2)15CH3
    Methansulfonylchlorid
    CH2Cl2 Dichlormethan
    DMF Dimethylformamid
    Oxalylchlorid ClCOCOCl
    DMPC Dimyristoylphosphatidylcholin; im Handel von Avanti Polar Lipids, Alabaster, Al., erhältlich
    ATCC American Type Culture Collection
    PDC Pyridiniumdichromat
    DMAP 4-(Dimethylamino)pyridin
    KAPA Kalium-3-aminopropylamid, hergestellt gemäß Abrams, S. R.; Shaw, A. C. Organic Syntheses, 1988, 66, 127–131.
    PPS Polypropylen
    PE Polyethylen
    PTFE Polytetrafluorethylen
    PVDF Polyvinylidenfluorid
  • Beispiel 1
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3
  • Schritt 1: Herstellung von HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3
  • In einem Glas-Reaktionsgefäß wurden 600 mg 5,7-Dodecadiin-1,12-diol (HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH), 0,275 mL Pyridin und 10 mL THF gemischt. Zu dieser Lösung wurden 676 mg Lauroylchlorid gegeben und das resultierende Gemisch wurde 15 Stunden lang gemischt. Das Gemisch wurde dann mit Diethylether verdünnt und mit 0,1 N HCl und Kochsalzlösung gewaschen. Die organische Phase wurde abgetrennt, über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösemittel wurde entfernt, wodurch sich ein weißer Feststoff ergab. Der Feststoff wurde an Silicagel (Gradient von 25 Vol.-% bis 50 Vol.-% Ethylacetat in Hexanen) gereinigt, wodurch sich 570 mg HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3 als ein weißer Feststoff ergaben.
  • Schritt 2: Herstellung von HO(O)C(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3
  • In einem a Glas-Reaktionsgefäß wurden 377 mg HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3, das in Schritt 1 hergestellt worden war, in 3 mL DMF gelöst, und 1,32 g PDC wurden zugegeben. Das resultierende Gemisch wurde 8 Stunden lang gerührt und dann mit Wasser und Diethylether aufgearbeitet. Die vereinigten Etherphasen wurden über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösemittel wurde entfernt, wodurch sich ein weißer Feststoff ergab. Der Feststoff wurde an Silicagel gereinigt, wobei mit 25/74/1 Volumenteilen Ethylacetat/Hexane/Ameisensäure eluiert wurde, wodurch sich 0,21 g HO(O)C(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)10CH3 als ein weißer Feststoff ergaben.
  • Beispiele 2 bis 5
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)a-1C≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde unter Verwendung des Diols und Säurechlorids in Schritt 1, die in Tabelle 2 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)a-1C≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3 ergaben (a und b sind in Tabelle 2 definiert). Tabelle 2
    Beispiel Diol, a-Wert Säurechlorid, b-Wert
    2 HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)3OH, a = 3 CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    3 HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH, a = 4 CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    4 HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH, a = 4 CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    5 HO (CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH, a = 4 CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
  • BEISPIEL 6
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3
  • Schritt 1: Herstellung von HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3
  • In einem Glas-Reaktionsgefäß wurden 4,99 g 5,7-Dodecadiin-1,12-diol (HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH), 2,2 g Pyridin und 50 mL THF gemischt. Zu dieser Lösung wurden 6,34 g Myristolchlorid gegeben und das resultierende Gemisch wurde 15 Stunden lang gemischt. Das Gemisch wurde dann mit Diethylether verdünnt und mit 0,1 N HCl und Kochsalzlösung gewaschen. Die organische Phase wurde abgetrennt, über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösemittel wurde entfernt, wodurch sich ein weißer Feststoff ergab. Der Feststoff wurde an Silicagel (Gradient 15 Vol.-% Ethylacetat in Dichlormethan bis 100% Ethylacetat) gereinigt, wodurch sich 5,0 g HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3 als ein weißer Feststoff ergaben.
  • Schritt 2: Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3
  • In einem verschließbaren Rohr wurden 1,41 g HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3, das in Schritt 1 hergestellt worden war, 0,435 g Bernsteinsäureanhydrid, 13 mL Toluol und 0,106 g DMAP vereinigt, und das Rohr wurde verschlossen. Das Gemisch wurde 14,5 Stunden lang auf 105°C erhitzt, der Ansatz wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, 0,15 mL Wasser wurden zugegeben, das Rohr wurde wieder verschlossen und erneut 30 Minuten lang auf 105°C erhitzt. Das Gemisch wurde dann mit Diethylether verdünnt und mit 0,1 N HCl und Kochsalzlösung gewaschen. Die organische Phase wurde abgetrennt, über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösemittel wurde entfernt, wodurch sich ein weißer Feststoff ergab. Der Feststoff wurde an Silicagel gereinigt, wobei mit 10/89/1 Volumenteilen Ethylacetat/Dichlormethan/Ameisensäure eluiert wurde, wodurch sich 1,70 g HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C- C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3 als ein weißer Feststoff ergaben.
  • Beispiele 7 bis 17
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 6 beschrieben wurde, wurde unter Verwendung des Diols und Säurechlorids in Schritt 1, die in Tabelle 3 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(O)C(CH2)bCH3 ergaben (a und b sind in Tabelle 3 definiert). Tabelle 3
    Beispiel Diol, a-Wert Säurechlorid, b-Wert
    7 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 2 CH3(CH2)10C(O)Cl, b = 10
    8 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 2 CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    9 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 2 CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    10 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 2 CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
    11 HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)3OH, a = 3 CH3(CH2)10C(O)Cl, b = 10
    12 HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)3OH, a = 3 CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    13 HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)3CH, a = 3 CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    14 HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)3OH, a = 3 CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
    15 HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH, a = 4 CH3(CH2)10C(O)Cl, b = 10
    16 HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH, a = 4 CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    17 HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH, a = 4 CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
  • BEISPIEL 18
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)10CH3
  • Schritt 1: Herstellung von HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH
  • HO(CH2)5C≡CH wurde mit der durch KAPA geförderten Isomerisierung von HOCH2C≡C(CH2)3CH3, das gemäß Miller, J. G.; Oehlschlager, A. C. J. Org. Chem. 1984, 49, 2332–2338, hergestellt wurde, oder HO(CH2)2C≡C(CH2)2CH3 (im Handel von GFS Chemicals erhältlich; Powell, OH) hergestellt. Die oxidative Kupplung von HO(CH2)5C≡CH wurde in einem Glas-Reaktionsgefäß durch Auflösen von 6,95 g HO(CH2)5C≡CH in Pyridin/Methanol (2,0 mL/6,2 mL) und Zugeben von 307 g CuCl, gefolgt von Rühren in Gegenwart von Sauerstoff durchgeführt, bis alles Ausgangsmaterial verbraucht war. Das Reaktionsgemisch wurde mit Diethylether und 4 N HCl aufgearbeitet, die vereinigten organischen Phasen wurden über MgSO4 getrocknet, filtriert und eingeengt. Umkristallisieren des Rückstands aus 1/1 Hexane/tert-Butyl-methyl-ether ergab 5,35 g HO (CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH.
  • Schritt 2: Herstellung von HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)10CH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 6, Schritt 1 beschrieben wurde, wurde befolgt, ausgenommen dass an Stelle von 5,7-Dodecadiin-1,12-diol das im vorstehenden Schritt 1 hergestellte Diol verwendet wurde.
  • Schritt 3: Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)10CH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 6, Schritt 2 beschrieben wurde, wurde befolgt.
  • Beispiele 19 bis 21
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 18 beschrieben wurde, wurde unter Verwendung des Diols und Säurechlorids in Schritt 2, die in Tabelle 4 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5O(O)C(CH2)bCH3 ergaben (b ist in Tabelle 4 definiert). Tabelle 4
    Beispiel Diol Säurechlorid, b-Wert
    19 HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    20 HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    21 HO(CH2)5C≡C-C≡C(CH2)5OH CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
  • Beispiele 22 bis 25
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6O(O)C(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 18, Schritt 1 beschrieben wurde, wurde befolgt, wodurch das Diol HO(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6OH ausgehend von 1-Heptin hergestellt wurde. Die übrige Vorgehensweise für Beispiel 18 wurde unter Verwendung des Diols und Säurechlorids in Schritt 2, die in Tabelle 5 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)6C≡C- C≡C(CH2)6O(O)C(CH2)bCH3 ergaben (b ist in Tabelle 5 definiert). Tabelle 5
    Beispiel Diol Säurechlorid, b-Wert
    22 HO(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6OH CH3(CH2)10C(O)Cl, b = 10
    23 HO(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6OH CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    24 HO(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6OH CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    25 HO(CH2)6C≡C-C≡C(CH2)6OH CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
  • Beispiele 26 bis 29
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7O(O)C(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 18, Schritt 1 beschrieben wurde, wurde befolgt, wodurch das Diol HO(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7OH ausgehend von 1-Octin hergestellt wurde. Die übrige Vorgehensweise für Beispiel 18 wurde unter Verwendung des Diols und Säurechlorids in Schritt 2, die in Tabelle 6 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7O(O)C(CH2)bCH3 ergaben (b ist in Tabelle 6 definiert). Tabelle 6
    Beispiel Diol Säurechlorid
    26 HO(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7OH CH3(CH2)10C(O)Cl, b = 10
    27 HO(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7OH CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    28 HO(CH2)7C≡C-C≡C(CH2)7OH CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
  • Beispiele 29 bis 32
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9O(O)C(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 18, Schritt 1 beschrieben wurde, wurde befolgt, wodurch das Diol HO(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9OH ausgehend von 1-Decin hergestellt wurde. Die übrige Vorgehensweise für Beispiel 18 wurde unter Verwendung des Diols und Säurechlorids in Schritt 2, die in Tabelle 7 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9O(O)C(CH2)bCH3 ergaben (b ist in Tabelle 7 definiert). Tabelle 7
    Beispiel Diol Säurechlorid, b-Wert
    29 HO(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9OH CH3(CH2)10C(O)Cl, b = 10
    30 HO(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9OH CH3(CH2)12C(O)Cl, b = 12
    31 HO(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9OH CH3(CH2)14C(O)Cl, b = 14
    32 HO(CH2)9C≡C-C≡C(CH2)9OH CH3(CH2)16C(O)Cl, b = 16
  • Beispiel 33
  • Herstellung von HO(O)C(CH2) 3C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2) 4O(O)C(CH2) 12CH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 6 beschrieben wurde, wurde befolgt, ausgenommen dass in Schritt 2 Glutarsäureanhydrid an Stelle von Bernsteinsäureanhydrid verwendet wurde.
  • Beispiel 34
  • Herstellung von HO(O)CHC=CHC(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)14CH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 6 beschrieben wurde, wurde befolgt, ausgenommen dass in Schritt 1 CH3(CH2)14C(O)Cl an Stelle von CH3(CH2)12C(O)Cl verwendet wurde und in Schritt 2 Maleinsäureanhydrid an Stelle von Bernsteinsäureanhydrid verwendet wurde.
  • Beispiel 35
  • Herstellung von HO(O)C(1,2-C6H4)C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(O)C(CH2)12CH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 6 beschrieben wurde, wurde befolgt, ausgenommen dass in Schritt 2 Phthalsäureanhydrid an Stelle von Bernsteinsäureanhydrid verwendet wurde.
  • Beispiel 36
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3
  • Schritt 1: Herstellung von HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3
  • In einem Glas-Reaktionsgefäß wurde eine Suspension von 120 mg Natriumhydrid in 10 mL trockenem DMF hergestellt, und 972 mg 5,7-Dodecadiin-1,12-diol (HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4OH) wurden zugegeben. Nach 5 Minuten Rühren wurden 1,31 g CH3(CH2)11Br zugegeben, und das resultierende Gemisch wurde 15 Stunden lang gerührt. Das Gemisch wurde dann durch Zugabe von gesättigter NH4Cl-Lösung gequencht und mit 100 mL Diethylether verdünnt. Die organische Phase wurde abgetrennt und 3-mal mit Kochsalzlösung gewaschen, über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösemittel wurde entfernt, wodurch sich ein gelbes Öl ergab. Das Öl wurde an Silicagel (Gradient 25 Vol.-% bis 35 Vol.-% Ethylacetat in Hexan) gereinigt, wodurch sich 606 mg HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3 als ein weißer Feststoff ergaben.
  • Schritt 2: Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3
  • In einem verschließbaren Rohr wurden 181 mg HO(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3, das in Schritt 1 hergestellt worden war, 63 mg Bernsteinsäureanhydrid, 2 mL Toluol und 15 mg DMAP vereinigt, und das Rohr wurde verschlossen. Das Gemisch wurde 16 Stunden lang auf 110°C erhitzt, der Ansatz wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, 3 Tropfen Wasser wurden zugegeben, das Rohr wurde wieder verschlossen und erneut 30 Minuten lang auf 110°C erhitzt. Das Gemisch wurde dann mit Diethylether verdünnt und mit 0,1 N HCl und Kochsalzlösung gewaschen. Die organische Phase wurde abgetrennt, über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösemittel wurde entfernt, wodurch sich ein weißer Feststoff ergab. Der Feststoff wurde an Silicagel gereinigt, wobei mit 10/89/1 Volumenteilen Ethylacetat/Dichlormethan/Ameisensäure eluiert wurde, wodurch sich HO(O)O(CH2)2C(O)O(CH2)4C≡C-C≡C(CH2)4O(CH2)11CH3 als ein weißer Feststoff ergab.
  • Beispiele 37 bis 41
  • Herstellung von HO(O)C(CH2)2C(O)C(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(CH2)bCH3
  • Dieselbe Vorgehensweise, die in Beispiel 37 beschrieben wurde, wurde unter Verwendung des Diols und Säurebromids in Schritt 1, die in Tabelle 8 aufgeführt sind, befolgt, wodurch sich die Verbindungen mit der allgemeinen Struktur HO(O)C(CH2)2C(O)O(CH2)aC≡C-C≡C(CH2)aO(CH2)bCH3 ergaben (a und b sind in Tabelle 8 definiert). Tabelle 8
    Beispiel Diol, a-Wert Alkylbromid, b-Wert
    37 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 4 CH3(CH2)bBr, b = 13
    38 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 4 CH3(CH2)bBr, b = 15
    39 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 4 CH3(CH2)bBr, b = 17
    40 HO(CH2)2C≡C-C≡C(CH2)2OH, a = 5 CH3(CH2)bBr, b = 11
    41 HO(CH2)3C≡C-C≡C(CH2)3OH, a = 5 CH3(CH2)bBr, b = 13
  • Beispiel 42
  • Eine Probe von 10,1 mg der Verbindung, die in Beispiel 6 hergestellt worden war, wurde in ein Glasgefäß gegeben und in 5 mL Isopropanol suspendiert. Das Gemisch wurde zum Sieden erhitzt und 10 mL 70°C warmes Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Lösung wurde gekocht, bis die Temperatur 95°C erreicht hatte, was anzeigte, dass alles Isopropanol abgekocht war. Die Lösung wurde auf Raumtemperatur und dann 16 Stunden lang auf 4°C abgekühlt. Ein 2-mL-Aliquot der Lösung wurde 10 Minuten lang mit Licht von 254 nm belichtet, was eine dunkelblaue Farbe ergab, die darauf schließen ließ, dass Polymerisation eingetreten war.
  • Beispiel 43
  • Nachweis eines Membranpeptids in Lösung
  • Eine Probe von 1,0 mM Konzentration an Diacetylenmonomer, wie in Beispiel 6 hergestellt, und DMPC (6:4) in Tris-Puffer (2 mM, pH-Wert = 8,5) wurde in einem Glasgefäß hergestellt, im Bad in einem Bronson Modell #1510 Bad-Beschallungsgerät (im Handel von VWR Scientific Products; West Chester, PA, erhältlich) 30 Minuten lang beschallt und etwa 16 Stunden lang in einen Kühlschrank bei 4°C gegeben. Die Probe wurde dann durch einen 1,2-μm-Spritzenfilter filtriert und durch 10 Minuten Bestrahlen der Probe unter einer 254-nm-UV-Lampe (im Handel von VWR Scientific Products; West Chester, PA, erhältlich) bei einem Abstand von 3 cm polymerisiert. Die Polymerisation führt zu der Beobachtung einer deutlichen, bläulich-purpurnen Farbe.
  • Die Nachweiseigenschaft der Lösung wurde durch die Zugabe von –80 μL einer Polymyxin-B-sulfat-Lösung (10.050 Einheiten/mL) zur Probe bestimmt. Dies führte zu einer raschen kolorimetrischen Antwort, die leicht visuell als eine Änderung von blau nach rot bestimmt und durch UV-Vis-Spektroskopie als eine Verschiebung von einer maximalen Extinktion bei 640 nm zu einer maximalen Extinktion bei 540 nm in Spektren, die nach einer Stunde bei Raumtemperatur aufgenommen wurden, quantifiziert werden konnte.
  • Beispiel 44
  • Nachweis eines Membranpeptids auf einem Substrat
  • Das polymerisierte PDA/DMPC-Gemisch, das in Beispiel 43 hergestellt wurde, wurde auf ein Stück einer Umkehrphasen-C-18-Silicagelplatte aufgetragen. Die Lösung wurde auf die Platte getüpfelt und konnte bei Raumtemperatur trocknen, was zu blauen Punkten auf der Testplatte führte. Um diese Festzustandsform des Sensors zu testen, wurde eine Testlösung (40 μL) Polymyxin-B-sulfat (10.050 Einheiten/mL) zum Probenpunkt gegeben. Dies führte zu einer unmittelbaren (< 15 Sekunden) Farbänderung von blau nach rosa. Ein Kontrolltest unter Verwendung von lediglich milli-Q-Wasser (50 μL) zeigte keine Farbänderung.
  • Beispiel 45
  • Nachweis von Peptid-Membran-Wechselwirkungen in Lösung
  • Ein Gemisch des Diacetylenmonomers aus Beispiel 6 und DMPC (6:4) wurde in eine Ampulle abgewogen und in Tris-Puffer (2 mM, pH-Wert = 8,5) suspendiert, wodurch sich eine Lösung mit 1 mM Konzentration ergab, und eine polymerisierte Nachweislösung wurde wie in Beispiel 43 hergestellt.
  • Die Nachweiseigenschaft der Lösung wurde durch die Zugabe von –50 μL einer 1 mM Mellitinlösung zur Probe bestimmt. Dies führte zu einer raschen kolorimetrischen Antwort, die leicht visuell als eine Änderung von blau nach rot bestimmt und durch UV-Vis-Spektroskopie als eine Verschiebung von einer maximalen Extinktion bei 640 nm zu einer maximalen Extinktion bei 540 nm in Spektren, die nach einer Stunde bei Raumtemperatur aufgenommen wurden, quantifiziert werden konnte.
  • Beispiel 46
  • Nachweis von Peptid-Membran-Wechselwirkungen auf einem Substrat
  • Eine Testplatte wurde unter Verwendung der polymerisierten Nachweislösung aus Beispiel 45 unter Verwendung derselben Vorgehensweise wie in Beispiel 44 hergestellt. Mehrere Punkte (jeweils 40 μl) der polymerisierten Lösungen wurden auf ein Stück einer Umkehrphasen-C-18-Silicagelplatte gegeben. Die Lösungen konnten bei Raumtemperatur trocknen, was zu blauen Punkten führte. Um die Fähigkeit der Substrate, Peptide nachzuweisen, zu testen, wurden zwei Proben, die 15 bzw. 30 nanomol Mellitin enthielten, zu den verschiedenen Punkten auf der Testplatte gegeben. Dies führte zu einer unmittelbaren (< 15 Sekunden) Farbänderung von blau nach rot. Kontrollproben von milli-Q-Wasser, die auf getrennte Testpunkte getüpfelt wurden, zeigten keine Farbänderung.
  • Beispiel 47
  • Nachweis von enzymatischer Grenzflächenkatalyse durch Phospholipase A2 in Lösung
  • Eine Nachweislösung wurde wie in Beispiel 45 hergestellt. Die Nachweiseigenschaften der Lösungen wurden durch die Zugabe von –50 μL 75 μM Phospholipase-A2-Lösung zu jeder der Proben bestimmt. Dies führte zu einer kolorimetrischen Antwort, die leicht visuell als eine Änderung von blau nach rot bestimmt und durch UV-Vis-Spektroskopie als eine Verschiebung von einer maximalen Extinktion bei 640 nm zu einer maximalen Extinktion bei 540 nm in Spektren, die nach einer Stunde bei Raumtemperatur aufgenommen wurden, quantifiziert werden konnte.
  • Beispiel 48
  • Versuchter Nachweis von Peptid-Membran-Wechselwirkungen unter Verwendung von im Handel erhältlichen Diacetylenmonomeren auf einem Substrat
  • Gemische aus im Handel erhältlicher 10,12-Tricosadiinsäure (erhältlich von GFS Chemicals; Powell, OH) und DMPC (6:4) wurden verwendet, um eine Nachweislösung und Testplatte wie in Beispiel 44 zu erzeugen. Die Polymerisation führte zu der Beobachtung einer deutlichen, bläulich-purpurnen Farbe. Beim Tüpfeln der Nachweislösung auf die Testplatten trockneten einige der Lösungen, was zu einer Farbänderung zu einem roten Punkt führte, während andere Proben zu einem blau gefärbten Punkt trockneten.
  • Um die Nachweiseigenschaften für die Peptid-Membran-Wechselwirkung der polymerisierten Aggregate auf einem Substrat zu testen, wurden 30 nanomol Mellitin (im Handel von Sigma Aldrich; St. Louis, MO, erhältlich) zu den Punkten gegeben, die zu einer blauen Farbe getrocknet waren. Dies führte entweder zu keiner Farbänderung oder einem fleckigen Aussehen, das eine CR von weniger als 5% in Abhängigkeit von der Herstellung der Lösung widerspiegelte.
  • Beispiel 49
  • Versuchter Nachweis von Peptid-Membran-Wechselwirkungen unter Verwendung von im Handel erhältlichen Diacetylenmonomeren auf einem 2-D-Substrat
  • Beispiel 48 wurde wiederholt, ausgenommen dass, um die Nachweiseigenschaften für die Peptid-Membran-Wechselwirkung der polymerisierten Aggregate auf einem Substrat zu testen, 50 μL Polymyxin-B-sulfat-Lösung (10.050 Einheiten/mL) zu jedem der Punkte auf der Testplatte gegeben wurden. Dies führte zu einem fleckigen Aussehen, das eine CR von weniger als 5% Farbänderung in Abhängigkeit von der Herstellung der Lösung widerspiegelte.
  • Beispiel 50
  • Indirekter Nachweis von E. coli auf einem Substrat
  • Die Testplatten wurden wie in Beispiel 46 hergestellt.
  • Um den Nachweis von E. coli zu testen, wurde eine Polymyxin-B-sulfat-Lösung (10.050 Einheiten/mL) zu einer Ampulle, die lediglich milli-Q-Wasser enthielt, und zu einer Ampulle, die eine Suspension von E. coli [ATCC25922, ~109 Bakterien/mL in milli-Q-Wasser] enthielt, gegeben. Nachdem die zwei Proben 30 Minuten stehen gelassen worden waren, wurden sie durch einen 0,45-μm-Spritzenfilter filtriert und 40 μL von jedem der Eluenten wurden auf getrocknete Punkte des Sensorgemischs gegeben. Nach 15 Minuten wurde die Flüssigkeit entfernt und die Platten wurden untersucht. Die Probe mit keinen E. coli und lediglich Polymyxin B zeigte eine Farbänderung nach rot, während diejenigen Proben mit sowohl E. coli als auch Polymyxin B keine dramatische Farbänderung zeigten.
  • Beispiel 51
  • Nachweis von E. coli in einer biologischen Flüssigkeit auf einem Substrat
  • Ein Gemisch aus Diacetylenmonomer, wie in Beispiel 6 hergestellt, und DMPC (6:4) wurde in eine Ampulle abgewogen und in HEPES-Puffer (5 mM, pH-Wert = 7,2) suspendiert, wodurch eine 1 mM Lösung hergestellt wurde. Die Lösung wurde dann mit einer Sonde unter Verwendung eines Modell XL2020 Sonden-Beschallungsgeräts (im Handel von Misonix, Inc.; Farmington, NY, erhältlich) 1 Minute lang bei einer Leistungseinstellung von 5 beschallt und über Nacht (–16 Stunden) in einen Kühlschrank bei 4°C gegeben. Die Probe wurde durch einen 1,2-μm-Spritzenfilter filtriert, und die Polymerisation einer gerührten Lösung wurde durch 20 Minuten Bestrahlen der Probe unter einer 254-nm-UV-Lampe bei einem Abstand von 3 cm erreicht, was zu der Beobachtung einer blauen Farbe führte. Unter Verwendung einer Spritze wurden mehrere Punkte (jeweils 40 μl) der polymerisierten Lösung auf ein Stück einer Umkehrphasen-C-18-Silicagelplatte gegeben. Die Punkte konnten bei Raumtemperatur trocknen, was zu blauen Punkten führte. Um den Nachweis von E. coli zu testen, wurde eine Polymyxin-B-sulfat-Lösung (10.050 Einheiten/mL) zu einer Lösung von menschlichem Urin und einer Lösung von menschlichem Urin, die mit E. coli [ATCC25922, ~109 Bakterien/mL in milli-Q-Wasser] verseucht war, gegeben. Nachdem die Proben 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert worden waren, wurden die Proben auf Raumtemperatur abgekühlt und 40 μL jedes Eluenten wurden auf einen getrockneten Punkt der PDA/DMPC-Lösung gegeben. Nach 40 Minuten wurde die Flüssigkeit entfernt und die Platten wurden untersucht. Die Punkte zeigten eine wesentliche Farbänderung für die Probe mit keinen E. coli und lediglich vorhandenem Polymyxin B, während die Probe mit E. coli und vorhandenem Polymyxin B wenig Änderung der Farbe zeigte.
  • Beispiel 52
  • Nachweis von Lipopolysaccharid auf einem Substrat
  • Gemische aus Diacetylenmonomer, wie in Beispiel 6 hergestellt, und DMPC (6:4) wurden in Ampullen abgewogen und in HEPES-Puffer (5 mM, pH-Wert = 7,2) suspendiert, wodurch eine 1 mM Lösung hergestellt wurde. Testplatten auf einer Umkehrphasen-C-18-Silicagelplatte wurden dann wie in Beispiel 43 hergestellt. Um den Nachweis von Lipopolysaccharid zu testen, wurden 1000 μL Polymyxin-B-sulfat-Lösung (628 Einheiten/mL) zu einer 1-mL-Lösung von Endotoxin-freiem Wasser und einer 1-mL-Lösung von Endotoxin-freiem Wasser, die mit Lipopolysaccharid (10.000 Einheiten/mL) verseucht war, gegeben. Nachdem die Proben 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert worden waren, wurden die Proben auf Raumtemperatur abgekühlt und 40 μL jeder Lösung wurden auf einen getrockneten Punkt der PDA/DMPC-Lösung gegeben. Nach 60 Minuten wurde die Flüssigkeit entfernt und die Platten wurden untersucht. Die Probe ohne Lipopolysaccharid zeigte eine Farbänderung nach rot, während die Lösung mit Lipopolysaccharid und Polymyxin B keine Farbänderung zeigte.
  • Beispiel 53
  • Nachweis von Lipopolysaccharid auf einem 2-D-Substrat unter Verwendung von Glycerin
  • Gemische aus Diacetylenmonomer, wie in Beispiel 6 hergestellt, und Tetradecansäure-12-(4,4,-dihydroxybutylroxy)-dodeca-5,7-diinylester (1:1) wurden in Ampullen abgewogen und in HEPES-Puffer (5 mM, pH-Wert = 7,2) suspendiert, wodurch eine 1 mM Lösung hergestellt wurde. Die Lösungen wurden dann mit einer Sonde unter Verwendung eines Modell XL2020 Sonden-Beschallungsgeräts (im Handel von Misonix, Inc.; Farmington, NY, erhältlich) 1 Minute lang bei einer Leistungseinstellung von 5 beschallt und dann über Nacht (~16 Stunden) in einen Kühlschrank bei 4°C gegeben. Die Proben wurden durch einen 1,2-μm-Spritzenfilter filtriert, und die Polymerisation einer gerührten Lösung wurde durch 60 Sekunden Bestrahlen der Probe unter einer 254-nm-UV-Lampe bei einem Abstand von 3 cm erreicht, was zu der Beobachtung einer intensiven blauen Farbe führte. Unter Verwendung einer Spritze wurden mehrere Punkte (jeweils 40 μl) der polymerisierten Lösungen auf ein Stück einer Umkehrphasen-C-18-Silicagelplatte gegeben. Die Lösungen konnten bei Raumtemperatur trocknen, was zu blauen Punkten führte. Um den Nachweis von Lipopolysaccharid zu testen, wurde eine Polymyxin-B-sulfat-Lösung (5025 Einheiten/mL) zu einer Lösung von Endotoxin-freiem Wasser und einer Lösung von Endotoxin-freiem Wasser, die mit Lipopolysaccharid verseucht war, gegeben. Nachdem die Proben 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert worden waren, wurden die Proben auf Raumtemperatur abgekühlt und 500 μL jeder Lösung wurden auf einen getrockneten Punkt der PDA/DMPC-Lösung gegeben. Nach 15 Minuten vorsichtigem Schütteln wurde die Flüssigkeit entfernt und die Platten wurden untersucht. Dies führte zu einer kolorimetrischen Antwort, die leicht visuell als eine Änderung von blau nach rot in Abwesenheit von Lipopolysaccharid bestimmt werden konnte.
  • Beispiel 54
  • Charakterisierung von Substraten, die geeignet sind, die aktive Phase der Polydiacetylenaggregate aufrecht zu erhalten
  • Um die Substrateigenschaften zu bestimmen, die in Tabelle 1 identifiziert werden, wurden Oberflächen auf die folgende Weise zur Bewertung hergestellt. Die Goldoberflächen wurden durch Aufdampfen von Gold auf einen mit Chrom grundierten polierten Siliciumwafer hergestellt. Die resultierende Oberfläche war hochgradig reflektiv bei einer mittleren quadratischen Oberflächenrauheit von weniger als 15 Å, wie durch Interatomarkraftmikroskopie (AFM) unter Verwendung des Nanoscope Command Reference Manual Version 4.42; Digital Instruments; Abschnitte 12.5 und 12.6, gemessen. Die Goldoberflächen wurden vor der Verwendung unter Verwendung eines trockenen Stickstoffstroms abgestaubt.
  • Die Glasoberflächen wurden durch über Nacht Reinigen in einem oxidierenden Bad (im Handel von Nochromix erhältlich), gefolgt von ausgiebigem Spülen in milli-Q-Wasser, bis das Spülwasser eine einheitliche Fläche auf der Glasoberfläche ohne Verlust der Benetzung aufrecht erhalten konnte, hergestellt. Die Glasoberflächen wurden vor der Verwendung unter Verwendung eines trockenen Stickstoffstroms abgestaubt.
  • Siliciumwaferoberflächen wurden verwendet, wie erhalten, und vor der Verwendung unter Verwendung eines trockenen Stickstoffstroms abgestaubt. Oberflächen, die mit SAMS modifiziert wurden, wurden durch Eintauchen der Oberfläche in eine Lösung mit einer SAM-Konzentration von nominell 1 mM gebildet. Entweder Ethanol oder Chloroform wurden als Lösemittel verwendet. Die Eintauchdauern betrugen mindestens 24 Stunden, gefolgt von ausgedehntem Spülen mit dem reinen Lösemittel, das während der Selbstorganisation verwendet wird. Die Proben konnten dann vor den Kontaktwinkelmessungen über Nacht in einem Trockenschrank trocknen.
  • Alle anderen Oberflächen wurden verwendet, wie erhalten. Nach der Herstellung und Behandlung wurde jede Probe in mehrere kleinere Stücke geschnitten, von denen einige für die Kontaktwinkelmessungen und einige für die Beschichtung mit der PDA-Lösung verwendet wurden. Um die Substrate aufzutragen, wurden Gemische aus Diacetylenmonomer, wie in Beispiel 6 hergestellt, und DMPC (6:4) in Ampullen abgewogen und in HEPES-Puffer (5 mM, pH-Wert = 7,2) suspendiert, wodurch eine 1 mM Lösung hergestellt wurde. Die Lösungen wurden dann mit einer Sonde unter Verwendung eines Modell XL2020 Sonden-Beschallungsgeräts (im Handel von Misonix, Inc.; Farmington, NY, erhältlich) 1 Minute lang bei einer Leistungseinstellung von 5 beschallt und dann über Nacht (~16 Stunden) in einen Kühlschrank bei 4°C gegeben. Die Proben wurden durch einen 1,2-μm-Spritzenfilter filtriert, und eine gerührte Lösung wurde durch 20 Minuten Bestrahlen der Probe unter einer 254-nm-UV-Lampe bei einem Abstand von 3 cm polymerisiert, was zu der Beobachtung einer blauen Farbe führte. Unter Verwendung einer Spritze wurden mehrere Punkte (jeweils 40 μL) der polymerisierten Lösungen auf eine Reihe von Substraten, die in Tabelle 1 spezifiziert sind, gegeben. Die Lösungen konnten bei Raumtemperatur trocknen, und die resultierende Farbe der Punkte wurde aufgezeichnet.
    Red Phase Rote Phase
    Blue Phase Blaue Phase
    Blue Phase Blaue Phase
    Mixed Phase Gemischte Phase
    Advancing θMI (°) Fortschreit-θMI (°)
    Advancing θH2O (°) Fortschreit-θH2O (°)
    Figur 8
    Red Phase Rote Phase
    Blue Phase Blaue Phase
    Mixed Phase Gemischte Phase
    γP (dynes/cm) γP (dyn/cm)
    γD (dynes/cm) γD (dyn/cm)

Claims (27)

  1. Kolorimetrischer Sensor zum Nachweisen eines Analyten, umfassend: einen Rezeptor und eine polymerisierte Zusammensetzung, umfassend mindestens eine Verbindung der Formel
    Figure 00600001
    wobei R1
    Figure 00600002
    umfasst; R2
    Figure 00600003
    umfasst; R3, R8, R13, R21, R24, R31 und R33 unabhängig voneinander C1-C20-Alkyl sind; R4, R5, R7, R14, R16, R19, R20, R22, R25 und R32 unabhängig voneinander C1-C14-Alkylen sind; R6, R15, R18 und R26 unabhängig voneinander C1-C14-Alkylen, C2-C8-Alkenylen oder C6-C13-Arylen sind; R9 C1-C14-Alkylen oder -NR34- ist; R10, R12, R27 und R29 unabhängig voneinander C1-C14-Alkylen oder (C1-C14-Alkylen)-(C2-C8-arylen) sind; R11 und R28 unabhängig voneinander C2-C30-Alkinyl sind; R17 eine Gruppe ist, die einen Ester aktiviert; R23 C6-C13-Arylen ist; R30 C1-C14-Alkylen oder -NR36- ist; R34 und R36 C1-C4-Alkyl sind; p 1 bis 5 ist; n 1 bis 20 ist; wobei R1 und R2 nicht gleich sind; wobei der Rezeptor in die polymerisierte Zusammensetzung inkorporiert ist, wodurch ein Transducer erzeugt wird; und wobei der Transducer eine Farbänderung zeigt, wenn er mit einem Analyten in Kontakt gebracht wird.
  2. Sensor nach Anspruch 1, wobei R1
    Figure 00610001
    ist, wobei R7 Ethylen, Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen, Hexamethylen, Heptamethylen, Octamethylen oder Nonamethylen ist und R6 Ethylen, Trimethylen, Ethenylen oder Phenylen ist; und wobei R2
    Figure 00610002
    ist, wobei R20 Ethylen, Trimethylen, Tetramethylen, Pentamethylen, Hexamethylen, Heptamethylen, Octamethylen oder Nonamethylen ist und wobei R21 Undecyl, Tridecyl, Pentadecyl, Heptadecyl ist; und wobei p 1 ist.
  3. Sensor nach Anspruch 1, wobei der Rezeptor aus der Gruppe bestehend aus Phospholipid und Glycerin gewählt ist.
  4. Sensor nach Anspruch 1, wobei der Transducer in einer wässrigen Lösung dispergiert ist.
  5. Sensor nach Anspruch 1, wobei der Transducer auf einem Substrat aufgetragen ist.
  6. Sensor nach Anspruch 5, wobei das Substrat einen Kontaktwinkel von weniger als 50 Grad bei der Verwendung von Methyleniodid zeigt.
  7. Sensor nach Anspruch 5, wobei das Substrat aus der Gruppe bestehend aus Kieselgelplatte, Papier, Glas, texturiertem Photopapier, Glanzphotopapier und mikroporösem Film gewählt ist.
  8. Sensor nach Anspruch 1, wobei der Rezeptor durch physikalisches Mischen in die polymerisierte Zusammensetzung integriert ist.
  9. Sensor nach Anspruch 1, wobei der Rezeptor kovalent an die polymerisierte Zusammensetzung gebunden ist.
  10. Verfahren zum Nachweis eines Analyten, umfassend Bilden des kolorimetrischen Sensors nach Anspruch 1, wobei der Rezeptor in die polymerisierte Zusammensetzung inkorporiert wird, wodurch ein Transducer erzeugt wird, der eine Farbänderung zeigen kann; in Kontakt bringen des Sensors mit einem Analyten; und Beobachten einer Farbänderung, wenn der Analyt vorhanden ist.
  11. Verfahren zum Nachweis eines Analyten, umfassend Bilden des kolorimetrischen Sensors nach Anspruch 1, wobei der Rezeptor in die polymerisierte Zu sammensetzung inkorporiert wird, wodurch ein Transducer erzeugt wird, der eine Farbänderung zeigen kann; in Kontakt bringen des Transducers mit einem Analyten; in Kontakt bringen des Transducers mit einer Sonde, die eine Affinität sowohl zum Analyten als auch zum Rezeptor aufweist; und Beobachten keiner Farbänderung, wenn der Analyt vorhanden ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Sonde und der Analyt zu einem Gemisch vereinigt werden, bevor sie mit dem Transducer in Kontakt gebracht werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Sonde ein Membranen spaltendes Peptid umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Sonde aus der Gruppe bestehend aus Alamethicin, Magainin, Gramicidin, Polymyxin-B-sulfat und Melittin gewählt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Analyt aus der Gruppe bestehend aus gramnegativen Bakterien und Endotoxin gewählt wird.
  16. Einmal-Kit zum Nachweisen des Vorhandenseins eines Analyten, umfassend: einen oder mehrere Transducer, umfassend den kolorimetrischen Sensor nach Anspruch 1; und ein Mittel zum in Kontakt bringen des Transducers mit einem Analyten.
  17. Kit nach Anspruch 16, ferner umfassend eine oder mehrere Sonden mit einer Affinität zum Rezeptor und einem oder mehreren Analyten; wobei die Sonde vom Transducer physikalisch getrennt ist, bis der Kit verwendet wird.
  18. Kit nach Anspruch 16, wobei ein oder mehrere Transducer in einer wässrigen Lösung dispergiert sind.
  19. Kit nach Anspruch 16, wobei ein oder mehrere Transducer auf einem Substrat aufgetragen sind, wodurch eine Anordnung erzeugt wird.
  20. Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins von Bakterien in einer Körperflüssigkeit, umfassend den Schritt des in Kontakt bringens des Sensors nach Anspruch 1 mit einer Körperflüssigkeit.
  21. Kolorimetrischer Sensor nach Anspruch 1, ferner umfassend einen diagnostischen Test zum Nachweisen von Leukozyten.
  22. Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins von Bakterien in einer Körperflüssigkeit, umfassend den Schritt des in Kontakt bringens des Sensors nach Anspruch 21 mit einer Körperflüssigkeit.
  23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, wobei die Körperflüssigkeit aus der Gruppe bestehend aus Urin, Mukus, Wundexsudat und Blut gewählt wird.
  24. Medizinischer Gegenstand, umfassend einen Wundverband und den kolorimetrischen Sensor nach Anspruch 1.
  25. Medizinischer Gegenstand nach Anspruch 24, wobei der kolorimetrische Sensor mit dem Wundbett durch ein Fluidkontrollsystem verbunden ist.
  26. Medizinischer Gegenstand nach Anspruch 25, wobei das Fluidkontrollsystem ein mikrofluidisches System ist.
  27. Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins von Bakterien, wobei das Verfahren den Schritt des Einfügens des kolorimetrischen Sensors nach Anspruch 1 in einen Wundverband umfasst.
DE60314290T 2002-12-19 2003-12-19 Aus polydiacetylen hergestellte kolorimetrische sensoren. Expired - Lifetime DE60314290T2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US325801 2002-12-19
US10/325,801 US20040126897A1 (en) 2002-12-19 2002-12-19 Colorimetric sensors constructed of diacetylene materials
US738573 2003-12-16
US10/738,573 US7364918B2 (en) 2002-12-19 2003-12-16 Colorimetric sensors constructed of diacetylene materials
PCT/US2003/040714 WO2004057331A1 (en) 2002-12-19 2003-12-19 Colorimetric sensors constructed of diacetylene materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60314290D1 DE60314290D1 (de) 2007-07-19
DE60314290T2 true DE60314290T2 (de) 2008-02-07

Family

ID=32684694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60314290T Expired - Lifetime DE60314290T2 (de) 2002-12-19 2003-12-19 Aus polydiacetylen hergestellte kolorimetrische sensoren.

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP1579210B1 (de)
JP (1) JP4402597B2 (de)
AT (1) ATE364176T1 (de)
AU (1) AU2003301171B8 (de)
BR (1) BR0317472A (de)
CA (1) CA2510030C (de)
DE (1) DE60314290T2 (de)
DK (1) DK1579210T3 (de)
ES (1) ES2286511T3 (de)
MX (1) MXPA05006445A (de)
WO (1) WO2004057331A1 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6963007B2 (en) 2002-12-19 2005-11-08 3M Innovative Properties Company Diacetylenic materials for sensing applications
CA2576822A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Analytical Biological Services, Inc. Method for detecting a plurality of different species
MX2007007179A (es) * 2004-12-17 2007-08-14 3M Innovative Properties Co Sensores colorimetricos construidos de materiales de diacetileno.
US20060223052A1 (en) * 2005-03-30 2006-10-05 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Technique for detecting microorganisms
TW200714898A (en) 2005-08-02 2007-04-16 3M Innovative Properties Co Apparatus and method for detecting an analyte
TW200712487A (en) * 2005-08-02 2007-04-01 3M Innovative Properties Co Apparatus and method for detecting an analyte
US8835157B2 (en) 2007-04-25 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Supported reagents, methods, and devices
JP2011516819A (ja) * 2007-11-20 2011-05-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 検出装置及び方法
JP2011504236A (ja) * 2007-11-20 2011-02-03 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ジアセチレンを含むポリマーセンサーを用いる細菌試料の分析方法
CN104807987B (zh) * 2014-01-27 2017-04-19 广州阳普医疗科技股份有限公司 纸芯片、其制备方法及生物分子的检测方法
EP3143402B1 (de) 2014-05-11 2019-01-23 Lia Diagnostics, Inc. Flexible, integrierte urinbasierte diagnosevorrichtung
CN105044086B (zh) * 2015-04-23 2018-08-28 上海感信信息科技股份有限公司 一种压力蒸汽灭菌化学指示卡变色判断设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU6162798A (en) * 1997-02-14 1998-09-08 Regents Of The University Of California, The Protein-coupled colorimetric analyte detectors
CA2282433A1 (en) * 1997-03-03 1998-09-11 Deborah Charych Direct colorimetric detection of biocatalysts
JP3138442B2 (ja) * 1997-12-26 2001-02-26 株式会社ホギメディカル ポリジアセチレン膜を用いる発色センサー
US6472214B2 (en) * 1999-05-26 2002-10-29 Jp Labs, Inc. Freeze monitoring device
US7049152B2 (en) * 2001-03-13 2006-05-23 The Regents Of The University Of California Color and shape changing polymeric ribbons and sheets

Also Published As

Publication number Publication date
DE60314290D1 (de) 2007-07-19
EP1579210B1 (de) 2007-06-06
AU2003301171B2 (en) 2009-11-12
ATE364176T1 (de) 2007-06-15
AU2003301171B8 (en) 2010-03-11
JP2006510907A (ja) 2006-03-30
CA2510030A1 (en) 2004-07-08
EP1579210A1 (de) 2005-09-28
ES2286511T3 (es) 2007-12-01
JP4402597B2 (ja) 2010-01-20
AU2003301171A1 (en) 2004-07-14
MXPA05006445A (es) 2005-09-08
BR0317472A (pt) 2005-11-16
CA2510030C (en) 2012-07-10
DK1579210T3 (da) 2007-09-17
WO2004057331A1 (en) 2004-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100578226C (zh) 由二乙炔材料构成的比色传感器
DE60314290T2 (de) Aus polydiacetylen hergestellte kolorimetrische sensoren.
AU2005323131B2 (en) Colorimetric sensors constructed of diacetylene materials
DE60115261T2 (de) Teststreifen mit positiv-geladenen membranen für tetrazolium basierte assays
DE69531667T2 (de) Festphasen, spezifisch für biologische reaktionen, ihre herstellung und anwendung
DE69029772T2 (de) Kolonie-Blotting-Verfahren und Vorrichtung
DE3781170T2 (de) Hydrolysierbare fluoreszierende substrate und deren verwendung zur analytischen bestimmung.
DE3787041T2 (de) Verfahren zum Feststellen und/oder zum Identifizieren einer biologischen Substanz durch elektrische Messungen und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
JPH11500223A (ja) 三次元比色分析集成体
FI80343C (fi) Testanordning.
DE68920251T2 (de) Bestimmung eines chlamydialen oder gonokokkalen Antigens unter Verwendung eines positiv geladenen ionischen Bindungsträgers.
DE60318435T2 (de) Universeller biosensor und verfahren zur verwendung
EP0211229B1 (de) Mit Überzügen versehene Formkörper zur Bindung von bioaffinen Substanzen
DE69022889T2 (de) Diagnostischer Testsatz und Verfahren zum Nachweis des Chlamydia-Antigens unter Verwendung einer Membran mit Hydroxylgruppen an der Oberfläche.
DE68921533T2 (de) Verwendung einer Protease zur Extraktion von Antigenen aus Chlamydia, Gonokokken und Herpes.
RU2783710C1 (ru) Способ обнаружения возбудителя псевдотуберкулеза
CH684904A5 (de) Verfahren und Vorrichtung für ein Partikelagglutinationstestverfahren.
JPH036456A (ja) 歯周疾患検査方法
JPH01250046A (ja) 水と相溶性の被還元性化合物並びにそれを用いた被分析物の測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition