專利名稱：配體胍基官能化聚合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及配體官能化的聚合物和制備所述聚合物的方法。該官能化聚合物可用于從生物樣品中選擇性結(jié)合和除去生物材料，例如病毒。
背景技術：
靶標生物材料，例如病毒和生物大分子(包括活細胞的組分或產(chǎn)物，例如蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)和核酸)的檢測、定量、分離和純化一直是研究人員的目標。從診斷上來 講，檢測和量化是重要的，例如，作為各種生理狀況諸如疾病的指示。對于治療用途和在生物醫(yī)學研究中，生物大分子的分離和純化是重要的。生物大分子例如酶(其為特殊的ー類能催化化學反應的蛋白質(zhì))在エ業(yè)上也是有用的；已對酶進行了分離、純化，然后用于制備甜味劑、抗生素和多種有機化合物(諸如こ醇、こ酸、賴氨酸、天冬氨酸和生物有用的產(chǎn)品，例如抗體和類固醇)。在活的有機體內(nèi)的天然狀態(tài)下，這些生物大分子的結(jié)構和相應的生物活性通常保持在相當窄的PH值和離子強度范圍內(nèi)。因此，任何分離和純化操作必須考慮這些因素以得到具有效價的處理后生物大分子。某些離子聚合物，特別是陽離子聚合物對于細胞和/或細胞碎片的絮凝以及對于蛋白質(zhì)沉淀的使用是已知的。相似地，離子聚合物已用于改性過濾介質(zhì)以提高深層過濾或膜吸附劑型應用中處理液流的雜質(zhì)的除去。這些絮凝劑的有效性通常會隨著正在處理的媒介的電導率的升高(即隨著鹽含量的升高)而降低。在本領域中，需要在高離子強度條件下對生物物質(zhì)的親和力提高的聚合物材料。根據(jù)溶質(zhì)在流動相(其可以是氣體或液體)和固定相之間的交換，可對生物產(chǎn)物混合物進行色譜分離和純化操作。溶液混合物中各種溶質(zhì)的分離由于改變了各溶質(zhì)與固定相的結(jié)合相互作用而實現(xiàn)；當受到流動相的離解和置換作用時，與相互作用不太強的溶質(zhì)相比，較強的結(jié)合相互作用一般導致保持時間較長，從而可以實現(xiàn)分離和純化。大多數(shù)當前的捕獲或純化色譜法是通過傳統(tǒng)的柱技術實現(xiàn)的。這些技術在下游純化中具有嚴重的瓶頸問題，因為使用這種技術的通過量比較低。對于緩解這些問題的嘗試包括増加色譜柱的直徑，但這繼而會由于裝柱有效性和再生性困難而面臨挑戰(zhàn)。較大的色譜柱直徑還會增加難以解決的波道效應的發(fā)生率。同樣，在傳統(tǒng)的色譜柱中，當檢測到所需要產(chǎn)物的漏過量高于某一水平時，所述吸收操作會被停止。這會引起吸附介質(zhì)的動態(tài)吸附或有效吸附容量將顯著小于總吸附或靜態(tài)吸附容量。鑒于ー些色譜樹脂成本較高，這種有效性的縮減會導致嚴重的經(jīng)濟后果。聚合物樹脂被廣泛用于各種目標化合物的分離和純化。例如，可根據(jù)離子基團的存在、根據(jù)靶標化合物的大小、根據(jù)疏水相互作用、根據(jù)親和相互作用或根據(jù)共價鍵的形成而將聚合物樹脂用于純化或分離靶標化合物。在本領域中，需要對病毒和其他生物物質(zhì)具有增強親和力的聚合物基材，以使得能從生物樣品中將它們選擇性除去。在本領域中還需要配體官能化膜，該膜可克服擴散和結(jié)合的限制，并且可以在高通過量和較低壓降下操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及配體官能化的聚合物和制備該聚合物的方法。更具體地講，配體官能化的聚合物包括聚胺聚合物，對所述聚合物進行改性以提供對結(jié)合電中性或帶負電的生物材料具有所必需的親和カ的接枝配體基團，所述生物材料如細胞、細胞碎片、細菌、孢子、病毒、核酸和蛋白。在一些實施例中，配體官能化的聚合物可以用作絮凝劑，其中與生物樣品(如細胞培養(yǎng)液)接觸，從而造成帶負電和/或電中性物質(zhì)與所述聚合物結(jié)合并從溶液或懸浮液中沉淀。在另ー個實施例中，可以用配體官能化的聚合物涂布基礎基材，例如微孔膜。提供了制備配體官能化的基材的方法。在一些實施例中，所述方法包括將聚胺聚 合物與胍基化劑反應，任選地在存在酸性催化劑的情況下反應。提供了官能化聚合物，其具有如以下化學式所表示的接枝配體側(cè)基
權利要求
1.ー種從流體分離靶標生物物質(zhì)的方法，其包括將所述流體與配體官能化的聚合物接觸，所述聚合物包括 用胍基官能化的水溶性或水分散性氨基聚合物； 借此形成了包含所述官能化的基材和所述靶標生物物質(zhì)的復合物，并且分離所述復合物；其中所述靶標生物物質(zhì)選自生物大分子和微生物種。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述生物大分子選自蛋白、酶、核酸和內(nèi)毒素。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述微生物種選自細菌、病毒、細胞、細胞碎片和孢子。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中用胍基官能化的所述氨基聚合物是由以下化學式表不的 聚合物
5.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述氨基聚合物選自聚氮丙啶、聚賴氨酸、聚氨基酰胺、聚烯丙基胺、聚こ烯胺、聚ニ甲基胺-環(huán)氧氯丙烷-こニ胺、聚胺基硅氧烷和由聚酰胺型胺(PAMAM)和聚丙烯亞胺所形成的樹技狀體。
6.根據(jù)權利要求I所述的方法，該方法包括含有基礎基材的官能化的基材，所述基礎基材在其表面上具有所述配體官能化的聚合物的涂層。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述基礎基材為多孔的。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述多孔基礎基材為微孔基礎基材。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中所述多孔基礎基材為非織造幅材。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述官能化的基材選自顆粒、纖維、膜、片材或者織造或非織造幅材。
11.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述細胞選自古細菌、細菌和真核生物。
12.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述生物流體來源于細胞培養(yǎng)物或發(fā)酵過程。
13.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述生物流體包括分離所述沉淀物后的純化的蛋白或酶的溶液。
14.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述分離的沉淀物包括純化的蛋白或酶。
15.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述流體具有至少50毫摩爾的鹽含量。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述流體具有至少100毫摩爾的鹽含量。
17.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中相對于靶標生物物質(zhì)的量，配體官能化的聚合物的量為按重量計O. 01%至100%。
18.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中所述配體官能化的聚合物以O.01至5000微克/mL流體的量存在。
19.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中用胍基將O.I至100摩爾％的所述配體官能化的聚合物的所述氨基聚合物的可用氨基官能化。
20.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中官能化的胍基伸出到所述聚合物鏈之外。
21.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中官能化的胍基在所述氨基聚合物鏈中。
22.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中通過將聚胺聚合物與胍基化劑接觸的步驟制備了所述配體官能化的聚合物，所述胍基化劑選自氰酰胺；0_烷基異脲鹽；氯甲脒鹽酸鹽；I-脒基-1，2，4-三唑鹽酸鹽；3，5-二甲基吡唑-I-甲脒硝酸鹽；和碳二亞胺。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，該方法還包括使所述配體官能化的聚合物的氨基的一部分烷基化或酰化的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了配體官能化的基材、制備配體官能化的基材的方法以及使用官能化的基材的方法。
文檔編號G01N33/543GK102844662SQ201180012084
公開日2012年12月26日 申請日期2011年2月11日 優(yōu)先權日2010年3月3日
發(fā)明者杰拉爾德·K·拉斯穆森, 凱南·塞沙德里, 小羅伯特·T·菲茨西蒙斯, 詹姆斯·I·亨布里, 凱瑟琳·A·博托夫, 埃林·A·賽特懷特, 喬治·W·格里斯格雷貝爾, 何毅, 路易斯·C·哈達德 申請人:3M創(chuàng)新有限公司