本发明专利技术描述了具有高度多孔网状3维结构的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜，其适于侧向层析诊断应用。本发明专利技术还描述了制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜的方法，包括以下步骤：将适量的PMMA、溶剂和任选地助溶剂或非溶剂中的一种混合以制备溶液，将薄膜的溶液浇铸到载体上，以及从溶液中除去溶剂以产生PMMA膜。本发明专利技术还描述了一种侧向层析诊断装置，其包括作为反应膜的高度多孔PMMA膜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜的方法及其应用
本专利技术涉及聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate))(PMMA)膜/载体材料的复合材料及其制备方法。具体而言，本专利技术涉及PMMA膜、制备PMMA膜的方法以及这些膜在侧向层析分析(lateralflowassay)中的应用。
技术介绍
侧向层析诊断需要一种结构，含有检测颗粒(例如金纳米颗粒或乳胶微球)的水性介质通过毛细流动经过该结构。这种结构(通常是多孔膜)必须具有足够的孔径、孔隙率和均匀性，以实现合适的流速并且甚至允许检测颗粒移动，同时还要具有足够的蛋白质结合能力，使得蛋白质与表面结合而赋予其检测功能。目前，在大多数商业化的侧向层析诊断中使用的膜是硝酸纤维膜。硝酸纤维具有应用于侧向层析诊断中的理想的蛋白质结合性能，还具有提供合适的可调节的孔径和孔隙率的能力。由天然材料(例如棉绒和木浆)制备硝酸纤维原材料时导致的硝酸纤维原材料不一致，使得从硝酸纤维制备膜很昂贵。硝酸纤维膜的形成通过缓慢的相转化工艺进行。由于该工艺的性质，其对工艺环境和原材料的性质(包括但不限于聚合物分子量和多分散性)非常敏感。缓慢的相转化导致缓慢的制备速度，而该工艺的敏感性导致质量控制中不合格产品的显著损失。这些可靠性问题使硝酸纤维素膜的制备成为问题。此外，硝酸纤维素被划分为有危险的材料，因为其高度易燃，如果不在正确的条件下储存将会发生自燃。这些问题增加了处理、运输和储存成本，而且其随时间分解的倾向导致约18个月至3年的有限的保存期限，到达期限时膜变得不可用且危险。Silvestri等(JournalofAppliedBiomaterialsandBiomechanics，第5(2)卷，95-106页(2007))描述了在玻璃载体上制备自立式(free-standing)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜。Vassiliki等(JournalofMembraneScience，第407卷，93-107页(2012))描述了溶液浇铸PMMA膜。LaiJ-Y等(JournalofMembraneScience，第151(1)卷，31-43页(1999))描述了制备粘附在聚酯载体上的自立式PMMA膜。然而，其中描述的PMMA膜含有大孔隙(marcovoid)，阻碍了随后的流体流动。Yoshitada等(JournalofAppliedPolymerScience，第22(7)卷，1805-1815页(1978))描述了自立式PMMA膜的制备，其具有膜状特性，而非与分离、过滤和其他应用的膜系统相关的高孔隙率和较大孔径。US4968733描述了制备PMMA中空纤维和粘附在聚酯载体上的自立式平板PMMA膜。因此需要提供一种用于侧向层析诊断的膜，其克服了至少一个上述问题。
技术实现思路
制备用于侧向层析诊断的结构可能是成问题的，因为其需要具有大孔径的空间均匀结构，这是增强毛细流动、减少测试完成的时间以及允许大的检测颗粒均匀无障碍地通过该结构所需的。所有先前报道的用于制备PMMA膜的方法导致孔隙率低，并且形成大孔隙和/或不对称的双连续结构。高孔隙率是需要的，以使用于蛋白质结合的表面积最大化，从而增强检测的灵敏度。目前，侧向层析诊断膜的市场主要是硝酸纤维产品。广义地说，本专利技术基于这样的发现：使用如本文所述的薄膜浇铸和溶剂去除工艺制备的PMMA膜具有高度多孔的、对称的网状3维结构，能够实现沿着膜的毛细流动。通过在合适的载体材料上形成膜，可以赋予复合材料额外的强度和耐久性。当结合亲水化技术时，所得PMMA膜具有蛋白质结合能力，所述蛋白质结合能力理想地适用于侧向层析诊断装置。因此，本专利技术涉及制备多孔PMMA膜/背衬材料的复合材料的方法、膜在侧向层析诊断装置中的应用以及多孔PMMA膜本身。因此，在一个实施例中，根据所附权利要求，提供了制备对称的多孔聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜和固体载体的复合材料的方法，该方法包括以下步骤：(i)将合适量的PMMA、溶剂和任选地助溶剂和/或非溶剂混合以制备溶液；(ii)将薄膜的溶液浇铸到固体载体材料上；和(iii)从浇铸溶液中除去溶剂以产生PMMA膜/固体载体的复合材料。在另一个实施例中，提供了制备多孔聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜的方法，该方法包括以下步骤：(i)将合适量的PMMA、溶剂和任选地助溶剂和/或非溶剂混合以制备溶液；(ii)将薄膜的溶液浇铸到载体上；和(iii)从浇铸溶液中除去溶剂以产生PMMA膜。意外地发现，根据本专利技术的方法制备的PMMA膜具有均匀的、高度多孔的和对称的3维结构，其理想地适用于侧向层析诊断，例如，用作侧向层析诊断装置的反应膜。在一些实施例中，固体载体材料选自聚酯、不锈钢、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯或其组合。在一个特定的实施例中，载体是聚酯。在一些实施例中，聚合物溶液通过以下技术施加到载体材料上，该技术选自铸刀(castingknife)、槽模涂布机(slotdiecoater)、浸涂涂布机(dipcoater)或辊式涂布机(rollercoater)。在一个优选的实施例中，溶液施加技术是槽模涂布机。本文所用的术语“合适量的”应理解为是指，足以产生能够用于制备多孔膜的溶液的量。在本说明书中，术语“多孔”应理解为是指，通过重量和体积计算确定的至少60％的孔隙率(％)。优选地，孔隙率(％)应为至少60％、65％、70％、75％、80％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％。理想地，孔隙率(％)应至少为85％。在一个具体的实施例中，PMMA膜是蒸发诱导相分离(VlPS)-浇铸多孔PMMA膜。在一个可替代的实施例中，PMMA膜是液体诱导相分离(LIP)-浇铸多孔PMMA膜。在另一个可替代的实施例中，PMMA膜是混合-浇铸多孔PMMA膜。在另一个实施例中，PMMA膜是温度诱导相分离(TlPS)-浇铸多孔PMMA膜。理想地，PMMA膜是结合温度和蒸发诱导相分离(TVIPS)-浇铸多孔PMMA膜。在一个实施例中，在步骤(i)中，将PMMA溶液加热至高于溶液的上临界溶解温度(uppercriticalsolutiontemperature)的温度，然后在步骤(ii)中进行PMMA膜的TIPS-浇铸，其中PMMA溶液通过浇铸在低于其上临界溶解温度的表面而冷却，接着除去溶剂/非溶剂。在一个实施例中，在步骤(ii)中进行PMMA膜的VIPS-浇铸，其中通过蒸发按顺序除去浇铸溶液中的溶剂和一种或多种助溶剂/非溶剂，所述蒸发通过使空气流过膜来控制。在一个实施例中，在步骤(ii)中进行PMMA膜的LIPS-浇铸，其中将薄膜的溶液浸入含有非溶剂和任选地溶剂的凝固浴中，溶剂和非溶剂的交换导致在固体载体材料上形成对称的多孔膜并避免形成皮层。在一个实施例中，在步骤(ii)中进行PMMA膜的混合-浇铸，其中通过蒸发除去溶液中的溶剂，所述蒸发通过使空气流过膜来控制，然后将膜浸入含有非溶剂的凝固浴中，由此固定最终的膜结构。在一个实施例中，PMMA膜是温度-和蒸发-浇铸的，其中在步骤(i)中，将PMMA溶液加热至高于溶液的上临界溶解温度的温度。然后在步骤(ii)中进行PMM本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.制备对称聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜和固体载体材料的复合材料的方法，所述复合材料用于侧向层析诊断装置中，所述方法包括以下步骤：(i)将合适量的PMMA、溶剂和任选地助溶剂和/或非溶剂混合以制备溶液；(ii)将薄膜的溶液浇铸到固体载体材料上；和(iii)从浇铸溶液中除去溶剂，由此产生PMMA膜/固体载体材料的复合材料。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.08 EP 15189038.1;2016.03.24 US 62/312,9941.制备对称聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜和固体载体材料的复合材料的方法，所述复合材料用于侧向层析诊断装置中，所述方法包括以下步骤：(i)将合适量的PMMA、溶剂和任选地助溶剂和/或非溶剂混合以制备溶液；(ii)将薄膜的溶液浇铸到固体载体材料上；和(iii)从浇铸溶液中除去溶剂，由此产生PMMA膜/固体载体材料的复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(i)中将PMMA溶液加热至高于溶液的上临界溶解温度的温度，然后在步骤(ii)中进行PMMA膜的TIPS-浇铸，其中浇铸溶液通过浇铸到低于其上临界溶解温度的表面来冷却，然后除去溶剂/非溶剂。3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中进行PMMA膜的VIPS-浇铸，其中通过蒸发，按顺序从溶液中除去溶剂和一种或多种助溶剂/非溶剂，所述蒸发通过使空气流过所述溶液来控制。4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中进行PMMA膜的LIPS-浇铸，其中将薄膜的溶液浸入含有非溶剂和任选地溶剂的凝固浴中，溶剂和非溶剂的交换导致在固体载体材料上形成对称多孔膜并且避免形成皮层。5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中进行PMMA膜的混合-浇铸，其中通过蒸发从溶液中除去溶剂，所述蒸发通过使空气流过所述膜来控制，然后将膜浸入含有非溶剂的凝固浴，由此固定最终的膜结构。6.根据权利要求1所述的方法，其中温度-和蒸发-浇铸PMMA膜，其中在步骤(i)中将PMMA溶液加热至高于溶液的上临界溶解温度的温度；然后在步骤(ii)中进行PMMA膜的TVIPS-浇铸，其中PMMA溶液通过浇铸到低于其上临界溶解温度的表面上来冷却，并且其中通过蒸发，按顺序从浇铸溶液中除去溶剂和一种或多种助溶剂/非溶剂，所述蒸发通过使空气流过膜来控制。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中冷却所述载体，使得载体和溶液UCST之间存在10℃的温差。8.根据前述权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·弗莱明，M·莫里斯，T·斐兹杰惹，R·巴布，P·德莱尼，C·恩甘，N·亨尼西，K·贝扎维，
申请(专利权)人：都柏林圣三一学院教务长研究员基金会学者及董事会其他成员，爱尔兰国立科克大学，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE
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