ES2240413T3 - Procedimiento de sintesis de inmovilizacion de acidos nucleicos sobre un soporte solido silanizado. - Google Patents

Procedimiento de sintesis de inmovilizacion de acidos nucleicos sobre un soporte solido silanizado.

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ES2240413T3 ES01907607T ES01907607T ES2240413T3 ES 2240413 T3 ES2240413 T3 ES 2240413T3 ES 01907607 T ES01907607 T ES 01907607T ES 01907607 T ES01907607 T ES 01907607T ES 2240413 T3 ES2240413 T3 ES 2240413T3
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Abstract

Uso, para la síntesis o la inmovilización de ácidos nucleicos, de un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) en la cual - n está comprendido entre 15 y 35, - m es igual a 0 o a 1, - X1, X2 y X3, que pueden ser iguales o diferentes entre sí, se seleccionan en el grupo constituido por los grupos alquilo saturado en C1- a C6, lineales o ramificados, y los grupos hidrolizables, representando al menos uno de X1, X2 y X3 un grupo hidrolizable. - . A representa el grupo ¿O-(CH2-CH2-O)k-(CH2)i- en el que k está comprendido entre 0 y 100 e i representa un número entero superior o igual a 0, - en el caso en que m = 0, entonces B representa un grupo ¿OCOR, -OR, -COOR o un átomo de halógeno, representando R un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo en C1 a C6, lineal o ramificado, - en el caso en que m = 1: u si k =0 e i = 0, entonces B representa un grupo R1, u si k = 0 e i = 1, entonces B representa un grupo ¿OR1, -OCOR1, -NR1R2, -COOR1, -CONR1R2, -SR1 o un átomo de halógeno, u si k = 1 e i = 0, entonces B representa un grupo ¿R1, -COR1, -COOR1 o ¿CONR1R2, u si k = 1 e i = 1, entonces B representa un grupo ¿OR1, -OCOR1, -NR1R2, -COOR1, -CONR1R2, -SR1 o un átomo de halógeno, u R1 y R2, que pueden ser iguales o diferentes, representan un átomo de hidrógeno, una cadena hidrocarbonada eventualmente sustituida, saturada o insaturada y lineal o ramificada, que comprende de 1 a 24 átomos de carbono, o un grupo aromático.

Description

Procedimiento de síntesis y de inmovilización de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido silanizado.
La presente invención se refiere a la utilización, para la síntesis o la inmovilización de ácidos nucleicos, de un soporte sólido modificado por una monocapa auto-ensamblada organizada de uno o varios compuestos organosilícicos, así como a procedimientos de síntesis y de inmovilización de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido.
Para efectuar síntesis químicas o inmovilizar moléculas sobre una superficie mineral, es en primer lugar necesario injertar en ésta, agentes de acoplamiento que van a garantizar la fijación de las moléculas orgánicas sobre el sustrato mineral.
Se han propuesto con este objetivo, agentes de acoplamiento organosilícicos, por L.A. CHRISEY et al. (Nucleic Acids Research, 1996, 24, 15, 3031-3039) y U. MASKOS et al., (Nucleic Acids Research, 1992, 20, 7, 1679-1684). Los agentes utilizados, a saber el 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano y diferentes aminosilanos, presentan sin embargo el inconveniente de depositarse de manera aleatoria y no reproducible en la superficie. Forman en ésta una película no homogénea cuyo espesor no puede ser controlado, película que además es poco robusta respecto de tratamientos químicos ulteriores, implicando en efecto la no-homogeneidad de la película una mala protección de los enlaces siloxánicos. Por lo tanto es muy difícil obtener un injerto reproducible de estas moléculas. Antes de fijar o de sintetizar oligonucleótidos sobre el sustrato, son necesarias reacciones de superficie suplementarias para disminuir el gen estérico en la superficie (por ejemplo injerto de moléculas heterocíclicas bifuncionales, como se describe en L.A CHRISEY et al.), hacer que la superficie sea más hidrófila (U. MASKOS et al., describen el injerto de etilenglicol, pentanal o hexaetilenglicol) y/o paliar la baja reactividad de las funciones de superficie, operaciones suplementarias que, también ellas, tampoco están dominadas.
A. ULMAN ha descrito en Chem. Rev. 1996, 96 1533.1554, la formación de monocapas autoensambladas organizadas en soportes sólidos con la ayuda de compuestos organosilícicos de tipo alquiltriclorosilanos funcionalizados. Se propone su utilización para la fijación de biomoléculas, procedimiento que necesita verosímilmente, en este contexto, una modificación de la biomolécula por una función tiol y una modificación de la superficie por moléculas heterobifuncionales.
De este modo, los inventores se han marcado como objetivo, paliar los inconvenientes de la técnica anterior y proporcionar procedimientos de síntesis y de inmovilización de biomoléculas, particularmente de ácidos nucleicos, sobre soportes sólidos modificados por películas monocapas densas y organizadas.
La presente invención tiene por objeto la utilización, para la síntesis o la inmovilización de ácidos nucleicos, de un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I)
1
en la cual
-
n está comprendido entre 15 y 35, preferiblemente entre 20 y 25,
-
m es igual a 0 o a 1,
-
X_{1}, X_{2} y X_{3}, que pueden ser iguales o diferentes entre sí, se seleccionan en el grupo constituido por los grupos alquilo saturado en C_{1}- a C_{6}, lineales o ramificados, y los grupos hidrolizables, representando al menos uno de X_{1}, X_{2} y X_{3} un grupo hidrolizable.
-
A representa el grupo -O-(CH_{2}-CH_{2}-O)_{k}-(CH_{2})_{i}- en el que k está comprendido entre 0 y 100, preferiblemente entre 0 y 5, e i representa un número entero superior o igual a 0, preferiblemente igual a 0 o a 1,
-
en el caso en que m = 0, entonces B representa un grupo -OCOR,-OR, -COOR o un átomo de halógeno, representando R un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo en C_{1} a C_{6}, lineal o ramificado,
-
en el caso en que m = 1:
\bullet
si k = 0 e i = 0, entonces B representa un grupo R_{1},
\bullet
si k = 0 e i \geq 1, entonces B representa un grupo -OR_{1}, -OCOR_{1}, -NR_{1}R_{2}, -COOR_{1}, -CONR_{1}R_{2}, -SR_{1} o un átomo de halógeno,
\bullet
si k \geq 1 e i = 0, entonces B representa un grupo -R_{1}, -COR_{1}, -COOR_{1} o -CONR_{1}R_{2},
\bullet
si k \geq 1 e i \geq 1, entonces B representa un grupo -OR_{1}, -OCOR_{1}, -NR_{1}R_{2}, -COOR_{1}, -CONR_{1}R_{2}, -SR_{1} o un átomo de halógeno,
\bullet
R_{1} y R_{2}, que pueden ser iguales o diferentes, representan un átomo de hidrógeno, una cadena hidrocarbonada eventualmente sustituida, saturada o insaturada y lineal o ramificada, que comprende de 1 a 24 átomos de carbono, o un grupo aromático.
Cuando B representa un grupo -OR_{1}, -OCOR_{1}o -COOR_{1}, indiferentemente de los valores de i, y cuando k \geq 1, entonces se entiende que B puede representar todo grupo resultante de la protección de una función hidroxilo o ácido carboxílico, tal como los grupos protectores descritos en Protective groups in organics synthesis (T. W. GREENE et al., segunda edición, Wiley Interscience), por ejemplo un grupo protector cíclico.
En el sentido de la presente invención y en lo que sigue, se entiende por "ácidos nucleicos" tanto oligonucleótidos como ADN o ARN, o también ácidos nucleicos con esqueleto o bases modificados, tales como los ácidos nucleicos peptídicos (PNA: Peptide Nucleic Acids) que hacen intervenir enlaces peptídicos en lugar de los enlaces fosfodiésteres.
Se entiende por "aromático" todo grupo que posee uno o diversos núcleos arilo, por ejemplo un núcleo fenilo. Se entiende por "monocapa autoensamblada organizada" un conjunto de moléculas en el cual las moléculas están organizadas, organización debida a interacciones y a una fuerte cohesión entre las cadenas de las moléculas, dando lugar a una película anisotrópica estable y ordenada (A. ULMAN, Chem. Rev., 1996, 96, 1533-1554).
Una monocapa autoensamblada organizada formada sobre un soporte sólido permite la obtención de una superficie orgánica densa, homogénea y de parámetros bien definidos tanto química como estructuralmente. La formación de esta monocapa, obtenida gracias a las propiedades de autoensamblado de los compuestos de fórmula (I) para valores de n, m, k e i bien definidos, es perfectamente reproducible para cada compuesto organosilícico. Además, la formación de una monocapa autoensamblada organizada, muy densa, protege los enlaces siloxánicos respecto de los tratamientos químicos (ácidos o básicos),lo que permite realizar reacciones químicas variadas sobre esta superficie.
Los compuestos organosilícicos de fórmula (I) utilizados en la presente invención presentan ventajosamente funcionalidades muy variadas y una gran reactividad, en atención a la naturaleza del grupo A y a la diversidad de los grupos B terminales utilizables, pudiendo, por supuesto, estos grupos B, modificarse y funcionalizarse a voluntad según las reacciones de química orgánica bien conocidas por el experto en la técnica.
La uso según la presente invención permite, de manera particularmente ventajosa y mediante los compuestos organosilícicos de fórmula (I) seleccionados, sintetizar o inmovilizar ácidos nucleicos sobre un soporte de manera fiable y reproducible en atención a la homogeneidad y a la estabilidad de la monocapa autoensamblada organizada formada sobre el soporte. Los ácidos nucleicos se sintetizan o inmovilizan sobre el soporte modificado por enlaces covalentes fuertes, sin degradación de los enlaces siloxánicos desarrollados entre los compuestos organosilícicos y el soporte sólido.
Soportes sólidos apropiados son, de manera general, aquellos cuya superficie está hidratada y/o aquellos cuya superficie presenta grupos hidroxilo. Preferiblemente, dicho soporte se selecciona en el grupo constituido por los vidrios, cerámicas (por ejemplo de tipo óxido), metales (por ejemplo el aluminio o el oro) y metaloides (tal como el silicio).
En el sentido de la presente invención, se entiende por "hidrolizable" todo grupo capaz de reaccionar con un ácido en medio acuoso de manera a proporcionar los compuestos X_{1}H, X_{2}H o X_{3}H, siendo X_{1}, X_{2} y X_{3} tal como se definen en la fórmula (I).
Según una realización ventajosa, dicho grupo hidrolizable se selecciona en el grupo constituido por los átomos de halógeno, siendo el grupo -N(CH_{3})_{2} y los grupos -OR', R'' un grupo alquilo saturado en C_{1} a C_{6}, lineal o ramificado.
En lo relativo a los grupos B y los grupos hidrolizables, átomos de halógeno apropiados son tanto flúor como cloro, bromo o yodo.
Según otra realización ventajosa, X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 22, m es igual a 1, i es igual a 0, k es igual a 1 o a 3 y B representa un grupo -COCH_{3}.
Según otra realización ventajosa, X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 22, m es igual a 1, i es igual a 1, k es igual a 2 y B representa un grupo -COOCH_{3}.
Según otra realización ventajosa, X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 16, 22 o 27, m es igual a 0 y B representa un grupo -OCOCH_{3}.
Según otra realización ventajosa, X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro,n es igual a 21, m es igual a 0 y B representa un grupo -COOCH_{3}.
La utilización de soportes sólidos modificados según la presente invención es particularmente ventajosa para la preparación de chips de ADN, a saber soportes sobre los cuales se fijan, de manera covalente, un conjunto de ADN de secuencias conocidas en un orden muy preciso, pudiendo reutilizarse estos chips varias veces. Tales chips de ADN permiten, por hibridación de los ADN inmovilizados sobre el soporte con ácidos nucleicos u oligonucleótidos diana, determinar la secuencia de estas moléculas diana o seguir la expresión de genes. Las aplicaciones son numerosas: descubrimiento de nuevos genes, de nuevos fármacos, realización de diagnósticos, estudios de toxicidad, etc.
La presente invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de síntesis de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido, caracterizado porque dicho soporte está modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se ha definido anteriormente, y porque comprende las siguientes etapas:
a)
preparación de un soporte modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se ha definido anteriormente, en el que dichos compuestos organosilícicos presentan en su extremo una función hidroxilo o amina protegida;
b)
eventualmente, desprotección de la función hidroxilo o amina;
c)
acoplamiento covalente, de manera localizada, de un nucleótido sobre el soporte modificado obtenido en la etapa a) o b):
d)
reiteración de la etapa c) al menos una vez con nucleótidos idénticos o diferentes.
Por "contaminantes" del soporte sólido, se entiende todo compuesto tal como grasa, polvos u otros, presente en la superficie del soporte y que no forma parte de la estructura química del propio soporte.
Según la naturaleza del soporte sólido, la etapa I) se puede efectuar con la ayuda de uno o diversos disolventes y/o oxidantes y/o hidroxilantes (por ejemplo un mezclador sulfocrómico), de un detergente (por ejemplo Hellmanez®), de un tratamiento fotoquímico con ozono o cualquier otro tratamiento apropiado.
Durante la etapa j), a título de ejemplos de funciones hidroxilo o amina protegida, se pueden citar los grupos -OCOR' y -NR'R'', en los que R' y R'' representan cadenas alquilo. Cualquier otro grupo resultante de la protección de una función hidroxilo o amina también se puede considerar.
La etapa j) puede realizarse ventajosamente en una mezcla de al menos un disolvente hidrocarbonado no polar y de al menos un disolvente polar. En este caso, las proporciones volumétricas de disolvente no polar y de disolvente polar están preferiblemente comprendidas entre 70/30 y 95/5.
A título de ejemplos y de manera no limitativa, durante la etapa j), un disolvente hidrocarbonado no polar utilizable es el ciclohexano y un disolvente polar utilizable es el cloroformo.
Durante la etapa j) la concentración del compuesto organosilícico en la mezcla de disolventes está preferiblemente comprendida entre 1.10^{-5} y 1.10^{-2} mol/litro.
La etapa k) de silanización del soporte se puede efectuar durante un tiempo comprendido entre 1 minuto y 3 días y a una temperatura comprendida entre -10ºC y 120ºC según los disolventes utilizados.
Durante el procedimiento de síntesis de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido según la presente invención, la etapa b) se puede realizar por cualquier técnica conocida por el experto en la técnica, por ejemplo por un tratamiento con potasa. Las etapas c) y d) se pueden realizar por la química de los fosforamiditas o por cualesquiera otras químicas que permitan el acoplamiento covalente de nucleótidos conocidas por el experto en la técnica, descritas por ejemplo en A. ELLINGTON y J.P. POLLARD en Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons Inc., Nueva York.
Según una realización ventajosa del procedimiento de síntesis según la invención, una etapa de injerto, en el extremo de dichos compuestos organosilícicos, de brazos espaciadores que llevan funciones hidroxilo o amina terminal se efectúa después de la etapa a) o b) y antes de la etapa c).
Tales brazos espaciadores pueden ser de carga, longitud y polaridad variables según las propiedades deseadas. Por ejemplo, pueden comprender una cadena cargada (tal como un fosforamidita con un sitio abásico), una cadena hidrófila no cargada (tal como un polietilenglicol), una cadena hidrófoba no cargada (tal como una cadena alquilo), o también una cadena que comprende un grupo lábil al amoniaco (tal como el grupo -SO_{2}).
La etapa c) de acoplamiento covalente de un nucleótido sobre el soporte modificado se realiza de manera localizada, es decir en un lugar determinado del soporte.
La reiteración de la etapa c) se puede realizar tantas veces como se desee; se puede, por ejemplo, efectuar la etapa c) un centenar de veces, sabiendo que el rendimiento disminuye más allá de tal número.
Los nucleótidos acoplados en las etapas c) y d) están preferiblemente protegidos de manera adecuada, tal como se describe en la bibliografía relativa a síntesis oligonucleotídicas sobre soportes. Ulteriormente a la etapa d), se entiende que los ácidos nucleicos sintetizados sobre el soporte sólido se pueden desproteger por todo tratamiento químico apropiado, por ejemplo amoniaco. Este tratamiento no se acompaña de una escisión de los ácidos nucleicos del soporte, salvo si un brazo espaciador lábil al amoniaco se ha introducido entre estos ácidos nucleicos y la superficie silanizada.
La presente invención tiene igualmente por objeto un procedimiento de inmovilización de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido, caracterizado porque dicho soporte está modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se define anteriormente, y porque comprende las siguientes etapas:
a)
preparación de un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se define anteriormente, en el que dichos compuestos organosilícicos presentan en su extremo una función ácido carboxílico o amina protegida.
b)
Eventualmente, desprotección de la función ácido carboxílico o amina;
c)
Eventualmente, en el caso en el que el soporte sólido modificado lleva funciones ácido carboxílico terminal, activación de estas funciones;
d)
Puesta en contacto del soporte sólido modificado obtenido en la etapa a), b) o c) con una o diversas soluciones aplicadas localmente, en uno o diversos disolventes polares, ácido(s) nucleico(s) que hay que inmovilizar, llevando dichos ácidos nucleicos en uno de sus extremos un brazo espaciador funcionalizado, bien por una función amina, en el caso en que el soporte sólido modificado lleva funciones ácido carboxílico terminal eventualmente protegida, o bien por una función ácido carboxílico activada, en el caso en que el soporte sólido modificado lleva funciones amina terminal eventualmente protegida; y
e)
Lavado del soporte sólido sobre el cual se inmovilizan dichos ácidos nucleicos.
La etapa a) se realiza ventajosamente como se indica anteriormente en relación con el procedimiento de síntesis de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido, con una diferencia aproximada, durante la etapa j), el compuesto organosilícico presenta en un extremo una función ácido carboxílico o amina protegida.
La etapa c) de activación de las funciones ácido carboxílico se puede, por ejemplo, efectuar con la ayuda de una solución de N-hidroxisuccinimida o de carbodiimida, o también cualquier otro reactivo de activación conveniente y conocido por el experto en la técnica.
Durante la etapa d), se entiende que, para solubilizar los ácidos nucleicos, se podría utilizar toda solución que permite una buena solubilidad de estos últimos y un control de la evaporación de la solución; se puede citar, a título de ejemplo y de manera no limitativa, una mezcla acetonitrilo/agua. Cada solución de ácido nucleico que hay que inmovilizar se deposita en un lugar determinado del soporte por un medio adaptado de microdeposición.
Según una realización ventajosa del procedimiento de inmovilización conforme a la invención, una etapa de injerto, en el extremo de dichos compuestos oganosilícicos, de brazos espaciadores que llevan funciones ácido carboxílico o amina terminal se efectúa después de la etapa a) o b) y antes de la etapa c). Se describen tal como anteriormente unos brazos espaciadores convenientes.
La presente invención tiene, además, por objeto un chip de ADN, caracterizado porque se obtiene por el procedimiento de inmovilización de ácidos nucleicos según la presente invención, en el que dichos ácidos nucleicos son ADN.
El chip de ADN según la invención presenta la ventaja de ser estable y por lo tanto poderse reutilizar en numerosos ciclos de hibridación y de desnaturalización.
Además de las disposiciones que anteceden, la invención comprende también otras disposiciones que se desprenderán de la siguiente descripción, que se refiere a ejemplos de síntesis de compuestos organosilícicos utilizables en el marco de la presente invención y de síntesis o de inmovilización de ácidos nucleicos sobre soportes sólidos modificados por una monocapa autoensamblada organizada de estos compuestos, así como a los dibujos anexos, en los cuales:
- las figuras 1, 2 y 3 ilustran la síntesis de precursores insaturados de los compuestos organosilícicos de fórmula (I) en la cual m = 1,
- la figura 4 ilustra la sililación de estos precursores insaturados,
- la figura 5 representa precursores insaturados de compuestos organosilícicos de fórmula (I) en la cual m = 0,
- la figura 6 representa espectros infrarrojos realizados después de tres experimentos de injerto del compuesto organosilícico 14 sobre la superficie de sílice de sustratos Au/Si/SiO_{2},
- la figura 7a representa la densidad, analizada por espectroscopia Raman, de la superficie del sustrato Au/Si/SiO_{2} sobre el cual se injertan los compuestos organosilícicos 14; las figuras 7b y 7c representan los espectros Raman en dos puntos diferentes de esta superficie, y
- la figura 8 representa experimentos sucesivos de hibridación (figuras 8d, 8f y 8h) y de desnaturalización (figuras 8e, 8g y 8i) a partir de sustratos Au/Si/SiO_{2} modificados por una monocapa de compuestos organosilícicos de fórmula (I) sobre el cual los oligonucleótidos L 185 y U226 han sido sintetizados (figura 8a).
Se ha de entender, sin embargo, que estos experimentos se proporcionan únicamente a título ilustrativo del objeto de la invención, del cual no constituyen de manera alguna una limitación.
Ejemplo 1 Síntesis de compuestos organosilícicos de fórmula (I) en la cual m = 1 1) Síntesis de un alcohol insaturado (figura 1) * Preparación del magnesiano 2
En un matraz de tres bocas de 500 ml, bajo atmósfera inerte, se introduce magnesio (1,8 g; 70 mmol). El derivado bromado insaturado 1 (16,3 g; 70 mmol), previamente disuelto en 70 ml de THF (tetrahidrofurano) anhidro, se añade gota a gota. Algunas gotas de dibromoetano pueden ser necesarias para activar el magnesio. La mezcla de reacción se lleva a reflujo durante 1h 30 mn con el fin de obtener el magnesiano 2, que se utilizará inmediatamente.
* Preparación del alcoholato de litio 4
En un matraz de tres bocas seco de 250 ml, bajo atmósfera inerte, el bromo-alcohol 3 (17,7 g; 70 mmol; 1eq.) se disuelve en 70 ml de THF anhidro. La solución se enfría a -78ºC y a continuación se añade gota a gota metillitio (50 ml; 80 mmol; 1,1 eq.). Se obtiene alcoholato de litio 4.
* Preparación de alcohol insaturado 5
El magnesiano 2 se enfría a -78ºC, y a continuación se añade yoduro de cobre (1,1 g; 3,5 mmol; 0,05 eq.). La solución se agita durante 25 minutos a -78ºC, y a continuación se calienta a temperatura ambiente hasta obtener un color púrpura. La solución se enfría inmediatamente a -78ºC y el alcoholato de litio 4 se introduce con la ayuda de una cánula en atmósfera de argón. La solución se agita durante 1 h a -78ºC y a continuación durante 18 h a temperatura ambiente. El exceso de metillitio se destruye por adición de etanol, seguido de una hidrólisis en medio ácido por adición de una solución acuosa de ácido clorhídrico al 10%. La fase orgánica se extrae tres veces con éter dietílico. Las fases éter se reúnen, se lavan con una solución de ácido clorhídrico al 10% con agua y finalmente con una solución acuosa saturada de NaHCO_{3}. La fase orgánica se lava a continuación hasta neutralidad, se seca sobre NgSO_{4} y a continuación se concentra a vacío. El producto se purifica por reprecipitación en acetona. El compuesto 5 se obtiene en forma de un sólido blanco (19,8 g; punto de fusión de 61,7-62,8ºC; rendimiento del 8,7%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR(v(cm^{-1})); 3330; 3079; 2919; 2851; 1642.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 3,6 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,2 (m, 37 H en el que 1H intercambiable en D_{2}O).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,3; 113,8; 62,8; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
2) Introducción de un etilenglicol (figura 2) * Síntesis del derivado clorado insaturado 6
El alcohol 5 obtenido anteriormente (15 g; 46 mmol; 1 eq.) y piridina (40,36 ml; 6 mmol; 0,1 eq.) se introducen en un matraz de dos bocas de 250 ml, equipado con una agitación magnética y rematado por un refrigerante ascendente. Se añade a continuación cloruro de tionilo (6 ml; 70 mmol; 1,5 eq.) gota a gota. El medio de reacción se agita durante 1 hora y a continuación se lleva a reflujo hasta la completa desaparición de la banda OH (seguida por espectroscopia infrarroja). El medio de reacción se hidroliza a continuación y después se extrae tres veces con éter dietílico. Las fases éter se reúnen, se lavan con una solución de ácido clorhídrico al 10%, con agua, y a continuación con una solución saturada en NaHCO_{3}. La fase éter se lava a continuación hasta neutralidad, se seca sobre MgSO_{4} y se concentra a vacío. El compuesto 6 se obtiene en forma de un sólido amarillo, y a continuación se purifica por cromatografía sobre sílice (eluyente: éter de petróleo/éter, v/v 70/30); se obtiene un sólido blanco (14g; punto de fusión de 34,1-34,9º; rendimiento del 75%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbón 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3076; 2917; 2849; 1641.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 3,5-3,3 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,2 (m, 36 H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,3; 113,8; 33,8-25,6 (20 CH_{2}).
* Síntesis del derivado yodado insaturado 7
En un matraz 250 ml, el compuesto clorado insaturado 6 (10,6 g; 32 mmol) y yoduro sódico (2 g; 140 mmol; 4 eq.) se solubilizan en acetona (40 ml). La solución se lleva entonces a reflujo durante 18 h. El medio de reacción se extrae con éter dietílico, las fases se reúnen y a continuación se lavan con agua, se secan sobre MgSO_{4} y se concentran a vacío. El producto se purifica por precipitaciones en acetona. El compuesto 7 se obtiene en forma de un sólido amarillo (11 g; punto de fusión de 41,1-42,0ºC; rendimiento del 81%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3076; 2917; 2849; 1641.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 3,2-3,0 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,2 (m, 36 H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,3; 113,8; 33,8-25,6 (20 CH_{2}).
* Síntesis del alcohol insaturado 8
Una solución de etilenglicol (11,5 g; 180 mmol; 10 eq.) y sosa previamente reducida a polvo (3,7 g; 90 mmol; 5 eq.) en 20 ml de THF anhidro se lleva a reflujo durante 30 minutos. Se añade el compuesto yodado 1 (8 g; 18 mmol; 1 eq.) y tetrabutil-hidrogenosulfato de amonio (0,62 g; 1,8 mmol; 0,1 eq.). El medio de reacción se lleva a continuación a reflujo durante 72 horas. Después de la vuelta a temperatura ambiente, se introduce una solución acuosa de ácido clorhídrico (10%, 50 ml). El medio de reacción se extrae a continuación tres veces con éter dietílico; las fases éter se reúnen, se lavan dos veces con una solución de ácido clorhídrico al 10%, con agua, y a continuación con una solución saturada en NaHCO_{3}. La fase éter se lava a continuación hasta neutralidad, se seca sobre MgSO_{4} y se concentra a vacío. El sólido obtenido se reprecipita en diclorometano, y a continuación se purifica por cromatografía sobre sílice(eluyente: diclorometano/acetato de etilo; v/v 30/70). El compuesto 8 obtenido en forma de un sólido blanco (1,4 g; punto de fusión de 61,2-62,4ºC; rendimiento del 21%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3330; 3080; 2917; 2849; 1643.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 3,75-3,65 (m; 2H); 3,55-3,4 (m; 4H); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,0 (m, 37 H del cual 1H intercambiable en D_{2}O).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,2; 113,8; 71,7 (2 CH_{2}); 63,7; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
* Síntesis del alcohol insaturado protegido en forma de éster 9
En un matraz de dos bocas de 100 ml, el alcohol insaturado 8 (0,9 g; 2,7 mmol) se suspende en diclorometano (10 ml) y trietilamina (0,6 ml; 5,4 mmol; 2eq.). El medio de reacción se enfría a 0ºC y a continuación se añade cloruro de acetilo (0,5 ml; 4 mmol; 1,5 eq.) gota a gota con la ayuda de una jeringa. El medio de reacción se agita durante 15 minutos a 0ºC y a continuación 1 h 30 minutos a temperatura ambiente. A continuación se hidroliza y después se extrae tres veces con éter dietílico. Las fases éter se reúnen, se lavan con una solución de ácido clorhídrico al 10%, con agua, y a continuación con una solución saturada en NaHCO_{3}. Entonces la fase éter se lava hasta neutralidad, se seca sobre MgSO_{4}, y se concentra a vacío. El compuesto 9 se obtiene en forma de un sólido blanco (0,9 g; rendimiento del 100%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 30780; 2917; 2849; 1643.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,25-4,15 (m; 2H); 3,60-3,50 (t; 2H); 3,45-3,35 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 5H) y 1,7-1,2 (m, 36H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 172,0; 139,2; 113,8; 71,5; 68,5; 63,7; 33,6-25,8 (19 CH_{2}); 21,0.
3) Introducción de tres residuos etilenglicol (figura 2)
A partir del derivado yodado insaturado 7 obtenido anteriormente y detrietilenglicol, se obtiene un alcohol insaturado 10, y a continuación se esterifica para obtener el producto 11, y esto según los mismos protocolos expuestos anteriormente.
El análisis del producto 10 por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente. IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3380; 3079; 2919; 2850; 1641. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,3-4,2 (t; 2H); 3,7-3,4 (m; 10H); 3,4-3,3 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,2 (m, 37 H en el que 1H intercambiable en D_{2}O). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,3; 114,0; 71,6-68,2; (6 CH_{2}); 63,6; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
El análisis del producto 11 por infrarrojos y RMN del protón y del carbono13 es el siguiente. IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3079; 2919; 2850; 1750; 1641. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,3-4,2 (t; 2H); 3,7-3,4 (m; 10H); 3,4-3,3 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 5H) y 1,7-1,2 (m, 36 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,5; 139,3; 114,0; 71,6-68,3; (6 CH_{2}); 63,6; 33,6-25,8 (19 CH_{2}); 21,0.
3) Preparación de los ésteres insaturados (figura 3)
A partir del alcohol insaturado 10 obtenido anteriormente, se han preparado el ácido y el éster correspondientes como sigue.
* Preparación del ácido 12
En un matraz de tres bocas de 100 ml, se suspende el alcohol insaturado 10 (3 g; 6,6 mmol) en 10 ml de acetona. A esta suspensión se añaden 80 ml de reactivo de Jones 2M (BOWDEN et al., J. Chem. Soc., 1946, 39) La suspensión se lleva a reflujo durante 2 horas. Después de la vuelta a temperatura ambiente, la acetona se evapora, se filtra el sólido y a continuación se aclara 5 veces con agua y 3 veces con acetona enfriada a 0ºC. El sólido se purifica a continuación por recristalización en una mezcla THF/acetona (v/v; 9/1) para proporcionar el compuesto 12 en forma de un sólido blanco (2,9 g; rendimiento del 94%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3370; 3080; 2917; 2849; 1701; 1643.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 11,2 (s, ancho); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,1-4,0 (s; 2H); 3,6-3,3 (m; 10H); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,0 (m, 36H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 172,1; 139,1; 114,0; 71,6-68,7; (5 CH_{2}); 63,5; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
* Preparación del éster 13
En un matraz de tres bocas de 100 ml, se solubiliza el ácido 12 (2,9 g; 6,4 mmol) en tolueno anhidro (7 ml) en atmósfera inerte a 0ºC. Se introduce cloruro de oxalilo (1,22 g; 9,6 mmol; 1,5 eq.) gota a gota y a continuación la mezcla se agita a temperatura ambiente durante dos horas. El exceso de reactivo y el disolvente se evaporan a continuación a vacío. El cloruro de acilo se almacena temporalmente en argón. Se añade lentamente metanol (6 ml; 128 mmol; 20 eq.) previamente destilado en cloruro de calcio. El medio de reacción se lleva a continuación a reflujo durante 18 horas antes de ser devuelto a temperatura ambiente, y después el exceso de metanol se evapora. El medio de reacción se extrae entonces tres veces con éter dietílico. Las fases éter se reúnen, se lavan con una solución de ácido clorhídrico al 10%, con agua y con una solución saturada en NaHCO_{3}. LA fase éter se lava a continuación hasta neutralidad, se seca sobre MgSO_{4} y se concentra a vacío. El compuesto 13 se obtiene en forma de un sólido blanco, y a continuación se purifica por cromatografía sobre sílice (eluyente: éter de petróleo/éter, 50/50 en volumen). Se obtienen 300 mg de un sólido blanco (rendimiento del 10%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3080; 2917; 2849; 1742; 1643.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,1-4,0 (s; 2H); 3,6-3,3 (m; 13); 2,2-1,9 (m; 2H) y 1,7-1,0 (m, 36H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,8; 139,1; 114,0; 71,6-68,7; (5 CH_{2}); 63,6; 51,7; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
Se entiende por supuesto que utilizando el alcohol 8 que comprende un solo residuo etilenglicol, los ácidos y los ésteres correspondientes se podrían obtener también según los mismos protocolos que se describen en la presente memoria descriptiva a partir del alcohol 10.
5) Sililación de los precursores insaturados (figura 4)
En un tubo schlenk seco, se introduce en atmósfera inerte, el éster 9 (150 mg; 0,33 mmol). Se añaden triclorosilano recién destilado (0,3 ml; 2,2 mmol; 6eq.), tolueno anhidro (0,3 ml) así como una gota de catalizador de Kärsted (PCO 72), comercializado por ABCR (referencia 68478-92-2). El medio de reacción se lleva entonces a 40ºC durante 2 horas. Después de la vuelta a temperatura ambiente, el tolueno y el exceso de triclorosilano se evaporan a presión reducida con la ayuda de una bomba de paleta (presión de 0,5 mm de Hg). El compuesto 14 e obtiene en forma de un sólido blanco y se almacena en argón (rendimiento del 99%). Se trata de un compuesto organosilícico de fórmula (I) tal como la definida anteriormente, en la cual X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 2, m es igual a 1, i es igual a 0, k es igual a 1 y B representa un grupo -COCH_{3}. El análisis del compuesto 14 por RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 4,25-4,15 (m; 2H); 3,60-3,50 (t; 2H); 3,45-3,35 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 3H) y 1,7-1,0 (m, 42 H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,0; 71,56-68,5; 63,76; 31,9-22,2 (21 CH_{2}); 21,0.
Partiendo del compuesto 11 obtenido anteriormente y utilizando el mismo protocolo, se obtiene el compuesto organosilícico 15 correspondiente. Se trata de un compuesto organosilícico de fórmula (I) en la cual X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 22, m es igual a 1, i es igual a 0, k es igual a 3 y B representa un grupo -COCH_{3}.
Su análisis por RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente. RMN ^{1}H(CDCl_{3}): \delta (ppm)); 4,3-4,2 (t; 2H); 3,7-3,4 (m; 10H); 3,4-3,3 (t; 2H); 2,2-1,9 (s; 3H) y 1,7-0,9 (m, 42 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,2; 71,6-68,1 (6 CH_{2}); 63,6; 31,9-22,3 (21 CH_{2}); 21,0.
Partiendo del compuesto 13 obtenido anteriormente y utilizando el mismo protocolo, se obtiene el compuesto organosilícico 16 correspondiente. Se trata de un compuesto de fórmula (I) en la cual X_{1}, X_{2} y X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 22, m es igual a 1, i es igual a 1, k es igual a 2 y B representa un grupo -COOCH_{3}. Su análisis por RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 4,1-4,0 (s; 2H); 3,6-3,3 (m; 13H); 1,7-0,9 (m, 42 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,0; 71,6-68,8 (6 CH_{2}); 51,7; 31,9-22,3 (21 CH_{2}).
La siguiente tabla recapitula la estructura de los compuestos organosilícicos de fórmula (I) obtenidos en el presente ejemplo.
TABLA I
2
Ejemplo 2 Síntesis de compuestos organosilícicos de fórmula (I) en la cual m = 0 1) Síntesis de precursores insaturados (figura 5) 1.1: Precursores insaturados que llevan un grupo -OCOCH_{3}
* Compuesto 17
En un matraz de dos bocas de 100 ml, el alcohol insaturado 5 obtenido en el ejemplo 1 (0,9 g; 2,7 mmol) se suspende en diclorometano (10 ml y trietilamina (0,6 ml; 5,4 mmol; 2 eq.). El medio de reacción se enfría 0ºC, y a continuación se añade gota a gota cloruro de acetilo (0,5 ml; 4 mmol; 1,5 eq.) con la ayuda de una jeringa. El medio de reacción se agita durante 15 minutos a 0ºC, y después 1 hora 30 minutos a temperatura ambiente. A continuación se hidroliza el medio de reacción, y a continuación se extrae tres veces con éter dietílico. Las fases éter se reúnen, se lavan con una solución de ácido clorhídrico al 10%, con agua, y a continuación con una solución saturada en NaHCO_{3}. La fase éter se lava a continuación hasta neutralidad, se seca sobre MgSO_{4} y se concentra a vacío. El compuesto 17 se obtiene en forma de un sólido blanco (0,9 g; rendimiento del 100%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR(dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3079; 2919; 2850; 1740; 1641.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,1-3,9 (t; 2H); 2,2-1,9 (m; 5H) y 1,7-1,0 (m, 36 H).
RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,1; 139,3; 114,0; 64,7; 33,6-25,8 (19 CH_{2}); 21,0.
* Compuesto 18
Utilizando el mismo protocolo que para la obtención del compuesto 17, pero partiendo de un alcohol insaturado que comprende 16 átomos de carbono, se obtiene el compuesto 18, cuyo análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR(dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3080; 2923; 2853; 1742; 1643. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,1-4,0 (t; 2H); 2,1-1,9 (m; 5H) y 1,7-1,1 (m, 24 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,1; 139,3; 114,0; 64,8; 33,6-25,8 (13 CH_{2}); 21,2.
* Compuesto 19
Utilizando el mismo protocolo que para la obtención del compuesto 17, pero partiendo de un alcohol insaturado que comprende 27 átomos de carbono, se obtiene el compuesto 19, cuyo análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR(dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3080; 2923; 2853; 1742; 1643. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 4,1-4,0 (t; 2H); 2,1-1,9 (m; 5H) y 1,7-1,1 (m, 46 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,1; 139,3; 114,0; 64,8; 33,6-25,8 (24 CH_{2}); 21,1.
1-2: Precursores insaturados bromados
A partir de derivados bromados insaturados de fórmula CH_{2}=CH-(CH_{2})_{x}Br, estando x comprendido entre 3 y 23, y siguiendo el protocolo de obtención del compuesto 2 tal como se describe en el ejemplo 1, se obtienen organomagnesianos de fórmula CH_{2}=CH-(CH_{2})_{x}MgBr. Su acoplamiento con un derivado dibromado Br(CH_{2})_{y}Br (siendo y + x como mínimo igual a 14 y como máximo a 33), en las mismas condiciones que las del acoplamiento con un bromoalcohol conforme al ejemplo 1 para la obtención del compuesto 5, conduce a los derivados bromados insaturados de fórmulas 20, 21 y 22.
El compuesto 20 se obtiene gracias a un derivado bromado insaturado en el que x es igual a 9 y de un derivado dibromado en el que y es igual a 10. Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente: IR(dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3078; 2922; 2852; 1640. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,9 (m; 2H); 3,5 (t; 2H); 2,2-1,8 (m; 4H) y 1,6-1,2 (m, 32 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,2; 114,1; 33,9-25,7 (19 CH_{2}).
El compuesto 21 se obtiene gracias a un derivado bromado insaturado en el que x es igual a 14 y de un derivado dibromado en el que y es igual a 10. Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente: IR(dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3080; 2920; 2851; 1642. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,9 (m; 2H); 3,5 (t; 2H); 2,2-1,8 (m; 4H) y 1,6-1,2 (m, 42 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 138,8; 113,8; 33,9-25,7 (24 CH_{2}).
El compuesto 22 se obtiene gracias a un derivado bromado insaturado en el que x es igual a 9 y de un derivado dibromado en el que y es igual a 5. Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente: IR(dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3078; 2925; 2854; 1641. RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 5,9-5,7 (m; 1H); 5,1-4,9 (m; 2H); 3,5 (t; 2H); 2,2-1,8 (m; 4H) y 1,6-1,2 (m, 22 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 139,2; 114,1; 33,9-25,7 (14 CH_{2}).
1-3: Precursores insaturados que levan un grupo ácido carboxílico -COOH
En un matraz de tres bocas de 250 ml, se suspende en alcohol insaturado 5 obtenido en el ejemplo 1 (13 g; 40 mmol) en 40 ml de acetona. A esta suspensión se añaden 80 ml de reactivo de Jones (2M) La suspensión se lleva a reflujo durante 2 horas. Después de la vuelta a temperatura ambiente, la acetona se evapora, se filtra el sólido y a continuación se aclara 5 veces con agua y 3 veces con acetona enfriada a 0ºC. El sólido se purifica a continuación por recristalización en una mezcla THF/acetona (v/v; 9/1) para proporcionar el compuesto 23 en forma de un sólido blanco (9,9 g; punto de fusión de 73-74ºC; rendimiento del 94%). Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3370; 3080; 2917; 2849; 1707; 1643.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 11,2 (s, ancho, 1 H)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,9 (m; 2H); 2,4 (t; 2H); 2,2-2,0 (m; 2H) y 1,9-1,1 (m, 34 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 172,0; 139,3; 113,8; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
1-4: Precursores insaturados que llevan un grupo éster metílico -COOCH_{3}
En un matraz de tres bocas de 100 ml, se solubiliza el ácido 23 obtenido anteriormente (4 g; 11,8 mmol) en tolueno anhidro (20 ml) en atmósfera inerte a 0ºC. Se introduce cloruro de oxalilo (2 g; 17,6 mmol; 1,5 eq.) gota a gota y a continuación la mezcla se agita a temperatura ambiente durante dos horas. El exceso de reactivo y el disolvente se evaporan a continuación a vacío. El cloruro de acilo se almacena temporalmente en argón. Se añade lentamente metanol (10 ml; 236 mmol; 20 eq.) previamente destilado en cloruro de calcio. El medio de reacción se lleva a continuación a reflujo. Después de la vuelta del medio de reacción a temperatura ambiente, el exceso de metano se evapora. El medio de reacción se extrae entonces tres veces con éter dietílico. Las fases éter se reúnen, se lavan con una solución de ácido clorhídrico al 10%, con agua y con una solución saturada en NaHCO_{3}. La fase éter se lava a continuación hasta neutralidad, se seca sobre MgSO_{4} y se concentra a vacío. El compuesto 24 se obtiene en forma de un sólido blanco (4 g, punto de fusión de 50-51,5ºC; rendimiento del 100%), Su análisis por infrarrojos y RMN del protón y del carbono 13 es el siguiente.
IR (dispersión en KBr) v (cm^{-1}); 3080; 2917; 2849; 1742; 1643.
RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 6,0-5,7 (m; 1H); 5,1-4,7 (m; 2H); 3,6 (t; 13); 2,4-2,3 (t; 2H); 2,2-2,0 (m, 2H) y 1,9-1,1 (m, 34 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 172,3; 139,3; 114,0; 51,5; 33,6-25,8 (19 CH_{2}).
5) Sililación de los precursores insaturados
Se procede según el mismo modo operativo que el indicado en el ejemplo 1. Los espectros RNM del protón y del carbono 13 de los compuestos organosilícicos obtenidos a partir de los precursores insaturados 17, 18 y 19 son los siguientes:
- a partir del precursor 17: RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 4,1-3,9 (t; 2H); 2,1 (s, 3H); 1,7-0,9 (m, 42 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,2; 64,7; 31,9-22,3 (21 CH_{2}); 21,0.
- a partir del precursor 18: RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 4,1-3,9 (t; 2H); 2,1 (s, 3H); 1,7-0,9 (m, 30 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,2; 64,7; 31,9-22,3 (15 CH_{2}); 21,0.
- a partir del precursor 19: RMN ^{1}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 4,1-3,9 (t; 2H); 2,1 (s, 3H); 1,7-0,9 (m, 52 H). RMN ^{13}H (CDCl_{3}): \delta (ppm)); 171,2; 64,7; 31,9-22,3 (26 CH_{2}); 21,0.
La siguiente tabla II recapitula la estructura de los compuestos organosilícicos de fórmula (I) obtenidos en el presente ejemplo.
TABLA II
3
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Ejemplo 3 Silanización de un soporte sólido con la ayuda de un compuesto organosilícico de fórmula (I) y obtención de una monocapa autoensablada organizada 1) Silanización del soporte sólido
Se utiliza un disco de silicio, oxidado en superficie, como sustrato. El disco se limpia según el siguiente procedimiento, con el fin de eliminar los contaminantes de su superficie e hidratarlo.
-
inmersión en una mezcla sulfocrómica recién preparada (2,5 g de K_{2}Cr_{2}O_{4}; 2,5 ml de agua destilada; 50 ml de ácido sulfúrico) durante 10 minutos,
-
bajo una campana de flujo laminar equipada con filtros de polvos, el disco se sumerge en el agua permutada y se somete a ultrasonidos durante 20 minutos. Este proceso se repite dos veces con duraciones de sonicación de 5 y 2 minutos respectivamente,
-
bajo una campana de flujo laminar equipada con filtros de polvos, el disco se introduce en el reactor de silanización para secarse, en atmósfera inerte y filtrarse. El reactor se sumerge durante 45 minutos en un baño de aceite a 100ºC y a continuación se retira del baño de aceite y su temperatura se lleva a 18ºC.
El compuesto organosilícico 14 obtenido en el ejemplo 1, recién preparado en una cantidad deseada, en atmósfera inerte, se solubiliza en una fracción de una mezcla C_{6}H_{12}/CCl_{4}/CHCl_{3} (v/v/v: 80/12/8). El compuesto organosilícico 14 disuelto se toma a continuación con la jeringa y después se introduce en un tubo schlenk que contiene el resto de la mezcla de disolvente cuyo volumen total se ha calculado para obtener una solución de silanización de dilución adecuada (entre 1.10^{-5} y 1.10-2 mol/litro). Los disolventes se han secado previamente según procedimientos de por sí conocidos.
La solución de silanización se introduce, con una jeringa, en el reactor y el disco de silicio permanece sumergido en esta solución durante 16 horas. El disco silanizado se retira del reactor, y a continuación se recuece eventualmente, después de haber sido lavado con cloroformo (HPLC grade), a una temperatura comprendida entre 50 y 120ºC. A continuación se limpia con ultrasonidos durante 2 minutos, proceso repetido dos veces.
2) Caracterización de la superficie modificada
Se ha obtenido anteriormente un soporte sólido cuya superficie está modificada por el compuesto 14. El control del injerto de los compuestos organosilícicos se realiza utilizando la espectroscopia infrarroja y laespectroscopia Raman confocal.
3) Liberación de los hidroxilos de superficie
Si es necesario, los hidroxilos de superficie se pueden liberar utilizando el siguiente protocolo: el disco silanizado se sumerge en una solución de KOH (0,5 M) en una mezcla agua/etanol (v/v: 1/1) durante 20 minutos. El disco se limpia a continuación con ultrasonidos durante 15 minutos en agua desmineralizada. Este proceso se repite una vez en el agua y una segunda vez en cloroformo.
4) Caracterización de la superficie después de la liberación de los hidroxilos
La figura 6 representa espectros de infrarrojo realizados después de tres experimentos de injerto del compuesto 14 sobre el soporte, según el protocolo de silanización expuesto anteriormente y después de la saponificación de los ésteres de superficie. La transmitancia figura en la ordenada y la frecuencia (cm^{-1}) en la abscisa. Se subraya que los tres espectros se superponen, con picos característicos de un sistema organizado a 2917 y a 2850 cm^{-1}. De este modo, se puede concluir que el injerto del compuesto organosilícico sobre el soporte se puede reproducir y dar lugar a la formación de una monocapa autoensamblada organizada.
La figura 7 representa estudios espectroscópicos Raman de la superficie modificada obtenida anteriormente. La figura 7a es representativa de la densidad de la superficie del sustrato injertado, figurando las dimensiones de la superficie en la abscisa y en la ordenada (7 mm en la figura corresponden a 1 \mum en el sustrato), estando la escala de las densidades graduada de 130 a 165 (unidades arbitrarias). Esta figura demuestra la homogeneidad de la superficie. Las figuras 7b y 7c representan los espectros Raman tomados en dos puntos diferentes de la superficie del sustrato; la ordenada representa golpes por segundo y la frecuencia figura en la abscisa.
Los espectros infrarrojo y Raman muestran por lo tanto sin ambigüedad la homogeneidad de la película depositada sobre el sustrato así como la organización de las moléculas en la superficie, característica de una monocapa autoensamblada organizada. El espectro infrarrojo muestra también que el injerto de la película es perfectamente reproducible.
Ejemplo 4 Otro ejemplo de silanización de un soporte sólido con la ayuda de un compuesto organosilícico de fórmula (I)
Se utiliza una lámina de vidrio de microscopio como sustrato. La lámina de vidrio se limpia por inmersión en una solución acuosa de Hellmanex® al 2% (comercializada por Polylabo con la referencia 12240) durante 2 horas a 0ºC, y a continuación se lleva a cabo un aclarado abundante con agua permutada. Bajo una campana de flujo laminar equipada con filtros de polvo, la lámina de vidrio se introduce en el reactor de injerto para secarse, bajo atmósfera inerte y filtrada. El reactor se sumerge durante 45 minutos en un baño de aceite a 100ºC, y a continuación se retira del baño de aceite y su temperatura se lleva a 18ºC.
La solución de silanización, preparada con la ayuda del compuesto organosilícico 14 como se indica en el ejemplo anterior, se introduce, con una jeringa, en el reactor y la lámina de vidrio permanece sumergida en esta solución durante 16 horas. El aclarado del sustrato silanizado se efectúa como se describe en el ejemplo 3.
La caracterización de la superficie por espectroscopia infrarroja y Raman demuestran también la obtención de una monocapa autoensamblada organizada sobre el sustrato, obteniéndose los mismos resultados con agentes organosilícicos de fórmula (I), distintos del compuesto 14.
Ejemplo 5 Síntesis directa de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada de compuestos organosilícicos de fórmula (I) 1) Preparación del soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada
El soporte sólido utilizado es un sustrato de silicio oxidado Si/SiO_{2} sobre el cual se ha formado una monocapa autoensamblada organizada que comprende el compuesto organosilícico 14, según el protocolo indicado en el ejemplo 3. Se podría utilizar también, cualquier otro compuesto organosilícico de fórmula (I), así como cualquier mezcla de compuestos organosilícicos que comprenda al menos un compuesto organosilícico de fórmula (I).
Los extremos de los compuestos organosilícicos injertados sobre el soporte se convierten en grupos hidroxilo por inmersión del sustrato en una solución de KOH, como se indica en el ejemplo 3. Se obtiene de este modo un sustrato que comprende funciones hidroxilo de superficie. Este sustrato se limpia en acetonitrilo y se somete a ultrasonidos durante 1 minuto antes de ser colocado en la célula de síntesis.
2) Síntesis de ácidos nucleicos sobre este soporte
Se utiliza aquí la química de los fosforamiditas, sabiendo que se podrían utilizar otras químicas bien conocidas por el experto en la técnica, tal como la química de los H-fosfonatos. Los nucleótidos se utilizan por lo tanto en forma de \beta-cianoetil-fosforamiditas, estando protegidas las aminas de las diferentes bases nitrogenadas, por ejemplo y de manera no limitativa, por grupos benzoilo, isobutirilo o tertiobutilfenoxiacético. Los nucleótidos están protegidos en posición 5' por un grupo dimetoxitritilo; se podrían sin embargo utilizar también grupos fosfolábiles (tales como el MeNPOC descrito por PEASE et al., en Proc. Natl. Acad. Sci. Estados Unidos, 1994, 91, 502-5026), que se podrían eliminar por iluminación ultravioleta.
La síntesis de ácidos nucleicos se realiza, con la química de los fosforamiditas utilizada, en el sentido 3'- 5'. Las diferentes etapas de injerto de un nucleótido son las siguientes, constituyendo el conjunto de estas etapas un ciclo:
1.-
destritilación (25 segundos): ácido tricloroacético al 3% en diclorometano;
2.-
lavado: acetonitrilo anhidro;
3.-
acoplamiento (1 minuto): introducción de una mezcla de amidita 0,1 M y de un activador (tetrazol) 0,45 M:
4.-
encapsulación (15 segundos): introducción de una mezcla de (i) anhidro acético/2,6-lutidina/actonitrilo (10 ml/10ml/80 ml) y de (ii) 1-metil-imidazol al 10% en dimetilformamida (10 ml/90 ml);
5.-
oxidación (15 segundos): introducción de una mezcla yodo/piridina/tetrahidrofurano/agua 0,508 mg/1,6 ml/15,2 ml/3,2 ml);
6.
encapsulación (15 segundos).
Se entiende, por supuesto, que en el ciclo dado anteriormente, las soluciones de detritilación, lavado, acoplamiento, encapsulación y oxidación no se dan a título limitativo.
Se pueden efectuar tantos ciclos como se desee, según la longitud del ácido nucleico que se desee obtener. Una vez alcanzado el número final, las bases nitrogenadas se desprotegen y el ácido nucleico se desprotege mediante un tratamiento con amoniaco al 30-33% durante una noche a temperatura ambiente, de manera a escindir los grupos protectores repartidos sobre el esqueleto y las bases nitrogenadas. Eventualmente, si un brazo espaciador lábil al amoniaco se ha introducido entre una parte de los ácidos nucleicos y la superficie silanizada, esta fracción de los ácidos nucleico se escindirá del soporte.
Según la naturaleza de los grupos protectores, se pueden utilizar otros tratamientos de desprotección, por ejemplo con la ayuda de carbonato potásico.
El sustrato se lava con agua y a continuación con tampón TRIS (solución de TRIS HCl 10 mM ajustada a pH 7,1 por adición de solución de TRIS base 10 mM, teniendo la solución final una concentración de NACl de 50 mM) antes de poder utilizarse para una hibridación.
Ejemplo 6 Experimentos de hibridación realizados con oligonucleótidos sintetizados por vía directa sobre un soporte sólido según el procedimiento conforme a la presente invención
Se utiliza un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada tal como se describe en el ejemplo 5 (silicio oxidado Si/SiO_{2} sobre el cual se forma una monocapa de compuestos organosilícico 14, habiendo sido convertidas las funciones de superficie en grupos hidroxilos). Un brazo espaciador de 10 nucleótidos T se injerta sobre este soporte modificado antes de la síntesis oligonucleotídica.
En cuatro puntos de este soporte se efectúan síntesis de oligonucleótidos denominados L185 y U226 (secuencias de 25 nucleótidos), como se muestra en la figura 8a. Las figuras 8b y 8c indican, en una escala de 0 a 10 para la figura 8b (valiendo esta escala para las figuras 8d, 8f y 8h) y en una escala de 0 a 1,5 para la figura 8c (valiendo esta escala para las figuras 8e, 8g y 8i), las intensidades de fluorescencia determinadas sobre el soporte.
La figura 8d representa la intensidad de fluorescencia determinada después de haber puesto en contacto el soporte con una solución de un oligonucleótido complementario a 46ºC durante una noche en presencia de un tampón TRIS pH 7,1, que comprende 50 mM de NaCl. La concentración de oligonucleótido L185 en el TRIS es de 0,01 mg/ml. Cada tramo complementario de L 185 lleva un grupo fluorescente Cy3 en el extremo 5'. Se observa bien una hibridación de la secuencia complementaria con la secuencia L 185. La figura 8e corresponde al soporte después de la desnaturalización: la secuencia complementaria ya no se detecta.
La figura 8f representa la intensidad de fluorescencia determinada después de haber puesto en contacto el soporte con una solución de oligonucleótido complementario del U226 que comprende marcadores de fluorescencia, después de haber lavado el soporte, en las mismas condiciones que se indican anteriormente en relación con el tramo L185. Se observa también una hibridación de la secuencia complementaria con la secuencia U226. La figura 8g corresponde al soporte después de la desnaturalización: la secuencia complementaria ya no se detecta.
La figura 8h representa la intensidad de fluorescencia determinada después de haber puesto de nuevo en contacto el soporte con una solución de un oligonucleótido complementario del L185 que comprende marcadores de fluorescencia, después de haber lavado el soporte. La hibridación de la secuencia complementaria con la secuencia L185 se produce de nuevo. La figura 8i muestra la ausencia de la secuencia complementaria después de la desnaturalización.
Estos experimentos muestran que los ácidos nucleicos sintetizados por vía directa sobre un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada de compuestos organosilícicos de fórmula (I), síntesis efectuada conforme al procedimiento según la presente invención, pueden dar lugar a reacciones de hibridación selectiva con secuencias complementarias, pudiendo reutilizarse el soporte a lo largo de diversos ciclos sucesivos de hibridación y de desnaturalización.
Ejemplo 7 Inmovilización de ácidos nucleicos presintetizados sobre un soporte sólido modificado por una monocapa autoensablada organizada de compuestos organosilícicos de fórmula (I) 1) Preparación del soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada
Se procede como en el ejemplo 5, con la diferencia de que la monocapa autoensamblada organizada comprende el compuesto organosilícico de fórmula 16 preparado según el protocolo indicado en el ejemplo 1. Se entiende que se podría utilizar cualquier otro compuesto organosilícico de fórmula (I) (o una mezcla de compuestos organosilícicos que comprende al menos un compuesto organosilícico de fórmula (I), llevando dicho compuesto de fórmula (I) una función ácido carboxílico protegida. Los extremos de estos compuestos organosilícicos se convierten en grupo ácido carboxílico por hidrólisis de los ésteres (por ejemplo bajo la acción del triyodometilsilano o del ácido clorhídrico concentrado).
2) Inmovilización de ácidos nucleicos sobre este soporte
Las funciones ácidos carboxílicos del soporte se activan por una solución de N-hidroxisuccinimida. El soporte activado de este modo se pone en contacto con una solución del ácido nucleico que hay que inmovilizar (1 \mug/\mul en una mezcla acetonitrilo/agua 9/1 en volumen, en presencia de trietilamina), llevando este ácido nucleico un brazo espaciador funcionalizado por una función amina. La reacción se efectúa a temperatura ambiente, eventualmente hasta el secado de la solución. El soporte se lava a continuación con un tampón TRIS pH 7,1. Esta operación permite el bloqueo de las funciones ácidos que no hubiesen reaccionado por la reacción con una amina (reacción de encapsulación).

Claims (18)

1. Uso, para la síntesis o la inmovilización de ácidos nucleicos, de un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I)
4
en la cual
-
n está comprendido entre 15 y 35,
-
m es igual a 0 o a 1,
-
X_{1}, X_{2} y X_{3}, que pueden ser iguales o diferentes entre sí, se seleccionan en el grupo constituido por los grupos alquilo saturado en C_{1}- a C_{6}, lineales o ramificados, y los grupos hidrolizables, representando al menos uno de X_{1}, X_{2} y X_{3} un grupo hidrolizable.
-
A representa el grupo -O-(CH_{2}-CH_{2}-O)_{k}-(CH_{2})_{i}- en el que k está comprendido entre 0 y 100 e i representa un número entero superior o igual a 0,
-
en el caso en que m = 0, entonces B representa un grupo -OCOR,-OR, -COOR o un átomo de halógeno, representando R un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo en C_{1} a C_{6}, lineal o ramificado,
-
en el caso en que m = 1:
\bullet
si k = 0 e i = 0, entonces B representa un grupo R_{1},
\bullet
si k = 0 e i \geq 1, entonces B representa un grupo -OR_{1}, -OCOR_{1}, -NR_{1}R_{2}, -COOR_{1}, -CONR_{1}R_{2}, -SR_{1} o un átomo de halógeno,
\bullet
si k \geq 1 e i = 0, entonces B representa un grupo -R_{1}, -COR_{1}, -COOR_{1} o -CONR_{1}R_{2},
\bullet
si k \geq 1 e i \geq 1, entonces B representa un grupo -OR_{1}, -OCOR_{1}, -NR_{1}R_{2}, -COOR_{1}, -CONR_{1}R_{2}, -SR_{1} o un átomo de halógeno,
\bullet
R_{1} y R_{2}, que pueden ser iguales o diferentes, representan un átomo de hidrógeno, una cadena hidrocarbonada eventualmente sustituida, saturada o insaturada y lineal o ramificada, que comprende de 1 a 24 átomos de carbono, o un grupo aromático.
2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque n está comprendido entre 20 y 25.
3. Uso según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque k está comprendido entre 0 y 5.
4. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho soporte sólido se selecciona en el grupo constituido por los vidrios, cerámicas, metales y metaloides.
5. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho grupo hidrolizable se selecciona en el grupo constituido por los átomos de halógeno, el grupo (-N(CH_{3})_{2}, y los grupos -OR', siendo R' un grupo alquilo saturado en C_{1} a C_{6}, lineal o ramificado.
6. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque X_{1}, X_{2}, X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 22, m es igual a 1, i es igual a 0, k es igual a 1 ó a 3 y B representa un grupo -COCH_{3}.
7. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque X_{1}, X_{2}, X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 22, m es igual a 1, i es igual a 1, k es igual a 2 y B representa un grupo -COOCH_{3}.
8. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque X_{1}, X_{2}, X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 16, 22 ó 27, m es igual a 0 y B representa un grupo -OCOCH_{3}.
9. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque X_{1}, X_{2}, X_{3} representan átomos de cloro, n es igual a 21, m es igual a 0 y B representa un grupo -COOCH_{3}.
10. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la preparación de chips de ADN.
11. Procedimiento de síntesis de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido, caracterizado porque dicho soporte está modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y porque comprende las siguientes etapas:
a)
preparación de un soporte modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dichos compuestos organosilícicos presentan en su extremo una función hidroxilo o amina protegida;
b)
eventualmente, desprotección de la función hidroxilo o amina;
c)
acoplamiento covalente, de manera localizada, de un nucleótido sobre el soporte modificado obtenido en la etapa a) o b):
d)
reiteración de la etapa c) al menos una vez con nucleótidos idénticos o diferentes.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa a) se realiza por las siguientes etapas:
i)
eliminación de los contaminantes del soporte e hidratación y/o hidroxilación de su superficie,
j)
introducción en una mezcla de al menos dos disolventes que comprende al menos un disolvente hidrocarbonado no polar, en atmósfera inerte, de un compuesto organosilícico de fórmula general (I) tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, presentado dicho compuesto en un extremo una función hidroxilo o amina protegida;
k)
silanización del soporte obtenido en la etapa i) por inmersión en la solución preparada en la etapa j)
l)
eventualmente, recocido del soporte silanizado obtenido en la etapa k), llevando la monocapa autoensamblada, a una temperatura comprendida entre 50 y 120ºC, para una duración de 5 minutos a una noche, y
m)
aclarado del soporte modificado obtenido en la etapa k) o l) con la ayuda de un disolvente.
13. Procedimiento según la reivindicación 11 o la reivindicación 12, caracterizado porque una etapa de injerto, en el extremo de dichos compuestos organosilícicos, de brazos espaciadores de las funciones hidroxilo o amina terminal se efectúa después de la etapa a) o b) y antes de la etapa c).
14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque los nucleótidos acoplados en la etapa c) están protegidos y porque la etapa d) va seguida de una etapa de desprotección del ácido nucleico sintetizada.
15. Procedimiento de inmovilización de ácidos nucleicos sobre un soporte sólido, caracterizado porque dicho soporte está modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y porque comprende las siguientes etapas:
a)
preparación de un soporte sólido modificado por una monocapa autoensamblada organizada que comprende al menos un compuesto organosilícico que responde a la fórmula (I) tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que dichos compuestos organosilícicos presentan en su extremo una función ácido carboxílico o amina protegida.
b)
Eventualmente, desprotección de la función ácido carboxílico o amina;
c)
Eventualmente, en el caso en el que el soporte sólido modificado lleva funciones ácido carboxílico terminal, activación de estas funciones;
d)
Puesta en contacto del soporte sólido modificado obtenido en la etapa a), b) o c) con una o diversas soluciones aplicadas localmente, en uno o diversos disolventes polares, ácido(s) nucleico(s) que hay que inmovilizar, llevando dichos ácidos nucleicos en uno de sus extremos un brazo espaciador funcionalizado, bien por una función amina, en el caso en que el soporte sólido modificado lleva funciones ácido carboxílico terminal eventualmente protegidas, o bien por una función ácido carboxílico activada, en el caso en que el soporte sólido modificado lleva funciones amina terminal eventualmente protegida; y
e)
Lavado del soporte sólido sobre el cual se inmovilizan dichos ácidos nucleicos.
16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la tapa a) se realiza por las siguientes etapas:
i)
eliminación de los contaminantes del soporte e hidratación y/o hidroxilación de su superficie,
j)
introducción en una mezcla de al menos dos disolventes que comprende al menos un disolvente hidrocarbonado no polar, en atmósfera inerte, de un compuesto organosilícico de fórmula general (I) tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, presentado dicho compuesto en un extremo una función ácido carboxílico o amina protegida;
k)
silanización del soporte obtenido en la etapa i) por inmersión en la solución preparada en la etapa j), y
l)
eventualmente, recocido del soporte silanizado obtenido en la etapa k), llevando la monocapa autoensamblada, a una temperatura comprendida entre 50 y 120ºC, para una duración de 5 minutos a una noche, y
m)
aclarado del soporte modificado obtenido en la etapa k) o l) con la ayuda de un disolvente.
17. Procedimiento según la reivindicación 15 o la reivindicación 16, caracterizado porque una etapa de injerto, en el extremo de dichos compuestos organosilícicos, de brazo espaciador que lleva funciones ácido carboxílico o amina terminal se efectúa después de la etapa a) o b) y antes de la etapa c).
18. Chip de ADN, caracterizado porque se obtiene pro el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en el que dichos ácidos nucleicos son ADN.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2804116B1 (fr) * 2000-01-20 2002-08-23 Centre Nat Rech Scient Composes organosilicies, leur procede de preparation et leurs utilisations
JP4522105B2 (ja) * 2004-02-02 2010-08-11 キヤノン株式会社 物質の液体からの分離方法
FR2872912B1 (fr) * 2004-07-09 2007-03-02 Centre Nat Rech Scient Cnrse Nouveau systeme microfluidique et procede de capture de cellules
JP2006028060A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Canon Inc Dna担持体、この製造方法及びこれを用いた捕集システム
JP4645103B2 (ja) * 2004-08-30 2011-03-09 チッソ株式会社 ケイ素化合物
FR2914928B1 (fr) * 2007-04-12 2009-07-10 Univ Victor Segalen Bordeaux 2 Procede de preparation d'un support pour l'immobilisation d'une cellule, ledit support et ses utilisations

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2598340B2 (ja) * 1991-01-24 1997-04-09 信越化学工業株式会社 水素シロキサンの製造方法
JPH08325276A (ja) * 1995-06-01 1996-12-10 Mitsubishi Materials Corp 新規アルコキシシラン化合物とその用途
US6235340B1 (en) * 1998-04-10 2001-05-22 Massachusetts Institute Of Technology Biopolymer-resistant coatings
US6048695A (en) * 1998-05-04 2000-04-11 Baylor College Of Medicine Chemically modified nucleic acids and methods for coupling nucleic acids to solid support
FR2804116B1 (fr) * 2000-01-20 2002-08-23 Centre Nat Rech Scient Composes organosilicies, leur procede de preparation et leurs utilisations

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