ES2316443T3 - Procedimiento para la inmovilizacion de componentes de reconocimiento. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la obtención de una superficie (1) funcionalizada con elementos de reconocimiento, que comprende un cuerpo (2) eventualmente eléctricamente conductor y sobre el cual se ha aplicado una capa de resina (3) que contiene por lo menos una substancia (4) con función de reconocimiento, caracterizado porque a) se deposita sobre el cuerpo (2) una capa de resina (3) mediante electrodeposición, b) la capa de resina (3) comprende resinas derivadas de monómeros copolimerizables que llevan iones, las cuales se depositan mediante modificación del valor del pH, y c) la o las substancias (4) y eventualmente otros aditivos, se deposita(n) durante la electrodeposición con la resina a partir de una emulsión de resina, sobre el cuerpo (2).

Description

Procedimiento para la inmovilización de componentes de reconocimiento.

La invención se refiere a un nuevo y fácil procedimiento para la inmovilización de elementos funcionales moleculares, en particular de elementos biológicos de reconocimiento en superficies eventualmente conductoras, y los objetivos que pueden obtenerse con este procedimiento.

La inmovilización de los elementos de reconocimiento, en particular los elementos biológicos y bioquímicos de reconocimiento, sobre superficies eventualmente conductoras, hace posible un gran número de diferentes aplicaciones en el campo de la sensórica, en particular la biosensórica, de la combinatoria química o bioquímica, y del diagnóstico médico, por ejemplo para un screening. A este respecto, la inmovilización de los elementos de reconocimiento puede efectuarse por ejemplo, por absorción, como se describe en la patente US-A-3 839 175, por reticulación, D.J. Strike, N.F. de Rooij, M. Koudelka-Hep, Biosens. Bioelectron., 10 (1995) 61-66, ó por inserción de una película de polímero como describe. W. Schuhmann, en Mikrochim. Acta, 121 (1995) 1-29. La matriz empleada para la inmovilización de los elementos de reconocimiento, se trata en la mayoría de las veces, de un polímero que se deposita mediante la polimerización de los radicales sobre la superficie eventualmente conductora. La reacción de los radicales puede a este respecto ser inducida electroquímicamente, químicamente o también fotoquímicamente, véase por ejemplo la patente EP-A-O 691 408. Una desventaja de estas polimerizaciones de los radicales ya conocidas, es la acción del oxígeno como inhibidor de dicha reacción. En base a esta acción, el conjunto de la reacción debe tener lugar en una atmósfera de gas protector. Otros procedimientos para la inmovilización son los procedimientos litográficos sobre cuerpos sólidos, como describen G.H. McGall, A.D. Barone, M. Diggelmann, S.P.A. Fodor, E. Gentalen, N. Ngo, en J. Am. Chem. Soc. 119 (1997) 5081, y el procedimiento de impresión como describe G.F. Khan, en Electroanálisis, 9 (1997), 325-329. Ambos procedimientos requieren un elevado gasto material y son apropiados solamente en parte para una deposición local sobre superficies eventualmente conductoras a una alta disolución (< a 100 \mum).

La invención toma como fundamento la tarea de preparar recubrimientos de sensores en forma de una superficie de electrodos funcionalizada, en particular enzimáticamente activa, en donde, entre otros se consiguen los siguientes objetivos: obtención rápida, fácil y económica; inmovilización sobre diferentes superficies eventualmente conductoras, por ejemplo en materiales habituales para electrodos; la exclusión del oxígeno en la obtención del film no es necesaria; el grueso del film puede variarse sin dificultad; componentes modificados o sin modificar, por ejemplo pequeñas esferas de látex, pequeñas esferas de vidrio, pequeñas esferas de grafito, etc. pueden ser encerradas de manera fácil por la capa, pueden colocarse films de varias capas con diferentes funciones; son posibles deposiciones locales con gradiente de pH limitados localmente, y con ello la construcción de estructuras de conjuntos, por ejemplo para la química combinatoria, conjuntos de biosensores, inmunoensayos o diferentes procedimientos de screening; posibilidad de modificación de la superficie; posibilidad de separación local del film; así como la posibilidad de insertar marcadores de fluorescencia u otros componentes de reconocimiento fluorescentes. La tarea se solucionó mediante los objetivos de las presentes reivindicaciones.

El procedimiento del barnizado por electrodeposición (EPD), F.Beck, Electrochim. Acta, 33 (1988), 839-850 se emplea para la protección contra la corrosión en series de carrocerías de coches y piezas de accesorios, cuerpos de calefacción así como dosificadores industriales de bebidas. En las electrodeposiciones anódicas se emplean los protones liberados en los ánodos por la descomposición del agua, para neutralizar un polímero soluble cargado negativamente a base de grupos carboxilato, y con ello precipitan. Los procesos fundamentados en este procedimiento, pueden resumirse como sigue:

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A continuación, se reticula el film habitualmente mediante calentamiento (por regla general a 165-185ºC) sobre la superficie, hasta lograr un recubrimiento impermeable, que presenta una mayor estabilidad tanto mecánica como química. Junto al llamado barniz anódico de electrodeposición (AED) se encuentra el barniz catódico de electrodeposición (KED). Este se deposita mediante los iones hidróxido producidos localmente sobre las superficies eventualmente conductoras. Sobre este proceso se fundamenta el esquema general de reacción:

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Otro grupo de compuestos son los de naturaleza anfótera, por ejemplo los péptidos, oligopéptidos o proteínas. Mediante una adecuada selección de la reacción de los electrodos, la substancia prevista con grupos cargados tanto positivamente como también negativamente en diferentes condiciones, por ejemplo el péptido, en particular un oligopéptido o un polipéptido, puede depositarse en la superficie de los electrodos en su estado insoluble (punto isoeléctrico).

El resultado de la reacción de los electrodos, a saber, un film esencialmente orgánico depositado, puede eventualmente tratarse de nuevo, de modo que pueden tener lugar modificaciones físicas (por ejemplo calor) o químicas (por ejemplo una derivatización química).

La patente US 5.849.174 da a conocer un procedimiento para la obtención de un biosensor de glucosa, caracterizado porque una capa de polianilina obtenida con glucosa oxidasa mediante polimerización electroquímica, se deposita sobre un electrodo.

En la presente invención, se presenta por lo tanto una substancia con una función de reconocimiento, por ejemplo una enzima, así como partículas de resina en forma de una emulsión de resina, como líquido de electrolisis, y en base a la producción de protones (iones hidronio) o iones hidroxilo en la superficie de los electrodos objetivo, se produce una deposición de la resina, la cual por ejemplo en la solución del electrolito envuelve simultáneamente las moléculas de encima existentes y de esta forma las inmovilizan. Tomando como base el hecho de que este proceso tiene lugar electroquímicamente, pueden depositarse las electrodeposiciones de cualquier manera en una muestra cualquiera, por ejemplo sobre un electrodo objetivo de relativamente gran superficie.

La figura 1 representa la construcción en principio de una superficie funcionalizada 1 con elementos de reconocimiento, obtenida mediante el procedimiento según la intención. En la figura 1, el número de referencia 1, representa el producto obtenido por el procedimiento, a saber la superficie funcionalizada con los elementos de reconocimiento. El número de referencia 2, representa el cuerpo eventualmente eléctricamente conductor. El número de referencia 3 representa la capa de barniz depositada, la cual comprende la substancia 4 con la función de reconocimiento. La punta de la sonda 5 indica que este procedimiento puede efectuarse muy selectivamente en un campo entre la sonda 5 y el cuerpo 2.

La figura 2 muestra la formación de una curva de calibración según el ejemplo 1, es decir la curva de calibración de un electrodo de disco de platino modificado con GOD (glucosaoxidasa) (diámetro 1 mm). La medición tuvo lugar en 20 ml de tampón de fosfato, de pH 7, con adición de solución 0,1 mM de glucosa. El potencial aplicado al electrodo recubierto fue de 600 mV frente a Ag/AgCl.

La figura 3 muestra la curva de calibración de un electrodo de carbono obtenido mediante la técnica de capa gruesa, modificado con GOD (la estructura base del sensor es de la firma SensLab). La medición tuvo lugar en 20 ml de tampón de fosfato, de pH 7, con adición de solución 0,1 mM de glucosa. El potencial aplicado al electrodo recubierto es de 600 mV frente a Ag/AgCl.

La figura 4 muestra la comparación de la sensibilidad al peróxido de hidrógeno de un electrodo modificado con catalasa, con un electrodo de disco de platino sin modificar (diámetro 1 mm). La medición tuvo lugar en 20 ml de tampón de fosfato, de pH 7, con adición de solución 2 mM de peróxido de hidrógeno. El potencial aplicado al electrodo fue de 600 mV frente a Ag/AgCl.

La figura 5 muestra la comparación de la sensibilidad al peróxido de hidrógeno de un electrodo modificado con catalasa, con un electrodo de disco de platino modificado con GOD (diámetro 1 mm). La medición tuvo lugar en 20 ml de tampón de fosfato, de pH 7, con adición de solución 2 mM de peróxido de hidrógeno. El potencial aplicado al electrodo fue de 600 mV frente a Ag/AgCl.

Las figuras 6A y 6B, muestran una fotografía al microscopio de un microconjunto de platino modificado. Sobre esta estructura se han depositado dos films diferentes. El electrodo de cinta en forma de L, se recubrió con un film GOD, mientras que el electrodo de cinta más pequeña, de forma recta, se proveyó con un film de pequeñas esferas. La fotografía superior muestra la estructura con luz normal, la inferior con luz fluorescente.

La figura 7 muestra una fotografía al microscopio de tres puntos de polímero depositados sobre un electrodo de disco de oro (diámetro 3 mm), mediante un SECM local.

La figura 8 muestra una fotografía al microscopio de un film de polímero disuelto localmente mediante SECM (en forma de L). Para la disolución se aplicó varias veces un pulso de potencia de -2000 mV frente a Ag/AgCl, de un segundo cada vez, al microelectrodo lateral movido sobre la superficie. La disolución tuvo lugar en una solución
5 mM de ruteniohexamina.

La figura 9 muestra un ciclovoltamogramo (CV) de un electrodo de disco de platino (diámetro 1 mm) modificado con grupos activos redox ([Os(bpy)_{2}(histamina)Cl]Cl). La medición tuvo lugar de -200 a +600 mV frente a Ag/AgCl en una solución 0,1 M de perclorato de litio.

La figura 10, muestra un voltamogramo de pulso diferencial (DPV) de un electrodo de disco de platino (diámetro 1 mm) modificado con grupos redoxactivos ([Os(bpy)_{2}(histamina)Cl]Cl). La medición tuvo lugar de -200 a +600 mV frente a Ag/AgCl en una solución 0,1 M de perclorato de litio.

La figura 11 muestra la colocación de un conjunto, en donde la segunda banda está recubierta.

Como cuerpos 2 eventualmente conductores de la electricidad, pueden emplearse cualesquiera materiales que son capaces de generar en un electrodo, por ejemplo el electrodo 5, un potencial (para la producción de por ejemplo H^{+} ó OH^{-}) y un campo (eventualmente para la migración de las partículas), el cual puede depositar la emulsión sobre la superficie 2. Para ello son apropiadas en particular todas las superficies de metales nobles, ante todo superficies de oro, plata, platino, paladio, iridio, renio, mercurio, rutenio y osmio. Además, son apropiados los metales que se mantienen electroquímicamente inertes con la máxima amplitud, como el cromo, níquel, cobalto, hierro y sus aleaciones conocidas como (acero noble), así como superficies de titanio, circonio, y hafnio. Además son también apropiados determinados metales o aleaciones pasivados, por ejemplo, el aluminio, galio o aleaciones de aluminio, que se mantienen inertes durante el proceso electroquímico. Fundamentalmente los metales no deben inhibir los elementos de reconocimiento empleados, por ejemplo las enzimas. El tamaño de un electrodo diana depende de la finalidad que quiere conseguirse. Por regla general las superficies son de 0,5-50 mm^{2}. En el correspondiente dimensionado es sin embargo completamente posible aumentar o disminuir este margen en 3, 5, 10, 20, 100, 250 ó 500 veces. Es conveniente que la superficie del electrodo, se pula antes de su empleo, y adicionalmente se trate por ejemplo con un platinado.

Es decisivo que la superficie del electrodo se construya de forma que puedan tener lugar los necesarios procesos electroquímicos y/o electrostáticos para la deposición.

También es posible emplear electrodos semiconductores, como superficies de silicio, GaAs, ITO, In_{2}O_{3}, entre otros, los cuales contienen eventualmente las correspondientes trazas de elementos, o respectivamente los electrodos de carbono, con el correspondiente dimensionado y tratamiento de la superficie. Además es posible emplear cualesquiera superficies que no sean del tipo metálico, en tanto les pueda ser aplicado un potencial eléctrico, suficiente para depositar la resina de la emulsión sobre las mismas.

Como emulsión de resina 3 pueden emplearse cualesquiera emulsiones de resina conocidas, que sean apropiadas para la electrodeposición. A las mismas pertenecen los compuestos orgánicos de alto peso molecular en el margen de 300 a 50000; 600 a 30000; 1000 a 20000; 800 a 10000; 1000 a 15000, pero en tanto sean solubles o respectivamente emulsionables, también altos pesos moleculares de los valores anteriormente mencionados hasta 50000, 70000, 100000, 250000 ó también 1000000, en particular las resinas con cargas eléctricas de naturaleza iónica que pueden ser producidas por grupos funcionales en los monómeros constituyentes. Ejemplos son los poliestirenos, olefinas, poliamidas y compuestos de vinilo o respectivamente acrilo, modificados, pero también polímeros bioquímicamente interesantes como las proteínas, polisacáridos con grupos funcionales, gomas vegetales, oligo y polinucleótidos. En particular, son importantes para la deposición anódica los polímeros de ácidos carboxílicos \alpha,\beta-olefínicos no saturados.

Una resina preferida para la emulsión de resina empleada en la invención para la electrododeposición anódica, es por ejemplo una preparación de resina a base de un copolimerizado que contiene grupos carboxílicos, grupos isocianato enmascarados, grupos hidroxilo y éter, la cual es, por lo menos parcialmente, soluble en agua con amoníaco o una base orgánica, con formación de una sal, o es dispersable en agua, con lo cual el copolimerizado polimerizado contiene:

1. por lo menos, un ácido carboxílico \alpha,\beta-olefínico sin saturar, con 3 a 5 átomos de carbono, o un semiéster de un ácido dicarboxilico \alpha,\beta-olefínico sin saturar, que contiene de 3 a 5 átomos de carbono,

2. del 10 al 35 por ciento en peso de un N(1-alquenil) isocianato enmascarado con un agente enmascarante CH-, OH- ó NH-activo.

3. del 20 al 50 por ciento en peso de un aducto de una resina epoxídica sobre la base de bisfenol A y epiclorhidrina, con un peso molecular entre 380 y 3500, y un alcohol olefínico no saturado que contiene de 3 a 20 átomos de carbono,

4. del 5 al 64 por ciento en peso de uno o varios compuestos olefínicamente insaturados copolimerizables, no citados de 1. a 3.

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con la condición de que el copolimerizado tenga un peso molecular medio entre 1000 y 20000, los componentes (1) contengan una tal cantidad de polimerizado, que el índice de acidez del copolimerizado tenga de 35 a 150 mg de KOH/g y la suma de los tantos por ciento citados de 1 a 4, sea 100.

El copolimerizado citado anteriormente tiene un peso molecular medio entre 1000 y 20000. El componente se polimeriza en una cantidad tal, que el índice de acidez del copolimerizado tiene de 35 a 150 mg de KOH/g. La suma de los tantos por ciento citados de 1 a 4, es de 100. Debe deducirse que la relación entre los equivalentes de los átomos de hidrógeno reactivos del componente (3) y los grupos isocianato enmascarados en el copolimerizado es de preferencia aproximadamente 1: 1. Además, como componente (2) se emplea un aducto de isocianato de vinilo o isocianato de propenilo y ciclohexanol, terc-butanol, triazabenceno o \varepsilon-caprolactama en una relación molar isocianato/agente enmascarante de preferencia 1:1. En particular, el copolimerizado contiene como componente (1), ácido acrílico o metacrílico, como componente (2) isocianato de vinilo enmascarado con \varepsilon-caprolactama, como componente (3) un producto de reacción de una resina epoxídica de bisfenol A y epiclorhidrina con un peso molecular medio de aproximadamente 900, y alcohol alilico, así como, como componente (4), 2-etilhexil acrilato o butil acrilato polimerizado.

Se prefiere también una masa de tipo resina, la cual se emplea como mezcla de un material de tipo resina soluble en agua y un material de tipo resina insoluble en agua. La mezcla se dispersa en un medio acuoso, del cual el agua es el componente principal. Los materiales de tipo resina solubles en agua son polímeros y se convierten en solubles en agua mediante la inserción de suficientes grupos hidrófilos en el polímero. Los grupos hidrófilos pueden ser grupos salinos iónicos, por ejemplo grupos salinos aniónicos, como grupos salinos del ácido carboxílico y del ácido sulfónico, o grupos salinos catiónicos como grupos salinos amínicos y grupos salinos de amonio cuaternario. Los grupos hidrófilos preferidos son los grupos aniónicos, y particularmente preferidos son las sales de grupos de ácido carboxílico. Habitualmente se prepara un polímero con grupos de ácido carboxílico y a continuación se neutraliza con un compuesto básico soluble en agua, como una amina orgánica o un hidróxido de metal alcalino.

El concepto "soluble en agua" significa a este respecto, que el material de tipo resina, puede convertirse en soluble en agua, con una proporción de sólidos de la resina, de hasta un 25%, generalmente del 1 al 20 por ciento en peso, sin ayuda de un tensioactivo añadido del exterior. La solución o las dispersiones aparecen a menudo ópticamente transparentes o traslúcidas, de manera que la resina está en la fase dispersa y tiene un grosor de partícula medio de 0,12 y menor, generalmente menor de 0,03 \mum. La medida del tamaño de las partículas de los materiales de tipo resina solubles en agua puede ser determinado mediante el procedimiento de difusión de la luz.

Los polímeros preferidos de bajo peso molecular, solubles en agua son los copolímeros acrílicos, que contienen una carga aniónica, de preferencia un grupo de ácidos carboxílicos y con particular preferencia un grupo de ácidos carboxílicos neutralizados con una amina orgánica.

Entre los polímeros acrílicos de bajo peso molecular están los polímeros, obtenidos mediante la copolimerización de un ácido carbónico \alpha,\beta-etilénico no saturado, con un éster metacrílico y/o un éster acrílico, y en general son apropiados los polímeros acrílicos, que tienen como componente principal un ester metacrílico de un alcohol de 1 8 átomos de carbono, y una muy pequeña parte de un éster acrílico con un alcohol de 1 a 8 átomos de carbono. Los compuestos que siguen a continuación son ésteres metacrílicos y ésteres acrílicos habituales: acrilato de etilo, acrilato de propilo, acrilato de isopropilo, acrilato de butilo, acrilato de isobutilo, acrilato de butilo secundario, acrilato de hexilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de octilo, metacrilato de metilo, metacrilato de propilo, metacrilato de isobutilo, metacrilato de butilo, metacrilato de butilo secundario, y metacrilato de butilo terciario.

Los polímeros acrílicos empleados contienen del 0,1 al 20% en peso de una unidad de ácido carboxílico polimerizado \alpha,\beta-etilénicamente no saturado. Monómeros de ácidos carboxílicos \alpha,\beta-etilénicamente no saturados, que pueden utilizarse, son el ácido metacrílico, ácido acrílico, ácido itacónico, ácido etacrílico, ácido propilacrílico, ácido isopropilacrílico, y homólogos de estos ácidos. El ácido metacrílico y el ácido acrílico son los preferidos. El tanto por ciento en ácido se regula de forma que se alcance el índice de acidez necesario en el polímero acrílico. Habitualmente el índice de acidez del polímero acrílico se ajusta de forma que sea aproximadamente de 30 a 100 sobre los componentes sólidos de la resina. Los pesos moleculares medios de los polímeros acrílicos solubles en agua están de preferencia en el margen de 10000 a 30000.

Los polímeros acrílicos pueden contener también grupos hidroxilo laterales, lo cual se logra mediante la copolimerización de hidroxialquilacrilatos o hidroxialquilmetacrilatos con los ésteres acrílicos anteriormente citados. Los grupos hidroxilo-grupos laterales, proporcionan lugares para el correspondiente endurecimiento, como por ejemplo, con un aminoplasto o un isocianato bloqueado. De preferencia son del 5 al 15 por ciento en peso del polímero acrílico empleado de un éster de hidroxialquilacrilato o de un éster metacrílico. En general, los hidroxialquilacrilatos y metacrilatos empleados contienen de 1 al 8 átomos de carbono en el grupo alquilo, y son por ejemplo hidroxietilacrilato, hidroxipropilacrilato, hidroxibutilacrilato, hidroxietilmetilacrilato, hidroxipropilmetilacrilato, hidroxibutilmetacrilato, hidroxihexilmetacrilato e hidroxioctilmetacrilato.

Pueden emplearse otros compuestos de vinilo copolimerizables, para formar una parte de los polímeros acrílicos utilizables, como el estireno, viniltolueno, alquilamina, vinilxileno, alcohol alílico, y acrilonitrilo.

En un polímero acrílico particularmente apropiado, el polímero consta esencialmente de un componente duro, a saber, o bien estireno o bien un metacrilato de un alquilo inferior, en donde el grupo acrílico contiene de 1 a 2 átomos de carbono, o una mezcla de estireno y metacrilato de un alquilo inferior, como el acrilato de etilo, un componente blando, a saber un metacrilato de alquilo inferior con 3 al 8 átomos de carbono en el grupo alquilo o un acrilato de alquilo inferior con 2 a 8 átomos de carbono en el grupo alquilo, un hidróximetacrilato o acrilato de alquilo inferior con 1 a 4 átomos de carbono en el grupo alquilo, y un ácido carboxílico \alpha,\beta-etilénicamente no saturado, como se ha descrito anteriormente.

Junto a las resinas acrílicas solubles en agua están los poliésteres obtenidos a partir de ácidos policarboxílicos saturados o aromáticos y un poliol, apropiados para los polímeros que tienen un peso molecular inferior. Típicos ácidos dicarboxílicos alifáticos saturados son los anhídridos con 2 a 10 átomos de carbono, como el ácido succínico, ácido azelaico y ácido adípico, los cuales son apropiados para la obtención de estos poliésteres. Ejemplos de ácidos aromáticos bibásicos aromáticos o sus anhídridos, son el ácido ftálico, y el ácido trimelítico. La cantidad de ácido para el poliéster se ajusta de tal manera que se logre el índice de acidez deseado, el cual debe ser para el poliéster de 20 a 85. Muchos polioles pueden reaccionar con los ácidos citados anteriormente para la obtención del éster deseado. Dioles particularmente apropiados son por ejemplo el etilenglicol, 1,4-butanodiol, neopentilglicol, sorbita, pentaeritrita y trimetilolpropano.

La resinas alquídicas, como el éster polimérico, obtenidas mediante la condensación de alcoholes polivalentes como el glicerinetilenglicol y un ácido graso seco, como el aceite de semilla de lino y el taloil, son igualmente apropiados como polímeros solubles en agua. Otro componente que se añade habitualmente para alcanzar el índice de acidez deseado, es por ejemplo un ácido dicarboxílico, \alpha,\beta-etilénicamente no saturado, o el anhídrido del ácido, como por ejemplo el ácido maleico o el anhídrido maleico.

De preferencia, estas resinas alquídicas tienen un peso molecular medio de 1000 a 2500 y un índice de acidez de 20 a 85.

Otro polímero de un ácido carboxílico de bajo peso molecular que puede emplearse para producir electrodeposiciones, es un polímero de estireno y un alcohol etilénicamente no saturado, que contiene de 3 a 10 átomos de carbono, como por ejemplo el alilalcohol. El polímero puede además reaccionar con ácidos grasos secos, y con un componente ácido, como los citados anteriormente, para lograr el índice de acidez necesario, habitualmente en el margen de 20 a 80. Los pesos moleculares medios de los polímeros estirenoalilalcohol, están generalmente en el margen de 1000 a 10000.

Los ésteres epoxídicos son igualmente apropiados como resinas solubles en agua de bajo peso molecular. Estos materiales se seleccionan mediante una esterificación parcial de una resina epoxídica con un ácido graso habitual seco como los citados anteriormente, y a continuación esta resina se esterifica con un ácido dicarboxílico \alpha,\beta-etilénicamente no saturado o un anhídrido del mismo, como los citados anteriormente. La propia resina epoxídica es de preferencia un poliglicidiléter de un bisfenol, como por ejemplo el bisfenol A.

Ejemplos de otros polímeros de tipo resina, de bajo peso molecular, apropiados, son los productos de neutralización de ácidos carboxílicos no saturados, como el ácido maleico o el anhídrido maleico y un aceite seco como el aceite de semilla de lino.

Otra composición para la electrodeposición anódica, comprende (A) del 15 al 60 por ciento en peso de agua, (B) del 15 al 60 por ciento en peso de uno o varios disolventes orgánicos, (C) del 0,1 al 20 por ciento en peso de un copolímero de (a), del 10 al 75 por ciento en peso de uno o varios compuestos \alpha,\beta-olefinicamente no saturados, copolimerizables, no miscibles con agua o parcialmente miscibles con agua, y (b) del 25 al 90 por ciento en peso de uno o varios compuestos de N-vinilo copolimerizables, solubles en agua, y (D) del 10 al 79% en peso de uno o varios pigmentos finamente divididos, o cargas, o mezclas de pigmentos y cargas, dispersados en una mezcla (A), (B), (C), en donde la suma de los tantos por ciento de (A), (B), (C) y (D), es 100. En particular, el componente (C) es aquí un copolímero, el cual puede ser obtenido por ejemplo mediante polimerización en solución. Se emplea en una cantidad del 0,1 al 20 por ciento en peso, de preferencia del 3 al 8 por ciento en peso, y contiene como unidades copolimerizables (a) del 10 al 75 por ciento en peso, de preferencia del 20 al 40 por ciento en peso, de uno o varios compuestos \alpha,\beta-etilénicamente no saturados, copolimerizables, no miscibles con agua o solo parcialmente miscibles con agua, y (b) del 25 al 90 por ciento en peso, de preferencia del 60 al 80 por ciento en peso, de uno o varios compuestos de N-vinilo copolimerizables solubles en agua.

La suma de los tantos por ciento de (a) y (b), es 100. Los compuestos preferidos, \alpha,\beta-etilénicamente no saturados, no miscibles con agua o solo parcialmente miscibles con agua (a), son los ésteres vinílicos de ácidos mono carboxílicos de 2 a 18 átomos de carbono, como por ejemplo el acetato de vinilo, el propionato de vinilo, el pivalato de vinilo, el 2-etilhexanoato de vinilo, y el estearato de vinilo, y/o ésteres del ácido acrílico o ésteres del ácido metacrílico de alcoholes de 4 a 18 átomos de carbono, por ejemplo, el acrilato de butilo y metacrilato de butilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de octilo y acrilato de octadecilo. Un monómero particularmente preferido es el propionato de vinilo. Son apropiados también los derivados insolubles en agua o muy poco solubles, de acrilamida o metacrilamida, viniléter, y/o vinilaromatos, como el estireno.

Ejemplos preferidos de compuestos de N- vinilo solubles en agua (b) son la N-vinilpirrolidona, la N-vinilpiperidona, y el N-vinilimidazol.

Para el electrorecubrimiento catódico de objetos metálicos se citan a continuación, masas adecuadas. Por ejemplo, una masa emulsionada, se basa sobre un copolímero el cual contiene grupos amino terciarios y grupos isocianato bloqueados, y el cual es por esto soluble en agua o dispersable en agua, que forma por lo menos parcialmente una sal con un ácido, en donde el copolímero contiene como unidades copolimerizables (A_{1}), del 6 al 22 por ciento en peso de uno o varios monómeros de ácido aminometacrílico terciario o un éster de ácido aminoacrílico terciario o aminoacrilamidas o aminometacrilamidas con un grupo amino terciario, (B_{1}) del 21 al 40 por ciento en peso de un monómero aducto de un N-(1)-alquenilcianato, en donde el 1-alquenilo tiene de 2 a 4 átomos de carbono, y un agente bloqueante CH-, OH- ó NH-ácido, (C_{1}) del 0 al 35 por ciento en peso de uno o varios compuestos olefínicamente no saturados copolimerizables, los cuales tienen átomos de hidrógeno activos y son reactivos con grupos isocianato, y (D_{1}) del 3 al 73 por ciento en peso de compuestos olefínicamente no saturados, que no fueron citados de (A_{1}) a (C_{1}), seleccionados del grupo formado por ésteres del ácido acrílico y ácido metacrílico con monoalcoholes con 1 a 18 átomos de carbono, ésteres vinílicos de ácidos carboxilicos con 2 a 10 átomos de carbono, vinilaromatos, acrilonitrilo de triglicéridos no saturados, en donde el copolímero tiene un peso molecular promedio de 1000 a 20000, y la suma de los tantos por ciento de (A_{1}) a (D_{1}) es en total 100. Componentes apropiados (A) son compuestos etilénicamente no saturados, que tienen grupos amino terciarios como por ejemplo el éster del ácido aminometacrílico o el éster del ácido acrílico, por ejemplo el acrilato y metacrilato de dialquilaminoalquilo, en donde el alquilo tiene de 1 a 8 átomos de carbono, por ejemplo el metacrilato de N,N-dimetilaminoetilo, y el acrilato de N,N-dietilaminoetilo o -acrilamida o -metacrilamida, los cuales contienen un grupo amino terciario, por ejemplo la N,N-dimetilaminopropilacrilamida o -metacrilamida, y la N,N-dietilaminopropilacrilamida o -metacrilamida.

El agente aglutinante contiene de 6 a 22, de preferencia de 6 a 15 por ciento en peso de componente (A_{1}) como unidad copolimerizada. El empleo del 6 al 10 por ciento en peso de la acrilamida antes citada, que contiene un grupo amino, es particularmente preferido.

El componente (B_{1}) es un aducto de N-(1-alquenil)isocianato y de un agente bloqueante CH-, OH- ó NH-ácido. N-(1-alquenil)isocianatos apropiados son aquellos en los que el alquenilo tiene de 2 a 4 átomos de carbono, de preferencia vinilisocianato y/o propenilisocianato. Por ejemplo, agentes bloqueantes apropiados para la obtención del componente (B_{1}) son los monofenoles, por ejemplo el fenol, cresol y trimetilfenol, alcoholes primarios y alcoholes secundarios, por ejemplo, el isopropanol y ciclohexanol, alcoholes terciarios, por ejemplo, el terc.- butanol, y terc.- amilalcohol, compuestos ligeramente enolizables, por ejemplo acetoacetato de etilo, acetilacetona, derivados del ácido malónico, por ejemplo diésteres del ácido malónico con alcoholes de 1 a 8 átomos de carbono, malonitrilo, aminas aromáticas secundarias, por ejemplo, N-metilanilina, B-metil toluidina, y N-feniltoluidina, imidas, por ejemplo la succinimida y ftalimida, lactamas, por ejemplo \varepsilon-caprolactama, \delta-valerolactama y laurilactama, así como oximas, por ejemplo, acetonoxima, butanonoxima, y ciclohexanonoxima. Agentes bloqueantes particularmente preferidos para los N-(1-alquenil)isocianatos, son los terc-butanol, ciclohexanol, y caprolactama.

La obtención del N-(alqu-1-enil)isocianato bloqueado, por ejemplo el isocianato de vinilo, puede efectuarse por ejemplo, por el procedimiento en presencia de un disolvente. Aproximadamente cantidades molares equivalentes se emplean para la reacción del N-(alqu-l-enil)isocianato(fenilisocianato) como agente bloqueante. Un exceso de isocianato debe ser evitado puesto que éste podría conducir finalmente a una reticulación. El componente (B) está en el copolímero en cantidades del 20 al 40, de preferencia del 25 al 33 por ciento en peso, en forma de unidades copolimerizadas.

Monómeros reactivos apropiados (C_{1}) para la copolimerización, son compuestos olefínicamente no saturados, que contienen átomos de hidrógeno activos, los cuales son reactivos para los grupos isocianato, es decir, los cuales llevan grupos OH- y NH-. Ejemplos de los mismos son los monoésteres de ácido acrílico o ácido acrílico con alcoholes polivalentes, en particular alcoholes bivalentes, por ejemplo acrilato y metacrilato de hidroxietilo, acrilato y metacrilato de etoxipropilo, y acrilato de hidroxibutilo, y monoésteres de dichos ácidos con polieterdioles, por ejemplo acrilato y metacrilato de polipropilenglicol así como alilalcoholbut-l-en-3,4-diol. La N-metilolacrilamida y la N-etilolacrilamida pueden igualmente emplearse. Los ésteres del ácido acrílico o ácido metacrílico con dioles de 2 a 4 átomos de carbono, en particular el acrilato de hidroxipropilo y el acrilato de hidroxietilo son particularmente preferidos.

El componente (C_{1}) está presente en el copolímero en una cantidad de 0 a 35, de preferencia de 20 a 30 por ciento en peso, como unidades copolimerizadas.

Componentes apropiados (D_{1}) son compuestos olefínicamente no saturados copolimerizables, que no fueron citados de (A_{1}) a (C_{1}), por ejemplo, ésteres de ácido acrílico o ácido metacrílico con monoalcoholes con 1 a 18, de preferencia 1 a 8 átomos de carbono, por ejemplo acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de etilhexilo y metacrilato de metilo. Todos los otros compuestos sin saturar copolimerizables, pueden igualmente emplearse, en particular el éster vinílico de ácidos carboxílicos con 2 a 10 átomos de carbono, como por ejemplo el acetato de vinilo, vinilaromatos, por ejemplo el estireno, acrilonitrilo, y triglicéridos no saturados como por ejemplo el aceite de semilla de lino isomerizado. Los copolímeros se obtienen de preferencia en disolventes polares sin grupos OH-, por ejemplo éteres, por ejemplo el tetrahidrofurano, o ésteres, por ejemplo, el acetato de etilo o el acetato de N-butilo, en presencia de iniciadores radicales, como las azobiscarboxamidas, los azobiscarbonitrilos y peróxidos, en general, de 50 a 120ºC, de preferencia, de 60 a 90ºC, en presencia o ausencia de agentes de regulación, por ejemplo, el terc-decilmercaptano y el diisopropilxantogendisulfuro.

\newpage

Otra masa de recubrimiento catiónica, comprende un medio acuoso y un aglutinante del tipo resina dispersado, en donde el aglutinante del tipo resina está obtenido mediante la puesta en contacto por lo menos de un material de partida con un compuesto de poliisocianato parcialmente bloqueado, a una temperatura de 40º hasta 130ºC, con una relación en peso de 5 a 9 del primero con 5 a 1 del último y, a continuación, neutralización del producto obtenido con un ácido, en donde el material de partida es por lo menos uno escogido del grupo compuesto por:

1. Una mezcla de un producto de reacción obtenido por reacción de una resina epoxídica con un compuesto amino básico con por lo menos un grupo amino básico y una poliamida con por lo menos un grupo amino básico en una relación en peso de 1 a 9 del producto de reacción y 9 a 1 de la poliamida, y

2. Otro producto de reacción, obtenido mediante la mezcla del producto de reacción antes citado con la poliamida a una temperatura de 50º a 200ºC, en una relación en peso de 1 a 9 del producto de reacción y 9 a 1 de la poliamida, en donde el compuesto de poliisocianato parcialmente bloqueado está presente con por lo menos un grupo isocianato bloqueado en la molécula, y como promedio tiene más de 0 a no más de 1 del grupo isocianato libre por molécula.

El componente 1 es un producto de reacción, que se obtiene por reacción de una resina epoxídica con un compuesto amino básico. Resinas epoxidicas que pueden emplearse, son aquellas resinas epoxi ácidas que se obtienen a partir de un compuesto fenólico y epiclorhidrina, que contienen por lo menos dos grupos epoxi por molécula, y tienen generalmente un peso molecular de alrededor de 200 hasta 4000, de preferencia aproximadamente 400 a 2000. Ejemplos particulares de resinas del tipo vinilo son, una resina epoxídica fabricada a partir de bisfenol A y epiclorhidrina, una resina epoxídica fabricada a partir de bisfenol A hidrogenado y epiclorhidrina, una resina epoxídica fabricada a partir de bisfenol A y \beta-metilenepiclorhidrina, poliglicidiléter de resina Novolack, etc., en donde una resina epoxídica, obtenida a partir de bisfenol A y epiclorhidrina, es particularmente preferida. Una tal resina epoxídica del tipo fenólico, puede obtenerse juntamente con un compuesto poliepoxídico, como el poliglicidiléter de etilenglicol, propilenglicol, glicerina, trimetilolpropano, y similares, alcohol polivalente, ésteres de poliglicidilo de ácido adípico, ácido ftálico, ácidos dímeros o similares, ácidos policarboxílicos, poliepóxidos, mediante la epoxilación de olefinas aliciclicas y emplearse el 1,2-polibutadieno, etc.. La cantidad empleada puede ser hasta aproximadamente el 25 por ciento en peso.

De manera ejemplar, los aminoácidos básicos, los cuales reaccionan con la resina epoxídica, son compuestos amino alifáticos o aliciclicos con un grupo amino primario o secundario. Ejemplos preferidos son las monoaminas como la mono o dialquilamina, mono o dialcanolaminas y poliaminas, como la polialquilenpoliamina, etc.. Monoaminas apropiadas son las mono o dialquilaminas con aproximadamente 1 a 18 átomos de carbono, como la propilamina, butilamina, dietilamina, dipropilamina, etc.. Ejemplos de mono o dialcanolmonoaminas son la etanolamina, propanolamina, dietanolamina, dipropanolamina, etc.. Ejemplos apropiados de otras monoaminas son la piperidina, ciclohexilamina, pirrolidina, morfolina, etc.. Ejemplos de poliaminas son la etilendiamina, hexametilendiamina, trietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, propilendiamina, dipropilentriamina, butilendiamina, N-aminoetanolamina, monoetiletilendiamina, dietilaminopropilamina, hidroxietilaminopropilamina, monometilaminopropilamina, piperazina, N-metilpiperazina, N-aminoetilpiperazina, etc.. Particularmente apropiadas son las mono o poliaminas alifáticas con un grupo amino secundario, como la dietilamina, dietanolamina, dietilentriamina, monoetiletilendiamina, hidroxietilaminopropilamina, etc., con respecto a la reactividad con la resina epoxídica. Una amina aromática puede emplearse en combinación con una amina alifática o amina alicíclica, en una cantidad tal que el producto de reacción de la resina epoxídica y la amina básica, neutralizado con un ácido, todavía permanece dispersado en agua. Ejemplos de aminas aromáticas apropiadas son la anilina, N-metilanilina, toluidina, bencilamina, m-xililendiamina, m-fenilendiamina, 4,4-diaminodifenilmetano, etc..

La reacción de la resina epoxídica con compuestos amino básicos, tiene lugar de forma en si ya conocida.

Ejemplos de resina poliamídica con un grupo amino básico, que se mezclan entre sí o se hacen reaccionar con el componente (1), son aquellas que en la molécula contienen por lo menos un grupo amino o por lo menos un grupo amido, el cual puede reaccionar con el grupo isocianato del compuesto poliisocianato parcialmente bloqueado. En particular, son preferidas por ejemplo las poliamidas obtenidas mediante condensación de un ácido dicarboxílico y poliaminas, por reacción de una poliamina con un oligómero, obtenido mediante polimerización del anillo abierto, de una lactama, como la \varepsilon-caprolactama o la poliesterpoliamida a partir de alcanolaminas y ácidos dicarboxílicos, etc.. Los ácidos dicarboxílicos son aquellos representados por la fórmula general:

HOOC - R - COOH

en donde R es un grupo hidrocarburo alifático saturado o no saturado, o un grupo hidrocarburo aromático con 1 a 34 átomos de carbono. Ejemplos preferidos son el ácido ftálico, ácido malónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, ácido azelaico, ácido adípico, ácido sebácico, ácido dodecilsuccínico, ácidos dímeros, etc.. Las poliaminas son polialquilenpoliaminas con grupos amino primarios en ambos extremos de la cadena principal, representados mediante las fórmulas generales:

100

en donde R_{1}, R_{2} y R_{3} son grupos hidrocarburo alifáticos con 2 a 6 átomos de carbono, R_{4} es hidrógeno o un grupo hidrocarburo alifático con 1 al 3 átomos de carbono, y n es un número entero de 1 a 6. Ejemplos preferidos son la etilendiamina, propilendiamina, butilendiamina, hexametilendiamina, tetraetilenpentamina, pentaetilenhexamina, hexametilenheptamina, hexaetilenoctamina, dietilentriamina, trietilentetramina, bis(3-aminopropil)amina, 1,3-bis(3-aminopropilamino)propano, etc.. Las alcanolaminas apropiadas comprenden aquellas con 2 a 6 átomos de carbono, como la etanolamina, la propanolamina, hidroxietilaminopropilamina, etc..

Un procedimiento adecuado para la obtención de un film de electrodeposición depositado catódicamente, comprende la reacción de

(A_{2}) un compuesto orgánico no saturado con un peso molecular de 300 a 30000, con un doble enlace carbono-carbono, en una cantidad correspondiente a un índice de yodo de 50 a 500, en donde el compuesto orgánico no saturado está escogido del grupo formado por (a) un polímero de una diolefina conjugada con 4 a 8 átomos de carbono, (b) un copolímero de por lo menos dos diolefinas conjugadas, que contienen 4 al 8 átomos de carbono, (c) un copolímero de por lo menos una diolefina conjugada, que contiene de 4 a 8 átomos de carbono y un monómero vinílico con una insaturación etilénica con 2 a 20 átomos de carbono, (d) un aceite natural, (e) una grasa natural, y (f) una resina de aceite mineral, producida por polimerización catiónica de fracciones de cracking de aceite mineral, con 4 a 10 átomos de carbono con un catalizador Friedel-Crafts, en donde el compuesto orgánico no saturado con grupos epoxídicos unidos al mismo mediante la unión carbono-carbono, presenta la fórmula:

1

en donde R_{1} y R_{2} independientemente entre sí, representan hidrógeno o metilo, y X representa un átomo de hidrógeno o un enlace, y cuando X representa un enlace, el átomo de carbono al cual R_{1} está unido, y el átomo de carbono al cual R_{2} está unido, pueden formar parte de una cadena principal del componente (A).

con lo cual la cantidad de grupos epoxídicos en el componente (A_{2}) es de 0,05 a 0,2 moles por 100 g del componente (A_{2}), con (B_{2}) un compuesto primario o secundario de fórmula:

2

en donde R_{3} y R_{4} representan iguales o distintos grupos de hidrocarburo con 1 a 10 átomos de carbono, con lo cual cada uno de los R_{3} y R_{4} puede ser un átomo de hidrógeno,

a una temperatura de 100º a 200ºC para la obtención de un material del tipo resina, el cual contiene grupos básicos y grupos hidróxido, por adición de un ácido inorgánico u orgánico soluble en agua al material del tipo resina, para formar el material del tipo resina soluble en agua, y mezclado del material del tipo resina soluble en agua obtenido, con un medio líquido acuoso u orgánico, o ejecución de la presente reacción en presencia de un medio líquido.

Ejemplos de un tal compuesto orgánico no saturado son los aceites y grasas naturales, como el aceite de semilla de lino, el aceite de madera de tung, aceite de habas de soja, o aceite de ricino deshidrogenado y aceites obtenidos mediante tratamiento térmico de aceites y grasas naturales para aumentar su peso molecular. Ejemplos de un líquido, que contiene grupos no saturados o de un polímero sólido, son polímeros con un pequeño grado de polimerización de diolefinas conjugadas, habitualmente con 4 a 8 átomos de carbono, como por ejemplo el butadieno, isopreno, o piperileno, copolímeros con un pequeño grado de polimerización, de dos o más de estos dienos conjugados o copolímeros con un pequeño grado de polimerización de por lo menos una de estas olefinas conjugadas y un monómero de vinilo con una insaturación etilénica, habitualmente con 2 a 20 átomos de carbono, en particular monómeros de vinilo alifáticos o aromáticos, como por ejemplo el isobutileno, diisobutileno, ácido acrílico o metacrílico o ésteres de los mismos, alilalcohol o sus ésteres, estireno, \alpha-metilestireno, viniltolueno o divinilbenceno. Estos compuestos pueden emplearse solos o en mezcla de dos o más de ellos.

Además, un procedimiento adecuado, es un procedimiento para la electrodeposición de una superficie eléctricamente conductora, que sirve como cátodo, que comprende la conducción de una corriente eléctrica entre el cátodo y el ánodo en contacto con una composición acuosa de electrodeposición,

en donde la composición de electrodeposición comprende:

una resina orgánica sintética autoendurecedora, soluble en ácido, con grupos amino, grupos hidroxilo y grupos isocianato bloqueados, en donde los grupos isocianato bloqueados a temperatura ambiente en presencia de grupos hidroxilo o grupos amino son estables, y con grupos hidroxilo o grupos amino a temperaturas elevadas son reactivos, y en donde la resina orgánica deriva del producto de reacción de

1. un compuesto orgánico que contiene grupos epoxi,

2. una amina primaria o secundaria, y

3. un poliisocianato orgánico parcialmente bloqueado.

El material epoxídico que se emplea, puede ser un material monómero o polímero cualquiera con un promedio de uno o varios grupos epoxi por molécula. Los monoepóxidos pueden utilizarse, aunque de preferencia el compuesto epoxídico es del tipo resina y de preferencia un poliepóxido con dos o varios grupos epoxi por molécula. La resina epoxídica puede ser esencialmente un epóxido cualquiera bien conocido. Una clase de poliepóxidos particularmente utilizables son los poliglicidiléteres de polifenoles, como el bisfenol A. Estos pueden obtenerse por ejemplo mediante eterificación de un polifenol con epiclorhidrina en presencia de un álcali. El compuesto fenólico puede ser por ejemplo: bis(4-hidroxifenil)-2,2-propano, 4,4'-dihidroxibenzofenona, bis(4-hidroxifenil)-1,1-etano, bis(4-hidroxifenil)-1,1-isobutano, bis(4-hidroxi-terc.-butilfenil)-2,2-propano, bis(2-hidroxinaftil)metano, 1,5-dihidroxinaftileno o similares. En muchos casos es deseable emplear poliepóxidos con un peso molecular algo mayor, que contengan grupos aromáticos.

Poliglicidiléteres similares apropiados de alcoholes polivalentes, pueden derivarse de alcoholes polivalentes como por ejemplo, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, 1,2-propilenglicol, 1,4-propilenglicol, 1,5-pentanodiol, 1,2,6-hexanotriol, glicerina, bis(4-hidroxiciclohexil) 2,2-propano y similares. Pueden emplearse también poliglicidilésteres de ácidos policarboxílicos, los cuales pueden obtenerse por ejemplo por reacción de la epiclorhidrina o compuestos epoxídicos semejantes con un ácido policarboxílico alifático o aromático, como por ejemplo el ácido oxálico, el ácido succínico, ácido glutárico, ácido tereftálico, ácido 2,6-naftilandicarboxílico, ácido linoleico dimerizado y similares.

Ejemplos son el adipato de glicicilo y el ftalato de glicicilo. Son igualmente apropiados los poliepóxidos, que se derivan de la epoxidación de compuestos alicíclicos olefínicamente no saturados. Están comprendidos los epóxidos que comprenden en parte uno o varios monoepóxidos. Estos poliepóxidos no son fenólicos y se obtienen por epoxidación de olefinas alicíclicas, por ejemplo, con oxígeno y catalizadores de procedimiento escogidos, por ejemplo, el ácido perbenzoico, mediante acetaldehidomonoperacetato o mediante perácidos. Entre estos poliepóxidos, son conocidos los éteres y ésteres epoxi-alicíclicos. Otros compuestos que contienen epóxidos y resinas, que contienen diepóxidos que contienen nitrógeno, están descritos en las patentes US-A-3 365 471, como resinas epoxídicas con 1,1-metilenbis (5-substituido)hidantoína, (US-A-3 391 097), diepóxidos que contienen bisimida (US-A-3 450 711) aminmetildifenil óxidos epoxidados (US-A-3 312 664), compuestos heterociclicos N,N'-diglicidilo (US-A-3 503 979), aminoepoxifosfonatos (GB-A-1 172 916), 1,3,5- triglicidilisocianurato.

Los isocianatos, parcialmente o semi enmascarados o bloqueados, los cuales se emplean en la obtención de los compuestos utilizados, pueden ser cualesquiera poliisocianatos, en los cuales la proporción de grupos isocianato se hizo reaccionar con un compuesto de tal forma que la parte de isocianato enmascarado obtenido es estable frente a los grupos hidroxilo o amino a temperatura ambiente, aunque sin embargo reacciona a elevadas temperaturas habitualmente por encima de 90ºC y aproximadamente 315ºC con grupos hidroxilo o amino. Los poliisocianatos semienmascarados deben contener como promedio aproximadamente un grupo reactivo libre.

En la obtención de poliisocianatos orgánicos parcialmente bloqueados pueden emplearse cualesquiera poliisocianatos orgánicos adecuados. Ejemplos de los mismos son compuestos alifáticos, como isocianatos de trimetileno, tetrametileno, pentametileno, hexametileno, 1,2-propileno, 1,2-butileno, 2,3-butileno, 1,3-butileno, etilideno y butileno, los compuestos de cicloalquileno, como los disocianatos de 1,3 ciclopentano, 1,4-ciclohexano, y 1,2-ciclohexano, los compuestos aromáticos como los diisocianatos de m-fenileno, p-fenileno, 4,4'-difenilo, 1,5-naftalina, y 1,4-naftalina, los compuestos alifático-aromáticos, como el 4,4'-difenilenmetano, 2,4- ó 2,6-tolileno, o mezclas de los mismos, 4,4'-toluidina, y 1,4-xilileno, los compuestos aromáticos sustituidos en el núcleo, como el de diisocianato de dianisidino, diisocianato de 4,4'-difeniléter y diisocianato de clorodifenileno, los -triisocianatos, como el 4-4'-4''- triisocianato de trifenilmetano, 1,3,5-triisocianatobenceno, y 2,4,6-triisocianatotolueno, y los -tetraisocianatos, como el 2,2',5,5'-tetraisocianato de 4,4'-difenildimetilmetano, los poliisocianatos polimerizados, como el dímero y trímero de diisocianato de tolileno, y similares.

De preferencia, los poliisocianatos empleados pueden presentar grupos isocianato con distintas reactividades, para facilitar parcialmente la reacción de bloqueo.

Además, los poliisocianatos orgánicos pueden representar un prepolímero derivado de un poliol, comprendidos los poliéterpolioles o los poliésterpolioles.

Los cualesquiera compuestos alquilmonoalcohólicos y fenólicos alifáticos o aromáticos cicloalifáticos apropiados, que pueden emplearse como agentes bloqueantes, son por ejemplo, alcoholes alifáticos inferiores, como los alcoholes de metilo, etilo, cloroetilo, propilo, butilo, amilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, 3,3,5-trimetilexanol, decilo, y laurilo, y similares, y alcoholes cicloalifáticos, como por ejemplo el ciclopentanol, ciclohexanol y similares; los alcoholes alquílicos aromáticos, como el fenilcarbinol, metilfenilcarbinol, etilenglicolmonoetiléter, etilenglicol monobutiléter y similares; los compuestos fenólicos como el propio fenol, incluidos los fenoles que están sustituidos. Ejemplos son el cresol, xilenol, nitrofenol, clorofenol, etilfenol, t-butilfenol y el 2,5-di-t-butil-4-hidroxitolueno.

Otros agentes bloqueantes comprenden hidroxilaminas terciarias, como la dietiletanolamina, y oximas, como la metiletilcetonoxima, acetonoxima y ciclohexanonoxima. El empleo de las oximas y los fenoles es particularmente deseable, puesto que los poliisocianatos, los cuales se bloquean con estos agentes, se desbloquean a temperaturas relativamente pequeñas sin adiciones externas de catalizadores formadores de uretano como los catalizadores de estaño.

Los poliisocianatos orgánicos semienmascarados se obtienen por reacción de una cantidad suficiente de agente bloqueante con un poliisocianato orgánico, con formación de un producto con grupos isocianato libres, que permanecen.

El material que contiene el epóxido se hace reaccionar con una amina, con formación de un aducto. La amina empleada puede ser una amina primaria o secundaria cualquiera, de preferencia una amina secundaria. De preferencia la amina es un compuesto de amina soluble en agua. Ejemplos de dichas aminas comprenden las mono y dialquilaminas, como la metilamina, etilamina, propilamina, butilamina, dimetilamina, dietilamina, dipropilamina, dibutilamina, metilbutilamina y similares.

Ejemplos de polímeros adecuados de bajo peso molecular para barnices catódicos, que representan los copolímeros acrílicos, citados anteriormente, los cuales en parte presentan una carga de monómeros, son aquellos que contienen un acrilato o metacrilato que contiene una amina terciaria, como el metacrilato de dimetilaminoetilo, acrilato de dietilaminoetilo, acrilato de dietilamino, y similares. Estos polímeros pueden disolverse en agua y dispersarse con la adición de un ácido dispersable en agua como el ácido acético, o bien pueden cuaternizarse con un agente alquilante, como yoduro de metilo o sulfato de dimetilo, para lograr la necesaria carga catiónica. Además, pueden emplearse también los acrilatos y metacrilatos, monómeros, como la metilvinilpiridina y similares, que contengan un grupo amino terciario.

Otros ejemplos de materiales polímeros de bajo peso molecular que contienen una carga aniónica, son un producto de reacción de los poliepóxidos, como los poliglicidiléteres y de polifenoles, que han sido citados anteriormente, pueden hacerse reaccionar con una amina secundaria, como por ejemplo la dimetilaminodietilamina. Estos aductos pueden neutralizarse con ácidos, o como se ha citado anteriormente, pueden ser cuaternizados proporcionando los necesarios grupos catiónicos.

Todas las resinas citadas anteriormente pueden también contener materiales del tipo resina insolubles en agua. Estos materiales son polímeros y se preparan esencialmente a partir de reactantes hidrófobos polimerizables, como composiciones de monómeros etilénicamente no saturados, los cuales contienen uno o varios compuestos polimerizables etilénicamente no saturados, los cuales forman cada vez polímeros insolubles en agua, polimerizados entre sí. Los compuestos polimerizables etilénicamente no saturados están reproducidos mediante monómeros no iónicos, como por ejemplo compuestos alquenil-aromáticos, es decir compuestos de estireno, derivados de ácidos mono carboxílicos \alpha, \beta-no saturados, como por ejemplo ésteres acrílicos, acrilonitrilo, y ésteres del ácido metacrílico, derivados de ácidos dicarboxílicos \alpha, \beta-etilénicamente no saturados, como los ésteres de ácido maleico, ésteres de alcohol no saturados, dienos conjugados, cetonas no saturadas, éteres no saturados y otros compuestos de vinilideno polimerizables, como por ejemplo el cloruro de vinilo y el fluoruro de vinilideno. Ejemplos especiales de dichos compuestos etilénicamente no saturados, son el estireno, el \alpha-etilestireno, dimetilestireno, dietilestireno, t-butilestireno, vinilnaftalina, hidroxiestireno, metoxiestireno, cianoestireno, acetilestireno, monocloroestireno, dicloroestireno y otros halogenoestirenos, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo, acrilato de hexilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de laurilo, acrilato de fenilo, acrilato de 2-hidroxibutilo, metacrilato de 2-hidroxibutilo, acrilato de 4-hidroxibutilo y metacrilato de 4-hidroxibutilo, acrilonitrilo, metaacrilonitrilo, acrilanilida, \alpha-cloroacrilato de etilo, maleato de etilo, acetato de vinilo, propionato de vinilo, cloruro de vinilo, bromuro de vinilo, cloruro de vinilideno, fluoruro de vinilideno, vinilmetilcetona, metilisopropenilcetona, viniletiléter, 1,3-butadieno, e isopreno.

Emulsiones de electrodeposición preferidas son entre otras las emulsiones de resina de electrodeposición anódicas, en particular de la firma BASF, por ejemplo el barniz para deposición ZQ8-43225 de BASF Coatings, Munster.

Como sustancia 4 con función de reconocimiento pueden emplearse cualesquiera substancias, de preferencia con un tamaño de nanopartículas o micropartículas, las cuales están provistas con una llamada función de reconocimiento. Los tamaños de partícula son de 10^{-5} a 10^{-8}cm, por ejemplo de 10^{-6} a 10^{-7}cm, eventualmente de 10^{-6} a 10^{-5}cm, pero también de 10^{-7} a 10^{-5}cm, en donde el margen puede tener también un valor diez ó cien veces el valor del margen.

Con el concepto de "función de reconocimiento", se entiende la propiedad de una substancia que posee la propiedad, física, biológica, bioquímica o química, intrínseca a la misma, de poder ser reconocida específicamente. Los mecanismos de reconocimiento pueden por ejemplo tener lugar a base de la refracción de la luz, coloración, fluorescencia, fosforescencia, magnetismo o radiactividad, pero también se basan sobre propiedades químicas, en particular electroquímicas, como por ejemplo la amperometría, impedimetría o voltametría, procesos redox, etc., propiedades biológicas y/o en particular bioquímicas. Substancias particularmente preferidas con función de reconocimiento son, las perlas de látex, perlas de vidrio, partículas de grafito, partículas colorantes, fluorescentes, fosforescentes, magnéticas y/o radiactivas, y/o partículas con una función química, biológica y/o bioquímica. Las partículas con función biológica y/o bioquímica son en particular, las enzimas, anticuerpos, antígenos, haptenos, ADN, ARN, oligonucleótidos, péptidos, oligopéptidos, proteínas, lectinas, hormonas, antagonistas o agonistas de receptores, células y microorganismos. En particular la substancia con función de reconocimiento es una enzima.

Como enzima pueden emplearse cualesquiera enzimas, que resistan el proceso de electrodeposición, o respectivamente sean compatibles con la emulsión de barniz de deposición empleado. Particularmente preferidas son las oxidasas, como por ejemplo la glucosaoxidasa, la peroxidasa o la lactatooxidasa. Puede imaginarse también la construcción de capas unidas de enzima dependientes de las coenzimas mediante una construcción de varias capas, en donde entonces puedan emplearse en particular las deshidrogenasas dependientes de NADH- ó respectivamente NADPH- ó las deshidrogenasas dependientes de PQQ. Además, es posible también, combinar mediante una formación de varias capas, las oxidasas (por ejemplo las ascorbatooxidasas) y las catalasas, estas últimas como capa de protección. Además pueden también ordenarse funcionalmente otras enzimas en varias capas.

En particular se puede emplear el procedimiento según la invención para llevar a cabo investigaciones en el marco de la química combinatoria. Por ejemplo, pueden depositarse diferentes substancias potencialmente catalíticas, seleccionadas mediante una deposición por puntos sobre un electrodo plano, y determinar su calidad catalítica o incluso su actividad mediante la respuesta seleccionada o respectivamente la exploración (por ejemplo electrónicamente), de la substancia depositada.

A este tipo de substancias pertenecen los péptidos, las proteínas, pero también substancias inorgánicas como por ejemplo el Cu/ZnO, Au/TiO_{2} ó metales de transición dotados con trazas de Na^{+}. Son también posibles catalizadores sobre la base de catalizadores clásicos como los del grupo VIII, grupo secundario del sistema periódico, en particular el Pt ó el Pd.

Dado que los polímeros depositados de la capa de resina 3 presentan una estructura que permite el paso de moléculas de determinado tamaño, es posible además mediante el ajuste de los parámetros de deposición, dejar fuera o respectivamente dejar pasar por la substancia depositada, substancias de diferentes tamaños, presentes conjuntamente en una solución, según su tamaño. Se consigue un efecto de filtro. Dicho efecto puede emplearse de múltiples maneras -también para investigaciones combinatorias de química-. Puede también emplearse en las presentes mencionadas deposiciones con enzimas, en particular en las formaciones de varias capas.

A la suspensión de barniz para electrodeposición, habitual en el comercio, puede eventualmente añadirse agua, en cuyo caso el agua debe ser lo más pura posible. De preferencia el agua es de la calidad HPLC. Además, pueden emplearse cualesquiera otras substancias, las cuales se añaden habitualmente a las capas de resina. Dichas substancias son por ejemplo, plastificantes, emulsionantes, reforzantes de la adhesión, substancias hidrófobas o hidrofílicas, reticulantes, antiespumantes o similares.

Substancias apropiadas, que ejercen principalmente la función de emulsionantes o reticulantes en la obtención y preparación de la suspensión de barniz para electrodeposición, son los tensioactivos aniónicos, catiónicos o anfóteros, principalmente los tensioactivos no fónicos. A continuación se citan a este respecto, productos comerciales apropiados:

1.

Triton (X-100, X-114, X-405 etc.): alquilfenilpolietilenglicol (Fluka)

2.

Tween (20, 40, 60 etc.):

- Tween 20: polioxiietilensorbitanmonolaurato (Merck)

- Tween 40: polioxietilensorbitanmonopalmitato (Merck)

- Tween 60: polioxietilensorbitanmonostearato (Merck)

- Tween 65: polioxietilensorbitantristearato (Merck)

- Tween 80: polioxietilensorbitanmonooleato (Merck)

- Tween 85: polioxietilensorbitantrioleato (Merck)

3.

Nonidet P40: octil-fenil-polietilenglicol (Fluka)

4.

Brij (35, 56, 58 etc.): (Merck)

- Brij 35: polioxietilenlauriléter

- Brij 56: polioxietilen-10)-cetiléter

- Brij 58: polioxietilen-(20)-cetiléter

5.

Octil \beta-glucósido (Pierce)

6.

Octyl \beta-tioglucopiranósido (Pierce)

7.

SDS: laurilsulfato de sodio (Fluka)

8.

CHAPS:3-[(3-colamidopropil)-dimetilamonio]-propanosulfonato (Fluka)

9.

CHAPSO:3-[(3-colamidopropil)-dimetilamonio]-2-hidroxipropanosulfonato (Fluka)

En el procedimiento según la invención se diluye eventualmente con agua una suspensión de barniz para la electrodeposición, y se ajusta a una determinada concentración de la substancia 4. La relación de la emulsión a la eventualmente agua adicional, y a la substancia 4 es de preferencia 1-10:4-100:0,001-1, de preferencia 2-5:2-50: 0,002-0,04. La electrodeposición puede tener lugar en un recipiente cualquiera. El cuerpo (2), por regla general un electrodo de gran superficie, se trata eventualmente previamente, se sumerge en la solución electrolítica y se coloca frente al electrodo (5). Se aplica un potencial entre los dos electrodos y eventualmente se controla con un electrodo de referencia, por ejemplo un electrodo de calomelanos o un electrodo estándar de Ag/AgCl. La ejecución de la electrodeposición depende del tamaño del electrodo o respectivamente de la concentración seleccionada de la resina del barniz para la electrodeposición, así como de la compatibilidad de la enzima para el propio proceso. Son posibles los perfiles de impulsos del potencial, de 1500 mV durante 1 segundo, a continuación 700 mV durante 1 segundo y a continuación 0 mV durante 5 segundos, siempre con respecto al electrodo estándar de plata/cloruro de plata, con 2 ciclos cada vez. Antes del empleo, se guarda la superficie de los electrodos recubierta con enzima/resina a 4ºC durante la noche en un tampón de fosfato 0,1 M, de pH 7, u otro tampón apropiado, para acondicionar el electrodo.

A partir del electrodo así obtenido se traza una curva de calibración respecto a las concentraciones conocidas del sustrato de la enzima. Durante un amplio margen de concentración, esta curva es por regla general no lineal, aunque en un corto intervalo de concentraciones puede aproximarse a la linealidad. Después de establecer la curva de calibración, la superficie funcionalizada está lista para ser empleada, para por ejemplo, medir concentraciones desconocidas mediante el proceso de reconocimiento.

Para los electrodos de carbono, obtenidos mediante la técnica de capa gruesa, se puede efectuar una inmovilización similar. Sin embargo, el electrodo no se trata con una pasta de pulir antes de su empleo. El perfil de impulsos del potencial aplicado puede ser por ejemplo 2000 mV durante un segundo, a continuación 700 mV durante 1 segundo, y finalmente 0 mV durante 5 segundos, siempre con respecto al electrodo estándar de Ag/AgCl en 2 ciclos. Las otras formas de proceder, como el trazado de la curva de calibración y las mediciones, tienen lugar a continuación como se ha descrito precedentemente.

Después de la obtención, por ejemplo de un electrodo con enzimas, éste puede proveerse de la misma manera con otra capa (superficies funcionalizadas con una capa de protección). Esta segunda capa puede contener otra enzima o una substancia catalítica o un mediador para los electrones, iones hidronio o iones hidroxilo. Por ejemplo, como se ha descrito anteriormente, sobre una capa de GOD que había sido depositada sobre un electrodo de platino, puede aplicarse otra capa con catalasa. La catalasa protege por ejemplo del peróxido de hidrógeno que se forma. Mediante la capa de catalasa, los efectos térmicos y agresivos de la reacción, que en la reacciones con oxidasa se presentan a menudo, se suavizan, se reprimen o se suprimen.

La construcción de sensores de varias capas puede efectuarse de manera semejante a la obtención de una capa de protección, solamente que aquí se depositan más de dos distintas capas una encima de la otra. Son imaginables por ejemplo, determinadas cadenas enzimáticas que comprendan secuencias parciales de ciclos biológicos enzimáticos.

Junto a la deposición completamente plana sobre un electrodo objetivo (2) puede tener lugar mediante el empleo de un electrodo en forma de puntos (5) (sonda) una deposición seleccionada. Con ello se consigue tener diferentes enzimas sobre una superficie después de cambiar la solución de deposición. Además, es posible obtener sobre una superficie diferentes concentraciones de enzimas, mediante exploración en forma de puntos de la superficie del electrodo (2), de forma que aparezca una trama de puntos o mediante la aplicación de un campo de potencial, en donde aparece un Kontinuum (semejante a la célula Hull). Con ayuda de esta colocación es posible efectuar investigaciones combinatorias químicas. El proceso es también irreversible. Las superficies de resina funcionalizadas para reconocimiento, depositadas, se pueden separar selectivamente con una sonda, de forma que aparezca una trama de puntos o un kontinuum compacto.

Los objetivos según la invención pueden emplearse de preferencia en el terreno de la biosensórica, de la combinatoria biológica y química, del diagnóstico químico, por ejemplo el screening, y la investigación de catalizadores. Mediante el objetivo según la invención se preparan sensores de manera sencilla con una múltiple función. Es posible efectuar simultáneamente sobre una superficie de un sensor diferentes procedimientos.

Ejemplos Reactivos empleados

Acros, New Jersey, USA

- N-hidroxisuccinimida 98%

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J.T.Baker, Deventer, Holanda

- D(+) Glucose-1-hydrat, para análisis

- Agua para la HPLC

- Peróxido de hidrógeno 30%, para análisis

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BASF, Münster. Alemania

- Barniz para deposición ZQ8-43225

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Janssen Chimica, Geel, Bélgica

- Perclorato de litio, para análisis

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Merck, Darmstadt, Alemania

- Hexahidrato del ácido hexacloroplatínico(IV), para síntesis

- Cloruro de potasio Suprapur

Sigma, Deisenhofen, Alemania

- EDAC 1-etil-3-(3-dimetilamino-propil)carbodiimida

- Glucosaoxidasa Typ X-S de Aspergillus Niger 100000-250000 U/g

- Catalasa de hígado bovino 2100 U/mg

- Perlas de látex 0,431 \mum carboxilato modificado y fluorescente

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Strem Chemicals, Newburyport, USA

- cloruro de hexaaminorutenio (III)

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Ejemplo 1

1) Sensor de glucosa

Se diluyen 250 \mul de suspensión de barniz EDP con 5 ml de agua (para HPLC). Se ajusta una concentración de enzimas de 3 mg de glucosaoxidasa/ml de solución. En un electrodo de platino (diámetro 1 mm) en esta solución se aplicó el siguiente perfil de impulsos de potencial (1500 mV durante 1 segundo, a continuación 700 mV durante 1 segundo y finalmente 0 mV durante 5 segundos, siempre con respecto al Ag/AgCl. Se efectuaron 2 ciclos). El electrodo se trató antes de su utilización, con 3 \mum, 1 \mum y 0,3 \mum con pasta de pulir y a continuación se platinó. Antes de trazar la curva de calibración, se guardó a 4ºC durante la noche en tampón de fosfato 0,1M y pH 7.

El trazado de la curva de calibración (figura 2) tuvo lugar en 20 ml de tampón de fosfato, de pH 7, mediante la adición de diferentes volúmenes de una solución de glucosa 100 mM. El potencial aplicado en el electrodo recubierto, fue de 600 mV referido al Ag/AgCl. Para el electrodo de carbono obtenido mediante la técnica de capa gruesa se empleó un método de inmovilización similar pero con la diferencia de que el electrodo antes de su utilización no fue tratado con pasta de pulir. El perfil de impulsos del potencial aplicado fue como sigue, 2000 mV durante 1 segundo, a continuación 700V durante 1 segundo y finalmente 0 mV durante 5 segundos, siempre respecto al Ag/AgCl. Se efectuaron 2 ciclos. El trazado de la curva de calibración (figura 3) tuvo lugar después del procedimiento descrito más arriba.

Ejemplo 2

Sensor de glucosa con capa protectora de catalasa

Se procede como en el ejemplo 1. En lugar de una concentración de enzimas GOD de 3 mg/ml de solución, se emplearon 3 mg de catalasa por ml de solución. Los electrodos de platino de 1 mm de diámetro, empleados, se trataron previamente como en el ejemplo 1. El perfil de impulsos del potencial aplicado fue de 2000 mV durante 1 segundo, a continuación 800V durante 1 segundo y finalmente 0 mV durante 5 segundos, cada vez referido al Ag/AgCl. Como electrodo de comparación se empleó un electrodo tratado de la misma manera, el cual fue modificado con un film GOD (figura 4), y un electrodo de platino sin modificar (figura 5).

La medición de la sensibilidad del peróxido de hidrógeno se efectuó en 20 ml de tampón de fosfato 100 mM, pH 7, mediante adición de diferentes volúmenes de una solución de peróxido de hidrógeno 2 mM. El potencial aplicado al electrodo recubierto, fue de 600 mV frente a Ag/AgCl.

Ejemplo 3

Construcción de sensores multicapas (deposición secuencial)

Se opera como en el ejemplo 1, con lo que se forma una capa delgada. A continuación se cambia la solución de deposición y se repite el proceso de deposición.

Ejemplo 4

Deposición sobre el conjunto de sensores

Se procede como en el ejemplo 1, con excepción del paso de pulido. Aparece una capa de polímero homogénea correspondientemente limitada a las medidas de las partes conductoras de la estructura lateral, (perfil de impulsos de potencial: 2000 mV durante 0,5 segundos/700 mV durante 1 segundo/0 mV durante 5 segundos/un ciclo). La deposición se efectuó sobre una microestructura de banda (1000 \mum* 20 \mum) en una solución conteniendo GOD, véase también la figura 11.

Ejemplo 5

Inclusión de pequeñas esferas fluorescentes

Se procede como en el ejemplo 4. Se forma un film de polímero el cual está limitado a las medidas de la microestructura recubierta. La solución del polímero contiene 250 \mul de barniz de EPD en 5 ml de agua, la cual se mezcló con aproximadamente 10 \mul de la suspensión de pequeñas esferas. (perfil de impulsos de potencial: 2000 mV durante 1 segundo/800 mV durante 1 segundo/ 0 mV durante 5 segundos/un ciclo). La microestructura recubierta se trata de un sistema de tres electrodos. La primera figura (figura 6) muestra la microestructura con dos microelectrodos de banda recubiertos con luz normal. El electrodo de banda en forma de L se recubrió con un film GOD (el mismo perfil de impulsos de potencial que para la deposición de las pequeñas esferas), mientras que el electrodo de banda recto, más pequeño, se proveyó con el film de pequeñas esferas. En el caso del microelectrodo de bandas intermediario, se trata de un electrodo de referencia Ag/AgCl.

Comparando con la figura de más arriba se puede reconocer mediante una fotografía hecha con un microscopio de fluorescencia (figura 6), la misma microestructura que en el film mezclado con pequeñas esferas de látex fluorescentes, el cual se separó selectivamente del electrodo de banda.

Las pequeñas esferas de látex, sirven en este caso como substancia de ensayo para comprobar la posibilidad de inclusión de partículas grandes y pequeñas en el film. Es posible la inclusión de partículas (pequeñas esferas) modificadas con elementos de reconocimiento o grupos áncora, para obtener de forma y manera sencilla los llamados "ensayos de screening". Estos pueden a continuación valorarse mediante diferentes métodos de detección, como por ejemplo, la fluorescencia. Otra aplicación posible sería la construcción de bibliotecas combinatorias.

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Ejemplo 6

Separación (local) microestructurada sobre superficies conductoras (no posible manualmente)

La separación microestructurada del polímero, sobre superficies conductoras se efectuó mediante la microscopia electroquímica de sondas reticuladas. En este método, se aproxima a la superficie (5-10 \mum) un (nano-)microelectrodo mediante una realimentación positiva o negativa, la cual se basa en un cambio de la corriente de Faraday en el microelectrodo medida en una solución de electrolito que contiene un compuesto redox (solución de ruteniohexaamina 5 mM), [C. Kranz, M. Ludwig, H.E. Gaub, W. Schuhmann, Adv. Materials, 7 (1995) 568-571]. A continuación se cambia la solución de electrolito por la solución de polímero (solución de polímero GOD con 0,5 mg de KC1), se conecta la superficie conductora como electrodo de trabajo y el microelectrodo aproximado se conecta como contraelectrodo. Como microelectrodo se empleó para la prueba junto a los electrodos del disco de platino cubiertos de vidrio también microelectrodos de fibra de carbono (fibra de carbono de diámetro 8 \mum, Sigrafil, aislado con barniz EPD (pintura de electrodeposición). La superficie conductora consistió en un electrodo de discos de oro (diámetro 3 mm).

Ahora se puede cambiar el valor del pH local en el volumen entre el electrodo de trabajo y el contraelectrodo mediante el cambio del potencial. Esto conduce a continuación a una precipitación local del polímero por debajo del microelectrodo. El perfil de impulsos de potencial fue primeramente de 800 mV durante 1 segundo y a continuación de 0 mV durante 10 segundos, cada vez referido al Ag/AgCl. Este perfil de impulsos se repitió 5 veces. Mediante el cambio del impulso de partida, y el número de ciclos se obtuvieron diferentes filmes compactos y gruesos (figura 7). Los puntos de polímero aparecidos sobre la superficie de oro tenían un diámetro de 50 a 100 \mum.

Ejemplo 7

Separación local del film de polímero (separación no manual)

La separación local del film de polímero se logra mediante un cambio local del valor del pH del film producido selectivamente en este punto. A continuación puede eliminarse el polímero separado mediante un proceso de lavado. Los puntos de la superficie accesibles de nuevo, pueden ahora a continuación ser funcionalizados de nuevo, véase la figura 8.

Para la separación local del film se recubrió completamente en primer lugar el electrodo de disco de oro (diámetro 3 mm) con el film de polímero. A continuación, se aproximó un electrodo de disco de platino recubierto de vidrio (diámetro 50 \mum) a la superficie del film (como en el ejemplo 6). A continuación se aplicó un potencial al microelectrodo lo cual condujo a la descomposición catódica del agua y con ello a la aparición de OH^{-} por debajo del microelectrodo. Mediante este cambio del valor del pH, el film puede ser separado localmente.

Para la separación se aplicó un impulso de potencial, de - 2000 mV referida a AG/AgCl en cada caso 1 segundo al microelectrodo, y a continuación se repitió varias veces. La L que se ve en la imagen (figura 8), es en este lugar el film parcialmente separado, apareció por una desviación lateral del electrodo durante el proceso de impulsos. Para comparación, se practicó todavía, un arañazo en la superficie del film.

Ejemplo 8

Modificación de los filmes de polímero

Como muestran los grupos funcionales de EDP, como los grupos ácido o amino, existe una buena posibilidad para su modificación covalente. La modificación puede tener lugar según los requisitos, tanto antes de la deposición como también después de la deposición. También, la clase del agente de modificación a emplear depende solamente de su estabilidad en la polimerización. El film se modificó por ejemplo, con grupos activos redox.

Para ello se añadió a una suspensión consistente en 150 \mul de barniz y 3 ml de tampón de fosfato (0,1M y pH 7), 0,5 mM de EDAC y 20 mM de N-hidroxi-succinimida. A continuación se agitó a fondo durante 3 horas a temperatura ambiente, y seguidamente se separó por electrodeposición.

Perfil de impulsos del potencial: 2000 mV durante 0,2 segundos/700 mV durante 1 segundo/0 mV durante 5 segundos/5 ciclos. El electrodo así modificado se sumergió durante 24 horas a temperatura ambiente en una solución 10 mM de [Os(bpy)_{2} (histamin)Cl]Cl. A continuación, se lavó el electrodo a fondo con agua y durante varias horas se mantuvo en agua. Después de este paso se efectuaron de este electrodo varios CV (figura 9) y DPV (figura 10), en solución 0,1 M del perclorato de litio. Como puede verse en ambos dibujos, están presentes sobre el electrodo, componentes activos redox (complejo de osmio).

Claims (17)

1. Procedimiento para la obtención de una superficie (1) funcionalizada con elementos de reconocimiento, que comprende un cuerpo (2) eventualmente eléctricamente conductor y sobre el cual se ha aplicado una capa de resina (3) que contiene por lo menos una substancia (4) con función de reconocimiento, caracterizado porque

a) se deposita sobre el cuerpo (2) una capa de resina (3) mediante electrodeposición,

b) la capa de resina (3) comprende resinas derivadas de monómeros copolimerizables que llevan iones, las cuales se depositan mediante modificación del valor del pH, y

c) la o las substancias (4) y eventualmente otros aditivos, se deposita(n) durante la electrodeposición con la resina a partir de una emulsión de resina, sobre el cuerpo (2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde la resina de la capa de resina (3) deriva de monómeros acrílicos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en donde la electrodeposición tiene lugar mediante formación de iones H^{+} sobre el cuerpo (2).

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en donde la electrodeposición tiene lugar con producción de iones OH^{-} sobre el cuerpo (2).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el electrolito empleado para la electrodeposición comprende una emulsión de agua y una preparación de resina sobre la base de grupos carboxilo, eventualmente también grupos isocianato enmascarados, copolimerizados conteniendo grupos hidroxilo y/o éter, el cual, mediante la formación de una sal por lo menos parcialmente, con amoníaco o una base orgánica o inorgánica, es soluble o dispersable en agua.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1, 2 ó 4, en donde el electrolito empleado para la electrodeposición comprende una emulsión de agua y una preparación de resina sobre la base de un monómero oligómero o polímero orgánico que tiene grupos amino, en donde la preparación de resina tiene una naturaleza básica y los grupos amino están sustituidos eventualmente con grupos alquilo de 1 a 6 átomos de carbono, la cual por su parte está sustituida eventualmente con OH ó eventualmente grupos amino substituidos, y/o están interrumpidos mediante heteroátomos escogidos entre S, O ó, NR_{1}, en donde R_{1} significa un grupo alquilo de 1 a 6 átomos de carbono.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-6, en donde como cuerpo eventualmente eléctricamente conductor (2), se emplea un metal noble, escogido entre oro, plata, platino, paladio, iridio, renio, mercurio, rutenio y osmio, de preferencia platino.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-7, en donde se depositan por lo menos dos electrodeposiciones con diferentes substancias (4) sobre el cuerpo (2).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-8, en donde la deposición tiene lugar sobre un conjunto.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-9, en donde la deposición tiene lugar mediante microscopía de sondas de reticulación, en donde los puntos de resina se logran con elementos de reconocimiento eventualmente de diferente densidad y tamaño.

11. Procedimiento para la obtención de una superficie con elementos de reconocimiento funcionalizados, según la reivindicación 1, en donde tiene lugar primeramente una deposición según una de las reivindicaciones 1-10, y a continuación ésta, se separa selectivamente, catódica o anodicamente, mediante la formación de superficies de resina con elementos de reconocimiento eventualmente de diferente densidad y tamaño.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-11, en donde la substancia con función de reconocimiento (4) se selecciona entre pequeñas esferas de látex, pequeñas esferas de vidrio, partículas de grafito, partículas coloreadas, fluorescentes, fosforescentes, magnéticas y/o radiactivas, y/o partículas con propiedades químicas, en particular electroquímicas, como la amperometría, impedimetría, voltametría, procesos redox, etc., de función biológica y/o bioquímica.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en donde la substancia (4) significa partículas con una función biológica y/o bioquímica.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en donde la substancia (4) se selecciona entre por lo menos una de las enzimas, anticuerpos, antígenos, haptenos, ADN, ARN, oligonucleótidos, péptidos, oligopéptidos, proteínas, lectinas, hormonas, antagonistas o agonistas de receptores, células y microorganismos.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, en donde la substancia (4) es una enzima.

16. Procedimiento según la reivindicación 12, en donde la substancia (4) es un catalizador inorgánico, seleccionado entre Cu/ZnO, Au/TiO_{2}, metales de transición dotados con trazas de Na^{+} y/o metales del grupo secundario VIII.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1-16, en donde mediante el cambio de los parámetros del procedimiento, en particular la altura del potencial eléctrico, la difusión, la condensación y/o el grueso de capa del electrolito, se logra una deposición de distinto grueso y o densidad.