ES2340131B1 - Preparacion de superficies funcionalizadas de sustratos de poliestireno. - Google Patents
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Abstract
Preparación de superficies funcionalizadas de
sustratos de poliestireno.
Esta invención describe la preparación de
superficies de poliestireno modificadas químicamente con una gran
variedad de grupos funcionales. Se trata de una modificación en
mojado que se lleva a cabo en dos pasos. En el primer paso se activa
la superficie al crear grupos clorosulfonilos sumergiendo los
sustratos de poliestireno en una disolución de ácido clorosulfónico
a bajas temperaturas. Después de ser lavado, el sustrato modificado
se sumerge en una disolución acuosa que contiene un compuesto
bifuncional siendo uno de los grupos funcionales una amina alifática
primaria que sirve de anclaje a la superficie mediante un enlace
covalente de una sulfonamida. El segundo grupo funcional queda
disponible en la superficie modificada y puede servir para
inmovilizar biomoléculas al crear una conexión covalente, o para
ajustar parámetros superficiales como la humectabilidad o
adhesión.
La calidad óptica de las muestras se mantiene
inalterada durante la modificación lo que permite el uso de las
superficies modificadas como herramienta idónea para ensayos
diagnósticos de tipo ELISA o chips ADN.
Description
Preparación de superficies funcionalizadas de
sustratos de poliestireno.
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Esta invención describe un método para producir
de una manera simple y económica superficies de poliestireno
activadas y la posterior preparación específica de superficies con
una amplia variedad de grupos funcionales como grupos amina
(primarias, secundarias y terciarias), grupos carboxílicos, grupos
sulfónico, sulfonazidas o ésteres metílicos con una excelente
calidad óptica y su aplicación en ensayos diagnósticos en los
sectores biomédicos y farmacológicos.
En las últimas décadas la comunidad científica
de las áreas biológicas, clínicas y farmacéuticas han reconocido que
los microensayos son herramientas muy útiles para altos rendimientos
en la determinación de una variedad de interacciones y funciones
biológicas y bioquímicas. Los microensayos sobre soportes u otros
formatos, por ejemplo, pueden ayudar a reducir el consumo de agentes
costosos o limitados, usados para la analítica biológica o
bioquímica. Se acepta de forma generalizada que el formato del
microensayo se mantendrá como herramienta clave en un futuro
previsible. Aplicaciones para la tecnología de microensayos van a
seguir expandiéndose a las áreas del descubrimiento y desarrollo de
fármacos, detección química, diagnóstico e investigación básica.
Por estas razones el desarrollo de un material
de fase sólida que garantiza una bioactividad óptima sin pérdida de
biomoléculas, es un objetivo común de científicos, laboratorios
clínicos y fabricantes de kits diagnósticos. Hasta la actualidad, se
han descrito en la bibliografía varios métodos para el anclaje
covalente de moléculas en soportes sólidos previamente activados.
Los polímeros también se han convertido en un material de soporte
atractivo porque pueden ser unidos fácilmente por vía química o
física con biomoléculas como enzimas, anticuerpos y fosfolípidos
para formar sistemas biológicamente funcionales. Una ventaja
particular al usar polímeros es que se pueden llevar a cabo los
microensayos de una manera económica y en gran número lo que hace
especialmente atractivo su uso en aplicaciones comerciales.
Por lo general, superficies poliméricas son
hidrófobas y bastante poco reactivas. Para inmovilizar biomoléculas
en superficies poliméricas sólidas a través de enlaces covalentes o
iónicos hay que modificar químicamente de forma previa la superficie
introduciendo grupos reactivos. La selección de la fase sólida
polimérica es frecuentemente influenciada por la disponibilidad de
una instrumentación compatible y sistemas de automatización. El
poliestireno es uno de los materiales poliméricos de mayor uso en el
sector biomédico porque tiene una claridad óptica excelente, es
fácilmente moldeable y relativamente económico. Placas de
poliestireno y placas multi-pocillo tienen una
aceptación cada vez mayor, en parte porque los procesos de pipetear,
lavar y detectar la señal son fáciles de automatizar. Otras ventajas
incluyen la posibilidad de analizar múltiples muestras
simultáneamente y la compatibilidad con un gran número de sistemas
de detección diferentes (por ejemplo por calorimetría, fluorescencia
y quimioluminiscencia). Ya en los años setenta se usaban microplacas
de este polímero como recipientes de reacción para ensayos ELISA
(Enzyme-Linked Immunosorbent Assays) que requieren
superficies capaces de inmovilizar proteínas y otras
biomoléculas.
Sin embargo, el Poliestireno también tiene un
gran inconveniente: es un polímero muy hidrófobo y con una baja
humectabilidad y el anclaje de células y otras muchas biomoléculas
resulta difícil. Afortunadamente la superficie del poliestireno
puede ser fácilmente modificada. Por diferentes métodos de
tratamientos químicos y físicos es posible anclar una gran variedad
de grupos químicos como hidroxi, cetona, aldehido, carboxi y grupos
amina al polímero que permiten el anclaje covalente de diferentes
grupos reactivos para la posterior inmovilización covalente de
biomoléculas. Tratamientos típicos de la superficie del poliestireno
emplean descargas corona y deposición de vapores químicos así como
la ozonación en fase gas y en presencia de irradiación con luz UV.
Estos métodos se han empleado extensamente para mejorar la
humectabilidad y las propiedades de adhesión de superficies
poliméricas. Otro método convencional para modificar superficies de
poliestireno con grupos amina es la polimerización por plasma de
alilamina o tratamientos por plasma en presencia de N2 o NH3. Las
superficies de PS modificadas de esta manera se emplean con
entrecruzantes bifuncionales (por ejemplo glutaraldehido,
carbodiimida) para acoplar biomoléculas covalentemente y conseguir
así su inmovilización.
Empleando una tecnología para la modificación
fotoquímica [Producing low binding hydrophobic surfaces by treating
with a low HLB number non-ionic surfactant.
Bookbinder Dana Craig [US]; Fewkes Jr. Edgard John [US]; Griffin
James Arthur [US]; Smith Francés M [US]; Tennent David, Patent
number: US6093559], el Grupo Corning fue capaz de preactivar placas
multipocillos de poliestireno para la inmovilización específica y
covalente de biomoléculas. Este anclaje de grupos reactivos produce
las siguientes superficies estables:
- -
- la superficie con grupos N-oxisuccinimida (NOS) que es capaz de reaccionar con grupos amina,
- -
- la superficie con grupos maleimidas para el acoplamiento covalente de biomoléculas portadoras de grupos SH,
- -
- la superficie con grupos hidrazidas que es reactiva hacia carbohidratos activados con periodatos,
- -
- superficies aminadas para el anclaje covalente de biomoléculas portadores de grupos COOH.
J.D. Page et. al. [J.D. Page, R. Durango,
A.E. Huang, Chemical modification of PS surface and its effect on
immobilized antibodies, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and
Engineering Aspects Vol.132, 193, (1998)] por otro lado desarrolló
métodos de modificación química en mojado de partículas de PS con el
fin de obtener partículas de copolímeros aminados y macroporosos a
base de estireno y divinilbenzeno. En este trabajo se somete el PS
entrecruzado en el primer paso a una nitración aromática clásica. En
un segundo paso se reducen los grupos nitro empleando SnCl2/HCl para
formar grupos amina aromáticos primarios.
Otro método en mojado para la aminación de
multi-pocillos fue propuesto por Zammatteo [N.
Zammatteo, C. Girardeaux, D. Delforge, Amination of PS microwells:
application to the covalent grafting of DNA Probes for Hybridization
Assays. Analytical Biochemistry Vol 236, 85, (1996)]. En este
trabajo se oxida en un primer paso el sustrato polimérico empleando
permanganato potásico, creando grupos carboxílicos que reaccionan en
un segundo paso con una diamina alifática, creando una superficie
aminada. La cantidad de grupos amina formados era del orden de
magnitud de picomoles/cm^{2}.
La presente invención tiene varias ventajas en
comparación con los procedimientos arriba descritos para la
preparación de sustratos funcionalizados a base de PS. Por un lado
permite obtener superficies homogéneas con un número controlable de
grupos funcionales que es de entre uno y dos ordenes de magnitud
mayor que el que se consigue convencionalmente por tratamientos con
plasma o UV. Por otro lado, las superficies obtenidas tienen una
calidad óptica excelente con un alto grado de transparencia. Por
último, el tratamiento químico en mojado en dos pasos descrito en
esta patente produce selectivamente y reproduciblemente solo el
grupo funcional preseleccionado.
Un aspecto de la presente invención es el
procedimiento de obtención de poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilo que comprende las siguientes etapas:
- a)
- enfriamiento de una solución de ácido clorosulfónico puro en atmósfera inerte a baja temperatura.
- b)
- introducción en la solución a) de un sustrato de poliestireno entre 0 y 3 horas, preferiblemente 30 minutos
- c)
- extracción del sustrato y posterior lavado en un baño de ácido concentrado durante un tiempo entre 0 y 10 min.
- d)
- lavado del sustrato modificado en un baño de agua/hielo entre 0 y 5 min. preferiblemente 30 segundos y posterior secado.
Un aspecto preferente de la presente invención
es que con el procedimiento de obtención de la invención se obtiene
poliestireno modificado con grupos clorosulfonilos que conserva las
propiedades ópticas de transparencia del poliestireno transparente
de partida.
Otro aspecto preferente de la presente invención
es el uso del poliestireno modificado con grupos clorosulfonilo que
reacciona con alcanos disustituídos que contengan un grupo amina
alifático primario para preparar derivados de poliestireno
funcionalizados a través de enlaces sulfonamidas según fórmula
(III), donde R es un grupo funcional seleccionado del grupo que
comprende
un amino (NH_{2}), un Bromuro (Br), un
carboxílico (COOH), un éster alquílico (COOCH_{3}), un grupo
morfolina ó un hidrógeno (H);
y x toma un valor de entre 0 y 12.
Otro aspecto preferente de la presente invención
es el uso del poliestireno modificado con grupos clorosulfonilo, en
la síntesis de poliestireno funcionalizado con grupos sulfónicos
según fórmula (IV).
Otro aspecto preferente de la presente invención
es el uso del poliestireno modificado con grupos clorosulfonilo, en
la síntesis de poliestireno funcionalizado con grupos sulfonazidas
según fórmula (V).
Otro aspecto más preferente es que los sustratos
de poliestireno funcionalizados (III), (IV) y (V) obtenidos,
conservan sus propiedades ópticas de transparencia.
Otro aspecto de la presente invención es el uso
de los sustratos de poliestirenos modificados según fórmulas (III),
(IV) y (V) para el acoplamiento de biomoléculas.
El objetivo principal de la presente invención
es proponer un nuevo método para fabricar sustratos sólidos a base
de poliestireno con superficies de funcionalización controlada. Este
objetivo se puede conseguir con una reacción en dos pasos. En el
primero se modifica la superficie del sustrato con grupos
clorosulfonilos y en el segundo se hacen reaccionar estos grupos
funcionales con moléculas bifuncionales que deben contener un grupo
amino alifático primario (para el anclaje a la superficie
preactivada en el primer paso) y un segundo grupo funcional que
determinará la funcionalidad de la superficie. La longitud del
espaciador entre los dos grupos funcionales determina la
accesibilidad y reactividad de la funcionalidad de la
superficie.
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La clorosulfonación del poliestireno es una
reacción bien conocida para el injerto de grupos reactivos en este
polímero y ha sido descrito en diferentes trabajos empleando el PS
en forma de beads entrecruzados o fibras. Sin embargo, no se
describe ningún uso de la reacción en superficies transparentes. El
valor particular de la presente invención es haber encontrado las
condiciones experimentales que permiten la aplicación de dicha
reacción a sustratos sólidos de poliestireno sin provocar
degradación de la superficie ni perjudicar las propiedades ópticas,
tales como su transparencia.
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De esta forma, un aspecto de la presente
invención es el procedimiento de obtención de poliestireno
modificado con grupos clorosulfonilo que comprende las siguientes
etapas:
- a)
- enfriamiento de una solución de ácido clorosulfónico puro en atmósfera inerte a baja temperatura.
- b)
- introducción en la solución a) de un sustrato de poliestireno entre 0 y 3 horas, preferiblemente 30 minutos
- c)
- extracción del sustrato y posterior lavado en un baño de ácido concentrado durante un tiempo entre 0 y 10 min.
- d)
- lavado del sustrato modificado en un baño de agua/hielo entre 0 y 5 min. preferiblemente 30 segundos y posterior secado.
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Un aspecto preferente de la presente invención
es que la temperatura de la etapa a) está comprendida entre -20ºC y
20ºC.
Un aspecto más preferente es que la temperatura
de la etapa a) es -10ºC Otro aspecto preferente es que el ácido
utilizado en la etapa c) es ácido sulfúrico.
Otro aspecto preferente es que la temperatura
del lavado en baño ácido de la etapa c) está entre -20ºC y 10ºC.
Un aspecto más preferente es que la temperatura
de la etapa c) es -10ºC.
Otro aspecto de la presente invención es que el
procedimiento de obtención de poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilos se realiza sobre sustratos de de poliestireno
introducidos en la etapa b) y que son transparentes.
Un aspecto preferente de la presente invención
es que con el procedimiento de obtención de la invención se obtiene
poliestireno modificado con grupos clorosulfonilos que conserva las
propiedades ópticas de transparencia del poliestireno transparente
de partida.
Variando los parámetros de reacción (tiempo,
temperatura, pureza del ácido clorosulfónico) se pueden conseguir de
manera controlable superficies con una cantidad variable de grupos
clorosulfonilos que pueden ser detectados y cuantificados fácilmente
por espectroscopia FTIR-ATR según se observa en la
figura 1.0.
El objetivo del segundo paso de la modificación
es beneficiarse de la alta reactividad de los grupos clorosulfonilos
en la superficie para crear de una manera controlada nuevos grupos
funcionales.
De esta forma otro aspecto de la presente
invención es el uso del poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilos obtenido mediante el proceso anteriormente descrito,
como intermedio en reacciones de obtención de poliestireno
funcionalizado.
Un aspecto preferente de la presente invención
es el uso del poliestireno modificado con grupos clorosulfonilo que
reacciona con alcanos disustituídos que contengan un grupo amina
alifático primario para preparar derivados de poliestireno
funcionalizados a través de enlaces sulfonamidas según fórmula
(III).
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\vskip1.000000\baselineskip
donde R es un grupo funcional
seleccionado del grupo que
comprende
un amino (NH_{2}),
un Bromuro (Br),
un carboxílico (COOH),
un éster alquílico (COOCH_{3}),
un grupo morfolina
ó un hidrógeno (H);
y x toma un valor de entre 0 y 12.
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Este objetivo se consigue sumergiendo los
sustratos modificados de PS en disoluciones acuosas de alcanos
disustituidos que contengan un grupos amino alifático primario y un
segundo grupo funcional a elegir R. Los grupos amina se anclan a
través de enlaces sulfonamidas a la superficie. El segundo grupo
funcional de la molécula elegida queda libre y disponible para un
futuro anclaje de alguna biomolécula.
Otro aspecto preferente de la presente invención
es el uso del poliestireno modificado con grupos clorosulfonilo, en
la síntesis de poliestireno funcionalizado con grupos sulfónicos
(IV) por reacción de hidrólisis en condiciones adecuadas
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Otro aspecto preferente de la presente invención
es el uso del poliestireno modificado con grupos clorosulfonilo, en
la síntesis de poliestireno funcionalizado con grupos sulfonazidas
(V) por reacción de la superficie activada con azida sódica.
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Otro aspecto preferente es que los sustratos de
poliestireno funcionalizados (III), (IV) y (V), conservan sus
propiedades ópticas de transparencia. Como se trata de una
modificación de la superficie polimérica y no de un recubrimiento,
la superficie obtenida es consistente y estable con el tiempo.
Variando los parámetros de reacción (tiempo,
temperatura, concentración de la disolución acuosa compuesto
modificador, número de grupos alquilo de los alcanos disustituido)
se pueden conseguir superficies con una cantidad variable de grupos
funcionales. Además, en los nuevos materiales se puede ajustar la
distancia entre la superficie y los grupos funcionales creados a
través de la longitud del espaciador alifático empleado. Eso permite
una excelente accesibilidad para las biomoléculas.
En el caso de una aminación de la superficie se
consigue valores de entre 1 y 50 nmol/cm^{2} para la cantidad de
grupos funcionales que se anclan a la superficie dando este método
valores que son de un orden de magnitud entre 1 y 2 mayor que la que
se obtiene con métodos convencionales.
Otro aspecto de la presente invención es el uso
de los sustratos de poliestirenos modificados según fórmulas (III),
(IV) y (V) para el acoplamiento de biomoléculas.
Un aspecto preferente de la presente invención
es el uso de los sustratos de poliestireno modificado según fórmulas
(III), (IV) y (V) en el que las biomoléculas acopladas pueden ser
anticuerpos y enzimas.
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 1: Espectro Raman de PS modificado con
grupos clorosulfonilos. Eje x es el número de onda, el eje y es la
aborbancia en unidades arbitrarias. Los grupos clorosulfonilos se
caracterizan por dos fuerte bandas a 1373 cm^{-1} y 1171 cm^{-1}
que corresponden a las bandas de valencia del S = O.
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Un reactor con agitación magnética se rellena
con Ácido Clorosulfónico puro, pasa N2 por la disolución y enfría el
líquido a una temperatura de -10ºC. Se sumerge un film rectangular
de PS con las dimensiones 75 mm*25 mm*2 mm en el reactor durante por
ejemplo 20 minutos. Después de la reacción se saca la muestra del
reactor y se lava en un baño de ácido sulfúrico concentrado a -10ºC
durante 30 segundos. Finalmente se lava el film modificado en un
baño de agua/hielo durante 30 segundos y se seca. La cantidad de los
grupos clorosulfonilos se puede analizar cualitativamente y
cuantitativamente por FTIR-ATR donde salen bandas
características a 1170 y 1370 cm^{-1}. Su cuantificación se lleva
a cabo mediante una curva de calibrado con muestras de PS en polvo
clorosulfonados cuyo contenido de azufre se determina mediante
análisis elemental.
Se sumerge durante 15 minutos un film
clorosulfonado en una disolución de
1,3-diaminopropane en agua a una concentración de c
= 8 mol/l (20 ml diamina, 10 ml H_{2}O) a 40ºC. Después de un
lavado con agua a temperatura ambiente se seca el film.
Se sumerge durante 240 minutos un film
clorosulfonado en una disolución de
1,6-diamino(hexane) en agua a una
concentración de c = 6 mol/l (30 ml diamina, 8.4 ml H_{2}O) a
40ºC. Después de un lavado con agua a temperatura ambiente se seca
el film.
Se sumerge durante 240 minutos un film
clorosulfonado en una disolución de,
1,10-diamino(decane) en agua a una
concentración de c = 2 mol/l (7 ml diamina, 9.4 ml H_{2}O) a 60ºC.
Después de un lavado con agua a temperatura ambiente se seca el
film.
La formación de grupos aminas primarias libres
en la superficie se puede comprobar cualitativamente por
FTIR-ATR: se observa bandas a 3369 y 3278 cm^{-1}
que corresponden al enlace N-H asociado y libre. El
anclaje del reactivo a la superficie mediante la formación de un
grupo sulfonamida se comprueba por el desplazamiento inequívoco de
las bandas a 1170 y 1370 cm^{-1} de los grupos clorosulfonilos
hacia 1156 y 1312 cm^{-1}.
Para la evaluación del número de grupos aminas
libres en la superficie se realiza un estudio colorimétrico mediante
Orange II [Hamerli P, Weigel Th., Groth Th., Paul D. Biomaterials 24
(2003) 3989-3999]. Este reactivo se une a
aminas primarias vía una reacción ácido-base y
absorbe a 485 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
1. Se sumerge la superficie en Orange II 0.5
\muM en solución acuosa pH3.
2. Se deja en contacto toda la noche a
temperatura ambiente y agitación mecánica 30 rpm/ml.
3. Se aclara 5 veces con agua a pH3
4. Se extrae, en agitación mecánica, con 10 ml
de NaOH 0.1 M durante 30 minutos a temperatura ambiente, en tu caso
utilizamos 5 h a 45ºC.
Se mide I absorbancia a 485 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
Adhesión de anticuerpos a superficies de PMMA
aminadas.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1.
- Se sumergen las superficies en una solución de glutaraldehído al 10% en agua con N-(3-Dimethylamino-propyl)-N'-ethylcarbodiimide hydrochloride, N-Hydroxysulfosuccinimide sodium salt y trietilamina (5: 1.5: 10), durante 1 h a temperatura ambiente.
- 2.
- Se aclara con agua cuatro veces.
- 3.
- Se pone estreptavidina 0.1 mg/ml en PBS 1x toda la noche a 4ºC.
- 4.
- Se aclara 4 veces en PBS 1x
- 5.
- Se sumerge la superficie en una solución de BSA al 1% en agua durante 30 minutos.
- 6.
- Se aclara con agua 4 veces.
- 7.
- Se incuba 1 h a temperatura ambiente la superficie en contacto con el anticuerpo biotinilado 0.04 mg/ml en PBS 1x.
- 8.
- Se aclara con PBS 4 veces.
Se han realizado ensayo ELISA en las superficies
aminadas sintetizadas. Además en las superficies aminadas se han
realizado tres procedimientos distintos para el anclaje del
anticuerpo anti IL-6 a la superficie (Paso 1).
\vskip1.000000\baselineskip
1. Funcionalización de la superficie con el
anticuerpo anti IL-6
A. Siguiendo el protocolo establecido por el
fabricante:
- a.
- Dilución 1/250 en "coating buffer". 48 ul de Ac en 12 ml de buffer.
- b.
- Echar 100 ul/pocillo
- c.
- Dejar toda la noche a 4ºC
- d.
- Retirar el líquido y lavar 5 veces con tampón de lavado echando más de 250 ul/pocillo. Dejar agitando 1 minuto cada lavado.
- Tampón de lavado: PBS1x + Tween 20 0.05% (Sigma P3563)
- e.
- Diluir 1 parte de Assay diluent en 4 partes de agua destilada y echar 200 ul/pocillo. Dejar así 1 h RT.
- f.
- Aspirar y lavar 5 veces como en el punto d.
\vskip1.000000\baselineskip
B. Mediante crosslinker glutaraldheído
- a.
- Glutaraldehído al 10% durante 20' y aclarar 4 veces con agua.
- b.
- Dilución 1/250 en "coating buffer". 48 ul de Ac en 12 ml de buffer.
- c.
- Echar 100 ul/pocillo
- d.
- Dejar toda la noche a 4ºC
- e.
- Retirar el líquido y lavar 5 veces con tampón de lavado echando más de 250 ul/pocillo. Dejar agitando 1 minuto cada lavado.
- Tampón de lavado: PBS1x + Tween 20 0.05% (Sigma P3563)
- f.
- Diluir 1 parte de Assay diluent en 4 partes de agua destilada y echar 200 ul/pocillo. Dejar así 1 h RT.
- g.
- Aspirar y lavar 5 veces como en el punto d.
\vskip1.000000\baselineskip
C. Mediante crosslinker EDAC
- a.
- Dilución 1/250 en "coating buffer". 12 ul de Ac + 0.03 ul de trietilamina + 0.12 mg de EDAC + 7.5 ug de NH-sulfo en 3 ml de buffer.
- b.
- Echar 100 ul/pocillo
- c.
- Dejar toda la noche a 4ºC
- d.
- Retirar el líquido y lavar 5 veces con tampón de lavado echando más de 250 ul/pocillo. Dejar agitando 1 minuto cada lavado.
- Tampón de lavado: PBS1x + Tween 20 0.05% (Sigma P3563)
- e.
- Diluir 1 parte de Assay diluent en 4 partes de agua destilada y echar 200 ul/pocillo. Dejar así 1 h RT.
- f.
- Aspirar y lavar 5 veces como en el punto d.
\vskip1.000000\baselineskip
Se sumerge durante 60 minutos un film
clorosulfonado en una disolución acuosa del metilester de la
\alpha-alanina a una concentración de c = 6 g/40
ml a 40ºC. Se lava el film modificado con agua a temperatura
ambiente y lo sumerge posteriormente durante 15 minutos en una
disolución acuosa de KOH a 40ºC. Se lava el film primero en HCl
concentrado y posteriormente en agua y se seca.
El anclaje del metilester de la
\alpha-alanina a la superficie se comprueba por un
lado por la formación completa de grupos sulfonamidas (ver también
2d) y por otro lado por la formación de una banda a 1737 cm^{-1}
correspondiente al grupo carbonilo de un éster. También es posible
transformar la superficie con grupos carboxílicos reversiblemente en
la sal correspondiente al sumergir el film en una disolución acuosa
de NaOH. Al exponerlo posteriormente a una disolución ácida (pH = 1)
se recupera completamente los grupos carboxílicos.
Para la evaluación del grado de carboxílación
obtenido con cada proceso se realiza un estudio colorimétrico
mediante azul de toluidina O (TBO) [Goddard J.M., Talbert J.N., and
Hotchkiss J.H. Journal of Food Science, vol 12, Nr 1, 2007]. Este
reactivo se une a grupos carboxílicos y absorbe a 697 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1.
- Se sumerge la superficie en TBO 0.5 mM en solución acuosa pH 10.
- 2.
- Se deja en contacto toda la noche a temperatura ambiente y agitación mecánica 30 rpm/mi.
- 3.
- Se aclara 5 veces con agua a pH 10.
- 4.
- Se extrae, en agitación mecánica, con 10 ml de HCl 37% durante 30 minutos a temperatura ambiente.
- 5.
- Se mide Absorbancia a 697 nm (el pico del TBO es a 633 nm en ácido acético 50% al tener que cambiar de medio de extracción ha cambiado el pico máximo de adsorción).
Se han realizado ensayo ELISA en las superficies
carboxiladas sintetizadas. Se ha seguido el procedimiento
establecido por el fabricante.
1. Captura de antígeno
- g.
- Diluir el estándar (IL-6) 5 ul en 25 ml en Assay diluent 1x así sería 200 pg/ml, por tanto hacer las diluciones requeridas y echar 100 ul/pocillo. Cubrir y cerrar incubándolo toda la noche a 4ºC.
- h.
- Aspirar y lavar como en 1.d.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Detección del antígeno
- a.
- Diluir el anticuerpo de detección (biotin anti IL-6) 1/250, es decir, 48 ul por 12 ml de Assay diluent 1x. Echar 100 ul/pocillo. Tapar e incubar 1 h RT.
- b.
- Aspirar y lavar 5 veces como en 1d.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Inmovilización de la enzima
- a.
- Diluir la enzima con avidina (avidin-HRP) 1/250, es decir, 48 ul por 12 ml de Assay diluent 1x. Echar 100 ul/pocillo. Tapar e incubar 30 minutos a RT.
- b.
- Aspirar y lavar 7 veces como en 1d, dejando 1-2 minutos en cada lavado.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Actividad enzimática
- a.
- Añadir 100 ul/pocillo del substrato sin diluir. Incubar RT 15 minutos.
- b.
- Añadir 50 ul/pocillo de stop solution (2N (1M) H_{2}SO_{4}).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Lectura y análisis de datos
- a.
- Medir la placa a 450 nm.
\vskip1.000000\baselineskip
Se sumerge durante 20 minutos un film
clorosulfonado en una disolución acuosa de carbonato potásico a una
concentración de c = 1 g/20 ml a 50ºC. Después de 2 horas la
reacción está completada. Se lava el film modificado con agua a
temperatura ambiente y se seca el film.
La formación de grupos sulfónicos se comprueba
al observar la desaparición completa de la banda a 1370 cm^{-1} de
los grupos clorosulfonilos y la formación de nuevas bandas
características del grupo sulfónico a 1131, 1040 y 1010 cm^{-1}.
También es posible transformar la superficie con grupos sulfónicos
reversiblemente en la sal correspondiente al sumergir el film en una
disolución acuosa de NaOH. Al exponerlo posteriormente a una
disolución ácida (pH = 1) se recupera completamente los grupos
sulfónicos.
\vskip1.000000\baselineskip
Se sumerge durante 3 horas un film
clorosulfonado en una disolución acuosa de azida sódica a una
concentración de c = 10 g/20 ml a 40ºC. Después de 24 horas la
reacción está completada. Se lava el film modificado con agua a
temperatura ambiente y se seca el film.
La formación de grupos sulfónazidas se comprueba
al observar la desaparición completa de la banda a 1370 cm^{-1} de
los grupos clorosulfonilos y la formación de nuevas bandas
características del grupo azida a 2133 cm^{-1}.
Claims (13)
1. Procedimiento de obtención de poliestireno
modificado con grupos clorosulfonilo que comprende las siguientes
etapas:
- a)
- enfriamiento de una solución de ácido clorosulfónico puro en atmósfera inerte a baja temperatura.
- b)
- introducción en la solución a) de un sustrato de poliestireno entre 0 y 3 horas, preferiblemente 30 minutos
- c)
- extracción del sustrato y posterior lavado en un baño de ácido concentrado durante un tiempo entre 0 y 10 min.
- d)
- lavado del sustrato modificado en un baño de agua/hielo entre 0 y 5 min. preferiblemente 30 segundos y posterior secado
y esta caracterizado porque:
- \bullet
- en la etapa a) la temperatura está entre -20ºC y 20ºC,
- \bullet
- en la etapa c) el ácido utilizado es ácido sulfúrico y
- \bullet
- en la etapa c) la temperatura del lavado en baño ácido es entre -20 y 10ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de obtención de poliestireno
modificado con grupos clorosulfonilo según reivindicación 1 en que
la temperatura de la etapa a) es de -10ºC.
3. Procedimiento de obtención de poliestireno
modificado con grupos clorosulfonilo según reivindicación 1 en que
la temperatura de la etapa c) es de -10ºC.
4. Procedimiento de obtención de poliestireno
modificado con grupos clorosulfonilo según reivindicación 1
caracterizado porque el sustrato de poliestireno introducido
en la etapa b) es transparente.
5. Poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilos según reivindicación 4 caracterizado porque
conserva las propiedades ópticas del poliestireno transparente.
6. Uso del poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilos obtenido mediante el proceso descrito en las
reivindicaciones 1 a la 5, como intermedio en reacciones de
obtención de poliestireno funcionarizado.
7. Uso del poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilo según reivindicación 6 que reacciona con alcanos
disustituídos que contengan un grupo amina alifático primario para
la preparación de derivados de poliestireno funcionalizados a través
de enlaces sulfonamidas según fórmula (III), donde
- \bullet
- -R es un grupo funcional seleccionado del grupo que comprende un amino (NH_{2}), un Bromuro (Br), un carboxílico (COOH) un éster alquílico (COOCH_{3}), un grupo morfolina ó un hidrógeno (H);
- \bullet
- -y x toma un valor de entre 0 y 12
\vskip1.000000\baselineskip
8. Uso del poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilo según reivindicación 6 en el que el poliestireno se
funcionaliza con grupos sulfónicos según fórmula (IV)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
9. Uso del poliestireno modificado con grupos
clorosulfonilo según reivindicación 6 en el que el poliestireno se
funcionaliza con grupos sulfonazidas según fórmula (V)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
10. Sustratos modificados según reivindicaciones
8, 9 y 7 caracterizados porque los poliestirenos modificados
según fórmulas (III) (IV) y (V) conservan sus propiedades ópticas de
transparencia.
11. Uso de los sustratos de poliestireno
modificados según fórmula (III), (IV) y (V) para el acoplamiento de
biomoléculas.
12. Uso de los sustratos de poliestireno
modificados según reivindicación 11 en el que las biomoléculas son
anticuerpos.
13. Uso de los sustratos de poliestireno
modificados según reivindicación 11 en el que las biomoléculas son
enzimas.
Priority Applications (2)
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ES200803381A ES2340131B1 (es) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Preparacion de superficies funcionalizadas de sustratos de poliestireno. |
PCT/ES2009/070532 WO2010061032A1 (es) | 2008-11-27 | 2009-11-27 | Preparación de superficies funcionalizadas de sustratos de poliestireno |
Applications Claiming Priority (1)
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ES200803381A ES2340131B1 (es) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Preparacion de superficies funcionalizadas de sustratos de poliestireno. |
Publications (2)
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ES2340131A1 ES2340131A1 (es) | 2010-05-28 |
ES2340131B1 true ES2340131B1 (es) | 2011-03-16 |
Family
ID=42166428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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ES200803381A Active ES2340131B1 (es) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Preparacion de superficies funcionalizadas de sustratos de poliestireno. |
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ES (1) | ES2340131B1 (es) |
WO (1) | WO2010061032A1 (es) |
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FR3094092B1 (fr) * | 2019-03-19 | 2021-04-09 | Univ Bordeaux | Capture de microvesicules a visee diagnostique |
Family Cites Families (3)
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GB1100712A (en) * | 1963-08-20 | 1968-01-24 | English Electric Co Ltd | Treatment of polystyrene |
US3709844A (en) * | 1968-07-30 | 1973-01-09 | Armstrong Cork Co | Poly(p-styrenesulfonylhydrazides) as blowing agents for plasticized poly-(vinyl chloride) |
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-
2009
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Non-Patent Citations (5)
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C. BOISSON et al., "{}Antithrombotic properties of insoluble modified polystyrene: Part I"{}, Thromb. Res., 1984, vol. 34, páginas 269-276. * |
E. IMBERT-LAURENCEAU et al., "{}Surface modification of polystyrene particles for specific antibody adsortion"{}, Polymer, 2005, vol. 46, páginas 1277-1285. * |
G. ZUNDEL et al., "{}Kinetics of sulfonation reactions and uniformity of sulfonate-group distribution in poly(styrenesulfonic acid)"{}, Zeits. Phys. Chem. (Leipzig), 1969, vol. 240, n$^{o}$ 1-2, páginas 90-91. * |
N. BICAK et al., "{}Copper patterned polystyrene panels by reducing of surface bound Cu(II)-sulfonylhydrazide complex"{}, Surf. & Coat. Techn.,01.02.2008, vol. 202, páginas 1581-1587, ver página 1582, apartados 2.2 y 2.4, página 1583, apartado 3. * |
V. P. CHU et al., "{}Protein-reactive, molded polystyrene surfaces having applications to immunoassay formats"{}, J. Appl. Polym. Sci., 1987, vol. 34, páginas 1917-1924. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2010061032A1 (es) | 2010-06-03 |
ES2340131A1 (es) | 2010-05-28 |
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