RU2309180C2 - Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them - Google Patents

Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them Download PDF

Info

Publication number
RU2309180C2
RU2309180C2 RU2005133446/04A RU2005133446A RU2309180C2 RU 2309180 C2 RU2309180 C2 RU 2309180C2 RU 2005133446/04 A RU2005133446/04 A RU 2005133446/04A RU 2005133446 A RU2005133446 A RU 2005133446A RU 2309180 C2 RU2309180 C2 RU 2309180C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
photoreactive
group
immobilization
photolinker
Prior art date
Application number
RU2005133446/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005133446A (en
Inventor
Прадип НАХАР (IN)
Прадип НАХАР
Азми НАКВИ (IN)
Азми НАКВИ
Original Assignee
Каунсил Оф Сайентифик Энд Индастриал Рисерч
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Каунсил Оф Сайентифик Энд Индастриал Рисерч filed Critical Каунсил Оф Сайентифик Энд Индастриал Рисерч
Priority to RU2005133446/04A priority Critical patent/RU2309180C2/en
Publication of RU2005133446A publication Critical patent/RU2005133446A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309180C2 publication Critical patent/RU2309180C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry of polymers, biochemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a rapid method for preparing photoreactive polymers and immobilization of biomolecules on indicated polymers. Invention describes a method for preparing photoreactive polymers followed by immobilization of molecules on them that involves the following steps: (a) effect of microwave radiation on mixture of photolinker and solvent; (b) washing out polymer with a corresponding solvent followed by drying at the environment temperature to obtain photoreactive polymer; (c) addition of biomolecule dissolved in corresponding buffer on photoreactive polymer; (d) treatment of mixture by the photoenergy source for period from 2 min to 2 h for immobilization of molecule on indicated polymer, and (e) washing out indicated polymer having immobilized molecule in corresponding buffer and the following drying indicated polymer at the environment temperature to obtain photoreactive polymer with molecules immobilized on its.
EFFECT: improved preparing method.
22 cl, 2 tbl, 18 ex

Description

Область изобретенияField of Invention

Данное изобретение относится к быстрому способу получения фотореактивных полимеров и иммобилизации биомолекул на этих полимерах. Фотореактивными полимерами являются полимеры, которые под воздействием света определенной длины волны становятся сильно реактивными и образуют ковалентную связь с биомолекулами. Этот способ иммобилизации является мягким, простым и не зависит от рН и температуры. Преимуществом изобретения является то, что технология фотоиммобилизации является легкоуправляемой и контролируемой.This invention relates to a quick method for producing photoreactive polymers and immobilizing biomolecules on these polymers. Photoreactive polymers are polymers that, when exposed to light of a specific wavelength, become highly reactive and form a covalent bond with biomolecules. This method of immobilization is soft, simple and does not depend on pH and temperature. An advantage of the invention is that the photoimmobilization technology is easily controllable and controllable.

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Потребность в иммобилизации биомолекул на органических и неорганических полимерах сильно возросла в последние годы, особенно в пост-геномную эру. Иммобилизованные молекулы имеют многостороннее применение в клинических лабораториях, биодатчиках, мембранных биореакторах, диагностике, геномике, протеомике, скрининге лекарственных средств, аффинной хромотографии и многих других смежных областях. Существует много способов иммобилизации биомолекул на инертной плоскости, таких как (i) активация плоскости полимера, (ii) активация биомолекул или (iii) активация и плоскости полимера, и биомолекулы перед иммобилизацией. С практической точки зрения способ (i) является наиболее удачным, так как в большинстве случаев биомолекулы являются весьма чувствительными в отношении химикатов и в процессе активации могут быть потеряны.The need for immobilization of biomolecules on organic and inorganic polymers has increased significantly in recent years, especially in the post-genomic era. Immobilized molecules are widely used in clinical laboratories, biosensors, membrane bioreactors, diagnostics, genomics, proteomics, drug screening, affinity chromatography and many other related fields. There are many ways to immobilize biomolecules on an inert plane, such as (i) activating the polymer plane, (ii) activating the biomolecules, or (iii) activating both the polymer plane and the biomolecule before immobilization. From a practical point of view, method (i) is the most successful, since in most cases the biomolecules are very sensitive to chemicals and may be lost during the activation process.

Биомолекулы, иммобилизованные на инертной поверхности, широко используются в диагностике, биодатчиках, мембранных биореакторах, геномике, протеомике, скрининге лекарственных средств, аффинной хромотографии и во многих других смежных областях. [Krysteva, et. al., Covalent binding of enzymes to synthetic membrane containing acrylamide units, using formaldehyde, Biotechnol Appl. Biochem. 13:106-111 (1991); Pandey, et. al., Amperometric enzyme sensor for glucose based on graphite paste-modified electrodes, Appl. Biochem. Biotechnol. 33:139-144 (1992)].Biomolecules immobilized on an inert surface are widely used in diagnostics, biosensors, membrane bioreactors, genomics, proteomics, drug screening, affinity chromatography, and many other related fields. [Krysteva, et. al., Covalent binding of enzymes to synthetic membrane containing acrylamide units, using formaldehyde, Biotechnol Appl. Biochem. 13: 106-111 (1991); Pandey, et. al., Amperometric enzyme sensor for glucose based on graphite paste-modified electrodes, Appl. Biochem. Biotechnol. 33: 139-144 (1992)].

Потребность в простом и быстром способе иммобилизации биомолекул на инертной поверхности продолжает расти в пост-геномную эру.The need for a simple and quick way to immobilize biomolecules on an inert surface continues to grow in the post-genomic era.

Есть различные способы иммобилизации биомолекул на инертной поверхности полимера. Ковалентная иммобилизация может улучшить биомолекулярную активность, сократить неспецифическую адсорбцию и повысить стабильность. [Tiller, J. et. al., A novel efficient enzyme-immobilization reaction on NH2 polymers by means of L-ascorbic acid, Biotechnol. Appl. Biochem. 30, 155-162 (1992)].There are various methods for immobilizing biomolecules on an inert surface of a polymer. Covalent immobilization can improve biomolecular activity, reduce non-specific adsorption and increase stability. [Tiller, J. et. al., A novel efficient enzyme-immobilization reaction on NH 2 polymers by means of L-ascorbic acid, Biotechnol. Appl. Biochem. 30, 155-162 (1992)].

Существует много способов ковалентной иммобилизации биомолекул на различных полимерных подложках. Глюкозооксидаза, уриказа, ксантиноксидаза и пенициллинацилаза были иммобилизованы на алкиламиновом стекле или силикагеле способом глютаральдегидного спаривания. [Guo, et. al., Immobilization of glucose oxidase and peroxidase and their application in flow injection analysis for glucose in serum, Appl. Biochem. Biotechnol. 23 (1): 15-24 (1990); Nakamura, et. al., Immobilization of uricase on protamine bound to glass beads and its application to determination of uric acid, Anal. Biochem. 152 (2): 386-390 (1986); Tawa, et. al., Immobilization of xanthine oxidase to controlled pore-glass. Application to high-performance liquid chromatography, Nucleic Acids Symp. Ser. 12: 107-110 (1983) ]. Глюкозооксидаза, холестериноксидаза и уриказа, иммобилизованные на стекле с контролируемым размером пор, использовались соответственно для определения глюкозы, холестерина и мочевины в сыворотке.There are many methods for covalent immobilization of biomolecules on various polymer substrates. Glucose oxidase, uricase, xanthine oxidase, and penicillin acylase were immobilized on alkylamine glass or silica gel by the glutaraldehyde coupling method. [Guo, et. al., Immobilization of glucose oxidase and peroxidase and their application in flow injection analysis for glucose in serum, Appl. Biochem. Biotechnol. 23 (1): 15-24 (1990); Nakamura, et. al., Immobilization of uricase on protamine bound to glass beads and its application to determination of uric acid, Anal. Biochem. 152 (2): 386-390 (1986); Tawa, et. al., Immobilization of xanthine oxidase to controlled pore-glass. Application to high-performance liquid chromatography, Nucleic Acids Symp. Ser. 12: 107-110 (1983)]. Glucose oxidase, cholesterol oxidase, and uricase immobilized on glass with a controlled pore size were used to determine serum glucose, cholesterol, and urea, respectively.

Тионилхлорид-активированное пористое стекло с сукцинамидопропил-контролируемым размером пор использовался для ковалентной иммобилизации антибычьего IgG. [Stabel, et. al., Anti-IgG immobilized controlled pore glass. Thionyl chloride-activated succinamidopropyl glass as a covalent immobilization matrix, Appl. Biotechnol. 36 (2):87-96 (1992)]. Такие ферменты, как ацетилкоэнзим A-синтетаза, были иммобилизованы на CNBr-активированном пористом стекле. Как сообщалось, активация инертных органических полимерных поверхностей, таких как полистирол, полипропилен или полиэтилен, происходит путем радиационной графт-полимеризациии или техники газовой плазмы [deQueiroz et. al., Surface studies of albumin immobilized onto PE and PVC films, J. Biomater. Sci. Polym. 8: 667-681 (1997); Siephia et. al., Immobilization of enzymes on polypropylene bead surfaces byanhydrous ammonia gaseous plasma technique. J Biomed. Mater. Res. 22 (5): 417-22 (1988)].Thionyl chloride-activated porous glass with succinamidopropyl-controlled pore size was used to covalently immobilize anti-bull IgG. [Stabel, et. al., Anti-IgG immobilized controlled pore glass. Thionyl chloride-activated succinamidopropyl glass as a covalent immobilization matrix, Appl. Biotechnol. 36 (2): 87-96 (1992)]. Enzymes such as acetyl coenzyme A synthetase were immobilized on CNBr-activated porous glass. It has been reported that the activation of inert organic polymer surfaces, such as polystyrene, polypropylene or polyethylene, occurs by radiation graft polymerization or gas plasma techniques [deQueiroz et. al., Surface studies of albumin immobilized onto PE and PVC films, J. Biomater. Sci. Polym. 8: 667-681 (1997); Siephia et. al., Immobilization of enzymes on polypropylene bead surfaces by anhydrous ammonia gaseous plasma technique. J Biomed. Mater. Res. 22 (5): 417-22 (1988)].

Однако все эти способы имеют один или более недостатков, например (i) они трудоемки, (ii) они отнимают много времени, (iii) в них используются опасные химикаты или (iv) требуются жесткие условия для реакции.However, all of these methods have one or more disadvantages, for example (i) they are labor intensive, (ii) they are time consuming, (iii) they use hazardous chemicals or (iv) harsh conditions are required for the reaction.

Опосредованная фотолинкером технология обеспечивает ковалентную иммобилизацию биомолекул на твердой поверхности в мягких условиях реакции. Этот способ основан на наличии у фотолинкера как минимум двух функциональных групп, одна из которых, как правило, является фотоактивируемой группой.Photolinker-mediated technology provides covalent immobilization of biomolecules on a solid surface under mild reaction conditions. This method is based on the presence of at least two functional groups in the photolinker, one of which, as a rule, is a photoactivated group.

Есть много способов, пригодных для иммобилизации биомолекул посредством фотолинкера. У Elsner et. al., патент США No. 5427799, описан способ активации инертной плоскости посредством двухкольцевого гетероциклического фотолинкера, такого как псорален, путем фотохимической реакции.There are many methods suitable for immobilizing biomolecules via photolinker. Elsner et. al., U.S. Pat. 5427799, a method for activating an inert plane by means of a double ring heterocyclic photolinker, such as psoralen, by a photochemical reaction is described.

У Jacobsen et al., патент США No. 6033784, раскрыт способ фотохимической активации поверхности полимера с использованием хинона. Используя производные хинона, содержащие первичный амин, аминогруппы наносят на полистироловую поверхность. Однако эти группы не так легко связываются с протеином без добавки одного или более активирующих реагентов. Подготовка таких пластинок и фотолинкера является продолжительным и громоздким процессом.Jacobsen et al. U.S. Pat. 6033784, a method for photochemical activation of a polymer surface using quinone is disclosed. Using quinone derivatives containing a primary amine, amino groups are applied to the polystyrene surface. However, these groups are not readily bound to protein without the addition of one or more activating reagents. The preparation of such plates and photolinker is a lengthy and cumbersome process.

Недавно Nahar et. al. и Bora, et. al [Nahar, et. al., Light-induced activation of an inert surface for covalent immobilization of a protein ligand, Anal. Biochem. 294: 148-153 (2001); Nahar P. находящаяся на рассмотрении патентная заявка США, Method for photochemical activation of polymer surface and immobilization of biomolecules onto activated surface; Bora, et. al., Covalent immobilization of proteins onto photoactivated polystyrene microtiter plates for enzyme-linked immunosorbent assay procedures, J. Immunol. Methods. 268: 171-177 (2002)] и позднее Naqvi et. al. [Naqvi, et. al., Introduction of functional groups onto polypropylene and polyethylene surfaces for immobilization of enzymes, Anal. Biochem. 306: 74-78 (2002)] опубликовали простой, быстрый и мягкий способ индуцированной светоактивации инертного полимера, такого как полистирол, полипропилен и полиэтилен, с использованием 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола.Recently, Nahar et. al. and Bora, et. al [Nahar, et. al., Light-induced activation of an inert surface for covalent immobilization of a protein ligand, Anal. Biochem. 294: 148-153 (2001); Nahar P. pending U.S. Patent Application, Method for photochemical activation of polymer surface and immobilization of biomolecules onto activated surface; Bora, et. al., Covalent immobilization of proteins onto photoactivated polystyrene microtiter plates for enzyme-linked immunosorbent assay procedures, J. Immunol. Methods 268: 171-177 (2002)] and later Naqvi et. al. [Naqvi, et. al., Introduction of functional groups onto polypropylene and polyethylene surfaces for immobilization of enzymes, Anal. Biochem. 306: 74-78 (2002)] published a simple, quick, and mild method of induced photoactivation of an inert polymer, such as polystyrene, polypropylene, and polyethylene, using 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene.

Однако во многих из этих опосредованных фотолинкером способов поверхности активировали посредством фотохимической реакции, тогда как биомолекулы были иммобилизованы посредством термохимической реакции. Следовательно, биомолекулы должны иметь одну или более функциональных групп для реакции с активированной поверхностью, создающей ковалентную связь. Тогда как в фотохимическом способе иммобилизации биомолекулы могут быть иммобилизованы независимо от их функциональной группы. Встречаются лишь немногочисленные сообщения о фотохимической иммобилизации биомолекул.However, in many of these photolinker-mediated methods, surfaces were activated by a photochemical reaction, while biomolecules were immobilized by a thermochemical reaction. Therefore, biomolecules must have one or more functional groups for reaction with an activated surface, creating a covalent bond. Whereas in the photochemical method of immobilization, biomolecules can be immobilized regardless of their functional group. There are only a few reports of photochemical immobilization of biomolecules.

Sigrist H. et al. проводили иммобилизацию биомолекулы на инертной поверхности с использованием фотолинкерного полимера, полученного посредством реакции между BSA и 3-(триэтиламин)-3-(м-изотиоцианофенилдиазирином). Затем фотолинкерный полимер использовали для связывания стрептавидина, тогда как поверхность полистирола одновременно подвергали воздействию света. [Sigrist et. al., Light dependent, Covalent immobilization of biomolecules on inert surface, Biotechnology 10: 1026-1028 (1992)]. Однако подготовка такого фотолинкера является многоступенчатой, продолжительной процедурой.Sigrist H. et al. immobilized the biomolecule on an inert surface using a photolinker polymer obtained by the reaction between BSA and 3- (triethylamine) -3- (m-isothiocyanophenyldiazirine). The photolinker polymer was then used to bind streptavidin, while the polystyrene surface was simultaneously exposed to light. [Sigrist et. al., Light dependent, Covalent immobilization of biomolecules on inert surface, Biotechnology 10: 1026-1028 (1992)]. However, the preparation of such a photolinker is a multi-stage, lengthy procedure.

У Guire, патент США No. 3959078, раскрыт способ иммобилизации фермента с использованием фотолинкера 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола. В этом способе аминосодержащий матрикс активируют 1-фтор-2-нитро-4-азидобензолом в процессе термохимической реакции при 37°C в течение 20 часов. На следующем стадии производят иммобилизацию фермента в течение 16 часов на активированной поверхности посредством фотохимической реакции. Несовершенство этого способа состоит в длительности реакции на обеих стадиях. Ни один из этих способов не позволяет просто и быстро подготовить фотореактивную поверхность и быстро иммобилизовать биомолекулу на этой фотореактивной поверхности. В представленной ниже таблице показаны недостатки предшествующего уровня техники.Guire U.S. Pat. 3959078, a method for immobilizing an enzyme using a 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene photolinker is disclosed. In this method, the amino-containing matrix is activated with 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene during a thermochemical reaction at 37 ° C for 20 hours. In the next stage, the enzyme is immobilized for 16 hours on an activated surface by means of a photochemical reaction. The imperfection of this method consists in the duration of the reaction at both stages. None of these methods allows you to simply and quickly prepare a photoreactive surface and quickly immobilize a biomolecule on this photoreactive surface. The table below shows the disadvantages of the prior art.

Таблица ITable I Предшествующий уровень техникиState of the art Недостаткиdisadvantages 1one С-H-несущий матрикс активировали фотохимически с помощью 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола, с последующим присоединением фермента посредством термохимической реакции (Nahar et al., 2001)The C-H carrier matrix was activated photochemically using 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene, followed by addition of the enzyme via a thermochemical reaction (Nahar et al., 2001) Способ давал ограничивающий выбор биомолекулы, т.к. выбранные биомолекулы должны иметь аминогруппу или другие нуклеофильные группы для взаимодействия с активированной поверхностью.The method provided a limiting choice of biomolecule, because selected biomolecules must have an amino group or other nucleophilic groups to interact with the activated surface. 22 У Jorg Tiller (Tiller et al.) описан способ активации NH2-полимерных пленок посредством (i) погружения пленки в концентрированный раствор аскорбиновой кислоты до тех пор, пока набухание не станет заметным невооруженным глазом. Затем ферменты были иммобилизованы на активированной пленке в течение 16 часов,
(ii) полимерной пленке давали набухнуть в диметилацетамиде, с последующим помещением ее в 10 мл охлажденного на льду 0,5M раствора HCl, и в него добавляли по капле 1 мл раствора 1M NaNO2. Далее фермент подвергали иммобилизации в течение 12 часов при температуре 4°С.
Jorg Tiller (Tiller et al.) Describes a method for activating NH 2 polymer films by (i) immersing the film in a concentrated ascorbic acid solution until the swelling becomes visible to the naked eye. Then the enzymes were immobilized on an activated film for 16 hours,
(ii) the polymer film was allowed to swell in dimethylacetamide, followed by placing it in 10 ml of ice-cold 0.5M HCl solution, and 1 ml of 1M NaNO 2 solution was added dropwise thereto . The enzyme was then immobilized for 12 hours at a temperature of 4 ° C.
Процедура активации аминополимерной пленки громоздка. Стадия иммобилизации отнимает много времени.The procedure for activating an amino polymer film is cumbersome. The stage of immobilization is time consuming.
33 Биомолекулу подвергали иммобилизации на инертной поверхности с использованием полимера-фотолинкера, полученного реакцией BSA и 3-(триэтиленамин)-3-(м-изотиоцианофенилдиазирина). Далее полимер-фотолинкер использовали для одновременного связывания под воздействием света и со стрептавидином, и с полистирольной поверхностью. Sirgis H. et al., (1992)The biomolecule was immobilized on an inert surface using a photolinker polymer obtained by the reaction of BSA and 3- (triethyleneamine) -3- (m-isothiocyanophenyl diazirin). Further, the polymer-photolinker was used for simultaneous binding under the influence of light with both streptavidin and a polystyrene surface. Sirgis H. et al., (1992) Процесс подготовки фотолинкера является трудоемким и отнимает много времени.The process of preparing a photolinker is time-consuming and time-consuming. 4four У Guir et al., патент США № 500258 описан способ модификации спиртосодержащего полимера посредством выдерживания его в темноте при комнатной температуре в течение 16 часов с использованием фотолинкера.Guir et al., US Patent No. 500,258 describes a method for modifying an alcohol-containing polymer by keeping it in the dark at room temperature for 16 hours using a photolinker. Процедура активации требует больших временных затрат.The activation procedure is time consuming. 55 В патенте США № 3959078 описана процедура модификации аминосодержащего полимера под действием фотолинкера, содержащего азидогруппу, в течение 20 часов. Иммобилизацию на этом полимере выполняли при 0°С-150°С в течение 16 часов при фотохимической реакции с использованием вольфрамовой лампы в 40 ватт.US Pat. No. 3,959,078 describes a procedure for modifying an amine-containing polymer by the action of a photolinker containing an azido group for 20 hours. Immobilization on this polymer was carried out at 0 ° C-150 ° C for 16 hours with a photochemical reaction using a 40 watt tungsten lamp. Обе стадии, активации и иммобилизации, требуют больших временных затрат.Both stages, activation and immobilization, are time consuming.

Цель изобретенияThe purpose of the invention

Основной целью изобретения является создание простого и быстрого способа подготовки фотореактивного полимера и быстрой иммобилизации биомолекул на таких полимерах.The main objective of the invention is to provide a simple and quick method for preparing a photoreactive polymer and the rapid immobilization of biomolecules on such polymers.

Другой целью изобретения является обеспечение фотореактивного полимера в результате опосредованной микроволновым спектром реакции 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола с полимером. Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение простого, мягкого и быстрого способа иммобилизации биомолекул, не зависящего от их функциональных групп, посредством фотохимической реакции.Another objective of the invention is the provision of a photoreactive polymer as a result of a microwave-mediated reaction of 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene with the polymer. Another objective of the present invention is the provision of a simple, soft and quick way to immobilize biomolecules, independent of their functional groups, through a photochemical reaction.

Еще одной целью данного изобретения является создание фотореактивной полимерной поверхности для эффективной и быстрой иммобилизации биомолекулы посредством ультрафиолетового (УФ) света.Another objective of this invention is the creation of a photoreactive polymer surface for efficient and rapid immobilization of a biomolecule through ultraviolet (UV) light.

Еще одной целью данного изобретения является создание фотореактивной полимерной поверхности, пригодной для светоиндуцированной иммобилизации биомолекулы, требуемой для использования в химической промышленности, фармакологической промышленности, диагностике, разделительной технике и во многих других смежных областях.Another objective of this invention is the creation of a photoreactive polymer surface suitable for the light-induced immobilization of a biomolecule required for use in the chemical industry, pharmacological industry, diagnostics, separation technology and in many other related fields.

Новизной настоящего изобретения является быстрый способ получения фотореактивного полимера, который занимает от одной до десяти минут, в зависимости от конкретного полимера.The novelty of the present invention is a quick method for producing a photoreactive polymer, which takes from one to ten minutes, depending on the particular polymer.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Для того чтобы достичь заявленного в настоящем изобретении и обойти недостатки способов предыдущего уровня техники, разработан быстрый, простой и эффективный способ получения предпочтительно опосредованного микроволновым облучением фотореактивного полимера и быстрой иммобилизации биомолекулы под воздействием света, независимо от наличия на полимере функциональных групп.In order to achieve the claimed in the present invention and to circumvent the disadvantages of the methods of the prior art, a quick, simple and effective method has been developed to obtain a microwave-mediated photoreactive polymer and to quickly immobilize the biomolecule under the influence of light, regardless of the presence of functional groups on the polymer.

Соответственно, настоящим изобретением предусматривается способ получения фотореактивных полимеров с иммобилизованными на них молекулами, причем указанный способ включает в себя:Accordingly, the present invention provides a method for producing photoreactive polymers with molecules immobilized on them, and this method includes:

(а) взаимодействие полимера, содержащего нуклеофильную группу, с молекулой фотолинкера, растворенной в соответствующем растворе,(a) the interaction of a polymer containing a nucleophilic group with a photolinker molecule dissolved in an appropriate solution,

(b) промывание полимера в подходящем растворе, с последующей сушкой промытого полимера при температуре окружающей среды, для получения фотореактивного полимера,(b) washing the polymer in a suitable solution, followed by drying the washed polymer at ambient temperature, to obtain a photoreactive polymer,

(с) присоединение молекулы, растворенной в соответствующем буфере, к фотореактивному полимеру,(c) attaching a molecule dissolved in an appropriate buffer to a photoreactive polymer,

d) воздействие на смесь фотоэнергетическим источником в течение периода от 2 минут до 2 часов для иммобилизации молекулы на указанном выше фотореактивном полимере, иd) exposing the mixture to a photovoltaic source for a period of from 2 minutes to 2 hours to immobilize the molecule on the above photoreactive polymer, and

(е) промывание указанного полимера, имеющего иммобилизованную молекулу, соответствующим буфером и последующее подсушивание при температуре окружающей среды для получения фотореактивных полимеров с иммобилизованными на них молекулами.(e) washing said polymer having an immobilized molecule with an appropriate buffer and then drying at ambient temperature to obtain photoreactive polymers with molecules immobilized on them.

В одном из воплощений настоящего изобретения фотолинкер имеет термохимическую группу, выбранную из группы, способной к образованию ковалентной связи с нуклеофильной группой полимера.In one embodiment of the present invention, the photolinker has a thermochemical group selected from the group capable of forming a covalent bond with the nucleophilic group of the polymer.

В следующем воплощении настоящего изобретения термохимическую группу фотолинкера выбирают из группы, состоящей из альдегида, карбонила, изотиоцианата, галогенида и изоцианата.In a further embodiment of the present invention, the thermochemical group of the photolinker is selected from the group consisting of aldehyde, carbonyl, isothiocyanate, halide and isocyanate.

В другом воплощении настоящего изобретения фотолинкер имеет фотохимическую группу, которая фотореактивна и способна к образованию ковалентной связи с молекулой в результате фотохимической реакции, без использования каких-либо других реагентов.In another embodiment of the present invention, the photolinker has a photochemical group that is photoreactive and capable of forming a covalent bond with a molecule as a result of a photochemical reaction, without the use of any other reagents.

В следующем воплощении настоящего изобретения фотохимическую группу фотолинкера выбирают из группы, состоящей из предшественников карбена, предшественников нитрена и кислородного радикала.In a further embodiment of the present invention, the photochemical group of the photolinker is selected from the group consisting of carbene precursors, nitrene precursors and an oxygen radical.

В еще одном воплощении настоящего изобретения фотолинкер представляет собой 1-фтор-2-нитро-4-азидобензол (FNAB).In yet another embodiment of the present invention, the photolinker is 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene (FNAB).

В другом воплощении настоящего изобретения полимер включает в себя любой полимер, имеющий амино-, гидроксильную, тиольную или любую другую реактивную нуклеофильную группу, например такую, как силикагель, пористое стекло с длинноцепочечным алкиламино-контролируемым размером пор, поливиниловый спирт, аминополистирол и алкиламиносиликагель.In another embodiment of the present invention, the polymer includes any polymer having an amino, hydroxyl, thiol or any other reactive nucleophilic group, such as, for example, silica gel, porous glass with long chain alkylamino-controlled pore size, polyvinyl alcohol, aminopolystyrene, and alkylaminosilica gel.

В другом воплощении настоящего изобретения реакцию на стадии (а) осуществляют посредством воздействия на смесь фотолинкера, полимера и растворителя микроволновым облучением или посредством тепловой инкубации при температуре 37°C, микроволновое облучение наиболее эффективно при частоте от 2000 до 2600 Гц и прикладываемой мощности в диапазоне от 100 до 1000 ватт в течение периода от 10 секунд до 20 минут.In another embodiment of the present invention, the reaction in step (a) is carried out by exposing the mixture of photolinker, polymer and solvent to microwave irradiation or by thermal incubation at 37 ° C, microwave irradiation is most effective at a frequency of from 2000 to 2600 Hz and an applied power in the range of 100 to 1000 watts over a period of 10 seconds to 20 minutes.

В другом воплощении настоящего изобретения растворитель, используемый для промывания полимера, полученного на стадии (а), обладает способностью растворять фотолинкер и продукты его растворения, не вызывая деградации полимера, такой как метанол и этанол.In another embodiment of the present invention, the solvent used to wash the polymer obtained in step (a) has the ability to dissolve the photolinker and its dissolution products without causing degradation of the polymer, such as methanol and ethanol.

В другом воплощении настоящего изобретения растворитель, используемый на стадии (а), выбирают из группы, содержащей диметилформамид и толуол.In another embodiment of the present invention, the solvent used in step (a) is selected from the group consisting of dimethylformamide and toluene.

Предпочтительно реакцию на стадии (а) осуществляют в присутствии катализатора, такого как 30% KOH.Preferably, the reaction in step (a) is carried out in the presence of a catalyst, such as 30% KOH.

В еще одном воплощении настоящего изобретения полимер выбирают в форме бусины, полусферы, листа, порошка, стержня, пластины, полоски или трубки.In yet another embodiment of the present invention, the polymer is selected in the form of a bead, hemisphere, sheet, powder, rod, plate, strip or tube.

В еще одном воплощении настоящего изобретения молекулу, иммобилизованную на полимерной поверхности, выбирают из группы, состоящей из органической молекулы, органического полимера, биомолекулы и любой молекулы с C-H-связью.In another embodiment of the present invention, a molecule immobilized on a polymer surface is selected from the group consisting of an organic molecule, an organic polymer, a biomolecule, and any molecule with a C-H bond.

В следующем воплощении настоящего изобретения биомолекулу выбирают из группы, состоящей из протеина, нуклеиновых кислот, углеводорода, олигонуклеотида, фермента, антигена, антитела и пептида.In a further embodiment of the present invention, the biomolecule is selected from the group consisting of protein, nucleic acids, hydrocarbon, oligonucleotide, enzyme, antigen, antibody and peptide.

Ферментом предпочтительно является пероксидаза хрена.The enzyme is preferably horseradish peroxidase.

В еще одном воплощении настоящего изобретения источник фотоэнергии выбирают из группы, содержащей ультрафиолетовый (УФ) свет, солнечный свет, световой поток и лазерный пучок.In another embodiment of the present invention, the photovoltaic source is selected from the group consisting of ultraviolet (UV) light, sunlight, light flux, and a laser beam.

В следующем воплощении настоящего изобретения ультрафиолетовый (УФ) свет, используемый в качестве источника фотоэнергии, имеет длину волны в диапазоне от 300 до 400 нм, и процесс иммобилизации молекулы осуществляют в интервале от 2 минут до 2 часов.In a further embodiment of the present invention, the ultraviolet (UV) light used as the photo-energy source has a wavelength in the range of 300 to 400 nm, and the process of immobilizing the molecule is carried out in the range of 2 minutes to 2 hours.

Реакцию между нуклеофильной группой полимера и фотолинкером на стадии (а) осуществляют предпочтительно в микроволновой печи в присутствии растворителя.The reaction between the nucleophilic group of the polymer and the photolinker in step (a) is preferably carried out in a microwave oven in the presence of a solvent.

Изобретение также относится к применению фотореактивного полимера с иммобилизованной на нем молекулой для диагностики, аффинной хромотографии, протеомики, геномики и скрининга лекарственных средств.The invention also relates to the use of a photoreactive polymer with a molecule immobilized on it for diagnostics, affinity chromatography, proteomics, genomics and drug screening.

Краткое описание сопровождающих чертежей.A brief description of the accompanying drawings.

Фиг.1. Оптимизация количества FNAB для получения фотореактивного силикагеля (Пример 1)Figure 1. Optimization of the amount of FNAB to obtain photoreactive silica gel (Example 1)

Оптимизацию количества FNAB, необходимого для получения фотореактивного силикагеля, производили путем добавления различных количеств FNAB (0, 6,25, 12,5, 50, 75 и 100 мг) в каждую реактивную пробу, содержащую 50 мг алкиламиносиликагеля, с последующей обработкой микроволновым облучением в течение 60 секунд.The amount of FNAB needed to produce photoreactive silica gel was optimized by adding different amounts of FNAB (0, 6.25, 12.5, 50, 75 and 100 mg) to each reactive sample containing 50 mg of alkylaminosilica gel, followed by microwave irradiation in within 60 seconds.

Фотореактивный алкиламиносиликагель, полученный таким образом в каждой реактивной пробе, проверяли путем иммобилизации HRP (мкг) на подложке (50 мг) в результате фотохимической реакции. Поглощение измеряли после колориметрического анализа иммобилизованного фермента.The photoreactive alkylamino silica gel thus obtained in each reactive sample was tested by immobilizing HRP (μg) on a support (50 mg) as a result of a photochemical reaction. Absorption was measured after colorimetric analysis of the immobilized enzyme.

Фиг.2. Оптимизация количества FNAB для получения фотореактивного LCAA-CPG (Пример 2)Figure 2. Optimization of the amount of FNAB to obtain photoreactive LCAA-CPG (Example 2)

Оптимизированное количество FNAB, необходимое для получения фотореактивного LCAA-CPG, определяли путем варьирования концентрации FNAB (0, 6,25, 12,5, 25 и 50 мг) в каждой реактивной пробе, содержащей 50 мг LCAA-CPG, с последующей обработкой микроволновым облучением в течение 60 секунд. Полученный таким образом в каждой реактивной пробе LCAA-CPG проверяли путем фотооблучения HRP (1 мкг) с 50 мг подложки и колориметрического анализа иммобилизованного фермента.The optimized amount of FNAB required to produce photoreactive LCAA-CPG was determined by varying the concentration of FNAB (0, 6.25, 12.5, 25, and 50 mg) in each reactive sample containing 50 mg of LCAA-CPG, followed by microwave irradiation for 60 seconds. The LCAA-CPG thus obtained in each reactive sample was checked by photo-irradiation of HRP (1 μg) with 50 mg of the substrate and colorimetric analysis of the immobilized enzyme.

Фиг.3. Оптимизация количества FNAB для получения фотореактивного поливинилацетата (ПВА) (Пример 3)Figure 3. Optimization of the amount of FNAB to obtain photoreactive polyvinyl acetate (PVA) (Example 3)

Оптимизированное количество FNAB, необходимое для получения фотореактивного ПВА, определяли путем добавления различных количеств FNAB (12,5, 25, 50 и 75 мг) к реакционной смеси, состоящей из 50 мг ПВА, 6,5 мкл 30% KOH и 5 мл толуола. Реакционные смеси выдерживали при комнатной температуре в течение одного часа. Полученный таким образом в каждой реакционной смеси ПВА тестировали облучением HRP (16 мкг) с 50 мг подложки. Поглощение измеряли после добавления субстрата к иммобилизованному ферменту.The optimized amount of FNAB needed to produce photoreactive PVA was determined by adding various amounts of FNAB (12.5, 25, 50, and 75 mg) to the reaction mixture consisting of 50 mg of PVA, 6.5 μl of 30% KOH and 5 ml of toluene. The reaction mixtures were kept at room temperature for one hour. The PVA thus obtained in each reaction mixture was tested by HRP irradiation (16 μg) from a 50 mg support. Absorption was measured after addition of the substrate to the immobilized enzyme.

Фиг.4. Оптимизация времени воздействия микроволнового облучения для получения фотореактивного алкиламиносиликагеля (Пример 4)Figure 4. Optimization of the exposure time of microwave irradiation to obtain photoreactive alkylamino-silica gel (Example 4)

Время воздействия микроволнового облучения в процессе получения фотореактивного алкиламиносиликагеля оптимизировали путем варьирования времени воздействия микроволнового облучения (30, 50, 60, и 70 секунд) в реакционной смеси 50 мг алкиламиносиликагеля с 50 мг FNAB. Полученную таким образом в каждой реакционной смеси фотореактивную поверхность тестировали путем облучения 1 мкг HRP с 50 мг подложки и колориметрически анализировали иммобилизованный фермент.The exposure time of microwave irradiation in the process of producing photoreactive alkylamino-silica gel was optimized by varying the exposure time of microwave irradiation (30, 50, 60, and 70 seconds) in a reaction mixture of 50 mg of alkylamino-silica gel with 50 mg of FNAB. The photoreactive surface thus obtained in each reaction mixture was tested by irradiating 1 μg HRP with 50 mg of the substrate and the immobilized enzyme was colorimetrically analyzed.

Фиг.5. Оптимизация времени воздействия микроволнового облучения для активации аминополистирола (Пример 5)Figure 5. Optimization of the exposure time of microwave irradiation for the activation of aminopolystyrene (Example 5)

Время воздействия микроволнового облучения для получения фотореактивного аминополистирола оптимизировали посредством варьирования времени воздействия (40, 50 и 60 секунд) в каждой реакционной смеси 20 мг аминополистирола с 20 мг FNAB. Полученную таким образом фотореактивную поверхность проверяли посредством облучения HRP (35 мкг) с 20 мг подложки. Поглощение измеряли после добавления субстрата к иммобилизованному ферменту.The exposure time of microwave irradiation to obtain photoreactive aminopolystyrene was optimized by varying the exposure time (40, 50 and 60 seconds) in each reaction mixture of 20 mg of aminopolystyrene with 20 mg of FNAB. The photoreactive surface thus obtained was checked by irradiating HRP (35 μg) with 20 mg of the substrate. Absorption was measured after addition of the substrate to the immobilized enzyme.

Фиг.6. Оптимизация концентрации KOH при получении фотореактивного ПВА (Пример 6)6. Optimization of the concentration of KOH upon receipt of photoreactive PVA (Example 6)

Концентрацию KOH при получении фотореактивного ПВА оптимизировали путем добавления различных количеств 30%-ного раствора KOH (1,62, 3,25, 6,5, 13 и 20 мкл) в реакционную смесь, содержащую 50 мг ПВА и 50 мг FNAB в 5 мл толуола. Полученную таким образом в каждой реакционной смеси фотореактивную поверхность тестировали путем облучения HRP (16 мкг) с 50 мг подложки и колориметрического анализа иммобилизованного фермента.The concentration of KOH in obtaining photoreactive PVA was optimized by adding various amounts of a 30% KOH solution (1.62, 3.25, 6.5, 13, and 20 μl) to the reaction mixture containing 50 mg PVA and 50 mg FNAB in 5 ml toluene. The photoreactive surface thus obtained in each reaction mixture was tested by irradiating HRP (16 μg) with 50 mg of the substrate and colorimetric analysis of the immobilized enzyme.

Фиг.7. Оптимизация времени активации ПВА при комнатной температуре (Пример 7)7. Optimization of PVA activation time at room temperature (Example 7)

Время активации при получении фотореактивного ПВА оптимизировали путем использования различных периодов инкубации (5, 10, 60, 180 и 300 минут) для каждой реакционной смеси из 50 мг ПВА, 50 мг FNAB в 5 мл толуола и 6,5 мкл 30%-ного KOH. Полученную таким образом в каждой реакционной смеси фотореактивую поверхность тестировали путем облучения HRP (16 мкг) с 50 мг подложки и колориметрического анализа иммобилизованного фермента.The activation time for obtaining photoreactive PVA was optimized by using different incubation periods (5, 10, 60, 180 and 300 minutes) for each reaction mixture of 50 mg PVA, 50 mg FNAB in 5 ml of toluene and 6.5 μl of 30% KOH . The photoreactive surface thus obtained in each reaction mixture was tested by irradiating HRP (16 μg) with 50 mg of the substrate and colorimetric analysis of the immobilized enzyme.

Фиг.8. Оптимизация времени облучения для иммобилизации фермента на поверхности алкиламиносиликагеля (Пример 8)Fig. 8. Optimization of irradiation time for immobilization of the enzyme on the surface of alkylamino silica gel (Example 8)

Время иммобилизации оптимизировали путем изменения времени облучения ультрафиолетовым (УФ) светом смеси HRP (1 мкг) с 50 мг фотореактивного алкиламиносиликагеля (2, 5, 10, 20, 40, 60 и 80 минут) для каждой реакционной смеси. Поглощение измеряли после добавления субстрата к иммобилизованному ферменту.The immobilization time was optimized by changing the time of ultraviolet (UV) light irradiation of the HRP mixture (1 μg) with 50 mg of photoreactive alkylaminosilica gel (2, 5, 10, 20, 40, 60, and 80 minutes) for each reaction mixture. Absorption was measured after addition of the substrate to the immobilized enzyme.

Фиг.9. Оптимизация времени фотооблучения для иммобилизации фермента на фотореактивной поверхности LCAA-CPG (Пример 9)Fig.9. Optimization of exposure time for immobilization of the enzyme on the photoreactive surface of LCAA-CPG (Example 9)

Время иммобилизации оптимизировали путем изменения времени облучения ультрафиолетовым (УФ) светом смеси 50 мг фотореактивного LCAA-CPG с HRP (1 мкг) (2, 10, 20, 40 и 60) для каждой реакционной смеси. Иммобилизованный фермент тестировали колориметрически после добавления субстрата.The immobilization time was optimized by changing the time of exposure to ultraviolet (UV) light of a mixture of 50 mg of photoreactive LCAA-CPG with HRP (1 μg) (2, 10, 20, 40 and 60) for each reaction mixture. The immobilized enzyme was colorimetrically tested after addition of the substrate.

Фиг.10. Оптимизация времени облучения ультрафиолетовым (УФ) светом для иммобилизации фермента на фотореактивной поверхности ПВА (Пример 10)Figure 10. Optimization of the time of exposure to ultraviolet (UV) light to immobilize the enzyme on the photoreactive surface of PVA (Example 10)

Время иммобилизации оптимизировали путем изменения времени облучения ультрафиолетовым (УФ) светом смеси 50 мг фотореактивного ПВА с HRP (16 мкг) (5, 20, 30, 60, 120 и 180 минут) для каждой реакционной смеси. Поглощение измеряли после добавления буфера для окрашивания субстрата (substrate dye buffer) к иммобилизованному ферменту.The immobilization time was optimized by changing the time of exposure to ultraviolet (UV) light of a mixture of 50 mg photoreactive PVA with HRP (16 μg) (5, 20, 30, 60, 120, and 180 minutes) for each reaction mixture. Absorption was measured after adding a substrate dye buffer to the immobilized enzyme.

Фиг.11. Оптимизация концентрации фермента для его иммобилизации на фотореактивном ПВА (Пример 11)11. Optimization of the concentration of the enzyme for its immobilization on photoreactive PVA (Example 11)

Концентрацию HRP оптимизировали, используя различные количества фермента (0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 8,0 и 16,0 мкг) на 50 мг фотореактивного ПВА в каждой реакционной смеси, с последующим ультрафиолетовым облучением в течение 30 минут. Иммобилизованный фермент тестировали колориметрически после добавления субстрата.HRP concentration was optimized using different amounts of the enzyme (0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 and 16.0 μg) per 50 mg of photoreactive PVA in each reaction mixture, followed by ultraviolet irradiation for 30 minutes. The immobilized enzyme was colorimetrically tested after addition of the substrate.

Фиг.12. Оптимизация концентрации фермента для его иммобилизации на активированной микроволновым облучением фотореактивной поверхности LCAA-CPG (Пример 12)Fig. 12. Optimization of the concentration of the enzyme for its immobilization on the microwave-activated photoreactive surface of the LCAA-CPG (Example 12)

Концентрацию HRP оптимизировали, используя различные количества фермента (0,2, 0,5, 1, 2 и 4 мкг) для 50 мг фотореактивного LCAA-CPG, с последующим ультрафиолетовым облучением в течение 20 минут. Поглощение измеряли после добавления буфера для окрашивания субстрата к иммобилизованному ферменту.HRP concentration was optimized using various amounts of the enzyme (0.2, 0.5, 1, 2, and 4 μg) for 50 mg of photoreactive LCAA-CPG, followed by ultraviolet irradiation for 20 minutes. Absorption was measured after addition of substrate staining buffer to the immobilized enzyme.

Фиг.13. Оптимизация концентрации фермента для его иммобилизации на активированной микроволновым облучением фотореактивной поверхности алкиламиносиликагеля (Пример 13)Fig.13. Optimization of the concentration of the enzyme for its immobilization on microwave-activated photoreactive surface of alkylamino-silica gel (Example 13)

Оптимизацию концентрации HRP на 50 мг фотореактивного алкиламиносиликагеля производили, используя различные количества фермента (0,5, 1,0, 2,0, 4,0 и 6,0 мкг) для каждой реакционной смеси, с последующим ультрафиолетовым облучением в течение 20 минут. Иммобилизованный фермент тестировали колориметрически после добавления субстрата.HRP concentration was optimized for 50 mg of photoreactive alkylaminosilica gel using different amounts of the enzyme (0.5, 1.0, 2.0, 4.0, and 6.0 μg) for each reaction mixture, followed by ultraviolet irradiation for 20 minutes. The immobilized enzyme was colorimetrically tested after addition of the substrate.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Настоящее изобретение представляет собой быстрый и эффективный способ модификации поверхности полимера для внесения латентной реактивной группы в указанную поверхность полимера и иммобилизации биомолекул на указанной модифицированной поверхности полимера посредством световой энергии. Более конкретно, поверхность полимера с латентной фотореактивной группой быстро получают путем опосредованной микроволновым спектром реакции 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола с полимером, содержащим реактивную нуклеофильную группу. Модифицированный полимер (фотореактивный полимер), полученный таким образом, имеет фотореактивную азидогруппу, которая под воздействием ультрафиолетового света (УФ) создает высокореактивный нитрен, способный к связыванию с биомолекулой.The present invention is a quick and effective method of modifying a polymer surface to introduce a latent reactive group into said polymer surface and immobilizing biomolecules on said modified polymer surface by means of light energy. More specifically, the surface of a polymer with a latent photoreactive group is quickly obtained by microwave-mediated reaction of 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene with a polymer containing a reactive nucleophilic group. The modified polymer (photoreactive polymer) obtained in this way has a photoreactive azido group which, under the influence of ultraviolet light (UV), creates a highly reactive nitrene capable of binding to a biomolecule.

Концентрация фотолинкера играет важную роль в получении фотореактивного полимера. Наилучший результат был получен при соотношении фотолинкера (FNAB) и полимера 1:1 (мас./мас.). Последующее повышение концентрации FNAB не приводит к увеличению фотореактивных групп в полимере. Эффективность фотореактивной поверхности определяли путем иммобилизации HRP на указанной поверхности и последующего тестирования иммобилизованного фермента. При использовании необработанной поверхности (FNAB: 0 мг) на ней практически не обнаруживали иммобилизованных биомолекул (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3).The concentration of photolinker plays an important role in obtaining a photoreactive polymer. The best result was obtained when the ratio of photolinker (FNAB) and polymer 1: 1 (wt./wt.). A subsequent increase in the concentration of FNAB does not lead to an increase in photoreactive groups in the polymer. The effectiveness of the photoreactive surface was determined by immobilizing HRP on the surface and then testing the immobilized enzyme. When using an untreated surface (FNAB: 0 mg), immobilized biomolecules were practically not found on it (Figure 1, Figure 2 and Figure 3).

Как было обнаружено, микроволны являются прекрасным инструментом для создания фотореактивной поверхности. Таким образом, фотореактивный LCAA-CPG, полученный при микроволновом облучении 70, как выяснилось, дает лучшие результаты, чем фотореактивная поверхность, полученная по технологии предшествующего уровня техники, т.е. при 37°C в течение 20 часов (Таблица 1).Microwaves have been found to be an excellent tool for creating a photoreactive surface. Thus, the photoreactive LCAA-CPG obtained by microwave irradiation 70, as it turned out, gives better results than the photoreactive surface obtained by the prior art technology, i.e. at 37 ° C for 20 hours (table 1).

Также было обнаружено, что микроволновое облучение в течение 60 секунд дает фотореактивную аминированную поверхность диоксида кремния с хорошими результатами (Фиг.4). Для получения фотореактивного аминополистирола 60-секундного микроволнового облучения было достаточно для реакции полимера и FNAB (Фиг.5). В противоположность аминополимеру, гидроксильная группа, содержащая полимер, нуждается в основном катализаторе для реакции с FNAB. Оптимизацию количества KOH (катализатора) определяли путем проведения реакции ПВА и FNAB при перемешивании при комнатной температуре в течение одного часа в присутствии толуола и различных количеств KOH в водном растворе. Оптимальным количеством KOH для реакции ПВА и FNAB (50 мг каждого) в присутствии 5 мл толуола оказалось 6,5 мкл 30%-ного KOH (Фиг.6). Авторы изобретения также оптимизировали время, необходимое для получения фотореактивного ПВА, с использованием KOH при комнатной температуре. Оптимальное время составляло 60 минут (Фиг.7). Однако при 10-минутном микроволновом облучении были получены сравнимые результаты.It was also found that microwave irradiation for 60 seconds gives a photoreactive aminated silica surface with good results (Figure 4). To obtain photoreactive amino polystyrene, a 60 second microwave irradiation was sufficient for the reaction of the polymer and FNAB (Figure 5). In contrast to the amino polymer, the hydroxyl group containing the polymer needs a basic catalyst to react with FNAB. The optimization of the amount of KOH (catalyst) was determined by the reaction of PVA and FNAB with stirring at room temperature for one hour in the presence of toluene and various amounts of KOH in an aqueous solution. The optimal amount of KOH for the reaction of PVA and FNAB (50 mg each) in the presence of 5 ml of toluene was 6.5 μl of 30% KOH (Figure 6). The inventors have also optimized the time required to produce photoreactive PVA using KOH at room temperature. The optimal time was 60 minutes (Fig.7). However, with a 10-minute microwave exposure, comparable results were obtained.

В процедуре фотоактивации ПВА активировали путем воздействия ультрафиолетовым светом на FNAB, покрытый ПВА. Фотоактивированный ПВА затем использовали для иммобилизации пероксидазы хрена при 37°C в течение 1 часа. В способе согласно изобретению фотореактивный ПВА получали путем реакции ПВА и FNAB под воздействием микроволнового облучения (или путем тепловой инкубации при 37°C). Иммобилизацию пероксидазы хрена на указанном фотореактивном ПВА затем проводили под воздействием ультрафиолетового света. В таблице 2 показано, что фотореактивный полимер (поверхность полимера активирована термическим путем) дает лучшие результаты по иммобилизации на ней биомолекул, чем термореактивный полимер (поверхность полимера активируются под воздействием света). Следовательно, процедура фотохимической иммобилизации (термохимическая активация и фотохимическая иммобилизация), как описано в способе согласно изобретению, является лучшим вариантом, по сравнению с термохимической иммобилизацией (фотохимическая активация и термохимическая иммобилизация).In the photoactivation procedure, PVA was activated by exposure to ultraviolet light on a PVA coated FNAB. Photoactivated PVA was then used to immobilize horseradish peroxidase at 37 ° C for 1 hour. In the method according to the invention, photoreactive PVA was obtained by the reaction of PVA and FNAB under the influence of microwave radiation (or by thermal incubation at 37 ° C). Immobilization of horseradish peroxidase on the specified photoreactive PVA was then carried out under the influence of ultraviolet light. Table 2 shows that a photoreactive polymer (polymer surface is thermally activated) gives better results on the immobilization of biomolecules on it than a thermoset polymer (polymer surface is activated by exposure to light). Therefore, the photochemical immobilization procedure (thermochemical activation and photochemical immobilization), as described in the method according to the invention, is a better option compared to thermochemical immobilization (photochemical activation and thermochemical immobilization).

Авторы изобретения оптимизировали концентрацию линкера FNAB и время инкубации с полимером (ПВА) при получении фотореактивного полимера. На второй стадии производили иммобилизацию фермента (HRP) на полимере посредством его фотореактивной группы под воздействием световой энергии. Таким образом, иммобилизацию фермента на поверхности алкиламиносиликагеля осуществляли под воздействием ультрафиолетового света на установке «UV stratalinker» в течение различных интервалов времени. Было обнаружено, что оптимальное время иммобилизации фермента на фотореактивном алкиламиносиликагеле составляет 10 минут. Однако увеличение времени ультрафиолетового облучения свыше 10 минут не приводило к повышению степени иммобилизации (Фиг.8). Иммобилизация HRP на фотореактивной поверхности LCAA-CPG оптимальна за период времени в 20 минут (Фиг.9). Однако фотореактивный ПВА требует 60-минутного ультрафиолетового облучения для оптимальной иммобилизации HRP. Дальнейшее увеличение времени ультрафиолетового облучения снижает поглощение, что может происходить за счет того, что возможна инактивация некоторых иммобилизованных ферментов (Фиг.10). Концентрация фермента также является важным фактором для иммобилизации. Концентрация 2 мкг HRP/50 мг оказалась оптимальной для иммобилизации на фотореактивном ПВА, и дальнейшее повышение концентрации не приводило к ощутимому увеличению иммобилизации фермента (Фиг.11). Тем не менее, оптимальным количеством HRP оказалось 4 мкг/50 мг подложки для иммобилизации на фотореактивном LCAA-CPG (Фиг.12) и алкиламиносиликагеле (Фиг.13). Было обнаружено, что полная активность иммобилизованного фермента на 20 мг LCAA-CPG и 20 мг алкиламиносиликагеля составляет соответственно 160 ед. и 120 ед.The inventors have optimized the concentration of the FNAB linker and the incubation time with the polymer (PVA) upon receipt of the photoreactive polymer. In the second stage, the enzyme was immobilized (HRP) on the polymer by means of its photoreactive group under the influence of light energy. Thus, the enzyme was immobilized on the surface of alkylamino silica gel under the influence of ultraviolet light on a UV stratalinker unit for various time intervals. It was found that the optimal time for immobilization of the enzyme on photoreactive alkylaminosilica gel is 10 minutes. However, an increase in the time of ultraviolet irradiation over 10 minutes did not lead to an increase in the degree of immobilization (Fig. 8). The immobilization of HRP on the photoreactive surface of the LCAA-CPG is optimal for a period of time of 20 minutes (Figure 9). However, photoreactive PVA requires 60 minutes of ultraviolet radiation for optimal HRP immobilization. A further increase in the time of ultraviolet irradiation reduces absorption, which can occur due to the fact that it is possible to inactivate some immobilized enzymes (Figure 10). Enzyme concentration is also an important factor for immobilization. The concentration of 2 μg HRP / 50 mg was optimal for immobilization on photoreactive PVA, and a further increase in concentration did not lead to a noticeable increase in the immobilization of the enzyme (Figure 11). However, the optimal amount of HRP was 4 μg / 50 mg of the substrate for immobilization on photoreactive LCAA-CPG (Figure 12) and alkylaminosilica gel (Figure 13). It was found that the total activity of the immobilized enzyme per 20 mg of LCAA-CPG and 20 mg of alkylamino-silica gel is respectively 160 units. and 120 units.

Таким образом, способ получения фотореактивных подложек согласно изобретению является простым, быстрым и позволяет обойти недостатки опубликованных способов. И, кроме того, иммобилизация биомолекул на фотореактивных поверхностях протекает быстро и просто.Thus, the method for producing photoreactive substrates according to the invention is simple, quick and avoids the disadvantages of published methods. And, in addition, the immobilization of biomolecules on photoreactive surfaces is quick and easy.

В таблице II представлены преимущества способа согласно изобретению.Table II presents the advantages of the method according to the invention.

Таблица IITable II
НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ И ЕГО ПРЕИМУЩЕСТВАTHE PRESENT INVENTION AND ITS ADVANTAGES
Способ согласно изобретениюThe method according to the invention ПреимуществоAdvantage 1one Способ согласно изобретению обеспечивает быстрый опосредованный микроволновым облучением способ получения фотореактивных полимеров, способных к образованию ковалентной связи с биомолекулами, независимо от наличия в биомолекуле функциональной группы.The method according to the invention provides a fast microwave-mediated method for producing photoreactive polymers capable of forming covalent bonds with biomolecules, regardless of the presence of a functional group in the biomolecule. Способ согласно изобретению позволяет активировать аминополимеры в течение 50 секунд, а спиртосодержащие полимеры - в течение 10 минут путем микроволнового облучения. Следовательно, позволяет ускорить получение фотореактивного полимера.The method according to the invention allows the activation of aminopolymers within 50 seconds, and alcohol-containing polymers within 10 minutes by microwave irradiation. Therefore, it allows to accelerate the production of photoreactive polymer. 22 Способ согласно изобретению также представляет собой быструю технологию, которая позволяет варьировать время для иммобилизации биомолекул на фотореактивном полимере в интервале от 10 до 70 минут.The method according to the invention is also a fast technology that allows you to vary the time for immobilization of biomolecules on a photoreactive polymer in the range from 10 to 70 minutes. В способе согласно изобретению
1) Оптимальное время иммобилизации биомолекул составляет 10-70 минут, что значительно меньше, чем (12-16 часов) при использовании того же фотолинкера, что и в предыдущих разработках
2) Потенциально активированная поверхность имеет применение в хроматографических сепараторах, геномике, протеомике, где используются иммобилизованные молекулы.
3) 1-фтор-2-нитро-4-азидобензол, используемый в качестве фотолинкера, может быть получен более простым путем.
In the method according to the invention
1) The optimal time for immobilization of biomolecules is 10-70 minutes, which is significantly less than (12-16 hours) when using the same photolinker as in previous developments
2) The potentially activated surface is used in chromatographic separators, genomics, proteomics, where immobilized molecules are used.
3) 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene used as a photolinker can be obtained in a simpler way.

Пероксидаза хрена, пористое стекло с длинноцепочечным алкиламино-контролируемым размером пор (Long chain alkyl amine-Controlled pore glass) (нормальный диаметр 500 Е, размер ячейки: 80-120), о-фенилендиамин были приобретены у производителя Sigma, США. Силикагель LR (100-200 меш) был приобретен у производителя S.D fine chemicals. H2О2, метанол, диметилформамид, толуол и 3-аминопропилтриэтоксисилан, хлорид натрия, однозамещенный ортофосфат натрия, дизамещенный ортофосфат натрия, лимонная кислота аналитической степени чистоты были приобретены у производителя Мерк, Индия. FNAB получали из 4-фтор-3-нитроанилина реакцией диазотирования, как публиковалось ранее [15]. Опосредованную микроволновым облучением реакцию осуществляли в микроволновой печи BPL Sanyo, работающей на частоте 2450 Гц, при мощности 700 ватт. Фотоиммобилизацию проводили при длине волны 365 нм, с использованием установки «UV stratalinker»; модель 2400, (Stratagene, США), состоящей из пяти 15-ваттных трубок. Все растворы готовили в троекратно дистиллированной воде непосредственно перед использованием. Забуференный фосфатом солевой раствор (PBS) готовили путем смешивания 0,85% NaCl с 0,01M фосфатным буфером (pH 7,2). Буфер для промывания готовили путем добавления 0.1% Твин 20 в PBS. Свежеприготовленный буфер для окрашивания субстрата содержал 12 мл цитратного буфера (0,025M лимонной кислоты и 0,5M Na2HPO4·2H2О, pH 5), 5 мкл H2О2 (30% масс/объем) и 4 мг о-фенилендиамина.Horseradish peroxidase, porous glass with long chain alkyl amine-Controlled pore glass (normal diameter 500 E, mesh size: 80-120), o-phenylenediamine were purchased from the manufacturer Sigma, USA. Silica gel LR (100-200 mesh) was purchased from the manufacturer SD fine chemicals. H 2 O 2 , methanol, dimethylformamide, toluene and 3-aminopropyltriethoxysilane, sodium chloride, monosubstituted sodium orthophosphate, disubstituted sodium orthophosphate, and analytical grade citric acid were purchased from the manufacturer Merck, India. FNAB was obtained from 4-fluoro-3-nitroaniline by the diazotization reaction, as previously published [15]. The microwave irradiated reaction was carried out in a BPL Sanyo microwave oven operating at a frequency of 2450 Hz at a power of 700 watts. Photoimmobilization was performed at a wavelength of 365 nm using a UV stratalinker; Model 2400, (Stratagene, USA), consisting of five 15-watt tubes. All solutions were prepared in triplicate distilled water immediately before use. A phosphate buffered saline (PBS) was prepared by mixing 0.85% NaCl with 0.01 M phosphate buffer (pH 7.2). A wash buffer was prepared by adding 0.1% Tween 20 in PBS. Freshly prepared substrate staining buffer contained 12 ml of citrate buffer (0.025 M citric acid and 0.5 M Na 2 HPO 4 · 2H 2 O, pH 5), 5 μl H 2 O 2 (30% w / v) and 4 mg o- phenylenediamine.

Пример 1. Оптимизация количества 1-фтор-2-нитро-4-азидобен-зола для получения фотореактивного силикагеля (Фиг.1)Example 1. Optimization of the amount of 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene to obtain photoreactive silica gel (Figure 1)

5 г сухого (освобожденного от влаги) силикагеля, смешанного с 10 мл 3-аминопропилтриэтиоксисилена и 80 мл толуола, перемешивали при 28°С в течение 3-х часов. Затем смесь фильтровали и промывали метанолом, водой, смесью метанол:вода (1:1) и метанолом, соответственно. Затем подложку сушили и проверяли на наличие аминогруппы с помощью нингидрина. Положительный результат теста на нингидрид подтверждает связывание аминогруппы с силикагелем. Коническую колбу, содержащую 50 мг алкиламиносиликагеля, 6,25 мг FNAB и 10 мл ДМФА, подвергали микроволновому облучению в течение 60 с. После чего подложку, извлеченную из конической колбы, промывали метанолом, сушили и помещали в чашку Петри. Концентрацию FNAB оптимизировали, проводя такой же эксперимент с различными количествами FNAB (12,5, 25, 50, 75 и 100 мг, соответственно). Далее HRP (1 мкг/80 мкл PBS) добавляли к 50 мг силикагеля и облучали с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 20 минут. Подложку промывали в буфере для промывания с последующим добавлением 300 мкл буфера для окрашивания субстрата. Окрашенный раствор перемещали в соответствующие полистироловые лунки микротитровального планшета и измеряли поглощение при 490 нм с помощью считывающего устройства. Контрольный эксперимент таким же способом проводили с использованием необработанного алкиламиносиликагеля (FNAB: 0 мг).5 g of dry (moisture-free) silica gel mixed with 10 ml of 3-aminopropyltriethoxysilane and 80 ml of toluene was stirred at 28 ° C for 3 hours. Then the mixture was filtered and washed with methanol, water, a mixture of methanol: water (1: 1) and methanol, respectively. Then the substrate was dried and checked for the presence of an amino group using ninhydrin. A positive ninhydride test confirms the binding of the amino group to silica gel. A conical flask containing 50 mg of alkylaminosilica gel, 6.25 mg of FNAB and 10 ml of DMF was microwaved for 60 s. After that, the substrate extracted from the conical flask was washed with methanol, dried and placed in a Petri dish. The FNAB concentration was optimized by conducting the same experiment with different amounts of FNAB (12.5, 25, 50, 75 and 100 mg, respectively). Next, HRP (1 μg / 80 μl PBS) was added to 50 mg of silica gel and irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 20 minutes. The substrate was washed in washing buffer, followed by the addition of 300 μl of substrate staining buffer. The stained solution was transferred to the corresponding polystyrene wells of a microtiter plate and absorbance was measured at 490 nm using a reader. A control experiment in the same manner was performed using untreated alkylamino silica gel (FNAB: 0 mg).

Пример 2. Оптимизация концентрации 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола для получения фотореактивного пористого стекла с длинноцепочечным алкиламино-контролируемым размером пор (LCAA-CPG) (Фиг.2)Example 2. Optimization of the concentration of 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene to obtain photoreactive porous glass with long chain alkylamino-controlled pore size (LCAA-CPG) (Figure 2)

Смесь из 50 мг LCAA-CPG, 6,25 мг FNAB и 10 мл ДМФА помещали в коническую колбу, облучали микроволнами в течение 60 с. Концентрацию FNAB оптимизировали путем проведения аналогичного эксперимента, используя различное количество FNAB (12,5, 25 и 50 мг, соответственно).A mixture of 50 mg LCAA-CPG, 6.25 mg FNAB and 10 ml DMF was placed in a conical flask, irradiated with microwaves for 60 s. The concentration of FNAB was optimized by conducting a similar experiment using different amounts of FNAB (12.5, 25 and 50 mg, respectively).

Иммобилизацию фермента и его тестирование проводили аналогично примеру 1. Контрольный эксперимент выполняли с использованием необработанного LCAA-CPG (FNAB: 0 мг).Enzyme immobilization and testing was carried out analogously to Example 1. A control experiment was performed using untreated LCAA-CPG (FNAB: 0 mg).

Пример 3. Оптимизация концентрации 1-фтор-2-нитро-4-азидобензола для получения фотореактивного ПВА (Фиг.3)Example 3. Optimization of the concentration of 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene to obtain photoreactive PVA (Figure 3)

Коническую колбу, содержащую 50 мг ПВА, 50 мг FNAB, 6,5 мкл 30%-ного KOH и 5 мл толуола, выдерживали в темноте при перемешивании, при комнатной температуре (28°C) в течение 1 часа. Подобную процедуру проводили с еще тремя коническими колбами, но реакционную смесь готовили с концентрацией FNAB 12,5, 25 и 75 мг, соответственно. По истечении часа подложки из конической колбы промывали метанолом, сушили и помещали в чашки Петри. Далее добавляли HRP (16 мкг/80 мкл PBS) к каждому фотореактивному ПВА (50 мг) и подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 30 минут. Иммобилизацию фермента и его тестирование проводили так же, как в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного ПВА в форме бусины.A conical flask containing 50 mg of PVA, 50 mg of FNAB, 6.5 μl of 30% KOH and 5 ml of toluene was kept in the dark with stirring at room temperature (28 ° C) for 1 hour. A similar procedure was carried out with three more conical flasks, but the reaction mixture was prepared with an FNAB concentration of 12.5, 25 and 75 mg, respectively. After an hour, the conical flask substrates were washed with methanol, dried and placed in Petri dishes. HRP (16 μg / 80 μl PBS) was then added to each photoreactive PVA (50 mg) and irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 30 minutes. The enzyme was immobilized and tested in the same way as in Example 1. A control experiment was performed in the same way using untreated bead-shaped PVA.

Пример 4. Оптимизация времени воздействия микроволнового облучения для активации алкиламиносиликагеля (Фиг.4)Example 4. Optimization of the exposure time of microwave irradiation for the activation of alkylamino silica gel (Figure 4)

Четыре конические колбы, содержащие 50 мг алкиламиносиликагеля, 50 мг FNAB и 10 мл ДМФА каждая, подвергали микроволновому облучению в течение 30, 50, 60 и 70 секунд, соответственно. По истечении назначенного времени подложки из каждой конической колбы отдельно промывали метанолом, сушили и помещали в четыре чашки Петри. Иммобилизацию HRP и проводили так же, как описано в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанных бусин алкиламиносиликагеля.Four conical flasks containing 50 mg of alkylamino-silica gel, 50 mg of FNAB and 10 ml of DMF each were microwave irradiated for 30, 50, 60 and 70 seconds, respectively. After the appointed time, the substrates from each conical flask were separately washed with methanol, dried and placed in four Petri dishes. The HRP was immobilized and carried out as described in Example 1. A control experiment was carried out in the same way using untreated alkylamino silica beads.

Пример 5. Оптимизация времени воздействия микроволнового облучения для активации аминополистирола (Фиг.5)Example 5. Optimization of the exposure time of microwave irradiation for the activation of aminopolystyrene (Figure 5)

20 мг аминополистирола, 20 мг FNAB и 10 мл этанола помещали в 50-миллилитровую коническую колбу и подвергали воздействию микроволнового облучения в течение 40 секунд. Другие два эксперимента проводили подобным образом, но со временем воздействия микроволнового облучения, составляющим 50 и 60 секунд соответственно. По истечении назначенного времени подложку из конических колб промывали этанолом, сушили и помещали в чашки Петри. Далее добавляли HRP (35 мкг/80 мкл PBS) к каждому фотореактивному ПВА (50 мг) и подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 20 минут. Фермент тестировали так же, как в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного аминополистирола.20 mg of amino polystyrene, 20 mg of FNAB and 10 ml of ethanol were placed in a 50 ml conical flask and subjected to microwave irradiation for 40 seconds. The other two experiments were carried out in a similar way, but with a microwave exposure time of 50 and 60 seconds, respectively. After the appointed time, the conical flask support was washed with ethanol, dried and placed in Petri dishes. Then HRP (35 μg / 80 μl PBS) was added to each photoreactive PVA (50 mg) and irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 20 minutes. The enzyme was tested in the same manner as in Example 1. A control experiment was performed in the same manner using untreated aminopolystyrene.

Пример 6. Оптимизация концентрации KOH при термоактивации ПВА (Фиг.6)Example 6. Optimization of the concentration of KOH during thermal activation of PVA (Figure 6)

Коническую колбу, содержащую 50 мг ПВА, 50 мг FNAB, 1,62 мкл 30%-го KOH и 5 мл толуола, выдерживали в темноте при постоянном перемешивании при комнатной температуре (28°С) в течение 1 часа. Другие четыре эксперимента проводили подобным образом, но с растворами, содержащими различные концентрации 30 %-ного KOH (3,25, 6,5, 13 и 20 мкл соответственно). По истечении часа подложки из конической колбы отдельно промывали метанолом, сушили и помещали в чашки Петри. Далее добавляли HRP (16 мкг/80 мкл PBS) к каждому фотореактивному ПВА (50 мг) и подвергали облучению на установке «UV stratalinker» при 365 нм в течение 30 минут. Подложки промывали в буфере для промывания, с последующим добавлением 300 мкл буфера для окрашивания субстрата. Окрашенный раствор перемещали в соответствующие полистироловые лунки микротитровального планшета и измеряли поглощение при 490 нм с помощью считывающего устройства. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного ПВА в форме бусины.A conical flask containing 50 mg of PVA, 50 mg of FNAB, 1.62 μl of 30% KOH and 5 ml of toluene was kept in the dark with constant stirring at room temperature (28 ° C) for 1 hour. The other four experiments were carried out in a similar manner, but with solutions containing different concentrations of 30% KOH (3.25, 6.5, 13 and 20 μl, respectively). After an hour, the substrates from the conical flask were washed separately with methanol, dried and placed in Petri dishes. HRP (16 μg / 80 μl PBS) was then added to each photoreactive PVA (50 mg) and irradiated with a UV stratalinker at 365 nm for 30 minutes. The substrates were washed in washing buffer, followed by the addition of 300 μl of substrate staining buffer. The stained solution was transferred to the corresponding polystyrene wells of a microtiter plate and absorbance was measured at 490 nm using a reader. A control experiment was performed in the same manner using untreated bead-shaped PVA.

Пример 7. Оптимизация времени для термоактивации ПВА (Фиг.7)Example 7. Optimization of time for thermal activation of PVA (Fig.7)

Четыре конические колбы, содержащие 50 мг ПВА, 50 мг FNAB, 6,5 мкл 30%-ного KOH и 5 мл толуола каждая, выдерживали в темноте при постоянном перемешивании при комнатной температуре (28°C) в течение 5, 10, 60, 180 и 300 минут, соответственно. Иммобилизацию HRP на фотореактивном ПВА и его последующее тестирование проводили так же, как описано в примере 6.Four conical flasks containing 50 mg of PVA, 50 mg of FNAB, 6.5 μl of 30% KOH and 5 ml of toluene were each kept in the dark with constant stirring at room temperature (28 ° C) for 5, 10, 60, 180 and 300 minutes, respectively. Immobilization of HRP on photoreactive PVA and its subsequent testing was carried out as described in example 6.

Пример 8. Оптимизация времени ультрафиолетового облучения для иммобилизации фермента на поверхности фотореактивного алкиламиносиликагеля, активированного с помощью микроволнового облучения (Фиг.8)Example 8. Optimization of the time of ultraviolet radiation to immobilize the enzyme on the surface of photoreactive alkylamino-silica gel activated by microwave irradiation (Fig. 8)

300 мг алкиламиносиликагеля активировали путем микроволнового облучения смеси 300 мг FNAB в 10 мл ДМФА в течение 70 секунд. Шесть чашек Петри, содержащих 50 мг фотореактивного алкиламиносиликагеля и HRP (1 мкг/80 мкл PBS) каждая, подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 2, 5, 10, 20, 40, 60 и 180 минут, соответственно. Подложки промывали в буфере для промывания с последующим добавлением 300 мкл буфера для окрашивания субстрата. Окрашенный раствор перемещали в соответствующие полистироловые лунки микротитровального планшета и измеряли поглощение при 490 нм с помощью считывающего устройства. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного алкиламиносиликагеля.300 mg of alkylamino silica gel was activated by microwave irradiation of a mixture of 300 mg of FNAB in 10 ml of DMF for 70 seconds. Six Petri dishes containing 50 mg of photoreactive alkylaminosilica gel and HRP (1 μg / 80 μl PBS) each were irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 2, 5, 10, 20, 40, 60 and 180 minutes, respectively. The substrates were washed in washing buffer followed by the addition of 300 μl of substrate staining buffer. The stained solution was transferred to the corresponding polystyrene wells of a microtiter plate and absorbance was measured at 490 nm using a reader. A control experiment was performed in the same manner using untreated alkylaminosilica gel.

Пример 9. Оптимизация времени ультрафиолетового облучения для иммобилизации фермента на поверхности фотореактивного LCAA-CPG, активированного путем микроволнового облучения (Фиг.9)Example 9. Optimization of ultraviolet irradiation time for immobilizing an enzyme on the surface of photoreactive LCAA-CPG activated by microwave irradiation (Figure 9)

300 мг LCAA-CPG активировали путем микроволнового облучения смеси, состоящей из 300 мг FNAB в 10 мл ДМФА, в течение 70 секунд. Шесть чашек Петри, содержащих 50 мг фотореактивного LCAA-CPG и HRP(1 мкг/80 мкл PBS) каждая, подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 2, 10, 20, 40 и 60 минут, соответственно. Иммобилизованный фермент тестировали так же, как описано в примере 8. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного LCAA-CPG.300 mg of LCAA-CPG was activated by microwave irradiation of a mixture of 300 mg of FNAB in 10 ml of DMF for 70 seconds. Six Petri dishes containing 50 mg of photoreactive LCAA-CPG and HRP (1 μg / 80 μl PBS) each were irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 2, 10, 20, 40 and 60 minutes, respectively. The immobilized enzyme was tested in the same manner as described in Example 8. A control experiment was performed in the same way using untreated LCAA-CPG.

Пример 10. Оптимизация времени ультрафиолетового облучения для иммобилизации фермента на поверхности фотореактивного ПВА, активированного путем микроволнового облучения (Фиг.10)Example 10. Optimization of the time of ultraviolet irradiation to immobilize the enzyme on the surface of photoreactive PVA activated by microwave irradiation (Figure 10)

300 мг ПВА активизировали путем микроволнового облучения 300 мг FNAB, растворенного в 10 мл ДМФА, в течение 10 секунд. Шесть чашек Петри, содержащих 50 мг фотореактивного ПВА, смешанного с HRP (16 мкг/80 мкл PBS) каждая, подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 5, 20, 30, 60, 120 и 180 минут, соответственно. Подложки промывали в буфере для промывания, с последующим добавлением 300 мкл буфера для окрашивания субстрата. Окрашенный раствор перемещали в соответствующие полистироловые лунки микротитровального планшета и измеряли поглощение при 490 нм с помощью считывающего устройства. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного ПВА.300 mg of PVA was activated by microwave irradiation of 300 mg of FNAB dissolved in 10 ml of DMF for 10 seconds. Six Petri dishes containing 50 mg of photoreactive PVA mixed with HRP (16 μg / 80 μl PBS) each were irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 5, 20, 30, 60, 120 and 180 minutes, respectively. The substrates were washed in washing buffer, followed by the addition of 300 μl of substrate staining buffer. The stained solution was transferred to the corresponding polystyrene wells of a microtiter plate and absorbance was measured at 490 nm using a reader. A control experiment was performed in the same way using untreated PVA.

Пример 11. Оптимизация концентрации фермента для его иммобилизации на фотореактивной ПВА (Фиг.11)Example 11. Optimization of the concentration of the enzyme for its immobilization on photoreactive PVA (Figure 11)

Исходный раствор готовили в пропорции 1 мг HRP к 100 мл PBS. Семь чашек Петри, содержащих по 50 мг фотореактивного ПВА и HRP (16 мкг/80 мкл PBS) в варьируемой концентрации, т.е. 2,5, 5, 10, 20, 40, 80 и 160 мкл, соответствующих 0,25, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 8,0 и 16,0 мкл HRP, соответственно, подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 30 минут. Подложку промывали в буфере для промывания, с последующим добавлением 300 мкл буфера для окрашивания субстрата. Иммобилизованный фермент тестировали так же, как описано в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного ПВА.A stock solution was prepared in a proportion of 1 mg HRP to 100 ml PBS. Seven Petri dishes containing 50 mg photoreactive PVA and HRP (16 μg / 80 μl PBS) in a variable concentration, i.e. 2.5, 5, 10, 20, 40, 80 and 160 μl, corresponding to 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 8.0 and 16.0 μl of HRP, respectively, irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 30 minutes. The substrate was washed in washing buffer, followed by 300 μl of substrate staining buffer. The immobilized enzyme was tested in the same manner as described in Example 1. A control experiment was performed in the same way using untreated PVA.

Пример 12. Оптимизация концентрации фермента для его иммобилизации на поверхности LCAA-CPG, активированного путем микроволнового облучения (Фиг.12)Example 12. Optimization of the concentration of the enzyme for immobilization on the surface of the LCAA-CPG activated by microwave irradiation (Fig.12)

Пять чашек Петри, содержащих 50 мг фотореактивного LCAA-CPG и 10, 25, 50, 100 или 200 мкл раствора HRP, соответствующих 0,2, 0,5, 1,0, 2,0 или 4,0 мкг HRP, соответственно, подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 20 минут. Иммобилизованный на фотореактивном LCAA-CPG фермент далее тестировали, как описано в примере 8. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного LCAA-CPG.Five Petri dishes containing 50 mg of photoreactive LCAA-CPG and 10, 25, 50, 100 or 200 μl HRP solution corresponding to 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 or 4.0 μg HRP, respectively irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 20 minutes. The enzyme immobilized on photoreactive LCAA-CPG was further tested as described in Example 8. A control experiment was performed in the same manner using untreated LCAA-CPG.

Пример 13. Оптимизация концентрации фермента для его иммобилизации на поверхности фотореактивного алкиламиносиликагеля, активизированного путем микроволнового облучения (Фиг.13)Example 13. Optimization of the concentration of the enzyme for its immobilization on the surface of photoreactive alkylamino-silica gel, activated by microwave irradiation (Fig.13)

Пять чашек Петри, содержащих по 50 мг фотореактивного алкиламиносиликагеля, активированного путем микроволнового облучения, и 0,5, 1,0, 2,0, 4,0 или 6,0 мкг HRP, подвергали облучению с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 20 минут. Иммобилизованный фермент далее тестировали, как описано в примере 8. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного алкиламиносиликагеля.Five Petri dishes containing 50 mg of microwave-activated photoreactive alkylamino silica gel and 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, or 6.0 μg HRP were irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 20 minutes. The immobilized enzyme was further tested as described in Example 8. A control experiment was carried out in the same manner using untreated alkylamino silica gel.

Пример 14. Оптимизация времени воздействия микроволнового облучения для связывания фотолинкера с LCAA-CPG (Таблица 1)Example 14. Optimization of the exposure time of microwave irradiation for binding of the photolinker to LCAA-CPG (table 1)

Четыре конические колбы, содержащие по 50 мг LCAA-CPG, 50 мг FNAB и 10 мл ДМФА каждая, подвергали микроволновому облучению в течение 30, 50, 60 и 70 секунд, соответственно. По истечении назначенного времени подложку из конических колб отдельно промывали этанолом, сушили и помещали в четыре чашки Петри. Далее HRP иммобилизовали и тестировали, как описано в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного LCAA-CPG в форме бусины.Four conical flasks containing 50 mg LCAA-CPG, 50 mg FNAB and 10 ml DMF each were microwave irradiated for 30, 50, 60 and 70 seconds, respectively. After the appointed time, the conical flask substrate was separately washed with ethanol, dried and placed in four Petri dishes. HRP was then immobilized and tested as described in Example 1. A control experiment was performed in the same manner using untreated bead-shaped LCAA-CPG.

Пример 15. Оптимизация времени активации LCAA-CPG при температуре 37°C (Таблица 1)Example 15. Optimization of the activation time of LCAA-CPG at a temperature of 37 ° C (table 1)

Четыре конические колбы, содержащие по 50 мг LCAA-CPG, 50 мг FNAB и 10 мл ДМФА каждая, перемешивали в течение времени 5, 10, 15 и 20 часов, соответственно, при температуре 37°C. По истечении назначенного времени подложку из каждой из конических колб отдельно промывали этанолом, сушили и помещали в четыре чашки Петри. Далее HRP иммобилизовали и тестировали, как описано в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного LCAA-CPG в форме бусины.Four conical flasks containing 50 mg LCAA-CPG, 50 mg FNAB and 10 ml DMF each were mixed for 5, 10, 15 and 20 hours, respectively, at a temperature of 37 ° C. After the appointed time, the substrate from each of the conical flasks was separately washed with ethanol, dried and placed in four Petri dishes. HRP was then immobilized and tested as described in Example 1. A control experiment was performed in the same manner using untreated bead-shaped LCAA-CPG.

Пример 16. Сравнение фотохимического и термохимического способов активации (Таблица 2)Example 16. Comparison of photochemical and thermochemical activation methods (table 2)

Фотохимическая активация ПВА: 250 мг ПВА и 250 мг FNAB растворяли в 2500 мкл метанола, размешивая на планшете Петри. После испарения метанола реакционную смесь облучали с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 60 минут. После этого подложку промывали метанолом и сушили. В четырех планшетах Петри смешивали по 50 мг термореактивного ПВА и 2, 4, 8, и 16 мкг HRP, соответственно, и инкубировали при температуре 37°C в течение 60 минут. Фермент проверяли как в примере 1. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного ПВА.Photochemical activation of PVA: 250 mg of PVA and 250 mg of FNAB were dissolved in 2500 μl of methanol, stirring on a Petri dish. After evaporation of methanol, the reaction mixture was irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 60 minutes. After that, the substrate was washed with methanol and dried. In four Petri dishes, 50 mg of thermosetting PVA and 2, 4, 8, and 16 μg HRP, respectively, were mixed and incubated at 37 ° C for 60 minutes. The enzyme was checked as in example 1. A control experiment was performed in the same way using untreated PVA.

Термохимическая активация ПВА: термическую активацию ПВА и иммобилизацию HRP на фотореактивном ПВА проводили, как описано выше и в соответствии с методикой, описанной в примере 3.Thermochemical activation of PVA: thermal activation of PVA and the immobilization of HRP on photoreactive PVA was carried out as described above and in accordance with the procedure described in example 3.

Пример 17. Определение активности HRP, иммобилизованного на фотореактивном LCM-CPG и алкиламиносиликагелеExample 17. Determination of the activity of HRP immobilized on photoreactive LCM-CPG and alkylaminosilicon

HRP иммобилизовали на фотореактивном LCM-CPG посредством облучения смеси (1 мкг HRP/50 мкл PBS и 50 мг фотореактивного LCAA-CPG) с использованием установки «UV stratalinker» в течение 20 минут. Активность иммобилизованного HRP определяли путем измерения степени окрашивания при 490 нм, используя дианизидин в качестве донора водорода и перекись водорода в качестве субстрата. Стандартную кривую строили по следующим значениям количества HRP (0,5, 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 нг). Поглощение измеряли раз в минуту в течение 10 минут и получали поминутную степень изменения поглощения. Активность иммобилизованного HRP на фотореактивной поверхности определяли, как описано выше.HRP was immobilized on photoreactive LCM-CPG by irradiating the mixture (1 μg HRP / 50 μl PBS and 50 mg photoreactive LCAA-CPG) using a UV stratalinker for 20 minutes. The activity of immobilized HRP was determined by measuring the degree of staining at 490 nm, using dianisidine as a hydrogen donor and hydrogen peroxide as a substrate. The standard curve was constructed using the following HRP values (0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32, and 64 ng). Absorption was measured once per minute for 10 minutes and a per-minute degree of change in absorption was obtained. The activity of immobilized HRP on a photoreactive surface was determined as described above.

Пример 18. Сравнение микроволновой и термической активности ПВАExample 18. Comparison of microwave and thermal activity of PVA

ПВА (50 мг) смешивали с FNAB (50 мг), толуол (5мл) и 6,5 мкл 30%-ный KOH и перемешивали при комнатной температуре в течение 1 часа. Такую же реакционную смесь подвергали микроволновому облучению в течение 10 минут. После реакции подложку промывали метанолом и сушили. 50 мг фотореактивного алкиламиносиликагеля, полученного при комнатной температуре, смешивали в планшетах Петри с 1 мкл HRP и облучали с использованием установки «UV stratalinker» при 365 нм в течение 30 минут. Такой же эксперимент проводили с фотореактивным ПВА, полученным посредством микроволнового облучения. Иммобилизованный HRP проверяли, как описано выше. Контрольный эксперимент выполняли таким же способом с использованием необработанного ПВА.PVA (50 mg) was mixed with FNAB (50 mg), toluene (5 ml) and 6.5 μl of 30% KOH and stirred at room temperature for 1 hour. The same reaction mixture was microwaved for 10 minutes. After the reaction, the substrate was washed with methanol and dried. 50 mg of photoreactive alkylamino silica gel obtained at room temperature was mixed in Petri dishes with 1 μl of HRP and irradiated using a UV stratalinker at 365 nm for 30 minutes. The same experiment was carried out with photoreactive PVA obtained by microwave irradiation. Immobilized HRP was tested as described above. A control experiment was performed in the same way using untreated PVA.

Таблица 1Table 1 Время (секунды/часы)Time (seconds / hours) Способ активацииActivation method +FNAB+ FNAB -FNAB-FNAB 30 секунд30 seconds микроволныmicrowave 0,8230.823 0,2150.215 50 секунд50 seconds микроволныmicrowave 1,0211,021 0,3110.311 60 секунд60 seconds микроволныmicrowave 1,7221,722 0,3200.320 70 секунд70 seconds микроволныmicrowave 1,9601,960 0,4150.415 5 часов5 o'clock 37°C37 ° C 0,8850.885 0,3370.337 10 часов10 hours 37°C37 ° C 0,9660.966 0,3210.321 15 часов15 hours 37°C37 ° C 0,9980,998 0,3310.331 20 часов20 hours 37°C37 ° C 1,3681,368 0,3200.320

Таблица 2table 2 HRPHRP
(мкг)(mcg)
Способ активации ПВАPVA activation method
ТермоактивацияThermal activation ФотоактивацияPhoto activation +L+ L -L-L +L+ L -L-L 22 0,9920,992 0,1770.177 0,3590.359 0,1810.181 4four 1,4471,447 0,2210.221 0,4820.482 0,2110.211 88 1,7421,742 0,3350.335 0,8310.831 0.,3200., 320 1616 1,7911,791 0,4110.411 1,3171,317 0,3590.359

Таблица 1. Результаты исследований фотореактивного LCAA-CPG, полученные при микроволновом облучении и инкубации при 37°C в течение различных интервалов времени (Пример 14, 15)Table 1. The results of studies of photoreactive LCAA-CPG obtained by microwave irradiation and incubation at 37 ° C for various time intervals (Example 14, 15)

Фотореактивный LCAA-CPG получали при различном времени воздействия микроволнового облучения (30, 50, 60 и 70 секунд) и при различном времени инкубации при 37°C. Фотореактивную поверхность проверяли посредством фотооблучения смеси 1 мкг HRP с 50 мг подложки и тестирования иммобилизованного фермента колориметрически.Photoreactive LCAA-CPG was obtained at different exposure times of microwave irradiation (30, 50, 60 and 70 seconds) and at different incubation times at 37 ° C. The photoreactive surface was checked by photo irradiation of a mixture of 1 μg HRP with 50 mg of the substrate and colorimetric testing of the immobilized enzyme.

Таблица 2. Сравнение эффективности иммобилизации на термохимически и фотохимически активированном ПВА (Пример 16)Table 2. Comparison of the effectiveness of immobilization on thermochemically and photochemically activated PVA (Example 16)

Фотореактивный и термореактивный ПВА получали путем фотохимической и термохимической реакций соответственно. Эффективность их иммобилизации сравнивали при иммобилизации на них различных количеств HRP (2, 4, 8 и 16 мкг) и при последующем анализе иммобилизованного фермента.Photoreactive and thermosetting PVA were obtained by photochemical and thermochemical reactions, respectively. The effectiveness of their immobilization was compared by immobilizing various amounts of HRP (2, 4, 8, and 16 μg) on them and subsequent analysis of the immobilized enzyme.

ПреимуществаBenefits

1. Изобретен способ простого, быстрого и эффективного получения фотореактивного полимера и быстрой иммобилизации биомолекулы на таком полимере посредством ультрафиолетового света.1. Invented a method for simple, fast and efficient production of a photoreactive polymer and the rapid immobilization of a biomolecule on such a polymer by ultraviolet light.

2. Согласно изобретению любой полимер, имеющий реактивную нуклеофильную группу, может быть активирован.2. According to the invention, any polymer having a reactive nucleophilic group can be activated.

3. Согласно изобретению процесс активации полимера длится 50 секунд для аминосодержащих полимеров и 10 минут для гидроксильной группы спиртосодержащих полимеров.3. According to the invention, the polymer activation process lasts 50 seconds for amine-containing polymers and 10 minutes for the hydroxyl group of alcohol-containing polymers.

4. Согласно изобретению активация осуществляется путем микроволнового облучения.4. According to the invention, activation is carried out by microwave irradiation.

5. Фотореактивная поверхность согласно изобретению потенциально может быть использована для иммобилизации молекул, применяемых в диагностике, геномике, протеомике, аффинной хроматографии, скрининге лекарственных средств и во многих других смежных областях.5. The photoreactive surface according to the invention can potentially be used to immobilize the molecules used in diagnostics, genomics, proteomics, affinity chromatography, drug screening, and in many other related fields.

Источники информацииInformation sources

1. Krysteva et al., "Covalent binding of enzymes to synthetic membranes containing acrylamide units, using formaldehyde", Biotechnol. Appl. Biochem. 13, 106-111 (1991).1. Krysteva et al., "Covalent binding of enzymes to synthetic membranes containing acrylamide units, using formaldehyde", Biotechnol. Appl. Biochem. 13, 106-111 (1991).

2. Pandey et al., "Amperometric enzyme sensor for glucose based on graphite paste-modified electrodes", Appl. Biochem. Biotechnol. 33, 139-144 (1992).2. Pandey et al., "Amperometric enzyme sensor for glucose based on graphite paste-modified electrodes", Appl. Biochem. Biotechnol. 33, 139-144 (1992).

3. Tiller J. et al., "A novel efficient enzyme-immobilization reaction on NH2 polymers by means of L-ascorbic acid", Appl. Biochem. 30, 155-162 (1992).3. Tiller J. et al., "A novel efficient enzyme-immobilization reaction on NH 2 polymers by means of L-ascorbic acid", Appl. Biochem. 30, 155-162 (1992).

4. Guo et al., "Immobilization of glucose oxidase and peroxidase and their application in their application in flow injection analysis for glucose in serum", Appl. Biochem. Biotechnol. 23(1), 15-24 (1990).4. Guo et al., "Immobilization of glucose oxidase and peroxidase and their application in their application in flow injection analysis for glucose in serum", Appl. Biochem. Biotechnol. 23 (1), 15-24 (1990).

5. Nakamura et al., "Immobilization of uricase on protamine bound to glass beads and its application to determination of uric acid", Anal. Biochem. 152(2), 386-390 (1986).5. Nakamura et al., "Immobilization of uricase on protamine bound to glass beads and its application to determination of uric acid", Anal. Biochem. 152 (2), 386-390 (1986).

6. Tawa et al.,"Immobilization of xanthine oxidase to controlled pore glass. Application to high performance liquid chromatography", Nucleic Acids Symp. Ser. 12, 107-110 (1983).6. Tawa et al., "Immobilization of xanthine oxidase to controlled pore glass. Application to high performance liquid chromatography", Nucleic Acids Symp. Ser. 12, 107-110 (1983).

7. Stabel et al., "Anti-IgG immobilized controlled-pore glass. Thionyl chloride-activated succinamidopropyl-glass as a covalent immobilization matrix", Appl. Biotechnol. 36 (2), 87-96 (1992).7. Stabel et al., "Anti-IgG immobilized controlled-pore glass. Thionyl chloride-activated succinamidopropyl-glass as a covalent immobilization matrix", Appl. Biotechnol. 36 (2), 87-96 (1992).

8. de Queiroz et al., "Surface studies of albumin immobilized onto PE and PVC films", J. Biomater. Sci. Polym. 8, 667-681 (1997).8. de Queiroz et al., "Surface studies of albumin immobilized onto PE and PVC films", J. Biomater. Sci. Polym. 8, 667-681 (1997).

9. Siephia et al., "Immobilization of enzymes on polypropylene bead surfaces by anhydrous ammonia gaseous plasma technique", J. Biomed. Mater. Res. 22 (5), 417-22 (1988).9. Siephia et al., "Immobilization of enzymes on polypropylene bead surfaces by anhydrous ammonia gaseous plasma technique", J. Biomed. Mater. Res. 22 (5), 417-22 (1988).

10. Nahar et al., "Light-induced activation of an inert surface for covalent immobilization of a protein ligand", Anal. Biochem. 294, 148-153 (2001).10. Nahar et al., "Light-induced activation of an inert surface for covalent immobilization of a protein ligand", Anal. Biochem. 294, 148-153 (2001).

11. Naqvi et al., "Introduction of functional groups onto polypropylene and polyethylene surfaces for immobilization of enzymes", Anal. Biochem. 30, 74-78 (2002).11. Naqvi et al., "Introduction of functional groups onto polypropylene and polyethylene surfaces for immobilization of enzymes", Anal. Biochem. 30, 74-78 (2002).

12. Bora et al., "Covalent immobilization of proteins onto photoactivated polystyrene microtiter plates for enzyme-linked immunosorbent assay procedures", J. Immunol. Methods. 268, 171 (2002).12. Bora et al., "Covalent immobilization of proteins onto photoactivated polystyrene microtiter plates for enzyme-linked immunosorbent assay procedures", J. Immunol. Methods 268, 171 (2002).

13. Nahar P. A method for photochemical activation of polymer surface and immobilization of biomolecules onto the activated surface. Находящаяся на рассмотрении патентная заявка США.13. Nahar P. A method for photochemical activation of polymer surface and immobilization of biomolecules onto the activated surface. U.S. Patent Pending.

14. Sigrist et al., "Light dependent, Covalent immobilization of biomolecules on 'inert' surface", Biotechnology 10, 1026-1028 (1992).14. Sigrist et al., "Light dependent, Covalent immobilization of biomolecules on 'inert' surface", Biotechnology 10, 1026-1028 (1992).

Остальные ссылки: патентные документы СШАOther references: US Patent Documents

5427799 Elsner, et al., 1995;5,427,799 to Elsner, et al., 1995;

6033784 Jacobsen, et al., 2000;6033784 Jacobsen, et al., 2000;

3959078 Guire, 1976;3,959,078 Guire, 1976;

5002582 Guire, et al., 1991.5002582 Guire, et al., 1991.

Claims (22)

1. Способ получения фотореактивных полимеров с последующей иммобилизацией молекул на них, включающий в себя1. The method of producing photoreactive polymers with subsequent immobilization of molecules on them, including (a) реакцию полимера, содержащего нуклеофильную группу, с молекулой фотолинкера, растворенного в соответствующем растворителе, которую выполняют путем воздействия на нее микроволновым облучением,(a) a reaction of a polymer containing a nucleophilic group with a photolinker molecule dissolved in an appropriate solvent, which is performed by exposure to it by microwave irradiation, (b) промывание полимера соответствующим растворителем, с последующей сушкой при температуре окружающей среды, с получением фотореактивного полимера,(b) washing the polymer with an appropriate solvent, followed by drying at ambient temperature, to obtain a photoreactive polymer, (c) добавление биомолекулы, растворенной в соответствующем буфере, на фотореактивный полимер,(c) adding a biomolecule dissolved in an appropriate buffer to the photoreactive polymer, (d) обработку смеси источником фотоэнергии в течение периода от 2 мин до 2 ч для иммобилизации молекулы на указанном полимере, и(d) treating the mixture with a photovoltaic source for a period of 2 minutes to 2 hours to immobilize the molecule on said polymer, and (e) промывание указанного полимера, имеющего иммобилизованную молекулу, в соответствующем буфере, с последующей сушкой указанного полимера при температуре окружающей среды, с получением фотореактивного полимера с иммобилизованными на нем молекулами.(e) washing said polymer having an immobilized molecule in an appropriate buffer, followed by drying said polymer at ambient temperature to obtain a photoreactive polymer with molecules immobilized thereon. 2. Способ по п.1, в котором фотолинкер имеет термохимическую группу, выбранную из группы, способной к формированию ковалентной связи с нуклеофильной группой полимера.2. The method according to claim 1, in which the photolinker has a thermochemical group selected from the group capable of forming a covalent bond with the nucleophilic group of the polymer. 3. Способ по п.2, в котором термохимическая группа фотолинкера выбрана из группы, содержащей альдегид, карбонил, изотиоцианат, галогенид и изоцианат.3. The method according to claim 2, in which the thermochemical group of the photolinker is selected from the group consisting of aldehyde, carbonyl, isothiocyanate, halide and isocyanate. 4. Способ по п.1, в котором фотолинкер имеет фотохимическую группу, которая фотореактивна и способна к образованию ковалентной связи при фотохимической реакции с биомолекулой без добавления какого-либо иного реагента.4. The method according to claim 1, in which the photolinker has a photochemical group that is photoreactive and capable of forming a covalent bond in the photochemical reaction with a biomolecule without the addition of any other reagent. 5. Способ по п.4, в котором фотохимическая группа фотолинкера выбрана из группы, состоящей из предшественников карбена, предшественников нитрена и кислородного радикала.5. The method according to claim 4, in which the photochemical group of the photolinker is selected from the group consisting of carbene precursors, nitrene precursors and an oxygen radical. 6. Способ по п.1, в котором фотолинкер представляет собой 1-фтор-2-нитро-4-азидобензол (FNAB).6. The method according to claim 1, in which the photolinker is 1-fluoro-2-nitro-4-azidobenzene (FNAB). 7. Способ по п.1, в котором полимер включает в себя любой полимер, имеющий амино, гидроксильную, тиольную или какую-либо другую нуклеофильную группу.7. The method according to claim 1, in which the polymer includes any polymer having an amino, hydroxyl, thiol or any other nucleophilic group. 8. Способ по п.1, в котором полимер выбран из группы, состоящей из силикагеля, стекла с регулируемым размером пор, содержащего алкиламины, поливинилового спирта, аминополистирола и алкиламиносиликагеля.8. The method according to claim 1, in which the polymer is selected from the group consisting of silica gel, glass with an adjustable pore size containing alkylamines, polyvinyl alcohol, aminopolystyrene and alkylamino-silica gel. 9. Способ по п.1, в котором растворитель, используемый на стадии (а), выбран из группы, состоящей из диметилформамида и толуола.9. The method according to claim 1, in which the solvent used in stage (a) is selected from the group consisting of dimethylformamide and toluene. 10. Способ по п.1, в котором стадию (а) выполняют в присутствии катализатора для полимеров, имеющих гидроксильную группу.10. The method according to claim 1, in which stage (a) is performed in the presence of a catalyst for polymers having a hydroxyl group. 11. Способ по п.10, в котором катализатор содержит 30% КОН.11. The method according to claim 10, in which the catalyst contains 30% KOH. 12. Способ по п.1, в котором обработку микроволновым облучением производят при частоте от 2000 Гц до 2600 Гц с прикладываемой мощностью в диапазоне от 100 В до 1000 В в течение от 10 с до 20 мин.12. The method according to claim 1, in which the microwave irradiation is carried out at a frequency of from 2000 Hz to 2600 Hz with an applied power in the range from 100 V to 1000 V for 10 s to 20 min. 13. Способ по п.1, в котором используемый растворитель для промывания полимера, полученного на стадии (а), включает в себя растворитель, способный к растворению фотолинкера и продуктов его деградации без разрушения полимера.13. The method according to claim 1, in which the solvent used to wash the polymer obtained in stage (a) includes a solvent capable of dissolving the photolinker and its degradation products without destroying the polymer. 14. Способ по п.13, в котором используемый растворитель выбран из метанола и этанола.14. The method according to item 13, in which the solvent used is selected from methanol and ethanol. 15. Способ по п.1, в котором полимер выбран из полимера в форме бусины, лунки, листа, порошка, стержня, пластины, полоски или трубки.15. The method according to claim 1, wherein the polymer is selected from the polymer in the form of a bead, hole, sheet, powder, rod, plate, strip or tube. 16. Способ по п.1, в котором биомолекула, иммобилизованная на фотореактивном полимере, выбрана из группы, состоящей из органической молекулы, органического полимера, и любой биомолекулы молекулы с С-Н-связью.16. The method according to claim 1, in which the biomolecule immobilized on a photoreactive polymer is selected from the group consisting of an organic molecule, an organic polymer, and any biomolecule molecule with a C-H bond. 17. Способ по п.16, в котором биомолекула выбрана из группы, состоящей из белка, нуклеиновых кислот, углеводорода, олигонуклеотидов, фермента, антигена, антитела и пептида.17. The method according to clause 16, in which the biomolecule is selected from the group consisting of protein, nucleic acids, hydrocarbon, oligonucleotides, enzyme, antigen, antibodies and peptides. 18. Способ по п.17, в котором ферментом является пероксидаза хрена.18. The method according to 17, in which the enzyme is horseradish peroxidase. 19. Способ по п.1, в котором источник фотоэнергии выбран из группы, состоящей из УФ-света, солнечного света, световой вспышки и лазерного пучка.19. The method according to claim 1, wherein the photo-energy source is selected from the group consisting of UV light, sunlight, light flash and a laser beam. 20. Способ по п.1, в котором УФ-свет, используемый в качестве источника фотоэнергии, имеет длину волны в интервале от 300 нм до 400 нм, и обработку с целью иммобилизации молекулы производят в течение периода в интервале от 2 мин до 2 ч.20. The method according to claim 1, in which the UV light used as a source of photovoltaic energy has a wavelength in the range from 300 nm to 400 nm, and processing to immobilize the molecule is carried out for a period in the range from 2 minutes to 2 hours . 21. Способ по п.1, в котором реакцию между нуклеофильной группой полимерной поверхности и фотолинкером осуществляют в микроволновой печи в присутствии растворителя.21. The method according to claim 1, in which the reaction between the nucleophilic group of the polymer surface and the photolinker is carried out in a microwave oven in the presence of a solvent. 22. Способ по п.1, в котором фотореактивный полимер используется для иммобилизации биомолекулы, необходимой для диагностики, аффинной хромотографии, протеомики, геномики и скрининга лекарственных средств.22. The method according to claim 1, in which the photoreactive polymer is used to immobilize the biomolecule necessary for diagnosis, affinity chromatography, proteomics, genomics and screening of drugs.
RU2005133446/04A 2003-03-31 2003-03-31 Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them RU2309180C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133446/04A RU2309180C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133446/04A RU2309180C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005133446A RU2005133446A (en) 2006-05-10
RU2309180C2 true RU2309180C2 (en) 2007-10-27

Family

ID=36657024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133446/04A RU2309180C2 (en) 2003-03-31 2003-03-31 Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309180C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005133446A (en) 2006-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nahar et al. Light-induced activation of an inert surface for covalent immobilization of a protein ligand
US5470739A (en) Cell culture support having patterned substance that influences cell adhesion
US7348182B2 (en) Directed microwave chemistry
Tarannum et al. Molecularly imprinted polymers as receptors for assays of antibiotics
JP4630865B2 (en) Substance immobilizing agent, substance immobilizing method using the same, and substance immobilizing substrate using the same
Bora et al. Photoreactive cellulose membrane—A novel matrix for covalent immobilization of biomolecules
JP2006322709A (en) Substance fixing substrate
IL171177A (en) Method for the preparation of photoreactive polymers with molecules immobilized thereon
Naqvi et al. Introduction of functional groups onto polypropylene and polyethylene surfaces for immobilization of enzymes
Naqvi et al. Photochemical immobilization of proteins on microwave–synthesized photoreactive polymers
JP4505581B2 (en) Substance immobilization method
CN103233274A (en) Preparation method of polymer based three-dimensional (3D) biochip
CN105785026A (en) Kit for detecting enterovirus 71 IgM antibodies and detection method
RU2309180C2 (en) Method for preparing photoreactive polymers for immobilization biomolecules on them
US20040192842A1 (en) Method for preparing photoreactive polymers and immobilization of biomolecules onto these polymers
CN105784997B (en) Kit and detection method for detecting enterovirns type 71 IgM antibody
JPH06100725A (en) Production of porous body and production of sensor
US7629016B2 (en) Process for photochemical activation of polymer surface and immobilization of biomolecules onto the activated surface
RU2298797C2 (en) Biochip and method for producing it
JP2008044917A (en) Method for immobilizing protein
CN110982691A (en) Preparation method of gold nanorod functionalized monolithic column immobilized enzyme reactor
CN105675878A (en) Kit and diagnosis method being capable of diagnosing human enterovirus 71 type infection
JPH06506961A (en) Modification of polymer surface layer by treatment with Ce(4) salt and electromagnetic radiation
JP2010101850A (en) Immobilized carrier and producing method thereof
Naqvi et al. Rapid and Efficient Method of Immobilization of Invertase on Long Chain Akylamine Controlled Pore Glass.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130401